(57)【要約】【課題】金型鋳造においてキャビティ内の金属溶湯の湯流れを直接観察可能な溶湯湯流れ可視化装置を提供する。【解決手段】固定型１Ａ及び可動型１Ｂにより形成されるキャビティ２に金属溶湯を注入して該金属溶湯の湯流れを観察するための金型鋳造の溶湯湯流れ可視化装置Ｄであって、固定型１Ａは、キャビティ２内に注入された金属溶湯と接する透明板３と、透明板３を通じてキャビティ２内に注入された金属溶湯に照明光Ｌ１を入射する照明装置２１と、照明装置２１により入射された照明光Ｌ１の金属溶湯による反射光Ｌ２を受光するハイスピードカメラ２２とを備えたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型のキャビティに金属溶湯を注入して該金属溶湯の湯流れを観察するための金型鋳造の溶湯湯流れ可視化装置であって、
前記金型は、
前記キャビティ内に注入された金属溶湯と接する透明部材と、
前記透明部材を通じて前記キャビティ内に注入された金属溶湯に照明光を入射する照明装置と、
前記照明装置により入射された照明光の前記金属溶湯による反射光を受光する撮像手段とを備えたことを特徴とする金型鋳造の溶湯湯流れ可視化装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記金型鋳造は前記金属溶湯を前記キャビティ内に加圧注入する圧力金型鋳造であり、
前記透明部材の反キャビティ側に該透明部材の補強用部材が設けられていることを特徴とする金型鋳造の溶湯湯流れ可視化装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記金型は、固定型と可動型とを備え、
前記透明部材は、前記固定型に設けられており、
前記照明装置及び前記撮像手段は、前記固定型側に設けられていることを特徴とする金型鋳造の溶湯湯流れ可視化装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
前記透明部材と前記撮像手段との間に前記反射光を反射させる反射ミラーを備えたことを特徴とする金型鋳造の溶湯湯流れ可視化装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記照明装置からの照明光を複数の方向に反射させる照明光反射部を備え、
前記照明光反射部により反射された二次照明光が前記透明部材を通じて前記キャビティ内に入射することを特徴とする金型鋳造の溶湯湯流れ可視化装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
前記金型は、前記キャビティと該金型の外部とに貫通する貫通孔を備えており、
前記透明部材は、前記貫通孔の前記キャビティ側の先端部に配置されており、
前記貫通孔の壁面に該貫通孔内を照らす補助照明装置が設けられていることを特徴とする金型鋳造の溶湯湯流れ可視化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型鋳造の溶湯湯流れ可視化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、樹脂材料の射出成形装置の型内を観察する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１では、射出発泡成形用金型のキャビティ内に、該金型に組込んだ透明体を通して照明光を入射し、その透過光を、該金型に組込んだ他の透明体を通して撮像手段で受光して、樹脂材料の発泡挙動を観察する型内観察方法において、前記照明光を赤色系の透明板を通して前記キャビティ内に入射することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２７４２６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、金型鋳造においても、鋳造品の肌荒れや湯境等の発生を抑えるためには、キャビティ内に導入された金属溶湯の流動過程、すなわち湯流れを観察することが重要である。しかしながら、観察対象が金属溶湯であることから、例えば特許文献１の方法をそのまま適用することは困難であるという問題があった。
【０００６】
そこで本発明では、金型鋳造においてキャビティ内の金属溶湯の湯流れを直接観察可能な溶湯湯流れ可視化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】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明では、キャビティ内の金属溶湯に対して照明光を照射し、金属溶湯による反射光を撮像手段により撮像するようにした。
【０００８】
すなわち、ここに開示する金型鋳造の溶湯湯流れ可視化装置は、金型のキャビティに金属溶湯を注入して該金属溶湯の湯流れを観察するための金型鋳造の溶湯湯流れ可視化装置であって、前記金型は、前記キャビティ内に注入された金属溶湯と接する透明部材と、前記透明部材を通じて前記キャビティ内に注入された金属溶湯に照明光を入射する照明装置と、前記照明装置により入射された照明光の前記金属溶湯による反射光を受光する撮像手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
キャビティ内に金属溶湯が導入される場合、特許文献１に記載の技術のように、透過光を観察することはできない。従って、本構成によれば、観察手段として、金属溶湯に照明光を入射し、その反射光を撮像手段により撮像する構成を採用することで、溶湯湯流れ可視化装置の片側に観察手段を設けることができ、キャビティ内における金属溶湯の流動過程、すなわち湯流れを直接観察することができる。
【００１０】
好ましい態様では、前記金型鋳造は前記金属溶湯を前記キャビティ内に加圧注入する圧力金型鋳造であり、前記透明部材の反キャビティ側に該透明部材の補強用部材が設けられている。
【００１１】
本構成によれば、金属溶湯が加圧注入される圧力金型鋳造において、透明部材の破損を効果的に抑制することができる。
【００１２】
好ましい態様では、前記金型は、固定型と可動型とを備え、前記透明部材は、前記固定型に設けられており、前記照明装置及び前記撮像手段は、前記固定型側に設けられている。
【００１３】
可視化可能な領域を広く取るため、薄肉平板状のキャビティ形状を採用すると、鋳造品を脱型するために、通常の金型鋳造装置と同様のエジェクタ機構を採用し、当該エジェクタ機構により鋳造品を押し出す必要がある。エジェクタ機構を可動型側に設けると、可動型側には透明部材、撮像手段、及び照明装置を設けることができなくなることから、本構成によれば、薄肉平板状のキャビティを採用する場合であっても、キャビティ内の金属溶湯の湯流れを観察することができる。
【００１４】
好ましい態様では、前記透明部材と前記撮像手段との間に前記反射光を反射させる反射ミラーを備えている。
【００１５】
本構成によれば、金属溶湯からの反射光を反射ミラーにより反射させることで、所望の位置に配置された撮像手段で観察可能となることから、装置構成やレイアウト上の制約がある場合であっても、キャビティ内の湯流れを観察することができる。
【００１６】
好ましい態様では、前記照明装置からの照明光を複数の方向に反射させる照明光反射部を備え、前記照明光反射部により反射された二次照明光が前記透明部材を通じて前記キャビティ内に入射する。
【００１７】
金属溶湯の反射光を観察する場合、透明部材に対して照明装置と撮像手段とを同じ側に配置する必要がある。そうすると、照明装置の光源が撮像手段に映り込み、金属溶湯の湯流れの観察が困難な領域が生じ得る。本構成によれば、照明装置からの照明光を照明光反射部に入射させ、複数の方向に反射されて生じた二次照明光を最終的に金属溶湯に入射させることにより、照明光を透明部材全体に広げて金属溶湯に入射させることができる。そうして、金属溶湯の湯流れの観察を容易にすることができる。
【００１８】
好ましい態様では、前記金型は、前記キャビティと該金型の外部とに貫通する貫通孔を備えており、前記透明部材は、前記貫通孔の前記キャビティ側の先端部に配置されており、前記貫通孔の壁面に該貫通孔内を照らす補助照明装置が設けられている。
【００１９】
観察領域を広くするため、キャビティの面積を大きくする場合、装置全体が大きくなり得る。そうすると、金型及び当該金型を保持する金型ホルダも大きくなり、装置の中央に配置されたキャビティ内を観察するには、外部とキャビティとに貫通する貫通孔を設けるとともに、例えば金型の外部に照明装置及び撮像手段を設け、外部から照明光の照射及び反射光の受光を行う構成を採用することが考えられる。そうすると、照明装置からの照明光だけではキャビティ近傍に到達する光量が不足し、金属溶湯の湯流れの観察が困難となり得る。本構成によれば、照明装置からの照明光の光量が不足する場合であっても、貫通孔の壁面に設けられた補助照明装置からの光により、貫通孔内を明るく照らすことができ、金属溶湯の湯流れの観察を容易にすることができる。また、補助照明装置からの補助照明光は、貫通孔の壁面に反射され、一部は透明部材を通じて金属溶湯に入射し得る。そうして、金属溶湯に入射する照明光の光量を増加させ、金属溶湯の観察を容易にすることができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上述べたように、本発明によると、金型装置の片側に観察手段を設け、金属溶湯に照明光を入射し、金属溶湯によって反射された反射光を撮像手段により撮像することで、キャビティ内における金属溶湯の湯流れを直接観察することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態１に係る溶湯湯流れ可視化装置の構成を示す図である。
【図２】実施形態２に係る溶湯湯流れ可視化装置の固定型に設けられた貫通孔内を示す斜視図である。
【図３】図２の溶湯湯流れ可視化装置の固定型の貫通孔の蓋部を外した状態の斜視図である。
【図４】図３のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。
【図５】図４のＩＶ−ＩＶ線における断面図である。
【図６】図４のＶ−Ｖ線における断面図である。
【図７】図２の溶湯湯流れ可視化装置の固定型をキャビティ側から見た斜視図であり、透明板及び取付部材を外した状態を示している。
【図８】図７において、透明板及び取付部材を取り付けた状態を示す図である。
【図９】図８において、キャビティに金属溶湯が充填された状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。
【００２３】
（実施形態１）
＜溶湯湯流れ可視化装置＞
本実施形態１に係る溶湯湯流れ可視化装置Ｄは、例えばダイカスト鋳造等の金型鋳造において、金型のキャビティに注入された金属溶湯の湯流れを観察するための装置である。図１に示すように、溶湯湯流れ可視化装置Ｄは、固定型１Ａと可動型１Ｂとを備えている。図示は省略するが、固定型１Ａは、固定盤の金型取付面に固定されるとともに、可動型１Ｂは、可動盤にダイベースを介して設置される。成形体が成形されるキャビティ２は、固定型１Ａと可動型１Ｂとにより形成される。すなわち、固定型１Ａと可動型１Ｂとを互いの合わせ面１Ｃで合わせた状態で、これらの部材間に、金属溶湯Ｍが充填されるキャビティ２が形成される。そして、キャビティ２内に図外のプランジャスリーブ内の金属溶湯Ｍが注入され、成形が行われる。
【００２４】
なお、本明細書において、図１〜図９に示すように、「上下方向」は溶湯湯流れ可視化装置Ｄの型締め方向に平行な方向とし、固定型１Ａ側を上側、可動型１Ｂ側を下側とする。「前後方向」は、固定型１Ａ及び可動型１Ｂの合わせ面１Ｃに平行な方向であり且つ後述する貫通孔８の基端側を前側、キャビティ２に通じる先端側を後側とする。「左右方向」は、固定型１Ａ及び可動型１Ｂの合わせ面１Ｃに平行な方向であり且つ「前後方向」と直交する方向とする。
【００２５】
＜キャビティ形状＞
図１に示すように、本実施形態に係る溶湯湯流れ可視化装置Ｄは、可視化可能な領域（以下、「可視領域」という。）を広く取るため、限定する意図ではないが薄肉平板状のキャビティ形状を採用している。このため、鋳造品を脱型するために、可動盤には押出し板を介して成形後の成形体を押し出すためのエジェクタピンＥが取り付けられており、このエジェクタピンＥのキャビティ２側の先端部は、可動型１Ｂに設けられた挿通孔を通じてキャビティ２まで到達している。
【００２６】
キャビティ形状は、薄肉平板状に限られるものではないが、上述のごとく、可視領域を広く取りつつ湯流れの観察性向上の観点から、例えば、固定型１Ａ及び可動型１Ｂの合わせ面１Ｃに平行な断面形状が円形、楕円形、長円形、矩形、多角形等の薄肉平板状が好ましい。この場合、キャビティ２の大きさは、限定されるものではないが、可視領域を広く取りつつ装置の大型化を抑える観点から、最大幅（円形等の場合は最大径、矩形等の場合は対角線の長さ等）が、例えば６０ｍｍ〜３００ｍｍ程度となるように構成することができる。また、キャビティ２の厚さ、すなわち上下方向の高さは、限定されるものではないが、例えば１ｍｍ〜５ｍｍ程度とすることができる。
【００２７】
＜観察手段＞
−貫通孔−
固定型１Ａには、貫通孔８が設けられている。貫通孔８の基端側は、固定盤が配置されていない固定型１Ａの側面で外部に通じるように形成されている。また、貫通孔８は固定型１Ａ内で屈曲する屈曲部Ｗ１を備えている。そして、屈曲部Ｗ１の先、すなわち貫通孔８の先端側には、可視窓Ｗ（先端部）が形成されており、キャビティ２に通じている。
【００２８】
−透明板−
可視窓Ｗには、透明板３（透明部材）が嵌合されている。透明板３の下側の面は、キャビティ２の固定型１Ａ側の成形面の略全面を形成している。すなわち、キャビティ２は、この透明板３の下側の面と、可動型１Ｂの上側の面と、固定型１Ａの可視窓Ｗの壁面とにより形成されている。従って、キャビティ２内に注入された金属溶湯Ｍは、透明板３の下側の面に接する。そして、可視窓Ｗにおける合わせ面１Ｃと平行な断面の面積は屈曲部Ｗ１における合わせ面１Ｃと平行な断面の面積よりも小さいので、透明板３により、固定型１Ａ側のキャビティ２の成形面の略全面が透明な可視領域となっている。そうして、キャビティ２内に注入された金属溶湯Ｍの湯流れの全体を観測することができる。なお、本明細書において、「キャビティ２の固定型１Ａ側の成形面」とは、固定型１Ａに設けられたキャビティ２の成形面であって合わせ面１Ｃと平行な部分をいい、その「略全面」とは、当該部分の８割以上をいう。また、本実施形態に係る溶湯湯流れ可視化装置Ｄでは、キャビティ２の固定型１Ａ側の成形面の面積の８割以上を可視領域とすることが望ましい。
【００２９】
なお、透明板３は、後述する照明装置２１からの照明光Ｌ１及び金属溶湯Ｍによる反射光Ｌ２を透過させる役割を有していることから、少なくとも可視光を透過させる材質であることを要する。また、キャビティ２内の金属溶湯Ｍと接するものであることから、耐熱性の材質であることを要する。さらに、キャビティ２内の観察を容易にする観点から、板材であることが望ましい。従って、具体的には例えば、アクリル樹脂製、耐熱ガラス製、もしくは透明である板もの等の板材を採用することができる。透明板３の厚さは、キャビティ２の形状、大きさその他の装置構成により適宜調整され得るが、鋳造時における十分な強度を確保する観点から、例えば３ｍｍ以上５０ｍｍ以下程度の厚さを採用することができる。
【００３０】
−照明装置及びハイスピードカメラ−
貫通孔８の基端側には、照明装置２１とハイスピードカメラ２２（撮像手段）とが配置されている。
【００３１】
照明装置２１は、可視窓Ｗに嵌合された透明板３を通じてキャビティ２内に注入された金属溶湯Ｍに照明光Ｌ１を入射させるためのものである。照明装置としては、特に限定されるものではなく、白熱電球、ＬＥＤ電球、蛍光灯、ハロゲンランプ等の一般的な照明装置を採用することができる。
【００３２】
ハイスピードカメラ２２は、照明装置２１により入射された照明光Ｌ１の金属溶湯Ｍによる反射光Ｌ２を受光するためのものである。撮像手段としては、ハイスピードカメラに限定されるものではなく、カメラの連写機能や、ビデオカメラでの録画等の一般的な撮像手段を採用することができるが、金型鋳造では、概して数十ミリ秒程度で金属溶湯Ｍの充填が完了するところ、金属溶湯Ｍの湯流れを精度よく観察する観点から、ハイスピードカメラを採用することが望ましい。
【００３３】
上記構成によれば、観察手段として、金属溶湯Ｍに照明光Ｌ１を入射し、その反射光Ｌ２をハイスピードカメラ２２により撮像する構成を採用することで、エジェクタピンＥが設けられている可動型１Ｂ側には観察手段を設けることは困難であるが、固定型１Ａ側に観察手段を設けることができる。そうして、キャビティ２内における金属溶湯Ｍの湯流れを直接観察することができる。
【００３４】
なお、照明装置２１及びハイスピードカメラ２２は、図１に示すように、貫通孔８の内部であって基端側に設ける構成であるが、キャビティ２内に照明光Ｌ１を入射可能であり、また反射光Ｌ２を受光可能であれば、装置のコンパクト化の観点からもっと内部に設ける構成としてもよいし、照明装置２１及びハイスピードカメラ２２の破損防止の観点から固定型１Ａの外部に設けてもよい。また、照明装置２１及びハイスピードカメラ２２のいずれか一方のみ装置内部に設ける構成としてもよい。
【００３５】
−反射ミラー−
そして、貫通孔８内の屈曲部Ｗ１の基端側に、反射ミラー６が設けられている。反射ミラー６は、可視窓Ｗと、照明装置２１及びハイスピードカメラ２２との間に配置されており、照明光Ｌ１と反射光Ｌ２とを反射させる役割を有する。反射ミラー６を配置することで、所望の位置に照明装置２１及びハイスピードカメラ２２を配置することができる。そうして、装置構成やレイアウト上の制約がある場合であっても、キャビティ２内の湯流れを観察することができる。反射ミラー６の固定型１Ａの下面、すなわち固定型１Ａの可動型１Ｂとの合わせ面１Ｃとのなす角度は、照明装置２１及びハイスピードカメラ２２の位置に応じて適宜変更され得るが、キャビティ２内を広い範囲に亘って観察する観点から、例えば４０度〜５０度に設定することができ、特にキャビティ２内を漏れなく観察するためには設置角４５度程度とすることが好ましい。反射ミラー６の材質は特に限定されるものではなく、一般的な鏡材を採用できるが、十分な強度を確保する観点から、例えば、ステンレス鋼等の金属製を採用することができる。そうして、固定型１Ａの側面の外部に配置された照明装置２１からの照明光Ｌ１をキャビティ２内に導入するとともに、金属溶湯Ｍにより反射された反射光Ｌ２をハイスピードカメラ２２に導入させてキャビティ２内の金属溶湯Ｍの湯流れを観察することができる。
【００３６】
＜金属溶湯の観察方法＞
本実施形態における溶湯湯流れ可視化装置Ｄを用いた金属溶湯Ｍの観察方法の一例としては、例えば、キャビティ２の平板状のエリアを複数のセルに分割し、所定時間毎における金属溶湯Ｍの各セルにおける充填率を、ハイスピードカメラ２２で撮影した画像データから算出する方法が挙げられる。そして、各セルにおける充填率の経時変化を観測し、鋳造シミュレーション等の解析結果との整合性を検証することで、鋳造シミュレーション等の解析における計算精度の向上等に資することができる。
【００３７】
（実施形態２）
以下、本発明に係る他の実施形態について詳述する。なお、これらの実施形態の説明において、実施形態１と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３８】
＜観察手段＞
実施形態２に係る溶湯湯流れ可視化装置Ｄの構成を図２〜図９に示す。本実施形態の溶湯湯流れ可視化装置Ｄは、実施形態１の装置と同様に金型鋳造における金属溶湯Ｍの湯流れの観察に好適に用いることができる。そして、本実施形態の溶湯湯流れ可視化装置Ｄは、特に、例えばハイプレッシャーダイカスト鋳造等の金属溶湯Ｍをキャビティ２内に加圧注入する圧力金型鋳造における金属溶湯の湯流れの観察に好適に用いることができる。
【００３９】
なお、照明装置２１及びハイスピードカメラ２２は、貫通孔８内部等に設けることもできるが、圧力金型鋳造において照明装置２１及びハイスピードカメラ２２の破損を防止する観点から、図５及び図６に示すように固定型１Ａの外部に設けることが望ましい。
【００４０】
−貫通孔−
図２及び図３に示すように、貫通孔８は、固定型１Ａに形成された溝部８Ａと、当該溝部８Ａを覆うように反キャビティ２側、すなわち当該溝部８Ａの上側に配置された蓋部８Ｂとにより形成されている。図２に示すように、溝部８Ａに蓋部８Ｂが装着された状態で蓋部８Ｂのさらに上側に図外の固定盤が配置される。
【００４１】
−取付部材及び補強用部材−
また、透明板３は、図４及び図８に示すように、可視窓Ｗに嵌合される取付部材４により保持されている。取付部材４は、透明板３を固定型１Ａに固定するためのものである。図４に示すように、透明板３の下側の面と取付部材４、及び可動型１Ｂの上側の面により、キャビティ２は形成されている。
【００４２】
そして、可視窓Ｗに配置された透明板３の反キャビティ２側には、図３〜図８に示すように、補強用部材５が設けられている。補強用部材５は、透明板３の破損を抑制するためのものであり、格子状のリブである。補強用部材５の形状は、格子状に限られるものではないが、金属溶湯Ｍの観察を容易にしつつ透明板３の補強を行うという観点から、格子状が好ましい。補強用部材５の格子のピッチは特に限定されるものではなく装置構成に応じて適宜変更され得る。補強用部材５の格子のリブの高さは、強度を確保しつつ観察性を向上させる観点から、例えば２ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることが好ましい。なお、補強用部材５の影の可視化像への映り込みが問題とならない場合には、強度を確保する観点から、１０ｍｍ以上とすることもできる。
【００４３】
図４に示すように、取付部材４は、キャビティ２側から透明板３を抑え、補強用部材５の周囲に例えばボルト固定される。このように、取付部材４及び補強用部材５により、金属溶湯Ｍとの接触による透明板３の破損等を抑制しているとともに、透明板３の交換を固定型１Ａの下側から可能な構造とすることで実験中の透明板３の交換工数を大幅に低減させることができる。
【００４４】
なお、本実施形態の溶湯湯流れ可視化装置Ｄの可視領域は、図４に示すように、透明板３における合わせ面１Ｃと平行な断面の面積よりも小さくなり得る。また、当該可視領域は、可視窓Ｗのうち屈曲部Ｗ１における合わせ面１Ｃと平行な断面の面積から補強用部材５における合わせ面１Ｃと平行な断面の面積を除いた面積となる。
【００４５】
−照明光反射部−
実施形態１の溶湯湯流れ可視化装置Ｄでは、図１に示すように、照明装置２１からの照明光Ｌ１が反射ミラー６に直接当たり、反射されて金属溶湯Ｍにそのまま入射するため、金属溶湯Ｍの反射光Ｌ２を観察したときに、照明装置２１の光源がそのままハイスピードカメラ２２に映り込む、すなわち反射光Ｌ２の強度が局所的に高い部分が生じるため、金属溶湯Ｍの湯流れの観察が困難な領域が生じ得る。
【００４６】
この点、実施形態２に係る溶湯湯流れ可視化装置Ｄは、図２に示すように、貫通孔８内の反射ミラー６の側方に、照明装置２１からの照明光Ｌ１を貫通孔８内の複数の方向に反射する照明光反射部７を備えている。図６に示すように、照明光反射部７は、平坦部７Ａと湾曲部７Ｂとにより形成されており、図５に示すように、照明装置２１から入射した照明光Ｌ１は、照明光反射部７に当たって種々の方向に反射される。そうして生じた二次照明光の少なくとも一部は、貫通孔８の壁面等に当たって反射し、貫通孔８内の可視窓Ｗ方向に進み、透明板３を通じてキャビティ２内に導入されていく。本構成によれば、照明装置２１からの照明光Ｌ１を照明光反射部７に入射させ、反射されて生じた二次照明光Ｌ３を最終的に金属溶湯Ｍに入射させることにより、照明光Ｌ１を可視窓Ｗ全体に広げて透明板３全体を通じて金属溶湯Ｍに入射させることができる。そうして、全体的な金属溶湯Ｍの湯流れの観察を容易にすることができる。
【００４７】
なお、図６に示す照明光反射部７の平坦部７Ａの幅ｔ７Ａ及び湾曲部７Ｂの曲率半径Ｒ７Ｂは、キャビティ２の形状、装置の大きさ、照明装置２１の光源の種類等により適宜変更され得る。例えば光源の直径が約２５ｍｍとなる装置構成において照明光反射部７を導入する場合には、幅ｔ７Ａ及び曲率半径Ｒ７Ｂはそれぞれ１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下及び１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下とすることができる。また、図４に示すように、照明光反射部７の高さｈは、貫通孔８の高さに相当し、照明装置２１の光源のハイスピードカメラ２２への映り込みを防止するとともにキャビティ２内全体の金属溶湯Ｍの湯流れを観測することができれば、特に限定されるものではないが、特に金型構造に制約がない場合には、図９に示すように、キャビティ２の幅Ｘ２と同程度の寸法とすることができる。なお、照明光反射部７を設ける位置は、図５の紙面上では反射ミラー６の右側に配置されているが、これに限られるものではなく、照明装置２１からの照明光Ｌ１が反射ミラー６に入射する前に複数の方向に反射される構成であればよいから、照明装置２１の配置により適宜変更され得る。具体的には例えば、図５の紙面上で照明装置２１が反射ミラー６の左側に配置される場合には、照明光反射部７は左側に配置してもよい。
【００４８】
また、キャビティ２へ導入される二次照明光Ｌ３の光量を十分確保する観点から、照明光反射部７を含む貫通孔８内の壁面には、研磨処理を施しておき、照明光Ｌ１及び二次照明光Ｌ３の反射を促進させることが好ましい。
【００４９】
−補助照明装置−
上述のごとく、照明光Ｌ１を照明光反射部７により反射させる構成を採用すると、最終的に透明板３に入射する照明光Ｌ１の光量は照明光Ｌ１の全光量よりも減少し得る。そうすると、例えば大型の装置構成を採用し外部と可視窓Ｗとに貫通する貫通孔８が長くなる場合、照明装置２１からの照明光Ｌ１だけでは可視窓Ｗ近傍に到達する光量が不足し、金属溶湯Ｍの湯流れの観察が困難となり得る。
【００５０】
この点、実施形態２に係る溶湯湯流れ可視化装置Ｄでは、図２、図４〜図６に示すように、貫通孔８の壁面に、貫通孔８内を照らす補助照明装置としての第１補助照明装置１１Ａ及び第２補助照明装置１１Ｂ（以下、これらをまとめて「補助照明装置１１Ａ，１１Ｂ」と称することがある。）が設けられている。
【００５１】
第１補助照明装置１１Ａは、図５に示すように、貫通孔８の壁面に対し垂直に配置された３本のペンライトであり、主として補強用部材５の反キャビティ２側、すなわち貫通孔８内のキャビティ２近傍を明るく照らし、観察を容易にすることができる。
【００５２】
第２補助照明装置１１Ｂは、図６に示すように、貫通孔８の壁面に対し光の方向が固定型１Ａの外部に向かう方向に傾斜して配置された１本のペンライトである。傾斜して配置することで貫通孔８の基端側を明るく照らすことができ、ハイスピードカメラ２２による撮影を容易にすることができる。
【００５３】
なお、補助照明装置１１Ａ，１１Ｂは、装置構成に応じていずれか一方を設ける構成としてもよい。また、補助照明装置１１Ａ，１１Ｂは、それぞれ３本及び１本のペンライトにより構成されているが、本数はこれに限られるものではなく、装置構成に応じて適宜変更され得る。また、例えば光ファイバ、蛍光灯、ＬＥＤ照明、化学反応で発光する物質等のペンライト以外の構成を用いてもよい。
【００５４】
また、補助照明装置１１Ａ，１１Ｂからの光の反射も促進させて貫通孔８内を明るく照らす観点からも、貫通孔８の壁面に研磨処理を施しておくことが好ましいが、プリズム状の反射シール等での代用も可能である。
【００５５】
＜キャビティへの金属溶湯の注入＞
図７〜図９は、実施形態２に係る溶湯湯流れ可視化装置Ｄのキャビティ２近傍を固定型１Ａの下側から見た図である。図７〜図９に示すように、溶湯湯流れ可視化装置Ｄでは、注入口９から注入された金属溶湯Ｍが２方向に分岐したゲート１０を通じて分流されつつ左側から右側に流れてキャビティ２内に充填される構成となっている。なお、ゲート１０は入子であり、観察態様に応じて、分岐なし又は３方向以上の分岐ゲートに入れ替え可能となっている。また、図９に示すように、キャビティ２の右側には、可動型１Ｂ側に例えば厚さ約０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの複数のスリットが形成されており、当該スリットには、キャビティ２内を減圧可能な減圧装置（図示せず）が接続されている。これにより、キャビティ２内の残留空気を排出させることができる。なお、本実施形態に係る溶湯湯流れ可視化装置Ｄの金型構造は、このような残留空気排出用のスリット及び減圧装置を備えた金型構造であってもよいし、また、このような残留空気排出用のスリット及び減圧装置を備えていない金型構造であってもよい。
【００５６】
なお、本実施形態のキャビティ２の構成は、限定されるものではなく、キャビティ形状、装置構成及び観察態様に応じて適宜変更され得る。また、当該実施形態のキャビティ２の構成は実施形態１の溶湯湯流れ可視化装置Ｄにも採用することができる。
【００５７】
（その他の実施形態）
上記実施形態では、成形後の成形品を取り出すエジェクタ機構を設ける構成であったが、キャビティ２の形状によりエジェクタ機構を必要としない場合は、設けない構成とすることもできる。この場合、観察手段を可動型１Ｂ側に設ける構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、金型鋳造においてキャビティ内の金属溶湯の湯流れを直接観察可能な溶湯湯流れ可視化装置を提供することができるので、極めて有用である。
【符号の説明】
【００５９】
１Ａ  固定型
１Ｂ  可動型
２  キャビティ
３  透明板（透明部材）
４  取付部材
５  補強用部材
６  反射ミラー
８  貫通孔
８Ａ  溝部
８Ｂ  蓋部
１１Ａ  第１補助照明装置（補助照明装置）
１１Ｂ  第２補助照明装置（補助照明装置）
２１  照明装置
２２  ハイスピードカメラ（撮像手段）
Ｄ  溶湯湯流れ可視化装置
Ｅ  エジェクタピン
Ｌ１  照明光
Ｌ２  反射光
Ｍ  金属溶湯
Ｗ  可視窓（先端部）
【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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【図９】
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