(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
融解される金属が収容される坩堝と、
この坩堝を加熱する加熱手段と、
前記坩堝と前記加熱手段とを、内部に収容し、上部が開口されたチャンバーと、
このチャンバーの上部開口を閉じる蓋と、
前記チャンバー内に設けられ、前記上部開口側に出口を有する不活性ガス通路と、
前記蓋に設けられ、前記チャンバーの上部開口を前記蓋が閉じた状態において前記不活性ガス通路の前記出口に基端部が結合され、先端部が前記坩堝の上方に開口している不活性ガス噴出部とを、
具備する金属融解装置。
【請求項２】
請求項１記載の金属融解装置において、
前記チャンバーは、それの上部開口に前記蓋と接触する接触面を有し、この接触面に前記不活性ガス通路の出口が開口し、
前記不活性ガス噴出部は、前記接触面と面接触する蓋の前記チャンバー側の面に開口した溝を有し、
この溝の開口を前記接触面に気密に接触させている気密手段が前記チャンバーの接触面と、前記蓋のチャンバー側の面との間に設けられている
金属融解装置。
【請求項３】
請求項２記載の金属融解装置において、前記チャンバーは、上下方向に進退可能であり、前記接触面または溝の周縁部に前記気密手段が固定されている金属融解装置。
【請求項４】
請求項１記載の金属融解装置において、前記蓋は、前記坩堝の近傍に前記坩堝に接近するに従って肉厚が厚くなる肉厚部を有し、この肉厚部に前記不活性ガス噴出部の先端部が前記坩堝側に向かって傾斜して形成されている金属融解装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳造装置等に使用され、金属を融解する金属融解装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属融解装置は、例えば鋳型に融解金属を鋳込む鋳造装置に使用されることがある。このような鋳造装置の一例を図２に示す。この鋳造装置は、チャンバー２を有している。このチャンバー２は、上部チャンバー４と下部チャンバー６とからなり、それぞれの中心が一致するように上下方向に配置されている。下部チャンバー６は、シリンダ８内に配置されている。シリンダ８内に給排用のパイプ１０を介してガスを注入すると、それの圧力によって下部チャンバー６が上昇し、上部チャンバー４の下部と一体になる。パイプ１０を介してシリンダ８内を排気すると、下部チャンバー６が降下し、上部チャンバー４と下部チャンバー６とが分離される。下部チャンバー６は、水平方向に移動可能にも構成されている。なお、下部チャンバー６の上部開口の周縁部には、上部チャンバー４と下部チャンバー６とが一体になったときに、それらの内部を気密を保つためにＯリング１２が設けられている。同様に、シリンダ８の内周面と下部チャンバー６の外周面との間にも、両者の気密を維持するためにＯリング１４が設けられている。これら上部チャンバー４、下部チャンバー６の構成は、公知であるので、これ以上の説明は省略する。
【０００３】
上部チャンバー４は、その上部に周壁部４ａを除いて窪ませた上面４ｂを有している。従って、上部チャンバー４の上部には開口が形成されている。この上面４ｂの中央部に、坩堝１６が吊り下げられている。この坩堝１６は、上下方向にそれの中央で２分割されたもので、図示しない駆動部によって図２における左右方向に下部が開かれる。この駆動部の構成は公知であるので、詳細な説明は省略する。この坩堝１６の周囲に加熱手段、例えば高周波誘導加熱用のコイル１８が配置されている。このコイル１８には、上部チャンバー４を通過する伝送ライン２０を介して、上部チャンバー４の外部に設けた高周波発振器（図示せず）から高周波電流が供給される。坩堝１６内の金属を融解する際に、融解金属が酸化するのを防止するために、上部チャンバー４内は、排気パイプ２２を介して排気され、さらに不活性ガス噴射用ノズル２４によって不活性ガスが矢印で示すように、坩堝１６内に噴射される。下部チャンバー６内には、坩堝１６の下方に位置するように鋳型２６が配置されている。
【０００４】
また、上部チャンバー４には、上部チャンバー４の上部開口を開閉蓋する蓋２８が配置されている。この蓋２８は、水平方向に移動可能に設けられており、坩堝１６内に被融解金属を収容する際に水平方向に移動させて、開蓋される。蓋２８による閉蓋状態において上部チャンバー４内を気密に保つため、上部チャンバー４の開口周縁部にはＯリング３０が配置されている。また、金属の融解状態を観察するために、蓋２８の中央には透明なガラスを嵌め込んだ覗き窓３２が形成されている。
【０００５】
上部チャンバー４、下部チャンバー６及び蓋２８が非接触状態において、蓋２８をあけて、坩堝１６内に金属を収容し、その後に蓋２８を閉じる。次に、下部チャンバー６を水平方向に引き出して、それの内部に鋳型２６を配置し、元の位置に戻す。続いて、給排用パイプ１０を介してシリンダ８内にガスを導入して、下部チャンバー６を上昇させて、上部チャンバー４と下部チャンバー６とを気密に一体化する。更に、一体になった上部チャンバー４と下部チャンバー６とを上昇させて、上部チャンバー４の上部を蓋２８に圧接させ、蓋２８と上部チャンバー４とを気密にする。
【０００６】
この状態において、排気パイプ２２からチャンバー２内を排気し、真空状態とする。次に、高周波誘導加熱用コイル１８に高周波電流を流して、坩堝１６内の金属を加熱する。同時に不活性ガス噴射用ノズル２４から坩堝１６内に不活性ガスを噴射し、融解中の金属が酸化するのを抑制する。不活性ガスの噴射が継続すると、チャンバー２内の圧力が上昇する。この圧力が大気圧以上になると、排気パイプ２２を介して不活性ガスをチャンバー２内から排出する。以後、チャンバー２内の圧力がほぼ一定に保たれたまま、不活性ガスの噴射が継続される。金属が充分に融解し、液化した時点で、坩堝１６の下部が左右に分けられ、融解金属が鋳型２６に鋳込まれる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような鋳造装置では、坩堝１６の上部開口部分に不活性ガスの噴射ノズル２４を設け、不活性ガスを融解金属に吹き付けているが、ノズル２４が坩堝１６の開口部に覆い被さるので、金属投入時、坩堝１６の交換時、メンテナンス時にノズル２４が邪魔になり、ノズル２４を破損させる可能性がある。また、ノズル２４が金属製の場合、誘導加熱コイル１８に接近しているので、加熱されて温度上昇する可能性がある。
【０００８】
この点を改善するために、図３に示すように、不活性ガス噴射ノズル２４を、坩堝１６から離して配置することも行われている。しかし、この構造では、図３に矢印で示すように、噴射する不活性ガスがチャンバー２内に拡散し、効果的に坩堝１６内の金属に吹き付けることができない。そのため、金属の酸化を防止するために、大量の不活性ガスを供給しなければならず、不活性ガスの浪費となっていた。
【０００９】
この他に、図４に示すように、不活性ガス噴射ノズルを蓋２８に取り付けて、坩堝１６の開口部に矢印で示すように不活性ガスを噴射することも考えられる。この場合、噴射ノズル２４に不活性ガスを供給するためのパイプを蓋２８に取り付けねばならず、蓋２８を開閉するために蓋２８を水平に移動させたとき、パイプが蓋２８に取り付けられたまま移動し、屈曲される。そのため、何度も蓋２８の開閉が行われると、パイプが繰り返し屈曲されるため、パイプの破損や不活性ガス漏れの原因となる。
【００１０】
本発明は、坩堝内に不活性ガスを必要な量だけ、パイプ等の破損を生じることなく、供給することができる金属融解装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明による金属融解装置は、融解される金属が収容される坩堝を有している。この坩堝には公知の種々のものを使用することができる。この坩堝を加熱する加熱手段が設けられている。加熱手段も種々のものが使用可能であり、例えば高周波誘導加熱手段や抵抗加熱手段とを使用することができる。坩堝と加熱手段とは、チャンバーの内部に収容されている。このチャンバー内には鋳型を配置することもできる。このチャンバーの上部が開口されている。このチャンバーの上部開口を閉じる蓋が設けられている。チャンバー内に不活性ガス通路が設けられている。この不活性ガス通路の出口が、チャンバーの上部開口側に設けられている。蓋内に不活性ガス噴出部が設けられている。チャンバーの上部開口を前記蓋が閉じた状態において、不活性ガス通路の出口に不活性ガス噴出部の基端部が結合され、蓋を開いた状態では、不活性ガス通路の出口に、不活性ガス噴出部の基端部は結合されていない。不活性ガス噴出部の先端部が坩堝の上方に開口している。
【００１２】
このように構成した金属融解装置では、チャンバーの開口を蓋によって閉じた状態において、チャンバーに設けた不活性ガス通路と、蓋に設けた不活性ガス噴出部とが、結合される。従って、坩堝の加熱時に、チャンバー側から供給された不活性ガスを、蓋に設けた不活性ガス噴出部から坩堝内に噴出することができる。蓋を開いたとき、不活性ガス噴出部には不活性ガス通路は結合されて無く、蓋の開閉に不活性ガス通路が邪魔になることはない。また不活性ガス通路は、蓋の開閉とは無関係なチャンバーに設けられているので、不活性ガス通路が破損することもない。
【００１３】
チャンバーは、それの上部開口に前記蓋と接触する接触面を有するものにできる。この場合、この接触面に不活性ガス通路の出口が開口している。不活性ガス噴出部は、前記接触面と面接触する蓋の面側に開口した溝を有している。この溝の開口を前記接触面に気密に接触させている気密手段が前記チャンバーの接触面と、前記蓋のチャンバー側の面との間に設けられている。
【００１４】
このように構成した金属融解装置では、不活性ガス噴出部が、溝と気密手段とによって構成されたものであるので、例えば蓋の内部にガス噴出部となる通路を形成する場合と比較して、その製作が容易である。
【００１５】
更に、チャンバーは、上下方向に進退可能とすることもできる。この場合、前記接触面または溝の周縁部に前記気密手段が固定されている。
【００１６】
このように構成した場合、チャンバーを上昇させて、チャンバーを蓋に接触させると、気密手段が溝と接触面とに圧接されて、気密な不活性ガス噴出部を形成する。従って、蓋をチャンバーに取り付けるとき、同時に不活性ガス噴出部を形成することができる。
【００１７】
或いは、蓋に、前記坩堝の近傍に前記坩堝に接近するに従って肉厚が厚くなる肉厚部を形成することもできる。この肉厚部に前記不活性ガス噴出部の先端部が前記坩堝側に向かって傾斜して形成されている。この肉厚部は、坩堝の内部を観察するように、坩堝に接近して配置された観察窓の周縁部に形成することもできる。
【００１８】
このように肉厚部を設け、この肉厚部に不活性ガス噴出部の先端部を形成すると、不活性ガス噴出部の先端部を容易に坩堝側に向けることができ、確実に坩堝内に不活性ガスを供給することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１に示す本発明の１実施形態の鋳造装置における下部チャンバー６、シリンダー８、坩堝１６、高周波誘導加熱コイル１８等の構成は、上述した従来のものと同様であるので、同一部分には同一符号を付して、その説明を省略する。
【００２０】
この鋳造装置に使用されている上部チャンバー４０は、上述した上部チャンバー４とほぼ同様に形成されているが、周壁部４０ａから坩堝１６付近までの一部の上面を周壁部４０ａの上端付近まで隆起させた隆起部４０ｂが形成されている。この隆起部４０ｂの上面４０ｃが、蓋２８０との接触面となる。
【００２１】
上部チャンバー４０の隆起部４０ｂには、それの外方に基端部が開口したＬ字状の不活性ガス通路４２が形成されている。この不活性ガス通路４２の出口は、接触面４０ｃに開口している。
【００２２】
蓋２８０は、上述した従来のものの蓋２８とほぼ同様に構成されており、この蓋２８０によって上部チャンバー４０の上部開口を閉じた状態において、不活性ガス通路４２の出口に対応する位置から坩堝１６付近まで、蓋２８０の接触面４０ｃ側に面した面には、接触面４０ｃ側に開口した溝４４が形成されている。この溝４４の先端部は、観察窓３２の周縁付近に位置している。観察窓３２の周縁付近は、観察窓３２の部分が最も厚く、外側に向かうに従って徐々に薄くなるテーパー状の肉厚部４６に形成されている。この肉厚部４６内に、溝４４の先端４４ａが形成されている。この先端４４ａは、坩堝１６の上面中央付近を向くように適当な傾斜が付けられ、さらにノズルとして機能するように、この傾斜部分において先細に形成されている。無論、この肉厚部４６は、接触面４０ｃとは接触していない。
【００２３】
溝４４の周縁部のうち接触面４０ｃと接触する部分は、気密手段、例えば気密用パッキング４８によって接触面４０ｃとの間で気密を保たれている。このパッキング４８は、接触面４０ｃ上または溝４４の周縁部に固定されている。
【００２４】
このように溝４４と気密用パッキング４８とによって、不活性ガス噴出部が形成されている。
【００２５】
この鋳造装置によれば、上部チャンバー４０、下部チャンバー６及び蓋２８０が非接触状態において、蓋２８０をあけて、坩堝１６内に金属を収容し、蓋２８０を閉じる。このとき、気密用パッキング４８は、上部チャンバー４０側に設けてあるので、蓋２８０の開閉によってパッキング４８が脱落することはない。
【００２６】
次に、下部チャンバー６を水平方向に引き出して、それの内部に鋳型２６を配置し、元の位置に戻す。続いて、下部チャンバー６を上昇させて、上部チャンバー４０と下部チャンバー６とを気密に一体化する。更に、一体になった上部チャンバー４０と下部チャンバー６とを上昇させて、上部チャンバー４０の上部を蓋２８に圧接させる。このとき、気密用パッキング４８によって溝４４の気密が保たれると共に、不活性ガス通路４２の出口と溝４４の基端部とが連通する。このように、溝４４の気密性は、上部チャンバー４０を上昇させることによって自動的に得られる。
【００２７】
不活性ガス通路４２の出口と溝４４の基端部とが連通した状態において、排気パイプ２２からチャンバー２内を排気し、真空状態とする。次に、高周波誘導コイル１８に高周波電流を流して、坩堝１６内の金属を加熱する。同時に不活性ガス通路４２に不活性ガスを供給すると、不活性ガスは、溝４４を通り、その先端部から坩堝１６内に噴出される。これによって、融解中の金属の酸化が抑制される。溝４４の先端部が、肉厚部４６に傾斜させて設けてあるので、坩堝１６の中央に向けて不活性ガスを充分に供給できる角度に先端部を傾斜させることができる。
【００２８】
以下、上述した従来のものと同様に、金属の融解が完了後に、鋳型２６への鋳込みが行われる。鋳込みの終了後、シリンダ８を排気して、下部チャンバー６を下降させると、蓋２８０、上部チャンバー４０及び下部チャンバー６が分離される。このとき、気密用パッキング４８は、接触面４０ｃに固定されているので、蓋２８０を自由に水平方向に移動させて、開くことができる。また、坩堝１６の周囲には、図１に示した従来のものと異なり、ノズルのような障害物が突出していないので、金属投入時、坩堝１６の交換時、メンテナンス時が速やかに行える。また、不活性ガス通路４２は、上部チャンバー４０内に設けられており、蓋２８０を上部チャンバー４０に接触させた状態で、蓋２８０内の溝４４と連通するように構成されているので、蓋２８０側に不活性ガスの通路としてパイプ等を設ける必要がなく、蓋２８０を開閉しても、不活性ガス通路４２が破損することがない。また、溝４４を気密用パッキング４８によって気密に接触面に接触させるように構成しているので、蓋２８０には溝４４を形成すればよく、蓋２８０内部に通路やこれに連なる先細のノズルを形成するよりも容易に製造することができる。
【００２９】
上記の実施の形態では、チャンバーは上部チャンバーと下部チャンバーの２つの部品からなるものを使用したが、これに限ったものではなく、例えば１つの部品からなるチャンバーを使用することもできる。また、チャンバー内に鋳型２６を配置したが、坩堝１６で鋳込んだ融解金属を別の場所に設けた鋳型に鋳込むこともできる。また坩堝１６には、下方を開くことができるように２つの坩堝形成部材を組み合わせたものを使用したが、このような構成である必要はなく、一体に形成された坩堝を使用することもできる。また、高周波誘導加熱によって坩堝１６を加熱したが、これに限ったものではなく、例えば抵抗加熱によって坩堝を加熱してもよい。また、上記の実施の形態では、不活性ガス通路４２は、上部チャンバー４０の隆起部４０ｂ内に形成し、蓋２８０側に溝４４を設けたが、例えば図２に示すような上部チャンバー４において、その上面４ｂから上方に突出するように不活性ガス通路としてパイプを設け、このパイプの先端が挿通される基端部を有する通路状の不活性ガス噴出部を蓋２８内部に形成し、この通路状の不活性ガス噴出部の先端部を坩堝１６の近傍に開口させてもよい。上記の実施の形態では、ガス噴出部としての溝４４と気密用パッキング４８とは、１つずつ設けたが、複数の溝と気密用パッキングとを設けることもできる。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、坩堝への金属の収容や坩堝の点検になんら障害になることなく、また蓋の開閉を行っても不活性ガスの供給経路に故障が生じることなく、坩堝内に不活性ガスを必要な量だけ供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による金属融解装置を備えた鋳造装置の１実施形態の縦断面図である。
【図２】従来の鋳造装置の一例の縦断面図である。
【図３】従来の鋳造装置の他の例の縦断面図である。
【図４】従来の鋳造装置の別の例の縦断面図である。
【符号の説明】
２  チャンバー
６  下部チャンバー
１６  坩堝
１８  高周波誘導加熱コイル（加熱手段）
４０  上部チャンバー
４２  不活性ガス通路
４４  溝（不活性ガス噴出部）
４８  気密用パッキング（不活性ガス噴出部）
２８０  蓋
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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