(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造材料を溶解する溶解槽を有する溶解部と、
該溶解部で形成された溶湯を保持し、必要に応じて該溶湯を外部に供給する溶湯だめを有する溶湯供給部と、
を有する溶解供給装置であって、
前記溶湯供給部は、前記溶解部の下方に位置し、
前記溶解槽と前記溶湯だめは、溶湯が流通される溶湯用配管で接続され、
前記溶湯用配管は、一端が前記溶解槽の側面に接続され、他端が前記溶湯だめの上部に接続され、および／または前記溶湯だめは螺旋状であることを特徴とする鋳造材料の溶解供給装置。
【請求項２】
前記溶解槽の上部には、断熱性の蓋材が設置されていることを特徴とする請求項１に記載の鋳造材料の溶解供給装置。
【請求項３】
前記溶湯供給部は、溶湯の外部への供給および停止を制御する開閉バルブを有することを特徴とする請求項１または２に記載の鋳造材料の溶解供給装置。
【請求項４】
前記溶湯供給部は、前記溶湯だめを加熱する加熱手段として、バーナーを備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の鋳造材料の溶解供給装置。
【請求項５】
前記溶湯だめは、ハウジング内に収容され、
当該溶解供給装置は、前記溶湯供給部から前記溶解部に延在するガス導管を有し、該ガス導管により、前記溶湯だめが収容された空間の気体が、前記溶解槽を構成する側壁または底部まで搬送されることを特徴とする請求項４に記載の鋳造材料の溶解供給装置。
【請求項６】
前記溶解槽は、前記側壁に、前記溶解槽の底面から上端に沿って延在する貫通孔を有し、
前記ガス導管は、前記貫通孔の内部に挿通されていることを特徴とする請求項５に記載の鋳造材料の溶解供給装置。
【請求項７】
前記溶湯供給部は、前記溶湯だめを加熱する加熱手段として、電気炉を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の鋳造材料の溶解供給装置。
【請求項８】
前記溶解槽および／または前記溶湯だめは、セグメント部材を三次元的に複数組み合わせることにより構成されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一つに記載の鋳造材料の溶解供給装置。
【請求項９】
前記セグメント部材は、実質的に同一の形状であることを特徴とする請求項８に記載の鋳造材料の溶解供給装置。
【請求項１０】
前記セグメント部材は、窒化珪素または窒化珪素を主成分とする材料で構成されることを特徴とする請求項８または９に記載の鋳造材料の溶解供給装置。
【請求項１１】
前記鋳造材料は、アルミニウムまたはマグネシウムを主成分とする合金であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一つに記載の鋳造材料の溶解供給装置。
【請求項１２】
鋳造材料を溶解槽に供給するステップと、
前記鋳造材料を溶解槽内で溶解して溶湯を得るステップと、
前記溶解槽内で得られた溶湯を溶湯だめに供給するステップと、
を有し、
前記溶湯だめは、前記溶解槽の下方に位置し、
前記溶解槽内で得られた溶湯は、前記溶解槽と前記溶湯だめをつなぐ溶湯用配管を介して流通され、
前記溶湯用配管は、前記溶解槽の側面に設置され、
前記鋳造材料が前記溶解槽に投入されると、前記溶解槽内の溶湯の液面が前記溶湯用配管の高さ位置を超えた際に、前記溶湯が前記溶湯だめに供給されることを特徴とする鋳造材料の溶解供給方法。
【請求項１３】
前記溶解槽の上部には、断熱性の蓋材が設置されていることを特徴とする請求項１２に記載の鋳造材料の溶解供給方法。
【請求項１４】
前記溶解槽には、開閉バルブを備える第２の配管が接続され、
前記開閉バルブの開閉を制御することにより、前記第２の配管を介して、前記溶解槽内を減圧処理し、および／または前記溶解槽内を不活性ガスでパージするステップを有することを特徴とする請求項１２または１３に記載の鋳造材料の溶解供給方法。
【請求項１５】
前記溶湯だめは、ハウジング内に収容され、
当該溶解供給方法は、さらに、ガス配管により、前記溶湯だめが収容された空間の気体を、前記溶解槽を構成する側壁または底部まで搬送するステップを有することを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか一つに記載の鋳造材料の溶解供給方法。
【請求項１６】
前記溶湯だめは、螺旋状であることを特徴とする請求項１２乃至１５のいずれか一つに記載の鋳造材料の溶解供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造材料の溶解供給装置および鋳造材料の溶解供給方法に関するものであり、より詳しくは、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛等の金属またはこれらの合金等の鋳造材料を溶解し、次工程に供給するための溶解供給装置およびそのような鋳造材料の溶解供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋳造法は、製品への形状付与が容易であるという特徴を有し、自動車用をはじめとする多くの機械部品を製作する上での基盤技術となっている。特にアルミニウムおよびマグネシウムのような軽量金属の鋳造製品は、省燃費化への要求の高まりから、今後、その需要が大幅に増加することが予想されている。
【０００３】
鋳造法は、実際に鋳造処理を行うまでに、鋳造材料（原料）の溶解炉への供給、溶解炉での鋳造材料の溶解、溶解材料（溶湯）の成形装置への搬送等の基本的工程を有する。例えば、ある一般的な鋳造処理工場では、大型の溶解炉（数十〜数百トン）で鋳造材料を溶解後、この溶湯を複数の容器に取り分け、これをフォークリフト等の運搬手段で各成形装置まで搬送することにより、成形装置に溶湯が供給される。さらに、成形装置の近傍に溶湯の保持槽を設置しておき、運搬手段で搬送された溶湯をこの保持槽に一旦貯蔵する場合もある。
【０００４】
最近では、縦方向に循環するエンドレスコンベアの走行方向に沿って複数の坩堝を設け、上部の供給部からこれらの坩堝に鋳造材料を供給した後、これらを順次加熱手段に経由させることにより、坩堝内に溶湯を形成させ、得られた溶湯を成形装置に供給する技術が提案されている。この場合、溶解供給装置の水平横方向に対する広がりを抑制することができる（特許文献１）。
【特許文献１】特開平８−１７４１８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の鋳造方法では、鋳造材料を溶解炉で溶解した後、溶湯を成形装置の方まで搬送する間に、溶湯が大気に触れて酸化されてしまい、溶湯の品質が低下するという問題が生じる。この場合、この酸化物を除去するための追加の処理工程が必要となるが、そのような追加処理を実施した場合、溶湯の一部が廃棄処分され、溶湯の量が減少してしまう。またそのような追加処理を行うことにより、鋳造処理全体のエネルギー損失が増大してしまうという問題も生じる。さらにそのような追加処理を行っても、酸化物を十分に除去できなかった場合には、この酸化物が異物として混入した溶湯がそのまま成形装置に供給されてしまい、最終鋳造製品の品質が低下するという問題が生じ得る。
【０００６】
またそもそも、溶湯（正確には、溶湯の収容された容器）を大気中に露出した状態のまま、これを搬送手段を用いて搬送する方法は、容器の転倒等が生じた場合、高温の溶湯が周囲に飛散することになるため、極めて危険である。
【０００７】
本発明は、このような背景の下なされたものであり、本発明では、成形装置に供給される溶湯に酸化が生じ難く、かつ溶湯の安全な供給が可能な鋳造材料の溶解供給装置を提供することを目的とする。また、本発明では、そのような鋳造材料の溶解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】
【０００８】
本発明では、
鋳造材料を溶解する溶解槽を有する溶解部と、
該溶解部で形成された溶湯を保持し、必要に応じて該溶湯を外部に供給する溶湯だめを有する溶湯供給部と、
を有する溶解供給装置であって、
前記溶湯供給部は、前記溶解部の下方に位置し、
前記溶解槽と前記溶湯だめは、溶湯が流通される溶湯用配管で接続されていることを特徴とする鋳造材料の溶解供給装置が提供される。
【０００９】
ここで、当該鋳造材料の溶解供給装置において、前記溶解槽の上部には、断熱性の蓋材が設置されていても良い。
【００１０】
また当該鋳造材料の溶解供給装置において、前記溶湯用配管は、一端が前記溶解槽の側面に接続され、他端が前記溶湯だめの上部に接続されていても良い。
【００１１】
また当該鋳造材料の溶解供給装置において、前記溶湯供給部は、溶湯の外部への供給および停止を制御する開閉バルブを有しても良い。
【００１２】
また当該鋳造材料の溶解供給装置において、前記溶湯だめは、螺旋状であっても良い。
【００１３】
また当該鋳造材料の溶解供給装置において、前記溶湯供給部は、前記溶湯だめを加熱する加熱手段として、バーナーを備えても良い。
【００１４】
この場合、さらに、前記溶湯供給部から前記溶解部に延在する廃ガス導管を有し、該廃ガス導管により、前記溶湯だめが収容された空間の気体が、前記溶解槽を構成する側壁または底部まで搬送されていても良い。
【００１５】
また当該鋳造材料の溶解供給装置において、前記溶解槽は、前記側壁に、前記溶解槽の底面から上端に沿って延在する貫通孔を有し、
前記廃ガス導管は、前記貫通孔の内部に挿通されていても良い。
【００１６】
また当該鋳造材料の溶解供給装置において、前記溶湯供給部は、前記溶湯だめを加熱する加熱手段として、電気炉を備えても良い。
【００１７】
また、前記溶解槽および／または前記溶湯だめは、セグメント部材を三次元的に複数組み合わせることにより構成されても良い。
【００１８】
この場合、特に前記セグメント部材は、実質的に同一の形状であっても良い。
【００１９】
また前記セグメント部材は、窒化珪素または窒化珪素を主成分とする材料で構成されても良い。
【００２０】
また当該鋳造材料の溶解供給装置において、前記鋳造材料は、アルミニウムまたはマグネシウムを主成分とする合金であっても良い。
【００２１】
さらに、本発明では、
鋳造材料を溶解槽に供給するステップと、
前記鋳造材料を溶解槽内で溶解して溶湯を得るステップと、
前記溶解槽内で得られた溶湯を溶湯だめに供給するステップと、
を有し、
前記溶湯だめは、前記溶解槽の下方に位置し、
前記溶解槽内で得られた溶湯は、前記溶解槽と前記溶湯だめをつなぐ溶湯用配管を介して流通されることを特徴とする鋳造材料の溶解供給方法が提供される。
【００２２】
ここで、前記溶解槽の上部には、断熱性の蓋材が設置されていても良い。
【００２３】
また、前記溶解槽には、開閉バルブを備える第２の配管が接続され、当該方法は、
前記開閉バルブの開閉を制御することにより、前記第２の配管を介して、前記溶解槽内を減圧処理し、および／または前記溶解槽内を不活性ガスでパージするステップを有しても良い。
【００２４】
また、前記溶湯用配管は、前記溶解槽の側面に設置され、
前記鋳造材料が前記溶解槽に投入されると、前記溶解槽内の溶湯の液面が前記溶湯用配管の高さ位置を超えた際に、前記溶湯が前記溶湯だめに供給されても良い。
【００２５】
さらに、当該方法は、廃熱ガス配管により、前記溶湯だめが収容された空間の気体を、前記溶解槽を構成する側壁または底部まで搬送するステップを有しても良い。
【００２６】
ここで、前記溶湯だめは、螺旋状であっても良い。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の溶解供給装置では、溶解部と溶湯供給部が配管で接続されており、溶解部から溶湯供給部までの部分を成形装置の近傍にまで近づけることが可能である。従って、本発明では、成形装置に搬送される溶湯に酸化が生じ難く、かつ安全な搬送が可能な鋳造材料の溶解供給装置を提供することが可能となる。また、本発明では、そのような鋳造材料の溶解供給方法を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本願発明者らは、前述の鋳造前の一連の工程において、供給された鋳造材料の溶解から溶湯が成形装置に搬送されるまでの時間および距離をできる限り短縮することにより、搬送時の溶湯の酸化を抑制することが可能な装置を開発することを目標として、鋭意研究を積み重ねた。その結果、溶解部と供給部を備える装置において、この溶解部と溶湯供給部を配管で接続し、溶解部から溶湯供給部までの一体部分を次工程で使用される成形装置の近傍にまで近づけることにより、前述の目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００２９】
すなわち、本発明による溶解供給装置は、鋳造材料を溶解する溶解槽を有する溶解部と、該溶解部で形成された溶湯を保持し、必要に応じて該溶湯を外部に供給する溶湯だめを有する溶湯供給部と、を有し、前記溶湯供給部は、前記溶解部の下方に位置し、前記溶解槽と前記溶湯だめは、溶湯が流通される溶湯用配管で接続されていることを特徴とするものである。
【００３０】
このような溶解供給装置では、溶解部で形成された溶湯を、大気に触れることなく溶湯供給部に供給することができる。従って、溶湯の酸化が抑制され、高品質の溶湯を安全に成形装置に供給することが可能となる。
【００３１】
（第１実施形態）
以下図面を用いて、本発明をより詳しく説明する。
【００３２】
図１には、本発明による鋳造材料の溶解供給装置の一構成例を概略的に示す。
【００３３】
本発明による鋳造材料の溶解供給装置１０１は、大きく分けて、投入部２００と、溶解部３００と、溶湯供給部４００とで構成される。ただしこの区分けは、便宜的なものである。また本発明による溶解供給装置は、必ずしも投入部を有する必要はなく、例えば、投入部は、溶解供給装置から分離させて、別の装置としても良い。
【００３４】
投入部２００は、本装置に、例えばアルミニウムまたはマグネシウムのような鋳造材料を投入するための部分である。溶解部３００は、投入された鋳造材料を溶解するための部分である。また溶湯供給部４００は、溶解した原料すなわち溶湯を、例えば溶解供給装置１００の直下に設置された成形装置（図示されていない）に供給するための部分である。これらの３つの部分は、縦（鉛直）方向に沿って、上から、投入部２００、溶解部３００、溶湯供給部４００の順に配置されている。
【００３５】
以下、各部の構成の一例を説明する。
（投入部）
投入部２００は、ベルトコンベアのような搬送手段２１０と、搬送手段２１０によって搬送される鋳造材料２２０を受容する原料受け手段２３０とを有する。当該溶解供給装置１０１を使用しない場合、または比較的活性な鋳造材料を使用する場合は、この原料受け手段２３０の上部に、該原料受け手段２３０の全部または一部を覆うように蓋がされても良い。この原料受け手段２３０は、底面の一部（例えば中央部）に設けられた開口から延伸する原料出口管２３５を有し、この原料出口管２３５は、以下に示す溶解部３００の溶解槽３１０の上部にまで延伸している。なお、図には示されていないが、原料出口管２３５の一部には、開閉バルブが設置されても良い。
【００３６】
（溶解部）
一方、溶解部３００は、溶解槽３１０と、加熱手段３４０とを有する。溶解槽３１０は、前述の原料受け手段２３０の原料出口管２３５から供給される鋳造材料２２０を収容し、これを溶解して溶湯を生成する役割を有する。加熱手段３４０は、溶解槽３１０の上部から、溶解槽３１０内に挿入されており、この加熱手段３４０は、例えば、ヒーター線３４２およびこれを覆う保護管３４１によって構成される。加熱手段３４０は、溶解槽３１０を加熱する役割を有する。
【００３７】
また溶解槽３１０は、該溶解槽３１０の底面から所定の高さＨの位置に、溶湯排出口３２５を有し、この溶湯排出口３２５には、溶湯用配管３２０が接続されている。またこの溶湯用配管３２０は、他端が後述する溶湯供給部４００の溶湯だめ４２０の入口管４２１に接続されている。
【００３８】
なお、溶解槽３１０は、側面および底面が断熱材３７０で覆われている。また、溶解槽の上部には、断熱性の蓋材３７１が配置されている。従って、通常の場合、溶解槽３１０内の溶湯３５０の上面は、直接大気とは接触しない状態にある。通常、溶解槽３１０は、その上下周囲の断熱材３７０および蓋材３７１とともに、ハウジング３７２内に収容されている。
【００３９】
溶解槽３１０の側面には、別の配管３３０の一端が接続されており、この配管３３０には、開閉バルブ３３１が設置されている。配管３３０の他端は、ロータリーポンプのような減圧手段（図示されていない）および不活性ガス源（図示されていない）と接続することができる。従って、以下の操作：（１）配管３３０の端部を減圧手段と接続し、バルブ３３１を開けて、溶解槽３１０の内部を減圧する。（２）バルブ３３１を閉め、配管３３０の端部を不活性ガス源と接続し、バルブ３３１を開けて、不活性ガス（例えばアルゴンガス）を導入する：により、溶解槽３１０から酸素または水素等の、溶湯の品質に影響を及ぼし得る微量成分を除去することができる。
【００４０】
ここで、溶解槽３１０は、単一の部材で構成される、いわゆる「単一形式」、または複数のセグメント部材の組み合わせで構成される、いわゆる「分割形式」のいずれの方式で構成されても良い。ただし、「分割形式」の溶解槽は、損傷を受けた際の修理および交換がより容易であるという特徴を有する。
【００４１】
また溶解槽３１０の内壁面、すなわち溶湯３５０と直接接する表面は、セラミックで構成されることが好ましい。これにより、溶湯と内壁面との反応を、有意に抑制することができる。例えば、鋳造材料がアルミニウムを含む場合は、溶解槽の内壁面に、アルミニウム溶湯に対して安定な、窒化珪素を主成分とする部材を使用することが好ましい。ここで、「主成分」とは、部材に含まれる成分のうち、最大量の成分を意味する。
【００４２】
また溶解槽３１０の内壁面は、溶湯に対して難濡れ性であることが好ましい。これにより、溶湯が内表面に固着することを抑制することができる。例えば、窒化珪素を主成分とし、これに２〜３０ｖｏｌ％の窒化ホウ素もしくは２〜３０ｖｏｌ％のグラファイト粒子のいずれか、または両方が添加された材料は、アルミニウム溶湯に対して、難濡れ性を示すことが示されている。あるいは、溶解槽３１０の内表面に、溶湯３５０が侵入し難い寸法の凹部を形成することにより、溶湯と内表面の間の接触面積を小さくして、見かけ上、濡れ性を低下させても良い。
【００４３】
なお溶解槽の内壁面は、溶解槽を構成するバルク材料と同一の材料で構成されても、バルク材料とは別の材料で構成されても良い。後者の場合には、溶解槽の内壁面は、例えば、バルク材料とは異なる材質によるコーティング施工により、あるいは異なる材質からなるタイルの貼り付けにより構成される。
【００４４】
図２には、「分割形式」の溶解槽の一構成例を示す。溶解槽３１０Ａは、実質的に同一形状の多数のセグメント部材３１３Ａで構成される。すなわち、セグメント部材３１３Ａは、一方の側面に嵌合凸部３１２Ｐを有し、反対の側面に嵌合凹部３１２Ｒを有し、上面に嵌合凸部３１２Ｔを有し、下面に嵌合凹部３１２Ｕ（図示されていない）を有する。従って、一つのセグメント部材３１３Ａの嵌合凸部３１２Ｐと、別のセグメント部材３１３Ａの嵌合凹部３１２Ｒを嵌合し、さらに一つのセグメント部材３１３Ａの嵌合凸部３１２Ｔと、別のセグメント部材３１３Ａの嵌合凹部３１２Ｕを嵌合し、これを繰り返すことにより、セグメント部材３１３Ａの３次元的構成で、溶解槽３１０Ａを構成することができる。セグメント部材３１３Ａは、例えば、セラミック（例えば窒化珪素）で構成されても良い。
【００４５】
また図には示されていないが、溶解槽３１０Ａ内で、粘性が高い溶湯が形成される場合には、各セグメント部材３１３Ａ同士の隙間（特に、溶湯と直接接しない「外側」部分が好ましい）に、無機耐火物を充填しても良い。
【００４６】
このような構造を有する溶解槽３１０Ａでは、「単一形式」で構成された溶解槽、あるいは、２分割形式など、分割数の少ない「分割形式」で構成された溶解槽に比べて、耐熱衝撃性が高く、破損しにくいという特徴がある。各セグメント部材３１３Ａ自体が小さいため、溶解槽３１０において、金属の溶解凝固に伴う応力、および内部または外部からの振動もしくは熱応力に起因した応力が生じても、各部品の嵌合部の伸縮により、前記応力が緩和されるからである。
【００４７】
この図では、溶解槽３１０Ａは、内部に実質的に円柱状の空間３１４Ａが形成されるように構成されている。しかしながら、溶解槽の内部空間形状は、これに限られるものではない。例えば、溶解槽の内部空間３１４Ａは、角柱状、円錐状であっても良い。また、セグメント部材３１３Ａの形状は、図に示した形状に限られるものではなく、２次元または３次元的な組み合わせにより溶解槽を形成することができれば、いかなる形状であっても良い。従って、各セグメント部材は、形状が異なっていても良い。
【００４８】
さらに、溶解槽３１０Ａの底面は、いかなる態様で構成しても良いことは、当業者には明らかであろう。例えば、セグメント部材３１３Ａが置載される位置に、セグメント部材３１３Ａの嵌合凹部３１２Ｕに対応する形状の凸部を有するセラミック製基板を、底面に使用しても良い。この場合、この基板上でセグメント部材３１３Ａを組み立てることにより、セラミック製の底面を有する溶解槽３１０Ａが形成される。
【００４９】
（溶湯供給部）
再度図１を参照すると、溶湯供給部４００は、電気炉４０５および、その内部空間４４０内に収容された溶湯だめ４２０を有する。
【００５０】
電気炉４０５は、例えば、高周波加熱炉である。電気炉４０５の外周および上下部には、断熱材４５０が設置されており、これにより電気炉から外部への放熱が抑制される。通常、電気炉４０５およびその周囲（および上下）の断熱材４５０は、ハウジング４０６内に収容される。溶湯だめ４２０の上端には、入口管４２１が接続されており、この入口管４２１は、前述の溶湯用配管３２０の一端と接続されている。あるいは、入口管４２１と溶湯用配管３２０は、単一の部材で構成されても良い。同様に、入口管４２１は、溶湯だめ４２０と一体的に構成されても良い。また、溶湯だめ４２０の下端には、出口管４２２が接続されており、ここには溶湯供給バルブ４９０が接続される（出口管４２２も、溶湯だめ４２０と一体的に構成されても良い）。溶湯供給バルブ４９０を開閉することにより、溶湯だめ４２０内の溶湯を、例えば、後続の成形装置（図示されていない）に供給したり、逆に溶湯の供給を停止したりすることができる。
【００５１】
溶湯だめ４２０の内部には、溶解部３００からの溶湯３５０が収容される。従って、溶湯だめ４２０は、前述の溶解槽３１０と同様の特徴を有しても良い。例えば、溶湯だめ４２０は、「単一形式」で構成されても、「分割形式」で構成されても良く、図２に示したような多数のセグメント部材の３次元配列で構成されても良い。多数のセグメント部材で構成される場合、前述の溶解槽のように、損傷を受けた際の修理および交換が容易になるととともに、修理コストが抑制されるという効果が得られる。
【００５２】
また、溶湯だめ４２０または少なくともその内壁部は、例えばセラミックで構成されても良く、内壁部は、溶湯に対して難濡れ性を有しても良い。ただし一般に、溶湯だめ４２０は、内部に熱を伝えやすくするため、高熱伝導性であることが好ましい。これは、前述の溶解槽３１０が放熱を抑えるため低熱伝導性であることが好ましいこととは好対照である。溶湯だめ４２０は、例えば、助剤としてアルミナおよびイットリアを含む窒化珪素で構成される。
【００５３】
なお、前述の溶湯用配管３２０から溶湯だめ４２０の入口管４２１までの配管において、外部に露出する可能性のある部分は、断熱材４０１で被覆されており、これにより、溶解部３００〜溶湯供給部４００の遷移領域からの熱放出が抑制される。必要であれば、この目的のため、前述の配管部分に加熱（保温）手段を設置しても良い。
【００５４】
また、図には示さなかったが、溶湯だめ４２０には、溶解槽３１０と同様、配管を介して、減圧手段および／または不活性ガスを導入する手段が接続されても良い。溶湯だめ４２０の内部を減圧にすることにより、溶解過程で生じる気泡を除去することが可能となる。また不活性ガスを溶湯だめ４２０内に導入することにより、溶湯の酸化をよりいっそう抑制することができる。ただし、溶湯だめ４２０に、そのような手段が接続されていなくても、前述の溶解槽３２０が配管３３０および開閉バルブ３３１を有する限り、そのような処理を行うことは可能である。溶解槽３１０と溶湯だめ４２０とは、溶湯用配管３２０（および入口管４２１）を介して相互に連通されているからである。この他、溶湯だめ４２０は、ガス圧により、必要な際に溶湯を押し出すことが可能な手段を備えても良い。
【００５５】
さらに溶湯だめ４２０の出口管４２２には、フィルター（図示されていない）が設けられても良い。これにより、溶湯に含まれる微細な不純物をより確実に除去することが可能となる。
【００５６】
また必要であれば、出口管４２２の内部空間４４０から導出されている部分および／または外界露出部分に、加熱（保温）手段を設置しても良い。
【００５７】
次に、このように構成される鋳造材料の溶解供給装置１０１の一動作例について説明する。なお、以下の説明では、鋳造材料に固体アルミニウムを使用する場合を例に示す。
【００５８】
まず、投入部２００の搬送手段２１０に、固体アルミニウム原料（鋳造材料２２０）が置載される。鋳造材料２２０は、破砕等の方法により、例えば１０ミリ程度の寸法に微細化されていることが好ましい。
【００５９】
搬送手段２１０上に置載されたこの鋳造材料２２０は、搬送手段２１０により、原料受け手段２３０内に投入される。前述のように、この原料受け手段２３０の原料出口管２３５は、原料受け手段２３０の直下に配置された溶解槽３１０の上部にまで延伸している。従って、原料受け手段２３０に投入された鋳造材料２２０は、重力により、原料出口管２３５を介して、溶解槽３１０内に供給される。
【００６０】
次に、溶解部３００では、溶解槽３１０内に供給された鋳造材料２２０が溶解される。溶解槽３１０内は、加熱手段３４０により、例えば６００℃〜９００℃の間の温度に設定される。ここで、溶解槽３１０には、予め所定量の溶湯３５０が収容されていることが好ましい。これにより、溶解槽３１０に供給された鋳造材料２２０の溶解を促進することができる。これは、液体―固体の接触では、固体−固体の接触に比べて熱エネルギーが固体に伝わりやすくなるためである。
【００６１】
この効果は、理論的には以下のように説明される。伝熱量Ｑ（単位時間当たりの流熱量）が、表面積Ａ、および固体温度θｗと流体の温度θｆとの温度差に比例すると仮定すると、θｆ>θｗの場合、
Ｑ＝ｈＡ（θｆ−θｗ）            （１）
となる。ここで、ｈは、熱伝達率であり、単位はＷ／ｍ２・Ｋ｛ｋｃａｌ／ｍ／ｈ／℃｝である。
【００６２】
溶解槽３１０に鋳造材料２２０が供給されると、これにより、溶解槽３１０内の溶湯３５０（予め存在していた溶湯および／または鋳造材料の供給により溶解した溶湯）の液面レベルが上昇する。そして、このレベルが、高さＨ（溶解槽３１０の底面から溶湯排出口３２５までの高さ）を超えると、溶湯３５０は、自動的にこの溶湯排出口３２５から排出され、重力により、入口管４２１を介して、溶湯供給部４００の溶湯だめ４２０に供給される。
【００６３】
溶湯だめ４２０が収容された内部空間４４０の温度は、電気炉４０５により、例えば６００℃〜１１００℃の範囲に維持されている。これに伴い、溶湯だめ４２０内の溶湯温度は、例えば５００℃〜７００℃の範囲に維持されている。従って、溶湯だめ４２０の出口管４２２が、例えば、成形装置（図示されていない）の直上にある場合、溶湯供給バルブ４９０を開にすることにより、一定の温度に維持された溶湯を、溶湯だめ４２０の出口管４２２を介して直接、成形装置に供給することができる。
【００６４】
なお前述の説明では、鋳造用の材料として、固体材料を使用する場合を例に示したが、鋳造材料は、半凝固状態であっても良く、あるいは溶融状態の原料を用いても良い。また前述の説明では、固体アルミニウムを鋳造原料とする場合について示したが、本発明は、溶融固化できるものであれば、その種類は問わず、その他の金属、複合材料、プラスチックなどにも適用することが可能である。
【００６５】
次に、前述のように構成された本発明による鋳造材料の溶解供給装置によって得られる特徴的効果について説明する。
【００６６】
従来の実際の鋳造法（より正確には鋳造材料の溶解供給法）では、大型の溶解炉（数十〜数百トン）で鋳造材料を溶解後、この溶湯を複数の容器に取り分け、これらをフォークリフト等の搬送手段で各成形装置の近傍に設置された溶湯用の保持槽まで搬送することにより、溶湯が成形装置近傍まで供給される。
【００６７】
しかしながらこのような方法では、溶湯を保持槽、さらには成形装置に搬送する間に、溶湯が大気に触れて酸化されてしまい、溶湯の品質が低下するという問題が生じる。
【００６８】
また通常の場合、溶解炉および保持槽の加熱は、バーナーにより実施される。この場合、燃料である炭化水素系ガスを燃焼させて、火炎を形成する必要があるが、この燃焼の際に、溶湯品質に影響を及ぼし得る水素および水蒸気が発生する。従って、これらの成分が溶解炉および／または保持槽内に混入した場合にも、溶湯の品質は、低下する。
【００６９】
さらに、一旦溶湯の酸化、あるいは溶湯への不純物成分の混入が生じると、これらの不純物を除去するため、追加の処理工程が必要となる。（例えば、アルミニウム溶湯に水素が混入した場合、溶湯を電磁攪拌しながら、アルゴン等の不活性ガスを送気して、水素を除去する処理が行われる。）しかしながら、そのような追加処理を実施した場合、溶湯の一部が廃棄されることになり、溶湯の量が減少してしまう。またそのような非本質的な追加処理を行うため、余分なエネルギーを投入しなければならないという問題も生じる。さらに、そのような追加処理を行っても、不純物を十分に除去できるとは限られず、これらの不純物が異物として混入した溶湯がそのまま成形装置に供給されてしまった場合、最終鋳造製品の品質が低下するという問題が生じ得る。
【００７０】
またそもそも、溶湯（正確には、溶湯の収容された容器）を大気中に露出した状態のまま、これを搬送手段を用いて搬送する方法は、容器の転倒等が生じた場合、高温の溶湯が周囲に飛散することになるため、危険である。
【００７１】
さらに従来の方法では、溶湯は、溶解槽から容器に移され、搬送手段で搬送された後に、再度保持槽に供給されるため、溶湯を保持槽に供給するまでの過程で、放熱ロスが極めて大きい。従って、エネルギー効率が極めて低いという問題がある。
【００７２】
これに対して、本発明による鋳造材料の溶解供給装置では、前述のように、溶解部と溶湯供給部が配管で接続された構成となっており、鋳造材料の溶解から成形装置への溶湯の供給までの間に、溶湯が大気に晒される機会は有意に抑制されている。従って、溶湯が搬送過程で酸化するという問題を回避することができる。さらに、同じ理由により、加熱手段としてバーナーが使用されても、溶湯は、バーナー火炎に直接晒されないため、溶湯中に水素または水蒸気等の不純物が混入する可能性も有意に抑制される。従って、不純物の少ない高品質な溶湯を次工程に供給することができ、最終的に得られる鋳造製品の品質を有意に高めることが可能となる。
【００７３】
また、本装置では、酸化物等の不純物の処理のため、最終的に廃棄されることになる溶湯量を抑制することができるため、投入材料をより有効に鋳造に利用することができる。さらに、搬送中に高温の溶湯がこぼれたり、溶湯が入った搬送容器が転倒したりすることもない。従って、従来の方法に比べて、溶湯をより安全に成形装置に供給することが可能となる。
【００７４】
また本装置では、溶湯は、配管を介して溶解部から溶湯供給部に搬送されるため、この配管の周囲に断熱材を設置しておくことにより、放熱ロスを有意に抑制することができる。従って、搬送に伴う溶湯の温度低下を最小限に抑制した状態で、溶湯を後続の成形装置にまで供給することができる。また従来のような容器を搬送手段で搬送する場合に比べて、高いエネルギー効率を得ることができる。
【００７５】
また本装置の溶湯供給部４００の溶湯だめは、鋳造工程の生産変動（すなわち使用溶湯量）に対処し得るバッファーとして機能することができる。従って、本発明では、必要空間と投入エネルギーを小さく維持したまま、必要な時に必要な量の溶湯を供給することができる。
【００７６】
また本装置では、鋳造原料および溶湯は、重力により上から下に流れる単純な構造となっている。従って、装置自体をコンパクトにすることができる。
【００７７】
さらに、溶解槽３１０および／または溶湯だめ４２０を前述のようなセグメント部材を用いた「分割形式」で構成した場合、仮に、溶解槽３１０および／または溶湯だめ４２０の一部に破損が生じても、破損した部分のみを交換することが可能である。従って、そのような構成の装置では、維持コストが低く抑えられ経済的であり、また廃棄物の量を削減することができるので、環境負荷低減にも貢献できる。
【００７８】
（第２実施形態）
次に、本発明による鋳造材料の溶解供給装置の別の構成例について説明する。図３には、鋳造材料の別の溶解供給装置１０２を示す。溶解供給装置１０２においても、基本的な構成は、図１の溶解供給装置１０１と同様である。従って、図３において、図１と同じ構成部材には、図１と同じ参照符号が付されている。
【００７９】
ただし、図３の溶解供給装置１０２では、溶湯供給部４００の溶湯だめ４２０の加熱手段が図１の装置とは異なっており、電気炉４０５の代わりに、バーナー４３０が使用される。また、これに伴い、断熱材４５０のバーナー４３０の火炎と直接接触し得る領域には、耐火層４３５が配置される。
【００８０】
なお、図3の例では、バーナー４３０は、ハウジング４０６の側部から、該ハウジングおよび断熱材４５０を貫通するように設けられた開口４３７内に配置されているが、バーナー４３０の設置箇所は、これに限られるものではない。例えばハウジングの底部に同様の開口を設けて、ここにバーナーを設置しても良い。なお、バーナー４３０は、該バーナーからの火炎が溶湯だめ４２０のなるべく下側に位置するように配置することが好ましい。これにより、火炎が溶湯だめ４２０の上側に位置するようにバーナーを配置した場合に比べて、溶湯だめ４２０に熱をより有効に伝達することができる。
【００８１】
なお、バーナー４３０による、溶湯だめ４２０の加熱の際、溶湯だめ４２０が収容される内部空間４４０内の温度は、例えば最大９００〜１０００℃程度の高温に達する。従って、内部空間４４０の内周には、耐火材（図示されていない）が設置されても良い。
【００８２】
溶湯だめ４２０の加熱にバーナーを利用した溶解供給装置１０２では、電気炉を用いた図１に示す溶解供給装置１０１と比べて運転コストが抑制されるという特徴がある。通常の場合、エネルギー源としては、電気に比べてガスの方が安価なためである。一方、溶解供給装置１０２では、バーナー４２０を使用しているため、装置の小型化に限界がある。従って、装置の極端な小スペース化が必要な状況では、図１に示す溶解供給装置１０１の方が好ましい場合があり得る。
【００８３】
（第３実施形態）
図４には、本発明による鋳造材料のさらに別の溶解供給装置１０３の構成例を示す。溶解供給装置１０３において、基本的な構成は、図３の溶解供給装置１０２と同様である。従って、図４において、図３と同じ構成部材には、図３と同じ参照符号が付されている。
【００８４】
ただし、溶解供給装置１０３は、さらに、溶湯供給部４００の内部空間４４０内の高温ガスの廃熱を有効に利用することが可能となる廃熱利用手段４６０を有する点が、図３の装置１０２とは異なっている。
【００８５】
廃熱利用手段４６０は、溶湯供給部４００から溶解部３００にまで延伸する廃ガス導管４６２と、この導管の露出面を覆うように設置された断熱材４６３とを有する。廃ガス導管４６２は、一端が溶湯供給部４００の上部の断熱材４５０Ｕを貫通するように設けられた開口４６１を通るように配置されている。断熱材４５０Ｕの開口４６１の内周面には、耐火層４６５が設置されても良い。また、廃ガス導管４６２の他端は、溶解槽３１０の底部を覆う断熱材３７０を貫通するように設けられた開口を通り、溶解槽３１０を形成する壁の少なくとも一部と接触している。例えば、廃ガス導管４６２は、溶解槽３１０の側壁および／または底壁と接触しても良い。
【００８６】
図５には、そのような廃ガス導管４６２と接触することが可能な側壁を有する溶解槽３１０Ｂの一構成例を示す。また、図６には、実際に廃ガス導管４６２が側壁に挿通された溶解槽３１０Ｂの側面図を模式的に示す。
【００８７】
図５に示すように、溶解槽３１０Ｂは、前述の溶解槽３１０Ａと同様、セグメント部材を多数組み合わせることにより構成されている。ただし、このセグメント部材３１３Ｂは、前述のものとは異なり、各々が底面の嵌合凹部３１２Ｕから上面の嵌合凸部３１２Ｔまで貫通された貫通孔３１５Ｂを有する。従って、これらのセグメント部材３１３Ｂを組み合わせて溶解槽３１０Ｂを構成した際には、溶解槽の側壁部に、上下に貫通した貫通孔３１６Ｂが多数（図５の例では、１２個）構成される。従って、図６に示すように、これらの貫通孔３１６Ｂを通るように配管４６２Ｂを配設することにより、溶解槽３１０Ｂの側壁部に、廃ガス導管を配置することができる。
【００８８】
ここで、配管４６２Ｂは、例えばステンレス鋼（例えばＳＵＳ３１６）で構成されるが、必要に応じて、配管４６２Ｂの表面に、ジルコニアのような無機材料等の溶射を行っても良い。あるいは可能であれば、配管４６２Ｂ自体をセラミックで構成しても良い。この場合、配管４６２Ｂをより安定に長時間使用することが可能となる。
【００８９】
なお、この廃ガス導管の構成は一例であって、他にも各種方法で、溶解槽の壁部に廃ガス導管を配置することができることは、明らかであろう。例えば、セラミックペースト等を使用して、「単一形式」で構成された溶解槽の側壁に、溶湯供給部から延伸する廃ガス導管を貼り付けたり、廃ガス導管を溶解槽の側面に数回巻き回して固定しても良い。
【００９０】
このような廃熱利用手段４６０を設けることにより、バーナー４３０によって暖められた内部空間４４０の気体を、廃ガス導管４６２を介して、溶解槽３１０の方に供給することができる。従って、溶解槽３１０の加熱および恒温のため加熱手段３４０から供給されるエネルギー量を有意に抑制することが可能となる。さらには、装置全体のエネルギー効率を高めることができる。
【００９１】
（第４実施形態）
図７には、本発明によるさらに別の溶解供給装置１０４の構成例を示す。溶解供給装置１０４において、基本的な構成は、図１の溶解供給装置１０１と同様である。従って、図７において、図１と同じ構成部材には、図１と同じ参照符号が付されている。
【００９２】
ただし、溶解供給装置１０４は、溶湯供給部４００の内部空間４４０に設置された溶湯だめ４２８が螺旋状になっている点が、図１の装置１０１とは異なっている。
【００９３】
このような構成では、空間４４０の容積が同じであっても、溶湯だめの伝熱面積を増加させることができる。従って、溶湯だめ４２８をより少ないエネルギー量で、より効率的に加熱することができる。また、一定の伝熱面積で比較した場合、溶湯だめ４２８を小型化することが可能となり、溶湯供給部４００さらには、溶解供給装置全体を小型化することが可能となる。
【００９４】
螺旋状の溶湯だめ４２８は、溶湯との反応性が低い、いかなる材料で構成されても良く、例えば、セラミックスまたは金属で構成されても良い。螺旋状の溶湯だめ４２８がセラミックスで構成される場合、これは、例えば、実質的に同一形状で、内部に貫通孔を有する円柱状セグメント部材を複数個つなぎ合わせることにより構成されても良い。この場合、セグメント部材をつなぎ合わせることにより、各セグメント部材の貫通孔がつながり、これにより溶湯が流通する流路を構成することができる。なおこの場合、継ぎ目部には、アルミナ、シリカを主成分とする無機系接着剤が充填されても良い。このような構成では、金属の溶解凝固に伴う応力、および内部または外部からの振動もしくは熱応力に起因した応力が生じても、螺旋状溶湯だめを構成する各セグメント部材が伸縮し、前記応力が緩和される。従って、螺旋状溶湯だめが破損し難くなるという効果が得られる。
【００９５】
ただし、螺旋状の溶湯だめは、鋳込み成形等により一体成形することも可能である。この場合、熱収縮等の要因により、寸法の精度が低下する可能性はあるが、それでも、螺旋状溶湯だめとしては、十分に使用することができる。
【００９６】
（第５実施形態）
図８には、本発明によるさらに別の溶解供給装置１０５の構成例を示す。溶解供給装置１０５において、基本的な構成は、図４の溶解供給装置１０３と同様である。従って、図８において、図４と同じ構成部材には、図４と同じ参照符号が付されている。
【００９７】
ただし、溶解供給装置１０５は、溶湯供給部４００の内部空間４４０に設置された溶湯だめ４２８が螺旋状になっている点が、図４の装置１０３とは異なっている。
【００９８】
このような構成では、前述の図７に示した構成と同様の効果、例えば空間４４０の容積が同じであっても、溶湯だめの伝熱面積を増加させることができるという効果が得られる。また、螺旋状構造では、バーナー４３０の火炎が乱流となり易く、これによる熱伝達係数の増大効果も期待できる。従って、これらの効果により、溶湯だめ４２８をより少ないエネルギー量で、より効率的に加熱することができる。
【００９９】
なお、図７の装置では、図１に示した装置をベースとして、溶湯だめ４２８が螺旋状となるように構成されている。一方、図８の装置では、図４に示した装置をベースとして、溶湯だめ４２８が螺旋状となるように構成されている。従って、同様に、図３に示した装置をベースとして、溶湯だめが螺旋状となるように構成された装置を得ることも可能である。すなわち、本発明では、前述の各実施形態を組み合わせることにより、別の構成の様々な装置を得ることができ、そのような装置も本発明の範囲に属することに留意する必要がある。
【０１００】
また前述の例では、溶解槽３１０は、保護管３４１に被覆されたヒーター３４０により加熱され、また溶湯だめ４２０は、電気炉４０５またはバーナー４３０により加熱される。ただし、溶解槽３１０および溶湯だめ４２０の加熱手段は、このような態様に限られるものではない。例えば、加熱手段には、レーザー、高周波またはそれらの組み合わせなど、様々な方法が利用できる。また、例えば、ガスバーナーを保護管に収容した状態で、ガスバーナーにより保護管を加熱して、この保護管により、溶解槽３１０を間接的に加熱しても良い。
【０１０１】
次に、例えば固体アルミニウムのような鋳造用原料を溶解し、その溶湯を成形装置の方に供給するための本発明の方法（以下、「鋳造材料の溶解供給方法」という）を説明する。なお、以下の説明では、前述の鋳造材料の溶解供給装置１０１を用いて、そのような処理を行う場合を例に示す。ただし、本発明による方法は、前述のまたは他の装置を用いて実施しても良い。
【０１０２】
図９には、本発明による鋳造材料の溶解供給方法のフロー図を示す。本発明による方法は、鋳造材料を溶解槽に投入するステップ（Ｓ１１０）と、投入された鋳造材料を溶解槽で溶解するステップ（Ｓ２１０）と、得られた溶湯を溶湯用配管を介して、溶湯だめに供給するステップ（Ｓ３１０）と、を有する。
【０１０３】
まずステップＳ１１０では、図１に示すような搬送手段２１０を用いて、予め成分調整がされた鋳造材料２２０が、溶解供給装置１０１の投入部２００の原料受け手段２３０に供給される。原料受け手段２３０に供給された鋳造材料２２０は、重力により、固体原料受けの原料出口管２３５を通り、溶解槽３１０に供給される。
【０１０４】
次に、ステップＳ２１０では、溶解部３００の溶解槽３１０内で、鋳造材料２２０が溶解される。なお溶解槽３１０には、予め所定量の溶湯が収容されていても良い。これにより、供給された鋳造材料２２０と溶湯との接触面積が大きくなり、鋳造材料２２０の溶解が促進される。
【０１０５】
また溶湯排出口３２５には、溶湯用配管３２０の一端が接続されており、溶湯用配管３２０の他端は、溶湯だめ４２０の入口管４２１に接続されている。従って、次のステップＳ３１０では、溶湯が溶湯排出口３２５を通り、溶湯用配管３２０を介して溶湯だめ４２０内に供給される。ここで、溶湯排出口３２５は、溶解槽３１０の側部に設けられることが好ましい。この場合、溶解槽３１０に鋳造材料２２０を供給することにより、溶解槽３１０の液面レベルが上昇する。そのため、液面レベルが溶湯排出口３２５超えた際に、溶湯１５０は、溶湯用配管３２０を介して、自動的に溶湯だめに供給されるようになる。
【０１０６】
その後、溶湯だめ４２０内に供給された溶湯は、例えば溶湯だめ４２０の出口管４２２に設置された溶湯供給バルブ４９０を開にすることにより、出口管４２２を介して、後続の成形装置の方に供給される。
【０１０７】
このように本発明による鋳造材料の溶解供給方法では、鋳造材料の溶解から成形装置への溶湯の供給までの間に、溶湯が大気に晒される機会を有意に抑制することができる。従って、溶湯が搬送過程で酸化するという問題を回避することができる。また、搬送に伴う溶湯の温度低下を最小限に抑制した状態で、溶湯を後続の成形装置にまで供給することができるようになる等、先に本発明の装置に関して説明したような、各種効果が得られる。
【０１０８】
次に実施例により、本発明の効果をより詳しく説明する。
【実施例１】
【０１０９】
図８に示す構成の溶解供給装置を用いて、アルミニウム合金の鋳造試験を行った（実施例１）。ただし、実施例１に使用した装置には、廃熱利用手段４６０は設けられていない。
【０１１０】
溶解槽は、図２に示す形状の、アルミナおよびイットリアを助剤とする窒化珪素製のセグメント部材３１３Ａの組み合わせにより構成した。溶解槽は、セグメント部材３１３Ａを、高さ方向に１５個、円周方向に１２個並べることにより構成した。継ぎ目の部分（直接溶湯と接しない外側部分）には、アルミナ、シリカを主成分とする無機系接着剤を充填した。溶解槽の内部空間の内径は、２００ｍｍφであり、深さは、３００ｍｍであった。一方、螺旋状溶湯だめは、アルミナおよびイットリアを助剤とする窒化珪素製のセグメント部材を組み合わせて構成した。継ぎ目の部分（直接溶湯と接しない外側部分）には、アルミナ、シリカを主成分とする無機系接着剤を充填した。最終的な螺旋状溶湯だめ４２８の寸法は、内径３０ｍｍφ、肉厚５ｍｍ、高さ約６００ｍｍ（螺旋巻数５回）であった。一方、螺旋状溶湯だめ４２８を収容する内部空間４４０の寸法は、内径３５０ｍｍφ、全長（有効全長）１０００ｍｍとした。
【０１１１】
このような装置を用いて、アルミニウム合金を鋳造した。アルミニウム固体原料には、約１０ｍｍ程度の寸法に予め微細化された、ＡＣ４Ａ：Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金（Ｓｉ８．０〜１０．０、Ｍｇ０．３〜０．６）を使用した。
【０１１２】
溶解槽３１０内の温度は、約７００℃に設定した。また螺旋状溶湯だめ４２８の下方から、バーナー４３０により火炎を送り込み、螺旋状溶湯だめ４２８を加熱した。内部空間４４０の温度は、約１０００℃であった。螺旋状溶湯だめ４２８内を流通する溶湯の温度は、約６８０℃であった。
この状態で、溶湯供給バルブ４９０を開き、溶湯を成形装置に供給し、鋳造を行った。ＥＤＸ法により、得られた鋳造品に含まれる酸化物および鉄の含有量を分析した。その結果、これらの含有量は、検出限界値以下であり、本発明による装置で得られる鋳造品では、不純物濃度が有意に抑制されていることが分かった。また、１トンの鋳造品を作製し、このときの消費電力を測定したところ、消費電力は、約２４５０ＭＪであり、従来の方法に比べて、約３５％以上も低減されていることが分かった。
【実施例２】
【０１１３】
次に、図７に示す構造の鋳造材料の溶解供給装置を用いて実施例１と同様の実験を行った。
【０１１４】
螺旋状供給だめ４２８の寸法は、内径２０ｍｍφ、肉厚５ｍｍ、高さ約２００ｍｍとし、この螺旋状供給だめ４２８を電気炉の内部空間に設置した。その他の溶解槽および螺旋状供給だめを収容する内部空間等の構成ならびに寸法は、実施例１と同じである。
【０１１５】
このような装置を用いて、アルミニウム合金を鋳造した。アルミニウム固体原料には、約１０ｍｍ程度の寸法に予め微細化された、ＡＣ４Ｂ：Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系合金：Ｓｉ７．０〜１０．０、Ｃｕ２．０〜４．０）を使用した。
【０１１６】
電気炉４０５による加熱の結果、螺旋状溶湯だめ４２８内を流通する溶湯の温度は、約６８０℃であった。
この状態で、溶湯供給バルブ４９０を開き、溶湯を成形装置に供給し、鋳造を行った。ＥＤＸ法により、得られた鋳造品に含まれる酸化物および鉄の含有量を分析した。その結果、これらの含有量は、５ｐｐｍ以下であり、従来の一般的な方法に比べて約１／１０以下となっており、不純物濃度が有意に抑制されていることがわかった。また、１トンの鋳造品を作製し、このときの消費電力を測定したところ、消費電力は、約２６４０ＭＪであり、従来の方法に比べて、約３０％低減されることがわかった。
【実施例３】
【０１１７】
鋳造材料を変えて、実施例１と同様の鋳造試験を行った。この実施例では、鋳造材料として、ＡＣ４Ｄ：Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系合金：Ｓｉ４．５〜５．５、Ｍｇ０．４〜０．６、Ｃｕ１．０〜１．５を使用した。この材料は、２次合金（リターン材）を混合することにより得られたものである。これらの材料は、寸法が２０ｍｍ以下となるように破砕して使用した。溶解槽および螺旋状溶湯だめの温度等、その他の条件は、実施例１と同様である。
【０１１８】
鋳造試験の結果、鋳造材料を変えても、高品質の鋳造製品が得られることが確認された。
【実施例４】
【０１１９】
図８に示す構成の溶解供給装置を用いて、アルミニウム合金の鋳造試験を行った。溶解槽は、図５に示すような窒化珪素製のセグメント部材の組み合わせにより構成した。継ぎ目の部分（直接溶湯と接しない外側部分）には、アルミナ、シリカを主成分とする無機系接着剤を充填した。また、溶解槽の側壁部に形成された貫通孔（図５の貫通孔３１６Ｂ）には、ＳＵＳ３１６Ｌ管を挿設し、最終的に、図６のような、側壁に廃ガス導管を備える溶解槽を構成した。溶解槽は、セグメント部材３１３Ｂを、高さ方向に１５個、円周方向に１２個並べることにより構成した。溶解槽の内部空間の直径は、２００ｍｍφであり、深さは、２００ｍｍであり、貫通孔３１６Ｂの内径は、１０ｍｍφとした。一方、螺旋状溶湯だめは、実施例１と同様に、アルミナおよびイットリアを助剤とする窒化珪素製のセグメント部材を組み合わせて構成した。継ぎ目の部分（直接溶湯と接しない外側部分）には、アルミナ、シリカを主成分とする無機系接着剤を充填した。最終的な螺旋状溶湯だめの寸法は、内径３０ｍｍφ、肉厚５ｍｍ、高さ約６００ｍｍ（螺旋巻数５回）であった。一方、螺旋状溶湯だめ４２８を収容する内部空間４４０の寸法は、内径３５０ｍｍφ、全長（有効全長）１０００ｍｍとした。
【０１２０】
このような装置を用いて、アルミニウム合金を鋳造した。アルミニウム固体原料には、約１０ｍｍ程度の寸法に予め微細化された、ＡＣ４Ａ：Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金（Ｓｉ８．０〜１０．０、Ｍｇ０．３〜０．６）を使用した。
【０１２１】
溶解槽３１０内の温度は、約７００℃に設定した。また螺旋状溶湯だめ４２８の下方から、バーナー４３０により火炎を送り込み、螺旋状溶湯だめ４２８を加熱した。内部空間４４０の温度は、約１０００℃であった。螺旋状溶湯だめ４２８内を流通する溶湯の温度は、約６８０℃であった。また、溶解槽の側壁部に送通された廃ガスの温度は、４１０℃であった（廃ガス導管４６２の入口箇所（図８のＰ点）で測定）。
【０１２２】
この状態で、溶湯供給バルブ４９０を開き、溶湯を成形装置に供給し、鋳造を行った。得られた鋳造品の分析を行い、酸化物および鉄の含有量を分析した。その結果、これらの含有量は、検出限界値以下であり、本発明による装置で得られる鋳造品では、不純物濃度が有意に抑制されていることが分かった。また、１トンの鋳造品を作製し、このときの消費電力を測定した。その結果、この実施例では、廃熱を利用しない場合（実施例１）に比べて、さらに投与エネルギー量を約１０％節約することができた。
【実施例５】
【０１２３】
マグネシウム合金のＭｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金（ＡＺ９１Ｄ：Ａｌを９％、Ｚｎを１％含む）を用い、実施例２と同様の装置および方法で、鋳造試験を実施した。溶解槽３１０内の温度は、約５００℃に設定した。また溶湯供給部４００の内部空間４４０の温度は、約４６０℃であり、螺旋状溶湯だめ４２８内を流通する溶湯の温度は、約４５０℃であった。本実施例において、得られた鋳造品では、異物混入が少ないことが確認された。
【実施例６】
【０１２４】
実施例１と同様の装置および方法で、１０００サイクルの繰り返し鋳造試験（本装置を用いて１００ｋｇの鋳造品を作製した後、装置の稼働を停止するという工程を１０００回繰り返す試験）を行った。試験後の溶解槽と螺旋状溶湯だめには、破損、異常は認められず、これらの部材が十分な耐久性を有することが確認された。
【０１２５】
以上詳述したように、本発明は、鋳造材料の溶解供給装置およびその方法に関するものであり、本発明では、溶解部と溶湯供給部を配管で接続したため、溶解槽で得られた溶湯を大気に晒されないようにして、後続の装置（例えば、成形装置）に提供することができる。これにより、溶湯の酸化等による溶湯の品質低下を抑制することができ、鋳造製品の品質を高めることが可能となる。また、溶解槽から溶湯だめ、さらには後続の成形装置まで、溶湯の安全な供給が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
本発明は、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛等の金属またはこれらの合金を溶解し、溶湯として供給するための溶解供給装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】本発明による鋳造材料の溶解供給装置の構成例を模式的に示した図である。
【図２】セラミック製のセグメント部材を組み合わせることにより構成された、図１に示す溶解供給装置の溶解槽の一例を示した図である。
【図３】本発明による鋳造材料の溶解供給装置の別の構成例を模式的に示した図である。
【図４】本発明による鋳造材料の溶解供給装置のさらに別の構成例を模式的に示した図である。
【図５】セラミック製のセグメント部材を組み合わせることにより構成された、図４に示す溶解供給装置の溶解槽の一例を示した図である。
【図６】側壁に廃ガス導管が挿通された溶解槽の一構成例を示した図である。
【図７】本発明による鋳造材料の溶解供給装置のさらに別の構成例を模式的に示した図である。
【図８】本発明による鋳造材料の溶解供給装置のさらに別の構成例を模式的に示した図である。
【図９】本発明による鋳造材料の溶解供給方法のフロー図である。
【符号の説明】
【０１２８】
１０１、１０２、１０３、１０４、１０５    鋳造材料の溶解供給装置
２００      投入部
２１０      搬送手段
２２０      鋳造材料
２３０      原料受け手段
２３５      原料出口管
３００      溶解部
３１０、３１０Ａ、３１０Ｂ    溶解槽
３１３Ａ、３１３Ｂ    セグメント部材
３１６Ｂ    貫通孔
３２０      溶湯用配管
３２５      溶湯排出口
３３０      配管
３３１      開閉バルブ
３４０      加熱手段
３４１      保護管
３４２      ヒーター線
３５０      溶湯
３７０      断熱材
３７１      蓋材
３７２      ハウジング
４００      溶湯供給部
４０５      電気炉
４０６      ハウジング
４２０      溶湯だめ
４２１      入口管
４２２      出口管
４３０      バーナー
４３５      耐火層
４３７      開口
４４０      内部空間
４５０      断熱材
４６０      廃熱利用手段
４６１      開口
４６２      廃ガス導管
４６３      断熱材
４９０      溶湯供給バルブ。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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