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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025013006
(43)【公開日】2025-01-24
(54)【発明の名称】溶湯保持炉
(51)【国際特許分類】
B22D 18/04 20060101AFI20250117BHJP
B22D 45/00 20060101ALI20250117BHJP
F27B 3/28 20060101ALI20250117BHJP
F27B 3/12 20060101ALI20250117BHJP
F27D 21/00 20060101ALI20250117BHJP
【ＦＩ】
B22D18/04 U
B22D45/00 B
F27B3/28
F27B3/12
F27D21/00 N
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023116256
(22)【出願日】2023-07-14
(71)【出願人】
【識別番号】391003727
【氏名又は名称】株式会社トウネツ
(74)【代理人】
【識別番号】110002321
【氏名又は名称】弁理士法人永井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】望月 城也太
【テーマコード（参考）】
4K045
4K056
【Ｆターム（参考）】
4K045AA06
4K045BA03
4K045DA07
4K045RA03
4K045RA12
4K045RB19
4K045RC10
4K056AA06
4K056BA02
4K056BB02
4K056BB06
4K056CA04
4K056FA17
(57)【要約】 （修正有）
【課題】金属溶湯を効率良く昇温し、保温できるとともに、溶湯加熱体への酸化物の付着及び金属溶湯内への水素ガスの気泡の放出を抑制する。
【解決手段】溶湯保持炉は、金属溶湯ＭＭの保持室１３と、側壁部１３Ｄｓから斜め下方に向かって延出して金属溶湯ＭＭを加熱する細長状の溶湯加熱体２と、を有し、溶湯加熱体２の下方に位置する保持室１３の底面は、溶湯加熱体２と同方向に傾斜する傾斜床面１３Ｄｂ１を有し、溶湯加熱体２と傾斜床面１３Ｄｂ１との間の易加熱空間Ｙにある金属溶湯ＭＭが溶湯加熱体２の表面と接触して熱が金属溶湯ＭＭに伝えられ、保持室１３内部の溶湯加熱体２の上端部２Ｇ以上の高さに、金属溶湯ＭＭの下限液面レベルが設定され、保持室１３内部の金属溶湯ＭＭの液面の高さが下限液面レベルを下回る前に金属溶湯ＭＭを補充し、保持室１３内部の金属溶湯ＭＭの液面の高さを溶湯加熱体２の上端部２Ｇ以上の高さに保つ。
【選択図】図３
【解決手段】溶湯保持炉は、金属溶湯ＭＭの保持室１３と、側壁部１３Ｄｓから斜め下方に向かって延出して金属溶湯ＭＭを加熱する細長状の溶湯加熱体２と、を有し、溶湯加熱体２の下方に位置する保持室１３の底面は、溶湯加熱体２と同方向に傾斜する傾斜床面１３Ｄｂ１を有し、溶湯加熱体２と傾斜床面１３Ｄｂ１との間の易加熱空間Ｙにある金属溶湯ＭＭが溶湯加熱体２の表面と接触して熱が金属溶湯ＭＭに伝えられ、保持室１３内部の溶湯加熱体２の上端部２Ｇ以上の高さに、金属溶湯ＭＭの下限液面レベルが設定され、保持室１３内部の金属溶湯ＭＭの液面の高さが下限液面レベルを下回る前に金属溶湯ＭＭを補充し、保持室１３内部の金属溶湯ＭＭの液面の高さを溶湯加熱体２の上端部２Ｇ以上の高さに保つ。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
金属溶湯を保持する保持室と、
前記保持室の側壁部から斜め下方に向かって延出して設けられ、前記保持室の内部の前記金属溶湯を加熱する細長状の溶湯加熱体と、を有し、
前記溶湯加熱体の下方に位置する前記保持室の底面は、前記溶湯加熱体と所定の間隔を空けながら、前記溶湯加熱体と同方向に傾斜する傾斜床面を有し、
前記溶湯加熱体と前記傾斜床面との間に易加熱空間が形成されており、
前記易加熱空間にある前記金属溶湯が前記溶湯加熱体の表面と接触することによって前記溶湯加熱体の熱を前記金属溶湯に伝えられる構成とされ、
前記保持室の内部に設けられた前記溶湯加熱体の上端部以上の高さに、前記保持室の内部の前記金属溶湯の下限液面レベルが設定されており、
前記保持室の内部の前記金属溶湯の液面の高さが前記下限液面レベルを下回る前に前記保持室の内部に前記金属溶湯が補充し、前記保持室の内部の前記金属溶湯の液面の高さを前記溶湯加熱体の上端部以上の高さに保つ構成とした、
ことを特徴とする溶湯保持炉。
前記保持室の側壁部から斜め下方に向かって延出して設けられ、前記保持室の内部の前記金属溶湯を加熱する細長状の溶湯加熱体と、を有し、
前記溶湯加熱体の下方に位置する前記保持室の底面は、前記溶湯加熱体と所定の間隔を空けながら、前記溶湯加熱体と同方向に傾斜する傾斜床面を有し、
前記溶湯加熱体と前記傾斜床面との間に易加熱空間が形成されており、
前記易加熱空間にある前記金属溶湯が前記溶湯加熱体の表面と接触することによって前記溶湯加熱体の熱を前記金属溶湯に伝えられる構成とされ、
前記保持室の内部に設けられた前記溶湯加熱体の上端部以上の高さに、前記保持室の内部の前記金属溶湯の下限液面レベルが設定されており、
前記保持室の内部の前記金属溶湯の液面の高さが前記下限液面レベルを下回る前に前記保持室の内部に前記金属溶湯が補充し、前記保持室の内部の前記金属溶湯の液面の高さを前記溶湯加熱体の上端部以上の高さに保つ構成とした、
ことを特徴とする溶湯保持炉。
【請求項2】
前記溶湯加熱体の傾斜角度および前記傾斜床面の傾斜角度はともに２０～４５度の範囲内にある、請求項１記載の溶湯保持炉。
【請求項3】
前記保持室の上方開口部を閉塞する保持室蓋が設けられ、前記保持室蓋のうちの前記溶湯加熱体の上方に位置する部分の下面が前記溶湯加熱体と所定の間隔を空けながら前記溶湯加熱体と同方向に傾斜している請求項１記載の溶湯保持炉。
【請求項4】
金属溶湯を保持する保持室と、
前記保持室の上方開口部を閉塞する保持室蓋と、
前記保持室の側壁部から斜め下方に向かって延出して設けられ、前記保持室の内部の前記金属溶湯を加熱する細長状の溶湯加熱体と、を有し、
前記保持室蓋のうちの前記溶湯加熱体の上方に位置する部分の下面が前溶湯加熱体と所定の間隔を空けながら前記溶湯加熱体と同方向に傾斜しており、
前記保持室の内部に設けられた前記溶湯加熱体の上端部以上の高さに、前記保持室の内部の前記金属溶湯の下限液面レベルが設定されており、
前記保持室の内部の前記金属溶湯の液面の高さが前記下限液面レベルを下回る前に前記保持室の内部に前記金属溶湯が補充し、前記保持室の内部の前記金属溶湯の液面の高さを前記溶湯加熱体の上端部以上の高さに保つ構成とした、
ことを特徴とする溶湯保持炉。
前記保持室の上方開口部を閉塞する保持室蓋と、
前記保持室の側壁部から斜め下方に向かって延出して設けられ、前記保持室の内部の前記金属溶湯を加熱する細長状の溶湯加熱体と、を有し、
前記保持室蓋のうちの前記溶湯加熱体の上方に位置する部分の下面が前溶湯加熱体と所定の間隔を空けながら前記溶湯加熱体と同方向に傾斜しており、
前記保持室の内部に設けられた前記溶湯加熱体の上端部以上の高さに、前記保持室の内部の前記金属溶湯の下限液面レベルが設定されており、
前記保持室の内部の前記金属溶湯の液面の高さが前記下限液面レベルを下回る前に前記保持室の内部に前記金属溶湯が補充し、前記保持室の内部の前記金属溶湯の液面の高さを前記溶湯加熱体の上端部以上の高さに保つ構成とした、
ことを特徴とする溶湯保持炉。
【請求項5】
前記保持室蓋のうちの前記溶湯加熱体の上方に位置する部分の下面の傾斜角度と前記溶湯加熱体の傾斜角度はともに２０～４５度の範囲内にある、請求項４記載の溶湯保持炉。
【請求項6】
前記保持室の内部の前記金属溶湯の液面の高さが前記下限液面レベルまで下がったことおよび前記下限液面レベルに近づいたことの少なくとも一方を検出する液面レベルセンサを前記保持室の内部に設けている、請求項１または４記載の溶湯保持炉。
【請求項7】
前記金属溶湯が供給される受湯室を有し、
前記保持室は、前記受湯室と連通されており、前記受湯室から流れ込んだ前記金属溶湯を保持する室であり、
前記受湯室の内部の前記金属溶湯の液面高さと前記保持室の内部の前記金属溶湯の液面高さは同レベルとされ、
前記保持室の内部の前記金属溶湯の液面の高さが前記下限液面レベルまで下がったことおよび前記下限液面レベルに近づいたことの少なくとも一方を検出する液面レベルセンサを前記受湯室の内部に設けている、
請求項１または４記載の溶湯保持炉。
前記保持室は、前記受湯室と連通されており、前記受湯室から流れ込んだ前記金属溶湯を保持する室であり、
前記受湯室の内部の前記金属溶湯の液面高さと前記保持室の内部の前記金属溶湯の液面高さは同レベルとされ、
前記保持室の内部の前記金属溶湯の液面の高さが前記下限液面レベルまで下がったことおよび前記下限液面レベルに近づいたことの少なくとも一方を検出する液面レベルセンサを前記受湯室の内部に設けている、
請求項１または４記載の溶湯保持炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、アルミニウム、アルミニウム合金などの非鉄金属を溶解した金属溶湯を保持する溶湯保持炉に関する。
【背景技術】
【0002】
ダイカストマシン等の鋳造設備に供給される金属溶湯を保持する溶湯保持炉には様々な形状のものが存在する。
【0003】
例えば、下記特許文献１に開示された２室型低圧鋳造用溶湯保持炉は、溶湯保持室と加圧室とを連通させる溶湯流路口を開閉する昇降式遮断弁を備え、前記加圧室が互いに底部で連通する加圧部と出湯部とを有し、かつ、前記溶湯保持室内及び前記加圧室内にチューブヒータを配置し、前記溶湯保持室の溶湯が前記溶湯流路口の開状態下で前記加圧部の定液面レベルまで導入され、その後、前記溶湯流路口の閉状態下で前記加圧部の溶液面に加圧気体により圧力を作用させて前記出湯部の溶湯を金型のキャビティ内に充填する２室型低圧鋳造用溶湯保持炉において、前記加圧部及び前記出湯部の各内壁面が筒状のファインセラミックス製一体焼成物からなる内張部材で構成され、前記加圧部の内張部材の下端を前記キャビティ内への溶湯充填完了時における液面レベル以下の位置とする一方、前記出湯部の内張部材の上端を前記溶湯保持室の上限液面レベル以上の位置とするとともにその下端を前記加圧部内の加圧開放時における液面レベル以下の位置とし、前記加圧部の定液面レベルを前記溶湯保持室の下限液面レベルに設定したことを特徴とするものである。
【0004】
この２室型低圧鋳造用溶湯保持炉によれば、加圧部及び出湯部の各内壁面を筒状のファインセラミックス製一体焼成物からなる内張部材で構成し、前記加圧部及び出湯部の各内張部材の下端が各部における最低液面レベルより低い位置であるため、加圧部及び出湯部の各内壁面への溶湯の浸透による内壁面の亀裂や破損が長期間にわたって確実に防止できることになり、安定した長期間操業性の確保と良好な鋳物製品の製造が可能になる、とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第４５１９８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
前記先行文献１において溶湯保持室の側壁部に２つのチューブヒータが設けられている旨が開示されているが、チューブヒータの設置の仕方については具体的に何も開示されていない。
【0007】
さらに、例えば、溶湯保持炉の金属溶湯を保持する保持室に関していえば、実際に金属溶湯が保持される保持室容器を形成する不定形耐火物や保持室容器の外側に位置する断熱層等は、各々作製される際、大気中の水分が含まれてしまい、乾燥させても完全には水分が抜けきれていない。そして、保持室容器を形成する不定形耐火物の抜け切れなかった水分は、金属溶湯と反応して水素原子の形で金属溶湯中に取り込まれ、水素ガスの気泡として金属溶湯中に放出される。また、保持室容器の外側に位置する断熱層等の抜け切れなかった水分は、保持室容器を形成する不定形耐火物を通して金属溶湯と反応して水素原子の形で金属溶湯中に取り込まれ、水素ガスの気泡として金属溶湯中に放出される。これらの水素ガスの気泡は、鋳造した製品内にピンホールを発生させる恐れがある。現状では、不活性ガス（窒素やアルゴンなど）を用いた脱ガス装置により、水素ガスの気泡を排除しているが十分ではなく、更なる水素ガスの気泡の放出を抑制することが求められている。
【0008】
本発明の課題は、溶湯保持炉内に保持する金属溶湯を効率良く昇温し、保温することができるとともに、金属溶湯を加熱する溶湯加熱体への酸化物の付着及び金属溶湯内への水素ガスの気泡の放出を抑制した溶湯保持炉を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決するための手段の態様は次のとおりである。
【0010】
（第１の態様）
金属溶湯を保持する保持室と、
前記保持室の側壁部から斜め下方に向かって延出して設けられ、前記保持室の内部の前記金属溶湯を加熱する細長状の溶湯加熱体と、を有し、
前記溶湯加熱体の下方に位置する前記保持室の底面は、前記溶湯加熱体と所定の間隔を空けながら、前記溶湯加熱体と同方向に傾斜する傾斜床面を有し、
前記溶湯加熱体と前記傾斜床面との間に易加熱空間が形成されており、
前記易加熱空間にある前記金属溶湯が前記溶湯加熱体の表面と接触することによって前記溶湯加熱体の熱が前記金属溶湯に伝えられる構成とされ、
前記保持室の内部に設けられた前記溶湯加熱体の上端部以上の高さに、前記保持室の内部の前記金属溶湯の下限液面レベルが設定されており、
前記保持室の内部の前記金属溶湯の液面の高さ（以下では「液面レベル」という）が前記下限液面レベルを下回る前に前記保持室の内部に前記金属溶湯が補充し、前記保持室の内部の前記金属溶湯の液面の高さを前記溶湯加熱体の上端部以上の高さに保つ構成とした、
ことを特徴とする溶湯保持炉。
金属溶湯を保持する保持室と、
前記保持室の側壁部から斜め下方に向かって延出して設けられ、前記保持室の内部の前記金属溶湯を加熱する細長状の溶湯加熱体と、を有し、
前記溶湯加熱体の下方に位置する前記保持室の底面は、前記溶湯加熱体と所定の間隔を空けながら、前記溶湯加熱体と同方向に傾斜する傾斜床面を有し、
前記溶湯加熱体と前記傾斜床面との間に易加熱空間が形成されており、
前記易加熱空間にある前記金属溶湯が前記溶湯加熱体の表面と接触することによって前記溶湯加熱体の熱が前記金属溶湯に伝えられる構成とされ、
前記保持室の内部に設けられた前記溶湯加熱体の上端部以上の高さに、前記保持室の内部の前記金属溶湯の下限液面レベルが設定されており、
前記保持室の内部の前記金属溶湯の液面の高さ（以下では「液面レベル」という）が前記下限液面レベルを下回る前に前記保持室の内部に前記金属溶湯が補充し、前記保持室の内部の前記金属溶湯の液面の高さを前記溶湯加熱体の上端部以上の高さに保つ構成とした、
ことを特徴とする溶湯保持炉。
【0011】
（作用効果）
第１の態様の溶湯保持炉によれば、溶湯加熱体と保持室の傾斜床面との間に形成された易加熱空間において、溶湯加熱体の全体から金属溶湯への熱伝導効率を高めることができ、保持室内の金属溶湯を効率的に加熱することができる。
第１の態様の溶湯保持炉によれば、溶湯加熱体と保持室の傾斜床面との間に形成された易加熱空間において、溶湯加熱体の全体から金属溶湯への熱伝導効率を高めることができ、保持室内の金属溶湯を効率的に加熱することができる。
【0012】
また、従来の溶湯加熱体を縦置きした略立方体や略直方体等の保持室は、保持室内に溶湯加熱体を収容するために、保持室の高さをある程度高くせざるを得なかった。しかし、保持室の高さが高くなると、溶湯保持炉と既存設備（例えばダイカストマシンの給湯設備をいい、この給湯設備は最大約１２００ｍｍ程度の高さを有する。以下同じ。）を併設した際に、溶湯保持炉の高さが前記既存設備よりも高くなることが少なくなかった。このように溶湯保持炉と既存設備に高さの差が生じた場合、溶湯保持炉から既存設備に金属溶湯を移動させる労力が大きく、運転効率が悪いという問題がある。また、従来の溶湯加熱体が縦置きだと、溶湯加熱体すべてが金属溶湯内に浸漬されていない場合があるため、必ずしも金属溶湯を効率的に加熱しているとはいえなかった。また、従来の溶湯加熱体が縦置きで、加熱する部分がすべて金属溶湯に浸漬した場合でも、金属溶湯を効率的に加熱しているとはいえなかった。例えば、略立方体や略直方体等の特定の大きさの溶解室内の金属溶湯に、溶湯加熱体を浸漬させ、特定の出力の溶湯加熱体が金属溶湯を加熱する場合を考える。この場合、溶湯加熱体と金属溶湯とがいかに広く接触するかで、金属溶湯を加熱する効率が変わってくる。すなわち、金属溶湯に接触する溶湯加熱体の表面積が大きいほど金属溶湯を加熱する効率がよい。したがって、従来の溶湯加熱体が縦置きで、加熱する部分がすべて金属溶湯に浸漬した場合でも、必ずしも金属溶湯を効率的に加熱しているとはいえなかった。
【0013】
このような問題が生じることを防ぐため、保持室の高さを低くするとともに幅を広くして従前の保持室と同程度の容量の保持室とし、かつ、その保持室に長さが短く径が太い溶湯加熱体（従前の溶湯加熱体と同程度の加熱能力にするために径を太くする必要がある）を縦置きする方法も考えられる。しかし、そのような溶湯加熱体は特注品となるため、従前の溶湯加熱体と比べて著しく高価であり（１０倍程度の価格）、イニシャルコストが高いという問題がある。
【0014】
他方、従来の溶湯加熱体を横置きするタイプの保持室では、保持室の幅を広くしなければならないため、必然的に保持室の底面の面積が大きくなり、保持室の設置面積が大きくなってしまうという問題がある。また、溶湯加熱体が破損した場合、破損した箇所から金属溶湯が溶湯加熱体に侵入し、例えば、溶湯加熱体が浸漬バーナの場合はバーナユニットまで、溶湯加熱体が浸漬ヒータの場合はヒータボックスまで、金属溶湯が侵入してくる恐れがある。さらに、破損が生じた場合、溶湯加熱体の配置高さより低い高さまで金属溶湯を抜いた上で、溶湯加熱体の交換作業を行わないといけないという作業上の問題がある。
【0015】
以上のような問題を解消するため、第１の態様では、溶湯加熱体を保持室の側壁部から斜め下方に向かって延出して設ける構造とした。このような構造にすることで、溶湯加熱体を縦置きするタイプの従来の保持室よりも、保持室の高さを低くすることができる。その結果、前述の運転効率の低下という問題が生じることを防ぐことができる。また、溶湯加熱体の全体を金属溶湯内に浸漬することができるし、従来の溶湯加熱体の縦置きや横置きと比べ、斜め下方に向かって延出するので長さを長くできるため、金属溶湯に接触する溶湯加熱体の表面積が大きくなり、金属溶湯を加熱する効率がよい。さらに、酸化物の付着形成を防ぐことができる。また、溶湯加熱体を横置きするタイプの従来の保持室よりも、保持室の底面の面積を小さくすることができるため、保持室の設置面積を小さくすることができるし、溶湯加熱体が破損した場合でも、破損した箇所から金属溶湯が溶湯加熱体に侵入し、例えば、溶湯加熱体が浸漬バーナの場合はバーナユニットまで、溶湯加熱体が浸漬ヒータの場合はヒータボックスまで、金属溶湯が侵入してくる恐れがない。さらに、破損が生じた場合でも、従来のように、溶湯加熱体の配置高さより低い高さまで金属溶湯を抜かずに、溶湯加熱体を交換できる。また、保持室を小さくすることができるため、前述したように、保持室容器を形成する不定形耐火物や保持室容器の外側に位置する断熱層からの水分が金属溶湯と反応して水素原子の形で金属溶湯中に取り込まれ、水素ガスの気泡として金属溶湯中に放出される量も少なくなり、必然的に水素ガスの気泡の放出を抑制することができる。
【0016】
それとともに第１の態様では、溶湯加熱体と所定の間隔を空けながら、溶湯加熱体と同方向に傾斜させた傾斜床面を設けている。このように、保持室に傾斜床面を設けることで、溶湯加熱体と傾斜床面の間の距離が一定に保たれ、この隙間に存在する金属溶湯の熱伝導効率を高くすることができる。
【0017】
また、例えば、保持室内において、溶湯加熱体の一部が金属溶湯の液面よりも上に露出していると、溶湯加熱体の露出した部分は金属溶湯の液面の上にある空気を温めることになり、溶湯加熱体による加熱効率が悪くなるという問題がある。
【0018】
本態様では、保持室の内部に設けられた前記溶湯加熱体の上端部以上の高さに、前記保持室の内部の前記金属溶湯の下限液面レベルを設定しており、保持室の内部の前記金属溶湯の液面の高さが前記下限液面レベルを下回る前に前記保持室の内部に前記金属溶湯が補充し、前記保持室の内部の前記金属溶湯の液面の高さを前記溶湯加熱体の上端部以上の高さに保つ構成としている。
【0019】
このような構成により、保持室内における溶湯加熱体のすべての部分が金属溶湯に浸かった状態となり、その状態が保たれるため、溶湯加熱体による加熱効率を高めることができる。
【0020】
（第２の態様）
前記溶湯加熱体の傾斜角度および前記傾斜床面の傾斜角度はともに２０～４５度の範囲内にある、前記第１の態様の溶湯保持炉。
前記溶湯加熱体の傾斜角度および前記傾斜床面の傾斜角度はともに２０～４５度の範囲内にある、前記第１の態様の溶湯保持炉。
【0021】
（作用効果）
溶湯加熱体と傾斜床面を略平行にすることで、溶湯加熱体の表面との傾斜床面との間の距離がどの箇所でもほぼ同じになるため、易加熱空間にある金属溶湯に対して溶湯加熱体から熱を均一に伝えることができる。その結果、金属溶湯を効率的に加熱することができ、金属溶湯の一部分に加熱不足が生じて金属溶湯の品質が低下する事態が生じることを防ぐことができる。
溶湯加熱体と傾斜床面を略平行にすることで、溶湯加熱体の表面との傾斜床面との間の距離がどの箇所でもほぼ同じになるため、易加熱空間にある金属溶湯に対して溶湯加熱体から熱を均一に伝えることができる。その結果、金属溶湯を効率的に加熱することができ、金属溶湯の一部分に加熱不足が生じて金属溶湯の品質が低下する事態が生じることを防ぐことができる。
【0022】
また、溶湯加熱体の傾斜角度を２０～４５度の範囲にすることで、溶湯保持炉の高さを抑えることもできる。溶湯保持炉の高さを抑えることができると、溶湯保持炉の高さと他の既存設備の高さに差が生じにくくなる。その結果、溶湯保持炉から既存設備に金属溶湯を移動させる労力が小さくなり、運転効率をよくすることができる。
【0023】
（第３の態様）
前記保持室の上方開口部を閉塞する保持室蓋が設けられ、前記保持室蓋のうちの前記溶湯加熱体の上方に位置する部分の下面が前記溶湯加熱体と所定の間隔を空けながら前記溶湯加熱体と同方向に傾斜している前記第１の態様の溶湯保持炉。
前記保持室の上方開口部を閉塞する保持室蓋が設けられ、前記保持室蓋のうちの前記溶湯加熱体の上方に位置する部分の下面が前記溶湯加熱体と所定の間隔を空けながら前記溶湯加熱体と同方向に傾斜している前記第１の態様の溶湯保持炉。
【0024】
（作用効果）
第３の態様の溶湯保持炉によれば、溶湯加熱体と保持室蓋との間の隙間にある金属溶湯に対して、溶湯加熱体からの熱伝達効率を高めることができ、保持室内の金属溶湯を効率的に加熱することができる。
第３の態様の溶湯保持炉によれば、溶湯加熱体と保持室蓋との間の隙間にある金属溶湯に対して、溶湯加熱体からの熱伝達効率を高めることができ、保持室内の金属溶湯を効率的に加熱することができる。
【0025】
（第４の態様）
金属溶湯を保持する保持室と、
前記保持室の上方開口部を閉塞する保持室蓋と、
前記保持室の側壁部から斜め下方に向かって延出して設けられ、前記保持室の内部の前記金属溶湯を加熱する細長状の溶湯加熱体と、を有し、
前記保持室蓋のうちの前記溶湯加熱体の上方に位置する部分の下面が前溶湯加熱体と所定の間隔を空けながら前記溶湯加熱体と同方向に傾斜しており、
前記保持室の内部に設けられた前記溶湯加熱体の上端部以上の高さに、前記保持室の内部の前記金属溶湯の下限液面レベルが設定されており、
前記保持室の内部の前記金属溶湯の液面の高さが前記下限液面レベルを下回る前に前記保持室の内部に前記金属溶湯が補充し、前記保持室の内部の前記金属溶湯の液面の高さを前記溶湯加熱体の上端部以上の高さに保つ構成とした、
ことを特徴とする溶湯保持炉。
金属溶湯を保持する保持室と、
前記保持室の上方開口部を閉塞する保持室蓋と、
前記保持室の側壁部から斜め下方に向かって延出して設けられ、前記保持室の内部の前記金属溶湯を加熱する細長状の溶湯加熱体と、を有し、
前記保持室蓋のうちの前記溶湯加熱体の上方に位置する部分の下面が前溶湯加熱体と所定の間隔を空けながら前記溶湯加熱体と同方向に傾斜しており、
前記保持室の内部に設けられた前記溶湯加熱体の上端部以上の高さに、前記保持室の内部の前記金属溶湯の下限液面レベルが設定されており、
前記保持室の内部の前記金属溶湯の液面の高さが前記下限液面レベルを下回る前に前記保持室の内部に前記金属溶湯が補充し、前記保持室の内部の前記金属溶湯の液面の高さを前記溶湯加熱体の上端部以上の高さに保つ構成とした、
ことを特徴とする溶湯保持炉。
【0026】
（作用効果）
第１の態様と同様の作用効果を奏することができる。
第１の態様と同様の作用効果を奏することができる。
【0027】
（第５の態様）
前記保持室蓋のうちの前記溶湯加熱体の上方に位置する部分の下面の傾斜角度と前記溶湯加熱体の傾斜角度はともに２０～４５度の範囲内にある、前記第４の態様の溶湯保持炉。
前記保持室蓋のうちの前記溶湯加熱体の上方に位置する部分の下面の傾斜角度と前記溶湯加熱体の傾斜角度はともに２０～４５度の範囲内にある、前記第４の態様の溶湯保持炉。
【0028】
（作用効果）
第２の態様と同様の作用効果を奏することができる。
第２の態様と同様の作用効果を奏することができる。
【0029】
（第６の態様）
前記保持室の内部の前記金属溶湯の液面の高さが前記下限液面レベルまで下がったことおよび前記下限液面レベルに近づいたことの少なくとも一方を検出する液面レベルセンサを前記保持室の内部に設けている、前記第１の態様または第４の態様の溶湯保持炉。
前記保持室の内部の前記金属溶湯の液面の高さが前記下限液面レベルまで下がったことおよび前記下限液面レベルに近づいたことの少なくとも一方を検出する液面レベルセンサを前記保持室の内部に設けている、前記第１の態様または第４の態様の溶湯保持炉。
【0030】
（作用効果）
保持室の内部に前記液面レベルセンサを設けることで、保持室の内部の金属溶湯の液面の高さが下限液面レベルまで下がったことおよび下限液面レベルに近づいたことの少なくとも一方を迅速かつ正確に検出することができる。
保持室の内部に前記液面レベルセンサを設けることで、保持室の内部の金属溶湯の液面の高さが下限液面レベルまで下がったことおよび下限液面レベルに近づいたことの少なくとも一方を迅速かつ正確に検出することができる。
【0031】
（第７の態様）
前記金属溶湯が供給される受湯室を有し、
前記保持室は、前記受湯室と連通されており、前記受湯室から流れ込んだ前記金属溶湯を保持する室であり、
前記受湯室の内部の前記金属溶湯の液面高さと前記保持室の内部の前記金属溶湯の液面高さは同レベルとされ、
前記保持室の内部の前記金属溶湯の液面の高さが前記下限液面レベルまで下がったことおよび前記下限液面レベルに近づいたことの少なくとも一方を検出する液面レベルセンサを前記受湯室の内部に設けている、
前記第１の態様または第４の態様の溶湯保持炉。
前記金属溶湯が供給される受湯室を有し、
前記保持室は、前記受湯室と連通されており、前記受湯室から流れ込んだ前記金属溶湯を保持する室であり、
前記受湯室の内部の前記金属溶湯の液面高さと前記保持室の内部の前記金属溶湯の液面高さは同レベルとされ、
前記保持室の内部の前記金属溶湯の液面の高さが前記下限液面レベルまで下がったことおよび前記下限液面レベルに近づいたことの少なくとも一方を検出する液面レベルセンサを前記受湯室の内部に設けている、
前記第１の態様または第４の態様の溶湯保持炉。
【0032】
（作用効果）
第６の態様のように保持室の内部に液面レベルセンサを設けてもよいが、一般的に保持室の上方開口部は厚みのある蓋で覆われているため、液面レベルセンサを設置する際にはこの蓋を貫通させなければならず、その設置が容易でない場合が多い。同様の理由により、液面レベルセンサが故障などした際にも、その液面レベルセンサの交換が容易でない場合が多い。
第６の態様のように保持室の内部に液面レベルセンサを設けてもよいが、一般的に保持室の上方開口部は厚みのある蓋で覆われているため、液面レベルセンサを設置する際にはこの蓋を貫通させなければならず、その設置が容易でない場合が多い。同様の理由により、液面レベルセンサが故障などした際にも、その液面レベルセンサの交換が容易でない場合が多い。
【0033】
第７の態様では、受湯室の内部の金属溶湯の液面高さと保持室の内部の金属溶湯の液面高さが同レベルであるため、受湯室の内部の金属溶湯の液面高さを測ることにより、保持室の内部の金属溶湯の液面高さを知ることができる。
【0034】
そこで本態様では、保持室の内部の金属溶湯の液面の高さが下限液面レベルに下がったことを検出する液面レベルセンサを受湯室の内部に設けている。このような構成にすることで、保持室の内部に液面レベルセンサを設ける場合よりも、液面レベルセンサの設置や交換などが容易となる。かつ、本態様のように液面レベルセンサを受湯室の内部に設ける形態であっても、保持室の内部の金属溶湯の液面の高さが下限液面レベルに下がったことを的確に検出することができる。
【0035】
なお、保持室の後段に出湯室を設け、保持室の内部の金属溶湯の液面高さと出湯室の内部の金属溶湯の液面高さを同レベルとし、保持室の内部の金属溶湯の液面の高さが下限液面レベルに下がったことを検出する液面レベルセンサを出湯室の内部に設けることもできる。
【0036】
ただし、どちらかと言えば、液面レベルセンサを本態様のように出湯室よりも受湯室に設けるほうが好ましい。仮に、出湯室内の金属溶湯が柄杓などによって外部のダイカストマシン等に一気に移動する場合があると、出湯室内の金属溶湯の液面の高さが一時的に一気に低下することになる。このように出湯室の液面高さが一時的に著しく低下した場合であっても、時間が経過するにつれて保持室内の金属溶湯が出湯室内に流れ込み、最終的に出湯室内の金属溶湯の液面高さと保持室内の金属溶湯の液面高さが同レベルになって落ち着くが、出湯室に設けた液面レベルセンサを設けると、出湯室の液面高さが一時的に著しく低下した際に、その出湯室に設けた液面レベルセンサが保持室内の金属溶湯の液面高さも著しく低下し、場合によっては下限液面レベルを下回ったと誤認識する可能性がある。
【0037】
受湯室内の金属溶湯は出湯室内の金属溶湯のように急激に液面高さが変動する可能性が少ない。よって、受湯室内の液面レベルセンサは前述のような誤検知の可能性が低いため、液面レベルセンサは本態様のように出湯室よりも受湯室に設けるほうが好ましい。
【発明の効果】
【0038】
本発明によれば、溶湯保持炉内に保持する金属溶湯を効率良く昇温し、保温することができるとともに、金属溶湯を加熱する溶湯加熱体への酸化物の付着及び金属溶湯内への水素ガスの気泡の放出を抑制した溶湯保持炉を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0039】
【図1】第一実施形態に係る溶湯保持炉を示した概略平面図である。
【図5】第三実施形態に係る溶湯保持炉を示した概略平面図である。
【図7】第四実施形態に係る溶湯保持炉を示した概略平面図である。
【図9】比較例に係る金属溶解室を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0040】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【0041】
以下、本発明に係る溶湯保持炉１の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明及び図面は、本発明の実施形態の一例を示したものにすぎず、本発明の内容をこの実施形態に限定して解釈すべきでない。
【0042】
（第一実施形態）
本発明に係る溶湯保持炉１の第一実施形態を図１～図３に示す。この溶湯保持炉１は、アルミニウム合金等の金属溶湯ＭＭを受け入れる受湯室１１と、金属溶湯を保持する保持室１３と、金属溶湯ＭＭを出湯する出湯室１６とを有する。保持室１３には、溶湯加熱体２が備えられている。保持室１３の上方ＵＳには保持室１３の上方開口部を閉塞する保持室蓋１３Ｃが設けられている。
本発明に係る溶湯保持炉１の第一実施形態を図１～図３に示す。この溶湯保持炉１は、アルミニウム合金等の金属溶湯ＭＭを受け入れる受湯室１１と、金属溶湯を保持する保持室１３と、金属溶湯ＭＭを出湯する出湯室１６とを有する。保持室１３には、溶湯加熱体２が備えられている。保持室１３の上方ＵＳには保持室１３の上方開口部を閉塞する保持室蓋１３Ｃが設けられている。
【0043】
（保持室１３）
保持室１３は保持室容器１３Ｄの内部の空間であり、この保持室１３内に金属溶湯ＭＭが保持される。保持室１３内の金属溶湯ＭＭの温度の低下を防止するため、溶湯加熱体２が設けられている。
保持室１３は保持室容器１３Ｄの内部の空間であり、この保持室１３内に金属溶湯ＭＭが保持される。保持室１３内の金属溶湯ＭＭの温度の低下を防止するため、溶湯加熱体２が設けられている。
【0044】
溶湯加熱体２は特に限定されるものではないが、金属溶湯ＭＭの移動を妨げないものが好ましく、板状の加熱体よりも細長状の加熱体が好ましい。具体的には、チューブバーナーやチューブヒータなどのチューブ状のものを用いることが好ましい。溶湯加熱体２の数は、金属溶湯ＭＭの温度を適切に保持できれば特に制限はない。図１に示した第一実施例においては、保持室１３内に４つの溶湯加熱体２を設置している。
【0045】
溶湯加熱体２の基端部は保持室１３の側壁部分に設けられている。図３の例では、溶湯加熱体２の基端部は、保持室容器１３Ｄの側壁１３Ｄｓ（図面左側の側壁）上部と、保持室容器１３Ｄの外側に位置する断熱層１３Ｅの側壁（図面左側の側壁）上部に、保持室容器１３Ｄや断熱層１３Ｅを貫通させて取り付けられている。そして、溶湯加熱体２は保持室１３の側壁部分から保持室１３の斜め下方へ向かって延出している。図３の例において、溶湯加熱体２は、保持室容器１３Ｄの側壁１３Ｄｓ（図面左側の側壁）上部から、反対側の床部１３Ｄｂ（図面右側の床部）へ向かって延出して設けられている。すなわち、溶湯加熱体２は、保持室容器１３Ｄの側壁１３Ｄｓ（図面左側の側壁）上部から、反対側の側壁１３Ｄｓ（図面右側の側壁）の下部へ向かって延出して設けられているともいえる。
【0046】
この溶湯加熱体２の傾斜角度は任意に定めることができるが、溶湯加熱体２の軸線２ｘと仮想水平線２ｙの間の俯角の角度αを２０～４５度とすることが好ましく、３０～４０度とすることがより好ましい。
【0047】
前記角度αが２０度よりも小さいと、保持室１３の高さを抑えることができる。その結果、前述のように、既存設備等の稼働効率が低下してしまうという不都合の発生を防ぐことができるという利点がある。
【0048】
しかし、保持室１３の高さを低くしすぎると、受湯室１１や出湯室１６の高さを変更する必要が生じてしまう。すなわち、受湯室１１や出湯室１６の高さを変えない場合、各室１１、１３、１６の高さが大きく異なる状態になってしまうため、保持室１３と連結している受湯室１１や出湯室１６の各流路（第一流路Ｗ１及び第二流路Ｗ２）の形状が歪になり、各室１１、１３、１６間で金属溶湯ＭＭが流れにくくなるという不都合が生じてしまう。
【0049】
また、溶湯加熱体２の角度αを小さくしすぎることについて、そもそもニーズがない。
【0050】
また、溶湯加熱体２の前記角度αが小さくなるにつれて、溶湯加熱体２の延出方向が水平に近くなるため、溶湯加熱体２を収容するために保持室１３の幅を長くする必要が生じる。その結果、保持室１３を設置するための広い場所が必要になるという不都合も生じる。
【0051】
さらに、保持室１３の幅が長くなると、保持室１３の底面の面積が大きくなる傾向がある。保持室１３の底面の面積が大きいと、放熱が大きくなる、設置面積が広くなるという不都合もある。
【0052】
以上のことから、溶湯加熱体２の角度αは２０度以上にすることが好ましい。
【0053】
他方、角度αが４５度よりも大きいと溶湯加熱体２を収容する保持室１３の高さを抑えることができず、前述のように既存設備等の運転効率が低下してしまうという不都合が生じる可能性がある。
【0054】
以上のような操業上の不都合があることから、前記角度αは４５度以下にすることが好ましい。
【0055】
図３の例では、保持室容器１３Ｄの左右の側壁１３Ｄｓはほぼ垂直であり、図面右側の床部１３Ｄｂはほぼ水平である。他方、保持室容器１３Ｄの図面左側の床部１３Ｄｂは、前記溶湯加熱体２と同様に、図面左側から右側へ向かって下方に傾斜している。この保持室容器１３Ｄの床部１３Ｄｂの傾斜床面１３Ｄｂ１の傾斜角度β（傾斜床面１３Ｄｂ１の延長線１３Ｄｘと仮想水平線１３Ｄｙの間の俯角の角度β）は、前記溶湯加熱体２の傾斜角度αとほぼ同じにすることが好ましい。例えば、溶湯加熱体２の傾斜角度αが３５度である場合は、傾斜床面１３Ｄｂ１の傾斜角度βも３３～３７度程度にすることが好ましく、３５度にすることが最も好ましい。前述の各傾斜角度α、βを揃えることにより、溶湯加熱体２と傾斜床面１３Ｄｂ１をほぼ平行にすることができるため、溶湯加熱体２の表面と床部１３Ｄｂ（傾斜床面１３Ｄｂ１）との間の距離Ｘ（溶湯加熱体２の軸線２ｘと直角方向における距離）が、どの箇所においてもほぼ同じにある。その結果、溶湯加熱体２と傾斜床面１３Ｄｂ１の間の空間Ｙにある金属溶湯ＭＭに対して溶湯加熱体２から熱を均一に伝えることができるため、金属溶湯ＭＭを均一に加熱することが可能となる。
【0056】
すなわち、熱発生源である溶湯加熱体２に近づくほど金属溶湯ＭＭは加熱されやすくなる傾向があり、特に溶湯加熱体２の表面と傾斜床面１３Ｄｂ１の間の空間Ｙは、溶湯加熱体２から発された熱が傾斜床面１３Ｄｂ１に当たって反射して再度溶湯加熱体２に戻るため、加熱効率が向上する。そして、溶湯加熱体２の外表面と傾斜床面１３Ｄｂ１の間の距離Ｘを溶湯加熱体２の軸方向のどの位置においてもほぼ同じにすることで、空間Ｙにおける温度がどの箇所においてもほぼ同じになるため、空間Ｙ内において温度むらが生じにくくなる。
【0057】
また、図３に示す保持室１３は図９に示したような保持室１３の床部１３Ｄｂが傾斜していない場合と比べて、溶湯加熱体２からその下方の床部１３Ｄｂまでの間の距離Ｘが短くなる。その結果、図９に示す形態よりも図３に示す実施形態のほうが、空間Ｙにある金属溶湯ＭＭを加熱しやすい。さらに、図３に示す保持室１３は、図９に示したような保持室１３と比べて小さくすることができるため、前述したように、保持室容器１３Ｄを形成する不定形耐火物や保持室容器の外側に位置する断熱層１３Ｅからの水分が金属溶湯ＭＭと反応して水素原子の形で金属溶湯ＭＭ中に取り込まれ、水素ガスの気泡として金属溶湯ＭＭ中に放出される量も少なくなり、必然的に水素ガスの気泡の放出を抑制することができる。
【0058】
図３のように保持室容器１３Ｄに傾斜床面１３Ｄｂ１を設けた場合において、溶湯加熱体２の表面から前記傾斜床面１３Ｄｂ１までの距離Ｘは７～１３ｃｍにすることが好ましく、１０～１１ｃｍにすることがより好ましい。前記距離Ｘが７ｃｍよりも短いと、空間Ｙが小さくなりすぎるため、空間Ｙにある金属溶湯ＭＭの量が少なくなり、結果として保持室１３内において温度むらが大きくなるおそれがある。他方、前記距離Ｘが１３ｃｍよりも長いと空間Ｙが大きくなりすぎるため、空間Ｙにある金属溶湯ＭＭの量が多くなることから、加熱効率の低下などの好ましくない現象が生じることになる。
【0059】
なお、図９に示す比較例において、正確には、溶湯加熱体２からその下方の床部１３Ｄｂまでの間の距離は千差万別である。このような場合における前記距離Ｘとは、溶湯加熱体２からその下方の床部１３Ｄｂまでの間の平均距離をいう。
【0060】
図３のように、保持室容器１３Ｄの床部１３Ｄｂは、傾斜床面１３Ｄｂ１の下端部から側方へ延出する側方延出面１３Ｄｂ２を有している。この側方延出面１３Ｄｂ２は、傾斜床面１３Ｄｂ１の下端部からほぼ水平に横方向に延出している。
【0061】
保持室１３内において、金属溶湯ＭＭ内に異物（以下、不要な物という意味合いで「不要物」という。）があると、この異物は時間の経過とともに徐々に重力によって保持室１３の床部１３Ｄｂの上に蓄積される。
【0062】
図３のように、保持室１３の床部１３Ｄｂに傾斜床面１３Ｄｂ１を設けることにより、傾斜床面１３Ｄｂ１に落下した不要物は傾斜床面１３Ｄｂ１の傾斜に沿って転げ落ち、側方延出面１３Ｄｂ２の上に滞留する。すなわち、不要物は保持室１３の底面全体に散在するのではなく、ごく自然に側方延出面１３Ｄｂ２の上に集まるようになる。したがって、保持室蓋１３Ｃの上部開口部１３Ｃａ１に設けた開口部蓋１３Ｃａを開けて、上部開口部１３Ｃａ１から保持室１３内に柄杓などを挿入にして、不要物を掻き揚げて回収する際、側方延出面１３Ｄｂ２の上に集積された不要物を掬い取れば良いため、図９のように傾斜床面１３Ｄｂ１を設けない場合と比べて、不要物の回収効率を高めることができる。
【0063】
また、図１や図３に示すように、側方延出面１３Ｄｂ２に一段と窪んだ部分（溝部１３Ｄｂ３）を設けるとよい。このような溝部１３Ｄｂ３を設けることで、不要物を回収する際、側方延出面１３Ｄｂ２の上の不要物をこの溝部１３Ｄｂ３内に落とし、その後に柄杓をこの溝部１３Ｄｂ３の内部に入れて、柄杓をこの溝部１３Ｄｂ３の延出方向に沿って移動させると、容易に不要物を回収することができる。
【0064】
保持室蓋１３Ｃの上部開口部１３Ｃａ１は下方から上方に向けて開口面積が漸次広く設定されて傾斜した内周面を有することが好ましい。そして、開口部蓋１３Ｃａは上部開口部１３Ｃａ１に上方から嵌め込み可能に上部開口部１３Ｃａ１の内周面に対応して傾斜した外周面を有することが好ましい。開口部蓋１３Ｃａや上部開口部１３Ｃａ１が垂直の内周面及び外周面を有する場合に比べ、嵌め込んだ時の隙間を作り難くして酸化を防ぎながら、上部開口部１３Ｃａ１に上方から開口部蓋１３Ｃａを嵌め込むだけで容易に上部開口部１３Ｃａ１を閉塞することができる。また、メンテナンスで開口部蓋１３Ｃａを持ち上げて外した際、保持室１３の底部に開口部蓋１３Ｃａが落下することを防止できる。なお、上部開口部１３Ｃａ１に開口部蓋１３Ｃａを嵌め込むことで、開口部蓋１３Ｃａは保持室蓋１３Ｃの一部として機能するため、開口部蓋１３Ｃａも保持室蓋１３Ｃの一部といえる。
【0065】
なお、溶湯加熱体２と傾斜床面１３Ｄｂ１との間の空間Ｙは、金属溶湯ＭＭを加熱しやすい空間という意味合いで易加熱空間ともいう。この易加熱空間に存在する金属溶湯ＭＭの量は多くないため、金属溶湯ＭＭが溶湯加熱体２の表面と接触することによって溶湯加熱体２の熱が金属溶湯ＭＭに伝えられ、金属溶湯ＭＭが容易に加熱される。
【0066】
易加熱空間Ｙはその他の空間に比べて高温になっており、溶湯保持炉１に金属溶湯ＭＭを供給する際、外部の空気と金属溶湯ＭＭが触れて金属溶湯ＭＭの温度が低下したり、受湯室１１に貯留している間に受湯室１１の金属溶湯ＭＭの温度が低下したりした場合に、金属溶湯ＭＭを昇温しやすい空間になっている。また、金属溶湯ＭＭ内に溶解し切れていなかった金属片や金属塊等があった場合でも、それらを溶解できる空間になっている。
【0067】
以上のようにして保持室１３で所望の温度に保たれた金属溶湯ＭＭは、第二流路Ｗ２から出湯室１６へ流れ込み、出湯の準備が行われる。金属溶湯ＭＭの出湯室１６への流れ込みは、受湯室１１、保持室１３、出湯室１６の各室内の金属溶湯ＭＭの液面高さが同レベルになるまで生じ、同レベルになった段階で自然に止まる。
【0068】
その後、出湯室１６内の金属溶湯ＭＭの一部が鋳造機やダイカストマシン等の後段の装置に出湯される。
【0069】
なお、保持室１３は金属溶湯ＭＭの温度を保つため、保持室１３から外側に向かって、保持室容器１３Ｄ、断熱層１３Ｅ、鉄皮１３Ｆの順に並ぶ多層の構造とすることが好ましい。受湯室１１や出湯室１６も同様である。
【0070】
また、出湯室１６内の金属溶湯ＭＭの温度が低下することを防止するため、出湯室１６の内部にもヒータ等の溶湯加熱体２を設けることが好ましい。
【0071】
なお、保持室１３内に保持される金属溶湯ＭＭの液面レベルＭＬの推奨下限値として下限液面レベルＬ１を設定することが好ましい。この下限液面レベルＬ１は溶湯加熱体２の上端部分（以下、「上端部２Ｇ」という）以上の高さに設定することが好ましい。なお、この下限液面レベルＬ１は溶湯加熱体２の上端部２Ｇと同じ高さにするよりも、溶湯加熱体２の上端部２Ｇよりも少し高い位置に設定することが好ましい。
【0072】
なぜならば、保持室１３内の金属溶湯ＭＭが下限液面レベルＬ１まで下がったことを液面レベルセンサ１７が検知した後に受湯室１１内に新たな金属溶湯ＭＭを補充するように伝達した場合、仮に出湯室１６から大量の金属溶湯ＭＭが一度に出湯したときに、保持室１３内の金属溶湯ＭＭの量が一気に減少して一時的に下限液面レベルＬ１を下回るおそれがある。このとき、下限液面レベルＬ１を溶湯加熱体２の上端部２Ｇと同じ高さに設定していた場合、溶湯加熱体２の上端部２Ｇが一時的に（金属溶湯ＭＭが新たに補充されるまで）保持室１３内の金属溶湯ＭＭの液面ＭＬより上に露出することになるため、溶湯加熱体２の加熱効率の低下及び酸化物の付着を招くおそれがある。このような事態を防ぐために、下限液面レベルＬ１は溶湯加熱体２の上端部２Ｇよりも少し高い位置に設定することが好ましい。
【0073】
なお、仮に下限液面レベルＬ１を溶湯加熱体２の上端部２Ｇと同じレベルに設定した場合は、保持室１３内の金属溶湯ＭＭが下限液面レベルＬ１に近づきつつあることを液面レベルセンサ１７が検知した段階で早めに受湯室１１内に新たな金属溶湯ＭＭを補充することが好ましい。なお、溶湯加熱体２の上端部２Ｇが一時的に保持室１３内の金属溶湯ＭＭの液面ＭＬより上に露出することを防ぐことの確実性を上げるためには、下限液面レベルＬ１を溶湯加熱体２の上端部２Ｇよりも少し高い位置に設定するとともに、保持室１３内の金属溶湯ＭＭが下限液面レベルＬ１に近づきつつあることを液面レベルセンサ１７が検知した段階で早めに受湯室１１内に新たな金属溶湯ＭＭを補充することが好ましい。
【0074】
以上で説明したように、保持室１３の内部に液面レベルセンサ１７を設け、その液面レベルセンサ１７によって、保持室１３の内部の金属溶湯ＭＭの液面レベルＭＬが下限液面レベルＬ１に近づきつつあることや、保持室１３の内部の金属溶湯ＭＭの液面レベルＭＬが下限液面レベルＬ１に達したことを検知することが好ましい。そして、そのような検知が行われた際には、その情報を制御部２０に伝達する。伝達を受けた制御部２０は、金属溶湯ＭＭを供給するよう金属溶湯供給部２１に対し指令を出し、金属溶湯供給部２１が指令を受けた量の新たな金属溶湯ＭＭを受湯室１１に供給するようにすることが好ましい。受湯室１１と保持室１３は連通されているため、受湯室１１内に新たな金属溶湯ＭＭが供給されることにより、受湯室１１内の金属溶湯ＭＭの一部が保持室１３内に流れ込み、その結果として保持室１３内の液面レベルＭＬを再び上げることができる。
【0075】
このようにして保持室１３内部の金属溶湯ＭＭの液面レベルＭＬを常に下限液面レベルＬ１以上に保つことにより、保持室１３内にある溶湯加熱体２のすべてが金属溶湯ＭＭに浸かった状態を常に保つことができるようになる。その結果、保持室１３の内部において、溶湯加熱体２が金属溶湯ＭＭ以外のもの（空気ＡＲなど）を加熱する事態を避けることができ、溶湯加熱体２による加熱効率を高めることができる。
【0076】
（第二実施形態）
次に、第二実施形態について説明する。図３の形態とは別の保持室１３（第二実施形態）を図４に示した。この図４に示す保持室１３は、図３の形態の保持室１３と同様に、第一実施形態の溶湯保持炉１に用いることができる。
次に、第二実施形態について説明する。図３の形態とは別の保持室１３（第二実施形態）を図４に示した。この図４に示す保持室１３は、図３の形態の保持室１３と同様に、第一実施形態の溶湯保持炉１に用いることができる。
【0077】
図４の保持室１３は図３の保持室１３とほぼ同じであるため、同じ部分については説明を省略し、異なる部分のみを説明する。図４の保持室１３は、保持室１３を覆う保持室蓋１３Ｃの下面１３Ｃｂが傾斜していることを特徴とする。具体的には、溶湯加熱体２の上方に位置する保持室蓋１３Ｃの下面１３Ｃｂが、溶湯加熱体２と所定の間隔を空けながら、溶湯加熱体２と同方向に傾斜している。以下、この点について詳述する。
【0078】
図４の例では、保持室１３を覆う保持室蓋１３Ｃの下面１３Ｃｂの一部が、溶湯加熱体２と同様に、図面左側から右側へ向かって下方に傾斜している。以下において、溶湯加熱体２とほぼ同じ方向に傾斜している保持室蓋１３Ｃの下面１３Ｃｂを同方向傾斜下面１３Ｃｂ１といい、溶湯加熱体２と異なる方向に傾斜している保持室蓋１３Ｃの下面１３Ｃｂを異方向傾斜または水平下面１３Ｃｂ２という。この同方向傾斜下面１３Ｃｂ１の傾斜角度θ（同方向傾斜下面１３Ｃｂ１の延長線１３Ｃｘと仮想水平線１３Ｃｙの間の俯角の角度θ）は、前記溶湯加熱体２の傾斜角度αとほぼ同じにすることが好ましい。例えば、溶湯加熱体２の傾斜角度αが３５度である場合は、同方向傾斜下面１３Ｃｂ１の傾斜角度θも３３～３７度程度にすることが好ましく、３５度にすることが最も好ましい。前述の各傾斜角度α、θを揃えることにより、溶湯加熱体２と保持室蓋１３Ｃの同方向傾斜下面１３Ｃｂ１をほぼ平行にすることができるため、溶湯加熱体２の表面と保持室蓋１３Ｃの同方向傾斜下面１３Ｃｂ１との間の距離Ｐ（溶湯加熱体２の軸線２ｘと直角方向における距離）が、どの箇所においてもほぼ同じになる。その結果、溶湯加熱体２と保持室蓋１３Ｃの同方向傾斜下面１３Ｃｂ１の間の空間Ｑを流動する金属溶湯ＭＭに対して溶湯加熱体２から熱を均一に伝えることができるため、金属溶湯ＭＭの温度むらを低減でき、また、効率的な加熱が可能となる。すなわち、溶湯加熱体２の表面と保持室蓋１３Ｃの同方向傾斜下面１３Ｃｂ１の間の空間Ｑは、前述した空間Ｙと同様の効果を発揮することができる。この空間Ｑを設けたことによって、金属溶湯ＭＭの温度むらが低減され、効率的な加熱が可能となる作用については、易加熱空間Ｙと同様であるため、ここでは詳細な記載を省略する。
【0079】
また、図４のように保持室蓋１３Ｃに同方向傾斜下面１３Ｃｂ１を設けた場合において、溶湯加熱体２の表面から前記同方向傾斜下面１３Ｃｂ１までの距離Ｐは７～１３ｃｍにすることが好ましく、１０～１１ｃｍにすることがより好ましい。前記距離Ｐが７ｃｍよりも短いと、空間Ｑが小さくなりすぎるため、単位時間当たりにおける空間Ｑ内を流れる金属溶湯ＭＭの量が少なくなり、結果として保持室１３内の温度むらが大きくなり、加熱効率が低下するおそれがある。他方、前記距離Ｐが１３ｃｍよりも長いと、空間Ｑを流れる金属溶湯ＭＭの速度が上がらないため、空間Ｑ側の溶湯加熱体２の表面に接触する金属溶湯ＭＭの量が少なくなることから、溶湯加熱体２からの熱が金属溶湯ＭＭに伝わりにくくなり、金属溶湯ＭＭの加熱効率が低下し、また温度むらを増大させるおそれがある。
【0080】
（第三実施形態）
次に第三実施形態について説明する。図５と図６に第三実施形態に係る溶湯保持炉１を示した。この第三実施形態は、保持室１３に液面レベルセンサ１７を設けるのではなく、受湯室１１に液面レベルセンサ１７を設けている点が第一実施形態を大きく異なる。
次に第三実施形態について説明する。図５と図６に第三実施形態に係る溶湯保持炉１を示した。この第三実施形態は、保持室１３に液面レベルセンサ１７を設けるのではなく、受湯室１１に液面レベルセンサ１７を設けている点が第一実施形態を大きく異なる。
【0081】
保持室１３の上方開口部は厚みのある保持室蓋１３Ｃによって覆われていることが多く、その保持室蓋１３Ｃを貫通させて液面レベルセンサ１７を設けることは容易でないことが多い。また、保持室蓋１３Ｃは基本的に開け締めすることを前提としていないため、液面レベルセンサ１７が故障などした際にも、その液面レベルセンサ１７の交換が容易でない場合が多い。
【0082】
他方、受湯室１１にはしばしば金属溶湯ＭＭを供給することから、受湯室１１の上部開口部には蓋を設けないか、設けたとしても開閉しやすいタイプの蓋を設けることが多い。そのため、受湯室１１に液面レベルセンサ１７を設けることは比較的容易である。そこで、第三実施形態では、受湯室１１に液面レベルセンサ１７を設けている。
【0083】
なお、受湯室１１と保持室１３は互いに連通しているため、受湯室１１の内部の金属溶湯ＭＭの液面高さと保持室１３の内部の金属溶湯ＭＭの液面高さは基本的に同レベルになっている。
【0084】
そして、図６に示すように、保持室１３内に設けた前記下限液面レベルＬ１と同じ高さの下限液面レベルＬ１を受湯室１１内にも設定し、受湯室１１の液面レベルセンサ１７を用いて、受湯室１１の下限液面レベルＬ１を検知できるようにする。受湯室１１内の金属溶湯ＭＭの液面レベルＭＬがこの下限液面レベルＬ１まで下がったことを受湯室１１の液面レベルセンサ１７が検知した場合、保持室１３内の金属溶湯ＭＭの液面レベルＭＬも下限液面レベルＬ１に下がっていると推定し（一般的にこの推定は正確性が高い）、制御部２０によって、受湯室１１の内部に新たな金属溶湯ＭＭを追加補充することが好ましい。このような構成にすることで、保持室１３内の金属溶湯ＭＭの液面レベルＭＬを常に下限液面レベルＬ１以上に保つことができる。
【0085】
なお、前記説明では受湯室１１内の金属溶湯ＭＭの液面レベルＭＬが下限液面レベルＬ１まで下がったことを液面レベルセンサ１７が検知した後に受湯室１１内に新たな金属溶湯ＭＭを補充する構成としたが、仮に出湯室１６から一度に大量の金属溶湯ＭＭが出湯するようなことが生じると、受湯室１１内の金属溶湯ＭＭの液面レベルＭＬが一気に低下することも考えられる。そのため、受湯室１１内の金属溶湯ＭＭの液面レベルＭＬが下限液面レベルＬ１に近づきつつある段階で、早めに受湯室１１内に新たな金属溶湯ＭＭを追加補充することが好ましい。このようにすることで、保持室１３内の金属溶湯ＭＭの液面レベルＭＬを常に下限液面レベルＬ１以上に保ちやすくなる。
【0086】
また、液面レベルセンサ１７は出湯室１６よりも受湯室１１に設けるほうがよい。その理由は前述したとおりであり、ここでは重複説明を省略する。また、第三実施形態において、その他の構成などは第一実施形態や第二実施形態と同様であるので、その他の構成についても説明を省略する。
【0087】
【0088】
この溶湯保持炉１では、まず金属溶湯ＭＭが受湯室１１内へ投入され、受湯室１１内の金属溶湯ＭＭは第一流路Ｗ１を通って保持室１３へと流れる。保持室１３では、溶湯加熱体２（例えばヒータ）によって金属溶湯ＭＭが加熱され、金属溶湯ＭＭの保温や昇温が行われる。そして、保持室１３内で昇温や保温された金属溶湯ＭＭは、第二流路Ｗ２を通って出湯室１６へと流れる。
【0089】
保持室１３から出湯室１６への金属溶湯ＭＭの流れは、第二流路Ｗ２を開閉するための昇降式遮断弁４（昇降式以外の遮断弁でもよい。以下同じ。）で制御されている。昇降式遮断弁４は保持室１３の金属溶湯ＭＭの出口部分や、出湯室１６の金属溶湯ＭＭの入口部分や、図８に示すような第二流路Ｗ２などの任意の部分に設けることができる。
【0090】
出湯室１６内の金属溶湯ＭＭの液面レベルＭＬが低い段階では、昇降式遮断弁４を開いた状態にしておき、出湯室１６内に金属溶湯ＭＭが十分に溜まった段階で、昇降式遮断弁４を閉じる。
【0091】
その後、出湯室１６内の金属溶湯ＭＭを後段に設けられた外部装置（例えばダイカストマシン。図示しない）等に送る際に、加圧気体流路３６を介して出湯室１６内の加圧部３３に加圧気体を供給する。このように供給された加圧気体によって、加圧部３３の液面レベルＭＬが低下するとともに、出湯室１６内の出湯部３４の液面レベルＭＬが上昇し、この出湯部３４から前記外部装置に金属溶湯ＭＭが提供される。このとき、昇降式遮断弁４が閉じられているため、加圧気体で加圧されたときに、出湯室１６内の金属溶湯ＭＭが保持室１３に逆流することを防ぐことができる。以上のようにして外部装置に一定量の金属溶湯ＭＭが供給された後は、加圧気体の提供を停止する。そうすると、加圧部３３内の加圧気体が反対に加圧気体流路３６を介して外部に排出される。このようにして加圧部３３から加圧気体が排気されるにつれて、出湯部３４の液面レベルＭＬが次第に低下するとともに、加圧部３３の液面レベルＭＬが次第に上昇する。
【0092】
以上のように、加圧部３３と出湯部３４では液面レベルＭＬがしばしば変動する。この液面レベルＭＬの変動によって、出湯室１６の出湯室容器１６Ｄが傷む可能性がある。すなわち、出湯室容器１６Ｄは多孔質かつ通気性を有することが多く、出湯室１６内に加圧気体を供給したときに、特に前記液面レベルＭＬの変動範囲に大きな圧力がかかり、出湯室容器１６Ｄの前記変動範囲で亀裂や破損が生じやすい。そこで、出湯室１６の加圧部３３と出湯部３４の液面レベルＭＬが変動する可能性のある高さ範囲において、出湯室容器１６Ｄの内面にファインセラミックスなどからなる保護板３７を設置し、前述した亀裂や破損が生じることを防ぐようにすることが好ましい。
【0093】
なお、保護板３７を設置した範囲内で液面レベルＭＬが変動するように運転することも重要である。そのため、加圧部３３内に加圧部３３内の金属溶湯ＭＭの液面レベルＭＬを検出するレベルセンサ３５を設け、昇降式遮断弁４を開いて出湯室１６内に金属溶湯ＭＭを供給する際や、出湯室１６内の加圧部３３に加圧気体を供給する際などに、前記レベルセンサ３５によって加圧部３３内の液面レベルＭＬを計測し、保護板３７を設置した範囲内で液面レベルＭＬが動くように制御することが好ましい。
【0094】
また、溶湯加熱体２の基端部１４Ｆ（より詳しくは溶湯加熱体基端部１４Ｆのうちの下端（「溶湯加熱体基端部下端１４Ｆｔ」という）は、少なくとも液面レベルＭＬより高い位置がよい。これにより、仮にこの状態で溶湯加熱体２が破損し、金属溶湯ＭＭが溶湯加熱体２内に侵入しても、侵入した金属溶湯ＭＭは溶湯加熱体基端部下端１４Ｆｔを超えることはないからである。
【0095】
さらに、図１、図２、図５、図６、図７及び図８に示すように、出湯室１６内の金属溶湯ＭＭの温度が低下することを防止するため、出湯室１６の内部にもヒータ等の溶湯加熱体２を設けることが好ましい。この場合、溶湯加熱体２及び出湯室１６底面の形態は、保持室１３における溶湯加熱体２及び保持室容器１３Ｄと同様の形態とすることも可能である。すなわち、出湯室１６において溶湯加熱体２の加熱効率を重視する場合は、図３に示した形態と同様に、出湯室１６内においても出湯室１６の側壁から溶湯加熱体２を斜め下方に向かって延在するように配置し、かつ、その溶湯加熱体２の下方に位置する出湯室１６の底面も溶湯加熱体２と略平行になるように溶湯加熱体２と同方向に斜めにした傾斜床面にすることが好ましい。この場合、出湯室１６の傾斜床面と溶湯加熱体２との間に易加熱空間が形成され、易加熱空間にある金属溶湯ＭＭが溶湯加熱体２の表面と接触することによって溶湯加熱体２の熱が金属溶湯ＭＭに伝えられる。
【0096】
（比較例）
図９に比較例に係る保持室１３を示した。この図９の比較例は、前記各実施形態と比較して、これらの実施形態の効果を説明するために示したものであり、従来の公知となっている保持室１３を表したものではない。
図９に比較例に係る保持室１３を示した。この図９の比較例は、前記各実施形態と比較して、これらの実施形態の効果を説明するために示したものであり、従来の公知となっている保持室１３を表したものではない。
【産業上の利用可能性】
【0097】
金属溶湯としてはアルミニウム又はアルミニウム合金のほか他の金属溶湯ＭＭでもよい。
【0098】
なお、本発明の技術範囲は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。例えば、本発明の溶湯保持炉１は、金属溶湯炉、溶解炉、保持炉、低圧鋳造炉等にも採用可能である。
【符号の説明】
【0099】
１…溶湯保持炉、２…溶湯加熱体、２Ｇ…（保持室内における）溶湯加熱体の上端部、２ｘ…溶湯加熱体の軸線、２ｙ…（溶湯加熱体の）仮想水平線、３…金属溶湯の供給口、４…昇降式遮断弁、５…金属溶湯の排出口、１１…受湯室、１１Ｄ…受湯室容器、１３…保持室、１３Ｃ…保持室蓋、１３Ｃａ…開口部蓋、１３Ｃａ１…（保持室蓋の）上部開口部、１３Ｃｂ…保持室蓋の下面、１３Ｃｂ１…同方向傾斜下面、１３Ｃｂ２…異方向傾斜または水平下面、１３Ｃｘ…同方向傾斜下面の延長線、１３Ｃｙ…（同方向傾斜下面の）仮想水平線、１３Ｄ…保持室容器、１３Ｄｂ…（保持室の）床部、１３Ｄｂ１…傾斜床面、１３Ｄｂ２…側方延出面、１３Ｄｂ３…溝部、１３Ｄｘ…傾斜床面の延長線、１３Ｄｓ…（保持室の）側壁、１３Ｄｙ…（傾斜床面の）仮想水平線、１３Ｅ…断熱層、１３Ｆ…鉄皮、１４Ｆ…溶湯加熱体基端部、１４Ｆｔ…溶湯加熱体基端部下端、１６…出湯室、１６Ｄ…出湯室容器、１７…下限液面レベル、２０…制御部、２１…金属溶湯供給部、３３…加圧部、３４…出湯部、３５…レベルセンサ、３６…加圧気体流路、３７…保護板、ＡＲ…蓋部の下面と金属溶湯の湯面の間にある空気、ＭＬ…液面レベル、ＭＭ…金属溶湯、Ｐ…溶湯加熱体の上方表面と蓋部の同方向傾斜下面との間の距離、Ｑ…易加熱空間（上方易加熱空間）、Ｗ１…第一流路、Ｗ２…第二流路、Ｘ…溶湯加熱体の下方表面と傾斜床面との間の距離、Ｙ…易加熱空間（下方易加熱空間）、α…溶湯加熱体の傾斜角度、β…傾斜床面の傾斜角度、θ…同方向傾斜下面の傾斜角度、ＤＤ…奥行き方向、ＦＳ…前側、ＢＳ…後側、ＨＤ…高さ方向、ＤＳ…下側（下方）、ＵＳ…上側（上方）、ＷＤ…幅方向、ＬＳ…左側、ＲＳ…右側
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】