JP2009155716A - アトマイズ装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回転ディスクの割れを防止したアトマイズ装置の提供。
【解決手段】アトマイズ装置は、密閉容器１と、この密閉容器内に設置されたガスアトマイズユニット１０及び遠心アトマイズユニット２０と、予熱部材３０と、予熱部材を移動する移動機構４０とを備えている。予熱部材３０はキャップ形状をなし、原料溶湯の噴霧供給前に、遠心アトマイズユニットの回転ディスク２３に非接触状態で被せて回転ディスクを予熱する。移動機構４０は、密閉容器を貫通する垂直シャフト４２と、水平アーム４３と、垂直シャフトを駆動する駆動機構４４とを有する。予熱後、駆動機構４４により垂直アーム４２を上昇させ、次に回動させて予熱部材３０を回転ディスク２３から離れた位置に退避させる。その後、回転ディスク２３を高速回転させた状態で回転ディスクにガスアトマイズユニット１０からの原料溶湯の噴霧を供給し、遠心力で飛散させて微粉末を得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、溶融された原料を微粉末にするアトマイズ装置および方法に関する。

金属の微粉末は、焼結機械部品、射出成形、金属塗料、金属溶射等、広い用途にわたって需要が拡大している。この微粉末には、微細化すること、粒径を揃えること、球形にすることが要求されている。

特許文献１には、ガスアトマイズ手段と遠心アトマイズ手段を装備したいわゆるハイブリット型のアトマイズ装置を用いることにより、上記要求に答えた金属微粉末の製造方法が開示されている。

上記ガスアトマイズ手段は、不活性ガスを噴射しながら金属溶湯を滴下することにより、原料溶湯を噴霧状にして下方に供給するものである。これにより金属溶湯は、例えば数十ミクロン〜数百ミクロン程度の微粒子（溶滴）となる。

上記遠心アトマイズ手段は、上記ガスアトマイズ手段の下方に配置された回転ディスクと、この回転ディスクを高速回転させる回転駆動部とを有している。
高速回転する回転ディスクの表面温度が金属の融点以上の温度に保たれた状態で、ガスアトマイズ手段からの噴霧が供給されると、溶融金属の微細な液滴は回転ディスクの表面で薄膜状態となり、遠心力で飛散されて凝固し微粉末となる。この微粉末は、球形状をなし、粒径が１０ミクロン以下で揃っている。
特許３５１１０８２号公報

特許文献１のハイブリット型のアトマイズ装置は優れた性能を有しているが、アトマイズ実行開始時に、室温の回転ディスクが高温の原料溶湯によって熱衝撃を受けるため、割れる可能性があった。

特許文献１において、回転ディスクの表面温度を金属融点温度より高く維持する手段は記載されていないが、ガスアトマイズ手段からのガス噴射を伴わない溶湯供給およびその後のガス噴射を伴う溶湯供給によって、回転ディスクの表面温度を上昇させる場合、所望温度まで上昇させるのに時間がかかり、ひいては微粉末が所望粒径になるまでに時間がかかるため、材料の歩留まりが悪かった。

特に原料の融点が高くなった場合、例えば１０００°Ｃ以上になった場合、上記の問題が顕著になってくる。

上記課題を解決するため、本発明の一態様のアトマイズ装置は、（ア）原料溶湯を滴下する溶湯供給部と、（イ）溶湯供給部の下方に配置された回転ディスクと、この回転ディスクを高速回転させる回転駆動部とを有し、上記原料溶湯を回転ディスクの遠心力で吹き飛ばすことにより、微粉末を得る遠心アトマイズ手段と、（ウ）上記遠心アトマイズ手段からの原料溶湯の滴下前に上記回転ディスクを予熱する予熱部材と、（エ）上記予熱部材を、上記回転ディスクに近い予熱位置から、回転ディスクから離れた退避位置へと移動させる移動機構と、を備えたことを特徴とする。

上記構成によれば、予熱部材により回転ディスクの予熱を行うので、アトマイズの実行開始時点での回転ディスクと原料溶湯の温度差を小さくすることができ、これにより回転ディスクが受ける熱衝撃を小さくして、その寿命を長くしたり、ディスクの割れを防ぐことができる。また、予熱部材は予熱後に回転ディスクから離れた位置へ退避できるので、アトマイズ実行の邪魔にならない。

さらに本発明の他の態様は、（ア）ガスを噴射しながら原料溶湯を滴下することにより、原料溶湯を噴霧状にして下方に供給するガスアトマイズ手段と、（イ）上記ガスアトマイズ手段の下方に配置された回転ディスクと、この回転ディスクを高速回転させる回転駆動部とを有し、上記噴霧状の原料溶湯を回転ディスクの遠心力で吹き飛ばすことにより、微粉末を得る遠心アトマイズ手段とを備えたアトマイズ装置において、さらに（ウ）上記ガスアトマイズ手段からの原料溶湯の噴霧供給前に上記回転ディスクを予熱する予熱部材と、（エ）上記予熱部材を、上記回転ディスクに近い予熱位置から、回転ディスクから離れた退避位置へと移動させる移動機構とを備えたことを特徴とする。
上記構成によれば、ガスアトマイズ手段と遠心アトマイズ手段を組み合わせたので、原料微粉末をより一層微細化したり、粒度を揃えたり、球形状にする等、上述したハイブリット構成の利点を、上記本発明の一態様による利点とともに得ることができる。

好ましくは、上記予熱部材は、上記回転ディスクの周囲の少なくとも一部を覆う周壁部と回転ディスクの上方を覆う天井部とを有し下側が開口した本体と、この本体に装備された加熱手段とを備えている。
この構成によれば、予熱部材が回転ディスクの上方および周囲を囲むようにして予熱を行うので、効率良く予熱を行うことができる。具体的には短時間で回転ディスク全体を予熱することができる。

好ましくは、上記予熱部材は、上記回転ディスクの周囲を覆う周壁部と回転ディスクの上方を覆う天井部とを有し下側が開口した本体と、この本体に装備された加熱手段とを備え、上記移動機構は、上記予熱部材を上記予熱位置からその上方位置へと移動させ、さらに当該上方位置から上記退避位置へと水平移動させる。
この構成によれば、予熱部材が回転ディスクの上方および周囲を囲むようにして予熱を行うので、効率良く予熱を行うことができる。具体的には短時間で回転ディスク全体を予熱することができる。

好ましくは、上記予熱部材の加熱手段は、上記本体の周壁部に螺旋状をなして配置されたコイルを含む。
さらに好ましくは、上記加熱手段は、さらに上記本体の天井部に渦巻状をなして配置された他のコイルを含む。

好ましくは、上記移動機構は、垂直シャフトと、この垂直シャフトに一端が固定されて水平に延び他端に上記予熱部材の本体を取り付けた水平アームと、垂直シャフトを上下動させ回動移動させる駆動機構とを備えている。
この構成によれば、比較的簡単な移動機構で予熱部材の退避動作を行うことができる。

好ましくは、上記駆動機構は、垂直シャフトを上下動させる上下動手段と、垂直シャフトを回動させる回動手段と、垂直シャフトの回動を許容しながら垂直アームと上下動手段とを連結する第１連結機構と、垂直シャフトの上下動を許容しながら垂直アームと回動手段とを連結する第２連結機構とを備えている。
この構成によれば、垂直シャフト上下動の機能と回動の機能を分けたので、構成が簡単となり、制御も容易となる。

好ましくは、上記予熱部材の本体の周壁部には、上記回転ディスクの径より大きい切欠が形成されており、上記移動機構は、上記予熱部材を上記予熱位置から上記退避位置へと水平移動させ、この過程で回転ディスクが予熱部材の切欠を通る。
この構成によれば、予熱部材が退避する際に上方向への移動がなく水平移動のみとなるので、溶湯供給部またはガスアトマイズ手段と回転ディスクとの間を狭めることができ、溶湯の温度低下を抑えることができる。特に溶湯がガスアトマイズされる場合には、融点が高温で粘度の高い溶湯を回転ディスク上でより一層薄膜化できる。

好ましくは、上記予熱部材により回転ディスクを予熱している時に、上記回転駆動部が回転ディスクを低速回転させる。
この構成によれば、予熱部材の切欠による回転ディスクの温度むらを無くすことができる。

好ましくは、上記移動機構は、垂直シャフトと、この垂直シャフトに一端が固定されて水平に延び他端に上記予熱部材の本体を取り付けた水平アームと、垂直シャフトを回動させる駆動機構とを備えている。
この構成によれば、移動機構の構成を簡略化することができる。

好ましくは、さらに、上記ガスアトマイズ手段と上記遠心アトマイズ手段を収容する密閉容器を備え、上記垂直シャフトはこの密閉容器の上壁を気密に貫通して上方に突出し、上記水平アームは上記垂直シャフトの下端部に固定されて密閉容器内に配置され、上記垂直シャフトの密閉容器から突出した上端部に、上記駆動機構が連結されている。
この構成によれば、密閉容器の密閉状態を維持し、駆動機構を密閉容器外に配置した状態で予熱部材の退避動作を行うことができる。
なお、上記密閉容器内を真空にするか不活性ガスを充填して低酸素にした状態で、不活性ガスで噴霧を行った時には、原料の微粉末の酸素濃度を低く抑えることができる。

さらに本発明は、原料溶湯を滴下することにより、原料溶湯を下方の回転ディスクに供給し、この回転ディスクを高速回転させることにより、上記原料溶湯を遠心力で吹き飛ばして微粉末を得るアトマイズ方法において、上記原料溶湯の供給前に予熱部材を近接させて上記回転ディスクを予熱し、予熱後にこの予熱部材を回転ディスクから離れた位置に退避させ、この状態で上記原料溶湯の供給と回転ディスクの高速回転を実行することを特徴とする。
上記方法によれば、予熱部材により回転ディスクの予熱を行うので、アトマイズの実行開始時点での回転ディスクと原料溶湯の温度差を小さくすることができ、これにより回転ディスクが受ける熱衝撃を小さくして、その寿命を長くしたり、ディスクの割れを防ぐことができる。また、予熱部材は予熱後に回転ディスクから離れた位置へ退避できるので、アトマイズ実行の邪魔にならない。

好ましくは、上記原料溶湯をガスを噴射しながら滴下することにより、噴霧状にして回転ディスクに供給する。
これによれば、ガスアトマイズと遠心アトマイズを組み合わせたので、原料微粉末をより一層微細化したり、粒度を揃えたり、球形状にする等の利点を得ることができる。

好ましくは、上記予熱により上昇する回転ディスクの表面温度は、原料の溶湯温度未満である。

本発明によれば、円滑かつ良好なアトマイズを実行できるとともに、回転ディスクの長寿命化および熱衝撃による割れを防止できる。

以下、本発明の第１実施形態に係わるアトマイズ装置を、図面を参照しながら説明する。
図１に示すように、アトマイズ装置は、密閉容器１と、この密閉容器1内に設置されたガスアトマイズユニット１０（ガスアトマイズ手段；溶湯供給部）および遠心アトマイズユニット２０（遠心アトマイズ手段）と、予熱部材３０と、この予熱部材３０を移動するための移動機構４０とを主たる構成要素として備えている。

上記密閉容器１は、お椀型の上下の容器半体１ａ，１ｂを連結することにより構成されている。上記密閉容器１には、粉末回収ポット、フィルタ（図示しない）を介して真空ポンプ２が接続されており、所定の真空度を維持できるようになっている。

下側の容器半体１ｂの底部中央には回収口（図示しない）が形成され、この回収口には後述するようにして製造された微粉末を回収するための回収ボックス（図示しない）が着脱可能に装着されている。なお、この回収ボックスに吸引手段が接続されており、後述するアルゴンガス（不活性ガス）を回収するようになっている。

上側の容器半体１ａの中央には装着口１ｘが形成され、この装着口１ｘには、上記ガスアトマイズユニット１０が気密をなして装着されている。
上記ガスアトマイズユニット１０は、密閉容器１の装着口１ｘを塞ぐ有底円筒形状の容器１１と、この容器１１の上部開口を気密に閉じる蓋１２とを有している。この容器１１内も真空ポンプ２により所定の真空度を維持できるようになっている。

上記容器１１には、有底円筒形状の坩堝１３が収容され、その周囲に配置された誘導コイル１４により、坩堝１３内の原料が高周波誘導加熱により溶融されるようになっている。 坩堝１３は、図４に示されているように、容器１１の底部に載置されている。

図４に示されているように、上記容器１１の底部中央には装着口１１ａが形成されており、この装着口１１ａには、２つの部材を溶接してなる円盤形状のガスノズル部材１５が、気密をなして嵌め込まれ固定されている。

上記ガスノズル部材１５の中央には、挿入口１５ａと、この挿入口１５ａの下端に連なる円形の凹部１５ｂが形成されている。さらにガスノズル部材１５には、環状のガス溜まり室１５ｃが形成されるとともに、上記挿入口１５ａの近傍に複数のノズル穴１５ｄが形成されている。

上記複数のノズル穴１５ｄは、周方向に等しい角度間隔で離れ、垂直をなす中心軸線に対して同角度で傾斜しており、上記ガス溜まり室１５ｃと、凹部１５ｂの空間とを連ねるようになっている。ノズル穴１５ｄの軸線は、ガスノズル部材１５の中心軸線と、ガスノズル部材１５の下方において交わっている。

上記ガスノズル部材１５の下面には管形状の継手１６が溶接されていて、上記ガス溜まり室１５ｃに連なるようになっている。継手１６にはガスホース（図示しない）の一端が接続されている。このガスホースは、密閉容器１を気密に貫通し、その他端が高圧のアルゴンガス源（不活性ガス源、図示しない）に接続されている。

上記坩堝１３の底部中央の装着口１３ａには、溶湯ノズル部材１７が装着されている。この溶湯ノズル部材１７は、下方に垂直に突出する小径の凸部１７ａを有している。この凸部１７ａは、上記ガスノズル部材１５の中央の挿入口１５ａに嵌り、その下端は、上記ノズル穴１５ｄより若干下方に位置して上記凹部１５ｂに臨んでいる。

さらに上記溶湯ノズル部材１７は、その上端部に形成された弁座１７ｂと、この弁座１７ｂに連なり中心軸線に沿って延びるノズル穴１７ｃとを有している。このノズル穴１７ｃは、上記凸部１７ａの下端面に開口している。

上記弁座１７ｂには、細長く垂直に延びる弁１８の下端部が着座するようになっている。この弁１８はその上端部に連結された開閉機構により上下動され、ノズル穴１７ｃの開閉動作を行うようになっている。

図１に示すように、上記遠心アトマイズユニット２０は、上記ガスアトマイズユニット１０と同軸をなしてその真下に配置されている。遠心アトマイズユニット２０は、複数の脚（図示しない）により、密閉容器１の下側の容器半体１ｂに浮いた状態で支持されている。

図１、図４に示すように、上記遠心アトマイズユニット２０は、基台２１と、基台２１の上端部に設置されたモータを含む回転駆動部２２と、この回転駆動部２２の出力シャフト２２ａに固定された回転ディスク２３と、カバー２４とを有している。
回転ディスク２３の材質は、溶湯温度と原料溶湯との濡れ性などを考慮して決定する。例えば、原料が１，１５０℃程度の融点を持つＦｅ基金属ガラスであれば、Ｓｉ、Ａｌ、Ｏ、Ｎからなるファインセラミックスのサイアロン、融点が２３０℃のスズであれば炭素鋼S25Cなどが使用できる。
回転ディスク２３は水平をなし、その上面は水平な平坦面でもよいし、円錐状好ましくは、頂角が１７０°以上１８０°未満の円錐形状をなしていてもよい。

上記カバー２４は、上端に向かって先細をなす円錐部２４ａと、この円錐部２４ａの上端の平板形状をなす頂部２４ｂとを有しており、この頂部２４ｂの中央に形成された穴２４ｃに、上記回転駆動部２２の出力シャフト２２ａが挿通されている。カバー２４は、回転ディスク２３を露出した状態で、回転駆動部２２と基台２１を覆っている。

図１、図４に示すように、上記予熱部材３０は、本体としてのキャップ３１を有している。このキャップ３１は、2重壁構造をなす短円筒形状の周壁部３１ａと、２重壁構造をなす円盤形状の天井部３１ｂとを有し、下側が開口した形状をなしている。

このキャップ３１の周壁部３１ａの内部には、その内壁部分の外周を螺旋状に巻くようにして第１コイル３３（加熱手段）が設けられている。また、天井部３１ｂには、その下壁部分の下面に第２コイル３４（加熱手段）が設けられている。本実施形態では、これらコイル３３，３４は、抵抗発熱線（電熱線）からなる。

上記第１コイル３３には、熱電対３５が接している。同様に第２コイル３４にも熱電対（図示しない）が接している。
上記電熱コイル３３，３４に接続された給電コード３３ａ，３４ａおよび熱電対３５に接続された信号コード３５ａは、途中まで後述する水平アーム４３に支持され、上記密閉容器１に気密に装着されたサポート（図示しない）を、気密に貫通して外部に導出されている。

上記移動機構４０は、上記予熱部材３０を図４に示す予熱位置、図５に示す上方位置、および退避位置へと順に移動させ、これとは逆に退避位置、上方位置、予熱位置へと順に移動させるものである。

図１に示すように、上記移動機構４０は、密閉容器１の上側の容器半体１ａを気密に貫通する垂直のサポート４１と、このサポート４１に上下方向スライド可能かつ気密に支持された断面円形の垂直シャフト４２と、このシャフト４２の下端部に一端が固定されて水平に延びる水平アーム４３と、上記垂直シャフト４２の上端部に連結されてこの垂直アーム４２を上下動させ回動させる駆動機構４４とを有している。

垂直シャフト４２の大部分と水平アーム４３が密閉容器４１内に配置され、駆動機構４４は密閉容器１外に配置されている。
上記水平アーム４３の他端には、Ｌ字形のブラケット４３ａを介して上記予熱部材３０のキャップ３１の天井部３１ｂが固定されている。

上記駆動機構４４は、上下動用シリンダ４５（上下動手段）と、回動用シリンダ４６（回動手段）と、上下動用シリンダ４５を垂直シャフト４２の上端部に連結する第１連結機構５０と、回動用シリンダ４６を垂直シャフト４２の上端部に連結する第２連結機構６０とを有している。

以下、駆動機構４４について図２、図３を参照しながら詳述する。固定フレーム３には、ベースプレート４７が固定され、このベースプレート４７にはブラケット４８を介して上記上下動用シリンダ４５が取り付けられている。

上記上下動用シリンダ４５のロッド４５ａは垂直に上方に突出しており、このロッド４５ａには、上記第１連結機構５０を介して垂直シャフト４２の上端部が連結されている。この第１連結機構５０は、垂直シャフト４２の回動を許容しながら、上下動用シリンダ４５の上下方向の駆動力を垂直シャフト４２に伝達するようになっている。

上記第１連結機構５０は、上記ロッド４５ａに固定され垂直シャフト４２に向かって水平に延びる支持プレート５１と、この支持プレート５１の先端部に固定された連結プレート５２を有している。

上記連結プレート５２にはスリット５２ａが形成されており、このスリット５２ａに上記垂直シャフト４２の上端ねじ部４２ａが挿入されている。このねじ部４２ａにナット５３，５４が間隔をおいて螺合固定されている。これらナット５３，５４間に上記連結プレート５２が挟まれており、これにより上下動用シリンダ４５の駆動で垂直シャフト４２が上下動するようになっている。ナット５３，５４の間隔は連結プレート５２の厚みより若干大きく、これにより、垂直シャフト４２は連結プレート５２に対して回動可能となっている。

上記回動用シリンダ４６は、一端（シリンダ部の基端側）が固定フレーム３に水平回動可能に連結されている。回動用シリンダ４６のロッド４６ａは水平に延びており、このロッド４６ａには、上記第２連結機構６０を介して垂直シャフト４２の上端部が連結されている。この第２連結機構６０は、垂直シャフト４２の上下動を許容しながら、回動用シリンダ４６からの回動力を垂直シャフト４２に伝達するようになっている。

上記第２連結機構６０は、上記ロッド４６ａに固定されてロッド４６ａの延び方向に延びるリンク６１と、一端がこのリンク６１の先端に回動可能に連結され、他端が上記垂直シャフト４２の上端部に連結されたリンク６２とを有している。

上記リンク６１の先端側は２股をなしている。上記リンク６２は一端側が薄肉部６２ａをなしており、この薄肉部６２ａが上記リンク６１の２股部に挿入された状態でピン６３により回動可能に連結されている。

上記リンク６２の他端側の厚肉部６２ｂには、支持穴６２ｃが形成されており、この支持穴６２ｃには上記垂直シャフト４２の上端部（ねじ部４２ａの下の部位）が挿入されている。

上記垂直シャフト４２の上端部には軸方向に延びるキー溝４２ｃが形成されており、このキー溝４２ｃには、上記支持穴６２ｃの内周に固定されたキー６４が挿入されている。このキー６４とキー溝４２ｃの係合により、垂直シャフト４２の上下動が許容され、回動用シリンダ４６からリンク６１，６２を介して供給される回動力が垂直シャフト４２に伝達されるようになっている。

上記ベースプレート４７には、サポート４９が固定されており、このサポート４９は垂直シャフト４２が上下動される際にリンク６２が上下動するのを禁じている。

上記シリンダ４５，４６のストローク（前進、後退位置）はストッパにより決められている。例えば垂直シャフト４２にストッパ７０が固定されており、このストッパ７０がサポート４１の上端に当たることにより、上下動用シリンダ４５の後退位置すなわち垂直シャフト４２の下限位置が決定される。

また、ベース４７に設けたストッパ（図示しない）が固定プレート５１の上方移動を制限することにより、上下動用シリンダ４５の前進位置すなわち垂直シャフト４２の上限位置が決定される。

さらに、リンク６２の移動を規制する２つのストッパ（図示しない）により回動用シリンダ４６のストロークが決定され、ひいては垂直シャフト４２の回動位置が決定される。

上記構成をなすアトマイズ装置の作用について説明する。ガスアトマイズユニット１０の坩堝１３には原料例えば金属チップを入れて高周波誘導加熱を行い、原料を溶融する。本実施形態では１０００°Ｃ以上の融点を有する原料を溶融する。
なお、原料として金属ガラス、例えば１，１５０℃程度の融点を持つＦｅ基金属ガラスの微粉末を作る場合には、溶湯温度は１，５５０℃程度で、また、銅（融点：１，０８
３℃）の場合には、溶湯温度は１，４００℃程度である。

他方、遠心アトマイズユニット２０の回転ディスク２３の予熱を行う。図１〜図４はこの予熱工程を示している。予熱工程では、予熱部材３０は回転ディスク２３に近接した予熱位置にある。具体的には、予熱部材３０のキャップ３１が回転ディスク２３に非接触状態で被せられており、その周壁部３１ａが回転ディスク２３の外周を覆い、その天井部３１ｂが回転ディスク２３の上面を覆う。

上記のようにキャップ３１が回転ディスク２３に被さった状態でコイル３３，３４に通電され、回転ディスク２３が加熱される。キャップ３１で被せているので熱が逃げず、しかも周囲と上方から加熱するので、効率良く回転ディスク２３を加熱することができる。本実施形態では例えばコイル３３，３４の温度を例えば９５０°Ｃにし、回転ディスク２３の表面温度を６００〜７００°Ｃ程度にする。

上記回転ディスク２３の予熱の後に、予熱部材３０を予熱位置から退避させる。詳述すると、最初に上下動用シリンダ４５を駆動し、垂直シャフト４２を図２の想像線で示す位置まで上昇させ、予熱部材３０を図５の上方位置まで移動する。この上方位置では、予熱部材３０の下端は回転ディスク２３の上面より上に位置している。

次に、回動用シリンダ４６を図３の想像線で示すように駆動させ、垂直シャフト４２を９０°回動させる。これにより水平アーム４３が同方向に回動するため、予熱部材３０も図５に示す回転ディスク２３の上方位置から退避位置まで水平移動する。その結果、図６に示すように予熱部材３０が回転ディスク２３の上方から消える。

上記予熱部材３０を予熱位置から退避位置まで移動させるのに上記回転ディスク２３の温度は低下するが、回転ディスク２３全体を加熱しているので、その表面温度の低下は比較的緩やかであり、例えば約１８°Ｃ／秒で済む。そのため５秒以内に退避させれば、温度低下は１００°Ｃ未満で済む。

上記のように予熱部材３０を退避させた後、図６に示すように遠心アトマイズユニット２０の回転駆動部２２を駆動させて回転ディスク２３を高速回転（例えば数万ｒｐｍ）させながら、ガスアトマイズユニット１０の弁１８を上方へ移動させて原料溶湯を溶湯ノズル部材１７のノズル穴１７ｃから自重により滴下させ、それから数秒遅れてアルゴンガスを継手管１６を介してガス溜まり室１５ｃに供給し、複数のノズル穴１５ｄから噴射する。

上記複数のノズル穴１７ｃは同角度をなして傾斜しているため、上記噴射ガスは点Ｐに集中し、ここにノズル穴１７ｃからの原料溶湯が供給されるので、原料溶湯は例えば数１０ミクロン〜数１００ミクロン程度に微細化された粒となり、霧状をなして回転ディスク２３の上面に供給される。

なお、上記のように溶湯の滴下をガス噴射より早めるのは、ガスの吹き上げによってノズル穴１７ｃが溶湯による目詰まりを起こすのを防ぐためであるが、この溶湯の滴下によって、回転ディスク２３の表面温度を上記予熱温度から原料溶湯温度程度に上昇させることができる。なお、上記溶湯滴下だけで回転ディスク２３の表面温度の上昇が不十分な場合には、その後の溶湯噴霧により表面温度を融点以上に上昇させる。

上記のように回転ディスク２３の表面温度が原料融点以上に高い状態で噴霧状態の溶融原料が回転ディスク２３に供給されると、回転ディスク２３の表面の濡れ性が高いので、この溶融原料の微粒子（溶滴）は、回転ディスク２３の表面において回転ディスク２３の遠心力により１０ミクロン程度の薄膜状となり、さらにこの遠心力で飛ばされ、空中で凝固して微粉末となる。
その結果、この微粉末を球形にすることができ、その粒径は、遠心力により例えば１０ミクロン程度あるいはそれ以下にすることができるとともに（場合によってはそれ以上の粒子径にしてもよい）、所定範囲に大部分が収まるように揃えることができる。

本実施形態は、融点が比較的低温な原料、例えば金属アルミニウム（融点：６６０℃）については、溶湯温度１，１５０℃で、また、スズ（融点：２３０℃）については、溶湯温度５５０℃に設定し、コイル温度を適当に設定することにより同様な成果が得られる。なお、溶湯温度が低い場合には、回転ディスク２３の表面温度は、溶湯温度と同程度にすることもできる。

上記のように原料溶湯を回転ディスク２３に供給する前に予熱を行うことにより、熱衝撃を少なくすることができ、その繰り返しによる割れを防止でき、使用寿命を延ばすことができる。

また、上記回転ディスク２３を予熱するため、溶融原料の供給により回転ディスク２３の表面温度が所望温度（所望粒径が得られる温度）まで上昇する時間を短縮でき、材料の歩留まりを向上させることができる。

生成された微粉末は密閉容器１の下端の回収ボックスで回収される。なお、回収ボックスには、アトマイズ初期に回転ディスク２３の表面温度が原料溶融温度未満の状態で滴下された溶湯の凝固物も含まれるが、これらは分別して排除される。

図７は本発明の第２実施形態に係わる予熱部材３１を示す。この予熱部材３１は、第１実施形態と同様に周壁部３１aと天井部３１ｂを有するが、この周壁部３１aの一部に切欠３１ｘを有する点が第１実施形態と異なる。

上記切欠３１ｘは、予熱部材３１の中心から見て、水平アーム４３と直交する方向に位置し、水平アーム４３が退避位置へ回動する方向と逆の方向に位置している。切欠３１ｘは、回転ディスク２３の径より大きい幅寸法Ｗを有している。
この実施形態でも第１実施形態と同様の移動機構が用いられるが、垂直シャフトを上下動する構成は省かれる。

予熱時には、回転ディスク２３は低速（例えば毎秒１０〜１００回転）で回転される。これにより、上記切欠３１ｘがあっても回転ディスクに温度むらが生じるのを回避することができる。

予熱が終了した時には、予熱部材３１を上方へ移動することなく、予熱位置と同一高さのまま垂直シャフトを回動させ、水平アームを水平旋回させることにより、予熱部材３１を退避位置へと移動させる。この予熱部材３１の水平移動の際に、回転ディスク２３が切欠３１ｘを通過する。

なお、切欠３１ｘの位置は、予熱部材３１の中心から見て水平アーム４３の長手方向に配置させてもよい。この場合、水平アームは一旦長手方向に移動させてから回動させることになり、移動機構は第１実施形態と異なる構成のものが用いられる。

本発明は上記実施形態に制約されず、種々の態様を採用可能である。例えばガスアトマイズユニットの代わりに、溶湯供給部から溶湯を回転ディスクに滴下するようにしてもよい。この場合には、溶湯は噴霧状にならずに回転ディスクに供給され、遠心アトマイズによってのみ微粒子化される。特にスズなどの低温融点の原料の場合には、１０μｍ程度の微細な粉末を得るにはハイブリッドアトマイズ法で、それよりも大きな粉末を得るには遠心アトマイズ法が採用されるであろう。

上記実施形態において、予熱部材における天井側のコイルを省いてもよい。また、コイルは電熱コイルではなく、高周波誘導コイルであってもよい。
予熱部材の本体の形状はキャップ形状が最適であるが、他の形状であってもよい。
噴射するガスは窒素等の他の不活性ガスを用いてもよい。
密閉容器内を真空にする代わりに不活性ガス雰囲気にしてアトマイズを実行してもよい。
本発明は、材料は金属以外であってもよい。

本発明の第１実施形態をなすアトマイズ装置の要部を、一部断面にして示す側面図である。 同アトマイズ装置における予熱部材の移動機構の要部を一部断面にして示す側面図である。 同移動機構の要部を示す平面図である。 同アトマイズ装置の要部の拡大縦断面図であり、予熱部材で回転ディスクを予熱している状態を示す。 同予熱部材を上方へ移動させた状態を示す図４相当図である。 同予熱部材を退避位置へ退避させた状態を示す図４相当図である。 本発明の第２実施形態を示す回転ディスクと予熱部材の概略構成を示す平断面図である。

符号の説明

１ 密閉容器
１０ ガスアトマイズユニット（ガスアトマイズ手段；溶湯供給部）
１５ａ ガスノズル穴
１７ａ 溶湯ノズル穴
２０ 遠心アトマイズユニット（遠心アトマイズ手段）
２２ 回転駆動部
２３ 回転ディスク
３０ 予熱部材
３１ キャップ（本体）
３１ａ 周壁部
３１ｂ 天井部
３１ｘ 切欠
３３，３４ コイル（加熱手段）
４０ 移動機構
４２ 垂直シャフト
４３ 水平アーム
４４ 駆動機構
４５ 上下動用シリンダ（上下動手段）
４６ 回動用シリンダ（回動手段）
５０ 第１連結機構
６０ 第２連結機構

Claims (15)

1. （ア）原料溶湯を滴下する溶湯供給部と、
   （イ）溶湯供給部の下方に配置された回転ディスクと、この回転ディスクを高速回転させる回転駆動部とを有し、上記原料溶湯を回転ディスクの遠心力で吹き飛ばすことにより、微粉末を得る遠心アトマイズ手段と、
   （ウ）上記遠心アトマイズ手段からの原料溶湯の滴下前に上記回転ディスクを予熱する予熱部材と、
   （エ）上記予熱部材を、上記回転ディスクに近い予熱位置から、回転ディスクから離れた退避位置へと移動させる移動機構と、
   を備えたことを特徴とするアトマイズ装置。
2. （ア）ガスを噴射しながら原料溶湯を滴下することにより、原料溶湯を噴霧状にして下方に供給するガスアトマイズ手段と、
   （イ）上記ガスアトマイズ手段の下方に配置された回転ディスクと、この回転ディスクを高速回転させる回転駆動部とを有し、上記噴霧状の原料溶湯を回転ディスクの遠心力で吹き飛ばすことにより、微粉末を得る遠心アトマイズ手段と、
   を備えたアトマイズ装置において、さらに
   （ウ）上記ガスアトマイズ手段からの原料溶湯の噴霧供給前に上記回転ディスクを予熱する予熱部材と、
   （エ）上記予熱部材を、上記回転ディスクに近い予熱位置から、回転ディスクから離れた退避位置へと移動させる移動機構と、
   を備えたことを特徴とするアトマイズ装置。
3. 上記予熱部材は、上記回転ディスクの周囲の少なくとも一部を覆う周壁部と回転ディスクの上方を覆う天井部とを有し下側が開口した本体と、この本体に装備された加熱手段とを備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のアトマイズ装置。
4. 上記予熱部材は、上記回転ディスクの周囲を覆う周壁部と回転ディスクの上方を覆う天井部とを有し下側が開口した本体と、この本体に装備された加熱手段とを備え、
   上記移動機構は、上記予熱部材を上記予熱位置からその上方位置へと移動させ、さらに当該上方位置から上記退避位置へと水平移動させることを特徴とする請求項１または２に記載のアトマイズ装置。
5. 上記予熱部材の加熱手段は、上記本体の周壁部に螺旋状をなして配置されたコイルを含むことを特徴とする請求項４に記載のアトマイズ装置。
6. 上記加熱手段は、さらに上記本体の天井部に渦巻状をなして配置された他のコイルを含むことを特徴とする請求項５に記載のアトマイズ装置。
7. 上記移動機構は、垂直シャフトと、この垂直シャフトに一端が固定されて水平に延び他端に上記予熱部材の本体を取り付けた水平アームと、垂直シャフトを上下動させ回動させる駆動機構とを備えたことを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載のアトマイズ装置。
8. 上記駆動機構は、垂直シャフトを上下動させる上下動手段と、垂直シャフトを回動させる回動手段と、垂直シャフトの回動を許容しながら垂直アームと上下動手段とを連結する第１連結機構と、垂直シャフトの上下動を許容しながら垂直アームと回動手段とを連結する第２連結機構とを備えていることを特徴とする請求項７に記載のアトマイズ装置。
9. 上記予熱部材の本体の周壁部には、上記回転ディスクの径より大きい切欠が形成されており、
   上記移動機構は、上記予熱部材を上記予熱位置から上記退避位置へと水平移動させ、この過程で回転ディスクが予熱部材の切欠を通ることを特徴とする請求項３に記載のアトマイズ装置。
10. 上記予熱部材により回転ディスクを予熱している時に、上記回転駆動部が回転ディスクを低速回転させることを特徴とする請求項９に記載のアトマイズ装置
11. 上記移動機構は、垂直シャフトと、この垂直シャフトに一端が固定されて水平に延び他端に上記予熱部材の本体を取り付けた水平アームと、垂直シャフトを回動させる駆動機構とを備えたことを特徴とする請求項９または１０に記載のアトマイズ装置。
12. さらに、上記ガスアトマイズ手段と上記遠心アトマイズ手段を収容する密閉容器を備え、上記垂直シャフトはこの密閉容器の上壁を気密に貫通して上方に突出し、上記水平アームは上記垂直シャフトの下端部に固定されて密閉容器内に配置され、上記垂直シャフトの密閉容器から突出した上端部に、上記駆動機構が連結されていることを特徴とする請求項７，８または１１に記載のアトマイズ装置。
13. 原料溶湯を滴下することにより、原料溶湯を下方の回転ディスクに供給し、この回転ディスクを高速回転させることにより、上記原料溶湯を遠心力で吹き飛ばして微粉末を得るアトマイズ方法において、
    上記原料溶湯の供給前に予熱部材を近接させて上記回転ディスクを予熱し、予熱後にこの予熱部材を回転ディスクから離れた位置に退避させ、この状態で上記原料溶湯の供給と回転ディスクの高速回転を実行することを特徴とするアトマイズ方法。
14. 上記原料溶湯をガスを噴射しながら滴下することにより、噴霧状にして回転ディスクに供給することを特徴とする請求項１３に記載のアトマイズ方法。
15. 上記予熱により上昇する回転ディスクの表面温度は、原料の溶湯温度未満であることを特徴とする請求項１３または１４に記載のアトマイズ方法。

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