(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属を供給する供給部と、
前記供給部の下方に設置され、該供給部から供給された溶融金属が通過可能な流路と、該流路に水を噴射するオリフィスとが形成された水噴出部と、
前記オリフィスから噴射された水に、前記流路を通過する溶融金属を接触させることにより、該溶融金属を飛散させて微細な多数の液滴とし、該多数の液滴を冷却固化させて、金属粉末を製造する金属粉末製造装置であって、
前記水噴出部を収納し、かつ、前記金属粉末を排出する排出口を備えたチャンバーと、
前記チャンバー内に設けられ、前記流路の上流側の端部が位置する第１の空間と、前記流路の下流側の端部および前記排出口が位置する第２の空間との間を仕切る仕切部材と、
前記第１の空間に非酸化性ガスを供給するガス供給部と、
前記第２の空間から前記第１の空間へ、前記非酸化性ガスを含むガスを帰還させる帰還路と、
前記帰還路の上流側の端部に接続され、前記第２の空間から、前記非酸化性ガスを含むガスを排出する非酸化性ガス排出部と、
前記帰還路の途中に設けられ、前記ガスから水分を除去する水分除去手段と、
前記非酸化性ガス排出部よりも上方に位置し、前記第２の空間から水素ガスを排出する水素ガス排出部と、を有することを特徴とする金属粉末製造装置。
【請求項２】
前記第１の空間の圧力を検知する第１の圧力センサと、前記第２の空間の圧力を検知する第２の圧力センサとを有し、前記第１の圧力センサおよび前記第２の圧力センサのそれぞれの検知結果に基づいて前記第１の空間の圧力が前記第２の空間の圧力よりも高くなるように、前記ガス供給部からのガス流量および／または前記帰還路でのガス流量を制御するように構成されている請求項１に記載の金属粉末製造装置。
【請求項３】
前記水素ガス排出部は、前記仕切部材の近傍に位置している請求項１または２に記載の金属粉末製造装置。
【請求項４】
前記水分除去手段は、前記帰還路を通過するガスを冷却する冷却手段を有し、前記冷却手段が当該ガスを冷却することにより水分を除去するように構成されている請求項１乃至３のいずれかに記載の金属粉末製造装置。
【請求項５】
前記水分除去手段は、前記帰還路を通過するガスを圧縮する圧縮手段を有し、前記圧縮手段が当該ガスを圧縮することにより水分を除去するように構成されている請求項１乃至３のいずれかに記載の金属粉末製造装置。
【請求項６】
前記水分除去手段は、前記帰還路を通過するガス中の水分を吸着する吸着剤を含む吸着手段を有し、前記吸着剤が当該ガス中の水分を吸着することにより水分を除去するように構成されている請求項１乃至３のいずれかに記載の金属粉末製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属粉末製造装置および金属粉末に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属粉末を製造するには、溶融金属を水アトマイズ法により粉末化する金属粉末製造装置が用いられている。この金属粉末製造装置として、例えば、特許文献１には、溶融金属の噴霧微粉化装置が開示されている。
この溶融金属の噴霧微粉化装置は、溶湯（溶融金属）を下方に向けて吐出する吐出口と、吐出口から吐出された溶湯に水を噴射するノズルとを備えている。また、このノズルは、吐出口から吐出された溶湯が通過する流路と、該流路に開口するスリットとを有する。
【０００３】
特許文献１の装置は、スリットから噴射された水に、流路を通過する溶湯を衝突させることにより、当該溶湯を飛散させて微細な多数の液滴にするとともに、該多数の液滴を冷却固化させ、これにより、金属粉末を製造する。
しかしながら、特許文献１にかかる装置では、減圧された流路に周囲から空気が流入するため、溶湯との空気との接触により、溶湯の酸化による変質・劣化等を生じて、金属粉末の品質が低下するおそれがある。特に、溶融金属中にＴｉやＡｌ等の活性の高い金属を含んでいる場合、かかる問題は顕著である。
【０００４】
このような問題を解決するために、流路に窒素ガスのような非酸化性ガスを流入することが考えられるが、非酸化性ガスを流路に単に流入すると、非酸化性ガスの消費量が多くなってしまう。その結果、得られる金属粉末の高コスト化を招いてしまう。したがって、通常は非酸化性ガスを循環させて使用しているが、循環するガス中に水蒸気が混入しているため、溶湯が水蒸気との接触により酸化し、得られる金属粉末の品質が低下してしまう。
【０００５】
【特許文献１】特公平３−５５５２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、水アトマイズ法を用いて高品質な金属粉末を安価に製造することができる金属粉末製造装置、およびかかる金属粉末製造装置により製造された高品質な金属粉末を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の金属粉末製造装置は、溶融金属を供給する供給部と、
前記供給部の下方に設置され、該供給部から供給された溶融金属が通過可能な流路と、該流路に水を噴射するオリフィスとが形成された水噴出部と、
前記オリフィスから噴射された水に、前記流路を通過する溶融金属を接触させることにより、該溶融金属を飛散させて微細な多数の液滴とし、該多数の液滴を冷却固化させて、金属粉末を製造する金属粉末製造装置であって、
前記水噴出部を収納し、かつ、前記金属粉末を排出する排出口を備えたチャンバーと、
前記チャンバー内に設けられ、前記流路の上流側の端部が位置する第１の空間と、前記流路の下流側の端部および前記排出口が位置する第２の空間との間を仕切る仕切部材と、
前記第１の空間に非酸化性ガスを供給するガス供給部と、
前記第２の空間から前記第１の空間へ、前記非酸化性ガスを含むガスを帰還させる帰還路と、
前記帰還路の上流側の端部に接続され、前記第２の空間から、前記非酸化性ガスを含むガスを排出する非酸化性ガス排出部と、
前記帰還路の途中に設けられ、前記ガスから水分を除去する水分除去手段と、
前記非酸化性ガス排出部よりも上方に位置し、前記第２の空間から水素ガスを排出する水素ガス排出部と、を有することを特徴とする。
【０００８】
これにより、非酸化性ガスを第１の空間から流路を介して第２の空間へ流入させて、溶融金属と酸素（空気）との接触を抑制または防止することができる。その結果、溶融金属の酸化をより確実に防止し、得られる金属粉末の品質をより優れたものとすることができる。
また、第２の空間から帰還路を通じて第１の空間へ非酸化性ガスを帰還させるので、非酸化性ガスの使用量を低減することができる。その結果、得られる金属粉末の低コスト化を図ることができる。
しかも、帰還した非酸化性ガスは水分が除去されているため、水蒸気が流路の上流端から流入するのを防止することができる。その結果、溶融金属と水蒸気との接触による溶融金属の酸化を防止し、得られる金属粉末の品質を優れたものとすることができる。
また、前記仕切部材が前記第２の空間から前記第１の空間への水蒸気の流入を阻止するので、水蒸気が流路の上流端から流入するのを防止することができる。
また、非酸化性ガス排出部を有するので、第２の空間内の圧力上昇を抑え、非酸化性ガスを第１の空間から流路を介して第２の空間へ安定的に流入させることができる。
また、水が高温の溶融金属と接触して分解することで水素が発生するが、水素ガス排出口を設けることにより、第１の空間内で水素ガスが引火するのを防止することができる。
ここで、水素ガスは非酸化性ガスよりも比重が低い。したがって、水素排出部を非酸化性ガス排出部よりも上方に位置せしめることで、水素ガス排出部から水素ガス、非酸化性ガス排出部から非酸化性ガスを効率的に排出させることができる。
本発明の金属粉末製造装置では、前記第１の空間の圧力を検知する第１の圧力センサと、前記第２の空間の圧力を検知する第２の圧力センサとを有し、前記第１の圧力センサおよび前記第２の圧力センサのそれぞれの検知結果に基づいて前記第１の空間の圧力が前記第２の空間の圧力よりも高くなるように、前記ガス供給部からのガス流量および／または前記帰還路でのガス流量を制御するように構成されていることが好ましい。
これにより、第１の空間および第２の空間のそれぞれの圧力を安定的に所望の値に保つことができる。
本発明の金属粉末製造装置では、前記水素ガス排出部は、前記仕切部材の近傍に位置していることが好ましい。
これにより、水素ガス排出部から水素ガスを効率的に排出させることができる。
【０００９】
本発明の金属粉末製造装置では、前記水分除去手段は、前記帰還路を通過するガスを冷却する冷却手段を有し、前記冷却手段が当該ガスを冷却することにより水分を除去するように構成されていることが好ましい。
これにより、非酸化性ガスを含むガスから水分を除去することができる。
【００１０】
本発明の金属粉末製造装置では、前記水分除去手段は、前記帰還路を通過するガスを圧縮する圧縮手段を有し、前記圧縮手段が当該ガスを圧縮することにより水分を除去するように構成されていることが好ましい。
これにより、非酸化性ガスを含むガスから水分を除去することができる。
本発明の金属粉末製造装置では、前記水分除去手段は、前記帰還路を通過するガス中の水分を吸着する吸着剤を含む吸着手段を有し、前記吸着剤が当該ガス中の水分を吸着することにより水分を除去するように構成されていることが好ましい。
これにより、非酸化性ガスを含むガスから水分を除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の金属粉末製造装置および金属粉末ついて、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明の金属粉末製造装置の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明の金属粉末製造装置の第１実施形態を示す模式図（縦断面図）、図２は、図１に示す金属粉末製造装置に備えられた供給部および水噴射部を示す縦断面図、図３は、図２中の一点鎖線で囲まれた領域［Ａ］の拡大詳細図（模式図）、図４は、図１に示す金属粉末製造装置に備えられた水分除去手段の構成例を示す模式図である。なお、以下の説明では、図１ないし図３中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【００２０】
図１に示す金属粉末製造装置１は、溶融金属Ｑをアトマイズ法により粉末化して、多数の金属粉末Ｒを得るために用いられるものである。この金属粉末製造装置１は、溶融金属Ｑを供給する供給部（タンディシュ）２と、供給部２の下方に設けられた水噴出部（ノズル）３と、水噴出部３を収納するチャンバー６と、チャンバー６に接続されたガス供給部８とを有している。
【００２１】
以下、各部の構成について説明する。
図１および図２に示すように、供給部２は、有底筒状をなす部分を有している。この供給部２の内部空間（内腔部）２２には、製造すべき金属粉末の原材料を溶融した溶融金属Ｑが一時的に収納される。
溶融金属Ｑは、いかなる元素を含んでいてもよく、例えば、ＴｉおよびＡｌの少なくとも一方を含んでいるものも用いることができる。これらの元素は活性が高く、これらの元素を含む溶融金属Ｑは、短時間の空気Ｇとの接触により、容易に酸化して酸化膜を形成してしまい、微細化することが困難とされている。本発明の金属粉末製造装置は、このような溶融金属Ｑをも容易に粉末化することができる。
【００２２】
また、供給部２の底部２１の中央部には、吐出口２３が設けられている。この吐出口２３からは、内部空間２２内の溶融金属Ｑが下方に向かって自然落下により吐出される。
供給部２の下方には、水噴出部３が設けられている。
この水噴出部３には、供給部２から供給された（吐出された）溶融金属Ｑが通過する第１の流路（流路）３１と、流体（本実施形態では、水）を供給する給水源（図示せず）からの水Ｓが通過する第２の流路３２とが形成されている。
【００２３】
第１の流路３１は、横断面形状が円形をなしており、水噴出部３の中央部に、鉛直方向に沿って形成されている。
この第１の流路３１は、水噴出部３の内径が、上端面４１から下方に向かって漸減する、すなわち、収斂形状をなす内径漸減部３３を有している。これにより、後述するオリフィス３４から噴射した水Ｓの流れにより、水噴出部３の上方のガス（後述する非酸化性ガスＧ）が、内径漸減部３３に引き込まれる。そして、引き込まれた非酸化性ガスＧは、内径漸減部３３の内径が最小となる部分３３１（オリフィス３４が開口する部分）付近で、その流速が最大となる。このような空気Ｇの流れが生じることにより、第１の流路３１の圧力（気圧）は、上方からこの部分３３１に向かって徐々に低下する。
【００２４】
溶融金属Ｑは、このような減圧状態の第１の流路３１を通過する際に、その周囲の圧力が低下し、密集しようとする力よりも周囲の減圧の程度が高くなると、飛散（一次分裂）する。これにより、溶融金属Ｑは、多数の液滴Ｑ１となる。
なお、第１の流路３１において、このように周囲の圧力が低下することにより、溶融金属に一次分裂が生じる位置を、「一次分裂位置」と言う。
また、ここでは、内径漸減部３３の内径が最小となる部分３３１付近を、最も減圧される領域として説明したが、この領域の位置は、内径漸減部３３やオリフィス３４等の形状、角度等に応じて変化するため、本実施形態の位置に限定されない。
【００２５】
図３に示すように、第２の流路３２は、第１の流路３１の下端部（部分３３１近傍）に開口するオリフィス３４と、水Ｓを一時的に貯留する貯留部３５と、貯留部３５からオリフィス３４に水Ｓを導入する導入路３６とにより構成されている。
貯留部３５は、前述した給水源（図示せず）に接続され、当該給水源から水Ｓが供給される部位である。水Ｓは、還元剤等の添加剤が添加されていてもよい。
この貯留部３５は、導入路３６を介して、オリフィス３４と連通している。
【００２６】
導入路３６は、その縦断面形状がくさび状をなす部位である。これにより、貯留部３５から流入した水Ｓの流速を徐々に高めることができ、また、この流速が高まった状態の水Ｓをオリフィス３４から安定して噴射することができる。
オリフィス３４は、貯留部３５、導入路３６を順に通過した水Ｓを、第１の流路３１に噴射（噴出）する部位である。
【００２７】
このオリフィス３４は、第１の流路３１の内周面の全周にわたってスリット状に開口している。また、オリフィス３４は、第１の流路３１の中心軸Ｏに対して傾斜する方向に開口している。
このように形成されたオリフィス３４により、水Ｓは、頂部Ｓ２が下方に位置し、ほぼ円錐形状をなすような液体ジェットＳ１として噴射される（図１参照）。この液体ジェットＳ１に溶融金属Ｑが接触して飛散（二次分裂）され、さらに微細化される。
【００２８】
また、この際、溶融金属Ｑは、冷却固化される。これにより、金属粉末Ｒが製造される。ここで、第１の流路３１の下流端（下端）は、金属粉末Ｒを排出する排出口を備えた金属粉末排出部として機能する。なお、金属粉末排出部および排出口の構成は、本実施形態のものに限定されない。
このようにして製造された金属粉末Ｒは、チャンバー６の下部に一時的に貯留される。
【００２９】
このような第１の流路３１および第２の流路３２が形成された水噴出部３は、図１および図２に示すように、円盤状（リング状）の第１の部材４と、第１の部材４と同心的に設けられた円盤状（リング状）の第２の部材５とで構成されている。第２の部材５は、第１の部材４の下方に間隙３７を介して設けられている。
このように配置された第１の部材４と第２の部材５とにより、オリフィス３４、導入路３６および貯留部３５がそれぞれ画成される。すなわち、第１の部材４と第２の部材５との間に形成された間隙３７により、第２の流路３２が構成される。
【００３０】
第１の部材４および第２の部材５の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、各種金属材料を用いることができ、特に、ステンレス鋼を用いるのが好ましい。
チャンバー６は、前述した供給部２の下方にて、前述した水噴出部３を収納している。そして、チャンバー６内には、チャンバー６内の空間を上下に２分するように、仕切部材９が設けられている。
【００３１】
本実施形態では、仕切部材９は、板状をなし、その板面がほぼ水平となるように設けられている。ここで、仕切部材９は水噴出部３の下端部に固定されている。これにより、仕切部材９の構成を比較的簡単なものとすることができる。
より具体的には、仕切部材９には、その中央部に貫通孔が形成され、その縁部が水噴出部３の下面に固定されている。これにより、仕切部材９は、水噴出部３の第１の流路３１の上流端（上端）が位置する第１の空間６１と、第１の流路３１の下流端（下端）が位置する第２の空間６２とに仕切る。
この仕切部材９は、第２の空間６２から第１の空間６１への水蒸気の流入を阻止する機能を有する。これにより、水蒸気が第１の流路３１の上流端から流入するのを防止することができる。その結果、溶融金属Ｑと水蒸気と接触による溶融金属Ｑの酸化を防止し、得られる金属粉末Ｒの品質を優れたものとすることができる。
【００３２】
なお、仕切部材９と水噴出部３との間、および、仕切部材９とチャンバー６との間は、それぞれ、気密的に接合されているのが好ましいが、前述したように第２の空間６２から第１の空間への水蒸気の流入を防止することができれば、気密的に接合されていなくてもよい。
また、仕切部材９をチャンバー６内に設けることで第１の空間６１および第２の空間６２が区画形成するため、既存の形状のチャンバー６内に板状の仕切部材９を設けるだけで、仕切部材９が前述したような機能を発揮することができる。すなわち、比較的簡単な構成で、水蒸気が第１の流路３１の上流端から流入するのを防止することができる。
このような仕切部材９の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、各種金属材料を用いることができ、特に、ステンレス鋼を用いるのが好ましい。
【００３３】
また、チャンバー６には、第１の空間６１に非酸化性ガスＧを供給するガス供給部８が接続されている。このガス供給部８は、チャンバー６の上部（第１の空間６１に対応する部分）に形成されたガス供給口（ガス供給部）６３を通じて、第１の空間６１内に非酸化性ガスＧを供給する。
これにより、第１の空間６１内は非酸化性ガスＧで満たされ、この非酸化性ガスＧは第１の空間から第１の流路３１を介して第２の空間６２へ流入する。そのため、チャンバー６内の空気が非酸化性ガスＧに置換され、非酸化性ガスＧの濃度が濃くなり、溶融金属Ｑと酸素（空気）との接触を抑制または防止することができる。その結果、溶融金属Ｑの酸化をより確実に防止し、得られる金属粉末Ｒの品質をより優れたものとすることができる。
【００３４】
本実施形態では、ガス供給口６３は、水噴出部３に対し遠位に位置しているため、第１の流路３１の周方向の全域に均一に非酸化性ガスＧを供給することができる。
このような非酸化性ガスＧとしては、溶融金属Ｑの酸化を防止することができるものであれば特に限定されないが、例えば、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス、アンモニア分解ガス等の還元性ガス等を用いることができる。
【００３５】
また、このようなガス供給部８が設けられた構成においては、第１の空間６１の圧力が第２の空間６２の圧力以上に（同等または若干高く）なるように、ガス供給部８からの非酸化性ガスＧのガス流量が設定されているのが好ましい。これにより、非酸化性ガスＧを第１の空間６１から第１の流路３１を介して第２の空間６２へ円滑に流入させることができる。また、オリフィス３４から噴出される水の圧力、オリフィス３４の形状、第１の流路３１の形状等の水噴出部３の形態によらず、第２の空間６２から第１の流路３１を介して第１の空間６１へ水蒸気が逆流するのを防止し、その結果、溶融金属Ｑと水蒸気と接触による溶融金属Ｑの酸化をより確実に防止することができる。
【００３６】
本実施形態では、チャンバー６に、第１の空間６１の圧力を検知する第１の圧力センサ１０と、第２の空間６２の圧力を検知する第２の圧力センサ１１とが設けられている。そして、図示しない制御手段により、第１の圧力センサ１０および第２の圧力センサ１１のそれぞれの検知結果に基づいてガス供給部８からのガス流量が制御される。これにより、第１の空間６１および第２の空間６２のそれぞれの圧力を安定的に所望の値に保つことができる。すなわち、第１の空間６１の圧力を第２の空間６２の圧力以上で一定に保つことができる。
【００３７】
また、第２の空間６２に流入した非酸化性ガスＧは、チャンバー６の下部（第２の空間６２に対応する部分）に形成された非酸化性ガス排出口（非酸化性ガス排出部）６５を通じて、第２の空間６２内の水蒸気とともにチャンバー６の外部へ排出される。
このようにして、非酸化性ガスＧを含むガスを第２の空間６２から排出することにより、第２の空間６２内の圧力上昇を抑え、非酸化性ガスＧを第１の空間６１から第１の流路３１を介して第２の空間６２へ安定的に流入させることができる。
このような非酸化性ガス排出口６５は、前述したガス供給口６３に帰還路（配管）１２を介して接続されている。これにより、第２の空間６２から帰還路１２を通じて第１の空間６１へ非酸化性ガスＧを帰還させて、非酸化性ガスＧの使用量を低減することができる。その結果、得られる金属粉末Ｒの低コスト化を図ることができる。
【００３８】
本実施形態では、帰還路１２には、送風機（またはブロアー）１２１が設けられており、この送風機１２１の作動により、非酸化性ガスＧを第１の空間６１から第１の流路３１を介して第２の空間６２へ流入させる。したがって、仮に第１の空間６１の圧力が第２の空間６２の圧力よりも高くなっても、非酸化性ガスＧを第１の空間６１から第１の流路３１を介して第２の空間６２へ安定的に流入させることができる。
【００３９】
また、帰還路１２には、送風機１２１に対し上流側にバルブ１２２、下流側にバルブ１２３が設けられている。本実施形態では、図示しない制御手段により、前述した第１の圧力センサ１０および第２の圧力センサ１１のそれぞれの検知結果に基づいて、この各バルブ１２２、１２３の開閉またはその開度を調整することにより、帰還路１２におけるガス流量が制御される。これにより、第１の空間６１および第２の空間６２のそれぞれの圧力を安定的に所望の値に保つことができる。すなわち、第１の空間６１の圧力を第２の空間６２の圧力以上で一定に保つことができる。
【００４０】
なお、バルブ１２２またはバルブ１２３の少なくとも一方を省略してもよい。また、前述した第１の圧力センサ１０および第２の圧力センサ１１のそれぞれの検知結果に基づいて、送風機１２１を制御することによっても、ガス流量を制御することができる。
第１の空間６１の圧力を第２の空間６２の圧力以上で一定に保つ場合、帰還路１２のガス流量を一定とし、ガス供給部８からのガス流量を制御してもよいし、また、ガス供給部８からのガス流量を一定とし、帰還路１２のガス流量を制御してよいし、さらに、帰還路１２およびガス供給部８のそれぞれのガス流量を制御してもよい。
【００４１】
また、この帰還路１２の途中（送風機１２１とバルブ１２２との間）には、水分除去装置（水分除去手段）１３が設けられている。そのため、第１の空間６１に帰還した非酸化性ガスＧは水分が除去されているため、水蒸気が第１の流路３１の上流端から流入するのを防止することができる。その結果、溶融金属Ｑと水蒸気との接触による溶融金属Ｑの酸化を防止し、得られる金属粉末Ｒの品質を優れたものとすることができる。
【００４２】
なお、水分除去装置１３の設置位置は、前述したものに限定されず、例えば、送風機１２１とバルブ１２３との間でもよい。
このような水分除去装置１３としては、帰還路１２を通過するガスから水分を除去（除湿）することができるものであれば特に限定されず、各種除湿装置を用いることができる。
【００４３】
（第１の例）
例えば、水分除去装置１３は、図４（ａ）に示すように、帰還路１２を通過するガスを冷却する冷却装置（冷却手段）１３１を有し、この冷却装置１３１が当該ガスを冷却することにより水分を除去するように構成することができる。
冷却装置１３１は、非酸化性ガスＧおよび水蒸気を含む混合ガスを露点より低い温度の液面または固体壁面に接触させて冷却するように構成されている。これにより、水蒸気を凝縮させて除去することができる。
このような構成により、非酸化性ガスＧを含むガスから水分を除去することができる。
【００４４】
（第２の例）
また、水分除去装置１３は、図４（ｂ）に示すように、帰還路１２を通過するガスを圧縮する圧縮装置（圧縮手段）１３２を有し、圧縮装置１３２が当該ガスを圧縮することにより水分を除去するように構成することもできる。
圧縮装置１３２は、非酸化性ガスＧおよび水蒸気を含む混合ガスをほぼ一定温度のもとで圧縮することにより、飽和湿度を減少させる。これにより、水蒸気を凝縮させて除去することができる。
このような構成によっても、非酸化性ガスＧを含むガスから水分を除去することができる。また、このような水分除去方式は、高圧のガスから水分を除去するのに適している。
【００４５】
（第３の例）
さらに、水分除去装置１３は、図４（ｃ）に示すように、帰還路１２を通過するガス中の水分を吸着する吸着剤を含む吸着部材（吸着手段）１３３を有し、吸着剤が当該ガス中の水分を吸着することにより水分を除去するように構成することもできる。
吸着部材１３３は、吸着剤が非酸化性ガスＧおよび水蒸気を含む混合ガスを接触させることにより水蒸気を化学的に吸収または吸着して除去する。このような吸着剤としては、特に限定されないが、例えば、塩化カルシウム、５酸化リン、カセイカリ、カセイソーダ、生石灰、シリカゲルなどの固体吸着剤を用いることができる。
このような構成によっても、非酸化性ガスＧを含むガスから水分を除去することができる。
なお、以上のような第１〜３の例を組み合わせて、水分除去装置１３を構成することも可能である。
【００４６】
また、水が高温の溶融金属Ｑと接触して分解することで水素ガスが発生するが、この水素ガスは、チャンバー６の下部（第２の空間６２に対応する部分）に形成された水素ガス排出口（水素ガス排出部）６４を通じて、チャンバー６の外部へ排出される。これにより、第２の空間６２内で水素ガスに引火するのを防止することができる。
この水素ガス排出口６４は、非酸化性ガス排出口６５よりも上方に位置している。そのため、非酸化性ガスＧよりも比重が小さい水素ガスは、非酸化性ガス排出口６５よりも水素ガス排出口６４から優先的に排出される。すなわち、水素ガス排出口６４を非酸化性ガス排出口６５よりも上方に位置せしめることで、水素ガス排出口６４から水素ガス、非酸化性ガス排出口６５から非酸化性ガスＧを選択的に排出させることができる。したがって、チャンバー６から排出された水素ガスおよび非酸化性ガスＧをそれぞれ回収し有効利用することができる。
【００４７】
特に、水素ガス排出口６４は、仕切部材９の近傍に位置している。そのため、仕切部材９付近に溜まった水素ガスを水素ガス排出口６４から効率的に排出させることができる。
なお、前述した水素ガス排出口６４は、省略することができる。その場合、発生した水素ガスは、非酸化性ガス排出口６５から排出される。
このような金属粉末製造装置１により製造された金属粉末Ｒは、その平均粒径が１〜５０μｍ程度であるのが好ましく、１〜１０μｍ程度であるのがより好ましい。かかる微細な金属粉末Ｒの製造に、本発明の金属粉末製造装置を好適に用いることができる。
【００４８】
また、チャンバー６の下部には、下方に向けて収斂する部分を有し、金属粉末Ｒが水と混合した状態で一時的に貯留される。
また、チャンバー６の下端には、金属粉末Ｒを水とともに排出するための排出口６６が形成されている。この排出口６６は、図示しない回収タンクに接続されている。そして、この回収タンクには、排出口６６を通じて金属粉末Ｒと水との混合物が連続的または所定時間毎に排出することで回収する。
【００４９】
このようなチャンバー６の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、各種金属材料を用いることができ、特に、ステンレス鋼を用いるのが好ましい。
以上のような金属粉末製造装置１を用いることにより、非酸化性ガスＧを第１の空間６１から第１の流路３１を介して第２の空間６２へ流入させて、溶融金属Ｑと酸素（空気）との接触を抑制または防止することができる。その結果、溶融金属Ｑの酸化をより確実に防止し、得られる金属粉末Ｒの品質をより優れたものとすることができる。
【００５０】
また、第２の空間６２から帰還路１２を通じて第１の空間６１へ非酸化性ガスＧを帰還させるので、非酸化性ガスＧの使用量を低減することができる。その結果、得られる金属粉末Ｒの低コスト化を図ることができる。
しかも、帰還した非酸化性ガスＧは水分が除去されているため、水蒸気が第１の流路３１の上流端から流入するのを防止することができる。その結果、溶融金属Ｑと水蒸気と接触による溶融金属Ｑの酸化を防止し、得られる金属粉末Ｒの品質を優れたものとすることができる。
さらに、本発明の金属粉末を、例えば、成形体を形成する原料粉末として用いた場合、ボイド等の成形不良の発生を防止することができ、高密度の成形体を得ることができる。そして、この成形体を焼成することにより、高い寸法精度の焼結体を得ることもできる。
【００５１】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の金属粉末製造装置の第２実施形態について説明する。
図５は、本発明の金属粉末製造装置の第２実施形態を示す模式図である。なお、以下の説明では、図５中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
以下、第２実施形態について説明するが、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態の金属粉末製造装置１Ａは、チャンバーの構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。
【００５２】
本実施形態では、図５に示すように、第１のチャンバー６Ａ１内に第１の流路３１の上端が位置するとともに、第１のチャンバー６Ａ１とは別体として形成された第２のチャンバー６Ａ２内に第１の流路３１の下端が位置している。
第１のチャンバー６Ａ１は、供給部２と水噴射部３との間に設けられている。また、第１のチャンバー６Ａ１は、その上下にそれぞれ開口が形成され、上側の開口の縁部が供給部２の下端に固定されているとともに、下側の開口の縁部が水供給部３の上端に固定されている。そして、第１のチャンバー６Ａ１の内部空間として、第１の流路３１の上端が位置する第１の空間６１Ａが形成されている。
【００５３】
一方、第２のチャンバー６Ａ２は、水噴射部３の下方に設けられている。また、第２のチャンバー６Ａ２は、その上部に開口が形成され、その開口の縁部が水噴射部３の上端に固定されている。そして、第２のチャンバー６Ａ２の内部空間として、第１の流路３１の下端（金属粉末Ｒを排出する排出口）が位置する第２の空間６２Ａが形成されている。
ここで、第１のチャンバー６Ａ１および第２のチャンバー６Ａ２は、第１の空間６１Ａと第２の空間６２Ａとに仕切る仕切部材を構成し、第２の空間６２Ａから第１の空間６１Ａへの水蒸気の流入を阻止する。
このような構成を有する金属粉末製造装置１Ａによっても、前述した第１実施形態の金属粉末製造装置１と同様、水アトマイズ法を用いて高品質な金属粉末Ｒを安価に製造することができる。
【００５４】
以上、本発明の金属粉末製造装置および金属粉末を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、金属粉末製造装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
また、仕切部材の設置位置、形状、および姿勢などの形態は、第１の流路３１の下端から排出された水蒸気が第１の流路３１の上端に至るのを阻止することができるものであれば、前述したものに限定されず、例えば、第１実施形態において、水噴出部３の上端面とチャンバー６の内壁面との間に設けられていてもよいし、水噴出部３の側面とチャンバー６の内壁面との間に設けられていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の金属粉末製造装置の第１実施形態を示す模式図（縦断面図）である。
【図２】図１に示す金属粉末製造装置に備えられた供給部および水噴射部を示す縦断面図である。
【図３】図２中の一点鎖線で囲まれた領域［Ａ］の拡大詳細図（模式図）である。
【図４】図１に示す金属粉末製造装置に備えられた水分除去手段の構成例を示す模式図である。
【図５】本発明の金属粉末製造装置の第２実施形態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５６】
１、１Ａ……金属粉末製造装置  ２……供給部  ２１……底部  ２２……内部空間（内腔部）  ２３……吐出口  ３……水噴射部  ３１……第１の流路  ３２……第２の流路  ３３……内径漸減部  ３３１……部分  ３４……オリフィス  ３５……貯留部  ３６……導入路  ３７……間隙  ４……第１の部材  ４１……上端面  ５……第２の部材  ５１……下端面  ６……チャンバー  ６Ａ１……第１のチャンバー  ６Ａ２……第２のチャンバー  ６１、６１Ａ……第１の空間  ６２、６２Ａ……第２の空間  ６３……ガス供給口（ガス供給部）  ６４……水素ガス排出口（水素ガス排出部）  ６５……非酸化性ガス排出口（非酸化性ガス排出部）  ６６……排出口  ８……ガス供給部  ９……仕切部材  １０……第１の圧力センサ  １１……第２の圧力センサ  １２……帰還路（配管）  １２１……送風機  １２２、１２３……バルブ  １３……水分除去装置（水分除去手段）  １３１……冷却装置（冷却手段）  １３２……圧縮装置（圧縮手段）  １３３……吸着部材（吸着手段）  Ｇ……非酸化性ガス  Ｏ……中心軸  Ｑ……溶融金属  Ｑ１……液滴  Ｒ……金属粉末  Ｓ……水（液体）  Ｓ１……液体ジェット  Ｓ２……頂部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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