(57)【要約】  本発明は、溶融材料の中の運動を選択的に減少させるためにＤＣ磁場が確立されるコールドクルーシブル誘導加熱炉の中で導電性材料を誘導溶融するための装置及び方法である。誘導溶融は、コールドクルーシブルを囲むＡＣコイルのＡＣ電流によって達成される。誘導コイルとは別のシールドされたＤＣコイルのＡＣコイルのＤＣ電流によって（又は、クルーシブルの壁部の外側のまわりに選択的に配置された磁石によって）、ＤＣ磁場が代わりに（又は、選択された組み合わせで）確立されてもよい。
2007524798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性材料を加熱するためのコールドクルーシブル誘導加熱炉であって、前記加熱炉が、
前記導電性材料が含まれる溶融チャンバを形成する壁部及びベース、
前記壁部の高い位置を少なくとも部分的に囲む少なくとも１つの誘導コイル、
少なくとも１つの前記誘導コイルにＡＣ電力を供給し、少なくとも１つの前記誘導コイルのまわりにＡＣ磁場を発生させるために、少なくとも１つの前記誘導コイルに接続される出力を有し、前記導電性材料の中に誘導された電流によって前記導電性材料を誘導加熱するために、前記ＡＣ磁場が前記導電性材料と磁気的に結合するＡＣ電源、及び
少なくとも１つの前記誘導コイルにＤＣ電力を供給し、少なくとも１つの前記誘導コイルのまわりに制御可能なＤＣ磁場を発生させるために、前記ＡＣ電源の前記出力に並列に接続される出力を有し、前記導電性材料の中に誘導された流動体の流れを制御可能な前記ＤＣ磁場が減衰させるＤＣ電源を含むことを特徴とする加熱炉。
【請求項２】
導電性材料を加熱するためのコールドクルーシブル誘導加熱炉であって、前記加熱炉が、
前記導電性材料が含まれる溶融チャンバを形成する壁部及びベース、
前記壁部の高い位置を少なくとも部分的に囲む少なくとも１つのＡＣ誘導コイル、
少なくとも１つの前記ＡＣ誘導コイルにＡＣ電力を供給し、少なくとも１つの前記ＡＣ誘導コイルのまわりにＡＣ磁場を発生させるために、少なくとも１つの前記ＡＣ誘導コイルに接続される出力を有し、前記導電性材の中に電流を誘導することによって前記導電性材料を誘導加熱し、少なくとも部分的に溶融させるために、前記ＡＣ磁場が前記導電性材料と磁気的に結合するＡＣ電源、
前記壁部の高い位置を少なくとも部分的に囲み、誘導された電流加熱を阻止するために、実質的に垂直な配置で少なくとも１つの前記ＡＣ誘導コイルと間隔を空けられる少なくとも１つのＤＣコイル、及び
少なくとも１つの前記ＤＣコイルにＤＣ電力を供給し、少なくとも１つの前記誘導コイルの内部に制御可能なＤＣ磁場を発生させるために、少なくとも１つの前記ＤＣコイルに接続される出力を有し、前記導電性材料の溶融部分の中に誘導される流れを前記ＤＣ磁場が減衰させるＤＣ電源を含むことを特徴とする加熱炉。
【請求項３】
少なくとも１つの前記ＤＣコイルが、複数の小断面の絶縁された導体を含む、請求項２に記載のコールドクルーシブル誘導加熱炉。
【請求項４】
導電性材料を加熱し、少なくとも部分的に溶融させるためのコールドクルーシブル誘導加熱炉であって、前記加熱炉が、
前記導電性材料が含まれる溶融チャンバを形成する壁部及びベース、
前記壁部の高い位置を少なくとも部分的に囲む少なくとも１つのＡＣ誘導コイル、
少なくとも１つの前記ＡＣ誘導コイルにＡＣ電力を供給し、少なくとも１つの前記ＡＣ誘導コイルのまわりにＡＣ磁場を発生させるために、少なくとも１つの前記ＡＣ誘導コイルに接続される出力を有し、前記導電性材料の中に誘導された電流によって前記導電性材料を誘導加熱し、少なくとも部分的に溶融させるために、前記ＡＣ磁場が前記導電性材料と磁気的に結合するＡＣ電源、
前記導電性材料の溶融部分の中に誘導される流れを減衰させるために、前記溶融チャンバのまわりに選択的に配置される１又は複数の永久磁石、及び
前記ＡＣ磁場との磁気結合によって引き起こされる、１又は複数の前記永久磁石を加熱し過ぎることを阻止する手段を含むことを特徴とする加熱炉。
【請求項５】
１又は複数の前記永久磁石が、前記壁部の外側のまわりに選択的に配置される、請求項４に記載のコールドクルーシブル誘導加熱炉。
【請求項６】
１又は複数の前記永久磁石が、前記ベースの下方に選択的に配置される、請求項４に記載のコールドクルーシブル誘導加熱炉。
【請求項７】
コールドクルーシブル誘導加熱炉の中で導電性材料を加熱する方法であって、
前記コールドクルーシブル誘導加熱炉の中に前記導電性材料を配置すること、
少なくとも１つの誘導コイルで前記コールドクルーシブル誘導加熱炉の前記壁部を少なくとも部分的に囲むことによって、前記導電性材料の中に電流を誘導するために、前記導電性材料と結合するためのＡＣ磁場を発生させ、それによって前記導電性材料を少なくとも部分的に溶融させること、
前記導電性材料の溶融部分の中に誘導された前記流れを減衰させるための少なくとも１つのＤＣコイルからＤＣ磁場を発生させること、及び
前記ＡＣ磁場と結合することによって、少なくとも１つの前記ＤＣコイルの加熱を最小化するように、少なくとも１つの前記ＤＣコイルを配置することの諸ステップを含む方法。
【請求項８】
前記ＤＣ磁場を発生させるステップが、少なくとも１つの前記誘導コイルにＤＣ電力を供給することによって達成される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ＤＣ磁場を発生させるステップが、前記コールドクルーシブル誘導加熱炉の前記壁部を少なくとも部分的に囲む、少なくとも１つの流れを減衰させるＤＣコイルにＤＣ電力を供給することによって達成される、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
実質的に垂直な配置に、少なくとも１つの前記誘導コイルで少なくとも１つの流れを減衰させる前記ＤＣコイルを配置するステップを更に含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ＤＣ磁場を発生するステップが、前記コールドクルーシブル誘導加熱炉のまわりに１又は複数の永久磁石を選択的に配置することによって達成される、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
導電性材料を加熱するためのコールドクルーシブル誘導加熱炉であって、前記加熱炉が、
前記導電性材料が含まれる溶融チャンバを形成する壁部及びベース、
前記壁部の高い位置を少なくとも部分的に囲む少なくとも１つのＡＣ誘導コイル、
少なくとも１つの前記ＡＣ誘導コイルにＡＣ電力を供給し、少なくとも１つの前記ＡＣ誘導コイルのまわりにＡＣ磁場を発生させるために、少なくとも１つの前記ＡＣ誘導コイルに接続される出力を有し、前記導電性材料の中に誘導された電流によって前記導電性材料を誘導加熱し、少なくとも部分的に溶融させるために、前記ＡＣ磁場が前記導電性材料と磁気的に結合するＡＣ電源、
第１端部及び向かい合う第２端部を有し、前記第１端部が前記ベースの底部に隣接して配置される磁極片、
前記磁極片のまわりに配置される１又は複数のＤＣコイル、及び
ＤＣ磁場を発生させるために１又は複数の前記ＤＣコイルに接続され、前記ＤＣ磁場が前記磁極片によって集中させられ、それによって前記ＤＣ磁場が前記溶融チャンバの下部に浸透する１又は複数のＤＣ電源を含むことを特徴とする加熱炉。
【請求項１３】
前記ベースの下方に少なくとも部分的に配置された第２ＤＣコイルを更に含む、請求項１２に記載のコールドクルーシブル誘導加熱炉。
【請求項１４】
少なくとも１つの前記誘導コイルによって誘導された前記第２ＤＣコイルの電流を減少させるために、前記第２ＤＣコイルと少なくとも１つの前記誘導コイルの間に第２ＤＣコイルシールドを更に含む、請求項１３に記載のコールドクルーシブル誘導加熱炉。
【請求項１５】
前記溶融チャンバの前記ベースの中心から離れて前記溶融チャンバに浸透する前記ＤＣ磁場を配向するように、前記磁極片の前記第１端部が形成される、請求項１３に記載のコールドクルーシブル誘導加熱炉。
【請求項１６】
前記磁極片が、前記磁極片の前記第１端部の中心に配置された円錐形オープンボリュームを有する、実質的に中実な円筒形の形状である、請求項１５に記載のコールドクルーシブル誘導加熱炉。
【請求項１７】
前記第２ＤＣコイルの上方の前記加熱炉の高い位置を少なくとも部分的に囲み、前記第２ＤＣコイルよりも前記加熱炉の前記壁部から離れた距離に配置される第３ＤＣコイルを更に含む、請求項１０に記載のコールドクルーシブル誘導加熱炉。
【請求項１８】
少なくとも１つの前記誘導コイルによって誘導された前記第３ＤＣコイルの電流を減少させるために、前記第３ＤＣコイルと少なくとも１つの前記誘導コイルの間に第３ＤＣコイルシールドを更に含む、請求項１７に記載のコールドクルーシブル誘導加熱炉。
【請求項１９】
導電性材料を加熱するためのコールドクルーシブル誘導加熱炉であって、前記加熱炉が、
前記導電性材料が含まれる溶融チャンバを形成する壁部及びベース、
前記壁部の高い位置を少なくとも部分的に囲む少なくとも１つのＡＣ誘導コイル、
少なくとも１つの前記ＡＣ誘導コイルにＡＣ電力を供給し、少なくとも１つの前記ＡＣ誘導コイルのまわりにＡＣ磁場を発生させるために、少なくとも１つの前記ＡＣ誘導コイルに接続される出力を有し、前記導電性材料の中に誘導された電流によって前記導電性材料を誘導加熱し、少なくとも部分的に溶融させるために、前記ＡＣ磁場が前記導電性材料と磁気的に結合するＡＣ電源、
第１端部及び向かい合う第２端部を有し、前記第１端部が前記ベースの底部に隣接して配置される磁極片、
少なくとも部分的に前記ベースの下方に、及び少なくとも部分的に前記磁極片のまわりに配置される第１ＤＣコイル、
前記第１ＤＣコイルの上方の前記加熱炉の高い位置を少なくとも部分的に囲み、前記第１ＤＣコイルよりも前記加熱炉の前記壁部から離れた距離に配置される第２ＤＣコイル、及び
ＤＣ磁場を発生させるために前記第１ＤＣコイル及び前記第２ＤＣコイルに接続され、前記ＤＣ磁場が前記磁極片によって集中させられ、それによって前記ＤＣ磁場が前記溶融チャンバの下部に浸透する１又は複数のＤＣ電源を含むことを特徴とする加熱炉。
【請求項２０】
少なくとも１つの前記誘導コイルによって誘導された前記第１ＤＣコイルの電流を減少させるために、前記第１ＤＣコイルと少なくとも１つの前記誘導コイルの間に第１ＤＣコイルシールドを更に含む、請求項１９に記載のコールドクルーシブル誘導加熱炉。
【請求項２１】
前記溶融チャンバの前記ベースの中心から離れて前記溶融チャンバに浸透する前記ＤＣ磁場を配向するように、前記磁極片の前記第１端部が形成される、請求項１９に記載のコールドクルーシブル誘導加熱炉。
【請求項２２】
前記磁極片が、前記磁極片の前記第１端部の中心に配置された円錐形オープンボリュームを有する、実質的に中実な円筒形の形状である、請求項２１に記載のコールドクルーシブル誘導加熱炉。
【請求項２３】
前記第１ＤＣコイルの上方の前記加熱炉の高い位置を少なくとも部分的に囲み、前記第１ＤＣコイルよりも前記加熱炉の前記壁部から離れた距離に配置される第２ＤＣコイルを更に含む、請求項１９に記載のコールドクルーシブル誘導加熱炉。
【請求項２４】
少なくとも１つの前記誘導コイルによって誘導された前記第２ＤＣコイルの電流を減少させるために、前記第２ＤＣコイルと少なくとも１つの前記誘導コイルの間に第２ＤＣコイルシールドを更に含む、請求項１７に記載のコールドクルーシブル誘導加熱炉。
【請求項２５】
コールドクルーシブル誘導加熱炉の中で導電性材料を加熱し、少なくとも部分的に溶融させるための方法であって、
前記コールドクルーシブル誘導加熱炉の前記壁部及びベースの内部に溶融チャンバを形成すること、
前記コールドクルーシブル誘導加熱炉の中に前記導電性材料を配置すること、
少なくとも１つの誘導コイルで前記コールドクルーシブル誘導加熱炉の前記壁部を少なくとも部分的に囲むことによって、前記導電性材料の中に電流を誘導するために、前記導電性材料と結合するためのＡＣ磁場を発生させること、
前記ＡＣ磁場との結合によって磁極片を加熱し過ぎることを阻止するように前記磁極片を配置すること、
前記コールドクルーシブル誘導加熱炉の前記ベースの底部に隣接して前記磁極片の前記第１端部を配置すること、
前記溶融チャンバの底部及び底側面に前記ＤＣ磁場浸透を集中させるために、前記磁極片の中及びまわりにＤＣ磁場を発生させることの諸ステップを含む方法。
【請求項２６】
前記ＤＣ磁場のソースが、前記磁極片を囲むＤＣ磁場ソースを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記磁極片に前記第２ＤＣ磁場を集中させるために、前記コールドクルーシブル誘導加熱炉の前記壁部の外側、及び前記ベースと第１ＤＣ磁場のソースの間に配置された第２ＤＣ磁場ソースから第２ＤＣ磁場を発生させること、並びに第２ＤＣコイルを加熱し過ぎることを阻止するように前記第２ＤＣ磁場ソースを配置することのステップを更に含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
前記ＡＣ磁場から前記第２ＤＣ磁場ソースをシールドするステップを更に含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
複数の小断面の絶縁された導体から前記第２ＤＣ磁場ソースを形成するステップを更に含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記コールドクルーシブル誘導加熱炉の前記壁部の外側に配置された第３ＤＣ磁場ソースから第３ＤＣ磁場を発生させること、前記磁極片に前記第３ＤＣ磁場を集中させるために、前記第２ＤＣ磁場ソースの上方に、前記第２ＤＣ磁場ソースよりもコールドクルーシブル誘導加熱炉の前記壁部から離れて、前記第３ＤＣ磁場ソースが配置され、及び第３ＤＣコイルを加熱し過ぎることを阻止するように前記第３ＤＣ磁場ソースを配置することのステップを更に含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
前記ＡＣ磁場から前記第３ＤＣ磁場ソースをシールドするステップを更に含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
複数の小断面の絶縁された導体から前記第３ＤＣ磁場ソースを形成するステップを更に含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３３】
前記ＤＣ磁場のソースが、前記コールドクルーシブル誘導加熱炉の前記壁部の外側に、及び前記ベースの下方に少なくとも部分的に配置される第１ＤＣ磁場ソース、並びに前記コールドクルーシブル誘導加熱炉の前記壁部の外側に配置される第２ＤＣ磁場ソースを含み、前記第１ＤＣ磁場ソースの上方に、前記第１ＤＣ磁場ソースよりもコールドクルーシブル誘導加熱炉の前記壁部から離れて前記第２ＤＣ磁場ソースが配置される、請求項２５に記載の方法。
【請求項３４】
前記導電性材料を、前記溶融チャンバから適切な容器へ鋳込むステップを更に含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項３５】
吸引鋳造法によって前記溶融チャンバから適切な容器へ溶融した導電性材料を移すステップを更に含む、請求項２５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は2004年01月17日に出願された米国特許仮出願第60/537,365号の利益を主張し、その全体を本明細書で参照する。
【０００２】
本発明は、コールドクルーシブル誘導加熱炉を用いた磁気誘導によって導電性材料（例えば、金属、及び合金）を溶融させる方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
コールドクルーシブル誘導加熱炉は、交代磁場を材料に加えることによってクルーシブルの内部に配置された導電性材料を融解させて加熱するために使用される。その種の加熱炉の一般的な用途は、反応金属、又は合金（例えば、チタニウムに基づく成分）を制御された雰囲気（又は、真空）の中で溶融させることである。図１（ａ）は、従来のコールドクルーシブル加熱炉の原理的特徴を示す。図面を参照すると、コールドクルーシブル１００はスロット付き壁部１１２を含む。一般に、壁部１１２の内部は円筒形である。以下で更に記載されるように、スカルの除去を支援するために、壁部の上部は多少円錐形でもよい。クルーシブルが従来の手段によって流体冷却されるとき、クルーシブルの中でホットメタルチャージと反応しない材料から壁部は形成される。チタニウムに基づくチャージに対して、流体冷却された銅に基づく成分が壁部１１２に適する。スロット１１８は（図面の明瞭さのために誇張されている）非常に狭い幅（一般に、０．０１２７センチ〜０．３１８センチ）を有し、耐熱性の電気絶縁材料（例えば、雲母）で塞がれてもよい。ベース１１４は、コールドクルーシブルの底面を形成する。一般に、ベースは壁部１１２と同じ材料から形成され、また、従来の手段によって流体冷却される。冷媒に対する供給路、及び帰路としても使用できる支持手段１２２によって、ベースは底部構造要素１２６の上方で支持される。（図面では厚さが誇張されている）耐熱性の電気絶縁層１２４は、ベースを側壁から分離するために使用できる。誘導コイル１１６はクルーシブルの壁部１１２の外側に巻かれ、適切なＡＣ電源（図示されない）に接続される。電力が供給されるとき、電流はコイル１１６を流れ、ＡＣ磁場がコイルの内部と外部に作り出される。磁束は、壁部１１２、ベース１１４、及びコールドクルーシブルの内側に配置されたメタルチャージに電流を誘導する。クルーシブルの内部への磁束浸透は、スロット１１８によって補助される。チャージの中の誘導電流によって発生した熱が、チャージを溶融させる。図１（ｂ）の部分詳細図で加熱炉１００によって示されるように、冷却された壁部及びベースに隣接するメタルチャージの部分は、凝固してスカル１９０を液体金属１９２のまわりに形成する。スカルは溶融金属に対する部分的容器として機能し、溶融金属の上部領域が、コイル１１６によって生成された磁場とメタルチャージの中の誘導電流の相互作用によって発生したローレンツ力によって少なくとも部分的に支持され、壁部と液体金属の間の減少した接触圧（又は、一様な裂け目１９４）の領域を形成する。その種の減少した接触圧（又は、裂け目）は、ホットチャージからコールドクルーシブルへの熱損失を減少させるのに重要である。また、ローレンツ力は、液体金属が強力に攪拌されるようにする。液体金属生成物をクルーシブルから除去した後、所望するように、スカルは次の溶融のために所定の位置に残されるか、又はクルーシブルから除去される。
【０００４】
上記のように、一般に、スカルの上方のクルーシブルの中の液体金属は、液体金属の大部分に作用するローレンツ力によってクルーシブルの壁部から離れた位置に保持される。誘導電流によって引き起こされる流体の動きは、壁部と液体金属の大部分の間の裂け目の領域を間欠的に乱すことが出来る。もし多少の液体金属がクルーシブルの壁部に打ち寄せたら（又は、はねかかれば）、その種の擾乱は溶融物の境界領域を増加させ、液体からの増加した熱放射損失（又は、更に増加した伝導損失）をもたらす。
【０００５】
液体金属を過熱する（例えば、更に流動化する、従って、薄片を有する鋳物を形成するための鋳型へ鋳込むのに更に適切にする）ことが望ましいこともある。しかし、液体金属を過熱するために使用されるとき、上記の装置及び方法は短所を有する。過熱の増加のために、液体金属（溶融物）とスカルの間の温度差が増加する。これは、液体金属からスカルへの熱伝達の増加をもたらす。その結果、形成されたスカルの一部が溶融して液体金属に戻り、液体金属がスカルの厚さを減少させる。減少したスカルの厚さは、液体溶融物からの熱損失を増加させる。更に、スカルは全体的な体積が減少し、以前はスカルの内部に含まれていた液体溶融物の一部がクルーシブルの壁部と接触し、クルーシブルの壁部が液体金属からの熱損失を大幅に増加させる。実際には、結果として、上記の装置及びプロセスへの適度な電力入力に対して、過熱は厳しく制限される。
【０００６】
フランスのナンシーで2003年09月23日に「Liquid Metal Processing and Casting」の国際シンポジウムで V. Bojarevics 及び K. Pericleous によって提示された「Modelling Induction Skull Melting Design Modifications」は、別のＤＣコイルをコールドクルーシブル装置のＡＣコイルに隣接して配置することを示唆する（Bojarevics 及び Pericleous の論文の第４ページ）。ＤＣコイルを流れるＤＣ電流は、ＡＣ磁場に重ね合わせられるＤＣ磁場を作り出す。（前述のローレンツ力によって駆動される）溶融チャージがＤＣ磁場の磁力線を横断するとき、追加の電流が移動中の金属に誘導される。その種の電流はＤＣ磁束と作用し合い、流動体速度を減少させる制動作用を生成する。その種の制動作用は既知であり、渦電流制動（又は、渦電流ダンピング）と呼ばれることが多い。金属の流速を減少させることによって、その種のダンピングはコールドクルーシブルの底面付近の液体金属の乱れを減少させ、それによって液体金属からスカルへ対流によって伝達される熱を減少させ、それによって所定の電力入力に対する過熱の著しい増加を可能にする。誘導コイルの中で移動中の金属の渦電流ダンピング（又は、制動）に対するＤＣ磁場のその種の使用は、既知の従来技術である（例えば、米国特許第5,003,551号を参照）。しかし、 Bojarevics 及び Pericleous の論文で提案されるようにＡＣコイルに隣接してＤＣコイルを配置することは、論文で示される大断面のＤＣ導体に高損失を誘導するＡＣ磁場をもたらす。更に、 Bojarevics 及び Pericleous の論文には、この有害な効果の認識（又は、分析）がない。ＡＣコイルからＤＣコイルを単純に離すこと（又は、その逆）によっても、この問題は緩和できない。何故ならば、その様に動かされたコイルの磁場はクルーシブルの内部スペースで減少し、従って、動かされたコイルに余り効果的でないからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、過熱を更に得るために対流熱損失が制限されるコールドクルーシブルを用いて、導電性材料を誘導溶融する装置及び方法に対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
１つの側面では、本発明は、溶融材料の中の運動を選択的に減少させるためにＤＣ磁場が確立されるコールドクルーシブル誘導加熱炉の中で導電性材料を誘導溶融するための装置及び方法である。誘導溶融は、コールドクルーシブルを囲むＡＣコイルのＡＣ電流によって達成される。誘導コイルとは別のシールドされたＤＣコイルのＡＣコイルのＤＣ電流によって（又は、クルーシブルの壁部の外側のまわりに選択的に配置された磁石によって）、ＤＣ磁場が代わりに（又は、選択された組み合わせで）確立されてもよい。
【０００９】
本発明の他の実施例では、コールドクルーシブルの下方に配置されたＤＣコイルのＤＣ電流によって、ＤＣ磁場が確立されてもよい。コイルは、磁場が集中してコールドクルーシブルの底面に配向される磁極片を含む。溶融材料の中の運動を選択的に減少させること更に補助するために、１又は複数のＤＣコイルが、コールドクルーシブルの外側のまわりのＡＣコイルとＤＣコイルに任意で提供されてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明のこれら及び他の側面が、本願明細書で更に説明される。
【実施例】
【００１１】
本願明細書で使用されるように、用語「誘導電流」は一般にＡＣコイルによって誘導される電流を意味し、用語「渦電流」は一般にＤＣ磁力線を横切る溶融した導電性材料の動きによって発生する電流を意味する。図２には、本発明の渦電流ダンピングを用いるコールドクルーシブル誘導加熱炉１０の１実施例が示される。この実施例に対して、クルーシブルは、スロット１８を有する壁部１２、及びベース１４を備えるコールドクルーシブルを含む。ベースは、断熱絶縁層２４によって壁部から切り離される。ベースは、底部構造支持要素２６の上方に適切な支持手段２２によって持ち上げられる。誘導コイル１６は、壁部１２の高い位置のまわりに少なくとも部分的に巻かれる。誘導コイル１６は、ＡＣ電源３０へ適切に接続される。ＡＣ電源から供給されるＡＣ電流はコイル１６を流れて、壁部１２、及びクルーシブルの内部に配置された導電性材料に浸透するＡＣ磁場を確立する。例示として（限定されないが）、導電性材料は金属、又は合金でもよい。ＡＣ磁場は金属と結合し、液体状態まで金属を加熱する金属の中に電流を誘導する。ＤＣ電源３２の出力は、ＡＣ電源の出力に並列に接続される。ＤＣ電源から供給されるＤＣ電流はコイル１６を流れて、壁部１２、ベース１４、及びクルーシブルの中の液体金属に浸透するＤＣ磁場を確立する。ＤＣ磁場は、ＡＣ磁場によって溶融物の中に誘導された流動体の流れを減衰させる。液体金属からスカルへの熱損失は、ローレンツ力駆動のスカルの内面に隣接して流れる溶融金属によって設定される強制対流のプロセスによって主に起こる。流動体速度がＤＣ磁場の渦電流制動作用によって減少するとき、この対流熱損失は減少する。従って、加熱及び溶融プロセスの間にＤＣ電源３２からのＤＣ電流の大きさを制御することによってＤＣ磁場の大きさを選択的に制御することは、加熱及び溶融プロセスの間に熱損失を選択的に減少させるために使用できる。
【００１２】
適切なインピーダンス素子がＡＣ電源及びＤＣ電源の出力に提供されることができ、１つの電源から他の電源への電流フィードバックを阻止する。図２に示される実施例では、単一の誘導コイルだけが使用される。本発明の他の実施例では、２又は３以上の誘導コイルはクルーシブルの高い位置に沿う異なる領域を囲むために使用してもよく、特定の領域がＤＣ磁場ダンピングを必要とするか否かによって、１又は複数のＡＣ電源及びＤＣ電源は多数の誘導コイルの１又は複数へ選択的に接続されてもよい。２以上の誘導コイルが提供される本発明の実施例では、総数より少ない誘導コイルに１又は複数のＤＣ電源が選択的に適用されてもよい。
【００１３】
本発明の他の実施例では、クルーシブルの外壁部のまわりに１又は複数のＡＣ電流誘導コイルとは別に１又は複数のＤＣ磁場コイルが提供される。図３に示される本発明の限定しない実施例では、ＤＣ磁場コイル１７は巻かれた誘導コイル１６の外側のまわりに巻かれる。上記のように、ＡＣ電源３０はＡＣ電流を誘導コイル１６に供給して、クルーシブルの内側に配置された導電性材料を材料の中の電流の磁気誘導によって溶融（及び／又は、加熱）する。ＤＣ電源３２はＤＣ電流をＤＣ磁場コイル１７に供給して、材料の中の流動体の流れを選択的に減衰させる。誘導コイルによって生成されたＡＣ磁場からＤＣ磁場コイルをシールドするために、シールド１９が任意で提供できる。シールドは、高い導電率を有する適切な材料から作られる。或いは、１又は複数のＤＣ磁場コイルは、１又は複数の誘導コイルと実質的に垂直な配置で間隔を空けられてもよい。他の限定されない配置は、１又は複数の巻かれたＤＣ磁場コイルをクルーシブルのベース１４の下方に提供する。このことは確立されたＤＣ磁場を（ダンピングが最も必要な）クルーシブルの中の溶融物の底面の近くに集中させ、スカルに対する強制対流熱損失を減少させる。別のＤＣコイルが使用される全ての場合において、ＤＣコイル導体の過度の誘導損失は、シールド、コイルの位置（又は、複数の使用）、ＤＣ電流を搬送する絶縁された小断面の導体の組み合わせによって阻止される。
【００１４】
可変渦電流ダンピングを提供するために可変ＤＣ電流が使用される本発明の上記実施例では、高い融解温度を有するチャージ材料（例えば、溶融前からのスカル）を溶解させるために溶融物の強力な誘導電流攪拌が所望されるとき、本発明の限定されない１つの方法は、溶融プロセスの初期でゼロの（又は、小さな大きさの）ＤＣ電流でスタートすることである。チャージが溶融するにつれて、ＤＣ電流の大きさは増加し、チャージが完全に溶融するときに最大ＤＣ電流が使用され、液体金属を鋳型（又は、他の容器）へ移すための準備で過熱を最大化することが目標である。
【００１５】
本発明の他の実施例では、１又は複数の別々の永久磁石は（一般に図４の領域Ａで識別される円筒形領域、及び／又はベース１４の下の領域（図示されない）の）加熱炉のスロット付き壁部１２の外周部のまわりに配置されてもよい。（特定の大きさのＤＣ磁場強度、及びクルーシブルのまわりの配置に依存する形状を各々が有する）複数の別々の磁石を使用してもよい。誘導コイル１６を流れるＡＣ電流によって確立されるＡＣ磁場との磁気結合によって引き起こされる、磁石を加熱し過ぎることを阻止する手段が提供されなければならない。その種の手段は、１又は複数の磁石を最小のＡＣ磁場領域に設置すること、ＡＣ磁場から磁石を磁気的にシールドすること、及び／又は電気的に絶縁されたセグメント化された素子から磁石を構成することを含む。永久磁石の使用は、本発明の上記実施例で可変ＤＣ電流によって確立された可変ＤＣ磁場よりも柔軟性が劣る渦電流制御を提供する。或いは、磁石のＤＣ磁場を変化させるために（及び、同様に、渦電流ダンピングを変化させるために）、別々の電磁石を使用してもよい。
【００１６】
本発明の他の実施例では、上記複数の方法（即ち、誘導コイルを流れるＤＣ電流、ＡＣコイルとは別のＤＣ磁場コイルを流れるＤＣ電流、及び永久磁石、又は電磁石）の２又は３の選択された組み合わせによって渦電流ダンピングが達成されてもよい。
【００１７】
ＤＣ磁場を発生するのに使用中の構成要素の中の過度の誘導損失を招くことなく過熱を増加させるために、クルーシブルの中の導電性材料の中に誘導された流動体の流れを減衰させるために確立されたＤＣ磁場が使用される限り、ＡＣ電流コイル、及びＤＣ電流コイル、別のＡＣ誘導コイル、及びＤＣ磁場コイル、及び磁石の組み合わせの他の配置は本発明の範囲の中にあると考えられる。
【００１８】
本発明の渦電流ダンピングを用いるコールドクルーシブル誘導加熱炉の他の実施例が図５に示される。加熱炉１１は、磁極片５４の第１端部のまわりに巻かれた第１ＤＣコイル５２を有する。本発明の他の実施例では、第１ＤＣコイルは磁極片の他の領域のまわりに巻いてもよく、更に、２以上の第１ＤＣコイルが提供されてもよい。（限定されないが）第１ＤＣコイル５２は、内部通路が冷媒の流れのために使用される中空の導電体でもよい。磁極片５４は、適切な軟磁性体（例えば、高純度の鉄）から形成される。第１ＤＣコイルのまわりに発生したＤＣ磁場を集中させるために他の形状が使用できるが、磁極片に対する限定されない１つの形状は実質的に中実な円筒形である。極片フランジ（図示されない）は磁極片の第１端部に取り付けられ、第１ＤＣコイルを所定の位置に保持するための、及びＤＣ磁場の形状を制御するための手段として機能してもよい。図５に示されるように、磁極片５４は加熱炉のベースの内部に突出し、磁極片の第２端部はクルーシブルベースプレート５８に隣接する。任意の第２ＤＣコイル７３は、加熱炉のベースの外側のクルーシブルベースプレート５８と底部構造支持要素（又は、スツールプレート６０）の間の位置に巻かれる。第２ＤＣコイル７３は、第１ＤＣコイルと同じ（又は、類似の）構造でもよい。
【００１９】
支持部６４は、ベースプレート５８、及び溶融チャンバ７２の中の金属の重量を支持するための手段を提供する。冷却液ジャケット６２は、セグメント化された加熱炉の壁部７０、及びベース５８に冷却液を支持して供給するための手段を提供する。この限定されない本発明の実施例では、加熱炉の壁部を構成する各セグメントは、冷媒（例えば、水）の通路のための内部チャンバを有する。この部分断面図の加熱炉の右側のコイル絶縁材がＡＣ誘導コイルを囲むので、ＡＣ誘導コイル６８は図５の加熱炉の左側にだけ示される。この限定されない本発明の実施例では、誘導コイル吸水口８０は電流及び冷却水を中空の誘導コイル６８に供給し、水及び電流は誘導コイル排水口（図示されない）を通ってコイルを出る。
【００２０】
誘導コイル６８は加熱炉の溶融チャンバを少なくとも部分的に囲み、（図示されない適切な電源によって供給される）ＡＣ電流が誘導コイルを流れるときに、溶融チャンバの内部に配置される導電性チャージを誘導加熱する。１又は複数の適切なＤＣ電源（図示されない）から第１ＤＣコイル５２を流れるＤＣ電流は、磁極片５４に集中するＤＣ磁場を発生する。磁極片の第２端部はクルーシブルベースプレート５８に隣接するように配置され、ＤＣ磁場は溶融チャンバ７２の底面及び低側面に主に浸透して、流れの強さ、及び（チャージの中に誘導されたＡＣ電流によって引き起こされる）溶融チャンバの中のベースに隣接する液体の乱れを減少させる。磁極片５４の形状及び位置、並びに第１ＤＣコイル５２の位置は、クルーシブル組立体の種々の構成要素に、ＤＣ磁極片５４及び第１ＤＣコイル５２を誘導コイルによって生成されたＡＣ磁場からシールドさせる。
【００２１】
任意の第２ＤＣコイル７３は、磁極片５４の側面からのＤＣ磁束の損失を最小化し、更に、ベースプレート５８の下方の磁極片５４の上面の流束密度（磁場強度）を増大させるために使用されてもよい。その種の任意の第２ＤＣコイル７３は、高い導電率を有する材料で実質的に構成されるコイルシールド７１によって、誘導コイル６８によって生成されるＡＣ磁場から別々にシールドされてもよい。ＡＣコイル６８からの磁場によってこのシールドに誘導された電流は、ＡＣ磁場の向きを変える機能を果たし、第２ＤＣコイル７３の導体の中に誘導された電流の大きさを減少させる。
【００２２】
吸水口８４は、壁部７０のセグメント及びベースプレート５８の中の内部通路に冷却水を供給する。排水口８６は、壁部７０のセグメントの中の内部通路からの冷却水のための帰路を提供する。排水口８８は、ベース５８の中の内部通路からの冷却水のための帰路を提供する。
【００２３】
図６は、本発明の渦電流ダンピングを用いるコールドクルーシブル誘導加熱炉の他の実施例を示す。本発明のこの実施例では、（図面では破線９９で示される）典型的なＤＣ磁束線によって示されるように、クルーシブルベースプレート５８の中心から離れてＤＣ磁場浸透が集中するように磁極片５４の上面は形成される。この配置の長所は、（一般に、図面では点線９７で示される）溶融チャンバの中の溶融金属の電磁気的に誘導された流れが、ＤＣ磁力線を横切って最大流速を有する領域にＤＣ磁場が集中し、それによってＤＣ磁場の渦電流制動効果を向上させ、スカルの対流熱損失を更に減少させることである。図６の磁極片の上面の形状は、この長所を達成する限定されない１つの配置を示す。図面では、磁極片５４は実質的に中実な円筒形の形状であり、その上面の中心に形成された円錐形オープンボリューム(open volume)５４ａを有し、オープンボリューム５４ａはクルーシブルベースの中間半径の近くにＤＣ磁場を集中させる。
【００２４】
また、任意の第２ＤＣコイル７３より上方に、壁部７０から更に離れて配置される任意の第３ＤＣコイル７５も図６に示される。（任意の第２ＤＣコイルが使用される本発明の任意の実施例で使用できる）任意の第３ＤＣコイルの長所は、クルーシブルベースのちょうど上方の領域のＤＣ磁場を更に増大させることである。上記のように、コイルシールド７１ａは、コイルシールド７１の機能と類似した機能を果たす。
【００２５】
本発明の他の実施例では、第２ＤＣコイル７３及び第３ＤＣコイル７５が、磁極片５４に集中し、溶融チャンバの底面及び低側面を主に浸透するＤＣ磁場を確立するために使用される間、図６の第１ＤＣコイル５２は使用されない。一般に、本発明のこれらの実施例の他の全ての特徴及びオプションは、図６及び上記に示される特徴及びオプションと同じである。
【００２６】
いったん導電性材料（例えば、液体金属）が溶融チャンバの中で誘導加熱によって溶融されたら、液体金属をチャンバから除去するために種々の方法が使用できる。例えば、溶融チャンバは、溶融チャンバの傾斜、及び適切な容器（例えば、鋳型）への液体金属の鋳込みのための手段を提供する支持構造に設置される。本発明のコールドクルーシブル誘導加熱炉のための溶融チャンバから液体金属を除去する他の限定されない方法は、溶融金属の吸引鋳造法として既知のプロセスによる。一般に、米国特許第4,791,977号は吸引鋳造法のプロセスを記載し、その全体を本明細書で参照する。図７を参照すると、このプロセスでは、充填パイプ９１の下部が、溶融チャンバの中の溶融金属９３に挿入される。充填パイプは、鋳型９６の中の内部金型９５へ取り外し可能に接続される。米国特許第4,791,977号で更に記載されるように、減少した圧力が鋳型の内部金型に加えられ、溶融金属を溶融チャンバから充填パイプを通して汲み上げ、鋳型の内部金型へ鋳型が充填されるまで吸い出す。本発明で適用されたＤＣ磁場は、鋳型の金型の充填を向上させるために金属の過熱を増加させるために使用してもよい。
【００２７】
或いは、本発明の全ての実施例では、ＤＣコイルを加熱し過ぎることを阻止するために、任意のＤＣコイルが複数の小断面の絶縁された導体の適切な配置を含んでもよい。
【００２８】
本発明の上記実施例は、１つの磁極片を利用する。適切に配置された２又は３以上の磁極片も、本発明の範囲内として考慮される。
【００２９】
上記実施例は、開示された発明の範囲を限定しない。開示された発明の範囲は、添付の請求項で示される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１ａ】従来のコールドクルーシブル誘導加熱炉の部分断面図である。
【図１ｂ】従来のコールドクルーシブル誘導加熱炉の中に形成されたスカル及び液体金属の断面図である。
【図２】本発明の渦電流ダンピングを用いるコールドクルーシブル誘導加熱炉の１実施例の部分断面図であって、渦電流ダンピングは、クルーシブルの中に配置された導電性材料の誘導電流加熱のためのＡＣ電流を搬送する誘導コイルのＤＣ電流によって提供される。
【図３】本発明の渦電流ダンピングを用いるコールドクルーシブル誘導加熱炉の１実施例の部分断面図であって、渦電流ダンピングは、クルーシブルの中に配置された導電性材料の誘導電流加熱のためのＡＣ電流を搬送する、誘導コイルとは別のＤＣ磁場コイルのＤＣ電流によって提供される。
【図４】本発明の渦電流ダンピングを用いるコールドクルーシブル誘導加熱炉の１実施例の部分断面図であって、渦電流ダンピングは、加熱炉の壁部の外側のまわりに配置された１又は複数の磁石によって提供される。
【図５】本発明の渦電流ダンピングを用いるコールドクルーシブル誘導加熱炉の他の実施例の部分断面図である。
【図６】本発明の渦電流ダンピングを用いるコールドクルーシブル誘導加熱炉の他の実施例の部分断面図である。
【図７】本発明の渦電流ダンピングを用いるコールドクルーシブル誘導加熱炉の他の実施例の部分断面図であって、吸引鋳造法プロセスを提供するために配置される。
【符号の説明】
【００３１】
１０      コールドクルーシブル誘導加熱炉
１１      加熱炉
１２      壁部
１４      ベース
１６      誘導コイル
１７      ＤＣ磁場コイル
１８      スロット
１９      シールド
２２      支持手段
２４      断熱絶縁層
２６      底部構造支持要素
３０      ＡＣ電源
３２      ＤＣ電源
５２      第１ＤＣコイル
５４      ＤＣ磁極片
５４ａ      円錐形オープンボリューム
５８      ベース
６０      スツールプレート
６２      冷却液ジャケット
６４      支持部
６８      ＡＣ誘導コイル
６８      誘導コイル
７０      壁部
７１，７１ａ      コイルシールド
７２      溶融チャンバ
７３      第２ＤＣコイル
７５      第３ＤＣコイル
８０      誘導コイル吸水口
８４      吸水口
８６，８８      排水口
９１      充填パイプ
９３      溶融金属
９５      内部金型
９６      鋳型
９７      点線
９９      破線
１００      加熱炉
１１２      壁部
１１４      ベース
１１６      誘導コイル
１１８      スロット
１２２      支持手段
１２４      断熱絶縁層
１２６      底部構造要素
１９０      スカル
１９２      液体金属
１９４      裂け目
【図１（ａ）】
2007524798.tif 000003
【図１（ｂ）】
2007524798.tif 000004
【図２】
2007524798.tif 000005
【図３】
2007524798.tif 000006
【図４】
2007524798.tif 000007
【図５】
2007524798.tif 000008
【図６】
2007524798.tif 000009
【図７】
2007524798.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成18年9月21日(2006.9.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性材料を加熱するためのコールドクルーシブル誘導加熱炉であって、前記加熱炉が、
前記導電性材料が含まれる溶融チャンバを形成する壁部及びベース、
前記壁部の高い位置を少なくとも部分的に囲む少なくとも１つの誘導コイル、
少なくとも１つの前記誘導コイルにＡＣ電力を供給し、少なくとも１つの前記誘導コイルのまわりにＡＣ磁場を発生させるために、少なくとも１つの前記誘導コイルに接続される出力を有し、前記導電性材料の中に誘導された電流によって前記導電性材料を誘導加熱するために、前記ＡＣ磁場が前記導電性材料と磁気的に結合するＡＣ電源、及び
少なくとも１つの前記誘導コイルにＤＣ電力を供給し、少なくとも１つの前記誘導コイルのまわりに制御可能なＤＣ磁場を発生させるために、前記ＡＣ電源の前記出力に並列に接続される出力を有し、前記導電性材料の中に誘導された流動体の流れを制御可能な前記ＤＣ磁場が減衰させるＤＣ電源を含むことを特徴とする加熱炉。
【請求項２】
導電性材料を加熱するためのコールドクルーシブル誘導加熱炉であって、前記加熱炉が、
前記導電性材料が含まれる溶融チャンバを形成する壁部及びベース、
前記壁部の高い位置を少なくとも部分的に囲む少なくとも１つのＡＣ誘導コイル、
少なくとも１つの前記ＡＣ誘導コイルにＡＣ電力を供給し、少なくとも１つの前記ＡＣ誘導コイルのまわりにＡＣ磁場を発生させるために、少なくとも１つの前記ＡＣ誘導コイルに接続される出力を有し、前記導電性材の中に電流を誘導することによって前記導電性材料を誘導加熱し、少なくとも部分的に溶融させるために、前記ＡＣ磁場が前記導電性材料と磁気的に結合するＡＣ電源、
前記壁部の高い位置を少なくとも部分的に囲み、誘導された電流加熱を阻止するために、実質的に垂直な配置で少なくとも１つの前記ＡＣ誘導コイルと間隔を空けられる少なくとも１つのＤＣコイル、及び
少なくとも１つの前記ＤＣコイルにＤＣ電力を供給し、少なくとも１つの前記ＤＣコイルの内部に制御可能なＤＣ磁場を発生させるために、少なくとも１つの前記ＤＣコイルに接続される出力を有し、前記導電性材料の溶融部分の中に誘導される流れを前記ＤＣ磁場が減衰させるＤＣ電源を含むことを特徴とする加熱炉。
【請求項３】
少なくとも１つの前記ＤＣコイルが、複数の小断面の絶縁された導体を含む、請求項２に記載のコールドクルーシブル誘導加熱炉。
【請求項４】
導電性材料を加熱し、少なくとも部分的に溶融させるためのコールドクルーシブル誘導加熱炉であって、前記加熱炉が、
前記導電性材料が含まれる溶融チャンバを形成する壁部及びベース、
前記壁部の高い位置を少なくとも部分的に囲む少なくとも１つのＡＣ誘導コイル、
少なくとも１つの前記ＡＣ誘導コイルにＡＣ電力を供給し、少なくとも１つの前記ＡＣ誘導コイルのまわりにＡＣ磁場を発生させるために、少なくとも１つの前記ＡＣ誘導コイルに接続される出力を有し、前記導電性材料の中に誘導された電流によって前記導電性材料を誘導加熱し、少なくとも部分的に溶融させるために、前記ＡＣ磁場が前記導電性材料と磁気的に結合するＡＣ電源、
前記導電性材料の溶融部分の中に誘導される流れを減衰させるために、前記溶融チャンバのまわりに選択的に配置される１又は複数の永久磁石、及び
前記ＡＣ磁場との磁気結合によって引き起こされる、１又は複数の前記永久磁石を加熱し過ぎることを阻止する手段を含むことを特徴とする加熱炉。
【請求項５】
１又は複数の前記永久磁石が、前記壁部の外側のまわりに選択的に配置される、請求項４に記載のコールドクルーシブル誘導加熱炉。
【請求項６】
１又は複数の前記永久磁石が、前記ベースの下方に選択的に配置される、請求項４に記載のコールドクルーシブル誘導加熱炉。
【請求項７】
コールドクルーシブル誘導加熱炉の中で導電性材料を加熱する方法であって、
前記コールドクルーシブル誘導加熱炉の中に前記導電性材料を配置すること、
少なくとも１つの誘導コイルで前記コールドクルーシブル誘導加熱炉の前記壁部を少なくとも部分的に囲むことによって、前記導電性材料の中に電流を誘導するために、前記導電性材料と結合するためのＡＣ磁場を発生させ、それによって前記導電性材料を少なくとも部分的に溶融させること、
前記導電性材料の溶融部分の中に誘導された前記流れを減衰させるために、ＤＣ磁場を発生させること、及び
前記ＡＣ磁場と結合することによって、少なくとも１つの前記ＤＣコイルの加熱を最小化するように、少なくとも１つの前記ＤＣコイルを配置することの諸ステップを含む方法。
【請求項８】
前記ＤＣ磁場を発生させるステップが、少なくとも１つの前記誘導コイルにＤＣ電力を供給することによって達成される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ＤＣ磁場を発生させるステップが、前記コールドクルーシブル誘導加熱炉の前記壁部を少なくとも部分的に囲む、少なくとも１つの流れを減衰させるＤＣコイルにＤＣ電力を供給することによって達成される、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
実質的に垂直な配置に、少なくとも１つの前記誘導コイルで少なくとも１つの流れを減衰させる前記ＤＣコイルを配置するステップを更に含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ＤＣ磁場を発生するステップが、前記コールドクルーシブル誘導加熱炉のまわりに１又は複数の永久磁石を選択的に配置することによって達成される、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
導電性材料を加熱するためのコールドクルーシブル誘導加熱炉であって、前記加熱炉が、
前記導電性材料が含まれる溶融チャンバを形成する壁部及びベース、
前記壁部の高い位置を少なくとも部分的に囲む少なくとも１つのＡＣ誘導コイル、
少なくとも１つの前記ＡＣ誘導コイルにＡＣ電力を供給し、少なくとも１つの前記ＡＣ誘導コイルのまわりにＡＣ磁場を発生させるために、少なくとも１つの前記ＡＣ誘導コイルに接続される出力を有し、前記導電性材料の中に誘導された電流によって前記導電性材料を誘導加熱し、少なくとも部分的に溶融させるために、前記ＡＣ磁場が前記導電性材料と磁気的に結合するＡＣ電源、
第１端部及び向かい合う第２端部を有し、前記第１端部が前記ベースの底部に隣接して配置される磁極片、
前記磁極片のまわりに配置される１又は複数のＤＣコイル、及び
ＤＣ磁場を発生させるために１又は複数の前記ＤＣコイルに接続され、前記ＤＣ磁場が前記磁極片によって集中させられ、それによって前記ＤＣ磁場が前記溶融チャンバの下部に浸透する１又は複数のＤＣ電源を含むことを特徴とする加熱炉。
【請求項１３】
１又は複数の前記ＤＣコイルが、第１ＤＣコイル及び第２ＤＣコイルを含み、前記第２ＤＣコイルが前記第１ＤＣコイルの上方に少なくとも部分的に配置され、前記第２ＤＣコイルが前記ベースの下方に少なくとも部分的に配置される、請求項１２に記載のコールドクルーシブル誘導加熱炉。
【請求項１４】
少なくとも１つの前記ＡＣ誘導コイルによって誘導された前記第２ＤＣコイルの電流を減少させるために、前記第２ＤＣコイルと少なくとも１つの前記ＡＣ誘導コイルの間に第２ＤＣコイルシールドを更に含む、請求項１３に記載のコールドクルーシブル誘導加熱炉。
【請求項１５】
前記溶融チャンバの前記ベースの中心から離れて前記溶融チャンバに浸透する前記ＤＣ磁場を配向するように、前記磁極片の前記第１端部が形成される、請求項１３に記載のコールドクルーシブル誘導加熱炉。
【請求項１６】
前記磁極片が、前記磁極片の前記第１端部の中心に配置された円錐形オープンボリュームを有する、実質的に中実な円筒形の形状である、請求項１５に記載のコールドクルーシブル誘導加熱炉。
【請求項１７】
前記第２ＤＣコイルの上方の前記加熱炉の高い位置を少なくとも部分的に囲み、前記第２ＤＣコイルよりも前記加熱炉の前記壁部から離れた距離に配置される第３ＤＣコイルを更に含む、請求項１３に記載のコールドクルーシブル誘導加熱炉。
【請求項１８】
少なくとも１つの前記ＡＣ誘導コイルによって誘導された前記第３ＤＣコイルの電流を減少させるために、前記第３ＤＣコイルと少なくとも１つの前記ＡＣ誘導コイルの間に第３ＤＣコイルシールドを更に含む、請求項１７に記載のコールドクルーシブル誘導加熱炉。
【請求項１９】
導電性材料を加熱するためのコールドクルーシブル誘導加熱炉であって、前記加熱炉が、
前記導電性材料が含まれる溶融チャンバを形成する壁部及びベース、
前記壁部の高い位置を少なくとも部分的に囲む少なくとも１つのＡＣ誘導コイル、
少なくとも１つの前記ＡＣ誘導コイルにＡＣ電力を供給し、少なくとも１つの前記ＡＣ誘導コイルのまわりにＡＣ磁場を発生させるために、少なくとも１つの前記ＡＣ誘導コイルに接続される出力を有し、前記導電性材料の中に誘導された電流によって前記導電性材料を誘導加熱し、少なくとも部分的に溶融させるために、前記ＡＣ磁場が前記導電性材料と磁気的に結合するＡＣ電源、
第１端部及び向かい合う第２端部を有し、前記第１端部が前記ベースの底部に隣接して配置される磁極片、
少なくとも部分的に前記ベースの下方に、及び少なくとも部分的に前記磁極片のまわりに配置される第１ＤＣコイル、
前記第１ＤＣコイルの上方の前記加熱炉の高い位置を少なくとも部分的に囲み、前記第１ＤＣコイルよりも前記加熱炉の前記壁部から離れた距離に配置される第２ＤＣコイル、及び
ＤＣ磁場を発生させるために前記第１ＤＣコイル及び前記第２ＤＣコイルに接続され、前記ＤＣ磁場が前記磁極片によって集中させられ、それによって前記ＤＣ磁場が前記溶融チャンバの下部に浸透する１又は複数のＤＣ電源を含むことを特徴とする加熱炉。
【請求項２０】
少なくとも１つの前記ＡＣ誘導コイルによって誘導された前記第１ＤＣコイルの電流を減少させるために、前記第１ＤＣコイルと少なくとも１つの前記ＡＣ誘導コイルの間に第１ＤＣコイルシールドを更に含む、請求項１９に記載のコールドクルーシブル誘導加熱炉。
【請求項２１】
前記溶融チャンバの前記ベースの中心から離れて前記溶融チャンバに浸透する前記ＤＣ磁場を配向するように、前記磁極片の前記第１端部が形成される、請求項１９に記載のコールドクルーシブル誘導加熱炉。
【請求項２２】
前記磁極片が、前記磁極片の前記第１端部の中心に配置された円錐形オープンボリュームを有する、実質的に中実な円筒形の形状である、請求項２１に記載のコールドクルーシブル誘導加熱炉。
【請求項２３】
前記第２ＤＣコイルの上方の前記加熱炉の高い位置を少なくとも部分的に囲み、前記第２ＤＣコイルよりも前記加熱炉の前記壁部から離れた距離に配置される第３ＤＣコイルを更に含む、請求項１９に記載のコールドクルーシブル誘導加熱炉。
【請求項２４】
少なくとも１つの前記ＡＣ誘導コイルによって誘導された、前記第２ＤＣコイル及び前記第３ＤＣコイルの電流を減少させるために、前記第２ＤＣコイルと少なくとも１つの前記ＡＣ誘導コイルの間に第１ＤＣコイルシールドを、及び前記第３ＤＣコイルと少なくとも１つの前記ＡＣ誘導コイルの間に第２ＤＣコイルシールドを更に含む、請求項２３に記載のコールドクルーシブル誘導加熱炉。
【請求項２５】
コールドクルーシブル誘導加熱炉の中で導電性材料を加熱し、少なくとも部分的に溶融させるための方法であって、
前記コールドクルーシブル誘導加熱炉の前記壁部及びベースの内部に溶融チャンバを形成すること、
前記コールドクルーシブル誘導加熱炉の中に前記導電性材料を配置すること、
少なくとも１つの誘導コイルで前記コールドクルーシブル誘導加熱炉の前記壁部を少なくとも部分的に囲むことによって、前記導電性材料の中に電流を誘導するために、前記導電性材料と結合するためのＡＣ磁場を発生させること、
前記ＡＣ磁場との結合によって磁極片を加熱し過ぎることを阻止するように前記磁極片を配置すること、
前記コールドクルーシブル誘導加熱炉の前記ベースの底部に隣接して前記磁極片の前記第１端部を配置すること、及び
前記溶融チャンバの底部及び底側面に前記ＤＣ磁場浸透を集中させるために、前記磁極片の中及びまわりにＤＣ磁場を発生させることの諸ステップを含む方法。
【請求項２６】
前記ＤＣ磁場のソースが、前記磁極片を囲むＤＣ磁場ソースを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記磁極片に前記第２ＤＣ磁場を集中させるために、前記コールドクルーシブル誘導加熱炉の前記壁部の外側、及び前記ベースと第１ＤＣ磁場のソースの間に配置された第２ＤＣ磁場ソースから第２ＤＣ磁場を発生させること、並びに第２ＤＣ磁場ソースを加熱し過ぎることを阻止するように前記第２ＤＣ磁場ソースを配置することのステップを更に含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
前記ＡＣ磁場から前記第２ＤＣ磁場ソースをシールドするステップを更に含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
複数の小断面の絶縁された導体から前記第２ＤＣ磁場ソースを形成するステップを更に含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記コールドクルーシブル誘導加熱炉の前記壁部の外側に配置された第３ＤＣ磁場ソースから第３ＤＣ磁場を発生させること、前記磁極片に前記第３ＤＣ磁場を集中させるために、前記第２ＤＣ磁場ソースの上方に、前記第２ＤＣ磁場ソースよりもコールドクルーシブル誘導加熱炉の前記壁部から離れて、前記第３ＤＣ磁場ソースが配置され、及び第３ＤＣ磁場ソースを加熱し過ぎることを阻止するように前記第３ＤＣ磁場ソースを配置することのステップを更に含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
前記ＡＣ磁場から前記第３ＤＣ磁場ソースをシールドするステップを更に含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
複数の小断面の絶縁された導体から前記第３ＤＣ磁場ソースを形成するステップを更に含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３３】
前記ＤＣ磁場のソースが、前記コールドクルーシブル誘導加熱炉の前記壁部の外側に、及び前記ベースの下方に少なくとも部分的に配置される第１ＤＣ磁場ソース、並びに前記コールドクルーシブル誘導加熱炉の前記壁部の外側に配置される第２ＤＣ磁場ソースを含み、前記第１ＤＣ磁場ソースの上方に、前記第１ＤＣ磁場ソースよりもコールドクルーシブル誘導加熱炉の前記壁部から離れて前記第２ＤＣ磁場ソースが配置される、請求項２５に記載の方法。
【請求項３４】
前記導電性材料を、前記溶融チャンバから適切な容器へ鋳込むステップを更に含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項３５】
吸引鋳造法によって前記溶融チャンバから適切な容器へ溶融した導電性材料を移すステップを更に含む、請求項２５に記載の方法。
【国際調査報告】
2007524798.tif 000011