(57)【要約】【課題】  汲取口を備えた搬出湯室内へ低温の溶湯が流入して搬出湯室内の溶湯が低温になることを防止できる金属溶解保持炉を提供する。【解決手段】  金属材料３を溶解するための溶解室５と、前記金属材料３の溶解した溶湯を所定の高温に保持する保持室９と、前記溶湯を汲取るための汲取口１１を備えた搬出湯室１３とを備えてなる金属溶解保持炉１であって、前記保持室９内の下層部の低温溶湯が前記搬出湯室１３へ流入することを阻止するための堰壁３９を備え、前記保持室９と前記搬出湯室１１との間の仕切り壁３５に、下端部を溶湯内へ没入自在の仕切板４５を上下動可能に備え、前記溶解室５と前記保持室９との間に、前記保持室９内への未溶解材の流入を防止するための堰機構２５を備えた構成である。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料を溶解するための溶解室と、前記金属材料の溶解した溶湯を所定の高温に保持する保持室と、前記溶湯を汲取るための汲取口を備えた搬出湯室とを備えてなる金属溶解保持炉であって、前記保持室内の下層部の低温溶湯が前記搬出湯室内へ流入することを阻止するための堰壁を備えたことを特徴とする金属溶解保持炉。
【請求項２】
請求項１に記載の金属溶解保持炉において、前記保持室と前記搬出湯室との間の仕切り壁に、下端部を溶湯内へ没入自在の仕切板を上下動可能に備えたことを特徴とする金属溶解保持炉。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の金属溶解保持炉において、前記溶解室と前記保持室との間に、前記保持室内への未溶解材の流入を防止するための堰機構を備えたことを特徴とする金属溶解保持炉。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の金属溶解保持炉において、前記堰壁は前記保持室内に設けてあって当該保持室内の低温溶湯及び中温溶湯が前記搬出湯室内へ流入することを阻止する高さであり、前記堰壁によって前記保持室内を昇温室と高温保持室とに区画してあることを特徴とする金属溶解保持炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、アルミニウム等のごとき金属材料を溶解して保持する金属溶解保持炉に係り、さらに詳細には、金属材料の溶解した溶湯を汲取るための汲取口を備えた搬出湯室内の溶湯の温度を常に安定した高温の一定温度に保持することのできる金属溶解保持炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ダイカストマシンへ供給するための溶湯を一定の高温に保持するための金属溶解保持炉は、例えばアルミニウム等のごとき金属材料を溶解するための溶解室と、前記金属材料の溶解した溶湯を所定の高温に保持する保持室と、前記溶湯を汲取るための汲取口を備えた搬出湯室とを備えた構成が一般的である。
【０００３】
上記のごとき従来の構成において、前記保持室内への溶湯の流入は、金属材料の半溶融状の物、溶解直後の低温の溶湯であることが多く、保持室の底部には低温の溶湯の層が形成される傾向にある。そして、前記保持室に連通した搬出湯室の汲取口から溶湯の汲取りが行われると、前記保持室内の底部の低温の溶湯が前記搬出湯室内へ流入し、搬出湯室内の溶湯の温度を低下させることがあると共に、溶湯の清浄度を低下させることがある。
【０００４】
そこで、前記保持室内の低温の溶湯が搬出湯室へ直線的に流入しないように、前記保持室の底部に複数の潜堤を備えた構成や保持室と搬出湯室との間にフィルタを備えた構成が提案されている（例えば特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特開平２−９７８９０号公報
【特許文献２】特開２００２−１７８１３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１に記載の構成においては、保持室の底部に複数の潜堤を設け、各潜堤に流通口を千鳥足状に設けて、保持室の底部における溶湯が前記潜堤に沿って流れることにより蛇行する構成としてなるものである。したがって、低温の溶湯が保持室内の底部を蛇行している間にある程度加熱されるものの、この底部の低温の溶湯が搬出湯室へ流入することを阻止することはできないものであり、低温の溶湯が搬出湯室へ流入して搬出湯室内の溶湯の温度を低下させることがあるものである。
【０００６】
特許文献２に記載の構成においては、保持室と搬出湯室との間に、耐火フィルタ部を備えた仕切壁を設けた構成であるから、保持室内の底部の低温の溶湯が搬出温室内へ流入することを阻止することができると共に、溶湯の湯面に浮遊している異物を除去することができる。しかし、仕切壁を設けたことにより、前記保持室内と搬出湯室内とに大きな温度差が生じることになるので、前記保持室内の温度を必要以上に高温加熱状態に保持する必要が生じ、エネルギーの消費量が多くなると共に酸化物を発生し易く、かつ炉の耐火物の痛みが早くなる等の問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前述のごとき従来の問題に鑑みてなされたもので、金属材料を溶解するための溶解室と、前記金属材料の溶解した溶湯を所定の高温に保持する保持室と、前記溶湯を汲取るための汲取口を備えた搬出湯室とを備えてなる金属溶解保持炉であって、前記保持室内の下層部の低温溶湯が前記搬出湯室内へ流入することを阻止するための堰壁を備えた構成である。
【０００８】
また、本発明は、上記金属溶解保持炉において、前記保持室と前記搬出湯室との間の仕切り壁に、下端部を溶湯内へ没入自在の仕切板を上下動可能に備えた構成である。
【０００９】
また、本発明は、上記金属溶解保持炉において、前記溶解室と前記保持室との間に、前記保持室内への未溶解材の流入を防止するための堰機構を備えた構成である。
【００１０】
また、本発明は、上記金属溶解保持炉において、前記堰壁は前記保持室内に設けてあって当該保持室内の低温溶湯及び中温溶湯が前記搬出湯室内へ流入することを阻止する高さであり、前記堰壁によって前記保持室内を昇温室と高温保持室とに区画してあるものである。
【発明の効果】
【００１１】
以上のごとき説明より理解されるように、本発明によれば、溶解室において溶解された直後の低温の溶湯が汲取口を備えた搬出湯室内へ流入することを阻止することができ、搬出湯室内の溶湯の温度が低下することを防止でき、前述したごとき従来の問題を解消し得るものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１を参照するに、本発明の実施の形態に係る金属溶解保持炉１は、従来の一般的な金属溶解保持炉と同様に、例えばアルミニウム等のごとき金属材料３を溶解するための溶解室５と、前記金属材料３の溶解した溶湯７を所定の高温に保持するための保持室９と、前記溶湯７を汲取るための汲取口１１を備えた搬出湯室１３とを備えた構成である。
【００１３】
より詳細には、前記金属溶解保持炉１は耐火壁部材１５によって構成してあり、前記溶解室５と前記保持室９との間には天井から僅かに下方向へ垂設した区画壁１７が設けてあって、この区画壁１７によって前記溶解室５と保持室９とが区画されている。
【００１４】
前記溶解室５には金属材料３を投入するための投入口１９が設けてあると共に前記溶解室５の床部２１は、前記保持室９側が低くなるように僅かに傾斜してある。そして、前記溶解室５の天井などの適宜の壁部には、当該溶解室５内の前記金属材料３を溶解するためのバーナ２３が設けられている。
【００１５】
さらに、溶解室５と前記保持室９との間には、前記溶解室５内の未溶解（半溶融状態）の未溶解材が前記保持室９内へ流入することを防止するための堰機構２５が設けてある。
【００１６】
すなわち、前記溶解室５における前記床部２１の前記保持室９側の床部分２１Ａは、前記金属材料３を支持する床部分２１Ｂよりも一段低く形成してあり、上記床部分２１Ａと床部分２１Ｂとの接続部は傾斜面に形成してある。そして、前記床部分２１Ａの前記保持室９側の上面には、金属材料３の溶解した低温の溶湯を一時的に貯留する湯溜り部２７を形成するための堰２９が設けられている。
【００１７】
さらに、前記溶解室５内において、前記床部分２１Ａと床部分２１Ｂとの接続部付近には、前記床部分２１Ｂ上の金属材料３が前記床部分２１Ａ側へ直接移動することを防止するための仕切部材３１が設けてある。この仕切部材３１には、前記保持室９内の前記溶湯７を高温に保持するための保持バーナ３３からの火炎、熱風を透過自在のスリット又は穴などの透過部３１Ａが形成してあり、かつ上記仕切部材３１の下部（下面）３１Ｂは、前記湯溜り部２７内の溶湯の上面から僅かに没入するように、前記堰２９の上部（上面）２９Ａより僅かに低く設けてある。
【００１８】
上記構成により、投入口１９から溶解室５内に投入された金属材料３は、溶解室５の床部分２１Ｂ上に堆積されると共に、バーナ２３から溶解室５内の前記金属材料３へ吹き付けられる火災によって金属材料３の熔解が行われる。そして、溶解した直後の低温の溶湯は、前記仕切部材３１の下側を通過して湯溜り部２７に流入し、一時的に貯留されるものである。
【００１９】
前記保持室９は、前記区画壁１７及びこの区画壁１７の下方に位置する前記堰２９によって前記溶解室５と区画してあり、かつ保持室９と前記搬出湯室１３は、下面（下部）３５Ａが保持室９内の溶湯７の上面に接触した状態又は上記下面３５Ａが前記溶湯７の上面から僅かに没入した状態の仕切り壁としての区画壁３５によって区画してある。そして、前記区画壁３５から離隔して設けた立壁部３７と前記区画壁３５との間に前記搬出湯室１３の前記汲取口１１が設けてある。ここで、前記立壁部３７の上面（上部）３７Ａは、前記区画壁３５の下面３５Ａより高位置に設けてある。
【００２０】
前記保持室９内の床部分９Ａと前記搬出湯室１３の床部分１３Ａは互に水平に連続した平面に形成してあり、前記保持室９の床部分９Ａには、前記保持室９内の下層部の低温溶湯が前記搬出溶湯室１３内へ流入することを阻止するための堰壁３９が設けてある。そして、前記保持室９の天井部分に、前記保持バーナ３３が設けられている。
【００２１】
仕切り壁としての前記区画壁３５には例えばエアーシリンダなどのごとき適宜のアクチュエータ４１が設けてあり、このアクチュエータ４１に上下動自在に備えたピストンロッド等のごとき作動杆４３の下部には、下端部を前記溶湯７の上面から没入自在の仕切板４５が設けられている。上記仕切板４５の上下位置を調整するために、前記溶湯７の上面を検出するための上面検出センサ４７が設けられている。
【００２２】
上記上面検出センサ４７としては、例えば当該上面検出センサ４７から前記溶湯７の上面までの距離を検出する距離センサや、前記溶湯７の上面に接触自在の接触センサなど、適宜のセンサを採用することができる。
【００２３】
上記上面検出センサ４７は、前記溶湯７の上面に対して前記仕切板４５の下端部を常に接触した状態又は溶湯７の上面から前記仕切板４５の下端部を常に所定量没入した状態に保持するために使用されるものである。したがって、例えば、前記仕切板４５の下端部より所望の高さ位置において前記上面検出センサ４７を前記仕切板４５又は作動杆４３に一体的に設け、当該上面検出センサ４７と溶湯７の上面との間の距離が予め設定した設定値のときに、前記仕切板４５の下端部が前記溶湯７の上面から所定量没入した状態となるように構成する。
【００２４】
そして、前記上面検出センサ４７の検出に基づいて制御装置（図示省略）によって前記アクチュエータ４１を制御駆動して、前記上面位置検出センサ４７と溶湯７の上面との間の距離を常に一定に保持することにより、前記溶湯７の上面が上下に変動した場合であっても、前記仕切板４５の下端部を前記溶湯７の上面から常に一定量没入した状態に保持することができるものである。
【００２５】
以上のごとき構成において、前述したように、溶解室５内に金属材料３を投入して溶解すると共に、保持バーナ３３から噴射される火炎によって保持室９内の溶湯７を高温に保持し、搬出湯室１３の汲取口１１から高温の溶湯７を取り出してダイカストマシン（図示省略）へ供給するものである。
【００２６】
前記構成においては、前述したように、溶解室５内の金属材料３はバーナ２３から吹き付けられる火炎、熱風によって溶融され、溶解した直後の低温の溶湯は湯溜り部２７の底部側に流入して一時的に貯留される。この湯溜り部２７内の溶湯は、底部側へ流入する低温の溶湯によって次第に押上げられ、堰２９を越えて保持室９内へ流入するものである。
【００２７】
この際、前記湯溜り部２７の上面は、例えば矢印Ａで示すように流れる保持バーナ３３からの熱風によって加熱されるものである。また、上記熱風によって前記溶解室５内の金属材料３も加熱されるものである。したがって、保持室９内の溶湯７を加熱するための保持バーナ３３の排熱を有効利用することができると共に、溶解室５内において溶解された直後の低温の溶湯が保持室９内に直接的に流入することを防止できるものである。
【００２８】
前記湯溜り部２７から堰２９を越える際に、保持室９内へ流入する溶湯は保持バーナ３３の排熱によって加熱されるものの、充分に高温ではないので、比重の関係で保持室９内の底部に溜ることになる。前記保持室９内の床部分９Ａには堰壁３９が設けてあって、保持室９内の底部の低温の溶湯が搬出湯室１３内へ流入することがないので、低温の溶湯が搬出湯室１３内へ流入して搬出湯室内の溶湯７の温度を低下するようなことがなく、前述したごとき従来の問題を解消し得るものである。
【００２９】
前記保持室９内において、前記保持バーナ３３による加熱によって高温に保持される溶湯７は、前記搬出湯室１３の汲取口１１から溶湯７の取り出しが行われる毎に搬出湯室１３へ流入するものである。この際、溶湯７の上面に対して仕切板４５は常に接触した状態又は溶湯７の上面から僅かに没入した状態にあるので、前記溶湯７の上面の浮遊物が前記搬出湯室１３内へ流入することを阻止できるものである。
【００３０】
また、前記構成によれば、搬出湯室１３の汲取口１１から溶湯７の取出しが行われると、保持室９内の上層部の高温の溶湯７が搬出湯室１３内へ抵抗なく流入するものであって、前記汲取口１１と保持室９内の溶湯７の温度差が少なく、保持室９内において溶湯７を必要以上に高温加熱する必要がなく、省エネルギーとなると共に耐火物及び炉体全体の寿命が延びるものである。
【００３１】
図２は第２の実施形態を示すもので、前述した実施形態の構成と同一機能を奏する構成部分には同一符号を付することとして、重複した説明は省略する。
【００３２】
この第２の実施形態においては、前述した第１の実施形態における堰２９、仕切部材３１及び上面検出センサ４７を省略した構成であって、前記堰壁３９を保持室９のほぼ中央部に配置し、かつ上記堰壁３９の高さは、保持室９内の下部の低温層をなる低温溶湯及びその上部の中温層をなす中温溶湯が前記搬出湯室１３内へ流入することを阻止する高さに設けてある。換言すれば、前記堰壁３９は、保持室９内の上部の高温層をなす高温の溶湯７の流れのみを許容する高さに設けてあって、前記保持室９内を昇温室９Ｂと高温保持室９Ｃとに区画するものである。
【００３３】
なお、上記構成においては上面検出センサ４７が省略されているので、溶湯７の上面の変化に対して仕切板４５の上下位置を調節することは難しいので、仕切板４５を区画壁３５に固定した構成とすることも可能である。
【００３４】
前記構成により、溶解室５から保持室９内に流入した溶解直後の低温の溶湯や、ある程度加熱された中温の溶湯は比重の関係で保持室９の昇温室９Ｂ内の底部側に流入するので、堰壁３９によって搬出湯室１３方向への流動が阻害されることになる。そして、前記堰壁３９を越えるように次第に上昇すると、保持バーナ３３による加熱、熱伝達によって次第に高温になり、高温になった状態でもって高温保持室９Ｃ側へ流動し、この高温保持室９Ｃ内においては前記保持バーナ３３の作用によって適正な高温に保持されることになる。
【００３５】
前記昇温室９Ｂから高温保持室９Ｃに流入した溶湯７は高温であって、保持バーナ３３の作用によって高温に保持されているから、上記高温保持室９Ｃから搬出湯室１３に至る溶湯７全体が高温に保持されることとなり、搬出湯室１３内の溶湯の温度を低下させるようなことはないものであり、前述同様の効果を奏し得るものである。
【００３６】
なお、金属材料としてアルミニウムの場合について例示したが、金属材料としてはアルミニウムに限ることなく、類似の金属材料に適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る金属溶解保持炉を概念的、概略的に示した断面説明図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る金属溶解保持炉を概念的、概略的に示した断面説明図である。
【符号の説明】
【００３８】
１…金属溶解保持炉
３…金属材料
５…溶解室
７…溶湯
９…保持室
９Ａ…床部分
９Ｂ…昇温室
９Ｃ…高温保持室
１１…汲取口
１３…搬出湯室
１７…区画壁
１９…投入口
２３…バーナ
２５…堰機構
２７…湯溜り部
２９…堰
３１…仕切部材
３３…保持バーナ
３５…区画壁（仕切り壁）
３７…立壁部
３９…堰壁
４５…仕切板
４７…上面検出センサ
【図１】
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【図２】
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