JPH0566091A - セラミツク製ルツボを用いたコールドウオール溶解装置 - Google Patents
セラミツク製ルツボを用いたコールドウオール溶解装置Info
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- JPH0566091A JPH0566091A JP25411791A JP25411791A JPH0566091A JP H0566091 A JPH0566091 A JP H0566091A JP 25411791 A JP25411791 A JP 25411791A JP 25411791 A JP25411791 A JP 25411791A JP H0566091 A JPH0566091 A JP H0566091A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 チタンなどを溶解するために使用するコ−ル
ドウォ−ルルツボ炉では現在までルツボは銅が使用され
ているが、銅は導電性が高いとともに熱伝導性がよいの
で、誘導加熱コイルにより銅ルツボ自体も加熱され電力
効率も悪く、安定溶解のために周波数を高めるのにも障
害となっているので、ルツボ自体が誘導加熱されないよ
うなコ−ルドウォ−ルルツボ炉を提供することを目的と
する。 【構成】 ルツボ本体中の少なくとも側壁を、又は側壁
と底壁の双方を導電性が低いが熱伝導率が高いセラミッ
クで構成し、誘導加熱コイルが冷却水パイプを兼ねる構
造にした。
ドウォ−ルルツボ炉では現在までルツボは銅が使用され
ているが、銅は導電性が高いとともに熱伝導性がよいの
で、誘導加熱コイルにより銅ルツボ自体も加熱され電力
効率も悪く、安定溶解のために周波数を高めるのにも障
害となっているので、ルツボ自体が誘導加熱されないよ
うなコ−ルドウォ−ルルツボ炉を提供することを目的と
する。 【構成】 ルツボ本体中の少なくとも側壁を、又は側壁
と底壁の双方を導電性が低いが熱伝導率が高いセラミッ
クで構成し、誘導加熱コイルが冷却水パイプを兼ねる構
造にした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、１）半導体等の材料と
して知られる高純度の金属または合金、２）チタンある
いはジルコニウム(Zr)など酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）また
は炭素（Ｃ）と反応し易いために高純度製品として溶成
するのが困難な金属または合金、３）溶融温度が極めて
高いW,Mo,Ta,Nbなど特殊金属として取り扱われている金
属とそれらの合金の溶解に適した構造を有し、コ−ルド
ウォ−ル誘導溶解ルツボ炉と呼ばれる溶解ルツボ炉に関
し、より具体的には、ルツボ炉の側壁と底壁を含む炉体
全部または少なくとも側壁がAlN など電気伝導率が低く
熱伝導率が高いセラミックス材で構成されたコ−ルドウ
ォ−ル誘導溶解炉に関する。
して知られる高純度の金属または合金、２）チタンある
いはジルコニウム(Zr)など酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）また
は炭素（Ｃ）と反応し易いために高純度製品として溶成
するのが困難な金属または合金、３）溶融温度が極めて
高いW,Mo,Ta,Nbなど特殊金属として取り扱われている金
属とそれらの合金の溶解に適した構造を有し、コ−ルド
ウォ−ル誘導溶解ルツボ炉と呼ばれる溶解ルツボ炉に関
し、より具体的には、ルツボ炉の側壁と底壁を含む炉体
全部または少なくとも側壁がAlN など電気伝導率が低く
熱伝導率が高いセラミックス材で構成されたコ−ルドウ
ォ−ル誘導溶解炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】前述したように半導体等の材料として知
れれる高純度金属、チタンあるいはジルコニウムなど酸
素、窒素または炭素と反応し易い金属または合金、溶融
温度が極めて高いW,Mo,Ta,Nbなど特殊金属やそれらの合
金の溶解には、電子ビ−ム溶解炉、非消耗式ア−ク炉な
どが使用されてきた。しかし、それらの炉には後述する
ようにアルミナ、マグネシア，ジルコニア、ベリリアな
どの金属酸化物耐火材料製の炉体またはルツボ内で溶解
を行うために、高温では、それらの耐火材料と溶融金属
（以下溶湯と略称する）との間に化学反応がおこり、反
応生成物が不純物として溶湯内に取り込まれ品質が低下
するという問題があり、金属酸化物耐火材料を使用しな
い炉体またはルツボとして、水冷銅ルツボを使用するコ
−ルドウォ−ル誘導溶解法（コ−ルドクルシブル溶解法
又はまたはインダクション・スカル溶解法とも呼ばれ
る）が採用されるようになった。
れれる高純度金属、チタンあるいはジルコニウムなど酸
素、窒素または炭素と反応し易い金属または合金、溶融
温度が極めて高いW,Mo,Ta,Nbなど特殊金属やそれらの合
金の溶解には、電子ビ−ム溶解炉、非消耗式ア−ク炉な
どが使用されてきた。しかし、それらの炉には後述する
ようにアルミナ、マグネシア，ジルコニア、ベリリアな
どの金属酸化物耐火材料製の炉体またはルツボ内で溶解
を行うために、高温では、それらの耐火材料と溶融金属
（以下溶湯と略称する）との間に化学反応がおこり、反
応生成物が不純物として溶湯内に取り込まれ品質が低下
するという問題があり、金属酸化物耐火材料を使用しな
い炉体またはルツボとして、水冷銅ルツボを使用するコ
−ルドウォ−ル誘導溶解法（コ−ルドクルシブル溶解法
又はまたはインダクション・スカル溶解法とも呼ばれ
る）が採用されるようになった。
【０００３】今日まで一般に使用されているコールドウ
ォール型ルツボ炉と呼ばれる誘導ルツボ炉は、図４の
（Ａ）と（Ｂ）に示されるように、導電性と熱伝導度と
がともに良好な銅などの金属製で、全体として底付き中
空円筒状のルツボ本体と、その外周に配置される誘導加
熱コイル８とから成り、該ルツボの側壁部または側壁か
ら底部の一部までの部分が、複数の狭いスリット２によ
り複数個の短冊状のセグメント３に分割され、セグメン
ト３のそれぞれの内部１１が冷却水などの冷媒により冷
却される誘導溶解用の金属製ルツボ溶解炉である。誘導
加熱コイル８により、被溶融金属の溶解が進行すると、
水冷短冊状セグメント３の内壁に接触する溶湯９は凝固
して薄皮状のスカル５となって、金属製ルツボ溶解炉の
側壁に接する溶湯が側壁に固着したり、スリット部に侵
入して取り除くことが困難になるのを防止する役目を果
たす。一方、電磁誘導作用によりルツボ上部では溶湯を
側壁から浮遊させて銅の水冷短冊状セグメント３相互間
の短絡を防止する機能をも果たすようにされている。
ォール型ルツボ炉と呼ばれる誘導ルツボ炉は、図４の
（Ａ）と（Ｂ）に示されるように、導電性と熱伝導度と
がともに良好な銅などの金属製で、全体として底付き中
空円筒状のルツボ本体と、その外周に配置される誘導加
熱コイル８とから成り、該ルツボの側壁部または側壁か
ら底部の一部までの部分が、複数の狭いスリット２によ
り複数個の短冊状のセグメント３に分割され、セグメン
ト３のそれぞれの内部１１が冷却水などの冷媒により冷
却される誘導溶解用の金属製ルツボ溶解炉である。誘導
加熱コイル８により、被溶融金属の溶解が進行すると、
水冷短冊状セグメント３の内壁に接触する溶湯９は凝固
して薄皮状のスカル５となって、金属製ルツボ溶解炉の
側壁に接する溶湯が側壁に固着したり、スリット部に侵
入して取り除くことが困難になるのを防止する役目を果
たす。一方、電磁誘導作用によりルツボ上部では溶湯を
側壁から浮遊させて銅の水冷短冊状セグメント３相互間
の短絡を防止する機能をも果たすようにされている。
【０００４】前述のように、コールドウォール型ルツボ
炉のルツボ本体は銅製で、通常の溶解炉のように、アル
ミナ、マグネシア、ベリリア、シリカあるいはジルコニ
アなどの金属酸化物の単体または混合体から成る耐火材
料は使用されていない。それは、コールドウォール型ル
ツボ炉が溶解の対象とする金属、合金は溶融温度が高
く、それに対し溶融した金属、合金を収容する容器とし
てのルツボ本体を構成する前述の耐火材料はいずれも熱
伝導率が低いために、溶解の進行に伴いルツボ本体の温
度も内部の溶湯の温度とほぼ同一の高温に達する。その
結果、金属、合金を構成する元素とルツボ本体の耐火材
料を構成する元素との間に化学反応が進行し耐火材料中
の元素が不純物として溶湯中に取り込まれ金属、合金の
品質を低下させるため、一般的なセラミック系耐火材料
は採用できなかった。
炉のルツボ本体は銅製で、通常の溶解炉のように、アル
ミナ、マグネシア、ベリリア、シリカあるいはジルコニ
アなどの金属酸化物の単体または混合体から成る耐火材
料は使用されていない。それは、コールドウォール型ル
ツボ炉が溶解の対象とする金属、合金は溶融温度が高
く、それに対し溶融した金属、合金を収容する容器とし
てのルツボ本体を構成する前述の耐火材料はいずれも熱
伝導率が低いために、溶解の進行に伴いルツボ本体の温
度も内部の溶湯の温度とほぼ同一の高温に達する。その
結果、金属、合金を構成する元素とルツボ本体の耐火材
料を構成する元素との間に化学反応が進行し耐火材料中
の元素が不純物として溶湯中に取り込まれ金属、合金の
品質を低下させるため、一般的なセラミック系耐火材料
は採用できなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一般的な耐火材料に代
わるものとして採用されたのが前述した銅である。銅
は、熱伝導率が高いため、ルツボ炉の炉壁を、水などの
冷却媒体により冷却して内部の溶湯よりもかなり低い温
度に保つことができるが、金属の共通的な特性として、
導電性と熱伝導度が同じ傾向を有し、代表的に銅、銀、
アルミニウムなどに見られるように、熱伝導率の高いも
のは導電性も良い。しかし導電性が良いことは、誘導加
熱の面では難点になるが、炉壁を短冊形に縦割り分割す
ることにより、連続した中空管状の炉壁自体が誘導加熱
コイルに対する２次コイルを形成して加熱されることは
回避できるガ、このようにした短冊形の銅セグメント自
体も、導体であるため被溶解材と同様、依然としてある
程度の誘導加熱コイルによる加熱を受けることになる。
測定結果によれば、被溶解材に対する電力使用量を１と
した場合、ルツボに対する分は１．３であり経路および
コイル１次側の損失を除外すると、被溶解材に対しては
使用された電力の４０％程度しか有効に利用されていな
いことになる。また、ルツボで損失する電力を補うため
にはコイル電圧を高くする必要が生じるが、真空溶解が
必要な場合は、真空中では電圧が高いほどプラズマ放電
が起こりやすいことから印加電圧も数百ボルト程度に制
限され投入電力も制限される。また、誘導溶解では、周
波数が低いとルツボ内部の溶湯が大きく激しく攪拌され
て溶湯の表面が安定せず、場合によっては溶湯の一部が
ルツボ外に飛び出しルツボの外壁などに付着して溶湯量
が減少し歩留まりが低下するなどの不都合を招来する。
周波数を高くすれば溶湯の流動が少なくなり、加えられ
る電磁力は溶湯の表面形状を安定に保存する方向に作用
し安定した溶解が可能になる。しかしながら、短冊形の
銅セグメンを有する従来のコールドウォール型ルツボ炉
では、ルツボ炉での損失を補うためにコイル電圧を上げ
る必要があるので、その上さらに安定溶解のために周波
数を上げると、それに比例してコイル電圧もさらに高く
なるために、真空溶解の場合に要求される電圧の上限を
超えてしまうという問題があり、この点からも、誘導加
熱コイルによりルツボが受ける加熱が、セグメンを有す
る従来の銅製コールドウォールルツボに比較し、無視で
きる程度か、或いはかなり少ないようにされた溶解用ル
ツボを提供することが課題とされていた。
わるものとして採用されたのが前述した銅である。銅
は、熱伝導率が高いため、ルツボ炉の炉壁を、水などの
冷却媒体により冷却して内部の溶湯よりもかなり低い温
度に保つことができるが、金属の共通的な特性として、
導電性と熱伝導度が同じ傾向を有し、代表的に銅、銀、
アルミニウムなどに見られるように、熱伝導率の高いも
のは導電性も良い。しかし導電性が良いことは、誘導加
熱の面では難点になるが、炉壁を短冊形に縦割り分割す
ることにより、連続した中空管状の炉壁自体が誘導加熱
コイルに対する２次コイルを形成して加熱されることは
回避できるガ、このようにした短冊形の銅セグメント自
体も、導体であるため被溶解材と同様、依然としてある
程度の誘導加熱コイルによる加熱を受けることになる。
測定結果によれば、被溶解材に対する電力使用量を１と
した場合、ルツボに対する分は１．３であり経路および
コイル１次側の損失を除外すると、被溶解材に対しては
使用された電力の４０％程度しか有効に利用されていな
いことになる。また、ルツボで損失する電力を補うため
にはコイル電圧を高くする必要が生じるが、真空溶解が
必要な場合は、真空中では電圧が高いほどプラズマ放電
が起こりやすいことから印加電圧も数百ボルト程度に制
限され投入電力も制限される。また、誘導溶解では、周
波数が低いとルツボ内部の溶湯が大きく激しく攪拌され
て溶湯の表面が安定せず、場合によっては溶湯の一部が
ルツボ外に飛び出しルツボの外壁などに付着して溶湯量
が減少し歩留まりが低下するなどの不都合を招来する。
周波数を高くすれば溶湯の流動が少なくなり、加えられ
る電磁力は溶湯の表面形状を安定に保存する方向に作用
し安定した溶解が可能になる。しかしながら、短冊形の
銅セグメンを有する従来のコールドウォール型ルツボ炉
では、ルツボ炉での損失を補うためにコイル電圧を上げ
る必要があるので、その上さらに安定溶解のために周波
数を上げると、それに比例してコイル電圧もさらに高く
なるために、真空溶解の場合に要求される電圧の上限を
超えてしまうという問題があり、この点からも、誘導加
熱コイルによりルツボが受ける加熱が、セグメンを有す
る従来の銅製コールドウォールルツボに比較し、無視で
きる程度か、或いはかなり少ないようにされた溶解用ル
ツボを提供することが課題とされていた。
【０００６】
【課題を解決する手段】上記の課題を解決することの可
能なルツボとしては、 １）ルツボ自体が、加熱手段としての誘導加熱コイルに
よって加熱を受けるコイル或いは被加熱体となる導体部
を形成しないこと、つまり導電性が極めて低い材料で構
成されること、 ２）ルツボ内部の被溶解材の温度が上昇しても、ルツボ
自体の温度は水冷などの手段により、内部の被溶解材つ
まり溶湯の温度よりも低く、ルツボと溶湯との間に化学
反応が起らない程度に保たれるように熱伝導度が高いこ
と、 ３）ルツボは溶解作業に伴う加熱、冷却の反復による熱
応力に耐え得る強度の耐熱材料を使用し適切な構造にさ
れていること、 以上１）〜３）の３条件を満足する材料を選択できれば
課題は解決されるが、既に述べたように、実用金属とし
て導電性が極めて低く熱伝導度が高いという条件を満足
するものは存在しない。そこで、コールドウォールルツ
ボの材料としては、今日まで固定観念的に銅を使用する
ことが踏襲されていたが、発明者らはルツボの材料とし
て、セラミックス中で導電性が極めて低く熱伝導度が高
いという条件を満足する適当な材料を選定することとし
た。
能なルツボとしては、 １）ルツボ自体が、加熱手段としての誘導加熱コイルに
よって加熱を受けるコイル或いは被加熱体となる導体部
を形成しないこと、つまり導電性が極めて低い材料で構
成されること、 ２）ルツボ内部の被溶解材の温度が上昇しても、ルツボ
自体の温度は水冷などの手段により、内部の被溶解材つ
まり溶湯の温度よりも低く、ルツボと溶湯との間に化学
反応が起らない程度に保たれるように熱伝導度が高いこ
と、 ３）ルツボは溶解作業に伴う加熱、冷却の反復による熱
応力に耐え得る強度の耐熱材料を使用し適切な構造にさ
れていること、 以上１）〜３）の３条件を満足する材料を選択できれば
課題は解決されるが、既に述べたように、実用金属とし
て導電性が極めて低く熱伝導度が高いという条件を満足
するものは存在しない。そこで、コールドウォールルツ
ボの材料としては、今日まで固定観念的に銅を使用する
ことが踏襲されていたが、発明者らはルツボの材料とし
て、セラミックス中で導電性が極めて低く熱伝導度が高
いという条件を満足する適当な材料を選定することとし
た。
【０００７】近年における、セラミックス関連技術の進
歩により、上記の３条件に副い得るセラミック材が開発
されるに至った。それらの中で工業製品としては、窒化
アルミニウム（ＡｌＮ）、ｃＢＮと略称されている立方
晶型窒化ほう素、酸化ベリリウム（ＢｅＯ）などがある
が、窒化アルミニウム以外はいずれも高価格であるた
め、ルツボのような大形部材とするには不適当である。
窒化アルミニウムはウルツ鉱型の結晶構造を有し、機械
的性質としては、硬さはＨｖ１２００と極めて硬く、圧
縮強度、曲げ強度も大であり高温度でも強度が低下しな
い。熱的性質としては、熱伝導率は銅の約２分の１で、
熱膨脹率は銅よりもやや大きい程度であり、電気的には
絶縁体に相当し誘電率も低い。これに加え、高温でも安
定で溶融金属に対しては耐蝕性に優れ、溶融金属に対す
る濡れ性が低いことから溶湯がルツボなどの内壁に付着
しにくく、また人体に対し無毒であるなど、冶金容器、
特にコールドウォールルツボの材料として極めて適当で
あることから窒化アルミニウムを最適ルツボ材料として
選択した。窒化アルミニウムを材料とし、基本的には、
図１に示すように側壁を中空円筒形とし、底壁として銅
ブロックを挿入し、ルツボの側壁の外周に誘導加熱コイ
ルと冷却水用の配管との役目を兼ねた銅パイプを配置し
たものとし、または側壁と底壁が一体の底付き中空円筒
形とし、底壁の直下には冷却専用の中空ブロックを設け
たもの、あるいは中空円筒形で底壁として銅ブロックを
挿入したルッボの側壁内に冷却水用配管を兼ねた銅パイ
プを埋め込むようにし課題を解決した。
歩により、上記の３条件に副い得るセラミック材が開発
されるに至った。それらの中で工業製品としては、窒化
アルミニウム（ＡｌＮ）、ｃＢＮと略称されている立方
晶型窒化ほう素、酸化ベリリウム（ＢｅＯ）などがある
が、窒化アルミニウム以外はいずれも高価格であるた
め、ルツボのような大形部材とするには不適当である。
窒化アルミニウムはウルツ鉱型の結晶構造を有し、機械
的性質としては、硬さはＨｖ１２００と極めて硬く、圧
縮強度、曲げ強度も大であり高温度でも強度が低下しな
い。熱的性質としては、熱伝導率は銅の約２分の１で、
熱膨脹率は銅よりもやや大きい程度であり、電気的には
絶縁体に相当し誘電率も低い。これに加え、高温でも安
定で溶融金属に対しては耐蝕性に優れ、溶融金属に対す
る濡れ性が低いことから溶湯がルツボなどの内壁に付着
しにくく、また人体に対し無毒であるなど、冶金容器、
特にコールドウォールルツボの材料として極めて適当で
あることから窒化アルミニウムを最適ルツボ材料として
選択した。窒化アルミニウムを材料とし、基本的には、
図１に示すように側壁を中空円筒形とし、底壁として銅
ブロックを挿入し、ルツボの側壁の外周に誘導加熱コイ
ルと冷却水用の配管との役目を兼ねた銅パイプを配置し
たものとし、または側壁と底壁が一体の底付き中空円筒
形とし、底壁の直下には冷却専用の中空ブロックを設け
たもの、あるいは中空円筒形で底壁として銅ブロックを
挿入したルッボの側壁内に冷却水用配管を兼ねた銅パイ
プを埋め込むようにし課題を解決した。
【０００８】
【作用】コールドウォールルツボを構成する耐火材料と
して、導電性が極めて低く絶縁材をも兼ねた窒化アルミ
ニウムを採用したことにより、ルツボの側壁が誘導加熱
コイルに対する２次コイルとなって加熱されることはな
く、また熱伝導率も銅の約２分の１でアルミニゥウとほ
ぼ同じで亜鉛、鉄や他の合金などの構造用金属材料より
も優れていることから水等の冷却媒体をパイプを通過さ
せて熱交換を行う通常の冷却方法によりルツボの炉体
を、水冷銅ルッボと同程度の温度に保つて、水冷銅ルッ
ボと同様溶湯とルツボの間にスカルと呼ばれる溶湯の薄
い凝固層が形成され、見掛け上はこの溶湯の薄い凝固層
がルツボの内壁を構成して溶解が行われ、通常の耐火材
料のルツボのとの間の化学反応による不純物の混入を回
避して溶解を行うことが可能である。
して、導電性が極めて低く絶縁材をも兼ねた窒化アルミ
ニウムを採用したことにより、ルツボの側壁が誘導加熱
コイルに対する２次コイルとなって加熱されることはな
く、また熱伝導率も銅の約２分の１でアルミニゥウとほ
ぼ同じで亜鉛、鉄や他の合金などの構造用金属材料より
も優れていることから水等の冷却媒体をパイプを通過さ
せて熱交換を行う通常の冷却方法によりルツボの炉体
を、水冷銅ルッボと同程度の温度に保つて、水冷銅ルッ
ボと同様溶湯とルツボの間にスカルと呼ばれる溶湯の薄
い凝固層が形成され、見掛け上はこの溶湯の薄い凝固層
がルツボの内壁を構成して溶解が行われ、通常の耐火材
料のルツボのとの間の化学反応による不純物の混入を回
避して溶解を行うことが可能である。
【０００９】
【実施例】図１は、第１の実施例を示す正面図であり、
符号１０は本発明のコールドウォールルツボの全体を示
し、１２は窒化アルミニウム製の側壁、１３は側壁の外
周に配置され誘導加熱コイルと冷却水用の配管との役目
を兼ねた銅パイプ、１４は底壁として挿入された銅ブロ
ック壁で、この銅ブロック壁には点線で示したように、
短絡を防止するため円周方向に隔置され複数のスリット
１５が軸線方向に切り込まれている。側壁の外周に配置
される誘導加熱コイルは絶縁性をよくするために適当な
間隔を保って配置され、コイル相互間には絶縁材が挿入
される。窒化アルミニウム製の側壁１２の外周には銅パ
イプを接合するためにメタライズ処理されるのが好まし
いが、接合は隙間無く連続されているのが好ましく、ル
ツボ壁が十分冷却されれば円周方向に所定の角度を隔て
接合されてもよく、また側壁１２の外周と銅パイプ間に
熱伝達を良くする物質を挿入してもよい。符号１６はコ
イル押さえである。コイルとルツボ外周が緊密に接合さ
れていればコイル押さえは必ずしも必要でないが、熱伝
達を良くする物質を使用する場合はコイルを押さえ付け
る構造にする必要がある。
符号１０は本発明のコールドウォールルツボの全体を示
し、１２は窒化アルミニウム製の側壁、１３は側壁の外
周に配置され誘導加熱コイルと冷却水用の配管との役目
を兼ねた銅パイプ、１４は底壁として挿入された銅ブロ
ック壁で、この銅ブロック壁には点線で示したように、
短絡を防止するため円周方向に隔置され複数のスリット
１５が軸線方向に切り込まれている。側壁の外周に配置
される誘導加熱コイルは絶縁性をよくするために適当な
間隔を保って配置され、コイル相互間には絶縁材が挿入
される。窒化アルミニウム製の側壁１２の外周には銅パ
イプを接合するためにメタライズ処理されるのが好まし
いが、接合は隙間無く連続されているのが好ましく、ル
ツボ壁が十分冷却されれば円周方向に所定の角度を隔て
接合されてもよく、また側壁１２の外周と銅パイプ間に
熱伝達を良くする物質を挿入してもよい。符号１６はコ
イル押さえである。コイルとルツボ外周が緊密に接合さ
れていればコイル押さえは必ずしも必要でないが、熱伝
達を良くする物質を使用する場合はコイルを押さえ付け
る構造にする必要がある。
【００１０】図２は、第２の実施例を示す概略図であ
り、図１に示した実施例同様、中空円筒形の窒化アルミ
ニウム製の側壁２２の底部に、底壁として銅ブロック２
４が挿入され、側壁２２内に冷却水用の配管の役目をも
兼ねた銅パイプ２３が埋め込まれている。図示は省略し
てあるが、必要に応じコイル押さえを設ける。
り、図１に示した実施例同様、中空円筒形の窒化アルミ
ニウム製の側壁２２の底部に、底壁として銅ブロック２
４が挿入され、側壁２２内に冷却水用の配管の役目をも
兼ねた銅パイプ２３が埋め込まれている。図示は省略し
てあるが、必要に応じコイル押さえを設ける。
【００１１】図３は、第３の実施例を示す概略図であ
り、ルツボ本体は窒化アルミニウム製の円筒形の側壁３
２と底壁３２ａが一体に形成され、底壁３２ａの裏面に
密接して冷却装置として専用される中空銅ブロック３６
が配置されている。符号３３は側壁の外周に配置され誘
導加熱コイルと冷却水用の配管の役目を兼ねた銅パイプ
である。図示は省略してあるが必要に応じコイル押さえ
を設ける。
り、ルツボ本体は窒化アルミニウム製の円筒形の側壁３
２と底壁３２ａが一体に形成され、底壁３２ａの裏面に
密接して冷却装置として専用される中空銅ブロック３６
が配置されている。符号３３は側壁の外周に配置され誘
導加熱コイルと冷却水用の配管の役目を兼ねた銅パイプ
である。図示は省略してあるが必要に応じコイル押さえ
を設ける。
【００１２】
【発明の効果】本発明の窒化アルミニウム製のルツボで
は、銅ルツボのように誘導加熱用の電力がルツボを加熱
するように使用されることがなく、ルツボ内部の被溶解
の加熱のみに投入され、消費電力を低減できる。消費電
力を低減できることから、銅ルツボよりもコイル電圧も
低減できるのでそれに対応して周波数を高めることがで
き、その利点として溶湯が動揺せず安定した溶解が可能
になりしかも適度の攪拌効果により溶湯の成分を均一に
できる。
は、銅ルツボのように誘導加熱用の電力がルツボを加熱
するように使用されることがなく、ルツボ内部の被溶解
の加熱のみに投入され、消費電力を低減できる。消費電
力を低減できることから、銅ルツボよりもコイル電圧も
低減できるのでそれに対応して周波数を高めることがで
き、その利点として溶湯が動揺せず安定した溶解が可能
になりしかも適度の攪拌効果により溶湯の成分を均一に
できる。
【図１】本発明の第１実施例による窒化アルミニウム製
のコ−ルドウォ−ルルツボを示す正面図である。
のコ−ルドウォ−ルルツボを示す正面図である。
【図２】本発明の第２実施例による窒化アルミニウム製
のコ−ルドウォ−ルルツボを示す概略図である。
のコ−ルドウォ−ルルツボを示す概略図である。
【図３】本発明の第３実施例による窒化アルミニウム製
のコ−ルドウォ−ルルツボを示す概略図である。
のコ−ルドウォ−ルルツボを示す概略図である。
【図４】従来のコ−ルドウォ−ルルツボ炉を示す模式側
断面図と平面図である。
断面図と平面図である。
１０、２０、３０ ルツボ本体２ １２、２２、３２ 側壁 １３、２３、３３ コイルを兼ねた冷却管 １４ 銅製底壁 １５ スリット １６ コイル押さえ ３２ａ 一体底壁 ３６ 水冷用中空ブロック
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田所 昌宏 愛知県豊橋市三弥町字元屋敷150番地 神 鋼電機株式会社豊橋製作所内
Claims (6)
- 【請求項１】 ほぼ垂直に立設された側壁部とその底部
を密閉し炉底を形成する底壁とにより炉室が形成され、
頂部が解放され前記炉室内に被溶解材料が収容されるル
ツボ本体と、前記側壁部に密接して配置され前記炉室内
の被溶解材料を加熱し溶解するための誘導加熱コイル
と、誘導加熱が行われる間ルツボ本体を冷却するための
水などの冷却媒体の給排パイプとを含んで成るコールド
ウォール溶解装置において、 前記ルツボの少なくとも側壁部がセラミック材で形成さ
れ、前記誘導加熱コイルは前記冷却媒体の給排パイプを
兼ねて前記ルツボの側壁部に配置されていることを特徴
とするセラミック製ルツボを用いたコールドウォール溶
解装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の溶解装置において、前記
ルツボ本体がセラミック材で形成された中空円筒状のル
ツボ側壁と、この側壁の底部に挿入された銅製の底壁と
により炉室が画定され、前記誘導加熱コイルは冷却媒体
としての水の給排水パイプを兼ねて前記側壁の外周に配
置されていることを特徴とするセラミック製ルツボを用
いたコールドウォール溶解装置。 - 【請求項３】 請求項２記載のコールドウォール溶解装
置において、前記の冷却水パイプを兼ねた誘導加熱コイ
ルが前記側壁内に埋め込まれていることを特徴とするセ
ラミック製ルツボを用いたコールドウォール溶解装置。 - 【請求項４】 請求項２又は３記載のコールドウォール
溶解装置において、前記底壁にはさらに、その内周に円
周方向に互いに所定の間隔を保ってルツボの軸心に沿っ
て所定の幅と深さのスリットが設けられていることを特
徴とするセラミック製ルツボを用いたコールドウォール
溶解装置。 - 【請求項５】 請求項１記載のコールドウォール溶解装
置において、前記のルツボ本体はその側壁と底壁とがセ
ラミック材で底付中空円筒状に一体に形成され、冷却媒
体の給排パイプを兼ねた前記の誘導加熱コイルは、前記
側壁の外周に密着し配置され、さらに前記ルツボの底壁
部の裏面に密接して底壁部を冷却するための中空ブロッ
クが設けられていることを特徴とするセラミック製ルツ
ボを用いたコールドウォール溶解装置。 - 【請求項６】 請求項１から５までのいずれかに記載の
コールドウォール溶解装置において、前記側壁と前記冷
却媒体の給排パイプを兼ねた誘導加熱コイルと前記底壁
部の裏面に設けられた中空ブロックとは前記のルツボ本
体の壁面に施されたメタライズ層を介し連続的に又は断
続的に接合されていることを特徴とするセラミック製ル
ツボを用いたコールドウォール溶解装置。
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|---|---|---|---|
| JP25411791A JP3160956B2 (ja) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | セラミック製ルツボを用いたコールドウォール溶解装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25411791A JP3160956B2 (ja) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | セラミック製ルツボを用いたコールドウォール溶解装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JP3160956B2 JP3160956B2 (ja) | 2001-04-25 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25411791A Expired - Fee Related JP3160956B2 (ja) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | セラミック製ルツボを用いたコールドウォール溶解装置 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3160956B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008517430A (ja) * | 2004-10-15 | 2008-05-22 | アドバンスト・エナジー・インダストリーズ・インコーポレイテッド | プラズマ放電デバイス中の誘電性構成要素の熱管理 |
| JP2011020918A (ja) * | 2009-07-15 | 2011-02-03 | Schott Ag | 溶融物を連続的に溶融又は精製する方法及び装置 |
| JP2011020919A (ja) * | 2009-07-15 | 2011-02-03 | Schott Ag | ガラス溶融物からガラス製品を生産する方法および装置 |
| CN114875477A (zh) * | 2022-06-21 | 2022-08-09 | 西安奕斯伟材料科技有限公司 | 坩埚和单晶炉 |
| CN115449751A (zh) * | 2022-10-19 | 2022-12-09 | 肇庆市科润真空设备有限公司 | 一种超薄薄膜镀膜用的蒸发源机构及镀膜设备和镀膜方法 |
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-
1991
- 1991-09-06 JP JP25411791A patent/JP3160956B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| US20110243180A1 (en) * | 2009-07-15 | 2011-10-06 | Schott Ag, | Method and device for the continuous melting or refining of melts |
| JP2015129093A (ja) * | 2009-07-15 | 2015-07-16 | ショット アクチエンゲゼルシャフトＳｃｈｏｔｔ ＡＧ | ガラス溶融物からガラス製品を生産する方法および装置 |
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| JP3160956B2 (ja) | 2001-04-25 |
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