JP2015145017A - 冷却体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】冷却体(3)は複数部材(10)(20)を底面で連結することによって形成された有底の中空体であり、該中空体は周面において連結部(21)を有さないことを特徴とする。
【選択図】 図2
Description
複数部材を底面で連結することによって形成された有底の中空体であり、該中空体は周面において連結部を有さないことを特徴とする冷却体。
前記冷却体が、前項1〜8のうちのいずれか1項に記載の冷却体であることを特徴とする金属精製装置。
前記冷却体として、前項1〜8のうちのいずれか1項に記載の冷却体が用いられていることを特徴とする金属精製方法。
図1において、(1)は溶融金属を収容保持する容器であり、溶湯保持容器(1)には精製すべき溶融金属(2)が収容されている。前記溶湯保持容器(1)の上方には、冷却体(3)が回転軸(7)の下端に取り付けられ、該回転軸(7)を介して回転可能にかつ上下左右移動自在に配置されるとともに、金属精製時には冷却体(3)が下方移動して、溶湯保持容器(1)内の溶融金属(2)中に浸漬されるものとなされている。図示は省略したが、前記溶湯保持容器(1)内の溶融金属(2)は、一定の温度となるよう加熱炉内に配置され、溶湯保持容器(1)の外側から加熱されるようになっている。
図1(A)に示すように、前記冷却体(3)を溶湯保持容器(1)内の溶融金属(2)に浸漬し、内部に冷媒を供給しつつ回転させ、図1(B)に示すように、冷却体(3)の周面に精製金属(5)をゆっくり晶出させる。この順序は特に限定するものではなく、冷却体(3)を回転させながら溶融金属(2)に浸漬させても問題はない。共晶不純物は液相中に排出されて凝固界面近傍の液相中に共晶不純物の不純物濃化層が形成されるが、冷却体(3)と溶融金属(2)との相対速度によって不純物濃化層中の不純物が液相全体に分散させられる。この状態で凝固を進行させると、冷却体(3)の周面には元の溶融金属(2)よりはるかに高純度の金属塊が得られる。
図2に示すように、前記冷却体(3)は下方に至るに従って外径の縮小する逆円錐台形状の有底中空体であり、周面部材(10)および底面部材(20)の2つの部材を連結することによって構成されている。
前記冷却体(3)の構成部材は周面部材(10)および底面部材(20)である。
本発明の冷却体は、複数の部材が冷却体の底面で連結され、かつ周面に連結部が存在しないという条件を満たせば良い。前記条件を満たす限り、冷却体を構成する部材数は2個に限定されず、3個以上であっても良い。即ち、周面に連結部を形成しないために周面部材は1個で構成されるが、底面部材は複数個で構成されていてもよい。
冷却体は熱伝導性の良い材料で構成することが好ましく、金属または黒鉛を推奨できる。特に加工性および強度を兼ね備え、かつコスト面でも有利な鋼材または黒鉛が望ましい。また、周面部材と底面部材は同一材料であることに限定されず、これらを異種材料で形成することもできる。
冷却体は表面に高融点物質層が形成され、前記の冷却体の材料が被覆されていることが好ましい。冷却体、特に金属製の冷却体においては、冷却体材料が精製金属に溶出することが懸念されるが、高純度精製においては極微量の溶出であってもこれを防止することが望ましく、溶出を防止するために高融点物質層を形成することが好ましい。前記高融点物質層としては、CrN、TiN、TiAlN等の窒化物からなる皮膜、Al2O3、ZrO2、TiO2等のセラミックからなる皮膜を推奨できる。前記窒化物皮膜はPVD、CVDによって形成することができる。また、前記セラミック皮膜は溶射によって形成することができる。後者のセラミック溶射はPVD、CVDよりも簡単な装置で皮膜を形成することができる。前記高融点物質層の厚さは限定されないが、冷却体材料の溶出防止効果を十分に得るために、一般的な溶射層の厚さである0.03mm以上が好ましい。溶射層は冷却体の材料よりも熱伝導性が悪いので、溶射層の厚さは特に0.03〜0.1mmの範囲が望ましい。溶射層の厚さが0.1mm以下であれば冷却体の冷却の効果は十分である。
本発明の金属精製装置において、精製すべき溶融金属を収容する溶湯保持容器と冷却体は単独組であっても良いし、複数組を並べて配置し、隣接する溶湯保持容器を上端部において連結樋により連通状に接続しても良い。
本発明によって精製する金属は、共晶不純物を含むアルミニウム、ケイ素、マグネシウム、鉛、亜鉛等を挙げうる。
2…溶融金属
3、50、60、65、70、75、80…冷却体
5…精製金属
7…回転軸
10、51、61、66、71、76、81…周面部材
20、53、62、67、72、77、82…底面部材
21、54、63、68、73、78、83…連結部
22…溶接部
Claims (14)
- 容器に収容された精製すべき溶融金属中に冷却体を浸漬し、冷却体を前記容器に対して相対的に回転させながら表面に高純度金属を晶出させる金属の精製方法に用いられる前記冷却体であって、
複数部材を底面で連結することによって形成された有底の中空体であり、該中空体は周面において連結部を有さないことを特徴とする冷却体。 - 前記複数部材の少なくとも1つが黒鉛からなる請求項1に記載の冷却体。
- 前記複数部材の少なくとも1つが金属からなる請求項1に記載の冷却体。
- 前記金属は鋼である請求項3に記載の冷却体。
- 前記複数部材が溶接によって連結されている請求項1〜4のうちのいずれか1項に記載の冷却体。
- 前記複数部材がネジの締結によって連結されている請求項1〜4のうちのいずれか1項に記載の冷却体。
- 前記冷却体の表面に高融点物質層が形成されている請求項1〜6のうちのいずれか1項に記載の冷却体。
- 前記高融点物質層はセラミック溶射層である請求項7に記載の冷却体。
- 精製すべき溶融金属を収容する容器と、前記容器に収容された溶融金属中に浸漬される冷却体を備え、前記容器と冷却体とが相対的に回転可能となされた金属精製装置であって、
前記冷却体が、請求項1〜8のうちのいずれか1項に記載の冷却体であることを特徴とする金属精製装置。 - 容器に収容された精製すべき溶融金属中に冷却体を浸漬し、冷却体を前記容器に対して相対的に回転させながら表面に高純度金属を晶出させる金属精製方法において、
前記冷却体として、請求項1〜8のうちのいずれか1項に記載の冷却体が用いられていることを特徴とする金属精製方法。 - 請求項10に記載された方法で精製されたことを特徴とする精製金属。
- 請求項11に記載の精製金属から製造された鋳造品。
- 請求項12に記載の鋳造品が圧延されてなる金属製品。
- 請求項13に記載の金属製品が電極材として用いられている電解コンデンサ。
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