(57)【要約】  構造が簡単で作業性および操作性を向上できる鋳造装置を提供するため、赤外線光を出力する赤外線ランプ１と、前記赤外線ランプ１からの赤外線光を集光させる反射鏡２と、前記反射鏡２によって集光した赤外線光が照射され、内部に配置した金属が融解されるルツボ４と、前記ルツボ４内で融解された溶融金属が鋳込まれる鋳型７と、を備えた構成とする。
2008050798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線光を出力する赤外線ランプと、
前記赤外線ランプからの赤外線光を集光させる反射鏡と、
前記反射鏡によって集光した赤外線光が照射され、内部に配置した金属が融解されるルツボと、
前記ルツボ内で融解された溶融金属が鋳込まれる鋳型と、
を備えることを特徴とする赤外線ランプ加熱式鋳造装置
【請求項２】
前記反射鏡の反射面は赤外線光の反射率が高く、その形状は前記赤外線ランプを笠状に覆う回転楕円面であることを特徴とする第１項記載の赤外線ランプ加熱式鋳造装置。
【請求項３】
前記ルツボを横方向に分割した分割式ルツボで構成する一方、
前記分割式ルツボの下部に前記鋳型が位置するようにこれらを内部に配設する密閉可能な気密容器と、前記気密容器内の分割式ルツボの一方を所定角度で傾斜させる傾斜手段と、前記気密容器の内部を加圧する加圧手段とを設け、
前記分割式ルツボ内で融解させた溶融金属を、前記傾斜手段により一方の分割式ルツボを傾斜させることにより溶融金属を前記鋳型の湯口に注ぎ、前記加圧手段により気密容器内を昇圧させることにより溶融金属を鋳型内に鋳込むようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の赤外線ランプ加熱式鋳造装置。
【請求項４】
前記ルツボの下部に前記鋳型が位置するようにこれらを内部に配設する密閉可能な気密容器と、前記気密容器内のルツボを所定角度で傾斜させる傾斜手段と、前記気密容器の内部を加圧する加圧手段とを設け、
前記ルツボ内で融解させた溶融金属を、前記傾斜手段によりルツボを傾斜させることにより溶融金属を前記鋳型の湯口に注ぎ、前記加圧手段により気密容器内を昇圧させることにより溶融金属を鋳型内に鋳込むようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の赤外線ランプ加熱式鋳造装置。
【請求項５】
互いの湯口が横方向に隣接するように前記ルツボと鋳型とを内部に配設する密閉可能な気密容器と、前記ルツボの下部に鋳型が位置するように前記気密容器を所定角度で傾斜させる傾斜手段と、前記気密容器の内部を加圧する加圧手段とを設け、
前記ルツボ内で融解させた溶融金属を、前記傾斜手段により気密容器を傾斜させることにより前記ルツボから溶融金属を鋳型の湯口に注ぎ、前記加圧手段により気密容器内を昇圧させることにより溶融金属を鋳型内に鋳込むようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の赤外線ランプ加熱式鋳造装置。
【請求項６】
前記鋳型内を減圧する減圧手段を更に設けたことを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載の赤外線ランプ加熱式鋳造装置。
【請求項７】
前記気密容器は、前記赤外線ランプに対向する面に、赤外線光を透過する耐圧性および耐熱性を有する照射窓を備えることを特徴とする請求項３乃至請求項６のいずれか１項に記載の赤外線ランプ加熱式鋳造装置。
【請求項８】
前記気密容器は、前記ルツボ内の金属の溶融状態を確認する耐圧性および減光性を有する覗き窓を備えることを特徴とする請求項３乃至請求項７のいずれか１項に記載の赤外線ランプ加熱式鋳造装置。
【請求項９】
駆動手段により回転可能としたアームを設け、該アームに対して、前記ルツボを湯口が回転軌跡の径方向外向きに位置するように配設するとともに、前記鋳型を湯口が前記ルツボの湯口と対向するように外側に配設し、
前記ルツボ内で融解させた溶融金属を遠心力で湯口から振り出し、前記鋳型に鋳込むようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の赤外線ランプ加熱式鋳造装置。
【請求項１０】
ａ．金属を配置したルツボと鋳型とを、気密容器内に密閉する密閉工程と、
ｂ．前記気密容器内の気体を排気する排気工程と、
ｃ．前記気密容器内が大気圧より高い圧力になるようにガスを供給するガス供給工程と、
ｄ．赤外線ランプから赤外線光を出力させ、反射鏡により集光させて前記ルツボ内の金属を融解させる融解工程と、
ｅ．前記気密容器内にガスを更に供給しながら、該気密容器内の余剰ガスを排気するガスフロー工程と、
ｆ．前記気密容器内を排気して大気圧より低い圧力に減圧させる減圧工程と、
ｇ．気密容器内の減圧状態を維持し、前記ルツボ内で融解した溶融金属を鋳型に流し込む鋳込み工程と、
ｈ．前記気密容器内にガスを供給し、大気圧より高い圧力に加圧する加圧工程と、
ｉ．前記気密容器内を自然排気し、大気圧状態にする開放工程と、
ｊ．前記気密容器の密閉状態を解除する密閉解除工程と、
を備え、
ｋ．前記減圧工程から開放工程のいずれかの工程で、前記赤外線ランプによる融解工程を停止するようにしたことを特徴とする鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯科技工分野や宝飾加工分野における鋳造装置およびその鋳造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
歯科技工に用いられている主な鋳造装置を融解熱源の種類で大別すると、バーナー加熱方式、抵抗加熱方式、高周波誘導加熱方式、アーク加熱方式等がある。【０００３】
バーナー加熱方式では、アセチレンや都市ガス等の可燃ガスと空気および酸素を混合燃焼できるバーナーの火炎を利用して合金を融解する。【０００４】
抵抗加熱方式では、垂直な有底円筒状の耐熱性セラミック製部品と、その円筒部と底部を囲繞するように配設された電熱ヒーターとを組み合わせて加熱炉を構成する。さらに、この耐熱性セラミック製部品の円筒の中には、有底円筒状の耐熱性セラミックまたは黒鉛加工品のタンマン管が挿入され、交換可能なルツボとして使用する。そして、タンマン管内部に合金を入れた後に、前記電熱ヒーターに通電し、炉体とタンマン管を加熱し、合金を融解する。【０００５】
高周波誘導加熱方式では、水冷式銅管でできた高周波誘導コイルの中央にセラミック製ルツボを設け、このセラミック製ルツボの中に合金を入れ、コイルに高周波電流を流して電磁誘導を作用させて、合金内部に励起した渦電流で自己発熱する原理を利用して合金を融解する。【０００６】
アーク加熱方式では、工業用のＴＩＧアーク溶接電源等を応用し、プラス極側に接続されたルツボの内面底部から外部に貫通電極を持つ非導電性ルツボ、または、電極は付属していない黒鉛加工品や銅製の導電性ルツボに合金を置き、ルツボの上方に設けたマイナス極の放電電極と合金の間に発生させたアーク放電の輻射熱を利用して合金を融解する。【０００７】
また、鋳造方式としては、遠心鋳造方式、全体加圧鋳造方式、吸引加圧鋳造方式等が実用化されている。【０００８】
遠心鋳造方式とは、鋳込み口を回転の中心方向に向けた鋳型を回転アームの端に固定して、鋳込み口に隣接したルツボの上に載置した合金をバーナー加熱方式で融解し、融解完了直後に回転アームを始動させ、遠心力を利用して溶湯を鋳型に移行させて鋳込む方式である。なお、バーナーの火炎を熱源とする代わりに高周波誘導加熱方式を導入した装置もある。鋳造後は鋳型を回転アームから取り外し、鋳型を室温近くまで冷却させてから、鋳型を慎重に割って鋳造物を取り出す。【０００９】
全体加圧鋳造方式とは、密閉装置内で抵抗加熱方式または高周波誘導加熱方式またはアーク加熱方式で合金を融解し、密閉装置全体を８０〜２００度傾斜または反転させたり、密閉装置を傾斜または反転させずに内部のルツボだけを傾けたり、分割式ルツボの底を開ける。これにより、高温に保たれた鋳型の鋳込み口に溶湯を移行させた後、鋳込み口を含む鋳型周囲の空隙に圧縮空気または不活性ガスを急激に注入させる。このとき、鋳型材の通気性により鋳型内部に浸透する圧力上昇よりも、鋳込み口に直接加わる圧力上昇が早いため、鋳込み口の溶湯が鋳型空洞細部に鋳込まれる。そして、溶湯凝固後に容器内の圧力を外部に放出して鋳造する方式である。なお、鋳造後は密閉装置内から鋳型を取り出し、鋳型を冷却させ鋳型を割って鋳造物を取り出す。【００１０】
吸引加圧鋳造方式とは、概ね全体加圧鋳造方式と類似した方式であり、溶湯を移行させた後、鋳込み口を含む鋳型周囲の空隙に圧縮空気または不活性ガスを急激に注入させると同時に、シールされた鋳型の底面を減圧または吸引して、鋳型内部の通気方向を一方向に整えることで鋳造性能を向上させようとする方式である。なお、鋳造後は、前記と同様に、鋳型から鋳造物を取り出す。【００１１】
このようにして鋳造され、鋳型から取り出された鋳造物は、歯牙再現に必要な部位の表面を研磨および清掃した後、付属している鋳込み口や湯道を切断および除去し、切断面を研磨仕上げして補綴物が完成する。【００１２】
一方、歯科用の鋳造装置に使用される合金には、融点が６００℃程度の銀合金系合金から、融点が１０００℃前後の貴金属系合金、更に融点が１４００℃程度のコバルト・クロム系合金に至るまで広範な種類の歯科鋳造用合金がある。そのため、歯科用鋳造装置には、何れの合金でも融解できる性能が求められる。また、融解量も比重１６程度の貴金属合金を例にした場合は、重量換算で最低５ｇ〜１５０ｇを超える範囲で極力酸化膜を伴わない良好な融解状態が得られることや、融解中の合金の状態が目視観察可能で、しかも数十秒から数分以内の短時間で融解完了できる性能が求められている。【００１３】
そして、本発明の鋳造装置に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。【００１４】
【特許文献１】特開２００１−３５５９７０号公報（公開日：2001.12.26）
【特許文献２】実公昭５２−０３９０５３号公報（公告日：1977.09.05）
【特許文献３】実開昭６３−０３２５１１号公報（公開日：1988.03.02）
【特許文献４】特開平６−１２６４２２号公報（公開日：1994.05.10）
【特許文献５】実開平７−２２７１０号公報（公開日：1995.04.25）
【特許文献６】特開平７−１３２３６４号公報（公開日：1995.05.23）
【特許文献７】特開２０００−１７６６２９号公報（公開日：2000.06.27）
【００１５】
特許文献１には、コールドチャンバー型ダイカストマシンなどの鋳造装置において、鋳造サイクルに合わせて必要量の原料を適宜溶融して鋳造機へ供給する原料融解装置として、鋳造原料である金属を収容する溶融槽と、この溶融槽の周囲に配置された赤外線ランプと、この赤外線ランプの背後に配置された反射ミラーとを備えたことを特徴とする原料溶融装置が記載されている。【００１６】
また、引用文献２乃至引用文献７には、抵抗加熱式の加圧鋳造法を利用した歯科用鋳造装置が記載されている。これらの装置は、加熱炉に配設されたルツボと、そのルツボの上面開口部に湯口が対向するように鋳型を配設した鋳造室を有し、この鋳造室を１８０°回転できる構造を成している。具体的には、まず、ルツボの上面開口が上方を向く状態でルツボ内に合金を収納し、ルツボを取り囲む電熱ヒーターを備えた加熱炉でルツボを加熱して合金を融解させる。ついで、このルツボ上方に８００〜９００℃程度の高温に加熱した鋳型の湯口をルツボの開口に面して配設し、鋳造室内を真空ポンプで減圧する。これにより鋳型の空洞内部も減圧される。その後、所定のタイミングでルツボの開口が下を向くように鋳造室を１８０°反転させる。すると、ルツボ内の融解金属は、鋳型の湯口に注ぎ込まれて溜まる。このとき、湯道が塞がれるので空洞内部は低い圧力に保たれる。その後に真空状態を解除して、圧搾空気または不活性ガス等を鋳造室に供給して加圧を行うと、差圧により湯道を通して空洞内部に融解金属が満たされる。このようにして加圧鋳造が達成される構成としている。【００１７】
なお、一般工業会での鋳造は、鋳造時に鋳込まれる合金量に比べて補給される溶湯の量は充分確保されており、湯道に使われる合金量にも制限は少なく、十分な湯量が有れば酸化物などの異物は溶湯の表面に浮遊する傾向がある。そのため、溶湯を鋳型に注ぎ込む際に、溶湯を汲んだ取り鍋内の溶湯表面の浮遊物を鋳型に注がないように漉し分けたり、大き目の湯口を設けて酸化物などを溶湯表面に浮かせたりすることで、鋳物に巻込むことを避ける方法がある。【００１８】
一方、歯科技工における鋳造は、貴金属合金を扱う場合が圧倒的に多く、溶湯補給量に比べて実際に鋳造物となる体積比が大きく、所謂少量の湯量で最大の鋳造物を得られるように、湯道部が占める体積を極端に節約する傾向がある。従って、歯科鋳造では、合金溶融段階で発生する浮遊物である酸化物は極力避ける必要がある。このため合金融解の時間は、酸化物の発生を抑制するため短時間で溶融する必要がある。大気雰囲気下では、都市ガスと酸素の混合気体や都市ガスと圧搾空気を併用する火力の強いガスバーナーで合金を加熱して短時間に溶融させる方法や、この間に発生した酸化物はフラックスを溶湯に振り掛けてルツボの辺縁に分散させるなど、溶湯表面に酸化物を広がらせないような注意をして鋳造作業をしている。更に不活性ガス雰囲気下で高周波誘導加熱方式やアーク加熱方式により、合金を短時間で融解させて酸化物の発生を抑制する工夫をしている。【００１９】
しかしながら、特許文献１に記載の原料溶融装置では、溶融槽は、内部の溶融材料に周りから赤外線が充分に照射されるように、光透過性のセラミックや石英ガラスを使用した円筒形状に形成する必要が有る。また、石英ガラスは９００℃以上の雰囲気で使用すると荷重による熱変形が生じるので、アルミ合金ダイカスト等のように融点が７００℃程度以下の合金の溶融が対象になっているため、歯科用鋳造で用いられるような、融点が１０００〜１１００℃程度の高カラットの金合金や、融点が１１００〜１２６０℃程度の低カラットの金合金やパラジウム合金、更に融点が１４００℃程度のコバルト・クロム系合金には使用できない。仮に、鋳型に鋳造できる機構を設けたとしても、金属面の面荒れがひどく、歯科鋳造のように微細な構造を有する鋳造には用いることができない。さらに、気泡の巻き込み等も発生し、鋳造金属として利用することは難しい。しかも、溶融槽に直接溶融金属が接触しているため、溶融槽の機械的強度が劣化してひび割れを発生し、破損した場合には、溶融金属が溶融槽の外部に流出して重大な事故を誘発する可能性があり、非常に危険な事態の発生が予見される。【００２０】
また、特許文献２乃至特許文献７の鋳造装置において、熱源がバーナー加熱方式の場合、アセチレンや都市ガスなどの可燃ガスを使用しているので、管理を誤るとガス中毒やガス爆発などの惨事を招く虞がある。また、専用バーナーやトーチを使用して作業するが、直接火炎を扱うため、溶融作業中に混合ガス燃焼に伴う不快な騒音が発生する。しかも、加熱開始時点から融解が完了するまで溶融状態を凝視する必要がある。そのため、赤熱した合金やルツボからの輻射熱を防御したり、遮光眼鏡を着用したりすることが必須である。さらに、不注意による火傷事故などの危険を伴うことなど、労働環境上の安全に配慮する必要がある。【００２１】
熱源が抵抗加熱式の加圧鋳造法を利用した場合、電熱ヒーターの加熱炉によりルツボ全体を加熱してルツボ内の合金を溶融させるまでの所要時間が、およそ１０〜２０分間（高周波誘導加熱方式やアーク加熱方式の場合と比較して１０〜２０倍）を要する。そして、１０〜２０分間もの長期間にわたり、合金を大気雰囲気下で加熱すると著しく空気酸化される。また、この間を不活性ガス雰囲気下に保つには、不活性ガスを鋳造時間中である１０〜２０分間流し続けなければならず、多量のガスが必要となり非常に不経済である。さらに、加熱炉に配設されたルツボの上面開口部に湯口が対向するように鋳型を配するため、鋳型がルツボの開口部を覆い、ルツボ内部の合金が融けていく過程の観察や、完全に溶融したかどうか、また異物が溶湯表面に混入していないかどうか等、注ぎ込む直前の溶湯表面の重要な情報を目視確認できないという決定的な不便さがある。【００２２】
熱源が高周波誘導加熱方式の場合、通電された高周波誘導コイルで生じたコイルの中心軸に沿う磁力線を、ルツボ内の合金である導体が遮ることで導体内部に渦電流が励起され、導体が渦電流の電気抵抗損失により自己発熱して融解する原理である。そのため、少量の合金を融解する場合には、コイルの内径に比べて合金の体積が小さいので、磁力線を遮る面積が少ない状態となり、渦電流の発生も減り、結果的に非常に加熱および融解し難い状態となる。即ち、合金量が減るほど、高周波コイルの入力パワーが必要となるばかりでなく、融解時間も極端に延びるという不都合がある。さらに、合金形状が厚み１ミリ程度で縦１センチ横１センチ程度の薄板小片状の場合には、高周波コイルに通電する前に、磁力線を遮る面積を増やす目的で複数の薄板小片を水平に載置していても、通電と同時にコイル中心軸方向に沿って発生した磁力線の方向と同じ垂直方向に薄板小片が向きを揃える。しかも、小片が相互に磁性反発力でそれぞれに隙間を生じるので、殆ど磁力線を遮ることができずに溶解不可能な状態を招くという問題がある。【００２３】
熱源がアーク加熱方式の場合、電気アークが数千℃から数万℃あるとされ、広く電気溶接に利用されているが、融点が６００℃から７００℃程度の歯科鋳造用銀合金を融解する熱源としてはあまりに高温すぎて不適当であり、融解時に合金をオーバーヒートさせ易く、金属蒸気およびガス等により鋳造装置内部が汚染され易い等の問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
本発明は、従来の問題に鑑みてなされたもので、構造が簡単で作業性および操作性を向上させることができる鋳造装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
前記課題を解決するため、本発明の赤外線ランプ加熱式鋳造装置は、赤外線光を出力する赤外線ランプと、前記赤外線ランプからの赤外線光を集光させる反射鏡と、前記反射鏡によって集光した赤外線光が照射され、内部に配設した金属が融解されるルツボと、前記ルツボ内で融解された溶融金属が鋳込まれる鋳型と、を備える構成としている。【００２６】
このように構成した鋳造装置は、金属が赤外線ランプからの赤外線エネルギーで直接加熱され、ルツボの周囲には加熱を必要とする構造物が不要であるため、熱エネルギーの損失が無く、効率的に金属を融解できる。その結果、融解期間に溶融金属の酸化を防止する目的で不活性ガスを使用しても、ガスの消費量を飛躍的に削減できる。また、鋳型がルツボの開口部を覆わないので、ルツボ内部の金属が融けていく過程の観察や、完全に溶融したかどうか、また異物が溶湯表面に混入していないかどうか等の注ぎ込む直前の溶湯表面の重要な情報を随時目視確認できる。【００２７】
さらに、ルツボは、石英ガラスなどの光透過性耐熱材料を使用する必要が無く、石英ガラスよりも高温域で使用可能な不透明なセラミック製ルツボを使用できる。そのため、歯科鋳造で用いられている融点が１０００〜１１００℃程度の高カラットの金合金や、融点が１１００〜１３００℃程度の低カラットの金合金やパラジウム合金、更に融点が１４００℃程度のコバルト・クロム系合金に適用できる。【００２８】
そして、一般工業で使用する鋳造装置においては、大量の溶融金属を得るために溶融炉と鋳造装置とを分離した構成であるが、本発明は、口腔内に納める小さいサイズの鋳造物を製作するに適した溶融金属量であれば良い。そのため、工業的な場合と比較して小規模な量の溶融金属量であるため、金属を融解する熱源とルツボ部分とを同一装置内に収め、更に溶融金属を鋳型に移行させる手段、および、加圧鋳造方式または吸引加圧鋳造方式などの構造を備えた一体型鋳造装置が実現できる。【００２９】
この鋳造装置では、前記反射鏡の反射面は赤外線光の反射率が高く、その形状は前記赤外線ランプを笠状に覆う回転楕円面であることが好ましい。このようにすれば、反射鏡による集光効率を上げることができるため、金属の融解性能を向上できる。【００３０】
この鋳造装置は、ルツボと鋳型を収容した気密容器内を空気以外のガスに置換したり、空気または他のガスで加圧したりできる気密機構を有する。例えば排気孔と加圧孔があり、排気孔から中の空気を抜取り、加圧孔からガスを注入してガス置換する機構である。【００３１】
具体的には、第１の鋳造装置としては、前記ルツボを横方向に分割した分割式ルツボで構成する一方、前記分割式ルツボの下部に前記鋳型が位置するようにこれらを内部に配設する密閉可能な気密容器と、前記気密容器内の分割式ルツボの一方を所定角度で傾斜させる傾斜手段と、前記気密容器の内部を加圧する加圧手段とを設け、前記分割式ルツボ内で融解させた溶融金属を、前記傾斜手段により一方の分割式ルツボを傾斜させることにより溶融金属を前記鋳型の湯口に注ぎ、前記加圧手段により気密容器内を昇圧させることにより溶融金属を鋳型内に鋳込むようにすることが好ましい。このようにすれば、ルツボから鋳型へ落下するように、最短距離で最短時間に溶融金属を移行できるため、溶融金属の温度低下を最小限に抑えることができる。【００３２】
第２の鋳造装置としては、前記ルツボの下部に前記鋳型が位置するようにこれらを内部に配設する密閉可能な気密容器と、前記気密容器内のルツボを所定角度で傾斜させる傾斜手段と、前記気密容器の内部を加圧する加圧手段とを設け、前記ルツボ内で融解させた溶融金属を、前記傾斜手段によりルツボを傾斜させることにより溶融金属を前記鋳型の湯口に注ぎ、前記加圧手段により気密容器内を昇圧させることにより溶融金属を鋳型内に鋳込むようにすることが好ましい。このようにすれば、ルツボから鋳型への溶融金属の移行の経過が、柄杓によって穏やかに注ぐような傾注効果をもたらす。そのため、溶融金属に気泡などが混入するリスクを減少でき、鋳巣や鋳造欠陥の発生確率を減少させることができる。【００３３】
第３の鋳造装置としては、互いの湯口が横方向に隣接するように前記ルツボと鋳型とを内部に配設する密閉可能な気密容器と、前記ルツボの下部に鋳型が位置するように前記気密容器を所定角度で傾斜させる傾斜手段と、前記気密容器の内部を加圧する加圧手段とを設け、前記ルツボ内で融解させた溶融金属を、前記傾斜手段により気密容器を傾斜させることにより前記ルツボから溶融金属を鋳型の湯口に注ぎ、前記加圧手段により気密容器内を昇圧させることにより溶融金属を鋳型内に鋳込むようにすることが好ましい。【００３４】
これらの鋳造装置は、前記鋳型内を減圧する減圧手段を更に設けことが好ましい。このようにすれば、鋳込み中に鋳型で発生する内部ガスが鋳型から排出される。そのため、鋳巣などの鋳造欠陥の発生要因を抑制できる。【００３５】
また、前記気密容器は、前記赤外線ランプに対向する面に、赤外線光を透過する耐圧性および耐熱性を有する照射窓を備えることが好ましい。このようにすれば、気密容器内の雰囲気を外部と遮断した状態で赤外線ランプの光線を内部に導入できる。そのため、内部雰囲気を減圧させ、不活性ガスの雰囲気に保つことができ、空気による溶融金属の酸化の防止を図ることができる。【００３６】
さらに、前記気密容器は、前記ルツボ内の金属の溶融状態を確認する耐圧性および減光性を有する覗き窓を備えることが好ましい。このようにすれば、気密容器の内部雰囲気が減圧状態および加圧状態の何れの場合にも、照射窓以外の方向から覗き窓を通して内部を観察できる。そのため、金属の融解状態の推移を監視し、最適な融解時期の目視判断や鋳造工程の監視を行うことができる。【００３７】
一方、第４の鋳造装置として、駆動手段により回転可能としたアームを設け、該アームに対して、前記ルツボを湯口が回転軌跡の径方向外向きに位置するように配設するとともに、前記鋳型を湯口が前記ルツボの湯口と対向するように外側に配設し、前記ルツボ内で融解させた溶融金属を遠心力で湯口から振り出し、前記鋳型に鋳込むようにしてもよい。【００３８】
また、第１から第３の鋳造装置による鋳造方法は、（ａ）金属を配置したルツボと鋳型とを、気密容器内に密閉する密閉工程と、（ｂ）前記気密容器内の気体を排気する排気工程と、（ｃ）前記気密容器内が大気圧より高い圧力になるようにガスを供給するガス供給工程と、（ｄ）赤外線ランプから赤外線光を出力させ、反射鏡により集光させて前記ルツボ内の金属を融解させる融解工程と、（ｅ）前記気密容器内にガスを更に供給しながら、該気密容器内の余剰ガスを排気するガスフロー工程と、（ｆ）前記気密容器内を排気して大気圧より低い圧力に減圧させる減圧工程と、（ｇ）気密容器内の減圧状態を維持し、前記ルツボ内で融解した溶融金属を鋳型に流し込む鋳込み工程と、（ｈ）前記気密容器内にガスを供給し、大気圧より高い圧力に加圧する加圧工程と、（ｉ）前記気密容器内を自然排気し、大気圧状態にする開放工程と、（ｊ）前記気密容器の密閉状態を解除する密閉解除工程と、を備え、（ｋ）前記減圧工程から開放工程のいずれかの工程で、前記赤外線ランプによる融解工程を停止するものである。【００３９】
このように、気密容器は、内部雰囲気を減圧状態や加圧状態の何れの状態にも保つことができる。そのため、排気工程を経て不活性ガスを導入すれば融解時の溶融金属の酸化を防止でき、鋳造工程において加圧鋳造方式を採用できる利点が有る。また、前記鋳造装置を、前記密閉工程から消灯工程を含む密閉解除工程に到る一連の工程を含むように制御することで、鋳造欠陥の少ない品質の良い鋳造物を製作することができる。【００４０】
好ましくは、外部に通じるガス経路として吸引孔を気密容器に設けておき、鋳型の底部を吸引または減圧できる構造とする。更に加圧工程と同期して、鋳型の底部の吸引または減圧を開始させ、加圧開放工程と同期して吸引または減圧を終了させる工程を追加する。このようにすれば、優れた吸引加圧鋳造を実現できるため、更に鋳造欠陥の少ない品質の良い鋳造物を製作することができる。【００４１】
更に好ましくは、赤外線ランプの近傍、または、気密容器内におけるルツボ上の焦点近傍、または、ルツボ自体に温度検出手段を配設する。更に本鋳造装置の操作パネル上にその観測温度を表示し、事前に鋳造装置の制御装置に入力していた設定温度と比較演算させて、設定温度と観測温度が接近したり一致したりすると、使用者に報知する構成とする。そして、設定温度と観測温度が一致したことに基づいて自動的に鋳込み操作を行うように構成する。このようにすれば、熟練した鋳造作業担当者が事前に設定温度を入力しておけば、複数または経験不足の鋳造作業担当者が目視で鋳込み時期を判定する場合に生じる鋳込み温度のばらつきを最小限に抑えることができ、融解温度の過不足による鋳造欠陥を回避できる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明の鋳造装置では、金属が赤外線ランプからの赤外線エネルギーで直接加熱され、ルツボの周囲には加熱を必要とする構造物が不要であるため、熱エネルギーの損失が無く、効率的に金属を融解できる。その結果、融解期間に溶融金属の酸化を防止する目的で不活性ガスを使用しても、ガスの消費量を飛躍的に削減できる。【００４３】
また、鋳型がルツボの開口部を覆わないので、ルツボ内部の金属が融けていく過程の観察や、完全に溶融したかどうか、また異物が溶湯表面に混入していないかどうか等の注ぎ込む直前の溶湯表面の重要な情報を随時目視確認できる。さらに、石英ガラスなどの光透過性耐熱材料を使用する必要が無く、石英ガラスよりも高温域で使用可能な不透明なセラミック製ルツボを使用できる。そのため、歯科鋳造で用いられている高融点の合金に適用できる。【００４４】
しかも、バーナー加熱方式を利用した鋳造装置と比べると、アセチレンや都市ガスなどの可燃ガスを使用しないので、ガス中毒やガス爆発などの危険が無い。また、直接火炎を扱わないため、溶融作業中にガス燃焼に伴なう不快な騒音が無く、集中的に金属を加熱できるので、赤熱したルツボ周辺部材からの輻射熱が減少し、火傷事故などの危険性を著しく軽減でき、労働環境上の安全性を向上できる。
また、抵抗加熱式の鋳造装置と比べると、金属の融解時間を１／１０から１／２０の極めて短時間に短縮できる。
また、高周波誘導加熱方式の鋳造装置のように、融解する金属量が減っても赤外線ランプの入力パワーを増やす必要が無く、融解時間が延長することも無い。さらに、金属を薄板小片状とした場合には、水平に載置していた小片が磁力線の影響で垂直方向に向きを揃え、複数小片が磁性反発力でそれぞれの間に隙間を生じて融解不可能となっていたが、このような問題が生じることも無い。
また、アーク加熱方式と比べると、熱源温度が低いので、融点が６００℃から７００℃程度の歯科鋳造用銀合金を融解する熱源として使用でき、融解時に合金をオーバーヒートさせたり、金属蒸気およびガス等により鋳造装置を汚染させたりすることがない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る第１実施形態の鋳造装置を示す断面図である。
【図２】図１の鋳造装置を他の角度から見た断面図である。
【図３】第１実施形態の変形例を示す断面図である。
【図４】第２実施形態の鋳造装置を示す断面図である。
【図５】第３実施形態の鋳造装置を示す断面図である。
【図６】（Ａ），（Ｂ）は第３実施形態の鋳造装置の動作を示す断面図である。
【図７】第４実施形態の鋳造装置を示す正面図である。
【図８】第４実施形態の鋳造装置を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は右側面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１…近赤外線ランプ
２…反射鏡
２ａ…反射面
３…融解室
３ａ…融解部
４，４ａ，４ｂ…ルツボ
５…覗き窓
６…鋳型室
６ａ…鋳型部
７…鋳型
８…歯科用鋳造用合金
９…照射窓
９ａ…天板
１０…排気孔
１１…加圧孔
１２…気密容器
１５…外部シリンダー
２３…モータ（傾斜手段）
２４…揺動ロッド（傾斜手段）
３０…給気部
３６…真空ポンプ
４５…制御装置
１００…融解室
１００ａ…融解部
１０２…ルツボ
１０３…湯口
１０７…排気孔
１０８…加圧孔
１０９…鋳型室
１０９ａ…鋳型部
１１４…鋳型
１１４ｂ…湯口
１１５…照射窓
１１５ａ…固定枠
１１６…気密容器
１５０…アーム
１５１…回転軸
１５４…駆動モータ
１５９…バランスウエイト
１６０…ルツボ
１６２…湯口
１６３…鋳型
１６３ｂ…湯口
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。【００４８】
図１は本発明の第１実施形態に係る歯科用の鋳造装置であり、既に鋳造用の金属８と鋳型７とが所定の位置に収納され鋳造運転を開始できるスタンバイ状態を示す。この鋳造装置は、近赤外線ランプ１、反射鏡２、融解室３、ルツボ４、覗き窓５、鋳型室６および鋳型７を備えている。前記融解室３および鋳型室６は、開放可能な気密容器１２となる。【００４９】
そして、本実施形態の鋳造装置は、近赤外線ランプ１が発生した熱線（赤外線光）を反射鏡２で集光してルツボ４上に照射させ、該ルツボ４上に載置される合金を加熱融解し、鋳型室６に設置される鋳型７に鋳込むようにしたものである。【００５０】
具体的には、近赤外線ランプ１は、反射鏡２の内部に配設された状態で、気密容器１２の上部に配設されている。この近赤外線ランプ１は、ハロゲンランプやキセノンランプ等、２０００〜２８００℃程度の光を放射するものが適用可能である。この近赤外線ランプ１のピーク波長は約１μｍ（0.001mm）であり、０．５〜３μｍ程度の範囲に分布する。例えば、定格電圧ＡＣ９０Ｖ、１８００Ｗ程度のランプが適用可能である。商用電源は、１００Ｖでは最大１５００Ｗが限界であるため、２００Ｖ以上の電源設備からランプ電圧制御回路を経由して給電する。【００５１】
反射鏡２は、内部に回転楕円形状をなす反射面２ａを形成したものである。この反射鏡２の反射面２ａの上側頂部には、近赤外線ランプ１を装着するとともに電気的に接続する接続部２ｂが設けられている。これにより、近赤外線ランプ１は、反射面２ａにより笠状に覆われた状態で装着される。この反射面２ａには、高反射率と耐食性を維持するため、金メッキ処理が施されている。これにより反射面２ａは、通常では４７％程度の反射率であるが、赤外線領域では９０％以上の高い反射率が得られるように構成している。【００５２】
前記反射鏡２は、近赤外線ランプ１を装着した状態で、特にこれらを囲むような部材を配設することなく、図示しない枠体に固定される。そして、本実施形態では、反射鏡２の反射面２ａは、近赤外線ランプ１のフィラメント中央と、後述する融解室３のルツボ４の中央を直線的に結ぶ延長線を光軸とし、フィラメント中央の位置を第１焦点とする回転楕円鏡を構成する。そして、近赤外線ランプ１から出力された光線は、融解室３の対向する面である上部の照射窓９を透過して、融解室３の内部の分割ルツボ４の中央上面で第２焦点を結ぶように反射鏡２の光学系を構成している。なお、焦点距離は５０〜１５０ミリメートル、好ましくは９０ミリメートル前後とする。【００５３】
また、本実施形態の近赤外線ランプ１と反射鏡２とは、水冷により異常昇温を防止できるように構成している。具体的には、図２に示すように、この水冷構造は、冷却水タンク１６を配設し、該タンク１６の底部の水を送水管を介して送水ポンプ１７により反射鏡２および近赤外線ランプ１に供給する。そして、反射鏡２内の図示しない流路を通過することにより、反射鏡２および近赤外線ランプ１の熱を吸熱した水は、冷却水タンク１６に戻る循環式構造をなす。また、反射鏡２から冷却水タンク１６への還水管には、冷却水の流れを監視する流量センサー１８が設けられている。さらに、還水管には、冷却水タンク１６内の温度上昇を抑制させるために放熱器２０が介設され、該放熱器２０に送風するように強制冷却ファン１９が配設されている。【００５４】
気密容器１２は、融解室３を構成する融解部３ａと、鋳型室６を構成する鋳型部６ａと、融解部３ａの上端開口を閉塞する天板９ａとを備えている。そして、この気密容器１２は、上端開口の外部シリンダー１５の内部に上向きに移動可能に配設されることにより、内部を気密にできる。【００５５】
融解部３ａは、その両側がガイドレール３ｂに支持され、水平方向に平行移動可能としたもので、その中央にはルツボ４が配設されている。鋳型部６ａは、ガイドレール６ｂに両側が支持された外部シリンダー１５を介してガイドレール６ｂに支持され、外部シリンダー１５とともに水平方向に平行移動可能としたもので、その内部には鋳型７が配設されている。天板９ａは、アッパーフレーム２２に固定され、その内部には厚手の照射窓９が嵌め込まれて配設されている。この照射窓９は透明ガラス製、具体的には透明な耐熱ガラスや石英ガラスが望ましい。なお、天板９ａも融解部３ａおよび鋳型部６ａと同様に、両側がガイドレールで支持し、水平方向に平行移動可能に構成してもよい。【００５６】
このように構成した気密容器１２は、図示のように、反射鏡２の下部に位置させた鋳造可能状態で、反射鏡２によって集光させた光線の光軸上に、照射窓９の中心線と、融解室３の中心線と、鋳型室６の中心線とが一致した状態をなす。そして、天板９ａに対して融解部３ａを移動させることにより、融解部３ａ内のルツボ４を露出させ、該ルツボ４内に加工前の金属（以下「歯科鋳造用合金８」と称する）を容易に配置できる。また、融解部３ａに対して鋳型部６ａを移動させることにより、鋳型部６ａ内に鋳型７を容易に着脱できる。【００５７】
融解部３ａ内に形成される融解室３には、反射鏡２の光軸と一致し、位置決めジグ４ｃ，４ｄにより開閉できる構造をなす分割式のルツボ４（４ａ，４ｂ）が配設されている。このルツボ４は、閉じられた状態で上端開口の箱形状をなすものである。このルツボ４は、保温性が高く溶融金属（溶湯）の温度を逃さない熱伝導率の低い（保温効果を有する）素材が適し、ムライト質で気孔率の高いセラミック焼成品やセラミックファイバー成形品が適している。なお、位置決めジグ４ｃ，４ｄには、ルツボ４ａ，４ｂを配設した状態で、これらが容易に脱落しないように固着手段を設けることが好ましい。【００５８】
また、融解室３の側面には覗き窓５が設けられ、融解室３の外部からルツボ４の中央に配置した歯科鋳造用合金８を観察可能としている。この覗き窓５は、筒体の内部に、耐熱性および耐圧性を有する厚手の透明な耐圧ガラス５ａと、濃色の減光フィルター５ｂとが組み込まれている。耐圧ガラス５ａの材質としては、耐熱ガラスや石英ガラスを用いることが望ましい。減光フィルター５ｂは濃緑系から濃青系の色調であり、光を減光する耐熱性の樹脂板、更に適するのは、溶接作業用の遮光ガラスまたは液晶応用の遮光フィルターを用いることが望ましい。この覗き窓５により、融解室３内部の真空圧やガス圧に耐えることができ、近赤外線ランプ１の点灯中に強烈な光線に曝された合金８の融解状況を観察可能としている。【００５９】
鋳型部６ａ内に形成される鋳型室６は、鋳造加工時には融解部３ａ内の融解室３とＯリングによって気密に連通することにより、１つの気密容器１２を構成する。この鋳型室６を構成する鋳型部６ａは有底筒状であり、Ｏリングを介して外部シリンダー１５と摺動可能な気密状態に組み合わされている。この鋳型室６には、上端開口の容器からなる断熱部材１３を介して鋳型７が着脱可能に配設される。この鋳型７は、内部に蝋型を埋没し、加熱炉で７００℃以上に加熱して蝋型を溶融および焼却させ、鋳造物となるべき空洞７ａを設けたものである。この鋳型７は、空洞７ａの開口である湯口７ｂを上方に向け、ルツボ４と干渉しない程度に接近させた状態で、ルツボ４の直下に位置するように配置される。【００６０】
外部シリンダー１５は、内部のシリンダー空間１５ａに通じる継手１５ｂに、昇降用電磁弁３５を経由して圧縮空気または高圧の不活性ガスを導入する増圧手段に接続し、シリンダー空間１５ａの容積を増加できるように構成している。なお、外部シリンダー１５の下方への移動は、ベースフレーム２１で制限されているため、圧縮空気または不活性ガスを導入すると鋳型室６が上昇し、Ｏリングを介して融解室３を押し上げる。融解室３を構成する融解部３ａが押し上げられると、Ｏリングを介して天板９ａと照射窓９を押し上げ、照射窓９がＯリングを介してアッパーフレーム２２に当接することで、照射窓９と天板９ａと鋳型室６と融解室３とは１つの気密容器１２となる。これら溶解部３ａおよび天板９ａの上方への移動は、これらを移動可能に支持するガイドレール３ｂ，６ｂと溶解部３ａおよび鋳型部６ａとの遊び程度である。また、外部シリンダー１５の継手１５ｂには、昇降用電磁弁３５を経由して減圧手段を接続し、鋳型室６を下降させて、順次融解室３と天板９ａと照射窓９とを下降させ気密状態を解除できるように構成している。【００６１】
この図１に示す融解室３と鋳型室６の内部を気密にできる機構が気密機構の一例であり、外部シリンダー１５の代替手段として機械的な方法で鋳型室６を上昇および下降させてもよい。【００６２】
融解部３ａと鋳造部６ａは、気密に耐えられる素材であり、その隙間から内部の気体と外部の気体が混合しない構成である。勿論、本発明では、減圧や加圧をすることが多いため、融解部３ａと鋳造部６ａは耐圧性を有する。そして、この気密容器１２は、溶融金属の酸化を防ぐために、融解室３中の雰囲気を不活性ガスに置換したり、鋳造時の気泡の巻き込みを防ぐために、融解室３中の雰囲気を真空としたり、加圧鋳造のために不活性ガスを導入するなどの機構が設けられている。【００６３】
具体的に説明すると、融解室３には、内部の空気やガスを排出するための排気孔１０と、内部に不活性ガスを供給する加圧孔１１が設けられている。なお、排気孔１０は鋳型室６に設けてもよい。【００６４】
排気孔１０に接続する配管経路は、途中のダストフィルター４１を経由して排気電磁弁４０と真空電磁弁３９に分岐配管されている。排気電磁弁４０の出口は、鋳造装置外部に開放される。真空電磁弁３９は、鋳造装置外部の真空ポンプ３６に接続されている。真空電磁弁３９と真空ポンプ３６の中間には、減圧速度を高めるために真空タンク３７が設けられている。本実施形態の鋳造装置の非稼動時には、真空タンク３７の内部を大気圧に戻すために大気開放弁３８が設けられている。また、真空ポンプ３６は、真空タンク３７および昇降用電磁弁３５を介して外部シリンダー１５の継手１５ｂに接続され、シリンダー空間１５ａ内の気体を排気することにより、気密容器１２の気密状態を解除するための減圧手段も構成する。さらに、真空タンク３７の容積は、気密容器１２の容積以上に設計することが望ましい。【００６５】
加圧孔１１に接続する配管経路は、大口径の加圧電磁弁３４と小口径のガスフロー電磁弁３３に分岐配管されている。加圧電磁弁３４は、鋳造装置外部の不活性ガスまたは圧縮空気を供給する加圧手段である給気部３０に接続される。ガスフロー電磁弁３３には、給気部３０から絞り弁３３ａを経て小流量のガスが供給される。給気部３０には、加圧速度を高めるために与圧タンク３１が接続されている。そして、これらの中間位置に、前記加圧電磁弁３４が接続されている。なお、給気部３０は、外部シリンダー１５の継手１５ｂに接続され、シリンダー空間１５ａに気体を供給することにより、気密容器１２を構成する融解室３および鋳型室６を気密状態とする増圧手段も構成する。また、給気部３０と与圧タンク３１との間には、給気部３０からの規定圧力を超える供給を防止するための安全弁３２が接続されている。【００６６】
このように、気密容器１２は、内部雰囲気を減圧状態や加圧状態の何れの状態にも保つことができる。そして、給気部３０により、真空工程を経て不活性ガスを導入することで、融解時の溶融金属の酸化を防止でき、鋳造工程において加圧鋳造方式を実現できる。なお、これら給気部３０および真空ポンプ３６により気密容器１２内を不活性なガスに置換できる機構がガス置換機構の一例である。【００６７】
次に、図１に示す鋳造装置による鋳造方法を説明する。なお、この鋳造装置の操作スイッチは操作パネル４６に設けられており、運転開始スイッチを操作した後、融解ステージとして後述の密閉工程からガスフロー工程に至る一連の工程までは、制御装置４５によって自動的に実行される。【００６８】
まず、前工程として、作業者（操作者）は、融解室３内のルツボ４に原料となる歯科鋳造用合金８を配置するとともに、鋳型室６内に鋳型７を配置し、近赤外線ランプ１に対して、照射窓９、融解室３および鋳型室６が垂直方向に直線的に位置するように移動させる。この状態で、運転開始スイッチを操作することにより、制御装置４５による自動制御が開始される。【００６９】
ａ．密閉工程
昇降用電磁弁３５を与圧タンク３１の側に開き、継手１５ｂを介してシリンダー空間１５ａに圧縮空気または高圧の不活性ガスを導入する。これにより、鋳型室６が上昇して融解室３と照射窓９が圧接した状態でアッパーフレーム２２に当接する。その結果、鋳型室６と融解室３とが密閉（気密）状態になり、その状態を維持する。【００７０】
ｂ．排気工程
次に、真空電磁弁３９を開き、鋳型室６と融解室３を有する気密容器１２内の気体（空気やガス）を排気孔１０から真空ポンプ３６により装置外部に強制的に排気する。この際、予め真空ポンプ３６により真空タンク３７内を真空状態としておくことにより、気密容器１２内の真空到達時間の短縮を図る。【００７１】
ｃ．ガス供給工程
次に、真空電磁弁３９を閉じ、排気孔１０からの強制的排気を停止する。その後、ガスフロー電磁弁３３を開き、加圧孔１１から少流量の不活性ガスを気密容器１２の内部に供給し続ける。これにより、鋳型室６と融解室３の内部は、大気圧より高い圧力の不活性ガス雰囲気に置換される。なお、ガス置換精度を向上させるには、このガス置換工程を複数回行うことが望ましい。【００７２】
ｄ．融解工程
次に、近赤外線ランプ１を点灯する。これにより、反射鏡２の反射面２ａにより、出力された近赤外線光が集光され、照射窓９を透過した近赤外線光の熱でルツボ４上の歯科鋳造用合金８が融解する。この際、近赤外線ランプ１は、温度制御回路４７を介して制御装置４５によって加熱温度が制御される。なお、近赤外線ランプ１による加熱の温度制御には、特に速い応答性が求められるためＰＩＤ制御が望ましい。また、近赤外線ランプ１は、フィラメントの寿命を延ばすため、定格電圧に対して１０％程度の低い電圧で通電を開始し、自己加熱でフィラメントの抵抗値の増大にあわせ定格電圧まで、印加電圧を次第に上昇させて定常の点灯状態で保持させる。この場合、点灯開始から定常状態まで５〜１０秒程度の時間を要するが、歯科鋳造用合金８に対する影響は全くない。さらに、この融解工程では、ガス供給工程にて実行された不活性ガスの供給は継続されている。【００７３】
ｅ．ガスフロー工程
次に、排気電磁弁４０を開き、ガス供給工程から継続してガスフロー電磁弁３３を介して気密容器１２の内部に新たな不活性ガスを供給しながら、気密容器１２内の余剰の不活性ガスを排気孔１０から自然排気する。これにより不活性ガス雰囲気中で歯科鋳造用合金８の酸化が抑制される。【００７４】
以上の工程までは、制御装置４５により自動的に行われる。そして、このガスフロー工程が終了した状態では、ルツボ４の歯科鋳造用合金８は完全には融解していない。そのため、近赤外線ランプ１は点灯し続けられている。また、ガスフロー電磁弁３３および排気電磁弁４０も開状態が維持され、少流量の不活性ガスが供給し続けられている。【００７５】
この状態で、作業者が覗き窓５から歯科鋳造用合金８が完全に融解したのを確認すると、操作パネル４６の鋳造スイッチを操作する。そうすると、鋳造装置は、鋳造ステージとして後述する減圧工程から消灯工程に至る一連の工程を、制御装置４５によって自動的に実行させる。【００７６】
ｆ．減圧工程
まず、ガスフロー電磁弁３３を閉じ、加圧孔１１からの不活性ガスの供給を停止すると同時に、排気電磁弁４０を閉じ、排気孔１０からの自然排気を停止する。その後、所定のタイムラグを設けて、真空電磁弁３９を開き、排気孔１０から真空タンク３７に向けて気密容器１２内を強制的に排気する。これにより、気密容器１２内はごく短期間に大気圧以下に減圧される。【００７７】
ｇ．鋳込み工程
次に、所定のタイムラグを設けて、真空電磁弁３９を閉じ、排気孔１０からの強制排気を停止する。その後、減圧状態で融解室３の融解状態の合金をルツボ４から鋳型７に流し込む。なお、この溶融金属の鋳込み機構については、後で詳細に説明する。【００７８】
ｈ．加圧工程
次に、所定のタイムラグを設けて、加圧電磁弁３４を開き、加圧孔１１から高圧の不活性ガスを供給する。不活性ガスの圧力は２〜７ＭＰａの範囲が好ましい。これにより、気密容器１２内は、所定期間大気圧以上の圧力状態に保持される。そして、溶融金属は、鋳型７内部の空洞７ａに充満された後、溶融温度以下に自然冷却して凝固する。なお、溶融金属が鋳型７の空洞７ａに充満される作用は、気密容器１２の内部が高圧の不活性ガスで満たされるため、ガスの圧力で鋳型７の湯口７ｂに溜まっている溶融金属の表面を押し下げるためである。そして、この作用は、溶融金属と鋳型７との間の表面張力も作用することにより、鋳型７の空洞７ａにガスが浸入する時間より、溶融金属が鋳込まれる時間の方が短いため、鋳込みが可能になっていると考えられている。【００７９】
ｉ．開放工程
次に、加圧電磁弁３４を閉じ、加圧孔１１からの不活性ガスの供給を停止する。その後、気密容器１２内に充満した不活性ガスや鋳造時に発生したガスが、排気孔１０とダストフィルター４１を経て、排気電磁弁４０から排気され、気密容器１２内が大気圧状態に戻る。【００８０】
ｊ．密閉解除工程
次に、昇降用電磁弁３５を真空ポンプ３６の側に開き（切り換え）、継手１５ｂを介してシリンダー空間１５ａを減圧し、鋳型室６と融解室３との圧接状態を解除する。これにより、気密容器１２の密閉状態が解除される。【００８１】
ｋ．消灯工程
前記鋳込み工程の実行中に、近赤外線ランプ１を消灯し、融解工程を停止する。なお、この消灯工程は、鋳込み工程の実行中に限られず、減圧工程から密閉解除工程のいずれかの工程で行えばよい。【００８２】
全ての工程が終了すると、作業者は、外部シリンダー１５とともに鋳型部６ａをガイドレール６ｂに沿って融解室３の直下から水平に移動させ、開放した鋳型室６内から鋳型７を取り出す。この際、鋳型７は、融解室３やその他の部品に干渉することなく、支障無く取り出すことができる。また、制御装置４５は、鋳型室７の位置を検知することにより、一連の鋳造運転を完了する。さらに、作業者は、取り出した鋳型７が略室温になるまで冷却してから、鋳型７を割って鋳造物を取り出す。【００８３】
なお、鋳型室６には、外部に通じるガス経路として吸引孔（図示せず）を設け、鋳型７の底部を吸引または減圧できる構造（吸引加圧鋳造方式）とすることができる。この場合、加圧工程において、鋳型７の上面の湯口７ｂに滴下した溶融金属の表面にガスの加圧力が作用している状態で、加圧工程と同期して鋳型７の底部から吸引または減圧を開始させる。その後、加圧開放工程と同期して減圧を終了させる。このようにすることで、鋳込み中に鋳型７で発生する内部ガスが鋳型７の底部から排出される。これにより、鋳巣などの鋳造欠陥の発生要因を抑制できる。その結果、これらの工程を経ない鋳造方法より、優れた品質の良い鋳造物を製作することができる。【００８４】
また、密閉工程（ａ）から、消灯工程（ｋ）を含む密閉解除工程（ｊ）までの全ての工程を、制御装置４５によって自動的に実行させることも可能である。この場合、図１に示すように、反射鏡２で覆われた近赤外線ランプ１の近傍に、熱電対または白金温度センサーからなる温度検出手段４８を配設し、検出温度を操作パネル４６に表示する構成とする。さらに、事前に設定温度を制御装置４５に入力し、該制御手段４５で検出温度と設定温度とを比較演算させる構成とする。そして、設定温度と検出温度と一致すると、音または光で使用者に報知し、融解ステージから鋳造ステージに自動的に移行する構成とする。なお、温度検出手段４８は、近赤外線ランプ１の近傍に限られず、融解室３の内部に配設されたルツボ４の近傍や側面、または、位置決めジグ４ｃ，４ｄに接触するように配設してもよい。このようにすれば、熟練した鋳造作業担当者が事前に設定温度を入力しておけば、複数または経験不足の鋳造作業担当者が目視で鋳込み時期を判定する場合に生じる鋳込み温度のばらつきを最小限に抑えることができ、融解温度の過不足による鋳造欠陥を回避できる。【００８５】
次に、鋳込み工程において、融解室３で融解した溶融金属をルツボ４から鋳型７に流し込む第１実施形態の機構について、具体的に説明する。【００８６】
図１および図２に示すように、第１実施形態では、中央で横方向に２分割した略鏡像形のルツボ４ａ，４ｂを適用している。これらルツボ４ａ，４ｂは、位置決めジグ４ｃ，４ｄの上に交換可能な状態で載置されている。そのうち、一方のジグ４ｃは、融解室３の外側面を貫通した揺動ロッド２４に連結されている。この揺動ロッド２４は、駆動手段であるモータ２３の出力軸に連結されている。揺動ロッド２４は、融解室３を貫通する部分で気密シールされている。これらモータ２３および揺動ロッド２４が、ルツボ４ａの傾斜手段を構成する。【００８７】
そして、密閉工程（ａ）では、閉じた状態の分割式ルツボ４ａ，４ｂ上に合金８を載置する。このルツボ４ａ，４ｂを閉じた状態では、これらの分割面に隙間を生じることなく一対のルツボ４ａ，４ｂからなる底面は水平状態を保持した姿勢で静止している。【００８８】
その後、排気工程（ｂ）およびガス供給工程（ｃ）を経て融解工程（ｄ）によって融解した後、鋳込み工程（ｇ）では、分割式ルツボ４ａが載置されている位置決めジグ４ｃと連結している揺動ロッド２４を揺動させる。これにより、一方のルツボ４ａが所定角度で傾斜され、分割式ルツボ４ａ，４ｂが開く。その結果、溶融金属が融解室３の下方に位置する鋳型室６に収容された鋳型７の湯口７ｂに注ぎ込まれる。なお、傾斜手段を構成するモータ２３によるルツボ４ａの傾斜角度は１０度〜１８０度であり、溶融金属の流動性に基づいて調節することが好ましい。【００８９】
このように、本発明の鋳造方法では、気密容器１２は、内部雰囲気を減圧状態や加圧状態の何れの状態にも保つことができる。そのため、排気工程を経て不活性ガスを導入することにより、融解時の溶融金属の酸化を防止でき、鋳造工程において加圧鋳造方式を採用できる。また、前記鋳造装置を、前記密閉工程から消灯工程を含む密閉解除工程に到る一連の工程を含むように制御することで、鋳造欠陥の少ない品質の良い鋳造物を製作することができる。【００９０】
また、本実施形態の鋳造装置は、歯科鋳造合金８が近赤外線ランプ１からの赤外線エネルギーで直接加熱され、ルツボ４の周囲には加熱を必要とする構造物が不要であるため、熱エネルギーの損失が無く、効率的に歯科鋳造合金８を融解できる。しかも、本実施形態では、赤外線の反射率が高く、その形状を回転楕円面とした反射面２ａを有する反射鏡２により、集光効率を上げることができるため、歯科鋳造合金８の融解性能を向上できる。その結果、融解工程にて溶融金属の酸化を防止する目的で不活性ガスを使用しても、ガスの消費量を飛躍的に削減できる。【００９１】
また、鋳型７がルツボ４の開口部を覆っていない。しかも、本実施形態では、気密容器１２に内部を観察するための覗き窓５を配設している。そのため、ルツボ４内部の歯科鋳造合金８が融けていく過程の観察や、完全に溶融したかどうか、また異物が溶湯表面に混入していないかどうか等の注ぎ込む直前の重要な情報を随時目視確認できる。【００９２】
また、ルツボ４は、石英ガラスなどの光透過性耐熱材料を使用する必要が無く、石英ガラスよりも高温域で使用可能な不透明なセラミック製ルツボを使用できる。そのため、歯科鋳造で用いられている融点が１０００〜１１００℃程度の高カラットの金合金や、融点が１１００〜１３００℃程度の低カラットの金合金やパラジウム合金、更に融点が１４００℃程度のコバルト・クロム系合金に確実に適用できる。なお、本実施形態の場合、高融点金属の代表例として挙げられるコバルト・クロム系合金（液相点１３５０℃）１００ｇ程度を、鋳造に適した温度（１４００〜１４５０℃）まで加熱するのに要する加熱時間は、３分間以内である。融点の低い貴金属合金は、更に早く融解させることができるが、近赤外線ランプ１の点灯電圧を加減することで、オーバーヒートを避けたスムーズな加熱を実現できる。【００９３】
そして、一般工業で使用する鋳造装置においては、大量の溶融金属を得るために溶融炉と鋳造装置とを分離した構成であるが、本発明は、口腔内に納める小さいサイズの鋳造物を製作するに適した溶融金属量であれば良い。そのため、工業的な場合と比較して小規模な量の溶融金属量であるため、歯科鋳造合金８を融解する熱源である近赤外線ランプ１とルツボ４とを同一装置内に収め、更に溶融金属を鋳型７に移行させる手段、および、加圧鋳造方式または吸引加圧鋳造方式などの構造を備えた一体型鋳造装置を実現できる。【００９４】
さらに、本実施形態では、分割式とした一方のルツボ４ａを所定角度で傾斜させ、下方に位置する鋳型７へ落下するように注ぐ構成としているため、最短距離で最短時間に溶融金属を移行できる。よって、溶融金属の温度低下を最小限に抑えることができる。【００９５】
そして、本発明のように、加熱源として近赤外線ランプ１を適用した鋳造装置は、バーナー加熱方式を利用した鋳造装置と比べると、アセチレンや都市ガスなどの可燃ガスを使用しないので、ガス中毒やガス爆発などの危険が無い。また、直接火炎を扱わないため、溶融作業中にガス燃焼に伴なう不快な騒音が無く、集中的に金属を加熱できるので、赤熱したルツボ周辺部材からの輻射熱が減少し、火傷事故などの危険性を著しく軽減でき、労働環境上の安全性を向上できる。また、抵抗加熱式の鋳造装置に比べると、金属の融解時間を１／１０から１／２０の極めて短時間に短縮できる。また、高周波誘導加熱方式の鋳造装置のように、融解する金属量が減っても近赤外線ランプ１の入力パワーを増やす必要は無く、融解時間が延長することも無い。さらに、金属を薄板小片状とした場合には、水平に載置していた小片が磁力線の影響で垂直方向に向きを揃え、複数小片が磁性反発力でそれぞれの間に隙間を生じて融解不可能となっていたが、このような問題が生じることも無い。また、アーク加熱方式と比べると、熱源温度が低いので、融点が６００℃から７００℃程度の歯科鋳造用銀合金を融解する熱源として使用でき、融解時に合金をオーバーヒートさせたり、金属蒸気およびガス等により鋳造装置を汚染させたりすることが無い。【００９６】
なお、図３は第１実施形態の鋳造装置の変形例を示す。この変形例では、モータ２３および揺動ロッド２４によって、位置決めジグ４ｃ，４ｄを介して分割した両方のルツボ４ａ，４ｂを、互いに離間するように逆向きに傾斜させるようにした点で、相違している。このようにすれば、溶融金属を下側に位置する鋳型７に鋳込む効率を更に向上することができる。なお、これらルツボ４ａ，４ｂの開閉方法には、両方を同時に開く構成と、一方が開いた後、所定の時間差を設けて他方（両方）が開く構成とがある。そして、いずれの方法を採用するかは、溶融金属の落下が穏やかになる機構を選択する事が望ましい。【００９７】
図４は、第２実施形態の鋳造装置（傾注流下型真空加圧式）を示す。この第２実施形態では、分割していない一体型のルツボ４を適用し、位置決めジグ４ｃ，４ｄを介してルツボ４全体を傾斜させる構成とした点で、第１実施形態と相違している。具体的には、一体式のルツボ４は、位置決めジグ４ｃ，４ｄに交換可能な状態で載置されている。このジグ４ｃ，４ｄは、第１実施形態と同様に、傾斜手段を構成する揺動ロッド２４を介してモータ２３と連結されている。そして、モータ２３を駆動させることにより、ジグ４ｃ，４ｄを介してルツボ４全体を１０度〜１８０度の範囲で傾斜できるように構成している。【００９８】
このように構成した第２実施形態の鋳造装置は、第１実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。しかも、ルツボ４から下部の鋳型７への溶融金属の移行の経過が、柄杓によって穏やかに注ぐような傾注効果をもたらす。そのため、溶融金属に気泡などが混入するリスクを減少でき、鋳巣や鋳造欠陥の発生確率を減少させることができる。【００９９】
図５および図６（Ａ），（Ｂ）は、第３実施形態の鋳造装置（傾倒型真空加圧式）を示す。この鋳造装置は、第１実施形態と同様に、近赤外線ランプ１、反射鏡２、融解室１００を構成する融解部１００ａ、鋳型室１０９を構成する鋳型部１０９ａ、および、照射窓１１５を備えている。そして、本実施形態では、融解部１００ａに対して鋳型部１０９ａを回動可能に配設するとともに、これら融解部１００ａおよび鋳型部１０９ａを近赤外線ランプ１に対して一体的に回動可能とした点で、第１実施形態と大きく相違している。【０１００】
近赤外線ランプ１および反射鏡２は、第１実施形態と同様の構成であり、約４５度の傾斜角度で赤外線光を照射できるように、図示しない枠体に固定されている。反射鏡２には、第１実施形態（図２）と同様の循環水冷機構を設けることが好ましい。【０１０１】
融解部１００ａは、近赤外線ランプ１と対向する面に照射角度に対して直交方向に延びるように開口する第１開口部１００ｂと、垂直方向に延びるように開口する第２開口部１００ｃとを備え、これらの間を連通させるように融解室１００を形成したものである。この融解部１００ａには、反射鏡２によって集光させた焦点に位置するようにルツボ配設部１０１が設けられ、このルツボ配設部１０１にルツボ１０２が着脱可能に配置される。このルツボ１０２は、第１実施形態と同様の上端開口の丸皿形状であり、その一側には湯口１０３が切り欠いて設けられている。即ち、第３実施形態のルツボ１０２は、側面に湯口１０３の開口部が位置するように設けられている。【０１０２】
また、本実施形態の融解部１００ａには、回転軸１０４が貫通して固着され、図示しない駆動モータの駆動により、図６（Ａ），（Ｂ）に示す９０度の範囲で回動可能に構成されている。さらに、融解部１００ａには、垂直方向に延びる第２開口部１００ｃの下部に位置するようにヒンジ接続部１０５が設けられるとともに、第２開口部１００ｃの上部に位置するように被ロック部１０６が設けられている。そして、融解部１００ａには、内部の融解室１００に連通する排気孔１０７と加圧孔１０８とが、第１実施形態と同様に設けられている。【０１０３】
鋳型部１０９ａは、融解部１００ａに対して回動可能に装着されるもので、上端開口の有底円筒形状であり、その内部空間は鋳型室１０９を構成する。この鋳型部１０９ａには、鋳型室１０９の開口端に融解部１００ａのヒンジ接続部１０５に軸着する接続部１１０が設けられるとともに、該接続部１１０の反対側にロック部材１１１が回動可能に配設されている。また、鋳型部１０９ａには、融解部１００ａに対して回動させるための操作レバー１１２が設けられている。【０１０４】
このように構成した鋳型部１０９ａは、融解部１００ａに対して反時計回りに約９０度回動させることにより、該融解部１００ａ内の融解室１００と鋳型室１０９とを連続させた１つの気密容器１１６を構成する。なお、融解部１００ａの第２開口部１００ｃと鋳型部１０９ａの開口部とは、Ｏリングによって気密にシールされる。また、鋳型室１０９の内部には、断熱部材１１３を介して鋳型１１４が着脱可能に配設される。この鋳型１１４は、第１実施形態と同様に、鋳造物の形状に対応する空洞１１４ａを設けたものである。この空洞１１４ａの開口部である湯口１１４ｂは、融解部１００ａに対して鋳型部１０９ａを回動させて気密容器１１６を形成した状態で、ルツボ１０２の湯口１０３に対して横方向に隣接するように配置される。【０１０５】
一方、前記融解部１００ａにおいて、近赤外線ランプ１と対向する第１開口部１００ｂには、Ｏリングによって周囲が気密にシールされた状態で、耐熱性および耐圧性を有する透明なガラスからなる照射窓１１５が配設されている。この照射窓１１５は、固定枠１１５ａによって融解部１００ａに対して気密に固定されている。この照射窓１１５は、融解室１００に配置したルツボ１０２内の歯科鋳造用合金８の溶融状態を確認する覗き窓として兼用できる。但し、正確に観察するには、第１実施形態と同様に専用の覗き窓を設けることが好ましい。【０１０６】
なお、排気孔１０７に接続する配管経路は、第１実施形態と同様に、ダストフィルター４１、排気電磁弁４０、真空電磁弁３９、大気開放弁３８、真空タンク３７および真空ポンプ３６を備えたものであり、外部シリンダー１５の減圧手段を構成しない点でのみ相違する。【０１０７】
また、加圧孔１０８に接続する配管経路は、加圧電磁弁３４、ガスフロー電磁弁３３、絞り弁３３ａ、安全弁３２、与圧タンク３１および給気部３０を備えたものであり、外部シリンダー１５の増圧手段を構成しない点でのみ相違する。【０１０８】
この第３実施形態の鋳造装置を使用して鋳造作業を行う場合には、まず、図５に示すように、鋳型室１０９の開口が水平方向に延び、融解室１００の第２開口部１００ｃを開放した状態とする。そして、ルツボ配設部１０１にルツボ１０２および歯科鋳造用合金８を配置するとともに、鋳型室１０９に断熱部材１１３および鋳型１１４を配置する。【０１０９】
その後、図６（Ａ）に示すように、操作レバー１１２を反時計回りに回転させ、鋳型部１０９ａを融解部１００ａに向けて回動させ、融解室１００と鋳型室１０９とを連通させる。そして、ロック部材１１１を回動させて被ロック部１０６にロックさせることにより、融解室１００と鋳型室１０９とを密閉状態で連通させた１つの気密容器１１６を形成する。なお、この状態では、ルツボ１０２の湯口１０３に対して横方向に隣接するように鋳型１１４の湯口１１４ｂが位置する。【０１１０】
この前工程が終了すると、図示しない操作パネルの運転開始スイッチを操作することにより、密閉工程（ａ）、排気工程（ｂ）、ガス供給工程（ｃ）、融解工程（ｄ）、ガスフロー工程（ｅ）および減圧工程（ｆ）を実行する。【０１１１】
次に、鋳込み工程（ｇ）では、真空電磁弁３９を閉じて強制排気を停止し、気密容器１１６内を減圧（真空）状態に維持したまま、図６（Ｂ）に示すように、駆動モータを動作させて回転軸１０４を中心として気密容器１１６全体を時計回りに９０度回動させる。これにより、ルツボ１０２の下部に鋳型１１４が位置し、これらの湯口１０３，１１４ｂが上下に位置する。その結果、ルツボ１０２内で融解した溶融金属が鋳型１１４の湯口１１４ｂに注がれる。なお、気密容器１１６は、回転軸１０４を中心として手動により回動させる構成としてもよい。【０１１２】
その後、第１実施形態と同様に加圧工程（ｈ）を実行し、鋳型１１４内で融解金属が凝固すると、開放工程（ｉ）では、回転軸１０４を中心として気密容器１１６を反時計回りに回動させ、図６（Ａ）に示す照射窓９が近赤外線ランプ１と対向した位置に復帰させる。そして、気密容器１１６内に充満したガスを排気し、気密容器１１６内を大気圧状態に戻す。なお、減圧工程からこの開放工程のいずれかの工程で融解工程を停止する消灯工程（ｋ）を実行する。【０１１３】
次に、密閉解除工程（ｊ）で、ロック部材１１１と被ロック部１０６とのロックを解除し、操作レバー１１２を時計回りに回転操作することにより、融解部１００ａに対して鋳型部１０９ａを回動させ、融解室１００と鋳型室１０９との密閉（連通）を解除する。【０１１４】
全ての工程が終了すると、作業者は、開放した鋳型室１０９から鋳型１１４を取り出し、鋳型１１４が略室温になるまで冷却してから、鋳型１１４を割って鋳造物を取り出す。【０１１５】
このように構成した第３実施形態の鋳造装置は、第１実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。【０１１６】
図７および図８（Ａ），（Ｂ）は第４実施形態の鋳造装置（遠心鋳造方式）を示す。この鋳造装置は、各実施形態と同様の近赤外線ランプ１および反射鏡２を備えるが、融解室３，１００や鋳型室６，１０９は何ら設けずに、遠心力を利用してルツボ１６０から鋳型１６３に溶融金属を鋳込むようにした点で、各実施形態と大きく相違している。【０１１７】
具体的には、第４実施形態の鋳造装置は、ルツボ１６０および鋳型１６３を一体的に固定するアーム１５０を備えている。このアーム１５０は回転軸１５１で回転可能に支持され、この回転軸１５１が軸受け１５２を介して筐体１５３に回動可能な状態で保持されている。そして、筐体１５３を貫通した回転軸１５１の端部には、回転手段である駆動モータ１５４が連結されている。【０１１８】
アーム１５０には、図７中右側に位置するように、ルツボ１６０を貫通させて位置決めする位置決め孔を有するルツボ配設部１５５が設けられている。このルツボ配設部１５５の下部には、ルツボ配設部１５５より更に外向きに突出するように延び、その外端に鋳型１６３を位置決め固定する鋳型配設部１５６が設けられている。この鋳型配設部１５６の外端部には、配置した鋳型１６３が遠心力により離脱しないように支持板１５７が設けられている。【０１１９】
ルツボ配設部１５５および鋳型配設部１５６の逆側には、支持棹１５８が設けられ、この支持棹１５８にルツボ１６０、歯科鋳造用合金８および鋳型１６３の合計重量に見合う重量のバランスウエイト１５９が装着されている。この支持棹１５８には雄ネジ加工が施されるとともに、バランスウエイト１５９には雌ネジ加工が施されている。そして、支持棹１５８に対してバランスウエイト１５９を回転させることにより、該バランスウエイト１５９を支持棹１５８に対して左右に移動させて所定位置に位置決めできるように構成している。これにより、バランスウエイト１５９は、鋳型１６３の大きさや歯科鋳造用合金８の量による重量差を調整し、回転中の重量アンバランスに起因する振動を未然に回避できるように構成している。【０１２０】
なお、以上の回転機構は、従来の遠心鋳造方式の鋳造装置と同様である。そして、本実施形態では、前記アーム１５０において、ルツボ配設部１５５に配設するルツボ１６０の中央底部に焦点を位置させるように、第１実施形態と同様の近赤外線ランプ１および反射鏡２が、垂直下向きに赤外線光を照射できるように、図示しない枠体に固定されている。反射鏡２には、第１実施形態と同様に、冷却水タンク１６、送水ポンプ１７、流量センサー１８、強制冷却ファン１９および放熱器２０を有する循環水冷機構が設けられている。なお、反射鏡２を含む近赤外線ランプ１は、第３実施形態のように斜め下向きに照射するように配設してもよい。【０１２１】
第４実施形態のルツボ１６０は、底が浅い逆円錐形状であり、その上端にルツボ配設部１５５上に載置して位置決めするフランジ部１６１を設けたものである。このルツボ１６０には、第３実施形態と同様に、その一側に湯口１６２が切り欠いて設けられ、側面に開口部を有するように構成されている。そして、この湯口１６２は、アーム１５０の回転軌跡の径方向外向きに位置するように、アーム１５０のルツボ配設部１５５に位置決めされる。【０１２２】
また、鋳型１６３は、各実施形態と同様に鋳造物の形状に対応する空洞１６３ａを設けたものである。この鋳型１６３は、ルツボ１６０に対してアーム１５０の回転軌跡の径方向外側に位置するように、アーム１５０の鋳型配設部１５６に位置決めされる。かつ、この鋳型１６３は、空洞１６３ａの開口である湯口１６３ｂが、ルツボ１６０の湯口１６２と対向するように配置される。また、この鋳型１６３は、鋳型配設部１５６に配設した状態で、その上端面が反射鏡２の下端より下側に位置する構成とし、アーム１５０を回転させても反射鏡２に何ら干渉しないように構成している。【０１２３】
この第４実施形態の鋳造装置を使用して鋳造作業を行う場合には、まず、アーム１５０に対して、ルツボ配設部１５５にルツボ１６０を配設し、該ルツボ１６０に歯科鋳造用合金８を配置するとともに、鋳型配設部１５６に鋳型１６３を配設する。【０１２４】
この前工程が終了すると、近赤外線ランプ１を点灯させて歯科鋳造用合金８の融解工程を開始する。この際、本実施形態では、ルツボ１６０の周囲に気密容器を構成する壁が何ら設けられていないため、開口したルツボ１６０の上方から、歯科鋳造用合金８の融解状況を目視により簡単に確認できる。【０１２５】
そして、作業者が完全に融解したと判断すると、操作パネル４６の鋳込みスイッチを操作する。これにより、駆動モータ１５４が回転を開始することにより、回転軸１５１を介してアーム１５０が高速で回転する。そうすると、ルツボ１６０内の融解金属は、アーム１５０の回転により生じる遠心力でルツボ１６０の底からせり上がり、ルツボ１６０の湯口１６２から振り出し（飛び出し）て、鋳型１６３の湯口１６３ｂに到達する。その後、溶融金属は、鋳型１６３の空洞１６３ａの中に遠心力で鋳込まれる。【０１２６】
この鋳込み工程は、アーム１５０を所定期間回転させ、鋳型１６３の内部の溶融金属が凝固したと判断すると、作業者が停止させる。その後、作業者は、アーム１５０から鋳型１６３を取り外し、鋳型１６３が略室温になるまで冷却してから、鋳型１６３を割って鋳造物を取り出す。【０１２７】
なお、ルツボ１６０には反射鏡２の方向から不活性ガスを吹きつけることが好ましい。更に好ましくは、回転軸１５１を中空パイプで構成し、該回転軸１５１の一端に流体用回転継手を配設する。そして、回転軸１５１の他端から別の流体継手を介してアーム１５０の上にルツボ１６０の内部に向けたノズルを装着する。このようにすれば、鋳造装置の外部に固定した不活性ガス供給源から、ルツボ１６０内にガスを吹き付けることができるため、加熱および融解中の合金の酸化を抑制することができる。【０１２８】
このように構成した第４実施形態の鋳造装置では、前記各実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。しかも、加熱源として高周波誘導加熱方式を採用した遠心鋳造方式の鋳造装置と比較すると、高周波コイル昇降装置や電気的な接続構造のような複雑な装置が不要であるため、構造を簡略化でき、コストダウンを図ることができる。また、近赤外線ランプ１は枠体に対して据え付ける構成であるが、反射鏡２を構成する反射面２ａの扁平率を変更することにより、容易に焦点位置を変更できるため、回転する鋳型１６３に干渉しない構成を確実に実現できる。【０１２９】
以上の各実施形態から明らかなように、本発明では、歯科鋳造用合金８を加熱する手段として、近赤外線ランプ１と反射鏡２とを使用している。そして、近赤外線ランプ１からの反射鏡２の焦点距離を適切に設定することにより、熱源となる近赤外線ランプ１とルツボ４との間には、直接的な機械的連結構造および電気的な接続構造を必要としない。その結果、鋳造装置を構成する制約要件が減り設計の自由度を向上でき、遠心鋳造方式、全体加圧鋳造方式および吸引加圧鋳造方式等、種々の鋳造方式に適用できる。
【産業上の利用可能性】
【０１３０】
本発明は、歯科技工分野の鋳造に限られず、宝飾加工分野などの鋳造物が小さい分野、言い換えれば、融解させる金属が少量の分野であれば、同様に適用可能である。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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