(57)【要約】      （修正有）【課題】鋳造前の溶融金属中へガスを処理槽内全体に拡散し易くして処理槽内全体の不純物を短時間で除去できる気泡の放出分散装置の提供。【解決手段】処理槽内の溶融金属中で回転し、内部にガス供給通路を有するシャフト１０と、前記シャフトの下端に設けられ、前記ガス供給通路に連通するガス吹き出し口２１ｃを有する回転子２０とを備える気泡の放出分散装置において、回転子は、シャフトの軸方向に垂直な断面が略円形状の基部２１と羽根２２とを備え、ガス吹き出し口が軸から半径方向外側の位置の基部の表面に形成されているガス放出分散装置。【選択図】図１Ａ
2015183196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理槽内の溶融金属中で回転し、内部にガス供給通路を有するシャフトと、前記シャフトの下端に設けられ、前記ガス供給通路に連通するガス吹き出し口を有する回転子とを備える気泡の放出分散装置において、
前記回転子は、前記シャフトの軸方向に垂直な断面が略円形状の前記ガス吹き出し口を持つ基部と該基部の下面に設けられた複数個の放射状に延びる突条からなる羽根とを備え、
前記ガス吹き出し口が前記軸から半径方向外側の位置の前記基部の表面に形成されていることを特徴とする気泡の放出分散装置。
【請求項２】
処理槽内の溶融金属中で回転し、内部にガス供給通路を有するシャフトと、前記シャフトの下端に設けられ、前記ガス供給通路に連通するガス吹き出し口を有する回転子とを備える気泡の放出分散装置において、
前記回転子は、前記シャフトの軸方向に垂直な断面が略円形状であり、
前記ガス吹き出し口が前記軸から半径方向外側の位置の前記回転子の表面に、溶融金属吸入口が前記回転子の表面に、それぞれ形成され、
溶融金属吐出口が前記溶融金属吸入口より前記軸から半径方向外側の前記回転子の表面に形成され、前記溶融金属吸入口と前記溶融金属吐出口とを連通する連通路が前記回転子の内部に形成されていることを特徴とする気泡の放出分散装置。
【請求項３】
前記回転子の中央部に前記ガス供給通路と連通するガス溜りが形成されており、
複数のガス通孔が前記ガス溜りから半径方向外側に放射状に延び、前記放射状に延びる前記ガス通孔の端部に前記ガス吹き出し口を持つ請求項１又は２に記載の気泡の放出分散装置。
【請求項４】
前記ガス吹き出し口に多孔質材を備える請求項１〜３のいずれか１項に記載の気泡の放出分散装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理槽内の溶融金属中に微細な気泡を放出し分散させる気泡の放出分散装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に鋳造前の溶融金属中には溶存ガスや非金属介在物などの不純物が含まれており、これらの不純物が多量に含有されている溶融金属をそのまま鋳造し、さらに圧延、押し出し等の工程に供して製品化すれば、不純物に起因する欠陥が多発して製品の品質を損なうことから、鋳造前に予め溶融金属中の不純物をできるだけ除去しておくことが望ましい。例えば、溶融金属がアルミニウム、マグネシウムのときの各々の金属酸化物或いは耐火物粒子が含有されているのが通常であり、高品質の製品を得るためには、これらの不純物を鋳造前に除去することが必要とされている。
【０００３】
このような溶融金属中の溶存ガスや非金属介在物を除去するために、従来は窒素やアルゴン等の不活性ガス或いはこれらに塩素ガスを混合したガスなどの処理ガス（一般的に、これをフラキシングガスと称する）を溶融金属中に吹き込み、そのフラキシングガスの気泡に溶融金属中の溶存ガスを放出させたり或いは非金属介在物粒子を吸着させたりして、ガス気泡の浮上により溶融金属から分離除去する。
【０００４】
このようなフラキシングガスの吹き込みによる溶融金属の清浄化において、処理槽内の全体に亘って均一に清浄化するためには、ガスを吹き込みつつ溶融金属を撹拌することが望ましい。
【０００５】
ガスを吹き込みつつ溶融金属を撹拌する従来の気泡の放出分散装置は、図５Ａ、５Ｂに示すように、ガスを供給する中空回転軸７１の下端のネジ部に下方から螺合するネジ筒を持つ円盤部７２を取り付けたものである。円盤部７２には、中空回転軸７１のガス通路７１ａに連通しかつ下面側が開放されたガス室７２ａを区画するための周壁部７２ｂと、その周壁部７２ｂの外側において放射状に突出する複数の羽部７２ｃとが形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６３−３０３０１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来の気泡の放出分散装置では、ガスが中空回転軸の軸方向に吹き出されるため、ガスが処理槽内全体に拡散し難く、処理槽内全体の不純物を除去するには長時間を要していた。
【０００８】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、ガスを処理槽内全体に拡散しやすくして処理槽内全体の不純物を短時間で除去できる気泡の放出分散装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
課題を解決するためになされた本発明の気泡の放出分散装置は、下記[１]〜[４]に記載の構成を有する。
【００１０】
[１] 処理槽内の溶融金属中で回転し、内部にガス供給通路を有するシャフトと、前記シャフトの下端に設けられ、前記ガス供給通路に連通するガス吹き出し口を有する回転子とを備える気泡の放出分散装置において、前記回転子は、前記シャフトの軸方向に垂直な断面が略円形状の前記ガス吹き出し口を持つ基部と該基部の下面に設けられた複数個の放射状に延びる突条からなる羽根とを備え、前記ガス吹き出し口が前記軸から半径方向外側の位置の前記基部の表面に形成されていることを特徴とする気泡の放出分散装置。
【００１１】
[２] 処理槽内の溶融金属中で回転し、内部にガス供給通路を有するシャフトと、前記シャフトの下端に設けられ、前記ガス供給通路に連通するガス吹き出し口を有する回転子とを備える気泡の放出分散装置において、前記回転子は、前記シャフトの軸方向に垂直な断面が略円形状であり、前記ガス吹き出し口が前記軸から半径方向外側の位置の前記回転子の表面に、溶融金属吸入口が前記回転子の表面に、それぞれ形成され、溶融金属吐出口が前記溶融金属吸入口より前記軸から半径方向外側の前記回転子の表面に形成され、前記溶融金属吸入口と前記溶融金属吐出口とを連通する連通路が前記回転子の内部に形成されていることを特徴とする気泡の放出分散装置。
【００１２】
なお、ここで、上記の略円形状とは、円形、多角形及び円周上に凹凸のあるもの等を含むものとする。
【００１３】
[３] 前記回転子の中央部に前記ガス供給通路と連通するガス溜りが形成されており、
複数のガス通孔が前記ガス溜りから半径方向外側に放射状に延び、前記放射状に延びる前記ガス通孔の端部に前記ガス吹き出し口を持つ[１]又は[２]に記載の気泡の放出分散装置。
【００１４】
[４] 前記ガス吹き出し口に多孔質材を備える[１]〜[３]のいずれか１項に記載の気泡の放出分散装置。
【発明の効果】
【００１５】
[１]の発明によれば、ガスが軸の回りを回転するガス吹き出し口から溶融金属中に吹き出されるため、ガスは微細な気泡に分断され、分断された気泡が遠心力により広範囲に拡散する。その結果、処理槽内全体の不純物を効率よく短時間で除去することができる。
【００１６】
[２]の発明によれば、溶融金属吐出口から遠心力で勢いよく吐出される溶融金属流に乗って気泡が遠方まで拡散するので、処理槽内全体の不純物を一層効率よく短時間で除去することができる。
【００１７】
[３]の発明によれば、特に処理槽内全体の不純物を効率よく短時間で除去することができる。
【００１８】
[４]の発明によれば、気泡がより一層微細化されるので、気泡がより一層広範囲に分散する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１Ａ】本発明の実施形態１に係る気泡の放出分散装置の縦断面図である。
【図１Ｂ】本発明の実施形態１に係る気泡の放出分散装置の下面視図である。
【図２Ａ】本発明の実施形態２に係る気泡の放出分散装置の縦断面図である。
【図２Ｂ】図２ＡにおけるＡ１−Ａ１線断面図である。
【図３Ａ】本発明の実施形態３に係る気泡の放出分散装置の平面図である。
【図３Ｂ】図３ＡにおけるＡ２−Ａ２線断面図である。
【図３Ｃ】図３ＡにおけるＡ３−Ａ３線断面図である。
【図３Ｄ】本発明の実施形態３に係る気泡の放出分散装置の概略斜視図である。
【図４Ａ】本発明の実施形態４に係る気泡の放出分散装置の平面図である。
【図４Ｂ】図４ＡにおけるＡ４−Ａ４線部分断面図である。
【図５Ａ】従来の気泡の放出分散装置の縦断面図である。
【図５Ｂ】図５Ａの気泡の放出分散装置の下面視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。
【００２１】
（実施形態１）
図１Ａは、本実施形態に係る気泡の放出分散装置の縦断面図であり、図１Ｂは、本実施形態に係る気泡の放出分散装置の下面視図である。
【００２２】
これらの図に示されるように、本実施形態に係る気泡の放出分散装置は、シャフト１０と該シャフトの下端に取り付けられた回転子２０とにより構成される。
【００２３】
シャフト１０にはガス供給通路１１が貫通し、下端部外周面に雄螺子（不図示）が形成されている。
【００２４】
回転子２０は、上面の中央部に凹部２１ａが形成された円盤状基部２１と、基部２１の下面に取り付けられた４個の放射状に延びる突条からなる羽根２２とを備えている。凹部２１ａの上端内周面にはシャフト１０の雄螺子と螺合する雌螺子（不図示）が形成されている。凹部２１ａの下部はガス供給通路１１と連通するガス溜り２１ｂとなる。
【００２５】
円盤状基部２１の外周面には、ガス吹き出し口２１ｃが開口し、ガス吹き出し口２１ｃはガス溜り２１ｂとガス通孔２１ｄで連通している。
【００２６】
シャフト１０にはモーター等の駆動装置（不図示）とガスボンベに接続された回転ジョイント等（不図示）が接続される。
【００２７】
次に、本実施形態に係る気泡の放出分散装置の作動について説明する。不図示のガスボンベから供給されるガスは点線矢印のように流れ、ガス溜り２１ｂに達する。ガス溜り２１ｂに達したガスは４つのガス通孔２１ｄを通り円盤状基部２１の外周面のガス吹き出し口２１ｃから溶融金属中に吹き出される。この時、ガスは円盤状基部２１の回転による遠心力により分断されて気泡になると共に円盤状基部２１の外方に広く拡散される。しかも回転する羽根２２により溶融金属の撹拌が行われるので、その分断されたガス気泡は処理槽内全体に均一に分散されつつ溶融金属中を浮上し、その間、溶融金属中の溶存ガスがガス気泡中に放出されると共に非金属介在物粒子がガス気泡に吸着されて除去される。その結果、処理槽内全体の不純物を効率よく短時間で除去することができる。
【００２８】
（実施形態２）
図２Ａは本実施形態に係る気泡の放出分散装置の縦断面図であり、図２Ｂは、図２ＡにおけるＡ１−Ａ１線断面図である。
【００２９】
これらの図に示されるように、本実施形態に係る気泡の放出分散装置では、ガス溜り２１ｂが羽根２２まで達しており、４個の羽根２２が円盤状基部２１の下面に放射状に配置されている。
【００３０】
ガス通孔２１ｄは放射状をなす羽根２２に形成され、ガス吹き出し口２１ｃが羽根２２の外端面に開口している。また、ガス吹き出し口２１ｃには多孔質材４が充填されている。
【００３１】
本実施形態に係る気泡の放出分散装置では、ガス吹き出し口２１ｃが放射状に配置された羽根２２の外端面に開口しているので、ガス吹き出し口２１ｃから放出されるガスは、羽根２２のエッジで分断されて微細化され、羽根２２の外周方向遠方まで飛散せしめられる。その結果、より一層、処理槽内の不純物を短時間で除去することができる。
【００３２】
また、ガス吹き出し口２１ｃに多孔質材４が充填されているので、ガスの微細化がますます進み、不純物の除去が効率よく行われる。
【００３３】
（実施形態３）
図３Ａは本実施形態に係る気泡の放出分散装置の平面図、図３Ｂは図３ＡにおけるＡ２−Ａ２線断面図、図３Ｃは図３ＡにおけるＡ３−Ａ３線断面図、図３Ｄは本実施形態に係る気泡の放出分散装置の概略斜視図である。
【００３４】
これらの図に示されるように、本実施形態に係る気泡の放出分散装置は、シャフト１０と該シャフトの下端に取り付けられた回転子３０とにより構成される。
【００３５】
シャフト１０にはガス供給通路１１が貫通し、下端部外周面に雄螺子（不図示）が形成されている。
【００３６】
回転子３０は円柱状をしており、上面の中央部に凹部３０ａが、底面の軸Ｃ近くに溶融金属吸入口３０ｅが、外周面には溶融金属吐出口３０ｆとガス吹き出し口３０ｃが形成されている。
【００３７】
凹部３０ａの上端内周面にはシャフト１０の雄螺子と螺合する雌螺子（不図示）が形成されている。凹部３０ａの下部はガス供給通路１１と連通するガス溜り３０ｂとなる。
【００３８】
ガス吹き出し口３０ｃはガス溜り３０ｂとガス通孔３０ｄで連通している。
【００３９】
溶融金属吸入口３０ｅは溶融金属吐出口３０ｆと連通路３０ｇで連通している。連通路３０ｇは、一つの溶融金属吸入口３０ｅと一つの溶融金属吐出口３０ｆを繋ぐ通路として形成されている。したがって、回転子３０の内部には、四つの連通路３０ｇが形成されている。各連通路３０ｇは、溶融金属吸入口３０ｅから中心軸Ｃ方向に沿ってｈだけ直進した後、斜め上方に延びて溶融金属吐出口３０ｆに到達するように形成されている。本実施形態では、前記ｈは、例えば４ｍｍである。
【００４０】
本実施形態の気泡の放出分散装置では、４つのガス吹き出し口３０ｃが回転子３０の外周壁の外周線ＯＬ上に周方向に等間隔隔てて配置されている。また、４つの溶融金属吸入口３０ｅがシャフト１０の軸Ｃを中心とする円周上に等間隔で並べて配置されている。また、４つの溶融金属吐出口３０ｆのそれぞれは、外周線ＯＬ上の４つのガス吹き出し口３０ｃの間に配置されている。
【００４１】
シャフト１０にはモーター等の駆動装置（不図示）とガスボンベに接続された回転ジョイント等（不図示）が接続されている。
【００４２】
次に、本実施形態の気泡の放出分散装置の作動について説明する。本実施形態の気泡の放出分散装置を処理槽の溶融金属の中に浸漬して回転させると、ガスは点線矢印のように流れ、ガス溜り３０ｂに達する。ガス溜り３０ｂに達したガスは４つのガス通孔３０ｄを通り回転子３０の外周面のガス吹き出し口３０ｃから溶融金属中に吹き出される。一方、流通路３０ｇ内に進入した溶融金属は回転子３０と共に回転する。すると、流通路３０ｇのｈだけ直進する部分の溶融金属が回転と構造で上方に掻き揚げられ、回転子３０の半径方向外側に向けて流動する。したがって、溶融金属は、中空矢印のように溶融金属吸入口３０ｅから溶融金属吐出口３０ｆに向けて流動する。すなわち、流通路３０ｇ内の溶融金属が溶融金属吐出口３０ｆから噴出すると共に、外部の溶融金属が溶融金属吸入口３０ｅから流通路３０ｇ内に吸入される。これにより、回転子３０の周囲の溶融金属には、溶融金属吐出口３０ｆのある回転子３０の側面から放射状に広がる流動と、溶融金属吸入口３０ｅのある回転子３０の下面に向かう流動が発生する。
【００４３】
回転子３０の外周面のガス吹き出し口３０ｃから吹き出されるガスは、上記の回転子３０の側面から放射状に広がる溶融金属の流動に乗って、処理槽に広く分散される。しかも、本実施形態の気泡の放出分散装置では、４つの溶融金属吐出口３０ｆのそれぞれが、外周線ＯＬ上の４つのガス吹き出し口３０ｃの間に配置されているので、ガス吹き出し口３０ｃから吹き出されて分断された気泡は、回転子３０の側面から放射状に広がる溶融金属の流動に乗り易く、処理槽内に一層広く分散される。
【００４４】
本実施形態の気泡の放出分散装置では、ガス吹き出し口３０ｃが溶融金属吐出口３０ｆと回転子３０の半径方向で４５度ずれていたが、回転子３０の同一半径方向に位置するようにするとよい。これにより、ガス吹き出し口３０ｃから吹き出されるガスが溶融金属吐出口３０ｆから吐出される溶融金属の流動にさらに乗り易くなるので、より広範囲に分散される。その結果、より一層処理槽内全体の不純物を効率よく短時間で除去することができる。
【００４５】
本実施形態の気泡の放出分散装置では、ｈだけ直進する部分の溶融金属が回転と構造で上方に掻き揚げられるので、回転数が高くなくても溶融金属の流動が発生する。実験によると、ｈ＝４ｍｍの場合、回転数が３００〜６００ｒｐｍでも流動することが確認された。
【００４６】
（実施形態４）
図４Ａは、本実施形態４に係る気泡の放出分散装置の平面図であり、図４Ｂは、図４ＡにおけるＡ４−Ａ４線断面図である。
【００４７】
これらの図に示されるように、本実施形態に係る気泡の放出分散装置は、シャフト１０と該シャフトの下端に取り付けられた回転子４０とにより構成される。
【００４８】
回転子４０は、略半球形状をしており、上面の中央部に凹部４０ａが、外周面の下部に複数の溶融金属吸入口４０ｅが、上部に複数の溶融金属吐出口４０ｆが形成されている。また、溶融金属吸入口４０ｅと溶融金属吐出口４０ｆを繋ぐように回転子４０の内部に連通路４０ｇが形成されている。
【００４９】
凹部４０ａの下部はガス供給通路１１と連通するガス溜り４０ｂとなる。ガス溜り４０ｂとガス通孔４０ｄで連通するガス吹き出し口４０ｃが溶融金属吐出口４０ｆの上方に開口している。
【００５０】
本実施形態の気泡の放出分散装置では、ガス吹き出し口４０ｃが溶融金属吐出口４０ｆの上方に開口しているので、ガス吹き出し口４０ｃから吹き出されるガスが溶融金属吐出口４０ｆから吐出される溶融金属の流動にさらに乗り易くなるので、より広範囲に分散される。その結果、より一層処理槽内全体の不純物を効率よく短時間で除去することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１０  シャフト
１１  ガス供給通路
２０、３０、４０、５０  回転子
２１ｃ、３０ｃ、４０ｃ  ガス吹き出し口
２１  基部
２２  羽根
３０ｅ、４０ｅ  溶融金属吸入口
３０ｆ、４０ｆ  溶融金属吐出口
３０ｇ、４０ｇ  連通路
【図１Ａ】
2015183196.tif 000003
【図１Ｂ】
2015183196.tif 000004
【図２Ａ】
2015183196.tif 000005
【図２Ｂ】
2015183196.tif 000006
【図３Ａ】
2015183196.tif 000007
【図３Ｂ】
2015183196.tif 000008
【図３Ｃ】
2015183196.tif 000009
【図３Ｄ】
2015183196.tif 000010
【図４Ａ】
2015183196.tif 000011
【図４Ｂ】
2015183196.tif 000012
【図５Ａ】
2015183196.tif 000013
【図５Ｂ】
2015183196.tif 000014