特許 6594802 非鉄金属合金溶湯用の給湯管、給湯管組立体及び非鉄金属鋳造システム

(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】6594802

(24)【登録日】2019年10月4日

(45)【発行日】2019年10月23日

(54)【発明の名称】非鉄金属合金溶湯用の給湯管、給湯管組立体及び非鉄金属鋳造システム

(51)【国際特許分類】

   B22D 35/00 20060101AFI20191010BHJP

   B22D 45/00 20060101ALI20191010BHJP

   B22D 18/04 20060101ALI20191010BHJP

   B22D 47/00 20060101ALI20191010BHJP

   C01B 33/26 20060101ALI20191010BHJP

【ＦＩ】

   B22D35/00 Z

   B22D45/00 B

   B22D35/00 D

   B22D18/04 V

   B22D47/00

   C01B33/26

【請求項の数】9

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-44700(P2016-44700)

(22)【出願日】2016年3月8日

(65)【公開番号】特開2017-159313(P2017-159313A)

(43)【公開日】2017年9月14日

【審査請求日】2017年4月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003458

【氏名又は名称】東芝機械株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091982

【弁理士】

【氏名又は名称】永井 浩之

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100082991

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 泰和

(74)【代理人】

【識別番号】100105153

【弁理士】

【氏名又は名称】朝倉 悟

(74)【代理人】

【識別番号】100118843

【弁理士】

【氏名又は名称】赤岡 明

(74)【代理人】

【識別番号】100141830

【弁理士】

【氏名又は名称】村田 卓久

(74)【代理人】

【識別番号】100106655

【弁理士】

【氏名又は名称】森 秀行

(72)【発明者】

【氏名】不 破 久 順

(72)【発明者】

【氏名】本 間 周 平

(72)【発明者】

【氏名】雨 澤 弘 機

【審査官】 藤長 千香子

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−３０１７８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−３０００６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３１６２４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−３１０８０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００７／１１１２５７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開昭６３−０４６２８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１９５４１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６２−１６５０５６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１２−２１９９２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２８１４１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１５２３７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０６６７０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−３１６８１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０５−０７６６５９（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２２Ｄ １８／００−１８／０８

Ｂ２２Ｄ ３３／００−４７／０２

Ｂ２２Ｄ １５／００−１７／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

非鉄金属合金の溶湯を搬送するための給湯管であって、
鉄系材料からなる外管と、溶湯耐性を有する材料からなる内管と、
前記給湯管の少なくとも長手軸線方向中央部分において、前記外管と前記内管との間に設けられた繊維質無機材料の圧縮成形体からなる中間材と、を備え
前記給湯管の前記長手軸線方向中央部分にある前記中間材は、前記給湯管の径方向に圧縮された状態で前記外管と前記内管との間に配置され、
前記中間材は、自由状態で、前記内管の外径と前記外管の内径との差の１／２よりも大きな厚さを有し、かつ、前記中間材は、圧縮された状態で前記外管と前記内管との間に配置されているときの密度が１００〜２５０ｋｇ／ｍ^２である、給湯管。

【請求項2】

前記給湯管の前記長手軸線方向中央部分にある前記中間材は、前記内管の外周面上に巻き付けられた平板形状の部材である、請求項１記載の給湯管。

【請求項3】

前記中間材は、前記給湯管の長手軸線方向中央部分に設けられた第１部分と、前記給湯管の長手方向両端に設けられた第２部分とを有し、前記第１部分は、前記内管の外周面上に巻き付けられた平板形状の部材であり、前記第２部分は、前記給湯管と同心の円環形状を有する部材である、請求項１記載の給湯管。

【請求項4】

前記繊維質無機材料は、アルミナ、窒化珪素、シリカ及びジルコニアのうちの少なくとも１種類以上を含む、請求項１記載の給湯管。

【請求項5】

前記繊維質無機材料の繊維径が１μｍ〜５００μｍである、請求項１記載の給湯管。

【請求項6】

請求項１記載の給湯管を２つ連結してなる給湯管組立体であって、
前記２つの給湯管同士が、互いに対面する前記外管の端面同士を押しつけあう締結力を発生させる締結具により連結されており、
前記２つの給湯管の互いに対面する前記内管の端面の間に、繊維質無機材料の圧縮成形体からなるパッキンが前記締結力により圧縮された状態で介設されている、給湯管組立体。

【請求項7】

前記繊維質無機材料は、アルミナ、窒化珪素、シリカ及びジルコニアのうちの少なくとも１種類以上を含む、請求項６記載の給湯管組立体。

【請求項8】

前記繊維質無機材料の繊維径が１μｍ〜５００μｍである、請求項６記載の給湯管組立体。

【請求項9】

非鉄金属合金の溶湯を貯留する炉と、鋳造装置と、前記炉から前記鋳造装置に溶湯を搬送する給湯配管とを備え、前記給湯配管が、請求項６記載の２つの給湯管を連結してなる給湯管組立体を含んでいることを特徴とする非鉄金属鋳造システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、非鉄金属合金の溶湯を搬送するための給湯管、その組立体、及び当該組立体を備えた非鉄金属鋳造システムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ラドルを用いずに溶解炉または保持炉からダイカストマシン等の鋳造装置に密閉された給湯配管を介して直接給湯する給湯方式が広がりつつある。この直接給湯方式には、溶湯に空気が触れないこと、溶湯の温度低下が生じ難いこと、炉内の溶湯表面に浮遊している酸化膜、ゴミ等が混入しない清浄な溶湯が鋳造装置に供給されること、といった利点がある。この直接給湯方式では、給湯配管での溶湯の漏れがないことが求められ、このため、給湯配管を構成する給湯管同士をしっかりと連結することが求められる。

【0003】

アルミニウム合金溶湯を使用する場合、給湯管を、アルミニウム溶湯に対する耐溶損性が高いセラミックス材料により形成された内管と、強度および靱性が高い鉄鋼材料により形成された外管とにより形成することが例えば特許文献１に記載されている。鉄鋼材料製の外管により、靱性の低いセラミックス材料製の内管を鋳造ショット時の衝撃荷重から保護することができる。また、鉄鋼材料製の外管同士を締め付けることにより高い締め付け荷重を負荷することができるので、給湯管同士の連結部からの溶湯の漏れを確実に防止することができる。

【0004】

特許文献１記載の給湯管のように外管を鉄鋼材料、内管をセラミックス材料で形成すると、溶湯により給湯管が加熱されると、熱膨張差により外管と内管との間に隙間が生じる。この隙間に溶湯が入り込むと鉄鋼材料製の外管が溶湯により侵される。これを防止するために、引用文献１の給湯管では、給湯管の両端部において内管と外管との間にリング状の溝が形成され、この溝に無機材料からなる繊維質シートが挿入されている。給湯管の温度上昇に伴い内管と外管との間に隙間が形成されたとしても、温度上昇に伴い半径方向に膨張する繊維質シートにより、外管を侵しうるアルミニウム溶湯が上記隙間に侵入することが防止される。引用文献１の給湯管の外管の内周面にはＮｉ合金層が形成され、このＮｉ合金層にＴｉＣ粒子が担持されている。仮に上記繊維質シートを越えて上記隙間に溶湯が侵入したとしても、Ｎｉ合金層上のＴｉＣ粒子の撥溶湯性により、アルミニウム溶湯が外側管を侵すことが防止される。

【0005】

特許文献１に記載の給湯管は、下記の点において、なお改善の余地がある。その一つは、外管の内周面に、Ｎｉ合金層を形成するとともにＮｉ合金層へのＴｉＣ粒子を担持させることにより、給湯管の製造コストが増大することである。他の一つは、給湯管の温度が上昇したときに、給湯管の長手方向両端部以外の領域では内管と外管との間に隙間があるので、給湯管の長手軸線方向に内側管がずれてしまうおそれがあるということである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許５０１５１３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の目的は、給湯管の製造コストの増大を抑制しつつ、鉄系材料からなるからなる外管を溶湯から保護し、かつ、外管と内管との間での管長手軸線方向の位置ずれを防止することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一実施形態によれば、鉄系材料からなる外管と、溶湯耐性のある材料からなる内管と、前記外管と前記内管との間に設けられた繊維質無機材料の圧縮成形体からなる中間材と、を備えた、非鉄金属合金の溶湯を搬送するための給湯管が提供される。前記中間材は、前記給湯管の径方向に圧縮された状態で前記外管と前記内管との間に配置されている。

【0009】

本発明の他の実施形態によれば、上記の給湯管を２つ連結してなる給湯管組立体であって、 前記２つの給湯管同士が、互いに対面する前記外管の端面同士を押しつけあう締結力を発生させる締結具により連結されており、前記２つの給湯管の互いに対面する前記内管の端面の間に、繊維質無機材料の圧縮成形体からなるパッキンが前記締結力により圧縮された状態で介設されている、給湯管組立体が提供される。

【0010】

本発明のさらに他の実施形態によれば、非鉄金属合金の溶湯を貯留する炉と、鋳造装置と、前記炉から前記鋳造装置に溶湯を搬送する給湯配管とを備え、前記給湯配管が、上記の２つの給湯管を連結してなる給湯管組立体を含んでいることを特徴とする非鉄金属鋳造システムが提供される。

【発明の効果】

【0011】

上記の実施形態によれば、繊維質無機材料の圧縮成形体からなるからなる中間材を給湯管の径方向に圧縮した状態で外管と内管との間に配置することにより、中間材の反発力により中間体と外管との間、並びに中間体と内管との間に摩擦力が生じる。これにより、内管の外管に対する位置ずれを防止することができる。また、中間材を圧縮した状態で用いることにより、外管と内管との間に溶湯が侵入し難くなるので、溶湯侵入による外管の浸食が生じ難い。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】非鉄金属鋳造システムの概略側面図。

【図2】図１の非鉄金属鋳造システムの概略平面図。

【図3】給湯管の構成を示す断面図。

【図4】直管としての給湯管の製造方法を説明する概略図。

【図5】曲管としての給湯管の製造装置の概略構成を示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

【0014】

まず、図１及び図２を参照して非鉄金属鋳造システムの全体構成について説明する。

【0015】

図１に示すように、非鉄金属鋳造システムは、鋳造装置として、ダイカストマシン１０を有している。ダイカストマシン１０としては、従来からコールドチャンバー方式として広く普及している、横型締め横射出方式のものを用いることができる。

【0016】

ダイカストマシン１０は、固定型１１を保持する固定側ダイプレート１２と、可動型１３を保持する可動側ダイプレート１４とを有する。固定型１１と可動型１３との間に形成されるキャビティ１５に、スリーブ１６の内部空間が連通している。スリーブ１６内には、スリーブ１６内の溶湯をキャビティ１５内に射出するためのプランジャ１７が設けられている。ダイカストマシン１０は、可動型１３の駆動機構、プランジャ１７の駆動機構などの当業者にとって周知の構成要素を他にも有しているが、このような周知の構成要素の図示及び説明は省略する。

【0017】

スリーブ１６の下部には、給湯口１６ａが設けられている。給湯口１６ａには、給湯配管１８を介して溶解炉または保持炉等の炉１９が接続されている。炉１９の上面に蓋が設けられており、炉１９の内部は周囲環境から実質的に隔離されている。給湯配管１８には、炉１９内に貯留されている非鉄金属溶湯（例えばアルミニウム合金、亜鉛合金、マグネシウム合金等の溶湯）をスリーブ１６まで送るための給湯機２０例えば電磁給湯機が設けられている。

【0018】

給湯口１６ａは鉛直方向下方を向いていること（つまり給湯口１６ａの中心がスリーブ１６の最下部にあること）が好ましいが、これには限定されず、給湯口１６ａの中心がスリーブの下半部にあればよい。

【0019】

給湯配管１８の上流側端は、炉１９内に貯留されているアルミニウム溶湯表面より低い高さの位置で炉１９に接続されている。このため、給湯機２０により、炉１９内にあるアルミニウム溶湯を、大気に触れさせることなく給湯配管１８を介してスリーブ１６まで搬送することができる。

【0020】

上述したような所謂「直接給湯方式」の給湯装置を備えた鋳造システムでは、高品質の溶湯が鋳造装置に供給されるため、高品質の鋳物を鋳造することができる。

【0021】

給湯配管１８は、複数の給湯管３０を連結することにより構成されている。図３には、連結された２つの給湯管３０の連結部付近の構成が示されており、一点鎖線で示した中心線を境界として下側が給湯管３０同士の締結前、上側が締結後の状態を示している。

【0022】

給湯管３０は、外管３１、中間材３２及び内管３３を備えた三層構造を有している。

【0023】

外管３１は鉄系材料、好ましくは鉄鋼材料により形成されている。鉄鋼材料としては、例えば、高温下での耐酸化性を重視してオーステナイト系ステンレス鋼を採用することが好ましい。外管３１は、鋳鉄により形成してもよい。

【0024】

内管３３は、溶湯耐性（この給湯管３０により搬送されることが予定されている溶湯に対する耐溶損性）がある材料、例えばセラミックス材料により形成されている。このセラミックス材料は、アルミナ、窒化珪素、シリカ及びジルコニアのうちの少なくとも１種類以上を含むものとすることができる。

【0025】

なお、給湯管３０によりアルミニウム以外の非鉄金属合金溶湯を搬送する場合には、内管３３の材料をその非鉄金属材料に対しての濡れ性や反応性を考慮して変更してもよい。例えば、溶湯がマグネシウム合金溶湯の場合には、内管３３の材料をシリカ系以外のセラミックス材料またはステンレス鋼としてもよい。

【0026】

外管３１と内管３３との間に介装される中間材３２は、給湯管３０の長手軸線方向中央部に配置される中央部分３２１と、給湯管３０の両端部に配置される２つの端部分３２２とから構成することができる。

【0027】

中間材３２は、繊維質無機材料を、シート状、フェルト状またはブランケット状つまり平板形状に圧縮成型してなる圧縮成形体により形成することができる。中間材３２を構成する繊維質無機材料は、アルミナ、窒化珪素及びシリカ（二酸化ケイ素）のうちの少なくとも１種類以上を含むことが好ましい。このような繊維質無機材料の圧縮成形体はセラミックファイバー工業会会員企業などから商業的に入手可能な周知のものである。

【0028】

繊維質無機材料を構成する繊維の径は、１μｍ〜５００μｍとすることが好ましい。繊維径が１μｍ未満の場合、繊維の強度が低く形状を保っていることが困難となる傾向にある。繊維径が５００μｍより大きい場合、繊維の靱性が低くなり、鋳造時の衝撃を受けた際に破断しやすくなる傾向にある。

【0029】

給湯管３０の製造に際して、中間材３２の中央部分３１２を構成する上記平板形状の圧縮成形体は、内管３３の外周面上に巻き付けられる。このとき、内管３３の外周面上に１枚の圧縮成形体を巻き付けてもよいし、複数枚の圧縮成形体を巻き付けてもよい。

【0030】

中間材３２の中央部分３２１を巻き付けた内管３３を、外管３１の内部に締め代をもって（つまり、中間材３２を構成する繊維無機質材料からなる圧縮成形体を自由状態から圧縮して密度を増した状態で）嵌め込むことにより、外管３１、中央部分３２１及び内管３３を一体化させることができる。締め代を確保するため、内管３３の外径と外管３１の内径との差の１／２よりも自由状態での厚さが大きい中間材３２が用いられる。

【0031】

中間材３２の中央部分３２１を構成する繊維質無機材料の圧縮成形体は、接着性を有していない。しかしながら、上述したように中央部分３２１は圧縮された状態で外管３１の内部に嵌め込まれるため、圧縮に対抗する反発力により中央部分３２１と外管３１及び内管３３との接触面圧が生じ、これに相応する大きさの摩擦力により外管３１に対する内管３３の位置ずれが防止される。

【0032】

中間材３２の中央部分３２１を構成する圧縮成形体の密度は、外管３１と内管３３との間に介装されている状態で１００〜２５０ｋｇ／ｍ^２であることが好ましい。密度が１００ｋｇ／ｍ^２未満の場合、反発力が小さくなるため、中間材３２の中央部分３１２と外管３１及び内管３３との間で十分な摩擦力を得ることができないおそれがある。密度が２５０ｋｇ／ｍ^２より大きい場合、性能上の問題は無いが、施工が困難となりコスト増につながるため、好ましくない。

【0033】

中間材３２の中央部分３２１と外管３１及び内管３３との間に作用する摩擦力は２０Ｎ／ｃｍ^２以上あることが好ましい。摩擦力が２０Ｎ／ｃｍ^２未満の場合、鋳造時のショットの衝撃などにより内管１のずれが発生するおそれがある。

【0034】

中間材３２の中央部分３２１を、上述したような耐熱性と靭性を兼ね備えた繊維質無機材料から形成することにより、外管３１と内管３３との熱膨張差によって中間材３２が損傷するおそれがなくなる。また、中央部分３２１には、常温時、高温時を問わず、外管３１と内管３３の位置関係を大きくずらすことなく保持することが求められるが、上述した繊維質無機材料は、７００〜８００℃（アルミニウム溶湯温度）という高温の使用温度域でもへたることなく（クリープ変形することなく）形状を保つ。また、上述した繊維質無機材料は、加熱されることにより熱膨張する。従って、外管３１と内管３３との熱膨張差により外管３１と内管３３との間の隙間が変化しても、それに追従して中間材３２がその厚さ方向に膨張または縮小する。このため、給湯管３０の温度が変化しても、外管３１と内管３３との長手軸線方向の位置ずれを防止できる程度に上述した摩擦力を維持することが可能となる。

【0035】

上述のように中間材３２の中央部分３２１を内管３３に巻き付けると、中央部分３２１は周方向に関して不連続となる。つまり、内管３３の外周面の周長に相応する幅を有する矩形の中央部分３２１を内管３３に巻き付けると、矩形の反対側の辺同士が突き合わされることになる。この突き合わせ部には隙間が存在するので、この隙間に給湯管３０の端部から溶湯が侵入する可能性がある。

【0036】

端部分３２２は、上記隙間への溶湯の侵入を防止する。端部分３２２は、平板形状の圧縮成形体を円環（リング）状に打ち抜くか切り抜くことにより製作することができる。このように製造された端部分３２２は周方向に関して連続しているので、上述した中央部分３２１の隙間に溶湯が侵入することを防止することができる。

【0037】

端部分３２２は、上述したように不連続部（切れ目）の無い円環形状であることが好ましいが、中央部分の３２１の上記隙間と端部分３２２の上記切れ目の円周方向位置が十分に離れているなら（例えば１８０度反対方向にあるなら）、端部分３２２に切れ目が存在していてもよい。

【0038】

端部分３２２を装着するために、中央部分３２１の長手軸線方向寸法（全長）を、内管３３の長手軸線方向寸法（全長）よりも例えば２〜３０ｍｍ短く設定する。すると、内管３３の両端の外周面に長さ１〜１５ｍｍ（図３のＸ１を参照）の中央部分３２１により覆われていない部分が生じる。この部分に、外径が外管３１の内径と概ね等しく内径が内管３３の外径と概ね等しい円環状の端部分３２２を装着することができる。

【0039】

端部分３２２の厚さ（すなわち長手軸線方向寸法）は、内管３３の両端の外周面の中央部分３２１により覆われていない部分の長さ（上記例では１〜１５ｍｍの範囲の値）と等しいかあるいはそれよりも大きく、かつ、１〜１５ｍｍとすることが好ましい。なお、端部分３２２の厚さに依存して、隣接する給湯管３０同士を連結したときの端部分３２２の軸線方向の圧縮度合いが定まるが、端部分３２２の軸線方向圧縮度合いは、中央部分３２１の径方向圧縮度合いあるいは後述するパッキン材３４の軸線方向圧縮度合いと同程度に大きくてもよいが、軽く圧縮されている程度でも構わない。端部分３２２の厚さが１ｍｍよりも小さい場合、パッキン材の強度が低く、施工性も悪く、十分に機能しない。シート状、フェルト状またはブランケット状の商業的に入手可能な繊維質無機材料の圧縮成形体を用いることを考えると、端部分３２２の厚さは１５ｍｍ以下であることが好ましい。

【0040】

なお、端部分３２２の厚さが１５ｍｍより大きくても溶湯シール性能上の問題は無いが、端部分３２２の厚さが大きくなるほど中央部分３２１の長さが短くなり、中央部分３２１と外管３１及び内管３３との接触面積が小さくなり摩擦力が小さくなる。このため、外管３１に対する内管３３のずれが生じない程度の摩擦力が確保されるような中央部分３２１の長さが確保されるように、端部分３２２の厚さを決定することが好ましい。中央部分３２１は、給湯管３０の全長（長手軸線方向長さ）の８０％以上の長さを有していることが好ましい。

【0041】

上記中間材３２の中央部分３２１を構成する繊維質無機材料の圧縮成形体に耐熱性接着剤またはモルタル質材料を塗布または含浸して使用することも可能である。例えば、中央部分３２１を内管３３に接着することは、その後に内管３３を外管３１に嵌め込むときの作業性の向上に寄与する。しかし、圧縮成形体がこのような材料により硬化して変形能が低下すると、給湯管が加熱されて外管３１と内管３３との隙間が広がったときに中央部分３２１が十分に追従できず、中央部分３２１と外管３１及び内管３３との間の摩擦力がゼロとなるか或いは大幅に低下するおそれがある。このため、接着材やモルタル系の硬質材料は外管３１の内周面または内管３３の外周面と中央部分３２１との接着のために、接着面に塗布する程度にとどめておくことが好ましい。

【0042】

内管３３の長手軸線方向寸法は、外管１の長手軸線方向寸法よりも０．２〜１０ｍｍ短い（図３のＸ２を参照）。隣接する給湯管の互いに対向する内管３３の端面同士の間（及び互いに対向する中間材３２の端部分３２２の端面同士の間）に、パッキン材３４を挟み込んだ状態で、隣接する給湯管３０の外管３１同士を締結具３５で締結する。パッキン材３４は、上述した中間材３２と同じ材料により形成することができる。パッキン材３４を構成する圧縮成形体の積層方向は、パッキン材３４の厚さ方向つまり給湯管３０の長手軸線方向とすることが好ましい。

【0043】

なお、外管３１の長手軸線方向寸法と内管３３の長手軸線方向寸法の差が０．２ｍｍ未満（つまり片側で外管３１の端面と内管３３の端面との間に生じる段差が０．１ｍｍ未満）の場合、鋳造装置のショットの時の衝撃を外管３１と内管３３が同時に受けてしまい、脆いセラミックス材料からなる内管３３は損傷してしまう可能性がある。一方、外管３１の長手軸線方向寸法と内管３３の長手軸線方向寸法の差が１０ｍｍより大きいと、上記段差を埋めるためのパッキン材３４が厚くなり、非鉄金属溶湯と接触する面積が増えることで劣化、摩耗が激しくなるおそれがある。

【0044】

中間材３２またはパッキン材３４を構成する繊維質無機材料に窒化ホウ素粉末等のセラミックス質粉末を混合することが好ましい。そうすることにより、非鉄金属溶湯に対する中間材３２の濡れ性の低下ひいては耐溶損性の向上が達成される。セラミックス質粉末を繊維質無機材料に混合したとしても、得られる圧縮成形体の弾力性の低下は少ないため、性能に問題が生じることはない。

【0045】

中間材３２またはパッキン材３４は、シート状の繊維質無機材料の圧縮成形体を複数層積層することにより形成することもできる。なおこの場合、シート状の繊維質無機材料の圧縮成形体の層間に、窒化ホウ素粉末等のセラミックス質粉末を配置してもよい。

【0046】

図示例では、締結具３５は、複数組のボルト３５ａ／ナット３５ｂからなる。外管３１の端に設けられたフランジ３１ａには、円周方向に等間隔で複数の穴が設けられ、各穴にボルト３５ａが通され、各ボルト３５ａに螺合するナット３５ｂを締め付けることにより、互いに対面するフランジ３１ａ同士が密接して強固に結合される。このとき互いに対面する内管３３の端面の間に弾性を有するパッキン材３４が介設され、内管３３の端面同士が直接接触しないので、内管３３が破損するおそれはない。外管３１は鉄系材料好ましくは鉄鋼材料で形成されているので、締結具３５が発生する締結力（この場合ボルト３５ａの軸力）が負荷されても損傷することはない。

【0047】

締結具（ボルト３５ａ）は、熱膨張率が外管３１と同じか若しくは小さい材料から形成することが好ましい。締結具を構成する材料の熱膨張率が外管３１を形成する材料の熱膨張率より大きいと、使用温度に加熱した際に締結力が低下して緩みが発生し、互いに対面するフランジ３１ａ同士の隙間から溶湯が漏れるおそれがある。

【0048】

締結具は、ボルト３５ａ／ナット３５ｂに限定されず、隣接する給湯管３０の外管３１に作用して当該外管３１の互いに対向する接触面（パッキンを介さずに直接接触する面）同士が押しつけ合うように締結力を印加できるものであれば、形式は任意である。例えば、互いに対向するフランジ３１ａ同士が互いに押しつけ合うような力を発生させるクランプまたはバネのようなものであってもよい。

【0049】

パッキン材３４の厚さすなわち長手軸線方向寸法は、給湯管同士の締結力（例えばボルト締結による軸力）により圧縮されたときのパッキン材３４の厚さが、内管３３と外管３１の長手軸線方向寸法（全長）の差（これは隣接する給湯管３０の内管３３の端面間距離Ｘ３に等しい）と等しくなるようにする。パッキン材３４は潰すこと（圧縮すること）で密度が上がり、非鉄金属溶湯の染み込みをより確実に防止する。パッキン材３４の潰した後の密度が１００〜２５０ｋｇ／ｍ^２となるように、パッキン材３４の厚さ及び上記端面間距離Ｘ３を定めることが好ましい。パッキン材３４の圧縮が不十分であると、無機材料繊維の隙間に非金属溶湯が入り込みやすい状況になる。非鉄金属溶湯がパッキン材３４内に染み込んでしまうとパッキン材３４の弾性は低下し、溶湯漏出の原因となる。

【0050】

上記実施形態によれば、圧縮状態で外管３１と内管３３との間に挿入された繊維質無機材料の圧縮成形体からなる中間材３２の中央部分３２１の反発力に起因する摩擦力により外管３１と内管３３とが相対的に移動することを防止することができる。また、上述した繊維質無機材料の圧縮成形体は耐熱性も高いため、上記の相対移動防止機能を長期間にわたって維持することができる。また、繊維質無機材料の圧縮成形体を圧縮状態で用いることにより、給湯管３０の長手軸線方向の両端部から溶湯が中央部分３２１に向かって侵入しようとしたとしても、高密度の圧縮成形体には侵入し難い。

【0051】

また、繊維質無機材料の圧縮成形体からなる中間材３２の端部分３２２により、製造上避けることが困難な中央部分３２１の周方向端部間の隙間に、溶湯が侵入することをより確実に防止することができる。

【0052】

また、給湯管３０同士を連結する際に、互いに対向する内管３３の端面同士の間にも繊維質無機材料の圧縮成形体からなるパッキン３４が圧縮状態で挿入されるため、内管３３の端面同士の隙間から、溶湯が中間材３２側に向けて侵入することを防止することができる。

【0053】

外管３１または内管３３に特殊な保護層を設ける場合と比較して、繊維質無機材料の圧縮成形体は低コストで施工することができる。つまり、すなわち、上記実施形態によれば、給湯管３０の製造コストの増大を抑制しつつ、鉄系材料からなるからなる外管を十分に保護することができ、かつ、外管３１と内管３３との間の相対的移動を防止することができる。

【0054】

図１及び図２に記載した鋳造システムでは、給湯管３０内に常時溶湯が存在しているので、給湯管３０内の溶湯を保温するヒータ（図示せず）を設けることが好ましい。この場合、給湯管３０内部にヒータを設けると、給湯管３０の製造コスト及びメンテナンスコストが増大し、また、構造の複雑化により給湯管３０の汎用性が低下する。従って、ヒータを設ける場合には、例えば、マントルヒータ、ジャケットヒータ等の給湯管３０に対して容易に着脱することができるものが好ましい。

【0055】

なお、給湯管３０とスリーブ１６及び炉１９に対する接続は、スリーブ１６及び炉１９に給湯管３０の端部と同様の輪郭を有する溶湯耐性を有する材料からなる連結継手（図示せず）を設けることにより行うことができる。この図示しない連結継手と端の給湯管３０との間はパッキン３４によりシールすればよい。

【0056】

次に、中間材３２の中央部分３２１が巻き付けられた内管３３を、外管３１に嵌め込む方法について説明する。

【0057】

まず、中間材３２の中央部分３２１を構成する繊維無機質材料からなる圧縮成形体を、圧縮することにより厚みを減じた状態で、図４（ａ）→図４（ｂ）に示すように内管３３上に巻き付ける。このとき、内管３３または中央部分３２１の表面に接着剤を塗布し、内管３３と中央部分３２１とを接着してもよい。次いで図４（ｃ）に示すように、汎用のマスキングテープ４０を、中央部分３２１の上に例えば螺旋状に巻き付ける。マスキングテープ４０に強い張力を与えながら巻き付けることにより、中央部分３２１の圧縮状態を維持する助けとなる。

【0058】

次に、内管３３、中央部分３２１及びマスキングテープ４０の組立体（以下、「組立体３３＋３２１＋４０」）の一方の端に金属板４１を当て、また、外管３１の一端のフランジ部３１ａに設けられたボルト３５ａ用の穴を利用したボルト／ナットによるねじ締結によって、金属板４２をフランジ部３１ａに固定する。金属板４１の中央部に形成された貫通穴に長尺ボルト４３を差し込み、この長尺ボルト４３に形成された雄ねじを金属板４２の中央部に形成された雌ねじに螺合させる。この状態で長尺ボルト４３を締め込むことにより、組立体３３＋３２１＋４０を外管３１内に嵌め込むことができる。滑りやすいマスキングテープ４０を用いること、あるいは外管３１を暖めておくことが、容易な嵌め込みを行う上で有効である。なお、マスキングテープ４０（内管３３と中央部分３２１とを接着した場合には接着剤も）給湯管３０使用時の熱により灰化して消失する。

【0059】

上記の嵌め込み方法は、廉価な治具（金属板４１，４２、長尺ボルト４３等）により簡単に実行することができる。しかしながら、嵌め込み方法は上記のものに限定されるものではなく、他の方法、例えばプレス圧入機を用いてもよい。

【0060】

給湯管３０が曲がり管の場合には、中間材３２の中央部分３２１は、所謂エビ管を形成するときのように管軸方向に複数のピース（概ね裁頭扇形の）に分割される。中央部分３２１の各ピースは内管３１上に圧縮した状態で接着剤により貼り付けられ、中央部分３２１の圧縮状態が維持されるように、張力を与えた状態で汎用のマスキングテープ４０を中央部分３２１の上に例えば螺旋状に巻き付ける。これにより、内管３３、中央部分３２１及びマスキングテープ４０の組立体３３＋３２１＋４０が形成される。この組立体３３＋３２１＋４０が外管３１の中に嵌め込まれる。

【0061】

嵌め込みは、例えば図５に概略的に示す嵌め込み装置６０を用いて行うことができる。嵌め込み装置６０は、中心角が概ね２７０度の円弧状のアーム６１を有し、アーム６１の両端には円板形の内管固定プレート６２が設けられている。アーム６１は、軸受け６３により、水平方向及び上下方向に不動に、かつ、鉛直軸線（図５の紙面垂直方向）周りに回転可能に支持されている。アーム６１の外周面の一部には、歯６４が形成されている。歯６４には図示しない駆動モータにより駆動される歯車６５が噛み合っている。

【0062】

嵌め込み装置６０は、外管３１を保持するための複数の保持部材６６を有している。外管３１は、外管３１の両端のフランジ部３１ａに設けられたボルト３５ａ用の穴を利用してボルト／ナットによるねじ締結によって、保持部材６６に固定することができる。

【0063】

上記組立体３３＋３２１＋４０の内管３１内に、内管３１の内径よりもやや小さな外径を有する芯金６７が挿入される。この状態で、内管固定プレート６２に設けられた貫通穴にボルト６８が通され、このボルト６８は芯金６７の両端面に形成された雌ねじに螺合させられる。これにより、内管固定プレート６２に内管３１が固定される。この状態で、歯車６５を駆動することにより、組立体３３＋３２１＋４０が外管３１の中に嵌め込まれる。その後、ボルト６８が取り外され、外管３１が保持部材６６から取り外される。以上により、外管３１、中間材３２の中央部分３２１及び内管３３が結合された組立体が完成する。

【実施例】

【0064】

以下に本発明の一実施例についての試験結果について説明する。鋳造システムの構成は図１及び図２に示した通りであり、給湯管３０の構造は図３に示した通りである。外管３１はオーステナイト系ステンレス鋼により形成した。中間材３２及びパッキン３４として、ムライト繊維のシートを、層間に蛭石（バーミキュライト）を配置して多層に積層させたもの（シート積層体）を用いた。内管３１はサイアロンセラミックスにより形成した。

【0065】

内管３３の外径を外管３１の内径よりも３ｍｍ（半径で１.５ｍｍ）小さくした。内管３３の長手軸線方向長さは、外管３１の長手軸線方向長さよりも４ｍｍ（片側で２ｍｍ）小さくした。図４（ａ）（ｂ）に示すように、内管３３の長手軸線方向長さよりも１０ｍｍ短く切断した矩形の厚さ３.２ｍｍの上記シート積層体からなる中間材３２の中央部分３２１を、内管３３の両端面からそれぞれ５ｍｍ離れた位置に中央部分３２１の両端が位置するように、内管３３の上に巻き付けた。中央部分３２１を構成するシート積層体のシートの積層方向は中央部分３２１の厚さ方向（つまり給湯管３０の径方向）である。次いで、図４（ｃ）に示すように、巻き付けた中間材３２の中央部分３２１の外周全面に汎用マスキングテープ４０を貼り、図４（ｄ）に示した治具を使用して、内管３３の端面が外管３１の端面よりも長手軸線方向に２ｍｍ入り込んだ位置にくるように外管３１に嵌め込んだ。

【0066】

また、リング状に切断した厚さ５ｍｍの上記シート積層体からなる中間材３２の端部分３２２を、中央部分３２１が存在していない内管３３と外管３１との間の隙間に嵌め込んだ。端部分３２２を構成するシート積層体のシートの積層方向は、端部分３２２の厚さ方向（つまり給湯管の長手軸線方向）である。なお、詳細説明は省略するが、９０度曲管としての給湯管３０は、図５の方法を用いて製造した。

【0067】

アルミニウム合金溶湯の保持炉１９と鋳造装置（ダイカストマシン）のスリーブ１６とを上記構成を有する４本の給湯管３０を用いて接続した。外管３１のフランジ部３１ａに通された複数本のボルト３５ａと各ボルト３５ａに螺合するナット３５ｂにより外管３１同士を強固に連結することにより、隣接する給湯管３０同士を連結した。図３に示されるように、隣接する給湯管３１の間（内管３３の対向面の間）に、リング状に切断した厚さ６ｍｍの上記シート積層体からなるパッキン３４を挿入した。従って、パッキン３４の締め代は２ｍｍである。パッキン３４をシート積層体のシートの積層方向は、パッキン３４の厚さ方向（つまり給湯管の長手軸線方向）とした。

【0068】

外管３１の外周に、図示しないヒータ線を巻き付け、その周囲を図示しない断熱材で覆った。鋳造中、このヒータ線により給湯管３０を加熱することにより、アルミニウム合金溶湯の温度低下を防止した。

【0069】

一般的なＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系アルミニウム合金（ＡＤＣ１２相当材）を用いて３００ショットの鋳造を行った。３００ショットの鋳造の間、鋳造装置の振動とアルミニウム溶湯の熱を受けたにもかかわらず、給湯管３０同士の連結部からアルミニウム溶湯の漏出は認められなかった。

【符号の説明】

【0070】

１８ 給湯配管
３０ 給湯管
３１ 外管
３２ 中間材
３２１ 中間材の中央部分
３２２ 中間材の端部分
３３ 内管
３４ パッキン
３５ 締結具

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】