JP4755816B2

JP4755816B2 - 金属溶解装置

Info

Publication number: JP4755816B2
Application number: JP2004271343A
Authority: JP
Inventors: 清川井
Original assignee: 株式会社幸和電熱計器
Priority date: 2004-09-17
Filing date: 2004-09-17
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2024-09-17
Also published as: JP2006084155A

Description

本願発明は、アルミニウム合金等の軽金属用射出成型に使用される金属溶解装置に関するものである。

図６に従って、従来の技術を説明する。
従来は搬入された被溶解金属インゴット１９をバーナー２０を用いて溶解し、生成された溶湯を貯蔵する溶解槽２１と溶湯を取り出す溶湯出湯口２２から構成される溶解炉２８と、溶解炉２８から給湯された溶湯を貯蔵する溶湯槽２６と、溶湯を溶解保持するための保温ヒーター２５を有し、溶解炉２８からの溶湯を取り込むための入湯口２３と、溶湯を汲み出すための出湯口２４とを有する溶湯保持炉２７などから構成されている。汲み出された溶湯は図示していない成型機へ投入し、該成型機において必要な部品に成型加工する。

上記の従来技術の金属溶解装置では、溶解炉２８と溶湯保持炉２７で構成され,溶解炉２８では、バーナー２０と溶解槽２１などを必要とし、溶湯保持炉２７では、必要な時、必要量を汲み出すためには、巨大な槽を準備し２４時間連続操業を必要とするため、多大な電力を必要とし、常時監視員も必要となる。また、溶湯保持炉２７では溶湯が大気にさらされて酸化するために、成型品へ不純物が混ざることによって、不良率が増加するなどの問題が生じる。このような表面の酸化物および沈殿物を除去するための定期的な清掃などの手間も必要となる。また、装置の占有面積も広いという問題点があった。

本発明は、上記のような従来の課題を解決するためのものであり、溶解炉２８を必要とせず、多量の溶湯を保持し、多大の電力と人件費がかかる溶湯保持炉２７を具備することなく、必要な時必要な量の溶湯を成型機へ供給することによって、被溶解金属の品質保持および、電力や人件費などのコスト削減を図ることができる金属溶解装置を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、下方部が底部方向に向かって縮径形状に形成されたホッパーと、前記ホッパー底部に形成され、前記ホッパー内の溶解金属を供給する出湯口と、前記ホッパーを加熱するために、前記ホッパーの形状に沿って前記出湯口に至るホッパー外周部に巻装されたコイルと、前記コイルに高周波電流を流す高周波電源装置と、を備え、前記ホッパーは被溶解金属よりも耐熱温度の高い導電性材料で構成されたものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の金属溶解装置において、前記出湯口外周部を加熱するために前記コイルとは別のコイルを巻装した出湯用コイルと、前記出湯用コイルに高周波電流を流す高周波電源装置と、を備えたことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の金属溶解装置において、前記出湯口に冷却手段を備えたことを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の金属溶解装置において、被溶解金属が液状になった時に、出湯量を計測するための液面検出センサーを備えたことを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項３に記載の金属溶解装置において、前記出湯口の冷却手段として、冷風吹きつけあるいは出湯口に巻装したパイプ中に冷風または冷却水を流すことを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に金属溶解装置において、被溶解金属と反応しない耐熱性の表面処理実施あるいは被溶解金属と反応しない耐熱性材料容器を設けることを特徴とする。

請求項1にかかる金属溶解装置によれば、従来のような巨大な溶解炉および溶湯保持炉を使用することなく必要な量の被溶解金属を必要な時に即時溶解し使用できる。そのため多大な電力と人件費は不要となりコストダウンを図れ、また、必要量のみを溶解し即時成型機で使用するため、酸化などの品質劣化が防止でき不良率を減少できる。表面の酸化物および沈殿物を除去するための定期的な清掃などの手間も不要となる等の効果を有する。

請求項2にかかる金属溶解装置によれば、出湯口もホッパー内と同じ温度かより高い温度に保持されているので、被溶解金属が出湯口付近で再凝固することなく溶湯タンク内に投入できる。これにより、被溶解金属を一滴も無駄にすることなく有効に使用できる。

請求項3にかかる金属溶解装置によれば、溶湯を出湯した後、出湯口を速やかに冷却すれば液垂れの発生が防止できる。

請求項4にかかる金属溶解装置によれば、被溶解金属の液量をセンサー検知しておくことで正確な出湯が可能になる。

請求項5にかかる金属溶解装置によれば、複雑な装置を使用することなく出湯口を速やかに冷却できる。

請求項６にかかる金属溶解装置によれば、被溶解金属と反応しない耐熱性の表面処理実施あるいは被溶解金属と反応しない耐熱性材料容器を設けることで、被溶解金属とホッパーの反応を防止できる。

本発明の好適な実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

図１に本発明の実施形態の第１実施例を示す。
セラミックファイバー等で出来た断熱材４にて覆われた鋼鉄などで作られたホッパー３内に被溶解金属原料が貯留されており、ホッパー３の外周部にはホッパー３本体を加熱し、被溶解金属原料を加熱溶解するための加熱誘導コイル１が巻装してある。加熱誘導コイル１には、コイルに高周波電流を流すための高周波電源２が接続されている。高周波電源２は、温度調節器９と制御器１０からなる制御手段１１に接続されている。ホッパー３内の溶解金属の湯温検出用熱電対５aは温度調節器９に接続されており、湯温検出用熱電対５aの温度をモニターし設定温度となるように温度調節器９が制御器１０を制御し、加熱誘導コイル１に流れる高周波電流を制御する。

ホッパー３は鋼鉄等の導電性材料によって形成されている。加熱誘導コイル１に高周波電源装置２から高周波電流を流すと磁束が発生し、加熱誘導コイル１の内側に配置されて磁界内にあるホッパー３に渦電流が発生する。ホッパー３の導電性材料の固有抵抗によるジュ-ル熱が発生し、ホッパー３が発熱する。また、被溶解金属の導電性材料であるから、ホッパー３と同様に渦電流が発生し、固有抵抗によるジュ-ル熱が発生する。被溶解金属自身も発熱し、ホッパー３の発熱と合わせて短時間で被溶解金属が溶解する。

本発明の金属溶解装置は架台８に取り付け固定されている。図示されていない移動手段を有する溶湯タンク７を出湯口１２の下へ移動する。移動が完了した時点で、加熱誘導コイル１によって高周波電流を流し加熱して、被溶解金属を溶解し液面検出センサー６により出湯量を計測し、所定量の溶解した金属を出湯口１２より溶湯タンク７内へ供給する。供給が完了したら、溶湯タンク７を成型機へ移動して溶湯タンク７内の金属を成型機へ供給し、所定の製品を製作する。
また、出湯口１２から成型機までパイプを配置して溶湯を供給しても良い。この場合、パイプの周囲には溶湯が搬送中に冷え固まらないような保温、加熱の手段を必要に応じて設置するのは言うまでもない。

図２に本発明の実施形態の第２実施例を示す。
出湯口１２の外周部に加熱誘導コイル１とは別に出湯用誘導コイル１３を巻装してある。出湯用誘導コイル１３には、コイルに高周波電流を流すための高周波電源１４が接続されている。高周波電源１４は、温度調節器１５と制御器１６からなる制御手段１７に接続されている。出湯口１２の温度検出用熱電対５bが温度調節器１５に接続されており、温度検出用熱電対５bの温度をモニターし設定温度となるように温度調節器１５が制御器１６を制御し、出湯用コイル１３に流れる高周波電流を制御する。

図３に本発明の実施形態の第３実施例を示す。
出湯口１２の横で出湯の邪魔にならない位置に冷風送風機１８を配置する。被溶解金属の出湯が完了した時点で、冷風送風機１８を用いて出湯口１２へ向けて冷風を送風すると、速やかに出湯口１２の温度を下げて液垂れを防止できる。特に、ホッパー3内に溶湯の一部を残し溶解状態で保持する場合、出湯口１２からの液垂れ防止として重要である。

図４に本発明の実施形態の第４実施例を示す。
出湯口１２の出湯用誘導コイル１３の外周部に冷却パイプ３０を巻装する。被溶解金属の出湯が完了し、高周波電流を停止した後、冷却パイプ３０内に冷風の送風または、冷却水を流すことで、速やかに出湯口１２の温度を下げて液垂れを防止する。冷却パイプ３０を出湯口１２と出湯用誘導コイル１３の内側に巻装しても同様の効果が得られることは言うまでもない。

本発明の金属溶解装置を複数台設置し、成型機の成型周期に合わせて溶湯タンク７あるいは成型機への溶湯供給用パイプをつなぎかえられるようにすることで、成型機の成型周期の短縮にも対応できる。

図５に本発明の実施形態の第５実施例を示す。
例えば、ホッパー３を構成する鋼鉄と被溶解金属であるアルミ合金は直接接触すると鉄から不純物がアルミ中に溶け出すなどの反応を起こすため、両者が直接接触しないようにホッパーの内側に、アルミ合金と反応しない表面反応防止材２９として耐熱性材料であるAl₂O₃やAlNなどのセラミック容器を取り付けたり、表面処理を行ったりすることで、両者の反応を防止できる。ここでは、セラミックを例にあげたが、その他の被溶解金属と反応しない耐熱性材料を使用しても同様の効果があることは言うまでもない。

本発明の装置は占有する床面積が従来よりも狭くてすむ。通常のヒーターを使用した場合、ホッパーを加熱し被溶解金属を溶解させるまでに多大な時間と大容量の電力を必要とするが、本発明のような高周波電流を使用することで比較的少ない電力で即時溶解が可能となる等の利点を有する。

本発明の実施形態の第1実施例である。本発明の実施形態の第2実施例である。本発明の実施形態の第3実施例である。本発明の実施形態の第4実施例で出湯部の詳細説明図である。本発明の実施形態の第5実施例でホッパーの拡大詳細説明図である。従来技術の概略構造図である。

符号の説明

１加熱誘導コイル
２高周波電源装置
３ホッパー
４断熱材
５a 湯温検出用熱電対
５b 温度検出用熱電対
６液面検出センサー
７溶湯タンク
８架台
９温度調節器
10 制御器
11 制御手段
12 出湯口
13 出湯用コイル
14 高周波電源装置
18 冷風送風機
19 被溶解金属インゴット
20 バーナー
21 溶解槽
22 溶湯出湯口
23 入湯口
24 出湯口
25 保温ヒーター
26 溶湯槽
27 溶湯保持炉
28 溶解炉

Claims

下方部が底部方向に向かって縮径形状に形成されたホッパーと、
前記ホッパー底部に形成され、前記ホッパー内の溶解金属を供給する出湯口と、
前記ホッパーを加熱するために、前記ホッパーの形状に沿って前記出湯口に至るホッパー外周部に巻装されたコイルと、
前記コイルに高周波電流を流す高周波電源装置と、を備え、
前記ホッパーは被溶解金属よりも耐熱温度の高い導電性材料で構成されたことを特徴とする金属溶解装置。
前記出湯口外周部を加熱するために前記コイルとは別のコイルを巻装した出湯用コイルと、前記出湯用コイルに高周波電流を流す高周波電源装置と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の金属溶解装置。
前記出湯口に冷却手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の金属溶解装置。
被溶解金属が液状になった時に、出湯量を計測するための液面検出センサーを備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の金属溶解装置。
前記出湯口の冷却手段として、冷風吹きつけあるいは出湯口に巻装したパイプ中に冷風または冷却水を流すことを特徴とする請求項３に記載の金属溶解装置。
前記ホッパーの内側に、被溶解金属と反応しない耐熱性の表面処理実施あるいは被溶解金属と反応しない耐熱性材料容器を設けることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の金属溶解装置。