(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
坩堝炉を原型とした低融点金属の連続溶解保持装置であって、つぎの要件（１）〜（４）を備える。
（１）原料を加熱溶解するための溶解炉と、この溶解炉からの溶湯を受けて保持する保持炉とを有する。溶解炉と保持炉とは近接して設置される。
（２）前記溶解炉は、内張り耐火物で囲まれた燃焼室を形成する炉本体と、前記燃焼室の中央部に設置された坩堝台と、胴部の中間高さ付近に出湯口が貫通形成されていて前記坩堝台の上に設置された溶解用坩堝と、前記炉本体の側壁部分に設置されて前記坩堝台および前記坩堝を加熱する溶解用バーナーとを有する。
（３）前記保持炉は、内張り耐火物で囲まれた加熱室を形成する炉本体と、前記加熱室の中央部に設置された保持用坩堝と、前記炉本体の側壁部分に設置されて前記坩堝を加熱する保持用加熱器とを有する。
（４）前記溶解炉内の前記溶解用坩堝の前記出湯口の外側に導湯路の一端部が結合しており、この導湯路の他端部が前記保持炉内の前記保持用坩堝の上部開口に臨んでいる。前記溶解用坩堝の前記出湯口から流出する溶湯が前記導湯路を流下して前記保持用坩堝に流れ込む。
【請求項２】
請求項１において、１個の前記溶解炉に対して複数個の前記保持炉が近接して設置されており、前記導湯路は、１個の前記溶解用坩堝と複数個の前記保持用坩堝とを結合して溶湯を分配するように構成されていることを特徴とする連続溶解保持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、アルミニウム廃材や地金などの低融点金属を連続的に溶解しつつ溶湯を保持する装置に関し、とくに、坩堝炉を原型とした構造の連続溶解保持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回収したアルミニウム空き缶は適当に小さく切断してから溶解し、再生地金としてリサイクル利用する。工場などからでるアルミニウム切削屑や切粉などのアルミニウム廃材も同様に溶解して再生地金をつくる。銅などの廃材についても同じようにリサイクル利用が図られている。このようなリサイクルを推進するために、ごく小規模な事業所や自治体などでも容易に実施できるように、できる限り少ない費用で溶解装置を設備して運用できることが強く要請されている。
【０００３】
あるていど規模の大きなダイキャスト工場においては、集中溶解炉で溶解したアルミニウムなどの溶湯を取鍋とよぶ耐熱容器に受け、工場内の各鋳造設備に付帯している保持炉に分配している。毎日大量の地金を溶融して広い工場の各所に分配するのであれば、このようなシステムが合理的だともいえる。
【０００４】
ところが小規模なリサイクル工場やダイキャスト工場などにおいては、取り扱い量がそれほど多くないし、日々の取り扱い量の変動も大きい。この場合はいろいろな意味で大規模な集中溶解炉は不適であり、小型で安価な装置であって、取り扱いやメンテナンスが容易なものが適している。とくに、廃材や地金を連続的に溶融しつつ、その溶湯を適温に保持でき、必要に応じて溶湯を簡単に汲み出せる機能性や実用性が望まれる。
【０００５】
このような意図に適合しそうな従来の連続溶解保持装置としては、特公昭５６−１７５８６号公報（従来例１）や特公昭６２−２３２３４号公報（従来例２）に記載されたものが代表的である。
従来例１の装置は筒形溶解炉と保持炉とからなり、溶解炉の上端開口部が原料の投入口であり、溶解炉の床が保持炉に向かって傾斜して湯道が形成されている。溶解炉の下部側壁のバーナーから炉内に火炎が吹込まれ、炉内の原料が加熱されて溶融する。溶湯は溶解炉の床から保持炉に向かって流れて保持炉に溜まる。保持炉には専用のバーナーが設備されており、溜まっている溶湯の液面を加熱して保持する。
【０００６】
また従来例２の装置は、材料投入口と予熱室と溶解室と保持室と汲み出し室とを耐火材料で一体的に構成している。溶解バーナーの火炎が予熱室と溶解室に吹込まれ、予熱室内の原料が加熱されて溶融する。溶湯は予熱室から溶解室さらに保持室へと流れ下り、保持室および汲み出し室に溜まる。保持室には専用のバーナーが設備されており、溜まっている溶湯の液面を加熱して保持する。保持室と汲み出し室は底部で連通しており、汲み出し室にも保持室と同じ液面レベルで溶湯が溜まる。汲み出し室の天井部分には蓋付きの汲み出し口が開口しており、ここから溶湯を汲み出す。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来例１や従来例２のように、アルミニウム廃材や地金などの原料にバーナーの火炎を直接当てて溶解させるタイプでは、酸化ロスが多いという欠点がある。とくに細かく切り刻まれたアルミニウム廃材の場合、炉内で燃焼火炎にさらされて酸化してしまい、溶解歩留りが著しく悪くなってしまう。また同じ理由で、溶湯に水素ガスが吸収されて品質低下をきたす。
【０００８】
また従来例１および従来例２のような装置の場合、筒形溶解炉や保持炉あるいは一体型の複合炉を構成する炉壁材料としては、セラミックファイバーや断熱ボードまたは軽量多孔質の断熱レンガを外側に張り、その上にシャモット質の耐火・断熱レンガを置く。溶湯に直接接触する部分には、溶湯との反応が少ない高アルミナ質レンガを使用する場合が多い。耐火物間の目地には接合材としてレンガと同質の耐火モルタルを水と配合して使用する。このような代表的な構造の炉では、炉壁材料とアルミニウム溶湯が反応して生成した「おばけ」と呼ばれるコランダム塊が内張り壁に付着する。この「おばけ」は硬度がきわめて高くて、除去することが困難である。これを無理やり除去しようとすると、内張り壁も一緒に破壊してしまうことが多い。そうなると炉全体を取り替えるしか方法がなく、莫大な費用がかかる。また「おばけ」が溶湯に混入して鋳込まれれば不良製品の原因となるので、「おばけ」の減少は製品の歩留り向上にきわめて重要である。しかしながら、炉壁に前述のような一般的な耐火材を使用している限りは「おばけ」によるトラブルを避けることができない。
【０００９】
この発明は前述した従来の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、つぎの各事項（ａ）〜（ｄ）を満足する低融点金属の連続溶解保持装置を提供することにある。
【００１０】
（ａ）小型で安価に実現でき、取り扱いやメンテナンスが容易であること。
（ｂ）アルミニウム廃材や地金を連続的に溶融しつつ、その溶湯を適温に保持でき、必要に応じて溶湯を簡単に汲み出せる機能性や実用性をもたせる。
（ｃ）アルミニウム廃材や地金などの原料がバーナーの火炎に直接さらされることがなく、酸化ロスがきわめて少なく、水素ガスの混入も少ない。
（ｄ）アルミニウム溶湯と炉壁材料の反応による「おばけ」の生成を心配しないですむ。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明の低融点金属の連続溶解保持装置は坩堝炉を原型とするもので、つぎの要件（１）〜（４）を備えたことを特徴とする。
【００１２】
（１）原料を加熱溶解するための溶解炉と、この溶解炉からの溶湯を受けて保持する保持炉とを有する。溶解炉と保持炉とは近接して設置される。
【００１３】
（２）前記溶解炉は、内張り耐火物で囲まれた燃焼室を形成する炉本体と、前記燃焼室の中央部に設置された坩堝台と、胴部の中間高さ付近に出湯口が貫通形成されていて前記坩堝台の上に設置された溶解用坩堝と、前記炉本体の側壁部分に設置されて前記坩堝台および前記坩堝を加熱する溶解用バーナーとを有する。
【００１４】
（３）前記保持炉は、内張り耐火物で囲まれた加熱室を形成する炉本体と、前記加熱室の中央部に設置された保持用坩堝と、前記炉本体の側壁部分に設置されて前記坩堝を加熱する保持用加熱器とを有する。
【００１５】
（４）前記溶解炉内の前記溶解用坩堝の前記出湯口の外側に導湯路の一端部が結合しており、この導湯路の他端部が前記保持炉内の前記保持用坩堝の上部開口に臨んでいる。前記溶解用坩堝の前記出湯口から流出する溶湯が前記導湯路を流下して前記保持用坩堝に流れ込む。
【００１６】
また第２の発明においては、１個の前記溶解炉に対して複数個の前記保持炉が近接して設置されており、前記導湯路は、１個の前記溶解用坩堝と複数個の前記保持用坩堝とを結合して溶湯を分配するように構成されている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
この発明の基本的な実施例の構成を図１と図２に示している。この連続溶解保持装置は、近接して設置された１個の溶解炉Ａと１個の保持炉Ｂとで構成される。溶解炉Ａは、内張り耐火物２で囲まれた燃焼室３を形成する炉本体１と、燃焼室３の中央部に設置された坩堝台４と、胴部の中間高さ付近に出湯口９が形成された溶解用坩堝５と、炉本体１の側壁部分に設置されて坩堝台４および坩堝５を周囲から加熱する溶解用バーナー６とを有している。坩堝台４および坩堝５は黒鉛・炭化珪素質製または黒鉛・粘土質製である。炉本体１の側壁部分には掃除口７も形成されている。炉本体１の上にはドーナツ板型の炉蓋２０が載置されている。
【００１８】
保持炉Ｂは、内張り耐火物１２で囲まれた加熱室１３を形成する炉本体１１と、加熱室１３の中央部に設置された保持用坩堝１４と、炉本体１１の側壁部分に設置されて坩堝１４を周囲から加熱する保持用バーナー１５とを有している。坩堝１４は黒鉛・炭化珪素質製または黒鉛・粘土質製である。炉本体１１の側壁部分には掃除口１７も形成されている。炉本体１１の上にはドーナツ板型の炉蓋２１が載置されている。なお保持用バーナー１５は、電気ヒーターなどの他の加熱器に置換してもよい。
【００１９】
溶解炉Ａと保持炉Ｂとを結ぶ導湯路１０は断面コ字型の黒鉛・炭化珪素質製または黒鉛・粘土質製の樋からなる。導湯路１０は溶解炉本体１の側壁を貫通して設置されている。導湯路１０の一端部が溶解炉Ａ内の溶解用坩堝５の出湯口９の外側に結合している。導湯路１０の他端側は保持炉Ｂの炉蓋２１の上に支えられ、その先端が保持用坩堝１４の上部開口に臨んでいる。導湯路１０は溶解炉Ａから保持炉Ｂに向けて緩やかに下り勾配で傾斜している。
【００２０】
アルミニウム廃材などの原料を溶解炉Ａの坩堝５に順次投入しながら、溶解用バーナー６で加熱する。この熱で坩堝５内のアルミニウム材は下方から溶解する。燃焼ガスは炉蓋２０と坩堝５の隙間を通って排出される。なおアルミニウム材の溶解を促進するために、アルミニウム材と溶湯８とを撹拌機で撹拌してもよい。溶解用坩堝５の胴部の中間高さ位置に出湯口９があるので、坩堝５の内部にある程度の量の溶湯８が溜まってくると、溶湯８は出湯口９から流出し、導湯路１０を流れ下って保持炉Ｂの坩堝１４に流れ込んで溜まる。
【００２１】
保持炉Ｂのバーナー１５により坩堝１４を適宜に加熱しておくことで、坩堝１４に溜まる溶湯を適温に保つことができる。保持用坩堝１４に溜まっている溶湯を必要に応じて汲み出すことができる。その汲み出し作業と、溶解炉Ａでの連続溶解処理とをなんら支障なく並行して進めることができる。
【００２２】
前記のように、出湯口９の位置に対応した量のアルミニウム溶湯８が坩堝５内に溜まるので、上から投入されるアルミニウム材は溜まっている溶湯８に接触して効率よく溶解する。坩堝５内での溶解速度に応じて、アルミニウム材を順次坩堝５内に投入することで、通常の坩堝炉でのバッチ処理と異なり、連続的に溶解処理を行うことができる。また、炉蓋２０の投入口から排出される熱を有効に利用して、坩堝５の溶湯中に没入するまでのプロセスでアルミニウム材を効果的に予熱することで、アルミニウム材に水分や油分などの付着物が残留していたとしても、これが予熱帯を通過するあいだに除去され、前述した水蒸気爆発のような激しい反応が起きるおそれは少なく、安全性が高い。また、その予熱帯は非酸化性雰囲気となるので、酸化ロスはきわめて少なく、水素ガスの混入もほとんどない。
【００２３】
この発明の第２の実施例の構成を図３と図４に示している。この連続溶解保持装置は、近接して設置された１個の溶解炉Ａと２個の保持炉Ｂ１および保持炉Ｂ２とで構成される。溶解炉Ａの構成は前記の実施例と同じであり、また溶解炉Ｂ１とＢ２の構成も前記実施例の保持炉Ｂとほとんど同じである。
【００２４】
導湯路１０は前記実施例と異なり、１個の溶解用坩堝５と２個の保持用坩堝１４とを結合して溶湯を分配するように構成されている。具体的には、導湯路１０はＴ字型に構成されており、溶解用坩堝５から流出してきた溶湯を左右の保持炉Ｂ１とＢ２の保持用坩堝１４に振り分けるようになっている。導湯路１０の分岐部分に適当な仕切りを設けることで、溶湯を保持炉Ｂ１とＢ２に選択的に供給できる。この場合、たとえば保持炉Ｂ１の坩堝１４を溶湯で満杯にしたならば、溶湯の供給路を保持炉Ｂ２側に切り換えて、満杯になった保持炉Ｂ１をフォークリフトなどの運搬手段で溶湯を必要とする場所に移動させることができる。つまり保持炉を取鍋として機能させることができ、きわめて合理的な作業手順を採れる。
【００２５】
【発明の効果】
（ａ）坩堝炉を原型としているので、小型で安価に実現できる。溶解炉も保持炉も溶湯は坩堝に収容されるので、取り扱いが容易であるし、消耗した坩堝を交換することで新品同様の装置となり、メンテナンスが容易である。
【００２６】
（ｂ）アルミニウム廃材や地金を連続的に溶融しつつ、その溶湯を適温に保持でき、必要に応じて溶湯を簡単に汲み出せる機能性や実用性を備える。
【００２７】
（ｃ）アルミニウム廃材や地金などの原料がバーナーの火炎に直接さらされることがなく、酸化ロスがきわめて少なく、水素ガスの混入も少ない。
【００２８】
（ｄ）アルミニウム溶湯と炉壁材料の反応による「おばけ」の生成を心配しないですむ。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例による連続溶解保持装置の横断面図である。
【図２】同上第１実施例装置の縦断面図である。
【図３】この発明の第２実施例による連続溶解保持装置の横断面図である。
【図４】同上第２実施例装置の縦断面図である。
【符号の説明】
Ａ  溶解炉
Ｂ・Ｂ１・Ｂ２  保持炉
１  炉本体
２  内張り耐火材
３  燃焼室
４  坩堝台
５  溶解用坩堝
６  溶解用バーナー
７  掃除口
８  溶湯
９  出湯口
１０  導湯路
１１  炉本体
１２  内張り耐火材
１３  加熱室
１４  保持用坩堝
１５  保持用バーナー
１７  掃除口
２０  炉蓋
２１  炉蓋
【図１】
0003701103.tif 000002
【図２】
0003701103.tif 000003
【図３】
0003701103.tif 000004
【図４】
0003701103.tif 000005