(57)【要約】【課題】  本発明は、このような従来の技術に着目してなされたものであり、レトルト自体が加熱炉に対して垂直方向で出し入れ可能で且つ不活性ガス供給下での還元が可能なマグネシウム熱還元用の縦置レトルト装置を提供する。【解決手段】レトルト７を頭部８と本体部９に分けて、頭部８は加熱炉１の上壁２の上部開口３に設置し、原料を充填した本体部９だけ下壁５の下部開口６から加熱炉１内に垂直に出し入れできる構造にした。導入管２９をバヨネット構造により下壁５の下部開口６に結合する構造のため、本体部９の加熱炉１内への設置作業が容易である。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レトルトが、マグネシウム固化用の冷却部を有し下端口が円形の頭部と、内部に還元用の原料が充填され且つ下端に不活性ガス供給用の導入管が接続された筒状で上端口が円形の本体部とから構成され、
加熱炉の上壁に形成した上部開口に頭部の下端口が上方より垂直に取付けられると共に該下端口が上部開口内に露出した状態とされ、
加熱炉の下壁に形成した下部開口から加熱炉内に本体部が垂直に挿入されると共に該本体部の上端口が頭部の下端口に当接した状態とされ、
導入管がバヨネット構造により下壁の下部開口に結合されることを特徴とするマグネシウム熱還元用の縦置レトルト装置。
【請求項２】
導入管がロート状で周囲に遮熱体を介してバヨネット構造の一方が形成され、下部開口の周囲にバヨネット構造の他方が形成され、導入管を本体部ごと回転させることにより、導入管と下部開口とが結合自在であることを特徴とする請求項１記載のマグネシウム熱還元用の縦置レトルト装置。
【請求項３】
導入管の端末と、不活性ガス供給用の配管の端末が垂直方向で接続自在な構造になっていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のマグネシウム熱還元用の縦置レトルト装置。
【請求項４】
本体部の内部に原料を載せる網体が設けられ、該網体が周囲から中心部に向けて漸次位置が低くなる形状をしていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のマグネシウム熱還元用の縦置レトルト装置。
【請求項５】
本体部と導入管との間に複数の通気管が形成された隔壁が設けられ、該隔壁の周囲から中心部に向けて通気管の長さが漸次増していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のマグネシウム熱還元用の縦置レトルト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマグネシウム熱還元用の縦置レトルト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来マグネシウムの製造方法としてピジョン法に代表される熱還元法が一般的である。マグネシウム酸化物原料を還元材と一緒に長い筒状容器であるレトルトに充填し、そのレトルトを加熱炉内に設置して加熱する。
【０００３】
レトルト内は真空減圧されマグネシウム金属だけを気化させる。気化した成分をレトルトの端部で冷却して固化させ、金属マグネシウムを結晶体（クラウン）として回収する。
【０００４】
レトルトを加熱炉内に設置する場合、レトルトを水平に設置する横置きよりも、垂直に設置する縦置きの方がレトルトの内部を周囲から均一に加熱できることが知られている。そのため従来はレトルトを加熱炉内に垂直に設置しておき、その設置されたレトルトの下側からマグネシウム酸化物原料を充填して加熱し、マグネシウム金属を回収した後の廃棄物をレトルトの下方から取り出す構造になっている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１４５５２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような関連技術にあっては、加熱炉にレトルトを縦置きした状態のまま、レトルトの内部に原料だけを出し入れする構造のため、マグネシウム金属回収後の廃棄物をレトルトから取り出す際に、レトルトの内面に付着した廃棄物を除去する作業がレトルトの下側からの作業となり大変に困難であった。
【０００７】
そのため従来よりマグネシウム金属の回収後にそのレトルトを廃棄物ごとを加熱炉から引き出し、レトルトを斜めや逆さまなど自由な向きにして内部の廃棄物除去作業を行いたいという要請がある。またレトルトの内部を真空減圧する代わりに不活性ガスをレトルト内に供給して酸素を遮断したいという要請もある。そうすることでレトルトの強度を高める必要がなくなり、レトルト自体の肉厚を薄くして装置の軽量化が図れるからである。
【０００８】
本発明は、このような関連技術に着目してなされたものであり、レトルト自体が加熱炉に対して垂直方向で出し入れ可能で且つ不活性ガス供給下での還元が可能なマグネシウム熱還元用の縦置レトルト装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の側面によれば、レトルトが、マグネシウム固化用の冷却部を有し下端口が円形の頭部と、内部に還元用の原料が充填され且つ下端に不活性ガス供給用の導入管が接続された筒状で上端口が円形の本体部とから構成され、加熱炉の上壁に形成した上部開口に頭部の下端口が上方より垂直に取付けられると共に該下端口が上部開口内に露出した状態とされ、加熱炉の下壁に形成した下部開口から加熱炉内に本体部が垂直に挿入されると共に該本体部の上端口が頭部の下端口に当接した状態とされ、導入管がバヨネット構造により下壁の下部開口に結合されることを特徴とする。
【００１０】
本発明の第２の側面によれば、導入管がロート状で周囲に遮熱体を介してバヨネット構造の一方が形成され、下部開口の周囲にバヨネット構造の他方が形成され、導入管を本体部ごと回転させることにより、導入管と下部開口とが結合自在であることを特徴とする。
【００１１】
本発明の第３の側面によれば、導入管の端末と、不活性ガス供給用の配管の端末が垂直方向で接続自在な構造になっていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の第４の側面によれば、本体部の内部に原料を載せる網体が設けられ、該網体が周囲から中心部に向けて漸次位置が低くなる形状をしていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の第５の側面によれば、本体部と導入管との間に複数の通気管が形成された隔壁が設けられ、該隔壁の周囲から中心部に向けて通気管の長さが漸次増していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の第１の側面によれば、レトルトを頭部と本体部に分けて、頭部は加熱炉の上壁の上部開口に設置し、原料を充填した本体部だけ下壁の下部開口から加熱炉内に垂直に出し入れできる構造にした。頭部と本体部を一体化して出し入れするより本体部だけを出し入れする方が作業が容易である。導入管をバヨネット構造により下壁の下部開口に結合する構造のため、本体部の加熱炉内への設置作業が容易である。還元作業後は本体部を加熱炉から取り出すことができるため、マグネシウム金属回収後に本体部の内面に付着した廃棄物の除去作業を行う際、本体部を斜めや逆さまなど作業しやすい向きにすることができ、作業性が向上する。
【００１５】
本発明の第２の側面によれば、ロート状の導入管の周囲に遮熱体が設けられているため、下部開口から加熱炉内の熱が逃げるのを防止することができる。
【００１６】
本発明の第３の側面によれば、導入管と配管が垂直方向で接続自在な構造のため、接続作業が容易である。
【００１７】
本発明の第４の側面によれば、原料を載せる網体が中心部に向けて漸次位置が低くなる形状をしているため、本体部内で不活性ガスの流速が低下やすい周辺部の通気抵抗を相対的に低くして、本体部内における不活性ガスの流速を均一にすることができる。
【００１８】
本発明の第５側面によれば、隔壁の周囲から中心部に向けて通気管の長さが漸次増しているため、本体部内で不活性ガスの流速が低下やすい周辺部の通気抵抗を相対的に低くして、本体部内における不活性ガスの流速を均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】レトルト装置の頭部構造を示す分解断面図。
【図２】本体部を下から取付ける状態を示すレトルト装置の断面図。
【図３】本体部を取付けてバヨネット構造により結合した状態を示すレトルト装置の断面図。
【図４】マグネシウム金属が頭部に回収された状態を示すレトルト装置の断面図。
【図５】バヨネット構造の構成部品を示す図。
【図６】隔壁を示す平面図。
【図７】導入管と配管の接続部を示す断面図。
【図８】バヨネット構造の取付け前の状態を示す断面図。
【図９】バヨネット構造の回転前の状態を示す断面図。
【図１０】バヨネット構造の回転後の状態を示す断面図。
【図１１】バヨネット構造を上下で締めた状態を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１〜図１１は本発明の好適な実施形態を示す図である。
【００２１】
加熱炉１の上壁２には円形の上部開口３が形成され、その周囲には載置台４が形成されている。上部開口３の一部はテーパ面３ａになっている。下壁５には下部開口６が形成されている。
【００２２】
縦置きのレトルト７は耐熱鋼製で頭部８と本体部９とから構成されている。頭部８は周囲に固化のための冷却部として水冷用のジャケット部１０を有している。ジャケット部１０にはそこを貫通する状態で排気通路１１が形成されている。
【００２３】
頭部８はジャケット部１０を載置台４に載せた状態で固定され、円形の下端口１２は上部開口３内に露出した状態となる。下端口１２はテーパ状に傾斜している。
【００２４】
頭部８の下端口１２の若干上方には断面Ｃ形の金属Ｏリング１３が設けられている。頭部８内には内筒１４が設けられ、内筒１４の上部には取手１５を持って取り外し自在な端末板１６が設けられている。端末板１６の中央には排気孔１７が形成されている。端末板１６の内側には回収板１８が設けられている。頭部８は内筒１４が取付けられた状態で最上部が気密蓋１９により塞がれる。
【００２５】
本体部９は下端が隔壁２２により塞がれた円筒形状をしている。隔壁２２には複数の通気管２３が全面に設けられている。この通気管２３は隔壁２２の周囲から中心部に向けて漸次長さが増している。
【００２６】
隔壁２２の上部には金属製の網体２５が設けられている。この網体２５は周囲から中心部に向けて漸次位置が低くなるお椀形状をしている。
【００２７】
本体部９の円形の上端口２０には、頭部８の下端口１２に対応するテーパ面２０ａと、上部開口３のテーパ面３ａに対応するテーパ面２０ｂが形成されている。
【００２８】
本体部９の内部には原料としてのブリケット２１が網体２５の上に充填されている。本体部９の上部には中央孔２６を有するキャップ２７が設けられ、その中央孔２６の上部には輻射熱を遮蔽する遮蔽板２４が設けられている。
【００２９】
ブリケット２１は粉末化されたドロマイト等のマグネシウム酸化物と、粉末化されたフェロシリコン等の還元材を混練して団子状に成形したものである。
【００３０】
下壁５の下部開口６は本体部９の径よりも大きめに形成されている。本体部９の下方にはボルトナット手段２８によりロート状の不活性ガス供給用用導入管２９が取付けられている。導入管２９の下部は細いパイプ部３０になっており概略Ｊ形に曲折形成されている。
【００３１】
導入管２９の途中には遮熱体３１を介してリング状のベース３３が取付けられている。ベース３３の周囲にはバヨネット構造の一方となる６つの爪部３２が形成されている。遮熱体３１は導入管２９とベース３３との間でボックス形状となる。遮熱体３１をこのようにボックス形状にしているのは、遮熱効果を高めるためである。
【００３２】
下部開口６の周囲には上下２つの部材３４、３５によりバヨネット構造の他方としての溝部３６が形成されている。上側の部材３４は下部開口６の周囲に固定されている。上側の部材３４には下側の部材３５を貫通するピン３７が形成され、下側の部材３５は上下に移動可能だがそのピン３７により回転は規制されている。また下側の部材３５には遮熱体３１の爪部３２に対応する切欠３８が形成されている。
【００３３】
上下の部材３４、３５の外側はそれぞれネジ部３４ａ、３５ａになっており、そこにリング体３９が螺合されている。リング体３９の外側には突起４０が設けられている。上下の部材３４、３５のネジ部３４ａ、３５ａは逆ネジになっており、リング体３９を回転させることにより、下側の部材３５が上下に移動して溝部３６の幅を変更することができる。
【００３４】
パイプ部３０の端末は、不活性ガスとしての窒素ガスＧを供給する配管４１の端末と接続することができる。両方とも端末は垂直になっており、パイプ部３０側の端末には周囲にネジ部４２が形成され且つ内部にテーパ面４３が形成された結合部材４４が固定されている。配管４１の端末には対応するテーパ面４５が形成された結合部材４６が固定されている。この結合部材４６には内面にネジ部４７を有するカップ４８が係合されている。
【００３５】
次に作業手順を説明する。
【００３６】
加熱炉１内は予め所定の温度になっている。その加熱炉１の上壁２の上部開口３に対して頭部８を組み立てて固定する（図１）。
【００３７】
次にブリケット２１を充填した本体部９を導入管２９ごと下壁５の下部開口６から挿入する（図２）。この挿入作業は図示せぬ上下動装置により行う。頭部８が予め上部開口３にセットされており、上昇させるのは本体部９だけのため、レトルト７全体を上昇させる場合に比べて作業が容易である。
【００３８】
そして本体部９の上端口２０を上部開口３内に挿入する。その状態で遮熱体３１により支持されたベース３３をバヨネット構造により下部開口６に結合する。すなわちベース３３の爪部３２を下側の部材３５の切欠３８に合わせる（図８）。そのまま切欠３８から爪部３２を挿入して溝部３６内に位置させる（図９）。
【００３９】
爪部３２を溝部３６内に位置させた状態では、まだ溝部３６の上下寸法は爪部３２の厚さよりも大きい状態になっている。次にベース３３を本体部９ごと回転させて爪部３２を切欠３８以外の溝部３６に内に位置させる（図１０）。溝部３６の上下寸法が爪部３２の厚さより大きいため、爪部３２を抵抗なく容易に回転させることができる。
【００４０】
その後にリング体３９を回転させて下側の部材３５を上昇させ、溝部３６の上下寸法を狭めて爪部３２を挟み込む。リング体３９を回転させる時は突起４０をハンマーなどで叩いても良い。こうすることで導入管２９（本体部９の下部）がバヨネット構造により下部開口６に結合された状態となる。下部開口６が遮熱体３１で塞がれるため、加熱炉１内の熱が下部開口６から逃げることがない。
【００４１】
ベース３３をバヨネット構造により下部開口６に結合する際、導入管２９のパイプ部３０の端末に固定された結合部材４４を配管４１側の結合部材４６に当接させ、カップ４８をパイプ部３０側の結合部材４４のネジ部４２に螺合させることにより、パイプ部３０と配管４１とを接続する。垂直方向での接続のため、本体部９の取付作業の支障とはならない。テーパ面４３、４５同士が密着するため気密性が高い。尚、パイプ部３０と配管４１の結合部材４４、４６同士を結合した際にバヨネット構造の結合状態も必ず維持されるように爪部３２との位置関係が予め設定されている。本体部９が加熱炉１内に設置され、パイプ部３０と配管４１が接続された状態で本体部９の図示せぬ上下動装置は取り外される。
【００４２】
本体部９のセットが完了した後に配管４１からパイプ部３０を介して導入管２９側へ所定流量の窒素ガスＧが供給される。窒素ガスＧは隔壁２２及び網体２５を通過した後、本体部９内のブリケット２１を通過して頭部８の排気通路１１から外部へ排出される。窒素ガスＧは本体部９内の温度を下げない程度に少ない流量で供給される。窒素ガスＧの供給と同時にジャケット部１０には水が循環される。
【００４３】
ブリケット２１はレトルト７の内部で加熱されることにより、マグネシウム成分だけが気化する。気化したマグネシウム成分は窒素ガスＧの流れに乗って多数のブリケット２１の隙間を通過して頭部８側へ移動する。
【００４４】
この際ブリケット２１を載せる網体２５が中心部に向けて漸次位置が低くなるお椀形状をしているため、窒素ガスＧの流速が低下やすい周辺部の通気抵抗を相対的に低くして、本体部９内における窒素ガスＧの流速を均一にすることができる。
【００４５】
また隔壁２２の周囲から中心部に向けて通気管２３の長さが漸次増していることによっても、窒素ガスＧの流速が低下やすい周辺部の通気抵抗が相対的に低くなり、本体部９内における窒素ガスＧの流速を均一にすることができる。
【００４６】
気化したマグネシウムは内筒１４の内面に金属マグネシウムＡの結晶体（クラウン）として固化する（図４）。またブリケット２１からは不純物としてのアルカリ金属Ｂも気化するが、それは端末板１６の回収板１８に固化する。
【００４７】
マグネシウム金属Ａの固化が完了したら、加熱炉１の加熱を停止すると共に、窒素ガスＧの流量を増加してレトルト７の内部の温度を下げる。
【００４８】
レトルト７の内の温度が下がり、窒素ガスＧが充満した状態で、気密蓋１９を開け、マグネシウム金属Ａとアルカリ金属Ｂが付着した内筒１４を取り出す。
【００４９】
本体部９は取り出しのために図示せぬ上下動装置により支持し、まずパイプ部３０と配管４１の接続をカップ４８を回すことにより外す。そしてリング体３９を回転させることにより溝部３６の上下寸法を大きくした後に、本体部９を若干回転させてバヨネット構造の結合を外す。本体部９をそのまま下側へ抜き出す。その後に本体部９内の廃棄物は除去されて次の還元サイクルに使用される。
【００５０】
本体部９を加熱炉１から抜き出すため、本体部９の内面に付着した廃棄物の除去作業を行う際、本体部９を斜めにしたり逆さまにしたりして、作業しやすい向きにすることができるため、作業性が向上する。
【００５１】
この実施形態によれば、マグネシウム酸化物原料としてドロマイトを例にしたが、これに限定されずグリーンサンドを使用することもできる。グリーンサンドは、ステンレス鋼、特殊鋼、耐熱鋳物の原料となるフェロニッケルを精錬する際に、スラグを水砕し細粒化して得られる人工製品で、比較的に安価に得られる。
【符号の説明】
【００５２】
１  加熱炉
２  上壁
３  上部開口
５  下壁
６  下部開口
７  レトルト
８  頭部
９  本体部
１２  下端口
２０  上端口
２１  ブリケット（原料）
２２  隔壁
２３  通気管
２５  網体
２９  導入管
３０  パイプ部
３１  遮熱体
３２  爪部（バヨネット構造）
３６  溝部（バヨネット構造）
４１  配管
Ａ  マグネシウム金属
Ｂ  アルカリ金属
Ｇ  窒素ガス
【図１】
2017201217.tif 000003
【図２】
2017201217.tif 000004
【図３】
2017201217.tif 000005
【図４】
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【図５】
2017201217.tif 000007
【図６】
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【図７】
2017201217.tif 000009
【図８】
2017201217.tif 000010
【図９】
2017201217.tif 000011
【図１０】
2017201217.tif 000012
【図１１】
2017201217.tif 000013