WO2019112052A1

WO2019112052A1 - 金属粉末製造装置並びにそのガス噴射器及びるつぼ器

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Publication number: WO2019112052A1
Application number: PCT/JP2018/045159
Authority: WO
Inventors: 隆史芝山; 滋信江口; 玉艇王; 今野　晋也
Original assignee: 三菱日立パワーシステムズ株式会社
Priority date: 2017-12-07
Filing date: 2018-12-07
Publication date: 2019-06-13
Also published as: CA3067702C; AU2018379291A1; CA3067702A1; KR102262760B1; CN111432963B; KR20200007911A; JP2020109212A; JPWO2019112052A1; EP3722029A4; CN111432963A; JP6906631B2; AU2018379291B2; US20200215615A1; US11602789B2; EP3722029A1

Abstract

金属粉末製造装置は、噴霧槽（４）と、噴霧槽（４）内に溶融金属を液体噴霧する複数の噴霧ノズル（２０Ａ，２０Ｂ）とを備える。複数の噴霧ノズル（２０Ａ，２０Ｂ）はそれぞれ、噴霧槽（４）内に向かって溶融金属を流下させる溶湯ノズル（１１Ａ，１１Ｂ）と、溶湯ノズルの周囲に複数配置され溶湯ノズルから流下する溶融金属にガス流体を衝突させるためのガス噴射孔を有するガス噴射ノズル（２Ａ，２Ｂ）とを有する。

Description

金属粉末製造装置並びにそのガス噴射器及びるつぼ器

　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並びにそのガス噴射器及びるつぼ器に関する。

　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、溶湯ノズルの周囲に配置された複数のガス噴射ノズルから不活性ガスを溶湯に吹きつける。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採集ホッパで球状の金属粉末が回収される。

　例えば特開２０１６－２１１０２７号公報には、噴霧チャンバ（噴霧槽）上部に設けられ金属溶湯を保持するるつぼと、前記るつぼの底部に接続して前記不活性ガスを吹きつけながら前記金属溶湯を前記噴霧チャンバ内に落下させるアトマイズノズルと、前記噴霧チャンバ内をガス置換させるガス導入口及びガス排出口と、前記噴霧チャンバ内を酸化雰囲気及び／又は窒化雰囲気とするためのガスを与える第２のガス導入口とを有する金属粉末の製造装置が開示されている。

特開２０１６－２１１０２７号公報

　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。

　このように従前より微細な金属粒子を短時間に大量生産する方策の１つとして溶湯ノズルの径を拡大する方法があるが、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。収率向上のために噴射ノズルから噴射されるガス圧を増強して金属粒子の粒径の微細化と均一化を図ることが考えられるが、ガス圧増強で加速した金属粒子が凝固前に噴霧槽の壁面に衝突して変形し易くなり、収率の増加が見込めない懸念がある。金属粒子と噴霧槽の衝突を回避するために噴霧槽の径を巨大化することも考えられるが、噴霧槽の取りかえに伴う費用増加や設置スペースが確保できない等の問題が生じる。

　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並びにそのガス噴射器及びるつぼ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はそれぞれ、前記噴霧槽内に向かって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複数配置され前記溶湯ノズルから流下した溶融金属にガス流体を衝突させるためのガス噴射孔を有する、ガス噴射ノズルとを有することとする。

　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。

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。第１実施形態に係るガスアトマイズ装置の金属噴霧装置２００の周辺の断面図。第１実施形態の金属噴霧装置２００の斜視図。第１ガス噴射ノズル２Ａを構成する複数の噴射孔９のガス噴射方向と第１溶湯ノズル１１Ａの溶湯の流下領域２７の関係図。第２実施形態の金属噴霧装置２００の斜視図。第３実施形態の金属噴霧装置２００の斜視図。第４実施形態の金属噴霧装置２００の斜視図。金属噴霧装置２００の中心軸Ｃｇ０と後述の２点Ｔｃ１，Ｔｃ２を含む垂直面による金属噴霧装置２００の模式断面図。図７の第１ガス噴射ノズル２Ａを構成する複数の噴射孔９のガス噴射方向と第１溶湯ノズル１１Ａの溶湯の流下領域２７の関係図。各噴霧ノズルの噴霧条件が同一のガスアトマイズ装置により製造される金属粉末の粒度分布図。第５実施形態に係るガスアトマイズ装置の金属噴霧装置の一例の周辺の断面図。第５実施形態に係るガスアトマイズ装置の金属噴霧装置の一例の周辺の断面図。第５実施形態に係るガスアトマイズ装置の金属噴霧装置の一例の周辺の断面図。第５実施形態に係るガスアトマイズ装置の金属噴霧装置の一例の周辺の断面図。第５実施形態に係るガスアトマイズ装置の金属噴霧装置の一例の周辺の断面図。第５実施形態に係るガスアトマイズ装置の金属噴霧装置の一例における溶湯ノズルの拡大。基準となる噴霧ノズルから得られる金属粉末の粒度に対する、６つの噴霧条件（１）－（６）のいずれかを変更した６つの実施例から得られる金属粉末の粒度の傾向を表形式でまとめた図各噴霧ノズルの噴霧条件が異なるガスアトマイズ装置の一例により製造される金属粉末の粒度分布図。各噴霧ノズルの噴霧条件が異なるガスアトマイズ装置の一例により製造される金属粉末の粒度分布図。

　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。

　図１は本発明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）が蓄えられる容器である溶解槽（タンディッシュやるつぼ部とも称する）１と、溶解槽１から溶湯ノズル（後述）１１を介して細粒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して溶融金属を液体噴霧する金属噴霧装置２００と、金属噴霧装置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金属噴霧装置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採集ホッパ５とを備えている。

　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。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が、採集ホッパ５による金属粉末の回収し易さの観点から、下部では採集ホッパ５に近づくほど径が小さくなるテーパ形状になっている。採集ホッパ５からは不活性ガスが適宜排気６として排出されている。

　＜第１実施形態＞
　図２は第１実施形態に係るガスアトマイズ装置の金属噴霧装置２００周辺の断面図であり、図３は第１実施形態の金属噴霧装置２００の斜視図である。なお、図３では後述する第１，第２溶湯ノズル１１Ａ，１１Ｂの図示を省略している。

　－噴霧ノズル２０Ａ，２０Ｂ－
　金属噴霧装置２００は、噴霧槽４内に向かって溶融金属を流下させる複数の溶湯ノズル１１Ａ，１１Ｂと、溶解槽（るつぼ部）１の下方に設置され複数のガス噴射ノズル２Ａ，２Ｂからガスを噴射するガス噴射器７０とを備えている。金属噴霧装置２００は、ガス噴射器７０の噴霧槽４内に臨む底面に、噴霧槽４内に溶融金属を液体噴霧する複数の噴霧ノズル２０Ａ，２０Ｂを構成している。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。第１，第２噴霧ノズル２０Ａ，２０Ｂは、それぞれ、噴霧槽４内に溶融金属を流下させる溶湯ノズル１１Ａ，１１Ｂと、溶湯ノズル１１Ａ，１１Ｂの周囲に複数配置されたガス噴射ノズル２Ａ，２Ｂを有している。すなわち各噴霧ノズル２０は溶湯ノズル１１とガス噴射ノズル２とを一対で有している。

　－溶湯ノズル１１Ａ，１１Ｂ－
　図２に示すように、溶解槽（るつぼ部）１の底部には、溶解槽１内の溶融金属を噴霧槽４内にそれぞれ流下させる第１溶湯ノズル１１Ａと第２溶湯ノズル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。第１溶湯ノズル１１Ａと第２溶湯ノズル１１Ｂは、同一の形状を有しており、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、溶解槽（るつぼ部）１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。

　図３に示すように略円柱状の外形を有するガス噴射器７０には、当該円柱の軸（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が設けられている。第１溶湯ノズル１１Ａと第２溶湯ノズル１１Ｂは、第１溶湯ノズル挿入孔１２Ａと第２溶湯ノズル挿入孔１２Ｂのそれぞれに挿入されている。溶解槽１はガス噴射器７０により支持される。なお、図示は省略するが、溶解槽１とガス噴射器７０の間には、溶解槽１からの熱伝導を防止する観点から断熱材を挿入することが好ましい。

　図３に示すように第１溶湯ノズル挿入孔１２Ａと第２溶湯ノズル挿入孔１２Ｂの中心は円筒状のガス噴射器７０の中心と同一直線上に配置することができ、ガス噴射器７０の中心軸Ｃｇ０から第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までの距離はそれぞれ同一になるように配置することができる。また第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。

　第１溶湯ノズル１１Ａと第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７０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。溶解槽１内の溶融金属は第１，第２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（後述する流下領域２７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、例えば従前より小さい１－２ｍｍが選択できる。

　－ガス噴射ノズル２Ａ，２Ｂ－
　ガス噴射器７０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７０の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。ガス噴射器７０は、ガス流路５０に供給されたその高圧ガスをガス噴射器７０の底面に設けられた複数の噴射孔９を介して指向性のある噴射ガスジェット（ガス噴流）１０として噴射する。複数の噴射孔９は第１溶湯ノズル挿入孔１２Ａの噴霧槽側開口端の周囲と第２溶湯ノズル挿入孔１２Ｂの噴霧槽側開口端の周囲にそれぞれ円を描くように配置されており、第１溶湯ノズル挿入孔１２Ａの噴霧槽側開口端を取り囲む複数の噴射孔９はそれぞれ第１ガス噴射ノズル（第１ガス噴射部）２Ａを、第２溶湯ノズル挿入孔１２Ｂの噴霧槽側開口端を取り囲む複数の噴射孔９はそれぞれ第２ガス噴射ノズル（第２ガス噴射部）２Ｂを構成している。ガス噴射ノズル２Ａ，２Ｂは、複数の溶湯ノズル挿入孔１２Ａ，１２Ｂごとに設けられており、溶湯ノズル挿入孔の１２Ａ，１２Ｂの開口端よりガス噴射器７０の外側に向かってガス流路５０内のガスを噴射する。

　図４は各第１ガス噴射ノズル（第１ガス噴射部）２Ａを構成する複数の噴射孔９のガス噴射方向と第１溶湯ノズル１１Ａの溶湯の流下領域２７の関係図である。

　図４には複数の第１ガス噴射ノズル（第１ガス噴射部）２Ａを構成する複数の噴射孔９のガス噴射方向を直線２５で示しており、各噴射孔９は対応する直線２５と一致する中心軸を有する貫通孔をガス噴射器７０の底面に穿つことで形成されている。この複数の噴射孔９はガス噴射器７０の底面において第１溶湯ノズル挿入孔１２Ａの中心軸Ｃｍ１と同心円上に等間隔で配置されている。図４では複数の噴射孔９が形成するこの円を円９０としている。複数の第１ガス噴射ノズル２Ａを構成する全ての噴射孔９のガス噴射方向（直線２５）は共通の焦点（第１焦点）２６を通過している。すなわち全ての噴射孔９のガス噴射方向は一点（焦点２６）に集中している。焦点２６は第１溶湯ノズル１１Ａ（図４には図示せず）から流下する溶融金属の外形によって規定される略円柱状の流下領域２７内に位置している。流下領域２７の径は、第１溶湯ノズル挿入孔１２Ａの径より小さく、第１溶湯ノズル１１Ａを構成する孔の最小内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。

　なお、説明は省略するが、複数の第２ガス噴射ノズル２Ｂを構成する複数の噴射孔９も複数の第１ガス噴射ノズル２Ａを構成する複数の噴射孔９と同様に形成されている。複数の第２ガス噴射ノズル２Ｂを構成する複数の噴射孔９に係る焦点２６は第２焦点と称することがある。

　－動作・効果－
　上記のように構成される金属粉末製造装置において、噴射ガス供給管３から高圧ガスを供給すると、金属噴霧装置２００における複数の第１ガス噴射ノズル２Ａ及び第２ガス噴射ノズル２Ｂを構成する全ての噴射孔９から噴霧槽４の内部に向かって噴射孔９ごとに予め定められた噴射方向（直線２５）に従って同じ圧力の高圧ガスが噴射される。このとき、第１ガス噴射ノズル２Ａ及び第２ガス噴射ノズル２Ｂでは、それぞれの焦点（第１焦点、第２焦点）２６に対してガスが集中噴射され、図４に示すような焦点２６を頂点とし複数の噴射孔９が配置された円９０を底面とする逆円錐状（第１の逆円錐形状，第２の逆円錐形状）の流体膜が形成される。

　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第１溶湯ノズル１１Ａと第２溶湯ノズル１１Ｂを介して噴霧槽４の内部に対して２本の溶湯流８が流下領域２７内に流下される。そして、その溶湯流８は、第１ガス噴射ノズル２Ａ及び第２ガス噴射ノズル２Ｂに係る２つの焦点２６の近傍で高圧ガスが形成する逆円錐状（第１の逆円錐形状，第２の逆円錐形状）の流体膜と衝突して多数の微粒子１５に粉砕される。第１，第２ガス噴射ノズル２Ａ，２Ｂからの噴射ガスによって液体状の微粒子（微粒子１５）となった金属は、噴霧槽４内の落下中に急速冷却されて凝固して多数の金属粉として採集ホッパ５で回収される。

　本実施形態では第１溶湯ノズル１１Ａと第２溶湯ノズル１１Ｂを構成する孔の最小内径として従前（例えば５ｍｍ程度）よりも小さな値（例えば１－２ｍｍ）を選択しているため、例えばガス噴射ノズル２Ａ，２Ｂから従前と同じ圧力でガスを噴射しても従前よりも径の細かな金属粒子を容易に得られる。また、従前と同じ圧力でガスを噴射した場合には噴霧槽４内での金属粒子の飛距離も抑えられるので、金属粒子の変形防止の観点から径の大きな噴霧槽４への取り替える必要や噴霧槽４の設置スペースを拡大する必要もない。一方、従前よりも最小内径を縮小しているため、溶湯ノズル１１Ａ，１１Ｂごとでみれば時間あたりの溶湯流８の流量が従前より低下して収率が低下するものの、本実施形態では１つの噴霧槽４に対して２本の溶湯ノズル１１Ａ，１１Ｂ（すなわち２つの噴霧ノズル２０Ａ，２０Ｂ）を有するため、時間あたりの収率を２倍にすることができる。

　また、本実施形態では２つの焦点２６を溶湯流下領域２７の中心にそれぞれ設定しており、かつ、噴射孔９は第１，第２溶湯ノズル挿入孔１２Ａ，１２Ｂの中心軸Ｃｍ１，Ｃｍ２と同心円上に均等に配置されているため、噴射孔９からの高圧ガスは溶湯流８に対して３６０度均等に噴射される。これにより微粒子１５の粒径の均一化を図ることができる。

　すなわち、本実施形態によれば噴霧槽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。

　また、本実施形態の２つの噴霧ノズル２０Ａ，２０Ｂはそれぞれ溶湯ノズル１１とガス噴射ノズル２とを一対で有している。このように噴霧ノズル２０を１組の溶湯ノズル１１と噴射ノズル２で構成すると、例えば複数の溶湯ノズル１１を設けてその全ての溶湯ノズル１１を取り囲むように複数の噴射孔９を配置した噴霧ノズルに比して、各噴霧ノズル２０から噴霧される液体金属の粒径を細やかに制御することが可能となる。例えば、後述する第５実施形態のように各ノズルの噴霧条件を変更することで金属粉末の粒度分布を細粒から粗粒の間で所望の分布とすることも可能となる。

　さらに、本実施形態に係るガス噴射器７０は、複数の溶湯ノズル挿入孔１２Ａ，１２Ｂと、その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とを有している。ガス流路５０内のガス流は、噴射孔９から噴射される前に、溶湯流下中の溶湯ノズル１１Ａ，１１Ｂを熱交換により冷却する機能を有する。本実施形態のガス噴射器７０では複数の溶湯ノズル１１Ａ，１１Ｂのそれぞれの周囲にガス流路５０が形成される構造となっており、その流路５０内のガス流との熱交換により溶湯ノズル１１Ａ，１１Ｂはそれぞれの周囲から冷却される。これにより溶湯ノズル１１Ａ，１１Ｂに局所的な温度上昇、すなわち不均一な温度分布が生じることを防止でき、不均一な温度分布が原因で溶湯ノズル１１Ａ，１１Ｂが損傷する可能性を低減できる。特に本実施形態のガス噴射器７０では、その中心軸Ｃｇ０を基準として対称に溶湯ノズル挿入孔１２Ａ，１２Ｂ、噴射孔９、及びガス流路５０が設けられているため、中心軸Ｃｇ０に直交する面におけるガス噴射器７０及び溶湯ノズル１１Ａ，１１Ｂの温度分布を均一化できる点がメリットとなる。

　なお、上記実施形態で説明した、溶融金属が蓄えられるるつぼ部（溶解槽）１と、るつぼ部１の底部から下方に向かって設けられ、るつぼ部１の底部から下方に向かって溶融金属が流下する溶湯流路を形成する溶湯ノズル１１Ａ，１１Ｂと、を「るつぼ器」と総称することがある。

　＜第２実施形態＞
　上記の第１実施形態では従前と同径の噴霧槽４に２つの噴霧ノズル２０Ａ，２０Ｂを設けたため、各噴霧ノズル２０Ａ，２０Ｂから噴霧される微粒子１５が噴霧槽４内で凝固前に衝突して変形するおそれがある。本実施形態はこの課題の解決を試みる実施形態の１つである。

　図５は第２実施形態の金属噴霧装置２００の斜視図である。なお、図３同様、第１，第２溶湯ノズル１１Ａ，１１Ｂの図示を省略している。他の部分については第１実施形態と同じ構成とし説明は省略する。

　図５のガス噴射器７０の底面には、隣接する２つの噴霧ノズル２０Ａ，２０Ｂ（言い代えると、２つの溶湯ノズル挿入孔１２Ａ，１２Ｂ）の間に直線状に所定の間隔を介して配置された複数の噴射孔３１によってシールガス噴流ノズル３０Ａが設けられている。複数の噴射孔３１が配置される直線はガス噴射器７０の中心軸Ｃｇ０と交差しており、ガス噴射器７０の底面の中心を通過している。各噴射孔３１は略鉛直方向に延びる中心軸を有する貫通孔をガス噴射器７０の底面に穿つことで形成されている。各噴射孔３１には噴射孔９と同様に噴射ガス供給管３から高圧ガスが供給可能に構成されており、各噴射孔３１の軸方向である鉛直下方向に高圧ガスを噴射する。これにより噴霧槽４の少なくとも上方の領域（空間）を２つに区画する膜状噴流（エアカーテン，シールガス噴流）３５が形成される。

　このように形成した膜状噴流３５はエアカーテンとして機能し、第１噴霧ノズル２０Ａから噴霧された微粒子１５（溶湯ノズル１１Ａから流下される溶融金属）と第２噴霧ノズル２０Ｂから噴霧された微粒子１５（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。その結果、変形した金属粒子の発生が防止され、第１実施形態よりも金属粉末の製造効率を向上できる。また、例えば従前と同径の噴霧槽４を利用した場合であっても微粒子１５の衝突を防止できるので、噴霧槽４の取り替えコストや設置スペースの増大を防止することもできる。

　なお、複数の噴射孔３１は、粒子同士の衝突防止の観点からは図５に示すようにガス噴射器７０の底面を横断するように配置することが好ましいが、粒子同士の衝突が頻繁に起こると予測される部分（例えば、中心軸Ｃｇ０付近）にだけ集中して配置し他の部分への配置は省略しても良い。上記の例では複数の噴射孔３１を直線状に配置したが曲線状に配置しても良い。また、ガス噴射器７０の内部を区画し、噴射孔３１には噴射孔９とは異なる圧力や種類のガスの供給を可能にしても良い。

　＜第３実施形態＞
　本実施形態は第２実施形態の変形例であり、次に説明するように金属噴霧装置２００（ガス噴射器７０）を構成しても膜状噴流３５によって微粒子１５同士の衝突を防止できる。

　図６は第３実施形態の金属噴霧装置２００の斜視図である。なお、図３等と同様、第１，第２溶湯ノズル１１Ａ，１１Ｂの図示を省略している。他の部分については第１実施形態と同じ構成とし説明は省略する。

　図６のガス噴射器７０の底面には、シールガス噴流ノズル３０Ｂとして、隣接する２つの噴霧ノズル２０Ａ，２０Ｂの間に直線状に延びる細長い隙間であるスリット３２が設けられている。スリット３２はガス噴射器７０の中心軸Ｃｇ０と交差しており、ガス噴射器７０の底面の中心を通過している。スリット３２は貫通孔をガス噴射器７０の底面に穿つことで形成されている。スリット３２には噴射孔９と同様に噴射ガス供給管３から高圧ガスが供給可能に構成されており、スリット３２から鉛直下方向に高圧ガスを噴射する。これにより噴霧槽４の少なくとも上方の領域を２つに区画する膜状噴流（エアカーテン）３５が形成される。

　このように形成した膜状噴流３５は、第１噴霧ノズル２０Ａから噴霧された微粒子１５と第２噴霧ノズル２０Ｂから噴霧された微粒子１５が衝突することを防止するので、変形した金属粒子の発生が防止され、第１実施形態よりも金属粉末の製造効率を向上できる。

　なお、スリット３２は、粒子同士の衝突防止の観点からは図６に示すようにガス噴射器７０の底面を横断するように配置することが好ましいが、粒子同士の衝突が頻繁に起こると予測される部分（例えば、中心軸Ｃｇ０付近）にだけ集中して配置し他の部分への配置は省略しても良い。また、ガス噴射器７０の内部を区画し、スリット３２には噴射孔９とは異なる圧力や種類のガスの供給を可能にしても良い。

　＜第４実施形態＞
　本実施形態は、上記の第２，第３実施形態と同じ課題（隣接する２つの噴霧ノズル２０Ａ，２０Ｂから噴霧される凝固前の微粒子１５の衝突・変形）の解決を試みる実施形態の１つであり、第１実施形態の複数のガス噴射ノズル２Ａ，２Ｂを所定角度θだけチルトしたものに相当する。

　図７は第４実施形態の金属噴霧装置２００の斜視図であり，図８はガス噴射器７０の中心軸Ｃｇ０と後述の２点Ｔｃ１，Ｔｃ２を含む垂直面によるガス噴射器７０の模式断面図である。なお、図７では第１，第２溶湯ノズル１１Ａ，１１Ｂの図示を省略しており、図８ではガス噴射器７０の外形の断面形状のみを示している。先の実施形態と同じ部分の説明は適宜省略する。

　まず第１実施形態の複数の第１ガス噴射ノズル（第１ガス噴射部）２Ａを構成する全ての噴射孔９が配置される円９０と同じ中心を有し、複数の第１ガス噴射ノズル２Ａを構成する全ての噴射孔９がその内部に含まれる径を有する第１円形面４５Ａ（図３参照）を設定する。このとき、図７に示した第４実施形態に係る複数の第１ガス噴射ノズル２Ａにおける第１円形面４６Ａは、図８に示すように、第１円形面４５Ａの円周上で中心軸Ｃｇ０に最も近い点に設定される点（チルト中心）Ｔｃ１を中心に上方に当該第１円形面４５Ａを所定角度θだけチルトしたものに相当する。複数の第２ガス噴射ノズル（第２ガス噴射部）２Ｂについても同様に第２円形面４５Ｂ（図示せず）を設定すると、図７の複数の第２ガス噴射ノズル２Ｂにおける第２円形面４６Ｂは第２円形面４５Ｂの円周上で中心軸Ｃｇ０に最も近い点に設定される点（チルト中心）Ｔｃ２を中心に上方に当該第２円形面４５Ｂを所定角度θだけチルトしたものに相当する。

　また、図７において、複数の第１ガス噴射ノズル（第１ガス噴射部）２Ａと複数の第２ガス噴射ノズル（第２ガス噴射部）２Ｂを構成する複数の噴射孔９は第１円形面４６Ａと第２円形面４６Ｂ上の点であって中心軸Ｃｇ０から等距離にある２点Ｐｇ１，Ｐｇ２を中心とする同一の径の円９０の円周上にそれぞれ等間隔で配置されている。２点Ｐｇ１，Ｐｇ２は複数の第１，第２ガス噴射ノズル２Ａ，２Ｂの噴射ガスが形成する流体膜に係る第１，第２の逆円錐形状の底面の中心点である。

　第１実施形態と異なり、逆円錐の底面の中心点Ｐｇ１は第１溶湯ノズル挿入孔１２Ａの中心軸Ｃｍ１から離れており、複数の噴射孔９が構成する円９０の内部に位置している。同様に中心点Ｐｇ２も第２溶湯ノズル挿入孔１２Ｂの中心軸Ｃｍ２から離れており、複数の噴射孔９が構成する円９０の内部に位置している。より具体的には、第１溶湯ノズル挿入孔１２Ａの開口端と噴射孔９の開口端が重ならない範囲で（つまり、第１溶湯ノズル１１Ａとそれに対応する複数のガス噴射ノズル２Ａが重ならない範囲で）、中心点Ｐｇ１よりもガス噴射器７０の底面の径方向外側（すなわち噴霧槽４の内側面側）に中心軸Ｃｍ１が位置しており、同様に、第２溶湯ノズル挿入孔１２Ｂの開口端と噴射孔９の開口端が重ならない範囲で（つまり、第２溶湯ノズル１１Ｂとそれに対応する複数のガス噴射ノズル２Ｂが重ならない範囲で）、中心点Ｐｇ２よりもガス噴射器７０の底面の径方向外側（噴霧槽４の内側面側）に中心軸Ｃｍ２が位置している。

　複数の第１ガス噴射ノズル２Ａの噴射ガスが形成する流体膜に係る第１の逆円錐形状の底面（すなわち円９０）の中心点Ｐｇ１とその頂点（第１焦点２６）を結ぶ直線４１Ａと、同様に複数の第２ガス噴射ノズル２Ｂが形成する流体膜に係る第２の逆円錐形状の底面（すなわち円９０（ただし図示せず））の中心点Ｐｇ２とその頂点（第２焦点２６）を結ぶ直線４１Ｂとを定義する。そして、２つの直線４１Ａ，４１Ｂにおいて中心点Ｐｇ１，Ｐｇ２から第１，第２焦点２６に向かう方向を焦点方向と定義し、図７中ではその方向を矢印で示した。

　本実施形態では、直線４１Ａと直線４１Ｂとが図７に示すように逆Ｖ字を描くように、複数の第１ガス噴射ノズル２Ａと複数の第２ガス噴射ノズル２Ｂにおけるそれぞれの複数の孔９のガス噴射方向２５（すなわち噴射孔（貫通孔）９の軸方向）が図９に示すように調整されている。ただし、直線４１Ａと直線４１Ｂは中心軸Ｃｇ０を通過する同一平面上に配置されるように複数の第１ガス噴射ノズル２Ａと複数の第２ガス噴射ノズル２Ｂを構成する複数の孔９のガス噴射方向２５をそれぞれ調整することが好ましい。

　図９は図７の複数の第１ガス噴射ノズル２Ａを構成する複数の噴射孔９のガス噴射方向と第１溶湯ノズル１１Ａの溶湯の流下領域２７の関係図である。なお、図９では第１溶湯ノズル１１Ａの図示を省略している。

　この図の複数の第１ガス噴射ノズル（第１ガス噴射部）２Ａを構成する複数の噴射孔９はそれぞれ図中に示した直線２５と一致する中心軸を有する貫通孔をガス噴射器７０の底面に穿つことで形成されている。すなわち本実施形態では複数の第１ガス噴射ノズル２Ａに係る全ての噴射孔９の中心軸も図４の状態（第１実施形態の状態）からθだけチルトしており、焦点２６の方向がθだけ噴霧槽４の内側面に向かって傾いている。

　また、図９において、第１焦点２６は第１溶湯ノズル１１Ａ（図９には図示せず）から流下する溶融金属の外形によって規定される略円柱状の流下領域２７内に位置している。そして、逆円錐の底面の中心点Ｐｇ１よりもガス噴射器７０の底面の径方向外側に第１焦点２６が位置している。なお、説明は省略するが、複数の第２ガス噴射ノズル２Ｂに係る逆円錐の底面の中心点Ｐｇ１とその頂点である第２焦点２６も第１ガス噴射ノズル２Ａの中心点Ｐｇ１と第１焦点２６と同様の位置関係で配置されている。

　－動作・効果－
　上記のように構成される金属粉末製造装置において、噴射ガス供給管３から高圧ガスを供給すると、複数の第１ガス噴射ノズル２Ａ及び第２ガス噴射ノズル２Ｂを構成する全ての噴射孔９から予め定められた噴射方向（直線２５）に従って同じ圧力の高圧ガスが噴射される。このとき、第１ガス噴射ノズル２Ａ及び第２ガス噴射ノズル２Ｂでは、それぞれの焦点（第１焦点、第２焦点）２６に対してガスが集中噴射され、図９に示すような焦点２６を頂点とし複数の噴射孔９が配置された円を底面とする逆円錐状（第１の逆円錐形状，第２の逆円錐形状）の流体膜が形成される。このときの逆円錐は所定角度θだけチルトしているが、第１実施形態と同様に円錐底面の中心Ｐｇ１，Ｐｇ２と頂点を結ぶ直線４１Ａ，４１Ｂが円錐底面と直交する直円錐となる。

　一方、第１溶湯ノズル１１Ａと第２溶湯ノズル１１Ｂを介して流下する溶湯流８は、複数の第１ガス噴射ノズル２Ａ及び第２ガス噴射ノズル２Ｂに係る２つの焦点２６の近傍で高圧ガスが形成するチルトした逆円錐状（直円錐状）の流体膜と衝突して多数の微粒子１５に粉砕される。その際、微粒子１５はチルトした複数の第１ガス噴射ノズル２Ａと複数の第２ガス噴射ノズル２Ｂによって噴霧槽４の径方向外側（噴霧槽４の内側面側）に向かう速度を付与されて図７に示すように噴霧槽４の内側面に向かって飛散する。すなわち第１噴霧ノズル２０Ａから噴霧される微粒子１５と第２噴霧ノズル２０Ｂから噴霧される微粒子１５は異なる方向に向かって飛散するので、噴霧槽４内の落下中に衝突して変形することが防止できる。したがって、本実施形態によれば、第１実施形態よりも金属粉末の製造効率を向上できる。

　なお、第４実施形態として説明したものよりも所望の粒径の金属粉の収率は低下する可能性もあるが、第１実施形態の構成において複数の噴射孔９のガス噴射方向（中心軸の方向）を適宜変更して複数のガス噴射ノズル２Ａ，２Ｂがガスで形成する流体膜を直円錐から斜円錐に代えても噴霧槽４の内側面側に向かう速度を微粒子１５に付与することができるので、微粒子１５同士が衝突することを防止できる。

　なお、微粒子１５同士の衝突回避の観点からは、第１噴霧ノズル２０Ａから噴霧される微粒子１５と第２噴霧ノズル２０Ｂから噴霧される微粒子１５の水平方向における飛散方向を正反対にすることが好ましく、そのためには中心軸Ｃｇ０と２つの中心点Ｐｇ１，Ｐｇ２が同一平面に位置するように複数の第１ガス噴射ノズル２Ａと複数の第２ガス噴射ノズル２Ｂを設けることが好ましい。

　また、上記では説明を簡略化するため２つの噴霧ノズル２０Ａ，２０Ｂに係るガス噴射ノズル２Ａ，２Ｂのチルト角を一致させたが、両者のチルト角は異ならせても良い。

　＜第５実施形態＞
　本実施形態では複数の噴霧ノズル２０Ａ，２０Ｂの噴霧条件をそれぞれ異ならせることにより１基のガスアトマイズ装置（金属粉末製造装置）で製造される金属粉末の粒径分布（「粒度分布」とも称する）を制御可能としている点に特徴がある。

　上記第１－第４実施形態のように複数の噴霧ノズル２０Ａ，２０Ｂで噴霧条件を同一にすると、通常、図１０に示すように、製造される金属粉末の粒径分布はその噴霧条件によって規定される平均粒径（平均直径）をピークとする正規分布となる。すなわち噴霧条件を同一にすると、製造される金属粉末の粒径は１つのピーク値に集中する傾向がある。しかしながら種々のユーザの希望する粒径が常に当該ピーク値に一致するとは限らず、当該ピーク値から外れた粒径（例えばμ（平均）±σ（標準偏差）の範囲（１σ区間）を外れた粒径）の粉末や、比較的広範囲（例えば１σ区間よりも広い区間）の粒径の粉末を希望するユーザも存在し得る。したがって、このようなニーズがあった場合には、金属粉末の粒度分布が１つのピークを有する正規分布となるガスアトマイズ装置（すなわち、各噴霧ノズルの噴霧条件が同一のガスアトマイズ装置）では金属粉末の収率が低下する可能性がある。

　そこで本実施形態では複数の噴霧ノズル２０Ａ，２０Ｂのそれぞれの噴霧条件を異ならせることとした。具体的に変更可能な噴霧条件としては、例えば、（１）複数のガス噴射ノズル２から噴射されるガス流体の噴射圧、（２）複数のガス噴射ノズル２における噴射孔９の角度、（３）複数のガス噴射ノズル２における噴射孔９の径、（４）複数のガス噴射ノズル２における噴射孔９の数、（５）溶湯ノズル１１の最小孔径（オリフィス径）、（６）溶湯ノズル１１の先端形状がある。次にこれらの噴霧条件を実現するための構造について図１１－図１５を用いて説明する。

　噴霧条件（１）：複数のガス噴射ノズル２から噴射されるガス流体の噴射圧　
　図１１は噴霧ノズル２０Ａに係るガス噴射ノズル２Ａと噴霧ノズル２０Ｂに係るガス噴射ノズル２Ｂから噴射されるガス流体（高圧ガス）の噴射圧をそれぞれ異ならせることが可能な金属噴霧装置２１０周辺の断面図である。この図の金属噴霧装置２１０は、２つのガス噴射ノズル２Ａ，２Ｂで共通のガス流路５０を利用した第１実施形態と異なり、圧力の異なるガス供給源（図示せず）に接続された独立した内部流路５０Ａ，５０Ｂを備えている。各内部流路５０Ａ，５０Ｂには異なる噴射ガス供給管３Ａ，３Ｂを介して圧力の異なるガス供給源からガス流体が供給されており、ガス噴射ノズル２Ａ，２Ｂからは噴射圧の異なるガス流体が噴射される。

　例えば、内部流路５０Ｂに相対的に高圧なガスを導入し、ガス噴射ノズル２Ｂからガス噴射ノズル２Ａよりも高圧のガス流体を噴射すると、第２溶湯ノズル１１Ｂから流下する溶融金属はガス噴射ノズル２Ｂから噴射される高圧ガスによって第１溶湯ノズル１１Ａから流下する溶融金属よりも細かく粉砕されるので、噴霧ノズル２０Ｂから噴霧される金属の粒度は噴霧ノズル２０Ａから噴霧されるものに比べて細粒化される。すなわちガス噴射ノズル２から噴射されるガス流体の噴射圧を増加するほど金属粉末は細粒化される傾向がある。これによりガス噴射圧の異なる２つの噴霧ノズル２０Ａ，２０Ｂから噴霧される金属の粒度分布が異なることとなり、例えば図１７に示すように金属粉末の粒度分布に２つのピーク（平均粒径μ１，μ２）が現れる。図１７において仮に噴霧ノズル２０Ａから噴霧された金属粉末の平均粒径をμ１とすると、噴霧ノズル２０Ｂから噴霧された金属粉末の平均粒径はμ１に比して小さいμ２となる。これにより、この場合の金属粉末の粒径分布は、２つの噴霧ノズル２０Ａ，２０Ｂの噴霧条件によって規定される平均粒径μ１，μ２の異なる２つの正規分布を合成した分布となる。したがって、噴霧ノズル２０Ａ，２０Ｂの噴霧条件が同一だった場合（図１０参照）に比べて広範囲の粒度を有する金属粉末を一度に製造することができる。

　図１６は、基準となる噴霧ノズル（図中では「比較例」と表記しており、例えば第１実施形態の噴霧ノズル２０Ａ，２０Ｂのいずれか）に対して、上記噴霧条件（１）－（６）のいずれかを変更した６つの実施例から得られる金属粉末の粒度の傾向を表形式でまとめた図である。

　図１６の実施例１は、比較例（ここでは第１実施形態の噴霧ノズル２０Ａ）に対して上記の噴霧条件（１）を変更した図１１の噴霧ノズル２０Ｂに相当し、ガス流路（内部流路５０Ａ，５０Ｂ）の独立化によりガス噴射ノズル２の噴射ガス圧の値を比較例の１．５倍としたものである。この場合、実施例１の噴霧ノズルによる金属粉末の粒度は比較例に比して細粒となる。

　噴霧条件（２）：複数のガス噴射ノズル２における噴射孔９の角度　
　図１２は噴霧ノズル２０Ａに係るガス噴射ノズル２Ａの噴射孔９ａと噴霧ノズル２０Ｂに係るガス噴射ノズル２Ｂの噴射孔９の角度（傾斜角度）をそれぞれ異ならせた金属噴霧装置２２０周辺の断面図である。噴射孔９（噴射孔９ａ）の角度は、図中に示すように、噴射孔９（噴射孔９ａ）の中心軸２５と第２溶湯ノズル挿入孔１２Ｂの中心軸Ｃｍ２（第１溶湯ノズル挿入孔１２Ａの中心軸Ｃｍ１）のなす角θ９（θ９ａ）で定義することができる（但し、θ９とθ９ａは９０度未満とする）。この図の金属噴霧装置２２０は、２つのガス噴射ノズル２Ａ，２Ｂで共通した噴射孔９の角度を利用した第１実施形態と異なり、ガス噴射ノズル２Ａに属する複数の噴射孔９ａの角度θ９ａと、ガス噴射ノズル２Ｂに属する複数の噴射孔９の角度θ９とを異ならせている。具体的には、ガス噴射ノズル２Ａに属する複数の噴射孔９ａの角度θ９ａは、ガス噴射ノズル２Ｂに属する複数の噴射孔９の角度θ９よりも小さく設定されている。

　図１２に示すようにガス噴射ノズル２Ｂ（噴霧ノズル２０Ｂ）に属する複数の噴射孔９の角度θ９よりもガス噴射ノズル２Ａ（噴霧ノズル２０Ａ）に属する複数の噴射孔９ａの角度θ９ａを小さくすると、噴霧ノズル２０Ａから噴霧される金属の粒度は噴霧ノズル２０Ｂから噴霧されるものに比べて粗粒化される。すなわち噴射孔９，９ａの角度を低減するほど金属粉末は粗粒化される傾向がある（換言すると、噴射孔９，９ａの角度を増加するほど（水平に近づけるほど）金属粉末は細粒化される傾向がある）。これにより噴射孔９，９ａの角度の異なる２つの噴霧ノズル２０Ａ，２０Ｂから噴霧される金属の粒度分布が異なることとなり、例えば図１７に示すように金属粉末の粒度分布に２つのピーク（平均粒径μ１，μ２）が現れる。図１７において仮に噴霧ノズル２０Ａから噴霧された金属粉末の平均粒径をμ１とすると、噴霧ノズル２０Ｂから噴霧された金属粉末の平均粒径はμ１に比して小さいμ２となる。すなわち、噴霧条件（１）を変更した上記の場合と同様に、噴霧ノズル２０Ａ，２０Ｂの噴霧条件が同一だった場合（図１０参照）に比べて広範囲の粒度を有する金属粉末を一度に製造することができる。

　図１６の実施例２は、比較例（ここでは第１実施形態の噴霧ノズル２０Ｂ）に対して上記の噴霧条件（２）を変更した図１２の噴霧ノズル２０Ａに相当し、噴射孔９ａの角度θ９ａを比較例の角度θ９から１０度低減した値としたものである。この場合、実施例２の噴霧ノズル２０Ａによる金属粉末の粒度は比較例に比して粗粒となる。

　噴霧条件（３）：複数のガス噴射ノズル２における噴射孔９の径　
　図１３は噴霧ノズル２０Ａに係るガス噴射ノズル２Ａの噴射孔９と噴霧ノズル２０Ｂに係るガス噴射ノズル２Ｂの噴射孔９の径をそれぞれ異ならせた金属噴霧装置２３０周辺の断面図である。この図の金属噴霧装置２３０は、２つのガス噴射ノズル２Ａ，２Ｂで共通した噴射孔９の径を利用した第１実施形態と異なり、ガス噴射ノズル２Ａに属する複数の噴射孔９の径と、ガス噴射ノズル２Ｂに属する複数の噴射孔９ｒの径とを異ならせている。具体的には、ガス噴射ノズル２Ｂに属する複数の噴射孔９ｒの径は、ガス噴射ノズル２Ａに属する複数の噴射孔９の径よりも大きく設定されている。

　図１３に示すようにガス噴射ノズル２Ａ（噴霧ノズル２０Ａ）に属する複数の噴射孔９の径よりもガス噴射ノズル２Ｂ（噴霧ノズル２０Ｂ）に属する複数の噴射孔９ｒの径を大きくするとガス噴射ノズル２Ｂのガス量が増加し、噴霧ノズル２０Ｂから噴霧される金属の粒度は噴霧ノズル２０Ａから噴霧されるものに比べて細粒化される。すなわち噴射孔９，９ｒの径を増加するほど金属粉末は細粒化される傾向がある（換言すると、噴射孔９，９ｒの径を低減するほど金属粉末は粗粒化される傾向がある）。これにより噴射孔９，９ｒの径の異なる２つの噴霧ノズル２０Ａ，２０Ｂから噴霧される金属の粒度分布が異なることとなり、例えば図１７に示すように金属粉末の粒度分布に２つのピーク（平均粒径μ１，μ２）が現れる。図１７において仮に噴霧ノズル２０Ａから噴霧された金属粉末の平均粒径をμ１とすると、噴霧ノズル２０Ｂから噴霧された金属粉末の平均粒径はμ１に比して小さいμ２となる。すなわち、噴霧条件（１）を変更した上記の場合と同様に、噴霧ノズル２０Ａ，２０Ｂの噴霧条件が同一だった場合（図１０参照）に比べて広範囲の粒度を有する金属粉末を一度に製造することができる。

　図１６の実施例３は、比較例（ここでは第１実施形態の噴霧ノズル２０Ａ）に対して上記の噴霧条件（３）を変更した図１３の噴霧ノズル２０Ｂに相当し、噴射孔９ｒの径を比較例の噴射孔９の径の２倍に増大した値としたものである。この場合、実施例３の噴霧ノズル２０Ｂによる金属粉末の粒度は比較例に比して細粒となる。

　噴霧条件（４）：複数のガス噴射ノズル２における噴射孔９の数　
　この噴霧条件（４）に係る金属噴霧装置（図示せず）は、２つのガス噴射ノズル２Ａ，２Ｂで共通した噴射孔９の数を利用した第１実施形態と異なり、ガス噴射ノズル２Ａに属する複数の噴射孔９の数と、ガス噴射ノズル２Ｂに属する複数の噴射孔９ｒの数とを異ならせている。例えば、ガス噴射ノズル２Ｂに属する複数の噴射孔９の数を、ガス噴射ノズル２Ａに属する複数の噴射孔９の数よりも多く設定した金属噴霧装置がある。このようにガス噴射ノズル２Ａ（噴霧ノズル２０Ａ）に属する複数の噴射孔９の数よりもガス噴射ノズル２Ｂ（噴霧ノズル２０Ｂ）に属する複数の噴射孔９の数を多く設けるとガス噴射ノズル２Ｂのガス量が増加し、噴霧ノズル２０Ｂから噴霧される金属の粒度は噴霧ノズル２０Ａから噴霧されるものに比べて細粒化される。すなわち噴射孔９の数を増加するほど金属粉末は細粒化される傾向がある（換言すると、噴射孔９の数を低減するほど金属粉末は粗粒化される傾向がある）。これにより噴射孔９の数の異なる２つの噴霧ノズル２０Ａ，２０Ｂから噴霧される金属の粒度分布が異なることとなり、例えば図１７に示すように金属粉末の粒度分布に２つのピーク（平均粒径μ１，μ２）が現れる。図１７において仮に噴霧ノズル２０Ａから噴霧された金属粉末の平均粒径をμ１とすると、噴霧ノズル２０Ｂから噴霧された金属粉末の平均粒径はμ１に比して小さいμ２となる。すなわち、噴霧条件（１）を変更した上記の場合と同様に、噴霧ノズル２０Ａ，２０Ｂの噴霧条件が同一だった場合（図１０参照）に比べて広範囲の粒度を有する金属粉末を一度に製造することができる。

　図１６の実施例４は、比較例（ここでは第１実施形態の噴霧ノズル２０Ａ）に対して上記の噴霧条件（４）を変更した上記例における噴霧ノズル２０Ｂに相当し、噴射孔９の数を比較例の噴射孔９の数の２倍に増大した値としたものである。この場合、実施例４の噴霧ノズル２０Ｂによる金属粉末の粒度は比較例に比して細粒となる。

　噴霧条件（５）：溶湯ノズル１１の最小孔径（オリフィス径）　
　図１４は噴霧ノズル２０Ａに第１溶湯ノズル１１Ａの最小孔径６０ａと噴霧ノズル２０Ｂに係る第２溶湯ノズル１１Ｂの最小孔径６０ｂをそれぞれ異ならせた金属噴霧装置２４０周辺の断面図である。この図の金属噴霧装置２４０は、２つの第１溶湯ノズル１１Ａ，１１Ｂで共通した最小孔径を利用した第１実施形態と異なり、第１溶湯ノズル１１Ａの最小孔径６０ａと、第２溶湯ノズル１１Ｂの最小孔径６０ｂとを異ならせている。具体的には、第１溶湯ノズル１１Ａの最小孔径６０ａは、第２溶湯ノズル１１Ｂの最小孔径６０ｂよりも大きく設定されている。なお、図１４の２つの溶湯ノズル１１Ａ，１１Ｂの孔径は軸方向に沿って一定だが、孔内に他の部分よりも径の小さいオリフィスを設けることで溶湯ノズル１１Ａ，１１Ｂの最小孔径を設定しても良く、この場合の最小孔径はオリフィス径に一致する。

　図１４に示すように第２溶湯ノズル１１Ｂ（噴霧ノズル２０Ｂ）の最小孔径６０ｂよりも第１溶湯ノズル１１Ａ（噴霧ノズル２０Ａ）の最小孔径６０ａを大きくして単位時間あたりの出湯量を増加すると、噴霧ノズル２０Ａから噴霧される金属の粒度は噴霧ノズル２０Ｂから噴霧されるものに比べて粗粒化される。すなわち最小孔径６０ａ，６０ｂを増加するほど金属粉末は粗粒化される傾向がある（換言すると、最小孔径６０ａ，６０ｂを低減するほど金属粉末は細粒化される傾向がある）。これにより最小孔径６０ａ，６０ｂの異なる２つの噴霧ノズル２０Ａ，２０Ｂから噴霧される金属の粒度分布が異なることとなり、例えば図１７に示すように金属粉末の粒度分布に２つのピーク（平均粒径μ１，μ２）が現れる。図１７において仮に噴霧ノズル２０Ａから噴霧された金属粉末の平均粒径をμ１とすると、噴霧ノズル２０Ｂから噴霧された金属粉末の平均粒径はμ１に比して小さいμ２となる。すなわち、噴霧条件（１）を変更した上記の場合と同様に、噴霧ノズル２０Ａ，２０Ｂの噴霧条件が同一だった場合（図１０参照）に比べて広範囲の粒度を有する金属粉末を一度に製造することができる。

　図１６の実施例５は、比較例（ここでは第１実施形態の噴霧ノズル２０Ｂ）に対して上記の噴霧条件（５）を変更した図１４の噴霧ノズル２０Ａに相当し、最小孔径６０ａ（オリフィス径）を比較例の値の１．５倍に増大した値としたものである。この場合、実施例５の噴霧ノズル２０Ａによる金属粉末の粒度は比較例に比して粗粒となる。

　噴霧条件（６）：溶湯ノズル１１の先端形状　
　図１５Ａは噴霧ノズル２０Ａに係る第１溶湯ノズル１１Ａの先端形状６５ａと噴霧ノズル２０Ｂに係る第２溶湯ノズル１１Ｂの先端形状６５ｂをそれぞれ異ならせた金属噴霧装置２５０周辺の断面図であり、図１５Ｂは第１，第２溶湯ノズル１１Ａ，１１Ｂの先端部の拡大図である。これらの図の金属噴霧装置２５０は、２つの第１溶湯ノズル１１Ａ，１１Ｂで共通した先端形状を利用した第１実施形態と異なり、第１溶湯ノズル１１Ａの先端形状６５ａと、第２溶湯ノズル１１Ｂの先端形状６５ｂとを異ならせている。図１５Ａおよび図１５Ｂの例では先端形状として溶湯ノズル１１Ａ，１１Ｂの先端角度θ６５ａ，θ６５ｂを異ならせている。図１５Ｂに示すように、溶湯ノズル１１Ａ，１１Ｂの先端角度θ６５ａ，θ６５ｂは、溶湯ノズル１１Ａ，１１Ｂの先端部の軸方向断面における外形形状が溶湯ノズル１１Ａ，１１Ｂの中心軸（溶湯ノズル挿入孔１２Ａ，１２Ｂの中心軸Ｃｍ１，Ｃｍ２）となす角θ６５ａ，θ６５ｂで規定できる。図１５Ａおよび図１５Ｂの例では、第１溶湯ノズル１１Ａの先端角度θ６５ａは略９０度であり、第２溶湯ノズル１１Ｂの先端角度θ６５ｂよりも大きく設定されている。

　図１５Ａに示すように第２溶湯ノズル１１Ｂ（噴霧ノズル２０Ｂ）の先端角度θ６５ｂよりも第１溶湯ノズル１１Ａ（噴霧ノズル２０Ａ）の先端角度θ６５ａを大きくすると、噴霧ノズル２０Ａから噴霧される金属の粒度は噴霧ノズル２０Ｂから噴霧されるものに比べて粗粒化される。すなわち先端角度θ６５ａ，θ６５ｂを増加するほど金属粉末は粗粒化される傾向がある（換言すると、先端角度θ６５ａ，θ６５ｂを低減するほど金属粉末は細粒化される傾向がある）。これにより先端角度θ６５ａ，θ６５ｂの異なる２つの噴霧ノズル２０Ａ，２０Ｂから噴霧される金属の粒度分布が異なることとなり、例えば図１７に示すように金属粉末の粒度分布に２つのピーク（平均粒径μ１，μ２）が現れる。図１７において仮に噴霧ノズル２０Ａから噴霧された金属粉末の平均粒径をμ１とすると、噴霧ノズル２０Ｂから噴霧された金属粉末の平均粒径はμ１に比して小さいμ２となる。すなわち、噴霧条件（１）を変更した上記の場合と同様に、噴霧ノズル２０Ａ，２０Ｂの噴霧条件が同一だった場合（図１０参照）に比べて広範囲の粒度を有する金属粉末を一度に製造することができる。

　図１６の実施例６は、比較例（ここでは第１実施形態の噴霧ノズル２０Ｂ）に対して上記の噴霧条件（６）を変更した図１５Ａおよび図１５Ｂの噴霧ノズル２０Ａに相当し、先端角度θ６５ａを比較例の値から２０度増加した値としたものである。この場合、実施例６の噴霧ノズル２０Ａによる金属粉末の粒度は比較例に比して粗粒となる。

　以上のように、本実施形態では、複数の噴霧ノズル２０Ａ，２０Ｂの噴霧条件を異ならせることにより、１基のガスアトマイズ装置で製造される金属粉末の粒度分布をニーズに合わせて適宜調節することができる。すなわち、上記のように構成した本実施形態によれば、粒度分布に複数のピークを出現させることができ、一度に広範な粒度分布の金属粉末を製造できるので、幅広い顧客ニーズに柔軟に対応できる。

　なお、上記の例では、２つの噴霧ノズル２０Ａ，２０Ｂを備えるガスアトマイズ装置を例に挙げて説明したが、３つ以上の噴霧ノズルを備えるガスアトマイズ装置においても噴霧条件を適宜変更することで粒度分布が調整可能になることはいうまでもない。例えば、噴霧ノズルを３つ以上備えるガスアトマイズ装置において各噴霧ノズルで異なる平均粒径の金属粉末を製造可能なように噴霧条件を設定すれば、図１８に示すように複数のピークが連続的に重なることで粒度分布の偏りが抑制されたフラットな分布に調節することも可能である。

　また、上記では例示した６通りの噴霧条件（１）－（６）を１つずつ変更する場合について説明したが、６通りの噴霧条件（１）－（６）のうち２つ以上を適宜組み合わせたものを１つの噴霧ノズル２０の噴霧条件としても良い。すなわち、複数の噴霧ノズル２０における噴霧条件は、上記（１）－（６）の噴霧条件の少なくとも１つによって異ならせることができる。すなわち、複数の溶湯ノズル１１には、最小孔径及び先端形状のうち少なくとも一方が他の溶湯ノズル１１と異なっている溶湯ノズル１１が含まれていることがあり，複数のガス噴射ノズル２には、ガス流体の噴射圧、噴射孔の角度、噴射孔の径、及び噴射孔の数のうち少なくとも１つが他のガス噴射ノズル２と異なっているガス噴射ノズル２が含まれていることがある。

　＜その他＞
　本発明は、上記の実施の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、上記の実施の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、ある実施の形態に係る構成の一部を、他の実施の形態に係る構成に追加又は置換することが可能である。

　上記の実施形態では１つ噴霧槽につき２つの噴霧ノズル２０Ａ，２０Ｂを備える場合について説明したが、噴霧ノズル２０Ａ，２０Ｂの数は３以上に増加しても構わない。

　また、ガス噴射ノズル２Ａ，２Ｂから気体（ガス流体）を噴射する場合について説明したが水などの液体を噴射しても構わない。すなわち流体を噴射するノズルであれば本発明は適用できる可能性がある。

　Ｃｇ０…金属噴霧装置２００の中心軸、Ｃｍ１，Ｃｍ２…溶湯ノズル挿入孔の中心軸、Ｐｇ１，Ｐｇ２…逆円錐底面の中心点、Ｔｃ１，Ｔｃ２…チルト中心、１…溶解槽、２Ａ，２Ｂ…ガス噴射ノズル、３…噴射ガス供給管、４…噴霧槽、５…採集ホッパ、６…排気、７…溶融金属（溶湯）、８…溶湯流、９…噴射孔、１０…噴射ガスジェット、１１Ａ，１１Ｂ…溶湯ノズル、１２…溶湯ノズル挿入孔、１５…微粒子、２０Ａ，２０Ｂ…噴霧ノズル、２１…溶湯ノズルの開口端、２５…ガス噴射方向（噴射孔中心軸）、２６…焦点、２７…溶湯流下領域、３０Ａ，３０Ｂ…シールガス噴流ノズル、３１…噴射孔、３２…スリット、３５…膜状噴流（エアカーテン）、４１…直線（焦点方向）、４５…円形面、４６…円形面、５０…ガス流路、７０…ガス噴射器、９０…噴射孔９が形成する円、２００…金属噴霧装置

Claims

　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はそれぞれ、前記噴霧槽内に向かって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複数配置され前記溶湯ノズルから流下した溶融金属にガス流体を衝突させるための噴射孔を有する、ガス噴射ノズルとを有することを特徴とする金属粉末製造装置。
　請求項１の金属粉末製造装置において、
　溶融金属が蓄えられるるつぼ部と、該るつぼ部下方に設置されるガス噴射器とを備え、
　前記溶湯ノズルは、前記るつぼ部底部から下方に向かって設けられ、
　前記ガス噴射器は、複数の溶湯ノズル挿入孔と、該複数の溶湯ノズル挿入孔それぞれの周囲にガス流を形成するガス流路とを有し、
　前記噴射孔は、前記ガス噴射器の底面かつ前記複数の溶湯ノズル挿入孔それぞれの開口端の周囲に形成されていることを特徴とする金属粉末製造装置。
　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のうち隣接する２つの噴霧ノズルの間に設けられ、ガス流体を噴射して前記２つの噴霧ノズルから噴霧された溶融金属同士の衝突を抑制するための噴流を形成するシールガス噴流ノズルをさらに備えることを特徴とする金属粉末製造装置。
　請求項３の金属粉末製造装置において、
　前記シールガス噴流ノズルは、ガス流体をそれぞれ噴射する複数の孔であり、
　前記複数の孔は、前記２つの噴霧ノズルの間に線状に配置されることを特徴とする金属粉末製造装置。
　請求項３の金属粉末製造装置において、
　前記シールガス噴流ノズルは、ガス流体をそれぞれ噴射するスリットであり、
　前記スリットは、前記２つの噴霧ノズルの間に配置されることを特徴とする金属粉末製造装置。
　請求項１から５のいずれか１つの金属粉末製造装置において、
　前記複数の噴霧ノズルにおける少なくとも１つの噴霧ノズルでは、前記複数のガス噴射ノズルから噴射されるガス流体の焦点が前記溶湯ノズルから流下される溶融金属の流下領域内に位置し、前記溶湯ノズルの中心軸が、前記溶湯ノズルと前記複数のガス噴射ノズルが重ならない範囲で、前記複数のガス噴射ノズルの噴射孔が形成する円の中心より前記噴霧槽の内側面側に位置することを特徴とする金属粉末製造装置。
　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における噴霧条件はそれぞれ異なっていること特徴とする金属粉末製造装置。
　請求項７の金属粉末製造装置において、
　前記複数の噴霧ノズルにおける噴霧条件は、前記複数のガス噴射ノズルから噴射されるガス流体の噴射圧、前記複数のガス噴射ノズルにおける噴射孔の角度、前記複数のガス噴射ノズルにおける噴射孔の径、前記複数のガス噴射ノズルにおける噴射孔の数、前記溶湯ノズルの最小孔径、及び前記溶湯ノズルの先端形状の少なくとも１つによって異なっていることを特徴とする金属粉末製造装置。
　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を複数有し、
　該複数の溶湯ノズル挿入孔それぞれの周囲にガス流を形成するガス流路と、
　前記複数の溶湯ノズル挿入孔ごとに設けられ、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複数形成された噴射孔からなることを特徴とするガス噴射器。
　金属粉末製造装置のるつぼ器であって、
　溶融金属が蓄えられるるつぼ部と、
　前記るつぼ部底部から下方に向かって設けられ、前記るつぼ部底部から下方に向かって前記溶融金属が流下する溶湯流路を形成する、複数の溶湯ノズルとを備え、
　前記溶湯ノズルは請求項９のガス噴射器の前記溶湯ノズル挿入孔に挿入される、ことを特徴とするるつぼ器。
　請求項９のガス噴射器において、
　前記複数の溶湯ノズル挿入孔ごとに設けられたガス噴射ノズルには、ガス流体の噴射圧、噴射孔の角度、噴射孔の径、及び噴射孔の数のうち少なくとも１つが他のガス噴射ノズルと異なっているガス噴射ノズルが含まれていることを特徴とするガス噴射器。
　請求項９のガス噴射器において、
　前記複数の溶湯ノズル挿入孔のうち隣接する２つの溶湯ノズル挿入孔の間に設けられ、ガス流体を噴射して前記複数の溶湯ノズルから流下される溶融金属同士の衝突を抑制するための噴流を形成するシールガス噴流ノズルを前記ガス噴射器の底面に備えることを特徴とするガス噴射器。