JPH08120356A - 層分離・相変化装置 - Google Patents
層分離・相変化装置Info
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- JPH08120356A JPH08120356A JP26268794A JP26268794A JPH08120356A JP H08120356 A JPH08120356 A JP H08120356A JP 26268794 A JP26268794 A JP 26268794A JP 26268794 A JP26268794 A JP 26268794A JP H08120356 A JPH08120356 A JP H08120356A
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- separation
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- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
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- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)
- Furnace Details (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 多量の原料を処理し得ると共に、危険物の処
理が可能である層分離・相変化装置を提供する。 【構成】 上部・下部坩堝１，２の内径は同じであり、
雰囲気及び気圧を調整し得るチャンバ内に適宜な間隙を
隔てて上下に同軸的に配置されている。上部・下部坩堝
１，２にはその上端から下端方向に複数のスリットが形
成してあり、上部・下部坩堝１，２はスリットによって
複数のセグメントに分けられている。なお、図１は該ス
リットの部分での切断面を示している。各々のセグメン
トには冷却水を通流させる流水路1a，1a，…，2a，2a，
…が開設してある。また、上部坩堝１の周面の適宜位置
には分取管４が連結してあり、該分取管４にはその全長
にわたって流水路4a，4a，…が形成してある。
理が可能である層分離・相変化装置を提供する。 【構成】 上部・下部坩堝１，２の内径は同じであり、
雰囲気及び気圧を調整し得るチャンバ内に適宜な間隙を
隔てて上下に同軸的に配置されている。上部・下部坩堝
１，２にはその上端から下端方向に複数のスリットが形
成してあり、上部・下部坩堝１，２はスリットによって
複数のセグメントに分けられている。なお、図１は該ス
リットの部分での切断面を示している。各々のセグメン
トには冷却水を通流させる流水路1a，1a，…，2a，2a，
…が開設してある。また、上部坩堝１の周面の適宜位置
には分取管４が連結してあり、該分取管４にはその全長
にわたって流水路4a，4a，…が形成してある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば金属及び金属酸
化物が混在した原料を溶融して金属層と金属酸化層とに
分離し、相変化した固化体を生成する装置に関する。
化物が混在した原料を溶融して金属層と金属酸化層とに
分離し、相変化した固化体を生成する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属及び金属酸化物の混在物等，密度が
それぞれ異なる複数の成分が混在する固化体は、加熱溶
融されると重力の作用によりそれぞれの層に分かれるた
め、その性質を利用して各々の層に分離して冷却し、相
変化した固化体を生成することができる。
それぞれ異なる複数の成分が混在する固化体は、加熱溶
融されると重力の作用によりそれぞれの層に分かれるた
め、その性質を利用して各々の層に分離して冷却し、相
変化した固化体を生成することができる。
【０００３】図９は、特開昭63−192543号公報に記載さ
れた従来の相変化装置を示す正断面図であり、図中64は
チャンバである。チャンバ64の底部近傍には給気管65及
び排気管66が接続してあり、チャンバ64内の圧力及びガ
ス成分を調整し得るようになっている。チャンバ64内の
略中央には金属製であり円筒状の坩堝50が配置してあ
り、坩堝50の上方には原料52を投入するホッパ53が設け
てある。坩堝50の下方には、その上端に坩堝50と略同じ
内径である円柱状の母材Ｍを支持している支持棒54が、
坩堝50の中心軸と同軸的に、昇降自在に配設してあり、
母材Ｍの上端が坩堝50内の所定位置に達するまでこれを
挿入してある。
れた従来の相変化装置を示す正断面図であり、図中64は
チャンバである。チャンバ64の底部近傍には給気管65及
び排気管66が接続してあり、チャンバ64内の圧力及びガ
ス成分を調整し得るようになっている。チャンバ64内の
略中央には金属製であり円筒状の坩堝50が配置してあ
り、坩堝50の上方には原料52を投入するホッパ53が設け
てある。坩堝50の下方には、その上端に坩堝50と略同じ
内径である円柱状の母材Ｍを支持している支持棒54が、
坩堝50の中心軸と同軸的に、昇降自在に配設してあり、
母材Ｍの上端が坩堝50内の所定位置に達するまでこれを
挿入してある。
【０００４】坩堝50には上端から下端方向に所定長だけ
開設した複数のスリットが形成してあり、該スリットに
よって坩堝50は複数のセグメントに分けられている。各
セグメントには上下に流水路50a がそれぞれ形成してあ
り、該流水路50a 内には冷却水が通流されるようになっ
ている。
開設した複数のスリットが形成してあり、該スリットに
よって坩堝50は複数のセグメントに分けられている。各
セグメントには上下に流水路50a がそれぞれ形成してあ
り、該流水路50a 内には冷却水が通流されるようになっ
ている。
【０００５】坩堝50の周囲には、その内部に流水路56a
が開設してある誘導コイル56が坩堝50と同心状に取付け
てあり、該誘導コイル56には高周波電源（図示せず）か
ら高周波電流が供給されるようになっている。誘導コイ
ル56の誘導加熱によって母材Ｍの上端を溶融して溶湯プ
ールＰを形成し、該溶湯プールＰにホッパ53から原料52
を投入すると、原料52は溶融されると共に電磁攪拌され
る。溶湯プールＰは、ホッパ53からの投入量に応じた引
き抜き量にて下方へ移動され、水冷された坩堝50の壁と
の接触によって冷却され、相変化した固化体として下方
へ引き抜かれる。原料52の投入，引き抜きを連続的に行
い、溶湯プールＰの体積が所定値まで増大したとき、原
料52の投入を停止する。
が開設してある誘導コイル56が坩堝50と同心状に取付け
てあり、該誘導コイル56には高周波電源（図示せず）か
ら高周波電流が供給されるようになっている。誘導コイ
ル56の誘導加熱によって母材Ｍの上端を溶融して溶湯プ
ールＰを形成し、該溶湯プールＰにホッパ53から原料52
を投入すると、原料52は溶融されると共に電磁攪拌され
る。溶湯プールＰは、ホッパ53からの投入量に応じた引
き抜き量にて下方へ移動され、水冷された坩堝50の壁と
の接触によって冷却され、相変化した固化体として下方
へ引き抜かれる。原料52の投入，引き抜きを連続的に行
い、溶湯プールＰの体積が所定値まで増大したとき、原
料52の投入を停止する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の相
変化装置にあっては、層分離ができないという問題があ
った。また、誘導コイルを坩堝の周囲に巻回してあるた
め、加熱効率が低いという問題があった。
変化装置にあっては、層分離ができないという問題があ
った。また、誘導コイルを坩堝の周囲に巻回してあるた
め、加熱効率が低いという問題があった。
【０００７】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、その目的とするところは坩堝に分離層を分取
するための分取管を連結することによって、多量の原料
を連続的に処理し得る層分離・相変化装置を提供するこ
とにある。また坩堝の分取管の連結部を含む部分を複数
巻回した誘導コイルを形成することによって、加熱効率
が向上した層分離・相変化装置を提供することを他の目
的とする。更に他の目的とするところは、坩堝の分取管
の連結部を含む所定部分を１回巻回した誘導コイルによ
って形成することによって、坩堝の寿命が長い層分離・
相変化装置を提供することにある。
であって、その目的とするところは坩堝に分離層を分取
するための分取管を連結することによって、多量の原料
を連続的に処理し得る層分離・相変化装置を提供するこ
とにある。また坩堝の分取管の連結部を含む部分を複数
巻回した誘導コイルを形成することによって、加熱効率
が向上した層分離・相変化装置を提供することを他の目
的とする。更に他の目的とするところは、坩堝の分取管
の連結部を含む所定部分を１回巻回した誘導コイルによ
って形成することによって、坩堝の寿命が長い層分離・
相変化装置を提供することにある。
【０００８】一方、分取管に加熱装置が配設してある導
出管を連結することによって、分取操作を円滑に行い得
る層分離・相変化装置を提供することも目的とする。ま
た、チャンバはその内に配置された坩堝側の圧力と導出
口側の圧力とを各別に調整し得るようになすことによっ
て、分取操作の時間を短縮し得る層分離・相変化装置を
提供することもその目的とする。
出管を連結することによって、分取操作を円滑に行い得
る層分離・相変化装置を提供することも目的とする。ま
た、チャンバはその内に配置された坩堝側の圧力と導出
口側の圧力とを各別に調整し得るようになすことによっ
て、分取操作の時間を短縮し得る層分離・相変化装置を
提供することもその目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】第１発明に係る層分離・
相変化装置は、冷却媒体の通流路が設けてある坩堝に原
料を投入し、誘導加熱によってそれを溶融して複数の層
に分離し、分離層を冷却して相変化した固化体を生成す
る装置において、前記坩堝には前記分離層を分取するた
めの分取管が連結してあることを特徴とする。
相変化装置は、冷却媒体の通流路が設けてある坩堝に原
料を投入し、誘導加熱によってそれを溶融して複数の層
に分離し、分離層を冷却して相変化した固化体を生成す
る装置において、前記坩堝には前記分離層を分取するた
めの分取管が連結してあることを特徴とする。
【００１０】第２発明に係る層分離・相変化装置は、第
１発明において、前記坩堝は、分取管の連結部を含む部
分が１又は複数巻回した誘導コイルによって形成されて
いることを特徴とする。
１発明において、前記坩堝は、分取管の連結部を含む部
分が１又は複数巻回した誘導コイルによって形成されて
いることを特徴とする。
【００１１】第３発明に係る層分離・相変化装置は、第
１発明において、前記分取管には、分離された層を導出
する導出管の一端が連結してあり、該導出管の他端は分
取管の位置より高くしてあり、前記導出管には加熱装置
が設けてあることを特徴とする。
１発明において、前記分取管には、分離された層を導出
する導出管の一端が連結してあり、該導出管の他端は分
取管の位置より高くしてあり、前記導出管には加熱装置
が設けてあることを特徴とする。
【００１２】第４発明に係る層分離・相変化装置は、第
３発明において、前記坩堝はその内部が壁で分割された
チャンバの一方に配置してあり、前記導出管は前記壁を
貫通し、その導出口が前記チャンバの他方に位置してお
り、前記チャンバには坩堝側の圧力と前記導出口側の圧
力とを各別に調整する圧力調整器が取付けてあることを
特徴とする。
３発明において、前記坩堝はその内部が壁で分割された
チャンバの一方に配置してあり、前記導出管は前記壁を
貫通し、その導出口が前記チャンバの他方に位置してお
り、前記チャンバには坩堝側の圧力と前記導出口側の圧
力とを各別に調整する圧力調整器が取付けてあることを
特徴とする。
【００１３】
【作用】第１発明の層分離・相変化装置にあっては、坩
堝に連結した分取管から分離層が分取され、坩堝には他
の分離層が分取される。
堝に連結した分取管から分離層が分取され、坩堝には他
の分離層が分取される。
【００１４】第２発明の層分離・相変化装置にあって
は、坩堝と誘導コイルとが一体化されているため、誘導
コイルの電磁場が直接坩堝内に投入され、加熱効率が高
くなる。更に、坩堝を１回巻回した誘導コイルによって
形成することによって、該誘導コイルの両端の電圧が低
くなり、誘導コイルと溶融された固化体との接触による
スパークが防止される。
は、坩堝と誘導コイルとが一体化されているため、誘導
コイルの電磁場が直接坩堝内に投入され、加熱効率が高
くなる。更に、坩堝を１回巻回した誘導コイルによって
形成することによって、該誘導コイルの両端の電圧が低
くなり、誘導コイルと溶融された固化体との接触による
スパークが防止される。
【００１５】第３発明の層分離・相変化装置にあって
は、分取管には加熱装置が配設された導出管が連結して
ある。分取管から徐々に分離層を排出すると、分離層の
冷却速度に比べてその排出量が少ないため、分離層は分
取管の排出口近傍でその一部が固化し、これが成長して
排出口が閉塞されてしまう。第３発明にあっては、分取
管に連結された導出管の他端は分取管の位置より高くし
てあるため、加熱装置が停止している場合、導出管内に
徐々に導かれる分離層は導出管から排出されることなく
その内部で固化する。これを所定のタイミングで再溶融
すると、坩堝内の静圧によって分離層は所要の排出量で
導出管から排出され、導出口の閉塞が防止される。
は、分取管には加熱装置が配設された導出管が連結して
ある。分取管から徐々に分離層を排出すると、分離層の
冷却速度に比べてその排出量が少ないため、分離層は分
取管の排出口近傍でその一部が固化し、これが成長して
排出口が閉塞されてしまう。第３発明にあっては、分取
管に連結された導出管の他端は分取管の位置より高くし
てあるため、加熱装置が停止している場合、導出管内に
徐々に導かれる分離層は導出管から排出されることなく
その内部で固化する。これを所定のタイミングで再溶融
すると、坩堝内の静圧によって分離層は所要の排出量で
導出管から排出され、導出口の閉塞が防止される。
【００１６】第４発明の層分離・相変化装置にあって
は、その内部が壁で分割されたチャンバに取付けてある
圧力調整器によって坩堝側の圧力より導出管の導出口側
の圧力を低くすることによって、前述した静圧に更に圧
力差が加わり、これらの力により分離層が排出されるた
め、分取操作に要する時間が短縮される。
は、その内部が壁で分割されたチャンバに取付けてある
圧力調整器によって坩堝側の圧力より導出管の導出口側
の圧力を低くすることによって、前述した静圧に更に圧
力差が加わり、これらの力により分離層が排出されるた
め、分取操作に要する時間が短縮される。
【００１７】
【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づい
て具体的に説明する。
て具体的に説明する。
【００１８】（実施例１）図１は実施例１に係る層分離
・相変化装置を示す正断面図であり、図中１及び２は銅
等により形成された円筒状の上部坩堝及び下部坩堝であ
る。上部・下部坩堝１，２の内径は同じであり、雰囲気
及び気圧を調整し得るチャンバ内に適宜な間隙を隔てて
上下に同軸的に配置されている。上部・下部坩堝１，２
にはその上端から下端方向に複数のスリットが形成して
あり、上部・下部坩堝１，２はスリットによって複数の
セグメントに分けられている。なお、図１は該スリット
の部分での切断面を示している。各々のセグメントには
冷却水を通流させる流水路1a，1a，…，2a，2a，…が開
設してある。また、上部坩堝１の周面の適宜位置には分
取管４が連結してあり、該分取管４にはその全長にわた
って流水路4a，4a，…が形成してある。
・相変化装置を示す正断面図であり、図中１及び２は銅
等により形成された円筒状の上部坩堝及び下部坩堝であ
る。上部・下部坩堝１，２の内径は同じであり、雰囲気
及び気圧を調整し得るチャンバ内に適宜な間隙を隔てて
上下に同軸的に配置されている。上部・下部坩堝１，２
にはその上端から下端方向に複数のスリットが形成して
あり、上部・下部坩堝１，２はスリットによって複数の
セグメントに分けられている。なお、図１は該スリット
の部分での切断面を示している。各々のセグメントには
冷却水を通流させる流水路1a，1a，…，2a，2a，…が開
設してある。また、上部坩堝１の周面の適宜位置には分
取管４が連結してあり、該分取管４にはその全長にわた
って流水路4a，4a，…が形成してある。
【００１９】図２は上部坩堝１を示す斜視図である。上
部坩堝１は前述した如く、スリット1c，1c，…によって
複数のセグメント1b，1b，…に分けられており、上部坩
堝１の周面には分取管４が連結してある。上部坩堝１の
周囲には、上部坩堝１の略全長にわたって所定巻回数の
誘導コイル６が上部坩堝１の中心軸と同軸的に配設して
あり、前記分取管４は上部坩堝１の周囲に配設された誘
導コイル６から突出している。
部坩堝１は前述した如く、スリット1c，1c，…によって
複数のセグメント1b，1b，…に分けられており、上部坩
堝１の周面には分取管４が連結してある。上部坩堝１の
周囲には、上部坩堝１の略全長にわたって所定巻回数の
誘導コイル６が上部坩堝１の中心軸と同軸的に配設して
あり、前記分取管４は上部坩堝１の周囲に配設された誘
導コイル６から突出している。
【００２０】また、下部坩堝２の周囲には、図１の如
く、その上端から所要長だけ下端側にわたって所定巻回
数の誘導コイル７が配設してある。そして各々の誘導コ
イル６，７には流水路6a，7aがそれぞれ形成してあり、
また高周波発振器８，９から高周波電流が供給されるよ
うになっている。下部坩堝２内には例えば鉄材質であり
該下部坩堝の内径と略同じ外径である母材Ｍが、その上
端と誘導コイル７の上端とが略同じ位置になるように装
入してあり、母材Ｍの上部は誘導コイル７の電磁誘導に
よって加熱・溶融され、ドーム状の溶湯プールＰが形成
されている。
く、その上端から所要長だけ下端側にわたって所定巻回
数の誘導コイル７が配設してある。そして各々の誘導コ
イル６，７には流水路6a，7aがそれぞれ形成してあり、
また高周波発振器８，９から高周波電流が供給されるよ
うになっている。下部坩堝２内には例えば鉄材質であり
該下部坩堝の内径と略同じ外径である母材Ｍが、その上
端と誘導コイル７の上端とが略同じ位置になるように装
入してあり、母材Ｍの上部は誘導コイル７の電磁誘導に
よって加熱・溶融され、ドーム状の溶湯プールＰが形成
されている。
【００２１】溶湯プールＰが形成されると、母材Ｍは所
定速度で下方に引き抜かれる。一方、上部坩堝１の上方
には例えば金属と金属酸化物とが混在した原料が充填し
てある振動フィーダ３が配してあり、該振動フィーダ３
から電磁攪拌されている溶湯プールＰ内に、溶湯プール
Ｐの頂点位置が一定となる量の原料が投入される。投入
された原料は即座に溶融・攪拌され、重力の作用によっ
て密度が高い金属は下層に、密度が低い金属酸化物は上
層に分離される。
定速度で下方に引き抜かれる。一方、上部坩堝１の上方
には例えば金属と金属酸化物とが混在した原料が充填し
てある振動フィーダ３が配してあり、該振動フィーダ３
から電磁攪拌されている溶湯プールＰ内に、溶湯プール
Ｐの頂点位置が一定となる量の原料が投入される。投入
された原料は即座に溶融・攪拌され、重力の作用によっ
て密度が高い金属は下層に、密度が低い金属酸化物は上
層に分離される。
【００２２】母材Ｍが引き抜かれるにつれて分離された
溶湯プールＰの下層は、下部坩堝２の水冷された壁面と
の接触によって冷却固化され、相変化した固化体となっ
て下方へ引き抜かれて行く。一方、溶湯プールＰは上層
の増加によってその容積が徐々に増大し、下部坩堝２及
び上部坩堝１の壁面との接触部分が冷却されて被覆層10
を形成しつつ上部坩堝１内に上昇して行く。上部坩堝１
内の溶湯プールＰは誘導コイル６によって誘導加熱され
ると共に電磁攪拌又は対流によって攪拌される。そして
溶湯プールＰ内の上層は、分取管４の壁面に被覆層10を
形成しつつ、該分取管４から連続的に分取される。
溶湯プールＰの下層は、下部坩堝２の水冷された壁面と
の接触によって冷却固化され、相変化した固化体となっ
て下方へ引き抜かれて行く。一方、溶湯プールＰは上層
の増加によってその容積が徐々に増大し、下部坩堝２及
び上部坩堝１の壁面との接触部分が冷却されて被覆層10
を形成しつつ上部坩堝１内に上昇して行く。上部坩堝１
内の溶湯プールＰは誘導コイル６によって誘導加熱され
ると共に電磁攪拌又は対流によって攪拌される。そして
溶湯プールＰ内の上層は、分取管４の壁面に被覆層10を
形成しつつ、該分取管４から連続的に分取される。
【００２３】次にこのような装置を用いて層分離・相変
化試験を行った結果について説明する。試験に使用した
装置の諸元は次のとおりである。 上部坩堝 内径：４５ｍｍ 高さ：１５０ｍｍ スリット 数：１２ 長さ：１００ｍｍ 間隙：０．１ｍｍ 分取管 内径：３０ｍｍ 高周波発振器 出力：１００ｋＷ 周波数：５００ｋＨｚ 誘導コイル 巻回数：１０ 下部坩堝 内径：４５ｍｍ 高さ：２００ｍｍ スリット 数：１２ 長さ：１００ｍｍ 間隙：０．１ｍｍ 高周波発振器 出力：１００ｋＷ 周波数：２０ｋＨｚ 誘導コイル 巻回数：７
化試験を行った結果について説明する。試験に使用した
装置の諸元は次のとおりである。 上部坩堝 内径：４５ｍｍ 高さ：１５０ｍｍ スリット 数：１２ 長さ：１００ｍｍ 間隙：０．１ｍｍ 分取管 内径：３０ｍｍ 高周波発振器 出力：１００ｋＷ 周波数：５００ｋＨｚ 誘導コイル 巻回数：１０ 下部坩堝 内径：４５ｍｍ 高さ：２００ｍｍ スリット 数：１２ 長さ：１００ｍｍ 間隙：０．１ｍｍ 高周波発振器 出力：１００ｋＷ 周波数：２０ｋＨｚ 誘導コイル 巻回数：７
【００２４】原料には、使用済核燃料の再処理行程にお
いて、ウラン（Ｕ）とプルトニウム（Ｐｕ）とを抽出し
た後の核分裂生成物に含まれる金属混合体と酸化物混合
体とを模擬した材料を用いた。金属の組成を表１に、ま
た酸化物の組成を表２にそれぞれ示す。なお表１に示し
た金属混合体の融点は１５００℃〜１６００℃，溶融状
態での密度は８．４×１０3 ｋｇ／ｍ3 ，電気伝導度は
７．２×１０5 Ｓ／ｍであり、酸化物の融点は１５００
℃〜１６００℃，溶融状態での密度は４．１×１０3 ｋ
ｇ／ｍ3 ，電気伝導度は２４Ｓ／ｍである。
いて、ウラン（Ｕ）とプルトニウム（Ｐｕ）とを抽出し
た後の核分裂生成物に含まれる金属混合体と酸化物混合
体とを模擬した材料を用いた。金属の組成を表１に、ま
た酸化物の組成を表２にそれぞれ示す。なお表１に示し
た金属混合体の融点は１５００℃〜１６００℃，溶融状
態での密度は８．４×１０3 ｋｇ／ｍ3 ，電気伝導度は
７．２×１０5 Ｓ／ｍであり、酸化物の融点は１５００
℃〜１６００℃，溶融状態での密度は４．１×１０3 ｋ
ｇ／ｍ3 ，電気伝導度は２４Ｓ／ｍである。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【表２】
【００２７】鉄材質の母材Ｍを下部坩堝２内に装入しチ
ャンバ内を減圧した後、Ａｒガスを１０リットル／ｍｉ
ｎで導入し、チャンバ内の圧力が大気圧より５０ｈＰａ
を越えないように調整した。高周波発振器９から誘導コ
イル７に実効値１０００Ａ，周波数２０ｋＨｚの高周波
電流を通流すると、略２分で母材Ｍの上部が溶融し、こ
れに粉末状の原料を投入しつつ、３ｍｍ／ｍｉｎの速度
で母材Ｍを引き抜いた。原料の投入開始から２分後に、
高周波発振器８から誘導コイル６に実効値１０００Ａ，
周波数５００ｋＨｚの高周波電流を通流した。このと
き、誘導コイル６の両端の電圧は５０００Ｖであった。
ャンバ内を減圧した後、Ａｒガスを１０リットル／ｍｉ
ｎで導入し、チャンバ内の圧力が大気圧より５０ｈＰａ
を越えないように調整した。高周波発振器９から誘導コ
イル７に実効値１０００Ａ，周波数２０ｋＨｚの高周波
電流を通流すると、略２分で母材Ｍの上部が溶融し、こ
れに粉末状の原料を投入しつつ、３ｍｍ／ｍｉｎの速度
で母材Ｍを引き抜いた。原料の投入開始から２分後に、
高周波発振器８から誘導コイル６に実効値１０００Ａ，
周波数５００ｋＨｚの高周波電流を通流した。このと
き、誘導コイル６の両端の電圧は５０００Ｖであった。
【００２８】母材Ｍの引き抜き開始から略１００分の連
続運転によって原料を１２．８ｋｇ投入し、下部坩堝２
からは合金が重さ８．８ｋｇ，長さ３００ｍｍ得られ、
分取管４からは酸化物複合体が８ｋｇ得られた。このと
き、酸化物複合体中に原料が０．１％含有されていた
が、合金中に他の成分は含まれていなかった。一方、本
装置から引き出された固化体から上部・下部坩堝１，２
の成分は検出されなかった。
続運転によって原料を１２．８ｋｇ投入し、下部坩堝２
からは合金が重さ８．８ｋｇ，長さ３００ｍｍ得られ、
分取管４からは酸化物複合体が８ｋｇ得られた。このと
き、酸化物複合体中に原料が０．１％含有されていた
が、合金中に他の成分は含まれていなかった。一方、本
装置から引き出された固化体から上部・下部坩堝１，２
の成分は検出されなかった。
【００２９】（実施例２）図３及び図４は実施例２に係
る層分離・相変化装置を示す正断面図及び部分斜視図で
あり、誘導コイル16，15によって上部坩堝11及び分取管
14を形成してある。上部坩堝11は所定の内径及び高さと
なるように、流水路16a が開設された誘導コイル16を巻
回させて形成してあり、その周面に一部に穴が形成して
ある。そして、穴が形成された部分に該穴の直径と同じ
内径となるように通流路15a が開設された誘導コイル15
を巻回して形成した分取管14が連結してある。このよう
な装置にあっては、誘導コイル16と坩堝11とが実質的に
同じものであるため、誘導コイル16の電磁誘導が坩堝に
よって減衰することがなく、加熱効率が向上する。
る層分離・相変化装置を示す正断面図及び部分斜視図で
あり、誘導コイル16，15によって上部坩堝11及び分取管
14を形成してある。上部坩堝11は所定の内径及び高さと
なるように、流水路16a が開設された誘導コイル16を巻
回させて形成してあり、その周面に一部に穴が形成して
ある。そして、穴が形成された部分に該穴の直径と同じ
内径となるように通流路15a が開設された誘導コイル15
を巻回して形成した分取管14が連結してある。このよう
な装置にあっては、誘導コイル16と坩堝11とが実質的に
同じものであるため、誘導コイル16の電磁誘導が坩堝に
よって減衰することがなく、加熱効率が向上する。
【００３０】次にこのような装置を用いて層分離・相変
化試験を行った結果について説明する。試験に使用した
装置の諸元は次のとおりである。なお下部坩堝２の諸元
は実施例１と同様である。 上部坩堝 内径：４５ｍｍ 高さ：１５０ｍｍ 巻回数：１０ 分取管 内径：３０ｍｍ 巻回数：７ 高周波発振器 出力：１００ｋＷ 周波数：５００ｋＨｚ
化試験を行った結果について説明する。試験に使用した
装置の諸元は次のとおりである。なお下部坩堝２の諸元
は実施例１と同様である。 上部坩堝 内径：４５ｍｍ 高さ：１５０ｍｍ 巻回数：１０ 分取管 内径：３０ｍｍ 巻回数：７ 高周波発振器 出力：１００ｋＷ 周波数：５００ｋＨｚ
【００３１】実施例１で説明した原料を用いて同様に操
作したところ、上部坩堝11に実効値６００Ａの高周波電
流を通流することによって前同様の効果を得ることがで
きた。このとき誘導コイル16の両端の電圧は５０００Ｖ
であった。従って、実施例１に比べて加熱効率を６７％
向上させることができた。
作したところ、上部坩堝11に実効値６００Ａの高周波電
流を通流することによって前同様の効果を得ることがで
きた。このとき誘導コイル16の両端の電圧は５０００Ｖ
であった。従って、実施例１に比べて加熱効率を６７％
向上させることができた。
【００３２】（実施例３）図５及び図６は実施例３に係
る層分離・相変化装置を示す正断面図及び部分斜視図で
あり、誘導コイルで形成した上部坩堝の他の態様を示し
ている。上部坩堝21はその内部に複数の流水路26a ，26
a ，…が形成してある帯状の誘導コイル26を円筒状にし
てあり、誘導コイル26の端部が対向する部分には耐熱製
の絶縁材27が介装してある。上部坩堝21の周面には穴が
開設してあり、該穴が形成された部分には、流水路25a
，25a が開設された誘導コイル25を巻回して形成した
分取管24が連結してある。分取管24の誘導コイル25は高
周波発振器８に接続してあり、上部坩堝21の誘導コイル
26はトランス13を介して高周波発振器８に接続してあ
る。
る層分離・相変化装置を示す正断面図及び部分斜視図で
あり、誘導コイルで形成した上部坩堝の他の態様を示し
ている。上部坩堝21はその内部に複数の流水路26a ，26
a ，…が形成してある帯状の誘導コイル26を円筒状にし
てあり、誘導コイル26の端部が対向する部分には耐熱製
の絶縁材27が介装してある。上部坩堝21の周面には穴が
開設してあり、該穴が形成された部分には、流水路25a
，25a が開設された誘導コイル25を巻回して形成した
分取管24が連結してある。分取管24の誘導コイル25は高
周波発振器８に接続してあり、上部坩堝21の誘導コイル
26はトランス13を介して高周波発振器８に接続してあ
る。
【００３３】このような装置にあっては、上部坩堝21を
構成する誘導コイル26の巻回数が１巻であるため、誘導
コイル26の両端の電圧が小さい。一般に、誘導コイルと
坩堝とが一体化した場合、誘導コイルの両端の電圧が高
いと、溶湯プールとの接触によって誘導コイル内表面に
電気スパークが発生して誘導コイルにピンホールが生
じ、該ピンホールから冷却水が溶湯プール内に漏出して
水蒸気爆発を招来する虞がある。しかし、本実施例にあ
っては前述した如く誘導コイル26の両端の電圧が小さい
ため、電気スパークの発生が防止され水蒸気爆発の危険
がない。
構成する誘導コイル26の巻回数が１巻であるため、誘導
コイル26の両端の電圧が小さい。一般に、誘導コイルと
坩堝とが一体化した場合、誘導コイルの両端の電圧が高
いと、溶湯プールとの接触によって誘導コイル内表面に
電気スパークが発生して誘導コイルにピンホールが生
じ、該ピンホールから冷却水が溶湯プール内に漏出して
水蒸気爆発を招来する虞がある。しかし、本実施例にあ
っては前述した如く誘導コイル26の両端の電圧が小さい
ため、電気スパークの発生が防止され水蒸気爆発の危険
がない。
【００３４】次にこのような装置を用いて層分離・相変
化試験を行った結果について説明する。試験に使用した
装置の諸元は次のとおりである。なお下部坩堝２の諸元
は実施例１と同様である。 上部坩堝 内径：４５ｍｍ 高さ：１５０ｍｍ 巻回数：１ 分取管 内径：３０ｍｍ 巻回数：７ 高周波発振器 出力：１００ｋＷ 周波数：５００ｋＨｚ
化試験を行った結果について説明する。試験に使用した
装置の諸元は次のとおりである。なお下部坩堝２の諸元
は実施例１と同様である。 上部坩堝 内径：４５ｍｍ 高さ：１５０ｍｍ 巻回数：１ 分取管 内径：３０ｍｍ 巻回数：７ 高周波発振器 出力：１００ｋＷ 周波数：５００ｋＨｚ
【００３５】実施例１で説明した原料を用いて同様に操
作した。高周波発振器８から誘導コイル26に実効値６０
００Ａ，周波数５００ｋＨｚの高周波電流を通流した。
このとき、誘導コイル26の両端の電圧は５００Ｖであ
り、実施例１又は実施例２の場合の１／１０程度であっ
た。
作した。高周波発振器８から誘導コイル26に実効値６０
００Ａ，周波数５００ｋＨｚの高周波電流を通流した。
このとき、誘導コイル26の両端の電圧は５００Ｖであ
り、実施例１又は実施例２の場合の１／１０程度であっ
た。
【００３６】（実施例４）図７は実施例４に係る層分離
・相変化装置を示す正断面図であり、上部坩堝１の分取
管４に導出管31が連結してある。導出管31は略クランク
形状をしており、導出管31の導出口32の位置は分取管４
の位置より高く上部坩堝１の上端より低い。導出管31に
は該導出管31を冷却するために複数の流通路31a ，31a
，…が形成してあり、ヒータ等の加熱装置34が配設し
てある。導出管31の導出口32の下方には複数の流水路35
a ，35a ，…が形成された筒状の鋳型35が配置してあ
る。固化体の分離された上層ＦU は分取管４から導出管
31に導かれ、導出口32から鋳型35内へ排出されてそこで
固化・成形される。そして、相変化した固化体Ｓになっ
て鋳型35の下方へ引き抜かれる。
・相変化装置を示す正断面図であり、上部坩堝１の分取
管４に導出管31が連結してある。導出管31は略クランク
形状をしており、導出管31の導出口32の位置は分取管４
の位置より高く上部坩堝１の上端より低い。導出管31に
は該導出管31を冷却するために複数の流通路31a ，31a
，…が形成してあり、ヒータ等の加熱装置34が配設し
てある。導出管31の導出口32の下方には複数の流水路35
a ，35a ，…が形成された筒状の鋳型35が配置してあ
る。固化体の分離された上層ＦU は分取管４から導出管
31に導かれ、導出口32から鋳型35内へ排出されてそこで
固化・成形される。そして、相変化した固化体Ｓになっ
て鋳型35の下方へ引き抜かれる。
【００３７】このとき、上層ＦU の増加に伴って導出管
31の導出口32から徐々に上層ＦU を排出すると、上層Ｆ
U の冷却速度に比べてその排出量が少ないため、上層Ｆ
U は導出口32近傍でその一部が固化し、これが成長して
導出口32が閉塞されてしまう。これを防止するため、導
出管31の加熱装置34を停止しておき、導出管31内に徐々
に導かれる上層ＦU を固化させる。溶湯プールＰの上面
が上部坩堝１の上端近傍まで上昇すると、導出管31の加
熱装置34をオンして固化した上層ＦU を再び溶融し、溶
湯プールＰの静圧によって上層ＦU を鋳型35内へ排出す
る。上部坩堝１内の溶湯プールＰが減少して導出管32か
らの排出が停止すると、再び加熱装置34を停止し導出管
32内に徐々に導かれる上層ＦU を固化させ、前述した操
作を繰り返す。
31の導出口32から徐々に上層ＦU を排出すると、上層Ｆ
U の冷却速度に比べてその排出量が少ないため、上層Ｆ
U は導出口32近傍でその一部が固化し、これが成長して
導出口32が閉塞されてしまう。これを防止するため、導
出管31の加熱装置34を停止しておき、導出管31内に徐々
に導かれる上層ＦU を固化させる。溶湯プールＰの上面
が上部坩堝１の上端近傍まで上昇すると、導出管31の加
熱装置34をオンして固化した上層ＦU を再び溶融し、溶
湯プールＰの静圧によって上層ＦU を鋳型35内へ排出す
る。上部坩堝１内の溶湯プールＰが減少して導出管32か
らの排出が停止すると、再び加熱装置34を停止し導出管
32内に徐々に導かれる上層ＦU を固化させ、前述した操
作を繰り返す。
【００３８】（実施例５）図８は実施例５に係る層分離
・相変化装置を示す正断面図であり、前述した静圧に加
えて気圧差を利用して上層ＦU を排出するようにしてあ
る。チャンバ40内は仕切り壁41によって２つの部屋に分
けられており、両部屋内の気圧は加圧・減圧装置42によ
って各々独立して調整されるようになっている。チャン
バ24の一方の部屋には上部・下部坩堝１，２、誘導コイ
ル６，７及び振動フィーダ３が配置してある。また、他
方の部屋には鋳型35が配置してあり、鋳型35の上方には
仕切り壁41を貫通した導出管31が突出してある。
・相変化装置を示す正断面図であり、前述した静圧に加
えて気圧差を利用して上層ＦU を排出するようにしてあ
る。チャンバ40内は仕切り壁41によって２つの部屋に分
けられており、両部屋内の気圧は加圧・減圧装置42によ
って各々独立して調整されるようになっている。チャン
バ24の一方の部屋には上部・下部坩堝１，２、誘導コイ
ル６，７及び振動フィーダ３が配置してある。また、他
方の部屋には鋳型35が配置してあり、鋳型35の上方には
仕切り壁41を貫通した導出管31が突出してある。
【００３９】このような装置にあっては、導出管31の加
熱装置34を停止しておき、導出管31内に徐々に導かれる
上層ＦU を固化させ、溶湯プールＰの上面が上部坩堝１
の上端近傍まで上昇すると、導出管31の加熱装置34をオ
ンして固化した上層ＦU を再び溶融させると共に、加圧
・減圧装置42によって鋳型35が配置された方のチャンバ
40内の気圧を他方の気圧より低くする。そのため、上層
ＦU は溶湯プールＰの静圧に加えてチャンバ40内の気圧
差によって鋳型35内へ排出される。上部坩堝１内の溶湯
プールＰが減少して導出管31からの排出が停止すると、
再び加熱装置34を停止し導出管31内に徐々に導かれる上
層ＦU を固化させ、前述した操作を繰り返す。これによ
って、静圧のみを利用した場合に比べて排出の周期を短
縮することができる。
熱装置34を停止しておき、導出管31内に徐々に導かれる
上層ＦU を固化させ、溶湯プールＰの上面が上部坩堝１
の上端近傍まで上昇すると、導出管31の加熱装置34をオ
ンして固化した上層ＦU を再び溶融させると共に、加圧
・減圧装置42によって鋳型35が配置された方のチャンバ
40内の気圧を他方の気圧より低くする。そのため、上層
ＦU は溶湯プールＰの静圧に加えてチャンバ40内の気圧
差によって鋳型35内へ排出される。上部坩堝１内の溶湯
プールＰが減少して導出管31からの排出が停止すると、
再び加熱装置34を停止し導出管31内に徐々に導かれる上
層ＦU を固化させ、前述した操作を繰り返す。これによ
って、静圧のみを利用した場合に比べて排出の周期を短
縮することができる。
【００４０】
【発明の効果】以上詳述した如く、第１発明に係る層分
離・相変化装置にあっては、坩堝には分取管が連結して
あるため、多量の原料を連続的に処理し得ると共に、２
次処理が不要となり、危険物を処理することが可能にな
る。
離・相変化装置にあっては、坩堝には分取管が連結して
あるため、多量の原料を連続的に処理し得ると共に、２
次処理が不要となり、危険物を処理することが可能にな
る。
【００４１】第２発明に係る層分離・相変化装置にあっ
ては、坩堝の分取管の連結部を含む所定部分を複数巻回
した誘導コイルによって形成してあるため、加熱効率が
向上する。また坩堝を１回巻回した誘導コイルで形成す
ることによって、該誘導コイルの両端の電圧が低くな
り、誘導コイルと溶融された固化体との接触によるスパ
ークが防止され、坩堝の寿命が長い。
ては、坩堝の分取管の連結部を含む所定部分を複数巻回
した誘導コイルによって形成してあるため、加熱効率が
向上する。また坩堝を１回巻回した誘導コイルで形成す
ることによって、該誘導コイルの両端の電圧が低くな
り、誘導コイルと溶融された固化体との接触によるスパ
ークが防止され、坩堝の寿命が長い。
【００４２】第３発明に係る層分離・相変化装置にあっ
ては、分取管に加熱装置が配設してある導出管が連結し
てあるため、導出管の導出口の閉塞が防止され、分取操
作を円滑に行い得る。
ては、分取管に加熱装置が配設してある導出管が連結し
てあるため、導出管の導出口の閉塞が防止され、分取操
作を円滑に行い得る。
【００４３】第４発明に係る層分離・相変化装置にあっ
ては、チャンバに取付けた圧力調整器によって、チャン
バの内に配置された坩堝側の圧力と導出管の導出口側の
圧力とを各別に調整し得るようになしてあるため、分取
操作の時間が短縮される等、本発明は優れた効果を奏す
る。
ては、チャンバに取付けた圧力調整器によって、チャン
バの内に配置された坩堝側の圧力と導出管の導出口側の
圧力とを各別に調整し得るようになしてあるため、分取
操作の時間が短縮される等、本発明は優れた効果を奏す
る。
【図１】実施例１に係る層分離・相変化装置を示す正断
面図である。
面図である。
【図２】上部坩堝を示す斜視図である。
【図３】実施例２に係る層分離・相変化装置を示す正断
面図である。
面図である。
【図４】実施例２に係る層分離・相変化装置を示す部分
斜視図である。
斜視図である。
【図５】実施例３に係る層分離・相変化装置を示す正断
面図である。
面図である。
【図６】実施例３に係る層分離・相変化装置を示す部分
斜視図である。
斜視図である。
【図７】実施例４に係る層分離・相変化装置を示す正断
面図である。
面図である。
【図８】実施例５に係る層分離・相変化装置を示す正断
面図である。
面図である。
【図９】従来の相変化装置を示す正断面図である。
１ 上部坩堝 １ａ 流水路 ２ 下部坩堝 ２ａ 流水路 ４ 分取管 ４ａ 流水路 ６ 誘導コイル ７ 誘導コイル ８ 高周波発振器 ９ 高周波発振器 １０ 被覆層 Ｐ 溶湯プール
Claims (4)
- 【請求項１】 冷却媒体の通流路が設けてある坩堝に原
料を投入し、誘導加熱によってそれを溶融して複数の層
に分離し、分離層を冷却して相変化した固化体を生成す
る装置であって、 前記坩堝には前記分離層を分取するための分取管が連結
してあることを特徴とする層分離・相変化装置。 - 【請求項２】 前記坩堝は、分取管の連結部を含む部分
が１又は複数巻回した誘導コイルによって形成されてい
る請求項１記載の層分離・相変化装置。 - 【請求項３】 前記分取管には、分離された層を導出す
る導出管の一端が連結してあり、該導出管の他端は分取
管の位置より高くしてあり、前記導出管には加熱装置が
設けてある請求項１記載の層分離・相変化装置。 - 【請求項４】 前記坩堝はその内部が壁で分割されたチ
ャンバの一方に配置してあり、前記導出管は前記壁を貫
通し、その導出口が前記チャンバの他方に位置してお
り、前記チャンバには坩堝側の圧力と前記導出口側の圧
力とを各別に調整する圧力調整器が取付けてある請求項
３記載の層分離・相変化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26268794A JPH08120356A (ja) | 1994-10-26 | 1994-10-26 | 層分離・相変化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26268794A JPH08120356A (ja) | 1994-10-26 | 1994-10-26 | 層分離・相変化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08120356A true JPH08120356A (ja) | 1996-05-14 |
Family
ID=17379205
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26268794A Pending JPH08120356A (ja) | 1994-10-26 | 1994-10-26 | 層分離・相変化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08120356A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007218483A (ja) * | 2006-02-15 | 2007-08-30 | Kobe Steel Ltd | コールドクルーシブル誘導溶解装置 |
-
1994
- 1994-10-26 JP JP26268794A patent/JPH08120356A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007218483A (ja) * | 2006-02-15 | 2007-08-30 | Kobe Steel Ltd | コールドクルーシブル誘導溶解装置 |
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