(57)【要約】【課題】溶湯の収容時に、内管の熱膨張により取り出し内管に応力が作用して取り出し内管が破損するのを抑制できる溶湯保持容器を提供する。【解決手段】外管２と内管３との間に減圧された第１密閉空間８が形成され、内管３の内側に溶湯を収容する溶湯保持容器１であって、外管２から水平方向に延出し、外管２の内側と連通する取り出し外管１２と、取り出し外管１２の内側に配置され、内管３から水平方向に延出し、内管３の内側と連通する取り出し内管１３と、内管３の外周において水平方向に突出する第１突出部７ａ、および、第１突出部７ａと鉛直方向で対向するように、外管２の内周において水平方向に突出し、第１突出部７ａを介して内管３の荷重を受ける第２突出部７ｂを有する荷重受け部７と、をさらに備え、荷重受け部７の鉛直方向における位置が取り出し内管１３の中心軸の鉛直方向における位置と一致している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向下端に底を有する外壁と、前記外壁の内側に配置され、鉛直方向下端に底を有する内壁と、を備え、前記外壁と前記内壁との間に減圧された第１密閉空間が形成され、前記内壁の内側において溶湯を収容する溶湯保持容器であって、
前記外壁から水平方向に延出し、前記外壁の内側と連通する取り出し外管と、
前記取り出し外管の内側に配置され、前記内壁から水平方向に延出し、前記内壁の内側と連通し、前記内壁の内側から溶湯を取り出すための取り出し内管と、
前記内壁の外周において水平方向に突出する第１突出部、および、前記第１突出部と鉛直方向で対向するように、前記外壁の内周において水平方向に突出し、前記第１突出部を介して前記内壁の荷重を受ける第２突出部を有する荷重受け部と、をさらに備え、
前記取り出し外管と前記取り出し内管との間には、前記第１密閉空間と連通し、減圧された第２密閉空間が形成され、
前記第２突出部を介して前記外壁に支持されている前記第１突出部における鉛直方向下側の面の鉛直方向における位置が、前記取り出し内管の中心軸の鉛直方向における位置と一致している、溶湯保持容器。
【請求項２】
前記第１突出部と前記第２突出部との間には、前記外壁及び前記内壁よりも熱伝導率の低い材質で形成された挿入部材が挿入されている、請求項１に記載の溶湯保持容器。
【請求項３】
前記外壁の鉛直方向上端と前記内壁の鉛直方向上端とはベローズを介して結合されている、請求項１または２に記載の溶湯保持容器。
【請求項４】
前記取り出し内管における、前記第２密閉空間に存在する箇所の途中には、ベローズ連結部を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の溶湯保持容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二重断熱壁構造を適用した溶湯保持容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶湯を保温状態で終了する溶湯保持容器が知られている。特許文献１には、内部に溶湯を収容する容器の内壁が二種類以上の異なる機能を有するセグメント部材で構成される溶湯保持容器が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１９６１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、溶湯保持容器において、外壁と内壁との二重壁構造を有し、内壁の内側における収容空間内に収容された溶湯を外部に取り出すための取り出し内管を備えるものが開発されている。図５は、本発明が解決しようとする課題にかかる溶湯保持容器の一例について説明する模式図である。図５において、上段には溶湯Ｗを収容空間７１７に入れる前の状態（溶湯非収容状態）、下段には溶湯Ｗを収容空間７１７に入れた状態（溶湯収容状態）の溶湯保持容器１を示す。なお、図５に示した右手系ｘｙｚ座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。図５に示すように、溶湯保持容器７０１は、外壁としての外管７０２と、内壁としての内管７０３と、取り出し内管７１３と、を備えている。
【０００５】
内管７０３は、外管７０２の内側に配置されている。内管７０３の内側は溶湯Ｗを収容する収容空間７１７である。収容空間７１７には、溶湯Ｗを保温するための浸漬ヒータ９が配置されている。外管７０２と内管７０３との間には減圧された第１密閉空間７０８が形成されている。これにより、内管７０３から外管７０２へ熱が伝わるのを妨げられる。取り出し外管７１２は、外管７０２から水平方向に延出し、外管７０２の内側と連通する。取り出し内管７１３は、取り出し外管７１２の内側に配置され、内管７０３から水平方向に延出し、内管７０３の内側と連通し、内管７０３の内側から溶湯Ｗを鋳造機１４へと取り出すためのものである。取り出し外管７１２と取り出し内管７１３との間には、第１密閉空間７０８と連通し、減圧された第２密閉空間７１８が形成されている。
【０００６】
外管７０２および内管７０３の材質はステンレス鋼などの金属である。このため、収容空間７１７に高温の溶湯Ｗを入れると、内管７０３は軸方向（矢印Ａ１０）および径方向（矢印Ｂ１０）に熱膨張する。収容空間７１７に高温の溶湯Ｗを入れたとき、外管７０２はほとんど熱膨張しない。よって、外管７０２の鉛直方向上端の環状部７０２ａに連結された、内管７０３の鉛直方向上端の位置は、鉛直方向においてほとんど移動せず実質的に固定されている。このため、収容空間７１７に高温の溶湯Ｗを入れたとき、内管７０３は、鉛直方向上端の位置を熱膨張中心Ｃ２として、熱膨張中心Ｃ２よりも鉛直方向下側の部分が下方（矢印Ａ１０の方）に熱膨張する。内管７０３がこのように熱膨張すると、取り出し内管７１３における内管７０３との結部分の位置が鉛直方向下方に移動し、取り出し内管７１３に応力が作用するので、取り出し内管７１３が破損するおそれがあった。
【０００７】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、溶湯の収容時に、内壁の熱膨張により取り出し内管に応力が作用して取り出し内管が破損するのを抑制することができる溶湯保持容器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】
【０００８】
本発明の一態様にかかる溶湯保持容器は、鉛直方向下端に底を有する外壁と、前記外壁の内側に配置され、鉛直方向下端に底を有する内壁と、を備え、前記外壁と前記内壁との間に減圧された第１密閉空間が形成され、前記内壁の内側において溶湯を収容する溶湯保持容器であって、前記外壁から水平方向に延出し、前記外壁の内側と連通する取り出し外管と、前記取り出し外管の内側に配置され、前記内壁から水平方向に延出し、前記内壁の内側と連通し、前記内壁の内側から溶湯を取り出すための取り出し内管と、前記内壁の外周において水平方向に突出する前記第１突出部、および、前記第１突出部と鉛直方向で対向するように、前記外壁の内周において水平方向に突出し、前記第１突出部を介して前記内壁の荷重を受ける第２突出部を有する荷重受け部と、をさらに備え、前記取り出し外管と前記取り出し内管との間には、前記第１密閉空間と連通し、減圧された第２密閉空間が形成され、前記第２突出部を介して前記外壁に支持されている前記第１突出部における鉛直方向下側の面の鉛直方向における位置が、前記取り出し内管の中心軸の鉛直方向における位置と一致しているものである。
【０００９】
収容空間に高温の溶湯を入れると、内壁は軸方向および径方向に熱膨張する。外壁の内周において水平方向に突出した第２突出部は、内壁の外周において水平方向に突出した第１突出部を介して内壁の荷重を受ける。収容空間に高温の溶湯を入れたとき、外壁はほとんど熱膨張しない。よって、第２突出部によって支持されている第１突出部の鉛直方向における位置は、ほとんど移動せず、実質的に固定されている。このため、収容空間に高温の溶湯を入れたとき、内壁は、第２突出部の鉛直方向における位置を熱膨張中心として、熱膨張中心よりも鉛直方向上側の部分が上方に熱膨張し、熱膨張中心よりも鉛直方向下側の部分が下方に熱膨張する。第２突出部を介して外壁に支持されている第１突出部における鉛直方向下側の面の鉛直方向における位置は取り出し内管の中心軸の鉛直方向における位置と一致しているので、取り出し内管の鉛直方向における位置は移動しない。これにより、溶湯の収容時に、内壁の熱膨張により取り出し内管に応力が作用して取り出し内管が破損するのを抑制することができる。
【００１０】
また、前記第１突出部と前記第２突出部との間には、前記外壁及び前記内壁よりも熱伝導率の低い材質で形成された挿入部材が挿入されていてもよい。このようにすると、荷重受け部を介して、内壁の熱が外壁に伝わるのをより効果的に抑制することができる。
【００１１】
さらに、前記外壁の鉛直方向上端と前記内壁の鉛直方向上端とはベローズを介して結合されていてもよい。このようにすると、収容空間に溶湯を入れた時に、内壁の熱膨張中心よりも鉛直方向上側の部分が鉛直方向の上方に延びた分は、ベローズが縮むことで吸収される。これにより、内壁が熱膨張によって撓むのを抑制することができる。
【００１２】
さらに、前記取り出し内管における、前記第２密閉空間に存在する箇所の途中には、ベローズ連結部を有していてもよい。収容空間に溶湯を入れた時に、内壁は径方向に熱膨張し、それに伴って取り出し内管の水平方向における位置が移動する。取り出し内管における、第２密閉空間に存在する箇所の途中にベローズ連結部を有しているので、取り出し内管の水平方向における位置の移動分を吸収することができる。これにより、内壁が熱膨張することによって取り出し内管が撓むのを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、溶湯の収容時に、内壁の熱膨張により取り出し内管に応力が作用して取り出し内管が破損するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１にかかる溶湯保持容器の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】実施の形態１にかかる溶湯保持容器において、収容空間において高温の溶湯を入れる前後の状態について説明する模式図である。
【図４】実施の形態２にかかる溶湯保持容器の概略構成を示す模式図である。
【図５】本発明が解決しようとする課題にかかる溶湯保持容器の一例について説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態１について説明する。なお、図に示した右手系ｘｙｚ座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。
まず、本実施の形態にかかる溶湯保持容器１の構成について説明する。
【００１６】
図１は、溶湯保持容器１の概略構成を示す模式図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。図１および図２に示すように、溶湯保持容器１は、外壁としての外管２と、内壁としての内管３と、荷重受け部７と、取り出し外管１２と、取り出し内管１３と、を備えている。
【００１７】
外管２は、円筒状で、鉛直方向下端に底を有し、底と反対側（すなわち、鉛直方向上端）が開口している。外管２には、開口面２ｄに沿って（平行に）内側に向かって延びる環状壁２ａが形成されている。内管３は、円筒状で、外管２の内側において外管２と同軸になるように配置され、鉛直方向下端に底を有し、底と反対側（すなわち、鉛直方向上端）が開口している。内管３の内側は、溶湯Ｗを収容するための収容空間１７である。外管２および内管３の材質は、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６Ｌなど）や鉄鋼である。収容空間１７において、溶湯Ｗは浸漬ヒータ９により所定の温度に保温されている。
【００１８】
内管３における鉛直方向上端にはベローズ４が連結されている。ベローズ４における、内管３が連結された一端とは反対側の他端は、外管２の環状壁２ａに連結されている。すなわち、内管３と外管２とは、鉛直方向上端においてベローズ４を介して結合され、外管２と内管３との間には第１密閉空間８が形成されている。ベローズ４は、可撓性を有する伸縮管であり、弾性体として作用するので、内管３が熱膨張することによる変形を吸収することが可能である。ベローズ４の材質は、例えば、ステンレス鋼、鉄鋼、チタンなどである。第１密閉空間８は、減圧された空間、すなわち、真空空間である。これにより、内管３から外管２へ熱が伝わるのを妨げられる。
【００１９】
取り出し外管１２は、外管２から水平方向に延出し、外管２の内側と連通する。取り出し内管１３は、取り出し外管１２の内側に配置され、内管３から水平方向に延出し、内管３の内側と連通し、内管３の内側、すなわち第１密閉空間８から溶湯Ｗを取り出すためのものである。取り出し外管１２と取り出し内管１３との間には、第１密閉空間８と連通し、減圧された第２密閉空間１８が形成されている。取り出し内管１３における、第２密閉空間１８に存在する箇所の途中には、ベローズ連結部１３ａを有している。取り出し内管１３における、内管３の内側と連通する一端と反対側の他端は、鋳造機１４に連結されている。取り出し内管１３における鋳造機１４との連結部分には断熱材１１が配置されていてもよい。
【００２０】
荷重受け部７は、第１突出部７ａと、第２突出部７ｂと、を有する。第２突出部７ｂを介して外管２に支持されている第１突出部７aにおける鉛直方向下側の面７ａＡの鉛直方向における位置は、取り出し内管１３の中心軸Ｌ１の鉛直方向における位置と一致している。第１突出部７ａは、内管３の外周において水平方向に突出する。第２突出部７ｂは、第１突出部７ａと鉛直方向で対向するように、外管２の内周において水平方向に突出し、第１突出部７ａを介して内管３の荷重を受ける。
【００２１】
また、第１突出部７ａと第２突出部７ｂとの間には、外管２及び内管３よりも熱伝導率の低い材質で形成された挿入部材６が挿入されている。挿入部材６は、例えば、セラミックスで形成されている。なお、挿入部材６は、複数枚のシート状部材を積層した積層構造体であってもよい。挿入部材６をこのような積層構造体にすると、挿入部材６を第１突出部７ａおよび第２突出部７ｂにより密着させることができる。
【００２２】
次に、本実施の形態にかかる溶湯保持容器１における、収容空間１７において高温の溶湯Ｗが収容される前後の状態について説明する。
図３は、溶湯保持容器１において、収容空間１７において高温の溶湯Ｗを入れる前後の状態について説明する模式図である。図３において、上段には溶湯Ｗを収容空間１７に入れる前の状態（溶湯非収容状態）、下段には溶湯Ｗを収容空間１７に入れた状態（溶湯収容状態）の溶湯保持容器１を示す。ここで、溶湯Ｗがアルミニウムである場合、溶湯Ｗの温度は８００℃程度である。
【００２３】
図３に示すように、収容空間１７に高温の溶湯Ｗを入れると、内管３は軸方向（矢印Ａ１、Ａ２）および径方向（矢印Ｂ１）に熱膨張する。上述したように、外管２の内周において水平方向に突出した第２突出部７ｂは、内管３の外周において水平方向に突出した第１突出部７ａを介して内管３の荷重を支えている。収容空間１７に高温の溶湯Ｗを入れたとき、外管２はほとんど熱膨張しない。よって、第２突出部７ｂによって支持されている第１突出部７ａの鉛直方向における位置は、ほとんど移動せず、実質的に固定されている。このため、収容空間１７に高温の溶湯Ｗを入れたとき、内管３は、第２突出部７ｂの鉛直方向における位置を熱膨張中心とし、熱膨張中心Ｃ１よりも鉛直方向上側の部分が上方（矢印Ａ１の方）に熱膨張し、熱膨張中心Ｃ１よりも鉛直方向下側の部分が下方（矢印Ａ２の方）に熱膨張する。
【００２４】
溶湯保持容器１において、第２突出部７ｂを介して外管２に支持されている第１突出部７aにおける鉛直方向下側の面７ａＡの鉛直方向における位置は、取り出し内管１３の中心軸Ｌ１の鉛直方向における位置と一致している。上述したように、収容空間１７に高温の溶湯Ｗを入れたとき、第１突出部７ａの鉛直方向における位置がほとんど移動しないので、取り出し内管１３の鉛直方向における位置も移動しない。これにより、溶湯Ｗの収容時に、内管３の熱膨張により取り出し内管１３に応力が作用して取り出し内管１３が破損するのを抑制することができる。
【００２５】
溶湯保持容器１において、内管３と外管２とは、鉛直方向上端においてベローズ４を介して結合されている。このため、収容空間１７に溶湯Ｗを入れた時に、内管３の熱膨張中心Ｃ１よりも鉛直方向上側の部分が鉛直方向の上方に延びた分は、ベローズ４が縮むことで吸収される。これにより、内管３が熱膨張によって撓むのを抑制することができる。
【００２６】
収容空間１７に溶湯Ｗを入れた時に、内管３は径方向に熱膨張するが、これによって取り出し内管１３の水平方向における位置が移動する。溶湯保持容器１では、取り出し内管１３における、第２密閉空間１８に存在する箇所の途中にベローズ連結部１３ａを有しているので、取り出し内管１３の水平方向における位置の移動分を吸収することができる。これにより、内管３が熱膨張することによって取り出し内管１３が撓むのを抑制することができる。
【００２７】
実施の形態２
以下、図面を参照して本発明の実施の形態２について説明する。なお、実施の形態１と共通の部分については共通の符号を付してその説明を省略する。
【００２８】
図４は、実施の形態２にかかる溶湯保持容器１０１の概略構成を示す模式図である。図４に示すように、溶湯保持容器１０１は、外管２と、内管３と、荷重受け部７と、取り出し外管１２と、取り出し内管１３と、を備えている。すなわち、溶湯保持容器１０１の構造は、実施の形態１にかかる溶湯保持容器１の構造（図１参照）と基本的には同じである。本実施の形態にかかる溶湯保持容器１０１において、第２突出部７ｂが、挿入部材を介さずに、第１突出部７ａによって直接支持されている点が、実施の形態１にかかる溶湯保持容器１と相違する。
【００２９】
本実施の形態にかかる溶湯保持容器１０１のように、第２突出部７ｂが、第１突出部７ａによって直接支持されていると、実施の形態１にかかる溶湯保持容器１と比べて断熱性能は劣るものの、部品点数を削減できるというメリットはある。
【００３０】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１、１０１  溶湯保持容器
２  外管
２ａ  環状壁
２ｄ  開口面
３  内管
４  ベローズ
６  挿入部材
７  荷重受け部
７ａ  第１突出部
７ｂ  第２突出部
８  第１密閉空間
９  浸漬ヒータ
１２  取り出し        外管
１３  取り出し内管
１３ａ  ベローズ連結部
１４  鋳造機
１７  収容空間
１８  第２密閉空間
Ｗ  溶湯
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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