JPH03232908A - 水アトマイズ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、連続して流下する金属溶湯に高速の流水を連
続して衝突させ、これにより金属粉末を連続して成形す
る水アトマイズ装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、この種の水アトマイズ装置としては、密閉される
タンクと、このタンク上面の閉塞板の位置から金属溶湯
を前記タンク内に連続して流下させる溶湯ノズルと、前
記タンク内の上部空間をノズルボックスとして仕切る仕
切板と、この仕切板上に設けられ、前記溶湯ノズルから
流下する金属溶湯に頂点を集中させかつ該頂点を下方に
向けて円錐面状に水を噴出し、前記金属溶湯を粉末状に
成形するとともに仕切板の上側から下側への気体の流れ
をつくる噴水ノズルと、前記タンクの仕切板の上側と下
側とを連通ずる連通回路とを有するものが知られている
。

上記のように構成された水アトマイズ装置においては、
噴水ノズルによって仕切板の上側から下側に流れてきた
雰囲気気体が連通回路を通って再び仕切板の上側に流入
する。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記水アトマイズ装置においては、連通回路
から仕切板の上側のノズルボックスに入る際などに雰囲
気気体の流れか乱れやすく、この気体の流れが乱れると
、流下する金属溶湯がふらついたり、あるいは不連続に
滴下したり、また円錐面状の噴水が変形したりして、均
一な粒度の金属粉末を得ることができなくなる。

本発明は、」−記事情に鑑みてなされたものであり、ノ
ズルボックス内の雰囲気気体の流れを一定にすることに
よって、均一な粒度の粉末を得ることのできる水アトマ
イズ装置を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記目的を達成するため、密閉されるタンク
と、 このタンク上面の閉塞板の位置から金属溶湯を連続して
前記タンク内に流下させる溶湯ノズルと、前記タンク内
の上部空間をノズルホ・ノクスとして仕切る仕切板と、 この仕切板上に設けられ、前記溶湯ノズルから流下する
金属溶湯に頂点を集中させかつ該頂点を下方に向けて円
錐面状に水を噴出し、前記金属溶湯を粉末状に成形する
とともに仕切板の上側から下側への気体の流れをつくる
噴水ノズルと、前記タンクの仕切板の上側と下側とを連
通ずる連通回路とを備えた水アトマイズ装置において、
前記ノズルボックスに、該ノズルボ・ソクス内に流入し
た気体の流れが一定に整える整流手段を設けたものであ
る。

［作用　］ 本発明においては、ノズルボ・ソクス内に流入した気体
が噴水ノズルから仕切板の下側に流れる前に、該気体の
流れが整流手段によって一定になる。

このため、噴水ノズルを上から下への気体の流れが安定
し、溶湯ノズルから流出する金属溶湯は真つ直ぐに流下
し、また、噴水ノズルから流出する噴水も円錐面状に均
一になる。

［実施例］ 以下、第１図ないし第５図を参照して本発明の一実施例
を説明する。

第１図において、１は水アトマイズ装置のタンクであり
、このタンク１は、その上端近傍に、仕切板２で仕切ら
れたノズルボックスｌａが形成され、該仕切板２の下側
が大容量タンク部１ｂとなっている。

このノズルボックス１ａの上側開口部は、閉塞板３によ
って閉塞されており、この閉塞板３上には、金属溶湯Ａ
を貯留するルツボ４が設けられている。ルツボ４には、
その低壁部に溶湯Ａをタンクｌ内へ流下させる溶湯ノズ
ル５が設けられている。

また、符号６は、溶湯ノズル５を開閉するためのストッ
パ棒であり、７はヒータである。

一方、前記仕切板２には、その中央部に形成された円形
の貫通孔から下方に延び、かつ溶湯ノズル５の軸線に一
致されて円筒状の吸気管８が取り付けられている。また
、吸気管８の上側には、前記溶湯ノズル５の軸線に一致
させて第１の噴水ノズル９が設けられており、吸気管８
の胴部には、第２の噴水ノズルｌＯが設けられている。

第１の噴水ノズル９は、第１図、第２図及び第３図に示
すように、環状に形成された上ノズル部１１および下ノ
ズル部１２によって構成されており、これら上ノズル部
１１及び下ノズル部１２の内周面において対向する間の
隙間が水を円錐面状に噴出する環帯１３になっている。

そして、環帯１３から噴出する水によって形成される円
錐面Ｃ１の頂点は、下方に向いているとともに、溶湯ノ
ズル５から流下する溶湯Ａの細流Ｂの軸線に一致してい
る。また、環帯１３の半径方向外側には、水の供給室１
４になっており、この供給室１４は、第１図に示すよう
に、配管１５をダして図示しない高圧の水圧ポンプに接
続されている。

第２の噴水ノズル１０は、吸気管８の胴部に形成された
環状のスリット１６と、このスリット１６の外側に環状
の空間を形成する環状カバー１７と、この環状カバー１
７内に水を導入するためのボス１８とを備えたものであ
り、このボス１８には配管１９（第１図参照）が接続さ
れている。そして、」１記スリット１６から噴出する水
は、下方に頂点を有する円錐面Ｃ２を形成するとともに
、その軸線が前記円錐面ＣＩの軸線と一致されている。

また、ノズルボックスｌａには、第１図に示すように、
第１の噴水ノズル９の上面部を境にして、該ノズルホッ
クスＩａを上下に分けるパンチングプレート（整流手段
）２０が設けられている。

パンチングプレート２０は、例えば５ＵＳ３１６あるい
は５ＵＳ３０４等の板厚が０．３ｍｍのステンレス鋼板
に複数の貫通孔を形成したものであり、個々の貫通孔は
、その径が１．０ｍｍ、ピッチが］、５ｍｍ、板面の面
積に対する貫通孔の面積の割合が約４０％に形成されて
いる。

さらに、タンクｌには、仕切板２より下側の大容量タン
ク部Ｉｂ内と、該仕切板２より上側でパンチングプレー
ト２０より下側のノズルボックス１ａ内とを連通ずる通
気管（連通回路）２１が設けられている。そして、この
通気管２１には、オリフィス２２およびマノメータ２３
が設けられており、該通気管２１内を流れる気体の流量
が測定可能になっている。

また、タンクｌ内に満たされている雰囲気気体は、窒素
ガスやアルゴンガス等の不活性ガスが用いられている。

次に、上記構成の水アトマイズ装置の作用について説明
する。

まず、第１ないし第２の噴水ノズル９．１０の作用につ
いて説明する。ただし、ここでは第１の噴水ノズル９に
ついての実験結果（第４図参照）に基づいて説明する。

この実験では上側ノズル１１の内径Ｄ（第３図参照）は
３２ｍｍ、円錐面の噴水の角度θ（第３図参照）は３０
°のものを用いた。

この第１の噴水ノズル９の供給室１４に水を供給しその
圧力Ｐｗを徐々に上昇させていくと、環帯１３から流出
する水の流速が上昇し、これによって第４図に示すよう
に雰囲気気体の吸引圧Ｐａが徐々に低下する。ただし、
吸引圧Ｐａは、上側ノズル１１の」１方外側の雰囲気気
体の圧力ＰａＯから上側ノズルｌｌ内の雰囲気気体の圧
力Ｐａｌを引いた値である。即ち Ｐ　ａ＝　Ｐ　ａｏ　〜Ｐ　ａｌ　−−（１）であり、
単位はｍｍＨｇである。したがって、吸弓圧Ｐａが大き
いほど、上側ノズル１１内の絶対圧力が小さくなる。そ
して、水圧Ｐｗが約３００Ｋｇ／ａｍ’になると、再び
吸気圧Ｐａが上昇する。

また、この例では、吸引管８の長さＩ、（第１図参照）
について２通りの実験結果を示しており、Ｌ＝２２０ｍ
ｍのものにくらべて、Ｌ＝３２０ｍｍのものの方が吸引
圧Ｐａが大きくなる。即ち、吸弓管８の長さの長いもの
の方が吸引力が大きくなることがわかる。

そして、吸引圧Ｐａとノズル１１内を流れる雰囲気気体
の流速Ｖとの関係は、下記の式で表される。

Ｖ＝１２．８　ｒ’Ｔ”ｉニー　−（２）ただし単位は Ｖ：ｃｍ／ｓ Ｐａ　　：　　ｍｍＨｇ である。即ち、第５図に示すように、雰囲気気体の流速
■が吸引圧Ｐａに対して、上記第２式にしたがって変化
する。

したがって、供給室１４に供給する圧力によって、上側
ノズル１１を通過する雰囲気気体の流速が決まり、この
流速と上側ノズル１１の内径との積により該上側ノズル
１１を通過する雰囲気気体の流量が求まる。

また、第１の噴水ノズル９の下側に第２の噴水ノズル１
０を設けているので、第１、第２の噴水ノズル９．１０
間に雰囲気気体の圧力Ｐａ２（第３図参照）が発生し、
この圧力Ｐａ２で制動を受けつつ、雰囲気気体が上流側
から流れる。

このように、第１及び第２のノズル、吸引管８を通過し
て大容量のタンク部１ｂに流出した雰囲気気体は、通気
管２１を通って、パンチングプレート２０の下側のノズ
ルホックスｌａ内に流入し、さらにパンチングプレート
２０の各貫通孔を通りて、再び第１の噴水ノズル９内に
入る。

そして、通気管２１を通過する雰囲気気体の流量は、オ
リフィス２２及びマノメータ２３によって測定される。

また、パンチングプレート２０によって、該パンチング
プレート２０の貫通孔から流出ず気体の流れが一定に調
整され、この一定の速度の気体が第１の噴水ノズル９内
に入る。

このような状態のタンク１内に溶湯ノズル５から溶湯Ａ
を流下させると、該溶湯Ａが連続して垂直に流下する細
流Ｂになる。そして、この細流Ｂは、第１の噴水ノズル
９から噴出する水によって、微細な粉末に砕かれ、水と
ともに流下して、タンクｌの底に溜まる。

このようにして得られる金属の粉末は、水圧ＰＷが高い
ほど微細になり、一般の圧力（例えば２０〜４０　Ｋ　
ｇ／　ｃｍ２）の場合には、平均粒径が４０〜７０μｍ
、高圧（例えば２００〜４００Ｋｇ／Ｃｍ２）の場合に
は、平均粒径が２〜２０μｍの粉末が成形される。

１ これらの金属粉末の用途としては、一般の粉末焼結用、
射出成形用の樹脂に混ぜた樹脂材料の強度アップ用、樹
脂をバイブとして射出成形しその後焼結するもの、また
塗料の顔料や蓄電池用の粉末等に使われる。

上記のように構成された水アトマイズ装置においては、
第２の噴水ノズル１０によって、第１及び第２の噴水ノ
ズル９、ＩＯの噴水間に圧力Ｐａ２を生じさせ、この圧
力Ｐａ２によって制動をかけつつ気体を胤すことができ
るので、第１の噴水ノズルの上流側で、溶ｓ　Ａの細流
Ｂから受ける熱等によって雰囲気気体の流れが乱れよう
としても、該気体の流れを安定的に保持しつつ流すこと
ができる。しかも、第１の噴水ノズル９内に流入する気
体は、パンチングプレート２０で均一に整えられるので
、この点からも、第１の噴水ノズル９、第２の噴水ノズ
ル、吸引管８内を流れる気体は極めて一定な流れとなる
。

したがって、水圧Ｐｗを制御することによって、均一な
粒径の金属粉末を安定的に得ることができ２ る。

なお、上記実施例においては、第１の噴水ノズル９の上
面部にノズルボックス１ａを上下に分けるパンチングプ
レート２０を設けたが、このノくンヂングプレートとし
ては、第６図に示すように、溶湯ノズル５から流下する
溶湯Ｂを囲むように設けた円筒状のパンチングプレート
３０であってもよい。

また、上記パンチングプレート２０．３０としては、網
状のもので形成してもよい。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明によれば、密閉されるタン
クと、 このタンク上面の閉塞板の位置から金属溶湯を連続して
前記タンク内に流下させる溶湯ノズルと、前記タンク内
の上部空間をノズルボ・ソクスとして仕切る仕切板と、 この仕切板上に設けられ、前記溶湯ノズルから流下する
金属溶湯に頂点を集中させかつ該頂点を下方に向けて円
錐面状に水を噴出し、前記金属溶湯を粉末状に成形する
とともに仕切板の上側から下側への気体の流れをつくる
噴水ノズルと、前記タンクの仕切板の上側と下側とを連
通ずる連通回路とを備えた水アトマイズ装置において、
前記ノズルボックスに、該ノズルボックス内に流入した
気体の流れが一定に整える整流手段を設けたものである
から、 ノズルボックス内に流入した気体が噴水ノズルから仕切
板の下側に流れる前に、該気体の流れを整流手段によっ
て乱れのない一定な流れにすることができる。このため
、噴水ノズルを上から下へ流れる気体の流れが安定し、
溶湯ノズルから流出する金属溶湯が真っ直ぐに流下する
ようになるとともに、噴水ノズルから流出する噴水も均
一な円錐面状になる。

したがって、均一な粒径の金属粉末を安定的に得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の一実施例を示す図であっ
て、第１図は水アトマイズ装置の断面図、第２図は第１
及び第２の噴水ノズルの要部を示す断面図、第３図は同
第１及び第２の噴水ノズルの圧力状態を示す断面図、第
４図は第１の噴水ノズルに供給される水圧と吸引圧との
実験結果を示した図、第５図は吸引圧と雰囲気気体の流
速との関係を示した図、第６図は水アトマイズ装置の他
の例を示した図である。 ・・タンク、１ａ・・・ノズルボックス、・・・・仕切
板、３・・閉塞板、５・・・・・・溶湯ノ・吸引管、９
　・・第１の噴水ノズル、・・・パンヂングプレート（
整流手段）、・通気管（連通回路） 金属溶湯、Ｂ・・・・・細流、 ・円錐面。 ズル、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 密閉されるタンクと、 このタンク上面の閉塞板の位置から金属溶湯を連続して
   前記タンク内に流下させる溶湯ノズルと、前記タンク内
   の上部空間をノズルボックスとして仕切る仕切板と、 この仕切板上に設けられ、前記溶湯ノズルから流下する
   金属溶湯に頂点を集中させかつ該頂点を下方に向けて円
   錐面状に水を噴出し、前記金属溶湯を粉末状に成形する
   とともに仕切板の上側から下側への気体の流れをつくる
   噴水ノズルと、前記タンクの仕切板の上側と下側とを連
   通する連通回路とを備えた水アトマイズ装置において、
   前記ノズルボックスには、前記連通回路を通して該ノズ
   ルボックス内に流入した気体の流れを一定に整える整流
   手段が設けられていることを特徴とする水アトマイズ装
   置。