JP5473271B2 - Electric heating device - Google Patents
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Description
本発明は、通電加熱装置に関し、より詳しくは、アルミニウムなどの金属やセラミック等の材料を溶解し、保持することができる通電加熱装置に関する。 The present invention relates to an electric heating apparatus, and more particularly to an electric heating apparatus that can melt and hold a metal such as aluminum or a material such as ceramic.
鋳造する金属材料を溶解・保持する装置として、バーナーを用いる燃焼加熱装置が知られている。ところが、燃焼加熱装置は、排ガスや騒音などにより作業環境の悪化を招くおそれがあり、また、溶湯を直接加熱すると、ガスの巻き込みや酸化などにより金属材料が汚染されるおそれがある。更に、局所的な加熱になり易いため、材料温度の均一化が難しいという問題がある。従来の加熱方式としては、上述した燃焼式以外に、電気ヒータを用いた間接加熱式や、誘導加熱式なども知られているが、前者は熱効率に問題があり、後者は撹拌現象によるガス巻き込みなどの問題がある。 A combustion heating device using a burner is known as a device for melting and holding a metal material to be cast. However, the combustion heating apparatus may cause deterioration of the working environment due to exhaust gas, noise, and the like, and when the molten metal is directly heated, the metal material may be contaminated by gas entrainment or oxidation. Furthermore, there is a problem that it is difficult to make the material temperature uniform because local heating is likely to occur. As a conventional heating method, in addition to the combustion method described above, an indirect heating method using an electric heater, an induction heating method, and the like are also known. There are problems such as.
このため、金属材料を保持する容器に通電することにより、容器内の材料を加熱する通電加熱装置が知られている(例えば、特許文献1)。特許文献1に開示された通電加熱装置は、図5に示すように、上部電極101と下部電極102との間に黒鉛るつぼ103が挟持されて構成されている。この通電加熱装置によれば、上部電極101と下部電極102との間に電圧を印加することにより黒鉛るつぼ103に電流が流れ、黒鉛るつぼ103の全体が加熱されるので、収容した材料を均一に加熱することができる。
しかしながら、上述したような通電加熱装置においては、電極と黒鉛ルツボとの間に接触抵抗が存在し、この接触抵抗により電極と黒鉛ルツボとの間で局部発熱が発生するという問題があった。このような問題が発生することにより、電極と黒鉛ルツボとの接触部における損耗が生じ、通電加熱装置の寿命が短縮されることとなる。 However, in the electric heating apparatus as described above, there is a problem that contact resistance exists between the electrode and the graphite crucible, and local heat is generated between the electrode and the graphite crucible due to this contact resistance. When such a problem occurs, wear at the contact portion between the electrode and the graphite crucible occurs, and the life of the energization heating device is shortened.
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あって、耐久性を高めて長寿命化を図ることができる通電加熱装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an energization heating device capable of improving durability and extending the life.
本発明の上記目的は、導電性を有する容器、前記容器の上部に接続される上部電極、及び、前記容器の下部に接続される下部電極を備え、前記上部電極及び前記下部電極間に電圧を印加して前記容器に通電することにより、前記容器に収容された材料を加熱する通電加熱装置であって、前記容器と下部電極との間に、通電により発熱した容器の熱によって溶解可能な導電性の金属部材が配置されている通電加熱装置により達成される。 The object of the present invention includes a conductive container, an upper electrode connected to the upper part of the container, and a lower electrode connected to the lower part of the container, and a voltage is applied between the upper electrode and the lower electrode. An energization heating device that heats the material contained in the container by applying and energizing the container, and is a conductive material that can be dissolved between the container and the lower electrode by the heat of the container that generates heat by energization. This is achieved by an energization heating device in which a conductive metal member is disposed.
また、この通電加熱装置において、前記容器と上部電極との間に、前記金属部材が更に配置されていることが好ましい。 In this energization heating apparatus, it is preferable that the metal member is further disposed between the container and the upper electrode.
また、前記下部電極は、前記容器の底面を支持する容器状に形成されており、容器状の前記下部電極に前記金属部材が収容されていることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said lower electrode is formed in the container shape which supports the bottom face of the said container, and the said metal member is accommodated in the said container-shaped lower electrode.
また、前記容器は、上方に向けて開口する凹部を上部開口端に備えており、前記上部電極は、前記凹部に挿入可能な凸部を備えており、前記凹部に前記金属部材が収容されていることが好ましい。 Further, the container includes a concave portion that opens upward at an upper opening end, the upper electrode includes a convex portion that can be inserted into the concave portion, and the metal member is accommodated in the concave portion. Preferably it is.
また、前記金属部材の形態は、複数の金属粒の集合であることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the form of the metal member is a set of a plurality of metal particles.
また、前記金属部材は、錫、亜鉛及び鉛のうち、少なくとも1つを含む金属材料から形成されていることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said metal member is formed from the metal material containing at least 1 among tin, zinc, and lead.
本発明によれば、耐久性を高めて長寿命化を図ることができる通電加熱装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electrical heating apparatus which can improve durability and can lengthen a lifetime can be provided.
以下、本発明に係る通電加熱装置について添付図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る通電加熱装置1の概略断面図であり、図2は、図1に示す通電加熱装置1の平面図である。また、図3は、図1に示す通電加熱装置1の要部拡大図である。図1及び図2に示すように、通電加熱装置1は、筐体状のケーシング2と、当該ケーシング2の内部に配置される容器3と、容器3の上部に接続される上部電極4と、容器3の下部に接続される下部電極5とを備えている。
Hereinafter, the electric heating apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an electric heating device 1 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of the electric heating device 1 shown in FIG. FIG. 3 is an enlarged view of a main part of the electric heating device 1 shown in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the energization heating device 1 includes a casing-
ケーシング2は、外殻鉄皮21と、その内側に設けられるセラミックプレートなどの断熱材層22と、この断熱材層22の内側に設けられる耐火煉瓦などの耐火材層23とを備えている。
The
容器3は、アルミニウム等の非鉄金属を収容する容体である。この容器3は、上部に開口を有し、通電すると発熱する導電性材料により形成されており、るつぼ状に形成されている。容器3を形成する導電性材料としては、例えば、カーボンや、黒鉛、炭化珪素等を含む耐火物などを使用でき、電気比抵抗値が、例えば、5×10−3Ω・cmから100×10−3Ω・cmとなるように設定している。また、容器3の厚みは、容器3の大きさによって変わってくるが、20mm〜70mm程度となるように容器3を形成している。
The
この容器3は、例えば、次のようにして製造することができる。まず、黒鉛などの低電気抵抗素材とアルミナなどの高電気抵抗(絶縁)素材とを、所望の電気比抵抗になるように割合を調整した後、液状のピッチタールやレジン等で混練し、坏土を作る。次に、坏土を金型内に充填し、プレス成型を行った後、これを焼成して必要な強度を付与する。そして、必要に応じて旋盤などで加工し、所定の形状とすることで、容器3が得られる。
This
上部電極4は、容器3の上部開口端31の全周に接触するリング状の電極であり、ケーシング2の側面から外方に突出する導電板6aに接続している。この上部電極4は、鉄、銅、ステンレス等の金属材料や、黒鉛−SiC質等の導電性セラミックス材等により形成されている。
The
下部電極5は、容器3とケーシング2の底面2aとの間に配置されており、ケーシング2の側面から外方に突出する導電板6bに接続している。この下部電極5も上部電極4と同様に、鉄、銅、ステンレス等の金属材料や、黒鉛−SiC質等の導電性セラミックス材鉄により形成されている。下部電極5は、図3に示すように、容器3の底面3aを支持する容器状に形成されている。容器状の下部電極5には、例えば、錫、亜鉛、鉛等の低融点の金属材料、あるいは、錫、亜鉛、鉛等を含む低融点の合金から形成される導電性の金属部材7が収容されている。この金属部材7は、後述のように、上部電極4及び下部電極5の間に電圧を印加し、容器3を通電加熱した場合の容器3の熱によって溶解する部材である。本実施形態においては、金属部材7は、最大径が0.06mm〜0.6mm程度の金属粒の集合体として構成されている。なお、金属部材7の融点は、200℃〜500℃の範囲であることが好ましい。
The
以上の構成を備えた通電加熱装置1によれば、容器3にアルミニウムなどの材料を収容し、導電板6a及び6bをサイリスタ整流器などの電源(図示せず)に接続する。そして、上部電極4と下部電極5との間に電圧を印加することにより、容器3に通電する。これにより、収容された材料が加熱されて溶融し、この状態が保持される。
According to the electric heating apparatus 1 having the above configuration, a material such as aluminum is accommodated in the
本実施形態においては、容器3と下部電極5との間に低融点の亜鉛や錫等の導電性材料から形成される金属部材7が収容されているため、上部電極4と下部電極5との間に電圧を印加し、容器3を通電加熱した場合の容器3の熱により、金属部材7が加熱されて溶解することになる。溶解し液状になった金属部材7は、容器3の底面部における外表面及び容器状の下部電極5の内面と均一に接触することになるので、金属部材7を介して下部電極5と容器3との間の密着性が高まり、接触抵抗を極めて小さくすることが可能となる。この結果、下部電極5と容器3との間における局部発熱の発生を防止することができるので、下部電極5と容器3との接触における損耗の発生を防止して耐久性を高め、通電加熱装置1の長寿命化を図ることが可能になる。
In the present embodiment, since the
また、下部電極5が、容器3の底面3aを支持する容器状に形成されており、この内部に金属部材7を収容するように構成しているため、通電加熱された容器3の熱により液状に溶解した金属部材7が流出することを確実に防止して、金属部材7を介した下部電極5と容器3との間の密着性の確保を確実なものとすることができる。
Further, since the
また、容器状の下部電極5に収容される金属部材7を複数の金属粒から形成しているので、上部電極4と下部電極5との間に電圧を印加した場合に発生する容器3の熱により、金属部材7を迅速に溶解させることができる。この結果、溶解した金属部材7が、容器3の底面部における外表面及び容器状の下部電極5の内面と均一に接触する状態を早期に得ることができる。更に、金属部材7を複数の金属粒から形成した場合、容器状の下部電極5内に載置された容器3の底部の周囲に低融点の導電性金属材料を均一に配置することができるので、通電加熱時の容器3の熱により、容器3の底部全周に亘って均一な状態で金属部材7の溶解を進行させることができ、容器3と金属部材7との間で局所的な発熱が発生することを抑制することが可能となる。
In addition, since the
以上、本発明に係る通電加熱装置1の一実施形態について説明したが、本発明の具体的な構成は上記実施形態に限定されない。例えば、図4に示すように、容器3が、その上部開口端31に、上方に向けて開口する凹部32を備えるように構成すると共に、上部電極4が、容器3の上部開口端31に形成された凹部32に挿入可能な凸部41を備えるように構成し、凹部32内に通電加熱された容器3の熱により溶解可能な導電性の金属部材7を収容させるようにしてもよい。このような構成を採用した場合、上部電極4においても、下部電極5において得られたのと同様の効果を得ることができ、上部電極4と容器3との間で発生する局部発熱を防止して、耐久性を向上させることができる。
As mentioned above, although one Embodiment of the electric heating apparatus 1 which concerns on this invention was described, the specific structure of this invention is not limited to the said embodiment. For example, as shown in FIG. 4, the
また、上記実施形態においては、金属部材7を複数の金属粒の集合体として構成しているが、単一の或いは複数のブロック状の金属材料により金属部材7を形成してもよい。ブロック状に金属部材7を形成する場合、金属部材7を容器状の下部電極5の内部底面と容器3の底面3aとの間に介在させるように配置することが好ましい。
Moreover, in the said embodiment, although the
1 通電加熱装置
2 ケーシング
3 容器
31 容器の上部開口端
4 上部電極
5 下部電極
7 金属部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
前記容器と下部電極との間に、通電により発熱した容器の熱によって溶解可能な導電性の金属部材が配置されており、
前記容器は、上方に向けて開口する凹部を上部開口端に備えており、
前記上部電極は、前記凹部に挿入可能な凸部を備えており、
前記凹部に前記金属部材が収容されている通電加熱装置。 A conductive container, an upper electrode connected to the upper part of the container, and a lower electrode connected to the lower part of the container, and a voltage is applied between the upper electrode and the lower electrode to energize the container An electric heating device for heating the material contained in the container,
Between the container and the lower electrode, a conductive metal member that can be dissolved by the heat of the container that generates heat by energization is disposed ,
The container includes a concave portion that opens upward, at an upper opening end,
The upper electrode includes a convex portion that can be inserted into the concave portion,
An energization heating apparatus in which the metal member is accommodated in the recess .
容器状の前記下部電極に前記金属部材が収容されている請求項1に記載の通電加熱装置。 The lower electrode is formed in a container shape that supports the bottom surface of the container,
The energization heating apparatus according to claim 1 , wherein the metal member is accommodated in the container-like lower electrode.
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