(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サイクロン装置を利用した遠心分離力に、ローレンツ力を利用した電磁分離力を組み合わせた溶融金属中の介在物の分離除去方法であって、
前記サイクロン装置のサイクロン筒部は、遠心分離力のみを作用させる上筒部と、遠心分離力に加えてローレンツ力を利用した電磁分離力を作用させる下筒部と、からなるとともに、
前記サイクロン筒部の前記上筒部の上部に前記サイクロン筒部の接線方向に開設された供給口から前記サイクロン筒部内に流入する、介在物を均一に含有する溶融金属を、前記上筒部内で螺旋状に旋回させつつ流通させる間に、前記溶融金属中の介在物に遠心分離力を作用させることにより、前記サイクロン筒部の壁面から、前記サイクロン筒部の前記下筒部の外周を囲繞する電磁コイルと該電磁コイルに交流電流を印加する交流電源とからなる電磁場発生部で発生される電磁力の表皮厚さ以内の位置に、前記介在物のうちの除去目的とするすべての介在物を到達させるようにし、
前記溶融金属を前記下筒部に螺旋状に旋回させつつ流通させる間に、前記電磁場発生部で発生される電磁力により、前記遠心分離力以上の電磁分離力を前記遠心分離力に加えて作用させることにより、前記介在物のうちの除去目的とするすべての介在物を前記サイクロン筒部の壁面に到達させて分離除去し、
前記介在物が分離除去された溶融金属を排出するとともに、分離除去された前記介在物を前記サイクロン筒部の下方の回収部で回収する、ことを特徴とする溶融金属中の介在物の分離除去方法。
【請求項２】
請求項１に記載の溶融金属中の介在物の分離除去方法において、
前記サイクロン装置の前記供給口の幅ｗは、前記サイクロン筒部の半径Ｒに対して、
Ｒ／６≦ｗ≦２Ｒ／３
となるものを利用することを特徴とする溶融金属中の介在物の分離除去方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の溶融金属中の介在物の分離除去方法において、
前記交流電流の周波数は、その交流電流により発生する電磁力の前記表皮厚さδが、前記供給口の幅ｗに対して、
ｗ／１０＜δ＜９ｗ／１０
となるようにすることを特徴とする溶融金属中の介在物の分離除去方法。
【請求項４】
サイクロン装置を利用した遠心分離力とローレンツ力を利用した電磁分離力を組み合わせた溶融金属中の介在物の分離除去装置であって、
少なくとも、その上端が上端閉塞部により閉塞された上筒部をその上方に有するとともに、前記上筒部の下方側に該上筒部と連続して形成された下筒部を有するサイクロン筒部と、前記下筒部の外周を囲繞する電磁コイルと該電磁コイルに交流電流を印加する交流電源とを有する電磁場発生部と、前記上筒部の上部に前記サイクロン筒部の接線方向に開設され、前記介在物を均一に含有する溶融金属を流入させる供給口と、前記サイクロン筒部の内部に流入口を有するとともに、前記上端閉塞部を貫通して外方に流出口を有する排出路と、前記サイクロン筒部の前記下筒部の下端開口に連通する介在物の回収部と、を具え、
前記供給口から前記サイクロン筒部内に流入する前記介在物を均一に含有する溶融金属を、前記上筒部内に螺旋状に旋回させつつ流通させる間に、前記介在物に遠心分離力を作用させて、前記介在物のうちの除去目的とするすべての介在物を前記サイクロン筒部の壁面から前記下筒部の外周を囲繞する前記電磁場発生部で発生される電磁力の表皮厚さ以内の位置に到達するようにし、
前記溶融金属が前記下筒部を螺旋状に旋回しつつ流通する間に、前記遠心分離力以上の電磁分離力を前記遠心分離力に加えて作用させ、
前記介在物のうちの除去目的とするすべての介在物を前記サイクロン筒部の壁面に到達させて分離除去し、
前記介在物が分離除去された溶融金属を前記排出路を介して排出するとともに、
分離除去された前記介在物を前記回収部で回収する、ことを特徴とする溶融金属中の介在物の分離除去装置。
【請求項５】
請求項４に記載の溶融金属中の介在物の分離除去装置において、
前記サイクロン筒部は、その全体が円筒状に形成されていることを特徴とする溶融金属中の介在物の分離除去装置。
【請求項６】
請求項４に記載の溶融金属中の介在物の分離除去装置において、
前記サイクロン筒部は、その上筒部が円筒状に形成されるともに、その下筒部が下方ほど内周の径の小さくなる中空の截頭円錐状に形成されていることを特徴とする溶融金属中の介在物の分離除去装置。
【請求項７】
請求項４に記載の溶融金属中の介在物の分離除去装置において、
前記サイクロン筒部は、その全体が下方ほど内周の径の小さくなる中空の截頭円錐状に形成されていることを特徴とする溶融金属中の介在物の分離除去装置。
【請求項８】
請求項５又は６に記載の溶融金属中の介在物の分離除去装置において、
前記供給口の幅ｗと、前記サイクロン筒部の前記上筒部の半径Ｒとの関係が、
Ｒ／６≦ｗ≦２Ｒ／３
であることを特徴とする溶融金属中の介在物の分離除去装置。
【請求項９】
請求項に４ないし８のいずれか記載の溶融金属からの介在物の分離除去装置において、
前記供給口の幅ｗと前記交流電流により発生する電磁力の前記表皮厚さδの関係が、
ｗ／１０＜δ＜９ｗ／１０
となるようにすることを特徴とする溶融金属中の介在物の分離除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融金属中の介在物の分離除去方法およびその装置に関するもので、更に詳細には、溶融金属中又は溶融合金中に含有され、工業材料としての金属又は合金の特性を低下させる虞のある介在物を、前記溶融金属又は溶融合金から分離除去するための介在物の分離除去方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明において、金属なる用語は、純金属のほか、純金属に他の元素を添加した合金を含むものとする。
【０００３】
加熱、溶解により得られる溶融金属は、鋳造した後に、所要の切削加工、塑性加工および／又は熱処理を施すことにより加工され、工業材料として利用されるが、工業材料として利用される金属中に介在物が混入（含有）する場合がある。例えば、溶融アルミニウムにおいては、表面に生成した酸化アルミニウムの被膜が、溶融金属表面の波打ちにともなって前記溶融アルミニウム中に巻き込まれることで、酸化アルミニウムが溶融アルミニウム中に混入する場合がある。
【０００４】
しかしながら金属中に介在物が混入することで、当該金属の特性が低下することがある。そのような特性の低下を回避するためには、金属が鋳造される前の溶融金属である段階において、介在物が除去されることが好ましい。
【０００５】
一般に、溶融金属から介在物を除去する方法として、濾過法のほか、密度差を利用する浮上分離法、沈降分離法および遠心分離法、ならびに電気的特性の差を利用する電磁分離法が実用化されている。
【０００６】
濾過法は、セラミックス製などのフィルターにより介在物を濾過するという簡便な方法であり、介在物を迅速に濾過できるという長所を有するが、フィルターは使用時間とともに被濾過物である介在物により目詰まりするから、定期的又は不定期的に、フィルターを交換する必要がある。すなわち濾過法におけるフィルターは消耗品であり、濾過法はメンテナンスにコストおよび労力を要し、経済的でないという問題がある。
【０００７】
フィルターのような消耗品を用いずに溶融金属から介在物を除去する一つの方法として、介在物である化合物を含有する溶融金属を整流回転させ、前記化合物に遠心力を作用させて炉壁側に移動させて溶融金属から除去する、介在物の除去方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
また、前記消耗品を用いずに溶融金属から介在物を除去する他の方法として、水平方向の磁場と前記磁場と直交する水平方向の電流により溶融金属に垂直方向のローレンツ力を発生させて介在物を浮遊させ、溶融金属から介在物を除去する介在物の除去方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
遠心分離法と磁気分離法を組み合わせた分離方法としては、倒立円錐形状のケーシングと、ケーシングの頂部中心部を貫通して内部に垂下された排液パイプと、ケーシングの上部においてケース内周面に向かって切線方向に微粒鉱石を含有する被選鉱液を噴出する給鉱パイプと、ケーシングの外周を囲繞し、上方より下方に向かって移動する磁界を形成する電磁装置を設けてなる磁気サイクロン選別装置を用いた鉱石の濃縮方法が知られている（例えば、特許文献３参照）。
【００１０】
また、遠心分離法と磁気分離法を組み合わせた他の分離方法としては、サイクロン円錐部と、サイクロン円錐部の半周部を包囲する磁石体と、サイクロン円錐部の上側に設けられ流体の流出する円筒部と、サイクロン円錐部の下側に設けられる流出口と、前記円筒部に設けられる原鉱流入口を有する磁気選別分離装置を用いた原鉱の分離方法が知られている（例えば、特許文献４参照）。
【００１１】
他方、取鍋内の溶鋼中の介在物を効率よく分離する方法として、前記取鍋の底部に配置した電磁コイルに交流電流を供給することにより誘起された誘導磁場と、この誘導磁場によって溶鋼中に誘起された渦電流との相互作用により発生するローレンツ力を前記溶鋼からの前記介在物の電磁分離力として利用する電磁分離法を用い、非導電性の介在物を前記取鍋の底部に捕捉して前記溶鋼から分離する溶鋼中の介在物低減装置が知られている（例えば、特許文献５参照）。
【００１２】
特許文献５に記載の介在物低減装置では、導電体である溶鋼には上向きおよび前記取鍋の底部付近の取鍋中心方向へのローレンツ力が作用するから、当該ローレンツ力は、前記溶鋼内において攪拌力となり、循環流が発生する。そして、この循環流によって前記介在物を前記溶鋼とともに当該取鍋内を循環させ、前記介在物のうちの微小なものを前記取鍋底部に吸着させて捕捉するとともに、中粒径のものを凝集させて、大粒径化し、浮上させて溶鋼表層のスラグに捕捉し、前記溶鋼中の介在物の低減を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平１１−２２９０５５号公報
【特許文献２】特開平２−１２２０１１号公報
【特許文献３】実公昭３４−１９９９４号公報
【特許文献４】特公昭３５−８４４号公報
【特許文献５】特開２００１−１１５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
特許文献１に開示されるような溶融金属から介在物を除去する介在物の除去方法においては、溶融金属中の、非金属化合物である介在物の、遠心力に基づく移動速度の、攪拌の回転中心からの半径方向成分は、溶融金属と介在物の間の密度差に比例する。特許文献１の技術では、介在物を炉壁に到達させることは検討されていないものの、介在物を効率的に分離除去するには、介在物を壁面に到達させることが好ましい。しかしながら、後述のように、遠心力の作用によって介在物が炉壁側に移動するほど介在物の回転中心からの距離は大きくなるが、遠心力の大きさは、その回転中心からの距離に反比例するから、多くの場合において介在物の炉壁への移動速度は、介在物が炉壁に近づくほど低下する。そのため、介在物を効率的に分離除去するには当該介在物を炉壁まで到達させることが必要となるものの、介在物の壁面への到達には時間を要することとなる。このように、遠心力のみによって、介在物を壁面に到達させることによる介在物の分離除去は必ずしも効率的ではない。
【００１５】
他方、特許文献２に開示される介在物の除去方法では、直流の電磁場が利用されているが、このような介在物の除去方法では電力消費量が多大であって、経済性に課題が残る。実際、特許文献２の実施例で利用されている磁場と電流は、それぞれ磁束密度１０５Ｇ（＝１０Ｔ）の強磁場と２０ｋＡの大電流となっている。特許文献２に開示される介在物の除去方法は、コイルに直流電流を印加することによって、溶融金属中に磁場を形成するとともに、該溶融金属に直流電流を印加することによって、前記溶融金属にローレンツ力を作用させ、介在物を浮上分離させる方法であるが、コイルに印加する直流電流を交流電流に変えて前記磁場を交番磁場としたうえで前記溶融金属に印加する直流電流を交流電流とした場合には、表皮効果によって溶融金属が収容される容器の中心部で前記交流電流が流れにくくなるため、当該容器中心部において介在物を効率的に浮上分離することができず、結果的に消費電力を抑制することは困難である。
【００１６】
また、特許文献３に開示される磁気サイクロン選別装置、又は特許文献４に開示される磁気選別分離装置は、微粒子と溶融物との間に相対的な遠心力の差を生じさせるとともに、前記微粒子に周期的に磁力を作用させ、サイクロン装置の壁面に到達させて分離するものであるが、これらの装置で利用される磁力は磁性体である微粒子にしか作用しない。すなわち、特許文献３に記載の磁気サイクロン選別装置、および特許文献４に記載の磁気選別分離装置は、微粒子が磁性体でなければ利用できない。
【００１７】
さらに、特許文献５に開示される介在物低減装置は、本発明者らの研究によれば、前記微小な介在物は必ずしも前述のように取鍋底部に吸着するとは限らず、また前記中粒径の介在物も必ずしも前述のように凝集するとは限らないため、介在物の低減は不確実であることが判明している。
【００１８】
本発明は、前述の事情に鑑みてなされたもので、遠心分離力と電磁分離力とを相補的に組み合わせるとともに、当該組み合わせの最適化を図ることにより、溶融金属中に均一に分布して含有される介在物のうちの除去目的とするすべての介在物を、装置を大規模化せず、かつ高い除去効率で分離除去することができる、介在物の分離除去方法および分離除去装置を提供することを第１の課題とする。また、本発明は介在物の分離除去装置を小型化することにより、分離除去装置の使用後に分離除去装置の内部に残留する溶融金属を少なくすることを可能とし、介在物を経済的に分離除去することのできる介在物の分離除去方法および分離除去装置を提供することを第２の課題とする。また、本発明は、交流の電磁場によってもたらされる表皮効果を効率的に利用できるため、少ない消費電力量で介在物を分離除去し、さらに経済性の向上した介在物の分離除去方法および分離除去装置を提供することを第３の課題とする。さらに、本発明は、非磁性体、磁性体のいずれの介在物についても分離可能な、汎用性の高い介在物の分離除去方法および分離除去装置を提供することを第４の課題とする。
【００１９】
ここで、除去目的とするすべての介在物とは、工業材料として利用される金属の、当該利用目的に応じて定められる、除去されるべき介在物のすべてのものをいう。この場合において、工業材料としての利用目的によって、除去目的とする介在物は変化するが、当該変化に応じてサイクロン筒部のサイズおよび前記サイクロン筒部を囲繞する電磁コイルに印加することによりサイクロン筒部内の溶融金属に発生させる電磁力を変化させることができる。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
前記課題を解決し、前記目的を達成するための、請求項１に記載の発明は、
サイクロン装置を利用した遠心分離力に、ローレンツ力を利用した電磁分離力を組み合わせた溶融金属中の介在物の分離除去方法であって、
前記サイクロン装置のサイクロン筒部は、遠心分離力のみを作用させる上筒部と、遠心分離力に加えてローレンツ力を利用した電磁分離力を作用させる下筒部と、からなるとともに、
前記サイクロン筒部の前記上筒部の上部に前記サイクロン筒部の接線方向に開設された供給口から前記サイクロン筒部内に流入する、介在物を均一に含有する溶融金属を、前記上筒部内で螺旋状に旋回させつつ流通させる間に、前記溶融金属中の介在物に遠心分離力を作用させることにより、前記サイクロン筒部の壁面から、前記サイクロン筒部の前記下筒部の外周を囲繞する電磁コイルと該電磁コイルに交流電流を印加する交流電源とからなる電磁場発生部で発生される電磁力の表皮厚さ以内の位置に、前記介在物のうちの除去目的とするすべての介在物を到達させるようにし、
前記溶融金属を前記下筒部に螺旋状に旋回させつつ流通させる間に、前記電磁場発生部で発生される電磁力により、前記遠心分離力以上の電磁分離力を前記遠心分離力に加えて作用させることにより、前記介在物のうちの除去目的とするすべての介在物を前記サイクロン筒部の壁面に到達させて分離除去し、
前記介在物を分離除去した溶融金属を排出するとともに、分離除去された前記介在物を前記サイクロン筒部の下方の回収部で回収する、ことを特徴とする。
【００２１】
この場合において、前記サイクロン装置の前記供給口の幅ｗが、前記サイクロン筒部の半径Ｒに対して、
Ｒ／６≦ｗ≦２Ｒ／３
となるものを利用することが好ましい（請求項２）。
【００２２】
さらにこの場合において、前記交流電流の周波数は、その交流電流により発生する電磁力の前記表皮厚さδが、前記供給口の幅ｗに対して、
ｗ／１０＜δ＜９ｗ／１０
となるようにすることが好ましい（請求項３）。
【００２３】
また、請求項４に記載の溶融金属中の介在物の分離除去装置は、請求項１に記載の介在物の分離除去方法を具現化するもので、
サイクロン装置を利用した遠心分離力とローレンツ力を利用した電磁分離力を組み合わせた溶融金属中の介在物の分離除去装置であって、
少なくとも、その上端が上端閉塞部により閉塞された上筒部をその上方に有するとともに、前記上筒部の下方側に該上筒部と連続して形成された下筒部を有するサイクロン筒部と、前記下筒部の外周を囲繞する電磁コイルと該電磁コイルに交流電流を印加する交流電源とを有する電磁場発生部と、前記上筒部の上部に前記サイクロン筒部の接線方向に開設され、前記介在物を均一に含有する溶融金属を流入させる供給口と、前記サイクロン筒部の内部に流入口を有するとともに、前記上端閉塞部を貫通して外方に流出口を有する排出路と、前記サイクロン筒部の前記下筒部の下端開口に連通する介在物の回収部と、を具え、
前記供給口から前記サイクロン筒部内に流入する前記介在物を均一に含有する溶融金属を、前記上筒部内に螺旋状に旋回させつつ流通させる間に、前記介在物に遠心分離力を作用させて、前記介在物のうちの除去目的とするすべての介在物を前記サイクロン筒部の壁面から前記下筒部の外周を囲繞する前記電磁場発生部で発生される電磁力の表皮厚さ以内の位置に到達するようにし、
前記溶融金属が前記下筒部を螺旋状に旋回しつつ流通する間に、前記遠心分離力以上の電磁分離力を前記遠心分離力に加えて作用させ、
前記介在物のうちの除去目的とするすべての介在物を前記サイクロン筒部の壁面に到達させて分離除去し、
前記介在物が分離除去された溶融金属を前記排出路を介して排出するとともに、
分離除去された前記介在物を前記回収部で回収する、ことを特徴とする。
【００２４】
この場合、サイクロン装置の形状は、サイクロン筒部の全体が円筒形に形成されているもの、サイクロン筒部の上筒部が円筒形に形成されるとともにサイクロン筒部の下筒部が下方ほど内周の内周の径が小さくなる中空の截頭円錐形に形成されているもの、あるいは、サイクロン筒部の全体が下方ほど内周の内周の径が小さくなる中空の截頭円錐状に形成されているもののいずれかの形状であることが好ましい（請求項５〜７）。
【００２５】
また、溶融金属中の介在物の分離除去装置は、前記供給口の幅ｗと、前記サイクロン筒部の前記上筒部の半径Ｒとの関係が、
Ｒ／６≦ｗ≦２Ｒ／３
であることが好ましい（請求項８）。
【００２６】
また、前記供給口の幅ｗと前記交流電流により発生する電磁力の前記表皮厚さδの関係が、
ｗ／１０＜δ＜９ｗ／１０
となるようにすることが好ましい（請求項９）。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は、サイクロン筒部の上筒部にあっては、介在物がサイクロン筒部の壁面に近づくほどサイクロン筒部の中心からの距離に反比例して小さくなる遠心分離力のみを介在物を含有する溶融金属に作用させることにより、前記溶融金属中に均一に分布して含有される介在物のうちの除去目的とするすべての介在物の前記サイクロン筒部の壁面との距離が、前記サイクロン筒部の前記下筒部の外周を囲繞する前記電磁場発生部で発生される電磁力の表皮厚さ以内となるようにし、また、サイクロン筒部の下筒部にあっては、溶融金属と非金属化合物である介在物との相対的な導電率の差と、前記電磁場発生部で発生されてサイクロン筒部の壁面に近づくほど指数関数的に大きくなる前記電磁力と、に基づく電磁分離力を、前記遠心分離力に加えて介在物を含有する溶融金属に相補的に作用させることにより、前記溶融金属中に均一に分布して含有される介在物のうちの除去目的とするすべての介在物が、前記溶融金属とともにサイクロン筒部の壁面に沿って螺旋状に旋回しつつ流通している間に、サイクロン筒部の壁面に到達させるようにし、それら介在物のうちの除去目的とするすべての介在物を分離除去するものである。従って、本発明は、溶融金属中に均一に分布して含有される介在物のうちの除去目的とするすべての介在物を高い除去効率で分離除去することができる。
【００２８】
また、本発明は、溶融金属を上筒部に螺旋状に旋回させつつ流通させる間に、遠心分離力によって、電磁場発生部で発生される電磁力の表皮厚さ以内の位置に、介在物のうちの除去目的とするすべての介在物を到達させるようにし、溶融金属を下筒部に螺旋状に旋回させつつ流通させる間に、電磁場発生部で発生される電磁力により、介在物のうちの除去目的とするすべての介在物をサイクロン筒部の壁面に到達させて分離除去しているため、サイクロン筒部の長さを短くすることができ、分離除去装置を小型化させることができる。そのため、分離除去装置の使用後に分離除去装置の内部に残留する溶融金属を少なくすることができ、除去目的とするすべての介在物を経済的に分離除去することができる。
【００２９】
また、本発明は、交流の電磁場によってもたらされる表皮効果を効率的に利用できるため、少ない消費電力量で介在物の分離除去が可能となり、さらに経済性を向上することができる。
【００３０】
さらに、本発明は、除去目的とする介在物が磁性体、非磁性体のいずれであっても、遠心分離力と電磁分離力に基づいて溶融金属から分離させることができるため、汎用性の高い介在物の分離除去方法および分離除去装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る溶融金属中の介在物の分離除去装置の第１実施形態を示す断面斜視図である。
【図２】溶融金属中の介在物の分離除去方法の原理を説明するためのサイクロン装置の概略斜視図である。
【図３】供給口からサイクロン装置に流入され、サイクロン筒部の上筒部を螺旋状に流通する溶融金属の流通経路を説明するための模式図であり、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）はその平面図である。
【図４】サイクロン筒部を螺旋状に流通する溶融金属の流通経路の展開図であり、電磁コイルが囲繞されていない場合（ａ）、電磁コイルが下筒部に囲繞されている場合（ｂ）、電磁コイルが上筒部に囲繞されている場合（ｃ）の展開図である。
【図５】サイクロン筒部の壁面に発生する磁束密度の時間変化を示す図である。
【図６】溶融金属に作用するローレンツ力（ピンチ力）を示す模式図である。
【図７】本発明に係る溶融金属中の介在物の分離除去装置の第１実施形態を示す断面図である。
【図８】本発明に係る溶融金属中の介在物の分離除去装置の第２実施形態を示す断面斜視図である。
【図９】本発明に係る溶融金属中の介在物の分離除去装置の第３実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
［原理および概略］
図１〜図９に基づいて、本発明の原理について詳細に説明する。
【００３３】
図１及び図７〜図９に示されるように、本発明を具現化する介在物の分離除去装置１０は、その上端が上端閉塞部１１ｃにより閉塞された、円筒形又は中空の截頭円錐形の上筒部１１ａ，２１ａ，３１ａをその上方に有するとともに、当該上筒部１１ａ，２１ａ，３１ａの下方側に連続して形成される円筒形又は中空の截頭円錐形の下筒部１１ｂ，２１ｂ，３１ｂを有するサイクロン筒部１１，２１，３１と、下筒部１１ｂ，２１ｂ，３１ｂの外周を囲繞する電磁コイル１２ａと該電磁コイル１２ａに交流電流を印加する交流電源１２ｂとを有する電磁場発生部１２と、上筒部１１ａ，２１ａ，３１ａの上部に設けられると共に上筒部１１ａ，２１ａ，３１ａの接線方向に開設され、介在物Ｉを均一に含有する溶融金属Ｍを流入させる供給口１４ａと、サイクロン筒部１１，２１，３１の内部に流入口１５ａを有するとともに、上端閉塞部１１ｃを鉛直管路１５ｂで貫通して外方に流出口を有する排出路１５と、サイクロン筒部１１，２１，３１の下端開口に連通する介在物Ｉの回収部１６と、を具える。
【００３４】
図示しない溶解炉から供給部１４を通じて供給され、又は供給部１４に貯留され、その供給口１４ａから流入した、介在物Ｉを均一に分布させて含有する溶融金属Ｍは、サイクロン筒部１１，２１，３１内を、その壁面に沿って螺旋状に旋回しつつ流通し、密度差に基づく相対的な遠心力の差によって、介在物Ｉをサイクロン筒部１１，２１，３１の壁面に到達させて分離し、その後排出路１５の流入口１５ａに流入して、排出路１５の鉛直管路１５ｂおよび水平管路１５ｃを通じて排出される。
【００３５】
以下、まずサイクロン装置を利用した場合の遠心分離力を、続いてローレンツ力を利用する電磁分離力と遠心分離力の組み合わせを、それぞれ説明し、最後に本発明の介在物の分離除去方法およびそれを具現化するための装置について説明する。
【００３６】
［遠心分離力］
図２〜図４（ａ）に示すように、幅ｗ、高さｈの供給口１４ａから単位時間当たりの流入容積Ｑでサイクロン筒部１１に流入された溶融金属Ｍは、サイクロン筒部１１内の壁面に沿って螺旋状に旋回しつつ流通する。このとき、溶融金属Ｍと介在物Ｉの密度差に基づく相対的な遠心力の差によって、介在物Ｉをサイクロン筒部１１の壁面に到達させて分離し、その後溶融金属Ｍが排出路１５の流入口１５ａに流入し、排出路１５の鉛直管路１５ｂおよび水平管路１５ｃを通じて排出される。また、中心をＣ、中心軸をＣＬとするサイクロン筒部１１の半径をＲとすると、介在物Ｉと溶融金属Ｍの相対的な遠心力の差によって介在物に作用する遠心分離力Ｆｃは、介在物Ｉの粒子径をｄｐ、介在物Ｉと溶融金属Ｍの密度差をΔρ、サイクロン筒部１１内の介在物Ｉの回転半径をrとして、式（１）により示される。
【００３７】
0005396574.tif 000002
【００３８】
サイクロン筒部１１内へ流入する、介在物Ｉを均一に含有する溶融金属Ｍの流速をｖθ、サイクロン筒部１１の供給部１４の供給口１４ａからサイクロン筒部１１の下端までのサイクロン筒部１１の壁面に沿って螺旋状に旋回しつつ流通する溶融金属Ｍの平均滞在時間をτ、介在物Ｉのサイクロン筒部１１の壁面からの距離をｙとすると、サイクロン筒部１１の供給部１４の供給口１４ａからサイクロン筒部１１の下端までのサイクロン筒部１１の壁面に沿って螺旋状に旋回しつつ流通する溶融金属Ｍの流路長はｖθτとなるとともに、Ｑ/(ｈ×ｗ)=ｖθ、ｒ=Ｒ−ｙであるから、介在物Ｉと溶融金属Ｍの相対的な遠心力の差によって介在物Ｉに作用する遠心分離力Ｆｃは、式（２）のようになる。
【００３９】
0005396574.tif 000003
【００４０】
介在物Ｉがサイクロン筒部１１の壁面に近づくということは、ｙが小さくなるということであるから、式（２）によれば、介在物Ｉと溶融金属Ｍの相対的な密度差に基づく遠心力の差によって介在物Ｉに作用する遠心分離力Ｆｃは、介在物Ｉがサイクロン筒部１１の壁面に近づくほど小さくなる。
【００４１】
介在物Ｉの移動がＳｔｏｋｅｓの法則に従い、式（２）の遠心分離力ＦｃがＳｔｏｋｅｓの法則により定義されるＳｔｏｋｅｓの抗力と釣り合っているとすると、溶融金属Ｍの粘性をμ、サイクロン筒部１１の半径方向への介在物Ｉの移動速度をｖｒｃとして、Ｓｔｏｋｅｓの抗力は３πμｄｐｖｒｃと表わされるため、式（３）が成立する。
【００４２】
0005396574.tif 000004
【００４３】
したがって、サイクロン筒部１１の半径方向への介在物Ｉの移動速度ｖｒｃは式（４）のように示される。
【００４４】
0005396574.tif 000005
【００４５】
サイクロン装置においては、前述のように、サイクロン筒部１１の壁面に到達した介在物Ｉが分離されて、回収部１６に回収、蓄積されるが、サイクロン装置の供給部１４の供給口１４ａにおいて、サイクロン筒部１１の壁面からの距離ｙ=ａの位置から溶融金属Ｍに含有されて流入した介在物Ｉが、図４（ａ）に示すように、サイクロン筒部１１に沿って螺旋状に旋回しつつ流通する溶融金属Ｍがサイクロン筒部１１の下端に到達するときに、ちょうどサイクロン筒部１１の壁面に到達する場合を考えると、介在物Ｉが式（２）により示される遠心分離力Ｆｃにより、サイクロン筒部１１の半径方向に式（４）の移動速度ｖｒｃで距離ａを移動して、サイクロン筒部１１の壁面に到達するのに要する時間は、介在物Ｉを均一に含有する溶融金属Ｍのサイクロン筒部１１の壁面に沿っての平均滞在時間τcに等しいことになる。すなわち、式（５）が成立する。
【００４６】
0005396574.tif 000006
【００４７】
式（４）および式（５）より式（６）が得られる。
【００４８】
0005396574.tif 000007
【００４９】
これをａについて解き、式（７）が得られる。
【００５０】
0005396574.tif 000008
【００５１】
定義よりａ＜Ｒでなければならないから、ａは式（８）のようになる。
【００５２】
0005396574.tif 000009
【００５３】
供給部１４の供給口１４ａにおいてサイクロン筒部１１の中心側の端、すなわちｙ＝ｗの位置から溶融金属Ｍに含有されて流入した介在物Ｉが、サイクロン筒部１１の壁面に沿って螺旋状に旋回しつつ流通する溶融金属Ｍがサイクロン筒部１１の下端に到達するときに、ちょうどサイクロン筒部１１の壁面に到達する位置、すなわち式（８）および図４（ａ）においてａ＝ｗにあるならば、供給部１４の供給口１４ａにおいて、介在物Ｉよりもサイクロン筒部１１の壁面側から流入するすべての介在物Ｉが、サイクロン筒部１１の壁面に沿った旋回中にサイクロン筒部１１の壁面に到達して分離除去されるはずであるから、溶融金属Ｍ中に含有される介在物Ｉは完全に除去されることになる。
【００５４】
しかしながら式（６）によれば、τｃはａの放物線関数である。このことは、螺旋状に旋回しつつ流通する溶融金属Ｍの流入容積Ｑの増加によりサイクロン筒部１１の壁面へ到達する介在物Ｉを増加させる目的でａを大きくするためには、ａの放物線関数として溶融金属Ｍの平均滞在時間τｃを大きくすることが必要になることを意味する。これは、先に式（２）により示されたように、介在物Ｉがサイクロン筒部１１の壁面に近づくほど、介在物Ｉと溶融金属Ｍの相対的な遠心力の差によって介在物Ｉに作用する遠心分離力Ｆｃが小さくなるためである。
【００５５】
なお、サイクロン装置において、すべての介在物Ｉを除去するようにするためには、ａ＝ｗとして、平均滞在時間τｃと供給部１４の供給口１４ａの幅ｗとの関係を求めればよいから、式（６）より式（９）が得られる。
【００５６】
0005396574.tif 000010
【００５７】
式（９）によれば、ｗ＝Ｒで平均滞在時間τcがτc=9μＲ2／(ｄｐ2Δρｖθ2)なる極大値をもつ放物線関数の値以上となるようなサイクロン装置によれば、すべての介在物Ｉを除去することができることがわかる。式（９）で示される平均滞在時間τcと供給部１４の供給口１４ａの幅ｗとの関係は、ｗ＝０においてτc＝０となるから、供給部１４の供給口１４ａの幅ｗを限りなく小さくすれば、サイクロン筒部１１の壁面に沿って螺旋状に旋回しつつ流通する溶融金属Ｍの平均滞在時間τcおよび流路長ｖθτcを限りなく小さくすることができる。しかしながら、サイクロン筒部１１の供給部１４の供給口１４ａを小さくすると、単位時間あたりのサイクロン筒部１１に流入する溶融金属Ｍの量を増加させることが困難となり、介在物Ｉを分離除去する溶融金属Ｍの単位時間あたりの処理量の低下につながる。
【００５８】
［電磁分離力と遠心分離力の組み合わせ］
サイクロン筒部１１の周囲を囲繞するように電磁コイル１２ａを配置し、交流電源１２ｂで発生させた角周波数ωの正弦波交流電流を電磁コイル１２ａに印加して、角周波数がω、磁束密度の実効値がＢ０である磁場を電磁コイル１２ａの配置された部分のサイクロン筒部１１の壁面に発生させるとき、溶融金属Ｍの透磁率および導電率をそれぞれμｌおよびσｌとし、表皮効果を考慮すると、サイクロン筒部１１内の溶融金属Ｍに発生するサイクロン筒部１１の円周方向の誘導電流の電流密度の実効値Ｊは、式（１０）により示される。
【００５９】
0005396574.tif 000011
【００６０】
電磁コイル１２ａに印加される電流は、角周波数ωの正弦波交流電流であるから、当該電流は時間とともに変化し、π／ω時間ごとに反転するが、このとき、サイクロン筒部１１の壁面に発生する磁場Ｂも、図５に示すように、π／ω時間ごとに反転する。しかしながら、サイクロン筒部１１内の溶融金属Ｍに発生する誘導電流の方向も磁場Ｂの方向と同様にπ／ω時間ごとに反転するので、溶融金属Ｍに作用するローレンツ力Ｆの強度は時間とともに変化するものの、その方向は図６に示すように、常にサイクロン筒部１１の中心方向となる。このような、常にサイクロン筒部１１の中心方向に向かうローレンツ力をピンチ力と呼ぶが、このピンチ力は常にサイクロン筒部１１中心方向に作用する力であることから、溶融金属Ｍに均一に含有される介在物Ｉに対する、溶融金属Ｍからの分離力として利用することができる。
【００６１】
式（１０）によれば、表皮効果により、誘導電流の電流密度の実効値Jはサイクロン筒部１１の壁面からの距離ｙに対して指数関数的に減少する、換言すれば誘導電流の電流密度の実効値Ｊはサイクロン筒部１１の壁面に近づくほど指数関数的に大きくなることがわかる。
【００６２】
このような表皮効果による、サイクロン筒部１１の壁面からの距離ｙに対して指数関数的に減少する誘導電流の電流密度の実効値Ｊが、サイクロン筒部１１の壁面の誘導電流の電流密度の実効値Ｊのｅｘｐ（−１）になる壁面からの距離である表皮厚さδは、式（１１）のようになる。
【００６３】
0005396574.tif 000012
【００６４】
式（１０）により示される実効値Ｊの電流密度の誘導電流は、式（１１）により示される表皮厚さδを用い、式（１２）のように変形できる。
【００６５】
0005396574.tif 000013
【００６６】
電磁誘導の法則によれば、式（１２）により示される誘導電流Ｊは、電磁コイル１２ａに通じられた正弦波交流電流により発生する角周波数ωの磁場とはπ／４の位相差を有しており、単位体積あたりの溶融金属Ｍに作用するローレンツ力の時間平均Ｆｌは式（１３）のようになる。
【００６７】
0005396574.tif 000014
【００６８】
式（１３）により示されるローレンツ力が溶融金属Ｍに作用するとき、介在物Ｉの導電率をσPとすると、介在物Ｉに作用する電磁分離力Ｆｅは、式（１４）のようになる。
【００６９】
0005396574.tif 000015
【００７０】
式（１４）においてσｌおよびσｐは、それぞれ溶融金属Ｍおよび介在物Ｉの導電率であるが、一般にσｌ≫σｐであるから、式（１４）は式（１５）のようになる。
【００７１】
0005396574.tif 000016
【００７２】
したがって、サイクロン筒部１１を利用した遠心分離法とローレンツ力を利用した電磁分離法を組み合わせた場合、介在物Ｉに作用する分離力Ｆは、遠心分離力Ｆｃと電磁分離力Ｆｅの和になるから、式（２）および式（１５）から、式（１６）のようになる。
【００７３】
0005396574.tif 000017
【００７４】
介在物Ｉの移動がＳｔｏｋｅｓの法則に従い、式（１６）の分離力Ｆが前記Ｓｔｏｋｅｓの法則により定義されるＳｔｏｋｅｓの抗力と釣り合っているとすると、サイクロン筒部１１の半径方向への介在物Ｉの移動速度をｖｒとして、前記Ｓｔｏｋｅｓの抗力は３πμｄＰｖｒと表わされるから、式（１７）が成立する。
【００７５】
0005396574.tif 000018
【００７６】
したがって、サイクロン筒部１１を利用した遠心分離法とローレンツ力を利用した電磁分離法を組み合わせた場合、サイクロン筒部１１の半径方向への介在物Ｉの移動速度ｖｒは式（１８）のようになる。
【００７７】
0005396574.tif 000019
【００７８】
式（１８）によれば、サイクロン筒部１１を利用した遠心分離法とローレンツ力を利用した電磁分離法を組み合わせた場合、電磁分離力Ｆｅの表皮効果により、サイクロン筒部１１の半径方向への介在物Ｉの移動速度ｖｒは、介在物Ｉがサイクロン筒部１１の壁面に近づくほど大きくなる。
【００７９】
［本発明の介在物の分離除去方法およびそれを具現化するための装置］
本発明者らは溶融金属Ｍから介在物Ｉを遠心分離するサイクロン装置のサイクロン筒部１１の周囲を囲繞するように電磁コイル１２ａを配置して、前記サイクロン装置の遠心分離力Ｆｃに、ローレンツ力を利用した電磁分離力Ｆｅを組み合わせることにより、介在物Ｉがサイクロン筒部１１の壁面に近づいてサイクロン筒部１１の中心Ｃからの距離に反比例して小さくなる遠心分離力Ｆｃに加えて、サイクロン筒部１１の壁面に近づくほど指数関数的に大きくなる介在物Ｉと溶融金属Ｍの相対的な導電率の差によるローレンツ力を利用した電磁分離力Ｆｅを相補的に作用させることに想到した。
【００８０】
さらに、本発明者らは研究を重ね、同一の電磁力を作用させる場合、図４（ｂ）に模式的に示すように、サイクロン筒部１１の下筒部１１ｂの周囲を囲繞するように電磁コイル１２ａを配置して電磁力を作用させる方が、図４（ｃ）に模式的に示すように、サイクロン筒部１１の上筒部１１ａの周囲を囲繞するように電磁コイル２２ａを配置して電磁力を作用させるよりも、介在物Ｉと溶融金属Ｍの相対的な遠心力の差に基づく遠心分離力Ｆｃによって介在物Ｉがサイクロン筒部１１の壁面に近づいた分だけ、ローレンツ力を利用した電磁分離力Ｆｅの効果を有効に利用できて経済的であること、および図４（ｂ）に模式的に示すように、サイクロン装置における溶融金属Ｍの供給口１４ａのサイクロン装置の中心側の端、すなわちｙ＝ｗの位置から流入した介在物Ｉが、遠心分離力Ｆｃのみが作用するサイクロン筒部１１の上筒部１１ａにおいて、溶融金属Ｍとともにサイクロン筒部１１の壁面に沿って螺旋状に旋回しつつ流通している間に、サイクロン筒部１１の壁面からサイクロン筒部１１の下筒部１１ｂにおいて作用する電磁力の表皮厚さδ以内、すなわちｙ≦δの位置に到達するようにするとともに、上筒部１１ａと前記電磁力を作用させる下筒部１１ｂとの境界において、ｙ≦δの位置に到達した介在物Ｉのすべてに対して作用する前記電磁力による電磁分離力Ｆｅが遠心分離力Ｆｃ以上、すなわちＦｅ≧Ｆｃとなるように相補的に電磁力を作用させることにより、溶融金属Ｍがサイクロン筒部１１の壁面に沿って螺旋状に旋回しつつ流通している間に、介在物Ｉをサイクロン筒部１１の壁面に到達させて分離し、回収することが最適であることを究明して本発明を完成させた。ただし図４（ｂ）および図４（ｃ）において、ハッチングは、電磁コイル１２ａ，２２ａからの電磁分離力Ｆｅを受ける領域を示している。
【００８１】
図４（ａ）に示すように、サイクロン筒部１１に電磁力を作用させない場合には、介在物Ｉには遠心分離力Ｆｃのみが作用し、電磁分離力Ｆｅは作用しない。そのため、介在物Ｉのｙ方向の移動速度Ｖｒは、サイクロン筒部１１の壁面に近づくにつれて遅くなり、図４（ｂ）に示すように、サイクロン筒部１１の下筒部１１ｂを電磁コイル１２ａで囲繞して電磁力を作用させた場合よりもサイクロン筒部１１の壁面に到達する介在物Ｉの割合が少なく、結果的に介在物Ｉの除去効率は低くなる。
【００８２】
また、図４（ｃ）に示すように、サイクロン筒部１１の上筒部１１ａの周囲を電磁コイル２２ａで囲繞して電磁力を作用させる一方、下筒部１１ｂの周囲に電磁力を作用させない場合には、上筒部１１ａにおいて、サイクロン筒部１１の壁面に近接していない介在物Ｉに、十分な電磁分離力Ｆｅを作用させることができないから、結果的に介在物Ｉの除去効率を向上させることができない。
【００８３】
以上に説明したような本発明によれば、介在物Ｉがサイクロン筒部１１の壁面に近づくにしたがって、サイクロン筒部１１の中心Ｃからの距離に反比例して遠心分離力Ｆｃが小さくなっても、サイクロン筒部１１の壁面に近づくほど指数関数的に大きくなるローレンツ力を利用した電磁分離力Ｆｅを相補的に作用させることにより、除去目的とするすべての介在物Ｉをサイクロン筒部１１の壁面に到達させて、溶融金属Ｍから分離することができるので、遠心分離力のみの場合よりも平均滞在時間τｃの小さなサイクロン装置の利用が可能となり、介在物Ｉと溶融金属Ｍの分離装置全体を小型化するとともに、分離除去効率の向上を図ることができる。
【００８４】
電磁分離力Ｆｅが作用しないサイクロン筒部１１の上筒部１１ａ内の溶融金属Ｍの平均滞在時間τuは、式（１９）のようになる。
【００８５】
0005396574.tif 000020
【００８６】
また、式（４）、式（１９）より式（２０）が得られる。
【００８７】
0005396574.tif 000021
【００８８】
従って、サイクロン筒部１１の上部の電磁力の作用しない上筒部１１ａ内の部分の溶融金属Ｍの流路長vθτuは、式（２１）のようになる。
【００８９】
0005396574.tif 000022
【００９０】
サイクロン筒部１１の供給部１４の供給口１４ａであって中心側の上端から流入した溶融金属Ｍについて検討すると、サイクロン筒部１１の壁面に沿った溶融金属Ｍの周長ＣはＣ=２π（Ｒ−ｗ）であり、サイクロン筒部１１の上筒部１１ａの電磁力を作用しない部分の高さをＨｕとして、その部分内の溶融金属Ｍの流路長ｖθτｕは、ｖθτｕ＝Ｃ（Ｈｕ−ｈ）／ｈとなるから、サイクロン筒部１１の上筒部１１ａの電磁力の作用しない部分の高さＨｕは、式（２２）に示される値となる。
【００９１】
0005396574.tif 000023
【００９２】
本発明においては、サイクロン筒部１１の流入口の幅ｗについては、ｗ＜Ｒであること以外には特に制限はないが、サイクロン筒部１１の壁面の半径Ｒに対して、Ｒ／６≦ｗ≦２Ｒ／３となるように形成されていることが好ましい。供給部１４の供給口１４ａの幅ｗがサイクロン筒部１１の半径Ｒに対してｗ＞２Ｒ/３となると、供給口１４ａのサイクロン筒部１１の中心側の端、すなわちｙ＝ｗの位置から流入した、除去目的とするすべての介在物Ｉが、サイクロン筒部１１の下筒部１１ｂで作用させる電磁力の表皮厚さδ以内、すなわちｙ≦δの位置に到達するまでの、サイクロン筒部１１の壁面に沿って螺旋状に旋回しつつ流通する溶融金属Ｍの平均滞在時間τｕおよび流路長ｖθτｕを大きくする必要が生じる。他方、供給口１４ａの幅ｗがサイクロン筒部１１の半径Ｒに対してｗ＜Ｒ／６となると、供給部１４の供給口１４ａが小さくなるため、単位時間あたりのサイクロン筒部１１に流入する溶融金属Ｍの量を増加させることが困難となって、介在物Ｉを分離除去する溶融金属Ｍの単位時間あたりの処理量が低下する。
【００９３】
また本発明においては、サイクロン筒部１１の下方に設けられ電磁コイル１２ａを周囲に配置しているサイクロン筒部１１の下筒部１１ｂの上端で、サイクロン筒部１１の壁面と介在物Ｉとの距離が表皮厚さδ以内となるようにするとともに、サイクロン筒部１１の下筒部１１ｂの上端で、介在物Ｉに対して遠心分離力Ｆｃよりも大きな電磁分離力Ｆｅが作用し、サイクロン筒部１１の壁面に沿って螺旋状に旋回しつつ流通する溶融金属Ｍがサイクロン筒部１１の下端に到達するまでにサイクロン筒部１１の壁面に到達させて分離除去できるようにする。
【００９４】
介在物Ｉに対する遠心分離力Ｆｃおよび電磁分離力Ｆｅは、それぞれ式（２）および式（１５）に示されるが、これらの式に示される分離力はともに、ｙが負の方向のものであるから、これらの式においてｙ＝δとし、式（２３）が得られる。
【００９５】
0005396574.tif 000024
【００９６】
式（２３）に対し、式（１１）に示される表皮厚さδの値を代入すると式（２４）が得られる。本発明においては式（２４）を満足するように、電磁力を作用させる。
【００９７】
0005396574.tif 000025
【００９８】
本発明においては、サイクロン筒部１１の下筒部１１ｂで作用させる電磁力の角周波数ωには、特に制限はないが、角周波数ωから式（１１）によって定まる表皮厚さδが、供給部１４の供給口１４ａの幅ｗに対してδ＜ｗ、就中ｗ／１０＜δ<９ｗ／１０となるように選定されることが好ましい。このように、表皮厚さδがｗ／１０＜δ＜９ｗ／１０となるように角周波数ωを選定することにより、介在物Ｉがサイクロン筒部１１の壁面に近づくにしたがってサイクロン筒部１１の中心Ｃからの距離に反比例して小さくなる遠心分離力Ｆｃと、介在物Ｉがサイクロン装置の壁面に近づくほど指数関数的に大きくなる電磁分離力Ｆｅと、の両者を効率的に組み合わせて活用することができる。
【００９９】
サイクロン筒部１１の下筒部１１ｂの電磁力を作用させる部分においては、介在物Ｉに作用する、遠心分離力Ｆｃと電磁分離力Ｆｅの和としての分離力Ｆ（＝Ｆｃ＋Ｆｅ）による、サイクロン筒部１１の半径方向への介在物Ｉの移動速度ｖｒは式（１８）により示される。ここで、遠心分離力Ｆｃと電磁分離力Ｆｅの和としての分離力Ｆは、遠心分離力Ｆｃが加わった分だけ電磁分離力Ｆｅよりも大きくなる。そのため、サイクロン筒部１１の下筒部１１ｂの電磁力の作用する部分における溶融金属Ｍの平均滞在時間τlが、サイクロン筒部１１の下筒部１１ｂの上端であって、サイクロン筒部１１の壁面から、サイクロン筒部１１の下筒部１１ｂで作用させる電磁力の表皮厚さδ、すなわちy=δの位置に存在する除去目的とするすべての介在物Ｉに、電磁分離力Ｆｅだけが作用したとしても、溶融金属Ｍがサイクロン筒部１１の壁面に沿って螺旋状に旋回しつつ流通している間に当該介在物Ｉがサイクロン筒部１１の壁面に到達するような平均滞在時間τe以上となるようなサイクロン装置とする。
【０１００】
すなわち、介在物Ｉの移動がＳｔｏｋｅｓの法則に従い、式（１５）の電磁分離力Feが前記Ｓｔｏｋｅｓの法則により定義されるＳｔｏｋｅｓの抗力と釣り合っているとすると、サイクロン筒部１１の半径方向への介在物Ｉの移動速度をｖｒｅとして、前記Ｓｔｏｋｅｓの抗力は３πμｄｐｖｒｅと表わされるから、式（２５）が成立する。
【０１０１】
0005396574.tif 000026
【０１０２】
そして、このときのサイクロン筒部１１の半径方向への介在物Ｉの移動速度ｖｒｅは式（２６）のようになる。
【０１０３】
0005396574.tif 000027
【０１０４】
サイクロン筒部１１の下筒部１１ｂの上端で、ｙ＝δの位置に存在する介在物Ｉが、溶融金属Ｍとともにサイクロン筒部１１の壁面に沿って螺旋状に旋回してサイクロン筒部１１の下端に到達するときに、ちょうどサイクロン筒部１１の壁面に到達する場合を考えると、介在物Ｉが式（１５）により示される電磁分離力Ｆｅにより、サイクロン筒部１１の半径方向に式（２６）の移動速度で表皮厚さの距離δを移動して、サイクロン筒部１１の壁面に到達するのに要する時間は、溶融金属Ｍのサイクロン筒部１１の壁面に沿っての平均滞在時間τｅに等しいことになる。すなわち、式（２７）が成立する。
【０１０５】
0005396574.tif 000028
【０１０６】
式（１０）、式（２６）および式（２７）より式（２８）が得られる。
【０１０７】
0005396574.tif 000029
【０１０８】
したがって、サイクロン筒部１１の下筒部１１ｂの電磁力の作用する部分における溶融金属Ｍの平均滞在時間τlは、式（２９）のようになる。
【０１０９】
0005396574.tif 000030
【０１１０】
また、サイクロン筒部１１の下筒部１１ｂの電磁力の作用する部分に必要な流路長ｖθτｌは、式（３０）のようになる。
【０１１１】
0005396574.tif 000031
【０１１２】
したがって、サイクロン筒部１１の下筒部１１ｂの電磁力を作用する部分の高さをＨｌとすると、サイクロン筒部１１の壁面に沿っての周長ＣはＣ=２π（Ｒ−ｗ）であり、その部分の流路長ｖθτｌは、ｖθτｌ＝ＣＨｌ／ｈとなるから、サイクロン筒部１１の下筒部１１ｂの電磁力の作用する部分の高さＨｌは、式（３１）に示される値となる。
【０１１３】
0005396574.tif 000032
【０１１４】
なお以上においては、サイクロン筒部１１の形状は円筒形として説明したが、必ずしも円筒形である必要はなく、例えば、下側で内周の径が小さくなる中空の截頭円錐形（漏斗状）であってもよい。
【０１１５】
〈第１実施形態〉
次に、図１，図７に基づいて、本発明の第１実施形態について説明する。
【０１１６】
本発明の溶融金属中の介在物の分離除去装置１０は、その上方に上端が閉塞された半径Ｒの円筒形の上筒部１１ａを有するとともに、上筒部１１ａの下方側に上筒部１１ａと同一の半径Ｒで連続的に円筒形に形成された下筒部１１ｂを有するサイクロン筒部１１と、サイクロン筒部１１の下筒部１１ｂ側の外周を囲繞する電磁コイル１２ａと、この電磁コイル１２ａに交流電流を印加して電磁場を発生させる交流電源１２ｂと、を有する電磁場発生部１２と、上筒部１１ａの接線方向に開設され、介在物Ｉを含有する溶融金属Ｍを流入する供給口１４ａを有する供給部１４と、サイクロン筒部１１の内部に流入口１５ａを有し、上筒部１１ａの上部に設けられた上端閉塞部１１ｃを貫通して外方に流出口を有する排出路１５と、サイクロン筒部１１の下端開口１１ｆに連通する介在物Ｉの回収部１６を具えている。なお、供給部１４の底の最高部は排出路１５の水平管路１５ｃの底よりも上方に位置している。
【０１１７】
まず、サイクロン筒部１１について説明する。サイクロン筒部１１の上方にあって電磁コイルで囲繞されていないサイクロン筒部１１の上筒部１１ａの高さＨｕおよびサイクロン筒部１１の上筒部１１ａの下方側に当該上筒部１１ａと連続して形成される下筒部１１ｂの高さＨｌは、それぞれ前述した式（２２）および式（３１）の不等号を満足させるようにする。サイクロン筒部１１の上筒部１１ａの高さＨｕおよびサイクロン筒部１１の下筒部１１ｂの高さＨｌを、それぞれ前述した式（２２）および式（３１）の不等号を満足させることにより、サイクロン筒部１１に流入した溶融金属Ｍがサイクロン筒部１１の壁面に沿って螺旋状に旋回しつつ流通し、サイクロン筒部１１の下端に到達するまでに、その溶融金属Ｍ中の除去目的とするすべての介在物Ｉを、サイクロン筒部１１の壁面に到達させて分離し、その後排出路１５を通じて排出される。分離された介在物Ｉは回収部１６に回収、蓄積される。サイクロン筒部１１は、溶融金属Ｍの温度に耐えられる耐熱材料により形成され、なおかつ、少なくともその下筒部１１ｂは、電気絶縁性の材料により形成されることが好ましい。サイクロン筒部１１の下筒部１１ｂが導電性の材料により形成されていると、表皮効果により、サイクロン筒部１１の下筒部１１ｂの壁内において、電磁力が減少するため、電磁分離力Ｆｅによる介在物Iの分離効率が低下する。
【０１１８】
次に、供給部１４について説明する。供給部１４は、図示しない溶解炉から溶融金属Ｍを供給し、又は溶融金属Ｍを貯留することができるように、溶融金属Ｍの温度に耐えられる耐熱材料により形成されており、円筒形に形成されたサイクロン筒部１１の上筒部１１ａの接線方向に供給口１４ａが開設されている。そのため、図示しない溶解炉から供給部１４を通じて供給され、又は供給部１４に貯留されている溶融金属Ｍは、供給口１４ａからサイクロン筒部１１に流入し、溶融金属Ｍをサイクロン筒部１１の壁面に沿って螺旋状に旋回させつつ流通させる間に、遠心力により介在物Ｉを遠心分離することができる。
【０１１９】
供給部１４の供給口１４ａは、例えば幅がｗ、高さがｈとなる四角形に、溶融金属Ｍの温度に耐えられる耐熱材料により形成される。ここで、供給口１４ａの幅ｗは、サイクロン筒部１１の上筒部１１ａの半径Ｒに対して、Ｒ／６≦ｗ≦２Ｒ／３となるように形成されていることが好ましい。供給口１４ａの幅ｗをＲ／６以上とすることにより、単位時間あたりのサイクロン筒部１１に流入する溶融金属Ｍの量を増大させることができる。また、供給口１４ａの幅ｗを２Ｒ／３以下とすることにより、電磁コイルで囲繞されていないサイクロン筒部１１の上筒部１１ａの高さＨｕを大きくすることなく、サイクロン筒部１１の上筒部１１ａにおいて除去目的とするすべての介在物Ｉのサイクロン筒部１１の壁面からの距離を、サイクロン筒部１１の下筒部１１ｂを囲繞する電磁場発生部１２で発生する電磁力の表皮厚さδ以内とすることができる。なお、供給口１４ａの形状は四角形に限られず、例えば円形であってもよい。
【０１２０】
続いて、サイクロン筒部１１の下筒部１１ｂ内の溶融金属Ｍに作用させる電磁力について説明する。電磁力は、下筒部１１ｂを囲繞するように配置した電磁コイル１２ａに交流電源１２ｂで発生させた正弦波交流電流を印加することにより、溶融金属Ｍに作用させる。その磁場は、磁束密度の実効値Ｂ０が式（２４）の不等号を満足させるようにする。
【０１２１】
また、その周波数は、式（１１）によって定まる表皮厚さδが、供給口１４ａの幅ｗに対してδ＞ｗ、就中ｗ／１０＜δ＜９ｗ／１０となるように選定することが好ましい。表皮厚さδを９ｗ／１０未満とすることにより、サイクロン筒部１１の壁面に近づくほどサイクロン筒部の中心Ｃからの距離に反比例して小さくなる遠心分離力Ｆｃと、表皮効果のために介在物Ｉがサイクロン筒部１１の壁面に近づくほど指数関数的に大きくなる電磁分離力Ｆｅとの両者を効率的に組み合わせることができ、除去目的とするすべての介在物Ｉをサイクロン筒部１１の壁面に到達させて分離除去することができる。
【０１２２】
排出路１５は、溶融金属Ｍの温度に耐えられる耐熱材料により形成され、サイクロン筒部１１の内部にその開口部である流入口１５ａを有するとともに鉛直に設けられ上筒部１１ａの上端閉塞部１１ｃを貫通する鉛直管路１５ｂと、鉛直管路１５ｂの上方に設けられた樋状の水平管路１５ｃとからなる。鉛直管路１５ｂ、水平管路１５ｃには、サイクロン装置内部で除去目的とするすべての介在物Ｉを分離した溶融金属Ｍは排出路１５の流入口１５ａより、鉛直管路１５ｂおよび水平管路１５ｃを通じて外部に排出される。
【０１２３】
回収部１６は、サイクロン筒部１１の下端に連通しており、溶融金属Ｍの温度に耐えられる耐熱材料により形成されている。そのため、サイクロン筒部１１の壁面へ到達した介在物Ｉは、その壁面に沿って降下して、回収部１６で回収される。
【０１２４】
次に、前述の理論に基づいて本発明の介在物の分離除去装置を具体的に説明する。
【０１２５】
本実施形態では、粒子径ｄｐ≧１００μｍ＝１．０×１０−４ｍの酸化アルミニウムを除去目的である介在物Ｉとして、分離除去することを目的として、そのサイクロン筒部１１が円筒形であって、その電磁コイルで囲まれていない上筒部１１ａの高さＨｕ、電磁コイル１２ａで囲まれている下筒部１１ｂの高さＨｌ、サイクロン筒部１１全体の高さＨ＝Ｈｕ＋Ｈｌ、および半径Ｒが、それぞれＨｕ＝１５０ｍｍ＝０．１５０ｍ、Ｈｌ＝５０ｍｍ＝０．０５０ｍ、Ｈ＝２００ｍｍ＝０．２００ｍ、およびＲ＝６０ｍｍ＝０．０６０ｍであるようなサイクロン装置を利用する場合について検討する。このサイクロン筒部１１の最上部には、上から見てサイクロン装置の壁面の反時計円周方向に溶融金属Ｍが流入するように、溶融金属Ｍの供給部１４の供給口１４ａが配設されている。溶融金属Ｍの供給部１４の供給口１４ａの幅ｗおよび高さｈは、それぞれｗ＝２０ｍｍ＝０．０２０ｍおよびｈ＝２０ｍｍ＝０．０２０ｍである。
【０１２６】
介在物Ｉを含有する温度１０００Ｋ＝７２７℃の溶融アルミニウムを、供給部１４の供給口１４ａを通じて、流速ｖθ＝０．４ｍ／ｓでサイクロン筒部１１に流入させる。文献値によれば、温度１０００Ｋ＝７２７℃の溶融アルミニウムの密度、粘性および導電率は、それぞれρｌ＝２３６０ｋｇｍ−３、μ＝１．１８×１０−３Ｐａｓおよびσｌ＝３．９×１０−６Ｓｍ−１である。また文献値によれば酸化アルミニウムの密度は３８００ｋｇｍ−３であるから、Δρ＝１４４０ｋｇｍ−３となる。
【０１２７】
ここで、下筒部１１ｂを囲繞する電磁コイル１２ａに周波数ν＝６００Ｈｚの交流電流を通じて、電磁コイル１２ａの配置された部分のサイクロン筒部１１の壁面に磁束密度の実効値がＢ０＝４０ｍＴ＝０．０４Ｔの電磁力を作用させる。
【０１２８】
溶融アルミニウムは常磁性であるから、その透磁率μｌは真空の透磁率μ０とほぼ等しい、すなわちμｌ＝μ０＝４π×１０−７とすることができる。したがって本実施形態の場合、サイクロン装置の下筒部１１ｂにおいて作用する電磁力の表皮厚さδは、式（１１）に溶融アルミニウムの導電率および透磁率、ならびに電磁力の角周波数ω＝２πνを代入して式（３２）のようになる。
【０１２９】
0005396574.tif 000033
【０１３０】
これらの値を式（２２）の右辺、式（２４）の左辺および式（３１）の右辺に代入すると、それぞれ式（３３）、式（３４）および式（３５）のようになる。
【０１３１】
0005396574.tif 000034
0005396574.tif 000035
0005396574.tif 000036
【０１３２】
式（２２）の左辺、式（２４）の右辺および式（３１）の左辺は、それぞれＨｕ＝１５０ｍｍ＝０．１５０ｍ、ｅｘｐ（２）＝７．３８９およびＨｌ＝５０ｍｍ＝０．０５０ｍであるから、式（２２）、式（２４）および式（３１）は、いずれも（左辺）≧（右辺）となって、それらの不等号は、すべて満足される。すなわち、このようなサイクロン装置および実施形態が本発明の溶融金属Ｍ中の介在物の分離除去装置および分離除去方法を構成するものとなる。
【０１３３】
さて次に本実施形態のサイクロン装置において、サイクロン筒部１１の下筒部１１ｂにも電磁力を作用させない場合を考える。このとき、電磁力を作用させないサイクロン筒部１１の上部の高さＨｕ＝２００ｍｍ＝０．２００ｍおよび表皮厚さδ＝０として、これらの値を式（２２）に代入すると、その右辺は式（３６）のようになる。
【０１３４】
0005396574.tif 000037
【０１３５】
式（２２）の左辺はＨｕ＝２００ｍｍ＝０．２００ｍであるから、式（２２）の不等号は満足されない。このようなサイクロン筒部１１は本発明の溶融金属Ｍ中の介在物の分離除去装置および分離除去方法を構成しない。
【０１３６】
他方、このような高さ２００ｍｍで電磁力を作用させないサイクロン筒部１１において、サイクロン筒部１１の壁面に沿って螺旋状に旋回しつつ流通する溶融金属Ｍの流路長ｖθτｃを、ｖθτｃ=２π（Ｒ−ｗ）Ｈｕ／ｈとして、この値を式（８）に代入すると、式（３７）のようになる。
【０１３７】
0005396574.tif 000038
【０１３８】
このことはサイクロン筒部１１の供給部１４の供給口１４ａから流入する溶融金属Ｍに含有される介在物Ｉであって除去目的とされるもののうち、サイクロン筒部１１の壁面側１２．７ｍｍ以内の位置から流入したものはサイクロン筒部１１の壁面に沿って螺旋状に旋回しつつ流通する溶融金属Ｍがサイクロン筒部１１の下端に到達するまでにサイクロン筒部１１の壁面に到達できるが、それ以外のものは旋回中にサイクロン筒部１１の壁面に到達できないことを意味している。サイクロン筒部１１の壁面に沿って螺旋状に旋回しつつ流通する溶融金属Ｍがサイクロン筒部１１の下端に到達するまでにサイクロン筒部１１の壁面に到達しない介在物Ｉは溶融金属Ｍから分離除去されないが、サイクロン筒部１１の供給部１４の供給口１４ａの幅ｗはｗ＝２０ｍｍであり、介在物Ｉは溶融金属Ｍ中に均一に分布して含有されているから、除去目的とするすべての介在物Ｉに対する除去効率は１２．７ｍｍ／２０ｍｍ＝０．６４程度となる。
【０１３９】
以上によれば、サイクロン筒部１１の壁面に沿って螺旋状に旋回しつつ流通する溶融金属Ｍがサイクロン筒部１１の下端に到達するまでに除去目的とする介在物Ｉのすべてをサイクロン筒部１１の壁面に到達させて分離除去するためには、サイクロン筒部１１の下筒部１１ｂに電磁力を作用させない場合には式（３６）に示されるように３１３ｍｍの高さが必要となる一方、サイクロン筒部１１の下筒部１１ｂに電磁力を作用させる本発明によればサイクロン筒部１１の全体の高さを２００ｍｍとすることができるから、サイクロン筒部１１を小型化することができる。他方、サイクロン筒部１１の容積を同一とするならば、サイクロン筒部１１の下筒部１１ｂに電磁力を作用させない場合には前述のように除去目的とするすべての介在物Ｉに対する除去効率は０．６４程度であるのに対して、サイクロン筒部１１の下筒部１１ｂに電磁力を作用させる本発明によれば除去目的とするすべての介在物Ｉを完全に分離除去することができる。すなわち、本実施形態によって例示されるような本発明によれば、除去目的とするすべての介在物Ｉを、装置を大規模化せず、かつ高い除去効率で分離除去することができる。
【０１４０】
また、本実施形態によって例示されるような本発明によれば、溶融金属Ｍを上筒部１１ａに螺旋状に旋回させつつ流通させる間に、遠心分離力によって、電磁場発生部１２で発生される電磁力の表皮厚さδ以内の位置に、介在物Ｉのうちの除去目的とするすべての介在物Ｉを到達させるようにし、溶融金属Ｍを下筒部１１ｂに螺旋状に旋回させつつ流通させる間に、電磁場発生部１２で発生される電磁力により、介在物Ｉのうちの除去目的とするすべての介在物Ｉをサイクロン筒部１１の壁面に到達させて分離除去するため、サイクロン筒部１１の長さを短くすることができ、分離除去装置１０を小型化させることができる。そのため、分離除去装置１０の使用後に分離除去装置１０の内部に残留する溶融金属Ｍを少なくすることができ、除去目的とするすべての介在物Ｉを経済的に分離除去することができる。また、本実施形態によって例示されるような本発明によれば、交流の電磁場によってもたらされる表皮効果を効率的に利用できるため、少ない消費電力量で介在物Ｉの分離除去が可能となり、さらに経済性を向上することができる。
【０１４１】
さらに、本実施形態によって例示されるような本発明によれば、溶融金属Ｍと介在物Ｉの間に密度差及び導電率差があれば、除去目的とする介在物Ｉが磁性体、非磁性体のいずれであっても、遠心分離力Ｆｃと電磁分離力Ｆｅに基づいて溶融金属Ｍから分離させることができるため、汎用性の高い介在物の分離除去方法および分離除去装置を提供することができる。
【０１４２】
〈第２実施形態〉
次に、図８に基づいて本発明の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一の内容については、図１と同一の番号を付して、説明を省略する。
【０１４３】
図８に示すように、本実施形態ではサイクロン筒部２１は、上方の上筒部２１ａは第１実施形態と同様に内周が半径Ｒの円筒形であるが、下方の下筒部２１ｂは第１実施形態とは異なって下方ほど内周の径が小さい中空の截頭円錐形となっている。このように、下筒部２１ｂは、下方ほど内周の径が小さい中空の截頭円錐形であってもよいが、下筒部２１ｂの上端部の内周の径は上筒部２１ａの内周の径と同一のＲとなっていて、上筒部２１ａとは連続して接続している。
【０１４４】
電磁コイル１２ａで囲繞されていないサイクロン筒部２１の高さＨｕ、サイクロン筒部２１に作用させる電磁力（磁場）の磁束密度の実効値Ｂ０および電磁コイル１２ａで囲繞されるサイクロン筒部２１の下筒部２１ｂの高さＨｌは、第１実施形態に示されている円筒状のサイクロン筒部１１の場合と同様に、上述した式（２２）、式（２４）および式（３１）の不等号を満足させるようにする。このように、サイクロン筒部２１の上筒部２１ａの高さＨｕ、およびサイクロン筒部２１の下筒部２１ｂの高さＨｌを（２２）式、（２４）式および（３１）式の不等号を満足させることにより、サイクロン装置に流入し、サイクロン筒部２１の壁面に沿って螺旋状に旋回しつつ流通する溶融金属Ｍがサイクロン筒部２１の下端に到達するまでに、除去目的とするすべての介在物Ｉをサイクロン筒部２１の壁面に到達させて溶融金属Ｍから分離除去し、その後溶融金属Ｍを排出路１５から排出するとともに、分離除去された介在物Ｉのすべてを回収部１６に回収、蓄積することが可能となる。すなわち、本実施形態によれば、第1実施形態と同様に、除去目的とするすべての介在物Ｉを、装置を大規模化せず、かつ高い除去効率で分離除去することができる。
【０１４５】
また、本実施形態は、第1実施形態と同様に、分離除去装置１０を小型化させることができるため、分離除去装置１０の使用後に分離除去装置１０の内部に残留する溶融金属Ｍを少なくすることができ、除去目的とするすべての介在物Ｉを経済的に分離除去することができる。また、本実施形態は、第1実施形態と同様に、交流の電磁場によってもたらされる表皮効果を効率的に利用できるため、少ない消費電力量で介在物Ｉの分離除去が可能となり、さらに経済性を向上することができる。
【０１４６】
さらに、本実施形態は、第1実施形態と同様に、溶融金属Ｍと介在物Ｉの間に密度差及び導電率差があれば、除去目的とする介在物Ｉが磁性体、非磁性体のいずれであっても、遠心分離力Ｆｃと電磁分離力Ｆｅに基づいて溶融金属Ｍから分離させることができるため、汎用性の高い介在物の分離除去方法および分離除去装置を提供することができる。
【０１４７】
また、第２実施形態についても、第１実施形態と同様に、供給口１４ａの幅ｗはサイクロン筒部２１の上筒部２１ａの半径Ｒに対してＲ／６≦ｗ≦２Ｒ／３となるように形成されていることが好ましく、下筒部２１ｂで作用させる電磁力の角周波数ωは、式（１１）によって定まる表皮厚さδが、δ＜ｗ、就中、ｗ／１０＜δ＜９ｗ／１０となるように選定されることが好ましい。
【０１４８】
〈第３実施形態〉
次に、図９に基づいて本発明の第３実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一の内容については、図１と同一の番号を付して説明を省略する。
【０１４９】
第３実施形態におけるサイクロン筒部３１は、上筒部３１ａを含むサイクロン筒部３１全体が下方ほど内周の径の小さくなる中空の截頭円錐形に形成されていて、上筒部３１ａの下方側に形成される下筒部３１ｂは、上筒部３１ａと連続的に中空の截頭円錐形に形成される。すなわち、下方ほど内周の径の小さくなる中空の截頭円錐形に形成される上筒部３１ａの下端部の内周の径と下筒部３１ｂの上端部の内周の径は同一となっている。
【０１５０】
第３実施形態の場合も、電磁コイル１２ａで囲繞されていないサイクロン筒部３１の上筒部３１ａの高さＨｕ、サイクロン筒部３１の下筒部３１ｂに作用させる電磁力（磁場）の磁束密度の実効値Ｂ０および電磁コイル１２ａで囲繞されるサイクロン筒部３１の下筒部３１ｂの高さＨｌを式（２２）、式（２４）および式（３１）の不等号を満足させることにより、サイクロン装置内を流通する溶融金属Ｍがサイクロン筒部３１の下端に到達するまでに、除去目的とするすべての介在物Ｉをサイクロン筒部３１の壁面に到達させて溶融金属Ｍから分離除去し、その後溶融金属Ｍを排出路１５から排出するとともに、分離除去された介在物Ｉのすべてを回収部１６に回収、蓄積することが可能となる。すなわち、本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、除去目的とするすべての介在物Ｉを、装置を大規模化せず、かつ高い除去効率で分離除去することができる。
【０１５１】
また、本実施形態は、第１実施形態と同様に、分離除去装置１０を小型化させることができるため、分離除去装置１０の使用後に分離除去装置１０の内部に残留する溶融金属Ｍを少なくすることができ、除去目的とするすべての介在物Ｉを経済的に分離除去することができる。また、本実施形態は、第1実施形態と同様に、交流の電磁場によってもたらされる表皮効果を効率的に利用できるため、少ない消費電力量で介在物の分離除去が可能となり、さらに経済性を向上することができる。
【０１５２】
さらに、本実施形態は、第１実施形態と同様に、溶融金属Ｍと介在物Ｉの間に密度差及び導電率差があれば、除去目的とする介在物Ｉが磁性体、非磁性体のいずれであっても、遠心分離力Ｆｃと電磁分離力Ｆｅに基づいて溶融金属Ｍから分離させることができるため、汎用性の高い介在物の分離除去方法および分離除去装置を提供することができる。
【０１５３】
なお、第３実施形態では、中空に截頭円錐形に形成された上筒部３１ａに供給口１４ａが設けられているが、中空の截頭円錐形に形成された上筒部２１ａの上部を円筒形に形成して供給口１４ａを設けてもよい。
【０１５４】
また、第３実施形態についても、第１実施形態と同様に、サイクロン筒部３１の下筒部３１ｂで作用させる電磁力の角周波数ωは、式（１１）によって定まる表皮厚さδが、δ＜ｗ、就中、ｗ／１０＜δ＜９ｗ／１０となるように選定されることが好ましい。
【０１５５】
以上のように、第２実施形態、第３実施形態についても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１５６】
このように、遠心分離力Ｆｃと電磁分離力Ｆｅの組み合わせの最適化を図るこれらの実施形態によれば、遠心分離力Ｆｃと電磁分離力Ｆｅとを相補的に利用することで、装置を大型化せず、かつ高い除去効率での溶融金属Ｍからの介在物Ｉの分離除去を実現することができる。
【０１５７】
また、これらの実施形態によれば、フィルターのような消耗品を用いないほか、サイクロン筒部１１の長さを短くすることで、分離除去装置１０を小型化させることができるため、分離除去装置１０の使用後に分離除去装置１０の表面に残留する溶融金属Ｍを少なくすることができるとともに、さらには交流の電磁場によってもたらされる表皮効果を効率的に利用できるため、少ない消費電力量で介在物Ｉの分離除去が可能となって、経済的に溶融金属Ｍからの介在物Ｉの分離除去を実現することができる。
【０１５８】
さらに、これらの実施形態によれば、溶融金属Ｍと介在物Ｉの間に密度差及び導電率差があれば介在物Ｉが磁性体でない場合であっても適用できて、溶融金属Ｍから介在物Ｉを除去することができるから、汎用性の高い溶融金属Ｍからの介在物Ｉの分離除去を実現することができる。
【符号の説明】
【０１５９】
１０  分離除去装置
１１，２１，３１  サイクロン筒部
１１ａ，２１ａ，３１ａ  （円筒形の）上筒部
１１ｂ，２１ｂ，３１ｂ  （円筒形の）下筒部
１１ｃ  上端閉塞部
１１ｆ  下端開口
１２ａ，２２ａ  電磁コイル
１２ｂ  交流電源
１２  電磁場発生部
１４  供給部
１４ａ  供給口
１５  排出路
１５ａ  流入口
１５ｂ  鉛直管路
１５ｃ  水平管路
１６  回収部
Ｉ  介在物
Ｍ  溶融金属
【要約】
【課題】溶融金属中の介在物を、装置を大規模化せず、消費電力の低減を図ることができ、かつ高い除去効率で分離除去することができる、介在物の分離除去方法および分離除去装置を提供する。
【解決手段】供給口１４ａから上筒部１１ａ内に流入する介在物Ｉを均一に含有する溶融金属Ｍをサイクロン筒部１１内に螺旋状に旋回させつつ流通させて介在物に遠心分離力を作用させて、介在物をサイクロン筒部の壁面から下筒部１１ｂの外周を囲繞する電磁場発生部１２で発生される電磁力の表皮厚さ以内の位置に到達するようにし、溶融金属が下筒部を螺旋状に旋回しつつ流通する間に、遠心分離力以上の電磁分離力を遠心分離力に加えて作用させ、介在物をサイクロン筒部の壁面に到達させて分離除去し、介在物を分離除去した溶融金属を排出路１５を介して排出するとともに、分離除去された介在物を回収部１６で回収する。
【選択図】図１【図１】
0005396574.tif 000039
【図２】
0005396574.tif 000040
【図３】
0005396574.tif 000041
【図４】
0005396574.tif 000042
【図５】
0005396574.tif 000043
【図６】
0005396574.tif 000044
【図７】
0005396574.tif 000045
【図８】
0005396574.tif 000046
【図９】
0005396574.tif 000047