JP6858547B2 - プラズマ溶融装置及びプラズマ溶融方法 - Google Patents
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Description
前記温調槽には、溶融槽で溶融された溶融液を30〜150℃昇温するための加熱器を備えることが好ましい。
本発明のプラズマ溶融方法は、前記溶融槽においてプラズマトーチにより支持部上の被溶融物を溶融し、得られた溶融液を直ちに連通孔を介して温調槽に導き、その温調槽で溶融液を液状に保持するものである。
図1に示すように、プラズマ溶融装置10を構成する溶融炉11は、上部に位置し、プラズマトーチ12に基づくプラズマにより被溶融物13を溶融して溶融液14を調製するための溶融槽15と、下部に位置し、前記溶融液14を液状に保持するための温調槽16とにより構成されている。被溶融物13は例えばアルミニウム、亜鉛、銅等の金属により略円柱状に形成されている。
図10に示すように、溶融槽15は上テーブル45により図10の反時計方向に回転し、溶融位置101、スラグ除去位置102、電極交換位置103及び被溶融物設置位置104にそれぞれ周方向へ90°間隔をおいて配置される。溶融位置101において、溶融槽15では被溶融物13がプラズマ溶融され、溶融液14が調製される。スラグ除去位置102において、溶融槽15内がエアブロー装置40のエアノズル43から噴出されるエアによりスラグが除去される。電極交換位置103において、電極18及び支持棒30が交換される。被溶融物設置位置104において、溶融槽15内に被溶融物13が挿入されて設置される。
図12(a)〜(c)に示すように、円環状の枠体47内には下テーブル46としての十字状回転部材が図示しない駆動源により回転可能に支持されている。下テーブル46の各先端部にはそれぞれ円孔48が透設され、各円孔48には図12(b)に示す受け皿49が挿入され、その受け皿49のフランジ部49aが下テーブル46に係止されている。前記出湯位置107及びスラグ除去位置108においては円孔48を外方へ開口する開口部50が設けられ、受け皿49が外方へ移動可能になっている。さらに、出湯位置107においては、枠体47に開放部51が形成され、出湯位置107の温調槽16を外部へ取り出すことができるようになっている。図12(c)に示すように、前記受け皿49内には温調槽16が挿入され、保持されるように構成されている。
図10及び図11に示したように、上テーブル45と下テーブル46の回転方向を逆にすることにより、溶融槽15のスラグ除去位置102と温調槽16のスラグ除去位置108を同一位置に設定でき、エアブロー装置40によるスラグ除去操作を効率良く進めることができる。
図1に示すように、溶融槽15内には一対の支持棒30上に被溶融物13のアルミニウムが支持された状態で、プラズマトーチ12と電極18及び支持棒30との間に直流電源25から電圧が印加されてプラズマが被溶融物13に照射され、被溶融物13が600℃以上の高温に加熱されて溶融する。被溶融物13がプラズマ溶融して得られた溶融液14は液滴として垂れ落ち、溶融槽15の連通孔18a、19a、20aを経て温調槽16内へ収容される。
図10に示すように、溶融槽15は溶融位置101において被溶融物13の溶融が終了すると、上テーブル45の回転によりスラグ除去位置102に移され、そこでエアブロー装置40により溶融槽15内のスラグが除去される。その後、溶融槽15は電極交換位置103に移され、そこで再使用が難しい電極18及び支持棒30が交換される。次いで、溶融槽15は被溶融物設置位置104に移され、その位置で溶融槽15内に被溶融物13が挿入され、設置される。
さて、図1に示すように、プラズマ溶融装置10の溶融炉11は、上部位置の溶融槽15と下部位置の温調槽16とにより構成され、溶融槽15の底壁21には溶融槽15と温調槽16を連通する連通孔18a、19a、20aが設けられている。このため、溶融槽15で被溶融物13がプラズマ溶融されて得られた溶融液14は、その重力により速やかに溶融槽15内から連通孔18a、19a、20aを通過して温調槽16へ流れ落ち、温調槽16内に収容され、そこで液状に保持される。
このように、溶融槽15では固体の被溶融物13をプラズマトーチ12でプラズマ溶融する操作のみを実施することができ、温調槽16では液体の溶融液14を液状に保温する操作のみを実施することができる。従って、溶融槽15における無駄なプラズマエネルギーを節約できるとともに、生成した溶融液14の過昇温を回避することができ、溶融液14の品質への悪影響を抑制することができる。
(1)この実施形態のプラズマ溶融装置10では、溶融炉11を上部位置の溶融槽15とその下部位置の温調槽16で構成し、両者間を連通孔18a、19a、20aで連通した。このため、溶融槽15内の溶融液14は生成すると直ちに連通孔18a、19a、20aを通過して温調槽16に導かれる。
(2)前記支持棒30は、一対の棒材で構成されるとともに、各棒材の端部には電極18の連通孔18aを形成する周縁部に係止される係止部31が設けられている。このため、一対の支持棒30を電極18に対して位置決めでき、支持棒30に被溶融物13を安定した状態で支持することができる。
(8)プラズマ溶融方法は、溶融槽15においてプラズマトーチ12により支持棒30上の被溶融物13を溶融し、得られた溶融液14を直ちに連通孔18a、19a、20aを介して温調槽16に導き、そこで溶融液14を液状に保持するものである。従って、溶融槽15では固体の被溶融物13をプラズマ溶融する操作のみを実施できるとともに、温調槽16では溶融液14を保温して液状に保持する操作のみを実施でき、プラズマ溶融を効率的に実施できるとともに、エネルギーの無駄を抑制でき、かつ溶融液14の品質を向上させることができる。
・前記溶融槽15の底壁21に設けられる連通孔18a、19a、20aは、被溶融物13の形状が例えば四角柱状である場合には四角孔としてもよい。この場合、連通孔18a、19a、20aの幅は、被溶融物13の幅以上に設定されることが望ましい。
・前記溶融槽15の底壁21を、電極18、絶縁体19及び底板20のいずれか1層で構成したり、いずれか2層で構成したりしてもよい。
Claims (6)
- プラズマトーチにより溶融炉内の被溶融物を溶融するプラズマ溶融装置であって、
前記溶融炉を、上部に位置しプラズマトーチに基づくプラズマにより被溶融物を溶融して溶融液を調製するための溶融槽と、下部に位置し前記溶融液を液状に保持するための温調槽とで構成し、前記溶融槽の底壁には前記溶融液を溶融槽から温調槽へ導く連通孔を有するとともに、該連通孔にはその上方に被溶融物を支持する支持部を備え、
前記支持部は導電性材料で形成され、プラズマトーチによるプラズマ発生のための電極として機能するように構成されているプラズマ溶融装置。 - 前記連通孔は、その孔径又は孔幅が被溶融物の直径又は幅以上となるように構成されている請求項1に記載のプラズマ溶融装置。
- 前記支持部は、複数本の棒材で構成されるとともに、各棒材の端部には連通孔を形成する周縁部に係止される係止部が設けられている請求項1又は請求項2に記載のプラズマ溶融装置。
- 前記温調槽には、溶融槽で溶融された溶融液を30〜150℃昇温するための加熱器を備えた請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のプラズマ溶融装置。
- 前記プラズマトーチは、溶融槽内の被溶融物全体にプラズマを照射できるように駆動装置により上下方向、左右方向及び前後方向に移動可能に構成されている請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のプラズマ溶融装置。
- 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のプラズマ溶融装置を用いたプラズマ溶融方法であって、
前記溶融槽においてプラズマトーチにより支持部上の被溶融物を溶融し、得られた溶融液を直ちに連通孔を介して温調槽に導き、その温調槽で溶融液を液状に保持するプラズマ溶融方法。
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