(57)【要約】【課題】金属材料に気体が巻き込まれることを抑制しつつ容器に液状の金属材料を供給できる半凝固金属の製造装置を提供する。【解決手段】半凝固金属の製造装置１は、液状の金属材料Ｍが供給され、その金属材料を冷却するための容器２１と、容器２１内を真空引き可能な真空装置３７とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状の金属材料が供給され、当該金属材料を冷却するための容器と、
前記容器内を真空引き可能な真空装置と、
を有する半凝固金属の製造装置。
【請求項２】
前記容器の開口を塞がずに前記容器に着脱可能であり、前記容器に装着されたときに前記容器内に通じる流路が形成された中継部材を更に有し、
前記真空装置は、前記流路を介して前記容器内を真空引き可能である
請求項１に記載の半凝固金属の製造装置。
【請求項３】
前記中継部材は、液状の前記金属材料が注がれ、注がれた前記金属材料を前記容器へ導く漏斗を有する
請求項２に記載の半凝固金属の製造装置。
【請求項４】
前記中継部材は、前記漏斗と着脱可能に固定された流路部材を更に有し、
前記流路は、前記流路部材に形成されている
請求項３に記載の半凝固金属の製造装置。
【請求項５】
前記中継部材には、前記容器に装着されたときに液状の前記金属材料を前記容器内へ導く導入孔が形成されており、
前記導入孔は、液状の前記金属材料を滞留させて前記容器内に密閉空間を構成することが可能な滞留部を有し、
前記流路は、前記密閉空間に開口する
請求項２〜４のいずれか１項に記載の半凝固金属の製造装置。
【請求項６】
液状の金属材料が供給され、当該金属材料を冷却するための容器と、
前記容器に着脱可能な中継部材と、
を有し、
前記中継部材は、
液状の前記金属材料が注がれ、注がれた前記金属材料を前記容器へ導く漏斗と、
前記容器内外を連通する流路が形成された流路部材と、を有する
半凝固金属の製造装置。
【請求項７】
容器内を真空引きする真空引きステップと、
真空引きされた前記容器内に液状の金属材料を供給する供給ステップと、
を有する半凝固金属の製造方法。
【請求項８】
前記容器内に通じる導入孔に液状の前記金属材料を滞留させて前記容器内に密閉空間を構成する密閉ステップを更に有し、
前記真空引きステップでは、前記密閉空間を真空引きし、
前記供給ステップでは、真空引きにより前記密閉空間に生じた負圧を利用して前記金属材料を前記容器内に引き込む
請求項７に記載の半凝固金属の製造方法。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の半凝固金属の製造方法により製造された半凝固状の前記金属材料を金型内に射出して成形品を製造する
半凝固金属を用いた成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半凝固金属の製造装置、半凝固金属の製造方法及び半凝固金属を用いた成形方法に関する。成形方法は、例えば、半凝固ダイカスト法である。
【背景技術】
【０００２】
半凝固金属の製造方法として、容器に液状の金属材料を注ぎ、容器内にて金属材料を冷却して半凝固状とする方法が知られている（例えば特許文献１）。特許文献１では、金属材料の酸化を抑制するために、金属材料が注がれる前の容器を不活性ガスで満たしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１０４６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１のような技術においては、金属材料を容器に注いだ時に、金属材料が空気乃至は不活性ガスを巻き込むことがある。その結果、その金属材料を用いて成形した成形品に巣が生じる。
【０００５】
従って、金属材料に気体が巻き込まれることを抑制しつつ容器に液状の金属材料を供給できる半凝固金属の製造装置、半凝固金属の製造方法及び半凝固金属を用いた成形方法が提供されることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る半凝固金属の製造装置は、液状の金属材料が供給され、当該金属材料を冷却するための容器と、前記容器内を真空引き可能な真空装置と、を有する。
【０００７】
好適には、前記製造装置は、前記容器の開口を塞がずに前記容器に着脱可能であり、前記容器に装着されたときに前記容器内に通じる流路が形成された中継部材を更に有し、前記真空装置は、前記流路を介して前記容器内を真空引き可能である。
【０００８】
好適には、前記中継部材は、液状の前記金属材料が注がれ、注がれた前記金属材料を前記容器へ導く漏斗を有する。
【０００９】
好適には、前記中継部材は、前記漏斗と着脱可能に固定された流路部材を更に有し、前記流路は、前記流路部材に形成されている。
【００１０】
好適には、前記中継部材には、前記容器に装着されたときに液状の前記金属材料を前記容器内へ導く導入孔が形成されており、前記導入孔は、液状の前記金属材料を滞留させて前記容器内に密閉空間を構成することが可能な滞留部を有し、前記流路は、前記密閉空間に開口する。
【００１１】
本発明の一態様に係る半凝固金属の製造装置は、液状の金属材料が供給され、当該金属材料を冷却するための容器と、前記容器に着脱可能な中継部材と、を有し、前記中継部材は、液状の前記金属材料が注がれ、注がれた前記金属材料を前記容器へ導く漏斗と、前記容器内外を連通する流路が形成された流路部材と、を有する。
【００１２】
本発明の一態様に係る半凝固金属の製造方法は、容器内を真空引きする真空引きステップと、真空引きされた前記容器内に液状の金属材料を供給する供給ステップと、を有する。
【００１３】
好適には、前記製造方法は、前記容器内に通じる導入孔に液状の前記金属材料を滞留させて前記容器内に密閉空間を構成する密閉ステップを更に有し、前記真空引きステップでは、前記密閉空間を真空引きし、前記供給ステップでは、真空引きにより前記密閉空間に生じた負圧を利用して前記金属材料を前記容器内に引き込む。
【００１４】
本発明の一態様に係る半凝固金属を用いた成形方法は、上記の半凝固金属の製造方法により製造された半凝固状の前記金属材料を金型内に射出して成形品を製造する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、金属材料に気体が巻き込まれることを抑制しつつ容器に液状の金属材料を供給できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る半凝固金属の製造装置を含む成形機の要部の構成を示す模式図。
【図２】図１の半凝固金属の製造装置の真空引きに係る構成を示す分解斜視図。
【図３】図２の真空引きに係る構成のうちの中継部材の分解斜視図。
【図４】図４（ａ）〜図４（ｃ）は図３の中継部材のうちの流路部材を示す斜視図、上面図及び側面図。
【図５】図２の真空引きに係る構成のうちの容器周辺を示す断面図。
【図６】図６（ａ）〜図６（ｄ）は真空引きに係る動作を説明する模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係る半凝固金属の製造装置１を含む成形機（成形装置）１０１の要部の構成を示す模式図である。
【００１８】
成形機１０１は、金属材料Ｍを金型１０３のキャビティ１０３ａ内にて凝固させて、成形品を製造するものである。成形機１０１は、例えば、ダイカストマシンである。この場合、金属材料Ｍは、例えば、アルミニウム合金である。
【００１９】
成形機１０１は、液状の金属材料Ｍから半凝固状の金属材料Ｍを製造する製造装置１と、その半凝固状の金属材料Ｍを金型１０３内のキャビティ１０３ａに射出する射出装置１０５と、製造装置１及び射出装置１０５等を制御する制御装置１０７とを有している。なお、特に図示しないが、この他、成形機１０１は、金型１０３を型締する型締装置、金型１０３にて形成された成形品を押し出す押出装置等を有しており、制御装置１０７は、型締装置、押出装置等も制御する。
【００２０】
射出装置１０５は、金型１０３内のキャビティ１０３ａに通じるスリーブ１０９と、スリーブ１０９内を摺動して金属材料Ｍを押し出すプランジャ１１１と、プランジャ１１１を駆動する不図示の駆動装置とを有している。スリーブ１０９の上面には、供給口１０９ａが開口している。半凝固状の金属材料Ｍは、供給口１０９ａを介してスリーブ１０９内に投下される。
【００２１】
制御装置１０７は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び外部記憶装置を含むコンピュータにより構成されている。なお、制御装置１０７は、成形機１０１に含まれる各種装置毎に設けられた制御装置から構成されてもよいし、成形機１０１に含まれる全ての装置を制御する１つの制御装置から構成されてもよいし、成形機１０１に含まれる複数の装置を制御する制御装置とそれら以外を制御する制御装置から構成されてもよい。
【００２２】
製造装置１は、例えば、液状の金属材料Ｍを保持する保持炉３と、保持炉３から液状の金属材料を汲み出す注湯装置５と、注湯装置５により液状の金属材料が注がれ、注がれた液状の金属材料を半凝固状態とする半凝固化装置７とを有している。
【００２３】
保持炉３は、公知の構成とされてよい。また、保持炉３は、溶解炉を兼ねるものであってもよい。例えば、保持炉３は、金属材料Ｍを収容する炉体１１と、炉体１１に収容されている金属材料Ｍを加熱する加熱装置１３と、炉体１１に収容されている金属材料Ｍの温度を検出する炉用温度センサ１５とを有している。
【００２４】
炉体１１は、例えば、特に図示しないが、セラミック等の断熱性に優れた材料からなる容器内に、金属材料Ｍの液相線温度よりも固相線温度若しくは融点が高い金属からなる容器が配置されて構成されている。加熱装置１３は、例えば、金属材料Ｍを電磁誘導により加熱するコイル、若しくは、ガスを燃焼して金属材料Ｍを加熱する燃焼装置を含んで構成されている。炉用温度センサ１５は、例えば、熱電対式の温度センサ若しくは放射温度計により構成されている。
【００２５】
注湯装置５は、公知の構成とされてよい。例えば、注湯装置５は、ラドル１７と、ラドル１７を駆動可能なラドル搬送装置１９とを有している。
【００２６】
ラドル１７は、金属材料Ｍの液相線温度よりも固相線温度若しくは融点が高い材料からなる、注ぎ口１７ａを有する容器であり、１ショット分の金属材料Ｍを収容可能である。ラドル搬送装置１９は、例えば、多関節ロボットにより構成されており、ラドル１７を上下方向及び水平方向へ移動させることが可能であるとともに、注ぎ口１７ａを上下させるようにラドル１７を傾斜させることが可能である。
【００２７】
半凝固化装置７は、例えば、注湯装置５により液状の金属材料Ｍが供給される容器２１と、容器２１に液状の金属材料を供給する前に容器２１を冷却する冷却装置２３と、容器２１に液状の金属材料Ｍが供給されるときに容器２１が載置される載置装置２５と、容器２１を搬送する容器搬送装置２７とを有している。
【００２８】
容器２１は、金属材料Ｍの液相線温度よりも固相線温度若しくは融点が高く、好適には熱伝導率が比較的高い材料（好適には金属）により構成されている。容器２１は、１ショット分の金属材料Ｍを収容可能である。
【００２９】
冷却装置２３は、例えば、容器２１を冷却媒体に浸すことにより容器２１を冷却する。冷却媒体は、気体であってもよいし、液体であってもよい。後述するように、容器２１は分離可能な中空部材３１及び底部材３３からなり、冷却装置２３は、中空部材３１のみを冷却する。
【００３０】
載置装置２５は、例えば、特に図示しないが、容器２１を冷却するための冷却部、容器２１内の金属材料Ｍの温度を検出する温度センサ等を有している。なお、載置装置２５に代えて、単に容器２１を支持する載置台が設けられてもよい。
【００３１】
容器搬送装置２７は、例えば、多関節ロボットにより構成されており、容器２１を上下方向及び水平方向へ移動させることが可能であるとともに、容器２１の上下方向の向きを変える（容器２１を逆さにする）ことが可能である。容器搬送装置２７は、容器２１の冷却装置２３から載置装置２５への移送及び容器２１の載置装置２５からスリーブ１０９上への移送等を行う。
【００３２】
容器２１は、載置装置２５に載置された後、液状の金属材料Ｍが供給される前に、その内部の真空引き（排気）が行われる。これにより、金属材料Ｍが容器２１に供給される際に、金属材料Ｍが空気を巻きこむことが抑制される。具体的には、以下のとおりである。
【００３３】
図２は、真空引きに係る構成を示す分解斜視図である。
【００３４】
容器２１は、当該容器２１の壁部を構成する中空部材３１と、容器２１の底部を構成する底部材３３とを有しており、これらは分離可能となっている。容器２１の上方には、容器２１への金属材料Ｍの供給の容易化等に寄与する中継部材３５が配置される。製造装置１は、容器２１内を真空引きするための真空装置３７を有している。
【００３５】
中空部材３１は、上下両端が開口する中空形状に形成されている。中空部材３１の開口方向に見た形状は適宜に設定されてよいが、金属材料Ｍを均等に冷却する観点からは円形が好ましい（中空部材３１は筒状であることが好ましい。）。また、中空部材３１の内径は、例えば、上方側が下方側よりも大きくされている。中空部材３１の厚みは、例えば、一定である。
【００３６】
底部材３３は、例えば、概ね板状の部材である。底部材３３の平面形状は適宜に設定されてよい。底部材３３の平面視における外形は、中空部材３１の開口よりも広く設定されている。底部材３３の厚みは、例えば、一定とされている。ただし、中央側と外周側とで厚みが異なっていてもよい。また、底部材３３の上面は、中央側と外周側とで高さが異なるなど、傾斜が設けられていてもよい。
【００３７】
中空部材３１が底部材３３の上面に載置されて、中空部材３１の下方の開口が底部材３３により塞がれることにより、容器２１が構成される。なお、中空部材３１と底部材３３との間には、真空引きに大きな影響を及ぼさない程度の微小な隙間が形成されても構わない。
【００３８】
中空部材３１及び底部材３３は、例えば、底部材３３が載置装置２５に支持され、中空部材３１が中継部材３５により上から押さえつけられることにより、互いに固定される。中継部材３５は、例えば、容器搬送装置２７又は他のロボットにより位置保持され、中空部材３１を押さえ付けるための力を付与される。
【００３９】
なお、中空部材３１及び底部材３３は、適宜なクランプ手段によって互いに固定されてもよい。また、底部材３３は、載置装置２５に固定されていることが好ましい。例えば、底部材３３は、不図示のねじにより載置装置２５の基体に固定されている。中空部材３１及び底部材３３は、水平方向において互いに位置決めするための位置決め部を有していてもよい。例えば、底部材３３には、中空部材３１の下方の縁部を収容する溝部が形成されていてもよい。
【００４０】
底部材３３を構成する材料は、例えば、中空部材３１を構成する材料よりも熱伝導率が高い材料により構成されている。例えば、中空部材３１がステンレス鋼により構成されているのに対して、底部材３３は、銅（純銅）により構成されている。ただし、底部材３３及び中空部材３１は、互いに同一の材料により構成されていてもよい。また、底部材３３は、中空部材３１の厚みよりも厚く構成されていてもよい。
【００４１】
真空装置３７は、例えば、タンク３９と、タンク３９を真空引きするポンプ４１と、タンク３９を開閉するバルブ４３とを有している。タンク３９は、中継部材３５の流路（後述）及びホース４５を介して容器２１の内部に通じる。ホース４５は、可撓性を有している。
【００４２】
タンク３９は、バルブ４３が閉じられた状態でポンプ４１により減圧される。そして、容器２１の真空引きを行う必要が生じたときは、バルブ４３が開かれ、これにより、容器２１は急激に真空引きされる。
【００４３】
図３は、中継部材３５の分解斜視図である。
【００４４】
中継部材３５は、液状の金属材料Ｍを注ぐことを容易化するための漏斗４７と、漏斗４７の取り扱い性向上等に寄与する補助部材４９と、容器２１と真空装置３７とを連通するための流路部材５３と、漏斗４７と流路部材５３とを固定するための連結部材５１とを有している。
【００４５】
漏斗４７は、金属材料Ｍの液相線温度よりも固相線温度若しくは融点が高い材料（例えば金属）により構成されている。漏斗４７は、上方側ほど径が大きくなる中空状の部材であり、下方端は容器２１の上方の開口に向けられる。なお、漏斗４７の内壁の傾斜は、容器２１の内壁の傾斜よりも大きいことが好ましい。
【００４６】
補助部材４９は、例えば、ある程度の厚みを有する環状部材である。補助部材４９は、例えば、ねじ５５が、漏斗４７に形成された孔及び補助部材４９に形成された孔に上方から挿通され、連結部材５１に形成された雌ねじ部に螺合されることにより、漏斗４７に固定される。補助部材４９が設けられることによって、例えば、ロボットによる漏斗４７の把持が容易化される。なお、補助部材４９は省略されてもよい。
【００４７】
連結部材５１は、例えば、上下に延びる軸状部材により構成され、漏斗４７の円周方向に沿って複数（本実施形態では４つ）配置される。連結部材５１は、例えば、上述のようにねじ５５により漏斗４７に固定される。また、連結部材５１は、例えば、ねじ５７が、流路部材５３に形成された孔に下方から挿通され、連結部材５１に形成された雌ねじ部に螺合されることにより、流路部材５３に固定される。すなわち、連結部材５１は、漏斗４７及び流路部材５３に固定され、ひいては、これら部材を固定する。
【００４８】
上記のように、漏斗４７と流路部材５３とは、ねじ５５及び５７を締めることにより固定される。逆に、漏斗４７と流路部材５３とは、ねじ５５及び５７を外すことにより分離可能である。すなわち、漏斗４７と流路部材５３とは着脱可能に固定されている。
【００４９】
図４（ａ）〜図４（ｃ）は、流路部材５３の底面側からの斜視図、上面図及び側面図である。
【００５０】
流路部材５３は、漏斗４７等と同様に、金属材料Ｍの液相線温度よりも固相線温度若しくは融点が高い材料（例えば金属）により構成されている。流路部材５３は、例えば、全体として概ね板状に形成されている。
【００５１】
より具体的には、流路部材５３は、概ね板状に形成された基部５３ａと、基部５３ａから下方へ突出する遮蔽壁５３ｂ（図４（ａ）及び図４（ｃ））とを有している。基部５３ａ及び遮蔽壁５３ｂは、例えば、一体的に形成されている。
【００５２】
基部５３ａの平面形状及び厚みは、適宜に設定されてよい。本実施形態では、円盤状の基部５３ａを例示している。基部５３ａには、漏斗４７の下方の開口と容器２１の上方の開口とを接続するための連通孔５３ｄと、容器２１の上方の開口とホース４５（真空装置３７）とを接続するための流路５３ｅとが形成されている。
【００５３】
連通孔５３ｄは、基部５３ａを上下に貫通する孔である。連通孔５３ｄは、例えば、上方側の一部が漏斗４７の下方端が挿入される部分とされ、下方側の残りの部分は、漏斗４７からの金属材料Ｍを通過させる部分となっている。連通孔５３ｄの上方側部分は、例えば、漏斗４７の下方端が嵌合する形状（上方側ほど拡径するテーパ状）とされている。連通孔５３ｄの下方側部分は、例えば、上下方向において径が一定とされており、当該径は、例えば、漏斗４７の下端開口の径と同一である。
【００５４】
流路５３ｅは、例えば、複数設けられている。なお、特に図示しないが、流路５３ｅが複数設けられていることに対応して、ホース４５も複数本設けられている。真空装置３７は、例えば、バルブ４３の先の管路が分岐して複数のホース４５に接続されている。
【００５５】
流路５３ｅの位置及び形状は、流路部材５３が容器２１に配置されたときに、容器２１の内外を連通可能であれば、適宜に設定されてよい。例えば、流路５３ｅは、基部５３ａの半径方向に延びており、外側端部５３ｅａが基部５３ａの外周面に開口し、内側端部５３ｅｂが連通孔５３ｄの外側にて基部５３ａの下面に開口している。内側端部５３ｅｂは、容器２１の上方の開口を介して容器２１内に露出する。流路５３ｅの径は、要求される真空引きの速さ等に応じて適宜に設定されてよい。
【００５６】
遮蔽壁５３ｂは、基部５３ａの下面から下方に突出し、連通孔５３ｄを囲むように設けられている。そして、遮蔽壁５３ｂは、連通孔５３ｄの下方端と流路５３ｅの内側端部５３ｅｂとを隔てている。従って、液状の金属材料Ｍが連通孔５３ｄを通過するときなどにおいて、内側端部５３ｅｂが金属材料Ｍによって塞がれるおそれが低減される。
【００５７】
図５は、中継部材３５を容器２１に装着した状態で容器２１及び中継部材３５を示す断面図である。
【００５８】
流路部材５３の連通孔５３ｄの径は容器２１の上方の開口の径よりも小さい。そして、遮蔽壁５３ｂは、容器２１の上方の開口に挿入される。また、遮蔽壁５３ｂの外側に位置する、流路５３ｅの内側端部５３ｅｂは、上述したように、容器２１の上方の開口を介して容器２１内に露出している。
【００５９】
漏斗４７の内部空間、流路部材５３の連通孔５３ｄ及び遮蔽壁５３ｂの内部空間によって、液状の金属材料Ｍを容器２１に導くための導入孔３５ｈが構成されている。導入孔３５ｈは、漏斗４７の内部空間を含むことなどから、下方側の断面積が上方側の断面積よりも小さくなっている。その断面積が小さくなった部分は、後述するように、金属材料Ｍを一時的に滞留させる滞留部３５ｈａとして機能する。
【００６０】
（製造装置の動作）
次に、製造装置１の動作を中心として成形機１０１の動作を説明する。
【００６１】
制御装置１０７は、炉用温度センサ１５の検出値に基づいて加熱装置１３を制御し、炉体１１に収容されている金属材料Ｍの温度を所定の第１温度Ｔ１に維持する。第１温度Ｔ１は、金属材料Ｍの液相線温度よりも高い温度であり、金属材料Ｍは、その全部が液状とされている。
【００６２】
容器２１のうち底部材３３は、成形機１０１の全工程を通じて載置装置２５に載置されたままの状態とされる。制御装置１０７は、不図示の温度センサの検出値に基づいて載置装置２５の不図示の冷却部を制御し、金属材料Ｍが容器２１に供給される前の底部材３３の温度を所定の第２温度Ｔ２にする。第２温度Ｔ２は、金属材料Ｍの液相線温度よりも低い温度である。
【００６３】
容器２１のうち中空部材３１は、容器搬送装置２７に搬送されることにより、冷却装置２３、載置装置２５及びスリーブ１０９上の間で移動可能である。制御装置１０７は、中空部材３１を冷却装置２３に搬送するように容器搬送装置２７を制御するとともに、中空部材３１の温度を所定の第３温度Ｔ３にするように冷却装置２３を制御する。第３温度Ｔ３は、金属材料Ｍの液相線温度よりも低い温度である。
【００６４】
なお、Ｔ２＝Ｔ３であってもよいし、Ｔ２＜Ｔ３等としてもよい。Ｔ２＜Ｔ３の場合、Ｔ２＝Ｔ３と比較して、容器２１の底側において金属材料Ｍの凝固が進みやすくなる。これにより、半凝固状の金属材料Ｍを容器２１から取り出す過程において、金属材料Ｍの底部から液相部分が垂れることが抑制される。
【００６５】
図１に示されているように、冷却装置２３により中空部材３１が冷却されると、制御装置１０７は、中空部材３１を底部材３３上に搬送するように容器搬送装置２７を制御する。これにより、中空部材３１及び底部材３３からなる容器２１が構成される。
【００６６】
次に、制御装置１０７は、中継部材３５を中空部材３１上に搬送するように容器搬送装置２７又は他の不図示のロボットを制御する。そして、制御装置１０７は、ラドル１７により液状の金属材料Ｍを中継部材３５を介して容器２１に供給するようにラドル搬送装置１９を制御する。
【００６７】
制御装置１０７は、容器２１内への金属材料Ｍの供給に際して、容器２１内の真空引きを行うように真空装置３７を制御する。これにより、容器２１内へ流れ込んだ金属材料Ｍが空気を巻き込むことが抑制される。
【００６８】
容器２１内へ供給された金属材料Ｍは、容器２１に接触することにより急冷され、これにより、金属材料Ｍ内には多数の結晶核が生成される。多数の結晶核は、後述するように、金属材料Ｍが容器２１内へ供給される際の流れにより攪拌される。これにより、析出した樹脂状結晶の枝が、せん断力により切断若しくは溶融して切断され、更に結晶核が増殖する。
【００６９】
容器２１は、金属材料Ｍが供給されることにより急激に温度が上昇し、容器２１の金属材料Ｍを冷却する機能は急激に低下する。その結果、多数の結晶核が形成された後、結晶成長速度は急激に低下し、結晶は樹脂状に成長せずに丸く成長する。
【００７０】
このようにして容器２１内にて金属材料Ｍが冷却されてその固相率が上がっている間、制御装置１０７は、不図示の温度センサにより検出される容器２１内の金属材料Ｍの温度を監視し、当該温度が所定の目標温度Ｔｔに到達したか否かを判定する。
【００７１】
目標温度Ｔｔは、金属材料Ｍの固相線温度よりも高く、液相線温度よりも低い。すなわち、目標温度Ｔｔは、金属材料Ｍにおいて液相と固相とが混在する温度である。金属材料Ｍの温度と、金属材料Ｍの固相率との間には相関があり、目標温度Ｔｔは、所望の固相率に応じて設定される。
【００７２】
なお、金属材料Ｍの温度が目標温度Ｔｔに到達する前に容器２１及び金属材料Ｍが熱平衡に至らないように、容器２１は予め十分に冷却される、及び／又は、金属材料Ｍを注いだ後も載置装置２５の冷却部による冷却は継続される。ただし、熱平衡に至った時に金属材料Ｍの温度が目標温度Ｔｔとなるように、容器２１が冷却されてもよい。
【００７３】
金属材料Ｍの温度が目標温度Ｔｔに到達すると、制御装置１０７は、金属材料Ｍの冷却を停止して金属材料Ｍを容器２１から取り出すための処理を開始する。例えば、制御装置１０７は、中空部材３１を底部材３３上から供給口１０９ａ上へ搬送し、中空部材３１を逆さにして金属材料Ｍを供給口１０９ａを介してスリーブ１０９内へ落下させるように、容器搬送装置２７を制御する。
【００７４】
その後、プランジャ１１１がスリーブ１０９内を前進する。これにより、金属材料Ｍが金型１０３内に（より具体的には、金型１０３内のキャビティ１０３ａに）射出される。そして、金属材料Ｍがキャビティ１０３ａ内にて冷却されて凝固することにより、成形品が形成される。
【００７５】
図６（ａ）〜図６（ｄ）は、上記の成形機１０１の動作のうち、金属材料Ｍの容器２１への供給に係る動作を説明する図である。
【００７６】
まず、図６（ａ）に示すように、制御装置１０７は、中継部材３５を容器２１上に配置するように容器搬送装置２７又は不図示の他のロボットを制御する。
【００７７】
次に、図６（ｂ）に示すように、制御装置１０７は、液状の金属材料Ｍを漏斗４７に注ぐように注湯装置５を制御する。
【００７８】
図６（ｃ）に示すように、漏斗４７（導入孔３５ｈ）に注がれた金属材料Ｍは、その粘度等に起因する抵抗によって滞留部３５ｈａを通過することができず、導入孔３５ｈ内に滞留する。その結果、少なくとも導入孔３５ｈの下方の開口は塞がれ、容器２１内は密閉されることになる。
【００７９】
このような液状の金属材料Ｍの滞留は、例えば、滞留部３５ｈａにおける金属材料Ｍの流れの抵抗を大きくしたり、金属材料Ｍを滞留部３５ｈａにおいて落下させようとする力を小さくすることによって生じさせることができる。
【００８０】
より具体的には、例えば、滞留部３５ｈａの断面積を小さくしたり、滞留部３５ｈａの流れ方向の面積を大きくしたり、漏斗４７の内面の傾斜を緩やかにしたりすればよい。金属材料Ｍを滞留させることができる滞留部３５ｈａの具体的構成（寸法含む）は、液状の金属材料Ｍの粘度（材料）及び量等によって異なるから、これらの値（おおよその範囲でもよい）が決定されたら、実験に基づいて又は経験的な判断から、上記の断面積等が決定されてよい。
【００８１】
図６（ｃ）において矢印で示すように、上記の密閉と概ね同一のタイミングで、制御装置１０７は、容器２１内（密閉空間）の真空引きを開始する（バルブ４３を開く）ように真空装置３７を制御する。なお、真空引きは、金属材料Ｍによって容器２１が密閉される前に開始されてもよいし、同時でもよいし、密閉された後に開始されてもよい。
【００８２】
金属材料Ｍによって密閉された状態で容器２１内の真空引きがなされることにより、容器２１内は減圧され、負圧が生じる。その結果、図６（ｄ）に示すように、金属材料Ｍが容器２１内に引き込まれる。すなわち、金属材料Ｍが容器２１内に供給される。
【００８３】
金属材料Ｍは、容器２１内の負圧によって引き込まれるから、単に重力によって落下した場合と比較して強い流れが生じることが期待される。その結果、より好適に攪拌がなされることが期待される。
【００８４】
負圧によって金属材料Ｍが容器２１に引き込まれ、導入孔３５ｈが塞がれた状態が解除されると、真空引きは実質的に終了する。制御装置１０７は、真空引きを開始してから所定の時間が経過するなど、所定の条件が満たされると、バルブ４３を閉じる。
【００８５】
なお、金属材料Ｍの滞留部３５ｈａにおける滞留は、金属材料Ｍの流れが完全に停止するようなものでなくてもよい。上記のように密閉された容器２１を真空引きする動作が実現できればよいから、サイクルタイムに対して滞留部３５ｈａから金属材料Ｍが流れ落ちる時間が長くなった状態であってもよい。
【００８６】
以上のとおり、本実施形態に係る半凝固金属の製造装置１は、液状の金属材料Ｍが供給され、その金属材料を冷却するための容器２１と、容器２１内を真空引き可能な真空装置３７とを有する。
【００８７】
また、本実施形態に係る半凝固金属の製造方法は、容器２１内を真空引きする真空引きステップ（図６（ｃ））と、真空引きされた容器２１内に液状の金属材料Ｍを供給する供給ステップ（図６（ｄ））と、を有する。
【００８８】
また、本実施形態に係る半凝固金属を用いた成形方法は、上記の本実施形態に係る半凝固金属の製造方法により製造された半凝固状の金属材料Ｍをキャビティ１０３ａに射出して成形品を製造する。
【００８９】
従って、金属材料Ｍが容器２１内へ流れ込んだときに金属材料Ｍに空気が巻き込まれることが抑制される。その結果、半凝固金属の品質が向上し、ひいては、半凝固金属を用いて製造された成形品の品質が向上する。
【００９０】
また、本実施形態では、製造装置１は、容器２１の開口を塞がずに容器２１に着脱可能であり、容器２１に装着されたときに容器２１内に通じる流路５３ｅが形成された中継部材３５を更に有する。真空装置３７は、流路５３ｅを介して容器２１内を真空引き可能である。
【００９１】
従って、流路５３ｅを容器２１に形成するのではなく、容器２１に着脱可能な中継部材３５に形成していることから、容器２１の取り扱い性（搬送及び冷却等）が容易化される。また、中継部材３５は、容器２１の開口を塞がないから、真空引きと金属材料Ｍの容器２１への供給とを重複して行うことが可能である。
【００９２】
また、本実施形態では、中継部材３５は、液状の金属材料Ｍが注がれ、注がれた金属材料Ｍを容器２１へ導く漏斗４７を有する。
【００９３】
従って、真空引き専用の部材を容器２１に着脱するのではなく、容器２１に液状の金属材料Ｍを供給しやすくするための漏斗４７を容器２１に配置すると、自動的に真空引きを行う態勢が整うことになる。その結果、構成及び工程の簡素化が図られる。
【００９４】
また、本実施形態では、中継部材３５は、漏斗４７と着脱可能に固定された流路部材５３を更に有し、流路５３ｅは、流路部材５３に形成されている。
【００９５】
従って、漏斗４７から流路部材５３を取り外して、漏斗４７のみを容器２１に配置することができる。すなわち、真空引きするか否かは、オプションとすることができる。その結果、ユーザの多様なニーズに低コストで応えることができる。
【００９６】
また、本実施形態では、中継部材３５には、容器２１に装着されたときに液状の金属材料Ｍを容器２１内へ導く導入孔３５ｈが形成されている。導入孔３５ｈは、液状の金属材料Ｍを滞留させて容器２１内に密閉空間を構成することが可能な滞留部３５ｈａを有している。流路５３ｅ（内側端部５３ｅｂ）は、その密閉空間に開口する。
【００９７】
換言すれば、本実施形態は、容器２１内に通じる導入孔３５ｈに液状の金属材料Ｍを滞留させて容器２１内に密閉空間を構成する密閉ステップ（図６（ｃ））を更に有し、真空引きステップ（図６（ｃ））では、その密閉空間を真空引きし、供給ステップ（図６（ｄ））では、真空引きにより密閉空間に生じた負圧を利用して金属材料Ｍを容器２１内に引き込む。
【００９８】
従って、真空度を高めることを目的として容器内を密閉するために蓋部材を設ける必要がない。さらに、負圧によって金属材料Ｍが容器２１に引き込まれることになり、半凝固金属の生成に必要な攪拌が好適になされる。その結果、例えば、電磁攪拌装置等の攪拌装置を設ける必要性を低減できる。
【００９９】
また、本実施形態の半凝固金属の製造装置１は、別の観点では、液状の金属材料Ｍが供給され、その金属材料を冷却するための容器２１と、容器２１に着脱可能な中継部材３５とを有している。中継部材３５は、液状の金属材料Ｍが注がれ、注がれた金属材料Ｍを容器２１へ導く漏斗４７と、容器２１内外を連通する流路５３ｅが形成された流路部材５３と、を有する。
【０１００】
従って、容器２１に液状の金属材料Ｍを供給し易くするための漏斗４７を容器２１に配置すると、自動的に流路５３ｅが容器２１内に通じる。その結果、容器２１内の気体（若しくは液体）のコントロールが簡便に行われることになる。
【０１０１】
この別の観点においては、流路５３ｅの利用は、容器２１内の真空引きに限定されない。
【０１０２】
例えば、液状の金属材料Ｍを漏斗４７へ供給する前に、流路５３ｅを介して容器２１内へ不活性ガス（例えば窒素）を供給し、容器２１内の気体を不活性ガスに置換してもよい。この場合、例えば、金属材料Ｍの酸化が抑制される。
【０１０３】
また、例えば、液状の金属材料Ｍを漏斗４７へ供給する前に、流路５３ｅを介して容器２１内へ活性ガスを供給し、容器２１内の気体を活性ガス（例えば酸素）に置換してもよい。この場合、金属材料Ｍと活性ガスとが反応して金属材料Ｍに気体が混ざることが抑制される。
【０１０４】
また、例えば、液状の金属材料Ｍを漏斗４７へ供給する前に、流路５３ｅを介して離型剤を容器２１内へ供給してもよい。この場合、半凝固状の金属材料Ｍの容器２１からの取り出しが容易化される。
【０１０５】
また、例えば、上記のような活性ガス又は不活性ガスを供給する流路５３ｅと、離型剤を供給するための流路５３ｅとが併設されるなど、用途の異なる流路５３ｅが併設されてもよい。一の流路５３ｅが複数の用途に利用されてもよい。
【０１０６】
本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。
【０１０７】
半凝固金属の製造装置は、成形機の一部でなくてもよい。すなわち、製造装置により製造された半凝固金属は、直接に射出装置のスリーブへ供給されるのではなく、急冷凝固されて、半溶融状金属の素材（ビレット）とされてもよい。
【０１０８】
半凝固金属の製造装置の全体構成は、保持炉から液状の金属材料をラドルにより汲み出して容器に注ぐ構成に限定されない。例えば、保持炉及びラドルに代えて、１ショット分の金属材料を溶融するるつぼを用い、当該るつぼにより容器に金属材料を注いでもよい。また、例えば、保持炉から容器へ適宜な流路を介して液状の金属材料を注いでもよい。
【０１０９】
半凝固金属の製造は、その全ての工程が製造装置により自動的に行われる必要はない。例えば、加熱装置の制御、注湯装置の制御及び半凝固化装置の制御の少なくともいずれか一つは、作業者により行われてもよい。また、例えば、加熱、注湯及び冷却の少なくともいずれか一つについては、装置といえるほどの設備によらずに実現されてもよい。
【０１１０】
実施形態では、容器内の負圧によって金属材料を引き込むことによって金属材料を攪拌したが、電磁攪拌装置や容器を運動させるような攪拌装置等の攪拌装置が設けられてもよい。また、実施形態では、半凝固金属から液相部分の一部の排出を全く行わなかったが、当該排出が行われてもよい。
【０１１１】
容器は、分離可能な中空部材及び底部材を有するものに限定されず、有底の一体形成された容器であってもよい。容器若しくは中空部材は、下方側が縮径している必要は無い。なお、中空部材の内径が上方から下方へ亘って一定であっても、中空部材を横にして搬送することなどにより、搬送中に中空部材から半凝固状の金属材料が落下しないようにすることができる。
【０１１２】
真空引きのための流路は、容器自体に設けられてもよい。また、容器の開口を塞がずに容器に着脱可能で、流路が形成される部材は、一時的に容器の開口を塞ぐことが可能であってもよい。例えば、当該部材にスライド式又は回転式の扉（弁）を設け、扉により容器の開口を塞いで容器を真空引きしつつ、金属材料を扉上に供給し、ある程度真空引きが進んだときに扉を開き（又は負圧によって引き込まれて開かれ）、金属材料を負圧により容器内に引き込んでもよい。
【０１１３】
また、流路が形成される部材（中継部材）は、漏斗を含んでいなくてもよく、例えば、単に容器の上方の開口の縁部の一部に係止されるような部材であってもよい。漏斗が含まれる場合、流路が形成される部分（流路部材）と漏斗とは、着脱可能に固定されずに、溶接されたり、一体的に形成されたりしてもよい。
【０１１４】
本願において、真空引きは、多少なりとも排気が行われて、大気圧から多少なりとも減圧された状態が生じればよく、真空度は高くなくてもよい。
【符号の説明】
【０１１５】
１…製造装置、２１…容器、３７…真空装置、Ｍ…金属材料。
【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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