(57)【要約】【課題】中位径以下の微粉の回収効率を高めることが可能なイクロン捕集装置を提供する。【解決手段】本開示のサイクロン捕集装置は、粉末を運ぶ気流から前記粉末を分離するサイクロン捕集装置であって、鉛直方向に延びる中心軸Ｃを有する円柱状内部空間Ｓ１を規定する上側部分１０Ａ、及び、円柱状内部空間Ｓ１に連続する逆円錐状内部空間Ｓ２を規定する下側部分１０Ｂを含むハウジング１０と、ハウジング１０に設けられ、粉末を運ぶ気流を逆円錐状内部空間に導入して旋回させる入口管２０と、上側部分１０Ａに設けられ、中心軸に沿って円柱状内部空間Ｓ１に突出する出口管３０とを備える。出口管は、内筒と、内筒よりも下方に延びる外筒とを有する二重管構造を有している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末を運ぶ気流から前記粉末を分離するサイクロン捕集装置であって、
鉛直方向に延びる中心軸を有する円柱状内部空間を規定する上側部分、及び、前記円柱状内部空間に連続する逆円錐状内部空間を規定する下側部分を含むハウジングと、
前記ハウジングに設けられ、前記粉末を運ぶ気流を前記円柱状内部空間及び逆円錐状内部空間に導入して旋回させる入口管と、
前記ハウジングの前記上側部分に設けられ、前記中心軸に沿って前記円柱状内部空間に突出する出口管と、を備え、
前記出口管は、内筒と、前記内筒よりも下方に延びる外筒とを有する二重管構造を有している、サイクロン捕集装置。
【請求項２】
前記外筒の下端は、前記内筒の下端よりも１ｍｍ以上下方に位置している、請求項１に記載のサイクロン捕集装置。
【請求項３】
前記外筒の外径ｄは、前記ハウジングの内径Ｄの４分の１以上である、請求項１又は２に記載のサイクロン捕集装置。
【請求項４】
前記内筒の外径ｆは、前記外筒の外径ｄの９０％以下である、請求項１から３のいずれかに記載のサイクロン捕集装置。
【請求項５】
前記入口管の前記ハウジングの入り口における幅をｗ、ｗ−（Ｄ−ｄ）／２を干渉幅Ｌとするとき、干渉幅Ｌはｗ／５以下である、請求項１から４のいずれかに記載のサイクロン捕集装置。
【請求項６】
干渉幅Ｌは、−ｗ以上０以下である、請求項５に記載のサイクロン捕集装置。
【請求項７】
前記粉末の９０質量％以上は、希土類磁石合金の粉末粒子から構成されている、請求項１から６のいずれかに記載のサイクロン捕集装置。
【請求項８】
前記粉末を構成する粒子の比重は、７ｇ／ｃｍ３以上である、請求項７に記載のサイクロン捕集装置。
【請求項９】
前記出口管が前記円柱状内部空間に突出する部分の長さを変化又は変更する粒度分布調整部を備える、請求項１から８のいずれかに記載のサイクロン捕集装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載のサイクロン捕集装置と、
前記サイクロン捕集装置の入口管に接続されたジェットミル粉砕装置と、
を備える、希土類磁石合金粉砕システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の希土類磁石合金粉砕システムを用いて実行するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法であって、
ジェットミル粉砕装置により、第１の粒度分布を有するＲ−Ｔ−Ｂ系合金の第１の粉末を用意する工程と、
前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粉末の粉末を前記サイクロン捕集装置によって気流から分離して、第２の粒度分布を有するＲ−Ｔ−Ｂ系合金の第２の粉末を得る工程と、
を含む、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、サイクロン捕集装置、希土類磁石合金粉砕システム、及びＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石（Ｒは希土類元素のうち少なくとも一種であり、Ｎｄ及びＰｒの少なくとも１種を含み、Ｔは遷移金属元素のうち少なくとも一種でありＦｅを必ず含む。Ｂはホウ素である。）は、Ｒ２Ｆｅ１４Ｂ型結晶構造を有する化合物の主相と、この主相の粒界部分に位置する粒界相および微量添加元素や不純物の影響により生成する化合物相とから構成されており、永久磁石の中で最も高性能な磁石として知られている。このため、ハードディスクドライブのボイスコイルモータ（ＶＣＭ）、電気自動車（ＥＶ、ＨＶ、ＰＨＶ）用モータ、産業機器用モータなどの各種モータや家電製品など多種多様な用途に用いられている。
【０００３】
このようなＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、原料合金粉末を準備する工程、原料合金粉末をプレス成形して粉末成形体を作製する工程、粉末成形体を焼結する工程を経て製造される。原料合金粉末は、例えば、以下の方法で作製される。
【０００４】
まず、インゴット法又はストリップキャスト法などの方法によって各種原料金属の溶湯から原料合金を製造する。得られた原料合金を粉砕工程に供し、所定の粒径分布を有する合金粉末を得る。この粉砕工程には、通常、粗粉砕工程と微粉砕工程とが含まれており、前者は、例えば水素脆化現象を利用して、後者は例えば気流式粉砕機（ジェットミル）を用いて行われる。
【０００５】
このような粉砕工程によって得られた合金粉末は、そのままでは必ずしもＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造に適しておらず、適切な粒度（粒子径）分布を持つように分級が行われる場合がある。分級とは、粉末（粉体）を構成する粒子を、粒子の大きさに応じて分別する操作である。
【０００６】
特許文献１は、遠心力を利用して分級を行うサイクロン式分級装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−１５５９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来のサイクロン式分級装置は、電子素材の研磨材料の粒度調整、資源リサイクルにおける粉末の分離など、粉末粒子の比重が比較的小さな粒子の分級に用いられることが多かった。これに対して、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を製造するための合金粉末の比重は、非常に大きく、例えば７ｇ／ｃｍ３以上に達する。サイクロン式分級装置は、気流によって粉末粒子を運び、遠心力によって分離するため、軽い粒子の分級に優れていても、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石用合金粉末の捕集装置として必ずしも適しておらず、回収（捕集）効率が十分ではないことが本発明者の検討によってわかった。
【０００９】
本開示の実施形態は、このような課題を解決するサイクロン捕集装置、希土類磁石合金粉砕システム、及びＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示のサイクロン捕集装置は、例示的な実施形態において、粉末を運ぶ気流から前記粉末を分離するサイクロン捕集装置であって、鉛直方向に延びる中心軸を有する円柱状内部空間を規定する上側部分、及び、前記円柱状内部空間に連続する逆円錐状内部空間を規定する下側部分を含むハウジングと、前記ハウジングに設けられ、前記粉末を運ぶ気流を前記円柱状内部空間及び逆円錐状内部空間に導入して旋回させる入口管と、前記ハウジングの前記上側部分に設けられ、前記中心軸に沿って前記円柱状内部空間に突出する出口管と、を備え、前記出口管は、内筒と、前記内筒よりも下方に延びる外筒とを有する二重管構造を有している。
【００１１】
ある実施形態において、前記外筒の下端は、前記内筒の下端よりも１ｍｍ以上下方に位置している。
【００１２】
ある実施形態において、前記外筒の外径ｄは、前記ハウジングの内径Ｄの４分の１以上である。
【００１３】
ある実施形態において、前記内筒の外径ｆは、前記外筒の外径ｄの９０％以下である。
【００１４】
ある実施形態において、前記入口管の前記ハウジングの入り口における幅をｗ、ｗ−（Ｄ−ｄ）／２を干渉幅Ｌとするとき、干渉幅Ｌはｗ／５以下である。
【００１５】
ある実施形態において、干渉幅Ｌは、−ｗ以上０以下である。
【００１６】
ある実施形態において、前記粉末の９０質量％以上は、希土類磁石合金の粉末粒子から構成されている。
【００１７】
ある実施形態において、前記粉末を構成する粒子の比重は、７ｇ／ｃｍ３以上である。
【００１８】
ある実施形態において、前記出口管が前記円柱状内部空間に突出する部分の長さを変化又は変更する粒度分布調整部を備える。
【００１９】
本開示の希土類磁石合金粉砕システムは、例示的な実施形態において、上記いずれかのサイクロン捕集装置と、前記サイクロン捕集装置の入口管に接続されたジェットミル粉砕装置と、
を備える。
【００２０】
本開示の希土類磁石の製造方法は、例示的な実施形態において、前記希土類磁石合金粉砕システムを用いて実行するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法であって、ジェットミル粉砕装置により、第１の粒度分布を有するＲ−Ｔ−Ｂ系合金の第１の粉末を用意する工程と、前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金粉末の粉末を前記サイクロン捕集装置によって気流から分離して、第２の粒度分布を有するＲ−Ｔ−Ｂ系合金の第２の粉末を得る工程と、を含む。
【発明の効果】
【００２１】
本開示の実施形態によれば、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石用合金の粉末粒子の捕集に優れ、回収効率を従来よりも向上させ得るサイクロン捕集装置が提供される。また、このサイクロン捕集装置を用いる希土類磁石合金粉砕システム及びＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本開示のサイクロン捕集装置１００の斜視図である。
【図２】図２は、本開示のサイクロン捕集装置１００の主要部の構成を模式的に示す断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、ハウジング１０、入口管２０、及び出口管３０の配置構成例を示す断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、ハウジング１０、入口管２０、及び出口管３０の他の配置構成例を示す断面図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、ハウジング１０、入口管２０、及び出口管３０の更に他の配置構成例を示す断面図である。
【図４】図４は、サイクロン捕集装置１００の改変例における主要部の構成を模式的に示す断面図である。
【図５】図５は、本実施形態における希土類磁石合金粉砕システム１０００の構成例を模式的に示す図である。
【図６】図６は、サイクロン捕集装置１００の実施例及び比較例１による粒度分布を示すグラフである。
【図７】図７は、サイクロン捕集装置１００の実施例及び比較例２による粒度分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本開示の実施形態を説明する前に、本発明者が見出した知見と背景から説明する。
【００２４】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の原料合金の微粉砕を気流式粉砕機（ジェットミル）を用いて行うとき、粉砕によって得られた微粉末に含まれる粒子径の大きな粉末粒子は、分級ロータによって分別される。この場合、所定の粒子径（微粉末の中位径）よりも小さな粒子径を有する粒子（以下、単に「微粒子」と称する）は分別されず、最終的に捕集された粉末の一部を構成することになる。
【００２５】
ジェットミルによって粉砕され、分級ロータを介してサイクロン捕集装置に投入された粉末粒子は、固気分離の後、下方に位置する回収ケースで回収（捕集）される。しかし、粉末粒子を運ぶ気体の出口（出口管）は、サイクロン捕集装置の上方部にしかないため、固気分離後の気体の流れは、サイクロン槽の中央部において、下降気流から上昇気流に反転する。このとき、反転した上昇気流も下降気流と同様に旋回流である。サイクロン槽の中心軸付近では、このような下降旋回気流と上昇旋回気流が混在するため、固気分離されるべき粉末粒子の一部(特に中位径以下のサイズを有する微粒子)が、回収されずに上昇気流に巻き込まれて出口管から排出されてしまうことがある。
【００２６】
本発明者は、下降旋回流と上昇旋回流の境界部における乱流化を抑制する二重サイクロン構造を採用することにより、上記の問題を解決し、粉末粒子の回収効率を高めるとともに、回収される粉末の粒度分布をよりシャープなものとすることができることを見出した。本開示の実施形態によれば、ジェットミル装置の後段に接続され、例えば比重が７ｇ／ｃｍ３以上の重い合金粉末から正規分布に近い粒度分布を持つ粉末を高い回収率（回収効率）で得ることのできるサイクロン捕集装置が提供される。なお、本開示における粒度分布は、乾式法によるレーザ回折散乱法を用いて測定した。
【００２７】
以下、図面を参照しながら、本開示のサイクロン捕集装置の実施形態を説明する。
【００２８】
まず、図１及び図２を参照して、本実施形態におけるサイクロン捕集装置１００の概略構成を説明する。図１は、サイクロン捕集装置１００の斜視図であり、図２は、サイクロン捕集装置１００の主要部の構成を模式的に示す断面図である。図面には、参考のため、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸が模式的に示されている。図１では、Ｚ軸が鉛直方向に平行である。
【００２９】
本実施形態におけるサイクロン捕集装置１００は、粉末を運ぶ気流から粉末を分離するために使用される。具体的には、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石用の原料合金が前段のジェットミルで粉砕され、粉砕によって生成された粉末粒子（個体）が、粉砕に利用された気体とともに配管を通って、サイクロン捕集装置１００に供給される。本実施形態におけるサイクロン捕集装置１００が分離する粉末の９０質量％以上は、希土類磁石合金の粉末粒子から構成されていることが好ましく、前記粉末を構成する粒子の比重は、７ｇ／ｃｍ３以上である。Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石用原料合金は非常に活性であり、酸化しやすい。このため、ジェットミルで使用される気体としては、発熱・発火の危険性の回避、不純物としての酸素含有量を低減させて磁石の高性能化を図るため、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガスが用いられる。不活性ガス（粉砕ガス）と粉砕された合金粉末との混合物が高速な気流をなして、サイクロン捕集装置１００に送られてくる。サイクロン捕集装置１００は、これらの粉砕ガスと微粉末とを分離するために利用される。なお、このような固気分離のために、サイクロン捕集装置１００を用いず、バッグフィルタを用いることも可能であるが、フィルタの破損による微粉末の大気飛散などが環境面、安全面に与える影響が大きい。本開示の実施形態では、サイクロン捕集装置によって分離された後の気体から、さらにバッグフィルタを併用して微粒子を分離してもよい。
【００３０】
図示されているサイクロン捕集装置１００は、上側部分１０Ａ及び下側部分１０Ｂを含むハウジング（サイクロン槽）１０を備えている。ハウジング１０の上側部分１０Ａは、鉛直方向（Ｚ軸方向）に延びる中心軸Ｃを有する円柱状内部空間Ｓ１を規定する。下側部分１０Ｂは、円柱状内部空間Ｓ１に連続する逆円錐状内部空間Ｓ２を規定する。円柱状内部空間Ｓ１は、必ずしも数学的に厳密な意味での円柱形状を有している必要はなく、高さ（鉛直方向における位置）によって内径又は外径が僅かに変化していてもよい。
【００３１】
サイクロン捕集装置１００は、ハウジング１０の上側部分１０Ａ又は下側部分１０Ｂに設けられた入口管（インレット）２０と、ハウジング１０の上側部分１０Ａに設けられた出口管（アウトレット）３０とを備えている。入口管２０は、粉末を運ぶ気流を逆円錐状内部空間Ｓ２に導入して旋回させる。もちろん、入口管２０から供給される気流は、円柱状内部空間Ｓ１にも導入されて旋回し得る。
【００３２】
本開示の実施形態において、最も特徴的な点のひとつは、図２に示されるように、出口管３０が内筒３０ａと、内筒３０ａよりも下方に突出している外筒３０ｂとを有する二重管構造を備えている点にある。より詳細には、出口管３０の内筒３０ａ及び外筒３０ｂは、中心軸Ｃに沿って円柱状内部空間Ｓ１に突出している。ハウジング１０の上側部分１０Ａは、図２に示すように、円柱状内部空間Ｓ１の上端を規定する天板１０Ｔを有している。出口管３０の一部は、天板１０Ｔから中心軸Ｃに沿ってハウジング１０の内部に突出している。内筒３０ａの突出部は、中心軸Ｃに沿って長さａを有しており、外筒３０ｂの突出部は、中心軸Ｃに沿って長さｂを有している。図示されている例において、出口管３０の外筒３０ｂの下端は、入口管２０の下端よりも、低い位置にある。出口管３０の外筒３０ｂの下端は、入口管２０の下端よりも高い位置にあってもよい。しかし、中位径以下の微粒子の排出を抑制するという観点からは、出口管３０の外筒３０ｂの下端は、入口管２０の下端よりも低い位置にあることが望ましい。
【００３３】
後述する理由により、外筒３０ｂの下端は、内筒３０ａの下端よりも１ｍｍ以上下方に位置していることが好ましく、外筒３０ｂの下端は、内筒３０ａの下端よりも５ｍｍ以上下方に位置していることがさらに望ましい。
【００３４】
次に図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃを参照する。これらの図は、ハウジング１０に対する入口管２０及び出口管３０の配置例を示す断面図である。断面は、鉛直方向を横切る水平面（ＸＹ面）に平行である。ハウジング１０の内部空間Ｓ１、Ｓ２には、入口管２０から噴き出す気体によって高速の気流が形成される。入口管２０の接続位置は、図示される例に限定されない。なお、図１に示した例では、入口管２０がハウジング１０の上側部分１０Ａに接続されているが、ハウジング１０の下側部分１０Ｂに接続されていてもよい。以下、入口管２０がハウジング１０の上側部分１０Ａに接続されている例について説明する。
【００３５】
ハウジング１０、入口管２０及び出口管３０には、希土類合金の粉末が衝突しても研削されにくいように、ニッケル又はクロムのめっき処理を施したり、ニッケル、クロム、ホウ素などの合金やジルコニアなどのセラミックスの溶射を行ったりすることもある。
【００３６】
図１には、旋回しながら下降する気流が破線で模式的に表されている。また、旋回しながら上昇する気流が一点鎖線で示されている。サイクロン捕集装置１００の基本的な作用として、入口管２０から加速された固気混合体がサイクロン捕集装置１００の内部に流入すると、軸対称形の内部空間（Ｓ１、Ｓ２）において高速の旋回流が形成される。気流に運ばれる粉末の粒子は、旋回運動に伴う遠心力及び重力により、ハウジング１０の内壁に衝突しながら下降していく。ハウジング１０の下側部分１０Ｂが逆円錐状に狭く絞られた構造を有しているため、ハウジング１０の下部へ固気混合体が向かうにつれ、さらに旋回流が加速する。このため、相対的に細かい微粒子も遠心力によって旋回流の外側に追いやられ、内部空間Ｓ１、Ｓ２の中央部で気体が出口管３０の方向へ逆流上昇する気流が発生する。この気流は、粉末粒子が非常に高い割合で除去された状態で中央付近を旋回しながら上昇し、出口管３０を通って外部に吐き出されるため、固気分離を行うことが可能になる。ハウジング１０の下端には、排出口４０を介して粉末捕集器などの装置又は容器が接続され、随時、ハウジング１０の下端に集まった粉末が捕集される。
【００３７】
こうして、ハウジング１０の内部空間Ｓ１、Ｓ２は、遠心分離室として機能し、モータなどの機械的な装置を必要としない固気分離が実現する。なお、遠心力及び粉末粒子の自重を利用して分級を行うため、微粒子の一部は上昇気流又は乱流に乗って出口管３０から排出されてしまうことがある。
【００３８】
本開示の実施形態では、出口管３０の構造を二重化することにより、このような微粒子の排出量を精密に制御し、粒度分布の調整及び回収率向上を実現することができる。出口管３０の後段には、配管を介して不図示のバックフィルタ装置を接続してもよい。バックフィルタ装置は、サイクロン捕集装置１００から排出された気流中にわずかに含まれる微粒子を気流から分離する。
【００３９】
従来、サイクロン捕集装置の入口管及び出口管について種々の検討がなされてきたが、いずれも、やむを得ず排出される微粒子の回収歩留まりを向上させることが目的とされていた。これは、従来、ジェットミル粉砕及びサイクロン捕集が、主に医薬品、セラミックス粉末、カーボントナーなどの製造分野で利用され、これらの粉末の比重は１〜４ｇ／ｃｍ３程度であり、サイクロンでの固気分離を行うとき、遠心力が小さく、回収率が低かったためと考えられる。
【００４０】
本発明者は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石用の原料合金の比重が７．５ｇ／ｃｍ３以上と比較的大きいことを利用し、上記の構成を採用することにより、下降気流と上昇気流との境界で整流化を実現することで微粒子の排出を抑制することが可能になることを見出した。本実施形態によれば、回収される粉末のうち、特に中位径以下の微粒子の回収量を高めることが可能となる。以下、この点を説明する。
【００４１】
本開示の実施形態に係るサイクロン捕集装置が備える新規な構造を「二重サイクロン構造」と呼んでもよい。二重サイクロン構造は、内筒３０ａ及び外筒３０ｂによって実現されている。内筒３０ａ及び外筒３０ｂは、鉛直方向（Ｚ軸方向）に延びており、天板１０Ｔの法線に対して平行な位置関係にある。内筒３０ａ及び外筒３０ｂは、天板１０Ｔに固定されていてもよいし、内筒３０ａ及び外筒３０ｂの突出部の長さが調節可能に支持されていてもよい。
【００４２】
内筒３０ａは、外筒３０ｂよりも下方（Ｚ軸負方向）には突出していない。内筒３０ａが外筒３０ｂよりも突出していると、下降気流と上昇気流との境界部における乱流化を防止して整流化する効果が得られないことがわかった。
【００４３】
外筒３０ｂの寸法は、入口管２０及びハウジング１０の寸法に応じて決定される。入口管２０からサイクロン捕集装置１００の内部に流入してきた固気混合流体は、ハウジング１０の内部で旋回気流を形成するが、流入直後に外筒３０ｂに衝突すると、乱流化してしまう。流入する固気混合流体自体は、ある程度の広がりを持ってしまうため、外筒３０ｂに全く衝突しない構造を実現することは困難である。以下、この点を、図３Ａ〜図３Ｃを参照しながら説明する。ここでは、ハウジング１０の内径をＤ、出口管３０の内筒３０ａの外径をｆ、外筒３０ｂの外径をｄ、入口管２０のハウジング１０の入り口における幅をｗとする。また、ｗ−（Ｄ−ｄ）／２を干渉幅Ｌと定義する。
【００４４】
本発明者による実験及び考察の結果、上述した乱流化を抑制するため、干渉幅Ｌは、入口管２０のハウジング１０の入り口における幅ｗの１／５以下であることが望ましいことがわかった。また、干渉幅Ｌは、−ｗ以上０以下であることが更に望ましいことがわかった。図３Ａに示されるように干渉幅Ｌが正の値を有していると、本来の旋回方向とは反対の方向への気流(破線の矢印)が発生するためである。また、図３Ｃに示すように、ハウジング１０の内径Ｄに比べて出口管３０の外筒３０ｂの外径ｄが格段に小さな場合、十分な旋回流が得られず、反対方向への気流(破線の矢印)が発生する可能性がある。このため、ｄ≧１／４Ｄの関係が満たされていることが望ましい。言い換えると、外筒３０ｂの外径ｄは、ハウジング１０の内径Ｄの４分の１以上であることが望ましい。
【００４５】
二重サイクロン構造を備える本開示の実施形態では、外筒３０ｂの内部にも旋回流が発生する。より詳細には、外筒３０ｂと内筒３０ａとの間において、小型サイクロンの機能が実現する。その結果、従来のサイクロン捕集装置では、下降旋回流と上昇旋回流との境界部分に生成される乱流域によって巻き上げられ、出口管から排出されてしまっていた微細な粒子を排出させることなく回収することが可能になる。このような作用を奏するには、内筒３０ａの外径ｆと外筒３０ｂの外径ｄとの間には、ｆ≦０．９ｄの関係が満たされていることが望ましい。言い換えると、内筒３０ａの外径ｆは、外筒３０ｂの外径ｄの９０％以下であることが望ましい。
【００４６】
内筒３０ａの天板１０Ｔからの長さａと外筒３０ｂの天板１０Ｔからの長さｂとの間では、ａ＜ｂの関係が満たされていることが必要である。外筒３０ｂの内部に形成される高さがｂ−ａの空間を確保し、その空間内で旋回流による遠心分離を実現する必要がある。粉末の平均粒径は３〜５μｍと比較的小さいことから、ｂ−ａは１ｍｍ以上あればよく、５ｍｍ以上であることが更に望ましい。
【００４７】
内筒３０ａは径が同一の円筒形状でもいいし、図４に示すように、下部の開口寸法を小さくした逆円錐状の円筒形状を有していてもよい。
【００４８】
以下、本実施形態におけるサイクロン捕集装置１００を用いる希土類磁石合金粉砕システム及びＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法の実施形態を説明する。
【００４９】
図５は、本実施形態における希土類磁石合金粉砕システム１０００の構成例を模式的に示す図である。この例において、希土類磁石合金粉砕システム１０００は、本開示の実施形態に係るサイクロン捕集装置１００と、サイクロン捕集装置１００の入口管２０に接続されたジェットミル粉砕装置２００と、サイクロン捕集装置１００の出口管３０に接続されたバックフィルタ装置３００とを備えている。
【００５０】
ジェットミル粉砕装置２００は、不図示の原料タンクから原料投入パイプ３４を介して被粉砕物の供給を受ける。原料投入パイプには複数のバルブが設けられ、バルブの開閉によってジェットミル粉砕装置２００の内部圧力が適切に維持される。ジェットミル粉砕装置２００の内部に導入された被粉砕物は、不図示のノズル口からの不活性ガスの高速噴射によって被粉砕物同士の相互衝突や粉砕を効率的に進行させるために設置された衝突板との衝突によって細かく粉砕される。このようにして微粉砕された粉末粒子は上昇気流に乗って上部の排出口からサイクロン捕集装置１００の入口管２０に導かれる。粉砕が不十分な粗い粒子は、中位径以上の粗粒子の分級するために設置された分級ロータにより分別され、ジェットミル粉砕装置２００の内部に残り、更に衝突による粉砕処理工程を受けることになる。この粗粒子の分級については分級ロータを用いても良いし、旋回流による遠心分離を用いても良い。こうして、ジェットミル粉砕装置２００に投入された被粉砕物は、例えば中位径が３〜５μｍ程度の粒度分布を持つ微粉末（第１の粒度分布を有するＲ−Ｔ−Ｂ系合金の第１の粉末）に粉砕されてからサイクロン捕集装置１００に移動することになる。
【００５１】
サイクロン捕集装置１００では、入口管２０を通って内部に供給された粉末及び気体の混合物から粉末と気体の分離を行う。具体的には、気体から分離された粉末（第２の粒度分布を有するＲ−Ｔ−Ｂ系合金の第２の粉末）は、排出口４０を介して粉末捕集器５０で回収する。なお、本開示の実施形態において、第２の粉末における第２の粒度分布と、第１の粉末における第１の粒度分布とは、ほぼ同じ粒度分布となり得る。気体は出口管３０を介してバックフィルタ装置３００に供給される。バックフィルタ装置３００では微粒子が回収され、清浄な気体が排気口３２から外部に放出される。粉末捕集器５０で回収した粉末は、磁場中プレス成型、焼結工程など、公知の製造工程を経て、焼結磁石の製造に用いられる。
【００５２】
本実施形態における希土類磁石合金粉砕システム１０００では、例えば出口管３０の長さを調整することで、サイクロン捕集装置１００の内部における微粒子の挙動を制御することも可能になる。このような出口管長さの調整は、天板１０Ｔと出口管３０の接続部分を可変とし、突出部の長さを調整しても良いし、天板１０Ｔと出口管３０を一体型とした場合では天板１０Ｔと出口管３０の一体構造品を付け替えることでも対応できる。このような構造（粒度分布調整部）を備えることより、出口管３０を通って最終的な粉末から排除される微粒子の割合を調整して所望の粒度分布を実現することができる。
【００５３】
なお、本開示の実施形態では、ジェットミル粉砕装置２００とサイクロン捕集装置１００との間に中位径以下の微粒子を分級するための分級ロータを設ける必要は無いが、粒度分布の更なる調整を目的として分級ロータを設けてもよい。
【００５４】
（実施例）
水素吸蔵粉砕法により、Ｎｄ：２２．３ｍａｓｓ％、Ｐｒ：７．３ｍａｓｓ％、Ｂ：０．９ｍａｓｓ％、残部Ｆｅである希土類磁石合金の粗粉砕粉を準備した。なお、Ｃｏ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｎなどの微量添加元素が合計で約１ｍａｓｓ％添加されている。この合金の密度を測定した結果、７．５５ｇ／ｃｍ３であった。
【００５５】
純度９９．９％以上の窒素ガスを用い、ガス中の酸素含有量を０．１ｍａｓｓ％以下となる条件のもとで、平均粒度が３〜４μｍになるようにジェットミル粉砕を行い、得られた粉末をサイクロン捕集装置に供給した。
【００５６】
以下の表１、表２、表３は、それぞれ、実施例、比較例１、比較例２のサイクロン捕集装置の主要な形状要素及びそのサイズを示している。実施例のサイクロン捕集装置は、図１及び図２に示す構成を有しいている。比較例１、２のサイクロン捕集装置は、基本的には、図１に示す構成を備えているが、二重サイクロン構造を備えていない点で実施例の構造とは異なっている。
【００５７】
【表１】
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【００５８】
【表２】
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【００５９】
【表３】
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【００６０】
図６は、実施例及び比較例１のサイクロン捕集装置で得られた粉末の粒度分布を示すグラフである。図６において、実施例の粒度分布は実線で、比較例１の粒度分布は破線で示されている。図７は、実施例及び比較例２のサイクロン捕集装置で得られた粉末の粒度分布を示すグラフである。図７において、実施例の粒度分布は実線で、比較例１の粒度分布は破線で示されている。
【００６１】
実施例と比較例１との比較した結果、実施例では２〜３μｍ付近の粉末の存在割合が増加しており、より正規分布に近い粒度分布を呈していることがわかった。また、実施例と比較例２とを比較したところ、実施例では２〜３μｍ付近の粉末の存在割合が多く、正規分布に近い粒度分布でもあった。
【００６２】
実施例と比較例１〜２との差異は、出口管３０の全体として外径及び長さが粒度分布の改良効果をもたらす直接的な要因ではなく、実施例が採用している「二重サイクロン構造」がサイクロン捕集装置の回収効率を向上させていると認められる。このような回収効率の向上は、生産歩留を高め、コスト合理化につながる。また、出口管３０から排出され、廃却又はリサイクル処理せざるを得なかった粉末の量を抑制することができるため、省資源にも寄与する。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本開示のサイクロン捕集装置は、ジェットミルと組み言わせて利用され、希土類磁石合金粉砕システム、及びＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の製造方法に用いられる。
【符号の説明】
【００６４】
１０・・・ハウジング、１０Ａ・・・ハウジングの上側部分、１０Ｂ・・・ハウジングの下側部分、２０・・・入口管、３０・・・出口管、１００・・・サイクロン捕集装置、Ｓ１・・・円柱状内部空間、Ｓ２・・・逆円錐状内部空間
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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