(57)【要約】【課題】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。本体部９は下側からリフト手段４２により持ち上げられ、本体部９の上端口２０は頭部８の下端口１２に所定の圧力で当接した状態が維持される。【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が閉塞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所定の圧力で当接した状態とされ、
加熱炉の下壁に、先端が下部開口領域内に出入り自在で且つ該先端により加熱炉内に挿入された本体部を下側から持ち上げて本体部の上端口が頭部の下端口に当接した状態を維持するリフト手段が設置されてい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】
リフト手段は、途中部分が水平軸を中心に回動自在に軸支され且つ先端とは反対側の端部にカウンタウェイトを有するレバーと、前記水平軸を有する軸支部と、該軸支部をレバーごと水平方向で回動自在に支持する垂直軸とから構成されてい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】
本体部の下端に複数のシャフトを介して底面板を固定し、
本体部と底面板の間にシャフトが貫通した状態で上下動自在で且つ下部開口を下側から塞ぐ位置に結合される遮熱体を設け、
遮熱体の周囲にバヨネット構造の一方を形成し、下部開口の周囲にバヨネット構造の他方を形成し、遮熱体を本体部ごと回転させることにより、遮熱体と下部開口とを結合自在にした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】
シャフトに遮熱体を上下で挟む一対のストッパを設けると共に、該ストッパが遮熱体に対する本体部及びシャフトの熱膨張による変位を許容する間隔で離間していることを特徴とする請求項３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】
遮熱体と底面板との間に遮熱体と底面板との間の空間を取り囲む上下方向で伸縮自在なジャバラ部を設けたことを特徴とする請求項３又は請求項４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６】
軸支部とレバーとの間に、レバーの先端の位置を底面板に対して下げた位置に保持可能なロック手段を設けたことを特徴とすることを特徴とする請求項３〜５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った。
【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が閉塞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所定の圧力で当接した状態とされ、加熱炉の下壁に、先端が下部開口領域内に出入り自在で且つ該先端により加熱炉内に挿入された本体部を下側から持ち上げて本体部の上端口が頭部の下端口に当接した状態を維持するリフト手段が設置されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の第２の側面によれば、リフト手段は、途中部分が水平軸を中心に回動自在に軸支され且つ先端とは反対側の端部にカウンタウェイトを有するレバーと、前記水平軸を有する軸支部と、該軸支部をレバーごと水平方向で回動自在に支持する垂直軸とから構成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の第３の側面によれば、本体部の下端に複数のシャフトを介して底面板を固定し、本体部と底面板の間にシャフトが貫通した状態で上下動自在で且つ下部開口を下側から塞ぐ位置に結合される遮熱体を設け、遮熱体の周囲にバヨネット構造の一方を形成し、下部開口の周囲にバヨネット構造の他方を形成し、遮熱体を本体部ごと回転させることにより、遮熱体と下部開口とを結合自在にしたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の第４の側面によれば、シャフトに遮熱体を上下で挟む一対のストッパを設けると共に、該ストッパが遮熱体に対する本体部及びシャフトの熱膨張による変位を許容する間隔で離間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、遮熱体と底面板との間に遮熱体と底面板との間の空間を取り囲む上下方向で伸縮自在なジャバラ部を設けたことを特徴とする。
【００１４】
本発明の第６の側面によれば、軸支部とレバーとの間に、レバーの先端の位置を底面板に対して下げた位置に保持可能なロック手段を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
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。本体部は下側からリフト手段により持ち上げられ、本体部の上端口は頭部の下端口に所定の圧力で当接した状態が維持され、頭部と本体部間の気密性は維持される。リフト手段は先端が下部開口領域内に出入り自在のため、本体部を加熱炉に出し入れする時は先端を下部開口領域から外しておき、加熱炉内に本体部を挿入した後は先端を下部開口領域内に入れて本体部を下から持ち上げることがでできる。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。
【００１６】
本発明の第２の側面によれば、リフト手段がカウンタバランス式で電動モーター等を使用しないため高温作業現場での使用に好適である。垂直方向と水平方向で回動自在なレバーを使用するため、レバーの先端が下部開口領域内に出入り自在となる。
【００１７】
本発明の第３の側面によれば、本体部に対して上下位置が可変な遮熱体が下部開口を塞ぐ位置に結合されるため、本体部に対して下部開口のサイズを比較的大きめにしても、加熱炉内の熱が下部開口から逃げることがない。下部開口を大きくした分、本体部の出し入れが容易になる。遮熱体は下部開口に対してバヨネット構造により結合されるため、本体部を僅かに回転するだけで、遮熱体の着脱が可能となる。
【００１８】
本発明の第４の側面によれば、遮熱体のシャフトに対する上下位置が一対のストッパにより規制されているため、遮熱体はバヨネット構造による結合作業に容易な位置に保持される。また遮熱体は一対のストッパ間で移動可能なため、本体部及びシャフトの熱膨張よりシャフトに対する遮熱体の位置が相対的に変化しても問題ない。
【００１９】
本発明の第５の側面によれば、遮熱体と底面板との間にジャバラ部を設けたため、遮熱体におけるシャフトの貫通部から漏出した熱が外部に排出されるのをジャバラ部により防止することができる。
【００２０】
本発明の第６の側面によれば、ロック手段によりレバーの先端を底面板に対して下げた位置に保持できるため、本体部の加熱炉への出し入れの際に、レバーの先端を水平に回転させて下部開口領域から外すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【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】本体部を取付けてリフト手段により下側から支持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】本体部内で原料を支持する支持筒の斜視図。
【図６】原料の形状を示す図。
【図７】頭部と本体部との当接部を示す図４中矢示ＳＡ部分の拡大断面図。
【図８】バヨネット構造の構成部品を示す図。
【図９】バヨネット構造の取付け前の状態を示す断面図。
【図１０】バヨネット構造の回転前の状態を示す断面図。
【図１１】バヨネット構造の回転後の状態を示す断面図。
【図１２】バヨネット構造を上下で締めた状態を示す断面図。
【図１３】ロック手段によりレバーを下げた状態を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１〜図１３は本発明の好適な実施形態を示す図である。
【００２３】
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。
【００２４】
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吸引通路１１が形成され、ここから図示せぬ真空ポンプにより減圧吸引できるようになっている。
【００２５】
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。
【００２６】
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の中央には吸引孔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。
【００２７】
本体部９は下端が塞がれた円筒形状をしている。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が支持筒２２に支持された状態で上端口２０より充填されている。支持筒２２は細い筒形状で、小孔２３が多数形成されている。上端には輻射熱を遮蔽する遮蔽板２４が設けられている。支持筒２２の上下にはサポートリング２５、２６が挿入されている。ブリケット２１は上下のサポートリング２５、２６間に支持される。下側のサポートリング２６を外してブリケット２１を支持筒２２に装着し、最後に外したサポートリング２６を戻す。そうすることで支持筒２２に沿って多数のブリケット２１が整列状態で均一に支持される。支持筒２２の下端にはスリット２７が形成され、支持筒２２の内部と外部を連通状態にしている。
【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成形したものである。形状は図６に示すように、１０個の固まりを二重の円形リングでつないだ様な形状をしている。
【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４本のシャフト２８を介して底面板２９が取付けられている。シャフト２８にはボックス形状の遮熱体３０が上下動自在に取付けられている。遮熱体３０がボックス形状をしているのは遮熱効果を高めるためである。
【００３１】
遮熱体３０には貫通孔３１が形成され、そこをシャフト２８が貫通している。遮熱体３０の周囲には６つの爪部３２がバヨネット構造の一方として形成されている。シャフト２８には遮熱体３０の上部を挟む形でフランジ状のストッパ３３が上下一対設けられている。一対のストッパ３３は所定の間隔で離間しており、遮熱体３０はこのストッパ３３の間で上下移動自在である。
【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３０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】
遮熱体３０と底面板２９との間にはその間の空間を取り囲むジャバラ部４１が設けられている。ジャバラ部４１は上下方向で伸縮自在な耐熱性の高い金属で形成されている。
【００３５】
下壁５にはリフト手段４２が設けられている。リフト手段４２は下壁５から下方へ延びる垂直軸４３を有し、この垂直軸４３に軸支部４４が水平方向で回転自在に係合している。軸支部４４には水平軸４５が設けられ、この水平軸４５にレバー４６の途中部分が回動自在に軸支されている。レバー４６は先端４７が下部開口６の中心まで届く長さを有し、反対側の端部にはカウンタウェイト４８が設けられている。レバー４６は垂直軸４３を中心に水平方向で回転することにより、その先端４７を下部開口６の領域内に出し入れすることができる。リフト手段４２がカウンタバランス式で電動モーター等を使用しないため、高温作業現場での使用に好適である。
【００３６】
軸支部４４には凸部４９が設けられ、レバー４６のその対応位置には上下方向に沿ってロックネジ５０が螺合している。このロックネジ５０を回転させることにより、上端は上下動し、凸部４９に下から強く押し当てられることにより、レバー４６の先端４７をカウンタウェイト４８に抗して相対的に下方へ押し下げることができる。この凸部４９とロックネジ５０によりロック手段が構成される。
【００３７】
次に作業手順を説明する。
【００３８】
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）。
【００３９】
この時レバー４６の先端４７は下部開口６から外れた位置まで水平方向に回転させてあり、先端４７の位置もロックネジ５０と凸部４９との係合により下げられている。
【００４０】
次にブリケット２１を充填した本体部９を下壁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。下部開口６が本体部９よりも径が大きいため挿入作業が容易である。また頭部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。
【００４１】
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３０をバヨネット構造により下部開口６に結合する。遮熱体３０を爪部３２を下側の部材３５の切欠３８に合わせる（図９）。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１０）。遮熱体３０のシャフト２８に対する上下位置が一対のストッパ３３により規制されているため、遮熱体３０はシャフト２８の下まで落ちずに所定位置に保持されるため爪部３２を溝部３６内に位置させる作業が行い易い。
【００４２】
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。次に遮熱体３０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１１）。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。
【００４３】
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。
【００４４】
爪部３２を挟む時の遮熱体３０の上下移動は遮熱体３０が上下のストッパ３３間で自由なので問題ない。下部開口６が遮熱体３０で塞がれるため、本体部９に対して下部開口６のサイズを大きくしても、加熱炉１内の熱が下部開口６から逃げることがない。
【００４５】
遮熱体３０をバヨネット構造により下部開口６に結合した後、レバー４６を水平に回転させて先端４７を底面板２９の下方に位置させる。次にロックネジ５０を回転させレバー４６の先端４７を徐々に上昇させて底面板２９に押し当てる。底面板２９にはカウンタウェイト４８の重量が上向きの持ち上げ力として作用する。カウンタウェイト４８による持ち上げ力は本体部９の重量＋αで、αの力で本体部９は上に押される。本体部９がレバー４６により持ち上げられた状態で本体部９の図示せぬ上下動装置は取り外される。
【００４６】
レバー４６の先端４７からの持ち上げ力により本体部９の上端口２０は金属Ｏリング１３に対して圧接され、両者間の気密性は維持される。上端口２０のテーパ面２０ａが下端口１２に当接することにより、上端口２０と下端口１２は更に確実に密着し、上端口２０の別のテーパ面２０ｂが上部開口３のテーパ面３ａと当接することにより、本体部９と上部開口３との気密性も保持される。
【００４７】
本体部９をセットが完了した後に吸引通路１１より吸引してレトルト７の内部を真空減圧する。吸引と同時にジャケット部１０には水が循環される。
【００４８】
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複数のブリケット２１の隙間を通過して頭部８側へ移動したり、或いは、支持筒２２の小孔２３やスリット２７から支持筒２２の内部を通って頭部８側へ移動する。
【００４９】
レトルト７の加熱中において、遮熱体３０と底面板２９の間にジャバラ部４１が設けられているため、遮熱体３０におけるシャフト２８の貫通孔３１から漏れ出た熱が外部に排出されるのを防止することができる。
【００５０】
また上下一対のストッパ３３間で遮熱体３０の相対的な上下移動が可能なため、遮熱体３０をバヨネット構造により固定しても、本体部９及びシャフト２８の熱膨張による長さ変化に対応することができる。すなわち上下のストッパ３３は本体部９及びシャフト２８の熱膨張変化を許容できる上下間隔で離間している。リフト手段４２による底面板２９の下側からの支持もカウンタバランス式のため熱膨張変化を吸収できる。
【００５１】
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。
【００５２】
マグネシウム金属Ａの固化が完了したら、真空ポンプを停止して、図示せぬバルブから不活性ガスとしての窒素をレトルト７の内部に供給する。レトルト７内の温度を下げると共に、内部の気圧を外気と同じにする。
【００５３】
レトルト７の内の温度が下がり、窒素が充満した状態で、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。
【００５４】
本体部９の底面板２９は取り出しのために図示せぬ上下動装置により支持し、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。
【００５５】
次にリフト手段４２はロックネジ５０を回転させることにより、レバー４６の先端４７を下げて底面板２９とは非接触状態にする（図１３）。そしてレバー４６を水平に回転させて、先端４７を下部開口６の領域から外し、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。
【００５６】
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。
【００５７】
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】
【００５８】
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）
２８  シャフト
２９  底面板
３０  遮熱体
３２  爪部（バヨネット構造）
３６  溝部（バヨネット構造）
４１  ジャバラ部
４２  リフト手段
４６  レバー
４９  凸部（ロック手段）
５０  ロックネジ（ロック手段）
Ａ  マグネシウム金属
Ｂ  アルカリ金属
【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】
2017201047.tif 000009
【図８】
2017201047.tif 000010
【図９】
2017201047.tif 000011
【図１０】
2017201047.tif 000012
【図１１】
2017201047.tif 000013
【図１２】
2017201047.tif 000014
【図１３】
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