(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ルツボ（１１）で溶解した金属溶湯（１２）を縦軸心廻りに回転する溶湯受皿（６）に流下させ、該溶湯受皿（６）とその上面に配置される上蓋（１４）との間から、該溶湯受皿（６）の回転による遠心力によって金属溶湯（１２）の液滴（１２Ａ）を飛散させ、前記溶滴（１２Ａ）を冷却容器（１）の内周面に形成した旋回流による冷却液層（３）に突入する急冷凝固粉末の製造方法であって、
前記ルツボ（１１）での溶解の有無を検出器（２２）で検出し、前記検出器（２２）からの溶解完了の信号により回転駆動体（８）を起動して前記溶湯受皿（６）を縦軸心廻りに回転駆動すると共に前記ルツボ（１１）で溶解された金属溶湯（１２）を溶湯受皿（６）に流下し、前記冷却容器（１）に設けられた伸縮駆動体（１６）により上下調整自在とされた前記上蓋（１４）と溶湯受皿（６）との間のスキマ（１３）から前記溶滴（１２Ａ）を飛散させることを特徴とする急冷凝固粉末の製造方法。
【請求項２】
前記溶湯受皿（６）に流下した金属溶湯（１２）を、上蓋（１４）に設けられた加熱要素（１５）により加熱乃至保温していることを特徴とする請求項１記載の急冷凝固粉末の製造方法。
【請求項３】
旋回流による冷却液層（３）を内周面に形成する冷却容器（１）と、該冷却容器（１）内に挿設されている溶湯受皿（６）と、該溶湯受皿（６）に金属溶湯（１２）を流下するルツボ（１１）と、前記溶湯受皿（６）の上面に遠心力による溶湯噴出口とされるスキマ（１３）を有して配置される上蓋（１４）と、前記ルツボ（１１）での溶解の有無を検出する検出器（２２）と、この検出器（２２）からの溶解完了の信号により回転駆動体（８）を起動する制御手段（２３）と、この制御手段（２３）により起動されて前記溶湯受皿（６）を縦軸心廻りに回転することで遠心力によって飛散した金属溶湯（１２）の液滴（１２Ａ）を冷却液層（３）に突入する回転駆動体（８）と、前記冷却容器（１）に設けられていて溶湯受皿（６）に対して上蓋（１４）を上下動させることで溶湯受皿（６）と上蓋（１４）との間の前記スキマ（１３）を調整する伸縮駆動体（１６）とを備えていることを特徴とする急冷凝固粉末の製造装置。
【請求項４】
前記溶湯受皿（６）の金属溶湯（１２）を加熱乃至保温する加熱要素（１５）を上蓋（１４）に備えていることを特徴とする請求項３記載の急冷凝固粉末の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、急冷凝固粉末の製造方法及び製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の製造装置として特公平６−７４４４６号公報に開示された装置がある。
すなわち、「上下方向の軸心回りに回転自在に支持された回転ドラムと、回転ドラムの回転による遠心力作用で回転ドラム内周面に形成された冷却液層中に金属溶湯を噴出するための金属溶湯噴射容器とを備えた急冷凝固金属粉末製造装置において、前記噴射容器に、下向きに金属溶湯を噴出する噴射孔が設けられ、噴射孔から噴出される金属溶湯を放射状に分散させて前記冷却液層に案内すべく、回転ドラムと同じ回転軸心回りに回転ドラムと異なる回転速度で高速回転される分散台が設けられ、分散台の上面が回転軸心に対し傾斜する傾斜面とされてなることを特徴とする急冷凝固金属粉末製造装置」であった。
【０００３】
また、「上下方向の軸心回りに回転自在に支持された回転ドラムと、回転ドラムの回転による遠心力作用で回転ドラム内周面に形成された冷却液層中に金属溶湯を噴出するための金属溶湯噴射容器とを備えた急冷凝固金属粉末製造装置において、前記噴射容器に、下向きに金属溶湯を噴出する噴射孔が設けられ、回転ドラム内に位置して、噴射孔から噴出される金属溶湯を放射状に分散させて前記冷却液層に案内すべく、回転ドラムと同じ回転軸心回りに昇降されながら高速回転される分散台が設けられていることを特徴とする急冷凝固金属粉末製造装置」であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述公報に開示の製造装置は、それなりに有用ではあるものの、以下のような課題があった。
（１）；回転ドラムに遠心力作用で冷却液層を形成し、この層中に金属溶湯を噴出するものであることから、所謂バッチ処理となって生産性が劣ること。
（２）；回転ドラムと分散台とをともに回転駆動するものであるから、構造が複雑となるし、回転ドラムと分散台との相互回転支持部の軸受（シールを含む）の狂いが起り易いこと。
（３）；溶湯が分散台の回転によって放射状に分散される前に、該分散台に溶湯が流下接触することによって、疑似凝固して、これを冷却層中に没入させても急冷度の高い偏平粉末を得る確率が低いこと。
（４）；噴射容器からの溶湯の噴出時期と分散台の回転時期との関連づけがされていないことから、分散台の回転エネルギの無駄があるとともに、該分散台の回転初期は遠心作用も小さいことから、溶滴の分散に乱れが生じること。
【０００５】
等々の課題があった。
本発明は、前述した従来技術の課題（１）〜（４）を解決した急冷凝固粉末の製造方法及び製造装置を提供することが目的である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前述の目的を達成するために、本発明は、次の技術的手段を講じている。
すなわち、請求項１に係る急冷凝固粉末の製造方法は、ルツボ１１で溶解した金属溶湯１２を縦軸心廻りに回転する溶湯受皿６に流下させ、該溶湯受皿６とその上面に配置される上蓋１４との間から、該溶湯受皿６の回転による遠心力によって金属溶湯１２の液滴１２Ａを飛散させ、前記溶滴１２Ａを冷却容器１の内周面に形成した旋回流による冷却液層３に突入する急冷凝固粉末の製造方法であって、
前記ルツボ１１での溶解の有無を検出器２２で検出し、前記検出器２２からの溶解完了の信号により回転駆動体８を起動して前記溶湯受皿６を縦軸心廻りに回転駆動すると共に前記ルツボ１１で溶解された金属溶湯１２を溶湯受皿６に流下し、前記冷却容器１に設けられた伸縮駆動体１６により上下調整自在とされた前記上蓋１４と溶湯受皿６との間のスキマ１３から前記溶滴１２Ａを飛散させることを特徴とするものである。
【０００７】
このような構成を採用したので遠心力によって飛散した液滴１２Ａは周囲の旋回流による冷却液層３に突入するときこの突入エネルギーをコントロールすることにより粉末形状を偏平化させると同時に冷却液層３による急冷凝固作用を受けさせ急冷度の高い偏平粉末を連続作業で得ることができるし、ルツボ１１での溶解を検出してから回転駆動体８を起動していることから、回転駆動体８を無駄に回転することもなくエネルギーロスを少なくできるだけでなく、回転駆動体８の起動で充分な遠心力をもって液滴１２Ａを飛散（分散）できて分散の乱れがなく均一化が得られるのである。
【０００８】
請求項２に係る製造方法は、請求項１において、溶湯受皿６に流下した金属溶湯１２を、上蓋１４に設けられた加熱要素１５により加熱乃至保温することを特徴とするものである。
このような、構成を採用したことによって、溶湯受台６に流下された溶湯１２が疑似凝固することはないのである。
請求項３に係る製造装置は、旋回流による冷却液層３を内周面に形成する冷却容器１と、該冷却容器１内に挿設されている溶湯受皿６と、該溶湯受皿６に金属溶湯１２を流下するルツボ１１と、前記溶湯受皿６の上面に遠心力による溶湯噴出口とされるスキマ１３を有して配置される上蓋１４と、前記ルツボ１１での溶解の有無を検出する検出器２２と、この検出器２２からの溶解完了の信号により回転駆動体８を起動する制御手段２３と、この制御手段２３により起動されて前記溶湯受皿６を縦軸心廻りに回転することで遠心力によって飛散した金属溶湯１２の液滴１２Ａを冷却液層３に突入する回転駆動体８と、前記冷却容器１に設けられていて溶湯受皿６に対して上蓋１４を上下動させることで溶湯受皿６と上蓋１４との間の前記スキマ１３を調整する伸縮駆動体１６とを備えていることを特徴とするものである。
【０００９】
このような構成を採用したことにより、構造簡単であるにも拘らず請求項１に係る方法を実施できるのである。
請求項４に係る製造装置は、請求項３に加えて溶湯受皿６の金属溶湯１２を加熱乃至保温する加熱要素１５を上蓋１４に備えていることを特徴とするものである。
このような構成を採用したことにより、請求項２に係る方法を実施できるのである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施形態について説明する。
本発明に係る方法を実施するための製造装置の断面説明図を示している図１（１）において、冷却容器１は有底円筒形であってその上部に、円筒部に対して接線方向から冷却液を噴出供給する吐出口２が周方向に間隔をおいて複数個形成されている。
吐出口２は、図示省略している冷却液タンクに配管を介して接続されており、該配管に備えているポンプでタンクの冷却液を吸い揚げて吐出口２から加圧供給することで、冷却容器１の内周面に、該内周面に沿って旋回しながら流下する旋回流による冷却液層３が形成可能とされている。
【００１１】
また、タンク内や循環流路の途中に冷却器を適宜介在させてもよいし、冷却液としては一般に水が使用されるが、油が使用される場合もある。
冷却容器１の円筒部内周面の途中には、冷却液層３の層厚調整用リング４がボルト等の締結具によって着脱、交換自在に取付けられて、このリング４によって冷却液の流下速度が抑えられて冷却容器１の内周面に略一定厚さの冷却液層３が容易に形成可能である。
冷却容器１の底部一側には、排出管５が接触されており、該排出管５を介して流出される粉末と冷却液は図示省略した連続脱液機に至り、冷却液はタンクに戻され、一方、粉末は連続乾燥機によって乾燥されて製品とされるものである。
【００１２】
溶湯受皿６は、冷却容器１の底中央部に挿設した支持軸７を介して冷却容器１の中央上部に挿設されており、支持軸７は電動モータ等の回転駆動体８に接続されており、該回転駆動体８の起動で支持軸７をこの軸心廻りに回転駆動（例えば７０００〜１００００ｒｐｍ）することで溶湯受皿６に遠心力を付与する遠心力手段９を構成している。
なお、支持軸７の軸揺れ等を防止する観点から冷却容器１の底部における軸受部１０は上方先細状で支持軸７の大部分を回転自在に支えている。
【００１３】
溶湯受皿６は、黒鉛や窒化珪素等の耐火物６Ａを内張りした上方拡大開口した薄い皿体であって、ルツボ１１から流出された金属溶湯１２を受け入れて遠心力手段９によって該溶湯１２を冷却液層３中に分散噴出するものである。
溶湯受皿６にはスキマ１３を有して上蓋１４が備えられており、該上蓋１４には高周波誘導コイル等による加熱要素１５が備えられていて、受け入れた金属溶湯１２の疑似凝固を防止すべく加熱（保温を含む）している。
更に、上蓋１４は冷却容器１の蓋体１Ａに備えている流体シリンダ等の伸縮駆動体１６によってスキマ１３が調整自在とされていて、ここでスキマ１３の調整とはルツボ１１から溶湯１２を受け入れるときは受皿（溶湯受皿）６の上面を上蓋１４で密封しておき、遠心力手段９で溶湯を矢符の如く分散噴出するときにスキマ１３を形成することを含む意味である。
【００１４】
ルツボ１１は有底円筒形であって、黒鉛、窒化珪素等で構成されており、その底部には流出口１１Ａを有するとともに、外周には加熱用の誘導コイル１７が装備されていて、該ルツボ１１に収納したアルミ合金等の各種金属塊を金属溶湯１２として溶製するものである。
ルツボ１１は密閉箱体１８に内装されていて、ルツボ１１内の金属溶湯１２はアルゴン、窒素ガス等の不活性ガスのガス圧を介して流出口１１Ａを通して受皿６の中心上に流下可能であり、密閉箱体１８には流出口１１Ａと受皿６に亘る金属溶湯１２の流下管１８Ａ及び耐火物製の溶湯の流下（流出）制御棒２４が備えられており、該流下管１８Ａは蓋体１Ａを貫通しており、該貫通部は上蓋１４の上下動時の案内作用をしている。
【００１５】
加熱要素１５は、図１（２）で示すように上蓋１４の上面に備えることで間接副射熱エネルギによって受皿６の溶湯１２を加熱（保温）することが望ましいが、図１（３）で示すように、受皿６の外周に加熱要素１５を具備させても良く、また、図示省略しているが加熱要素１５は、上蓋１４と受皿６の双方に備えることもできる。
更に、溶解室を構成するルツボ１１には、アルミ合金等の各種母合金をコイル１７で溶解したことを検出する温度センサー、レベルセンサー等の検出器２２が備えられており、これにより溶解の有無を検出し、その溶解完了の検出信号をＣＰＵ等の制御手段２３に送信しており、該制御手段２３からのフィードバック信号によって溶解後に回転駆動体８を起動するようにしている。
【００１６】
上述した各実施形態においてルツボ（母合金等の溶解室）１１によって溶製された金属溶湯１２は流出口１１Ａを介して受皿６に受けられ、加熱要素１５によって保温された状態で該受皿６の回転による遠心力と上蓋１４のガイド作用と相まって分散噴出された液滴１２Ａが周囲の旋回流による冷却液層３に対して略垂直突入することによって、冷却液層３の表面張力による衝突エネルギを受け易く、液滴１２Ａは容易に偏平化すると同時に冷却液層３による急冷凝固作用を受け急冷度の高い偏平粉末が得られるのである。このとき、ルツボ１１での溶解の有無を検出し、溶解後に回転駆動体８を起動するように制御手段２３にて制御していることから、エネルギーロスは少なくしかも充分な遠心力の下で液滴１２Ａを冷却液層３に突入できるのである。
【００１７】
また、受皿６の回転速度、溶湯１２の温度、材質、スキマ１３を適宜選択調整することによって得られる粉末の粒度を制御することが可能となるのである。
なお、上述した実施形態において、受皿６の支持軸７が軸受部１０をガイドとして上下方向に進退動させることによって、冷却液層３の略全体に亘っての急冷凝固作用を受けさせることができ、また、受皿６の加熱要素１５はニクロムヒータ、面状ヒータ等であっても構わない。
【００１８】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、構造簡単でありながらも急冷度の高い粉末を連続作業でエネルギーロスを少なくした下で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態を示し、（１）は全体の断面説明図、（２）は受皿と加熱要素の部分を示す第１例の作用説明図、（３）は同じく第２例の作用説明図である。
【符号の説明】
１  冷却容器
３  冷却液層
６  受皿
９  遠心力手段
１１  ルツボ（溶解室）
１４  上蓋
【図１】
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