(57)【要約】      （修正有）【課題】カルシウムの歩留まりを向上させるとともに、酸化カスを減少させることができる鉛−カルシウム系合金の製造装置及び製造方法を提供する。【解決手段】アルゴンガスの雰囲気中で、鉛を主成分とする溶湯に添加材料供給部4から粒状カルシウム5を自然落下させて供給し、溶解させて、鉛−カルシウム系合金を得る。添加材料供給部4は、チャンネル15、シャッター7、外枠体10、内ポケット6、シャッター用スリット9及び上蓋8を有している。シャッターを閉じた状態では、その上方に内ポケットと粒状カルシウムが存在し、シャッターを開くことによって、粒状カルシウムを自然落下させて溶湯に供給するとともに、内ポケットが上方から降りてきてチャンネルと接した状態で停止して、その側面でシャッター用スリットを塞ぐようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
不活性ガスの雰囲気中で、鉛を主成分とする溶湯に添加材料供給部からカルシウム含有材料を自然落下させて供給し、溶解させて、鉛−カルシウム系合金を製造する鉛−カルシウム系合金の製造装置において、
前記添加材料供給部は、チャンネル、シャッター、外枠体、内ポケット、シャッター用スリット及び上蓋を有しており、
前記チャンネルの上方の前記外枠体には、前記シャッター用スリットが設けられており、該シャッター用スリットには前記シャッターが開閉できるように設置されており、
前記チャンネルの上方は、前記外枠体とその内側に構成されている前記内ポケットとの二重構造となっており、
前記シャッターを閉じた状態では、その上方に前記内ポケットと前記カルシウム含有材料とが存在し、
前記シャッターを開くことによって、前記カルシウム含有材料を自然落下させて前記溶湯に供給するとともに、前記内ポケットが上方から降りてきて前記チャンネルと接した状態で停止し、
前記内ポケットの側面によって前記シャッター用スリットを塞ぐことを特徴とする鉛−カルシウム系合金の製造装置。
【請求項２】
不活性ガスの雰囲気中で、鉛を主成分とする溶湯に添加材料供給部からカルシウム含有材料を自然落下させて供給し、溶解させて、鉛−カルシウム系合金を製造する鉛−カルシウム系合金の製造方法において、
前記添加材料供給部は、チャンネル、シャッター、外枠体、内ポケット、シャッター用スリット及び上蓋を有しており、
前記チャンネルの上方の前記外枠体には、前記シャッター用スリットが設けられており、該シャッター用スリットには前記シャッターが開閉できるように設置されており、
前記チャンネルの上方は、前記外枠体とその内側に構成されている前記内ポケットとの二重構造となっており、
前記シャッターを閉じた状態では、その上方に前記内ポケットと前記カルシウム含有材料とが存在し、
前記シャッターを開くことによって、前記カルシウム含有材料を自然落下させて前記溶湯に供給するとともに、前記内ポケットが上方から降りてきて前記チャンネルと接した状態で停止し、
前記内ポケットの側面によって前記シャッター用スリットを塞ぐことを特徴とする鉛−カルシウム系合金の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉛蓄電池の集電体として用いられている、鉛−カルシウム系合金の製造装置及び鉛−カルシウム系合金の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉛蓄電池の集電体の材料として、鉛−カルシウム系合金を用いると、鉛−アンチモン系合金を用いた場合に比べて希硫酸電解液が電気分解されにくいことが知られている。したがって、鉛蓄電池の集電体の材料として、鉛−カルシウム系合金を用いると、メンテナンス・フリー特性の優れた鉛蓄電池を提供することができる。
【０００３】
ここで、鉛−カルシウム系合金を製造する手法として、アルゴンガス等の不活性ガスの雰囲気中であらかじめ鉛を主成分とする溶湯を製造しておき、該溶湯にカルシウムを含有する粒状又はフレーク状の原材料（以下において、単に、カルシウム含有材料と呼ぶ。）を供給する。そして、アルゴンガス等を吹き込んでバブリングさせながら攪拌して、カルシウム含有材料を、鉛を主成分とする溶湯に溶解させる方法が検討されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２８５２５６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した方法では、カルシウム含有材料を供給する部分の構造のガスシール性能が十分ではないために、この部分から大気中の酸素が入り込みやすいという問題点があった。なお、カルシウムは大気中の酸素と反応しやすく、その結果、カルシウムの歩留まり率が低いといった問題点があった。特に、合金製造中の鉛を主成分とする溶湯温度は、約５００℃になるために、高価なカルシウムが大気中の酸素と反応して酸化するという問題点があった。
【０００６】
加えて、大気中の酸素の混入によって、鉛を主成分とする溶湯も酸化されるために、多量の酸化カスが発生するという問題点があった。
【０００７】
本発明の目的は、カルシウム含有材料を供給する部分のガスシール性能を向上させることによって、カルシウムの歩留まり率を向上させるとともに、酸化カスの発生を減少させることができる鉛−カルシウム系合金の製造装置及び鉛−カルシウム系合金の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した課題を解決するために、本発明に係わる鉛−カルシウム系合金の製造装置では、鉛を主成分とする溶湯に、カルシウム含有材料を供給する部分、即ち添加材料供給部に内ポケットを設けることによって、シャッター用スリットからの大気中の酸素の混入を抑制し、ガスシール性能を向上させたものである。従って、添加材料投入部からの大気中の酸素の混入を抑制した状態で、カルシウム含有材料を鉛を主成分とする溶湯中に溶解させることができる。
【０００９】
すなわち、請求項１の発明は、不活性ガスの雰囲気中で、鉛を主成分とする溶湯に添加材料供給部からカルシウム含有材料を自然落下させて供給し、溶解させて、鉛−カルシウム系合金を製造する鉛−カルシウム系合金の製造装置において、
前記添加材料供給部は、チャンネル、シャッター、外枠体、内ポケット、シャッター用スリット及び上蓋を有しており、前記チャンネルの上方の前記外枠体には、前記シャッター用スリットが設けられており、該シャッター用スリットには前記シャッターが開閉できるように設置されており、前記チャンネルの上方は、前記外枠体とその内側に構成されている前記内ポケットとの二重構造となっており、前記シャッターを閉じた状態では、その上方に前記内ポケットと前記カルシウム含有材料とが存在し、前記シャッターを開くことによって、前記カルシウム含有材料を自然落下させて前記溶湯に供給するとともに、前記内ポケットが上方から降りてきて前記チャンネルと接した状態で停止し、前記内ポケットの側面によって前記シャッター用スリットを塞ぐことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２の発明は、不活性ガスの雰囲気中で、鉛を主成分とする溶湯に添加材料供給部からカルシウム含有材料を自然落下させて供給し、溶解させて、鉛−カルシウム系合金を製造する鉛−カルシウム系合金の製造方法において、
前記添加材料供給部は、チャンネル、シャッター、外枠体、内ポケット、シャッター用スリット及び上蓋を有しており、前記チャンネルの上方の前記外枠体には、前記シャッター用スリットが設けられており、該シャッター用スリットには前記シャッターが開閉できるように設置されており、前記チャンネルの上方は、前記外枠体とその内側に構成されている前記内ポケットとの二重構造となっており、前記シャッターを閉じた状態では、その上方に前記内ポケットと前記カルシウム含有材料とが存在し、前記シャッターを開くことによって、前記カルシウム含有材料を自然落下させて前記溶湯に供給するとともに、前記内ポケットが上方から降りてきて前記チャンネルと接した状態で停止し、前記内ポケットの側面によって前記シャッター用スリットを塞ぐことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る鉛−カルシウム系合金の製造装置及び製造方法を用いると、添加材料供給部のガスシール性能が向上して、大気中の酸素の混入を抑制することができる。したがって、カルシウムの歩留まりを向上させることができるとともに、酸化カスの発生を減少させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下において、本発明の実施をするための最良の形態を図１及び図２を用いて詳細に説明する。なお、図１は、本発明に係わる添加材料供給部の概略断面図であり、図２は本発明に係わる溶解装置の概略断面図である。
１．本発明に係る鉛−カルシウム系合金の製造装置（図２）
本発明に係る鉛−カルシウム系合金の製造装置では、耐火レンガ製の溶解炉1にステンレス製の浴槽2が設置されており、バーナ14を用いて加熱をするものである。浴槽2内には鉛を主成分とする合金の溶湯11、例えば、純鉛や鉛−錫合金の溶湯11が約５００℃で溶融状態となっている。
【００１３】
浴槽2の内側には、浴槽2よりもやや径が小さく、底のない円筒形状をしたステンレス製のフード3が上方から挿入されており、溶湯11に浸された状態になっている。そして、フード3の上部には、詳細については後述するカルシウム含有材料、例えば、粒状カルシウム5を溶湯11に供給するための添加材料供給部4が形成されている。
【００１４】
また、フード3と溶湯11との空間部分に不活性ガス、例えば、アルゴンガス12を供給するためのアルゴンガス供給配管13が設けられている。フード3と溶湯11との空間部分をアルゴンガス12で満たすことによって、大気中の酸素を除去することができる。したがって、カルシウムの歩留まりを向上させるとともに、鉛合金の酸化カスを減少させることができる。
【００１５】
本実施例では、図２で示される、アルゴンガス供給配管13から溶湯11内に、純度が９９．９％アルゴンガス12を４０ｌ／分供給してバブリングをさせる。この状態で５分間の放置をし、溶湯11とフード3との空間部分をアルゴンガスで置換する。その後に、詳細については後述するように、添加材料供給部4から粒状カルシウム5を溶湯11に供給して溶解させるようにした。
２．本発明に係わる添加材料供給部の構造
本発明に係わる添加材料供給部4は、チャンネル15、シャッター7、外枠体10、内ポケット6、シャッター用スリット9及び上蓋8で構成されている。そして、シャッター7を開くことによって、その上面の計量された粒状カルシウム5を自然落下させて溶湯11に供給する構造となっている。
【００１６】
チャンネル15上方の添加材料供給部4の外枠体10には、シャッター用スリット9が設けられ、シャッター7が開閉できるように設置されている。そして、チャンネル15上方の添加材料供給部4は、外枠体10とその内側に構成されている内ポケット6との二重構造となっている。
【００１７】
すなわち、図１（ａ）に示すように、チャンネル15の上面に設置されている添加材料供給部4のシャッター7を閉じた状態として、その上面に粒状カルシウム5を充填をした後に上蓋8で閉じる。本実施例では、浴槽2内の溶湯11として純度が９９．９９％の鉛を５０００ｋｇ、添加材料供給部4内の粒状カルシウム5として純度９８％のものを４．５ｋｇ用いて実験した。
【００１８】
次に、図１（ｂ）に示すように、シャッター7を引きながら添加材料供給部4内の粒状カルシウム5を下方の溶湯11に供給する。ここで、本発明に係わる添加材料供給部4は、外枠体10と内ポケット6との二重構造となっている。そして、シャッター7をすべて引いてしまうと、内ポケット6が上方から降りてきて、内ポケット6の下面がチャンネル15と接した状態で停止するようにした。すなわち、シャッター7をすべて引いてしまうと、外枠体10に形成されているシャッター用スリット9は、内ポケット6の側面によって塞がれる構造とした。したがって、シャッター用スリット9の部分から大気中の酸素が、溶湯11とフード3との空間部分に入ることを抑制することができる。
【００１９】
なお、添加材料供給部4から自然落下した粒状カルシウム5は、鉛の溶湯11に比べて密度が小さいので、最初は表面に浮いた状態となっている。その後、アルゴンガス12のバブリングをさせながら約５００℃の溶湯11に約３０分間保持することによって、粒状カルシウム5を均一に鉛合金中に溶解・分散させるようにした。
【００２０】
上記したように、本発明に係わる添加材料供給部4を用いて得られた鉛−カルシウム系合金の組成を分析して、添加したカルシウムの量と鉛合金中のカルシウムの量とを測定してカルシウムの歩留りを求めた。さらに、酸化カスの発生量についても測定した。
【００２１】
また、従来例として、添加材料供給部4に内ポケット6を用いない場合についても同様の実験をして、カルシウムの歩留りと酸化カスの発生量とを測定した。
これらについて測定をした結果を表１に示す。表１より、本発明を用いると、従来に比べて、カルシウムの歩留り率を高くすることができ、酸化カスの発生量を少なくすることができる。本発明に係わる添加材料供給部4を用いると、大気中の酸素が、溶湯11とフード3との空間部分に入ることを抑制することができるためと考えられる。なお、上記した実施例は、純鉛の溶湯11を用いた場合について示したが、鉛に錫が添加されている溶湯11を用いた場合についても同様に適用をすることができる。
【００２２】
【表１】
2005285595.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、鉛蓄電池の集電体の材料として用いられている鉛−カルシウム系合金の製造装置または製造方法に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係わる添加材料供給部の概略断面図である。
【図２】本発明に係わる溶解装置の概略断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１：溶解炉、２：浴槽、３：フード、４：添加材料供給部、５：粒状カルシウム、
６：内ポケット、７：シャッター、８：上蓋、９：シャッター用スリット、
１０：外枠体、１１：溶湯、１２：アルゴンガス、１３：アルゴンガス供給配管、
１４：バーナ、１５：チャンネル
【図１】
2005285595.tif 000004
【図２】
2005285595.tif 000005