特許 5948405 導電性金属の駆動方法及び駆動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】5948405

(24)【登録日】2016年6月10日

(45)【発行日】2016年7月6日

(54)【発明の名称】導電性金属の駆動方法及び駆動装置

(51)【国際特許分類】

   B22D 45/00 20060101AFI20160623BHJP

   F27D 3/14 20060101ALI20160623BHJP

   F27B 3/04 20060101ALI20160623BHJP

   F27D 27/00 20100101ALI20160623BHJP

   F16H 49/00 20060101ALI20160623BHJP

   B22D 1/00 20060101ALI20160623BHJP

   B22D 35/00 20060101ALI20160623BHJP

【ＦＩ】

   B22D45/00 B

   F27D3/14 Z

   F27B3/04

   F27D27/00

   F16H49/00 A

   B22D1/00 T

   B22D35/00 C

【請求項の数】12

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-266195(P2014-266195)

(22)【出願日】2014年12月26日

【審査請求日】2016年3月16日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】593059223

【氏名又は名称】高橋 謙三

(74)【代理人】

【識別番号】100117787

【弁理士】

【氏名又は名称】勝沼 宏仁

(74)【代理人】

【識別番号】100082991

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 泰和

(74)【代理人】

【識別番号】100103263

【弁理士】

【氏名又は名称】川崎 康

(74)【代理人】

【識別番号】100107582

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 毅

(72)【発明者】

【氏名】高 橋 謙 三

【審査官】 國方 康伸

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−７６５３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３４９２９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−３５１３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２２Ｄ １／００

Ｂ２２Ｄ ３５／００

Ｂ２２Ｄ ４５／００

Ｆ１６Ｈ ４９／００

Ｆ２７Ｂ ３／０４

Ｆ２７Ｄ ３／１４

Ｆ２７Ｄ ２７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶解炉本体の導電性金属を収納する溶解室の内表面に露呈した状態に設けた第１電極と前記第１電極よりも下方に設けた第２電極間に、前記溶解室に収納した導電性金属の溶湯を介して、縦向きに直流電流を流し、且つ、前記溶解炉の外部から前記溶解室の中心に向かい、あるいは前記溶解室の中心から前記溶解炉の外部に向かい、放射状に、磁場を掛け、前記直流電流と前記磁場との交差に起因する電磁力により前記溶解室中の前記溶湯に縦軸の回りに回転する回転力を与え、前記回転力によって前記溶湯を回転させて、前記溶湯を、前記溶解室と前記溶解室が付設された保持炉との間に設けた仕切板の出口開口から、前記保持炉中に吐出させると共に、前記保持炉中の溶湯を前記仕切板の入口開口から吸引し、
前記第１電極及び前記第２電極を前記溶解炉本体の一部として一体的に構成したものを用い、前記第１電極として、電気抵抗が前記溶湯の電気抵抗よりも大きいものを用い、
前記溶解炉本体の側壁の上端部分を前記第１電極となし、前記第１電極にトレンチ状の低融点合金収納用のプールを形成し、前記プール内に、隙間を残した状態に、前記溶湯よりも溶融温度の低い低融点合金と、前記直流電流を流す電源に接続するための金属製の電極部品とを収納し、前記第１電極と前記電極部品とを、溶融状態にある前記低融点合金を介して電気的に接続可能とした、
ことを特徴とする導電性金属溶湯の駆動方法。

【請求項2】

前記溶解炉本体の底壁を前記第２電極となし、前記第２電極を、前記第２電極の下方への熱膨張を吸収する熱膨張吸収体を介して、前記電源と接続し、前記熱膨張吸収体として、導電性金属製のケースに導電性金属製の複数のボール又は複数の横向きに積み重ねたロール体を収納したものを用いて、前記第２電極を前記電源と電気的に導通させた、ことを特徴とする請求項１に記載の導電性金属溶湯の駆動方法。

【請求項3】

溶解炉本体の導電性金属を収納する溶解室の内表面に露呈した状態に設けた第１電極と前記第１電極よりも下方に設けた第２電極間に、前記溶解室に収納した導電性金属の溶湯を介して、縦向きに直流電流を流し、且つ、前記溶解炉の外部から前記溶解室の中心に向かい、あるいは前記溶解室の中心から前記溶解炉の外部に向かい、放射状に、磁場を掛け、前記直流電流と前記磁場との交差に起因する電磁力により前記溶解室中の前記溶湯に縦軸の回りに回転する回転力を与え、前記回転力によって前記溶湯を回転させて、前記溶湯を、前記溶解室と前記溶解室が付設された保持炉との間に設けた仕切板の出口開口から、前記保持炉中に吐出させると共に、前記保持炉中の溶湯を前記仕切板の入口開口から吸引し、
前記溶解炉本体の底壁を前記第２電極となし、前記第２電極を、前記第２電極の下方への熱膨張を吸収する熱膨張吸収体を介して、前記電源と接続し、前記熱膨張吸収体として、導電性金属製のケースに導電性金属製の複数のボール又は複数の横向きに積み重ねたロール体を収納したものを用いて、前記第２電極を前記電源と電気的に導通させた、
ことを特徴とする導電性金属溶湯の駆動方法。

【請求項4】

前記第１電極及び前記第２電極を前記溶解炉本体の一部として一体的に構成したものを用い、前記第１電極として、電気抵抗が前記溶湯の電気抵抗よりも大きいものを用いた、ことを特徴とする請求項３に記載の導電性金属溶湯の駆動方法。

【請求項5】

前記第１電極及び前記第２電極として前記溶解炉本体と別体に構成したものを用い、前記第１電極として、電気抵抗が前記溶湯の電気抵抗よりも大きいものを用いた、ことを特徴とする請求項３に記載の導電性金属溶湯の駆動方法。

【請求項6】

前記溶解炉本体の側壁の上端部分を前記第１電極となし、前記第１電極にトレンチ状の低融点合金収納用のプールを形成し、前記プール内に、隙間を残した状態に、前記溶湯よりも溶融温度の低い低融点合金と、前記直流電流を流す電源に接続するための金属製の電極部品とを収納し、前記第１電極と前記電極部品とを、溶融状態にある前記低融点合金を介して電気的に接続可能とした、ことを特徴とする請求項４に記載の導電性金属溶湯の駆動方法。

【請求項7】

導電性金属の溶湯を保持する保持炉に付設される溶解炉であって、溶解炉本体と磁場装置とを有し、
前記溶解炉本体は、保持炉と連通する溶解室と、前記溶解室内に設けられた仕切板と、を有し、前記溶解室は前記仕切板の出口開口と入口開口を介して前記保持炉と連通しており、
前記溶解炉本体は、前記溶解室に収納した導電性金属の溶湯を介して、縦向きに直流電流を流す、第１電極と、前記第１電極よりも下方に設けた第２電極と、を有し、
前記磁場装置は永久磁石によって構成され、前記溶解炉の外部周囲から前記溶解室の中心に向かい、あるいは前記溶解室の中心から前記溶解炉の外部に向かい放射状に、磁場を掛けて、前記直流電流と前記磁場との交差に起因する電磁力により前記溶解室中の前記溶湯に縦軸の回りに回転させる回転力を与えて回転させ、前記溶解室中の前記溶湯を前記仕切板の前記出口開口から前記溶解炉が付設された保持炉中に吐出させると共に、前記保持炉中の溶湯を前記仕切板の前記入口開口から前記溶解室に吸引させる、ものとして構成されており、
前記第１電極及び前記第２電極を前記溶解炉本体の一部に一体的に構成し、前記第１電極の電気抵抗よりも電気抵抗の小さい溶湯を溶解するものとして構成し、
前記溶解炉本体の側壁の上端部分を前記第１電極として構成し、前記第１電極にトレンチ状の低融点合金収納用のプールを形成し、前記プール内に、隙間を残した状態に、前記溶湯よりも溶融温度の低い低融点合金と、前記直流電流を流す電源に接続するための金属製の電極部品とを収納し、前記第１電極と前記電極部品とを、溶融状態にある前記低融点合金を介して電気的に接続可能とした、
ことを特徴とする導電性金属溶湯の溶解炉。

【請求項8】

前記溶解炉本体の底壁を前記第２電極とて構成し、前記第２電極を、前記第２電極の下方への熱膨張を吸収する熱膨張吸収体を介して、前記電源と接続し、前記熱膨張吸収体として、導電性金属製のケースに導電性金属製の複数のボール又は複数の横向きに積み重ねたロール体を収納したものを用いて、前記第２電極を前記電源と電気的に導通させた、ことを特徴とする請求項７に記載の導電性金属溶湯の溶解炉。

【請求項9】

導電性金属の溶湯を保持する保持炉に付設される溶解炉であって、溶解炉本体と磁場装置とを有し、
前記溶解炉本体は、保持炉と連通する溶解室と、前記溶解室内に設けられた仕切板と、を有し、前記溶解室は前記仕切板の出口開口と入口開口を介して前記保持炉と連通しており、
前記溶解炉本体は、前記溶解室に収納した導電性金属の溶湯を介して、縦向きに直流電流を流す、第１電極と、前記第１電極よりも下方に設けた第２電極と、を有し、
前記磁場装置は永久磁石によって構成され、前記溶解炉の外部周囲から前記溶解室の中心に向かい、あるいは前記溶解室の中心から前記溶解炉の外部に向かい放射状に、磁場を掛けて、前記直流電流と前記磁場との交差に起因する電磁力により前記溶解室中の前記溶湯に縦軸の回りに回転させる回転力を与えて回転させ、前記溶解室中の前記溶湯を前記仕切板の前記出口開口から前記溶解炉が付設された保持炉中に吐出させると共に、前記保持炉中の溶湯を前記仕切板の前記入口開口から前記溶解室に吸引させる、ものとして構成され、
前記溶解炉本体の底壁を前記第２電極とて構成し、前記第２電極を、前記第２電極の下方への熱膨張を吸収する熱膨張吸収体を介して、前記電源と接続し、前記熱膨張吸収体として、導電性金属製のケースに導電性金属製の複数のボール又は複数の横向きに積み重ねたロール体を収納したものを用いて、前記第２電極を前記電源と電気的に導通させた、
ことを特徴とする導電性金属溶湯の溶解炉。

【請求項10】

前記第１電極及び前記第２電極を前記溶解炉本体の一部に一体的に構成し、前記第１電極の電気抵抗よりも電気抵抗の小さい溶湯を溶解するものとして構成した、ことを特徴とする請求項９に記載の導電性金属溶湯の溶解炉。

【請求項11】

前記第１電極及び前記第２電極を前記溶解炉本体と別体に構成し、前記第１電極の電気抵抗よりも電気抵抗の小さい溶湯を溶解するものとして構成した、ことを特徴とする請求項９に記載の導電性金属溶湯の溶解炉。

【請求項12】

前記溶解炉本体の側壁の上端部分を前記第１電極として構成し、前記第１電極にトレンチ状の低融点合金収納用のプールを形成し、前記プール内に、隙間を残した状態に、前記溶湯よりも溶融温度の低い低融点合金と、前記直流電流を流す電源に接続するための金属製の電極部品とを収納し、前記第１電極と前記電極部品とを、溶融状態にある前記低融点合金を介して電気的に接続可能とした、ことを特徴とする請求項１０に記載の導電性金属溶湯の溶解炉。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、導電性金属（非鉄金属及び鉄）の駆動方法及び駆動装置に関し、例えば、Ａｌ，Ｃｕ，Ｚｎ又はこれらのうちの少なくとも２つの合金、あるいはＭｇ合金等の伝導体（導電体）等の非鉄金属、あるいは鉄金属等の、導電性金属を溶解する駆動方法及び駆動装置に関する。

【背景技術】

【0002】

導電性金属を溶解するものとして、例えば、本発明者は先に特願２０１３-０９０７２９（先願）に示すもの等を提案した。本発明者はこの先願等の発明よりも優れた発明あるいは先願の発明とは異なる構造のより優れた発明等を生み出すべく等日夜思考を重ねている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明は、上述の本発明者の独自の努力によりなされたもので、その目的は、より優れた導電性金属の駆動方法及び溶解炉を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明の実施形態の導電性金属の駆動方法は、溶解炉本体の導電性金属を収納する溶解室の内表面に露呈した状態に設けた第１電極と前記第１電極よりも下方に設けた第２電極間に、前記溶解室に収納した導電性金属の溶湯を介して、縦向きに直流電流を流し、且つ、前記溶解炉の外部から前記溶解室の中心に向かい、あるいは前記溶解室の中心から前記溶解炉の外部に向かい、放射状に、磁場を掛け、前記直流電流と前記磁場との交差に起因する電磁力により前記溶解室中の前記溶湯に縦軸の回りに回転する回転力を与え、前記回転力によって前記溶湯を回転させて、前記溶湯を、前記溶解室と前記溶解室が付設された保持炉との間に設けた仕切板の出口開口から、前記保持炉中に吐出させると共に、前記保持炉中の溶湯を前記仕切板の入口開口から吸引する、ことを特徴とする。

【0005】

本発明の実施形態の導電性金属の溶解炉は、
導電性金属の溶湯を保持する保持炉に付設される溶解炉であって、溶解炉本体と磁場装置とを有し、
前記溶解炉本体は、保持炉と連通する溶解室と、前記溶解室内に設けられた仕切板と、を有し、前記溶解室は前記仕切板の出口開口と入口開口を介して前記保持炉と連通しており、
前記溶解炉本体は、前記溶解室に収納した導電性金属の溶湯を介して、縦向きに直流電流を流す、第１電極と、前記第１電極よりも下方に設けた第２電極と、を有し、
前記磁場装置は永久磁石によって構成され、前記溶解炉の外部周囲から前記溶解室の中心に向かい、あるいは前記溶解室の中心から前記溶解炉の外部に向かい放射状に、磁場を掛けて、前記直流電流と前記磁場との交差に起因する電磁力により前記溶解室中の前記溶湯に縦軸の回りに回転させる回転力を与えて回転させ、前記溶解室中の前記溶湯を前記仕切板の前記出口開口から前記溶解炉が付設された保持炉中に吐出させると共に、前記保持炉中の溶湯を前記仕切板の前記入口開口から前記溶解室に吸引させる、
ものとして構成されていることを特徴とする。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】本発明の第１の実施形態の導電性金属の溶解炉の平面説明図。

【図2】図１のII―II線に沿った縦断説明図。

【図3】仕切板の説明図。

【図4】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、上部電極部及び下部電極部の概念を示す平面説明図、側面説明図である。

【図5】（ａ）、（ｂ）は上部電極部の異なる実施形態の概念を示す平面説明図、側面説明図である。

【図6】（ａ）、（ｂ）は下部電極部の異なる実施形態の概念を示す平面説明図、側面説明図である。

【図7】上部電極部の要部を示す縦断説明図。

【図8】下部電極部の要部を示す縦断説明図。

【図9】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は磁力線、電流、電磁力を説明するための平面説明図、縦断説明図。

【図10】（ａ）、（ｂ）は溶解炉本体の異なる実施形態の平面説明図、縦断説明図。

【発明を実施するための形態】

【0007】

図１は、保持炉（メインバス）２に付設された本発明の第１の実施形態の導電性金属溶解炉（溶解炉）１の横断説明図であり、図２は縦断説明図である。図１は図２のＩ-Ｉ線に沿って切断され、図２は図１のII−II線に沿って切断された説明図である。

【0008】

即ち、この実施形態の溶解炉１は、特に図１から分かるように、保持炉（メインバス）２に付設され、導電性金属（非鉄金属及び鉄金属）を溶解して前記保持炉２に送り込むものとして使用される。つまり、この溶解炉１は、例えば、Ａｌ，Ｃｕ，Ｚｎ又はこれらのうちの少なくとも２つの合金、あるいはＭｇ合金等の伝導体（導電体）等の非鉄金属、あるいは鉄金属等の、導電性金属を溶解し、保持炉２へ送り込むものとして使用可能である。

【0009】

即ち、前記溶解炉１は、特に図１から分かるように、大容量のメインバス２に連通状態に連結されて使用される。つまり、この溶解炉１は、自己内部の溶湯Ｍを強制的に例えば図１中鎖線でしめすように左回りに回転させて、溶湯Ｍをメインバス２に送り込み（吐出）、これと同時に、溶湯Ｍをメインバス２から引き込む（吸引）。これらの動作中において、回転中の溶湯Ｍ中に外部上方から導電性金属の原料を投入し、回転する溶湯Ｍ中に確実に引っ張り込ませて効率良く溶解する。つまり、溶湯Ｍの前記回転を可及的に強力な渦流とし、この渦流中に投入した導電性金属の原料としての例えばアルミニウムの切粉を（つまり、重量が小さく溶湯中に沈みにくいものであっても）確実に引き込んで、高効率に切粉の溶解がなされるようにしている。

【0010】

上記のように溶湯Ｍを駆動する力はフレミングの左手の法則による電磁力によるものである。つまり、特に図２から分かるように、溶湯Ｍ中を、図２中で縦方向に電流Ｉを流し、横方向に例えば周囲から中心に向かって逆放射状に（あるいはこれとは逆に中心から周囲へ向かって放射状に）磁力線ＭＬを走らせる。これにより、特に図９（ｃ）から分かるように、電流Ｉと磁力線ＭＬの交差により発生するフレミングの左手の法則による電磁力Ｆ１，Ｆ２，・・・が発生し、これらの電磁力Ｆ１，Ｆ２，・・・ＦＮが合成されて図１中左回りの１つの合成力ＲＦとなり、溶湯Ｍを駆動している。なお、後述する磁場装置１９の磁化の方向が、図１とは逆の場合には、前記合成力は、図１中右回りのものとなる。

【0011】

以下に本発明の実施形態の溶解炉１を詳細に説明する。

【0012】

特に図１から分かるように、メインバス２に溶解炉１が付設状態に設けられている。メインバス２の内部２Ａと溶解炉１の内部（溶解室）１Ａとは、メインバス２の側壁２Ｂに穿けられた開口２Ｃを介して連通している。

【0013】

より詳しくは、前記側壁２Ｂに溶解炉１の溶解炉本体５が連通状態に取り付けられている。この溶解炉本体５は、耐火材によって構成され、特に図１から分かるように横断面がＵ字状あるいは半円形状をしている。この溶解室１Ａの内部に仕切板としての落とし堰７が設けられている。この落とし堰７は、溶解炉本体５の内部に、液密状態に差し込まれたもので、適宜抜き差し可能とされている。つまり、使用により摩耗等した場合には容易に交換可能とされている。この落とし堰７は、図３から分かるように、２つの切欠を有し、１つは入口７Ａであり、もう１つは出口７Ｂである。これにより、前述のように、メインバス２の内部２Ａと溶解炉本体５の内部である前記溶解室１Ａとが、メインバス２の開口２Ｃと落とし堰７の入口７Ａ、出口７Ｂを介して、互いに連通している。つまり、前記合成力ＲＦにより溶湯Ｍが回転駆動されるのに伴い、メインバス２中の溶湯Ｍは落とし堰７の入口７Ａから溶解炉本体５の溶解室１Ａに流入し（吸引され）、出口７Ｂからメインバス２に戻る（吐出する）ように流れることになる。

【0014】

前記溶解炉本体５は、側部断熱材９を挟んで、非磁性材金属板製の固定板１０によって、前記メインバス２の側壁２Ｂの外側に固定されている。また、後述するように、前記溶解炉本体５には上部電極部１４が設けられている（図２）。

【0015】

さらに、前記固定板１０の周囲には、特に図１から分かるように、永久磁石装置による磁場装置１９が設けられている。この磁場装置１９は、溶解炉本体５の溶解室１Ａの回りをＵ字状又は半円状に囲むように構成されている。この磁場装置１９は内側をＮ極、外側をＳ極に磁化している。これにより、溶湯Ｍは図１中左回りに駆動される。磁場装置１９の磁化の方向が逆でもよく、この場合には、前述のように、溶湯Ｍは右回りに駆動される。

【0016】

前記溶解炉本体５、断熱材９、固定板１０及び磁場装置１９は、それらの下側において、支持部２１によって床Ｆ上に支持されている。この支持部２１は、図２から分かるように、非磁性材製のケース２６を有し、このケース２６内には底部断熱材２４が収納されている。さらに、この底部断熱材２４によって、先に簡単に述べた上部電極部１４に対応する下部電極部１５が覆われている。前記上部電極部１４と前記下部電極部１５とは、配線１７により、電源１６に接続されており、これら電極部１４，１５間に溶湯Ｍを通じて電流が流される。この電源１６はすくなくとも直流電流を流すことができ、電流値の調節のほか、極性の切り替えも可能にされている。

【0017】

前記上部電極部１４及び前記下部電極部１５を詳細に説明する。本発明のような溶解炉システムにおいては一般に各部材に高温対策を施す必要がある。例えば、導電性金属としてアルミニウムを溶解する場合には溶解炉本体５はアルミニウムの溶解温度に応じて数百度に達する。このため、本発明の実施形態では、この溶解炉本体５近傍に設ける電極や配線に、本発明に特有の特別の工夫をしている。

【0018】

即ち、先ず、前記電源１６に接続される前記上部電極部１４及び前記下部電極部１５の電極の構造について詳しく説明する。これらの電極は、後述する実施形態のように溶解炉本体５とは別体のものとして設けることもできるが、以下に説明するこの実施形態では、溶解炉本体５を電極が一体に作り込まれた一体構造のものとして構成している。即ち、溶解炉本体５自体の一部、つまり、側壁及び底壁に電極が一体的に作り込まれている。ただし、後述するように、溶解炉本体５を、上部電極本体１４ａと下部電極本体１５ａとは、それらの間の中央部分（非導電性耐火物）によって互いに絶縁されている。つまり、溶解炉本体５は、上部電極本体１４ａ（導電性耐火物）、中央部分（非導電性耐火物）、下部電極本体１５ａ（導電性耐火物）が連続して一体的に作られた構造となっている。

【0019】

より詳しくは、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、前記上部電極部１４及び前記下部電極部１５、つまり、溶解炉本体５とそれに作り込まれた電極を示す概念的な平面説明図、平面説明図、縦断説明図である。つまり、図４（ａ）は後述の上部電極本体１４ａの平面形状の把握を容易とするため、上部電極本体１４ａのみを表示している。また、図４（ｂ）は同じく後述の下部電極本体１５ａの平面形状の把握を容易とするため、下部電極本体１５ａのみを表示している。図４（ｃ）は（ａ）のｃ１−ｃ１線及び（ｂ）のｃ２−ｃ２線に沿った縦断面に相当する説明図である。この図４（ｃ）から分かるように、溶解炉本体５の上部に上部電極本体１４ａが、下部に下部電極本体１５ａが一体的に作り込まれている。つまり、溶解炉本体５は熱膨張率の非常に小さい非導電性材料の耐火物によって作られているが、その一部が、導電性を帯びた上部電極本体１４ａと下部電極本体１５ａとして、作られている。この製造方法としては各種の技術を用いることができるが、例えば、焼結等の技術を用いることができる。なお、上部電極本体４４ａ及び下部電極本体４５ａの電気抵抗は、溶湯Ｍの電気抵抗よりも大きいものとしている。ただし、必ずしも、上部電極本体４４ａ及び下部電極本体４５ａの電気抵抗は、溶湯Ｍの電気抵抗よりも大きくなくてもよい。この場合には、前記上部電極部１４について見れば、電流Ｉは、後述する図７のパスではなく、上部電極本体１４ａの下端の中央部分（非導電性耐火物）と繋がる部分から溶湯Ｍ中に流れ込むこととなる。

【0020】

なお、前記上部電極本体１４ａは、図４（ａ）のような平面的にＵ字状にではなく、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、溶解炉本体５の内壁の一部を部分的に上下に縦長の線状の電極のものとして一体に作り込むこともでき、あるいは別体の電極を埋め込むこともできる。上部電極本体１４ａは以上に説明した構成に限るものではなく、要は内部の溶湯Ｍに電気的に接すれば良く、この趣旨を満足するものであればよく、任意の形状、構成を採ることができる。

【0021】

さらに、前記下部電極本体１５ａの平面形状は、図６（ａ）、（ｂ）にそれぞれ概念をしめすような構成とすることもできる。下部電極本体１５ａの平面形状は、図４（ｂ）、図６（ａ）、（ｂ）の形状に限るものではなく、要は内部の溶湯Ｍに電気的に接すれば良く、この趣旨を満足する範囲で任意の形状、構成を採ることができる。

【0022】

前記上部電極部１４の詳細は図７に示される。この図７は、図２、図４（ｃ）の一部を拡大して示す図である。この実施形態は、温度が数百度になった場合でも、熱膨張率の非常に小さい溶解炉本体５と、熱膨張率の大きい接続金具等との、接続状態が的確に保たれて、両者の導通が正確に保たれるようにしたものである。より詳しくは、図７に示すように、溶解炉本体５の上部電極本体１４ａの上端部に上方だけが開口した溝状（トレンチ状）の低融点合金のプール１４ｂを形成する。このプール１４ｂに低融点合金２２と銅製の電極部品２３の下部２３ａを収納する。この電極部品２３は、下部２３ａと上部２３ｂを有し、縦断面がほぼＴ字状のものとして構成されている。使用状態の高温時においては、低融点合金２２は前記プール１４ｂ内で、液体となり上部電極本体１４ａと前記上部２３ｂとの電気的な導通を的確に保つ。また、非使用状態の低温時には前記低融点合金２２は、前記プール１４ｂ内において、プール１４ｂと下部２３ａの間を埋めるように固体化する。前記電極部品２３の上部２３ｂの下面と前記上部電極本体１４ａの上面との間には断熱板２５を介在させている。前記上部２３ｂに接続金具２８をボルト２７で固定し、この接続金具２８に前記配線１７をボルト２９で固定している。

【0023】

この構成によれば、先にも簡単に述べたが、使用時の高温時にあって、溶解炉本体５（上部電極本体１４ａ）がほとんど膨張せずに、電極部品２３等だけが膨張しても、両者の電気的な接続状態は溶けた低融点合金２２によって良好に保たれ、実際上の使用に何等支障をきたすことはない。

【0024】

次に、下部電極部１５について説明する。図８は図２、図４（ｃ）の一部を拡大して示すものである。この実施形態は、温度が数百度になった場合でも、熱膨張率の非常に小さい溶解炉本体５と、熱膨張率の大きい接続金具等との、接続状態が的確に保たれて、両者の導通が正確に保たれるようにしたものである。より詳しくは、図８に示すように、溶解炉本体５の底部の下部電極本体１５ａの下面に銅製のケース３１が設けられている。このケース３１内には多数の導電性材製のボール３２、３２、・・・が収納されている。このケース３１の下部にはケーブル３４が接続されている。このケーブル３４は電源用の前記配線１７に接続されている。これにより、下部電極本体１５ａ、ボール３２、ケース３１、ケーブル３４、配線１７、電源１６の電気経路が確保される。而して、この構成において、装置の使用時には、多少なりとも熱膨張により溶解炉本体５の底部（下部電極本体１５ａ）の下方への膨らみが避けられない。しかしながら、この膨らみは前記ボール３２によって吸収される。このため、下部電極本体１５ａが下方へ膨らんでも、下部電極本体１５ａとボール３２との電気的な導通状態は確実に保たれる。なお、前記ボール３２に代えてこれと同等の機能の物を用いることができる。例えば、ロール体、つまり、前記ボール３２の径と同じ径の丸棒を短く切ったものを横向きに複数積み重なることもできる。

【0025】

上述したところから分かるように、耐火材製の前記上部電極本体１４ａ、下部電極本体１５ａに直接的に接続金具を接続するようにはしていない。つまり、接続金具が非鏡面の上部電極本体１４ａ、下部電極本体１５ａに互いに直接接することはない。このため、両者間に電流が流れたときにあっても接触部分の電気抵抗による発熱が生じるのを防ぐことができる。また、耐火材製の前記上部電極本体１４ａ、下部電極本体１５ａに接続金具をボルトで締め付けるようにもしていない。このため、耐火材製の前記上部電極本体１４ａ、下部電極本体１５ａと接続金具との熱膨張率が大きく異なっていても、ボルトは緩み、電気的な断線が生じるのも確実に防ぐことができる。

【0026】

このように、溶解炉の使用時にあって各接続部、接続部品が膨張しても、電源１６と上部電極本体１４ａ、下部電極本体１５ａとの接続状態は確実に維持され、これらの間に安定的に電流が供給され、前記溶解炉１としての運転を安全に且つ安定的に継続して行うことができる。

【0027】

上記実施形態の動作を説明する。図２から分かるように、溶解室１Ａ中に溶湯Ｍが収納されている状態において、電源１６からの直流電流Ｉが図２中縦に流れる。この溶湯Ｍの高さは特に図７にも示されている。より詳しくは、図７において、配線１７からの電流は電極部品２３、低融点合金２２、上部電極本体４４ａの図中上部に伝わる。この後、電流Ｉは、上部電極本体１４ａから溶湯Ｍに流れ込み、図２から分かるように前記下部電極本体４５ａに流れ込む。この電流Ｉの流れの様子は図９（ｂ）に示される。つまり、先にも簡単に述べたが、上部電極本体４４ａ及び下部電極本体４５ａの電気抵抗を、溶湯Ｍの電気抵抗よりも大きいものとしている。このため、前記低融点合金２２から前記上部電極本体１４ａに流れ込んだ電流Ｉは、図７に示すように、図中少し下に流れ、その後は上部電極本体１４ａよりも電気抵抗の低い溶湯Ｍを通る経路にパスするように流れる。このようにして、図９（ｂ）に示すように、電流Ｉが図中縦に流れる。而して、この電流Ｉは、図９（ａ）から分かるように、磁場装置１９から溶解室１Ａの中心に向かう磁力線ＭＬと縦の中心軸の回りの全周において、交差する。これにより、例えば、図９（ｃ）から分かるように、この実施形態においては、それぞれ左回りの電磁力Ｆ１，Ｆ２，・・・ＦＮが発生し、これらが全て合成されて前記合成力ＲＦとなり、溶解室１Ａ中の溶湯Ｍを図９中左回りに駆動する。この駆動により、溶湯Ｍは、図３の前記落とし堰７の図中右側の出口７Ｂから、前記メインバス２の側壁２Ｂの開口２Ｃを介してその内部２Ａに吐出され、これと同時に、メインバス２内の溶湯Ｍが前記開口２Ｃ、落とし堰７の入口７Ａを介して溶解室１Ａに吸い込まれる。而して、前記合成力ＲＦは、図９（ｃ）から分かるように、各電磁力Ｆｉの合成力として得られるため、極めて大きなものとなり、溶湯Ｍの回転を強力な渦流とすることができる。これにより、溶解室１Ａの上部から、例えばアルミニウムの切粉のように軽くて溶湯Ｍ内にはなかなか溶け込まないような原料を投入しても、前記切粉は前記渦流の中心に確実に引き込まれて高速且つ高効率に溶解する。

【0028】

以上に説明した実施形態では、溶解炉本体５を一体型とした例を示したが、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように複数の部品から溶解炉本体３５を構成することもできる。即ち、図１０（ａ）は溶解炉本体３５の平面説明図、（ｂ）はそのｂ−ｂ線断面説明図である。特に図１０（ｂ）からわかるように、耐火材製の側壁部４１と、これの内面に嵌め込んだカーボン製等の上部電極本体４４ａと、これの下面部分に嵌め込んだ同じくカーボン製等の下部電極本体４５ａとから、溶解炉本体３５を構成することができる。下部電極本体４５ａは溶解炉本体３５に着脱可能とし、メンテナンスできるようにしている。この実施形態の場合においても、上部電極本体４４ａ、下部電極本体４５ａは、前述の実施形態における図７、図８と同様にして配線１７と接続される。

【0029】

上記各実施形態によれば、下記のような利点が得られる。即ち、既設のメインバス２に取り付け可能である。電磁石ではなく永久磁石を用いているので、消費電力が極めて小さく、電磁石を用いるものに比べて消費電力は１／１０、１／２０となる。駆動部分を有しないため、渦電流は発生せず、渦電流による障害は生じない。落とし堰（仕切板）は容易に交換可能であるため、メンテナンスが容易である。電源１６との接続に当たり配線１７と耐火材製の溶解炉本体とが直接締め付け等されていないので、両者間での接触抵抗による発熱を防ぐことができる。

【要約】

【課題】消費電力、発熱が少なく、メンテナンスが容易で、熱の影響の受けにくい導電性金属の溶解方法、溶解炉を提供する。
【解決手段】溶解炉本体の導電性金属を収納する溶解室の内表面に露呈した状態に設けた第１電極と前記第１電極よりも下方に設けた第２電極間に、前記溶解室に収納した導電性金属の溶湯を介して、縦向きに直流電流を流し、且つ、前記溶解炉の外部から前記溶解室の中心に向かい、あるいは前記溶解室の中心から前記溶解炉の外部に向かい、放射状に、磁場を掛け、前記直流電流と前記磁場との交差に起因する電磁力により前記溶解室中の前記溶湯に縦軸の回りに回転する回転力を与え、前記回転力によって前記溶湯を回転させて、前記溶湯を、前記溶解室と前記溶解室が付設された保持炉との間に設けた仕切板の出口開口から、前記保持炉中に吐出させると共に、前記保持炉中の溶湯を前記仕切板の入口開口から吸引する。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】