JP2021055140A

JP2021055140A - Metal powder production device

Info

Publication number: JP2021055140A
Application number: JP2019178535A
Authority: JP
Inventors: 拓馬榎本; Takuma Enomoto; 開北村; Kai Kitamura; 啓義大高; Hiroyoshi Otaka
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2019-09-30
Filing date: 2019-09-30
Publication date: 2021-04-08

Abstract

To provide a metal powder production device in which decrease in an operation rate due to the adhesion of a deposit to a nozzle pipe can be suppressed.SOLUTION: A metal powder production device causes fluid jet to collide with downflow of molten metal and pulverizes the molten metal. The device comprises: a nozzle body having a first through-hole extending along the central axis and a jetting portion for jetting the fluid jet; and a nozzle tube which is arranged in the first through-hole, having a second through-hole extending along the central axis, and through which the molten metal flows down. The inner peripheral side surface of the lower end portion of the nozzle tube has a shape corresponding to a truncated conical side surface with respect to the central axis, and a half top angle of the inner peripheral side surface with respect to the central axis is 10° or more and 50° or less.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、金属粉末製造装置に関するものである。 The present invention relates to a metal powder manufacturing apparatus.

特許文献１には、ノズル本体およびノズル本体に付設された筒状の干渉部材を備えるアトマイズノズル装置と、干渉部材の上部に設けられた溶融金属収容容器と、を備える溶融金属アトマイズ装置（金属粉末製造装置）が開示されている。 Patent Document 1 describes a molten metal atomizing device (metal powder) including a nozzle body and an atomizing nozzle device including a tubular interference member attached to the nozzle body, and a molten metal storage container provided above the interference member. Manufacturing equipment) is disclosed.

ノズル本体の下面には、上下方向に延在する中心線を中心とする同心円上に設けられた多数のノズル孔が開口している。ノズル孔からは、不活性ガス等の媒体が噴出するように構成されている。これにより、ガスジェットによるジェットカーテンが形成される。 On the lower surface of the nozzle body, a large number of nozzle holes provided on concentric circles centered on a center line extending in the vertical direction are opened. A medium such as an inert gas is configured to be ejected from the nozzle hole. As a result, a jet curtain with a gas jet is formed.

また、ノズル本体は、中心線に沿って上下方向に貫通する中央孔を備えている。前述した干渉部材はこの中央孔に装着されている。溶融金属収容容器から供給された溶融金属流は、干渉部材内を流下し、ガスジェットによって細かい溶滴に分断される。これにより、金属粉末が製造される。 Further, the nozzle body is provided with a central hole penetrating in the vertical direction along the center line. The above-mentioned interference member is mounted in this central hole. The molten metal flow supplied from the molten metal storage container flows down in the interfering member and is divided into fine droplets by a gas jet. As a result, a metal powder is produced.

特開平７−１９７１０号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-19710

特許文献１に記載されている干渉部材（ノズル管）は、前述したように筒状をなしているが、その下端面は、水平面と平行な面である。 The interference member (nozzle tube) described in Patent Document 1 has a tubular shape as described above, but its lower end surface is a surface parallel to a horizontal plane.

図７は、従来の金属粉末製造装置が備えるノズル管を示す部分断面斜視図である。図７に示すノズル管９は、円筒状をなしており、ノズル管９の下部では、外側面９１および内側面９２の双方が鉛直軸ＶＡと平行な面であり、一方、下端面９３は、外側面９１と内側面９２とをつなぐ面であって、水平面と平行な面である。 FIG. 7 is a partial cross-sectional perspective view showing a nozzle tube included in a conventional metal powder manufacturing apparatus. The nozzle tube 9 shown in FIG. 7 has a cylindrical shape, and at the lower part of the nozzle tube 9, both the outer surface 91 and the inner surface 92 are surfaces parallel to the vertical axis VA, while the lower end surface 93 has a lower end surface 93. It is a surface connecting the outer side surface 91 and the inner side surface 92, and is a surface parallel to the horizontal plane.

ノズル管９の外側には、ガスジェットＧが流れており、ノズル管９の内部９５を流下した溶融金属流９０は、例えばしずくの状態でノズル管９から離れた後、ガスジェットＧによってさらに分断される。そして、細かく分断された溶融金属が固化することによって金属粉末が得られる。 A gas jet G flows outside the nozzle tube 9, and the molten metal flow 90 flowing down the inside 95 of the nozzle tube 9 is further divided by the gas jet G after being separated from the nozzle tube 9 in a dripping state, for example. Will be done. Then, a metal powder is obtained by solidifying the molten metal that has been finely divided.

従来のノズル管９では、ノズル管９の内部９５を流下した溶融金属流９０が、一旦、下端面９３に移動し、その後、しずくとして滴下することによってノズル管９から離れると考えられる。ところが、滴下するまでに時間を要した場合、下端面９３に移動した溶融金属流９０は、ガスジェットＧによって冷却される。そうすると、冷却された溶融金属流９０から固化物やスラグ等が発生し、下端面９３に付着する。こうして発生する付着物９９は、徐々に成長し、落下するが、それによって、製造された金属粉末に異物として混入することになる。混入した付着物９９は、金属粉末の品質を低下させる原因となるため、付着物９９が成長した時点で、金属粉末の製造プロセスを止めざるを得ない。その結果、金属粉末製造装置の稼働率が低下するという問題がある。 In the conventional nozzle tube 9, it is considered that the molten metal flow 90 flowing down the inside 95 of the nozzle tube 9 once moves to the lower end surface 93 and then drops as a drop to separate from the nozzle tube 9. However, when it takes time to drop the molten metal, the molten metal flow 90 that has moved to the lower end surface 93 is cooled by the gas jet G. Then, solidified material, slag, and the like are generated from the cooled molten metal flow 90 and adhere to the lower end surface 93. The deposit 99 generated in this way gradually grows and falls, which causes the deposit 99 to be mixed as a foreign substance in the produced metal powder. Since the mixed deposit 99 causes deterioration of the quality of the metal powder, the manufacturing process of the metal powder must be stopped when the deposit 99 grows. As a result, there is a problem that the operating rate of the metal powder manufacturing apparatus is lowered.

本発明の適用例に係る金属粉末製造装置は、
流下する溶融金属に流体ジェットを衝突させることにより、前記溶融金属を粉末化する金属粉末製造装置であって、
中心軸に沿って延在する第１貫通孔と、前記流体ジェットを噴出させる噴出部と、を備えるノズル本体と、
前記第１貫通孔の内部に設けられ、前記中心軸に沿って延在し、内部を前記溶融金属が流下する第２貫通孔を備えるノズル管と、
を有し、
前記ノズル管の下端部の内周側面は、前記中心軸を軸とする円錐台形の側面に対応する形状をなしており、
前記内周側面の前記中心軸に対する半頂角は、１０°以上５０°以下であることを特徴とする。 The metal powder manufacturing apparatus according to the application example of the present invention is
A metal powder manufacturing apparatus that pulverizes the molten metal by colliding a fluid jet with the molten metal flowing down.
A nozzle body including a first through hole extending along the central axis and a ejection portion for ejecting the fluid jet.
A nozzle tube provided inside the first through hole, extending along the central axis, and having a second through hole through which the molten metal flows down.
Have,
The inner peripheral side surface of the lower end portion of the nozzle tube has a shape corresponding to the side surface of the conical trapezoid with the central axis as the axis.
The half apex angle of the inner peripheral side surface with respect to the central axis is 10 ° or more and 50 ° or less.

第１実施形態に係る金属粉末製造装置を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the metal powder manufacturing apparatus which concerns on 1st Embodiment. 図１に示すノズル部の拡大図である。It is an enlarged view of the nozzle part shown in FIG. 図２のノズル部のうち、ノズル管のみを示す部分断面斜視図である。It is a partial cross-sectional perspective view which shows only the nozzle tube in the nozzle part of FIG. 図３に示すノズル管を、第２中心軸を含む平面で切断したときの断面図である。It is sectional drawing when the nozzle tube shown in FIG. 3 is cut by the plane including the 2nd central axis. 第２実施形態に係る金属粉末製造装置が備えるノズル部の拡大図である。It is an enlarged view of the nozzle part provided in the metal powder manufacturing apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 図５に示すノズル管を、第２中心軸を含む平面で切断したときの断面図である。It is sectional drawing when the nozzle tube shown in FIG. 5 is cut by the plane including the 2nd central axis. 従来の金属粉末製造装置が備えるノズル管を示す部分断面斜視図である。It is a partial cross-sectional perspective view which shows the nozzle tube provided in the conventional metal powder manufacturing apparatus.

以下、本発明の金属粉末製造装置の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the metal powder manufacturing apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

１．第１実施形態
まず、第１実施形態に係る金属粉末製造装置について説明する。 1. 1. First Embodiment First, the metal powder manufacturing apparatus according to the first embodiment will be described.

図１は、第１実施形態に係る金属粉末製造装置を模式的に示す断面図である。なお、図１および後述する図２ないし図４では、鉛直軸をＶＡとし、各図の上方が鉛直上方である。 FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a metal powder manufacturing apparatus according to the first embodiment. In addition, in FIG. 1 and FIGS. 2 to 4 described later, the vertical axis is VA, and the upper part of each figure is the vertical upper part.

図１に示す金属粉末製造装置１は、溶融金属Ｑをアトマイズ法により粉末化した後、冷却固化させ、金属粉末Ｒを得るための装置である。この金属粉末製造装置１は、溶融金属Ｑを供給する溶融金属供給部２と、タンク３と、タンク３内に冷却液Ｓを流出させる冷却液流出部４と、流下する溶融金属Ｑに向けて流体ジェットＪを噴射するノズル部５と、を有している。以下、各部の構成について詳述する。 The metal powder manufacturing apparatus 1 shown in FIG. 1 is an apparatus for pulverizing molten metal Q by an atomizing method and then cooling and solidifying the molten metal Q to obtain a metal powder R. The metal powder manufacturing apparatus 1 is directed toward the molten metal supply unit 2 that supplies the molten metal Q, the tank 3, the coolant outflow unit 4 that causes the coolant S to flow out into the tank 3, and the molten metal Q that flows down. It has a nozzle portion 5 for injecting a fluid jet J and a nozzle portion 5. Hereinafter, the configuration of each part will be described in detail.

図１に示すように、溶融金属供給部２は、有底筒状をなしている。この溶融金属供給部２内には、製造すべき金属粉末の原材料が溶融した溶融金属Ｑが一時的に収容される。溶融金属供給部２は、例えば黒鉛、窒化ケイ素、アルミナ、耐熱鋼等の耐火性材料で構成される。また、溶融金属供給部２の外周は、溶融金属Ｑを加熱して保温するための加熱用コイル６で覆われている。 As shown in FIG. 1, the molten metal supply unit 2 has a bottomed tubular shape. The molten metal Q in which the raw material of the metal powder to be produced is melted is temporarily housed in the molten metal supply unit 2. The molten metal supply unit 2 is made of a refractory material such as graphite, silicon nitride, alumina, or heat-resistant steel. Further, the outer periphery of the molten metal supply unit 2 is covered with a heating coil 6 for heating and keeping the molten metal Q warm.

溶融金属供給部２の底部の中央部には、底部を貫通する吐出口２１が設けられている。この吐出口２１からは、溶融金属供給部２内の溶融金属Ｑが下方に向かって吐出される。 A discharge port 21 penetrating the bottom portion is provided at the center of the bottom portion of the molten metal supply portion 2. From the discharge port 21, the molten metal Q in the molten metal supply unit 2 is discharged downward.

溶融金属供給部２の下方には、後述するノズル部５が設けられ、さらにノズル部５の下方にタンク３が設けられている。 A nozzle portion 5, which will be described later, is provided below the molten metal supply portion 2, and a tank 3 is further provided below the nozzle portion 5.

図１に示すタンク３は、鉛直軸ＶＡと平行な第１中心軸Ａ１を有する円筒状をなしている。なお、タンク３の第１中心軸Ａ１は、鉛直軸ＶＡに対して傾いていてもよい。また、本明細書において「平行」とは、対象となる線または面とのなす角度が５°以下の状態をいう。 The tank 3 shown in FIG. 1 has a cylindrical shape having a first central axis A1 parallel to the vertical axis VA. The first central axis A1 of the tank 3 may be tilted with respect to the vertical axis VA. Further, in the present specification, "parallel" means a state in which the angle formed by the target line or surface is 5 ° or less.

第１中心軸Ａ１に直交する面で切断したときの、タンク３の内径側の断面形状は、例えば真円、楕円、長円等の円形とされるが、多角形のような円形以外の形状であってもよい。 The cross-sectional shape on the inner diameter side of the tank 3 when cut on a plane orthogonal to the first central axis A1 is a circle such as a perfect circle, an ellipse, or an oval, but a shape other than a circle such as a polygon. It may be.

このような円筒状をなすタンク３の上端は、板状をなす蓋部材７で覆われている。この蓋部材７は、中央部を貫通する貫通孔７１を有している。 The upper end of such a cylindrical tank 3 is covered with a plate-shaped lid member 7. The lid member 7 has a through hole 71 penetrating the central portion.

タンク３の内部空間３０には、前述した溶融金属供給部２から流下した溶融金属Ｑが後述するノズル部５を介して供給される。溶融金属Ｑは、ノズル部５を経た後、例えば下方に向かう線状の流れを形成しながら蓋部材７の貫通孔７１を通過し、内部空間３０に達する。 The molten metal Q that has flowed down from the molten metal supply unit 2 described above is supplied to the internal space 30 of the tank 3 via the nozzle unit 5 described later. After passing through the nozzle portion 5, the molten metal Q passes through the through hole 71 of the lid member 7 while forming, for example, a downward linear flow, and reaches the internal space 30.

また、タンク３の内部空間３０には、ノズル部５から流体ジェットＪが噴射される。噴射された流体ジェットＪは、内部空間３０に流下してきた溶融金属Ｑと衝突する。この衝撃により、溶融金属Ｑは分断され、内部空間３０に多数の液滴Ｑ１を飛散させる。 Further, the fluid jet J is injected from the nozzle portion 5 into the internal space 30 of the tank 3. The injected fluid jet J collides with the molten metal Q that has flowed down into the internal space 30. Due to this impact, the molten metal Q is divided and a large number of droplets Q1 are scattered in the internal space 30.

さらに、タンク３の内部空間３０には、後述する冷却液流出部４から冷却液Ｓが供給される。供給された冷却液Ｓは、内部空間３０の内壁面に沿って流動し、冷却液層Ｓ１を形成する。液滴Ｑ１は、自然落下した後、この冷却液層Ｓ１に接触する。これにより、液滴Ｑ１は急速に冷却され、固化に至る。このようにして金属粉末Ｒが形成される。形成された金属粉末Ｒは、冷却液Ｓとともに、タンク３の下方に設けられた回収容器８に回収される。 Further, the coolant S is supplied to the internal space 30 of the tank 3 from the coolant outflow portion 4, which will be described later. The supplied coolant S flows along the inner wall surface of the internal space 30 to form the coolant layer S1. The droplet Q1 naturally falls and then comes into contact with the coolant layer S1. As a result, the droplet Q1 is rapidly cooled and solidifies. In this way, the metal powder R is formed. The formed metal powder R is collected together with the coolant S in a collection container 8 provided below the tank 3.

冷却液流出部４は、タンク３の上端部に設けられている。冷却液流出部４は、タンク３の内周に沿って設けられた冷却液流出口４１と、冷却液流出口４１に冷却液Ｓを圧送する図示しないポンプと、を備えている。各冷却液流出口４１は、タンク３の内部空間３０の内壁面に沿うように冷却液Ｓを流出させる。流出した冷却液Ｓは、内壁面に沿って冷却液層Ｓ１を形成する。 The coolant outflow portion 4 is provided at the upper end portion of the tank 3. The coolant outflow portion 4 includes a coolant outlet 41 provided along the inner circumference of the tank 3 and a pump (not shown) for pumping the coolant S to the coolant outlet 41. Each coolant outlet 41 causes the coolant S to flow out along the inner wall surface of the internal space 30 of the tank 3. The outflowing coolant S forms a coolant layer S1 along the inner wall surface.

冷却液Ｓとしては、例えば、水、油等が用いられ、必要に応じて還元剤、酸化防止剤等の各種添加剤が添加されていてもよい。 As the coolant S, for example, water, oil, or the like is used, and various additives such as a reducing agent and an antioxidant may be added as needed.

また、冷却液層Ｓ１を形成する代わりに、冷却液Ｓが貯留された冷却液溜まりが設けられていてもよく、冷却液Ｓのジェットを形成し、そこに液滴Ｑ１が接触するようになっていてもよい。 Further, instead of forming the coolant layer S1, a coolant pool in which the coolant S is stored may be provided, and a jet of the coolant S is formed so that the droplet Q1 comes into contact with the jet. You may be.

ノズル部５は、溶融金属供給部２とタンク３との間に設けられている。ノズル部５は、流下する溶融金属Ｑに向けて流体ジェットＪを噴射する。 The nozzle portion 5 is provided between the molten metal supply portion 2 and the tank 3. The nozzle portion 5 injects the fluid jet J toward the molten metal Q that flows down.

図２は、図１に示すノズル部５の拡大図である。図３は、図２のノズル部５のうち、ノズル管５２のみを示す部分断面斜視図である。なお、図３では、ノズル管５２の一部を切り欠いている。図４は、図３に示すノズル管５２を、後述する第２中心軸Ａ２を含む平面で切断したときの断面図である。なお、図４では、溶融金属Ｑの挙動の一例も併せて図示している。 FIG. 2 is an enlarged view of the nozzle portion 5 shown in FIG. FIG. 3 is a partial cross-sectional perspective view showing only the nozzle tube 52 of the nozzle portion 5 of FIG. In FIG. 3, a part of the nozzle tube 52 is cut out. FIG. 4 is a cross-sectional view of the nozzle tube 52 shown in FIG. 3 when the nozzle tube 52 is cut along a plane including the second central axis A2, which will be described later. Note that FIG. 4 also shows an example of the behavior of the molten metal Q.

図２に示すノズル部５は、ノズル本体５１と、ノズル管５２と、を有している。
ノズル本体５１は、鉛直軸ＶＡと平行に延在する第１貫通孔５１２と、流体ジェットＪを噴出させる噴出部５１４と、を備えている。なお、第１貫通孔５１２は、鉛直軸ＶＡに対して傾いていてもよい。 The nozzle portion 5 shown in FIG. 2 has a nozzle body 51 and a nozzle tube 52.
The nozzle body 51 includes a first through hole 512 extending in parallel with the vertical axis VA, and an ejection portion 514 for ejecting the fluid jet J. The first through hole 512 may be inclined with respect to the vertical axis VA.

第１貫通孔５１２は、円柱状をなす孔であり、ノズル本体５１の上面から下面までつなぐように、ノズル本体５１を貫通している。第１貫通孔５１２には、後述するノズル管５２が挿入されている。 The first through hole 512 is a columnar hole, and penetrates the nozzle body 51 so as to connect from the upper surface to the lower surface of the nozzle body 51. A nozzle tube 52, which will be described later, is inserted into the first through hole 512.

ノズル管５２は、前述したように、ノズル本体５１の第１貫通孔５１２に挿入されている。ノズル管５２の外周面と第１貫通孔５１２の内壁面との間には、隙間があってもよいし、双方が密着していてもよい。また、隙間を充填する介在物が設けられていてもよい。 As described above, the nozzle tube 52 is inserted into the first through hole 512 of the nozzle body 51. There may be a gap between the outer peripheral surface of the nozzle tube 52 and the inner wall surface of the first through hole 512, or both may be in close contact with each other. Further, inclusions may be provided to fill the gap.

図２ないし図４に示すノズル管５２は、鉛直軸ＶＡと平行な第２中心軸Ａ２に沿って延在する第２貫通孔５２２を備えている。 The nozzle tube 52 shown in FIGS. 2 to 4 includes a second through hole 522 extending along the second central axis A2 parallel to the vertical axis VA.

第２貫通孔５２２は、その上端から所定の長さ、すなわち後述する内周側面５２４２を除く部分が円柱状をなす孔である。そして、第２貫通孔５２２は、ノズル管５２の上面から下面までつなぐように、ノズル管５２を貫通している。第２貫通孔５２２の内部には、溶融金属供給部２から吐出された溶融金属Ｑが流下する。 The second through hole 522 is a hole having a predetermined length from the upper end thereof, that is, a portion excluding the inner peripheral side surface 5242 described later, which forms a columnar shape. The second through hole 522 penetrates the nozzle tube 52 so as to connect from the upper surface to the lower surface of the nozzle tube 52. The molten metal Q discharged from the molten metal supply unit 2 flows down into the second through hole 522.

図２ないし図４に示す第２貫通孔５２２を第２中心軸Ａ２に直交する面で切断したときの断面形状は真円であるが、それ以外の形状、例えば楕円、長円、多角形等であってもよい。また、第２貫通孔５２２の内径は、第２中心軸Ａ２に沿って一定であっても、途中で変化していてもよい。 The cross-sectional shape when the second through hole 522 shown in FIGS. 2 to 4 is cut along a plane orthogonal to the second central axis A2 is a perfect circle, but other shapes such as an ellipse, an oval, a polygon, etc. It may be. Further, the inner diameter of the second through hole 522 may be constant along the second central axis A2 or may change in the middle.

第２貫通孔５２２の内径φ２は、特に限定されないが、１．０ｍｍ以上３０ｍｍ以下であるのが好ましく、２．０ｍｍ以上２０ｍｍ以下であるのがより好ましい。 The inner diameter φ2 of the second through hole 522 is not particularly limited, but is preferably 1.0 mm or more and 30 mm or less, and more preferably 2.0 mm or more and 20 mm or less.

一方、図２に示す第１貫通孔５１２を第２中心軸Ａ２に直交する面で切断したときの断面形状は、真円であるが、それ以外の形状、例えば楕円、長円、多角形等であってもよい。また、第１貫通孔５１２の内径は、第２中心軸Ａ２に沿って一定であっても、途中で変化していてもよい。 On the other hand, the cross-sectional shape when the first through hole 512 shown in FIG. 2 is cut along a plane orthogonal to the second central axis A2 is a perfect circle, but other shapes such as an ellipse, an oval, a polygon, etc. It may be. Further, the inner diameter of the first through hole 512 may be constant along the second central axis A2 or may change in the middle.

図２に示す噴出部５１４は、流体ジェットＪを噴出させる複数の噴出口５１４０を含んでいる。 The ejection unit 514 shown in FIG. 2 includes a plurality of ejection ports 5140 for ejecting the fluid jet J.

複数の噴出口５１４０は、第２中心軸Ａ２を中心とする同一の円周上に好ましくは等間隔で配置されている。各噴出口５１４０は、その軸が、第２中心軸Ａ２上に一点に集束するように構成されている。これにより、各噴出口５１４０から噴出された流体ジェットＪは、第２中心軸Ａ２上の一点に集束する。 The plurality of spouts 5140 are preferably arranged at equal intervals on the same circumference centered on the second central axis A2. Each spout 5140 is configured such that its axis is focused at one point on the second central axis A2. As a result, the fluid jet J ejected from each ejection port 5140 is focused on one point on the second central axis A2.

また、ノズル本体５１は、その内部に設けられ、環状をなすガス室５１６と、ガス室５１６にガスを圧送する図示しないポンプと、を備えている。複数の噴出口５１４０は、それぞれガス室５１６に接続されている。これにより、各噴出口５１４０からは、同じ流量および流速で流体ジェットＪが噴出する。 Further, the nozzle body 51 is provided inside and includes a gas chamber 516 forming an annular shape and a pump (not shown) for pumping gas to the gas chamber 516. Each of the plurality of spouts 5140 is connected to the gas chamber 516. As a result, the fluid jet J is ejected from each ejection port 5140 at the same flow rate and flow velocity.

ノズル本体５１の構成材料は、特に限定されないが、例えばステンレス鋼のような金属材料、アルミナのようなセラミックス材料等が挙げられる。 The constituent material of the nozzle body 51 is not particularly limited, and examples thereof include a metal material such as stainless steel and a ceramic material such as alumina.

流体ジェットＪは、気体または液体のジェットである。気体としては、例えば窒素ガス、アルゴンガスのような不活性ガス、アンモニア分解ガスのような還元性ガス、空気等が挙げられる。一方、液体としては、例えば水が挙げられ、必要に応じて添加剤が添加されていてもよい。 The fluid jet J is a gas or liquid jet. Examples of the gas include an inert gas such as nitrogen gas and argon gas, a reducing gas such as ammonia decomposition gas, and air. On the other hand, examples of the liquid include water, and additives may be added as needed.

なお、ノズル本体５１の構成は、上記の構成に限定されない。例えば、ノズル本体５１は複数の部品から組み立てられていてもよい。 The configuration of the nozzle body 51 is not limited to the above configuration. For example, the nozzle body 51 may be assembled from a plurality of parts.

ノズル管５２の構成材料は、耐火材であれば特に限定されないが、熱膨張係数が１×１０^−６［／℃］以下であるのが好ましく、５×１０^−７［／℃］以下であるのがより好ましい。ノズル管５２の構成材料の熱膨張係数が前記範囲内であれば、ノズル管５２の耐熱性を特に高めることができる。具体的には、高温の溶融金属Ｑと接触しても、熱膨張が抑えられ、破損や亀裂等が発生しにくいノズル管５２を実現することができる。また、熱膨張に伴うノズル管５２の変形も抑えることができる。これにより、ノズル管５２の形状を長期にわたって高精度に維持することができ、金属粉末製造装置１の稼働率を高めることができる。なお、上記の熱膨張係数は、常温において測定された値とする。 The constituent material of the nozzle tube 52 is not particularly limited as long as it is a refractory material, but the coefficient of thermal expansion ^{is preferably 1 × 10 -6} [/ ° C] or less, and 5 × 10 ^-7 [/ ° C] or less. Is more preferable. When the coefficient of thermal expansion of the constituent material of the nozzle tube 52 is within the above range, the heat resistance of the nozzle tube 52 can be particularly enhanced. Specifically, it is possible to realize a nozzle tube 52 in which thermal expansion is suppressed even when it comes into contact with a high-temperature molten metal Q, and breakage, cracks, etc. are unlikely to occur. In addition, deformation of the nozzle tube 52 due to thermal expansion can be suppressed. As a result, the shape of the nozzle tube 52 can be maintained with high accuracy for a long period of time, and the operating rate of the metal powder manufacturing apparatus 1 can be increased. The coefficient of thermal expansion is a value measured at room temperature.

ノズル管５２の構成材料としては、例えば、石英ガラス、ホウケイ酸ガラスのようなガラス材料、アルミナ、ジルコニアのようなセラミックス材料、黒鉛のような炭素材料、耐熱鋼のような金属材料等が挙げられる。このうち、ノズル管５２の構成材料は、ガラス材料であるのが好ましく、石英ガラスであるのがより好ましい。ガラス材料、特に石英ガラスは、熱膨張係数が非常に小さいことから、耐熱衝撃性に優れたノズル管５２を実現することができる。また、ガラス材料は、ノズル管５２の表面粗さを小さくしやすいため、溶融金属Ｑの流下抵抗を減少させやすいという観点からも有用である。 Examples of the constituent material of the nozzle tube 52 include glass materials such as quartz glass and borosilicate glass, ceramic materials such as alumina and zirconia, carbon materials such as graphite, and metal materials such as heat-resistant steel. .. Of these, the constituent material of the nozzle tube 52 is preferably a glass material, and more preferably quartz glass. Since the glass material, particularly quartz glass, has a very small coefficient of thermal expansion, it is possible to realize a nozzle tube 52 having excellent thermal shock resistance. Further, the glass material is useful from the viewpoint that the surface roughness of the nozzle tube 52 can be easily reduced, so that the flow resistance of the molten metal Q can be easily reduced.

一方、石英ガラスは、他のガラス材料の中でも熱伝導率が高い。このため、ノズル管５２において熱分布を小さく抑えることができる。これにより、熱分布に伴うノズル管５２の破損や亀裂等の発生を抑制することができる。 Quartz glass, on the other hand, has a higher thermal conductivity than other glass materials. Therefore, the heat distribution in the nozzle tube 52 can be kept small. As a result, it is possible to suppress the occurrence of breakage, cracks, etc. of the nozzle tube 52 due to heat distribution.

ノズル管５２の構成材料の熱伝導率は、１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であるのが好ましく、１．２Ｗ／ｍ・Ｋ以上３０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であるのがより好ましい。ノズル管５２の構成材料の熱伝導率が前記範囲内であれば、ノズル管５２の内部において大きな熱分布が発生しにくいため、ノズル管５２において破損や亀裂等が発生する確率を十分に下げることができる。なお、上記の熱伝導率は、常温において測定された値とする。 The thermal conductivity of the constituent material of the nozzle tube 52 is preferably 1.0 W / m · K or more, and more preferably 1.2 W / m · K or more and 30 W / m · K or less. If the thermal conductivity of the constituent material of the nozzle tube 52 is within the above range, a large heat distribution is unlikely to occur inside the nozzle tube 52, so that the probability of breakage or cracking in the nozzle tube 52 is sufficiently reduced. Can be done. The above thermal conductivity shall be a value measured at room temperature.

なお、熱伝導率が前記上限値を上回ると、ノズル管５２の放熱性が高くなりすぎて、ノズル管５２の内部、つまり第２貫通孔５２２を流下する溶融金属Ｑの温度が下がりすぎるおそれがある。 If the thermal conductivity exceeds the upper limit value, the heat dissipation of the nozzle tube 52 becomes too high, and the temperature inside the nozzle tube 52, that is, the temperature of the molten metal Q flowing down the second through hole 522 may drop too much. is there.

このようなノズル管５２の第２貫通孔５２２には、図２に示すように、その上端から溶融金属Ｑが供給され、下端から流下する。このとき、溶融金属Ｑは、第２貫通孔５２２の内壁面を伝って流下し、最終的には下端から落下するような挙動を示す。その後、落下する溶融金属Ｑに流体ジェットＪを衝突させることにより、液滴Ｑ１が形成される。 As shown in FIG. 2, molten metal Q is supplied from the upper end of the second through hole 522 of the nozzle tube 52 and flows down from the lower end. At this time, the molten metal Q flows down along the inner wall surface of the second through hole 522, and finally falls from the lower end. After that, the droplet Q1 is formed by colliding the fluid jet J with the falling molten metal Q.

なお、ノズル管５２から流下する溶融金属Ｑは、例えば図４に示すような「しずく」の状態で落下する。ただし、このしずくの形状は、特に限定されない。また、ノズル管５２から流下する溶融金属Ｑのしずくの直径は、流体ジェットＪと溶融金属Ｑとの衝突で発生する液滴Ｑ１の直径より十分に大きい。したがって、溶融金属Ｑのしずくは、十分な高温を維持し、溶融状態のまま落下することができる。そして、溶融金属Ｑのしずくと流体ジェットＪとの衝突により、微細な液滴Ｑ１が形成される。 The molten metal Q flowing down from the nozzle tube 52 falls in a “drop” state as shown in FIG. 4, for example. However, the shape of the drops is not particularly limited. Further, the diameter of the droplet of the molten metal Q flowing down from the nozzle tube 52 is sufficiently larger than the diameter of the droplet Q1 generated by the collision between the fluid jet J and the molten metal Q. Therefore, the drops of the molten metal Q can be dropped in the molten state while maintaining a sufficiently high temperature. Then, fine droplets Q1 are formed by the collision between the drops of the molten metal Q and the fluid jet J.

前述したように、下端に達した溶融金属Ｑが落下するまでの間で、溶融金属Ｑが冷却されると、固化物やスラグ等の付着物が発生する。付着物は、一定の大きさに成長すると、落下して、金属粉末Ｒに混入してしまい、金属粉末Ｒの品質を低下させる原因となる。また、付着物が落下する前に、溶融金属Ｑの流下を停止し、付着物を除去するメンテナンスを行うこともできるが、それに伴って金属粉末製造装置１の稼働率が低下するという問題がある。 As described above, if the molten metal Q is cooled until the molten metal Q that has reached the lower end falls, deposits such as solidified material and slag are generated. When the deposit grows to a certain size, it falls and mixes with the metal powder R, which causes the quality of the metal powder R to deteriorate. Further, it is possible to stop the flow of the molten metal Q and perform maintenance to remove the deposits before the deposits fall, but there is a problem that the operating rate of the metal powder manufacturing apparatus 1 is lowered accordingly. ..

そこで、本実施形態では、ノズル管５２の形状を下記のように最適化することによって、付着物の発生を抑制している。 Therefore, in the present embodiment, the generation of deposits is suppressed by optimizing the shape of the nozzle tube 52 as follows.

ノズル管５２は、図３および図４に示すように、直管である直管部５２４と、直管部５２４の上端に接続され、直管部５２４よりも外径が大きい拡径部５２６と、を備えている。直管部５２４の外径は、前述したノズル本体５１の第１貫通孔５１２の内径と等しいか、それより小さい。これにより、直管部５２４は、第１貫通孔５１２に挿入可能になっている。また、拡径部５２６の外径は、第１貫通孔５１２の内径より大きい。これにより、第１貫通孔５１２に挿入されたノズル管５２は、拡径部５２６が第１貫通孔５１２の上端に係合した状態で容易に保持される。なお、拡径部５２６は、必要に応じて設けられればよく、省略されていてもよい。 As shown in FIGS. 3 and 4, the nozzle tube 52 is connected to a straight pipe portion 524 which is a straight pipe and an enlarged diameter portion 526 which is connected to the upper end of the straight pipe portion 524 and has an outer diameter larger than that of the straight pipe portion 524. , Is equipped. The outer diameter of the straight pipe portion 524 is equal to or smaller than the inner diameter of the first through hole 512 of the nozzle body 51 described above. As a result, the straight pipe portion 524 can be inserted into the first through hole 512. Further, the outer diameter of the enlarged diameter portion 526 is larger than the inner diameter of the first through hole 512. As a result, the nozzle tube 52 inserted into the first through hole 512 is easily held in a state where the enlarged diameter portion 526 is engaged with the upper end of the first through hole 512. The diameter-expanded portion 526 may be provided as needed and may be omitted.

また、直管部５２４の下端部５２４０の内周側面５２４２は、鉛直軸ＶＡと平行な第２中心軸Ａ２を有する円錐台形の側面に対応する形状をなしている。「円錐台形の側面に対応する形状」とは、内周側面５２４２の内側の空間に円錐台形を配置したとき、内周側面５２４２が、円錐台形の側面と一致することをいう。すなわち、内周側面５２４２を第２中心軸Ａ２に直交する平面で切断したときの断面の内径は、第２中心軸Ａ２の上方から下方に向かって、好ましくは一定の比率で増加しているが、比率が途中で変化していてもよい。 Further, the inner peripheral side surface 5242 of the lower end portion 5240 of the straight pipe portion 524 has a shape corresponding to the side surface of a conical trapezoid having a second central axis A2 parallel to the vertical axis VA. The "shape corresponding to the side surface of the conical trapezoid" means that when the conical trapezoid is arranged in the space inside the inner peripheral side surface 5242, the inner peripheral side surface 5242 coincides with the side surface of the conical trapezoid. That is, the inner diameter of the cross section when the inner peripheral side surface 5242 is cut in a plane orthogonal to the second central axis A2 increases from the upper side to the lower side of the second central axis A2, preferably at a constant rate. , The ratio may change in the middle.

換言すれば、直管部５２４の下端部は、外周垂直面５２４４と、内周垂直面５２４６と、下端面５２４８と、を備えており、さらに、内周垂直面５２４６と下端面５２４８とをつなぐ傾斜面として内周側面５２４２を備えている。そして、内周側面５２４２は、第２中心軸Ａ２に対する半頂角θが１０°以上５０°以下である円錐台形の側面に対応する傾斜面になっている。外周垂直面５２４４および内周垂直面５２４６は、それぞれ第２中心軸Ａ２と平行な面である。 In other words, the lower end of the straight pipe portion 524 includes an outer peripheral vertical surface 5244, an inner peripheral vertical surface 5246, and a lower end surface 5248, and further connects the inner peripheral vertical surface 5246 and the lower end surface 5248. An inner peripheral side surface 5242 is provided as an inclined surface. The inner peripheral side surface 5242 is an inclined surface corresponding to the side surface of the conical trapezoid whose half apex angle θ with respect to the second central axis A2 is 10 ° or more and 50 ° or less. The outer peripheral vertical surface 5244 and the inner peripheral vertical surface 5246 are planes parallel to the second central axis A2, respectively.

このような内周側面５２４２を備えることにより、ノズル管５２は、下端面５２４８に発生する付着物の量を抑制することができる。このような効果が得られる理由としては、次のようなことが挙げられる。 By providing such an inner peripheral side surface 5242, the nozzle tube 52 can suppress the amount of deposits generated on the lower end surface 5248. The reasons for obtaining such an effect are as follows.

まず、上記のような傾斜角度を有する内周側面５２４２を設けたことにより、内周側面５２４２を設けない場合に比べて、第２貫通孔５２２を流下する溶融金属Ｑを、内周側面５２４２を伝わらせやすくなる。これにより、溶融金属Ｑを、下端面５２４８に速やかに導くことができる。そして、溶融金属Ｑの温度が大きく下がる前に、粘度がまだ低い状態で下端面５２４８に到達させることができる。その結果、付着物を発生させる前に、十分な溶融状態を維持したまま、下端面５２４８から溶融金属Ｑを落下させることができる。 First, by providing the inner peripheral side surface 5242 having the inclination angle as described above, the molten metal Q flowing down the second through hole 522 is transferred to the inner peripheral side surface 5242 as compared with the case where the inner peripheral side surface 5242 is not provided. It will be easier to convey. As a result, the molten metal Q can be quickly guided to the lower end surface 5248. Then, before the temperature of the molten metal Q drops significantly, the lower end surface 5248 can be reached in a state where the viscosity is still low. As a result, the molten metal Q can be dropped from the lower end surface 5248 while maintaining a sufficient molten state before the deposits are generated.

また、内周側面５２４２を設けた分、下端面５２４８の面積を小さくすることができる。このため、下端面５２４８に溶融金属Ｑが留まりにくくなり、下端面５２４８に到達した後、速やかに溶融金属Ｑを落下させることが可能になる。 Further, the area of the lower end surface 5248 can be reduced by the amount of the inner peripheral side surface 5242 provided. Therefore, the molten metal Q is less likely to stay on the lower end surface 5248, and the molten metal Q can be quickly dropped after reaching the lower end surface 5248.

さらに、内周側面５２４２を設けた分、直管部５２４の下端部５２４０の肉厚ｔ２を薄くすることができる。これにより、下端面５２４８は、溶融金属Ｑが持つ温度に保持されやすくなる。その結果、溶融金属Ｑが下端面５２４８に到達した後、温度が低下しにくくなり、付着物の発生が抑制される。 Further, the wall thickness t2 of the lower end portion 5240 of the straight pipe portion 524 can be reduced by the amount of the inner peripheral side surface 5242 provided. As a result, the lower end surface 5248 is easily maintained at the temperature of the molten metal Q. As a result, after the molten metal Q reaches the lower end surface 5248, the temperature is less likely to decrease, and the generation of deposits is suppressed.

以上のような理由により、下端面５２４８に発生する付着物の量を抑制することができる。 For the above reasons, the amount of deposits generated on the lower end surface 5248 can be suppressed.

なお、内周側面５２４２の半頂角θは、前述したように１０°以上５０°以下とされるが、好ましくは２０°以上４０°以下とされる。内周側面５２４２の半頂角θが前記下限値を下回ると、内周側面５２４２は、内周垂直面５２４６に対する傾斜角度が小さい。このため、溶融金属Ｑを下端面５２４８に速やかに移動させたり、下端面５２４８の温度の低下を十分に抑制したりすることが難しくなる。一方、内周側面５２４２の半頂角θが前記上限値を上回ると、内周側面５２４２の第２中心軸Ａ２に沿った長さを十分に長く確保することができない。このため、下端面５２４８に速やかに移動させられる溶融金属Ｑの量が少なくなったり、下端部５２４０の肉厚ｔ２を十分に薄くすることができなかったりする。 The half apex angle θ of the inner peripheral side surface 5242 is 10 ° or more and 50 ° or less as described above, but preferably 20 ° or more and 40 ° or less. When the half apex angle θ of the inner peripheral side surface 5242 is lower than the lower limit value, the inner peripheral side surface 5242 has a small inclination angle with respect to the inner peripheral vertical surface 5246. Therefore, it is difficult to quickly move the molten metal Q to the lower end surface 5248 and sufficiently suppress the temperature drop of the lower end surface 5248. On the other hand, if the half apex angle θ of the inner peripheral side surface 5242 exceeds the upper limit value, the length of the inner peripheral side surface 5242 along the second central axis A2 cannot be secured sufficiently long. For this reason, the amount of molten metal Q that can be quickly moved to the lower end surface 5248 is reduced, or the wall thickness t2 of the lower end portion 5240 cannot be made sufficiently thin.

なお、図４に示す内周側面５２４２は、第２中心軸Ａ２を含む平面で切断されたときの断面形状が直線となる面であるが、断面形状が曲線となる面であってもよい。その場合、曲線の上端と下端とをつなぐ直線を仮想し、その直線に基づいて半頂角θを求めるようにすればよい。 The inner peripheral side surface 5242 shown in FIG. 4 is a surface having a straight cross-sectional shape when cut by a plane including the second central axis A2, but may be a surface having a curved cross-sectional shape. In that case, a straight line connecting the upper end and the lower end of the curve may be virtualized, and the half apex angle θ may be obtained based on the straight line.

また、下端面５２４８が省略されていてもよい。つまり、ノズル管５２は、下端において内周側面５２４２と外周垂直面５２４４とが接するように構成されていてもよい。 Further, the lower end surface 5248 may be omitted. That is, the nozzle tube 52 may be configured so that the inner peripheral side surface 5242 and the outer peripheral vertical surface 5244 are in contact with each other at the lower end.

一方、図４では、ノズル管５２が、水平面と平行な下端面５２４８を備えている。この下端面５２４８は、内周側面５２４２の下端に連続している。このような下端面５２４８を設けることにより、直管部５２４の下端部５２４０の肉厚ｔ２を確保することができる。このため、下端部５２４０の機械的強度を確保することができ、下端部５２４０に欠けや割れ等が発生するのを抑制することができる。なお、下端面５２４８は、水平面に対して傾いていてもよい。 On the other hand, in FIG. 4, the nozzle tube 52 includes a lower end surface 5248 parallel to the horizontal plane. The lower end surface 5248 is continuous with the lower end of the inner peripheral side surface 5242. By providing such a lower end surface 5248, it is possible to secure a wall thickness t2 of the lower end portion 5240 of the straight pipe portion 524. Therefore, the mechanical strength of the lower end portion 5240 can be ensured, and it is possible to prevent the lower end portion 5240 from being chipped or cracked. The lower end surface 5248 may be inclined with respect to the horizontal plane.

また、図４に示すノズル管５２では、下端面５２４８と外周垂直面５２４４とが接している。したがって、ノズル管５２を、第２中心軸Ａ２を含む平面で切断したとき、下端面５２４８と外周垂直面５２４４とが直交している。このような形状をなしていることにより、直管部５２４の下端部５２４０の肉厚ｔ２をより十分に確保することができる。例えば、下端部５２４０の外周側に、内周側と同様の傾斜面が形成されている場合、下端部５２４０の肉厚ｔ２が薄くなってしまう。これに対し、図４に示すノズル管５２では、下端部５２４０の外周側に傾斜面が形成されていないので、内周側面５２４２を設けても、十分な肉厚ｔ２を確保することができる。 Further, in the nozzle tube 52 shown in FIG. 4, the lower end surface 5248 and the outer peripheral vertical surface 5244 are in contact with each other. Therefore, when the nozzle tube 52 is cut in a plane including the second central axis A2, the lower end surface 5248 and the outer peripheral vertical surface 5244 are orthogonal to each other. With such a shape, the wall thickness t2 of the lower end portion 5240 of the straight pipe portion 524 can be more sufficiently secured. For example, when an inclined surface similar to the inner peripheral side is formed on the outer peripheral side of the lower end portion 5240, the wall thickness t2 of the lower end portion 5240 becomes thin. On the other hand, in the nozzle tube 52 shown in FIG. 4, since the inclined surface is not formed on the outer peripheral side of the lower end portion 5240, a sufficient wall thickness t2 can be secured even if the inner peripheral side surface 5242 is provided.

ただし、直管部５２４の肉厚ｔ１によっては、外周側に傾斜面が設けられていてもよい。図４に示す直管部５２４の肉厚ｔ１は、特に限定されないが、０．５ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下であるのが好ましく、１．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であるのがより好ましく、１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であるのがさらに好ましい。このような肉厚ｔ１であれば、直管部５２４において必要かつ十分な機械的強度を確保しつつ、熱衝撃に伴う破損や亀裂等の発生を十分に抑制することができる。したがって、肉厚ｔ１が前記下限値を下回ると、直管部５２４の機械的強度が低下するおそれがあり、肉厚ｔ１が前記上限値を上回ると、熱分布が生じやすくなって、直管部５２４の破損や亀裂等が発生しやすくなるおそれがある。 However, depending on the wall thickness t1 of the straight pipe portion 524, an inclined surface may be provided on the outer peripheral side. The wall thickness t1 of the straight pipe portion 524 shown in FIG. 4 is not particularly limited, but is preferably 0.5 mm or more and 10.0 mm or less, and more preferably 1.0 mm or more and 5.0 mm or less. It is more preferably 0 mm or more and 3.0 mm or less. With such a wall thickness t1, it is possible to sufficiently suppress the occurrence of breakage, cracks, etc. due to thermal shock while ensuring the necessary and sufficient mechanical strength in the straight pipe portion 524. Therefore, if the wall thickness t1 is less than the lower limit value, the mechanical strength of the straight pipe portion 524 may decrease, and if the wall thickness t1 exceeds the upper limit value, heat distribution is likely to occur, and the straight pipe portion is likely to be generated. There is a risk that the 524 will be easily damaged or cracked.

下端面５２４８の幅Ｗは、肉厚ｔ１の５％以上９０％以下であるのが好ましく、１０％以上８０％以下であるのがより好ましく、２０％以上７０％以下であるのがさらに好ましい。肉厚ｔ１に対する下端面５２４８の幅Ｗの割合を前記範囲内に収めることにより、直管部５２４の下端部の機械的強度を確保しつつ、内周側面５２４２に必要な幅を確保することができる。 The width W of the lower end surface 5248 is preferably 5% or more and 90% or less, more preferably 10% or more and 80% or less, and further preferably 20% or more and 70% or less of the wall thickness t1. By keeping the ratio of the width W of the lower end surface 5248 to the wall thickness t1 within the above range, it is possible to secure the required width for the inner peripheral side surface 5242 while ensuring the mechanical strength of the lower end portion of the straight pipe portion 524. it can.

なお、下端面５２４８の幅Ｗは、第２中心軸Ａ２に沿った内周側面５２４２の長さ、つまり、図４に示す内周側面５２４２の高さｈに応じて調整可能である。内周側面５２４２の高さｈは、肉厚ｔ１の０．３倍以上１０．０倍以下であるのが好ましく、０．５倍以上５．０倍以下であるのがより好ましく、０．７倍以上３．０倍以下であるのがさらに好ましい。これにより、内周側面５２４２の高さｈが、肉厚ｔ１に対して必要かつ十分になる。このため、内周側面５２４２を伝わらせて十分な量の溶融金属Ｑを下端面５２４８に導くことができる。また、内周側面５２４２近傍に溜まる溶融金属Ｑの量を十分に確保することができるので、下端面５２４８をより温めやすくなる。その結果、金属粉末Ｒの製造効率を確保しつつ、付着物の発生量を抑えることができる。 The width W of the lower end surface 5248 can be adjusted according to the length of the inner peripheral side surface 5242 along the second central axis A2, that is, the height h of the inner peripheral side surface 5242 shown in FIG. The height h of the inner peripheral side surface 5242 is preferably 0.3 times or more and 10.0 times or less, more preferably 0.5 times or more and 5.0 times or less, and 0.7 times the wall thickness t1. It is more preferably more than twice and 3.0 times or less. As a result, the height h of the inner peripheral side surface 5242 becomes necessary and sufficient for the wall thickness t1. Therefore, a sufficient amount of molten metal Q can be guided to the lower end surface 5248 along the inner peripheral side surface 5242. Further, since the amount of molten metal Q accumulated in the vicinity of the inner peripheral side surface 5242 can be sufficiently secured, the lower end surface 5248 can be more easily warmed. As a result, it is possible to suppress the amount of deposits generated while ensuring the production efficiency of the metal powder R.

また、図２に示すノズル管５２の下端面５２４８は、第１貫通孔５１２の下端より下方に位置しているが、下端の位置は特に限定されず、第１貫通孔５１２の下端と同じであっても、下端より上方に位置していてもよい。 Further, the lower end surface 5248 of the nozzle tube 52 shown in FIG. 2 is located below the lower end of the first through hole 512, but the position of the lower end is not particularly limited and is the same as the lower end of the first through hole 512. It may be located above the lower end.

以上のように、本実施形態に係る金属粉末製造装置１は、流下する溶融金属Ｑに流体ジェットＪを衝突させることにより、溶融金属Ｑを粉末化する装置であって、中心軸である第２中心軸Ａ２に沿って延在する第１貫通孔５１２と、流体ジェットＪを噴出させる噴出部５１４と、を備えるノズル本体５１と、第１貫通孔５１２の内部に設けられ、第２中心軸Ａ２に沿って延在し、内部を溶融金属Ｑが流下する第２貫通孔５２２を備えるノズル管５２と、を有している。そして、ノズル管５２の下端部５２４０の内周側面５２４２は、第２中心軸Ａ２を軸とする円錐台形の側面に対応する形状をなしている。また、内周側面５２４２の第２中心軸Ａ２に対する半頂角θは、１０°以上５０°以下である。 As described above, the metal powder manufacturing apparatus 1 according to the present embodiment is an apparatus for pulverizing the molten metal Q by colliding the fluid jet J with the flowing molten metal Q, and is the second central axis. A nozzle body 51 having a first through hole 512 extending along the central axis A2 and an ejection portion 514 for ejecting the fluid jet J, and a second through hole 512 provided inside the second central axis A2. It has a nozzle tube 52 extending along the above surface and having a second through hole 522 through which the molten metal Q flows down. The inner peripheral side surface 5242 of the lower end portion 5240 of the nozzle tube 52 has a shape corresponding to the side surface of the conical trapezoid centered on the second central axis A2. Further, the half apex angle θ of the inner peripheral side surface 5242 with respect to the second central axis A2 is 10 ° or more and 50 ° or less.

このような構成によれば、溶融金属Ｑを下端面５２４８に速やかに導くことができるので、付着物を発生させる前に、下端面５２４８から溶融金属Ｑを落下させることができる。また、直管部５２４の下端部５２４０の肉厚ｔ２を薄くすることができるので、下端面５２４８の温度を溶融金属Ｑが持つ温度に保持しやすくなり、付着物の発生を抑制することができる。以上のような理由で、付着物の発生量を抑えることができ、金属粉末製造装置１の稼働率を高めることができる。 According to such a configuration, the molten metal Q can be quickly guided to the lower end surface 5248, so that the molten metal Q can be dropped from the lower end surface 5248 before the deposits are generated. Further, since the wall thickness t2 of the lower end portion 5240 of the straight pipe portion 524 can be reduced, the temperature of the lower end surface 5248 can be easily maintained at the temperature of the molten metal Q, and the generation of deposits can be suppressed. .. For the above reasons, the amount of deposits generated can be suppressed, and the operating rate of the metal powder manufacturing apparatus 1 can be increased.

２．第２実施形態
次に、第２実施形態に係る金属粉末製造装置について説明する。 2. Second Embodiment Next, the metal powder manufacturing apparatus according to the second embodiment will be described.

図５は、第２実施形態に係る金属粉末製造装置１が備えるノズル部５の拡大図である。図６は、図５に示すノズル管５２Ａを、第２中心軸Ａ２を含む平面で切断したときの断面図である。 FIG. 5 is an enlarged view of the nozzle portion 5 included in the metal powder manufacturing apparatus 1 according to the second embodiment. FIG. 6 is a cross-sectional view of the nozzle tube 52A shown in FIG. 5 when it is cut in a plane including the second central axis A2.

以下、第２実施形態について説明するが、以下の説明では第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図５および図６において、第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。 Hereinafter, the second embodiment will be described, but in the following description, the differences from the first embodiment will be mainly described, and the description of the same matters will be omitted. In addition, in FIG. 5 and FIG. 6, the same reference numerals are given to the same configurations as those in the first embodiment.

第２実施形態に係るノズル管５２Ａは、多重構造になっている以外、第１実施形態に係るノズル管５２と同様である。 The nozzle tube 52A according to the second embodiment is the same as the nozzle tube 52 according to the first embodiment except that it has a multi-layer structure.

図５および図６に示すノズル管５２Ａは、外管５３Ａと、外管５３Ａの内部に位置する内管５４Ａと、を含んでいる。外管５３Ａおよび内管５４Ａは、それぞれ第１実施形態に係るノズル管５２と同様、円筒状をなしている。 The nozzle tube 52A shown in FIGS. 5 and 6 includes an outer tube 53A and an inner tube 54A located inside the outer tube 53A. The outer tube 53A and the inner tube 54A each have a cylindrical shape like the nozzle tube 52 according to the first embodiment.

このうち、外管５３Ａは、第２中心軸Ａ２に沿って延在する第３貫通孔５３２Ａを有している。図６に示す外管５３Ａは、直管である直管部５３４Ａと、直管部５３４Ａの上端に接続され、直管部５３４Ａよりも外径が大きい拡径部５３６Ａと、を備えている。直管部５３４Ａの外径は、前述したノズル本体５１の第１貫通孔５１２の内径と等しいか、第１貫通孔５１２の内径より小さい。これにより、直管部５３４Ａは、第１貫通孔５１２に挿入可能になっている。また、拡径部５３６Ａの外径は、第１貫通孔５１２の内径より大きい。これにより、第１貫通孔５１２に挿入された外管５３Ａは、拡径部５３６Ａが第１貫通孔５１２の上端に係合した状態で容易に保持される。 Of these, the outer pipe 53A has a third through hole 532A extending along the second central axis A2. The outer pipe 53A shown in FIG. 6 includes a straight pipe portion 534A which is a straight pipe, and a diameter-expanded portion 536A which is connected to the upper end of the straight pipe portion 534A and has an outer diameter larger than that of the straight pipe portion 534A. The outer diameter of the straight pipe portion 534A is equal to the inner diameter of the first through hole 512 of the nozzle body 51 described above, or smaller than the inner diameter of the first through hole 512. As a result, the straight pipe portion 534A can be inserted into the first through hole 512. Further, the outer diameter of the enlarged diameter portion 536A is larger than the inner diameter of the first through hole 512. As a result, the outer pipe 53A inserted into the first through hole 512 is easily held in a state where the enlarged diameter portion 536A is engaged with the upper end of the first through hole 512.

また、内管５４Ａは、第２中心軸Ａ２と平行に延在する第４貫通孔５４２Ａを有している。この第４貫通孔５４２Ａが、第１実施形態に係る第２貫通孔５２２に相当する部位であり、溶融金属Ｑが流下する経路になっている。図６に示す内管５４Ａは、直管である直管部５４４Ａと、直管部５４４Ａの上端に接続され、直管部５４４Ａよりも外径が大きい拡径部５４６Ａと、を備えている。直管部５４４Ａの外径は、外管５３Ａの第３貫通孔５３２Ａの内径と等しいか、第３貫通孔５３２Ａの内径より小さい。これにより、直管部５４４Ａは、第３貫通孔５３２Ａに挿入可能になっている。また、拡径部５４６Ａの外径は、第３貫通孔５３２Ａの内径より大きい。これにより、第３貫通孔５３２Ａに挿入された内管５４Ａは、拡径部５４６Ａが第３貫通孔５３２Ａの上端に係合した状態で容易に保持される。 Further, the inner pipe 54A has a fourth through hole 542A extending in parallel with the second central axis A2. The fourth through hole 542A is a portion corresponding to the second through hole 522 according to the first embodiment, and is a path through which the molten metal Q flows down. The inner pipe 54A shown in FIG. 6 includes a straight pipe portion 544A which is a straight pipe, and a diameter-expanded portion 546A which is connected to the upper end of the straight pipe portion 544A and has an outer diameter larger than that of the straight pipe portion 544A. The outer diameter of the straight pipe portion 544A is equal to the inner diameter of the third through hole 532A of the outer pipe 53A or smaller than the inner diameter of the third through hole 532A. As a result, the straight pipe portion 544A can be inserted into the third through hole 532A. Further, the outer diameter of the enlarged diameter portion 546A is larger than the inner diameter of the third through hole 532A. As a result, the inner pipe 54A inserted into the third through hole 532A is easily held in a state where the enlarged diameter portion 546A is engaged with the upper end of the third through hole 532A.

以上のように、本実施形態に係るノズル管５２Ａは、多重構造になっており、外管５３Ａと、外管５３Ａの内部に挿入されている内管５４Ａと、を含んでいる。 As described above, the nozzle tube 52A according to the present embodiment has a multi-layer structure, and includes an outer tube 53A and an inner tube 54A inserted inside the outer tube 53A.

このような構成によれば、溶融金属Ｑが接する内管５４Ａを、外管５３Ａと分離することができる。このため、溶融金属Ｑとの接触によって内管５４Ａが消耗した場合でも、内管５４Ａのみを交換することによって、交換作業を容易に行うことができる。具体的には、外管５３Ａの第３貫通孔５３２Ａの内壁面を、例えば滑らかにしておくことで、第３貫通孔５３２Ａに挿入される内管５４Ａの交換作業を円滑に行うことができ、かつ、交換作業を行った場合でも内管５４Ａに損傷等が発生しにくくなる。 According to such a configuration, the inner pipe 54A in contact with the molten metal Q can be separated from the outer pipe 53A. Therefore, even if the inner pipe 54A is consumed due to the contact with the molten metal Q, the replacement work can be easily performed by replacing only the inner pipe 54A. Specifically, by making the inner wall surface of the third through hole 532A of the outer pipe 53A smooth, for example, the replacement work of the inner pipe 54A inserted into the third through hole 532A can be smoothly performed. Moreover, even when the replacement work is performed, the inner pipe 54A is less likely to be damaged.

また、外管５３Ａと内管５４Ａとの間は、密着していてもよいが、隙間があることが好ましい。これにより、隙間が断熱層となり、内管５４Ａの断熱性を高めることができる。その結果、付着物の発生をより抑制することができる。なお、外管５３Ａと内管５４Ａとの間に、任意の介在物を充填するようにしてもよい。また、外管５３Ａと内管５４Ａとの隙間の上端および下端は、それぞれ封止剤等で封止しておくのが好ましい。これにより、隙間が閉空間になるため、断熱性をより高めることができる。 Further, the outer pipe 53A and the inner pipe 54A may be in close contact with each other, but it is preferable that there is a gap. As a result, the gap becomes a heat insulating layer, and the heat insulating property of the inner pipe 54A can be improved. As a result, the generation of deposits can be further suppressed. An arbitrary inclusion may be filled between the outer pipe 53A and the inner pipe 54A. Further, it is preferable that the upper end and the lower end of the gap between the outer pipe 53A and the inner pipe 54A are each sealed with a sealant or the like. As a result, the gap becomes a closed space, so that the heat insulating property can be further improved.

外管５３Ａの構成材料および内管５４Ａの構成材料としては、それぞれ、前述したノズル管５２の構成材料が挙げられる。このうち、外管５３Ａの構成材料としては、特に、金属材料が好ましく用いられる。金属材料は、機械的強度が高いため、交換頻度が低い外管５３Ａの構成材料として有用である。したがって、ノズル部５の長寿命化を図ることができる。一方、内管５４Ａの構成材料としては、特に、ガラス材料が好ましく用いられ、石英ガラスがより好ましく用いられる。これらは、熱膨張係数や熱伝導率等の観点から、溶融金属Ｑに接触する内管５４Ａの構成材料として有用である。このように、外管５３Ａの構成材料と内管５４Ａの構成材料は、互いに異なっているのが好ましいが、両者は同一であってもよい。 Examples of the constituent material of the outer tube 53A and the constituent material of the inner tube 54A include the constituent materials of the nozzle tube 52 described above. Of these, as the constituent material of the outer tube 53A, a metal material is particularly preferably used. Since the metal material has high mechanical strength, it is useful as a constituent material of the outer tube 53A which is frequently replaced. Therefore, the life of the nozzle portion 5 can be extended. On the other hand, as the constituent material of the inner tube 54A, a glass material is particularly preferably used, and quartz glass is more preferably used. These are useful as constituent materials of the inner tube 54A that comes into contact with the molten metal Q from the viewpoint of the coefficient of thermal expansion, thermal conductivity, and the like. As described above, the constituent material of the outer pipe 53A and the constituent material of the inner pipe 54A are preferably different from each other, but both may be the same.

内管５４Ａの構成は、第１実施形態に係るノズル管５２の構成と同様である。すなわち、本実施形態に係るノズル部５も、ノズル本体５１の第１貫通孔５１２の内部に設けられ、第２中心軸Ａ２と平行に延在し、内部を溶融金属Ｑが流下する第４貫通孔５４２Ａを備える内管５４Ａを有している。そして、内管５４Ａの下端部の内周側面５２４２は、鉛直軸ＶＡを第２中心軸Ａ２とする円錐台形の側面に対応する形状をなしている。また、内周側面５２４２の第２中心軸Ａ２に対する半頂角θは、１０°以上５０°以下である。
以上のような第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。 The configuration of the inner pipe 54A is the same as the configuration of the nozzle pipe 52 according to the first embodiment. That is, the nozzle portion 5 according to the present embodiment is also provided inside the first through hole 512 of the nozzle body 51, extends parallel to the second central axis A2, and the molten metal Q flows down the fourth through. It has an inner tube 54A with a hole 542A. The inner peripheral side surface 5242 at the lower end of the inner pipe 54A has a shape corresponding to the side surface of a conical trapezoid having the vertical axis VA as the second central axis A2. Further, the half apex angle θ of the inner peripheral side surface 5242 with respect to the second central axis A2 is 10 ° or more and 50 ° or less.
Also in the second embodiment as described above, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

以上、本発明の金属粉末製造装置について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。 The metal powder manufacturing apparatus of the present invention has been described above based on the illustrated embodiment, but the present invention is not limited thereto.

例えば、本発明の金属粉末製造装置は、前記実施形態に係る各部の構成を、同様の機能を発揮する任意の構成に置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。 For example, in the metal powder manufacturing apparatus of the present invention, the configuration of each part according to the embodiment can be replaced with an arbitrary configuration that exhibits the same function, or an arbitrary configuration can be added.

また、本発明の金属粉末製造装置は、前記各実施形態を組み合わせたものであってもよい。 Further, the metal powder manufacturing apparatus of the present invention may be a combination of the above embodiments.

次に、本発明の具体的実施例について説明する。
３．金属粉末の製造
（実施例１）
図１に示す金属粉末製造装置により、金属粉末を製造した。なお、金属粉末製造装置の構成については表１に示す通りである。また、ノズル部から噴出させる流体ジェットには窒素ガスを用い、冷却液流出部から流出させる冷却液には水を使用した。さらに、溶融金属の原材料には、ＳＵＳ３０４Ｌを使用した。また、ノズル管５２の内径は、１０ｍｍとした。 Next, specific examples of the present invention will be described.
3. 3. Production of metal powder (Example 1)
A metal powder was produced by the metal powder production apparatus shown in FIG. The configuration of the metal powder manufacturing apparatus is as shown in Table 1. Nitrogen gas was used for the fluid jet ejected from the nozzle portion, and water was used for the coolant discharged from the coolant outflow portion. Further, SUS304L was used as a raw material for the molten metal. The inner diameter of the nozzle tube 52 was set to 10 mm.

（実施例２〜９）
金属粉末製造装置の構成を表１に示すように変更した以外は、それぞれ実施例１と同様にして金属粉末を得た。 (Examples 2 to 9)
Metal powders were obtained in the same manner as in Example 1 except that the configuration of the metal powder production apparatus was changed as shown in Table 1.

（実施例１０）
ノズル管の構成材料を表１に示すように変更した以外は、実施例３と同様にして金属粉末を得た。 (Example 10)
A metal powder was obtained in the same manner as in Example 3 except that the constituent materials of the nozzle tube were changed as shown in Table 1.

（実施例１１、１２）
ノズル管を多重構造にして、内管の構成材料および外管の構成材料をそれぞれ表１に示すように変更した以外は、実施例１、３と同様にして金属粉末を得た。 (Examples 11 and 12)
A metal powder was obtained in the same manner as in Examples 1 and 3 except that the nozzle tubes had a multi-layer structure and the constituent materials of the inner tube and the constituent materials of the outer tube were changed as shown in Table 1.

（実施例１３〜１７）
ノズル管の構成材料およびその他の構成を表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして金属粉末を得た。 (Examples 13 to 17)
A metal powder was obtained in the same manner as in Example 1 except that the constituent materials and other configurations of the nozzle tube were changed as shown in Table 1.

（比較例１〜６）
金属粉末製造装置の構成を表１に示すように変更した以外は、それぞれ実施例１と同様にして金属粉末を得た。 (Comparative Examples 1 to 6)
Metal powders were obtained in the same manner as in Example 1 except that the configuration of the metal powder production apparatus was changed as shown in Table 1.

４．金属粉末の評価
４．１付着物の評価
金属粉末の製造プロセスを一定の時間間隔で停止させながら、ノズル管に付着している付着物の量を測定した。そして、測定した付着物の量を、以下の評価基準に照らして評価した。 4. Evaluation of metal powder 4.1 Evaluation of deposits The amount of deposits adhering to the nozzle tube was measured while stopping the metal powder manufacturing process at regular time intervals. Then, the measured amount of deposits was evaluated against the following evaluation criteria.

（付着物の評価基準）
Ａ：付着物が極めて少ない
Ｂ：付着物が少ない
Ｃ：付着物がやや少ない
Ｄ：付着物がやや多い
Ｅ：付着物が多い
以上の評価結果を表１に示す。 (Evaluation criteria for deposits)
A: Very few deposits B: Little deposits C: Slightly few deposits D: Slightly many deposits E: Many deposits The above evaluation results are shown in Table 1.

４．２ノズル管の損傷の評価
ノズル管の損傷しやすさを評価するため、ノズル管に溶融金属を通過させる操作と、ノズル管をガス流で冷却する操作と、を１０回繰り返す評価試験を行った。そして、評価試験後のノズル管の外観を、以下の評価基準に照らして評価した。 4.2 Evaluation of damage to the nozzle tube In order to evaluate the susceptibility to damage to the nozzle tube, an evaluation test was conducted in which the operation of passing molten metal through the nozzle tube and the operation of cooling the nozzle tube with a gas flow were repeated 10 times. went. Then, the appearance of the nozzle tube after the evaluation test was evaluated against the following evaluation criteria.

（ノズル管の外管の評価基準）
Ａ：評価試験後のノズル管の外観に損傷が認められない
Ｂ：評価試験後のノズル管の外観がわずかな損傷が認められる
Ｃ：評価試験後のノズル管の外観に多数の損傷が認められる
以上の評価結果を表１に示す。 (Evaluation criteria for the outer tube of the nozzle tube)
A: No damage is observed in the appearance of the nozzle tube after the evaluation test B: Slight damage is observed in the appearance of the nozzle tube after the evaluation test C: Many damages are observed in the appearance of the nozzle tube after the evaluation test The above evaluation results are shown in Table 1.

表１から明らかなように、各実施例では、ノズル管に対する付着物の量を少なく抑えることができた。なお、この傾向は、実施例３、８において特に顕著であった。また、各実施例では、ノズル管が損傷しにくいことも認められた。以上のことから、本発明によれば、付着物の発生等に伴う稼働率の低下を抑制可能な金属粉末製造装置を実現し得ることが認められた。 As is clear from Table 1, in each example, the amount of deposits on the nozzle tube could be suppressed to a small amount. This tendency was particularly remarkable in Examples 3 and 8. It was also found that the nozzle tube was less likely to be damaged in each example. From the above, it was confirmed that according to the present invention, it is possible to realize a metal powder manufacturing apparatus capable of suppressing a decrease in the operating rate due to the generation of deposits and the like.

また、ノズル管を多重構造にした場合、多重構造ではない場合に比べて、付着物をより少なく抑えられた。なお、この傾向は、実施例１１よりも実施例１２においてより顕著であった。 In addition, when the nozzle tube had a multiple structure, the amount of deposits was suppressed to be smaller than that in the case where the nozzle tube had no multiple structure. This tendency was more remarkable in Example 12 than in Example 11.

１…金属粉末製造装置、２…溶融金属供給部、３…タンク、４…冷却液流出部、５…ノズル部、６…加熱用コイル、７…蓋部材、８…回収容器、９…ノズル管、２１…吐出口、３０…内部空間、４１…冷却液流出口、５１…ノズル本体、５２…ノズル管、５２Ａ…ノズル管、５３Ａ…外管、５４Ａ…内管、７１…貫通孔、９０…溶融金属流、９１…外側面、９２…内側面、９３…下端面、９５…内部、９９…付着物、５１２…第１貫通孔、５１４…噴出部、５１６…ガス室、５２２…第２貫通孔、５２４…直管部、５２６…拡径部、５３２Ａ…第３貫通孔、５３４Ａ…直管部、５３６Ａ…拡径部、５４２Ａ…第４貫通孔、５４４Ａ…直管部、５４６Ａ…拡径部、５１４０…噴出口、５２４０…下端部、５２４２…内周側面、５２４４…外周垂直面、５２４６…内周垂直面、５２４８…下端面、Ａ１…第１中心軸、Ａ２…第２中心軸、Ｇ…ガスジェット、Ｊ…流体ジェット、Ｑ…溶融金属、Ｑ１…液滴、Ｒ…金属粉末、Ｓ…冷却液、Ｓ１…冷却液層、ＶＡ…鉛直軸、ｈ…高さ、ｔ１…肉厚、ｔ２…肉厚、θ…半頂角、φ２…内径、Ｗ…幅 1 ... Metal powder manufacturing equipment, 2 ... Molten metal supply part, 3 ... Tank, 4 ... Coolant outflow part, 5 ... Nozzle part, 6 ... Heating coil, 7 ... Lid member, 8 ... Recovery container, 9 ... Nozzle tube , 21 ... Discharge port, 30 ... Internal space, 41 ... Coolant outlet, 51 ... Nozzle body, 52 ... Nozzle pipe, 52A ... Nozzle pipe, 53A ... Outer pipe, 54A ... Inner pipe, 71 ... Through hole, 90 ... Molten metal flow, 91 ... outer surface, 92 ... inner surface, 93 ... lower end surface, 95 ... inside, 99 ... deposits, 512 ... first through hole, 514 ... ejection part, 516 ... gas chamber, 522 ... second penetration Hole, 524 ... Straight pipe part, 526 ... Diameter expansion part, 532A ... Third through hole, 534A ... Straight pipe part, 536A ... Diameter expansion part, 542A ... Fourth through hole, 544A ... Straight pipe part, 546A ... Diameter expansion Part, 5140 ... Spout, 5240 ... Lower end, 5242 ... Inner peripheral side surface, 5244 ... Outer peripheral vertical surface, 5246 ... Inner peripheral vertical surface, 5248 ... Lower end surface, A1 ... First central axis, A2 ... Second central axis, G ... gas jet, J ... fluid jet, Q ... molten metal, Q1 ... droplets, R ... metal powder, S ... coolant, S1 ... coolant layer, VA ... vertical axis, h ... height, t1 ... wall thickness , T2 ... wall thickness, θ ... half apex angle, φ2 ... inner diameter, W ... width

Claims

A metal powder manufacturing apparatus that pulverizes the molten metal by colliding a fluid jet with the molten metal flowing down.
A nozzle body including a first through hole extending along the central axis and a ejection portion for ejecting the fluid jet.
A nozzle tube provided inside the first through hole, extending along the central axis, and having a second through hole through which the molten metal flows down.
Have,
The inner peripheral side surface of the lower end portion of the nozzle tube has a shape corresponding to the side surface of the conical trapezoid with the central axis as the axis.
A metal powder manufacturing apparatus characterized in that the half apex angle of the inner peripheral side surface with respect to the central axis is 10 ° or more and 50 ° or less.

The metal powder manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the nozzle tube has a lower end surface continuous with the lower end of the inner peripheral side surface and parallel to a horizontal plane.

The metal powder manufacturing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the coefficient of thermal expansion of the constituent material of the nozzle tube is 1 × 10 ^{-6 [/ ° C] or less.}

The metal powder manufacturing apparatus according to claim 3, wherein the constituent material of the nozzle tube is quartz glass.

The metal powder manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the nozzle tube has a multi-layer structure, and includes an outer tube and an inner tube inserted inside the outer tube.