(57)【要約】本発明は，アルミニウム又はマグネシウム等の金属素材を，ダイカストに先立って連続的に温度調整するための混錬機（１）に関する。その連続的な温度調整のため，混錬機（１）は，ハウジング（２）内で回転すると共に軸線方向に並進移動するウォームシャフト（３）を備える。ハウジング（２）及びウォームシャフト（３）を流通するガスで金属素材を温度調整する。温度調整された金属素材は，混錬機（１）から吐出される段階でチキソトロピー状態を呈する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属素材を連続的に温度調整するための混錬機（１）であって，混練チャンバ（４）を包囲するハウジング（２）と，ハウジング（２）内で回転可能とした混練手段（３）と，混練チャンバ（４）内に温度調整すべき素材を充填するための供給ホッパー（５）と，温度調整した金属素材用の吐出ノズル（８）とを備える混錬機において，ハウジング（２）及び混練手段（３）に，混練チャンバ（４）を温度調整するためのガス状媒体を強制流通させるための少なくとも１個の温度調整チャネル（12A，30）がそれぞれ設けられており，更に，供給ホッパー（５）及び／又は吐出ノズル（８）が加熱可能であることを特徴とする混錬機。
【請求項２】
請求項１に記載の混錬機（１）であって，前記温度調整チャネル（12A，30）の上流側に，ガス状媒体を500°Cを超える温度まで加熱するための加熱手段（16，25）が接続されていることを特徴とする混錬機。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の混錬機（１）であって，前記混練手段がウォームシャフト（３）として構成され，該ウォームシャフト（３）に中央孔（12）が設けられ，該ウォームシャフト（３）を温度調整するためにガス状媒体が中央孔（12）を介して供給可能とされていることを特徴とする混錬機。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の混錬機（１）であって，前記ハウジング（２）が軸線方向に延在する温度調整チャネル（30）を有し，該温度調整チャネル（30）を介してハウジング（２）を温度調整するためにガス状媒体が供給可能とされていることを特徴とする混錬機。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の混錬機（１）であって，前記温度調整チャネル（30）がハウジング（２）内に設けられる凹部（27）によって形成され，該凹部（27）は，ばね素子（29）によって固定されるカバープレート（28）で閉じられることを特徴とする混錬機。
【請求項６】
請求項３に記載の混錬機（１）であって，前記ウォームシャフト（３）に設けられた中央孔（12）がその出口でファンホイール（17）に接続し，該ファンホイール（17）がウォームシャフト（３）に連結されて中央孔（12）内に吸引作用を生じさせることを特徴とする混錬機。
【請求項７】
請求項６に記載の混錬機（１）であって，前記ファンホイール（17）がセラミック製であることを特徴とする混錬機。
【請求項８】
請求項３又は６に記載の混錬機（１）であって，前記ウォームシャフト（３）の中央孔（12）に中央管（13）が固定配置され，該中央管（13）とウォームシャフト（３）の中央孔（12）との間に環状ギャップ（15）が形成され，ガス状媒体が中央管（13）から放出された後に前記環状ギャップ（15）を介して逆流可能とされていることを特徴とする混錬機。
【請求項９】
請求項８に記載の混錬機（１）であって，前記ウォームシャフト（３）は，軸線方向で動力伝達機構（11）に連結されており，前記中央管（13）は動力伝達機構（11）を貫通して外部に延在し，これによりガス状媒体を，中央管（13）からウォームシャフト（３）に向けてガイドすることを特徴とする混錬機。
【請求項１０】
請求項９に記載の混錬機（１）であって，前記動力伝達機構（11）を貫通する中央管（13）の部分に少なくとも１本の外管（38）が同軸的に配置されると共に，該外管が中央管（13）との間で環状ギャップ（38）を画定し，該環状ギャップ（38）が，熱絶縁体として機能する静的なエアクッション（39）を形成することを特徴とする混錬機。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の混錬機（１）であって，前記動力伝達機構（11）を貫通する中央管（13）の部分に，入口（41）及び出口（42）を有する外管（40）が同軸的に配置され，更に，該外管（40）に低温ガス，特に空気を強制流通させるための手段（18，44）が設けられていることを特徴とする混錬機。
【請求項１２】
請求項１１に記載の混錬機（１）であって，前記手段は，混練手段（３）に連結されたファン及び／又はファンホイール（17）を含み，該ファンホイール（17）は，前記外管（40）内で吸引作用を生じさせるためのファンブレード（44）を有することを特徴とする混錬機。
【請求項１３】
請求項１〜１２の何れか一項に記載の混錬機（１）であって，複数の温度センサが混練チャンバ（４）に沿って配置されていることを特徴とする混錬機。
【請求項１４】
請求項１〜１３の何れか一項に記載の混錬機（１）であって，前記ウォームシャフト（３）が回転運動と軸線方向の往復運動を行う構成とされており，前記ハウジング（２）には，混練チャンバ（４）内に突出する複数の混練突起（32）が配置されていることを特徴とする混錬機。
【請求項１５】
請求項１３又は１４に記載の混錬機（１）であって，少なくとも一部の混練突起（32）は，混練チャンバ（４）内における環境温度を測定するための温度センサを有することを特徴とする混錬機。
【請求項１６】
請求項１〜１５の何れか一項に記載の混錬機（１）であって，前記ハウジング（２）は，個別的に温度調整可能な複数の温度調整ゾーンを有することを特徴とする混錬機。
【請求項１７】
請求項１６に記載の混錬機（１）であって，前記温度調整ゾーンは，混練チャンバ（４）に沿う軸線方向及び／又は半径方向に配置されていることを特徴とする混錬機。
【請求項１８】
混練チャンバ（４）を包囲するハウジング（２）と，ハウジング（２）内で回転する混練手段（３）と，吐出ノズル（８）とを備える混錬機（１）を連続的に作動させて金属素材，特に軽金属及びその合金の温度を調整する方法であって，混練チャンバ（４）内で混練された金属素材が吐出ノズル（８）から吐出される段階でチキソトロピー状態を呈するよう，混練チャンバ（４）をガス状媒体で温度調整することを特徴とする方法。
【請求項１９】
金属素材の温度を調整する請求項１８に記載の方法であって，請求項１〜１７の何れか一項に記載の混錬機（１）を使用し，混練チャンバ（４）内で混練された金属素材が吐出ノズル（８）から吐出される段階でチキソトロピー状態を呈するよう，ハウジング（２）及び混練手段（３）を流通するガスで金属素材を温度調整することを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって，供給ホッパー（５）及び／又は吐出ノズル（８）を，500°Cを超える温度まで加熱することを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項１８〜２０に記載の方法であって，金属素材を液体状態で混錬機（１）に供給することを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項１８〜２１に記載の方法であって，ウォームシャフト（３）及び／又は混錬機（１）のハウジング（２）を，ガス状媒体により500°C〜750°C，好適には550°C〜650°Cに維持することを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項１９〜２１に記載の方法であって，混練チャンバ（４）を，400°Cを超える温度まで，好適には500°Cを超える温度まで加熱した空気により冷却する方法。
【請求項２４】
請求項１８〜２３の何れか一項に記載の方法であって，温度調整チャネル（12A，30）から放出されたガスのエンタルピを，温度調整チャネル（12A，30）に供給すべきガスの加熱に直接的又は間接的に利用することを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項１〜１７の何れか一項に記載の混錬機（１）の使用方法であって，該混錬機（１）によりアルミニウム，マグネシウム等の軽金属又はその合金よりなる素材を混練することにより該素材を，混錬機（１）の出口でチキソトロピー状態を呈すると共に引き続くダイカストにとって最適な温度及び構造を有するように温度調整することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，金属素材を連続的に温度調整するための請求項１〜17に係る混練機，請求項18〜24に係る混錬機による金属素材の温度調整方法，並びに請求項25に係る混錬機の使用方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このような混練機は，主として粉末，粒体，フレーク等のバルク状を呈するプラスチック素材及び／又はペースト素材を温度調整するために使用されている。
【０００３】
既知の混錬機において，通常は液体媒体を使用してハウジングを温度調整する。この場合，約150°C未満の温度では好適には水が使用され，より高い温度では基本的に油が使用される。しかしながら，400°Cを超える温度では，油の使用も適切ではない。混錬機の設計及び用途に応じて，これらの媒体がハウジングを冷却又は加熱するために選択される。ハウジングの温度調整により混練チャンバ内の温度，従って混練チャンバ内に充填された素材の温度を直接的に調整することができる。
【０００４】
特許文献１（ドイツ特許第4014408号明細書）は，上述した形式の混錬機を使用して素材を混練の間に加熱する装置を開示している。この装置は，固定配置された剛性管を備え，この剛性管は混練手段における盲孔内まで延在すると共に開放端部を有する。剛性管と混練手段における盲孔との間には，環状ギャップが形成されている。剛性管を介してガス状媒体，好適には空気又は不活性ガスを混練手段内部に導入することができ，導入されたガス状媒体は，環状ギャップを経て回収ハウジング内に逆流した後に大気中に放出される。
【０００５】
このような装置は，混練手段の加熱には適しているが，混練チャンバ内には比較的僅かなエネルギ量しか導入できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ドイツ特許第4014408号明細書
【発明の概要】
【０００７】
本発明の主たる課題は，請求項１の前提部に記載した混錬機を改良して高温でも動作可能とし，特にアルミニウム又はマグネシウム等の金属素材を温度調整することにより，引き続くダイカスト成形のために特に有利な温度及び構造を金属素材に付与することである。
【０００８】
この課題は，請求項１の特徴部分に記載した特徴を有する混錬機により解決される。
【０００９】
本発明においては，混錬機のハウジング及び混練手段が，混練チャンバを温度調整するガス状媒体を強制流通させるための少なくとも１個のチャネルをそれぞれ有すると共に，混錬機の供給ホッパー及び／又は吐出ノズルが加熱可能とされている。このような独自の構成が，一方では混錬機を高温又は超高温で動作可能とし，他方では混練された金属素材，特にアルミニウム又はマグネシウム素材に出口において所定の温度及び均一な構造を付与するための基本的条件である。
【００１０】
本発明に係る混錬機の好適な実施形態は，従属請求項２〜１７に記載したとおりである。
【００１１】
本発明に係る混錬機の特に好適な実施形態においては，温度調整チャネルがハウジング内に設けられた凹部によって形成されており，これら凹部がカバープレートで閉じられ，更に，カバープレートがばね素子によって固定されている。この構成により，一方では，大きな断面を有する温度調整チャネルを設けることができるため，温度調整チャネルを介して大きなエネルギ量が供給及び放出可能となる。他方では，温度調整チャネルを後発的な機械加工，例えば孔あけ加工によってハウジング内に設ける必要がないため，比較的容易に製造することが可能となる。また，断面形状を実質的に任意のものとすることができる。更に，このような温度調整チャネルは，大きな温度差の影響を受けることがない。これは，カバープレートがばね素子によって取り付けられているため，溶接又はねじ結合等の機械的な固定とは異なり，熱的に生じる歪みや膨張がばね素子によって補償されるからである。
【００１２】
本発明に係る混錬機の特に好適な他の実施形態において，混練手段は，回転だけでなく並進運動，即ち軸線方向に往復運動（振動）も行う構成とされている。このような構成とした混練機によれば，素材が特に均一に混合されると共に，均一な温度分布が達成可能である。
【００１３】
本発明の更なる課題は，請求項１〜１７の何れか一項に記載の混錬機を使用した金属素材の温度調整方法を提供することである。混錬機によりアルミニウム又はマグネシウム等の金属素材を温度調整する。その温度調整の結果，混錬機の出口において金属素材は，引き続くダイカスト成形にとって特に有利な温度及び構造を有する。
【００１４】
この課題は，請求項１９の特徴部分に記載した特徴により解決される。即ち，ハウジング及び混練手段を流通するガスで温度調整することにより，混練チャンバ内で混練された金属素材は混錬機から吐出される段階でチキソトロピー状態を呈する。特にアルミニウム又はマグネシウム等の金属素材は，チキソトロピー状態において，引き続くダイカストにとって特に有利な温度及び構造を有する。チキソトロピー状態では，せん断力が作用した場合に素材の粘性が低下する。そして，いわゆる「半凝固状態」の金属素材は，鋳型内に低圧かつ高精度で圧入することができる。チキソトロピー状態のアルミニウム又はマグネシウム等の金属素材についてのダイカスト成形の他の利点は周知であるため，詳細に説明するまでもない。本発明に係る温度調整方法の好適な実施形態は，請求項１９〜２２に記載したとおりである。
【００１５】
更に，請求項１〜１７の何れか一項に記載の混錬機の使用方法は，請求項２５に記載したとおりである。同請求項は，特にアルミニウム又はマグネシウム等の金属素材を温度調整するための混錬機の使用方法を記載しており，混錬機を使用することにより，各種金属が混錬機の出口でチキソトロピー状態を呈すると共に，引き続くダイカストにとって最適な温度及び構造を有する。
【００１６】
以下，本発明の好適な実施形態を図面に基づいて詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】混錬機の縦断面図である。
【図２】混錬機ハウジングの横断面図である。
【図３】混錬機ハウジングと，その外周部分に設けた構成要素を示す横断面図である。
【図４】混錬機の斜視図である。
【図５】混錬機の全体構造の斜視図である。
【図６】動力伝達機構と混練手段の要部を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は，混錬機１を線図的に示す縦断面図である。混錬機１は，引き続くダイカスト成形のために，アルミニウム又はマグネシウム等の軽金属素材を連続的に温度調整するに適している。以下，アルミニウム又はマグネシウムに言及する場合，純粋なアルミニウム又はマグネシウムのみならず，その合金も包含されるものとする。
【００１９】
混錬機１は，ハウジング２に包囲され，かつウォームシャフト３として構成された混練手段を備える。このウォームシャフト３には，螺旋状に延在する多数のウォームブレードが設けられている。ウォームシャフト３のウォームブレード（図示せず）は周方向に断続しているため，軸線方向において，ハウジング２に配置された混練突起又は混練歯のための通り孔が形成されている。この点について以下に詳述する。ウォームシャフト３は，主運動としての回転運動以外に軸線方向運動，即ち並進運動も行う。好適には，ウォームシャフト３は一回転毎に１又は２回の往復運動を行う構成とする。実際の混練が行われる混練チャンバ４は，ハウジング２内壁及びウォームシャフト３の間に形成されている。
【００２０】
図示の実施形態において，混錬機１は750°Cの最大温度を想定しており，ここにウォームシャフト回転速度は約10〜500 rpm，混練チャンバ長さPlに対するウォームシャフト外径Daの比Pl/Daは約７〜15である。
【００２１】
温度調整すべき素材を混錬機１に供給するため，入口側に供給ホッパー５が配置されると共に出口側には吐出ノズル８が設けられ，温度調整された素材は吐出ノズル８から吐出される。本明細書において「供給ホッパー」とは，任意の構成とした入口開口又は供給開口等を指すものであり，漏斗状の入口のみに限定されるものではない。供給ホッパー５には，ヒータ６が設けられている。ヒータ６は，複数のガスノズル７が設けられた環状素子を含む。更に，供給ホッパー５は，ハウジング２に対して比較的小面積に亘ってのみ接触しており，大部分は絶縁されている。ヒータ６としては，化石燃料で動作可能なものを使用するのが好適である。これは，大量のエネルギが供給可能だからである。図示の実施形態において，ヒータ６はガスバーナとして構成されており，これにより高い加熱能力による高温化が達成可能である。言うまでもなく，場合によっては異なる形式のヒータ，例えば電気抵抗ヒータ又は誘導加熱ヒータを設けることができる。これに対して，吐出ノズル８には，電熱ヒータ９を設けるのが好適である。
【００２２】
ハウジング２の軸線方向前方には，混練手段であるウォームシャフト３に回転運動のみならず，往復運動も生じさせるための動力伝達機構11が配置されている。動力伝達機構11は，ファンホイール17を介してウォームシャフト３に連結されている。ウォームシャフト３には，軸線方向孔12として形成したチャネルが設けられている。軸線方向孔12は，ウォームシャフト３内を貫通するものではなく，盲孔としてウォームシャフト３の遠位端の手前で終端している。更に，動力伝達機構11及びファンホイール17の中央部にもチャネル12Aとして中央孔が設けられており，このチャネル12Aを介してウォームシャフト３の温度が調整可能である。チャネル12Aの内部には，中央管13が配置されている。中央管13は回転不能に固定され，止り孔12の端部直前まで達するものである。中央管13は，軸受（図示せず）によってチャネル12A内で支持されている。
【００２３】
中央管13の外面とチャネル12Aの内壁との間には環状ギャップ15が形成されており，環状ギャップ15はファンホイール17近傍まで達する。中央管13は，ガス状媒体の供給機能を発揮するものである。具体的には，中央管13の入口側端部に配置されたファンヒータ16により加熱空気が供給され，その加熱空気は管端部14から放出された後，環状ギャップ15を介してファンホイール17に逆流する。ウォームシャフト３と共に回転するファンホイール17には，ファンブレード18が設けられている。ファンブレード18は，環状ギャップ15において吸引作用を生じさせ，これにより加熱空気の流通を促すと共に，加熱空気を外部に強制放出させる。放出された加熱空気は，排気管19に供給された後に回収容器（図示せず）内まで導かれる。環状ギャップ15を介して導かれた空気により，ウォームシャフト３の温度だけでなく，当然ながら混練チャンバ４内に充填された素材の温度にも影響を及ぼすことができる。セラミック素材で構成されたファンホイール17は，動力伝達機構11をウォームシャフト３に対して断熱する絶縁体としても機能する。
【００２４】
ファンホイール17は，必要に応じて，高温ガス部分及び低温ガス部分の二部分で構成することもできる。この場合に高温ガス部分は，上述したように，環状ギャップ15からの高温ガスを外部に放出するために機能する。低温ガス部分については，図６に基づいて後述する。このようなファンホイールは，排気ターボチャージャと同様に構成することができる。その場合，高温ガス部分は排気側に対応し，低温ガス部分は吸気側に対応する。ただし，ファンホイール17は排気流によって駆動されるものではなく，混練手段３に機械的に連結されるものである。
【００２５】
好適には，動力伝達機構11内を延在する中央管13の部分には，少なくとも１本の外管（図示せず）が同軸的に配置されている。この外管は，動力伝達機構11と中央管13との間に静的なエアクッションを形成することにより，熱絶縁体として機能するものである。代替的又は付加的に，冷却ガスを通すことによって冷却する場合，冷却ガスを上記の外管に通すか，又は必要に応じてやはり同軸的に設ける付加的な外管を通して導くものである。その好適な実施形態についても，図６に基づいて後述する。
【００２６】
混練チャンバ４を入口側においてシールするため，パッキン21がウォームシャフト３上に浮動可能に支持されている。パッキン21は，軸線方向においてはハウジング２の端面22に対して押圧されている。混練チャンバ４全体は，液状のアルミニウム又はマグネシウムを内部で混練できるように構成され，シールされている。言うまでもなく，高い熱応力が作用する各部分は，耐熱材料で構成され，及び／又は耐熱性コーティングを施される。また，混練すべき素材である溶融状態のアルミニウム又はマグネシウムに接触する部分は，アルミニウム又はマグネシウムに対して化学的にも物理的にも不活性の材料で構成され，又はこのような不活性材料のコーティングが施される。高い熱応力が作用する各部分は好適には耐熱鋼で構成される。更に，混練チャンバ側におけるハウジングは，好適には鋼鉄製板材の溶接によって構成される。高い応力が作用する他の構成要素は，例えば恒久耐火物でコーティングすることもできる。
【００２７】
ウォームシャフト３は，好適には，いわゆる差込シャフトとしてモジュール式に構成され，個別的なウォーム部分がスプラインシャフト上に取り付け可能とされている。これにより，シャフトの各モジュールを所望の仕様又は所要の仕様に適合させることができる。好適には，少なくとも１個のモジュールを，高いせん断作用が発揮される構成とする。この場合には，形成される固体成分，とりわけ成長したデンドライトが分散し，従って混練された物質中の粒子が可能な限り均一に微細化される。
【００２８】
図２は，混錬機１における一対のハウジングハーフ2A，2Bで構成されたハウジング２の横断面を示す略図である。この場合のハウジング２は，好適には耐熱鋼又は耐熱合金鋼で構成されている。図２に示すハウジング２には４つの凹部27が設けられており，ハウジング２に沿って軸線方向に延在すると共に，温度調整チャネルを形成するためにカバープレート28で閉じられている。好適には，ハウジングハーフ部分2A，2Bは，中実の鋼塊に切削加工，例えばフライス加工又は孔あけ加工を施して製造する。凹部27も，各ハウジングハーフ部分2A，2Bの製造に際して設けられるものである。場合により，ハウジング２は鋳造によって製造し，この鋳造に際して凹部27を直接設けることもできる。カバープレート28は，図３を参照して後述するように，ばね素子によって固定される。更に，図２は，混練チャンバ４内に突出する混練突起32を示す。好適には，混練チャンバ４に沿って軸線方向に配置された複数の混練突起32には温度センサが設けられている。従って，混練及び温度調整に際して混練チャンバ４内における素材の混練チャンバ４に沿う温度を検出することが可能である。場合によっては，幾つかの温度センサを半径方向にずらせて配置してもよい。図示の実施形態においては，素材が，混錬機１の出口において所定の温度を有することが特に重要である。
【００２９】
図３は，混錬機ハウジングと，その外周に設けられた構成要素の横断面図である。同図には，特に４本の高温ガス供給管24が示され，それぞれが１つの温度調整チャネル30に接続している。各高温ガス供給管24の上流側には，電熱ヒータ25が接続されている。従って，供給すべきガス（空気）を所望の温度まで加熱することができる。これらの電熱ヒータ25は，流通する空気を約750°Cまで加熱できるよう設計されている。図３に示すように，各ハウジングハーフは，個別的に温度調整可能である。後述するように，好適には，各ハウジングハーフ部分は，軸線方向においても複数の温度調整ゾーンに区切られている。
【００３０】
温度調整チャネル30の出口側には，高温ガス放出管（図示せず）が設けられている。好適には，これらの高温ガス放出管も，上述した回収容器に導かれる構成とする。これにより，ウォームシャフトから放出された高温ガスが，ハウジングから放出された高温ガスと合流する。好適には，放出されたガスの電熱ヒータは，温度調整チャネル30に供給すべき高温媒体を加熱するために利用される。この電熱ヒータは，高温ガスを循環させることにより直接利用するか，又は例えば熱交換器を介して利用することができる。
【００３１】
図４は，混錬機１の概観を示す斜視図である。同図には，特に，軸線方向においてハウジング２に設けられた凹部27，カバープレート28，カバープレート28を固定するためのばね素子29及び複数の混練突起32が示されている。ばね素子29は，内向きに湾曲した中央部がカバープレート28を押圧し，これによりカバープレート28が凹部27における平坦な表面上に当接している。このような構成の利点は，大きな断面を有する温度調整チャネルを簡単に形成できることにある。カバープレート28はばね素子29によって固定されるため，数百度にも及ぶ極めて大きな温度差だけでなく，この温度差に伴って生じる異なる温度膨張が許容可能である。これは，カバープレート28をねじや溶接等によって機械的に固定する場合には非常に困難である。なぜなら，大きなペースト状物質を充填したハウジング２は，カバープレート28と同一速度では加熱又は冷却されないからである。ばね素子29は，ハウジングに対して自由状態ではなく，緊張状態でねじ固定される。このようにばね素子29を固定すれば，ばね素子29を取り付ける際に撓ませることで製造交差が補償され，従って各ばね素子29によりカバープレート28を均一なばね力で押圧することが可能となる。
【００３２】
図４は更に，高温ガスを温度調整チャネルに供給するための２本の高温ガス供給管24を示す。高温ガス供給管24及び高温ガス放出管が、凹部27によって形成する各温度調整チャネルとして設けられることは，言うまでもない。各高温ガス供給管24の上流側には，ガス状媒体，好適には空気を加熱するためのヒータが接続されている。図示の実施形態において，ヒータは，流通する空気を500°C以上に加熱するものである。異なる長さを有する高温ガス供給管24において，圧力損失又は圧力差を補償するため，より短い高温ガス供給管24には必要に応じて絞り弁を設けることができる。好適には，各温度調整チャネルを軸線方向において区切ることにより，ハウジング２に沿って複数の温度調整ゾーンが設けられており，ハウジング２における個々の領域が個別に温度調整可能である。各温度調整ゾーンには，高温ガス供給管及び高温ガス放出管が設けられているが，個々の管は明瞭性の観点から図示していない。好適には，ハウジング２は，軸線方向において２〜４の異なる温度調整ゾーンに区切られており，各温度調整ゾーンには少なくとも１個の温度センサが設けられている。
【００３３】
凹部27により，大きな断面を有する温度調整チャネル30が形成可能であるため，流動するガスによって大きなエネルギ量をハウジングに伝達するか，又は流動するガスが大きなエネルギ量を吸収することができる。これにより，混練チャンバのみならず，素材も望ましい温度に調整可能となる。
【００３４】
好適には，ハウジングの外側には断熱材が設けられているが，やはり明瞭性の観点から図示していない。断熱材は複数のセグメントに区切ることが可能とされており，この点は，ハウジング２が軸線方向において複数の異なる温度調整ゾーンに区切られている場合に特に有利である。この場合，個別の断熱材を各温度調整ゾーンに設けるのが望ましい。
【００３５】
図５は，混錬機全体の斜視図である。図５は，供給ホッパー５の周方向に環状に延在するガスヒータ６と，カッター35を示す。カッター35により，吐出ノズルから吐出される素材を切断することができる。従って，素材を例えば複数回に分けて鋳造装置内に供給することが可能である。ノズルから吐出される半凝固状態のペースト状物質を充填するため，好適には，例えば管状ハーフで構成される加熱可能な鋳型（図示せず）を設ける。この鋳型は，例えばロボットを使用することにより混錬機から鋳造装置まで移動させることができる。
【００３６】
図６は，混錬機における動力伝達機構11及び混練手段３の縦断面図である。図６に基づいて，混練手段３による温度調整機能と，動力伝達機構11による冷却作用について詳述する。ファンヒータ16により加熱された加熱空気36は，中央管13内を混練手段３に向けて流動し，管端部14から放出された後，ファンブレード18による吸引作用に基づいて環状ギャップ15を経てファンホイールに逆流する。その後，管端部14から放出された加熱空気36aは，必要に応じて，排気管（図示せず）から放出され，回収容器内（図示せず）に導出される。
【００３７】
中央管13から供給された高温ガス36によって動力伝達機構11が過熱しないよう，動力伝達機構11領域における中央管13は同軸管37により包囲されている。同軸管37により，中央管13の外側に環状ギャップ38と共に，絶縁体として機能する静的なエアクッション39が形成される。図示のとおり，必要に応じて第１の管37を，同軸的に配置され，かつ，入口41及び出口42を有する外管40によって包囲する構成としてもよい。外管40は，冷気を流通させるために設けるものである。好適には，外管40をファンホイール17の低温ガス側44に接続する。冷気43を外管40の入口41から供給し，内管37の外側を流通させて内管37を冷却する。冷気43aは，同軸的に配置された外管40の出口42から放出された後，ファンブレード18による吸引作用に基づいて，半径方向チャネル45を経て外部に放出される。所要に応じて，冷気43は，ファン（図示せず）のみを使用して外管40内に導入し，ファンホイール17の吸引作用を不要としてもよい。この場合の冷気は，動力伝達機構11だけでなくファンホイール17も冷却するものである。更に，放出される冷気を，必要に応じて他の構成要素，連結部分，ハウジング部分等に導くことにより，これらの構成要素を冷却することができる。これは，空気を適切に誘導することにより実現可能である。
【００３８】
以下，本発明に係る混錬機の機能を，引き続くダイカスト鋳造のためのアルミニウム素材の温度調整に関連させて更に詳述する。ここに，アルミニウムの融点は約650°Cと仮定する。
【００３９】
温度調整すべき素材（アルミニウム）を混錬機１に供給する前に混錬機１を，ハウジング２のみならず，混練手段３（ウォームシャフト）及び混練チャンバ４もアルミニウムの融点範囲内の温度まで加熱する。この加熱は，ハウジング２の温度調整チャネル30及びウォームシャフト３内に適切な温度下の高温ガスを供給することにより行う。
【００４０】
その後，供給ホッパー５を介して液状アルミニウム，即ち溶融アルミニウムを供給する。供給ホッパー５は，高温ガスヒータ６によりアルミニウムの融点を超える温度まで加熱する。従って，アルミニウムの一部が供給ホッパー５に触れて凝固し，残留物が供給ホッパー５に付着するリスクが回避される。いずれにせよ，供給ホッパー５は，少なくとも650°Cまで，又は成形すべき素材の融点を超える温度まで加熱する。ただし，この温度は，成形素材の合金及びその融点に応じて変動するため，単なる指標に過ぎない。
【００４１】
言うまでもなく，代案として，混練すべき素材を固体状，例えば粉体状，ペレット状（球状），フレーク状，粉末状で供給することが可能である。ただし，固体素材は，定量供給に先だって融点温度付近まで加熱するのが好適である。この場合，比較的僅かな熱エネルギを混錬機１内に供給するだけで，素材を理想的な半凝固状態とすることが可能である。
【００４２】
アルミニウムは，回転すると同時に軸線方向に振動するウォームシャフト３により，一方で前方に搬送し，他方で均一に混合する。混錬機の混練チャンバは，アルミニウムが出口に到達するまでに融点以下に冷却されるよう温度調整するものである。即ち，アルミニウムは，混錬機１の出口においてチキソトロピー状態になる温度まで冷却する。チキソトロピー状態とは，部分的な固体状態を指すものであり，この場合，例示的な素材（アルミニウム）が液体部分だけでなく固体部分も含有している。この例では，素材を570°C〜620°Cの温度とするのが望ましい。なぜなら，この温度でアルミニウム又はアルミニウム合金がチキソトロピー状態になるからである。上述したように，チキソトロピー状態のアルミニウムは，引き続くダイカストにとって特に有利な温度及び構造を有するものである。上述した570°C〜620°Cの温度範囲は単なる例示であり，要求される鋳造特性だけでなく各合金に応じて異ならせることができることは言うまでもない。
【００４３】
混練チャンバ４に沿って配置された温度センサにより，アルミニウムの温度を監視かつ調整することが可能である。この目的のため，混錬機には制御装置（図示せず）が設けられており，その制御装置により，アルミニウムの温度にとって重要なパラメータ，特に供給された高温ガスの温度を調整することができる。この温度調整は，高温ガス供給管の上流側に接続された加熱手段16，25により行われる。言うまでもなく，アルミニウムの吐出温度は，供給ホッパー５の温度だけでなく，吐出ノズル８の温度でも調整することができる。
【００４４】
当然ながら，上述した温度は，純粋なアルミニウムを温度調整するか，又はアルミニウム合金を温度調整するかに応じて異ならせることが可能である。特に，異なるアルミニウム合金の場合には，温度に関して顕著な違いが生じることがある。これは，マグネシウム又はマグネシウム合金にも当てはまる。
【００４５】
本発明に係る混錬機を使用してアルミニウム又はマグネシウムを温度調整することの利点は，一方で，混練チャンバ内の温度又は成形すべき軽金属素材の温度を極めて正確に調整できることであり，他方で，成形すべき軽金属素材が均一に混合されると共に均一な構造を有し，しかも断面全体に亘って温度を均一にできることである。これら利点は，極めて重要である。なぜなら，アルミニウム又はマグネシウムがチキソトロピー状態を呈する温度範囲は±５°C前後と比較的小さいからである。
【符号の説明】
【００４６】
１  混錬機
２  ハウジング
３  混練手段
４  混練チャンバ
５  供給ホッパー 
６  ヒータ
７  ガスノズル 
８  吐出ノズル
９  電熱ヒータ
11  動力伝達機構
12  中央孔
13  中央管
14  管端部
15  環状ギャップ
16  ファンヒータ
17  ファンホイール
18  ファンブレード
19  排気管
21  パッキン
22  ハウジングの端面
24  高温ガス供給管
25  ヒータ
27  凹部
28  カバープレート
29  ばね素子
30  温度調整チャネル
32  混練突起
33  温度センサ
35  カッター
36  高温ガス（加熱空気）
37  外管
38  環状ギャップ
39  静的エアクッション
40  外管
41  空気入口
42  空気出口
43  低温ガス
44  ファンブレード（低温ガス側）
45  半径方向チャネル
【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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【国際調査報告】
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