JP7218335B2 - 金属粉末製造装置及びそのガス噴射器 - Google Patents

Description

本発明は溶湯ノズルから流下する溶融金属に高圧ガス流体を衝突させることで微粒子状の金属（金属粉末）を製造する金属粉末製造装置及びそのガス噴射器に関する。

溶融金属から微粒子状の金属（金属粉末）を製造する方法にガスアトマイズ法や水アトマイズ法を含むアトマイズ法がある。ガスアトマイズ法は、溶融金属を貯留する溶解槽の下部の溶湯ノズルから溶湯を流下させ、当該溶湯ノズルの周囲に配置された複数の噴射孔よりなるガス噴射ノズルから不活性ガスを当該溶湯に吹きつける。溶湯ノズルからの溶融金属の流れは、ガス噴射ノズルからの不活性ガス流によって分断され微細な多数の金属液滴となって噴霧槽内を落下し、表面張力によって球状化しながら凝固する。これにより噴霧槽底部のホッパで球状の金属粉末が回収される。

近年、大量の金属粒子を積層して所望の形状の金属を造形する金属３次元プリンターの材料等をはじめとして、アトマイズ法に従前求められていた金属粉末よりも粒径の小さいもののニーズが近年高まっている。粉末冶金や溶接等に用いられる従前からの金属粉末の粒径は例えば７０－１００μｍ程度であったが、３次元プリンターに用いられる金属粉末の粒径は例えば２０－５０μｍ程度と非常に細かい。

噴霧槽の体型を大きく変えずに微細な金属粉末を効率良く製造するための技術として、国際公開第２０１９／１１２０５２号には、通常は１つの噴霧槽に対して１つだけ設けられる噴霧ノズルを複数設けることが開示されている。

国際公開第２０１９／１１２０５２号

しかし、１つの噴霧槽内に複数の噴霧ノズルを設けると、各噴霧ノズル（溶湯ノズル）から噴霧槽の内壁までの距離は噴霧ノズルが１つ場合より短くなる。そのため、凝固前の金属粒子が噴霧槽の内壁に接触したり固着したりして収率が低下し易い。また、各噴霧ノズルで粉砕された金属粒子同士が凝固前に接触して金属粒子の粒径が拡大したり金属粒子が変形したりするため、所望の粒径を有する金属粉末の収率の低下が懸念される。さらに、噴霧槽の内壁に金属粒子が固着・堆積することで噴霧槽の放熱性能が低下した場合には、金属粉末が噴霧槽内で充分に冷却されずにホッパに固着・堆積して収率が低下する可能性もある。

本発明の目的は、噴霧槽の体型を変えずに微細な金属粉末を効率良く製造できる金属粉末製造装置及びそのガス噴射器を提供することにある。

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、噴霧槽と、前記噴霧槽内に溶融金属を液体噴霧する複数の噴霧ノズルとを備え、前記複数の噴霧ノズルのそれぞれは、前記噴霧槽内に溶融金属を流下させる溶湯ノズルと、前記溶湯ノズルの周囲に配置され、前記溶湯ノズルから流下する溶融金属に対してガスを噴射する複数の噴射孔を有するガス噴射ノズルとを有し、前記複数の噴射孔の中心軸のそれぞれは、前記溶湯ノズルの中心軸に対して左右のいずれか一方にずれており、前記複数の噴射孔の中心軸のそれぞれと前記溶湯ノズルの中心軸とは、ねじれの位置にあり、前記複数の噴射孔の中心軸のそれぞれは、仮想平面上において前記溶湯ノズルの中心軸に最も近づき、前記仮想平面上における前記溶湯ノズルの中心軸との距離が当該噴射孔の半径に設定されている金属粉末製造装置である。

本発明によれば、噴霧槽の体型を変えずに微細な金属粉末を効率良く製造できる。

本発明の第１実施形態に係るガスアトマイズ装置の全体構成図である。 第１実施形態に係るガスアトマイズ装置のガス噴射器２００周辺の断面図である。 第１実施形態のガス噴射器２００の底面図である。 第１実施形態のガス噴射器２００の斜視図である。 第１実施形態の第１ガス噴射ノズル７１Ａを下方からみた斜視図である。 第１実施形態の第１ガス噴射ノズル７１Ａの底面図である。 第２実施形態のガス噴射器２００Ａの底面図である。 第３実施形態のガス噴射器２００Ｂの底面図である。 第３実施形態のガス噴射器２００Ｃの底面図である。 第１実施形態の第１ガス噴射ノズル７１Ａの変形例の底面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

＜第１実施形態＞
図１は本発明の第１実施形態に係る金属粉末製造装置であるガスアトマイズ装置の全体構成図である。図１のガスアトマイズ装置は、液体状の金属である溶融金属（溶湯）が蓄えられるるつぼ（タンディッシュとも称する）１００が収納される溶解槽１と、るつぼ１００から溶湯ノズル（後述）１１を介して細流となって流下する溶湯に対して高圧ガス（ガス流体）を吹き付けて多数の微粒子に粉砕することで溶融金属を液体噴霧するガス噴射器２００と、ガス噴射器２００に高圧ガスを供給するための噴射ガス供給管（噴射流体供給管）３と、不活性ガス雰囲気に保持された容器であってガス噴射器２００から噴霧された微粒子状の液体金属が落下中に急冷凝固される噴霧槽４と、噴霧槽４の底部に設けられ噴霧槽４での落下中に凝固した粉末状の固体金属を回収するホッパ２とを備えている。ホッパ２は採集部５とテーパ部４１から構成される。

溶解槽１内は不活性ガス雰囲気に保持することが好ましい。図１の噴霧槽４は、上部及び中部では同一の径を有する円筒状の容器である。噴霧槽４の下部には、ホッパ２による金属粉末の回収を促進する観点から採集部５に近づくほど径が小さくなるテーパ部４１が設けられている。テーパ部４１の下端は採集部５の上端に接続されている。採集部５からは凝固した金属粉末とともに不活性ガス６が装置外に排気されている。不活性ガス６によって採集部５内に旋回流を発生させて装置外に排気すれば金属粉末を効率良く回収できる。採集部５の形状としては底（底面）の有る円筒を選択できる。

図２は本実施形態に係るガスアトマイズ装置のガス噴射器２００周辺の断面図であり、図３は本実施形態のガス噴射器２００の底面図であり、図４は本実施形態のガス噴射器２００の斜視図である。なお、図３，４では後述する２本の溶湯ノズル１１Ａ，１１Ｂの図示を省略している。

（溶湯ノズル１１Ａ，１１Ｂ）
図２に示すように、溶解槽１内のるつぼ１００の底部には、るつぼ１００内の溶融金属を噴霧槽４内にそれぞれ流下させる複数の溶湯ノズルである溶湯ノズル１１Ａ，１１Ｂが溶解槽１の底面から鉛直下方に向かって突出して設けられている。２本の溶湯ノズル１１Ａ，１１Ｂは、同一の形状とすることができ、それぞれの内部に溶湯が流下する鉛直方向に延びた縦長の孔を有している。この縦長の孔は、るつぼ１００の底部から鉛直下方に向かって溶融金属が流下する溶湯流路となる。

溶湯ノズル（第１溶湯ノズル）１１Ａと溶湯ノズル（第２溶湯ノズル）１１Ｂの下端に位置する開口端２１Ａ，２１Ｂは、ガス噴射器２００の底面から突出して噴霧槽４内の空洞に臨むようにそれぞれ配置されている。るつぼ１００内の溶融金属は溶湯ノズル１１Ａ，１１Ｂの内部の孔を溶湯流８となって流下し開口端２１Ａ，２１Ｂを介して噴霧槽４内に放出（流下）される。噴霧槽４内に導入される溶湯の径の大きさに寄与する第１溶湯ノズル１１Ａと第２溶湯ノズル１１Ｂの最小内径としては例えば５ｍｍ以下の値が選択できる。

（ガス噴射器２００）
略円柱状の外形を有するガス噴射器２００は、図２に示すように、複数の溶湯ノズル１１Ａ，１１Ｂがそれぞれ挿入される複数の溶湯ノズル挿入孔１２Ａ，１２Ｂと、各溶湯ノズル１１Ａ，１１Ｂから流下する溶融金属に対してガスを噴射して粉砕するガス噴射ノズル７１を備えている。ガス噴射器２００は、不活性の高圧ガスで満たされる中空構造の円柱形状の外形を有しており、その内部は複数の溶湯ノズル挿入孔１２Ａ，１２Ｂのそれぞれの周囲にガス流を形成するガス流路５０となっている。ガス流路５０は、ガス噴射器２００の側面（円柱の側面）に設けられたガス吸入孔（図示せず）に接続される噴射ガス供給管３から高圧ガスの供給を受ける。また、ガス噴射器２００はるつぼ１００を支持している。なお、図示は省略するが、溶解槽１とガス噴射器２００の間には、溶解槽１からの熱伝達を防止する観点から断熱材を挿入することが好ましい。

（溶湯ノズル挿入孔１２Ａ，１２Ｂ）
溶湯ノズル挿入孔１２Ａと溶湯ノズル挿入孔１２Ｂは、図４に示すように、円柱状のガス噴射器２００の中心軸（Ｃｇ０）と平行の軸（Ｃｍ１，Ｃｍ２）を有する２本の円柱状の貫通孔である。第１溶湯ノズル挿入孔１２Ａと第２溶湯ノズル挿入孔１２Ｂには、第１溶湯ノズル１１Ａと第２溶湯ノズル１１Ｂがそれぞれ挿入される。第１溶湯ノズル挿入孔１２Ａと第２溶湯ノズル挿入孔１２Ｂの中心軸Ｃｍ１，Ｃｍ２は第１溶湯ノズル１１Ａと第２溶湯ノズル１１Ｂの孔の中心軸に一致させることができる。以下では、２つの溶湯ノズル挿入孔１２Ａ，１２Ｂの中心軸Ｃｍ１，Ｃｍ２がそれぞれの溶湯ノズル１１Ａ，１１Ｂの孔の中心軸に一致しているものとして説明する。

（ガス噴射ノズル７１（７１Ａ，７１Ｂ））
ガス噴射ノズル７１は、複数の溶湯ノズル挿入孔１２Ａ，１２Ｂのそれぞれの周囲に環（図３参照）６１を描くように配置された複数の噴射孔（貫通孔）９１からなる。ここでは２つのガス噴射ノズル７１のうち、溶湯ノズル挿入孔１２Ａの周囲に位置する複数の噴射孔９１が形成するものをガス噴射ノズル（第１ガス噴射ノズル）７１Ａと称し、溶湯ノズル挿入孔１２Ｂの周囲に位置する複数の噴射孔９１が形成するものをガス噴射ノズル（第２ガス噴射ノズル）７１Ｂと称する。

（噴霧ノズル２０Ａ，２０Ｂ）
第１ガス噴射ノズル７１Ａと第１溶湯ノズル１１Ａは、噴霧槽４内に溶融金属を液体噴霧する第１噴霧ノズル２０Ａを構成し、第２ガス噴射ノズル７１Ｂと第２溶湯ノズル１１Ｂは、同様に、第２噴霧ノズル２０Ｂを構成する。すなわち本実施形態のガスアトマイズ装置は第１噴霧ノズル２０Ａと第２噴霧ノズル２０Ｂの２つの噴霧ノズルを備えている。

図１に示すように、２つの溶湯ノズル挿入孔１２Ａ，１２Ｂの中心軸Ｃｍ１，Ｃｍ２（２つの溶湯ノズル１１Ａ，１１Ｂの中心軸）の延長線上にはテーパ部４１が位置することなく採集部５が位置している。テーパ部４１上に金属粉末が落下すると、採集部５に移動することなくテーパ部４１上に留まることがある。しかし、本実施形態のように２つの溶湯ノズル１１Ａ，１１Ｂを配置すると、２つの噴霧ノズル２０Ａ，２０Ｂによって製造された金属粉末のうち、テーパ部４１上に落下するものの割合よりも採集部５内に直接落下するものの割合を多くできるので金属粉末の収率を向上できる。

（噴射孔９１）
図５は第１ガス噴射ノズル７１Ａを下方からみた斜視図であり、第１ガス噴射ノズル７１Ａを構成する複数の噴射孔９１のガス噴射方向２５１と第１溶湯ノズル１１Ａの溶湯の流下領域２７の関係を示している。図６は第１ガス噴射ノズル７１Ａの底面図である。

図５及び図６において符号２７が付された部分は、第１溶湯ノズル１１Ａ（図５，６には図示せず）から流下する溶融金属の外径によって規定される略円柱状の流下領域を示す。この溶融金属の流下領域２７の径は、第１溶湯ノズル１１Ａを構成する孔の最小内径（オリフィス径）に応じて適宜調整できる。流下領域２７の径は例えば第１溶湯ノズル１１Ａの開口端２１Ａの径以下の値にすることもできる。

ガス噴射ノズル７１Ａを構成する複数の噴射孔９１のガス噴射方向は１点鎖線２５１で示されており、各噴射孔９１は対応する１点鎖線２５１と一致する中心軸を有する貫通孔をガス噴射器２００の底面に穿つことで形成されている。つまり、１点鎖線２５１は、噴射孔９１のガス噴射方向であり、噴射孔９１の中心軸及びその延長線でもある。複数の噴射孔９１はガス噴射器２００の底面において第１溶湯ノズル挿入孔１２Ａの中心軸Ｃｍ１と同心円である環６１の上に等間隔で配置されている。

図５，６のガス噴射ノズル７１Ａは８つの噴射孔９１ａ－９１ｈを有する。８つの噴射孔９１ａ－９１ｈの中心軸２５１ａ－２５１ｈ（ガス噴射方向）のそれぞれは、第１溶湯ノズル１１Ａ（第１溶湯ノズル挿入孔１２Ａ）の中心軸Ｃｍ１に対して左右のいずれか一方（図５，６の場合は「左」）にずれており、８つの噴射孔９１ａ－９１ｈの中心軸２５１ａ－２５１ｈのそれぞれと第１溶湯ノズル１１Ａの中心軸Ｃｍ１とはねじれの位置にあり交差しない。各噴射孔９１ａ－９１ｈの中心軸２５１ａ－２５１ｈをガス噴射器２００の底面（例えば水平面でも良い）に正射影した図でもある図６上において、噴射孔９１ａの中心軸２５１ａが第１溶湯ノズル１１Ａの中心軸Ｃｍ１に対してずれている角度（水平面上での噴射角）はαであり、この噴射角αは他の噴射孔９１ｂ－９１ｈの中心軸２５１ｂ－２５１ｈについても同じである。

中心軸Ｃｍ１に対する噴射孔９１ａ－９１ｈの中心軸２５１ａ－２５１ｈのずれの方向について説明を補足する。当該ずれの方向は、ガス噴射器２００の上面図において、或る噴射孔９１の開口端における中心と中心軸Ｃｍ１とを接続する直線を基準線とし、当該或る噴射孔９１の中心軸２５１が当該基準線の左右のいずれに位置するかで決定するものとする。ただし、ガス噴射器２００の“底面図”を示す図６では“ずれ”の左右が逆転して表示されることになり、図６上（底面図上）では噴射孔９１ａの中心軸２５１ａは基準線の右側に位置している。

噴射孔９１ａ－９１ｈの中心軸２５１ａ－２５１ｈは、第１溶湯ノズル１１Ａの中心軸Ｃｍ１上かつ第１溶湯ノズル１１Ａの下方に位置する所定の仮想平面Ｓ１（図５参照）上において第１溶湯ノズル１１Ａ（第１溶湯ノズル挿入孔１２Ａ）の中心軸Ｃｍ１に最も近づくように構成されている。図５に示すように本実施形態の平面Ｓ１はガス噴射器２００の底面から鉛直下方に向かって所定の距離ｈ１離れた場所に設定された水平面である。ただし、平面Ｓ１に関する距離ｈ１の規定に際して、ガス噴射器２００の底面を基準にしたことは一例に過ぎず、例えば、第１溶湯ノズル１１Ａの開口端を基準にしても良い。

平面Ｓ１上には円９２ａ－９２ｈが位置する。この円９２ａ－９２ｈは、複数の噴射孔９１ａ－９１ｈの外形（内壁面の形状）をそれぞれの中心軸２５１ａ－２５１ｈに沿って延長したときの当該延長後の外形と平面Ｓ１の交線である。上記の通り、噴射孔９１ａ－９１ｈの中心軸２５１ａ－２５１ｈはそれぞれ平面Ｓ１上で第１溶湯ノズル１１Ａの中心軸Ｃｍ１に最も近づき、図５，６の場合の両者の距離は溶湯の流下領域２７の半径と略等しい。つまり、各中心軸２５１ａ－２５１ｈは、平面Ｓ１と流下領域２７との交線である円を通過する。なお、本実施形態の場合、噴射孔９１ａ－９１ｈの開口端におけるエッジと円９２ａ－９２ｈは実際には楕円になるが、図６上では模式的に真円で表現している。

図面を利用した詳細な説明は省略するが、第２ガス噴射ノズル７１Ｂは第１ガス噴射ノズル７１Ａと同じ構造を有している。つまり、第２ガス噴射ノズル７１Ｂを構成する８つの噴射孔９１の中心軸（ガス噴射方向）のそれぞれは、第２溶湯ノズル１１Ｂ（第２溶湯ノズル挿入孔１２Ｂ）の中心軸Ｃｍ２に対して第１ガス噴射ノズル７１Ａの噴射孔９１ａ－９１ｈと同じ方向（すなわち「左」）にずれており、当該８つの噴射孔９１の中心軸２５１のそれぞれと第２溶湯ノズル１１Ｂの中心軸Ｃｍ２とはねじれの位置にあり交差しない。

図３には第１ガス噴射ノズル７１Ａ及び第２ガス噴射ノズル７１Ｂを構成する各噴射孔９１の中心を始点とする矢印が複数描かれているが、当該複数の矢印は各噴射孔９１のガス噴射方向（すなわち、図６の１点鎖線２５１）を示す。図３から明らかなように、本実施形態では、第１ガス噴射ノズル７１Ａに含まれる噴射孔９１のガス噴射方向と、第２ガス噴射ノズル７１Ｂに含まれる噴射孔９１のガス噴射方向とは同じである。つまり、２つの噴霧ノズル２０Ａ，２０Ｂに含まれる全ての噴射孔９１の中心軸２５１の方向は、ガス噴射の対象の溶湯を供給する溶湯ノズル１１の中心軸（Ｃｍ１，Ｃｍ２）に対して同じ方向、すなわち左にずれている。

なお、本実施形態における環６１は、溶湯ノズル挿入孔１２Ａ，１２Ｂの中心軸とガス噴射器２００の底面（噴霧槽４内に臨む面）との交点を中心とする真円である。図３－図６では、ガス噴射ノズル７１Ａを構成する噴射孔９１の数とガス噴射ノズル７１Ｂを構成する噴射孔９１の数はそれぞれ８個となっているが、噴射孔の数は８個に限られない（むしろ実際は８個より多い）。また、２つのガス噴射ノズル７１Ａ，７１Ｂを構成する噴射孔９１の数は同数（８個）となっているが異ならせても良い。

（動作・効果）
上記のように構成された金属粉末製造装置において、噴射ガス供給管３からガス噴射器２００に高圧ガスを供給すると、ガス噴射器２００において２つのガス噴射ノズル７１Ａ，７１Ｂを構成する全ての噴射孔９１から噴霧槽４の内部に向かって高圧ガスが噴射される。このとき、各ガス噴射ノズル７１Ａ，７１Ｂでは、各噴射孔９１からガス噴射方向２５１（図５，６参照）に沿ってガスが噴射され、図４，５に示す円（環）６１を底面とする逆円錐形状の流体膜が形成される。特に、各ガス噴射ノズル７１Ａ，７１Ｂの噴射孔９１のガス噴射方向２５１はそれぞれ、溶湯ノズル１１の中心軸Ｃｍ１，Ｃｍ２に対して左にずれているため、当該流体膜に対して右回りの旋回成分が付与され、当該流体膜に矢印８１Ａ（図３，６参照）で示した方向にねじれが発生する。

一方、溶解槽１に溶融金属を投入すると、溶解槽１の底面に設けられた２本の溶湯ノズル１１Ａ，１１Ｂを介して噴霧槽４の内部に対して２本の溶湯流８が流下される。そして、それら溶湯流８は、２つのガス噴射ノズル７１Ａ，７１Ｂから吐出される高圧ガスが形成する流体膜と衝突して多数の微粒子１５に粉砕される。流体膜は先述のように矢印８１Ａの方向にねじれているため、溶湯流８との衝突時に発生し得るガスの逆流を抑制でき、また溶湯金属の吹き上げも抑制できる。これにより金属粉末の製造効率や収率の低下が抑制できる。

特に本実施形態では、２つのガス噴射ノズル７１Ａ，７１Ｂが形成する流体膜のねじれ方向が同一であるため、噴霧槽４内には２つの噴霧ノズル２０Ａ，２０Ｂを取り囲むように矢印８２（図３参照）で示した方向に流れ（以下、流れ８２と称することがある）が発生する。この流れ８２は、微粒子１５が噴霧槽４の内壁面と衝突することを防止するとともに、噴霧槽４の水平面内における熱分布を均一化して噴霧槽４の冷却性能を向上させる。その結果、噴霧槽４の大型化を抑制できる。

以上のように、本実施形態では、２つのガス噴射ノズル７１Ａ，７１Ｂが形成する流体膜が同一の方向にねじれることで噴霧槽４内に旋回流８２が発生し、それにより金属微粒子１５が噴霧槽４に衝突・固着することが抑制されるので、噴霧槽４の体型を変えずに微細な金属粉末を効率良く製造できる。

（補足）
なお、上記の実施形態では各噴射孔９１の噴射方向２５１が左方向にずれている場合を例に挙げたが、右方向にずれていても同様の効果が得られる。

上記の実施形態では噴霧ノズル２０が２つの場合について説明したが、噴霧ノズルが３つ以上の場合であっても、当該３つ以上の噴霧ノズルの全てに含まれる噴射孔９１の噴射方向２５１が同一の方向にずれていれば上記と同様の効果を発揮できる。

上記の実施形態では、各噴射孔９１の中心軸２５１は、仮想平面Ｓ１上において溶湯ノズル１１の中心軸に最も近づき、その距離が溶湯流２７の略半径である場合を例示したが、当該距離は噴射孔９１の半径に近づけることが好ましい。当該距離を噴射孔９１の半径に設定した場合（ただし、噴射孔９１の外形（内壁面の形状）を中心軸２５１に沿って延長した円筒面と平面Ｓ１の交線を真円に近似した）の第１ガス噴射ノズル７１Ａの底面図を図１０に示す。このときの噴射角は図６に示したαより小さいβとなっている。このように各噴射孔９１を構成すると、理論上、各噴射ガスの外縁が中心軸Ｃｍ１を通過することになり、ガスの逆流や溶湯の吹き上がりを抑制しながらも溶湯にガスを効率良く衝突させることができるので、金属粉末の製造効率が向上し得る。

＜第２実施形態＞
本実施形態は、噴射孔９１の中心軸２５１が対応する溶湯ノズル１１の中心軸Ｃｍ１，Ｃｍ２に対してずれている方向が、第１ガス噴射ノズル７１Ａ（第１噴霧ノズル２０Ａ）と第２ガス噴射ノズル７１Ｃ（第２噴霧ノズル２０Ｃ）とで異なっている点（逆向きである点）に特徴がある。その他の部分は第１実施形態と同じであり適宜説明を省略する。

図７は本発明の第２実施形態のガス噴射器２００Ａの底面図である。ガス噴射器２００Ａは、第１ガス噴射ノズル７１Ａと、第２ガス噴射ノズル７１Ｃとを備えている。

第２ガス噴射ノズル７１Ｃを構成する８つの噴射孔９１の中心軸（ガス噴射方向）のそれぞれは、第２溶湯ノズル１１Ｂ（第２溶湯ノズル挿入孔１２Ｂ）の中心軸Ｃｍ２に対して第１ガス噴射ノズル７１Ａの噴射孔９１ａ－９１ｈと反対の方向（すなわち「右」）にずれており、当該８つの噴射孔９１の中心軸２５１のそれぞれと第２溶湯ノズル１１Ｂの中心軸Ｃｍ２とはねじれの位置にあり交差しない。

図７から明らかなように、本実施形態では、第１ガス噴射ノズル７１Ａに含まれる噴射孔９１のガス噴射方向２５１と、第２ガス噴射ノズル７１Ｂに含まれる噴射孔９１のガス噴射方向２５１とは正反対になっている。つまり、２つのガス噴射ノズル７１Ａ，７１Ｃのそれぞれに属する噴射孔９１の中心軸２５１が溶湯ノズル１１の中心軸Ｃｍ１，Ｃｍ２に対してずれている方向が、隣り合う２つの噴霧ノズル２０において異なっている。

このように構成された本実施形態では、２つのガス噴射ノズル７１Ａ，７１Ｃが形成する流体膜のねじれ方向が異なるため、噴霧槽４内には２つの噴霧ノズル２０の間に矢印８３（図７参照）で示した方向に流れ（以下、流れ８３と称することがある）が発生する。この流れ８３は、２つの噴霧ノズル２０のうち一方の噴霧ノズルから噴霧された微粒子１５（例えば溶湯ノズル１１Ａから流下される溶融金属）と他方の噴霧ノズルから噴霧された微粒子１５（例えば溶湯ノズル１１Ｂから流下される溶融金属）が衝突することを防止するエアカーテンとして機能する。その結果、変形した金属粒子の発生が防止され、複数の噴射孔からのガス噴射の焦点が１点に設定されたガス噴射ノズルを備えた場合と比較して金属粉末の製造効率を向上できる。

＜第３実施形態＞
上記の２つの実施形態では噴霧ノズル２０は２つであったが、噴霧ノズル２０は３つ以上でも良い。ただし、この場合、当該３つ以上の噴霧ノズル２０のうち隣接する２つの噴霧ノズル２０の中心軸間距離（２つの溶湯ノズル挿入孔１２の中心軸間の距離）は等しくすることが好ましい。図８には噴霧ノズル２０が３つの場合（３つのガス噴射ノズル７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｄがある場合）、図９には噴霧ノズル２０が４つの場合（４つのガス噴射ノズル７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｄ，７１Ｅがある場合）を示す。図８では隣接する２つの噴霧ノズル間の距離は３つの噴霧ノズル２０の中心を頂点とする正三角形の一辺の長さであり、図９では４つの噴霧ノズル２０の中心を頂点とする正方形の一辺の長さとなる。

このように複数の噴霧ノズル２０を配置すると噴霧槽４内に形成される流れ（第１実施形態の流れ８２に相当するものと第２実施形態の流れ８３に相当するもののいずれか一方）が均一になる。これにより或る噴霧ノズル２０の製造効率や収率が他の噴霧ノズル２０に比較して低下するということが回避できるので、結果として金属粉末の製造効率を向上できる。

なお、図８，９では全ての噴霧ノズルに係る噴射孔９１の噴射方向（中心軸）２５１が同一で流れ８２が発生する場合を示したが、第２実施形態のように噴霧ノズル２０ごとに噴射孔９１の噴射方向（中心軸）２５１を異ならせて流れ８３を発生しても良い。ただし、その場合の噴霧ノズル２０の合計は偶数であることが好ましい。

本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例が含まれる。例えば、本発明は、上記の各実施形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。また、ある実施形態に係る構成の一部を、他の実施形態に係る構成に追加又は置換することが可能である。

１…溶解槽，２…ホッパ，３…噴射ガス供給管，４…噴霧槽，５…採集部，６…不活性ガス，８…溶湯流，１１…溶湯ノズル，１２…溶湯ノズル挿入孔，１５…金属微粒子，２０…噴霧ノズル，２１…開口端，２７…溶湯流下領域，４１…テーパ部，５０…ガス流路，６１…環，７１…ガス噴射ノズル，８１…流れ，８２…旋回流，８３…流れ（エアカーテン），９１…噴射孔，２００…ガス噴射器，２５１…噴射方向（噴射孔の中心軸）

Claims (5)

1. 噴霧槽と、
   前記噴霧槽内に溶融金属を液体噴霧する複数の噴霧ノズルとを備え、
   前記複数の噴霧ノズルのそれぞれは、
   前記噴霧槽内に溶融金属を流下させる溶湯ノズルと、
   前記溶湯ノズルの周囲に配置され、前記溶湯ノズルから流下する溶融金属に対してガスを噴射する複数の噴射孔を有するガス噴射ノズルとを有し、
   前記複数の噴射孔の中心軸のそれぞれは、前記溶湯ノズルの中心軸に対して左右のいずれか一方にずれており、
   前記複数の噴射孔の中心軸のそれぞれと前記溶湯ノズルの中心軸とは、ねじれの位置にあり、
   前記複数の噴射孔の中心軸のそれぞれは、仮想平面上において前記溶湯ノズルの中心軸に最も近づき、前記仮想平面上における前記溶湯ノズルの中心軸との距離が当該噴射孔の半径に設定されていることを特徴とする金属粉末製造装置。
2. 請求項１の金属粉末製造装置において、
   前記複数の噴射孔の中心軸のそれぞれが前記溶湯ノズルの中心軸に対してずれている方向が、前記複数の噴霧ノズルの全てにおいて同じであることを特徴とする金属粉末製造装置。
3. 請求項１の金属粉末製造装置において、
   前記複数の噴射孔の中心軸のそれぞれが前記溶湯ノズルの中心軸に対してずれている方向が、前記複数の噴霧ノズルのうち隣り合う２つの噴霧ノズルにおいて異なっていることを特徴とする金属粉末製造装置。
4. 請求項１の金属粉末製造装置において、
   前記複数の噴霧ノズルは３つ以上あり、
   前記複数の噴霧ノズルのうち隣接する２つの噴霧ノズルの中心軸間の距離が等しいことを特徴とする金属粉末製造装置。
5. 金属粉末製造装置のガス噴射器であって、
   溶融金属が流下する溶湯ノズルが挿入される溶湯ノズル挿入孔と、
   前記溶湯ノズル挿入孔の周囲にガス流を形成するガス流路と、
   前記溶湯ノズル挿入孔の開口端より前記ガス噴射器の外側に向かって前記ガス流路内のガスを噴射するガス噴射ノズルとを備え、
   前記ガス噴射ノズルは、前記ガス噴射器の底面かつ前記溶湯ノズル挿入孔の開口端の周囲に形成された複数の噴射孔からなり、
   前記複数の噴射孔の中心軸のそれぞれは、前記溶湯ノズル挿入孔の中心軸に対して左右のいずれか一方にずれており、
   前記複数の噴射孔の中心軸のそれぞれと前記溶湯ノズル挿入孔の中心軸とは、ねじれの位置にあり、
   前記複数の噴射孔の中心軸のそれぞれは、仮想平面上において前記溶湯ノズルの中心軸に最も近づき、前記仮想平面上における前記溶湯ノズルの中心軸との距離が当該噴射孔の半径に設定されており、
   前記溶湯ノズル挿入孔と前記ガス噴射ノズルが複数設けられていることを特徴とするガス噴射器。

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