JPH10184565A

JPH10184565A - 溶湯搬送ポンプ及び溶湯の搬送方法

Info

Publication number: JPH10184565A
Application number: JP35074696A
Authority: JP
Inventors: Kenzo Takahashi; 橋謙三高
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-12-27
Filing date: 1996-12-27
Publication date: 1998-07-14
Anticipated expiration: 2016-12-27
Also published as: JP3824365B2

Abstract

(57)【要約】【課題】溶湯搬送ポンプの製造コスト及びランニング
コストの低減を図る。【解決手段】溶湯搬送ポンプＰは、溶湯を流すための
配管２０の外側に、互いに向かい合う一対のディスク１
１Ｌ、１１Ｒを有している。このディスク１１Ｌ、１１
Ｒの内側の面には、永久磁石１４Ｌ、１４Ｒが取り付け
られている。駆動手段３０が回転駆動すると、このディ
スク１１Ｌ、１１Ｒが回転し、これに取り付けられてい
る永久磁石１４Ｌ、１４Ｒも回転する。これに伴い配管
２０内の溶湯を貫通する永久磁石１４Ｌ、１４Ｒからの
磁力線も移動し、溶湯に送り出す力Ｆが加えられて、配
管２０内の溶湯を搬送する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は溶湯搬送ポンプ及び
溶湯の搬送方法に関するものであり、特に、アルミニウ
ム、アルミニウム合金、銅等の導電性非磁性材を原料と
する製品の製造に際し、このアルミニウム、アルミニウ
ム合金、銅等が溶解してできた溶湯を所定の場所、例え
ば、ダイカスト用金型や各種の鋳型等へ搬送する永久磁
石式の溶湯搬送ポンプ及び溶湯の搬送方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の、この種の溶湯搬送ポンプとして
は、インペラーを配管内の溶湯に直接挿入し、このイン
ペラーをモータで回転させて、溶湯を搬送するインペラ
ー式のものがあった。また、電磁樋式と呼ばれる、樋の
下に電磁コイルを埋設し、移動磁界を発生させて電磁力
により溶湯を搬送する電磁樋式のものもあった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のインペラー式の
ものでは、高温の溶湯内にインペラーを直接挿入して回
転させるため、インペラーの寿命が著しく短いという問
題があった。また、インペラーを介して溶湯の熱がモー
タに伝わり、いわゆるポンプ全体が高温となることか
ら、ポンプの冷却に冷風を送る機構が必要となり、構造
が複雑で、高価格化するとともに、操作性も良くないと
いう問題があった。

【０００４】一方、電磁樋式のものでは樋内の溶湯にま
で磁力線を通さねばならないため、電磁コイルに大電流
を供給しなければならなかった。このため、電磁コイル
における発熱が著しく大きく、この冷却のためにコイル
素材として中空銅線を用いて、この中空銅線内に冷却水
を循環させることにより冷却していた。この中空銅線の
冷却水用の通路の内側直径は、通常、約４ｍｍから６ｍ
ｍ程度と細く、スケール等の異物により詰まりやすかっ
た。中空銅線の通路が詰まると、電磁コイルの冷却が不
十分となり、電磁コイルの発熱により電磁コイルが焼損
するという問題があった。また、コイルに大電流を流す
必要があるため、消費電力が非常に大きく、ランニング
コスト、製造コストも高かった。しかも、消費電力が大
きいにもかかわらず、搬送ポンプの揚程は小さかった。
さらに、コイル素材として中空銅線を用い、冷却水の循
環装置を設ける必要があることから、装置が大規模にな
るとともに、製造コストの増加も招いていた。

【０００５】このように、これら従来型のいずれのもの
も多くの問題点を抱えていた。

【０００６】本発明は、このような従来技術の問題点に
着目してなされたものであり、構造が簡単で、製造コス
ト及びランニングコストが安価で、故障が生ずる可能性
が低く、省スペースで、可搬式の溶湯搬送ポンプの提供
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る溶湯搬送ポンプは、導電性非磁性材が
溶解してできる溶湯を流すための配管と、この配管中の
前記溶湯中に磁力線を貫通させ、この磁力線を移動させ
ることにより生じる力によって、前記配管中の前記溶湯
を搬送する永久磁石と、を備え、前記配管は少なくとも
その一部がほぼ円弧状に曲げ加工された円弧部を有し、
前記永久磁石は、前記配管の前記円弧部の円弧に沿って
回転可能に軸支されている、ことを特徴とするものであ
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態に係る溶湯搬送
ポンプは、簡単にいえば、溶湯を流すための配管の外側
に回転可能に軸支されたディスクを設け、このディスク
に永久磁石を取り付けるとともに、このディスクを回転
させることにより配管内の溶湯を搬送するものである。
以下、本発明の実施の形態を図１乃至図５に基づいて詳
細に説明する。

【０００９】図１は本発明の溶湯搬送ポンプの正面図で
あり、図２は図１のII−II線断面図である。図１は、図
２との関係でいえば、図２の矢印Ａ方向から見た図であ
る。特に図２からもわかるように、溶湯搬送ポンプＰ
は、強磁性材からなる円盤状のディスク１１Ｌ、１１Ｒ
を一対有している。これらのディスク１１Ｌ、１１Ｒは
回転可能に軸支されている。すなわち、これらのディス
ク１１Ｌ、１１Ｒの中心を回転軸１２が貫通して互いに
連結されており、両ディスクが距離的に離れた状態で、
同心的に一体に回転するようになっている。この回転軸
１２の左右両端はベアリングを備えた支持部１３Ｌ、１
３Ｒによって回転自在に両持支持されている。前記ディ
スク１１Ｌ、１１Ｒの互いに向かい合う内側の面には、
それぞれ永久磁石１４Ｌ、１４Ｒが取り付けられてい
る。これらの永久磁石１４Ｌ、１４Ｒは、ステンレス等
の非磁性材からなるカバー１５Ｌ、１５Ｒで覆われてい
る。前記ディスク１１Ｌ、１１Ｒと前記回転軸１２とに
よって、永久磁石１４Ｌ、１４Ｒを移動させるための、
本実施形態における磁界移動手段が構成されている。特
に図１からもわかるように、前述の永久磁石１４は、デ
ィスク１１にほぼ９０度間隔で４個づつ設けられてい
る。例えば、左側のディスク１１Ｌには、永久磁石１４
Ｌａ乃至１４Ｌｄの４つが設けられている。これら永久
磁石１４Ｌａ乃至１４Ｌｄは、正面から見た状態におい
て、交互に極性が異なるように配置されている。図２か
らもわかるように、ディスク１１Ｌと向かい合うディス
ク１１Ｒにも、永久磁石１４Ｒａ乃至１４Ｒｄの４つの
永久磁石が取り付けられている。これら図中右側に設け
られた永久磁石１４Ｒａ乃至１４Ｒｄも前述の図中左側
に設けられた永久磁石１４Ｌａ乃至１４Ｌｄと同様に、
交互に極性が異なるように配置されている。

【００１０】特に図２からわかるように、図中左側のデ
ィスク１１Ｌに設けられた永久磁石１４Ｌａ乃至１４Ｌ
ｄと、これに向かい合う図中右側のディスク１１Ｒに設
けられた永久磁石１４Ｒａ乃至１４Ｒｄは、その向かい
合う極が異なるように、すなわち互いに引き合うように
配置されている。例えば、永久磁石１４Ｌａの内側には
Ｓ極が配置され、これと向かい合う永久磁石１４Ｒａの
内側にはＮ極が配置される。このため、永久磁石１４Ｒ
ａから永久磁石１４Ｌａに向かって磁力線が配管２０内
の溶湯を貫通する。また、永久磁石１４Ｌｄの内側には
Ｎ極が配置され、これと向かい合う永久磁石１４Ｒｄの
内側にはＳ極が配置される。このため、永久磁石１４Ｌ
ｄから永久磁石１４Ｒｄに向かって磁力線が配管２０内
の溶湯を貫通する。このような図中左側の永久磁石１４
Ｌと図中右側の永久磁石１４Ｒとの互いに向かい合う極
が異なる関係、すなわち互いに引き合う関係は、ディス
ク１１Ｌとディスク１１Ｒとが回転軸１２を介して一体
に回転するので、変わることはない。

【００１１】前述の永久磁石１４Ｌと永久磁石１４Ｒと
の間には、非磁性ステンレス材、セラミック材、耐熱レ
ンガ等の材料からなる配管２０が、これらの永久磁石１
４Ｌ、１４Ｒと接触しないように設けられている。この
配管２０内においては、前述のディスク１１Ｌ、１１Ｒ
の回転駆動により、アルミニウム、アルミニウム合金、
銅等の導電性非磁性材が溶解してできた溶湯が流れるよ
うになっている。

【００１２】特に図１からわかるように、配管２０は管
２１とその両端に形成されたフランジ部２２、２３から
構成されている。図中左側のフランジ部２２側には吸入
口２４が形成されており、図中右側のフランジ部２３側
には、吐出口２５が形成されている。すなわち、吸入口
２４から取り込まれた溶湯は溶湯搬送ポンプＰにより吐
出口２５から送り出されるようになっている。管２１
は、ディスク１１Ｌ、１１Ｒの永久磁石１４Ｌ、１４Ｒ
の取付位置に沿うように、ディスク１１と同心的に下方
へ円弧状に曲げ加工された円弧部２１ａを備えている。
配管２０は、前述のフランジ部２２、２３により、図示
しない他の配管に容易に接続することができるようにな
っている。

【００１３】図２からわかるように、溶湯搬送ポンプＰ
の図中左側には、この溶湯搬送ポンプＰを回転駆動させ
るための駆動手段３０が設けられている。この駆動手段
３０はモータ３１を備えている。このモータ３１の回転
軸には駆動プーリ３２が設けられている。この駆動プー
リ３２は、ベルト３４によって、前記回転軸１２の左端
に設けられた非駆動プーリ３３と連繋されている。

【００１４】次に本実施形態の動作を説明する。図１及
び図２からわかるように、モータ３１が回転すると、駆
動プーリ３２が回転し、ベルト３４を介して非駆動プー
リ３３が回転する。これに伴い、回転軸１２が回転し、
この回転軸１２に固定されているディスク１１Ｌ、１１
Ｒも回転する。このディスク１１Ｌ、１１Ｒの回転に伴
い、これに取り付けられている永久磁石１４Ｌ、１４Ｒ
も回転する。すると、配管２０内の溶湯を貫通している
磁力線も回転し、この磁力線の回転によって溶湯に送り
出す力Ｆが加えられ、配管２０内の溶湯が吸入口２４か
ら吐出口２５へ送り出される。本実施形態では、ディス
ク１１Ｌ、１１Ｒの回転数は１０００〜３０００ｒｐｍ
程度である。

【００１５】より詳しい動作を図３乃至図５に基づいて
説明する。図３は、図１においてディスク１１Ｌを透過
し、かつ、駆動手段３０等の一部の部材を省略して渦電
流を示す図であり、図４は、図３におけるディスク１１
Ｌ、１１Ｒ及び永久磁石１４Ｌ、１４ＲのIV−IV線端面
図を用いて磁力線の向きを示す図、図５は同じようにＶ
−Ｖ線端面図を用いて磁力線の向きを示す図である。

【００１６】図４及び図５からわかるように、永久磁石
１４Ｌと永久磁石１４Ｒは互いに引き合うように、向か
い合う永久磁石同士の極性が異なるように配置されてい
る。このため、磁力線は永久磁石１４Ｌと永久磁石１４
Ｒとの間を直線的に結び、平行磁場を形成する。すなわ
ち、磁力線が配管２０内の溶湯を直線的に貫くこととな
る。しかも、特に図４からわかるように、隣り合う永久
磁石同士の極性が異なるように配置されているので、そ
の磁力線の向きは交互に異なることとなる。

【００１７】図３からわかるように、ディスク１１Ｌ、
１１Ｒが矢印Ｂ方向に回転することにより、永久磁石１
４Ｌ、１４Ｒが矢印Ｂ方向に回転すると、この磁力線も
矢印Ｂ方向に回転する。すなわち、交互に向きの異なる
磁力線が次々に配管２０の円弧部２１ａの円弧に沿って
溶湯内を移動することとなる。このとき、溶湯内には、
永久磁石１４Ｌ、１４Ｒの前後に誘導起電力Ｅが発生
し、この結果、渦電流が流れる。この渦電流により、永
久磁石１４Ｌ、１４Ｒと配管２０内の溶湯との間に、反
発力ｆ及び吸引力ｆが生じる。

【００１８】例えば、図５からわかるように、永久磁石
１４Ｌｂとこれと向かい合う永久磁石１４Ｒｂとの間に
は、永久磁石１４Ｌｂから永久磁石１４Ｒｂへ向かう方
向に磁力線が結ばれている。このため、図３からわかる
ように、この一対の永久磁石１４Ｌｂ、１４Ｒｂが矢印
Ｂの方向へ動くと、図３において、その移動方向後方の
溶湯内には時計回りの渦電流ｉ１が発生し、その移動方
向前方の溶湯内には反時計回りの渦電流ｉ２が発生す
る。この渦電流ｉ１と永久磁石１４Ｌｂ、１４Ｒｂとの
間には吸引力ｆ１が生じ、この渦電流ｉ２と永久磁石１
４Ｌｂ、１４Ｒｂとの間には反発力ｆ２が生ずる。

【００１９】これと同じ原理により、永久磁石１４Ｌ
ｃ、１４Ｒｃの移動により吸引力ｆ３及び反発力ｆ４
が、永久磁石１４Ｌｄ、１４Ｒｄの移動により吸引力ｆ
５及び反発力ｆ６が生ずる。よって、溶湯を吐出口２５
へ送り出す力Ｆとしてこれらを合計した力が発生する。
すなわち、Ｆは式（１）で表される。

【００２０】Ｆ＝ｆ１＋ｆ２＋ｆ３＋ｆ４＋ｆ５＋ｆ６（１）この送り出す力Ｆによって、配管２０内の溶湯が吸入口
２４から吐出口２５へ送り出される。なお、図３に示す
ディスク１１の状態では、永久磁石１４Ｌａ、１４Ｒａ
は配管２０のある位置から外れているので、溶湯の送り
出しに関与していないが、矢印Ｂの方向へディスク１１
がさらに回転し、配管２０のある位置に入ることによ
り、溶湯の送り出しに関与するようになる。この永久磁
石１４Ｌａ、１４Ｒａと入れ替わりに、永久磁石１４Ｌ
ｄ、１４Ｒｄが配管２０のある位置から外れ、溶湯の送
り出しに関与しないようになる。つまり、本実施形態に
おいては、常時３対の永久磁石を用いて、溶湯を送り出
すこととなる。前記誘導起電力Ｅは、式（２）で表され
る。

【００２１】Ｅ＝−ｄΦ／ｄｔ（２） Φ：磁束ｔ：時間したがって、ディスク１１の回転数を上げれば、ｄｔが
小さくなるため、誘導起電力Ｅは大きくなり、送り出す
力Ｆも大きくなる。すなわち、モータ３１の回転数を上
げるだけで、溶湯搬送ポンプＰの送り出す力Ｆ、つまり
揚程は大きくなる。

【００２２】以上のように、本実施形態の溶湯搬送ポン
プＰにおいては、磁界発生部である永久磁石１４が配管
２０の外部に設けられているので、高温の溶湯に直接さ
らさることはない。このため、従来必要とされた複雑な
冷却装置は不要となり、製造コストの低減、装置の小型
化を図ることができる。しかも、永久磁石１４を取り付
けたディスク１１を配管２０の外側に設置するだけで、
ポンプとして使用できるので、必要に応じて溶湯搬送ポ
ンプを移動させることができ、溶湯搬送ポンプを可搬式
の装置とすることができる。このように装置が単純化す
るので、メンテナンスも不要とすることができる。しか
も、電力としてはモータ３１の駆動電力だけで足りるの
で、従来の電磁樋式のポンプのように大電力を必要とし
なくなり、ランニングコストの低減を図ることができ
る。

【００２３】さらに、溶湯搬送ポンプＰの吐出圧、吐出
量、揚程もディスク１１に取り付ける永久磁石１４の個
数、磁界の強さ又はモータ３１の回転数等を変えること
により、自由に変更することができる。すなわち、設計
自由度の高い、非常に効率のよいポンプとすることがで
きる。

【００２４】そのうえ、永久磁石１４Ｌ、１４Ｒの隣り
合う永久磁石同士の極性が異なるように配置したので、
効率的に配管２０内の溶湯を搬送することができる。さ
らにまた、永久磁石１４Ｌ、１４Ｒの向かい合う永久磁
石同士が互いに引き合うように永久磁石を配置したの
で、溶湯内を磁力線が貫通し、効率的に配管２０内の溶
湯を搬送することができる。

【００２５】図６は、配管２０の他の例を、ディスク１
１Ｌ、１１Ｒと永久磁石１４Ｌ、１４Ｒとの関係で、示
す部分断面図である。この図６からわかるように、配管
２０の管２１’を、図２に示したような円形断面状の管
２１ではなく、矩形断面状の管２１’としたものであ
り、この点で上記実施形態と相違する。このような管２
１’を配管２０に用いることにより、永久磁石１４Ｌと
永久磁石１４Ｒとの距離Ｌを可及的に狭めることができ
る。すなわち、矩形状の永久磁石１４Ｌ、１４Ｒの内側
の面に、近接して沿わせるように管２１’を配置するこ
とができる。このため、永久磁石１４Ｌ、１４Ｒからの
磁力線を無駄なく効率的に管２１’内の溶湯に及ぼすこ
とができる。

【００２６】なお、本発明は上記実施形態に限定され
ず、種々に変形が可能であり、例えば、上記磁界移動手
段は、ディスク１１Ｌ、１１Ｒと回転軸１２とで構成さ
れたが、他の構成によって永久磁石１４Ｌ、１４Ｒによ
って生じた磁界を移動させることも可能である。このデ
ィスク１１も必ずしも２枚必要なものではなく、どちら
か１枚でもよい。永久磁石１４Ｌ、１４Ｒの個数につい
ても任意数とすることができる。例えば、永久磁石１４
Ｌ、１４Ｒを、４５度間隔、６０度間隔で設けることも
できる。しかも、配管２０の湾曲は必ずしも下向きでは
なく、水平方向へ湾曲していてもよく、さらには、この
湾曲は必ずしも必要なものではなく、配管２０は直管的
なものであってもよい。

【００２７】

【発明の効果】本発明に係る溶湯搬送ポンプによれば、
導電性非磁性材が溶解してできる溶湯を貫通する磁力線
を発生する永久磁石を設け、この永久磁石を磁界移動手
段で移動させることにより、磁力線が溶湯内を貫通した
状態で移動させて、溶湯に送り出す力を加えることにし
た。このため、溶湯搬送ポンプの製造コスト及びランニ
ングコストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る溶湯搬送ポンプの正面図。

【図２】図１のII−II線断面図。

【図３】磁力線の移動により生ずる渦電流を示す図。

【図４】永久磁石により生ずる磁力線の向きを示す図３
のIV−IV線端面図。

【図５】永久磁石により生ずる磁力線の向きを示す図３
のＶ−Ｖ線端面図。

【図６】配管の他の例を示す部分断面図。

【符号の説明】

Ｐ溶湯搬送ポンプ１１Ｌ、１１Ｒディスク１２回転軸１３支持部１４Ｌ、１４Ｒ永久磁石２０配管２１管３０駆動手段３１モータ

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【手続補正書】

【提出日】平成９年１月９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性非磁性材が溶解してできる溶湯を流
すための配管と、この配管中の前記溶湯中に磁力線を貫通させ、この磁力
線を移動させることにより生じる力によって、前記配管
中の前記溶湯を搬送する永久磁石と、を備え、前記配管は少なくともその一部がほぼ円弧状に曲げ加工
された円弧部を有し、前記永久磁石は、前記配管の前記円弧部の円弧に沿って
回転可能に軸支されている、ことを特徴とする溶湯搬送ポンプ。
【請求項２】前記永久磁石は所定の間隔で少なくとも２
つ設けられており、これらの２つの永久磁石の間に前記
配管の前記円弧部が配置されているとともに、これらの
２つの永久磁石は互いに向かい合う面に異極がくるよう
に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の溶
湯搬送ポンプ。
【請求項３】前記永久磁石は、回転可能に軸支されたデ
ィスクの表面に取り付けられている、ことを特徴とする
請求項１又は請求項２に記載の溶湯搬送ポンプ。
【請求項４】前記配管を挟んで一対のディスクがそれぞ
れ回転可能に軸支されており、これらの各ディスクの向
かい合う各面に、それぞれ前記永久磁石が少なくとも１
つ取り付けられている、ことを特徴とする請求項２又は
請求項３に記載の溶湯搬送ポンプ。
【請求項５】前記ディスクには、同心円状に複数の永久
磁石が取り付けられていることを特徴とする請求項３に
記載の溶湯搬送ポンプ。
【請求項６】前記互いに向かい合う一対のディスクのそ
れぞれには、同心円状に複数の永久磁石が取り付けられ
ており、一方のディスクに取り付けられた永久磁石と、他方のデ
ィスクに取り付けられた永久磁石とは、互いに向かい合
っていることを特徴とする請求項４に記載の溶湯搬送ポ
ンプ。
【請求項７】前記ディスクに同心円状に取り付けられた
前記複数の永久磁石は、その隣接する永久磁石同士が交
互に異極になるように配置されたことを特徴とする請求
項５又は請求項６に記載の溶湯搬送ポンプ。
【請求項８】導電性非磁性材が溶解してできる溶湯を貫
通する磁力線を発生する永久磁石と、前記永久磁石を移動させる磁界移動手段であって、前記
磁力線が前記溶湯を貫通した状態で前記永久磁石を移動
させることにより、前記溶湯に送り出す力を加える磁界
移動手段と、を備えることを特徴とする溶湯搬送ポンプ。
【請求項９】永久磁石により生じた磁力線を、導電性非
磁性材が溶解してできた溶湯内を貫通させ、この磁力線
が貫通した状態で前記磁力線を移動させることにより、
前記溶湯に送り出す力を加えて、前記溶湯を搬送するこ
とを特徴とする溶湯の搬送方法。