JPS6138244B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アトマイズガスの回収システムを組
込んだガスアトマイズ装置に関するものである。

ガスアトマイズ法とは、流下している溶融金属
にN₂やAr等の不活性ガスを高圧で吹き付けてこ
れらを霧化し、更に冷却することによつて金属粉
末とする方法であるが、酸化皮膜を有しない清浄
な粉末を得ることができるので、高速度鋼粉末等
の合金鋼粉末の製造に広く利用されている。又上
記粉末に対する需要は今後益々増大する傾向にあ
り、Ar等の高価なアトマイズガスを回収再利用
する技術を確立する必要性は一層大きくなつてき
ている。

本発明者においてもこれらの事情に着目し、ア
トマイズガスを液化ガスとしてコンパクトに貯蔵
すると共に、使用済みのガスを再び液化して回
収・貯蔵する技術について鋭意検討を重ね、茲に
本発明を提供するに至つた。即ち本発明は、Ar
ガスを高圧液体状態で貯蔵する液体Arタンク
と、ガスアトマイザーと、これらを結ぶArガス
供給系路及び回収系路を備えたガスアトマイズ装
置であつて、その要旨は、ガス供給系路に主蒸発
器と調圧弁を直列に配置すると共に、ガス回収系
路に金属粉末回収装置、回収ガスホルダー、圧縮
機、回収ガスの液化器を適宜配列し、且つ液体
Arタンク内の液体Arの一部を気化させて該タン
クの気相側に帰還させる副蒸発器を上記タンクに
併設した点にある。

以下代表的な実施例図面に基づいて本発明の構
成及び作用効果を説明するが、特許請求の範囲に
記載した実施態様は本発明を制限するものではな
く、前・後記の趣旨に沿う変更実施は本発明の範
囲内に含まれる。

第１図は本発明の第１実施例を示す系統図で、
主要な装置乃至機器類をガスの流れに沿つて（反
時計方向にまわりながら）説明すると、１はガス
アトマイザー、２は金属粉末回収装置、３は圧縮
機、４はガスホルダー、５は液化器、６は液体
Arタンク、７は主蒸発器、２３は調圧弁を夫々
示す。そしてガスアトマイザー１のノズルボツク
ス１１内に設けられる環状の噴射ノズル８とタン
ク６を結ぶラインをガス供給系路Ａとし、ガスア
トマイザー１のチヤンバー９とタンク６を結ぶラ
インをガス回収系路Ｂとする。

タンク６内には、高圧例えば20〜30Kg/cm²の圧
力で液体Arが収納・貯蔵されており、アトマイ
ズ実施時には、液体Arが主蒸発器７に送給され
る。ここでは空気或は水との間で熱交換が行なわ
れ、気体Arと同じ高圧の気体Arとなり、調圧弁
２３によつて一定の圧力に調整された後噴射ノズ
ル８に供給され、タンデイツシユ１２のタンデイ
ツシユノズル１３から落下している溶融金属流１
４に向けて高速で噴射される。溶融金属は高圧に
噴射されたArによつて霧化され、チヤンバー９
内を落下しながら冷却固化して金属粉末Ｐとな
り、チヤンバー９の底部に堆積する。そしてタン
デイツシユ１２内の溶融金属Ｍがなくなつた時
点、又は適当なストツパーによつて溶融金属Ｍの
落下を停止させた時点でガス噴射を停止し、且つ
チヤンバー９内への外気の侵入も防止する。チヤ
ンバー９の底部に堆積された金属粉末は、切り出
し弁１６の操作によつてコンテナ１５内に定量排
出され、１バツチの製造が終る。

チヤンバー９内は予め脱気され且つArガスを
１気圧下に充満しているが、ノズル８から噴射さ
れたArガスはチヤンバー９内で圧力が急降下
し、更にサイクロン２方向へ放散されていく。サ
イクロン２は、放散されてきたArガス中に混在
する微粒乃至超微粒金属粉末を分離して取出す為
のものである。金属粉末の回収されたArガス
は、ほぼ１気圧程度に戻つているので、例えば軸
流式圧縮機３によつて、３Kg/cm²程度迄昇圧し、
ガスホルダー４に導入して貯蔵する。尚この時点
ではストツプバルブ１９を閉にしておいてもよ
く、後述する如く、以後の液化工程に連続的に供
給しておいてもよい。又金属粉末が回収された
Arガスの一部は、ブロアー１８によつて吸引さ
れつつバイパス系路Ｃに入り、更にノズルボツク
ス１１内吹き込まれる。この吹き込みはアトマイ
ズ実施中に継続されるので、噴射ノズル８周辺の
雰囲気はアトマイズガス雰囲気と同一になる。即
ちノズルボツクス１１内の負圧が防止され、チヤ
ンバー９内に浮遊している金属粉末の吸引は装置
外からの空気の流入が防止される。

こうして１バルチの操作が完了すると、ストツ
プバルブ１９が閉じられているときは、これを開
とし、３Kg/cm²程度の高圧Arガスを熱交換器５に
導き、例えば液体窒素等によつてArの液化温度
迄冷却して液化し、更に液体ポンプ２１によつて
液体Ar貯蔵圧迄高めつつタンク６に導入する。
尚液体ポンプ２１を用いる代りに、熱交換器５の
前へ他の圧縮機を設け、液化に先立つて一気に貯
蔵圧迄高めるという方法であつても良い。

尚液体Arタンク６からガスアトマイザー１に
向けて液体Arを排出し続けると、タンク６内の
圧力は次第に低下し、一定のアトマイズガス圧を
確保することが困難になる。そこで本発明におい
ては、タンク６内の液体Arを加圧気化し、タン
ク６の気相部に帰還させる副蒸発器２２を設けて
いる。即ち気相側の圧力を高めることによつて液
体Arの排出を促進すると共に、該排出に伴なう
タンク内圧力の低下を補償する様になつている。
又副蒸発器２２は、液体Arの蒸発速度を制御し
得るものであることが望ましいが、これは副蒸発
器２２に供される加熱媒体の供給量、或はヒータ
ー等の加熱手段による熱量を制御することによつ
て容易に達成された。尚副蒸発器２２への液体
Ar供給は、小型ポンプにより行なつてもよい
が、タンク６の液面より下位に副蒸発器２２を設
けておけば、ヘツド差によつて副蒸発器２２内へ
自然流入してくるのでエネルギー消費量を軽減す
ることができる。

以上の如くして一連のガスアトマイズ工程及び
ガス回収工程が実施され、系内にはAr以外の気
体が侵入しない様な配慮がなされている。ところ
が実際の運転条件の下では、タンデイツシユノズ
ル部分から空気侵入、チヤンバー９やサイクロン
２からの金属粉末取出し時の空気侵入、或は配管
系からの空気侵入等を全て完全に防止することは
不可能である。そこで本発明においては、配管系
の適所、もつとも好ましくはガス回収系路Ｂに混
入不純ガスを除去するガス浄化装置を配置するこ
とが推奨される。第２図はその一例で、液化器５
の前方にガス浄化装置２４が配置される。

ガス浄化装置２４は、アトマイズガス中に混入
した不純ガス（一般的には空気又は空気中のO₂
やN₂）を除去し、アトマイズガスを高品質に維持
するもので、反応型のものと吸着型のものに大別
される。反応型のものは、O₂の様な活性ガスを
除去する場合に利用され、例えばTi、Zr、Nb、
Ta、Si、Mg、Al等の酸素親和力の強い金属が収
納される。これらの金属は可及的大きい表面積を
持つことが望ましく、粉末状、箔状或は繊維状に
して利用される。又この様な金属を用いる酸化反
応は、一般に高温下ほど速やかに進行するので、
浄化装置２４の周囲に適当な加熱装置を設け、更
に必要であれば、浄化装置２４に至る経路Ｂ中の
パイプ周辺に加熱装置を設けることが推奨され
る。このため、浄化装置内での前記金属の焼結を
防止する目的で、適量のセラミツクス粉末を混合
しておくことが望ましい。これに対して混入した
窒素、酸素の同時除去を主目的とする場合は、吸
着型が望ましく、このときは吸着型浄化装置２４
の周囲を冷却するが、上記パイプ周辺に冷却装置
を設けることが推奨される。

第３図は本発明の他の実施例を示す系統図で、
ガス回収系路Ｂの構成が若干異なる。即ちサイク
ロン２で金属粉末の除去されたほぼ常圧のアトマ
イズガスは、開になつているストツプバルブ２１
を通つてサージタンク２５に入る。尚ストツプバ
ルブ２６は閉であつても開であつてもかまわな
い。サージタンク２５は耐熱性と可撓性の良好な
シリコン系素材等で作つた袋体であり、アトマイ
ズガスを常圧で収納して膨張する。ガスアトマイ
ズが終つた段階でストツプバルブ１９を閉とし、
次いで回収ガスをタンク６に戻す。この段階でス
トツプバルブ２１，２６を開とし、圧縮機２７を
作動して貯蔵圧まで高め、或は高圧とし、第１図
の場合と同様液化器によつてArガスを液体Arと
し、ストツプバルブ２０経由でタンク６に戻す。
尚圧縮機２７によつてArを一気に貯蔵圧迄高め
た場合は、液体ポンプ２１を省略してもよいが、
貯蔵圧より低い場合には、液体ポンプ２１によつ
て液体Arを貯蔵圧迄高めながらタンク６に戻せ
ばよい。尚副蒸発器及びガス浄化装置等について
は第１，２図の場合と同じであり、特に後者の配
置例は第４図に示す通りである。

本発明は上記の如く構成されているから、ガス
アトマイズに利用するArを液体状にして狭いス
ペースで収納・貯蔵できると共に、簡単な機構に
よつて効率良く回収・再使用できることになる。

【図面の簡単な説明】

第１，３図は本発明装置の全系統図、第２，４
図は要部の改変例図である。 １……ガスアトマイザー、２……金属粉末回収
装置、３，２７……圧縮機、５……液化機、６…
…タンク、７……主蒸発器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アルゴンガスを高圧液体状態で貯蔵する液体
   アルゴンタンクと、アルゴンガスの高圧噴射によ
   つて溶融金属を霧化し金属粉末とするガスアトマ
   イザーと、アルゴンガスの供給系路及び回収系路
   を備えた溶融金属のガスアトマイズ装置であつ
   て、液体アルゴンタンクとガスアトマイザーのガ
   ス噴射ノズルを結ぶガス供給系路には、液体アル
   ゴンを気化させてアトマイズガスとする主蒸発器
   と調圧弁を直列に配置し、ガスアトマイザーのチ
   ヤンバーと液体アルゴンタンクを結ぶガス回収系
   路には、回収ガス中に混入している金属粉末を除
   去回収する金属粉末回収装置、回収ガスを一時的
   に貯蔵するガスホルダー、回収ガスを液化圧力に
   まで昇圧する圧縮機、回収ガスを液化する液化器
   を適宜配列する他、前記液体アルゴンタンク内の
   液体アルゴンの一部を気化させて該タンクの気相
   側に帰還させる副蒸発器を設けたことを特徴とす
   る溶融金属のガスアトマイズ装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、ガス回収系
   路には、ガスの流れ方向に沿つて金属粉末回収装
   置、圧縮機、ガスホルダー、液化器の順に配置
   し、更に液化器と液体アルゴンタンクの間に、液
   体アルゴンをその貯蔵圧迄昇圧する液体ポンプを
   配置してなるガスアトマイズ装置。 ３ 特許請求の範囲第１項において、ガスホルダ
   ーが可撓性の容器であり、ガス回収系路には、ガ
   スの流れ方向に沿つて金属粉末回収装置、圧縮
   機、液化器の順に配置し、金属粉末回収装置と圧
   縮機の間に前記可撓性ガスホルダーを配置してな
   るガスアトマイズ装置。 ４ 特許請求の範囲第３項において、圧縮機が回
   収ガスを液体アルゴン貯蔵圧に迄昇圧するもので
   あるガスアトマイズ装置。 ５ 特許請求の範囲第３又は４項において、圧縮
   機出口側にガス浄化装置を配置してなるガスアト
   マイズ装置。 ６ 特許請求の範囲第２項において、ガスホルダ
   ーと液化器の間にガス浄化装置を配置してなるガ
   スアトマイズ装置。 ７ 特許請求の範囲第５又は６項において、ガス
   浄化装置が反応型の酸素除去装置であるガスアト
   マイズ装置。 ８ 特許請求の範囲第１〜７項のいずれかにおい
   て、液化器は回収アルゴンガスを液体窒素で熱交
   換させるものであるガスアトマイズ装置。 ９ 特許請求の範囲第１〜８項のいずれかにおい
   て、金属粉末回収装置から排出される回収ガスの
   一部を、ガスアトマイザーのガス噴射ノズルを内
   蔵したノズルボツクスに供給する系路を有するガ
   スアトマイズ装置。