特開2023-26973溶湯駆動装置、溶湯撹拌システム、溶湯搬送システム、連続鋳造システム、および溶湯駆動方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023026973
(43)【公開日】2023-03-01
(54)【発明の名称】溶湯駆動装置、溶湯撹拌システム、溶湯搬送システム、連続鋳造システム、および溶湯駆動方法
(51)【国際特許分類】
F27D 27/00 20100101AFI20230221BHJP
B22D 35/00 20060101ALI20230221BHJP
B22D 37/00 20060101ALI20230221BHJP
B22D 11/115 20060101ALI20230221BHJP
B22D 1/00 20060101ALI20230221BHJP
【ＦＩ】
F27D27/00
B22D35/00 C
B22D37/00 A
B22D35/00 D
B22D11/115 A
B22D1/00 T
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021132454
(22)【出願日】2021-08-16
(71)【出願人】
【識別番号】503332824
【氏名又は名称】株式会社ヂーマグ
(74)【代理人】
【識別番号】100091487
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 行孝
(74)【代理人】
【識別番号】100120031
【弁理士】
【氏名又は名称】宮嶋 学
(74)【代理人】
【識別番号】100103263
【弁理士】
【氏名又は名称】川崎 康
(74)【代理人】
【識別番号】100152205
【弁理士】
【氏名又は名称】吉田 昌司
(72)【発明者】
【氏名】高橋 謙三
【テーマコード（参考）】
4E004
4E014
4K056
【Ｆターム（参考）】
4E004AA02
4E004AA09
4E004MB12
4E014KA01
4K056AA06
4K056CA04
4K056EA13
4K056EA16
(57)【要約】
【課題】低消費電力でありながら、溶湯に対する大きな駆動力を得る。
【解決手段】溶湯駆動装置１の磁場装置２は、鉄心２１～２５と、鉄心２１～２５を連結するヨーク３１，３２，３３と、鉄心に２１～２５にヨーク３１を挟むように巻回されたコイル４１ａ，４１ｂと、鉄心２１～２５にヨーク３２を挟むように巻回されたコイル４２ａ，４２ｂと、鉄心２１～２５にヨーク３３を挟むように巻回されたコイル４３ａ，４３ｂと、を備え、コイル４１ａおよびコイル４１ｂは第１相の電流が流れたときにヨーク３１に向かう磁界Ｈ１を発生するように巻回されており、コイル４２ａおよびコイル４２ｂは第２相の電流が流れたときにヨーク３２に向かう磁界Ｈ２を発生するように巻回されており、コイル４３ａおよびコイル４３ｂは第３相の電流が流れたときにヨーク３３に向かう磁界Ｈ３を発生するように巻回されている。
【選択図】図２
【解決手段】溶湯駆動装置１の磁場装置２は、鉄心２１～２５と、鉄心２１～２５を連結するヨーク３１，３２，３３と、鉄心に２１～２５にヨーク３１を挟むように巻回されたコイル４１ａ，４１ｂと、鉄心２１～２５にヨーク３２を挟むように巻回されたコイル４２ａ，４２ｂと、鉄心２１～２５にヨーク３３を挟むように巻回されたコイル４３ａ，４３ｂと、を備え、コイル４１ａおよびコイル４１ｂは第１相の電流が流れたときにヨーク３１に向かう磁界Ｈ１を発生するように巻回されており、コイル４２ａおよびコイル４２ｂは第２相の電流が流れたときにヨーク３２に向かう磁界Ｈ２を発生するように巻回されており、コイル４３ａおよびコイル４３ｂは第３相の電流が流れたときにヨーク３３に向かう磁界Ｈ３を発生するように巻回されている。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
金属溶湯を駆動するための溶湯駆動装置であって、
複数の鉄心と、
前記複数の鉄心を連結する第１のヨークと、
前記第１のヨークに隣接し、前記複数の鉄心を連結する第２のヨークと、
前記第２のヨークに隣接し、前記複数の鉄心を連結する第３のヨークと、
前記複数の鉄心のうち少なくとも１つの鉄心に、前記第１のヨークを挟むように巻回された第１および第２のコイルと、
前記複数の鉄心のうち少なくとも１つの鉄心に、前記第２のヨークを挟むように巻回された第３および第４のコイルと、
前記複数の鉄心のうち少なくとも１つの鉄心に、前記第３のヨークを挟むように巻回された第５および第６のコイルと、を備え、
前記第１のコイルおよび前記第２のコイルはいずれも、第１相の電流が流れたときに、前記第１のヨークに向かう磁界を発生するように巻回されており、前記第３のコイルおよび前記第４のコイルはいずれも、第２相の電流が流れたときに、前記第２のヨークに向かう磁界を発生するように巻回されており、前記第５のコイルおよび前記第６のコイルはいずれも、第３相の電流が流れたときに、前記第３のヨークに向かう磁界を発生するように巻回されている、
ことを特徴とする溶湯駆動装置。
複数の鉄心と、
前記複数の鉄心を連結する第１のヨークと、
前記第１のヨークに隣接し、前記複数の鉄心を連結する第２のヨークと、
前記第２のヨークに隣接し、前記複数の鉄心を連結する第３のヨークと、
前記複数の鉄心のうち少なくとも１つの鉄心に、前記第１のヨークを挟むように巻回された第１および第２のコイルと、
前記複数の鉄心のうち少なくとも１つの鉄心に、前記第２のヨークを挟むように巻回された第３および第４のコイルと、
前記複数の鉄心のうち少なくとも１つの鉄心に、前記第３のヨークを挟むように巻回された第５および第６のコイルと、を備え、
前記第１のコイルおよび前記第２のコイルはいずれも、第１相の電流が流れたときに、前記第１のヨークに向かう磁界を発生するように巻回されており、前記第３のコイルおよび前記第４のコイルはいずれも、第２相の電流が流れたときに、前記第２のヨークに向かう磁界を発生するように巻回されており、前記第５のコイルおよび前記第６のコイルはいずれも、第３相の電流が流れたときに、前記第３のヨークに向かう磁界を発生するように巻回されている、
ことを特徴とする溶湯駆動装置。
【請求項2】
前記第１～第３のヨークのセットが前記複数の鉄心に複数セット設けられていることを特徴とする請求項１に記載の溶湯駆動装置。
【請求項3】
前記複数の鉄心は、前記第１～第３のヨークが延びる方向の厚みが、前記複数の鉄心間の間隔よりも小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の溶湯駆動装置。
【請求項4】
前記複数の鉄心は、前記第１～第３のヨークが延びる方向の厚みが、前記方向に直交する方向の厚みよりも小さいことを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の溶湯駆動装置。
【請求項5】
前記第１のコイルおよび前記第２のコイルは直列接続されて第１の直列コイルを構成し、前記第３のコイルおよび前記第４のコイルは直列接続されて第２の直列コイルを構成し、前記第５のコイルおよび前記第６のコイルは直列接続されて第３の直列コイルを構成し、前記第１の直列コイル、前記第２の直列コイルおよび前記第３の直列コイルはスター結線されていることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の溶湯駆動装置。
【請求項6】
前記第１の直列コイルにＲ相の電流を流し、前記第２の直列コイルにＳ相の電流を流し、前記第３の直列コイルにＴ相の電流を流す交流電源をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の溶湯駆動装置。
【請求項7】
前記複数の鉄心を収納するケースをさらに備え、
前記ケースには、前記ケースの内部に空気を取り入れるための空気取入口と、前記ケース内の空気を外部に排出するための空気排出口が設けられ、
前記空気取入口および前記空気排出口は、前記複数の鉄心を挟むように配設されていることを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の溶湯駆動装置。
前記ケースには、前記ケースの内部に空気を取り入れるための空気取入口と、前記ケース内の空気を外部に排出するための空気排出口が設けられ、
前記空気取入口および前記空気排出口は、前記複数の鉄心を挟むように配設されていることを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の溶湯駆動装置。
【請求項8】
前記空気取入口にはブロワーが接続されていることを特徴とする請求項７に記載の溶湯駆動装置。
【請求項9】
前記複数の鉄心は、互いに平行に延在し、
前記第１～第３のヨークは、互いに平行に配置されていることを特徴とする請求項１～８のいずれかに記載の溶湯駆動装置。
前記第１～第３のヨークは、互いに平行に配置されていることを特徴とする請求項１～８のいずれかに記載の溶湯駆動装置。
【請求項10】
前記複数の鉄心は、互いに平行に延在し、
前記第１～第３のヨークは、前記複数の鉄心の延在方向に沿って折り曲げられていることを特徴とする請求項１～８のいずれかに記載の溶湯駆動装置。
前記第１～第３のヨークは、前記複数の鉄心の延在方向に沿って折り曲げられていることを特徴とする請求項１～８のいずれかに記載の溶湯駆動装置。
【請求項11】
前記複数の鉄心は環状鉄心であり、各々の中心軸が同軸になるように互いに間隔をあけて配置され、前記第１～第３のヨークは前記環状鉄心の内側に配置されていることを特徴とする請求項１～８のいずれかに記載の溶湯駆動装置。
【請求項12】
金属溶湯を貯留するための炉と、
前記炉の下方に配置された、請求項９に記載の溶湯駆動装置と、
を備えることを特徴とする溶湯撹拌システム。
前記炉の下方に配置された、請求項９に記載の溶湯駆動装置と、
を備えることを特徴とする溶湯撹拌システム。
【請求項13】
金属溶湯を搬送するための樋と、
前記樋の少なくとも下方を囲うように配置された、請求項１０に記載の溶湯駆動装置と、
を備えることを特徴とする溶湯搬送システム。
前記樋の少なくとも下方を囲うように配置された、請求項１０に記載の溶湯駆動装置と、
を備えることを特徴とする溶湯搬送システム。
【請求項14】
筒状の鋳型と、
前記鋳型が前記環状鉄心の内側に配置された、請求項１１に記載の溶湯駆動装置と、
を備えることを特徴とする連続鋳造システム。
前記鋳型が前記環状鉄心の内側に配置された、請求項１１に記載の溶湯駆動装置と、
を備えることを特徴とする連続鋳造システム。
【請求項15】
金属溶湯を駆動するための溶湯駆方法であって、
金属溶湯を貯留するための炉、金属溶湯を搬送するための樋、または鋳型に隣接するように、磁場装置を有する溶湯駆動装置を配置する工程であって、
前記磁場装置は、複数の鉄心と、前記複数の鉄心を連結する第１のヨークと、前記第１のヨークに隣接し、前記複数の鉄心を連結する第２のヨークと、前記第２のヨークに隣接し、前記複数の鉄心を連結する第３のヨークと、前記複数の鉄心のうち少なくとも１つの鉄心に、前記第１のヨークを挟むように巻回された第１および第２のコイルと、前記複数の鉄心のうち少なくとも１つの鉄心に、前記第２のヨークを挟むように巻回された第３および第４のコイルと、前記複数の鉄心のうち少なくとも１つの鉄心に、前記第３のヨークを挟むように巻回された第５および第６のコイルとを備える、工程と、
前記第１のコイルおよび前記第２のコイルに第１相の電流を流して、前記第１のヨークに向かう磁界を発生させ、前記第３のコイルおよび前記第４のコイルに第２相の電流を流して、前記第２のヨークに向かう磁界を発生させ、前記第５のコイルおよび前記第６のコイルに第３相の電流を流して、前記第３のヨークに向かう磁界を発生させる工程と、
を備えることを特徴とする溶湯駆動方法。
金属溶湯を貯留するための炉、金属溶湯を搬送するための樋、または鋳型に隣接するように、磁場装置を有する溶湯駆動装置を配置する工程であって、
前記磁場装置は、複数の鉄心と、前記複数の鉄心を連結する第１のヨークと、前記第１のヨークに隣接し、前記複数の鉄心を連結する第２のヨークと、前記第２のヨークに隣接し、前記複数の鉄心を連結する第３のヨークと、前記複数の鉄心のうち少なくとも１つの鉄心に、前記第１のヨークを挟むように巻回された第１および第２のコイルと、前記複数の鉄心のうち少なくとも１つの鉄心に、前記第２のヨークを挟むように巻回された第３および第４のコイルと、前記複数の鉄心のうち少なくとも１つの鉄心に、前記第３のヨークを挟むように巻回された第５および第６のコイルとを備える、工程と、
前記第１のコイルおよび前記第２のコイルに第１相の電流を流して、前記第１のヨークに向かう磁界を発生させ、前記第３のコイルおよび前記第４のコイルに第２相の電流を流して、前記第２のヨークに向かう磁界を発生させ、前記第５のコイルおよび前記第６のコイルに第３相の電流を流して、前記第３のヨークに向かう磁界を発生させる工程と、
を備えることを特徴とする溶湯駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、溶湯駆動装置、溶湯撹拌システム、溶湯搬送システム、連続鋳造システム、および溶湯駆動方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、アルミニウム、銅などの非鉄金属の溶湯（以下、単に「金属溶湯」または「溶湯」という。）を電磁力により駆動する溶湯駆動装置が知られている。この溶湯駆動装置は、移動磁界を発生する磁場装置を備えている。移動磁界が溶湯内を走ることで溶湯に渦電流が生じる。この渦電流によって溶湯に電磁力が作用し、溶湯が駆動される。
【0003】
電磁力を利用した溶湯駆動装置として、たとえば、特許文献１には、環状鉄心に巻回された複数のコイルに三相交流電流を流して移動磁界を発生させ、環状鉄心の内側に存在する溶湯を撹拌する溶湯撹拌装置が記載されている。
【0004】
その他、リニアモータ式の溶湯駆動装置も広く使われている。この方式では、一枚の板状の鉄心の上に複数本のヨーク（磁極）が互いに平行に設けられ、各ヨークの側面にコイルが巻回される。ヨークに巻回されたコイルに通電することで、ヨークから磁界が放射される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平２－１８２３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、溶湯への十分な駆動力を確保するためには、駆動対象の溶湯の存在する空間に十分な強度の磁界を発生させることが求められる。
【0007】
強力な磁界を発生させる方法として、コイルに大きな電流を流すことが考えられる。しかしながら、コイルに流す電流を大きくするにつれて、消費電力が大きくなり、溶湯駆動装置のランニングコストが増加するという問題がある。また、溶湯駆動装置の発熱量が増加し、水冷式など強力な冷却設備が必要となるため、製造コストだけでなくメンテナンスコストも増加する。
【0008】
強力な磁界を発生させる他の方法として、コイルの巻数を増やすことが考えられる。しかしながら、コイルの巻数の二乗に比例してコイルのインダクタンスが増加する。このため、交流電流の流れが妨げられ、強い磁界が得られないという問題がある。また、駆動力は交流電流の周波数に比例することが知られているが、コイルの巻数を増やしてインダクタンスが増加すると、交流電流の周波数を上げることが困難となる。
【0009】
本発明は、上記の技術的認識に基づいてなされたものであり、低消費電力でありながら、大きな駆動力を得ることが可能な溶湯駆動装置、溶湯撹拌システム、溶湯搬送システム、連続鋳造システム、および溶湯駆動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】
【0010】
本発明の実施形態に係る溶湯駆動装置は、
金属溶湯を駆動するための溶湯駆動装置であって、
複数の鉄心と、
前記複数の鉄心を連結する第１のヨークと、
前記第１のヨークに隣接し、前記複数の鉄心を連結する第２のヨークと、
前記第２のヨークに隣接し、前記複数の鉄心を連結する第３のヨークと、
前記複数の鉄心のうち少なくとも１つの鉄心に、前記第１のヨークを挟むように巻回された第１および第２のコイルと、
前記複数の鉄心のうち少なくとも１つの鉄心に、前記第２のヨークを挟むように巻回された第３および第４のコイルと、
前記複数の鉄心のうち少なくとも１つの鉄心に、前記第３のヨークを挟むように巻回された第５および第６のコイルと、を備え、
前記第１のコイルおよび前記第２のコイルはいずれも、第１相の電流が流れたときに、前記第１のヨークに向かう磁界を発生するように巻回されており、前記第３のコイルおよび前記第４のコイルはいずれも、第２相の電流が流れたときに、前記第２のヨークに向かう磁界を発生するように巻回されており、前記第５のコイルおよび前記第６のコイルはいずれも、第３相の電流が流れたときに、前記第３のヨークに向かう磁界を発生するように巻回されていることを特徴とする。
金属溶湯を駆動するための溶湯駆動装置であって、
複数の鉄心と、
前記複数の鉄心を連結する第１のヨークと、
前記第１のヨークに隣接し、前記複数の鉄心を連結する第２のヨークと、
前記第２のヨークに隣接し、前記複数の鉄心を連結する第３のヨークと、
前記複数の鉄心のうち少なくとも１つの鉄心に、前記第１のヨークを挟むように巻回された第１および第２のコイルと、
前記複数の鉄心のうち少なくとも１つの鉄心に、前記第２のヨークを挟むように巻回された第３および第４のコイルと、
前記複数の鉄心のうち少なくとも１つの鉄心に、前記第３のヨークを挟むように巻回された第５および第６のコイルと、を備え、
前記第１のコイルおよび前記第２のコイルはいずれも、第１相の電流が流れたときに、前記第１のヨークに向かう磁界を発生するように巻回されており、前記第３のコイルおよび前記第４のコイルはいずれも、第２相の電流が流れたときに、前記第２のヨークに向かう磁界を発生するように巻回されており、前記第５のコイルおよび前記第６のコイルはいずれも、第３相の電流が流れたときに、前記第３のヨークに向かう磁界を発生するように巻回されていることを特徴とする。
【0011】
また、前記溶湯駆動装置において、
前記第１～第３のヨークのセットが前記複数の鉄心に複数セット設けられていてもよい。
前記第１～第３のヨークのセットが前記複数の鉄心に複数セット設けられていてもよい。
【0012】
また、前記溶湯駆動装置において、
前記複数の鉄心は、前記第１～第３のヨークが延びる方向の厚みが、前記複数の鉄心間の間隔よりも小さくてもよい。
前記複数の鉄心は、前記第１～第３のヨークが延びる方向の厚みが、前記複数の鉄心間の間隔よりも小さくてもよい。
【0013】
また、前記溶湯駆動装置において、
前記複数の鉄心は、前記第１～第３のヨークが延びる方向の厚みが、前記方向に直交する方向の厚みよりも小さくてもよい。
前記複数の鉄心は、前記第１～第３のヨークが延びる方向の厚みが、前記方向に直交する方向の厚みよりも小さくてもよい。
【0014】
また、前記溶湯駆動装置において、
前記第１のコイルおよび前記第２のコイルは直列接続されて第１の直列コイルを構成し、前記第３のコイルおよび前記第４のコイルは直列接続されて第２の直列コイルを構成し、前記第５のコイルおよび前記第６のコイルは直列接続されて第３の直列コイルを構成し、前記第１の直列コイル、前記第２の直列コイルおよび前記第３の直列コイルはスター結線されていてもよい
また、前記溶湯駆動装置において、
前記第１の直列コイルにＲ相の電流を流し、前記第２の直列コイルにＳ相の電流を流し、前記第３の直列コイルにＴ相の電流を流す交流電源をさらに備えてもよい。
前記第１のコイルおよび前記第２のコイルは直列接続されて第１の直列コイルを構成し、前記第３のコイルおよび前記第４のコイルは直列接続されて第２の直列コイルを構成し、前記第５のコイルおよび前記第６のコイルは直列接続されて第３の直列コイルを構成し、前記第１の直列コイル、前記第２の直列コイルおよび前記第３の直列コイルはスター結線されていてもよい
また、前記溶湯駆動装置において、
前記第１の直列コイルにＲ相の電流を流し、前記第２の直列コイルにＳ相の電流を流し、前記第３の直列コイルにＴ相の電流を流す交流電源をさらに備えてもよい。
【0015】
また、前記溶湯駆動装置において、
前記複数の鉄心を収納するケースをさらに備え、
前記ケースには、前記ケースの内部に空気を取り入れるための空気取入口と、前記ケース内の空気を外部に排出するための空気排出口が設けられ、
前記空気取入口および前記空気排出口は、前記複数の鉄心を挟むように配設されていてもよい。
前記複数の鉄心を収納するケースをさらに備え、
前記ケースには、前記ケースの内部に空気を取り入れるための空気取入口と、前記ケース内の空気を外部に排出するための空気排出口が設けられ、
前記空気取入口および前記空気排出口は、前記複数の鉄心を挟むように配設されていてもよい。
【0016】
また、前記溶湯駆動装置において、
前記空気取入口にはブロワーが接続されていてもよい。
前記空気取入口にはブロワーが接続されていてもよい。
【0017】
また、前記溶湯駆動装置において、
前記複数の鉄心は、互いに平行に延在し、
前記第１～第３のヨークは、互いに平行に配置されていてもよい。
前記複数の鉄心は、互いに平行に延在し、
前記第１～第３のヨークは、互いに平行に配置されていてもよい。
【0018】
また、前記溶湯駆動装置において、
前記複数の鉄心は、互いに平行に延在し、
前記第１～第３のヨークは、前記複数の鉄心の延在方向に沿って折り曲げられていてもよい。
前記複数の鉄心は、互いに平行に延在し、
前記第１～第３のヨークは、前記複数の鉄心の延在方向に沿って折り曲げられていてもよい。
【0019】
また、前記溶湯駆動装置において、
前記複数の鉄心は環状鉄心であり、各々の中心軸が同軸になるように互いに間隔をあけて配置され、前記第１～第３のヨークは前記環状鉄心の内側に配置されていてもよい。
前記複数の鉄心は環状鉄心であり、各々の中心軸が同軸になるように互いに間隔をあけて配置され、前記第１～第３のヨークは前記環状鉄心の内側に配置されていてもよい。
【0020】
本発明の実施形態に係る溶湯撹拌システムは、
金属溶湯を貯留するための炉と、
前記炉の下方に配置された前記溶湯駆動装置と、
を備えることを特徴とする。
金属溶湯を貯留するための炉と、
前記炉の下方に配置された前記溶湯駆動装置と、
を備えることを特徴とする。
【0021】
本発明の実施形態に係る溶湯搬送システムは、
金属溶湯を搬送するための樋と、
前記樋の少なくとも下方を囲うように配置された前記溶湯駆動装置と、
を備えることを特徴とする。
金属溶湯を搬送するための樋と、
前記樋の少なくとも下方を囲うように配置された前記溶湯駆動装置と、
を備えることを特徴とする。
【0022】
本発明の実施形態に係る連続鋳造システムは、
筒状の鋳型と、
前記鋳型が前記環状鉄心の内側に配置された前記溶湯駆動装置と、
を備えることを特徴とする。
筒状の鋳型と、
前記鋳型が前記環状鉄心の内側に配置された前記溶湯駆動装置と、
を備えることを特徴とする。
【0023】
本発明の実施形態に係る溶湯駆動方法は、
金属溶湯を駆動するための溶湯駆方法であって、
金属溶湯を貯留するための炉、金属溶湯を搬送するための樋、または鋳型に隣接するように、磁場装置を有する溶湯駆動装置を配置する工程であって、
前記磁場装置は、複数の鉄心と、前記複数の鉄心を連結する第１のヨークと、前記第１のヨークに隣接し、前記複数の鉄心を連結する第２のヨークと、前記第２のヨークに隣接し、前記複数の鉄心を連結する第３のヨークと、前記複数の鉄心のうち少なくとも１つの鉄心に、前記第１のヨークを挟むように巻回された第１および第２のコイルと、前記複数の鉄心のうち少なくとも１つの鉄心に、前記第２のヨークを挟むように巻回された第３および第４のコイルと、前記複数の鉄心のうち少なくとも１つの鉄心に、前記第３のヨークを挟むように巻回された第５および第６のコイルとを備える、工程と、
前記第１のコイルおよび前記第２のコイルに第１相の電流を流して、前記第１のヨークに向かう磁界を発生させ、前記第３のコイルおよび前記第４のコイルに第２相の電流を流して、前記第２のヨークに向かう磁界を発生させ、前記第５のコイルおよび前記第６のコイルに第３相の電流を流して、前記第３のヨークに向かう磁界を発生させる工程と、
を備えることを特徴とする。
金属溶湯を駆動するための溶湯駆方法であって、
金属溶湯を貯留するための炉、金属溶湯を搬送するための樋、または鋳型に隣接するように、磁場装置を有する溶湯駆動装置を配置する工程であって、
前記磁場装置は、複数の鉄心と、前記複数の鉄心を連結する第１のヨークと、前記第１のヨークに隣接し、前記複数の鉄心を連結する第２のヨークと、前記第２のヨークに隣接し、前記複数の鉄心を連結する第３のヨークと、前記複数の鉄心のうち少なくとも１つの鉄心に、前記第１のヨークを挟むように巻回された第１および第２のコイルと、前記複数の鉄心のうち少なくとも１つの鉄心に、前記第２のヨークを挟むように巻回された第３および第４のコイルと、前記複数の鉄心のうち少なくとも１つの鉄心に、前記第３のヨークを挟むように巻回された第５および第６のコイルとを備える、工程と、
前記第１のコイルおよび前記第２のコイルに第１相の電流を流して、前記第１のヨークに向かう磁界を発生させ、前記第３のコイルおよび前記第４のコイルに第２相の電流を流して、前記第２のヨークに向かう磁界を発生させ、前記第５のコイルおよび前記第６のコイルに第３相の電流を流して、前記第３のヨークに向かう磁界を発生させる工程と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0024】
本発明によれば、低消費電力でありながら、大きな駆動力を得ることが可能な溶湯駆動装置、溶湯撹拌システム、溶湯搬送システム、連続鋳造システム、および溶湯駆動方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】第１の実施形態に係る溶湯駆動装置の一部透視平面図である。
【図2】（ａ）は第１の実施形態に係る溶湯駆動装置の磁場装置の平面図であり、（ｂ）は当該磁場装置の側面図である。
【図3】第１の実施形態に係る溶湯駆動装置の磁場装置が有する複数のコイルの結線図である。
【図4】（ａ）は第１の実施形態に係る溶湯駆動装置の磁場装置による磁界の発生について説明するための平面図であり、（ｂ）は当該磁場装置による磁界の発生について説明するための側面図である。
【図5】第１の実施形態に係る溶湯駆動装置を備える溶湯撹拌システムの第１の例を示す図である。
【図6】第１の実施形態に係る溶湯駆動装置を備える溶湯撹拌システムの第２の例を示す図である。
【図7】第２の実施形態に係る溶湯駆動装置の一部透視側面図である。
【図8】第２の実施形態に係る溶湯駆動装置を備える溶湯搬送システムの例を示す斜視図である。
【図9】第２の実施形態に係る溶湯駆動装置の磁場装置による磁界の発生について説明するための側面図である。
【図10】第２の実施形態に係る溶湯駆動装置を備える溶湯搬送システムの適用例を示す図である。
【図11】第２の実施形態に係る溶湯駆動装置を備える溶湯搬送システムの別の適用例を示す図である。
【図12】第３の実施形態に係る溶湯駆動装置の一部透視正面図である。
【図13】第３の実施形態に係る溶湯駆動装置の側面の一部断面図である。
【図14】第３の実施形態に係る溶湯駆動装置の磁場装置による磁界の発生について説明するための正面図である。
【図15】第３の実施形態に係る溶湯駆動装置の磁場装置による磁界の発生について説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図においては、同等の機能を有する構成要素に同一の符号を付している。
【0027】
【0028】
図１に示すように、溶湯駆動装置１は、磁場装置２と、ケース５と、端子箱６と、交流電源７とを備えている。この溶湯駆動装置１は、交流電源７から三相交流を供給された磁場装置２により移動磁界を発生し、この移動磁界によって金属溶湯を電磁的に駆動するように構成されている。
【0029】
磁場装置２は、詳細は後述するが、溶湯を駆動するための移動磁界（後述の反発磁界ＨＲ，ＨＳ，ＨＴ）を発生するように構成されている。磁場装置２は、ケース５内に収納されている。たとえば、磁場装置２は、設置治具ないし取付台（図示せず）により、ケース５内の所定の位置に配置される。溶湯駆動装置１の動作時において、磁場装置２は、空気取入口５ａから取り入れられた冷却用空気によって冷却される。
【0030】
ケース５は、磁場装置２を収納するように構成されている。ケース５の材質は特に限定されないが、たとえば、耐火材、ステンレス等の金属からなる。
【0031】
ケース５は、空気取入口５ａおよび空気排出口５ｂを有する。空気取入口５ａは、磁場装置２を冷却するための空気をケース５の内部に取り入れるために設けられている。空気排出口５ｂは、ケース５内の空気を外部に排出するために設けられている。本実施形態では、空気取入口５ａは、冷風供給用エアダクトの接続フランジとして構成されている。このため、ブロワー（図示せず）を空気取入口５ａに接続し、磁場装置２を強制空冷することが可能である。
【0032】
図１に示すように、空気取入口５ａおよび空気排出口５ｂは、鉄心２１～２５が延在する方向に沿って鉄心２１～２５を挟むように配設されている。本実施形態では、空気取入口５ａおよび空気排出口５ｂは、ケース５の互いに対向する面（鉄心２１～２５の延在する方向と直交する面）にそれぞれ設けられている。これにより、空気取入口５ａからケース５内に取り込まれた冷却用空気は、鉄心２１～２５に沿って、鉄心２１～２５間を通った後、空気排出口５ｂから排出される。このように冷却用空気は、鉄心２１～２５を効率的に冷却した後に空気排出口５ｂから排出されるため、磁場装置２の冷却効率を大幅に高めることができる。
【0033】
端子箱（ターミナルボックス）６は、図１に示すように、ケース５に設けられている。端子箱６には、ターミナルポスト（図示せず）が収納されている。ターミナルポストは、磁場装置２のコイルと電気的に接続されている。端子箱６は、ターミナルポストと交流電源７を接続する配線を導入するための配線導入口６ａを有する。
【0034】
交流電源７は、三相の交流電源であり、三相（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）の交流電流を出力する。交流電源７は、溶湯の駆動力を調整するために、出力電流および／または周波数を可変に構成されてもよい。
【0035】
【0036】
磁場装置２は、図２に示すように、間隔をあけて配置された複数の鉄心２１～２５と、複数のヨーク３１～３６と、複数のコイル４１ａ～４６ａ，４１ｂ～４６ｂとを有する。
【0037】
鉄心２１～２５は、強磁性体からなり、たとえば、珪素鋼板、炭素鋼板から構成される。鉄損を低減する観点からは珪素鋼板が有利である。ただし、後述のように、本実施形態によれば、動作時に鉄心２１～２５に発生する渦電流を従来よりも低減できるため、コスト的に有利な炭素鋼板を用いることが可能である。炭素鋼板を用いることで、磁場装置２の軽量化を図ることもできる。
【0038】
本実施形態では、鉄心２１～２５は、図２に示すように、細板状ないし角棒状である。なお、鉄心２１～２５の形状は細板状ないし角棒状に限定されず、たとえば丸棒状であってもよい。また、鉄心の本数は、５本に限定されず、任意の数であってよい。たとえば、駆動対象の溶湯が貯留された溶解炉の大きさに基づいて鉄心の本数が決定されてもよい。
【0039】
図２に示すように、本実施形態では、鉄心２１～２５は、互いに平行に延在している。これにより、空気取入口５ａから取り入れられた冷却用空気は鉄心に沿って鉄心間を通って流れるため、従来のリニアモータ式の磁場装置（鉄心が一枚の板状）に比べて、極めて効率的に磁場装置を冷却することができる。
【0040】
なお、図２に示すように、鉄心２１～２５は、ヨーク３１～３６が延びる方向（図２の縦方向）の厚みＷが鉄心間の間隔Ｄよりも小さくてもよい。これにより、空気取入口５ａから取り入れられた空気による鉄心の冷却効率を高めることができる。
【0041】
また、図２に示すように、鉄心２１～２５は、ヨーク３１～３６が延びる方向の厚みＷが、当該方向に直交する方向の厚みＴよりも小さくてもよい。これにより、空気取入口５ａから取り入れられた空気による鉄心の冷却効率を高めることができる。
【0042】
ヨーク３１～３６は、鉄心２１～２５に巻回された２つのコイルの間に設けられており、後述のようにコイル通電時に磁極として機能する。各ヨークは、たとえば、鉄、純鉄（ＳＵＹ）、ＳＳ材、パーメンジュール等の合金からなる。
【0043】
ヨークは３本で１組である。すなわち、ヨーク３１～３３は第１のセットを構成し、ヨーク３４～３６は第２のセットを構成する。ヨーク３１，３４はＲ相に対応し、ヨーク３２，３５はＳ相に対応し、ヨーク３３，３６はＴ相に対応する。
【0044】
ヨーク３１～３６は、いずれも複数の鉄心２１～２５を連結する。本実施形態では、ヨーク３１～３６は複数の鉄心２１～２５に直交するように配置されている。これに限らず、複数本のヨークは、平行配置された複数の鉄心に斜交するように配置されてもよい。
【0045】
ヨーク３１～３６は、互いに平行に、ヨーク３１，３２，３３，３４，３５，３６の順で配置されている。ヨーク３２はヨーク３１に隣接し、ヨーク３３はヨーク３２に隣接し、ヨーク３４はヨーク３３に隣接し、ヨーク３５はヨーク３４に隣接し、ヨーク３６はヨーク３５に隣接している。
【0046】
なお、本実施形態では、ヨーク３１～３６は、鉄心２１～２５に直接接続しているが、これに限らず、接続部（図示せず）を介して鉄心２１～２５に接続してもよい。この接続体は、鉄心２１～２５に設けられた突起であってもよいし、鉄心やヨークとは別体の部材であってもよい。
【0047】
また、ヨークの本数は、６本に限定されない。たとえば、ヨークの本数は９本、１２本など３の倍数であってもよい。ヨークの本数は、たとえば、駆動対象の溶湯が貯留された溶解炉の大きさに基づいてヨークの本数が決定されてもよい。
【0048】
また、図２において、ヨーク３１～３６は、鉄心２１，２５（平行配置された複数の鉄心のうち端に位置する鉄心）から平面視で突出しているが、これに限らず、突出しなくてもよい。
【0049】
次に、鉄心２１～２５に巻回されたコイルについて説明する。
【0050】
図２に示すように、各鉄心には、ヨークを挟むように一対のコイルが巻回されている。たとえば、鉄心２１～２５の各々には、ヨーク３１を挟むように、コイル４１ａ（第１のコイル）とコイル４１ｂ（第２のコイル）が巻回されている。同様に、ヨーク３２を挟むように、コイル４２ａ（第３のコイル）とコイル４２ｂ（第４のコイル）が巻回され、ヨーク３３を挟むように、コイル４３ａ（第５のコイル）とコイル４３ｂ（第６のコイル）が巻回されている。さらに、本実施形態では、ヨーク３４を挟むように、コイル４４ａ（第１のコイル）とコイル４４ｂ（第２のコイル）が巻回され、ヨーク３５を挟むように、コイル４５ａ（第３のコイル）とコイル４５ｂ（第４のコイル）が巻回され、コイル４６ａ（第５のコイル）とコイル４６ｂ（第６のコイル）がヨーク３６を挟むように巻回されている。
【0051】
本実施形態では、各コイルが発生する磁界の強さを略等しくするために、各コイルの巻数は同じである。なお、コイルと鉄心の間に絶縁用の絶縁紙が介装されてもよい。
【0052】
コイル４１ａおよびコイル４１ｂは、互いに逆巻きに鉄心２１に巻回されている。鉄心２２～２５についても同様に、コイル４１ａおよびコイル４１ｂは互いに逆巻きに巻回されている。各鉄心のコイル４１ａとコイル４１ｂは直列接続されている。したがって、通電時において、コイル４１ａとコイル４１ｂには逆向きの電流Ｉが流れ、互いに逆向きの磁界が発生する（図４（ａ）参照）。
【0053】
なお、コイル４１ａとコイル４１ｂが同じ方向に巻回されてもよい。この場合、コイル４１ａとコイル４１ｂは、互いに逆向きの磁界が発生するように直列接続される。
【0054】
ヨーク３２、ヨーク３３、ヨーク３４、ヨーク３５およびヨーク３６をそれぞれ挟むように巻回された、一対のコイル４２ａ，４２ｂ、コイル４３ａ，４３ｂ、コイル４４ａ，４４ｂ、コイル４５ａ，４５ｂおよびコイル４６ａ，４６ｂについても、コイル４１ａ，４１ｂと同様に、互いに逆向きの磁界が発生するように巻回されている。
【0055】
コイル４１ａとコイル４１ｂはいずれも、Ｒ相の電流（第１相の電流）が流れたときに、ヨーク３１に向かう略同じ強度の磁界Ｈ１（後述）を発生するように巻回されている。同様に、コイル４４ａとコイル４４ｂはいずれも、Ｒ相の電流が流れたときに、ヨーク３４に向かう略同じ強度の磁界Ｈ１を発生するように巻回されている。
【0056】
コイル４２ａとコイル４２ｂはいずれも、Ｓ相の電流（第２相の電流）が流れたときに、ヨーク３２に向かう磁界Ｈ２を発生するように巻回されている。同様に、コイル４５ａとコイル４５ｂはいずれも、Ｓ相の電流が流れたときに、ヨーク３５に向かう磁界Ｈ２を発生するように巻回されている。
【0057】
コイル４３ａとコイル４３ｂはいずれも、Ｔ相の電流（第３相の電流）が流れたときに、ヨーク３３に向かう磁界Ｈ３を発生するように巻回されている。同様に、コイル４６ａとコイル４６ｂはいずれも、Ｔ相の電流が流れたときに、ヨーク３６に向かう磁界Ｈ３を発生するように巻回されている。
【0058】
上記一対のコイルは直列接続されている。たとえば、鉄心２１～２５の各々に巻回された一対のコイル４１ａおよびコイル４１ｂは、直列接続され、直列コイル４１を構成する。同様に、鉄心２１～２５の各々に巻回された一対のコイル４２ａおよびコイル４２ｂは直列接続されて直列コイル４２を構成する。鉄心２１～２５の各々に巻回された一対のコイル４３ａおよびコイル４３ｂが直列接続されて直列コイル４３を構成する。鉄心２１～２５の各々に巻回された一対のコイル４４ａおよびコイル４４ｂが直列接続されて直列コイル４４を構成する。鉄心２１～２５の各々に巻回された一対のコイル４５ａおよびコイル４５ｂが直列接続されて直列コイル４５を構成する。鉄心２１～２５の各々に巻回された一対のコイル４６ａおよびコイル４６ｂが直列接続されて直列コイル４６を構成する。
【0059】
上記の直列コイル４１～４６は、図３に示すように結線される。すなわち、直列コイル４１と直列コイル４４が直列接続され、直列コイル４２と直列コイル４５が直列接続され、直列コイル４３と直列コイル４６が直列接続される。そして、直列接続された直列コイル４１と直列コイル４４、直列接続された直列コイル４２と直列コイル４５、および直列接続された直列コイル４３と直列コイル４６がスター結線される。直列コイル４１、直列コイル４２および直列コイル４３はそれぞれ、交流電源７のＲ相端子、Ｓ相端子およびＴ相端子に接続される。これにより、溶湯駆動装置１の動作時において、直列コイル４１および４４に交流電源７のＲ相電流が流れ、直列コイル４２および４５に交流電源７のＳ相電流が流れ、直列コイル４３および４６に交流電源７のＴ相電流が流れる。
【0060】
なお、コイル間の接続は上記に限定されず、後述の移動磁界（ＨＲ，ＨＳ，ＨＴ）が生成すれば他の接続形態であってもよい。
【0061】
また、ヨークが１セット（すなわち、磁場装置のヨークがヨーク３１～３３の３本のみ）の場合は、直列コイル４１、直列コイル４２および直列コイル４３がスター結線される。
【0062】
上記の磁場装置２では、鉄心２１～２５の各々について、ヨークを挟むように一対のコイルが設けられていたが、一部のコイルを省略してもよい。たとえば、一対のコイル４１ａ，４１ｂは鉄心２１，２３，２５にのみ設け、一対のコイル４２ａ，４２ｂは鉄心２２，２４にのみ設けるようにしてもよい。
【0063】
＜磁場装置２の動作＞
次に、図４（ａ），（ｂ）を参照して、磁場装置２の動作について説明する。
次に、図４（ａ），（ｂ）を参照して、磁場装置２の動作について説明する。
【0064】
交流電源７のＲ相電流が直列コイル４１に流れることによって、図４（ａ）に示すように、コイル４１ａおよびコイル４１ｂには、互いに逆向きで略同じ大きさの磁界Ｈ１がそれぞれ発生する。コイル４１ａで発生した磁界Ｈ１およびコイル４１ｂで発生した磁界Ｈ１はいずれもヨーク３１に向かう。そして、図４（ｂ）に示すように、ヨーク３１で２つの磁界Ｈ１が衝突、反発し、これにより生成された反発磁界ＨＲがヨーク３１から外部に向けて放射される。Ｒ相電流が流れる直列コイル４４についても同様であり、ヨーク３４から外部に向けて反発磁界ＨＲが放射される。
【0065】
Ｓ相についても同様である。すなわち、交流電源７のＳ相電流が直列コイル４２に流れることによって、コイル４２ａおよびコイル４２ｂには、互いに逆向きで略同じ大きさの磁界Ｈ２が発生する。コイル４２ａで発生した磁界Ｈ２およびコイル４２ｂで発生した磁界Ｈ２はいずれもヨーク３２に向かい、ヨーク３２で２つの磁界Ｈ２が衝突、反発する。これにより生成された反発磁界ＨＳがヨーク３２から外部に向けて放射される。Ｓ相電流が流れる直列コイル４５についても同様であり、ヨーク３５から外部に向けて反発磁界ＨＳが放射される。
【0066】
Ｔ相についても同様である。すなわち、交流電源７のＴ相電流が直列コイル４３に流れることによって、コイル４３ａおよびコイル４３ｂには、互いに逆向きで略同じ大きさの磁界Ｈ３が発生する。コイル４３ａで発生した磁界Ｈ３およびコイル４３ｂで発生した磁界Ｈ３はいずれもヨーク３３に向かい、ヨーク３３で２つの磁界Ｈ３が衝突、反発する。これにより生成された反発磁界ＨＴがヨーク３３から外部に向けて放射される。Ｔ相電流が流れる直列コイル４６についても同様である、ヨーク３６から外部に向けて反発磁界ＨＴが放射される。
【0067】
交流電源７が供給されるＲ相電流、Ｓ相電流およびＴ相電流により、反発磁界ＨＲ、反発磁界ＨＳおよび反発磁界ＨＴがこの順で繰り返し磁場装置２から放射される。これにより、磁場装置２の上方にある金属溶湯はヨーク３１からヨーク３６の方向に駆動されることとなる。
【0068】
＜溶湯駆動装置１の作用効果＞
上記のように、溶湯駆動装置１では、磁場装置２が、強力な反発磁界を放射することができる。これにより、コイルに大きな電流を流したり、コイルの巻数を増やさずとも、磁場装置２は、強力な移動磁界を発生させることができる。したがって、本実施形態の溶湯駆動装置１によれば、低消費電力でありながら、大きな駆動力を得ることができる。
上記のように、溶湯駆動装置１では、磁場装置２が、強力な反発磁界を放射することができる。これにより、コイルに大きな電流を流したり、コイルの巻数を増やさずとも、磁場装置２は、強力な移動磁界を発生させることができる。したがって、本実施形態の溶湯駆動装置１によれば、低消費電力でありながら、大きな駆動力を得ることができる。
【0069】
さらに、溶湯駆動装置１では、各鉄心２１～２５が従来の磁場装置の鉄心（一枚の板状鉄心）よりも薄いため、コイルの通電時に各鉄心２１～２５に発生する渦電流を低減することができる。このため、鉄心２１～２５の材料として、低鉄損の薄型珪素鋼板を積層したものでなく、汎用の炭素鋼板を使用することができる。したがって、磁場装置２のコスト（設計費、材料費、製造費）を削減できるとともに、溶湯駆動装置１の軽量化を図ることができる。
【0070】
さらに、溶湯駆動装置１では、磁場装置２の鉄心が、間隔をあけて平行配置された複数の鉄心２１～２５から構成されるため、磁場装置２の鉄心の表面積が大きくなる。このため、従来に比べて放熱特性を大幅に改善することができる。その結果、従来の溶湯撹拌装置では、水冷により磁場装置を冷却することが不可欠であったが、本実施形態によれば、空冷により磁場装置を冷却することが可能である。水冷式の場合は、管路の詰まりを防ぐために、軟水化処理等の冷却水の前処理や藻の定期的除去といったメンテナンスコストが膨大である。本実施形態によれば、このようなメンテナンスコストを削減することができる。加えて、溶湯駆動装置１の小型化を図ることができる。
【0071】
＜溶湯撹拌システム＞
第１の実施形態に係る溶湯駆動装置１の適用例として、溶湯撹拌システム１１００について図５を参照して説明する。
第１の実施形態に係る溶湯駆動装置１の適用例として、溶湯撹拌システム１１００について図５を参照して説明する。
【0072】
溶湯撹拌システム１１００は、金属溶湯を貯留するための炉１００と、炉１００の下方に配置された溶湯駆動装置１とを備えている。この例では、溶湯駆動装置１は、炉１００の底壁とほぼ同じ大きさである。
【0073】
炉１００は、たとえば、アルミニウム等の非鉄金属を溶解するための溶解炉、または金属溶湯を保持するための保持炉である。なお、非鉄金属は、たとえば、Ａｌ，Ｃｕ，Ｚｎもしくはこれらのうちの少なくとも２つの合金、またはＭｇ合金であってもよい。
【0074】
図５では、溶湯駆動装置１の上に炉１００が設置されている。これに限らず、溶湯駆動装置１は、たとえば、炉１００の載置面の下方に設けられた収納空間（図示せず）に設置されてもよい。
【0075】
ケース５の空気取入口５ａには、図５に示すように、ブロワー５０が取り付けられている。ブロワー５０からケース５内に送り込まれた冷却風により磁場装置２が強制的に冷却される。
【0076】
溶湯撹拌システム１１００では、交流電源７から供給される三相交流により順次放射される反発磁界ＨＲ，ＨＳ，ＨＴにより、炉１００内の溶湯Ｍは、図５中の矢印の方向（すなわち、ヨーク３１からヨーク３６への方向）に沿って駆動される。駆動された溶湯Ｍは炉１００の側壁に当たり、側壁に沿って上下左右に広がった後、駆動方向と反対方向に拡散する。その結果、溶湯Ｍは炉１００内で撹拌されることとなる。
【0077】
次に、図６を参照して、溶湯駆動装置１の別の適用例（溶湯撹拌システム１１００Ａ）について説明する。この適用例では、溶湯駆動装置１に比べて大きい炉１００の下方に複数の溶湯駆動装置１が配置されている。この例では、複数の溶湯駆動装置１が平面視で炉１００の側壁に沿って配置されている。これにより、炉１００内の溶湯Ｍは炉１００の側壁に沿って駆動されるため、炉１００内で効率良く撹拌される。
【0078】
なお、所望の撹拌方向に沿って溶湯駆動装置１を炉１００の角部に配置してもよい。
【0079】
（第２の実施形態）
次に、図７を参照して、第２の実施形態に係る溶湯駆動装置１Ａについて説明する。図７は、磁場装置２Ａを有する溶湯駆動装置１Ａの一部透視側面図である。なお、図７では、磁場装置２Ａの鉄心に巻回されたコイルは図示していない。
次に、図７を参照して、第２の実施形態に係る溶湯駆動装置１Ａについて説明する。図７は、磁場装置２Ａを有する溶湯駆動装置１Ａの一部透視側面図である。なお、図７では、磁場装置２Ａの鉄心に巻回されたコイルは図示していない。
【0080】
第１の実施形態と第２の実施形態との間の相違点の一つは、第２の実施形態では、ヨーク３１～３６がＵ字状に折り曲げられている点である。以下、相違点を中心に第２の実施形態について説明する。
【0081】
溶湯駆動装置１Ａは、磁場装置２Ａと、ケース５Ａと、端子箱６と、交流電源７とを備えている。端子箱６および交流電源７は、第１の実施形態で説明したものと同様であるため、詳しい説明は省略する。
【0082】
磁場装置２Ａは、第１の実施形態で説明した磁場装置２と同じ構成要素を有する。ただし、図７に示すように、磁場装置２Ａでは、ヨーク３１～３６がＵ字状に折り曲げられている。詳しくは、ヨーク３１～３６は、鉄心２１と鉄心２２間および鉄心２４および鉄心２５間において、鉄心２１～２５の延在方向に沿って折り曲げられている。これにより、磁場装置２Ａは側面視でＵ字状となり、収納空間が形成される。この収納空間に、溶湯の搬送路（後述の樋２００）、あるいは炉１００が収納される。
【0083】
なお、ヨークの本数は、溶湯の搬送距離（樋の長さ）に応じて増減してもよい。また、鉄心の本数は樋の幅等に応じて増減してもよい。
【0084】
ケース５Ａは、図７に示すように、側面視Ｕ字状の磁場装置２Ａの形状に合わせ、磁場装置２Ａを収納可能に構成されている。ケースの上面５ｓには、金属溶湯を搬送するための樋２００を載置される。なお、ケース５Ａの材質は特に限定されないが、たとえば、耐火材、ステンレス等の金属からなる。
【0085】
図示しないが、ケース５Ａの両端（樋２００の先端側と基端側）に空気取入口５ａおよび空気排出口５ｂがそれぞれ設けられている。これにより、第１の実施形態と同様に、冷却用空気が鉄心２１～２５に沿って鉄心間を通り、鉄心２１～２５を効率良く冷却することができる。
【0086】
図８は、ケース５Ａ（磁場装置２Ａ）が画成する収納空間に樋２００が配置されてなる溶湯搬送システム１２００を示している。なお、図８では、磁場装置２Ａの鉄心に巻回されたコイルは図示していない。図９は、溶湯駆動装置１Ａの磁場装置２Ａによる磁界の発生について説明するための側面図である。この図では、ヨーク３６から反発磁界ＨＴが樋２００に向けて放射される様子を示している。第１の実施形態の磁場装置２と同様に、三相交流の供給に合わせて、反発磁界ＨＲ、反発磁界ＨＳおよび反発磁界ＨＴがこの順で繰り返し磁場装置２Ａから外部に向けて放射される。これにより、樋２００内の溶湯Ｍはヨーク３１からヨーク３６の方向に搬送されることとなる。
【0087】
本実施形態では、樋２００の側壁に沿って鉄心２１および鉄心２５が配置されている。このため、溶湯の搬送量が多い場合であっても、樋２００の底壁から比較遠い溶湯にも駆動力を及ぼすことが可能となり、溶湯を効率良く搬送することができる。
【0088】
＜溶湯搬送システムの使用例＞
図１０および図１１は、溶湯搬送システム１２００の使用形態の例を示している。図１０の例では、炉１００の溶湯Ｍは、樋２００から注出され、水平に設置された樋２００に沿って溶湯駆動装置１Ａにより搬送された後、容器３００に注がれる。
図１０および図１１は、溶湯搬送システム１２００の使用形態の例を示している。図１０の例では、炉１００の溶湯Ｍは、樋２００から注出され、水平に設置された樋２００に沿って溶湯駆動装置１Ａにより搬送された後、容器３００に注がれる。
【0089】
図１１の例では、樋２００の先端側を基端側よりも持ち上げて、いわゆる勾配を付けた状態に樋２００が設置されている。樋２００の先端には案内板２１０が設けられている。この例の場合、溶湯Ｍは、重力に抗って樋２００を上昇するように搬送される。
【0090】
さらに、図１１の例では、２台の溶湯搬送システム１２００Ａおよび１２００Ｂが直列に接続されている。炉１００からの溶湯Ｍを溶湯搬送システム１２００Ａで一段上方へ搬送して溶湯搬送システム１２００Ｂに送り、溶湯搬送システム１２００Ｂで溶湯Ｍをさらに一段上方へ搬送する。これにより、炉１００内の溶湯Ｍを炉１００よりも２段だけ高い位置にある容器３００に移動することができる。
【0091】
なお、３以上の溶湯搬送システム１２００を直列に連携させてもよい。これにより、溶湯の水平方向への搬送距離を伸ばし、且つ、搬送高さをより高くすることができる。
【0092】
（第３の実施形態）
次に、図１２～図１４を参照して、第３の実施形態に係る溶湯駆動装置１Ｂについて説明する。図１２は、磁場装置２Ｂを有する溶湯駆動装置１Ｂの一部透視正面図である。図１３は、溶湯駆動装置１Ｂの側面の一部断面図である。図１４は、溶湯駆動装置１Ｂの磁場装置２Ｂによる磁界の発生について説明するための正面図である。なお、図１２～図１４では、磁場装置２Ｂの鉄心に巻回されたコイルは図示していない。
次に、図１２～図１４を参照して、第３の実施形態に係る溶湯駆動装置１Ｂについて説明する。図１２は、磁場装置２Ｂを有する溶湯駆動装置１Ｂの一部透視正面図である。図１３は、溶湯駆動装置１Ｂの側面の一部断面図である。図１４は、溶湯駆動装置１Ｂの磁場装置２Ｂによる磁界の発生について説明するための正面図である。なお、図１２～図１４では、磁場装置２Ｂの鉄心に巻回されたコイルは図示していない。
【0093】
第１の実施形態と第３の実施形態との間の相違点の一つは、第３の実施形態では、鉄心２１～２５が環状鉄心である点である。すなわち、本実施形態の磁場装置２Ｂは、第１の実施形態の磁場装置２の鉄心の両端（図２の鉄心２１～２５の左端および右端）を接続して鉄心２１～２５を環状にしたものに相当する。より詳しくは、第３の実施形態の磁場装置２Ｂは、ヨーク３１～３６が内側になるように第１の実施形態の磁場装置２の鉄心２１～２５を環状に丸めたものに相当する。以下、相違点を中心に第３の実施形態について説明する。
【0094】
溶湯駆動装置１Ｂは、磁場装置２Ｂと、ケース５Ｂと、端子箱６と、交流電源７と、取付台８とを備えている。端子箱６および交流電源７は、第１の実施形態で説明したものと同様であるため、詳しい説明は省略する。取付台８は、磁場装置２Ｂが収納された円筒状のケース５Ｂを支持固定するための支持台である。
【0095】
磁場装置２Ｂは、第１の実施形態で説明した磁場装置２と同じ構成要素を有する。ただし、鉄心２１～２５は前述のように、環状鉄心として構成されている。環状の鉄心２１～２５は、図１３に示すように、各々の中心軸ＣＬが同軸になるように互いに間隔をあけて配置されている。
【0096】
図１２に示すように、ヨーク３１～３６は、環状の鉄心２１～２５の内側に配置されている。本実施形態では、ヨーク３１はヨーク３４と対向し、ヨーク３２はヨーク３５と対向し、ヨーク３３はヨーク３６と対向している。
【0097】
なお、磁束の漏れを減らす観点から、環状の鉄心２１～２５は閉じていることが好ましい。ただし、環状鉄心の一部にギャップが設けられることは排除されず、ギャップが設けられてもよい。
【0098】
環状の鉄心２１～２５は、たとえば、鋳型（鋳造物）の形状に応じた平面形状を有する。溶湯駆動装置１Ｂがビレットを鋳造する鋳型に設けられる場合、鉄心２１～２５は円環状である。溶湯駆動装置１Ｂがスラブを鋳造する鋳型に設けられる場合、鉄心２１～２５は方環状である。
【0099】
なお、本実施形態では、図１３に示すように、環状の鉄心２１～２５は等間隔で配置されているが、不等間隔で配置されてもよい。
【0100】
また、環状の鉄心２１～２５は、薄型であってもよい。図１３に示すように、環状の鉄心２１～２５は、中心軸ＣＬに沿う方向（第１方向）の厚みｔ１が第１方向に直交する方向（第２方向）の厚みｔ２よりも小さいようにしてもよい。これにより、磁場装置２Ｂの冷却効率をさらに向上させることができるとともに、鉄損をさらに低減することができる。所望の起磁力を確保できるよう、環状鉄心の磁気飽和値に基づいて環状鉄心の第１および第２方向の厚みをそれぞれ設定することが好ましい。
【0101】
ケース５Ｂは、図１２および図１３に示すように、略円筒状の磁場装置２Ｂの形状に合わせ、磁場装置２Ｂを収納可能に構成されている。磁場装置２Ｂは、ケース５Ｂの内筒部が環状の鉄心２１～２５に挿通されるようにケース５Ｂ内に収納されている。環状の鉄心２１～２５がケース５Ｂの内筒部から所定の距離を保つように、環状の鉄心２１～２５と内筒部の間には、絶縁材料からなるスペーサ（図示せず）が介装される。そして、当該スペーサを磁場装置２Ｂの中心軸ＣＬの方向に沿って貫通するようにスタッドボルト（図示せず）を設ける。このスタッドボルトの両端がケース５Ｂに固定されることで、磁場装置２Ｂはケース５Ｂ内に固定される。
【0102】
本実施形態では、図１２に示すように、空気取入口５ａおよび空気排出口５ｂがケース５Ｂに設けられている。これにより、第１の実施形態と同様に、冷却用空気が環状の鉄心２１～２５に沿って鉄心間を通り、環状の鉄心２１～２５を効率良く冷却することができる。
【0103】
なお、本実施形態では、磁場装置２Ｂは横向きに（すなわち、環状の鉄心２１～２５の中心軸ＣＬが水平方向になるように）設置されている。これに限られず、磁場装置２Ｂが縦向きに（すなわち、中心軸ＣＬが垂直方向になるように）設置されるように溶湯駆動装置１Ｂが構成されてもよい。
【0104】
図１４に示すように、本実施形態の磁場装置２Ｂは、交流電源７から供給される三相交流電流に合わせて、反発磁界ＨＲ、反発磁界ＨＳおよび反発磁界ＨＴをこの順で繰り返し、中心軸ＣＬに向けて放射する。より詳しくは、Ｒ相電流の供給により、ヨーク３１，３４から反発磁界ＨＲが中心軸ＣＬに向けて放射される。その後、Ｓ相電流の供給により、ヨーク３２，３５から反発磁界ＨＳが中心軸ＣＬに向けて放射される。さらにその後、Ｔ相電流の供給により、ヨーク３３，３６から反発磁界ＨＴが中心軸ＣＬに向けて放射される。その後も、反発磁界が周期的に放射される。これにより、環状の鉄心２１～２５の内部にある溶湯は中心軸ＣＬのまわりに駆動される。
【0105】
磁場装置２Ｂのヨーク３１～３６が放射する反発磁界ＨＲ，ＨＳ，ＨＴは中心軸ＣＬ方向に沿って略同じ強度分布を有するため、溶湯駆動装置１Ｂによれば、中心軸ＣＬまわりに均一な撹拌力を発生させることができる。
【0106】
また、交流電源７から出力される交流電流の大きさ、および／または周波数を調整することで、溶湯の撹拌力を調整することができる。
【0107】
なお、磁場装置２Ｂにおいて鉄心の本数は、５本に限定されず、任意の数であってよい。たとえば、撹拌対象の溶湯の長さ（たとえば後述の鋳型４００の長さ）に基づいて鉄心の本数が決定されてもよい。また、ヨークの本数は、６本に限定されず、９本、１２本など３の倍数であってもよい。ヨークの本数を増やすことで、溶湯をより均一に撹拌することができる。
【0108】
＜連続鋳造システム＞
第３の実施形態に係る溶湯駆動装置１Ｂの適用例として、連続鋳造システム１３００について図１５を参照して説明する。
第３の実施形態に係る溶湯駆動装置１Ｂの適用例として、連続鋳造システム１３００について図１５を参照して説明する。
【0109】
連続鋳造システム１３００は、導電性材料の液相状態にある溶湯Ｍの供給を受け、この溶湯Ｍを冷却することにより固相状態の鋳造品Ｐを取り出すように構成されている。
【0110】
連続鋳造システム１３００は、筒状の鋳型４００と、鋳型４００がケース５Ｂの内部に配置された溶湯駆動装置１Ｂとを備えている。溶湯駆動装置１Ｂは、環状の鉄心２１～２５が鋳型４００と同軸になるように配置されている。鋳型４００は、溶湯駆動装置１Ｂのケース５Ｂの内筒部に挿通されるように設けられている。
【0111】
鋳型４００は、入口側から液相状態の溶湯Ｍの供給を受け、冷却により固相状態の鋳造品Ｐを出口側から排出する。本実施形態の鋳型４００は円筒状である。この円筒状の鋳型４００は、その中心軸が磁場装置２Ｂの中心軸ＣＬと同軸になるように配置される。なお、鋳造品がスラブの場合は角筒状の鋳型を用いる。
【0112】
鋳型４００は、耐火材から構成される。グラファイトから構成される場合、グラファイトは材質的に柔らかいため、表面がより滑らかな鋳造品を得ることができる。
【0113】
鋳型４００は、鋳型４００内に流れ込む溶湯Ｍを冷却するためのウォータジャケット（図示せず）を有している。ウォータジャケット内で冷却水を循環させ、この冷却水によって鋳型４００の外周を冷却する。これにより、溶湯Ｍは急激に冷却されることになる。なお、ウォータジャケットは、公知の各種の構造のものを採用することが可能である。
【0114】
上記のように、交流電源７の三相交流電流が磁場装置２Ｂに供給されることで、鋳型４００内に移動磁界が発生する。この移動磁界により未凝固の溶湯に渦電流が発生し、中心軸ＣＬまわりに溶湯Ｍが撹拌される。そして、撹拌された溶湯がウォータジャケットにより冷却されることで、均一で高品質な鋳造品Ｐが得られる。
【0115】
【0116】
前述のように、溶湯駆動装置１Ｂによれば、中心軸ＣＬのまわりに均一な撹拌力を発生させることができるため、鋳型４００内の溶湯Ｍを均一に撹拌することができる。
【0117】
したがって、上記の連続鋳造システム１３００によれば、溶湯駆動装置１Ｂの磁場装置２Ｂが発生する強力、かつ中心軸ＣＬのまわりに均一な移動磁界により、均一な組成を有する高品質な鋳造品Ｐを得ることができる。
【0118】
上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではない。特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
【0119】
たとえば、第１の実施形態の溶湯駆動装置１を樋２００の底壁および／または側壁に少なくとも一つ以上設けることで、溶湯搬送システムを構成してもよい。
【0120】
また、第２の実施形態の溶湯駆動装置１Ａを炉１００が収納空間に収納されるようにすることで、溶湯撹拌システムを構成してもよい。
【0121】
また、第３の実施形態の溶湯駆動装置１Ｂの内部に炉１００を設置することで、溶湯撹拌システムを構成してもよい。
【符号の説明】
【0122】
１ 溶湯駆動装置
２，２Ａ，２Ｂ 磁場装置
２１～２５ 鉄心
３１～３６ ヨーク
４１ａ，４１ｂ，４４ａ，４４ｂ コイル
４２ａ，４２ｂ，４５ａ，４５ｂ コイル
４３ａ，４３ｂ，４６ａ，４６ｂ コイル
４１～４６ 直列コイル
５，５Ａ，５Ｂ ケース
５ａ 空気取入口
５ｂ 空気排出口
５ｓ 上面
６ 端子箱
６ａ 配線導入口
７ 交流電源
８ 取付台
５０ ブロワー
１００ 炉
２００ 樋
２１０ 案内板
３００ 容器
４００ 鋳型
１１００，１１００Ａ 溶湯撹拌システム
１２００ 溶湯搬送システム
１３００ 連続鋳造システム
ＣＬ 中心軸
Ｄ （鉄心間の）間隔
Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３ （コイルで発生した）磁界
ＨＲ，ＨＳ，ＨＴ 反発磁界
Ｐ 鋳造品
Ｔ，Ｗ （鉄心の）厚み
２，２Ａ，２Ｂ 磁場装置
２１～２５ 鉄心
３１～３６ ヨーク
４１ａ，４１ｂ，４４ａ，４４ｂ コイル
４２ａ，４２ｂ，４５ａ，４５ｂ コイル
４３ａ，４３ｂ，４６ａ，４６ｂ コイル
４１～４６ 直列コイル
５，５Ａ，５Ｂ ケース
５ａ 空気取入口
５ｂ 空気排出口
５ｓ 上面
６ 端子箱
６ａ 配線導入口
７ 交流電源
８ 取付台
５０ ブロワー
１００ 炉
２００ 樋
２１０ 案内板
３００ 容器
４００ 鋳型
１１００，１１００Ａ 溶湯撹拌システム
１２００ 溶湯搬送システム
１３００ 連続鋳造システム
ＣＬ 中心軸
Ｄ （鉄心間の）間隔
Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３ （コイルで発生した）磁界
ＨＲ，ＨＳ，ＨＴ 反発磁界
Ｐ 鋳造品
Ｔ，Ｗ （鉄心の）厚み
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】