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公開番号2023073996
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-05-26
出願番号2022181204
出願日2022-11-11
発明の名称乾燥方法、乾燥装置、及び乾燥用搬送装置
出願人フォルクマンゲーエムベーハー
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類F26B 5/04 20060101AFI20230519BHJP(乾燥)
要約【課題】付加製造のための粉末状材料及び/又は顆粒状材料(2)、特に金属粉末又は金属粉末混合物を乾燥させるための方法及び装置(1)を提供すること。
【解決手段】乾燥対象となる前記材料(2)が排出可能な容積(3)、特に真空搬送機(4)の中に含まれる。前記排出可能な容積(3)は真空ポンプ設備(7)と流体連通する。前記真空ポンプ設備(7)は入口側で前記排出可能な容積(3)と流体連通し、出口側で前記排出可能な容積(3)の外界と流体連通している。前記真空ポンプ設備(7)は、前記ポンプ設備が出口側で、前記排出可能な容積(3)から排出された流体の湿度を知るためのセンサ(13)を含み、前記センサ(13)で前記粉末状材料及び/又は顆粒状材料(2)の残留湿度を前記排出された流体内の前記湿度の関数として知ることができる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
付加製造のための粉末状材料及び／又は顆粒状材料を乾燥させる、特に金属粉末又は金属粉末混合物を乾燥させるための方法であり、
乾燥対象となる前記材料が排出可能な容積、特に真空搬送装置の中に含まれ、
前記排出可能な容積は真空ポンプ設備と流体連通し、
前記真空ポンプ設備は入口側で前記排出可能な容積と流体連通し、出口側で前記排出可能な容積の外界と流体連通している方法であって、
前記ポンプ設備は、真空乾燥のための置換ポンプと、真空搬送のためのジェットポンプ、特に真空搬送のための一段式又は多段式のイジェクタポンプと、又はコンプレッサ、特に真空搬送のためのサイドチャンネルコンプレッサと、を含むことを特徴とする、方法。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記真空ポンプ設備が出口側で、前記排出可能な容積から排出された流体の湿度を知るためのセンサを含み、前記センサで前記粉末状材料及び／又は顆粒状材料の残留湿度を前記排出された流体内の前記湿度の関数として知ることができることを特徴とする、請求項１の上位概念、特に請求項１に記載の方法。
【請求項３】
試験物質を用いた前記センサの較正によって特徴付けられる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ポンプ設備は、置換ポンプ、ジェットポンプ、特に一段式又は多段式のイジェクタポンプ、及び／又はコンプレッサ、特にサイドチャンネルコンプレッサを含むことを特徴とする、請求項２又は請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記置換ポンプの外側に、特に前記置換ポンプの外側の流体チャンネルに接して、又は当該チャンネルの中に、前記センサが備わっていることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
吸入流体流、特に吸入空気流が、前記排出可能な容積の中で前記ポンプ設備によって生成可能であり、前記粉末状材料及び／又は顆粒状材料が、容積入口から吸入流体流、特に吸入空気流によって前記排出可能な容積の中に搬送可能であり、容積出口から望ましくは吸入流体流、特に吸入空気流によって前記排出可能な容積から排出可能であることを特徴とする、請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
前記ポンプ設備と前記排出可能な容積の間で、少なくとも１つの封止器具が動作可能であることを特徴とする、請求項１ないし請求項６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項８】
少なくとも１つの参照湿度、望ましくは前記排出可能な容積の前記外界のものが知られていることを特徴とする、請求項２ないし請求項７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項９】
前記粉末状材料及び／又は顆粒状材料の前記残留湿度を算出するために、センサ信号及び前記センサ信号の時間変動を考慮することを特徴とする、請求項２ないし請求項８のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１０】
前記排出可能な容積が加熱されることを特徴とする、請求項１ないし請求項９のいずれか１つに記載の方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、請求項１及び請求項２の上位概念に係る方法に関する。当該方法は、付加製造のための顆粒状材料及び／又は粉末状材料を乾燥させること、特に、金属粉末又は金属粉末混合物を乾燥させることを目的とする。乾燥の対象となる材料は、内容物の排出が可能な容積又は容器であって、真空搬送装置又は真空搬送装置の容器に入れられる。当該排出可能容積は、真空ポンプ設備と流体連通している。真空ポンプ設備は、入口側で排出可能容積と流体連通し、出口側で排出可能容積の外界と接続している。ここで乾燥とは、物質からの湿気の除去として理解されている。湿気とは、水を含むものでもよいし、又は水から構成されてもよい。かつ／又は湿気とは、溶媒を含むものでもよいし、又は溶媒から構成されてもよい。溶媒は、例えば結合剤噴射法で付加される。この際、粉末状材料及び／又は顆粒状材料は、事前に結合剤を付着される。この結合剤は、その後の材料の加工の前に、材料から除去されなければならない。結合剤の除去も、以下に記載する乾燥手法によって成功させることができる。
続きを表示（約 2,800 文字）【０００２】
この他に本開示は、請求項１１及び請求項１２の上位概念に係る装置にも関する。そのため、当該装置は、付加製造のための顆粒状材料及び／又は粉末状材料を乾燥させること、特に、金属粉末又は金属粉末混合物を乾燥させることを目的とする。当該装置は、内容物の排出が可能な容積を含み、当該容積は乾燥対象となる材料で満たすことができる。当該排出可能容積は容器として形成すること、あるいは容器の中に配置することが可能である。排出の際は、空気又はガス状流体が、容積の内部又は容器の内部から外界又は他の流体用容積へとポンプで搬送される。これについては、排出可能容積と流体連通された真空ポンプ設備が想定されている。真空ポンプ設備は、入口側では排出可能容積と流体連通され、出口側では排出可能容積の外界と流体連通されている。
【０００３】
最後に本開示は、請求項１８及び請求項１９の上位概念に係る真空搬送装置にも関する。真空搬送装置は、付加製造のための粉末状材料及び／又は顆粒状材料の搬送、特に金属粉末又は金属粉末混合物の搬送のために、動作する。
【背景技術】
【０００４】
付加製造においては通常、金属粉末や金属粉末混合物などといった、粉末状材料及び／又は顆粒状材料が使用される。そのため付加製造のための治具におけるこれらの材料の加工に際して、高い品質と高い再現性を実現可能とするには、可能な限り乾燥した材料の使用が必要となる。即ち当該材料が含有する湿気は、可能な限り少ないことが必要となる。乾燥工程または材料からの湿気の除去工程にあたっては、加熱手段を使用してもよい。材料中の残量湿度の確認と、効果的な加熱工程の長さの算出は、粉末状材料／顆粒状材料へのセンサの挿入を通じた、センサによる残留湿度の測定を通じてなされる。ここで本開示が使用される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上の背景事情のもと、本開示の課題は、最小限の装置によって粉末状材料及び／又は顆粒状材料を乾燥させ、費用を削減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、請求項１に係る方法を導入することで解決される。好ましい実施態様は、従属請求項又は他の独立請求項によって明らかにされる。当該方法においては、ポンプ設備は、真空乾燥のための置換ポンプ、及び真空搬送のためのジェットポンプ、特に真空搬送のための一段式又は多段式のイジェクタポンプ、又はコンプレッサ、特に真空搬送のためのサイドチャンネルコンプレッサを含む。当該装置は、乾燥対象である粉末状材料又は顆粒状材料を他の装置へと運ぶことなく、これらの材料を搬送し、乾燥させることができる。このため材料の乾燥は、当該材料を真空搬送装置により作られた真空環境に対して曝露することなく行うことができる。これにより、装置の費用が削減されるだけではなく、材料の汚染も避けることができる。
【０００７】
請求項２に係る方法によれば、粉末状材料及び／又は顆粒状材料の乾燥を、最小限の装置と費用により行うことができる。請求項２に係る方法においては、真空ポンプ設備は、出口側では、排出可能容積から除去された湿度を把握するためのセンサを有し、このセンサにより、粉末状材料及び／又は顆粒状材料の残留湿気が、排出された気体の湿度の関数として把握される。湿度を排出可能容積の中で測定すること、容積内の材料内部で測定することは、想定されていない。爆発を防ぐために必要であった、複雑で費用も掛かる材料内部での湿度測定は、もはや必要ではない。なぜなら、本開示に係る、乾燥や湿度計測のための方法に依れば、材料の扱いが著しく簡略化され、関連費用も大きく削減されるからである。本開示によれば、流体、例えば空気が容積から排出され、その排出された空気の湿度を測定することが、材料中の残留湿度の測定ないしは計算として機能しうる。ここで、試験物質を使用したセンサの較正が成功すれば、目的を達成することができる。本開示の方法の使用にあたって、センサデータの評価値を試験物質のそれと比較することができるよう、試験物質は、既知の湿度を有する物質とすることができる。
【０００８】
ポンプ設備は、望ましくは、油圧ポンプ及び／又はジェットポンプ、特に一段式又は多段式のイジェクタポンプなどの置換ポンプを含むようにしてよい。多段式イジェクタポンプとしては、例えばＭｕｌｔｉｊｅｃｔｏｒ（登録商標）を利用することができる。ジェットポンプは、器機アセンブリの内部において、具体的には排出可能な容積へと向けて材料を搬送し、置換ポンプは真空乾燥のために排出可能な容積から排気する。真空搬送のためには、コンプレッサ、特にサイドチャンネルコンプレッサを（代替的に、あるいは重畳的に）選択することができる。ポンプは望ましくは、同時にではなく、順序立てて操作するのが良い。まずはジェットポンプ（コンプレッサ）を用いて材料を搬送し、次いで材料の乾燥を目的として置換ポンプで排気する。
【０００９】
ポンプ設備の置換ポンプは真空乾燥のために設けられているので、センサは置換ポンプの出口側、特に置換ポンプの出口側の流体チャンネルに接して、又は当該流体チャンネルの中に設けるのが目的にかなっている。センサは、器機アセンブリから離れ去る排気流又は流体流の中に設けられる。この場所では、センサは容易に取り付けが可能であり、さらに整備の必要などに応じて容易に交換又は調整が可能である。排出可能な容積の内部に高価なセンサを設ける必要はないので、排出可能な容積内の材料による、センサの汚れが問題になることはない。本発明では、センサはポンプ設備の出口領域に備えられているので、センサの汚染が生じることはほぼ完全にない。排出可能な容積の外部に配置されるセンサについての、例えば基準９４／９／ＥＧなどの爆発防止基準に基づく特別許可（『ＡＴＥＸ』許可）は不要であり、このために機器の部材についての費用を大幅に削減できる。
【００１０】
排出可能な容積にあっては、ポンプ設備によって吸入流体流、特に吸入空気流を作ることができ、粉末状材料及び／又は顆粒状材料を、吸入流体流、特に吸入空気流によって容積入口から排出可能な容積へと搬送が可能であり、容積出口から、望ましくは吸入流体流、特に吸入空気流によって排出可能な容積の外へと搬送する。流体流によって乾燥が加速され、所望の残留湿度に達するまで、残留湿気がより速く除去される。吸入流体流としては、空気に換えて、又は空気に付け加えて、（不活性）ガスを使うことができる。場合によっては、排気の清浄化も行うことが目的にかなう。
（【００１１】以降は省略されています）

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