(57)【要約】【課題】被操作部材の挿入孔内面に対する接触状態を所望の接触状態に、長期に亘って維持できる金属溶湯供給装置を安価に提供できるようにする。【解決手段】被操作部材Ｈとその操作ロッドＲとを一体に連結し、それらを上下移動自在に挿入する挿入孔Ｓをその上端が溶湯炉Ｄの金属溶湯Ｃ中に開口するように設けて、被操作部材Ｈを、操作ロッドＲが挿入孔Ｓの上端から突出するように、操作ロッドＲと共に挿入孔Ｓに挿入してあり、被操作部材Ｈの外周部に、その被操作部材Ｈと挿入孔Ｓとの間を塞ぐと共に、操作ロッドＲの上下移動操作に伴って挿入孔Ｓ内周面に対して略全周に亘って摺動する摺接部Ｘを設け、摺接部Ｘは、被操作部材Ｈが上下移動範囲の上端に移動した状態で、挿入孔Ｓの上端部近くに移動するように形成してあり、挿入孔Ｓ内周面の上端部は、その他の本体部分９より金属溶湯Ｃとの反応性が低い低反応性材料で形成してある。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被操作部材とその操作ロッドとを一体に連結するとともに、前記被操作部材と前記操作ロッドとを上下移動自在に挿入する挿入孔をその上端が溶湯炉の金属溶湯中に開口するように設けて、前記被操作部材を、前記操作ロッドが前記挿入孔の上端から突出するように、前記操作ロッドと共に前記挿入孔に挿入してあり、前記被操作部材の外周部に、その被操作部材と前記挿入孔との間を塞ぐと共に、前記操作ロッドの上下移動操作に伴って挿入孔内周面に対して略全周に亘って摺動する摺接部を設けてある金属溶湯供給装置であって、
前記摺接部は、前記被操作部材が上下移動範囲の上端に移動した状態で、前記挿入孔の上端部近くに移動するように形成してあり、前記挿入孔内周面の上端部は、その他の本体部分より前記金属溶湯との反応性が低い黒鉛材料又は高融点金属の何れかからなる低反応性材料で形成してある金属溶湯供給装置。
【請求項２】
前記低反応性材料で形成してある前記挿通孔の低反応性材料部は、前記摺接部の摺接移動範囲の上端に対応した部分から挿入孔口にかけて形成してある請求項１に記載の金属溶湯供給装置。
【請求項３】
前記挿入孔の下部を弁体移動用孔に形成してあり、前記被操作部材は、前記操作ロッドの上下移動操作で前記弁体移動用孔内を上下移動させて弁体移動用孔内面に対する接触状態を変更することにより、前記金属溶湯の流路を切り換え可能な弁体である請求項１〜２の何れか一項に記載の金属溶湯供給装置。
【請求項４】
前記挿入孔の下部をピストン移動用孔に形成してあり、前記被操作部材は、前記操作ロッドの上下移動操作で前記ピストン移動用孔内を上下摺動移動させてピストン移動用孔内面に対する接触位置を変更することにより、前記ピストン移動用孔の内外に亘って前記金属溶湯を吸排作動可能なピストンである請求項１〜２の何れか一項に記載の金属溶湯供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被操作部材（例えば、弁体やピストン）とその操作ロッドとを一体に連結するとともに、前記被操作部材と前記操作ロッドとを上下移動自在に挿入する挿入孔（例えば、弁体移動用孔やピストン移動用孔）をその上端が溶湯炉の金属溶湯（例えば、マグネシウム溶湯や亜鉛溶湯やそれらの合金溶湯）中に開口するように設けて、前記被操作部材を、前記操作ロッドが前記挿入孔の上端から突出するように、前記操作ロッドと共に前記挿入孔に挿入してあり、前記被操作部材の外周部に、その被操作部材と前記挿入孔との間を塞ぐと共に、前記操作ロッドの上下移動操作に伴って挿入孔内周面に対して略全周に亘って摺動する摺接部を設けてある金属溶湯供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の金属溶湯供給装置としては、耐摩耗性に優れると共に、金属溶湯との反応性が低いセラミックス材料で、装置本体を形成してあるものがあった（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、セラミックス材料で装置本体を形成するには高価につきやすく、例えば、比較的低い融点の金属溶湯を対象とする場合には、セラミックス材料より性能は劣るものの比較的安価な工具鋼等によって装置本体を形成することもあった。この場合には、装置本体と金属溶湯との接触反応によって反応生成物ができ易く、その反応生成物が装置本体の摺接部分等に噛み込んで弁体やピストンの稼動に支障を来たすのを緩和するために、弁体やピストンの装置本体との摺接部分にスクレーパを形成してあるものがあった（例えば、特願２００２−１２１２２５号参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１７０９９０号公報（段落番号〔００１７〕、〔００１８〕）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の金属溶湯供給装置の前者のものによれば、高価につきやすい問題点がある。
また、後者の金属溶湯供給装置によれば、前者のものに比べて安価であると言う特徴は備えているものの、溶湯炉の金属溶湯の液面近くで生成した金属酸化物などのスラッジや、装置本体と金属溶湯との接触反応によって生じた反応生成物が、挿通孔の内周面の上端部に付着したり堆積し易く、一定期間稼動するうちに溜まったスラッジや反応生成物が、前記挿通孔内の摺接部分に噛み込んで、摺動抵抗が徐々に増大していき、トルクオーバーで弁体やピストンの上下運動を妨げる状態になる危険性がある。
従って、被操作部材の挿入孔内面に対する接触状態を所望の接触状態に、長期に亘って維持できなくなる欠点がある。
【０００５】
従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、被操作部材の挿入孔内面に対する接触状態を所望の接触状態に、長期に亘って維持できる金属溶湯供給装置を安価に提供できるようにするところにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の特徴構成は、被操作部材とその操作ロッドとを一体に連結するとともに、前記被操作部材と前記操作ロッドとを上下移動自在に挿入する挿入孔をその上端が溶湯炉の金属溶湯中に開口するように設けて、前記被操作部材を、前記操作ロッドが前記挿入孔の上端から突出するように、前記操作ロッドと共に前記挿入孔に挿入してあり、前記被操作部材の外周部に、その被操作部材と前記挿入孔との間を塞ぐと共に、前記操作ロッドの上下移動操作に伴って挿入孔内周面に対して略全周に亘って摺動する摺接部を設けてある金属溶湯供給装置において、前記摺接部は、前記被操作部材が上下移動範囲の上端に移動した状態で、前記挿入孔の上端部近くに移動するように形成してあり、前記挿入孔内周面の上端部は、その他の本体部分より前記金属溶湯との反応性が低い黒鉛材料又は高融点金属の何れかからなる低反応性材料で形成してあるところにある。
【０００７】
請求項１の発明の特徴構成によれば、挿入孔内周面の上端部は、その他の本体部分より前記金属溶湯との反応性が低い黒鉛材料又は高融点金属の何れかからなる低反応性材料で形成してあるから、その部分では金属溶湯との接触反応が生じ難く、挿入孔内の摺接抵抗となり易い反応生成物の発生を抑え、長期に亘って、被操作部材の挿入孔内面に対する所望の接触状態を維持することが可能となる。
また、装置本体は、従来から見られるような比較的安価な工具鋼等の材料で形成することが可能となるから、装置全体としたローコストを達成することも可能となる。また、黒鉛材料、高融点金属は、マグネシウムや亜鉛との反応性が特に低い為、マグネシウムや亜鉛等の金属溶湯を給湯するのに好適である。
【０００８】
請求項２の発明の特徴構成は、前記低反応性材料で形成してある前記挿通孔の低反応性材料部は、前記摺接部の摺接移動範囲の上端に対応した部分から挿入孔口にかけて形成してあるところにある。
【０００９】
請求項２の発明の特徴構成によれば、請求項１の発明による作用効果を叶えることができるのに加えて、前記低反応性材料部（前記摺接部の摺接移動範囲の上端に対応した部分から挿入孔口にかけて）は、被操作部材（例えば、弁体やピストン等）の摺接移動の影響を受け難い範囲であるので、溶湯金属の給湯精度への悪影響が出難くい。従って、より正確な給湯量を、長期に亘って維持し易くなる。
また、例えば、低反応性材料として加工性や取扱性の良好な柔らかな材料を使用しても、給湯精度の維持を図れるから、低反応性材料の選択性が向上し、より広い候補の中から材料選定を行うことができる。加工性や取扱性の良好な材料を使用すれば、加工しやすくなり、装置本体の形成コストの低減を図ることが可能となる。
【００１０】
請求項３の発明の特徴構成は、前記挿入孔の下部を弁体移動用孔に形成してあり、前記被操作部材は、前記操作ロッドの上下移動操作で前記弁体移動用孔内を上下移動させて弁体移動用孔内面に対する接触状態を変更することにより、前記金属溶湯の流路を切り換え可能な弁体であるところにある。
【００１１】
請求項３の発明の特徴構成によれば、請求項１〜２の何れかの発明による作用効果を叶えることができるのに加えて、弁体の弁体移動用孔内面に対する接触状態を所望の接触状態に、長期に亘って維持して、金属溶湯の流路を精度良く切り換えることができる。
【００１２】
請求項４の発明の特徴構成は、前記挿入孔の下部をピストン移動用孔に形成してあり、前記被操作部材は、前記操作ロッドの上下移動操作で前記ピストン移動用孔内を上下摺動移動させてピストン移動用孔内面に対する接触位置を変更することにより、前記ピストン移動用孔の内外に亘って前記金属溶湯を吸排作動可能なピストンであるところにある。
【００１３】
請求項４の発明の特徴構成によれば、請求項１〜２の何れかの発明による作用効果を叶えることができるのに加えて、ピストンのピストン移動用孔内面に対する接触位置を所望の接触位置に変更できる状態、つまり、ピストンをピストン移動用孔内面に対して所望のストロークで摺動移動させることができる状態を、長期に亘って維持して、金属溶湯をピストン移動用孔の内外に亘って精度良く吸排作動させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、金属溶湯の一例としてのマグネシウム合金の溶湯Ｃを鋳造装置Ｂに供給する供給装置Ａを示し、溶湯ポンプ１と、溶湯Ｃを鋳造装置Ｂの鋳型Ｂ１に供給する供給路２と、溶湯炉Ｄ内の溶湯Ｃを溶湯ポンプ１に吸入可能な状態と溶湯ポンプ１に吸入した溶湯Ｃを供給路２に排出可能な状態とに流路を切り換える切換弁３とを設けて、溶湯ポンプ１から排出した溶湯Ｃを供給路２を通して鋳型Ｂ１に供給できるようにしてある。
【００１６】
前記溶湯ポンプ１は、工具鋼（ＳＫＤ−６１）製のシリンダケース４と、そのシリンダケース４内で上下に往復移動自在なセラミック（窒化珪素）製のピストン（被操作部材Ｈの一例）５と、ピストン５に一体形成してあるピストンロッド（操作ロッドＲの一例）６を上下に往復移動させるピストン駆動用空気圧シリンダ７とを備え、溶湯Ｃの吸排路８をシリンダケース４内の底部近くに連通して、ピストン５を上方に移動させることにより溶湯炉Ｄ内の溶湯Ｃを吸排路８を通してシリンダケース４内に吸入可能で、かつ、ピストン５を下方に移動させることによりシリンダケース４内の溶湯Ｃを吸排路８を通して排出可能に設けてある。
【００１７】
尚、ピストン５は、シリンダケース４の内周面に対して略全周に亘って摺動自在なピストン外面部（摺動部Ｘに相当）５ａを外周面に形成してある（図２参照）。そして、そのピストン外面部５ａには、セラミックス製のＣリング部材５ｂを、複数条外嵌させてあり、このＣリング部材は、ピストンリングとしての機能の他、シリンダケース４の内周面上を摺動するにともなって表面に金属酸化物や他の生成物が堆積したり付着するのを掻き取るスクレーパ機能をも有する。
【００１８】
前記シリンダケース４は、工具鋼（ＳＫＤ−６１）製のケース本体（本体部分に相当）９に形成したシリンダ室形成用貫通孔１０の下部開口を工具鋼（ＳＫＤ−６１）製の蓋板１１で塞いでシリンダ室（挿入孔Ｓの一例）１２を形成し、溶湯炉Ｄの炉蓋１３に着脱自在に固定してあるベースプレート１４とケース本体９の外周側とを工具鋼（ＳＫＤ−６１）製の連結アーム１５で連結して、シリンダケース４の全体が溶湯炉Ｄ内の溶湯Ｃの液面昇降範囲よりも低い位置で溶湯Ｃ中に沈むように固定し、ピストン駆動用空気圧シリンダ７と弁操作用空気圧シリンダ１６とを支持する支持テーブル１７を支柱１８でベースプレート１４に固定してある。尚、シリンダケース４内のピストン移動空間４ａが、ピストン移動用孔に相当する（図２参照）。
【００１９】
前記切換弁３は、図２にも示すように、ケース本体９に弁箱１９を形成して、弁箱１９の全体を溶湯炉Ｄ内の溶湯Ｃの液面昇降範囲よりも低い液面下に設けるとともに、弁棒（操作ロッドＲの一例）２０を一体形成してあるセラミック（窒化珪素）製の弁体（被操作部材Ｈの一例）２１をその弁箱１９に上下移動操作自在に装着して設けてあり、溶湯炉Ｄに連通する吸入路２２と、供給路２に連通する排出路２３と、吸排路８とを、弁体移動空間（弁体移動用孔に相当）２４に開口するように形成してある。
【００２０】
前記弁体移動空間２４は、図２に示すように、弁体２１を挿抜自在な円筒状の弁体装着孔２５をケース本体９に形成するとともに、その弁体装着孔２５の上部内周面に工具鋼製のスリーブ２６を挿抜自在に内嵌固定して、スリーブ２６よりも下側の弁体装着孔部分で形成してある。前記スリーブ２６内空部、及び、弁体移動空間２４とで構成される弁室１９ａが挿入孔Ｓに相当する。
【００２１】
前記排出路２３を弁体移動空間２４の下端に上向きに開口するように形成し、ケース本体９とスリーブ２６とに亘る吸入用貫通孔２７を形成して、排出路２３よりも高い位置である弁体移動空間２４の上端に下向きに開口する吸入路２２を、吸入用貫通孔２７とスリーブ２６の内側とで形成し、吸入路２２の吸入口が溶湯炉Ｄの溶湯中に開口するように設けるとともに、スリーブ２６の内面に対して摺動しながら弁棒２０とスリーブ２６との隙間を塞ぐ塞ぎ部材（摺動部Ｘの一例）２８を弁棒２０に設けてある。
【００２２】
前記排出路２３を、ケース本体９にボルト固定したセラミック（窒化珪素）製の排出路形成部材２９に形成して、弁体移動空間２４の底部に開口するように設け、この排出路形成部材２９にセラミック製の円筒状の供給管３０を接続して、供給路２を排出路２３に連通させ、供給管３０をその略全長に亘って耐熱性の保温材３１で被覆してある。
【００２３】
そして、弁体２１を、図２（イ）に示すように、吸入路２２を吸排路８に連通させて排出路２３と吸排路８との連通を遮断する吸入位置と、図２（ロ）に示すように、排出路２３を吸排路８に連通させて吸入路２２と吸排路８との連通を遮断する排出位置とに上下移動操作自在に設けて、図２（イ）に示すように、弁体２１を吸入位置に移動させた状態でのピストン５の上方への移動操作で、溶湯炉Ｄ内の溶湯Ｃをシリンダケース４内に吸入し、図２（ロ）に示すように、弁体２１を排出位置に移動させた状態でのピストン５の下方への移動操作で、シリンダケース４内の溶湯Ｃを供給路２に排出するように構成してある。
【００２４】
また、前記摺接部Ｘとなるピストン外面部５ａは、前記被操作部材Ｈであるピストン５が上下移動範囲の上端に移動した状態で、前記シリンダ室１２の上端部近くに移動するように形成してある一方、そのピストン外面部５ａが当接する前記シリンダ室１２内周面の内、上端部には、黒鉛材料製のリング状部材（低反応性材料に相当）３２を嵌合取り付けしてある。厳密には、ピストン５が摺接移動範囲の上端に達した状態での前記ピストン外面部５ａが当接している部分から、シリンダ室１２の上縁部にかけてリング状部材３２が設けてある。
このリング状部材３２は、黒鉛材料で構成してあるから、工具鋼製のケース本体９より前記溶湯Ｃとの反応性が低く、このリング状部材３２を設けてある低反応性材料部３３のリング内周面には、溶湯路Ｄ表面に発生しやすいスラッジや、溶湯Ｃとの反応生成物が発生し難く、ピストン５の動きをスムースにサポートすることが可能となる。また、黒鉛材料は、工具鋼に比べて柔らかいから表面に付着したものは、ピストン５が上端に達した状態で上方へ掻き出され、シリンダ室１２側に溜まり難い。そして、黒鉛材料の摩耗でシリンダ径に変化があったにしても、設置箇所がピストン５の上限位置であるから送り出し量にはほとんど影響がない。
同様に、前記摺接部Ｘとなる塞ぎ部材２８は、前記被操作部材Ｈである弁体２１が上下移動範囲の上端に移動した状態で、前記弁室１９ａの上端部近くに移動するように形成してある一方、その塞ぎ部材２８が当接する前記弁室１９ａ内周面の内、上端部には、黒鉛材料製のリング状部材（低反応性材料に相当）３４を嵌合取り付けしてある。厳密には、塞ぎ部材２８が摺接移動範囲の上端に達した状態での前記塞ぎ部材２８が当接している部分から、弁室１９ａの上縁部にかけてリング状部材３４が設けてある。因みに、内径寸法は、前記スリーブ２６と同径に形成してある。
このリング状部材３４は、黒鉛材料で構成してあるから、工具鋼製のケース本体９より前記溶湯Ｃとの反応性が低く、このリング状部材３４を設けてある低反応性材料部３３のリング内周面には、溶湯路Ｄ表面に発生しやすいスラッジや、溶湯Ｃとの反応生成物が発生し難く、弁体２１の動きをスムースにサポートすることが可能となる。
【００２５】
〔別実施形態〕
以下に他の実施の形態を説明する。
【００２６】
〈１〉  本発明による金属溶湯供給装置は、先の実施形態で説明したような供給路２、吸排路８、吸入路２２、排出路２３等の配置に限るものではなく、適宜変更が可能である。また、金属溶湯を鋳造装置に設けた取り鍋などに供給するものであっても良い。また、マグネシウムの他、アルミや亜鉛、錫などの金属溶湯を供給するものであっても良い。
〈２〉  本発明による金属溶湯供給装置は、本体部分９を工具鋼（ＳＫＤ−６１）で形成するものに限らず、例えば、ニッケルレス鋼、高クローム鋳鉄、黒鉛鋳鉄等で形成するものであってもよい。
また、低反応性材料部３３は、黒鉛材料で形成するものに限らず、例えば、ＣＣコンポジット、タングステン、モリブデン、セラミックス等で形成するものであってもよい。
要するに、低反応性材料部は、本体部分９より金属溶湯Ｃとの反応性が低い低反応性材料で形成してあればよい。
また、本体部分に使用する材料は、供給対象となる金属溶湯Ｃによって選択するのが好ましい。
〈３〉  本発明による金属溶湯供給装置は、先の実施形態で説明したようにピストン５と弁体２１との両方を、本発明で言う被操作部材Ｈとして構成するものに限るものではなく、例えば、何れか一方のみを被操作部材Ｈとするものであってもよい。従って、ピストン側、弁体側の何れか一方にのみ、前記低反応性材料部３３を形成するものであってもよい。
〈４〉  また、前記弁体２１の形式は、先の実施形態で説明した図１、図２に示したものに限らず、例えば、前記塞ぎ部材２８と同様の形式、即ち、前記弁室１９ａ内周面に摺接するタイプのものであってもよく、構造形式は、適宜変更することが可能である。
【００２７】
尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】金属溶湯の供給装置の一部断面側面図
【図２】要部の一部断面側面図
【符号の説明】
４ａ    ピストン移動空間（ピストン移動用孔に相当）
５      ピストン（被操作部材の一例）
９      ケース本体（本体部分に相当）
２１    弁体（被操作部材の一例）
２４    弁体移動空間（弁体移動用孔に相当）
３３    低反応性材料部
Ｃ      溶湯
Ｄ      溶湯炉
Ｈ      被操作部材
Ｒ      操作ロッド
Ｓ      挿入孔
Ｘ      摺動部
【図１】
2004290980.tif 000003
【図２】
2004290980.tif 000004