特許 7728052 アルミドロス処理機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-08-14

(45)【発行日】2025-08-22

(54)【発明の名称】アルミドロス処理機

(51)【国際特許分類】

   C22B 21/00 20060101AFI20250815BHJP

   C22B 7/00 20060101ALI20250815BHJP

   B09B 3/38 20220101ALI20250815BHJP

【ＦＩ】

C22B21/00

C22B7/00 Z

B09B3/38

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2025036089

(22)【出願日】2025-03-07

【審査請求日】2025-03-07

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】525085115

【氏名又は名称】三神工業有限会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】弁理士法人有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】瀬合 達昭

【審査官】▲高▼木 真顕

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－２０６９３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１５８７１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５７－１８８６３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－００１７２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０１５９２３７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平０９－０８７７６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６５６２２８５（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特開平０６－１９２７５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３２２５１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２２Ｂ １／００ － ６１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アルミドロスを収容し、前記アルミドロスから分離されるアルミニウムを流出させる出湯口を有するポット、
前記出湯口を開閉する栓、
前記ポットに収容された前記アルミドロスを撹拌する撹拌羽根、
前記出湯口から流出する前記アルミニウムを撮影するカメラ、
前記カメラの画像データから前記出湯口から流出する前記アルミニウムの有無を判定し前記栓に前記出湯口を開閉させる制御器、
前記ポットに収容された前記アルミドロスの温度を測定する温度センサ、
及び
前記ポットに収容された前記アルミドロスに水を噴射する注水ノズル
を備え、
前記制御器が前記アルミドロスの前記温度が所定の注水温度以上のときに前記注水ノズルに前記水を噴射させる、アルミドロス処理機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書は、アルミドロス処理機を開示する。

【背景技術】

【0002】

特開２００６－２０６９３７号公報には、金属滓から金属を分離し回収する金属回収装置が開示されている。この金属回収装置は、ポット内に収容したアルミドロスを撹拌し、アルミドロスからアルミニウムを分離沈降させて回収している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００６－２０６９３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

この様なアルミドロス処理機の操作は、作業者がポット内のアルミドロスの状態を確認しながら実行される。具体的には、作業者が、アルミドロスの状態を確認しながら、アルミドロスの撹拌操作をし、アルミドロスから分離沈降させたアルミニウムを回収する。このアルミドロス処理機では、作業者の手動操作が必要である。又、作業者はアルミドロスの状態を確認しながら操作するため、作業者の熟練が必要である。

【0005】

本出願人の意図するところは、アルミドロスからアルミニウムの回収を自動化したアルミドロス処理機の提供にある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本明細書が開示するアルミドロス処理機は、
アルミドロスを収容し、前記アルミドロスから分離されるアルミニウムを流出させる出湯口を有するポット、
前記出湯口を開閉する栓、
前記ポットに収容された前記アルミドロスを撹拌する撹拌羽根、
前記出湯口から流出する前記アルミニウムを撮影するカメラ、
及び
前記カメラの画像データから前記出湯口から流出する前記アルミニウムの有無を判定し前記栓に前記出湯口を開閉させる制御器
を備える。

【発明の効果】

【0007】

このアルミドロス処理機は、アルミドロスからアルミニウムの回収を自動化しうる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、一実施形態に係るアルミドロス処理機が示された正面図である。

【図2】図２は、図１のアルミドロス処理機の使用状態が示された正面図である。

【図3】図３は、図１のアルミドロス処理機の他の使用状態が示された正面図である。

【図4】図４は、図１のアルミドロス処理機を用いたアルミニウムの回収方法が示されたフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態が詳細に説明される。

【0010】

図１に、アルミドロス処理機１が示されている。アルミニウムの溶解炉等では、溶解によって不純物のアルミドロスが発生する。このアルミドロスはアルミニウムを含む。アルミドロス処理機１は、アルミドロスからアルミニウムを分離し回収する装置である。

【0011】

アルミドロス処理機１は、アルミドロスを収容するポット２、ポット２に収容されたアルミドロスを撹拌する撹拌羽根３、及び、ポット２の下に位置する釜４を備える。アルミドロス処理機１は、更に、撹拌羽根３を回転させる駆動機５、及び、駆動機５と共に撹拌羽根３を昇降させる昇降機６を備える。

【0012】

アルミドロス処理機１のポット２は、上方に開口し有底の容器である。ポット２は、底２Ａに出湯口２Ｂを有する。釜４は、ポット２から下に空間を空けて離れて位置している。釜４は、ポット２の出湯口２Ｂの下に位置している。釜４は、出湯口２Ｂに対向する開口４Ａを有する。

【0013】

アルミドロス処理機１は、ポット２の出湯口２Ｂと釜４の開口４Ａの間を撮影するカメラ７を備える。アルミドロス処理機１は、ポット内に水を噴射する注水ノズル８を備える。更に、アルミドロス処理機１は、ポット２内の温度を測定する温度センサ９を備える。

【0014】

アルミドロス処理機１は、駆動機５、昇降機６、カメラ７、注水ノズル８及び温度センサ９を含む各機器を制御する制御器１０を備える。この制御器１０は、カメラ７の画像データを受信可能である。制御器１０は、温度センサ９の温度データを受信可能である。

【0015】

この制御器１０は、メモリ１０Ａ、演算部１０Ｂ及び入出力部１０Ｃを有する。メモリ１０Ａは、各機器の制御プログラムや各種データを記憶している。演算部１０Ｂは、入出力部１０Ｃを介して、駆動機５、昇降機６及び注水ノズル８を制御可能である。演算部１０Ｂは、入出力部１０Ｃを介して、カメラ７の画像データを取得可能であり、温度センサ９の温度データを取得可能である。演算部１０Ｂは、制御プログラム、カメラ７の画像データ及び温度センサ９の温度データに基づき、各種の演算及び判定を実行可能である。この制御器１０は、開示された機能を実行するよう構成されていればよく、シーケンス制御を実行するリレー回路、プログラマブルロジックコントローラ等がその全部又は一部であってよい。又、制御器１０は、パーソナルコンピュータがその全部又は一部として用いられてもよい。

【0016】

図２には、アルミドロス処理機１の使用状態が示されている。図２では、撹拌羽根３は、ポット２の外に位置している。撹拌羽根３及び駆動機５は、ポット２の上方に位置している。昇降機６は、油圧シリンダ６Ａと油圧シリンダ６Ａに作動油を供給し排出する油圧回路と有する。図２では、油圧シリンダ６Ａに作動油が供給され、油圧シリンダ６Ａが図１の状態に比べ上下方向に伸長している。この昇降機６が、撹拌羽根３及び駆動機５を上方で支持している。なお、昇降機６は、撹拌羽根３を上下に移動可能にして支持できればよく、油圧シリンダ６Ａを備えるものに限定されない。

【0017】

図２に示される様に、撹拌羽根３は、駆動機５の回転軸５Ａに取付けられて回転する羽根３Ａ、及び、回転軸５Ａの軸線上の先端部３Ｂを有する。図２の使用状態では、先端部３Ｂはポット２の出湯口２Ｂから離れて位置し、ポット２の出湯口２Ｂは開かれている。一方で、図１の使用状態では、ポット２の出湯口２Ｂに撹拌羽根３の先端部３Ｂが位置し、出湯口２Ｂは先端部３Ｂによって閉じられている。

【0018】

このアルミドロス処理機１では、撹拌羽根３の先端部３Ｂは、出湯口２Ｂを開閉する栓
として機能している。なお、アルミドロス処理機１が備える栓は、出湯口２Ｂを開閉可能であればよく、先端部３Ｂに限定されない。例えば、栓は、撹拌羽根３とは別個に設けられ、別個の駆動器に取付けられてもよい。そして、別個の駆動器を制御器１０が制御して栓が出湯口２Ｂを開閉してもよい。

【0019】

図３には、アルミドロス処理機１の他の使用状態が示されている。図３の使用状態では、撹拌羽根３はポット２内に位置している。図３の使用状態では、撹拌羽根３は、図１の使用状態よりポット２の上方に位置し、図２の使用状態より下方に位置している。図３では、油圧シリンダ６Ａに作動油が供給され、昇降機６が、撹拌羽根３及び駆動機５を、図３に示される位置で支持している。図３の使用状態では、撹拌羽根３の先端部３Ｂはポット２の出湯口２Ｂから離れて位置し、ポット２の出湯口２Ｂは開かれている。

【0020】

図４には、アルミドロス処理機１を用いたアルミニウムの回収方法のフローチャートが示されている。図示されないが、アルミドロス処理機１は、例えば、起動スイッチを備える。起動スイッチを操作されることで、アルミドロス処理機１がアルミニウムの回収方法を実行する。図１から図４を参照しつつ、アルミドロスからアルミニウムを回収する方法が説明される。

【0021】

図１の使用状態において、アルミドロス処理機１のポット２に、アルミドロスが投入される（ＳＴＥＰ１）。制御器１０は、駆動機５を駆動させ、撹拌羽根３にアルミドロスを撹拌させる（ＳＴＥＰ２）。アルミドロス処理機１は、ポット２内でアルミドロスを撹拌羽根３によって回転流動させ撹拌する。撹拌羽根３の撹拌によって、アルミドロスから分離したアルミニウムは、ポット２内で沈降する。

【0022】

制御器１０は、撹拌開始から所定時間を経過した否かを判定する（ＳＴＥＰ３）。制御器１０は、所定時間を経過してないときは、引き続き、撹拌羽根３にアルミドロスを撹拌させる。

【0023】

制御器１０は、所定時間を経過したときは、アルミニウムの回収を開始する（ＳＴＥＰ４）。制御器１０は、アルミドロスを撹拌中の撹拌羽根３を昇降機６に上昇させる。アルミドロス処理機１は、図３の使用状態にされる。先端部３Ｂがポット２の出湯口２Ｂから離れ、出湯口２Ｂが開かれる。ポット２内に沈降したアルミニウムが、出湯口２Ｂから流出する。アルミドロス処理機１は、アルミドロスから分離されたアルミニウムを釜４に回収する。

【0024】

工程（ＳＴＥＰ４）において、制御器１０は、カメラ７に、出湯口２Ｂと釜４の開口４Ａとの間で、出湯口２Ｂからの流出物を撮影させる（ＳＴＥＰ４－１）。制御器１０は、カメラ７から画像データを取得する。制御器１０は、画像データからアルミニウムの有無を判定する（ＳＴＥＰ４－２）。制御器１０は、流出するアルミニウムを有りと判定したときに、工程（ＳＴＥＰ４－１）及び工程（ＳＴＥＰ４－２）を繰り返し実行する。

【0025】

制御器１０は、流出するアルミニウムを無しと判定したときに、昇降機６に、撹拌中の撹拌羽根３を下降させる。図１に示される様に、撹拌羽根３の先端部３Ｂがポット２の出湯口２Ｂを閉じる。制御器１０は、アルミニウムの回収を停止させる（ＳＴＥＰ５）。

【0026】

この工程（ＳＴＥＰ５）の後、引き続き、制御器１０は、撹拌羽根３にアルミドロスを撹拌させる（ＳＴＥＰ２）。制御器１０は、前述の工程（ＳＴＥＰ２）から工程（ＳＴＥＰ５）までを繰り返し実行させる。制御器１０は、工程（ＳＴＥＰ２）から工程（ＳＴＥＰ５）の工程の繰り返しが所定回数に達したかを判定する（ＳＴＥＰ６）。繰り返し回数が所定回数に達していないときは、制御器１０は、工程（ＳＴＥＰ２）から工程（ＳＴＥ
Ｐ５）を繰り返し実行する。ここでは、繰り返し回数は、予め設定され、制御器１０が記憶している。この繰り返し回数は、特に限定されない。なお、この繰り返し回数は、予め設定せずに画像データから制御器１０によってその都度決定させてもよい。

【0027】

制御器１０は、工程（ＳＴＥＰ２）から工程（ＳＴＥＰ５）の繰り返し回数が所定回数に達したときは、撹拌を停止する（ＳＴＥＰ７）。制御器１０は、アルミドロスを撹拌中の撹拌羽根３をポット２の外まで昇降機６に上昇させる。制御器１０は、駆動機５に、撹拌羽根３の回転を停止させる。アルミドロス処理機１は、図２の使用状態にされる。

【0028】

図４のアルミニウムの回収方法では、工程（ＳＴＥＰ２）から工程（ＳＴＥＰ７）の間、温度センサ９がアルミドロスの温度を検出している。制御器１０は、温度センサ９が検出した温度データを取得している。

【0029】

図示されないが、アルミドロス処理機１は、発熱剤投入器を備えてもよい。制御器１０が発熱剤投入器を制御してもよい。発熱剤投入器を備えるアルミドロス処理機１では、工程（ＳＴＥＰ２）において、制御器１０は、アルミドロスの温度が所定の撹拌温度より低いと判定したときに、発熱剤投入器によってアルミドロスにＮａ、Ｆ、Ｃｌ等を主成分とする発熱剤を投入させてもよい。なお、アルミドロス処理機１では、所定の撹拌温度は、制御器１０のメモリ１０Ａに記憶されている。

【0030】

図４のアルミニウムの回収方法では、工程（ＳＴＥＰ２）から工程（ＳＴＥＰ４）において、制御器１０は、アルミドロスの温度が所定の注水温度より高いと判定したときに、注水ノズル８によってポット２内のアルミドロスに水を噴射する。制御器１０は、アルミドロスの温度が注水温度より低いと判定したとき、発熱剤投入器によって発熱剤を投入させてアルミドロスの温度を注水温度まで高くしてもよい。制御器１０は、アルミドロスの温度を注水温度より高くした後に、注水ノズル８によってアルミドロスに水を噴射させてもよい。なお、アルミドロス処理機１では、所定の注水温度は、制御器１０のメモリ１０Ａに記憶されている。

【0031】

図示されないが、アルミドロス処理機１は、冷媒投入機を備えてもよい。制御器１０が冷媒投入機の動作を制御してもよい。冷媒投入機を備えるアルミドロス処理機１では、前述の工程（ＳＴＥＰ７）の後、制御器１０が冷媒投入機にポット２内に冷媒を投入させる（ＳＴＥＰ８）。制御器１０は、ポット２内に残ったアルミドロスと冷媒とを撹拌羽根３に撹拌させる（ＳＴＥＰ９）。制御器１０は、温度センサ９でアルミドロスの温度を測定する。制御器１０は、アルミドロスの温度が所定の冷却温度以下で所定時間経過した後に、撹拌羽根３に撹拌を停止させる（ＳＴＥＰ１０）。なお、アルミドロス処理機１では、所定の冷却温度は、制御器１０のメモリ１０Ａに記憶されている。アルミドロス処理機１は、アルミドロスと冷媒との混合物を排出し次の処理工程に送り出す（ＳＴＥＰ１１）。

【0032】

アルミドロス処理機１は、出湯口２Ｂを開閉する栓としての先端部３Ｂ、出湯口２Ｂから流出するアルミニウムを撮影するカメラ７、及び、カメラ７の画像データからアルミニウムの有無を判定し先端部３Ｂに出湯口２Ｂを開閉させる制御器１０を備える。このアルミドロス処理機１は、カメラ７の画像データから制御器１０がアルミニウムの有無を判定することで、作業者はアルミドロスの状態を確認しながらアルミドロスの撹拌操作とアルミニウムの回収操作とをする必要がない。このアルミドロス処理機１は、自動でアルミドロスからアルミニウムを回収しうる。

【0033】

なお、このアルミニウムの回収方法では、工程（ＳＴＥＰ４－２）において、制御器１０は、アルミニウムの流出量を判定し、所定の流出量以上のときにアルミニウムを有りと判定し、所定の流出量未満のときにアルミニウムを無しと判定してもよい。

【0034】

制御器１０は、カメラ７の画像データ中のアルミニウムを判別するために、アルミニウムの色や性状等の識別基準をメモリ１０Ａに記憶していることが好ましい。これにより、制御器１０は、アルミニウムの有無や流出量を高精度に判定できる。例えば、カメラ７の画像データを基に、アルミニウムの色や性状等の識別基準が、制御器１０に記憶させてもよい。更に、制御器１０は、アルミニウムの色や性状とアルミドロスの温度との組み合わせの識別基準をメモリ１０Ａに記憶してもよい。アルミドロスの温度を組み合わせることで、制御器１０は、アルミニウムの有無や流出量を更に高精度に判定できる。

【0035】

アルミドロス処理機１では、制御器１０が注水ノズル８に、アルミドロスに水を噴射させる。高温状態のアルミドロスに注入された水は、酸素と水素とに分解されガスになる。このガスが、膨張し上昇することでアルミドロスを押上げ、比重の小さい不純物と比重の大きいアルミニウムとの分離を促進し、アルミニウムをポット２の底２Ａに沈降させる。又、撹拌羽根３の撹拌とガスの膨張とが、岩状になったアルミドロスの固まりを砕き、不純物とアルミニウムとの分離を促進する。そして、アルミドロスへの水の注入によって不純物とアルミニウムとに分離を促進することで、制御器１０がカメラ７の画像データからアルミニウムを識別することを容易にできる。従って、アルミドロス処理機１は、ポット２に収容されたアルミドロスに水を噴射する注水ノズル８を備えることが好ましい。

【0036】

このアルミドロス処理機１では、作業者は、アルミドロスの状態を確認しながらアルミドロスの撹拌操作をする必要がない。作業者は、ポット２の周辺でアルミドロスを監視する必要がない。アルミドロス処理機１は、水の注入によるガスの急激な膨張が発生する場合にも、安全にアルミドロスに水を注入できる。

【0037】

このアルミドロス処理機１は、温度センサ９を備えるので、温度管理をされたアルミドロスに、発熱剤を添加し、又、水を噴射できる。適切な温度のアルミドロスに発熱剤を添加し、又、水を噴射することで、アルミニウムの分離が促進できる。従って、このアルミドロス処理機１は、温度センサ９を備えることが好ましい。

【0038】

撹拌されるアルミドロスは、測定箇所によって温度のばらつきが大きい。この温度のばらつきは、発熱剤の添加、水の噴射等のタイミングの誤認を生じさせる。又、アルミニウムの色や性状とアルミドロスの温度との組み合わせで、制御器１０がアルミニウムの有無や量を判定するときに、判定精度を低下させる。従って、アルミドロス処理機１の制御器１０は、温度センサ９の温度データを例えば移動平均することで、温度データの時系列変化を平滑化した計算値を演算することが好ましい。制御器１０は、この平滑化した計算値を用いて、演算及び判定することが好ましい。

【0039】

アルミドロスでは、高温状態で水を注入することで、ガスの急激な膨張によって、不純
物とアルミニウムとの分離が促進される。このアルミドロス処理機１では、制御器１０は、アルミドロスの温度が注水温度以上のときに注水ノズル８に水を噴射させる。これにより、制御器１０は、不純物とアルミニウムとの分離を促進できる。従って、制御器１０は、アルミドロスの温度が注水温度以上のときに注水ノズル８に水を噴射させることが好ましい。

【0040】

アルミドロスでは、内部に水を噴射されることで、不純物とアルミニウムとの分離がより促進される。撹拌羽根３に撹拌されるアルミドロスでは、遠心力の作用により、半径方向外側より内側の表面が低い。従って、注水ノズル８は、回転軸５Ａの半径方向において、中央より内側に水を噴射することが好ましい。又、注水ノズル８は、アルミドロスの表面の内、最も低い位置に水を噴射することが好ましい。

【0041】

［開示項目］
以下の項目のそれぞれは、好ましい実施形態を開示する。

【0042】

［項目１］
アルミドロスを収容し、前記アルミドロスから分離されるアルミニウムを流出させる出湯口を有するポット、
前記出湯口を開閉する栓、
前記ポットに収容された前記アルミドロスを撹拌する撹拌羽根、
前記出湯口から流出する前記アルミニウムを撮影するカメラ、
及び
前記カメラの画像データから前記出湯口から流出する前記アルミニウムの有無を判定し前記栓に前記出湯口を開閉させる制御器
を備える、アルミドロス処理機。

【0043】

［項目２］
前記ポットに収容された前記アルミドロスに水を噴射する注水ノズルを備え、
前記制御器が前記注水ノズルに前記水を噴射させる、項目１に記載のアルミドロス処理機。

【0044】

［項目３］
前記ポットに収容された前記アルミドロスの温度を測定する温度センサを備える、項目１又は２に記載のアルミドロス処理機。

【0045】

［項目４］
前記ポットに収容された前記アルミドロスに水を噴射する注水ノズルを備え、
前記制御器が前記アルミドロスの前記温度が所定の注水温度以上のときに前記注水ノズルに前記水を噴射させる、項目３に記載のアルミドロス処理機。

【符号の説明】

【0046】

１・・・アルミドロス処理機
２・・・ポット
２Ｂ・・・出湯口
３・・・撹拌羽根
３Ｂ・・・先端部（栓）
７・・・カメラ
８・・・注水ノズル
９・・・温度センサ
１０・・・制御器

【要約】

【課題】アルミドロスからアルミニウムの回収を自動化したアルミドロス処理機を提供する。
【解決手段】
アルミドロス処理機１は、アルミドロスを収容し、アルミドロスから分離されるアルミニウムを流出させる出湯口２Ｂを有するポット２、出湯口２Ｂを開閉する栓３Ｂ、ポット２に収容されたアルミドロスを撹拌する撹拌羽根３、出湯口２Ｂから流出するアルミニウムを撮影するカメラ７、及び、カメラ７の画像データから出湯口２Ｂから流出するアルミニウムの有無を判定し栓３Ｂに出湯口２Ｂを開閉させる制御器１０を備える。好ましくは、アルミドロス処理機１は、ポット２に収容されたアルミドロスに水を噴射する注水ノズル８を備え、制御器１０が注水ノズル８に水を噴射させる。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】