(57)【要約】【課題】鋳造品冷却装置を提供する。【解決手段】鋳造品冷却装置１００は、排気設置座１１０と、スペーサ１２０と、鋳造フレーム１３０とを備える。スペーサ１２０は、排気設置座１１０と鋳造フレーム１３０との間に位置され、排気設置座１１０は、排気空間１１４および排気孔１１３を有する。排気空間１１４は、排気孔１１３に連通される。スペーサ１２０は、複数のスルーホール１２１を有し、複数のスルーホール１２１は、排気空間１１４および鋳造フレーム１３０の鋳造空間１３２に連通される。鋳造フレーム１３０とスペーサ１２０との間には上部ギャップＧ１を有し、上部ギャップＧ１は外部空間および鋳造空間１３２に連通される。上部ギャップＧ１、鋳造空間１３２、複数のスルーホール１２１、排気空間１１４および排気孔１１３によりガス流路が形成される。ガス流路により鋳造空間中に設置される金型が高速冷却される。【選択図】図４
2018024013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底板、少なくとも１つの排気孔、および、前記底板に設置されると共に排気空間を包囲し前記底板に露出する開口部を含む外壁を有し、前記排気空間が前記開口部および前記排気孔に連通される排気設置座と、
複数の貫通するスルーホールを有し、複数の前記スルーホールが前記排気空間に連通し、前記外壁に設置されると共に前記開口部を遮蔽し、金型が設置されたとき複数の前記スルーホールを遮蔽するスペーサと、
上端開口部および下端開口部を含む壁部、および、金属液を収容可能な成形空間ならびに前記スペーサと前記成形空間との間に形成され前記金型を収容可能な金型収容空間を含み、前記壁部により包囲される鋳造空間を有し、前記排気設置座とで前記スペーサを挟むように前記スペーサに設置される鋳造フレームと、
前記成形空間に連通される少なくとも１つの注入口および前記成形空間に連通される少なくとも１つの管口部を有し、前記壁部に設置されると共に前記上端開口部を遮蔽する蓋体と、
を備え、
前記上端開口部は、前記成形空間に連通し、
前記下端開口部は、前記金型収容空間に連通し、
前記壁部および前記スペーサの間で、前記金型収容空間および外部空間に連通する上部ギャップが形成され、
前記排気孔、前記排気空間、複数の前記スルーホール、前記金型収容空間および前記上部ギャップによりガス流路が形成されていることを特徴とする鋳造品冷却装置。
【請求項２】
底板、少なくとも１つの排気孔、および、前記底板に設置されると共に排気空間を包囲し前記底板に露出する開口部を含む外壁を有し、前記排気空間が前記開口部および前記排気孔に連通される排気設置座と、
複数の貫通するスルーホールを有し、複数の前記スルーホールが前記排気空間に連通し、前記外壁に設置されると共に前記開口部を遮蔽し、金型が設置されたとき複数の前記スルーホールを遮蔽するスペーサと、
上端開口部および下端開口部を含む壁部、および、金属液を収容可能な成形空間ならびに前記スペーサと前記成形空間との間に形成され前記金型を収容可能な金型収容空間を含み、前記壁部により包囲される鋳造空間を有し、前記排気設置座とで前記スペーサを挟むように前記スペーサに設置される鋳造フレームと、
前記成形空間に連通される少なくとも１つの注入口および前記成形空間に連通される少なくとも１つの管口部を有し、前記壁部に設置されると共に前記上端開口部を遮蔽する蓋体と、
を備え、
前記上端開口部は、前記成形空間に連通し、
前記下端開口部は、前記金型収容空間に連通し、
前記外壁および前記スペーサの間で、前記排気空間および外部空間に連通する下部ギャップが形成され、
前記排気孔、前記排気空間、複数の前記スルーホール、前記金型収容空間および前記下部ギャップによりガス流路が形成されていることを特徴とする鋳造品冷却装置。
【請求項３】
前記排気孔は、前記外壁に設置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の鋳造品冷却装置。
【請求項４】
前記壁部は、少なくとも１つの吸気孔をさらに有し、
前記吸気孔は、前記壁部が貫通するように形成され、前記金型収容空間および前記外部空間に連通し、
前記ガス流路は、前記吸気孔を含むように形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の鋳造品冷却装置。
【請求項５】
前記金型は、複数の金型ギャップを有し、
前記金型が前記スペーサに設置されるとき、複数の前記金型ギャップおよび複数の前記スルーホールが連通することを特徴とする請求項１または２に記載の鋳造品冷却装置。
【請求項６】
複数の前記スルーホールの孔径は、２０ｍｍから３０ｍｍまでの範囲であることを特徴とする請求項１または２に記載の鋳造品冷却装置。
【請求項７】
前記排気孔に接続される排気装置をさらに備え、
前記排気装置の排気速度は、１キロリットル／秒から１０キロリットル／秒までの範囲であることを特徴とする請求項１または２に記載の鋳造品冷却装置。
【請求項８】
前記金型は砂型であることを特徴とする請求項１または２に記載の鋳造品冷却装置。
【請求項９】
前記外壁および前記スペーサの間で、前記排気空間および前記外部空間に連通する下部ギャップが形成され、
前記ガス流路は、前記下部ギャップを含むように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の鋳造品冷却装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上から下にかけて金型が高速に冷却される鋳造品冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の鋳造の方法では、鋳型中に冷却管が設置され、溶融した金属液が鋳型中に流し込まれるとき、冷却管により溶融した金属液内部に冷却液（冷却水または他の冷却液）が導入される。溶融した金属液の温度が低下され、溶融した金属液が高速に凝固されて鋳造品が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２３７０９４公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述した従来の鋳造技術では、溶融した金属液と冷却液との間に温度差があるため、冷却管の外側に凝結水が形成されてしまう。凝結水が蒸発する際に発生する水蒸気が原因で鋳型内部の圧力が過大になることがあり、爆発を起こす虞があった。また、冷却液の冷却管中での循環流動が不均一になる場合、溶融した金属液の冷却が不均等になってしまい、鋳造品の品質に影響が及んだ。
【０００５】
そこで、本発明者は上記の欠点が改善可能と考え、鋭意検討を重ねた結果、合理的設計で上記の課題を効果的に改善する本発明の提案に到った。
【０００６】
本発明は、以上の従来技術の課題を解決するためにある。即ち、本発明の目的は、鋳造品冷却装置を提供することにある。つまり、鋳造品冷却装置中に形成されるガス流路により、金型中の熱気が排出され、金型が上から下にかけて高速に冷却され、金属液の凝固が加速される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る鋳造品冷却装置は、排気設置座、スペーサ、鋳造フレームおよび蓋体を備える。
排気設置座は、底板、少なくとも１つの排気孔、および、底板に設置されると共に外壁により排気空間が包囲され、開口部を含み、開口部が底板に露出する外壁を有し、排気空間が開口部および排気孔に連通される。
スペーサは、複数の貫通するスルーホールを有し、複数のスルーホールが排気空間に連通し、外壁に設置されると共に開口部を遮蔽し、金型が設置されたとき複数のスルーホールが遮蔽される。
鋳造フレームは、上端開口部および下端開口部を含む壁部、および、金属液を収容可能な成形空間ならびにスペーサと成形空間との間に形成され金型を収容可能な金型収容空間を含み、壁部により包囲される鋳造空間を有し、排気設置座とでスペーサを挟むようにスペーサに設置される。
蓋体は、成形空間に連通される少なくとも１つの注入口および成形空間に連通される少なくとも１つの管口部を有し、壁部に設置されると共に上端開口部を遮蔽する。
上端開口部は、成形空間に連通し、下端開口部は、金型収容空間に連通している。
壁部およびスペーサの間で、金型収容空間および外部空間に連通する上部ギャップが形成され、排気孔、排気空間、複数のスルーホール、金型収容空間および上部ギャップによりガス流路が形成されている。
【０００８】
また、本発明に係る鋳造品冷却装置は、排気設置座、スペーサ、鋳造フレームおよび蓋体を備える。
排気設置座は、底板、少なくとも１つの排気孔、および、底板に設置されると共に外壁により排気空間が包囲され、開口部を含み、開口部が底板に露出する外壁を有し、排気空間が開口部および排気孔に連通される。
スペーサは、複数の貫通するスルーホールを有し、複数のスルーホールが排気空間に連通し、外壁に設置されると共に開口部を遮蔽し、金型が設置されたとき複数のスルーホールが遮蔽される。
鋳造フレームは、上端開口部および下端開口部を含む壁部、および、金属液を収容可能な成形空間ならびにスペーサと成形空間との間に形成され金型を収容可能な金型収容空間を含み、壁部により包囲される鋳造空間を有し、排気設置座とでスペーサを挟むようにスペーサに設置される。
蓋体は、成形空間に連通される少なくとも１つの注入口および成形空間に連通される少なくとも１つの管口部を有し、壁部に設置されると共に上端開口部を遮蔽する。
上端開口部は、成形空間に連通し、下端開口部は、金型収容空間に連通している。
外壁およびスペーサの間で、排気空間および外部空間に連通する下部ギャップが形成され、排気孔、排気空間、複数のスルーホール、金型収容空間および下部ギャップによりガス流路が形成されている。
【発明の効果】
【０００９】
金型は、鋳込過程で金属液に接触されることで高温になり、金型中の熱気が金型収容空間、複数のスルーホール、排気空間、および排気孔を順に経由して高速に排出される。また、上部ギャップまたは下部ギャップを経由して金型収容空間に持続的に外部の冷気が進入することにより金型の温度が低下する。これにより、本発明に係る鋳造品冷却装置は、金型を上から下にかけて高速に冷却し、金属液の凝固を加速させて鋳造品を形成し、結晶粒の微細化および鋳造品の強度の強化効果を達成する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態による鋳造品冷却装置を示す組立図である。
【図２】本発明の第１実施形態による鋳造品冷却装置を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態による鋳造品冷却装置を示す断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態による鋳造品冷却装置を示す断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態による鋳造品冷却装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明における好適な実施形態について、添付図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。
【００１２】
（第１実施形態）
まず、第１実施形態を図１〜４に基づいて説明する。第１実施形態の鋳造品冷却装置１００は、金型２００の冷却に使用される。金型２００は鋳込過程で金属液（図示せず）に接触されることで高温になる。
鋳造品冷却装置１００は、金型２００を上から下にかけて高速に冷却し、その中に流し込まれる金属液が高速に凝固されることにより結晶粒の微細化効果を達成し、高強度な鋳造品が形成される。好ましくは、金型２００は複数の金型ギャップ２１０を有し、本実施形態では、金型２００は砂型である。
【００１３】
図１、図２、図３を参照するように、鋳造品冷却装置１００は、排気設置座１１０と、スペーサ１２０と、鋳造フレーム１３０と、蓋体１４０とを備える。
排気設置座１１０は、底板１１１と、外壁１１２と、少なくとも１つの排気孔１１３とを有し、外壁１１２は底板１１１に設置される。好ましくは、底板１１１および外壁１１２は一体成形され、且つ排気孔１１３は外壁１１２に設置され、外壁１１２により排気空間１１４が包囲される。外壁１１２は開口部１１２ａを有し、開口部１１２ａは底板１１１に露出され、排気空間１１４は開口部１１２ａおよび排気孔１１３に連通される。本実施形態では、排気設置座１１０の材質は３１６ステンレスであり、排気孔１１３の孔径は２インチである。
【００１４】
また、図２および図３を参照するように、スペーサ１２０は排気設置座１１０の外壁１１２に設置されると共にスペーサ１２０により開口部１１２ａが遮蔽され、スペーサ１２０は複数のスルーホール１２１を有する。複数のスルーホール１２１によりスペーサ１２０が貫通されると共に複数のスルーホール１２１は、排気空間１１４に連通される。好ましくは、複数のスルーホール１２１の孔径範囲は２０‐３０ｍｍの間である。
図４に示すように、スペーサ１２０は、金型２００の設置に使用される。このため、金型２００がスペーサ１２０に設置される場合、金型２００により複数のスルーホール１２１が遮蔽され、複数の金型ギャップ２１０が複数のスルーホール１２１に連通される。本実施形態では、スペーサ１２０の材質は、３１６ステンレス鋼である。
【００１５】
なお、図２、図３、図４を参照するように、鋳造フレーム１３０は、スペーサ１２０に設置される。このため、スペーサ１２０が鋳造フレーム１３０と排気設置座１１０との間に位置され、鋳造フレーム１３０は壁部１３１および鋳造空間１３２を有し、壁部１３１により鋳造空間１３２が包囲される。鋳造空間１３２は金型収容空間１３２ａおよび成形空間１３２ｂを含む。金型収容空間１３２ａはスペーサ１２０と成形空間１３２ｂとの間に位置され、スペーサ１２０の複数のスルーホール１２１は金型収容空間１３２ａに連通される。金型収容空間１３２ａは金型２００の収容に用いられ、成形空間１３２ｂは金属液の収容に用いられる。金型２００が金型収容空間１３２ａに設置される場合、壁部１３１により金型２００が包囲され、壁部１３１は、上端開口部１３１ａおよび下端開口部１３１ｂを有する。成形空間１３２ｂは、上端開口部１３１ａに連通され、金型収容空間１３２ａは、下端開口部１３１ｂに連通される。本実施形態では、鋳造フレーム１３０の材質は鉄である。
【００１６】
続いて、図４を参照するように、蓋体１４０は、鋳造フレーム１３０の壁部１３１に設置されると共に蓋体１４０により上端開口部１３１ａが遮蔽され、蓋体１４０は少なくとも１つの注入口１４１および少なくとも１つの管口部１４２を有する。注入口１４１および管口部１４２は成形空間１３２ｂに連通される。金属液が注入口１４１を経由して成形空間１３２ｂ中に流し込まれるとき、成形空間１３２ｂ中の空気が管口部１４２を経由して排出される。また、凝固期間に鋳造品の体積が縮小した場合、管口部１４２を経由して金属液が成形空間１３２ｂに補充され、これによって鋳造品の孔縮小または収縮が防止される。本実施形態では、蓋体１４０は砂蓋である。
【００１７】
図３および図４を参照するように、鋳造フレーム１３０の壁部１３１とスペーサ１２０との間には上部ギャップＧ１が形成されている。上部ギャップＧ１は、金型収容空間１３２ａおよび鋳造品冷却装置１００の外部空間に連通される。これにより、外部空間の冷気が上部ギャップＧ１から金型収容空間１３２ａ中に進入される。上部ギャップＧ１、金型収容空間１３２ａ、複数のスルーホール１２１、排気空間１１４、および排気孔１１３によりガス流路が形成される。
【００１８】
図３および図４を参照するように、スペーサ１２０と排気設置座１１０の外壁１１２との間には下部ギャップＧ２が形成されている。下部ギャップＧ２は、排気空間１１４および鋳造品冷却装置１００の外部空間に連通され、ガス流路は下部ギャップＧ２を備える。これにより、外部空間の冷気が下部ギャップＧ２から排気空間１１４中に進入され、金型２００の熱エネルギーが排除される。
【００１９】
好ましくは、鋳造品冷却装置１００は排気装置（図示せず）をさらに備え、排気装置として排気ポンプまたは他の排気設備が任意で選択される。
排気装置は、排気孔１２２ｂに接続される。好ましくは、排気装置の排気速度は１−１０ｋｌ／秒の間である。排気装置により金型２００の複数の金型ギャップ２１０中の熱気が複数のスルーホール１２１を経由して排気空間１１４に排出され、排気孔１１３を経由して鋳造品冷却装置１００の外部空間に排出される。上部ギャップＧ１を経由して金型収容空間１３２ａに設置される金型２００中に冷気が進入する。または、下部ギャップＧ２を経由して排気空間１１４中に冷気が進入する。持続的に不断で冷気と熱気が交換されることにより、金型２００が上から下にかけて高速に冷却される。また、金型２００の複数の金型ギャップ２１０中の空気が持続的に排出され、これにより、凝固後の鋳造品に金型２００の精細な紋様が複製される。
【００２０】
（第２実施形態）
図５に、本発明の第２実施形態の構成を示す。第１実施形態との差異は、鋳造フレーム１３０の壁部１３１が少なくとも１つの吸気孔１３１ｃをさらに有する。吸気孔１３１ｃにより壁部１３１が貫通され、吸気孔１３１ｃが金型収容空間１３２ａおよび鋳造品冷却装置１００の外部空間に連通される。ガス流路が吸気孔１３１ｃを含むように形成されている。金型２００が金型収容空間１３２ａに設置される場合、金型２００により吸気孔１３１ｃが遮蔽され、これにより外部空間の冷気が同時に吸気孔１３１ｃおよび上部ギャップＧ１を経由して金型２００に進入し、冷却効果が達成される点である。
【００２１】
従って、本明細書に開示された実施形態は、本発明を限定するものではなく、説明するためのものであり、このような実施形態によって本発明の思想と範囲が限定されるものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲により解釈すべきであり、それと同等の範囲内にある全ての技術は、本発明の権利範囲に含まれるものと解釈すべきである。
【符号の説明】
【００２２】
１００    ・・・鋳造品冷却装置、
１１０    ・・・排気設置座、
１１１    ・・・底板、
１１２    ・・・外壁、
１１２ａ  ・・・開口部、
１１３    ・・・排気孔、
１１４    ・・・排気空間、
１２０    ・・・スペーサ、
１２１    ・・・スルーホール、
１３０    ・・・鋳造フレーム、
１３１    ・・・壁部、
１３１ａ  ・・・上端開口部、
１３１ｂ  ・・・下端開口部、
１３１ｃ  ・・・吸気孔、
１３２    ・・・鋳造空間、
１３２ａ  ・・・金型収容空間、
１３２ｂ  ・・・成形空間、
１４０    ・・・蓋体、
１４１    ・・・注入口、
１４２  ・・・管口部、
２００  ・・・金型、
２１０  ・・・ギャップ、
Ｇ１    ・・・上部ギャップ、
Ｇ２    ・・・下部ギャップ。
【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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