特許 6242645 プラズマ溶解装置及びプラズマ溶解方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6242645

(24)【登録日】2017年11月17日

(45)【発行日】2017年12月6日

(54)【発明の名称】プラズマ溶解装置及びプラズマ溶解方法

(51)【国際特許分類】

   F27B 14/06 20060101AFI20171127BHJP

   F27B 3/04 20060101ALI20171127BHJP

   F27B 3/08 20060101ALI20171127BHJP

   F27B 14/14 20060101ALI20171127BHJP

   F27B 14/08 20060101ALI20171127BHJP

   B22D 27/02 20060101ALI20171127BHJP

【ＦＩ】

   F27B14/06

   F27B3/04

   F27B3/08

   F27B14/14

   F27B14/08

   B22D27/02 C

【請求項の数】2

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2013-203783(P2013-203783)

(22)【出願日】2013年9月30日

(65)【公開番号】特開2015-68576(P2015-68576A)

(43)【公開日】2015年4月13日

【審査請求日】2016年7月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000213297

【氏名又は名称】中部電力株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】竹内 章浩

(72)【発明者】

【氏名】田中 和士

【審査官】 市川 篤

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０５２４０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−１４９０６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−１８８７１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−２０８５８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５５−１５０９９２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００８−３０９４０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２８９４２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２０２４２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１３６９２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−１６２５６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２３０１３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０１６７０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−３０３６７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５４６９７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２７Ｂ １１／００−１５／２０

Ｆ２７Ｄ ７／００−１５／０２

Ｂ２２Ｄ ３３／００−４７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ルツボに収容された被溶解物としての金属にプラズマを照射して溶解し、得られた溶湯を排出するように構成したプラズマ溶解装置であって、複数のルツボと、それら複数のルツボを溶解位置と非溶解位置とに移動させる移動機構と、前記溶解位置において、ルツボ内に収容された被溶解物にプラズマを照射して被溶解物を溶解するプラズマトーチとを備え、溶解位置においてプラズマトーチにより被溶解物を溶解して溶湯を形成し、複数の非溶解位置において被溶解物の供給操作、溶湯の排出操作及び溶湯中に含まれる金属酸化物の除去操作を行うように構成したプラズマ溶解装置を用いたプラズマ溶解方法であって、
前記非溶解位置に位置するルツボに被溶解物を収容し、そのルツボを移動機構で溶解位置に移動させてプラズマトーチによりルツボ内の被溶解物にプラズマを照射し、被溶解物を溶解して溶湯を形成した後、そのルツボを移動機構で非溶解位置に移動させて溶湯中に含まれる金属酸化物の除去操作を行った後、ルツボを移動機構で次の非溶解位置に移動させてルツボ内の溶湯を排出し、かつ前記ルツボが溶湯の熱により予熱された状態で溶解位置においてプラズマトーチにより被溶解物を溶解したとき、プラズマトーチによるプラズマ電力量は被溶解物の質量毎にルツボの温度とプラズマ電力量とが直線関係を表し、その直線の傾きと切片とによって定められる直線関係を有する検量線に基づいて設定されることを特徴とするプラズマ溶解方法。

【請求項2】

前記被溶解物は、０．１〜３ｋｇの少量であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ溶解方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えばダイカストマシーン等に少量のアルミニウム等の金属の溶湯を供給するためのものであって、簡易な構成で、注湯時間を短縮することができ、必要なときに必要な量の溶湯を供給することができるプラズマ溶解装置及びプラズマ溶解方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来のプラズマ溶解装置は、アルミニウム等の金属が収容されるルツボと、そのルツボ内の金属にプラズマを照射するプラズマトーチとを備えるとともに、ルツボ内に金属を供給する供給機構と、金属の溶湯を排出する排出機構とを備えている。そして、１つのルツボ内に供給機構で供給された金属に対してプラズマトーチでプラズマを照射して溶解し、得られた溶湯を排出機構により排出するようになっている。

【0003】

この種のプラズマ溶解炉が特許文献１に開示されている。すなわち、このプラズマ溶解炉は、被溶解物としての灰を貯留するとともに、溶解後のスラグを排出する炉体と、該炉体を冷却する炉体冷却装置と、灰を溶解させるためのプラズマを発生させるプラズマトーチと、該プラズマトーチの出力を調整する制御装置とを備えている。そして、灰を炉体内に貯留し、プラズマトーチによりプラズマを灰に照射して灰を溶解し、溶解後のスラグを炉体から排出するようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８−３０９４０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

前述した特許文献１に記載されている従来構成のプラズマ溶解炉では、被溶解物としての灰の計量、その灰の炉体への供給、プラズマトーチによる灰の溶解、溶解されたスラグ（溶湯）の排出を１つの炉体で行うように構成されていることから、被溶解物の計量から溶湯の排出に到るまでに要する時間が長くなるという欠点があった。このため、溶湯を必要とするダイカストマシーン等の装置への溶湯の供給が遅れる結果を招くという問題があった。

【0006】

そこで、本発明の目的とするところは、被溶解物の計量から溶湯の排出までに要する時間を短縮することができ、溶湯を必要とする装置への溶湯の供給を速やかに行うことができるプラズマ溶解装置及びプラズマ溶解方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

請求項１に記載の発明のプラズマ溶解方法は、ルツボに収容された被溶解物としての金属にプラズマを照射して溶解し、得られた溶湯を排出するように構成したプラズマ溶解装置であって、複数のルツボと、それら複数のルツボを溶解位置と非溶解位置とに移動させる移動機構と、前記溶解位置において、ルツボ内に収容された被溶解物にプラズマを照射して被溶解物を溶解するプラズマトーチとを備え、溶解位置においてプラズマトーチにより被溶解物を溶解して溶湯を形成し、複数の非溶解位置において被溶解物の供給操作、溶湯の排出操作及び溶湯中に含まれる金属酸化物の除去操作を行うように構成したプラズマ溶解装置を用いたプラズマ溶解方法であって、前記非溶解位置に位置するルツボに被溶解物を収容し、そのルツボを移動機構で溶解位置に移動させてプラズマトーチによりルツボ内の被溶解物にプラズマを照射し、被溶解物を溶解して溶湯を形成した後、そのルツボを移動機構で非溶解位置に移動させて溶湯中に含まれる金属酸化物の除去操作を行った後、ルツボを移動機構で次の非溶解位置に移動させてルツボ内の溶湯を排出し、かつ前記ルツボが溶湯の熱により予熱された状態で溶解位置においてプラズマトーチにより被溶解物を溶解したとき、プラズマトーチによるプラズマ電力量は被溶解物の質量毎にルツボの温度とプラズマ電力量とが直線関係を表し、その直線の傾きと切片とによって定められる直線関係を有する検量線に基づいて設定されることを特徴とする。

【0013】

請求項２に記載の発明のプラズマ溶解方法は、請求項１に係る発明において、前記被溶解物は、０．１〜３ｋｇの少量であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明のプラズマ溶解装置によれば、被溶解物の計量から溶湯の排出までに要する時間を短縮することができ、溶湯を必要とする装置への溶湯の供給を速やかに行うことができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施形態におけるプラズマ溶解装置の概略を示す説明図。

【図2】一対のルツボと、回転軸を有する回転機構とを示す説明図。

【図3】ルツボの断面形状を示し、特に被溶解物が収容されるルツボの下部の形状を示す説明図。

【図4】ルツボの温度とプラズマ電力量との関係を示すグラフ。

【図5】本発明の別例を示し、ルツボを３つ使用したプラズマ溶解装置を示す平面から見た説明図。

【図6】本発明のさらなる別例を示し、一対のルツボを往復移動させる形態を示す平面から見た説明図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施形態を図１〜図４に基づいて詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、プラズマ溶解装置を構成するルツボ１１は、同一形状を有する一対のルツボ１１ａ、１１ｂにより形成されている。一対のルツボ１１ａ、１１ｂは、連結体１２により１８０度対向する位置に連結され、連結体１２の中央に回転軸１３を有する移動機構としての回転機構１４によりルツボ１１が溶解位置Ｍ（図１の右側位置）と非溶解位置Ｎ（図１の左側位置）とを取り得るように水平面内で回転可能に構成されている。前記回転機構１４は、電源１５からリード線１６が接続された図示しないモータ等の駆動源により、前記回転軸１３を回転させるようになっている。

【0017】

図３に示すように、被溶解物１９又は溶湯１７が収容されるルツボ１１は有底筒状に形成されるとともに、その周壁１８の下部は断面円弧状（断面半円状）に形成され、ルツボ１１の周壁１８内面がプラズマ２８の照射位置である溶湯１７表面の中心位置から同心円上に形成されている。このような構成により、ルツボ１１内の被溶解物１９に均等にプラズマ２８が照射され、溶湯１７の均等な温度上昇を図るようになっている。

【0018】

前記被溶解物１９としては、アルミニウム、チタン、銅、亜鉛等の金属が用いられるが、工具鋼等の特殊鋼、ニッケルコバルト鋼等の超合金、酸化アルミニウム等の高融点金属等も用いられる。被溶解物１９の使用量は少量であることが望ましく、本実施形態では例えば０．１〜３ｋｇが好ましく、０．２〜２ｋｇがさらに好ましい。被溶解物１９の使用量が０．１ｋｇより少量の場合には、被溶解物１９が過少であり、プラズマ溶解装置による被溶解物１９の溶解効率が悪くなって好ましくない。その一方、被溶解物１９の使用量が３ｋｇより多量の場合には、被溶解物１９の溶解に必要なエネルギーを抑え、プラズマ電力量の抑制を図ることが難しくなる。

【0019】

図１に示すように、前記溶解位置Ｍにおけるルツボ１１の上方にはプラズマトーチ２０が上下動可能に配置され、そのプラズマトーチ２０には電源１５から電力供給用の接続線２１が接続されるとともに、アルゴンガスボンベ２２からアルゴンガス管２３が接続されている。また、プラズマトーチ２０の上部には、クーリングタワー２４からポンプ２５を介して冷却管２６が接続され、プラズマトーチ２０の上部を冷却するようになっている。なお、クーリングタワー２４に代えて、チラー（冷凍機）等を用いることもできる。

【0020】

そして、溶解位置Ｍにおいて、プラズマトーチ２０の下端部の照射口２７からルツボ１１内の被溶解物１９に向けてプラズマ２８を照射して、ルツボ１１内の被溶解物１９を溶解して溶湯１７を形成できるように構成されている。なお、プラズマトーチ２０の下部には、ルツボ１１の開口部を覆うようにフード２９が配置され、上方へのプラズマ２８の拡散と放熱及びプラズマ光を遮蔽するようになっている。また、ルツボ１１の周壁１８の下部には熱電対３０が取付けられ、ルツボ１１の温度を測定できるようになっている。

【0021】

前記非溶解位置Ｎにおけるルツボ１１には、被溶解物１９としての金属が計量されて載置された受け皿３１から、金属がルツボ１１内に投入されるように構成されている。また、ルツボ１１の下方位置には溶湯１７の排出部３２が設けられ、ルツボ１１の底部に設けられた排出孔３３を介して、ルツボ１１内の溶湯１７を排出部３２に導くように構成されている。なお、排出部３２には図示しないコックが設けられ、そのコックを開くことによりルツボ１１内の溶湯１７を排出孔３３から排出部３２に導くようになっている。

【0022】

前記排出部３２の開口の側方位置には断面Ｕ字状に構成された溶湯受け３４が配設され、排出部３２に流出した溶湯１７を受け取るように構成されている。この溶湯受け３４は回動軸３５により回動可能に構成され、溶湯受け３４を回動させて受け取った溶湯１７をダイカストマシーン等の溶湯１７を必要とする装置に注湯できるようになっている。

【0023】

なお、前記非溶解位置Ｎにおいては、ルツボ１１内の溶湯１７中に含まれる金属酸化物の不純物の除去等を行う図示しない機構等が設けられている。
本実施形態のプラズマ溶解装置は、一対のルツボ１１ａ、１１ｂ、移動機構としての回転機構１４、プラズマトーチ２０等により構成されている。

【0024】

図４は、ルツボの温度（℃）とプラズマトーチ２０のプラズマ電力量（ｋＷｈ）との関係を示すグラフである。この図４において、実線は測定点○印に基づくもので、被溶解物１９が１ｋｇの場合において、ルツボ１１の温度を考慮したときの、ルツボ１１の温度とプラズマ電力量との関係を示すグラフである。破線は測定点●印に基づくもので、被溶解物１９が０．８ｋｇの場合において、ルツボ１１の温度を考慮したときの、ルツボ１１の温度とプラズマ電力量との関係を示すグラフである。ルツボ１１の温度を考慮することにより、ルツボ１１のもつエネルギーの分だけプラズマ電力量を抑制することができる。そして、図４に示す実線と破線の直線が所定の被溶解物１９量において、ルツボ１１の温度を考慮したときの検量線となる。

【0025】

一方、図４において、一点鎖線は、被溶解物１９が１ｋｇの場合において、ルツボ１１の温度を考慮しないときのルツボ１１の温度とプラズマ電力量との関係を示すグラフであり、二点鎖線は、被溶解物１９が０．８ｋｇの場合において、ルツボ１１の温度を考慮しないときのルツボ１１の温度とプラズマ電力量との関係を示すグラフである。

【0026】

この図４に示したように、被溶解物１９が１ｋｇの場合には、一定のルツボ１１の温度において、ルツボ１１の温度を考慮した場合と考慮しなかった場合では、プラズマ電力量にはΔｘの差がある。また、被溶解物１９が０．８ｋｇの場合には、一定のルツボ１１の温度において、ルツボ１１の温度を考慮した場合と考慮しなかった場合では、プラズマ電力量にはΔｙの差がある。

【0027】

ここで、被溶解物１９を溶解できる必要最小限のエネルギーについて説明する。
被溶解物１９を溶解できる必要最小限のエネルギーＱ１は次式で表される。
Ｑ１＝一定電流（Ｉ）×一定電圧（Ｅ）×加熱時間（ｔ）×係数ｆ１〔被溶解物の質量（ｗ）に基づく係数〕
本実施形態では、少量の被溶解物１９をプラズマ２８の大きなエネルギーで溶解することから、プラズマ２８のエネルギーのわずかの増大により溶湯温度が急に上昇して溶湯品質の劣化を招く。このため、ルツボ１１の温度を加味して、必要最小限の補正エネルギーＱ２を算出する。この補正エネルギーＱ２は次式で表される。

【0028】

Ｑ２＝一定電流（Ｉ）×一定電圧（Ｅ）×加熱時間（ｔ）×係数ｆ１〔被溶解物の質量（ｗ）〕＋ｆ２〔被溶解物の質量（ｗ）とルツボの温度（Ｔ）に基づく係数〕
例えば、Ｉ＝５００Ａ、Ｅ＝８５Ｖ、ｔ＝３０秒の場合、被溶解物１９の質量（ｗ）とルツボ１１の温度（Ｔ）とは次のような関係を有する。

【0029】

Ｑ１＝Ｄ×ｗ
Ｑ２＝−〔（Ａ×ｗ＋Ｂ）／Ｃ〕×Ｔ＋Ｄ×ｗ＋Ｅ
このＱ２における係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥを、前記図４の検量線に合うようにして求めると、Ａ＝１．０５、Ｂ＝０．０３、Ｃ＝８００、Ｄ＝１．４０、Ｅ＝０．１８となる。

【0030】

例えば、図４において、被溶解物１９の質量が１ｋｇで、ルツボ１１の温度が５００℃の場合には、Ｑ２＝−〔（１．０５×１＋０．０３）／８００〕×５００＋１．４０×１＋０．１８である。これを計算すると、Ｑ２＝０．９１である。このため、プラズマ電力量は０．９１ｋＷｈで済むことになる一方、ルツボ１１の温度を考慮しない場合には図４に示す一点鎖線よりプラズマ電力量は１．７ｋＷｈである。従って、それらのプラズマ電力量の差を示すΔｘは約０．８ｋＷｈであり、ルツボ１１の温度すなわちルツボ１１の持つエネルギーを考慮することにより、過大なエネルギー照射を抑え、大幅なエネルギーの節約を図ることができる。

【0031】

また、図４において、被溶解物１９の質量が０．８ｋｇで、ルツボ１１の温度が５００℃の場合には、Ｑ２＝−〔（１．０５×０．８＋０．０３）／８００〕×５００＋１．４０×０．８＋０．１８である。これを計算すると、Ｑ２＝０．７６である。このため、プラズマ電力量は０．７６ｋＷｈで済むことになる一方、ルツボ１１の温度を考慮しない場合には図４に示す二点鎖線よりプラズマ電力量は１．３ｋＷｈである。従って、それらのプラズマ電力量の差を示すΔｙは約０．５４ｋＷｈであり、ルツボ１１の温度つまりルツボ１１の持つエネルギーを考慮することにより、過大なエネルギー照射を抑制し、エネルギーの節約を図ることができる。

【0032】

次に、以上のような構成を有するプラズマ溶解装置を用いたプラズマ溶解方法について説明する。
図２に示すように、本実施形態のプラズマ溶解方法は、まず非溶解位置Ｎに位置するルツボ１１ｂに被溶解物１９を投入する。続いて、回転機構１４を駆動し、そのルツボ１１ｂを、回転軸１３を中心にして図２の反時計方向に１８０度回転させ、溶解位置Ｍに移動させる。その溶解位置Ｍにおいて、プラズマトーチ２０により、ルツボ１１ｂ内の被溶解物１９に対してプラズマ２８を照射し、被溶解物１９を溶解して溶湯１７を形成する。

【0033】

次いで、そのルツボ１１ｂを回転機構により図２の反時計方向に１８０度回転させて非溶解位置Ｎに移動させる。その非溶解位置Ｎにおいて、コックを回転して開き、ルツボ１１ｂ内の溶湯１７を、ルツボ１１ｂ底部の排出孔３３から排出部３２へ排出する。そして、排出部３２内の溶湯１７を溶湯受け３４に受け、ダイカストマシーン等に供給する。

【0034】

なお、金属酸化物の除去等の操作は、非溶解位置Ｎに位置するルツボ１１ｂ内の溶湯１７に対して行う。従って、ルツボ１１の溶解位置Ｍにおいては、プラズマ２８による被溶解物１９の溶解のみを行い、その他の被溶解物１９のルツボ１１への供給、ルツボ１１内の溶湯１７の排出部３２への排出、ルツボ１１内の溶湯１７から金属酸化物の除去等の操作は全て非溶解位置Ｎにおいて行う。

【0035】

その後、非溶解位置Ｎに位置するルツボ１１内の溶湯１７が排出されて空になったルツボ１１内に被溶解物１９が投入され、前述と同じ操作が繰り返し行われる。この場合、ルツボ１１は溶湯１７によって加熱されており、その予熱温度に基づいて、ルツボが溶解位置Ｍに到ってプラズマトーチ２０によりプラズマ２８が照射されるとき、プラズマ照射量を抑えることができる。

【0036】

これらの各工程のうち、最も時間を要する工程はプラズマ２８による被溶解物１９の溶解であることから、その工程のみを、ルツボ１１の溶解位置Ｍにおいて実施し、その他の操作を全て、ルツボ１１の非溶解位置Ｎにおいて実施するように構成した。よって、工程全体として、被溶解物１９のプラズマ溶解を、最も短時間に効率良く行うことができる。

【0037】

前記溶解位置Ｍに位置する、ルツボ１１内の被溶解物１９にプラズマトーチ２０からプラズマ２８を照射して被溶解物１９を溶解する場合、ルツボ１１を予熱し、そのルツボ１１の予熱温度とプラズマ電力量との関係を表す検量線に基づいて、プラズマ電力量を設定する。図４に示したように、ルツボ１１の温度を考慮してプラズマトーチ２０から照射するプラズマ電力量を設定することにより、少量の被溶解物１９に対して過剰なプラズマ照射を抑えて、溶湯温度の過昇温や溶湯品質の劣化を抑制することができると同時に、プラズマ電力量を大幅に減少させることができる。

【0038】

次に、上記のように構成されたプラズマ溶解装置及びそれを用いたプラズマ溶解方法について作用を説明する。
さて、アルミニウム等の被溶解物１９にプラズマ２８を照射して溶解し、溶湯１７を形成する場合には、図２に示すように、まず非溶解位置Ｎにあるルツボ１１ｂ内に被溶解物１９を投入する。引き続いて、回転機構１４を駆動し、そのルツボ１１ｂを、回転軸１３を中心にして図２の反時計方向に１８０度回転させ、溶解位置Ｍに移動させる。このとき、他方のルツボ１１ａは、溶解位置Ｍから非溶解位置Ｎへ移る。

【0039】

図１及び図２に示すように、前記溶解位置Ｍにおいて、プラズマトーチ２０により、ルツボ１１ｂ内の被溶解物１９に対してプラズマ２８を照射し、被溶解物１９を溶解して溶湯１７を形成する。このとき、プラズマトーチ２０によるプラズマ電力量は、ルツボ１１ｂの予熱を利用することにより、格段に抑制することができる。必要最小限のプラズマ電力量は、図４に示すような、ルツボ１１ｂの温度とプラズマ電力量との関係について、検量線を作成しておくことにより求めることができる。

【0040】

例えば、必要最小限のプラズマ電力量を求めるための補正エネルギーＱ２は、次式で表される。
Ｑ２＝一定電流（Ｉ）×一定電圧（Ｅ）×加熱時間（ｔ）×係数ｆ１〔被溶解物の質量（ｗ）〕＋ｆ２〔被溶解物の質量（ｗ）とルツボの温度（Ｔ）に基づく係数〕
そして、例えばＩ＝５００Ａ、Ｅ＝８５Ｖ、ｔ＝３０秒、ｗ＝１ｋｇ、Ｔ＝５００℃とし、図４に示す検量線に基づいて係数を算出し、Ｑ２を求めると、ルツボ１１ｂの温度を考慮した場合には、ルツボ１１ｂの温度を考慮しない場合に比べて、プラズマ電力量を５３％に低減させることができる。

【0041】

また、Ｉ＝５００Ａ、Ｅ＝８５Ｖ、ｔ＝３０秒、ｗ＝０．８ｋｇ、Ｔ＝５００℃とし、図４に示す検量線に基づいて係数を算出し、Ｑ２を求めると、ルツボ１１ｂの温度を考慮した場合には、ルツボ１１ｂの温度を考慮しない場合に比べて、プラズマ電力量を５８％に低減させることができる。

【0042】

一方、前記非溶解位置Ｎにあるルツボ１１ａには、被溶解物１９が投入される。
その後、そのルツボ１１ｂを回転機構１４により図２の反時計方向に１８０度回転させて非溶解位置Ｎに移動させる。その非溶解位置Ｎにおいて、コックを回転して開き、ルツボ１１ｂ内の溶湯１７を、ルツボ１１ｂ底部の排出孔３３から排出部３２へ排出する。そして、排出部３２から排出された溶湯１７を溶湯受け３４に受け、ダイカストマシーン等に供給することができる。

【0043】

一方、他方のルツボ１１ａは非溶解位置Ｎから溶解位置Ｍに移り、その溶解位置Ｍにおいて、ルツボ１１ａ内の被溶解物１９にプラズマトーチ２０からプラズマ２８が照射される。

【0044】

このように、最も時間を要するプラズマ２８による被溶解物１９の溶解工程のみを、ルツボ１１の溶解位置Ｍで実施し、その他の操作を全て、ルツボ１１の非溶解位置Ｎで実施するように構成されていることから、被溶解物１９のプラズマ溶解を、溶湯１７の品質を良好に維持しながら、極めて短時間に効率良く実施することができる。従って、ダイカストマシーン等に金属の溶湯１７を速やかに供給することができる。

【0045】

以上詳述した実施形態によって得られる効果を以下にまとめて記載する。
（１）この実施形態のプラズマ溶解装置は、一対のルツボ１１ａ、１１ｂと、それら一対のルツボ１１ａ、１１ｂを溶解位置Ｍと非溶解位置Ｎとに移動させる回転機構１４と、溶解位置Ｍにおいて、被溶解物１９にプラズマ２８を照射して被溶解物１９を溶解するプラズマトーチ２０とを備えている。そして、溶解位置Ｍにおいてプラズマトーチ２０により被溶解物１９を溶解して溶湯１７を形成し、非溶解位置Ｎにおいて被溶解物１９の溶解以外の操作を行うようになっている。

【0046】

このため、非溶解位置Ｎにあるルツボ１１に被溶解物１９を供給し、そのルツボ１１を回転機構１４で回転させて溶解位置Ｍに到ったルツボ１１内の被溶解物１９にプラズマ２８を照射して溶湯１７を形成することができる。その後、そのルツボ１１を回転機構１４により回転させて非溶解位置Ｎに移動させ、そこでルツボ１１から溶湯１７を排出することができる。このように、ルツボ１１の溶解位置Ｍで最も時間を要するプラズマ溶解のみを実施し、ルツボ１１の非溶解位置Ｎでその他の操作を行うことができるため、被溶解物１９のプラズマ溶解を迅速に進めることが可能となり、溶湯１７の供給を促進させることができる。

【0047】

従って、本実施形態のプラズマ溶解装置によれば、被溶解物１９の計量から溶湯１７の排出に到るまでに要する時間を短縮することができ、溶湯１７を必要とする装置への溶湯１７の供給を速やかに行うことができるという優れた効果を奏する。加えて、溶湯１７を加熱状態に保持しておくことなく、必要なときに必要な量の溶湯１７をダイカストマシーン等の装置に供給することができ、エネルギーの節約を図ることができる。
（２）前記移動機構は、回転軸１３を中心にして回転する回転機構１４である。このため、簡易な構成で、複数のルツボ１１の配置スペースを効率良く設定することができるとともに、被溶解物１９のプラズマ溶解を円滑に行うことができる。
（３）前記複数のルツボ１１は、溶解位置Ｍに配置されるルツボ１１と、非溶解位置Ｎに配置されるルツボ１１との一対のルツボ１１ａ、１１ｂで構成されている。従って、２つのルツボ１１ａ、１１ｂを使用して、被溶解物１９の溶解操作とその他の操作とを分離して交互に進めることができる。
（４）前記ルツボ１１は、被溶解物１９の溶湯１７の収容部分が断面円弧状に形成されている。そのため、ルツボ１１内に収容される被溶解物１９に対してプラズマ２８を均等に照射することができ、溶湯１７の温度均一性を向上させることができる。
（５）前記溶解位置Ｍに配置されるルツボ１１には、その開口部を覆うフード２９が配置されている。このため、ルツボ１１から上方へのプラズマ２８の拡散と放熱及びプラズマ光を遮蔽することができる。
（５）前記プラズマ溶解方法は、非溶解位置Ｎのルツボ１１に被溶解物１９を収容し、そのルツボ１１を回転機構１４で溶解位置Ｍに移動させて被溶解物１９にプラズマ２８を照射し、溶湯１７を形成した後、そのルツボ１１を回転機構１４で非溶解位置Ｎに移動させ、ルツボ１１内の溶湯１７を排出するものである。よって、ルツボ１１の回転により、一対のルツボ１１ａ、１１ｂを溶解位置Ｍと非溶解位置Ｎとに交互に移動させることができ、被溶解物１９のプラズマ溶解を円滑に進めることができる。

【0048】

従って、プラズマ溶解方法によれば、簡単な操作で被溶解物１９のプラズマ溶解を進めることができるとともに、被溶解物１９の計量から溶湯１７の排出までに要する時間を短縮することができ、溶湯１７を必要とする装置への溶湯１７の供給を速やかに行うことができる。
（６）前記ルツボ１１を予熱し、そのルツボ１１の予熱温度とプラズマ電力量との関係を表す検量線に基づいて、プラズマ電力量を設定する。従って、被溶解物１９に対して過剰なプラズマ照射を抑えることができ、溶湯温度の過昇温及び溶湯品質の劣化を抑制することができるとともに、エネルギーの節約を図ることができる。
（７）前記被溶解物１９は、０．１〜３ｋｇの少量である。このため、少量の被溶解物１９をプラズマ溶解する場合に、得られる溶湯１７の品質を良好に維持しながらプラズマ溶解を進めることができる。

【0049】

なお、前記実施形態を次のように変更して具体化することも可能である。
・図５に示すように、ルツボ１１の数を３つにし、それらのルツボ１１ａ、１１ｂ、１１ｃを周方向に１２０度間隔をおいて配置されるように、連結体１２により連結してもよい。この場合には、第１非溶解位置Ｎ１に位置するルツボ１１ｂに被溶解物１９を投入し、溶解位置Ｍに位置するルツボ１１ａに収容されている被溶解物１９に対してプラズマトーチ２０からプラズマ２８を照射し、第２非溶解位置Ｎ２に位置するルツボ１１ｃに収容された溶湯１７を排出部３２から排出するように構成する。このように構成することにより、ルツボへ１１の被溶解物１９の投入操作と、ルツボ１１からの溶湯１７の排出操作とを分けることができ、各操作をそれぞれ容易に行うことができるとともに、ルツボ１１の取扱性を向上させることができる。

【0050】

なお、ルツボ１１の数を４つにし、それらのルツボ１１を周方向に９０度間隔をおいて配置されるように、連結体１２により連結してもよい。この場合には、非溶解位置Ｎを、被溶解物１９をルツボ１１に投入する第１非溶解位置、溶湯１７中の金属酸化物を除去する第２非溶解位置及び溶湯１７を排出部３２から排出する第３非溶解位置に分けることができる。

【0051】

・前記移動機構として、往復動機構を採用してもよい。すなわち、図６に示すように、一対のルツボ１１ａ、１１ｂを、１８０度対向する位置に配置されるように連結体１２で連結し、図示しない駆動源によりその連結体１２の延びる方向に移動可能に構成する。そして、第１非溶解位置Ｎ１（図６左端位置）にあるルツボ１１ｂに被溶解物１９を投入し、そのルツボ１１ｂを溶解位置Ｍ（図６の中央位置）まで移動（往動）させ、その溶解位置Ｍでプラズマトーチ２０からプラズマ２８をルツボ１１ｂ内の被溶解物１９に照射して溶湯１７を形成する。

【0052】

このとき、溶解位置Ｍにあったルツボ１１ａは、第２非溶解位置Ｎ２（図６の二点鎖線で示す右端位置）に移動する。そして、この第２非溶解位置Ｎ２にあるルツボ１１ａに被溶解物１９を投入する。その後、溶湯１７が収容されたルツボ１１ｂを元の第１非溶解位置Ｎ１まで戻すように移動（復動）させ、その第１非溶解位置Ｎ１で溶湯１７を排出部３２に排出する。このとき、第２非溶解位置Ｎ２のルツボ１１ａは溶解位置Ｍに移動し、その溶解位置Ｍにおいて被溶解物１９がプラズマ溶解される。

【0053】

・前記実施形態における一対のルツボ１１ａ、１１ｂを、回転機構１４により垂直面内で回転するように構成することも可能である。

【符号の説明】

【0054】

１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ…ルツボ、１３…回転軸、１４…移動機構としての回転機構、１７…溶湯、１９…被溶解物、２０…プラズマトーチ、２８…プラズマ、２９…フード、Ｍ…溶解位置、Ｎ…非溶解位置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】