(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射状に縦長のスリットを有し該スリットで区切られた各セグメント内に縦方向の通水孔を穿孔して形成した水冷銅るつぼの外周に誘導コイルを配して、誘導コイルに高周波電流を供給して、前記水冷銅るつぼ内に挿入した金属を浮揚溶解する浮揚溶解装置において、溶解時に発生するダストおよびヒュームを捕収する捕収部を設け、前記捕収部は、断面が方形状の空洞と内壁面に前記ダストおよびヒュームを捕収する開口部を有して前記水冷銅るつぼの上端に一体に形成されるリングフードと、前記水冷銅るつぼの上端から前記セグメント内を通して前記ダストおよびヒュームを下方に導く複数の捕収穴とで構成し、リングフードに捕収されたダストおよびヒュームを前記捕収穴を通して前記水冷銅るつぼの下方に設けた風洞に導いて排気することを特徴とする浮揚溶解装置。
【請求項２】
放射状に縦長のスリットを有し該スリットで区切られた各セグメント内に縦方向の通水孔を穿孔して形成した水冷銅るつぼの外周に誘導コイルを配して、誘導コイルに高周波電流を供給して、前記水冷銅るつぼ内に挿入した金属を浮揚溶解する浮揚溶解装置において、溶解時に発生するダストおよびヒュームを捕収する捕収部を設け、前記捕収部は、前記水冷銅るつぼの上部の外周側に密接して配備され、リング状の風胴を形成するようにしたリングフードと、前記水冷銅るつぼの内側から風洞に向かって穿孔され、前記ダストおよびヒュームを吸引して前記風胴に捕収する複数の捕収穴とで構成することを特徴とする浮揚溶解装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、水冷銅るつぼと、誘導コイルとを用いて金属を浮揚させて溶解する浮揚溶解装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水冷銅るつぼの外周に巻回した誘導コイルに高周波電流を供給して、水冷銅るつぼ内に投入した金属を浮揚させて溶解する浮揚溶解装置では、この種の溶解装置の特性を活かすために、クリーンな材料を用いて、溶解装置からの不純物の混入が無い清浄な溶湯を得て、それを鋳造することにより高純度の金属の製品を得ることが行われていた。しかし、溶解金属の種類や、溶解方法が多様化する中で、低沸点金属を含んだ材料の溶解、もしくはダストや、ヒュームが発生し易い材料の溶解も行われる機会が多くなってきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで従来の構成では、蒸発した金属（蒸気化ミスト）や、ダスト、及ぶヒュームを捕収する機能が備えられていないので、蒸発した金属や、ダスト、及ぶヒュームが水冷銅るつぼの内外に充満すると溶解作業の経過を確認することが困難になるばかりでなく、ダストや、蒸発金属がコイルに付着してレアショートを起こす恐れがある。
【０００４】
この発明は上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、蒸発金属、もしくはダストや、ヒュームが発生しても、支障無く溶解作業の確認が行え、蒸発金属、もしくはダストによりコイルがレアショートしない浮揚溶解装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１記載の発明は、放射状に縦長のスリットを有し該スリットで区切られた各セグメント内に縦方向の通水孔を穿孔して形成した水冷銅るつぼの外周に誘導コイルを配して、誘導コイルに高周波電流を供給して、前記水冷銅るつぼ内に挿入した金属を浮揚溶解する浮揚溶解装置において、溶解時に発生するダストおよびヒュームを捕収する捕収部を設け、前記捕収部は、断面が方形状の空洞と内壁面に前記ダストおよびヒュームを捕収する開口部を有して前記水冷銅るつぼの上端に一体に形成されるリングフードと、前記水冷銅るつぼの上端から前記セグメント内を通して前記ダストおよびヒュームを下方に導く複数の捕収穴とで構成し、リングフードに捕収されたダストおよびヒュームを前記捕収穴を通して前記水冷銅るつぼの下方に設けた風洞に導いて排気することを特徴とする。
【０００６】
上記構成により溶解時に発生する蒸発金属や、ダスト、およびヒュームを捕収部で捕収して後段の集塵機で処理することにより、るつぼ内の目視確認が可能になり、蒸発金属や、ダスト、およびヒュームが誘導コイルの周辺にまで飛来することが無くなるので誘導コイルを蒸発金属や、ダストの付着に起因するレアショートから保護することが可能になる。
【０００７】
また、上記構成によりリングフードに捕収されたダスト、およびヒュームは捕収穴を通過する間に冷却されるので、後段の集塵機に高温のダスト、およびヒュームが送られなくなり、集塵機における火災を防止することが可能になり、高温のダスト、およびヒュームを冷却するために余分に吸引していた空気を吸引する必要が無くなりその分集塵機を小形にすることができる。また、捕収部が水冷銅るつぼと一体構造であるので、高温に晒される捕収部は水冷銅るつぼからの熱伝導により冷却され、変形や、破損が無くなり、捕収部を小形にすることが可能になる。
【０００８】
また、請求項２記載の発明のように、放射状に縦長のスリットを有し該スリットで区切られた各セグメント内に縦方向の通水孔を穿孔して形成した水冷銅るつぼの外周に誘導コイルを配して、誘導コイルに高周波電流を供給して、前記水冷銅るつぼ内に挿入した金属を浮揚溶解する浮揚溶解装置において、溶解時に発生するダストおよびヒュームを捕収する捕収部を設け、前記捕収部は、前記水冷銅るつぼの上部の外周側に密接して配備され、リング状の風胴を形成するようにしたリングフードと、前記水冷銅るつぼの内側から風洞に向かって穿孔され、前記ダストおよびヒュームを吸引して前記風胴に捕収する複数の捕収穴とで構成することができる。
【０００９】
上記構成によりダスト、およびヒュームは捕収穴及び水冷銅るつぼの上部外周側に密接して配備した風洞を通過中に冷却されるので、捕収部および集塵機の小型化が可能になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は浮揚溶解装置の参考例の構成図を示す。この図１において、１は放射状に縦長のスリット１ｂを有し該スリット１ｂで区切られた各セグメント１ｅ内に縦方向の通水孔１ａを穿孔して形成した水冷銅るつぼ、２は水冷銅るつぼの外周側に巻回された誘導コイル、３は材料が溶けて浮揚した溶湯、４は水冷銅るつぼ１に冷却水を給排水する給水孔４ａ，排水孔４ｂを備えた給排水リング、５は断面が方形状で内壁面に蒸気化ミスト、ダスト、およびヒュームを捕収する１ターンの開口部５ａを有し、水冷銅るつぼ１の上方に配置されるリング状の風洞５ｂにより形成されるリングフードを示す。
【００１１】
この図１において、放射状に縦長のスリット１ｂを有し該スリット１ｂで区切られた各セグメント１ｅ内に縦方向の水冷用の通水孔１ａを穿孔して形成した水冷銅るつぼ１の外周に誘導コイル２を配して、該誘導コイル２に高周波電源（図示せず）から高周波電流を供給すると、誘導コイル２により生じた磁束は水冷銅るつぼ１と、水冷銅るつぼ１内に投入された金属とに鎖交して水冷銅るつぼ１と、金属とに渦電流を誘起して金属は加熱されて溶解して溶湯３になる。金属は非磁性体はもちろん磁性体でもキュリー点以上に加熱されると非磁性体になる。前記の水冷銅るつぼ１と、溶湯３とに誘起した渦電流は対向する面では方向が逆向きであるので、この両渦電流間には電磁反発力が働き、溶湯３は浮揚して水冷銅るつぼ１とは非接触状態となる。
【００１２】
なお、水冷るつぼ１の通水孔１ａは各セグメント１ｅ内、もしくは隣り合うセグメント間の上部で繋がっており、給排水リング４の給水孔４ａから給水された冷却水が隣り合うセグメントの一方の通水孔１ａの給水口から入って上方に流れ、上部で繋がる他方のセグメントの通水孔１ａを通して下の他方の通水孔１ａの排水孔４ｂを介して排水されるようになっている。また、給排水リング４は、水冷銅るつぼ１の下部に密接取付されており、通水孔１ａのそれぞれの給水口に給水孔４ａを介して冷却水を供給するとともに、通水孔１ａのそれぞれの排水口からの排水孔４ｂを介して排水を纏めて排水する。
【００１３】
また、溶解中に発生する蒸発金属や、ダスト、およびヒュームは水冷銅るつぼ１の上方に配備された、内面に１ターンの開口部５ａを有し、内部が方形状の風洞５ｂを形成したリングフード５の前記開口部５ａから風洞５ｂ内に捕収されて、そこから図示されていない後段の集塵機に集塵される。上記のリングフード５は１ターンを形成しており、溶解中に発生したダスト、およびヒュームがるつぼ内に充満する前に吸引して排気するので、るつぼ内を溶解中に目視により確認することができる。また、ダスト、およびヒュームなどは炉外に拡散しなくなるので水冷銅るつぼ１、および誘導コイル２、およびそれらの周辺を清浄に保つことができる。
【００１４】
図２はこの発明の実施の形態の主要部の構成図を示す。この図２において、１０は上部に内面側の一部を切り欠いて内部を方形状の空洞にしたリングフード１０ｂを一体に形成するとともに、放射状に縦長のスリット１０ｄを有し該スリット１０ｄで区切られた各セグメント１０ｅ内に縦方向の通水孔１０ａ、および前記リングフード１０ｂで捕収したダスト、およびヒュームをセグメント１０ｅ内を通して下方に導く通水孔１０ａと平行して設けられる捕収穴１０ｃを穿孔して形成した水冷銅るつぼ、２は水冷銅るつぼの外周側に巻回された誘導コイル、３は材料が溶けて浮揚した溶湯、６は水冷銅るつぼ１に冷却水を給排水する給排水孔６ａ、６ｂと、前記捕収穴１０ｃからのダスト、およびヒュームを纏めて捕収する風洞６ｃとを備えた給排水リングを示す。
【００１５】
この図２が図１と異なる点は、図１のものがダスト、およびヒュームを水冷銅るつぼ１の上方に水冷銅るつぼ１から離れた場所に設けたリングフード５で捕収して後段に送るようにしているのに対し、図２の実施例ではリングフード１０ｂを水冷銅るつぼ１０の上部に一体にして設けるとともに、セグメント内に穿孔した捕収穴１０ｃを通して、前記リングフード１０ｂで捕収したダスト、およびヒュームを捕収穴１０ｃと平行する通水孔１０ａにより冷却しながらるつぼ下部の給排水リング６の風洞６ｃに導きそこから後段の集塵機（図示せず）に排出するようにした点である。
【００１６】
なお、捕収穴１０ｃは各セグメント１０ｅの全てに設けてもよいが、必ずしもセグメント１０ｅの全てに設ける必要はなく、複数のセグメント１０ｅに対して１つの捕収穴１０ｃとしてもよい。
また、給排水リング６を取り外せば風胴６ｃ内の清掃等のメンテナンスが可能になる。
【００１７】
このように構成することにより、集塵機に導かれたダスト、およびヒュームは冷却されて略常温になっているので、集塵機に使用する濾布を耐熱仕様にしなくても良くなり、その分コストダウンが図れるとともに、火災による災害を無くすることができる。
さらに、リングフード１０ｂは水冷銅るつぼ１０と一体構造となっているので、水冷銅るつぼ１０からの熱伝導により冷却され、高温による変形や破損を無くすことができる。
【００１８】
図３はこの発明の他の実施の形態の主要部の構成図を示す。この図３が図１と異なる点は、図１のものがダスト、およびヒュームを水冷銅るつぼ１の上方に水冷銅るつぼ１から離れた場所に設けたリングフード５で捕収して後段に送るようにしているのに対し、図３の実施例ではリングフード７を水冷銅るつぼ１００の上端の外周側に密着して設けるとともに、水冷銅るつぼ１００の内側から、リングフード７に向けて複数の捕収穴１００ｂを穿孔して、るつぼ内に発生したダスト、およびヒュームを該捕収穴１００ｂを通してリングフード７に捕収して後段の集塵機に排出するようにした点である。なお、１００ｅは水冷銅るつぼ１００のスリット、１００ｃはセグメントを示す。
【００１９】
このように構成することにより、リングフード７は水冷銅るつぼ１００からの熱伝達により冷却され、また捕収穴１００ｂは水冷銅るつぼ１００と一体に冷却されているので、それらを通して捕収されたダスト、およびヒュームは冷却されて後段の集塵機に排出することが可能になる。図４は浮揚溶解装置の他の参考例の構成図を示す。この図４において、１は放射状に縦長のスリット１ｂを有し該スリット１ｂで区切られた各セグメント１ｃ内に縦方向の通水孔１ａを穿孔して形成した水冷銅るつぼ、２は水冷銅るつぼの外周側に巻回された誘導コイル、３は材料が溶けて浮揚した溶湯、４は水冷銅るつぼ１に冷却水を給排水する給排水リング、８は捕収穴８ａ、および捕収空洞部８ｂを通してダスト、およびヒュームの捕収するとともに、るつぼ内を不活性ガス雰囲気にする際に、るつぼ上部を密閉して不活性ガスを供給する、開閉可能な炉蓋を示す。
【００２０】
この図４が図１と異なる点は、図１のものがダスト、およびヒュームを水冷銅るつぼ１の上方に水冷銅るつぼ１から離れた場所に設けたリングフード５で捕収して後段に送るようにしているのに対し、図４の実施例ではるつぼ上部を密閉できる開閉可能な炉蓋８を設けて、該炉蓋８の捕収穴８ａ、および捕収空洞部８ｂを通してダスト、およびヒュームの捕収するとともに、るつぼ内を不活性ガス雰囲気にする際に、るつぼ上部を密閉して不活性ガスを供給できるようにした点である。
【００２１】
上記構成により、ダスト、およびヒュームは完全に捕収されるようになる。また、るつぼ内を不活性雰囲気にする際に、別の装置でるつぼ上部を密閉する必要はなく、該炉蓋８で兼用することができる。
なお、図示していないが各実施の形態において、．リングフード、風洞、炉蓋に真空もしくは減圧装置を接続することにより、蒸気化ミスト、ダスト、ヒュームの捕収に加えて、炉内を真空もしくは減圧雰囲気にして材料の熔解を行うことができる。
【００２２】
【発明の効果】
この発明によれば、従来は水冷るつぼではクリーンな材料のみを溶解していたものが、蒸気化ミスト、ダスト、およびヒュームを発生する可能性のある材料でも溶解することできるようになり、低品位の材料をも溶解できる効果がある。また、沸点の低い金属を含む材料を溶解して沸点の低い金属を除去することができる。さらに、ダスト、およびヒュームが捕収部に捕収されるので周囲の雰囲気を清浄に保つことができ、雰囲気制御を行うために水冷るつぼをチャンバー内に収納して使用する際にもチャンバー内の清掃を容易にする効果がある。
【００２３】
また、捕収部を水冷銅るつぼと一体にすることで、装置を小型化する効果があり、ダスト、およびヒュームを捕収中に冷却することで集塵機を火災などの災害から保護する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  浮揚溶解装置の参考例の構成図
【図２】  この発明の実施の形態の主要部分の構成図
【図３】  この発明の他の実施の形態の主要部分の構成図
【図４】  浮揚溶解装置の他の参考例の構成図
【符号の説明】
１，１０，１００          水冷銅るつぼ
１ａ、１０ａ、１００ａ    通水孔
２                        誘導コイル
３                        溶湯
４、６                    給排水リング
５、７、１０ｂ            リングフード
５ａ                      開口部
５ｂ、６ｃ                風洞
６ａ、６ｂ                給排水孔
８                        炉蓋
８ａ、１０ｃ、１００ｂ    捕収穴
８ｂ                      空洞部
【図１】
0004026300.tif 000002
【図２】
0004026300.tif 000003
【図３】
0004026300.tif 000004
【図４】
0004026300.tif 000005