(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有するスリーブと、
前記スリーブに取り付けられた一対の電極とを備え、
前記一対の電極間に電圧を印加して前記スリーブに通電することにより、前記スリーブ内に収容された押湯を加熱する押湯加熱装置であって、
前記スリーブには、一端側から軸方向に延びる一対の絶縁部が形成されており、
前記一対の電極は、前記スリーブの一端側における前記一対の絶縁部により分離された領域にそれぞれ取り付けられている押湯加熱装置。
【請求項２】
前記絶縁部は、スリットである請求項１に記載の押湯加熱装置。
【請求項３】
前記絶縁部は、絶縁材からなる請求項１に記載の押湯加熱装置。
【請求項４】
前記スリーブの内部には、保持筒が内挿されている請求項１から３のいずれかに記載の押湯加熱装置。
【請求項５】
前記スリーブは、一端部の外周面から外方へ突出する一対の取付部を有しており、
前記一対の電極は、導電性を有する断熱材を介してそれぞれ前記各取付部に取り付けられている請求項１から４のいずれかに記載の押湯加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属製品を鋳造する際に、押湯を加熱する押湯加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄や銅、アルミニウム等の金属製品を鋳造する過程では、鋳型内に充填した溶融金属が凝固する際に金属の体積収縮が生じて、鋳造された製品に引け巣と呼ばれる空隙が発生する。この引け巣の発生を防止するために、製品が鋳造される過程で、押湯を鋳型内に補給する必要がある。そのため、押湯は、鋳造過程において、金属が凝固しない温度に加熱、保温されていなければならない。
【０００３】
押湯を加熱、保温する方法としては、特許文献１に記載の押湯保温方法が知られている。この押湯保温方法は、図６に示すように、鋳型空隙部５２の上部に連設した押湯部５５の周囲に電気抵抗発熱体５８を配置し、その外周面に設けられた金属製端子５９を経て発熱体５８に通電して、発熱体５８を高温にすることにより押湯を加熱、保温する方法である。
【特許文献１】特開昭５６−７１５５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、このような押湯保温方法によれば、発熱体５８の発熱に伴い、金属製端子５９が高温になって損傷するおそれがあり、耐久性の問題を有していた。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、耐久性を高めることができる押湯加熱装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の前記目的は、導電性を有するスリーブと、前記スリーブに取り付けられた一対の電極とを備え、前記一対の電極間に電圧を印加して前記スリーブに通電することにより、前記スリーブ内に収容された押湯を加熱する押湯加熱装置であって、前記スリーブには、一端側から軸方向に延びる一対の絶縁部が形成されており、前記一対の電極は、前記スリーブの一端側における前記一対の絶縁部により分離された領域にそれぞれ取り付けられている押湯加熱装置により達成される。
【０００７】
また、前記絶縁部は、スリットであることが好ましい。
【０００８】
或いは、前記絶縁部は、絶縁材からなることが好ましい。
【０００９】
また、各前記押湯加熱装置において、前記スリーブの内部には、保持筒が内挿されていることが好ましい。
【００１０】
また、前記スリーブは、一端部の外周面から外方へ突出する一対の取付部を有しており、前記一対の電極は、導電性を有する断熱材を介してそれぞれ前記各取付部に取り付けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の押湯加熱装置によれば、耐久性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実態形態について添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る押湯加熱装置１の側面断面図、図２は、押湯加熱装置１の上面図、図３は、図２における押湯加熱装置１のＩ−Ｉ断面図、図４は、図１における押湯加熱装置１のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【００１３】
図１に示すように、この押湯加熱装置１は、スリーブ２と、スリーブ２の上端部に取り付けられた一対の電極２１、２２とを備えており、鋳型４０の内部に設置される。
【００１４】
スリーブ２は、通電すると発熱する導電性材料から形成されており、例えば、カーボン、黒鉛、炭化珪素等を含む耐火物や押湯金属に対して相対的に高融点の金属などを使用できる。スリーブ２の内部には、保持筒６がスリーブ２と同心状に内挿されており、スリーブ２の側面には、上端側から軸方向に延びるスリット１０が一対形成されている。スリーブ２の上端側において、スリット１０により分離された領域には、外周面から外方へ突出する一対の取付部７、８がそれぞれ設けられている。取付部７、８と鋳型４０との間には、電極２１、２２を取付部７、８に固定するための固定板３５が設置されている。
【００１５】
保持筒６は、外周面がスリーブ２の内周面に接するように収容されており、内部には、溶融金属からなる押湯ａが収容される。保持筒６の材質は、熱伝導性及び電気絶縁性に優れており、かつ押湯ａを汚染しない材質であることが好ましく、例えば、アルミナ質等を用いることができる。
【００１６】
電極２１、２２は、図２に示すように、それぞれ半円状に形成されており、周縁には、径方向外方へ張り出す張出部２１ａ、２２ａがそれぞれ設けられている。張出部２１ａ、２２ａは、図示しないボルトにより固定板３５にねじ止めされている。これにより、電極２１、２２は、取付部７、８にそれぞれ固定されている。また、張出部２１ａ、２２ａは導電板２１ｂ、２２ｂにそれぞれ接続されており、導電板２１ｂ、２２ｂはサイリスタ整流器等の電源装置Ｅに接続されている。これにより、一対の電極２１、２２間に電圧を印加できる構成になっている。電極２１、２２と取付部７、８との間には、導電性断熱材３２が介在されている。この導電性断熱材３２は、導電性、断熱性及び密着性に優れた材質のものが好ましく、本実施形態においては、膨張黒鉛シートを使用している。導電性断熱材３２としては、炭素繊維ペーパーや炭素繊維フェルトなどを用いてもよい。
【００１７】
鋳型４０は、例えば、砂型や金型等であり、内部には、鋳型空隙部４３が形成されており、この鋳型空隙部４３は保持筒６の内部と連通している。また、鋳型４０には、溶融金属を注入する湯口４１及び、湯口４１と鋳型空隙部４３とを接続する湯道４２が形成されている。
【００１８】
次に、以上のように構成された押湯加熱装置１を用いて押湯ａを加熱する方法を説明する。
【００１９】
まず、押湯加熱装置１を鋳型空隙部４３の上方に立設して、鋳型空隙部４３と保持筒６の内部とを連通させる。押湯加熱装置１を設置する位置は、鋳造製品の引け巣が発生しやすい部分を考慮して決定することが好ましい。また、押湯加熱装置１は、周囲に鋳物砂を充填する等して、安定させることが好ましい。
【００２０】
次に、電源装置Ｅをオンにして、一対の電極２１、２２間に電圧を印加することにより、スリーブ２に通電する。スリーブ２を流れる電流は、一方の電極からスリット１０に沿って下方へ流れ、スリット１０の下端を回り込むようにして他方の電極に向けて上方へ流れる。これにより、スリーブ２が発熱し、また、スリーブ２の発熱により、保持筒６が加熱される。
【００２１】
その後、湯口４１から溶融金属を注入すると、溶融金属は、湯道４２を通過し、鋳型空隙部４３に充填される。また、溶融金属の一部は、鋳型空隙部４３から溢れ出て、保持筒６内に充填される。こうして、保持筒６の内部に押湯ａが収容され、この押湯ａは、スリーブ２の発熱によって加熱される。一方、鋳型空隙部４３内の溶融金属は時間が経過すると凝固し、金属製品が鋳造される。この過程において、押湯ａは、スリーブ２により加熱されているので、凝固せずに溶融状態を維持する。この時、スリーブ２を流れる電流が電極２１、２２間の最短経路を流れるので、スリーブ２は、スリット１０の下端近傍が特に発熱する。このように、スリーブ２において、スリット１０の下端近傍、すなわち、電極２１、２２の取り付け部分から離れた部分を特に発熱させるので、電極２１、２２が高温になって損傷することを防止でき、押湯加熱装置１の耐久性を高めることができる。また、スリット１０の下端近傍が特に高温になることにより、鋳型空隙部４３付近の押湯ａを特に加熱することができるので、押湯ａを効率良く加熱することができる。
【００２２】
さらに、スリット１０の下端からスリーブ２の端面までの距離ｄを短くすれば、スリット１０の下端を鋳型空隙部４３に近づけることができるので、押湯ａをより効率良く加熱することができる。一方、距離ｄが短すぎるとスリーブ２の強度を維持することができないので、距離ｄは、スリーブ２の内径の０．０１〜２．０倍であることが好ましく、０．１〜１．０倍であることがより好ましい。
【００２３】
溶融金属が凝固した後、電源装置Ｅをオフにして、スリーブ２への通電を止める。これにより、スリーブ２は発熱しなくなり、保持筒６の内部に収容された押湯ａが凝固する。その後、鋳造製品から鋳型４０を取り外し、押湯ａから押湯加熱装置１を取り外す。最後に、鋳造製品から押湯ａを切り離す。こうして、製品が完成する。
【００２４】
本実施形態において、スリット１０は、スリーブ２の中心軸に関して対称となるように形成されていることが好ましい。これにより、スリーブ２を左右均等に分割するので、スリーブ２をバランス良く発熱させることができ、押湯ａを効率良く加熱することができる。さらに、電極２１、２２もまた、スリーブ２の中心軸に関して対称となるように取り付けられていることが好ましい。これにより、上記と同様の理由から、スリーブ２を効率良く発熱させることができ、省電力化を図ることができる。
【００２５】
また、スリーブ２は、側面断面積が平面断面積より小さい構成であることが好ましい。ここで、側面断面積とは、図３の斜線部分Ａで示すように、スリーブ２を、中心軸に平行な平面で、一対のスリット１０の下端を通る線を含む平面で切断した場合における断面積をいう。また、平面断面積とは、図４の斜線部分Ｂで示すように、スリーブ２を、中心軸に垂直な平面で切断した断面において、スリット１０により分離された領域の片側半分の断面積をいう。このような構成によると、側面断面積を小さくすることにより電気抵抗値が大きくなるので、スリーブ２の下端付近を高温にすることができ、一方、断面積が大きい部分は電気抵抗値が小さいので発熱を抑制することができる。したがって、押湯ａを効率良く加熱することができ、省電力化を図ることができる。
【００２６】
本実施形態において、スリーブ２の電気比抵抗値が小さすぎると、大電流電源が必要になるため省電力化が困難になる。一方、スリーブ２の電気比抵抗値が大きすぎると、電極２１、２２間に過大な電圧を印加する必要が生じる。したがって、スリーブ２の電気比抵抗値は、１０×１０−３〜５００×１０−３Ω・ｃｍであることが好ましい。
【００２７】
また、本実施形態では、電極２１、２２と、取付部７、８との間に導電性断熱材３２を介在させたので、スリーブ２で発生した熱が電極２１、２２を介して放熱するのを防ぐことができる。また、電源装置Ｅの電圧を調節することにより、スリーブ２の温度を容易に制御することができる。更に、スリーブ２の電気抵抗を測定することにより、異常を検出して、交換時期などを判別することができる。
【００２８】
以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明の具体的な態様は上記実施形態に限定されない。例えば、スリーブ２の軸方向における単位長さあたりの電気抵抗を変化させた構成であってもよい。この場合、電極２１、２２が取り付けられている上端部の電気抵抗を、他の部分の電気抵抗より大きい構成にすることが好ましい。例えば、スリーブ２の上端部の肉厚を、他の部分の肉厚より厚くすることができる。また、スリーブ２の上端部の材質を、他の部分の材質より電気比抵抗値を小さくしてもよい。これにより、スリーブ２の上端部の発熱を抑制することができるので、電極２１、２２が高温になって損傷することを防止でき、押湯加熱装置１の耐久性をより高めることができる。
【００２９】
また、スリーブ２の内周面全体を、テーパ面としてもよい。これにより、製品の鋳造後に、押湯加熱装置１を押湯ａから容易に取り外すことができる。また、保持筒６の内周面全体をテーパ面としてもよい。
【００３０】
また、スリーブ２の内径は、鋳型空隙部４３付近の内径を他の部分の内径より小さくしてもよい。これにより、鋳造製品と押湯ａとの接続部分が狭小になるので、押湯ａを製品から容易に切り離すことができ、歩留を向上させることができる。
【００３１】
また、本実施形態では、スリット１０により絶縁部を形成していたが、図５に示すように、絶縁材３１により絶縁部を形成してもよい。絶縁材３１としては、アルミナ質の耐火ボード等を用いることができる。この絶縁材３１が緻密に形成されている場合には、スリーブ２からの溶湯漏れを防止できるので、スリーブ２に保持筒６を内挿しなくてもよい。このような構成によれば、押湯ａをスリーブ２に直接接触させることができるので、押湯ａを効率良く加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に係る押湯加熱装置の側面断面図である。
【図２】押湯加熱装置の上面図である。
【図３】図２における押湯加熱装置のＩ−Ｉ断面図である。
【図４】図１における押湯加熱装置のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図５】他の実施形態に係る押湯加熱装置の側面断面図である。
【図６】従来の押湯加熱装置の側面断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
ａ  押湯
Ｅ  電源装置
１  押湯加熱装置
２  スリーブ
６  保持筒
７  取付部
１０  スリット
２１  電極
３１  絶縁材
３２  導電性断熱材
４０  鋳型
４３  鋳型空隙部
【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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