JP2019184191A - 誘導加熱溶解装置における出湯方法、及び、誘導加熱溶解装置 - Google Patents

Abstract

【課題】出湯時における出湯部の過熱を抑制すること。【解決手段】誘導加熱溶解装置は、被溶解材料が入れられるルツボと、ルツボの底に設けられた、溶解している被溶解材料を出湯させるための出湯ノズル部と、出湯ノズル部の周囲に配置された、ルツボの底に形成されるスカルを誘導加熱により溶解させる出湯コイルと、出湯コイルに電力を供給する出湯用電源と、を備える。このような誘導加熱溶解装置において、前記出湯用電源の出力を所定の第１出力まで上げて前記出湯部から被溶解材料を出湯させ、前記被溶解材料の出湯の開始後に、前記出湯用電源の出力を前記第１出力よりも低い第２出力まで下げる。【選択図】図２

Description

本発明は、ルツボ内の被溶解材料を誘導加熱によって溶解させる誘導加熱溶解装置における出湯方法、及び、誘導加熱溶解装置に関する。

特許文献１には、金属材料等の被溶解材料を溶解させて出湯させる水冷式の誘導加熱溶解炉（いわゆるコールドクルーシブル炉）が開示されている。誘導加熱溶解炉は、側壁と底壁とを有する炉本体と、側壁の周囲に配置されたコイル（溶解コイル）と、底壁に設けられたノズル本体（出湯部）と、出湯部の周囲に配置されたコイル（出湯コイル）と、を備える。出湯部は、開口径を小さくして出湯流量を調整する（単位時間あたりの出湯流量を少なくする）ために設けられている。出湯コイルによる誘導加熱が行われやすいように、出湯部には、導電性物質の発熱・断熱層が形成されている。このような誘導加熱溶解炉において、まず、溶解コイルに高周波電流を流すことで誘導加熱によってルツボ内の金属材料が溶かされ、溶湯となる。溶湯の一部は、底壁に冷却されてスカル（凝固層）を形成し、出湯部を塞ぐ。さらに、出湯コイルに高周波電流を流すことで誘導加熱によってスカルが溶かされ、出湯部が開放されて出湯が行われる。出湯に際し、出湯コイルには一定の電力が供給される。このような誘導加熱溶解炉から出湯された溶湯は、例えば特許文献２に記載のように、アトマイジングノズルから噴出される不活性ガスによって、微小な粉末材料となる（ガスアトマイズ法）。

特開２００５−１４０４９１号公報 特開２０００−３３１７７７号公報

近年、以下のように、出湯時に出湯コイルに供給する電力を従来よりも大きくするケースが増えている。例えば、溶解させる対象の金属材料として、軽量且つ高強度のチタン合金等が用いられるようになっている。チタン合金等の融点は従来の鉄等の被溶解材料と比べて高いので、スカルを溶解させるために、出湯コイルに供給する電力を大きくする必要がある。或いは、上述したガスアトマイズ法によって生成される粉末材料の径は、一般に単位時間あたりの出湯量に応じて変わるので、粉末材料のさらなる微細化のために、出湯部の開口径を小さくして出湯量を少なくしたいという要望がある。出湯部の開口径が小さいと、例えばスカルが十分に溶解していない場合等に目詰まりが起こりやすいおそれがあるので、目詰まりを抑制するために、出湯コイルに供給する電力を大きくして、出湯部近傍のスカルを確実に溶解させることが求められる。

このように、出湯時の出湯コイルへの供給電力が大きいと、従来のように出湯コイルに一定の電力を供給し続けた場合に、出湯部自体の誘導加熱等によって、出湯部が過熱されるおそれがある。このような問題は、上述したように出湯部の開口径が小さい場合に、スカルを確実に溶解させるために出湯部を誘導加熱されやすい構成とすることによって、特に発生しやすくなる。出湯部の過熱により、出湯部を構成する部材が溶解すると、溶湯を汚染し又は溶湯と反応を起こすおそれ等がある。また、出湯部の溶解により、出湯部の開口径が拡大してしまうという問題や、出湯部自体が溶けて無くなってしまうという問題も生じる。

本発明の目的は、出湯時における出湯部の過熱を抑制することである。

第１の発明の誘導加熱溶解装置における出湯方法は、被溶解材料が入れられるルツボと、前記ルツボの底に設けられた、溶解している前記被溶解材料を出湯させるための出湯部と、前記出湯部の周囲に配置された、前記ルツボの底に形成されるスカルを誘導加熱により溶解させる出湯コイルと、前記出湯コイルに電力を供給する出湯用電源と、を備える誘導加熱溶解装置における出湯方法であって、前記出湯用電源の出力を所定の第１出力まで上げて前記出湯部から被溶解材料を出湯させ、前記被溶解材料の出湯の開始後に、前記出湯用電源の出力を前記第１出力よりも低い第２出力まで下げることを特徴とするものである。

本発明では、出湯開始後に、出湯用電源の出力が第１出力から第２出力まで下げられる。これにより、出湯部及びその近傍における出湯開始後の誘導加熱が抑制される。したがって、出湯開始後すみやかに出湯用電源の出力を下げることで、出湯時における出湯部の過熱を抑制することができる。

第２の発明の誘導加熱溶解装置は、被溶解材料が入れられるルツボと、前記ルツボの底に設けられた、溶解している前記被溶解材料を出湯させるための出湯部と、前記出湯部の周囲に配置された、前記ルツボの底に形成されるスカルを誘導加熱により溶解させる出湯コイルと、前記出湯コイルに電力を供給する出湯用電源と、前記被溶解材料の出湯を検知する検知部と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記出湯用電源の出力を所定の第１出力まで上げて前記出湯部から被溶解材料を出湯させ、前記検知部によって前記被溶解材料の出湯が検知された後に、前記出湯用電源の出力を前記第１出力よりも低い第２出力まで下げることを特徴とするものである。

本発明では、第１の発明と同様に、出湯時における出湯部の過熱を抑制することができる。

第３の発明の誘導加熱溶解装置は、前記第２の発明において、前記出湯部から出湯された前記被溶解材料を粉末化するアトマイズ部、をさらに備えることを特徴とするものである。

出湯された後の被溶解材料には、例えば、アトマイズ部による粉末化等の加工が施される。ここで、出湯部の過熱による出湯部の溶解に起因して被溶解材料の汚染等が起こると、アトマイズ部で製造される粉末材料の品質が悪化するおそれがある。本発明では、出湯部の過熱を抑制できるため、被溶解材料の汚染等を抑制でき、アトマイズ部によって高品質の粉末材料を製造できる。また、出湯部の過熱を抑制できるため、出湯部の開口径を小さくすることができるので、より微細な粉末材料を作ることができる。

本実施形態に係る誘導加熱溶解装置の概略図である。 出湯の手順を示すフローチャートである。 出湯コイルへの供給電力及び出湯ノズル部の温度の時間依存性を示すグラフである。 変形例１及び変形例２における出湯コイルへの供給電力の時間依存性を示すグラフである。 別の変形例に係る誘導加熱溶解装置の、出湯ノズル部周辺の構成を示す図である。 図５に示す変形例における出湯の手順を示すフローチャートである。 さらに別の変形例に係る誘導加熱溶解装置の、出湯ノズル部周辺の構成を示す図である。

次に、本発明の実施の形態について、図１〜図３を参照しながら説明する。なお、図１の紙面上下方向を上下方向とする。ルツボ１１の径方向を径方向とする。上下方向及び径方向の両方と直交する方向を周方向とする（図示省略）。

（誘導加熱溶解装置）
まず、誘導加熱溶解装置１の構成について、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る誘導加熱溶解装置１の概略図である。誘導加熱溶解装置１は、例えば水冷式のコールドクルーシブル炉であり、チタン合金（例えばＴｉＡｌ）等の被溶解材料１０１を誘導加熱によって溶解させて出湯させるためのものである。図１に示すように、誘導加熱溶解装置１は、ルツボ１１と、溶解コイル１２と、出湯コイル１３と、制御装置１５とを備える。

ルツボ１１は、被溶解材料１０１が入れられる容器であり、例えば銅等の金属部材で形成されている。ルツボ１１は、円筒状の側壁２１と、概ね円板状の底壁２２とを有する。側壁２１と底壁２２とによって、被溶解材料１０１が入れられる内部空間２３が形成されている。側壁２１及び底壁２２は、例えば不図示の架台にそれぞれ設置されることで、互いに分離可能に設けられている。

側壁２１及び底壁２２は、周方向において複数のセグメント２４に分割（セグメント化）されている。複数のセグメント２４間には、スリット２４ａがそれぞれ形成されている。各セグメント２４は中空形状を有しており（不図示）、内部を水等の冷媒が通れるようになっている。スリット２４ａには、薄板状の絶縁部材２５が埋め込まれている。絶縁部材２５は、後述するように、磁束を通過させるためのものである。セグメント２４の数は、特に限定されない。

側壁２１は、例えば円筒形状を有する壁である。側壁２１は、上下方向に延びている。側壁２１の周囲（径方向外側）には、溶解コイル１２が配置されている。側壁２１は中空形状を有しており、不図示の冷却水源から供給される水によって内側から冷却される。側壁２１の形状は一例であり、これに限定されるものではない。

底壁２２は、側壁２１の下方に配置された概ね円板状の壁である。底壁２２の径方向内側部分の一部は、下方に突出している。底壁２２の径方向内側部分には、後述の出湯ノズル部２６が取り付けられている。底壁２２は、出湯ノズル部２６を囲むように形成されている。底壁２２の径方向外側部分には、図示しない支持部によって下方から支持される被支持部２８が形成されている。底壁２２も中空形状を有しており、冷却水源（不図示）から供給される水によって内側から冷却される。底壁２２の形状は一例であり、これに限定されるものではない。

底壁２２には、ルツボ１１の底から被溶解材料１０１を出湯させるための出湯ノズル部２６（本発明の出湯部）が設けられている。出湯ノズル部２６は、例えば、上下方向に延びた漏斗状の部材である。出湯ノズル部２６は、底壁２２に囲まれるように配置されている。出湯ノズル部２６の材質は、例えば、被溶解材料１０１の種類等に応じて選定される。被溶解材料１０１の種類が前述したチタン合金である場合は、チタン製の出湯ノズル部２６を採用することが好ましい。被溶解材料１０１の種類が鉄等である場合は、鉄等と反応しにくい窒化ホウ素製の出湯ノズル部２６を採用することが好ましい。或いは、経済性や加工性の観点から、黒鉛製の出湯ノズル部２６が採用される場合もある。出湯ノズル部２６の下部には、被溶解材料が出湯するための開口２７が形成されている。開口２７の径は、例えばφ３ｍｍ〜φ５ｍｍである。

出湯ノズル部２６には、温度センサ３１が取り付けられている。温度センサ３１は、例えば一般的な熱電対であり、出湯ノズル部２６に接触している。

溶解コイル１２は、ルツボ１１の内部空間２３内の被溶解材料１０１を誘導加熱により溶解させるためのものである。溶解コイル１２は、側壁２１の周りを囲むように螺旋状に配置されている。溶解コイル１２は、底壁２２よりも上方に配置されている。溶解コイル１２には、高周波電圧を出力可能な溶解用電源１０５が電気的に接続されている。溶解用電源１０５は、制御装置１５と電気的に接続されている。溶解用電源１０５から溶解コイル１２に高周波電圧が印加されると、溶解コイル１２に高周波電流が流れて交流磁束が生成される。交流磁束は、複数のセグメント２４間に配置された絶縁部材２５を通過可能であり、それによって内部空間２３を通過可能となっている。内部空間２３を通る交流磁束は、被溶解材料１０１の表面を流れる。これにより、電磁誘導によって被溶解材料１０１の表面に誘導起電力が生じて渦電流が流れる。渦電流が流れることで、ジュール熱により被溶解材料１０１が溶解する。このように、被溶解材料１０１が誘導加熱により溶解させられる。被溶解材料１０１の大部分は、誘導加熱により溶解して溶湯１０２となる。被溶解材料１０１の下端部は、水冷されている底壁２２に接触することで冷却され、スカル（凝固層）１０３となる。スカル１０３は、内部空間２３の底部に形成され、出湯ノズル部２６の開口２７を塞ぐ。

出湯コイル１３は、スカル１０３を誘導加熱により溶解させるためのものである。出湯コイル１３は、出湯ノズル部２６の周りを囲むように配置されている。出湯コイル１３には、高周波電圧を出力可能な出湯用電源１０６が電気的に接続されている。出湯用電源１０６は、制御装置１５と電気的に接続されている。出湯用電源１０６から出湯コイル１３に高周波電圧が印加されると、ルツボ１１の底部に交流磁束が生成される。この交流磁束は、底壁２２を構成する絶縁部材２５を通過可能である。つまり、出湯コイル１３で生成される交流磁束は、ルツボ１１の外側と内部空間２３との間で、底壁２２を通過可能となっている。出湯コイル１３による誘導加熱で、スカル１０３が溶解して出湯ノズル部２６の開口２７が開放されると、溶湯１０２が開口２７から出湯される。

制御装置１５は、操作部（不図示）と、表示部（不図示）と、記憶部（不図示）等を備える。制御装置１５は、例えばオペレータ（不図示）が操作部を操作することで、溶解用電源１０５及び出湯用電源１０６を操作可能となっている。或いは、オペレータは、溶解用電源１０５や出湯用電源１０６を直接操作しても良い。また、制御装置１５の表示部は、溶解用電源１０５の出力、出湯用電源１０６の出力、及び、温度センサ３１の検知結果等を表示可能に構成されている。記憶部は、溶解用電源１０５の出力、出湯用電源１０６の出力、及び、温度センサ３１の検知結果等を記憶可能に構成されている。

以上のような構成を有する誘導加熱溶解装置１において、近年、以下のように、出湯時に出湯コイル１３に供給する電力を従来よりも大きくするケースが増えている。例えば、被溶解材料１０１として、上述したように、チタン合金等が用いられるようになっている。チタン合金は、軽量且つ高強度である一方で、従来の鉄等の被溶解材料と比べて融点が高い（例えば、炭素を含有する一般的な鉄の融点は概ね１５００℃未満であるのに対し、代表的なチタン合金であるＴｉＡｌの融点は約１５００℃である）。そのため、スカル１０３を溶解させるために、出湯コイル１３に供給する電力を大きくする必要がある。

出湯時の出湯コイル１３への供給電力が大きいと、出湯コイル１３に一定の電力を供給し続けた場合に、出湯ノズル部２６自体の誘導加熱等によって、出湯ノズル部２６が過熱されるおそれがあり、以下のような問題の原因となりうる。例えば、出湯ノズル部２６が温度上昇により溶解して、開口径が拡大し又は出湯ノズル部２６自体が溶けてなくなるおそれがある。或いは、出湯ノズル部２６と被溶解材料１０１とが反応を起こし、被溶解材料１０１が反応物で汚染されるおそれがある（被溶解材料１０１が、チタン合金などの高融点で高活性の金属である場合に、この問題が顕著となる）。出湯ノズル部２６の溶解や被溶解材料１０１との反応による汚染を抑制するためには、出湯ノズル部２６の過熱を抑制することが求められる。そこで、本実施形態の誘導加熱溶解装置１においては、出湯ノズル部２６の過熱を抑制するために、オペレータ（不図示）が以下のような方法で出湯を行う。

（誘導加熱溶解装置における出湯方法）
誘導加熱溶解装置１における出湯方法について、図２及び図３を用いて説明する。図２は、出湯の手順を示すフローチャートである。図３は、出湯コイルへの供給電力及び出湯ノズル部の温度の時間依存性を示すグラフである。なお、以下の説明においては、出湯ノズル部２６の材質は、チタン（融点は約１６７０℃）である。被溶解材料１０１の種類は、ＴｉＡｌ（融点は約１５００℃）である。

まず、初期状態として、ルツボ１１の内部空間２３に被溶解材料１０１が入れられている。また、溶解用電源１０５から溶解コイル１２に電力が供給され、被溶解材料１０１の大部分が溶解して溶湯１０２になっている（図１参照）。この状態で、オペレータは、出湯用電源１０６を操作し、出湯用電源１０６の出力を第１出力まで上げる（Ｓ１０１）。第１出力とは、出湯ノズル部２６近傍のスカル１０３を速やかに溶解させるために必要な電力であり、例えば出湯用電源１０６における最大出力（１００％）である（図３参照）。なお、オペレータは、出湯用電源１０６を直接操作しても良く、制御装置１５の操作部を操作することで出湯用電源１０６を間接的に操作しても良い。次に、オペレータは、出湯ノズル部２６を目視確認し（Ｓ１０２）、溶湯１０２が出湯ノズル部２６から出湯されたかどうか（出湯が開始されたかどうか）判断する（Ｓ１０３）。オペレータは、出湯が開始されるまで、出湯ノズル部２６を目視確認し続ける。

出湯開始後、オペレータは、出湯用電源１０６の出力を第１出力よりも低い第２出力まで下げる（Ｓ１０４）。第２出力とは、出湯ノズル部２６の過熱を抑制しつつ、溶湯１０２が出湯ノズル部２６で冷却されて再凝固してしまうことを防ぐ程度の出力である。第２出力は、例えば、第１出力（すなわち、最大出力）の４５％である（図３参照）。オペレータは、出湯用電源１０６の出力の低減を、出湯開始後すみやかに行う（好ましくは、出湯開始と同時に出力の低減を行う。また、遅くとも出湯完了前に行う）。出湯用電源１０６の出力低減を開始した後、出力を第１出力から第２出力に下げるまでの時間は、数秒程度が好ましい。

その後、オペレータは、出湯ノズル部２６を目視確認し（Ｓ１０５）、溶湯１０２が出湯ノズル部２６から出湯されなくなったかどうか（出湯が完了したかどうか）判断する（Ｓ１０６）。出湯完了後、オペレータは、出湯用電源１０６の出力をゼロにする（Ｓ１０７）。以上のようにして、出湯操作が行われる。

上述した一連の出湯操作中における出湯コイル１３への供給電力、及び、出湯ノズル部２６の温度について、図３を用いて説明する。図３のグラフにおいて、横軸は時間を示す。左側の縦軸は、出湯用電源１０６から出湯コイル１３に供給される電力（％）を示す。右側の縦軸は、出湯ノズル部２６の温度の測定結果を示す。出湯ノズル部２６の温度は、温度センサ３１を用いて測定されたものである。図３に示すように、出湯コイル１３への電力供給を開始する前（出湯用電源１０６の出力が０％のとき）、出湯コイル１３の温度は、溶解している被溶解材料１０１からの熱伝導によって、時間経過と共に徐々に上昇した。出湯用電源１０６の出力が第１出力（１００％）まで上げられると、誘導加熱により、出湯ノズル部２６の温度が約１０００℃まで急激に上昇した。その後、出湯ノズル部２６の温度は、出湯開始までの間に約１１００℃まで上昇した。このときの温度の時間変化を鑑みると、出湯完了まで出湯用電源１０６の出力が第１出力に維持された場合、出湯ノズル部２６の温度はいずれチタンの融点（約１６７０℃）まで到達するおそれがあると推定される。出湯開始後、出湯用電源１０６の出力が第２出力（４５％）まで下げられると、出湯ノズル部２６の温度は約１０００℃まで下がり、出湯完了まで１０００℃前後に維持された。なお、このように出湯ノズル部２６の温度が下がっても、溶湯１０２は十分な熱量を有しているため、出湯ノズル部２６で冷却されることによる溶湯１０２の再凝固は抑制される。

以上のように、出湯開始後に、出湯用電源１０６の出力が第１出力から第２出力まで下げられる。これにより、出湯ノズル部２６及びその近傍における出湯開始後の誘導加熱が抑制される。したがって、出湯開始後すみやかに出湯用電源１０６の出力を下げることで、出湯時における出湯ノズル部２６の過熱を抑制することができる。

次に、前記実施形態に変更を加えた変形例について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

（１）前記実施形態においては、第２出力は第１出力の４５％であるものとしたが、これには限られない。例えば、図４のグラフの実線で示すように、第２出力が第１出力の１０％程度でも良い（変形例１）。或いは、図４のグラフの破線で示すように、第２出力が第１出力の６０％程度でも良い（変形例２）。すなわち、出湯ノズル部２６の材料、構造及び形状や、被溶解材料１０１の種類等に応じて、出湯ノズル部２６の過熱を抑制しつつ溶湯１０２が再凝固しないように、第２出力の値を最適化すれば良い。また、出湯用電源１０６の出力を第２出力まで下げた後、必ずしも出力を一定の値に維持しなくても良く、例えば時間経過とともに出力を徐々に小さくする等しても良い。

（２）前記までの実施形態においては、オペレータが出湯用電源１０６を操作するものとしたが、これには限られない。すなわち、以下で説明するように、誘導過熱溶解装置１ａ（図５参照）において、制御装置１５（本発明の制御部）が出湯用電源１０６を制御しても良い。

図５は、誘導過熱溶解装置１ａの出湯ノズル部２６近傍の拡大図である。図５に示すように、出湯ノズル部２６の下方には、光学センサ４１（本発明の検知部）が配置されている。光学センサ４１は、例えば受光部（不図示）を有する。受光部は、溶湯１０２が出湯されているとき、溶湯１０２自体の熱放射によって発せられる光を検知し、検知信号を制御装置１５に送る。

制御装置１５の記憶部には、出湯用電源１０６を制御して出湯コイルに電力を供給するための、電力の時間変化のパターン（例えば、図３、図４参照）が記憶されている。具体的には、出湯を開始するために出湯用電源１０６の出力を第１出力まで上げ、出湯開始後に出湯用電源１０６の出力を第２出力まで下げるためのパターンが記憶されている。

以上の構成を有する誘導過熱溶解装置１ａにおいて、制御装置１５は、以下のように出湯用電源１０６を制御する（図６のフローチャート参照）。初期状態は、前述したものと同様である。まず、制御装置１５は、記憶部に記憶された電力の時間変化のパターンを予め読み込んでおく。そして、制御装置１５は、出湯用電源１０６の出力を第１出力まで上げる（Ｓ２０１）。その後、制御装置１５は、光学センサ４１の検知結果を受信し（Ｓ２０２）、溶湯１０２が出湯ノズル部２６から出湯されたかどうか判断する（Ｓ２０３）。制御装置１５は、溶湯１０２が出湯されるまで、光学センサ４１の検知結果を繰り返し受信する。出湯が検知された後、制御装置１５は、電力の時間変化のパターンに基づき、出湯用電源１０６の出力を第１出力から第２出力まで下げる（Ｓ２０４）。その後、制御装置１５は、光学センサ４１の検知結果を受信し（Ｓ２０５）、溶湯１０２が検知されなくなったかどうか（出湯が完了したかどうか）判断する（Ｓ２０６）。制御装置１５は、出湯が完了するまで、光学センサ４１の検知結果を繰り返し受信する。出湯完了後、制御装置１５は、出湯用電源１０６の出力をゼロにする（Ｓ２０７）。このようにして、出湯制御が行われる。

以上のように、オペレータが出湯操作を行う場合と同様に、出湯時における出湯部の過熱を抑制することができる。また、出湯された被溶解材料１０１を光学センサ４１で光学的に検知することで、出湯開始とほぼ同時に出湯を検知できる。これにより、出湯のタイミングと、出湯用電源１０６の出力を下げるタイミングとがずれることを抑制できる。

（３）前記（２）の変形例において、制御装置１５は、光学センサ４１の検知結果に基づき出湯が開始されたかどうか判断するものとしたが、これには限られない。すなわち、制御装置１５は、温度センサ３１の検知結果に基づいて出湯用電源１０６を制御しても良い。つまり、出湯ノズル部２６の温度が所定の値以上となったときに、出湯ノズル部２６からの出湯が開始したと判断しても良い。これにより、出湯ノズル部２６の温度が出湯ノズル部２６の構成材料の融点を超えることを回避できる。したがって、出湯ノズル部２６の過熱を確実に抑制できる。この変形例において、温度センサ３１が本発明の検知部に相当する。なお、温度センサ３１は接触式のものでなくても良い。例えば、出湯ノズル部２６の温度を非接触で測定する、一般的な赤外線温度計（不図示）等が設けられていても良い。

（４）図７に示すように、誘導過熱溶解装置１ｂが、ガスアトマイズ部５０（本発明のアトマイズ部）を有していても良い。ガスアトマイズ部５０は、出湯された溶湯１０２に高圧のアルゴン等の不活性ガスを噴きつけて、溶湯１０２を微小な金属粉末にする（アトマイズする）ためのものである。この変形例において、底壁２２よりも下方の空間には、例えばアルゴン等の不活性ガスが充填されている。ガスアトマイズ部５０は、ルツボ１１の下方に配置された２つのアトマイズノズル５１、５２を有する。アトマイズノズル５１、５２は、出湯ノズル部２６の真下の空間を挟んで互いに対向するように配置されている。アトマイズノズル５１の延在方向を第１延在方向とし、アトマイズノズル５２の延在方向を第２延在方向としたとき、アトマイズノズル５１の第１延在方向に沿った延長線１１１と、アトマイズノズル５２の第２延在方向に沿った延長線１１２とが互いに交わる。延長線１１１と延長線１１２の交点Ｐは、出湯ノズル部２６の開口２７の真下に位置する。これにより、アトマイズノズル５１、５２からアルゴン等の不活性ガス（本発明のガス）がそれぞれ噴出されたとき（図７の気流１１３、１１４参照）、不活性ガスは交点Ｐで互いに衝突しつつ溶湯１０２に噴きつけられる。これにより、溶湯１０２が微小な粉末材料になる。なお、アトマイズノズル５１、５２の配置位置や角度を適切にすることで、噴出された不活性ガスを出湯ノズル部２６に当てることもできる。つまり、不活性ガスを噴きつけることで、出湯ノズル部２６を効率良く冷却しても良い。また、アトマイズノズルの数は２つに限定されない。１つでも良く、或いは３つ以上でも良い。アトマイズノズルの数が３つ以上の場合、複数のアトマイズノズルが、上下方向に直交する円の周方向において等間隔に配置されていても良い。

ガスアトマイズ部５０によって生成される粉末材料の径は、一般に単位時間あたりの出湯量に応じて変わるので、粉末材料のさらなる微細化のために、出湯ノズル部２６の開口２７の径を小さくすることで出湯量を少量にし、且つ安定的な出湯を行いたいという要望がある。ここで、開口径が大きければ、出湯ノズル部２６近傍のスカル１０３が完全には溶解していなくても出湯をスムーズに行うことが可能だが、開口径が小さいと、スカル１０３が十分に溶解していない場合等に目詰まりが起こりやすいおそれがある。このため、目詰まりを抑制するために、出湯コイル１３に供給する電力を大きくして、出湯ノズル部２６の近傍のスカル１０３を確実に溶解させることが求められる。出湯コイル１３に供給する電力が大きいと、上述したように、出湯ノズル部２６が過熱されるおそれがある。本発明では、出湯ノズル部２６の過熱を抑制するために、上述したように、出湯開始後に出湯用電源１０６の出力が下げられる。これにより、出湯ノズル部２６の過熱を抑制できるため、被溶解材料１０１の汚染等を抑制でき、ガスアトマイズ部５０によって高品質の粉末材料を製造できる。また、出湯ノズル部２６の過熱を抑制できるため、出湯ノズル部２６の開口２７の径を小さくすることができるので、より微細な粉末材料を作ることができる。また、出湯開始後に出湯用電源１０６の出力を下げて出湯ノズル部２６の過熱を抑制することに加えて、さらに、不活性ガスによって出湯ノズル部２６を冷却することもできる。したがって、出湯ノズル部２６の過熱をより確実に抑制することができる。

（５）前記（４）の変形例において、出湯された溶湯１０２が、ガスアトマイズ部５０によって粉末化されるものとしたが、これには限られない。溶湯１０２は、例えば、高速回転するディスクを有するディスクアトマイズ装置（特開２０１７−１２８７７８号公報等を参照）によって粉末化されても良い。

（６）本発明は、コールドクルーシブル炉に限定されず、誘導加熱式の様々な溶解装置に適用可能である。

１ 誘導加熱溶解装置
１１ ルツボ
１５ 制御装置（制御部）
２６ 出湯ノズル部（出湯部）
３１ 温度センサ（検知部）
４１ 光学センサ（検知部）
５０ ガスアトマイズ部（アトマイズ部）
１０１ 被溶解材料
１０３ スカル
１０６ 出湯用電源

Claims (3)

1. 被溶解材料が入れられるルツボと、
   前記ルツボの底に設けられた、溶解している前記被溶解材料を出湯させるための出湯部と、
   前記出湯部の周囲に配置された、前記ルツボの底に形成されるスカルを誘導加熱により溶解させる出湯コイルと、
   前記出湯コイルに電力を供給する出湯用電源と、を備える誘導加熱溶解装置における出湯方法であって、
   前記出湯用電源の出力を所定の第１出力まで上げて前記出湯部から被溶解材料を出湯させ、
   前記被溶解材料の出湯の開始後に、前記出湯用電源の出力を前記第１出力よりも低い第２出力まで下げることを特徴とする誘導加熱溶解装置における出湯方法。
2. 被溶解材料が入れられるルツボと、
   前記ルツボの底に設けられた、溶解している前記被溶解材料を出湯させるための出湯部と、
   前記出湯部の周囲に配置された、前記ルツボの底に形成されるスカルを誘導加熱により溶解させる出湯コイルと、
   前記出湯コイルに電力を供給する出湯用電源と、
   前記被溶解材料の出湯を検知する検知部と、
   制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記出湯用電源の出力を所定の第１出力まで上げて前記出湯部から被溶解材料を出湯させ、
   前記検知部によって前記被溶解材料の出湯が検知された後に、前記出湯用電源の出力を前記第１出力よりも低い第２出力まで下げることを特徴とする誘導加熱溶解装置。
3. 前記出湯部から出湯された前記被溶解材料を粉末化するアトマイズ部、をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の誘導加熱溶解装置。

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