JP3349144B2 - 溶融金属供給装置及び溶融金属供給システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば取鍋等の容
器に対して溶融金属を供給する溶融金属供給装置及び溶
融金属供給システムに関する。

【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
した取鍋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。

【０００３】従来から用いられている取鍋は、溶融金属
が貯留される容器本体の側壁に供給用の配管を取り付け
たいわば急須のような構造で、かかる取鍋を傾けること
により配管から成型側の保持炉に溶融金属を供給するこ
とが行われている。

【０００４】また、材料供給側の工場では、アルミニウ
ムを溶融して保持する炉から取鍋に対して溶融したアル
ミニウムを供給している。この場合、上記の炉に樋のよ
うな形状の供給路を設け、この供給路を下方に傾けて供
給路の一端を取鍋の上部に設けられた受湯部の上方に位
置させる。そして、炉から供給路に流れ出る溶融アルミ
ニウムを、供給路を介して取鍋内に流入させている。

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな溶融したアルミニウムを供給する一連のシステムで
は、溶融して高温の状態にあるアルミニウムが空気と接
触する機会が多いため、アルミニウムが周囲の空気によ
り酸化する、という問題がある。このような酸化物はア
ルミニウムの品質にかかわる問題であるため、通常、作
業者が取鍋の受湯口を介して取鍋内の溶融アルミニウム
の表面からすくい上げるようにしている。このため、作
業性の改善が求められており、更に上記のすくい上げの
作業では取鍋内からの酸化物の除去は不十分な場合もあ
った。

【０００５】本発明は、このような事情に基づきなされ
たもので、上記のような酸化物の除去作業等を不要と
し、作業性の改善を図ることができる技術を提供するこ
とを目的としている。

【０００６】

【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おける溶融金属供給装置は、
金属を溶融して保持すると共に、溶融金属を供給するた
めの供給部が設けられた炉と、前記供給部の溶融金属の
液面から一端口が出没するように配置された第１の配管
と、前記第１の配管を弾発的に保持する保持機構とを具
備することを特徴とする。

【０００７】本発明では、第１の配管の一端口を例えば
取鍋に設けられた第２の配管と接続し、第１の配管及び
第２の配管を介して炉から取鍋に溶融金属を供給するこ
とができる。その場合に、例えば取鍋側と炉側に圧力差
を生じさせて溶融金属の供給を行うことができる。より
具体的には、例えば取鍋内を真空ポンプにより減圧する
ことで、第１の配管及び第２の配管を介して炉から取鍋
に溶融金属を供給することができる。従って、本発明に
よれば、溶融金属が空気に触れる機会が減り、溶融金属
の酸化を防止することができる。よって、例えば作業者
が取鍋の受湯口を介して取鍋内の溶融アルミニウムの表
面からすくい上げるような酸化物の除去作業等は不要と
なり、作業性の改善を図ることができる。また、本発明
では、例えば取鍋に設けられた第２の配管と接続された
第１の配管は弾発的に保持されているので、例えばこの
第１の配管の一端口を取鍋に設けられた第２の配管の口
に対して位置合わせをする作業が極めて容易となり、上
記作用と相俟って作業性の更なる改善を図ることができ
る。

【０００８】従って、本発明の主たる観点における溶融
金属供給システムは、金属を溶融して保持すると共に、
溶融金属を供給するための供給部が設けられた炉と、前
記供給部の溶融金属の液面から一端口が出没するように
配置された第１の配管と、前記第１の配管を弾発的に保
持する保持機構と、前記第１の配管の一端口と接続可能
な第２の配管を有し、前記炉から溶融金属を前記第１の
配管及び前記第２の配管を介して供給される容器とを具
備することを特徴とするものであり、更に前記容器内を
減圧するための減圧手段を更に具備することを特徴とす
るものである。

【０００９】本発明の一の形態によれば、前記保持機構
が、更に前記第１の配管の一端口が自在に位置できるよ
うに、前記第１の配管を保持することを特徴とするもの
である。これにより、例えば取鍋に設けられた第２の配
管に対する第１の配管の一端口の位置合わせをよりスム
ーズに行うことができる。

【００１０】本発明の一の形態によれば、前記保持機構
が、所定の間隔をもって対向するように配置され、それ
ぞれの所定の位置に前記第１の配管が挿通される貫通孔
が設けられた１対の板状部材と、これら板状部材間に介
挿された弾性部材とを具備することを特徴とするもので
ある。また、前記各板状部材に設けられた貫通孔の径
が、前記第１の配管の径よりも十分に大きく、前記第１
の配管の外周には、前記第１の配管の径よりも大きく、
前記第１の配管を保持するため保持部材が設けられてい
ることを特徴とするものである。これにより、簡単な構
成で保持機構を実現することができる。

【００１１】本発明の一の形態によれば、前記第１の配
管と接続される第２の配管と当該第１の配管とを締結す
る締結機構を具備するものである。このような締結機構
を設けることで、位置合わせ後に第１の配管と第２の配
管との位置がずれることがなくなる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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１
２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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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１
００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１
２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。

【００２４】発送時刻に容器１００を載せたトラック３
２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。

【００２５】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１
２に溶融アルミニウムが供給される。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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、内側が断
熱材により構成されている。

【００３０】本体５０の外周の１箇所には、本体５０内
部から配管５６に連通する孔５７が設けられた配管取付
部５８が設けられ、この配管取付部５８の孔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５
９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５
９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。

【００３１】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の下側の面
（大蓋５２側）には、容器の気密性を確保するためのパ
ッキンが配されている。このパッキンには例えばシリコ
ン系のパッキンなど耐熱性を有するものを用いることが
好ましい。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
が可能となる。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。

【００３２】また、ハッチ６２の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加減
圧用の貫通孔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。

【００３３】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容器１
００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。

【００３４】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。

【００３５】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６
８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。

【００３６】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１
００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。

【００３７】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。

【００３８】次に、第２の工場２０における第２の炉２
１から容器１００への供給システムを図５に基づき説明
する。

【００３９】図５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２
０２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。

【００４０】図６は上記の保持機構２０２及び吸引管２
０１の先端部２０１ｂと容器１００における配管５６の
先端部との接続部分を拡大した側面図である。図７は図
６に示した保持機構２０２の平面図である。

【００４１】これらの図に示すように、保持機構２０２
では、１対の板状部材２０３が所定の間隔、例えば５０
ｍｍ〜１００ｍｍ程度の間隔をもって対向するように配
置されている。各板状部材２０３の所定の位置にはそれ
ぞれ貫通孔２０４が設けられ、これらの貫通孔２０４に
は吸引管２０１が挿通されている。また、これら板状部
材２０３間には、例えば４隅に弾性部材としてのバネ部
材２０５が介挿されている。これにより、吸引管２０１
は保持機構２０２により弾発的に保持されるようになっ
ている。なお、弾性部材としてはバネ部材に限らずあら
ゆるものを用いることが可能であるが、耐熱性を考慮し
たものがより好ましい。

【００４２】板状部材２０３に設けられた貫通孔２０４
の径Ｒ１は、吸引管２０１の径Ｒ２よりも十分に大きく
されている。より具体的には、吸引管２０１の径Ｒ２が
例えば２００ｍｍ程度であるのに対して、貫通孔２０４
の径Ｒ１は、２２０ｍｍ〜２５０ｍｍ程度とするのが好
ましい。一方、吸引管２０１の外周には、貫通孔２０４
の径Ｒ１よりも大きく、当該吸引管２０１を保持するた
め保持部材２０６が設けられている。保持部材２０６は
例えば円筒棒状の形状で、保持機構２０２における上側
の板状部材２０３の表面と当接するようになっている。
このように保持部材２０６が円筒棒状の形状を有するこ
とで吸引管２０１の傾斜をよりフリーに行うことができ
る。もっとも、保持部材として例えばフランジを吸引管
２０１の外周に設けるような構成としても当然構わな
い。

【００４３】また、吸引管２０１の先端部２０１ｂと容
器１００における配管５６の先端部５６ｂとの間は、ク
ランク式の締結機構２１０により締結されるようになっ
ている。この締結機構２１０は、容器１００における配
管５６の先端部５６ｂに設けられた一対のＵ字状の留め
金２１１と、吸引管２０１の先端部２０１ｂに設けら
れ、前記留め金３１１にフックされる一対のフック部材
２１２とにより構成される。吸引管２０１の先端部２０
１ｂに設けられた各フック部材２１２は、回動レバー２
１３により緊緩可能とされている。本実施形態では、こ
のようなクランク式の締結機構２１０を有することで吸
引管２０１と配管５６の締結を非常に簡単な操作で行う
ことが可能である。

【００４４】そして、図８（ａ）に示すように、吸引管
２０１の先端部２０１ｂと容器１００における配管５６
の先端部５６ｂとが離間した状態から、吸引管２０１を
動かして図８（ｂ）に示すように、吸引管２０１の先端
部２０１ｂと容器１００における配管５６の先端部５６
ｂとの位置合わせを行い、図８（ｃ）に示すように、留
め金３１１にフック部材２１２をフックして回動レバー
２１３を回動する。これにより、図６に示したように、
吸引管２０１の先端部２０１ｂと容器１００における配
管５６の先端部５６ｂとが位置決めされて締結されるこ
とになる。

【００４５】本実施形態では、吸引管２０１が保持機構
２０２により弾発的に保持され、板状部材２０３に設け
られた貫通孔２０４の径Ｒ１が吸引管２０１の径Ｒ２よ
りも十分に大きくされており、しかも吸引管２０１を保
持するため保持部材２０６が円筒棒状の形状で、保持機
構２０２における上側の板状部材２０３の表面と当接す
るようになっているので、吸引管２０１を非常にスムー
ズに動かすことができ、吸引管２０１の先端部２０１ｂ
と容器１００における配管５６の先端部５６ｂとの位置
合わせをスムーズに行うことができ、作業性が向上す
る。

【００４６】この後、図５に示したように、配管６６に
減圧用のポンプ３１３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。

【００４７】本実施形態では、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。

【００４８】以上のように本実施形態では、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、３１
２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。

【００４９】図９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。

【００５０】まず、図５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）。

【００５１】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）。

【００５２】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１
００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）。

【００５３】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５０
４）。

【００５４】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）。

【００５５】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。

【００５６】次に、本発明の別の実施形態について説明
する。

【００５７】図１０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。

【００５８】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４
２０ａ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４
２０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。

【００５９】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４
３２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４３
０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。

【００６０】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。４
４３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４
３０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４
３０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。

【００６１】さてパージ室４３０はダイキャスト装置４
５０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４
５２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。

【００６２】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。

【００６３】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。

【００６４】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。

【００６５】図１１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４
２０の前段に溶解炉４１０を設けた構成について説明す
る。

【００６６】図１２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４
０１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。

【００６７】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。

【００６８】図１３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（取鍋）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、４７
４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。

【００６９】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。

【００７０】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。

【００７１】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。

【００７２】図１４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。

【００７３】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。

【００７４】図１５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４７
１は開口部を有し、この開口部はふた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。

【００７５】そして温度センサ４７５により溶融金属４
０１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。

【００７６】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。例えば複数の取鍋を使用して
溶融金属を輸送するばあい、取鍋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。

【００７７】図１６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。

【００７８】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。

【００７９】図１７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。

【００８０】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１３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、４８
０、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。

【００８１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
酸化物の除去作業等を不要とし、作業性の改善を図るこ
とができる。

【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】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６】本発明の一実施形態に係る保持機構及び吸引管
の先端部と容器における配管の先端部との接続部分を拡
大した側面図である。

【図７】図６に示した保持機構の平面図である。

【図８】本発明の一実施形態に係る容器の配管と供給炉
の吸引管との接続動作を説明するための図である。

【図９】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１０】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。

【図１１】本発明の供給装置の別の例を概略的に示す
図。

【図１２】本発明の溶解炉の例を概略的に示す図。

【図１３】本発明の容器の構成の例を概略的に示す図。

【図１４】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１５】本発明の容器の構成の別の例を概略的に示す
図。

【図１６】本発明の容器の構成の別の例を概略的に示す
図。

【図１７】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】

２１ 第２の炉 ２１ａ 供給部 ５６ 配管 １００ 容器 ２０１ 吸引管 ２０１ｂ 先端部 ２０２ 保持機構 ２０３ 板状部材 ２０４ 貫通孔 ２０５ バネ部材 ２０６ 保持部材 ２１０ 締結機構 ３１３ 減圧用のポンプ Ｒ１ 貫通孔の径 Ｒ２ 吸引管の径

フロントページの続き (72)発明者 鈴木 和則 愛知県豊田市堤町寺池66番地 株式会社 豊栄商会内 (72)発明者 伊与田 浩二 愛知県豊田市堤町寺池66番地 株式会社 豊栄商会内 (72)発明者 野口 賢次 愛知県豊田市堤町寺池66番地 株式会社 豊栄商会内 (56)参考文献 特開 平１−262062（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−314112（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−19849（ＪＰ，Ａ) 特開2000−343449（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−309517（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−257730（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−220660（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−24455（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−12561（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−106570（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭54−41021（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F27B 3/00 - 3/28 B22D 17/30 B22D 39/06 B22D 41/00 B22D 45/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属を溶融して保持すると共に、溶融金
   属を供給するための供給部が設けられた炉と、 前記供給部の溶融金属の液面から一端口が出没するよう
   に配置された第１の配管と、 前記第１の配管を弾発的に保持する保持機構とを具備
   し、 前記保持機構は、 所定の間隔をもって対向するように配置され、それぞれ
   の所定の位置に前記第１の配管が挿通される貫通孔が設
   けられた１対の板状部材と、 これら板状部材間に介挿された弾性部材とを具備するこ
   とを特徴とする溶融金属供給装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の溶融金属供給装置にお
   いて、 前記各板状部材に設けられた貫通孔の径は、前記第１の
   配管の径よりも十分に大きく、 前記第１の配管の外周には、前記第１の配管の径よりも
   大きく、前記第１の配管を保持するため保持部材が設け
   られていることを特徴とする溶融金属供給装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の溶融金属
   供給装置において、 前記第１の配管と接続される第２の配管と当該第１の配
   管とを締結する締結機構を具備することを特徴とする溶
   融金属供給装置。
4. 【請求項４】 金属を溶融して保持すると共に、溶融金
   属を供給するための供給部が設けられた炉と、 前記供給部の溶融金属の液面から一端口が出没するよう
   に配置された第１の配管と、 前記第１の配管を弾発的に保持する保持機構と、 前記第１の配管の一端口と接続可能な第２の配管を有
   し、前記炉から溶融金属を前記第１の配管及び前記第２
   の配管を介して供給される容器とを具備し、 前記保持機構は、 所定の間隔をもって対向するように配置され、それぞれ
   の所定の位置に前記第１の配管が挿通される貫通孔が設
   けられた１対の板状部材と、 これら板状部材間に介挿された弾性部材とを具備するこ
   とを特徴とする溶融金属供給システム。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の溶融金属供給システム
   において、 前記各板状部材に設けられた貫通孔の径は、前記第１の
   配管の径よりも十分に大きく、 前記第１の配管の外周には、前記第１の配管の径よりも
   大きく、前記第１の配管を保持するため保持部材が設け
   られていることを特徴とする溶融金属供給システム。
6. 【請求項６】 請求項４又は請求項５に記載の溶融金属
   供給システムにおいて、 前記第１の配管と前記第２の配管とを締結する締結機構
   を具備することを特徴とする溶融金属供給システム。