特許 6842215 溶湯保持炉

(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】6842215

(24)【登録日】2021年2月24日

(45)【発行日】2021年3月17日

(54)【発明の名称】溶湯保持炉

(51)【国際特許分類】

   B22D 45/00 20060101AFI20210308BHJP

   B22D 18/04 20060101ALI20210308BHJP

   B22D 18/06 20060101ALI20210308BHJP

   H05B 3/82 20060101ALI20210308BHJP

   H05B 3/44 20060101ALI20210308BHJP

【ＦＩ】

   B22D45/00 B

   B22D18/04 U

   B22D18/06 509W

   H05B3/82

   H05B3/44

【請求項の数】9

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2020-1184(P2020-1184)

(22)【出願日】2020年1月8日

(62)【分割の表示】特願2017-518718(P2017-518718)の分割

【原出願日】2015年8月31日

(65)【公開番号】特開2020-62689(P2020-62689A)

(43)【公開日】2020年4月23日

【審査請求日】2020年1月8日

(31)【優先権主張番号】特願2015-100381(P2015-100381)

(32)【優先日】2015年5月15日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】391003727

【氏名又は名称】株式会社トウネツ

(74)【代理人】

【識別番号】100101454

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 卓二

(72)【発明者】

【氏名】望月 城也太

【審査官】 國方 康伸

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５９−０６７３２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国実用新案第２０３８０１０９２（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２２Ｄ ３３／００−４７／０２

Ｂ２２Ｄ １８／００−１８／０８

Ｈ０５Ｂ ３／０２− ３／１８

Ｈ０５Ｂ ３／４０− ３／８２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

底壁（１２）と、天井壁と、前記底壁（１２）と天井壁の間に伸びる側壁（１３）とを備え、前記底壁（１２）と天井壁と側壁（１３）によって溶湯収容空間（１８）を形成するとともに、前記側壁（１３）又は前記天井壁を貫通して形成された少なくとも１つの貫通挿入孔（２０）を備えた炉体（１１）と、
発熱体（５１）を含み、前記貫通挿入孔（２０）に挿入された加熱チューブ（３０）とを備え、
前記発熱体（５１）で発生した熱を利用して前記溶湯収容空間（１８）に収容された金属溶湯を所定温度に維持する溶湯保持炉（１０）であって、
前記貫通挿入孔（２０）は、前記側壁（１３）又は前記天井壁の内側端部から外側端部に向けて、前記内側端部又はその近傍の始点（２３）から前記内側端部と前記外側端部との間の中間点（２４）までの間に、前記始点（２３）から前記中間点（２４）まで次第に内径が大きくなる内側円筒部（２１）を有し、前記中間点（２４）から前記外側端部又はその近傍の終点（２５）までの間に、一定内径の外側円筒部（２２）を有し、
前記加熱チューブ（３０）は、前記貫通挿入孔（２０）の内側円筒部（２１）に対応しており、前記始点（２３）から前記中間点（２４）に向かって外径が大きくなるテーパ面を有する先端側円筒部（３５）と、前記貫通挿入孔（２０）の外側円筒部（２２）に対応しており、前記中間点（２４）における前記先端側円筒部（３５）の外径よりも小さな一定の外径を有する基端側円筒部（３６）とを有し、
前記加熱チューブ（３０）の前記先端側円筒部（３５）のテーパー面は、テーパー円筒面と非テーパ円筒面を交互に配置した疑似テーパー面によって形成され、
前記加熱チューブ（３０）は、前記加熱チューブ（３０）の先端側円筒部（３５）を前記貫通挿入孔（２０）の内側円筒部（２１）に位置させ、前記加熱チューブ（３０）の基端側円筒部（３６）を前記貫通挿入孔（２０）の外側円筒部（２２）に位置させた状態で、前記貫通挿入孔（２０）に挿入されて位置決めされており、
前記加熱チューブ（３０）の前記先端側円筒部（３５）と前記貫通挿入孔（２０）の前記内側円筒部（２１）との間に充填材（６０）が充填されている
ことを特徴とする溶湯保持炉。

【請求項2】

前記加熱チューブ（３０）は、該加熱チューブ（３０）の先端側円筒部（３５）と基端側円筒部（３６）との間に、径方向に伸びる環状面からなる段部（３７）が形成されており、
前記加熱チューブ（３０）の基端側円筒部（３６）と前記貫通挿入孔（２０）の外側円筒部（２２）との間に管状部材（６１、７７）が配置され、
前記管状部材（６１、７７）が前記加熱チューブ（３０）の段部（３７）に押し当てられている
ことを特徴とする請求項１の溶湯保持炉。

【請求項3】

前記管状部材（６１）が伝熱性金属材料からなることを特徴とする請求項２の溶湯保持炉。

【請求項4】

前記管状部材（７７）が断熱材料からなることを特徴とする請求項２の溶湯保持炉。

【請求項5】

前記管状部材（６１、７７）の外側に固定部材（６２）が配置されており、
前記固定部材（６２）は前記炉体（１１）に締結手段（６３、６４）を介して連結されており、
前記締結手段（６３、６４）によって、前記管状部材（６１、７７）が前記加熱チューブ（３０）の段部（３７）に押し当てられている
ことを特徴とする請求項２〜４のいずれかの溶湯保持炉。

【請求項6】

前記加熱チューブ（３０）の前記先端側円筒部（３５）と前記基端側円筒部（３６）は一つの部材で構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの溶湯保持炉。

【請求項7】

前記加熱チューブ（３０）の前記先端側円筒部（３５）と前記基端側円筒部（３６）は別々の部材で構成されており、前記先端側円筒部（３５）と前記基端側円筒部（３６）は熱的に接続されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの溶湯保持炉。

【請求項8】

前記貫通挿入孔（２０）の前記内側円筒部（２１）は、前記始点（２３）から前記中間点（２４）に向かって、不連続的に内径が大きくなっていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかの溶湯保持炉。

【請求項9】

前記貫通挿入孔（２０）の前記内側円筒部（２１）は、前記始点（２３）から前記中間点（２４）に向かって、連続的に内径が大きくなっていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかの溶湯保持炉。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金属が溶解してなる溶湯を保持する溶湯保持炉に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、アルミニウムの溶湯を保持する溶湯保持炉が特許文献１に開示されている。この特許文献１に開示された溶湯保持炉は、溶湯を収容する炉体を有する。炉体の側壁には貫通孔（チューブ挿入孔）が形成されており、その貫通孔を介して加熱チューブが溶湯内に挿入されている。

【0003】

また、溶湯保持炉に適用可能な別の加熱チューブが特許文献２に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３−１７０８０１号公報

【特許文献2】特許第５３７１７８４号公報

【0005】

これら特許文献１，２に開示された、横浸漬型の加熱チューブを採用した溶湯保持炉は、自然対流によって溶湯を加熱するため、溶湯を過剰に加熱することがない、また、そのために表面加熱型の溶湯保持炉と違って溶湯の酸化が抑制される、といった利点を有する。

【0006】

ところで、アルミニウム溶湯保持炉の場合、溶湯温度はアルミニウムの溶解温度（摂氏６６０度）よりも多少高めの温度（例えば、摂氏７００度）に調整される。他方、アルミニウムの凝固温度は摂氏５５０度程度である。したがって、加熱チューブの基端部（炉壁の外側に位置する部分）の温度を摂氏５５０度以下に調整することで、加熱チューブの周囲に充填されている充填材に生じた亀裂等を伝って溶湯アルミニウムが外部に漏洩するのを防止している。

【0007】

しかし、加熱チューブの基端部の温度を摂氏５５０度よりも下げ過ぎると、加熱チューブの基端部から放出される熱量が大きくなり、それは熱効率の点で好ましいことではない。

【0008】

ちなみに、特許文献２の加熱チューブは、炉壁に支持される加熱チューブの基端側に、炉の外側から内側に向かって先細りとなるテーパ部が形成されている。この加熱チューブを採用する溶湯保持炉の炉壁には対応する形状のテーパ貫通孔が形成され、炉壁のテーパ貫通孔に加熱チューブのテーパ部が楔のようにはめ込まれる。したがって、加熱チューブと貫通孔との間に充填される材料が両者の楔効果によって密に挟持され、溶湯の漏れが効果的に防止される、という効果が得られる。しかし、特許文献２のテーパ部材は、内側から外側に向けて次第に径が大きくなっており、最も外側の端部の断面が最大になっている。したがって、放熱性の点では優れているが、熱が過剰に放熱されるために保温性の点で問題があった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

そこで、本発明は、放熱性と保温性を適度に兼ね備えた新たな溶湯保持炉を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

この目的を達成するため、本発明の一実施形態に係る溶湯保持炉は、
底壁（１２）と、天井壁と、前記底壁（１２）と天井壁の間に伸びる側壁（１３）とを備え、前記底壁（１２）と天井壁と側壁（１３）によって溶湯収容空間（１８）を形成するとともに、前記側壁（１３）又は前記天井壁を貫通して形成された少なくとも１つの貫通挿入孔（２０）を備えた炉体（１１）と、
発熱体（５１）を含み、前記貫通挿入孔（２０）に挿入された加熱チューブ（３０）とを備え、
前記発熱体（５１）で発生した熱を利用して前記溶湯収容空間（１８）に収容された金属溶湯を所定温度に維持する溶湯保持炉（１０）であって、
前記貫通挿入孔（２０）は、前記側壁（１３）又は前記天井壁の内側端部から外側端部に向けて、前記内側端部又はその近傍の始点（２３）から前記内側端部と前記外側端部との間の中間点（２４）までの間に、前記始点（２３）から前記中間点（２４）まで次第に内径が大きくなる内側円筒部（２１）を有し、前記中間点（２４）から前記外側端部又はその近傍の終点（２５）までの間に、一定内径の外側円筒部（２２）を有し、
前記加熱チューブ（３０）は、前記貫通挿入孔（２０）の内側円筒部（２１）に対応しており、前記始点（２３）から前記中間点（２４）に向かって外径が大きくなるテーパ面を有する先端側円筒部（３５）と、前記貫通挿入孔（２０）の外側円筒部（２２）に対応しており、前記中間点（２４）における前記先端側円筒部（３５）の外径よりも小さな一定の外径を有する基端側円筒部（３６）とを有し、
前記加熱チューブ（３０）の前記先端側円筒部（３５）のテーパー面は、テーパー円筒面と非テーパ円筒面を交互に配置した疑似テーパー面によって形成され、
前記加熱チューブ（３０）は、前記加熱チューブ（３０）の先端側円筒部（３５）を前記貫通挿入孔（２０）の内側円筒部（２１）に位置させ、前記加熱チューブ（３０）の基端側円筒部（３６）を前記貫通挿入孔（２０）の外側円筒部（２２）に位置させた状態で、前記貫通挿入孔（２０）に挿入されて位置決めされており、
前記加熱チューブ（３０）の前記先端側円筒部（３５）と前記貫通挿入孔（２０）の前記内側円筒部（２１）との間に充填材（６０）が充填されていることを特徴とする。

【0011】

本発明の他の実施形態によれば、
前記加熱チューブ（３０）は、該加熱チューブ（３０）の先端側円筒部（３５）と基端側円筒部（３６）との間に、径方向に伸びる環状面からなる段部（３７）が形成されており、
前記加熱チューブ（３０）の基端側円筒部（３６）と前記貫通挿入孔（２０）の外側円筒部（２２）との間に管状部材（６１、７７）が配置され、
前記管状部材（６１、７７）が前記加熱チューブ（３０）の段部（３７）に押し当てられていることを特徴とする。
なお、前記管状部材（６１、７７）は、伝熱性金属材料又は断熱材料のいずれかで構成してもよい。

【0012】

本発明の他の実施形態によれば、
前記管状部材（６１、７７）の外側に固定部材（６２）が配置されており、
前記固定部材（６２）は前記炉壁（１４）に締結手段（６３、６４）を介して連結されており、
前記締結手段（６３、６４）によって、前記管状部材（６１、７７）が前記加熱チューブ（３０）の段部（３７）に押し当てられていることを特徴とする。

【0013】

本発明の他の実施形態によれば、
前記加熱チューブ（３０）の前記先端側円筒部（３５）と前記基端側円筒部（３６）は一つの部材で構成されていることを特徴とする。

【0014】

本発明の他の実施形態によれば、
前記加熱チューブ（３０）の前記先端側円筒部（３５）と前記基端側円筒部（３６）は別々の部材で構成されており、前記先端側円筒部（３５）と前記基端側円筒部（３６）は熱的に接続されていることを特徴とする。

【0015】

本発明の他の実施形態によれば、
前記加熱チューブ（３０）の前記先端側円筒部（３５）は、前記始点（２３）から前記中間点（２４）に向かって、連続的に外径が大きくなっていることを特徴とする。

【0016】

本発明の他の実施形態によれば、
前記貫通挿入孔（２０）の前記内側円筒部（２１）は、前記始点（２３）から前記中間点（２４）に向かって、不連続的に内径が大きくなっていることを特徴とする。

【0017】

本発明の他の実施形態によれば、
前記加熱チューブ（３０）の前記先端側円筒部（３５）は、前記始点（２３）から前記中間点（２４）に向かって、不連続的に外径が大きくなっていることを特徴とする。

【0018】

本発明の他の実施形態によれば、
前記貫通挿入孔（２０）の前記内側円筒部（２１）は、前記始点（２３）から前記中間点（２４）に向かって、連続的に内径が大きくなっていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0019】

このような構成を備えた溶湯保持炉（１０）によれば、溶湯の熱は加熱チューブ（３０）を伝ってその先端側（炉内側）から基端側（炉外側）に移動するが、先端側円筒部（３５）と基端側円筒部（３６）との境界で大きく断面積が縮小されているため、その境界を越えて先端側円筒部（３５）から基端側円筒部（３６）に伝わる熱が制限され、基端側円筒部（３６）の温度は相当低く抑えられる。そのため、加熱チューブ（３０）の外周面に沿って炉内から炉外に移動する溶湯があっても、その溶湯は途中で固まり、炉外に流れ出ることがない。また、炉外に放出される熱量が著しく低減される。したがって、放熱性と保温性に優れた溶湯保持炉が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】図１は、本発明の実施形態１に係る溶湯保持炉の部分断面図。

【図2】図２は、図１に示す溶湯保持炉に使用されている加熱チューブの断面図。

【図3】図３は、他の実施形態に係る溶湯保持炉の部分断面図。

【図4】図４は、他の実施形態に係るヒータ保護管の部分断面図。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の実施形態に係る溶湯保持炉について、添付図面を参照して説明する。なお、溶湯保持炉の説明では、炉の内側と外側に位置する部位についてそれぞれ「内側」、「外側」の表現を用いる。また、溶湯保持炉の炉壁を貫通して挿入される加熱チューブの説明では、炉の内側と外側に位置する部位についてそれぞれ「先端」、「基端」の表現を用いる。

【0022】

図１は、アルミニウム等の金属溶湯を保持する溶湯保持炉１０の一部を示す断面図である。図示する溶湯保持炉１０の炉体１１は、一般的な溶湯保持炉と同様に、底壁１２と、底壁１２の周端から鉛直方向に伸びる周壁又は側壁１３によって構成されている。底壁１２と側壁１３は、概略、外側から内側に向かって順番に、鉄製の外壁（鉄皮）１４、断熱層１５、バックアップ層１６、耐火層１７を備えており、耐火層１７の内側に溶湯収容空間１８が形成されている。

【0023】

図２に示すように、溶湯保持炉１０の側壁１３は、底壁１２の近くに、後述する加熱チューブを取り付けるための、水平方向に向けた複数のチューブ挿入用の貫通孔（以下、「チューブ挿入孔」という。）２０が形成されている。図示するように、チューブ挿入孔２０は、内側円筒部（テーパ円筒部）２１と外側円筒部（非テーパ円筒部）２２を有する。内側円筒部２１は、符号２３で示す始点（最内端）から符号２４で示す中間点まで伸びており、外側から内側に向けて次第に細くなる円筒状のテーパ面によって形成されている。外側円筒部２２は、中間点２４から符号２５で示す終点（最外端）まで伸びており、内側円筒部２１の最外端の内径と同じ、一定の内径を有する円筒面によって形成されている。

【0024】

チューブ挿入孔２０の周囲では、炉体１１の内外方向に関して、耐火層１７が厚く、断熱層１５が薄くしてあり、内側円筒部２１が耐火層１７に形成され、外側円筒部２２がバックアップ層１６と断熱層１５に形成されている。

【0025】

加熱チューブ３０は、ヒータ保護管３１を有する。ヒータ保護管３１は、例えば窒化ケイ素系のセラミックからなり、概略円筒状を有し、溶湯収容空間１８に突出する先端部３２が閉鎖され、側壁１３から外側に突出する基端部３３が開放されている。

【0026】

ヒータ保護管３１の内面は、基端部３３から先端部３２まで、一定の径を有する円筒面で形成されている。ヒータ保護管３１の外面は、図示するようにチューブ挿入孔２０に挿入された状態で、溶湯収容空間１８に位置する領域は一定の径を有する円筒面３４で形成され、また、耐火層１７に隣接する領域はテーパ円筒面（以下、「先端側円筒部」という。）３５が形成され、さらに、断熱層１５に隣接する領域は一定の径を有する非テーパ円筒面（以下、「基端側円筒部」という。）３６が形成されている。また、先端側円筒部３５のテーパ角は、チューブ挿入孔２０の内側円筒部２１のテーパ角と同じである。図示するように、ヒータ保護管３１の基端側円筒部３６は、チューブ挿入孔２０の外側円筒部２２よりも小さな径を有し、中間点２４に対応する位置に、基端側円筒部３６の先端から先端側円筒部３５の基端に向かって径方向に伸びる環状面からなる段部３７を形成している。

【0027】

ヒータ保護管３１の基端側開口は蓋体４０によって塞がれる。蓋体４０は、ヒータ保護管３１の中心軸４１と該中心軸４１に対して径方向に平行にオフセットした軸４２に沿って第１と第２の電極挿入孔４３，４４が形成されており、これら第１と第２の電極挿入孔４３，４４を介してヒータ保護管３１の内側に２つの電極棒（端子）４５，４６が挿入される。

【0028】

図示のとおり、中心軸４１上に配置される第１の電極棒４５は蓋体４０を貫通してヒータ保護管３１の先端近傍まで伸びており、オフセット軸４２上に配置される第２の電極棒４６は蓋体４０を貫通してヒータ保護管３１の先端側円筒部３５の先端（始点２３）近傍まで伸びている。他方、第１の電極棒４５と第２の電極棒４６の基端は、蓋体４０の外側に突出している。

【0029】

溶湯収容空間１８に位置する第１の電極棒４５の先端側部分には軸方向に所定の間隔をあけて２つの環状又は筒状の絶縁性の耐熱支持部材４７，４８が固定されており、これにより、第１の電極棒４５が中心軸４１又はその近傍に保持されている。また、基端側の耐熱支持部材４８は、第２の電極棒４６の先端を支持している。耐熱支持部材４７，４８は、第１の電極棒４５に外装された中空の絶縁性耐熱円筒体４９を、中心軸４１の周りに支持している。耐熱円筒体４９の外周面には螺旋状の溝５０が形成されており、この溝５０に発熱体（電熱ヒータ）５１がはめ込まれている。発熱体５１は、その両端が第１と第２の電極棒４５，４６と電気的に接続されている。

【0030】

図示するように、基端側の蓋体４０と基端側耐熱支持部材４８の間に位置する、ヒータ保護管３１の内側には、断熱材５２を配置することが好ましい。

【0031】

図示するように、第１の電極棒４５は中空円筒管で構成し、その内側に熱電対５３を収容してもよい。

【0032】

このように構成された加熱チューブ３０は、電極棒や断熱材等が挿入されていない状態のヒータ保護管３１が、側壁１３に形成したチューブ挿入孔２０にその外側から挿入される。ヒータ保護管３１の挿入に先立って、チューブ挿入孔２０のテーパ面（内側円筒部２１）又は該テーパ面に接する加熱チューブ３０の先端側円筒面３５若しくはそれらの両方に、セメントペースト又はモルタルセメントの充填材６０が塗布される。そして、ヒータ保護管３１をチューブ挿入孔２０に挿入する。このとき、ヒータ保護管３１のテーパ面（先端側円筒部）３５がチューブ挿入孔２０のテーパ面（内側円筒部）２１にはめ込まれ、正確に且つ位置ずれ不能に固定される。また、チューブ挿入孔２０のテーパ面（内側円筒部）２１に対してヒータ保護管３１のテーパ面（先端側円筒部）３５が楔のように嵌まるため、両テーパ面の間に挟まれた充填材６０は均一に広がり、ヒータ保護管３１の周囲には一定の厚みの充填剤層が形成される。

【0033】

加熱チューブ３０の基端側円筒部３６に管状部材６１を同心的に外装する。本実施形態では、管状部材６１は伝熱性材料（例えば、ステンレス等の金属）からなる円筒体で、その先端が段部３７に接触される。したがって、本実施形態では、管状部材６１は、放熱部材として機能する。管状部材６１は、ヒータ保護管３１をチューブ挿入孔２０に挿入する前に該ヒータ保護管３１の基端側円筒部３６に外装してもよいし、ヒータ保護管３１をチューブ挿入孔２０に挿入した後に該ヒータ保護管３１の基端側円筒部３６に外装してもよい。いずれの場合であっても、チューブ挿入孔２０の外側円筒部２２と管状部材６１の間に形成される環状隙間と、加熱チューブ３０の基端側円筒部３６と管状部材６１との環状隙間には、セメントペースト又はセメントモルタル等の充填材６０を充填する。

【0034】

管状部材６１の基端には、環状の固定部材６２が宛がわれる。管状部材６１と固定部材６２は、互いに独立した部材であってもよいし、両者を連結して一体化してもよい。固定部材６２とこれに対向する外壁１４は適当な締結手段（締結具）によって締め付け可能に連結されている。締結手段は、例えば、外壁１４と固定部材６２に周方向に一定の間隔をあけて形成されたボルト挿通孔（図示せず）、これらボルト挿通孔に挿通されたボルト６３，及びボルト６３に外装されたナット６４を有する。この形態によれば、ナット６４を締めることによって、管状部材６１の先端がヒータ保護管３１の段部３７に押し当てられ、ヒータ保護管３１がチューブ挿入孔２０内にしっかりと固定される。

【0035】

次に、電極棒４５，４６、耐熱支持部材４７，４８，絶縁性耐熱円筒体４９，発熱体５１、断熱材５２，熱電対５３、及び蓋体４０を組み合わせたアセンブリをヒータ保護管３１の内部に挿入する。

【0036】

最後に、固定部材６２の外側に、中心軸４１を中心とする周方向に一定の間隔をあけて留め金（アングル部材）６８が配置され、これら固定部材６２に形成したねじ孔（図示せず）と留め金６８に形成した孔（図示せず）にボルト６９を通し、ナット７０を締めて、固定部材６２及び炉体１１に対して蓋体４０を固定する。

【0037】

また、第１と第２の電極棒４５，４６の基端はそれぞれ電源に接続される。

【0038】

図示するように、電極棒４５，４６、蓋体４０、固定部材６２等の周囲に、開閉蓋７３を有する筒状フレーム７４を外壁１４に固定し、それら電極棒４５，４６等が露出するのを防止することが好ましい。

【0039】

以上の構成を備えた溶湯保持炉１０によれば、電極棒４５，４６を通じて供給される電力によって発熱体５１が発熱し、その熱によって溶湯保持炉１０内の金属溶湯が所定の溶融温度に維持される。

【0040】

発熱体５１からヒータ保護管３１に伝わる熱、また、溶融金属から伝わる熱により、ヒータ保護管３１の周囲に充填された充填材６０には時間の経過とともに亀裂が発生し、その亀裂に沿って金属溶湯が内側から外側に進行することが考えられる。しかし、本発明によれば、ヒータ保護管３１の先端側円筒部（テーパ面）３５とチューブ挿入孔２０の内側円筒部（テーパ面）２１との間に充填されている充填材６０は、外側から内側に向かって加えられた押圧力（ボルト６３を締めることにより、管状部材６１がヒータ保護管３１の段部３７に作用する力）により、充填材６０は均一に充填されているため、亀裂の発生を最小限に抑えることができるし、たとえ亀裂が発生してもその大きさは極めて小さい。また、溶湯の熱はヒータ保護管３１をその先端から基端に移動するが、ヒータ保護管３１の末端側はその断面を縮小した基端側円筒部３６によって形成されているため、ヒータ保護管３１の先端側円筒部３５から基端側円筒部３６に伝わる熱は両者の境界で急減に減少し、ヒータ保護管３１の基端側円筒部３６の基端まで到達する熱は相当少なくなり、結果、外部に放出される熱量は少ない。

【0041】

本実施形態では、先端側円筒部３５に到達した熱は、それに続く基端側円筒部３６及び先端側円筒部３５の基端段部３７に接触した管状部材６１を介して外側に伝わって放熱される。したがって、本実施形態では、放熱性と断熱性を考慮して、例えばアルミニウムの溶湯炉の場合、段部３７における温度が約摂氏５５０度となるように、ヒータ保護管３１における先端側円筒部３５及び基端側円筒部３６の断面と管状部材６１の断面が決定されるとともに、基端側円筒部３６と管状部材６１の断面積比率（すなわち、放熱性）が決定される。

【0042】

本発明は、上述した実施形態に限定されるものでなく、種々改変可能である。例えば、上述した実施形態では、ヒータ保護管３１の基端側円筒部３６の周囲に放熱部材である管状部材６１を設け、該管状部材６１を介して熱の一部を外部に放出したが、図３に示すように、ヒータ保護管３１の基端側円筒部３６の周囲は断熱材料からなる管状部材（断熱部材）７７によって覆ってもよい。この実施形態において、管状部材７７の基端側には固定部材６２が配置され、上述した締結手段により、固定部材６２を介して管状部材７７をヒータ保護管３１の段部３７に押し付ける。

【0043】

なお、金属製の管状部材６１は、周囲の断熱層１５やバックアップ層１６に比べて熱膨張率が大きいため、温度の上昇と共に周囲の部材よりも軸方向により多く伸び、段部３７を更に強く押し付け、溶湯の漏れを効果的に防止できる。また、溶湯保持炉の使用開始後であっても、管状部材６１の材質や形状を変更することによって、溶湯保持炉の放熱性と保温性の調整を行なうことができる。

【0044】

本実施形態の場合、上述した実施形態の場合よりも基端側円筒部３６の厚みを増して、適当な放熱性を確保することが好ましい。その場合、上述のように、段部３７における温度が約摂氏５５０度となるように、ヒータ保護管３１における先端側円筒部３５及び基端側円筒部３６の断面を決定することが好ましい。

【0045】

また、上述した２つの実施形態のいずれの場合でも、ヒータ保護管３１の基端側円筒部３６は一定の外径を有するものとしたが、内側から外側に向かって又は外側から内側に向かって次第に径が小さくなるテーパ状円筒部としてもよい。

【0046】

さらに、図４に示すように、ヒータ保護管３１の先端側円筒部３５のテーパ面は、テーパ円筒面８１ａ〜８１ｄと非テーパ円筒面８２ａ〜８２ｃを交互に配置した疑似テーパ面によって形成してもよい。この場合、非テーパ円筒面８２ａ〜８２ｃの外径をその基端側に隣接して形成されるテーパ円筒面８１ｂ〜８１ｄの先端側外径よりも小さくすることによって、非テーパ円筒面８２ａ〜８２ｃとその基端側に隣接するテーパ円筒面８１ｂ〜８１ｄとの境界に環状段部８３ａ〜８３ｃを形成することが好ましい。同様の方法によって、テーパ円筒面とその基端側に隣接する非テーパ円筒面の間に環状段部を形成してもよい。このような構成を採用すれば、ヒータ保護管３１の先端側円筒部３５とこれに対向する、チューブ挿入孔２０の内側円筒部２１との間の充填材６０を軸方向に加圧する力が強くなるため、充填材をより均一に充填でき、充填不良をより確実に防止できる。また、ヒータ保護管３１の先端側円筒部をテーパ面で形成する一方、チューブ挿入孔２０の内側円筒部を上述した疑似テーパ面に対応する形状の疑似テーパ面に形成してもよい。

【0047】

また、上述の実施形態では、ヒータ保護管３１の先端側円筒部３５はヒータ保護管３１に一体的に形成されているが、一定の外径を有するチューブの外側に同一又は異なる材料のテーパ円筒管を外装し固定することによって構成してもよい。

【0048】

さらに、上述の実施形態では、ヒータ保護管３１の基端側円筒部３６は先端側円筒部３５と一体的に形成されているが、基端側円筒部３６を同一又は異なる材料からなる円筒体で形成し、先端側円筒体と基端側円筒体を熱的に接続してもよい。

【0049】

さらにまた、上述したすべての実施形態において、ヒータ保護管３１の先端側円筒部３５と基端側円筒部３６の両方又はいずれか一方の外周面には、環状又は螺旋状の凹部（溝）又は凸部（突起）を形成してもよい。これら凹部又は凸部は、周方向に連続してもよいし、不連続であってもよい。

【0050】

以上の説明では、側壁１３に貫通挿入孔２０を形成したが、天井壁に貫通挿入孔を形成し、そこに垂直方向に加熱チューブ（ヒータ保護管）を挿入してもよい。このような垂直型加熱チューブを含む溶湯保持炉も、本発明の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0051】

１０：溶湯保持炉
１１：炉体
１２：底壁
１３：側壁
１４：外壁（鉄皮）
１５：断熱層
１６：バックアップ層
１７：耐火層
１８：溶湯収容空間
２０：チューブ挿入孔
２１：内側円筒部（テーパ面）
２２：外側円筒部（円筒面）
２３：始点
２４：中間点
２５：終点
３０：加熱チューブ
３１：ヒータ保護管
３２：先端部
３３：基端部
３４：円筒面
３５：先端側円筒部（テーパ面）
３６：基端側円筒部（円筒面）
３７：段部
４０：蓋体
４１：中心軸
４２：軸（オフセット軸）
４３：第１の電極挿入孔
４４：第２の電極挿入孔
４５：第１の電極棒
４６：第２の電極棒
４７、４８：耐熱支持部材
４９：絶縁性耐熱円筒体
５０：溝
５１：発熱体（ヒータ）
５２：断熱材
５３：熱電対
６０：充填材
６１：管状部材（放熱材料）
６２：固定部材
６３：ボルト
６４：ナット
６８：留め金
６９：ボルト
７０：ナット
７３：開閉蓋
７４：フレーム
７７：管状部材（断熱材料）
８０：疑似テーパ面
８１：テーパ円筒面
８２：非テーパ円筒面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】