(57)【要約】      （修正有）【課題】不活性ガスの供給量にばらつきが生じた場合にも、溶湯への気泡放出量が安定しておりかつ気泡の微細分散化能力が高く維持され、脱ガス性能と除滓性能に経年変化をきたさない溶湯攪拌用回転体を提供する。【解決手段】不活性ガス導入孔１１を有する中空管状のシャフト１の下部に円盤状のロータ２を固定した溶湯攪拌用回転体において、ロータの内側に底面が開口してなり不活性ガスが滞留するガス滞留部２１と、ロータの外周縁部に溝状の凹部２２と隣り合う凹部同士間に挟まれてなる突起部２３と、該凹部にガス滞留部と連通する複数のガス噴出口２４を設けたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
不活性ガス導入孔を有する中空管状のシャフトの下部に円盤状のロータを固定した溶湯攪拌用回転体において、ロータの内側に底面が開口してなり不活性ガスが滞留するガス滞留部と、ロータの外周縁部に溝状の凹部と隣り合う凹部同士間に挟まれてなる突起部と、該凹部にガス滞留部と連通する複数のガス噴出口を設けたことを特徴とする溶湯攪拌用回転体。
【請求項２】
前記突起部にガス滞留部と連通する複数のガス噴出口を設けたことを特徴とする請求項１に記載の溶湯攪拌用回転体。
【請求項３】
前記ガス噴出口が丸孔またはスリットの形状に形成されてなることを特徴とする請求項１または２に記載の溶湯攪拌用回転体。
【請求項４】
前記凹部に設けた複数のガス噴出口の開口面積の総和が、前記突起部に設けた複数のガス噴出口の開口面積の総和より大きいことを特徴とする請求項２に記載の溶湯攪拌用回転体。
【請求項５】
前記ロータの開口した底面部の下端に逆凹状の切欠き部を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の溶湯攪拌用回転体。
【請求項６】
前記ガス噴出口が丸孔で形成されてなり、その丸孔の最大直径が前記シャフトの不活性ガス導入孔の最小直径より小さいことを特徴とする請求項１、２、４、５のいずれかに記載の溶湯攪拌用回転体。
【請求項７】
前記ガス噴出口がスリットで形成されてなり、そのスリットの最大幅寸法が５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１、２、４、５のいずれかに記載の溶湯攪拌用回転体。
【請求項８】
前記ロータの最大高さ寸法が、ロータの最大外径の１／４〜１／２の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の溶湯攪拌用回転体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム合金等の溶湯中に窒素やアルゴンガスのような不活性ガスを気泡状態に放出して、溶湯中の水素などのガスや酸化物などの不純物を除去する溶湯攪拌用回転体に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム合金等の溶湯では、溶湯中の不純物や水素ガスなどを浮遊させて除去するために、溶湯を攪拌しつつ、窒素やアルゴンガスなどの不活性ガスを溶湯中でバブリングさせて、気泡を微細化させるとともに溶湯中に均一に分散させる溶湯攪拌用回転体が用いられている。
【０００３】
例えば特許文献１には、アルミニウム溶湯中に精製用ガスを導入し、かつ溶湯中に設置された回転子を回転させることによって、ガスを溶湯中に微細に分散させて、溶湯を精製する方法において、ガスを溶湯内で回転子の下端に形成されかつ下面が開放されているガス滞留部に一旦滞留させるとともに、回転子を回転させるアルミニウム溶湯の精製処理方法が記載されている。ガス滞留部は上面および側面が壁部材によって密閉され下面が開放されたお椀型すなわち側面下広がりの円錐台状で、壁部材の側面下端に切欠きを設けることが記載されている。
【０００４】
特許文献２には、気体供給路を内部に有する垂直回転軸の下端に、気泡微細化分散用回転体を取付け、気体供給路の下端が回転体の底面に開口させられ、回転体の底面に気体供給路の開口部から周縁に至る複数の溝が放射状に設けられ、回転体の周面における各溝の開口の間に、下端部が回転体の底面周縁部に開口した凹所を設けた溶湯攪拌用回転体が記載されている。
【０００５】
特許文献３には、内部に長さ方向に伸びる気体通路を有しておりかつ液体中に配置される垂直回転軸と、回転軸の下端に設けられた気泡放出分散用回転体とより構成されており、液体中に、微細化された気泡状態で気体を放出し、液体全体に分散させる装置において、回転体が、周面に回転軸の気体通路と連なった気体吹出口が円周方向において複数形成されている円板状本体と、円板状本体の周面に取付けられたリング状多孔質体とよりなる気泡放出分散装置が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開昭５８−１４４４３８号公報
【特許文献２】特公昭６１−４０７３７号公報
【特許文献３】特開平４−３０８０４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１は不活性ガスをお椀型のガス滞留部に蓄えるため、不活性ガスの供給量にばらつきが生じても溶湯への気泡放出量は大きく変動せず良好である。しかしながら、ガス滞留部の下面の開放部から気泡が放出される構造では気泡の微細分散化は十分であるといえない。
【０００８】
特許文献２は垂直回転軸の下端から溶湯中に放出される不活性ガスの気泡を、回転体の底面に設けた放射状溝と底面周縁部に開口した凹所による機械的な剪断作用で微細、分散させる。これは不活性ガスの供給量にばらつきが発生すると、気泡微細分散化能力が低下し、期待される脱ガス性能や除滓性能が得られ難い。
【０００９】
特許文献３は長期間の使用により多孔質体の気孔が徐々に塞がり気孔率が低下して、溶湯への不活性ガスの単位時間当たりの供給量が低下する。また不活性ガスが回転体中に設けた細い孔径の気体吹出口を通過することから、不活性ガスの供給量を多くするためには供給圧を高く設定する必要がある。不活性ガスの供給量を多くした場合、多孔質体を通過した後にガスが大きな気泡となって発生し脱ガス性能や除滓性能の低下を招きやすい。
【００１０】
本発明は、不活性ガスの供給量にばらつきが生じた場合にも、溶湯への気泡放出量が安定しておりかつ気泡の微細分散化能力が高く維持され、脱ガス性能と除滓性能に経年変化をきたさない溶湯攪拌用回転体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】
【００１１】
本発明は、不活性ガス導入孔を有する中空管状のシャフトの下部に円盤状のロータを固定した溶湯攪拌用回転体において、ロータの内側に底面が開口してなり不活性ガスが滞留するガス滞留部と、ロータの外周縁部に溝状の凹部と隣り合う凹部同士間に挟まれてなる突起部と、該凹部にガス滞留部と連通する複数のガス噴出口を設けたことを特徴とする。
【００１２】
本発明において、前記凹部に設けたガス噴出口に加えて、さらに突起部にガス滞留部と連通する複数のガス噴出口を設けたことを特徴とする。また前記凹部に形成したガス噴出口および突起部に形成したガス噴出口が丸孔またはスリットの形状に形成されてなることを特徴とする。
【００１３】
前記凹部および突起部にガス噴出口を形成した場合、凹部に設けた複数のガス噴出口の開口面積の総和が、突起部に設けた複数のガス噴出口の開口面積の総和より大きいことを特徴とする。前記ロータの開口した底面部の下端に逆凹状の切欠き部を設けたことを特徴とする。
【００１４】
前記凹部に、または凹部および突起部にガス噴出口が丸孔で形成されている場合、その丸孔の最大直径が前記シャフトの不活性ガス導入孔の最小直径より小さいことを特徴とする。また、前記凹部に、または凹部および突起部にガス噴出口がスリットで形成されている場合、そのスリットの最大幅寸法が５ｍｍ以下であることを特徴とする。さらに、前記ロータの最大高さ寸法が、ロータの最大外径の１／４〜１／２の範囲内であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、ロータの内側に底面が開口し不活性ガスが滞留するガス滞留部を設け、これに不活性ガス導入孔から供給される不活性ガスを一旦蓄える。この蓄えられた不活性ガスが、ロータの外周縁部の溝状の凹部、または溝状の凹部と隣り合う凹部同士間に挟まれてなる突起部に設けたガス滞留部と連通する小さい開口面積の複数のガス噴出口を通して溶湯内に小さな気泡として微細化して分散放出される。この構成により、不活性ガスの供給量にばらつきが生じた場合でも、ガス滞留部があるため安定しており、溶湯内へ微細化した気泡を確実に分散させることができる。
【００１６】
ガス噴出口から放出される不活性ガスの小さな気泡は、ロータの外周縁部に設けた溝状の凹部や突起部で剪断され更に微細化される。剪断作用による微細化を最大限に発揮させるために、ガス噴出口は奥行の三面を壁面に囲まれた凹部に設けることが好ましい。不活性ガスの供給量と各ガス噴出口の開口面積を総和した面積のバランスを考慮して、ガス噴出口から出るガス量が足りずロータ底面の開口部から大きな気泡となって溶湯内に漏れ出ることが想定される場合、ロータの凹部以外に突起部にもガス噴出口を設ける。凹部と突起部の両者にガス噴出口を設ける場合、ロータの外周縁部の凹部に設けた複数のガス噴出口の開口面積の総和が、突起部に設けた複数のガス噴出口の開口面積の総和より大きくすることにより、剪断作用効果が大きくなるので好ましい。
【００１７】
また仮に不活性ガスがロータ底面の開口部から大きな気泡となって溶湯内に漏れ出た場合でも、脱ガス性能や除滓性能を大きく低下させないために、ロータの底面部の下端に逆凹状の切欠き部を複数設ける。この切欠き部による溶湯の剪断作用で、ロータ底面の開口部から出る比較的大きな気泡の微細、分散化ができる。
【００１８】
ガス噴出口が丸孔に形成されてなる場合、その丸孔の最大直径が前記シャフトの不活性ガス導入孔の最小直径より小さいこと、またガス噴出口がスリットで形成されてなる場合、そのスリットの最大幅寸法が５ｍｍ以下であるのが気泡の微細分散のために好ましい。また、ロータの最大高さ寸法が、ロータの最大外径の１／４〜１／２の範囲内であるのが構造上好ましい。
【００１９】
また脱ガス性能と除滓性能を安定的に発揮させるために、溶湯攪拌用回転体の構成部材であるロータおよびシャフトを溶湯中でも形状変化が起きないセラミックスで形成するのが望ましい。なかでも窒化ケイ素、サイアロンが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は本発明の溶湯攪拌用回転体の実施例を示す一部断面図である。図２は図１のロータの平面図である。本発明実施例の溶湯攪拌用回転体は、中空管状のセラミックス製シャフト１の下部に、円盤状のセラミックス製ロータ２を螺合固定して構成される。
【００２１】
シャフト１は、窒化ケイ素を主成分とする焼結体からなり、その内部に窒素やアルゴンガスなどの不活性ガスを供給するための中空の不活性ガス導入孔１１を有する。不活性ガス導入孔１１の下端の開口部を経てロータ２のガス滞留部２１の空間内に不活性ガスが供給される。シャフト１の下部にロータ２と接合するための雄ねじ部を形成する。窒化ケイ素を主成分とする焼結体は、相対密度９９．４％、常温における熱伝導率５５Ｗ／（ｍ・Ｋ）、常温における４点曲げ強度９０５ＭＰａである。
【００２２】
ロータ２は、シャフト１同様に窒化ケイ素を主成分とする焼結体からなり、ロータ２の上面の中央孔部１２にシャフト１と接合するための雌ねじ部１３を形成する。ロータ２の内側に底面が開口した逆凹状の不活性ガスが滞留する空間であるガス滞留部２１を形成する。ロータ２の外周縁部に溝状の凹部２２と、隣り合うこれら凹部２２同士間に挟まれて半径方向に突出してなる突起部２３を円周方向４５度間隔毎に８個設けた。
【００２３】
ロータ２の凹部２２に、ガス滞留部２１と連通する直径５ｍｍの丸孔のガス噴出口２４を穿孔した。凹部２２一箇所あたりガス噴出口２４を５個づつ設けた。また、ロータ２の突出部２３に、ガス滞留部２１と連通する直径５ｍｍの丸孔のガス噴出口２５を穿孔した。突出部２３一箇所あたりガス噴出口２５を３個づつ設けた。
【００２４】
ロータ２の開口した底面部２６の下端に逆凹状の切欠き部２７を設けた。底面部２６は凹部２２および突出部２３の底面で構成されるが、切欠き部２７は凹部２２の底面に設けた。
【００２５】
ロータ２の最大高さ（ロータの最底面から最上面までの寸法）が９６ｍｍ、ロータ２の最大外径（対向する突起部の先端間の長さ）が２４０ｍｍである。ガス噴出口２４およびガス噴出口２５の丸孔の最大直径５ｍｍは、シャフト１の不活性ガス導入孔１１の最小直径５０ｍｍより小さくした。また、凹部２２に設けたガス噴出口２４の開口面積を総和した面積は、突起部２３に設けたガス噴出口２５の開口面積を総和した面積に比べて大きくした。
【００２６】
このように構成した本発明実施例の溶湯攪拌用回転体を６８０℃のアルミニウム溶湯中に浸漬し、シャフトを駆動装置によって高速回転させるとともに、不活性ガス導入孔から不活性ガスを供給して、溶湯中の不純物などを浮遊させるための回転攪拌に供したところ、気泡の微細化分散効果が十分に得られた。また、不活性ガスの供給量にばらつきが生じた場合にも、溶湯への気泡放出量が安定しておりかつ気泡の微細分散化能力が高く維持されることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の溶湯攪拌用回転体によれば、不活性ガスの供給量にばらつきが生じた場合にも、溶湯への気泡放出量が安定しておりかつ気泡の微細分散化能力が高く維持され、脱ガス性能と除滓性能に経年変化をきたさない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の溶湯攪拌用回転体の実施例を示す一部断面図である。
【図２】図１のロータの平面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  シャフト、  ２  ロータ、  １１  不活性ガス導入孔、  １２  中央孔部、
１３  ねじ部、    ２１  ガス滞留部、  ２２  凹部、  ２３  突起部、
２４  ガス噴出口、  ２５  ガス噴出口、  ２６  底面部、  ２７  切欠き部
【図１】
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【図２】
2008224049.tif 000004