(57)【要約】【課題】  被溶解物の溶解ならびに溶湯の昇温および保温の効率を高めたポット溶解装置を提供する。【解決手段】  炉体１と、バーナ２とを備え、前記炉体１が、被溶解物を投入する溶解室１１と、炉体排気口１２とを有しており、前記バーナ２が、火炎の噴射口２１と、バーナ排気口２２と、熱交換器２３とを有しており、前記炉体排気口１２が、前記溶解室１１の下部に連通しており、前記噴射口２１および前記バーナ排気口２２が、前記溶解室１１の上部に連通しており、排気ガスが前記炉体排気口１２および前記バーナ排気口２２から排気され、前記バーナ排気口２２から排気された排気ガスが、前記熱交換器２３を介して燃焼空気を予熱する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉体（１）と、バーナ（２）とを備え、
前記炉体（１）が、被溶解物を投入する溶解室（１１）と、炉体排気口（１２）とを有しており、
前記バーナ（２）が、火炎の噴射口（２１）と、バーナ排気口（２２）と、熱交換器（２３）とを有しており、
前記炉体排気口（１２）が、前記溶解室（１１）の下部に連通しており、
前記噴射口（２１）および前記バーナ排気口（２２）が、前記溶解室（１１）の上部に連通しており、
排気ガスが前記炉体排気口（１２）および前記バーナ排気口（２２）から排気され、前記バーナ排気口（２２）から排気された排気ガスが、前記熱交換器（２３）を介して燃焼空気を予熱するものであることを特徴とするポット溶解装置。
【請求項２】
前記溶解室（１１）から前記炉体排気口（１２）へ至る流路に、下向きに突出する隔壁部（１３）が設けられており、被溶解物が溶解すると、該隔壁部（１３）の下端部が溶湯面に対向することを特徴とする請求項１記載のポット溶解装置。
【請求項３】
前記炉体（１）が、略るつぼ形のポット部（１４）と、該ポット部（１４）の上部に接続される略筒形の延長部（１５）からなることを特徴とする請求項１または２記載のポット溶解装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属材料などの被溶解物を溶解するためのポット溶解装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ダイカスト鋳造を行う際の、アルミなどの金属材料の溶解には、保持炉を備えた溶解保持炉を用いていた。一般的な溶解保持炉として、たとえば特許文献１に示すものがある。この溶解保持炉は、炉体に、溶解タワー室と、保持室と、汲出室とを備えており、溶解タワー室には溶解バーナが設けられており、保持室には保持バーナが設けられている。溶解タワー室に投入された金属材料は、溶解バーナの火炎によって溶解し、溶湯となって保持室に流入する。保持室では、保持バーナの火炎によって溶湯が昇温または保温される。そして、汲出室は保持室と連通しており、必要に応じて汲出室から溶湯を汲み出す。なお、溶解バーナおよび保持バーナの排気ガスは、溶解タワー室の上部に導かれて、金属材料を予熱する。また、一般に、汲出室から汲み出された溶湯は、取鍋に移し替えられ、搬送機械によってダイカストマシンに隣接する手許炉へと配湯され、鋳込を行うまで手許炉で温度が保持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１−２６０２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、文献１の溶解保持炉は、排気ガスの排気経路が溶解タワー室の上部のみであるから、溶解タワー室や保持室の内圧が高くなり、火炎が溶解タワー室や保持室の下部まで行き渡らず、溶解や昇温および保温の効率が悪いという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記事情を鑑みたものであり、被溶解物の溶解ならびに溶湯の昇温および保温の効率を高めたポット溶解装置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】
【０００６】
本発明のうち請求項１の発明は、炉体と、バーナとを備え、前記炉体が、被溶解物を投入する溶解室と、炉体排気口とを有しており、前記バーナが、火炎の噴射口と、バーナ排気口と、熱交換器とを有しており、前記炉体排気口が、前記溶解室の下部に連通しており、前記噴射口および前記バーナ排気口が、前記溶解室の上部に連通しており、排気ガスが前記炉体排気口および前記バーナ排気口から排気され、前記バーナ排気口から排気された排気ガスが、前記熱交換器を介して燃焼空気を予熱するものであることを特徴とする。なお、溶解室の上部および下部とは、それぞれ溶解室の上下方向中央より上側部分および下側部分のことを示す。
【０００７】
本発明のうち請求項２の発明は、前記溶解室から前記炉体排気口へ至る流路に、下向きに突出する隔壁部が設けられており、被溶解物が溶解すると、該隔壁部の下端部が溶湯面に対向することを特徴とする。
【０００８】
本発明のうち請求項３の発明は、前記炉体が、略るつぼ形のポット部と、該ポット部の上部に接続される略筒形の延長部からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のうち請求項１の発明によれば、溶解室に投入した被溶解物をバーナの火炎によって溶解し、さらに同じバーナによって溶湯をそのまま昇温・保温できる。そして、排気ガスを、溶解室上部のバーナ排気口と、溶解室下部の炉体排気口の二箇所から排気することで、溶解室内の内圧を下げ、溶解室上部の噴射口から噴射される火炎が溶解室下部まで行き渡り、被溶解物の溶解ならびに溶湯の昇温および保温を効率よく行うことができる。
【００１０】
本発明のうち請求項２の発明によれば、被溶解物が溶解した後の、溶湯の昇温または保温時においては、溶湯面およびそれに対向する隔壁部によって溶解室から炉体排気口へ至る流路が絞られるので、排気ガスの流速が高められる。そして、高速の排気ガスが溶湯面と隔壁部との間を通過することで、溶湯面がかき乱されて気相と液相の界面の境膜が破壊され、火炎の熱が溶湯へ伝わりやすくなるので、溶湯の昇温または保温の効率がより向上する。
【００１１】
本発明のうち請求項３の発明によれば、溶解時には、ポット部の上部に延長部を接続することで溶解室の容積を増やして、多量の被溶解物を投入可能となる。また、被溶解物の溶解後には、延長部を取り外すことで炉体が小さくなるので、溶湯を取鍋に移し替えることなく、炉体に保持したまま容易に搬送できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のポット溶解装置を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は縦断面図である。
【図２】溶解室内の火炎および排気ガスの流れの説明図であり、（ａ）は溶解時、（ｂ）は昇温または保温時である。
【図３】ポット溶解装置の分解図である。
【図４】溶解システムの平面図である。
【図５】溶解装置の左側視図である。
【図６】リターン材投入装置の後側視図である。
【図７】インゴット投入装置を示し、（ａ）は後側視図、（ｂ）は後側視縦断面図、（ｃ）は横断面図（Ａ−Ａ線断面図）である。
【図８】インゴット予熱装置の縦断面図（図４のＢ−Ｂ線断面図）である。
【図９】（ａ）〜（ｄ）は、複数の炉体による運用の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明のポット溶解装置の具体的な構成について、各図面に基づいて説明する。このポット溶解装置は、図１に示すように、炉体１と、バーナ２とを備える。炉体１は、略るつぼ形のポット部１４と、ポット部１４の上部に接続される略円筒形の延長部１５からなり、ポット部１４と延長部１５の内側の空間が溶解室１１となっている。延長部１５はポット部１４の上に載っている状態で、固定はされていないが、ポット部１４と延長部１５の接触面において、ポット部１４側にピン（図示省略）が設けられ、延長部１５側に穴（図示省略）が設けられており、両者が嵌合することで、水平方向のズレを防いでいる。なお、ポット部１４の内側部分を下部溶解室１１ａ、延長部１５の内側部分を上部溶解室１１ｂとする。
【００１４】
また、ポット部１４の側面には、出湯口１６が設けられている。出湯口１６は、ポット部１４の側面に形成した出湯孔１６ａと、出湯孔１６ａから略４５度上向きに延びる略円筒形状の首部１６ｂからなる。出湯孔１６ａは、上面が略水平向きに形成されていて、溶解室１１の上下方向中央に位置しており、下面が下部溶解室１１ａの底から外側に向けて略４５度上向きに形成されている。そして首部１６ｂの内側の空間の下面が、出湯孔１６ａの下面と面一となっており、出湯口１６の内側の空間は溶解室１１から外部に向けて断面積が小さくなっている。なお、溶解を行う際には首部１６ｂの先端に後述のキャップを取り付ける。
【００１５】
そして、首部１６ｂの上面には、外部に連通する炉体排気口１２が設けられている。炉体排気口１２の内部にはストレーナ１７が設けられており、排気ガスの流量を調整するとともに、被溶解物の微細な破片が溶解室１１内から外部へ排出されることを防いでいる。なお、排気ガスは、溶解室１１から出湯孔１６ａおよび首部１６ｂを通って炉体排気口１２から排気されることになるが、この流路に対して、出湯孔１６ａの上側部分（ポット部１４の側面部分）が下向きに突出する形になっており、この突出する部分を隔壁部１３とする。被溶解物が溶解して溶湯になった際には、隔壁部１３の下端部が溶湯面に対向する。
【００１６】
さらに、延長部１５の上側には、蓋部１８が取り付けられていて、溶解室１１を密閉している。そして蓋部１８にはバーナ２が取り付けられている。バーナ２は、火炎の噴射口２１と、噴射口２１の周囲に設けられたバーナ排気口２２とを有しており、何れも溶解室１１の上端部に連通している。また、バーナ２は、蓋部１８の上側部分に熱交換器２３を有している。バーナ２による燃焼を行う際には、バーナ排気口２２から排気された排気ガスが、熱交換器２３を介して燃焼空気を予熱する。
【００１７】
なお、ポット部１４の下部には、フォークリフトのフォークを挿入するための挿入孔１９が形成されており、フォークリフトによる搬送が可能となっている。
【００１８】
このように構成した本発明のポット溶解装置によれば、溶解室１１に投入した被溶解物をバーナ２の火炎によって溶解し、さらに同じバーナ２によって溶湯をそのまま昇温・保温できる。その際、排気ガスは溶解室１１上部のバーナ排気口２２と、溶解室１１下部の炉体排気口１２の二箇所から排気される。これにより、溶解室１１内の内圧を下げ、溶解室１１上部の噴射口２１から噴射される火炎が溶解室１１下部まで行き渡り、被溶解物の溶解ならびに溶湯の昇温および保温を効率よく行うことができる。図２は、火炎および排気ガスの流れを示したものであり、（ａ）は溶解時、（ｂ）は昇温または保温時である。なお、本実施形態においては、炉体排気口１２の内部に設けたストレーナ１７によって、バーナ排気口２２と炉体排気口１２のそれぞれから排気される排気ガスの流量が略同じになるように調整されている。
【００１９】
また、被溶解物が溶解した後の、溶湯の昇温または保温時においては、溶湯面Ｌおよびそれに対向する隔壁部１３によって溶解室１１から炉体排気口１２へ至る流路が絞られるので（図２（ｂ）のＳ部）、排気ガスの流速が高められる。そして、高速の排気ガスが溶湯面Ｌと隔壁部１３との間を通過することで、溶湯面Ｌがかき乱されて気相と液相の界面の境膜が破壊され、火炎の熱が溶湯へ伝わりやすくなるので、溶湯の昇温または保温の効率がより向上する。
【００２０】
なお、排気ガスの流路を絞りすぎると、酸化物により流路が閉塞する、溶解室１１内面の耐火材の損耗が著しくなる、とった問題が生じうるので、ある程度の開口面積は確保しておくべきである。本実施形態においては、溶湯面Ｌと隔壁部１３との間の距離を約１００ｍｍとして、流速が約２０ｍ／ｓｅｃとなるように設定されている。
【００２１】
さらに、溶解時には、ポット部１４の上部に延長部１５を接続することで溶解室１１の容積を増やして、多量の被溶解物を投入可能となる（図２（ａ）の状態）。また、被溶解物の溶解後には、図３に示すように、延長部１５を取り外すことで炉体１が小さくなるので、溶湯を取鍋に移し替えることなく、炉体１（ポット部１４）に保持したまま、フォークリフトやホイストなどの搬送機械で容易に搬送できる。
【００２２】
本発明は、上記の実施形態に限定されない。たとえば、ポット部は、椀形で溶湯を保持できるものであれば、どのような形状であってもよい。また、延長部についても、ポット部の上部に接続できる筒形のものであれば、どのような形状であってもよい。さらに、噴射口およびバーナ排気口は、溶解室の上部に連通するものであればどこに設けられていてもよいし、炉体排気口は、溶解室の下部に連通するものであればどこに設けられていてもよい。
【００２３】
次に、本発明のポット溶解装置を用いた、金属材料などの被溶解物の溶解システムについて説明する。従来、溶解システムとしては、ダイカスト鋳造などを行う工場内で使用する溶湯をすべて一箇所で溶解する集中溶解方式のものが一般的であった。このための溶解炉としては、冒頭に記載した溶解保持炉が用いられている。この溶解保持炉によって金属材料を溶解した後、溶湯は汲出室から汲み出されて取鍋に移し替えられ、フォークリフトやホイストなどの搬送機械によってダイカストマシンに隣接する手許炉へと配湯され、鋳込を行うまで手許炉で温度が保持される。すなわち、従来の溶解システムは、被溶解物の溶解と、配湯と、保持とをそれぞれ別個の装置（溶解保持炉、搬送機械および手許炉）により行うものであった。
【００２４】
しかしながら、従来の溶解システムにおいては、一旦溶解保持炉内で金属材料を溶解すると、溶解状態を維持するために夜間や休日などの非稼動時にも連続運転することが必要だったので、エネルギのロスが大きかった。また、溶解する金属材料の種類を変更することは困難であり、複数種類の材料を並行して取り扱うことはできなかった。
【００２５】
さらに、工場を新設する際にも、次のような問題があった。たとえば、ダイカストマシンを２０台設置する計画で工場を新設する場合、一度に２０台のダイカストマシンを導入することはなく、計画を複数次に分けて、たとえば５台ずつ導入するのが通例である。しかしながら、従来の集中溶解方式の溶解システムの場合、当初から２０台のダイカストマシンに対応する容量の炉を導入せざるを得なかった。よって、一次計画でまだ５台のダイカストマシンしかない状態でも、２０台分の容量の炉を稼動させなければならず、非常にエネルギのロスが大きかった。また、昨今の経済状況の下では、２０台のダイカストマシンを導入する計画が途中で延期または中止されることもあり、その場合には、過大な容量の炉が残されて、設備投資そのものが無駄になってしまっていた。
【００２６】
そこで、製品の生産状況に応じて溶解量を調整可能で、夜間や休日などの非稼動時には運転する必要がなく、さらに複数種類の材料を並行して取り扱うことができ、また生産量の逐次増加にも対応できる溶解システムが求められていた。
【００２７】
このような要望に応えるものとして、以下に示す溶解システムは、複数の炉体と、複数のバーナと、炉体の移動装置と、被溶解物の投入装置とを備え、炉体が、移動装置によって、搬入位置から投入位置、投入位置から溶解位置および溶解位置から搬出位置へと運ばれ、投入位置において、投入装置により被溶解物が投入され、次に、溶解位置において、バーナにより被溶解物が溶解され、次に、搬出位置において、搬出可能となるものである。なお、バーナは溶解位置に設けられていて、移動してきた炉体にバーナが取り付けられて、本発明のポット溶解装置を構成する。すなわち、このポット溶解装置は、炉体が、被溶解物を投入する溶解室と、炉体排気口とを有しており、バーナが、火炎の噴射口と、バーナ排気口と、熱交換器とを有しており、炉体排気口が、溶解室の下部に連通しており、噴射口およびバーナ排気口が、溶解室の上部に連通しており、排気ガスが炉体排気口およびバーナ排気口から排気され、バーナ排気口から排気された排気ガスが、熱交換器を介して燃焼空気を予熱するものである。また、溶解室から炉体排気口へ至る流路に、下向きに突出する隔壁部が設けられており、被溶解物が溶解すると、隔壁部の下端部が溶湯面に対向するものである。さらに、炉体が、略るつぼ形のポット部と、ポット部の上部に接続される略筒形の延長部からなるものである。
【００２８】
このように構成した溶解システムは、被溶解物を炉体で溶解し、溶湯を保持した炉体をそのまま搬出できるので、必要なときに必要な量の溶湯を供給する、いわゆるバッチ処理が可能であるから、製品の生産状況に応じて溶解量を調整できる。そして、必要な分だけ被溶解物を溶解するものであるから、炉体で長時間にわたり溶湯を保持することはなく、夜間や休日などの非稼動時には運転する必要がないので、エネルギ効率が高い。さらに、複数の炉体を有しているから、それぞれで異なる種類の被溶解物を溶解できるので、複数種類の材料を並行して取り扱うこともできる。
【００２９】
また、被溶解物として長尺のインゴットを対象とするものである場合、投入装置が、インゴットを略垂直向きにして炉体に投入するものであれば、より好ましい。
【００３０】
これにより、インゴットをバラバラの向きで投入する場合に比べて充填率が高くなるので、一度により多くのインゴットの溶解が可能となる。
【００３１】
さらに、バーナによる燃焼の排気ガスによって、被溶解物を予熱するものであれば、より好ましい。
【００３２】
これにより、廃熱を利用して溶解に要する時間が短縮され、よりエネルギのロスを省いて効率を高めることができる。
【００３３】
続いて、この溶解システムについて、図面に基づきさらに具体的に説明する。ただし、以下において前後左右とは、図４における上下左右を示すものとする。この溶解システムは、二種類の被溶解物に対応するものであって、複数の炉体１を備えており、さらに図４に示すように、四つの溶解装置３と、炉体の移動装置４と、リターン材投入装置５と、インゴット投入装置６と、延長部着脱装置７と、インゴット予熱装置８と、インゴット搬入装置（図示省略）と、を備える。
【００３４】
炉体１は、本発明のポット溶解装置を構成するものであって、上記のとおりポット部１４と延長部１５からなるものであり、ポット部１４には出湯口１６が設けられていて、さらに出湯口１６には炉体排気口１２が設けられている。
【００３５】
溶解装置３は、後側に四つ並べて設けられている。図５に示すように、各溶解装置３は、バーナ２と、バーナ昇降装置３１と、熱電対挿入装置３２とを備える。バーナ２は、本発明のポット溶解装置を構成するものであって、上記のとおり火炎の噴射口２１と、バーナ排気口２２と、熱交換器２３を有している。それぞれのバーナ２は、蓋部１８と一体となっており、バーナ昇降装置３１によって昇降自在となっている。バーナ昇降装置３１は、略直方体形に組んだ枠体３３と、枠体３３に対して昇降自在であって前側に延びる腕部３４とを備え、腕部３４にバーナ２が取り付けられている。溶解装置３の前に炉体１を設置し、バーナ昇降装置３１の腕部３４を降下させて炉体１に蓋部１８を取り付けることで、本発明のポット溶解装置が構成される。そして、熱電対挿入装置３２は、キャップ３５と、熱電対３６とを有している。キャップ３５は、溶解装置３の前に炉体１を設置した状態で、炉体１の首部１６ｂの先端に着脱自在となっている。そして熱電対３６は、棒状のものであって、スライド自在に保持されており、キャップ３５を外して首部１６ｂの先端から溶解室１１内に挿入し、温度測定できるようになっている。なお、溶解装置３の上部には排気ダクト３７が設けられており、バーナ排気口２２から排気された排気ガスは熱交換器２３を通って排気ダクト３７に流入する。また、炉体排気口１２から排気された排気ガスも排気ダクト３７に流入する（接続経路は図示省略）。そして、各溶解装置３から延びる排気ダクト３７は集約されて、後述のインゴット予熱装置８に接続されている。
【００３６】
移動装置４は、前後に延びるローラコンベアからなるものであって、炉体１を載せて移動させるものである。ただし、図４に示すように、移動装置４は前後方向に分かれた三つの部分からなる。前側部分は、この溶解システムの左端に位置しており、設置面に対して固定された固定式移動装置４１となっている。また、中間部分は、左右に移動自在な可動式移動装置４２となっている。なお、溶解装置３の前側には左右に延びるレール４４が設けられており、可動式移動装置４２はレール４４上を摺動するものであって、左端に位置した時には固定式移動装置４１と左右方向位置が一致する。さらに、後側部分は、各溶解装置３の直前に固定されたバーナ前移動装置４３となっている。左端のバーナ前移動装置４３は、固定式移動装置４１と左右方向位置が一致しており、可動式移動装置４２は、各バーナ前移動装置４３の前まで動かすことができる。なお、固定式移動装置４１の前側部分が搬入位置Ａ１および第一投入位置Ａ２、固定式移動装置４１の後側部分が第二投入位置Ａ３および搬出位置Ａ５、各バーナ前移動装置４３が溶解位置Ａ４となる。このように構成した移動装置４により、炉体１を各位置へ移動させることができる。すなわち、搬入位置Ａ１（第一投入位置Ａ２）から第二投入位置Ａ３へ移動させるには、固定式移動装置４１を駆動する。また、第二投入位置Ａ３から溶解位置Ａ４へ移動させるには、炉体１を固定式移動装置４１から可動式移動装置４２に移し、可動式移動装置４２を任意の溶解装置３の前まで動かして、炉体１を可動式移動装置４２からバーナ前移動装置４３に移す。さらに、溶解位置Ａ４から搬出位置Ａ５へ移動させるには、炉体１をバーナ前移動装置４３から可動式移動装置４２に移し、可動式移動装置４２を左端まで動かして、炉体１を可動式移動装置４２から固定式移動装置４１に移す。
【００３７】
リターン材投入装置５は、固定式移動装置４１の前側部分（第一投入位置Ａ２）の右側に設けられている。ここでリターン材とは、鋳造時に発生するバリや湯口などを再利用するものである。図６に示すように、リターン材投入装置５は、略直方体形に組んだ枠体５１と、枠体５１の左端の前後に設けられた第一ガイドレール５２およびその右側に設けられた第二ガイドレール５３と、昇降部５４と、リターン材をためる車輪つきのバケット５５とを備える。第一ガイドレール５２および第二ガイドレール５３は、何れも上下に延びるものであるが、第一ガイドレール５２の上端は左側に向けて屈曲している。そして昇降部５４は、右側に向けて延びる係合腕部５６を有していて、係合腕部５６をバケット５５の側面に設けられた受け部５７に挿入してバケット５５を支持するものである。そして昇降部５４は、枠体５１の上部に設けられたチェーンブロック５８によって、第一ガイドレール５２および第二ガイドレール５３にガイドされて昇降し、上端位置では第一ガイドレール５２に沿って左側に傾斜する。よって、リターン材を積んだバケット５５を枠体５１の下部に搬入し、昇降部５４に支持させて、昇降部５４を上昇させれば、上端位置において昇降部５４とともにバケット５５が左側に傾斜して、第一投入位置Ａ２に設置した炉体１（ポット部１４）にリターン材が投入される。なお、この溶解システムは二種類の被溶解物に対応するものであるが、リターン材投入装置５においては、作業者が被溶解物の種類を選択する。
【００３８】
インゴット投入装置６は、固定式移動装置４１の後側部分（第二投入位置Ａ３）の右側に設けられている。図７に示すように、インゴット投入装置６は、略直方体形に組んだ枠体６１と、枠体６１内に設けられたエレベータ部６２と、枠体６１の左側に設けられた投入部６３からなる。エレベータ部６２は、枠体の上部に設けられたチェーンブロック６４によって昇降自在となっており、またエレベータ部６２と投入部６３には、後述のインゴットを載せたパレットを左右に移動させるローラ６５が設けられている。さらに、投入部６３は下面側に回転軸６６を有しており、シリンダ装置６７によって、投入部６３の出口側面（左側面）が略真下を向くように、投入部６３を略９０度回転させることができる。エレベータ部６２には、後述のインゴット予熱装置８からインゴットを載せたパレットが搬入され、エレベータ部６２は投入部６３と同じ高さまで上昇する。そしてインゴットを載せたパレットはエレベータ部６２から投入部６３へと移動し、投入部６３が回転する。回転した投入部６３は出口側面が略真下を向いて、炉体１の真上に位置するから、インゴットが垂直向きに炉体１に投入される。これにより、インゴットをバラバラの向きで投入する場合に比べて充填率が高くなるので、一度により多くのインゴットの溶解が可能となる。インゴットの投入後、パレットは投入部６３からエレベータ部６２に戻される。
【００３９】
延長部着脱装置７は、図７に示すように、インゴット投入装置６に併設されており、インゴット投入装置６の枠体６１の左側面に沿って昇降自在に設けられた腕部７１と、腕部７１を昇降させるシリンダ装置７２とを備える。腕部７１は、上面視して後側に向けて開口するコ字形であり、対向する左右の先端側腕部７３と根元側腕部７４とで延長部１５を支持する。より詳しくは、先端側腕部７３と根元側腕部７４のそれぞれの上面に位置決めピン７５が設けられており、この位置決めピン７５が、延長部１５の側面のフランジ１５ａに設けられた孔に挿入される。腕部７１が延長部１５を支持した状態で、第二投入位置Ａ３に設置したポット部１４に対して、上側から腕部７１を下降させて、ポット部１４に延長部１５を取り付ける。上記のとおり、延長部１５はポット部１４に対して固定されるものではなく、ポット部１４のピンが延長部１５の穴に入るだけであるから、腕部７１を下降させるだけで延長部１５を取り付けることができる。そして、腕部７１が後側に向けて開口するコ字形であるから、腕部７１が下降した状態のままで、炉体１を固定式移動装置４１によって後側に送ることができる。また、延長部１５を取り外す際には、腕部７１が下降した状態で、炉体１を後側から第二投入位置Ａ３へ送り、その後、腕部７１を上昇させればよい。
【００４０】
インゴット予熱装置８は、インゴット投入装置６の右側に設けられている。インゴット予熱装置８は、図８に示すように、箱形の予熱室８１と、左右に延びる上下三段のローラコンベアからなる。予熱室８１には、前述の排気ダクト３７が接続されており、溶解装置３からの排気ガスによって予熱室８１内が加温される。そして、ローラコンベアのうち、上側と中間の二つのローラコンベアは、予熱室８１内を通っており、それぞれ第一予熱部８２および第二予熱部８３を構成している。二つの予熱部により、二種類の材料のインゴットＧ１，Ｇ２をそれぞれ予熱できる。また、下側のローラコンベアは、予熱室８１の下側を通っており、パレット返却部８４を構成している。第一予熱部８２および第二予熱部８３には、後述のインゴット搬入装置からインゴットＧ１，Ｇ２を載せたパレットＴが搬入され、インゴットＧ１，Ｇ２は予熱室８１内を通過することで予熱される。このように、廃熱を利用してインゴットＧ１，Ｇ２を予熱することで、溶解に要する時間が短縮され、よりエネルギのロスを省いて効率を高めることができる。予熱室８１を出たパレットＴは、インゴット投入装置６のエレベータ部６２に移される。また、インゴット投入後には、パレットＴがエレベータ部６２からパレット返却部８４へ移され、パレットＴをインゴット搬入装置へ返却する。
【００４１】
インゴット搬入装置（図示省略）は、第一供給コンベアと、第二供給コンベアと、分割装置と、パレット昇降装置からなる。第一供給コンベアおよび第二供給コンベアは、この溶解システムの右端に位置していて、前後に二列延びており、この二つのコンベアによって異なる二種類の材料のインゴットを運ぶことができる。また、分割装置は、第一供給コンベアおよび第二供給コンベアの前側に設けられており、基部と、基部の上に設けられた取出腕部からなる。基部は、左右方向に移動自在であり、取出腕部は、前後方向移動自在であって後側に向けて延びている。さらに、パレット昇降装置は、分割装置の左端の後側に設けられており、パレットを昇降自在に支持可能であって、パレットを左右に移動させるローラが設けられている。第一供給コンベアおよび第二供給コンベアにより前端まで運ばれたインゴットに対して、分割装置の取出腕部が後側に移動し、一度に炉体に投入する単位量を分割して取り出して前側に戻る。そして基部が左端に移動し、インゴットを載せた取出腕部が後側に移動して、パレット昇降装置のパレットにインゴットを載せる。パレット昇降装置は、インゴット予熱装置８の第一予熱部８２または第二予熱部８３と同じ高さまで上昇して、ローラによりインゴットを載せたパレットを予熱室８１へ送る（図４のＣ矢印部）。第一予熱部８２と第二予熱部８３のどちらに送るかは、インゴットの材料の種類によって予め決まっている。
【００４２】
続いて、このように構成した溶解システムによって、被溶解物を溶解する際の手順を説明する。まず、炉体１のポット部１４（延長部１５を取り付けていない状態）を、フォークリフトによって固定式移動装置４１の前側部分（搬入位置Ａ１）に設置する。搬入位置Ａ１は、第一投入位置Ａ２でもあり、リターン材投入装置５によって、ポット部１４にリターン材Ｒを投入する。この時点で、ポット部１４の下部溶解室１１ａは、リターン材Ｒで略満たされた状態となる（図２（ａ）の状態）。なお、ポット部１４には、投入すべき被溶解物の種類を示したプレートが取り付けられており、作業者がプレートの表示を照合し、対応する種類のリターン材Ｒを選択する。また、搬入位置Ａ１には、このプレートを電磁的に読み取る読取装置が設けられている（図示省略）。
【００４３】
次に、固定式移動装置４１によりポット部１４を後側部分（第二投入位置Ａ３）まで移動させる。延長部着脱装置７の腕部７１には予め延長部１５が支持されており、腕部７１を下降させて、ポット部１４の上部に延長部１５を取り付ける。これにより、上部溶解室１１ｂの分だけ溶解室１１の容積が増えるので、さらに被溶解物を投入することができるようになる。
【００４４】
次に、インゴット投入装置６によって、炉体１にインゴットＧを投入する。二種類の材料のインゴットは、それぞれ第一予熱部８２および第二予熱部８３で予熱されているが、読取装置で読み取ったプレートの表示に応じて、何れかのインゴットＧがインゴット投入装置６に送られ、炉体１に対して略垂直向きに投入される（図２（ａ）の状態）。
【００４５】
次に、リターン材およびインゴットが投入された炉体１を、固定式移動装置４１から可動式移動装置４２に移す。この際、延長部着脱装置７の腕部７１は、下降した状態のままである。さらに可動式移動装置４２を何れかの溶解装置３の前まで動かして、炉体１を可動式移動装置４２からバーナ前移動装置４３（溶解位置Ａ４）に移す。そして、バーナ昇降装置３１の腕部３４を降下させて炉体１に蓋部１８を取り付けることで、本発明のポット溶解装置を構成し、炎を噴射して被溶解物を溶解する。上記のとおり、バーナ排気口２２と炉体排気口１２の二箇所から排気することで、効率よく溶解することができる。そして、排気された排気ガスは、排気ダクト３７を通ってインゴット予熱装置８の予熱室８１へ送られ、インゴットの予熱に利用される。
【００４６】
また、溶解を開始してから所定時間が経過したら、熱電対挿入装置３２が、熱電対３６を炉体１の出湯口１６から溶解室１１内に挿入し、温度を測定する。ここで所定時間とは、溶解室１１内の被溶解物がすべて溶解して溶湯となるだけの時間である。熱電対３６を予め溶解室１１内に挿入していた場合、被溶解物を投入した際の衝撃で熱電対３６が壊れるおそれがあるので、このように被溶解物が溶解してから熱電対３６を挿入することが望ましい。その後、所定温度まで溶湯を昇温し、必要時まで保温する。上記のとおり、隔壁部１３によって流路が絞られているので、排気ガスの流速が高められて溶湯面Ｌの境膜が破壊され、火炎の熱が溶湯に伝わりやすくなり、効率よく昇温および保温できる。
【００４７】
次に、溶湯が必要となった時点で、バーナ昇降装置３１の腕部３４を上昇させて炉体１から蓋部１８を取り外す。そして、溶湯を保持する炉体１をバーナ前移動装置４３から可動式移動装置４２に移し、可動式移動装置４２を左端まで動かして、炉体１を可動式移動装置４２から固定式移動装置４１の後側部分（搬出位置Ａ５）に移す。搬出位置Ａ５は、第二投入位置Ａ３と同じであり、ここで、延長部着脱装置７の腕部７１が上昇して、ポット部１４から延長部１５を取り外す。
【００４８】
そして、溶湯を保持したポット部１４を、搬出位置Ａ５からフォークリフトで搬出し、ダイカストマシンなどへ搬送して配湯する。
【００４９】
以上が一つの炉体１（ポット部１４および延長部１５）を用いて溶解を行う場合の流れであるが、次に、複数の炉体１を用いて、連続的に溶湯を供給する場合の流れを図９に基づいて説明する。ここでは、四個の溶解装置３（第一溶解装置Ｍ１〜第四溶解装置Ｍ４）に対して、五個のポット部１４（第一ポット部Ｐ１〜第五ポット部Ｐ５）と、四個の延長部１５（第一延長部Ｃ１〜第四延長部Ｃ４）を用いる。まず初期状態として、第一ポット部Ｐ１に第一延長部Ｃ１を取り付けて第一溶解装置Ｍ１で溶解が行われており、同じように、第二ポット部Ｐ２と第二延長部Ｃ２が第二溶解装置Ｍ２に、第三ポット部Ｐ３と第三延長部Ｃ３が第三溶解装置Ｍ３に、第四ポット部Ｐ４と第四延長部Ｃ４が第四溶解装置Ｍ４に設置されて溶解が行われている。このとき、第五ポット部Ｐ５は、配湯位置Ａ６において配湯中である（図９（ａ））。第五ポット部Ｐ５による配湯が完了したら、次に第四ポット部Ｐ４により配湯を行う。第四延長部Ｃ４を取り付けた第四ポット部Ｐ４は、第四溶解装置Ｍ４から、搬出位置Ａ５へ送られる。そして第四延長部Ｃ４が取り外され、第四ポット部Ｐ４が搬出される。一方、配湯が完了した第五ポット部Ｐ５は、搬入位置Ａ１へ搬入される（図９（ｂ））。第四ポット部Ｐ４による配湯中に、第一投入位置Ａ２で第五ポット部Ｐ５にリターン材が投入され、その後、第五ポット部Ｐ５は第二投入位置Ａ３へ送られて、第四延長部Ｃ４が取り付けられ、インゴットが投入される（図９（ｃ））。そして、第四延長部Ｃ４を取り付けた第五ポット部Ｐ５が空いている第四溶解装置Ｍ４へ送られ、溶解が行われる（図９（ｄ））。このように、配湯に用いるポット部１４から延長部１５を取り外し、この延長部１５を配湯が完了した別のポット部１４に取り付けて新たに溶解を行うことを繰り返して、連続的に溶湯を供給する。なお、溶解装置３の個数が異なる場合にも、ポット部１４の個数を溶解装置３の個数＋１、延長部１５の個数を溶解装置３と同じにすれば、同じようにポット部１４と延長部１５を循環させてこの溶解システムを運用することができる。
【００５０】
このように構成した溶解システムは、被溶解物を炉体で溶解し、溶湯を保持した炉体をそのまま搬出できるので、必要なときに必要な量の溶湯を供給する、いわゆるバッチ処理が可能であるから、製品の生産状況に応じて溶解量を調整できる。そして、必要な分だけ被溶解物を溶解するものであるから、炉体で長時間にわたり溶湯を保持することはなく、夜間や休日などの非稼動時には運転する必要がないので、エネルギ効率が高い。一例として、従来の集中溶解方式の溶解システムにおいて、アルミを１ｋｇ溶解させるための燃料消費量（ＬＰＧ）が０．１〜０．２ｋｇ／（Ａｌ）ｋｇであったところ、この溶解システムでは、０．０６〜０．０７ｋｇ／（Ａｌ）ｋｇとなり、溶解原単位が大きく改善した。なお、搬出の際には、炉体をポット部と延長部とに分離して、ポット部のみを搬送すればよいから、搬送機械による取り扱いが容易である。さらに、複数の炉体を有しているから、それぞれで異なる種類の被溶解物を溶解できるので、複数種類の材料を並行して取り扱うこともできる。また、溶解量の調整が容易であるから、ダイカストマシンの増設などによって製品の生産量が逐次増加する場合にも対応可能であり、場合によっては、後から溶解装置を増設して循環させる炉体を増やすことで、さらに溶解量を増やすこともできる。
【００５１】
なお、この溶解システムを実際に稼動して連続的に溶解を行ったところ、３００ｋｇのアルミを５０分で溶解することが可能であった。この際、バーナの出力は２５０，０００ｋｃａｌ／ｈｒ、溶解温度は８００℃であった。このように短時間での溶解が可能となった要因としては、上記のとおり、本発明のポット溶解装置が二箇所の排気口を有することで、バーナの火炎が溶解室内に行き渡って効率がよいこと、バーナが熱交換器を有していて、排気ガスにより燃焼空気が予熱されること、インゴット予熱装置において、排気ガスによりインゴットが予熱されることが挙げられる。また、アルミを溶解した際の、アルミの溶解量に対する酸化ドロスの発生量は１．８％であり、歩留まりは９８．２％と、高い値であった。これは、本発明のポット溶解装置がコンパクトな設計であって、溶解室内に余剰空気がなく、酸化物の発生を最小限に抑えることができるからである。
【００５２】
この溶解システムについては、上記のもの以外にも種々の形態が考えられる。たとえば、システムを構成する各装置の形状や構造は、同様の機能を有するものであれば、どのようなものであってもよい。また、インゴット予熱装置やインゴット搬入装置のラインを増やせば、三種類以上の被溶解物に対応することもできる。さらに、生産量の要求などに応じて、溶解装置の個数などを増減させてもよい。なお、この溶解システムには、本発明のポット溶解装置を用いることが望ましいが、それ以外の炉を用いても稼動できる。
【符号の説明】
【００５３】
１  炉体
２  バーナ
１１  溶解室
１２  炉体排気口
１３  隔壁部
１４  ポット部
１５  延長部
２１  噴射口
２２  バーナ排気口
２３  熱交換器
【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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【図８】
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【図９】
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