(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内の溶融金属が接触する位置に装備された冷却手段と、前記冷却手段で冷却固化された前記溶融金属を回収容器へ導く移送路とを備えた溶融金属の固化取出装置において、
前記移送路の途中に装備されたゲート弁と、
前記ゲート弁の位置よりも前記移送路の下流側にて前記移送路に装備された真空排気装置と、
前記移送路の端部に着脱自在に装備され、内部に前記回収容器が内蔵された容器と、
を備えた事を特徴とする溶融金属の固化取出装置。
【請求項２】
請求項１において、移送路は冷却固化された溶融金属を受け入れる位置よりも下流側で複数の経路に分岐したダクトであり、その分岐部分には分岐経路を切り替える切替板が装備され、その分岐部分よりも下流側にて分岐経路毎にゲート弁が装備されている事を特徴とする溶融金属の固化取出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、冷却手段は、水冷冷却手段を装備した冷却板と、前記冷却板を回転させる回転駆動装置と、前記冷却板上の固化金属を移送路内に掻き取る掻取り板と、を備えている事を特徴とする溶融金属の固化取出装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２において、冷却手段は、水冷冷却手段を装備した冷却板を、前記冷却板上の固化金属を移送路内に重力に依って導くように傾斜を付けて構成されている事を特徴とする溶融金属の固化取出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば原子法レーザーウラン濃縮のように、溶融金属を保持した真空容器から真空を維持しながら溶融金属を固化させて大気中に取り出す装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、溶融金属を固化させる場合には、例えば特開平9−76057号公報「鋳造装置およびその制御方法」、あるいは特開平9−24455号公報「低圧鋳造設備」に見られるように鋳型に溶融金属を流し込み所定の形の固体の金属を得ている。また、鋳型の隅々にまで溶融金属を流し込むため、鋳型を余熱するヒータを備えたり、あるいは気体により加圧する機構を有している。鋳型に入れられた溶融金属は、冷却固化されて固形状にして運ばれるが、冷却固化する際には、鋳型を冷却して鋳型内の溶融金属を間接的に冷却するから冷却固化に時間がかかり、効率も悪い。
【０００３】
そのため、金属の蒸発回収装置では、特開平8−283879 号公報に見られるように、真空容器内で蒸発させて作られた溶融金属をエンドレス状に駆動された金属帯に付着させてその金属帯を冷却手段で冷却することで付着した溶融状態の金属を固化させ、真空容器内の回収ベルト上に落とし入れて回収している。
【０００４】
これは、溶融状態の金属を金属帯に接触させて効率良く固化しているが、固化した金属を回収ベルトで真空容器から真空容器外へ出す為の構成が開示されていない。
【０００５】
特開平7−100336 号公報には金属の蒸発回収装置において、真空容器内で生成された蒸発金属を溶融金属の冷却管に接触させて固化させ、その固化金属を真空容器に接続したタンクへ弁を開いて送り込む事に依って真空容器外へ搬送する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のように、真空容器内の溶融金属を冷却固化して真空容器外へ搬出することは、溶融金属を直接冷却して効率良い冷却固化作業が成せるが、真空容器外へ搬出する際には、真空領域の境で弁などを開閉する作業が伴なうので、真空容器内の真空度合いが変動する要素が発生し、真空容器内で連続して蒸発金属の生成とその回収が行えない懸念もある。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、冷却固化した金属を真空容器の真空度合いに変動を来す恐れの無いように回収する事にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的を達成する為の第１手段は、真空容器内の溶融金属が接触する位置に装備された冷却手段と、前記冷却手段で冷却固化された前記溶融金属を回収容器へ導く移送路とを備えた溶融金属の固化取出装置において、前記移送路の途中に装備されたゲート弁と、前記ゲート弁の位置よりも前記移送路の下流側にて前記移送路に装備された真空排気装置と、前記移送路の端部に着脱自在に装備され、内部に前記回収容器が内蔵された容器とを備えた事を特徴とする溶融金属の固化取出装置であり、ゲート弁を閉じた状態で移送路の移送先端部に回収容器を内蔵した容器を接続し、次にゲート弁より下流の移送路内と容器内とを真空排気装置で真空容器内と同等の真空度合いに真空と成し、その後にゲート弁を開く、その後に真空容器内の溶融金属を冷却手段に滴下させて冷却固化させ、冷却固化した金属を移送路を経由させて回収容器内に回収させ、回収終了の後には、ゲート弁を閉じて真空容器内とゲート弁より下流の移送路内とを圧力的に遮断し、その後に移送路から容器を外して所望の位置に運び去る事の作用が達成できる。
【０００９】
同じく第２手段は、第１手段において、移送路は冷却固化された溶融金属を受け入れる位置よりも下流側で複数の経路に分岐したダクトであり、その分岐部分には分岐経路を切り替える切替板が装備され、その分岐部分よりも下流側にて分岐経路毎にゲート弁が装備されている事を特徴とする溶融金属の固化取出装置であり、第１手段による作用に加えて、固化された金属の移送先に応じて切替板を切り替えると、切り替えた側の分岐移送路側に固化された金属が送り込まれ、その切り替えた側の分岐移送路の端部に接続した回収容器内に回収され、この間に他方の分岐移送路のゲート弁を閉じたまま真空容器内の真空度合いが変動しないようにして他方の分岐移送路の端部に容器を接続し、切り替えた側の分岐移送路の端部に接続した容器内の回収容器での回収が済んだら、切り替えた側の分岐移送路のゲート弁を閉じ、他方の分岐移送路ゲート弁より下流における他方の分岐移送路内と容器内とを真空排気装置で真空とし、次に切替板を他方の分岐移送路側に切り替えて固化した金属を他方の分岐移送路側に送り込み、また他方の分岐移送路のゲート弁を開いて、他方の分岐移送路に接続した容器内の回収容器に固化した金属を回収し、その間にもう一方の分岐移送路に容器を接続しておき、このような事を繰り返して連続的に効率良く回収作用を行う。
【００１０】
同じく第３手段は、第１手段または第２手段において、冷却手段は、水冷冷却手段を装備した冷却板と、前記冷却板を回転させる回転駆動装置と、前記冷却板上の固化金属を移送路内に掻き取る掻取り板と、を備えている事を特徴とする溶融金属の固化取出装置であり、第１手段または第２手段による作用に加えて、溶融金属を冷却板に接触させて固化する際に冷却板が常に回転しているので、常に直前の溶融金属を受けた面とは異なる新しい冷却面に新たに到来する溶融金属を接触させて冷却効率を向上させる作用と、更には、冷却板上の固化済み金属を掻取り板で強制的に掻き取って移送路内に導くから確実に固化金属を冷却板から移送路内に移すことが出来るという作用とが得られる。
【００１１】
同じく第４手段は、第１手段または第２手段において、冷却手段は、水冷冷却手段を装備した冷却板を、前記冷却板上の固化金属を移送路内に重力に依って導くように傾斜を付けて構成されている事を特徴とする溶融金属の固化取出装置であり、第１手段または第２手段による作用に加えて、溶融金属が冷却板に接して冷却板の傾斜に沿って傾斜下方へ重力で移動するうちにその溶融金属が冷却固化され、その固化金属が冷却板の傾斜に沿ってさらに傾斜下方へ重力で移動し移送路に導入され、稼動部分が少なくて簡単な構成であるから信頼性が高くなる作用が得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の各実施例を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１のように、酸化などを避けるように真空容器１０内で生成された溶融金属１は真空容器１０内の傾斜した樋３０を通って樋３０の下端から滴下する。その滴下した溶融金属１は下段の真空容器１０内に重力によって降下して金属の冷却板２上に載る。
【００１４】
冷却板２はその中心に回転軸３が固定された水平な円盤形状をしており、水平面内にて回転可能である。また、円盤形状をした冷却板２は回転軸３の中心を通って供給及び排出される冷却水４によって冷却されている。したがって、冷却板２に滴下した溶融金属１は、冷却板２と接する面より熱を奪われ、固化し、固化金属５となり、冷却板２表面に静止する。
【００１５】
円盤形状の冷却板２は回転軸３に減速機６を介して接続されたモータ８の回転駆動力により一定の速度で回転している。そして回転中の冷却板２上に溶融金属１の滴下を受けるようにしている。冷却板２の下には回転を円滑にするためにローラ１３が真空容器１０内に設置されている。
【００１６】
冷却板２上の固化金属５は冷却板２の回転により掻取り板９の設置された位置まで図２の矢印の方向に移動し、そこで、掻取り板９と衝突し、その際受ける力により冷却板２上から掻き取られて、冷却板２上からシュート１２内へ掻取り板９で誘導され、ついにはシュート１２内に入れられる。掻取り板９は、図２に見られるように、冷却板２上からシュート１２上にかけて水平方向に傾斜を付けて、その傾斜に沿って固化金属５を冷却板２からシュート１２側へ誘導できるようにしており、その掻取り板９自体は下段の真空容器１０内に固定設置されている。
【００１７】
これにより、鋳型等の容器を用いずに、溶融金属から固体の金属を得ることが出来る。なお、冷却板２の材質には熱伝導性のよい銅が好適であるが、滴下する金属の温度，比熱により、ステンレススチール（ＳＵＳ），普通鋼等の材料も使用可能である。
【００１８】
また、冷却板２は真空容器１０の中に設置されており、冷却板２を回転させるためのシャフトが真空容器１０を貫通する部分には磁性流体シール１１を用いることにより、真空容器１０内の真空を維持しながら、真空容器１０の外部に設置したモータ８による駆動力を減速機６及び回転軸３を介して冷却板２に伝達し、冷却板２を回転させることができる。
【００１９】
冷却板２を回転させる速度Ｎ（単位時間当たりの回転数）は、以下の式で表せる。
【００２０】
【数１】
Ｎ＝（ｒ・ｆ）／（π・Ｒ）
ここで、
Ｎ：回転速度（単位時間当たりの回転数）
ｒ：滴下固化後の固化金属の半径
ｆ：滴下頻度（単位時間当たりの滴下数）
π：円周率
Ｒ：滴下位置での冷却板の回転半径
である。
【００２１】
冷却板２の回転中に溶融金属１が次から次へと冷却板２上に滴下してくるが、冷却板２が回転し続けているので、冷却板２上における溶融金属の滴下位置は常に更新され、冷却効果を高めている。
【００２２】
シュート１２は閉断面の形状を有し、下段の真空容器１０に連結されている。図３には、固化金属５の移送路であるシュート１２を通って落下した固化金属５を２つの副室１５から交互に大気中に取り出す装置を示す。シュート１２から落下した固化金属５は落下軌道の途中に設けられた切替板１６によって下方に設置された２つの副室１５のいずれかに導かれる。
【００２３】
図３の主室１４部分は、切替板１６を内蔵した分岐地点より上方では一本の閉断面を有したダクト３１が移送路として存在するが、分岐地点で下方へ左右二方向に分岐した複数の閉断面を有したダクト３２，３３が分岐移送路として用いられる。
【００２４】
図３の副室１５部分は、排気ポート２３付きのダクト３４，３５がゲート弁  ３６，３７を介してダクト３２，３３の下端に接続される。そのダクト３４，  ３５の下端にはベローズ３８，３９が接続され、ベローズ３８，３９の下端には容器４０の上部と着脱自在なフランジ４１，４２が取り付けてある。
【００２５】
容器４０内にはロードセル１８で支持した回収容器１７が収納され、下部には車輪４３が装備されて移動できる構成を備えている。
【００２６】
このような構成の為、ゲート弁３６，３７を閉じた状態で大気が真空容器１０内に進入して真空容器内の真空度合いが変化するのを抑制する。そして、回収容器１７が内蔵された容器４０をベローズ３８の下方に移動させ、ベローズ３８の伸縮機能を利用してフランジ４１を容器４０の上端へ引き寄せて、フランジ４１を容器４０に接続する。その後に、真空排気装置２０によってダクト３４内の雰囲気を真空容器１０側と同程度の真空度合いに成し、その後にゲート弁３６を開ける。ゲート弁３６を開けても、開けた時点ではゲート弁を境にした上下両側の圧力差が無いから真空容器１０の真空度合いを変動させるようなことはない。また、切替板１６は図３のように左下がりとなるように傾斜させておく。
【００２７】
このようにすると、シュート１２内に導入された固化金属５は、ダクト３１内を降下して切替板１６に当たってダクト３２内に誘導され、そのダクト３２内を降下してゲート弁３６の位置を通過してダクト３４に入り、なおも降下してベローズ３８内を通って回収容器１７内に落とし込まれて回収される。このようにして次から次へと到来する固化金属５を回収容器１７内に回収する。
【００２８】
その回収が継続されているうちに、フランジ４２に他の容器４０の上端を接続してダクト３５内を真空排気装置２０で真空容器１０内の真空度合いに合わせる。
【００２９】
ロードセル１８の計測重量を表示する表示器を容器４０の外壁面に装備するなどして、回収容器１７内の固化金属５の重量をモニタしておき、所定の重量になったら、切替板１６の向きを右下がりに傾斜するように切り替えて、固化金属５をダクト３３側に誘導してダクト３３内を降下させる。そして、ゲート弁３６を閉じてからゲート弁３７を開く。この様にすると、固化金属５はダクト３３からゲート弁３７の位置を通過してダクト３５，ベローズ３９内を降下し、フランジ４２と接続した容器４０内の回収容器１７内に落とし込まれて回収される。
【００３０】
フランジ４２と接続した容器４０内の回収容器１７内に固化金属５を回収しているうちに、フランジ４１を容器４０から外して容器４０を車輪４３を用いて移動させ、次の回収作業に使用する容器４０をフランジ４１に接続して真空排気装置２０でゲート弁３６より下流側のダクト３４内，容器４０内，ベローズ３８内を真空容器１０内と同程度の真空度合いとする。
【００３１】
このような事を繰り返して間断無く固化金属５を回収し、効率の良い回収作業を実施する。
【００３２】
図４には、図１に示した溶融金属１の冷却手段の別案が示されている。
【００３３】
すなわち、下段の真空容器１０内に、シュート１２側に下り勾配の傾斜を付けて設置した冷却板２を樋３０から滴下してくる溶融金属１を受けられる配置で置く。その冷却板２は内部に冷却水４が通水されて冷却されている。このような構成は、図３の構成とシュート１２部で接続されて用いられる。
【００３４】
図４において、樋３０から滴下してきた溶融金属１は冷却板２上に落下して冷却され、かつ傾斜した冷却板２上で転がり、固化し、シュート１２へ導かれ、シュート１２に導入された固化金属５は図３を用いて記述したと同様に回収される。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、真空雰囲気内の溶融金属を真空雰囲気外へ真空雰囲気に変動を与えないで回収出来るという効果が得られる。
【００３６】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明による効果に加えて、回収が連続的に効率良く行えるという効果が得られる。
【００３７】
請求項３の発明によれば、請求項１または請求項２の発明による効果に加えて、溶融金属の冷却効果が向上し、且つ掻取り板による強制的なシュートへの固化金属の導入作用が得られるので、確実に固化金属の回収作業が実施できるという効果が得られる。
【００３８】
請求項４の発明によれば、請求項１または請求項２の発明による効果に加えて、溶融金属の冷却固化の構成の稼動部分が無く、その分故障の発生確率が減り、信頼性が向上する効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による溶融金属の固化取出装置の冷却固化部の構成の縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】本発明の実施例による溶融金属の固化取出装置のダクト経路の構成を示した縦断面図である。
【図４】本発明の他の実施例による溶融金属の固化取出装置の冷却固化部の構成の縦断面図である。
【符号の説明】
１…溶融金属、２…冷却板、３…回転軸、４…冷却水、５…固化金属、６…減速機、８…モータ、９…掻取り板、１０…真空容器、１１…磁性流体シール、  １２…シュート、１３…ローラ、１６…切替板、１７…回収容器、１８…ロードセル、２０…真空排気装置、２２…ベローズ、２３…排気ポート、３０…樋、  ３１，３２，３３，３４，３５…ダクト、３６，３７…ゲート弁、３８，３９…ベローズ、４０…容器、４１，４２…フランジ、４３…車輪。
【図１】
0003668683.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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