(57)【要約】      （修正有）【課題】潤滑剤と母材粉末とを均一に混合することのできる潤滑剤と母材粉末との混合方法及び混合装置を提供する。【解決手段】非酸化性ガス６中で潤滑剤４が気化するように外熱式の熱源で加熱する加熱工程と加熱部を備え、バッチ式で、母材粉末５及び気化した潤滑剤を混合する混合工程と混合部を備え、母材粉末及び気化した潤滑剤を冷却する工程、冷却部を備え、さらに余剰の潤滑剤の再利用を可能とする再生工程、潤滑剤再生部を備える混合方法および装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非酸化性ガス中で潤滑剤が気化するように加熱する加熱工程と、
母材粉末及び気化した潤滑剤を混合する混合工程とを備えることを特徴とする潤滑剤と母材粉末との混合方法。
【請求項２】
混合した前記母材粉末及び前記気化した潤滑剤を冷却する冷却工程を備える請求項１に記載の潤滑剤と母材粉末との混合方法。
【請求項３】
前記混合工程がバッチ式である請求項１又は２に記載の潤滑剤と母材粉末との混合方法。
【請求項４】
前記加熱工程で用いる熱源が外熱式である請求項１〜３のいずれか１項に記載の潤滑剤と母材粉末との混合方法。
【請求項５】
余剰の潤滑剤を再利用可能にする潤滑剤再生工程を備える請求項１〜４のいずれか１項に記載の潤滑剤と母材粉末との混合方法。
【請求項６】
非酸化性ガス中で潤滑剤が気化するように加熱する加熱部と、
母材粉末及び気化した潤滑剤を混合する混合部とを備えることを特徴とする潤滑剤と母材粉末との混合装置。
【請求項７】
混合した前記母材粉末及び前記気化した潤滑剤を冷却する冷却部を備える請求項６に記載の潤滑剤と母材粉末との混合装置。
【請求項８】
前記混合部がバッチ式である請求項６又は７に記載の潤滑剤と母材粉末との混合装置。
【請求項９】
前記加熱部で用いる熱源が外熱式である請求項６〜８のいずれか１項に記載の潤滑剤と母材粉末との混合装置。
【請求項１０】
余剰の潤滑剤を再利用可能にする潤滑剤再生部を備える請求項６〜９のいずれか１項に記載の潤滑剤と母材粉末との混合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、潤滑剤と母材粉末との混合方法及び混合装置に関し、特に詳しくは、潤滑剤と母材粉末とを均一に混合することのできる潤滑剤と母材粉末との混合方法及び混合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、「鉄基粉末と、合金用粉末と、結合材と、あるいはさらに切削性改善用粉末とを含み、見かけ密度：３．１Ｍｇ／ｍ３以上を有する鉄基混合粉であって、前記合金用粉末あるいはさらに切削性改善用粉末が前記結合材によって前記鉄基粉末表面に固着され、前記鉄基粉末が見かけ密度：２．８５Ｍｇ／ｍ３以上を有するアトマイズ鉄粉、あるいは該アトマイズ鉄粉と還元鉄粉との混合粉であり、かつ前記鉄基粉末が、少なくとも粒径４５μｍ未満の粒子を１８．５質量％以下、粒径７５μｍ以上１５０μｍ未満の粒子を４６質量％以上、粒径１５０μｍ以上１８０μｍ未満の粒子を１０質量％未満、粒径１８０μｍ以上の粒子を０．５質量％以下、含む粒度分布を有することを特徴とする粉末冶金用鉄基混合粉」が記載されている（特許文献１の請求項１参照）。特許文献１に記載の鉄基粉末は、遊離潤滑剤を含有することもできる旨が記載されている（特許文献１の請求項６参照）。
【０００３】
しかしながら、潤滑剤の含有量は小さいことが多い。例えば、特許文献１に記載の粉末冶金用鉄基混合粉において、母材粉末である鉄基粉末、合金用粉末及び切削性改善用粉末の合計量１００重量部に対する潤滑剤の含有量は、０．１〜０．５重量部である（特許文献１の請求項７参照）。通常、母材粉末と潤滑剤とは粉末であり、潤滑剤の含有量が小さいので、潤滑剤が偏在し易く、均一に混合することが困難であった。母材粉末と潤滑剤とが均一に混合されていない場合は、母材粉末と潤滑剤との混合物の流動特性及び金型への充填性等が低下することがあるので、例えば粉末冶金で成形体毎に重量差異が生じ、更に焼結段階での成形体の割れ及び欠け等が生じる可能性がある。
【０００４】
そこで、潤滑剤及び母材粉末を均一に混合することができ、特に潤滑剤及び母材粉末が粉末であっても均一に混合することのできる、潤滑剤と母材粉末との混合方法及び混合装置が望まれていた。
【０００５】
【特許文献１】特許第３７００６３４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明が解決しようとする課題は、潤滑剤と母材粉末とを均一に混合することのできる潤滑剤と母材粉末との混合方法及び混合装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための手段として、
請求項１は、非酸化性ガス中で潤滑剤が気化するように加熱する加熱工程と、
母材粉末及び気化した潤滑剤を混合する混合工程とを備えることを特徴とする潤滑剤と母材粉末との混合方法であり、
請求項２は、混合した前記母材粉末及び前記気化した潤滑剤を冷却する冷却工程を備える請求項１に記載の潤滑剤と母材粉末との混合方法であり、
請求項３は、前記混合工程がバッチ式である請求項１又は２に記載の潤滑剤と母材粉末との混合方法であり、
請求項４は、前記加熱工程で用いる熱源が外熱式である請求項１〜３のいずれか１項に記載の潤滑剤と母材粉末との混合方法であり、
請求項５は、余剰の潤滑剤を再利用可能にする潤滑剤再生工程を備える請求項１〜４のいずれか１項に記載の潤滑剤と母材粉末との混合方法であり、
請求項６は、非酸化性ガス中で潤滑剤が気化するように加熱する加熱部と、
母材粉末及び気化した潤滑剤を混合する混合部とを備えることを特徴とする潤滑剤と母材粉末との混合装置であり、
請求項７は、混合した前記母材粉末及び前記気化した潤滑剤を冷却する冷却部を備える請求項６に記載の潤滑剤と母材粉末との混合装置であり、
請求項８は、前記混合部がバッチ式である請求項６又は７に記載の潤滑剤と母材粉末との混合装置であり、
請求項９は、前記加熱部で用いる熱源が外熱式である請求項６〜８のいずれか１項に記載の潤滑剤と母材粉末との混合装置であり、
請求項１０は、余剰の潤滑剤を再利用可能にする潤滑剤再生部を備える請求項６〜９のいずれか１項に記載の潤滑剤と母材粉末との混合装置である。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によると、潤滑剤と母材粉末とを均一に混合する潤滑剤と母材粉末との混合方法及び混合装置を提供することができる。
【０００９】
更に、この発明によると、混合した後の潤滑剤及び母材粉末を冷却することにより、潤滑剤が固形となって母材粉末に付着し、かつ母材粉末に固形の潤滑剤が均一に分布した状態となった混合物を得ることのできる混合方法及び混合装置を提供することができる。
【００１０】
また、この発明によると、潤滑剤及び母材粉末の混合をバッチ式で行うので、潤滑剤及び母材粉末の重量管理が容易である潤滑剤と母材粉末との混合方法及び混合装置を提供することができる。
【００１１】
この発明によると、粉末の清浄が容易となる潤滑剤と母材粉末との混合方法及び混合装置を提供することができる。
【００１２】
この発明によると、潤滑剤を再利用することにより、母材粉末と潤滑剤とを効率良く混合することのできる母材粉末と潤滑剤との混合方法及び混合装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
この発明の潤滑剤と母材粉末との混合方法（以下、単に「この発明の混合方法」と称することがある）は、加熱工程と、混合工程とを備える。
【００１４】
前記加熱工程は、非酸化性ガス中で潤滑剤が気化するように加熱する工程である。
【００１５】
この発明の混合方法で用いる潤滑剤としては、例えば金型内での母材粉末の流動性及び母材粉末の金型への充填性等を向上させることのできる化合物である限り適宜の化合物を用いることができる。前記潤滑剤の具体例としては、例えば熱可塑性樹脂、ステアリン酸金属塩例えばステアリン酸リチウム、ステアリン酸カルシウム、及びステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸亜鉛等、並びにステアリン酸アミド等、オレイン酸、オレイン酸アミド等を挙げることができ、好ましくはステアリン酸金属塩、特に好ましくはステアリン酸亜鉛を挙げることができる。
【００１６】
なお、この発明の混合方法に用いる母材粉末としては、例えば粉末冶金に供される粉末である限り、特に制限は無い。前記母材粉末の具体例としては、例えば鉄系粉末、鉄系粉末及び改質用粉末の混合物、並びに二酸化ウラン粉末等を挙げることができる。この発明の混合方法は、後述の混合工程において、潤滑剤を気化させた後に母材粉末と混合するので、母材粉末の平均粒径に依存することなく、潤滑剤と母材粉末とを均一に混合することができる。前記鉄系粉末又は鉄系粉末汚及び改質用粉末はその平均粒径が２０〜２００μｍであることが多く、前記二酸化ウラン粉末の１次粒子は平均粒径が数１０μｍであり、二酸化ウラン粉末の造粒粉は平均粒径が５００〜２０００μｍであることが多い。よって、この発明の混合方法により、母材粉末の平均粒径に依らずに潤滑剤と母材粉末とを混合することができるので、母材粉末の平均粒径の設定は、この発明の混合方法で得られる母材粉末と潤滑剤との混合物の流動特性及び金型への充填特性等を考慮することにより行えば良い。この発明の混合方法は、母材粉末が二酸化ウラン粉末であるときに、好適である。なぜならば、この発明の混合方法を採用して大量に二酸化ウランペレットを製造すると、均一な重量を有する二酸化ウランペレットを製造することができるからである。
【００１７】
ここで、この発明の混合方法で用いる非酸化性ガスとしては、例えば加熱される化合物を酸化しないガスであればよく、具体的には不活性ガス及び還元性ガス等を挙げることができる。前記不活性ガスとしては、例えば反応性を有しないガスを用いることができ、具体的には窒素、二酸化炭素、ヘリウム及びアルゴン等を挙げることができる。前記還元性ガスとしては、具体的には水素及び電子を容易に供与することのできる物質等を挙げることができる。
【００１８】
前記加熱工程では、潤滑剤の沸点以上に加熱することにより、潤滑剤を気化させる。加熱工程では、潤滑剤を気化させることができ、かつ潤滑剤の変質及び焼失が生じない限り、潤滑剤の種類に応じて適宜の温度に加熱される。加熱工程にて加熱する際の圧力としては通常の場合、常圧である。もっとも、加圧下であっても良い。具体的には、加熱により若干の加圧になる程度の約１×１０−２ＭＰａで十分であり、積極的に加圧しなくても良い。また、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を選択すると、ステアリン酸亜鉛の常圧下での沸点は約２５０〜３００℃であるから、常圧下での加熱温度は３００〜３５０℃が好適である。どのような潤滑剤を選択するにしても、加圧下で加熱する場合には、その潤滑剤の常圧下での沸点を考慮して加熱温度を適宜に選択することができる。加熱工程においては、母材粉末と潤滑剤とを１つの加熱用容器に投入して母材粉末と潤滑剤とを加熱する方法、又は、潤滑剤を加熱用容器に投入して潤滑剤を加熱する方法を採用することができる。
【００１９】
前記潤滑剤を加熱工程に供する際の潤滑剤の状態は、固体状、液体状又は固体と液体との混合状態のいずれであっても良い。また、固体の潤滑剤を加熱工程に供する場合の潤滑剤の形態は、特に制限は無く、塊状等でも良いが、潤滑剤の気化時間短縮及び加熱に要するエネルギーの節約という見地から、粒状、ペレット状又は粉末状であるのが好ましい。
【００２０】
従来、母材粉末と潤滑剤とを混合するには、母材粉末と潤滑剤の粉末とを混合しておき、母材粉末と潤滑剤との混合状態を均一に近づけることができるように、潤滑剤粉末の粒径を揃え、かつ篩い分けをして一定粒径以下にする必要があった。しかしながら、この発明の混合方法及び後述の混合装置は、潤滑剤を気化させるので、潤滑剤の篩い分けをする必要も無く、粉末の潤滑剤を用いる必要もない。したがって、この発明の方法は、作業工程の簡略化を実現する。
【００２１】
前記混合工程は、母材粉末及び気化した潤滑剤を混合する工程である。
【００２２】
気体の潤滑剤と粉末状の母材粉末とを均一に混合するには、例えば気体の潤滑剤と母材粉末とが投入された混合容器内で母材粉末を舞い上げることにより、達成される。母材粉末を舞い上げるためには、母材粉末を単に撹拌するだけに止まらずに、母材粉末における粉末粒子が混合容器内の空間中に短時間であるにせよ滞留するように母材粉末の集合体に物理的な作用を加えるのが良い。加熱されることによって気体状態となっている潤滑剤に母材粉末の集合体における粉末粒子の一つ一つが接触するように、混合容器内で母材粉末を舞い上げるのが、特に好ましい。加熱されて気体状態になっている潤滑剤と母材粉末との混合を継続する時間は、概ね１〜３０分である。
【００２３】
この発明の混合方法の混合工程を経た後に、気体の潤滑剤と母材粉末とを、それらが均一に混合された状態で、冷却工程に供することができる。
前記冷却工程は、潤滑剤と母材粉末とを冷却する工程である。気体の潤滑剤を冷却すると、潤滑剤が気体から液体又は固体に状態変化する。当該冷却工程では、潤滑剤を融点以下に冷却することにより、潤滑剤は気体から固体にまで変化する。気体の潤滑剤と母材粉末とが均一に混合された状態で潤滑剤の融点以下に冷却すると、潤滑剤は、凝縮して粉末と成り、母材粉末における粒子表面に付着する。なお、母材粉末と、当該冷却工程で固体となった潤滑剤とは、均一に混合された状態を保持し続けることができる。冷却する温度は、潤滑剤の種類に応じて決定されれば良く、例えば室温程度で良い。
【００２４】
加熱工程で気化した潤滑剤は、その全量を冷却工程により固体にする必要は無い。例えば、冷却工程の冷却途中で、潤滑剤が気体から固体に所望の量だけ変化したときには、気体の潤滑剤が残存していても冷却を止めて母材粉末と潤滑剤とを取り出せば良い。なお、この発明の混合方法を用いて得られる潤滑剤と母材粉末との混合物を粉末冶金に供する場合、潤滑剤と母材粉末との混合比は、１：１０００〜１：２００程度であるのが好ましい。すなわち、母材粉末１００質量部に対して潤滑剤の含有量が０．１〜０．５質量部であると、潤滑剤と母材粉末との混合物の金型への充填性等が向上し易い。
【００２５】
母材粉末と潤滑剤粉末との混合物が均一に混合された状態であると、粉末冶金を行う場合に、母材粉末と潤滑剤粉末との混合物の流動特性及び金型への充填性等が向上するので、成形体毎の重量差異、並びに焼結段階での成形体の割れ及び欠け等を低減することができる。また、母材粉末と潤滑剤粉末との混合物の充填性が向上すると、小型でかつ高強度及び高密度の成形体を製造することができるようになる。
【００２６】
この発明の混合方法は、前記加熱工程から前記混合工程又は前記冷却工程までを連続的に行っても良いが、バッチ式で行うのが好ましい。この発明の混合方法をバッチ式で行うと、前記加熱工程、前記混合工程又は前記冷却工程における潤滑剤及び母材粉末の投入量と取出量とから容易に重量管理を行うことができる。特に、母材粉末として二酸化ウラン等の核燃料の基材となり得る化合物を用いる場合には、精密な重量管理が必須となるので、この発明の混合方法をバッチ式で行うと良い。
【００２７】
前記加熱工程において、潤滑剤を気化させるには、潤滑剤を投入する容器の外部から内部を昇温させる態様が好ましい。前記容器の外部から内部に熱エネルギーを加えるとすると、混合工程又は冷却工程を経て、潤滑剤及び母材粉末を取り出した後の容器内を清浄し易くなる。容器内が清浄し易い状態になっていると、容器内の清浄に要する清浄液の量又はコンプレッサで母材粉末等を排出する時間等を低減することができ、この発明の混合方法を短時間で繰り返し実施することができるようになるので、潤滑剤と母材粉末との混合効率が向上する。
【００２８】
また、この発明の混合方法においては、上述したように、加熱工程で気化した潤滑剤の全量を固体に変化させる必要は必ずしも無い。所望の量よりも多量に潤滑剤を投入した場合には、混合工程又は冷却工程を経た後に、潤滑剤を取り出して再利用する潤滑剤再生工程を追加することが好ましい。潤滑剤を再利用することにより、原料削減等に寄与することができる。
【００２９】
この発明の混合方法を実施する装置として、この発明の潤滑剤と母材粉末との混合装置（以下、単に「この方法の混合装置」と称することがある）を挙げることができる。
【００３０】
この発明の混合装置は、加熱部及び混合部を備えている。
【００３１】
前記加熱部は、非酸化性ガス中で潤滑剤が気化するように加熱する部材である。
【００３２】
前記加熱部では、潤滑剤を沸点以上に加熱及び維持することにより、潤滑剤を気化させる。加熱部では、潤滑剤を気化させることができ、かつ潤滑剤の不可逆的な変質及び焼失を生じない限り、潤滑剤の種類に応じて適宜の温度に加熱される。よって、前記加熱部は、内部の温度管理をすることができる容器に、容器内部を昇温可能な熱源を装着した部材であるのが、好ましい。当該加熱部においては、母材粉末と潤滑剤とを１つの加熱用容器に投入して母材粉末と潤滑剤とを加熱する態様、又は、潤滑剤のみを加熱用容器に投入して潤滑剤を加熱する態様を採用することができる。潤滑剤を加熱することのできる部材としては、適宜の部材を用いることができ、例えば公知の電熱器及び種々の燃焼反応で発生する熱を用いる加熱機器等を挙げることができる。
【００３３】
加熱部で潤滑剤を加熱する際に、潤滑剤の状態は、この発明の混合方法と同様に、固体、液体又は固体と液体との混合物のいずれであっても良い。また、固体の潤滑剤を加熱部に供する場合の潤滑剤の態様は、特に制限は無く塊状等でも良いが、好ましくは潤滑剤の気化時間短縮及び加熱に要するエネルギーの節約という見地から、粒状、ペレット状又は粉末状であると良い。
【００３４】
前記混合部は、母材粉末及び気化した潤滑剤を混合する部材である。
【００３５】
前記混合部において、気体の潤滑剤と粉末状の母材粉末とを均一に混合するには、例えば気体の潤滑剤と母材粉末とが投入された混合容器内で母材粉末を舞い上げることにより、達成される。この発明の混合装置について更に具体的にいうと、混合部が、例えば母材粉末に気化した潤滑剤を噴射して舞い上げるコンプレッサ、又は、母材粉末と気体の潤滑剤とを投入することができかつ回転する回転容器等を有していることにより、潤滑剤と母材粉末との混合容器内で母材粉末を容易に舞い上げることができ、気体の潤滑剤と母材粉末とを均一に混合することができる。
【００３６】
この発明の混合装置においては、１つの容器内に潤滑剤及び母材粉末を投入して、容器を加熱及び容器内で混合を行うことにより、前記加熱部と前記混合部とを一体とすることができる。もっとも、前記加熱部と前記混合部とを別の容器に分けることもできる。
【００３７】
この発明の混合装置の混合部で気体の潤滑剤と母材粉末とを混合した混合物を、気体の潤滑剤と母材粉末とが均一に混合された状態で、潤滑剤と母材粉末とを冷却する冷却部に装入することができる。気体の潤滑剤を冷却すると、潤滑剤が気体から液体又は固体に状態変化する。冷却部では、潤滑剤を融点以下に冷却することにより、気体から固体にまで変化させる。気体の潤滑剤と母材粉末とが均一に混合された状態で潤滑剤の融点以下に冷却すると、潤滑剤は凝縮して粉末と成り、母材粉末に付着する。なお、母材粉末と、当該冷却部で固体となった潤滑剤とは、均一に混合された状態を保持し続けることができる。冷却する温度は、潤滑剤の種類に応じて決定されれば良く、例えば室温でも良い。
【００３８】
前記冷却部としては、潤滑剤及び母材粉末が装入される容器を有し、当該容器を気体の潤滑剤が固体に変化する程度に冷却することができる部材であれば、適宜の部材を用いることができる。前記冷却部の具体例としては、例えば潤滑剤及び母材粉末を装入する容器に送風する空冷手段、前記容器の周囲に流水を接触させる水冷手段又は前記容器の周囲に冷却した油類を接触させる油冷手段等を挙げることができる。もっとも、冷却部は、気体の潤滑剤を収容している容器を室温下で放置して、潤滑剤が固体に変化するまで自然放熱することにより冷却することもできる。
【００３９】
この発明の混合方法と同様に、加熱部で気化した潤滑剤は、その全量を固体にする必要は必ずしも無い。例えば、冷却部の冷却途中で、潤滑剤が気体から固体に所望の量だけ変化したときには、気体の潤滑剤が残存していても冷却を止めて母材粉末と潤滑剤とを取り出せば良い。なお、この発明の混合装置を用いて得られる潤滑剤と母材粉末との混合物を粉末冶金に供する場合、潤滑剤と母材粉末との混合比は、１：１０００〜１：２００程度であるのが好ましい。すなわち、母材粉末１００質量部に対して潤滑剤の含有量が０．１〜０．５質量部であると、潤滑剤と母材粉末との混合物の金型への充填性等が向上し易い。
【００４０】
この発明の混合装置において、加熱部、混合部及び冷却部を一体型としても良く、また別体型としても良い。詳述すると、加熱部、混合部及び冷却部の機能を有する１つの容器を設けた一体型、並びに、加熱部の機能を有する容器、混合部の機能を有する容器及び冷却部の機能を有する容器をそれぞれ設けた別体型を、この発明の混合装置の一例として挙げることができる。
【００４１】
この発明の混合装置は、前記加熱部での加熱から前記混合部での混合又は前記冷却部での冷却までを連続的に処理しても良いが、バッチ式で処理するのが好ましい。前記連続的な処理の具体例としては、例えばロータリーキルン等で母材粉末及び潤滑剤を運搬しつつ反応させる処理を挙げることができ、バッチ式の処理の具体例としては、例えば母材粉末及び潤滑剤を封入した密閉型の１つの容器内で反応させる処理を挙げることができる。この発明の混合装置をバッチ式で処理するようにすると、加熱部における潤滑剤及び母材粉末の投入量と、混合部又は冷却部からの潤滑剤及び母材粉末の取出量とを管理し易いので、容易に潤滑剤及び母材粉末の重量管理を行うことができる。特に、母材粉末として二酸化ウラン等の核燃料の基材となり得る化合物を用いる場合には、精密な重量管理が必須となるので、この発明の混合装置にバッチ式で処理する態様を採用すると良い。
【００４２】
前記加熱部は、熱源として外熱式の部材、すなわち加熱部の潤滑剤を投入する容器の外部から内部を昇温させる部材を用いるのが、好ましい。前記外熱式の部材を用いると、前記容器内には熱源が設置されないので、加熱部で加熱する潤滑剤が熱源に付着して焼き付くこともない。よって、加熱部を清浄する際に、潤滑剤又は潤滑剤と母材粉末とが投入される容器内を容易に清浄することができる。更に、この発明の混合装置が前記バッチ式で処理する態様を採用した場合には、加熱部の熱源として外熱式の部材を用いると、容器内の清浄効率がより一層向上する。詳述すると、この発明の混合装置が潤滑剤及び母材粉末をバッチ式で処理する場合には、加熱部で加熱する潤滑剤が熱源に付着して焼き付かないことに加えて、特に冷却部で凝集した潤滑剤が熱源に付着することもないので、混合部又は冷却部から潤滑剤及び母材粉末を取り出した後の容器内が清浄し易い。前記加熱部、前記混合部及び／又は前記冷却部における容器内が清浄し易いと、容器内の清浄に要する清浄液の量、又は、コンプレッサで容器内に付着した母材粉末及び潤滑剤等を排出する時間等を低減することとなり、この発明の混合方法を短時間で繰り返し実施することができるようになるので、潤滑剤と母材粉末との混合効率が向上することにもなる。
【００４３】
また、この発明の混合装置においては、上述したように、加熱部で気化した潤滑剤の全量を固体に変化させる必要は必ずしも無い。加熱部における容器内に、所望の量よりも多量に潤滑剤を投入した場合には、混合部又は冷却部から潤滑剤及び母材粉末を取り出した後に、潤滑剤の余剰分を取り出して再利用することのできる潤滑剤再生部を追加することが好ましい。潤滑剤を再利用することにより、原料削減等に寄与することができる。前記潤滑剤再生部としては、余剰の潤滑剤を変質させることなく回収できる部材であればよい。
【００４４】
以下に、図面を参照しつつ、この発明の混合装置の実施態様について説明する。
【００４５】
図１に示されるのは、この発明の一実施態様である混合装置１である。
【００４６】
混合装置１は、回転槽２及びヒータ３を備えている。なお、混合装置１は、回転槽２を密閉することができ、バッチ式で潤滑剤４及び母材粉末５を処理することができる。
【００４７】
前記回転槽２は、両端を閉塞することのできる中空の六角柱形状を成し、潤滑剤４、母材粉末５及び非酸化性ガス６をその内部に収容することができ、かつ前記内部を気密にすることができる。更に、回転槽２は、六角柱形の中心軸である長軸を中心に回転することができ、例えば図１に示される矢印の方向に回転することができる。回転槽２の回転は、適宜の手段（図示せず）により達成されるが、例えば公知のモータ等を回転槽２に取り付けることにより実現することができる。また、回転槽２には、図示しないが、その内部の温度を管理することのできる適宜の手段例えば温度測定器又は温度計と称される手段を設けている。回転槽２内の温度を管理することにより、回転槽２内の温度の昇降を調節し易くなるので、固体又は液体の潤滑剤４を効率的に気化させことができる。
【００４８】
なお、回転槽２内には、回転槽２の長軸に直角な断面における半径方向内側に突出するように板体を設けても良い。前記板体は邪魔板とも称されることがある。回転槽２内に前記板体を装着すると、回転槽２が回転することにより、前記板体が母材粉末５における粒子が飛び跳ねるように撹拌することができるようになるので、母材粉末５と潤滑剤４との混合効率が向上する。
【００４９】
ヒータ３は、この発明の混合装置の加熱部における熱源の一例として示された部材であり、回転槽２の周囲に配置されている。ヒータ３は、回転槽２の外部から内部に熱エネルギーを加えることにより、回転槽２内を昇温することができる。図１に示されるように、ヒータ３は回転槽２の外部に配置されているので、外熱式である。
【００５０】
混合装置１は、潤滑剤４及び母材粉末５が投入される回転槽２と回転槽２内を昇温するヒータ３とでこの発明の混合装置における加熱部を成し、かつ回転可能な回転槽２でこの発明の混合装置における混合部を成している。また、混合装置１は、この発明の混合装置における加熱部及び混合部が一体型となっている。
【００５１】
図１に示されるように、回転槽２内に投入された潤滑剤４は、気化している。母材粉末５は、潤滑剤４と共にヒータ３による加熱前から回転槽２に投入されている。
【００５２】
混合装置１においては、母材粉末５として二酸化ウラン粉末を用いることとした。また、潤滑剤４としては、ステアリン酸亜鉛を用いることとし、気化し易いように粉末を用いた。なお、ステアリン酸亜鉛の沸点は、上述したように、約２５０〜３００℃である。更に、非酸化性ガスとして、不活性ガスであるアルゴンガスを用いた。もっとも、粉末の潤滑剤に代えて、液体の潤滑剤又は固体と液体との混合物の潤滑剤を用いることもできる。
【００５３】
ここで、図１に示される混合装置１の使用方法、すなわち、この発明の混合方法の一実施態様について、説明する。
【００５４】
先ず、潤滑剤４粉末と母材粉末５とを秤量した後に回転槽２に投入する。回転槽２に投入する潤滑剤４の量は、母材粉末５が１００質量部に対して、０．１〜０．５質量部となるように秤量した。もっとも、この発明の混合方法及び混合装置においては、潤滑剤の含有量を適宜に決定することができる。潤滑剤４及び母材粉末５を回転槽２に投入した後、回転槽２内の雰囲気を非酸化性ガス６で置換する。回転槽２内の雰囲気を非酸化性ガスで置換した後は、回転槽２を密閉する。
【００５５】
次に、この発明の混合方法における加熱工程で潤滑剤を気化させる。具体的には、ヒータ３で回転槽２内を加熱する。回転槽２内は潤滑剤４の沸点以上、例えば３５０℃まで昇温するが、非酸化性ガス雰囲気であるので、母材粉末５と潤滑剤４との反応及び母材粉末５の焼結等は生じない。なお、この回転槽２の昇温途中で回転槽２を回転させることにより、母材粉末５と潤滑剤４の粉末とが流動し、母材粉末５に対して少量しか存在していない潤滑剤４が昇温雰囲気に曝され易くなるので、潤滑剤４の気化効率を向上させることができる。
【００５６】
完全に潤滑剤が気体となった後、この発明の混合方法における混合工程で気体の潤滑剤と母材粉末とを均一に混合する。具体的には、回転槽２を回転させる。回転槽２の回転により、母材粉末５と気体の潤滑剤４とが均一に混合される。
【００５７】
なお、この発明の混合方法における冷却工程の一例として、均一に混合された母材粉末５及び気体の潤滑剤４を冷却することもできる。均一に混合された母材粉末５及び気体の潤滑剤４を例えば室温程度にまで冷却すると、潤滑剤４が気体から固体に変化する。更に言うと、母材粉末５及び潤滑剤との均一な混合状態を維持しつつ、潤滑剤４が微細な粉末と成り、かつ母材粉末５に付着する。冷却工程を経た潤滑剤４と母材粉末５との混合物は、例えば流動特性が良好であり、粉末冶金に適した粉末であるので、金型への充填性が高い。
【００５８】
例えば均一に混合された潤滑剤４と母材粉末５とを取り出した後に回転槽２内を清浄するときには、混合装置１は外熱式であり、潤滑剤４又は母材粉末５が熱源に焼きつくことも無いので、回転槽２内を清浄し易い。
【００５９】
続いて、図２に示されるのは、この発明の混合装置における潤滑剤再生部の一例である。潤滑剤再生部７は、前記混合装置１に接続して使用するが、図２においては、潤滑剤再生部７のみを示した。
【００６０】
潤滑剤再生部７は、前記混合装置１において母材粉末５に対して多量の潤滑剤４を投入した場合に生じる余剰の潤滑剤を再利用可能にする部材であり、排ガス流通管８、排ガス流通管加熱部９、気液分離槽１０、冷却器１１、非酸化性ガス導出管１２、バルブ１３、固液分離槽１４、貯水槽１５、給水管１６、冷却水流通管１７、ポンプ１８並びに水位調節器１９及び２０を有している。
【００６１】
前記排ガス流通管８は、前記回転槽２から気液分離槽１０に接続される管体であり、その内部を、非酸化性ガス供給部（図示せず）から供給される水素ガス等の非酸化性ガスと、前記余剰の潤滑剤とから成る排ガスが流通する。なお、排ガス流通管８内を流通する潤滑剤は、気体、液体及び固体のいずれであっても良い。
【００６２】
潤滑剤と非酸化性ガスとが流通する排ガス流通管８には、排ガス流通管加熱器９が付設されている。排ガス流通管加熱器９は、排ガス流通管８内を流通する潤滑剤を気化する温度まで加熱することができる。排ガス流通管加熱器９は、潤滑剤が排ガス流通管８内で冷却されて固化することを防止し、潤滑剤の気化状態を維持するように加熱する部材である。排ガス流通管８を流通する潤滑剤を一旦気化させて気液分離槽１０内で冷却することにより、潤滑剤を沈殿として確実に回収することができるようになる。
【００６３】
気液分離槽１０内には、排ガス流通管８内を流通する気体の潤滑剤及び非酸化性ガスを冷却する液体、例えば冷却水等が収容されている。また、排ガス流通管８からは潤滑剤が気化する程度に加熱された気体が噴出することにより、気液分離槽１０に収容されている冷却水が昇温し易く、潤滑剤を固体に変化させる効率が低下し易くなる。潤滑剤の回収効率を維持及び向上させるように、冷却水を冷却する冷却器１１が気液分離槽１０に付設されている。なお、気液分離槽１０は、潤滑剤の回収効率が向上するように、高さ方向に大きい筒体であり、かつ底面部が１点に向って窪んだ形状を成し、かつ排ガス流通管８が底面部近傍にまで延在するのが好ましい。
【００６４】
気液分離槽１０の上部には、非酸化性ガス導出管１２が設けられている。排ガス流通管８を流通していた気体の潤滑剤及び非酸化性ガスのうち、気液分離槽１０により潤滑剤を沈殿として回収した残部は非酸化性ガスである。非酸化性ガス導出管１２は、非酸化性ガスを気液分離槽１０の外部に導出する管体である。気液分離槽１０から導出された非酸化性ガスは、焼却処理しても良く、非酸化性ガス供給部（図示せず）に戻して再利用しても良い。
【００６５】
気液分離槽１０の底面部には管体が装着され、当該管体がバルブ１３を介して固液分離槽１４まで延在立設されている。バルブ１３は、手動又は自動で開閉され、気液分離槽１０の底部にある程度の潤滑剤の沈殿が生じたときに開放状態にすればよい。
【００６６】
固液分離槽１４は、気液分離槽１０の底部に沈殿していた潤滑剤と、潤滑剤と共に管体を通って流入した冷却水とを分離することのできる部材である。固体と液体とを分離することのできる種々の部材を採用することができるが、固液分離槽１４においては、遠心分離機を用いている。固液分離槽１４により分離された固体の潤滑剤及び冷却水において、固体の潤滑剤はこの発明の混合方法及び混合装置に再度供することができ、かつ冷却水は固液分離槽１４の底部に装着される管体を通って貯水槽１５に流入する。
【００６７】
貯水槽１５は、固液分離槽１４で分離された冷却水と給水管１６から供給される水とを収容する容器である。貯水槽１５には、冷却水流通管１７が装着され、前記気液分離槽１０まで延在立設されています。
【００６８】
冷却水流通管１７には、貯水槽１５から気液分離槽１０に冷却水を搬送することのできるポンプ１８が介設されている。また、気液分離槽１０には水位調節器１９が設けられ、かつ貯水槽１５には水位調節器２０が設けられている。水位調節器１９及び２０は、気液分離槽１０及び貯水槽１５に収容される冷却水の水位を調節することができる部材である。冷却水の水位の調節としては、例えば気液分離槽１０及び貯水槽１５一定の水位に達したときに、給水管１６からの冷却水の供給及びポンプ１８の駆動を電気信号等で調節することにより、気液分離槽１０及び貯水槽の冷却水の増減を調節することを挙げることができる。
【００６９】
以下に、図２に示される潤滑剤再生部の使用方法、すなわち、この発明の混合方法における潤滑剤再生工程の一実施態様について、説明する。
【００７０】
先ず、図１に示される混合装置１から余剰の潤滑剤を排ガス流通管８に導入する。図示しない非酸化性ガス供給部から、非酸化性ガスが排ガス流通管８内に供給される。よって、潤滑剤と非酸化性ガスとから成る排ガスが、排ガス流通管８内を流通することとなる。このときの潤滑剤は、気体、液体又は固体のいずれであっても良い。なお、バルブ１３は、閉塞状態となっているので、気液分離部１０から固液分離部１４に冷却水の流通は生じない。
【００７１】
潤滑剤及び非酸化性ガスが流通している排ガス流通管８は、気液分離槽１０に前記排ガスが達する前に排ガス流通管加熱部９により、加熱される。当該加熱は、排ガス流通管８内の潤滑剤が気化する温度、例えば前記混合装置１で用いたステアリン酸亜鉛であれば３５０℃程度に昇温すれば良い。排ガス流通管加熱部９により、気液分離部１０に達する潤滑剤と非酸化性ガスとの混合物は気体となる。
【００７２】
続いて、冷却部１１により冷却されている冷却水内において、気体の潤滑剤及び非酸化性ガスの混合物が排ガス流通管８から放出される。冷却水内に放出された気体の潤滑剤は、冷却水により冷却されて気体から固体に変化して気液分離槽１０の底部に沈殿する。非酸化性ガスは状態変化を経ることなく、気液分離槽１０の気相部分で滞留する。気相部分で滞留している非酸化性ガスは、非酸化性ガス導出管１２から潤滑剤再生部７の外部に導出される。
【００７３】
次に、気液分離部１０の底部に沈殿した潤滑剤を、固液分離槽１４に導出する。固液分離槽１４に潤滑剤の沈殿を導出するには、バルブ１３を開放状態にして潤滑剤の沈殿を冷却水ごと固液分離槽１４に流入させる。
【００７４】
固液分離槽１４に流入した固体の潤滑剤及び冷却水の混合物は、固液分離槽１４の遠心分離機により、固体の潤滑剤と冷却水とに分離される。固液分離槽１４により分離された固体の潤滑剤は、この発明の混合方法及び混合装置、例えば混合装置１に再度利用することができる。
【００７５】
固液分離槽１４により分離された冷却水は、貯水槽１５に流入する。
【００７６】
気液分離槽１０及び貯水槽１５に設けられる水位調節器１９及び２０は、冷却水の水位が一定水位を超えないように調節する。例えば、気液分離槽１０及び貯水槽１５の水位が一定水位に達していなければ、給水管１６から水を貯水槽１５内に供給すると共に、冷却水流通管１７を介してポンプ１８の駆動により気液分離槽１０に冷却水の供給を行う。逆に、気液分離槽１０又は貯水槽１５の水位が一定水位を超えていれば、給水管１６の給水停止及び／又はポンプ１８の駆動停止を行う。
【００７７】
この発明の混合方法及び混合装置は、図面に示される実施態様に制限されることは無く、この発明の目的を達成することができる限り、種々の設計変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】図１は、この発明の混合装置の一実施態様の説明図である。
【図２】図２は、この発明の混合方法及び混合装置で用いる潤滑剤の再生手段の説明図である。
【符号の説明】
【００７９】
１        混合装置
２        回転槽
３        ヒータ
４        潤滑剤
５        母材粉末
６        非酸化性ガス
７        潤滑剤再生部
８        排ガス流通管
９        排ガス流通管加熱部
１０      気液分離槽
１１      冷却器
１２      非酸化性ガス導出管
１３      バルブ
１４      固液分離槽
１５      貯水槽
１６      給水管
１７      冷却水流通管
１８      ポンプ
１９、２０    水位調節器
【図１】
2010100869.tif 000003
【図２】
2010100869.tif 000004