JP3871383B2 - 黒鉛坩堝用坩台 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば銅やアルミニウムなどの金属を溶融して保持するのに使用する坩堝炉に関し、とくに、炉本体の燃焼室の床上に設置されて黒鉛坩堝を載せるための坩台の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
黒鉛坩堝を用いた坩堝炉の代表的な構成を図１に示している。耐火物で構成された炉本体１の燃焼室６の中央床上に坩台２を配置し、その上に黒鉛坩堝３を載置している。炉本体１の側壁部分の下部にバーナー口があり、そこに設置したバーナー４から燃焼室６に向けて火炎５を噴射する。
【０００３】
黒鉛坩堝３の加熱にあたっては、火炎５を直接的に坩堝３にあてないで、バーナー４から噴出した火炎５が燃焼室６の床に沿って坩台２にあたり、坩台２と周囲の炉壁との間にまわりこむように調整している。火炎５にともなう燃焼ガスが黒鉛坩堝３の底面から側面部分を包み込むように上昇して煙道から排出される。なお、黒鉛坩堝３に火炎５の先端を直接あてるのは好ましくない。火炎が坩堝に直接あたると、これを局部的に加熱することになり、坩堝の局部が酸化し、熱衝撃を受け、黒鉛坩堝の寿命が短くなる。
【０００４】
前記のように調整した火炎５で加熱すると黒鉛坩堝３はほぼ底の方から昇温する。これは下焚法に分類される。この方法で銅やアルミニウムなどを溶融する場合、坩堝３内の溶湯には自然な対流が起きるので、溶湯は均一に昇温するとともに、溶湯中の水素が溶湯表面に出て、燃焼ガス中の酸素と結合されて脱ガスが促進されるという効果がある。そのため、黒鉛坩堝で金属を溶融する場合は下焚法が標準となっている。
【０００５】
坩台２は黒鉛坩堝３と同質の黒鉛含有煉瓦からなり、その形態としては図２の３種類が代表的である。図２（ａ）の坩台２は中実の円柱体である。図２（ｂ）の坩台２は上端部が閉塞した円筒体である（中空部１０が下端に開口している）。
【０００６】
図２（ｃ）の坩台２は中空部１０が上下に貫通した円筒体である。この種の坩台２の上に黒鉛坩堝３を載置するとき、坩堝３の安定性を高めるなどの目的で、坩台２と坩堝３の底の間に耐火繊維を介在させることもある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように図１の坩堝炉は下焚法に分類されるが、厳密に見ると、黒鉛坩堝３の底部中央の昇温が最速とは言えない。坩堝３の底部中央は坩台２に接しており、火炎５からの熱が坩台２に遮られるので、坩台２のすぐ外側部分の坩堝３の底部側面に比べて底部中央の昇温が遅れる。とくに、坩台２と坩堝３の底の間に耐火繊維を介在させた場合には、坩堝３の底部中央に対する熱遮断がいっそう大きくなる。
【０００８】
黒鉛坩堝３の底部中央に対する熱伝達がより高効率化すれば、坩堝３内の金属などの溶融速度が速まり、燃料の節減につながる。また、坩堝底からの加熱が増大するので、前述の自然対流による脱ガス効果も高まる。ところが図２のような従来の坩台２の形態では、前記のように黒鉛坩堝３の底部中央への熱遮断が大きく、坩堝底の昇温が遅くなるという問題があった。
【０００９】
また図２のような従来の坩台２の形態では、指の引っ掛かりがないので、狭い坩堝炉内での持ち運びが困難であるという取り扱い作業上の問題もあった。
【００１０】
この発明は前述した従来の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、坩台の上面に当接している黒鉛坩堝の底部中央に対する熱の遮断効果をできるだけ少なくし、坩堝底への熱伝達をより高効率化するとともに、人手で持ち運ぶときなどの取り扱いやすさを高めた黒鉛坩堝用坩台を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そこでこの発明では、炉本体の燃焼室の床上に設置されて黒鉛坩堝を載せるための耐火材の坩台の胴体に横方向に貫通する通気穴を形成し、この通気穴を通じて坩台自体に速やかに熱が伝達されるように構成した（請求項１）。具体的な形態としては、上端部が閉塞した円筒体からなり、横方向に貫通する通気穴が円筒体の中空部に交差したものや（請求項２）、上下に貫通した円筒体からなり、横方向に貫通する通気穴が円筒体の中空部に交差したものや（請求項３）、中実の円柱体からなり、横方向に貫通した通気穴に加えて、その上端面に中央凹部と放射状凹溝を形成したものがある（請求項４）。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明を適用した黒鉛坩堝用坩台２の５つの実施例を図３（ａ）〜（ｅ）に示している。図３（ａ）に示す第１実施例の坩台２は、上端部が閉塞した円筒体からなり、その直径方向に並ぶ２本の通気穴７が形成されており、その通気穴７は内部の中空部１０に達している。この坩台２を図１の坩堝炉に使用すると、火炎５や燃焼ガスが通気穴７を通じて中空部１０に入り込み、坩台２の昇温が速くなり、したがって坩台２から黒鉛坩堝３の底部中央に伝わる熱量が多くなり、坩堝底の昇温を促進する。
【００１３】
図３（ｂ）に示す第２実施例の坩台２では、第１実施例（ａ）の横１列に並ぶ通気穴７に加えて、これに十文字状に交差する２つの通気穴７を形成している。通気穴７が増えたので、坩台２自体の熱容量が減るし、燃焼ガスの導入効果がより高まる。図３（ｃ）に示す第３実施例の坩台２では、第１実施例（ａ）において、坩台２の天井面に上下に貫通する通気穴８を形成している。こうすれば、中空部に導入された燃焼ガスにより効率よく坩堝底が加熱される。図３（ｄ）に示す第４実施例の坩台２は中空部１０が上下に貫通したストレートな円筒体に横方向に貫通する通気穴７を形成したもので、第３実施例（ｃ）の通気穴８の径を拡大したものに相当する。
【００１４】
図３（ｅ）に示す第５実施例の坩台２は、中実の円柱体に横方向に貫通する通気穴７を形成するとともに、その上端面に中央凹部１１と放射状凹溝９を形成している。通気穴７があるので坩台２の内部の昇温を促進する効果がある。また放射状凹溝９と中央凹部１１があるので、これを通じて燃焼ガスが坩台２と黒鉛坩堝の当接部分におよび、坩堝底の昇温を促進する。
【００１５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、この発明の黒鉛坩堝用坩台は、その胴体に横方向に貫通する通気穴を形成したので、坩堝炉内の燃焼ガスが通気穴を通じて坩台の内部に導入され、坩台の昇温が促進される。また、通気穴を設けたことによる質量減少のために熱容量も小さくなり、このことも坩台の昇温を促進する。坩台の温度が速やかに高まれば、坩台から坩堝底に伝わる熱量も多くなり、坩堝底中央の昇温を速めることができる。また、坩台に形成した通気穴が引っ掛かりとなり、また坩台自体の重量も低減するので、坩台の持ち運びが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】坩堝炉の代表的な構成を示す概略図である。
【図２】従来の黒鉛坩堝用坩台の３つの代表例を示す縦断面図と平面図である。
【図３】この発明を適用した黒鉛坩堝用坩台の５つの実施例を示す縦断面図と平面図である。
【符号の説明】
１ 炉本体
２ 坩台
３ 黒鉛坩堝
４ バーナー
５ 火炎
６ 燃焼室
７ 横方向に貫通した通気穴
８ 上下に貫通した通気穴
９ 放射状凹溝
１０ 円筒体の中空部
１１ 中央凹部
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば銅やアルミニウムなどの金属を溶融して保持するのに使用する坩堝炉に関し、とくに、炉本体の燃焼室の床上に設置されて黒鉛坩堝を載せるための坩台の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
黒鉛坩堝を用いた坩堝炉の代表的な構成を図１に示している。耐火物で構成された炉本体１の燃焼室６の中央床上に坩台２を配置し、その上に黒鉛坩堝３を載置している。炉本体１の側壁部分の下部にバーナー口があり、そこに設置したバーナー４から燃焼室６に向けて火炎５を噴射する。
【０００３】
黒鉛坩堝３の加熱にあたっては、火炎５を直接的に坩堝３にあてないで、バーナー４から噴出した火炎５が燃焼室６の床に沿って坩台２にあたり、坩台２と周囲の炉壁との間にまわりこむように調整している。火炎５にともなう燃焼ガスが黒鉛坩堝３の底面から側面部分を包み込むように上昇して煙道から排出される。なお、黒鉛坩堝３に火炎５の先端を直接あてるのは好ましくない。火炎が坩堝に直接あたると、これを局部的に加熱することになり、坩堝の局部が酸化し、熱衝撃を受け、黒鉛坩堝の寿命が短くなる。
【０００４】
前記のように調整した火炎５で加熱すると黒鉛坩堝３はほぼ底の方から昇温する。これは下焚法に分類される。この方法で銅やアルミニウムなどを溶融する場合、坩堝３内の溶湯には自然な対流が起きるので、溶湯は均一に昇温するとともに、溶湯中の水素が溶湯表面に出て、燃焼ガス中の酸素と結合されて脱ガスが促進されるという効果がある。そのため、黒鉛坩堝で金属を溶融する場合は下焚法が標準となっている。
【０００５】
坩台２は黒鉛坩堝３と同質の黒鉛含有煉瓦からなり、その形態としては図２の３種類が代表的である。図２（ａ）の坩台２は中実の円柱体である。図２（ｂ）の坩台２は上端部が閉塞した円筒体である（中空部１０が下端に開口している）。
【０００６】
図２（ｃ）の坩台２は中空部１０が上下に貫通した円筒体である。この種の坩台２の上に黒鉛坩堝３を載置するとき、坩堝３の安定性を高めるなどの目的で、坩台２と坩堝３の底の間に耐火繊維を介在させることもある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように図１の坩堝炉は下焚法に分類されるが、厳密に見ると、黒鉛坩堝３の底部中央の昇温が最速とは言えない。坩堝３の底部中央は坩台２に接しており、火炎５からの熱が坩台２に遮られるので、坩台２のすぐ外側部分の坩堝３の底部側面に比べて底部中央の昇温が遅れる。とくに、坩台２と坩堝３の底の間に耐火繊維を介在させた場合には、坩堝３の底部中央に対する熱遮断がいっそう大きくなる。
【０００８】
黒鉛坩堝３の底部中央に対する熱伝達がより高効率化すれば、坩堝３内の金属などの溶融速度が速まり、燃料の節減につながる。また、坩堝底からの加熱が増大するので、前述の自然対流による脱ガス効果も高まる。ところが図２のような従来の坩台２の形態では、前記のように黒鉛坩堝３の底部中央への熱遮断が大きく、坩堝底の昇温が遅くなるという問題があった。
【０００９】
また図２のような従来の坩台２の形態では、指の引っ掛かりがないので、狭い坩堝炉内での持ち運びが困難であるという取り扱い作業上の問題もあった。
【００１０】
この発明は前述した従来の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、坩台の上面に当接している黒鉛坩堝の底部中央に対する熱の遮断効果をできるだけ少なくし、坩堝底への熱伝達をより高効率化するとともに、人手で持ち運ぶときなどの取り扱いやすさを高めた黒鉛坩堝用坩台を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そこでこの発明では、炉本体の燃焼室の床上に設置されて黒鉛坩堝を載せるための耐火材の坩台の胴体に横方向に貫通する通気穴を形成し、この通気穴を通じて坩台自体に速やかに熱が伝達されるように構成した（請求項１）。具体的な形態としては、上端部が閉塞した円筒体からなり、横方向に貫通する通気穴が円筒体の中空部に交差したものや（請求項２）、上下に貫通した円筒体からなり、横方向に貫通する通気穴が円筒体の中空部に交差したものや（請求項３）、中実の円柱体からなり、横方向に貫通した通気穴に加えて、その上端面に中央凹部と放射状凹溝を形成したものがある（請求項４）。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明を適用した黒鉛坩堝用坩台２の５つの実施例を図３（ａ）〜（ｅ）に示している。図３（ａ）に示す第１実施例の坩台２は、上端部が閉塞した円筒体からなり、その直径方向に並ぶ２本の通気穴７が形成されており、その通気穴７は内部の中空部１０に達している。この坩台２を図１の坩堝炉に使用すると、火炎５や燃焼ガスが通気穴７を通じて中空部１０に入り込み、坩台２の昇温が速くなり、したがって坩台２から黒鉛坩堝３の底部中央に伝わる熱量が多くなり、坩堝底の昇温を促進する。
【００１３】
図３（ｂ）に示す第２実施例の坩台２では、第１実施例（ａ）の横１列に並ぶ通気穴７に加えて、これに十文字状に交差する２つの通気穴７を形成している。通気穴７が増えたので、坩台２自体の熱容量が減るし、燃焼ガスの導入効果がより高まる。図３（ｃ）に示す第３実施例の坩台２では、第１実施例（ａ）において、坩台２の天井面に上下に貫通する通気穴８を形成している。こうすれば、中空部に導入された燃焼ガスにより効率よく坩堝底が加熱される。図３（ｄ）に示す第４実施例の坩台２は中空部１０が上下に貫通したストレートな円筒体に横方向に貫通する通気穴７を形成したもので、第３実施例（ｃ）の通気穴８の径を拡大したものに相当する。
【００１４】
図３（ｅ）に示す第５実施例の坩台２は、中実の円柱体に横方向に貫通する通気穴７を形成するとともに、その上端面に中央凹部１１と放射状凹溝９を形成している。通気穴７があるので坩台２の内部の昇温を促進する効果がある。また放射状凹溝９と中央凹部１１があるので、これを通じて燃焼ガスが坩台２と黒鉛坩堝の当接部分におよび、坩堝底の昇温を促進する。
【００１５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、この発明の黒鉛坩堝用坩台は、その胴体に横方向に貫通する通気穴を形成したので、坩堝炉内の燃焼ガスが通気穴を通じて坩台の内部に導入され、坩台の昇温が促進される。また、通気穴を設けたことによる質量減少のために熱容量も小さくなり、このことも坩台の昇温を促進する。坩台の温度が速やかに高まれば、坩台から坩堝底に伝わる熱量も多くなり、坩堝底中央の昇温を速めることができる。また、坩台に形成した通気穴が引っ掛かりとなり、また坩台自体の重量も低減するので、坩台の持ち運びが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】坩堝炉の代表的な構成を示す概略図である。
【図２】従来の黒鉛坩堝用坩台の３つの代表例を示す縦断面図と平面図である。
【図３】この発明を適用した黒鉛坩堝用坩台の５つの実施例を示す縦断面図と平面図である。
【符号の説明】
１ 炉本体
２ 坩台
３ 黒鉛坩堝
４ バーナー
５ 火炎
６ 燃焼室
７ 横方向に貫通した通気穴
８ 上下に貫通した通気穴
９ 放射状凹溝
１０ 円筒体の中空部
１１ 中央凹部
Claims (4)
- 炉本体の燃焼室の床上に設置されて黒鉛坩堝を載せるための耐火材の台であって、横方向に貫通する通気穴が形成されていることを特徴とする黒鉛坩堝用坩台。
- 上端部が閉塞した円筒体からなり、横方向に貫通する通気穴が円筒体の中空部に交差していることを特徴とする請求項１に記載の黒鉛坩堝用坩台。
- 上下に貫通した円筒体からなり、横方向に貫通する通気穴が円筒体の中空部に交差していることを特徴とする請求項１に記載の黒鉛坩堝用坩台。
- 中実の円柱体からなり、その上端面に中央凹部と放射状凹溝が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の黒鉛坩堝用坩台。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26890896A JP3871383B2 (ja) | 1996-10-09 | 1996-10-09 | 黒鉛坩堝用坩台 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26890896A JP3871383B2 (ja) | 1996-10-09 | 1996-10-09 | 黒鉛坩堝用坩台 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10115490A JPH10115490A (ja) | 1998-05-06 |
| JP3871383B2 true JP3871383B2 (ja) | 2007-01-24 |
Family
ID=17464946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26890896A Expired - Lifetime JP3871383B2 (ja) | 1996-10-09 | 1996-10-09 | 黒鉛坩堝用坩台 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3871383B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3796617B2 (ja) * | 1998-10-23 | 2006-07-12 | 日本坩堝株式会社 | アルミニウムインゴット等の溶解保持炉 |
| JP5669342B2 (ja) * | 2008-03-13 | 2015-02-12 | 東京窯業株式会社 | 坩堝台 |
| JP5500880B2 (ja) * | 2009-06-22 | 2014-05-21 | 日本坩堝株式会社 | 移動式傾動坩堝炉 |
| CN113587641A (zh) * | 2021-07-27 | 2021-11-02 | 西安建筑科技大学 | 一种改善立式管式炉气体流通均匀性的方法 |
-
1996
- 1996-10-09 JP JP26890896A patent/JP3871383B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10115490A (ja) | 1998-05-06 |
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