(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部にノズル部を備える取鍋を加熱する装置であって、
搬送コンベアを跨ぐように構成されたフレームと、
加熱用バーナを備えるバーナ基板と、
前記フレームに設けられて前記バーナ基板を昇降させることにより前記バーナ基板を前記取鍋の開口部に密着させる操作機構と、
前記取鍋のノズル部と前記取鍋の開口部に密着された前記バーナ基板との間に形成されて前記加熱用バーナから噴出された燃焼ガスが排出されるガス排出口と、
前記バーナ基板との間に形成される前記ガス排出口から排出された前記燃焼ガスが導入される排気ダクトと、
前記フレームに設けられて前記排気ダクトの導入部を上昇端と下降端との間で昇降させるダクト密着機構と、
を備え、
前記取鍋は、前記開口部を上向きに、且つ前記ノズル部を進行方向へ向けて前記搬送コンベアによって搬送され、前記排気ダクトが下降端に位置している時に、前記ノズル部が前記排気ダクトの導入部に密着し、前記排気ダクトが上昇端に位置している時に、前記排気ダクトの下方を通過することを特徴とする取鍋加熱装置。
【請求項２】
前記バーナ基板は、前記取鍋の開口部との密着面に断熱部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の取鍋加熱装置。
【請求項３】
前記取鍋は、内部空間を前記ノズル部側の一側とその反対側の他側とに仕切る仕切板を備えて、前記加熱用バーナは、前記燃焼ガスを前記取鍋の内部空間の他側に向けて噴出することを特徴とする請求項１又は２に記載の取鍋加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融金属が一時的に貯留される取鍋の加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
公知のように、取鍋に溶融金属を注入するに際して、取鍋の温度と注入される溶融金属の温度（例えば、１５００℃）との差が可能な限り小さいほうが望ましい。そこで、バーナを備える取鍋蓋を取鍋に被せて、バーナから噴出される燃焼ガスによって取鍋を加熱することが行われていた。このようにして取鍋を加熱する場合、燃焼ガスを取鍋の外へ排出するため、取鍋の開口部と取鍋蓋との間に隙間（以下、単に隙間という）を空ける必要がある。この隙間には、いくつかの問題がある。１つには、バーナの燃焼音が隙間から取鍋の外部へ拡散して騒音となり、作業環境を悪化させる。また、燃焼ガスが隙間から取鍋の外部へ放出されることで、熱効率（予熱効率）が低下する。
【０００３】
そこで、特許文献１には、バーナの燃焼ガスは上方へ移動することを利用して、開口部を下方へ向けた取鍋を耐火材からなる受台上に載置して、受台に設けられたバーナから噴出された燃焼ガスをブロアによって上方へ向けて吹き出すことにより、取鍋の加熱を均一に行えるようにした技術が開示されている。この場合、取鍋の開口部と受台との隙間から燃焼ガスを放出させているため、この隙間からバーナの燃焼音が取鍋の外部へ拡散されて騒音が発生する。また、隙間から燃焼ガス（熱）が取鍋の外部へ放出されるため、予熱効率を高めることが困難である。さらに、取鍋を操作する（取鍋の向きを変える）作業又は設備が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−７１４２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、作業環境を向上させることができ、且つ、ノズル部を備える取鍋を高い予熱効率で均一に加熱することができる取鍋の加熱装置を提供することを課題としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の取鍋加熱装置は、開口部にノズル部を備える取鍋を加熱する装置であって、搬送コンベアを跨ぐように構成されたフレームと、加熱用バーナを備えるバーナ基板と、前記フレームに設けられて前記バーナ基板を昇降させることにより前記バーナ基板を前記取鍋の開口部に密着させる操作機構と、前記取鍋のノズル部と前記取鍋の開口部に密着された前記バーナ基板との間に形成されて前記加熱用バーナから噴出された燃焼ガスが排出されるガス排出口と、前記バーナ基板との間に形成される前記ガス排出口から排出された前記燃焼ガスが導入される排気ダクトと、前記フレームに設けられて前記排気ダクトの導入部を上昇端と下降端との間で昇降させるダクト密着機構と、を備え、前記取鍋は、前記開口部を上向きに、且つ前記ノズル部を進行方向へ向けて前記搬送コンベアによって搬送され、前記排気ダクトが下降端に位置している時に、前記ノズル部が前記排気ダクトの導入部に密着し、前記排気ダクトが上昇端に位置している時に、前記排気ダクトの下方を通過することを特徴とする。
【０００７】
（発明の態様）
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、請求可能発明と称する）の態様を例示し、例示された各態様について説明する。ここでは、各態様を、特許請求の範囲と同様に、項に区分すると共に各項に番号を付し、必要に応じて他の項の記載を引用する形式で記載する。これは、請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載、実施形態の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得る。
なお、以下の各項において、（１）〜（３）項の各々が、特許請求の範囲に記載した請求項１〜３の各々に相当する。
【０００８】
（１）開口部にノズル部を備える取鍋を加熱する装置であって、搬送コンベアを跨ぐように構成されたフレームと、加熱用バーナを備えるバーナ基板と、フレームに設けられてバーナ基板を昇降させることによりバーナ基板を取鍋の開口部に密着させる操作機構と、取鍋のノズル部と取鍋の開口部に密着されたバーナ基板との間に形成されて加熱用バーナから噴出された燃焼ガスが排出されるガス排出口と、バーナ基板との間に形成されるガス排出口から排出された燃焼ガスが導入される排気ダクトと、フレームに設けられて排気ダクトの導入部を上昇端と下降端との間で昇降させるダクト密着機構と、を備え、取鍋は、開口部を上向きに、且つノズル部を進行方向へ向けて搬送コンベアによって搬送され、排気ダクトが下降端に位置している時に、ノズル部が排気ダクトの導入部に密着し、排気ダクトが上昇端に位置している時に、排気ダクトの下方を通過することを特徴とする取鍋加熱装置。
本項に記載の取鍋加熱装置によれば、操作機構によって取鍋とバーナ基板とを相対移動させてバーナ基板を取鍋の開口部（周縁部）に密着させるので、加熱用バーナの燃焼音が取鍋の外部へ拡散されることがなく、騒音が低減されて作業環境を向上させることができる。また、燃焼ガス（熱）が取鍋の開口部とバーナ基板との隙間から取鍋の外部へ放出されることが抑止されるため、高い予熱効率を確保することができる。
さらに、加熱用バーナから噴出された燃焼ガスは、取鍋のノズル部を通過してガス排出口から排出される、すなわち、取鍋の内部空間に、ノズル部を通過する燃焼ガスの流れが形成されるので、取鍋のノズル部を効率的、すなわち、短時間でより高い温度まで昇温させることができる。
そして、ガス排出口から排出された燃焼ガスは排気ダクトに導入される、言い換えると、ガス排出口から排出された燃焼ガスは排気ダクトによって回収されるので、回収された燃焼ガスの熱エネルギーを他の設備等で再利用することが可能になり、エネルギー効率が高いシステムを構築することができる。
本項の態様において、操作機構は、例えば、流体圧シリンダによってバーナ基板を下降／上昇させることにより、バーナ基板の直下に載置された取鍋の開口部に対して、バーナ基板（取鍋蓋）を密着／離反させるように構成することができる。その反対に、位置が固定されたバーナ基板に対して取鍋を昇降させるように構成することもできる。
また、排気ダクトは、一定の容量を有して燃焼ガスを導入する導入部を備える。導入部は、ガス排出口から排出された燃焼ガスが円滑に導入されるように配置、すなわち、ガス排出口から排出される燃焼ガスの流れの方向を考慮して配置される。
また、本項に記載の取鍋加熱装置によれば、ダクト密着機構によって取鍋のノズル部をダクトに密着させることにより、ダクトと取鍋のノズル部との隙間から加熱用バーナの燃焼音が取鍋の外部へ拡散されることに起因する騒音の発生を防ぐことができる。また、ダクトと取鍋のノズル部との隙間から燃焼ガスが放出されることに起因する予熱効率の低下を防ぐことができる。
本項の態様において、要求される耐熱性を有するシール部材をダクトに取り付けて、該シール部材を取鍋のノズル部に密着させるように構成することができる。
【０００９】
（２）バーナ基板は、取鍋の開口部との密着面に断熱部材を備える（１）の取鍋加熱装置。
本項に記載の取鍋加熱装置によれば、例えば、バーナ基板と断熱部材との２層によって取鍋蓋を構成することができる。そして、断熱部材の層を取鍋の開口部に密着させることにより、取鍋蓋と取鍋の開口部との密着度を向上させることができ、取鍋蓋と取鍋の開口部との間に隙間が形成されるのを防ぐことができる。また、断熱部材によって取鍋内の燃焼ガスの熱がバーナ基板に伝わって取鍋の外部へ放出されることが抑制されるので、より高い予熱効率を得ることができる。
本項の態様において、断熱部材は、例えば、セラミックフェルトを適用することができる。
【００１０】
（３）取鍋は、内部空間をノズル部側の一側とその反対側の他側とに仕切る仕切板を備えて、加熱用バーナは、燃焼ガスを取鍋の内部空間の他側に向けて噴出する（１）、（２）の取鍋加熱装置。
本項に記載の取鍋加熱装置によれば、取鍋の内部空間の他側の上部から底部へ向けて噴出された燃焼ガスは、仕切板と取鍋の底部との間に形成された窓を通過して、取鍋の内部空間の一側へ移動する。そして、燃焼ガスは、取鍋の内部空間の一側を上昇して、取鍋のノズル部とバーナ基板（取鍋蓋）との間に形成されたガス排出口から排出される。このように、取鍋の内部空間に、取鍋の内部空間の他側を下降して、取鍋の底部を通過した後、取鍋の内部空間の一側を上昇してガス排出口へ抜ける燃焼ガスの流れを形成することができる。これにより、開口部にノズル部を有する取鍋を、効率的、且つ均一に昇温させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、作業環境を向上させることができ、且つ、ノズル部を備える取鍋を高い予熱効率で均一に加熱することができる取鍋の加熱装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態の要部の概略構造を説明するために取鍋を断面で示した図である。
【図２】本実施形態の全体の概略構造を説明するための図である。
【図３】本実施形態の取鍋加熱装置と従来の取鍋加熱装置との騒音を比較した図表である。
【図４】本実施形態の取鍋加熱装置と従来の取鍋加熱装置とで、取鍋の各部位が１０００℃に到達するのに要する時間を比較した図表である。
【図５】本実施形態の取鍋加熱装置と従来の取鍋加熱装置との取鍋のノズル部の昇温性能を比較した図表である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一実施形態を添付した図を参照して説明する。
図２は、本実施形態の取鍋加熱装置１の概略構造を説明するための図であり、図１は、その要部を抜き出した図である。なお、取鍋２は、開口部３の一側（図１における右側）にノズル部４が形成されるとともに、内部空間５をノズル部４側の第１内部空間５Ａ（内部空間５の一側）と反対側（図１における左側）の第２内部空間５Ｂ（内部空間５の他側）とに仕切る仕切板６を有する公知の取鍋が適用されており、明細書の記載を簡潔にすることを目的に、取鍋２の詳細な説明を省略する。
【００１４】
取鍋加熱装置１は、取鍋蓋７と排気ダクト８とを有する。取鍋蓋７は、加熱用バーナ９が取り付けられたバーナ基板１０と、該バーナ基板１０の下面に取り付けられた断熱部材１１との２層構造になっている。断熱部材１１は、ノズル部４を除いた取鍋２の開口部３（周縁部）に密着されるように形成されており、これにより、取鍋２のノズル部４と取鍋蓋７（断熱部材１１）との間には、加熱用バーナ９から噴出された燃焼ガス（以下、単に燃焼ガスという）を取鍋２の外部へ排出させるためのガス排出口１２が形成される。なお、断熱部材１１は、加熱用バーナ９から噴出される燃焼ガスを通過させるための貫通孔を備えている。また、本実施形態の断熱部材１１は、セラミックフェルトによって構成されている。
【００１５】
排気ダクト８は、ガス排出口１２から取鍋２の外部へ排出された燃焼ガスが導入される導入部１３と、該導入部１３に連通されて導入部１３に導入された燃焼ガスを他の設備へ移送するための管路１４とを備えている。導入部１３は、ガス排出口１２を通して取鍋２の第１内部空間５Ａを臨む位置に導入口１５が配置されており、ガス排出口１２から排出された燃焼ガスが導入口１５から導入部１３内へ円滑に導入されるように構成されている。また、導入部１５は、導入口１５の直下の位置に、要求される耐熱性を有するシール部材によって構成された当接部１６が設けられている。そして、搬送コンベア１７（図２参照）によって搬送された取鍋２のノズル部４が、排気ダクト８の導入部１３の当接部１６に当接されて密着されるように構成されている。
【００１６】
図２に示されるように、取鍋加熱装置１は、搬送コンベア１７を跨ぐように構成されたフレーム１８を備える。フレーム１８は、取鍋蓋７（バーナ基板１０）を昇降させるための流体圧シリンダ１９（操作機構）を備えている。なお、取鍋蓋７は、一対のガイド機構２０によって鉛直方向へ案内されている。同様に、フレーム１８には、ダクト８の導入部１３を上昇端と下降端との間を昇降させるための機構（密着機構）が構成されている。そして、取鍋２は、搬送コンベア１７によって図２における右方向へ搬送されて、導入部１３が下降端に位置している時に（図２参照）、ノズル部４を排気ダクト８の当接部１６に密着させることができる。また、取鍋２は、導入部１３が上昇端に位置している時に、取鍋加熱装置１を通過することができる。
【００１７】
次に、本実施形態の作用を説明する。
取鍋２は、開口部３を上向きに、且つノズル部４を進行方向（図２における右方向）へ向けて搬送コンベア１７上に載置される。この状態で搬送されて取鍋加熱装置１へ搬入された取鍋２は、ノズル部４が排気ダクト８の導入部１３の当接部１６に当接された時点で停止する。これにより、取鍋２のノズル部４を排気ダクト８（導入部１３）の当接部１６に密着させることができる。なお、取鍋２を予め決められた停止位置で停止させた後、排気ダクト８の導入部１３をダクト密着機構の駆動によって上昇端から下降端へ下降させることにより、当接部１６を取鍋２のノズル部４に当接（密着）させることもできる。次に、流体圧シリンダ１９（操作機構）の駆動によって取鍋蓋７を下降させて、取鍋蓋７の下層を構成する断熱部材１１を、取鍋２の開口部３に密着させる。この状態では、取鍋２のノズル部４と取鍋蓋７（断熱部材１１）との間にガス排出口１２が形成される。また、ガス排出口１２からは、排気ダクト８の導入部１３の導入口１５から見て、取鍋２の第１内部空間５Ａ（内部空間５の一側）が臨む。
【００１８】
この状態で、加熱用バーナ９に着火すると、燃焼ガスは、取鍋２の第２内部空間５Ｂ（内部空間５の他側）の上部から取鍋２の底部２１へ向けて噴射される。この燃焼ガスは、底部２１と仕切板６との間に形成された窓２２を通過して、取鍋２の第１内部空間５Ａへ移動する。さらに、燃焼ガスは、取鍋２の第１内部空間５Ａを上昇して、取鍋２のノズル部４と取鍋蓋７（断熱部材１１）との間に形成されたガス排出口１２から排出される。そして、ガス排出口１２から排出された燃焼ガスは、導入部１３の導入口１５から排気ダクト８に導入されて、回収された燃焼ガスは、管路１４によって他の設備へ移送される。このように、本実施形態の取鍋加熱装置１では、取鍋２の内部空間５に、第２内部空間５Ｂを下降して、底部２１を通過した後、第１内部空間５Ａを上昇してガス排出口１２へ抜ける燃焼ガスの流れが形成される。
【００１９】
図３は、本実施形態の取鍋加熱装置１（図３における発明）と、バーナ基板１０と取鍋２の開口部３との隙間から燃焼ガスを排出させる従来の取鍋加熱装置（図３における従来）との騒音を比較した図表である。この図から理解できるように、本実施形態の取鍋加熱装置１によれば、取鍋蓋７の下層を構成する断熱部材１１を取鍋２の開口部３に密着させて、且つ、取鍋２のノズル部４を排気ダクト８の当接部１６に密着させたことにより、取鍋蓋７（バーナ基板１０）と取鍋２の開口部３との隙間及び取鍋２のノズル部４と排気ダクト８との隙間から拡散される燃焼音が遮断されて、騒音レベルを、従来の取鍋加熱装置と比較して約８ｄＢ低下させることができる。
【００２０】
図４は、本実施形態の取鍋加熱装置１（図４における発明）と、従来の取鍋加熱装置（図４における従来）とで、取鍋の各部位（図４における左側から、底部２１、側壁、ノズル部４）が１０００℃に到達するのに要する時間を比較した図表である。この図から、本実施形態の取鍋加熱装置１では、取鍋蓋７の下層を構成する断熱部材１１を取鍋２の開口部３に密着させて、且つ、取鍋２のノズル部４を排気ダクト８の当接部１６に密着させたことにより、取鍋蓋７（バーナ基板１０）と取鍋２の開口部３との隙間及び取鍋２のノズル部４と排気ダクト８との隙間から燃焼ガス（熱）が放出されることが抑止されて、従来の取鍋加熱装置と比較して、取鍋２の各部位で、より短時間で１０００℃まで昇温させることができ、予熱効率が向上していることが理解できる。特に、ノズル部４に注目すると、１０００℃まで昇温させるのに、従来の取鍋加熱装置では、９０分以上の時間を要していたが、本実施形態の取鍋加熱装置１では、４０分以下の時間で１０００℃まで昇温させることができる。
【００２１】
図５は、図４から理解できるように、従来の取鍋加熱装置では昇温させるのが困難であった取鍋２のノズル部４の昇温性能を、本実施形態の取鍋加熱装置１（図５における発明）と、従来の取鍋加熱装置（図５における従来）とで比較したものである。この図から理解できるように、本実施形態の取鍋加熱装置１によれば、燃焼ガスをノズル部４に形成されたガス排出口１２から集中して排出させたことにより、ノズル部４を短時間でより高い温度まで昇温させることが可能である。そして、本実施形態の取鍋加熱装置１では、ノズル部４の温度が約１５０分間で約１２００℃に到達しているが、従来の取鍋加熱装置では、加熱時間を延長させても、ノズル部４の温度を１２００℃まで昇温させることはできなかった。このように、本実施形態の取鍋加熱装置１では、ノズル部４の温度と取鍋２に貯留される溶融金属の温度（例えば１５００℃）との温度差をより小さくすることが可能であり、溶融金属の品質、延いては、鋳造品の品質が確保されるとともに、取鍋２の寿命を延ばすことができる。
【００２２】
この実施形態では以下の効果を奏する。
本実施形態によれば、取鍋蓋７をバーナ基板１０と断熱部材１１との２層構造によって構成して、取鍋蓋７の下層を構成する断熱部材１１を取鍋２の開口部３に密着させるとともに、取鍋２のノズル部４を排気ダクト８の当接部１６に密着させたことにより、取鍋蓋７（バーナ基板１０）と取鍋２の開口部３との隙間及び取鍋２のノズル部４と排気ダクト８との隙間から拡散される燃焼音を効果的に遮断することができる。これにより、騒音レベルが低下して作業環境を向上させることができる。
また、取鍋蓋７（バーナ基板１０）と取鍋２の開口部３との隙間及び取鍋２のノズル部４と排気ダクト８との隙間から燃焼ガス（熱）が放出されることが抑止されるので、予熱効率を向上させることが可能になり、取鍋２をより短時間でより高い温度まで昇温させることが可能になる。
【００２３】
さらに、取鍋２の内部空間５に、第２内部空間５Ｂ（内部空間５の他側）を下降して、底部２１を通過した後、第１内部空間５Ａ（内部空間５の一側）を上昇してガス排出口１２へ抜ける燃焼ガスの流れが形成されるので、燃焼ガスをノズル部４に形成されたガス排出口１２から集中して排出させることにより、ノズル部４を短時間でより高い温度まで昇温させることができる。これにより、ノズル部４と取鍋２に貯留される溶融金属との温度差をより小さくすることが可能になり、溶融金属の品質、延いては、鋳造品の品質が確保されるとともに、ノズル部４の割れを防いで取鍋２の寿命を延ばすことができる。
また、ガス排出口１２から排出された燃焼ガスは、導入部１３の導入口１５から排気ダクト８に導入されて、回収された燃焼ガスは、管路１４によって他の設備へ移送して再利用することができるので、エネルギー効率が高いシステムを構築することが可能である。
【符号の説明】
【００２４】
１  取鍋加熱装置、２  取鍋、３  開口部、４  ノズル部、５  内部空間、５Ａ  第１内部空間（内部空間の一側）、５Ｂ  第２内部空間（内部空間の他側）、６  仕切板、７  取鍋蓋、８  排気ダクト、９  加熱用バーナ、１０  バーナ基板、１１  断熱部材、１２  ガス排出口、１３  導入部、１４  管路、１５  導入口、１６  当接部、１９  流体圧シリンダ（操作機構）
【図１】
0005737508.tif 000002
【図２】
0005737508.tif 000003
【図３】
0005737508.tif 000004
【図４】
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【図５】
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