(57)【要約】【課題】保持される溶湯の温度管理を、省エネルギー化を図りつつ精度良く行うことができる金属溶解炉を提供する。【解決手段】溶解室１０および保持室２０が隔壁２により仕切られており、溶解室１０で被溶解材を加熱して生成される溶湯が、隔壁２に形成された連通部４を介して保持室２０に供給される金属溶解炉１であって、保持室２０は、連通部４に接続された貯湯樋２４を備えており、貯湯樋２４は、溶解室１０から供給された溶湯を、連通部４の少なくとも一部が溶湯内に埋没するように貯留した状態で、保持室２０の下部に流下させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶解室および保持室が隔壁により仕切られており、前記溶解室で被溶解材を加熱して生成される溶湯が、前記隔壁に形成された連通部を介して前記保持室に供給される金属溶解炉であって、
前記保持室は、前記連通部に接続された貯湯樋を備えており、
前記貯湯樋は、前記溶解室から供給された溶湯を、前記連通部の少なくとも一部が溶湯内に埋没するように貯留した状態で、前記保持室の下部に流下させる金属溶解炉。
【請求項２】
前記溶解室および保持室は、各室内を個別に加熱する加熱手段を有する請求項１に記載の金属溶解炉。
【請求項３】
前記貯湯樋は、断面がＵ字状に形成されており、前記連通口に接続された側とは反対側の端部に切欠部を有する請求項１または２に記載の金属溶解炉。
【請求項４】
前記溶解室と連通するように前記溶解室に対して水平方向に隣接配置され、被溶解材を投入可能な予熱室を更に備える請求項１から３のいずれかに記載の金属溶解炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム等の金属材料を溶解する金属溶解炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の金属溶解炉として、例えば、特許文献１に開示された構成が知られている。図７に示すように、この金属溶解炉５０は、被溶解材５１を溶解する溶解室５２と溶湯を貯留する保持室５３とが連通部５４を介して連通している。被溶解材５１は、溶解室５２で溶解用加熱バーナ５５により加熱され、生成された溶湯が連通部５４を介して保持室５３に流れ込むように構成されている。保持室５３には昇温樋５６が設けられており、連通部５４から供給される溶湯が、昇温樋５６を通過する間に保持用加熱バーナ５７により加熱されて昇温される。
【特許文献１】特開２００２−３１０５７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に開示された金属溶解炉５０は、保持用加熱バーナ５７によって、保持室５３の下部に貯留された溶湯だけでなく昇温樋５６を通過する溶湯も加熱されるため、保持室５３における溶湯の加熱効率を高めることが可能である。
【０００４】
ところが、保持室５３における溶湯は、保持用加熱バーナ５７により加熱される以外に、溶解用加熱バーナ５５の燃焼ガスが連通部５４を介して保持室５３に流れ込むことによっても加熱され、しかもこの燃焼ガスの熱エネルギーは、溶解室５２における被溶解材５１の収容量や内部温度、溶解用加熱バーナ５５の燃焼量等によって変動する。このため、保持室５３に貯留された溶湯温度の変動が生じ易く、この点において更に改良の余地があった。
【０００５】
そこで、本発明は、保持される溶湯の温度管理を、省エネルギー化を図りつつ精度良く行うことができる金属溶解炉の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の前記目的は、溶解室および保持室が隔壁により仕切られており、前記溶解室で生成された溶湯が、前記隔壁に形成された連通部を介して前記保持室に供給される金属溶解炉であって、前記保持室は、前記連通部に接続された貯湯樋を備えており、前記貯湯樋は、前記溶解室から供給された溶湯を、前記連通部の少なくとも一部が溶湯内に埋没するように貯留した状態で、前記保持室の下部に流下させる金属溶解炉により達成される。
【０００７】
この金属溶解炉において、前記溶解室および保持室は、各室内を個別に加熱する加熱手段を有することができる。
【０００８】
また、前記貯湯樋は、断面がＵ字状に形成されており、前記連通口に接続された側とは反対側の端部に切欠部を有することができる。
【０００９】
また、前記溶解室と連通するように前記溶解室に対して水平方向に隣接配置され、被溶解材を投入可能な予熱室を更に備えることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の金属溶解炉によれば、保持される溶湯の温度管理を、省エネルギー化を図りつつ精度良く行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る金属溶解炉の断面斜視図である。
【００１２】
図１に示すように、金属溶解炉１は、溶解室１０と保持室２０とが隔壁２で仕切られて構成されており、隔壁２の下部には、溶解室１０と保持室２０とを連通する連通部４が形成されている。
【００１３】
溶解室１０は、アルミニウム地金などの被溶解材を加熱して溶解する溶解バーナ１２を備え、底面が連通部４に向けて下降する傾斜面１０ａとされている。溶解バーナ１２は、被溶解材を加熱する加熱手段として種々のものを使用可能であるが、例えば、一対の蓄熱式ラジアントチューブバーナを備えるリジェネバーナを好ましく使用することができ、一方のバーナの燃焼中に他方のバーナから燃焼ガスを排出する際に、蓄熱体において燃焼ガスの熱回収を行うことができる。また、溶解室１０の内壁面には、開閉可能な作業口１４が設けられており、作業口１４を介して溶解室１０内での作業や点検を行うことができる。
【００１４】
連通部４は、本実施形態においてはスリット状に形成されているが、貫通孔であってもよく、被溶解材が固体のまま保持室２０に流下しない程度の大きさが好ましい。また、連通部４を構成するスリットや貫通孔は、単一のものだけでなく、複数箇所に形成されていてもよい。
【００１５】
保持室２０は、上部に保持バーナ２２を備えており、保持バーナ２２の直下には、連通部４に接続された貯湯樋２４が配置されている。貯湯樋２４は、図２（ａ）に示すようにＵ字状の断面を有し、図２（ｂ）に示すように連通部４に接続された側と反対側の端部に切欠部２４ａが形成されており、連通部４から水平方向に延びるように配置されている。切欠部２４ａは、貯湯樋２４を通過する溶湯の主たる流下部として機能し、切欠部２４ａの下縁Ｌ１が、連通部４の上縁Ｕ１よりも上方位置となるように形成されている。
【００１６】
保持室２０の下部にはタップホール２６が形成されており、保持室２０の下部に貯留された溶湯は、タップ２６ａを取り外して、タップホール２６を介して出湯することができる。保持室２０の内壁面には、開閉可能な作業口２８が設けられており、作業口２８を介して保持室２０内での作業や点検を行うことができる。
【００１７】
また、溶解室１０には、内部同士が段差なく連通するように予熱室３０が接続されており、予熱室３０、溶解室１０および保持室２０は、この順で水平方向に隣接している。予熱室３０の側面には、被溶解材を投入するための開閉可能な材料投入口３２が設けられている。
【００１８】
上記の構成を有する金属溶解炉１によれば、まず予熱室３０の材料投入口３２を介して被溶解材を投入する。本実施形態の予熱室３０は、溶解室１０に対して水平方向に隣接配置されるため、被溶解材の投入に際して被溶解材を高所に持ち上げる必要がなく、材料投入の作業負荷を軽減することができると共に、溶解バーナ１２としてリジェネバーナを使用した場合でも、溶解バーナ１２の燃焼熱を予熱室３０に伝え易くすることができ、熱効率の高い加熱手段を用いて、被溶解材の予熱を効率良く行うことができる。
【００１９】
但し、予熱室３０の配置は必ずしも本実施形態のものに限定されず、従来の予熱タワーのように、溶解室１０の上部に予熱室３０を設けても良い。この場合は、溶解バーナ１２の燃焼ガスが予熱室３０の上部から排出されるように構成し、予熱室３０内の被溶解材を燃焼ガスにより予熱することが好ましい。
【００２０】
予熱室３０で予熱された被溶解材は、新たな被溶解材が投入されるに伴い溶解室１０に移動し、溶解バーナ１２により加熱されて溶解する。こうして溶解室１０で生成された溶湯は、傾斜面１０ａに沿って連通部４に向けて流れ、貯湯樋２４を経て保持室２０の下部に流下する。
【００２１】
貯湯樋２４においては、溶湯を一時的に貯留可能であり、貯湯樋２４内の溶湯は、溶湯温度よりも高温である保持バーナ２２の燃焼炎または燃焼ガスにより、全周から加熱される。この結果、保持室２０における溶湯の加熱を効率良く行うことができ、保持室２０に貯留される溶湯を所望の温度まで容易に昇温することができる。本実施形態においては、貯湯樋２４の先端側に切欠部２４ａが形成されており、溶湯が主として切欠部２４ａから流下することから、貯湯樋２４での溶湯の滞留時間を十分に確保することができ、上記の省エネルギー化の効果を高めることができる。
【００２２】
貯湯樋２４においては、図３に示すように、切欠部２４ａの下縁Ｌ１と同じ高さまで溶湯Ｍが貯留されるため、連通部４の上縁Ｕ１は貯留された溶湯Ｍの液面よりも下方となり、連通部４が溶湯Ｍ内に埋没する。したがって、溶解室１０と保持室２０との間における燃焼ガスの流通が遮断されるので、溶解室１０および保持室２０は、溶解バーナ１２および保持バーナ２２により各室内が個別に加熱される。すなわち、保持室２０に貯留された溶湯の温度は、溶解室１０内の加熱状況に影響されないため、保持室２０内の溶湯の温度管理を精度良く行うことができ、出湯に適した温度に正確に維持することができる。また、溶解室１０における温度管理も精度良く行うことができるので、例えば、被溶解材がアルミと鉄などの複合材である場合に、アルミと鉄とを的確に分離して回収することができる。
【００２３】
図３に示すように、保持室２０の下部に貯留された溶湯Ｍと貯湯樋２４の下面との間には、空間部Ｓが常時形成されることが好ましく、保持バーナ２２の燃焼炎や燃焼ガスは、空間部Ｓを通過することにより貯湯樋２４に貯留された溶湯Ｍを全周から加熱し、保持温度に近い温度まで効率良く昇温することができる。貯湯樋２４から流下して保持室２０に貯留される溶湯は、排出口（図示せず）を介して外部に排出される。なお、貯湯樋２４に貯留される溶湯について、最終的に残湯抜きが必要になる場合には、貯湯樋２４の先端部の一部側壁を着脱可能に構成したり、貯湯樋２４の底部に耐熱性の密栓を設ける等してもよい。
【００２４】
貯湯樋２４は、貯留した溶湯内に連通部４を埋没させて、溶解室１０および保持室２０間の燃焼ガスの流通を遮断することができる限り、形状や長さなどは特に限定されない。例えば、図４（ａ）に示すように、貯湯樋２４の底面が連通部４から上方に延びるように形成し、貯湯樋２４の側壁上縁Ｕ２が、連通部４の上縁Ｕ１よりも上方となるように構成してもよい。また、貯湯樋２４は、隔壁２に対向する内壁面まで保持室２０の全体にわたって形成される必要はなく、図４（ｂ）に示すように、保持室２０の一部のみに設けてもよい。
【００２５】
また、貯湯樋２４は、保持バーナ２２からの加熱を受け易いように、本実施形態のように断面をＵ字状に形成することが好ましい。ここでＵ字状とは、上方が開放されていればよく、貯湯樋２４の底部が湾曲した形状に限定されず、例えば底部が平坦な形状（すなわち、断面コ字状）も含む概念である。但し、貯湯樋２４の形状は、断面Ｕ字状のものには限定されず、例えば管状に形成してもよい。本実施形態の貯湯樋２４は、連通部４と対向する保持室２０の内壁面に向けて直線状に延びる形状としているが、波形に湾曲する形状であってもよく、更には、円形状や楕円形状など幅方向に拡がる形状であってもよい。貯湯樋２４の配置は、保持バーナ２２の直下であることが好ましいが、それ以外の配置も可能であり、例えば保持バーナ２２を側面に備える保持室２０に、貯湯樋２４を設けることも可能である。
【００２６】
また、貯留された溶湯内への連通部４の埋没は、燃焼ガスの流通が遮断される限り、図５に示すように一部のみであってもよい。
【００２７】
上記各実施形態においては、貯湯樋２４に溶湯が貯留されることにより、溶解室１０の底部にも溶湯が貯留されるため、被溶解材を、貯留された溶湯内で空気と遮断した状態で溶解することができ、被溶解材の酸化を抑制することができる。溶解室１０における溶湯の貯留量を更に高めるために、図６に示すように、溶解室１０の底面１０ａにおける連通部４の近傍に、溶湯を貯留可能な湯溜まり部１０ｂを形成してもよい。この構成によれば、上記効果に加えて、保持室２０への被溶解材の落下による貯湯樋２４の破損を確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係る金属溶解炉の断面斜視図である。
【図２】図１に示す金属溶解炉の要部を示す（ａ）断面図および（ｂ）側面図である。
【図３】図１に示す金属溶解炉の要部断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る金属溶解炉の要部断面図である。
【図５】本発明の更に他の実施形態に係る金属溶解炉の要部断面図である。
【図６】本発明の更に他の実施形態に係る金属溶解炉の要部断面図である。
【図７】従来の金属溶解炉の断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  金属溶解炉
２  隔壁
４  連通部
１０  溶解室
１２  溶解バーナ
２０  保持室
２２  保持バーナ
２４  貯湯樋
２４ａ  切欠部
３０  予熱室  
【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５】
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【図６】
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【図７】
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