(57)【要約】  本発明は、貯留された溶湯を均一に加熱することができる溶湯保持炉を提供する。  本発明は具体的には、溶湯が貯留される貯留部を有する貯留槽と、貯留槽の上部開口を覆う蓋体と、貯留部に貯留される溶湯の液面と蓋体との間に形成される上部空間を加熱する加熱手段と、貯留部の底面部から立設する溶湯浸漬体とを備えている。溶湯浸漬体は、熱伝導性材料から形成され、その上端部が上部空間に突出する。貯留槽は、貯留部が内部に配置されるケーシングを備えており、貯留部とケーシングとの間には、上部空間に連通する連通空間が形成される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶湯が貯留される貯留部を有する貯留槽と、前記貯留槽の上部開口を覆う蓋体とを備える溶湯保持炉であって、
前記貯留部に貯留される溶湯の液面と前記蓋体との間に形成される上部空間を加熱する加熱手段、および、前記貯留部の貯留空間底部から立設する溶湯浸漬体を備えており、
前記溶湯浸漬体は、熱伝導性材料から形成されており、その上端部が前記上部空間に突出する溶湯保持炉。
【請求項２】
前記加熱手段は、少なくとも下部が溶湯に浸漬するように前記貯留部内に設けられる有底筒状の外管と、前記外管内に隙間を空けて設けられる下端が開口した筒状の内管と、前記内管内の下方に向けて燃焼ガスを噴射するバーナとを備え、
前記外管の周面には、前記内管の下端開口から前記内管と外管との隙間を通過した燃焼ガスを前記上部空間に排出するための開口が形成されている請求項１に記載の溶湯保持炉。
【請求項３】
前記溶湯浸漬体の上端部の外表面には、複数の凹凸が形成されている請求項１または２に記載の溶湯保持炉。
【請求項４】
前記貯留槽は、前記貯留部が内部に配置されるケーシングを備えており、
前記貯留部と前記ケーシングとの間には、前記上部空間に連通する連通空間が形成されている請求項１〜３のいずれかに記載の溶湯保持炉。
【請求項５】
前記貯留部は、前記貯留空間底部の周縁部から立設する貯留空間側部を有し、前記貯留空間底部および貯留空間側部と前記ケーシングとの間に連通空間が形成される請求項４に記載の溶湯保持炉。
【請求項６】
前記貯留部は、上部に開口を有する金属製または耐火セラミック製のケース体内に収納されており、前記ケース体は、前記ケーシングとの間に連通空間が形成されるようにケーシング内に配備されている請求項４または５に記載の溶湯保持炉。
【請求項７】
前記貯留部と前記ケース体の内周面との間には、耐火材または断熱材からなるクッション材を介在させている請求項６に記載の溶湯保持炉。
【請求項８】
前記溶湯浸漬体は、前記貯留部の貯留空間を平面視において三分割して、第１空間、第２空間、および第３空間を形成する複数の仕切り部材により構成されており、
前記複数の仕切り部材のそれぞれの上端は、前記蓋体に接続するとともに、前記複数の仕切り部材のそれぞれの下部には、貯留部に貯留される溶湯が流通可能な貫通孔が形成されており、
前記蓋体は、前記第１空間に向けて開口する溶湯注入口と、前記第２空間に向けて開口する溶湯取出口とを備えており、
前記加熱手段は、前記第３空間を加熱する請求項１〜７のいずれかに記載の溶湯保持炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶湯保持炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイカスト鋳造や低圧鋳造などにおいて用いられるアルミニウムや亜鉛などの金属溶湯を加熱、保温する装置として、従来から溶湯保持炉が知られている。例えば、特許文献１には、貯留槽内に貯留された溶湯の液面よりも上方の空間部にヒータを配置し、溶湯を加熱するように構成された溶湯保持炉が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２４５６１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１に開示された溶湯保持炉は、貯留された溶湯の液面付近が主として加熱されるため、溶湯内の対流が発生しにくく、貯留された溶湯の上下で大きな温度差が生じ、溶湯の温度管理が困難であるという問題があった。【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、貯留された溶湯を均一に加熱することができる溶湯保持炉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】
本発明の上記目的は、溶湯が貯留される貯留部を有する貯留槽と、前記貯留槽の上部開口を覆う蓋体とを備える溶湯保持炉であって、前記貯留部に貯留される溶湯の液面と前記蓋体との間に形成される上部空間を加熱する加熱手段、および、前記貯留部の貯留空間底部から立設する溶湯浸漬体を備えており、前記溶湯浸漬体は、熱伝導性材料から形成されており、その上端部が前記上部空間に突出する溶湯保持炉により達成される。【０００７】
また、本発明の好ましい実施態様においては、前記加熱手段は、少なくとも下部が溶湯に浸漬するように前記貯留部内に設けられる有底筒状の外管と、前記外管内に隙間を空けて設けられる下端が開口した筒状の内管と、前記内管内の下方に向けて燃焼ガスを噴射するバーナとを備え、前記外管の周面には、前記内管の下端開口から前記内管と外管との隙間を通過した燃焼ガスを前記上部空間に排出するための開口が形成されている。【０００８】
また、本発明の好ましい実施態様においては、前記溶湯浸漬体の上端部の外表面には、複数の凹凸が形成されている。【０００９】
また、本発明の好ましい実施態様においては、前記貯留槽は、前記貯留部が内部に配置されるケーシングを備えており、前記貯留部と前記ケーシングとの間には、前記上部空間に連通する連通空間が形成されている。【００１０】
また、本発明の好ましい実施態様においては、前記貯留部は、底壁部と前記底壁部の周縁部から立設する側壁部とを有し、前記底壁部および側壁部と前記ケーシングとの間に連通空間が形成されている。【００１１】
また、本発明の好ましい実施態様においては、前記貯留部は、上部に開口を有する金属製または耐火セラミック製のケース体内に収納されており、前記ケース体は、前記ケーシングとの間に連通空間が形成されるようにケーシング内に配備されている。【００１２】
また、本発明の好ましい実施態様においては、前記貯留部と前記収納ケースの内周面との間には、耐火材または断熱材からなるクッション材を介在させている。【００１３】
また、本発明の好ましい実施態様においては、前記溶湯浸漬体は、前記貯留部の貯留空間を平面視において三分割して、第１空間、第２空間及び第３空間を形成する複数の仕切り部材により構成されており、前記複数の仕切り部材のそれぞれの上端は、前記蓋体に接続すると共に、前記複数の仕切り部材のそれぞれの下部には、貯留部に貯留される溶湯が流通可能な貫通孔が形成されており、前記蓋体は、前記第１空間に向けて開口する溶湯注入口と、前記第２空間に向けて開口する溶湯取出口とを備えており、前記加熱手段は、前記第３空間を加熱する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、貯留された溶湯を均一に加熱することができる溶湯保持炉を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る溶湯保持炉の断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図４】図１に示す溶湯保持炉の第１の変形例を示す断面図である。
【図５】図１に示す溶湯保持炉の第２の変形例を示す断面図である。
【図６】図１に示す溶湯保持炉の第３の変形例を示す断面図である。
【図７】図１に示す溶湯保持炉の第４の変形例を示す断面図である。
【図８】図１に示す溶湯保持炉の第５の変形例を示す断面図である。
【図９】図１に示す溶湯保持炉の第６の変形例を示す断面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る溶湯保持炉の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る溶湯保持炉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溶湯保持炉１を示す断面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図、図３は、図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【００１７】
本実施形態に係る溶湯保持炉１は、図１に示すように、貯留槽２と、当該貯留槽２の上部開口を覆う蓋体３と、蓋体３に取り付けられる加熱手段４とを備えている。
【００１８】
貯留槽２は、ケーシング２１と、ケーシング２１の内部に配置される貯留部２２と、ケーシング２１の底面部２１ａおよび貯留部２２の貯留空間底部２２ａとの間に配置され、貯留部２２を支持するスペーサー２３とを備えている。この貯留槽２は、ケーシング２１の内面と貯留部２２の外面との間に、すなわち、ケーシング２１の底面部２１ａと貯留部２２の貯留空間底部２２ａとの間、および、ケーシング２１の側面部２１ｂと貯留部２２の貯留空間底部２２ａの周縁部から立設する貯留空間側部２２ｂとの間に、貯留部２２に貯留される溶湯の液面Ｚと蓋体３との間に形成される上部空間５に連通する連通空間６が形成されるように構成されている。
【００１９】
ケーシング２１は、有底筒状の外殻鉄皮２１１と、この外殻鉄皮２１１の内面に断熱層２１２を介して内張した耐火材２１３とを備えている。断熱層２１２としては、断熱煉瓦、セラミックファイバー質のフェルト、断熱ボード、およびモルタルなどを用いることができる。
【００２０】
また、耐火材２１３としては、耐火レンガ、耐火ボード、不定形耐火物（キャスタブル耐火物など）などを用いることができ、その材料としては、シリカ系、アルミナ系や、窒化珪素、炭化珪素などの耐熱性、耐食性に優れるものを好ましく例示することができる。
【００２１】
貯留部２２は、アルミニウムや亜鉛などの金属材料の溶湯が貯留される容器状体であり、耐火レンガ、耐火ボード、不定形耐火物（キャスタブル耐火物など）などからなる耐火材により構成されている。耐火材の材料としては、黒鉛およびＳｉＣ（炭化珪素）の両方、あるいは、いずれか一方を重量比で７０％以上含有する耐火材料を好ましく例示することができる。
【００２２】
また、貯留部２２の内部には、貯留部２２の貯留空間底部２２ａから立設するとともに、上端部７ａが上部空間５に突出するように形成されている溶湯浸漬体７が設けられている。溶湯浸漬体７は、熱伝導性材料により形成されている。
【００２３】
この溶湯浸漬体７は、図２に示すように、貯留部２２の貯留空間を平面視において三分割して、第１空間２２１、第２空間２２２、および第３空間２２３を形成する複数の仕切り部材７１により構成されている。複数の仕切り部材７１のそれぞれの上端は、蓋体３に接続するように形成されている。
【００２４】
また、複数の仕切部材７１のそれぞれの下部には、貯留部２２に貯留される溶湯が流通可能な貫通孔７２が形成されており、例えば、仕切り部材７１により囲まれた第１空間２２１内の溶湯が、第２空間２２２および第３空間２２３に移動可能となるように構成されている。
【００２５】
ここで、溶湯浸漬体７を形成する材料としては、黒鉛およびＳｉＣ（炭化珪素）の両方、あるいは、いずれか一方を重量比で７０％以上含有する耐火材料が、熱伝導性に優れるという観点から好ましい。
【００２６】
蓋体３は、内部に断熱材が充填された構造を有しており、貯留部２２に溶湯を注入するための溶湯注入口３１と、貯留部２２に貯留される溶湯を取り出すための溶湯取出口３２と、貯留部２２に貯留される溶湯を加熱するための加熱手段４が取り付けられる加熱手段取付口３３とを備えている。溶湯注入口３１は、溶湯浸漬体７により形成された第１空間２２１に向けて開口する位置に形成されており、溶湯取出口３２は、第２空間２２２に向けて開口する位置に形成されている。また、加熱手段取付口３３は、第３空間２２３に向けて開口し、当該取付口３３に取り付けられる加熱手段４が第３空間２２３内を加熱できる位置に形成されている。
【００２７】
蓋体３の加熱手段取付口３３に取り付けられる加熱手段４は、貯留部２２に貯留される溶湯の液面Ｚと蓋体３との間に形成される上部空間５を介して溶湯を加熱するためのものであり、例えば、バーナ式の燃焼式加熱ヒータや、電熱ヒータ、ハロゲンヒータなどを用いることができる。
【００２８】
また、加熱手段４としてバーナ式の燃焼式加熱ヒータを使用する場合、溶湯の酸化を防止する観点から、燃焼式加熱ヒータに供給される燃料と空気との混合比を適宜調整することにより、燃焼ガス中に含まれる酸素量を制御して、上部空間５が酸化雰囲気にならないようにする。
【００２９】
ここで、加熱手段４の取付位置についてであるが、図１〜図３に示す構造の場合、第３空間２２３を加熱することができる位置であれば、特に限定されない。例えば、図４に示すように、蓋体３と貯留槽２との接続部近傍に取り付けてもよい。
【００３０】
以上の構成を備える溶湯保持炉１によれば、上部空間５に熱を供給する加熱手段４と、溶湯が貯留される貯留部２２の貯留空間底部２２ａから立設するとともに、上端部７ａが上部空間５に突出するように形成されている溶湯浸漬体７とを備えているので、溶湯浸漬体７の上端部７ａが、加熱手段４により供給された熱を吸収して貯留部２２に貯留される溶湯の下方に導くことができ、溶湯の下部を加熱することができる。したがって、貯留された溶湯を効果的に加熱して、溶湯の上下の温度差を小さくすることができる。
【００３１】
また、貯留部２２の外面とケーシング２１の内面との間には、上部空間５に連通する連通空間６が形成されているため、加熱手段４から供給されて溶湯の液面Ｚを加熱した熱を連通空間６に導いて、貯留部２２を包み込むように加熱することが可能になる。これにより、貯留部２２に貯留された溶湯をより一層効率よく加熱することが可能になる。
【００３２】
また、本実施形態に係る溶湯保持炉１は、溶湯浸漬体７が、貯留部２２の貯留空間を平面視において三分割して、第１空間２２１、第２空間２２２、および第３空間２２３を形成する複数の仕切り部材７１により構成されており、複数の仕切り部材７１のそれぞれの上端は、蓋体３に接続するとともに、複数の仕切り部材７１のそれぞれの下部には、貯留部２２に貯留される溶湯が流通可能な貫通孔７２が形成されている。また、蓋体３には、第１空間２２１に向けて開口する溶湯注入口３１と、第２空間２２２に向けて開口する溶湯取出口３２と、第３空間２２３に向けて開口し、加熱手段４が取り付けられる加熱手段取付口３３とが形成されている。このような構成により、第３空間２２３に向けて加熱手段４から供給された熱が、溶湯注入口３１や溶湯取出口３２の周りに配置される仕切り部材７１によって遮られるため、加熱手段４から供給された熱が、供給後直ちに、溶湯注入口３１あるいは溶湯取出口３２から外部に排出されるような事態を防止することができる。この結果、溶湯浸漬体７が、加熱手段４から供給された熱をその熱伝導により貯留される溶湯の下部を加熱するとともに、加熱手段４から供給された熱を連通空間６に確実に導くことができ、効率よく貯留部２２を加熱することができる。
【００３３】
以上、本発明に係る溶湯保持炉の一実施形態について説明したが、本発明の具体的な構成は上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態においては、溶湯浸漬体７が、貯留部２２の貯留空間を平面視において三分割して、第１空間２２１、第２空間２２２、および第３空間２２３を形成するように構成されているが、図５（ａ）（ｂ）に示すように、溶湯浸漬体７を単一または複数の棒状または板状の部材から構成し、第１空間２２１、第２空間２２２、および第３空間２２３を形成することなく、貯留部２２の貯留空間底部２２ａから立設するように配置することもできる。このような構成であっても、上部空間５に向けて加熱手段４から供給された熱を溶湯浸漬体７の熱伝導によって、貯留部２２に貯留される溶湯の下方に伝えることができ、貯留部２２を効率よく加熱することができる。なお、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【００３４】
また、図６に示すように、貯留空間の第３空間２２３を平面視において更に複数領域に分割するように溶湯浸漬体７を構成してもよい。なお、第３空間２２３を分割する仕切り部材７１ａの上端は、蓋体３に接続しないように構成することが好ましい。
【００３５】
また、図７に示すように、上部空間５に突出している溶湯浸漬体７の上端部７ａの外表面の形状を波形となるように形成してもよい。あるいは、溶湯浸漬体７の上端部７ａの外表面に複数の突起を設けたり、複数の凹部を形成してもよい。このように、上部空間５に突出している溶湯浸漬体７の上端部７ａの外表面に複数の凹凸が形成されるように構成することにより、上部空間５に突出している溶湯浸漬体７の上端部７ａの外表面の表面積が増加するため、加熱手段４により供給された熱を溶湯浸漬体７が効率よく吸収することができる。この結果、貯留部２２に貯留される溶湯の下方をより一層効率よく加熱することができ、貯留された溶湯の上下で温度差が生じることを効果的に抑制することができる。
【００３６】
また、貯留部２２の保温効果を高めるという観点から、図８に示すように、耐火レンガ、耐火ボード、不定形耐火物（キャスタブル耐火物など）などからなる耐火材層２２５，２２６の間に断熱層２２７を設けることにより貯留部２２を構成してもよい。ここで、耐火材層２２５を介して溶湯が漏洩したときの溶湯流出防止の観点から、耐火材層２２５，２２６間に砂を充填することにより断熱層２２７を形成することが好ましい。
【００３７】
また、上記実施形態において、図９に示すような加熱方式ヒーターチューブ８を加熱手段４として用いることもできる。このヒーターチューブ８は、筒状の内管８１ａおよび有底筒状の外管８１ｂで構成された二重円管状の浸漬チューブ８１と、バーナ８２とを備えている。バーナ８２は、バーナ８２から排出される燃焼ガスが内管８１ａの内部を通過するように浸漬チューブ８１の一方端に取り付けられている。
【００３８】
外管８１ｂの所定位置には、複数の開口８３が形成されており、内管８１ａの内部において外管８１ｂの底部に向けて排出され、外管８１ｂの底部で方向転換し、内管８１ａと外管８１ｂとの間の空間８４に導かれたバーナ８２の燃焼ガスが、開口８３から外部に排出されるように構成されている。
【００３９】
このようなヒーターチューブ８を加熱手段４として用いた場合、貯留部２２に貯留される溶湯の下部を浸漬チューブ８１の浸漬部分で加熱できるとともに、開口８３から排出される燃焼ガスによって、貯留される溶湯の表面Ｚを直接加熱しつつ、熱伝導により溶湯浸漬体７を介して溶湯の下部を加熱することができるため、極めて効果的に溶湯を加熱することができる。
【００４０】
さらに、図１０に示すように、貯留部２２を上部が開口した箱状のケース体２４内に収納するように構成することもできる。貯留部２２にひび割れなどの破損が生じて、内部に貯留されている溶湯が連通空間６に漏出すると、ケーシング２１の耐火材２１３が漏出した溶湯によって損傷を受けるとともに、溶湯が外殻鉄皮２１１を突き破ってケーシング２１外部に漏出する危険もある。また、連通空間６に漏出した溶湯が固化することにより、連通空間６が溶湯によって閉塞されると、ケーシング２１と貯留部２２とが一体化してその分離が困難となり、事後のメンテナンスで、貯留部２２だけでなくケーシング２１の修理・交換も必要となるため、経済的・労力的に多大な負荷がかかる。この実施形態は、上記した点に着目したものであり、貯留部２２をケース体２４内に収納した状態で、ケーシング２１内に配置している。
【００４１】
ケース体２４は、鉄やステンレス鋼などの金属材料、または耐火セラミック材料により形成されている。このケース体２４は、スペーサー２３，２３を介してケーシング２１の底面部２２ａ上に支持され、これにより、ケーシング２１の内面との間に、上部空間５と連通する連通空間６を形成している。
【００４２】
貯留部２２とケース体２４の内周面との間には、細かい粉状の、例えばジルコニアなどからなる耐火材（耐火砂）、もしくは、フェルトまたはシート状の、例えばセラミック系の軽量断熱材からなるクッション材２５が密に充填されている。このように、クッション材２５を介在させた状態で貯留部２２をケース体２４内に収納することにより、貯留部２２はケース体２４から容易に取り外し可能となり、貯留部２２にひび割れなどの破損が生じた場合、破損した貯留部２２だけを取り出すことにより、他の貯留部２２と交換可能となる。
【００４３】
なお、図１０に示した実施形態において、貯留部２２をクッション材２５を介在させずにケース体２４内に直に収納するとともに、ケース体２４をケーシング２１に対して取り外し可能な構成として、貯留部２２にひび割れなどの破損が生じた場合に、ケース体２４自体をケーシング２１から取り出すことにより、破損した貯留部２２を他の貯留部２２と交換するようにしてもよい。
【００４４】
なお、本実施形態では、加熱手段４として溶湯内に浸漬して溶湯を加熱するヒーターチューブ８を用いた場合において、貯留部２２をケース体２４内に収納した構成としているが、図１の実施形態で示したような、溶湯表面を加熱するバーナ式の燃焼式加熱ヒータや、電熱ヒータ、ハロゲンヒータなどを加熱手段４として用いた場合においても、貯留部２２をケース体２４内に収納した構成とすることが可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１    溶湯保持炉
２    貯留槽
３    蓋体
４    加熱手段
５    上部空間
６    連通空間
７    溶湯浸漬体
７ａ  溶湯浸漬体の上端部
２１  ケーシング
２２  貯留部
２２ａ  貯留空間底部
２２ｂ  貯留空間側部
２３  スペーサー
２４  ケース体
２５  クッション材
３１  溶湯注入口
３２  溶湯取出口
３３  加熱手段取付口
７１  仕切り部材
７２  貫通孔
８１ａ  内管
８１ｂ  外管
８２    バーナ
８３    開口
２２１  第１空間
２２２  第２空間
２２３  第３空間
【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】
2009142160.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
2009142160.tif 000013
2009142160.tif 000014