JP2016506452A - 加熱装置及びこれを含むコーティング機構 - Google Patents

Abstract

真空中で連続移動する母材（鋼板）のコーティングを可能にするコーティング蒸気を発生させる加熱装置及びこれを含むコーティング機構が提供される。本発明によれば、コーティング蒸気として生成されるコーティング物質を初期には固相（固体状態）に供給し、次いで、液相（液体状態）に相変化させて加熱部に供給することにより、既存の液相のコーティング物質の直接供給による設備の侵食等を防止し、既存の固体ワイヤの供給によるコーティング物質の温度低下の問題を解消することにより、究極的には、加熱装置のエネルギー効率を極大化する等の改善された効果が得られる。

Description

本発明は、連続移動する母材（鋼板）の蒸着コーティングのためのコーティング蒸気（気体）を発生する加熱装置に関し、より詳細には、温度の低下の少ない液相供給方式を用い、且つ供給された固相のコーティング物質をストッピングしながら加熱して液相のコーティング物質を加熱部に供給するため、コーティング蒸気を円滑に生成（形成）し、これによりコーティング品質又は操業性を向上させるようにした加熱装置及びこれを含むコーティング機構に関する。

基板、例えば、連続して（高速）進行する鋼板を真空雰囲気下で蒸着する公知の方式により、コーティング物質、即ち、金属蒸気を鋼板の表面にコーティングする。

上記真空蒸着は、真空雰囲気下で多様な方式で固体（固相）又は液体（液相）のコーティング物質を加熱−蒸発させて蒸気（気体）に変化させ、これを鋼板上に蒸着してコーティングを行うことである。

上記真空蒸着に基づいた基板（鋼板）の連続コーティングは加熱方法によって分類され、例えば、熱蒸着法（ｔｈｅｒｍａｌ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）及び電子ビーム蒸着法（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）等がある。

最近では、高速蒸着のための電磁（浮上）蒸着法（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｍａｇｎｅｔｉｃ ｌｅｖｉｔａｔｉｏｎ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）が研究開発されてきた。

上記電磁蒸着法は、コーティング物質が電磁コイルに取り囲まれており、高周波電源から発生する高周波交流電流を電磁コイルに印加し、この際に発生した交流電磁場によってコーティング物質を浮上状態で加熱させるため、既存の坩堝で金属蒸気を発生させることに比べ、熱損失を減らし、且つ多量の金属蒸気を基板、例えば、連続して（高速）進行する鋼板の表面にコーティングすることを可能にする。

しかしながら、真空中で連続して進行する鋼板をコーティングするためにはコーティング蒸気を発生させる加熱装置（蒸発源装置）が必要であり、連続コーティングを具現するためにはコーティング物質（蒸発（コーティング）対象物質）の供給が必要である。

上記コーティング物質の供給は、コーティング物質の状態によって固相（固体）供給と液相（液体）供給に区分され、液相供給は、機械的方式、高さの差を用いた方式、圧力差方式等に分類されることができる。

例えば、液相供給方式のうち、機械的方式としては、ピストン方式（米国特開２００５‐０２２９８５６号）、電磁を用いたＭＨＤポンプ方式（韓国特開２００７‐００１５９２３号）又はスクリュー方式（日本特開２０１０‐１８９７３９号）等がある。

また、高さの差を用いた方式は、韓国特開２００９‐００７４０６４号等に開示され、圧力差方式は、日本特開昭５５‐１５４５３７号等に開示されている。

しかしながら、上記特許に開示されている液相供給方式には、共通に、供給される液相物質による温度又は化学的特性によって設備の侵食（磨耗）が発生するという問題があった。

一方、固相（固体）供給方式の代表的な方式として固体ワイヤを供給する方式が今まで用いられてきたが、この場合、電磁コイル内で蒸気物質の温度が低下するという問題があった。

米国特許出願公開第２００５‐０２２９８５６号明細書 日本特開２０１０‐１８９７３９号公報 韓国公開特許第２００９‐００７４０６４号公報 日本特開昭５５‐１５４５３７号公報

よって、当該技術分野では、コーティング蒸気として生成されるコーティング物質（媒質）を初期には固相（固体状態）で供給し、次いで、液相（液体状態）に相変化させて（溶融して）加熱部に供給することにより、既存の液相のコーティング物質の供給による設備の侵食（磨耗）等を防止し、液相のコーティング物質をコーティング蒸気として生成するため、既存の固体ワイヤの供給によるコーティング物質の温度低下等の問題も解消し、究極的には、加熱装置のエネルギー効率を極大化する加熱装置が求められてきた。

また、上記加熱装置を用いて、究極的には、母材、特に、（高速）進行する鋼板の連続コーティングを安定的に可能にし、且つコーティング品質を向上させるコーティング機構が求められてきた。

上記のような要求を達成するために、本発明の一実施形態によれば、供給される固相のコーティング物質を加熱してコーティング対象物にコーティングされるコーティング蒸気を発生させる加熱部と、上記加熱部と連結され、供給される固相のコーティング物質を液相のコーティング物質に相変化させて上記加熱部に供給するコーティング物質供給ユニットと、を含んで構成される加熱装置が提供される。

本発明の他の実施形態によれば、上記加熱装置と、上記加熱装置の全体又は一部を取り囲み、且つ真空状態でコーティング対象物が通過し、上記加熱装置で発生したコーティング蒸気がコーティングされる真空チャンバーと、を含んで構成される加熱装置を含むコーティング機構が提供される。

本発明によれば、コーティング蒸気として生成されるコーティング物質を初期には固相で供給し、次いで、液相に相変化させて加熱部に供給するため、既存の液相のコーティング物質の直接供給による設備の侵食等の損傷を防止する。

また、供給された液相のコーティング物質をコーティング蒸気（蒸着蒸気）として生成するため、既存の固体ワイヤの供給によるコーティング物質の温度低下の問題も解消する。

これにより、加熱装置のエネルギー効率を極大化するので、これを用いたコーティング機構において母材、例えば、高速進行する鋼板の連続コーティングを安定的に維持させ、且つコーティングの品質を向上させる。

図４に示した本発明の加熱装置を含む本発明によるコーティング機構の全体的な構成を示した構成図である。 図１の一部を示した拡大図である。 本発明の加熱装置の一実施例を示した構成図である。 本発明の加熱装置の他の実施例を示した構成図である。 本発明の加熱装置のさらに他の実施例を示した構成図である。 本発明の加熱装置のさらに他の実施例を示した構成図である。 図４に示した本発明の加熱装置を含む本発明によるコーティング機構の他の実施例の全体的な構成を示した構成図である。 図７の本発明によるコーティング機構の変形例の全体的な構成を示した構成図である。

以下では、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。

図１及び図２は、図４に示した本発明による加熱装置１を含む一実施例のコーティング機構２００を示し、図３〜図６は、本発明の加熱装置１の多様な実施例を示し、図７及び図８は、図４に示した本発明の加熱装置１を含むコーティング機構２００の他の実施例とその変形例を示している。

したがって、以下の本実施例では、図１〜図６を参照して一実施例のコーティング機構２００と多様な実施例の加熱装置１を説明し、図７及び図８を参照して他の実施例のコーティング機構２００とその変形例を説明する。

一方、本発明のコーティング機構２００の場合、図１及び図２のコーティング機構２００はコーティング対象物、即ち、鋼板２１０を水平に移動させながらコーティングする方式であり、図７及び図８のコーティング機構２００は鋼板２１０を垂直に移動させながらコーティングする方式で、差異があり、これらのコーティング機構は、以下に詳述する図３〜図６の本発明の加熱装置１の多様な実施例を全て含むことができる。

以下の本実施例では、コーティング対象物を（高速で）進行する鋼板２１０に限定して説明する。また、コーティング物質は鋼板に蒸着コーティングされる気体、即ち、コーティング蒸気として提供されるコーティング媒質であり、以下では、このコーティング媒質をコーティング物質として説明する。特に、固体状態のコーティング物質を「固相のコーティング物質１０」、固相のコーティング物質を加熱して相変化した（溶融された）液体状態のコーティング物質を「液相のコーティング物質１２」、液相のコーティング物質１２が加熱されて生成される蒸着蒸気（気体）を「コーティング蒸気１４」として説明する。

なお、固相のコーティング物質１０は、図１、２及び図７、８に示したように、一定のサイズを有し、運搬や供給環境を良好にするインゴット（塊）の形であることが好ましいが、必ずしもこれに限定されるものではない。

図１及び図２に示したように、本発明の一実施例のコーティング機構２００は、メッキ溶液に鋼板が浸漬された状態で通過しながらメッキを行う方式とは異なり、真空雰囲気下でコーティング蒸気１４を蒸着させて鋼板２１０の表面に所望の材質のコーティングを具現する乾式コーティング機構であればよい。

一方、本発明のコーティング機構２００は、以下に図２〜図６を参照して詳述する加熱装置１の加熱部２０とコーティング物質供給ユニット６０の供給管６２の少なくとも一部を密封状態で取り囲む真空チャンバー２２０を含むことができる。

また、真空チャンバー２２０の入側と出側には、コーティング対象物である鋼板２１０を連続して高速で進行させるための鋼板移送ロール２２２が設置され、上記鋼板移送ロール２２２は、チャンバーの入側及び出側で入口と出口をシーリングする役割もすることができる。

したがって、本発明のコーティング機構２００では、加熱装置１で発生したコーティング蒸気１４がコーティング蒸気ノズルチューブ５０に備えられたノズル開口５２から噴出し、隣接して進行する鋼板２１０の表面にコーティング蒸気１４が蒸着してコーティングが行われる。

以下、図２〜図６を参照して本発明の加熱装置１の多様な実施例を説明する。

本発明の加熱装置１は、供給される固相のコーティング物質１０を加熱して鋼板２１０にコーティングされるコーティング蒸気１４を発生させる加熱部２０を含み、好ましくは、供給された固相のコーティング物質１０を液相のコーティング物質１２に相変化、即ち、溶融させた後、加熱部２０でコーティング蒸気１４を発生させるものである。

したがって、本発明の加熱装置１は、従来の、液相のコーティング物質をすぐに設備（加熱部）に供給する場合に発生する設備の侵食（損傷）の問題を解消し、固体ワイヤのような固体のコーティング物質を供給する場合に発生するコーティング物質の温度低下を防止することができる。

即ち、取り扱いと供給が容易な一定のサイズのインゴット状の固相のコーティング物質１０を加熱部２０に供給し、後述する加熱装置１のストッピング手段を用いて供給された固相のコーティング物質１０を一時的にストッピングさせた状態で、加熱して相変化した液相のコーティング物質１２を加熱部２０のコーティング蒸気発生チューブ４０に送ることにより、コーティング蒸気１４を円滑に生成し、且つ初期から液相に供給しなくてもよいため、設備の侵食が発生せず、ワイヤ等の固体のコーティング物質を供給する場合のコーティング物質の温度低下を防止することができる。

一方、図２に示したように、本発明の加熱装置１は、加熱部２０と連結され、供給経路上で固相のコーティング物質１０を液相のコーティング物質１２に相変化させて加熱部２０に供給するコーティング物質供給ユニット６０を含むことができる。

本発明の加熱装置１において、上記加熱部２０は、電磁誘導によるコーティング物質の加熱を可能にする電磁コイル３０と、上記電磁コイル３０の内側に、供給された液相のコーティング物質１２を加熱してコーティング蒸気１４を生成するように設置されるコーティング蒸気発生チューブ４０を含むことができる。

また、本発明の加熱装置１は、コーティング蒸気発生チューブ４０と連結され、コーティング蒸気１４を鋼板２１０に噴出（排出）させて鋼板２１０の連続コーティングを可能にするノズル開口５２を備えたコーティング蒸気ノズルチューブ５０をさらに含むことができる。

上記コーティング蒸気ノズルチューブ５０は、実際にはコーティング機構２００の関連要素であってもよい。

即ち、本発明の加熱装置１は、基本的に、電磁コイル３０、例えば、適宜のターン数で巻き取られた上部電磁コイル３２と、上部電磁コイルから適宜離隔し、適宜のターン数で巻き取られた下部電磁コイル３４で構成された電磁コイル３０に電源が印加されると、この際に発生する電磁誘導電流を用いてコーティング物質を加熱し、鋼板のコーティングに必要なコーティング蒸気１４を発生させるものである。

例えば、電磁コイル３０の内側で高周波電流の印加時に形成される電磁力によって、その内側に提供された固相のコーティング物質１０は液相のコーティング物質１２に相変化し、この液相のコーティング物質１２はコーティング蒸気発生チューブ４０の内側で加熱されながら金属蒸気であるコーティング蒸気１４として生成される。

一方、図１に示したように、電磁コイル３０の上・下部電磁コイル３２、３４には電源供給器３６が連結され、図示されてはいないが、上記電磁コイル３０には電磁コイル（高周波コイル）３０のアーク発生を遮断するための絶縁構造が設置されることができる。例えば、電磁コイルは、キャスタブルやセラミックの充填材で絶縁されるものである。

また、図１、２及び図７、８に示したように、本発明の電磁コイル３０とその内側のコーティング蒸気発生チューブ４０とその上部に連結されるノズル開口５２を備えるコーティング蒸気ノズルチューブ５０は、真空チャンバー２２０の内側に配置されることが好ましい。これは、電磁力を用いてコーティング物質を加熱する場合に相当な高熱が発生し、これにより、チューブが外部に露出する場合に汚染粒子等でアークが発生する恐れがあるためである。

図２〜図４に示したように、本発明の加熱装置１の上記コーティング物質供給ユニット６０は、コーティング蒸気発生チューブ４０又はコーティング蒸気ノズルチューブ５０のうちから選択された一つを密封状態で通過してチューブの内部に連結されるコーティング物質供給管６２を含む。

本発明のコーティング物質供給管６２は、真空チャンバー２２０の壁を貫通して、以下に詳述する図１、２及び図７、８のコーティング物質供給手段７０、１７０と連結され、初期には固相のコーティング物質１０をコーティング蒸気発生チューブ４０の内側且つ加熱部２０の加熱領域に供給する。

図面には概略的に示したが、上記コーティング物質供給管６２は、好ましくは、真空チャンバー２２０の壁とコーティング蒸気発生チューブ４０又はコーティング蒸気ノズルチューブ５０のうち一つを貫通し、且つコーティング蒸気１４の外部への漏れや外部空気のチャンバー内への流入を遮断するように密封状態で設置される。

また、上記コーティング物質供給管６２は、電磁力を用いて固相のコーティング物質１０を加熱し、相変化した液相のコーティング物質１２をコーティング蒸気１４として生成する加熱部と連結されるため、高温でも用いるのに問題のない耐熱材質で形成されることが好ましく、例えば、グラファイト材質で形成される。

図４〜図６に示したように、本発明の加熱装置１において、コーティング物質供給ユニット６０の供給管６２には、供給された固相のコーティング物質１０を一時的にストッピング（位置止め）し、電磁力による加熱によって液相のコーティング物質１２に相変化することを可能にするコーティング物質ストッピング手段を含むことができる。

図４に示したように、本発明のコーティング物質ストッピング手段は、コーティング物質供給管６２の下部に連結されるか又は一体に形成され、供給された固相のコーティング物質１０を保持（ストッピング）し、その状態で加熱によって液相のコーティング物質１２に相変化させた後、コーティング蒸気発生チューブ４０に送らせる排出管６４でもよい。

図４及び図５に示したように、上記ストッピング手段である排出管６４は、供給管６２の下部に別個の要素として連結されるか、又は一体に形成されることができる。上記コーティング物質排出管６４は、供給管６２と同様に、加熱部２０の領域に配置されるため、耐熱素材であるグラファイト中空体であればよい。

即ち、ストッピング手段である排出管６４は、供給管６２の下部の内側に挿入されるか又は一体に形成されることにより排出管の厚さ分だけ段差を形成し、供給された固相のコーティング物質１０を保持してストッピングするものである。

したがって、供給された固相のコーティング物質１０は供給管６２の内部で排出管６４の上端にかかって保持され、この状態で印加された電磁力で加熱されて液相のコーティング物質１２に相変化し（溶融され）、液相のコーティング物質１２はコーティング蒸気発生チューブ４０に排出（投入）されて加熱され続け、最終的にコーティング蒸気１４が発生し、上記コーティング蒸気が鋼板２１０の表面に蒸着されて鋼板の乾式コーティングが行われる。

しかしながら、本発明の加熱装置１において、電磁コイル３０の内側ではコーティング物質が実際には浮上―加熱される。したがって、図３に示したようにコーティング物質供給管６２のみを備えても、電磁力が印加された状態で供給された固相のコーティング物質１０は浮上―加熱されて液相のコーティング物質１２に相変化し、その後、コーティング蒸気発生チューブ４０でコーティング蒸気１４として生成されることもできる。

但し、図３に示したように、供給管６２のみを用いる場合、電磁力による浮上―加熱を具現するためには、浮上―加熱が可能な相当高い電磁力を発生させる必要がある。

したがって、最も好ましくは、図４から６に示したように、供給管６２の下部に配置されたストッピング手段である排出管６４によって、供給管に投入された後に落下する固相のコーティング物質１０を保持し、加熱による液相のコーティング物質１２を形成する。

一方、図５に示したように、本発明の加熱装置１において、供給管６２の下部にストッピング手段である排出管６４が一体に形成される場合、固相のコーティング物質１０を保持してストッピングするための、段差を形成する保持部６６を含むことが好ましい。

図５に示したように、上記供給管６２は、加熱部２０、即ち、電磁コイル３０に近接して位置する部分がグラファイト等の耐熱管６２’であり、その上部に他の供給管６２’’が連結される形をしてもよい。

例えば、上記供給管６２’’は、グラファイト材質より安価な金属管でもよい。

また、図６に示したように、別の形のストッピング手段を用いることもできる。本発明の加熱装置１において、供給管６２の下端とストッピング手段である排出管６４の上端に、係合して保持される係止爪６２ａ、６４ａを形成することにより、供給される固相のコーティング物質１０が引っかかって保持されてストッピングするようにすることもできる。

即ち、供給される固相のコーティング物質１０は、係止爪が重なる部分で保持され、加熱時（電磁力の印加時）に液相に相変化してコーティング蒸気発生チューブ４０に排出される。

一方、図６に示したように、供給管と排出管のそれぞれの係止爪６２ａ、６４ａの間に、耐熱材質でできた緩衝部材６８、即ち、緩衝リングを介在することもできる。上記緩衝リングは、供給管６２を通して落下するインゴット状の固相のコーティング物質１０の落下衝撃を緩衝することを可能にする。

次に、図１、２及び図７、８に示したように、本発明の加熱装置１において、コーティング物質供給ユニット６０は、供給管６２と連結され、固相のコーティング物質１０、即ち、インゴット（塊）状の固相のコーティング物質１０を供給管から加熱部２０に供給することを可能にするコーティング物質供給手段７０、１７０をさらに含むことができる。

図１、２のコーティング機構２００と図７、８のコーティング機構２００は鋼板２１０の進行方向が水平方向と垂直方向である点で異なるため、これに対応して、コーティング物質供給手段７０、１７０も図１、２と図７、８のように別の形でもよい。但し、図７、８のコーティング物質供給手段１７０は類似した形である。

即ち、本発明のコーティング物質供給手段は、図１、２に示したように鋼板２１０が水平方向に進行する場合のコーティング物質供給手段７０と、図７、８に示したように鋼板２１０が垂直方向に進行する場合のコーティング物質供給手段１７０に区分されることができる。

図２に示したように、本発明の一実施例のコーティング物質供給手段７０は、コーティング機構２００の真空チャンバー２２０の一側に設置された円筒体のケーシング７２を含み、上記ケーシング７２の内側には、ケーシングの上側のモータ７５が連結されて回転が可能な円形の回転供給体７６が配置される。また、上記回転供給体７６には、適宜の間隔で多数のコーティング物質収容部７４が設置される。

したがって、図１及び図２に示したように、移送手段９０のベルトコンベヤー９２から連続して適宜の間隔で供給されるインゴット状の固相のコーティング物質１０は、ケーシング７２の開口部（図示せず）から回転供給体７６の収容部７４に順次投入され、回転供給体の回転時にケーシングの底の排出口７８から供給管６２を通して加熱部２０に供給される。

一方、図７及び図８に示したように、本発明の他の実施例のコーティング機構２００は、図１、２を参照して説明したコーティング機構２００と同様に、図３〜図６を参照して上述した本発明の加熱装置１のコーティング物質供給ユニット６０、加熱部２０の電磁コイル３０とコーティング蒸気発生チューブ４０及びノズル開口５２を備えたコーティング蒸気ノズルチューブ５０を基本的に含む。

しかしながら、図１、２に示したように鋼板が水平に進行するにあたり、鋼板の幅が広がる場合は鋼板が垂れ下がる現象が発生する恐れがある。したがって、鋼板の幅が広がる場合は、図７、８に示したように鋼板を垂直方向に進行させながらコーティングすることが好ましい。

垂直方向に鋼板を進行させながらコーティング蒸気１４を蒸着して鋼板のコーティングを行う場合、垂直移送される鋼板の進行方向に合わせて、加熱部２０の電磁コイル３０が取り囲まれるコーティング蒸気発生チューブ４０と連結されるコーティング蒸気ノズルチューブ５０をノズル開口５２の方向が鋼板に対応する構造で湾曲させるか又は折り曲げさせ、固相のコーティング物質１０を図１、２とは逆に上部から下部へ落下させる方式でコーティング物質供給ユニット６０の供給管６２から加熱部２０に供給することができる。

一方、図７及び図８に示したように、本発明の他の実施例とその変形例のコーティング物質供給手段１７０は、円筒体であるハウジング１７２の内側に回転可能に設置され且つ固相のコーティング物質１０が収容されるコーティング物質収容部１７４を備える回転スタック１７６を基本的に含むことができる。

本発明の上記回転スタック１７６は、スタック自体が多重構造でもよいが、垂直方向に一体に形成されて貫通するコーティング物質収容部１７４を含む形でもよい。

即ち、図７及び図８に示したように、上記コーティング物質供給手段１７０の回転スタック１７６は、円筒状で垂直に長く伸びる形であり、内部にコーティング物質収容部１７４が形成され、ハウジング１７２の上部に形成された穴（図示せず）から投入されたインゴット状の固相のコーティング物質１０が収容部１７４に多層に積載されることができる。

したがって、真空チャンバー２２０上に設置された支持台１７３上に設置された内部空間を有するケーシング１７７に形成された固相のコーティング物質排出口１７８から所定の単位の固相のコーティング物質１０が落下すると、ケーシング１７７に水平に設置されたシリンダー１９０のロッドに備えられたプッシング具１９２は、固相のコーティング物質１０をケーシング１７７の反対側且つ供給管６２の上端の入口に移動させ、供給管６２に供給された固相のコーティング物質１０は、コーティング物質排出ユニット６０のストッピング手段である図４〜図６の排出管６４に引っかかって保持されてストッピングした状態で加熱されて液相のコーティング物質１２に相変化した後、加熱され続けてコーティング蒸気１４として生成される。

上記回転スタック１７６は、図７に示したように、モータ１７５として駆動するベルト１７９（チェーン）によってハウジング１７２上にベアリング等で組み立てられた回転軸１７１が回転して回転動作することができる。この際、回転スタックは、一定の角度で回転しながら固相のコーティング物質１０の供給管への投入を順次行う。

あるいは、上記回転スタック１７６は、図８に示したように、回転軸１７１がハウジング１７２の上部に配置されたモータ１７５と直接連結されて回転動作することができる。

即ち、図７及び図８のコーティング物質供給手段１７０は、回転スタック１７６の駆動源、及び水平動作するシリンダー１９０とプッシング具１９２の配列に差異がある。

図１、２及び図７、８に示したように、本発明の加熱装置１は、コーティング蒸気１４が供給管６２から漏れることを遮断する供給管遮断手段８０をさらに含むことができる。

例えば、本発明の供給管遮断手段８０は、図２に示したように、シリンダー等の駆動源８２によって移動可能に設置され且つ供給管６２の開口６３を遮断する移動遮断具８４を含むことができる。

あるいは、図７、８に示したように、垂直移動するシリンダー等の駆動源８２の下部に連結され、垂直な供給管６２の上端の入口を覆って遮断する遮断板８４’を含むことができる。

図２に示した移動遮断具８４は、固相のコーティング物質１０を供給管６２の内部に押して移動させる役割もし、供給管６２の開口６３を密閉する役割もする。

また、図７、８に示した遮断板８４’は、供給管６２の上端の入口（開口）を遮る役割をする。

しかしながら、本発明の場合、固相のコーティング物質１０が供給管６２の下部ストッピング手段である排出管１４に保持されて加熱されながら液相のコーティング物質１２に相変化し、排出管１４の下端の排出口から液相のコーティング物質１２がコーティング蒸気発生チューブ４０に流れ落ちて溜まりながらコーティング蒸気として生成され、投入される固相のコーティング物質１０で供給管６２又は排出管６４が詰まるため、上記移動遮断具８４や遮断板８４’がなくてもコーティング蒸気の供給管からの漏れがほぼない。

図１及び図７、８を参照すると、本発明のコーティング機構２００に備えられた加熱装置１の電磁コイル３０は、図１に示したように真空チャンバー２２０の内部に設置されるか、又は図７、８に示したように真空チャンバー２２０の外部（大気中）に設置されることもできる。

但し、電磁コイル３０が真空チャンバー２２０の外部に配置される場合は、真空チャンバー２２０の間に組み立てられる絶縁フランジ２３０（壁構造）の外側に取り囲まれるように配置されることが好ましい。上記絶縁フランジ２３０は、真空雰囲気下の加熱部２０のコーティング蒸気発生チューブ４０を取り囲み、且つ大気下に配置される電磁コイル３０の間を隔離する壁構造物であればよい。

なお、上述した本発明のコーティング機構２００に設置される加熱装置１において、固相のコーティング物質１０を液相のコーティング物質１２に円滑に相変化させるためには、図３に示したようにコーティング物質供給ユニット６０の供給管６２が単独で設置されているか又は図４〜図６に示したように供給管の下部にストッピング手段である排出管６４が設置されている場合は、供給管又は排出管の下端を加熱部の電磁コイル３０の上部電磁コイル３２と下部電磁コイル３４の間に位置させる必要がある。

例えば、下記表１、２に、印加電流、及び供給管又は排出管の下端と下部電磁コイル３４の最上部のコイル間の間隔及び発熱を数値で示した。表１は、上部電磁コイル３２のターン数（巻取数）が２、下部電磁コイル３４のターン数が５の場合を示し、表２は、上部電磁コイル３２のターン数（巻取数）が３、下部電磁コイル３４のターン数が５の場合を示したものである。

上記表１から分かるように、投入電流が３ｋＡ、供給管６２又は排出管６４の下端と下部電磁コイル３４の最上部のコイル間の間隔が０ｍｍの場合に最大で１６ｋＷの発熱量を形成する。

この発熱量は、鋼板２１０の進行速度を２００ｍｐｍ程度にしても、十分なコーティング蒸気１４の蒸着が行われることにより鋼板の円滑なコーティングが行われるようにする。

表１、２から分かるように、供給管６２又は排出管６４の下端と下部電磁コイル３４間の間隔が０ｍｍの場合に発熱量が最も大きく、また、表１の上部電磁コイル３２のターン数が２の場合よりは表２の上部電磁コイル３４のターン数が３の場合に発熱量が大きい。

なお、表１、２は、幅１５５０ｍｍ、進行速度１００ｍｐｍの鋼板２１０を基準に約２μｍのコーティング条件で亜鉛メッキする場合、初期に供給される固相のコーティング媒質１０を２．５ｋｇ程度として約１０秒（ｓｅｃ）の間隔で投入する条件で、投入された固相のコーティング媒質１０を、電磁力を用いて４００℃に加熱し、液相のコーティング媒質１２への相変化のために約４ｋＷの発熱エネルギーを投入したことを示したものである。

したがって、本発明の加熱装置１では、コーティング物質供給ユニット６０の供給管６２（図３）又は排出管６４（図４）の下端が少なくとも上部電磁コイル３２と下部電磁コイル３４の間に位置するようにすることが好ましい。

また、排出管６４の長さが長すぎると、排出管の上端に保持される供給管の内側の固相のコーティング物質１２が加熱部２０の電磁コイル３０に近接して位置しない。したがって、排出管１４は、供給管の内部に挿入され液相のコーティング物質を排出するほどの適宜の長さを有すればよい。

より好ましくは、上記コーティング物質供給ユニット６０の、グラファイト材質でできた供給管６２の厚さは、電磁表皮深さ（Ｓｋｉｎ ｄｅｐｔｈ）の０．３〜１．５倍であることが好ましい。

例えば、電磁誘導加熱時、誘導された電流が流れる表面の深さ、即ち、表皮深さで、片面の金属における表皮深さの０．３のときに効率が最も高い。したがって、シリンダー型供給管６２の場合は、管の厚さを電磁表皮深さの０．３〜１．５倍とすることが好ましい。但し、１．５倍以上の場合は電磁誘導電流の浸透が困難であるという問題がある。

また、本発明において、コーティング物質供給ユニット６０の供給管６２の外径は、加熱部２０を構成するコーティング蒸気発生チューブ４０の内径の５〜２０％であるのが好ましい。５％以下の場合は、供給管６２の発熱量が低いため、供給される固相のコーティング物質１０の相変化、即ち、液相化が困難であり、２０％以上の場合は、液相のコーティング物質１２で発生したコーティング蒸気の流れを妨げる可能性がある。

したがって、上記供給管６２の外径は、加熱部２０のコーティング蒸気発生チューブ４０の内径の５〜２０％であるのが好ましい。

上述した本発明の加熱装置１及びこれに基づくコーティング機構２００は、既存の液相のコーティング物質の供給時に発生する設備の侵食（磨耗）の問題又は固体ワイヤの供給時に発生するコーティング物質の温度低下等の問題を解消し、特に、初期に固相のコーティング物質を供給し、液相のコーティング物質に相変化した後、コーティング蒸気を発生させるため、コーティング蒸気の生成が効果的であり、究極的には、コーティング操業性や効率性を向上させる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には明らかである。

Claims (14)

1. 供給される固相のコーティング物質を加熱してコーティング対象物にコーティングされるコーティング蒸気を発生させる加熱部と、
   前記加熱部と連結され、供給される固相のコーティング物質を液相のコーティング物質に相変化させて前記加熱部に供給するコーティング物質供給ユニットと、
   を含んで構成される、加熱装置。
2. 前記加熱部は、電磁誘導によるコーティング物質の加熱を可能にする電磁コイルと、
   前記電磁コイルの内側に、液相のコーティング物質をコーティング蒸気として生成させるように設置されるコーティング蒸気発生チューブと、
   を含み、
   前記コーティング蒸気発生チューブと連結され、発生したコーティング蒸気をコーティング対象物に噴出するノズル開口を備えるコーティング蒸気ノズルチューブをさらに含んで構成される、請求項１に記載の加熱装置。
3. 前記コーティング物質供給ユニットは、固相のコーティング物質が供給され、印加された電磁力による浮上‐加熱時に固相のコーティング物質を液相のコーティング物質に相変化して排出するコーティング物質供給管、又は
   固相のコーティング物質が供給されるコーティング物質供給管と、前記コーティング物質供給管の下部に、供給された固相のコーティング物質をストッピングして加熱するときに液相のコーティング物質に相変化して排出するように設置されるコーティング物質ストッピング手段
   を含んで構成される、請求項１に記載の加熱装置。
4. 前記コーティング物質ストッピング手段は、前記コーティング物質供給管の下部に挿入され且つ供給された固相のコーティング物質を保持し、加熱時に相変化した液相のコーティング物質をコーティング蒸気発生チューブに排出する 排出管で構成される、請求項３に記載の加熱装置。
5. 前記コーティング物質ストッピング手段は、前記コーティング物質供給管の下部に一体に形成された排出管に、固相のコーティング物質を保持するように設置された保持部で構成される、請求項３に記載の加熱装置。
6. 前記コーティング物質供給管は、加熱部に配置される耐熱管を含む、請求項３に記載の加熱装置。
7. 前記コーティング物質ストッピング手段は、互いに組み立てられるコーティング物質供給管の下端と排出管の上端に係合して保持され且つ固相のコーティング物質を保持するように設置された係止爪で構成される、請求項３に記載の加熱装置。
8. 前記コーティング物質供給ユニットは、コーティング物質供給管と連結され、固相のコーティング物質を供給管に順次供給するコーティング物質供給手段をさらに含む、請求項３に記載の加熱装置。
9. 前記コーティング物質供給手段は、
   ケーシングの内側に回転可能に設置され且つ供給された固相のコーティング物質が順次収容される一つ以上のコーティング物質収容部を備える回転供給体と、
   前記ケーシングの底に固相のコーティング物質を前記供給管に順次供給するように設置される排出口と、
   を含んで構成される、請求項８に記載の加熱装置。
10. 前記コーティング物質供給手段は、
    ハウジングの内側に回転可能に設置され且つ固相のコーティング物質が多層に収容されるコーティング物質収容部を備える回転スタックと、
    前記ハウジングの下部に固相のコーティング物質を供給管に供給するシリンダーが水平連結され、供給管と連通するケーシングと、
    を含んで構成される、請求項８に記載の加熱装置。
11. 前記コーティング物質供給管の入口を覆うか又は供給管に形成された開口部を遮る供給管遮断手段をさらに含む、請求項３に記載の加熱装置。
12. 前記コーティング物質供給ユニットのコーティング物質供給管の下端、又は供給管の下部に設置される排出管の下端は、加熱部に備えられた上・下部電磁コイルの間に位置する、請求項３に記載の加熱装置。
13. 請求項１から１２のいずれか一項に記載の加熱装置と、
    前記加熱装置の全体又は一部を取り囲み、且つ真空状態でコーティング対象物が通過し、前記加熱装置で発生したコーティング蒸気がコーティングされる真空チャンバーと、
    を含んで構成される加熱装置を含む、コーティング機構。
14. 前記真空チャンバーを通過するコーティング対象物は鋼板からなり、前記加熱装置と真空チャンバーは鋼板が水平又は垂直移送されながらコーティングが可能となるように配列される、請求項１３に記載のコーティング機構。

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