(57)【要約】この溶融金属の流れ制御装置は、溶融金属１が流れる流路２と、流路２内を流れる溶融金属１との接触により溶融金属１に直流電流を通電可能な通電手段３と、流路２内を流れる溶融金属１に静磁場を作用させる静磁場発生手段１０ａ、１０ｂとを備えている。通電手段３は、流路２内を流れる溶融金属１と接触可能な領域に、相互に離間し、且つ、相対向して配設された第１電極部５及び第２電極部６よりなる電極部対を備え、この電極部対は、それぞれが相対向するように溶融金属１の流れ方向に分割して配設された複数個の第１分割電極５ａ〜５ｅ及び第２分割電極６ａ〜６ｅよりなる、複数組の分割電極対により構成されている。  静磁場及び電流の重畳印加により溶融金属の流れを制御する際に、大電流を通電する場合であっても、電流の一点集中による不都合を避けつつ、溶融金属の流れを安定に制御することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属が流れる流路と、該流路内を流れる該溶融金属との接触により該溶融金属に直流電流を通電可能な通電手段と、該流路内を流れる該溶融金属に静磁場を作用させる静磁場発生手段とを備え、該流路内を流れる該溶融金属に該直流電流及び該静磁場を重畳印加することにより発生するローレンツ力を利用して、該溶融金属の流れを制御する溶融金属の流れ制御装置において、
前記通電手段は、前記流路内を流れる前記溶融金属と接触可能な領域に、相互に離間し、且つ、相対向して配設された第１電極部及び第２電極部よりなる電極部対を備え、
前記電極部対は、それぞれが相対向するように前記溶融金属の流れ方向に分割して配設された複数個の第１分割電極及び第２分割電極よりなる、複数組の分割電極対により構成されていることを特徴とする溶融金属の流れ制御装置。
【請求項２】
前記流路には、該流路内を流れる前記溶融金属の流れを構造的に制御して該溶融金属と前記電極部対との接触を促進させる接触促進手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載の溶融金属の流れ制御装置。
【請求項３】
前記接触促進手段は、前記第１電極部を構成する前記第１分割電極同士の間から前記流路内に延在する少なくとも１個の第１堰と、該第１堰と前記溶融金属の流れ方向に間隔を隔てて配設された、前記第２電極部を構成する前記第２分割電極同士の間から前記流路内に延在する少なくとも１個の第２堰とにより構成されていることを特徴とする請求項２記載の溶融金属の流れ制御装置。
【請求項４】
前記第１堰と前記第２堰とは前記溶融金属の流れ方向に交互に配設されていることを特徴とする請求項３記載の溶融金属の流れ制御装置。
【請求項５】
前記接触促進手段は、前記流路の側面又は底面に設けられた複数個の溝により構成されていることを特徴とする請求項２記載の溶融金属の流れ制御装置。
【請求項６】
各前記溝は、相対向する各前記第１分割電極及び各前記第２分割電極と対応する位置に設けられていることを特徴とする請求項５記載の溶融金属の流れ制御装置。
【請求項７】
複数組の前記分割電極対のうち、他の組の分割電極対よりも前記流路内を流れる前記溶融金属の下流側に配設された少なくとも一の組の分割電極対は、他の組の分割電極対よりも電極面積が小さい小型第１分割電極及び小型第２分割電極よりなる、少なくとも一組の小型分割電極対を含んでいることを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載の溶融金属の流れ制御装置。
【請求項８】
溶融金属が収容される溶融金属浴と、該溶融金属浴の底部又は側部に前記流路が接続された、請求項１乃至７のいずれか一つに記載の溶融金属の流れ制御装置と、を備えていることを特徴とするコールド・クルーシブル装置。
【請求項９】
溶融金属が収容される溶融めっき浴と、該溶融めっき浴の底部又は側部に前記流路が接続された、請求項１乃至７のいずれか一つに記載の溶融金属の流れ制御装置と、を備えていることを特徴とする溶融めっき装置。
【請求項１０】
流路内を流れる溶融金属に直流電流及び静磁場を重畳印加することにより発生するローレンツ力を利用して、該溶融金属の流れを制御する溶融金属の流れ制御方法において、
それぞれが相互に離間し、且つ、相対向するように前記溶融金属の流れ方向に分割して配設された複数個の第１分割電極及び第２分割電極よりなる、複数組の分割電極対を備えた電極部対を用い、
所定の前記ローレンツ力を発生させるのに必要な電流密度の直流電流を、前記流路内を流れる前記溶融金属が接触した各前記分割電極対に分割して通電させることを特徴とする溶融金属の流れ制御方法。
【請求項１１】
前記流路内を流れる前記溶融金属の流れ先頭部が所定位置で保持されるように、該溶融金属の流れを制御することを特徴とする請求項１０記載の溶融金属の流れ制御方法。
【請求項１２】
前記流路内を流れる前記溶融金属の流量が所定量となるように、該溶融金属の流れを制御することを特徴とする請求項１０記載の溶融金属の流れ制御方法。
【請求項１３】
複数組の前記分割電極対のうち、他の組の分割電極対よりも前記流路内を流れる前記溶融金属の下流側に配設された少なくとも一の組の分割電極対には、他の組の分割電極対よりも小さな電流値の電流を流すことを特徴とする請求項１０、１１又は１２記載の溶融金属の流れ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融金属の流れ制御装置、コールド・クルーシブル装置、溶融めっき装置及び溶融金属の流れ制御方法に関し、より詳しくは、流路内を流れる溶融金属に直流電流と静磁場とを重畳印加することにより発生するローレンツ力を利用して、溶融金属の流れを制御する溶融金属の流れ制御装置及び溶融金属の流れ制御方法、並びにこの流れ制御装置を備えたコールド・クルーシブル装置及び溶融めっき装置に関する。
本発明に係る溶融金属の流れ制御装置及び溶融金属の流れ制御方法は、例えば、溶融めっきプロセス、コールド・クルーシブルプロセスや連続鋳造プロセスにおいて、溶融金属を保持したり、あるいは溶融金属の流速や流量を制御したりする際に好適に利用することができる。
【背景技術】
【０００２】
溶融金属めっき鋼板の製造方法として、シンクロールを用いる方法が知られている。この方法では、焼鈍炉で表面活性化されて表面酸化膜が除去された鋼板を、斜め上方からめっき浴に浸漬させ、めっき浴中に配設されたシンクロールにより鋼板の向きを変えて、めっき浴から垂直上方に鋼板を引き上げている。しかし、めっき浴中に配設したシンクロールを用いるこの方法では、シンクロールとの接触により鋼板表面に疵が付いたり、シンクロールが腐食されることから毎々のメンテナンスやロール交換が必要になったりする。そのため、この従来方法では、鋼板の品質や生産性が低下するという問題がある。
そこで、シンクロールの代わりに空中ポットを用いて、溶融金属めっき鋼板を製造する方法が知られている（例えば、特開平８−３３３６６１号公報の第４−５頁、第１図等参照）。
この特開平８−３３３６６１号公報に開示された従来の溶融金属めっき鋼板の製造方法では、溶融金属が収容された容器の底部に鋼板が進入可能な開口部を設け、この開口部から鋼板を上方に引き上げることで、容器中の溶融金属を鋼板面に付着させている。そして、例えば、開口部から進入する鋼板を挟んで対峙するように配設された一対の静磁場印加装置により、鋼板面に対して垂直な静磁場を印加するとともに、鋼板面に対して平行な直流電流を通電することにより、容器底部の開口部から溶融金属が漏洩することを防止している。
しかしながら、上記従来の静磁場及び電流の重畳印加により溶融金属を保持する方法では、開口部からの溶融金属の漏洩を完全に無くそうとすると、大きな電流を通電する必要がある。そうすると、電流の一点集中により、溶融金属の流れに不安定現象が生じる。
このように従来の静磁場及び電流の重畳印加により溶融金属を保持する方法においては、大電流を通電すると、電流の一点集中により溶融金属の流れに不安定現象が生じるため、流路内を流れる溶融金属の流れ先頭部を所定位置で安定に保持したり、あるいは流路内を流れる溶融金属の流速や流量を安定に制御したりすることが困難であった。
【発明の開示】
【０００３】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、静磁場及び電流の重畳印加により溶融金属の流れを制御する際に、大電流を通電する場合であっても、溶融金属を安定に保持したり、溶融金属の流速や流量を安定に制御したりすることを可能にすることを解決すべき技術課題とするものである。
上記課題を解決する本発明の溶融金属の流れ制御装置は、溶融金属が流れる流路と、該流路内を流れる該溶融金属との接触により該溶融金属に直流電流を通電可能な通電手段と、該流路内を流れる該溶融金属に静磁場を作用させる静磁場発生手段とを備え、該流路内を流れる該溶融金属に該直流電流及び該静磁場を重畳印加することにより発生するローレンツ力を利用して、該溶融金属の流れを制御する溶融金属の流れ制御装置において、前記通電手段は、前記流路内を流れる前記溶融金属と接触可能な領域に、相互に離間し、且つ、相対向して配設された第１電極部及び第２電極部よりなる電極部対を備え、前記電極部対は、それぞれが相対向するように前記溶融金属の流れ方向に分割して配設された複数個の第１分割電極及び第２分割電極よりなる、複数組の分割電極対により構成されていることを特徴とするものである。
この場合、各分割電極対には電流の一点集中が起こらないように一定限度以上の電流が流れないようにしてあるのが好ましい。
ここに、前記「溶融金属の流れを制御する」とは、前記流路内を流れる前記溶融金属の流れを止めて該溶融金属の流れ先頭部を所定位置に保持したり、あるいは前記流路内を流れる前記溶融金属の流速や流量を所定値に制御したりすることを含む趣意である。
この溶融金属の流れ制御装置では、静磁場発生手段により発生する静磁場と、溶融金属と通電手段との接触により流れる直流電流とにより、流路内を流れる溶融金属中にローレンツ力が誘起される。そして、この溶融金属の流れ制御装置では、ローレンツ力を利用して流路内を流れる溶融金属の流れを制御する。
このときのローレンツ力は、Ｆ：ローレンツ力、Ｊ：直流電流の電流密度、Ｂ：静磁場の磁束密度としたとき、ベクトル表示で、Ｆ＝Ｊ×Ｂの式で表される。すなわち、ローレンツ力（Ｆ）の大きさは、直流電流の電流密度（Ｊ）と静磁場の磁束密度（Ｂ）とによって決まる。また、ローレンツ力が溶融金属に作用する向きは、フレミングの左手の法則に従って、直角方向に作用する静磁場及び直流電流の双方に直交する方向となる。
したがって、本発明の溶融金属の流れ制御装置においては、通電手段による直流電流及び静磁場発生手段による静磁場それぞれの方向と大きさを所定のものとすることにより、流路内を流れる溶融金属の流れに対して所定の制御を行うことができる。例えば、流路内を流れる溶融金属の上流側（溶融金属が逆流する方向）に前記ローレンツ力が作用するように、直流電流及び静磁場を重畳印加すれば、流路内を流れる溶融金属の流れを止めて溶融金属の流れ先頭部を所定位置に保持したり、あるいは溶融金属の流速や流量を減少させたりすることができる。また、流路内を流れる溶融金属の下流側（溶融金属が流れる方向）に前記ローレンツ力が作用するように、直流電流及び静磁場を重畳印加すれば、流路内を流れる溶融金属の流速や流量を増大させることができる。
ここで、本発明の溶融金属の流れ制御装置では、流路内を流れる該溶融金属との接触により該溶融金属に直流電流を通電可能な通電手段が、流路内を流れる溶融金属と接触可能な領域に、相互に離間し、且つ、相対向して配設された第１電極部及び第２電極部よりなる電極部対を備えている。そして、この電極部対は、それぞれが相対向するように溶融金属の流れ方向に分割して配設された複数個の第１分割電極及び第２分割電極よりなる、複数組の分割電極対を備えている。
すなわち、この溶融金属の流れ制御装置では、流路内を流れる溶融金属と接触可能な電極部対が、溶融金属の流れ方向に分割して配設された複数組の分割電極対を備えている。このため、流路内を流れる溶融金属は上流側に配置された分割電極対から順に接する。したがって、上流側の分割電極対から順次、該溶融金属に通電して、ローレンツ力を発生させることができる。よって、この各分割電極対に通電させることで発生する各ローレンツ力の総和によって、流路内を流れる溶融金属の流れに対して所定の制御を行うことができる。
例えば、流路内で溶融金属の流れ先頭部を所定位置ａで保持させるのに必要なローレンツ力の総和がＦａで、Ｆａのローレンツ力を発生させるのに必要な直流電流の電流密度がＪａであり、その位置ａに到達するまでに溶融金属が接触する分割電極対が５組であるときを想定する。このときは、５組の各分割電極対に対してそれぞれ電流密度がＪａ１，Ｊａ２，Ｊａ３，Ｊａ４，Ｊａ５となるように分割して通電させれば、各分割電極対でそれぞれＦａ１，Ｆａ２，Ｆａ３，Ｆａ４，Ｆａ５のローレンツ力を発生させて、ローレンツ力の総和Ｆａ（Ｆａ＝Ｆａ１＋Ｆａ２＋Ｆａ３＋Ｆａ４＋Ｆａ５）を得ることができる。
このように、本発明の溶融金属の流れ制御装置では、各分割電極対に通電してローレンツ力をそれぞれ発生させ、各ローレンツ力の総和によって、流路内を流れる溶融金属の流れに対して所定の制御を行うのに必要なローレンツ力を確保している。このため、大きなローレンツ力の総和を得るべく、電極対全体に大電流を通電して全体としての電流密度を大きくする場合であっても、各分割電極対に対しては分割された分の電流を通電すれば足りる。また、各分割電極対に流す電流を任意に変えて、全体で必要量の電流を通電すればよい。したがって、一組の電極対に大電流が通電されるという電流の一点集中を避けることができる。よって、電流の一点集中により発生する溶融金属流れの不安定現象を回避することが可能となる。
したがって、本発明の溶融金属の流れ制御装置によれば、流路内を流れる溶融金属の流れ先頭部を所定位置で安定に保持したり、あるいは流路内を流れる溶融金属の流速や流量を安定に制御したりすることが可能になる。
また、電流の一点集中による不都合を避けつつ、大電流を印加することができるので、溶融金属の流れに対して所定の制御を行うべく、大きなローレンツ力を確保する際に、強磁場を作用させる必要がない。このため、静磁場発生手段のコスト高を避けることができ、装置の低コスト化に寄与する。
本発明の溶融金属の流れ制御装置の好適な態様において、前記流路には、該流路内を流れる前記溶融金属の流れを構造的に制御して該溶融金属と前記電極部対との接触を促進させる接触促進手段が設けられている。
ここで、溶融金属の流れを構造的に制御するとは、例えば、機械的な構成でもって溶融金属の流れを構造的に制御することをいい、例として後で説明する好適な態様を挙げることができる。
仮に流路内を流れる溶融金属が電極部対と接触することなく流出してしまうと、該溶融金属に直流電流が流れず、ローレンツ力を発生させることもできない。特に、流路が垂直に又は傾斜して延在している場合は、重力方向又は傾斜方向に流れる溶融金属が電極部対と接触することなく流出してしまうおそれがある。この点、この溶融金属の流れ制御装置では、流路内を流れる溶融金属と電極部対との接触が接触促進手段により保障される。このため、流路内を流れる溶融金属を電極部対に確実に接触させることができ、該電極部対から溶融金属に通電させて所定のローレンツ力を該溶融金属に確実に作用させることができる。したがって、流路内を流れる溶融金属が電極部対と接触することなく流出してしまうような不都合を、回避することができる。
かかる観点より、流路が垂直に又は傾斜して延在している場合は、前記接触促進手段を設けることが好ましい。
好適な態様において、前記接触促進手段は、前記第１電極部を構成する前記第１分割電極同士の間から前記流路内に延在する少なくとも１個の第１堰と、該第１堰と前記溶融金属の流れ方向に間隔を隔てて配設された、前記第２電極部を構成する前記第２分割電極同士の間から前記流路内に延在する少なくとも１個の第２堰とにより構成されている。
この溶融金属の流れ制御装置では、第１堰及び第２堰に溶融金属が当接することで、溶融金属の流れの方向を変えたり、第１堰及び第２堰の上流側に溶融金属の一部を滞留させたりすることができ、これによって溶融金属と電極部対との接触を促進させることが可能になる。
好適な態様において、前記第１堰と前記第２堰とは前記溶融金属の流れ方向に交互に配設されている。
この溶融金属の流れ制御装置では、第１分割電極同士の間から流路内に延在する第１堰と、第２分割電極同士の間から流路内に延在する第２堰とが溶融金属の流れ方向に交互に配設されているので、溶融金属の円滑な流れを確保するのに有利となる。なお、前記第１堰と前記第２堰とが前記溶融金属の流れ方向に並列に配設されていてもよく、この場合であっても溶融金属の流れが第１堰及び第２堰で遮断されるようなことはない。
好適な態様において、前記接触促進手段は、前記流路の側面又は底面に設けられた複数個の溝により構成されている。
この溶融金属の流れ制御装置では、流路の側面又は底面に設けられた溝内に溶融金属の一部を滞留させることができ、これによって溶融金属と電極部対との接触を促進させることが可能になる。
また、接触促進手段としての溝が流路の側面又は底面に凹んで設けられていることから、前記接触促進手段によって流路が塞がれるようなことがなく、流路内で物体を確実に通過させることができる。このため、例えば、本発明の溶融金属の流れ制御装置を溶融めっき鋼板の製造に適用する場合、流路内で確実にめっき鋼板を通過させることができる。
なお、前記溝をより実効のあるものとする観点より、流路が垂直に延在している場合はその流路の側面に溝を設け、また、流路が傾斜して延在している場合はその流路の底面に溝を設けることが好ましい。
好適な態様において、各前記溝は、相対向する各前記第１分割極及び各前記第２分割電極と対応する位置に設けられている。
この溶融金属の流れ制御装置では、各前記第１分割電極及び各前記第２分割電極と対応する位置に溝が設けられているので、溝内に留まる溶融金属を第１分割電極及び第２分割電極に確実に接触させることができる。
本発明の溶融金属の流れ制御装置の好適な態様において、複数組の前記分割電極対のうち、他の組の分割電極対よりも前記流路内を流れる前記溶融金属の下流側に配設された少なくとも一の組の分割電極対は、他の組の分割電極対よりも電極面積が小さい小型第１分割電極及び小型第２分割電極よりなる、少なくとも一組の小型分割電極対を含んでいる。
この溶融金属の流れ制御装置では、流路内を流れる溶融金属の下流側に、他の組の分割電極対よりも電極面積の小さい小型分割電極対が配設されている。このため、小型分割電極対が配設された下流側において、溶融金属の停止位置あるいは流量をその流れ方向に細かく制御することが可能になる。
請求項８に記載のコールド・クルーシブル装置は、溶融金属が収容される溶融金属浴と、該溶融金属浴の底部又は側部に前記流路が接続された、請求項１乃至７のいずれか一つに記載の溶融金属の流れ制御装置と、を備えていることを特徴とするものである。
このコールド・クルーシブル装置では、溶融金属浴に収容された溶融金属が流れる前記流路において、溶融金属を安定に保持したり、溶融金属の流速や流量を安定に制御したりすることができる。
請求項９に記載の溶融めっき装置は、溶融金属が収容される溶融めっき浴と、該溶融めっき浴の底部又は側部に前記流路が接続された、請求項１乃至７のいずれか一つに記載の溶融金属の流れ制御装置と、を備えていることを特徴とするものである。
この溶融めっき装置では、溶融めっき浴に収容された溶融金属が流れる前記流路において、溶融金属を安定に保持したり、溶融金属の流速や流量を安定に制御したりすることができる。
上記課題を解決する本発明の溶融金属の流れ制御方法は、流路内を流れる溶融金属に直流電流及び静磁場を重畳印加することにより発生するローレンツ力を利用して、該溶融金属の流れを制御する溶融金属の流れ制御方法において、それぞれが相互に離間し、且つ、相対向するように前記溶融金属の流れ方向に分割して配設された複数個の第１分割電極及び第２分割電極よりなる、複数組の分割電極対を備えた電極部対を用い、所定の前記ローレンツ力を発生させるのに必要な電流密度の直流電流を、前記流路内を流れる前記溶融金属が接触した各前記分割電極対に分割して通電させることを特徴とするものである。
この溶融金属の流れ制御方法では、流路内を流れる溶融金属が接触した各分割電極対に、所定のローレンツ力を発生させるのに必要な電流密度の直流電流を分割して通電させる。このため、各分割電極対への通電により発生した各ローレンツ力の総和によって、流路内を流れる溶融金属の流れに対して所定の制御を行うことができる。
例えば、流路内で溶融金属の流れ先頭部を所定位置ａで保持させるに必要なローレンツ力の総和がＦａで、Ｆａのローレンツ力を発生させるのに必要な直流電流の電流密度がＪａであり、その位置ａに到達するまでに溶融金属が接触する分割電極対が５組であるときは、５組の各分割電極対に対してそれぞれ電流密度がＪａ１，Ｊａ２，Ｊａ３，Ｊａ４，Ｊａ５となるように分割して通電させれば、各分割電極対でそれぞれＦａ１，Ｆａ２，Ｆａ３，Ｆａ４，Ｆａ５のローレンツ力を発生させて、ローレンツ力の総和Ｆａ（Ｆａ＝Ｆａ１＋Ｆａ２＋Ｆａ３＋Ｆａ４＋Ｆａ５）を得ることができる。
このように、本発明の溶融金属の流れ制御方法では、各分割電極対に通電してローレンツ力をそれぞれ発生させ、各ローレンツ力の総和によって、流路内を流れる溶融金属の流れに対して所定の制御を行うのに必要なローレンツ力を確保している。このため、大きなローレンツ力の総和を得るべく、電極対全体に大電流を通電して全体としての電流密度を大きくする場合であっても、各分割電極対に対しては分割された分の電流を通電すれば足りる。また、各分割電極対に流す電流を任意に変えて、全体で必要量の電流を通電すればよい。したがって、一組の電極対に大電流が通電されるという電流の一点集中を避けることができる。よって、電流の一点集中により発生する溶融金属流れの不安定現象を回避することが可能となる。
したがって、本発明の溶融金属の流れ制御方法によれば、流路内を流れる溶融金属の流れ先頭部を所定位置で安定に保持したり、あるいは流路内を流れる溶融金属の流速や流量を安定に制御したりすることが可能になる。
また、電流の一点集中による不都合を避けつつ、大電流を印加することができるので、溶融金属の流れに対して所定の制御を行うべく、大きなローレンツ力を確保する際に、強磁場を作用させる必要がない。このため、安価な溶融金属の流れ制御プロセスを実現できる。
本発明の溶融金属の流れ制御方法は、好適な態様において、前記流路内を流れる前記溶融金属の流れ先頭部が所定位置で保持されるように、該溶融金属の流れを制御する。
この態様によれば、流路内を流れる溶融金属の流れ先頭部を所定位置で安定に保持することができるので、例えば、前記空中ポットを用いる、溶融金属めっき鋼板の製造に好適に利用することが可能になる。
本発明の溶融金属の流れ制御方法は、好適な態様において、前記流路内を流れる前記溶融金属の流量が所定量となるように、該溶融金属の流れを制御する。
この態様によれば、流路内を流れる溶融金属の流量を安定に制御することができる。このため、例えば、チタンやジルコニウム等の活性金属又は高融点金属の溶湯を非接触保持する、コールド・クルーシブルプロセスに適用すれば、溶融金属の排出に際して注湯速度を安定に制御することが可能になる。また、鉄鋼製造において、取鍋からタンディッシュへ溶鋼を注湯するノズルやタンディッシュから連続鋳造機へ溶鋼を注湯するノズルの流量制御に適用できる。
本発明の溶融金属の流れ制御方法の好適な態様において、複数組の前記分割電極対のうち、他の組の分割電極対よりも前記流路内を流れる前記溶融金属の下流側に配設された少なくとも一の組の分割電極対には、他の組の分割電極対よりも小さな電流値の電流を流す。
このように、他の組の分割電極対よりも下流側に配設された少なくとも一の組の分割電極対に、他の組の分割電極対よりも小さな電流値の電流を流すことにより、溶融金属の流れに対してより精細な制御が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
図１は、本発明の実施形態１に係る溶融金属の流れ制御装置を模式的に示す斜視図である。
図２は、本発明の実施形態２に係る溶融金属の流れ制御装置の要部たる、接触促進手段及び分割電極対等を模式的に示す斜視図である。
図３は、本発明の実施形態３に係る溶融金属の流れ制御装置の要部たる、流路形成用部材を模式的に示す斜視図である。
図４は、本発明の実施形態３に係る溶融金属の流れ制御装置の要部たる、流路形成用部材を模式的に示す分解斜視図である。
図５は、本発明の実施形態３に係る溶融金属の流れ制御装置の要部たる、流路形成用部材を構成する本体の上面図である。
図６は、本発明の実施形態３に係る溶融金属の流れ制御装置の要部たる、流路形成用部材を中央で切断した部分縦断面図である。
図７は、本発明の実施形態４に係る溶融金属の流れ制御装置の要部たる、接触促進手段及び分割電極対等を模式的に示す斜視図である。
図８は、実施例に係る溶融金属の流れ制御装置を示し、（ａ）は、この装置の全体構成を模式的に示す説明図であり、（ｂ）はこの装置の要部たる５組の分割電極対等を模式的に示す斜視図である。
図９は、実施例に係る溶融金属の流れ制御装置で行った実験結果を示す写真である。
図１０は、比較例に係る溶融金属の流れ制御装置を示し、（ａ）は、この装置の全体構成を模式的に示す説明図であり、（ｂ）はこの装置の要部たる一組の電極対等を模式的に示す斜視図である。
図１１は、比較例に係る溶融金属の流れ制御装置で行った実験結果を示す写真である。
図１２は、比較例に係る溶融金属の流れ制御装置で行った実験結果を示す写真である。
図１３は、本発明の実施形態１〜３に係る溶融金属の流れ制御装置をコールド・クルーシブルプロセスに適用した例を示す模式断面図である。
図１４は、本発明の実施形態１〜３に係る溶融金属の流れ制御装置を溶融めっきプロセスに適用した例を示す模式断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
（実施形態１）
図１に模式的に示す、本実施形態に係る溶融金属の流れ制御装置は、溶融金属１が流れる流路２と、流路２内を流れる溶融金属１との接触により溶融金属１に直流電流を通電可能な通電手段３と、流路１内を流れる溶融金属１に静磁場を作用させる静磁場発生手段４とを備えている。
通電手段３は、流路２内を流れる溶融金属１と接触可能な領域に、相互に離間し、且つ、相対向して配設された第１電極部５及び第２電極部６よりなる電極部対を備えている。この電極部対は、５組の分割電極対を備えている。すなわち、第１電極部５は、溶融金属の流れ方向に分割して配設された５個の第１分割電極５ａ〜５ｅと、両端に位置する第１分割電極５ａ及び５ｅの端面並びに各第１分極電極５ａ〜５ｅ間にそれぞれ配設された６個の絶縁板７とから構成されている。同様に、第２電極部６は、溶融金属の流れ方向に分割して配設された５個の第２分割電極６ａ〜６ｅと、両端に位置する第２分割電極６ａ及び６ｅの端面並びに各第２分極電極６ａ〜６ｅ間にそれぞれ配設された６個の絶縁板７とから構成されている。そして、各第１分割電極５ａ〜５ｅと、各第２分割電極６ａ〜６ｅとは、それぞれが相対向するように、すなわち第１分割電極５ａ及び第２分割電極６ａ同士、第１分割電極５ｂ及び第２分割電極６ｂ同士、第１分割電極５ｃ及び第２分割電極６ｃ同士、第１分割電極５ｄ及び第２分割電極６ｄ同士、第１分割電極５ｅ及び第２分割電極６ｅ同士がそれぞれ相対向するように配設されている。
なお、本実施形態では、流路２は重力方向に垂直に延在しており、第１分割電極５ａ〜５ｅ及び第２分割電極６ａ〜６ｅは、流路２内を重力方向（図１の下方）に流れる溶融金属１の上流側から、第１分割電極５ａ及び第２分割電極６ａ、第１分割電極５ｂ及び第２分割電極６ｂ、…第１分割電極５ｅ及び第２分割電極６ｅの順に配設されている。
そして、これら５組の分割電極対は、並列に配置されて、直流電源８に接続されており、各分割電極対にはそれぞれ抵抗９が直列に接続されている。これにより、直流電源８から一定の電圧で各抵抗９を介して５組の分割電極対にそれぞれ直流電流が印加されるようになっており、流路２内を流れる溶融金属１に対して、流路２の長辺方向（図１の左右方向であって、長方形状をなす流路２の断面形状における長辺方向）で図１の矢印Ｘ方向に直流電流が通電可能となっている。なお、抵抗９の代わりに定電流装置を用いてもよい。
流路２の一端（図１の上方側の一端）は、図示しない溶融金属浴の底部に接続されており、この溶融金属浴内に収容された溶融金属１が流路２内を重力方向に流れるようになっている。この流路２は、断面形状が長方形状をなし、この長方形状の短辺に相当する、相互に離間し、且つ、相対向する一組の側壁が前記第１電極部５及び前記第２電極部６により構成されている。なお、図１では、前記長方形状の長辺に相当する、流路２の他の一組の側壁は、図を作成する際の便宜上、省略している。
静磁場発生手段４は、流路２の短辺方向（長方形状をなす流路２の断面形状における短辺方向）に相対向するように、流路２を挟んで対峙して配設された一対の電磁石１０ａ、１０ｂよりなる。この静磁場発生手段４による静磁場は、一方の電磁石１０ａから他方の電磁石１０ｂに向かって、流路２の短辺方向で図１の矢印Ｙ方向に作用するようになっている。
したがって、流路２内を流れる溶融金属１に対して、通電手段３からの直流電流と静磁場発生手段４からの静磁場とが重畳印加されることで、フレミングの左手の法則により、直角方向に作用する直流電流及び静磁場の双方に直交する方向で、重力方向と反対の鉛直方向（図１の矢印Ｚ方向）、すなわち流路２を流れる溶融金属１の上流側たる逆流方向に、所定のローレンツ力が作用するようになっている。
そして、この実施形態に係る溶融金属の流れ制御装置では、流路２内を流れる溶融金属１との接触により溶融金属１に直流電流を通電可能な通電手段３が、流路２内を流れる溶融金属１と接触可能な領域に、相互に離間し、且つ、相対向して配設された第１電極部５及び第２電極部６よりなる電極部対を備えており、この電極部対は、それぞれが相対向するように溶融金属１の流れ方向に分割して配設されたそれぞれ５個の第１分割電極５ａ〜５ｅ及び第２分割電極６ａ〜６ｅよりなる、５組の分割電極対を備えている。
すなわち、この溶融金属の流れ制御装置では、流路２内を流れる溶融金属１と接触可能な電極部対が、溶融金属１の流れ方向に分割して配設された５組の分割電極対を備えている。このため、流路２内を流れる溶融金属１は最上流位置に配置された分割電極対（第１分割電極５ａ及び第２分割電極６ａ）から順に接する。したがって、最上流の分割電極対（第１分割電極５ａ及び第２分割電極６ａ）から順次、溶融金属１に通電して、ローレンツ力を発生させることができる。よって、この各分割電極対に通電させることで発生する各ローレンツ力の総和によって、流路２内を流れる溶融金属１の流れを抑制して所定の制御を行うことができる。
例えば、流路２内で溶融金属１の流れ先頭部を、最下流位置に配設された分割電極対（第１分割電極５ｅ及び第２分割電極６ｅ）の位置ｅで保持させたい場合であって、この位置ｅで溶融金属１の流れ先頭部を保持させるのに必要なローレンツ力の総和がＦｅで、Ｆｅのローレンツ力を発生させるのに必要な直流電流の電流密度がＪｅであるときを想定する。このときは、例えば、５組の各分割電極対に対してそれぞれ電流密度がＪｅ／５となるように分割して通電させれば、各分割電極対でそれぞれＦｅ／５のローレンツ力を発生させて、ローレンツ力の総和Ｆｅを得ることができる。
このように、本実施形態に係る溶融金属の流れ制御装置及びその方法では、各分割電極対に通電してローレンツ力をそれぞれ発生させ、各ローレンツ力の総和によって、流路２内を流れる溶融金属１の流れに対して所定の制御を行うのに必要なローレンツ力を確保している。このため、大きなローレンツ力の総和を得るべく、電極対全体に大電流を通電して全体としての電流密度を大きくする場合であっても、各分割電極対に対しては分割された分の電流を通電すれば足りる。また、各分割電極対に流す電流を任意に変えて、全体で必要量の電流を通電すればよい。したがって、一組の電極対に大電流が通電されるという電流の一点集中を避けることができる。よって、電流の一点集中により発生する溶融金属流れの不安定現象を回避することが可能となる。
したがって、本実施形態によれば、流路１内を流れる溶融金属２の流れ先頭部を所定位置で安定に保持したり、あるいは流路１内を流れる溶融金属の流速や流量を安定に制御したりすることが可能になる。
また、電流の一点集中による不都合を避けつつ、大電流を印加することができるので、溶融金属１の流れに対して所定の制御を行うべく、大きなローレンツ力を確保する際に、強磁場を作用させる必要がない。このため、安価な溶融金属の流れ制御プロセスを実現できる。
（実施形態２）
図２に模式的に示す本実施形態は、前記実施形態１に係る溶融金属の流れ制御装置における前記流路２に、接触促進手段を設けたものである。すなわち、この流路２には、流路２内を流れる溶融金属１の流れを構造的に制御して、溶融金属１と前記第１電極部５及び前記第２電極部６との接触を促進させる接触促進手段１０が設けられている。
この接触促進手段１０は、前記第１電極部５を構成する前記第１分割電極５ａ〜５ｅ同士の間の各絶縁板７から前記流路２内に延在する３個の第１堰１１ａ〜１１ｃと、前記第２電極部６を構成する前記第２分割電極６ａ〜６ｅ同士の間の各絶縁板７から前記流路２内に延在する２個の第２堰１２ａ〜１２ｂとにより構成されている。これら第１堰１１ａ〜１１ｃと第２堰１２ａ〜１２ｂとは、溶融金属１の流れ方向に間隔を隔てて交互に配設されている。また、これらの第１堰１１ａ〜１１ｃ及び第２堰１２ａ〜１２ｂは、いずれも絶縁板７から流路２の途中まで延在している。こうして、流路２内には、上流側から順に、第１堰１１ａ、第２堰１２ａ、第１堰１１ｂ、第２堰１２ｂ、第１堰１１ｃが配設されている。このため、流路２内では、これら第１堰１１ａ〜１１ｃ及び第２堰１２ａ〜１２ｂに案内されつつ、溶融金属１が上流側から下流側に円滑に流れるようになっている。
したがって、この溶融金属の流れ制御装置では、流路２内を流れる溶融金属１が第１堰１１ａ〜１１ｃ及び第２堰１２ａ〜１２ｂに当接することで、溶融金属１の流れ方向を変えたり、各第１堰１１ａ〜１１ｃ及び第２堰１２ａ〜１２ｂの上流側に溶融金属１の一部を滞留させたりすることができ、これによって溶融金属１と各第１分割電極５ａ〜５ｅ及び第２分割電極６ａ〜６ｅとの接触を保障することが可能になる。このため、流路２内を流れる溶融金属１を各第１分割電極５ａ〜５ｅ及び第２分割電極６ａ〜６ｅに確実に接触させることができ、各第１分割電極５ａ〜５ｅ及び第２分割電極６ａ〜６ｅから溶融金属１に通電させて所定のローレンツ力を溶融金属１に確実に作用させることができる。したがって、重力方向に流れる溶融金属１が各第１分割電極５ａ〜５ｅ及び第２分割電極６ａ〜６ｅと接触することなく流出してしまうような不都合を、回避することができる。
その他の構成及び作用効果は、前記実施形態１と基本的に同様である。したがって、実施形態１の説明を援用し、重複的記載を避けることとする。
（実施形態３）
図３〜図６に模式的に示す本実施形態に係る溶融金属の流れ制御装置は、流路形成用部材１３を備えている。この流路形成用部材１３は、底壁部１４ａ及び底壁部１４ａから建ち上がる両側壁部１４ｂ、１４ｃよりなる、断面コの字状の本体１４と、本体１４の上部開口を覆うように本体１４に固定された蓋１５とから構成されている。そして、この本体１４と蓋１５とにより、本体１４の一端から他端に延びる、断面形状が長方形状の流路２が形成されている。なお、本体１４及び蓋１５は絶縁材料により構成されている。
この流路形成用部材１３は、図示しない溶融金属浴の側壁から傾斜して配設されており、流路２が傾斜して延在している。このため、この溶融金属浴内に収容された溶融金属１が流路２内を傾斜して（図３の右上から左下に向かって）流れるようになっている。
また、傾斜して延在する前記流路２の底面、すなわち前記本体１４の底壁部１４ａには、５個の溝１６ａ〜１６ｅが、流路２内を流れる溶融金属１の流れ方向に間隔を隔てて凹設されている。各溝１６ａ〜１６ｅは、前記流路２内を流れる溶融金属１の流れ方向に対して直交方向に、一方の側壁部１４ｂから他方の側壁部１４ｃまで連続して延在している。また、各溝１６ａ〜１６ｅは、流路２の高さの値よりも深さの値が大きくなるように設けられている（本実施形態では、溝１６ａ〜１６ｅの深さが流路２の高さの３倍程度となっている）。そして、両側壁部１４ｂ及び１４ｃには、各溝１６ａ〜１６ｅと対応する位置に、前記第１分割電極５ａ〜５ｅ及び前記第２分割電極６ａ〜６ｅが配設されている。各第１分割電極５ａ〜５ｅ及び第２分割電極６ａ〜６ｅは、側壁部１４ｂ及び１４ｃの頂面から各溝１６ａ〜１６ｅの底面まで延びている。したがって、各溝１６ａ〜１６ｅは、各溝１６ａ〜１６ｅが延在する方向に対向して配設された各第１分割電極５ａ〜５ｅ及び第２分割電極６ａ〜６ｅにより区画されている。
また、図６に示されるように、各溝１６ａ〜１６ｅ同士を隔てる隔壁には管が配設されており、隣り合う溝１６ａ〜１６ｅ同士が連通孔１７ａ〜１７ｄにより連通されている。これら連通孔１７ａ〜１７ｄは、流路２内を流れる溶融金属１の上流側から下流側に向かって、順に高さ（形成位置の高さ）が低くなるように設けられている。すなわち、最上流に位置する連通孔１７ａが溝１６ａの底面から最も遠い高い位置に設けられており、下流側に向かって順に低い位置とされ、最下流に位置する連通孔１７ｄが溝１６ｅの底面から最も近い低い位置に設けられている。
こうして、各連通孔１７ａ〜１７ｄを介して、上流側の溝１６ａから下流側の溝１６ｅに向かって溶融金属１が流れることで、各溝１６ａ〜１６ｅ内に溶融金属が確実に入り込むようになっている。
したがって、本実施形態に係る溶融金属の流れ制御装置では、傾斜して延在する流路２の底面に凹設された各溝１６ａ〜１６ｅ内に、流路２内を流れる溶融金属１の一部を確実に滞留させることができる。しかも、これら各溝１６ａ〜１６ｅは各前記第１分割電極５ａ〜５ｅ及び各前記第２分割電極６ａ〜６ｂと対応する位置に設けられているので、各溝１６ａ〜１６ｅに滞留させた溶融金属１を第１分割電極５ａ〜５ｅ及び第２分割電極６ａ〜６ｅに確実に接触させることができる。
また、各溝１６ａ〜１６ｅの深さの値が流路２の高さの値よりも大きくなるように設定されているので、各溝１６ａ〜１６ｅに溜まった溶融金属１と第１分割電極５ａ〜５ｅ及び第２分割電極６ａ〜６ｅとの接触面積を大きく確保することができる。
さらに、連通孔１７ａ〜１７ｄの高さが上流側から下流側に向かって順に低くなるように設定されているので、例えば溶融金属１の流れ始めにおいて、溝１６ａ〜１６ｅ内に溜まる溶融金属１の量は、上流に位置する溝ほど多くなり、その結果、上流側ほど溶融金属１と分割電極対との接触面積を大きくして確実に接触させることができる。
また、接触促進手段としての各溝１６ａ〜１６ｅが流路２の底面に凹設されていることから、流路２内で物体を確実に通過させることができる。このため、例えば、この溶融金属の流れ制御装置を溶融めっき鋼板の製造に適用する場合、流路２内で確実にめっき鋼板を通過させることができる。
その他の構成及び作用効果は、前記実施形態１と基本的に同様である。したがって、実施形態１の説明を援用し、重複的記載を避けることとする。
（実施形態４）
図７に模式的に示す本実施形態は、前記実施形態２に係る溶融金属の流れ制御装置において、第１分割電極５ｅ及び第２分割電極６ｅを、さらに３分割したものである。
すなわち、第１分割電極５ｅは、３個の小型第１分割電極５１ｅ〜５３ｅよりなる。同様に、第２分割電極６ｅは、３個の小型第２分割電極６１ｅ〜６３ｅよりなる。こうして、５組の前記分割電極対（第１分割電極５ａ〜５ｅ及び第２分割電極６ａ〜６ｅ）の内、他の４組の分割電極対（第１分割電極５ａ〜５ｄ及び第２分割電極６ａ〜６ｄ）よりも下流側の最下流位置に配設された、１組の分割電極対（第１分割電極５ｅ及び６ｅ）が、他の４組の分割電極対（第１分割電極５ａ〜５ｄ及び第２分割電極６ａ〜６ｄ）よりも電極面積が小さい３個の小型第１分割電極５１ｅ〜５３ｅ及び小型第２分割電極６１ｅ〜６３ｅよりなる、３組の小型分割電極対を含んでいる。
なお、各小型第１分割電極５１ｅ〜５３ｅ間及び各小型第２分割電極６１ｅ〜６３ｅ間には、それぞれ絶縁板７が配設されている。
したがって、この溶融金属の流れ制御装置では、流路２内を流れる溶融金属１の下流側に、他の分割電極対を構成する第１分割電極５ａ〜５ｄ及び第２分割電極６ａ〜６ｄよりも電極面積が小さい、小型第１分割電極５１ｅ〜５３ｅ及び小型第２分割電極６１ｅ〜６３ｅよりなる、３組の小型分割電極対が配設されている。このため、３組の小型分割電極対が配設された下流側において、溶融金属１の停止位置あるいは流量をその流れ方向に細かく制御することが可能になる。また、これら３組の小型分割電極対に、他の分割電極対（第１分割電極５ａ〜５ｄ及び第２分割電極６ａ〜６ｄ）よりも小さな電流値の電流を流すことにより、溶融金属１の流れに対してより精細な制御が可能になる。
その他の構成及び作用効果は、前記実施形態１及び前記実施形態２と基本的に同様である。したがって、実施形態１、２の説明を援用し、重複的記載を避けることとする。
【実施例】
【０００６】
磁場印加による溶融金属の保持のモデル実験として、図８に示す装置で実験を行った。
この装置は、５組の分割電極対に直流電流を分割して通電するもので、本発明の実施例に係るものである。この装置では、溶融金属としての溶融ガリウム（以下、溶融Ｇａという）２０が収容された溶融金属浴２１の底部に導管２２の一端が接続されており、この導管２２内に流路２３が形成されている。導管２２は流路２３が水平に延在するように配設されており、導管２２の中央部上面にカメラ撮影用の透明なアクリル板２４が設けられている。なお、流路２３は、横幅８ｍｍ、高さ４ｍｍの断面長方形状をなしている。また、溶融金属浴２１の浴高さは２５ｍｍである。
導管２２には、流路２３内を流れる溶融Ｇａ２０と接触可能な領域に、それぞれが相互に離間し、且つ、相対向するように溶融Ｇａ２０の流れ方向に分割して配設された５個の第１分割電極２５ａ〜２５ｅ及び５個の第２分割電極２６ａ〜２６ｅよりなる、５組の分割電極対が設けられている。各第１分割電極２５ａ〜２５ｅ及び各第２分割電極２６ａ〜２６ｅは、幅（溶融Ｇａ２０の流れ方向の幅）１ｍｍの銅電極よりなり、２ｍｍ間隔で配設されている。
そして、流路２３内を水平方向に流れる溶融Ｇａ２０に対して、直流電源２７により５組の分割電極対に直流電流を分割して印加するとともに、超伝導磁石２８により直流電流に垂直の方向から静磁場を印加することで、これら直流電流及び静磁場の相互作用で発生するローレンツ力を溶融Ｇａ２０の流れ方向と逆流する方向に作用させて、溶融Ｇａ２０の漏洩の抑制を行い、その様子をビデオカメラ２９で観察した。なお、各分割電極対には、それぞれ同量の電圧を印加するための抵抗３０が直列に接続されている。
この実施例の装置において、磁場の強度を４Ｔ、２Ｔとして、電極に印加する電圧を変化させて実験を行った。溶融Ｇａ２０が電極と接した時間を０として時間の経過と、溶融Ｇａ２０の流れ先頭部の様子をまとめた結果を図９に示す。なお、図９において、図の下から上に向かって溶融Ｇａ２０が流れており、白い線で示す部分が溶融Ｇａ２０の流れ先頭部である。
また、磁場強度、電圧の各条件での安定保持の結果を表１に示す。なお、表１における○印は、溶融Ｇａ２０を安定して保持できたことを示し、×印は溶融Ｇａ２０を安定保持できなかったことを示す。
【表１】
2007026857.tif 000002
表１及び図９に示されるように、４Ｔの磁場を印加した場合には２〜６Ｖの間で、また２Ｔの磁場を印加した場合には３Ｖ〜６Ｖの間で、溶融Ｇａ２０を安定に保持することができた。なお、７Ｖ以上の電圧を印加した場合には、溶融Ｇａ２０が小刻みに振動する不安定現象が見られた。この振動は電流のオン・オフに因るもので、このような不安定性は電極の損耗を招く。
このように、５組の分割電極対を採用した本実施例では、各電極対で電流が印加されて発生した各組でのローレンツ力の総和が静圧よりも大きくなる位置で、溶融Ｇａ２０の流れ先頭部が保持され、広い安定領域が得られた。
（比較例）
比較のため、図１０に示す装置を用いて、同様の実験を行った。
この比較例に係る装置は、５組の分割電極対の代わりに１組の電極対（幅１０ｍｍの第１銅電極３１及び第２銅電極３２）を採用すること以外は、前記実施例の装置と同様の構成である。
この比較例の装置において、前記実施例と同様、磁場の強度を４Ｔ、２Ｔとして、電極に印加する電圧を変化させて実験を行った。電極と接した時間を０として時間の経過と、溶融Ｇａの流れ先頭部の様子をまとめた結果を図１１及び図１２に示す。なお、図１１が磁束密度４Ｔでの結果、図１２が磁束密度２Ｔでの結果である。また、図１１及び図１２において、図の下から上に向かって溶融Ｇａ２０が流れており、白い線で示す部分が溶融Ｇａ２０の流れ先頭部である。
また、磁場強度、電圧の各条件での安定保持の結果を表２に示す。なお、表２における○印は、溶融Ｇａ２０を安定して保持できたことを示し、×印は溶融Ｇａ２０を安定保持できなかったことを示す。
【表２】
2007026857.tif 000003
図１１及び表２に示されるように、４Ｔの磁場を印加した場合には３Ｖ〜６Ｖの間で溶融Ｇａ２０が安定に保持された。この場合、溶融Ｇａ２０は電極先端でのみ保持されていた。一方、図１２及び表２に示されるように、磁場を２Ｔに弱くした場合は、５Ｖ以下では溶融Ｇａ２０を保持することができなかった。
また、前記実施例と同様、７Ｖ以上の電圧を印加した場合には、溶融Ｇａ２０が小刻みに振動する不安定現象が見られた。
したがって、１組の電極対では、電流の集中を招き、溶融金属の安定保持が難しいことが確認された。
（適用例１）
前記実施形態１〜３に係る溶融金属の流れ制御装置Ｍをコールド・クルーシブルプロセスに適用した例を示す図１３に示す。
図１３に示されるコールド・クルーシブル装置は、溶融金属が収容され、絶縁材料よりなる溶融金属浴７１と、この溶融金属浴７１の底部に前記流路が接続された溶融金属の流れ制御装置Ｍとを備えている。すなわち、溶融金属浴７１の底壁に貫通孔７１ａが設けられており、この貫通孔７１ａに通じるように垂直に配設された接続管（接続管内が前記流路となる）の部分に溶融金属の流れ制御装置Ｍが配設されている。
このコールド・クルーシブル装置では、溶融金属浴７１に収容された溶融金属が流れる前記流路において、溶融金属を安定に保持したり、溶融金属の流速や流量を安定に制御したりすることができる。
（適用例２）
前記実施形態１〜３に係る溶融金属の流れ制御装置Ｍを溶融めっきプロセスに適用した例を示す図１４に示す。
図１４に示される溶融めっき装置は、溶融金属が収容され、絶縁材料よりなる溶融めっき浴８１と、この溶融めっき浴８１の側部に前記流路が接続された溶融金属の流れ制御装置Ｍとを備えている。すなわち、溶融めっき浴８１の側壁の下端部に貫通孔８１ａが設けられており、この貫通孔８１ａに通じるように傾斜して配設された接続管（接続管内が前記流路となる）の部分に溶融金属の流れ制御装置Ｍが配設されている。
この溶融めっき装置では、溶融めっき浴８１に収容された溶融金属が流れる前記流路において、溶融金属を安定に保持したり、溶融金属の流速や流量を安定に制御したりすることができる。
【図１】
2007026857.tif 000004
【図２】
2007026857.tif 000005
【図３】
2007026857.tif 000006
【図４】
2007026857.tif 000007
【図５】
2007026857.tif 000008
【図６】
2007026857.tif 000009
【図７】
2007026857.tif 000010
【図８】
2007026857.tif 000011
【図９】
2007026857.tif 000012
【図１０】
2007026857.tif 000013
【図１１】
2007026857.tif 000014
【図１２】
2007026857.tif 000015
【図１３】
2007026857.tif 000016
【図１４】
2007026857.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成19年6月26日(2007.6.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
溶融金属が流れる流路と、該流路内を流れる該溶融金属との接触により該溶融金属に直流電流を通電可能な通電手段と、該流路内を流れる該溶融金属に静磁場を作用させる静磁場発生手段とを備え、該流路内を流れる該溶融金属に該直流電流及び該静磁場を重畳印加することにより発生するローレンツ力を利用して、該溶融金属の流れを制御する溶融金属の流れ制御装置において、
前記通電手段は、前記流路内を流れる前記溶融金属と接触可能な領域に、相互に離間し、且つ、相対向して配設された第１電極部及び第２電極部よりなる電極部対を備え、
前記電極部対は、それぞれが相対向するように前記溶融金属の流れ方向に分割して配設された複数個の第１分割電極及び第２分割電極よりなる、複数組の分割電極対により構成され、
各前記分割電極対には電流の一点集中が生じる臨界電流値以下の電流が通電されることを特徴とする溶融金属の流れ制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１０】
流路内を流れる溶融金属に直流電流及び静磁場を重畳印加することにより発生するローレンツ力を利用して、該溶融金属の流れを制御する溶融金属の流れ制御方法において、
それぞれが相互に離間し、且つ、相対向するように前記溶融金属の流れ方向に分割して配設された複数個の第１分割電極及び第２分割電極よりなる、複数組の分割電極対を備えた電極部対を用い、
所定の前記ローレンツ力を発生させるのに必要な電流密度の直流電流を、前記流路内を流れる前記溶融金属が接触した各前記分割電極対に分割して通電させ、
各前記分割電極対には電流の一点集中が生じる臨界電流値以下の直流電流を通電させることを特徴とする溶融金属の流れ制御方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
属に該直流電流及び該静磁場を重畳印加することにより発生するローレンツ力を利用して、該溶融金属の流れを制御する溶融金属の流れ制御装置において、前記通電手段は、前記流路内を流れる前記溶融金属と接触可能な領域に、相互に離間し、且つ、相対向して配設された第１電極部及び第２電極部よりなる電極部対を備え、前記電極部対は、それぞれが相対向するように前記溶融金属の流れ方向に分割して配設された複数個の第１分割電極及び第２分割電極よりなる、複数組の分割電極対により構成され、各前記分割電極対には電流の一点集中が生じる臨界電流値以下の電流が通電されることを特徴とするものである。
この場合、各分割電極対には電流の一点集中が起こらないように一定限度以上の電流が流れないようにしてあるのが好ましい。
ここに、前記「溶融金属の流れを制御する」とは、前記流路内を流れる前記溶融金属の流れを止めて該溶融金属の流れ先頭部を所定位置に保持したり、あるいは前記流路内を流れる前記溶融金属の流速や流量を所定値に制御したりすることを含む趣意である。
この溶融金属の流れ制御装置では、静磁場発生手段により発生する静磁場と、溶融金属と通電手段との接触により流れる直流電流とにより、流路内を流れる溶融金属中にローレンツ力が誘起される。そして、この溶融金属の流れ制御装置では、ローレンツ力を利用して流路内を流れる溶融金属の流れを制御する。
このときのローレンツ力は、Ｆ：ローレンツ力、Ｊ：直流電流の電流密度、Ｂ：静磁場の磁束密度としたとき、ベクトル表示で、Ｆ＝Ｊ×Ｂの式で表される。すなわち、ローレンツ力（Ｆ）の大きさは、直流電流の電流密度（Ｊ）と静磁場の磁束密度（Ｂ）とによって決まる。また、ローレンツ力が溶融金属に作用する向きは、フレミングの左手の法則に従って、直角方向に作用する静磁場及び直流電流の双方に直交する方向となる。
したがって、本発明の溶融金属の流れ制御装置においては、通電手段による直流電流及び静磁場発生手段による静磁場それぞれの方向と大きさを所定のものとすることにより、流路内を流れる溶融金属の流れに対
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
溶融金属の停止位置あるいは流量をその流れ方向に細かく制御することが可能になる。
請求項８に記載のコールド・クルーシブル装置は、溶融金属が収容される溶融金属浴と、該溶融金属浴の底部又は側部に前記流路が接続された、請求項１乃至７のいずれか一つに記載の溶融金属の流れ制御装置と、を備えていることを特徴とするものである。
このコールド・クルーシブル装置では、溶融金属浴に収容された溶融金属が流れる前記流路において、溶融金属を安定に保持したり、溶融金属の流速や流量を安定に制御したりすることができる。
請求項９に記載の溶融めっき装置は、溶融金属が収容される溶融めっき浴と、該溶融めっき浴の底部又は側部に前記流路が接続された、請求項１乃至７のいずれか一つに記載の溶融金属の流れ制御装置と、を備えていることを特徴とするものである。
この溶融めっき装置では、溶融めっき浴に収容された溶融金属が流れる前記流路において、溶融金属を安定に保持したり、溶融金属の流速や流量を安定に制御したりすることができる。
上記課題を解決する本発明の溶融金属の流れ制御方法は、流路内を流れる溶融金属に直流電流及び静磁揚を重畳印加することにより発生するローレンツ力を利用して、該溶融金属の流れを制御する溶融金属の流れ制御方法において、それぞれが相互に離間し、且つ、相対向するように前記溶融金属の流れ方向に分割して配設された複数個の第１分割電極及び第２分割電極よりなる、複数組の分割電極対を備えた電極部対を用い、所定の前記ローレンツ力を発生させるのに必要な電流密度の直流電流を、前記流路内を流れる前記溶融金属が接触した各前記分割電極対に分割して通電させ、各前記分割電極対には電流の一点集中が生じる臨界電流値以下の直流電流を通電させることを特徴とするものである。
この溶融金属の流れ制御方法では、流路内を流れる溶融金属が接触した各分割電極対に、所定のローレンツ力を発生させるのに必要な電流密度の直流電流を分割して通電させる。このため、各分割電極対への通電により発生した各ローレンツ力の総和によって、流路内を流れる溶融金
【国際調査報告】
2007026857.tif 000018
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