JP2008106344A - 鉛蓄電池用基板の製造方法およびその製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】鉛の溶解保持炉におけるドロスの発生を抑えた鉛蓄電池用基板の製造方法およびその製造装置を提供する。
【解決手段】溶解保持炉１で溶解した鉛または鉛合金溶湯５を基板鋳造機２により格子基板１２に鋳造する鉛蓄電池用基板の製造方法において、基板鋳造機２で発生する基板切除屑３を、その表面の酸化物を還元しながら連続的に溶解して溶解保持炉１に戻す鉛蓄電池用基板１２の製造方法。鉛または鉛合金溶解保持炉１および基板鋳造機２を主要部とする鉛蓄電池用基板１２の製造装置において、基板鋳造機２で発生する基板切除屑３表面の酸化物を還元し溶解して溶解保持炉１に戻すための連続還元溶解炉４が備えられている鉛蓄電池用基板１２の製造装置。溶融鉛回収容器或いは鉛屑送出機を用いることによりドロスの発生をより良好に防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉛または鉛合金の溶解保持炉におけるドロスの発生を低減した鉛蓄電池用基板の製造方法およびその製造装置に関する。

２枚の金型を用いた鉛蓄電池用格子基板の鋳造（ブックモールド鋳造）では、図３に示すように、鋳造したままの格子基板には溶湯を導入するための湯道部２１と位置決めなどのための湯底部２２が存在し、この湯道部２１と湯底部２２は鋳造後直ちに切除され、基板切除屑（以下、適宜、切除屑と記す。）として溶解保持炉に戻され再溶解して、再び格子基板に鋳造される。

この他、目切れ（湯不足に起因）、ボイド折れ、焼き折れなどの欠陥基板が発生した場合は、これも再溶解される。以下切除屑と欠陥基板を鉛屑と総称する。

このようにして鉛屑の再溶解を繰り返すうちに溶解保持炉の湯面にはドロスが多量に生成し浮遊するようになる。このドロスは溶解作業の邪魔になり、また製品への異物混入の原因になるため定期的に除去され、産業廃棄物として廃棄されている。
しかしながら、このドロスには８０〜９０ｍａｓｓ％の高濃度の金属鉛が含まれているため、このドロスの廃棄は、製品のコストアップを招き、また資源の有効活用および環境保全の点でも問題があった。
このようなことから、ドロスの低減については、これまでに、種々提案（例えば、特許文献１）されているが、未だ、十分な効果が得られていない。

特開平９−７３９２４号公報

本発明者等は、かかる状況に鑑み、ドロスの発生原因の究明とその低減を目的に種々実験を行った。その結果、ドロスは鉛屑の表面の酸化物（膜）に起因して発生すること、鉛屑を還元性雰囲気で溶解してから溶解保持炉に戻すことでドロス量が低減することを知見し、さらに実験を重ねて本発明を完成させるに至った。
本発明は、鉛または鉛合金の溶解保持炉におけるドロスの発生を低減した鉛蓄電池用基板の製造方法およびその製造装置の提供を目的とする。

請求項１記載発明は、溶解保持炉で溶解した鉛または鉛合金溶湯を基板鋳造機により格子基板に鋳造する鉛蓄電池用基板の製造方法において、前記基板鋳造機で発生する鉛屑を、その表面の酸化物を還元しながら連続的に溶解して溶解保持炉に戻すことを特徴とする鉛蓄電池用基板の製造方法である。

請求項２記載発明は、鉛または鉛合金溶解保持炉および基板鋳造機を主要部とする鉛蓄電池用基板の製造装置において、前記基板鋳造機で発生する鉛屑を、その表面の酸化物を還元しながら連続的に溶解して溶解保持炉に戻すための連続還元溶解炉が備えられていることを特徴とする鉛蓄電池用基板の製造装置である。

請求項３記載発明は、前記連続還元溶解炉は、内部が断面円形または断面矩形の筒状で、前記内部は高温の還元性ガス燃焼炎で充満されることを特徴とする請求項３または４に記載の鉛蓄電池用基板の製造装置である。

請求項４記載発明は、前記連続還元溶解炉には鉛屑投入口と溶湯出口が設けられており、前記鉛屑の溶融体が流動する床面が前記鉛屑投入口から溶湯出口に向けて下り勾配になっていることを特徴とする請求項２または３に記載の鉛蓄電池用基板の製造装置である。

請求項５記載発明は、前記連続還元溶解炉の床面の上方に鉛屑を保持するためのスノコが設けられていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の鉛蓄電池用基板の製造装置である。

請求項６記載発明は、前記連続還元溶解炉の溶湯出口から出湯する溶融鉛を回収するための両端開放の溶融鉛回収容器が、前記溶湯出口の下方、かつ前記溶解保持炉の湯面上に設けられていることを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の鉛蓄電池用基板の製造装置である。

請求項７記載発明は、前記溶融鉛回収容器の溶解保持炉湯面からの突出距離Ｈが下記（１）および（２）式を満足することを特徴とする請求項６記載の鉛蓄電池用基板の製造装置である。
Ｈ≧２０ｍｍ（１）
Ｈ≧ｈ（ｈ：連続還元溶解炉の溶湯出口下端と溶解保持炉内湯面間の距離）（２）

請求項８記載発明は、前記溶融鉛回収容器の内径Ｄと前記連続還元溶解炉の溶湯出口の内径ｄの比（Ｄ／ｄ）が１．５〜３であることを特徴とする請求項６または７に記載の鉛蓄電池用基板の製造装置である。

請求項９記載発明は、前記溶融鉛回収容器は横方向に開閉自在に分割されていることを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の鉛蓄電池用基板の製造装置である。

請求項１０記載発明は、前記連続還元溶解炉の上方に鉛屑送出機が設けられていることを特徴とする請求項２乃至９のいずれかに記載の鉛蓄電池用基板の製造装置である。

請求項１記載発明は、ブックモールドなどの鉛蓄電池用格子基板の鋳造機で発生する格子基板の鉛屑を、その表面の酸化物を還元し溶解して溶解保持炉に戻す鉛蓄電池用基板の製造方法であり、前記鉛屑は還元されているので、溶解保持炉でのドロスの発生量が低減する。従って製品のコストアップが抑えられ、また資源の有効活用および環境保全が計られる。

請求項２記載発明は、基板鋳造機で発生する鉛屑の表面の酸化物を還元し溶解して前記溶解保持炉に戻す連続還元溶解炉を備えた鉛蓄電池用基板の製造装置であり、前記鉛屑は、前記連続還元溶解炉により、その表面の酸化物が還元され、溶解されて溶解保持炉に戻されるので、溶解保持炉のドロス量が低減する。

請求項３記載発明は、前記連続還元溶解炉の内部を断面円形または矩形の筒状とし、前記内部に高温の還元性ガス燃焼炎（以下、還元炎と略記する。）を充満させた鉛蓄電池用基板の製造装置なので、鉛屑は、その表面の酸化物が効率よく迅速に還元され溶解されて、溶解保持炉に戻される。

請求項４記載発明は、前記連続還元溶解炉の鉛屑の溶融体が流動する床面を、切除屑投入口から溶湯出口に向けて下り勾配にしたものなので、鉛屑の溶融体は前記連続還元溶解炉内を溶湯出口に向けて迅速に移動し、作業性並びに生産性に優れる。

請求項５記載発明は、連続還元溶解炉の床面上方にスノコを設けたもので、このスノコ上に鉛屑を保持すると、鉛屑の溶融体は液滴となってスノコ上から早々と落下して、鉛屑の未溶融部分から分離する。その結果、前記未溶融部分に還元炎が直射し、鉛屑の還元および溶解が効率よくなされる。

請求項６記載発明は、前記請求項２乃至５のいずれかに記載の鉛蓄電池用基板の製造装置において、前記連続還元溶解炉の溶湯出口の下方、かつ前記溶解保持炉の鉛合金溶湯面上に両端開放の溶融鉛回収容器を設けたものであり、前記連続還元溶解炉の溶湯出口から落下する溶融鉛は前記溶融鉛回収容器内に落下し、かつ前記溶融鉛回収容器内は前記連続還元溶解炉から排出する非酸化性ガスが充満するため、前記溶湯出口から落下する溶融鉛は酸化およびドロス化が防止される。

この発明において、前記溶融鉛回収容器の溶解保持炉湯面からの突出距離Ｈが下記（１）および（２）式を満足することにより、前記溶融鉛回収容器内の雰囲気が、より非酸化性雰囲気になり、連続還元溶解炉から出湯する溶融鉛は酸化およびドロス化が安定して防止される。
Ｈ≧２０ｍｍ（１）
Ｈ≧ｈ（ｈ：連続還元溶解炉の溶湯出口下端と溶解保持炉内湯面間の距離）（２）

前記溶融鉛回収容器の内径Ｄと前記連続還元溶解炉の溶湯出口の内径ｄの比（Ｄ／ｄ）を１．５〜３にすることにより、前記溶融鉛回収容器内の雰囲気がより非酸化性雰囲気になり、連続還元溶解炉から出湯する溶融鉛の酸化およびドロス化がより安定して防止される。

前記溶融鉛回収容器を横方向に開閉自在とすることにより、前記溶融鉛回収容器内のドロスを容易に掻き出すことができ、基板へのドロスの混入が防止できる。

請求項１０記載発明は、連続還元溶解炉の上方に鉛屑送出機を設けた鉛蓄電池基板の製造装置であり、鉛屑は一旦前記鉛屑送出機に貯留されるため、欠陥基板などの鉛屑が連続して発生した場合でも、鉛屑が連続還元溶解炉から溢れ出て直接溶解保持炉に落下するようなことがなくなりドロスの発生がより確実に防止できる。またこの発明によれば欠陥基板を分別して後から連続還元溶解炉に投入するなどの作業が不要になるため、無人化運転が可能になる。

本発明は、鉛蓄電池用基板の鋳造後に発生する鉛屑を溶解保持炉に戻す際に、鉛屑表面の酸化物（膜）を還元しながら連続溶解して溶解保持炉に戻すようにした鉛蓄電池用基板の製造方法およびその製造装置であり、溶解保持炉でのドロスの発生量を低減し得るものである。

本発明において、鉛屑を還元し溶解する方法には任意の方法が適用できるが、鉛屑に還元炎を放射する方法が簡便でありかつ生産性に優れ、推奨される。
前記還元炎には、例えば、メタンガス、エタンガス、プロパンガス、ブタンガス、都市ガスなどのガスの空燃比を制御してガス燃焼炎中のＣＯ濃度を０．５〜５ｍａｓｓ％に制御したものが適用できる。

本発明の鉛蓄電池用基板の製造装置は、図１に示すように、鉛または鉛合金溶解保持炉１、基板鋳造機２、基板鋳造機２で発生する鉛屑３の表面の酸化物を還元し溶解して溶解保持炉１に戻すための連続還元溶解炉４を主要部とする。
図１で５は鉛合金溶湯、６はコンベア、１１は溶湯移送管、１２は格子基板である。連続還元溶解炉４では鉛屑３内部に混在する酸化物も還元される。

連続還元溶解炉４は、図２に示すように、内部が断面円形の筒状で、筒状体の一端に鉛屑投入口４ａ、他端に溶湯出口４ｂが設けられ、内部に鉛屑３を保持するスノコ７が設けられ、鉛屑投入口４ａ部分にバーナー８が設けられ、バーナー８からは高温の還元炎９が放射される。連続還元溶解炉４の外周は断熱材１０で形成されている。図２では溶湯移送管は図示を省略した。

溶解保持炉１内の鉛合金溶湯５は、溶湯移送管１１内を通って基板鋳造機２に導入されて格子基板１２が連続的に金型鋳造される。格子基板１２は直ちに不要部（切除屑３：湯道部２１と湯底部２２、図３参照）が切除されて次の極板工程に移送される。切除屑３はベルトコンベア６により連続還元溶解炉４の切除屑投入口４ａに移送され、そこから連続還元溶解炉４内のスノコ７上に投下される。

スノコ７上の切除屑３は高温の還元性ガス燃焼炎９により短時間のうちに表面の酸化物が還元されるとともに溶融し始める。溶融体は液滴３ａとなってスノコ７上から床面４ｃに落下して切除屑３の未溶融部分から分離する。その結果、切除屑３の未溶融部分には還元炎９が直射し切除屑３が効率よく溶解する。液滴３ａは集合して床面４ｃ上を流動して溶湯出口４ｂに達し、そこから溶解保持炉１内に流入する。
目切れなどの欠陥基板が発生すれば切除屑３と同様に処理される。

本発明において、連続還元溶解炉の構造は任意であり、例えば、内部を断面矩形の筒状として、その角部を下にして湯道（床面）としたものなども使用できる。
床面４ｃの傾斜角度αは２０°以上にすることで溶融体が迅速に流動し望ましい。バーナー８の本数および設置箇所は、鉛屑の量や大きさに応じて適宜決定する。

スノコには、比較的粗めの金網、多孔質材などが適用できる。スノコの傾斜角度βは切除屑などがスノコ上を円滑に滑り落ちる２０°〜４５°が適当である。４５°を超えると切除屑などがスノコ上を転げ落ちて十分還元されずに溶解保持炉に落下する虞がある。

図１、２に示した本発明の製造装置を用いて図３に示した格子基板を製造した。
溶解保持炉１により約２トンの鉛カルシウム合金を溶解し、溶湯温度を約５００℃に保持した。湯面のドロスは鋳造開始前に完全に除去した。

連続還元溶解炉４内はバーナー８から放射されるブタンガスの還元炎９により約８００℃に保持した。還元炎９は溶湯出口４ｂから溶解保持炉１の湯面に向けて排出させ溶解保持炉１の湯面上を覆うようにした。還元炎９のＣＯガス濃度はバーナー８の空燃比を調節して２〜３％に自動制御した。

連続還元溶解炉４は、内部が断面円形（内径１５０ｍｍ）の筒状で、鉛屑投入口４ａから溶湯出口４ｂまでの距離が１０００ｍｍ、床面の傾斜角度αが３０°、スノコの傾斜角度βが２５°のものを用いた。

前記溶解保持炉１内の鉛合金溶湯５を、ポンプ（図示せず）により溶湯移送管１１内を通して鋳造機２に送り、２枚の金型からなるブックモールド鋳造機により格子基板１２を鋳造した。鋳造後、格子基板１２は、直ちに不要部を切除して次の極板工程に移送した。切除した不要部（切除屑３）はベルトコンベア６により連続還元溶解炉４の切除屑投入口４ａに移送し、そこから連続還元溶解炉４内のスノコ７上に投下した。なお、ここでは切除屑３のみを再溶解した。

切除屑３はスノコ６上でバーナー８から放射される高温の還元炎９により表面の酸化物が還元されるとともに表層が溶融し、溶融により自己潤滑性が増してスノコ６上を徐々に下方（溶湯出口方向）へと移動した。この間、切除屑３の溶融部分は液滴となってスノコ６の隙間から床面４ｃに落下し、床面４ｃの傾斜に沿って流動して溶湯出口４ｂから溶解保持炉１内に流入した。

格子基板１２は毎分１７枚の速度で５時間に亘り鋳造した。溶解保持炉１内の溶湯５量は、鉛カルシウム合金インゴットを適宜投入してほぼ一定（約２トン）に保持した。切除屑３は１時間当たり１００ｋｇ発生した。溶解保持炉１の湯面上に堆積したドロスは定期的に回収した。
鋳造終了後、回収した全ドロスを計量した。また前記全ドロス量を、溶解保持炉に戻した切除屑の量（５００ｋｇ）で除してドロス発生率を求めた。

［比較例１］
切除屑３を、連続還元溶解炉４を通さずに、直接、溶解保持炉１に戻した他は、実施例１と同じ方法により格子基板１２を鋳造し、また回収した全ドロスを計量してドロス発生率を求めた。

実施例１および比較例１の結果を表１に示す。

表１から明らかなように、本発明例（実施例１）ではドロス発生率が１％で、比較例１の４％に比べて大幅に低減した。これは、実施例１では、連続還元溶解炉を用いて、切除屑表面の酸化物を還元し溶解してから溶解保持炉に戻したことによる。

長時間操業の間には、連続還元溶解炉に投入される原料の増減によって、或いは溶解保持炉湯面上の気流の変化によって、連続還元溶解炉から排出される燃焼排ガス量が変動し、その結果、連続還元溶解炉出口から落下する溶融鉛が再酸化しドロス化することがある。請求項６に記載の発明は、連続還元溶解炉出口下方を安定して非酸化性雰囲気に保ち、連続還元溶解炉から落下する溶融鉛の再酸化およびドロス化を防止するための溶融鉛回収容器に関する。

この発明の溶融鉛回収容器３１は、例えば、図４（イ）に示すような両端開放の断面円形の容器であり、連続還元溶解炉４の下方に配置して用いられる。また、その下部は溶解保持炉１内の鉛合金溶湯５中に浸漬され、その中央部および上部は鉛合金溶湯面５ａ上に突出される。この溶融鉛回収容器３１内には連続還元溶解炉４の溶湯出口４ｂから排出される非酸化性の燃焼排ガスが充満するため、連続還元溶解炉４の溶湯出口４ｂから落下する鉛合金溶湯５ｂは酸化およびドロス化が防止される。溶融鉛回収容器３１の断面形状は円形に限らず、多角形状など任意である。図４（イ）において３２は溶融鉛回収容器３１を溶解保持炉１に取り付けるための部材である。

この溶融鉛回収容器３１は、図４（ロ）に示すように、その溶解保持炉１内の鉛合金溶湯面５ａからの突出距離Ｈを２０ｍｍ以上とし、かつ連続還元溶解炉４の溶湯出口４ｂの最下端部と溶解保持炉１の鉛合金溶湯面５ａからの距離ｈと同等かそれ以上にすることにより溶融鉛回収容器３１内に連続還元溶解炉４から排出される非酸化性の燃焼排ガスがより効率良く充満するようになる。

この発明において、溶融鉛回収容器３１の内径Ｄと連続還元溶解炉の溶融鉛出口開口部の外径ｄの比（Ｄ／ｄ）は、溶融鉛回収容器３１内に非酸化性の燃焼排ガスを充満させるためには小さい方が良いが、あまり小さい（１に近づく）と溶融鉛回収容器３１を所定位置に設けるのが困難になる。また比（Ｄ／ｄ）が大きすぎると非酸化性の燃焼排ガスの拡散面積が増大して溶融鉛回収容器３１内を非酸化性雰囲気に保持するのが困難になる。このようなことから比（Ｄ／ｄ）は１．５〜３が望ましい。

この発明において、溶融鉛回収容器は、図５に示すように、溶融鉛回収容器３３内のドロスを外部に容易に掻き出せるように横方向に開閉自在とすることが望ましい。溶融鉛回収容器３３内にドロスが堆積すると、このドロスが落下する溶融鉛に混じって溶解保持炉１内の鉛合金溶湯５中に巻き込まれ鋳造基板の品質に悪影響を及ぼすので、溶融鉛回収容器３３内は湯面を清浄にしておくことが望ましい。図５において３３ａは開閉部、３３ｂは蝶番である。

図４（イ）、（ロ）に示した本発明の溶融鉛回収容器３１を設けた製造装置を用いて連続溶解実験を５時間行ってドロスの発生量を実験により調べた。切除屑は実施例１と同様に１時間当たり１００ｋｇ発生したので連続還元溶解炉で再溶解した切除屑は５００ｋｇである。溶解保持炉１の鉛合金溶湯面５ａ上のドロスは実験開始前に完全に除去しておいた。

溶解保持炉１の内径は８００ｍｍ、連続還元溶解炉２の出口４ｂは内径１５０ｍｍの鉄製円筒（肉厚１ｍｍ）で構成し、その下端と溶解保持炉１の鉛合金溶湯面５ａとの距離ｈは２０ｍｍに設定した。溶融鉛回収容器３１は鉄製（肉厚１ｍｍ）で、その内径は１００〜６００ｍｍの範囲で種々に変化させた。また、その溶解保持炉１の鉛合金溶湯面５ａからの突出距離Ｈは１０〜５０ｍｍの範囲で種々に変化させた。

（比較例２）
溶融鉛回収容器を設けなかった他は実施例１と同じ方法により切除屑を再溶解し、ドロスの発生量を調べた。
実施例２および比較例２の調査結果を表２に示す。

表２から明らかなように、溶融鉛回収容器を用いた実施例２（本発明例）では、ドロス量が３．００〜４．７５ｋｇと少なく、溶融鉛回収容器を用いない比較例１の５．１３ｋｇに較べてドロス量が７〜４２％減少した。

溶湯出口と鉛合金溶湯面との距離ｈ（＝２０ｍｍ）に対し、溶融鉛回収容器の突出距離Ｈを１０ｍｍ（Ｎｏ．５）と短い場合に比し２０ｍｍ（Ｎｏ．４）と同等或いはそれ以上長くするとドロス量が急減することから、Ｈはｈと同等又はそれ以上にすることが望ましい。また、突出距離Ｈが短いと連続還元溶解炉から落下する溶融鉛で溶融鉛回収容器内の湯面が揺動してドロスが回収容器から飛び出て鋳造基板に混入することがあることからも溶融鉛回収容器の突出距離Ｈは２０ｍｍ以上にするのが望ましい。

Ｎｏ．９はＤが６００ｍｍと大きかったため燃焼排ガスの拡散面積が広くなり、溶融鉛回収容器内を十分な還元雰囲気に保持できずにドロス量がやや多めであったが、Ｄを４５０ｍｍにしたＮｏ．８（Ｄ／ｄ＝３．０）ではドロス量が著しく減少し、Ｄを１８０ｍｍにしたＮｏ．６（Ｄ／ｄ＝１．２）ではドロス量が最小となった。このように（Ｄ／ｄ）の比は小さいほどドロス量は減少する。しかしながら、（Ｄ／ｄ）が１に近づくと溶融鉛出口と溶融鉛回収容器の間隙が狭くなり溶融鉛回収容器を設けるのが困難になる。従って（Ｄ／ｄ）の比は１．５〜３．０の範囲が望ましい。なお、実施例１では溶融鉛回収容器の突出距離Ｈを最大５０ｍｍとしたが、スペース的に問題なければさらに高くしても良い。

図５に示した開閉自在の溶融鉛回収容器３３を用いて２４時間連続操業した。
この間、６時間ごとに溶融鉛回収容器３３を開けてドロスを掻き出して回収容器３３内の湯面５ａを清浄化した。その結果、落下する溶融鉛に混じってドロスが溶解保持炉１内の鉛合金溶湯５中に巻き込まれるようなことがなく、品質良好な鋳造基板が安定して得られた。なお溶融鉛回収容器３３の寸法および設置条件は実施例２のＮｏ．６と同じにした。

長時間操業の中では、欠陥基板が連続して発生し、コンベヤにより搬送されてくる鉛屑が連続還元溶解炉に入り切らずに溢れ出て溶解保持炉に直接落下してしまうことがある。請求項１０に記載の発明は欠陥基板が連続して発生した場合でも、鉛屑を連続還元溶解炉に安定して供給できる鉛屑送出機を設けた鉛蓄電池用基板の製造装置である。

前記鉛屑送出機４１は、図６に示すように、ベルトコンベア６の鉛屑落下側の端部下方、かつ連続還元溶解炉４の鉛屑投入口４ａ上方に配置される。
鉛屑送出機４１の構造は、図６、７に示すように、内面に攪拌羽４２を設けたホッパー４３と、ホッパー４３の軸線上に配置された螺旋状のスクリュー４７を備えたスクリューシャフト４８を主要部とする。ホッパー４３の鉛屑投入口４３ａの内径Ｄ_１（図７参照）はベルトコンベア６から落下する切除屑３などが漏れ出ないようにベルトコンベア６の幅よりも十分に大きくするのが良い。ホッパー４３上端を漏斗状に拡げておくと切除屑３などの漏出がより確実に防げる。

ホッパー４３内面の攪拌羽４２は、図８（イ）、（ロ）に示すように、水平方向に対し所定角度（θ）で傾斜して取り付けられている。攪拌羽４２の先端面４２ａはホッパー４３の軸線を中心とする円弧状に形成されている。
図８（イ）、（ロ）では、スクリューシャフト４８は図示を省略してある。
ホッパー４３は、図７に示すように、基台４４に据付けられた電動機４５により歯車４６ａ、４６ｂを介して矢印方向に低速で軸回転する。スクリューシャフト４８は基台４４に直接取り付けられ固定される。

コンベヤから落下する鉛屑は、ホッパー４３の軸回転に伴って回転する攪拌羽４２により攪拌されつつ、ホッパー４３内を周回し、下方へと押出され排出口４３ｃから排出される（図７参照）。前記鉛屑に掛かる下方への押出力は鉛屑とスクリュー４７との間の摩擦により発生する。前記押出力は、撹拌羽４２の傾斜角度θ、スクリュー４７の角度αとピッチｐなどを調整することにより制御される。

この鉛屑送出機４１によれば、鉛屑が多量に搬送されてきても、一旦ホッパー４３内に貯留されてから排出されるので、鉛屑が連続還元溶解炉から溢れ出るようなことがない。また絡み合った鉛屑は攪拌羽４２の回転により解きほぐされるので、鉛屑がスクリュー４７と鉛屑排出口４３ｃの間隙に詰まってしまうようなこともない。さらに鉛屑は撹拌羽４２やスクリュー４７により裁断されて細かくなるため連続還元溶解炉での溶解速度が向上する。

図７、図８（イ）、（ロ）に示した本発明の鉛屑送出機を用いて、その貯留機能を実験により調べた。
ホッパー４３の鉛屑投入口４３ａの内径Ｄ_１は４００ｍｍ、貯留部４３ｂの内径Ｄ_２は５００ｍｍ、鉛屑排出口４３ｃの内径Ｄ_３は１５０ｍｍ、ホッパー４３の全高さＨは５００ｍｍとした。ホッパー４３内面の４枚の攪拌羽４２の傾斜角度θは水平方向に対し４５°とした。攪拌羽４２先端面４２ａはＲ＝２００ｍｍの円弧状とした。スクリュー４７の外径Ｄ_４は１００ｍｍ、ピッチＰは１００ｍｍとした。

ベルトコンベヤ６（図６参照）により搬送されてくる切除屑と欠陥基板屑が混在した鉛屑を、毎分６０回転するホッパー４３の鉛屑投入口４３ａに毎分５ｋｇずつ１０分間に亘って合計５０ｋｇ投入した。鉛屑は回転する攪拌羽４２により解きほぐされながら下方に押出され、排出口４３ｃから排出された。
鉛屑送出機４１の排出口４３ｃから排出される鉛屑を１分間単位で計量した。
その結果を図９に示した。

図９から明らかなように、鉛屑は、毎分５ｋｇのペースで１０分間投入され（線図ａ）、毎分４ｋｇのペースで排出された（線図ｂ）。この間ホッパー４３内の鉛屑貯留量（線図ｃ）は増加し続けた。鉛屑投入終了後はホッパー内の貯留量（線図ｃ）は徐々に減少し、それに伴って排出量（線図ｂ）も次第に減少し、２０分後には貯留量および排出量ともゼロになった。図９で線図ｄはホッパー内に投入された鉛屑の累積量である。

図７、８（イ）、（ロ）に示した本発明の鉛屑送出機を用いて、一時に多量の鉛屑を投入したときの鉛屑の貯留機能を実験により調べた。
ホッパー内には、実操業を模して１分間当たり約１．７ｋｇの切除屑を連続的に投入しつつ、投入開始２分後と５分後にそれぞれ欠陥基板屑１０枚（約２ｋｇ）を追加投入し、１０分後、１７分後、１８分後にそれぞれ欠陥基板屑２０枚（約４ｋｇ）を追加投入した。鉛屑送出機４１から排出される鉛屑量を１分間単位で計量した。
結果を図１０に示した。

図１０から明らかなように、排出量（線図ｂ）は追加投入した直後に増加するが、その増加度合いは投入量（線図ａ）に較べて大幅に均されている。これによりホッパーの貯留機能が確認された。

鉛蓄電池用基板の製造装置（図２参照）に、図７、８（イ）、（ロ）に示した本発明の鉛屑送出機を設けて（図６参照）、鉛蓄電池用基板を１２時間に亘り連続的に製造した。ホッパー内には、実操業を模して１分間当たり約１．７ｋｇの切除屑を連続的に投入し、この間に欠陥基板を複数枚ずつ１０回追加投入した。

鉛屑はホッパー４３内を攪拌羽４２の回転に伴って下方へ移動し、排出口４３ｃから連続還元溶解炉４内に送り込まれて溶解し、溶融鉛が液滴となって溶解保持炉１の鉛合金溶湯面５ａ上に落下した。
排出口４３ｃからの鉛屑の排出量は、欠陥基板を追加投入した直後に増加するが、その増加度は小さく、鉛屑がホッパー４３から溢れ出て溶解保持炉１に直接落下するなどのトラブルは発生しなかった。これにより鉛屑送出機は鉛屑を貯留する機能を有し、ドロス低減に有用なことが実証された。また連続還元溶解炉の周辺の無人化も実現可能なことが確認された。

本発明では、図７、８（イ）、（ロ）に示した鉛屑送出機に限らず、鉛屑を貯留し、かつ排出する機能を有する任意の鉛屑送出機が適用できる。また鉛屑送出機のホッパーなどの設定条件（寸法や回転数）も上記実施例に限定されることなく、鉛屑の形状や量に応じて適宜選定することができる。さらに本発明では溶融鉛回収容器と鉛屑送出機を併用することによりドロスの発生をより良好に安定して防止することができる。

本発明の鉛蓄電池用基板の製造装置の実施形態を示す平面説明図である。 本発明の鉛蓄電池用基板の製造装置を構成する連続還元溶解炉の実施形態を示す側面説明図である。 （イ）は鋳造したままの格子基板の実施形態を示す正面図、（ロ）は不要部を切除したあとの格子基板の実施形態を示す正面図である。 （イ）は溶融鉛回収容器を設けた本発明の鉛蓄電池用基板の製造装置の実施形態を示す側面説明図、（ロ）は前記溶融鉛回収容器の側面説明図である。 前記溶融鉛回収容器の他の実施形態を示す平面説明図である。 鉛屑送出機を設けた本発明の鉛蓄電池用基板の製造装置の実施形態を示す側面説明図である。 前記鉛屑送出機の側面説明図である。 鉛屑送出機の撹拌羽部分の実施形態を示す、（イ）平面説明図、（ロ）側面説明図である。 鉛屑送出機の鉛屑の貯留量などの経時変化を示す説明図である。 鉛屑送出機の鉛屑の投入量と排出量の経時変化を示す説明図である。

符号の説明

１ 鉛または鉛合金溶解保持炉
２ 基板鋳造機
３ 切除屑
４ 連続還元溶解炉
４ａ 鉛屑投入口
４ｂ 溶湯出口
５ 鉛合金溶湯
５ａ 鉛合金溶湯面
６ ベルトコンベア
７ スノコ
８ バーナー
９ 還元性ガス燃焼炎（還元炎）
１０ 断熱材
１１ 溶湯移送管
１２ 格子基板（鉛蓄電池用基板）
２１ 湯道部（不要部）
２２ 湯底部（不要部）
３１ 溶融鉛回収容器
３２ 溶融鉛回収容器を溶解保持炉に取り付けるための部材
３３ 横方向に開閉自在な溶融鉛回収容器
３３ａ 溶融鉛回収容器の開閉部
３３ｂ 溶融鉛回収容器の蝶番
４１ 鉛屑送出機
４２ 攪拌羽
４２ａ 攪拌羽の先端面
４３ ホッパー
４３ａ ホッパーの鉛屑投入口
４３ｂ ホッパーの貯留部
４３ｃ ホッパーの鉛屑排出口
４４ 基台
４５ 電動機（駆動源）
４６ａ、４６ｂ 歯車
４７ スクリュー
４８ スクリューシャフト

Claims (10)

1. 溶解保持炉で溶解した鉛または鉛合金溶湯を基板鋳造機により格子基板に鋳造する鉛蓄電池用基板の製造方法において、前記基板鋳造機で発生する鉛屑を、その表面の酸化物を還元しながら連続的に溶解して溶解保持炉に戻すことを特徴とする鉛蓄電池用基板の製造方法。
2. 鉛または鉛合金溶解保持炉および基板鋳造機を主要部とする鉛蓄電池用基板の製造装置において、前記基板鋳造機で発生する鉛屑を、その表面の酸化物を還元しながら連続的に溶解して溶解保持炉に戻すための連続還元溶解炉が備えられていることを特徴とする鉛蓄電池用基板の製造装置。
3. 前記連続還元溶解炉は、内部が断面円形または断面矩形の筒状で、前記内部は高温の還元性ガス燃焼炎で充満されることを特徴とする請求項２に記載の鉛蓄電池用基板の製造装置。
4. 前記連続還元溶解炉には鉛屑投入口と溶湯出口が設けられており、前記鉛屑の溶融体が流動する床面が前記鉛屑投入口から溶湯出口に向けて下り勾配になっていることを特徴とする請求項２または３に記載の鉛蓄電池用基板の製造装置。
5. 前記連続還元溶解炉の床面の上方に鉛屑を保持するためのスノコが設けられていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の鉛蓄電池用基板の製造装置。
6. 前記連続還元溶解炉の溶湯出口から出湯する溶融鉛を回収するための両端開放の溶融鉛回収容器が、前記溶湯出口の下方、かつ前記溶解保持炉の湯面上に設けられていることを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の鉛蓄電池用基板の製造装置。
7. 前記溶融鉛回収容器の溶解保持炉湯面からの突出距離Ｈが下記（１）および（２）式を満足することを特徴とする請求項６記載の鉛蓄電池用基板の製造装置。
   Ｈ≧２０ｍｍ（１）
   Ｈ≧ｈ（ｈ：連続還元溶解炉の溶湯出口下端と溶解保持炉内湯面間の距離）（２）
8. 前記溶融鉛回収容器の内径Ｄと前記連続還元溶解炉の溶湯出口の内径ｄの比（Ｄ／ｄ）が１．５〜３であることを特徴とする請求項６または７に記載の鉛蓄電池用基板の製造装置。
9. 前記溶融鉛回収容器は横方向に開閉自在に分割されていることを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の鉛蓄電池用基板の製造装置。
10. 前記連続還元溶解炉の上方に鉛屑送出機が設けられていることを特徴とする請求項２乃至９のいずれかに記載の鉛蓄電池用基板の製造装置。

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