特許 6148972 金属溶湯用部材、金属溶湯用部材の製造方法および金属溶湯保持炉

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6148972

(24)【登録日】2017年5月26日

(45)【発行日】2017年6月14日

(54)【発明の名称】金属溶湯用部材、金属溶湯用部材の製造方法および金属溶湯保持炉

(51)【国際特許分類】

   B22D 45/00 20060101AFI20170607BHJP

   B22D 41/01 20060101ALI20170607BHJP

   G01K 1/08 20060101ALI20170607BHJP

   H05B 3/02 20060101ALI20170607BHJP

【ＦＩ】

   B22D45/00 C

   B22D41/01

   B22D45/00 B

   G01K1/08 N

   G01K1/08 P

   H05B3/02 Z

【請求項の数】11

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2013-250181(P2013-250181)

(22)【出願日】2013年12月3日

(65)【公開番号】特開2015-107494(P2015-107494A)

(43)【公開日】2015年6月11日

【審査請求日】2016年5月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006183

【氏名又は名称】三井金属鉱業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(72)【発明者】

【氏名】浦川 清志

(72)【発明者】

【氏名】森田 和久

(72)【発明者】

【氏名】山下 圭介

(72)【発明者】

【氏名】堤 英気

【審査官】 川崎 良平

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−２１３２７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／０９６３１１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−２２０３４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０２３３７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２２３５２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２９２９５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１２２２２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３４６６８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２０４１６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２０７８４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５８−１４８０３９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭６３−１６３２６２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開平０２−０４２７５５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００５−１４２０３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５５７９８２１（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２２Ｄ １／００−４７／００

Ｃ２３Ｃ ２／００

Ｇ０１Ｋ １／００

Ｈ０５Ｂ ３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属溶湯に浸漬され、長尺状かつ有底円筒状に形成されるとともに、ヒータまたは金属溶湯の温度を検出する温度検出部が収容される浸漬部と、
前記浸漬部に形成される溝部と
を備え、
前記溝部は、
前記浸漬部の内周面に形成される内周側溝部を含むこと
を特徴とする金属溶湯用部材。

【請求項2】

前記溝部は、
前記浸漬部の外周面に形成される外周側溝部をさらに含むこと
を特徴とする請求項１に記載の金属溶湯用部材。

【請求項3】

前記外周側溝部は、
螺旋状に形成されること
を特徴とする請求項２に記載の金属溶湯用部材。

【請求項4】

前記外周側溝部は、
前記浸漬部の長手方向に沿って形成されること
を特徴とする請求項２に記載の金属溶湯用部材。

【請求項5】

前記内周側溝部は、
前記浸漬部の長手方向に沿って形成されること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の金属溶湯用部材。

【請求項6】

前記溝部は、
前記内周側溝部のみであること
を特徴とする請求項１に記載の金属溶湯用部材。

【請求項7】

前記内周側溝部は、
前記浸漬部の長手方向に沿って形成され、
前記内周側溝部と前記外周側溝部とは、
前記浸漬部において周方向に沿って互い違いに形成されること
を特徴とする請求項４に記載の金属溶湯用部材。

【請求項8】

前記内周側溝部は、
前記浸漬部の長手方向に沿って形成されるとともに、前記浸漬部の底部である一端側の深さが前記浸漬部の他端側の深さよりも深いテーパ状に形成されること
を特徴とする請求項５〜７のいずれか一つに記載の金属溶湯用部材。

【請求項9】

前記溝部は、
少なくとも、前記浸漬部において金属溶湯に浸漬する部位に形成されること
を特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の金属溶湯用部材。

【請求項10】

金属溶湯に浸漬され、長尺状かつ有底円筒状に形成されるとともに、ヒータまたは金属溶湯の温度を検出する温度検出部が収容される浸漬部を形成する工程と、
前記浸漬部に溝部を形成する工程と
を含み、
前記溝部は、
前記浸漬部の内周面に形成される内周側溝部を含むこと
を特徴とする金属溶湯用部材の製造方法。

【請求項11】

金属溶湯を保持する保持槽と、
前記保持槽に設けられる、請求項１〜９のいずれか一つに記載の金属溶湯用部材と
を備えることを特徴とする金属溶湯保持炉。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

開示の実施形態は、金属溶湯用部材、金属溶湯用部材の製造方法および金属溶湯保持炉に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、鋳物は、たとえば、溶解したアルミニウム合金などの金属溶湯を金属溶湯保持炉に貯留し、貯留された金属溶湯を鋳型に流し込んで冷却することで、製作される。上記した金属溶湯保持炉には、金属溶湯を加熱・保温するためのヒータが設けられる。かかるヒータとしては、金属溶湯用部材であるヒータチューブに収容され、収容された状態で金属溶湯に浸漬されるものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−１０６９２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、近年、上記した金属溶湯用部材においては、ヒータからの熱を金属溶湯へ効率良く伝達するため、熱伝達性を向上させる技術が望まれていた。なお、かかる技術は、上記したヒータを収容する部材に限らず、たとえば金属溶湯の温度を検出する温度検出部を収容する部材（保護管）に対しても、検出精度を上げる上で求められる技術である。

【0005】

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、熱伝達性を向上させることができるようにした金属溶湯用部材、金属溶湯用部材の製造方法および金属溶湯保持炉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】

【0006】

実施形態の一態様に係る金属溶湯用部材は、浸漬部と、溝部とを備える。浸漬部は、金属溶湯に浸漬され、長尺状かつ有底円筒状に形成されるとともに、ヒータまたは金属溶湯の温度を検出する温度検出部が収容される。溝部は、前記浸漬部に形成される。また、前記溝部は、前記浸漬部の内周面に形成される内周側溝部を含む。

【発明の効果】

【0007】

実施形態の一態様によれば、金属溶湯用部材において、熱伝達性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、第１の実施形態に係る金属溶湯用部材を備えた金属溶湯保持炉の構成例を示す模式断面図である。

【図2】図２は、図１に示すヒータチューブを金属溶湯保持炉から取り出して示す側面図である。

【図3】図３は、図２に示すヒータチューブの縦断面図である。

【図4】図４は、図２のＡ−Ａ線断面図である。

【図5】図５は、図２に示す外周側溝部を拡大して示す拡大縦断面図である。

【図6】図６は、第１の実施形態に係る金属溶湯用部材の製造工程を示すフローチャートである。

【図7A】図７Ａは、変形例に係る溝部の横断面図（その１）である。

【図7B】図７Ｂは、変形例に係る溝部の横断面図（その２）である。

【図7C】図７Ｃは、変形例に係る溝部の横断面図（その３）である。

【図8】図８は、変形例に係る内周側溝部の横断面図である。

【図9】図９は、内周側溝部の変形例を示す、ヒータチューブの部分縦断面図である。

【図10】図１０は、第２の実施形態に係る金属溶湯用部材を示す側面図である。

【図11】図１１は、図１０のＢ−Ｂ線断面図である。

【図12】図１２は、第３の実施形態に係る金属溶湯用部材を示す側面図である。

【図13】図１３は、図１２のＣ−Ｃ線断面図である。

【図14】図１４は、第４の実施形態に係る金属溶湯用部材を備えた金属溶湯保持炉の構成例を示す模式断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付図面を参照して、本願の開示する金属溶湯用部材、金属溶湯用部材の製造方法および金属溶湯保持炉の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

【0010】

（第１の実施形態）
＜１．金属溶湯保持炉の構成＞
図１は、第１の実施形態に係る金属溶湯用部材を備えた金属溶湯保持炉の構成例を示す模式断面図である。図１に示すように、金属溶湯保持炉１は、保持槽１０と、ヒータ２０と、金属溶湯用部材３０とを備え、保持槽１０で保持された金属溶湯４０を加熱・保温する装置である。

【0011】

具体的に説明すると、保持槽１０は、内部に空間１１を有する形状に形成される。保持槽１０は、上記した空間１１部分に金属溶湯４０が供給され、所定量の金属溶湯４０を保持する。なお、保持槽１０の形状は、図１に示されるものに限られず、要は金属溶湯４０を保持できればどのような形状であってもよい。

【0012】

また、金属溶湯４０は、溶解されたアルミニウム合金であるが、これに限定されるものではなく、たとえば亜鉛、マグネシウム合金などその他の金属を溶解したものであってもよい。保持槽１０で保持された金属溶湯４０は、図示しない鋳型に供給され、金属溶湯４０が供給された鋳型を冷却することで、鋳物が製作される。

【0013】

ヒータ２０は、発熱部２１と、支持部２２とを備える。なお、ヒータ２０としては、たとえば電気ヒータを用いることができる。

【0014】

発熱部２１は、長尺状に形成され、その内部に金属ヒータなどの発熱体が収容される。また、支持部２２は、発熱部２１に接続され、発熱部２１が適宜な位置となるように支持する。なお、発熱部２１の位置については、後に説明する。

【0015】

ヒータ２０は、図示しない制御装置に接続され、制御装置によって所定の条件下の場合（たとえば、金属溶湯４０の温度が所定温度以下になった場合）に通電されて、発熱部２１が発熱する。そして、ヒータ２０から発せられる熱によって、金属溶湯４０が加熱・保温される。

【0016】

ヒータ２０の温度は、金属溶湯４０の種類によって変わるが、たとえばアルミニウム合金の場合、１０００℃以上まで昇温するように設定される。

【0017】

上記したヒータ２０は、金属溶湯用部材３０に収容されて保護される。すなわち、金属溶湯用部材３０は、具体的にヒータチューブである。以下、金属溶湯用部材３０を「ヒータチューブ３０」と称することがある。

【0018】

ヒータ２０が収容されたヒータチューブ３０は、保持槽１０の鉛直方向において上部にある天井部１０ａに取り付けられる。

【0019】

なお、上記では、金属溶湯用部材たるヒータチューブ３０が保持槽１０の天井部１０ａに取り付けられるように構成したが、取り付け位置はこれに限定されるものではない。すなわち、ヒータチューブ３０は、金属溶湯４０と直接触れるように設置されていればよい。具体的にたとえば、ヒータチューブ３０は、保持槽１０の側壁１０ｂや下部１０ｃから内部の空間１１へ差し込まれて取り付けられてもよく、または、天井部１０ａから空間１１へ斜めに差し込まれて取り付けられてもよい。また、ヒータチューブ３０が固定されない場合もある。

【0020】

ところで、ヒータチューブにおいては、ヒータからの熱を金属溶湯へ効率良く伝達することが求められるため、熱伝達性の向上が望まれていた。すなわち、たとえば、金属溶湯を所望する温度まで加温する場合に、ヒータチューブの熱伝達性が低いと、ヒータを比較的高い温度まで昇温させたとしても、金属溶湯へ伝わる熱伝達量が制限され、一定量以上の熱量を金属溶湯へ伝えることができない。そのため、ヒータチューブについては熱伝達性が高いものが望ましい。

【0021】

そこで、本実施形態に係るヒータチューブ３０にあっては、金属溶湯４０と接する部分などの表面積を増加させることで、熱伝達性を向上させ、狙い通りの熱量を金属溶湯４０へ与えるようにした。以下、そのようなヒータチューブ３０の構成について、図２以降を参照して詳しく説明する。

【0022】

なお、詳しくは後述するが、金属溶湯用部材３０は、ヒータチューブではなく、たとえば金属溶湯４０の温度を検出する温度検出部５０を保護する「保護管」として用いられてもよい（図１４参照）。保護管である場合は、表面積の増加によって熱伝達性が比較的高くなることから、熱伝達量が増加し、温度検出にかかる時間を短縮することができ、結果としてより緻密な金属溶湯４０の温度管理が可能となる。

【0023】

＜２．ヒータチューブ（金属溶湯用部材）の構成＞
図２は、図１に示すヒータチューブ３０を金属溶湯保持炉１から取り出して示す側面図である。また、図３は、図２に示すヒータチューブ３０の縦断面図であり、図４は、図２のＡ−Ａ線断面図である。なお、図２などにおいては、ヒータチューブ３０が金属溶湯保持炉１に取り付けられた状態にある場合の、金属溶湯４０の液面４０ａを想像線で示している。

【0024】

図２〜図４に示すように、ヒータチューブ３０は、浸漬部３１と、外周側溝部３２ａと、内周側溝部３２ｂとを備える。なお、以下においては、外周側溝部３２ａおよび内周側溝部３２ｂを、溝部３２と総称する場合がある。また、図１においては、図示の簡略化のため、溝部３２の図示を省略している。

【0025】

図２，３によく示すように、浸漬部３１は、長尺状に形成されるとともに、底部３３を有する有底円筒状に形成される。また、浸漬部３１は、内部に空間３４が設けられ、空間３４には上記したヒータ２０が収容される（図１参照）。

【0026】

底部３３は、略半球状に形成される。また、浸漬部３１において、底部３３を一端側とした場合の他端側は、フランジ部３５が形成されるとともに、外部空間に開放されている。

【0027】

フランジ部３５は、図１に示すように、保持槽１０の天井部１０ａに係止され、これによってヒータチューブ３０が保持槽１０に固定される。なお、浸漬部３１の長手方向（図２，３紙面において上下方向）の長さは適宜設定されるが、ここでは、たとえば１０００ｍｍとされる。

【0028】

上記のように構成された浸漬部３１は、図１に示すように、保持槽１０に固定された状態にあるとき、金属溶湯４０に浸漬される、詳しくは金属溶湯４０に部分的に浸漬される。図１などでは、浸漬部３１において金属溶湯４０に浸漬している部位を、符号Ｓで示し、以下「浸漬部位Ｓ」と称する。

【0029】

外周側溝部３２ａは、浸漬部３１の外周面３１ａに部分的に形成される。具体的にたとえば、外周側溝部３２ａは、浸漬部３１の外周面３１ａのうち、浸漬部位Ｓに形成される。また、外周側溝部３２ａは、図２に示すように、螺旋状に形成される。

【0030】

なお、上記では、外周側溝部３２ａが螺旋状に形成されるようにしたが、これに限定されるものではない。すなわち、外周側溝部３２ａは、たとえば浸漬部３１の周方向に沿って形成され（換言すれば浸漬部３１の長手方向に対して直交する方向に沿って形成され）、いわゆる横溝とされていてもよい。

【0031】

図５は、図２に示す外周側溝部３２ａを拡大して示す拡大縦断面図である。図５から分かるように、外周側溝部３２ａの横断面形状は、方形状とされる。具体的にたとえば、外周側溝部３２ａは、幅ｗ１が１〜５ｍｍの間、好ましくは２．５ｍｍに設定され、ピッチｐ１は２〜１０ｍｍの間、好ましくは５ｍｍに設定される。詳しくは、幅ｗ１が１ｍｍ未満の場合やピッチｐ１が２ｍｍ未満の場合、外周側溝部３２ａが過度に細く、金属溶湯４０が外周側溝部３２ａに侵入し難いため、すなわち、金属溶湯４０とヒータチューブ３０とが接触し難くなるため、かえって熱伝達性を悪化させるおそれがある。一方、幅ｗ１が５ｍｍより大きい場合やピッチｐ１が１０ｍｍより大きい場合、外周面３１ａの表面積をあまり増加させることができず、熱伝達性を向上させる効果が小さくなるおそれがある。

【0032】

また、外周側溝部３２ａの深さｄ１は１〜５ｍｍの間、好ましくは３ｍｍに設定される。詳しくは、深さｄ１が１ｍｍ未満の場合、外周面３１ａの表面積をあまり増加させることができず、ヒータチューブ３０の熱伝達性を向上させる効果が小さくなるおそれがある。一方、深さｄ１が５ｍｍより大きい場合、外周側溝部３２ａの切込みが深くなり、ヒータチューブ３０の強度が低下するおそれがある。強度の低下を防ぐためにヒータチューブ３０の肉厚を厚くすることが考えられるが、その場合はヒータチューブ３０全体の肉厚が厚くなるので、コストの増加を招くこととなる。

【0033】

このように、浸漬部３１の外周面３１ａに外周側溝部３２ａが形成されることから、外周面３１ａにおける表面積を、外周側溝部３２ａが無い場合と比べて増加させることができる。なお、外周側溝部３２ａによる外周面３１ａの表面積の増加率は、たとえば１０％以上であり、好ましくは４０％以上とされる。

【0034】

これにより、ヒータチューブ３０においては、金属溶湯４０と接触する面積が増加することとなるため、ヒータ２０から受けた熱を金属溶湯４０へ効率良く伝達でき、ヒータチューブ３０の熱伝導性を向上させることができる。

【0035】

内周側溝部３２ｂは、浸漬部３１の内周面３１ｂに部分的に形成される。具体的にたとえば、内周側溝部３２ｂは、浸漬部３１の内周面３１ｂのうち、浸漬部位Ｓに対応する部位に形成される。また、内周側溝部３２ｂは、図３に示すように、浸漬部３１の長手方向（図３紙面の上下方向）に沿って形成され、いわゆる縦溝とされる。

【0036】

なお、上記では、内周側溝部３２ｂが、浸漬部３１の長手方向に略平行に延伸する縦溝となるようにしたが、これに限定されるものではなく、たとえば浸漬部３１の長手方向に対して傾斜させた溝とされていてもよい。

【0037】

図４に示すように、内周側溝部３２ｂの横断面形状は、方形状とされる。具体的にたとえば、内周側溝部３２ｂは、幅ｗ２が１〜２０ｍｍの間、好ましくは１０ｍｍに設定され、ピッチｐ２は２〜４０ｍｍの間、好ましくは２０ｍｍに設定される。詳しくは、幅ｗ２が１ｍｍ未満の場合やピッチｐ２が２ｍｍ未満の場合、内周側溝部３２ｂが過度に細く、たとえば後述する成形器から抜き出し難くなって、製作容易性が低下するおそれがある。一方、幅ｗ２が２０ｍｍより大きい場合やピッチｐ２が４０ｍｍより大きい場合、内周面３１ｂの表面積をあまり増加させることができず、熱伝達性を向上させる効果が小さくなるおそれがある。

【0038】

また、内周側溝部３２ｂの深さｄ２は１〜５ｍｍの間、好ましくは３ｍｍに設定される。詳しくは、深さｄ２が１ｍｍ未満の場合、上記と同様、成形器から抜き出し難くなって、製作容易性が低下するおそれがある。一方、深さｄ２が５ｍｍより大きい場合、内周面３１ｂにおいて内周側溝部３２ｂが形成されない部位の肉厚が厚くなり、コストの増加を招くおそれがある。

【0039】

このように、浸漬部３１の内周面３１ｂに内周側溝部３２ｂが形成されることから、内周面３１ｂにおける表面積を、内周側溝部３２ｂが無い場合と比べて増加させることができる。なお、内周側溝部３２ｂによる内周面３１ｂの表面積の増加率は、たとえば１０％以上であり、好ましくは４０％以上とされる。

【0040】

これにより、ヒータチューブ３０は、内周面３１ｂにおいて、ヒータ２０によって昇温させられた空気と接触する面積が増加することとなるため、ヒータ２０の熱を効率良く吸収して金属溶湯４０へ伝達でき、よってヒータチューブ３０の熱伝導性を向上させることができる。

【0041】

さらに、上記した熱伝導性の向上により、ヒータ２０の消費エネルギーを低減させることが可能となり、それによってヒータ２０およびヒータチューブ３０を小型のものにすることができる。また、ヒータ２０等の小型化に伴って、金属溶湯保持炉１全体の小型化を図ることもできる。

【0042】

また、上記した溝部３２が浸漬部３１の浸漬部位Ｓに形成されることから、浸漬部３１において浸漬部位Ｓとそれ以外の部位Ｔ（図１参照。以下「非浸漬部位Ｔ」という）とで、熱伝達性を相違させることができる。すなわち、浸漬部３１の熱伝達性は、浸漬部位Ｓが高く、非浸漬部位Ｔが低くなる。

【0043】

これにより、ヒータ２０の熱を浸漬部３１の浸漬部位Ｓから金属溶湯４０へ効率良く伝達できる一方、非浸漬部位Ｔからの放熱によるエネルギーロスを抑制することができる。

【0044】

なお、上記では、浸漬部３１の浸漬部位Ｓのほぼ全域にわたって溝部３２が形成されるようにしたが、これは例示であって限定されるものではない。すなわち、溝部３２が、浸漬部位Ｓに加え、非浸漬部位Ｔにも形成されるようにしてもよい。また、溝部３２が、浸漬部位Ｓの一部分に形成されるようにしてもよい。したがって、溝部３２は、少なくとも、浸漬部３１の浸漬部位Ｓを含むように形成されていればよい。

【0045】

ヒータチューブ３０の材質としては、炭化珪素系セラミックス、窒化珪素系セラミックス等を用いることができる。

【0046】

これにより、ヒータチューブ３０においては、熱伝達性をより一層向上させることができるとともに、ヒータチューブ３０の強度や熱衝撃性なども向上させることができる。

【0047】

ここで、ヒータ２０の発熱部２１の位置について、図１を参照して説明する。図１に示すように、発熱部２１は、ヒータチューブ３０の内部の空間３４において、浸漬部３１の浸漬部位Ｓと対応する位置に配置される。具体的には、長尺状の発熱部２１は、基端部２１ａから先端部２１ｂまでが、内部の空間３４の、浸漬部位Ｓと対応する空間３４内に位置するように配置される。

【0048】

これにより、浸漬部３１において溝部３２が形成される位置に、ヒータ２０の発熱部２１が位置することとなり、よって発熱部２１からの熱を溝部３２を介して金属溶湯４０へより一層効率良く伝達させることができる。

【0049】

＜３．ヒータチューブ（金属溶湯用部材）の製造方法＞
次に、ヒータチューブ（金属溶湯用部材）３０の製造方法について説明する。図６は、本実施形態に係るヒータチューブ（金属溶湯用部材）３０の製造工程を示すフローチャートである。

【0050】

図６に示すように、先ず主原料粉末と焼結助剤と溶媒とを湿式混合し、スプレードライ処理により顆粒化する。そして、得られた顆粒を成形器へ投入する（ステップＳ１）。主原料粉末としては、窒化珪素粉末を用いることができる。また、焼結助剤としては、イットリウム（Ｙ）を含むものを用いることができるが、これは例示であって限定されるものではない。すなわち、焼結助剤は、たとえばイッテルビウム（Ｙｂ）やルテチウム（Ｌｕ）など、その他の元素を含むものであってもよい。また、溶媒としては、蒸留水を用いることができるが、これに限らず、水やアルコール系であってもよい。

【0051】

成形器は、冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）用の成形器である。図示は省略するが、成形器は、有底円筒状のゴム型の中に、金属製で棒状の中芯が立設されるように構成される。また、ゴム型と中芯との間には隙間が形成される。ステップＳ１の処理では、かかる隙間に顆粒が充填されるようにする。なお、中芯には、上記した内周側溝部３２ｂを形成するための凸部が設けられている。

【0052】

次いで、成形処理を行って、浸漬部３１および内周側溝部３２ｂが形成された成形品を作製する（ステップＳ２）。具体的には、ゴム型を外部から加圧することで、顆粒が圧縮成形し、成形品となる。このとき、成形品には、浸漬部３１やフランジ部３５が形成されるとともに、中芯の凸部によって内周側溝部３２ｂも形成されている。

【0053】

次いで、成形品を成形器から抜き出し（脱型）、加工処理を行う（ステップＳ３）。具体的には、浸漬部３１の外周面３１ａを図示しない切削機などで削って外周側溝部３２ａを形成する。このように、外周側溝部３２ａの形成は、成形品を加工する、いわゆる後加工の工程で行われることから、浸漬部３１の外周面３１ａに外周側溝部３２ａを容易に設けることができる。

【0054】

続いて、外周側溝部３２ａや内周側溝部３２ｂ等が形成された成形品を焼結炉に入れて焼結させ（ステップＳ４）、図２に示すようなヒータチューブ３０が完成する。

【0055】

なお、上記したヒータチューブ３０の製造工程では、内周側溝部３２ｂを成形処理で形成し、外周側溝部３２ａを加工処理で形成するようにしたが、これは例示であって限定されるものではない。

【0056】

すなわち、外周側溝部３２ａおよび内周側溝部３２ｂを、成形処理で形成しても、加工処理で形成してもよく、さらには、焼結処理の後の焼結体を削ることで形成するようにしてもよい。

【0057】

上述してきたように、本実施形態に係る金属溶湯用部材３０は、浸漬部３１と、溝部３２とを備える。浸漬部３１は、金属溶湯４０に浸漬される。溝部３２は、浸漬部３１に形成される。これにより、金属溶湯用部材３０において、熱伝達性を向上させることができる。

【0058】

図７Ａ、図７Ｂおよび図７Ｃは、変形例に係る溝部３２の横断面図である。なお、図７Ａ〜図７Ｃにおいて図示する溝部３２は、外周側溝部３２ａであっても、内周側溝部３２ｂであってもよい。

【0059】

上記では、外周側溝部３２ａも内周側溝部３２ｂも、その横断面形状は方形状とされるが、これに限定されるものではない。すなわち、たとえば、溝部３２の横断面形状を、図７Ａに示すような略三角形状、図７Ｂに示すような略半円形状、図７Ｃに示すような略Ｕ字形状など、その他の形状にするようにしてもよい。

【0060】

図８は、変形例に係る内周側溝部３２ｂの横断面図である。上記では、内周側溝部３２ｂの横断面形状は、図４に示すような四隅に角部を有する方形状としたが、それに限定されるものではなく、たとえば図８に示すような四隅に湾曲した角部を有する方形状であってもよい。なお、図示は省略するが、外周側溝部３２ａについても、同様に、横断面形状が四隅に湾曲した角部を有する方形状であってもよい。

【0061】

すなわち、溝部３２の横断面形状は、一定の形状に限定されるものではなく、ヒータチューブ３０の表面積を増加させるような形状であれば、どのような形状であってもよい。

【0062】

また、上記では、内周側溝部３２ｂの深さが浸漬部３１の長手方向において一定であるようにしたが、これに限定されるものではない。図９は、内周側溝部３２ｂの変形例を示す、ヒータチューブ３０の部分縦断面図である。

【0063】

図９に示すように、内周側溝部３２ｂは、浸漬部３１の底部３３である一端側の深さｄ２ａが浸漬部３１の他端側の深さｄ２ｂよりも深いテーパ状に形成されるようにしてもよい（ｄ２ａ＞ｄ２ｂ）。

【0064】

このように構成すれば、内周側溝部３２ｂのテーパ状部分が、たとえば、上記した成形処理後に成形体を成形器から抜き出す際の抜き勾配として機能することから、抜き出しがスムーズになり、ヒータチューブ３０の製作容易性を向上させることができる。

【0065】

（第２の実施形態）
図１０は、第２の実施形態に係る金属溶湯用部材（ヒータチューブ）１３０を示す、図２と同様な側面図である。また、図１１は、図１０のＢ−Ｂ線断面図である。なお、以下においては、第１の実施形態と共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

【0066】

図１０，１１に示すように、第２の実施形態に係るヒータチューブ１３０においては、第１の実施形態で螺旋状であった外周側溝部１３２ａが、長手方向（図１０紙面の上下方向）に沿って形成され、いわゆる縦溝とされるようにした。すなわち、外周側溝部１３２ａと内周側溝部３２ｂとがともに、縦溝となるように形成される。図１０に示すように、外周側溝部１３２ａの横断面形状は、方形状とされる。また、外周側溝部１３２ａの幅、深さおよびピッチの各寸法は、上記した内周側溝部３２ｂの各寸法と略同じに設定されるが、それに限定されるものではなく、互いに相違させるようにしてもよい。

【0067】

そして、図１１に示すように、このときの内周側溝部３２ｂと外周側溝部１３２ａとは、浸漬部１３１において周方向に沿って互い違いに形成される。これにより、ヒータチューブ１３０において、熱伝達性の低下や強度の低下を招くこともない。

【0068】

すなわち、たとえば仮に、内周側溝部および外周側溝部が、浸漬部において周方向に沿って同じ位置に形成されると、浸漬部においては、溝部が形成される部位の肉厚が薄くなる一方、溝部が形成されない部位の肉厚が厚くなってしまう。このため、浸漬部においては、周方向において肉厚にむらができるため、肉厚が薄い部分の強度が低下し、サーマルショック等の影響を受け易くなるおそれがある。

【0069】

これに対し、第２の実施形態に係るヒータチューブ１３０にあっては、内周側溝部３２ｂと外周側溝部１３２ａとが、上記のように配列されることから、周方向において肉厚にむらが生じ難く、結果として熱伝達性や強度の低下を招くこともない。なお、残余の構成および効果は第１の実施形態と同一であるので、説明を省略する。

【0070】

（第３の実施形態）
図１２は、第３の実施形態に係る金属溶湯用部材（ヒータチューブ）２３０を示す、図２と同様な側面図であり、図１３は、図１２のＣ−Ｃ線断面図である。

【0071】

図１２，１３に示すように、第３の実施形態に係るヒータチューブ２３０においては、第１の実施形態の外周側溝部３２ａを除去するようにした。すなわち、図１３によく示すように、ヒータチューブ２３０にあっては、浸漬部２３１の外周面３１ａには、溝部が形成されず、内周面３１ｂにのみ内周側溝部３２ｂが形成されるようにした。

【0072】

このように、浸漬部２３１の外周面３１ａに溝部が形成されないことから、外周面３１ａに対して金属溶湯４０が付着し難くなり、よってヒータチューブ２３０のメンテナンス性を向上させることができる。

【0073】

すなわち、たとえば、ヒータチューブ２３０を保持槽１０から抜き出してメンテナンスを行うような場合、外周面３１ａに付着した金属溶湯４０を取り除く作業を要することがある。しかしながら、本実施形態に係るヒータチューブ２３０にあっては、上記した如く、外周面３１ａに金属溶湯４０が付着し難い構成としたことから、その取り除く作業の負担を軽減でき、メンテナンス性を向上させることができる。

【0074】

一方、浸漬部２３１の内周面３１ｂには、内周側溝部３２ｂが形成される。したがって、第３の実施形態に係るヒータチューブ２３０にあっては、内周面３１ｂに形成された内周側溝部３２ｂによって熱伝達性を向上させながら、メンテナンス性の向上をも図ることができる。なお、残余の構成および効果は従前の実施形態と同一であるので、説明を省略する。

【0075】

（第４の実施形態）
上記した第１〜第３の実施形態では、金属溶湯用部材が、ヒータチューブである場合を例にとって説明したが、金属溶湯用部材の用途はそれに限定されるものではない。図１４は、第４の実施形態に係る金属溶湯用部材３３０を備えた金属溶湯保持炉１００の構成例を示す、図１と同様な模式断面図である。

【0076】

第１実施形態との相違点に焦点をおいて説明すると、図１４に示す例では、金属溶湯用部材３３０が、金属溶湯４０の温度を検出する温度検出部５０を保護する保護管として用いられる。

【0077】

詳しくは、金属溶湯用部材３３０の浸漬部３１には、第１の実施形態において収容されていたヒータ２０に代えて、温度検出部５０が収容される。温度検出部５０としては、熱電対を用いることができるが、それに限定されるものではなく、たとえば測温抵抗体など他の種類の温度センサを用いてもよい。なお、残余の構成は第１の実施形態と同一である。

【0078】

したがって、金属溶湯用部材３３０においては、熱伝達性が比較的高いため、熱伝達量が増加し、金属溶湯４０の熱は、金属溶湯用部材３３０の浸漬部３１の内部の空間３４へ伝わり易い。そのため、温度検出部５０においては、金属溶湯４０の温度変化に対する応答性が向上し、温度検出にかかる時間を短縮することができ、さらに検出精度も上げることができる。これにより、より緻密な金属溶湯４０の温度管理が可能となる。

【0079】

なお、第４の実施形態の金属溶湯用部材３３０には、第１の実施形態で示した溝部３２が形成されるが（図１４で図示省略）、第２または第３の実施形態で示した形状の溝部が形成されるようにしても、同様な効果を得ることができる。

【0080】

なお、上記した実施形態において、溝部３２は、浸漬部３１の外周面３１ａや内周面３１ｂに対して切削等を行うことで形成されるようにしたが、外周面３１ａ等の表面積を増加させるような形状にできれば、その形成手法はどのようなものであってもよい。すなわち、溝部３２は、外周面３１ａや内周面３１ｂを部分的に隆起させたり、凸状の部材を取り付けたりすることで、形成されるものであってもよい。

【0081】

また、第１の実施形態にあっては、外周側溝部３２ａが螺旋状に形成されるようにしたが、内周側溝部３２ｂも螺旋状に形成されるようにしてもよい。また、第２、第３の実施形態にあっては、内周側溝部３２ｂが長手方向に沿った縦溝とされるが、螺旋状に形成されるようにしてもよい。また、第３の実施形態にあっては、溝部３２が内周面３１ｂのみ形成されるようにしたが、これに限定されるものではなく、たとえば外周面３１ａにのみ形成されるようにしてもよい。

【0082】

また、上記では、溝部３２が、螺旋状などに形成されるように構成したが、たとえば格子状、波状などその他の種類の形状に形成されるようにしてもよい。

【0083】

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

【符号の説明】

【0084】

１，１００ 金属溶湯保持炉
１０ 保持槽
２０ ヒータ
２１ 発熱部
２２ 支持部
３０，１３０，２３０ 金属溶湯用部材（ヒータチューブ）
３１，１３１，２３１ 浸漬部
３１ａ 外周面
３１ｂ 内周面
３２ａ，１３２ａ 外周側溝部
３２ｂ 内周側溝部
３３ 底部
３５ フランジ部
４０ 金属溶湯
５０ 温度検出部
３３０ 金属溶湯用部材（保護管）
Ｓ 浸漬部位
Ｔ 非浸漬部位

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】