KR101893603B1

KR101893603B1 - 도전성 금속의 구동 방법 및 구동 장치

Info

Publication number: KR101893603B1
Application number: KR1020177014704A
Authority: KR
Inventors: 겐조 다카하시
Original assignee: 겐조 다카하시
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2015-12-14
Publication date: 2018-08-31
Also published as: KR20170091098A; EP3238853A4; CN107107170A; CA2971551A1; EP3238853A1; AU2015368856B2; US20180087840A1; CA2971551C; EP3238853B1; US10488113B2; NZ732590A; CN107107170B; AU2015368856A1; JP5948405B1; JP2016124001A; WO2016104228A1

Abstract

소비 전력, 발열이 적고, 관리가 용이하고, 열의 영향을 받기 어려운 도전성 금속의 용해 방법, 용해로를 제공한다. 용해로 본체의 도전성 금속을 수납하는 용해실의 내표면에 노출된 상태로 설치한 제 1 전극과 상기 제 1 전극보다 아래쪽에 설치한 제 2 전극 간에 상기 용해실에 수납한 도전성 금속의 용탕을 통하여 세로 방향으로 직류 전류를 흐르게 하고, 또한 상기 용해로의 외부로부터 상기 용해실의 중심을 향하여, 또는 상기 용해실의 중심으로부터 상기 용해로의 외부를 향하여 방사 형상으로 자기장을 걸고, 상기 직류 전류와 상기 자기장의 교차에 기인하는 전자력에 의해 상기 용해실 중의 상기 용탕에 세로축의 주위로 회전하는 회전력을 부여하고, 상기 회전력에 의하여 상기 용탕을 회전시켜서 상기 용탕을 상기 용해실과 상기 용해실이 부설된 지지로와의 사이에 설치한 구획판의 출구 개구로부터 상기 지지로 내로 배출시키고, 또한 상기 지지로 중의 용탕을 상기 구획판의 입구 개구로부터 흡인한다.

Description

도전성 금속의 구동 방법 및 구동 장치{METHOD AND DEVICE FOR DRIVING CONDUCTIVE METAL}

본 발명은 도전성 금속(비철 금속 및 철)의 구동 방법 및 구동 장치에 관한 것으로, 예를 들면, Al, Cu, Zn, 또는 이들 중의 적어도 2개의 합금, 또는 Mg 합금 등의 전도체(도전체) 등의 비철 금속, 또는 철 금속 등의 도전성 금속을 용해하는 구동 방법 및 구동 장치에 관한 것이다.

도전성 금속을 용해하는 것으로서, 예를 들면, 본 발명자는 앞서 일본국 특허출원 제2013-090729호(선원)에 개시된 것 등을 제안하였다. 본 발명자는 이러한 선원 등의 발명보다 우수한 발명 또는 선원의 발명과 다른 구조의 보다 우수한 발명 등을 안출하기 위해 주야로 사고를 거듭하고 있다.

본 발명은 상기의 본 발명자의 독자적 노력에 의해 이루어진 것으로, 그 목적은 보다 우수한 도전성 금속의 구동 방법(driving method) 및 용해로(melting furnace)를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시 형태의 도전성 금속의 구동 방법(driving method)은, 용해로 본체의 도전성 금속을 수납하는 용해실의 내표면에 노출된 상태로 설치한 제 1 전극과 상기 제 1 전극보다 아래쪽에 설치한 제 2 전극 간에 상기 용해실에 수납한 도전성 금속의 용탕을 통하여 세로 방향으로 직류 전류를 흐르게 하고, 또한 상기 용해로의 외부로부터 상기 용해실의 중심을 향하여 또는 상기 용해실의 중심으로부터 상기 용해로의 외부를 향하여 방사 형상으로 자기장을 걸고, 상기 직류 전류와 상기 자기장의 교차에 기인하는 전자력에 의해 상기 용해실 중의 상기 용탕에 세로축의 주위로 회전하는 회전력을 부여하고, 상기 회전력에 의하여 상기 용탕을 회전시켜서 상기 용탕을 상기 용해실과 상기 용해실이 부설된 지지로와의 사이에 설치한 구획판의 출구 개구로부터 상기 지지로 내로 배출시키고, 또한 상기 지지로 중의 용탕을 상기 구획판의 입구 개구로부터 흡인하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 형태의 도전성 금속의 용해로(melting furnace)는,

도전성 금속의 용탕을 지지하는 지지로에 부설되는 용해로로서, 용해로 본체와 자기장 장치를 가지고,

상기 용해로 본체는 지지로와 연통하는 용해실과 상기 용해실 내에 설치된 구획판을 가지고, 상기 용해실은 상기 구획판의 출구 개구와 입구 개구를 통하여 상기 지지로와 연통하고,

상기 용해로 본체는 상기 용해실에 수납한 도전성 금속의 용탕을 통하여 세로 방향으로 직류 전류를 흐르게 하는 제 1 전극과 상기 제 1 전극보다 아래쪽에 설치한 제 2 전극을 가지고,

상기 자기장 장치는 영구 자석에 의하여 구성되고, 상기 용해로의 외부 주위로부터 상기 용해실의 중심을 향하여 또는 상기 용해실의 중심으로부터 상기 용해로의 외부를 향하여 방사 형상으로 자기장을 걸고, 상기 직류 전류와 상기 자기장의 교차에 기인하는 전자력에 의해 상기 용해실 중의 상기 용탕에 세로축의 주위로 회전시키는 회전력을 부여하여 회전시키고, 상기 용해실 중의 상기 용탕을 상기 구획판의 상기 출구 개구로부터 상기 용해로가 부설된 지지로 내로 배출시키고, 또한 상기 지지로 중의 용탕을 상기 구획판의 상기 입구 개구로부터 상기 용해실로 흡인시키는 것으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태의 도전성 금속의 용해로의 평면 설명도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 종단 설명도이다.
도 3은 구획판의 설명도이다.
도 4(a), 도 4(b) 및 도 4(c)는 상부 전극부 및 하부 전극부의 개념을 도시한 평면 설명도 및 측면 설명도이다.
도 5(a) 및 도 5(b)는 상부 전극부의 다른 실시 형태의 개념을 도시한 평면 설명도 및 측면 설명도이다.
도 6(a) 및 도 6(b)는 하부 전극부의 다른 실시 형태의 개념을 도시한 평면 설명도 및 측면 설명도이다.
도 7은 상부 전극부의 주요부를 도시한 종단 설명도이다.
도 8은 하부 전극부의 주요부를 도시한 종단 설명도이다.
도 9(a), 도 9(b) 및 도 9(c)는 자력선, 전류, 전자력을 설명하기 위한 평면 설명도 및 종단 설명도이다.
도 10(a) 및 도 10(b)는 용해로 본체의 다른 실시 형태의 평면 설명도 및 종단 설명도이다.

도 1은 지지로(메인 배스(main bath))(2)에 부설된 본 발명의 제 1 실시 형태의 도전성 금속 용해로(용해로)(1)의 횡단 설명도이고, 도 2는 종단 설명도이다. 도 1은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ선에 따라 절단된 설명도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따라 절단된 설명도이다.

즉, 이러한 실시 형태의 용해로(1)는, 특히 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 지지로(메인 배스)(2)에 부설되고, 도전성 금속(비철 금속 및 철 금속)을 용해하여 상기 지지로(2)로 이송하는 것으로서 사용된다. 즉, 이러한 용해로(1)는, 예를 들면, Al, Cu, Zn, 또는 이들 중의 적어도 2개의 합금, 또는 Mg 합금 등의 전도체(도전체) 등의 비철 금속, 또는 철 금속 등의 도전성 금속을 용해하고, 지지로(2)로 이송하는 것으로서 사용될 수 있다.

즉, 상기 용해로(1)는, 특히 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 대용량의 메인 배스(2)에 연통 상태로 연결되어 사용된다. 즉, 이러한 용해로(1)는 자기 내부의 용탕(M)을 강제적으로 예를 들면, 도 1에서 쇄선으로 도시된 바와 같이, 반시계 방향으로 회전시켜서 용탕(M)을 메인 배스(2)로 이송(배출)하고, 이와 동시에, 용탕(M)을 메인 배스(2)로부터 흡인(끌어들임)한다. 이들의 동작 중에 있어서, 회전 중의 용탕(M) 내로 외부 위쪽으로부터 도전성 금속의 원료를 투입하고, 회전하는 용탕(M) 내로 확실하게 흡인하여 효율적으로 용해한다. 즉, 용탕(M)의 상기 회전을 가급적 강력한 와류로 하고, 이러한 와류 내에 투입한 도전성 금속의 원료로서, 예를 들면, 알루미늄의 절분(切粉)을(즉, 중량이 작고 용탕 내에 가라앉기 어려운 것이어도) 확실하게 흡인하여 고효율로 절분의 용해가 이루어지도록 한다.

상기와 같이, 용탕(M)을 구동하는 힘은 플레밍의 왼손 법칙에 따른 전자력에 의한 것이다. 즉, 특히 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 용탕(M) 내에 도 2에서 세로 방향으로 전류(I)를 흐르게 하고, 가로 방향으로 예를 들면 주위로부터 중심을 향하여 역방사 형상으로(또는 이것과는 반대로 중심으로부터 주위를 향하여 방사 형상으로) 자력선(ML)을 움직인다. 이에 따라, 특히 도 9(c)로부터 알 수 있는 바와 같이, 전류(I)와 자력선(ML)의 교차에 의해 발생하는 플레밍의 왼손 법칙에 의한 전자력(F1, F2, ㆍㆍㆍ)이 발생하고, 이들의 전자력(F1, F2, ㆍㆍㆍFN)이 합성되어 도 1에서 반시계 방향의 1개의 합성력(RF)으로 되고, 용탕(M)을 구동한다. 또한, 후술하는 자기장 장치(19)의 자화의 방향이 도 1과는 반대인 경우에는, 상기 합성력은 도 1에서 시계 방향의 것으로 된다.

이하, 본 발명의 실시 형태의 용해로(1)를 상세히 설명한다.

특히, 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 메인 배스(2)에 용해로(1)가 부설 상태로 설치된다. 메인 배스(2)의 내부(2A)와 용해로(1)의 내부(용해실)(1A)는 메인 배스(2)의 측벽(2B)에 뚫린 개구(2C)를 통하여 연통한다.

보다 상세하게는, 상기 측벽(2B)에 용해로(1)의 용해로 본체(5)가 연통 상태로 부착된다. 이러한 용해로 본체(5)는 내화재에 의하여 구성되고, 특히, 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 횡단면이 U자 형상 또는 반원 형상으로 되어 있다. 이러한 용해실(1A)의 내부에 구획판으로서의 낙하보(drop weir)(7)가 설치된다. 이러한 낙하보(7)는 용해로 본체(5)의 내부에 액밀 상태로 끼워 넣어진 것이고, 적절히 착탈 가능하게 되어 있다. 즉, 사용에 의해 마모된 경우에는 용이하게 교환할 수 있게 된다. 이러한 낙하보(7)는, 도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 2개의 노치를 가지고, 1개는 입구(7A)이고, 또 1개는 출구(7B)이다. 이에 따라, 상기와 같이, 메인 배스(2)의 내부(2A)와 용해로 본체(5)의 내부인 상기 용해실(1A)이 메인 배스(2)의 개구(2C)와 낙하보(7)의 입구(7A), 출구(7B)를 통하여 서로 연통한다. 즉, 상기 합성력(RF)에 의해 용탕(M)이 회전 구동되는 것에 동반하여, 메인 배스(2) 중의 용탕(M)은 낙하보(7)의 입구(7A)로부터 용해로 본체(5)의 용해실(1A)로 유입되고(흡인되고), 출구(7B)로부터 메인 배스(2)로 되돌아가도록(배출하도록) 흐르게 된다.

상기 용해로 본체(5)는 측부 단열재(9)를 사이에 두고 비자성재 금속판제의 고정판(10)에 의해 상기 메인 배스(2)의 측벽(2B)의 외측에 고정된다. 또한, 후술하는 바와 같이, 상기 용해로 본체(5)에는 상부 전극부(14)가 설치된다(도 2).

또한, 상기 고정판(10)의 주위에는, 특히 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 영구 자석 장치에 의한 자기장 장치(19)가 설치된다. 이러한 자기장 장치(19)는 용해로 본체(5)의 용해실(1A)의 주위를 U자 형상 또는 반원 형상으로 둘러싸도록 구성된다. 이러한 자기장 장치(19)는 내측을 N극, 외측을 S극으로 자화한다. 이에 따라, 용탕(M)은 도 1에서 반시계 방향으로 구동된다. 자기장 장치(19)의 자화 방향은 반대이어도 좋고, 이 경우에는 상기와 같이 용탕(M)은 시계 방향으로 구동된다.

상기 용해로 본체(5), 단열재(9), 고정판(10) 및 자기장 장치(19)는 그들의 하측에 있어서 지지부(21)에 의하여 마루(F) 상에 지지된다. 이러한 지지부(21)는, 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 비자성재로 제조된 케이스(26)를 가지고, 이러한 케이스(26) 내에는 저부 단열재(24)가 수납된다. 또한, 이러한 저부 단열재(24)에 의하여 앞서 간단히 서술한 상부 전극부(14)에 대응하는 하부 전극부(15)가 덮여 있다. 상기 상부 전극부(14)와 상기 하부 전극부(15)는 배선(17)에 의해 전원(16)에 접속되고, 이들 전극부(14, 15) 간에 용탕(M)을 통하여 전류가 흐른다. 이러한 전원(16)은 적어도 직류 전류를 흐르게 할 수 있고, 전류값의 조절 외에 극성의 전환도 가능하게 된다.

상기 상부 전극부(14) 및 상기 하부 전극부(15)를 상세히 설명한다. 본 발명과 같은 용해로 시스템에 있어서는, 일반적으로 각 부재에 고온 대책을 실시할 필요가 있다. 예를 들면, 도전성 금속으로서 알루미늄을 용해하는 경우에, 용해로 본체(5)는 알루미늄의 용해 온도에 따라 수백도에 도달한다. 이 때문에, 본 발명의 실시 형태에서는 이러한 용해로 본체(5) 근처에 설치하는 전극이나 배선에 대하여 본 발명 특유의 특별한 연구를 하고 있다.

즉, 우선 상기 전원(16)에 접속되는 상기 상부 전극부(14) 및 상기 하부 전극부(15)의 전극의 구조에 대하여 상세히 설명한다. 이들의 전극은 후술하는 실시 형태와 같이 용해로 본체(5)와는 별개체의 것으로서 설치할 수도 있지만, 이하 설명하는 이러한 실시 형태에서는 용해로 본체(5)를 전극이 일체로 만들어 넣어진 일체 구조의 것으로서 구성한다. 즉, 용해로 본체(5) 자체의 일부, 즉, 측벽 및 저벽에 전극이 일체적으로 만들어 넣어져 있다. 다만, 후술하는 바와 같이, 용해로 본체(5)에 있어서, 상부 전극 본체(14a)와 하부 전극 본체(15a)는 그들 사이의 중앙 부분(비도전성 내화물)에 의하여 서로 절연된다. 즉, 용해로 본체(5)는 상부 전극 본체(14a)(도전성 내화물), 중앙 부분(비도전성 내화물), 하부 전극 본체(15a)(도전성 내화물)가 연속하여 일체로 만들어진 구조로 되어 있다.

보다 상세하게, 도 4(a), 도 4(b) 및 도 4(c)는 상기 상부 전극부(14) 및 상기 하부 전극부(15), 즉, 용해로 본체(5)와 그곳에 만들어 넣어진 전극을 도시한 개념적인 평면 설명도 및 종단 설명도이다. 즉, 도 4(a)는 후술하는 상부 전극 본체(14a)의 평면 형상을 용이하게 파악하게 하기 위해, 상부 전극 본체(14a)만을 표시한다. 또한, 도 4(b)는 마찬가지로 후술하는 하부 전극 본체(15a)의 평면 형상을 용이하게 파악하기 위해, 하부 전극 본체(15a)만을 표시한다. 도 4(c)는 도 4(a)의 c1-c1선 및 도 4(b)의 c2-c2선에 따른 종단면에 상당하는 설명도이다. 이러한 도 4(c)로부터 알 수 있는 바와 같이, 용해로 본체(5)의 상부에 상부 전극 본체(14a)가, 하부에 하부 전극 본체(15a)가 일체적으로 만들어 넣어져 있다. 즉, 용해로 본체(5)는 열팽창률이 매우 작은 비도전성 재료의 내화물에 의하여 만들어져 있지만, 그 일부가 도전성을 띠는 상부 전극 본체(14a)와 하부 전극 본체(15a)로서 만들어져 있다. 이러한 제조 방법으로서는 각종 기술을 이용할 수 있지만, 예를 들면, 소결 등의 기술을 이용할 수 있다. 또한, 상부 전극 본체(44a) 및 하부 전극 본체(45a)의 전기 저항은 용탕(M)의 전기 저항보다 큰 것으로 한다. 다만, 반드시 상부 전극 본체(44a) 및 하부 전극 본체(45a)의 전기 저항은 용탕(M)의 전기 저항보다 크지 않아도 좋다. 이 경우에는, 상기 상부 전극부(14)에 대하여 보면, 전류(I)는 후술하는 도 7의 경로는 아니고, 상부 전극 본체(14a)의 하단의 중앙 부분(비도전성 내화물)과 연결되는 부분으로부터 용탕(M) 내로 흘러 들어가게 된다.

또한, 상기 상부 전극 본체(14a)는 도 4(a)와 같은 평면적으로 U자 형상은 아니고, 도 5(a) 및 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 용해로 본체(5)의 내벽의 일부를 부분적으로 상하로 세로로 긴 선 형상의 전극의 것으로서 일체로 만들어 넣을 수도 있고, 또는 별개체의 전극을 매립할 수도 있다. 상부 전극 본체(14a)는 이상으로 설명한 구성에 한정하는 것은 아니고, 요컨대, 내부의 용탕(M)에 전기적으로 접하면 좋은 것으로, 이러한 취지를 만족하는 것이면 좋고, 임의의 형상, 구성이 채택될 수 있다.

또한, 상기 하부 전극 본체(15a)의 평면 형상은 도 6(a) 및 도 6(b)에 각각 개념을 도시한 구성으로 할 수도 있다. 하부 전극 본체(15a)의 평면 형상은 도 4(b), 도 6(a) 및 도 6(b)의 형상에 한정하는 것은 아니고, 요컨대, 내부의 용탕(M)에 전기적으로 접하면 좋은 것으로, 이러한 취지를 만족하는 범위에서 임의의 형상, 구성이 채택될 수 있다.

상기 상부 전극부(14)의 상세는 도 7에 도시된다. 도 7은 도 2, 도 4(c)의 일부를 확대하여 도시한 도면이다. 이러한 실시 형태는 온도가 수백도가 된 경우에도 열팽창률이 매우 작은 용해로 본체(5)와 열팽창률이 큰 접속 금구 등의 접속 상태가 확실히 유지되고, 양자의 도통이 정확히 유지되도록 한 것이다. 보다 상세하게는, 도 7에 도시된 바와 같이, 용해로 본체(5)의 상부 전극 본체(14a)의 상단부에 위쪽만이 개구한 홈 형상(트렌치(trench) 형상)의 저융점 합금의 풀(pool)(14b)을 형성한다. 이러한 풀(14b)에 용탕(M)보다 용융 온도가 낮은 저융점 합금(22)과 동제(銅製)의 전극 부품(23)의 하부(23a)를 수납한다. 이러한 전극 부품(23)은 하부(23a)와 상부(23b)를 가지고, 종단면이 대략 T자 형상인 것으로서 구성된다. 사용 상태의 고온 시에 있어서, 저융점 합금(22)은 상기 풀(14b) 내에서 액체로 되어 상부 전극 본체(14a)와 상기 상부(23b)의 전기적인 도통을 확실히 유지한다. 또한, 비사용 상태의 저온 시에 상기 저융점 합금(22)은 상기 풀(14b) 내에 있어서, 풀(14b)과 하부(23a)의 사이를 메우도록 고체화한다. 상기 전극 부품(23)의 상부(23b)의 하면과 상기 상부 전극 본체(14a)의 상면의 사이에는 단열판(25)을 개재시킨다. 상기 상부(23b)에 접속 금구(28)를 볼트(27)로 고정하고, 이러한 접속 금구(28)에 상기 배선(17)을 볼트(29)로 고정한다.

이러한 구성에 따르면, 앞서 간단히 서술하였지만, 사용 시의 고온 시에 있어서, 용해로 본체(5)(상부 전극 본체(14a))가 거의 팽창하지 않고, 전극 부품(23) 등만이 팽창하여도 양자의 전기적인 접속 상태는 용해한 저융점 합금(22)에 의하여 양호하게 유지되고, 실제의 사용에 전혀 지장을 초래하지 않는다.

다음으로, 하부 전극부(15)에 대하여 설명한다. 도 8은 도 2, 도 4(c)의 일부를 확대하여 도시한 것이다. 이러한 실시 형태는 온도가 수백도가 된 경우에도 열팽창률이 매우 작은 용해로 본체(5)와 열팽창률이 큰 접속 금구 등의 접속 상태가 확실히 유지되어, 양자의 도통이 정확히 유지되도록 한 것이다. 보다 상세하게는, 도 8에 도시된 바와 같이, 용해로 본체(5)의 저부의 하부 전극 본체(15a)의 하면에 동제의 케이스(31)가 설치된다. 이러한 케이스(31) 내에는 다수의 도전성재로 제조된 볼(32, 32, ㆍㆍㆍ)이 수납된다. 이러한 케이스(31)의 하부에는 케이블(34)이 접속된다. 이러한 케이블(34)은 전원용의 상기 배선(17)에 접속된다. 이에 따라, 하부 전극 본체(15a), 볼(32), 케이스(31), 케이블(34), 배선(17), 전원(16)의 전기 경로가 확보된다. 그리고, 이러한 구성에 있어서, 장치의 사용 시에는 다소라도 열팽창에 의해 용해로 본체(5)의 저부(하부 전극 본체(15a))의 아래쪽으로의 팽창을 피할 수 없다. 그러나, 이러한 팽창은 상기 볼(32)과 같은 열팽창 흡수체에 의하여 흡수된다. 이 때문에, 하부 전극 본체(15a)가 아래쪽으로 부풀어도 하부 전극 본체(15a)와 볼(32)의 전기적인 도통 상태는 확실히 유지된다. 또한, 상기 열팽창 흡수체인 볼(32)에 대신하여 이와 동등한 기능의 물건을 이용할 수 있다. 예를 들면, 롤체, 즉, 상기 볼(32)의 직경과 같은 직경의 원형봉을 짧게 자른 것을 가로 방향으로 복수 적층할 수도 있다.

상기한 바로부터 알 수 있는 바와 같이, 내화재로 제조된 상기 상부 전극 본체(14a), 하부 전극 본체(15a)에 직접적으로 접속 금구를 접속하도록 하지 않는다. 즉, 접속 금구가 비경면의 상부 전극 본체(14a), 하부 전극 본체(15a)에 서로 직접 접하는 경우는 없다. 이 때문에, 양자 간에 전류가 흐르게 되었을 경우에 있어서도 접촉 부분의 전기 저항에 의한 발열이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 내화재로 재조된 상기 상부 전극 본체(14a), 하부 전극 본체(15a)에 접속 금구를 볼트로 체결하도록 하지도 않는다. 이 때문에, 내화재로 제조된 상기 상부 전극 본체(14a), 하부 전극 본체(15a)와 접속 금구의 열팽창률이 크게 상이하여도 볼트는 풀리고, 전기적인 단선이 발생하는 것도 확실하게 방지할 수 있다.

이와 같이, 용해로의 사용 시에 있어서 각 접속부, 접속 부품이 팽창하여도 전원(16)과 상부 전극 본체(14a), 하부 전극 본체(15a)의 접속 상태는 확실히 유지되고, 이들 사이에 안정적으로 전류가 공급되어, 상기 용해로(1)로서의 운전을 안전하고, 또한 안정적으로 계속하여 실시할 수 있다.

상기 실시 형태의 동작을 설명한다. 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 용해실(1A) 내에 용탕(M)이 수납된 상태에 있어서, 전원(16)으로부터의 직류 전류(I)가 도 2에서 세로로 흐른다. 이러한 용탕(M)의 높이는 특히 도 7에도 도시된다. 보다 상세하게, 도 7에 있어서, 배선(17)으로부터의 전류는 전극 부품(23), 저융점 합금(22), 상부 전극 본체(44a)의 도면에서 상부로 전달된다. 이후, 전류(Ⅰ)는 상부 전극 본체(14a)로부터 용탕(M)으로 흘러 들어가고, 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 하부 전극 본체(45a)로 흘러 들어가게 된다. 이러한 전류(I)의 흐름의 모습은 도 9(b)에 도시된다. 즉, 앞서 간단히 서술하였지만, 상부 전극 본체(44a) 및 하부 전극 본체(45a)의 전기 저항을 용탕(M)의 전기 저항보다 큰 것으로 한다. 이 때문에, 상기 저융점 합금(22)으로부터 상기 상부 전극 본체(14a)로 흘러 들어간 전류(I)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 도면에서 조금 아래로 흐르고, 이후에는 상부 전극 본체(14a)보다 전기 저항이 낮은 용탕(M)을 통과하는 경로를 지나도록 흐른다. 이와 같이 하여, 도 9에 도시된 바와 같이 전류(Ⅰ)가 도면에서 세로로 흐른다. 그리고, 이러한 전류(I)는 도 9(a)로부터 알 수 있는 바와 같이, 자기장 장치(19)로부터 용해실(1A)의 중심을 향하는 자력선(ML)과 세로의 중심축의 주위 전체 둘레에 있어서 교차한다. 이에 따라, 예를 들면, 도 9(c)로부터 알 수 있는 바와 같이, 이러한 실시 형태에 있어서는, 각각 반시계 방향의 전자력(F1, F2, ㆍㆍㆍFN)이 발생하고, 이들이 모두 합성되어 상기 합성력(RF)으로 되고, 용해실(1A) 내의 용탕(M)을 도 9에서 반시계 방향으로 구동한다. 이러한 구동에 의해 용탕(M)은 도 3의 상기 낙하보(7)의 도면에서 우측의 출구(7B)로부터 상기 메인 배스(2)의 측벽(2B)의 개구(2C)를 통하여 그 내부(2A)로 배출되고, 이와 동시에, 메인 배스(2) 내의 용탕(M)이 상기 개구(2C), 낙하보(7)의 입구(7A)를 통하여 용해실(1A)로 흡입된다. 그리고, 상기 합성력(RF)은, 도 9(c)로부터 알 수 있는 바와 같이, 각 전자력(Fi)의 합성력으로서 얻어지기 때문에 매우 큰 것으로 되고, 용탕(M)의 회전을 강력한 와류로 할 수 있다. 이에 따라, 용해실(1A)의 상부로부터 예를 들면, 알루미늄의 절분과 같이 가볍고 용탕(M) 내에는 잘 용해되지 않는 원료를 투입하여도 상기 절분은 상기 와류의 중심으로 확실하게 흡인되어 고속이고, 또한 고효율로 용해한다.

이상 설명한 실시 형태에서는 용해로 본체(5)를 일체형으로 한 예를 개시하였지만, 도 10(a) 및 도 10(b)에 도시된 바와 같이, 복수의 부품으로 용해로 본체(35)를 구성할 수도 있다. 즉, 도 10(a)는 용해로 본체(35)의 평면 설명도, 도 10(b)는 그 b-b선 단면 설명도이다. 특히, 도 10(b)로부터 알 수 있는 바와 같이, 내화재로 제조된 측벽부(41), 이것의 내면에 끼워넣은 카본제 등의 상부 전극 본체(44a) 및 이것의 하면 부분에 끼워넣은 마찬가지로 카본제 등의 하부 전극 본체(45a)로부터 용해로 본체(35)를 구성할 수 있다. 하부 전극 본체(45a)는 용해로 본체(35)에 착탈 가능하게 하여 관리할 수 있도록 한다. 이러한 실시 형태의 경우에 있어서도, 상부 전극 본체(44a), 하부 전극 본체(45a)는 상기의 실시 형태에 있어서의 도 7, 도 8과 동일하게 하여 배선(17)과 접속된다.

상기 각 실시 형태에 따르면, 하기와 같은 장점이 얻어진다. 즉, 기설(旣設)의 메인 배스(2)에 부착 가능하다. 전자석이 아니고, 영구 자석을 이용하기 때문에 소비 전력이 매우 적으며, 전자석을 이용하는 것에 비하여 소비 전력은 1/10, 1/20로 된다. 구동 부분을 갖지 않기 때문에 소용돌이 전류는 발생하지 않고, 소용돌이 전류에 의한 장해는 발생하지 않는다. 낙하보(구획판)는 용이하게 교환 가능하기 때문에 관리가 용이하다. 전원(16)과의 접속에 있어서 배선(17)과 내화재로 제조된 용해로 본체가 직접 체결되는 등으로 되어 있지 않기 때문에, 양자 간에서의 접촉 저항에 의한 발열이 방지될 수 있다.

Claims

용해로 본체의 도전성 금속을 수납하는 용해실의 내표면에 노출된 상태로 설치한 제 1 전극과 상기 제 1 전극보다 아래쪽에 설치한 제 2 전극 간에 상기 용해실에 수납한 도전성 금속의 용탕을 통하여 세로 방향으로 직류 전류를 흐르게 하고, 또한 상기 용해로의 외부로부터 상기 용해실의 중심을 향하여 또는 상기 용해실의 중심으로부터 상기 용해로의 외부를 향하여 방사 형상으로 자기장을 걸고, 상기 직류 전류와 상기 자기장의 교차에 기인하는 전자력에 의해 상기 용해실 중의 상기 용탕에 세로축의 주위로 회전하는 회전력을 부여하고, 상기 회전력에 의하여 상기 용탕을 회전시켜서 상기 용탕을 상기 용해실과 상기 용해실이 부설된 지지로와의 사이에 설치한 구획판의 출구 개구로부터 상기 지지로 내로 배출시키고, 또한 상기 지지로 중의 용탕을 상기 구획판의 입구 개구로부터 흡인하고,
상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극을 상기 용해로 본체의 일부로서 일체적으로 구성한 것을 이용하고, 상기 제 1 전극으로서 전기 저항이 상기 용탕의 전기 저항보다 큰 것을 이용하고,
상기 용해로 본체의 측벽의 상단 부분을 상기 제 1 전극으로 하고, 상기 제 1 전극에 트렌치 형상의 저융점 합금 수납용의 풀을 형성하고, 상기 풀 내에 간극을 남긴 상태로 상기 용탕보다 용융 온도가 낮은 저융점 합금과 상기 직류 전류를 흐르게 하는 전원에 접속하기 위한 금속제의 전극 부품을 수납하고, 상기 제 1 전극과 상기 전극 부품을 용융 상태에 있는 상기 저융점 합금을 통하여 전기적으로 접속 가능하게 한 것을 특징으로 하는
도전성 금속 용탕의 구동 방법.
제1항에 있어서,
상기 용해로 본체의 저벽을 상기 제 2 전극으로 하고, 상기 제 2 전극을 상기 제 2 전극의 아래쪽으로의 열팽창을 흡수하는 열팽창 흡수체를 통하여 전원과 접속하고, 상기 열팽창 흡수체로서 도전성 금속제의 케이스에 도전성 금속제의 복수의 볼 또는 복수의 가로 방향으로 적층한 롤체를 수납한 것을 이용하여 상기 제 2 전극을 전원과 전기적으로 도통시킨 것을 특징으로 하는
도전성 금속 용탕의 구동 방법.
용해로 본체의 도전성 금속을 수납하는 용해실의 내표면에 노출된 상태로 설치한 제 1 전극과 상기 제 1 전극보다 아래쪽에 설치한 제 2 전극 간에 상기 용해실에 수납한 도전성 금속의 용탕을 통하여 세로 방향으로 직류 전류를 흐르게 하고, 또한 상기 용해로의 외부로부터 상기 용해실의 중심을 향하여 또는 상기 용해실의 중심으로부터 상기 용해로의 외부를 향하여 방사 형상으로 자기장을 걸고, 상기 직류 전류와 상기 자기장의 교차에 기인하는 전자력에 의해 상기 용해실 중의 상기 용탕에 세로축의 주위로 회전하는 회전력을 부여하고, 상기 회전력에 의하여 상기 용탕을 회전시켜서 상기 용탕을 상기 용해실과 상기 용해실이 부설된 지지로와의 사이에 설치한 구획판의 출구 개구로부터 상기 지지로 내로 배출시키고, 또한 상기 지지로 중의 용탕을 상기 구획판의 입구 개구로부터 흡인하고,
상기 용해로 본체의 저벽을 상기 제 2 전극으로 하고, 상기 제 2 전극을 상기 제 2 전극의 아래쪽으로의 열팽창을 흡수하는 열팽창 흡수체를 통하여 전원과 접속하고, 상기 열팽창 흡수체로서 도전성 금속제의 케이스에 도전성 금속제의 복수의 볼 또는 복수의 가로 방향으로 적층한 롤체를 수납한 것을 이용하여 상기 제 2 전극을 전원과 전기적으로 도통시킨 것을 특징으로 하는
도전성 금속 용탕의 구동 방법.
제3항에 있어서,
상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극을 상기 용해로 본체의 일부로서 일체적으로 구성한 것을 이용하고, 상기 제 1 전극으로서 전기 저항이 상기 용탕의 전기 저항보다 큰 것을 이용한 것을 특징으로 하는
도전성 금속 용탕의 구동 방법.
제3항에 있어서,
상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극으로서 상기 용해로 본체와 별개체로 구성한 것을 이용하고, 상기 제 1 전극으로서 전기 저항이 상기 용탕의 전기 저항보다 큰 것을 이용한 것을 특징으로 하는
도전성 금속 용탕의 구동 방법.
제4항에 있어서,
상기 용해로 본체의 측벽의 상단 부분을 상기 제 1 전극으로 하고, 상기 제 1 전극에 트렌치 형상의 저융점 합금 수납용의 풀을 형성하고, 상기 풀 내에 간극을 남긴 상태로 상기 용탕보다 용융 온도가 낮은 저융점 합금과 상기 직류 전류를 흐르게 하는 전원에 접속하기 위한 금속제의 전극 부품을 수납하고, 상기 제 1 전극과 상기 전극 부품을 용융 상태에 있는 상기 저융점 합금을 통하여 전기적으로 접속 가능하게 한 것을 특징으로 하는
도전성 금속 용탕의 구동 방법.
도전성 금속의 용탕을 지지하는 지지로에 부설되는 용해로로서, 용해로 본체와 자기장 장치를 가지고,
상기 용해로 본체는 지지로와 연통하는 용해실과 상기 용해실 내에 설치된 구획판을 가지고, 상기 용해실은 상기 구획판의 출구 개구와 입구 개구를 통하여 상기 지지로와 연통하고,
상기 용해로 본체는 상기 용해실에 수납한 도전성 금속의 용탕을 통하여 세로 방향으로 직류 전류를 흐르게 하는 제 1 전극과 상기 제 1 전극보다 아래쪽에 설치한 제 2 전극을 가지고,
상기 자기장 장치는 영구 자석에 의하여 구성되고, 상기 용해로의 외부 주위로부터 상기 용해실의 중심을 향하여 또는 상기 용해실의 중심으로부터 상기 용해로의 외부를 향하여 방사 형상으로 자기장을 걸고, 상기 직류 전류와 상기 자기장의 교차에 기인하는 전자력에 의해 상기 용해실 중의 상기 용탕에 세로축의 주위로 회전시키는 회전력을 부여하여 회전시키고, 상기 용해실 중의 상기 용탕을 상기 구획판의 상기 출구 개구로부터 상기 용해로가 부설된 지지로 내로 배출시키고, 또한 상기 지지로 중의 용탕을 상기 구획판의 상기 입구 개구로부터 상기 용해실로 흡인시키는 것으로서 구성되어 있고,
상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극을 상기 용해로 본체의 일부에 일체적으로 구성하고, 상기 제 1 전극의 전기 저항보다 전기 저항이 작은 용탕을 용해하는 것으로서 구성하고,
상기 용해로 본체의 측벽의 상단 부분을 상기 제 1 전극으로서 구성하고, 상기 제 1 전극에 트렌치 형상의 저융점 합금 수납용의 풀을 형성하고, 상기 풀 내에 간극을 남긴 상태로 상기 용탕보다 용융 온도가 낮은 저융점 합금과 상기 직류 전류를 흐르게 하는 전원에 접속하기 위한 금속제의 전극 부품을 수납하고, 상기 제 1 전극과 상기 전극 부품을 용융 상태에 있는 상기 저융점 합금을 통하여 전기적으로 접속 가능하게 한 것을 특징으로 하는
도전성 금속 용탕의 용해로.
제7항에 있어서,
상기 용해로 본체의 저벽을 상기 제 2 전극으로서 구성하고, 상기 제 2 전극을 상기 제 2 전극의 아래쪽으로의 열팽창을 흡수하는 열팽창 흡수체를 통하여 전원과 접속하고, 상기 열팽창 흡수체로서 도전성 금속제의 케이스에 도전성 금속제의 복수의 볼 또는 복수의 가로 방향으로 적층한 롤체를 수납한 것을 이용하여, 상기 제 2 전극을 전원과 전기적으로 도통시킨 것을 특징으로 하는
도전성 금속 용탕의 용해로.
도전성 금속의 용탕을 지지하는 지지로에 부설되는 용해로로서, 용해로 본체와 자기장 장치를 가지고,
상기 용해로 본체는 지지로와 연통하는 용해실과 상기 용해실 내에 설치된 구획판을 가지고, 상기 용해실은 상기 구획판의 출구 개구와 입구 개구를 통하여 상기 지지로와 연통하고,
상기 용해로 본체는 상기 용해실에 수납한 도전성 금속의 용탕을 통하여 세로 방향으로 직류 전류를 흐르게 하는 제 1 전극과 상기 제 1 전극보다 아래쪽에 설치한 제 2 전극을 가지고,
상기 자기장 장치는 영구 자석에 의하여 구성되고, 상기 용해로의 외부 주위로부터 상기 용해실의 중심을 향하여 또는 상기 용해실의 중심으로부터 상기 용해로의 외부를 향하여 방사 형상으로 자기장을 걸고, 상기 직류 전류와 상기 자기장의 교차에 기인하는 전자력에 의해 상기 용해실 중의 상기 용탕에 세로축의 주위로 회전시키는 회전력을 부여하여 회전시키고, 상기 용해실 중의 상기 용탕을 상기 구획판의 상기 출구 개구로부터 상기 용해로가 부설된 지지로 내로 배출시키고, 또한 상기 지지로 중의 용탕을 상기 구획판의 상기 입구 개구로부터 상기 용해실로 흡인시키는 것으로서 구성되어 있고,
상기 용해로 본체의 저벽을 상기 제 2 전극으로서 구성하고, 상기 제 2 전극을 상기 제 2 전극의 아래쪽으로의 열팽창을 흡수하는 열팽창 흡수체를 통하여 전원과 접속하고, 상기 열팽창 흡수체로서 도전성 금속제의 케이스에 도전성 금속제의 복수의 볼 또는 복수의 가로 방향으로 적층한 롤체를 수납한 것을 이용하여, 상기 제 2 전극을 전원과 전기적으로 도통시킨 것을 특징으로 하는
도전성 금속 용탕의 용해로.
제9항에 있어서,
상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극을 상기 용해로 본체의 일부에 일체적으로 구성하고, 상기 제 1 전극의 전기 저항보다 전기 저항이 작은 용탕을 용해하는 것으로서 구성하는
도전성 금속 용탕의 용해로.
제9항에 있어서,
상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극을 상기 용해로 본체와 별개체로 구성하고, 상기 제 1 전극의 전기 저항보다 전기 저항이 작은 용탕을 용해하는 것으로서 구성한 것을 특징으로 하는
도전성 금속 용탕의 용해로.
제10항에 있어서,
상기 용해로 본체의 측벽의 상단 부분을 상기 제 1 전극으로서 구성하고, 상기 제 1 전극에 트렌치 형상의 저융점 합금 수납용의 풀을 형성하고, 상기 풀 내에 간극을 남긴 상태로 상기 용탕보다 용융 온도가 낮은 저융점 합금과 상기 직류 전류를 흐르게 하는 전원에 접속하기 위한 금속제의 전극 부품을 수납하고, 상기 제 1 전극과 상기 전극 부품을 용융 상태에 있는 상기 저융점 합금을 통하여 전기적으로 접속 가능하게 한 것을 특징으로 하는
도전성 금속 용탕의 용해로.