(57)【要約】【課題】低圧鋳造において、金型での鋳造が完了し、金型を開いたときの金属溶湯の排出を確実に行い、鋳造後に残留した金属溶湯が次回の鋳造製品に混入されるのを抑え、鋳造製品の品質低下防止に資することのできる金属溶湯供給装置。【解決手段】上端側開口が金型に接続され、下側に向かって伸びる管状のストークと、低鋳加圧室から伸びて先端側開口がストークに接続する溶湯供給管と、ストークの溶湯供給管先端開口が接続している位置よりも下側において基端側開口がストークに接続し、先端側開口が戻り湯室に接続している戻り湯移送管と、戻り湯移送管の基端側開口と先端側開口との間に配備されている切換え弁と、戻り湯室を加圧状態と減圧状態とに切り替える開閉手段及び、当該開閉手段に接続されて戻り湯室内の圧力を制御する圧力調整手段とを備えている金属溶湯供給装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型に金属溶湯を供給する金属溶湯供給装置であって、
前記金型の下側に配置されていて金属溶湯を貯留する低鋳加圧室と、
前記低鋳加圧室内の圧力状態を切り替える第一の開閉手段及び、当該第一の開閉手段に接続されて前記低鋳加圧室内の圧力を制御する第一の圧力調整手段と、
上端側開口が前記金型のキャビティ内に連通され、下側に向かって伸びる管状のストークと、
前記低鋳加圧室から伸びて先端側開口が前記ストークに接続する溶湯供給管と、
前記ストークの前記溶湯供給管先端開口が接続している位置よりも下側において基端側開口がストークに接続し、先端側開口が戻り湯室に接続している戻り湯移送管と、
前記戻り湯移送管の前記基端側開口と前記先端側開口との間に配備されている切換え弁と、
前記戻り湯室を加圧状態と減圧状態とに切り替える第二の開閉手段及び、当該第二の開閉手段に接続されて前記戻り湯室内の圧力を制御する第二の圧力調整手段と、
を備えている金属溶湯供給装置。
【請求項２】
前記切換え弁が三方弁で、フィルタを備えた清浄化室につながる排出管が当該三方弁を介して接続されている
ことを特徴とする請求項１記載の金属溶湯供給装置。
【請求項３】
請求項１記載の金属溶湯供給装置を用いて前記金型に金属溶湯を供給する方法であって、
第一の開閉手段を切り替え、前記第一の圧力調整手段によって前記低鋳加圧室内を加圧して前記溶湯供給管及び前記ストークを介して前記金型のキャビティ内に前記低鋳加圧室から金属溶湯を加圧送入する工程と、
前記金型による鋳造後、第一の開閉手段を切り替えて前記低鋳加圧室内を大気圧状態にし、前記切換え弁を切り替えて前記ストーク下端側と前記戻り湯室とを連通すると共に、前記第二の開閉手段を切り替え、前記第二の圧力調整手段によって前記戻り湯室内を大気圧よりも低い圧力状態に減圧し、前記ストーク内の金属溶湯を前記戻り湯移送管を介して前記戻り湯室に収容する工程と、
を備えていることを特徴とする金属溶湯供給方法。
【請求項４】
請求項２記載の金属溶湯供給装置を用い、
前記ストーク内の金属溶湯が前記戻り湯移送管を介して前記戻り湯室に収容された後、前記三方弁を切り替えて、前記戻り湯室と前記清浄化室とを連通させ、前記第二の開閉手段を切り替え、前記第二の圧力調整手段によって前記戻り湯室内を加圧して、前記戻り湯室に収容されている金属溶湯を、前記排出管を介して前記清浄化室へ排出する
ことを特徴とする請求項３記載の金属溶湯供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低圧鋳造において金型に金属溶湯を加圧供給する供給装置及び供給方法に関する。特に、金型での鋳造が完了し、金型を開いたときの金属溶湯の排出に適した金属溶湯供給装置及び供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウムやアルミニウム合金等の低圧鋳造製品は、製造が容易でかつ成型性に優れていることから、例えば、自動車用のシリンダヘッド、ホイール等の製造に広く用いられている。
【０００３】
この低圧鋳造は、溶融炉又は保持炉から供給された金属溶湯を金型に圧送し、金型のキャビティ内で金属溶湯を冷却成型するものである。
【０００４】
図４は、従来の低圧鋳造において使用されている金属溶湯の供給を行う金属溶湯供給装置の概略を説明するものである。
【０００５】
図４中、矢印のように低鋳加圧室に供給された金属溶湯は、エアー又は不活性ガスが送り込まれて低鋳加圧室内が加圧されることによりストークの下端側開口から上端側開口に向けて押し上げられ、金型に供給される。
【０００６】
このような低圧鋳造装置において、鋳型（金型）から鋳造製品を取り出す際に、残留した溶湯が空気に触れて酸化皮膜を形成する場合がある。また残留した溶湯に塵埃等が混入する場合も発生する。
【０００７】
すなわち、１回の鋳造に必要な量の金属溶湯をその都度金型に給湯する装置であっても、図４図示の金属溶湯供給装置のように、低鋳加圧室内の金属溶湯を加圧してストークから金型に送湯供給すると、鋳造の毎にストークに金属溶湯が残留してしまう。そして、酸化皮膜や塵埃を含んだ残留金属溶湯が、新たに送湯されてくる金属溶湯に混入してしまうと鋳造製品の品質低下を招いたり、品質にばらつきを生じるおそれがある。
【０００８】
そこで、本願出願人は、低圧鋳造において、金型での鋳造が完了し、金型を開いたときの金属溶湯の排出を確実に行い、鋳造後に残留した金属溶湯が次回の鋳造製品に混入されるのを抑え、鋳造製品の品質低下防止に資することのできる金属溶湯供給装置及び供給方法を提案している（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−１７８９１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この発明は、従来の提案を踏まえて、より簡単な構造、構成、より簡単な工程で、低圧鋳造において、金型での鋳造が完了し、金型を開いたときの金属溶湯の排出を確実に行い、鋳造後に残留した金属溶湯が次回の鋳造製品に混入されるのを抑え、鋳造製品の品質低下防止に資することのできる金属溶湯供給装置及び供給方法を提案することを目的にしている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願の請求項１記載の発明は、
金型に金属溶湯を供給する金属溶湯供給装置であって、
前記金型の下側に配置されていて金属溶湯を貯留する低鋳加圧室と、
前記低鋳加圧室内の圧力状態を切り替える第一の開閉手段及び、当該第一の開閉手段に接続されて前記低鋳加圧室内の圧力を制御する第一の圧力調整手段と、
上端側開口が前記金型に接続され、下側に向かって伸びる管状のストークと、
前記低鋳加圧室から伸びて先端側開口が前記ストークに接続する溶湯供給管と、
前記ストークの前記溶湯供給管先端開口が接続している位置よりも下側において基端側開口がストークに接続し、先端側開口が戻り湯室に接続している戻り湯移送管と、
前記戻り湯移送管の前記基端側開口と前記先端側開口との間に配備されている切換え弁と、
前記戻り湯室を加圧状態と減圧状態とに切り替える第二の開閉手段及び、当該第二の開閉手段に接続されて前記戻り湯室内の圧力を制御する第二の圧力調整手段と、
を備えている金属溶湯供給装置
である。
【００１２】
請求項２記載の発明は、
前記切換え弁が三方弁で、フィルタを備えた清浄化室につながる排出管が当該三方弁を介して接続されている
ことを特徴とする請求項１記載の金属溶湯供給装置
である。
【００１３】
請求項３記載の発明は、
請求項１記載の金属溶湯供給装置を用いて金型に金属溶湯を供給する方法であって、
第一の開閉手段を切り替え、前記第一の圧力調整手段によって前記低鋳加圧室内を加圧して前記溶湯供給管及び前記ストークを介して前記金型のキャビティ内に前記低鋳加圧室から金属溶湯を加圧送入する工程と、
前記金型による鋳造後、第一の開閉手段を切り替えて前記低鋳加圧室内を大気圧状態にし、前記切換え弁を切り替えて前記ストーク下端側と前記戻り湯室とを連通すると共に、前記第二の開閉手段を切り替え、前記第二の圧力調整手段によって前記戻り湯室内を大気圧よりも低い圧力状態に減圧し、前記ストーク内の金属溶湯を前記戻り湯移送管を介して前記戻り湯室に収容する工程と、
を備えていることを特徴とする金属溶湯供給方法
である。
【００１４】
請求項４記載の発明は、
請求項２記載の金属溶湯供給装置を用い、
前記ストーク内の金属溶湯が前記戻り湯移送管を介して前記戻り湯室に収容された後、前記三方弁を切り替えて、前記戻り湯室と前記清浄化室とを連通させ、前記第二の開閉手段を切り替え、前記第二の圧力調整手段によって前記戻り湯室内を加圧して、前記戻り湯室に収容されている金属溶湯を、前記排出管を介して前記清浄化室へ排出する
ことを特徴とする請求項３記載の金属溶湯供給方法
である、
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、簡単な構造、構成、簡単な工程で、低圧鋳造において、金型での鋳造が完了し、金型を開いたときの金属溶湯の排出を確実に行い、鋳造後に残留した金属溶湯が次回の鋳造製品に混入されるのを抑え、鋳造製品の品質低下防止に資することのできる金属溶湯供給装置及び供給方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の金属溶湯供給装置の第一の実施形態を説明する一部を省略した概略断面図。
【図２】本発明の金属溶湯供給装置の第二の実施形態を説明する一部を省略した概略断面図であって、金型への金属溶湯供給状態を説明する図。
【図３】本発明の金属溶湯供給装置の第二の実施形態を説明する一部を省略した概略断面図であって、金型が開かれて金属溶湯が排出されていく状態を説明する図。
【図４】従来の金属溶湯供給装置の概略構成を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１図示の金属溶湯供給装置は、金型１に金属溶湯を供給するものである。
【００１９】
金型１の下側には金属溶湯を貯留する低鋳加圧室２が配置されている。
【００２０】
低鋳加圧室２には低鋳加圧室２内の圧力状態を切り替える第一の開閉手段３が接続されている。
【００２１】
この第一の開閉手段３には不図示の第一の圧力調整手段が接続されていて、低鋳加圧室２内の圧力状態が制御される。
【００２２】
例えば、不図示の第一の圧力調整手段により、低鋳加圧室２内へエアーあるいは不活性ガスが矢印３０で示すように供給されて低鋳加圧室２内が加圧される。また、不図示の第一の圧力調整手段により、低鋳加圧室２内からエアーあるいは不活性ガスが矢印３１で示すように排出されて、あるいは、第一の開閉手段３が閉から開に切り替えられて低鋳加圧室２内からエアーあるいは不活性ガスが矢印３１で示すように排出されることにより、低鋳加圧室２内が減圧される。
【００２３】
第一の開閉手段３では、このような低鋳加圧室２内の圧力状態制御に必要な開閉動作が行われる。
【００２４】
金型１のキャビティ内には上下両端が開口している中空の管体であるストーク４の上端側開口が連通している。そして、この管状のストーク４は図１図示のように、下側に向かって伸びている。
【００２５】
低鋳加圧室２とストーク４との間には溶湯供給管５が配備されている。溶湯供給管５は図示のように、低鋳加圧室２から伸びてその先端側開口がストーク４に接続している。
【００２６】
溶湯供給管５の先端開口がストーク４に接続している位置よりも下側で、図１図示のように、戻り湯移送管６の基端側開口がストーク４に接続している。この戻り湯移送管６の先端側開口は戻り湯室７に接続している。
【００２７】
戻り湯移送管６のストーク４に接続している基端側開口と、戻り湯室７に接続している先端側開口との間には切換え弁８が配備されている。
【００２８】
この実施の形態では、切換え弁８は三方弁になっている。三方弁からなる切換え弁８には、更に、図示のように、清浄化室１０につながる排出管９の基端側開口が接続されている。
【００２９】
そこで、切換え弁８を切り替えることにより、戻り湯移送管６が閉鎖されている状態、戻り湯移送管６を介してストーク４と戻り湯室７との間を連通させている状態、戻り湯移送管６、排出管９を介して戻り湯室７と清浄化室１０との間を連通させている状態を切り替えることができる。
【００３０】
戻り湯室７には戻り湯室７内の圧力状態を切り替える第二の開閉手段１１が接続されている。
【００３１】
この第二の開閉手段１１には不図示の第二の圧力調整手段が接続されていて、戻り湯室７内の圧力状態が制御される。
【００３２】
例えば、不図示の第二の圧力調整手段により、戻り湯室７内へエアーあるいは不活性ガスが矢印３２で示すように供給されて戻り湯室７内が加圧される。また、不図示の第二の圧力調整手段により、戻り湯室７内からエアーあるいは不活性ガスが矢印３３で示すように排出されて、あるいは、第二の開閉手段１１が閉から開に切り替えられて戻り湯室７内からエアーあるいは不活性ガスが矢印３３で示すように排出されることにより、戻り湯室７内が減圧される。
【００３３】
第二の開閉手段１１では、このような戻り湯室７内の圧力状態制御に必要な開閉動作が行われる。
【００３４】
以上で説明したこの実施形態の金属溶湯供給装置が使用される金型１への金属溶湯供給は次のように行われる。
【００３５】
第一の開閉手段３を切り替え、第一の圧力調整手段によって低鋳加圧室２内を加圧して溶湯供給管５及びストーク４を介して金型１のキャビティ内に低鋳加圧室２から金属溶湯４０を矢印３４、３５で示すように加圧送入する。
【００３６】
なお、この際、切換え弁８により、戻り湯移送管６を閉鎖し、ストーク４から戻り湯移送管６を介して、戻り湯室７や、清浄化室１０へ金属溶湯４０が流動することは無いようにしておく。
【００３７】
金属溶湯が金型１のキャビティに供給された後は、第一の圧力調整手段による低鋳加圧室２内の加圧制御は停止され、金型１の冷却を待つ。
【００３８】
金型１による鋳造が完了したならば、金型１を開いて鋳造製品を取り出すが、この際、以下のように、ストーク４内の金属溶湯を戻り湯移送管６を介して戻り湯室７に収容する工程が実行される。
【００３９】
ここでは、第一の開閉手段３を切り替えて低鋳加圧室２内を開放された金型１と同様の大気圧状態に戻す。また、切換え弁８を切り替えてストーク４の下端側と戻り湯室７とを戻り湯移送管６を介して連通する。同時に、第二の開閉手段１１を切り替え、第二の圧力調整手段によって戻り湯室７内を大気圧よりも低い圧力状態に減圧する。
【００４０】
これによって、金型１を開いた際にストーク４に残っていた金属溶湯、特に、ストーク４の上部に残っていた塵埃などを含んでいる金属溶湯（「よごれた湯」）は、すべて、矢印３６、３７で示すように、ストーク４から戻り湯移送管６内に移動して、戻り湯移送管６に流れ込み、戻り湯室７内に収容される。
【００４１】
この際、低鋳加圧室２内が大気圧状態、戻り湯室７内が減圧状態にされていることに加えて、低鋳加圧室２から伸びてきている溶湯供給管５の先端開口がストーク４に接続している位置よりも下側で、戻り湯移送管６の基端側開口がストーク４に接続しているので、ストーク４に残っていた金属溶湯が溶湯供給管５を介して低鋳加圧室２に戻ることは無い。
【００４２】
戻り湯室７内に収容された金属溶湯は、次のようにして清浄化室１０へ排出される。
【００４３】
切換え弁８が切り替えられ、戻り湯移送管６、排出管９を介して、戻り湯室７と清浄化室１０とが連通される。第二の開閉手段１１を切り替え、第二の圧力調整手段によって戻り湯室７内を加圧して、戻り湯室７に収容されている金属溶湯を、矢印３８、３９で示すように、排出管９を介して清浄化室１０へ排出する。
【００４４】
清浄化室１０にはセラミックス製のフィルタ１２が配備されており、清浄化室１０に収容されたよごれた金属溶湯はフィルタ１２によって清浄化され、酸化物などの塵埃などが除去された清浄な金属溶湯が保持炉１３内に流動していく。
【００４５】
こうしてフィルタ１２を通過して酸化物などが除去されたきれいな金属溶湯は、清浄化室１０から保持炉１３内に流入する。
【００４６】
保持炉１３内の金属溶湯は、この実施形態の金属溶湯供給装置に配備されている開閉バルブ１４、圧力調整手段１５、１６が所定の制御動作を行うことにより、低鋳加圧室２内に供給される。
【００４７】
低鋳加圧室２内に収容された、酸化物などの塵埃などが除去された清浄な金属溶湯が上述したようにして、新たに、金型１内へ供されることになる。
【００４８】
こうして、金属溶湯は、循環・再利用される。
【００４９】
なお、図示していないが、別途、新たに、取鍋から配湯室、清流室を介して保持炉１３内に清浄な金属溶湯を供給し、清浄化室１０のフィルタ１２で清浄化された金属溶湯と混合した上で、循環・再利用してもよい。
【００５０】
戻り湯室７、清浄化室１０には、金属溶湯の温度維持のための不図示のヒータを設置することができる。
【００５１】
この実施の形態の金属溶湯供給装置、特に、これを構成する低鋳加圧室２の底部や壁部などは、高温の金属溶湯を貯留するため、その表面を耐熱性を有するセラミック材料等により形成することができる。また、底部と壁部の内部に加熱ヒータが埋め込まれている形態にすることもできる。
【００５２】
なお、前記において、第一の圧力調整手段、第二の圧力調整手段によって行われる、低鋳加圧室２、戻り湯室７内の圧力制御には、排気ポンプ、コンプレッサ−及び電磁バルブなどを用い、遠隔電子制御およびシーケンス制御によって、エアーや不活性ガスなどを、低鋳加圧室２、戻り湯室７内に給排する構成を採用することができる。
【００５３】
（実施の形態２）
図２、図３を用いて、本発明の実施の形態２を説明する。
【００５４】
この実施の形態２の金属溶湯供給装置は、金型１による鋳造が完了し、金型１を開いて鋳造製品を取り出し、ストーク４内の金属溶湯を戻り湯移送管６を介して戻り湯室７に収容する際に、ストーク４に残っていた金属溶湯が溶湯供給管５を介して低鋳加圧室２に戻ることをより確実に防止できるものである。
【００５５】
この実施の形態２では、低鋳加圧室２から伸びている溶湯供給管５の先端側開口がストーク４に接続している箇所に可動弁１７を配置して、これを実現している。
【００５６】
その他の構造については実施の形態１と同一であるので、共通する箇所には共通する符号をつけてその説明を省略する。
【００５７】
上述したように可動弁１７が配置されていることから、低鋳加圧室２内が加圧されて、溶湯供給管５及びストーク４を介して金型１のキャビティ内に低鋳加圧室２から金属溶湯４０が矢印３４、３５で示すように加圧送入される際、可動弁１７は、図３図示のように、上側へ移動し、溶湯供給管５の先端側開口とストーク４との接続箇所が開通される。
【００５８】
一方、ストーク４に残っていた金属溶湯が、矢印３６、３７で示すように、ストーク４から戻り湯移送管６内に移動して、戻り湯移送管６に流れ込む際には、図２図示のように、下側に移動し、溶湯供給管５の先端側開口とストーク４との接続箇所が閉鎖される。
【００５９】
これによって、金型１による鋳造が完了し、金型１を開いて鋳造製品を取り出し、ストーク４内の金属溶湯を戻り湯移送管６を介して戻り湯室７に収容する際に、ストーク４に残っていた金属溶湯が溶湯供給管５を介して低鋳加圧室２に戻ることを確実に防止することができる。
【００６０】
以上、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において種々に変更可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１  金型
２  低鋳加圧室
３  第一の開閉手段
４  ストーク
５  溶湯供給管
６  戻り湯移送管
７  戻り湯室
８  切換え弁
９  排出管
１０  清浄化室
１１  第二の開閉手段
１２  フィルタ
１３  保持炉
１７  可動弁
４０  金属溶湯
【図１】
2015089558.tif 000003
【図２】
2015089558.tif 000004
【図３】
2015089558.tif 000005
【図４】
2015089558.tif 000006