(57)【要約】【課題】坩堝の底部中央を効率よく加熱できるうえ、坩堝の底部中央の損傷を防ぐことができる坩堝台を提供する。【解決手段】坩堝台１は、上端を閉塞する上壁１０を有し、上壁１０は、坩堝の底部中央を支持する支持部３と、支持部３に隣接しかつ坩堝の底部に加熱手段からの熱を接触させる接触部４と、を有する。坩堝台１は、上壁１０を有する土台部２を備え、支持部３は、土台部２の上面から突き出るように設けられ、接触部４は、土台部２の上面の露出部分からなるとともに支持部３の周囲に設けられるガス通路５で構成される。ガス流路５は、支持部３を囲む環状路５０と、環状路５０から土台部２の上面の外周縁に延びる少なくとも１つの通気路５１とで構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
坩堝を内部に収容するとともに前記坩堝を加熱する熱を放出する加熱手段が取り付けられた炉内に設置され、前記坩堝を載置するための坩堝台であって、
上端を閉塞する上壁を有し、
前記上壁は、前記坩堝の底部中央を支持する支持部と、前記支持部に隣接しかつ前記坩堝の底部に前記加熱手段からの熱を接触させる接触部と、を有する坩堝台。
【請求項２】
請求項１に記載の坩堝台であって、
前記上壁を有する土台部と、前記土台部の上面から突き出るように設けられ、前記坩堝の底部中央を支持する前記支持部と、を備え、
前記接触部は、前記土台部の上面の露出部分からなるとともに前記支持部の周囲に設けられるガス通路で構成される坩堝台。
【請求項３】
前記支持部は、前記土台部の上面の中央位置に設けられ、
前記ガス流路は、前記支持部を囲む環状路と、前記環状路から前記土台部の上面の外周縁に延びる少なくとも１つの通気路とで構成される請求項２に記載の坩堝台。
【請求項４】
前記支持部は、前記土台部の上面を横断するように設けられ、
前記ガス流路は、前記支持部を挟む一対の通気路で構成される請求項２に記載の坩堝台。
【請求項５】
前記土台部は、内部に空洞を有する筒状をなし、
前記土台部の筒壁には、水平方向に延びて前記空洞と連通する連通部が形成されている請求項１〜４のいずれかに記載の坩堝台。
【請求項６】
請求項１に記載の坩堝台であって、
内部に空洞を有する筒状をなし、
当該坩堝台の筒壁には、水平方向に延びて前記空洞と連通する連通部が形成されており、
前記接触部は、前記上壁に形成されかつ鉛直方向に延びて前記空洞と連通する少なくとも１つの小孔で構成され、
前記小孔は、前記上壁において、坩堝の底部中央が当たる中心位置に形成されていない坩堝台。
【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、銅、亜鉛、鉄などの金属を溶融して保持する坩堝を床上に設置するための坩堝台に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１５は、坩堝１０１を用いた坩堝炉１００の代表的な構成を示している。耐火物で構成された炉本体１０４内の燃焼室１０２の中央床上に坩堝台１０３を配置し、その上に黒鉛製の坩堝１０１が載置されている。炉本体１０４の炉壁の下部にはバーナー口１０５が開口しており、バーナー口１０５に設置されたバーナー１０６から燃焼室１０２に向けて燃焼ガスが噴射される。
【０００３】
坩堝１０１内の金属を加熱するにあたっては、燃焼ガスを坩堝１０１に直接あてず、バーナー１０６から噴出した燃焼ガスが坩堝１０１と周囲の炉本体１０４との間を回り込みながら上昇する。これにより、坩堝１０１が燃焼ガスにより加熱される結果、坩堝１０１内の金属が溶融する。
【０００４】
ここで、従来の坩堝台１０３は、円柱状に形成されていたが、坩堝台１０３が円柱状に形成されていると、坩堝１０１の底部中央が坩堝台１０３に接しているため、燃焼ガスからの伝熱が坩堝台１０３に遮られる。よって、坩堝台１０３のすぐ外側の坩堝１０１の底部側面に比べて底部中央の昇温が遅れるという課題があった。
【０００５】
そこで、坩堝１０１の底部中央に対する燃焼ガスからの伝熱効率を高めるために、坩堝台１０３を上下両端に開口を有する中空の円筒状とするとともに、坩堝台１０３の筒壁に中空部１０７に連通する貫通孔１０８を形成することで、燃焼ガスを貫通孔１０８を通じて中空部１０７に導入して、坩堝１０１の底部中央を加熱するようにした技術が提案されている（例えば特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許３８７１３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の坩堝台１０３のように、中空部１０７が上下に貫通していると、坩堝１０１の底部中央が坩堝台１０３に支持されていないため、高温操業又は長期間の操業により、坩堝１０１の底部中央に軟化による変形が生じ、ひいては劣化により坩堝１０１の底部中央が損傷して、坩堝１０１内の溶融金属が漏れるという課題がある。
【０００８】
本発明は、上記した問題に着目してなされたもので、坩堝の底部中央を効率よく加熱できるうえ、坩堝の底部中央の損傷を防ぐことができる坩堝台を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の前記目的は、坩堝を内部に収容するとともに前記坩堝を加熱する熱を放出する加熱手段が取り付けられた炉内に設置され、前記坩堝を載置するための坩堝台であって、上端を閉塞する上壁を有し、前記上壁は、前記坩堝の底部中央を支持する支持部と、前記支持部に隣接しかつ前記坩堝の底部に前記加熱手段からの熱を接触させる接触部と、を有する坩堝台により達成される。
【００１０】
本発明の一実施形態の係る坩堝台は、前記上壁を有する土台部と、前記土台部の上面から突き出るように設けられ、前記坩堝の底部中央を支持する前記支持部と、を備え、前記接触部は、前記土台部の上面の露出部分からなるとともに前記支持部の周囲に設けられるガス通路で構成されることを特徴としている。
【００１１】
この実施形態の坩堝台においては、前記支持部は、前記土台部の上面の中央位置に設けられ、前記ガス流路は、前記支持部を囲む環状路と、前記環状路から前記土台部の上面の外周縁に延びる少なくとも１つの通気路とで構成されることが好ましい。
【００１２】
また、この実施形態の坩堝台においては、前記支持部は、前記土台部の上面を横断するように設けられ、前記ガス流路は、前記支持部を挟む一対の通気路で構成されることが好ましい。
【００１３】
上記いずれの実施形態の坩堝台においても、前記土台部は、内部に空洞を有する筒状をなし、前記土台部の筒壁には、水平方向に延びて前記空洞と連通する連通部が形成されていることがさらに好ましい。
【００１４】
また、本発明の他の実施形態の係る坩堝台は、内部に空洞を有する筒状をなし、当該坩堝台の筒壁には、水平方向に延びて前記空洞と連通する連通部が形成されており、前記接触部は、前記上壁に形成されかつ鉛直方向に延びて前記空洞と連通する少なくとも１つの小孔で構成され、前記小孔は、前記上壁において、坩堝の底部中央が当たる中心位置に形成されていないことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の堝炉台によれば、坩堝の底部中央を効率よく加熱できるうえ、坩堝の底部中央の損傷を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る坩堝台の斜視図である。
【図２】図１の坩堝台の平面図である。
【図３】図１の坩堝台の底面図である。
【図４】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図５】変形例の坩堝台の平面図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】変形例の坩堝台の平面図である。
【図８】図７のＣ−Ｃ断面図である。
【図９】本発明の他の施形態に係る坩堝台の平面図である。
【図１０】本発明の他の施形態に係る坩堝台の底面図である。
【図１１】図９のＤ−Ｄ断面図である。
【図１２】変形例の坩堝台の平面図である。
【図１３】変形例の坩堝台の底面図である。
【図１４】図１２のＥ−Ｅ断面図である。
【図１５】従来技術の坩堝台が用いられた坩堝炉の概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。図１〜図４は、本発明の一実施形態に係る坩堝台１を示している。本発明の坩堝台１は、背景技術で記載した図１５に示す坩堝台１０３と同様の目的で用いられるものであり、坩堝１０１を内部に収容するとともに坩堝１０１を加熱する熱を放出するバーナーなどの加熱手段１０６が取り付けられた坩堝炉１００内に設置されて、坩堝１０１を載置するためのものである。なお、ここでは坩堝１０１や坩堝炉１００等の詳細な説明は省略する。
【００１８】
坩堝台１は、耐熱性に優れる、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やシリカ（ＳｉＯ２）などの酸化物系材料、炭化珪素（ＳｉＣ）、黒鉛含有材料などにより形成されており、上端を閉塞する上壁１０を有している。本実施形態の坩堝炉１は、前記上壁１０を有する土台部２と、坩堝の底部中央を支持する支持部３とを備えている。
【００１９】
土台部２は、内部に空洞２０を有する中空筒状のものであり、下面２１に空洞２０の入口となる開口を有している。土台部２は、本実施形態では円筒状であるが、角筒状であっても構わない。空洞２０は、土台部２の上面には達しておらず、つまりは、上壁１０を貫通しておらず、土台部２の上面には、坩堝の底部中央が当たる位置に、上面から突き出るようにして支持部３が一体に設けられている。支持部３は、本実施形態では扁平な円柱状に形成されており、土台部２の上面の中央位置に設けられている。支持部３の平坦な上端面に坩堝の底部中央が載置される。支持部３は、本実施形態では円柱状であるが、角柱状であっても構わない。
【００２０】
土台部２の上面には、支持部３に隣接するようにして、坩堝の底部にバーナーなどの加熱手段からの熱（燃焼ガス）を接触させる接触部４が設けられている。接触部４は、本実施形態では、土台部２の上面の露出部分からなるとともに支持部３の周囲に設けられるガス通路５で構成されている。
【００２１】
ガス流路５は、支持部３を囲む円形状の環状路５０と、環状路５０から土台部２の上面の外周縁に延びる少なくとも１つ（図示例では４つ）の通気路５１とで構成されており、通気路５１は、土台部２の上面のそれぞれ等角度位置（図示例では９０度毎）において径方向に沿って延びている。これらの環状路５０及び通気路５１は、土台部２の上面に外周縁に沿って４つの扇形状の突起５２を支持部３の周囲に間隔をあけて一体に設けることで形成でき、また、土台部２の上面より上方に延びる円柱部（図示せず）の上端面に所定の形状の溝を凹設することでも形成できる。
【００２２】
通気路５１は、環状路５０を外部と連通する連通部として機能しており、バーナーなどの加熱手段から坩堝炉内に噴射された高温の燃焼ガスが通気路５１を通って環状路５０を流れることにより、坩堝は外周からだけでなく、その底部からも加熱されるようになる。これにより、坩堝の底部中央を支持しながら、坩堝内の金属を均一に加熱することができるので、加熱効率を向上することができる。
【００２３】
なお、ガス流路５の形状は、図５及び図６に示す坩堝台１のように、格子状であってもよい。具体的には、ガス流路５は、四角柱状の支持部３の周囲に矩形状の環状路５０が設けられ、環状路５０の四角からそれぞれ２つの通気路５１が土台部２の上面の外周縁に延びていてもよい。この図示例の坩堝台１では、８つの突起５２が、土台部２の上面に外周縁に沿って支持部３の周囲に間隔をあけて一体に設けられる。
【００２４】
このように、ガス流路５の形状は、支持部３を囲む環状路５０と、環状路５０から土台部２の上面１０の外周縁に延びる少なくとも１つの通気路５１とを有していれば、特に限定されるものではなく、種々の形状とすることができる。
【００２５】
また、支持部３は、必ずしも土台部２の上面の中央位置に設けられている必要はなく、例えば図７及び図８に示す坩堝台１のように、土台部２の上面を横断するように設けられる、つまりは、土台部２の上面の外周縁のうち、互いに対向する所定の周長さの部分同士を繋ぐようにして設けられてもよい。この図示例の坩堝台１では、ガス流路５は、支持部３を挟みかつ支持部３の側方において土台部２の上面の外周縁を横断する（土台部２の上面の外周縁の一部分から他部分に真っ直ぐ延びる）一対の通気路５３で構成され、２つの突起５４が、土台部２の上面の外周縁に支持部３及び一対の通気路５３を挟むようにして一体に設けられる。
【００２６】
この図７及び図８に示す坩堝台１においても、バーナーなどの加熱手段から坩堝炉内に噴射された高温の燃焼ガスが通気路５３を流れることにより、坩堝は外周からだけでなく、その底部からも加熱されるようになるので、坩堝の底部中央を支持しながら、坩堝内の金属を均一に加熱することができ、加熱効率を向上することができる。
【００２７】
このように、ガス流路５は、バーナーなどの加熱手段から坩堝炉内に噴射された高温の燃焼ガスを坩堝の底部に接触させるように構成されていれば、特に限定されるものではなく、種々の構成を採用することができる。
【００２８】
土台部２の筒壁２２には、それぞれ等角度位置（図示例では９０度毎）に、径方向に沿って延びる複数（図示例では４つ）の連通部２３が形成されている。この連通部２３は、本実施形態では、筒壁２２の下面２１に形成された凹溝で構成されているが、筒壁２２に形成した貫通孔で構成することもできる。各連通部２３により、坩堝台１内の空洞２０が坩堝台１の外部と連通するため、バーナーなどの加熱手段から坩堝炉内に噴射された高温の燃焼ガスが連通部２３を通って坩堝台２内の空洞２０に導入される。その結果、坩堝は底部の坩堝台１との当接部分を通じてさらに効果的に加熱されるようになるので、加熱効率を大幅に向上することができる。
【００２９】
なお、以上で説明した坩堝台１においては、連通部２３は必ずしも土台部２に設けられている必要はなく、さらに、空洞２０についても必ずしも土台部２に設けられている必要はない。
【００３０】
次に、図９〜図１４を用いて、本発明の他の実施形態に係る坩堝台１について説明する。なお、図９〜図１４に示す実施形態の坩堝台１において、上記実施形態と同様の構成については同一の符号を付することで説明を省略する。
【００３１】
本実施形態の坩堝台１は、内部に空洞１１を有する中空筒状のものであり、上端を閉塞する上壁１０を有しているとともに、下端に空洞１１の入口となる開口を有している。坩堝台１は、本実施形態では円筒状であるが、角筒状であっても構わない。
【００３２】
空洞１１は、上壁１０を貫通しておらず、上壁１０には、鉛直方向に延びて空洞１１と連通するように形成された少なくとも１つ（図９〜図１１の坩堝台１では４つ、図１２〜図１４の坩堝台１では６つ）の小孔（貫通孔）６が形成されている。この実施形態では、小孔６が、坩堝の底部にバーナーなどの加熱手段からの熱（燃焼ガス）を接触させる接触部４を構成する。また、坩堝台１の上壁１０において、坩堝の底部中央が当たる中心位置は、小孔６が形成されておらず、坩堝台１上に載置される坩堝の底部中央を支持する支持部３を構成している。
【００３３】
小孔６は、坩堝台１の上壁１０において、坩堝の底部中央が当たる中心位置の周りに当該中心位置を囲むようにして、等角度間隔で形成されることが好ましい。なお、小孔６は、坩堝台１の上壁１０の中心位置の周りに、同心円状に幾層にも広がるように配置されていてもよい。小孔６は、例えば４０ｍｍ×４０ｍｍの大きさの正方形枠（図示せず）内に収まる大きさに形成することができる。
【００３４】
坩堝台１の筒壁１２には、それぞれ等角度位置（図示例では９０度毎）に、径方向に沿って延びる複数（図示例では４つ）の連通部２３が形成されている。この連通部２３は、本実施形態では、筒壁１２の下面１３に形成された凹溝で構成されているが、筒壁１２に形成した貫通孔で構成することもできる。
【００３５】
各連通部２３により、坩堝台１内の空洞１１が坩堝台１の外部と連通するため、バーナーなどの加熱手段から坩堝炉内に噴射された高温の燃焼ガスが連通部２３を通って坩堝台１内の空洞１１に導入される。そして、空洞１１に導入された高温の燃焼ガスが小孔６を通って坩堝の底部に接触することで、坩堝は外周からだけでなく、その底部からも加熱されるようになる。これにより、坩堝の底部中央を支持しながら、坩堝内の金属を均一に加熱することができるので、加熱効率を向上することができる。
【００３６】
このように、小孔６は、バーナーなどの加熱手段から坩堝炉内に噴射された高温の燃焼ガスを坩堝の底部に接触させるように構成されていれば、特に限定されるものではなく、その形状も、扇形状（図９〜図１１）や円形状（図１２〜図１４）の他、矩形状、三角形状、半円状、四分円状等、種々の形状とすることができる。また、小孔６の数及び配置方法についても、特に限定されるものではなく、種々の数・配置方法を選択することができる。
【００３７】
以上の通り、本発明の坩堝台１によると、坩堝台１の上端を閉塞する上壁１０が、坩堝の底部中央を支持する支持部３と、支持部に隣接しかつ坩堝の底部にバーナーなどの加熱手段からの熱（燃焼ガス）を接触させる接触部４（ガス流路５、小孔６）とを有しているので、坩堝の底部中央を支持しながら、坩堝を外周からだけでなく、底部からも加熱することができる。よって、坩堝内の金属を均一に加熱することができ、加熱効率を向上することができるうえ、高温操業又は長期間操業しても、坩堝の底部中央に軟化による変形を抑制でき、したがって、劣化に伴う坩堝の底部中央の損傷を防止することができるので、坩堝内の溶融金属が漏れるという課題を解消することができる。
【００３８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の具体的な態様は、上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１    坩堝台
２    土台部
３    支持部
４    接触部
５    ガス流路
６    小孔
８    位置ずれ防止部材
９    ストッパー
１０  上壁
１１  空洞
１２  筒壁
２０  空洞
２２  筒壁
２３  連通部
５０  環状路
５１  通気路
５３  通気路
【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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【図１４】
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【図１５】
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