インゴット供給装置
【課題】効率よくインゴットの予熱ができ、鋳造品質の向上、及び、大幅なガス使用量の削減が可能なインゴット供給装置を提供する。
【解決手段】加熱部により加熱されボールインゴット１０を溶解させて溶湯状態で保持する保持炉１００と、加熱部の排煙及び排熱を行なう煙突２００と、煙突を中心に螺旋状に巻回されボールインゴット１０を上部の供給部から下部の保持炉１００まで誘導する供給通路３００と、供給通路３００の一部に設けられ、煙突２００からの余熱によりボールインゴット１０を第１の予熱温度まで予熱する第１の予熱部４００と、供給通路３００から煙突２００を貫通して煙突内に設けられ、煙突内の排熱によりボールインゴット１０を第２の予熱温度まで予熱する第２の予熱部５００と、第２の予熱部から所定のタイミングでボールインゴット１０を保持炉１００内へ投入する投入部６００、及び、これらの各部の制御を行なう制御部７００とで構成する。
【解決手段】加熱部により加熱されボールインゴット１０を溶解させて溶湯状態で保持する保持炉１００と、加熱部の排煙及び排熱を行なう煙突２００と、煙突を中心に螺旋状に巻回されボールインゴット１０を上部の供給部から下部の保持炉１００まで誘導する供給通路３００と、供給通路３００の一部に設けられ、煙突２００からの余熱によりボールインゴット１０を第１の予熱温度まで予熱する第１の予熱部４００と、供給通路３００から煙突２００を貫通して煙突内に設けられ、煙突内の排熱によりボールインゴット１０を第２の予熱温度まで予熱する第２の予熱部５００と、第２の予熱部から所定のタイミングでボールインゴット１０を保持炉１００内へ投入する投入部６００、及び、これらの各部の制御を行なう制御部７００とで構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インゴット供給装置に関し、特に、インゴットを溶解させて溶湯状態で保持する保持炉へ投入制御するインゴット供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、パーツフィーダから供給されるインゴットを供給通路で案内し、供給通路から複数の分岐通路に振り分け、予熱装置を介して保持炉に投入制御するインゴット供給装置がある（例えば、特許文献１）。この装置は、供給通路から分岐通路内に供給するインゴット量を第１制御装置により切換部材を作動させて制御すると共に、分岐通路から予熱装置内に供給するインゴット量を第２制御装置により切換部材を作動させて制御することで、インゴットを溶解させて溶湯状態で保持する保持炉に投入制御するものである。
【０００３】
このインゴット供給装置によれば、供給通路から分岐通路に過不足なく適量のインゴットを供給することができると共に、分岐通路から予熱装置内に適量のインゴットを供給することができて保持炉湯面を一定レベルに保持することができるとされている。
【特許文献１】特開昭５９−１１８２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１のインゴット供給装置によれば、保持炉の煙突に螺旋状に巻回された分岐通路を予熱装置としているので、予熱装置内のすべてのインゴットに加熱して熱が分散してしまう。これにより、予熱されるインゴットの温度が十分に上昇しない状態で保持炉に投入されるという問題がある。
【０００５】
従って、本発明の目的は、効率よくインゴットの予熱ができ、鋳造品質の向上、及び、大幅なガス使用量の削減が可能なインゴット供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
［１］本発明は、上記目的を達成するため、加熱部により加熱され、ボールインゴットを溶解させて溶湯状態で保持する保持炉と、前記加熱部の排煙及び排熱を行なう煙突と、前記煙突を中心に螺旋状に巻回され、前記ボールインゴットを上部の供給部から下部の前記保持炉まで誘導する供給通路と、前記供給通路の一部に設けられ、前記煙突からの余熱により前記ボールインゴットを第１の予熱温度まで予熱する第１の予熱部と、前記供給通路から前記煙突を貫通して前記煙突内に設けられ、前記煙突内の排熱により前記ボールインゴットを第２の予熱温度まで予熱する第２の予熱部と、前記第２の予熱部から所定のタイミングで前記ボールインゴットを前記保持炉内に投入する投入部と、を有することを特徴とするインゴット供給装置を提供する。
【０００７】
［２］前記煙突は、前記第２の予熱部の上方に、前記煙突を遮断する遮断部を備えたことを特徴とする上記［１］に記載のインゴット供給装置であってもよい。
【０００８】
［３］また、前記供給通路は、前記ボールインゴットを前記第１の予熱部へ所定個数だけ供給する切出部を備えたことを特徴とする上記［１］に記載のインゴット供給装置であってもよい。
【０００９】
［４］また、前記第１の予熱部は、前記保持炉内の湯量の検出結果に基づいて、前記供給部から前記ボールインゴットが供給されることを特徴とする上記［１］に記載のインゴット供給装置であってもよい。
【００１０】
［５］また、前記第２の予熱部は、前記保持炉内の湯量の検出結果に基づいて、前記第１の予熱部から前記ボールインゴットが供給されることを特徴とする上記［１］に記載のインゴット供給装置であってもよい。
【００１１】
［６］また、前記第２の予熱部は、前記煙突を貫通する前記煙突内に位置し、入口部及び出口部に前記供給通路を遮断する入口遮断部及び出口遮断部を備えたことを特徴とする上記［１］に記載のインゴット供給装置であってもよい。
【００１２】
［７］また、前記投入部は、前記保持炉内の溶湯温度の検出結果に基づいて、前記出口遮断部を開動作することを特徴とする上記［１］に記載のインゴット供給装置であってもよい。
【００１３】
［８］また、前記加熱部は、バーナーであることを特徴とする上記［１］に記載のインゴット供給装置であってもよい。
【００１４】
［９］また、前記ボールインゴットは、亜鉛ボールであることを特徴とする上記［１］に記載のインゴット供給装置であってもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、効率よくインゴットの予熱ができ、鋳造品質の向上、及び、大幅なガス使用量の削減が可能なインゴット供給装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
[本発明の実施の形態]
図１は、本発明の実施の形態に係るインゴット供給装置１を含む全体装置のシステム構成図である。図２は、本発明の実施の形態に係るインゴット供給装置１の断面図である。図３は、本発明の実施の形態に係るインゴット供給装置１の上平面図である。図４は、本発明の実施の形態に係るインゴット供給装置１の制御ブロック図である。図５は、ボールインゴット１０を保持炉内へ投入するまでのフローを示すフローチャートである。
【００１７】
（全体システム構成）
本発明の実施の形態に係るインゴット供給装置１は、インゴット供給装置１にボールインゴット１０を搬送して供給するための搬送部８００と共に、全体システムを構成し、この全体システムは、図示しない鋳造機に併設されて溶湯状態のダイカスト材料を鋳造機に供給する。
【００１８】
（インゴット供給装置１の構成）
インゴット供給装置１は、加熱部により加熱されボールインゴット１０を溶解させて溶湯状態で保持する保持炉１００と、加熱部の排煙及び排熱を行なう煙突２００と、煙突を中心に螺旋状に巻回されボールインゴット１０を上部の供給部から下部の保持炉１００まで誘導する供給通路３００と、供給通路３００の一部に設けられ、煙突２００からの余熱によりボールインゴット１０を第１の予熱温度まで予熱する第１の予熱部４００と、供給通路３００から煙突２００を貫通して煙突内に設けられ、煙突内の排熱によりボールインゴット１０を第２の予熱温度まで予熱する第２の予熱部５００と、第２の予熱部から所定のタイミングでボールインゴット１０を保持炉１００内へ投入する投入部６００、及び、これらの各部の制御を行なうための制御部７００から構成されている。
【００１９】
（保持炉１００）
保持炉１００は、溶解されたボールインゴット１０を溶湯状態で保持するメルティングポット１１０、メルティングポット１１０内の材料を溶解する加熱部としてのバーナー１２０、及び、メルティングポット１１０内の溶湯温度を検出する熱電対湯温センサ１３０、湯量を検出するための湯量センサ１４０を有して構成される。湯量は湯面１１１に浮かぶフロート１１２の移動を湯量センサ１４０にて測定し、湯温は湯温センサにて測定され、制御部７００に湯量、湯温データが出力される。
【００２０】
また、湯量センサ１４０は、フロート１１２の上下の位置を検出可能なＡセンサ１４１、Ｂセンサ１４２とから構成されている。図示しない鋳造機に溶湯が供給されて湯面１１１が低下するとフロート１１２も連動して位置が低下する。例えば、Ａセンサ１４１はボールインゴット１個分の湯面低下の位置にセットされ、また、Ｂセンサ１４２はボールインゴット２個分の湯面低下の位置にセットされる。Ａセンサ１４１及びＢセンサ１４２の検出信号は制御部７００に出力される。
【００２１】
ここで、溶解されるボールインゴット１０は、ダイカストに適した材料であれば種々のものが適用可能である。例えば、亜鉛、アルミ、マグネシウム、鋳鉄等であるが、以下においては、亜鉛ボールインゴットを使用するものとして説明する。
【００２２】
（煙突２００）
煙突２００は、バーナー１２０からの排煙及び排熱を行なうもので、保持炉１００から上方へ突設して設けられている。煙突２００の上部には、後述する第２の予熱部５００での予熱後、保持炉内の放熱を少なくするため、煙突２００内部を遮断して熱気の温度低下を防ぐための遮断部としてのダンパー２１０が出し入れ自由に設けられている。尚、ダンパー２１０の出し入れは、ダンパ用シリンダ装置２２０で制御される。
【００２３】
（供給通路３００）
供給通路３００は、煙突２００を中心に螺旋状に巻回され、ボールインゴット１０を上部の供給部３１０から下部の保持炉１００まで誘導する筒状の通路である。供給部３１０は、後述する搬送部８００からボールインゴット１０がインゴット供給装置１に供給される部分であって、搬送部８００の上昇装置８２０から供給されたボールインゴット１０の有り無しを確認するための有無確認センサ３３０が設けられている。
【００２４】
（第１の予熱部４００）
第１の予熱部４００は、供給通路３００の一部であって、煙突２００を中心に螺旋状に巻回されて煙突２００からの余熱で供給通路３００内のボールインゴット１０が予熱される部分である。本実施の形態では、この第１の予熱部４００に１０個程度のボールインゴット１０が供給される。そして、第１の予熱部４００の出口部には、ボールインゴット１０を必要個数だけ第２の予熱部５００へ供給するための切出し装置３２０が設けられている。
【００２５】
切出し装置３２０は、供給部３１０のボールインゴット１０が通過する領域に第１ストッパ３２１及び第２ストッパ３２２と、これらのストッパ部材を出し入れするストッパ用シリンダ装置３２３，３２４で構成され、制御部７００により制御される。第２ストッパ３２２は、ストッパ用シリンダ装置３２４の開閉制御により開閉され、第２の予熱部５００へボールインゴット１０が通過できるかできないかを制御するものである。また、第１ストッパ３２１は、第２ストッパ３２２が開状態のときにボールインゴット１０が連続して第２の予熱部５００へ供給されないようにするもので、第１ストッパ３２１と第２ストッパ３２２との間には１個のボールインゴット１０が滞留できるよう設定されている。これにより、第２ストッパ３２２が開状態のときに第１ストッパ３２１を閉状態に制御することで、ボールインゴット１０を１個ずつ第２の予熱部５００へ供給することが可能となる。
【００２６】
（第２の予熱部５００）
第２の予熱部５００は、第１の予熱部４００の下部に位置する供給通路３００の一部であって、煙突２００を貫通し煙突内に位置する部分である。第２の予熱部５００に対応する煙突２００の側面には、第２の予熱部５００の入り口、及び、出口に対応して穴部が形成されている。この穴部を供給通路３００が貫通すると共に、予熱効率を向上させるために、それぞれ入口側シャッタ部５１０、出口側シャッタ部５２０が設けられている。このシャッタ部５１０，５２０は、供給通路３００内へそれぞれ入口側シリンダ装置５１１，出口側シリンダ装置５２１で出し入れされる。
【００２７】
制御部７００により入口側シリンダ装置５１１が開閉制御されて入口側シャッタ部５１０が閉じた状態から開くと、第１の予熱部４００で予熱されて待機していたボールインゴット１０が第２の予熱部５００内に導入される。入口側シリンダ装置５１１，出口側シリンダ装置５２１が制御部７００により開閉制御されて入口側シャッタ部５１０、出口側シャッタ部５２０が共に閉じた状態になる。すなわち、保持炉１００に投入される前に、ボールインゴット１０は前後をシャッタ部５１０，５２０で遮蔽された状態で第２の予熱部５００内で予熱される。図３に示すように、第２の予熱部５００内での供給通路３００は、一部に切欠部３００ａが形成されており、煙突２００内を下から上に上昇する熱気を直接ボールインゴット１０が受けることで、予熱の効率が向上する。
【００２８】
（投入部６００）
投入部６００は、ボールインゴット１０を第２の予熱部５００から保持炉１００のメルティングポット１１０まで導く供給通路３００の一部である。尚、投入部６００は、制御部７００により制御されてボールインゴット１０の投入を行なうので、上記示した供給通路３００の一部に加えて、開閉によりボールインゴット１０の投入を制御する第２の予熱部５００の出口側シャッタ部５２０を含めることができる。
【００２９】
（制御部７００）
制御部７００は、制御プログラムや各種パラメータを記憶した記憶部、図５に示すフローに従って演算処理するＣＰＵ等から構成される。湯温センサ１３０、湯量センサ１４０（Ａセンサ１４１、Ｂセンサ１４２）、有無確認センサ３３０からの出力信号が制御部７００に入力される。一方、制御部７００からは、バーナー１２０、ダンパ用シリンダ装置２２０、ストッパ用シリンダ装置３２３，３２４、入口側シリンダ装置５１１、出口側シリンダ装置５２１、上昇装置８２０へ制御信号が出力される。
【００３０】
（搬送部８００）
搬送部８００は、簡易式供給部８１０と、この簡易式供給部８１０から供給されたボールインゴット１０を供給部３１０まで上昇させて搬送する上昇装置８２０とから構成されている。簡易式供給部８１０は、インゴット台車８３０に積載されたボールインゴット１０を定量だけ上昇装置８２０に供給する。上昇装置８２０に供給されたボールインゴット１０は、下方から上方まで押し上げられて、保持炉１００へ投入された個数分だけ供給部３１０に補給される。
【００３１】
（インゴット供給装置１の動作）
ボールインゴット１０として亜鉛ボールインゴットを使用した場合のインゴット供給装置１の動作を説明する。以下の説明では、メルティングポット１１０内に溶湯状態の亜鉛が所定の温度で保持されている定常状態から、鋳造機へ供給されたために湯面が低下、あるいは、時間の経過と共に湯温が低下してきた場合の動作を説明する。
【００３２】
（湯温の低下）
制御部７００は、熱電対湯温センサ１３０からの入力を所定時間間隔で常時監視し、熱電対湯温センサ１３０の出力が所定値（４０９℃）以下かを判断する（Ｓｔｅｐ１）。Ｙｅｓの判断がされるまでＳｔｅｐ１の始めに戻って繰り返す。
【００３３】
（ダンパー２１０を開く）
制御部７００は、ダンパ用シリンダ装置２２０を制御してダンパー２１０を開き、次のステップでのバーナー点火の準備を行なう（Ｓｔｅｐ２）。ダンパー２１０を開いた後、Ｓｔｅｐ３のバーナー点火に進むと共に、Ｓｔｅｐ７〜Ｓｔｅｐ１３のボールインゴット投入フローに進む。
【００３４】
（バーナーの点火）
バーナー点火前のパージとして約３０秒程度エアブローを行ない、その後、
バーナー１２０がＯＮ（点火）される（Ｓｔｅｐ３）。これにより、保持炉１００のメルティングポット１１０内の溶湯を加熱すると共に、第１の予熱部４００及び第２の予熱部５００の予熱を行なう。尚、定常状態においては、第１の予熱部４００におけるボールインゴット１０は、約１００℃程度までは予熱されている。このＳｔｅｐ３においては、第２の予熱部５００で２５０〜３５０℃まで予熱する。予熱時間は、バーナーの燃焼能力により異なるが、例えば、６０秒で２００〜２５０℃、１２０秒で３００〜３５０℃程度まで予熱される。尚、予熱は、溶融点（約３８０℃）まで予熱することが可能であるが、溶融点まで予熱すると保持炉１００内へボールインゴット１０が溶け流れてしまうためバーナーの能力に応じて時間制御を行なう必要がある。
【００３５】
（湯温の判断）
制御部７００は、熱電対湯温センサ１３０からの入力を所定時間間隔で常時監視し、熱電対湯温センサ１３０の出力が所定値（４１０℃）以上かを判断する（Ｓｔｅｐ４）。Ｙｅｓの判断がされるまでＳｔｅｐ４の始めに戻って繰り返す。
【００３６】
湯温が４１０℃以上と判断されると、バーナー１２０の燃焼を停止させ（Ｓｔｅｐ５）、制御部７００は、ダンパ用シリンダ装置２２０を制御してダンパー２１０を閉める（Ｓｔｅｐ６）。
【００３７】
（補給量の確認）
湯量センサ１４０により、湯面低下量に応じたボールインゴット投入個数（０、１、２個）を判断し、この投入個数に応じて第１の予熱部４００、第２の予熱部５００へ補給する個数を確認する（Ｓｔｅｐ７）。補給量が０個の場合はＳｔｅｐ３へ戻り、補給量が１個又は２個の場合はＳｔｅｐ８に進む。
【００３８】
第２の予熱部５００の入口側シリンダ装置５１１を開き（Ｓｔｅｐ８）、第１の予熱部４００よりストッパ用シリンダ装置３２３，３２４を動作させ、必要数（１個又は２個）だけ第２の予熱部５００へ補給する（Ｓｔｅｐ９）。補給後、制御部７００は、搬送部８００の簡易式供給部８１０から上昇装置８２０を制御することで、必要個数を供給部３１０に補給する。また、入口側シリンダ装置５１１を閉じる（Ｓｔｅｐ１０）。
【００３９】
（ボールインゴットの投入判断）
ボールインゴットの投入は、バーナー１２０がＯＦＦになったことを判断して行なわれる（Ｓｔｅｐ１１）。Ｙｅｓの判断がされるまでＳｔｅｐ１１の始めに戻って繰り返す。Ｙｅｓの判断がされると、次のＳｔｅｐ１２のボールインゴット投入ステップに進む。
【００４０】
（ボールインゴットの投入）
制御部７００は、第２の予熱部５００の出口側シリンダ装置５２１を制御して、出口側シャッタ部５２０を開状態にすることでボールインゴット１０をメルティングポット１１０内へ投入する（Ｓｔｅｐ１２）。投入後、出口側シリンダ装置５２１を閉じる（Ｓｔｅｐ１３）。
【００４１】
図５に示したフローによりボールインゴット１０の一連の投入動作が終了するが、鋳造機が稼動中は常時上記のフローが制御部７００により実行される。
【００４２】
[本発明の実施の形態の効果]
上記示した本発明の実施の形態によれば以下のような効果を有する。
（１）第１の予熱部４００で予熱されたボールインゴット１０を、第２の予熱部５００でさらに予熱するので、高効率の予熱が可能である。特に、第２の予熱部５００は、煙突内に設けられているので、従来に比べて極めて予熱効率に優れるインゴット供給装置１が可能となる。
（２）保持炉内の溶湯温度をボールインゴットの投入によっても温度低下を最小に抑えて一定化できる。また、バーナーにより予熱された溶湯は、必要温度（４１０℃）をオーバーシュートしてしまうが、３００℃程度まで予熱された溶ける前の材料を投入するため、必要以上に上がる熱を抑えることができる。これにより、鋳造機へ安定した溶湯状態で供給できるので、高い鋳造品質の製品が可能となる。
（３）上記示した高い予熱効率により、装置の小型化が可能となり、設置スペースの削減も可能となる。
（４）排熱利用によりボールインゴット１０を予熱するので、大幅な省エネが可能となる。本発明の実施の形態では、１０個程度のボールインゴットを３分程度で約３００℃まで予熱できることにより、新材を溶かすために必要なバーナー１２０のガス消費量が約６０％削減可能である。
【００４３】
なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係るインゴット供給装置１を含む全体装置のシステム構成図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係るインゴット供給装置１の断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係るインゴット供給装置１の上平面図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係るインゴット供給装置１の制御ブロック図である。
【図５】図５は、ボールインゴット１０を保持炉内へ投入するまでのフローを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４５】
１…インゴット供給装置、１０…ボールインゴット、１００…保持炉、１１０…メルティングポット、１１１…湯面、１１２…フロート、１２０…バーナー、１３０…熱電対湯温センサ、１４０…湯量センサ、２００…煙突、２１０…ダンパー、２２０…ダンパ用シリンダ装置、３００…供給通路、３１０…供給部、３２０…切出し装置、３３０…有無確認センサ、４００…第１の予熱部、５００…第２の予熱部、５１０，５２０…シャッタ部、５１１，５２１…シリンダ装置、６００…投入部、７００…制御部、８００…搬送部、８１０…簡易式供給部、８２０…上昇装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インゴット供給装置に関し、特に、インゴットを溶解させて溶湯状態で保持する保持炉へ投入制御するインゴット供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、パーツフィーダから供給されるインゴットを供給通路で案内し、供給通路から複数の分岐通路に振り分け、予熱装置を介して保持炉に投入制御するインゴット供給装置がある（例えば、特許文献１）。この装置は、供給通路から分岐通路内に供給するインゴット量を第１制御装置により切換部材を作動させて制御すると共に、分岐通路から予熱装置内に供給するインゴット量を第２制御装置により切換部材を作動させて制御することで、インゴットを溶解させて溶湯状態で保持する保持炉に投入制御するものである。
【０００３】
このインゴット供給装置によれば、供給通路から分岐通路に過不足なく適量のインゴットを供給することができると共に、分岐通路から予熱装置内に適量のインゴットを供給することができて保持炉湯面を一定レベルに保持することができるとされている。
【特許文献１】特開昭５９−１１８２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１のインゴット供給装置によれば、保持炉の煙突に螺旋状に巻回された分岐通路を予熱装置としているので、予熱装置内のすべてのインゴットに加熱して熱が分散してしまう。これにより、予熱されるインゴットの温度が十分に上昇しない状態で保持炉に投入されるという問題がある。
【０００５】
従って、本発明の目的は、効率よくインゴットの予熱ができ、鋳造品質の向上、及び、大幅なガス使用量の削減が可能なインゴット供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
［１］本発明は、上記目的を達成するため、加熱部により加熱され、ボールインゴットを溶解させて溶湯状態で保持する保持炉と、前記加熱部の排煙及び排熱を行なう煙突と、前記煙突を中心に螺旋状に巻回され、前記ボールインゴットを上部の供給部から下部の前記保持炉まで誘導する供給通路と、前記供給通路の一部に設けられ、前記煙突からの余熱により前記ボールインゴットを第１の予熱温度まで予熱する第１の予熱部と、前記供給通路から前記煙突を貫通して前記煙突内に設けられ、前記煙突内の排熱により前記ボールインゴットを第２の予熱温度まで予熱する第２の予熱部と、前記第２の予熱部から所定のタイミングで前記ボールインゴットを前記保持炉内に投入する投入部と、を有することを特徴とするインゴット供給装置を提供する。
【０００７】
［２］前記煙突は、前記第２の予熱部の上方に、前記煙突を遮断する遮断部を備えたことを特徴とする上記［１］に記載のインゴット供給装置であってもよい。
【０００８】
［３］また、前記供給通路は、前記ボールインゴットを前記第１の予熱部へ所定個数だけ供給する切出部を備えたことを特徴とする上記［１］に記載のインゴット供給装置であってもよい。
【０００９】
［４］また、前記第１の予熱部は、前記保持炉内の湯量の検出結果に基づいて、前記供給部から前記ボールインゴットが供給されることを特徴とする上記［１］に記載のインゴット供給装置であってもよい。
【００１０】
［５］また、前記第２の予熱部は、前記保持炉内の湯量の検出結果に基づいて、前記第１の予熱部から前記ボールインゴットが供給されることを特徴とする上記［１］に記載のインゴット供給装置であってもよい。
【００１１】
［６］また、前記第２の予熱部は、前記煙突を貫通する前記煙突内に位置し、入口部及び出口部に前記供給通路を遮断する入口遮断部及び出口遮断部を備えたことを特徴とする上記［１］に記載のインゴット供給装置であってもよい。
【００１２】
［７］また、前記投入部は、前記保持炉内の溶湯温度の検出結果に基づいて、前記出口遮断部を開動作することを特徴とする上記［１］に記載のインゴット供給装置であってもよい。
【００１３】
［８］また、前記加熱部は、バーナーであることを特徴とする上記［１］に記載のインゴット供給装置であってもよい。
【００１４】
［９］また、前記ボールインゴットは、亜鉛ボールであることを特徴とする上記［１］に記載のインゴット供給装置であってもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、効率よくインゴットの予熱ができ、鋳造品質の向上、及び、大幅なガス使用量の削減が可能なインゴット供給装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
[本発明の実施の形態]
図１は、本発明の実施の形態に係るインゴット供給装置１を含む全体装置のシステム構成図である。図２は、本発明の実施の形態に係るインゴット供給装置１の断面図である。図３は、本発明の実施の形態に係るインゴット供給装置１の上平面図である。図４は、本発明の実施の形態に係るインゴット供給装置１の制御ブロック図である。図５は、ボールインゴット１０を保持炉内へ投入するまでのフローを示すフローチャートである。
【００１７】
（全体システム構成）
本発明の実施の形態に係るインゴット供給装置１は、インゴット供給装置１にボールインゴット１０を搬送して供給するための搬送部８００と共に、全体システムを構成し、この全体システムは、図示しない鋳造機に併設されて溶湯状態のダイカスト材料を鋳造機に供給する。
【００１８】
（インゴット供給装置１の構成）
インゴット供給装置１は、加熱部により加熱されボールインゴット１０を溶解させて溶湯状態で保持する保持炉１００と、加熱部の排煙及び排熱を行なう煙突２００と、煙突を中心に螺旋状に巻回されボールインゴット１０を上部の供給部から下部の保持炉１００まで誘導する供給通路３００と、供給通路３００の一部に設けられ、煙突２００からの余熱によりボールインゴット１０を第１の予熱温度まで予熱する第１の予熱部４００と、供給通路３００から煙突２００を貫通して煙突内に設けられ、煙突内の排熱によりボールインゴット１０を第２の予熱温度まで予熱する第２の予熱部５００と、第２の予熱部から所定のタイミングでボールインゴット１０を保持炉１００内へ投入する投入部６００、及び、これらの各部の制御を行なうための制御部７００から構成されている。
【００１９】
（保持炉１００）
保持炉１００は、溶解されたボールインゴット１０を溶湯状態で保持するメルティングポット１１０、メルティングポット１１０内の材料を溶解する加熱部としてのバーナー１２０、及び、メルティングポット１１０内の溶湯温度を検出する熱電対湯温センサ１３０、湯量を検出するための湯量センサ１４０を有して構成される。湯量は湯面１１１に浮かぶフロート１１２の移動を湯量センサ１４０にて測定し、湯温は湯温センサにて測定され、制御部７００に湯量、湯温データが出力される。
【００２０】
また、湯量センサ１４０は、フロート１１２の上下の位置を検出可能なＡセンサ１４１、Ｂセンサ１４２とから構成されている。図示しない鋳造機に溶湯が供給されて湯面１１１が低下するとフロート１１２も連動して位置が低下する。例えば、Ａセンサ１４１はボールインゴット１個分の湯面低下の位置にセットされ、また、Ｂセンサ１４２はボールインゴット２個分の湯面低下の位置にセットされる。Ａセンサ１４１及びＢセンサ１４２の検出信号は制御部７００に出力される。
【００２１】
ここで、溶解されるボールインゴット１０は、ダイカストに適した材料であれば種々のものが適用可能である。例えば、亜鉛、アルミ、マグネシウム、鋳鉄等であるが、以下においては、亜鉛ボールインゴットを使用するものとして説明する。
【００２２】
（煙突２００）
煙突２００は、バーナー１２０からの排煙及び排熱を行なうもので、保持炉１００から上方へ突設して設けられている。煙突２００の上部には、後述する第２の予熱部５００での予熱後、保持炉内の放熱を少なくするため、煙突２００内部を遮断して熱気の温度低下を防ぐための遮断部としてのダンパー２１０が出し入れ自由に設けられている。尚、ダンパー２１０の出し入れは、ダンパ用シリンダ装置２２０で制御される。
【００２３】
（供給通路３００）
供給通路３００は、煙突２００を中心に螺旋状に巻回され、ボールインゴット１０を上部の供給部３１０から下部の保持炉１００まで誘導する筒状の通路である。供給部３１０は、後述する搬送部８００からボールインゴット１０がインゴット供給装置１に供給される部分であって、搬送部８００の上昇装置８２０から供給されたボールインゴット１０の有り無しを確認するための有無確認センサ３３０が設けられている。
【００２４】
（第１の予熱部４００）
第１の予熱部４００は、供給通路３００の一部であって、煙突２００を中心に螺旋状に巻回されて煙突２００からの余熱で供給通路３００内のボールインゴット１０が予熱される部分である。本実施の形態では、この第１の予熱部４００に１０個程度のボールインゴット１０が供給される。そして、第１の予熱部４００の出口部には、ボールインゴット１０を必要個数だけ第２の予熱部５００へ供給するための切出し装置３２０が設けられている。
【００２５】
切出し装置３２０は、供給部３１０のボールインゴット１０が通過する領域に第１ストッパ３２１及び第２ストッパ３２２と、これらのストッパ部材を出し入れするストッパ用シリンダ装置３２３，３２４で構成され、制御部７００により制御される。第２ストッパ３２２は、ストッパ用シリンダ装置３２４の開閉制御により開閉され、第２の予熱部５００へボールインゴット１０が通過できるかできないかを制御するものである。また、第１ストッパ３２１は、第２ストッパ３２２が開状態のときにボールインゴット１０が連続して第２の予熱部５００へ供給されないようにするもので、第１ストッパ３２１と第２ストッパ３２２との間には１個のボールインゴット１０が滞留できるよう設定されている。これにより、第２ストッパ３２２が開状態のときに第１ストッパ３２１を閉状態に制御することで、ボールインゴット１０を１個ずつ第２の予熱部５００へ供給することが可能となる。
【００２６】
（第２の予熱部５００）
第２の予熱部５００は、第１の予熱部４００の下部に位置する供給通路３００の一部であって、煙突２００を貫通し煙突内に位置する部分である。第２の予熱部５００に対応する煙突２００の側面には、第２の予熱部５００の入り口、及び、出口に対応して穴部が形成されている。この穴部を供給通路３００が貫通すると共に、予熱効率を向上させるために、それぞれ入口側シャッタ部５１０、出口側シャッタ部５２０が設けられている。このシャッタ部５１０，５２０は、供給通路３００内へそれぞれ入口側シリンダ装置５１１，出口側シリンダ装置５２１で出し入れされる。
【００２７】
制御部７００により入口側シリンダ装置５１１が開閉制御されて入口側シャッタ部５１０が閉じた状態から開くと、第１の予熱部４００で予熱されて待機していたボールインゴット１０が第２の予熱部５００内に導入される。入口側シリンダ装置５１１，出口側シリンダ装置５２１が制御部７００により開閉制御されて入口側シャッタ部５１０、出口側シャッタ部５２０が共に閉じた状態になる。すなわち、保持炉１００に投入される前に、ボールインゴット１０は前後をシャッタ部５１０，５２０で遮蔽された状態で第２の予熱部５００内で予熱される。図３に示すように、第２の予熱部５００内での供給通路３００は、一部に切欠部３００ａが形成されており、煙突２００内を下から上に上昇する熱気を直接ボールインゴット１０が受けることで、予熱の効率が向上する。
【００２８】
（投入部６００）
投入部６００は、ボールインゴット１０を第２の予熱部５００から保持炉１００のメルティングポット１１０まで導く供給通路３００の一部である。尚、投入部６００は、制御部７００により制御されてボールインゴット１０の投入を行なうので、上記示した供給通路３００の一部に加えて、開閉によりボールインゴット１０の投入を制御する第２の予熱部５００の出口側シャッタ部５２０を含めることができる。
【００２９】
（制御部７００）
制御部７００は、制御プログラムや各種パラメータを記憶した記憶部、図５に示すフローに従って演算処理するＣＰＵ等から構成される。湯温センサ１３０、湯量センサ１４０（Ａセンサ１４１、Ｂセンサ１４２）、有無確認センサ３３０からの出力信号が制御部７００に入力される。一方、制御部７００からは、バーナー１２０、ダンパ用シリンダ装置２２０、ストッパ用シリンダ装置３２３，３２４、入口側シリンダ装置５１１、出口側シリンダ装置５２１、上昇装置８２０へ制御信号が出力される。
【００３０】
（搬送部８００）
搬送部８００は、簡易式供給部８１０と、この簡易式供給部８１０から供給されたボールインゴット１０を供給部３１０まで上昇させて搬送する上昇装置８２０とから構成されている。簡易式供給部８１０は、インゴット台車８３０に積載されたボールインゴット１０を定量だけ上昇装置８２０に供給する。上昇装置８２０に供給されたボールインゴット１０は、下方から上方まで押し上げられて、保持炉１００へ投入された個数分だけ供給部３１０に補給される。
【００３１】
（インゴット供給装置１の動作）
ボールインゴット１０として亜鉛ボールインゴットを使用した場合のインゴット供給装置１の動作を説明する。以下の説明では、メルティングポット１１０内に溶湯状態の亜鉛が所定の温度で保持されている定常状態から、鋳造機へ供給されたために湯面が低下、あるいは、時間の経過と共に湯温が低下してきた場合の動作を説明する。
【００３２】
（湯温の低下）
制御部７００は、熱電対湯温センサ１３０からの入力を所定時間間隔で常時監視し、熱電対湯温センサ１３０の出力が所定値（４０９℃）以下かを判断する（Ｓｔｅｐ１）。Ｙｅｓの判断がされるまでＳｔｅｐ１の始めに戻って繰り返す。
【００３３】
（ダンパー２１０を開く）
制御部７００は、ダンパ用シリンダ装置２２０を制御してダンパー２１０を開き、次のステップでのバーナー点火の準備を行なう（Ｓｔｅｐ２）。ダンパー２１０を開いた後、Ｓｔｅｐ３のバーナー点火に進むと共に、Ｓｔｅｐ７〜Ｓｔｅｐ１３のボールインゴット投入フローに進む。
【００３４】
（バーナーの点火）
バーナー点火前のパージとして約３０秒程度エアブローを行ない、その後、
バーナー１２０がＯＮ（点火）される（Ｓｔｅｐ３）。これにより、保持炉１００のメルティングポット１１０内の溶湯を加熱すると共に、第１の予熱部４００及び第２の予熱部５００の予熱を行なう。尚、定常状態においては、第１の予熱部４００におけるボールインゴット１０は、約１００℃程度までは予熱されている。このＳｔｅｐ３においては、第２の予熱部５００で２５０〜３５０℃まで予熱する。予熱時間は、バーナーの燃焼能力により異なるが、例えば、６０秒で２００〜２５０℃、１２０秒で３００〜３５０℃程度まで予熱される。尚、予熱は、溶融点（約３８０℃）まで予熱することが可能であるが、溶融点まで予熱すると保持炉１００内へボールインゴット１０が溶け流れてしまうためバーナーの能力に応じて時間制御を行なう必要がある。
【００３５】
（湯温の判断）
制御部７００は、熱電対湯温センサ１３０からの入力を所定時間間隔で常時監視し、熱電対湯温センサ１３０の出力が所定値（４１０℃）以上かを判断する（Ｓｔｅｐ４）。Ｙｅｓの判断がされるまでＳｔｅｐ４の始めに戻って繰り返す。
【００３６】
湯温が４１０℃以上と判断されると、バーナー１２０の燃焼を停止させ（Ｓｔｅｐ５）、制御部７００は、ダンパ用シリンダ装置２２０を制御してダンパー２１０を閉める（Ｓｔｅｐ６）。
【００３７】
（補給量の確認）
湯量センサ１４０により、湯面低下量に応じたボールインゴット投入個数（０、１、２個）を判断し、この投入個数に応じて第１の予熱部４００、第２の予熱部５００へ補給する個数を確認する（Ｓｔｅｐ７）。補給量が０個の場合はＳｔｅｐ３へ戻り、補給量が１個又は２個の場合はＳｔｅｐ８に進む。
【００３８】
第２の予熱部５００の入口側シリンダ装置５１１を開き（Ｓｔｅｐ８）、第１の予熱部４００よりストッパ用シリンダ装置３２３，３２４を動作させ、必要数（１個又は２個）だけ第２の予熱部５００へ補給する（Ｓｔｅｐ９）。補給後、制御部７００は、搬送部８００の簡易式供給部８１０から上昇装置８２０を制御することで、必要個数を供給部３１０に補給する。また、入口側シリンダ装置５１１を閉じる（Ｓｔｅｐ１０）。
【００３９】
（ボールインゴットの投入判断）
ボールインゴットの投入は、バーナー１２０がＯＦＦになったことを判断して行なわれる（Ｓｔｅｐ１１）。Ｙｅｓの判断がされるまでＳｔｅｐ１１の始めに戻って繰り返す。Ｙｅｓの判断がされると、次のＳｔｅｐ１２のボールインゴット投入ステップに進む。
【００４０】
（ボールインゴットの投入）
制御部７００は、第２の予熱部５００の出口側シリンダ装置５２１を制御して、出口側シャッタ部５２０を開状態にすることでボールインゴット１０をメルティングポット１１０内へ投入する（Ｓｔｅｐ１２）。投入後、出口側シリンダ装置５２１を閉じる（Ｓｔｅｐ１３）。
【００４１】
図５に示したフローによりボールインゴット１０の一連の投入動作が終了するが、鋳造機が稼動中は常時上記のフローが制御部７００により実行される。
【００４２】
[本発明の実施の形態の効果]
上記示した本発明の実施の形態によれば以下のような効果を有する。
（１）第１の予熱部４００で予熱されたボールインゴット１０を、第２の予熱部５００でさらに予熱するので、高効率の予熱が可能である。特に、第２の予熱部５００は、煙突内に設けられているので、従来に比べて極めて予熱効率に優れるインゴット供給装置１が可能となる。
（２）保持炉内の溶湯温度をボールインゴットの投入によっても温度低下を最小に抑えて一定化できる。また、バーナーにより予熱された溶湯は、必要温度（４１０℃）をオーバーシュートしてしまうが、３００℃程度まで予熱された溶ける前の材料を投入するため、必要以上に上がる熱を抑えることができる。これにより、鋳造機へ安定した溶湯状態で供給できるので、高い鋳造品質の製品が可能となる。
（３）上記示した高い予熱効率により、装置の小型化が可能となり、設置スペースの削減も可能となる。
（４）排熱利用によりボールインゴット１０を予熱するので、大幅な省エネが可能となる。本発明の実施の形態では、１０個程度のボールインゴットを３分程度で約３００℃まで予熱できることにより、新材を溶かすために必要なバーナー１２０のガス消費量が約６０％削減可能である。
【００４３】
なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係るインゴット供給装置１を含む全体装置のシステム構成図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係るインゴット供給装置１の断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係るインゴット供給装置１の上平面図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係るインゴット供給装置１の制御ブロック図である。
【図５】図５は、ボールインゴット１０を保持炉内へ投入するまでのフローを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４５】
１…インゴット供給装置、１０…ボールインゴット、１００…保持炉、１１０…メルティングポット、１１１…湯面、１１２…フロート、１２０…バーナー、１３０…熱電対湯温センサ、１４０…湯量センサ、２００…煙突、２１０…ダンパー、２２０…ダンパ用シリンダ装置、３００…供給通路、３１０…供給部、３２０…切出し装置、３３０…有無確認センサ、４００…第１の予熱部、５００…第２の予熱部、５１０，５２０…シャッタ部、５１１，５２１…シリンダ装置、６００…投入部、７００…制御部、８００…搬送部、８１０…簡易式供給部、８２０…上昇装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱部により加熱され、ボールインゴットを溶解させて溶湯状態で保持する保持炉と、
前記加熱部の排煙及び排熱を行なう煙突と、
前記煙突を中心に螺旋状に巻回され、前記ボールインゴットを上部の供給部から下部の前記保持炉まで誘導する供給通路と、
前記供給通路の一部に設けられ、前記煙突からの余熱により前記ボールインゴットを第１の予熱温度まで予熱する第１の予熱部と、
前記供給通路から前記煙突を貫通して前記煙突内に設けられ、前記煙突内の排熱により前記ボールインゴットを第２の予熱温度まで予熱する第２の予熱部と、
前記第２の予熱部から所定のタイミングで前記ボールインゴットを前記保持炉内に投入する投入部と、
を有することを特徴とするインゴット供給装置。
【請求項２】
前記煙突は、前記第２の予熱部の上方に、前記煙突を遮断する遮断部を備えたことを特徴とする請求項１に記載のインゴット供給装置。
【請求項３】
前記供給通路は、前記ボールインゴットを前記第１の予熱部へ所定個数だけ供給する切出部を備えたことを特徴とする請求項１に記載のインゴット供給装置。
【請求項４】
前記第１の予熱部は、前記保持炉内の湯量の検出結果に基づいて、前記供給部から前記ボールインゴットが供給されることを特徴とする請求項１に記載のインゴット供給装置。
【請求項５】
前記第２の予熱部は、前記保持炉内の湯量の検出結果に基づいて、前記第１の予熱部から前記ボールインゴットが供給されることを特徴とする請求項１に記載のインゴット供給装置。
【請求項６】
前記第２の予熱部は、前記煙突を貫通する前記煙突内に位置し、入口部及び出口部に前記供給通路を遮断する入口遮断部及び出口遮断部を備えたことを特徴とする請求項１に記載のインゴット供給装置。
【請求項７】
前記投入部は、前記保持炉内の溶湯温度の検出結果に基づいて、前記出口遮断部を開動作することを特徴とする請求項１に記載のインゴット供給装置。
【請求項８】
前記加熱部は、バーナーであることを特徴とする請求項１に記載のインゴット供給装置。
【請求項９】
前記ボールインゴットは、亜鉛ボールであることを特徴とする請求項１に記載のインゴット供給装置。
【請求項１】
加熱部により加熱され、ボールインゴットを溶解させて溶湯状態で保持する保持炉と、
前記加熱部の排煙及び排熱を行なう煙突と、
前記煙突を中心に螺旋状に巻回され、前記ボールインゴットを上部の供給部から下部の前記保持炉まで誘導する供給通路と、
前記供給通路の一部に設けられ、前記煙突からの余熱により前記ボールインゴットを第１の予熱温度まで予熱する第１の予熱部と、
前記供給通路から前記煙突を貫通して前記煙突内に設けられ、前記煙突内の排熱により前記ボールインゴットを第２の予熱温度まで予熱する第２の予熱部と、
前記第２の予熱部から所定のタイミングで前記ボールインゴットを前記保持炉内に投入する投入部と、
を有することを特徴とするインゴット供給装置。
【請求項２】
前記煙突は、前記第２の予熱部の上方に、前記煙突を遮断する遮断部を備えたことを特徴とする請求項１に記載のインゴット供給装置。
【請求項３】
前記供給通路は、前記ボールインゴットを前記第１の予熱部へ所定個数だけ供給する切出部を備えたことを特徴とする請求項１に記載のインゴット供給装置。
【請求項４】
前記第１の予熱部は、前記保持炉内の湯量の検出結果に基づいて、前記供給部から前記ボールインゴットが供給されることを特徴とする請求項１に記載のインゴット供給装置。
【請求項５】
前記第２の予熱部は、前記保持炉内の湯量の検出結果に基づいて、前記第１の予熱部から前記ボールインゴットが供給されることを特徴とする請求項１に記載のインゴット供給装置。
【請求項６】
前記第２の予熱部は、前記煙突を貫通する前記煙突内に位置し、入口部及び出口部に前記供給通路を遮断する入口遮断部及び出口遮断部を備えたことを特徴とする請求項１に記載のインゴット供給装置。
【請求項７】
前記投入部は、前記保持炉内の溶湯温度の検出結果に基づいて、前記出口遮断部を開動作することを特徴とする請求項１に記載のインゴット供給装置。
【請求項８】
前記加熱部は、バーナーであることを特徴とする請求項１に記載のインゴット供給装置。
【請求項９】
前記ボールインゴットは、亜鉛ボールであることを特徴とする請求項１に記載のインゴット供給装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−３６２１１（Ｐ２０１０−３６２１１Ａ）
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０１６２３（Ｐ２００８−２０１６２３）
【出願日】平成２０年８月５日（２００８．８．５）
【出願人】（０００００３５５１）株式会社東海理化電機製作所 (3,198)
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月５日（２００８．８．５）
【出願人】（０００００３５５１）株式会社東海理化電機製作所 (3,198)
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