JPH0688202A - 溶融金属を噴霧するノズル及び溶融金属を噴霧する方法 - Google Patents
溶融金属を噴霧するノズル及び溶融金属を噴霧する方法Info
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- JPH0688202A JPH0688202A JP5143138A JP14313893A JPH0688202A JP H0688202 A JPH0688202 A JP H0688202A JP 5143138 A JP5143138 A JP 5143138A JP 14313893 A JP14313893 A JP 14313893A JP H0688202 A JPH0688202 A JP H0688202A
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- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
- B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
- B22F9/082—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
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- B22F2009/088—Fluid nozzles, e.g. angle, distance
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- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 溶融金属を噴霧して微粒子の割合の高い粉末
を形成するノズルを提供する。 【構成】 本発明に係る溶融金属を噴霧するノズル１０
は、ガスプレナム１２と、溶融物送り管１４と、ガスプ
レナム１２内に設けられており、噴霧用ガスを溶融物送
り管１４の出口オリフィス２６に送り出す環状内壁手段
１６とを備えている。溶融物送り管１４の出口オリフィ
ス２６は、噴霧の際に溶融物送り管１４に流れる液体の
流れを減少させる内径対外径比を有している。
を形成するノズルを提供する。 【構成】 本発明に係る溶融金属を噴霧するノズル１０
は、ガスプレナム１２と、溶融物送り管１４と、ガスプ
レナム１２内に設けられており、噴霧用ガスを溶融物送
り管１４の出口オリフィス２６に送り出す環状内壁手段
１６とを備えている。溶融物送り管１４の出口オリフィ
ス２６は、噴霧の際に溶融物送り管１４に流れる液体の
流れを減少させる内径対外径比を有している。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、溶融金属を噴霧して金
属粉末を形成する方法及び装置に関し、特に、粒度（粒
子の大きさ）の細かい金属粉末を製造するノズル及びそ
の操作方法に関する。
属粉末を形成する方法及び装置に関し、特に、粒度（粒
子の大きさ）の細かい金属粉末を製造するノズル及びそ
の操作方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】微細な金属粉末、例えば粒径が３７ミク
ロンよりも小さい粉末に対する工業的な要求が増大して
いる。従って、このような微細な粉末の収量を増大する
ことができると共に、その粒度分布を狭くすることので
きる金属噴霧ノズル及び方法を開発する必要がある。米
国特許番号第４６１９８４５号及び同第４７７８５１６
号に、このような金属粉末を形成するための送り制限ノ
ズル及びノズルの操作方法が開示されている。この送り
制限ノズルは、クローズカップルド（組み込み）ノズル
としても知られており、市販されている。ノズルは、ガ
スジェットの環状配列内に配置されている出口オリフィ
スを有している溶融物送り管から構成されている。ガス
ジェットは超音速で流れ、オリフィスから出てくる溶融
金属の流れに衝突し、その流れを噴霧（微粒化）して、
金属粉末を形成する。
ロンよりも小さい粉末に対する工業的な要求が増大して
いる。従って、このような微細な粉末の収量を増大する
ことができると共に、その粒度分布を狭くすることので
きる金属噴霧ノズル及び方法を開発する必要がある。米
国特許番号第４６１９８４５号及び同第４７７８５１６
号に、このような金属粉末を形成するための送り制限ノ
ズル及びノズルの操作方法が開示されている。この送り
制限ノズルは、クローズカップルド（組み込み）ノズル
としても知られており、市販されている。ノズルは、ガ
スジェットの環状配列内に配置されている出口オリフィ
スを有している溶融物送り管から構成されている。ガス
ジェットは超音速で流れ、オリフィスから出てくる溶融
金属の流れに衝突し、その流れを噴霧（微粒化）して、
金属粉末を形成する。
【０００３】米国特許番号第４６１９８４５号及び同第
４７７８５１６号に開示されたクローズカップルドノズ
ルは、その動作に当たって、溶融物送り管の出口オリフ
ィスでの圧力が降下するまで、ガスジェットの入口圧力
を上げることができる。ガスジェット圧力は、溶融物送
り管の出口端に真空、いわゆる吸引真空が生じるまで、
増加することができる。言い換えると、ノズルは、噴霧
用ガスジェットによって形成される吸引真空の作用で、
溶融物送り管に流れる溶融金属の流量を増加させる圧力
で動作される。吸引真空は、噴霧用ガス圧力を約８ＭＰ
ａ〜１９ＭＰａの範囲とすることにより形成され得る。
４７７８５１６号に開示されたクローズカップルドノズ
ルは、その動作に当たって、溶融物送り管の出口オリフ
ィスでの圧力が降下するまで、ガスジェットの入口圧力
を上げることができる。ガスジェット圧力は、溶融物送
り管の出口端に真空、いわゆる吸引真空が生じるまで、
増加することができる。言い換えると、ノズルは、噴霧
用ガスジェットによって形成される吸引真空の作用で、
溶融物送り管に流れる溶融金属の流量を増加させる圧力
で動作される。吸引真空は、噴霧用ガス圧力を約８ＭＰ
ａ〜１９ＭＰａの範囲とすることにより形成され得る。
【０００４】米国特許番号第４６１９５９７号及び同第
４８０１４１２号に開示されたクローズカップルドノズ
ルは、環状にガスジェットを送り出すガスプレナムか
ら、溶融物送り管の先端まで連続な表面を有しており、
溶融物送り管の先端は凹形状を有している。このため、
噴霧用ガスは先端で所定の方向に反らされる。米国特許
番号第４６３１０１３号に開示された同様のノズルは、
溶融物送り管の出口オリフィスが溶融金属の噴霧（微粒
化）を改良する種々の形状を有している。
４８０１４１２号に開示されたクローズカップルドノズ
ルは、環状にガスジェットを送り出すガスプレナムか
ら、溶融物送り管の先端まで連続な表面を有しており、
溶融物送り管の先端は凹形状を有している。このため、
噴霧用ガスは先端で所定の方向に反らされる。米国特許
番号第４６３１０１３号に開示された同様のノズルは、
溶融物送り管の出口オリフィスが溶融金属の噴霧（微粒
化）を改良する種々の形状を有している。
【０００５】
【発明の目的】本発明の目的は、高い微粒子収量にて金
属粉末を形成すべく、溶融金属を噴霧するノズルを提供
することにある。本発明の他の目的は、溶融金属を噴霧
するノズルであって、溶融物送り管の出口オリフィスで
の内径対外径比が予め選定されているノズルを提供する
ことにある。
属粉末を形成すべく、溶融金属を噴霧するノズルを提供
することにある。本発明の他の目的は、溶融金属を噴霧
するノズルであって、溶融物送り管の出口オリフィスで
の内径対外径比が予め選定されているノズルを提供する
ことにある。
【０００６】
【発明の概要】溶融金属を噴霧（微粒化）するノズル
は、円筒形ハウジングを含んでいるプレナム手段を備え
ており、円筒形ハウジングは、プレナム頂部と、調節自
在に装着されているプレナム底部とを有しており、内部
に円筒形チャンネルを画定している。溶融物送り管が、
プレナム頂部及びプレナム底部を軸線方向に貫通して、
出口オリフィスを有している出口端部まで延在してい
る。出口オリフィスは内径と、外径とを有している。プ
レナム頂部は、溶融物送り管を支持するリム支持手段に
よって画定されている軸線方向ボアを有している。
は、円筒形ハウジングを含んでいるプレナム手段を備え
ており、円筒形ハウジングは、プレナム頂部と、調節自
在に装着されているプレナム底部とを有しており、内部
に円筒形チャンネルを画定している。溶融物送り管が、
プレナム頂部及びプレナム底部を軸線方向に貫通して、
出口オリフィスを有している出口端部まで延在してい
る。出口オリフィスは内径と、外径とを有している。プ
レナム頂部は、溶融物送り管を支持するリム支持手段に
よって画定されている軸線方向ボアを有している。
【０００７】環状内壁手段が、プレナム頂部から出口オ
リフィスまで溶融物送り管と同軸に延在している。内壁
手段は台形状外面を有しており、台形状外面は、出口オ
リフィスで狭くなっており、円筒形チャンネルを第１の
環状チャンネルに分割している。出口端部は、内壁手段
の第１の台形部を形成している外面を有している。プレ
ナム底部は、内壁手段と同軸であると共に内壁手段から
離間している噴霧ガスオリフィスを有しており、噴霧ガ
スオリフィスは、内壁手段との間に第２の環状チャンネ
ルを画定している。円筒形ハウジングは、円筒形ハウジ
ングを貫通しているガス供給管を有している。出口オリ
フィスは、噴霧する際に溶融物送り管に流れる液体の流
量を減少させるように予め選定されている内径対外径比
を有している。
リフィスまで溶融物送り管と同軸に延在している。内壁
手段は台形状外面を有しており、台形状外面は、出口オ
リフィスで狭くなっており、円筒形チャンネルを第１の
環状チャンネルに分割している。出口端部は、内壁手段
の第１の台形部を形成している外面を有している。プレ
ナム底部は、内壁手段と同軸であると共に内壁手段から
離間している噴霧ガスオリフィスを有しており、噴霧ガ
スオリフィスは、内壁手段との間に第２の環状チャンネ
ルを画定している。円筒形ハウジングは、円筒形ハウジ
ングを貫通しているガス供給管を有している。出口オリ
フィスは、噴霧する際に溶融物送り管に流れる液体の流
量を減少させるように予め選定されている内径対外径比
を有している。
【０００８】本明細書で用いる用語「二相流れ」は、液
体と噴霧用ガスとの両方がノズルから流れていることを
意味し、用語「単相流れ」は、液体のみがノズルから流
れている、即ち噴霧用ガスがノズルから流れていないこ
とを意味する。言い換えると、二相流れ時には、液体は
出口オリフィスから流れ、噴霧用ガスは噴霧ガスオリフ
ィスから流れている。単相流れ時には、液体は出口オリ
フィスから流れているが、噴霧用ガスは噴霧ガスオリフ
ィスから流れていない。
体と噴霧用ガスとの両方がノズルから流れていることを
意味し、用語「単相流れ」は、液体のみがノズルから流
れている、即ち噴霧用ガスがノズルから流れていないこ
とを意味する。言い換えると、二相流れ時には、液体は
出口オリフィスから流れ、噴霧用ガスは噴霧ガスオリフ
ィスから流れている。単相流れ時には、液体は出口オリ
フィスから流れているが、噴霧用ガスは噴霧ガスオリフ
ィスから流れていない。
【０００９】
【具体的な構成】図１を参照すると、同図には本発明に
従って溶融金属を噴霧するノズル１０が縦断面図にて示
されている。ノズル１０は、プレナム手段１２と、溶融
物送り管１４と、環状内壁手段１６とを備えている。プ
レナム手段１２は適当な鋼製とすることが好ましく、円
筒形ハウジング１７と、プレナム頂部１８と、調節自在
に装着されているプレナム底部２０とを有しており、円
筒形ハウジング１７と、プレナム頂部１８と、プレナム
底部２０とは、内部に円筒形チャンネル２２を形成して
いる。プレナム頂部１８には、溶融物送り管１４を軸線
方向に支持するためのリム支持手段、例えば棚部２４に
よって画定されている軸線方向ボア２３が形成されてい
る。
従って溶融金属を噴霧するノズル１０が縦断面図にて示
されている。ノズル１０は、プレナム手段１２と、溶融
物送り管１４と、環状内壁手段１６とを備えている。プ
レナム手段１２は適当な鋼製とすることが好ましく、円
筒形ハウジング１７と、プレナム頂部１８と、調節自在
に装着されているプレナム底部２０とを有しており、円
筒形ハウジング１７と、プレナム頂部１８と、プレナム
底部２０とは、内部に円筒形チャンネル２２を形成して
いる。プレナム頂部１８には、溶融物送り管１４を軸線
方向に支持するためのリム支持手段、例えば棚部２４に
よって画定されている軸線方向ボア２３が形成されてい
る。
【００１０】溶融物送り管１４は、プレナム頂部１８及
びプレナム底部２０を貫通して、出口オリフィス２６ま
で軸線方向に延在している。液体金属が、セラミックる
つぼのような溶融金属貯蔵容器から、溶融物送り管１４
の上端１１に導入され、管１４内を出口オリフィス２６
まで流れ、出口オリフィス２６から外に出て噴霧化され
る。溶融物送り管１４は、溶融金属と反応せず、熱衝撃
に強いセラミック材料、例えば窒化ホウ素やジルコニア
から形成されている。出口オリフィス２６は内径と、外
径とを有している。
びプレナム底部２０を貫通して、出口オリフィス２６ま
で軸線方向に延在している。液体金属が、セラミックる
つぼのような溶融金属貯蔵容器から、溶融物送り管１４
の上端１１に導入され、管１４内を出口オリフィス２６
まで流れ、出口オリフィス２６から外に出て噴霧化され
る。溶融物送り管１４は、溶融金属と反応せず、熱衝撃
に強いセラミック材料、例えば窒化ホウ素やジルコニア
から形成されている。出口オリフィス２６は内径と、外
径とを有している。
【００１１】内径対外径の比は、噴霧用ガスジェットが
第２のオリフィス３４から流れているときに管１４から
の液体の流れを減少させるように、予め選定されてい
る。従来のノズルでは、ノズルの出口端に吸引用真空が
形成されるまで、噴霧用ガス圧力を増加することができ
るが、こうすると、溶融物送り管からの液体の流量を増
加させる。驚くべきことには、本発明のノズルにおける
溶融物送り管の出口オリフィスの内径対外径比を予め選
定することにより、噴霧用ガスが流れているときの溶融
物送り管からの液体の流量を減少させることができるこ
とを見出した。ノズルの噴霧用ガスの圧力が増加するに
つれて、溶融物送り管からの液体の流量は最大値まで増
加してから、減少する。しかしながら、単相流れの際の
ノズルからの液体の流量は常に、２相流れの際のノズル
からの液体の流量よりも大きい。言い換えると、本発明
のノズルは吸引しない。
第２のオリフィス３４から流れているときに管１４から
の液体の流れを減少させるように、予め選定されてい
る。従来のノズルでは、ノズルの出口端に吸引用真空が
形成されるまで、噴霧用ガス圧力を増加することができ
るが、こうすると、溶融物送り管からの液体の流量を増
加させる。驚くべきことには、本発明のノズルにおける
溶融物送り管の出口オリフィスの内径対外径比を予め選
定することにより、噴霧用ガスが流れているときの溶融
物送り管からの液体の流量を減少させることができるこ
とを見出した。ノズルの噴霧用ガスの圧力が増加するに
つれて、溶融物送り管からの液体の流量は最大値まで増
加してから、減少する。しかしながら、単相流れの際の
ノズルからの液体の流量は常に、２相流れの際のノズル
からの液体の流量よりも大きい。言い換えると、本発明
のノズルは吸引しない。
【００１２】予め選定した内径対外径比を有する出口オ
リフィスを有している本発明のノズルでは又、噴霧の際
の微粒子の収率が増大することも見出した。例えば、粒
度約３７ミクロン以下のニッケル基超合金粉末を、本発
明のノズルでは約７０％までの収率で形成することがで
きる。予め選定した内径対外径比は、溶融物送り管の外
径に依存している。外径が増加するにつれて、この比は
減少し得る。例えば、外径約４．７ｍｍの出口オリフィ
スを有している溶融物送り管では、比を約９０％まで低
下させ得る、即ち内径を約４．２ｍｍとすることができ
る。外径約９．５ｍｍの出口オリフィスを有している溶
融物送り管では、比を約６５％まで低下させ得る、即ち
内径を約６．２ｍｍとすることができる。本発明のノズ
ルは、溶融物送り管の内径約３ｍｍ〜２６ｍｍの範囲で
使用することができる。
リフィスを有している本発明のノズルでは又、噴霧の際
の微粒子の収率が増大することも見出した。例えば、粒
度約３７ミクロン以下のニッケル基超合金粉末を、本発
明のノズルでは約７０％までの収率で形成することがで
きる。予め選定した内径対外径比は、溶融物送り管の外
径に依存している。外径が増加するにつれて、この比は
減少し得る。例えば、外径約４．７ｍｍの出口オリフィ
スを有している溶融物送り管では、比を約９０％まで低
下させ得る、即ち内径を約４．２ｍｍとすることができ
る。外径約９．５ｍｍの出口オリフィスを有している溶
融物送り管では、比を約６５％まで低下させ得る、即ち
内径を約６．２ｍｍとすることができる。本発明のノズ
ルは、溶融物送り管の内径約３ｍｍ〜２６ｍｍの範囲で
使用することができる。
【００１３】環状内壁手段１６は、プレナム頂部１８か
らオリフィス２６まで延在しており、円筒形チャンネル
２２を環状チャンネルに分割する台形部を形成している
外面を有している。内壁手段１６は、適当な鋼又はセラ
ミックから形成することができ、溶融物送り管１４の一
部とすることが好ましい。内壁手段１６はフランジ２５
によって、棚部２４から支持されている。内壁手段１６
の台形形状の外面はオリフィス２６で最も狭くなってい
るので、この台形の頂点はオリフィス２６よりも下方に
ある。台形の頂角は約２０°〜６０°の範囲となり、好
ましくは４２°〜４６°である。
らオリフィス２６まで延在しており、円筒形チャンネル
２２を環状チャンネルに分割する台形部を形成している
外面を有している。内壁手段１６は、適当な鋼又はセラ
ミックから形成することができ、溶融物送り管１４の一
部とすることが好ましい。内壁手段１６はフランジ２５
によって、棚部２４から支持されている。内壁手段１６
の台形形状の外面はオリフィス２６で最も狭くなってい
るので、この台形の頂点はオリフィス２６よりも下方に
ある。台形の頂角は約２０°〜６０°の範囲となり、好
ましくは４２°〜４６°である。
【００１４】溶融物送り管１４は、内壁１６の上面２７
上に支持されている中間フランジ３６を有しており、ノ
ズル１０及び内壁１６における管１４の予め選定した鉛
直位置を規定している。上部環状リング３８が内側に下
向きの突起４０を有しており、突起４０は、ノズルの管
と内壁とを正確な心合わせ関係に保持するように、フラ
ンジ３６を押圧している。溶融金属を噴霧する関連装置
にノズルアセンブリを保持する手段は従来のものであ
り、本発明の構成要件ではない。
上に支持されている中間フランジ３６を有しており、ノ
ズル１０及び内壁１６における管１４の予め選定した鉛
直位置を規定している。上部環状リング３８が内側に下
向きの突起４０を有しており、突起４０は、ノズルの管
と内壁とを正確な心合わせ関係に保持するように、フラ
ンジ３６を押圧している。溶融金属を噴霧する関連装置
にノズルアセンブリを保持する手段は従来のものであ
り、本発明の構成要件ではない。
【００１５】プレナム底部２０は、例えば普通の嵌め合
いねじ部３０によって、円筒形ハウジング１７に調節自
在に装着されている。プレナム底部２０には、内壁手段
１６と同軸であると共に内壁手段１６から離間している
オリフィス３２が形成されており、内壁手段１６とオリ
フィス３２との間に第２の環状チャンネル３４が形成さ
れている。環状オリフィス３２の表面を斜切形状とし
て、内壁１６とほぼ合致させることができる。第２のチ
ャンネル３４の寸法は、ねじ部３０を介してプレナム底
部２０を内壁手段１６に近付くか又は離れる方向に回す
ことにより、調節できる。第２のチャンネル３４の幅
は、「噴霧用ガスチャンネル間隙」とも言い、約０．６
４ｍｍ〜２．８ｍｍの範囲とすることができ、好ましく
は約１．３ｍｍ〜２．２ｍｍ、特に好ましくは約１．５
ｍｍである。
いねじ部３０によって、円筒形ハウジング１７に調節自
在に装着されている。プレナム底部２０には、内壁手段
１６と同軸であると共に内壁手段１６から離間している
オリフィス３２が形成されており、内壁手段１６とオリ
フィス３２との間に第２の環状チャンネル３４が形成さ
れている。環状オリフィス３２の表面を斜切形状とし
て、内壁１６とほぼ合致させることができる。第２のチ
ャンネル３４の寸法は、ねじ部３０を介してプレナム底
部２０を内壁手段１６に近付くか又は離れる方向に回す
ことにより、調節できる。第２のチャンネル３４の幅
は、「噴霧用ガスチャンネル間隙」とも言い、約０．６
４ｍｍ〜２．８ｍｍの範囲とすることができ、好ましく
は約１．３ｍｍ〜２．２ｍｍ、特に好ましくは約１．５
ｍｍである。
【００１６】円筒形ハウジング１７には、チャンネル２
２に噴霧用ガスを供給するガス供給管２８が貫通してい
る。溶融物送り管１４のオリフィス２６から出てくる溶
融金属は、ガスジェットで吹き飛ばされる。環状プレナ
ム室２２から下向きに、内壁手段１６とガスオリフィス
３２との間に形成されている第２の環状チャンネル３４
を通って流れるガスによって、環状ガスジェットが形成
される。溶融物送り管１４を通して下向きに進んで、出
口オリフィス２６から外に出る溶融金属の流れに、ガス
ジェットは衝突し、溶融金属の流れを霧状に散布して、
金属の粉末を形成する。本発明のノズルは、粉末粒子、
例えば３７ミクロン以下の微粒子を高い収率で形成する
ことができる。
２に噴霧用ガスを供給するガス供給管２８が貫通してい
る。溶融物送り管１４のオリフィス２６から出てくる溶
融金属は、ガスジェットで吹き飛ばされる。環状プレナ
ム室２２から下向きに、内壁手段１６とガスオリフィス
３２との間に形成されている第２の環状チャンネル３４
を通って流れるガスによって、環状ガスジェットが形成
される。溶融物送り管１４を通して下向きに進んで、出
口オリフィス２６から外に出る溶融金属の流れに、ガス
ジェットは衝突し、溶融金属の流れを霧状に散布して、
金属の粉末を形成する。本発明のノズルは、粉末粒子、
例えば３７ミクロン以下の微粒子を高い収率で形成する
ことができる。
【００１７】本発明の他のノズルが図２に示されてい
る。ノズル５０は、プレナム手段５２と、環状内壁手段
５４と、溶融物送り管５６とを備えており、プレナム手
段５２と、環状内壁手段５４と、溶融物送り管５６と
は、前述したような適当な鋼又はセラミック材料からそ
れぞれ形成されている。プレナム手段５２は、環状ブラ
ケット５８と、プレナム底部５７とを備えており、環状
ブラケット５８と、プレナム底部５７とは、内部室５３
を画定している。ブラケット５８は円筒形ハウジング５
９と、プレナム頂部６０とを形成している。溶融物送り
管５６は、プレナム頂部６０及びプレナム底部５７を通
って、出口オリフィス６５まで軸線方向に延在してい
る。内壁手段５４の円錐部６１は、プレナム頂部６０か
ら出口オリフィス６５まで延在していると共に、プレナ
ム手段５２に同軸な台形部を形成しており、台形部は、
内部チャンネル５３を第１の環状チャンネルに分割して
いる。フランジ６３が円錐部６１の末広端から延在して
おり、通常の締め付け具６８によってプレナム頂部６０
にしっかり取り付けられている。
る。ノズル５０は、プレナム手段５２と、環状内壁手段
５４と、溶融物送り管５６とを備えており、プレナム手
段５２と、環状内壁手段５４と、溶融物送り管５６と
は、前述したような適当な鋼又はセラミック材料からそ
れぞれ形成されている。プレナム手段５２は、環状ブラ
ケット５８と、プレナム底部５７とを備えており、環状
ブラケット５８と、プレナム底部５７とは、内部室５３
を画定している。ブラケット５８は円筒形ハウジング５
９と、プレナム頂部６０とを形成している。溶融物送り
管５６は、プレナム頂部６０及びプレナム底部５７を通
って、出口オリフィス６５まで軸線方向に延在してい
る。内壁手段５４の円錐部６１は、プレナム頂部６０か
ら出口オリフィス６５まで延在していると共に、プレナ
ム手段５２に同軸な台形部を形成しており、台形部は、
内部チャンネル５３を第１の環状チャンネルに分割して
いる。フランジ６３が円錐部６１の末広端から延在して
おり、通常の締め付け具６８によってプレナム頂部６０
にしっかり取り付けられている。
【００１８】溶融物送り管５６は出口端部７０を有して
おり、出口端部７０は、円錐部６１の内面７１に嵌まる
ように、外面がテーパされている。円錐部６１の内面７
１は、管５６をプレナム手段５２内に同軸的に支持して
いるリム支持手段である。溶融物送り管５６の出口端部
７０の先端部７８は、円錐部６１を越えて突出してお
り、内壁手段５４の第１の台形部を形成している。プレ
ナム頂部６０から第１の台形部まで延在している円錐部
６１の外面は、内壁手段５４の第２の台形部を形成して
いる。
おり、出口端部７０は、円錐部６１の内面７１に嵌まる
ように、外面がテーパされている。円錐部６１の内面７
１は、管５６をプレナム手段５２内に同軸的に支持して
いるリム支持手段である。溶融物送り管５６の出口端部
７０の先端部７８は、円錐部６１を越えて突出してお
り、内壁手段５４の第１の台形部を形成している。プレ
ナム頂部６０から第１の台形部まで延在している円錐部
６１の外面は、内壁手段５４の第２の台形部を形成して
いる。
【００１９】第１の台形部７８の頂角は、第２の台形部
の頂角と実質的に同じか、それよりも約１５°以下小さ
い。第１の台形部の頂角を約２０°〜６０°とし、第２
の台形部の頂角を約４０°〜６０°とすることができ
る。第１の台形部の頂角を約２４°〜３１°とすること
が好ましく、約２９°とすることが特に好ましい。第２
の台形部の頂角を約４２°〜４６°とすることが好まし
く、約４４°とすることが特に好ましい。
の頂角と実質的に同じか、それよりも約１５°以下小さ
い。第１の台形部の頂角を約２０°〜６０°とし、第２
の台形部の頂角を約４０°〜６０°とすることができ
る。第１の台形部の頂角を約２４°〜３１°とすること
が好ましく、約２９°とすることが特に好ましい。第２
の台形部の頂角を約４２°〜４６°とすることが好まし
く、約４４°とすることが特に好ましい。
【００２０】プレナム底部５７は、ブラケット５８のね
じ切り内面６６と嵌まり合うねじ切り外面６４を有して
いる環状ディスク６２から形成されている。第２の環状
ブラケット７２が通常の締め付け具７４によって、環状
ディスク６２にしっかり取り付けられている。環状ブラ
ケット７２は、内壁５４に面する表面を有しているガス
オリフィス７４を有しており、内壁５４とオリフィス７
４の表面との間に第２の環状チャンネル７６を画定して
いる。ガスオリフィス７４の表面を斜切形状として、内
壁手段５４とほぼ合致させることができる。第２のチャ
ンネル７６の寸法は、ねじ部６６を介してプレナム底部
５７を内壁手段５４に近付くか又は離れる方向に回すこ
とにより、調節できる。
じ切り内面６６と嵌まり合うねじ切り外面６４を有して
いる環状ディスク６２から形成されている。第２の環状
ブラケット７２が通常の締め付け具７４によって、環状
ディスク６２にしっかり取り付けられている。環状ブラ
ケット７２は、内壁５４に面する表面を有しているガス
オリフィス７４を有しており、内壁５４とオリフィス７
４の表面との間に第２の環状チャンネル７６を画定して
いる。ガスオリフィス７４の表面を斜切形状として、内
壁手段５４とほぼ合致させることができる。第２のチャ
ンネル７６の寸法は、ねじ部６６を介してプレナム底部
５７を内壁手段５４に近付くか又は離れる方向に回すこ
とにより、調節できる。
【００２１】内壁手段５４の第２の台形部は、プレナム
底部、即ちガスオリフィス７４を越えて突出することが
可能である。第２の台形部は、そこから延在している溶
融物送り管の先端部７８に、噴霧用ガスからの追加の保
護をもたらしている。高圧の噴霧用ガスは、膨張するガ
スの力から先端部７８に応力を加えると共に、膨張する
ガスの温度の低下からの熱衝撃を与える。例えば第２の
台形部は、プレナム底部を越えて約６ｍｍまで突出する
ことができる。先端部７８の第１の台形部は、第２の台
形部から約１ｍｍ〜７ｍｍ、好ましくはこの範囲の低い
値だけ突出することができ、出口オリフィス６５に所望
の噴霧用ガス流を付与する。
底部、即ちガスオリフィス７４を越えて突出することが
可能である。第２の台形部は、そこから延在している溶
融物送り管の先端部７８に、噴霧用ガスからの追加の保
護をもたらしている。高圧の噴霧用ガスは、膨張するガ
スの力から先端部７８に応力を加えると共に、膨張する
ガスの温度の低下からの熱衝撃を与える。例えば第２の
台形部は、プレナム底部を越えて約６ｍｍまで突出する
ことができる。先端部７８の第１の台形部は、第２の台
形部から約１ｍｍ〜７ｍｍ、好ましくはこの範囲の低い
値だけ突出することができ、出口オリフィス６５に所望
の噴霧用ガス流を付与する。
【００２２】ガス供給管８０が円筒形ハウジング５９を
貫通している。アルゴン、ヘリウム又は窒素等の噴霧用
ガスが、普通のガス輸送装置（図示せず）によってガス
供給管８０に導入される。噴霧用ガスは、矢印Ｂの方向
に沿って圧力約０．７ＭＰａ〜７ＭＰａで環状内部チャ
ンネル５３に進み、そして第２のチャンネル７６を通過
する。溶融流れ８２が溶融物送り管５６を通過する際
に、流れ８２は出口オリフィス６５の下方で噴霧用ガス
と相互作用し、霧状に散布されて、金属粉末を形成す
る。
貫通している。アルゴン、ヘリウム又は窒素等の噴霧用
ガスが、普通のガス輸送装置（図示せず）によってガス
供給管８０に導入される。噴霧用ガスは、矢印Ｂの方向
に沿って圧力約０．７ＭＰａ〜７ＭＰａで環状内部チャ
ンネル５３に進み、そして第２のチャンネル７６を通過
する。溶融流れ８２が溶融物送り管５６を通過する際
に、流れ８２は出口オリフィス６５の下方で噴霧用ガス
と相互作用し、霧状に散布されて、金属粉末を形成す
る。
【００２３】本発明のノズルは、例えば米国特許番号第
４６１９８４５号及び同第４７７８５１６号に示されて
いるような従来のノズルよりも、著しく低い噴霧用ガス
圧力で使用できることが確かめられた。更に、本発明の
ノズルは、低い圧力で使用できるのみでなく、細かい金
属粉末、例えば３７ミクロン以下の金属粉末を、従来の
ノズルよりも高い収率で生成できることが確かめられ
た。言い換えると、本発明のノズルは、従来のノズルと
比較して、低い噴霧用ガス圧力で微細金属粉末を高い収
率で生成することができる。
４６１９８４５号及び同第４７７８５１６号に示されて
いるような従来のノズルよりも、著しく低い噴霧用ガス
圧力で使用できることが確かめられた。更に、本発明の
ノズルは、低い圧力で使用できるのみでなく、細かい金
属粉末、例えば３７ミクロン以下の金属粉末を、従来の
ノズルよりも高い収率で生成できることが確かめられ
た。言い換えると、本発明のノズルは、従来のノズルと
比較して、低い噴霧用ガス圧力で微細金属粉末を高い収
率で生成することができる。
【００２４】本発明のノズルは、吸引モードでは動作し
ない、即ち、溶融物送り管からの液体金属の流量は、噴
霧の際には増加しない。対照的に、本発明のノズルは、
溶融物送り管を通しての溶融金属の流量が噴霧の際に減
少するように動作する。本発明のノズル及びノズルの操
作方法の上述した以外の特徴及び利点は、以下の実施例
から明らかになるであろう。以下の実施例では、ほぼ図
２に示す構成を有しているノズルを、出口オリフィスで
の内径及び外径を種々の値として形成された溶融物送り
管と組み合わせて使用した。噴霧用ガスはアルゴンであ
り、溶融物送り管は窒化ホウ素から形成されていた。
ない、即ち、溶融物送り管からの液体金属の流量は、噴
霧の際には増加しない。対照的に、本発明のノズルは、
溶融物送り管を通しての溶融金属の流量が噴霧の際に減
少するように動作する。本発明のノズル及びノズルの操
作方法の上述した以外の特徴及び利点は、以下の実施例
から明らかになるであろう。以下の実施例では、ほぼ図
２に示す構成を有しているノズルを、出口オリフィスで
の内径及び外径を種々の値として形成された溶融物送り
管と組み合わせて使用した。噴霧用ガスはアルゴンであ
り、溶融物送り管は窒化ホウ素から形成されていた。
【００２５】実施例１ 外径５．２ｍｍ及び内径４．７５ｍｍの溶融物送り管を
有しているノズルを、種々のガス流量で動作させて、溶
融物送り管の出口オリフィスでの圧力を測定した。ノズ
ルの形状は、次の通りである。噴霧用ガスチャンネル間
隙０．７６ｍｍ、ガスオリフィス９．８ｍｍ、第１の台
形部の頂角２９．４°、第２の台形部の頂角４４°、プ
レナム底部からの第２の台形部の突出０．８５ｍｍ、第
２の台形部からの第１の台形部の突出３．５８ｍｍ。
有しているノズルを、種々のガス流量で動作させて、溶
融物送り管の出口オリフィスでの圧力を測定した。ノズ
ルの形状は、次の通りである。噴霧用ガスチャンネル間
隙０．７６ｍｍ、ガスオリフィス９．８ｍｍ、第１の台
形部の頂角２９．４°、第２の台形部の頂角４４°、プ
レナム底部からの第２の台形部の突出０．８５ｍｍ、第
２の台形部からの第１の台形部の突出３．５８ｍｍ。
【００２６】溶融物送り管を入口端でシールし、圧力ト
ランスジューサに連結されているサンプリング管を溶融
物送り管に挿入した。アルゴンの噴霧用ガスをノズルに
種々の流量で送り、その結果として溶融物送り管内で得
られる圧力を記録した。図３は、縦軸にキロパスカル
（ＫＰａ）で表示した出口オリフィス圧力をプロット
し、横軸にキログラム／分（Ｋｇ／ｍｉｎ）で表示した
ガス流量をプロットしたグラフである。ゲージ圧は大気
圧と測定圧力との差である。
ランスジューサに連結されているサンプリング管を溶融
物送り管に挿入した。アルゴンの噴霧用ガスをノズルに
種々の流量で送り、その結果として溶融物送り管内で得
られる圧力を記録した。図３は、縦軸にキロパスカル
（ＫＰａ）で表示した出口オリフィス圧力をプロット
し、横軸にキログラム／分（Ｋｇ／ｍｉｎ）で表示した
ガス流量をプロットしたグラフである。ゲージ圧は大気
圧と測定圧力との差である。
【００２７】実施例２ 溶融物送り管を約１４ＫＰａの一定な静水頭圧を有する
貯水器に連結し、アルゴン噴霧ガスを種々の流量で供給
することにより、実施例１のノズルを動作させた。溶融
物送り管を通る水の流量を、種々の噴霧ガス流量に対し
て測定した。図５は、縦軸にプロットしたキログラム／
秒（Ｋｇ／ｓｅｃ）表示の水の流量を、横軸にプロット
したキログラム／分（Ｋｇ／ｍｉｎ）表示の噴霧ガスの
流量の関数として示すグラフである。縦軸の一番左にプ
ロットしたデータ点は、溶融物送り管を流れる水の単相
流量を示している。
貯水器に連結し、アルゴン噴霧ガスを種々の流量で供給
することにより、実施例１のノズルを動作させた。溶融
物送り管を通る水の流量を、種々の噴霧ガス流量に対し
て測定した。図５は、縦軸にプロットしたキログラム／
秒（Ｋｇ／ｓｅｃ）表示の水の流量を、横軸にプロット
したキログラム／分（Ｋｇ／ｍｉｎ）表示の噴霧ガスの
流量の関数として示すグラフである。縦軸の一番左にプ
ロットしたデータ点は、溶融物送り管を流れる水の単相
流量を示している。
【００２８】実施例３及び４ 外径１０ｍｍ及び内径９．５ｍｍの出口オリフィスを有
する溶融物送り管を有しているノズルを、種々のガス流
量で動作させて、溶融物送り管の出口オリフィスでの圧
力を測定した。ノズルの形状は、次の通りである。噴霧
用ガスチャンネル間隙２ｍｍ、ガスオリフィス１７．３
ｍｍ、第１の台形部の頂角２９°、第２の台形部の頂角
４４°、プレナム底部からの第２の台形部の突出３．３
ｍｍ、第２の台形部からの第１の台形部の突出３．３ｍ
ｍ。実施例１及び２と同様に、９．５ｍｍの出口オリフ
ィスノズルについて試験を行った。図４及び図６は、図
３及び図５に対応しており、溶融物送り管の圧力及び水
の流量を噴霧ガスの流量の関数として示している。
する溶融物送り管を有しているノズルを、種々のガス流
量で動作させて、溶融物送り管の出口オリフィスでの圧
力を測定した。ノズルの形状は、次の通りである。噴霧
用ガスチャンネル間隙２ｍｍ、ガスオリフィス１７．３
ｍｍ、第１の台形部の頂角２９°、第２の台形部の頂角
４４°、プレナム底部からの第２の台形部の突出３．３
ｍｍ、第２の台形部からの第１の台形部の突出３．３ｍ
ｍ。実施例１及び２と同様に、９．５ｍｍの出口オリフ
ィスノズルについて試験を行った。図４及び図６は、図
３及び図５に対応しており、溶融物送り管の圧力及び水
の流量を噴霧ガスの流量の関数として示している。
【００２９】図３及び図４からわかるように、噴霧ガス
の流量が増加するにつれて、溶融物送り管内の圧力は、
ガスが流れていないときの管内の１気圧よりも下がっ
て、最小値に達し、次いで上昇するが、大気圧以下に留
まる。図３及び図４は、噴霧ガスがノズルから流れると
きに溶融物送り管内の圧力が下がることを示している
が、図５及び図６は、液体が噴霧化されているときに、
噴霧ガスが溶融物送り管における液体流量の低下をもた
らす、即ちノズルが従来のノズルのように吸引しないこ
とを示している。図５及び図６に示すように、噴霧ガス
の流量が増加するにつれて、水の流量が最大値まで上昇
し、ゆっくり減少するが、その最大値は、噴霧ガスが流
れていないときの水の流量よりも低い。
の流量が増加するにつれて、溶融物送り管内の圧力は、
ガスが流れていないときの管内の１気圧よりも下がっ
て、最小値に達し、次いで上昇するが、大気圧以下に留
まる。図３及び図４は、噴霧ガスがノズルから流れると
きに溶融物送り管内の圧力が下がることを示している
が、図５及び図６は、液体が噴霧化されているときに、
噴霧ガスが溶融物送り管における液体流量の低下をもた
らす、即ちノズルが従来のノズルのように吸引しないこ
とを示している。図５及び図６に示すように、噴霧ガス
の流量が増加するにつれて、水の流量が最大値まで上昇
し、ゆっくり減少するが、その最大値は、噴霧ガスが流
れていないときの水の流量よりも低い。
【００３０】その結果、本発明のノズルが吸引用真空を
生成しないことがわかる。噴霧ガスは、溶融物送り管を
通る液体の流量を、噴霧ガスが供給されないときの流量
と比較して、低下させる。 実施例５ 内径対外径比を種々に変えた出口オリフィスを有してい
る溶融物送り管でノズルを動作させた。出口オリフィス
からの水の流れを測定しながら、ノズルを単相流れ及び
二相流れにて、種々のプレナム圧力で動作させた。図
７、図８及び図９は、外径４．７ｍｍ、６．３５ｍｍ及
び９．５ｍｍをそれぞれ有する溶融物送り管について、
縦軸にプロットしたキログラム／分（Ｋｇ／ｍｉｎ）表
示の水の流量を、横軸にプロットしたメガパスカル（Ｍ
Ｐａ）表示のプレナム圧力の関数として示している。
生成しないことがわかる。噴霧ガスは、溶融物送り管を
通る液体の流量を、噴霧ガスが供給されないときの流量
と比較して、低下させる。 実施例５ 内径対外径比を種々に変えた出口オリフィスを有してい
る溶融物送り管でノズルを動作させた。出口オリフィス
からの水の流れを測定しながら、ノズルを単相流れ及び
二相流れにて、種々のプレナム圧力で動作させた。図
７、図８及び図９は、外径４．７ｍｍ、６．３５ｍｍ及
び９．５ｍｍをそれぞれ有する溶融物送り管について、
縦軸にプロットしたキログラム／分（Ｋｇ／ｍｉｎ）表
示の水の流量を、横軸にプロットしたメガパスカル（Ｍ
Ｐａ）表示のプレナム圧力の関数として示している。
【００３１】外径４．７ｍｍの出口オリフィスを有して
いるノズルの形状は、次の通りである。噴霧用ガスチャ
ンネル間隙１．５ｍｍ、ガスオリフィス１２ｍｍ、第１
の台形部の頂角２９．２°、第２の台形部の頂角４４
°、プレナム底部からの第２の台形部の突出１．８ｍ
ｍ、第２の台形部からの第１の台形部の突出４．６ｍ
ｍ。外径６．３５ｍｍの出口オリフィスを有しているノ
ズルの形状は、次の通りである。噴霧用ガスチャンネル
間隙１．５ｍｍ、ガスオリフィス１４ｍｍ、第１の台形
部の頂角２９°、第２の台形部の頂角４４°、プレナム
底部からの第２の台形部の突出２．１ｍｍ、第２の台形
部からの第１の台形部の突出４．３ｍｍ。外径９．５ｍ
ｍの出口オリフィスを有しているノズルの形状は、次の
通りである。噴霧用ガスチャンネル間隙１．５５ｍｍ、
ガスオリフィス１７ｍｍ、第１の台形部の頂角２９°、
第２の台形部の頂角４４°、プレナム底部からの第２の
台形部の突出２．５ｍｍ、第２の台形部からの第１の台
形部の突出４．１ｍｍ。
いるノズルの形状は、次の通りである。噴霧用ガスチャ
ンネル間隙１．５ｍｍ、ガスオリフィス１２ｍｍ、第１
の台形部の頂角２９．２°、第２の台形部の頂角４４
°、プレナム底部からの第２の台形部の突出１．８ｍ
ｍ、第２の台形部からの第１の台形部の突出４．６ｍ
ｍ。外径６．３５ｍｍの出口オリフィスを有しているノ
ズルの形状は、次の通りである。噴霧用ガスチャンネル
間隙１．５ｍｍ、ガスオリフィス１４ｍｍ、第１の台形
部の頂角２９°、第２の台形部の頂角４４°、プレナム
底部からの第２の台形部の突出２．１ｍｍ、第２の台形
部からの第１の台形部の突出４．３ｍｍ。外径９．５ｍ
ｍの出口オリフィスを有しているノズルの形状は、次の
通りである。噴霧用ガスチャンネル間隙１．５５ｍｍ、
ガスオリフィス１７ｍｍ、第１の台形部の頂角２９°、
第２の台形部の頂角４４°、プレナム底部からの第２の
台形部の突出２．５ｍｍ、第２の台形部からの第１の台
形部の突出４．１ｍｍ。
【００３２】図７から、外径４．７ｍｍ及び内径４．５
２ｍｍの出口オリフィスを有している溶融物送り管で
は、二相流量が単相流量よりも少ないことがわかる。図
８から、外径６．３５ｍｍ及び内径６．２５ｍｍの出口
オリフィスを有している溶融物送り管では、二相流量が
単相流量よりも少ないことがわかる。図９から、外径
９．５ｍｍ、並びに内径９．５ｍｍ、８．７ｍｍ及び
７．３ｍｍの出口オリフィスを有している溶融物送り管
では、二相流量が単相流量よりも少ないことがわかる。
２ｍｍの出口オリフィスを有している溶融物送り管で
は、二相流量が単相流量よりも少ないことがわかる。図
８から、外径６．３５ｍｍ及び内径６．２５ｍｍの出口
オリフィスを有している溶融物送り管では、二相流量が
単相流量よりも少ないことがわかる。図９から、外径
９．５ｍｍ、並びに内径９．５ｍｍ、８．７ｍｍ及び
７．３ｍｍの出口オリフィスを有している溶融物送り管
では、二相流量が単相流量よりも少ないことがわかる。
【００３３】図７〜図９に示す単相流量対最大二相流量
の比を、各溶融物送り管について、出口オリフィスでの
内径対外径比の関数として、図１０に示す。単相流量対
最大二相流量の比が１よりも小さいときに、溶融物送り
管内の液体の流れが噴霧の際に減少した。単相流量対最
大二相流量の比が１よりも大きいときに、溶融物送り管
内の液体の流れが噴霧の際に増加した、即ちノズルは吸
引作用をした。
の比を、各溶融物送り管について、出口オリフィスでの
内径対外径比の関数として、図１０に示す。単相流量対
最大二相流量の比が１よりも小さいときに、溶融物送り
管内の液体の流れが噴霧の際に減少した。単相流量対最
大二相流量の比が１よりも大きいときに、溶融物送り管
内の液体の流れが噴霧の際に増加した、即ちノズルは吸
引作用をした。
【００３４】驚くべきことには、二相流量対単相流量の
比を１未満とする本発明のノズルでは、金属噴霧（微粒
化）の際の微粒子の収率上昇が達成された。本発明の金
属噴霧ノズルを構成している溶融物送り管は、噴霧の際
に溶融物送り管に流れる液体の流れを減少させる内径対
外径比を有する出口オリフィスを有している。噴霧の際
に溶融物送り管に流れる液体の流量が減少することは、
図１０に、比１よりも下方のデータ点で示されている。
比を１未満とする本発明のノズルでは、金属噴霧（微粒
化）の際の微粒子の収率上昇が達成された。本発明の金
属噴霧ノズルを構成している溶融物送り管は、噴霧の際
に溶融物送り管に流れる液体の流れを減少させる内径対
外径比を有する出口オリフィスを有している。噴霧の際
に溶融物送り管に流れる液体の流量が減少することは、
図１０に、比１よりも下方のデータ点で示されている。
【００３５】更に、本発明のノズルを、溶融物送り管か
らの最高液体流量を与える噴霧ガス圧力又は流量よりも
大きい噴霧ガス圧力又は流量で動作させることにより、
微細粉末の収率が増加することが確かめられた。例え
ば、図７を参照すると、内径４．５２ｍｍの４．７ｍｍ
溶融物送り管を有しているノズルは、噴霧ガス圧力約
１．６ＭＰａで管に流れる液体流量が最高になることが
わかる。従って、内径４．５２ｍｍの溶融物送り管を有
しているノズルは、約１．６ＭＰａよりも大きい、例え
ば約２ＭＰａ〜２．５ＭＰａの噴霧ガス圧力で動作させ
れば、微細粉末を高い収率で得ることができる。これに
対して、従来技術の教示するところでは、従来のクロー
ズカップルドノズルは、吸引作用をなす圧力で、即ち溶
融物送り管からの液体の流れを最大にする圧力で噴霧ガ
スを供給することにより、微細金属粉末の収率向上を達
成するように動作する。
らの最高液体流量を与える噴霧ガス圧力又は流量よりも
大きい噴霧ガス圧力又は流量で動作させることにより、
微細粉末の収率が増加することが確かめられた。例え
ば、図７を参照すると、内径４．５２ｍｍの４．７ｍｍ
溶融物送り管を有しているノズルは、噴霧ガス圧力約
１．６ＭＰａで管に流れる液体流量が最高になることが
わかる。従って、内径４．５２ｍｍの溶融物送り管を有
しているノズルは、約１．６ＭＰａよりも大きい、例え
ば約２ＭＰａ〜２．５ＭＰａの噴霧ガス圧力で動作させ
れば、微細粉末を高い収率で得ることができる。これに
対して、従来技術の教示するところでは、従来のクロー
ズカップルドノズルは、吸引作用をなす圧力で、即ち溶
融物送り管からの液体の流れを最大にする圧力で噴霧ガ
スを供給することにより、微細金属粉末の収率向上を達
成するように動作する。
【００３６】実施例６ 外径９．５ｍｍ及び内径９．４ｍｍの出口オリフィスを
有する溶融物送り管を有しているノズルを、溶融物送り
管に溶融したニッケル基超合金の流れを約１８ＫＰａの
一定圧力で流しながら、種々の噴霧ガス圧力で動作させ
た。ノズルの形状は、実施例５の外径９．５ｍｍのノズ
ルと同じであった。外径４．７ｍｍ及び内径４．６ｍｍ
の出口オリフィスを有する溶融物送り管を有している第
２のノズルを、溶融物送り管に溶融したニッケル基超合
金の流れを約１８ＫＰａの一定圧力で流しながら、種々
の噴霧ガス圧力で動作させた。ノズルの形状は、実施例
５の外径４．７ｍｍのノズルと同じであった。更に種々
のノズル形状で追加の噴霧化実験を行った。
有する溶融物送り管を有しているノズルを、溶融物送り
管に溶融したニッケル基超合金の流れを約１８ＫＰａの
一定圧力で流しながら、種々の噴霧ガス圧力で動作させ
た。ノズルの形状は、実施例５の外径９．５ｍｍのノズ
ルと同じであった。外径４．７ｍｍ及び内径４．６ｍｍ
の出口オリフィスを有する溶融物送り管を有している第
２のノズルを、溶融物送り管に溶融したニッケル基超合
金の流れを約１８ＫＰａの一定圧力で流しながら、種々
の噴霧ガス圧力で動作させた。ノズルの形状は、実施例
５の外径４．７ｍｍのノズルと同じであった。更に種々
のノズル形状で追加の噴霧化実験を行った。
【００３７】図３及び図４から、溶融物送り管に流体が
流れていないとき、噴霧ガスは溶融物送り管の出口オリ
フィスでの圧力を低下させることがわかる。従って、液
体を溶融物送り管から強制的に流れさせる「全ゲージ
圧」は、実施例１におけるように種々の内径対外径比を
有している種々の出口オリフィスについて、圧力の低下
を測定し、液体を管に強制的に流す静水頭圧を付加する
ことにより、決定することができる。ここで用いる用語
「計算した単相液体流束」は、所定の内径対外径比を有
する出口オリフィスを有した溶融物送り管を有している
ノズルでの圧力降下について修正されたベルヌーイの定
理に、全ゲージ圧を用いることにより求められる、管を
通しての液体流束を意味する。この計算は、全ゲージ圧
に等しい静水頭圧を加え、所定の内径対外径比を有する
出口オリフィスを有している溶融物送り管に液体を強制
的に流すことにより、経験的に確認することができる。
流れていないとき、噴霧ガスは溶融物送り管の出口オリ
フィスでの圧力を低下させることがわかる。従って、液
体を溶融物送り管から強制的に流れさせる「全ゲージ
圧」は、実施例１におけるように種々の内径対外径比を
有している種々の出口オリフィスについて、圧力の低下
を測定し、液体を管に強制的に流す静水頭圧を付加する
ことにより、決定することができる。ここで用いる用語
「計算した単相液体流束」は、所定の内径対外径比を有
する出口オリフィスを有した溶融物送り管を有している
ノズルでの圧力降下について修正されたベルヌーイの定
理に、全ゲージ圧を用いることにより求められる、管を
通しての液体流束を意味する。この計算は、全ゲージ圧
に等しい静水頭圧を加え、所定の内径対外径比を有する
出口オリフィスを有している溶融物送り管に液体を強制
的に流すことにより、経験的に確認することができる。
【００３８】図１１は、ここで「噴霧質量流束比」と称
するものを、液体を溶融物送り管から強制的に流す全ゲ
ージ圧の関数として示すグラフである。噴霧質量流束比
は、二相液体流束対計算した単相液体流束の比である。
実施例５の９．５ｍｍ出口オリフィスのノズル形状を有
しているノズルにおける溶融金属の噴霧化についての噴
霧質量流束比を、図１１に黒丸（●）のデータ点として
プロットした。比較のために、実施例５の９．５ｍｍ出
口オリフィスのノズルにおける水の噴霧化についての噴
霧質量流束比を、図１１に実線でプロットした。
するものを、液体を溶融物送り管から強制的に流す全ゲ
ージ圧の関数として示すグラフである。噴霧質量流束比
は、二相液体流束対計算した単相液体流束の比である。
実施例５の９．５ｍｍ出口オリフィスのノズル形状を有
しているノズルにおける溶融金属の噴霧化についての噴
霧質量流束比を、図１１に黒丸（●）のデータ点として
プロットした。比較のために、実施例５の９．５ｍｍ出
口オリフィスのノズルにおける水の噴霧化についての噴
霧質量流束比を、図１１に実線でプロットした。
【００３９】実施例５の４．７ｍｍ出口オリフィスのノ
ズル形状を有しているノズルにおける溶融金属の噴霧化
についての噴霧質量流束比を、図１１に白丸（○）のデ
ータ点としてプロットした。比較のために、実施例５の
４．７ｍｍ出口オリフィスのノズルにおける水の噴霧化
についての噴霧質量流束比を、図１１に実線でプロット
した。４．７ｍｍ出口オリフィスを有しているノズル、
及び種々のノズル形状における溶融金属の噴霧化につい
ての噴霧質量流束比を、図１１に四角（□）のデータ点
としてプロットした。
ズル形状を有しているノズルにおける溶融金属の噴霧化
についての噴霧質量流束比を、図１１に白丸（○）のデ
ータ点としてプロットした。比較のために、実施例５の
４．７ｍｍ出口オリフィスのノズルにおける水の噴霧化
についての噴霧質量流束比を、図１１に実線でプロット
した。４．７ｍｍ出口オリフィスを有しているノズル、
及び種々のノズル形状における溶融金属の噴霧化につい
ての噴霧質量流束比を、図１１に四角（□）のデータ点
としてプロットした。
【００４０】図１１から、本発明のノズルにおける水の
噴霧は、溶融物送り管に流れる液体としての溶融金属の
噴霧を表すことがわかる。図１１から、本発明のノズル
の噴霧質量流束比は、約０．４未満であることがわか
る。他方、内径対外径比が本発明の限度内にない出口オ
リフィスを有する溶融物送り管を有しているノズルから
得られる最高質量流束比は、０．４を超え、例えば約
０．８２以下である。本発明のノズルを質量流束比が約
０．４未満となるように動作させると、微粒子、例えば
３７ミクロン未満の微粒子を高い収量で含有する高融点
金属、例えば、ニッケル基超合金の粉末が形成されるこ
とが確かめられた。
噴霧は、溶融物送り管に流れる液体としての溶融金属の
噴霧を表すことがわかる。図１１から、本発明のノズル
の噴霧質量流束比は、約０．４未満であることがわか
る。他方、内径対外径比が本発明の限度内にない出口オ
リフィスを有する溶融物送り管を有しているノズルから
得られる最高質量流束比は、０．４を超え、例えば約
０．８２以下である。本発明のノズルを質量流束比が約
０．４未満となるように動作させると、微粒子、例えば
３７ミクロン未満の微粒子を高い収量で含有する高融点
金属、例えば、ニッケル基超合金の粉末が形成されるこ
とが確かめられた。
【００４１】例えば、出口オリフィスの内径が４．６ｍ
ｍである溶融物送り管を有している４．７ｍｍの出口オ
リフィスノズルで、約０．４以下の噴霧質量流束比を有
するものを図１１に示す。微細金属粉末の収量を増加さ
せる噴霧ガス圧力は、噴霧質量流束比を０．４未満とす
る圧力である。例えば、約０．２２５の質量流束比で、
出口オリフィスでの全圧は約５５ＫＰａである。静水頭
圧１８ＫＰａを引くと、出口オリフィスでのゲージ圧は
約３７ＫＰａである。図３を参照すると、３７ＫＰａの
出口オリフィスゲージ圧は、ガス流量約１７Ｋｇ／ｍｉ
ｎに対応する。ノズルのガス間隙が０．７６ｍｍである
ので、１７Ｋｇ／ｍｉｎの流量は、ガス圧が約４ＭＰａ
である。
ｍである溶融物送り管を有している４．７ｍｍの出口オ
リフィスノズルで、約０．４以下の噴霧質量流束比を有
するものを図１１に示す。微細金属粉末の収量を増加さ
せる噴霧ガス圧力は、噴霧質量流束比を０．４未満とす
る圧力である。例えば、約０．２２５の質量流束比で、
出口オリフィスでの全圧は約５５ＫＰａである。静水頭
圧１８ＫＰａを引くと、出口オリフィスでのゲージ圧は
約３７ＫＰａである。図３を参照すると、３７ＫＰａの
出口オリフィスゲージ圧は、ガス流量約１７Ｋｇ／ｍｉ
ｎに対応する。ノズルのガス間隙が０．７６ｍｍである
ので、１７Ｋｇ／ｍｉｎの流量は、ガス圧が約４ＭＰａ
である。
【００４２】当業者であれば、異なる出口オリフィス寸
法の溶融物送り管を有している本発明のノズルを、上述
した実施例１〜６に示すような数回の簡単な実験を行う
ことにより、作製し、使用することができよう。
法の溶融物送り管を有している本発明のノズルを、上述
した実施例１〜６に示すような数回の簡単な実験を行う
ことにより、作製し、使用することができよう。
【図１】本発明による溶融金属噴霧ノズルの縦断面図で
ある。
ある。
【図２】本発明による他の溶融金属噴霧ノズルの縦断面
図である。
図である。
【図３】本発明のノズルにおける溶融物送り管の出口オ
リフィスでの圧力を噴霧ガス流量の関数として示すグラ
フである。
リフィスでの圧力を噴霧ガス流量の関数として示すグラ
フである。
【図４】本発明のノズルにおける溶融物送り管の出口オ
リフィスでの圧力を噴霧ガス流量の関数として示すグラ
フである。
リフィスでの圧力を噴霧ガス流量の関数として示すグラ
フである。
【図５】本発明のノズルにおける溶融物送り管からの水
の流量を噴霧ガス流量の関数として示すグラフである。
の流量を噴霧ガス流量の関数として示すグラフである。
【図６】本発明のノズルにおける溶融物送り管からの水
の流量を噴霧ガス流量の関数として示すグラフである。
の流量を噴霧ガス流量の関数として示すグラフである。
【図７】出口オリフィスで種々の内径対外径比を有して
いる溶融物送り管からの水の流量を示すグラフである。
いる溶融物送り管からの水の流量を示すグラフである。
【図８】出口オリフィスで種々の内径対外径比を有して
いる溶融物送り管からの水の流量を示すグラフである。
いる溶融物送り管からの水の流量を示すグラフである。
【図９】出口オリフィスで種々の内径対外径比を有して
いる溶融物送り管からの水の流量を示すグラフである。
いる溶融物送り管からの水の流量を示すグラフである。
【図１０】出口オリフィスで種々の内径対外径比を有し
ている溶融物送り管からの単相液体流量対二相液体流量
比を示すグラフである。
ている溶融物送り管からの単相液体流量対二相液体流量
比を示すグラフである。
【図１１】噴霧質量流束比を出口オリフィスでの全圧の
関数として示すグラフである。
関数として示すグラフである。
１０、５０ ノズル １２、５２ プレナム手段 １４、５６ 溶融物送り管 １６、５４ 内壁手段 １８、６０ プレナム頂部 ２０、５７ プレナム底部 ２２ チャンネル ２６、６５ 出口オリフィス ３２ 環状オリフィス ３４ 第２のチャンネル ５８ ブラケット ７４ ガスオリフィス ７６ 環状チャンネル ７８ 第１の台形部 ８０ ガス供給管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラッセル・スコット・ミラー アメリカ合衆国、ニューヨーク州、ボール ストン・スパ、ブルックリン・ロード、31 番
Claims (13)
- 【請求項１】 プレナム頂部と、調節自在に装着されて
いるプレナム底部とを有していると共に内部に円筒形チ
ャンネルを画定している円筒形ハウジングを含んでいる
プレナム手段と、 前記プレナム頂部及び前記プレナム底部を軸線方向に貫
通して、出口オリフィスを有している出口端部まで延在
している溶融物送り管と、 前記プレナム頂部から前記出口オリフィスまで前記溶融
物送り管と同軸に延在している環状内壁手段とを備えて
おり、 前記出口オリフィスは、内径と、外径とを有しており、 前記プレナム頂部は、前記溶融物送り管を支持するリム
支持手段により画定されている軸線方向ボアを有してお
り、 前記内壁手段は、前記出口オリフィスで狭くなっている
と共に前記円筒形チャンネルを第１の環状チャンネルに
分割している台形状外面を有しており、 前記出口端部は、前記内壁手段の第１の台形部を形成し
ている外面を有しており、 前記プレナム底部は、前記内壁手段と同軸であると共に
該内壁手段から離間している噴霧ガスオリフィスを有し
ており、該噴霧ガスオリフィスは、前記内壁手段との間
に第２の環状チャンネルを画定しており、 前記円筒形ハウジングは、該円筒形ハウジングを貫通し
ているガス供給管を有しており、 前記出口オリフィスは、噴霧の際に前記溶融物送り管に
流れる液体の流量を減少させるように予め選定された前
記内径の前記外径に対する比を有している、溶融金属を
噴霧するノズル。 - 【請求項２】 前記出口オリフィスの前記内径の前記外
径に対する比は、二相流れ時に前記管に流れる液体流束
の単相流れ時に前記管に流れる液体流束に対する比が１
未満になるように予め選定されている請求項１に記載の
ノズル。 - 【請求項３】 前記内壁手段は、前記第１の台形部から
前記プレナム頂部まで延在している第２の台形部を有し
ており、該第２の台形部は、約４０°〜６０°の頂角を
有している請求項１に記載のノズル。 - 【請求項４】 前記第１の台形部は、約２０°〜４６°
の頂角を有している請求項３に記載のノズル。 - 【請求項５】 前記第１の台形部は、約２４°〜３１°
の頂角を有しており、前記第２の台形部は、約４２°〜
４６°の頂角を有している請求項４に記載のノズル。 - 【請求項６】 前記オリフィスの内径は、前記外径の少
なくとも約６５％である請求項１に記載のノズル。 - 【請求項７】 前記オリフィスの内径は、約３ｍｍ〜２
６ｍｍの範囲にある請求項６に記載のノズル。 - 【請求項８】 前記第２の台形部は、前記プレナム底部
を越えて約６ｍｍ以下突出している請求項１に記載のノ
ズル。 - 【請求項９】 前記第１の台形部は、前記第２の台形部
を越えて約１ｍｍ〜７ｍｍ突出している請求項８に記載
のノズル。 - 【請求項１０】 プレナム頂部と、調節自在に装着され
ているプレナム底部とを有していると共に内部に円筒形
チャンネルを画定している円筒形ハウジングを含んでい
るプレナム手段と、 前記プレナム頂部及び前記プレナム底部を軸線方向に貫
通して、出口オリフィスを有している出口端部まで延在
している溶融物送り管と、 前記プレナム頂部から前記出口オリフィスまで前記溶融
物送り管と同軸に延在している環状内壁手段とを設け、 この際、前記出口オリフィスは、内径と、外径とを有し
ており、 前記プレナム頂部は、前記溶融物送り管を支持するリム
支持手段により画定されている軸線方向ボアを有してお
り、 前記内壁手段は、前記出口オリフィスで狭くなっている
と共に前記円筒形チャンネルを第１の環状チャンネルに
分割している台形状外面を有しており、 前記出口端部は、前記内壁手段の第１の台形部を形成し
ている外面を有しており、 前記プレナム底部は、前記内壁手段と同軸であると共に
該内壁手段から離間している噴霧ガスオリフィスを有し
ており、該噴霧ガスオリフィスは、前記内壁手段との間
に第２の環状チャンネルを画定しており、 前記円筒形ハウジングは、該円筒形ハウジングを貫通し
ているガス供給管を有しており、 前記出口オリフィスは、室中の噴霧ガスの任意の圧力に
対して前記管に流れる液体流量を減少させる前記内径の
前記外径に対する比を有しており、 二相流れの単相流れに対する比を１未満とするように、
前記ガス供給管に第１の予め選定した圧力の噴霧ガスを
供給すると共に、前記溶融物送り管に第２の予め選定し
た圧力の液体を供給し、 この際、前記第１の予め選定した圧力は、最高二相流れ
をもたらす噴霧ガスの第３の圧力よりも大きい、溶融金
属を噴霧する方法。 - 【請求項１１】 前記第１の予め選定した圧力は、約
１．５ＭＰａ〜７ＭＰａである請求項１０に記載の方
法。 - 【請求項１２】 前記出口オリフィスでの前記内径の前
記外径に対する比と、前記第１の予め選定した圧力と
は、最大噴霧質量流束比を約０．４未満とするように選
ばれている請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１３】 前記第１の予め選定した圧力は、噴霧
質量流束比をノズルの最大質量流束比よりも小さくする
ように選ばれている請求項１２に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/900,369 US5289975A (en) | 1992-06-18 | 1992-06-18 | Method and apparatus for atomizing molten metal |
| US900369 | 2001-07-06 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0688202A true JPH0688202A (ja) | 1994-03-29 |
| JP2635909B2 JP2635909B2 (ja) | 1997-07-30 |
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ID=25412400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5143138A Expired - Fee Related JP2635909B2 (ja) | 1992-06-18 | 1993-06-15 | 溶融金属を噴霧するノズル |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5289975A (ja) |
| EP (1) | EP0576193B1 (ja) |
| JP (1) | JP2635909B2 (ja) |
| DE (1) | DE69321522T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2004087352A1 (ja) * | 2003-03-28 | 2004-10-14 | Japan Science And Technology Agency | 金属噴射装置および噴射方法 |
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| JP2007169692A (ja) * | 2005-12-20 | 2007-07-05 | Seiko Epson Corp | 金属粉末製造装置 |
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| KR100869669B1 (ko) | 2008-09-26 | 2008-11-21 | 주식회사 기노리 | 분말사출성형을 이용한 암나사성형용 금형장치 |
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- 1993-06-15 DE DE69321522T patent/DE69321522T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1993-06-15 JP JP5143138A patent/JP2635909B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1993-06-15 EP EP93304643A patent/EP0576193B1/en not_active Expired - Lifetime
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| EP0576193A1 (en) | 1993-12-29 |
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