(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体金属を収容する容器からフィード管を通って真空チャンバー中の蒸発器へと液体金属を供給する方法であって、
前記液体金属が加圧下で供給され、加圧の結果として得られる流速が、前記蒸発器中の前記液体金属の需要に相当する流速より高くなることを特徴とし、
前記流速が、前記蒸発器中の液体金属の需要に応じて電磁ポンプを用いてフィード管中の液体金属に逆圧を発生させることにより調節され、
前記液体金属を収容する前記容器と、前記容器および前記フィード管に接続された電磁循環ポンプと、前記電磁循環ポンプと前記電磁ポンプとの間の前記フィード管に接続され、上向きに伸び、前記容器中のオーバーフロー管のオーバーフロー開口部を有するオーバーフロー管とを含んでなる液体金属循環回路が提供され、前記オーバーフロー管中の液体金属柱が前記フィード管中の前記液体金属に一定圧力を加えることを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記フィード管中の液体金属の流速が決定され、前記決定された流速および前記蒸発器用の液体金属の需要に基づいて前記電磁ポンプが制御される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記フィード管の壁中に埋め込まれた電極を用いて前記液体金属中の誘導電圧を測定することにより、誘導流量計で前記フィード管中の前記液体金属の流速を決定することによってフィード管中の液体金属の流速が決定され、その場所のフィード管の壁が導電性である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
液体金属が液体金属供給容器から前記液体金属を収容する前記容器へ供給され、前記液体金属供給容器中の前記液体金属が不活性ガスを用いて加圧される、請求項１〜３に記載の方法。
【請求項５】
液体金属を真空チャンバー中の蒸発器へ供給する装置であって、
液体金属を収容する容器と、
前記液体金属を収容する前記容器から蒸発器へのフィード管と、
電磁ポンプと、
前記電磁ポンプを制御する制御手段とを含んでなり、
前記液体金属を加圧した結果として得られる流速が、前記蒸発器中の前記液体金属の需要に相当する流速より高くなることを特徴とし、
前記液体金属の流速が、前記フィード管中の液体金属に逆圧が生じるように電磁ポンプを制御することによって調節され、
前記液体金属を収容する前記容器と、前記フィード管中の電磁循環ポンプと、前記電磁循環ポンプと前記電磁ポンプとの間の前記フィード管に接続されたオーバーフロー管とを含んでなる液体金属循環回路がフィード管中に提供され、前記オーバーフロー管は上方向に伸び、前記容器中で前記オーバーフロー管のオーバーフロー開口部を有し、前記オーバーフロー管中の液体金属柱が、蒸発器中における需要よりも大きな液体金属の流速を提供するのに充分な一定圧力を前記フィード管中の前記液体金属に提供することを特徴とする、装置。
【請求項６】
前記フィード管中の液体金属の流速を測定する誘導流量計が備えられた、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記誘導流量計の電極が前記フィード管の導電性壁中に埋め込まれている、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記電磁ポンプと前記真空チャンバーとの間の前記フィード管中に遮断弁が備えられた、請求項５〜７の一項以上に記載の装置。
【請求項９】
前記液体金属を収容する前記容器中の液体金属のレベルを測定するレベルセンサーが備えられた、請求項５〜８の一項以上に記載の装置。
【請求項１０】
液体金属供給容器が前記液体金属を収容する前記容器に接続される、請求項５〜９の一項以上に記載の装置。
【請求項１１】
前記液体金属供給容器からの接続管が前記電磁ポンプの上流の前記フィード管に接続し、遮断弁が前記接続管中に備えられた、請求項１０に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空チャンバー中の蒸発器に液体金属を供給する方法および装置に関する。そのような蒸発器は、例えば金属蒸気が鋼帯などの基体上に堆積される物理蒸着（ＰＶＤ）法で使用される。
【背景技術】
【０００２】
ＰＶＤ法において、そしてさらに詳細には連続または半連続ＰＶＤ法において、蒸発器への液体金属の安定した供給を提供することが必要であり、この場合、供給は、蒸発器中で蒸発した液体金属とほぼ均衡している。このことは鋼帯上の蒸着金属の堆積などの高速ＰＶＤ法に関して特に要求が多い。
【０００３】
液体材料をそのようなＰＶＤ法用の蒸発器に供給する装置は、韓国特許出願第ＫＲ２０１１００３４４２０号で開示されている。この公知装置は、供給容器中の液体金属のレベルを測定する手段を備え、その測定値は制御ユニットに供給される。液体金属レベルの測定された変化を処理することによって、蒸発器への液体金属の流速が得られる。前記流速と蒸発器中の液体金属の需要とが食い違うと、液体金属の流速を調節するデバイスに制御シグナルが送られる。液体金属の流速を調節するデバイスは、ロッド末端上に円錐形要素を含んでなり、この円錐形要素は、供給容器中の液体金属中に浸漬されたフィード管の開放端に関して電気モーターによって動かすことができ、それで流速を調節する。
【０００４】
容器中の液体金属のレベルの測定された変化に基づいて液体金属の流速を調節することによって、流速の即時かつ正確な調節はできない。
【０００５】
国際公開第２００５／１１６２９０号パンフレットでは、電磁ポンプを使用して液体金属を蒸発器へ供給し、レベルセンサーを有する別個の液体金属容器を含んでなる回路を使用して、蒸発器への液体金属の流速を調節する、液体金属を蒸発器へ供給する装置が開示される。
【本発明の目的】
【０００６】
蒸発器に供給される液体金属の流速の即時調節を可能にする方法および装置を提供することが、本発明の１つの目的である。
【０００７】
蒸発器中の液体金属の需要に応じて、蒸発器へ供給される液体金属の流速の即時調節を可能にする方法および装置を提供することが、本発明のさらなる目的である。
【０００８】
供給物中の液体金属に加えられる圧力の変動が制御される方法および装置を提供することが、本発明の他の目的である。
【０００９】
液体ＺｎおよびＺｎ−Ｍｇを含むＺｎ合金の蒸発器への流速の即時調節を可能にする方法および装置を提供することが、本発明の他の目的である。
【００１０】
液体金属の蒸発器への流れと直接接触する最小のデバイスを必要とする方法および装置を提供することが、本発明の別の目的である。
【００１１】
比較的簡単で、コスト効率よく製造することができる装置を提供することが本発明のさらに別の目的である。
【本発明の説明】
【００１２】
本発明の第１の態様によると、本発明の１以上の目的は、液体金属を収容する容器からフィード管を通して真空チャンバー中の蒸発器へ液体金属を供給する方法を提供することによって実現され、この場合、供給される液体金属の調節なしの流速が蒸発器中の液体金属の需要よりも大きくなるように加圧下で前記液体金属が供給され蒸発器中の液体金属の需要に応じて電磁ポンプを用いてフィード管中の液体金属に逆圧を発生させることにより流速が調節される。
【００１３】
この方法によると、液体金属に加えられる圧力は、常に、加えられた圧力に起因する液体金属の流速が蒸発器からの液体金属の需要よりも大きくなるようなものであり、この需要を満たすためには、液体金属の供給物中で逆圧を発生させることによって流速を調節する。液体金属の流速が蒸発器によって求められる量に調節される場合、フィード管中の液体金属に加えられる圧力における偏りを制御するように流速を調節しさえすればよい。
【００１４】
本明細書全体にわたって用いられる「金属」という用語は、特に断りのない限り、金属および金属合金の両方を意味する。
【００１５】
本発明の別の態様によると、液体金属を収容する容器中の液体金属をアルゴンガスなどの不活性ガスによって加圧する。この場合、ガスの圧力をモニタリングし、真空チャンバーへ液体金属が常に充分に流れるという要件を満たす範囲内に維持する。フィード管の始まりの液体金属の正味圧力は、液体金属供給容器中のガス圧力、真空チャンバー中の真空圧力および溶解物の静圧と電磁ポンプで生じる逆圧との合計の差に等しい。
【００１６】
液体金属供給容器中の液体レベルの漸減は、流れを減少させる方へ圧力平衡を動かす。これは、電磁ポンプの逆圧を調節することによって修正され、このことは、不活性ガスの圧力を調節するよりも迅速かつ正確に行うことができる。
【００１７】
そのような電磁ポンプは業界で公知であり、ポンプ流速が極めて制御可能であり、流速において即時変化を可能にするという利点を有する。
【００１８】
液体金属を収容する容器が、溶解炉としても使用される場合、新しい金属が容器中に供給されると液体金属静水圧（hydrostatic liquid metal pressure）も変わるであろう。静水圧におけるこれらの変動は電磁ポンプで容易に調節することができる。
【００１９】
本発明のさらなる態様によると、液体金属を収容する容器と、液体金属を収容する容器およびフィード管に接続された電磁循環ポンプと、電磁循環ポンプと電磁ポンプとの間のフィード管に接続され、上向きに伸び、液体金属を収容する容器中のオーバーフロー管のオーバーフロー開口部を有するオーバーフロー管とを含んでなる液体金属循環回路が提供され、オーバーフロー管中の液体金属柱はフィード管中の液体金属に対して一定の圧力を提供する。オーバーフロー管中の液体金属柱は、蒸発器中の液体金属の需要よりも多い液体金属を蒸発器に供給するために充分大きな圧力水頭をフィード管中の液体金属に対して形成する。供給物の流速を電磁ポンプで調節する。そのような圧力水頭を有する循環回路は、液体金属の供給物に対して加えられる圧力においてほとんどまたはまったく変動のない圧力回路を提供する。
【００２０】
電磁循環ポンプは、常にオーバーフロー管中が液体金属で最大限満たされているようにするために必要であり、また緩衝容器からフィード管中へ充分な液体金属を供給するためにも必要である。
【００２１】
緩衝容器はある最低レベルに達したら補充しなければならない。したがって、液体金属は液体金属供給容器から液体金属を収容する容器へ供給され、液体金属供給容器中の液体金属は不活性ガスによって加圧される。供給容器中の液体金属への圧力は、蒸発器への供給の途絶を防止するために充分速く要求されるレベルまで緩衝容器を補充することができるようなものであるべきである。液体金属を収容する容器はオーバーフロー管のオーバーフロー開口部よりも低いレベルまで補充される。このセットアップで、供給容器中の液体金属の圧力における変動は、液体金属の供給に対して影響を及ぼさない。なぜなら、オーバーフロー管中の液体金属柱で実現される圧力水頭は一定またはおよそ一定の圧力を提供するからである。
【００２２】
液体金属は、液体金属を収容する容器と供給容器を直接接続するかまたはフィード管と接続する供給管を経由して、供給容器から液体金属を収容する容器へ供給される。
【００２３】
加圧された供給容器を使用する代わりに、単に重力を使用することによって液体金属を収容する容器を補充し、そして液体金属を高い位置にある供給容器から低い位置にある液体金属を収容する容器へと流れさせることも可能である。
【００２４】
液体金属と直接接触しているすべての管は、液体金属の温度および管または管ライニングに対する液体金属のあらゆる起こり得る作用に耐えることができる材料で作られているか、またはそのような材料のライニングを有する。そのような材料としては、グラファイト、セラミック、タングステンおよびあるステンレス鋼が挙げられる。
【００２５】
液体金属の流速を調節するために、実際の流速がわかっていなければならない。そのために、本発明にしたがって、フィード管中の液体金属の流速を流量計を用いて測定する。第１の構成では、これは循環ポンプの両側で実施することができ、循環回路を有する第２の構成では、これは電磁ポンプと蒸発器との間で実施される。流速の連続測定値を制御ユニットに供給し、要求される流速と比較し、前記比較に基づいて電磁ポンプを制御する。要求される流速は多くの方法で確立することができる。例えば、蒸着層の要求される厚さ、基体の輸送速度、蒸発器で使用される加熱エネルギーを含んでなるＰＶＤプロセスのプロセスパラメータに基づく。より詳細には、溶解物の誘導加熱の場合、要求される流速は、誘導コイルおよび／または溶解物の電力パラメータ、例えば、るつぼ中の溶解物において、または浮遊蒸発（levitation evaporation）プロセスが用いられる場合は浮遊した溶解物において誘導される電流の周波数から確立することができる。
【００２６】
本発明によると、フィード管中の液体金属の流速は、フィード管の壁中に埋め込まれた電極を用いて液体金属中の誘導電圧を測定することによって誘導流量計でフィード管中の液体金属の流速を決定することにより決定され、この場合、その場所のフィード管の壁は導電性である。
【００２７】
通常用いられるような誘導流量計を使用する場合、誘導型計器の電極は非導電性管の壁へ突き出し、導電性液体と直接接触している。電極で、永久磁石によって提供されるかまたは誘導流量計中の電磁コイルによって発生する磁場の磁束密度、電極間の距離、および液体金属の流速に依存する誘導電圧における変化を測定する。
【００２８】
液体Ｚｎまたは液体Ｚｎ−Ｍｇ合金など、液体金属の一部が蒸発器に供給されるならば、温度はやや高めである可能性がある。液体Ｚｎまたは液体Ｚｎ−Ｍｇ合金の高温で、電極は過剰摩耗を示し、短時間で交換する必要がある。この問題を克服するために、電極を壁中に埋め込み、それで液体金属との直接接触を回避する。液体金属との必要な電気接触は、少なくとも埋め込まれた電極の場所で導電性管壁部分を提供することによって実現される。
【００２９】
導電性管壁部分は、液体Ｚｎまたは液体Ｚｎ−Ｍｇ合金の温度に長時間耐えることができる材料からなるものであるべきである。良好な結果は、導電性管壁部分としてグラファイトで実現され、グラファイトは、高温に耐えることができ、また、埋め込み電極での流速の信頼できる測定を可能にするために十分低い抵抗率を有する。
【００３０】
フィード管はその全長にわたって液体金属と直接接触するので、フィード管は好ましくはグラファイトで作られているか、またはグラファイトライニングを有する。また、フィード管のグラファイトが流量計の電極と電気的に接続するこの構成で、測定が信頼でき、液体金属の流速と良好に対応することがわかった。さらなる態様によると、本発明はまた、液体金属を真空チャンバー中の蒸発器に供給する装置を提供し、この装置は、液体金属を収容する容器と、液体金属の流速が蒸発器での需要よりも大きくなるように加圧下で液体金属が供給される、液体金属を収容する容器から蒸発器へのフィード管と、電磁ポンプと、電磁ポンプを制御する制御手段とを含み、ここで、液体金属の流速は、電磁ポンプを制御することによって調節され、フィード管中の液体金属に逆圧が発生する。
【００３１】
液体金属を加圧下で蒸発器へ供給するために、供給手段を提供して、液体金属を収容する容器に不活性ガスを加圧下で供給して、液体金属を収容する容器中の液体金属を加圧する。
【００３２】
上記セットアップは、フィード管中の液体金属の流速を決定する誘導流量計を備える。このセットアップは、極めて限られた数の成分を有し、同時に液体金属の供給において流速の制御で必要な正確さを容易に提供するという利点を有する。
【００３３】
さらに、不活性ガスを用いて供給容器中の液体金属に加えられる圧力をできるだけ一定に保つ手段を提供することができる。そのような手段は、活性ガス供給を調節する不活性ガス圧力測定手段および制御手段を含む。
【００３４】
本発明にしたがって提供されるさらなる態様において、液体金属を収容する容器と、フィード管中の電磁循環ポンプと、電磁循環ポンプと電磁ポンプとの間のフィード管に接続され、上方向に伸び、液体金属を収容する容器中のオーバーフロー管のオーバーフロー開口部を有するオーバーフロー管とを含んでなる液体金属循環回路がフィード管中に提供され、ここで、オーバーフロー管中の液体金属柱は、蒸発器における需要よりも大きな液体金属の流速を提供するために充分な一定圧力をフィード管中の液体金属に提供する。
【００３５】
さらに別の態様によると、電磁ポンプと真空チャンバーとの間のフィード管中に遮断弁が備えられる。例えば、緩衝容器を初めて充填する場合、または蒸発プロセスサイクルが終わろうとする時に、このさらなる遮断弁を使用して蒸発器への供給を完全に遮断する。
【００３６】
液体金属を収容する容器中の液体金属の体積を容易に制御することができるように、液体金属を収容する容器中の液体金属のレベルを測定するレベルセンサーが備えられている。このレベルセンサーは、容器中の液体金属と直接接触するセンサーであってもよいし、または液体金属と物理的に接触することなく測定を行うように設計された電子センサーであってもよい。測定されたレベルの液体金属は制御ユニットに供給される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
本発明を図面で示される例によってさらに説明する。
【図１】図１は、液体金属を真空チャンバー中の蒸発器に供給する装置の配置図を示し、この装置は、液体金属を収容する容器と、フィード管と、電磁ポンプと、誘導流量計と、制御ユニットとを含む。
【図２】図２は、液体金属を収容する容器が電磁循環ポンプおよびオーバーフロー管を有する循環回路の一部である、真空チャンバー中の蒸発器に液体金属を供給する装置の配置図を示す。
【図３】図３は、誘導流量計およびフィード管の断面を概略的に示す。
【図面の詳細な説明】
【００３８】
図１で概略的に示された装置は、液体金属を収容する容器１を有し、ここからフィード管２を通して液体金属が真空チャンバー４中の蒸発器３へ供給される。この例では、蒸発器は、るつぼ中の液体金属をさらに加熱し、蒸発させる水冷式誘導コイル６を有するるつぼ５である。
【００３９】
るつぼを有する蒸発器の代わりに、供給される液体金属が気化される間、浮遊した状態に保持される蒸発器（ＥＭＬ−ＰＶＤ）を使用することが可能であるか、またはジェット蒸着（jet vapour deposition）セットアップ（ＪＥＴ−ＰＶＤ）を使用することも可能である。
【００４０】
液体金属を収容する容器１は、容器中の金属を所望の温度まで加熱し、その温度で保持する加熱デバイス７を備える。液体金属を収容する容器１は、溶解炉と液体金属を収容する容器との組み合わせとして使用することもできる。液体金属を収容する容器１中の液体金属のレベルをモニタリングするためにフロートセンサー８が備えられる。フロートセンサー８は、液体金属を収容する容器１中の液体金属のレベルに対応するシグナルを制御ユニット１０に提供するシグナル手段９を有する。
【００４１】
容器中の液体金属を加圧するために加圧下で液体金属を収容する容器１にガスを供給するために、遮断弁１２を有するアルゴンなどの不活性ガスの供給ライン１１が備えられる。液体金属を収容する容器１中のガス圧力をモニタリングするために、ガス圧力センサー（図示せず）が備えられる。不活性ガスによって液体金属に対して加えられる圧力は、蒸発器３への液体金属の要求される流速に必要とされるよりも高い。
【００４２】
フィード管２中に、電磁ポンプ１３と誘導流量計１４と遮断弁１５とが備えられ、これらはそれぞれ制御ユニット１０に接続されている。
【００４３】
作動中、加圧された液体金属は、液体金属を収容する容器１からフィード管２を通って蒸発器３へと流れる。流速を頻繁に、または連続して測定し、制御ユニット１０へ供給し、ここで要求される流速と比較する。必要ならば、電磁ポンプ１３を制御することによって流速を調節する。作動中、供給システムの駆動圧ΔＰは、ポイント「Ｏ」における全圧力のバランスによって決定される：
【数１】
0006313746.tif 000002
式中、ＰＡｒは液体金属容器中のアルゴン圧であり、Ｐ１３は電磁ポンプ１３によって生じる圧力であり、ρ＊ｇ＊Ｈ０（液体金属の比質量（specific mass）（ρ）＊重力加速度（ｇ）＊高低差（Ｈ０））は、るつぼから液体金属容器中の液体レベルまで下がる液体金属によって生じる流体圧であり、ＰＶＡＣＵＵＭは真空チャンバー中の亜鉛溶解物上の圧力である。
【００４４】
液体金属を収容する容器中のＡｒ圧力は、前記圧力の結果として得られる流速が要求される流速よりも常に高くなるようなものとされるので、電磁ポンプ１３を作動させて、フィード管２中で逆圧を発生させ、要求される流速に到達する。
【００４５】
逆圧中で電磁ポンプ１３を使用することによって、流速の高速かつ正確な調節が可能であり、それは供給容器１中の不活性ガスの圧力を制御することによって流速を調節するよりもはるかに正確かつ速い。
【００４６】
図２中、液体金属を収容する容器１が、フィード管２中のポイント「Ｏ」で一定の圧力水頭を提供する循環回路の部分である態様が示される。この循環回路は、液体金属を収容する容器１と、電磁循環ポンプ１７と、電磁循環ポンプ１７と電磁ポンプ１３との間のフィード管２に接続されたオーバーフロー管１８とを含んでなり、このオーバーフロー管１８は、液体金属を収容する容器１内にそのオーバーフロー開口部１９を有し、ここで、電磁循環ポンプ１７のオーバーフロー管１８に接続された側の反対側は管２０によって液体金属を収容する容器１に接続されている。
【００４７】
液体金属を収容する容器１内にあるオーバーフロー管１８の部分は、管が容器１の外側で接続する容器内の独立した区画でもあり得る。
【００４８】
オーバーフロー管１８は、オーバーフロー開口部１９でオーバーフローセンサー２１を備えている。接触センサーであり得るオーバーフローセンサー２１は、制御ユニット１０に接続されている。液体金属を収容する容器１は、容器１中の液体金属のレベルをモニタリングするフロートセンサー２２を備えている。フロートセンサー２２は、液体金属を収容する容器中の液体金属１のレベルに対応するシグナルを制御ユニット１０に提供するシグナル手段２３を有する。
【００４９】
液体金属を収容する容器１は、緩衝容器中の液体金属を要求される温度で保持する加熱デバイス７をさらに備える。
【００５０】
この例では、液体金属供給容器１６は接続管２４を用いて液体金属を収容する容器１に接続され、これはこの例では、電磁循環ポンプ１７が液体金属を収容する容器１に接続される管２０に接続する。この接続管２４中に、遮断弁２５が提供され、これによって液体金属供給容器１６を供給回路の他の部分から分離することができる。これは、蒸発プロセスを停止する必要なしに液体金属を有する新しい供給容器の接続を可能にするという利点を有する。
【００５１】
電磁循環ポンプ１７の下流の接続管２４の代わりに、電磁循環ポンプ１７と電磁ポンプ１３との間のフィード管と接続させることもできる。別の選択肢は、液体金属供給容器１６を、液体金属を収容する容器１に直接接続管を介して、すなわち、管２０またはフィード管２に接続することなしに、接続することである。
【００５２】
フィード管２、オーバーフロー管１８、管２０および接続管２４を加熱するために、さらなる加熱手段（図示せず）が提供される。フィード管２、オーバーフロー管１８、管２０および接続管２４またはこれらの管のライニングは、液体金属の温度と同様に管材料に対する液体金属の起こり得る作用にも耐え得るべきである。ＺｎまたはＺｎ／１０％Ｍｇを液体金属として用いると、温度はそれぞれ４２０℃超および６００℃である。さらに、液体ＺｎまたはＺｎ／１０％Ｍｇはほとんどの金属または金属合金に対して攻撃的に作用し、その結果、ごく限られた数の材料しかこれらの管またはこれらの管用のライニングとして使用することができず、これらには、グラファイト、セラミック、タングステンおよび一部のステンレス鋼が含まれる。
【００５３】
システムは次のように作動する。液体金属供給容器１６中の液体金属を加熱した後、または容器１６が溶解炉としても使用される場合は液体金属供給容器１６中の金属を溶解させ、加熱した後、遮断弁１２を開放することによって、不活性ガスの圧力を要求される圧力まで上昇させる。遮断弁２５を開放することによって、液体金属を液体金属供給容器１６から押し出し、そして管２４を経由して管２０を通って液体金属を収容する容器１へ設定されたレベルまで供給し、このレベルはレベルセンサー２２によってモニタリングされる。その後、接続管２４中の遮断弁２５を閉じ、電磁循環ポンプ１７を起動し、その結果、オーバーフロー管１８が満たされ、液体金属がオーバーフロー開口部１９をから流出し、液体金属を収容する容器１中へ戻る。これは、オーバーフローセンサー２１を用いてモニタリングされる。なぜなら、ポイント「Ｏ」で一定の圧力水頭を有するためには、オーバーフロー管１８が完全に満たされていなければならないからである。液体金属がこの回路中で循環する場合、液体金属柱Ｈ１によって形成される圧力水頭は、液体金属を収容する容器１を空にする間中一定の高さである。
【００５４】
液体金属の循環回路を作動させた後、遮断弁１５を開放してもよく、その後、液体金属はフィード管２を通って蒸発器３のるつぼ５中に流れる。流速を次いで誘導流量計１４を用いて測定し、流速を電磁ポンプ１３を用いて要求される流速に調節し、安定化させる。液体金属柱Ｈ１によって形成される圧力水頭は要求される流速よりも大きな流速を生じるので、電磁ポンプ１３は逆圧で連続して作動する。
【００５５】
供給システムの初期状態はポイント「Ｏ」での全圧力のバランスによって決定される：
【数２】
0006313746.tif 000003
式中、Ｐ１７およびＰ１３は電磁循環ポンプ１７および電磁ポンプ１３によって発生する各圧力であり、ρ＊ｇ＊Ｈ１（液体金属の比質量（ρ）＊重力加速度（ｇ）＊高さ（Ｈ１））は、ポイント「Ｏ」でオーバーフロー管１８中の液体金属柱によって提供される圧力水頭である。
【００５６】
液体金属を収容する容器１および定圧供給システムから液体金属供給容器１６を分離することによって、蒸発器３への液体金属供給を中断または混乱させることなく、液体金属、または液体金属供給容器が溶解炉としても使用される場合は固体金属を液体金属供給容器に補充することが可能になる。
【００５７】
複数の液体金属供給容器または複合型供給・溶解容器に１つの一定圧力回路を接続することも可能であり、これらは、スラグおよび蓄積した不純物をこれらから除去するために定期的に作動を停止させなければならず、それができなければ製造プロセスを中断しなければならない。
【００５８】
電磁循環ポンプ１７および電磁ポンプ１３は、両ポンプが同じ方向の流れを生じるように切り替えることができる。これによって、ＰＶＤプロセスを停止しなければならない緊急事態で、蒸発器３および液体金属を収容する容器１から全ての液体金属を抜き取って液体金属供給容器１６へ短時間で戻すことが可能になる。
【００５９】
図１および図２による両態様において、場合によっては、液体金属を収容する容器または液体金属供給容器をフィード管または接続管に関して上方向または下方向にずらすリフティング手段が提供されていてもよい。これによって、システムを作動停止する場合に管が凝固した金属で詰まらないように、供給または接続管を完全に空にすることが可能になる。
【００６０】
図３は、フィード管２中の流量比を決定するために用いられる誘導流量計１４の断面を示したものである。この例では、流量計１４は、磁気フレーム２６の相対する辺の内側で２つの永久磁石２９、３０を有する強磁性物質の長方形の磁気フレーム２６を含む。磁気フレームは、Ｕ字型部分２７とＵ字型部分２７の外端に接続する取り外し可能な部分２８とで構成される。この構造のために、流量計の設置または除去がさらに容易になる。
【００６１】
流量計の簡単な交換を可能にする他の構造は、フィード管と両側で接続する流量計に固定された管部分を有する。しかしながら、液体金属の供給システムを使用する場合、２つのさらなる接続を有する構造は、これらの高温供給システムの複雑さのために好ましくない。
【００６２】
例えばＮｄ−Ｆｅ−ＢまたはＳｍ−Ｃｏ系永久磁石であり得る永久磁石２９および３０は、磁気回路で反対極を形成し、フィード管２の内側でほぼ直線状の磁力線を有する電場を提供する。永久磁石のかわりに、磁場を生成する電磁コイルを有するシステムも使用することができる。
【００６３】
図中、フィード管２はそれぞれ外側および内側部分３１、３２を有する。内側部分３２はグラファイトで作られており、さらに詳細にはアモルファスグラファイトで作られている。液体金属を供給する場合、フィード管２の内側全体がグラファイトで作られていなければならないかどうかは液体金属の温度に左右される。液体Ｚｎまたは１０％までのＭｇを含む液体Ｚｎ−Ｍｇを使用する場合、それぞれの融点は約４２０℃および約６００℃であり、この場合、フィード管の内側部分３２はその温度の耐えるためにグラファイトで作られていなければならない。
【００６４】
外側部分３１は、ライナーとして内側部分のグラファイトが適用された管、断熱手段、そして必要ならばフィード管をある最低温度に維持する加熱手段を含んでなるものであってよい。
【００６５】
少なくともその外端がフィード管を通る磁力線とほぼ直角の平面にある２つの電極３３、３４が提供される。外端は、電極の急速な損耗の原因となる液体金属との直接接触、特に高温の液体ＺｎおよびＺｎ−Ｍｇとの直接接触を回避するために、フィード管の内側部分３２のグラファイト中に埋め込まれている。好ましくは、これらの電極はタングステンで作られている。
【００６６】
公知の誘導流量計では、電極はフィード管中の導電性液体と直接接触し、この場合、フィード管は非導電性材料で作られている。測定された誘導電圧は磁束密度、電極の外端間の距離および導電性液体の流速に依存する。
【００６７】
本発明による流量計を用いる場合、電極の外端は上述の理由のために導電性液体と直接接触しない。導電性液体との必要な接触は、内側部分３２のグラファイトを通し、これは、アモルファスグラファイトが導体として作用するために充分低い抵抗率を有するために可能である。しかしながら、アモルファスグラファイトの伝導率のために、フィード管のグラファイト部分を通した電極間の接触もある。電圧計が電極に取り付けられていれば、結果として得られる測定回路は、フィード管を通り、液体金属を通る電極の外端間の並流成分を含んでなる。最後の電流成分は、実際、液体金属を通り、電極の外端と液体金属を有するフィード管の内部との間の距離に相当するグラファイトの小部分を通る。測定される電圧は比較的低いが、これらはｎＶ域で測定するのに適した今日の電圧計で確実に測定することができる。測定された電圧および電圧における変化で、流速と、それに続いて流量比とを、電磁ポンプ１３を制御できるために充分な正確さで決定することができ、それで蒸発器の供給を充分狭い範囲内で決定することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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