(57)【要約】【課題】吹き込みガスの気泡として、それぞれ均一でありながら、大きさの異なる２種類の気泡を生成することのできる金属溶湯用攪拌体、およびその製造方法を提供する。【解決手段】シャフト先端に取付けられ、底面に吹き込みガスの案内路となる複数の溝部が形成された攪拌羽根とを備える。複数の溝部は、当該溝部外へ前記吹き込みガスの気泡を送出する送出部が、互いに異なる位置に設けられた第１の溝部と第２の溝部とを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフト先端に取付けられ、底面部に吹き込みガスの案内路となる複数の溝部が形成された攪拌羽根を備え、
前記複数の溝部は、
少なくとも、当該溝部の外方へ前記吹き込みガスの気泡を送出する送出部が、互いに異なる位置に設けられた第１の溝部と第２の溝部とを含むことを特徴とする金属溶湯用攪拌体。
【請求項２】
前記複数の溝部は、放射状に形成されており、前記第１の溝部同士および前記第２の溝部同士は、互いに点対称をなすことを特徴とする請求項１に記載の金属溶湯用攪拌体。
【請求項３】
前記第１の溝部は、
前記攪拌羽根の底面部の中央部から外周縁に達する長さを有し、前記外周縁に形成された端部開口部が前記送出部として機能し、
前記第２の溝部は、
前記第１の溝部と同長さに形成された溝部の中途に、前記送出部として機能する仕切壁が設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載の金属溶湯用攪拌体。
【請求項４】
前記仕切壁は、前記第２の溝部の天井壁から１０〜９０度の傾斜面を有することを特徴とする請求項３に記載の金属溶湯用攪拌体。
【請求項５】
前記仕切壁の径方向の位置は調整可能であることを特徴とする請求項３または４に記載の金属溶湯用攪拌体。
【請求項６】
前記第１の溝部から送り出される前記吹き込みガスの気泡の径と、前記第２の溝部から送り出される前記吹き込みガスの気泡の径との比が、１：Ｚであり、Ｚは１＜Ｚ≦１０の範囲にあることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の金属溶湯用攪拌体。
【請求項７】
前記第１の溝部および前記第２の溝部とは長さの異なる第３の溝部を備え、前記第１の溝部から送り出される前記吹き込みガスの気泡の径と、当該第３の溝部から送り出される吹き込みガスの気泡の径との比が、１：Ｚ’であって、Ｚ’は１＜Ｚ’≦１０の範囲にあり、かつＺ’≠Ｚであることを特徴とする請求項６に記載の金属溶湯用攪拌体。
【請求項８】
前記複数の溝部は、それぞれ天井壁および当該天井壁を挟んで対向する側壁により構成されており、
前記第２の溝部の中途に設けられた前記送出部は、
前記シャフトの回転方向に対向する側壁と前記天井壁との間に形成される角度が鋭角から鈍角に変化する部位に設けられる
ことを特徴とする請求項１または２に記載の金属溶湯用攪拌体。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１つに記載の金属溶湯用攪拌体の製造方法であって、
前記攪拌羽根の底面部に予め放射状に形成された複数の前記溝部のうち、互いに点対称をなす少なくとも一対の溝部に対し、前記攪拌羽根の周縁から所定の長さ部分を充填材により埋設して仕切壁を形成し、当該仕切壁により、前記溝部よりも相対的に短尺の溝部を形成する
ことを特徴とする金属溶湯用攪拌体の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか１つに記載の金属溶湯用攪拌体と、
前記金属溶湯用攪拌体が内部に配設され、金属溶湯を収容可能な脱ガス槽とを備えることを特徴とする脱ガス装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の脱ガス装置を用い、金属溶湯中の水素ガスや酸化物などの介在物を除去する脱ガス処理方法において、
前記金属溶湯中で前記金属溶湯用攪拌体を回転させ、泡径が大小均一に異なる複数種類の気泡を生成し、当該複数種類の気泡を用いて前記介在物を除去することを特徴とする脱ガス処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の実施形態は、脱ガス装置、脱ガス処理方法、金属溶湯用攪拌体およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アルミニウム合金などの鋳造を行う場合、その前に脱ガス装置を用いて、金属溶湯中の水素ガスや酸化物などの介在物を除去するために脱ガス処理を行う。これは、脱ガス槽内に、たとえばアルミニウム合金などの金属溶湯を貯留し、その金属溶湯中に、アルゴンガスや窒素などの吹込みガスを吹き込みながら、金属溶湯を金属溶湯用攪拌体で攪拌するものである。かかる脱ガス処理により、金属溶湯中の水素ガスや不純物などを、微細化された吹き込みガス中に取り込んで除去することができる。
【０００３】
脱ガス処理を行う際に用いられる金属溶湯用攪拌体として、中空状のシャフトの先端に攪拌羽根を取付けたものがある。そして、かかる攪拌羽根の底面に、シャフト内を通って送られる吹き込みガスを案内路となる複数の溝部が形成されたものがある。すなわち、溝部を通過する吹き込みガスを、攪拌羽根の回転によるせん断作用によって細分化しようとするものである（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−５５３６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、攪拌羽根の底面に溝部を形成しただけでは、吹き込みガスの気泡を細分化することが可能であっても、一様な気泡しか生成することはできない。例えば、生成される吹き込みガスの気泡の大きさが、水素ガスの脱ガス処理には適していても、不純物のリフト効果には必ずしも適切とはいえない場合もある。
【０００６】
実施形態の一態様は、吹き込みガスの気泡として、それぞれ均一でありながら、大きさの異なる２種類以上の気泡を生成することのできる金属溶湯用攪拌体およびその製造方法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】
【０００７】
実施形態の一態様に係る金属溶湯用攪拌体は、吹き込みガスの流路が内部に形成されたシャフトと、当該シャフトの先端に取付けられ、底面に前記吹き込みガスの案内路となる複数の溝部が形成された攪拌羽根とを備える。前記複数の溝部は、少なくとも、当該溝部の外方へ前記吹き込みガスの気泡を送出する送出部が、互いに異なる位置に設けられた第１の溝部と第２の溝部とを含む。
【発明の効果】
【０００８】
実施形態の一態様によれば、吹き込みガスの気泡として、それぞれ均一でありながら、大きさの異なる２種類以上の気泡を生成して、金属溶湯中の水素ガスや不純物などの除去を効率的に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施形態に係る脱ガス装置における金属溶湯用攪拌体の使用状態を示す模式的説明図である。
【図２】図２は、同上の金属溶湯用攪拌体の斜視図である。
【図３】図３は、同上の金属溶湯用攪拌体の底面図である。
【図４】図４は、図３のＩ−Ｉ線における断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、溝部の横断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、変形例に係る溝部の横断面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、変形例に係る仕切壁の縦断面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、変形例に係る仕切壁の縦断面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、変形例に係る溝部の横断面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、変形例に係る溝部の横断面図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、変形例に係る溝部の横断面図である。
【図８】図８は、他の実施形態に係る攪拌羽根の説明図である。
【図９】図９は、他の実施形態に係る攪拌羽根の第２の溝部における送出部の横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本願の開示する脱ガス装置、脱ガス処理方法、金属溶湯用攪拌体およびその製造方法の実施形態を詳細に説明する。ただし、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
図１は、実施形態に係る脱ガス装置における金属溶湯用攪拌体の使用状態を示す模式的説明図である。図示するように、実施形態に係る脱ガス装置１０は、アルミニウム合金などの金属溶湯３を収容する脱ガス槽４と、脱ガス槽４の内部に配設された金属溶湯用攪拌体を構成する攪拌羽根１とを備えて構成される。また、図示しないが、攪拌羽根１には、ガス供給装置や攪拌体回転駆動装置が接続される。
【００１２】
攪拌羽根１は、ガス流路２１が内部に形成された中空の管状シャフト２の先端（下端）に取付けられる。攪拌羽根１と管状シャフト２とは、例えばネジ構造などによる締結や接着剤などによる接着、あるいは嵌合などにより一体的に連結されて固着状態に取付けられる。なお、以下において、上方、下方と方向を規定する場合、図１における上下方向を指すものとする。
【００１３】
管状シャフト２は、基端が図示しないガス供給装置や回転駆動装置に連結され、脱ガス槽４の内部に、例えば、所定の回転方向Ｒに回転自在に配設される。なお、ここでは、回転方向Ｒは反時計回りの方向としている。
【００１４】
かかる管状シャフト２の先端に取付けられた攪拌羽根１は、管状シャフト２と共に回転し、その回転によって、管状シャフト２のガス流路２１を介して送られる吹き込みガスで形成される気泡５を細分化する機能を有する。
【００１５】
すなわち、攪拌羽根１は、円盤体の略中心が管状シャフト２に取付けられ、この管状シャフト２が回転軸として回転し、アルミニウム合金などの金属溶湯５を攪拌する。そして、管状シャフト２のガス流路２１を、アルゴンガスを主体とする吹き込みガスが通り、先端中央に形成された噴出口２３（図２参照）から吹き込みガスが金属溶湯３の中に放出される。放出された吹き込みガスは、攪拌羽根１の回転により、図１に示すように、細かな細泡５となって分散する。そして、気泡５として上昇しながら、金属溶湯３中の水素ガスや、その他の不純物を取り込みながらリフト効果によって取り除く。
【００１６】
このように、攪拌羽根１は、金属溶湯３を攪拌し、金属溶湯３の中の水素ガスや不純物などを、微細化した気泡５の中に取り込んで除去する脱ガス装置１０の一部を構成することになる。
【００１７】
攪拌羽根１及び管状シャフト２は、例えば、窒化珪素系セラミックス、サイアロン系セラミックス、炭化珪素系セラミックス、カーボンセラミックス、カーボンなどから少なくとも１種を選択して形成することができる。より具体的には、窒化珪素粉末を焼結助剤で焼結させた窒化珪素系セラミックスやサイアロン系セラミックス、炭化珪素粉末を焼結助剤で焼結させた炭化珪素焼結体や炭化珪素を５０重量％以上含有する窒化珪素結合炭化珪素焼結体などからなる炭化珪素系セラミックス、カーボン・炭化珪素・炭化ホウ素等を混合して焼結したカーボンセラミックスなどから形成することができる。
【００１８】
上述した構成において、本実施形態に係る攪拌羽根１は、金属溶湯３の中に放出された吹き込みガスを高速回転することによって気泡化する際に、泡径の異なる大小２種類の大きさの気泡５を生成することができる。すなわち、図１に示すように、相対的に小径の第１の気泡５ａと相対的に大径の第２の気泡５ｂとを生成することができる。
【００１９】
ところで、泡径は２種類に限定されることはなく、２種類以上の泡径の気泡５を同時に生成することが可能である。泡径の種類の最大数は、後述する溝部６（図２および図３を参照）の数までの種類が可能である。溝部６は、槽内の泡の分布を均一化するために点対称であることが望ましいため、溝部６の数の半分までの種類を形成することが望ましい。
【００２０】
溝部６が点対称でない場合、脱ガス槽４の内部に大きな泡が集まっている部分と小さな泡が集まっている部分ができ、槽内で大小の泡の存在に偏りができる。脱ガス槽４の内部における大小の泡の分布は、脱ガス効果ならびにリフト効果の面から均一であることが好ましいため、溝部６は点対称であることが望ましい。さらに、溝部６が点対称の場合、特に高速で回転する際にも、回転のバランスが良好であり、駆動軸に負荷がかかることもないため好ましい。泡径の種類としては、望ましくは３種類の泡径であり、さらに望ましくは２種類の泡径である。
【００２１】
槽内には泡によって浮上させたい不純物が存在しており、その不純物の大きさや比重によって最適な泡径を選択する。槽内に存在する不純物には、使用する状況によって様々な大きさ、比重の不純物があり、それらの種類や量によって最適な泡径と泡径の種類を選択するが、通常は２種類の泡径で十分である。また泡径の直径は、大きな泡が１００μｍ〜２０ｍｍ、小さな泡が１０μｍ〜２ｍｍ程度である。
【００２２】
ここで、図２〜図５Ｂを参照しながら、本実施形態に係る攪拌羽根１の構成について具体的に説明する。図２は、攪拌羽根１の斜視図、図３は攪拌羽根１の底面図、図４は、図３のＩ−Ｉ線における断面図である。また、図５Ａは、溝部の横断面図、図５Ｂは、変形例に係る溝部の横断面図である。なお、図２には、便宜上、攪拌羽根１の底面部１３を上方に向けた斜視図としている。
【００２３】
図２〜図４に示すように、攪拌羽根１は、中央部から周縁部にかけて漸次肉厚を薄く形成した円盤状に形成される。そして、攪拌羽根１は、上面部１１の中央部に設けた円孔１２に管状シャフト２の先端部が固着される。固着する手段としては、特に限定するものではなく、嵌着、螺着などで構わない。
【００２４】
攪拌羽根１の底面部１３には、吹き込みガスを貯める円形凹状の貯留部１４と、吹き込みガスの案内路となる複数の溝部６が放射状に形成してある。また、外周部１５には適宜間隔で切り欠き部１６が形成してある。
【００２５】
攪拌羽根１の底面部１３の中央に形成される貯留部１４は、図２〜図４に示すように、管状シャフト２の底面２２と、攪拌羽根１の内周部１７とで囲まれる扁平な円筒状空間であり、管状シャフト２から噴出された吹き込みガスを貯めることができる。
【００２６】
なお、内周部１７の周壁は、垂直或いは下方に向かい窄まるように傾斜させて形成するのが好ましい。かかる形状とすることにより、貯留部１４から吹き込みガスが逃げ出し難くすることができる。
【００２７】
本実施形態に係る溝部６は、当該溝部６の外へ吹き込みガスの気泡を送出する送出部７が互いに異なる位置に設けられた第１の溝部６１と第２の溝部６２とを含む。
【００２８】
そして、溝部６は、図２および図３に示すように、攪拌羽根１の底面部１３に放射状に複数形成されるとともに、第１の溝部６１同士および第２の溝部６２同士は、互いに点対称となるように設けられる。
【００２９】
すなわち、第１の溝部６１および第２の溝部６２を含む複数の溝部６は、それぞれ、内周部１７に臨ませて内周側端部開口部６００が形成される。
【００３０】
そして、第１の溝部６１は、攪拌羽根１の外周縁をなす外周部１５に外周側端部開口部６１０を形成し、これを気泡５の送出部７として機能させている。一方、第２の溝部６２は、当該溝部６２の中途に仕切壁７１を形成し、これを送出部７として機能させている。
【００３１】
すなわち、第１の溝部６１は、攪拌羽根１の底面部１３の中央部から外周部１５に達する長さを有し、外周部１５に形成された外周側端部開口部６１０が送出部７として機能する。
【００３２】
一方、第２の溝部６２は、全長が第１の溝部６１と同長さに予め形成されていた溝部の中途に、送出部７として機能する仕切壁７１が設けられる。
【００３３】
このとき、仕切壁７１は、天井壁６０３から所定角度の傾斜面を有する構成としている。すなわち、第２の溝部６２の天井壁６０３から１０〜９０度の傾斜面を有する構成としている。傾斜面の角度範囲は、実験的に決定されたものであり、かかる構成により、第２の溝部６２は、仕切壁７１を送出部７として、溝内の気泡５を円滑に外方へ送出させることができる。すなわち、仕切壁７１が天井壁６０３からマイナス方向に傾斜したりしていると、第２の溝部６２内の気泡５が外方へ放出されにくくなることが分かっている。なお、仕切壁７１は、後に詳述する充填材８により形成される。
【００３４】
このように、貯留部１４に貯めた吹き込みガスの気泡５は、送出部７にそれぞれ連なる第１の溝部６１と第２の溝部６２とに案内され、攪拌羽根１の径方向における異なる位置から当該攪拌羽根１の外方に送り出されることになる。
【００３５】
上述したように、第１の溝部６１と第２の溝部６２とでは、気泡５は、攪拌羽根１から送出される位置が異なるため、第１の溝部６１からは、相対的に小径の第１の気泡５ａが、第２の溝部６２からは、相対的に大径の第２の気泡５ｂが生成されることになる。このように、本実施形態に係る攪拌羽根１によれば、大小２種類の略均一な大きさの気泡５ａ，５ｂを生成することができる（図１参照）。
【００３６】
第１の溝部６１と第２の溝部６２との溝数の比率は、槽内に存在する不純物の大きさ、種類、量によって選択するが、通常、１：９〜９：１の間であり、好ましくは３：７〜７：３、より好ましい比率は５：５である。
【００３７】
ところで、第１の溝部６１から送り出される吹き込みガスの第１の気泡５ａの径と、第２の溝部６２から送り出される吹き込みガスの第２の気泡５ｂの径との比は、１：Ｚであり、Ｚは１＜Ｚ≦１０の範囲にあることとしている。すなわち、第２の気泡５ｂの径は、第１の気泡５ａの径を１とした場合、１よりも大きく１０よりも小さい。つまり、第１の気泡５ａの径をＸ、第２の気泡５ｂの径をＹとした場合、Ｘ＜Ｙ≦１０Ｘである。１０倍以上の気泡を作ろうとすると、溝部の根本、すなわち中心に近い部分から溝を塞ぐことが必要となり、その場合は中心に近すぎて溝部６からの気泡５の放出がうまくできないため、１０倍以下が好ましい。
【００３８】
このとき、複数の溝部６は、放射状に形成されており、第１の溝部６１同士および第２の溝部６２同士は、互いに点対称をなすことから、バランスが良好であり、攪拌羽根１の回転、気泡５の発生に悪影響を与えるおそれはない。
【００３９】
このように、本実施形態に係る脱ガス装置１０における攪拌羽根１を用いて脱ガス処理を行うと、吹き込みガスの気泡５として、それぞれ均一でありながら、大きさの異なる２種類の気泡を生成することができる。そのため、金属溶湯３の中の水素ガスや不純物などの除去を効率的に行なうことができる。
【００４０】
なお、攪拌羽根１の形状や寸法などは、特に限定するものではないが、円盤状とした攪拌羽根１の直径ａは、好ましくは１２０ｍｍ〜３００ｍｍ、特に好ましくは１８０ｍｍ〜２４０ｍｍとしている。ここでは、図４に示すように、攪拌羽根１の直径ａを２２０ｍｍとしている。上述の寸法としたのは、大きすぎると熱衝撃により破損する可能性が高く、小さすぎると回転数を増加させても希望の周速度が確保できず、小さい気泡５ａが生成できないからである。
【００４１】
また、厚みｂは、好ましくは１０ｍｍ〜３５ｍｍ、特に好ましくは１５ｍｍ〜３０ｍｍとしている。ここでは、図４に示すように、周縁部の厚みｂを１８ｍｍ、中央部の厚みｃを２５ｍｍとしている。上述の寸法としたのは、厚すぎると熱衝撃により破損する可能性が高く、薄すぎると機械的強度が弱くなり、破損する可能性が高くなるからである。
【００４２】
なお、攪拌羽根１は、周速度２〜１０ｍ／ｓとなるように回転させる。１０ｍ／ｓ以上の周速度は、駆動の負荷が大きいため困難であり、２ｍ／ｓ以下の周速度は、泡径が大きくなるため好ましくない。
【００４３】
また、内周部１７から外周部１５までの長さ、すなわち第１の溝部６１の長さｄを８０ｍｍとしている。
【００４４】
さらに、図４に示すように、本実施形態に係る攪拌羽根１の第２の溝６２の寸法としては、図示するように、内周部１７から仕切壁７１の上端までの距離ｅを３６．５ｍｍ、内周部１７から仕切壁７１の下端までの距離ｆを４３．５ｍｍとしている。
【００４５】
したがって、距離ｅおよび距離ｆからも明らかなように、仕切壁７１における傾斜面の角度θは、ここでは４５度である。傾斜面の角度θは、必ずしも４５度に限定されるものではなく、前述したように、第２の溝部６２の天井壁６０３から１０〜９０度であればよい。
【００４６】
また、これも特に限定するものではないが、貯留部１４の直径ｇは、好ましくは１０ｍｍ〜１６０ｍｍ、特に好ましくは５０ｍｍ〜７０ｍｍに形成する。ここでは、図４に示すように、貯留部１４の直径ｇを６０ｍｍとしている。上述の寸法としたのは、中心から離れると、周速度が大きくなり、貯留部１４から気泡５がかき出される可能性が高くなる。そのため直径が大きすぎると、意図しない泡径によって貯留部１４から放出される可能性が高く、小さすぎると、貯留部１４に溜めておくガス量が少なくなり、気泡５をうまく放出できないからである。
【００４７】
また、貯留部１４の深さｈは、好ましくは２ｍｍ以上、特に好ましくは８ｍｍ以上とするとよく、ここでは、貯留部１４の深さｈを１０ｍｍとしている。２ｍｍ以下の場合、高速で回転した際に、ガスが貯留部１４に溜まることなく撹拌羽根１から排出される。なお、上限は撹拌羽根１の厚み分まで厚くできる。
【００４８】
また、切り欠き部１６は、攪拌羽根１の外周部１５の各溝部６間に配し、方形状に切り欠いて形成してある。かかる切り欠き部１６の寸法にしても、特に限定するものではないが、その幅を好ましくは１ｍｍ〜１５ｍｍ、特に好ましくは７ｍｍ〜９ｍｍに形成し、奥行きを好ましくは１ｍｍ〜２０ｍｍ、特に好ましくは８ｍｍ〜１２ｍｍに形成することができる。切り欠き部１６は、その幅を広くするほど、奥行きを深くするほど、槽内を攪拌する作用が大きくなり、気泡５が槽内に均一に回るため好ましいが、攪拌羽根１の受ける抵抗が強くなり、かつ撹拌羽根１自体の強度も弱くなるため、上述の寸法が好ましい。
【００４９】
ところで、図５Ａに示すように、溝部６の形状を、ここでは、断面方形状としている。攪拌羽根１が回転すると、金属溶湯３の流れＦは、相対的に攪拌羽根１の回転方向Ｒに対向することになる。このとき、溝部６において、攪拌羽根１の回転方向Ｒに対向する第１側壁６０１と天井壁６０３との間の角部６０４を含む領域に、実質的な気泡流路５１が形成される。したがって、気泡５が外部に放出されないように、溝部６の中に留めておくためには、第１側壁６０１と天井壁６０３とでなす角度αは直角、あるいは、図５Ｂに示すように鋭角であることが望ましい。ここで、鋭角の範囲としては、４０〜９０度としている。４０度以下の角度は加工することが難しく、９０度以上は、気泡５が放出される可能性が高くなるため、上述の範囲が好ましい。
【００５０】
また、第２の溝部６２の送出部７として機能する仕切壁７１の傾斜面としては、図４で示したように、平面的な形状に限定されるものではない。例えば、図６Ａに示すように、湾曲形成されていても構わない。図６Ａは、変形例に係る仕切壁７１の縦断面図である。
【００５１】
ここで、仕切壁７１を形成して、第１の溝部６１よりも相対的に短尺とした第２の溝部６２の形成方法について、説明する。
【００５２】
底面部１３に、攪拌羽根１の内周側端部開口部６００から外周部１５に至る長さの複数（ここでは１６個）の溝部６が放射状に形成された攪拌羽根１を用意しておく。これら複数の溝部６が、その後の加工により、第１の溝部６１と第２の溝部６２とに区分されることになる。
【００５３】
すなわち、攪拌羽根１の底面部１３に予め放射状に形成された複数の溝部６，・・のうち、互いに点対称をなす少なくとも一対の溝部６，６に対し、攪拌羽根１の周縁をなす外周部１５から所定の長さ部分を、図６Ａに示すように、充填材８により埋設して仕切壁７１を形成する。この仕切壁７１により、第１の溝部６１よりも相対的に短尺の第２の溝部６２を形成することができる。
【００５４】
充填材８は、例えば、攪拌羽根１や管状シャフト２の材料となる前述の窒化珪素系、サイアロン系、炭化珪素系セラミックスやカーボンセラミックスなどで予め溝部６の幅よりも若干小幅の矩形棒状に形成したものを使用することができる。かかる矩形棒状の充填材８を溝部６中に埋設し、溝部６との隙間に、焼結前の炭化珪素系セラミックやカーボンセラミックなどを充填して再焼成することにより、強固な仕切壁７１を形成することができる。また、充填材８としては、耐アルミキャスターを用いることもできる。
【００５５】
また、充填材８の長さなどは適宜に設定することができる。すなわち、図６Ａに示したように、溝部６において、攪拌羽根１の外周部１５から内側に向けて所定の長さ部分までを全て充填材８で埋設する必要はない。図６Ｂに示すように、短い充填材８を用い、仕切壁７１から攪拌羽根１の外周部１５までの間は、気泡５は通過することのない単なる空隙部６２ａとして残すこともできる。図６Ｂは、変形例に係る仕切壁の縦断面図である。
【００５６】
上述した構成であれば、仕切壁７１は、攪拌羽根１における径方向の位置を適宜調整することが可能となる。すなわち、溝部６の長さによって、生成される気泡５の大きさが異なるため、仕切壁７１を設ける位置を適宜調整して、所望する大きさの気泡５を得ることが可能となる。なお、気泡５の大きさと溝部６の長さとの関係などは、実験的に得ることができる。
【００５７】
上述してきた構成による攪拌羽根１によれば、第２の溝部６２に設ける送出部７（仕切壁７１）の位置をどのように設定するかによって、２種類の気泡の大きさの比を適宜設定することができる。なお、前述したように、本実施形態に係る攪拌羽根１においては、第１の溝部６１から送り出される第１の気泡５ａの径と、第２の溝部６２から送り出される第２の気泡５ｂの径との比は、１：Ｚであり、Ｚは１＜Ｚ≦１０の範囲にある。すなわち、第２の気泡５ｂの径は、第１の気泡５ａの径を１とした場合、１よりも大きく１０よりも小さい。
【００５８】
図７Ａ、図７Ｂおよび図７Ｃは、変形例に係る溝部６の横断面図である。上述してきた例では、第１の溝部６１も第２の溝部６２も、その横断面形状は略方形状としていた。しかし、例えば、図７Ａに示すように、横断面形状を略三角形状、図７Ｂに示すような略Ｕ字形状、図７Ｃに示すような略円形状とすることもできる。
【００５９】
このように、溝部６の横断面形状は、一定の形状に限定されるものではなく、管状シャフト２のガス流路２１を介して送られる吹き込みガスの気泡５を、送出部７に至るまで溝部６の中に留めておくことができる形状であればよい。
【００６０】
第１の溝部６１よりも相対的に短尺な第２の溝部６２の形成方法として、上述した例では、以下のようにしていた。すなわち、予め放射状に形成された複数の溝部６，・・のうち、互いに点対称をなす少なくとも一対の溝部６，６に対し、攪拌羽根１の周縁をなす外周部１５から所定の長さ部分を充填材８により埋設して仕切壁７１を形成していた。
【００６１】
しかし、形成方法はかかる方法に限定されるものではなく、例えば、攪拌羽根１の内周側端部開口部６００からの長さが最短の複数の溝部６，・・を予め放射状に形成しておく。そして、その中で、互いに点対称をなす少なくとも一対の溝部６，６については、さらにその終端から攪拌羽根１の周縁側に向けて削り込み、所定長さまで溝部６を延長するのである。この場合も、上述した実施形態同様、互いに点対称をなす少なくとも一対の溝部６，６は同じ長さとすることが好ましい。
【００６２】
また、他の形成方法として、予め、長さがそれぞれ異なる複数の溝部６を放射状に形成しておくこともできる。その場合も互いに点対称をなす少なくとも一対の溝部６，６は、同じ長さとすることが好ましい。
【００６３】
（他の実施形態）
ここで、他の実施形態に係る攪拌羽根１について説明する。図８は、他の実施形態に係る攪拌羽根１の説明図、図９は、他の実施形態に係る攪拌羽根１の第２の溝部６２における送出部７の横断面図である。
【００６４】
本実施形態は、先の実施形態に対して、第２の溝部６２における送出部７の構成が異なるのみであり、他の構成は略同一である。以下では、先の実施形態と同じ機能を有する構成要素については共通の符号を付して、その説明は省略する。
【００６５】
すなわち、他の実施形態に係る攪拌羽根１が備える複数の溝部６についても、先の実施形態と同じように、それぞれ天井壁６０３および当該天井壁６０３を挟んで対向する２つの側壁６０１，６０２により構成される。
【００６６】
かかる構成において、第２の溝部６２の中途に設けられた送出部７は、図９に示すように、管状シャフト２の回転方向Ｒに対向する側壁６０１と天井壁６０３との間に形成される角度αが鋭角α１から鈍角α２に変化する部位に設けている。ここで、鈍角α２の範囲は、１１０〜１５０度としている。１１０度以下であると気泡５がうまく放出されず、１５０度以上であると隣の溝部６と干渉するため、上述の範囲が好ましい。
【００６７】
すなわち、図９に示すように、送出部７では、回転方向Ｒに対向する側壁６０１と天井壁６０３との間に形成される角度αが鈍角α２になっている。そのため、第２の溝部６２を通過していた気泡５は、送出部７に至ると、攪拌羽根１の径方向ではなく、傾斜した側壁６０１に沿って外方へと送出され、相対的に大径の第２の気泡５ｂを生成する。
【００６８】
なお、直角であった側壁６０１が鈍角α２となる送出部７は、図８に示すように、鈍角となる度合いが漸次大きくなるように所定の領域を有する構成でもよいし、直角から鈍角α２へ急峻に変化する構成であってもよい。また、この実施形態における第２の溝部６２は、第１の溝部６１同様に、攪拌羽根１の外周部１５には外周側端部開口部６１０が形成される。
【００６９】
以上、説明してきたように、上述してきた攪拌羽根１によれば、それぞれ均一でありながら、大きさの異なる２種類の気泡（第１の気泡５ａおよび第２の気泡５ｂ）を生成して、金属溶湯３の中の水素ガスや不純物などの除去を効率的に行なうことができる。そして、脱ガス処理の効率を上げることができる。
【００７０】
ところで、上述してきた実施形態では、気泡５の種類を２種類として説明したが、溝部６の内周側端部開口部６００から送出部７までの長さを異ならせることにより、泡径の異なる２種類以上の気泡５を生成することが可能である。その場合、最も小さい泡径をＡとすると、他の複数の泡径Ｂ（例えばＢ１，Ｂ２）は、いずれもＡ＜Ｂ≦１０Ａとする。
【００７１】
すなわち、図示しないが、例えば、第１の溝部６１および第２の溝部６２とは長さの異なる第３の溝部を設けた場合、第１の溝部６１から送り出される吹き込みガスの気泡(第１の気泡５ａ)の径と、第３の溝部から送り出される吹き込みガスの気泡の径との比が、１：Ｚ’であって、Ｚ’は１＜Ｚ’≦１０の範囲にあり、かつＺ’≠Ｚである。つまり、第１の気泡５ａの径をＸ、第２の気泡５ｂの径をＹ、第３の気泡の径をＹ’とした場合、Ｘ＜Ｙ’≦１０Ｘであって、なおかつＹ’ ≠Ｘ、Ｙ’ ≠Ｙである。
【００７２】
また、上述した実施形態のさらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１    攪拌羽根（金属溶湯用攪拌体）
２    管状シャフト
３    金属溶湯
４    脱ガス槽
５    気泡
５ａ    第１の気泡
５ｂ    第２の気泡
６    溝部
７    送出部
１０  脱ガス装置
１５    外周部（外周縁）
６１    第１の溝部
６２    第２の溝部
７１    仕切壁
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９】
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