特許 7453781 製造装置用ガス供給装置、アトマイズ装置、３Ｄ積層造形装置、及び積層造形システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-12

(45)【発行日】2024-03-21

(54)【発明の名称】製造装置用ガス供給装置、アトマイズ装置、３Ｄ積層造形装置、及び積層造形システム

(51)【国際特許分類】

   B01J 19/00 20060101AFI20240313BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20240313BHJP

   B33Y 80/00 20150101ALI20240313BHJP

   B22F 3/105 20060101ALI20240313BHJP

   B22F 3/16 20060101ALI20240313BHJP

   B22F 9/08 20060101ALI20240313BHJP

   B29C 64/371 20170101ALI20240313BHJP

   B22F 10/32 20210101ALI20240313BHJP

   B22F 10/77 20210101ALI20240313BHJP

   B22F 12/70 20210101ALI20240313BHJP

   C01B 13/00 20060101ALN20240313BHJP

   C01B 23/00 20060101ALN20240313BHJP

【ＦＩ】

B01J19/00 A

B33Y30/00

B33Y80/00

B22F3/105

B22F3/16

B22F9/08 A

B29C64/371

B22F10/32

B22F10/77

B22F12/70

C01B13/00

C01B23/00 G

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2019225669

(22)【出願日】2019-12-13

(65)【公開番号】P2021094503

(43)【公開日】2021-06-24

【審査請求日】2022-09-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162868

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輔

(74)【代理人】

【識別番号】100161702

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(72)【発明者】

【氏名】橘 孝洋

(72)【発明者】

【氏名】藤谷 泰之

(72)【発明者】

【氏名】太田 雅之

【審査官】佐々木 典子

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２０７１４７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００９－０３５７７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０００９９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１８３０４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－２０９６４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０３４４９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１３７８７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－３２８００７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｊ １０／００－１２／０２、

１４／００－１９／３２

Ｂ２９Ｃ ６４／００－６４／４０、

６７／００－６７／０８、

６７／２４－６９／０２、

７３／００－７３／３４

Ｂ２９Ｄ １／００－２９／１０、

３３／００、９９／００

Ｂ３３Ｙ １０／００－９９／００

Ｂ２２Ｆ １／００－１２／９０

Ｃ２２Ｃ １／０４－ １／０５９、

３３／０２

Ｃ０１Ｂ １３／００－１３／３６

Ｂ０１Ｄ ５３／０２－５３／１８

Ｂ２３Ｋ ２６／００－２６／７０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

不活性ガスを供給する不活性ガス供給源と、
該不活性ガス供給源に接続されている供給ラインと、
該供給ライン上に設けられて、前記不活性ガス中に含まれる窒素の少なくとも一部を除去する窒素除去部と、
前記供給ライン上に設けられて、前記不活性ガス中に含まれる酸素の少なくとも一部を除去する酸素除去部と、
前記供給ラインの下流側の端部と、前記不活性ガス供給源の下流側であって前記窒素除 去部及び前記酸素除去部よりも上流側の位置とを接続する循環ラインと、
前記供給ライン上に設けられ、前記窒素除去部及び前記酸素除去部を通過した前記不活性ガスの酸素分圧、及び窒素分圧を検出する検出部と、
前記供給ライン上における前記循環ラインとの接続部よりも前記不活性ガス供給源側に設けられた第一弁装置と、
前記供給ライン上における前記循環ラインとの接続部よりも下流側に設けられた第二弁装置と、
前記検出部の検出結果に基づいてこれら第一弁装置、及び第二弁装置を開閉する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記検出部によって検出された前記不活性ガスの窒素分圧、及び酸素分圧が予め定められた閾値よりも高い状態では、前記第一弁装置を開放するとともに前記第二弁装置を閉止し、前記窒素分圧、及び前記酸素分圧が前記閾値以下となった状態では、前記第一弁装置を閉止するとともに前記第二弁装置を開放するように構成されている製造装置用ガス供給装置。

【請求項2】

前記循環ライン上に設けられた循環圧縮機と、
をさらに備える請求項１に記載の製造装置用ガス供給装置。

【請求項3】

前記循環ライン上に設けられ、前記不活性ガスを貯留するタンクをさらに備える請求項２に記載の製造装置用ガス供給装置。

【請求項4】

前記制御装置は、前記検出部によって検出された前記不活性ガスの前記窒素分圧、及び前記酸素分圧が予め定められた閾値よりも高い状態では、前記第一弁装置を開放し、前記窒素分圧、及び前記酸素分圧が前記閾値以下となった状態では、前記第一弁装置を閉止するように構成されている請求項１から３のいずれか一項に記載の製造装置用ガス供給装置。

【請求項5】

前記窒素除去部、及び前記酸素除去部と前記不活性ガス供給源との間に設けられ、前記不活性ガス供給源から前記供給ラインに供給された前記不活性ガスを加熱する加熱部をさらに備える請求項１から４のいずれか一項に記載の製造装置用ガス供給装置。

【請求項6】

前記酸素除去部では、左縦軸を標準反応ギブスエネルギーとし、右縦軸を酸素分圧としたエリンガム図上における予め選択された金属種の融点と、該エリンガム図における前記左縦軸の原点とを通る直線を定め、該直線が通る前記右縦軸上の値以下の値を、前記不活性ガスの酸素分圧の目標値として定める請求項１から５のいずれか一項に記載の製造装置用ガス供給装置。

【請求項7】

前記窒素除去部では、左縦軸を標準反応ギブスエネルギーとし、右縦軸を窒素分圧としたエリンガム図上における予め選択された金属種の融点と、該エリンガム図における前記左縦軸の原点とを通る直線を定め、該直線が通る前記右縦軸上の値以下の値を、前記不活性ガスの窒素分圧の目標値として定める請求項１から６のいずれか一項に記載の製造装置用ガス供給装置。

【請求項8】

請求項１から７のいずれか一項に記載の製造装置用ガス供給装置と、
該製造装置用ガス供給装置から供給された前記不活性ガスを溶融した金属に噴射することで金属粉末を形成するアトマイザと、
を備えるアトマイズ装置。

【請求項9】

請求項１から７のいずれか一項に記載の製造装置用ガス供給装置と、
該製造装置用ガス供給装置から供給された前記不活性ガスの雰囲気下で金属粉末を溶融・積層させることで造形を行う造形装置本体と、
を備える３Ｄ積層造形装置。

【請求項10】

請求項８に記載のアトマイズ装置と、
請求項９に記載の３Ｄ積層造形装置と、
を備える積層造形システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、製造装置用ガス供給装置、アトマイズ装置、３Ｄ積層造形装置、及び積層造形システムに関する。

【背景技術】

【0002】

３Ｄ積層造形法を用いて部品を製造する例が近年増えている。特に、金属粉末を用いた造形方法の一例として、パウダーベッド式と呼ばれる方法が広く用いられている。この方法では、ベッド上に金属粉末を敷き詰め、熱源となるレーザーや電子ビームを、造形対象の部分に照射することで金属粉末を溶融・凝固させる。このような処理を繰り返すことで造形物を得ることができる。

【0003】

ところで、上記のような金属粉末は、その表面積が大きいことから、表面に酸化物層が形成されやすく、最終的な造形物の酸素含有量が大きくなる傾向にある。また、レーザーや電子ビームによる高温環境下で溶融・凝固を繰り返すことから、作業雰囲気中の酸素が造形物に取り込まれてしまう虞がある。このように酸素含有量が大きい場合、例えばニッケル合金を基材とする造形物では、クリープ強度が低下する。この他、銅合金を基材とする造形物では、水素脆化が生じやすくなる。そこで、下記特許文献１に記載されているように、脱酸素ポンプを用いることで、作業雰囲気中の酸素分圧を極小さくすることが考えられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１１－１７８６２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記のように酸素分圧を下げた場合であっても、雰囲気中の窒素が造形物に含まれてしまう虞がある。この場合、酸素含有量が大きい場合と同様に、窒化による製品品質の低下が生じてしまう。

【0006】

本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、さらに高い品質を実現することが可能な製造装置用ガス供給装置、アトマイズ装置、３Ｄ積層造形装置、及び積層造形システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本開示に係る製造装置用ガス供給装置は、不活性ガスを供給する不活性ガス供給源と、該不活性ガス供給源に接続されている供給ラインと、該供給ライン上に設けられて、前記不活性ガス中に含まれる窒素の少なくとも一部を除去する窒素除去部と、前記供給ライン上に設けられて、前記不活性ガス中に含まれる酸素の少なくとも一部を除去する酸素除去部と、前記供給ラインの下流側の端部と、前記不活性ガス供給源の下流側であって前記窒素除 去部及び前記酸素除去部よりも上流側の位置とを接続する循環ラインと、前記供給ライン上に設けられ、前記窒素除去部及び前記酸素除去部を通過した前記不活性ガスの酸素分圧、及び窒素分圧を検出する検出部と、前記供給ライン上における前記循環ラインとの接続部よりも前記不活性ガス供給源側に設けられた第一弁装置と、前記供給ライン上における前記循環ラインとの接続部よりも下流側に設けられた第二弁装置と、前記検出部の検出結果に基づいてこれら第一弁装置、及び第二弁装置を開閉する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記検出部によって検出された前記不活性ガスの窒素分圧、及び酸素分圧が予め定められた閾値よりも高い状態では、前記第一弁装置を開放するとともに前記第二弁装置を閉止し、前記窒素分圧、及び前記酸素分圧が前記閾値以下となった状態では、前記第一弁装置を閉止するとともに前記第二弁装置を開放するように構成されている。
本開示に係るアトマイズ装置は、上記の製造装置用ガス供給装置と、該製造装置用ガス供給装置から供給された前記不活性ガスを溶融した金属に噴射することで金属粉末を形成するアトマイザと、を備える。
本開示に係る３Ｄ積層造形装置は、上記の製造装置用ガス供給装置と、該製造装置用ガス供給装置から供給された前記不活性ガスの雰囲気下で金属粉末を溶融・積層させることで造形を行う造形装置本体と、を備える。
本開示に係る積層造形システムは、上記のアトマイズ装置と、上記の３Ｄ積層造形装置と、を備える。

【発明の効果】

【0008】

本開示の製造装置用ガス供給装置、アトマイズ装置、３Ｄ積層造形装置、及び積層造形システムによれば、さらに高い品質を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の実施形態に係る積層造形システムの構成を示す系統図である。

【図2】本開示の実施形態に係るアトマイズ装置の構成を示す系統図である

【図3】本開示の実施形態に係る３Ｄ積層造形装置の構成を示す系統図である。

【図4】本開示の実施形態に係る第一制御装置のハードウェア構成図である。

【図5】本開示の実施形態に係る第一制御装置の機能ブロック図である。

【図6】本開示の実施形態に係る第一制御装置の処理フローを示すフローチャートである。

【図7】本開示の実施形態に係る第二制御装置のハードウェア構成図である。

【図8】本開示の実施形態に係る第二制御装置の機能ブロック図である。

【図9】本開示の実施形態に係る第二制御装置の処理フローを示すフローチャートである。

【図10】酸素分圧と金属の酸化還元平衡状態をとの関係を示すエリンガム図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

（積層造形システムの構成）
以下、本開示の実施形態に係る積層造形システム１００について、図１から図７を参照して説明する。本実施形態に係る積層造形システム１００は、例えば金属粉末を溶融・積層させることで、立体の造形物を製造するための装置である。図１に示すように、この積層造形システム１００は、アトマイズ装置１と、３Ｄ積層造形装置２と、を備えている。

【0011】

アトマイズ装置１は、溶融させた金属を粒子状に凝固させることで、微細な金属粉末を生成するために用いられる。アトマイズ装置１の構成については後述する。３Ｄ積層造形装置２は、アトマイズ装置１で生成された金属粉末に例えばレーザー光を照射することで、当該レーザー光上にある金属粉末を溶融・凝固させる。このような処理を繰り返して複数の層を積み重ねることにより、立体の造形物を製造する。３Ｄ積層造形装置２の構成についても後述する。これらアトマイズ装置１、及び３Ｄ積層造形装置２には、後述する製造装置用ガス供給装置ＳＧの一部である不活性ガス供給源Ｇが接続されている。不活性ガス供給源Ｇは、例えばアルゴンを主成分とする不活性ガスを貯留・供給する容器である。一般的に、市場で流通している不活性ガスには、わずかながら酸素や窒素が含まれている。つまり、上記の不活性ガス供給源Ｇには、主成分としてのアルゴンに加えて、酸素や窒素等の他の化学種が混在した状態で貯留されている。

【0012】

（アトマイズ装置の構成）
次に、図２を参照して、アトマイズ装置１の構成について説明する。同図に示すように、アトマイズ装置１は、製造装置用ガス供給装置ＳＧと、アトマイザ１３と、を有している。

【0013】

製造装置用ガス供給装置ＳＧは、上述の不活性ガス供給源Ｇに含まれる酸素や窒素の少なくとも一部を除去して、後続のアトマイザ１３に供給するための装置である。具体的には、この製造装置用ガス供給装置ＳＧは、上記の不活性ガス供給源Ｇと、当該不活性ガス供給装置ＳＧに接続された供給ラインＬ１１と、窒素除去部１１と、酸素除去部１２と、検出部Ｄ１と、循環ラインＬ１２と、循環圧縮機Ｐ１と、第一弁装置Ｖ１１と、第二弁装置Ｖ１２と、タンク１４と、第一制御装置９０Ａと、を有している。

【0014】

窒素除去部１１は、不活性ガスに含まれる窒素成分の少なくとも一部を除去することで、中間ガスを生成する。窒素除去部１１の例として、公知の窒素除去フィルターが好適に用いられる。このフィルターは、チタン製のフィルター部材と、当該フィルター部材を１０００℃程度に加熱するヒータ（加熱部Ｈ１）と、を有している。加熱されたフィルター部材に、供給ラインＬ１１上を流通する不活性ガスを通過させることで、窒素成分がフィルター部材によって吸収される。

【0015】

酸素除去部１２は、供給ラインＬ１１上であって、上記の窒素除去部１１の下流側に直列に配置されている。酸素除去部１２は、窒素除去部１１から排出された中間ガスから、酸素成分の少なくとも一部を除去する。酸素除去部１２の例として、公知の酸素ポンプを利用した装置が好適に用いられる。詳しくは図示しないが、この種の装置では、イットリア安定化ジルコニア等の固体電解質で形成された管路内に対象となるガスを流通させた状態で、当該管路に電圧を印加する。すると、ガス中の酸素イオンが電離して、管路の壁面を通過して外部に取り出される。これにより、ガス中の酸素成分を除去することが可能とされている。また、この酸素除去部１２も、上記の窒素除去部１１と同様に、不活性ガスを加熱するヒータ（加熱部Ｈ２）を有している。このヒータによって、不活性ガスは一例として６００℃程度まで昇温される。酸素除去部１２を通過した中間ガスは、酸素を含まないか、又はごくわずかな量の酸素を含んだ状態となって（処理済みガスとなって）、下流側のアトマイザ１３に送られる。なお、アトマイザ１３に送られる際の不活性ガスの温度は、上記の加熱部Ｈ１，Ｈ２による加熱後の温度よりも低い状態（一例として室温）となっている。

【0016】

ここで、本実施形態では、図７に模式的に示すエリンガム図に基づいて、金属種ごとに適正な酸素分圧が決定される。エリンガム図とは、各金属種がある温度、酸素分圧下に保持された際に、酸化反応、還元反応のどちらが進行するかを示した図である。同図では、適正酸素分圧の求め方を金属種として鉄（Ｆｅ）を例に示している。まず図中左上の原点（０点）から融点Ｍを通る直線Ｌを引き、直線Ｌとグラフ右縦軸(酸素分圧)との交点Ｐｇを決定する。この交点Ｐｇ以下の値が目標酸素分圧となる。融点において、酸素分圧がＰｇであれば酸化・還元反応が生じない平衡状態になるが、Ｐｇ以下となれば、還元反応が進行し、金属中の酸素濃度は低下する。なお、上述の窒素除去部１１でも、同様のエリンガム図に基づく最適な窒素分圧の決定が行われる。

【0017】

アトマイザ１３は、供給ラインＬ１１の下流側の端部に接続され、該供給ラインＬ１１から供給された上記の処理済みガスを溶融した金属に噴射することで金属粉末を形成する。

【0018】

供給ラインＬ１１における酸素除去部１２の下流側には、検出部Ｄ１が設けられている。検出部Ｄ１は、供給ラインＬ１１を流通する処理済みガスの酸素分圧、及び窒素分圧を検出し、電気信号として後述の第一制御装置９０Ａに送信する。

【0019】

供給ラインＬ１１上であって、上記検出部Ｄ１とアトマイザ１３との間には、循環ラインＬ１２の一端が接続されている。この循環ラインＬ１２は、当該一端から不活性ガス供給部Ｇと窒素除去部１１との間の部分に延びている。つまり、循環ラインＬ１２は、検出部Ｄ１を通過した処理済みガスを、供給ラインＬ１１における窒素除去部１１の上流側に還流させることが可能である。

【0020】

供給ラインＬ１１、及び循環ラインＬ１２上には、それぞれ弁装置が設けられている。具体的には、供給ラインＬ１１上における不活性ガス供給部Ｇと窒素除去部１１との間には第一弁装置Ｖ１１が設けられている。さらに、供給ラインＬ１１上であって、検出部Ｄ１とアトマイザ１３との間には第二弁装置Ｖ１２が設けられている。これら第一弁装置Ｖ１１、及び第二弁装置ｖ１２は、外部から入力された電気信号によってその開度、及び開閉状態を変化させることが可能な電磁弁であり、後述する第一制御装置９０Ａに対して不図示の信号線によって電気的に接続されている。

【0021】

循環ラインＬ１２上には、上流側（上記の一端側）から下流側にかけて、タンク１４と、循環圧縮機Ｐ１とがこの順で設けられている。タンク１４は、循環ラインＬ１２上を流通するガスの一部を貯留するための容器である。循環圧縮機Ｐ１は、循環ラインＬ１２が開通状態にある場合に、当該循環ラインＬ１２上のガスを圧送する。

【0022】

アトマイズ装置１の動作（つまり、第一弁装置Ｖ１１、及び第二弁装置Ｖ１２の開閉状態）は、第一制御装置９０Ａによって制御される。第一制御装置９０Ａは、図４に示すように、ＣＰＵ９１Ａ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ９２Ａ（Read Only Memory）、ＲＡＭ９３Ａ（Random Access Memory）、ＨＤＤ９４Ａ（Hard Disk Drive）、信号受信モジュール９５Ａ（I/O：Input/Output）を備えるコンピュータである。信号受信モジュール９５Ａは、検出部Ｄ１からの信号を受信するとともに、第一弁装置Ｖ１１及び第二弁装置Ｖ１２に駆動用電気信号を送信する。信号受信モジュール９５Ａは、例えばチャージアンプ等を介して増幅された信号を受信してもよい。

【0023】

図５に示すように、第一制御装置９０ＡのＣＰＵ９１Ａは予め自装置で記憶するプログラムを実行することにより、制御部８１Ａ、記憶部８２Ａ、判定部８３Ａ、弁駆動部８４Ａを有する。制御部８１Ａは第一制御装置９０Ａに備わる他の機能部を制御する。記憶部８２Ａは、上述の方法によって決定された処理済みガスの酸素分圧、及び窒素分圧の各目標値（閾値）を予め記憶している。この目標値は、上述したようにエリンガム図を用いて決定される。判定部８３Ａは、検出部Ｄ１から受信した処理済みガスの酸素分圧、及び窒素分圧の実測値と、上記閾値とを比較して大小関係を判定する。弁駆動部８４Ａは、判定部８３Ａにおける判定結果に基づいて、上述の第一弁装置Ｖ１１、及び第二弁装置Ｖ１２の開閉状態（又は開度）を調節する。

【0024】

具体的には図６に示すように、第一制御装置９０Ａによる処理フローは、検出ステップＳ１１と、判定ステップＳ１２と、第一操作ステップＳ１３と、第二操作ステップＳ１４と、アトマイズステップＳ１５と、を含む。検出ステップＳ１１では、上述の検出部Ｄ１によって、処理済みガスの酸素分圧、及び窒素分圧を検出する。判定ステップＳ１２では、この検出結果と閾値（上述）とを比較する。判定ステップＳ１２で、検出結果が閾値よりも大きいと判定された場合、第一操作ステップＳ１３を実行する。第一操作ステップＳ１３では、第一弁装置Ｖ１１を開放し、第二弁装置Ｖ１２を閉止する。これにより、処理済ガスは上述の循環ラインＬ１２を通じて窒素除去部１１の上流側に還流する。このような還流が継続することによって、処理済みガスは窒素除去部１１、及び酸素除去部１２を複数回通過する。この還流を経て酸素分圧、及び窒素分圧が低下し、判定ステップＳ１２で、検出結果が閾値以下となったと判定された場合、第二操作ステップＳ１４を実行する。第二操作ステップＳ１４では、第一弁装置Ｖ１１を閉止し、第二弁装置Ｖ１２を開放する。これにより、供給ラインＬ１１からアトマイザ１３に処理済みガスが供給される。アトマイザ１３は、この処理済みガスを用いて、金属粉末を生成する（アトマイズステップＳ１５）。

【0025】

次いで、図３を参照して、３Ｄ積層造形装置２の構成について説明する。同図に示すように、３Ｄ積層造形装置２は、上述の製造装置用ガス供給装置ＳＧと、造形装置本体２３と、を有している。

【0026】

製造装置用ガス供給装置ＳＧは、上述したように、不活性ガス供給源Ｇに含まれる酸素や窒素の少なくとも一部を除去して、後続の造形装置本体２３に供給するための装置である。３Ｄ積層造形装置２に用いられる製造装置用ガス供給装置ＳＧは、上記の不活性ガス供給源Ｇと、当該不活性ガス供給装置ＳＧに接続された供給ラインＬ１１と、窒素除去部１１と、酸素除去部１２と、検出部Ｄ２と、循環ラインＬ２２と、循環圧縮機Ｐ２と、第一弁装置Ｖ１１と、タンク２４と、第二制御装置９０Ｂと、を有している。供給ラインＬ１１の下流側の端部には、循環ラインＬ２２の一端が接続されている。循環ラインＬ２２の他端は、供給ラインＬ１１における不活性ガス供給部Ｇと窒素除去部１１との間に接続されている。

【0027】

循環ラインＬ２２上には、一端側から他端側に向かって、造形装置本体２３と、タンク２４と、循環圧縮機Ｐ２とがこの順で配置されている。造形装置本体２３は、循環ラインＬ２２から供給された処理済みガスの雰囲気下で金属粉末を溶融・積層させることで目標とする造形物の造形を行う。タンク２４は、循環ラインＬ２２上を流通するガスの一部を貯留するための容器である。循環圧縮機Ｐ２は、循環ラインＬ２２が開通状態にある場合に、当該循環ラインＬ２２上のガスを圧送する。

【0028】

供給ラインＬ１１における酸素除去部１２の下流側には、検出部Ｄ２が設けられている。検出部Ｄ２は、供給ラインＬ１１を流通する処理済みガスの酸素分圧、及び窒素分圧を検出し、電気信号として後述の第二制御装置９０Ｂに送信する。

【0029】

供給ラインＬ１１上における不活性ガス供給部Ｇと窒素除去部１１との間には第一弁装置Ｖ１１が設けられている。第一弁装置Ｖ１１は、外部から入力された電気信号によってその開度、及び開閉状態を変化させることが可能な電磁弁であり、後述する第二制御装置９０Ｂに対して不図示の信号線によって電気的に接続されている。

【0030】

３Ｄ積層造形装置２の動作（つまり、第一弁装置Ｖ１１の開閉状態）は、第二制御装置９０Ｂによって制御される。第二制御装置９０Ｂは、図７に示すように、ＣＰＵ９１Ｂ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ９２Ｂ（Read Only Memory）、ＲＡＭ９３Ｂ（Random Access Memory）、ＨＤＤ９４Ｂ（Hard Disk Drive）、信号受信モジュール９５Ｂ（I/O：Input/Output）を備えるコンピュータである。信号受信モジュール９５Ｂは、検出部Ｄ２からの信号を受信するとともに、第一弁装置Ｖ１１に駆動用電気信号を送信する。信号受信モジュール９５Ｂは、例えばチャージアンプ等を介して増幅された信号を受信してもよい。

【0031】

図８に示すように、第二制御装置９０ＢのＣＰＵ９１Ｂは予め自装置で記憶するプログラムを実行することにより、制御部８１Ｂ、記憶部８２Ｂ、判定部８３Ｂ、弁駆動部８４Ｂを有する。制御部８１Ｂは第二制御装置９０Ｂに備わる他の機能部を制御する。記憶部８２Ｂは、上述の方法によって決定された処理済みガスの酸素分圧、及び窒素分圧の各目標値（閾値）を予め記憶している。この目標値は、上述したようにエリンガム図を用いて決定される。判定部８３Ｂは、検出部Ｄ２から受信した処理済みガスの酸素分圧、及び窒素分圧の実測値と、上記閾値とを比較して大小関係を判定する。弁駆動部８４Ｂは、判定部８３Ｂにおける判定結果に基づいて、上述の第一弁装置Ｖ１１の開閉状態（又は開度）を調節する。

【0032】

具体的には図９に示すように、第二制御装置９０Ｂによる処理フローは、検出ステップＳ２１と、判定ステップＳ２２と、第一操作ステップＳ２３と、第二操作ステップＳ２４と、造形ステップＳ２５と、を含む。検出ステップＳ２１では、上述の検出部Ｄ２によって、処理済みガスの酸素分圧、及び窒素分圧を検出する。判定ステップＳ２２では、この検出結果と閾値（上述）とを比較する。判定ステップＳ２２で、検出結果が閾値よりも大きいと判定された場合、第一操作ステップＳ２３を実行する。第一操作ステップＳ１３では、第一弁装置Ｖ１１を開放状態とする。これにより、処理済ガスは上述の循環ラインＬ２２を通じて窒素除去部１１の上流側に還流する。このような還流が継続することによって、処理済みガスは窒素除去部１１、及び酸素除去部１２を複数回通過する。この還流を経て酸素分圧、及び窒素分圧が低下し、判定ステップＳ２２で、検出結果が閾値以下となったと判定された場合、第二操作ステップＳ２４を実行する。第二操作ステップＳ２４では、第一弁装置Ｖ１１を閉止状態とする。これにより、供給ラインＬ１１から造形装置本体２３に処理済みガスが供給される。造形装置本体２３は、この処理済みガスを用いて、造形物を製造する（造形ステップＳ２５）。

【0033】

（作用効果）
上述のように、アトマイズ装置１は、溶融させた金属にガスを噴射することで当該金属を粒子状に凝固させて、微細な金属粉末を生成する。この時、吹き付けられるガスの酸素分圧、及び窒素分圧が過度に高いと、生成される金属粉末の酸素含有量、及び窒素含有量が大きくなってしまう。その結果、後続の３Ｄ積層造形装置２による造形物に、クリープ破壊や水素脆化を含む品質低下を生じる可能性が高まってしまう。

【0034】

そこで、本実施形態に係るアトマイズ装置１は、上述の製造装置用ガス供給装置ＳＧを備えている。この構成によれば、不活性ガスに含まれている窒素、及び酸素を、それぞれ窒素除去部１１、及び酸素除去部１２によって除去することができる。これにより、例えば処理済みガスをアトマイズ装置１や３Ｄ積層造形装置２に用いた際、酸素含有量が大きい場合や窒素含有量が大きい場合に生じる製品の品質低下を抑制することができる。

【0035】

また、上記構成によれば、供給ラインＬ１１に加えて、当該供給ラインＬ１１に接続された循環ラインＬ１２が設けられていることによって、不活性ガスを循環させる中途で、酸素分圧、及び窒素分圧をさらに下げることができる。これにより、不活性ガスの純度をさらに高めることができる。

【0036】

さらに、上記構成によれば、純度が高められた（即ち、窒素分圧、及び酸素分圧が低減された）不活性ガスが一時的にタンク１４に貯留される。当該タンク１４から適宜不活性ガスを取り出すことで、例えばアトマイズ装置１や３Ｄ積層造形装置２で即時に当該不活性ガスを使用することができる。

【0037】

加えて、上記構成では、処理済みガスの酸素分圧、及び窒素分圧を検出部Ｄ１が検出する。第一制御装置９０Ａは、この検出結果に基づいて、第一弁装置Ｖ１１、及び第二弁装置Ｖ１２を開閉する。具体的には、処理済みガスの窒素分圧、及び酸素分圧が予め定められた閾値よりも高い状態では、第一弁装置Ｖ１１を開放するとともに第二弁装置Ｖ１２を閉止する。これにより、処理済みガスを、供給ラインＬ１１、及び循環ラインＬ１２を循環させ、酸素除去部１２と窒素除去部１１とを順次繰り返して通過させることができる。これにより、処理済みガスに含まれる酸素分圧、窒素分圧は小さくなる。これら酸素分圧、窒素分圧が閾値以下となったことが検出部Ｄ１によって検出された場合には、第一制御装置９０Ａは、第一弁装置Ｖ１１を閉止し、第二弁装置Ｖ１２を開放する。これにより、処理済みガスは供給ラインＬ１１の下流側からアトマイザ１３へ導かれる。つまり、酸素分圧、及び窒素分圧が閾値よりも小さくなったことが確認された上で、処理済みガスをアトマイザ１３で利用することができる。アトマイザ１３中で溶融した金属に噴射される処理済みガスは、酸素分圧や窒素分圧が極めて小さくなっているため、アトマイザ１３によって形成される金属粉末の酸素含有量、窒素含有量をより一層小さくすることができる。

【0038】

一方で、３Ｄ積層造形装置２は、アトマイズ装置１で生成された金属粉末に例えばレーザー光を照射することで、当該レーザー光上にある金属粉末を溶融・凝固させる。このような処理を繰り返して複数の層を積み重ねることにより、立体の造形物を製造する。この時、加工の雰囲気に用いられるガスの酸素分圧、及び窒素分圧が過度に高いと、生成される造形物の酸素含有量、及び窒素含有量が大きくなってしまう。その結果、造形物に、クリープ破壊や水素脆化を含む品質低下を生じる可能性が高まってしまう。

【0039】

そこで、本実施形態に係る３Ｄ積層造形装置２は、上述の製造装置用ガス供給装置ＳＧを備えている。この構成によれば、不活性ガスに含まれている窒素、及び酸素を、それぞれ窒素除去部１１、及び酸素除去部１２によって除去することができる。これにより、処理済みガスを３Ｄ積層造形装置２に用いた際、酸素含有量が大きい場合や窒素含有量が大きい場合に生じる製品の品質低下を抑制することができる。

【0040】

さらに、上記構成では、処理済みガスの酸素分圧、及び窒素分圧を検出部Ｄ１が検出する。第二制御装置９０Ｂは、この検出結果に基づいて、第一弁装置Ｖ１１を開閉する。具体的には、処理済みガスの窒素分圧、及び酸素分圧が予め定められた閾値よりも高い状態では、第一弁装置Ｖ１１を開放する。これにより、処理済みガスを、供給ラインＬ１１、及び循環ラインＬ２２を循環させ、酸素除去部１２と窒素除去部１１とを順次繰り返して通過させることができる。これにより、処理済みガスに含まれる酸素分圧、窒素分圧は小さくなる。これら酸素分圧、窒素分圧が閾値以下となったことが検出部Ｄ２によって検出された場合には、第二制御装置９０Ｂは、第一弁装置Ｖ１１を閉止する。これにより、処理済みガスは循環ラインＬ２２を経て造形装置本体２３へ導かれる。つまり、酸素分圧、及び窒素分圧が閾値よりも小さくなったことが確認された上で、処理済みガスを造形装置本体２３で利用することができる。金属粉末を溶融させる際に用いられる処理済みガスの酸素分圧や窒素分圧が極めて小さくなっているため、造形装置本体２３による造形を行う際に、造形物の酸素含有量、及び窒素含有量をより一層小さくすることができる。

【0041】

また、上記構成によれば、窒素除去部１１、及び酸素除去部１２への供給に先立って、不活性ガスが加熱部Ｈ１，Ｈ２によって昇温される。具体的には、窒素除去部１１への供給に先立って、加熱部Ｈ１は不活性ガスを１０００℃程度まで加熱する。また、加熱部Ｈ２は不活性ガスを６００℃程度まで加熱する。すると、不活性ガスの窒素分圧、又は酸素分圧は、アトマイザ１３や造形装置本体２３に送られる際に生じる温度低下に伴って、さらに低くなる。より詳細には、これら装置の雰囲気中に含まれる水素と、不活性ガス中に含まれる酸素との反応が温度低下に伴って促進し、雰囲気中に水として析出する。このように、使用環境への供給に先立って不活性ガスを加熱して、その後冷却された状態で使用することで、不活性ガスの酸素分圧をさらに低い状態とすることができる。

【0042】

さらに、上記方法によれば、エリンガム図に基づいて、金属種ごとに窒素分圧の目標値を容易に求めることができる。また、このように決定された窒素分圧以下の環境下では窒化は生じない。これにより、金属種の窒化が進行しない環境下で、例えばアトマイズや３Ｄ積層造形を進めることができる。

【0043】

同様に、上記方法によれば、エリンガム図に基づいて、金属種ごとに酸素分圧の目標値を容易に求めることができる。また、このように決定された酸素分圧の環境下では、還元反応が進行し、金属中の酸素濃度が低下する。これにより、金属種の還元が進行する環境下で、例えばアトマイズや３Ｄ積層造形を進めることができる。

【0044】

（その他の実施形態）
以上、本開示の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、上記実施形態では、鉄を例としてエリンガム図に基づく酸素分圧の決定の方法を説明した。しかしながら、アトマイズ装置１、及び３Ｄ積層造形装置２で用いられる金属種は鉄に限られず、その他の金属種に対しても当該決定方法を好適に用いることができる。
さらに、上記実施形態では、供給ラインＬ１１上で、窒素除去部１１の下流側に酸素除去部１２が設けられている例について説明した。しかしながら、これとは反対に、酸素除去部１２を上流側に設け、その下流側に窒素除去部１１を設けることも可能である。
加えて、上記実施形態とは異なり、循環ラインＬ１２，Ｌ２２が、窒素除去部１１及び酸素除去部１２ごとにそれぞれ１つずつ設けられている構成を採ることも可能である。この構成によれば、窒素分圧、及び酸素分圧をそれぞれ独立して精緻に調節することが可能となる。

【0045】

＜付記＞
各実施形態に記載の製造装置用ガス供給装置ＳＧ、アトマイザ１、３Ｄ積層造形装置２、積層造形システム１００、造形物、及び製造装置用ガス供給方法は、例えば以下のように把握される。

【0046】

（１）第１の態様に係る製造装置用ガス供給装置ＳＧは、不活性ガスを供給する不活性ガス供給源Ｇと、該不活性ガス供給源Ｇに接続されている供給ラインＬ１１と、該供給ラインＬ１１上に設けられて、前記不活性ガス中に含まれる窒素の少なくとも一部を除去する窒素除去部１１と、前記供給ラインＬ１１上に設けられて、前記不活性ガス中に含まれる酸素の少なくとも一部を除去する酸素除去部１２と、を備える。

【0047】

上記構成によれば、不活性ガスに含まれている窒素、及び酸素を、それぞれ窒素除去部１１、及び酸素除去部１２によって除去することができる。これにより、例えば処理済みガスをアトマイズ装置１や３Ｄ積層造形装置２に用いた際、酸素含有量が大きい場合や窒素含有量が大きい場合に生じる製品の品質低下を抑制することができる。

【0048】

（２）第２の態様に係る製造装置用ガス供給装置ＳＧは、前記供給ラインＬ１１の下流側の端部と、前記不活性ガス供給源Ｇの下流側であって前記窒素除去部１１及び前記酸素除去部１２よりも上流側の位置とを接続する循環ラインＬ１２と、該循環ラインＬ１２上に設けられた循環圧縮機Ｐ１と、をさらに備える。

【0049】

上記構成によれば、供給ラインＬ１１に加えて、当該供給ラインＬ１１に接続された循環ラインＬ１２が設けられていることによって、不活性ガスを循環させる中途で、酸素分圧、及び窒素分圧をさらに下げることができる。これにより、不活性ガスの純度をさらに高めることができる。

【0050】

（３）第３の態様に係る製造装置用ガス供給装置ＳＧは、前記循環ライン上に設けられ、前記不活性ガスを貯留するタンクをさらに備える。

【0051】

上記構成によれば、純度が高められた（即ち、窒素分圧、及び酸素分圧が低減された）不活性ガスが一時的にタンクに貯留される。当該タンクから適宜不活性ガスを取り出すことで、例えばアトマイズ装置１や３Ｄ積層造形装置２で即時に当該不活性ガスを使用することができる。

【0052】

（４）第４の態様に係る製造装置用ガス供給装置ＳＧは、前記供給ラインＬ１１上に設けられ、前記窒素除去部１１及び前記酸素除去部１２を通過した前記不活性ガスの酸素分圧、及び窒素分圧を検出する検出部Ｄ１と、前記供給ラインＬ１１上における前記循環ラインＬ１２との接続部よりも前記不活性ガス供給源Ｇ側に設けられた第一弁装置Ｖ１１と、前記供給ラインＬ１１上における前記循環ラインＬ１２との接続部よりも下流側に設けられた第二弁装置Ｖ１２と、前記検出部Ｄ１の検出結果に基づいてこれら第一弁装置Ｖ１１、及び第二弁装置Ｖ１２を開閉する制御装置（第一制御装置９０Ａ）と、を備え、前記制御装置は、前記検出部Ｄ１によって検出された前記不活性ガスの窒素分圧、及び酸素分圧が予め定められた閾値よりも高い状態では、前記第一弁装置Ｖ１１を開放するとともに前記第二弁装置Ｖ１２を閉止し、前記窒素分圧、及び前記酸素分圧が前記閾値以下となった状態では、前記第一弁装置Ｖ１１を閉止するとともに前記第二弁装置Ｖ１２を開放するように構成されている。

【0053】

上記構成では、処理済みガスの酸素分圧、及び窒素分圧を検出部Ｄ１が検出する。制御装置は、この検出結果に基づいて、第一弁装置Ｖ１１、及び第二弁装置Ｖ１２を開閉する。具体的には、処理済みガスの窒素分圧、及び酸素分圧が予め定められた閾値よりも高い状態では、第一弁装置Ｖ１１を開放するとともに第二弁装置Ｖ１２を閉止する。これにより、処理済みガスを、供給ラインＬ１１、及び循環ラインＬ１２を循環させ、酸素除去部１２と窒素除去部１１とを順次繰り返して通過させることができる。これにより、処理済みガスに含まれる酸素分圧、窒素分圧は小さくなる。これら酸素分圧、窒素分圧が閾値以下となったことが検出部Ｄ１によって検出された場合には、制御装置は、第一弁装置Ｖ１１を閉止し、第二弁装置Ｖ１２を開放する。これにより、処理済みガスは供給ラインＬ１１の下流側から例えばアトマイザ１３へ導かれる。つまり、酸素分圧、及び窒素分圧が閾値よりも小さくなったことが確認された上で、不活性ガスをアトマイザ１３で利用することができる。アトマイザ１３中で溶融した金属に噴射される処理済みガスは、酸素分圧や窒素分圧が極めて小さくなっているため、アトマイザ１３によって形成される金属粉末の酸素含有量、窒素含有量をより一層小さくすることができる。

【0054】

（５）第５の態様に係る製造装置用ガス供給装置ＳＧでは、前記制御装置（第二制御装置９０Ｂ）は、前記検出部Ｄ２によって検出された前記不活性ガスの前記窒素分圧、及び前記酸素分圧が予め定められた閾値よりも高い状態では、前記第一弁装置Ｖ１１を開放し、前記窒素分圧、及び前記酸素分圧が前記閾値以下となった状態では、前記第一弁装置Ｖ１１を閉止するように構成されている。

【0055】

上記構成では、処理済みガスの酸素分圧、及び窒素分圧を検出部Ｄ２が検出する。制御装置は、この検出結果に基づいて、第一弁装置Ｖ１１を開閉する。具体的には、処理済みガスの窒素分圧、及び酸素分圧が予め定められた閾値よりも高い状態では、第一弁装置Ｖ１１を開放する。これにより、処理済みガスを、供給ラインＬ１１、及び循環ラインＬ２２を循環させ、酸素除去部１２と窒素除去部１１とを順次繰り返して通過させることができる。これにより、処理済みガスに含まれる酸素分圧、窒素分圧は小さくなる。これら酸素分圧、窒素分圧が閾値以下となったことが検出部Ｄ２によって検出された場合には、制御装置は、第一弁装置Ｖ１１を閉止する。これにより、処理済みガスは循環ラインを経て、例えば３Ｄ積層造形を行う造形装置本体２３へ導かれる。つまり、酸素分圧、及び窒素分圧が閾値よりも小さくなったことが確認された上で、処理済みガスを造形装置本体２３で利用することができる。金属粉末を溶融させる際に用いられる処理済みガスの酸素分圧や窒素分圧が極めて小さくなっているため、造形装置本体２３による造形を行う際に、造形物の酸素含有量、及び窒素含有量をより一層小さくすることができる。

【0056】

（６）第６の態様に係る製造装置用ガス供給装置ＳＧは、前記窒素除去部１１、及び前記酸素除去部１２と前記不活性ガス供給源Ｇとの間に設けられ、前記不活性ガス供給源Ｇから前記供給ラインＬ１１に供給された前記不活性ガスを加熱する加熱部Ｈ１，Ｈ２をさらに備える。

【0057】

上記構成によれば、窒素除去部１１、及び酸素除去部１２への供給に先立って、不活性ガスが加熱部Ｈ１，Ｈ２によって昇温される。具体的には、加熱部Ｈ１，Ｈ２は不活性ガスを６００℃程度まで加熱する。すると、不活性ガスの窒素分圧、又は酸素分圧は、アトマイザや造形装置に送られる際に生じる温度低下に伴って、さらに低くなる。より詳細には、これら装置の雰囲気中に含まれる水素と、不活性ガス中に含まれる酸素との反応が温度低下に伴って促進し、雰囲気中に水として析出する。このように、使用環境への供給に先立って不活性ガスを加熱して、その後冷却された状態で使用することで、不活性ガスの酸素分圧をさらに低い状態とすることができる。

【0058】

（７）第７の態様に係る製造装置用ガス供給装置ＳＧにおいて、前記酸素除去部１２では、左縦軸を標準反応ギブスエネルギーとし、右縦軸を酸素分圧としたエリンガム図上における予め選択された金属種の融点と、該エリンガム図における前記左縦軸の原点とを通る直線Ｌを定め、該直線Ｌが通る前記右縦軸上の値以下の値を、前記不活性ガスの酸素分圧の目標値Ｐｇとして定める。

【0059】

上記構成によれば、エリンガム図に基づいて、金属種ごとに酸素分圧の目標値を容易に求めることができる。また、このように決定された酸素分圧以下の環境下では、当該金属の還元反応が生じる。これにより、金属中酸素濃度が減少する還元雰囲気環境下で、例えばアトマイズや３Ｄ積層造形を進めることができる。

【0060】

（８）第８の態様に係る製造装置用ガス供給装置ＳＧにおいて、前記窒素除去部１１では、左縦軸を標準反応ギブスエネルギーとし、右縦軸を窒素分圧としたエリンガム図上における予め選択された金属種の融点と、該エリンガム図における前記左縦軸の原点とを通る直線を定め、該直線Ｌが通る前記右縦軸上の値以下の値を、前記不活性ガスの窒素分圧の目標値として定める。

【0061】

上記構成によれば、エリンガム図に基づいて、金属種ごとに窒素分圧の目標値を容易に求めることができる。また、このように決定された窒素分圧以下の環境下では、当該金属種の窒化は生じない。これにより、金属種の窒化が進行しない環境下で、例えばアトマイズや３Ｄ積層造形を進めることができる。

【0062】

（９）第９の態様に係るアトマイズ装置１は、上記いずれか一の態様に係る製造装置用ガス供給装置ＳＧと、該製造装置用ガス供給装置ＳＧから供給された前記不活性ガスを溶融した金属に噴射することで金属粉末を形成するアトマイザ１３と、を備える。

【0063】

上記構成によれば、アトマイズ装置１によって形成される金属粉末の酸素含有量、窒素含有量が小さく抑えることができる。

【0064】

（１０）第１０の態様に係る３Ｄ積層造形装置２は、上記いずれか一の態様に係る製造装置用ガス供給装置ＳＧと、該製造装置用ガス供給装置ＳＧから供給された前記不活性ガスの雰囲気下で金属粉末を溶融・積層させることで造形を行う造形装置本体２３と、を備える。

【0065】

上記構成によれば、３Ｄ積層造形装置２による造形の際の雰囲気に含まれる酸素、窒素の量を小さく抑えることができる。その結果、造形物の酸素含有量、及び窒素含有量をより一層小さくすることができる。

【0066】

（１１）第１１の態様に係る積層造形システム１００は、上記第９の態様に係るアトマイズ装置１と、上記第１０の態様に係る３Ｄ積層造形装置２と、を備える。

【0067】

上記構成によれば、アトマイズ装置１によって形成される金属粉末の酸素含有量、窒素含有量が小さく抑えられていることに加えて、３Ｄ積層造形装置２による造形の際の雰囲気に含まれる酸素、窒素の量も小さく抑えられている。その結果、造形物の酸素含有量、及び窒素含有量をより一層小さくすることができる。

【0068】

（１２）第１２の態様に係る造形物は、上記第１１の態様に係る積層造形システムによって製造されている。

【0069】

上記構成によれば、酸素含有量、及び窒素含有量がより一層小さい造形物を提供することができる。

【0070】

（１３）第１３の態様に係る製造装置用ガス供給方法は、不活性ガス中に含まれる窒素の少なくとも一部を除去する窒素除去ステップと、前記不活性ガス中に含まれる酸素の少なくとも一部を除去する酸素除去ステップと、を含む。

【0071】

上記方法によれば、不活性ガスに含まれている窒素、及び酸素を、それぞれ窒素除去ステップ、及び酸素除去ステップによって除去することができる。これにより、例えば処理済みガスをアトマイズ装置１や３Ｄ積層造形装置２に用いた際、酸素含有量が大きい場合や窒素含有量が大きい場合に生じる製品の品質低下を抑制することができる。

【0072】

（１４）第１４の態様に係る製造装置用ガス供給方法は、前記窒素除去ステップ及び前記酸素除去ステップの後で、再び前記窒素除去ステップ及び前記酸素除去ステップを繰り返す循環ステップをさらに含む。

【0073】

上記方法によれば、循環ステップで不活性ガスに対して再度窒素除去ステップと酸素除去ステップとが施される。これにより、不活性ガスを循環させる中途で、酸素分圧、及び窒素分圧をさらに下げることができる。つまり、不活性ガスの純度をさらに高めることができる。

【0074】

（１５）第１５の態様に係る製造装置用ガス供給方法において、前記酸素除去ステップでは、左縦軸を標準反応ギブスエネルギーとし、右縦軸を酸素分圧としたエリンガム図上における予め選択された金属種の融点と、該エリンガム図における前記左縦軸の原点とを通る直線を定め、該直線が通る前記右縦軸上の値以下の値を、前記不活性ガスの酸素分圧の目標値として定める。

【0075】

上記方法によれば、エリンガム図に基づいて、金属種ごとに窒素分圧の目標値を容易に求めることができる。また、このように決定された窒素分圧以下の環境下では、当該金属種の窒化が生じない状態が維持される。これにより、金属種の窒化が生じない環境下で、例えばアトマイズや３Ｄ積層造形を進めることができる。

【0076】

（１６）第１６の態様に係る製造装置用ガス供給方法において、前記窒素除去ステップでは、左縦軸を標準反応ギブスエネルギーとし、右縦軸を窒素分圧としたエリンガム図上における予め選択された金属種の融点と、該エリンガム図における前記左縦軸の原点とを通る直線を定め、該直線が通る前記右縦軸上の値以下の値を、前記不活性ガスの窒素分圧の目標値として定める。

【0077】

上記方法によれば、エリンガム図に基づいて、金属種ごとに酸素分圧の目標値を容易に求めることができる。また、このように決定された酸素分圧以下の環境下では、当該金属の還元反応が生じる。これにより、金属中酸素濃度が減少する還元雰囲気下で、例えばアトマイズや３Ｄ積層造形を進めることができる。

【符号の説明】

【0078】

１００ 積層造形システム
１ アトマイズ装置
２ ３Ｄ積層造形装置
１１ 窒素除去部
１２ 酸素除去部
１３ アトマイザ
１４ タンク
２３ 造形装置本体
２４ タンク
８１Ａ，８１Ｂ 制御部
８２Ａ，８２Ｂ 記憶部
８３Ａ，８３Ｂ 判定部
８４Ａ，８４Ｂ 弁駆動部
９０Ａ 第一制御装置
９０Ｂ 第二制御装置
９１Ａ，９１Ｂ ＣＰＵ
９２Ａ，９２Ｂ ＲＯＭ
９３Ａ，９３Ｂ ＲＡＭ
９４Ａ，９４Ｂ ＨＤＤ
９５Ａ，９５Ｂ Ｉ／Ｏ
Ｄ１，Ｄ２ 検出部
Ｇ 不活性ガス供給源
Ｈ１，Ｈ２ 加熱部
Ｌ１１ 供給ライン
Ｌ１２，Ｌ２２ 循環ライン
Ｐ１，Ｐ２ 循環圧縮機
ＳＧ 製造装置用ガス供給装置
Ｖ１１ 第一弁装置
Ｖ１２ 第二弁装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】