(57)【要約】【課題】、内部に流路部が形成された鋳造品およびその製造方法を提供する。【解決手段】本発明は、管状パイプの内部に充填材が充填されたスマートコアを製造するステップと、製造すべき鋳造品の形状に対応するキャビティが形成された金型内に前記スマートコアを挿入するステップと、前記キャビティに溶湯を注入して鋳造するステップと、前記スマートコア内の充填材を除去するステップと、を含み、前記鋳造するステップは、高圧鋳造工法により行うことを特徴とする流路部が形成された鋳造品の製造方法およびその方法により製造される鋳造品であって、本発明によると、鋳造品をより経済的に製造可能であり、内部の流路部をより堅牢にして製造することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状パイプの内部に充填材が充填されたスマートコアを製造するステップと、
製造すべき鋳造品の形状に対応するキャビティが形成された金型内に前記スマートコアを挿入するステップと、
前記キャビティに溶湯を注入して鋳造するステップと、
前記スマートコア内の前記充填材を除去するステップと、を含み、
前記鋳造するステップは、高圧鋳造工法により行うことを特徴とする流路部が形成された鋳造品の製造方法。
【請求項２】
前記スマートコアを製造するステップは、
前記管状パイプの内部に充填材を充填するステップと、
前記充填材が充填された管状パイプを長さ方向に引き伸ばしおよび径の太さを押し縮めるステップと、
前記管状パイプを、前記鋳造品に形成させるべき流路部の形状に対応するように曲げる（ｂｅｎｄｉｎｇ）ステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の流路部が形成された鋳造品の製造方法。
【請求項３】
前記溶湯および前記管状パイプの材質が同種材質であることを特徴とする請求項１に記載の流路部が形成された鋳造品の製造方法。
【請求項４】
前記管状パイプがアルミニウム材質であることを特徴とする請求項３に記載の流路部が形成された鋳造品の製造方法。
【請求項５】
前記充填材が、ソルト（ｓａｌｔ）、砂、鉄粉末、および砂とレジン（ｒｅｓｉｎ）が混合されたＲＣＳ（ｒｅｓｉｎ  ｃｏａｔｅｄ  ｓａｎｄ）から選択される何れか１つ以上であることを特徴とする請求項１に記載の流路部が形成された鋳造品の製造方法。
【請求項６】
前記管状パイプの厚さが１．２５ｍｍ以上４ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１に記載の流路部が形成された鋳造品の製造方法。
【請求項７】
流路部の形状に曲げられた管状パイプが挿入されて一体に鋳造され、
前記管状パイプの材質が鋳造材質と同種材質であることを特徴とする流路部が形成された鋳造品。
【請求項８】
前記鋳造材料および前記管状パイプの材質がアルミニウムであることを特徴とする請求項７に記載の流路部が形成された鋳造品。
【請求項９】
前記管状パイプの厚さが１．２５ｍｍ以上４ｍｍ未満であることを特徴とする請求項７に記載の流路部が形成された鋳造品。
【請求項１０】
前記管状パイプと鋳造品との接合界面は、３０μｍ以内に形成されることを特徴とする請求項７に記載の鋳造品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路部が形成された鋳造品およびその製造方法に係り、より詳しくは、内部に流路部が形成された鋳造品を製造するための方法、およびそれによる鋳造品に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気車、ハイブリッド車両などの開発が活発となっており、これに伴い、既存のエンジン／変速機などの内燃機関が、駆動モータとインバータ、コンバータなどのような各種電力変換部品で代替されている。
かかる電力変換部品は、電気を充電して使用する電力を変換する過程で、既存の部品に比べてより多くの熱を発生させることになる。
そのため、熱を多く発生させる他の部品も含め、このような電力変換部品には、冷却のために冷却媒体の流路が必須に要求される。
【０００３】
鋳造により製造される部品に流路を形成するために、従来は、図１に示したとおり、２つの部品のそれぞれの対向する位置に一本の流路が形成されるように鋳造により製作した後、ボルト３などによって結合し、結合面の気密のためにガスケット２を挿入し、結合により流路部４が形成された鋳造品１を製造していた。
このような従来の方式は、２部品（２  ｐｉｅｃｅ）で製造してから機械的に結合しなければならないという煩雑な過程が必要であるだけでなく、鋳造品の内部に欠陥があったり、ガスケットが損傷したりしてリーク（ｌｅａｋ）が発生すると、電力半導体に水が浸透する虞がある。その場合、システム障害（ｆａｉｌ）はいうまでもなく、車両に火事を発生させることもあるため、電力変換部品の流路部をより堅牢にする技術開発が求められている。
【０００４】
上記の背景技術に記載の事項は発明の背景に対する理解のためのものであり、この技術が属する分野において通常の知識を有する者に既に公知の従来技術ではない事項を含み得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】韓国特許出願公開第１０‐２０００‐００１７９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、より経済的に製造可能であり、内部の流路部をより堅牢に製造することができる、流路部が形成された鋳造品およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題を解決するためになされた本発明の流路部が形成された鋳造品の製造方法は、管状パイプの内部に充填材が充填されたスマートコアを製造するステップと、製造すべき鋳造品の形状に対応するキャビティが形成された金型内に前記スマートコアを挿入するステップと、前記キャビティに溶湯を注入して鋳造するステップと、前記スマートコア内の充填材を除去するステップと、を含み、前記鋳造するステップは、高圧鋳造工法により行うことを特徴とする。
【０００８】
前記スマートコアを製造するステップは、前記管状パイプの内部に充填材を充填するステップと、前記充填材が充填された管状パイプを長さ方向に引き伸ばしおよび径の太さを押し縮めるステップと、前記管状パイプを、前記鋳造品に形成させるべき流路部の形状に対応するように曲げる（ｂｅｎｄｉｎｇ）ステップと、を含むことが好ましい。
前記溶湯および前記管状パイプの材質が同種材質であることがよく、より好ましくは、前記管状パイプはアルミニウム材質である。
【０００９】
前記充填材は、ソルト（ｓａｌｔ）、砂、鉄粉末、および砂とレジン（ｒｅｓｉｎ）が混合されたＲＣＳ（ｒｅｓｉｎ  ｃｏａｔｅｄ  ｓａｎｄ）から選択される何れか１つ以上であることが好ましい。
一方、前記鋳造するステップは、高圧鋳造工法により行うことがよい。
さらに、前記管状パイプの厚さは１．２５ｍｍ以上４ｍｍ未満であることができる。
【００１０】
本発明の鋳造品は、流路部の形状に曲げられた管状パイプが挿入されて一体に鋳造され、前記管状パイプの材質が鋳造材質と同種材質であることを特徴とする。
【００１１】
本発明の鋳造品の製造のための鋳造材料および管状パイプの材質はアルミニウムであることができる。
前記管状パイプの厚さは１．２５ｍｍ以上４ｍｍ未満であることがよい。
前記管状パイプと鋳造品との接合界面は、３０μｍ以内に形成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の流路部が形成された鋳造品の製造方法によると、従来のような２部品（２  ｐｉｅｃｅ）で製造する方法に代わり、スマートコアによって１部品（１  ｐｉｅｃｅ）で一体に鋳造するため、より経済的に製造できる。
また、電力変換部品を始め、内部に流路部が形成される部品の流路部を従来に比べて堅牢にすることができるため、リークの虞が減少し、車両の火事などの危険を予め防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来の流路部が形成された鋳造品を製造する方式を示した図である。
【図２】本発明による流路部が形成された鋳造品の製造方法を示した図である。
【図３】製造された鋳造品の断面形状を示した図であり、（ａ）は比較例、（ｂ）は本発明を示す。
【図４】管状パイプの厚さと熱伝導効率の関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明と、本発明の動作上の利点および本発明の実施により達成される目的を十分に理解するためには、本発明の好ましい実施形態を例示する添付図面および添付図面に記載の内容を参照すべきである。
本発明の好ましい実施形態を説明するにあたり、本発明の要旨を不明瞭とする可能性のある公知技術や繰り返される説明は、その説明を縮小または省略する。
【００１５】
図２は、本発明による流路部が形成された鋳造品の製造方法を示した図である。以下、図２に基づいて、本発明の一実施形態による流路部が形成された鋳造品の製造方法およびその方法により製造される鋳造品について説明する。
本発明は、従来の製造方法と異なり、流路部が形成された鋳造品を、いわゆるスマートコアを用いて１部品（１  ｐｉｅｃｅ）で一体に鋳造して製造するため、流路部の堅牢性を確保でき、且つより経済的な製造方法である。
【００１６】
そのための本発明の製造方法は、まず流路（ｆｌｏｗ  ｐａｓｓａｇｅ）となる管状パイプを準備する。
図２ではアルミニウムパイプを例として記載しているが、これに限定されない。
但し、製造しようとする鋳造品がアルミニウム素材である場合には、アルミニウムパイプを適用することが好ましい。
【００１７】
そして、管状パイプの内部に、フィーダー（ｆｅｅｄｅｒ）を用いて充填材を最小８０％程度充填する。
充填材は最終ステップで除去するため、充填材としては、ソルト（ｓａｌｔ）粒子が好ましい。または砂のように、粒子の細かいパーティクル（ｐａｒｔｉｃｌｅ）で充填することになる。例えば、ソルト、砂、鉄粉末などであってもよく、砂とレジンが混合されたＲＣＳ（ｒｅｓｉｎ  ｃｏａｔｅｄ  ｓａｎｄ）であってもよい。
このような充填材を充填するのは、スマートコアがダイキャスティング（ｄｉｅ  ｃａｓｔｉｎｇ）時に発生する圧力に耐えることができるようにするためである。
【００１８】
次に、このように充填材が充填された管状パイプを長さ方向に引き伸ばしたり、径の太さを押し縮めたりすることで断面積を減少させ、且つ長さ方向に伸長させることにより、内部の充填材が最小９５％程度緻密になるようにする（ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ）。
また、管状パイプの両端には、レジン（ｒｅｓｉｎ）などを充填することで、内部の充填材が漏れないようにすることができる。
但し、管状パイプの両端にレジンを充填した場合には、後続の充填材の除去前に、レジンが充填された管状パイプの部分を切断してから充填材を除去することになる。
【００１９】
その後、鋳造品に形成させるべき流路部の実形状に合わせて管状パイプを曲げる（ｂｅｎｄｉｎｇ）ことで、管状パイプ１１の内部に充填材１２が充填されたスマートコアを完成する。
本発明は、上記のとおり製造されたスマートコアを、製品形状に製造された金型内に挿入（ｉｎｓｅｒｔ）した後、鋳造（ｄｉｅ  ｃａｓｔｉｎｇ）することで、製造しようとする鋳造品の形状を実現させる。
【００２０】
本発明におけるスマートコアは、流路部を形成するための管状パイプに充填材を緻密化して充填しているため、高圧鋳造による高圧で注入される溶湯によっても、変形することなく鋳造可能となる。
そして、製造しようとする鋳造品の材質に応じて、管状パイプの材質を選択して適用することができる。
【００２１】
特に、アルミニウム製の溶湯が適用される場合には、管状パイプもアルミニウムパイプで製作することで、挿入後の鋳造により管状パイプが鋳造品内に一体に接合され、一体化したアルミニウムによって熱伝導がさらに十分になされるため、冷却性能がより向上する。鋳造は、接合界面が３０μｍ以内となるように接合されてもよく、より好ましくは、界面なしに接合されることである。
すなわち、管状パイプと溶湯は、同種材質、特にアルミニウム材質であることが好ましいが、これは、合金の主成分（ｂａｓｅ  ｍａｔｅｒｉａｌ）が同種であることを意味し、その合金を構成する詳細構成はやや異なっていてもよい。
もし、アルミニウム材質の部品を高圧鋳造して鋳造品を製造する時に、本発明のスマートコアとして、スチール素材の管状パイプを適用すると、高圧鋳造時にも変形は発生しないが、アルミニウムとスチールの間に３００〜５００μｍの界面を形成することになるため、熱伝逹効率が低下する虞がある。
【００２２】
図３は、製造された鋳造品の断面形状と比較例によるを示した図である。図３の（ａ）に示したとおり、充填材のないアルミニウム素材の管状パイプ２０の場合には、高圧鋳造時に変形されるため、正常な鋳造品を製造することができない。一方、（ｂ）に示したとおり、充填材が充填されたスマートコアを使用した本発明では、高圧鋳造時に変形されることがないため、正常な鋳造品を製造することができる。
上記の鋳造を終了すると、エア（ａｉｒ）などの手段を用いてスマートコア内に充填された充填材を除去することで、製造しようとする鋳造品３０が完成する。この際、充填材の除去方法は、用いられた充填材によって変わり得る。
【００２３】
例えば、充填材がソルトのように水に溶解するパーティクルである場合には、２００ｂａｒ以上のウォータージェットによる管状パイプへの物理的除去が好ましい。
一方、充填材が砂のように水に溶解されないパーティクルである場合には、管状パイプに２００ｂａｒ以上のウォータージェットまたは２ｂａｒ以上のエアを注入して除去することができる。
また、充填材として、砂とレジンが混合されたＲＣＳ（ｒｅｓｉｎ  ｃｏａｔｅｄ  ｓａｎｄ）が全体的にまたは部分的に用いられた場合には、４００℃以上の熱処理により、ＲＣＳ（ｒｅｓｉｎ  ｃｏａｔｅｄ  ｓａｎｄ）に含まれているレジンを融解した後、２００ｂａｒ以上のウォータージェットまたは２ｂａｒ以上のエアを注入して除去することができる。
【００２４】
このように本発明により製造された鋳造品３０は、スマートコアの形状の通りに流路部が内部に形成され、一回の鋳造工程により１部品（１  ｐｉｅｃｅ）で製造することができる。
したがって、鋳造品に形成された流路部の堅牢化およびコストの低減が可能となる。
【００２５】
さらに、本発明のスマートコアの管状パイプは、金型に挿入された後、高圧鋳造に曝されるため、その厚さ（ｔ）が最小１．２５ｍｍに限定される必要がある。
厚さが１．２５ｍｍ以下である場合には、鋳造時における６００℃以上のアルミニウム溶湯に溶けてしまう虞がある。
通常、ダイキャスティング工法において、平均的な部品製造時間は４５〜１００秒であり、この時間の８０％に相当する時間が、製品の冷却にかかる。
すなわち、６６０〜６８０℃の熱い溶湯がパイプと接して２００〜２５０℃まで冷却されるまで、略３５〜８０秒程度がかかる。この際、パイプは高温の溶湯に耐えなければならないが、厚さが１．２５ｍｍ以下である場合には、溶湯によって局所的に溶融し、パイプの機能を喪失する虞がある。
したがって、高圧鋳造工法に用いられる本発明のスマートコアのパイプの厚さは、最小でも１．２５ｍｍであることが好ましい。
【００２６】
図４は、管状パイプの厚さと熱伝導効率の関係を示したグラフである。図４から明らかなように、パイプの厚さが４ｍｍ以上である場合には、熱伝導効率が５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）未満に低下するため、熱伝導効率の点から、パイプの厚さは４ｍｍ未満であることが好ましい。
【００２７】
以上、例示した図面を基に本発明を説明したが、記載された実施形態に限定されるものではなく、本発明の思想および範囲を逸脱することなく種々の修正および変形が可能であることは、この技術の分野において通常の知識を有する者にとって自明である。したがって、その修正例または変形例は、本発明の特許請求の範囲に属するというべきであり、本発明の権利範囲は、添付の特許請求の範囲に基づいて解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００２８】
１：（従来の）鋳造品
２：ガスケット
３：ボルト
４：流路部
１１：パイプ
１２：充填材
２０：管状パイプ
３０：（本発明の）鋳造品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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