特許 7571517 溶融金属の保持炉

(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】

(24)【登録日】2024-10-15

(45)【発行日】2024-10-23

(54)【発明の名称】溶融金属の保持炉

(51)【国際特許分類】

   B22D 45/00 20060101AFI20241016BHJP

【ＦＩ】

B22D45/00 B

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020207518

(22)【出願日】2020-12-15

(65)【公開番号】P2022094563

(43)【公開日】2022-06-27

【審査請求日】2023-07-18

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】惠良 直哉

【審査官】祢屋 健太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０１２１３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０６６０３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５９－０４５４９７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平１０－０５４６７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０４５６４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０２－１２３３５６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平１１－１０８５５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２２Ｄ ４５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶融金属の保持炉であって、
前記保持炉の外形を構成する外壁部と、
前記外壁部に囲まれている内壁部であって、前記溶融金属を収容する空間を規定する内面を有し、前記溶融金属の液面の上限よりも上まで及ぶ前記内壁部と、
前記外壁部と前記内壁部との間に設けられ、前記内壁部よりも熱伝導率が低い断熱部と、
前記内壁部の上面の少なくとも一部を覆った状態で、前記外壁部と前記内壁部と前記断熱部とのうち一つ以上に少なくとも一部が着脱可能に固定されており、前記内壁部よりも熱伝導率が低い熱伝導防止部と、を備える、保持炉。

【請求項2】

請求項１に記載の保持炉であって、更に、
前記外壁部とともに前記保持炉の外形を構成し、前記空間を覆わず、前記熱伝導防止部の上面の少なくとも一部と前記断熱部の上面とを覆っており、前記外壁部の上部に取り外し可能に接続される上板部と、を備える、保持炉。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の保持炉であって、
前記熱伝導防止部は、互いに組み合わせられる第１部材と第２部材とを備え、組み合わされた状態において、前記第２部材は、前記第１部材とは逆の側の面が前記空間に露出し、前記第１部材は、前記第２部材に対して前記空間とは逆の側に位置して前記空間に露出しない、保持炉。

【請求項4】

請求項３に記載の保持炉であって、
前記第１部材と前記第２部材は、互いに嵌合する、保持炉。

【請求項5】

請求項３または請求項４に記載の保持炉であって、
前記第１部材は、前記第２部材よりも熱伝導率が低く、
前記第２部材は、前記第１部材よりも前記溶融金属に対する耐久性が高い、保持炉。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、溶融金属の保持炉に関する。

【背景技術】

【0002】

溶融金属の保持炉として、外壁と断熱材と耐火材との３層構造を備えるものが知られている。特許文献１には、断熱材の内面に沿って配され耐火材で構成される第１内張層の上部に、断熱材の内面に沿って配され熱伝導率が低い断熱ボードで構成される第２内張層を備える保持炉が記載されている。第１内張層と第２内張層の接合面は、液面の下限よりも下に位置しており、金属の溶融時には常に溶融金属で覆われている。第２内張層を備えることにより、溶融金属からの放熱を抑制できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２０－０６６０３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

溶融金属の液面の昇降によって断熱ボードに金属の酸化物が付着する場合がある。酸化物を除去する場合に、耐火材である第１内張層と断熱ボードである第２内張層との接合面にクラックが生じ、クラックを通じて溶融金属が断熱材に到達するおそれがある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
本開示の一形態によれば、溶融金属の保持炉が提供される。この保持炉は、前記保持炉の外形を構成する外壁部と、前記外壁部に囲まれている内壁部であって、前記溶融金属を収容する空間を規定する内面を有し、前記溶融金属の液面の上限よりも上まで及ぶ前記内壁部と、前記外壁部と前記内壁部との間に設けられ、前記内壁部よりも熱伝導率が低い断熱部と、前記内壁部の上面の少なくとも一部を覆った状態で、前記外壁部と前記内壁部と前記断熱部とのうち一つ以上に少なくとも一部が着脱可能に固定されており、前記内壁部よりも熱伝導率が低い熱伝導防止部と、を備える。

【0006】

（１）本開示の一形態によれば、溶融金属の保持炉が提供される。この保持炉は、前記保持炉の外形を構成する外壁部と、前記外壁部に囲まれている内壁部であって、前記溶融金属を収容する空間を規定する内面を有し、前記溶融金属の液面の上限よりも上まで及ぶ前記内壁部と、前記外壁部と前記内壁部との間に設けられ、前記内壁部よりも熱伝導率が低い断熱部と、前記内壁部の上面の少なくとも一部を覆った状態で固定されており、前記内壁部よりも熱伝導率が低い熱伝導防止部と、を備える。
熱伝導防止部は内壁部の上面に設けられている。すなわち、熱伝導防止部と内壁部との接合面は、溶融金属の液面の上限よりも上側に位置する。そのため、内壁部に付着した酸化物を除去する場合に、溶融金属の液面より下の部位において外壁部より内側の構造にクラックが生じることを抑制できる。
（２）上記形態の保持炉において、更に、前記外壁部とともに前記保持炉の外形を構成し、前記空間を覆わず、前記熱伝導防止部の上面の少なくとも一部と前記断熱部の上面とを覆っており、前記外壁部の上部に取り外し可能に接続される上板部と、を備えていてもよい。
このような態様とすれば、上板部によって、保持炉の上部を保護できる。また、上板部を取り外せるため、熱伝導防止部に溶融金属が付着した場合に、熱伝導防止部を容易に交換できる。
（３）上記形態の保持炉において、前記熱伝導防止部は、互いに組み合わせられる第１部材と第２部材とを備え、組み合わされた状態において、前記第２部材は、前記第１部材とは逆の側の面が前記空間に露出し、前記第１部材は、前記第２部材に対して前記空間とは逆の側に位置して前記空間に露出しなくてもよい。
このような態様とすれば、熱伝導防止部に溶融金属が付着した場合に、第２部材のみを交換できる。そのため、熱伝導防止部の交換におけるコストを低減することができる。
（４）上記形態の保持炉において、前記第１部材と前記第２部材は、互いに嵌合してもよい。
このような態様とすれば、第１部材と第２部材とを互いに他の部材を使用することなく容易に固定することができる。
（５）上記形態の保持炉において、前記第１部材は、前記第２部材よりも熱伝導率が低く、前記第２部材は、前記第１部材よりも前記溶融金属に対する耐久性が高くてもよい。
このような態様とすれば、第１部材によって、溶融金属からの放熱を抑制しつつ、第２部材を交換する頻度を低減することができる。

【0007】

なお、本開示は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、溶融金属の保持炉の炉壁構造や、溶融金属の保持炉の断熱材等の態様で実現することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】溶融金属の保持炉の概略構成を示す図である。

【図2】第２実施形態における保持炉の概略構成を示す説明図である。

【図3】第３実施形態における保持炉の概略構成を示す説明図である。

【図4】第４実施形態における保持炉の概略構成を示す説明図である。

【図5】第５実施形態における保持炉の概略構成を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

Ａ．第１実施形態：
図１は、本開示の一実施形態における溶融金属ＭＭの保持炉１００の概略構成を示す図である。保持炉１００は、溶融金属ＭＭを収容する炉である。溶融金属ＭＭは、例えば、アルミニウムやマグネシウム、銅等である。保持炉１００は、外壁部１０と、内壁部３０と、断熱部２０と、熱伝導防止部４０と、を備える。金属の溶融時には、保持炉１００の上部に蓋２００が設置される。蓋２００は、溶融金属ＭＭから保持炉１００の外への放熱を抑制するために、溶融金属ＭＭを収容する空間３１の少なくとも一部を覆う。

【0010】

外壁部１０は、保持炉１００の外形を構成する。外壁部１０は、上方に開口しており、凹部を備える。外壁部１０は、例えば、鉄やステンレス鋼（ＳＵＳ）で形成される。外面を鉄で覆われた外壁部１０を鉄皮ともいう。

【0011】

内壁部３０は、外壁部１０に囲まれている。より具体的には、内壁部３０は、外壁部１０の凹部に収容されている。内壁部３０は、上方に開口しており、溶融金属ＭＭを収容する空間３１を規定する内面３２を有する。内面３２は、溶融金属ＭＭと直接接触する。内壁部３０は、溶融金属ＭＭを収容する空間３１における液面の上限ＬＳより上まで及ぶ。上限ＬＳとは、保持炉１００が収容する溶融金属ＭＭの最大容量として予め定められた液面の位置である。

【0012】

内壁部３０は、溶融金属ＭＭへの耐久性を有する耐火材で形成される。溶融金属ＭＭへの耐久性は、溶融金属ＭＭによって変形することがない性質である。より具体的には、溶融金属ＭＭによって、溶けたり焦げたりすることがない性質である。耐久性は、例えば、溶融金属ＭＭの中に試験体を入れ、溶解するか否か、および、溶解するまでの時間を計測することで、試験を行うことができる。耐火材として、例えば、カルデリス社製のＡＬＫＯＮ（商品名）が採用される。本実施形態において、内壁部３０の溶融金属ＭＭへの耐久性は、外壁部１０や断熱部２０、熱伝導防止部４０の溶融金属ＭＭへの耐久性よりも高い。

【0013】

断熱部２０は、外壁部１０と内壁部３０との間に設けられている。より具体的には、断熱部２０は、外壁部１０の凹部に収容されており、内壁部３０を収容する。断熱部２０は、溶融金属ＭＭから外壁部１０や保持炉１００の外への放熱を抑制する断熱材で形成される。断熱材として、例えば、ニチアス社のルミボード（商品名）が採用される。断熱部２０の熱伝導率は、外壁部１０や内壁部３０の熱伝導率よりも低い。

【0014】

熱伝導防止部４０は、内壁部３０の上面３３と、断熱部２０の上面２３とを覆った状態で固定されている。本実施形態において、熱伝導防止部４０は、内壁部３０の上面３３の全部を覆うように設けられているが、これに限らず、熱伝導防止部４０は、上面３３の少なくとも一部を覆うように設けられていればよい。熱伝導防止部４０は、内壁部３０よりも熱伝導率が低い部材で形成される。熱伝導防止部４０は、断熱部２０と同じ部材でもよく、断熱部２０よりも溶融金属ＭＭへの耐久性が高い材料でもよい。

【0015】

以上で説明した本実施形態の保持炉１００によれば、熱伝導防止部４０は内壁部３０の上面３３に設けられている。すなわち、熱伝導防止部４０と内壁部３０との接合面は、溶融金属ＭＭの液面の上限ＬＳよりも上側に位置する。そのため、内壁部３０に付着した酸化物を除去する場合に、溶融金属ＭＭの液面より下の部位において外壁部１０より内側の構造にクラックが生じることを抑制できる。また、溶融金属ＭＭを取り除くことなく、熱伝導防止部４０を交換できる。従って、メンテナンスの煩雑さを抑制できる。すなわち、メンテナンスのコストを低減できる。

【0016】

また、熱伝導防止部４０は、内壁部３０よりも熱伝導率が低い部材で形成される。そのため、熱伝導防止部４０によって、溶融金属ＭＭから外壁部１０や保持炉１００の外への放熱を抑制できる。

【0017】

Ｂ．第２実施形態：
図２は、第２実施形態における保持炉１００Ｂの概略構成を示す説明図である。第２実施形態の説明において、第１実施形態と同様の構成については同一符号を付すと共に説明を省略する。本実施形態において、保持炉１００Ｂは、上板部５０を備える点が第１実施形態における保持炉１００と異なり、他の構成は第１実施形態と同じである。

【0018】

上板部５０は、外壁部１０とともに保持炉１００の外形を構成する。本実施形態において、上板部５０は、空間３１を覆わず、熱伝導防止部４０の上面４３の一部と断熱部２０の上面２３とを覆っている。これに限らず、上板部５０は、空間３１を覆わなければ、熱伝導防止部４０の全部を覆っていてもよい。上板部５０の上には、蓋２００が配置される。本実施形態において、上板部５０は、外壁部１０と同じ材料で構成されている。

【0019】

本実施形態において、上板部５０は、接続部材５１によって外壁部１０の上部に取り外し可能に接続されている。接続部材５１は、断熱部２０に固定されてもよく、熱伝導防止部４０に固定されてもよい。接続部材５１を介して上板部５０に溶融金属ＭＭから熱が伝導することを抑制するために、接続部材５１は、内壁部３０以外に設けられていることが好ましい。本実施形態において、接続部材５１は、ボルトであり、外壁部１０に設けられたナット５２によって固定される。

【0020】

以上で説明した本実施形態の保持炉１００Ｂによれば、上板部５０を備えるため、保持炉１００Ｂの上部を保護できる。また、保持炉１００Ｂの強度の向上を図ることができる。また、上板部５０を取り外せるため、熱伝導防止部４０に溶融金属ＭＭが付着した場合に、熱伝導防止部４０を容易に交換できる。

【0021】

なお、上板部５０がナット５２を備え、外壁部１０が接続部材５１としてボルトを備えていてもよい。また、上板部５０は、接続部材５１によって、外壁部１０が備えるブラケットに固定されてもよい。

【0022】

Ｃ．第３実施形態：
図３は、第３実施形態における保持炉１００Ｃの概略構成を示す説明図である。第３実施形態の説明において、第２実施形態と同様の構成については同一符号を付すと共に説明を省略する。本実施形態において、保持炉１００Ｃは、熱伝導防止部４０Ｃが、互いに組み合わせられる第１部材４１と第２部材４２とを備える点が第２実施形態における保持炉１００Ｂと異なり、他の構成は第２実施形態と同じである。但し、上板部５０は省略してもよい。この点は後述する他の実施形態も同様である。

【0023】

第１部材４１は、第１部材４１と第２部材４２とが組み合わされた状態において、第２部材４２に対して空間３１とは逆の側である断熱部２０側に位置し、空間３１に露出しない。第２部材４２は、第１部材４１と第２部材４２とが組み合わされた状態において、第１部材４１に対して空間３１側である内壁部３０側に位置し、第１部材４１とは逆の面４２ｐが空間３１に露出する。本実施形態において、第１部材４１と第２部材４２とは、互いに嵌合するように形成されている。より具体的には、第２部材４２における内壁部３０側は、第１部材４１に向かって突出している。第１部材４１における内壁部３０側は、第２部材４２の突出部分を収容するように窪んでいる。第１部材４１における第２部材４２の突出部分を収容する部分の上部は、第２部材４２に向かって突出している。

【0024】

本実施形態において、第１部材４１は、第２部材４２よりも熱伝導率が低い。第２部材４２は、第１部材４１よりも溶融金属ＭＭに対する耐久性が高い。なお、第１部材４１と第２部材４２とは同じ材料でもよく、第２部材４２が第１部材４１よりも熱伝導率が低くてもよい。

【0025】

以上で説明した本実施形態の保持炉１００Ｃによれば、熱伝導防止部４０に溶融金属ＭＭが付着した場合に、第２部材４２のみを交換できる。そのため、熱伝導防止部４０の交換におけるコストを低減することができる。

【0026】

また、第１部材４１と第２部材４２とは互いに嵌合するように形成されているため、第１部材４１と第２部材４２とを互いに他の部材を使用することなく容易に固定することができる。

【0027】

また、第１部材４１は、第２部材４２よりも熱伝導率が低く、第２部材４２は、第１部材４１よりも溶融金属ＭＭに対する耐久性が高い。このため、第１部材によって、溶融金属からの放熱を抑制しつつ、第２部材を交換する頻度を低減することができる。

【0028】

Ｄ．第４実施形態：
図４は、第４実施形態における保持炉１００Ｄの概略構成を示す説明図である。第４実施形態は、熱伝導防止部４０Ｄの形状が第２実施形態と異なり、他の構成は第２実施形態と同じである。上述した第１実施形態や第２実施形態において、熱伝導防止部４０は、断熱部２０の上面２３と内壁部３０の上面３３とを覆うように設けられていたが、熱伝導防止部４０は、内壁部３０の上面３３の少なくとも一部のみを覆うように設けられていればよい。第４実施形態では、図４に示すように、熱伝導防止部４０Ｄは、断熱部２０の上面を覆わず、内壁部３０の上面３３の一部のみを覆うように設けられている。この第４実施形態も、第１実施形態や第２実施形態とほぼ同様の効果を有する。

【0029】

Ｅ．第５実施形態：
図５は、第５実施形態における保持炉１００Ｅの概略構成を示す説明図である。第４実施形態は、熱伝導防止部４０Ｅの形状が第３実施形態と異なり、他の構成は第３実施形態と同じである。上述した第３実施形態において、第１部材４１と第２部材４２とは、互いに嵌合するように形成されている。第５実施形態では、図５に示すように、熱伝導防止部４０Ｅにおける第１部材４１と第２部材４２とは互い組み合わされているが、互いに嵌合するように形成されていない。この場合、第１部材４１と第２部材４２とは、他の部材によって固定されてもよい。この第５実施形態も、第３実施形態とほぼ同様の効果を有する。但し、上述した第３実施形態では、第１部材４１と第２部材４２とが互いに嵌合するように形成されているので、より容易に固定することができるという利点がある。

【0030】

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述した課題を解決するために、あるいは上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜削除することが可能である。

【符号の説明】

【0031】

１０…外壁部、２０…断熱部、２３…上面、３０…内壁部、３１…空間、３２…内面、３３…上面、４０、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅ…熱伝導防止部、４１…第１部材、４２…第２部材、４２ｐ…面、４３…上面、５０…上板部、５１…接続部材、５２…ナット、１００、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ…保持炉、２００…蓋、ＭＭ…溶融金属、ＬＳ…上限

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】