JP4821549B2

JP4821549B2 - 溶解保持装置

Info

Publication number: JP4821549B2
Application number: JP2006271020A
Authority: JP
Inventors: 徳仁肥後
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-10-02
Filing date: 2006-10-02
Publication date: 2011-11-24
Anticipated expiration: 2026-10-02
Also published as: JP2008089242A

Description

本発明は、金属材料を溶解して溶湯として保持し、当該溶湯を鋳造機に供給するための溶解保持装置に関するものである。

従来、例えば特許文献１，２に開示されるように、ダイカストマシン等の鋳造機へ溶湯を供給するために、投入された金属材料を溶解して溶湯とする溶解室と、溶解室に連通し、溶解室から流入した溶湯を所定温度に保持する保持室と、保持室に連通し、溶湯を鋳造機へ供給するための汲出室（供給室）と、を備える溶解保持炉（溶解保持装置）が知られている。
特開平１１−２２３４６３号公報特開２００５−７６９７２号公報

ところで、特許文献１に示される構成においては、湯面高さは特に制御されておらず、溶解バーナ（第１の加熱手段）の出力や金属材料の投入量タイミングは作業者によって判断される。従って、溶解室内に充填された金属材料が全て溶解して溶湯となっても、汲出室から溶湯がオーバーフローしないように、保持室（及び汲出室）が大きく（保持室における溶湯を保持できる量に余裕をもたせて）設けられている。

これに対し、特許文献２に示される構成においては、汲出室の湯面高さに基づいて金属材料を溶解する第１の加熱手段の出力を制御するので、湯面高さに応じて溶解室から保持室へ供給される溶湯の量を制御することができる。従って、保持室において保持できる溶湯の保持量を少なくし、保持室を含めた装置全体を小型化することができる。

しかしながら、例えば金属材料が溶解室内において密に充填され、保持室内が密閉された状態に近づくと、湯面高さが保持室の室内圧の影響を大きく受けることとなる。具体的には、溶湯量が同じであっても、例えば炉内圧が上昇すると保持室内の湯面高さが低くなり、それに伴って汲出室内の湯面高さが高くなる。これは、燃焼反応による加熱を利用（加熱手段として例えばガスバーナを採用）するものについて特に顕著である。このように、溶解や汲出（給湯）が湯面高さの影響を受けるものについては、溶解量や汲出量（給湯量）などにばらつきが生じてしまう。

本発明は上記問題点に鑑み、溶解量や給湯量のばらつきを低減することのできる溶解保持装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する為に請求項１に記載の溶解保持装置は、投入された金属材料を第１の加熱手段により溶解して溶湯とする溶解室と、溶解室と連通し、溶解室から流入した溶湯を第２の加熱手段によって所定温度に保持する保持室と、保持室と区画され、保持室内の溶湯の湯面よりも低い位置に構成された連通部を介して保持室と連通し、溶湯が鋳造機へ供給される供給室と、保持室内又は供給室内の溶湯の湯面高さを検出する湯面高さ検出手段と、保持室の室内圧を検出する圧力検出手段と、湯面高さ検出手段の検出信号とともに圧力検出手段の検出信号に基づいて、第１の加熱手段の出力を制御する第１の出力制御手段と、を備えることを特徴とする。

このように本発明によれば、圧力検出手段の検出信号に基づいて、第１の加熱手段の出力を制御することができる。したがって、金属材料が溶解室内に密に充填されて保持室内が密閉された状態に近づき、湯面高さが保持室の室内圧の影響を大きく受ける状態となっても、保持室内の圧力を考慮するので、従来よりも精度良く溶解量を制御することができる。ひいては、保持室（装置）の体格をより小型化することができる。

なお、第２の加熱手段によって温められた保持室内の気体は連通する溶解室へ移動する。したがって、請求項２に記載のように、湯面高さ検出手段の検出信号及び圧力検出手段の検出信号に基づいて、第２の加熱手段の出力を制御する第２の出力制御手段を備える構成とすると、より精度良く溶解量を制御することができる。

また、保持室の室内圧の変化にともなって、保持室内の溶湯だけでなく、保持室に連通する供給室の溶湯の湯面高さも保持室内の溶湯に連動して変動する。したがって、湯面高さ検出手段は、保持室内又は供給室内の溶湯の湯面高さを検出するものであれば良い。好ましくは、請求項３に記載のように、湯面高さ検出手段が、供給室内の溶湯の湯面高さを検出する構成とすると、耐熱性の点で有利である。また、供給室から鋳造機へ溶湯が供給される供給点の湯面高さを検出するので、給湯による変化量を補う溶湯量の精度を向上することができる。

湯面高さ検出手段としては、例えば請求項４に記載のように、供給室上に配置されるミラーと、ミラーにより光を鉛直方向に反射させて供給室の溶湯面に照射し、ミラーを介して反射光を検出する変位計と、により構成されるものを採用することができる。これによれば、非接触で、湯面高さの変動を精度良く検出することができる。

ガスバーナの場合、ガス（例えばメタン）とエア（酸素）を所定の比率で混合し、ガスバーナに供給する。したがって、ガスと酸素の燃焼反応によって二酸化炭素と水蒸気が生じるため、保持室の室内圧が上昇する。このように、請求項１〜４いずれか１項に記載の発明は、請求項５に記載のように、第１の加熱手段及び第２の加熱手段としてガスバーナを採用した構成に特に効果的である。なお、燃焼反応を利用する加熱手段であれば、ガス（気体燃料）に限定されるものではなく、例えば固体燃料、液体燃料を用いるものにおいても同様である。また、燃焼反応を利用する加熱手段以外の加熱手段（例えば電気ヒータ）においても、加熱による温度変化にともなって保持室内の圧力は変化するので、請求項１〜４いずれか１項に記載の発明を採用することができる。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る溶解保持装置の概略構造を示すブロック図である。図２は、保持室内の圧力変動にともなう湯面高さの変動を示す拡大断面図であり、（ａ）は圧力上昇時、（ｂ）は圧力減少時を示している。

図１に示すように、溶解保持装置１００は、要部として、金属材料１０２が投入され、当該金属材料１０２を溶解バーナ１１２により溶解して溶湯１０４とする溶解室１１０と、溶解室１１０に連通し、溶解された溶湯１０４を保持バーナ１３２により所定の温度に保温・保持する保持室１３０と、保持室１３０に連通し、図示されない鋳造機に溶湯１０４を供給するための供給室１５０と、溶湯１０４の湯面高さを検出する湯面高さ検出器１５２と、保持室１３０の室内圧を検出する圧力センサ１３４と、湯面高さ検出器１５２の検出信号及び圧力センサ１３４の検出信号に基づいて、溶解バーナ１１２の燃焼出力を制御する溶解バーナ出力制御部１７０と、を含んでいる。なお、溶解室１１０、保持室１３０、及び供給室１５０は、例えばセラミック耐火物と断熱材を用いて形成されている。

金属材料１０２としては、特に限定されるものではない。本実施形態においては、アルミダイカスト製品の製造に用いられるアルミニウム若しくはアルミニウム合金のインゴットを用いるものとする。それ以外にも、金属材料１０２として亜鉛やマグネシウム等を用いることができる。

溶解室１１０は、第１の加熱手段として、ガス（本実施形態においてはメタン）とエア（酸素）を所定の比率で混合してバーナに供給する直火式の溶解バーナ１１２を備えている。そして、投入口から図示されないバケットにより投入された金属材料１０２を、溶解バーナ１１２により溶解して溶湯１０４とし、連通孔１２０を介して連結された保持室１３０に導入する構成となっている。なお、第１の加熱手段は、直火式のガスバーナである溶解バーナ１１２に限定されるものではなく、ヒータによる加熱や誘導加熱を採用することもできる。しかしながら、コストの点及び応答性の点から直火式のガスバーナである溶解バーナ１１２を用いることが好ましい。

保持室１３０は、炉体上部に第２の加熱手段として、ガス（本実施形態においてはメタン）とエア（酸素）を所定の比率で混合してバーナに供給する直火式の保持バーナ１３２を備えている。そして、保持室１３０内の下部に貯留された溶湯１０４を、保持バーナ１３２により加熱して、所定温度（例えば７５０℃）に昇温調整して保持する。なお、保持室１３０内の溶湯温度を調整する手段としては、直火式のガスバーナである保持バーナ１３２に限定されるものではなく、ヒータによる加熱や誘導加熱を採用することもできる。しかしながら、コストの点及び応答性の点から直火式のガスバーナである保持バーナ１３２を用いることが好ましい。

また、保持室１３０には、保持室１３０の内部空間Ｓの圧力を検出可能に、圧力検出手段としての圧力センサ１３４が配置されている。本実施形態において、圧力センサ１３４は、保持室１３０を構成する炉体上部であって、直接的に保持バーナ１３２の影響がない位置（炎が当たらない離間された位置）に配置されている。

供給室１５０は、保持室１３０と区画され、保持室１３０内の溶湯１０４の湯面よりも低い位置に構成された連通部を介して保持室１３０と連通し、溶湯１０４を鋳造機へ供給するための部位である。本実施形態においては、保持室１３０と供給室１５０との間に隔壁１４０が設けられ、当該隔壁１４０の下部に設けられた連通部としての連通孔１４２を介して、供給室１５０が保持室１３０と連通し、溶湯１０４が流通可能となっている。

供給室１５０からの溶湯１０４の汲出し方式は特に限定されるものではない。例えば、ラドルによる汲出し方式や、内部加圧方式、電磁給湯方式等の公知の構成を採用することができる。本実施形態においては、供給室１５０の上方に開口する汲出し口から、ラドルによる汲出し装置が供給室１５０の外部に溶湯１０４を汲み出し、鋳造機に供給されて、金属鋳造品が製造される構成となっている。

また、供給室１５０に対して、溶湯１０４の湯面高さを検出する湯面高さ検出手段としての湯面高さ検出器１５２が設置されている。本実施形態に係る湯面高さ検出器１５２は、
光を出力する出力部と、光を検出する検出部とを備える変位計１５３と、光を反射するミラー１５４とにより構成される。より具体的には、変位計１５３として、半導体レーザによりレーザ光を出力し、ＣＣＤ素子により受光するレーザ変位計を用いている。そして、ミラー１５４が、供給室１５０の汲出し口上に配置されている。

このように構成される溶解保持装置１００においては、上述したように、保持室１３０が、保持室１３０内の溶湯１０４の湯面よりも低い位置に構成された連通孔１４２を介して供給室１５０と連通している。また、保持室１３０が、溶解室１１０と連通孔１２０を介して連通している。したがって、溶解室１１０において金属材料１０２が密に充填されるほど、保持室１３０の内部空間Ｓが密閉された状態に近づくこととなる。このように、内部空間Ｓが密閉された状態に近づくと、湯面高さが内部空間Ｓの圧力の影響を大きく受けることとなる。例えば、図２（ａ）に示すように内部空間Ｓの圧力が上昇すると、溶湯量が同じであっても、保持室１３０内における溶湯１０４ａの湯面高さが低くなり、それに伴って供給室１５０内の溶湯１０４ｂの湯面高さが高くなる。また、図２（ｂ）に示すように内部空間Ｓの圧力が低下すると、溶湯量が同じであっても、保持室１３０内における溶湯１０４ａの湯面高さが高くなり、それに伴って供給室１５０内の溶湯１０４ｂの湯面高さが低くなる。なお、図２（ａ），（ｂ）に示す破線は、内部空間Ｓの圧力が大気圧と等しい状態における湯面高さを示している。したがって、図２（ｂ）においては、一例として、内部空間Ｓの圧力がもっとも低下した状態（大気圧と等しい状態）を示している。このような、保持室１３０の内部空間Ｓの圧力変動の要因としては、溶解バーナ１１２，保持バーナ１３２の出力の変動と、加熱による内部空間Ｓ内の気体の温度変化が考えられる。

本実施形態に示すように、溶解バーナ１１２（保持バーナ１３２）としてガスバーナを採用する場合、燃焼反応によって二酸化炭素と水蒸気が生じ、保持室１３０の内部空間Ｓの圧力が上昇する。例えば、鋳造機への溶湯１０４（１０４ｂ）の供給によって、溶湯１０４（１０４ｂ）の湯面高さが下がると、湯面高さ検出器１５２の検出信号に基づいて、出力を上げる（溶解する又は溶解量を増やす）ように溶解バーナ出力制御部１７０が溶解バーナ１１２に出力制御信号を与える。溶解バーナ１１２の出力が上がると内部空間Ｓの圧力が上昇し、溶湯１０４は、例えば図２（ａ）に示すように、供給室１５０内の溶湯１０４ｂの湯面高さが高くなる。溶湯１０４（１０４ｂ）の湯面高さが上がると、湯面高さ検出器１５２の検出信号に基づいて、出力を下げる（溶解量を減らす又は溶解を止める）ように、溶解バーナ出力制御部１７０が溶解バーナ１１２に出力制御信号を与える。溶解バーナ１１２の出力が下がると内部空間Ｓの圧力が低下し、溶湯１０４は、例えば図２（ｂ）に示すように、図２（ａ）に示す状態よりも、供給室１５０内の溶湯１０４ｂの湯面高さが低くなる。すなわち、図２（ａ）と図２（ｂ）の状態を繰り返すこととなる。したがって、溶湯量の減少分に応じた溶解量を補充しようとしても、湯面高さ検出器１５２の検出信号のみによる溶解バーナ１１２の出力制御では、溶解量を精度良く制御することが困難である。

これに対し、本実施形態においては、上述したように、保持室１３０の内部空間Ｓの圧力を検出する圧力センサ１３４を備えている。また、溶解バーナ１１２の出力を制御する溶解バーナ出力制御部１７０は、湯面高さ検出器１５２の検出信号とともに圧力センサ１３４の検出信号に基づいて、溶解バーナ１１２の燃焼出力を制御するように構成されている。したがって、金属材料１０２が溶解室１１０内に密に充填されて保持室１３０の内部空間Ｓが密閉された状態に近づき、溶湯１０４（１０４ｂ）の湯面高さが内部空間Ｓの圧力の影響を大きく受ける状態となっても、内部空間Ｓの圧力を考慮して溶解バーナ１１２の出力を制御するので、従来よりも精度良く溶湯量を制御することができる。また、溶解量を精度良く制御できるので、ばらつきのマージンを減らす（又は無くす）ことができ、結果として給湯量（汲み出し量）と溶解量をほぼ等しくできるので、保持室１３０（溶解保持装置１００）の体格をより小型化することができる。

次に、図３を用いて、内部空間Ｓの圧力を考慮した溶解バーナ１１２の出力制御の一例を説明する。図３は、溶解バーナ１１２の出力制御の一例を示すフローチャートである。図３に示すように、先ず、湯面高さ検出器１５２からの検出信号と圧力センサ１３４からの検出信号を受ける（Ｓ１０，Ｓ２０）と、溶解バーナ出力制御部１７０は、内部空間Ｓの圧力の影響を考慮した補正湯面高さを算出する（Ｓ３０）。補正湯面高さの算出方法は、種々考えられる。本実施形態においては、その一例として、数式１、２に基づいて、圧力の影響を補正した（圧力の影響を除外した）補正湯面高さＺを算出する。

（数式１）ΔＺ＝（Ｐ−Ｐ_０）／ρｇ
（数式２）Ｚ＝Ｚ_１−ΔＺ
なお、数式１，２において、ΔＺ：湯面変位量（ｍ）、Ｐ：検出された内部空間Ｓの圧力（Ｐａ）、Ｐ_０：内部空間Ｓの基準圧力（Ｐａ）、ρ：溶湯１０４（アルミニウム）の流体密度（Ｋｇ／ｍ^３）、ｇ：重力加速度（ｍ／ｓ^２）、Ｚ_１：湯面高さ検出器１５２によって算出された湯面高さ（ｍ）である。

そして、圧力の影響を除外した補正湯面高さＺ（真の湯面高さ）に基づいて、溶解バーナ出力制御部１７０は溶解バーナ１１２の出力決定し、溶解バーナ１１２に出力制御信号を出力する（Ｓ４０）。本実施形態においては、予め、溶解バーナ出力制御部１７０を構成するメモリに、補正湯面高さＺと溶解バーナ１１２の出力との対応関係を示すマップが格納されており、溶解バーナ出力制御部１７０は、補正湯面高さＺとマップから溶解バーナ１１２の出力を決定する。なお、鋳造機の稼動中において、上述したＳ１０〜Ｓ４０が繰り返し実行される。

なお、上述した制御方法はその一例に過ぎない。湯面高さ検出器１５２からの検出信号とともに圧力センサ１３４からの検出信号に基づいて、溶解バーナ１１２の出力が決定されれば良い。例えば、圧力センサ１３４の検出信号が第１の基準値を超えた場合に、湯面高さ検出器１５２からの検出信号に第１のマージンを加算して溶解バーナ１１２の出力を決定し、圧力センサ１３４の検出信号が第２の基準値を下回った場合に、湯面高さ検出器１５２からの検出信号に第２のマージンを加算して溶解バーナ１１２の出力を決定するようにしても良い。

また、本実施形態においては、湯面高さ検出器１５２の検出信号及び圧力センサ１３４の検出信号に基づいて、溶解バーナ１１２の燃焼出力を制御する溶解バーナ出力制御部１７０を備える例を示した。しかしながら、第２の加熱手段である保持バーナ１３２によって温められた保持室１３０の内部空間Ｓの気体は、連通孔１２０を介して溶解室１１０へ移動し、多少なりとも溶解に影響を及ぼす。また、保持バーナ１３２の燃焼時にも、燃焼反応によって内部空間Ｓの圧力が変動する。したがって、図４に示すように、溶解保持装置１００が、湯面高さ検出器１５２の検出信号及び圧力センサ１３４の検出信号に基づいて、保持バーナ１３２の燃焼出力を制御する保持バーナ出力制御部１９０を備える構成としても良い。これによれば、図１に示す構成よりも精度良く溶解量を制御することができる。図４は、変形例を示すブロック図である。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を、図５及び図６に基づいて説明する。図５は、第２実施形態に係る溶解保持装置１００の概略構成を示すブロック図である。図６は、溶解バーナ１１２及び保持バーナ１３２の出力制御の一例を示すフローチャートである。

第２実施形態に係る溶解保持装置１００は、第１実施形態に示した溶解保持装置１００と共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。

第１実施形態においては、保持室１３０の内部空間Ｓの圧力変動による溶湯１０４の湯面高さの変動の影響を受けるものとして、溶解量の精度を向上する構成を示した。ところで、保持室１３０の内部空間Ｓの圧力が変化すると、第１実施形態に示したように溶湯１０４の湯面高さが変化する。したがって、給湯時において、内部加圧方式や電磁給湯方式のように湯面高さの変動の影響を受ける給湯方式においては、給湯量にばらつきが生じる恐れがある。また、ラドル方式のように、一定量の溶湯を供給するため汲出し後に湯切りを行うものにおいては、給湯量のばらつきによって湯切り時間にばらつきが生じ、鋳造サイクルが遅くなる恐れがある。そこで、本実施形態においては、湯面高さの変動の影響を受けるものとして、給湯量の精度を向上する構成を提供する点を特徴とする。具体的には、溶解バーナ１１２及び保持バーナ１３２の出力を制御する出力制御部１７０，１９０が、供給室１５０内の溶湯１０４（１０４ｂ）を鋳造機へ供給する供給時において、保持室１３０の内部空間Ｓの圧力が急変動しないように出力を制御する点を特徴とする。

図５に示すように、本実施形態に係る溶解保持装置１００は、第１実施形態（図４参照）に示した構成に対して、供給室１５０の溶湯１０４（１０４ｂ）を、配管２１２を介して鋳造機に供給する給湯装置２１０、湯面高さを考慮して、給湯装置２１０の給湯タイミングを制御する給湯制御部２１４、溶解室１１０の炉壁に設けられた開口部１１４、開口部１１４を蓋するように設けられたメンテナンス用のメンテナンス扉２３０、及びメンテナンス扉２３０を強制的な閉状態とするためのインターロック用可動ピン２３２が、さらに追加された構成となっている。そして、給湯装置２１０だけでなく、溶解バーナ出力制御部１７０、保持バーナ出力制御部１９０、及びインターロック用可動ピン２３２が給湯制御部２１４から給湯信号を受信可能に構成されている。

このように構成される溶解保持装置１００において、給湯量の精度を向上する制御の一例を以下に説明する。図６に示すように、先ず給湯装置２１０が供給室１５０から溶湯１０４を鋳造機へ供給している間（すなわち、給湯制御部２１４から溶解バーナ出力制御部１７０及び保持バーナ出力制御部１９０に給湯信号が出力されている）かどうかが、溶解バーナ出力制御部１７０及び保持バーナ出力制御部１９０にて判定される（Ｓ１００）。

Ｓ１００にて給湯中であると判定された場合、溶解バーナ出力制御部１７０及び保持バーナ出力制御部１９０は、溶解バーナ１１２及び保持バーナ１３２の出力を一定に保つように、出力制御信号を対応する溶解バーナ１１２及び保持バーナ１３２に出力する（Ｓ１１０）。本実施形態においては、給湯信号がインターロック用可動ピン２３２にも出力され、これを受けたインターロック用可動ピン２３２が可動してセット状態となり、メンテナンス扉２３０が強制的な（開が不可能な）閉状態となる（Ｓ１２０）。

Ｓ１００にて給湯中でないと判定された場合、溶解バーナ１１２及び保持バーナ１３２の出力が可変可能に制御される。本実施形態においては、湯面高さ検出器１５２と圧力センサ１３４の検出信号に基づいて、溶解バーナ１１２及び保持バーナ１３２の出力が制御される。すなわち、第１実施形態に示した溶解量制御（図３に示した制御例において、Ｓ４０で保持バーナ１３２の出力も制御する）が実行される（Ｓ１３０）。このとき、給湯信号は、インターロック用可動ピン２３２に出力されていないので、インターロック用可動ピン２３２が可動してリセット状態となり、メンテナンス扉２３０が開可能な閉状態となる（Ｓ１４０）。

このように本実施形態に係る溶解保持装置１００によれば、給湯中において、溶解バーナ１１２及び保持バーナ１３２の出力を一定に保つので、溶湯１０４の湯面高さのばらつきを低減することができる。すなわち、湯面高さの変動の影響を受ける給湯方式を採用しながらも、溶湯１０４の供給量を精度良く制御することができる。

また、本実施形態においては、保持室１３０の内部空間Ｓの圧力が急変動しないように溶解バーナ１１２及び保持バーナ１３２の出力を一定制御するとともに、メンテナンス扉２３０を強制的な閉状態とするので、メンテナンス扉２３０を備える構成であっても、給湯時における保持室１３０の内部空間Ｓの圧力急変を抑制することができる。なお、本実施形態においては、メンテナンス扉２３０が、溶解室１１０に設けられた開口部１１４を塞ぐように配置される例を示した。しかしながら、メンテナンス扉（開口部）が、溶解室１１０及び保持室１３０の少なくとも一方に設けられた構成であれば、本実施形態の構成を適用することができる。

また、本実施形態においては、給湯中に溶解バーナ１１２及び保持バーナ１３２の出力をともに一定とする例を示した。しかしながら、少なくとも一方の出力が一定とされれば良い。

また、上述の構成においては、給湯中に、溶解バーナ１１２及び保持バーナ１３２の出力を一定とする点を特徴とする。したがって、給湯中でないときの制御については、メンテナンス扉２３０が開可能な閉状態となる以外、特に限定されるものではない。したがって、湯面高さ検出器１５２や圧力センサ１３４を有さない構成においても適用が可能である。

また、メンテナンス扉２３０のインターロックセット（Ｓ１２０）を出力一定制御（Ｓ１１０）の前に実行しても良いし、メンテナンス扉２３０のインターロックリセット（Ｓ１４０）を溶解制御（Ｓ１３０）の前に実行しても良い。

また、保持室１３０の内部空間Ｓの圧力が急変動しないように溶解バーナ１１２及び保持バーナ１３２の少なくとも一方の出力を制御する構成としては、上記例に限定されるものではない。それ以外にも、例えば、図５に示した溶解保持装置１００において、図７に示す溶解バーナ１１２及び保持バーナ１３２の出力制御を適用することもできる。図７は、溶解バーナ１１２及び保持バーナ１３２の出力制御の変形例を示すフローチャートである。

具体的には、先ず給湯装置２１０が供給室１５０から溶湯１０４を鋳造機へ供給している間（すなわち、給湯制御部２１４から溶解バーナ出力制御部１７０及び保持バーナ出力制御部１９０に給湯信号が出力されている）かどうかが、溶解バーナ出力制御部１７０及び保持バーナ出力制御部１９０にて判定される（Ｓ２００）。

Ｓ２００にて給湯中であると判定された場合、圧力センサ１３４の検出信号を受ける（Ｓ２１０）と、溶解バーナ出力制御部１７０及び保持バーナ出力制御部１９０は、圧力センサ１３４の検出信号に基づいて、圧力が一定となるように、出力制御信号を対応する溶解バーナ１１２及び保持バーナ１３２に出力する（Ｓ２２０）。なお、圧力を一定に制御する方法としては、例えば給湯中であると判定された時点での圧力を基準圧力として、基準圧力を維持するようにＰＩＤ制御などの公知の方法を採用することができる。また、給湯信号は、溶解バーナ出力制御部１７０及び保持バーナ出力制御部１９０ともにインターロック用可動ピン２３２にも出力され、これを受けたインターロック用可動ピン２３２が可動してセット状態となり、メンテナンス扉２３０が強制的な（開が不可能な）閉状態となる（Ｓ２３０）。

Ｓ２００にて給湯中でないと判定された場合、溶解バーナ１１２及び保持バーナ１３２の出力が可変可能に制御される。図７に示す例においても、図６同様、湯面高さ検出器１５２と圧力センサ１３４の検出信号に基づいて、溶解バーナ１１２及び保持バーナ１３２の出力が制御される。すなわち、第１実施形態に示した溶解量制御（図３に対して、Ｓ４０で保持バーナの出力も制御する）が実行される（Ｓ２４０）。このとき、給湯信号は、インターロック用可動ピン２３２に出力されていないので、インターロック用可動ピン２３２が可動してリセット状態となり、メンテナンス扉２３０が開可能な閉状態となる（Ｓ２５０）。このように、給湯中において、保持室１３０の内部空間Ｓの圧力を一定に保つように溶解バーナ１１２及び保持バーナ１３２の出力を制御しても、溶湯１０４の湯面高さのばらつきを低減することができる。

なお、この制御例においては、給湯中に、内部空間Ｓの圧力を一定に保つように溶解バーナ１１２及び保持バーナ１３２の出力を制御する点を特徴とする。したがって、給湯中でないときの制御については、メンテナンス扉２３０が開可能な閉状態となる以外、特に限定されるものではない。したがって、湯面高さ検出器１５２を有さない構成においても適用が可能である。また、給湯中に溶解バーナ１１２及び保持バーナ１３２の出力をともに制御する例を示したが、少なくとも一方の出力が制御されれば良い。また、メンテナンス扉２３０のインターロックセット（Ｓ２３０）を圧力検出（Ｓ２１０）や出力補正（）Ｓ２２０）の前に実行しても良いし、メンテナンス扉２３０のインターロックリセット（Ｓ２５０）を溶解制御（Ｓ２４０）の前に実行しても良い。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

本実施形態においては、湯面高さ検出器１５２が、供給室１５０内の溶湯１０４（１０４ｂ）の湯面高さを検出するように配置される例を示した。しかしながら、保持室１３０内の溶湯１０４（１０４ａ）の湯面高さを検出可能に配置されても良い。ただし、耐熱性の点を考えると、供給室１５０に配置するほうが有利である。また、湯面高さ検出器１５２としては非接触式に限定されず、接触式のものを採用することもできる。個数も１つに限定されず、複数個を組み合わせても良い。ただし、非接触式のほうが、耐熱性の点でも有利であり、湯面高さの変動も精度良く検出することができる。

本実施形態においては、第１の加熱手段としてガスバーナである溶解バーナ１１２を採用し、第２の加熱手段としてガスバーナである保持バーナ１３２を採用する例を示した。ガスバーナの場合、ガス（例えばメタン）とエア（酸素）を所定の比率で混合し、バーナに供給する。したがって、ガス（気体燃料）と酸素の燃焼反応によって、二酸化炭素と水蒸気が生じるため、閉じた系であれば保持室１３０の内部空間Ｓの圧力が上昇する。特に、ガス（メタン）と酸素の体積に対して、燃焼反応によって生じる二酸化炭素と水蒸気の体積は大きいので、圧力上昇が顕著である。このように、燃焼反応を利用する加熱手段（上述したガス（気体燃料）に限らず、液体燃料や固体燃料を用いるものも含む）は、燃焼反応を利用する加熱手段以外の加熱手段（ヒータによる加熱や誘導加熱）に比べると、加熱手段の出力変動によって溶湯１０４の湯面高さが変動しやすい。すなわち、本実施形態に示した構成を適用することで、溶解量や給湯量のばらつきを効果的に低減することができる。しかしながら、方式を限らず加熱手段の出力が変動すると、内部空間Ｓの温度が変化し、圧力も変化する。したがって、加熱手段以外の加熱手段（ヒータによる加熱や誘導加熱）を第１の加熱手段及び／又は第２の加熱手段として採用した構成においても、上述した構成に準ずる効果を期待することができる。

本実施形態においては、溶解バーナ出力制御部１７０、保持バーナ出力制御部１９０、給湯制御部２１４がそれぞれ独立して構成される例を示した。しかしながら、複数の制御部１７０，１９０，２１４の少なくとも一部が１つの制御部として構成されても良い。

第１実施形態に係る溶解保持装置の概略構造を示すブロック図である。保持室内の圧力変動にともなう湯面高さの変動を示す拡大断面図であり、（ａ）は圧力上昇時、（ｂ）は圧力減少時を示している。溶解バーナの出力制御の一例を示すフローチャートである。変形例を示すブロック図である。第２実施形態に係る溶解保持装置の概略構成を示すブロック図である。溶解バーナ及び保持バーナの出力制御の一例を示すフローチャートである。溶解バーナ及び保持バーナの出力制御の変形例を示すフローチャートである。

符号の説明

１００・・・溶解保持装置
１０４・・・溶湯
１１０・・・溶解室
１１２・・・溶解バーナ（第１の加熱手段）
１３０・・・保持室
１３２・・・保持バーナ（第２の加熱手段）
１３４・・・圧力センサ（圧力検出手段）
１５０・・・供給室
１５２・・・湯面高さ検出器（湯面高さ検出手段）
１７０・・・溶解バーナ出力制御部（第１の出力制御手段）

Claims

投入された金属材料を第１の加熱手段により溶解して溶湯とする溶解室と、
前記溶解室と連通し、前記溶解室から流入した前記溶湯を第２の加熱手段によって所定温度に保持する保持室と、
前記保持室と区画され、前記保持室内の溶湯の湯面よりも低い位置に構成された連通部を介して前記保持室と連通し、前記溶湯が鋳造機へ供給される供給室と、
前記保持室内又は前記供給室内の溶湯の湯面高さを検出する湯面高さ検出手段と、
前記保持室の室内圧を検出する圧力検出手段と、
前記湯面高さ検出手段の検出信号とともに前記圧力検出手段の検出信号に基づいて、前記第１の加熱手段の出力を制御する第１の出力制御手段と、を備えることを特徴とする溶解保持装置。
前記湯面高さ検出手段の検出信号及び前記圧力検出手段の検出信号に基づいて、前記第２の加熱手段の出力を制御する第２の出力制御手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の溶解保持装置。
前記湯面高さ検出手段は、前記供給室内の溶湯の湯面高さを検出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の溶解保持装置。
前記湯面高さ検出手段は、前記供給室上に配置されるミラーと、前記ミラーにより光を鉛直方向に反射させて前記供給室の溶湯面に照射し、前記ミラーを介して反射光を検出する変位計と、により構成されることを特徴とする請求項３に記載の溶解保持装置。
前記第１の加熱手段及び前記第２の加熱手段はガスバーナであることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の溶解保持装置。