JPH0693310A

JPH0693310A - 金属微粒子製造装置

Info

Publication number: JPH0693310A
Application number: JP33542291A
Authority: JP
Inventors: Motohisa Yamazaki; 素央山崎; Shuichi Sugiyama; 修一杉山; Akira Morita; 公森田
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd; Chubu Electric Power Co Inc
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd; Chubu Electric Power Co Inc
Priority date: 1991-12-19
Filing date: 1991-12-19
Publication date: 1994-04-05

Abstract

(57)【要約】【目的】棒状金属よりなるインゴットにプラズマを晒す
ことにより金属微粒子を製造する装置の単位時間あたり
の金属微粒子生成量を増加させる。【構成】インゴットの周囲に放射状に配された複数のプ
ラズマトーチが設けられた装置において、プラズマトー
チを１つずつ順番に点弧させるとともに、その点弧期間
の間に消弧期間を設けて全プラズマトーチから作動ガス
をインゴットに吹き付ける。上記のプラズマ点弧期間お
よび消弧期間は、インゴットに取り付けられた振動セン
サの検出レベルによって制御される。また、作動ガスの
吹き付け流量を流量調整器を設えることによって可変に
し、インゴットを作動ガスで冷却する際にその流量を多
くする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は金属の射出成形用の原
料となる数μｍから数十μｍの粒度の金属微粒子を製造
する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属の射出成形とは金属微粒子とバイン
ダとの混合体を金型内に射出し、その状態で焼結させる
ことにより精密な形状の金属体を成形させる技術であ
る。この技術で作られる金属体の例として、時計の金属
バンド、装飾品、電子部品の端子などがある。この方法
は一種の金属モールドであり、微細でかつ複雑な形状の
ものを製作する場合にこの成形技術が適用される。

【０００３】上述の成形技術に使われる金属微粒子は、
その粒径が小さいほど成形品の仕上がり具合いが良好で
ある。通常、金属微粒子の粒径としては前述のように数
μｍないし数十μｍのものが要望されている。このよう
な金属微粒子の製造方法として、機械的に粉砕するだけ
ではその粒径が小さくならないので、ガス又は高圧水ア
トマイズ法が用いられていた。この方法は、金属を高温
にして一旦溶融させ、高所からこの溶融金属を滴下させ
ると同時に高圧ガス流又は高圧水流を吹き付け、微粒子
化させる方法である。しかし、この方法は高所から溶融
金属を滴下させるために、数ｍの高さのタンクを必要と
する。製造設備が大型となるのでコストが嵩み、別の安
価な製造方法の開発が要望されていた。

【０００４】その他の金属微粒子製造方法として、プラ
ズマの熱により金属を溶融させ、同時に超音波振動を加
えることによって金属を微粒子化させる方法が考案され
ている。この方法はまだ開発期にあるが、大型のタンク
を必要としないので安価な金属微粒子を得ることができ
るものと期待されている。

【０００５】図５はプラズマによって金属を微粒子化さ
せる装置の原理を説明する断面図である。棒状の金属よ
りなるインゴット１に超音波加振器２が取り付けられて
いる。このインゴット１に対向してプラズマを発生させ
るプラズマトーチ３が配されている。プラズマトーチ３
は中心軸部に配された内部電極31とその外径側にガス通
路32および絶縁33を介して配された外部電極34とにより
構成されている。ガス通路32はガス配管４および開閉弁
５を介してガス供給ボンベ６に連通している。一方、直
流電源７の負極側は内部電極31に導電接続され、直流電
源７の陽極側は投入スイッチ８を介して接地９およびイ
ンゴット１に導電接続されるとともに、抵抗10を介して
外側電極34に導電接続されている。

【０００６】図５において、金属微粒子1Aはインゴット
１の材料から形成される。インゴット１をあらかじめ超
音波加振器２によって、矢印1Bの方向に超音波振動させ
ておく。投入スイッチ８を投入することによって、内部
電極31と外部電極34との間の右側先端部にパイロットア
ークを発生させる。そこへ、ガスボンベ６から例えばHe
ガスをガス通路32を介してパイロットアークに吹き付け
ることにより、プラズマトーチ３の右側の先端部にプラ
ズマ11が形成され、インゴット１にまで伸びる。プラズ
マ11はガスが電離した高温のアークであり、インゴット
１が部分的に溶融する。溶融したインゴット１の金属は
超音波振動を受けているので、金属微粒子1Aとなって周
囲に飛散する。金属微粒子1Aはプラズマ11から離れると
急速に冷却されるので、微粒子の状態で固化し下部に落
下する。図５の装置によって、粒径が数μｍないし数十
μｍの金属微粒子を生成することができる。なお、抵抗
10はプラズマ11が形成される前に内部電極31と外部電極
34との間にパイロットアークをトリガーさせるための電
流を供給し、プラズマ11が形成された後はプラズマ11側
へ大部分の電流が流れて行くようにさせるものである。

【０００７】図６は公知の金属微粒子製造装置の構成例
を示す断面図である。円柱状の金属よりなるインゴット
１にプラズマ11を放出させる先端側を向けて３本のプラ
ズマトーチ3A, 3B, 3Cが互いに１２０度の角度をなして
放射状に配されている。このプラズマトーチ3A, 3B, 3C
はタンク12に支えられ、その内部電極はすべて直流電源
７の負極側に導電接続されている。また、プラズマトー
チ3A, 3B, 3Cは、すべてガス配管４を介して開閉弁５お
よびガス供給ボンベ６に接続されている。一方、直流電
源７の正極側は、投入スイッチ８を介して接地９および
インゴット１に導電接続されている。図６では図示が省
略されているが、プラズマトーチ3A, 3B, 3Cの外側電極
はすべて抵抗を介して接地９に導電接続されている。な
お、プラズマトーチ3A, 3B, 3Cの内部構成は、図５で示
したプラズマトーチ３と全く同じである。

【０００８】図７は図６のＡ−Ａ断面図である。インゴ
ット１の上部に超音波加振器２が設けられ、前述のよう
にプラズマトーチ3Aの外側電極が抵抗10を介して接地９
に導電接続されている。

【０００９】図７において、インゴット１をあらかじめ
超音波加振器２によって、上下方向に超音波振動させて
おく。投入スイッチ８を投入することによって、プラズ
マトーチ3A, 3B, 3Cが点弧するので、ガス供給ボンベ６
より作動ガスを供給することによって図６のようにプラ
ズマトーチ3A, 3B, 3Cは３本ともインゴット１に向けて
プラズマ11を放出する。このプラズマ11によってインゴ
ット１の金属が溶融し、超音波振動を受けて図７のよう
に金属微粒子1Aとなってタンク12の下部に落下する。

【００１０】図６の構成は、インゴット１を３本のプラ
ズマトーチによって３方向からプラズマ11を当て、金属
微粒子の単位時間あたりの生成量を増した場合である。
さらに多くのプラズマトーチを配し、多方向からインゴ
ットにプラズマを当てることによって金属微粒子の単位
時間あたりの生成量をさらに増やすこともできる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た図６のような公知の装置はインゴット全体の温度上昇
により長時間にわたって超音波振動が停止し、金属微粒
子の単位時間あたりの生成量が少ないという問題点があ
った。

【００１２】すなわち、プラズマの熱によりインゴット
全体の温度が上昇すると、インゴットの共振周波数が超
音波加振器の発振周波数から逸脱してインゴットの振動
が停止したり異常振動する。インゴットに機械的振動を
効果的に与えるために、通常はインゴット自体が超音波
加振器の発振周波数に共振するように構成される。

【００１３】いま、インゴットの共振周波数をｆとする
と、ｆ＝Ｃ₃／λ ・・・式で表わすことができる。ここで、Ｃ₃はインゴットの縦
振動速度、λは超音波振動の波長である。さらに、Ｃ₃
およびλは次式により決まる。Ｃ₃＝ (Ｅ／ρ) ^0.5 ・・・式 λ＝２・Ｌ・・・式ここで、Ｅ, ρはそれぞれインゴットの材料のヤング
率, 密度であり、Ｌはインゴットの長さである。

【００１４】図８はインゴットとして使われる金属材料
例のヤング率と温度との関係を示す特性線図である。横
軸は温度、縦軸はそれぞれ−１８℃のときのヤング率に
対する規格化されたヤング率である。それぞれ実線の特
性曲線13が鉄、一点鎖線の特性曲線14がステンレス、破
線の特性曲線がチタンに対応する。図８よりインゴット
の温度が上昇するとヤング率Ｅが変化し、それに伴って
式にしたがってＣ₃が変化する。その結果、式より
共振周波数ｆがずれることが判る。

【００１５】また、インゴットが温度上昇すると、熱膨
脹によりインゴットが伸長する。表１はインゴットとし
て使われる金属材料例の伸長の程度を計算した結果であ
る。

【００１６】

【表１】

【００１７】鉄, ステンレス, チタンよりなるインゴッ
トの長さＬをすべて２０℃で４２mmとし (この長さは周
波数が６０kHz の場合の共振長に相当する) 、各線膨脹
率αより１５００℃のときのインゴットの長さＬを求め
た。表１より、インゴットの温度が上昇するとインゴッ
トの長さが変化し、それに伴って式にしたがってλが
変化する。その結果、式より共振周波数ｆがずれるこ
とが判る。

【００１８】上述の理由でインゴットがプラズマの熱に
より温度上昇するとインゴットの振動に不具合いが生
じ、金属微粒子を生成しなくなる。公知の装置の稼動具
合は、インゴットの構成やプラズマに流す電流値によっ
ても異なるが、例えば数十秒間プラズマを連続して点弧
させると振動が停止する。その後、インゴットが冷えて
再度振動し始めるまでに数十分もかかっていた。そのた
めに、公知の装置は金属微粒子を実際に生成している時
間が全体として短く、稼動率の非常に悪い製造装置であ
った。

【００１９】この発明の目的は、プラズマトーチを単独
で順番に点弧させ、かつプラズマトーチのガス流でイン
ゴットを冷却させることにより、単位時間あたりの金属
微粒子の生成量を向上させることにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明によれば、棒状の金属よりなり超音波加振
器によって伝えられる機械的振動に共振して軸方向に振
動するインゴットと、このインゴットに先端部を対向さ
せて放射状に配され前記先端部から前記インゴットに向
けて作動ガスを吹き付けるとともにプラズマを点弧させ
る複数本のプラズマトーチとによって構成され、プラズ
マの熱によって前記インゴットを溶融させ、その溶融し
た部分を超音波振動によって微粒子化させるものにおい
て、前記インゴットの振動レベルを検知する振動センサ
と、この振動センサの出力信号が所定のレベル以上にな
る毎に前記プラズマトーチにいずれか１つずつ順番にプ
ラズマの点弧指令および作動ガスの吹き付け指令を出力
するコンパレータとを備え、このコンパレータは前記セ
ンサの出力信号が所定のレベル以下になると前記プラズ
マトーチにプラズマの消弧指令を出力するとともに、プ
ラズマが消弧してから次のプラズマが再び点弧するまで
の間は全ての前記プラズマトーチに作動ガスの吹き付け
指令を出力し、前記プラズマトーチが前記点弧指令又は
前記消弧指令にしたがってプラズマを点弧又は消弧させ
るとともに、作動ガスの前記吹き付け指令にしたがって
作動ガスを前記インゴットに吹き付けるものとする。

【００２１】また、上記目的を達するために、この発明
によれば、棒状の金属よりなり超音波加振器によって伝
えられる機械的振動に共振して軸方向に振動するインゴ
ットと、このインゴットに先端部を対向させて放射状に
配され前記先端部から前記インゴットに向けて作動ガス
を吹き付けるとともにプラズマを点弧させる複数本のプ
ラズマトーチとによって構成され、プラズマの熱によっ
て前記インゴットを溶融させ、その溶融した部分を超音
波振動によって微粒子化させるものにおいて、あらかじ
め設定された設定時間毎に前記プラズマトーチにいずれ
か１つずつ順番にプラズマの点弧指令および作動ガスの
吹き付け指令を出力するコントローラを備え、このコン
トローラは前記プラズマトーチのプラズマが点弧してか
ら所定時間後に前記プラズマトーチにプラズマの消弧指
令を出力するとともに、プラズマが消弧してから次のプ
ラズマが再び点弧するまでの間は全ての前記プラズマト
ーチに作動ガスの吹き付け指令を出力し、前記プラズマ
トーチが前記点弧指令又は前記消弧指令にしたがってプ
ラズマを点弧又は消弧させるとともに、作動ガスの前記
吹き付け指令にしたがって作動ガスを前記インゴットに
吹き付けるものとする。

【００２２】上記の構成に加えて、プラズマトーチがプ
ラズマを点弧させている期間とプラズマを消弧させてい
る期間とで作動ガスの吹き付け流量を変えることのでき
る流量調整器を備えたものとする。

【００２３】

【作用】この発明の構成によれば、インゴットの振動レ
ベルを検知する振動センサと、この振動センサの出力信
号がインゴットの共振によって所定のレベル以上になる
毎にプラズマトーチにいずれか１つずつ順番にプラズマ
点弧指令および作動ガスの吹き付け指令を出力するコン
パレータとを備える。さらに、このコンパレータはイン
ゴットの共振条件がずれて振動センサの出力信号が所定
のレベル以下になると、プラズマトーチにプラズマの消
弧指令を出力するとともに、プラズマが再び点弧するま
での間は全てのプラズマトーチに作動ガスの吹き付け指
令を出力する。プラズマトーチは前記点弧指令又は消弧
指令にしたがってプラズマを点弧又は消弧させるととも
に、作動ガスの前記吹き付け指令にしたがって作動ガス
をインゴットに向けて吹き付ける。この構成とすること
により、インゴットがプラズマの熱によって温度上昇し
たときに、共振条件がずれて振動センサの出力レベルが
低下するので、コンパレータが消弧指令を出力すること
によってプラズマトーチを消弧させるとともに、作動ガ
スの吹き付け指令を出力することによって全てのプラズ
マトーチから作動ガスがインゴットに吹き付けられイン
ゴットを急激に冷却させることができる。インゴットが
冷えると、インゴットが共振条件になるので再び振動セ
ンサの出力レベルが大きくなる。コンパレータがこの振
動センサの出力を受けて点弧指令および作動ガスの吹き
付け指令を次のプラズマトーチに出力する。複数のプラ
ズマトーチがプラズマの点弧と消弧とを上述のように１
つずつ順番に廻るサイクル的な動作を行う。プラズマが
点弧していないときに、全てのプラズマトーチが一斉に
インゴットを急速冷却させることができる。したがっ
て、金属微粒子を生成していない時間が公知の装置のそ
れと比べて全体的に大幅に短縮され、単位時間あたりの
金属微粒子の生成量を増大させることができる。

【００２４】また、この発明の構成によれば、あらかじ
め設定された設定時間毎にプラズマトーチにいずれか１
つずつ順番にプラズマの点弧指令および作動ガスの吹き
付け指令を出力するコントローラを備える。さらにこの
コントローラはプラズマトーチのプラズマが点弧してか
ら所定時間後にプラズマトーチにプラズマの消弧指令を
出力するとともに、プラズマが消弧してから次のプラズ
マが再び点弧するまでの間は全てのプラズマトーチに稼
動ガスの吹き付け指令を出力する。プラズマトーチは前
記点弧指令又は消弧指令にしたがってプラズマを点弧又
は消弧させるとともに、作動ガスの前記吹き付け指令に
したがって作動ガスをインゴットに向けて吹き付ける。
前記所定時間はインゴットがプラズマの熱を受け始めて
から共振条件を保っている時間幅以内とし、前記設定時
間はプラズマの点弧している前記所定時間にインゴット
を全てのプラズマトーチが作動ガス流で冷却している期
間を加えた時間とする。この構成とすることにより、複
数のプラズマトーチがプラズマの点弧と消弧とを上述の
ように１つずつ順番に廻るサイクル的な動作を行う。プ
ラズマが点弧していないときに、全てのプラズマトーチ
が一斉に作動ガスをインゴットに向けて吹き付けるの
で、インゴットを急速冷却させることができる。したが
って、金属微粒子を生成していない時間が公知の装置の
それと比べて全体的に大幅に短縮され、単位時間あたり
の金属微粒子の生成量を増大させることができる。さら
に、前述の発明の構成と比べて、振動センサを必要とし
ないのでより安価な装置となる。

【００２５】上記の構成に加えて、プラズマトーチがプ
ラズマを点弧させている期間とプラズマを消弧させてい
る期間とで作動ガスの吹き付け流量を変えることのでき
る流量調整器を備える。プラズマが消弧しているときの
作動ガスの吹き付け流量をプラズマが点弧しているとき
のそれよりも多く設定しておくことにより、インゴット
を急速に冷却することができる。したがって、金属微粒
子を生成していない時間幅を流量調整器のない場合に比
べてより短くすることができ、単位時間あたりの金属微
粒子の生成量をさらに増大させることができる。

【００２６】

【実施例】以下この発明を実施例に基づいて説明する。
図１はこの発明の実施例にかかる金属微粒子製造装置の
構成を示す断面図である。インゴット１の振動レベルを
検知する振動センサ20がインゴット１に取り付けられて
いる。また、プラズマトーチ3A, 3B, 3Cの内部電極と直
流電源７の負極側との間には、それぞれ開閉器16A,16B,
16C が介装されている。また、プラズマトーチ3A, 3B,
3Cに接続される配管４と開閉弁５との間にはそれぞれ
電磁弁17A, 17B, 17C が介装されている。さらに、振動
センサ20の出力信号20S を受けるコンパレータ19が備え
られている。このコンパレータ19は開閉器16A, 16B, 16
C をそれぞれ開閉制御させる開閉信号16AS, 16BS, 16CS
を出力するとともに、電磁弁17A, 17B, 17C をそれぞれ
開閉制御させる開閉信号17AS, 17BS, 17CSを出力する。
さらに、コンパレータ19は流量調整器18の流量を制御さ
せる制御信号18S を出力する。その他の構成は、図６の
公知の装置のそれと同じなので、同じ部分には同一参照
符号を用いることにより詳細な説明は省略する。なお、
振動センサ20はプラズマトーチからのプラズマ11に直接
晒されないように、実際には図の断面位置より上部に取
り付けられている。

【００２７】図１において、振動センサ20はインゴット
１が共振条件にあるときは所定のレベル以上の出力信号
20S を出力することができ、インゴット１が共振条件か
らずれるとその出力信号20S のレベルは所定のレベル以
下に低下する。コンパレータ19は所定のレベル以上の出
力信号20S を受ける毎に開閉器および電磁弁の１つずつ
に順番にそれぞれ開閉器投入の開閉信号および電磁弁開
の開閉信号を出力する。例えば、初めに、開閉器16A 投
入の開閉信号16AS (プラズマトーチ3Aの点弧指令) およ
び電磁弁17A 開の開閉信号17AS (プラズマトーチ3Aの作
動ガス吹き付け指令) のみを出力する。それによって、
プラズマトーチ3Aのみが図１のようにプラズマ11を点弧
させるとともに、作動ガスがプラズマトーチ3Aの先端か
ら吹き出す。プラズマ11の加熱によってインゴット１の
温度が上昇し、インゴット１が共振条件から外れると、
振動センサ20の出力信号20S のレベルが所定のレベルよ
り低下する。それによって、コンパレータ19は開閉器16
A 遮断の開閉信号16AS (プラズマトーチ3Aの消弧指令)
を出力し、プラズマトーチ3Aのプラズマ11を消弧させ
る。これと同時に、コンパレータ19は電磁弁17B 開の開
閉信号17BSおよび電磁弁17C 開の開閉信号17CS (プラズ
マトーチ3B, 3Cの作動ガス吹き付け指令) を出力する。
したがって、全てのプラズマトーチ3A, 3B, 3Cが作動ガ
スをインゴット１に吹き付ける状態になる。それによっ
て、インゴット１が冷却されるために、インゴット１が
再び共振条件に入る。振動センサ20は再び所定のレベル
以上の出力信号20S を出力するようになるので、次はコ
ンパレータ19が開閉器16B 投入の開閉信号16BSおよび電
磁弁17B 開の開閉信号17BSのみを出力し、プラズマトー
チ3Bのみにプラズマを点弧させる状態にする。以下、プ
ラズマトーチ3B, 3Cは１つずつ順番にプラズマトーチ3A
と同様な動作をし、サイクル的に廻るようにコンパレー
タ19は複数の開閉信号を出力する。このような機能を有
するコンパレータ19は、内部に比較回路と複数の接点と
を備えることによって容易に構成することができる。

【００２８】図２はコンパレータ19の出力する開閉信号
のタイムチャートである。上段の３個が開閉器の開閉信
号16AS, 16BS, 16CS、下段の３個が電磁弁の開閉信号17
AS,17BS,17CS を示す。プラズマトーチ3Aが点弧する期
間は、開閉信号16ASが出力される時間幅ｔ_a1, ｔ_a4であ
り、プラズマトーチ3Bと3Cとがそれぞれ点弧する期間は
同様に時間幅ｔ_a2, ｔ_a5と時間幅ｔ_a3, ｔ_a6である。コ
ンパレータは振動センサから所定レベル以上の出力信号
を受ける毎に開閉器に１つずつ開閉器16A, 16B, 16C の
順番に投入の開閉信号16AS, 16BS, 16CSを出力し、振動
センサが所定レベル以下になるまで続く。時間幅ｔ_b1,
ｔ_b2・・・, ｔ_b5は、コンパレータが開閉信号16AS, 16
BS, 16CSを出力しない期間であり、電磁弁17A, 17B, 17
C のすべてに電磁弁開の開閉信号17AS, 17BS, 17CSが出
力されている。この時間幅ｔ_b1,ｔ_b2・・・, ｔ_b5は作
動ガスによってインゴットが冷却されている期間であ
る。なお、時間幅ｔ_a1, ｔ_a2・・・, ｔ_a6は互いにほと
んど同じ値であるが、その都度、振動センサが共振条件
の有無によって検知する時間である。一方、ｔ_b1, ｔ _b2
・・・, ｔ_b5も同様であり互いにほとんど同じ値であ
る。

【００２９】図３は図１の構成においてインゴット１が
作動ガスで冷却されている状態を示す断面図である。図
１はプラズマトーチ3Aがプラズマ11を放出している状態
を示しているが、図３はプラズマトーチ3A, 3B, 3Cがす
べて作動ガス21のみをインゴット１に向けて放出してい
る状態である。この状態は図２における時間幅ｔ_b1,ｔ
_b2・・・, ｔ_b5に対応する。

【００３０】前述のように、図６の公知の装置において
はインゴット１が共振条件からずれて振動の停止する時
間が数十分もかかっていたが、この発明によりインゴッ
ト１の振動が停止する時間幅は数分に短縮された。ま
た、図３において、時間幅ｔ_b1, ｔ_b2・・・, ｔ_b5の時
間帯だけ吹き付けられる作動ガス流量をコンパレータ19
の制御信号18S によって他の時間帯より多くすること
で、インゴット１をより速く冷却することができ、イン
ゴットの振動が停止する時間幅をさらに短縮することが
できる。

【００３１】図４はこの発明の異なる実施例にかかる金
属微粒子製造装置の構成を示す断面図である。図１の構
成におけるコンパレータの代わりにコントローラ22を備
えるとともに振動センサを除去した。その他の構成は図
１のそれと同一である。

【００３２】図４において、コントローラ22はあらかじ
め設定された設定時間ｔ_a＋ｔ_b毎に開閉器および電磁
弁に１つずつ順番にそれぞれ開閉器投入の開閉信号 (プ
ラズマトーチの点弧指令) および電磁弁開 (プラズマト
ーチの作動ガス吹き付け指令) の開閉信号を出力する。
その後、所定時間ｔ_a後に開閉器遮断の開閉信号 (プラ
ズマトーチの消弧指令) を出力すると同時に、電磁弁を
すべて開にする開閉信号 (プラズマトーチの作動ガス吹
き付け指令) を出力する。その後、ｔ_b後に別の開閉器
投入の開閉信号と電磁弁開の開閉信号を出力し、以下同
じサイクルを繰り返すようにコントローラ22を動作させ
る。コントローラ22の出力する開閉信号のタイムチャー
トは図２で示したものとほぼ同じであり、時間幅ｔ_a1,
ｔ_a2, ・・・ｔ_a6をすべてｔ_aに等しくし、かつ時間幅
ｔ_b1, ｔ_b2, ・・・ｔ_b5をすべてｔ_bに等しくしたもの
と同じである。設定時間ｔ_a＋ｔ_b、および所定時間ｔ
_aは、あらかじめその装置のインゴットが共振, 非共振
を繰り返す時間を実稼動させることによって求めておく
ことによって決めることができる。これらの時間幅は、
その装置特有の構成によって決まるものなので、振動セ
ンサがなくともコントローラによってスムーズに装置を
動作させることができる。この発明によって、振動セン
サのない低コスト型の装置を構成することができる。

【００３３】なお、図１, 図４の実施例において、イン
ゴットには単一のプラズマトーチからのプラズマ11だけ
を放出させている。その理由は、図６における公知の装
置のように多方向から一斉にプラズマ11を放出させる
と、他のプラズマトーチの作動ガスが自分のプラズマ方
向に流れてくる。そのために、自分のプラズマの形状が
変形を受け金属微粒子の単位時間あたりの生成量がプラ
ズマトーチの装置台数に比例して増加しなくなる。ま
た、インゴット１の温度も複数のプラズマトーチのプラ
ズマ11を受けるためにすぐに上昇し、インゴットの振動
継続期間が短くなる。この発明では、常に単一のプラズ
マトーチのプラズマ11だけによって金属微粒子を生成さ
せることにしたので、プラズマに晒されている期間だけ
の単位時間あたりの金属微粒子の生成量は公知の装置と
比べて少ないが、インゴット１の振動停止期間が約１桁
短縮されるので全体として単位時間あたりの金属微粒子
の生成量が増加する。

【００３４】

【発明の効果】この発明は前述のように、金属微粒子製
造装置がインゴットの振動レベルを検知する振動センサ
と、この振動センサの出力信号が所定のレベル以上にな
る毎に前記プラズマトーチにいずれか１つずつ順番にプ
ラズマの点弧指令および作動ガスの吹き付け指令を出力
するコンパレータとを備える。このコンパレータは振動
センサの出力信号が所定のレベル以下になると、プラズ
マトーチにプラズマの消弧指令を出力するとともに、プ
ラズマが消弧してから次のプラズマが再び点弧するまで
の間は全てのプラズマトーチに作動ガスの吹き付け指令
を出力する。プラズマトーチが前記点弧指令又は前記消
弧指令にしたがってプラズマを点弧または消弧させると
ともに、作動ガスの前記吹き付け指令にしたがって作動
ガスを前記インゴットに吹き付ける構成とした。この構
成によりインゴットの振動停止期間を公知のものより約
１桁短縮させることができ、全体として単位時間あたり
の金属微粒子の生成量を増すことができる。例えば、３
本のプラズマトーチを備えた装置の場合、従来のものと
比べるとインゴットの停止期間は１０分の１に短縮され
ているので金属微粒子の生成に対してはその生成稼動時
間が１０倍も向上する。一方、金属微粒子は単一のプラ
ズマによっ生成されているので、公知のものと比べてプ
ラズマに晒されているときは単位時間あたり約３分の１
の生成量なので、単位時間あたりの金属微粒子の生成量
は全体として公知の装置と比べて３倍に増加する。

【００３５】また、この発明は上記の発明の構成におけ
るコンパレータの代わりにコントローラを備えるととも
に振動センサを除去した。コントローラはあらかじめ設
定された設定時間毎にプラズマトーチにいずれか１つず
つ順番にプラズマの点弧指令および作動ガスの吹き付け
指令を出力するコントローラを備える。このコントロー
ラはプラズマトーチのプラズマが消弧してから所定時間
後にプラズマトーチにプラズマの消弧指令を出力すると
ともに、プラズマが消弧してから次のプラズマが再び点
弧するまでの間は全てのプラズマトーチに稼動ガスの吹
き付け指令を出力する。プラズマトーチが前記点弧指令
又は前記消弧指令にしたがってプラズマを点弧または消
弧させるとともに、作動ガスの前記吹き付け指令にした
がって作動ガスをインゴットに式付ける構成とした。こ
の構成により前記の発明の構成と同様に単位時間あたり
の金属微粒子の生成量を公知の装置と比べて増加させる
ことができるとともに、振動センサが不要なので低コス
トの装置を提供することができる。

【００３６】さらに、上述の発明の構成に加えて、プラ
ズマトーチがプラズマを点弧させている期間とプラズマ
を消弧させている期間とで作動ガスの吹き付け流量を変
えることのできる流量調整器を備えたことにより、単位
時間あたりの金属微粒子の生成量をさらに増加させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例にかかる金属微粒子製造装置
の構成を示す断面図

【図２】コンパレータの出力する開閉信号のタイムチャ
ート

【図３】図１の構成においてインゴットが作動ガスで冷
却されている状態を示す断面図

【図４】この発明の異なる実施例にかかる金属微粒子製
造装置の構成を示す断面図

【図５】プラズマによって金属を微粒子化させる装置の
原理を説明する断面図

【図６】公知の金属微粒子製造装置の構成例を示す断面
図

【図７】図６のＡ−Ａ断面図

【図８】金属材料のヤング率と温度との関係を示す特性
線図

【符号の説明】

１インゴット２超音波加振器３Ａプラズマトーチ３Ｂプラズマトーチ３Ｃプラズマトーチ４ガス配管５開閉弁６ガス供給ボンベ７直流電源８投入スイッチ９接地１０抵抗１１プラズマ１２タンク１３特性曲線（鉄）１４特性曲線（テスンレス）１５特性曲線（チタン）１６Ａ開閉器１６Ｂ開閉器１６Ｃ開閉器１７Ａ電磁弁１７Ｂ電磁弁１７Ｃ電磁弁１８流量調整器１９コンパレータ２０振動センサ２１作動ガス２２コントローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者森田公神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号富士電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】棒状の金属よりなり超音波加振器によって
伝えられる機械的振動に共振して軸方向に振動するイン
ゴットと、このインゴットに先端部を対向させて放射状
に配され前記先端部から前記インゴットに向けて作動ガ
スを吹き付けるとともにプラズマを点弧させる複数本の
プラズマトーチとによって構成され、プラズマの熱によ
って前記インゴットを溶融させ、その溶融した部分を超
音波振動によって微粒子化させるものにおいて、前記イ
ンゴットの振動レベルを検知する振動センサと、この振
動センサの出力信号が所定のレベル以上になる毎に前記
プラズマトーチにいずれか１つずつ順番にプラズマの点
弧指令および作動ガスの吹き付け指令を出力するコンパ
レータとを備え、このコンパレータは前記センサの出力
信号が所定のレベル以下になると前記プラズマトーチに
プラズマの消弧指令を出力するとともに、プラズマが消
弧してから次のプラズマが再び点弧するまでの間は全て
の前記プラズマトーチに作動ガスの吹き付け指令を出力
し、前記プラズマトーチが前記点弧指令又は前記消弧指
令にしたがってプラズマを点弧又は消弧させるととも
に、作動ガスの前記吹き付け指令にしたがって作動ガス
を前記インゴットに吹き付けることを特徴とする金属微
粒子製造装置。
【請求項２】棒状の金属よりなり超音波加振器によって
伝えられる機械的振動に共振して軸方向に振動するイン
ゴットと、このインゴットに先端部を対向させて放射状
に配され前記先端部から前記インゴットに向けて作動ガ
スを吹き付けるとともにプラズマを点弧させる複数本の
プラズマトーチとによって構成され、プラズマの熱によ
って前記インゴットを溶融させ、その溶融した部分を超
音波振動によって微粒子化させるものにおいて、あらか
じめ設定された設定時間毎に前記プラズマトーチにいず
れか１つずつ順番にプラズマの点弧指令および作動ガス
の吹き付け指令を出力するコントローラを備え、このコ
ントローラは前記プラズマトーチのプラズマが点弧して
から所定時間後に前記プラズマトーチにプラズマの消弧
指令を出力するとともに、プラズマが消弧してから次の
プラズマが再び点弧するまでの間は全ての前記プラズマ
トーチに作動ガスの吹き付け指令を出力し、前記プラズ
マトーチが前記点弧指令又は前記消弧指令にしたがって
プラズマを点弧又は消弧させるとともに、作動ガスの前
記吹き付け指令にしたがって作動ガスを前記インゴット
に吹き付けることを特徴とする金属微粒子製造装置。
【請求項３】請求項１又は２記載のものにおいて、プラ
ズマトーチがプラズマを点弧させている期間とプラズマ
を消弧させている期間とで作動ガスの吹き付け流量を変
えることのできる流量調整器を備えたことを特徴とする
金属微粒子製造装置。