JPWO2007091386A1 - 気体供給装置及び気体供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】容器外へ溶融金属を適切な流速で供給すること。【解決手段】この装置は、気体通路に接続可能なエアーホースと、エアーホース及び気体通路を容器へ加圧気体を供給するための加圧気体供給部と、容器内へエアーホースを介して加圧気体を流入することにより容器内から流路及び配管を介して容器外へ供給される溶融金属の流速を測定する測定部と、測定部により測定された流速が所定値となるように容器へ供給される加圧気体の圧力値を制御する制御部とを具備する。【選択図】図３

Description

本発明は、例えば溶融したアルミニウムの供給に用いられる容器に加圧気体を供給するための気体供給装置及び気体供給方法に関する。

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容器を材料供給側の工場から成型側の工場へと公道を介して搬送し、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。従来から用いられている容器は、溶融金属が貯留される容器本体の側壁に供給用の流路を設けたいわば急須のような構造を有している。この容器を傾けることにより流路から成型側の保持炉に溶融金属が供給される（特許文献１参照）。
特公平４−４６４６号

本発明者らは、安全性や作業性などの見地から加圧式の容器を開発した。この加圧式の容器も公道を介して工場間を搬送することができる。そのために様々な工夫がなされている。

このようなシステムにおいては、容器内に加圧気体を導入することによって、容器から保持炉側へ溶融アルミニウムを供給している。保持炉への溶融アルミニウム供給は、容器内を、例えば３段階にわたって加圧気体の圧力値を変えて行われる。

保持炉への溶融金属供給の際、段階的に加圧気体の圧力値を変えても、容器から流出する溶融金属の流速を所定の範囲となるよう十分に安定させることができなかった。このため、流速が所定の範囲外となると、溶融金属が保持炉内に貯留される溶融金属の液面で飛散し、溶融金属の酸化物が増え、溶融金属の品質に影響を及ぼす。

本発明は、このような課題に対処するもので、容器外へ溶融金属を適切な流速で供給することができる気体供給装置及び気体供給方法を提供することを目的としている。

本発明に係る気体供給装置は、公道を介して第１の工場から第２の工場に搬送することが可能な構造とされた容器であって、溶融金属を貯留可能で、容器外部と容器内部との間の気体通路及び内底部から上面部の配管取付部に向けて設けられ、加圧により内部から外部に溶融金属を導出するための流路を有する密閉型の容器本体と、前記配管取付部において前記流路に連通し、前記配管取付部から上方に延びて所定の位置でほぼ水平方向に曲がり、所定の位置で下方に向かい、先端部の導出口が下方を向いている配管とを具備する容器に少なくとも加圧気体を供給する気体供給装置において、前記気体通路に接続可能なエアーホースと、前記エアーホース及び前記気体通路を前記容器へ加圧気体を供給するための加圧気体供給部と、前記容器内へ前記エアーホースを介して加圧気体を流入することにより前記容器内から前記流路及び前記配管を介して前記容器外へ供給される溶融金属の流速を測定する測定部と、前記測定部により測定された流速が所定値となるように前記容器へ供給される前記加圧気体の圧力値を制御する制御部とを具備する。

本発明によれば、流速を計測し、それに応じて容器へ供給する加圧気体の圧力値を制御しているので、容器から供給される溶融金属の流速が所定の範囲内におさまるように制御することができ、流路及び配管の劣化速度を遅くしつつ、かつ作業効率よく、品質劣化のない溶融金属を供給することができる。すなわち、供給される溶融金属の流速が遅いと流路及び配管の寿命が長い反面、作業効率が悪くなり、また流速が速いと作業効率は良い反面、流路及び配管の寿命が短くなる。また、容器から流出される溶融金属の流速が早いと、容器から供給される溶融金属を貯留する保持炉内の溶融金属の液面で溶融金属が飛散し、溶融金属の酸化物が増えて溶融金属の品質が劣化する。一方、溶融金属の流速が遅い場合においても、同様に溶融金属の飛散が生じて溶融金属の品質が劣化する。本発明は、これらの事情を考慮し、流速を計測し、それに応じて容器へ供給する加圧気体の圧力値を制御するので、常に最適な流速とすることができる。

前記流路及び前記配管の内径は６５〜８５ｍｍの径を有するようにしてもよい。

このような構成によれば、溶融金属を容器内から流出する際に容器内を非常に小さな圧力で加圧すればよくなる。すなわち、溶融金属が流路を上方に向けて流れる際に、流路に存在する溶融金属自体の重量及び流路や配管の内壁の粘性抵抗の２つパラメータが溶融金属の流れを阻害する抵抗に大きな影響を及ぼしているものと考えられる。ここで、内径が６５ｍｍより小さいときには流路を流れる溶融金属はどの位置においても溶融金属自体の重量と内壁の粘性抵抗の両方の影響を受けているが、内径が６５ｍｍ以上となると流れのほぼ中心付近から内壁の粘性抵抗の影響を殆ど受けない領域が生じ始め、その領域が次第に大きくなる。この領域の影響は非常に大きく、溶融金属の流れを阻害する抵抗が下がり始める。従って、溶融金属を容器内から流出する際に容器内を非常に小さな圧力で加圧すればよくなる。一方、内径が８５ｍｍを超えると、溶融金属自体の重量が溶融金属の流れを阻害する抵抗として非常に支配的となり、溶融金属の流れを阻害する抵抗が大きくなってしまう。従って、第１流路の径を６５〜８５ｍｍとすることにより、溶融金属を容器内から流出する際に容器内を非常に小さな圧力で加圧すればよくなる。

前記所定値は１２〜１８ｋｇ／ｓであるようにしてもよい。

このような構成によれば、溶融金属供給時の飛散を防止して酸化物を極力減らすことができ品質が安定した溶融金属を得ることができる。また、流路の寿命の劣化速度を遅くしつつ、作業効率が良い。すなわち、流速が１２ｋｇ／ｓよりも遅いと、流路の寿命が長い一方で溶融金属供給に時間がかかり作業効率が悪く、また溶融金属が飛散して酸化物が増えて溶融金属の品質が劣化する。一方、流速が１８ｋｇ／ｓよりも速いと、溶融金属供給に要する時間を短くすることができ作業効率が良くなる一方で流路の寿命が短くなり、また溶融金属が飛散して酸化物が増えて溶融金属の品質が劣化する。従って、流速を１２〜１８ｋｇ／ｓとすることにより、溶融金属供給時の飛散を防止して酸化物を極力減らすことができ品質が安定した溶融金属を得ることができる。

前記容器内を前記エアーホースを介して減圧する真空ポンプを具備し、前記測定部は、前記容器内を前記真空ポンプにより排気することにより前記配管及び前記流路を介して前記容器内へ供給される溶融金属の流速を測定し、前記制御部は、前記測定手段により測定された流速が所定値となるように前記真空ポンプの排気量を制御するようにしてもよい。

本発明によれば、流速を計測し、それに応じて容器を排気する排気量を制御しているので、容器へ供給される溶融金属の流速が所定の範囲内におさまるように制御することができ、流路及び配管の劣化速度を遅くしつつ、かつ作業効率よい。すなわち、供給される溶融金属の流速が遅いと流路及び配管の寿命が長い反面、作業効率が悪くなる。また、供給される溶融金属の流速が早いと作業効率が良くなる反面、流路及び配管の寿命が短くなる。本発明は、これらの事情を考慮し、流速を計測し、それに応じて容器を排気する排気量を制御するので、常に最適な流速とすることができる。

当該気体供給装置は、前記容器を搬送するためのフォークリフトに搭載してもよい。

本発明に係る気体供給方法は、公道を介して第１の工場から第２の工場に搬送することが可能な構造とされた容器であって、溶融金属を貯留可能で、容器外部と容器内部との間の気体通路及び内底部から上面部の配管取付部に向けて設けられ、加圧により内部から外部に溶融金属を導出するための流路を有する密閉型の容器本体と、前記配管取付部において前記流路に連通し、前記配管取付部から上方に延びて所定の位置でほぼ水平方向に曲がり、所定の位置で下方に向かい、先端部の導出口が下方を向いている配管とを具備する容器に少なくとも加圧気体を供給する気体供給方法において、前記気体通路に接続可能なエアーホース及び前記気体通路を介して前記容器へ加圧気体を供給し、前記容器内へ前記エアーホースを介して加圧気体を流入することにより前記容器内から前記流路及び前記配管を介して前記容器外へ供給される溶融金属の流速を測定し、前記定された流速が所定値となるように前記容器へ供給される前記加圧気体の圧力値を制御する。

前記容器内を前記エアーホースを介して減圧し、前記容器内を減圧することにより前記配管及び前記流路を介して前記容器内へ供給される溶融金属の流速を測定し、前記測定された流速が所定値となるように前記減圧の程度を制御してもよい。

本発明によれば、容器の内外の圧力差を利用して外部との間で溶融金属が流通可能な流路及び配管の劣化速度を遅くしつつ、かつ作業効率よく、品質劣化のない溶融金属を供給することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

溶融金属供給システムは、溶融金属、例えば溶融アルミニウムを貯留する容器と、この容器を保持し運搬する車両としての運搬車両とを有する。

図１は本発明の一実施形態に係る運搬車両の外観を示す側面図、図２はその平面図である。

この運搬車両１は、基本的には例えばフォークリフトによって基台部が構成され、ほぼ中央に設けられた運転席２と、前方に設けられたフォーク部３とを有し、このフォークリフトを基台としてこの上に加減圧ユニット４を搭載して構成される。

加減圧ユニット４は、後述する容器１００に供給される加圧用の気体を貯留する２つのレシーバタンク５、これらレシーバタンク５に加圧用の気体を供給するためのエアコンプレッサ６、容器内を減圧するための真空ポンプ７及びフィルタ８等を有する。

緊急停止部９は、運転席２の一側面の前方側に設けられている。これにより、運転席２に乗車した運転者が緊急停止部９に設けられた緊急停止用のレバー１０にアクセスできるようにされている。

加減圧ユニット４と緊急停止部９とは配管１１により接続され、加減圧ユニット４は緊急停止部９を介してエアーホース１２と連通されている。加減圧ユニット９から供給された加圧用の気体は、第２流路としての配管１１及びエアーホース１２を介してエアーホース１２の先端から吐出されるようになっている。

エアーホース１２の先端には、容器１００に設けられたジョイント部１３との間で着脱可能なジョイント部１４が設けられている。そして、エアーホース１２の先端のジョイント部１４を容器１００のジョイント部１３に接続し、加減圧ユニット４のレシーバタンク５からエアーホース１２を介して容器１００内に加圧用の気体を供給することで、容器１００内を加圧できるようになっている。同様に、エアーホース１２の先端のジョイント部１４を容器１００のジョイント部１３に接続し、加減圧ユニット４の真空ポンプ７によりエアーホース１２を介して容器１００内を減圧できるようになっている（図３参照）。

フォーク部３は、容器１００の底部裏面に設けられた１対のチャンネル部材１７１に対して着脱可能なフォーク１５と、このフォーク１５を昇降する昇降機構１６を有する。また、フォーク４１の表面にはロードセル１５３が配置されている。ロードセル１５３は容器１００の重量を計測し、それを電気信号に変換するものであり、その信号は後述する圧力開閉器２２に随時入力される。

図３は加減圧ユニット４の構成を示す図である。図６は、溶融アルミニウムを容器１００外に供給する際の溶融アルミニウムの流速と容器１００内の圧力値との関係を示すグラフである。

図３に示すように、加減圧ユニット４は、少なくとも走行用のエンジン１７による当該運搬車両１の走行中又はアイドリング中に、当該エンジン１７によって駆動される発電機１８と、発電機１８により発電された電力により駆動されるエアコンプレッサ６とを有する。このエアコンプレッサ６は運搬車両がバッテリーとモーターにより動作するものであるときにはバッテリーにより駆動され、この場合にはエアコンプレッサの駆動は運搬車両の走行やアイドリングとは独立に行うことができる。

そして、エアコンプレッサ６により圧縮された加圧用の気体はレシーバタンク５に蓄積されるようになっている。つまり、運搬車両１の走行中又はアイドリング中に一旦エアコンプレッサ６からレシーバタンク５に圧縮された気体が蓄積されるようになっている。従って、レシーバタンク５がエアコンプレッサ６と容器１００との間のいわばバッファのような役割を果たすことになる。従って、容器１００から外部に溶融アルミニウムを供給する際に容器１００内を安定した圧力で加圧することができる。またレシーバタンクへの気体のチャージを常時行うことができ、溶融アルミニウムの外部への供給をいつでも、どこでも、非常にフレキシブルに行うことができるようになる。

このようなに安定して容器１００内を加圧することは本発明者等の知見によれば非常に重要である。容器１００内を加圧する際にその圧力が不安定であると、容器１００の配管の先端から気体を含んだ溶融アルミニウムの不意な噴出等を出来するからである。

コンプレッサ６とレシーバタンク５との間の配管１９上にはコンプレッサ６側から順番に第１の逆止弁２０、ラインフィルタ８ａ、エアドライヤ８ｂ、第２の逆止弁２１設けられている。第１の逆止弁２０及び第２の逆止弁２１は、ともにレシーバタンク５側からコンプレッサ６側への気体の逆流を防止するためのものである。第１の逆止弁２０は、例えばコンプレッサ６の停止時にラインフィルタ８ａ及びエアドライヤ８ｂ側からコンプレッサ６への気体の逆流を防止するものであり、特にラインフィルタ８ａの直近に設けられていることが好ましい。これにより、コンプレッサ６とラインフィルタ８ａとの間の配管１９ａの汚れや詰まりをより効果的に防止できる。

ラインフィルタ８ａは、コンプレッサ６からレシーバタンク５に送出される気体から水滴及び油分を除去するフィルタである。エアドライヤ８ｂは、コンプレッサ６からレシーバタンク５に送出される気体を乾燥させるフィルタである。

第２の逆止弁２１は、レシーバタンク５からコンプレッサ６への気体の逆流を防止するものである。レシーバタンク５と第２の逆止弁２１との間の配管１９ｂ上には圧力開閉器２２が接続されている。

第１制御手段としての圧力開閉器２２は、圧力センサ２３及びＣＰＵ２４を備える。圧力センサ２３は、レシーバタンク５の圧力を検出し、この検出結果に基づきコンプレッサ６のオン／オフを制御する。例えば、レシーバタンク５の圧力が所定値以下になったときにコンプレッサ６をオンにし、逆にレシーバタンク５の圧力が所定値以上になったときにコンプレッサ６の電源をオフにする。詳細については後述するが、レシーバタンク５の圧力値はＣＰＵ２４によって算出される。

コンプレッサ６と第１の逆止弁２０との間の配管１９ａには、大気開放用の配管１９ｃが接続されている。配管１９ｃの一端はリーク弁２５を介して大気開放されるようになっている。このリーク弁２５は圧力開閉器２２におけるＣＰＵ２４によって開閉の制御が行われるようになっている。

ＣＰＵ２４では、容器１００内の溶融アルミニウムを容器１００外に供給する際のロードセル１５３から入力された信号を基にして、溶融アルミニウムの時間あたりの流量、すなわち第１流速が計算される。言い換えると、容器１００の重量の経時変化から流速が算出される。ここでロードセル１５３及びＣＰＵ２４は計測手段として機能する。そして、この第１流速が所定値の範囲内でない場合、例えば１２〜１８ｋｇ／ｓ内でない場合、第１流速がこの範囲内となるように容器１００内へ流入する加圧気体の圧力値がＣＰＵ２４によって算出され、圧力センサ２３にその情報が入力される。ＣＰＵ２４は、レシーバタンク５の圧力がこの所定値より低くなったときにコンプレッサ６をオンするのに先立ち、閉状態にあるリーク弁５を開状態とする。これにより、コンプレッサ６と第１の逆止弁２０との間の配管１９ａ内が大気圧に復帰する。その後、ＣＰＵ２４は、コンプレッサ６をオンにし、所定時間経過後に開状態にあるリーク弁２５を閉状態とする。このように配管１９ａ内を一旦大気圧に復帰させることにより、コンプレッサ６をより小さなパワーで立ち上げることが可能となり、コンプレッサ６の小型化を図ることができる。

このように、本実施形態においては、容器１００から第１流路としての流路１５７及び配管１４４の内径部分の流路１７２を介して流出される溶融アルミニウムの第１流速を計測し、その計測結果を基に容器１００内に流入する加圧気体の圧力値を制御している。これにより、容器１００から流出される溶融アルミニウムの流速を所定の範囲内、例えば本実施形態においては、１２〜１８ｋｇ／ｓ内とすることができ、品質劣化のない溶融アルミニウムを供給することができる。尚、本実施形態において、図６に示すように、溶融アルミニウムの流速を１２〜１８ｋｇ／ｓとする場合には容器１００内を３０〜３５ｋＰａ程度の加圧状態にすればよい。ここで、溶融アルミニウムの流速が遅いと配管の寿命が長い反面、作業効率が悪くなり、また流速が速いと作業効率が良い反面、配管の寿命が短くなる。また、容器１００から流出される溶融アルミニウムの第１流速が早いと、容器１００から供給される溶融アルミニウムを貯留する保持炉内の溶融アルミニウムの液面で溶融アルミニウムが飛散し、溶融アルミニウムの酸化物が増えて溶融アルミニウムの品質が劣化する。一方、溶融アルミニウムの第１流速が遅い場合においても、同様に溶融アルミニウムの飛散が生じて溶融アルミニウムの品質が劣化する。本実施形態は、これらの事情を考慮して、第１流速を１２〜１８ｋｇ／ｓ、更に好ましくは１５ｋｇ／ｓ程度としている。第１流速が１２ｋｇ／ｓよりも遅いと、配管の寿命が長い反面、溶融アルミニウム供給に時間がかかり作業効率が悪く、また、溶融アルミニウムの酸化物が増えて溶融アルミニウムの品質が劣化する。一方、第１流速が１８ｋｇ／ｓよりも速いと、溶融アルミニウム供給に要する時間を短くすることができ作業効率が良くなる反面、配管の寿命が短くなり、また、溶融アルミニウムの酸化物が増えて溶融アルミニウムの品質が劣化する。従って、流速を１２〜１８ｋｇ／ｓとすることにより、溶融アルミニウム供給時の飛散を防止して酸化物を極力減らすことができ品質が安定した溶融アルミニウムを得ることができる。尚、上述の第１流速値は、溶融アルミニウムが外部に供給されるときに通過する後述する容器１００の流路１５７及びこれに続く配管１４４の内径が６５ｍｍ〜８５ｍｍ程度の場合に適した数値である。

真空ポンプ７は、第２制御手段としての制御部８０によってその排気量が制御されている。容器１００内への溶融アルミニウムの供給は、図３に示すように、配管１４４に別の配管を取り付け、それを溶融アルミニウム２０１が貯留されている貯留槽２００内にいれた状態で、容器１００内を真空ポンプ７によって排気して行われる。制御部８０では、容器１００内への溶融アルミニウム供給の際のロードセル１５３から入力された信号を基に、容器１００内へ供給される溶融アルミニウムの時間あたりの流量、すなわち第２流速が計算される。そして、この第２流速が所定の流速範囲内でない場合、例えば１２〜１８ｋｇ／ｓ内でない場合に、この流速範囲内となるように容器１００内を排気する真空ポンプ７の排気量が算出され、その算出値内となるように真空ポンプ７は制御部８０によって制御される。

このように、本実施形態においては、容器１００へ第１流路としての流路１５７及び配管１４４の内径部分の流路１７２を介して供給される溶融アルミニウムの第２流速を計測し、その計測結果を基に、容器１００内を排気する真空ポンプ７の排気量を制御している。これにより、容器１００へ供給される溶融アルミニウムの第２流速を所定の範囲内、例えば本実施形態においては、１２〜１８ｋｇ／ｓ内とすることができ、配管１４４の劣化速度を遅くしつつ作業効率を良くすることができる。すなわち、溶融アルミニウムの第２流速が遅いと配管の寿命が長い反面、作業効率が悪くなり、また第２流速が速いと作業効率が良い反面、配管の寿命が短くなるので、本実施形態の如く容器１００へ供給される溶融アルミニウムの第２流速を所定の範囲内、例えば１２〜１８ｋｇ／ｓ内とすることにより、配管の劣化速度を遅くしつつ作業効率を良くすることができる。尚、第２流速値は、後述する溶融アルミニウムが外部に供給されるときに通過する流路１５７及びこれに続く配管１４４の内径が６５ｍｍ〜８５ｍｍ程度の場合に適した数値である。

本実施形態では、レシーバタンク５より下流側（容器１００に近い方の側）の配管に比べてレシーバタンク５より上流側の配管の方が例えば配管径が２／３程度細い。これは、レシーバタンク５から容器１００には一度により多量の気体が圧送されるのに対して、コンプレッサ６からレシーバタンク５には徐々に気体が送出されるからである。

そして、本実施形態では、ラインフィルタ８ａ及びエアドライヤ９ｂをレシーバタンク５より下流側ではなく、レシーバタンク５より上流側、即ちレシーバタンク５とコンプレッサ６との配管１９上に設けることにより、即ち単位時間あたりの気体流量がより小さく配管の細い側に設けることによりこれらのラインフィルタ８ａ及びエアドライヤ８ｂを小型化することができる。

レシーバタンク５は加圧気体用配管２６に接続され、この加圧気体用配管２６は例えば三方弁からなる切替弁２７に接続されている。また、真空ポンプ７も同様に真空用配管２８に接続され、この真空用配管２８が切替弁２７に接続されている。切替弁２７は、エアーホース１２側と加圧気体用配管２６との接続及びエアーホース１２側と真空用配管２８との接続の切替を行うようになっている。この切替弁２７は、圧力計２９、リリーフ弁３０、リーク弁３１、緊急停止部９及びフィルタを介してエアーホース１２の一端に接続されている。

加圧気体用配管２６には、レシーバタンク５側（上流側）からコントロール弁３２及びリーク弁３３が接続されている。真空用配管２８には、真空ポンプ７側（下流側）からコントロール弁３４及びリーク弁３５が接続されている。

各コントロール弁３２、３４は、加圧気体用配管２６内及び真空用配管２８内の圧力をそれぞれ調整し、また、それぞれの配管の連通及び遮断（オン／オフ）も行うようになっている。

フィルタ５１は、容器１００側から送出される油やアルミニウム粉、アルミニウム片等の塵埃等が運搬車両側の弁類や緊急停止部９に流れ込み、これらが詰まって作動しなくなることを防止するものである。かかるフィルタ５１を容器１００側に設けることも考えられるが、それでは容器１００ごとにフィルタを設ける必要が生じる。本発明では、運搬車両１側にこのようなフィルタ５１を設けることで、必要とされるフィルタの数を減らすことができる。

本発明者等の知見によれば、レシーバタンク５側から容器側への塵埃等の量に比べ容器側からレシーバ５側への塵埃等の量の方が非常に多量となっている。本実施形態では、特に弁類や緊急停止部９より下流側にこのようなフィルタ５１を設けることにより、容器１００側から送出される塵埃等によってリリーフ弁３０やその他の弁が詰まるようなことを防止することができる。ただし、フィルタ５１をこれよりも上流に配置しても、また複数箇所に設けても勿論構わない。例えばフィルタ５１を切替弁２７とリリーフ弁３０との間に設けてもよく、フィルタ３１を切替弁２７とリーク弁３３との間に設けてもよい。

これらの圧力コントロール弁及び弁系は電子的に電気制御盤（図示を省略）で制御されるようになっており、手元操作盤（図示を省略）の操作により容器１００内と外部との間の圧力差を調整できるようになっている。

緊急停止部９は、例えば溶融アルミニウムの受け側があふれそうな場合などの緊急の場合などに容器への加圧を停止しようとする場合に用いるものである。

次に、容器１００について説明する。

図４はこのようなシステムに用いられる溶融金属供給用容器の構成を示す平面図、図５は図４におけるA−A断面図である。

溶融金属供給用容器１００は、有底で筒状の本体１５０の上部開口部１５１に大蓋１５２が配置されている。本体１５０及び大蓋１５２の外周にはそれぞれフランジ１５３、１５４が設けられている。これらフランジ間をボルト１５５で締めることで本体１５０と大蓋１５２が固定されている。なお、本体１５０や大蓋１５２は例えば外側（フレーム）が金属（例えば鉄）である。フレームの内側は耐火材により構成され、外側の金属と耐火材との間には断熱材が介挿されている。

本体１５０の外周の１箇所には、本体１５０内部から配管１４４に連通する流路１５７が設けられた配管取付部５８が設けられている。

配管取付部１５８における流路１５７は、本体１５０内周の該容器本体底部１５０ａに近い位置に設けられた開口１５７ａを介し、該本体１５０外周の上部１５７ｂに向けて延在している。この配管取付部１５８の流路１５７に連通するように配管１４４が固定されている。配管１４４は例えばΓ字状の形状を有している。配管１４４のフレームは例えば鉄などの金属からなり、その内部には、内張りとしてライニングが形成されている。このライニングは、耐火材からなる。そしてこのライニングの内側が溶融金属の流路１７２として形成されている。耐火材としては例えば緻密質の耐火系セラミック材料をあげることができる。

配管取付部１５８近傍の配管１４４の周囲には、この配管１４４を包囲するように、保温部材１５６ａが配設されている。これにより、配管１４４側が流路１５７側の熱を奪い、流路１５７の温度低下が発生することを極力抑えることができる。特に、配管取付部１５８近傍の配管１４４の周囲は溶融金属が冷えやすくしかも容器搬送の際に液面が丁度揺れる位置にある。したがって、このように配管取付部１５８近傍の配管１４４の周囲を保温部材１５６ａにより包囲することでこの位置における溶融金属の固化を防止することができる。

流路１５７及びこれに続く配管１４４の有効内径はほぼ等しく、６５ｍｍ〜８５ｍｍ程度が好ましい。従来からこの種の配管の内径は５０ｍｍ程度であった。これはそれ以上であると容器内を加圧して配管から溶融金属を導出する際に大きな圧力が必要であると考えられていたからである。これに対して本発明者等は、流路１５７及びこれに続く配管１４４の内径としてはこの５０ｍｍを大きく超える６５ｍｍ〜８５ｍｍ程度が好ましく、より好ましくは７０ｍｍ〜８０ｍｍ程度、更には好ましくは流路１５７は７０ｍｍ、配管１４４の内径は８０ｍｍであることを見出した。

すなわち、溶融金属が流路１５７や配管１４４を上方に向けて流れる際に、流路１５７や配管１４４に存在する溶融金属自体の重量及び流路や配管の内壁の粘性抵抗の２つパラメータが溶融金属の流れを阻害する抵抗に大きな影響を及ぼしているものと考えられる。ここで、内径が６５ｍｍより小さいときには流路１５７を流れる溶融金属はどの位置においても溶融金属自体の重量と内壁の粘性抵抗の両方の影響を受けている。ところが、内径が６５ｍｍ以上となると流れのほぼ中心付近から内壁の粘性抵抗の影響を殆ど受けない領域が生じ始め、その領域が次第に大きくなることを発明者らは見いだした。この領域の影響は非常に大きく、溶融金属の流れを阻害する抵抗が下がり始める。溶融金属を容器内から導出する際に容器内を非常に小さな圧力で加圧すればよくなる。つまり、従来はこのような領域の影響は全く考慮に入れず、溶融金属自体の重量だけが溶融金属の流れを阻害する抵抗の変動要因として考えられており、作業性や保守性等の理由から内径を５０ｍｍ程度としていた。一方、内径が約８５ｍｍを超えると、溶融金属自体の重量が溶融金属の流れを阻害する抵抗として非常に支配的となり、溶融金属の供給に必要な圧力が高くなってしまう。本発明者等の実施による結果によれば、約６５ｍｍ〜約８０ｍｍ程度の内径が容器内の圧力を非常に小さな圧力で加圧すればよく、標準化及び作業性の観点から最も好ましい。すなわち、配管径は５０ｍｍ、６０ｍｍ７０ｍｍ、と１０ｍｍ単位で標準化されており、配管径がより小さい方が取り扱いが容易で作業性が良好だからである。

上記の大蓋１５２のほぼ中央には開口部１６０が設けられ、開口部１６０には取っ手１６１が取り付けられたハッチ１６２が配置されている。ハッチ１６２は大蓋１５２上面よりも少し高い位置に設けられている。ハッチ１６２の外周の１ヶ所にはヒンジ１６３を介して大蓋１５２に取り付けられている。これにより、ハッチ１６２は大蓋１５２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１６３が取り付けられた位置と対向するように、ハッチ１６２の外周の２ヶ所には、ハッチ１６２を大蓋１５２に固定するためのハンドル付のボルト１６４が取り付けられている。大蓋１５２の開口部１６０をハッチ１６２で閉めてハンドル付のボルト１６４を回動することでハッチ１６２が大蓋１５２に固定されることになる。また、ハンドル付のボルト１６４を逆回転させて締結を開放してハッチ１６２を大蓋１５２の開口部１６０から開くことができる。そして、ハッチ１６２を開いた状態で開口部１６０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。

ハッチ１６２の中心から所定の距離を離れた位置には、容器１００の内外を貫通する第１〜第３の貫通孔１６５ａ〜１６５ｃが設けられている。第１の貫通孔１６５ａは配管１４４側に設けられ、第２の貫通孔１６５ｂ及び第３の貫通孔１６５ｃは、第１の貫通孔１６５ａとは反対側に設けられている。これにより、第１の貫通孔１６５ａと第２の貫通孔１６５ｂ及び第３の貫通孔１６５ｃとの距離は第２の貫通孔１６５ｂと第３の貫通孔１６５ｃとの距離よりも長くなるようにされている。

各貫通孔１６５ａ〜１６５ｃには螺子山が切られている。第１及び第２の貫通孔１６５ａ、１６５ｂには、カプラの一方を構成するプラグ１６８ａ、１６８ｂが取り付けられている。第１の貫通孔１６５ａには、第１の電極棒１６９ａが挿通された第１のソケット１７０ａが取り付けられている。第２の貫通孔１６５ｂには、第２の電極棒１６９ｂが挿通された第２のソケット１７０ｂが取り付けられている。各プラグとソケットでカプラを構成している。

第３の貫通孔１６５ｃは、容器１００内の減圧及び加圧を行うための内圧調整用に用いられる。この第３の貫通孔１６５ｃには図３に示すように加減圧用の配管６６が接続されている。この配管６６は、第３の貫通孔１６５ｃ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の貫通孔１６５ｃへの挿入部分の表面には螺子山がきられており、一方貫通孔１６５ｃにも螺子山がきられている。これにより配管６６が貫通孔１６５ｃに対して螺子止めにより固定されるようになっている。

この配管６６の一方には、加圧用または減圧用のフレキシブルなエアーホース１２がカプラ構造によって接続可能になっている。そして、減圧により圧力差を利用して配管１４４及び流路１５７を介して容器１００内に溶融アルミニウムを流入することが可能である。また加圧により圧力差を利用して流路１５７及び配管１４４を介して容器１００外への溶融アルミニウムの流出が可能である。

本実施形態では、大蓋１５２のほぼ中央部に配置されたハッチ１６２に加減圧用の貫通孔１６５ｃが設けられている。一方上記の配管６６が水平方向に延在しているので、加圧用または減圧用のエアホース１２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１６５に対して小さな力で回転させることができる。したがって、貫通孔１６５ｃ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。

本体１５０の底部裏面には、例えばフォークリフトのフォークが挿入される断面口形状で所定の長さの脚部としてのチャンネル部材１７１が例えば平行するように２本配置されている。

本体１５０内側の底部１５０ａは、流路１５７側が低くなるように全体が傾斜している。これにより、加圧により流路１５７及び配管１４４を介して外部に溶融アルミニウムを導出する際に、いわゆる湯の残りが少なくなる。また、例えばメンテナンス時に容器１００を傾けて流路１５７及び配管１４４を介して外部に溶融アルミニウムを導出する際に、容器１００を傾ける角度をより小さくでき、安全性や作業性が優れたものとなる。しかしながら、このような傾斜を逆にするようにしても構わない。これにより、開口１５７ａの詰まりを防止することができる。

図７は本発明に係る金属供給システムの全体構成を示す図である。

同図に示すように、第１の工場３１０と第２の工場３２０とは例えば公道３３０を介して離れた所に設けられている。

第１の工場３１０には、ユースポイントとしてのダイキャストマシーン３１１が複数配置されている。各ダイキャストマシーン３１１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３１１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）３１２が配置されている。この保持炉３１２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３１３或いは配管を介して保持炉３１２からダイキャストマシーン３１１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３１２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３１１の制御盤もしくは第１の工場３１０の中央制御部３１６に伝達されるようになっている。

第１の工場３１０の受け入れ部で受け入れられた容器１００は、本発明に係るフォークリフト５０により所定のダイキャストマシーン３１１まで配送され、容器１００から保持炉３１２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はフォークリフト１により再び受け入れ部に戻されるようになっている。

第１の工場３１０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３１９が設けられており、この第１の炉３１９により溶融アルミニウムが供給された容器１００もフォークリフト１により所定のダイキャストマシーン３１１まで配送されるようになっている。

第１の工場３１０には、各ダイキャストマシーン３１１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３１５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３１１毎に固有の番号が振られ、表示部３１５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３１１の番号に対応する表示部３１５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３１５の表示に基づきフォークリフト１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３１１まで運び溶融アルミニウムを供給する。表示部３１５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３１６が制御することによって行われる。

第２の工場３２０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３２１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３１０内のダイキャストマシーン３１１の保持炉３１２の容量等に応じて、容量の異なる複数種がある。この第２の炉３２１により溶融アルミニウムが供給された容器１００は、フォークリフトにより搬送用のトラック３３２に載せられる。トラック３３２は公道３３０を通り第１の工場３１０の受け入れ部まで容器１００を運ぶようになっている。また、受け入れ部にある空の容器１００はトラック３３２により第２の工場３２０へ返送されるようになっている。

第２の工場３２０には、第１の工場３１０における各ダイキャストマシーン３１１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３２２が配置されている。表示部３２２の構成は第１の工場３１０内に配置された表示部３１５とほぼ同様である。表示部３２２における表示は、例えば通信回線３３３を介して第１の工場３１０における中央制御部３１６が制御することによって行われる。なお、第２の工場３２０における表示部３２２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３１１のうち第１の工場３１０における第１の炉３１９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３１１はそれ以外のダイキャストマシーン３１１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３１１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３１９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３１１に対して第２の工場３２０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３２２には、上記の他に中央制御部３１６から送信されたデータも表示されるようになっている。

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。

中央制御部３１６では、各保持炉３１２に設けられた液面検出センサを介して各保持炉３１２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３１２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３１６は、その保持炉３１２の「固有の番号」、その保持炉３１２に設けられた温度センサにより検出された保持炉３１２の「温度データ」、その保持炉３１２の形態に関する「形態データ」、その保持炉３１２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３３０の「トラフィックデータ」、その保持炉３１２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３３３を介して第２の工場３２０側に送信する。第２の工場３２０では、これらのデータを表示部３２２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３１２から溶融アルミニウムがなくなる直前に保持炉３１２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３２０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３１２から溶融アルミニウムがなくなる直前に保持炉３１２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３２０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３２１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。

発送時刻に容器１００を載せたトラック３３２が出発し、公道３３０を通り第１の工場３１０に到着すると、容器１００がトラック３３２から受け入れ部に受け入れられる。

その後、受け入れられた容器１００は、フォークリフト１により所定のダイキャストマシーン３１１まで配送され、容器１００から保持炉３１２に溶融アルミニウムが供給される。

なお、以上の実施形態では、フォークリフト１が容器１００を保持した状態で保持炉３１２に溶融アルミニウムを供給するように構成されていた。これにより、フォークリフト１と容器１００とが工場内のエアーなどの供給を受けることなく、スタンドアローンタイプで稼動することが可能であった。しかし、本発明はこのような形態に限定されるものではない、例えば図８に示すように、保持炉３１２の近くに容器１００を保持する保持台４００を配置し、フォークリフト１から保持台４００に容器１００を一旦受け渡し、その状態で容器１００から保持炉３１２に溶融アルミニウムを供給するように構成する。そして、保持台４００に保持された容器１００が保持炉３１２への供給が終了すると、フォークリフト１が保持台４００から容器１００を受け取り、別の保持炉に運ぶように構成してもよい。

図８に示すシステムにおいては、保持炉３１２には開閉蓋４０１が設けられている。この蓋４０１を開けた状態で容器１００から保持炉３１２に溶融アルミニウムが供給される。供給されないときには、この蓋４０１は閉じておく。これにより、保持炉３１２内の溶融アルミニウムの酸化を防止することができる。

保持炉３１２の近くには、監視操作部４０２が設けられている。この監視操作部４０２では作業者４０３が作業をするようになっている。監視操作部４０２で作業者４０３が立った状態で作業者４０３が保持炉３１２の上部から内部が覗けるように、少し高い位置に床がある。そのため、階段４０４を介して作業者４０３が監視操作部４０２に上るようになっている。監視操作部４０２には、手元操作ボックス４０５が配置されている。手元操作ボックス４０５では、容器１００に対するエアー供給のオン・オフの操作を行うことができる。なお、保持炉３１２内に液面検出センサを設け、液面の上限Ｕ、下限Ｌに応じて容器１００に対するエアー供給のオン・オフの制御を行うようにしても勿論構わない。

保持台４００の上には、重量計４０６が配置されている。重量計４０６は、保持台４００に保持されている容器１００の重量を計量する。重量計４０６により計量された結果に基づき、例えば保持炉３１２へ供給される溶融アルミニウムの量を制御、例えば保持炉３１２の満杯を検出して容器１００へのエアー供給を停止する。また、重量計４０６により計量された結果に基づき、容器１００の空の状態を検出して、空を検出したときには例えば作業者４０３に図示を省略したランプ等の点灯により空の報知を行う。

保持台４００に保持された容器１００には、工場側のエアー４０７が供給される。例えば、エアー４０７は、圧力ゲージ４０８、４０９、大気開放弁４１０、圧力コントロール弁４１１、大気開放弁４１２、異物除去用フィルタ４１３を介して容器１００に供給される。このようなシステムにおいても既に説明した本発明に係る気体供給制御機構を設けても勿論構わない。

本発明は上記の実施形態に限定されず、様々に変形して実施することが可能であり、その実施の範囲も本発明の範囲である。

本発明の実施形態に係る運搬車両の構成を示す正面図である。 図１に示した運搬車両の平面図である。 本発明の実施形態に係る加減圧ユニットの構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る容器の平面図である。 図４に示した容器の線Ａ−Ａで切断した断面図である。 本発明の実施形態に係る溶融アルミニウムを容器１００外に供給する際の溶融アルミニウムの流速と容器１００内の圧力値との関係を示すグラフである。 本発明に係る金属供給システムの全体構成を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る溶融金属供給システムの構成を示す図である。

符号の説明

１ 車両
７ 真空ポンプ
１１ 配管
１２ エアーホース
２２ 圧力開閉器
２４ ＣＰＵ
８０ 制御部
１００ 容器
１４４ 配管
１５３ ロードセル
１５７、１７２ 流路

Claims (9)

1. 公道を介して第１の工場から第２の工場に搬送することが可能な構造とされた容器であって、溶融金属を貯留可能で、容器外部と容器内部との間の気体通路及び内底部から上面部の配管取付部に向けて設けられ、加圧により内部から外部に溶融金属を導出するための流路を有する密閉型の容器本体と、前記配管取付部において前記流路に連通し、前記配管取付部から上方に延びて所定の位置でほぼ水平方向に曲がり、所定の位置で下方に向かい、先端部の導出口が下方を向いている配管とを具備する容器に少なくとも加圧気体を供給する気体供給装置において、
   前記気体通路に接続可能なエアーホースと、
   前記エアーホース及び前記気体通路を前記容器へ加圧気体を供給するための加圧気体供給部と、
   前記容器内へ前記エアーホースを介して加圧気体を流入することにより前記容器内から前記流路及び前記配管を介して前記容器外へ供給される溶融金属の流速を測定する測定部と、
   前記測定部により測定された流速が所定値となるように前記容器へ供給される前記加圧気体の圧力値を制御する制御部と
   を具備することを特徴とする気体供給装置。
2. 請求項１に記載の気体供給装置であって、
   前記流路及び前記配管の内径は６５〜８５ｍｍの径を有することを特徴とする気体供給装置。
3. 請求項２に記載の気体供給装置であって、
   前記所定値は１２〜１８ｋｇ／ｓであることを特徴とする気体供給装置。
4. 請求項１に記載の気体供給装置であって、
   前記容器内を前記エアーホースを介して減圧する真空ポンプを具備し、
   前記測定部は、前記容器内を前記真空ポンプにより排気することにより前記配管及び前記流路を介して前記容器内へ供給される溶融金属の流速を測定し、
   前記制御部は、前記測定手段により測定された流速が所定値となるように前記真空ポンプの排気量を制御する
   ことを特徴とする気体供給装置。
5. 請求項１に記載の気体供給装置であって、
   当該気体供給装置は、前記容器を搬送するためのフォークリフトに搭載されていることを特徴とする気体供給装置。
6. 公道を介して第１の工場から第２の工場に搬送することが可能な構造とされた容器であって、溶融金属を貯留可能で、容器外部と容器内部との間の気体通路及び内底部から上面部の配管取付部に向けて設けられ、加圧により内部から外部に溶融金属を導出するための流路を有する密閉型の容器本体と、前記配管取付部において前記流路に連通し、前記配管取付部から上方に延びて所定の位置でほぼ水平方向に曲がり、所定の位置で下方に向かい、先端部の導出口が下方を向いている配管とを具備する容器に少なくとも加圧気体を供給する気体供給方法において、
   前記気体通路に接続可能なエアーホース及び前記気体通路を介して前記容器へ加圧気体を供給し、
   前記容器内へ前記エアーホースを介して加圧気体を流入することにより前記容器内から前記流路及び前記配管を介して前記容器外へ供給される溶融金属の流速を測定し、
   前記測定された流速が所定値となるように前記容器へ供給される前記加圧気体の圧力値を制御する
   ことを特徴とする気体供給方法。
7. 請求項６に記載の気体供給方法であって、
   前記流路及び前記配管の内径は６５〜８５ｍｍの径を有することを特徴とする気体供給方法。
8. 請求項７に記載の気体供給方法であって、
   前記所定値は１２〜１８ｋｇ／ｓであることを特徴とする気体供給方法。
9. 請求項６に記載の気体供給方法であって、
   前記容器内を前記エアーホースを介して減圧し、
   前記容器内を減圧することにより前記配管及び前記流路を介して前記容器内へ供給される溶融金属の流速を測定し、
   前記測定された流速が所定値となるように前記減圧の程度を制御する
   ことを特徴とする気体供給方法。

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