(57)【要約】【課題】混合による摩擦で温度が常温以上に高まった焼結合金用の混合粉末を冷媒で濡らすことなく、低コストで効率的に冷却して放置冷却なしで早いうちに使用可能となして焼結部品の生産性を高めることを課題としている。【解決手段】上端を入口１１ａ、下端を出口１１ｂ、管内を水平面に対して一定角度以上の角度θで傾斜した通路１２としてそれぞれ構成した起立配置の螺旋管１１と、その螺旋管１１を外側から冷却する冷却手段１３を有する冷却装置１０を使用し、螺旋管１１に常温以上の温度に昇温した焼結合金用の混合粉末を導入し、その混合粉末が通路１２を通る間に常温まで冷却されるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
数種類の原料粉末を所定の割合で配合して混合し、さらに、混合時の摩擦によって常温以上の温度に昇温したその混合粉末を冷却手段を有する通路に通して間接冷却により強制的に常温まで冷却し、冷却後の混合粉末を圧粉成形に供する粉末の冷却方法。
【請求項２】
上端を入口（１１ａ）、下端を出口（１１ｂ）、管内を水平面に対して一定角度以上の角度で傾斜した通路（１２）としてそれぞれ構成した起立配置の螺旋管（１１）と、その螺旋管（１１）を外側から冷却する冷却手段（１３）を有し、前記入口（１１ａ）から前記螺旋管（１１）に常温以上の温度に昇温した焼結合金用の混合粉末を導入し、その混合粉末が前記通路（１２）を通る間に常温まで冷却されるようにした粉末の冷却装置。
【請求項３】
前記冷却手段（１３）が、冷媒（１５）を導入する容器（１４）に前記螺旋管（１１）の入口と出口を除く部位を封入し、容器（１４）に導入された冷媒（１５）で螺旋管（１１）を冷却するように構成された請求項２に記載の粉末の冷却装置。
【請求項４】
上端を入口（２１ａ）、下端を出口（２１ｂ）、管内を通路（２２）としてそれぞれ構成した起立配置のガイド管（２１）と、内部に冷媒を流す冷却パイプ（２４ａ）を多数並列に配置して隣り合う冷却パイプ間の隙間（２５）を粉末通路となした冷却パイプ群（２４）を有し、その冷却パイプ群（２４）を前記ガイド管（２１）に管の内部を横切って多段に設けた冷却手段（２３）とを有し、前記入口（２１ａ）から前記ガイド管（２１）に常温以上の温度に昇温した焼結合金用の混合粉末を導入し、その混合粉末が前記通路（２２）を通る間に前記冷却パイプ群（２４）によって常温まで冷却されるようにした粉末の冷却装置。
【請求項５】
各段の冷却パイプ群（２４）を、パイプの配列方向を異ならせた冷却パイプ群がさらに複数段積層されたものにした請求項４に記載の粉末の冷却装置。
【請求項６】
前記冷却パイプ群（２４）の各冷却パイプ（２４ａ）の配列方向を各段毎に異ならせた請求項４に記載の粉末の冷却装置。
【請求項７】
前記通路（１２、２２）内の粉末を振動させる加振手段（３１）を付加した請求項１〜６のいずれかに記載の粉末の冷却装置。
【請求項８】
請求項２又は３に記載の冷却装置の下部に請求項４〜６のいずれかに記載の冷却装置を接続し、螺旋管を有する上部の冷却装置から下段の冷却装置を介して常温以上の温度に昇温した混合粉末を常温まで冷却するようした粉末の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、焼結合金用の混合粉末を混合後に短時間のうちに常温まで冷却する冷却方法と冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
焼結合金製の機械部品（焼結部品）は、混合粉末を先ず製造し、その後、その混合粉末の成形、焼結、サイジングなどの後処理の各工程を経て製造される。出発材料となる混合粉末は、数種類の原料粉末を秤量後に均一分散のために十分に混合して作られる。
【０００３】
量産品を製造するときの粉末は、例えば、トン（ｔ）単位で混合され、その際に、混合による摩擦によって熱をもち、流動性が悪化する。例えば、最も一般的な鉄系焼結合金用の混合粉末は、混合によって温度が６０℃くらいまで上昇し、それをそのまま圧粉成形に供すると、成形型に充填するときの流動性が低下して成形体の各部の密度にばらつきが生じ易くなる。
【０００４】
そこで、その対策として、混合した粉末を放置し、常温（例えば３０℃程度）まで冷却された混合粉末を圧粉成形に供する方法が採られている。
ところが、放置冷却では混合粉末の温度が常温になるまでの時間が長くなる。焼結部品の生産性向上などを考えると、混合後の粉末をできるだけ早いうちに使用可能となすことが望まれる。
【０００５】
ここで、下記特許文献１は、高品質の機械的合金化粉末を工業的規模で効率良く生産する目的で、機械的合金化過程の雰囲気温度を２００℃以下に保つ機械的合金化粉末の製造方法を提案している。その方法では、粉末を収納して攪拌する容器の壁面を外側からガスで冷却し、さらに、容器内にも冷却ガスを導入して容器内の混合粉末を冷却する。
【０００６】
この特許文献１の方法によれば、混合粉末が強制的に冷却されるため、混合から使用までの時間を短縮することが可能である。しかしながら、特許文献１の方法は、液体窒素や液体ヘリウムの蒸発ガス、或いは室温以下に冷却したアルゴンガスなどの不活性ガスを冷却ガスとして使用するので、冷却コストが高くつく欠点がある。容器の壁面の冷却は安価な冷却水などでも行えるが、混合粉末中に導入する冷媒は、粉末を濡らさないようにするためにガスを使用する必要がある。そのガスは液体に比べて比熱が小さく、大量に使用する必要があるので、安価な鉄系焼結合金用混合粉末などの冷却には適さない。
【０００７】
なお、粉末を濡らさずに冷却する方法として、容器の壁面のみを外側から冷却して容器内の混合粉末を間接的に冷却することが考えられるが、この方法では、冷却効率が高まらず、時間短縮の効果が小さい。
【特許文献１】特開平７−２２４３０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この発明は、上記の不具合を無くすること、すなわち、混合粉末を濡らさずに、低コストで効率的に冷却して混合した粉末を早いうちに使用可能となすことを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、この発明においては、数種類の原料粉末を所定の割合で配合して混合し、さらに、混合時の摩擦によって常温以上の温度に昇温したその混合粉末を冷却手段を有する通路に通して間接冷却により強制的に常温まで冷却し、冷却後の混合粉末を圧粉成形に供する方法を提供する。ここで言う常温は、４０℃くらいを上限とする温度であり、室温も含まれる。
【００１０】
また、上記の方法を実施するために、下記（１）〜（３）の冷却装置も併せて提供する。
（１）上端を入口、下端を出口、管内を水平面に対して一定角度以上の角度で傾斜した通路としてそれぞれ構成した起立配置の螺旋管と、その螺旋管を外側から冷却する冷却手段を有し、前記入口から前記螺旋管に常温以上の温度に昇温した焼結合金用の混合粉末を導入し、その混合粉末が前記通路を通る間に常温まで冷却されるようにした粉末の冷却装置。
（２）上端を入口、下端を出口、管内を通路としてそれぞれ構成した起立配置のガイド管と、内部に冷媒を流す冷却パイプを多数並列に配置して隣り合う冷却パイプ間の隙間を粉末通路となした冷却パイプ群を有し、その冷却パイプ群を前記ガイド管に管の内部を横切って多段に設けた冷却手段とを有し、前記入口から前記ガイド管に常温以上の温度に昇温した焼結合金用の混合粉末を導入し、その混合粉末が前記通路を通る間に前記冷却パイプ群によって常温まで冷却されるようにした粉末の冷却装置。
（３）上記（１）の冷却装置の下部に（２）の冷却装置を接続し、螺旋管を有する上部の冷却装置から下段の冷却装置を介して常温以上の温度に昇温した混合粉末を常温まで冷却するようにした粉末の冷却装置。
【００１１】
上記（１）の冷却装置は、冷媒を導入する容器を有し、その容器に前記螺旋管の入口と出口を除く部位を封入して容器に導入された冷媒で螺旋管を冷却するものが好ましい。
【００１２】
また、上記（２）の冷却装置は、各段の冷却パイプ群を、パイプの配列方向を異ならせた冷却パイプ群がさらに複数段積層されたものや、冷却パイプ群の各パイプの配列方向を各段毎に異ならせたものが好ましい。
【００１３】
前記通路内の粉末を振動させる加振手段を付加した装置も考えられる。振動は、縦振動、横振動を問わない。通路内の粉末に対する振動の付与は、螺旋管やガイド管の内部を横切る冷却パイプ群を振動させて螺旋管や冷却パイプから粉末に振動を伝達すると言った方法で行える。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の冷却方法は、混合粉末を冷却手段を有する通路に通して強制的に、しかも間接的に常温まで冷却するので、熱をもった混合粉末を、ガスに比べてコスト面で有利な水などの冷却液を使用して濡らさずに冷却することができる。
【００１５】
また、混合粉末を通路に通すことで、通路長さを長くしたり、冷却体（通路の内面など）の冷却面の面積を大きくしたりして冷却効率を高めることが可能になり、混合から使用までの時間の短縮、それによる焼結部品の生産性向上が図れるようになる。
【００１６】
さらに、上記（１）の冷却装置は、冷却手段によって冷却される螺旋管で通路を構成しており、螺旋の通路とすることで通路長さが長くなるため、冷却効率が高まる。
また、（２）の冷却装置は、ガイド管内に冷却パイプ群を多段に配置したことによって冷却面の面積が大きくなり、混合粉末が冷却体に直接接触する機会が増加して冷却効率が高まる。
（３）の冷却装置は、上記（１）、（２）の冷却装置を組み合わせており、２段構えの冷却がなされるため、より優れた冷却性能を期待できる。
【００１７】
このほか、（１）の冷却装置で、螺旋管の入口と出口を除く部位を容器に封入して容器内に導入された冷媒で冷却するものは、螺旋管の冷却を簡単な冷却手段で効率良く行うことができる。
【００１８】
また、（２）の冷却装置で、各段の冷却パイプ群として、パイプの配列方向を異ならせた冷却パイプ群が複数段積層されたものを用いた装置や、冷却パイプ群のパイプの配列方向を各段毎に異ならせた装置は、冷却パイプに対する粉末の接触機会が多くなり、冷却むらが発生し難い。
【００１９】
さらに、粉末を振動させる加振手段を付加したものは、通路内での粉末の滞留が起こり難くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、この発明の実施の形態を添付図面の図１〜図４に基づいて説明する。図１の１はミキサーであり、このミキサー１に焼結合金用の数種類の原料粉末（潤滑剤を含む場合もある）を所定の割合で配合して投入し、所定時間混合する。得られた混合粉末は、コンテナ２に取り出す。その混合粉末は、上述したように、混合時の摩擦によって常温以上の温度に昇温している。
【００２１】
そこで、コンテナ２に取り出した混合粉末を、冷却装置１０によって冷却する。例示の冷却装置１０は、螺旋管１１と、その螺旋管１１を外側から冷却する冷却手段１３とで構成されている。
【００２２】
螺旋管１１は、上端を入口１１ａ、下端を出口１１ｂ、管内を水平面に対して一定角度以上の角度θで傾斜した通路１２としてそれぞれ構成したものであって、起立姿勢にして配置される。
【００２３】
冷却手段１３は、容器１４と、その容器１４内に導入する冷媒１５と、冷媒１５を冷却する熱交換器１６と、その熱交換器１６を通過した冷媒を循環させる動力駆動のポンプ１７と、冷媒の逆流を防止する逆止弁１８を組み合わせて構成されている。
【００２４】
容器１４は密封容器であり、この容器１４内に、螺旋管１１の入口１１ａと出口１１ｂを除く部分が封入されている。その螺旋管の封入部が容器１４に導入された冷媒１５によって外側から冷却される。
【００２５】
冷媒１５はガスでもよいが、水やエチレングリコールを主成分とするクーラントなどの液体がガスに比べて安価で比熱も大きくて好ましい。また、水を使用するときには、使用済みの水を捨てることもできるが、その水を循環させて再使用すると資源の有効利用が図れる。
【００２６】
このように構成した冷却装置の螺旋管１１に、常温以上の温度に昇温した混合粉末をコンテナ２から流し入れる。入口１１ａから導入された混合粉末は、螺旋管内の通路１２を出口１１ｂに向かって流れ落ち、通路を通る間に螺旋管１１の壁面から伝わる冷熱によって冷却される。
【００２７】
この冷却装置１０は、通路１２の長さと傾斜角θ、および冷媒１５の温度を適切に設定することによって、通路１２に通した混合粉末を常温まで効率良く冷却することができる。
【００２８】
常温まで冷却された混合粉末は、ここでは、出口１１ｂから外に出て再びコンテナ３に投入される。図示のコンテナ３はホース４を介して給粉ボックス５につながっており、このコンテナ３から給粉ボックス５に送り込まれた混合粉末が圧粉成形に供される。粉末成形装置の一般的な成形用金型（図示せず）は、ダイと下パンチと上パンチを組み合わせて構成されており（必要に応じてコアも採用される）、一般に広く知られているように、給粉ボックス５がダイ上をスライドしてダイと下パンチ、又はダイと下パンチとコアとの間に作り出されたキャビティに混合粉末を供給する。その給粉ボックスは、キャビティに対する粉末充填後に退避し、その後、上パンチが降下して上下のパンチによる圧粉成形がなされる。
【００２９】
この発明の冷却装置を使用することで、従来実施していた混合後の放置冷却を行わずに混合粉末を使用することが可能になり、生産性の向上などに結びつく。
【００３０】
図２、図３は、他の形態の冷却装置を示している。この冷却装置２０は、ガイド管２１と、冷却パイプを有する冷却手段２３とで構成されている。
【００３１】
ガイド管２１は、上端を入口、下端を出口、管内を通路２２としてそれぞれ構成された直管であり、起立姿勢にして配置される。
【００３２】
冷却手段２３は、冷却パイプ群２４と、この冷却パイプ群２４の各冷却パイプに流す冷媒（図示せず）を冷却する熱交換器２６と、その熱交換器２６を通過した冷媒を循環させる動力駆動のポンプ２７と、冷媒の逆流を防止する逆止弁２８を組み合わせて構成されている。
【００３３】
冷却パイプ群２４は、多段に配置されている。各段の冷却パイプ群２４は、内部に冷媒を流す冷却パイプ２４ａを多数並列に配置して隣り合う冷却パイプ間の隙間２５を粉末通路となすようにしている。冷却パイプ２４ａは、丸パイプが粉末の滞留が起こり難くて好ましい。角パイプを、対角コーナを結ぶ線が垂直向きとなるように配置したものも粉末の滞留が起こり難く、このようなパイプであってもよい。
【００３４】
例示の冷却パイプ群２４は、各段の冷却パイプ群を、パイプの配列方向を異ならせた冷却パイプ群がさらに複数段（図は２段）積層されたものにしており、また、各段の冷却パイプ群も、図３に示すように冷却パイプ２４ａの配列方向を各段毎に異ならせており、通路２２に通す粉末の接触面積が大きくなって混合粉末の均一冷却が期待できるものになっている。
【００３５】
各段の冷却パイプ群２４を構成する複数本の冷却パイプ２４ａは、図２に示すように、入口と出口をそれぞれ１つの流路に合流させると熱交換器２６やポンプ２７との接続が容易になる。
【００３６】
図１の冷却装置１０と図２の冷却装置２０は、その両者を組み合わせて使用することもできる。図を省略したが、図１の冷却装置１０の下部に図２の冷却装置２０を接続し、螺旋管を有する上部の冷却装置による冷却で常温以上の温度に昇温した焼結合金用混合粉末の荒熱を取り、その後、冷却パイプ群を有する下段の冷却装置で混合粉末を常温になるまで冷却するように構成した冷却装置を使用してもこの発明の目的は達成される。
【００３７】
図４は、図２の冷却装置２０に、加振手段３１を付加したものである。図２の冷却装置２０は、冷却パイプ群２４の設置数を増加させたり、冷却パイプ群を構成する冷却パイプの配列ピッチを狭めたりして冷却性能を高めることができるが、そのようにしたものは、特に、冷却パイプ２４ａが通路２２を遮る面積が増加して、通路２２内に粉末が滞留することが懸念されるようになる。図４の冷却装置３０によれば、その懸念を払拭できる。
【００３８】
この図４の冷却装置３０は、ガイド管２１を支持部３２上に設けたスプリング３３で支持し、さらに、加振手段３１を設けてその加振手段３１の出力軸をガイド管２１に連結しており、加振手段３１を作動させてガイド管２１を振動させることができる。
【００３９】
ガイド管２１を振動させると、そのガイド管２１に固定された各冷却パイプ２４ａも振動し、その冷却パイプ２４ａ上に滞留しようとする混合粉末がふるい落とされるため、通路２２内での混合粉末の滞留が起こり難くなる。
【００４０】
図１の冷却装置１０も、螺旋管１１を振動させると通路１２内での混合粉末の滞留が起こり難くなる。それにより、通路１２の傾斜角θを小さくして同じ高さ範囲における通路長を長くすると言ったことも可能になる。
【００４１】
なお、ガイド管２１や螺旋管１１を振動させる場合には、冷媒を循環させる流路の一部を可撓性のあるホースなどで形成して配管によって振動が妨げられないようにしておく。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】この発明の冷却装置の一例を示す図
【図２】この発明の冷却装置の他の例を示す図
【図３】（ａ）は図２の最上段の冷却パイプ群の平面図、（ｂ）は上から２段目の冷却パイプ群の平面図、（ｃ）は上から３段目の冷却パイプ群の平面図、（ｄ）は最下段の冷却パイプ群の平面図
【図４】この発明の冷却装置のさらに他の例を示す図
【符号の説明】
【００４３】
１                ミキサー
２、３            コンテナ
４                ホース
５                給粉ボックス
１０、２０、３０  冷却装置
１１              螺旋管
１１ａ            入口
１１ｂ            出口
１２、２２        通路
１３、２３        冷却手段
１４              容器
１５、２５        冷媒
１６、２６        熱交換器
１７、２７        ポンプ
１８、２８        逆止弁
２１              ガイド管
２４              冷却パイプ群
２４ａ            冷却パイプ
２５              パイプ間隙間
３１              加振手段
３２              支持部
３３              スプリング
θ                通路１２の傾斜角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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