(57)【要約】【課題】通電加熱される保持容器により保持された溶融金属の場所による温度むらをなくして、保持された溶融金属全体を均一な温度にすることのできる通電加熱装置を提供する。【解決手段】導電性を有する保持容器により溶融金属を保持し、この保持容器に直接通電して内部に保持した溶融金属を加熱するようにした通電加熱装置において、前記保持容器の外周にこれを取り囲んで筒状の複数のコイルで構成された撹拌コイルを配設し、この撹拌コイルに交流電力を供給し、前記保持容器内に上下方向に移動する交流磁界を発生さて前記保持容器内の溶融金属を電磁的に撹拌する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有する保持容器により溶融金属を保持し、この保持容器に直接通電して内部に保持した溶融金属を加熱するようにした通電加熱装置において、前記保持容器の外周にこれを取り囲んで筒状の複数のコイルで構成された撹拌コイルを配設し、この撹拌コイルに交流電力を供給し、前記保持容器内に交流磁界を発生させて前記保持容器内の溶融金属を電磁的に撹拌するようにしたことを特徴とする通電加熱装置。
【請求項２】
請求項１に記載の通電加熱装置において、前記撹拌コイルにより、前記保持容器内に保持された溶融金属に上方または下方の電磁力が生じるように上向きまたは下向きに移動する交流磁界を形成するようにしたことを特徴とする通電加熱装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の通電加熱装置において、前記撹拌コイルに数ヘルツ〜数十ヘルツ以下の低周波交流電力を加えるようにしたことを特徴とする通電加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、溶融金属を保持する導電性の保持容器に直接通電して、内部の溶融金属を加熱するようにした通電加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋳造する金属材料を溶融し、保持する装置としては、保持容器により保持された溶融金属をバーナーで加熱するようにした燃焼加熱装置が一般によく用いられている。
【０００３】
しかし、この燃焼加熱装置は、燃料の燃焼時に排気ガスが発生するだけでなく、騒音が発生するため、作業環境の悪化を招く。また、保持された溶融金属を直接、バーナーにより加熱すると、燃焼ガスなどにより溶融金属が酸化されたり、汚損されたりする不都合がある。さらに、溶融金属が局部的に加熱されるため、保持用器内の溶融金属に温度むらが生じ、溶融金属の温度が不均一となる欠点もある。
【０００４】
燃焼方式の加熱装置以外に電気ヒータによる加熱装置もある。この電気ヒータ方式によれば、排気ガスが発生しないので、作業環境は改善されるが、所詮、局部加熱方式であるので、溶融金属の温度を均一にするには難点がある。
【０００５】
このような問題点を解決するための加熱装置として、特許文献１に示されるように、保持容器に、黒鉛などの導電性材料で形成された導電性容器を用い、この容器の上部と下部に取付けた電極に外部の交流または直流電源から通電することにより、容器をそのジュール熱で発熱させて保持した溶融金属を加熱するようにした通電加熱装置が知られている。
【特許文献１】特開２００６−０２４４５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような通電加熱装置は、保持容器で保持した溶融金属の全体を加熱するため、従来の局部加熱方式の加熱装置に比べると、溶融金属の温度の均一性はかなり改善されるが、容器から溶融金属への熱伝達はほとんどが対流によって行われるため、容器内の溶融金属の外周部と中心部および上部と下部とで温度差が生じ、溶融金属の保持容器内での場所（位置）による温度むらは解消することができない問題がある。
【０００７】
この発明は、このような問題を解決するために、通電加熱される保持容器により保持された溶融金属の場所による温度むらをなくして、保持された溶融金属全体を均一な温度にすることのできる通電加熱装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、前記の課題を解決するために、導電性を有する保持容器により溶融金属を保持し、この保持容器に直接通電して内部に保持した溶融金属を加熱するようにした通電加熱装置において、前記保持容器の外周にこれを取り囲んで筒状の複数のコイルで構成された撹拌コイルを配設し、この撹拌コイルに交流電力を供給し、前記保持容器内に交流磁界を発生さて前記保持容器内の溶融金属を電磁的に撹拌するようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
この発明においては、前記撹拌コイルが前記溶融金属を上方または下方に駆動するように上方または下方に移動する交流磁界を形成するようにするのがよい。そして、撹拌コイルには数ヘルツ〜数十ヘルツ以下の低周波の交流電力を加えるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
この発明のように、保持容器の外周に設けた撹拌コイルにより、溶融金属を保持した保持容器内に上下方向(縦方向)に移動する交流磁界を発生させて、容器内の溶融金属を縦方向に駆動して撹拌するようにすれば、溶融金属が保持容器の全周において外周側から中心側あるいは中心側から外周側へ強制的に循環され、全体が均等に撹拌、混合されるようになるため、温度むらが解消され溶融金属全体の温度を均一にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
この発明の実施の形態を、図に示す実施例について説明する。
【００１２】
図１は、この発明の実施例を示す概略構成図である。
【００１３】
この図において、１は、黒鉛などの導電性耐熱材で構成された坩堝形の保持容器であり、内部に鋳造等に使用されるアルミニウムなどの溶融された金属材料（溶融金属）１０を収容し、保持する。２は、保持容器１の上面に結合された上部電極、３は、保持容器１の底面に結合された下部電極である。
【００１４】
上部電極２は、図２（ａ）に示すように、中心部に保持容器１の上部開口とほぼ同じ大きさの円形の開口を備えたリング状の導電板により形成され、外周に１つ以上の外部引出端子２ａを備えている。下部電極３は、図２（ｂ）に示すように、保持容器１の底面とほぼ同じ大きさの円形の導電板により形成され、外周に１つ以上の引出端子３ａを備えている。端子２ａと３ａは単相交流電源５に接続され、この交流電源５から電極２および３を介して導電性の保持容器１に通電される。なお、この単相交流電源５は、直流電源であってもよい。
【００１５】
４は、保持容器１の外周にこれを取り囲んで軸方向(縦方向)に配設された３個の円筒状コイル４ａ、４ｂ、４ｃにより構成された撹拌コイルである。この撹拌コイル４の３個のコイル４ａ〜４ｃは、互いにスターまたはデルタに接続して３相接続コイルを形成し、３相の入力端子Ｕ，Ｖ，Ｗが引出され、これらの端子を介して３相の交流電源６に接続される。
【００１６】
このように構成されたこの発明の通電加熱装置においては、鋳造等に使用されるアルミニウム等の金属材料の溶融金属１０を保持した導電性の保持容器１に、引出端子２ａおよび３ａを介して単相交流電源５に接続された上部電極２および下部電極３から電流が供給される。この電流によるジュール熱により保持容器１自身が発熱し、この熱により、内部に保持された溶融金属１０が加熱される。図示しない制御装置により電源５から保持容器１へ供給される電流を調整することにより、溶融金属１０の温度を所望の温度に制御することができるが、これだけでは、保持容器１により保持した溶融金属１０の温度を均一に保つことは困難である。
【００１７】
これを改善するために３相構成の撹拌コイル４が設けられている。この撹拌コイル４に、３相入力端子Ｕ，Ｖ，Ｗを介して、３相交流電源６の３相電源端子Ｒ，Ｓ，Ｔから３相交流電力を供給すると、撹拌コイル４は、軸方向（上下方向）に配列された３個のコイル４ａ、４ｂ、４ｃに供給される３相交流電力の相順を選択することにより、保持容器１の軸方向に上向きに移動する交流磁界、または下向きに移動する交流磁界を発生することができる。
【００１８】
この撹拌コイル４によって発生された移動交流磁界によって、保持容器１内に保持された溶融金属１０に電磁力が発生し、溶融金属１０が交流磁界の移動方向に駆動され、保持容器１内で循環するようになる。この溶融金属１０に作用する電磁力は撹拌コイル４に接近するほど大きくなる。
【００１９】
このため、撹拌コイル４によって形成される移動交流磁界の移動方向が上向きの場合は、保持容器１内の溶融金属１０は、図３に矢印で示すように、その外周部が上向きに駆動されて上昇し、中心部が外周部の上昇に伴って下降するようになる。これにより、溶融金属１０は、保持用器１の外周部において下から上へ、上部において外周部から中心部へ、中心部において上から下へ、そして下部において中心部から外周部へ循環するようになる。
【００２０】
また、移動交流磁界の移動方向が下向きの場合は、図４に矢印で示すように、保持容器１内の溶融金属１０の流れは、反対に、その外周部が下降し、中心部が上昇するような循環流となる。このような循環流は、撹拌コイル４が保持容器１の全周を取り囲んで形成されているため、保持容器１の全周において均等に発生する。
【００２１】
このように、撹拌コイル４によって形成する移動交流磁界により、溶融金属１０が保持容器１内で上下方向および内外方向に循環されることより、保持容器１の内壁と接触して加熱された溶融金属１０の全体が、容器１内で強制的に均等に撹拌されるため、溶融金属１の保持容器１内の場所による温度むらは解消され、保持容器１内における溶融金属１０の全体の温度が均一となる。また、このように溶融金属１０が保持容器１内で循環、撹拌されることにより、溶融金属の構成成分が均質に混合され、全体に均質な金属または合金を得ることができる。
【００２２】
撹拌コイル４による溶融金属１０の撹拌力を適正にするために、３相交流電源６の周波数は、商用周波数でも良いが、撹拌力は周波数の平方根に逆比例するので数ヘルツ〜数十ヘルツ以下の低周波数にするのが好ましい。
【００２３】
この発明においては、撹拌コイル４を、保持容器１を取り囲んでその軸方向に配設した複数個の筒状のコイルを多相、好ましくは３相接続して構成した多相コイルにより構成し、保持容器内１の溶融金属１０に軸方向（縦方向）の交流移動磁界を加えて、溶融金属を撹拌するようにしていることにより、保持容器１内の溶融金属１０の全体が上下方向だけでなく半径方向へ循環されるようになるため、保持容器１内の溶融金属１０の全体がより均等に混合され、温度および成分の均一性をより高めることができる。
【００２４】
なお、前記の実施例においては、撹拌コイルが３相に構成されているが、移動交流磁界が発生することができれば、相数はこれに限ることなく、適宜の相数にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明の実施例示す概略構成図である。
【図２】図１に示す保持容器の平面構成を示すもので、(ａ)は、その平面図、（ｂ）はその底面図である。
【図３】移動交流磁界の移動方向が上向きの状態におけるこの発明の動作説明図である。
【図４】移動交流磁界の移動方向が下向きの状態におけるこの発明の動作説明図である。
【符号の説明】
【００２６】
１：導電性を有する保持容器
２：上部電極
３：下部電極
４：電磁撹拌コイル
５：単相交流電源
６：３相交流電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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