(57)【要約】【課題】構成が簡素でありながら、除去処理の大幅な時間短縮を可能とする水溶性中子及びその製造装置を提供する。【解決手段】水溶性中子１０は、鋳造品の製造に用いる。少なくともその一部が中子本体１１の外部に露出する紐状の糸１２を鋳込んでなる。糸１２は浸水性を有し、中子本体１１内部の空間に達するように配設される。一又は相互の離間配置された複数の糸１２が鋳込まれる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造品の製造に用いる水溶性中子であって、
少なくともその一部が中子本体の外部に露出する紐状の糸を鋳込んでなることを特徴とする水溶性中子。
【請求項２】
前記糸は浸水性を有し、前記中子本体内部の空間に達するように配設されることを特徴とする請求項１に記載の水溶性中子。
【請求項３】
一又は相互の離間配置された複数の前記糸が鋳込まれることを特徴とする請求項１又は２に記載の水溶性中子。
【請求項４】
鋳造品の製造に用いる水溶性中子の製造装置であって、中子本体に紐状の糸を鋳込むための保持具を有することを特徴とする水溶性中子の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水溶性中子を用いた鋳造品において、鋳造品に鋳込まれた水溶性中子の崩壊を促進するための技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、中子として塩類等を用いて鋳造後に水に溶解させる水溶性中子が開発されている。水溶性中子は、ダイカスト製法に必要な強度を十分に有しているが、鋳造後の崩壊性は十分ではない。このため鋳造後の中子に水蒸気を噴霧し、又は温水浴内に浸漬させることで塩中子を除去する方法等が採用されている。
【０００３】
あるいはまた、溶融塩中に浸漬して流動可能な状態にして塩中子を除去する方法（特許文献１）や、水の気化爆発を利用して溶融塩中子を除去する方法（特許文献２）や、高圧水にて除去する方法（特許文献３）が考案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２６２２１６号公報
【特許文献２】特開２００６−３２６６１０号公報
【特許文献３】特開２００８−０３６７０２号公報
【特許文献４】特開２００６−００７２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、温水浴や水蒸気を用いる場合、塩中子を完全に除去するまでに時間がかかってしまう。また、高圧水を利用する場合は、使用時間が長くなると電気消費量、排液量が増大するという問題がある。一方、塩中子崩壊後の排水から水分を除去し、回収された塩を中子に再利用することも試みられている（特許文献１)が、水の消費量が多くなると塩の再利用する際にも処理に時間を要する問題がある。
【０００６】
更に、水溶性中子成分中に消石灰等のアルカリ土類を混合し、水と接触した際に膨潤させることで崩壊性を向上させる方法（特許文献４）も考案されているが、水との接触面でのみ崩壊が進むものである。このようなことから、水の消費量が少なく、且つ短時間で塩中子の除去が可能な方法が求められているのが実情である。
【０００７】
本発明はかかる実情に鑑み、構成が簡素でありながら、除去処理の大幅な時間短縮を可能とする水溶性中子及びその製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の水溶性中子は、鋳造品の製造に用いる水溶性中子であって、少なくともその一部が中子本体の外部に露出する紐状の糸を鋳込んでなることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の水溶性中子において、前記糸は浸水性を有し、前記中子本体内部の空間に達するように配設されることを特徴とする。
また、本発明の水溶性中子において、一又は相互の離間配置された複数の前記糸が鋳込まれることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の水溶性中子の製造装置は、鋳造品の製造に用いる水溶性中子の製造装置であって、中子本体に紐状の糸を鋳込むための保持具を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、鋳造品の鋳造後、その鋳造品に鋳込まれる水溶性中子の除去工程において、水溶性中子の内部にも糸を伝って水が注入され、糸から浸透する水分によって崩壊が促進される。これにより水溶性中子の除去に要する時間を大幅に短縮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態における水溶性中子及びその製造装置の基本構成を示す側断面図及び正面断面図である。
【図２】本発明の水溶性中子の崩壊試験の様子を比較例との関係で示す図である。
【図３】本発明の水溶性中子の崩壊試験の様子を比較例との関係で示す図である。
【図４】本発明の水溶性中子の崩壊試験の様子を比較例との関係で示す図である。
【図５】本発明の水溶性中子の崩壊試験の様子を比較例との関係で示す図である。
【図６】本発明の水溶性中子の崩壊試験の様子を比較例との関係で示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態における水溶性中子及びその製造装置の基本構成を示す側断面図及び正面断面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態における水溶性中子を用いて鋳造される鋳造品の例を示す斜視図である。
【図９】本発明の第２の実施形態における水溶性中子の崩壊進行過程を模式的に示す図である。
【図１０】本発明における水溶性中子の変形例を示すそれぞれ図７のＡ-Ａ線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面に基づき、本発明による水溶性中子及びその製造装置の好適な実施の形態を説明する。
本発明において水溶性中子を用いて鋳造品を鋳造し、その鋳造品に鋳込まれる水溶性中子はその鋳造後、崩壊除去されるものとする。鋳造後の水溶性中子の除去工程において、中子内部に好適には浸水性の糸を鋳込むことによって水溶性中子内部に水を浸透供給し、中子内部から崩壊させることを見い出した。
【００１４】
本発明において、中子内部に糸を埋め込むことで水溶性中子の崩壊性が向上するが、ここで先ず、本実施形態における水溶性中子の基本的構成について説明する。図１は、この実施形態における水溶性中子１０及びその製造装置、即ち金型１００の例を示している。水溶性中子１０は、金型１００を使用して製造される。水溶性中子１０は、その中子本体１１の内部に後述する典型的には紐状の糸１２が鋳込まれ、水溶性中子１０を使って鋳造された鋳造品から除去される。
【００１５】
水溶性中子１０の作製において、表１に示す組成の溶融塩(塩中子)を用いた。また、水溶性中子１０の内部と外部を繋ぐ糸１２としてガラス繊維製の糸を用いた。中子本体１１の大きさ等については、例えばｘ（＝１ｃｍ）×ｙ（＝１ｃｍ）×ｚ（＝９ｃｍ）の寸法とした角型の試験片とする。金型１００は、水溶性中子１０に糸１２を鋳込むようにしたキャビティ１０１を有し、従ってその寸法は実質的に水溶性中子１０と同様ｘ（＝１ｃｍ）×ｙ（＝１ｃｍ）×ｚ（＝９ｃｍ）である。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
金型１００には糸１２を所定位置に保持するための保持具１０２が付帯してあり、糸１２を固定できる形状になっている。この例では保持具１０２は、金型１００の上部に設けた溶融塩の注ぎ口１０３の上方に横架された支持バー１０２ａを有し、支持バー１０２ａに結着された糸１２は、注ぎ口１０３を通ってキャビティ１０１の中央部に垂下されるようになっている。なお、糸１２の下端部は、金型１００の下部で固定される。
【００１８】
水溶性中子１０の作製に際して、表１に示す成分の混合物をるつぼ１０４に入れ、マッフル炉内で７４０℃に溶融させた溶融塩１３を得る。そして、その溶融塩１３を、糸１２のセットされた金型１００のキャビティ１０１内に、糸１２を伝わらせながらゆっくりと流し込み、水溶性中子１０（塩中子）を鋳造した。
【００１９】
次に、上記のように作製した水溶性中子１０の崩壊性を評価する。この場合、糸１２を鋳込まない以外は上記と同様に作成した塩中子（図２（ｂ））も、本発明の水溶性中子１０に対する比較例として使用し、次のように崩壊性の試験を行った。
この試験では水の入ったビーカーに同じ時間、水溶性中子１０及び比較例を浸漬し、崩壊性の違いを評価した。試験開始から１５分後、３０分後、４５分後、６０分後の崩壊状態を図３〜図６にそれぞれ示す。なお、図３〜図６において、図３（ａ）、図４（ａ）、図５（ａ）及び図６（ａ）は本発明の水溶性中子１０を示し、図３（ｂ）、図４（ｂ）、図５（ｂ）及び図６（ｂ）は比較例を示す。その結果、本発明の水溶性中子１０は、時間の経過と共に糸１２の周辺から崩壊が促進し、６０分後には試験片全体が略完全に崩壊した。
【００２０】
前述したようにこの種の水溶性中子を用いた鋳造品において、鋳造品に鋳込まれた水溶性中子の崩壊には、水と接触させることで溶解もしくは崩壊させる手法が用いられる。この場合、水と接触する部分において溶解もしくは崩壊が進むため、水との接触面積を増やすことで効率よく崩壊が促進する。一方、水溶性中子の作製の際、溶融塩は凝固の際、内部に凝固収縮による空隙（引け巣）が形成される。
【００２１】
本発明では水溶性中子１０に糸１２を鋳込むことで、かかる空隙が内部に鋳込まれた糸１２の周辺に共存することとなる。このため水溶性中子１０の内部にも糸１２を伝って水を注入することにより、糸１２より浸透する水分によって相乗的に崩壊が促進されると考えられる。本発明の水溶性中子１０を用いて鋳造品を鋳造し、鋳造後その鋳造品に鋳込まれる水溶性中子１０の除去工程において、その除去に要する時間を大幅に短縮することができる。
【００２２】
次に、本発明の水溶性中子の更に具体的例を示す第２の実施形態について説明する。この例は、単気筒エンジンのシリンダヘッド、特にその吸気及び排気ポートを水溶性中子を用いて鋳造する場合とする。なお、上記実施形態の場合と同一又は対応する部材には同一符号を用いて説明する。
【００２３】
図７は、第２の実施形態における水溶性中子１０及びその製造装置である金型１００の例を示している。水溶性中子１０は、金型１００を使用して製造される。水溶性中子１０は、その中子本体１１の内部に糸１２が鋳込まれ、水溶性中子１０を使って鋳造された鋳造品から除去される。
【００２４】
ここで、図８は、本発明による水溶性中子１０を用いて鋳造される鋳造品としてのシリンダヘッド１、特にこの例では吸気ポート２まわりの構成を示している。シリンダヘッド１の一外側に吸気ポート入口２ａが開口すると共に、燃焼室３側に吸気ポート出口２ｂが開口する。吸気ポート２は吸気ポート入口２ａ及び吸気ポート出口２ｂ間で、概略図示するが、側面視で滑らかなＬ字状あるいは円弧状等に形成され、略１００ｃｍ3程度の体積を有する。シリンダヘッド１を鋳造する際、その鋳造用鋳型において吸気ポート２の対応位置に水溶性中子１０がセットされる。なお、シリンダヘッド１において吸気ポート２と対をなすように排気ポート４（排気ポート入口４ａ）が設けられる。
【００２５】
図７において、金型１００は、水溶性中子１０を作製するためのキャビティ１０１を有し、このキャビティ１０１は水溶性中子１０に対応して略１００ｃｍ3程度の体積を有している。水溶性中子１０の内部と外部を繋ぐ糸１２としてガラス繊維を用いる。キャビティ１０１の上部に吸気ポート入口２ａが、また下側部に吸気ポート出口２ｂがそれぞれ設定されるようにキャビティ１０１が形成される。吸気ポート入口２ａの対応部位の更に上側には、溶融塩の注ぎ口１０３が形成される。
【００２６】
金型１００は糸１２を所定位置に保持するための保持具１０２を有し、糸１２を固定できる形状とする。本実施形態では相互に所定の等ピッチ間隔で配置される複数本の糸１２を使用する。保持具１０２は、金型１００の上部に設けた溶融塩の注ぎ口１０３の上方に横架された支持バー１０２ａを有し、支持バー１０２ａに結着された糸１２は、注ぎ口１０３を通ってキャビティ１０１の中央部に垂下されるようになっている。なお、糸１２の下端部は、金型１００の下部で固定される。これは、溶融塩を注ぎ込んだ際に糸１２の位置がずれることを防ぐためである。また、糸１２同士が等間隔に配置され、接触しないようにしている。これは、後述するように水と接触したときに水溶性中子１０の内部に効率よく広範囲に水を浸透させるためである。糸１２は、吸気ポート入口２ａから垂らして金型１００（キャビティ１０１）の下部にて固定できる長さが望ましい。これは、溶融塩を注いだときに糸１２がずれないようにするためである。
【００２７】
金型１００に注ぐ溶融塩１３は、既に表１に示した組成のものを使用する。これらの成分をるつぼ１０４に加えて、７４０℃の温度に加熱しマッフル炉内で溶融させる。そして溶融塩１３は、糸１２がセットされた金型１００のキャビティ１０１内に糸１２を伝わらせながらゆっくりと流し込まれる。７００℃以上の溶融塩１３と接触させるため、本発明に用いる糸１２には７００℃以上の耐熱性が要求される。糸１２に用いたガラス繊維は、７５０℃の耐熱性を有する。この場合、本発明の特徴として炭化ケイ素等の繊維を糸１２として用いてもよい。金型１００のキャビティ１０１内に流し込んだ溶融塩１３を凝固させ、水溶性中子１０を金型１００から取り出し、湯口等を除去して塩中子を得る。
【００２８】
作製した水溶性中子１０を用いて、シリンダヘッド１を鋳造する。この例では前述したように吸気ポート２ａを作製するための中子としてシリンダヘッド１をダイカスト鋳造する。吸気ポート２ａの部位に水溶性中子１０が鋳込まれたシリンダヘッド１を得た。図８は、シリンダヘッド１に鋳込まれた吸気ポート用の水溶性中子１０の状態を示す。
【００２９】
上記のようにシリンダヘッド１に鋳込まれている水溶性中子１０を除去する際、先ずシリンダヘッド１を水に浸漬する。鋳込まれた水溶性中子１０の表面に露出した糸１２は内部まで鋳込まれており、このため水溶性中子１０の内部にも糸１２を伝って水が注入される。これにより糸１２から浸透する水分によって相乗的に崩壊が促進され、その結果として、約４０分で完全に崩壊することが確認できた。また、吸気ポート入り口２ａ側に高圧水を噴射する除去法では、６０秒程度で中子除去が可能となり、本発明の有効性を確認することができた。
【００３０】
ここで更に、図９には、本実施形態における水溶性中子１０の崩壊進行過程を模式的に示す。先ず、図９（ａ）のように吸気ポート入り口２ａ側に水ｗが接触することで、水溶性中子１０の溶解が開始する。この場合、水溶性中子１０の表面に露出した糸１２を介して水ｗが浸透し（図９（ａ）矢印Ｗ）、水溶性中子１０の内部からも溶解してクラック１４が入る。次に図９（ｂ）のように主に糸１２が鋳込まれている範囲で水溶性中子１０が崩壊し、小さな破片１５，１５′となる。なお、水ｗの進行方向に対して略直交する部位１０Ａが残存する。更に、図９（ｃ）のように一定程度まで崩壊が進行すると、崩壊せずに残存する部位１０Ａは容易に除去可能となる。この例からも明らかなように本発明では、水溶性中子１０内部への水の浸透が容易になり、水溶性中子１０が外部と内部から同時に崩壊し、極めて短時間での崩壊が可能となることが確認できた。
【００３１】
上記の場合、水溶性中子１０の内部に一又は複数の糸１２が鋳込まれるが、これらの糸１２は、水溶性中子１０内部の引け巣等の空間あるいは意図的に設けた空間に達するように位置させるのが好適である。また、複数の糸１２を配設する場合、図１０（図７のＡ-Ａ線断面）に示すように十字状に配設（図１０（ａ））することも可能である。また、図１０（ｂ）のように円周状に配設し、あるいは図１０（ｃ）のように矩形状に配設することも可能である。
【００３２】
なお、水溶性中子の成分中に消石灰等のアルカリ土類を混合し、水と接触した場合の膨潤させることで崩壊性を向上させる方法（特許文献４参照）にも、本発明は中子内部に水を浸透させることができるため、更なる崩壊性の向上が期待できる。
【００３３】
以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
例えば、水溶性中子に鋳込む糸として、上記実施形態で示したガラス繊維の代わりに炭化ケイ素繊維を用いた場合にも水溶性中子内部からの崩壊を促進することができる
また、糸の代わりに耐熱金属であるニッケル等の多孔質体を水溶性中子内部に鋳込んだ場合にも水溶性中子内部からの崩壊を促進することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１  シリンダヘッド、２  吸気ポート、３  燃焼室、４  排気ポート、１０  水溶性中子、１１  中子本体、１２  糸、１３  溶融塩、１４  クラック、１５  小さな破片、１００  金型、１０１  キャビティ、１０２  保持具、１０３  注ぎ口、１０４  るつぼ、ｗ  水。
【図１】
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【図２】
2011235333.tif 000005
【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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【図９】
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【図１０】
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