(57)【要約】【課題】簡単な設備と方法により、溶融アルミニウムの停止時にダクトの内面に付着した溶融アルミニウムの酸化物がその後の溶融アルミニウムの供給開始時にダクトの内面から剥離し、塊片として溶融アルミニウムの中に浮遊しないようにする。【解決手段】ダクト１を通して溶融アルミニウムを搬送先に供給するとき、ダクト１内の溶融アルミニウムが溶融状態を保つようにヒータ９でその融点以上の温度に加熱ダクト１を加熱し、溶融アルミニウムを供給しない給湯停止時にダクト１内を溶融アルミニウムの融点以下の温度であって、その内周に付着した溶融アルミニウムの酸化物が剥離しない温度に保温する。具体的には、溶融アルミニウムを供給しない給湯停止時にダクト１内を、溶融アルミニウムの融点以下の温度であって、２５０℃の以上の温度に保温する。【選択図】図１
2012011441.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダクト１を通して溶融アルミニウムを搬送先に供給する溶融アルミニウム供給装置において、ダクト１を通して溶融アルミニウムを搬送先に供給するとき、ダクト１内の溶融アルミニウムが溶融状態を保つようにその融点以上の温度に加熱ダクト１を加熱し、溶融アルミニウムを供給しない給湯停止時にダクト１内を、溶融アルミニウムの融点以下の温度であって、その内周に付着したアルミニウムを含む酸化物が剥離しない温度に保温するヒータ９を備えることを特徴とする溶融アルミニウム供給装置。
【請求項２】
ダクト１の内周に付着したアルミニウムを含む酸化物が剥離しない温度が２５０℃の以上の温度であることを特徴とする請求項１に記載の溶融アルミニウム供給装置。
【請求項３】
ダクト１を通して溶融アルミニウムを搬送先に供給する溶融アルミニウム供給方法において、ダクト１を通して溶融アルミニウムを搬送先に供給するとき、ダクト１内の溶融アルミニウムが溶融状態を保つようにヒータ９でその融点以上の温度に加熱ダクト１を加熱し、溶融アルミニウムを供給しない給湯停止時にヒータ９でダクト１内を溶融アルミニウムの融点以下の温度であって、その内周に付着したアルミニウムを含む酸化物が剥離しない温度に保温することを特徴とする溶融アルミニウムの供給方法。
【請求項４】
ダクト１の内周に付着したアルミニウムを含む酸化物が剥離しない温度が２５０℃以上の温度であることを特徴とする請求項３に記載の溶融アルミニウムの供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融アルミニウムを搬送するために使用される溶融アルミニウム供給装置とその供給方法に関し、特に給湯停止時にダクトの内周に付着した溶融アルミニウムの酸化物が剥離し、ダクト内での溶融アルミニウムの流通の障害になるのを防止する溶融アルミニウム供給装置と溶融アルミニウム供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばアルミ鋳造の分野では鋳型等の搬送先に溶融アルミニウムを供給するために、電磁誘導作用により溶融アルミニウムに推力を与えて搬送する溶融アルミニウム用電磁ポンプを用いた容器供給装置が使用されている。このような溶融アルミニウム用電磁ポンプは、磁性体製のヨークにコイルを巻いた誘導子により筒状のダクト内部に移動磁界を発生させて溶融アルミニウムに推力を与え、供給する形式の誘導形電磁ポンプが主流である。
【０００３】
このような容器供給装置に使用される誘導形電磁ポンプは、例えば下記特許文献２（特開２００６−３４１２８１号公報）に記載されている。溶融アルミニウムが流れる管状のダクトは、耐熱性及び耐蝕性を有する筒状のセラミックス等のダクトからなり、そのダクトの外周に移動磁界を発生するため、ヨークにコイルを巻いた誘導子を配置し、管状のダクトの内部に誘導子により発生した磁界の磁路となる磁性体のコアを配置している。コアは耐熱性及び耐蝕性を有する筒状のセラミックス等の保護管により覆われている。従って、溶融アルミニウムの流路は管状のダクトと保護管との間に形成される環状部分となり、これにより、この種の電磁ポンプは環状流路形電磁ポンプと呼ばれている。
【０００４】
このような溶融アルミニウム用電磁ポンプを使用した溶融アルミニウム供給装置は、間欠的に毎回一定量の溶融アルミニウムをダイキャスト装置や重力鋳造装置等の搬送先に供給するのに用いられる。電磁ポンプの駆動により、溶融アルミニウムを供給するときは、ダクトはヒータにより加熱され、ダクト内はそれを通る溶融アルミニウムが凝固しないように溶融アルミニウムの融点以上の温度が維持される。他方、電磁ポンプの駆動を停止し、溶融アルミニウムの供給を停止しているときは、ヒータによるダクトの加熱も停止する。
【０００５】
ところが、電磁ポンプの駆動を停止し、溶融アルミニウムの供給を停止すると共に、ヒータによるダクトの加熱を暫く停止した後、暫くしてから再度ヒータによりダクトを加熱すると共に、電磁ポンプを駆動し、溶融アルミニウムの供給を開始すると、ダクト内に溶融アルミニウムの酸化物の厚膜片が混ざることがある。この溶融アルミニウムの酸化物の厚膜片は、ダクト内の溶融アルミニウムの流通の妨げとなったり、或いは酸化物の厚膜片が目的の供給先に搬送され、鋳物の品質低下等の問題を引き起こす。そこで、溶融アルミニウムの供給開始時には、この溶融アルミニウムの酸化物の厚膜片の除去作業が必要となる。
【０００６】
本件発明者らは、この溶融アルミニウムの酸化物の厚膜片の発生原因について検討したところ、それは次のような現象にあることが分かった。溶融アルミニウムを供給するため、ダクトをヒータで加熱しながらダクト内に溶融アルミニウムを通して溶融アルミニウムの給湯をやめた後に、ダクトの内面には溶融アルミニウムの膜が付着する。このままダクト温度を下げずに溶融アルミニウムの供給する場合には、このダクトの内面に付着した溶融アルミニウムがダクト内を通る溶融アルミニウムに絶えず洗われ、金属状態のまま連続的に更新される。ところが、溶融アルミニウムの供給を停止し、ダクトの加熱を停止すると、ダクトの内面に付着した溶融アルミニウムの表面が空気と接触して酸化し、表面に酸化膜が生じる。この酸化膜は、ダクト温度が２５０℃以下のなると酸化膜とダクトの間に一緒に固まっていたアルミニウムの強度増して、環状に固まっていたアルミニウム自体の凝固収縮によりダクト内面寸法より環状に固まっていた高強度アルミニウムが小さくなってダクトの内面から付着力より強くなって環状に剥離し、厚膜片となりやすい。しかも酸化物であるため、溶融アルミニウムの融点以上の温度に再加熱しても溶融しない。そのため、再びダクトをヒータで加熱し、溶融アルミニウムの供給を開始すると、溶融アルミニウムの酸化物の厚膜片が溶融アルミニウムの中にバラバラに分かれて固形物として浮遊することになる。
【０００７】
工業的には溶融アルミニウムを大気中で供給するため、ダクトをヒータで加熱しながらダクト内に溶融アルミニウムを通したり、止めたりしているときに、ダクトの内面に溶融アルミニウムが付着し、かつ酸化することは避けることは出来ない。そこでその後、溶融アルミニウムの酸化物の厚膜片が溶融アルミニウムの中に浮遊することを避けるためには、ダクトの内面に付着した溶融アルミニウムが酸化しないようにする方策が考えられる。
【０００８】
その一つとして、ダクト内を絶えず不活性ガスで満たし、ダクトの内面に付着した溶融アルミニウムが空気と接触するのと避ける手段が考えられる。しかし、ダクト内を絶えず不活性ガスで満たしておくためには、窒素ガスやアルゴンガスをダクト内に絶えず供給し続ける必要があり、不活性ガス供給源とそれを回収する装置が必要となり、設備が大掛かりとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−０１２０２４号公報
【特許文献２】特開２００６−３４１２８１号公報
【特許文献３】特開平０５−２８５６３８号公報
【特許文献４】特開平０５−０４２３５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、前述した従来の溶融アルミニウム供給装置と溶融アルミニウム供給方法における課題に鑑み、簡単な設備と方法により、溶融アルミニウムの停止時にダクトの内面に付着した溶融アルミニウムの酸化物がその後の溶融アルミニウムの供給開始時にダクトの内面から剥離し、厚膜片として溶融アルミニウムの中に浮遊しない溶融アルミニウム供給装置とその供給方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本件発明者らは、ダクト内への不活性ガスの供給によらず、ダクトの内面に付着した溶融アルミニウムの酸化物の塊片が供給される溶融アルミニウムの中に混じらない手段を検討した。その結果、溶融アルミニウムの供給停止時に、溶融アルミニウムの融点以下の温度であっても、ダクトをある一定の温度に保温しておくことにより、ダクトの内面からの溶融アルミニウムの酸化物の剥離が起こらないことに着目した。
【００１２】
本発明は、このような本件発明者らの着目によりなされたものである。その要旨は、ヒータ９により加熱されるダクト１を通して溶融アルミニウムを搬送先へ供給するに当たり、その溶融アルミニウムの供給停止時に、ダクト１内を、その内周に付着した溶融アルミニウムの酸化物が剥離しない温度に保温することにある。
【００１３】
すなわち、本発明による溶融アルミニウム供給装置は、ダクト１を通して溶融アルミニウムを搬送先に供給するに装置において、ダクト１を通して溶融アルミニウムを搬送先に供給するとき、ダクト１内の溶融アルミニウムが溶融状態を保つようにその融点以上の温度に加熱ダクト１を加熱し、溶融アルミニウムを供給しない給湯停止時にダクト１内を溶融アルミニウムの融点以下の温度であって、その内周に付着した溶融アルミニウムの酸化物が剥離しない温度に保温するヒータ９を備えるものである。具体的には、溶融アルミニウムを供給しない給湯停止時にダクト１内を、溶融アルミニウムの融点以下の温度であって、３００℃の以上の温度に保温するヒータ９を備えるものである。
【００１４】
さらに、本発明による溶融アルミニウム供給方法は、ダクト１を通して溶融アルミニウムを搬送先に供給するに方法において、ダクト１を通して溶融アルミニウムを搬送先に供給するとき、ダクト１内の溶融アルミニウムが溶融状態を保つようにヒータ９でその融点以上の温度に加熱ダクト１を加熱し、溶融アルミニウムを供給しない給湯停止時にダクト１内をヒータ９で溶融アルミニウムの融点以下の温度であって、その内周に付着した溶融アルミニウムの酸化物が剥離しない温度に保温するものである。具体的には、溶融アルミニウムを供給しない給湯停止時にヒータ９でダクト１内を、溶融アルミニウムの融点以下の温度であって、３００℃以上の温度に保温するものである。
【００１５】
前述したように、本件発明者が着目したところによれば、溶融アルミニウムの融点以下の温度であっても、ある一定の温度に保温しておくことにより、ダクトの内面から凝固アルミニウムを含む酸化物の剥離が起こらないことが分かった。そこで溶融アルミニウムを供給しない給湯停止時、すなわち溶融アルミニウムの給湯待機時にダクト１内をヒータ９で溶融アルミニウムの融点以下の温度であって、３００℃以上の温度、より好ましくは３５０℃以上の温度に保温する。これにより、ダクト１の内周に付着した溶融アルミニウムの酸化物が剥離し、ダクト１内の溶融金属に浮遊するのを防止することが出来る。
【００１６】
他方、溶融アルミニウムを供給しない給湯停止時、すなわちダクト１内で溶融アルミニウムが付着した状態の時にヒータ９でダクト１内をアルミニウムの融点（６６０℃）を越える温度、例えば７００℃程度に加熱すると、ダクト１内で付着した溶融アルミニウムがダクト１の内面を溶融浸漬メッキしているのと同じ状態となり、ダクト１の内面にアルミニウム酸化層が堆積してしまう。このように溶融アルミニウムを給湯したり、給湯を停止したりすると、次第にダクト１の内面に溶融アルミニウムと酸化膜の積層により内径が細くなった状態となり、ダクト１の流路抵抗が増大し、その後溶融アルミニウムの供給を開始したとき、溶融アルミニウムの流量が減じてしまう。そのため、溶融アルミニウムを供給しない給湯停止時の待機状態では、溶融アルミニウムの酸化が生じにくい温度にダクト１内をヒータ９で溶融アルミニウムの融点以下の温度、具体的には５００℃以下、より好ましくは、溶融アルミニウムの酸化実験から４５０℃以上にすると、表面が乳白色になって酸化が著しく進むことから、４５０℃以下に保持する必要がある。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明した通り、本発明による溶融アルミニウム供給装置と溶融アルミニウム供給方法では、溶融アルミニウムを供給しない給湯停止時にダクト１内をヒータ９で所要の温度に保温するだけで、溶融アルミニウムの酸化物の塊片がダクト１内の溶融アルミニウム内に浮遊するのを防止することが出来る。これは、ダクト１内への不活性ガスの供給等の手段に比べて、ダクト１の保温用のヒータ９を用いてその通電制御のみで簡単に行えるため、構造や制御も簡便であり、容易に実施することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による外付形の環状溶融アルミニウム用誘導電磁ポンプを使用した溶融アルミニウムの供給装置の一実施例を示す断面図である。
【図２】本発明による外付形の環状溶融アルミニウム用誘導電磁ポンプを使用した溶融アルミニウムの供給装置の他の実施例を示す断面図である。
【図３】本発明による浸漬形の環状溶融アルミニウム用誘導電磁ポンプを使用した溶融アルミニウムの供給装置の他の実施例を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明では、溶融アルミニウムを供給しない給湯停止時にダクト１内をヒータ９で所要の温度、すなわち溶融アルミニウムの融点以下の温度であって、３００℃以上の温度に保温することにより、その目的を達成するようにした。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、実施例をあげて詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明による外付形の溶融アルミニウム供給装置の一実施例を示すもので、特に溶融アルミニウム用環状誘導電磁ポンプを使用して溶融アルミニウムを搬送先に搬送する実施例である。
溶融アルミニウム１２を入れた溶融アルミニウム槽１１の底部近くの斜めの壁面１３に給湯口が開口しており、この給湯口にフランジ状の継手を介して給湯方向に向けて斜め上向きに真っ直ぐなポンプ側ダクト１が接続されている。さらにこのポンプ側ダクト１には、下方に曲げられた給湯側ダクト１’がフランジ継手等の継手５、５’を介して接続されている。この先の給湯側ダクト１’は、図示してないバネ等により手前のポンプ側ダクト１に押しつけられ、継手５、５’の間に挿入された耐熱性のガスケットにより継手５、５’の部分のシール性が確保されている。これらのダクト１、１’は、セラミック等の耐熱性、耐蝕性のある材料で作られており、保温のため外側にヒータ９が巻かれ、溶融アルミニウムの融点以上の温度に加熱されるようになっている。
【００２１】
手前のポンプ側ダクト１の周囲には、磁性体製のヨークにコイルを巻回した誘導子１４が配置されている。またこのポンプ側ダクト１の中には、その中心軸が一致するように磁性体製の円柱体からなるコア２が配置されている。このコア２は、両端が閉じられた円筒形の保護管３の中に収納されており、ポンプ側ダクト１の中の溶融アルミニウムと直接接触しないようになっている。保護管３は、セラミック等の耐熱性、耐蝕性のある材料で作られており、その中のコア２の周囲にクッション材としてアルミナ、マグネシア等のセラミック繊維或いはセラミック粉末等の充填材８が充填されている。
【００２２】
保護管３の給湯側ダクト１’に近い一端部の周囲にフランジ６が延設され、このフランジ６の外周に近い部分が前記ポンプ側ダクト１と給湯側ダクト１’とを接続する継手５、５’の間に挟持されている。これにより、コア２がポンプ側ダクト１の中心に位置するよう保持されている。ポンプ側ダクト１と給湯側ダクト１’は、その外周に設けた保温用のマイクロヒータ等からなるヒータ９により加熱される。フランジ６には、溶融アルミニウム１２の通路となる複数の円弧状の通過孔７が設けられている。
【００２３】
このような溶融アルミニウム供給装置におけるヒータ９は、ダクト１を通して溶融アルミニウムを搬送先に供給するとき、溶融アルミニウムの融点以上の温度、具体的には７００℃前後の温度に加熱ダクト１を加熱する。また同ヒータ９は、溶融アルミニウムを供給しない給湯停止時にダクト１内を溶融アルミニウムの融点以下の温度であって、２５０℃の以上、さらに好ましくは付着強度よりアルミニウムの強度が著しく低下して、アルミニウムが凝固収縮しても付着面から全く剥離しない温度である３５０℃以上の温度に保温する。
【００２４】
これにより、ダクト１を通して溶融アルミニウムを搬送先に供給するときは、ダクト１内の溶融アルミニウムが溶融状態を保つ。他方、溶融アルミニウムを供給しない給湯停止時、つまり給湯待機時には、ヒータ９は溶融アルミニウムの融点以下の温度であって、その内周に付着した溶融アルミニウムの酸化物が剥離しない温度にダクト１内を保温する。
【００２５】
次に、この溶融アルミニウム供給装置について、それに使用する誘導電磁ポンプの動作を含めて溶融アルミニウム供給方法を具体的に説明する。
図１に示すように、溶融アルミニウムの供給を停止している時であって、供給の準備の段階である供給待機状態では、ポンプ側ダクト１の中にある溶融アルミニウム１２の液面を、誘導子１４の高さに維持する。このとき、ヒータ９により、ダクト１内を溶融アルミニウムの融点以下の温度であって、２５０℃の以上、さらに好ましくは３５０℃以上の温度に保温する。
【００２６】
この状態から溶融アルミニウムの供給を開始する時は、ヒータ９により、ダクト１内を溶融アルミニウムの融点以上の温度、具体的には７００℃前後の温度に加熱し、そのダクト１の中の溶融アルミニウムを溶解状態とする。次に、誘導子１４に通電し、ポンプ側ダクト１の中に移動磁界を発生させて、その中の溶融アルミニウム１２に供給に必要な推力を与える。するとポンプ側ダクト１内の溶融アルミニウム１２は給湯側ダクト１’との間の継手部分を越流し、給湯側ダクト１’側に流れ込み、溶融アルミニウム１２の供給が行われる。
【００２７】
その後、誘導子１４への通電を停止し、溶融アルミニウム１２の供給を停止すると、ポンプ側ダクト１の溶融アルミニウム１２の液面は、図１に示した元の高さに戻る。続けて溶融アルミニウムの供給を行うときは、ダクト１を冷却せず、溶融アルミニウムの融点以上の温度、具体的には７００℃前後の温度に加熱したままとし、これによりポンプ側ダクト１の中の溶融アルミニウム１２の溶融状態を維持する。この状態で溶融アルミニウムの供給を連続的又は繰り返して行う。
【００２８】
その後、溶融アルミニウムの供給を停止し、暫くの間供給待機状態とする時は、誘導子１４への通電を停止するのに加え、ヒータ９の出力を下げ、ダクト１内を溶融アルミニウムの融点以下の温度であって、２５０℃の以上、さらに好ましくは３５０℃以上の温度に保温した状態で待機状態とする。
【００２９】
図２は、本発明による溶融アルミニウム用電磁ポンプの他の実施例を示す断面図である。この図２に示した実施例は、溶融アルミニウム槽１１の溶融アルミニウム１２の液面にポンプ側ダクト１の下端を差し込んだものである。この例では、溶融アルミニウム１２の液面が誘導子１４の中には達していない。そのため、運転時に溶融アルミニウム１２の液面が誘導子１４の中には達するように、減圧手段等の補助的な手段が必要である。それ以外は、図１に示したものとほぼ同じであり、同じ部分は同じ符合を付してある。その詳細は重複するので説明を省略する。
【００３０】
図３は、本発明による溶融アルミニウム用電磁ポンプの他の実施例を示す断面図である。この図３の実施例は、浸漬形の環状溶融アルミニウム用誘導電磁ポンプの例である。このタイプの環状溶融アルミニウム用誘導電磁ポンプは誘導子１４をセラミック等の耐熱性及び耐蝕性を有する材料からなる保護ケース１６の中に収納し、ポンプの部分のほぼ全体を溶融アルミニウム１２の中に浸漬している。保護ケース１６の下端中央に溶融アルミニウムを導入する孔があり、この部分にポンプ側ダクト１の下端が接合されている。このダクト１の下端の孔からダクト１内に溶融アルミニウムを汲み上げる形式である。保護管３はフランジ２１によりポンプ側ダクト１と給湯側ダクト１’との接続部から誘導子１４の高さまで吊り下げられている。その接続部は縦方向の蓋２２と横方向の蓋２２’により閉じられている。コア２は、縦方向の蓋２２から棒２３により誘導子１４の高さまで吊り下げられている。その他、電磁ポンプそのものの構造及びダクト１、１’の接続は基本的に図９に示したものと同様であり、同じ部分は同じ符号で示している。その詳細は重複するので説明を省略する。
【００３１】
なお、前述の実施例では、溶融アルミニウムの供給用動力として、何れも溶融アルミニウム用電磁ポンプを使用した例であるが、本発明はこれに限らず、例えば、溶融アルミニウム槽からダクトを介して重力で目的の供給先に溶融アルミニウムを供給するように、ダクトを使用した溶融アルミニウムの供給手段を使用したものにもちろん適用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明による溶融アルミニウム供給装置と供給方法では、ダイキャスト等の分野で精密鋳造のための溶融アルミニウム供給システムと適用が可能である。しかも、構造や制御も簡便であり、容易に実施出来るので、定量の溶融アルミニウムの間欠的な供給が容易に適用出来る。
【符号の説明】
【００３３】
１    ポンプ側ダクト
１’  給湯側ダクト
９    ヒータ
１２  溶融アルミニウム
【図１】
2012011441.tif 000003
【図２】
2012011441.tif 000004
【図３】
2012011441.tif 000005