(57)【要約】【課題】連続溶解が可能で、しかも連続溶解した溶湯を用いて連続的に鋳造が可能な非鉄金属用炉装置を提供する。【解決手段】非鉄金属塊Ｂを溶解可能な溶解炉１１Ａと、溶解炉１１Ａから供給される非鉄金属の溶湯Ｄを保持して型内へ給湯する給湯炉１３Ａとを備え、溶解炉１１Ａは、非鉄金属塊Ｂを収容するセラミック溶解部１４Ａと、セラミック溶解部１４Ａに外装した高周波誘導コイル１５Ａと、高周波誘導コイル１５Ａを耐熱温度以下に冷却するとともに、高周波誘導コイル１５Ａを介してセラミック溶解部１４Ａの外面部を、セラミック溶解部１４Ａの内面部と外面部との温度差による熱衝撃でセラミック溶解部１４Ａが破損しない温度に温調する温調手段１６と、高周波誘導コイル１５Ａへの給電手段１７とを備え、セラミック溶解部１４Ａにて溶融した溶湯Ｄを給湯炉１３Ａの給湯槽１８Ａへ連続的に供給可能となした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非鉄金属塊を収容するセラミック溶解部と、
前記セラミック溶解部に外装した高周波誘導コイルと、
前記高周波誘導コイルに熱媒体を供給して、前記高周波誘導コイルを耐熱温度以下に冷却するとともに、前記高周波誘導コイルを介してセラミック溶解部の外面部を、前記セラミック溶解部の内面部と外面部との温度差による熱衝撃でセラミック溶解部が破損しない温度に温調する温調手段と、
前記高周波誘導コイルへの給電手段と、
前記セラミック溶解部から供給される溶湯を貯留する溶湯貯留部と、
前記溶湯貯留部内の溶湯を保温するヒータと、
前記溶湯貯留部内の溶湯を型内へ供給する溶湯供給手段と、
を備え、前記セラミック溶解部にて溶融した溶湯を溶湯貯留部へ連続的に供給可能となした、
ことを特徴とする非鉄金属用炉装置。
【請求項２】
前記温調手段から高周波誘導コイルへ供給する熱媒体の温度を２０℃〜４５０℃に設定した請求項１記載の非鉄金属用炉装置。
【請求項３】
前記高周波誘導コイルとセラミック溶解部間に断熱層を配置させ、前記温調手段からの熱媒体により、前記高周波誘導コイル及び断熱層を介して、前記セラミック溶解部の内面部と外面部との温度差が４５０℃〜８００℃になるように温調した請求項１又は２記載の非鉄金属用炉装置。
【請求項４】
前記高周波誘導コイルへ供給する熱媒体として油を用いた請求項１〜３のいずれか１項記載の非鉄金属用炉装置。
【請求項５】
前記温調手段によりセラミック溶解部を予熱した請求項１〜４のいずれか１項記載の非鉄金属用炉装置。
【請求項６】
前記セラミック溶解部をセラミック製の筒体で構成するとともに、前記セラミック溶解部を水平方向に対して角度を付けて配置し、前記セラミック溶解部にストッパーを設けて、前記ストッパーにより、セラミック溶解部に挿入した非鉄金属塊の溶湯貯留部内への脱落を防止可能となした請求項１〜５のいずれか１項記載の非鉄金属用炉装置。
【請求項７】
前記セラミック溶解部を溶湯貯留部側が下側になるように傾斜状に配置し、前記ストッパーにより溶湯の少なくとも一部を堰き止めて、一定量の溶湯を貯留可能となした請求項６記載の非鉄金属用炉装置。
【請求項８】
前記セラミック溶解部に高周波誘導コイルを覆うハウジングを設け、前記セラミック溶解部及びハウジングの下部を溶湯貯留部内の溶湯に浸漬して、前記セラミック溶解部内に侵入する溶湯に、前記非鉄金属塊を浸漬可能となした請求項１〜６のいずれか１項記載の非鉄金属用炉装置。
【請求項９】
前記セラミック溶解部をセラミック製の容器で構成し、前記セラミック溶解部から溢れる溶湯を溶湯貯留部へ案内する案内通路を設けた請求項１〜５のいずれか１項記載の非鉄金属用炉装置。
【請求項１０】
前記セラミック溶解部として、チタン酸アルミ、アルミナ、マグネシア、シリカの混合セラミックからなるものを用いた請求項１〜９のいずれか１項記載の非鉄金属用炉装置。
【請求項１１】
前記溶湯貯留部と前記セラミック溶解部とを上下に有するセラミック製の溶解兼貯留坩堝を設けた請求項１〜５のいずれか１項記載の非鉄金属用炉装置。
【請求項１２】
前記溶湯貯留部をセラミック溶解部よりも大径に構成し、前記溶湯貯留部の軸心とセラミック溶解部の軸心とを偏心位置に配置し、前記セラミック溶解部に外装される高周波誘導コイルを延長して、前記セラミック溶解部に外装される溶解部コイルに加えて、前記溶湯貯留部内の溶湯を保温するヒータとして、前記溶湯貯留部に外装される貯留部コイルを設けた請求項１１記載の非鉄金属用炉装置。
【請求項１３】
前記溶解部コイルと貯留部コイル間に中間タップを設け、前記溶解部コイルと貯留部コイルとを独立に給電可能となした請求項１２記載の非鉄金属用炉装置。
【請求項１４】
前記溶解兼貯留坩堝として、チタン酸アルミ、アルミナ、マグネシア、シリカの混合セラミックからなるものを用いた請求項１１〜１３のいずれか１項記載の非鉄金属用炉装置。
【請求項１５】
前記溶湯供給手段では、前記溶湯貯留部内を加圧して、ストークを通じて溶湯貯留部内の溶湯を型内へ供給する請求項１〜１４のいずれか１項記載の非鉄金属用炉装置。
【請求項１６】
前記溶湯供給手段では、前記溶湯貯留部内を不活性ガスにて加圧して、前記ストークを通じて溶湯貯留部内の溶湯を型内へ供給する請求項１５記載の非鉄金属用炉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波直接誘導溶解による非鉄金属用の溶解部と給湯用の溶湯貯留部とを備えた非鉄金属用炉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
非鉄金属の誘導溶解方法として、黒鉛坩堝を用いた間接加熱式誘導溶解方法と、キャスター又はプラスターで熔湯接液部を構成した直接誘導溶解方法と、遠心鋳造又はグラビティ鋳造などで用いる小型炉のように、セラミック坩堝を用いた誘導溶解方法などが一般に知られている。【０００３】
黒鉛坩堝を用いた誘導溶解方法は、高温で黒鉛の酸化が激しく、寿命が短く、又間接加熱で有る為、溶解時間が長くなるという問題がある。【０００４】
また、キャスター又はプラスターで熔湯接液部を構成した直接誘導溶解方法では、接液部が摩耗して、それが異物として溶融金属に混ざったり、クラック発生時に溶融金属の接触により誘導コイルが破損したりするので、定期的な検査が必要となるという問題がある。【０００５】
更に、小型のセラミック坩堝を使用した誘導溶解方法では、連続鋳造が出来ず、坩堝によるバッチ鋳造しかできないという問題がある。【０００６】
一方、溶解炉として、アルミニウムなどのインゴットを収容する傾斜状に配置したセラミック製の筒体と、該筒体に外装した高周波誘導コイルと、高周波誘導コイルへの給電手段とを備え、筒体に挿入したインゴットを連続溶解可能となした溶解炉が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−１４０１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、前記特許文献１記載の溶解炉では、インゴットを連続的に溶解できるものの、溶解した溶融金属は、保温容器に貯留されるので、取鍋などで給湯炉へ供給する必要があることから、鋳造自体は連続的に行えるものではなかった。しかも、本出願人が、特許文献１記載の溶解炉を実際に製作してインゴットを溶解してみると、セラミック製の筒体が熱衝撃により割れるという致命的な問題があり、実施困難なものであった。つまり、高周波誘導コイルの冷却は、通常、水冷によりなされるが、誘導コイル内で水が沸騰しないように、冷却水を１００℃未満に冷却する関係上、セラミック製の筒体の外壁部と内壁部間において大きな温度差が生じ、熱衝撃により割れが発生したものと思われる。【０００９】
本発明の目的は、連続溶解が可能で、しかも連続溶解した溶湯を用いて連続的に鋳造が可能な非鉄金属用炉装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本出願人は、特許文献１記載の溶解炉に鋳造炉を一体化させて、両炉内を相互に連通する気密空間で構成することで、インゴットやビレットなどの非鉄金属塊を連続的に溶解し、これを用いて連続的な鋳造が可能であるとの発想に基づき、特許文献１記載の溶解炉におけるセラミック製の筒体の熱衝撃による割れの発生を防止し得る構成を種々検討して、本発明を完成するに至った。【００１１】
本発明に係る非鉄金属用炉装置は、非鉄金属塊を収容するセラミック溶解部と、前記セラミック溶解部に外装した高周波誘導コイルと、前記高周波誘導コイルに熱媒体を供給して、前記高周波誘導コイルを耐熱温度以下に冷却するとともに、前記高周波誘導コイルを介してセラミック溶解部の外面部を、前記セラミック溶解部の内面部と外面部との温度差による熱衝撃でセラミック溶解部が破損しない温度に温調する温調手段と、前記高周波誘導コイルへの給電手段と、前記セラミック溶解部から供給される溶湯を貯留する溶湯貯留部と、前記溶湯貯留部内の溶湯を保温するヒータと、前記溶湯貯留部内の溶湯を型内へ供給する溶湯供給手段とを備え、前記セラミック溶解部にて溶融した溶湯を溶湯貯留部へ連続的に供給可能となしたものである。ただし、この非鉄金属用炉装置は、セラミック溶解部と高周波誘導コイルと温調手段と給電手段とを有する溶解炉と、溶湯貯留部とヒータと溶湯供給手段とを有する給湯炉の２つの炉を備えた炉装置で構成することもできるし、この溶解炉及び給湯炉に備えさせた構成を一体に組み込んでなる炉装置で構成することもできる。【００１２】
この炉装置では、セラミック溶解部へ非鉄金属からなるインゴットやビレットなどの非鉄金属塊を順次投入することで、高周波誘導コイルによりセラミック溶解部内の非鉄金属塊が連続的に溶解されて、溶湯貯留部へ供給される。そして、炉内を加圧することで、ストークを通じて溶湯貯留部内の溶湯を型内へ供給し、鋳造品を連続的に製作することができる。しかも、温調手段により、高周波誘導コイルに熱媒体を供給して、高周波誘導コイルを耐熱温度以下に冷却するとともに、高周波誘導コイルを介してセラミック溶解部の外面部を、セラミック溶解部の内面部と外面部との温度差による熱衝撃でセラミック溶解部が破損しない温度（セラミック溶解部の耐熱衝撃温度以下）に温調しながら、セラミック溶解部において非鉄金属塊を溶解できるので、セラミック溶解部の内面部と外面部との温度差による熱衝撃で、セラミック溶解部が割れるという問題を確実に防止できる。【００１３】
ここで、前記温調手段から高周波誘導コイルへ供給する熱媒体の温度を２０℃〜４５０℃に設定したり、前記高周波誘導コイルとセラミック溶解部間に断熱層を配置させ、前記温調手段からの熱媒体により、前記高周波誘導コイル及び断熱層を介して、前記セラミック溶解部の内面部と外面部との温度差が４５０℃〜８００℃になるように温調したりすることが好ましい実施形態である。このように構成することで、熱による高周波誘導コイルの破損を防止しつつ、セラミック溶解部の内面部と外面部との温度差を低く設定して、セラミック溶解部の内面部と外面部との温度差による熱衝撃で、セラミック溶解部が割れてしまうなどの破損を確実に防止できる。【００１４】
前記高周波誘導コイルへ供給する熱媒体として油を用いることが好ましい。熱媒体としては、無機熱媒体を用いることも可能であるが、取り扱いが容易で、しかも漏洩した場合における安全性を確保し易いことから、油を用いることが好ましい。【００１５】
前記温調手段によりセラミック溶解部を予熱することも好ましい実施の形態である。このように構成すると、炉装置の始動初期における熱衝撃を抑制してセラミック溶解部の熱衝撃による割れなどの破損を効果的に防止できる。【００１６】
前記セラミック溶解部をセラミック製の筒体で構成するとともに、前記セラミック溶解部を水平方向に対して角度を付けて配置し、前記セラミック溶解部にストッパーを設けて、前記ストッパーにより、セラミック溶解部に挿入した非鉄金属塊の溶湯貯留部内への脱落を防止可能となすことも好ましい実施の形態である。この場合には、非鉄金属塊をセラミック溶解部にて確実に溶解することができ、しかも溶解した溶湯を自重により溶湯貯留部へ案内することができる。【００１７】
前記セラミック溶解部を溶湯貯留部側が下側になるように傾斜状に配置し、前記ストッパーにより溶湯の少なくとも一部を堰き止めて、一定量の溶湯を貯留可能となしたり、前記セラミック溶解部に高周波誘導コイルを覆うハウジングを設け、前記セラミック溶解部及びハウジングの下部を溶湯貯留部内の溶湯に浸漬して、前記セラミック溶解部内に侵入する溶湯に、前記非鉄金属塊を浸漬可能となしたりすることも好ましい実施の形態である。このように構成すると、非鉄金属塊だけでなく、非鉄金属塊付近の溶湯を高周波誘導コイルで加熱できるので、非鉄金属塊の溶解時間を大幅に短縮できる。即ち、一般に金属は固相の状態では、電気抵抗値が小さいため、渦電流による発熱量は小さくなるが、溶融して液相になると、電気抵抗値が大きくなって、渦電流による発熱量が大きくなること、非鉄金属塊が溶解するとセラミック溶解部の内面に密接して、高周波誘導コイルとの距離が短くなるので、誘導効率が高くなること、などにより非鉄金属塊の溶解時間を大幅に短縮できる。【００１８】
また、前記セラミック溶解部をセラミック製の容器で構成し、前記セラミック溶解部から溢れる溶湯を溶湯貯留部へ案内する案内通路を設けることもできる。この場合には、セラミック溶解部から溢れだすまでの溶湯は鋳造に利用できないが、非鉄金属塊だけでなく、非鉄金属塊付近の溶湯を高周波誘導コイルで加熱できるので、非鉄金属塊の溶解時間を大幅に短縮できる。【００１９】
前記セラミック溶解部として、チタン酸アルミ、アルミナ、マグネシア、シリカの混合セラミックからなるものを用いることが好ましい。このような混合セラミックは、熱衝撃性に優れているので、セラミック溶解部の割れなどの破損を一層効果的に防止する上で好ましい。【００２０】
前記溶湯貯留部と前記セラミック溶解部とを上下に有するセラミック製の溶解兼貯留坩堝を設けることが好ましい実施の形態である。この場合には、溶解兼貯留坩堝のセラミック溶解部へ非鉄金属からなるインゴットやビレットなどの非鉄金属塊を順次投入することで、高周波誘導コイルによりセラミック溶解部内の非鉄金属塊が連続的に溶解されて、セラミック溶解部からその上側の溶湯貯留部へ順次供給される。そして、炉内を加圧することで、ストークを通じて溶湯貯留部内の溶湯を型内へ供給し、鋳造品を連続的に製作することができる。しかも、溶解兼貯留坩堝に溶湯貯留部とセラミック溶解部とを形成するので、溶湯貯留部とセラミック溶解部とを別個に設ける場合と比較して、非鉄金属用炉装置の構成を大幅に簡単にでき、非鉄金属用炉装置を小型に構成できるとともにその製作コストを格段に安くできる。また、セラミック溶解部から溶湯貯留部への溶湯の供給が連続的に且つ他物に接することなくなされるので、エネルギーロスが少なく、ランニングコストも安くできる。【００２１】
前記溶湯貯留部をセラミック溶解部よりも大径に構成し、前記溶湯貯留部の軸心とセラミック溶解部の軸心とを偏心位置に配置し、前記セラミック溶解部に外装される高周波誘導コイルを延長して、前記セラミック溶解部に外装される溶解部コイルに加えて、前記溶湯貯留部内の溶湯を保温するヒータとして、前記溶湯貯留部に外装される貯留部コイルを設けることが好ましい実施の形態である。溶湯貯留部は、高周波誘導コイルとは別個に設けたヒータで加熱することも可能であるが、本発明のように、セラミック溶解部に外装される高周波誘導コイルを延長して、溶湯貯留部に外装される貯留部コイルを設けると、別途ヒータを設ける必要がないので、非鉄金属用炉装置の製作コストを安くできる。また、前記溶湯貯留部の軸心とセラミック溶解部の軸心とを偏心位置に配置することで、セラミック溶解部に外装される溶解部コイルと、溶湯貯留部に外装される貯留部コイルの磁束中心をずらして配置でき、貯留部コイルの磁束が溶解部コイルに悪影響を与えることを抑制できる。このため、貯留部コイルに関しては、その巻き数を増やして誘導による加熱範囲を増加させ、溶湯貯留部に収容可能な溶湯量を増大でき、溶解部コイルに関しては、理論的な巻き数で、インゴットやビレットなどの非鉄金属塊を効率良く溶解することができる。【００２２】
前記溶解部コイルと貯留部コイル間に中間タップを設け、前記溶解部コイルと貯留部コイルとを独立に給電可能となすことが好ましい実施の形態である。この場合には、溶解部コイルへの給電と貯留部コイルへの給電とを適宜に切り替えることによって、非鉄金属の溶解と溶融金属の加熱保持を、消費電力を抑えつつ効率良く行うことが可能となる。【００２３】
前記溶解兼貯留坩堝として、チタン酸アルミ、アルミナ、マグネシア、シリカの混合セラミックからなるものを用いることが好ましい実施の形態である。このような混合セラミックは、熱衝撃性に優れているので、坩堝の割れなどの破損を一層効果的に防止する上で好ましい。【００２４】
前記溶湯供給手段では、前記溶湯貯留部内を加圧して、ストークを通じて溶湯貯留部内の溶湯を型内へ供給することが好ましい実施の形態である。このように構成することで、簡単な構造により型内へ溶湯を供給できる。【００２５】
前記溶湯供給手段では、前記溶湯貯留部内を不活性ガスにて加圧して、前記ストークを通じて溶湯貯留部内の溶湯を型内へ供給することも好ましい実施の形態である。この場合には、酸化しやすい非鉄金属材料、例えば、錫、鉛、亜鉛、マグネシウム、アルミニウム、チタンなどの非鉄金属材料やこれらの非鉄金属材料を含有する合金を溶解する場合であっても、これらの非鉄金属材料の酸化を防止して、品質の良い鋳造品を製作することができる。なお、不活性ガスとしては、アルゴンガスや窒素ガスなどを用いることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る非鉄金属用炉装置によれば、非鉄金属塊を連続的に溶解できるとともに、炉内を加圧することで、溶湯貯留部内の溶湯を型内へ供給し、鋳造品を連続的に製作することができる。しかも、温調手段により、高周波誘導コイルを耐熱温度以下に冷却するとともに、高周波誘導コイルを介してセラミック溶解部の外面部を、セラミック溶解部の内面部と外面部との温度差による熱衝撃でセラミック溶解部が破損しない温度に温調しながら、セラミック溶解部において非鉄金属塊を溶解できるので、セラミック溶解部の内面部と外面部との温度差による熱衝撃で、セラミック溶解部が割れるという問題を確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施例１の非鉄金属用炉装置の縦断面図
【図２】（ａ）〜（ｃ）は給湯方法の説明図
【図３】実施例２の非鉄金属用炉装置の縦断面図
【図４】実施例３の非鉄金属用炉装置の縦断面図
【図５】実施例４の非鉄金属用炉装置の縦断面図
【図６】実施例５の非鉄金属用炉装置の縦断面図
【図７】図６のVII-VII線断面図
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
先ず、非鉄金属用炉装置の共通する基本構成について説明する。
図１〜図５に示すように、非鉄金属用炉装置１０は、非鉄金属からなるインゴットやビレットなどの非鉄金属塊Ｂを溶解可能な溶解炉１１と、溶解炉１１から供給される非鉄金属の溶湯Ｄを保持して型１２内へ給湯する給湯炉１３とを備えている。この非鉄金属用炉装置１０では、例えば、錫、鉛、亜鉛、マグネシウム、アルミニウム、チタンなどの非鉄金属材料やこれらの非鉄金属材料を含有する合金を溶解できる。
【００２９】
溶解炉１１は、非鉄金属塊Ｂを収容するセラミック溶解部１４と、セラミック溶解部１４に外装した高周波誘導コイル１５と、高周波誘導コイル１５に熱媒体を供給して、高周波誘導コイル１５を耐熱温度以下に冷却するとともに、高周波誘導コイル１５を介してセラミック溶解部１４の外面部を、セラミック溶解部１４の内面部と外面部との温度差による熱衝撃で、セラミック溶解部１４が破損しない温度（セラミック溶解部１４の耐熱衝撃温度以下）に温調する温調手段１６と、高周波誘導コイル１５への給電手段１７とを備えている。
【００３０】
セラミック溶解部１４は、熱衝撃性に優れた混合セラミック、例えばチタン酸アルミとアルミナ、マグネシア、シリカの混合セラミックで構成されている。
【００３１】
高周波誘導コイル１５は、断面が丸形や角形の導電性を有する中空パイプ状の部材で構成され、高周波誘導コイル１５とセラミック溶解部１４間には断熱材や断熱空間からなる厚さ２ｍｍ〜５ｍｍの断熱層２５が形成されている。高周波誘導コイル１５は、温調手段１６から供給される熱媒体により、耐熱温度以下に冷却され、またセラミック溶解部１４は、高周波誘導コイル１５に供給される熱媒体により、高周波誘導コイル１５及び断熱層２５を介して耐熱衝撃温度以下に温調される。
【００３２】
熱媒体の温度は、セラミック溶解部１４の耐熱衝撃温度や高周波誘導コイル１５の耐熱温度に応じて適宜に設定できる。例えば、高周波誘導コイル１５及び断熱層２５を介してセラミック溶解部１４の外面部を温調して、セラミック溶解部１４の内面部と外面部との温度差が４５０℃〜８００℃、好ましくは４５０℃〜５５０℃になるように、２０℃〜４５０℃に設定することになる。より具体的には、非鉄金属として真鍮を溶解する場合には、セラミック溶解部１４の内面部と外面部との温度差が４５０℃〜５５０℃になるように、熱媒体の温度を、予熱時には３５０℃〜４００℃に設定し、誘導溶解を始めると２０℃〜６０℃に設定することになる。このような温度に熱媒体を温調することで、熱による高周波誘導コイル１５の破損を防止しつつ、セラミック溶解部１４が熱衝撃により破損することを確実に防止できる。例えば、非鉄金属として真鍮を溶解する場合には、セラミック溶解部１４の内面部の温度が１０００℃になるが、高周波誘導コイル１５を水冷する場合には、セラミック溶解部１４の内面部と外面部との温度差が８００℃〜７５０℃になるのに対して、４００℃の熱媒体油を高周波誘導コイル１５に供給すると、セラミック溶解部１４の外面部の温度が４５０℃〜５５０℃となり、セラミック溶解部１４の内面部と外面部との温度差が５５０℃〜４５０℃となるので、セラミック溶解部１４に対する熱衝撃を大幅に少なくして、セラミック溶解部１４の熱衝撃による破損を効果的に防止できる。
【００３３】
熱媒体としては、耐熱温度の高い、シリコン油やダウサムＡ（ダウケミカル社製）などの合成熱媒体油や、不活性ガスを用いることができるが、漏洩した場合でも、炭化するだけで爆発等の問題が発生しないことから、耐熱温度が３５０℃〜４５０℃、好ましくは安価に入手できることから３５０℃〜４００℃の熱媒体油を好適に利用できる。なお、非鉄金属用炉装置１０の始動時に、温調手段１６により予めセラミック溶解部１４の外面部を温調してから、高周波誘導コイル１５により非鉄金属塊Ｂを誘導加熱するように構成することも可能で、この場合には非鉄金属用炉装置１０の始動初期における熱衝撃でセラミック溶解部１４が破損することを防止できる。
【００３４】
給電手段１７から高周波誘導コイル１５に供給する交流の周波数は任意に設定可能で、溶解する非鉄金属の素材などに応じて、例えば６００Ｖで、２０ｋＨｚ〜３５ｋＨｚの交流を供給することができる。非鉄金属において誘導効率の高い周波数は、８０ｋＨｚ〜１１０ｋＨｚであるが、パワーMOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)でしか発振機を製作できず、大出力の素子がないため、大出力で発振できるＩＧＢＩ（Insulated Gate Bipolar Transistor）素子で、でき得る限り高周波となるように発振機を構成した。
【００３５】
給湯炉１３は、セラミック溶解部１４から供給される溶湯Ｄを貯留する溶湯貯留部としての給湯槽１８と、給湯槽１８内の溶湯Ｄを保温するヒータ１９と、給湯槽１８内の溶湯Ｄを型１２内へ供給する溶湯供給手段２０とを備えている。
【００３６】
溶湯供給手段２０としては、給湯炉１３内へ非酸化性ガスを供給するガス体供給手段２１を備えたものを好適に採用でき、ガス体供給手段２１により給湯炉１３内へ、窒素ガスやアルゴンガスなどの非酸化性ガスを供給することで、ストーク２２を通じて給湯炉１３内の溶湯Ｄを型１２へ供給するように構成できる。このように非酸化性ガスを給湯炉１３内に供給すると、給湯炉１３内の溶湯Ｄ上面に酸化皮膜が形成されることを防止して、酸化皮膜が鋳物の中に混入して製品欠陥となることを防止できる。ただし、溶湯供給手段２０として、ガス体供給手段２１に代えて、給湯炉１３の下部に開閉可能な注湯口を形成し、注湯口を開口することで、重力により給湯炉１３内の溶湯Ｄを型１２内に供給するように構成したものを採用することも可能である。
【００３７】
型１２内への溶湯Ｄの供給方法は、図２（ａ）に示すように、型１２の下側から供給する方法と、図２（ｂ）に示すように、供給管２３を介して型１２の側方から溶湯Ｄを供給する方法と、図２（ｃ）に示すように、供給管２４を介して型１２の上側から溶湯Ｄを供給する方法のいずれの方法を採用することもできる。
【００３８】
ただし、この非鉄金属用炉装置１０は、前述のように、溶解炉１１と給湯炉１３の２つの炉を備えた炉装置で構成することもできるし、溶解炉１１と給湯炉１３を構成する、セラミック溶解部１４と、高周波誘導コイル１５と、温調手段１６と、給電手段１７と、給湯槽（溶湯貯留部）１８と、ヒータ１９と、溶湯供給手段２０とを一体に組み込んだ炉装置で構成することもできる。
【００３９】
次に、非鉄金属用炉装置１０の具体的な構成について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００４０】
図１、図２に示すように、実施例１の非鉄金属用炉装置１０Ａについて説明すると、給湯炉１３Ａと溶解炉１１Ａとが左右に配置され、給湯炉１３Ａの溶湯貯留部としての給湯槽１８Ａの右側には溶解炉１１Ａにて溶解した溶湯Ｄの溶湯待機槽３０が設けられ、給湯槽１８Ａと溶湯待機槽３０とは弁体３１で開閉可能な連通路３１ａで連通され、弁体３１を開放した状態で、給湯槽１８Ａと溶湯待機槽３０内の溶湯Ｄのレベルが同じになるように構成されている。【００４１】
溶解炉１１Ａは、溶湯待機槽３０の上面板３２の上側に設置されている。上面板３２には溶解炉１１Ａのハウジング３３が設けられ、ハウジング３３内には上面板３２を貫通して溶湯待機槽３０内へ延びる略円筒状のセラミック溶解部１４Ａが略鉛直方向に配置され、セラミック溶解部１４Ａの内部空間は溶湯Ｄの無い状態で溶湯待機槽３０及び給湯槽１８Ａに気密に連通され、セラミック溶解部１４Ａの下端部は溶湯待機槽３０の溶湯Ｄ内に浸漬されている。【００４２】
上面板３２よりもやや上側においてセラミック溶解部１４Ａの内壁部には内側へ向けて突出する環状のストッパー部３４が形成され、ストッパー部３４の上側には円板状のフィルター３５が設置され、非鉄金属塊Ｂは、セラミック溶解部１４Ａの上部内に上側から挿入されて、フィルター３５上に載置される。【００４３】
上面板３２よりも上側におけるセラミック溶解部１４Ａの上部には、セラミック溶解部１４Ａ内に装填した非鉄金属塊Ｂの収容位置に対応させて高周波誘導コイル１５Ａが外装され、給電手段１７により高周波誘導コイル１５Ａへ高周波電流を通電することで、セラミック溶解部１４Ａに装填した非鉄金属塊Ｂが誘導加熱されるように構成されている。高周波誘導コイル１５Ａとセラミック溶解部１４Ａ間には断熱材からなる断熱層２５Ａが形成され、高周波誘導コイル１５Ａにはそれに対して熱媒体を供給する温調手段１６が接続され、この温調手段１６からの熱媒体により、高周波誘導コイル１５Ａが耐熱温度以下に冷却されるとともに、セラミック溶解部１４Ａの外面部が、高周波誘導コイル１５Ａ及び断熱層２５Ａを介して、セラミック溶解部１４Ａの内面部と外面部との温度差による熱衝撃で、セラミック溶解部１４Ａが破損しない温度に温調される。また、非鉄金属塊Ｂの溶湯Ｄはフィルター３５を通って、酸化物等が除去された後、セラミック溶解部１４Ａの内壁に沿って流下して溶湯待機槽３０に連続的に供給される。なお、符号３６は、溶湯待機槽３０内の溶湯Ｄを保温するためのセラミックヒータからなるヒータである。また、符号３７は、セラミック溶解部１４Ａに対して非鉄金属塊Ｂを装填するために、ハウジング３３に設けた開閉扉である。【００４４】
給湯槽１８Ａ内には、給湯炉１３Ａ内の溶湯Ｄを保温するためのヒータ１９として、セラミックヒータからなるヒータ１９Ａが設けられ、給湯炉１３Ａの上面板３８の中央部にはストーク２２Ａが上下方向に配置され、ストーク２２Ａの下端部は給湯槽１８Ａ内の溶湯Ｄに浸漬されている。給湯炉１３Ａには給湯槽１８Ａ内へ非酸化性ガスを供給するガス体供給手段２１が接続され、弁体３１を閉鎖した状態で、ガス体供給手段２１により給湯槽１８Ａ内へ非酸化性ガスを供給することで、ストーク２２Ａを通じて型１２内に給湯槽１８Ａ内の溶湯Ｄを供給して、鋳造品を鋳造できるように構成されている。【００４５】
この非鉄金属用炉装置１０Ａでは、セラミック溶解部１４Ａに装填した非鉄金属塊Ｂを順次溶解して、溶湯待機槽３０の溶湯Ｄを連続的に補給できるので、溶湯待機槽３０から給湯槽１８Ａへ溶湯Ｄを順次供給して、連続的に鋳造を行うことができる。
【実施例２】
【００４６】
図３に示す実施例２の非鉄金属用炉装置１０Ｂは、前記実施例１の非鉄金属用炉装置１０Ａの溶解炉１１Ａの構成を変更したもので、他の構成は、非鉄金属用炉装置１０Ａと同一構造なので、同一部材には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。【００４７】
溶解炉１１Ｂについて説明すると、図３に示すように、上面板３２を貫通して溶湯待機槽３０内へ突出する有底のハウジング４０が設けられ、ハウジング４０の底板の中央部には略円筒状のセラミック溶解部１４Ｂが略鉛直方向に立設されている。ハウジング４０とセラミック溶解部１４Ｂとは耐熱性を有するセラミックで一体的に構成され、ハウジング４０の下部は溶湯待機槽３０の溶湯Ｄ内に浸漬され、セラミック溶解部１４Ｂの下部内には溶湯待機槽３０の溶湯Ｄが充填されるように構成されている。セラミック溶解部１４Ｂの下端部には内側へ突出する環状のストッパー部４１が形成され、セラミック溶解部１４Ｂの上端部から挿入した非鉄金属塊Ｂは、ストッパー部４１でセラミック溶解部１４Ｂの下部内に係止されて、セラミック溶解部１４Ｂの下部内の溶湯Ｄに浸漬される。【００４８】
セラミック溶解部１４Ｂの下部には、ストッパー部４１で係止された非鉄金属塊Ｂに対応させて、高周波誘導コイル１５Ｂが外装され、給電手段１７により高周波誘導コイル１５Ｂへ高周波電流を通電することで、セラミック溶解部１４Ｂに装填した非鉄金属塊Ｂが誘導加熱されて溶解するように構成されている。高周波誘導コイル１５Ｂとセラミック溶解部１４Ｂ間には断熱材及び断熱空間からなる断熱層２５Ｂが形成され、高周波誘導コイル１５Ｂにはそれに対して熱媒体を供給する温調手段１６が接続され、この温調手段１６からの熱媒体により、高周波誘導コイル１５Ｂが耐熱温度以下に冷却されるとともに、セラミック溶解部１４Ｂの外面部が、高周波誘導コイル１５Ｂ及び断熱層２５Ｂを介して、セラミック溶解部１４Ｂの内面部と外面部との温度差による熱衝撃で、セラミック溶解部１４Ｂが破損しない温度に温調される。なお、符号４２は、セラミック溶解部１４Ｂに対して非鉄金属塊Ｂを装填するために、セラミック溶解部１４Ｂの上端部に設けた開閉扉である。また、符号４３は、ハウジング４０内への溶湯Ｄの漏洩検知センサーである。【００４９】
この溶解炉１１Ｂでは、セラミック溶解部１４Ｂに挿入した非鉄金属塊Ｂを溶湯Ｄに浸漬した状態で，非鉄金属塊Ｂを誘導加熱できるので、非鉄金属塊Ｂの溶解速度を大幅に向上でき、溶湯Ｄの生産効率を向上できる。即ち、一般に金属は固相の状態では、電気抵抗値が小さいため、渦電流による発熱量は小さくなるが、溶融して液相になると、電気抵抗値が大きくなって、渦電流による発熱量が大きくなるので、非鉄金属塊Ｂの溶解時間を大幅に短縮できる。しかも、非鉄金属塊Ｂとセラミック溶解部１４Ｂ内の空気との接触を少なくすることで、酸化物の発生を効果的に防止できる。
【実施例３】
【００５０】
図４に示す実施例３の非鉄金属用炉装置１０Ｃについて説明すると、溶解炉１１Ｃと給湯炉１３Ｃとが左右に配置され、溶解炉１１Ｃ内と給湯炉１３Ｃ内とは気密空間で連通されている。溶解炉１１Ｃ内には略円筒状のセラミック溶解部１４Ｃが、溶湯貯留部としての給湯槽１８Ｃ側が下側になるように傾斜状に配置され、セラミック溶解部１４Ｃの途中部には、セラミック溶解部１４Ｃ内に挿入した非鉄金属塊Ｂの給湯槽１８Ｃ内への落下を防止するための半円板状のストッパー５０が固定部材５１を介して固定され、このストッパー５０により溶湯Ｄの少なくとも一部が堰き止められて、ストッパー５０の上流側に一定量の溶湯Ｄが貯留されるように構成されている。セラミック溶解部１４Ｃの傾斜角度は任意に設定可能であるが、適量の溶湯Ｄがストッパー５０の上流側に貯留されるように、水平方向に対して５°〜１５°に設定することが好ましい。【００５１】
セラミック溶解部１４Ｃの途中部には、ストッパー５０で係止された非鉄金属塊Ｂを加熱できるように、高周波誘導コイル１５Ｃが外装され、給電手段１７により高周波誘導コイル１５Ｃへ高周波電流を通電することで、セラミック溶解部１４Ｃに装填した非鉄金属塊Ｂが誘導加熱されて溶解するように構成されている。高周波誘導コイル１５Ｃとセラミック溶解部１４Ｃ間には断熱材及び断熱空間からなる断熱層２５Ｃが形成され、高周波誘導コイル１５Ｃにはそれに対して熱媒体を供給する温調手段１６が接続され、この温調手段１６からの熱媒体により、高周波誘導コイル１５Ｃが耐熱温度以下に冷却されるとともに、セラミック溶解部１４Ｃの外面部が、高周波誘導コイル１５Ｃ及び断熱層２５Ｃを介して、セラミック溶解部１４Ｃの内面部と外面部との温度差による熱衝撃で、セラミック溶解部１４Ｃが破損しない温度に温調される。【００５２】
また、この溶解炉１１Ｃでは、セラミック溶解部１４Ｃに挿入した非鉄金属塊Ｂを溶湯Ｄに浸漬した状態で、非鉄金属塊Ｂを誘導加熱できるので、非鉄金属塊Ｂの溶解速度を大幅に向上でき、溶湯Ｄの生産効率を向上できる。つまり、前記実施例２と同様に、渦電流による発熱量が大きくなって誘導効率が高くなり、加えて非鉄金属塊Ｂが溶解するとセラミック溶解部１４Ｃの内面に密接して、高周波誘導コイル１５Ｃとの距離が短くなるので、非鉄金属塊Ｂの溶解速度を大幅に向上できる。符号５２は、セラミック溶解部１４Ｃに対して非鉄金属塊Ｂを装填するために、溶解炉１１Ｃに設けた開閉扉である。【００５３】
給湯炉１３Ｃには溶解炉１１Ｃから連続的に供給される溶湯Ｄを貯留する給湯槽１８Ｃが設けられ、給湯炉１３Ｃの上面板３８Ｃにはストーク２２Ｃが上下方向に配置され、ストーク２２Ｃの下端部は給湯槽１８Ｃ内の溶湯Ｄに浸漬されている。なお、符号５３は、保持温度計センサーの保護管である。【００５４】
給湯炉１３Ｃには給湯炉１３Ｃ内に非酸化性ガスを供給するガス体供給手段２１が接続され、ガス体供給手段２１により給湯炉１３Ｃ内へ非酸化性ガスを供給することで、ストーク２２Ｃを通じて型１２内に給湯槽１８Ｃ内の溶湯Ｄを供給して、鋳造品を鋳造できるように構成されている。給湯槽１８Ｃ内の溶湯Ｄを保温するためヒータ１９として、給湯槽１８Ｃに外装した高周波誘導コイル５４と、高周波誘導コイル１５Ｃに高周波交流を通電する給電手段５５と、高周波誘導コイル１５Ｃを冷却する給電手段５６とからなる周知の構成の高周波誘導加熱手段１９Ｃが設けられている。【００５５】
この非鉄金属用炉装置１０Ｃでは、セラミック溶解部１４Ｃに装填した非鉄金属塊Ｂを順次溶解して、給湯槽１８Ｃ内の溶湯Ｄを連続的に補給できるので、連続的に鋳造を行うことが可能となる。また、給湯炉１３Ｃ内及び溶解炉１１Ｃ内には、非酸化性ガスが充満されるので、溶湯Ｄの酸化を防止して、酸化物が鋳物の中に混じって製品欠陥となることを防止できる。
【実施例４】
【００５６】
図５に示す実施例４の非鉄金属用炉装置１０Ｄは、前記実施例３の非鉄金属用炉装置１０Ｃの溶解炉１１Ｃの構成を変更したもので、他の構成は、非鉄金属用炉装置１０Ｃと同一構造なので同一部材には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。【００５７】
溶解炉１１Ｄについて説明すると、図５に示すように、溶解炉１１Ｄのハウジング６０内には有底な容器からなるセラミック溶解部１４Ｄが略鉛直方向に設置され、セラミック溶解部１４Ｄの上部の給湯炉１３Ｃ側部分には切欠部６１が形成されて、給湯槽１８Ｃまで延びる半円筒状のセラミック製の案内通路を形成する樋部材６２が接続されている。樋部材６２は、給湯槽１８Ｃ側へ向けて下り傾斜に配置され、セラミック溶解部１４Ｄからあふれ出た溶湯Ｄは、樋部材６２を通って給湯槽１８Ｃへ供給される。【００５８】
セラミック溶解部１４Ｄには高周波誘導コイル１５Ｄが外装され、給電手段１７により高周波誘導コイル１５Ｄへ高周波電流を通電することで、セラミック溶解部１４Ｄに装填した非鉄金属塊Ｂが誘導加熱されて溶解するように構成されている。高周波誘導コイル１５Ｄとセラミック溶解部１４Ｄ間には断熱材及び断熱空間からなる断熱層２５Ｄが形成され、高周波誘導コイル１５Ｄには熱媒体を供給する温調手段１６が接続され、この温調手段１６からの熱媒体により、高周波誘導コイル１５Ｄが耐熱温度以下に冷却されるとともに、セラミック溶解部１４Ｄの外面部が、高周波誘導コイル１５Ｄ及び断熱層２５Ｄを介して、セラミック溶解部１４Ｄの内面部と外面部との温度差による熱衝撃で、セラミック溶解部１４Ｄが破損しない温度に温調される。符号６３は、セラミック溶解部１４Ｄに対して非鉄金属塊Ｂを装填するために、溶解炉１１Ｄの上面に設けた開閉扉である。【００５９】
また、この溶解炉１１Ｄでは、セラミック溶解部１４Ｄが溶湯Ｄで満杯になるまでは、給湯槽１８Ｃ側へ溶湯Ｄは供給されないが、満杯になった後は、非鉄金属塊Ｂを投入する毎に、それに応じた分量の溶湯Ｄが給湯槽１８Ｃへ供給されることになる。しかも、セラミック溶解部１４Ｄに挿入した非鉄金属塊Ｂを溶湯Ｄに浸漬した状態で、非鉄金属塊Ｂを誘導加熱できるので、非鉄金属塊Ｂの溶解速度を大幅に向上でき、溶湯Ｄの生産効率を向上できる。具体的には、非鉄金属塊Ｂとして真鍮を溶解する場合において、８５ＫＷ溶解で、固相でのコイル電流値は８５Ａ−６００Vで有ったが、溶融し液相になった場合の電流値は１１０A−６００Ｖとなった。実際の溶解では、１０Ｋｇのインゴットを前記コイル電流値で溶解した場合における溶解時間は、空のセラミック溶解部１４Ｄにインゴットを投入した場合には、５分を要したが、１０Ｋｇの溶湯Ｄを満たしたセラミック溶解部１４Ｄに１０Ｋｇのインゴットを投入した場合には、１．５分で溶解でき、溶解時間を大幅に短縮できた。【００６０】
この非鉄金属用炉装置１０Ｄでは、セラミック溶解部１４Ｄに非鉄金属塊Ｂを投入する毎に、給湯槽１８Ｃ内へ溶湯Ｄを補給できるので、給湯槽１８Ｃ内の溶湯Ｄで連続的に鋳造を行うことが可能となる。また、給湯炉１３Ｃ内及び溶解炉１１Ｄ内には、非酸化性ガスが充満されるので、溶湯Ｄの酸化を防止して、酸化物が鋳物の中に混入して製品欠陥となることを防止できる。
【実施例５】
【００６１】
図６、図７に示すように、実施例５の非鉄金属用炉装置１０Ｅは、前記溶解炉１１と給湯炉１３とを一体化させたもので、溶湯貯留部１８Ｅとセラミック溶解部１４Ｅとを上下に形成した溶解兼貯留坩堝７０と、セラミック溶解部１４Ｅに外装される溶解部コイル７１と溶湯貯留部１８Ｅに外装される貯留部コイル７２からなる高周波誘導コイル１５Ｅと、高周波誘導コイル１５Ｅへ供給する熱媒体を温調する温調手段１６と、高周波誘導コイル１５Ｅへの給電手段１７と、型内へ溶湯Ｄを供給する溶湯供給手段２０とを備えている。【００６２】
溶解兼貯留坩堝７０は、前述のセラミック溶解部１４と同様に、熱衝撃性に優れた混合セラミック、例えばチタン酸アルミとアルミナ、マグネシア、シリカの混合セラミックで構成されている。【００６３】
溶解兼貯留坩堝７０は上方へ行くにしたがって拡径する有底な円錐台状に形成され、高さ方向の途中部に段差部７０ａが形成されて、段差部７０ａよりも下側には円錐台状のセラミック溶解部１４Ｅが形成され、段差部７０ａよりも上側にはセラミック溶解部１４Ｅよりも大径の円錐台状の溶湯貯留部１８Ｅが形成され、セラミック溶解部１４Ｅの上面は溶湯貯留部１８Ｅの下面に開口され、溶湯貯留部１８Ｅの軸心Ｌ１とセラミック溶解部１４Ｅの軸心Ｌ２とは偏心位置に配置されている。【００６４】
溶解兼貯留坩堝７０は、絶縁断熱材からなる坩堝収容材７３の収容凹部７４に装填され、坩堝収容材７３の底部及び外側部は断熱材からなる築炉材７５で囲繞されている。坩堝収容材７３の下部には連続的に連なった高周波誘導コイル１５Ｅからなる溶解部コイル７１と貯留部コイル７２とが埋設状に設けられ、溶解兼貯留坩堝７０を坩堝収容材７３の収容凹部７４に装填した状態で、溶解部コイル７１と貯留部コイル７２とがセラミック溶解部１４Ｅと溶湯貯留部１８Ｅとをそれぞれ取り囲むように構成されている。【００６５】
非鉄金属用炉装置１０Ｅの上部には材料投入パイプ７６が設けられ、インゴットやビレットなどの非鉄金属塊Ｂは材料投入パイプ７６から溶湯貯留部１８Ｅを経てセラミック溶解部１４Ｅ内へ投入されるように構成されている。また、セラミック溶解部１４Ｅ内へ投入した非鉄金属塊Ｂは、給電手段１７により高周波誘導コイル１５Ｅに高周波電流を通電することで、溶解部コイル７１により加熱されて、セラミック溶解部１４Ｅ内にて溶解される。また、セラミック溶解部１４Ｅ内の溶湯Ｄは、材料投入パイプ７６から次の非鉄金属塊Ｂがセラミック溶解部１４Ｅ内に投入されたときに、セラミック溶解部１４Ｅから溶湯貯留部１８Ｅに溢れ出て溶湯貯留部１８Ｅに順次貯留され、貯留部コイル７２により加熱保持されることになる。なお、符号７７は、材料投入パイプ７６の上端部を開閉可能な蓋部材である。また、本実施の形態では、溶湯貯留部１８Ｅ内の溶湯Ｄを保温するヒータ１９として、高周波誘導コイル１５Ｅを延長してなる貯留部コイル７２を設けたが、実施例１と同様に貯留部コイル７２を省略してセラミックヒータを設けることも可能である。【００６６】
溶解兼貯留坩堝７０と坩堝収容材７３の収容凹部７４間には断熱材からなる断熱層２５Ｅが形成されている。高周波誘導コイル１５Ｅにはそれに対して熱媒体を供給する温調手段１６が接続され、この温調手段１６からの熱媒体により、高周波誘導コイル１５Ｅが耐熱温度以下に冷却されるとともに、溶解兼貯留坩堝７０の外面部が、高周波誘導コイル１５Ｅ及び断熱層２５Ｅを介して、溶解兼貯留坩堝７０の内面部と外面部との温度差による熱衝撃で、溶解兼貯留坩堝７０が破損しない温度に温調される。なお、符号７８は、温調用熱電対である。また、符号７９は、万一、溶解兼貯留坩堝７０が破損して、溶解兼貯留坩堝７０から溶湯Ｄが漏れ出した場合の溶湯Ｄの排出通路である。また、符号８０は、溶湯Ｄの漏れを検出する漏洩検知センサーである。【００６７】
非鉄金属用炉装置１０Ｅの上面板８１の中央部にはストーク２２Ｅが上下方向に配置され、ストーク２２Ｅの下部は溶湯貯留部１８Ｅ内の溶湯Ｄに浸漬されている。非鉄金属用炉装置１０Ｅ内へ非酸化性ガスを供給するガス体供給手段２１が接続され、蓋部材７７を閉鎖した状態で、ガス体供給手段２１により非鉄金属用炉装置１０Ｅ内へ非酸化性ガスを供給することで、ストーク２２Ｅを通じて型１２（図２参照）内に非鉄金属用炉装置１０Ｅ内の溶湯Ｄを供給して、鋳造品を鋳造できるように構成されている。【００６８】
この非鉄金属用炉装置１０Ｅでは、セラミック溶解部１４Ｅに装填した非鉄金属塊Ｂを順次溶解して、溶湯貯留部１８Ｅに溶湯Ｄを順次補給できるので、連続的に鋳造を行うことができる。しかも、溶解兼貯留坩堝７０に溶湯貯留部１８Ｅとセラミック溶解部１４Ｅとを形成するので、溶湯貯留部１８Ｅとセラミック溶解部１４Ｅとを別個に設ける場合と比較して、非鉄金属用炉装置１０Ｅの構成を大幅に簡単にでき、非鉄金属用炉装置１０Ｅを小型に構成できるとともにその製作コストを格段に安くできる。また、セラミック溶解部１４Ｅから溶湯貯留部１８Ｅへの溶湯Ｄの供給が連続的に且つ他物に接することなくなされるので、エネルギーロスが少なく、ランニングコストも安くできる。更にまた、高周波誘導コイル１５Ｅにより溶解部コイル７１と貯留部コイル７２を設け、貯留部コイル７２により溶湯貯留部１８Ｅを加熱できるので、別途セラミックヒータなどを設ける場合と比較して、非鉄金属用炉装置１０Ｅの製作コストを安くできる。【００６９】
また、溶湯貯留部１８Ｅの軸心Ｌ１とセラミック溶解部１４Ｅの軸心Ｌ１とを偏心位置に配置することで、セラミック溶解部１４Ｅに外装される溶解部コイル７１と、溶湯貯留部１８Ｅに外装される貯留部コイル７２の磁束中心をずらして配置でき、貯留部コイル７２の磁束が溶解部コイル７１に悪影響を与えることを抑制できる。このため、貯留部コイル７２に関しては、その巻き数を増やして誘導による加熱範囲を増加させ、溶湯貯留部１８Ｅに収容可能な溶湯量を増大でき、溶解部コイル７１に関しては、理論的な巻き数で、インゴットやビレットなどの非鉄金属塊Ｂを効率良く溶解することができる。【００７０】
つまり、この非鉄金属用炉装置１０Ｅでは、溶解初期においては、溶湯貯留部１８Ｅに溶湯Ｄが貯留されていないことから、貯留部コイル７２が空芯コイルとなり、溶融部コイル７１は非鉄金属塊Ｂにより誘導磁束密度が高くなるので、理論的なターン数で溶解効率を上げる事が出来、溶解が進む。また、非鉄金属塊Ｂが溶融し、液体金属の溶湯Ｄになると、高周波の表皮効果により、溶解兼貯留坩堝７０内に充満した非鉄金属溶湯Ｄの表面に誘導電流が流れ発熱し易くなる。この為、貯留部コイル７２については誘導効率が落ちた場合でも、発熱量は確保できることになる。【００７１】
実験に於いては、真鍮インゴット５Ｋｇを溶解する場合、１００ＫＷ、２５ＫＨｚの給電手段１７を用いて、８０％出力設定で、８０Ａが高周波誘導コイル１５Ｅに流れ、１分半から２分で１０００度まで溶解出来た。この際、インゴットが溶解し液状となった所で、高周波誘導コイル１５Ｅの電流が１２０Ａに増加した。その後追加のインゴットは１２０Ａのまま溶解が出来たので、溶解時間が４８秒に短縮された。この結果から、溶融後の非鉄金属の溶湯Ｄの昇温は、出力設定を３５％まで下げなければ、昇温時間が極端に早く、１秒あたり２０℃から３０℃の昇温となった。真鍮インゴット１５Ｋｇの溶解の場合には、３５％まで出力を下げても１℃／秒位の昇温速度となった。【００７２】
なお、溶解部コイル７１と貯留部コイル７２間に中間タップを設け、溶解部コイル７１と貯留部コイル７２とを独立に給電可能に構成することも好ましい。この場合には、溶解部コイル７１への給電と貯留部コイル７２への給電とを適宜に切り替えることによって、非鉄金属の溶解と、溶湯Ｄの加熱保温を、消費電力を抑えつつ効率良く行うこともできる。【００７３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲においてその構成を変更し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００７４】
１０    非鉄金属用炉装置      １１    溶解炉
１２    型                    １３    給湯炉
１４    セラミック溶解部      １５    高周波誘導コイル
１６    温調手段              １７    給電手段
１８    給湯槽                １９    ヒータ
２０    溶湯供給手段          ２１    ガス体供給手段
２２    ストーク              ２３    供給管
２４    供給管                ２５    断熱層
１０Ａ  非鉄金属用炉装置      １１Ａ  溶解炉
１３Ａ  給湯炉                １４Ａ  セラミック溶解部
１５Ａ  高周波誘導コイル      １８Ａ  給湯槽
１９Ａ  ヒータ                ２２Ａ  ストーク
２５Ａ  断熱層
３０    溶湯待機槽            ３１    弁体
３１ａ  連通路                ３２    上面板
３３    ハウジング            ３４    ストッパー部
３５    フィルター            ３６    ヒータ
３７    開閉扉                ３８    上面板
１０Ｂ  非鉄金属用炉装置      １１Ｂ  溶解炉
１４Ｂ  セラミック溶解部      １５Ｂ  周波誘導コイル
２５Ｂ  断熱層                ３２Ｂ  上面板
４０    ハウジング            ４１    ストッパー部
４２    開閉扉                ４３    漏洩検知センサー
１０Ｃ  非鉄金属用炉装置      １１Ｃ  溶解炉
１３Ｃ  給湯炉                １４Ｃ  セラミック溶解部
１５Ｃ  高周波誘導コイル      １８Ｃ  給湯槽
１９Ｃ  高周波誘導加熱手段    ２２Ｃ  ストーク
２５Ｃ  断熱層                ３８Ｃ  上面板
５０    ストッパー            ５１    固定部材
５２    開閉扉                ５３    保護管
５４    高周波誘導コイル      ５５    給電手段
５６    冷却手段
１０Ｄ  非鉄金属用炉装置      １１Ｄ  溶解炉
１４Ｄ  セラミック溶解部      １５Ｄ  高周波誘導コイル
２５Ｄ  断熱層
６０    ハウジング            ６１    切欠部
６２    樋部材                ６３    開閉扉
１０Ｅ  非鉄金属用炉装置      １４Ｅ  セラミック溶解部
１５Ｅ  高周波誘導コイル      １８Ｅ  溶湯貯留部
２２Ｅ  ストーク              ２５Ｅ  断熱層
７０    溶解兼貯留坩堝        ７０ａ  段差部
７１    溶解部コイル          ７２    貯留部コイル
７３    坩堝収容材            ７４    収容凹部
７５    築炉材                ７６    材料投入パイプ
７７    蓋部材                ７８    温調用熱電対
７９    排出通路              ８０    漏洩検知センサー
８１    上面板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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