(57)【要約】【課題】偏析凝固法による金属精製装置に用いる冷却体を低コストで作製する。【解決手段】冷却体（3）は複数部材（10）（20）を底面で連結することによって形成された有底の中空体であり、該中空体は周面において連結部（21）を有さないことを特徴とする。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器に収容された精製すべき溶融金属中に冷却体を浸漬し、冷却体を前記容器に対して相対的に回転させながら表面に高純度金属を晶出させる金属の精製方法に用いられる前記冷却体であって、
複数部材を底面で連結することによって形成された有底の中空体であり、該中空体は周面において連結部を有さないことを特徴とする冷却体。
【請求項２】
前記複数部材の少なくとも１つが黒鉛からなる請求項１に記載の冷却体。
【請求項３】
前記複数部材の少なくとも１つが金属からなる請求項１に記載の冷却体。
【請求項４】
前記金属は鋼である請求項３に記載の冷却体。
【請求項５】
前記複数部材が溶接によって連結されている請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の冷却体。
【請求項６】
前記複数部材がネジの締結によって連結されている請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の冷却体。
【請求項７】
前記冷却体の表面に高融点物質層が形成されている請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載の冷却体。
【請求項８】
前記高融点物質層はセラミック溶射層である請求項７に記載の冷却体。
【請求項９】
精製すべき溶融金属を収容する容器と、前記容器に収容された溶融金属中に浸漬される冷却体を備え、前記容器と冷却体とが相対的に回転可能となされた金属精製装置であって、
前記冷却体が、請求項１〜８のうちのいずれか１項に記載の冷却体であることを特徴とする金属精製装置。
【請求項１０】
容器に収容された精製すべき溶融金属中に冷却体を浸漬し、冷却体を前記容器に対して相対的に回転させながら表面に高純度金属を晶出させる金属精製方法において、
前記冷却体として、請求項１〜８のうちのいずれか１項に記載の冷却体が用いられていることを特徴とする金属精製方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載された方法で精製されたことを特徴とする精製金属。
【請求項１２】
請求項１１に記載の精製金属から製造された鋳造品。
【請求項１３】
請求項１２に記載の鋳造品が圧延されてなる金属製品。
【請求項１４】
請求項１３に記載の金属製品が電極材として用いられている電解コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏析凝固法の原理を利用して共晶不純物を含むアルミニウム、ケイ素、マグネシウム、鉛、亜鉛等の金属から、共晶不純物の含有量を元の金属よりも少なくし、高純度の金属を製造する方法に用いられる冷却体およびその関連技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム、ケイ素、マグネシウム、鉛、亜鉛等の金属の精製方法として、大別して電解法と偏析凝固法が行われている。電解法は高度な精製が可能ではあるが大量の電力が必要となるためにコストがかさんでしまう欠点がある。それに対し偏析凝固法は溶融金属が凝固する時の溶質分配法則を応用する精製方法であり、簡便な装置で精製可能であるためコスト面で優れた製造方法である。
【０００３】
偏析凝固法の一つとして、精製用溶湯保持容器に入れられた共晶不純物を含む溶融金属中に回転冷却体を浸漬し，回転冷却体内に冷媒を供給しつつこの冷却体を回転させてその周面により純度の高い精製金属を晶出させる方法が知られている（特許文献１〜３参照）。
【０００４】
特許文献１に記載された方法は、精製すべき金属を溶解して金属溶湯とした後、この溶湯を常にその凝固温度を超えた温度に加温保持しておいた上で、その溶湯に冷却体を浸漬させ、その際、冷却体の表面温度が凝固温度以下となるように保持し、さらに冷却体外周面と溶湯との相対速度を大きくすることによって、冷却体外周面に溶湯よりも高純度の金属塊を晶出させ付着させる、というものである。この方法は、液相線と固相線の間の領域の温度に金属溶湯を保持すると、より高純度の固相と不純物の多い液相とに分離する、という偏析の原理を利用している。
【０００５】
上記の金属精製方法において、冷却体の表面には最初に不純物の少ない固相が精製され、その固相と溶湯の凝固界面に不純物の多い液相が排出されて、所謂不純物濃化層が形成される。冷却体外周面に付着、成長する金属塊は、凝固界面の進行速度を不純物濃化層の外側への拡散速度よりも遅くすることで不純物を外側に拡散させること、および不純物濃化層を液相の流速によって分散させて層の厚さを薄くすることによって、より不純物の少ないものとして得られている。また、冷却体に付着させた高純度金属塊は、冷却体を溶湯から引き上げて掻き落として回収する。
【０００６】
前記冷却体は冷媒を流通させる中空部を有する有底の中空体であり、回転軸の下端に取り付けられて、冷却体への冷媒の給排は回転軸を介して行われる。
【０００７】
近年、用途によっては高純度の金属が必要とされている。例えば、電解アルミニウムコンデンサの電極箔に使われるアルミニウムは純度９９．９％以上という高い純度が求められている。さらに近年は高圧用の電解アルミニウムコンデンサ需要が高まっており、純度９９．９９％以上という高純度アルミニウムが求められている。
【０００８】
偏析凝固法において、より一層高純度の金属塊を得るには精製を複数回行えば良い。具体的には、精製した金属塊を集めて再溶解し、その際溶解された溶湯に対して精製を行う。この工程を繰り返せば高純度金属を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】昭公昭６１−３３８５号公報
【特許文献２】特開昭５７−１６９０２６号公報
【特許文献３】特公昭６３−４４８１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のように、より一層純度の高い金属を得ようとすれば冷却体の使用回数が増えることになる。また、冷却体は金属塊の掻き取りによって表面が摩耗するので、高純度精製を行うには冷却体の必要数が多くなる。
【００１１】
従来の冷却体は、材料塊から中空部を切削して有底の中空体に成形することによって製作されている。このような方法で作製すると切削代が多いので材料費がかさみ、また加工工数が多いことも冷却体の作製コストを押し上げる要因となっている。
【００１２】
従って、高純度金属の精製コストを下げる方策の一つとして、多数個を使用する冷却体の作製コストの低減が求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上述した背景技術に鑑み、材料費と加工費の両面でコストを低減できる冷却体およびその関連技術の提供を目的とする。
【００１４】
即ち、本発明は下記［１］〜［１４］に記載の構成を有する。
【００１５】
［１］容器に収容された精製すべき溶融金属中に冷却体を浸漬し、冷却体を前記容器に対して相対的に回転させながら表面に高純度金属を晶出させる金属の精製方法に用いられる前記冷却体であって、
複数部材を底面で連結することによって形成された有底の中空体であり、該中空体は周面において連結部を有さないことを特徴とする冷却体。
【００１６】
［２］前記複数部材の少なくとも１つが黒鉛からなる前項１に記載の冷却体。
【００１７】
［３］前記複数部材の少なくとも１つが金属からなる前項１に記載の冷却体。
【００１８】
［４］前記金属は鋼である前項３に記載の冷却体。
【００１９】
［５］前記複数部材が溶接によって連結されている前項１〜４のうちのいずれか１項に記載の冷却体。
【００２０】
［６］前記複数部材がネジの締結によって連結されている前項１〜４のうちのいずれか１項に記載の冷却体。
【００２１】
［７］前記冷却体の表面に高融点物質層が形成されている前項１〜６のうちのいずれか１項に記載の冷却体。
【００２２】
［８］前記高融点物質層はセラミック溶射層である前項７に記載の冷却体。
【００２３】
［９］精製すべき溶融金属を収容する容器と、前記容器に収容された溶融金属中に浸漬される冷却体を備え、前記容器と冷却体とが相対的に回転可能となされた金属精製装置であって、
前記冷却体が、前項１〜８のうちのいずれか１項に記載の冷却体であることを特徴とする金属精製装置。
【００２４】
［１０］容器に収容された精製すべき溶融金属中に冷却体を浸漬し、冷却体を前記容器に対して相対的に回転させながら表面に高純度金属を晶出させる金属精製方法において、
前記冷却体として、前項１〜８のうちのいずれか１項に記載の冷却体が用いられていることを特徴とする金属精製方法。
【００２５】
［１１］前項１０に記載された方法で精製されたことを特徴とする精製金属。
【００２６】
［１２］前項１１に記載の精製金属から製造された鋳造品。
【００２７】
［１３］前項１２に記載の鋳造品が圧延されてなる金属製品。
【００２８】
［１４］前項１３に記載の金属製品が電極材として用いられている電解コンデンサ。
【発明の効果】
【００２９】
［１］に記載の発明によれば、複数の部材を底面で連結しかつ周面に連結部を設けないことで、有底の中空体である冷却体の作製コストの低減と掻き落としの際の損傷や摩耗の抑制の両方を実現できる。即ち、周面部材は中空部を有する管素材から製作することができるので、塊素材から有底中空体を成形するよりも切削代が少なく、材料費および加工工数を減じることができる。また、周面部材と底面部材の連結部は底面に存在するので、連結部が精製金属の下方への掻き落としの際の抵抗になることもない。
【００３０】
［２］［３］［４］に記載の各発明によれば、熱伝導性に優れた冷却体となし得る。
【００３１】
［５］［６］に記載の各発明によれば、周面部材と底面部材とがしっかりと結合した冷却体となし得る。
【００３２】
［７］［８］に記載の発明によれば、高融点物質層が冷却体材料の精製金属への溶出を防止して高純度金属を精製できる。
【００３３】
［９］に記載の発明によれば、複数の部材を底面で連結しかつ周面に連結部を設けないことで、有底の中空体である冷却体の作製コストの低減と下方への掻き落としの際の損傷や摩耗の抑制の両方を実現できる。冷却体の使用回数が多くなる、より一層高純度の金属の精製に有利である。
【００３４】
［１０］に記載の発明によれば、複数の部材を底面で連結しかつ周面に連結部を設けないことで、有底の中空体である冷却体の作製コストの低減と下方への掻き落としの際の損傷や摩耗の抑制の両方を実現できる。冷却体の使用回数が多くなる、より一層高純度の金属の精製に有利である。
【００３５】
［１１］に記載の発明によれば、純度の高い精製金属となしうる。
【００３６】
［１２］に記載の発明によれば、純度の高い鋳造品となしうる。
【００３７】
［１３］に記載の発明によれば、純度の高い圧延金属製品となしうる。
【００３８】
［１４］に記載の発明によれば、純度の高い圧延金属からなる電極材が用いられた電解コンデンサとなしうる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態にかかる金属精製装置の概略構成と、これを用いた金属精製方法を説明するための図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる冷却体の断面図である。
【図３】周面部材と底面部材の連結部の溶接を示す断面図である。
【図４】周面部材の製造方法を示す断面図である。
【図５Ａ】周面部材と底面部材の他の連結構造を示す断面図である。
【図５Ｂ】周面部材と底面部材のねじ止めによる連結構造を示す断面図である。
【図５Ｃ】周面部材と底面部材のねじ止めによる他の連結構造を示す断面図である。
【図５Ｄ】周面部材と底面部材のねじ止めによるさらに他の連結構造を示す断面図である。
【図５Ｅ】周面部材と底面部材のねじ止めによるさらに他の連結構造を示す断面図である。
【図５Ｆ】周面部材と底面部材のねじ止めによるさらに他の連結構造を示す断面図である。
【図６】従来の冷却体の製造方法を示す断面図である。
【図７】比較例の冷却体を用いた金属精製において、精製金属の下方への掻き落としを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図１は本発明の一実施形態に係る金属精製装置の概略構成と、これを用いた金属精製方法を説明するための図である。
【００４１】
［金属精製装置］
図１において、（1）は溶融金属を収容保持する容器であり、溶湯保持容器（1）には精製すべき溶融金属（2）が収容されている。前記溶湯保持容器（1）の上方には、冷却体（3）が回転軸（7）の下端に取り付けられ、該回転軸（7）を介して回転可能にかつ上下左右移動自在に配置されるとともに、金属精製時には冷却体（3）が下方移動して、溶湯保持容器（1）内の溶融金属（2）中に浸漬されるものとなされている。図示は省略したが、前記溶湯保持容器（1）内の溶融金属（2）は、一定の温度となるよう加熱炉内に配置され、溶湯保持容器（1）の外側から加熱されるようになっている。
【００４２】
さらに、また、図１（Ｃ）（Ｄ）に示すように、前記溶湯保持容器（1）の側方近傍には精製金属掻き落とし装置（4）が設置されている。
【００４３】
［金属の精製方法］
図１（Ａ）に示すように、前記冷却体（3）を溶湯保持容器（1）内の溶融金属（2）に浸漬し、内部に冷媒を供給しつつ回転させ、図１（Ｂ）に示すように、冷却体（3）の周面に精製金属（5)をゆっくり晶出させる。この順序は特に限定するものではなく、冷却体（3）を回転させながら溶融金属（2）に浸漬させても問題はない。共晶不純物は液相中に排出されて凝固界面近傍の液相中に共晶不純物の不純物濃化層が形成されるが、冷却体（3）と溶融金属（2）との相対速度によって不純物濃化層中の不純物が液相全体に分散させられる。この状態で凝固を進行させると、冷却体（3）の周面には元の溶融金属（2）よりはるかに高純度の金属塊が得られる。
【００４４】
一定時間経過後に冷却体（3）は、図１（Ｃ）に示すように、晶出した精製金属（5）とともに引き上げられ、掻き落とし装置（4）にて周面に晶出した精製金属（5）を掻き落とす。その後、図１（Ｄ）に示すように、冷却体（3）は所定温度となるように加熱装置（6）にて加熱され、再度溶湯保持容器（1）に移動させて精製を行う。
【００４５】
［冷却体］
図２に示すように、前記冷却体（3）は下方に至るに従って外径の縮小する逆円錐台形状の有底中空体であり、周面部材（10）および底面部材（20）の２つの部材を連結することによって構成されている。
【００４６】
前記周面部材（10）は、周壁（11）が下方に至るに従って外径の縮小するテーパー円筒体であり、下端における外直径はｄ１である。前記周壁（11）の下端部および上端部がそれぞれ内方に突出して厚肉に形成され、厚肉部分が下側係合部（12）および上側係合部（13）となされている。前記下側係合部（12）は周壁（11）の周方向の全域に形成されて、高さがｔ１、内周面の差し渡し直径がｄ２の環形を呈している。前記上側係合部（13）もまた周壁（11）の周方向の全域に形成されて環形を呈し、その内周面に雌ねじ（14）が形成されている。
【００４７】
前記底面部材（20）は円形の平板であり、その厚みｔ２および直径ｄ３は前記下側係合部（12）の高さｔ１および内周面の差し渡し直径ｄ２に対応している。
【００４８】
前記冷却体（3）は、前記周面部材（10）の下側係合部（12）に底面部材（20）を挿入し、下側係合部（12）の内周面と底面部材（20）の外周面とを突き合わせて２つの部材を組み立て、組み立てによって形成された円形の連結部（21）を溶接することによって一体に連結されて、有底で上面が開口する中空体となされる。図３において、（22）は連結部（21）が溶接された状態を示している。前記連結部（21）は溶接されているので、周面部材（10）と底面部材（20）とがしっかりと結合している。前記底面部材（20）の厚みｔ２および直径ｄ３は前記下側係合部（12）の高さｔ１および内周面の差し渡し直径ｄ２に対応しているので、２つの部材の連結によって厚さがｔ２（＝ｔ１）の底壁が形成される。前記冷却体（3）の底面が周面部材（10）の下端部の外直径である直径ｄ１の円形であるのに対し、前記連結部（21）はｄ１より小さい直径ｄ２（＝ｄ３）の円形であり、２つの部材（10）（20）は底面において連結されている。また、前記冷却体（3）の周面に連結部は存在しない。
【００４９】
前記回転軸（7）は筒体からなり、下端部には径方向外方に突出する水平状のフランジ（30）が設けられている。このフランジ（30）の下面には、フランジ（30）の外周面から退入した位置に下向きの嵌合筒部（31）が形成されるとともに、嵌合筒部（31）の外周面には雄ねじ（32）が形成されている。
【００５０】
前記冷却体（3）の上面開口部に回転軸（7）のフランジ（30）を被せ、周面部材（10）の上側係合部（12）の雌ねじ（14）にフランジ（30）の嵌合筒部（31）の雄ねじ部（32）を螺合させる。これにより、前記冷却体（3）の中空部（15）は上面がフランジ（30）によって閉塞されて回転軸（7）に連通する半密閉空間となされる。
【００５１】
前記冷却体（3）と回転軸（7）との組み立ての際には、回転軸（7）内に下端が冷却ノズル（35）に連通する冷媒の導入管（36）が挿入される。前記冷却ノズル（35）は有底の円筒体であり、周面全域に冷媒噴出用の小径孔（37）が多数設けられている。冷媒は図外の冷媒供給装置から導入管（36）を通じて冷却ノズル（35）に導入されて小径孔（37）から噴出し、冷却体（3）の中空部（15）に充満して冷却体（3）を冷却する。冷媒は連続的に導入され、中空部（15）内の冷媒は順次回転軸（7）内を導入管（36）との空間を通って外部に排出される。
【００５２】
前記冷媒は気体あるいは液体のいずれでも使用でき、気体冷媒としては窒素ガス、二酸化炭素ガス、アルゴンガス、圧縮エアを使用できる。これらの気体冷媒のうち、コスト面で圧縮エアを推奨できる。
【００５３】
［冷却体の作製］
前記冷却体（3）の構成部材は周面部材（10）および底面部材（20）である。
【００５４】
前記周面部材（10）は、例えば図４に示すように、長さ方向において直径が一定の管素材（40）に切削加工を施してテーパー状の周壁（11）と上下の係合部（12）（13）とを一体に成形することによって作製することができる。（41）は切削代であり廃棄される。また、底面部材（20）は円形平板であるから、平板素材を円形に切断することによって作製することができる。
【００５５】
従来の冷却体は本発明の冷却体と同じく有底の中空体であり、両者の輪郭形状に大差はない。しかし、従来の冷却体は唯一の部材によって有底の中空体が形成されているので連結部を有さない。図６に示すように、従来の冷却体（100）は塊素材（101）から中央部分を抉るように切除して有底の中空体に成形しているので、切削代（102）が多く無駄が多い。しかも、切除代（102）が多いので切削加工に時間がかかる。一方、本発明の冷却体（3）は複数の部材（10）（20）を連結したものであるから、個々の部材の形状が単純であり、最終形状に近似した素材から製作することができる。例えば図４に示したように周面部材（10）を中空部を有する管素材（40）から作製することができるので、塊素材から有底中空体を形成よりも切削代（41）が少なく材料費を節約できる。また切削量が少ないので加工工数を減じることができる。従って、本発明の冷却体は低コストで作製可能であり、多数個の冷却体を使用する高純度金属の精製に有利である。
【００５６】
また、図１（Ｃ）（Ｄ）に示したように、冷却体（3）の周面に晶出した精製金属（5）は回転軸（7）の引き上げとともに掻き落とし装置（4）によって下方への掻き落とされる。即ち、精製金属（5）は冷却体（3）の周面を下方に擦られて冷却体（3）から離脱する。本発明の冷却体（3）は周面に連結部が無く滑らかであるから、下方への掻き落としの際に連結部が掻き落としの抵抗となって冷却体（3）に余計な引っ張り力が加わることがなく、冷却体（3）の損傷や摩耗を抑制できる。
【００５７】
図７に示す比較例の冷却体（110）は、筒状の周面部材（111）の下端面全体を底面部材（112）で覆うように２つの部材（111）（112）を連結させたものである。前記冷却体（110）は２つの部材の連結によるものであるから、本発明の冷却体（3）と同じく低コストで作製可能である。しかし、冷却体（110）の周面に連結部（113）が存在するので精製金属（5）の下方への掻き落としの際には連結部（113）が掻き落としの抵抗となり、冷却体（110）の損傷や摩耗の原因となる。このような周面に連結部を有する冷却体は本発明に含まれない。
【００５８】
本発明の冷却体は、複数の部材を底面で連結しかつ周面に連結部を設けないことで、冷却体の作製コストの低減と下方への掻き落としの際の損傷や摩耗の抑制の両方を実現できる。
【００５９】
［冷却体における他の連結構造］
本発明の冷却体は、複数の部材が冷却体の底面で連結され、かつ周面に連結部が存在しないという条件を満たせば良い。前記条件を満たす限り、冷却体を構成する部材数は２個に限定されず、３個以上であっても良い。即ち、周面に連結部を形成しないために周面部材は１個で構成されるが、底面部材は複数個で構成されていてもよい。
【００６０】
また、連結部における継ぎ手形状や連結手段も限定されない。図５Ａ〜図５Ｆは他の継ぎ手形状および他の連結手段の例である。
【００６１】
図５Ａの冷却体（50）は周面部材（51）の下側係合部（52）の内周面および底面部材（53）の周面をテーパー面に形成してこれらを突き合わせ、連結部（54）を底面側から溶接した連結構造である。図５Ｂ〜図５Ｆの冷却体（60）（65）（70）（75）（80）は周面部材（61）（65）（71）（75）（81）に雌ねじを形成し、底面部材（62）（67）（72）（77）（82）に雄ねじを形成してこれらを螺合させる連結構造である。図５Ｂおよび図５Ｃの冷却体（60）（65）は周面部材（61）（66）の内側から底面部材（62）（67）をねじ込む構造であり、図５Ｂの冷却体（60）は連結部（63）の上側に平行部（64）を有し、図５Ｃの冷却体（65）は連結部（68）の下側に平行部（69）を有している。図５Ｄおよび図５Ｅの冷却体（70）（75）は周面部材（71）（76）の外側から底面部材（72）（77）をねじ込む構造であり、図５Ｄの冷却体（70）は連結部（73）の上側に平行部（74）を有し、図５Ｅの冷却体（75）は連結部（78）の下側に平行部（79）を有している。また、図５Ｆの冷却体（80）は周面部材（81）と底面部材（82）をテーパーねじによって連結する構造である。これらの連結部（63）（68）（73）（78）（83）は螺合構造によって周面部材（61）（65）（71）（75）（81）と底面部材（62）（67）（72）（77）（82）とがしっかりと結合されて有底の中空体を形成している。これらの螺合構造の連結部（63）（68）（73）（78）（83）は点溶接して緩み止めをすることにより、さらにしっかりと結合される。
【００６２】
［冷却体の材料］
冷却体は熱伝導性の良い材料で構成することが好ましく、金属または黒鉛を推奨できる。特に加工性および強度を兼ね備え、かつコスト面でも有利な鋼材または黒鉛が望ましい。また、周面部材と底面部材は同一材料であることに限定されず、これらを異種材料で形成することもできる。
【００６３】
［冷却体の表面処理］
冷却体は表面に高融点物質層が形成され、前記の冷却体の材料が被覆されていることが好ましい。冷却体、特に金属製の冷却体においては、冷却体材料が精製金属に溶出することが懸念されるが、高純度精製においては極微量の溶出であってもこれを防止することが望ましく、溶出を防止するために高融点物質層を形成することが好ましい。前記高融点物質層としては、ＣｒＮ、ＴｉＮ、ＴｉＡｌＮ等の窒化物からなる皮膜、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２等のセラミックからなる皮膜を推奨できる。前記窒化物皮膜はＰＶＤ、ＣＶＤによって形成することができる。また、前記セラミック皮膜は溶射によって形成することができる。後者のセラミック溶射はＰＶＤ、ＣＶＤよりも簡単な装置で皮膜を形成することができる。前記高融点物質層の厚さは限定されないが、冷却体材料の溶出防止効果を十分に得るために、一般的な溶射層の厚さである0.03mm以上が好ましい。溶射層は冷却体の材料よりも熱伝導性が悪いので、溶射層の厚さは特に0.03〜0.1mmの範囲が望ましい。溶射層の厚さが0.1mm以下であれば冷却体の冷却の効果は十分である。
【００６４】
［金属精製装置の他の構成］
本発明の金属精製装置において、精製すべき溶融金属を収容する溶湯保持容器と冷却体は単独組であっても良いし、複数組を並べて配置し、隣接する溶湯保持容器を上端部において連結樋により連通状に接続しても良い。
【００６５】
単独組の場合は、精製を繰り返すと溶湯保持容器内の溶湯の不純物濃度が増すので、精製した金属の純度が低下するおそれがある。このため、溶湯中の不純物濃度が一定値に達したら溶湯を入れ替えることが好ましい。
【００６６】
複数組の場合は、複数個の溶湯保持容器が連通しているので、一端の溶湯保持装置に溶湯を注ぎ込めば隣接する溶湯保持容器に順次流出していき、高濃度の不純物を含む溶湯が１つの溶湯保持容器に滞留することはない。このような装置構成では溶湯保持容器毎にバッチ操作で溶湯の入れ替えを行う必要がないので、作業効率が向上する。また、最下流の溶湯保持容器から流出した溶湯は不純物濃度が高くなっているので、排出等により処理する。また、上流側の溶湯保持容器内で浮滓が生成したとしても、浮滓を除去してから溶湯を下流側の溶湯保持容器に供給するようにすれば、浮滓が下流側の溶湯保持容器に持ち越されることもない。
【００６７】
また、前記冷却体は溶湯保持容器に対して相対的に回転すれば良いので、冷却体を固定して溶湯保持容器を回転させる構成、冷却体と溶湯保持容器を逆方向に回転させる構成も本発明に含まれる。
【００６８】
前記溶湯保持容器の材質は限定されないが、内面は溶融金属に接触し外面からは加熱されるので、高温で溶融せず極端な強度低下が生じない耐熱性を有していることが必要である。具体的には、黒鉛、セラミックス、これらの複合材等を推奨できる。
【００６９】
［精製する金属］
本発明によって精製する金属は、共晶不純物を含むアルミニウム、ケイ素、マグネシウム、鉛、亜鉛等を挙げうる。
【００７０】
アルミニウムの精製において、精製すべきアルミニウムにアルミニウムと包晶を形成する不純物元素、例えばＴｉ、Ｚｒ、Ｖ等の包晶元素が含まれている場合は、溶湯保持容器に収容される溶湯にホウ素を添加して攪拌した上で本発明の精製方法を適用することが好ましい。ホウ素添加および攪拌を行うことで、ホウ素が溶湯中に含まれている包晶不純物と反応して、ＴｉＢ２、ＶＢ２、ＺｒＢ２等の不溶性ホウ化物が生成される。生成された不溶性ホウ化物は冷却体の回転により生じる遠心力によって冷却体から遠ざけられるので、冷却体の周面に晶出するアルミニウムに含まれることはない。また、余剰のホウ素は共晶不純物として除去されるので、これも冷却体の周面に晶出するアルミニウムに含まれることはない。
【００７１】
なお、ホウ素は、例えば、精製すべきアルミニウムにＡｌ−Ｂ母合金を添加して共に溶解したり、溶湯中にＢＦ３ガスを吹き込む等の方法により添加することができる。
【００７２】
また、複数の溶湯保持容器を連通状に接続して溶湯を順次下流側の溶湯保持容器に供給する場合は、最上流の溶湯保持容器にホウ素を添加して不溶性ホウ化物を除去するのが良い。また、最上流の溶湯保持容器をホウ素反応専用とし、一段目の溶湯保持容器で不溶性ホウ化物を除去した後、二段目以降の溶湯保持容器で偏析凝固による精製を行うようにしても良い。
【００７３】
上記により精製された金属は高純度であるから、各種の加工や用途に用いることで優れた特性や機能を発揮させることができる。一例を挙げると、精製金属を鋳造に用いて鋳造品を製作しても良いし、この鋳造品を圧延して各種の金属板や金属箔として用いても良い。また、この金属箔を例えばアルミニウム電解コンデンサの電極材として用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明によれば低コストで冷却体を作製できるので、多数個の冷却体を必要とする高純度金属の精製に有利であり、例えば電解コンデンサの電極材のような高純度金属の製造に利用できる。
【符号の説明】
【００７５】
1…溶湯保持用器（容器）
2…溶融金属
3、50、60、65、70、75、80…冷却体
5…精製金属
7…回転軸
10、51、61、66、71、76、81…周面部材
20、53、62、67、72、77、82…底面部材
21、54、63、68、73、78、83…連結部
22…溶接部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図６】
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【図７】
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