JPH06213578A

JPH06213578A - 溶解炉の除塵冷却装置

Info

Publication number: JPH06213578A
Application number: JP4346395A
Authority: JP
Inventors: Ayako Hatano; 綾子波多野
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-12-25
Filing date: 1992-12-25
Publication date: 1994-08-02
Anticipated expiration: 2010-05-01
Also published as: JPH0739909B2; KR950003452A; KR960008025B1

Abstract

(57)【要約】【目的】小さなスペースで安価に溶解炉から発生する
高温の排ガスを冷却する。【構成】内部に溶解炉から排出された高温の排ガスが
貫流可能な収納容器６を４段に組込み、各収納容器６内
に内部を貫流する高温の排ガスと熱交換して冷却する粒
状多孔質炭素系濾過材Ｐを金網６ｂを介して充填した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は溶解炉から排出された高
温の排ガスを冷却する溶解炉の除塵冷却装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】図１１は従来のアルミニウム合金の溶解
炉を示す断面図である。

【０００３】図において、溶解炉１１の予熱塔１２内に
アルミニウム合金で一度製品化した返り材、アルミニウ
ム合金のインゴット１３（以下、単に『インゴット』と
記す）が供給されると、インゴット１３は予熱塔１２内
で受熱された後、溶解室１４内でバーナー１５によって
完全に溶解される。溶解室１４で溶解されて液状となっ
たアルミニウム合金溶湯は溶湯取出口１６より汲出され
る。溶解においては、溶湯の湯面及びバーナー１５から
排ガスが発生するので、排気ダクト１７より外部に排出
している。但し、排ガスを直接外部に排出すると、工場
内の環境を悪くし、かつ、工場周辺の住民が被害を受け
ることになるので、溶解炉１１に付帯して除塵機を設
け、バッグフィルタによって排ガスを濾過、除塵してか
ら排出するようにしている。

【０００４】ところで、アルミニウム合金溶湯は大気中
で溶解されると、合金中に含有されている亜鉛、マグネ
シウム、チタン等がアルミニウムの酸化膜生成の促進を
助長し、これらの酸化物は溶解中に微細な酸化物となっ
て溶湯中に混入する。酸化物の比重はアルミニウム合金
溶湯の比重とほとんど同一であるため、溶湯中に混入す
ると、溶湯内を浮遊し、しかも、アルミニウム合金溶湯
中に侵入した水素ガスが微細な酸化物に吸着される。こ
の溶湯を鋳型に注湯すると、製品内に混入し、異物混入
或いは水素ガスによるピンホールが発生する。また、酸
化物の多い溶湯は金型（金属の鋳型）内の小突起部分に
付着した場合、繰り返し注湯される度にその部分に酸化
物が重なって付着し、やがて硬い酸化物層となって金型
より製品を抜き取る際に、これが邪魔して製品が抜けな
くなったり、抜けても歪が生じたり、時には破損するな
どの不良発生の原因になる。そのため、アルミニウム合
金の溶湯を清浄にするために溶解炉１４の湯面上に発生
した酸化物を除去すると同時に、溶湯中に浮遊する微細
な酸化物を除去する必要がある。そこで、一日に２回か
ら数回、酸化防止と脱ガス処理を行なう融剤であるフラ
ックスを溶湯内に投入、攪拌し、反応させて微細なガス
を発生させ、溶湯中に浮遊する微細な酸化物に吸着させ
て浮上させ、溶湯を清浄化するとともに、湯面上の酸化
物とアルミニウム合金とを分離させ、酸化物を除去する
際に、酸化物中に混入していて同時に排出されることと
なるアルミニウム合金のロス量を少なくしている。

【０００５】ここで、溶解炉１１から排出されるガスは
溶解炉１１内にインゴット１３が満杯状態で供給されて
いるときは、溶解炉１１内の予熱塔１２内で材料が受熱
して熱交換が行なわれるため、排ガスの温度は比較的低
く、２００〜３００℃程度である。

【０００６】一方、インゴット１３が完全に溶解し、材
料の補給がないときは、温度の低いインゴット１３との
熱交換がないため、バーナー１５で加熱されて高温とな
っている溶解室１４内のガスがそのまま排気されること
となり、排ガスは５００℃前後の高温となる。

【０００７】また、溶解室１４から排出されるガスは上
記酸化防止と脱ガス処理を行なう融剤であるフラックス
を溶湯内に投入したときもその反応熱によって高温とな
る。更に、一日１回または１週１回の割合で溶解室１４
に投入された材料を全部溶解して保持室に移し、フラッ
クスを使用して溶解炉１１内の掃除を行なうとき、材料
が全部溶解するまでバーナー１５を燃焼させている。こ
のため、高温の排ガスが炉頂より排出される。

【０００８】これらの溶解、操作によって高温となった
溶解炉１１内のガスは熱効率の点から排気ダクト１７と
の接続部分にチャンネル鋼等を介して形成された小さい
開口部１８から周辺の空気を吸込みつつ排気ダクト１７
内を通流するために、ある程度は冷却されるものの、付
帯して設けられた除塵機内のバッグフィルタを通過する
際はかなりの高温状態となっている。

【０００９】この排ガスが高温のまま除塵機のバッグフ
ィルタ内に流入すると、バッグフィルタが燃える危険性
がある。このため、バッグフィルタをできるかぎり溶解
炉１１より離れた場所に設置して通流する間に排ガスを
冷却したり、バッグフィルタの前方に流入する高温排ガ
スの温度を測定し、危険温度になったら、二次空気を混
入させて温度を下げる装置を取付けて火災発生の防止を
行なっている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、高温の排ガ
スによる火災発生防止のために、バッグフィルタをでき
るかぎり溶解炉１１より離れた場所に設置し、通流する
間に排ガスを冷却する場合は、溶解炉から除塵までのダ
クトの距離が長くなるため、設備費が高価になるととも
に、大きな設置スペースを必要とする。

【００１１】また、二次空気を混入して温度を下げる場
合は、短時間に大量の二次空気を送出する必要性から装
置が大型化し、上記と同様に、設備費が高価となり、大
きなスペースを要する。

【００１２】なお、数年前よりアルミニウム合金溶解保
持用の低温低速ガスバーナーが開発されたことにより、
溶湯の酸化が少なく、熱効率の良い高性能な炉が普及
し、中小工場はもとより大工場でも多用されてアルミニ
ウム合金鋳物の不良低減と高品質アルミニウム鋳物が鋳
造され、それに伴って、省力エネはもとより工場の環境
も良くなってきている。しかし、空気の汚れ易い鋳造工
場においては、これだけでは十分良好な環境を確保する
ことはできず、より一層の環境改善を図ることが急務と
なっている。そして、溶解炉１１から排出される高温の
排ガスは工場内だけでなく、工場周辺の環境にも大きな
影響を及ぼしている。

【００１３】そこで、本発明は、小さなスペースで安価
に溶解炉から発生する高温の排ガスを冷却することがで
きる溶解炉の除塵冷却装置の提供を課題とするものであ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる溶解炉の
除塵冷却装置は、内部に溶解炉から排出された高温の排
ガスが貫流可能な収納容器を複数段に組込み、この収納
容器内に内部を貫流する高温の排ガスと熱交換して冷却
する粒状多孔質炭素系濾過材を金網を介して充填したも
のである。

【００１５】ここで、前記粒状多孔質炭素系濾過材とし
ては、例えば、古紙を粘土と混ぜ合わせて粒状にし、窯
で炭化しながら焼き固めた濾過剤を使用することができ
る。

【００１６】

【作用】本発明においては、溶解炉から排出された高温
の排ガスは収納容器内の粒状多孔質炭素系濾過材内を通
流するときに、この粒状多孔質炭素系濾過材と熱交換し
て冷却される。これは粒状多孔質炭素系濾過材が非金属
であるにもかかわらず、熱伝導度が大きく、一般の金属
と同等以上に熱伝導性が良いという特有の性質を示すた
めである。また、耐熱温度が７００℃程度と高いため、
高温の排ガスが貫流しても燃焼したりすることがない。
更に、多孔質で不純物を吸着するため、除塵、脱臭作用
もある。

【００１７】そして、粒状多孔質炭素系濾過材を収納し
た収納容器を多段に分割すれば、高温の排ガスと最初に
接触する流入口付近にある収納容器内の粒状多孔質炭素
系濾過材が特に劣化の度合が早くなるため、定期的に劣
化した粒状多孔質炭素系濾過材を交換するときは、その
都度全ての粒状多孔質炭素系濾過材を交換する必要はな
く、部分的に劣化し易い収納容器のみを取出して内部の
粒状多孔質炭素系濾過材を交換すれば足りる。また、多
段とすることによって簡単に劣化した粒状多孔質炭素系
濾過材の選別、交換を行なうことができる。これによっ
て、粒状多孔質炭素系濾過材の交換の手間、時間を短縮
でき、交換作業が楽になり、費用が低減できる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１乃至図４に基づ
いて説明する。

【００１９】図１は本発明の第一実施例による溶解炉の
除塵冷却装置を示す斜視図、図２は図１の溶解炉の除塵
冷却装置を示す一部破断正面図、図３は図２の粒状多孔
質炭素系濾過材を収納した収納容器を示す断面図、図４
は図２の収納容器を示す斜視図である。

【００２０】図において、本実施例の除塵冷却機１は冷
却室２と集塵室３とで構成され、冷却室２と集塵室３は
下部に開口部４ａを有する仕切板４によって区画されて
いる。冷却室２の上部には流入口５が設けられており、
また、内部には箱状の収納容器６が上下に多段（図では
４段）配設されている。各収納容器６は前面に取手６ａ
が取付けられ、前後方向に出し入れできるようになって
いるとともに、上面及び底面が開口し、かつ、底面には
粒状多孔質炭素系濾過材Ｐが落下しない程度の網目を有
する金網６ｂが張着されている。

【００２１】ここで、前記粒状多孔質炭素系濾過材Ｐは
古紙を粘土と混ぜ合わせて粒状とし、窯で炭化しながら
焼き固めた濾過材である。この粒状多孔質炭素系濾過材
Ｐは日本フィルター窯業製の商品名「エクセライト」と
して開発、販売されている。粒径は２〜５mm程度であ
り、溶解炉の能力に対応した排気量、排気速度を考慮し
てふるい分けし、最適な粒度の粒状多孔質炭素系濾過材
Ｐを使用している。そして、それに合わせて、収納容器
６の金網６ｂの網目の大きさを設定している。

【００２２】一方、集塵室３は内部に下面が開口した有
底円筒状の複数個のバッグフィルタ７が一定の間隔で上
下方向に交換可能に吊設されている。また、集塵室３の
底部にはバッグフィルタ７から落下するダストを受ける
ための出し入れ自在の受箱８が設けられており、上部に
は溶解炉からの排ガスを吸引、排出するためのブロア９
が取付けられている。

【００２３】なお、シェーカー１１は、収納容器６の粒
状多孔質炭素系濾過材Ｐ間に介在する粉塵を叩き落す手
段であり、電動で収納容器６に振動を付与するようにな
っている。しかし、その振動を付与するタイミングから
して、手動で収納容器６に振動を付与するようにしても
よい。

【００２４】次に、上記のように構成された本実施例の
溶解炉の除塵冷却装置による排ガスの冷却、除塵につい
て説明する。

【００２５】今、溶解炉から高温のガスが排出される
と、その排ガスはブロア９の運転によって吸引され、除
塵冷却機１の流入口５より冷却室２内に流れ込む。冷却
室２に流入した排ガスは上下４段に配設された収納容器
６内を上段から順に下段に向かって貫流する。

【００２６】このとき、各収納容器６に収納されている
粒状多孔質炭素系濾過材Ｐは良好な熱伝導性と放熱性と
を兼備するため、収納容器６内を貫流する高温の排ガス
に蓄積されている熱量は粒状多孔質炭素系濾過材Ｐと熱
交換され、低温となって集塵室３に流出する。この結
果、バッグフィルタ７が排ガスの加熱によって燃焼する
危険性が回避される。

【００２７】また、粒状多孔質炭素系濾過材Ｐは多孔質
で濾過材として作用するので、排ガス中のＮＯｘ、塩素
ガスなどの不純物がこの粒状多孔質炭素系濾過材Ｐを貫
流する間に除去される。更に、粒状多孔質炭素系濾過材
Ｐで除去されなかった不純物はバッグフィルタ７を通過
する間に除去される。

【００２８】バッグフィルタ７を通過した除塵後の排ガ
スは排気口１０より工場内外に排出される。

【００２９】なお、排ガスの温度は溶解炉内の材料の供
給状態、溶解状態等が変化することによって常時一定で
はなく、高温、低温の排ガスが交互に排出されて粒状多
孔質炭素系濾過材Ｐ内を通過する。このため、受熱して
高温となった粒状多孔質炭素系濾過材Ｐは次の低温の排
ガスが通過するときには逆に冷却される。一方、この部
分を通過した低温の排ガスはこの粒状多孔質炭素系濾過
材Ｐによって受熱した後、その下段の収納容器６内に流
入し、そこで、冷却されてから集塵室３に排出される。
この結果、粒状多孔質炭素系濾過材Ｐの層は厚く一層で
形成するよりも分割して多段層とした方が冷却効果は大
きくなる。

【００３０】粒状多孔質炭素系濾過材Ｐは使用している
間に受熱して劣化していくが、高温の排ガスの流入側の
粒状多孔質炭素系濾過材Ｐと流出側の粒状多孔質炭素系
濾過材Ｐとの間に貯熱の程度が大きく相違するため、劣
化の程度にも差が生じ、貯熱の大きい流入側の方が当然
劣化の程度は大きくなる。

【００３１】このように、上記実施例の溶解炉の除塵冷
却装置は、内部に溶解炉から排出された高温の排ガスが
貫流可能な収納容器６を４段に組込み、各収納容器６内
に内部を貫流する高温の排ガスと熱交換して冷却する粒
状多孔質炭素系濾過材Ｐを金網６ｂを介して充填したも
のである。

【００３２】したがって、上記実施例によれば、溶解炉
から排出された高温の排ガスは収納容器内の粒状多孔質
炭素系濾過材内を通流するときに、この粒状多孔質炭素
系濾過材と熱交換して冷却されるため、二次空気を送出
する大型の装置などを設置することなく、小さなスペー
スで、集塵室３内のバッグフィルタ７の燃焼する危険性
を回避することができる。また、炉より排出される高温
排ガスを強制的に吸引排除するとき、炉周辺の空気が２
次空気となって同時に吸引されるため、溶解炉周辺の高
温の雰囲気温度も４〜５℃程度低下するため、作業環境
の改善に寄与する。そして、耐熱温度が７００℃程度と
高いため、高温のガスが貫流しても燃焼したりすること
がない。更に、粒状多孔質炭素系濾過材Ｐは多孔質で不
純物を吸着するので、除塵、脱臭作用もあり、排ガス中
の不純物を除去することもできる。このため、排ガス中
の不純物の物性、粒状多孔質炭素系濾過材Ｐの処理能力
などによっては、バッグフィルタ７を取付けた集塵室３
の設置を不要とすることも可能であり、この場合には、
装置全体を小形化できる。

【００３３】そして、粒状多孔質炭素系濾過材を収納し
た収納容器を多段に分割しているので、定期的に劣化し
た粒状多孔質炭素系濾過材Ｐを交換するときは、その都
度全体の粒状多孔質炭素系濾過材Ｐを交換する必要はな
く、部分的に劣化し易い流入側付近の収納容器６のみを
取出して粒状多孔質炭素系濾過材Ｐの交換を行なえばよ
い。また、多段とすることによって簡単に劣化した粒状
多孔質炭素系濾過材Ｐを選別し、交換することができ
る。これによって、材料ロスが減り、１回当たりの粒状
多孔質炭素系濾過材Ｐの交換重量が軽減して、作業が楽
になるとともに、交換の手間、時間を短縮し、濾過材の
費用低減ができる。そして、粒状多孔質炭素系濾過材Ｐ
の粒径の分類別の使用が可能となる。

【００３４】ところで、上記実施例は、溶解炉からの排
ガスが冷却室２の内部を上方から下方に向かって通流す
る除塵冷却機１に適用しているが、本発明を実施する場
合には、図５乃至図８に示す冷却室２内を下方から上方
に向かって通流する除塵冷却機等においても、同様に適
用し得る。

【００３５】図５は本発明の第二実施例の溶解炉の除塵
冷却装置を示す一部破断正面図、図６は図５の一部破断
側面図、図７は図５の粒状多孔質炭素系濾過材を充填し
た収納容器を示す一部破断正面図、図８は図５の収納容
器を示す一部破断斜視図である。図中、図１乃至図４と
同一符号は前記実施例の構成部分と同一または相当する
部分である。

【００３６】この排ガスが冷却室２内を下方から上方に
向かって通流する除塵冷却機の場合には、排ガスの下方
からの吹き上げによって収納容器６内の粒状多孔質炭素
系濾過材Ｐが上方に飛散しないよう、上部開口部にも金
網６ｂが張設されている。

【００３７】そして、この除塵冷却機では粒状多孔質炭
素系濾過材Ｐが除塵、脱臭作用もあるため、別途除塵室
３を設けず、冷却室２がそれを兼ねている。このため、
前記実施例の上方から下方に通流する除塵冷却機１と比
較して小型となっている。

【００３８】これ以外については、前記第一実施例の除
塵冷却機１と同様に作用し、同様の効果を期待し得る。

【００３９】更に、上記第二実施例は、溶解炉からの排
ガスが冷却室２の内部を下方から上方に向かって通流す
る除塵冷却機１に適用しているが、本発明を実施する場
合には、第二実施例の基本的態様を第一実施例に示すよ
うに、冷却室２内を上方から下方に向かって通流する除
塵冷却機等においても、同様に適用し得る。

【００４０】図９は本発明の第三実施例の溶解炉の除塵
冷却装置を示す一部破断正面図、図１０は図９の一部破
断側面図である。図中、図１乃至図８と同一符号は前記
両実施例の構成部分と同一または相当する部分である。

【００４１】特に、この種の実施例では、溶解炉からの
排ガスが冷却室２の内部を上方から下方に向かって通流
する除塵冷却機１に適用したもので、冷却室２の底部に
は粒状多孔質炭素系濾過材Ｐから落下するダストを受け
るための出し入れ自在の受箱８を設けている。本実施例
においても、別途除塵室３を設けず、冷却室２がそれを
兼ねている。このため、前記実施例の上方から下方に通
流する除塵冷却機１と比較して小型となっている。

【００４２】なお、本発明を実施する場合の溶解炉の除
塵冷却装置は、冷却室２及び除塵室３を必ずしも同時に
別の区画で構成されるものを前提とするものではなく、
冷却室２及び除塵室３の機能を有するものであればよ
い。

【００４３】

【発明の効果】以上のように、本発明の溶解炉の除塵冷
却装置は、内部に溶解炉から排出された高温の排ガスが
貫流可能な収納容器を複数段に組込み、この収納容器内
に内部を貫流する高温の排ガスと熱交換して冷却する粒
状多孔質炭素系濾過材を金網を介して充填したものであ
る。したがって、溶解炉から排出された高温の排ガスは
収納容器内の粒状多孔質炭素系濾過材内を通流するとき
に、この粒状多孔質炭素系濾過材と熱交換して冷却され
るため、二次空気を送出する大型の装置などを設置する
ことなく、小さなスペースで、バッグフィルタの燃焼等
を防止できるとともに、溶解炉周辺の高温の雰囲気温度
を低下でき、作業環境を向上できる。そして、耐熱温度
が高いため、高温のガスが貫流しても粒状多孔質炭素系
濾過材が燃焼したりすることがない。更に、粒状多孔質
炭素系濾過材は多孔質で不純物を吸着するので、除塵、
脱臭作用もあり、排ガス中の不純物を除去することもで
きる。このため、排ガス中の不純物の物性、粒状多孔質
炭素系濾過材の処理能力などによっては、別途に集塵室
を設置する必要がなくなり、装置全体を小形化できる。
そして、粒状多孔質炭素系濾過材を収納した収納容器を
多段に分割すれば、定期的に劣化した粒状多孔質炭素系
濾過材を交換する際に、部分的に劣化し易い流入側付近
の収納容器のみを取出して粒状多孔質炭素系濾過材の交
換を行なえばよく、また、簡単に劣化した粒状多孔質炭
素系濾過材を選別し、交換することができる。これによ
って、材料ロスを低減でき、１回当たりの粒状多孔質炭
素系濾過材の交換重量が軽減して作業が楽になるととも
に、交換の手間、時間を短縮でき、粒状多孔質炭素系濾
過材の粒径の分類別の使用が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の第一実施例による溶解炉の除塵
冷却装置を示す斜視図である。

【図２】図２は図１の溶解炉の除塵冷却装置を示す一部
破断正面図である。

【図３】図３は図２の粒状多孔質炭素系濾過材を収納し
た収納容器を示す断面図である。

【図４】図４は図２の収納容器を示す斜視図である。

【図５】図５は本発明の第二実施例の溶解炉の除塵冷却
装置を示す一部破断正面図である。

【図６】図６は図５の一部破断側面図である。

【図７】図７は図５の粒状多孔質炭素系濾過材を充填し
た収納容器を示す一部破断正面図である。

【図８】図８は図５の収納容器を示す一部破断斜視図で
ある。

【図９】図９は本発明の第三実施例の溶解炉の除塵冷却
装置を示す一部破断正面図である。

【図１０】図１０は図９の一部破断側面図である。

【図１１】図１１は従来のアルミニウム合金の溶解炉を
示す断面図である。

【符号の説明】

６収納容器６ｂ金網Ｐ粒状多孔質炭素系濾過材

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【手続補正書】

【提出日】平成５年３月１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２１】ここで、前記粒状多孔質炭素系濾過材Ｐは
古紙を粘土と混ぜ合わせて粒状とし、窯で炭化しながら
焼き固めた濾過材である。この粒状多孔質炭素系濾過材
Ｐは日本フィルター窯業製の商品名「エクセライト」と
して開発、販売されている。なお、この粒状多孔質炭素
系濾過材Ｐは特願平３−１８３２１４号（平成３年６月
２６日出願）、発明の名称『ペーパースラッヂを原料と
する瀘過材』として特許出願済である。粒状多孔質炭素
系濾過材Ｐは、その粒径は２〜３５mm程度であり、溶解
炉の能力に対応した排気量、排気速度を考慮してふるい
分けし、最適な粒度の粒状多孔質炭素系濾過材Ｐを使用
している。そして、それに合わせて、収納容器６の金網
６ｂの網目の大きさを設定している。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に複数段に組込まれ、溶解炉から排
出された高温の排ガスが貫流可能な収納容器と、前記収
納容器内に網を介して充填され、収納容器内を貫流する
高温の排ガスと熱交換して冷却及び排ガスを濾過、除塵
する粒状多孔質炭素系濾過材とを具備することを特徴と
する溶解炉の除塵冷却装置。