(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内にシール部材を介して攪拌軸を回転自在に挿入し、この攪拌軸の密閉容器内に臨む部分に攪拌翼を設け、前記攪拌軸を冷却機構を介して強制的に冷却せしめるアトライター装置において、
前記攪拌軸の密閉容器外に出た部分には冷却フィンが設けられ、前記冷却機構は筒状をなすとともに内部を中空とし、冷気供給源から中空部内に冷気を供給するとともに、内周面に噴出口が形成され、この噴出口から前記攪拌軸と冷却フィンに向かって冷気を吹き付けることを特徴とするアトライター装置。
【請求項２】
請求項１に記載のアトライター装置において、前記シール部材は密閉容器の蓋体に設けられ、このシール部材を冷却するウォータジャケットが蓋体に形成されていることを特徴とするアトライター装置。
【請求項３】
請求項１乃至請求項２に記載のアトライター装置において、前記密閉容器の底部に温度センサを設けたことを特徴とするアトライター装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は金属間化合物粉末、合金粉末或いはセラミック粉末などの製造に用いるアトライター装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属間化合物は従来の合金では得られない高温特性、形状記憶特性、磁気特性などを有するため、各種機能性材料として注目されている。
金属間化合物粉末を製造する方法として、所定成分割合のインゴットを鋳造し、このインゴットを粉砕して粉末化する方法と、素粉末を所定量配合し、これを冷間静水圧プレスで固化し、次いでこれを溶融して更にガスアトマイズして金属間化合物粉末とする方法が知られている。
【０００３】
インゴットを粉砕して粉末化する方法にあっては、酸素の吸着により常温での延性が低下し、また粉末の粒子が粗く形状が不規則なため焼結体密度が低い。また、ガスアトマイズ法では酸素吸着による延性低下と組織の不均一性が問題となる。
【０００４】
上記の不具合を解消する方法として、セラミック製のミルに材料粉末と鋼球を入れ、ミルを回転せしめて混合・摩擦・拡散・粉砕を繰り返し、合金化するメカニカルアロイング法が知られている。しかしながら、このメカニカルアロイング法による金属間化合物粉末の製造は長時間（実験室などでは数週間）かかってしまう。そこで、このメカニカルアロイング法を改良して短時間（５０〜１００時間程度）で均一な金属間化合物粉末を製造する装置として特開平５−１４８５１３号公報などに開示されるアトライター装置が知られている。このアトライター装置は、鋼球を収納した密閉容器内に攪拌翼を取付けた軸を挿入し、この軸を回転せしめることで密閉容器内に入れた材料を鋼球との衝突・摩滅などにより合金化する構造になっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
アトライター装置は、原料粉末を合金化するまでに通常５０〜１００時間かかる。この間に鋼球の衝突や原料粉末の反応熱により、容器、攪拌軸、攪拌翼などの温度が著しく上昇する。特にウォータジャケットなどを形成しにくい攪拌軸や攪拌翼はこの温度上昇により座屈したり変形することがある。また、攪拌軸が摺接しているシールも熱により劣化あるいは破損し、クリアランスが生じて大気（酸素）が容器内に入り込み、合金化を阻害したり、発生したクリアランスの部分から材料粉末が容器外に漏れることがある。
【０００６】
特に、金属間化合物粉末などを製造する場合に、溶媒を用いると炭化物や窒化物を生成し、焼成後の機械的特性を劣化させてしまうため、真空雰囲気或いは不活性ガス雰囲気で混合を行う必要があり、このため冷却に対しては不利な条件となる。
【０００７】
また、特開平５−１４８５１３号公報に開示されるアトライター装置にあっては、化合物の生成完了時を知るために、攪拌翼に温度センサを取付け、紛体の表面温度が急激に変化する時点を検知するようにしている。しかしながら、攪拌翼は高速で回転するとともに鋼球と衝突を繰り返すため、この攪拌翼に温度センサを設けてもセンサ及びコードが破損する可能性が高い。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明に係るアトライター装置は、密閉容器内において原料粉体を攪拌する攪拌翼を取付けた攪拌軸を、冷却機構により強制的に冷却せしめるようにした。
【０００９】
攪拌軸の冷却を効果的に行うには、前記攪拌軸の密閉容器外に出た部分に冷却フィンを設け、この冷却フィンの外側に冷却フィンに冷却媒体を吹付ける冷却機構を配置することが好ましい。冷却媒体としては冷気あるいは冷却水などが挙げられる。また、前記攪拌軸を中空状にすることで更に効果的に冷却できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明に係るアトマイザー装置の全体図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図であり、アトライター装置は密閉容器１と攪拌軸２０を備えている。
【００１２】
密閉容器１は容器本体２と蓋体３からなり、密閉容器１内には材料を摩滅せしめるための鋼球４が収納され、容器本体２の側壁内にはウォータジャケット５が形成され、このウォータジャケット５内に冷却水の供給管６及び排出管７を介して冷却水を循環することで、鋼球４の衝突により発生したエネルギーによって密閉容器１内の温度が極端に上昇しない構造にしている。
【００１３】
また、密閉容器１の底部には開口８が形成され、この開口８には前記鋼球４の透過を阻止し製造した金属間化合物粉体などを通過させるフィルタ９が設けられ、更に開口８の下方にはフィルタ９を通過してきた金属間化合物粉体などを受け取る回収ポット１０が取り付けられ、この回収ポット１０にはポット内の空気を窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガスに置換する吸排気管１１が接続されている。
【００１４】
また、密閉容器１の底部で開口８の側方には、温度センサ１２を埋設し、この温度センサ１２につながる信号線１３を回収ポット１０に沿って引き出している。このように本実施例では、破損されにくい個所に温度センサ１２を設け、密閉容器１内の温度が異常高温になった場合にはそれを検知して直ちに運転を停止し、ウォータジャケットに最大流量の冷却水を流すようにしている。
【００１５】
一方、前記蓋体３には攪拌軸２０が摺接するシール部材１４が設けられ、更に蓋体３内部にウォータジャケット１５を形成し、このウォータジャケット１５内に冷却水の供給管１６及び排出管１７を介して冷却水を循環することで、密閉容器１内のみならずシール部材１４も冷却される。
【００１６】
また、蓋体３には密閉容器１内を減圧する排気管１８及び密閉容器１内に窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガスを供給する供給管１９が接続され、密閉容器１内を不活性ガスに置換する構造になっている。
【００１７】
前記攪拌軸２０は下端を閉じた中空状をなすとともに、その上端部がモータ２１の回転軸２２に交換可能に取り付けられ、モータ２１はフレーム２３に固定されている。
【００１８】
攪拌軸２０は下半部が密閉容器１内に挿入され、下端部には密閉容器１内で鋼球４を循環せしめるための掻きあげアーム２４が設けられ、この掻きあげアーム２４よりも上方には攪拌翼２５が設けられている。
【００１９】
また、攪拌軸２０の密閉容器１から上方に突出した上半部には冷却フィン２６が軸方向に沿って形成されている。冷却フィン２６は軸方向に限らず周方向に沿って形成してもよい。
【００２０】
そして、冷却フィン２６を囲むように冷却機構３０を配置している。この冷却機構３０は前記フレーム２３にアーム３１を介して上下位置調製可能に取り付けられ、更に冷却機構３０を貫通して温度センサ３２が設けられている。
【００２１】
冷却機構３０は図２に示すように筒状をなすとともに内部を中空とし、図示しない冷気供給源から中空部内に極めて低温の冷気を供給するとともに、内周面に形成した噴出口３３から攪拌軸２０（冷却フィン２６）に向かって冷気を吹き付け攪拌軸２０の昇温を抑制し、攪拌軸２０の変形およびシール部材１４の熱による劣化・破損を防止している。
【００２２】
ここで、冷気の代わりに冷却水を吹き付けることも考えられるが、水が落下して材料に付着することも考えられるので、冷気の方が望ましい。また、実施例では冷却フィン２６を設け、且つ攪拌軸２０を中空にして冷却効果を高めているが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２３】
例えば、図３に示すように、モータ２１を中空状とし、このモータ２１を貫通するように冷却エアの供給管４０を前記攪拌軸２０内に挿入し、供給管４０に形成した冷気噴出口４１から攪拌軸２０内面に向けて冷気を当てて強制的に冷却する構成も可能である。
【００２４】
以上において、例えば原料としてＴiＡl金属化合物粉末を製造する場合について説明すると、Ｔi粉末とＡl粉末とが原子量比で５１：４９になるように混合した原料粉末を用意し、この原料粉末を蓋体３をあけて密閉容器１内に投入する。
またこれと同時に原料粉末との重量比が２５〜７５倍（例えば５０倍）となるように鋼球４を密閉容器１内に投入する。
【００２５】
この後、密閉容器１内をアルゴンガスで置換し、攪拌軸２０を回転せしめ、鋼球４同士或いは鋼球４と容器内面との衝突により材料粉末に、破砕・圧縮・拡散・摩滅などを行い、ＴiＡl金属間化合物を得る。
【００２６】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明によれば、アトライター装置の攪拌軸を強制的に冷却する構造にしたので、密閉容器内の鋼球の衝突により、容器内の温度が高くなっても、攪拌軸の温度をある程度低く保つことができる。
【００２７】
そして、攪拌軸の温度が低く保てればシール部材が攪拌軸の温度に起因して破損することもなく、したがって、密閉容器内の機密性を維持することができる。密閉容器内の機密性が維持できれば、大気（酸素）が容器内に侵入することなく材料表面に酸化被膜を形成することもなく、高品質の金属間化合物粉末、合金粉末あるいはセラミック粉末を安定した条件で得ることができる。
【００２８】
また、攪拌軸の昇温抑制することができるので、長時間の運転が可能となり、従来では生産することができなかった難成形性金属間化合物の粉末も製造することが可能となる。
【００２９】
また、密閉容器の蓋体にもウォータジャケットを設けることで、シール部材を直接冷却することができるので、更に金属間化合物粉末などの生産効率が向上する。
【００３０】
更に、材料粉末の温度を測定する温度センサを密閉容器の底部に設けることで、異常昇温の際に直ちに運転を停止することができるとともに、センサ自身を攪拌翼に埋設する場合に比べ、破損する可能性が極めて低い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るアトマイザー装置の全体図
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図
【図３】別実施例を示す図１と同様の図
【符号の説明】
１…密閉容器、２…容器本体、３…蓋体、４…鋼球、５…ウォータジャケット、６…冷却水の供給管、７…冷却水の排出管、８…開口、９…フィルタ、１０…回収ポット、１１…吸排気管、１２…温度センサ、１３…信号線、１４…シール部材、１５…ウォータジャケット、１６…冷却水の供給管、１７…冷却水の排出管、１８…排気管、１９…不活性ガス供給管、２０…攪拌軸、２１…モータ、２２…モータの回転軸、２３…フレーム、２４…掻きあげアーム、２５…攪拌翼、２６…冷却フィン、３０…冷却機構、３１…アーム、３２…温度センサ、３３…冷気の噴出口、４０…冷却エアの供給管、４１…冷気の噴出口。
【図１】
0004439101.tif 000002
【図２】
0004439101.tif 000003
【図３】
0004439101.tif 000004