JP6400030B2 - ガス吹き回路及び取鍋 - Google Patents

Description

本発明は、取鍋へガスを供給するガス吹き回路及び取鍋に関する。

従来、金属溶湯が収容された取鍋に設けられたプラグへアルゴンや窒素などの不活性ガスを供給するガス吹き回路が知られている（例えば、特許文献１参照）。このガス吹き回路は、ガス導入口とガス吹出口とを連結する第１配管と、第１配管のガス導入口とガス吹出口との間に設けられた第１逆止弁と、ガス導入口と蓄圧ボンベとを連結する第２配管と、第２配管のガス導入口と蓄圧ボンベとの間に設けられた第２逆止弁と、蓄圧ボンベとガス吹出口とを連結する第３配管と、第３配管の蓄圧ボンベとガス吹出口との間に設けられた圧力調整弁と、を備えている。第１逆止弁は、ガス導入口からガス吹出口へのガスの流れのみを許容する弁である。第２逆止弁は、ガス導入口から蓄圧ボンベへのガスの流れのみを許容する弁である。また、圧力調整弁は、第３配管内において蓄圧ボンベからガス吹出口へ流れるガスの圧力を調整する弁である。

上記ガス吹き回路のガス導入口がガスを供給するガス源に接続され、かつ、そのガス吹出口が取鍋のプラグに接続されていると、ガス源から導入されたガスが、ガス吹き回路の第１配管を通じてプラグへ供給されると共に、第２配管及び第３配管を通じてプラグへ供給される。この場合は、ガス吹き回路を流通したガスをプラグを介して取鍋内の金属溶湯に吹き込むことができるので、その取鍋内の金属溶湯を攪拌することができる。

また、ガス吹き回路のガス導入口がガスを供給するガス源に接続され、かつ、そのガス吹出口が取鍋のプラグに接続されていると、ガス源から導入された残りのガスがガス吹き回路の第２配管を通じて蓄圧ボンベに供給される。この場合には、蓄圧ボンベに高圧のガスが充填される。この蓄圧ボンベのガス充填後は、取鍋のプラント内での移送等のためにガス吹き回路付きの取鍋がガス源から切り離されても、蓄圧ボンベからガス吹き回路の第３配管へのガス供給が可能となる。このため、蓄圧ボンベから第３配管を通じてプラグへ高圧ガスを供給することで、ガス源からの取鍋の切り離し後でも、取鍋内の金属溶湯がプラグの通路に浸入し難くなり、その浸入に起因するプラグの目詰まりを防止することが可能となる。

実用新案登録第３１９７４９８号

上記したガス吹き回路は、取鍋に取り付け固定されたままであり、取鍋のプラグに接続された状態で使用されるものである。一方、取鍋は、高温の金属溶湯が収容される容器である。このため、ガス吹き回路は、常に取鍋を介して溶湯の熱が伝達されることで高温に晒された加熱状態となる。

上記したガス吹き回路では、取鍋がガス源から切り離されているときは、一旦蓄圧ボンベに蓄圧されていたガスがその蓄圧ボンベからガス吹出口に向けて送られて圧力調整弁の内部を通るため、圧力調整弁はそのガス流通によって冷却される。しかし、取鍋がガス源に接続されているときは、圧力調整弁にガスが導かれない或いは導かれるガス量が少ないため、その圧力調整弁を十分に冷却することができず、圧力調整弁の加熱劣化が生じ易くなるという課題がある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、取鍋がガス源に接続されているときの圧力調整弁の加熱劣化を抑えることが可能なガス吹き回路及び取鍋を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するためになされた本発明のガス吹き回路は、ガスを導入するガス導入口と取鍋へガスを吹き出すガス吹出口とを連結する第１配管と、前記第１配管の前記ガス導入口と前記ガス吹出口との間に介在する、前記ガス導入口から前記ガス吹出口へのガスの流れのみを許容する第１逆止弁と、前記ガス導入口とガスを蓄圧する蓄圧ボンベとを連結する第２配管と、前記第２配管の前記ガス導入口と前記蓄圧ボンベとの間に介在する、前記ガス導入口から前記蓄圧ボンベへのガスの流れのみを許容する第２逆止弁と、前記蓄圧ボンベと前記ガス吹出口とを連結する第３配管と、前記第３配管の前記蓄圧ボンベと前記ガス吹出口との間に介在する、前記第３配管内のガスの圧力を調整する圧力調整弁と、を備えるガス吹き回路であって、前記圧力調整弁を収容する内部空間を有し、前記内部空間が前記第１配管の中途に設けられたケースを備え、前記第１配管に流れるガスは、前記ケースの前記内部空間を通過することを特徴とするものである。

この構成によれば、ガス導入口とガス吹出口とを連結する第１配管が、第３配管上にある圧力調整弁を収容するケースの内部空間に連通するので、取鍋がガス吹き回路を介してガス源に接続されているとき、ガス源から導入されたガスをケースの内部空間に取り入れて流通させることができる。従って、取鍋がガス吹き回路を介してガス源に接続されているときに、ケースに収容されている圧力調整弁を外部から冷却することができ、取鍋内の溶湯の熱に起因する圧力調整弁の加熱劣化を抑えることができる。

また、本発明の取鍋は、上記のガス吹き回路と、前記ガス吹き回路の前記ガス吹出口に接続されるプラグと、を備えることを特徴とするものである。

この構成によれば、取鍋がガス源に接続されているときは、ガス吹き回路のガス吹出口からプラグへガスを吹き出すことで、取鍋内の金属溶湯を攪拌することができると共に、取鍋がガス源から切り離されているときは、蓄圧ボンベからプラグへガスを供給することで、取鍋内の金属溶湯の浸入に起因するプラグの目詰まりを防止することができる。

本発明の一実施形態に係るガス吹き回路及びそのガス吹き回路を備える取鍋の構成図である。 本実施形態に係るガス吹き回路が備えるケースの上面図である。 本実施形態に係るガス吹き回路が備えるケース内を正面側から見えるようにケースを切断した際の図である。

以下、本発明のガス吹き回路及び取鍋の具体的な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

本実施形態に係るガス吹き回路１０は、取鍋１２に取り付け固定されると共に、その取鍋１２に取り付け固定された状態でガス源１４に対して着脱可能である。取鍋１２は、高温の金属溶湯が収容される容器である。ガス源１４は、例えば工場内のステーションなどに設置されており、温度の比較的低いガスを高圧で出力する外部装置である。ガス源１４が出力するガスは、アルゴンや窒素などの不活性ガスである。ガス吹き回路１０は、取鍋１２に設けられたプラグ１６に接続されており、ガス源１４から導入したガス又は蓄えていたガスをプラグ１６を介して取鍋１２に向けて吹き出す装置である。

ガス吹き回路１０は、筐体２０内に収容される各部品と、筐体２０外に設けられる蓄圧ボンベ２２と、からなる。ガス吹き回路１０は、第１配管２４と、第２配管２６と、第３配管２８と、を備えている。第１配管２４と第２配管２６とは互いに接続されている。第２配管２６と第３配管２８とは互いに接続されている。第３配管２８と第１配管２４とは互いに接続されている。

ガス吹き回路１０は、ガス導入口３０と、ガス吹出口３２と、を備えている。ガス導入口３０は、筐体２０外のガス源１４からガスを導入する入口である。また、ガス吹出口３２は、筐体２０外の取鍋１２のプラグ１６へガスを吹き出す出口である。第１配管２４は、ガス導入口３０とガス吹出口３２とを連結する配管である。

第１配管２４には、筐体２０内に収容されるストレーナ３４が設けられている。ストレーナ３４は、導入ガス中の固形物を除去する機能を有している。第１配管２４には、また、筐体２０内に収容される第１逆止弁３６が設けられている。第１逆止弁３６は、第１配管２４のガス導入口３０とガス吹出口３２との間（より詳細には、ストレーナ３４に対する下流側）に介在している。第１逆止弁３６は、ガス導入口３０からガス吹出口３２へのガスの流れのみを許容する弁であって、ガス吹出口３２からガス導入口３０へのガスの逆流を防止する機能を有している。

第１配管２４と第２配管２６との接続点は、筐体２０内の、ガス導入口３０に対する下流側、ストレーナ３４に対する下流側、及び第１逆止弁３６に対する上流側に設けられている。第２配管２６は、ガス導入口３０と蓄圧ボンベ２２とを連結する配管である。蓄圧ボンベ２２は、ガスを所定圧まで蓄圧することが可能な容器であり、移送容易な大きさを有している。蓄圧ボンベ２２は、ガス吹き回路１０が取り付け固定されている取鍋１２からの熱が伝わり難い位置（例えば、その取鍋１２に対して筐体２０を挟んで反対側）に配置されている。

第２配管２６には、筐体２０内に収容される第２逆止弁４０が設けられている。第２逆止弁４０は、第２配管２６のガス導入口３０と蓄圧ボンベ２２との間（より詳細には、第１配管２４と第２配管２６との接続点に対する下流側）に介在している。第２逆止弁４０は、ガス導入口３０から蓄圧ボンベ２２へのガスの流れのみを許容する弁であって、蓄圧ボンベ２２からガス導入口３０へのガスの逆流を防止する機能を有している。

第２配管２６と第３配管２８との接続点は、筐体２０内の、第２逆止弁４０と蓄圧ボンベ２２との間に設けられている。第３配管２８は、蓄圧ボンベ２２とガス吹出口３２とを連結する配管である。第３配管２８には、蓄圧ボンベ２２側から順に、共に筐体２０内に収容されるガスフィルタ４２及び安全弁４４が設けられている。ガスフィルタ４２は、ガスに含まれる微粒子を除去する機能を有している。また、安全弁４４は、ガスの圧力が過大になった場合にそのガスの一部をガス吹き回路１０の外部へ逃がす機能を有している。

第３配管２８には、また、蓄圧ボンベ２２側から順に圧力調整弁４６及び流量調整弁４８が設けられている。圧力調整弁４６及び流量調整弁４８は共に、筐体２０内に収容されており、安全弁４４に対する下流側に設けられている。圧力調整弁４６は、第３配管２８の蓄圧ボンベ２２とガス吹出口３２との間に介在している。圧力調整弁４６は、第３配管２８内において流通するガスの圧力を調整する機能を有している。また、流量調整弁４８は、第３配管２８の蓄圧ボンベ２２とガス吹出口３２との間（より詳細には、圧力調整弁４６に対する下流側）に介在している。流量調整弁４８は、例えばニードル弁などであって、第３配管２８内において流通するガスの流量を調整する機能を有している。尚、流量調整弁４８は、複数設けられていてもよく、図１においては２つ設けられている。

第３配管２８と第１配管２４との接続点は、筐体２０内の、流量調整弁４８に対する下流側、第１逆止弁３６に対する下流側、及びガス吹出口３２に対する上流側に設けられている。尚、第３配管２８の、この接続点と流量調整弁４８との間に、蓄圧ボンベ２２側からガス吹出口３２へのガスの流れのみを許容して、ガス吹出口３２から蓄圧ボンベ２２側へのガスの逆流を防止する逆止弁を介在させることとしてもよい。

また、圧力調整弁４６は、図２及び図３に示す如く、ケース５０に収容されている。ケース５０は、圧力調整弁４６を収容するのに必要十分な内部容量を有しており、筐体２０内に収容される。尚、上記した流量調整弁４８は、ケース５０の外側に配置されている。ケース５０は、円筒状又は筒状に形成されており、耐熱性や断熱性を有する金属や樹脂などの部材により構成されている。尚、ケース５０は、圧力調整弁４６の組み付け時の容易性などを考慮して、蓋などを用いて圧力調整弁４６が収容される内部空間５２を開放し或いは閉塞可能な構造を有するものとしてもよい。

ケース５０には、圧力調整弁４６に対する上流側の第３配管２８が貫通する貫通孔５４、及び、圧力調整弁４６に対する下流側の第３配管２８が貫通する貫通孔５６が設けられている。ケース５０内の圧力調整弁４６には、上流側の第３配管２８からガスが導入されると共に、ケース５０内の圧力調整弁４６から、下流側の第３配管２８へ圧力調整後のガスが排出される。

ケース５０の内部空間５２には、上記の第１配管２４が連通している。ケース５０には、ガス導入口３０側の第１配管２４が接続するガス取入口６０、及び、ガス吹出口３２側の第１配管２４が接続するガス取出口６２が設けられている。ケース５０の内部空間５２には、ガス導入口３０側の第１配管２４からガス取入口６０を介してガスが取り入れられる。ガス取入口６０を介してケース５０の内部空間５２に取り入れられたガスは、ガス取出口６２を介してガス吹出口３２側の第１配管２４へ排出される。以下、ケース５０に対してガス導入口３０側にある第１配管２４を上流側第１配管部２４ａと、ケース５０に対してガス吹出口３２側にある第１配管２４を下流側第１配管部２４ｂと、それぞれ称す。
次に、ガス吹き回路１０の動作について説明する。

ガス吹き回路１０が取鍋１２に取り付け固定されていると共にその取鍋１２がガス源１４に接続されていると、ガス源１４からガス吹き回路１０のガス導入口３０へのガス供給が可能となる。ガス源１４からガス導入口３０にガスが供給されると、そのガスはストレーナ３４で浄化された後、そのガスの一部が第１配管２４を通ってガス吹出口３２に向けて流れると共に、残りのガスが第２配管２６を通って第２逆止弁４０側に流れる。第１配管２４を通ってガス吹出口３２に流れたガスは、取鍋１２のプラグ１６を介して取鍋１２内の金属溶湯に吹き込まれる。

上記の如くストレーナ３４で浄化されたガスのうち第２配管２６に流れた残りのガスは第２配管２６を通った後、そのうちの一部のガスが第３配管２８を通ってガス吹出口３２に向けて流れると共に、そのうちの残りのガスが蓄圧ボンベ２２に供給されるものとなる。第２配管２６及び第３配管２８を通ってガス吹出口３２に流れたガスは、圧力調整弁４６及び流量調整弁４８を通過した後、取鍋１２のプラグ１６を介して取鍋１２内の金属溶湯に吹き込まれる。

従って、取鍋１２がガス吹き回路１０を介してガス源１４に接続されているときは、ガス源１４からのガスを取鍋１２内に供給することで、その取鍋１２内の金属溶湯を攪拌することができる。

また、上記の如く蓄圧ボンベ２２にガスが供給されると、その蓄圧ボンベ２２はそのガスを蓄える。従って、取鍋１２がガス吹き回路１０を介してガス源１４に接続されており、ガス源１４からのガスが取鍋１２内に供給されているときは、ガス源１４からのガスの一部を蓄圧ボンベ２２に供給することで、その蓄圧ボンベ２２に高圧のガスを充填することができる。

一方、工場内での取鍋１２の移送等のためにガス吹き回路１０が取鍋１２に取り付け固定されたままその取鍋１２がガス源１４から切り離されると、以後、ガス源１４からガス吹き回路１０のガス導入口３０へのガス供給は不可能となるが、その代わり、蓄圧ボンベ２２が蓄えていたガスの放出が可能となる。蓄圧ボンベ２２のガスが放出されると、その放出されたガスは、第２逆止弁４０によりその上流側にあるガス導入口３０に向けて逆流することなく、第３配管２８を通ってガス吹出口３２に向けて流れる。この第３配管２８を通ったガスは、ガスフィルタ４２により浄化された後、圧力調整弁４６で圧力調整されかつ流量調整弁４８で流量調整されて、ガス吹出口３２から取鍋１２のプラグ１６に向けて吹き出される。尚、この第３配管２８を通ったガスは、第１逆止弁３６によりその上流側にあるガス導入口３０に向けて逆流することはない。

従って、ガス吹き回路１０が取り付け固定されている取鍋１２がガス源１４から切り離されているときは、蓄圧ボンベ２２から取鍋１２のプラグ１６へのガス吹き込みが行われることで、取鍋１２内の金属溶湯がプラグ１６の通路に浸入し難くなり、その浸入に起因するプラグ１６の目詰まりを防止することが可能となる。

また、ガス吹き回路１０において、ガス吹き回路１０が取り付け固定されている取鍋１２がガス源１４から切り離されているときは、上記の如く、蓄圧ボンベ２２に蓄圧されていたガスがその蓄圧ボンベ２２から第３配管２８を通ってガス吹出口３２に向けて流れる。この場合は、蓄圧ボンベ２２からのガスが圧力調整弁４６の内部を通るため、取鍋１２内の溶湯の熱によって加熱され得る圧力調整弁４６がそのガス流通によって内部から冷却される。

更に、ガス吹き回路１０において、ガス吹き回路１０が取り付け固定されている取鍋１２がガス源１４に接続されているときは、ガス源１４から導入されかつ第２配管２６に流れたガスは、そのうちの一部のガスが第３配管２８を通って圧力調整弁４６の内部を通過するが、そのうちの残りのガスが蓄圧ボンベ２２に供給されるものとなる。このため、この一部のガスの圧力調整弁４６の内部での流通だけでは、その圧力調整弁４６の冷却が不十分となる可能性がある。

これに対して、ガス吹き回路１０においては、ガス吹き回路１０が取り付け固定されている取鍋１２がガス源１４に接続されているとき、ガス源１４から導入されたガスは、上流側第１配管部２４ａを通った後、内部空間５２に圧力調整弁４６が収容されているケース５０のガス取入口６０からその内部空間５２に取り入れられ、その後、ケース５０のガス取出口６２から下流側第１配管部２４ｂに排出される。そして、このガス源１４からのガスは、ガス吹出口３２に向けて流れてそのガス吹出口３２から取鍋１２に向けて吹き出される。この場合は、ガス源１４からのガスが圧力調整弁４６が収容されているケース５０の内部空間５２を通過するため、その圧力調整弁４６がそのガス流通によって外部から冷却される。

このように、本実施形態のガス吹き回路１０によれば、取鍋１２がガス源１４から切り離されているときは、蓄圧ボンベ２２から出力されたガスが圧力調整弁４６の内部を通るため、その圧力調整弁４６を内部から冷却することができると共に、取鍋１２がガス源１４に接続されているときは、ガス導入口３０から導入されたガスが圧力調整弁４６を収容しているケース５０の内部空間５２に流れるため、その圧力調整弁４６を外部から冷却することができる。

従って、本実施例によれば、ガス吹き回路１０が取り付け固定されている取鍋１２がガス源１４から切り離されているときだけでなく、その取鍋１２がガス源１４に接続されているときも、ガス吹き回路１０が取鍋１２内の溶湯の熱によって高温に晒されることに対して、ガス吹き回路１０内の圧力調整弁４６が加熱劣化するのを抑えることができる。

ところで、上記の実施形態においては、上流側第１配管部２４ａが特許請求の範囲に記載した「上流側配管部」に、下流側第１配管部２４ｂが特許請求の範囲に記載した「下流側配管部」に、それぞれ相当している。

尚、本発明は、上述した実施形態や変形例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことが可能である。

１０ ガス吹き回路
１２ 取鍋
１４ ガス源
１６ プラグ
２０ 筐体
２２ 蓄圧ボンベ
２４ 第１配管
２４ａ 上流側第１配管部
２４ｂ 下流側第１配管部
２６ 第２配管
２８ 第３配管
３０ ガス導入口
３２ ガス吹出口
３４ ストレーナ
３６ 第１逆止弁
４０ 第２逆止弁
４２ ガスフィルタ
４４ 安全弁
４６ 圧力調整弁
４８ 流量調整弁
５０ ケース
５２ 内部空間
５４，５６ 貫通孔
６０ ガス取入口
６２ ガス取出口

Claims (4)

1. ガスを導入するガス導入口と取鍋へガスを吹き出すガス吹出口とを連結する第１配管と、
   前記第１配管の前記ガス導入口と前記ガス吹出口との間に介在する、前記ガス導入口から前記ガス吹出口へのガスの流れのみを許容する第１逆止弁と、
   前記ガス導入口とガスを蓄圧する蓄圧ボンベとを連結する第２配管と、
   前記第２配管の前記ガス導入口と前記蓄圧ボンベとの間に介在する、前記ガス導入口から前記蓄圧ボンベへのガスの流れのみを許容する第２逆止弁と、
   前記蓄圧ボンベと前記ガス吹出口とを連結する第３配管と、
   前記第３配管の前記蓄圧ボンベと前記ガス吹出口との間に介在する、前記第３配管内のガスの圧力を調整する圧力調整弁と、
   を備えるガス吹き回路であって、
   前記圧力調整弁を収容する内部空間を有し、前記内部空間が前記第１配管の中途に設けられたケースを備え、
   前記第１配管に流れるガスは、前記ケースの前記内部空間を通過することを特徴とするガス吹き回路。
2. 前記第１配管は、前記ガス導入口と前記ケースに設けられたガス取入口とを連結する上流側配管部と、前記ケースに設けられたガス取出口と前記ガス吹出口とを連結する下流側配管部と、を含むことを特徴とする請求項１記載のガス吹き回路。
3. 前記ケースの外側に配置されかつ前記第３配管の前記圧力調整弁に対する下流側に介在する、前記第３配管内において前記圧力調整弁を介して流れるガスの流量を調整する流量調整弁を備えることを特徴とする請求項１又は２記載のガス吹き回路。
4. 請求項１乃至３の何れか一項記載のガス吹き回路と、
   前記ガス吹き回路の前記ガス吹出口に接続されるプラグと、
   を備えることを特徴とする取鍋。

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