JP2010281474A - 溶解炉 - Google Patents

Abstract

【課題】溶解炉でアルミ等の処理材を溶湯の渦流によって攪拌して溶解させる場合に、渦流の流速を向上すること。
【解決手段】アルミスクラップ等の溶解炉の渦室をドーナツ形状にすること。より詳しくは、溶湯を貯留する溶解室１と、渦流によって処理材を溶解する渦室２とを備え、溶解室の側面に渦室を設け、渦室から連通口３を介して溶解室に溶湯が出入りする溶解炉において、内部空間を平面視円形状とする渦室の中央部に耐火物からなる芯棒７を設置し、渦室と芯棒とによって平面視ドーナツ状の攪拌空間２４を形成してあること。
【選択図】 図１

Description

本発明は、主にアルミニウム合金の処理材（切削粉、飲料缶、破砕材や長尺材等）を溶解する溶解炉に関する。

上記処理材を溶解する溶解炉として、溶解貯留部と材料投入部（渦室）を区画して形成し、材料投入部と溶解貯留部との間を連通する通穴が底の左右に設けられたものが存在する（例えば特許文献１参照。）。そして、これは、材料投入部で溶湯の渦流を発生させるために、材料投入部の外周側にリニアモータ式の移動磁界発生装置（非接触型スターラ）を設置してある。

特開２００６−１０２１４号公報

ところで、渦室は平面視円形状（円柱状）の攪拌空間を備えているが、渦室で発生する溶湯の攪拌力を向上させるために、溶湯の渦流の流速を向上することが業界として望まれている。

そのほかに、溶解炉を運転して処理材を溶解すると、例えば処理材がアルミであればアルミ以外に含まれる不純物及び酸化アルミ等の滓が浮遊し、その滓が渦室の壁に付着する。運転を継続すると、滓が堆積してゆき、放っておくと運転不可能な量にまで堆積する。このような場合、通常は俗にブレイカーと言われる解体用の機械によって滓を除去するが、除去作業においては作業空間が広いことが望まれる。

本発明は上記実情を考慮して開発されたもので、その解決課題はアルミ等の処理材を渦室内の溶湯の渦流によって攪拌して溶解させる場合に、少なくとも渦流の流速を向上することである。

本発明は、溶湯を貯留する溶解室と、渦流によって処理材を溶解する渦室とを備え、溶解室の側面に渦室を設け、渦室から連通口を介して溶解室に溶湯が出入りし、渦室の外周側に非接触型スターラを設置してある溶解炉を前提とする。

そして、請求項１の発明は、平面視ドーナツ状の周壁を備える渦室の底壁の中央部に耐火物からなる芯棒を設置し、渦室と芯棒とによって平面視ドーナツ状の攪拌空間を形成してあることを特徴とする。

「平面視ドーナツ状の攪拌空間」とは、周壁と芯棒とが同心円状に設置された場合の真円のドーナツ状に限らず、周壁の中央部ではあるが中心から偏心した位置に芯棒が設置された場合の偏心したドーナツ状も含まれるものとする。偏心量はあくまで渦流が発生する程度に限られる。また、芯棒は、渦室内で着脱不能に固着されたものであってもよい。但し、渦室内に付着した滓の除去作業を容易にできるようにするには、渦室内は広い方が良く、それには次のようにすることが望ましい。即ち、請求項２の発明のように、芯棒を着脱可能に設置してあることである。

芯棒の高さについては問わないが、渦流は中心に向かうにつれて低くなるものであるので、渦室と同じ高さにする必然性は無く、例えば、次のようにすることもできる。即ち、請求項３の発明のように、芯棒を渦室の周壁よりも低く形成してあることである。

請求項１の発明は、芯棒を渦室の中央部に設置することにより、渦室と芯棒とによって平面視ドーナツ状の攪拌空間を形成するものである。従って、渦の回転する形状に攪拌空間が近似したものとなり、渦の流速が向上し、攪拌効率が向上する。また、芯棒は設置箇所が渦室の単なる内側ではなく、渦室の中央部、つまり渦流の中心に位置するので、溶湯によって損傷し難いものである。

請求項２の発明によれば、芯棒が着脱可能に設置してあるので、芯棒を撤去して渦室内を広くすることができ、渦室内に付着した滓の除去作業が容易になる。また、芯棒が損傷した場合には、芯棒の交換作業も容易に行える。従って、交換を迅速に行えば、溶解炉の運転を殆ど停止させないことも可能となる。

請求項３の発明によれば、中央部が低く周囲が高くなるという渦の形状に合わせて、芯棒を渦室の周壁よりも低く形成してあるので、従来よりも流速の向上を図りながらも、芯棒を必要以上に高く形成せずに済み、製造コストが安価になる。

（イ）〜（ハ）図は、溶解炉の第一例を示す横断面図、Ａ−Ａ線断面図、Ｂ−Ｂ線断面図である。 芯棒を渦室の中央から偏心した位置に設置した状態を示す断面図である。 溶解炉の第二例を示す要部横断面図である。 溶解炉の第三例を示す要部縦断面図である。

溶解炉の基本的構造の一例を図１に基づいて説明する。溶解炉は、溶湯を貯留する溶解室１と、処理材を渦流で溶解する渦室２とを備え、渦室２を溶解室１の側面に設け、溶解室１の内部空間と渦室２の内部空間が連通する一対の連通口３、３を設けてあるものである。また、渦室２の外周側に沿って平面視半円状の非接触型スターラ８を設置してある。以下、溶解室１、渦室２、非接触型スターラ８の順で詳述する。

溶解室１とは、溶湯を貯留する部屋のことである。溶解室１は、周りを囲む側壁１１と、側壁１１で囲まれた空間の上方を覆う天井壁１２と、側壁１１で囲まれた空間の底を塞ぐ床壁１３とから構成される。また、溶解室１は、バーナ４を上部に取り付けてある。

側壁１１は、矩形であって、その一側面（図では右側面）の前後幅中央部に渦室２を連続して設けてある。

さらに、側壁１１は、渦室２を設置した面以外の面の上部に、溶解室１の内外を連通する一つのノロ掻出口５ａを設けてある。つまり側壁１１は、その上部において平面視コ字状に形成され、図では左側面がノロ掻出口５ａとなっており、ノロ掻出口５ａの外側を一枚のノロ掻出用の扉５で開閉可能に覆ってある。

床壁１３は、その大半を略水平面とし、その一部（図では左側）において、ノロ掻出口５ａに向かって徐々に高くなるスロープ１３ａを設けてある。略水平面としたのは、溶解室１の底は水平に対して僅かな斜度が付いており、この斜度を利用して溶湯を最終的には全部回収するからである。

渦室２とは、投入したアルミなどの処理材を渦流によって溶解する部屋のことである。渦室２は、有底円筒形状の渦室本体２１と、渦室本体２１の上端開口を塞ぐ開閉可能な蓋（図示せず）とから構成される。渦室本体２１は、円筒形状（平面視ドーナツ状）の周壁２２と、周壁２２の下端を塞ぐ円形状の底壁２３とから構成され、円柱状（平面視円形）の内部空間を形成してある。円筒形状である周壁２２の一部分は溶解室１の側壁１１によって形成される。また、平面視ドーナツ形状の周壁２２の一部には外向きの嵌合穴２６が形成されており、この嵌合穴２６にレジスタ６の外側部分が嵌り込んでいる。一方、レジスタ６の内側部分は、Ｖ字状に先鋭となる形状であって、内向きに突出している。レジスタ６によって、溶湯の流れが複雑になり、攪拌効果が向上する。なお、底壁２３は、溶解室１の床壁１３に連続して略水平に設けられている。

また、溶解室１の内部空間と渦室２の内部空間が連通する一対の連通口３、３は、渦室本体２１の下部であって、円周方向に間隔をあけて設けてある。各連通口３の延在方向は、平面視して、溶解室１の側壁１１のうち渦室２を設けた面と直交する方向であって、渦室本体２１の内周円の接線方向に一致している。各連通口３の底面は、溶解室１及び渦室本体２１の内部の底面と面一に合わせてある。

非接触型スターラ８は、移動磁界発生装置、即ち移動磁界を発生して溶湯に回転力を与えるもので、例えば電磁石（リニアモータ）式である。リニアモータに三相交流を印加して移動磁界を発生させ、その移動磁界が渦室２内の溶湯に作用して誘導電流を流し、それによって溶湯に渦巻力を発生させ、溶湯が攪拌される。

本発明の溶解炉の第一例は、図１に示すように、平面視ドーナツ状の周壁２２を有する渦室２の底壁２３の中央部に平面視円形状の芯棒７を同心円状に且つ着脱可能に設置し、渦室２と芯棒７によって囲まれる攪拌空間２４を平面視して真円のドーナツ状に形成してある。以下、芯棒７について詳述する。

芯棒７は、中空ではなく充実の円柱状である。芯棒７は、溶解室１及び渦室２と同様の耐火物（耐火キャスタブル等）である。この芯棒７は、渦室２の底壁２３の中央部に単に置くことにより、着脱可能に設置される。芯棒７の上端は渦室２の周壁２２と同じ高さにしてある。この場合、渦室２の周壁２２の上端に被せる蓋は、芯棒７の上端に被さるようにしてある。

また、上述した溶解炉の第一例は、非接触型スターラ８を駆動すると、溶湯に渦流が発生する。そして、渦流となった溶湯の中に、渦室２の上方から処理材を投入して溶解する。芯棒７は着脱可能な構造なので、溶湯で損傷した場合には、交換できる。また、図２に示すように、渦室２の底壁２３の中央部に芯棒７を中心Ｃから偏心して設置し、渦室２と芯棒７によって囲まれる攪拌空間２４を平面視して偏心したドーナツ状に形成することもできる。このようにすることによって、渦室２内で発生する渦を図１のものと比べて、幾分異なったものとすることができる。

本発明の溶解炉の第二例は、図３に示すように、レジスタ６を芯棒７の外周部に着脱可能に嵌め込み、レジスタ６の先鋭な外側部分を攪拌空間２４に突出させたものである。レジスタ６が損傷した場合には、芯棒７を引き上げてレジスタ６だけを交換することもできる。

本発明の溶解炉の第三例は、図４に示すように、芯棒７を末広がりのテーパ形状としたものである。これもドーナツ状の攪拌空間２４の一例である。また、芯棒７の上端は、渦室２の周壁２２の上端よりも低くしてある。

本発明の溶解炉は上記実施例に限定されない。例えば、非接触型スターラ８は、例えば永久磁石を用いるものであっても良い。永久磁石式の非接触型スターラ８は、円周方向にＮ極とＳ極が交互に配置された永久磁石を渦室２の外周に沿って移動させることにより、移動磁界を発生させるものである。また、芯棒７は、第二例とは逆に、尻すぼみのテーパ形状としても良い。なお、芯棒７は、溶湯の渦流によって動かない重量があれば、中空であっても、充実していてもよい。

１溶解室 ２渦室
３連通口 ４バーナ
５扉 ５ａノロ掻出口
６レジスタ
７芯棒 ８非接触型スターラ
１１側壁 １２天井壁
１３床壁 １３ａスロープ、
２１渦室本体 ２２周壁
２３底壁 ２４攪拌空間
２６嵌合穴
Ｃ中心

Claims (3)

1. 溶湯を貯留する溶解室（１）と、渦流によって処理材を溶解する渦室（２）とを備え、溶解室（１）の側面に渦室（２）を設け、渦室（２）から連通口（３）を介して溶解室（１）に溶湯が出入りし、渦室（２）の外周側に非接触型スターラ（８）を設置してある溶解炉において、
   平面視ドーナツ状の周壁（２２）を備える渦室（２）の底壁（２３）の中央部に耐火物からなる芯棒（７）を設置し、渦室（２）と芯棒（７）とによって平面視ドーナツ状の攪拌空間（２４）を形成してあることを特徴とする溶解炉。
2. 芯棒（７）を着脱可能に設置してあることを特徴とする請求項１記載の溶解炉。
3. 芯棒（７）を渦室（２）の周壁（２２）よりも低く形成してあることを特徴とする請求項１又は２記載の溶解炉。

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