(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属を通す筒状の一部のダクト（１）、（１’）の中に移動磁界を発生させる誘導子（１４）を設け、前記一部のダクト（１）、（１’）の中に前記誘導子（１４）で発生した移動磁界の磁路を形成する磁性体からなるコア（２）を配置し、さらにダクト（１）、（１’）の外周にその中の溶融金属をその融点以上の温度に加熱するヒータ（９ａ）、（９ｂ）、（９ｃ）を設けた溶融金属用電磁ポンプにおいて、ダクト（１）、（１’）が外部への放熱量の異なる複数の区間を有し、これら複数の区間にそれぞれ異なるヒータ（９ａ）、（９ｂ）、（９ｃ）を設け、これらヒータ（９ａ）、（９ｂ）、（９ｃ）のリード線（１１ａ）、（１１ｂ）、（１１ｃ）をダクト（１）、（１’）に添わせて同じ方向に引き出すと共に、引き出す方向に対して誘導子（１４）より遠い位置から引き出すリード線（１１ａ）、（１１ｂ）を前記ダクト（１）と誘導子（１４）との間を通して引き出し、これら複数のヒータ（９ａ）、（９ｂ）、（９ｃ）のリード線（１１ａ）、（１１ｂ）、（１１ｃ）を加熱電源（１０ａ）、（１０ｂ）、（１０ｃ）に接続したことを特徴とする溶融金属用電磁ポンプ。
【請求項２】
複数のヒータ（９ａ）、（９ｂ）、（９ｃ）がそれらのリード線（１１ａ）、（１１ｂ）、（１１ｃ）を介して個別に加熱電源（１０ａ）、（１０ｂ）、（１０ｃ）に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の溶融金属用電磁ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融アルミニウムや溶融亜鉛等の溶融金属を搬送するために使用される溶融金属用誘導電磁ポンプに関し、特に溶融金属を通すダクトが長く、且つそのダクトの各部における放熱量が異なり、従って溶融金属の溶融状態を維持するためダクトを加熱するヒータの適当な熱量がそれぞれ異なるべき溶融金属用電磁ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば鋳造等の分野では溶融アルミニウムなどを搬送するために、電磁誘導作用により溶融金属に推力を与えて搬送する溶融金属用電磁ポンプが利用されている。このような溶融金属用電磁ポンプは、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金属に推力を与え、供給する形式の誘導形電磁ポンプが主流である。
【０００３】
このような誘導形電磁ポンプは、例えば特開２００６−３４１２８１号公報に記載されている。溶融金属が流れる管状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保護管により覆われている。従って、溶融金属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】
図７は、前述した溶融金属用電磁ポンプの従来例を示すもので、溶融アルミニウムや溶融亜鉛を搬送する一般的なものである。
溶融金属１２を入れた溶融金属槽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、溶融金属１２の融点以上の温度に加熱されるようになっている。
【０００５】
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の中の溶融金属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。
【０００６】
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、溶融金属の凝固を防ぐ。フランジ６には、溶融金属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。
【０００７】
図８は、溶融金属槽１１の溶融金属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、溶融金属１２の液面が誘導子１４の高さまで達していない。そのため、運転時に溶融金属１２の液面が誘導子１４の高さまで達するように、減圧手段等の補助的な手段が必要である。それ以外は、図８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。
【０００８】
このような溶融金属用電磁ポンプにおいて、図７と図８に示すように、ポンプ側ダクト１の誘導子１４を設けたポンプ部分に対し、ポンプ側ダクト１と給湯側ダクト１’との長さが長い場合は、その全区間にわたってヒータ９を設ける必要がある。ところが、ダクト１、１’は、それらの各部分における放熱量が異なるため、ダクト１、１’の全長にわたってそれらの中の溶融金属を均一な温度に保つためには、それぞれ放熱量に応じた出力のヒータを個別に使用するのが好ましい。
【０００９】
一般的にダクト１、１’の各部の放熱量が違う場合はヒータ巻き付けピッチを変えることで放熱量に応じた加熱を行うようにしている。例えば、ダクトの或る範囲の放熱量がダクトの他の範囲の放熱量の２倍であれば、ヒータ（マイクロヒータ）の巻きピッチは１／２にして双方共同じ温度にする。
【００１０】
しかし、定常時の放熱量の違いに応じて巻きピッチを変えた場合でも、それらヒータの昇温特性が違うため、定常時の電力を付与して最終的に同じ温度になるように長い時間をかけてゆっくり昇温するか、或いはヒータ容量を余裕を見て大きくしておき、昇温特性が速い部分に制御用の熱電対を取り付けて設定温度にまで昇温しておいて、遅れて昇温される他の部分が所要の温度に昇温されるまで待つという温度制御手段をとるしかなかった。前者の場合でも、定常必要電力だけによるヒータ設計は熱計算を間違えると昇温出来なかったり、温度を上げすぎてしまったりすることも多く、温度の管理は極めて難しい。
【００１１】
そのためには、ダクト１、１’の各部について、それぞれ別のヒータを設け、それらに出力する電力を個別に設定する必要がある。ところがそうした場合に、複数のヒータに対応してリード線の数も多くなる。
【００１２】
しかしながら、ダクト１、１’のうち、特にポンプ側ダクト１の外周側には誘導子１４が嵌め込まれる。溶融金属用電磁ポンプの組み立てやその保守、管理のためには、誘導子１４をポンプ側ダクト１の外周にその都度着脱しなければならない。この場合に、リード線がダクト１、１’の各部からそれぞれ出ていると、誘導子１４の着脱の度にリード線の処理に手数がかかるという課題があった。さらに、リード線の配線も複雑になり、トラブルの原因にもなりかねない。
【特許文献１】特開２００６−３４１２８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、前述した従来の溶融金属用電磁ポンプにおける課題に鑑み、ダクトに放熱量が異なる区間があり、それら区間に個別にヒータを設けた溶融金属用電磁ポンプにおいて、組み立てや保守、管理時におけるダクトへの誘導子の着脱の際に、前記ヒータのリード線の処理が容易である溶融金属用電磁ポンプ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】
【００１４】
本発明では、前記の目的を達成するため、ダクト１、１’が外部に対する放熱量の異なる複数の区間を有し、これら複数の区間にそれぞれ異なるヒータ９ａ、９ｂ、９ｃを設けた場合に、それらのリード線１１ａ、１１ｂ、１１ｃをダクト１、１’に添わせて同じ箇所から導出することにより、加熱電源１０ａ、１０ｂ、１０ｃに接続することが出来るようにしたものである。
【００１５】
すなわち、本発明による溶融金属用電磁ポンプは、溶融金属を通す筒状の一部のダクト１、１’の中に移動磁界を発生させる誘導子１４を設け、前記一部のダクト１、１’の中に前記誘導子１４で発生した移動磁界の磁路を形成する磁性体からなるコア２を配置し、さらにダクト１、１’の外周にその中の溶融金属をその融点以上の温度に加熱するヒータ９ａ、９ｂ、９ｃを設けている。そして、ダクト１、１’が外部に対する放熱量の異なる複数の区間を有し、これら複数の区間にそれぞれ異なるヒータ９ａ、９ｂ、９ｃを設け、これらヒータ９ａ、９ｂ、９ｃのリード線１１ａ、１１ｂ、１１ｃをダクト１、１’に添わせて同じ方向に引き出すと共に、引き出す方向に対して誘導子１４より遠い位置から引き出すリード線１１ａ、１１ｂを前記ダクト１と誘導子１４との間を通して引き出し、これら複数のヒータ９ａ、９ｂ、９ｃのリード線１１ａ、１１ｂ、１１ｃを加熱電源１０ａ、１０ｂ、１０ｃに接続している。複数のヒータ９ａ、９ｂ、９ｃはそれらのリード線１１ａ、１１ｂ、１１ｃを介して個別に加熱電源１０ａ、１０ｂ、１０ｃに接続さる。
【００１６】
このような溶融金属用電磁ポンプでは、ダクト１、１’の外部に対する放熱量の異なる複数の区間にそれぞれ異なるヒータ９ａ、９ｂ、９ｃを設けているので、それら各区間の放熱量に見合った熱量をそれぞれ個別に与えることが出来る。そしてこれらヒータ９ａ、９ｂ、９ｃのリード線１１ａ、１１ｂ、１１ｃをダクト１、１’に添わせて同じ箇所から導出して加熱電源１０ａ、１０ｂ、１０ｃに接続しているので、ヒータ９ａ、９ｂ、９ｃのリード線１１ａ、１１ｂ、１１ｃを一括して処理することが出来る。これにより、溶融金属用電磁ポンプの組み立てや保守、管理時におけるダクト１への誘導子１４の着脱の際に、ヒータ９ａ、９ｂ、９ｃのリード線１１ａ、１１ｂ、１１ｃの処理が容易となる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明した通り、本発明による溶融金属用電磁ポンプでは、ダクト１、１’の外部への放熱量の異なる複数の区間にそれぞれその放熱量に見合った熱量を与えることが出来るのに加え、ダクト１への誘導子１４の着脱の際に、ヒータ９ａ、９ｂ、９ｃのリード線１１ａ、１１ｂ、１１ｃの処理が容易となり、溶融金属用電磁ポンプの組み立てや保守、管理時が容易に行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明では、外部に対する放熱量の異なる複数の区間にそれぞれ異なるヒータ９ａ、９ｂ、９ｃを設け、それらのリード線１１ａ、１１ｂ、１１ｃをダクト１、１’に添わせて同じ箇所から導出して加熱電源１０ａ、１０ｂ、１０ｃに接続することが出来るようにし、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。
【００１９】
図１は、本発明による外付形の環状溶融金属用誘導電磁ポンプの一実施例である。この溶融金属用誘導電磁ポンプの構成は基本的に図７により前述した従来の電磁ポンプと同じであり、同じ部分は同じ符号を付してある。
溶融金属１２を入れた溶融金属槽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継手を介して真っ直ぐなポンプ側ダクト１が接続されている。この給湯側ダクト１は図１において左側の給湯方向に向けて次第に高くなるように傾斜し、給湯方向に向けて昇り勾配が形成されている。
【００２０】
この真っ直ぐなポンプ側ダクト１の先端には、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いる。図１に示すように、ダクト１、１’は、その周囲に設けた保温用のマイクロヒータ等からなるヒータ９ａ、９ｂ、９ｃが巻回され、同ヒータ９ａ、９ｂ、９ｃにより溶融金属１２の融点以上の温度に加熱され、ダクト１、１’の中の溶融金属の温度低下による凝固を防ぐようになっている。このヒータ９ａ、９ｂ、９ｃについては、後により詳しく説明する。
【００２１】
手前のポンプ側ダクト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内の溶融金属と直接接触しないようになっている。コア２の保護管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。給湯側ダクト１’は、図示し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、ガスケットにより継手５、５’の間に前記保護管３のフランジ６を挟持すると共に、シール性を確保している。
【００２３】
保護管３はセラミック等の成型体であるため、別部材としてフランジ６を設けるよりは、フランジ６を保護管３と一体に成型したものがよい。保護管３の中には、コア２を保護管３の中心に保持し、且つ運転時の振動によるがたつきを無くすため、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が充填される。図１に示したように、図示の実施例では、保護管３の端部がセラミック等の耐熱性、耐蝕性のある端栓４により閉じられるようになっている。コア２や充填材８はこの端栓４を開けて保護管３の中に収納、充填される。
【００２４】
前記のフランジ６の継手５、５’に挟持された外周に近い部分より内周側の部分には、溶融金属を通すための通路７が設けられている。この通路７は、円周方向に長い長孔状のものであり、通路７の間は保護管３の本体部分である円筒部分とフランジ６の継手５、５’により挟持される外周側のリム状の部分とを一体に連絡するスポーク状の連結部となっている。
【００２５】
図１に示すように、手前の真っ直ぐなポンプ側ダクト１の継手５に近い部分の周囲には、磁性体製のヨークにコイルを巻回した円筒形状の誘導子１４が配置されている。この誘導子１４により、ポンプ側ダクト１の内部に移動磁界が形成され、ポンプ側ダクト１内の溶融金属に推力が与えられる。前記の磁性体製のコア２は、ポンプ側ダクト１の中心軸上に移動磁界の磁路を形成するもので、これにより、ポンプ側ダクト１内の移動磁界の磁束密度を維持し、ポンプ側ダクト１内での溶融金属の推力を確保する。
【００２６】
例えばポンプ側ダクト１は、前記のように外周に誘導子１４が配置された継手５に近い部分と、誘導子１４が無い溶融金属槽１１に近い部分とがあり、これらの部分では外周面からの放熱量が異なる。また、給湯側ダクト１’もその誘導子１４が無く、ポンプ側ダクト１とは放熱量が異なっている。そのため、図示の例では、ポンプ側ダクト１の誘導子１４が無い溶融金属槽１１に近い部分と誘導子１４が配置された継手５に近い部分と給湯側ダクト１’との３つの区画にそれぞれ別のヒータ９ａ、９ｂ、９ｃを個別に配置している。
【００２７】
図２は、図１の例と異なり、ポンプ側ダクト１を溶融金属１２の液面より上に置き、ポンプ側ダクト１の下端を溶融金属１２の液面からその下に漬けた形式の溶融金属用電磁ポンプである。図１の例では、ポンプ側ダクト１を垂直に立てているが、ポンプ側ダクト１を斜めに傾けて配置する場合もある。何れの場合もこの形式の溶融金属用電磁ポンプでは、誘導子１４の位置に溶融金属１２の液面が無いので、真空ポンプ等によりポンプ側ダクト１を減圧して大気圧により溶融金属１２を汲み上げ、その状態でポンプによる溶融金属の汲み上げ運転を行う必要がある。それ以外は、図１と同じであり、同じ部分は同じ符合で示してある。これらについては、重複するので説明を省略する。
【００２８】
この溶融金属用電磁ポンプでも、ポンプ側ダクト１には、外周に誘導子１４が配置された継手５に近い部分と、誘導子１４が無い溶融金属１２に近い部分とがあり、さらに誘導子１４が無い給湯側ダクト１’がある。それら各部分の放熱量はそれぞれ異なっている。そのため、この図２に示した例でも、ポンプ側ダクト１の誘導子１４が無い溶融金属槽１１に近い部分と誘導子１４が配置された継手５に近い部分と給湯側ダクト１’との３つの区画にそれぞれ別のヒータ９ａ、９ｂ、９ｃを個別に配置している。
【００２９】
図３は、前記ヒータ９ａ、９ｂ、９ｃを個別に配置した状態を模式的に示してあり、便宜上ポンプ側ダクト１と給湯側ダクト１’とを横に一列に並べて示してある。複数の誘導巻きのヒータ９ａ、９ｂ、９ｃがダクト１、１’の放熱量が異なるそれぞれの区間に個別に配置されているが、それらのリード線１１ａ、１１ｂ、１１ｃはダクト１、１’に添って引き出され、何れも同じ箇所に導出されている。リード線１１ａ、１１ｂ、１１ｃを引き出す方向に対して誘導子１４より遠い位置から引き出されるリード線１１ａ、例えば、ポンプ側ダクト１の誘導子１４が無い下端側（図３において右側）の部分のヒータ９ａのリード線１１ａは、ポンプ側ダクト１に添って誘導子１４とポンプ側ダクト１との間を通して給湯側ダクト１’の方に引き出されている。こうすることにより、誘導子１４をポンプ側ダクト１に着脱する際に、リード線１１ａ、１１ｂ、１１ｃの面倒な処理が不要となる。
なお、図４の実施例では、ヒータ９ａのリード線１１ａが真っ直ぐ引き出されているが、ポンプ側ダクト１に巻き付けるようにして引き出すことも出来る。
【００３０】
図３に示すように、前記複数のヒータ９ａ、９ｂ、９ｃのリード線１１ａ、１１ｂ、１１ｃを加熱電源１０ａ、１０ｂ、１０ｃに接続する。複数のヒータ９ａ、９ｂ、９ｃにリード線１１ａ、１１ｂ、１１ｃを介して個別に加熱電源１０ａ、１０ｂ、１０ｃを接続することにより、ダクト１、１’の各部分の放熱量に見合った加熱電力を個別に供給することが可能である。しかも、加熱電源１０ａ、１０ｂ、１０ｃには、同じ方向から引き出したリード線１１ａ、１１ｂ、１１ｃに接続出来るため、配線の処理が容易となる。
【００３１】
図４は、図３の複数のヒータ９ａ、９ｂ、９ｃを２つ折にして巻きつけた無誘導巻きの状態で、ダクト１、１’の放熱量が異なるそれぞれの区間に個別に配置した例である。
さらに図５は、複数のヒータ９ａ、９ｂ、９ｃを２つ折にして巻きつけた無誘導巻きの状態で、ダクト１、１’の放熱量が異なるそれぞれの区間にピッチを変えながら放熱量に応じて連続的に配置した例である。
【００３２】
図６は前記図５の実施例と同様にピッチを変えたものであるが、複数のヒータを誘導巻きにしたものである。一般にダクト１の溶融金属槽１１に近い側は、溶融金属を通して熱が供給されるため、その部分を加熱するヒータ９ａは最も加熱容量が小さくて済む。そこでその部分のヒーター９ａの巻きつけのピッチは粗くする。ダクト１の電磁ポンプの誘導子１４が配置された部分は、最も放熱量が大きいため、その部分のヒータ９ｂは３条巻きにする。給湯側ダクト１’はノズルが開口しており、ヒータが巻き付けられないので放熱が２番目に小さい。このためその部分のヒータ９ｃは２条巻きにする。
なお、図６に示した実施例では、ダクト１の電磁ポンプの誘導子１４が配置された部分のヒータ９ｂの一部のリード線１１ｂは、リード線１１ａ、１１ｂ、１１ｃを引き出す方向に対して誘導子１４より遠い位置から引き出される。このためそのヒータ９ｂの一部のリード線１１ｂは、ヒータ９ａのリード線１１ａと同様に、ダクト１と誘導子１４との間を通して引き出している。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明による溶融金属用電磁ポンプ運転方法では、ダクト１、１’の各部分について、その放熱量に見合った熱量をヒータ９ａ、９ｂ、９ｃにより供給出来ると共に、それらヒータヒータ９ａ、９ｂ、９ｃのリード線１１ａ、１１ｂ、１１ｃの処理も容易であるため、誘導子１４のポンプ側ダクト１への着脱も容易に行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明による外付形の環状溶融金属用誘導電磁ポンプ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金属用誘導電磁ポンプの他の実施例を示す断面図である。
【図３】前記実施例においてダクトの各部に誘導巻きのピッチが等しいヒータを個別に配置した状態を模式的に示した図である。
【図４】前記実施例においてダクトの各部にヒータを２つ折にして無誘導巻きとしたピッチが等しいヒータを個別に配置した状態を模式的に示した図である。
【図５】前記実施例においてダクトの各部にヒータを２つ折にして無誘導巻きとしたピッチが異なるヒータを個別に配置した状態を模式的に示した図である。
【図６】前記実施例においてダクトの各部に誘導巻きのピッチが異なるヒータを個別に配置した状態を模式的に示した図である。
【図７】外付形の環状溶融金属用誘導電磁ポンプの従来例を示す断面図である。
【図８】外付形の環状溶融金属用誘導電磁ポンプの他の従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１      ポンプ側ダクト
１’    給湯側ダクト
２      コア
９ａ    ヒータ
９ｂ    ヒータ
９ｃ    ヒータ
１０ａ  ヒータの電源
１０ｂ  ヒータの電源
１０ｃ  ヒータの電源
１１ａ  ヒータのリード線
１１ｂ  ヒータのリード線
１１ｃ  ヒータのリード線
１２    溶融金属
１４    誘導子
【図１】
0004994972.tif 000002
【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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