JPS61183887A - 融解金属への熱エネルギ供給方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、容器内の融解状態にある金属またはＭ解金属
と同様なものの融解状態を電気抵抗加熱によって維持す
る方法に関するものであり、特に融解金属または融解金
属と同様の導電性流体への熱エネルギ供給方法に関する
ものである。

（従来の技術） 融解金属にエネルギを供給するために電気抵抗素子を用
いることは従来より知られており、この電気抵抗素子は
原理的に見て２つの異なった方法で配置される。すなわ
ち、一方の方法は融解金属の表面の上方に電気抵抗素子
を配置する方法であり、他方の方法は融解金属に部分的
に浸されたチューブまたは他のスリーブ状の本体内に電
気抵抗素子を配置する方法である。この電気抵抗素子に
使用される一般的な物質は、例えば、炭化ケイ素。

グラファイトおよびモリブデン−シリコンであり、クロ
ムとニッケルおよび鉄とアルミニウムの合金も使用され
る。

他の融解金属に熱エネルギを供給する方法は、融解金属
に部分的に浸された有底のチューブまたは他のスリーブ
状の本体内に、好ましくは棒状に形成された電気抵抗素
子を配置する方法であるが、この方法ではチューブまた
は他のスリーブ状の本体と電気抵抗素子との間には電気
的接触はないものである。したがって、この方法で【よ
、熱は電気抵抗素子から放熱されてチューブまたは他の
スリーブ状の本体に伝達され、さらに融解金属に伝達さ
れる。

（発明が解決しようとする問題点） 融解金属の表面の上方に電気抵抗素子を配置する方法に
よれば、電気抵抗素子からの放熱による熱エネルギは融
解金属表面上から融解金属に伝達される。したがって融
解金属の容器それ自体の寸法設計にあたって、熱エネル
ギの伝達および実際の製造工程に必要とされるスペース
の双方について考虞する必要がある。このことはまた融
解金属を収容する容器の容積が製造工程それ自体に必要
とされるよりもかなり人きくなるという結果を招来する
。そのため、例えば上方加熱メッキ類（ｔ。

ｐ　ｈｅａｔｅｄ　ｇａｌｖａｎｉｚｉｎｇ　ｆｕｒｎ
ａｃｅｓ　）のような高価な設備が必要になる問題があ
る。この方法の他の問題点は、電気抵抗素子は金属浴か
らの金属のはねに対し抵抗力が弱いことである。そして
この金属のはねから電気抵抗素子を保護しようとすれば
、電気抵抗素子から金属浴への熱の伝達が悪くなること
である。

融解金属に部分的に浸されたチューブまたは他のスリー
ブ状の本体内に電気抵抗素子を配置する方法は、例えば
、米国特許第１０２７１６３号および第４１３２８８６
号に開示されている。チューブまたは他のスリーブ状の
本体は種々の物質より製造される。

チューブまたは他のスリーブ状の本体が金属合金から形
成されると、チューブまたは他のスリーブ状の本体の温
度上昇は比較的低レベルに制限されるか、さもなければ
有効に利用される電気抵抗素子からのエネルギの伝達量
が減少する。金属合金からなる本体の他の問題点は、例
えば、亜鉛またはアルミニウムのような融解金属に対し
て金属合金は耐食性や抵抗力が弱いことである。チュー
ブまたは他のスリーブ状の本体が、例えば亜鉛、炭化ケ
イ素、窒化ケイ素または窒化アルミニウムを主成分とす
る物質から形成されるときは、本体は耐熱性及び融解金
属に対する耐食性を有することになる。しかしながら、
実際には前述の物質を用いて、満足できる耐性を有する
チューブまたは他のスリーブ状の本体を製造することは
難しい。このことは、とりわけ、融解金属に接するチュ
ーブまたは他のスリーブ状の本体の外表面が酸素にさら
されるため、本体の外表面および該外表面と接する融解
金属又はこれらのいずれか一方が酸化するという事実が
あるからである。このように形成された酸化物の層は熱
絶縁効果を有するため、伝達されるエネルギ吊が減少す
るという問題点がある。またこのようなチューブまたは
他のスリーブ状の本体は、温度変化許容範囲が狭いこと
である。

（問題点を解決するための手段） 本発明は前記問題点を解決した、金属浴または金属浴と
同様の伝導性の流体に熱エネルギを供給する新規な方法
およびその加熱素子を提供することを目的とするもので
あって、電気抵抗加熱による融解金属または融解金属と
同様の導電性流体１゜１１への熱エネルギ供給方法にお
いて、導電性物質よりなる端部部材５，１５と、電気抵
抗物質よりなる比較的長い中央部材３．１３と、少なく
とも該中央部材３，１３を被覆する電気絶縁性、熱伝導
性及び前記流体１．１１に対する耐食性を有する被覆部
４，１４とを具備してなる少なくとも１つの長尺状発熱
体を有する加熱素子を、融解金属または融解金属と同様
の導電性流体１．１１に部分的に挿入し、該流体１．１
１から突出している前記加熱素子の前記端部部材５．１
５を電源に接続することにより前記加熱素子の前記中央
部材３．１３に生じる熱エネルギを前記流体１．１１に
伝達する。

（作用） 本発明によれば、融解金属または融解金属と同様の導電
性流体に加熱素子を部分的に浸すので容器の容積を小さ
くすることができる。

また、被覆部４，１４は電気絶縁性及び熱伝導性の優れ
た物質より形成されるため、熱エネルギの伝達量を増す
ことができるとともに、被覆部４゜１４は融解金属また
は融解金属と同様な導電性の流体に対し耐食性を有して
いるので、酸化現象が排斥され、熱エネルギの伝達量の
減少を防止できる。

（実施例）・ 以下、図面に基いて本発明の詳細な説明する。

第１図においては、１は例えば、亜鉛またはアルイミニ
ウムの金属浴、２は金属浴の表面である。

加熱素子を構成する長尺状発熱体は、比較的大ぎな電気
抵抗を示す炭化ケイ素からなるコア又は中央部材３を有
しており、加熱素子は金属浴１に浸される。炭化ケイ素
からなるロンド又は中央部材３の両端には端部部材５が
それぞれ設けられている。これらの端部部材５も中央部
材３と同様に炭化ケイ素からなるものであるが、この炭
化ケイ素は良好な電気的導体となる結晶構造を有してい
る。

尚この２つの端部部材５は加熱素子の冷却端部と呼ばれ
るものである。中央部材３の全体と冷却端部を構成する
端部部材５の一部分は酸化アルミニウムと酸化ケイ素を
主成分とする被覆部４でそれぞれ被覆されている。上側
の端部部材５の冷却端６は図示しない電源に接続される
。中央部材３を含む部分が加熱素子の加熱領域を構成し
ている。

加熱素子が図示しない電源に接続されると、加熱素子の
下側の端部部材５と図示しない容器との間で金属浴１を
通る電気的接続が確立される。したがって、加熱素子の
２つの端部部材５．５の間に一定の電圧差が生じること
となる。被覆部４が液体状の金属に対して電気的絶縁を
形成しているため、この電圧差は加熱素子の大きな電気
抵抗を示す加熱領域で熱エネルギに変換される。

第２図及び第３図は本発明の他の実施例であり、同図に
おいて、例えば１１は亜鉛またはアルミニウムの金属浴
、１２は金属浴の表面である。棒状のアーム即ち中央部
材１３は抵抗値の高い電気抵抗物質からなり、この実施
例では電気抵抗物質として炭化ケイ素が使用されている
。そし、て端部部材１５は、本実施例では良好な導電体
となる結晶構造を有する炭化ケイ素からなる。これら２
本又は３本の中央部材１３は接続部材１６によって電気
的に連結されている。この実施例では、接続部材１６は
端部部材１５と同じ物質からなる。また被覆部１４は、
ここでは酸化アルミニウムと酸化ケイ素を主成分として
おり、加熱素子の金属浴１１に侵される中央部材１３及
び接続部材１６の全体と、金属浴１１から突出している
端部部材１５の一部分を被覆している。第２図および第
３図に示される実施例では、各端部部材１５の金属浴１
１に沈んでいる部分と金属浴１１の表面かられずかに上
の部分が被覆部１４で被覆されている。

第２図および第３図では、図示しない電源に金属浴１１
から突出している端部部材１５が接続されている。加熱
素子の加熱領域は、図示のように、電気抵抗物質からな
る中央部材１３からなる。

なお、上記実施例において、加熱素子の中央部材３，１
３の電気抵抗物質は一般的な種類のものを用いることが
できるが、好ましくはグラファイトまたは炭化ケイ素を
主成分とする半導体材料からなることが好ましい。また
棒状のアーム即ち中央部材３，１３の端部部材５，１５
は、主として高い導電性を有し、通常の状態で抵抗力を
有する物質からなる。被覆部１４は、原理的には大きな
電気絶縁性を有するとともに良好な熱伝導性を有し、さ
らに広い温度変化許容範囲、広い温度許容範囲および金
属浴に対する大きな耐食性を示す物質よりなる。このよ
うな物質としては、金Ｒ酸化物および半金属またはこれ
らの何れか一方よりなる物質が適当であり、金属酸化物
は酸化アルミニウム、酸化ジリコニウム、酸化ケイ素お
よび酸化マグネシウムのうら２つまたはそれ以上の混合
物であることが好ましい。２つまたは３つの棒状のアー
ム即ち中央部材１３を連結する接続部材１６の材料は、
電気抵抗物質、例えば、中央部材１３と同じ物質を用い
るか、または導電性の大きい物質、例えば加熱素子の端
部部材１５と同じ物質を用いることができる。加熱素子
は、被覆部１４で被覆された中央部材１３の上側の端部
部材５．１５のみが金属浴１．１１から一部レベルだけ
突出するように金属浴に浸される。金属浴から突出して
いる加熱素子の端部部材５．１５が電源に接続されると
、被覆された電気抵抗物質を主要構成要素とする加熱素
子の沈んだ部分が加熱素子の加熱領域を形成する。この
ような加熱素子により、金属浴１．１１に直接に熱エネ
ルギが伝達供給される。

（発明の効果） 以上のように、本発明によれば容器の容積を実際の製造
工程に必要とされるよりも大きくすることなく、融解金
属または融解金属と同様に導電性の流体へ熱エネルギを
供給することができるとともに、熱伝導性に優れた熱エ
ネルギ供給方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は金属浴に部分的に浸された加熱素子の断面図、
第２図は金属浴に部分的に浸された、２つの発熱体を有
する加熱素子の断面図、第３図は金属浴に部分的に浸さ
れた、３つの発熱体を有する加熱素子の断面図である。 １．１１・・・金属浴、２，１２・・・金属浴の表面、
３．１３・・・中央部材、４．１４・・・被覆部、５，
１５・・・端部部材、１６・・・接続部材。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）電気抵抗加熱による融解金属または融解金属と同
   様の導電性流体１、１１への熱エネルギ供給方法におい
   て、 導電性物質よりなる端部部材５、１５と、電気抵抗物質
   よりなる比較的長い中央部材３、１３と、少なくとも該
   中央部材３、１３を被覆する電気絶縁性、熱伝導性及び
   前記流体１、１１に対する耐食性を有する被覆部４、１
   ４とを具備してなる少なくとも１つの長尺状発熱体を有
   する加熱素子を、融解金属または融解金属と同様の導電
   性流体１、１１に部分的に挿入し、該流体１、１１から
   突出している前記加熱素子の前記端部部材５、１５を電
   源に接続することにより前記加熱素子の前記中央部材３
   、１３に生じる熱エネルギを前記流体１、１１に伝達す
   ることを特徴とする融解金属または融解金属と同様の導
   電性流体への熱エネルギ供給方法。
2. （２）前記加熱素子は、公知の電気抵抗物質からなる中
   央部材３と、該中央部材３の両端に接する良好な導電性
   を示す物質よりなる端部部材５と、すくなくとも前記中
   央部材３を被覆する電気絶縁性、熱伝導性及び前記流体
   １、１１に対する耐食性を有する１またはそれ以上の金
   属酸化物および半金属またはこれらの一方よりなる被覆
   部４とを具備してなる１個の長尺状発熱体からなること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の熱エネルギ供
   給方法。
3. （３）前記加熱素子は、２個または３個の長尺状発熱体
   を有し、前記各長尺状発熱体は良好な導電性を示す物質
   からなる複数の端部部材１５と、電気抵抗物質からなる
   複数の中央部材１３とを具備し、 前記複数の中央部材の端部は導電性の良い物質からなる
   接続部材１６によって連結され、前記流体１１に沈めら
   れる前記複数の中央部材１３および接続部材１６は少な
   くとも１種または数種の合金および半金属またはこれら
   の一方からなる電気絶縁性、熱伝導性及び前記流体１１
   に対する耐食性を有する被覆部１４で被覆されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の熱エネルギ
   供給方法。
4. （４）前記被覆部４、１４は酸化アルミニウム、酸化ジ
   リコニウム、酸化ケイ素および酸化マグネシウムのうち
   の２またはそれ以上からなる混合物を主成分とすること
   を特徴とする特許請求の範囲第２項または第３項に記載
   の熱エネルギ供給方法。
5. （５）良好な導電性を有する物質からなる前記端部部材
   ５、１５の一部分が前記被覆部４、１４で被覆されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２項第３項又は第
   ４項に記載の熱エネルギ供給方法。