(57)【要約】  不純物を含む導電性液体１を貯える容器２と、導電性液体１中に当該導電性液体１を循環させる電磁力Ｆを発生させる電磁力発生装置３と、電磁力Ｆによって生じる導電性液体１中の圧力差により低圧部分１ａに集められた非金属性不純物およびみなし非金属性不純物２１ａ，２１ｂを排出する排出装置４とを少なくとも備え、電磁力によって非金属性不純物２１ａおよびみなし非金属性不純物２１ｂを低圧部分１ａ例えば液面に集めて分離する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
不純物を含む導電性液体を貯える容器と、前記導電性液体中に当該導電性液体を循環させる下向き若しくは上向きの電磁力を発生させる電磁力発生装置と、前記電磁力によって生じる前記導電性液体中の圧力差により低圧部分に集められた不純物を排出する排出装置とを備えることを特徴とする純化装置。
【請求項２】
前記電磁力発生装置は下向きの電磁力を発生させることを特徴とする請求項１記載の純化装置。
【請求項３】
前記容器内の前記導電性液体の循環流の中に前記導電性液体が透過可能な強磁性体部材を配置すると共に、前記容器の外側に前記強磁性体部材に磁場を与える磁気力発生装置磁石を設け、前記電磁力によって前記導電性液体と一緒に循環される金属性不純物を磁気力によって前記強磁性体部材に付着させるものである請求項１記載の純化装置。
【請求項４】
前記強磁性体部材は、前記導電性液体の循環流の流れ方向が上向きから下向きに転回される付近に設置されているものである請求項３記載の純化装置。
【請求項５】
前記電磁力発生装置は三相交流コイルであり、前記容器の周りに配置されて下向き若しくは上向きの移動磁界を前記導電性液体中に形成するものである請求項１記載の純化装置。
【請求項６】
前記容器の外部でかつ前記導電性液体の液面の近傍に前記容器を冷却する冷却器が備えられると共に下部に誘導加熱コイルなどの加熱器が備えられ、温度調整が可能である請求項１記載の純化装置。
【請求項７】
容器内の導電性液体に下向き若しくは上向きの電磁力を与えて循環させると共に、前記電磁力によって前記導電性液体中に圧力差を発生させ、当該圧力差によって前記導電性液体中の不純物を低圧部分に集めて排出することを特徴とする導電性液体の純化方法。
【請求項８】
前記電磁力は下向きの電磁力であることを特徴とする請求項７記載の純化方法。
【請求項９】
前記導電性液体中の該導電性液体の流動が起こる位置に強磁性体部材を配置し、前記強磁性体部材に直流磁束を流して磁場勾配を前記強磁性体部材の周りに形成し、前記電磁力によって前記導電性液体と一緒に循環される金属性不純物を付着させて除去することを特徴とする請求項７記載の純化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、純化装置および純化方法に関する。更に詳しくは、本発明は、例えばアルミ溶湯等の導電性液体を循環させながら当該導電性液体中の不純物を分離して除去する純化装置および純化方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、アルミニウム又はアルミニウム合金の純化方法として、不純物となる元素を含有するアルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯にその不純物となる元素と複合化合物を形成する元素（以下、複合化合物形成元素という）を添加することで不純物となる元素を複合化合物としてアルミ溶湯中に析出させ、そのアルミ溶湯に整流回転を与えることによって比重差により複合化合物を遠心分離して攪拌槽の壁面に集めて除去する技術が提案されている（特許文献１）。この方法は、例えばアルミ資源のリサイクルに使用されるもので、アルミ溶湯中の不純物となる元素を予め特定しておき、それに応じた複合化合物形成元素例えば不純物となる元素がＦｅやＳｉの場合にはＭｎ、ＺｒやＣａを添加して６４０〜７００℃の温度に保持することで、複合化合物の析出を可能にしている。【０００３】
一方、電磁プロセッシングを利用した純化方法として、固定交流磁場によって溶融金属を入れた円筒容器内に中心（内側）向きの電磁力を発生させて、電気伝導率が低い介在物を容器壁付近に集める方法が提案されている（非特許文献１）。さらには、強い磁場を溶融金属に印加して、介在物の磁気分離を行う方法を理論的に解析して、その有効性を実験で確認した報告も成されている（非特許文献２）。【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２２９０５５号
【非特許文献１】山尾文孝，佐々健介  他、「固定交流磁場を利用した溶融金属中の非金属介在物除去」  鉄と鋼  vol．83  No.1  １９９７年
【非特許文献２】脇憲尚，佐々健介  他、「強磁場を利用した溶融金属中介在物の磁気分離」  鉄と鋼  vol．86  No.6  ２０００年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載のアルミニウム又はアルミニウム合金の純化方法では、アルミ溶湯中の不純物となる元素を複合化合物形成元素と反応させることで複合化合物して析出させて除去するので、除去できる不純物となる元素が複合化合物形成元素と反応するものに限定されてしまう。また、除去したい目的の不純物となる元素と複合化合物を形成する元素を選択してアルミ溶湯に添加することが必要であることから、不純物となる元素が予め特定できなければこの純化方法を適用することができない。また、除去できる不純物が限られる場合もある。【０００６】
また、引用文献１記載の技術では、電磁分離の有効性についての検討はされているものの、分離した後の容器壁からの介在物の抽出を行うことについての検討はされておらず、溶融金属の容器外への抽出に先立って壁面から介在物のみを抽出することは困難である。また、引用文献２記載の技術においては、磁気分離の効果が弱く、分離した後の介在物の抽出も行うことができない。【０００７】
さらに、これらの技術はいずれも、金属性介在物の分離あるいは非金属性介在物の分離のいずれかであって、これらが混在する状態下においては同時に金属性介在物の分離あるいは非金属性介在物の分離を行うことはできなかった。【０００８】
本発明は、不純物となる元素の特定が不要な純化装置及び純化方法を提供することを目的とする。また、本発明は、分離した後の不純物の除去が容易な純化装置及び純化方法を提供することを目的とする。さらに、本発明は、不純物となる元素の種類に関わらず除去が可能な純化装置及び純化方法を提供することを目的とする。さらに、本発明は、金属性、非金属性あるいはみなし非金属性を問わず、様々な形態の化合物として析出する不純物の除去が可能な純化装置及び純化方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる目的を達成するために、本発明の純化装置は、不純物を含む導電性液体を貯える容器と、導電性液体中に当該導電性液体を循環させる下向き若しくは上向きの電磁力を発生させる電磁力発生装置と、電磁力によって生じる導電性液体中の圧力差により低圧部分に集められた不純物を排出する排出装置とを備えるようにしている。また、本発明の純化方法は、容器内の導電性液体に下向き若しくは上向きの電磁力を与えて循環させると共に、電磁力によって導電性液体中に圧力差を発生させ、当該圧力差によって導電性液体中の非金属性不純物とみなし非金属性不純物を低圧部分に集めて排出するようにしている。【００１０】
したがって、電磁力発生装置によって導電性液体中に下向き若しくは上向きに電磁力を発生させると、この電磁力が駆動力となって導電性液体を循環させる。また、この電磁力によって導電性液体中の液面または底部付近には圧力差が発生する。導電性液体中の非金属不純物と、金属不純物ではあるが電気伝導率が十分小さなもの（以下、みなし非金属不純物という）、即ち電磁力によって直接駆動されることがない非金属不純物とみなし非金属不純物は、導電性液体の圧力差によって低圧部分即ち液面または底部付近に集められる。そして、低圧部分に集められた非金属不純物とみなし非金属不純物を排出装置によって容器の外に排出することで、導電性液体を純化することができる。即ち、導電性液体を循環させる駆動力となる電磁力を利用して電磁分離を行い、導電性液体を純化する。【００１１】
また、本発明の純化装置並びに純化方法において、電磁力発生装置が発生させる電磁力の向きは特定の向きに限定されるものではなく、鉛直方向下向きあるいは上向きのいずれでも良いが、好ましくは下向きである。この場合には、導電性液体の液面部分が圧力の最も低い低圧部分となり、非金属不純物とみなし非金属不純物は導電性液体の圧力差によって液面部分に押し上げられて集められる。電磁力によって下向きに駆動された導電性液体は容器内の底部で反転して上昇し、その後、液面近くで反転して下降する。ここで、導電性液体に含まれる不純物のうち、電気伝導率がある程度大きな金属の不純物（以下、金属性不純物という）、即ち電磁力によって直接駆動される金属性不純物は導電性液体と一緒に循環するため、導電性液体の圧力差を利用して低圧部分に集めることは困難である。【００１２】
そこで、本発明の純化装置において、容器内の導電性液体の循環流の中に導電性液体が透過可能な強磁性体部材を配置すると共に、容器の外側に強磁性体部材に磁場を与える磁気力発生装置を設け、電磁力によって導電性液体と一緒に循環される金属性不純物を磁気力によって強磁性体部材に付着させることが好ましい。本発明の純化方法においても、導電性液体中の該導電性液体の流動が起こる位置に強磁性体部材を配置し、強磁性体部材に直流磁束を流して磁場勾配を強磁性体部材の周りに形成し、磁場勾配に比例する磁気力によって導電性液体と一緒に循環される金属性不純物を付着させて除去することが好ましい。【００１３】
この場合、電磁力によって導電性液体と一緒に循環される金属性不純物を強磁性体部材に付着させて導電性液体から分離することにより導電性液体を純化することができる。即ち、磁気分離を行い、導電性液体を純化することができる。導電性液体全体を循環させながら磁気分離を行うので、導電性液体中の金属性不純物が徐々に除去され、導電性液体が純化される。このように、上述の電磁分離に加え、磁気分離を同時に行って導電性液体を純化することができる。【００１４】
ここで、強磁性体部材は、導電性液体の循環流の中に配置され導電性液体の流れに晒されることが好ましいが、より好ましくは導電性液体の循環流の流れ方向が上向きから下向きに転回される付近に設置されることである。この場合には、導電性液体の流れが緩やかなものとなり、強磁性体部材に対する金属性不純物の付着が容易になると共に導電性液体の流れによって容易に離脱することがなくなる。【００１５】
さらに、本発明の純化装置において、電磁力発生装置は三相交流コイルであり、容器の周りに配置されて下向き若しくは上向きの移動磁界を前記導電性液体中に形成するものであることが好ましい。【００１６】
また、本発明の純化装置において、容器の外部でかつ導電性液体の液面の近傍に容器を冷却する冷却器が備えられると共に下部に誘導加熱コイルなどの加熱器が備えられ、温度調整が可能とされていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の純化装置並びに方法は、容器内の導電性液体に下あるいは上向きの電磁力を与えて循環させると共に、電磁力によって導電性液体中に圧力差（電磁アルキメデス力とも呼ばれる）を発生させ、当該圧力差によって導電性液体の液面あるいは底部に形成される低圧部分に導電性液体中の非金属性不純物及びみなし非金属性不純物を集めて排出するようにしているので、容易に不純物の除去が可能となり、導電性液体を純化することができる。【００１８】
しかも、本発明の純化装置によると、機械的な可動部がないので、構造が簡単であり、装置を小型化することができる。また、故障し難いので信頼性が向上する。さらに、耐久性も向上し、製品寿命を長くすることができる。また、電磁力によって駆動されない不純物であれば不純物となる元素の種類にかかわらず分離除去することができ、しかも不純物となる元素との間で複合化合物を形成する元素を添加して金属間化合物として析出させてから遠心分離するのではないので不純物となる元素の種類が特定されていない不純物に対しても適用することができる。さらに、導電性液体であれば、例えばアルミ溶湯等の金属は勿論のこと、その他の導電性液体についても純化を行うことができる。これらのため、純化装置の汎用性を向上させることができると共に、使い勝手を向上させることができる。【００１９】
また、下向きの電磁力を発生させる発明の場合には、電磁力によって駆動されない非金属性不純物とみなし非金属性不純物を液面部分に集めることができるので、その排出が容易である。このため、排出装置の構造を簡単なものにすることができる。【００２０】
また、本発明において、導電性液体の循環流の中に導電性液体が透過可能な強磁性体部材を配置する場合には、電磁力によって導電性液体と一緒に循環される金属性不純物を強磁性体部材に付着させることができ、導電性液体全体を循環させながら金属性不純物を同時に分離除去することが可能である。即ち、導電性液体中の非金属性不純物とみなし非金属性不純物に加えて、金属性不純物も除去することができる。このため、導電性液体に含まれる不純物が金属性不純物、非金属性不純物、みなし非金属性不純物のいずれであるかを問わず、これら不純物を除去して導電性液体を良好に純化させることができる。依って、様々な形態の化合物として析出する不純物の除去が可能となる。また、金属性不純物を除去する構造も、非金属性不純物やみなし非金属性不純物を除去する構造と同様に、機械的な可動部がないので、構造が簡単であり、装置を小型化することができる。また、故障し難いので信頼性が向上する。さらに、耐久性も向上し、製品寿命を長くすることができる。【００２１】
また、強磁性体部材を導電性液体の循環流の流れ方向が上向きから下向きに転回される付近に設置する本発明の純化装置によると、導電性液体の流れが緩やかなものとなり、強磁性体部材に対する金属性不純物の付着が容易になると共に導電性液体の流れによって容易に離脱することがなくなる。【００２２】
また、電磁力発生装置として三相交流コイルを用いる本発明の純化装置によると、三相交流を流すだけで下向きあるいは上向きの移動磁界を形成することができるので、構造並びに制御が容易である。【００２３】
また、本発明の純化装置において、容器周壁近傍に生じる導電性液体の流動とそれとは逆向きの内側の流れとを仕切る筒形状の隔壁を容器内に備える場合には、容器周壁近傍に生じる導電性液体の流動とその内側の逆向きの流れとが隔壁によって区画されるため、上下方向の循環流即ち強磁性体部材を通過する流れが確実に形成される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の純化装置の実施形態の一例を示す断面図である。
【図２】電磁力発生装置である三相交流コイルを示し、（Ａ）は三相交流コイルの断面図、（Ｂ）は三相交流コイルの位相差を示す図、（Ｃ）は三相交流コイルの電気的な配置を示す図である。
【図３】磁石を機能させる磁気力発生装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  導電性液体
１ａ  低圧部分
２  容器
３  電磁力発生装置
４  排出装置
１６  強磁性体格子（強磁性体部材）
１７  磁気力発生装置（磁石）
２１Ａ  非金属性不純物
２１Ｂ  みなし非金属性不純物
２１Ｃ  金属性不純物
Ｆ  電磁力
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の構成を図面に示す最良の形態に基づいて詳細に説明する。【００２７】
図１に本発明を適用した純化装置の実施形態の一例を示す。純化装置は、不純物を含む導電性液体１を貯える容器２と、導電性液体１中に当該導電性液体１を循環させる電磁力Ｆを発生させる電磁力発生装置３と、電磁力Ｆによって生じる導電性液体１中の圧力差により低圧部分１ａに集められた非金属性不純物２１Ａとみなし非金属性不純物２１Ｂを排出する排出装置４とを備えるものである。本実施形態では、例えばアルミのリサイクルにおいて回収したアルミ製品を溶かして純化する純化装置を例に説明する。ただし、本発明をアルミのリサイクル以外に使用する純化装置に適用しても良いことは勿論である。【００２８】
導電性液体１は、純化しようとする材料例えば回収したアルミ製品を加熱して溶融させたアルミニウムの溶湯である。一般的にアルミ製品には、例えばＦｅ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｓｉ等の元素が添加されており、アルミ製品を溶融させたアルミ溶湯にはこれらの添加元素が不純物として含まれている。純化装置はこれらの不純物を分離除去してアルミ溶湯を純化させる。ただし、導電性液体１はアルミ溶湯に限るものではなく、アルミ溶湯以外の液体金属でも良く、金属以外の導電性を有する液体でも良い。【００２９】
容器２は、導電性液体１の温度よりも十分に高い融点でかつ磁力線を貫通させ易い材料、例えば比透磁率が１に近いオーステナイト系ステンレス、銅やアルミニウムなどの非鉄金属、黒鉛、セラミックなどのいわゆる非磁性体で形成されている。容器２内には円筒形状の隔壁５が図示していないステーで容器２に取り付けられて設けられており、その外側に生じる導電性液体１の下向きの流れと内側に生じる導電性液体１の上向きの流れとを仕切っている。容器２の底板２ａは、導電性液体１の流れが反転し易い形状、例えば半球形状を成している。容器２の底板２ａの周囲には、導電性液体１を加熱して温度調節を行う誘導加熱コイル６が設けられている。容器２の蓋板２ｂには導電性液体１を注ぐ入口配管７が、底板２ａには導電性液体１を取り出す出口配管８がそれぞれ設けられている。入口配管７、出口配管８にはバルブ９，１０が設けられている。【００３０】
電磁力発生装置３は、本実施形態の場合には鉛直下向きの移動磁界を発生させる交流コイルで構成され、容器２の周壁２ｃを囲むように配置されている。本実施形態では、電磁力発生装置３として三相交流コイルを使用している。ただし、三相交流コイル以外の交流コイルを使用しても良い。【００３１】
図２（Ａ）に電磁力発生装置３の一部の断面を示す。なお、図２（Ａ）では、熱遮蔽板１１の図示を省略している。電磁力発生装置３である三相交流コイルは、Ａ−Ｘ，Ｂ−Ｙ，Ｃ−Ｚの組み合わせで各コイル３ａがそれぞれペアとなって結線され、Ａ，Ｂ，Ｃのコイル３ａは巻き方向が同一であり、Ｘ，Ｙ，Ｚのコイル３ａは巻き方向が同一であり、Ａ，Ｂ，Ｃのコイル３ａとＸ，Ｙ，Ｚのコイル３ａの巻き方向は逆になっている。各コイル３ａは鉄心１２の溝１２ａの中に例えば数ターンから２０ターン程度巻かれている。ここで、（磁場の強さ）＝（巻き数）×（電流）の条件を見たすように、巻き数が決められる。また、各コイル３ａに流す電流は、（電流）＝（電圧）÷（インピーダンス）から求められる。【００３２】
各コイル３ａは容器２の軸方向下側に向けてＡ→Ｚ→Ｂ→Ｘ→Ｃ→Ｙ→Ａ→…→Ｙの順番に配置され、各コイル３ａの位相差は６０度となっている。例えば図２（Ｂ），（Ｃ）に示すように、Ａが０度のとき、Ｚが６０度、Ｂが１２０度、Ｘが１８０度、Ｃが２４０度、Ｙが３００度である。電磁力発生装置３に図示しない電源より三相交流の電流が供給されると、例えば図２（Ａ）に矢印で示すように、鉄心１２から熱遮蔽板１１と容器２の周壁を貫通して導電性液体１に達した後、容器２と熱遮蔽板１１を貫通して鉄心１２に戻る磁力線が容器周壁近傍（容器の周壁のすぐ内側）で発生する。磁力線は各コイル３ａ毎に発生するが、隣り合うコイル３ａ同士の位相差や巻き方向、各コイル３ａに流れる電流の変化によって容器２の軸方向下向きの移動磁界が形成される。【００３３】
電磁力発生装置３によって下向きの移動磁界を形成することで、導電性液体１の容器２近傍位置、即ち磁力線が径方向に貫通する位置に円周方向に流れる電流が発生する。例えば、図２（Ａ）のＰ１位置では同図の奥側から手前側に向かう電流が、Ｐ２位置では同図の手前側から奥側に向かう電流が発生する。移動磁界と導電性液体１中に生じる電流とによってフレミングの左手の法則から下向きの電磁力Ｆが発生する。導電性液体１中に発生する電流は場所によって方向が逆になるが、Ａ，Ｂ，Ｃのコイル３ａとＸ，Ｙ，Ｚのコイル３ａの巻き方向も逆になっているので、常に下向きの電磁力Ｆが発生する。この電磁力Ｆは容器２と隔壁５の間の流路１３、換言すると隔壁５の外側の流路１３に発生し、導電性液体１を下向きに駆動する。【００３４】
排出装置４は、導電性液体１を液面１８近傍の位置から吸入して排出する配管で、容器２の蓋板２ｂに取り付けられている。排出装置４は、例えば図示しないポンプに接続されている。また、排出装置４の途中にはバルブ１４が設けられている。【００３５】
純化装置は、電磁力Ｆによって導電性液体１と一緒に循環する金属性不純物２１Ｃを付着させる強磁性体部材１６を導電性液体１中に設けている。強磁性体部材１６は、磁場を通し易くしてその表面の磁場勾配を高くして金属性不純物２１Ｃを付着させるためのものであり、導電性液体の流れを妨げないようにすると共に表面積を広くするため、本実施形態では透磁率の大きな鉄の棒を格子状に組み合わせて構成されている（以下、強磁性体格子１６という）。導電性液体は強磁性体格子１６を構成する棒の間を通り抜けることができる。強磁性体格子１６は、容器２内の電磁力によって生ずる導電性液体１の流れが通過する位置、中でも導電性液体の流れが減速あるいは流れてはいるが滞留気味な箇所に設けることが好ましく、例えば隔壁５の上方の導電性液体の流れが転回する領域に設置することが好ましい。この場合には、容器２内に形成される導電性液体１の上向きの流れが転回して下向きの流れになるときに強磁性体格子１６を通過するので、導電性液体１の流れが減速されあるいは滞留気味となり、緩やかに格子１６の間を通過するので金属間化合物の結晶となって導電性液体１中に析出している金属性不純物２１Ｃが強磁性体格子１６に磁気力で付着され易く、かつ一旦付着すると離脱し難い状態となる。【００３６】
容器２の外側には、導電性液体中の強磁性体格子１６に磁場を与える磁気力発生装置１７が配置されている。この磁気力発生装置１７は、容器２を径方向に貫通する磁力線を発生させて強磁性体格子１６に磁力線を通すものであり、例えば図３に示すように、容器２の外側に設置された一対の直流コイル（以下、直流コイル１７という）によって構成されている。各直流コイル１７は、強磁性体格子１６を挟んで対向するように配置されている。各直流コイル１７に流す電流の方向を容器２の径方向外側から見て逆方向にすることで、容器２を径方向に貫通する磁力線Ｂを発生させることができる。ただし、容器２を径方向に貫通する磁力線を発生させる装置としては、一対の直流コイル１７に限るものではなく、例えば一対の永久磁石でも良い。即ち、強磁性体格子１６を挟んで容器２の直径上に一対の永久磁石を設置し、一方の永久磁石のＮ極を容器２に対向させ、他方の永久磁石のＳ極を容器２に対向させることで、容器２を径方向に貫通する磁力線Ｂを発生させるようにしても良い。また、磁気力発生装置１７はこれら以外のものでも良い。【００３７】
容器２の周壁２ｃの周囲には、液面１８付近の導電性液体１を冷却する冷却器１９が設置されている。冷却器１９は周壁２ｃを囲むように導電性液体の液面の下に相当する位置に配置され、容器の周壁を冷却するように設けられている。そして、容器２の下部の誘導加熱コイル６とともに導電性液体の温度を電磁分離並びに磁気分離を実行するために適した温度範囲に調整するようにしている。また、容器２と電磁力発生装置３及び磁気力発生装置１７との間には容器２を包囲して容器２からの放射熱を遮蔽する熱遮蔽板１１が設けられており、容器２から放射される熱に対して電磁力発生装置３及び磁気力発生装置１７を保護するようにしている。熱遮蔽板１１は、例えば円筒形状をなし、磁力線を貫通させ易い材料例えば比透磁率が１に近いオーステナイト系ステンレス、銅やアルミニウムなどの非鉄金属、黒鉛、セラミックなどのいわゆる非磁性体で形成されている。【００３８】
次に、リサイクルしようとするアルミニウムを例に挙げて純化方法について説明する。純化方法は、容器２内の導電性液体１に電磁力Ｆを与えて循環させると共に、電磁力Ｆによって導電性液体１中に圧力差を発生させ、当該圧力差によって導電性液体１中の非金属性不純物２１Ａ及びみなし非金属性不純物２１Ｂを低圧部分１ａに集めて排出するものである。本実施形態では、下向きの電磁力Ｆを発生させる。また、容器２の外側に配置した磁気力発生装置１７からを、導電性液体１中の強磁性体格子１６に磁束を流して、電磁力Ｆによって導電性液体１と一緒に循環される金属性不純物２１Ｃを強磁性体格子１６に付着させて除去するようにしている。【００３９】
まず最初に入口配管７のバルブ９を開き、図示しない溶融炉で溶融された導電性液体１であるアルミ溶湯を入口配管７から容器２内に注ぐ。アルミ溶湯は、溶かされたときに不純物が結晶となって析出しており、それが保持される温度例えば７００〜９００℃に加熱されている。そして、所定量の導電性液体１を注入した後、バルブ９を閉じる。また、必要に応じて誘導加熱コイル６を使用して上述の温度に導電性液体１の温度調節を行う。つまり、保温を行う。これにより、導電性液体１の流動性が悪化するのを防止することができる。【００４０】
次に、電磁力発生装置３と磁気力発生装置１７に通電する。電磁力発生装置３への通電によって隔壁５の外側の流路１３の導電性液体１中に下向きの電磁力Ｆが発生する。この電磁力Ｆは導電性液体１を下向きに駆動し、容器２内で上下に循環させる。即ち、隔壁５の外側の流路１３を下降した導電性液体１は容器２内の底部で反転して隔壁５の内側の流路２０を上昇し、その後、強磁性体格子１６を通過しながら反転し、隔壁５の外側の流路１３を下降する。【００４１】
このとき、導電性液体１中に含まれる不純物のうち、電磁力Ｆの作用を受けない非金属性不純物２１Ａや、金属ではあるが電気伝導率が小さく電磁力Ｆの作用を受けないとみなすことができるみなし非金属性不純物２１Ｂは、電磁力Ｆによっては駆動されず、したがって容器２内を上下に循環しない。一方、電気導電率がある程度大きく電磁力Ｆの作用を十分に受ける金属性不純物２１Ｃは、電磁力Ｆによって駆動され、容器２内を上下に循環する。【００４２】
電磁力Ｆによって導電性液体１中には圧力差が生じる。電磁力発生装置３は下向きの電磁力Ｆを発生させるので、いわゆる電磁アルキメデス力により導電性液体１の底の部分の圧力が最も高くなり、上に行くにつれて圧力が低くなって液面１８の近傍部分が最も圧力の低い低圧部分１ａとなる。電磁力Ｆによって駆動されない非金属性不純物２１Ａやみなし非金属性不純物２１Ｂは導電性液体１の圧力差によって低圧部分１ａに向けて徐々に移動する。即ち、電磁分離が行われる。そして、導電性液体１中に含まれる全ての非金属性不純物２１Ａやみなし非金属性不純物２１Ｂが低圧部分１ａに集められるのに十分な時間が経過した後、排出装置４によって導電性液体１ごと非金属性不純物２１Ａやみなし非金属性不純物２１Ｂを排出する。このように導電性液体１を循環させる駆動力となる電磁力Ｆを利用して電磁分離を行い、導電性液体１中に含まれる非金属性不純物２１Ａとみなし非金属性不純物２１Ｂを良好に分離することができる。導電性液体１がアルミ溶湯である場合には、非金属性不純物２１Ａ又はみなし非金属性不純物２１Ｂとして例えばＳｉ等の添加元素が分離される。【００４３】
また、磁気力発生装置１７への通電によって、強磁性体格子１６に磁力線が通る。導電性液体１中の金属性不純物２１Ｃは電磁力発生装置３が発生させる電磁力Ｆの作用を受けて導電性液体１と一緒になって容器２内を上下に循環し、強磁性体格子１６を通過する際、磁気力によって強磁性体格子１６に付着する。即ち、磁気分離が行われる。そして、導電性液体１に含まれる全ての金属性不純物２１Ｃが強磁性体格子１６に付着するのに十分な時間が経過した後、金属性不純物２１Ｃを分離した導電性液体１を出口配管８から取り出す。このように導電性液体１を循環させながら磁気分離を行い、導電性液体１中に含まれる金属性不純物２１Ｃを良好に分離することができる。導電性液体１がアルミ溶湯である場合には、金属性不純物２１Ｃとして例えばＦｅ、Ｍｇ、Ｚｒ等の添加元素が分離される。【００４４】
なお、純化装置は強磁性体格子１６及び磁気力発生装置１７による磁気分離の他に上述の電磁分離も同時に行っているので、実際には電磁分離と磁気分離の両方に対して十分な時間が経過した後、排出装置４によって導電性液体１ごと非金属性不純物２１Ａやみなし非金属性不純物２１Ｂを排出し、その後、出口配管８から導電性液体１を取り出す。導電性液体１に含まれる不純物２１は、非金属性不純物２１Ａ及びみなし非金属性不純物２１Ｂと、金属性不純物２１Ｃとに大別できるが、純化装置は電磁分離と磁気分離とを同時に行い、導電性液体１に含まれる全ての不純物を良好に分離することができる。このため、導電性液体１の純化を高性能に行うことができる。本実施形態で例に挙げたアルミニウムの純化の場合、金属の介在物は実際にはアルミニウム中で金属間化合物（Ai-Si-Feなど）の形で存在する。これらの化合物はアルミニウムを溶かした時に結晶となって析出することから、これを磁気分離することとなる。他方、アルミニウムよりも融点が低い非金属性不純物あるいはみなし非金属性不純物は、存在しないか、あるいは存在しても問題にならない程度の濃度でしかなく、通常は融点が高い化合物（Si-Cなど）になっているものと考えられる。したがって、電磁分離と磁気分離とでほとんどの介在物即ち不純物は除去されることとなる。しかしながら、場合によってはアルミニウムを溶かした時点で溶湯中に溶け込んでいる不純物となる元素が存在する場合には、それを金属間化合物の結晶として析出させめための不純物を添加することもある。【００４５】
本発明では、電磁分離を行って非金属性不純物２１Ａやみなし非金属性不純物２１Ｂを除去しているので、電気を通さず電磁力Ｆによって駆動されない又は電気伝導率が十分小さく電磁力Ｆによって駆動されないとみなすことができる不純物であれば、いずれの不純物についても確実に分離除去することができ、しかも、種類が特定されていない不純物２１Ａ，２１Ｂについても適用することができる。【００４６】
同様に、磁気分離を行って金属性不純物２１Ｃを除去しているので、広範囲の金属元素を含む不純物についても確実に分離除去することができ、しかも、元素が特定されていない金属性不純物２１Ｃについても適用することができる。【００４７】
なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。【００４８】
例えば、本実施形態では、三相交流による移動磁界によって容器内の導電性液体に下向きの電磁力を与えることにより、導電性液体を上下方向に循環させながら１つの容器内で電磁分離と磁気分離とを同時に行う純化装置として構成しているが、磁気力発生装置１７と強磁性体格子１６の使用をしないことによりあるいはこれらの設置を省略し、電磁分離のみを行う純化装置として構成しても良い。この場合においては、金属性不純物２１Ｃを磁気分離することはできなくとも、金属性不純物２１Ｃを導電性液体１から分離する必要がない場合や導電性液体１中に金属性不純物２１Ｃが含まれていないことが明らかな場合には非金属性不純物２１Ａ並びにみなし非金属性不純物２１Ｂを液面あるいは溶湯の底部に集めることにより容易に除去できることから、有効である。また、電磁分離と磁気分離とを別々の容器、別々のタイミングに行っても良い。【００４９】
また、上述の説明では、強磁性体部材１６として格子状のものを用いていたが、循環する導電性液体１を良好に通過させながら金属性不純物２１Ｃを付着する形状であれば、その形状は格子状に限るものではない。例えば、線状の強磁性体を螺旋状に巻いたもの、網状に絡んだかたまりにしたもの等でも良い。また、導電性液体１の流動方向と平行に間隔をあけて配置された複数枚の強磁性体の板によって構成されることもある。【００５０】
また、上述の説明では、電磁力発生装置３によって下向きの電磁力Ｆを発生させていたが、電磁力Ｆの向きは下向きに限るものではない。例えば、上向きの電磁力Ｆを発生させても良い。さらに、電磁力Ｆの向きが下あるいは上向き若しくはこれらの方向を主成分とするものであれば良く、導電性液体１そのものの流れ方向は問題とならず、螺旋状に流動するような場合でも電磁分離の効果がある。なお、上向きの電磁力Ｆを発生させた場合には、導電性液体１の液面１８の近傍部分の圧力が高く、底部分の圧力が低くなるので、導電性液体１の圧力差によって非金属性不純物２１Ａやみなし非金属性不純物２１Ｂは下降することになる。このため、導電性液体１に含まれる非金属性不純物２１Ａやみなし非金属性不純物２１Ｂを容器２内の底部分に集めることができ、出口配管８を利用して排出することができる。この場合、不純物２１Ａ，２１Ｂを排出するための装置を省略できるので、純化装置の構造をより簡単なものにすることができる。【００５１】
また、上述の説明では、電磁分離を、導電性液体１中に含まれる全ての非金属性不純物２１Ａやみなし非金属性不純物２１Ｂが低圧部分１ａに集められるのに十分な時間行うようにしていたが、電磁分離を行う時間はこれに限るものではない。純化の程度が低くて足りる場合には、電磁分離を行う時間を短縮しても良い。同様に、上述の説明では、磁気分離を、導電性液体１に含まれる全ての金属性不純物２１Ｃが強磁性体格子１６に付着されるのに十分な時間行うようにしていたが、磁気分離を行う時間はこれに限るものではない。純化の程度が低くて足りる場合には、磁気分離を行う時間を短縮しても良い。つまり、要求される純化の程度に応じて電磁分離を行う時間や磁気分離を行う時間を決定すれば良い。【００５２】
また、上述の説明では、電磁力発生装置３として交流コイルを使用していたが、交流コイル以外の装置で電磁力Ｆを発生させるようにしても良い。例えば、導電性液体１の温度が比較的低温である場合等には、導電性液体１の温度よりも十分高い融点を有する材料で形成した電極を使用して導電性液体１に直接、直流電流を流すと共に、この直流電流に直交する磁力線を発生させることで、フレミングの左手の法則により導電性液体１中に下向きの電磁力Ｆを発生させるようにしても良い。この場合には、電磁力Ｆを発生させるための構造が簡単になり、製造コストを低減することができる。【００５３】
また、上述の説明では、電磁力発生装置３として交流コイルを使用し移動磁界を発生させていたが、例えば交流コイルに変えて直流コイル又は磁石を使用し、当該直流コイル又は磁石を動かすことで移動磁界を発生させるようにしても良い。【００５４】
また、上述の説明ではアルミニウムの純化を例にしていたが、純化する導電性液体１はアルミニウムに限るものではなく、アルミニウム以外の金属、例えばスズ，リチウム，ナトリウム等でも良い。この場合における純化対象となる金属の溶湯の温度は、電磁分離並びに磁気分離を実行するために、金属を溶かしたときに不純物が結晶となって析出している温度あるいは不純物が溶けないような温度に設定されていることが必要であることはいうまでもないが、溶湯中に溶けている不純物が存在する場合にはこの不純物と介在物と金属間化合物を形成する不純物を添加することもある。
【実施例１】
【００５５】
アルミのリサイクルにおいて回収したアルミ製品を溶かした溶湯を純化する場合には、例えば以下のような条件で純化を行うことができる。【００５６】
容器２の容量：１００〜２００リットル
導電性液体１の温度：７００〜９００℃
磁気力発生装置１７が発生する磁場：１〜３テスラ
電磁力発生装置３である三相交流コイルの電圧：２００〜２５０ボルト
電磁力発生装置３である三相交流コイルの電流：１５０〜２００アンペア
電磁力発生装置３である三相交流コイルの周波数：１０〜２０ヘルツ
電磁力発生装置３である三相交流コイルがつくる磁場（最大値）：２テスラ
【図３】
2007018243.tif 000002
【図１】
2007018243.tif 000003
【図２】
2007018243.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成18年11月17日(2006.11.17)
【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】請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】請求の範囲
【請求項１】  不純物を含む導電性液体を貯える容器と、前記導電性液体中に当該導電性液体を循環させる下向き若しくは上向きの電磁力を発生させる電磁力発生装置と、前記電磁力によって生じる前記導電性液体中の圧力差により低圧部分に集められた不純物を排出する排出装置と、前記容器内の前記導電性液体の循環流の中に前記導電性液体が透過可能な強磁性体部材を配置すると共に、前記容器の外側に前記強磁性体部材に磁場を与える磁気力発生装置とを備え、前記電磁力によって前記導電性液体と一緒に循環される金属性不純物を磁気力によって前記強磁性体部材に付着させるものであることを特徴とする純化装置。
【請求項２】  前記電磁力発生装置は下向きの電磁力を発生させることを特徴とする請求項１記載の純化装置。
【請求項３】（削除）
【請求項４】  前記強磁性体部材は、前記導電性液体の循環流の流れ方向が上向きから下向きに転回される付近に設置されているものである請求項１記載の純化装置。
【請求項５】  前記電磁力発生装置は三相交流コイルであり、前記容器の周りに配置されて下向き若しくは上向きの移動磁界を前記導電性液体中に形成するものである請求項１記載の純化装置。
【請求項６】  前記容器の外部でかつ前記導電性液体の液面の近傍に前記容器を冷却する冷却器が備えられると共に下部に誘導加熱コイルなどの加熱器が備えられ、温度調整が可能である請求項１記載の純化装置。
【請求項７】  容器内の導電性液体に下向き若しくは上向きの電磁力を与えて循環させると共に、前記電磁力によって前記導電性液体中に圧力差を発生させ、当該圧力差によって前記導電性液体中の不純物を低圧部分に集めて排出する一方、前記導電性液体中の該導電性液体の流動が起こる位置に強磁性体部材を配置し、前記強磁性体部材に直流磁束を流して磁場勾配を前記強磁性体部材の周りに形成し、前記電磁力によって前記導電性液体と一緒に循環される金属性不純物を付着させて除去することを特徴とする導電性液体の純化方法。
【請求項８】  前記電磁力は下向きの電磁力であることを特徴とする請求項７記載の純化方法。
【請求項９】（削除）
【国際調査報告】
2007018243.tif 000005
2007018243.tif 000006
2007018243.tif 000007
2007018243.tif 000008