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(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】P2024134002
(43)【公開日】2024-10-03
(54)【発明の名称】浸漬ノズル
(51)【国際特許分類】
B22D 11/10 20060101AFI20240926BHJP
B22D 41/50 20060101ALI20240926BHJP
【ＦＩ】
B22D11/10 330E
B22D41/50 520
【審査請求】未請求
【請求項の数】2
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023044065
(22)【出願日】2023-03-20
(71)【出願人】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】日本製鉄株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100140774
【弁理士】
【氏名又は名称】大浪 一徳
(74)【代理人】
【識別番号】100134359
【弁理士】
【氏名又は名称】勝俣 智夫
(74)【代理人】
【識別番号】100188592
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 洋
(74)【代理人】
【識別番号】100217249
【弁理士】
【氏名又は名称】堀田 耕一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100221279
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 健吾
(74)【代理人】
【識別番号】100207686
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 恭宏
(74)【代理人】
【識別番号】100224812
【弁理士】
【氏名又は名称】井口 翔太
(72)【発明者】
【氏名】塚口 友一
(72)【発明者】
【氏名】藤田 広大
(72)【発明者】
【氏名】中野 将
【テーマコード（参考）】
4E004
4E014
【Ｆターム（参考）】
4E004FB04
4E014DB04
(57)【要約】
【課題】高速鋳造に適した大吐出角度の実現と溶鋼流動の偏りや揺らぎの抑制が共に可能な浸漬ノズルを提案する。
【解決手段】本発明の要旨は以下である。
（１）
タンディッシュから供給された溶鋼を鋳型に吐出して、スラブを連続鋳造するためのスラブ連続鋳造用浸漬ノズルであって、浸漬ノズルは、直胴部と、溶鋼を鋳型に吐出する吐出部と、直胴部及び吐出部を接続する接続部とを備え、吐出部は、タンディッシュから供給された溶鋼を受ける側の面に凹部が形成された内部障壁と、内部障壁によって分配された溶鋼である分岐流が流れる分岐流流路と、各幅方向分割領域の分岐流流路を通過した２つの分岐流が再び混合する流量再分配チャンバーと、分岐流が分岐流流路から流量再分配チャンバーに流入する流入領域に形成され、分岐流の流れの方向を規定する流動案内部と、を有し、（１）式及び（２）式を満たす。
【選択図】図３
【解決手段】本発明の要旨は以下である。
（１）
タンディッシュから供給された溶鋼を鋳型に吐出して、スラブを連続鋳造するためのスラブ連続鋳造用浸漬ノズルであって、浸漬ノズルは、直胴部と、溶鋼を鋳型に吐出する吐出部と、直胴部及び吐出部を接続する接続部とを備え、吐出部は、タンディッシュから供給された溶鋼を受ける側の面に凹部が形成された内部障壁と、内部障壁によって分配された溶鋼である分岐流が流れる分岐流流路と、各幅方向分割領域の分岐流流路を通過した２つの分岐流が再び混合する流量再分配チャンバーと、分岐流が分岐流流路から流量再分配チャンバーに流入する流入領域に形成され、分岐流の流れの方向を規定する流動案内部と、を有し、（１）式及び（２）式を満たす。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
タンディッシュから供給された溶鋼を鋳型に吐出して、スラブを連続鋳造するための浸漬ノズルであって、
前記浸漬ノズルは、前記タンディッシュから供給された前記溶鋼を受け取る直胴部と、前記溶鋼を前記鋳型に吐出する吐出部と、前記直胴部及び前記吐出部を接続する接続部とを備え、
前記浸漬ノズルは、前記浸漬ノズルの軸中心を通り、かつ厚さ方向に平行な平面で幅方向に２つに分割された幅方向分割領域を備え、
前記吐出部は、底部と、前記底部の外縁から高さ方向の上方に延びる側壁と、前記底部に形成された２つの吐出孔と、を有し、
前記吐出孔は、各前記幅方向分割領域に１つずつ配置されており、
前記吐出部は、
幅方向の中央に配置され、前記タンディッシュから供給された前記溶鋼を各前記幅方向分割領域に分配し、前記タンディッシュから供給された前記溶鋼を受ける側の面に凹部が形成された内部障壁と、
各前記幅方向分割領域の前記側壁及び前記内部障壁の間に形成され、前記内部障壁によって分配された前記溶鋼である分岐流が流れる分岐流流路と、
前記内部障壁よりも前記底部側に形成され、各前記幅方向分割領域の前記分岐流流路を通過した２つの前記分岐流が再び混合する流量再分配チャンバーと、
前記分岐流が前記分岐流流路から前記流量再分配チャンバーに流入する流入領域に形成され、前記分岐流の流れの方向を規定する流動案内部と、を有し、
前記分岐流流路のうち何れか一方を閉塞させた場合に、前記分岐流流路が閉塞された前記幅方向分割領域に配置されている前記吐出孔から吐出される前記溶鋼の流量Ｑｃが、前記分岐流流路が閉塞されていない前記幅方向分割領域に配置されている前記吐出孔から吐出される前記溶鋼の流量Ｑｏに対し（１）式を満たし、
０．３≦Ｑｃ／Ｑｏ≦２．５ （１）
前記浸漬ノズルを水平面に投影したときに、前記内部障壁の面積が前記直胴部の流路の面積よりも大きく、かつ前記分岐流流路の左右を合わせた面積Ａ１ｔが前記直胴部の流路の面積Ａ０に対し（２）式に示す範囲内にあることを特徴とする、浸漬ノズル。
０．６≦Ａ１ｔ／Ａ０≦１．７ （２）
前記浸漬ノズルは、前記タンディッシュから供給された前記溶鋼を受け取る直胴部と、前記溶鋼を前記鋳型に吐出する吐出部と、前記直胴部及び前記吐出部を接続する接続部とを備え、
前記浸漬ノズルは、前記浸漬ノズルの軸中心を通り、かつ厚さ方向に平行な平面で幅方向に２つに分割された幅方向分割領域を備え、
前記吐出部は、底部と、前記底部の外縁から高さ方向の上方に延びる側壁と、前記底部に形成された２つの吐出孔と、を有し、
前記吐出孔は、各前記幅方向分割領域に１つずつ配置されており、
前記吐出部は、
幅方向の中央に配置され、前記タンディッシュから供給された前記溶鋼を各前記幅方向分割領域に分配し、前記タンディッシュから供給された前記溶鋼を受ける側の面に凹部が形成された内部障壁と、
各前記幅方向分割領域の前記側壁及び前記内部障壁の間に形成され、前記内部障壁によって分配された前記溶鋼である分岐流が流れる分岐流流路と、
前記内部障壁よりも前記底部側に形成され、各前記幅方向分割領域の前記分岐流流路を通過した２つの前記分岐流が再び混合する流量再分配チャンバーと、
前記分岐流が前記分岐流流路から前記流量再分配チャンバーに流入する流入領域に形成され、前記分岐流の流れの方向を規定する流動案内部と、を有し、
前記分岐流流路のうち何れか一方を閉塞させた場合に、前記分岐流流路が閉塞された前記幅方向分割領域に配置されている前記吐出孔から吐出される前記溶鋼の流量Ｑｃが、前記分岐流流路が閉塞されていない前記幅方向分割領域に配置されている前記吐出孔から吐出される前記溶鋼の流量Ｑｏに対し（１）式を満たし、
０．３≦Ｑｃ／Ｑｏ≦２．５ （１）
前記浸漬ノズルを水平面に投影したときに、前記内部障壁の面積が前記直胴部の流路の面積よりも大きく、かつ前記分岐流流路の左右を合わせた面積Ａ１ｔが前記直胴部の流路の面積Ａ０に対し（２）式に示す範囲内にあることを特徴とする、浸漬ノズル。
０．６≦Ａ１ｔ／Ａ０≦１．７ （２）
【請求項2】
前記浸漬ノズルを側面視したときに、右側に配置された前記吐出孔は前記浸漬ノズルの軸中心に対して右向きに開口し、左側に配置された前記吐出孔は前記浸漬ノズルの軸中心に対して左向きに開口し、
前記吐出孔の角度が水平方向に対して下向３０°以上下向８０°以下であることを特徴とする、請求項１に記載の浸漬ノズル。
前記吐出孔の角度が水平方向に対して下向３０°以上下向８０°以下であることを特徴とする、請求項１に記載の浸漬ノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は溶鋼の連続鋳造においてタンディッシュから鋳型への給湯に用いる浸漬ノズルに関する。特に、高速鋳造において吐出流を鋳型内に分散供給する浸漬ノズルに関する。
【背景技術】
【0002】
タンディッシュから鋳型への給湯に用いる浸漬ノズルにおいて、鋳造速度が３ｍ／ｍｉｎを超え最大では５～８ｍ／ｍｉｎに達する高速鋳造条件が薄スラブ連続鋳造などで用いられる。このような高速鋳造条件が連続鋳造に適用される場合、鋳型内湯面の乱れを防止する観点から、鉛直方向に沿って下方に溶鋼を鋳型に注入することが要求される。加えて、吐出流の持つ運動エネルギーを鋳型内で消散させる（言い換えれば、吐出流速を低減させる）観点から、吐出孔を拡大もしくは多孔化するなどして吐出孔面積を拡げることが要求される。
【0003】
これらの要求に応じて、従来様々な形状の浸漬ノズルが提案されている。例えば、特許文献１～４に開示されているように、浸漬ノズルの下部に吐出孔が４孔以上配置される多孔ノズルが提案されている。あるいは、特許文献５～８に開示されているように、浸漬ノズルの内部に障壁を設けることによって浸漬ノズル内の下降流の流速を低減したり、下降流を複数の吐出孔に円滑に分配したりする工夫が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特表２００４－５１４５６２号公報
【特許文献2】特開平８－３９２０８号公報
【特許文献3】特許第３１８６０６８号公報
【特許文献4】特許第４５８０１３５号公報
【特許文献5】特許第４５４２６３１号公報
【特許文献6】特許第３４０８８８４号公報
【特許文献7】特許第５０４７８５４号公報
【特許文献8】特許第６６６６９０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明者らは主に水モデル実験を用いて研究を進め、その結果、従来技術には以下の課題があることが分かった。
【0006】
浸漬ノズル内の下降流には、タンディッシュから浸漬ノズルへの給湯量を制御するストッパーあるいはスライディングゲートといった流路絞り機構などの影響を受けて、恒常的な偏りや不安定な揺らぎが生じる。その下降流の偏りや揺らぎの影響を受けて、多孔吐出孔への流量分配が変化する。その結果、鋳型内流動が恒常的に偏る、あるいは不安定に揺らぐのである。そうすると、製造されるスラブの凝固状態が不均一となり品質上の欠陥が生じる虞がある。
【0007】
多孔吐出孔への流量分配を安定させるには、吐出孔断面積を縮小し浸漬ノズル内圧を高めればよいが、そうすると多孔化本来の目的である吐出流速の低減効果が損なわれる。このように、多孔吐出孔への流量分配と吐出流速の低減の両立が難しいことが、従来技術の問題点であった。
【0008】
上述したように、吐出孔の多孔化は、吐出孔断面積を拡げて吐出流の持つ運動エネルギーを鋳型内で消散させるために行われる。しかし、単に吐出孔を多孔化しただけでは、多孔吐出孔への流量分配が不安定となる。これを解決するための方法として、各吐出孔の断面積を小さくし、浸漬ノズル内圧を高めることが挙げられる。しかし、この方法では、吐出孔の多孔化の本来の目的である、吐出流の持つ運動エネルギーを鋳型内で消散させるという目的を十分に果たすことができなくなる。そもそも、均一かつ安定した吐出流分布が得られるのであれば、吐出孔は大きな１孔あるいは大きな２孔で十分なはずである。そのような観点からは、従来技術の浸漬ノズル吐出孔の多孔化は、本来の目的を達するには遠いレベルにあると言える。
【0009】
本発明は、かかる技術的課題を克服するべく成されたものであり、浸漬ノズル内部構造の工夫により吐出流分配に対するセルフスタビライジング機能を付加し、多孔化しないシンプルな２孔吐出孔型であっても、高速鋳造に適した大吐出角度の実現と溶鋼流動の偏りや揺らぎの抑制が共に可能な浸漬ノズルを提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の要旨は以下である。
（１）
タンディッシュから供給された溶鋼を鋳型に吐出して、スラブを連続鋳造するためのスラブ連続鋳造用浸漬ノズルであって、
前記浸漬ノズルは、前記タンディッシュから供給された前記溶鋼を受け取る直胴部と、前記溶鋼を前記鋳型に吐出する吐出部と、前記直胴部及び前記吐出部を接続する接続部とを備え、
前記浸漬ノズルは、前記浸漬ノズルの軸中心を通り、かつ厚さ方向に平行な平面で幅方向に２つに分割された幅方向分割領域を備え、
前記吐出部は、底部と、前記底部の外縁から高さ方向の上方に延びる側壁と、前記底部に形成された２つの吐出孔と、を有し、
前記吐出孔は、各前記幅方向分割領域に１つずつ配置されており、
前記吐出部は、
幅方向の中央に配置され、前記タンディッシュから供給された前記溶鋼を各前記幅方向分割領域に分配し、前記タンディッシュから供給された前記溶鋼を受ける側の面に凹部が形成された内部障壁と、
各前記幅方向分割領域の前記側壁及び前記内部障壁の間に形成され、前記内部障壁によって分配された前記溶鋼である分岐流が流れる分岐流流路と、
前記内部障壁よりも前記底部側に形成され、各前記幅方向分割領域の前記分岐流流路を通過した２つの前記分岐流が再び混合する流量再分配チャンバーと、
前記分岐流が前記分岐流流路から前記流量再分配チャンバーに流入する流入領域に形成され、前記分岐流の流れの方向を規定する流動案内部と、を有し、
前記分岐流流路のうち何れか一方を閉塞させた場合に、前記分岐流流路が閉塞された前記幅方向分割領域に配置されている前記吐出孔から吐出される前記溶鋼の流量Ｑｃが、前記分岐流流路が閉塞されていない前記幅方向分割領域に配置されている前記吐出孔から吐出される前記溶鋼の流量Ｑｏに対し（１）式を満たし、
０．３≦Ｑｃ／Ｑｏ≦２．５ （１）
前記浸漬ノズルを水平面に投影したときに、前記内部障壁の面積が前記直胴部の流路の面積よりも大きく、かつ前記分岐流流路の左右を合わせた面積Ａ１ｔが前記直胴部の流路の面積Ａ０に対し（２）式に示す範囲内にあることを特徴とする、浸漬ノズル。
０．６≦Ａ１ｔ／Ａ０≦１．７ （２）
（２）
前記浸漬ノズルを側面視したときに、右側に配置された前記吐出孔は前記浸漬ノズルの軸中心に対して右向きに開口し、左側に配置された前記吐出孔は前記浸漬ノズルの軸中心に対して左向きに開口し、
前記吐出孔の角度が水平方向に対して下向３０°～下向８０°であることを特徴とする、前記（１）に記載の浸漬ノズル。
（１）
タンディッシュから供給された溶鋼を鋳型に吐出して、スラブを連続鋳造するためのスラブ連続鋳造用浸漬ノズルであって、
前記浸漬ノズルは、前記タンディッシュから供給された前記溶鋼を受け取る直胴部と、前記溶鋼を前記鋳型に吐出する吐出部と、前記直胴部及び前記吐出部を接続する接続部とを備え、
前記浸漬ノズルは、前記浸漬ノズルの軸中心を通り、かつ厚さ方向に平行な平面で幅方向に２つに分割された幅方向分割領域を備え、
前記吐出部は、底部と、前記底部の外縁から高さ方向の上方に延びる側壁と、前記底部に形成された２つの吐出孔と、を有し、
前記吐出孔は、各前記幅方向分割領域に１つずつ配置されており、
前記吐出部は、
幅方向の中央に配置され、前記タンディッシュから供給された前記溶鋼を各前記幅方向分割領域に分配し、前記タンディッシュから供給された前記溶鋼を受ける側の面に凹部が形成された内部障壁と、
各前記幅方向分割領域の前記側壁及び前記内部障壁の間に形成され、前記内部障壁によって分配された前記溶鋼である分岐流が流れる分岐流流路と、
前記内部障壁よりも前記底部側に形成され、各前記幅方向分割領域の前記分岐流流路を通過した２つの前記分岐流が再び混合する流量再分配チャンバーと、
前記分岐流が前記分岐流流路から前記流量再分配チャンバーに流入する流入領域に形成され、前記分岐流の流れの方向を規定する流動案内部と、を有し、
前記分岐流流路のうち何れか一方を閉塞させた場合に、前記分岐流流路が閉塞された前記幅方向分割領域に配置されている前記吐出孔から吐出される前記溶鋼の流量Ｑｃが、前記分岐流流路が閉塞されていない前記幅方向分割領域に配置されている前記吐出孔から吐出される前記溶鋼の流量Ｑｏに対し（１）式を満たし、
０．３≦Ｑｃ／Ｑｏ≦２．５ （１）
前記浸漬ノズルを水平面に投影したときに、前記内部障壁の面積が前記直胴部の流路の面積よりも大きく、かつ前記分岐流流路の左右を合わせた面積Ａ１ｔが前記直胴部の流路の面積Ａ０に対し（２）式に示す範囲内にあることを特徴とする、浸漬ノズル。
０．６≦Ａ１ｔ／Ａ０≦１．７ （２）
（２）
前記浸漬ノズルを側面視したときに、右側に配置された前記吐出孔は前記浸漬ノズルの軸中心に対して右向きに開口し、左側に配置された前記吐出孔は前記浸漬ノズルの軸中心に対して左向きに開口し、
前記吐出孔の角度が水平方向に対して下向３０°～下向８０°であることを特徴とする、前記（１）に記載の浸漬ノズル。
【発明の効果】
【0011】
本発明の上記観点によれば、多孔化しないシンプルな２孔吐出孔型であっても、高速鋳造に適した大吐出角度の実現と溶鋼流動の偏りや揺らぎの抑制が共に可能な浸漬ノズルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】一般的なスラブ連続鋳造装置の概略図である。
【図2】鋳型内の溶鋼流動に偏りが生じた様子を示す概略図である。
【図3】浸漬ノズル１００の軸中心Ｃを通る幅方向断面図である。
【図4】浸漬ノズル１００の平面図である。
【図5】浸漬ノズル１００の底面図である。
【図6】浸漬ノズル１００を水平面上に投影した投影図であって、流路１１及び内部障壁３４に着目した図である。
【図7】内部障壁３４の拡大図である。
【図8】実施例Ａの幅方向断面図及び底面図である。
【図9】実施例Ａ－２の幅方向断面図及び底面図である。
【図10】実施例Ｂの幅方向断面図及び平面図である。
【図11】実施例Ｂ－２の幅方向断面図及び平面図である。
【図12】実施例Ｃの幅方向断面図及び底面図である。
【図13】比較例Ｄの幅方向断面図及び平面図である。
【図14】比較例Ｅの幅方向断面図及び底面図である。
【図15】比較例Ｆの幅方向断面図及び平面図である。
【図16】比較例Ｇの幅方向断面図及び底面図である。
【図17】比較例Ｈの幅方向断面図及び平面図である。
【図18】フルスケール水モデル実験の概略図である。
【図19】フルスケール水モデル実験において、水注入条件を絞りなしで行った場合の結果である。
【図20】フルスケール水モデル実験において、水注入条件を絞りありで行った場合の結果である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
図１に一般的なスラブ連続鋳造装置の概略図を示す。図１に示す通り、タンディッシュＴに貯留されている溶鋼Ｓが浸漬ノズルＮを介して、鋳型Ｍに供給される。そして、供給された溶鋼Ｓは鋳型Ｍにおいて徐々に冷却されつつ、引き出されることによりスラブが連続鋳造される。
【0014】
タンディッシュＴから浸漬ノズルＮに供給される溶鋼Ｓの流量は、スライディングゲートやストッパー等の流路絞り機構によって調整される。一方で、流量が調整されることにより、浸漬ノズルＮ内の下降流に揺らぎや偏りが生じる。浸漬ノズルＮが多孔吐出孔を備える場合、下降流の揺らぎや偏りにより多孔吐出孔への流量分配が変動し、鋳型内の溶鋼の流動にも偏りが生じる。
【0015】
図２に鋳型内の溶鋼流動に偏りが生じた様子を示す概略図を示す。図２のように、流路絞り機構によって溶鋼の流路が絞られると、浸漬ノズル内に偏流が生じる。そして、偏流が生じた溶鋼が鋳型内に吐出されると、鋳型内の溶鋼流動にも偏流が生じる。鋳型内に偏流（図２では右への偏流）が生じると、例えば湯面乱れや淀みといった問題が生じる。このような流動状態のままスラブを鋳造すると、凝固シェルの形成に影響を及ぼすことから、製造されるスラブに表面欠陥が生じる場合がある。また、鋳型内溶鋼流動の偏り及び揺らぎの抑制は、鋳造操業を安定化させる観点からも重要であるとも言える。従って、鋳型内の溶鋼流動の偏り及び揺らぎを抑制する技術が望まれている。
【0016】
この問題に対し、本発明者らは実験的検討を進めた結果、下記の２つの要素を組み合わせることにより、多孔吐出孔を有する浸漬ノズルに有効な吐出流分配のセルフスタビライジング機能を付与することができることを見出した。第一の要素は、タンディッシュから流路絞り機構を経た下降流を左右（の幅方向分割領域）に分配することができる内部障壁を設けることである。第二の要素は、第一段階の流量分配（内部障壁による流量分配）で生じた左右への偏りを補正する機構として、上記内部障壁の下に、第一段階の流量分配によって流量が少なくなった幅方向分割領域側への流量分配が多くなるように流量を再分配することができる流動案内部を設けることである。
【0017】
以下、本発明について、具体例を挙げて詳しく説明する。
【0018】
［第１実施形態］
図３に本発明の第１実施形態である浸漬ノズル１００の軸中心Ｃを通る幅方向断面図を示す。図３は、浸漬ノズル１００の軸中心Ｃ、及び２つの吐出孔３３の軸中心を通る断面図である。ここで、本明細書において、図３の左右方向を幅方向、上下方向を高さ方向、奥行き方向を厚さ方向という。
図３に本発明の第１実施形態である浸漬ノズル１００の軸中心Ｃを通る幅方向断面図を示す。図３は、浸漬ノズル１００の軸中心Ｃ、及び２つの吐出孔３３の軸中心を通る断面図である。ここで、本明細書において、図３の左右方向を幅方向、上下方向を高さ方向、奥行き方向を厚さ方向という。
【0019】
第１実施形態は、タンディッシュから供給された溶鋼を鋳型に吐出して、スラブを連続鋳造するためのスラブ連続鋳造用の浸漬ノズル１００である。浸漬ノズル１００は中空状であり、内部に溶鋼の流路が形成されている。
【0020】
図３に示す通り、浸漬ノズル１００はタンディッシュから供給された溶鋼を受け取る直胴部１０と、溶鋼を鋳型に供給する吐出部３０と、直胴部１０及び吐出部３０を接続する接続部２０とを備えている。
【0021】
また、浸漬ノズル１００は軸中心Ｃを通る厚さ方向平面で幅方向に２つに分割された幅方向分割領域Ｒ１、Ｒ２（以下、単に「領域Ｒ１、Ｒ２」とも称する）を備えている。領域Ｒ１、Ｒ２は浸漬ノズル１００の説明のために便宜的に定められた領域である。浸漬ノズル１００において、領域Ｒ１と領域Ｒ２とは面対称な形状であることが一般的である。
【0022】
「軸中心Ｃ」は浸漬ノズル１００の幅方向の長さ及び厚さ方向の長さをそれぞれ２等分する平面の交線である。通常、軸中心Ｃは、直胴部１０、接続部２０、及び吐出部３０の中心を通る。
【0023】
また、図４に示すように、浸漬ノズル１００は軸中心Ｃを通る幅方向平面で厚さ方向に２つに分割された厚さ方向分割領域Ｒ３、Ｒ４（以下、単に「領域Ｒ３、Ｒ４」とも称する）を備えていてもよい。また、浸漬ノズル１００において、領域Ｒ３と領域Ｒ４とは面対称な形状であることが一般的である。すなわち、浸漬ノズル１００において、領域Ｒ１と領域Ｒ２とが面対称な形状であり、かつ、領域Ｒ３と領域Ｒ４とが面対称な形状であることが一般的である。
【0024】
＜直胴部１０＞
直胴部１０はタンディッシュから供給された溶鋼を受け取り下部へと流す部分である。図４に浸漬ノズル１００の平面図を示す。図４に示されている通り、直胴部１０はその内部に溶鋼の下降流が流れる一定形状の流路１１が形成されている。直胴部１０や流路１１の大きさは、目的に応じて適宜設定することができる。図４に示されている通り、通常、浸漬ノズル１００の各部材（直胴部１０、接続部２０、吐出部３０）の厚さ方向の長さは概ね一定であり、内部流路の厚さ方向の長さも概ね一定である。「概ね一定である」とは、製造上の誤差（例えば、規定の長さ±１％以内）や都合を含めることを意味する。都合とは例えば、製造上の都合や整流化を目的として上端から下端にかけて若干のテーパーや段差を付与することを言う。
直胴部１０はタンディッシュから供給された溶鋼を受け取り下部へと流す部分である。図４に浸漬ノズル１００の平面図を示す。図４に示されている通り、直胴部１０はその内部に溶鋼の下降流が流れる一定形状の流路１１が形成されている。直胴部１０や流路１１の大きさは、目的に応じて適宜設定することができる。図４に示されている通り、通常、浸漬ノズル１００の各部材（直胴部１０、接続部２０、吐出部３０）の厚さ方向の長さは概ね一定であり、内部流路の厚さ方向の長さも概ね一定である。「概ね一定である」とは、製造上の誤差（例えば、規定の長さ±１％以内）や都合を含めることを意味する。都合とは例えば、製造上の都合や整流化を目的として上端から下端にかけて若干のテーパーや段差を付与することを言う。
【0025】
ここで、流路１１の幅方向の長さをＷ１１とし、水平面への投影面積をＳ１１とする。
【0026】
直胴部１０の軸中心Ｃに垂直な断面形状は略矩形である。ただし、本発明の浸漬ノズルにおいて、直胴部の断面形状は特に限定されず、円形や楕円形、多角形であってもよい。
【0027】
＜接続部２０＞
接続部２０は直胴部１０及び吐出部３０を接続する部分であり、直胴部１０から吐出部３０まで溶鋼を流す流路を有している。接続部２０の形状は特に限定されない。図３において、接続部２０は直胴部１０から吐出部３０にかけてなだらかな傾斜を有している。
接続部２０は直胴部１０及び吐出部３０を接続する部分であり、直胴部１０から吐出部３０まで溶鋼を流す流路を有している。接続部２０の形状は特に限定されない。図３において、接続部２０は直胴部１０から吐出部３０にかけてなだらかな傾斜を有している。
【0028】
＜吐出部３０＞
吐出部３０は溶鋼を鋳型に供給する部分であり、厚さ方向視において直胴部１０側から底部３１側に向かって幅が広くなる扇形形状を含んでいる。また、吐出部３０は、幅方向の長さに対して厚さ方向の長さが短い扁平形状を有している。
吐出部３０は溶鋼を鋳型に供給する部分であり、厚さ方向視において直胴部１０側から底部３１側に向かって幅が広くなる扇形形状を含んでいる。また、吐出部３０は、幅方向の長さに対して厚さ方向の長さが短い扁平形状を有している。
【0029】
吐出部３０は、底部３１と、底部３１の外縁から高さ方向の上方に延びる側壁３２とを有している。図３に示されている通り、底部３１が略扇形形状の弧に相当する領域を形成する部分である。側壁３２の高さ方向の一端は底部３１の外縁と接続しており、他端は接続部２０の外縁と接続している。側壁３２は吐出部３０の外側を形成する部材である。吐出部３０の扇形形状は内部流路の構成や吐出孔３３の水平方向に対する角度に応じて適宜設定してよい。吐出孔の角度は、吐出孔側壁の角度が一定の場合は、同角度と同じである。吐出孔側壁の角度が一定でない場合は、吐出孔流路の中心軸の平均角度（例えば、図３において吐出孔の一方の側壁の水平方向に対する角度と他方の側壁の水平方向に対する角度との平均値）として定義する。
【0030】
図５に浸漬ノズル１００の底面図を示す。図５に示す通り、吐出部３０は２つの吐出孔３３を有している。吐出孔３３の数が２つである理由は、第１実施形態で示される内部障壁とその下側の流量再分配チャンバーによる左右吐出流の均等化作用を享受できる最も少ない吐出孔数であることによる。吐出孔の数が多くなるほど流量分配設計の自由度が増す一方、浸漬ノズル製造コストの上昇を招く。すなわち、極力少ない吐出孔数であることがコスト削減の観点から望まれるのである。
【0031】
また、吐出孔３３は、各領域Ｒ１、Ｒ２に１つずつ幅方向に並んで配置されている。図３において、右側に配置された吐出孔３３ｂは浸漬ノズル１００の軸中心Ｃに対して右側に開口し、左側に配置された吐出孔３３ａは浸漬ノズル１００の軸中心Ｃに対して左側に開口している。図５では、吐出孔３３の形状は底面視で略矩形である。ただし、本発明の浸漬ノズルにおいて、吐出孔の形状はこれに限定されず、円形や楕円形、多角形であってもよい。
【0032】
図３に戻って、吐出部３０の構成についてさらに説明する。吐出部３０は、幅方向の中央に配置され、タンディッシュから供給された溶鋼（下降流）を各領域Ｒ１、Ｒ２に分配する内部障壁３４と、各領域Ｒ１、Ｒ２の側壁３２及び内部障壁３４の間に形成され、内部障壁３４によって分配された溶鋼である分岐流が流れる分岐流流路３５と、内部障壁３４よりも底部３１側に形成され、各領域Ｒ１、Ｒ２の分岐流流路３５を通過した分岐流を混合する流量再分配チャンバー３６と、分岐流が分岐流流路３５から流量再分配チャンバー３６に流入する流入領域に形成される流動案内部３７と、各領域Ｒ１、Ｒ２にまたがり両吐出孔３３の間に位置する底部中央ブロック３８と、を有する。
【0033】
そして、２つの分岐流流路３５のうち何れか一方を閉塞させた場合（例えば、領域Ｒ１の分岐流流路３５（図３の点線部分）を閉塞させた場合。）に、分岐流流路３５が閉塞された領域（例えば、領域Ｒ１）に配置されている吐出孔（例えば、吐出孔３３ａ）から吐出される溶鋼の流量と、分岐流流路３５が閉塞されていない領域（例えば、領域Ｒ２）に配置されている吐出孔（例えば、吐出孔３３ｂ）から吐出される溶鋼の流量の関係が、規定の範囲内にある。すなわち、浸漬ノズル１００は、分岐流流路３５が閉塞した側の吐出孔にもある割合で吐出流を分配する機能を有している。
【0034】
浸漬ノズル１００は、このような流量分配特徴を有することにより、内部障壁３４を用いた第一段階の流量分配（セルフスタビライジング）によって流量の偏りが生じた場合にも、流量再分配チャンバー３６内の第二段階の流量分配（セルフスタビライジング）によって、第一段階の流量分配の偏りを補正することができる。すなわち、浸漬ノズル１００には吐出流分配に対する２段階のセルフスタビライジング機能が付与されているといえる。このような特徴を有する浸漬ノズル１００によれば、鋳型内における溶鋼の流動の左右の偏りや揺らぎを効果的に抑制することができる。
【0035】
浸漬ノズルが上記２段階のセルフスタビライジング機能を有する形態であるかどうかの判断は、実物大の水モデル実験を実施することで行うことができる。すなわち、２つの分岐流流路のうち何れか一方を完全に閉塞させた場合に、分岐流流路が閉塞された領域に配置されている吐出孔から吐出される水の流量と、分岐流流路が閉塞されていない領域に配置されている吐出孔から吐出される水の流量とを対比する。溶鋼と水の動粘度がほぼ等しいことから、浸漬ノズル内における溶鋼の流れ方と水の流れ方とは同様と見なせるためである。本第１実施形態では、それら流量比の適正な範囲を、（１）式で規定する。（１）式において、流量Ｑｃは分岐流流路が閉塞された領域に配置されている吐出孔から吐出される水量であり、流量Ｑｏは分岐流流路が閉塞されていない領域に配置されている吐出孔から吐出される水量である。
０．３≦Ｑｃ／Ｑｏ≦２．５ （１）
０．３≦Ｑｃ／Ｑｏ≦２．５ （１）
【0036】
また、Ｑｃ／Ｑｏの下限値は、０．５であるとより好ましく、０．７であるとさらに好ましい。Ｑｃ／Ｑｏの上限値は、２．０であるとより好ましく、１．５であるとさらに好ましい。
【0037】
ここで、分岐流流路３５が閉塞されていない領域に配置されている吐出孔から吐出される溶鋼の流量に対する、分岐流流路３５が閉塞された領域に配置されている吐出孔から吐出される溶鋼の流量の割合、すなわちＱｃ／Ｑｏを流量再分配率という。流量再分配率は、浸漬ノズル内圧が高いすなわち浸漬ノズル内流速が高いほど１．０に近づく傾向を有することから、（１）式の適用範囲すなわち本第１実施形態の範囲は、例えば直動部１０の流路１１における溶鋼の平均下降流速が０．５～３．０ｍ／ｓの範囲とする。
【0038】
水モデル実験における分岐流流路３５の閉塞方法は特に限定されないが、例えば分岐流流路３５の横断面形状に合わせたゴム栓等を用いて図３中に破線の楕円で示す領域を閉塞すればよい。
【0039】
浸漬ノズル１００の各部材の形態は、上記のセルフスタビライジング機能が実現されるように適宜設定される。セルフスタビライジング機能を有する浸漬ノズルの形態は、各部材の形態（形状やサイズ等）を厳密に調整することにより達成されるものであるが、その形態は多岐に渡り、全ての形態を説明することは困難である。以下、浸漬ノズル１００の各部材について説明するが、これらは一例である。本発明に規定する形状の特徴とセルフスタビライジング機能を有していれば、本発明の浸漬ノズルの形態は本明細書に記載の実施例の範囲に限定されるものではない。
【0040】
吐出部３０は扇形形状を有しており、その弧である底部３１には吐出孔３３が２つ配置されている。これらの吐出孔３３は、セルフスタビライジング機能が実現されるように、配置位置や孔の大きさ、角度等が設定される。
【0041】
鋳造速度３ｍ／ｍｉｎ以上の高速鋳造を前提としたとき、鋳型内湯面の波立ちを抑制する観点から、吐出孔３３の吐出角度αを水平方向に対して下向３０°以上とすることが望ましく、下向４５°以上であるとさらに望ましい。一方、過大な吐出角度は鋳型内流動の不安定さを招くので、吐出角度αの上限は下向８０°までにとどめることが望ましく、さらに望ましい上限値は下向７０°である。本第１実施形態を、高速鋳造を行わない鋳造速度が１～２ｍ／ｍｉｎの連続鋳造に適用する場合には、吐出角度αは水平（下向き０°）～下向２９°の範囲であっても構わない。
【0042】
内部障壁３４は浸漬ノズル１００の幅方向の中央に配置され、直胴部１０から供給される下降流（溶鋼）を各領域Ｒ１、Ｒ２（幅方向の一方側及び他方側）に分配する役割を有する。また、内部障壁３４は流動案内部３７よりも直胴部１０側であり、かつ、直胴部１０の下端以下に配置される。
【0043】
内部障壁３４は、下降流を各領域Ｒ１、Ｒ２（幅方向の一方側及び他方側）に適切に分配する観点から、厚さ方向において内部障壁３４と側壁３２との間が完全に閉塞されていることが望ましい。言い換えると、内部障壁３４が吐出部３０の厚さ方向の両端に亘って形成されているのがよい。
【0044】
図６に、浸漬ノズル１００を水平面（幅方向及び厚さ方向から形成される面）上に投影した投影図であって、流路１１及び内部障壁３４に着目した図を示す。このとき、内部障壁３４の面積Ｓ３４は流路１１の面積Ｓ１１以上に設定するのがよい。これにより、下降流の各領域Ｒ１、Ｒ２への分配の偏りを効果的に抑制することができる。より効果的かつ効率よく抑制する観点から、内部障壁３４の面積Ｓ３４は流路１１の面積Ｓ１１の１．１倍以上であればさらに望ましい、その上限値は特に規定しないが、内部障壁３４が過大であると浸漬ノズル１００の寸法が無駄に大きくなるので、同比率は２倍以下が望ましい。
【0045】
図７に、厚さ方向視した内部障壁３４の拡大図を示す。内部障壁３４は直胴部１０側の上面３４ａと、底部３１側の下面３４ｂと、上面３４ａ及び下面３４ｂを接続する側面３４ｃを有している。
【0046】
上面３４ａは、内部障壁３４における、タンディッシュ（直胴部１０）から供給された溶鋼（下降流）を受け止める側の面である。上面３４ａにより下降流を各領域Ｒ１、Ｒ２に分配することができる。
【0047】
図３、図７に示す通り、上面３４ａは凹部３４ａａを有している。凹部３４ａａは底面部３４ａｂと、底面部３４ａｂの両端部から上方に延びる側面部３４ａｃ、３４ａｃと、側面部３４ａｃの上端に配置された上面左右端部３４ａｄを有する。浸漬ノズル１００は凹部３４ａａを有することにより、分岐流の流量の偏りを抑制する効果を高めることができる。すなわち、セルフスタビライジング機能を十分に得ることができる。第１実施形態に係る内部障壁３４の上面３４ａが凹部３４ａａを備えておらず例えば平坦であると、セルフスタビライジング機能は実現されない。
【0048】
本発明者らは凹部３４ａａによる効果について、次のメカニズムを推定している。すなわち、内部障壁３４に下降流が衝突し、下降流が各領域Ｒ１、Ｒ２に分岐流として分配される際に分岐流の流量に偏りが発生した場合、凹部３４ａａの側面部３４ａｃから底面部３４ａｂに渡る面に沿って流量の多い分岐流の一部が跳ね返され、跳ね返された溶鋼が流量の少ない分岐流に加わることにより、分岐流の流量の偏りを抑制することができると推定している。
【0049】
凹部３４ａａは耐火物強度上必要な幅の上面左右端部３４ａｄを確保した上で上面３４ａのできるだけ広い範囲に配置されているのがよい。また図７に示す通り、凹部３４ａａは内部障壁３４の幅方向の中央に配置されることが好ましい。凹部３４ａａの上方から見た面積は、流路１１の水平面への投影面積Ｓ１１に対し０．８倍以上確保されていることがセルフスタビライジング機能を発揮する上で好ましい。具体的には凹部３４ａａの幅方向の長さＷ３４ａａは、流路１１の幅方向の長さＷ１１に対し０．８倍以上、凹部３４ａａの厚さ方向の長さＤ３４ａａは、流路１１の厚さ方向の長さＤ１１と同じであることが望ましい。最も望ましい形態は、凹部３４ａａの幅方向の長さＷ３４ａａ、厚さ方向の長さＤ３４ａａともに流路１１の幅方向の長さＷ１１、厚さ方向の長さＤ１１と同じであることである。凹部３４ａａの上方から見た面積が、流路１１の水平面への投影面積Ｓ１１に対して１．１倍を超えることは、セルフスタビライジング機能の効果が増さない上にノズル寸法を無用に拡大することから望ましくない。
【0050】
凹部３４ａａの深さ（底面部３４ａｂから上面左右端部３４ａｄまでの高さ方向の長さ）Ｈ３４ａａは特に限定されないが、浸漬ノズル１００がセルフスタビライジング機能を効果的に発揮するという観点から５ｍｍ以上であることが好ましく、より好ましくは１０ｍｍ以上である。一方、３０ｍｍを超えるような深い凹部３４ａａは逆にその機能を損なうばかりかノズル外形寸法が無用に大きくなる虞がある。このため、凹部３４ａａの深さＨ３４ａａは３０ｍｍ以下であることが好ましい。
【0051】
側面部３４ａｃは、底面３４ａｂに対して垂直に形成されていてもよく、傾斜を有していてもよい。側面３４ａｃが傾斜を有する場合、その傾斜は直線状であってもよく、曲線状であってもよい。
【0052】
上面左右端部３４ａｄは水平であってもよく、傾斜を有していてもよい。上面左右端部３４ａｄの傾斜は、内側に向かって高さが低くなってもよく、高くなってもよい。あるいは上面左右端部３４ａｄは、曲面であってもよい。
【0053】
下面３４ｂは幅方向内側に向かって高さが低くなる傾斜部３４ｂａを有していてよい。後述の分配流路３６ｂを形成するために、傾斜部３４ｂａは図３に示す流動案内部３７の上面３７ａに対向する位置に配置されていてよい。図３及び図７では、下面３４ｂの幅方向の両端部に傾斜部３４ｂａが配置されている。下面３４ｂは、傾斜部３４ｂａの下端高さを規定する水平面３４ｂｂを有していてもよい。セルフスタビライジング機能を達成することができれば、下面３４ｂは全て水平面３４ｂｂであってもよい。例えば、流動案内部３７の上面３７ａから下面３４ｂの距離が大きいときには、傾斜部３４ｂａがなく下面全てが水平面３４ｂｂであっても構わない。下面３４ｂが全て水平面３４ｂｂである場合、水平面３４ｂｂと流動案内部３７の上面３７ａとから分配流路３６ｂが形成される。
【0054】
側面３４ｃは側壁３２と共に分岐流流路３５を形成する役割を有する。側面３４ｃの形状は特に限定されず、平面であってもよく、曲面であってもよく、これらを組み合わせた形状であってもよい。側面３４ｃは外側に向かって高さが低くなるよう傾斜を有することが好ましい。これにより、分岐流を円滑に流すことができる。
【0055】
分岐流流路３５は上述した通り、内部障壁３４の側面３４ｃと側壁３２との間に形成される。本発明において分岐流流路３５の断面積（流路の最小断面積、すなわち、流路中心を通る流線に垂直な断面積のうち、最小のもの）Ｓ３５は、（２）式を用いて規定される。
０．６≦Ａ１ｔ／Ａ０≦１．７ （２）
（２）式において、Ａ１ｔは分岐流流路３５の左右を合わせた合計断面積であり、Ａ０は流路１１の断面積Ｓ１１と同義である。
０．６≦Ａ１ｔ／Ａ０≦１．７ （２）
（２）式において、Ａ１ｔは分岐流流路３５の左右を合わせた合計断面積であり、Ａ０は流路１１の断面積Ｓ１１と同義である。
【0056】
（２）式の下限値は、０．８であるとより好ましく、１．０であるとさらに好ましい。（２）式の上限値は、１．５であるとより好ましく、１．３であるとさらに好ましい。
（２）式の値が下限値を下回ると流動抵抗が大きくなりすぎるので好ましくない。また（２）式の値が上限値を超えると内部障壁３４による第一段階のセルフスタビライジング機能が損なわれる。
（２）式の値が下限値を下回ると流動抵抗が大きくなりすぎるので好ましくない。また（２）式の値が上限値を超えると内部障壁３４による第一段階のセルフスタビライジング機能が損なわれる。
【0057】
分岐流流路３５はその流路断面形状（流路中心を通る流線に垂直な形状）Ｓ３５が一定でない形態であってもよい。例えば、分岐流流路３５が先すぼまりの形態であってもよい。この場合であっても、分岐流流路３５の断面積Ｓ３５は上記の範囲を満たすように設定する。このような分岐流流路３５は、側面３４ｃ及び／又は側壁３２の傾斜角度を調整することにより形成することができる。
【0058】
流動案内部３７は、分岐流が分岐流流路３５から流量再分配チャンバー３６に流入する流入領域に形成され、各領域Ｒ１、Ｒ２において分岐流流路３５を通過した分岐流の流れの方向を規定する。流動案内部３７は、流量再分配チャンバー３６を経て各吐出孔３３に供給する部位であり、第二段階のセルフスタビライジング機能に寄与する部位である。具体的には、内部障壁３４による第一段階の分配を経た分岐流のうち、領域Ｒ１に流れる分岐流に着目したとき、流動案内部３７は分岐流を領域Ｒ２側の吐出孔３３ｂ側へと方向づける部材である。
【0059】
ここで、流動案内部３７の形状は、流量再分配率（Ｑｃ／Ｑｏ）をコントロールする重要な設計因子である。以下。流動案内部３７の形状について説明する。
【0060】
図３下部の吐出部３０に示す通り、流動案内部３７は各領域Ｒ１、Ｒ２にそれぞれ配置されており、吐出孔３３と側壁３２との間の底部３１を形成する部位でもある。
流動案内部３７は分岐流を方向付ける役割を有するため、分岐流と衝突する上面３７ａの形状や角度が工夫されている。具体的には、例えば領域Ｒ１の流動案内部であれば、反対側の領域Ｒ２にある吐出孔の方向に流れを誘導する形状あるいは角度に設定される。その結果として（１）式を満たす分配特性が得られるのである。流動案内部３７の他の面は吐出孔や底部の形状に応じて適宜設定してよい。また流動案内部３７は底部３１とは独立したブロックとして設置されてもよいし、側壁３２と繋がった構成であってもよい。また図３では流動案内部３７の上面３７ａが平坦である形態を示すが、本発明はこれに限定されず、流動案内部３７の上面３７ａは異なる角度を有する複数の平面の組み合わせであってもよいし曲面であってもよい。あるいは凹部を有していてもよく、凸部を有していてもよい。
流動案内部３７は分岐流を方向付ける役割を有するため、分岐流と衝突する上面３７ａの形状や角度が工夫されている。具体的には、例えば領域Ｒ１の流動案内部であれば、反対側の領域Ｒ２にある吐出孔の方向に流れを誘導する形状あるいは角度に設定される。その結果として（１）式を満たす分配特性が得られるのである。流動案内部３７の他の面は吐出孔や底部の形状に応じて適宜設定してよい。また流動案内部３７は底部３１とは独立したブロックとして設置されてもよいし、側壁３２と繋がった構成であってもよい。また図３では流動案内部３７の上面３７ａが平坦である形態を示すが、本発明はこれに限定されず、流動案内部３７の上面３７ａは異なる角度を有する複数の平面の組み合わせであってもよいし曲面であってもよい。あるいは凹部を有していてもよく、凸部を有していてもよい。
【0061】
流量再分配チャンバー３６は、流動案内部３７とともに、流量再分配率（Ｑｃ／Ｑｏ）に影響を及ぼす重要な空間である。流量再分配チャンバー３６は、上下を内部障壁３４、底部中央ブロック３８に挟まれ、左右を側壁３２に挟まれた浸漬ノズル内部空間である。同空間への流入流路は２つの分岐流流路３５であり、同空間からの流出流路は２つの吐出孔３３である。
【0062】
上記のように、第１実施形態の浸漬ノズル１００について説明した。第１実施形態の浸漬ノズル１００は、内部障壁３４を用いた第一段階の流量分配によって流量の偏りが生じた場合にも、流動案内部３７を用い流量再分配チャンバー３６を介した第二段階の流量分配によって、流量分配の偏りが補正される。従って、第１実施形態の浸漬ノズル１００は鋳型内の流動の偏りを抑制する能力が高い。さらに吐出孔３３が２つと少なく製造コストが安く吐出孔３３が詰まりにくい利点を併せ持つ。
【実施例0063】
以下に実施例を用いて、本発明の浸漬ノズルについてさらに説明する。
実施例Ａ～Ｃ及び比較例Ｄ～Ｈの浸漬ノズルを図８～図１７に示す。図８～図１７は、浸漬ノズルの接続部および吐出部の幅方向縦断面図及び底面図を示している。これらの浸漬ノズルを用いて、次の実験を行った。
実施例Ａ～Ｃ及び比較例Ｄ～Ｈの浸漬ノズルを図８～図１７に示す。図８～図１７は、浸漬ノズルの接続部および吐出部の幅方向縦断面図及び底面図を示している。これらの浸漬ノズルを用いて、次の実験を行った。
【0064】
［実験１］
＜実施例Ａ＞
図８に示す実施例Ａは、第１実施形態を満たす実施例である。すなわち実施例Ａに係る浸漬ノズルは、平面視で（すなわち、高さ方向の上方から見たときに）７７×３１ｍｍ２の矩形状断面を有する直胴部の流路の下に、最大幅８４．８ｍｍ、厚さ３１ｍｍであって、凹部を有する内部障壁（凹部の幅７３ｍｍ、深さ１０ｍｍ）と、内部障壁の下方、ノズル底部との間に流量再分配チャンバーとなる空間と、内部障壁に当たって左右に分かれた分岐流が流量再分配チャンバーに入る際にその流れの方向を導く流動案内部と、を有する。さらに、分岐流流路の左右を合わせた断面積Ａ１ｔが直胴部の流路の断面積Ａ０に対し１．１倍となり、（２）式の関係を満たす。さらに、浸漬ノズルは、ノズル底部に吐出角度が下向６５°である左右２つの吐出孔を有する。実施例Ａの流動案内部は、浸漬ノズルの底部と一体化した構造である。
＜実施例Ａ＞
図８に示す実施例Ａは、第１実施形態を満たす実施例である。すなわち実施例Ａに係る浸漬ノズルは、平面視で（すなわち、高さ方向の上方から見たときに）７７×３１ｍｍ２の矩形状断面を有する直胴部の流路の下に、最大幅８４．８ｍｍ、厚さ３１ｍｍであって、凹部を有する内部障壁（凹部の幅７３ｍｍ、深さ１０ｍｍ）と、内部障壁の下方、ノズル底部との間に流量再分配チャンバーとなる空間と、内部障壁に当たって左右に分かれた分岐流が流量再分配チャンバーに入る際にその流れの方向を導く流動案内部と、を有する。さらに、分岐流流路の左右を合わせた断面積Ａ１ｔが直胴部の流路の断面積Ａ０に対し１．１倍となり、（２）式の関係を満たす。さらに、浸漬ノズルは、ノズル底部に吐出角度が下向６５°である左右２つの吐出孔を有する。実施例Ａの流動案内部は、浸漬ノズルの底部と一体化した構造である。
【0065】
実施例Ａでは、内部障壁が十分に大きく、内部障壁の上面が凹面でかつ（２）式が満たされるので、内部障壁による第一段階のセルフスタビライジング機能が十分に発揮される。
【0066】
実施例Ａの浸漬ノズルを用い、内部障壁の左側の破線楕円で示す領域（図８）を完全に閉塞した状態で、直胴部の断面領域における下降流の流速が１．６ｍ／ｓとなる条件で水を浸漬ノズルに供給し、水モデル実験を実施し、吐出孔出口が大気開放された状態で左右の吐出孔から吐出される水の流量を測定した。その結果、分岐流流路が閉塞された左側の吐出孔から吐出された水の流量Ｑｃが右側の吐出孔から吐出された水の流量Ｑｏに対して１．５倍であり（１）式の関係を満たした。すなわち、分岐流流路が閉塞された側の吐出孔に流量再分配チャンバーを介して水が分配される特性があり、偏流抑制に対する第二段階のセルフスタビライジング機能も発揮される。
【0067】
＜実施例Ａ－２＞
図９に示す実施例Ａ－２は、実施例Ａの吐出角度を小さくしたものである。すなわち実施例Ａ－２に係る浸漬ノズルは、平面視で７７×３１ｍｍ２の矩形状断面を有する直胴部の流路の下に、最大幅８４．８ｍｍ、厚さ３１ｍｍであって、凹部を有する内部障壁（凹部の幅７３ｍｍ、深さ１０ｍｍ）と、内部障壁の下方、ノズル底部との間に流量再分配チャンバーとなる空間と、内部障壁に当たって左右に分かれた分岐流が流量再分配チャンバーに入る際にその流れの方向を導く流動案内部と、を有する。さらに、分岐流流路の左右を合わせた断面積Ａ１ｔが直胴部の流路の断面積Ａ０に対し１．１倍となり、（２）式の関係を満たす。さらに、浸漬ノズルは、ノズル底部に吐出角度が下向２５°である左右２つの吐出孔を有する。実施例Ａ－２の流動案内部は、浸漬ノズルの底部と一体化した構造である。
図９に示す実施例Ａ－２は、実施例Ａの吐出角度を小さくしたものである。すなわち実施例Ａ－２に係る浸漬ノズルは、平面視で７７×３１ｍｍ２の矩形状断面を有する直胴部の流路の下に、最大幅８４．８ｍｍ、厚さ３１ｍｍであって、凹部を有する内部障壁（凹部の幅７３ｍｍ、深さ１０ｍｍ）と、内部障壁の下方、ノズル底部との間に流量再分配チャンバーとなる空間と、内部障壁に当たって左右に分かれた分岐流が流量再分配チャンバーに入る際にその流れの方向を導く流動案内部と、を有する。さらに、分岐流流路の左右を合わせた断面積Ａ１ｔが直胴部の流路の断面積Ａ０に対し１．１倍となり、（２）式の関係を満たす。さらに、浸漬ノズルは、ノズル底部に吐出角度が下向２５°である左右２つの吐出孔を有する。実施例Ａ－２の流動案内部は、浸漬ノズルの底部と一体化した構造である。
【0068】
実施例Ａ－２では、内部障壁が十分に大きく、内部障壁の上面が凹面でかつ（２）式が満たされるので、内部障壁による第一段階のセルフスタビライジング機能が十分に発揮される。
実施例Ａ－２の浸漬ノズルを用い、内部障壁の左側の破線楕円で示す領域（図９）を完全に閉塞した状態で、直胴部の断面領域における下降流の流速が１．６ｍ／ｓとなる条件で水を浸漬ノズルに供給し、水モデル実験を実施し、吐出孔出口が大気開放された状態で左右の吐出孔から吐出される水の流量を測定した。その結果、分岐流流路が閉塞された左側の吐出孔から吐出された水の流量Ｑｃが右側の吐出孔から吐出された水の流量Ｑｏに対して１．６倍であり（１）式の関係を満たした。すなわち、分岐流流路が閉塞された側の吐出孔に流量再分配チャンバーを介して水が分配される特性があり、偏流抑制に対する第二段階のセルフスタビライジング機能も発揮される。
実施例Ａ－２の浸漬ノズルを用い、内部障壁の左側の破線楕円で示す領域（図９）を完全に閉塞した状態で、直胴部の断面領域における下降流の流速が１．６ｍ／ｓとなる条件で水を浸漬ノズルに供給し、水モデル実験を実施し、吐出孔出口が大気開放された状態で左右の吐出孔から吐出される水の流量を測定した。その結果、分岐流流路が閉塞された左側の吐出孔から吐出された水の流量Ｑｃが右側の吐出孔から吐出された水の流量Ｑｏに対して１．６倍であり（１）式の関係を満たした。すなわち、分岐流流路が閉塞された側の吐出孔に流量再分配チャンバーを介して水が分配される特性があり、偏流抑制に対する第二段階のセルフスタビライジング機能も発揮される。
【0069】
＜実施例Ｂ＞
図１０に示す実施例Ｂは、第１実施形態を満たす実施例である。すなわち実施例Ｂに係る浸漬ノズルは、平面視で７７×３１ｍｍ２の矩形状断面を有する直胴部の流路の下に、最大幅８４．８ｍｍ、厚さ３１ｍｍであって、凹部を有する内部障壁（凹部の幅７３ｍｍ、深さ１０ｍｍ）と、内部障壁の下方、ノズル底部との間に流量再分配チャンバーとなる空間と、内部障壁に当たって左右に分かれた分岐流が流量再分配チャンバーに入る際にその流れの方向を導く流動案内部と、を有する。さらに、分岐流流路の左右を合わせた断面積Ａ１ｔが直胴部の流路の断面積Ａ０に対し１．１倍となり、（２）式の関係を満たす。さらに、浸漬ノズルは、ノズル底部に吐出角度が下向７５°である左右２つの吐出孔を有する。実施例Ｂの吐出孔側壁の角度は９０°と６０°であることから吐出角度は両者の平均値である７５°となる。実施例Ｂの流動案内部は、浸漬ノズルの側壁と一体化した構造である。
図１０に示す実施例Ｂは、第１実施形態を満たす実施例である。すなわち実施例Ｂに係る浸漬ノズルは、平面視で７７×３１ｍｍ２の矩形状断面を有する直胴部の流路の下に、最大幅８４．８ｍｍ、厚さ３１ｍｍであって、凹部を有する内部障壁（凹部の幅７３ｍｍ、深さ１０ｍｍ）と、内部障壁の下方、ノズル底部との間に流量再分配チャンバーとなる空間と、内部障壁に当たって左右に分かれた分岐流が流量再分配チャンバーに入る際にその流れの方向を導く流動案内部と、を有する。さらに、分岐流流路の左右を合わせた断面積Ａ１ｔが直胴部の流路の断面積Ａ０に対し１．１倍となり、（２）式の関係を満たす。さらに、浸漬ノズルは、ノズル底部に吐出角度が下向７５°である左右２つの吐出孔を有する。実施例Ｂの吐出孔側壁の角度は９０°と６０°であることから吐出角度は両者の平均値である７５°となる。実施例Ｂの流動案内部は、浸漬ノズルの側壁と一体化した構造である。
【0070】
実施例Ｂでは、内部障壁が十分に大きく、内部障壁の上面が凹面でかつ（２）式が満たされるので、内部障壁による第一段階のセルフスタビライジング機能が十分に発揮される。
【0071】
実施例Ｂの浸漬ノズルを用い、内部障壁の左側の破線楕円で示す領域（図１０）を完全に閉塞した状態で、直胴部の断面領域における下降流の流速が１．３ｍ／ｓとなる条件で水を浸漬ノズルに供給し、水モデル実験を実施し、吐出孔出口が大気開放された状態で左右の吐出孔から吐出される水の流量を測定した。その結果、分岐流流路が閉塞された左側の吐出孔から吐出された水の流量Ｑｃが右側の吐出孔から吐出された水の流量Ｑｏに対して２．０倍であり（１）式の関係を満たした。すなわち、分岐流流路が閉塞された側の吐出孔に流量再分配チャンバーを介して水が分配される特性があり、偏流抑制に対する第二段階セルフスタビライジング機能も発揮される。
【0072】
＜実施例Ｂ－２＞
図１１に示す実施例Ｂ－２は、実施例Ｂの吐出角度を大きくした実施例である。すなわち実施例Ｂ－２に係る浸漬ノズルは、平面視で７７×３１ｍｍ２の矩形状断面を有する直胴部の流路の下に、最大幅８４．８ｍｍ、厚さ３１ｍｍであって、凹部を有する内部障壁（凹部の幅７３ｍｍ、深さ１０ｍｍ）と、内部障壁の下方、ノズル底部との間に流量再分配チャンバーとなる空間と、内部障壁に当たって左右に分かれた分岐流が流量再分配チャンバーに入る際にその流れの方向を導く流動案内部と、を有する。さらに、分岐流流路の左右を合わせた断面積Ａ１ｔが直胴部の流路の断面積Ａ０に対し１．１倍となり、（２）式の関係を満たす。さらに、浸漬ノズルは、ノズル底部に吐出角度が下向９０°である左右２つの吐出孔を有する。実施例Ｂ－２の吐出孔側壁の角度すなわち吐出角度は９０°である。実施例Ｂ－２の流動案内部は、浸漬ノズルの側壁と一体化した構造である。
図１１に示す実施例Ｂ－２は、実施例Ｂの吐出角度を大きくした実施例である。すなわち実施例Ｂ－２に係る浸漬ノズルは、平面視で７７×３１ｍｍ２の矩形状断面を有する直胴部の流路の下に、最大幅８４．８ｍｍ、厚さ３１ｍｍであって、凹部を有する内部障壁（凹部の幅７３ｍｍ、深さ１０ｍｍ）と、内部障壁の下方、ノズル底部との間に流量再分配チャンバーとなる空間と、内部障壁に当たって左右に分かれた分岐流が流量再分配チャンバーに入る際にその流れの方向を導く流動案内部と、を有する。さらに、分岐流流路の左右を合わせた断面積Ａ１ｔが直胴部の流路の断面積Ａ０に対し１．１倍となり、（２）式の関係を満たす。さらに、浸漬ノズルは、ノズル底部に吐出角度が下向９０°である左右２つの吐出孔を有する。実施例Ｂ－２の吐出孔側壁の角度すなわち吐出角度は９０°である。実施例Ｂ－２の流動案内部は、浸漬ノズルの側壁と一体化した構造である。
【0073】
実施例Ｂ－２では、内部障壁が十分に大きく、内部障壁の上面が凹面でかつ（２）式が満たされるので、内部障壁による第一段階のセルフスタビライジング機能が十分に発揮される。
【0074】
実施例Ｂ－２の浸漬ノズルを用い、内部障壁の左側の破線楕円で示す領域（図１１）を完全に閉塞した状態で、直胴部の断面領域における下降流の流速が１．３ｍ／ｓとなる条件で水を浸漬ノズルに供給し、水モデル実験を実施し、吐出孔出口が大気開放された状態で左右の吐出孔から吐出される水の流量を測定した。その結果、分岐流流路が閉塞された左側の吐出孔から吐出された水の流量Ｑｃが右側の吐出孔から吐出された水の流量Ｑｏに対して１．９倍であり（１）式の関係を満たした。すなわち、分岐流流路が閉塞された側の吐出孔に流量再分配チャンバーを介して水が分配される特性があり、偏流抑制に対する第二段階セルフスタビライジング機能も発揮される。
【0075】
＜実施例Ｃ＞
図１２に示す実施例Ｃは、第１実施形態を満たす実施例である。すなわち実施例Ｃに係る浸漬ノズルは、平面視で５６×３１ｍｍ２の矩形状断面を有する直胴部の流路の下に、最大幅７２．８ｍｍ、厚さ３１ｍｍであって、凹部を有する内部障壁（凹部の幅５２ｍｍ、深さ１０ｍｍ）と、内部障壁の下方、ノズル底部との間に流量再分配チャンバーとなる空間と、内部障壁に当たって左右に分かれた分岐流が流量再分配チャンバーに入る際にその流れの方向を導く流動案内部と、を有する。さらに、分岐流流路の左右を合わせた断面積Ａ１ｔが直胴部の流路の断面積Ａ０に対し１．３倍となり、（２）式の関係を満たす。さらに、浸漬ノズルは、ノズル底部に吐出角度が下向５０°である左右２つの吐出孔を有する。実施例Ｃの吐出孔側壁の角度は下向５５°と４５°であることから吐出角度は両者の平均値である５０°となる。実施例Ｃの流動案内部は、浸漬ノズルの底部と一体化した構造である。
図１２に示す実施例Ｃは、第１実施形態を満たす実施例である。すなわち実施例Ｃに係る浸漬ノズルは、平面視で５６×３１ｍｍ２の矩形状断面を有する直胴部の流路の下に、最大幅７２．８ｍｍ、厚さ３１ｍｍであって、凹部を有する内部障壁（凹部の幅５２ｍｍ、深さ１０ｍｍ）と、内部障壁の下方、ノズル底部との間に流量再分配チャンバーとなる空間と、内部障壁に当たって左右に分かれた分岐流が流量再分配チャンバーに入る際にその流れの方向を導く流動案内部と、を有する。さらに、分岐流流路の左右を合わせた断面積Ａ１ｔが直胴部の流路の断面積Ａ０に対し１．３倍となり、（２）式の関係を満たす。さらに、浸漬ノズルは、ノズル底部に吐出角度が下向５０°である左右２つの吐出孔を有する。実施例Ｃの吐出孔側壁の角度は下向５５°と４５°であることから吐出角度は両者の平均値である５０°となる。実施例Ｃの流動案内部は、浸漬ノズルの底部と一体化した構造である。
【0076】
実施例Ｃでは、内部障壁の上面が凹面でかつ（２）式が満たされるので、内部障壁による第一段階のセルフスタビライジング機能が十分に発揮される。
【0077】
実施例Ｃの浸漬ノズルを用い、内部障壁の左側の破線楕円で示す領域（図１２）を完全に閉塞した状態で、直胴部の断面領域における下降流の流速が２．０ｍ／ｓとなる条件で水を浸漬ノズルに供給し、水モデル実験を実施し、吐出孔出口が大気開放された状態で左右の吐出孔から吐出される水の流量を測定した。その結果、分岐流流路が閉塞された左側の吐出孔から吐出された水の流量Ｑｃが右側の吐出孔から吐出された水の流量Ｑｏに対して０．５倍であり（１）式の関係を満たした。すなわち、分岐流流路が閉塞された側の吐出孔にも流量再分配チャンバーを介して水が分配される特性があり、偏流抑制に対する第二段階のセルフスタビライジング機能も発揮される。
【0078】
＜比較例Ｄ＞
図１３に示す比較例Ｄは、実施例Ａに対し内部障壁の凹部を無くし、第１実施形態を満たさなくした比較例である。すなわち比較例Ｄに係る浸漬ノズルは、平面視で７７×３１ｍｍ２の矩形状断面を有する直胴部の流路の下に、最大幅８４．８ｍｍ、厚さ３１ｍｍであって、上部が平面である内部障壁（平面領域の幅７７ｍｍ）と、内部障壁の下方、ノズル底部との間に流量再分配チャンバーとなる空間と、内部障壁に当たって左右に分かれた分岐流が流量再分配チャンバーに入る際にその流れの方向を導く流動案内部と、を有する。さらに、分岐流流路の左右を合わせた断面積Ａ１ｔが直胴部の流路の断面積Ａ０に対し１．１倍となり、（２）式の関係を満たす。さらに、浸漬ノズルは、ノズル底部に吐出角度が下向６５°である左右２つの吐出孔を有する。比較例Ｄの流動案内部は、浸漬ノズルの底部と一体化した構造である。
図１３に示す比較例Ｄは、実施例Ａに対し内部障壁の凹部を無くし、第１実施形態を満たさなくした比較例である。すなわち比較例Ｄに係る浸漬ノズルは、平面視で７７×３１ｍｍ２の矩形状断面を有する直胴部の流路の下に、最大幅８４．８ｍｍ、厚さ３１ｍｍであって、上部が平面である内部障壁（平面領域の幅７７ｍｍ）と、内部障壁の下方、ノズル底部との間に流量再分配チャンバーとなる空間と、内部障壁に当たって左右に分かれた分岐流が流量再分配チャンバーに入る際にその流れの方向を導く流動案内部と、を有する。さらに、分岐流流路の左右を合わせた断面積Ａ１ｔが直胴部の流路の断面積Ａ０に対し１．１倍となり、（２）式の関係を満たす。さらに、浸漬ノズルは、ノズル底部に吐出角度が下向６５°である左右２つの吐出孔を有する。比較例Ｄの流動案内部は、浸漬ノズルの底部と一体化した構造である。
【0079】
比較例Ｄでは、内部障壁の上面が凹面ではないので、内部障壁による第一段階のセルフスタビライジング機能が不十分である。
【0080】
比較例Ｄの浸漬ノズルを用い、内部障壁の左側の破線楕円で示す領域（図１３）を完全に閉塞した状態で、直胴部の断面領域における下降流の流速が１．６ｍ／ｓとなる条件で水を浸漬ノズルに供給し、水モデル実験を実施し、吐出孔出口が大気開放された状態で左右の吐出孔から吐出される水の流量を測定した。その結果、分岐流流路が閉塞された左側の吐出孔から吐出された水の流量Ｑｃが右側の吐出孔から吐出された水の流量Ｑｏに対して１．４倍であり（１）式の関係を満たした。すなわち、分岐流流路が閉塞された側の吐出孔に流量再分配チャンバーを介して水が分配される特性があり、偏流抑制に対する第二段階のセルフスタビライジング機能は発揮される。
【0081】
＜比較例Ｅ＞
図１４に示す比較例Ｅは、実施例Ｂに対し内部障壁を小さくし、第１実施形態を満たさなくした比較例である。すなわち比較例Ｅに係る浸漬ノズルは、平面視で７７×３１ｍｍ２の矩形状断面を有する直胴部の流路の下に、最大幅７２．８ｍｍ、厚さ３１ｍｍであって、凹部を有する内部障壁（凹部の幅７３ｍｍ、深さ１０ｍｍ）と、内部障壁の下方、ノズル底部との間に流量再分配チャンバーとなる空間と、内部障壁に当たって左右に分かれた分岐流が流量再分配チャンバーに入る際にその流れの方向を導く流動案内部と、を有する。さらに、分岐流流路の左右を合わせた断面積Ａ１ｔが直胴部の流路の断面積Ａ０に対し１．３倍となり、（２）式の関係を満たす。さらに、浸漬ノズルは、ノズル底部に吐出角度が下向７５°である左右２つの吐出孔を有する。比較例Ｅの吐出孔側壁の角度は９０°と６０°であることから吐出角度は両者の平均値である７５°となる。比較例Ｅの流動案内部は、浸漬ノズルの側壁と一体化した構造である。
図１４に示す比較例Ｅは、実施例Ｂに対し内部障壁を小さくし、第１実施形態を満たさなくした比較例である。すなわち比較例Ｅに係る浸漬ノズルは、平面視で７７×３１ｍｍ２の矩形状断面を有する直胴部の流路の下に、最大幅７２．８ｍｍ、厚さ３１ｍｍであって、凹部を有する内部障壁（凹部の幅７３ｍｍ、深さ１０ｍｍ）と、内部障壁の下方、ノズル底部との間に流量再分配チャンバーとなる空間と、内部障壁に当たって左右に分かれた分岐流が流量再分配チャンバーに入る際にその流れの方向を導く流動案内部と、を有する。さらに、分岐流流路の左右を合わせた断面積Ａ１ｔが直胴部の流路の断面積Ａ０に対し１．３倍となり、（２）式の関係を満たす。さらに、浸漬ノズルは、ノズル底部に吐出角度が下向７５°である左右２つの吐出孔を有する。比較例Ｅの吐出孔側壁の角度は９０°と６０°であることから吐出角度は両者の平均値である７５°となる。比較例Ｅの流動案内部は、浸漬ノズルの側壁と一体化した構造である。
【0082】
比較例Ｅでは、内部障壁上面が凹面でかつ（２）式が満たされるものの、内部障壁が小さいので、第一段階のセルフスタビライジング機能が不十分となる。
【0083】
比較例Ｅの浸漬ノズルを用い、内部障壁の左側の破線楕円で示す領域（図１４）を完全に閉塞した状態で、直胴部の断面領域における下降流の流速が１．３ｍ／ｓとなる条件で水を浸漬ノズルに供給し、水モデル実験を実施し、吐出孔出口が大気開放された状態で左右の吐出孔から吐出される水の流量を測定した。その結果、分岐流流路が閉塞された左側の吐出孔から吐出された水の流量Ｑｃが右側の吐出孔から吐出された水の流量Ｑｏに対して０．９倍であり（１）式の関係を満たした。すなわち、分岐流流路が閉塞された側の吐出孔にも流量再分配チャンバーを介して水が分配される特性があり、偏流抑制に対する第二段階のセルフスタビライジング機能は発揮される。
【0084】
＜比較例Ｆ＞
図１５に示す比較例Ｆに係る浸漬ノズルは、平面視で５４．５×３１ｍｍ２の矩形状断面を有する直胴部の流路の下に、最大幅６６．２ｍｍ、厚さ３１ｍｍであって、凹部を有する内部障壁（凹部の幅３７．４ｍｍ、深さ１０ｍｍ）と、内部障壁の下方、ノズル底部との間に流量再分配チャンバーとなる空間と、内部障壁に当たって左右に分かれた分岐流が流量再分配チャンバーに入る際にその流れの方向を導く流動案内部と、を有する。さらに、分岐流流路の左右を合わせた断面積Ａ１ｔが直胴部の流路の断面積Ａ０に対し１．８倍となり、（２）式の関係を満たさない。したがって、第１実施形態を満たさない。浸漬ノズルは、ノズル底部に吐出角度が下向６０°である左右２つの吐出孔を有する。比較例Ｅの流動案内部は、浸漬ノズルの底部と一体化した構造である。
図１５に示す比較例Ｆに係る浸漬ノズルは、平面視で５４．５×３１ｍｍ２の矩形状断面を有する直胴部の流路の下に、最大幅６６．２ｍｍ、厚さ３１ｍｍであって、凹部を有する内部障壁（凹部の幅３７．４ｍｍ、深さ１０ｍｍ）と、内部障壁の下方、ノズル底部との間に流量再分配チャンバーとなる空間と、内部障壁に当たって左右に分かれた分岐流が流量再分配チャンバーに入る際にその流れの方向を導く流動案内部と、を有する。さらに、分岐流流路の左右を合わせた断面積Ａ１ｔが直胴部の流路の断面積Ａ０に対し１．８倍となり、（２）式の関係を満たさない。したがって、第１実施形態を満たさない。浸漬ノズルは、ノズル底部に吐出角度が下向６０°である左右２つの吐出孔を有する。比較例Ｅの流動案内部は、浸漬ノズルの底部と一体化した構造である。
【0085】
比較例Ｆでは、（２）式が満たされないので内部障壁による第一段階のセルフスタビライジング機能が不十分となる。
【0086】
比較例Ｆの浸漬ノズルを用い、内部障壁の左側の破線楕円で示す領域（図１５）を完全に閉塞した状態で、直胴部の断面領域における下降流の流速が２．０ｍ／ｓとなる条件で水を浸漬ノズルに供給し、水モデル実験を実施し、吐出孔出口が大気開放された状態で左右の吐出孔から吐出される水の流量を測定した。その結果、分岐流流路が閉塞された左側の吐出孔から吐出された水の流量Ｑｃが右側の吐出孔から吐出された水の流量Ｑｏに対して０．６倍であり（１）式の関係を満たした。すなわち、分岐流流路が閉塞された側の吐出孔にも流量再分配チャンバーを介して水が分配される特性があり、偏流抑制に対する第二段階のセルフスタビライジング機能は発揮される。
【0087】
＜比較例Ｇ＞
図１６に示す比較例Ｇは、流動案内部を有さない点で、第１実施形態を満たさない比較例である。すなわち比較例Ｅに係る浸漬ノズルは、平面視で７７×３１ｍｍ２の矩形状断面を有する直胴部の流路の下に、最大幅８８．３ｍｍ、厚さ３１ｍｍであって、凹部を有する内部障壁（凹部の幅７３ｍｍ、深さ１０ｍｍ）と、内部障壁の下方、ノズル底部との間に流量再分配チャンバーとなる空間と、を有する。さらに、分岐流流路の左右を合わせた断面積Ａ１ｔが直胴部の流路の断面積Ａ０に対し１．１倍となり、（２）式の関係を満たす。さらに、浸漬ノズルは、ノズル底部に吐出角度が下向６５°である左右２つの吐出孔を有する。
図１６に示す比較例Ｇは、流動案内部を有さない点で、第１実施形態を満たさない比較例である。すなわち比較例Ｅに係る浸漬ノズルは、平面視で７７×３１ｍｍ２の矩形状断面を有する直胴部の流路の下に、最大幅８８．３ｍｍ、厚さ３１ｍｍであって、凹部を有する内部障壁（凹部の幅７３ｍｍ、深さ１０ｍｍ）と、内部障壁の下方、ノズル底部との間に流量再分配チャンバーとなる空間と、を有する。さらに、分岐流流路の左右を合わせた断面積Ａ１ｔが直胴部の流路の断面積Ａ０に対し１．１倍となり、（２）式の関係を満たす。さらに、浸漬ノズルは、ノズル底部に吐出角度が下向６５°である左右２つの吐出孔を有する。
【0088】
比較例Ｇでは、内部障壁の上面が凹面でかつ（２）式を満たすので、内部障壁による第一段階のセルフスタビライジング機能は十分に発揮される。
【0089】
比較例Ｇの浸漬ノズルを用い、内部障壁の左側の破線楕円で示す領域（図１６）を完全に閉塞した状態で、直胴部の断面領域における下降流の流速が１．８ｍ／ｓとなる条件で水を浸漬ノズルに供給し、水モデル実験を実施し、吐出孔出口が大気開放された状態で左右の吐出孔から吐出される水の流量を測定した。その結果、分岐流流路が閉塞された左側の吐出孔から吐出された水の流量Ｑｃが右側の吐出孔から吐出された水の流量Ｑｏに対して０．１倍であり（１）式の関係を満たさなかった。すなわち、比較例Ｇは流動案内部を有さないので、分岐流流路が閉塞された側の吐出孔に流量再分配チャンバーを介して水が分配される特性が十分には備わっておらず、偏流抑制に対する第二段階セルフスタビライジング機能が損なわれている例である。
【0090】
＜比較例Ｈ＞
図１７に示す比較例Ｈは、内部障壁を有さない浸漬ノズルである。また内部障壁を有さない結果として、流量再分配チャンバーとなる空間も存在しない。比較例Ｈの形態は実施例Ａから内部障壁を除いたものであるが、内部障壁および流量再分配チャンバーが無い結果として、第１実施形態において重要な第一段階のセルフスタビライジング機能も第二段階のセルフスタビライジング機能も発揮されない。ゆえに、ノズル直胴部において下降流が左右どちらかに偏った場合に、２つの吐出孔への分配比も直ちに片側へ偏る傾向があることが容易に推定できる。
図１７に示す比較例Ｈは、内部障壁を有さない浸漬ノズルである。また内部障壁を有さない結果として、流量再分配チャンバーとなる空間も存在しない。比較例Ｈの形態は実施例Ａから内部障壁を除いたものであるが、内部障壁および流量再分配チャンバーが無い結果として、第１実施形態において重要な第一段階のセルフスタビライジング機能も第二段階のセルフスタビライジング機能も発揮されない。ゆえに、ノズル直胴部において下降流が左右どちらかに偏った場合に、２つの吐出孔への分配比も直ちに片側へ偏る傾向があることが容易に推定できる。
【0091】
［実験２］
次に、実施例Ａ～Ｃ及び比較例Ｄ～Ｈの浸漬ノズルを用いて、フルスケール水モデル実験を実施し、鋳型内流動の安定状況を評価した。図１８にフルスケール水モデル実験の概略図を示す。また、表１に実験条件を示す。
次に、実施例Ａ～Ｃ及び比較例Ｄ～Ｈの浸漬ノズルを用いて、フルスケール水モデル実験を実施し、鋳型内流動の安定状況を評価した。図１８にフルスケール水モデル実験の概略図を示す。また、表１に実験条件を示す。
【0092】
【表1】
【0093】
まず、絞りなしの水を注入するフルスケール水モデル実験を実施した。水の注入条件が絞りなしの場合、左右対称の下降流がノズル内に入ることから、左右への偏流は時間平均的にはほとんど生じない。一方、絞りなしの場合であっても、数１０秒から数分周期での左右への自励振動的な偏流の揺らぎ現象が生じる。従って、その揺らぎの程度を評価するために、流速測定点における水平方向流速の変動の標準偏差を平均流速で除した値をパラメータに用いて評価した。このパラメータを流動安定指数とし、左右の流速測定点それぞれで計算した値の平均値を用いて評価した。流速測定時間は１条件あたり１５分とした。結果を図１９に示す。
【0094】
図１９より、第１実施形態を満たす実施例Ａ～Ｃは比較例Ｄ～Ｈに比べて流動安定指数が小さく、鋳型内の流動が安定していることが分かった。これは、浸漬ノズルが第１実施形態に規定する２段階のセルフスタビライジング機能を有することにより、浸漬ノズル内の流動の揺らぎに起因する一時的な偏流を抑制する効果が発揮され、その結果、鋳型内流動の揺らぎが抑制されることを示している。
【0095】
ここで、実施例Ａと比較例Ｄを比較すると、内部障壁が凹部を有する効果が明らかとなる。図１９より、実施例Ａは比較例Ｄに比べて結果が優れている。このことから、内部障壁が凹部を有することによりセルフスタビライジング機能が向上すると言える。
【0096】
また、実施例Ｂと比較例Ｅとを比較すると、これらの違いは、主に水平面に投影した上部流路（直胴部）の面積に対し水平面に投影した内部障壁の面積がどの程度大きいかの違いである。図１９より、実施例Ｂは実施例Ｅよりも結果が優れていた。このことから、水平面に投影した内部障壁の面積が水平面に投影した上部流路の面積に対して大きいことが、セルフスタビライジング機能を高める点で重要であることがわかる。
【0097】
あるいは、実施例Ａ～Ｃと比較例Ｆとを比較すると、これらの主な違いのひとつは、（２）式に規定する直胴部の流路の断面積に対する分岐流流路の総面積の比である。比較例Ｆは（２）式を満たさないので第一段階のセルフスタビライジング機能が十分に機能せず第１実施形態の実施例に比べると図１９に示す結果が芳しくなかった。
【0098】
次に実施例Ａ～Ｃと比較例Ｇとを比較すると、これらの主な違いは、比較例Ｇが、（１）式に規定する流量再分配チャンバーを介した流量再分配比において（１）式を満たさない点にある。その結果、比較例Ｇでは第二段階のセルフスタビライジング機能が十分に作用せず図１９の結果において実施例に劣る結果となった。
【0099】
第１実施形態のセルフスタビライジング機能を全く有さない比較例Ｈは、最も不安定な鋳型内流動を形成した。
【0100】
次に、水の注入条件が左右非対称であり、ノズルの入口において左側１／２を閉止し、右側１／２のみを通って水がノズル内に流入する条件においてフルスケール水モデル実験を実施した。左右非対称の下降流は左右への偏流を引き起こすため、その偏流の流速測定点における水平方向流速の左右差の絶対値を水平方向流速の左右平均値で除した値をパラメータに用いて評価した。このパラメータを偏流指数とした。流速測定時間は１条件あたり１５分とした。結果を図２０に示す。
【0101】
図２０より、第１実施形態を満たす実施例Ａ～Ｃは比較例Ｄ～Ｈに比べて偏流指数が小さく、鋳型内の流動が安定していることが分かった。これは、浸漬ノズルが第１実施形態に規定する二段階のセルフスタビライジング機能を有する結果、浸漬ノズル上部下降流の偏りに起因する時間平均的な偏流を抑制する効果が発揮され、その結果、鋳型内流動の偏りをも抑制しうることを示している。
【0102】
ここで、実施例Ａと比較例Ｄを比較すると、これらは内部障壁が凹部を有するか否かという点で異なる。図２０より、実施例Ａは比較例Ｄに比べて結果が優れている。このことから、内部障壁が凹部を有することによりセルフスタビライジング機能が向上すると考えられる。
【0103】
また、実施例Ｂと実施例Ｅとを比較すると、これらの主な違いは、水平面に投影した上部流路（直胴部）の面積に対し水平面に投影した内部障壁の面積がどの程度大きいかという点である。図２０より、実施例Ｂは実施例Ｅよりも結果が優れており、水平面に投影した内部障壁の面積が水平面に投影した上部流路（直胴部）の面積に対して大きい場合、セルフスタビライジング機能が向上し偏流抑制に有利であると考えられる。
【0104】
あるいは実施例Ａ～Ｃと比較例Ｆとを比較すると、これらの主な違いは、（２）式に規定する直動部の流路の面積に対する分岐流流路総面積の比である。比較例Ｆは（２）式を満たさないので第一段階のセルフスタビライジング機能が十分に機能せず実施例Ａ～Ｃに比べると図２０に示す結果が芳しくなかった。
【0105】
次に実施例Ａ～Ｃと比較例Ｇとを比較すると、これらの主な違いは、比較例Ｇが、（１）式に規定する流量再分配チャンバーを介した流量再分配比において（１）式を満たさない点にある。その結果、比較例Ｇでは第二段階のセルフスタビライジング機能が十分に作用せず図２０の結果において実施例に劣る結果となった。
【0106】
第１実施形態のセルフスタビライジング機能を全く有さない比較例Ｈは、最も顕著な偏流が発生した。
【0107】
以上の実験１、２で示された通り、本発明の浸漬ノズルは外乱による時間平均的な偏流現象、ならびに流れの揺らぎによって生じる自励振動的な偏流現象の両方に対し、２段階のセルフスタビライジング作用が効果を発揮し、安定した鋳型内流動を維持することができる。
【0108】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【0109】
１０ 直胴部
１１ 流路
２０ 接続部
３０ 吐出部
３１ 底部
３２ 側壁
３３ 吐出孔
３３ａ 左側吐出孔
３３ｂ 右側吐出孔
３４ 内部障壁
３４ａ 上面
３４ａａ 凹部
３４ａｂ 凹部底面部
３４ａｃ 凹部側面部
３４ａｄ 上面左右端部
３４ｂ 下面
３４ｂａ 下面傾斜部
３４ｂｂ 下面水平面
３４ｃ 側面
３５ 分岐流流路
３６ 流量再分配チャンバー
３６ｂ 分配流路
３７ 流動案内部
３８ 底部中央ブロック
１００、２００ 浸漬ノズル
１１ 流路
２０ 接続部
３０ 吐出部
３１ 底部
３２ 側壁
３３ 吐出孔
３３ａ 左側吐出孔
３３ｂ 右側吐出孔
３４ 内部障壁
３４ａ 上面
３４ａａ 凹部
３４ａｂ 凹部底面部
３４ａｃ 凹部側面部
３４ａｄ 上面左右端部
３４ｂ 下面
３４ｂａ 下面傾斜部
３４ｂｂ 下面水平面
３４ｃ 側面
３５ 分岐流流路
３６ 流量再分配チャンバー
３６ｂ 分配流路
３７ 流動案内部
３８ 底部中央ブロック
１００、２００ 浸漬ノズル
【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】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】