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立体造形

高温超電導マグネットを用いたアルミ押出成形用高効率アルミビレット加熱装置

広島県

テラル株式会社

2023年2月13日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 深部加熱が可能で抜群の省エネルギー化を実現する革新的な磁気加熱式によるアルミ押出加工用アルミビレット加熱装置の実用化開発
基盤技術分野 立体造形
対象となる産業分野 航空・宇宙、自動車、産業機械、建築物・構造物、工作機械
産業分野でのニーズ対応 高効率化(同じ生産量に対するリソースの削減)、環境配慮、低コスト化
キーワード アルミ押出成形、高温超電導マグネット、誘導加熱
事業化状況 実用化間近
事業実施年度 令和1年度~令和3年度

プロジェクトの詳細

事業概要

アルミ押出加工用アルミビレット加熱装置は、高周波誘導加熱式が一般的であるが、この方法はエネルギー効率及び生産性が悪く、アルミ押出加工品の高コストの要因になっている。そこで、超電導コイルを用いた直流強磁場中でアルミビレットを低速回転させることにより高周波誘導加熱式と比較し高効率、高速及び均一加熱を実現する磁気加熱式加熱装置を開発することで、アルミ押出加工品の生産性を大幅に向上し、低コスト化を目指す。

開発した技術のポイント

・高温超電導コイルユニット技術の開発
-磁界解析を用いた電磁設計によるコイルの設計
・アルミビレットチャック技術および加熱制御装置の開発
-高温環境下におけるアルミビレットの物性値の取得
-アルミビレットからチャックへの熱流出低減構造
・磁気加熱式によるアルミ押出加工用アルミビレット加熱装置の製作
-加熱条件の最適化

加熱実証装置外観
加熱の様子
具体的な成果

・高温超電導コイルユニット技術の開発
鉄心を常温に設置したヨーク部と超電導コイルを直接巻付け極低温に冷却した部分で構成する革新的な超電導コイルを設計開発し、従来の設計手法にくらべ超電導線材使用量を20%以上低減した。加熱装置に最適化したL形の高断熱クライオスタットを設計開発した。これらの組合せで加熱領域に1T以上の磁場を生成した。
・アルミビレットチャック技術および加熱制御装置の開発
加熱出力400kWの動力を駆動機からアルミビレットに伝達できるアルミビレットチャックを設計開発した。加熱中のアルミビレットの熱膨張、強度低下に対応するため、アルミビレット材料A6063の各温度での物性を実験により求め加熱制御に反映させた。
・磁気加熱式によるアルミ押出加工用アルミビレット加熱装置の製作
直径6インチのアルミビレットに対応した加熱出力400kW級のアルミビレット加熱装置の実証機を設計・製作した。この実証機にて加熱出力400kWで最高温度500℃、までの加熱を実施した。長さ500mmのアルミビレットを60秒以内で500℃に加熱できることを確認した他、加熱効率は75%超と従来装置より25%以上高効率であった。

知財出願や広報活動等の状況

超電導コイルの鉄心への直接巻付け構造など特許出願
 名称:磁場発生装置    出願番号:特願2021-71385(P2021-71385)

研究開発成果の利用シーン

アルミ押出加工工場におけるアルミビレット予熱工程において使用する。

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

2023年度に商用機開発のため新規に1台商用試作機を製作し、商品化に向けた各種評価を実施、2024年度には本格的な受注活動を進める予定である。

提携可能な製品・サービス内容

加工・組立・処理

製品・サービスのPRポイント

従来品に対して30%以上の消費電力削減を実現している。また高効率、高速及び均一加熱を実現する加熱装置であり、アルミ押出加工品の生産性の向上と低コスト化に貢献できる。

今後の実用化・事業化の見通し

2023年度に商用機開発のため新規に1台試作機を製作し、商品化に向けた各種評価を実施、2024年度には本格的な受注活動を進める予定である。
本社工場近隣に工場を新設予定。アルミ加熱装置の製造ラインを設置する他、継続的な研究開発を行うための拠点も整備する計画である。

実用化・事業化にあたっての課題

長期実地運転評価及び本装置で加熱後押出したアルミビレット品質確認が必要である。
その他にも以下の課題が顕在化している。
・アルミビレットの軸方向の温度分布の最適化
・アルミビレットの加熱制御の最適化
・装置の堅牢性、安全性、保守作業性向上のための構造設計および小型化対応
・冷凍機の電力削減による消費効率の向上および高効率化

プロジェクトの実施体制

主たる研究等実施機関 テラル株式会社 技術本部、研究開発部開発2課
事業管理機関 公益財団法人中国地域創造研究センター 産業創造産業創造部部
研究等実施機関 中部電力株式会社 技術開発本部 電力技術研究所 電気グループ
国立大学法人新潟大学 教育研究院 自然科学系 情報電子工学系列
国立研究開発法人産業技術総合研究所 省エネルギー研究部門 エネルギー貯蔵技術グループ
広島県立総合技術研究所 西部工業技術センター
アドバイザー 安田金属工業株式会社
株式会社三井E&Sパワーシステムズ

主たる研究等実施機関 企業情報

企業名 テラル株式会社(法人番号:1240001031399)
事業内容 ポンプ、送風機、給水装置、ろ過装置、生ごみ処理システム、その他関連機器の製造、販売及び環境関連設備工事
社員数 874 名
生産拠点 本社工場(広島県)、多久工場(佐賀県)、クリタ北本工場(埼玉県)
本社所在地 〒720-0003 広島県福山市御幸町森脇230
ホームページ https://www.teral.net/
連絡先窓口 技術本部 先端技術ユニット 伊東徹也
メールアドレス ito00@teral.co.jp
電話番号 084-955-4115