(57)【要約】ブリードアウト検出システムを有する連続鋳型が開示され、該連続鋳型は、鋳型枠組みと、金型入口と金型空隙周辺部を有する金型出口とを備えた溶融金属鋳型と、ブリードアウト検出システムであって、金型出口周辺部またはその近傍でセンサ／導体に平衡電流を供給する信号生成装置と、センサ／導体に電気的に接続される電流検出器と、を有するブリードアウト検出システムと、ブリードアウト検出システムからセンサ／導体の状態に関する電気信号を受信するよう構成されたプログラマブル制御装置と、を備えることができる。
2015514580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブリードアウト検出システムを有する半連続または連続鋳型であって、
鋳型枠組みと、
金型入口と金型空隙周辺部を有する金型出口とを備えた溶融金属鋳型と、
ブリードアウト検出システムであって、
前記金型出口周辺部またはその近傍でセンサ／導体ブリードアウトセンサ／導体に平衡電流を供給し、他の構成要素に電気的に接続される信号生成装置と、
センサ／導体インピーダンスを監視する電流検出器と、
を有するブリードアウト検出システムと、
前記ブリードアウト検出システムから前記センサ／導体の状態に関する電気信号を受信するプログラマブル制御装置と、
を備える半連続または連続鋳型。
【請求項２】
前記プログラマブル制御装置と前記ブリードアウトセンサ／導体との間に動作可能に接続され、前記ブリードアウトセンサ／導体から信号を受信し、前記プログラマブル制御装置にブリードアウト状態信号を供給する電子電流検出器をさらに備える請求項１に記載のブリードアウト検出システムを有する連続鋳型。
【請求項３】
前記プログラマブル制御装置が、前記ブリードアウトセンサ／導体からの信号の欠如の形で情報を受信する請求項１に記載のブリードアウト検出システムを有する連続鋳型。
【請求項４】
前記プログラマブル制御装置が、ブリードアウト状態信号の受信後に前記電子電流検出器に対してリセット信号を生成するよう構成された、請求項３に記載のブリードアウト検出システムを有する連続鋳型。
【請求項５】
前記プログラマブル制御装置が、前記ブリードアウトセンサ／導体への出力信号の大きさを増加させ、ブリードアウト状態信号の受信後に前記電子電流検出器へのリセット信号を検出または生成するように前記信号生成装置に定期的に命じるよう構成された請求項４に記載のブリードアウト検出システムを有する連続鋳型。
【請求項６】
前記プログラマブル制御装置が、前記信号生成装置出力信号の大きさを自動的に調節するよう構成された請求項１に記載のブリードアウト検出システムを有する連続鋳型。
【請求項７】
前記プログラマブル制御装置が前記ブリードアウト検出システムのユーザに通知または警告を自動的に提供するよう構成された請求項１に記載のブリードアウト検出システムを有する連続鋳型。
【請求項８】
前記プログラマブル制御装置が他のシステム構成要素に対して、
前記ブリードアウト検出システムのユーザへの通知または警告、および
ブリードアウト作用を含むその他の装置へのコマンド
を備える出力を提供するよう構成された請求項１に記載のブリードアウト検出システムを有する連続鋳型。
【請求項９】
前記平衡電流が交流電流の矩形波を有する請求項１に記載のブリードアウト検出システムを有する連続鋳型。
【請求項１０】
前記交流電流波形が１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの周波数範囲を有する請求項１に記載のブリードアウト検出システムを有する連続鋳型。
【請求項１１】
前記交流電流波形が２０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚの周波数範囲を有する請求項１に記載のブリードアウト検出システムを有する連続鋳型。
【請求項１２】
前記プログラマブル制御装置がプログラマブル論理制御装置である請求項１に記載のブリードアウト検出システムを有する連続鋳型。
【請求項１３】
各溶融金属鋳型位置への電気接続が１つの電線を含む請求項１に記載のブリードアウト検出システムを有する連続鋳型。
【請求項１４】
ブリードアウト検出システムであって、
金型出口周辺部またはその近傍に構成される導電性ブリードアウトセンサ／導体と、
平衡交流電流を前記ブリードアウトセンサ／導体に供給する信号生成装置と、
前記ブリードアウト検出システムからの電気信号を受信するよう構成されたプログラマブル制御装置と、
を備えるブリードアウト検出システム。
【請求項１５】
前記導電性ブリードアウトセンサ／導体への電線と、
前記導電性ブリードアウトセンサ／導体と前記金型出口周辺部間の設定インピーダンスと、
前記電流路の一部である金型テーブルアセンブリと、
をさらに備える請求項１４に記載のブリードアウト検出システム。
【請求項１６】
前記導電性ブリードアウトセンサ／導体への電線をさらに備え、
前記導電性ブリードアウトセンサ／導体が、
設定量のインピーダンスによって隔離される２片の導電性材料と、
金型と電気接続する導電性材料片のうち１つと、
前記電流路の一部である金型および金型テーブルアセンブリと、
を備える請求項１４に記載のブリードアウト検出システム。
【請求項１７】
金型出口周辺部またはその近傍に構成される導電性構成要素と、
センサ／導体と、
前記導電性材料と、交流電流信号生成装置と電流検出器とを備える回路との間の設定量のインピーダンスと、
を備えるブリードアウト検出システム。
【請求項１８】
前記インピーダンスが、
抵抗と、
前記導電性材料と前記金型出口周辺部またはその近傍の導電性材料との電気絶縁と、
を備える請求項１７に記載のブリードアウトセンサ。
【請求項１９】
前記導電性材料が、前記金型出口周辺部またはその近傍に接続される金属材料板を備える請求項１７に記載のブリードアウトセンサ／導体。
【請求項２０】
前記導電性材料が、
抵抗を伴い相互に電気的に接続される２つの金属板を備え、
前記２つの金属板が電気絶縁によって別様に隔離される請求項１７に記載のブリードアウトセンサ／導体。
【請求項２１】
前記交流電流信号生成装置がプログラマブル論理制御装置モジュールである請求項１７に記載のブリードアウト検出システム。
【請求項２２】
前記電流検出器がプログラマブル論理制御装置モジュールである請求項１７に記載のブリードアウト検出システム。
【請求項２３】
前記電流検出器がプログラマブル制御装置から離れた回路である請求項１７に記載のブリードアウト検出システム。
【請求項２４】
前記交流電流信号生成装置がプログラマブル制御装置から離れた回路である請求項１７に記載のブリードアウト検出システム。
【請求項２５】
半連続または連続溶融金型におけるブリードアウト状況の検出方法であって、
前記金型出口周辺部またはその近傍に構成される導電性ブリードアウトセンサ／導体を設けることと、
前記ブリードアウトセンサ／導体に平衡交流電流を供給する信号生成装置を設けることと、
前記ブリードアウトセンサ／導体の状態に関する電気信号を受信するプログラマブル制御装置を設けることと、
を備える方法。
【請求項２６】
前記プログラマブル制御装置と前記ブリードアウトセンサ／導体に関連して電流検出器を設けることをさらに備える請求項２５に記載の半連続または連続溶融金型におけるブリードアウト状況の検出方法。
【請求項２７】
前記電流検出器が閾値電流レベルで設定される請求項２５に記載の半連続または連続溶融金型におけるブリードアウト状況の検出方法。
【請求項２８】
前記電流検出器の前記閾値電流レベルが前記プログラマブル制御装置への出力をトリガする請求項２５に記載の半連続または連続溶融金型におけるブリードアウト状況の検出方法。
【請求項２９】
前記プログラマブル制御装置が通知を提供する請求項２５に記載の半連続または連続溶融金型におけるブリードアウト状況の検出方法。
【請求項３０】
検査工程が、
交流電流出力の大きさを変更するコマンドを前記信号生成装置に送信するプログラマブル制御装置を設けることと、
設定電流レベルの検出時に前記プログラマブル制御装置に出力を電気的に送信する電流検出器を設けることと、
検査工程の結果として前記電流検出器から受信した信号を認識するように前記プログラマブル制御装置を設定することと、
によって実行される請求項２５に記載の半連続または連続溶融金型におけるブリードアウト状況の検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本願は他の出願に基づく優先権を主張しない。
【０００２】
本発明は、入力および／または出力を備えたセンサを使用して、不所望の溶融金属が、半連続または連続鋳造溶融金型で鋳造中の凝固途中の金属塊から脱出していることを検出し、制御システムに通知することに関する。本発明は改良されたブリードアウト検出システム（bleedout detection system）に関する。
【背景技術】
【０００３】
金属インゴット、ビレット、その他の鋳造品（castpart）は通常、鋳金設備の床面下の大型鋳造ピットの上方に配置された縦型金型を利用する鋳造工程によって形成されるが、本発明は横型金型にも適用できる。縦型鋳型の下側構成要素は開始ブロック（starting block）である。鋳造工程の開始時、開始ブロックは金型の最上位置にある。溶融金属が金型穴または空隙に注入され、（通常は水によって）冷却されるにつれ、開始ブロックは水圧シリンダまたはその他の装置によって所定速度で緩やかに降下される。開始ブロックの降下につれて、凝固した金属またはアルミニウムが金型の底部から出現して、様々な形状のインゴット、球、またはビレットが形成されて、それらは本明細書では鋳造品とも称する。
【発明の概要】
【０００４】
本発明はアルミニウム、真鍮、鉛、亜鉛、マグネシウム、銅、鋼などを制限なく含む、概して金属の鋳造に関するが、所与の例や開示する好適な実施形態はアルミニウムに関し、よって、本発明は一般的に金属に適用されるが、一貫性を持たせるために全体としてアルミニウムまたは溶融金属という用語を使用する。
【０００５】
縦型鋳造構造を実現し、構成する方法は多数存在するが、図１はビレットテーブル鋳造構造の一例を示す。図１では、アルミニウムの縦型鋳造は一般的に、鋳造ピット内の上昇した作業床の下方で行われる。鋳造ピット床１０１ａの真下には、水圧シリンダ用の水圧シリンダバレル１０２が配置されるケーソン（caisson）１０３がある。
【０００６】
図１に示すように、鋳造ピット１０１とケーソン１０３内に示される典型的な縦型アルミニウム鋳造装置の下部の構成要素は、水圧シリンダバレル１０２、ラム１０６、搭載ベースハウジング１０５、プラテン１０７、および開始ブロックベース１０８（開始ヘッドまたはボトムブロックベースとも称する）であり、いずれも鋳造設備床１０４の下方に示される。
【０００７】
搭載ベースハウジング１０５は鋳造ピット１０１の床１０１ａに搭載され、その下にケーソン１０３が配置される。ケーソン１０３は側壁１０３ｂと床１０３ａによって画定される。
【０００８】
典型的な金型テーブルアセンブリ１１０も図１に示されており、図示されるように金型テーブル傾斜アーム１１０ａを押す水圧シリンダ１１１によって傾斜させられ、図１に示すように点１１２を中心に旋回することによって主鋳造枠アセンブリを上昇および回転させることができる。金型テーブルアセンブリを鋳造ピット上方の鋳造位置との間で往復させる金型テーブルキャリッジも設けられる。
【０００９】
図１は、鋳造品またはビレット１１３が部分的に形成されている鋳造ピット１０１内で途中まで降下したプラテン１０７と開始ブロックベース１０８も示す。鋳造品１１３は開始ブロックベース１０８上にあり、それらはすべて当該技術において既知であるため、これ以上詳細に図示も記載も必要ではない。開始ブロックという用語をアイテム１１４に対して使用したが、ボトムブロックと開始ヘッドという用語もアイテム１１４を指すのに当該業界において使用されており、ボトムブロックは通常、インゴットが鋳造されるときに使用され、開始ヘッドはビレットが鋳造されるときに使用される。
【００１０】
図１の開始ブロックベース１０８は１つの開始ブロック１１４と１つの台座（pedestal）１１５のみを示しているが、通常は開始ブロックベース毎にいくつか搭載され、後の図に示され既知であるように、開始ブロックが鋳造工程中に降下されるにつれ、ビレット、特殊形状、またはインゴットを同時に鋳造する。
【００１１】
水圧液体が十分な圧力で水圧シリンダに導入されると、ラム１０６、ひいては開始ブロック１１４が鋳造工程のための所望の上昇開始位置へと上昇して、開始ブロックは金型テーブルアセンブリ１１０内に収まる。
【００１２】
開始ブロックベース１０８の下降は、水圧液体を所定速度でシリンダから投入することによって、ラム１０６と開始ブロックを所定の制御された速度で降下させることによって達成される。金型は、通常は水冷却手段を用いて、出現するインゴットまたはビレットの凝固を助ける工程中、制御可能に冷却される。
【００１３】
金型テーブルに適合する金型および鋳造技術は多数存在し、当業者にとって既知であるため、本発明の各種実施形態を実行するために特別な金型および鋳造技術は不要である。
【００１４】
金型テーブルを配置するように構成された様々なサイズおよび構成の鋳造ピットが多数あるため、金型テーブルはあらゆるサイズおよび構造をとる。したがって、特定用途に合致する金型テーブルの需要および要件は多数の要因に左右され、たとえば、鋳造ピットの寸法、水源の位置（複数可）、ピットを作動する実体の手法などである。
【００１５】
典型的な金型テーブルの上側は金属分布システムと動作可能に連結する、あるいは相互作用する。典型的な金型テーブルは、収容する金型とも動作可能に連結する。
【００１６】
金属が半連続または連続鋳造縦型金型を用いて鋳造されるとき、溶融金属が金型内で冷却され、開始ブロックベースの降下に合わせて金型の下端から連続的に出現する。出現するビレット１１３、インゴット、またはその他の構造は、所望の形状を維持するように十分に凝固することを目的とする。出現する凝固金属と透過性リング壁間に空隙が存在する。その下には、出現する凝固金属と金型の下側および関連設備間にも金型空隙が生じる。
【００１７】
通常、鋳造工程は潤滑剤を含む流体を使用するため、必然的に管および／または配管は流体を金型空隙周囲の所望位置に送達するように設計される。潤滑剤という用語を明細書全体を通じて使用するが、この用語は潤滑剤であるかないかにかかわらずあらゆる種類の流体も意味し、離型剤も含みうると理解される。
【００１８】
鋳造ピットおよび溶融金属またはその周囲で作業することは危険を伴い、安全性を高め、装置のオペレータがさらされる危険または事故の可能性を最小限に抑える方法を見つけることが常に求められている。また、装置および周辺施設の潜在的損傷の可能性と関連コストを低減することも有益である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
本発明の好適な実施形態を以下の添付図面を参照して説明する。
【図１】典型的な縦型鋳造ピット、ケーソン、および鋳金装置の正面図である。
【図２】本発明の実施形態を利用できる多数の金型枠組みのうちの１つの斜視図である。
【図２Ａ】本発明の実施形態を利用できる多数の金型枠組みのうちの１つの斜視図であり、鋳造品からの溶融金属のブリードアウトを示している。
【図３】４つの横列と７つの縦列の溶融金型を有する金型テーブルの概略上面図である。
【図４】プログラマブル制御装置に接続されるブリードアウト検出システムの例示の概略ブロック図である。ブリードアウト検出システムは信号生成装置、電流検出器、およびセンサ／導体から成る。
【図４Ａ】どのようにプログラマブル制御装置が動作可能にブリードアウトセンサと信号生成装置に接続され、信号電流検出機能を果たすことができるかを示す図である。
【図４Ｂ】どのようにプログラマブル制御装置が動作可能にブリードアウトセンサと電流検出器に接続され、信号生成機能を果たすことができるかを示す図である。
【図４Ｃ】どのようにプログラマブル制御装置または「ＰＬＣ」が動作可能にセンサ１９４に接続され、電流の検知、感知、または監視機能と信号生成機能の両方を提供するように構成されるかについての例示の構造を示す図である。
【図４Ｄ】警告システムとＳＣＡＤＡシステムに動作可能に接続されるプログラマブル制御装置の例示のブロック図または概略図である。
【図４Ｅ】どのようにプログラマブル制御装置が動作可能にユーザ通知システムおよびその他のシステム構成要素に接続できるかを示す例示のブロック図である。
【図４Ｆ】ブリードアウト検出システムが動作可能に警告／ＳＣＡＤＡ／ユーザ通知、または／その他のシステムに接続される構造を示す概略ブロック図である。
【図５】開回路を閉鎖する、閉回路を開放する、あるいは動作レベルの抵抗またはインピーダンスを迂回する際に電気回路に及ぼされ得るブリードアウトの様々な影響を示す図である。
【図５Ａ】電線、ブリードアウト検出システム、および金型表面から成る回路を示す図である。
【図６】ブリードアウト検出システムで使用可能な多数の波形から選択されるいくつかの可能な波形の図である。
【図７】絶縁層によって金型から隔離される１つの板から成るブリードアウトセンサの多数の可能な実施形態のうちの１つを示す金型出口側の斜視図である。
【図８】絶縁層によって相互に隔離される２つの板から成るブリードアウトセンサの多数の可能な実施形態のうちの１つを示す金型出口側の斜視図である。
【図９】プログラマブル制御装置と遠隔システム構成要素とを収容できるハウジングを代表する主要構成要素ハウジングの斜視図である。
【図９Ａ】システムが１箇所に含まれるプログラマブル制御装置のブロック図である。
【図９Ｂ】システムが主要中心位置と遠隔システム構成要素とから成るプログラマブル制御装置システムのブロック図である。
【図１０】ブリードアウトセンサ、信号生成装置、電流検出器、および遠隔システム構成要素間の概略的関係を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明で利用される固定、接続、製造、およびその他の手段と構成要素の多くは広く知られ、記載される本発明の分野で使用されており、それらの厳密な性質や種類は、当業者らが本発明を理解し使用するうえで必要ではない。したがって、詳細には説明しない。さらに、本発明の特定用途のためにここに図示または記載される各種構成要素は本発明によって予測されるように変形または変更することができ、どの要素の特定用途または実施形態の手法も当該技術または当業者によって既に広く知られ使用されているため、詳細には説明しない。
【００２１】
請求項内の用語「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は限定的な意味ではなく、長年の請求項作成慣行にしたがって使用している。本明細書で特定して記載しないかぎり、用語「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」は上記要素のうちの１つに限定されるのではなく、「少なくとも１つ」を意味する。
【００２２】
本発明は各種金属注入技術および構造に適用され、各種金属注入技術および構造に関連して利用することができると理解すべきである。さらに、本発明は横型または縦型鋳造装置で利用できると理解すべきである。
【００２３】
したがって、金型は、特定の溶融金属源が何であれ、溶融金属源から溶融金属を受け取ることができなければならない。よって、金型内の金型空隙は、溶融金属源に対して流体または溶融金属を受け取る位置に配向されねばならない。
【００２４】
当業者によって、本発明の実施形態は新たなシステムおよび／または既存の鋳造システムへの後付け装置と組み合わせることができ、組み合わされると認識され、すべて本発明の範囲に含まれる。出願人は引用により米国特許第６，４４６，７０４号および米国特許第７，２９６，６１３号の全文を本明細書に記載されたかのように組み込む。
【００２５】
図１は縦型鋳造ピット、ケーソン、および鋳金装置の正面図であり、詳細に上述したとおりである。
【００２６】
アルミニウムなどの金属の半連続または連続注型においては、金型空隙または鋳造品の凝固中の外殻のいずれかの閉じ込めからのブリードアウト（bleedout）または流出状態と呼ばれる状態をより確実に監視することが望ましい。この状態は成型工程にとって大きな問題（人員の安全性と設備の破壊）をもたらし、溶融金属を鋳造領域へと脱出させる。
【００２７】
図２は、本発明の実施形態を利用することができる多数の金型枠組みのうちの１つの斜視図であり、耐火槽（illustrating refractory trough）１３５、金型入口１３４、金型出口１３６、通常はグラファイトリングである透過性周壁（permeable perimeter wall）１３０、水入口管（water inlet conduits）１３３、および金型枠組み１３１を示す。図２は金型出口１３６から出現する球状鋳造品１３７をさらに示す。
【００２８】
図２Ａは、図２に記載されたものと同一のアイテムの斜視図であるが、鋳造品１３７の外殻で起こりがちな開口１３８を示しており、その結果、溶融金属１３９が通常の境界から脱出したり、「ブリードアウト」という用語で表される状態に至ったりする。当業者によって理解されるように、このような亀裂の外観とブリードアウト状況は変動する可能性があるため、図２Ａに示されるように様々なブリードアウト状況が起こり得る。
【００２９】
鋳造環境は過酷であり、腐食性が高く、露出した構成要素の大幅な腐食や劣化を招きがちである。電気的および／または電子的構成要素はより正確で制御可能なセンサおよび検出器を提供し得るが、ときに過酷な鋳造環境の影響を受けやすい。したがって、本発明のいくつかの実施形態の目的の１つは、鋳造環境における腐食特性が向上したブリードアウト検出システムを提供することである。
【００３０】
図３は、４つの横列１５２と７つの縦列１５１の溶融金型を有する金型テーブル１５０の概略上面図であり、例示の２次元Ｘ−Ｙ座標を示す。図３はｘ寸法１５３とｙ寸法１５４を有する金型テーブルを示す。
【００３１】
交流電流／電圧などの振動信号または変動信号が直流または一定電流／電圧の代わりに使用され、平衡電流または電圧がゼロ周辺の範囲または許容範囲内で維持または均衡化される場合、ブリードアウト検出構成要素の腐食が低減、最小化、および／または排除されることが本発明の一部として判明した。また、本発明のいくつかの実施形態の目的の１つは、ゼロなどの所定値に、またはゼロ周辺の妥当な範囲内にほぼ均衡化される平衡交流電流または交流電圧を供給する電気信号生成装置を提供することである。
【００３２】
図４は本発明の一実施形態のいくつかの主要構成要素を表す概略ブロック図であり、ブリードアウト検出システム１７７とブリードアウト検出制御システム１７８の実施形態を概略的に示す。プログラマブル制御装置１８０は信号生成装置１８１に出力を送信し、信号生成装置１８１からの入力を受信する。信号生成装置は、プログラマブル制御装置１８０に提供される対応情報と共に平衡電流を電流検出器１８３に送信する。図４は電流検出器１８３に動作可能に接続されるブリードアウトセンサと警告構成要素１７９に動作可能に接続されるプログラマブル制御装置１８０とを示し、警告構成要素１７９は上記信号を受信し、その結果として警告、通知、データ、またはアクションを供給するように構成される警告／ＳＣＡＤＡまたは／その他のシステム構成要素とすることができる。
【００３３】
図４Ａは、ブリードアウトセンサおよび／または導体１８２をプログラマブル制御装置１８０と信号生成装置１８１に接続できる例示の構造を示し、この構造においてプログラマブル制御装置１８０は電流検出器の機能を果たすことができる。図４Ｂは、どのようにプログラマブル制御装置１９０をブリードアウトセンサ１９１および電流検出器１９２に接続できるかを示し、この構造においてプログラマブル制御装置（プログラマブル論理制御装置または「ＰＬＣ」とも称する）は信号生成機能を果たすこともできる。
【００３４】
図４Ｃは、プログラマブル制御装置１９３またはプログラマブル論理制御装置（「ＰＬＣ」）が動作可能にセンサ１９４に接続され、プログラマブル制御装置が電流検出機能と信号生成機能の両方を提供できる例示の構造を示す。当業者によって認識されるように、このようなシステム配置は、物理的および電子的に様々な形で構成することができる。
【００３５】
図４Ｄは、警告システム１８５およびＳＣＡＤＡシステム１８６に動作可能に接続されるプログラマブル制御装置１８０の例示のブロック図または概略図である。図４Ｅは、どのようにプログラマブル制御装置１８０がユーザ通知システム１９６およびその他のシステム構成要素に動作可能に接続されるかを示す例示のブロック図である。図４Ｆは、ブリードアウト検出システムが動作可能に警告／ＳＣＡＤＡ／ユーザ通知または／その他のシステム１９９に接続される構造を示す概略ブロック図である。
【００３６】
ブリードアウトセンサが金型出口周辺部またはその近傍に構成される本発明の一実施形態のブリードアウト検出システムについて説明したが、当業者であれば、上記システムのその他の構成要素および素子は金型出口周辺部またはその近傍、あるいはその他の任意の位置に離隔して配置できることを認識しており、それらはすべて本発明の企図に含まれる。本発明の別の実施形態では、センサ／導体装置は金型出口周辺部にまたはその近傍に配置することができる、あるいはセンサ／導体に対して同じまたは異なる位置に配置することができる。センサ／導体は当業者によって認識されるように、開回路または閉回路を形成するように配置することができる、あるいは、ブリードアウト状況において、たとえば開回路から閉回路への変更、閉回路から開回路への変更、またはその他の方法によるインピーダンスの変更など、その他の特性を示すように変更し得る何らかの期待されるレベルの通常インピーダンスで動作するように設定することができる。図５は、通常開状態２０１にある、通常閉状態２０２にある、あるいは抵抗量によって示される量のインピーダンス２０３を伴って配置されるブリードアウトセンサ／導体の概略図である。ブリードアウト状況は、正常な動作状況に基づく予測電流レベルを変更する場合がある。図５Ａは、いかにして１つの電線２０５が金型２０７および金型アセンブリの導電性材料を利用して、ブリードアウト検出システム２０６またはブリードアウト検出回路との電気接続を行いその路を完成させるかを示す。当業者であれば、このような電気ループが電線または様々なその他の形状の導電性材料を用いて完成できることを認識するであろう。
【００３７】
平衡電流という用語が本明細書で使用される際、平均基準線または点範囲辺りで振動または変動している電流を指すように幅広く解釈されることを目的とする。図６は包括的ではなく、起こり得る波形のいくつかの例を示しており、当業者が認識するように、そのような波形は様々な形で構成される、あるいは変動する。典型的な実施形態では、これはゼロの中間基準値周辺で平衡化される正弦波電流波２０１となるが、矩形波２０２またはその他の形状の波形を指すこともでき、矩形波、正弦波、またはその他の形状の波形内の波または領域は、平衡化されるために、形状、ピーク値、または期間が同一である必要はない。その他の例は、パルス波形２０３、平均の正側または負側の形状が同一であっても異なっていてもよい矩形波形２０４、三角波形２０５などである。波形の中央値または平均値は、当業者によって理解されるように限定ではなく、ゼロの値であってもなくてもよいＤＣバイアスまたはＤＣ係数と称することもできる。当業者の場合、波形は時間に対する陽極または陰極値と記載することもある。
【００３８】
信号生成装置という用語が本明細書で使用される際、最も幅広い意味で、電流、信号またはその他の電位、または導電エネルギーを、ブリードアウトセンサ自体であっても、ブリードアウトセンサと電気接続していてもよいブリードアウトセンサ／導体へ、および／またはブリードアウトセンサ／導体を通じて供給、生成、または伝送する任意の装置または要素を指すために使用することができる。当業者によって理解されるように、ブリードアウト信号生成装置の位置は物理的にも電子的にも変動させることができ、別個に組み立てられた電子ユニット、制御装置自体の一部、またはブリードアウト検出システムによって使用される電気信号を供給するように構成された構成要素として配置することができる。本発明の企図の一部では、信号生成装置からの周波数の使用は広範な範囲の値全体にわたって採用することができ、使用可能な周波数は通常、センサ／導体と冷却液の相互作用のインピーダンスから生じ得る所望の特性や結果的な腐食低減などの電子的利得に応じて選択される。同様に、本発明の実施形態は、上述したような信号生成装置によって提供される様々な交流波形と共に使用することができる。
【００３９】
鋳造冷却工程の一部として使用される液体の導電性に応じて、平衡電流を供給する信号生成装置の出力は、結果として生じる電流レベルの最適電位を得るために調節を要する。企図される本発明の実施形態では、信号生成装置の出力は手動で調節する、プログラマブル制御装置を通じて特定値に設定する、あるいはプログラマブル制御装置を介して自動的に調節することができる。冷却液の導電性は、一方が負であり他方が正である２つのリングにわたって外側に延びるために腐食に影響を及ぼし、冷却液は電荷を通過させて腐食を引き起こすのに十分な導電性または能力を有する。
【００４０】
電解腐食電池では、イオンは構成要素のうちの１つから除去され、溶液内に伝送され、その他の構成要素上に付着する。我々はＡＣを用いることによって電気分解反応を有功に中性化することで、結果的に生じる腐食を低減または排除する。
【００４１】
ブリードアウトセンサという用語が本明細書で使用される際、たとえば、限定するものではないが、導電性材料間の意図的な通常動作レベルのインピーダンスまたはコンダクタンスを有する導電路を生成する、金属板、配線、またはその他の材料など、本発明の企図に含まれる導電性の材料、素子、または構成要素の多数の様々な構成のうち任意の１つとすることができる。導電性材料間のインピーダンスまたはコンダクタンスのレベルは、当業者にとって既知な様々な形で設定することができる。本発明の企図に含まれるブリードアウトセンサ／導体のいくつかの実施形態は、導電性金属部間に配置される導電性物質、抵抗またはリアクタンスを提供する導電性材料間の構成要素、または図５に示されるようなインピーダンスのレベルを形成するいくつかの組み合わせを含むことができる。
【００４２】
図７は、金型２２１の底部と装着可能な板２２２（ブリードアウトセンサ／導体）との間に絶縁層２２０を使用する本発明の一実施形態を示す。本実施形態では、抵抗またはその他のインピーダンス構成要素２２３は、絶縁層２２０を迂回または通過することによって設置される。板および金型本体は、金型本体に対する瞬時の交流正電圧と負電圧が得られる際に見られるものの中で電気接続されている。冷却液および／または溶融金属２２５により提示され得るインピーダンスレベルも図７に示す。
【００４３】
別の実施形態は図８に示されるような金型２２１の底部に装着される２つの板２２２ａ、２２２ｂを使用し、板の間の絶縁層２２０と板どうしをつなぐ抵抗２２３が導入されている。板は２つの板間の瞬時の交流正電圧と負電圧が得られる際に見られるものの中で電気接続されている。冷却液および／または溶融金属２２５により提示され得るインピーダンスレベルも図８に示す。企図される電流路は、ブリードアウトセンサ／導体路への２つまたはそれ以上の電線の実施形態も含むことによって、信号生成装置、ＰＬＣ制御装置、および／または電流検出器への接続も可能とする。ブリードアウトセンサ／導体への１つの電線を使用し、金型と組み立てられた金型装置とが電流路の１つを提供する別の実施形態も企図される。
【００４４】
制御装置またはプログラマブル制御装置という用語が本明細書で使用される際、図９および９Ａで示されるような主要構成要素ハウジング（main component housing）２４０から成るプログラマブル論理制御装置、または図９および９Ｂに示されるような主要構成要素ハウジング２４０と遠隔システム構成要素２４１との組み合わせを限定なく含む任意数の異なる種類の制御構造を指すことができる。プログラマブル制御装置は、調節可能な構成要素を含む制御回路、または所望の制御機能を提供するように構成された配線済みの電子機器を指すことができる。当業者であれば、プログラマブル論理制御装置、ＰＬＣの使用が一般的であるが、制御装置の設定において唯一の選択肢ではないことを認識するであろう。
【００４５】
本発明の実施形態は電子電流検出器を含む、あるいは利用するが、様々な電流または電位レベル、モジュール、またはプログラマブル制御装置の一部とみなされる構成要素に直面するときに状態を切り換える、あるいはその他の形で変更する構成要素（複数可）を伴うよう設計された回路、あるいは様々なレベルの電位または電流が存在する際に出力を変更するように構成されるその他の材料を含むことができることに留意すべきである。図１０は、ブリードアウトセンサ／導体２６１、電流検出器２６２、およびプログラマブル制御装置２６３間の関係の一実施形態を示す概略図である。図示される一実施形態では、動作時の電流検出器２６２はブリードアウトセンサ／導体２６１を通じた電流の流れに基づき電流または電位を受信し、手動で設定された閾値または制御装置からの入力に応じて電流を処理し、閾値レベルに応じて電子電流検出器からの出力をプログラマブル制御装置に供給するように配置される。本実施形態での閾値ラッチは、電流閾値レベルを検出する際にラッチする内部スイッチ２６４によって表される。よって、プログラマブル制御装置２６３への電流検出器の出力は現状に応じて変動し、電流検出器の状態に関する情報をプログラマブル制御装置に提供する。本発明に関して検討されるように、閾値という用語は、電流検出器出力の変更をトリガするのに十分な任意の正または負の値を指すことができる。当業者によって既知なように、回路構造に応じて、上記閾値は様々な構成要素、調節可能な構成要素の使用、あるいはプログラマブル制御装置の設定変更によって調節可能とすることができる。上述した通り、当業者によって認識されるように、電流検出器は様々な位置に物理的および電子的に配置することができる。このように考えられる実施形態は、様々な電流レベルに直面する際に状態を変更するように別様に構成された、別個に組み立てられた電子ユニット、制御装置自体の一部、または構成要素の構造を取ることができる。
【００４６】
当業者であれば、プログラマブル制御装置は動作時のブリードアウト検出システムのその他の素子と関連する各種機能に合わせて構成できると理解するであろう。本発明に関して想定されるプログラマブル制御装置の機能の実施形態は、独立して、または個別に、または機能の一部または全部の様々な組み合わせで使用することのできるいくつかの機能を含むがそれらに限定されない。プログラマブル制御装置が受け取ることのできる例示の入力はすべての可能な考えられる入力の包括的リストではなく、電流検出器からの信号、信号生成装置によって提供される波形の大きさ、ブリードアウトセンサ／導体が情報源である金型（複数可）のＩＤのうち１つまたはそれ以上を含むことができる。当業者によって認識されるように、システムの他の部分からの入力は実際の電気信号であっても、電気信号の不在であってもよい。プログラマブル制御装置にとって企図される出力も包括的リストではなく、大きさ、周波数、および／または波形などの信号の特徴に関する信号生成装置へのコマンド、および電流検出器状態に基づく電流検出器へのリセットコマンドを含む。動作中、電流検出器は上述の閾値に達する可能性がある。プログラマブル制御装置は、閾値に到達することによって設定される電流検出器の状態を変更するように使用することができる。当業者によって既知なように、プログラマブル制御装置は、信号を無視するとき、あるいは信号を利用して他の工程を開始するとき電流検出器に応答する、および／または電流検出器をリセットするように配置することができる。本発明の一部として企図されるように、別の可能なプログラマブル制御装置出力は、ブリードアウト状況に応答して、警告またはその他の通知をオペレータに、あるいはコマンドをその他の装置に提供するように構成することができる。「通知」という用語はこれらの警告機能のいずれを指すためにも使用され、情報を提供するか、あるいは追加の工程ステップとのリンクを提供する。
【００４７】
本発明の各種実施形態で企図される別の特徴は、鋳造前、鋳造動作中、またはユーザの所望する任意の時点でブリードアウトセンサ／導体電流路の状態および操作可能性を判定する検査機能を含む。当業者にしたがって、本プロセスは様々な形で構成することができるが、本発明で企図されるいくつかの実施形態では、プログラマブル制御装置は、電流検出器への電流が電流検出器の閾値設定を満たすように、大きさ、周波数、または波形など、ブリードアウトセンサ／導体に提供される信号を変更するべく信号生成装置に命じる。それにしたがって電流検出器はプログラマブル制御装置の情報または情報の欠如を送信し、その設定に応じてプログラマブル制御装置はブリードアウトセンサ／導体の動作状態および電気接続状態を認識することができる。可能なプログラマブル制御装置出力に関して上述したように、その後、プログラマブル制御装置は、信号生成装置の正常な動作レベルへの転送、閾値との関係における電流検出器のリセット機能のうち１つまたはそれ以上のために使用することができる。また、プログラマブル制御装置は、検査工程中または検査工程外で受信された、あるいは受信されなかった信号を認識するように構成することができる。
【００４８】
当業者によって理解されるように、電気絶縁は固体、液体、気体、またはその他の形の電気絶縁を指すことができる。同様に理解されるように、波形の大きさは大きく変動する可能性があるが、理想的には安全性と回路設計のために妥当に低いものの所望の機能を果たすのに十分なレベルで保たれる。
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図３】
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【図４】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図５】
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【図５Ａ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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