(57)【要約】【課題】本発明は、ガス圧縮機を用いずに、所定温度の高圧ガスを製造し、低コストで安定的に供給することができる、高圧ガスアトマイザー用のガス供給システムを提供する。【解決手段】高圧ガスアトマイザー用のガス供給システムは、液化ガスを蓄える貯槽２と、貯槽２から送られる液化ガスを昇圧する液化ガスポンプと、液化ガスをガス化させて高圧ガスとする高圧蒸発器と、高圧蒸発器で得られた高圧ガスを蓄える蓄圧ユニット５と、蓄圧ユニット５から送られる高圧ガスを減圧する高圧圧力調整ユニット６と、高圧圧力調整ユニット６で調圧された高圧ガスの温度を第一温度まで昇温する熱交換器と、熱交換器の下流に、高圧ガスを第一温度より高い第二温度に加温する加温手段と、加温手段で加温された高圧ガスをアトマイザーへ供給する供給手段を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一圧力の液化ガスを蓄える貯槽と、
前記貯槽から送られる液化ガスを、前記第一圧力より高い第二圧力に昇圧する液化ガスポンプと、
前記第二圧力の液化ガスをガス化させて、第二圧力あるいは略第二圧力の高圧ガスとする高圧蒸発器と、
前記高圧蒸発器で得られた第二圧力の高圧ガスを蓄える蓄圧ユニットと、
前記蓄圧ユニットまたは前記高圧蒸発器から送られる第二圧力の高圧ガスを、第二圧力より低圧の第三圧力に減圧する高圧圧力調整ユニットと、
前記高圧圧力調整ユニットで調圧された第三圧力の高圧ガスの温度を第一温度まで昇温する熱交換器と、
前記熱交換器の下流に、第三圧力の高圧ガスを第一温度より高い第二温度に加温する加温手段と、
前記加温手段で加温された第三圧力の高圧ガスを高圧ガスアトマイザーへ供給する供給手段と、
を備える、高圧ガスアトマイザー用のガス供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属粉を製造するための高圧ガスアトマイザーに使用される高圧ガスを供給するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
金属粉を製造する方法としてガスアトマイズ法が知られている。この方法は、溶かした金属（溶湯）をルツボ（タンディッシュ）に流し込み、その底面に設けられた穴から流れ出た溶湯流に、高圧ガスを吹き付け、溶湯を飛散、凝固させて金属粉にする。
ここで用いられる高圧ガスとして、圧縮機で高圧にする供給システムがある。一例として、供給システムは、タンクローリーで運ばれた液体窒素を貯槽に貯め、この貯槽から蒸発器に送りこんでガス化させ、大型のガス圧縮機で所定の高圧にしてアトマイザーへ供給する構成がある。
【０００３】
特許文献１は、金属微粉末の製造方法であって、ガスアトマイズのガス圧として、０．１ＭＰａから２．０ＭＰａとすることを記載しているが、高圧ガスの製造およびその供給方法について記載がない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１８９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のガス圧縮機は、大型でかつ高価格であることから、別の方法により高圧ガスを製造し、低コストで安定的に供給することが要望されていた。
また、アトマイザーに供給する高圧ガスを所定の温度にすることが要求されている。しかしながら、特許文献１には圧力を開示してはいるが温度についての開示はない。
【０００６】
上記実情に鑑みて、本発明は、ガス圧縮機を用いずに、所定温度の高圧ガスを製造し、低コストで安定的に供給することができる、高圧ガス供給システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る高圧ガスアトマイザー用のガス供給システムは、
第一圧力の液化ガスを蓄える貯槽と、
前記貯槽から送られる液化ガスを、前記第一圧力より高い第二圧力に昇圧する液化ガスポンプと、
前記第二圧力の液化ガスをガス化させて、第二圧力または略第二圧力の高圧ガスとする高圧蒸発器と、
前記高圧蒸発器で得られた第二圧力の高圧ガスを蓄える蓄圧ユニットと、
前記蓄圧ユニットまたは前記高圧蒸発器から送られる、第二圧力の高圧ガスを、第二圧力より低圧の第三圧力に減圧する高圧圧力調整ユニットと、
前記高圧圧力調整ユニットで調圧された第三圧力の高圧ガスの温度を第一温度（例えば、大気温度まであるいは大気温度に近づく）まで昇温する熱交換器と、
前記熱交換器の下流に、第三圧力の高圧ガスを第一温度より高い第二温度に加温する加温手段と、
前記加温手段で加温された第三圧力の高圧ガスを高圧ガスアトマイザーへ供給する供給手段と、
を備える。
【０００８】
前記液化ガスは、金属粉製造のアトマイザーの仕様に応じて選択され、例えば、液体窒素、液体アルゴンなどである。
前記液化ガスポンプは、１つまたは２つ以上でもよい。前記高圧蒸発器は、１つまたは２つ以上でもよい。第一液化ガスポンプと第一高圧蒸発器の第一系列ライン（配管）と、第二液化ガスポンプと第二蒸発器の第二系列ライン（配管）とを有していてもよい。
【０００９】
前記熱交換器は、例えば、大気式熱交換器、高圧ガス加温器であってもよい。
前記加温手段は、例えば、電気ヒータであってもよい。
前記供給手段は、例えば、流量調整弁、圧力調整弁、開閉制御弁、減圧弁などを有していてもよい。前記供給手段は、第三圧力未満の圧力の高圧ガスをアトマイザーに供給することができる。
本発明において、高圧ガスは、１．０ＭＰａ以上の圧力のガスをいう。
【００１０】
前記第一圧力は、例えば、０．８ＭＰａから１．２ＭＰａであってもよい。
前記第二圧力は、例えば、１５ＭＰａから２４ＭＰａであってもよい。「略」は、例えば、基準値の±１０％である。
前記第三圧力は、第二圧力の１／３〜１／２程度で、例えば、５ＭＰａから１２ＭＰａであってもよい。
前記第一圧力＜前記第三圧力＜前記第二圧力の関係が成立している。
前記第一温度は、大気温度であり、例えば、冬であれば０℃、夏であれば２５℃程度である。
前記第二温度は、第一温度より高く、アトマイザーによる金属粉製造条件に応じて設定される。
【００１１】
本発明によれば、ガス圧縮機を用いることなく、所望の圧力、温度の高圧ガスを安定的に高圧ガスアトマイザーに供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態１のガス供給システムの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（実施形態１）
実施形態１の高圧ガスアトマイザー用のガス供給システムの一例を示す図である。
貯槽２は、タンクローリー１から液化ガスが供給されて、液化ガスを蓄える。本実施形態では、液化ガスは液体窒素であって、第一圧力の状態で貯留されている。第一圧力は、例えば、０．９５ＭＰａ〜０．９８ＭＰａである。
なお、タンクローリーに限定されず、他の輸送手段、液化ガス配管を介して液化ガスが貯槽２に送られてもよい。
【００１４】
第一液化ガスポンプ３１は、貯槽２から送られる液体窒素を、第一圧力より高い第二圧力に昇圧し、下流の第一高圧蒸発器４１へ送る。第一高圧蒸発器４１は、第二圧力の液体窒素をガス化させて、第二圧力の高圧窒素ガスにする。高圧窒素ガスは蓄圧ユニット５へ送られ、第二圧力を維持した状態で蓄えられる。
【００１５】
第二液化ガスポンプ３２は、貯槽２から送られる液体窒素を、第一圧力より高い第二圧力に昇圧し、下流の第二高圧蒸発器４２へ送る。第二高圧蒸発器４２は、第二圧力の液体窒素をガス化させて、第二圧力の高圧窒素ガスにする。高圧窒素ガスは蓄圧ユニット５へ送られ、第二圧力を維持した状態で蓄えられる。
本実施形態では、第二圧力は、例えば、１１ＭＰａ〜２０ＭＰａである。
【００１６】
第一液化ガスポンプ３１と第二液化ガスポンプ３２は、同時あるいは部分的に重なったタイミングで稼働し、第一高圧蒸発器４１または第二高圧蒸発器４２を介して高圧窒素ガスを蓄圧ユニット５へ送りこんでもよく、完全に重ならないタイミングで、稼働してもよい。
【００１７】
本実施形態では、蓄圧ユニット５は、１つまたは２以上の蓄圧器と、１つまたは２以上の制御弁を有して構成されている。
また、第一、第二液化ガスポンプ３１、３２は、蓄圧ユニット５の各蓄圧器に接続された圧力計の測定圧力が第一閾値以下になった場合に自動的に起動して貯槽２から液体窒素を取り出し、第一、第二高圧蒸発器４１、４２を経由させて高圧窒素ガスにしてから蓄圧ユニット５に送りこむ。そして、第一、第二液化ガスポンプ３１、３２は、圧力計が第二閾値（＞第一閾値）に達したら停止する。稼働開始と停止に連動して、貯槽２の出口弁あるいは貯槽２から第一、第二液化ガスポンプを繋ぐ配管に設置される弁（不図示）が開閉制御される。
【００１８】
不図示の制御装置が、第一液化ガスポンプ３１、第二液化ガスポンプ３２、第一高圧蒸発器４１、第二高圧蒸発器４２、蓄圧ユニット５の駆動を制御し、かつ、それらを繋ぐ配管の経路選択を不図示の弁において、弁開閉あるいは流量調節で制御してもよい。
【００１９】
高圧圧力調整ユニット６は、蓄圧ユニット５の各蓄圧器から送られる高圧窒素ガスを、第二圧力より低圧の第三圧力に減圧する。また、高圧圧力調整ユニット６は、第一、第二高圧蒸発器４１、４２から直接送られる高圧窒素ガスを、第二圧力より低圧の第三圧力に減圧してもよい。
本実施形態において、第三圧力は、第二圧力の１／３〜１／２程度で、例えば、５ＭＰａ〜１２ＭＰａであり、アトマイザー１０による金属粉製造条件に応じて設定されてもよい。
高圧圧力調整ユニット６は、例えば、蒸発弁、バッファタンクなどを有していてもよい。
【００２０】
大気式熱交換器７は、高圧圧力調整ユニット６で調圧された第三圧力の窒素ガスの温度を第一温度（大気温度まであるいは大気温度に近づく）まで昇温する。第一温度は、大気式熱交換器７の出口で、ガス温度測定手段によって測定されてもよい。
そして、電気ヒータ８は、大気式熱交換器７の下流に設置されており、第三圧力の窒素ガスを大気温度より高い第二温度に加温する。第二温度は、電気ヒータ８の出口で、ガス温度測定手段によって測定されてもよい。
高圧窒素ガスは、例えば、高圧圧力調整ユニット６の減圧弁で圧力低下するとともに０℃以下になる。そのため、高圧圧力調整ユニット６より下流で、大気式熱交換器７と電気ヒータ８の２段階の昇温を行う。本実施形態において、第二温度は、例えば、大気温度より高く１００℃以下または４０℃〜６０℃であり、アトマイザー１０による金属粉製造条件に応じて設定される。
大気式熱交換器７を使用することで、電気ヒータ８の容量を削減でき、昇温を効果的に行え、装置のイニシャルコストおよびランニングコスト（電気代）も大幅に削減できる。
【００２１】
供給ユニット９は、大気式熱交換器７と電気ヒータ８で第二温度までに加温された第三圧力の窒素ガスを高圧ガスアトマイザー１０へ供給する。
供給ユニット９は、流量調整弁、圧力調整弁、開閉制御弁、減圧弁などを有していてもよく、第三圧力未満の圧力に減圧させた窒素ガスを高圧ガスアトマイザー１０に供給する。本実施形態では１ＭＰａ以上で第三圧力未満の圧力で窒素ガスを供給できる。
【００２２】
（別実施形態）
高圧ガスアトマイザー１０または管理制御装置（不図示）からの制御信号に基づいて、高圧圧力調整ユニット６が、高圧窒素ガスを高圧ガスアトマイザー１０に供給するように構成されていてもよい。
不図示の制御装置は、高圧ガスアトマイザー１０による金属粉製造条件に応じた、高圧ガスの温度、圧力値となるように、大気式熱交換器７、電気ヒータ８、供給ユニット９を制御してもよい。
本実施形態では、第一、第二高圧蒸発器４１、４２を有する構成であったが、これに制限されず、単一の高圧蒸発器を有し、第一液化ガスポンプ３１および／または第二液化ガスポンプ３２から送られた高圧液化ガスを高圧ガスにする構成であってもよい。
また、第一液化ガスポンプ３１および第二液化ガスポンプ３２を有する構成であったが、これに制限されず、単一の液化ガスポンプと単一の高圧蒸発器のみを有する構成であってもよい。
【符号の説明】
【００２３】
１      タンクローリー
２      貯槽
３１    第一液化ガスポンプ
３２    第二液化ガスポンプ
４１    第一高圧蒸発器
４２    第二高圧蒸発器
５      蓄圧ユニット
６      高圧圧力調整ユニット
７      大気式熱交換器
８      電気ヒータ
９      供給ユニット
１０    高圧ガスアトマイザー
【図１】
2020182900.tif 000003