JP2015034665A - 金属溶解炉 - Google Patents

Abstract

【課題】より効果的に溶解材料の溶解や溶湯の保温を行うことにより、従来に比して燃費を低減させることが可能な金属溶解炉を提案する。【解決手段】上部に材料投入口２１及び煙道２２を有し、下部に材料投入口２１から投入された溶解材料を溶解する加熱板４０が設けられた溶解室２０を備えた金属溶解炉１０であって、溶解室２０の加熱板４０の下側には加熱バーナー５０が配置され、加熱バーナー５０によって加熱板４０上の溶解材料が溶解され、かつ排ガス流路２５を流通する加熱バーナー５０の排ガスによって煙道２２内の溶解材料が予熱されるとともに、溶解室２０の加熱バーナー５０の下側には加熱板４０上で溶解された溶湯Ｍが流下して貯留される溶湯保持部６０が形成されていて、加熱バーナー５０によって溶湯Ｍが保温される。【選択図】図２

Description

本発明は、上部に材料投入口及び煙道を有し、下部に前記材料投入口から投入された溶解材料を溶解する加熱板が設けられた溶解室を備えた金属溶解炉に関する。

本発明者は、先に、図１０，１１に図示の金属溶解炉１００を提案した。この金属溶解炉１００は、上部に材料投入口１２１及び煙道１２２を有する溶解室１２０を備え、溶解室１２０の下側に溶解バーナー１３５を備えた燃焼室１３０が形成されており、燃焼室１３０の上部に加熱板１４０が配置されるとともに、燃焼室１３０からの排ガス流路１２５が溶解室１２０に開口するように形成され、溶解バーナー１３５により加熱板１４０を介して材料投入口１２１から投入された溶解材料を溶解してその溶湯Ｍを溶湯保持部１５０に流下させるように構成される（例えば、特許文献１参照。）。

図において、符号１１１は炉壁、１１２は該炉壁１１１に形成された作業点検口、１１３はその扉、１１４は加熱板１４０上で溶解された溶湯の流下部、１１５は材料投入口１２１に配置された溶解材料保持部材、１１６は溶解材料保持部材１１５の上部に設けられたフランジ部、１５２は溶湯保持部１５０の作業点検口、１５３はその扉、１６０は溶湯保持部１５０に隔壁部１６５によって区画された溶湯処理部、１６６は隔壁部１６５下部に形成された溶湯連通部、１６７は隔壁部１６５上部に形成された排ガス流路、１７０は溶湯汲出部である。

しかるに、この種の金属溶解炉１００では、溶解材料の溶解や溶湯の保温に際して使用される各種バーナーの燃費が溶解コストに大きく影響を及ぼしている。そこで、より効率よく溶解材料の溶解や溶湯の保温を行うことにより、従来に比して燃費を低減させることが強く要望されていた。

特許第４３５２０２６号公報

本発明は前記の点に鑑みなされたものであり、より効果的に溶解材料の溶解や溶湯の保温を行うことにより、従来に比して燃費を低減させることが可能な金属溶解炉を提案するものである。

すなわち、請求項１の発明は、上部に材料投入口及び煙道を有し、下部に前記材料投入口から投入された溶解材料を溶解する加熱板が設けられた溶解室を備えた金属溶解炉であって、前記溶解室の前記加熱板の下側には加熱バーナーが配置され、前記加熱バーナーによって前記加熱板上の前記溶解材料が溶解され、かつ排ガス流路を流通する前記加熱バーナーの排ガスによって前記煙道内の溶解材料が予熱されるとともに、前記溶解室の前記加熱バーナーの下側には前記加熱板上で溶解された溶湯が流下して貯留される溶湯保持部が形成されていて、前記加熱バーナーによって前記溶湯が保温されることを特徴とする金属溶解炉に係る。

請求項２の発明は、前記加熱板上で溶解された溶湯の流下部と前記溶湯保持部との間に、下部に溶湯連通部を備えた隔壁部を有する溶湯処理部が形成されていて、前記溶解室で溶解された溶湯の上面が直接前記溶湯保持部に流入しないように構成された請求項１に記載の金属溶解炉に係る。

請求項３の発明は、前記溶湯保持部と連通する汲出部が配設されていて、前記汲出部に前記溶湯を保温するための補助ヒーターが設けられている請求項１又は２に記載の金属溶解炉に係る。

請求項４の発明は、前記溶解室の前記加熱板の上側に前記加熱板上の溶解材料を加熱するための第２加熱バーナーが配置されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の金属溶解炉に係る。

請求項５の発明は、前記溶湯保持部と連通し前記溶湯を貯留して保持バーナーにより前記溶湯を保温する溶湯保持室が設けられた請求項１に記載の金属溶解炉に係る。

請求項６の発明は、前記溶湯保持室を区画する前記溶解室側の隔壁部に、下部には前記溶湯保持部と連通する溶湯連通部が形成され、かつ上部には前記溶湯保持室の保持バーナーの排ガスを前記溶解室へ流通する第２排ガス流路が形成されている請求項５に記載の金属溶解炉に係る。

請求項７の発明は、前記溶湯保持室と連通する汲出部が配設されていて、前記汲出部に前記溶湯を保温するための補助ヒーターが設けられている請求項５又は６に記載の金属溶解炉に係る。

請求項１の発明に係る金属溶解炉は、上部に材料投入口及び煙道を有し、下部に前記材料投入口から投入された溶解材料を溶解する加熱板が設けられた溶解室を備えた金属溶解炉であって、前記溶解室の前記加熱板の下側には加熱バーナーが配置され、前記加熱バーナーによって前記加熱板上の前記溶解材料が溶解され、かつ排ガス流路を流通する前記加熱バーナーの排ガスによって前記煙道内の溶解材料が予熱されるとともに、前記溶解室の前記加熱バーナーの下側には前記加熱板上で溶解された溶湯が流下して貯留される溶湯保持部が形成されていて、前記加熱バーナーによって前記溶湯が保温されるため、一の加熱バーナーで加熱板上の溶解材料と溶湯保持部に貯留された溶湯とを同時に予熱することが可能となって、操業中の燃費を大幅に低減させることができる。

請求項２の発明は、請求項１において、前記加熱板上で溶解された溶湯の流下部と前記溶湯保持部との間に、下部に溶湯連通部を備えた隔壁部を有する溶湯処理部が形成されていて、前記溶解室で溶解された溶湯の上面が直接前記溶湯保持部に流入しないように構成されたため、溶湯保持部内の溶湯の清浄度を高めて高品質に保持することができるとともに、不純物の除去作業が簡便化されて作業効率が向上する。

請求項３の発明は、請求項１又は２において、前記溶湯保持部と連通する汲出部が配設されていて、前記汲出部に前記溶湯を保温するための補助ヒーターが設けられているため、溶湯の酸化が抑制されてメタルロスを減少させることに加え、溶湯の温度制御が容易となるとともに、加熱バーナーの負担を軽減させて燃費を低減させることが可能となる。

請求項４の発明は、請求項１ないし３において、前記溶解室の前記加熱板の上側に前記加熱板上の溶解材料を加熱するための第２加熱バーナーが配置されているため、加熱バーナーの負担を軽減するとともに、未溶解や半溶解の材料の発生をより効果的に防止することができる。

請求項５の発明は、請求項１において、前記溶湯保持部と連通し前記溶湯を貯留して保持バーナーにより前記溶湯を保温する溶湯保持室が設けられたため、多量の溶湯が貯留された場合でも効率よく保温することができて、操業中の燃費を低減させることができる。

請求項６の発明は、請求項５において、前記溶湯保持室を区画する前記溶解室側の隔壁部に、下部には前記溶湯保持部と連通する溶湯連通部が形成され、かつ上部には前記溶湯保持室の保持バーナーの排ガスを前記溶解室へ流通する第２排ガス流路が形成されているため、溶湯保持室内の溶湯の清浄度を高めて高品質に保持することができ不純物の除去作業が簡便化されて作業効率が向上するとともに、加熱バーナーの負担を軽減させて燃費の向上を図ることができる。

請求項７の発明は、請求項５又は６において、前記溶湯保持室と連通する汲出部が配設されていて、前記汲出部に前記溶湯を保温するための補助ヒーターが設けられているため、溶湯の酸化が抑制されてメタルロスを減少させることに加え、溶湯の温度制御が容易となるとともに、加熱バーナー及び保持バーナーの負担を軽減させて燃費を低減させることが可能となる。

本発明の第１実施例に係る金属溶解炉の全体概略横断面図である。 図１のＡ−Ａ線における縦断面図である。 図１のＢ−Ｂ線における縦断面図である。 第２実施例に係る金属溶解炉の縦断面図である。 第３実施例に係る金属溶解炉の全体概略横断面図である。 図５のＣ−Ｃ線における縦断面図である。 図５のＤ−Ｄ線における縦断面図である。 第４実施例に係る金属溶解炉の全体概略横断面図である。 図８のＥ−Ｅ線における縦断面図である。 従来の金属溶解炉の全体概略横断面図である。 図１０のＦ−Ｆ線における縦断面図である。

図１〜図３に示す本発明の一実施例に係る金属溶解炉１０は、アルミ鋳造用のアルミ溶湯を溶解して保持するいわゆる手許溶解炉であって、一般に乾燥炉床溶解炉（ｄｒｙ ｈｅａｒｔｈ ｆｕｒｎａｃｅ）と称されており、上部に材料投入口２１及び煙道２２を有し、下部に材料投入口２１から投入された溶解材料を溶解する加熱板４０が設けられた溶解室２０を備える。図において、符号１１は溶解室２０を構成する炉体本体、１２は炉体本体１１に形成された作業点検口、１３はその扉、１４は加熱板４０上で溶解された溶湯の流下部、Ｍは溶解材料が溶解された溶湯である。

溶解室２０は、図２，３に示すように、投入された溶解材料を溶解するための空間であり、側壁Ｗ内に形成された排ガス流路２５と、上部の材料投入口２１に配置された溶解材料保持部材３０と、材料投入口２１の下側に配置された加熱板４０と、加熱板４０の下側に配置された加熱バーナー５０とを有する。

排ガス流出路２５は、図２，３に示すように、溶解室２０の側壁Ｗ内に、加熱バーナー５０が配置された加熱板４０の下側に開口する入り口２６から、煙道２２側へ開口する出口２７に連通するように形成されている。この排ガス流出路２５では、後述する加熱バーナー５０の排ガスを煙道２２へ流出させる。実施例の排ガス流出路２５は、断面略略コ字形状とされ、加熱バーナー５０による排ガスを流出させて煙道２２内を予熱する。また、図３に示すように、排ガス流出路２５を複数（この例では２つ）形成することにより、効率よく煙道２２内を予熱することができる。

この排ガス流出路２５は、図３に示すように、炉体本体１１側面に形成された溝部１５と側壁部材１６とによって構成され、側壁部材１６上部に出口２７が形成される。これにより、排ガス流出路２５を簡単かつ確実に形成することができ、製造コストも低減することが可能である。また、排ガス流出路２５では、内部を通過する排ガスによって側壁部材１６を介して煙道２２内を予熱すると同時に、出口２７から流出する排ガスによっても溶煙道２２内を予熱することができるため、極めて効率よく材料全体を予熱して溶解することが可能となる。特に、排ガス流出路２５の側壁部材１６を炭化硅素（ＳｉＣ）や窒化硅素（Ｓｉ₃Ｎ₄）等の熱伝導率がよく耐熱性に優れた材質とすれば、側壁部材１６による予熱効果をより向上させることができる。

溶解材料保持部材３０は、図２，３に示すように、煙道２２から溶解室２０内に下部が開放された筒状体からなり、上部開口部３１から投入された溶解材料を保持して溶解室２０内の側壁と溶解材料との接触を回避する。また、排ガス流出路２５の出口２７が溶解材料保持部材３０の側面に向かって開口することから、排ガス流出路２５から流出した排ガスが溶解材料保持部材３０を外側から予熱するとともに、該排ガスが煙道２２内から炉外に排出される際に溶解材料保持部材３０を内側から予熱する。このように、溶解室２０内の側壁Ｗと溶解材料との接触を回避し、該保持部材３０の内外両側から予熱することから、溶解材料全体の予熱が可能となって予熱効率が向上し、生産性を高めることができる。また、煙道２２内に未溶解材料が付着残留することを防止して、未溶解材料の除去、清掃という煩雑かつ困難な作業を軽減し、未溶解材料が炉体本体１１に固着することによる炉体本体１１の損傷を防止して耐久性を高めることができる。なお、図の符号３２は材料投入口２１の開口端縁を覆って保護する溶解材料保持部材３０のフランジ部を表す。

溶解材料保持部材３０の材質は、外部からの加熱を可能とし、溶解材料が投入されて９００℃以上の高温にさらされる部分であることから、熱伝導率がよく耐熱性及び耐衝撃性に優れる材料が好ましく使用され、例えば、外面側に酸化防止及び耐久性向上のためにアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）を塗布した厚さ１０ｍｍ程度のステンレス材（耐熱鋳鋼）である。

加熱板４０は、図２，３に示すように、平板状に形成され、溶解材料保持部材３０の下方の載置部２３上に載置されて、後述する加熱バーナー５０の燃焼熱によって予熱されることにより、下側から溶解材料を溶解するように構成される。この加熱板４０では、加熱バーナー５０の燃焼熱をより効率よく溶解材料に伝えることができて、燃焼熱（約１０００℃の高温）に耐え得る適宜の材料からなる熱伝導率の優れた耐熱板が使用される。加熱板の材質としては、例えば、炭化硅素（ＳｉＣ）や窒化硅素（Ｓｉ₃Ｎ₄）等が好適に用いられる。また、加熱板４０では、裏面にステンレス材（耐熱鋳鋼）の補強板４５を設けて強度を向上させることができる。なお図示しないが、補強板４５に複数の小孔部を形成することで、加熱板４０へ熱が伝導しやすくすることが可能となる。

加熱バーナー５０は、図１，２に示すように、溶解室２０の加熱板４０の下側に配置されて、加熱板４０を介して該加熱板４０上の溶解材料を溶解させ、かつ排ガス流路２５を流通する排ガスによって煙道２２内の溶解材料を予熱する。実施例の加熱バーナー５０では、バーナー炎が約１１００〜１２００℃とされ、加熱板４０の下側を約１０００℃に加熱するとともに、排ガス流路２５から排ガスを流出させて煙道２２内を約９００〜９５０℃に予熱する。

また、加熱バーナー５０は、加熱板４０によって溶解材料と隔てられているため、加熱バーナー５０周辺やその内部にシャーベット状の半溶解材料が飛散して酸化物として固着することがなく、その酸化物の除去作業が不要で炉内の清掃作業を短縮することができる。

当該金属溶解炉１０にあっては、図１〜図３に示すように、溶解室２０の加熱バーナー５０の下側に溶湯保持部６０が形成されている。図において、符号６２は溶湯保持部６０の作業点検口、６３はその扉である。

この溶湯保持部６０は、図２，３に示すように、加熱板４０上から溶湯が流下される流下部１４を介して溶解室２０と連通された空間であり、加熱板４０の下側の加熱バーナー５０が加熱する空間の一部に相当し、加熱板４０上で溶解された溶湯Ｍが流下して貯留される。そして、溶湯保持部６０では、加熱板４０上の溶解材料を加熱溶解させる加熱バーナー５０によって、貯留された溶湯Ｍが保温されるように構成されている。すなわち、加熱バーナー５０のバーナー炎が、加熱板４０とその下側の溶湯Ｍの上面Ｍ１との間の空間を加熱することにより、加熱板４０及び排ガス流路２５とを介して加熱板４０上の溶解材料を予熱するとともに、溶湯保持部６０に貯留された溶湯Ｍを予熱して所定温度に保温する。なお、溶湯保持部６０に貯留される溶湯Ｍの上面Ｍ１は、加熱バーナー５０よりも下方に位置するように構成されいる。これは、加熱バーナー５０周辺やその内部に溶湯Ｍが付着することを回避して、その除去作業等の繁雑な清掃作業を不要とするためである。これとともに、加熱バーナー５０のバーナー炎が溶湯Ｍの上面Ｍ１に直接当たらないようにすれば、溶湯Ｍの酸化が抑制されてメタルロスを減少させることができる。

また、実施例の金属溶解炉１０では、図１，２に示すように、流下部１４と溶湯保持部６０との間に、下部に溶湯連通部７６を備えた隔壁部７５を有する溶湯処理部７０が形成されていて、溶解室２０で溶解された溶湯Ｍの上面Ｍ１が直接溶湯保持部６０に流入しないように構成されている。溶湯処理部７０は、隔壁部７５によって流下部１４からの溶湯Ｍを溶湯保持部６０に直接流入させずに一旦蓄積することで、溶解材料の溶解に伴って発生する各種金属の酸化物等の不純物を溶湯Ｍ中に拡散する前に溶湯Ｍの上面Ｍ１に集積する。これにより、不純な溶湯は隔壁部７５に遮られて溶湯保持部６０へ流入せず、クリーンな溶湯Ｍのみが隔壁部７５下部の溶湯連通部７６を介して溶湯保持部６０へ流入される。したがって、溶湯保持部６０への不純物の流入を大幅に減少させて溶湯保持部６０内の溶湯Ｍの清浄度を高めて高品質に保持することができるとともに、不純物の除去作業が簡便化されて作業効率が向上する。尚、図中の符号７２は溶湯処理部７０の作業点検口、７３はその扉である。

さらに、金属溶解炉１０では、図１，３に示すように、溶湯保持部６０と連通する汲出部８０が配設されていて、汲出部８０に溶湯Ｍを保温するための補助ヒーター８５が設けられている。補助ヒーター８５としては、燃焼熱を利用せずに溶湯Ｍを保温可能な公知の侵漬ヒーターが好適に使用される。補助ヒーター８５を用いて溶湯Ｍを保温することにより、溶湯Ｍを燃焼させずに保温可能となるため、溶湯Ｍの酸化が抑制されてメタルロスを減少させることができる。加えて、溶湯Ｍの温度制御が容易となるとともに、加熱バーナー５０の負担を軽減させて燃費を低減させることが可能となる。なお、溶湯保持部６０と汲出部８０との間に、溶湯Ｍの上面Ｍ１が直接汲出部８０に流入しないように構成された汲出側隔壁部８１を設けることで、汲出部８０への不純な溶湯の流入を防止してより確実にクリーンな溶湯Ｍを流入させることが可能となる。

上記第１実施例に係る金属溶解炉１０では、加熱バーナー５０によって、加熱板４０上の溶解材料と溶湯保持部６０に貯留された溶湯Ｍとを同時に予熱することで、一の加熱バーナー５０で加熱板４０上の溶解材料の加熱溶解用のバーナーと溶湯保持部６０の溶湯Ｍの保温用のバナーとを兼用することが可能となる。そのため、当該金属溶解炉１０の操業中の燃費を大幅に低減させることができる。実施例では、従来の金属溶解炉と比較して、保持昇温燃費が約７５％向上した。

また、溶湯保持部６０が、加熱板４０の下側の加熱バーナー５０が配置される空間に設けられるため、当該溶解炉１０をより小型に構成することが可能となって、省スペース化を図ることができるとともに、製造コストを低減させることができる。

次に、図４〜図９を用いて、他の実施例に係る金属溶解炉について説明する。以下の実施例において、第１実施例と同一の符号は同一の構成を表すものとして説明を省略する。

図４に示す第２実施例に係る金属溶解炉１０Ａは、溶解室２０の加熱板４０の上側に加熱板４０上の溶解材料を加熱するための第２加熱バーナー５５が配置される。第２加熱バーナー５５は、加熱板４０上の溶解材料にバーナー炎を直接当てて補助的に加熱溶解させるように構成される。これにより、加熱バーナー５０とともにより効率よく溶解材料を予熱することが可能となって、加熱バーナー５０の負担を軽減するとともに、未溶解や半溶解の材料の発生をより効果的に防止することができる。

また、図示しないが、第２実施例の金属溶解炉１０Ａでは、金属溶解炉１０と同様に、溶湯保持部６０と連通する汲出部８０が配設され、必要に応じて汲出部８０に溶湯Ｍを保温するための補助ヒーター８５が設けられる。

図５〜図７に示す第３実施例に係る金属溶解炉１０Ｂは、溶湯保持部６０と連通する溶湯保持室９０が設けられている。各図において、符号１１Ａは燃焼室２０及び溶湯保持室９０を構成する炉体本体、９２は溶湯保持室９０の作業点検口、９３はその扉である。

溶湯保持室９０は、多量の溶湯Ｍを貯留して保持バーナー９５により溶湯Ｍを保温することが可能な空間であり、下部に溶湯連通部９１ａを有する保持室隔壁部９１を介して溶湯保持部６０と連通される。この溶湯保持室９０では、保持室隔壁部９１により溶湯保持部６０内の溶湯Ｍの上面Ｍ１が溶湯保持室９０内へ流入しないように構成されるため、溶湯保持部６０からの不純な溶湯の流入を防止することができる。また、貯留された溶湯Ｍは、溶湯保持部６０内で加熱バーナー５０により予熱されるとともに、溶湯保持室９０内で保持バーナー９５により予熱される。そのため、溶湯保持部６０と溶湯保持室９０の双方で溶湯Ｍが予熱されることとなり、多量の溶湯Ｍが貯留された場合でも効率よく保温することができて、操業中の燃費を低減させることができる。

実施例の溶湯保持室９０は、加熱板４０上で溶解された溶湯Ｍの流下部１４Ａを介して溶解室２０の煙道２２とも連通されている。そのため、溶湯保持室９０内の溶湯Ｍを保温するための保持バーナー９５の排ガスが、流下部１４Ａを通って溶解室２０内を流通して排気口を兼ねる材料投入口２１より外部へ排出される。これにより、溶湯保持室９０からの排ガスが炉全体に流通されて、溶湯保持室９０内の溶湯Ｍの保温のみならず、加熱板４０上の溶解材料を補助的に予熱することができてより効率よく加熱溶解させることが可能となり、加熱バーナー５０の負担を軽減させて燃費の向上を図ることができる。なお、加熱板４０上で溶解された溶湯Ｍは、溶湯保持室９０へ流下するとともに、溶湯連通部９１ａを介して溶湯保持部６０へ流入する。また、流下部１４Ａは保持室隔壁部９１の上部に形成される。

第３実施例の金属溶解炉１０Ｂでは、図７に示すように、側面視略Ｕ字形状の加熱板４０Ａが用いられる。Ｕ字形状の加熱板４０Ａでは、立設された壁部４１，４１が溶解室２０の側壁Ｗとしても構成される。そのため、溶解室２０を極めて簡単かつ確実に構成することができ、製造コストを低減させることができる。また、略Ｕ字形状に一体形成することにより、加熱板４０Ａと溶解室２０の側壁Ｗとの間に隙間が生じないようにすることができ、溶解物の溶解室２０内からの漏出を防止することが可能となる。しかも、溶解室２０の側壁Ｗを加熱板４０Ａの壁部４１，４１により熱伝導率に優れた耐熱板とすることが可能であるため、溶解室２０の側壁Ｗと加熱板２０の下側の双方から効率よく予熱することができる。

また、金属溶解炉１０Ｂでは、図５，６に示すように、溶湯保持室９０と連通する汲出部８０Ａが配設されていて、汲出部８０Ａに溶湯Ｍを保温するための補助ヒーター８５が設けられている。補助ヒーター８５により溶湯Ｍを燃焼させずに保温可能となるため、溶湯Ｍの酸化が抑制されてメタルロスを減少させることができる。加えて、溶湯Ｍの温度制御が容易となるとともに、加熱バーナー５０及び保持バーナー８５の負担を軽減させて燃費を低減させることが可能となる。

図８，９に示す第４実施例に係る金属溶解炉１０Ｃは、溶湯保持室９０を区画する溶解室側の隔壁部７５Ａが設けられて、溶湯処理部７０Ａが形成される。図において、符号７２Ａは溶湯処理部７０Ａの作業点検口、７３Ａはその扉である。

溶湯処理部７０Ａは、溶湯保持室９０と溶解室２０及び溶湯保持部６０との間に介在されて、流下部１４Ａからの溶湯Ｍ及び溶湯保持部６０からの溶湯Ｍを直接溶湯保持室９０に流入させずに一旦蓄積させる空間であって、隔壁部７５Ａの下部に溶湯保持部６０と溶湯保持室９０とを連通させる溶湯連通部７６Ａが形成されている。溶湯処理部７０Ａでは、隔壁部７５Ａによって溶湯処理部７０Ａ内の溶湯Ｍの上面Ｍ１が溶湯保持室９０内へ流入しないように構成されるため、流下部１４や溶湯保持部６０からの不純な溶湯の流入を防止することができる。また、図示のように溶湯連通部７６Ａの下辺が溶湯処理部７０Ａの底面より高い位置に設けられているため、長期間の内に溶湯Ｍ中を沈降して底面に堆積する不純物中の重金属等があっても、溶湯保持室９０へ流入することを防止することが可能となる。

さらに、隔壁部７５Ａ上部には、溶湯保持室９０の保持バーナー９５の排ガスを溶解室２０へ流通させる第２排ガス流路７７Ａが形成されている。第２排ガス流路７７Ａは、溶湯保持室９０の保持バーナー９５からの排ガスを炉全体を流通させて有効に利用するための通路である。すなわち、保持バーナー９５の排ガスは、第２排ガス流路７７Ａを通過した後、流下部１４Ａを通って溶解室２０内を流通して排気口を兼ねる材料投入口２１より外部へ排出される。これにより、溶湯保持室９０からの排ガスが炉全体に流通されて、溶湯保持室９０内の溶湯Ｍの保温のみならず、加熱板４０上の溶解材料を補助的に予熱することができてより効率よく加熱溶解させることが可能となり、加熱バーナー５０の負担を軽減させて燃費の向上を図ることができる。なお、第２排ガス流路７７Ａは溶湯Ｍの上面Ｍ１よりも高い位置に形成されることはいうまでもない。

また、第４実施例の金属溶解炉１０Ｃでは、金属溶解炉１０Ｂと同様に、溶湯保持室９０と連通する汲出部８０Ａが配設され、必要に応じて汲出部８０Ａに溶湯Ｍを保温するための補助ヒーター８５が設けられる。

以上図示し説明したように、本発明の金属溶解炉１０では、溶解室２０の加熱板４０の下側に加熱バーナー５０が配置され、加熱バーナー５０によって加熱板４０上の溶解材料が溶解され、かつ排ガス流路２５を流通する加熱バーナー５０の排ガスによって煙道２２内の溶解材料が予熱されるとともに、溶解室２０の加熱バーナー５０の下側に加熱板４０上で溶解された溶湯Ｍが流下して貯留される溶湯保持部６０が形成されていて、加熱バーナー５０によって溶湯Ｍが保温されるため、一の加熱バーナー５０によって加熱板４０上の溶解材料と溶湯保持部６０に貯留された溶湯Ｍとを同時に予熱することが可能となる。したがって、加熱バーナー５０に溶解材料の加熱溶解用のバーナーと溶湯Ｍの保温用のバナーとを兼用することが可能となって、当該金属溶解炉１０の操業中の燃費を大幅に低減させることができる。

また、加熱板４０上で溶解された溶湯Ｍの流下部１４と溶湯保持部６０との間に、下部に溶湯連通部７６を備えた隔壁部７５を有する溶湯処理部７０を形成して、溶解室２０で溶解された溶湯Ｍの上面Ｍ１が直接溶湯保持部６０に流入しないように構成するれば、不純な溶湯が溶湯Ｍの上面Ｍ１に集積されてクリーンな溶湯Ｍのみを隔壁部７５下部の溶湯連通部７６を介して溶湯保持部６０へ流入せることが可能となる。したがって、溶湯保持部６０内の溶湯の清浄度を高めて高品質に保持することができるとともに、不純物の除去作業が簡便化されて作業効率が向上する。

さらに、溶湯保持部６０と連通するように汲出部８０を配設し、汲出部８０に溶湯Ｍを保温するための補助ヒーターを設けることで、溶湯Ｍを燃焼させずに保温可能となるため、溶湯の酸化が抑制されてメタルロスを減少させることに加え、溶湯の温度制御が容易となるとともに、加熱バーナーの負担を軽減させて燃費を低減させることが可能となる。

加えて、溶解室２０の加熱板４０の上側に加熱板４０上の溶解材料を加熱するための第２加熱バーナー５５を配置すれば、より効率よく溶解材料を予熱することが可能となって、加熱バーナー５０の負担を軽減させることが可能となるとともに、未溶解や半溶解の材料の発生をより効果的に防止することができる。

一方、溶湯保持部６０と連通し溶湯Ｍを貯留して保持バーナー９５により溶湯Ｍを保温する溶湯保持室９０を設ければ、多量の溶湯Ｍを貯留することが可能となるとともに、多量の溶湯が貯留された場合でも溶湯保持部６０と溶湯保持室９０の双方で溶湯Ｍが予熱して効率よく保温することができ、操業中の燃費を低減させることができる。

また、溶湯保持室９０を区画する溶解室２０側の隔壁部７５Ａに、下部に溶湯保持部６０と連通する溶湯連通部７６Ａが形成されているため、不純な溶湯が溶湯Ｍの上面Ｍ１に集積されてクリーンな溶湯Ｍのみを隔壁部７５Ａ下部の溶湯連通部７６Ａを介して溶湯保持室９０へ流入せることが可能となり、溶湯保持室内の溶湯の清浄度を高めて高品質に保持することができ不純物の除去作業が簡便化されて作業効率が向上する。加えて、隔壁部７５Ａ上部に溶湯保持室９０の保持バーナー９５の排ガスを溶解室２０へ流通する第２排ガス流路７７Ａが形成されているため、溶湯保持室９０からの排ガスが炉全体に流通させて加熱板４０上の溶解材料を補助的に予熱することが可能となり、加熱バーナーの負担を軽減させて燃費の向上を図ることができる。

さらに、溶湯保持室９０と連通するように汲出部８０Ａを配設し、汲出部８０Ａに溶湯Ｍを保温するための補助ヒーターを設けることで、溶湯Ｍを燃焼させずに保温可能となるため、溶湯の酸化が抑制されてメタルロスを減少させることに加え、溶湯の温度制御が容易となるとともに、加熱バーナーの負担を軽減させて燃費を低減させることが可能となる。

なお、本発明の金属溶解炉は、上記実施例で述べた構成に限るものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を付加して実施することができる。例えば、実施例では、溶解材料保持部材をしてアルミナを塗布したステンレス材（耐熱鋳鋼）からなる筒状体としたが、これに限らず、炭化硅素（ＳｉＣ）や黒鉛混合物を使用してもよいし、多孔材もしくは網状材もしくは桟材のいずれかによって形成してもよい。

また、第１及び第２実施例では、平板状の加熱板を用いたが、第３及び第４実施例で用いた略Ｕ字形状の加熱板を使用してもよい。同様に、第３及び第４実施例で平板状の加熱板を用いることも可能である。

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 金属溶解炉
２０ 溶解室
２１ 材料投入口
２２ 煙道
２５ 排ガス流路
３０ 溶解材料保持部材
４０ 加熱板
５０ 加熱バーナー
６０ 溶湯保持部
７０ 溶湯処理部
７５ 隔壁部
７６ 溶湯連通部
８０ 汲出部
８５ 補助ヒーター
Ｍ 溶湯
Ｍ１ 溶湯の上面

排ガス流路２５は、図２，３に示すように、溶解室２０の側壁Ｗ内に、加熱バーナー５０が配置された加熱板４０の下側に開口する入り口２６から、煙道２２側へ開口する出口２７に連通するように形成されている。この排ガス流路２５では、後述する加熱バーナー５０の排ガスを煙道２２へ流出させる。実施例の排ガス流路２５は、断面略略コ字形状とされ、加熱バーナー５０による排ガスを流出させて煙道２２内を予熱する。また、図３に示すように、排ガス流路２５を複数（この例では２つ）形成することにより、効率よく煙道２２内を予熱することができる。

この排ガス流路２５は、図３に示すように、炉体本体１１側面に形成された溝部１５と側壁部材１６とによって構成され、側壁部材１６上部に出口２７が形成される。これにより、排ガス流路２５を簡単かつ確実に形成することができ、製造コストも低減することが可能である。また、排ガス流路２５では、内部を通過する排ガスによって側壁部材１６を介して煙道２２内を予熱すると同時に、出口２７から流出する排ガスによっても煙道２２内を予熱することができるため、極めて効率よく材料全体を予熱して溶解することが可能となる。特に、排ガス流路２５の側壁部材１６を炭化硅素（ＳｉＣ）や窒化硅素（Ｓｉ₃Ｎ₄）等の熱伝導率がよく耐熱性に優れた材質とすれば、側壁部材１６による予熱効果をより向上させることができる。

溶解材料保持部材３０は、図２，３に示すように、煙道２２から溶解室２０内に下部が開放された筒状体からなり、上部開口部３１から投入された溶解材料を保持して溶解室２０内の側壁と溶解材料との接触を回避する。また、排ガス流路２５の出口２７が溶解材料保持部材３０の側面に向かって開口することから、排ガス流路２５から流出した排ガスが溶解材料保持部材３０を外側から予熱するとともに、該排ガスが煙道２２内から炉外に排出される際に溶解材料保持部材３０を内側から予熱する。このように、溶解室２０内の側壁Ｗと溶解材料との接触を回避し、該保持部材３０の内外両側から予熱することから、溶解材料全体の予熱が可能となって予熱効率が向上し、生産性を高めることができる。また、煙道２２内に未溶解材料が付着残留することを防止して、未溶解材料の除去、清掃という煩雑かつ困難な作業を軽減し、未溶解材料が炉体本体１１に固着することによる炉体本体１１の損傷を防止して耐久性を高めることができる。なお、図の符号３２は材料投入口２１の開口端縁を覆って保護する溶解材料保持部材３０のフランジ部を表す。

この溶湯保持部６０は、図２，３に示すように、加熱板４０上から溶湯が流下される流下部１４を介して溶解室２０と連通された空間であり、加熱板４０の下側の加熱バーナー５０が加熱する空間の一部に相当し、加熱板４０上で溶解された溶湯Ｍが流下して貯留される。そして、溶湯保持部６０では、加熱板４０上の溶解材料を加熱溶解させる加熱バーナー５０によって、貯留された溶湯Ｍが保温されるように構成されている。すなわち、加熱バーナー５０のバーナー炎が、加熱板４０とその下側の溶湯Ｍの上面Ｍ１との間の空間を加熱することにより、加熱板４０及び排ガス流路２５とを介して加熱板４０上の溶解材料を予熱するとともに、溶湯保持部６０に貯留された溶湯Ｍを予熱して所定温度に保温する。なお、溶湯保持部６０に貯留される溶湯Ｍの上面Ｍ１は、加熱バーナー５０よりも下方に位置するように構成されている。これは、加熱バーナー５０周辺やその内部に溶湯Ｍが付着することを回避して、その除去作業等の繁雑な清掃作業を不要とするためである。これとともに、加熱バーナー５０のバーナー炎が溶湯Ｍの上面Ｍ１に直接当たらないようにすれば、溶湯Ｍの酸化が抑制されてメタルロスを減少させることができる。

さらに、金属溶解炉１０では、図１，３に示すように、溶湯保持部６０と連通する汲出部８０が配設されていて、汲出部８０に溶湯Ｍを保温するための補助ヒーター８５が設けられている。補助ヒーター８５としては、燃焼熱を利用せずに溶湯Ｍを保温可能な公知の浸漬ヒーターが好適に使用される。補助ヒーター８５を用いて溶湯Ｍを保温することにより、溶湯Ｍを燃焼させずに保温可能となるため、溶湯Ｍの酸化が抑制されてメタルロスを減少させることができる。加えて、溶湯Ｍの温度制御が容易となるとともに、加熱バーナー５０の負担を軽減させて燃費を低減させることが可能となる。なお、溶湯保持部６０と汲出部８０との間に、溶湯Ｍの上面Ｍ１が直接汲出部８０に流入しないように構成された汲出側隔壁部８１を設けることで、汲出部８０への不純な溶湯の流入を防止してより確実にクリーンな溶湯Ｍを流入させることが可能となる。

上記第１実施例に係る金属溶解炉１０では、加熱バーナー５０によって、加熱板４０上の溶解材料と溶湯保持部６０に貯留された溶湯Ｍとを同時に予熱することで、一の加熱バーナー５０で加熱板４０上の溶解材料の加熱溶解用のバーナーと溶湯保持部６０の溶湯Ｍの保温用のバーナーとを兼用することが可能となる。そのため、当該金属溶解炉１０の操業中の燃費を大幅に低減させることができる。実施例では、従来の金属溶解炉と比較して、保持昇温燃費が約７５％向上した。

また、金属溶解炉１０Ｂでは、図５，６に示すように、溶湯保持室９０と連通する汲出部８０Ａが配設されていて、汲出部８０Ａに溶湯Ｍを保温するための補助ヒーター８５が設けられている。補助ヒーター８５により溶湯Ｍを燃焼させずに保温可能となるため、溶湯Ｍの酸化が抑制されてメタルロスを減少させることができる。加えて、溶湯Ｍの温度制御が容易となるとともに、加熱バーナー５０及び保持バーナー９５の負担を軽減させて燃費を低減させることが可能となる。

さらに、隔壁部７５Ａ上部には、溶湯保持室９０の保持バーナー９５の排ガスを溶解室２０へ流通させる第２排ガス流路７７Ａが形成されている。第２排ガス流路７７Ａは、溶湯保持室９０の保持バーナー９５からの排ガスを炉全体に流通させて有効に利用するための通路である。すなわち、保持バーナー９５の排ガスは、第２排ガス流路７７Ａを通過した後、流下部１４Ａを通って溶解室２０内を流通して排気口を兼ねる材料投入口２１より外部へ排出される。これにより、溶湯保持室９０からの排ガスが炉全体に流通されて、溶湯保持室９０内の溶湯Ｍの保温のみならず、加熱板４０上の溶解材料を補助的に予熱することができてより効率よく加熱溶解させることが可能となり、加熱バーナー５０の負担を軽減させて燃費の向上を図ることができる。なお、第２排ガス流路７７Ａは溶湯Ｍの上面Ｍ１よりも高い位置に形成されることはいうまでもない。

以上図示し説明したように、本発明の金属溶解炉１０では、溶解室２０の加熱板４０の下側に加熱バーナー５０が配置され、加熱バーナー５０によって加熱板４０上の溶解材料が溶解され、かつ排ガス流路２５を流通する加熱バーナー５０の排ガスによって煙道２２内の溶解材料が予熱されるとともに、溶解室２０の加熱バーナー５０の下側に加熱板４０上で溶解された溶湯Ｍが流下して貯留される溶湯保持部６０が形成されていて、加熱バーナー５０によって溶湯Ｍが保温されるため、一の加熱バーナー５０によって加熱板４０上の溶解材料と溶湯保持部６０に貯留された溶湯Ｍとを同時に予熱することが可能となる。したがって、加熱バーナー５０に溶解材料の加熱溶解用のバーナーと溶湯Ｍの保温用のバーナーとを兼用することが可能となって、当該金属溶解炉１０の操業中の燃費を大幅に低減させることができる。

また、加熱板４０上で溶解された溶湯Ｍの流下部１４と溶湯保持部６０との間に、下部に溶湯連通部７６を備えた隔壁部７５を有する溶湯処理部７０を形成して、溶解室２０で溶解された溶湯Ｍの上面Ｍ１が直接溶湯保持部６０に流入しないように構成すれば、不純な溶湯が溶湯Ｍの上面Ｍ１に集積されてクリーンな溶湯Ｍのみを隔壁部７５下部の溶湯連通部７６を介して溶湯保持部６０へ流入せることが可能となる。したがって、溶湯保持部６０内の溶湯の清浄度を高めて高品質に保持することができるとともに、不純物の除去作業が簡便化されて作業効率が向上する。

Claims (7)

1. 上部に材料投入口及び煙道を有し、下部に前記材料投入口から投入された溶解材料を溶解する加熱板が設けられた溶解室を備えた金属溶解炉であって、
   前記溶解室の前記加熱板の下側には加熱バーナーが配置され、前記加熱バーナーによって前記加熱板上の前記溶解材料が溶解され、かつ排ガス流路を流通する前記加熱バーナーの排ガスによって前記煙道内の溶解材料が予熱されるとともに、
   前記溶解室の前記加熱バーナーの下側には前記加熱板上で溶解された溶湯が流下して貯留される溶湯保持部が形成されていて、前記加熱バーナーによって前記溶湯が保温される
   ことを特徴とする金属溶解炉。
2. 前記加熱板上で溶解された溶湯の流下部と前記溶湯保持部との間に、下部に溶湯連通部を備えた隔壁部を有する溶湯処理部が形成されていて、前記溶解室で溶解された溶湯の上面が直接前記溶湯保持部に流入しないように構成された請求項１に記載の金属溶解炉。
3. 前記溶湯保持部と連通する汲出部が配設されていて、前記汲出部に前記溶湯を保温するための補助ヒーターが設けられている請求項１又は２に記載の金属溶解炉。
4. 前記溶解室の前記加熱板の上側に前記加熱板上の溶解材料を加熱するための第２加熱バーナーが配置されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の金属溶解炉。
5. 前記溶湯保持部と連通し前記溶湯を貯留して保持バーナーにより前記溶湯を保温する溶湯保持室が設けられた請求項１に記載の金属溶解炉。
6. 前記溶湯保持室を区画する前記溶解室側の隔壁部に、下部には前記溶湯保持部と連通する溶湯連通部が形成され、かつ上部には前記溶湯保持室の保持バーナーの排ガスを前記溶解室へ流通する第２排ガス流路が形成されている請求項５に記載の金属溶解炉。
7. 前記溶湯保持室と連通する汲出部が配設されていて、前記汲出部に前記溶湯を保温するための補助ヒーターが設けられている請求項５又は６に記載の金属溶解炉。

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