JP2004001094A - 容器、溶融金属供給システム及び溶融金属供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶融金属を安全に供給することができる容器、溶融金属供給システム及び溶融金属供給方法を提供すること。
【解決手段】この容器は、溶融金属を供給するための容器であって、溶融金属を収容することができ、上部に第１の開口部を有する容器本体と、前記容器本体に収容した前記溶融金属を内外で流通することが可能な流路と、前記容器本体の第１の開口部を覆うように配置され、前記第１の開口部よりも小径の第２の開口部を有する蓋と、前記蓋の第２の開口部に開閉可能に設けられ、前記容器の内外を連通し、前記容器内の圧力が所定以上になったときに容器内の圧力を開放するための弁を取り付けるための貫通孔が設けられたハッチとを具備する。
【選択図】　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば溶融したアルミニウムの搬送に用いられる容器、溶融金属供給システム及び溶融金属供給方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多数のダイキャストマシーンを使ってアルミニウムの成型が行われる工場では、工場内ばかりでなく、工場外からアルミニウム材料の供給を受けることが多い。この場合、溶融した状態のアルミニウムを収容した容器を材料供給側の工場から成型側の工場へと搬送し、溶融した状態のままの材料を各ダイキャストマシーンへ供給することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−２０８２６（段落［００２６］、図４）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者等は、こうした容器からダイキャストマシーン側への材料供給を圧力の差を利用して行う技術を提唱している。すなわち、この技術は、容器内を加圧して容器内に導入された配管を介して容器内の溶融材料を外部に導出するものである。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された容器単独では、溶融金属の供給時に容器内の圧力が急激に増大した場合に、溶融金属の突発的な吐出が起きる、という問題がある。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、溶融金属を安全に供給することができる容器、溶融金属供給システム及び溶融金属供給方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、本発明の主たる観点に係る容器は、溶融金属を供給するための容器であって、溶融金属を収容することができ、上部に第１の開口部を有する容器本体と、前記容器本体に収容した前記溶融金属を内外で流通することが可能な流路と、前記容器本体の第１の開口部を覆うように配置され、前記第１の開口部よりも小径の第２の開口部を有する蓋と、前記蓋の第２の開口部に開閉可能に設けられ、前記容器の内外を連通し、前記容器内の圧力が所定以上になったときに容器内の圧力を開放するための弁を取り付けるための貫通孔が設けられたハッチとを具備することを特徴とする。
【０００８】
本発明の一の形態によれば、前記容器内の圧力が所定以上になったときに、前記容器内の圧力を開放することができる圧力開放弁を更に具備することを特徴とする。
【０００９】
本発明の一の形態によれば、前記第２の開口部は、前記蓋の中央付近に位置し、前記貫通孔は、前記ハッチの中央付近に位置することを特徴とする。
【００１０】
本発明の一の形態によれば、前記流路の内径は６５ｍｍ〜８５ｍｍであることを特徴とする。
【００１１】
本発明の別の観点に係るシステムは、溶融金属を生産する第１の工場から前記溶融金属のユースポイントを有する第２の工場へ前記溶融金属を供給する溶融金属の供給システムであって、（ａ）溶融金属を供給するための容器であって、溶融金属を収容することができ、上部に第１の開口部を有する容器本体と、前記容器本体に収容した前記溶融金属を内外で流通することが可能な流路と、前記容器本体の第１の開口部を覆うように配置され、前記第１の開口部よりも小径の第２の開口部を有する蓋と、前記蓋の第２の開口部に開閉可能に設けられ、前記容器の内外を連通し、前記容器内の圧力が所定以上になったときに容器内の圧力を開放するための弁を取り付けるための貫通孔が設けられたハッチとを具備する容器と、（ｂ）前記第１の工場と前記第２の工場との間で前記容器を載せて搬送するためのトラックと、を具備したことを特徴とする。
【００１２】
本発明の更に別の観点に係る方法は、溶融金属を生産する第１の工場から前記溶融金属のユースポイントを有する第２の工場へ前記溶融金属を供給する溶融金属の供給方法であって、溶融金属を供給するための容器であって、溶融金属を収容することができ、上部に第１の開口部を有する容器本体と、前記容器本体に収容した前記溶融金属を内外で流通することが可能な流路と、前記容器本体の第１の開口部を覆うように配置され、前記第１の開口部よりも小径の第２の開口部を有する蓋と、前記蓋の第２の開口部に開閉可能に設けられ、前記容器の内外を連通し、前記容器内の圧力が所定以上になったときに容器内の圧力を開放するための弁を取り付けるための貫通孔が設けられたハッチとを具備する容器に前記溶融金属を収容し、前記容器をトラックに載せて、前記第１の工場から前記第２の工場へ搬送することを特徴とする。
本発明は、溶融金属を貯留可能な密閉容器本体と、前記容器本体内周の該容器本体底部に近い位置に設けられた開口を介し、該容器本体外周の上部に向けて延在する溶融金属の流路と、前記容器本体内の圧力を調整する手段とを具備することを特徴とする。
【００１３】
本発明では、溶融金属を流通させるための流路が容器本体内周の該容器本体底部に近い位置から該容器本体外周の上部に向けて延在するようになっている。すなわち、本発明では、特開平８−２０８２６号に開示された装置と比較すると、容器内の溶融金属に晒されるストークのような部材は不要となるので、ストーク等の部品交換を行う必要はなくなる。また、本発明では、容器内にストークのように予熱を邪魔するような部材は配置されないので、予熱のための作業性が向上し、予熱を効率的に行うことができる。また容器に溶融金属を収容したのち、溶融金属の表面の酸化物等をすくい取る作業が必要なことが多い。内部にストークがあるとこの作業がやりにくい。本発明によれば容器内部にストークのような構造物がないので作業性を向上することができる。
【００１４】
ここで、本発明に係る容器を使った溶融金属供給方法としては、（ａ）容器内を容器外よりも陰圧状態にして容器外から容器内に溶融金属を導入する工程と、（ｂ）前記容器内から容器外に溶融金属を導出する工程とを具備することを特徴とする。ここで、陰圧状態とは、容器外の圧力＞容器内の圧力とすることである。容器内を減圧する場合の他に、容器外を加圧する場合、更に容器内を減圧しかつ容器外を加圧する場合も含まれる。
【００１５】
このように容器内外の圧力差を利用して溶融金属を容器内に導入することで、溶融金属を容器内に引き込むような形態の部材、例えば配管を介して溶融金属供給用の炉と容器とを連接すればよくなる。例えば樋部材を介して溶融金属供給用の炉と容器とを連接する必要がなくなるので、溶融金属が空気に触れる機会が激減し、容器内に供給された溶融金属が酸化することを極力減らすことが可能となる。従って、酸化物の除去作業を不要とし、作業性の改善を図ることができ、しかも酸化物が殆ど含まれていない溶融金属を供給することが可能となる。
【００１６】
工程（ｂ）は、前記容器内を容器外よりも陽圧状態にして容器内から容器外に溶融金属を導出することを特徴とし、例えば前記容器は、当該容器の内外を連通して設けられ、前記溶融金属を流通することが可能な第１の配管を備え、前記工程（ａ）及び前記工程（ｂ）は、前記第１の配管を用いて溶融金属の導入及び導出を行うことを特徴とする。
【００１７】
陽圧状態とは、容器内の圧力＞容器外の圧力とすることである。容器内を加圧する場合の他に、容器外を減圧する場合、更に容器内を加圧しかつ容器外を減圧する場合も含まれる。
【００１８】
本発明では、溶融金属供給用の炉から容器への溶融金属の供給及び容器からサーバへの溶融金属の供給を例えば共通の第１の配管を用いて行うことができるので、構成を非常に簡単なものとすることができる。ただし、本発明は、溶融金属の導入と導出を別の配管を使う場合も含むものである。
【００１９】
本発明の溶融金属供給方法は、前記容器が、当該容器の内外を連通して設けられた第２の配管を備え、前記工程（ａ）及び前記工程（ｂ）は、前記第２の配管を用いて容器内の減圧及び加圧を行うことを特徴とする。このように容器内の減圧及び加圧を共通の配管で行うことで、容器の構成を非常に簡単なものとすることができる。
【００２０】
従って、本発明では、例えば容器に対して第１及び第２の配管を設けるだけで容器に対する溶融金属の導入と容器からの溶融金属の導出を行うことが可能となる。このことは、単に構成が簡略化されるだけでなく、溶融金属の酸化を激減することが可能となる。
【００２１】
本発明の溶融金属供給方法は、前記工程（ａ）が、前記容器内を減圧して容器外から容器内に溶融金属を導入する工程と、前記容器内の溶融金属の液面を検出する工程と、検出した液面に応じて前記容器内の圧力を制御する工程とを具備することを特徴とする。これにより、例えばサーバ側のシステム構成にかかわりなく、容器内に適量の溶融金属を供給することが可能となる。
【００２２】
本発明の溶融金属供給方法において、前記工程（ａ）が、前記溶融金属を導入した後に容器内の空間を不活性気体で置換する工程を更に具備することを特徴とする。これにより、容器内の供給された溶融金属の酸化を更に抑制することが可能となる。
【００２３】
本発明の溶融金属供給方法は、前記容器が、当該容器の内外を連通して設けられ、前記溶融金属を流通することが可能な第１の配管を備え、前記第１の配管の有効内径は、約５０ｍｍより大きく、約１００ｍｍより小さいことを特徴とする。
さらに好ましい内径は約６５ｍｍ〜約８０ｍｍである。これは発明者らが配管径と圧送に必要な圧力との関係を調べた結果得られた知見である。
【００２４】
本発明の溶融金属供給システムは、溶融金属を収容することができる容器と、前記容器の内外を連通して設けられ、前記溶融金属を流通することが可能な配管と、前記容器内部を排気する排気系とを具備したことを特徴とする。また、本発明の溶融金属供給システムは、溶融金属を収容することができる容器と、前記容器の内外を連通し、前記溶融金属を流通することが可能な第１の配管と、前記容器の内外を連通し、前記容器内を排気することが可能な第２の配管とを具備したことを特徴とする。
【００２５】
本発明では、溶融金属を容器内に引き込むための配管を介して溶融金属供給用の炉と容器とを連接すればよくなるので、溶融金属が空気に触れる機会が激減し、容器内に供給された溶融金属が酸化することを極力減らすことが可能となる。従って、本発明によれば、酸化物の除去作業を不要とし、作業性の改善を図ることができ、しかも酸化物が殆ど含まれていない溶融金属を供給することが可能となる。
【００２６】
本発明の溶融金属供給システムは、前記配管の前記容器内側の開口部が前記容器の下方にあることを特徴とする。これにより、容器内に配管から供給される大半の溶融金属が既に容器内に供給されている溶融金属の面より下で供給されることになり、すなわち配管から供給される大半の溶融金属がその供給の際に容器内の空気に直接触れることがなくなり、溶融金属の酸化を効果的に防止することができる。また、配管の開口部がこのような位置にあることにより、この配管を使って加圧による容器からサーバに対する溶融金属の供給が可能となる。
【００２７】
本発明の溶融金属供給システムは、前記容器内の溶融金属の液面を検出する手段と、検出した液面に応じて前記排気系を制御する手段とをさらに具備したことを特徴とするものである。これにより、容器内に適量の溶融金属を供給することが可能となる。前記液面検出手段は、前記容器内天井部に所定の間隔をもって設けられ、各先端部が少なくとも容器内の最大液面の位置まで突出した一対の電極を具備することを特徴とする。このような液面検出手段を用いることにより、金属を溶融させるよう高温な環境においても簡単な構成で液面検出が可能となる。かかる液面検出手段は、例えば重量センサと併用しても構わない。例えば、通常は重量センサを用いて容器内の溶融金属の量を計測しておき、上記構成の液面検出手段を緊急用の最大液面検出手段として用いることが可能である。これにより、より安全なシステムの構築が可能である。
【００２８】
本発明の溶融金属供給方法は、容器の内部を減圧して溶融金属を吸引し、前記容器をユースポイントまで輸送し、前記容器を加圧して前記溶融金属を前記ユースポイントへ供給することを特徴とする。ここで、例えば、前記溶融金属は、アルミニウムであり、前記容器のユースポイントまでの輸送は、公道を介して行われ、前記ユースポイントでは、前記溶融したアルミニウムを使ったアルミダイキャストマシーンを使ったアルミニウムの成型が実行されることを特徴とする。
【００２９】
本発明は、固体のアルミニウムから溶融したアルミニウムの生産する生産方法において、炉内でアルミニウムを溶融する工程と、前記炉と前記容器との間の配管を介して接続する工程と、前記容器内を減圧して前記配管を介して前記炉から前記容器内に溶融したアルミニウムを導入する工程と、前記容器内を加圧して前記配管を介して前記容器からサーバに対して溶融したアルミニウムを導出する工程とを具備することを特徴とする。これにより、酸化物の少ない溶融アルミニウムを生産することが可能である。
【００３０】
本発明のアルミダイキャスト製品の製造方法は、炉内でアルミニウムを溶融する工程と、前記炉と前記容器との間を配管を介して接続する工程と、前記容器内を減圧して前記配管を介して前記炉から前記容器内に溶融したアルミニウムを導入する工程と、前記容器内を加圧して前記配管を介して前記容器からサーバに対して溶融したアルミニウムを導出する工程と、前記サーバからアルミダイキャストマシーンに前記溶融金属を供給してアルミダイキャスト製品を製造する工程とを具備することを特徴とする。これにより、酸化物の少ない質のよいアルミダイキャスト製品を効率よく製造することが可能となる。
【００３１】
本発明の自動車の製造方法は、炉内でアルミニウムを溶融する工程と、前記炉と前記容器との間を配管を介して接続する工程と、前記容器内を減圧して前記配管を介して前記炉から前記容器内に溶融したアルミニウムを導入する工程と、前記容器内を加圧して前記配管を介して前記容器からサーバに対して溶融したアルミニウムを導出する工程と、前記サーバからアルミダイキャストマシーンに前記溶融金属を供給して自動車用エンジンを製造する工程と、前記製造されたエンジンを使って自動車を組み立てる工程とを具備することを特徴とする。これにより、酸化物の少ない質のよいエンジンを有する自動車を効率よく製造することが可能となる。
【００３２】
本発明の溶融金属供給システムは、加圧式溶融金属供給容器と、前記加圧式溶融金属供給容器を保持しつつ昇降する昇降機構と、前記加圧式溶融金属供給容器に対して加圧用の気体を供給する加圧気体貯留タンクとを有する運搬車輌とを具備することを特徴とする。
【００３３】
本発明の運搬車輌は、加圧式溶融金属供給容器を保持しつつ昇降する昇降機構と、前記加圧式溶融金属供給容器に対して加圧用の気体を供給する加圧気体貯留タンクとを具備することを特徴とする。
【００３４】
本発明によれば、運搬車輌に加圧気体貯留タンクを搭載し、この加圧気体貯留タンクから加圧式溶融金属供給容器に対して加圧用の気体を供給し、この気体により溶融金属を圧送しているので、従来のように容器を傾斜させる必要がなくなる。従って、例えばフォークリフトに回動機構を設ける必要はなくなり、昇降機構を設けるだけよく、機構が非常にシンプルなものとなる。しかも、加圧手段として加圧気体貯留タンクを用いているので、例えばコンプレッサーを搭載した場合等に考えられる発電機の搭載等は不要となり、小型軽量化を図ることができる。工場内であれば、気体の補充も極めて容易である。
【００３５】
上記運搬装置には、フォークリスト機構のフォーク部分に設けられ、容器の重量を計測するための計測手段（例えば圧力センサ）と、前記計測結果に基づき前記加圧気体貯留タンクから前記容器への前記気体の供給を制御する制御手段とを設けてもよい。
【００３６】
かかる構成によれば、例えば容器の重量が所定以下になったとき所定量の溶融金属が容器から相手側に供給されたものとみなして気体の供給を停止し、溶融金属の供給を停止する。これにより、人手を介することなくしかも簡単な構成で特定量の溶融金属を供給することができるようなる。
【００３７】
本発明の供給装置は、気密領域と、前記気密領域内に金属を供給する手段と、供給された前記金属を前記気密領域内で受ける手段と、前記気密領域内の酸素濃度を調節する手段と、を具備している。
【００３８】
本発明の供給装置は、溶融金属を保持、保温または加熱することができる炉と、前記溶融金属を気密室へ導く配管と、前記炉と前記気密室との酸素濃度を調節する手段と、前記炉の圧力と前記気密室の圧力の差を調節する手段と、を具備したものである。
【００３９】
また本発明の供給装置は、溶融金属を保持、保温または加熱することができる炉と、前記溶融金属を気密室へ導く配管と、前記炉内の圧力と前記気密室の圧力よりも相対的に高くなるように調節し前記溶融金属をユースポイントに送る手段と、を具備したものである。前記炉内の圧力が前記ユースポイントの圧力よりも相対的に低くなるように調節し前記溶融金属を前記炉内に戻す手段をさらに具備するようにしてもよい。
【００４０】
本発明の供給方法は、酸素濃度または酸素活量が制御された気密領域内で溶融金属を受け渡すものである。また、本発明の金属製品の生産方法は、酸素濃度が制御された気密領域内で溶融金属を供給する工程と、供給された金属を成形する工程とを具備したものである。
【００４１】
酸素濃度あるいは酸素活量の調節は前記金属の酸化が抑制されるように行われる。この酸素濃度の調節は、酸素分圧を調節するだけでなく、全圧を調節することによっても行うことができる。さらに温度も含めて調節してもよい。以下単に酸素濃度という場合でも酸素活量の概念を含むものとする。温度、圧力、酸素濃度などの条件よっては、金属の酸化が抑制されるだけでなく金属が還元されることもある。いずれにせよ金属は酸化が抑制されたまま気密領域内のユースポイントへ供給される。ここで供給される金属としては例えば溶融状態にある金属、あるいは金属の粉末（微粒子、超微粒子を含む、以下同じ）がある。また金属の組成は単体元素でも合金でもよい。前記酸素濃度を調節する手段としては、例えば排気系や非酸化性ガス導入系がある。これらは組み合わせて配設しても、複数系統備えてもよい。排気系としては、排気ブロワや各種真空ポンプ（例えばロータリーポンプ、メカニカルブースターポンプ、水封ポンプなどの液封式ポンプ、油拡散ポンプ、ターボ分子ポンプ、イオンゲッターポンプ、クライオポンプなど）を必要に応じて選択し、または組み合わせて用いればよい。真空ゲージ（真空計）も必要に応じて備えればよい。非酸化性ガスとしては、希ガス、窒素、一酸化炭素、二酸化炭素、二酸化硫黄、６フッ化硫黄などをあげることができる。これらのガスは金属の性質に応じて選択すればよい。非酸化性ガスは組み合わせて使用してもよい。
【００４２】
このような構成を採用することにより本発明の供給装置においては、金属の酸化を抑制しながら気密領域内のユースポイントへ供給することができる。このため酸化皮膜、ノロ等の酸化物の生成量を極めて低いレベルに抑制し生産性を向上することができる。
【００４３】
またマグネシウム、カルシウム、チタン等のように生成自由エネルギーが小さく反応性が高い金属では、溶融、保持、配湯、注湯、成形などの過程で酸化されやすいという問題がある。また粉体など表面の自由エネルギーが過剰な状態にある金属についても同様である。これらの金属は単に酸化しやすいというだけではなく発火、爆発の危険もある。本発明によればこのような金属も安全に供給することができる。
【００４４】
さらに金属のダイキャスト成形では、溶融金属のダイキャスト装置への供給時に、金属が酸化、発火し製品の強度、精度、外観を阻害している。このことは酸化されやすく加工が困難な金属、例えばマグネシウム合金などにおいて顕著である。溶融金属がキャビティーに供給される以前にその金属の酸化物が混じってしまうことも一因である。本発明によれば、金属の酸化は抑制された状態でダイキャスト装置に供給されるため、製品の品質が向上する。後述するようにキャビティーを含めた溶融金属の流通空間の酸素活量を制御すれば、この効果はさらに大きくなる。
【００４５】
さて、上述のような金属の溶融時には防燃のため例えばベリリウムなどの防燃剤を添加することがある。ベリリウムは元素存在度が小さいことで知られているだけでなく、毒性の極めて高い元素である。例えば酸化物を吸引すると呼吸器を障害するなど人体に悪影響を及ぼすことが知られている。そして現在ベリリウムは、製造工程や、製品に含有されることを通じて環境中に拡散しているのである（製品が廃棄物となったあとのことも留意されたい）。このような有害物質の使用は、作業者の安全、また環境保全の観点から大きな問題を抱えている。本発明によればこのような有害な防燃ガスを使用する必要がなくなるから、作業者の安全も確保され、また有害物質が環境に拡散するのを防ぐことができる。
【００４６】
つぎに本発明の容器について説明する。ここで容器は固定して使用される場合（例えば溶融金属の溶融炉、保持炉など）も、可動に使用される場合（例えば容器など）もどちらにも適用することができる。
【００４７】
本発明の容器は、気密領域を構成するフレームと、前記フレームの内側に配設された断熱材と、前記フレームおよび前記断熱材を貫通して配設された少なくとも１つの配管とを具備したものである。
【００４８】
また本発明は、溶融金属を保持することができる容器において、前記炉の内部を加圧する手段と、前記炉内の内部を減圧する手段と、を具備したものである。
【００４９】
フレームは内部に気密領域である閉空間を形成する。また容器全体の強度の保持の役割と、外部から断熱材を保護する役割を果たす。フレームは各種金属材料により構成することができるが、材質は容器の用途に応じて適宜選択すればよい。この選択は容器に収容する内容物の物理的性質、化学的性質を考慮してなされることが好ましい。例えば、たとえ断熱材が破けたとしてもフレームが内容物の熱や、内容物との化学反応により溶けたり割れたりしないように選択する。断熱材についても同様であって、例えば各種耐熱煉瓦が容器の用途に応じて選択される。
【００５０】
配管はフレームの外部と内部の空間とのアクセスを提供するものである。この配管は複数備えてもよい。例えばこの配管に排気系を接続して内部を減圧することにより、内部の気密領域の酸素濃度、酸素活量を制御することができる。また例えばこの配管に非酸化性ガス導入系を接続することにより、内部に非酸化性ガスを供給することができる。
【００５１】
さらにこの配管により、このような減圧、加圧により流体（溶融金属や粉体）を容器から出したり、入れたりすることができる。例えば複数の配管を備えた場合を考える。内容物は溶融金属であるとする。この場合、第１の配管から非酸化性ガスを導入して気密領域を加圧すれば、第２の配管を通じて溶融金属を外部へ押し出す力が働く。また第１の配管を排気系に接続して気密領域を減圧すれば、第２の配管を通じて溶融金属を外部から吸引することができる。配管は必要に応じてヒータなどで加熱する。温度は管内を流通する内容物の融点より高くなるように設定することが好ましい。このとき排気系や非酸化性ガス供給系により、溶融金属や粉体の移動だけでなく、系内の酸素濃度も制御することができる。このように本願発明においては、減圧状態を含めた圧力差の生成が、溶融金属や粉体の質量移動と酸化防止のための両方に寄与している点が大きな特徴の一つとなっている。さらに配管内の雰囲気が酸化的になると配管内に酸化物が付着し配管が詰まる。本発明では配管内の酸素濃度が制御されるだけでなく配管内に内容物を残さないようにすることもできるので、このような詰まりの問題も解決することができる。
【００５２】
また、本発明の容器には、前記気密領域内の温度を測定する手段と、測定した温度に応じて前記フレーム内の圧力を調節する手段とをさらに具備した形態もある。
【００５３】
耐熱煉瓦等の耐熱材は、その経時変化によって耐熱性能が低下する。例えば複数の容器を使用して溶融金属を輸送する場合、容器の固体差によって溶融金属の温度が異なることがある。時には、ユーザの要求を満たさない程度まで溶融金属の温度が低下することもある。本発明の容器では、気密領域または溶融金属の温度を測定し、測定した温度によってフレーム内の圧力を制御する構成を採用している。このような構成を採用することにより、圧力によって系内の熱伝導度を制御しているのである。例えば溶融金属の搬送中に温度低下が認められる容器について、フレーム内を排気系により減圧し、内部の熱伝導率を小さく抑制する。これにより断熱材の断熱性能の低下によらず、溶融金属の温度を保持することができる。複数の容器の内容物の温度差を小さくすることもできる。また溶融金属の酸化も防止することができる。圧力制御は温度そのものではなく、温度変化の割合（例えば微分値）によって行うこともでき、この構成のほうがより的確な溶融金属の温度制御を行うことができる。
【００５４】
本発明は、溶融金属を配送することができる容器において、内面に断熱材を配したフレームと、前記断熱材の内側に配設されたヒータと、前記溶融金属の温度を測定する手段と、測定した温度に応じて前記ヒータを制御する手段と、を具備したものである。
【００５５】
本発明の容器では測定した温度、温度変化に応じて容器内の圧力を制御する構成だけでなく、測定した温度、温度変化に応じて容器内に配設したヒータの温度を制御する構成でもよい。本発明の構成ではフレームの気密性は問われない。ヒータとしては例えば断熱材の内側に抵抗体配線を露出させる構成がある。このほかにも、例えばシーズヒータ、ラジアントチューブなど各種ヒータを採用してもよい。そして容器内の温度または内容物の温度または温度変化を測定し、測定値に応じてヒータへのエネルギー（電力、ガス）供給量を制御する。これにより断熱材の断熱性能の低下によらず、溶融金属の温度を保持することができる。複数の容器の内容物の温度差を小さくすることもできる。またこのような構成により、容器の内容物の温度を的確に管理することができる。さらに本発明の容器の構成を、前述した本発明の各容器の構成と組み合わせて行うこともできる。
【００５６】
本発明の成形装置は、ユースポイントに供給された金属を成形する手段と、前記ユースポイントを囲繞するように配設された気密室と、前記気密室内の酸素濃度を調節する手段とを具備したものである。
【００５７】
本発明の成形装置は、例えばユースポイントに供給された溶融金属をコア型（オス型）とキャビティー型（メス型）との空間に押し出して成形する射出成形や、圧縮成形、押出成形、吹込成形などの各種成形装置に適用することができる。本発明の成形装置では、成形する金属は、酸素濃度が調節された状態（減圧を含む）にあるユースポイントへ供給される。ユースポイントへの金属の供給は前述した本発明の供給装置や容器を用いることができる。例えば従来の金属成形では、金属の装置への供給時に、金属が酸化、発火し製品の強度、精度、外観を阻害している。このことは酸化されやすく加工が困難な金属、例えばマグネシウム合金などにおいて顕著である。本発明によれば、金属の酸化は抑制された状態で成形装置に供給されるため、成形した製品の品質が向上する。ダイキャスト装置の場合、ノズル、スプルー、ランナー、ゲートを含めた溶融金属の流通空間の酸素活量を制御すれば、さらに効果的である。このためには溶融金属の流通空間のユースポイントとは反対側にもバルブと排気系または非酸化性ガス供給系を備えユースポイントとの相対的な圧力差および酸素濃度を調節すればよい。
【００５８】
本発明の別の観点に係る容器は、溶融金属を貯留可能で、内圧を調整するために用いられる貫通孔を有する密閉型の容器本体と、前記容器本体内周の該容器本体底部に近い位置に設けられた開口を介して上部に向けて外部に延在する溶融金属の流路を有し、かつ、前記容器本体の内壁を覆うように設けられた耐火壁とを具備することを特徴とするものである。
【００５９】
本発明では、溶融金属の流路が容器本体の内壁を覆うように設けられた熱伝導性の高い耐火壁により構成されているので、容器内に溶融金属を貯留したときにこの貯留されている溶融金属の熱が耐火壁を伝導し、流路は貯留されている溶融金属とほぼ等しい温度となる。従って、流路を流通する溶融金属が流路で冷却されて流路の表面に固化して付着するようなことはなくなる。すなわち、流路に溶融金属が固化して付着していくと流路（従来の配管）が詰まり易くなるが、本発明により流路の詰まりを効果的に防止することができる。また、本発明では、流路が貯留されている溶融金属とほぼ等しい温度となるので、流路の表面付近を流通する溶融金属の粘性が低下することがなくなり、より小さいな圧力差で容器からの溶融金属の導出及び容器内への溶融金属の導入を行うことができる。すなわち、本発明の容器は、溶融金属の流路を容器本体の内壁を覆うように設けられた熱伝導性の高い耐火壁より構成し、該流路を貯留されている溶融金属とほぼ等しい温度となるようにしたので、圧力差を利用して溶融金属を容器内外に導入出するようなシステムに非常に有効なものとなる。
【００６０】
本発明の容器には、内圧を調整するために用いられる貫通孔が設けられているので、例えば貫通孔を介して容器内を陰圧とすることで流路を介して容器内に溶融金属を導入することが可能である。本発明では、このように流路を介して容器内に溶融金属を導入することでその流路を流通するよりホットな溶融金属により流路の表面に付着する金属が洗浄される。従って、本発明では、内圧を調整するために用いられる貫通孔を有することで流路の詰まりを効果的に防止することができる。
【００６１】
本発明では、溶融金属を流通させるための流路が容器本体内周の該容器本体底部に近い位置から該容器本体外周の上部に向けて延在するようになっている。すなわち、本発明では、特開平８−２０８２６号に開示された装置と比較すると、容器内の溶融金属に晒されるストークのような部材は不要となるので、ストーク等の部品交換を行う必要はなくなる。また、本発明では、容器内にストークのように予熱を邪魔するような部材は配置されないので、予熱のための作業性が向上し、予熱を効率的に行うことができる。
【００６２】
本発明の一の形態に係る容器は、前記容器本体の内壁と前記耐火壁との間に介挿された断熱部材を更に具備することを特徴とするものである。容器は全体として保温性を高める必要があるから断熱性能の高い部材をライニングしてある。そして溶融金属に直接接する部分は、耐火系の部材をライニングしてある。本発明の容器では容器の内側と流路とを分離しているゾーンに耐火系のキャスター材料を配し、この領域の熱伝導率を意図的に大きくしている。耐火材は断熱材よりも密度、熱伝導率が大きくなるように設定する。耐火材としてはたとえが緻密質の耐火キャスターを、断熱材としては例えば断熱キャスターやボード材等をあげることができる。このような構成を採用することで、容器内の溶融金属を保温することに加えて、上記の流路へ熱が供給されやすくなる。したがって流路が外部からの影響を受けて冷えるようなことが少なくなり、流路の詰まりをより効果的に防止することができる。また溶融金属の粘性を小さく抑制することができるので、小さな圧力差で溶融金属を容器内外に導入出することが可能となる。
【００６３】
本発明の一の形態に係る容器は、前記容器本体底部が前記開口に向けて前記開口が低い位置となるように傾斜していることを特徴とするものである。これにより、容器内の溶融金属が少なくなったときに、上記流路近傍の耐火材が容器内の溶融金属と接する実質的な面積が流路とは離れた場所における当該面積に比べて大きくなる。従って、上記の流路が冷えることを極力さけることができ、流路の詰まりをより効果的に防止することができ、またより小さな圧力差で溶融金属を容器内外に導入出することが可能となる。加えて、容器を傾斜させて容器内に残存する溶融金属を流路から導出することを、傾斜角を少なくしてしかも流路の詰まりを極力小さくして効率的に行うことが可能となる。
【００６４】
本発明の一の形態に係る容器は、前記容器本体の上部には、開閉可能なハッチが設けられていることを特徴とするものである。
【００６５】
本発明では、このようなハッチを有することで例えば容器内に溶融金属を導入するに先立ちハッチを空けてガスバーナを挿入して容器を予熱すること可能であり、このような予熱により耐火材を介して流路が温められ、流路の詰まりをより効果的に防止することができ、またより小さな圧力差で溶融金属を容器内外に導入出することが可能となる。本発明では、溶融金属を流路を介して容器内に導入する際に、上記のように予め流路を温めておくことが可能であるので、このような場合に特に有効である。
【００６６】
本発明の一の形態に係る容器は、前記貫通孔が前記ハッチに設けられていることを特徴とするものである。
【００６７】
上記のように容器内に溶融金属を供給するに先立ちガスバーナにより容器を予熱している。この予熱は、ハッチを開けてガスバーナを容器内に挿入することで行われる。従って、ハッチは容器内に溶融金属を供給する度に開けられるものである。本発明では、このようなハッチに内圧調整用の貫通孔を設けているので、容器内に溶融金属を供給する度に内圧調整用の貫通孔に対する金属の付着を確認することができる。そして、例えば貫通孔に金属が付着しているときにはその都度それを剥がせばよい。従って、本発明では、内圧調整に用いるための配管や孔の詰りを未然に防止することができる。
【００６８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００６９】
図１は本発明の一実施形態に係る金属供給システムの全体構成を示す図である。
【００７０】
同図に示すように、第１の工場１０と第２の工場２０とは例えば公道３０を介して離れた所に設けられている。
【００７１】
第１の工場１０には、ユースポイントとしてのダイキャストマシーン１１が複数配置されている。各ダイキャストマシーン１１は、溶融したアルミニウムを原材料として用い、射出成型により所望の形状の製品を成型するものである。その製品としては例えば自動車のエンジンに関連する部品等を挙げることができる。また、溶融した金属としてはアルミニウム合金ばかりでなくマグネシウム、チタン等の他の金属を主体とした合金であっても勿論構わない。各ダイキャストマシーン１１の近くには、ショット前の溶融したアルミニウムを一旦貯留する保持炉（手元保持炉）１２が配置されている。この保持炉１２には、複数ショット分の溶融アルミニウムが貯留されるようになっており、ワンショット毎にラドル１３或いは配管を介して保持炉１２からダイキャストマシーン１１に溶融アルミニウムが注入されるようになっている。また、各保持炉１２には、容器内に貯留された溶融アルミニウムの液面を検出する液面検出センサ（図示せず）や溶融アルミニウムの温度を検出するための温度センサ（図示せず）が配置されている。これらのセンサによる検出結果は各ダイキャストマシーン１１の制御盤もしくは第１の工場１０の中央制御部１６に伝達されるようになっている。
【００７２】
第１の工場１０の受け入れ部には、後述する容器１００を受け入れるための受け入れ台１７が配置されている。受け入れ部の受け入れ台１７で受け入れられた容器１００は、配送車１８により所定のダイキャストマシーン１１まで配送され、容器１００から保持炉１２に溶融アルミニウムが供給されるようになっている。供給の終了した容器１００は配送車１８により再び受け入れ部の受け入れ台１７に戻されるようになっている。
【００７３】
第１の工場１０には、アルミニウムを溶融して容器１００に供給するための第１の炉１９が設けられており、この第１の炉１９により溶融アルミニウムが供給された容器１００も配送車１８により所定のダイキャストマシーン１１まで配送されるようになっている。
【００７４】
第１の工場１０には、各ダイキャストマシーン１１において溶融アルミニウムの追加が必要になった場合にそれを表示する表示部１５が配置されている。より具体的には、例えばダイキャストマシーン１１毎に固有の番号が振られ、表示部１５にはその番号が表示されており、溶融アルミニウムの追加が必要になったダイキャストマシーン１１の番号に対応する表示部１５における番号が点灯するようになっている。作業者はこの表示部１５の表示に基づき配送車１８を使って容器１００をその番号に対応するダイキャストマシーン１１まで運び溶融アルミニウムを供給する。表示部１５における表示は、液面検出センサによる検出結果に基づき、中央制御部１６が制御することによって行われる。
【００７５】
第２の工場２０には、アルミニウムを溶融して容器１００に供給するための第２の炉２１が設けられている。容器１００は例えば容量、配管長、高さ、幅等の異なる複数種が用意されている。例えば第１の工場１０内のダイキャストマシーン１１における保持炉１２の容量等に応じて、容量の異なる複数種がある。しかしながら、容器１００を１種類に統一して規格化しても勿論構わない。
【００７６】
この第２の炉２１により溶融アルミニウムが供給された容器１００は、フォークリフト（図示せず）により搬送用のトラック３２に載せられる。トラック３２は公道３０を通り第１の工場１０における受け入れ部の受け入れ台１７の近くまで容器１００を運び、これらの容器１００はフォークリフト（図示せず）により受け入れ台１７に受け入れられるようになっている。また、受け入れ部にある空の容器１００はトラック３２により第２の工場２０へ返送されるようになっている。
【００７７】
第２の工場２０には、第１の工場１０における各ダイキャストマシーン１１において溶融アルミニウムの追加が必要になった場合にそれを表示する表示部２２が配置されている。表示部２２の構成は第１の工場１０内に配置された表示部１５とほぼ同様である。表示部２２における表示は、例えば通信回線３３を介して第１の工場１０における中央制御部１６が制御することによって行われる。なお、第２の工場２０における表示部２２においては、溶融アルミニウムの供給を必要とするダイキャストマシーン１１のうち第１の工場１０における第１の炉１９から溶融アルミニウムが供給されると決定されたダイキャストマシーン１１はそれ以外のダイキャストマシーン１１とは区別して表示されるようになっている。例えば、そのように決定されたダイキャストマシーン１１に対応する番号は点滅するようになっている。これにより、第１の炉１９から溶融アルミニウムが供給されると決定されたダイキャストマシーン１１に対して第２の工場２０側から誤って溶融アルミニウムを供給するようなことをなくすことができる。また、この表示部２２には、上記の他に中央制御部１６から送信されたデータも表示されるようになっている。
【００７８】
次に、このように構成された金属供給システムの動作を説明する。
【００７９】
中央制御部１６では、各保持炉１２に設けられた液面検出センサを介して各保持炉１２における溶融アルミニウムの量を監視している。ここで、ある保持炉１２で溶融アルミニウムの供給の必要性が生じた場合に、中央制御部１６は、その保持炉１２の「固有の番号」、その保持炉１２に設けられた温度センサにより検出された保持炉１２の「温度データ」、その保持炉１２の形態（後述する。）に関する「形態データ」、その保持炉１２から溶融アルミニウムがなくなる最終的な「時刻データ」、公道３０の「トラフィックデータ」、その保持炉１２で要求される溶融アルミニウムの「量データ」及び「気温データ」等を、通信回線３３を介して第２の工場２０側に送信する。第２の工場２０では、これらのデータを表示部２２に表示する。これらの表示されたデータに基づき作業者が経験的に上記保持炉１２から溶融アルミニウムがなくなる直前に保持炉１２に容器１００が届き、且つその時の溶融アルミニウムが所望の温度となるように該第２の工場２０からの容器１００の発送時刻及び溶融アルミニウムの発送時の温度を決定する。或いはこれらのデータを例えばパソコン（図示せず）に取り込んで所定のソフトウェアを用いて上記保持炉１２から溶融アルミニウムがなくなる直前に保持炉１２に容器１００が届き、且つその時の溶融アルミニウムが所望の温度となるように該第２の工場２０からの容器１００の発送時刻及び溶融アルミニウムの発送時の温度を推定してその時刻及び温度を表示するようにしてもよい。或いは推定された温度により第２の炉２１を自動的に温度制御しても良い。容器１００に収容すべき溶融アルミニウムの量についても上記「量データ」に基づき決定してもよい。
【００８０】
発送時刻に容器１００を載せたトラック３２が出発し、公道３０を通り第１の工場１０に到着すると、容器１００がトラック３２から受け入れ部の受け入れ台１７に受け入れられる。
【００８１】
その後、受け入れられた容器１００は、受け入れ台１７と共に配送車１８により所定のダイキャストマシーン１１まで配送され、容器１００から保持炉１２に溶融アルミニウムが供給される。
【００８２】
図２に示すように、この例では、レシーバタンク１０１から高圧空気を密閉された容器１００内に送出することで容器１００内に収容された溶融アルミニウムが配管５６から吐出されて保持炉１２内に供給されるようになっている。なお、図２において、１０３は加圧バルブ、１０４はリークバルブである。
【００８３】
ここで、保持炉１２の高さは各種のものがあり、配送車１８に設けられた昇降機構により配管５６の先端が保持炉１２上の最適位置となるように調節可能になっている。しかし、保持炉１２の高さによっては昇降機構だけでは対応できない場合がある。そこで、本システムにおいては、保持炉１２の形態に関する「形態データ」として、保持炉１２の高さや保持炉１２までの距離に関するデータ等を予め第２の工場２０側に送り、第２の工場２０側ではこのデータに基づき最適な形態、例えば最適な高さの容器１００を選択して配送している。なお、供給すべき量に応じて最適な大きさの容器１００を選択して配送してもよい。
【００８４】
次に、このように構成されたシステムに好適な容器（加圧式溶融金属供給容器）１００について、図３及び図４に基づき説明する。図３は容器１００の断面図、図４はその平面図である。
【００８５】
容器１００は、有底で筒状の本体５０の上部開口部５１に大蓋５２が配置されている。本体５０及び大蓋５１の外周にはそれぞれフランジ５３、５４が設けられており、これらフランジ間をボルト５５で締めることで本体５０と大蓋５１が固定されている。なお、本体５０や大蓋５１は例えば外側が金属であり、内側が耐火材により構成され、外側の金属と耐火材との間には断熱材が介挿されている。
【００８６】
本体５０の外周の１箇所には、本体５０内部から配管５６に連通する流路５７が設けられた配管取付部５８が設けられている。
【００８７】
ここで、図５は図３に示した配管取付部５８におけるＡ−Ａ断面図である。
【００８８】
図５に示すように、容器１００の外側は金属のフレーム１００ａ、内側は耐火材１００ｂにより構成され、フレーム１００ａと耐火材１００ｂとの間には耐火材よりも熱伝導率の小さな断熱材１００ｃが介挿されている。そして、流路５７は容器１００の内側に設けられた耐火材１００ｂの中に形成されている。すなわち流路５７は、熱伝導率の大きな耐火部材によって容器内部と分離されている。このような構成を採用することにより、容器内からの放熱が流路に伝わりやすくなる。流路の外側（容器内とは反対側）には、耐火部材の外側に断熱材を配している。耐火材は断熱材よりも密度、熱伝導率が高いものを用いる。耐火材としては例えば緻密質の耐火系セラミック材料をあげることができる。また断熱材としては、断熱キャスター、ボード材料など断熱系のセラミック材料をあげることができる。
【００８９】
配管取付部５８における流路５７は、本体５０内周の該容器本体底部５０ａに近い位置に設けられた開口５７ａを介し、該本体５０外周の上部５７ｂに向けて延在している。この配管取付部５８の流路５７に連通するように配管５６が固定されている。配管５６は、Γ状の形状を有しており、これにより配管５６の一端口５９は下方を向いている。より具体的には、配管５６の一端口５９は垂線に対して例えば１０°程度傾いている。このように傾斜を持たせることによって例えば一端口５９から導出される溶融金属がサーバ側に流れ落ちた際に湯面から湯滴が飛び散ることが少なくなる。
【００９０】
流路５７及びこれに続く配管５６の内径はほぼ等しく、６５ｍｍ〜８５ｍｍ程度が好ましい。従来からこの種の配管の内径は５０ｍｍ程度であった。これはそれ以上であると容器内を加圧して配管から溶融金属を導出する際に大きな圧力が必要であると考えられていたからである。これに対して本発明者等は、流路５７及びこれに続く配管５６の内径としてはこの５０ｍｍを大きく超える６５ｍｍ〜８５ｍｍ程度が好ましく、より好ましくは７０ｍｍ〜８０ｍｍ程度、更には好ましくは７０ｍｍであることを見出した。すなわち、溶融金属が流路や配管を上方に向けて流れる際に、流路や配管に存在する溶融金属自体の重量及び流路や配管の内壁の粘性抵抗の２つパラメータが溶融金属の流れを阻害する抵抗に大きな影響を及ぼしているものと考えられる。ここで、内径が６５ｍｍより小さいときには流路を流れる溶融金属はどの位置においても溶融金属自体の重量と内壁の粘性抵抗の両方の影響を受けているが、内径が６５ｍｍ以上となると流れのほぼ中心付近から内壁の粘性抵抗の影響を殆ど受けない領域が生じ始め、その領域が次第に大きくなる。この領域の影響は非常に大きく、溶融金属の流れを阻害する抵抗が下がり始める。溶融金属を容器内から導出する際に容器内を非常に小さな圧力で加圧すればよくなる。つまり、従来はこのような領域の影響は全く考慮に入れず、溶融金属自体の重量だけが溶融金属の流れを阻害する抵抗の変動要因として考えられており、作業性や保守性等の理由から内径を５０ｍｍ程度としていた。一方、内径が８５ｍｍを超えると、溶融金属自体の重量が溶融金属の流れを阻害する抵抗として非常に支配的となり、溶融金属の流れを阻害する抵抗が大きくなってしまう。本発明者等の試作による結果によれば、７０ｍｍ〜８０ｍｍ程度の内径が容器内の圧力を非常に小さな圧力で加圧すればよく、特に７０ｍｍが標準化及び作業性の観点から最も好ましい。すなわち、配管径は５０ｍｍ、６０ｍｍ７０ｍｍ、、、と１０ｍｍ単位で標準化されており、配管径がより小さい方が取り扱いが容易で作業性が良好だからである。
【００９１】
上記の大蓋５２のほぼ中央には開口部６０が設けられ、開口部６０には取っ手６１が取り付けられたハッチ６２が配置されている。ハッチ６２は大蓋５２上面よりも少し高い位置に設けられている。ハッチ６２の外周の１ヶ所にはヒンジ６３を介して大蓋５２に取り付けられている。これにより、ハッチ６２は大蓋５２の開口部６０に対して開閉可能とされている。また、このヒンジ６３が取り付けられた位置と対向するように、ハッチ６２の外周の２ヶ所には、ハッチ６２を大蓋５２に固定するためのハンドル付のボルト６４が取り付けられている。大蓋５２の開口部６０をハッチ６２で閉めてハンドル付のボルト６４を回動することでハッチ６２が大蓋５２に固定されることになる。また、ハンドル付のボルト６４を逆回転させて締結を開放してハッチ６２を大蓋５２の開口部６０から開くことができる。そして、ハッチ６２を開いた状態で開口部６０を介して容器１００内部のメンテナンスや予熱時のガスバーナの挿入が行われるようになっている。
【００９２】
また、ハッチ６２の中央、或いは中央から少しずれた位置には、容器１００内の減圧及び加圧を行うための内圧調整用の貫通孔６５が設けられている。この貫通孔６５には加減圧用の配管６６が接続されている。この配管６６は、貫通孔６５から上方に伸びて所定の高さで曲がりそこから水平方向に延在している。この配管６６の貫通孔６５への挿入部分の表面には螺子山がきられており、一方貫通孔６５にも螺子山がきられており、これにより配管６６が貫通孔６５に対して螺子止めにより固定されるようになっている。
【００９３】
この配管６６の一方には、加圧用又は減圧用の配管６７が接続可能になっており、加圧用の配管には加圧気体に蓄積されたタンクや加圧用のポンプが接続されており、減圧用の配管には減圧用のポンプが接続されている。そして、減圧により圧力差を利用して配管５６及び流路５７を介して容器１００内に溶融アルミニウムを導入することが可能であり、加圧により圧力差を利用して流路５７及び配管５６を介して容器１００外への溶融アルミニウムの導出が可能である。なお、加圧気体として不活性気体、例えば窒素ガスを用いることで加圧時の溶融アルミニウムの酸化をより効果的に防止することができる。
【００９４】
本実施形態では、大蓋５２のほぼ中央部に配置されたハッチ６２に加減圧用の貫通孔６５が設けられている一方で、上記の配管６６が水平方向に延在しているので、加圧用又は減圧用の配管６７を上記の配管６６に接続する作業を安全にかつ簡単に行うことができる。また、このように配管６６が延在することによって配管６６を貫通孔６５に対して小さな力で回転させることができるので、貫通孔６５に対して螺子止めされた配管６６の固定や取り外しを非常に小さな力で、例えば工具を用いることなく行うことができる。
【００９５】
ハッチ６２の中央から少しずれた位置で前記の加減圧用の貫通孔６５とは対向する位置には、圧力開放用の貫通孔６８が設けられ、圧力開放用の貫通孔６８には、リリーフバルブ（図示を省略）が取り付けられるようになっている。これにより、例えば容器１００内が所定の圧力以上となったときには安全性の観点から容器１００内が大気圧に開放されるようになっている。
【００９６】
大蓋５２には、液面センサとしての２本の電極６９がそれぞれ挿入される液面センサ用の２つの貫通孔７０が所定の間隔をもって配置されている。これらの貫通孔７０には、それぞれ電極６９が挿入されている。これら電極６９は容器１００内で対向するように配置されており、それぞれの先端は例えば容器１００内の溶融金属の最大液面とほぼ同じ位置まで延びている。そして、電極６９間の導通状態をモニタすることで容器１００内の溶融金属の最大液面を検出することが可能であり、これにより容器１００への溶融金属の過剰供給をより確実に防止できるようになっている。
【００９７】
本体５０の底部裏面には、例えばフォークリフトのフォーク（図示を省略）が挿入される断面口形状で所定の長さの脚部７１が例えば平行するように２本配置されている。また、本体５０内側の底部は、流路５７側が低くなるように全体が傾斜している。これにより、加圧により流路５７及び配管５６を介して外部に溶融アルミニウムを導出する際に、いわゆる湯の残りが少なくなる。また、例えばメンテナンス時に容器１００を傾けて流路５７及び配管５６を介して外部に溶融アルミニウムを導出する際に、容器１００を傾ける角度をより小さくでき、安全性や作業性が優れたものとなる。
【００９８】
このように本実施形態に係る容器１００では、ハッチ６２に内圧調整用の貫通孔６５を設け、その貫通孔６５に内圧調整用の配管６６を接続しているので、容器１００内に溶融金属を供給する度に内圧調整用の貫通孔６５に対する金属の付着を確認することができる。従って、内圧調整に用いるための配管６６や貫通孔６５の詰りを未然に防止することができる。
【００９９】
また、本実施形態に係る容器１００では、ハッチ６２に内圧調整用の貫通孔６５が設けられ、しかもそのハッチ６２が溶融アルミニウムの液面の変化や液滴が飛び散る度合いが比較的に小さい位置に対応する容器１００の上面部のほぼ中央に設けられているので、溶融アルミニウムが内圧調整に用いるための配管６６や貫通孔６５に付着することが少なくなる。従って、内圧調整に用いるための配管６６や貫通孔６５の詰りを防止することができる。
【０１００】
更に、本実施形態に係る容器１００では、ハッチ６２が大蓋５２の上面部に設けられているので、ハッチ６２の裏面と液面との距離が大蓋５２の裏面と液面との距離に比べて大蓋５２の厚み分だけ長くなる。従って、貫通孔６５が設けられたハッチ６２の裏面にアルミニウムが付着する可能性が低くなり、内圧調整に用いるための配管６６や貫通孔６５の詰りを防止することができる。
【０１０１】
次に、第２の工場２０における第２の炉２１から容器１００への供給システムを図６に基づき説明する。
【０１０２】
図６に示すように、第２の炉２１内には溶融アルミニウムが貯留されている。この第２の炉２１には供給部２１ａが設けられ、この供給部２１ａには吸引管２０１が挿入されている。この吸引管２０１は、供給部２１ａの溶融されたアルミニウムの液面から一端口（吸引管２０１の他方の先端部２０１ｂ）が出没するように配置されている。すなわち、吸引管２０１の一方の先端部２０１ａは第２の炉２１の底部付近まで延在し、吸引管２０１の他方の先端部２０１ｂは供給部２１ａから外側に導出されている。吸引管２０１は、保持機構２０２により基本的には傾斜して保持されている。その傾斜角は例えば垂線に対して１０°程度傾いており、上記容器１００における配管５６の先端部の傾斜と合致するようになっている。この吸引管２０１の先端部２０１ｂは容器１００における配管５６の先端部に接続されるものであり、このように傾斜を合致されることによって吸引管２０１の先端部２０１ｂと容器１００における配管５６の先端部との接続が容易となる。
【０１０３】
そして、配管６６に減圧用のポンプ３１３に接続された配管６７を接続する。次に、ポンプ３１３を作動させて容器１００内を減圧する。これにより、第２の炉２１内に貯留されている溶融アルミニウムが吸引管２０１及び配管５６を介して容器１００内に導入される。
【０１０４】
本実施形態では、特に、このように第２の炉２１内に貯留されている溶融アルミニウムを吸引管２０１及び配管５６を介して容器１００内に導入するようにしているので、溶融アルミニウムが外部の空気と接触することはない。従って、酸化物が生じることがなく、本システムを用いて供給される溶融アルミニウムは非常に品質が良いものとなる。また、容器１００内から酸化物を除去するための作業は不要となり、作業性も向上する。
【０１０５】
本実施形態では、特に、容器１００に対する溶融アルミニウムの導入と容器１００からの溶融アルミニウムの導出を実質的に２本の配管５６、３１２だけを使って行うことができるので、システム構成を非常にシンプルなものとすることができる。また、溶融アルミニウムが外気に接触する機会が激減するので、酸化物の生成をほぼなくすことができる。
【０１０６】
図７は以上のシステムを自動車工場に適用した場合の製造フローを示したものである。
【０１０７】
まず、図６に示したように、第２の炉２１内に貯留されている溶融アルミニウムを吸引管２０１及び配管５６を介して容器１００内に導入（受湯）する（ステップ５０１）。
【０１０８】
次に、図１に示したように、容器１００を公道３０を介してトラック３２により第２の工場２０から第１の工場１０に搬送する（ステップ５０２）。
【０１０９】
次に、第１の工場（ユースポイント）１０では、容器１００が配送車１８により自動車エンジン製造用のダイキャストマシーン１１まで配送され、容器１００から保持炉１２に溶融アルミニウムが供給される（ステップ５０３）。
【０１１０】
次に、このダイキャストマシーン１１において、保持炉１２に貯留された溶融アルミニウムを用いた自動車エンジンの成型が行われる（ステップ５０４）。
【０１１１】
そして、このように成型された自動車エンジン及び他の部品を使って自動車の組み立てが行われ、自動車が完成する（ステップ５０５）。
【０１１２】
本実施形態では、上述したように自動車のエンジンが酸化物を殆ど含まないアルミニウム製であるので、性能及び耐久性のよいエンジンを有する自動車を製造することが可能である。
【０１１３】
次に、本発明の別の実施形態について説明する。
【０１１４】
図８は本発明の供給装置及び成形装置の構成の例を概略的に示す図である。ここでは本発明をマグネシウム合金のダイキャスト成形に適用した例を説明する。
【０１１５】
保持炉４２０は溶融状態の金属（溶湯）を保持するための炉である。保持炉４２０のチャンバー４２０ａの材質は、この例では１８−８ステンレススチールを用いており、さらに内側はＦＣの板でアルマー処理をしている。この保持炉４２０の中には溶融したマグネシウム合金４０１が収容されている。この保持炉はヒータ４２５により溶解温度が保たれている。また保持炉４２０には内部を排気する排気系４２１と、非酸化性ガスを供給する非酸化性ガス導入系４２２が接続されている。４２２ｂはガスのリザバーである。この例では排気系４２１は少なくとも１台の真空ポンプ４２１ｂを備えている。また非酸化性ガス導入系４２２は保持炉４２０内を加圧する機能も担っている。さらに保持炉４２０には内部の圧力を測定する圧力センサ（Ｇ）４２３、及び溶湯の温度を測定する温度センサ４２４を備えている。圧力センサ４２３としてはブルドンゲージ、ピラニーゲージ、ＢＡゲージなど使用する圧力範囲に応じて選択して用いる。温度センサ４２４は、熱電対、輻射温度計などを用いることができる。
【０１１６】
パージ室４３０では溶融金属の受け渡しが行われる。このパージ室４３０は内部を気密に保持できるようになっている。保持炉４２０と同様に、パージ室４３０には内部を排気する排気系４３１と、非酸化性ガスを供給する非酸化性ガス導入系４３２が接続されている。この例では排気系４３１は少なくとも１台の真空ポンプ４３１ｂを備えている。また非酸化性ガス導入系４３２はパージ室４３０内を加圧する機能も担っている。４３２ｂはガスのリザバーである。さらにパージ室４３０にも内部の圧力を測定する圧力センサ（Ｇ）４３３が設けられている。
【０１１７】
保持炉４２０とパージ室４３０との間は配管４４０、バイパス管４４２により接続されている。４４３はバイパスバルブである。配管４４０には抵抗体などのヒータ４４１が巻き付けてある。このヒータ４４１により配管内部の温度はマグネシウム合金が溶融するような温度に保たれている。いまパージ室４３０の圧力を保持炉４２０の圧力よりも低くすると、溶融したマグネシウム合金４０１は配管４４０内を通って保持炉４２０からパージ室４３０へと押し出される。またパージ室４３０の圧力を保持炉４２０の圧力よりも高くすると、配管内に残っていたマグネシウム合金４０１はパージ室４３０側から保持炉４２０へと吸引される。いずれの場合でも系内の酸素濃度は金属の酸化が抑制するように調節される。このため金属は燃焼したり爆発することなく安全にパージ室４３０内のユースポイントへと供給される。また金属の酸化が抑制されるので酸化物の生成も抑制され、あるいはまったく酸化しない。このため表面も清浄で酸化物もない高品質の金属を供給することができる。さらに本発明では系内の酸素濃度は、金属の酸化が抑制されるように制御されているため有害なベリリウムなどの防燃剤を添加する必要もない。したがって作業環境も向上する。また製品、端材（バリなど）、廃棄物（製品の廃棄物や不良品）にも有害物質が含まれることはない。このため有害物質が環境中へ拡散するのを防ぐことができる。
【０１１８】
さてパージ室４３０はダイキャスト装置４５０の溶融金属の供給地点（ユースポイント）ともなっている。この例では、ダイキャスト装置４５０のローディングチャンバ４５１がパージ室４３０内に突き出すように設けられている。ローディングチャンバ４５１とパージ室４３０とは溶接などにより気密に封止されている。ローディングチャンバ４５１は開口部を有し、この開口部から溶融した金属（この場合マグネシウム合金１）が供給される。供給された金属は射出シリンダー４５２により金型側へ供給される。なおローディングチャンバ４５１はヒータ４５３により保温されている。金型４５４ａはキャビティー型、金型４５４ｂはコア型であり、この間の空間で供給された金属は所定形状に成形される。金型４５４ａ、４５４ｂは型締め機構４５５ａ（固定側）、４５５ｂ（移動側）により挟まれている。移動側の型締め機構４５５ｂは油圧シリンダー４５７により加圧することができる。
【０１１９】
本発明の成形装置によれば、供給される金属はユースポイントで酸化することはない。したがって製品中に酸化物が混入したりせず、高品質の製品を得ることができる。さらに精度も向上し、とくに薄型の成形品ではその効果は顕著である。また製品が黒ずんだりすることもなく外観も向上する。
【０１２０】
一般にマグネシウム合金のダイキャスト成形では２０〜４０％もの酸化物が生じ、生産性が極めて低い。本発明によれば酸化物の生成を極めて低レベルに抑制することができる。したがって本発明によれば生産性を高め製品コストを低くすることができる。
【０１２１】
さらに製造工程で排出される廃棄物や、製品の使用後に生じる廃棄物には有害なベリリウムなどが含まれている。マグネシウム合金は危険物に指定されてもいる。本発明によれば廃棄物の量を低減することができ、有害物質も不用になるから、廃棄物の処理コストも低減することができる。さらに本発明の容器を使用すれば、危険物としてのマグネシウム合金も安全に搬送することができる。
【０１２２】
図９は本発明の供給装置の別の例を概略的に示す図である。ここでは図１０に例示した保持炉４２０の前段に溶解炉４１０を設けた構成について説明する。
【０１２３】
図１０は本発明の溶解炉の例を概略的に示す図である。溶融炉１０は固体状態の金属を溶融するための炉である。溶融炉４１０の構成は保持炉４２０とよく似ている。溶融炉４１０のチャンバー４１０ａの材質は、この例では１８−８ステンレススチールを用いており、さらに内側はＦＣの板でアルマー処理をしている。この溶融炉４１０の中には溶融したマグネシウム合金４０１が投入されヒータ４１５により加熱される。４１６は隔壁である。また溶融炉４１０には内部を排気する排気系４１１と、非酸化性ガスを供給する非酸化性ガス導入系４１２が接続されている。４１２ｂはガスのリザバーである。この例では排気系４１１は少なくとも１台の真空ポンプ４１１ｂを備えている。また非酸化性ガス導入系４１２は溶融炉４１０内を加圧する機能も担っている。さらに溶融炉４１０には内部の圧力を測定する圧力センサ（Ｇ）４１３、及び溶湯の温度を測定する温度センサ４１４を備えている。
【０１２４】
溶解炉４１０に固体金属４０１ｂを投入するには、まず気密扉４６３を開けて、外部からパージ室４６１へ固体金属４０１ｂを導入する。気密扉４６３を閉じ、排気系４６６でパージ室４６１内を排気する。バイパス４６７を開いてパージ室４６１と投入室４６２との圧力をバランスさせた状態で、気密扉４６４および断熱扉４６５を開く。固体金属はプッシャーやドローワーなどで移動する。投入室４６２の底部は回転機構を有しており、この回転により固体金属は溶解炉４１０へと投入される。
【０１２５】
図１１は本発明の容器の構成の例を概略的に示す図である。この容器（容器）４７０は、気密な気密領域を構成するフレーム４７１と、フレーム４７１の内側に配設された断熱材４７２と、フレーム４７１および断熱材４７２を貫通して配設された配管４７３、４７４とを備えている。また、気密領域内の温度を測定する温度センサ４７５も備えている。
【０１２６】
フレーム４７１は内部に気密領域である閉空間を形成する。またフレーム４７１は、容器４７０全体の強度の保持の役割と、外部から断熱材４７２を保護する役割を果たす。フレーム４７１は各種金属材料により構成することができるが、材質は容器の用途に応じて適宜選択すればよい。この選択は容器に収容する内容物の物理的性質、化学的性質を考慮してなされることが好ましい。例えば、たとえ断熱材が破けたとしてもフレームが内容物の熱や、内容物との化学反応により溶けたり割れたりしないように選択する。断熱材についても同様であって、例えば各種耐熱煉瓦が容器の用途に応じて選択される。
【０１２７】
配管４７３、４７４は容器４７０の外部と内部の空間とのアクセスを提供するものである。この配管は１本でも複数でもよい。例えばこの配管４７３に図示しない排気系を接続して内部を減圧することにより、内部の気密領域の酸素濃度、酸素活量を制御することができる。また例えばこの配管４７３に非酸化性ガス導入系を接続することにより、内部に非酸化性ガスを供給することができる。
【０１２８】
このような減圧、加圧により、配管４７４を通じて、流体（溶融金属や粉体）を容器から出したり、入れたりすることができる。配管４７３から非酸化性ガスを導入して気密領域を加圧すれば、配管４７４を通じて溶融金属を外部へ押し出すことができる。また配管４７３を排気系に接続して気密領域を減圧すれば、配管４７４を通じて溶融金属を外部から吸引することができる。配管４７４は必要に応じてヒータなどで加熱する。温度は管内を流通する内容物の融点より高くなるように設定することが好ましい。このとき排気系や非酸化性ガス供給系により、溶融金属や粉体の移動だけでなく、系内の酸素濃度も制御することができる。このように本願発明においては、減圧状態を含めた圧力差の生成が、溶融金属や粉体の質量移動と酸化防止のための両方に寄与している点が大きな特徴の一つとなっている。さらに配管４７４内の雰囲気が酸化的になると配管内に酸化物が付着し配管が詰まる。本発明では配管４７４内の酸素濃度が制御されるだけでなく配管内に内容物を残さないようにすることもできるので、このような詰まりの問題も解決することができる。
【０１２９】
図１２は配管の接続に用いることができるジョイントの例を示す図である。本発明の容器は、前述の実施形態における保持炉４２０と実質的に等価な役割を果たすことができる。つまり保持炉４２０に代えて、１つまたは複数の容器４７０を用いることができる。このとき配管４７４は金属が供給される側（例えばパージ室４３０）との配管４４０と接続すればよい。
【０１３０】
配管４７４と配管４４０とは、例えばジョイント４７５により接続することができる。ジョイント４７５はガスケット４７６を備え、配管４７４および配管４４０と気密に接続される。ガスケット４７６が樹脂の場合には水冷ヘッド４７７などによりガスケットの近傍を冷却することが好ましい。銅や金などのガスケットを用いる場合には水冷ヘッド４７７は省略可能である。さらにこのジョイント４７５は配管４７３と排気系、ガス導入系との接続にも用いることができる。
【０１３１】
図１３は本発明の容器の構成の別の例を概略的に示す図である。この容器４８０ではフレーム４７１は開口部を有し、この開口部は蓋４７１ｂにより気密に封止される。またこの容器４８０は配管４７３により排気系４７６と接続されている。
【０１３２】
そして温度センサ４７５により溶融金属４０１の温度を測定し、測定した温度や温度の変化率に応じて排気系４７６を制御するコントローラ４７７を備えている。例えば、バルブ４７６ｂの開閉がコントローラ４７７により制御される。このような構成を採用することにより、本発明の容器では圧力によって系内の熱伝導度を制御することができる。
【０１３３】
耐熱煉瓦等の耐熱材は、その経時変化によって耐熱性能が低下する。例えば複数の容器を使用して溶融金属を輸送する場合、容器の固体差によって溶融金属の温度が異なることがある。時には、ユーザの要求を満たさない程度まで溶融金属の温度が低下することもある。本発明の容器では、例えば溶融金属の搬送中に温度低下が認められる容器について、フレーム内を排気系により減圧し、内部の熱伝導率を小さく抑制することができる。これにより断熱材の断熱性能の低下によらず、溶融金属の温度を保持することができる。複数の容器の内容物の温度差を小さくすることもできる。また溶融金属の酸化も防止することができる。圧力制御は温度そのものではなく、温度変化の割合（例えば微分値）によって行うこともでき、この構成のほうがより的確な溶融金属の温度制御を行うことができる。
【０１３４】
図１４は本発明の容器の構成の別の例を概略的に示す図である。この容器４９０は、内面に断熱材４７２を配したフレーム４７１及び蓋４７１ｂと、断熱材４７２の内側に配設されたヒータ４９１と、溶融金属４０１の温度を測定する温度センサ４７５と、測定した温度または温度の変化率に応じてヒータ４７５を制御するコントローラ４９２とを備えている。例えば温度センサ４７５により測定した温度の変化率に応じて、ヒータ４９１に電力を供給する電源４９３を制御することにより、金属４０１の温度は適切に管理されるのである。この実施形態では、温度管理の観点からは容器の気密性問われない。もちろん内部の圧力や酸素濃度は調節するほうが好ましい。とくに不安定な金属を収容する場合はそうするべきである。
【０１３５】
なおこの例では容器４９０はトラックや船舶の荷台４９４に搭載した様子を示している。そして荷台４９４には電極４９５が露出しており、容器を所定の場所に置くことにより容器側の電極４９６との電気的接続が確保される。４９７は碍子などの絶縁部材である。この場合、電源４９３はトラックに搭載することができる。またトラックのバッテリーと共用してもよい。このような構成を採用することにより高品質な金属の配送供給を行うことができる。
【０１３６】
図１５は本発明の供給装置、容器を用いた金属の配送モデルの例を説明するための図である。
【０１３７】
例えば溶融金属を使用する場合、おおよそ３つの態様が考えられる。１番目はユースポイントの近傍、成形装置のある工場などに、溶解炉や保持炉を設置する場合である。２番目は成形装置ごとに小型の溶解炉を備える場合である。３番目は所定の場所で金属を溶解し、ユースポイントまで溶解した金属を配送する場合である。本発明はいずれの場合においても適用可能であり、品質の向上、安全性の向上、生産性の向上、エネルギーコストの低減をもたらす。前述の２番目の例はエネルギー的には１番不利であると考えられる。この場合たとえば図１１に示すように、ユースポイントの近傍に本発明の保持炉４２０または本発明の容器４７０、４８０、４９０を配置すればよい。金属は良好な状態を保ち、かつ安全に配送される。このような構成によりエネルギーコストは大幅に削減される。さらにユースポイントに個別に配置していた溶解炉のコスト、設置スペースのコストもなくなるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る金属供給システムの構成を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る容器と保持炉との関係を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る容器の断面図である。
【図４】図３の平面図である。
【図５】図３における一部断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る第２の工場における第２の炉から容器への供給システムの構成を示す図である。
【図７】本発明のシステムを使った自動車の製造方法を示すフロー図である。
【図８】本発明の供給装置の例を概略的に示す図。
【図９】本発明の供給装置の別の例を概略的に示す図。
【図１０】本発明の溶解炉の例を概略的に示す図。
【図１１】本発明の容器の構成の例を概略的に示す図。
【図１２】配管の接続に用いることができるジョイントの例を示す図。
【図１３】本発明の容器の構成の別の例を概略的に示す図。
【図１４】本発明の容器の構成の別の例を概略的に示す図。
【図１５】本発明の供給装置、容器を用いた金属の配送モデルの例を説明するための図。
【符号の説明】
５０　本体
５０ａ　本体の底部
５７　流路
５７ａ　流路の開口
５７ｂ　本体外周の上部
１００　容器
１０１　レシーバタンク
３１３　減圧用のポンプ

Claims (6)

1. 溶融金属を供給するための容器であって、
   溶融金属を収容することができ、上部に第１の開口部を有する容器本体と、
   前記容器本体に収容した前記溶融金属を内外で流通することが可能な流路と、
   前記容器本体の第１の開口部を覆うように配置され、前記第１の開口部よりも小径の第２の開口部を有する蓋と、
   前記蓋の第２の開口部に開閉可能に設けられ、前記容器の内外を連通し、前記容器内の圧力が所定以上になったときに容器内の圧力を開放するための弁を取り付けるための貫通孔が設けられたハッチと
   を具備することを特徴とする容器。
2. 請求項１に記載の容器であって、
   前記容器内の圧力が所定以上になったときに、前記容器内の圧力を開放することができる圧力開放弁を更に具備することを特徴とする容器。
3. 請求項１又は請求項２に記載の容器であって、
   前記第２の開口部は、前記蓋の中央付近に位置し、
   前記貫通孔は、前記ハッチの中央付近に位置する
   ことを特徴とする容器。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の容器であって、前記流路の内径は６５ｍｍ〜８５ｍｍであることを特徴とする容器。
5. 溶融金属を生産する第１の工場から前記溶融金属のユースポイントを有する第２の工場へ前記溶融金属を供給する溶融金属の供給システムであって、
   （ａ）溶融金属を供給するための容器であって、
   溶融金属を収容することができ、上部に第１の開口部を有する容器本体と、
   前記容器本体に収容した前記溶融金属を内外で流通することが可能な流路と、
   前記容器本体の第１の開口部を覆うように配置され、前記第１の開口部よりも小径の第２の開口部を有する蓋と、
   前記蓋の第２の開口部に開閉可能に設けられ、前記容器の内外を連通し、前記容器内の圧力が所定以上になったときに容器内の圧力を開放するための弁を取り付けるための貫通孔が設けられたハッチと
   を具備する容器と、
   （ｂ）前記第１の工場と前記第２の工場との間で前記容器を載せて搬送するためのトラックと、
   を具備したことを特徴とする溶融金属供給システム。
6. 溶融金属を生産する第１の工場から前記溶融金属のユースポイントを有する第２の工場へ前記溶融金属を供給する溶融金属の供給方法であって、
   溶融金属を供給するための容器であって、溶融金属を収容することができ、上部に第１の開口部を有する容器本体と、前記容器本体に収容した前記溶融金属を内外で流通することが可能な流路と、前記容器本体の第１の開口部を覆うように配置され、前記第１の開口部よりも小径の第２の開口部を有する蓋と、前記蓋の第２の開口部に開閉可能に設けられ、前記容器の内外を連通し、前記容器内の圧力が所定以上になったときに容器内の圧力を開放するための弁を取り付けるための貫通孔が設けられたハッチとを具備する容器に前記溶融金属を収容し、
   前記容器をトラックに載せて、前記第１の工場から前記第２の工場へ搬送する、ことを特徴とする溶融金属供給方法。

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