JP5697682B2 - 溶融金属格納構造のための圧縮ロッドアセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、溶融金属を格納し、搬送するために使用される構造と、その構造部分とに関する。より詳細に、本発明は、耐熱容器を支持、保護、必要であれば配列するために使用される外側金属ケーシングに収容される耐熱性またはセラミック製の容器を有する上記構造に関する。

この種の金属格納構造は、一般的に、外側金属ケーシング内に保持された、例えば溶融金属搬送容器など、何らかの耐熱容器を含む。溶融金属が容器内に保持されるか又は容器を通って搬送されると、容器は、（例えば７００〜７５０℃に達するまで）非常に熱くなり得る。この熱が前記格納構造の外側金属ケーシングに伝達される場合、金属ケーシングは、膨張、反り及び歪みを被りやすく、（容器が複数のセクションで形成される場合は）容器のセクション間に間隙が形成されることがあり、これにより、溶融金属の漏出を許容する。さらに、ケーシングの外側表面は、設備のオペレータにとって危険な使用温度となり得る。これらの欠点は、溶融金属にとって望ましい温度を維持するために容器が更に加熱されると、一層悪化する。容器の加熱が採用されると、例えば９００℃までの温度が容器の外側に存在し得る。容器とケーシングの内面との間に断熱の層が設けられてもよいが、そのような層を設けると、容器のための強固な支持体を設けることができず、加熱される容器が必要とされる場合に熱循環のための間隙を容器とケーシングとの間に形成することができない。

このような問題を解消するために、容器は、金属ケーシング内部において種々の間隔を空けた位置で強固に支持されるようにしてもよく、これにより、容器とケーシングとの間に、熱的に分離する間隙を形成することができる。また、このような間隙は、容器に熱を加える分配システムにおいて熱循環を可能にさせる。断熱の層は、前記間隙のケーシング側において、該ケーシングの内側を覆うように用いられてもよく、金属ケーシングのために更なる熱的絶縁を提供することができる。しかしながら、強固な支持は、分配システムの熱サイクルの間に容器が経験する熱膨張および熱収縮に対応することができず、容器に生じ得る割れ目を抑制しない傾向がある。

したがって、金属分配構造の金属ケーシング内におけるセラミック容器のための強固な支持を提供する改良された手段が求められている。

本発明の一実施形態は、外側金属ケーシング内に位置付けられた耐熱性容器に力を加えるための圧縮ロッドアセンブリを提供し、該アセンブリは、硬質の細長いロッドを備え、該細長いロッドは、第１の端部と、第２の端部と、該細長いロッドの第１の端部に隣接するボルトと、前記細長いロッドと前記ボルトとの間に動作可能に位置付けられ、これにより、前記ボルトにより前記細長いロッドに加えられる力が通過される圧縮構造部であって、前記細長いロッドの制限された長手方向の移動が、対応する前記ボルトの長手方向の移動を必要とすることなく前記圧縮構造部により適応されることを許容する圧縮構造部と、を備える。

別の実施形態は、外側ケーシング内に位置付けられた耐熱性容器を備えた溶融金属格納構造（例えば、溶融金属を保持し、分配し又は搬送するための構造）を提供し、前記容器は、前記ケーシングの内面から間隔を空けて配置されて、少なくとも１つの圧縮ロッドアセンブリから圧縮力を受け、該アセンブリは、第１の端部と前記ケーシング内で前記容器に当接する第２の端部とを有する硬質の細長いロッドと、少なくとも部分的に前記ケーシングの外側に配置され、前記細長いロッドの第１の端部に隣接したボルトと、前記細長いロッドと前記ボルトとの間に動作可能に位置付けられ、これにより、前記ボルトにより前記細長いロッドに加えられる力が通過される圧縮構造部であって、前記細長いロッドの制限された長手方向の移動が、対応する前記ボルトの長手方向の移動を必要とすることなく前記圧縮構造部により適応されることを許容する圧縮構造部と、を備える。

前記容器は、例えば、該容器の長手方向一端部から長手方向他端部まで延びる金属搬送チャンネルを有する長尺の容器、溶融金属を搬送するための長尺のチャンネルであって金属フィルタを有するチャンネルを備えた容器、溶融金属を収容し一時的に保持するための容積と該容積内に延設された少なくとも１つの金属製脱ガスユニットとを備えた容器、又は、反応する化学物質を収容するのに適した容積を有するるつぼとして設計された容器のいずれかであってもよい。

前記構造において、複数の圧縮分離ロッドアセンブリのそれぞれは、好ましくは、０ｌｂ以上５０００ｌｂ以下（０Ｋｇ以上２２６８Ｋｇ以下）の範囲で前記容器に力を加える。前記容器は、好ましくは、長手方向に延びる側壁と底壁とを備え、圧縮分離ロッドアセンブリのいくつかは、好ましくは、前記容器に沿って１．５インチ以上１５インチ以下（３．８ｃｍ以上３８．１ｃｍ以下）の間隔を空けた各所で、前記長手方向に延びる側壁及び／又は前記底壁に当接する。前記容器と前記ケーシングとの間には充填されていない間隙があることが好ましく、管状金属補強は、例えば０．０インチ以上２．０インチ以下（０ｃｍ以上５ｃｍ以下）の距離だけ前記間隙に達しない位置で終結する。あるいは、管状金属補強は、ボディの長手方向一端部から０．０インチ以上３．０インチ以下（０ｃｍ以上７．６ｃｍ以下）の距離だけ離間していることが好ましい。

前記構造は、前記容器を加熱するためのヒータを備えてもよく、あるいは、前記容器が加熱されず、前記ケーシングの内面に隣接して断熱材料が設けられてもよい。

圧縮アセンブリの硬質ロッドは、前記容器の高熱に耐え得るものである。本質的に、前記容器と前記金属ケーシングとの接触のみが硬質ロッドを介しているため、前記容器の壁からの熱伝導が低減される。これにより、前記ロッドは前記容器を前記金属ケーシングから熱的に分離する。したがって、前記ロッドにより加えられる圧縮力は、割れ目の発生防止に役立ち、そのような割れ目が発生したときに該割れ目を食い止める傾向があり、これにより、容器から金属が漏出する可能性が低減される。

前記容器は、主として、溶融したアルミニウム又はアルミニウム合金を収容または搬送するためのものであるが、他の溶融金属または溶融合金、特に、例えば、（アルミニウムよりも低い溶融点を有する）マグネシウム、鉛、錫および亜鉛、並びに、（アルミニウムよりも高い溶融点を有する）銅および金など、溶融アルミニウムに類似した溶融点を有するものを収容または搬送するために用いられてもよい。

さらに別の実施形態は、上述のような圧縮分離ロッドアセンブリのためのロッドコンポーネントを提供し、該ロッドコンポーネントは、第１の端部と第２の端部とを有する細長い硬質ロッドを備え、該ロッドは、該ロッドの端２の端部に隣接して耐熱性断熱材料を有する。

以下、下記の添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。

本発明の一実施形態に係る圧縮ロッドアセンブリの分解断面図である。 図１の圧縮ロッドアセンブリが設けられた溶融金属格納構造の一部を示し、該格納構造の外側表面に取り付けられた固定ブラケットを示す断面図である。 図２の溶融金属格納構造と同様の溶融金属格納構造の一部破断斜視図であるが、該構造の溶融金属格納容器を支持する更なる圧縮絶縁ロッドアセンブリを示す図である。 図２と同様の断面図であるが、別の実施形態を示す図である。

図１は、一実施形態に係る圧縮ロッドアセンブリ１０の長手方向の分解断面図である。該アセンブリは、細長いロッド１２と、金属プレート１４と、リテーナ１６内に保持された３つの金属製皿ばね座金１５とを備え、前記リテーナは、金属プレート１４に取り付けられ、これにより、金属ばね座金１５を取り囲み、該金属ばね座金を前記プレート、ボルト１８及び雌ねじナット２０に隣接して保持している。前記ロッド１２は、耐熱性材料、通常はセラミック材料からなり、前記ロッドのプレート当接端部２４（第１の端部）と容器当接端部２３（第２の端部）との間で延び、長さＬを有する細長いボディ２２を備える。該ボディに用いられる前記耐熱性材料は、好ましくは、（押出成形またはプレス成形された）アルミナであるが、例えば、ジルコニア、溶融石英、ムライト、チタン酸アルミニウム、又は、機械加工できるガラスセラミック（例えば、英国のCeramic Substrates and Components社により「Macor」という商標の下で販売される製品）などといった、圧縮に耐え得る別のセラミックであってもよい。また、ロッド２２には、取り囲む金属管状支持体２６が設けられ、該金属管状支持体は、プレート当接端部２４からロッド２２の長さＬの一部に沿って延設され、容器当接端部２３に達しない位置を終点としている。前記皿座金１５は、しばしば「ベルビル（Belleville）座金」と呼ばれ、軸方向の力が加えられたときに平らになるが、前記の力が取り除かれたときに弾性により元のカップ形状に戻る。該ばね座金は、中実のディスク状に図示されているが、別の実施形態においては小さな中央開口部が設けられてもよい。ボルト１８は、一端において拡径された多面体の頭部３０を有し、該ボルトを回転させるために使用されるツール（図示せず）の受け口に対応した形状を有する。前記頭部は、細長い雄ねじ軸３１に取り付けられ、該軸の反対側の端部に当接面３２を有する。ナット２０は、該ナットが回転に対して抵抗できるような多面体の外形３４と、前記ねじ軸３１が回転されるときに該ねじ軸上に前記ナットが乗ることを許容する大きさとねじ数とを有する雌ねじ穴３５とを備える。リテーナ１６は、ボルト１８の先端が通過することを許容するのに十分な大きさの径を有する中央穴２８を備え、これにより、前記当接面３２が座金１５に当接し、該座金を圧縮するように軸方向の力を加えることができる。

ロッド２２と、好ましくは管状金属支持体２６とは、前記アセンブリのための交換可能部品を形成し、該アセンブリは、例えば、高温にさらされることで生じる破損または金属クリープによりロッド２２が機能しなくなった場合に代替品を要求し得る。

図２に、耐熱容器４２（例えば金属搬送容器）と、（例えばスチールからなる）金属ケーシング４４と、断熱材（例えば耐熱板）からなる内側層４５とを有する溶融金属格納構造４０の一部に位置する前記アセンブリ１０の部品が組付け状態において示されている。容器４２と、金属ケーシング４４の内側表面に隣接する断熱材からなる層４５との間に、開放した、即ち充填されていない空隙４６が前記構造内に存在する。該空隙には、ケーシング４４と断熱層４５との穴４８を通過する細長いロッド１２が渡され、これにより、該ロッドの容器当接端部２３が容器４２の外側表面に当接する。ロッド１２は、該ロッドのプレート当接端部２４がケーシング４４の外側に位置するのに十分な長さを有する。ケーシング４４には、プレート１４、リテーナ１６及びナット２０を取り囲むようにＵ字状ブラケット５０が（例えば溶接により）取り付けられている。その上、ブラケット５０の外側端部は中央穴を有し、該中央穴には、前記ナットの外側表面３４に係合して、これにより該ナットの回転を防止する当接プレート５４が設けられている。前記ブラケットはまた、前記ボルトの軸に沿ってナット２０が軸方向に後退することを防止するストッパ５５を有する。また、ケーシング４４に隣接するブラケット５０の側面部は、該ブラケットへの（通常は正方形又は長方形の形状を有する）プレート１４の閉じこめられた位置決めにより該プレートの回転を阻止するが、長手方向へのプレート１４の移動は、ブラケットの該側面部によって阻止されない。容器当接端部２３が図示のように容器に当接し、ボルト３０が座金１５に当接するまで移動するように該ボルトが回転されると、前記ロッドは容器に押し付けられるが、皿座金１５は、ボルト３０の軸方向の移動を何ら必要とすることなく、熱サイクルの間に容器の膨張又は収縮に適応するようにロッド１２が容器４２に向かって又は容器４２から離れるように僅かに移動することを許容するばねとして作用する。ばね座金１５は完全に圧縮されると容器の膨張に適応する能力を失うため、前記ボルトは、好ましくは、ばね座金１５が完全に圧縮される程度に締め付けられるべきでない。したがって、ロッド１２は、強固に、且つ弾性的に容器に保持され、容器の面に圧縮力を加える。

図３に示されるように、この実施形態の容器は、図示のような細長い金属搬送チャンネルが設けられた溶融金属分配構造の細長い耐熱セラミック製溶融金属搬送容器である。容器４２は、その下端部において、金属ケーシング４４の底壁６０を貫通して垂直に延びる図２に示されるタイプのロッドアッセンブリ１０の隣接ペアにより支持されている。前記容器は、これら垂直アセンブリのペアにより支持され、底壁６０から離間して保持され、また、容器の頂部は、金属ケーシング４４にボルトで固定されると共に該金属ケーシングの一部を形成する金属上面プレート６３の下に閉じこめられるため、前記垂直アセンブリにより容器に圧縮が加えられる。好ましくは、容器４２の上縁部と上面プレート６３の張り出し内側リップ６１との間に断熱耐熱性ストリップ６４が位置し、これにより、これらの場所で容器からの熱損失がさらに低減される。ストリップ６４は、硬質部材であり、圧縮力が下部のアセンブリ１０により加えられることを許容するストッパとして作用する。容器から上面プレート６３への熱伝導を最小限に抑えるために、断熱耐熱性ストリップ６４は、横方向の水平寸法において可能な限り狭く維持されることが好ましい。また、容器４２の底部は、金属ケーシング４４の側壁６２を貫通して延びる水平ロッドアセンブリ１０の反対側同士のペアによって、側方への動きに対して所定位置に固定されている。これらのアセンブリは、対抗する圧縮力を互いに反対側の側面から容器に加え、これらのアセンブリは、概して、高さレベルにおいて前記容器のチャンネルの真下に位置付けられ、この高さレベルにおいて、容器の側面の内側への曲げ又は屈曲が回避されるように耐熱性材料は容器の一方の側面から他方へ完全に延びる。このような底壁及び側壁のロッドアセンブリ１０のいくつかのグループが、耐熱容器４２を支持および圧縮するための複数の位置を提供するように、前記分配構造の長さ方向に沿って間隔を空けて並べられている。そのようなアセンブリのグループ間の長手方向の間隔は、重要でないが、１．５インチ以上１５インチ以下（３．８ｃｍ以上３８ｃｍ以下）の範囲であることが好ましく、６インチ以上１０インチ以下（１５．２ｃｍ以上２５．４ｃｍ以下）の範囲であることがより好ましい。

図３は、垂直な支持／圧縮と水平な支持／圧縮との両方を提供するためのアセンブリ１０の使用状態を示すが、前記金属分配構造の大きさ及び使用状況に従った要求に応じて、別の実施例により、垂直な支持／圧縮のみ、又は、水平な支持／圧縮のみが提供されるようにしてもよい。いずれにしても、前記アセンブリは前記ケーシングから前記容器を熱的に分離する。

前記金属ケーシングの内側は、該金属ケーシングへの熱伝導を更に低減するために、耐熱性断熱層４５で裏打ちされている。該層は、容器４２に対して物理的な支持を特に提供せず、実際、容器４２の更なる断熱を提供するための空隙４６が存在する場所に示されるように、少なくとも容器の垂直面において、該容器に接触しない。勿論、必要に応じて、前記金属ケーシングと前記容器との間の空間全体が耐熱性断熱材で充填されもよく、図３の実施形態では、図示されたように容器４２の下に空隙が設けられていない。

図３の実施形態は容器４２のための内部ヒータを使用しないが、必要に応じて、側面の空隙４６に、溶融金属を所望の高温に維持するために前記容器に熱を伝えるための電気的加熱要素（図示せず）が設けられてもよい。これに代えて、前記容器は、例えば、２００５年１２月１３日付けでＴｉｎｇｅｙ他に付与された米国特許第６９７３９５５号、及び、２００８年７月１０日付けで米国公開特許第２００８／０１６３９９９号としてＨｙｍａｓ他に発行された継続中の米国特許出願第１２／００２９８９号（この参照により、これらの特許および特許出願の開示は、本明細書の一部を構成するものとする。）に開示された手段により加熱されてもよい。Ｔｉｎｇｅｙ他の特許は、下方からの電気的加熱を提供するものであり、Ｈｙｍａｓ他の特許出願は、燃焼ガスの循環による加熱を提供するものである。更に別の実施形態において、耐熱容器自体の内部または上に加熱手段が設置されてもよい。

容器ヒータが使用される場合、ロッド１２のための管状金属支持体２６は、空隙４６内で加熱された空気に直接さらされないことが好ましい。この場合、前記金属支持体は、断熱材層４５内で終結すべきであり（図２参照）、覆われていないボディ２２部分のみが前記空隙内にさらされるべきである。したがって、前記金属支持体は、前記空隙内と、０．１３インチ以上０．３８インチ以下（３ｍｍ以上１ｃｍ以下）の範囲の更なる間隔内との部分以外のセラミックボディ２２の長さ部分全体を覆うことが好ましい。しばしば、前記空隙の寸法は、０．２５インチ以上１．５インチ以下（６ｍｍ以上３．８ｃｍ以下）の範囲であり、したがって、前記金属支持体２６は、容器当接端部２３から０．３８インチ以上１．８８インチ以下（１ｃｍ以上４．８ｃｍ以下）の長さ部分以外の前記セラミックボディの長さ部分全体を覆う。加熱されない金属分配システムでは、前記容器に隣接するセラミックボディ２２の末端０．１３インチ以上０．５インチ以下（３ｍｍ以上１．３ｃｍ以下）の部分を除いた全ての部分は、管状金属支持体２６により覆われることが好ましい。このことは、前記セラミックボディのための最大の支持を提供しつつ、ロッド１２により前記容器の熱的分離を提供するのに十分である。

ロッド１２の長さＬは、異なる大きさの金属分配システムに適合するように変化してもよい。しかしながら、その長さは、しばしば、１．５インチ以上１２インチ以下（３．８ｃｍ以上３０．５ｃｍ以下）の範囲か又はそれより長く、通常は３インチ以上５インチ以下（７．６ｃｍ以上１２．７ｃｍ以下）の範囲で変化する。

セラミックボディ２２の径が低減されるほど、ロッド１２の熱伝導は有利に低減されるが、圧縮の強さは不利に低減され、脆弱性が増大される可能性があり、通常は、十分な強さを維持しつつ熱伝導を最小限に抑える厚みの最適範囲が存在する。この最適範囲は、耐熱ロッド２２に使用される材料に依存するが、０．２５インチ以上３．０インチ以下（６ｍｍ以上７．６ｃｍ以下）の範囲内であることが好ましく、０．５インチ以上１．２５インチ以下（１．３ｃｍ以上３．２ｃｍ以下）の範囲内であることがより好ましい。

前述のように、ボルト１８は通常に締め付けられ、これにより、ロッド１２は容器４２に対して圧縮力を及ぼす。好ましくは、該圧縮力は、０ｌｂ以上５０００ｌｂ以下（０Ｋｇ以上２６６８Ｋｇ以下）の範囲内であるが、より好ましくは、８００ｌｂ以上１２００ｌｂ以下（３６３Ｋｇ以上５４４Ｋｇ以下）の範囲内である。前記ロッドが実際に力を加えることなく前記容器が動くことを防止できれば、熱負荷の下で又は割れ目の発生により前記容器が前記ロッドを押し込むまでは該ロッドが機能するため、前記範囲内にはゼロの力が含まれるものとする。

前記ロッドは、前記容器に加えられる圧縮荷重を支持し、そのため、ロッド２２のセラミック材料は、砕けたり割れたりすることなく上記の荷重の下で機能するように選択される。一例として、０．６２５インチ（１．６ｃｍ）の径を有するロッドにおける１２００ｌｂ（５４４Ｋｇ）の圧縮設計荷重は、約４０００ｐｓｉ（２７．６ＭＰａ）の圧力を生じさせ、実際、該圧力は、５０００ｌｂ（２２６８Ｋｇ）まで高くなることがあり、該圧力は、ロッドにおいて１６．３ｋｓｉ（１１２．４ＭＰａ）の圧力を生じさせる。３００ｋｓｉ（２０６８．４ＭＰａ）以上の圧縮力であれば、アルミナからなるロッドを利用でき、上記の用途のほとんど或いは全てに適している。別のセラミックは、５０ｋｓｉ（３４４．７ＭＰａ）ほどの低い圧縮力を有してもよく、多くの用途に好適である。材料の強度は、典型的には室温で材料に与えられるものであり、高温下では適度に大きく低減されることに留意されるべきであり、遭遇する可能性がある強度よりも遙かに大きな強度を有する材料を選択することが望ましい。アルミナは、非常に高い圧縮強度を有するため、ほとんどの用途に好適である。

ロッド２２は、耐熱性材料からなる円筒状または円柱状の部材であることが好ましいが、チューブ状または空洞であってもよいことに留意されるべきである。このことにより、前記ロッドの端部２３と前記容器の壁との接触面積が最小限に抑えられ、これにより、前記容器からの熱伝導が更に低減される。このことは、特に、アルミナの高い強度により、ロッドの破損のリスクを著しく増大させることなく可能となる。ロッド２２の断面形状は、例えば、円形、楕円形、三角形、正方形、長方形、多角形等の任意の所望形状であってもよい。

前記支持体の金属管２６は、前記耐熱ロッドを良好に支持するために十分に長いことが好ましいが、前記容器からの熱伝導の増大を招くことを回避するために、容器当接端部２３に達しないように十分に短い距離で終結するべきである。前記金属管は、ロッドを収容するのに十分な口径を有するべきであり、前記ロッドが使用中に砕け散っても圧縮加重を加え続けるのに十分な強度を有するべきである。該金属管の肉厚は、少なくとも０．１インチ（３ｍｍ）であることが好ましく、０．０３インチ以上０．０７インチ以下（１ｍｍ以上２ｍｍ以下）の範囲であることがより好ましい。該金属管には、スチール又は他の高強度金属が使用され得る。

前記金属管がロッドの周囲に最小限の隙間でフィットしない場合、ロッドは、空間充填用の耐熱性接着剤を用いて、金属管内部に接着されることが好ましい。好適な接着剤は、高温セラミック接着剤である（米国、ニューヨーク、ブルックリンのＣｏｔｒｏｎｉｃｓ社より入手可能な）Cotronics ResBond 989FS（商標名）と、高温エポキシ樹脂とを含む。該エポキシ樹脂の一部は、前記容器に最も近い端部において燃焼するかもしれないが、離れた端部では、接着剤が機能を維持するのに十分に冷えた状態が維持される。全く接着剤が必要ないようにするために、前記金属管とロッドとは、熱によりフィットを強める組み合わせであってもよい。

図２に示すように、本実施形態において、ロッド１２の端部２３は、容器４２の外側表面４９に対して直接もたれかかる。しかしながら、別の実施形態において、前記容器の壁上で荷重を分散させるために、より大きな表面積を有する非圧縮性のスペーサ（図示せず）を介して力を加えることが望ましいこともある。このようなスペーサは、好ましくは、例えばアルミナ等のセラミック材料からなり、ロッド１２自体の一部として備わるもの、又は、ロッド１２自体に接着されたものであってもよい。狭いロッドと広いスペーサとの組み合わせを用いることにより熱伝導を最小限に抑えると、前記容器に損傷が生じる可能性が低くなる利点がある。

更に別の例として、ロッド１２は、部分的に耐熱性材料で構成され、部分的に金属で構成されて、耐熱部分が容器当接端部２３に隣接して位置するようにしてもよい。該耐熱部分は、前記容器と前記ロッドの金属部分との間の断熱材として作用するのに十分に長く形成されてもよい。

完全に又は部分的に耐熱性セラミック材料からなるロッド２２の使用について上述したが、例えば、ステンレス鋼、チタン又はインコネル（ニッケル・クロム基合金）等の金属だけで前記ロッドを形成することも可能である。明らかに、金属製ロッドを使用すると、圧力下で破損する可能性が低減されるが、前記容器からの熱損失が増大する。さらに、特定の金属は強度低下または高温クリープにさらされることがあるため、全体に金属からなるロッドは、例えば低温の金属を用いて前記容器を更に加熱しないなどといった、低温での利用にのみ用いることが望ましい。対照的に、耐熱性セラミックを含むか又は耐熱性セラミックのみで構成されるロッドは、あらゆる温度での利用に適している。

具体的に図示されていないが、容器４２の長手方向端部は、隣接する端部プレートからの圧力下に置かれてもよく、該端部プレートは、金属ケーシングの端壁に取り付けられたボルトと皿座金とにより容器の端部に押し付けられてもよい。しかしながら、これらの端壁の位置において、図示されたような分離ロッドは必要でない。

容器４２自体は、例えば、アルミナ又は炭化ケイ素などの任意の好適な公知のセラミック材料で構成されてもよく、任意の所望長さの容器を形成するように端と端をつなげて並べられた複数の容器セクション（例えば図３の符号４２Ａ及び符号４２Ｂ）で構成されてもよい。

図３の実施形態において、金属格納容器４２は、ある場所（例えば金属溶融炉）から別の場所（例えば鋳型）へ溶融金属を搬送するために使用される溶融金属分配システムで使用されるタイプの細長い金属容器である。しかしながら、別の実施形態によれば、前記容器は、例えば、金属溶融炉から鋳型テーブルまでに溶融金属が通過するときに溶融金属の流れから微粒子をろ過するために使用されるインラインのセラミックフィルタ（例えばセラミック発泡体フィルタ）など、別の目的で設計されたものであってもよい。この場合、前記容器は、溶融金属を搬送するためのチャンネルを有し、該チャンネル内にフィルタが位置付けられる。別の実施形態において、前記容器は、例えば、１９９５年８月１０日に発行された国際公開公報ＷＯ９５／２１２７３号（この参照により、この開示は本明細書の一部を構成するものとする。）に開示されたようなＡｌｃａｎのコンパクト金属脱ガス装置など、溶融金属がガス抜きされる容器である。脱ガス動作により、溶融金属が炉から鋳型テーブルに移動するときに溶融金属の流れから水素および他の不純物が除去される。このような容器は、溶融金属を閉じこめるための容積を有し、該容積の中に回転可能な脱ガスヘッドが上方から突出する。該容器はバッチ処理に使用されてもよいし、或いは、金属搬送容器に取り付けられた金属分配システムの一部であってもよい。概して、前記容器は、金属ケーシング内に位置付けられる任意の耐熱性金属格納容器であってもよい。前記容器はまた、反応している化学物質または化学種を収容するための耐熱性セラミック製るつぼとして設計されてもよい。

図３に示されるタイプであり且つ内部加熱手段を備えた溶融金属分配構造を、アルミナからなるロッド２２、ステンレス鋼からなるロッド２２、及び、インコネルからなるロッド２２を用いてそれぞれ構成した。最低でも１０００ｌｂ（４５４Ｋｇ）の圧縮荷重をロッドに加えつつ、ロッドの端部で８００〜８５０℃の温度になるまで容器を加熱した。このような高温では、インコネルとステンレス鋼の両者は、高温クリープが生じたが、内部ヒータを備えない構造の低温に好適であろう。アルミナ製ロッドでは、５０００ｌｂ（２２６８Ｋｇ）の圧縮加重にさらされても、何らの損傷またはクリープも生じなかった。アルミナのロッドは市販されており、比較的安価であるため、それらを、圧縮アセンブリにおいて使用するのに好適なロッドにすることができる。

図４に、別の実施形態が示されている。この場合、一対の細長いロッド１２が、一端２４においてプレート１４にしっかりと取り付けられており、他端２３において容器４２に接している。ロッド１２は、硬いセラミック材料または金属からなってもよい。前記ロッドは、金属ケーシング４４及び断熱層４５における穴４８を通って延びる。支持プレート７０がケーシング４４の外側に設けられ、前記ケーシング又は他の固定された支持体に対してウェブ７５によりしっかりと固定されている。前記ロッドは、前記支持プレートにおける穴７１を貫通して、支持プレート７０から短い距離だけ離れたプレート１４まで延びている。拡径された頭部３０を有するボルト１８は、頭部３０とプレート１４との間に１組の皿ばね座金１５を備える。前記ボルトは、プレート１４，７０の穴を貫通して延び、雄ねじ領域７２を有する。多角形の外縁を備えた雌ねじナット２０は、前記ボルトのねじ領域７２上で回転可能であるが、プレート７０の内面における浅い窪み７３内に捕捉される。窪み７３は、ナット２０の多角形の外縁と同じ形状および大きさを有し、これにより、前記ナットは、前記プレートに対して回転不能となっている。好適なツールを用いた前記頭部の回転によりボルト１８が締め付けられると、プレート１４は支持プレート７０に接近し、ロッド１２がケーシング内へ且つ容器４２に対して押し込まれ、これにより該容器を圧迫する。また、皿ばね座金１５も圧縮されて、平らにされ、ボルト１８に外方向への力を及ぼす。前記ボルトが正しく締め付けられると、容器４２の膨張と収縮とが、（両矢印で図示されたような）ロッド１２の対応する小さな軸方向の移動により成し遂げられる。このような移動は、外方向の移動によりばね座金１５がボルト頭部３０とプレート１４との間でさらに圧縮されるのに対して、内方向の移動により前記ばね座金が膨張する（すなわち、より完全なカップ形状となる）ため可能になる。このような移動は、ばね座金が完全に圧縮されたとき、又は、完全なカップ形状に復元したとき（もはやプレート１４、ひいてはロッド１２を押し込まないとき）に終了する。この実施形態において、皿座金１５は、必要に応じて、螺旋状のばね座金または短いコイルバネに変更されてもよい。

前述の実施形態にあるように、皿座金１５とプレート１４とは、ロッド１２とボルト１４との間の圧縮構造部として作用し、該圧縮構造部により、ロッドの制限された長手方向の移動が、ボルト１８の対応する長手方向の移動を必要とすることなく、成し遂げられる。

容器４２の能動的な加熱が無い場合、ロッド１２は金属（例えばステンレス鋼）で構成されてもよく、例えば、間隙４６に設けられた電気的要素（図示せず）による容器の能動的な加熱がある場合、ロッドは耐熱性セラミック（例えばアルミナ）で構成されてもよい。さらに別の例として、脆弱になり得る長尺の円柱状のセラミック材料の使用を回避するために、一端（容器当接端部）にセラミックを有し、他端に金属を有する合成のロッドが用いられてもよい。さらに、前述の実施形態にあるように、金属管で補強されたセラミックロッドが前記ロッド１２に用いられてもよい。

前述のように、力が加えられたときにプレート１４が傾くことを防止するためにロッド１２は一対で設けられる。これに代えて、１本の中央ロッド１２を用いて、プレート１４の各端部にボルト１８を設けるようにしてもよい。この場合、これらのボルトは、前記プレートの過度の傾きを回避するように同時に同じ量だけ締め付けられる。

Claims (42)

1. 外側金属ケーシング内に該外側金属ケーシングの内面から間隔を空けて位置付けられた耐熱容器に力を加えるための圧縮ロッドアセンブリであって、
   前記外側金属ケーシングの外側に配置された第１の端部と、前記外側金属ケーシングの内側に配置された第２の端部とを有する硬質の細長いロッドと、
   該細長いロッドの第１の端部に隣接して配置され、該第１の端部に力を加えて前記第２の端部を前記耐熱容器の外面に押し付けるように別部材を介して前記外側金属ケーシングに支持されたボルトと、
   前記細長いロッドと前記ボルトとの間に動作可能に位置付けられ、これにより、前記ボルトにより前記細長いロッドに加えられる力が通過される圧縮構造部であって、前記細長いロッドの制限された長手方向の移動が、対応する前記ボルトの長手方向の移動を必要とすることなく前記圧縮構造部により適応されることを許容する圧縮構造部と、を備えたアセンブリ。
2. 前記圧縮構造部は少なくとも１つの皿ばね座金を備え、
   該皿ばね座金は、前記ボルトと前記硬質の細長いロッドの前記第１の端部との間に動作可能に位置付けられている請求項１に記載のアセンブリ。
3. 前記少なくとも１つの皿ばね座金は、軸方向の穴を有するリテーナ内に保持されており、
   前記ボルトの一端が、前記穴を通って前記少なくとも１つの皿ばね座金に当接するように延びる請求項２に記載のアセンブリ。
4. 前記リテーナは、前記少なくとも１つの皿ばね座金と、前記硬質の細長いロッドの第１の端部との間にプレートを有する請求項３に記載のアセンブリ。
5. 前記硬質の細長いロッドは金属からなる請求項１〜４のいずれか１項に記載のアセンブリ。
6. 前記金属は、ステンレス鋼、チタン及びニッケル・クロム基合金からなるグループから選択されたものである請求項５に記載のアセンブリ。
7. 前記硬質の細長いロッドは、該ロッドの第２の端部に隣接して、耐熱性断熱材料を備える請求項１〜４のいずれか１項に記載のアセンブリ。
8. 前記硬質の細長いロッドは、部分的に前記耐熱性断熱材料からなり、部分的に金属からなる請求項７に記載のアセンブリ。
9. 前記硬質の細長いロッドは、全体に前記耐熱性断熱材料からなり、前記硬質の細長いロッドの第２の端部に達しない位置で終結する外側金属管内に支持されている請求項７に記載のアセンブリ。
10. 前記金属管は、耐熱性接着剤により前記硬質の細長いロッドに接着されている請求項９に記載のアセンブリ。
11. 前記耐熱性断熱材料は、アルミナ、ジルコニア、溶融石英、ムライト、チタン酸アルミニウム、及び、機械加工できるガラスセラミックからなるグループから選択されたセラミック材料である請求項７〜１０のいずれか１項に記載のアセンブリ。
12. 前記ボルトを取り囲むナットを備え、
    前記ナットと前記ボルトとは、相互に係合するねじを有する請求項１〜１１のいずれか１項に記載のアセンブリ。
13. 前記ナットを捕捉し、且つ、該ナットの回転と前記硬質の細長いロッドから離反する方向への軸方向の移動とを妨げるブラケットを備える請求項１２に記載のアセンブリ。
14. 前記硬質の細長いロッドは、円形、楕円形、三角形、正方形、長方形、及び、多角形からなるグループから選択された断面形状を有する請求項１〜１３のいずれか１項に記載のアセンブリ。
15. 前記硬質の細長いロッドを一対備え、
    前記圧縮構造部は、前記一対のロッドに同時に作用する請求項１〜１４のいずれか１項に記載のアセンブリ。
16. 前記一対のロッドは、それぞれの第１端部において、細長いボルトを受けるための中央穴が設けられたプレートの同じ面に取り付けられている請求項１５に記載のアセンブリ。
17. 溶融金属格納構造であって、
    外側金属ケーシング内に位置付けられ、該外側金属ケーシングの内面から間隔を空けて配置され、少なくとも１つの圧縮ロッドアセンブリから圧縮力を受ける溶融金属用の耐熱容器を備え、
    前記圧縮ロッドアセンブリは、
    前記外側金属ケーシングの外側に配置された第１の端部と、前記外側金属ケーシング内で前記耐熱容器に当接する第２の端部とを有する硬質の細長いロッドと、
    少なくとも部分的に前記外側金属ケーシングの外側に配置され、前記細長いロッドの第１の端部に隣接して配置され、該第１の端部に力を加えて前記第２の端部を前記耐熱容器の外面に押し付けるように別部材を介して前記外側金属ケーシングに支持されたボルトと、
    前記細長いロッドと前記ボルトとの間に動作可能に位置付けられ、これにより、前記ボルトにより前記細長いロッドに加えられる力が通過される圧縮構造部であって、前記細長いロッドの制限された長手方向の移動が、対応する前記ボルトの長手方向の移動を必要とすることなく前記圧縮構造部により適応されることを許容する圧縮構造部と、を備えた構造。
18. 前記圧縮構造部は少なくとも１つの皿ばね座金を備え、
    該皿ばね座金は、前記ボルトと前記硬質の細長いロッドの前記第１の端部との間に動作可能に位置付けられている請求項１７に記載の構造。
19. 前記少なくとも１つの皿ばね座金は、軸方向の穴を有するリテーナ内に保持されており、
    前記ボルトの一端が、前記穴を通って前記少なくとも１つの皿ばね座金に当接するように延びる請求項１８に記載の構造。
20. 前記リテーナは、前記少なくとも１つの皿ばね座金と、前記硬質の細長いロッドの第１の端部との間にプレートを有する請求項１９に記載の構造。
21. 前記硬質の細長いロッドは金属からなる請求項１７〜２０のいずれか１項に記載の構造。
22. 前記金属は、ステンレス鋼、チタン及びニッケル・クロム基合金からなるグループから選択されたものである請求項２１に記載の構造。
23. 前記硬質の細長いロッドは、該ロッドの第２の端部に隣接して、耐熱性断熱材料を備える請求項１７〜２２のいずれか１項に記載の構造。
24. 前記硬質の細長いロッドは、部分的に前記耐熱性断熱材料からなり、部分的に金属からなる請求項２３に記載の構造。
25. 前記硬質の細長いロッドは、全体に前記耐熱性断熱材料からなり、前記硬質の細長いロッドの第２の端部に達しない位置で終結する外側金属管内に支持されている請求項２３に記載の構造。
26. 前記耐熱容器と、前記外側金属ケーシングの内面に隣接する断熱材料の層との間に充填されていない間隙が存在し、
    前記外側金属管は、前記断熱材料の層内において前記充填されていない間隙に達しない位置で終結している請求項２５に記載の構造。
27. 前記外側金属管は、前記間隙に０ｃｍ以上５ｃｍ以下の距離だけ達しない位置で終結している請求項２６に記載の構造。
28. 前記外側金属管は、前記硬質の細長いロッドの第２の端部から０ｃｍ以上７．６ｃｍ以下の間隔を空けて配置されている請求項２５〜２７のいずれか１項に記載の構造。
29. 前記金属管は、耐熱性接着剤により前記硬質の細長いロッドに接着されている請求項２５〜２８のいずれか１項に記載の構造。
30. 前記耐熱性断熱材料は、アルミナ、ジルコニア、溶融石英、ムライト、チタン酸アルミニウム、及び、機械加工できるガラスセラミックからなるグループから選択されたセラミック材料である請求項２３〜２９のいずれか１項に記載の構造。
31. 前記ボルトを取り囲むナットを備え、
    前記ナットと前記ボルトとは、相互に係合するねじを有する請求項１７〜３０のいずれか１項に記載の構造。
32. 前記ナットを捕捉し、且つ、該ナットの回転と前記硬質の細長いロッドから離反する方向への軸方向の移動とを妨げるブラケットを備える請求項３１に記載の構造。
33. 前記硬質の細長いロッドは、円形、楕円形、三角形、正方形、長方形、及び、多角形からなるグループから選択された断面形状を有する請求項１７〜３２のいずれか１項に記載の構造。
34. 前記少なくとも１つの圧縮ロッドアセンブリは、前記耐熱容器に０Ｋｇ以上２２６８Ｋｇ以下の範囲で力を加える請求項１７〜３３のいずれか１項に記載の構造。
35. 前記圧縮ロッドアセンブリを複数有する請求項１７〜３４のいずれか１項に記載の構造。
36. 前記耐熱容器は長尺部材であり、
    前記複数のアセンブリは、前記耐熱容器に沿って３．８ｃｍ以上３８．１ｃｍ以下の間隔を空けた各所で該耐熱容器に当接している請求項３５に記載の構造。
37. 前記耐熱容器を加熱するための加熱手段を含む請求項１７〜３６のいずれか１項に記載の構造。
38. 前記耐熱容器は、該耐熱容器の長手方向一端部から長手方向他端部まで延びる金属搬送チャンネルを有する長尺の容器である請求項１７〜３７のいずれか１項に記載の構造。
39. 前記耐熱容器は、溶融金属を搬送するための長尺のチャンネルを有し、
    該チャンネルは、金属フィルタを有する請求項１７〜３７のいずれか１項に記載の構造。
40. 前記耐熱容器は、溶融金属を収容するための容積を有し、
    該容積内に、少なくとも１つの金属製脱ガスユニットが延設されている請求項１７〜３７のいずれか１項に記載の構造。
41. 前記耐熱容器は、反応する化学物質を収容するのに適した容積を有するるつぼである請求項１７〜３７のいずれか１項に記載の構造。
42. 前記硬質の細長いロッドを一対備え、
    該一対のロッドに同時に前記圧縮構造部が作用する請求項１７〜４１のいずれか１項に記載の構造。

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