(57)【要約】      （修正有）【課題】頭部と内筒との伝熱性能を高めることができるマグネシウム熱還元用のレトルトを提供する。【解決手段】加熱炉内に挿入される本体２と、加熱炉の外部に位置する頭部４とで形成され、頭部に水冷ジャケット部３が設けられているマグネシウム熱還元用のレトルト１であって、頭部の内面が本体側に収束するテーパ面８で、該頭部の内部に本体とは反対側から挿入自在で且つテーパ面に密着するテーパ状の外面を備えた内筒９が設けられる。内筒の外面に円周方向に連続した周溝３７が形成され、内筒の内面も本体側に収束するテーパ状になっている。頭部の内面と内筒の外面が共にテーパ面のため、内筒をレトルト内に押し込むことにより、内筒を頭部に密着させることができ、両者の伝熱性能が向上し、マグネシウム金属の回収効率が向上する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱炉内に挿入される本体と、加熱炉の外部に位置する頭部とで形成され、頭部に水冷ジャケット部が設けられているマグネシウム熱還元用のレトルトであって、
前記頭部の内面が本体側に収束するテーパ面で、該頭部の内部に本体とは反対側から挿入自在で且つテーパ面に密着するテーパ状の外面を備えた内筒が設けられることを特徴とするマグネシウム熱還元用のレトルト。
【請求項２】
内筒の外面に円周方向に連続した周溝が形成されていることを特徴とする請求項１記載のマグネシウム熱還元用のレトルト。
【請求項３】
内筒の内面も本体側に収束するテーパ状になっていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のマグネシウム熱還元用のレトルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマグネシウム熱還元用のレトルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来マグネシウムの製造方法として、ピジョン法に代表される熱還元法が一般に用いられている。マグネシウム酸化物原料としての焼成ドロマイト（ＣａＯ・ＭｇＯ）と、還元材としてのフェロシリコン（Ｆｅ−Ｓｉ）又はアルミドロスを、粉砕後に混練して団子状のブリケット（団鉱）にする。そして、そのブリケットをレトルト内に充填する。
【０００３】
レトルトは内径３０ｃｍで長さが３ｍ程度の特殊鋼製で、先端が塞がれた筒形状をしている。加熱炉の内部に挿入される本体と、加熱炉の外部に位置する頭部とから構成されている。本体と頭部とは先端を除き遠心鋳造によりストレート筒状に一体成形される。本体の先端だけは普通鋳造で別物として製造され、本体の端末を塞ぐように溶接される。頭部には水冷ジャケット構造の冷却部が備えられている。
【０００４】
加熱炉に挿入されて約１２００℃に加熱されたレトルト内に頭部側からブリケットを充填し、その後に頭部側も塞いでレトルト内を真空ポンプにより真空減圧する。
【０００５】
レトルト内が真空減圧されているため、ブリケットからマグネシウム金属だけが蒸発して、レトルトの頭部の冷却部側に移動して凝固し、冷却部の内面に付着した金属マグネシウムを結晶体（クラウン）として回収することができる。
【０００６】
頭部の内面には頭部と同様にストレート筒状の内筒が設けられ、マグネシウム金属はこの内筒の内面に付着する。そのため内筒をレトルトから取り出すことによりマグネシウム金属も取り出すことができる。（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６-４１６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このような従来の技術にあっては、頭部と内筒が共にストレート筒状のため、内筒を出し入れするために、頭部と内筒との間に多少の隙間を設ける必要があり、その分、頭部と内筒との伝熱性能の低下を招き、マグネシウム金属の回収に影響を与えていた。
【０００９】
本発明は、このような従来の技術に着目してなされたものであり、頭部と内筒との伝熱性能を高めることができるマグネシウム熱還元用のレトルトを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１記載の発明は、加熱炉内に挿入される本体と、加熱炉の外部に位置する頭部とで形成され、頭部に水冷ジャケット部が設けられているマグネシウム熱還元用のレトルトであって、前記頭部の内面が本体側に収束するテーパ面で、該頭部の内部に本体とは反対側から挿入自在で且つテーパ面に密着するテーパ状の外面を備えた内筒が設けられることを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、内筒の外面に円周方向に連続した周溝が形成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、内筒の内面も本体側に収束するテーパ状になっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の発明によれば、頭部の内面と内筒の外面が共にテーパ面のため、内筒をレトルト内に押し込むことにより、内筒を頭部に密着させることができ、両者の伝熱性能が向上し、マグネシウム金属の回収効率が向上する。
【００１４】
請求項２記載の発明によれば、内筒の外面に周溝が形成されているいるため、連続面に比べて外面が変形しやすく、頭部４のテーパ面に追従しやすい。
【００１５】
請求項３記載の発明によれば、内筒の内面もテーパ状になっているため、内面に付着したマグネシウム金属を外す作業が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係るレトルトを示す断面図。
【図２】レトルトを示す分解断面図。
【図３】レトルトの支持筒構造を示す斜視図。
【図４】リング状ブリケットの正面図。
【図５】リング状ブリケットの断面図。
【図６】内筒構造の一端を示す斜視図。
【図７】内筒構造の蓋を示す斜視図。
【図８】レトルトのバルブ構造を示す断面図。
【図９】ブリケットの挿入を示す断面図。
【図１０】内筒の挿入を示す断面図。
【図１１】ブリケットを挿入したレトルトを示す断面図。
【図１２】凝固したマグネシウム金属を外す状態を示す断面図。
【図１３】凝固したアルカリ金属を外す状態を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１〜図１３は本発明の好適な実施形態を示す図である。
【００１８】
レトルト１はＣｒ−Ｎｉ系耐熱鋼製で、先端に円板１ａが溶接ｅにより結合されたストレート内筒状の本体２と、水冷ジャケット部３を有する頭部４とから構成されている。本体２の一端には溶接ｅにより別物の対応端５が結合され、頭部４には該対応端５に内接する対応端６が一体的に備えられている。両者の対応端５、６にはフランジ３４、３５がそれぞれ形成されている。フランジ３４、３５にはそれぞれ円周方向における４カ所に切溝３４ａ、３５ａが形成されている。各切溝３４ａ、３５ａは通常のボルトとナットから構成されたボルト手段３６により締結され、本体２と頭部４とは一体化される。両者のフランジ３４、３５の間には断面Ｃ形の金属Ｏリング７が介在されており、両フランジ３４、３５をボルト手段３６で締結する際に該金属Ｏリング７は押しつぶされる。押しつぶされた状態で金属Ｏリング７は両フランジ３４、３５に対して密接するため、締結部における気密性が向上する。
【００１９】
頭部４の内面は肉厚を変化させることにより本体２側に収束したテーパ面８となっている。テーパ面８に合致した外面を有する内筒９が挿入されている。内筒９の外面には円周方向に３本の周溝３７が形成されている。内筒９は本体２のテーパ面８に密着する。そのため水冷ジャケット部３との伝熱性能が高く冷却されやすい。尚、内筒９の内周面９ａもテーパ面８と同様のテーパ状になっている。
【００２０】
内筒９の一端には端末板１０が取付けられている。この端末板１０はアルカリコンデンサーと称されているもので、不純物としてのアルカリ金属Ｂをマグネシウム金属Ａとは別に凝固させるものである。
【００２１】
端末板１０の外周には３つの突起１１が形成されており、内筒９の一端には突起１１に対応する形状のバヨネット溝１２が形成されている。端末板１０の突起１１を合わせてバヨネット溝１２内に挿入して回転させることにより、端末板１０を内筒９の一端に取付けることができる。
【００２２】
端末板１０の内側には内筒９の内径より小径の回収板１３が取付けられている。また端末板１０の中央には吸引孔１４が形成されており、それを跨ぐように取手部１５も取付けられている。頭部４の端部は気密蓋１６により塞ぐことができる。
【００２３】
水冷ジャケット部３は注入口１７から供給して排出口１８から取り出すことにより水Ｗを循環している。水冷ジャケット部３には水冷ジャケット部３を貫通する状態で吸引通路１９が形成されている。吸引通路１９は二つの経路２０、２１に分岐され、それぞれの経路２０、２１に開閉自在なバルブＶ１、Ｖ２が設けられている。
【００２４】
レトルト１の内部には支持筒２２が設けられる。支持筒２２は細い筒形状で、小孔２３が多数形成されている。頭部４側の端部には輻射熱を遮蔽する遮蔽板２４が一体的に設けられている。遮蔽板２４は支持筒２２の端末を塞がず、支持筒２２の貫通状態は維持されている。遮蔽板２４の上端には空間を開放するための切欠２５が形成されている。支持筒２２の両端にはサポートリング２６、２７が挿入されている。支持筒２２の先端側の端部にはストッパ２８が螺合されている。
【００２５】
この支持筒２２の両端のサポートリング２６、２７の間にブリケット２９が支持される。ブリケット２９について説明する。まずドロマイトを焼成して焼成ドロマイトとする。焼成ドロマイトを粉砕して粉体化する。次に還元材であるフェロシリコンも粉体化し、前記焼成ドロマイトと混練する。混練物を金型に入れて圧縮成型する。ブリケット２９の形状は図４及び図５に示すように、１０個の固まりを二重の円形リングでつないだ様な形状をしている。
【００２６】
従って、支持筒２２の先端側のサポートリング２７とストッパ２８を外してから、支持筒２２に多数のブリケット２９を通し、その後で、サポートリング２７とストッパ２８を取り付ける。そうすることで、支持筒２２に沿って多数のブリケット２９が整列した状態で均一に支持された状態となる。
【００２７】
次に作業手順を説明する。
【００２８】
まず全てを外したレトルト１を加熱炉３０に挿入して本体２を加熱する。約１２００℃に加熱された状態で、前述のブリケット２９が支持された支持筒２２をレトルト１内に挿入する。挿入作業は、作業棒３１を支持筒２２の内部に挿入して持ち上げる。そのままレトルト１内に挿入して作業棒３１だけ引き抜き、支持筒２２及びブリケット２９をレトルト１の本体２内にセットする。ブリケット２９を支持筒２２にしているため、ブリケット２９のレトルト１内へのセット作業が容易である。またブリケット２０は支持筒２２に沿って予め整列した状態で均一に支持されているため、レトルト１の本体２内においても整列した状態で均一の充填された状態となる。
【００２９】
次に端末板１０が取付けられた内筒９を端末板１０の取手部１５を持って頭部４のテーパ面８に密着させる（図１０）。この時、内筒９の外面と、頭部４のテーパ面８が共に、本体２側に収束するテーパ状のため、内筒９を本体２側へ押し込むことにより、内筒９の外面と頭部４のテーパ面８とは密着する。そのため両者間の伝熱性能が向上する。特に内筒９の外面には３本の周溝３７が形成されているいるため、連続面に比べて外面が変形しやすく、テーパ面８に追従して密着する。
【００３０】
内筒９を挿入した後、気密蓋１６を塞いで、吸引通路１９より吸引してレトルト１内部を真空減圧する。すなわち、吸気通路１９のバルブＶ２を閉めて、開けた方のバルブＶ１から真空吸引する。吸引は端末板１０の吸引孔１４によりレトルト１の内部に作用する。吸引と同時に水冷ジャケット部３には水が循環される。
【００３１】
ブリケット２９は加熱されることにより、マグネシウム成分だけが気化する。気化したマグネシウム成分は複数のブリケット２９の隙間を通過して遮蔽板２４の切欠２５部分から頭部４側へ移動したり、或いは、支持筒２２の小孔２３（図１１）を通過して支持筒２２の内部を通って頭部４側へ移動する。
【００３２】
気化したマグネシウムは内筒９の内面に金属マグネシウムＡの結晶体（クラウン）として凝固付着する。またブリケット２９からは不純物としてのアルカリ金属Ｂも気化するが、それは端末板１０の回収板１３に凝固する。端末板１０の方がより頭部４側に位置し温度が低いため、その温度の違いによりアルカリ金属Ｂだけが分離回収される。
【００３３】
マグネシウム金属Ａの凝固が完了したら、真空ポンプを停止して、バルブＶ１を閉め、他方のバルブＶ２を開ける。バルブＶ２の方の経路２１からは不活性ガスとしての窒素が供給される。レトルト１内が減圧されているため、窒素ガスはレトルト１内に吸引されて充満し、レトルト１内の温度さげると共に、気圧も外気と同じになる。温度が十分に下がらない場合は、バルブＶ１、Ｖ２の操作と、真空ポンプにより、窒素の注入と排出を繰り返しても良い。
【００３４】
レトルト１の内の温度が下がり、窒素が充満した状態で、気密蓋１６を開け、端末板１０の取手部１５を持って、マグネシウム金属Ａとアルカリ金属Ｂを内筒９ごと引き出す。取手部１５を持って簡単に引き出せるため作業が容易である。内筒９を引き出す際、温度が下がっており、窒素が充満しているため、気密蓋１６を開けた際に、レトルト１の内部で発火が起きるおそれはない。マグネシウム金属Ａに多少残っている熱気も端末板１０により遮蔽される。
【００３５】
取り出された内筒９は口の広い方を下に立てた状態で、上から工具３２によりマグネシウム金属Ａを押す（図１２参照）。内筒９の内周面９ａも若干テーパー状になっているため、マグネシウム金属Ａが外れやすい。また回収板１３のアルカリ金属Ｂもヘラ状の工具３３により外して回収する（図１３参照）。
【００３６】
マグネシウム成分を気化した後のブリケット２９は再度支持筒２２に作業棒３１を挿入して引き出す。加熱後のブリケット２９はスラグとして廃棄され、次に新しいブリケット２９を支持して次のサイクルを開始する。
【００３７】
この実施形態によれば、以上説明したように、頭部４の内面と内筒９の外面が共にテーパ面のため、内筒９をレトルト１内に押し込むことにより、内筒９を頭部４に密着させることができ、両者の伝熱性能が向上し、マグネシウム金属の回収効率が向上する。
【００３８】
尚、実施形態において、金属ＯリングとしてＣ形の開放断面形状を例にしたが、Ｏ形の閉塞断面形状でも良い。
【００３９】
内筒９の内周面９ａをテーパ面８と同様のテーパ状にしたが、テーパ面８と逆のテーパ状にしても良い。その場合は、図１２において工具３２を下に固定し、その上からマグネシウム金属Ａ付きの内筒９を押し下げて、マグネシウム金属Ａを工具３２に当てて外す。
【００４０】
マグネシウム酸化物原料としてドロマイトを例にしたが、ドロマイトに限定されず、海水から得た酸化マグネシウムでも良い。また金属マグネシウムをマグネシウム電池として利用した後に電解液内に残される酸化マグネシウムを原料として使用することもできる。また還元剤もフェロシリコンに限定されずアルミドロス等を用いても良い。
【符号の説明】
【００４１】
１  レトルト
２  本体
３  水冷ジャケット部
４  頭部
５、６  対応端
７  金属Ｏリング
８  テーパ面
９  内筒
１０  端末板
１５  取手部
１９  吸引通路
２０、２１  経路
２２  支持筒
２９  ブリケット
３４、３５  フランジ
３６  ボルト手段
３７  周溝
Ａ  マグネシウム金属
Ｂ  アルカリ金属
Ｗ  水
Ｖ１、Ｖ２  バルブ
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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