JPH10104196A - アルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯中へのナトリウム供給方法及び当該溶湯中からのナトリウム除去方法並びにそれらに用いるナトリウム濃度センサ - Google Patents
アルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯中へのナトリウム供給方法及び当該溶湯中からのナトリウム除去方法並びにそれらに用いるナトリウム濃度センサInfo
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- JPH10104196A JPH10104196A JP8255972A JP25597296A JPH10104196A JP H10104196 A JPH10104196 A JP H10104196A JP 8255972 A JP8255972 A JP 8255972A JP 25597296 A JP25597296 A JP 25597296A JP H10104196 A JPH10104196 A JP H10104196A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯中
のナトリウム濃度を測定しながら、溶湯中にナトリウム
を供給し、あるいは溶湯中からナトリウムを除去するこ
とができるようにする。 【解決手段】 溶湯中に含まれるナトリウムの濃度を測
定するためのセンサ１０であって、互いに電気的に接続
された２つの電極１１、１２を有し、一方の電極１１
を、ナトリウム濃度を測定しようとする溶湯１中に差し
込み、他方の電極１２を、固体電解質管１３内に収容さ
れた既知量のナトリウムを含む溶融塩１４中に差し込
み、固体電解質管１３をその大部分が溶湯１中に沈んだ
状態として、溶湯１と、固体電解質管１３内の溶融塩１
４とのナトリウム濃度の差に基づいて両電極１１、１２
間に生じた電位差を検出することにより、当該電位差の
値に対応した溶湯１中のナトリウム濃度を測定するよう
にしたナトリウム濃度センサ。
のナトリウム濃度を測定しながら、溶湯中にナトリウム
を供給し、あるいは溶湯中からナトリウムを除去するこ
とができるようにする。 【解決手段】 溶湯中に含まれるナトリウムの濃度を測
定するためのセンサ１０であって、互いに電気的に接続
された２つの電極１１、１２を有し、一方の電極１１
を、ナトリウム濃度を測定しようとする溶湯１中に差し
込み、他方の電極１２を、固体電解質管１３内に収容さ
れた既知量のナトリウムを含む溶融塩１４中に差し込
み、固体電解質管１３をその大部分が溶湯１中に沈んだ
状態として、溶湯１と、固体電解質管１３内の溶融塩１
４とのナトリウム濃度の差に基づいて両電極１１、１２
間に生じた電位差を検出することにより、当該電位差の
値に対応した溶湯１中のナトリウム濃度を測定するよう
にしたナトリウム濃度センサ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム又は
アルミニウム合金の溶湯中へのナトリウム供給方法及び
当該溶湯中からのナトリウム除去方法並びにそれらに用
いるナトリウム濃度センサに関する。
アルミニウム合金の溶湯中へのナトリウム供給方法及び
当該溶湯中からのナトリウム除去方法並びにそれらに用
いるナトリウム濃度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】鋳造用のアルミニウム又はアルミニウム
合金の溶湯中へ微量のナトリウムを加えると、鋳造性や
鋳物の機械的性質が改善されることが知られている。従
来、このような改善効果を得ることを目的として、アル
ミニウム又はアルミニウム合金の溶湯中へナトリウム供
給する方法としては、空気中に直接さらされないように
アルミニウム箔で包まれたナトリウムのタブレットを、
溶湯中に直接投入する方法が一般的であった。
合金の溶湯中へ微量のナトリウムを加えると、鋳造性や
鋳物の機械的性質が改善されることが知られている。従
来、このような改善効果を得ることを目的として、アル
ミニウム又はアルミニウム合金の溶湯中へナトリウム供
給する方法としては、空気中に直接さらされないように
アルミニウム箔で包まれたナトリウムのタブレットを、
溶湯中に直接投入する方法が一般的であった。
【０００３】また、欧州特許出願９６２００９５８.７
号（公開番号：０ ６８８８８１ Ａ１）には、一方の電
極を溶湯中に浸し、他方の電極を、ナトリウムイオン導
電性の固体電解質によって溶湯から隔てられた溶融ナト
リウム又は溶融ナトリウム化合物中に浸し、両電極間に
直流電流を供給することにより、アルミニウム又はアル
ミニウム合金の溶湯中にナトリウムを微量添加する方法
が開示されている。
号（公開番号：０ ６８８８８１ Ａ１）には、一方の電
極を溶湯中に浸し、他方の電極を、ナトリウムイオン導
電性の固体電解質によって溶湯から隔てられた溶融ナト
リウム又は溶融ナトリウム化合物中に浸し、両電極間に
直流電流を供給することにより、アルミニウム又はアル
ミニウム合金の溶湯中にナトリウムを微量添加する方法
が開示されている。
【０００４】一方、アルミニウムの精製において、アル
ミニウムから除去される代表的な不純物として、ナトリ
ウムが挙げられる。このような不純物ナトリウムを除去
する方法として、従来、ナトリウムイオン導電性の固体
電解質を用いた電気化学的方法が知られている。すなわ
ち、陽極をナトリウムを除去しようとするアルミニウム
溶湯中に配し、陰極を前記アルミニウム溶湯と固体電解
質で隔てられた溶融ナトリウム又は溶融ナトリウム合金
中に配し、両極間に直流電圧を供給する。これにより、
アルミニウム溶湯中のナトリウムは、ナトリウムイオン
となって固体電解質を透過し、陰極側の溶融ナトリウム
又は溶融ナトリウム合金中に入る。
ミニウムから除去される代表的な不純物として、ナトリ
ウムが挙げられる。このような不純物ナトリウムを除去
する方法として、従来、ナトリウムイオン導電性の固体
電解質を用いた電気化学的方法が知られている。すなわ
ち、陽極をナトリウムを除去しようとするアルミニウム
溶湯中に配し、陰極を前記アルミニウム溶湯と固体電解
質で隔てられた溶融ナトリウム又は溶融ナトリウム合金
中に配し、両極間に直流電圧を供給する。これにより、
アルミニウム溶湯中のナトリウムは、ナトリウムイオン
となって固体電解質を透過し、陰極側の溶融ナトリウム
又は溶融ナトリウム合金中に入る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ナトリウム
の微量供給により所望の改善効果を得るとともに、ナト
リウムが供給された溶湯を用いて鋳造された鋳物の品質
を安定させるためには、溶湯中にナトリウムを供給して
いる間、溶湯中のナトリウム濃度を厳密に管理して、所
定のナトリウム濃度が得られるようにナトリウム供給量
を制御する必要がある。
の微量供給により所望の改善効果を得るとともに、ナト
リウムが供給された溶湯を用いて鋳造された鋳物の品質
を安定させるためには、溶湯中にナトリウムを供給して
いる間、溶湯中のナトリウム濃度を厳密に管理して、所
定のナトリウム濃度が得られるようにナトリウム供給量
を制御する必要がある。
【０００６】上記のような従来のナトリウム供給方法に
おいて、ナトリウムの供給中に溶湯中のナトリウム濃度
を測定しようとするときは、ナトリウム供給の途中で溶
湯の一部を抜き取り、それを直ちに分析して濃度を求め
るという作業を行い、この作業をナトリウム濃度が所定
の範囲内に達したことを確認するまで繰り返していた
が、このような方法は大変な手間がかかる上、高価な分
析装置も必要となる。
おいて、ナトリウムの供給中に溶湯中のナトリウム濃度
を測定しようとするときは、ナトリウム供給の途中で溶
湯の一部を抜き取り、それを直ちに分析して濃度を求め
るという作業を行い、この作業をナトリウム濃度が所定
の範囲内に達したことを確認するまで繰り返していた
が、このような方法は大変な手間がかかる上、高価な分
析装置も必要となる。
【０００７】また、上記従来のナトリウム除去方法にお
いては、ナトリウム除去の進行状況、すなわち溶湯中に
存在するナトリウムの濃度を確認しながらナトリウムの
除去を行うことは知られていない。上述のように、アル
ミニウム又はアルミニウム合金に含まれるナトリウム
は、常にそれらにとって不利に作用するわけではなく、
微量のナトリウムの存在は、鋳造性や機械的性質を改善
する効果がある。このような改善効果を得ようとする場
合、溶湯中からのナトリウムの除去は、ナトリウムをす
べて除去するのではなく、溶湯中のナトリウム濃度を厳
密に管理しながら、改善に必要な所定濃度のナトリウム
が残存するように実施する必要がある。
いては、ナトリウム除去の進行状況、すなわち溶湯中に
存在するナトリウムの濃度を確認しながらナトリウムの
除去を行うことは知られていない。上述のように、アル
ミニウム又はアルミニウム合金に含まれるナトリウム
は、常にそれらにとって不利に作用するわけではなく、
微量のナトリウムの存在は、鋳造性や機械的性質を改善
する効果がある。このような改善効果を得ようとする場
合、溶湯中からのナトリウムの除去は、ナトリウムをす
べて除去するのではなく、溶湯中のナトリウム濃度を厳
密に管理しながら、改善に必要な所定濃度のナトリウム
が残存するように実施する必要がある。
【０００８】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、アルミニウム又はアルミニウム合金の溶
湯中のナトリウム濃度を測定しながら、溶湯中にナトリ
ウムを供給し、あるいは溶湯中からナトリウムを除去す
ることができ、溶湯中のナトリウム濃度を容易かつ正確
に所定の値に調整できるようにした方法と、その方法に
用いられるナトリウム濃度センサを提供することを目的
とする。
たものであり、アルミニウム又はアルミニウム合金の溶
湯中のナトリウム濃度を測定しながら、溶湯中にナトリ
ウムを供給し、あるいは溶湯中からナトリウムを除去す
ることができ、溶湯中のナトリウム濃度を容易かつ正確
に所定の値に調整できるようにした方法と、その方法に
用いられるナトリウム濃度センサを提供することを目的
とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、アルミ
ニウム又はアルミニウム合金の溶湯中に含まれるナトリ
ウムの濃度を測定するためのセンサであって、互いに電
気的に接続された２つの電極を有し、一方の電極を、ナ
トリウム濃度を測定しようとする溶湯中に差し込み、他
方の電極を、固体電解質管内に収容された既知量のナト
リウムを含む溶融塩中に差し込み、前記固体電解質管を
その大部分がナトリウム濃度を測定しようとする溶湯中
に沈んだ状態として、ナトリウム濃度を測定しようとす
る溶湯と、固体電解質管内の溶融塩とのナトリウム濃度
の差に基づいて両電極間に生じた電位差を検出すること
により、当該電位差の値に対応した溶湯中のナトリウム
濃度を測定するようにしたことを特徴とするナトリウム
濃度センサ、が提供される。
ニウム又はアルミニウム合金の溶湯中に含まれるナトリ
ウムの濃度を測定するためのセンサであって、互いに電
気的に接続された２つの電極を有し、一方の電極を、ナ
トリウム濃度を測定しようとする溶湯中に差し込み、他
方の電極を、固体電解質管内に収容された既知量のナト
リウムを含む溶融塩中に差し込み、前記固体電解質管を
その大部分がナトリウム濃度を測定しようとする溶湯中
に沈んだ状態として、ナトリウム濃度を測定しようとす
る溶湯と、固体電解質管内の溶融塩とのナトリウム濃度
の差に基づいて両電極間に生じた電位差を検出すること
により、当該電位差の値に対応した溶湯中のナトリウム
濃度を測定するようにしたことを特徴とするナトリウム
濃度センサ、が提供される。
【００１０】また、本発明によれば、アルミニウム又は
アルミニウム合金の溶湯中へナトリウムを供給する方法
であって、直流電源を介して互いに電気的に接続された
陰極と陽極とを有し、陰極をナトリウムが供給されるア
ルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯中に差し込み、
陽極を固体電解質管に収容された金属ナトリウム又はナ
トリウム化合物の溶融塩中に差し込み、前記固体電解質
管をその大部分がナトリウムが供給される溶湯中に沈ん
だ状態として、陰極と陽極との間に直流電圧を供給する
ことにより、溶湯中にナトリウムを供給するようにした
ナトリウム供給装置と、互いに電気的に接続された２つ
の電極を有し、一方の電極をナトリウム濃度を測定しよ
うとする溶湯中に差し込み、他方の電極を固体電解質管
内に収容された既知量のナトリウムを含む溶融塩中に差
し込み、前記固体電解質管をその大部分がナトリウム濃
度を測定しようとする溶湯中に沈んだ状態として、ナト
リウム濃度を測定しようとする溶湯と、固体電解質管内
の溶融塩とのナトリウム濃度の差に基づいて両電極間に
生じた電位差を検出することにより、当該電位差の値に
対応した溶湯中のナトリウム濃度を測定するようにした
ナトリウム濃度センサとを用い、当該ナトリウム濃度セ
ンサにてナトリウムが供給される溶湯中のナトリウム濃
度を測定しながら、前記ナトリウム供給装置にて溶湯中
へのナトリウムの供給を行うことを特徴とするアルミニ
ウム又はアルミニウム合金の溶湯中へのナトリウム供給
方法、が提供される。
アルミニウム合金の溶湯中へナトリウムを供給する方法
であって、直流電源を介して互いに電気的に接続された
陰極と陽極とを有し、陰極をナトリウムが供給されるア
ルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯中に差し込み、
陽極を固体電解質管に収容された金属ナトリウム又はナ
トリウム化合物の溶融塩中に差し込み、前記固体電解質
管をその大部分がナトリウムが供給される溶湯中に沈ん
だ状態として、陰極と陽極との間に直流電圧を供給する
ことにより、溶湯中にナトリウムを供給するようにした
ナトリウム供給装置と、互いに電気的に接続された２つ
の電極を有し、一方の電極をナトリウム濃度を測定しよ
うとする溶湯中に差し込み、他方の電極を固体電解質管
内に収容された既知量のナトリウムを含む溶融塩中に差
し込み、前記固体電解質管をその大部分がナトリウム濃
度を測定しようとする溶湯中に沈んだ状態として、ナト
リウム濃度を測定しようとする溶湯と、固体電解質管内
の溶融塩とのナトリウム濃度の差に基づいて両電極間に
生じた電位差を検出することにより、当該電位差の値に
対応した溶湯中のナトリウム濃度を測定するようにした
ナトリウム濃度センサとを用い、当該ナトリウム濃度セ
ンサにてナトリウムが供給される溶湯中のナトリウム濃
度を測定しながら、前記ナトリウム供給装置にて溶湯中
へのナトリウムの供給を行うことを特徴とするアルミニ
ウム又はアルミニウム合金の溶湯中へのナトリウム供給
方法、が提供される。
【００１１】更に、本発明によれば、アルミニウム又は
アルミニウム合金の溶湯中からナトリウムを除去する方
法であって、直流電源を介して互いに電気的に接続され
た陽極と陰極とを有し、陽極をナトリウムを除去しよう
とするアルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯中に差
し込み、陰極を固体電解質管に収容された金属ナトリウ
ム又はナトリウム化合物の溶融塩中に差し込み、前記固
体電解質管をその大部分がナトリウムを除去しようとす
る溶湯中に沈んだ状態として、陽極と陰極との間に直流
電圧を供給することにより、溶湯中からナトリウムを除
去するようにしたナトリウム除去装置と、互いに電気的
に接続された２つの電極を有し、一方の電極をナトリウ
ム濃度を測定しようとする溶湯中に差し込み、他方の電
極を固体電解質管内に収容された既知量のナトリウムを
含む溶融塩中に差し込み、前記固体電解質管をその大部
分がナトリウム濃度を測定しようとする溶湯中に沈んだ
状態として、ナトリウム濃度を測定しようとする溶湯
と、固体電解質管内の溶融塩とのナトリウム濃度の差に
基づいて両電極間に生じた電位差を検出することによ
り、当該電位差の値に対応した溶湯中のナトリウム濃度
を測定するようにしたナトリウム濃度センサとを用い、
当該ナトリウム濃度センサにてナトリウムを除去しよう
とする溶湯中のナトリウム濃度を測定しながら、前記ナ
トリウム除去装置にて溶湯中からナトリウムの除去を行
うことを特徴とするアルミニウム又はアルミニウム合金
の溶湯中からのナトリウム除去方法、が提供される。
アルミニウム合金の溶湯中からナトリウムを除去する方
法であって、直流電源を介して互いに電気的に接続され
た陽極と陰極とを有し、陽極をナトリウムを除去しよう
とするアルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯中に差
し込み、陰極を固体電解質管に収容された金属ナトリウ
ム又はナトリウム化合物の溶融塩中に差し込み、前記固
体電解質管をその大部分がナトリウムを除去しようとす
る溶湯中に沈んだ状態として、陽極と陰極との間に直流
電圧を供給することにより、溶湯中からナトリウムを除
去するようにしたナトリウム除去装置と、互いに電気的
に接続された２つの電極を有し、一方の電極をナトリウ
ム濃度を測定しようとする溶湯中に差し込み、他方の電
極を固体電解質管内に収容された既知量のナトリウムを
含む溶融塩中に差し込み、前記固体電解質管をその大部
分がナトリウム濃度を測定しようとする溶湯中に沈んだ
状態として、ナトリウム濃度を測定しようとする溶湯
と、固体電解質管内の溶融塩とのナトリウム濃度の差に
基づいて両電極間に生じた電位差を検出することによ
り、当該電位差の値に対応した溶湯中のナトリウム濃度
を測定するようにしたナトリウム濃度センサとを用い、
当該ナトリウム濃度センサにてナトリウムを除去しよう
とする溶湯中のナトリウム濃度を測定しながら、前記ナ
トリウム除去装置にて溶湯中からナトリウムの除去を行
うことを特徴とするアルミニウム又はアルミニウム合金
の溶湯中からのナトリウム除去方法、が提供される。
【００１２】
【発明の実施の形態】まず、本発明に係るナトリウム濃
度センサについて、図面に基づいて説明する。図１は、
本発明に係るナトリウム濃度センサを、溶湯を満たした
容器にセットした状態を示す断面説明図である。本発明
のナトリウム濃度センサ１０は、２つの電極１１、１２
を有する。一方の電極１１は、ナトリウム濃度を測定し
ようとするアルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯１
中に差し込まれる。他方の電極１２は、ナトリウムイオ
ン導電性の固体電解質からなる固体電解質管１３に収容
された既知量のナトリウムを含む溶融塩１４中に差し込
まれる。
度センサについて、図面に基づいて説明する。図１は、
本発明に係るナトリウム濃度センサを、溶湯を満たした
容器にセットした状態を示す断面説明図である。本発明
のナトリウム濃度センサ１０は、２つの電極１１、１２
を有する。一方の電極１１は、ナトリウム濃度を測定し
ようとするアルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯１
中に差し込まれる。他方の電極１２は、ナトリウムイオ
ン導電性の固体電解質からなる固体電解質管１３に収容
された既知量のナトリウムを含む溶融塩１４中に差し込
まれる。
【００１３】これら２つの電極１１、１２は、電流計１
５及び抵抗１６が接続された電線１８を介して互いに電
気的に接続されている。また、電線１８には、電圧計１
７が抵抗１６と並列に接続されている。既知量のナトリ
ウムを含む溶融塩１４と電極１２とが収容された固体電
解質管１３は、容器２に満たされた前記ナトリウム濃度
を測定しようとする溶湯１中に、その大部分が沈んだ状
態とされる。
５及び抵抗１６が接続された電線１８を介して互いに電
気的に接続されている。また、電線１８には、電圧計１
７が抵抗１６と並列に接続されている。既知量のナトリ
ウムを含む溶融塩１４と電極１２とが収容された固体電
解質管１３は、容器２に満たされた前記ナトリウム濃度
を測定しようとする溶湯１中に、その大部分が沈んだ状
態とされる。
【００１４】このような状態とすると、ナトリウム濃度
を測定しようとする溶湯１と、固体電解質管１３内の溶
融塩１４とのナトリウム濃度の差に基づいて両電極１
１、１２間に電位差が生じる。予めその電位差の値に対
応したナトリウム濃度を求めておけば、生じた電位差を
検出することにより、当該電位差の値に対応した溶湯１
中のナトリウム濃度を測定することができる。
を測定しようとする溶湯１と、固体電解質管１３内の溶
融塩１４とのナトリウム濃度の差に基づいて両電極１
１、１２間に電位差が生じる。予めその電位差の値に対
応したナトリウム濃度を求めておけば、生じた電位差を
検出することにより、当該電位差の値に対応した溶湯１
中のナトリウム濃度を測定することができる。
【００１５】次に、本発明のナトリウム供給方法につい
て、図面に基づいて説明する。図２は、本発明に係るナ
トリウム供給方法の一例を示す断面説明図である。本発
明のナトリウム供給方法は、ナトリウム供給装置２０と
ナトリウム濃度センサ１０を用いてなされる。このう
ち、ナトリウム濃度センサ１０については、先に説明し
たものと同様であるので、説明を省略する。
て、図面に基づいて説明する。図２は、本発明に係るナ
トリウム供給方法の一例を示す断面説明図である。本発
明のナトリウム供給方法は、ナトリウム供給装置２０と
ナトリウム濃度センサ１０を用いてなされる。このう
ち、ナトリウム濃度センサ１０については、先に説明し
たものと同様であるので、説明を省略する。
【００１６】本発明において用いられるナトリウム供給
装置２０は、陰極２１と陽極２２とを有する。陰極２１
は、ナトリウムが供給されるアルミニウム又はアルミニ
ウム合金の溶湯１中に差し込まれる。陽極２２は、ナト
リウムイオン導電性の固体電解質からなる固体電解質管
２３に収容された金属ナトリウム又はＮａＯＨ等のナト
リウム化合物の溶融塩２４中に差し込まれる。
装置２０は、陰極２１と陽極２２とを有する。陰極２１
は、ナトリウムが供給されるアルミニウム又はアルミニ
ウム合金の溶湯１中に差し込まれる。陽極２２は、ナト
リウムイオン導電性の固体電解質からなる固体電解質管
２３に収容された金属ナトリウム又はＮａＯＨ等のナト
リウム化合物の溶融塩２４中に差し込まれる。
【００１７】陰極２１と陽極２２とは、直流電源２６及
び電流計２５が接続された電線２８を介して互いに電気
的に接続されている。また、電線２８には、電圧計２７
が直流電源２６と並列に接続されている。金属ナトリウ
ム又はナトリウム化合物の溶融塩２４と陽極２２とが収
容された固体電解質管２３は、その大部分が容器２に満
たされたアルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯１中
に沈んだ状態とされる。
び電流計２５が接続された電線２８を介して互いに電気
的に接続されている。また、電線２８には、電圧計２７
が直流電源２６と並列に接続されている。金属ナトリウ
ム又はナトリウム化合物の溶融塩２４と陽極２２とが収
容された固体電解質管２３は、その大部分が容器２に満
たされたアルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯１中
に沈んだ状態とされる。
【００１８】このような状態で、陰極２１と陽極２２と
の間に直流電圧を供給すると、固体電解質管２３内の金
属ナトリウム又はナトリウム化合物の溶融塩２４から、
ナトリウムがナトリウムイオンＮａ+となって固体電解
質管２３を透過して陰極２１側に引き寄せられ、そこで
陰極２１からの電子ｅ-と反応して中性の金属ナトリウ
ムとなり溶湯１中に溶け込む。
の間に直流電圧を供給すると、固体電解質管２３内の金
属ナトリウム又はナトリウム化合物の溶融塩２４から、
ナトリウムがナトリウムイオンＮａ+となって固体電解
質管２３を透過して陰極２１側に引き寄せられ、そこで
陰極２１からの電子ｅ-と反応して中性の金属ナトリウ
ムとなり溶湯１中に溶け込む。
【００１９】本発明のナトリウム供給方法は、このよう
なナトリウム供給装置２０と先述のナトリウム濃度セン
サ１０とを用いてアルミニウム又はアルミニウム合金の
溶湯１中へのナトリウムの供給を行うもので、前記ナト
リウム濃度センサ１０にて溶湯１中のナトリウム濃度を
測定し確認しながら、前記ナトリウム供給装置２０にて
溶湯１中のナトリウム濃度が所定値になるまでナトリウ
ムの供給を行う。
なナトリウム供給装置２０と先述のナトリウム濃度セン
サ１０とを用いてアルミニウム又はアルミニウム合金の
溶湯１中へのナトリウムの供給を行うもので、前記ナト
リウム濃度センサ１０にて溶湯１中のナトリウム濃度を
測定し確認しながら、前記ナトリウム供給装置２０にて
溶湯１中のナトリウム濃度が所定値になるまでナトリウ
ムの供給を行う。
【００２０】本発明のナトリウム供給方法では、ナトリ
ウムの供給中、溶湯１中のナトリウムの濃度をその場で
リアルタイムで測定できるので、その測定結果を直ちに
ナトリウム供給の制御に反映させ、ナトリウム濃度を正
確かつ容易に調整することができる。また、溶湯１中へ
のナトリウムの供給は、電気化学的方法により実施さ
れ、供給電圧を制御することにより行われるので、ナト
リウム供給の制御性が良い。
ウムの供給中、溶湯１中のナトリウムの濃度をその場で
リアルタイムで測定できるので、その測定結果を直ちに
ナトリウム供給の制御に反映させ、ナトリウム濃度を正
確かつ容易に調整することができる。また、溶湯１中へ
のナトリウムの供給は、電気化学的方法により実施さ
れ、供給電圧を制御することにより行われるので、ナト
リウム供給の制御性が良い。
【００２１】次に、本発明のナトリウム除去方法につい
て、図面に基づいて説明する。図３は、本発明に係るナ
トリウム除去方法の一例を示す断面説明図である。本発
明のナトリウム除去方法は、ナトリウム除去装置３０と
ナトリウム濃度センサ１０を用いてなされる。このう
ち、ナトリウム濃度センサ１０については、先に説明し
たものと同様であるので、説明を省略する。
て、図面に基づいて説明する。図３は、本発明に係るナ
トリウム除去方法の一例を示す断面説明図である。本発
明のナトリウム除去方法は、ナトリウム除去装置３０と
ナトリウム濃度センサ１０を用いてなされる。このう
ち、ナトリウム濃度センサ１０については、先に説明し
たものと同様であるので、説明を省略する。
【００２２】本発明において用いられるナトリウム除去
装置３０は、陽極３１と陰極３２とを有する。陽極３１
は、ナトリウムを除去しようとするアルミニウム又はア
ルミニウム合金の溶湯１中に差し込まれる。陰極３２
は、ナトリウムイオン導電性の固体電解質からなる固体
電解質管３３に収容された金属ナトリウム又はＮａＯＨ
等のナトリウム化合物の溶融塩３４中に差し込まれる。
装置３０は、陽極３１と陰極３２とを有する。陽極３１
は、ナトリウムを除去しようとするアルミニウム又はア
ルミニウム合金の溶湯１中に差し込まれる。陰極３２
は、ナトリウムイオン導電性の固体電解質からなる固体
電解質管３３に収容された金属ナトリウム又はＮａＯＨ
等のナトリウム化合物の溶融塩３４中に差し込まれる。
【００２３】陽極３１と陰極３２とは、直流電源３６及
び電流計３５が接続された電線３８を介して互いに電気
的に接続されている。また、電線３８には、電圧計３７
が直流電源３６と並列に接続されている。金属ナトリウ
ム又はナトリウム化合物の溶融塩３４と陰極３２とが収
容された固体電解質管３３は、その大部分が容器２に満
たされたアルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯１中
に沈んだ状態とされる。
び電流計３５が接続された電線３８を介して互いに電気
的に接続されている。また、電線３８には、電圧計３７
が直流電源３６と並列に接続されている。金属ナトリウ
ム又はナトリウム化合物の溶融塩３４と陰極３２とが収
容された固体電解質管３３は、その大部分が容器２に満
たされたアルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯１中
に沈んだ状態とされる。
【００２４】このような状態で、陽極３２と陰極３１と
の間に直流電圧を供給すると、溶湯１中に含まれるナト
リウムがナトリウムイオンＮａ+となって固体電解質管
３３を透過して固体電解質管３３内の陰極３１側に引き
寄せられ、そこで陰極３１からの電子ｅ-と反応して中
性の金属ナトリウムとなり固体電解質管３３内の金属ナ
トリウム又はナトリウム化合物の溶融塩３４中に溶け込
む。
の間に直流電圧を供給すると、溶湯１中に含まれるナト
リウムがナトリウムイオンＮａ+となって固体電解質管
３３を透過して固体電解質管３３内の陰極３１側に引き
寄せられ、そこで陰極３１からの電子ｅ-と反応して中
性の金属ナトリウムとなり固体電解質管３３内の金属ナ
トリウム又はナトリウム化合物の溶融塩３４中に溶け込
む。
【００２５】本発明のナトリウム除去方法は、このよう
なナトリウム除去装置３０と先述のナトリウム濃度セン
サ１０とを用いてアルミニウム又はアルミニウム合金の
溶湯１中からナトリウムの除去を行うもので、前記ナト
リウム濃度センサ１０にて溶湯１中のナトリウム濃度を
測定し確認しながら、前記ナトリウム除去装置３０にて
溶湯１中のナトリウム濃度が所定値になるまでナトリウ
ムの除去を行う。
なナトリウム除去装置３０と先述のナトリウム濃度セン
サ１０とを用いてアルミニウム又はアルミニウム合金の
溶湯１中からナトリウムの除去を行うもので、前記ナト
リウム濃度センサ１０にて溶湯１中のナトリウム濃度を
測定し確認しながら、前記ナトリウム除去装置３０にて
溶湯１中のナトリウム濃度が所定値になるまでナトリウ
ムの除去を行う。
【００２６】本発明のナトリウム除去方法では、ナトリ
ウムの除去中、溶湯１中のナトリウムの濃度をその場で
リアルタイムで測定できるので、ナトリウム除去の進行
状況を確認しながらナトリウムの除去を行うことができ
る。また、ナトリウム濃度の測定結果を直ちにナトリウ
ム除去の制御に反映させ、溶湯中に残存させるナトリウ
ム濃度を正確かつ容易に調整することができる。溶湯１
中からのナトリウムの除去は、電気化学的方法により実
施され、供給電圧を制御することにより行われるので、
ナトリウム除去の制御性が良い。
ウムの除去中、溶湯１中のナトリウムの濃度をその場で
リアルタイムで測定できるので、ナトリウム除去の進行
状況を確認しながらナトリウムの除去を行うことができ
る。また、ナトリウム濃度の測定結果を直ちにナトリウ
ム除去の制御に反映させ、溶湯中に残存させるナトリウ
ム濃度を正確かつ容易に調整することができる。溶湯１
中からのナトリウムの除去は、電気化学的方法により実
施され、供給電圧を制御することにより行われるので、
ナトリウム除去の制御性が良い。
【００２７】本発明のナトリウム供給方法においては、
ナトリウム供給装置のナトリウムの供給源として、ま
た、本発明のナトリウム除去方法においては、溶湯中か
ら除去したナトリウムを吸収させるために、それぞれ金
属ナトリウム又はナトリウム化合物が溶融塩として固体
電解質管内に収容して用いられるが、保管や貯蔵、取り
扱いの容易さなどから、金属ナトリウムよりもＮａＯ
Ｈ、Ｎａ2ＣＯ3等のナトリウム化合物を用いるのが好ま
しい。
ナトリウム供給装置のナトリウムの供給源として、ま
た、本発明のナトリウム除去方法においては、溶湯中か
ら除去したナトリウムを吸収させるために、それぞれ金
属ナトリウム又はナトリウム化合物が溶融塩として固体
電解質管内に収容して用いられるが、保管や貯蔵、取り
扱いの容易さなどから、金属ナトリウムよりもＮａＯ
Ｈ、Ｎａ2ＣＯ3等のナトリウム化合物を用いるのが好ま
しい。
【００２８】金属ナトリウムを用いる場合は、固体電解
質管を密封して、金属ナトリウムを空気から遮断する等
の酸化を防ぐための措置が必要となる。ＮａＯＨ、Ｎａ
2ＣＯ3は、ナトリウム供給時に、Ｈ2Ｏ、Ｏ2、ＣＯ2等
の分解ガスを発生するが、大気中で安定な化合物である
ため取扱い上安全である。また、本発明のナトリウム濃
度センサに用いられる、既知量のナトリウムを含む溶融
塩には、既知量のナトリウムを含むアルミニウム又はア
ルミニウム合金の溶湯を用いるのが好ましい。
質管を密封して、金属ナトリウムを空気から遮断する等
の酸化を防ぐための措置が必要となる。ＮａＯＨ、Ｎａ
2ＣＯ3は、ナトリウム供給時に、Ｈ2Ｏ、Ｏ2、ＣＯ2等
の分解ガスを発生するが、大気中で安定な化合物である
ため取扱い上安全である。また、本発明のナトリウム濃
度センサに用いられる、既知量のナトリウムを含む溶融
塩には、既知量のナトリウムを含むアルミニウム又はア
ルミニウム合金の溶湯を用いるのが好ましい。
【００２９】本発明において、ナトリウム供給装置、ナ
トリウム除去装置及びナトリウム濃度センサに用いられ
る固体電解質管はβ−アルミナ質の焼結体で形成され
る。本発明でいうβ−アルミナ質の焼結体は、酸化ナト
リウム、酸化リチウム及び／又は酸化マグネシウムと、
酸化アルミニウムからなっており、各成分量としては、
酸化物組成に換算して酸化ナトリウム８〜１０重量％、
酸化マグネシウム３〜６重量％及び／又は酸化リチウム
０．１〜２重量％の範囲にあることが好ましい。
トリウム除去装置及びナトリウム濃度センサに用いられ
る固体電解質管はβ−アルミナ質の焼結体で形成され
る。本発明でいうβ−アルミナ質の焼結体は、酸化ナト
リウム、酸化リチウム及び／又は酸化マグネシウムと、
酸化アルミニウムからなっており、各成分量としては、
酸化物組成に換算して酸化ナトリウム８〜１０重量％、
酸化マグネシウム３〜６重量％及び／又は酸化リチウム
０．１〜２重量％の範囲にあることが好ましい。
【００３０】結晶相としては、主にβ”−アルミナ相か
らなり、β−アルミナ、アルミン酸ナトリウムを含むこ
とがある。焼結体の嵩密度としては３ｇ／ｃｍ3以上で
あることが好ましく、耐久性を考慮すると３．２ｇ／ｃ
ｍ3以上であることが好ましい。焼結体の構成粒子の平
均粒子径としては５μｍ以下であることが好ましく、２
μｍ以下であると更に好ましい。
らなり、β−アルミナ、アルミン酸ナトリウムを含むこ
とがある。焼結体の嵩密度としては３ｇ／ｃｍ3以上で
あることが好ましく、耐久性を考慮すると３．２ｇ／ｃ
ｍ3以上であることが好ましい。焼結体の構成粒子の平
均粒子径としては５μｍ以下であることが好ましく、２
μｍ以下であると更に好ましい。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のナトリウ
ム濃度センサは、アルミニウム又はアルミニウム合金の
溶湯中に含まれるナトリウムの濃度を、その場で容易に
測定することができる。
ム濃度センサは、アルミニウム又はアルミニウム合金の
溶湯中に含まれるナトリウムの濃度を、その場で容易に
測定することができる。
【００３２】また、本発明のナトリウム供給方法では、
アルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯中のナトリウ
ム濃度を、その場でリアルタイムで測定しながら、溶湯
中へのナトリウムの供給を行える。したがって、その測
定結果を直ちにナトリウム供給の制御に反映させ、ナト
リウム濃度を正確かつ容易に調整することができる。そ
して、溶湯中へのナトリウムの供給は、電気化学的方法
により実施され、供給電圧を制御することにより行われ
るので、ナトリウム供給の制御がしやすい。
アルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯中のナトリウ
ム濃度を、その場でリアルタイムで測定しながら、溶湯
中へのナトリウムの供給を行える。したがって、その測
定結果を直ちにナトリウム供給の制御に反映させ、ナト
リウム濃度を正確かつ容易に調整することができる。そ
して、溶湯中へのナトリウムの供給は、電気化学的方法
により実施され、供給電圧を制御することにより行われ
るので、ナトリウム供給の制御がしやすい。
【００３３】更に、本発明のナトリウム除去方法では、
アルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯中のナトリウ
ム濃度を、その場でリアルタイムで測定しながら、溶湯
中からナトリウムを除去できる。したがって、ナトリウ
ム除去の進行状況を確認しながら、ナトリウム除去作業
ができ、また、ナトリウム濃度の測定結果を直ちにナト
リウム除去の制御に反映させ、溶湯中に残存するナトリ
ウムの濃度を容易に所定の値に調整することができる。
そして、溶湯中からのナトリウムの除去は、電気化学的
方法により実施され、供給電圧を制御することにより行
われるので、ナトリウム除去の制御がしやすい。
アルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯中のナトリウ
ム濃度を、その場でリアルタイムで測定しながら、溶湯
中からナトリウムを除去できる。したがって、ナトリウ
ム除去の進行状況を確認しながら、ナトリウム除去作業
ができ、また、ナトリウム濃度の測定結果を直ちにナト
リウム除去の制御に反映させ、溶湯中に残存するナトリ
ウムの濃度を容易に所定の値に調整することができる。
そして、溶湯中からのナトリウムの除去は、電気化学的
方法により実施され、供給電圧を制御することにより行
われるので、ナトリウム除去の制御がしやすい。
【図１】本発明に係るナトリウム濃度センサを、溶湯を
満たした容器にセットした状態を示す断面説明図であ
る。
満たした容器にセットした状態を示す断面説明図であ
る。
【図２】本発明に係るナトリウム供給方法の一例を示す
断面説明図である。
断面説明図である。
【図３】本発明に係るナトリウム除去方法の一例を示す
断面説明図である。
断面説明図である。
１…アルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯、２…容
器、１０…ナトリウム濃度センサ、１１…電極、１２…
電極、１３…固体電解質管、１４…既知量のナトリウム
を含む溶融塩、１５…電流計、１６…抵抗、１７…電圧
計、１８…電線、２０…ナトリウム供給装置、２１…陰
極、２２…陽極、２３…固体電解質管、２４…金属ナト
リウム又はナトリウム化合物の溶融塩、２５…電流計、
２６…直流電源、２７…電圧計、２８…電線、３０…ナ
トリウム除去装置、３１…陽極、３２…陰極、３３…固
体電解質管、３４…金属ナトリウム又はナトリウム化合
物の溶融塩、３５…電流計、３６…直流電源、３７…電
圧計、３８…電線
器、１０…ナトリウム濃度センサ、１１…電極、１２…
電極、１３…固体電解質管、１４…既知量のナトリウム
を含む溶融塩、１５…電流計、１６…抵抗、１７…電圧
計、１８…電線、２０…ナトリウム供給装置、２１…陰
極、２２…陽極、２３…固体電解質管、２４…金属ナト
リウム又はナトリウム化合物の溶融塩、２５…電流計、
２６…直流電源、２７…電圧計、２８…電線、３０…ナ
トリウム除去装置、３１…陽極、３２…陰極、３３…固
体電解質管、３４…金属ナトリウム又はナトリウム化合
物の溶融塩、３５…電流計、３６…直流電源、３７…電
圧計、３８…電線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 仁志 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 アルミニウム又はアルミニウム合金の溶
湯中に含まれるナトリウムの濃度を測定するためのセン
サであって、互いに電気的に接続された２つの電極を有
し、一方の電極を、ナトリウム濃度を測定しようとする
溶湯中に差し込み、他方の電極を、固体電解質管内に収
容された既知量のナトリウムを含む溶融塩中に差し込
み、前記固体電解質管をその大部分がナトリウム濃度を
測定しようとする溶湯中に沈んだ状態として、ナトリウ
ム濃度を測定しようとする溶湯と、固体電解質管内の溶
融塩とのナトリウム濃度の差に基づいて両電極間に生じ
た電位差を検出することにより、当該電位差の値に対応
した溶湯中のナトリウム濃度を測定するようにしたこと
を特徴とするナトリウム濃度センサ。 - 【請求項２】 アルミニウム又はアルミニウム合金の溶
湯中へナトリウムを供給する方法であって、 直流電源を介して互いに電気的に接続された陰極と陽極
とを有し、陰極をナトリウムが供給されるアルミニウム
又はアルミニウム合金の溶湯中に差し込み、陽極を固体
電解質管に収容された金属ナトリウム又はナトリウム化
合物の溶融塩中に差し込み、前記固体電解質管をその大
部分がナトリウムが供給される溶湯中に沈んだ状態とし
て、陰極と陽極との間に直流電圧を供給することによ
り、溶湯中にナトリウムを供給するようにしたナトリウ
ム供給装置と、 互いに電気的に接続された２つの電極を有し、一方の電
極をナトリウム濃度を測定しようとする溶湯中に差し込
み、他方の電極を固体電解質管内に収容された既知量の
ナトリウムを含む溶融塩中に差し込み、前記固体電解質
管をその大部分がナトリウム濃度を測定しようとする溶
湯中に沈んだ状態として、ナトリウム濃度を測定しよう
とする溶湯と、固体電解質管内の溶融塩とのナトリウム
濃度の差に基づいて両電極間に生じた電位差を検出する
ことにより、当該電位差の値に対応した溶湯中のナトリ
ウム濃度を測定するようにしたナトリウム濃度センサと
を用い、 当該ナトリウム濃度センサにてナトリウムが供給される
溶湯中のナトリウム濃度を測定しながら、前記ナトリウ
ム供給装置にて溶湯中へのナトリウムの供給を行うこと
を特徴とするアルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯
中へのナトリウム供給方法。 - 【請求項３】 アルミニウム又はアルミニウム合金の溶
湯中からナトリウムを除去する方法であって、 直流電源を介して互いに電気的に接続された陽極と陰極
とを有し、陽極をナトリウムを除去しようとするアルミ
ニウム又はアルミニウム合金の溶湯中に差し込み、陰極
を固体電解質管に収容された金属ナトリウム又はナトリ
ウム化合物の溶融塩中に差し込み、前記固体電解質管を
その大部分がナトリウムを除去しようとする溶湯中に沈
んだ状態として、陽極と陰極との間に直流電圧を供給す
ることにより、溶湯中からナトリウムを除去するように
したナトリウム除去装置と、 互いに電気的に接続された２つの電極を有し、一方の電
極をナトリウム濃度を測定しようとする溶湯中に差し込
み、他方の電極を固体電解質管内に収容された既知量の
ナトリウムを含む溶融塩中に差し込み、前記固体電解質
管をその大部分がナトリウム濃度を測定しようとする溶
湯中に沈んだ状態として、ナトリウム濃度を測定しよう
とする溶湯と、固体電解質管内の溶融塩とのナトリウム
濃度の差に基づいて両電極間に生じた電位差を検出する
ことにより、当該電位差の値に対応した溶湯中のナトリ
ウム濃度を測定するようにしたナトリウム濃度センサと
を用い、 当該ナトリウム濃度センサにてナトリウムを除去しよう
とする溶湯中のナトリウム濃度を測定しながら、前記ナ
トリウム除去装置にて溶湯中からナトリウムの除去を行
うことを特徴とするアルミニウム又はアルミニウム合金
の溶湯中からのナトリウム除去方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8255972A JPH10104196A (ja) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | アルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯中へのナトリウム供給方法及び当該溶湯中からのナトリウム除去方法並びにそれらに用いるナトリウム濃度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8255972A JPH10104196A (ja) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | アルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯中へのナトリウム供給方法及び当該溶湯中からのナトリウム除去方法並びにそれらに用いるナトリウム濃度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10104196A true JPH10104196A (ja) | 1998-04-24 |
Family
ID=17286137
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8255972A Pending JPH10104196A (ja) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | アルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯中へのナトリウム供給方法及び当該溶湯中からのナトリウム除去方法並びにそれらに用いるナトリウム濃度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10104196A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002079772A1 (en) * | 2001-03-28 | 2002-10-10 | Foseco International Limited | Solid electrolyte sensor for monitoring the concentration of an element in a fluid particularly molten metal |
| US20220140356A1 (en) * | 2020-11-02 | 2022-05-05 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Power generation apparatus and power generation method |
-
1996
- 1996-09-27 JP JP8255972A patent/JPH10104196A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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