(57)【要約】【課題】スリーブ内に保持された溶湯との接触に伴う不均一な膨張変形を抑制できるチップリングを提供すること。【解決手段】本発明に係るチップリングは、溶湯Ｍを保持するスリーブ２０と、スリーブ２０内を摺動することによって溶湯Ｍを射出するプランジャチップ３０と、の間に配置されるチップリング１０であって、溶湯Ｍが射出される前の準備段階において溶湯Ｍと接触する高温部位１１と、準備段階において溶湯Ｍと接触しない低温部位１２と、を備え、高温部位１１は、熱伝導率の異なる複数の層１１ａ〜１１ｄがチップリング１０の径方向に積層した構造を有していることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶湯を保持するスリーブと、前記スリーブ内を摺動することによって前記溶湯を射出するプランジャチップと、の間に配置されるチップリングであって、
前記溶湯が射出される前の準備段階において前記溶湯と接触する高温部位と、
前記準備段階において前記溶湯と接触しない低温部位と、を備え、
前記高温部位は、熱伝導率の異なる複数の層が前記チップリングの径方向に積層した構造を有している、
チップリング。
【請求項２】
溶湯を保持するスリーブと、前記スリーブ内を摺動することによって前記溶湯を射出するプランジャチップと、の間に配置されるチップリングであって、
前記溶湯が射出される前の準備段階において前記溶湯と接触する高温部位と、
前記準備段階において前記溶湯と接触しない低温部位と、を備え、
前記高温部位の一部に肉抜き部が設けられている、
チップリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チップリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
金型に溶湯を注入して鋳造製品を作る鋳造装置において、溶湯を金型に射出する機構が知られている。当該機構の一般的な構造としては、溶湯を保持するスリーブと、スリーブの内壁に沿って摺動するプランジャチップと、が備わった構造が知られている。このような構造においては、スリーブ内に収納された溶湯がプランジャチップによって押し出され、金型に射出される。
【０００３】
特許文献１には、上述したような溶湯の射出機構において、スリーブとプランジャチップとの間にチップリングが配置された構造が開示されている。このようにチップリングを配置することによって、プランジャチップはスリーブ内を円滑に摺動することができる。また、チップリングによって、スリーブとプランジャチップとの間のシール性を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２２４８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プランジャチップによって溶湯が射出される前の段階（準備段階）においては、例えばスリーブの下半分までが溶湯で満たされるように注湯され、当該溶湯が保持されることがある。この状態においては、チップリングの下半分は溶湯と接触し、チップリングの上半分は溶湯と接触しない。従って、図４に模式的に示すように、チップリングのうちスリーブ内の溶湯と接触する部分（高温部位）と、溶湯が接触しない部分（低温部位）との間で大きな温度差が生じることがあった。
【０００６】
図４に示すような温度差がある場合、図５に模式的に示すように、チップリングが下方向に向かって不均一に膨張してしまうことがあった。この結果、スリーブの下側とチップリングとの間でかじりが発生し、チップリングやスリーブが傷ついてしまうおそれがあった。また、スリーブの上側とチップリングとの間では隙間が生じるため、スリーブ内の気密性が損なわれるおそれもあった。
【０００７】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、スリーブ内に保持された溶湯との接触に伴う不均一な膨張変形を抑制できるチップリングを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る積層造形物のチップリングは、溶湯を保持するスリーブと、前記スリーブ内を摺動することによって前記溶湯を射出するプランジャチップと、の間に配置されるチップリングであって、前記溶湯が射出される前の準備段階において前記溶湯と接触する高温部位と、前記準備段階において前記溶湯と接触しない低温部位と、を備え、前記高温部位は、熱伝導率の異なる複数の層が前記チップリングの径方向に積層した構造を有していることを特徴としたものである。
【０００９】
上記の構成によれば、本発明に係るチップリングは、溶湯と接触する高温部位が、比較的高い熱伝導率を有する部分と、比較的低い熱伝導率を有する部分とを備える。このような構成においては、比較的高い熱伝導率を有する部分が、溶湯と接触しない低温部位に対して効率よく熱を伝えるため、低温部位の昇温を促進することができる。また、比較的低い熱伝導率を有する部分が、溶湯からの伝熱を抑制するため、高温部位の昇温を抑制することができる。このようにして、チップリングの高温部位と低温部位との温度差を小さくし、不均一な膨張変形を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、スリーブ内に保持された溶湯との接触に伴う不均一な膨張変形を抑制できるチップリングを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態に係るチップリングを備えた、溶湯の射出機構の構成を示す模式図である。
【図２】第１の実施形態に係るチップリングの正面図である。
【図３】第２の実施形態に係るチップリングの正面図である。
【図４】従来のチップリングにおける温度分布を示す模式図である。
【図５】従来のチップリングにおける変形挙動を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載および図面は、適宜、簡略化されている。また、以下に説明される複数の実施形態は、独立に実施されることもできるし、適宜組み合わせて実施されることもできる。これら複数の実施形態は、互いに異なる新規な特徴を有している。したがって、これら複数の実施形態は、互いに異なる目的又は課題を解決することに寄与し、互いに異なる効果を奏することに寄与する。
なお、当然のことながら、図１およびその他の図面に示した右手系ｘｙｚ座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。通常、ｚ軸正向きが鉛直上向き、ｘｙ平面が水平面であり、図面間で共通である。
【００１３】
［第１の実施形態］
まず、図１及び図２を用いて、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係るチップリング１０を備えた溶湯射出機構１の構成を示す模式断面図である。
図１に示すように、溶湯射出機構１は、チップリング１０と、スリーブ２０と、プランジャチップ３０と、を有する。
【００１４】
スリーブ２０は、金型へ流し込む溶湯Ｍを保持する円筒状の部材である。図１の例では、スリーブ２０の長手方向をｘ軸方向として示している。スリーブ２０の長手方向の一端（ｘ軸正方向側）は開口されており、図示しない金型に接続されている。スリーブ２０の上面には、外部から溶湯Ｍを注入できる給湯口２１が形成されている。例えば図示しないラドルなどを用いて、給湯口２１からスリーブ２０内に溶湯Ｍが注ぎ込まれる。
【００１５】
プランジャチップ３０は、スリーブ２０の長手方向の他端側（ｘ軸負方向側）に配置された円柱状の部材である。プランジャチップ３０は、スリーブ２０内をｘ軸方向に摺動可能である。プランジャチップ３０がスリーブ２０内をｘ軸正方向側に向かって摺動することで、スリーブ２０内の溶湯Ｍを金型に向けて射出することができる。
【００１６】
チップリング１０は、スリーブ２０とプランジャチップ３０との間に配置される円環状の部材である。具体的には、チップリング１０は、プランジャチップ３０の先端部の外周面に装着されている。チップリング１０は、溶湯Ｍが射出される前の準備段階において溶湯Ｍと接触する高温部位１１と、準備段階において溶湯Ｍと接触しない低温部位１２と、を備えている。本実施形態においては、溶湯Ｍが射出される前の準備段階において、溶湯Ｍがスリーブ２０の半分まで保持されているとして説明する。このとき、チップリング１０の下側（ｚ軸負方向側）の半円環状の部分が高温部位１１に対応し、上側（ｚ軸正方向側）の半円環状の部分が低温部位１２に対応する。
【００１７】
チップリング１０の構造について、図２を用いてさらに詳細に説明する。図２は、チップリング１０の正面図である。
図２に示すように、チップリング１０の高温部位１１は、熱伝導率の異なる複数の層１１ａ〜１１ｄが、この順にチップリング１０の径方向に積層した構造を有している。高温部位１１は、例えば、金属板が積層されたクラッド鋼板によって形成される。この場合、層１１ａ〜１１ｄには、それぞれ溶湯Ｍよりも高い融点を有する金属または合金が用いられる。
【００１８】
チップリング１０の低温部位１２は、例えば、溶湯Ｍよりも高い融点を有する金属または合金で形成される。高温部位１１と低温部位１２は、それぞれ接合されて、全体として円環状のチップリング１０を形成する。高温部位１１と低温部位１２は、レーザ溶接やアーク溶接等で溶接されていてもよいし、図示しないボルト等で固定されていてもよい。あるいは、高温部位１１と低温部位１２の接合面に嵌合可能な凹凸が設けられ、それぞれが嵌め合うようにして固定されていてもよい。
【００１９】
このような構造においては、高温部位１１が、比較的高い熱伝導率を有する部分と、比較的低い熱伝導率を有する部分とを備える。このうち、比較的高い熱伝導率を有する部分が、低温部位１２に対して効率よく熱を伝えるため、低温部位１２の昇温を促進することができる。また、比較的低い熱伝導率を有する部分が、溶湯Ｍからの伝熱を抑制するため、高温部位１１の昇温を抑制することができる。
したがって、係る構造においては、チップリング１０の高温部位１１と低温部位１２との温度差を小さくし、チップリング１０が不均一に膨張することを抑制できる。
【００２０】
なお、本実施形態において、高温部位１１の各層は、径方向内側にあればあるほど大きな熱伝導率を有することが好ましい。すなわち、図２の例では、層１１ａ、層１１ｂ、層１１ｃ、層１１ｄの順に大きい熱伝導率を有することが望ましい。このような構成においては、最も上側に位置する層１１ａが最も大きい熱伝導率を有するため、上部の低温部位１２に対して効率よく熱を伝えることができる。したがって、低温部位１２の昇温を効率よく促進することができる。また、最も下側に位置する層１１ｄが最も小さい熱伝導率を有するため、高温部位１１のうち、スリーブ２０と接触する部分における熱膨張が抑制される。したがって、スリーブ２０とチップリング１０との間のかじりの発生を抑制することができる。
【００２１】
さらに、低温部位１２の熱伝導率は大きいことが好ましく、具体的には、複数の層１１ａ〜１１ｄのうち最も大きな熱伝導率を有する層の熱伝導率以上であることが好ましい。このような構成においては、高温部位１１と低温部位１２との間の伝熱が大きくなるため、高温部位１１と低温部位１２との温度差を小さくすることができる。したがって、チップリング１０が不均一に膨張することを抑制できる。
【００２２】
また、高温部位１１の各層は、径方向内側であればあるほど大きな線膨張率を有することが好ましい。すなわち、図２の例では、層１１ａ、層１１ｂ、層１１ｃ、層１１ｄの順に大きい線膨張率を有することが望ましい。このような構成においては、最も下側に位置する層１１ｄが最も小さい線膨張率を有するため、高温部位１１のうち、スリーブ２０と接触する部分における熱膨張が抑制される。したがって、スリーブ２０とチップリング１０との間のかじりの発生を抑制することができる。
【００２３】
さらに、低温部位１２の線膨張率は大きいことが好ましく、具体的には、複数の層１１ａ〜１１ｄのうち最も大きな線膨張率を有する層の線膨張率以上であることが好ましい。このような構成においては、低温部位１２が膨張しやすいため、膨張時における高温部位１１と低温部位１２の体積差を小さくすることができる。したがって、チップリング１０が不均一に膨張することを抑制できる。
【００２４】
なお、本実施形態では、チップリング１０の一方の半円環状の部分を高温部位１１とし、他の半円環状の部分を低温部位１２とする例を示したが、高温部位１１と低温部位１２の分け方はこれに限られない。すなわち、高温部位１１と低温部位１２は、任意の高さ（図２のｚ軸座標）で分けることができる。具体的には、準備段階における溶湯Ｍの湯面の高さに合わせて、高温部位１１の高さを適宜調節することができる。
【００２５】
また、本実施形態では高温部位１１が４つの層１１ａ〜１１ｄが積層した構造である例を示したが、もちろん当該層の数は４つに限るものではない。高温部位１１は、熱伝導率の異なる２つ以上の層がチップリング１０の径方向に積層した構造を有していればよい。
【００２６】
［第２の実施形態］
次に、図３を用いて、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態に係るチップリング１０＿２は、溶湯を保持するスリーブと、スリーブ内を摺動することによって溶湯を射出するプランジャチップと、の間に配置されるチップリングである。
【００２７】
図３は、第２の実施形態に係るチップリング１０＿２の正面図である。
図３に示すように、チップリング１０＿２は、第１の実施形態と同様に、溶湯が射出される前の準備段階において溶湯と接触する高温部位１１＿２と、準備段階において溶湯と接触しない低温部位１２＿２と、を備える。ただし、高温部位１１＿２の一部に肉抜き部１１ａ＿２が設けられている点で、第１の実施形態と異なる。
【００２８】
肉抜き部１１ａ＿２は、高温部位１１＿２内に空間を形成する部分である。例えば、肉抜き部１１ａ＿２は、高温部位１１＿２の他の部分よりも肉厚（図３のｘ軸方向の厚さ）を薄肉化した部位とすることができる。あるいは、肉抜き部１１ａ＿２は、高温部位１１＿２を厚さ方向（図３のｘ軸方向）に貫通させた貫通孔とすることができる。もしくは、肉抜き部１１ａ＿２は、内部空間を閉じ込めた中空構造としてもよく、この場合、当該内部空間を減圧された空間としてもよい。
【００２９】
このような構造においては、高温部位１１＿２の各部位は、肉抜き部１１ａ＿２の空間に向かって膨張することができる。したがって、高温部位１１＿２が径方向外側に向かって膨張することを抑制することができ、チップリング１０＿２が不均一に膨張することを抑制できる。
【００３０】
なお、本実施形態において、低温部位１２＿２の熱伝導率は、高温部位１１＿２の熱伝導率以上であることが好ましい。このような構成においては、高温部位１１＿２と低温部位１２＿２との間の伝熱が大きくなるため、高温部位１１＿２と低温部位１２＿２との温度差を小さくすることができる。したがって、チップリング１０＿２が不均一に膨張することを抑制できる。
【００３１】
また、低温部位１２＿２の線膨張率は、高温部位１１＿２の線膨張率以上であることが好ましい。このような構成においては、低温部位１２＿２が膨張しやすいため、膨張時における高温部位１１＿２と低温部位１２＿２の体積差を小さくすることができる。したがって、チップリング１０＿２が不均一に膨張することを抑制できる。
【００３２】
なお、本実施形態では高温部位１１＿２に円弧状の肉抜き部１１ａ＿２が６つ設けられた例を示したが、もちろん肉抜き部１１ａ＿２の数は６つに限るものではなく、その形状も円弧状に限られるものではない。肉抜き部１１ａ＿２は、チップリング１０＿２の強度やシール性等を損なわない範囲で、任意の形状及び大きさで設けることができる。
【００３３】
なお、本発明は上記の実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１    溶湯射出機構
１０、１０＿２  チップリング
１１、１１＿２  高温部位
１１ａ〜１１ｄ  層
１１ａ＿２      肉抜き部
１２、１２＿２  低温部位
２０  スリーブ
２１  給湯口
３０  プランジャチップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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