(57)【要約】【課題】鋳造時に中子から発生するガスから、ヤニを効率的に回収してガス抜き配管等に対するヤニの付着の低減を図る。【解決手段】金型２のキャビティ６内に崩壊性の中子３を配設して鋳造する鋳造装置１において、先端部がキャビティ６内に位置し、中子３から発生するガスを通すガス抜きピン４と、ガス抜きピン４の基端部と連通し、ガス抜きピン４から流入するガスを冷却する冷却手段を有して、冷却されたガスの一部を液化したヤニとして回収するヤニ回収装置１６と、を備える構成とした。前記冷却手段は、ヤニ回収装置１６のガス出口側で発生させる負圧によりガスを冷却する構成からなる。【選択図】図１
2015226930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型のキャビティ内に崩壊性の中子を配設して鋳造する鋳造装置において、
先端部がキャビティ内に位置し、前記中子から発生するガスを通すガス抜きピンと、
前記ガス抜きピンの基端部と連通し、ガス抜きピンから流入するガスを冷却する冷却手段を有して、冷却されたガスの一部を液化したヤニとして回収するヤニ回収装置と、
を備えることを特徴とする鋳造装置。
【請求項２】
前記冷却手段は、
前記ヤニ回収装置のガス出口側で発生させる負圧によりガスを冷却する構成からなることを特徴とする請求項１に記載の鋳造装置。
【請求項３】
前記ヤニ回収装置は、
そのガス流路が、ガス出口におけるガス流れ方向に対して少なくとも１回は逆向きとなるように迷路構造となっていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の鋳造装置。
【請求項４】
前記ヤニ回収装置のガス入口は、ヤニ回収装置の底部に上下方向に開口形成されて前記ガス抜きピンの上部に位置し、
前記ガス入口の上部には水平方向に対して交差した交差面が形成され、
前記ガス入口から流入したガスが前記交差面に沿って下方に流れるように構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の鋳造装置。
【請求項５】
前記ガス抜きピンには、金型の外側の位置においてガス抜きピンを加熱するヒータが取り付けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の鋳造装置。
【請求項６】
前記ヤニ回収装置は、底板部にガス入口が形成され、側板部にガス出口が形成された密閉箱状のヤニ回収ボックスを備えて構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、エンジン部品の一つであるアルミニウム合金製のシリンダヘッド等のように、複雑な内部空間形状を有する鋳造製品の製造は従来、金型のキャビティ内に崩壊性の中子を配設し、且つ「低圧鋳造法（ＬＰＤＣ）」により行われている。この製造方法では、鋳造成形が終わって鋳造製品を金型から取り出した後、中子を崩すことにより複雑な内部空間形状を確保する。
【０００３】
前記崩壊性の中子は、周りをレジン（熱可塑性樹脂）でコーティングされた細粒ケイ砂を鋳造製品の内部空間形状に対応させた形状に造形し、レジンを硬化させることで中子として造形される。
このような中子を利用する鋳造装置の従来技術としては、たとえば特許文献１、２に記載のものが挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１１０５５９号公報
【特許文献２】特開２００９−１３１８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
鋳造の際、鋳造製品を成形するキャビティ内に配設された中子は、充填される合金アルミニウム等の溶融金属の高温の溶湯に触れる。すると、中子のレジンが溶湯の高熱により熱分解を起こして、有機ガスである「中子ガス」が発生する。一般に金型には、ガス抜き配管等が備えられているが、従来、中子ガスがこのガス抜き配管において液化し、いわゆる「ヤニ」として滞留するという問題がある。
【０００６】
本発明は、以上のような課題を解決するために創作されたものであり、鋳造時に中子から発生するガスから、ヤニを効率的に回収してガス抜き配管等に対するヤニの付着の低減を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明は、金型のキャビティ内に崩壊性の中子を配設して鋳造する鋳造装置において、先端部がキャビティ内に位置し、前記中子から発生するガスを通すガス抜きピンと、前記ガス抜きピンの基端部と連通し、ガス抜きピンから流入するガスを冷却する冷却手段を有して、冷却されたガスの一部を液化したヤニとして回収するヤニ回収装置と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この鋳造装置によれば、中子から発生したガスが、比較的低温のヤニ回収装置の装置内に触れた際、液化されてヤニとなって装置内に回収される。また、ガスを装置内部で冷却するので、装置内でヤニを効率的に回収できる。
【０００９】
また、本発明は、前記冷却手段は、前記ヤニ回収装置のガス出口側で発生させる負圧によりガスを冷却する構成からなることを特徴とする。
【００１０】
この鋳造装置によれば、ヤニ回収装置内において、ガス出口側で発生させる負圧によりガスの流速が上がり、ガスが冷却されてヤニを効率的に回収できる。ガス出口側で負圧を発生させるので、ガス出口側の冷却効果に比してガス入口側での冷却効果は低くなる。したがって、ガス抜きピン側でのヤニの付着を低減できる。
【００１１】
また、本発明は、前記ヤニ回収装置は、そのガス流路が、ガス出口におけるガス流れ方向に対して少なくとも１回は逆向きとなるように迷路構造となっていることを特徴とする。
【００１２】
この鋳造装置によれば、ヤニ回収装置内でのガスの流路長さを大きく確保できるので、その分、ガスの通過時間が長くなり、その分、ヤニを効率的に回収できる。
【００１３】
また、本発明は、前記ヤニ回収装置のガス入口は、ヤニ回収装置の底部に上下方向に開口形成されて前記ガス抜きピンの上部に位置し、前記ガス入口の上部には水平方向に対して交差した交差面が形成され、前記ガス入口から流入したガスが前記交差面に沿って下方に流れるように構成されていることを特徴とする。
【００１４】
この鋳造装置によれば、ガス入口の上部に交差面を設けることにより、交差面からのヤニの滴下を防止でき、ガス抜きピンへのヤニの流入を防止できる。
【００１５】
また、本発明は、前記ガス抜きピンには、金型の外側の位置においてガス抜きピンを加熱するヒータが取り付けられていることを特徴とする。
【００１６】
この鋳造装置によれば、ガス抜きピン内でガスが冷却されて液化し、ヤニがガス抜きピン内に付着することを防止できる。
【００１７】
また、本発明は、前記ヤニ回収装置は、底板部にガス入口が形成され、側板部にガス出口が形成された密閉箱状のヤニ回収ボックスを備えて構成されていることを特徴とする。
【００１８】
この鋳造装置によれば、ヤニ回収装置を簡単な構造にできる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、鋳造時に中子から発生するガスから、ヤニを効率的に回収してガス抜き配管等に対するヤニの付着の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る鋳造装置の側面図である。
【図２】（ａ）はヤニ回収装置の平面図であり、（ｂ），（ｃ）はそれぞれ（ａ）におけるＡ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図である。
【図３】ヤニ回収装置の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１において、鋳造装置１は、金型２と崩壊性の中子３とガス抜きピン４とを備えている。金型２は、上型２Ａと複数の横型２Ｂと下型２Ｃとを備えて構成される。下型枠５Ｃに取り付けられて固定型となる下型２Ｃに対し、上型枠５Ａに取り付けられた上型２Ａが昇降自在に構成され、横型枠５Ｂに取り付けられた横型２Ｂが横方向にスライド自在に構成されている。下型２Ｃには、金型２のキャビティ６内に溶湯を流し込むための湯口７が形成されている。
【００２２】
キャビティ６内には、鋳造製品の成形後に崩される中子３が配置される。中子３は、レジン（熱可塑性樹脂）でコーティングされた細粒ケイ砂を鋳造製品の内部空間形状に対応させた形状を呈し、レジンを硬化させることで造形されている。中子３は、金型２が開いた状態のときに金型２内に配置され、金型２が閉じたときに上型２Ａ、横型２Ｂ、下型２Ｃにより位置決め保持される。
【００２３】
ガス抜きピン４は、中子３から発生するガスを外部に放出するためのパイプ状の部材である。本実施形態のガス抜きピン４は、上型２Ａを鉛直方向に貫通して先端部（下端）が中子３に若干埋設されるように接する下方ピン部８と、下方ピン部８の上端に鉛直状に取り付けられる配管部９と、配管部９の上端に鉛直状に取り付けられる上方ピン部１０とを備えて構成される。下方ピン部８と配管部９と上方ピン部１０とにより鉛直方向に延びるガス抜き流路１１が形成される。上方ピン部１０の高さ方向中程の外周面にはフランジ部１０Ａが形成されており、このフランジ部１０Ａに下端が載置されるようにして圧縮コイルばね１２が上方ピン部１０に外嵌されている。圧縮コイルばね１２の上端には、上方ピン部１０に対して昇降自在に遊嵌されるリング板状の蓋板１３が配置されている。
【００２４】
配管部９は、上型２Ａの外側（上方）に位置している。配管部９は、平断面が略矩形状を呈した上下方向に長尺のブロック片からなり、前記したように内部にガス抜き流路１１が形成されるとともに、このガス抜き流路１１に平行して加温孔１４が形成されている。加温孔１４は配管部９の上面から穿孔され、その下端は貫通することなく配管部９の下面近傍で寸止めされている。そして、配管部９には、その一部が加温孔１４に差し込まれるようにヒータ１５が取り付けられている。これにより、ヒータ１５からの熱が加温孔１４を介して配管部９の略高さ全体にわたり、ガス抜き流路４Ｄを流れるガスに伝達される。なお、下方ピン部８と配管部９と上方ピン部１０とは、互いに別部材であるものを一体に組み付けたものであってもよいし、一体成形されたものであってもよい。
また、ガス抜きピン４の数は本実施形態では２本としているが（図１では奥側のガス抜きピン４が隠れて図示されている）、１本でもよいし３本以上であってもよい。
なお、ガス抜きピン４を加温しなくともよい場合はヒータ１５がなくてもかまわない。
【００２５】
「ヤニ回収装置１６」
鋳造装置１には、ガス抜きピン４の基端部（上方ピン部１０の上端）と連通し、ガス抜きピン４から流入するガスを冷却する冷却手段１７（図２）を有して、冷却されたガスの一部を液化したヤニとして回収するヤニ回収装置１６が備えられている。
【００２６】
ヤニ回収装置１６は、底板部にガス入口１８が形成され、側板部にガス出口１９が形成された密閉箱状のヤニ回収ボックス２０を備えている。ヤニ回収ボックス２０は、図示しないブラケットを介して昇降テーブル２３に図示しないボルトにより載置固定されている。図２および図３において、ヤニ回収ボックス２０は、横長の直方体形状を呈しており、本実施形態では水平面を分割面として下方の本体部２１と上方の蓋部２２とに分割構成されている。
【００２７】
本体部２１は、上部が開口形成された直方体状の箱筺体からなり、上縁全周にはフランジ部２１Ａが外側に向けて水平状に延設されている。本体部２１の底板２１Ｂには、無蓋無底の円筒部２１Ｃが本体部２１内に突出するように立設されている。円筒部２１Ｃは、本体部２１の長手方向に沿って一対として立設されている。各円筒部２１Ｃには、無蓋無底の筒部材２４が上方から挿通される。筒部材２４は、円筒部２１Ｃに挿通される筒部２４Ａと、筒部２４Ａの上縁に形成されるフランジ部２４Ｂとを備えて構成されており、フランジ部２４Ｂが円筒部２１Ｃの上縁に当接することで、円筒部２１Ｃに対して落下不能に遊嵌される。筒部材２４の下端は本体部２１の底板２１Ｂから下方に突出して、昇降テーブル２３に形成された貫通孔を挿通して下方に位置した状態となる。そして、図１に示すように、ガス抜きピン４の基端部は、この筒部材２４の下端近傍の内部に位置する。すなわち、本実施形態では筒部材２４が、ガス抜きピン４と連通するガス入口１８を構成する。
【００２８】
図２および図３に戻り、本体部２１の内部には、上面が傾斜状に形成されたインナボックス２５が配置される。インナボックス２５は、本体部２１の長手方向に沿った横長であって、下部が開口形成された略直方体形状の箱筺体からなり、一対の筒部材２４を囲うようにして本体部２１の底板２１Ｂに載置される。インナボックス２５の上面は、インナボックス２５の短辺方向に傾斜する傾斜上面２５Ａとして形成されている。傾斜上面２５Ａの長手方向における一端（ガス出口１９が形成される側）近傍には長孔２５Ｂが穿孔されている。以上により、ガス入口１８を構成する筒部材２４の直上に、水平方向に対して交差した交差面（傾斜上面２５Ａ）が位置し、長孔２５Ｂは筒部材２４に対して長手方向一端側にずれて位置する。
【００２９】
「冷却手段１７」
蓋部２２は、下部が開口形成された扁平直方体状の箱筺体からなり、下縁全周にはフランジ部２２Ａが外側に向けて水平状に延設されている。蓋部２２の短辺に沿う一対の側面２２Ｂ，２２Ｃの内で、一方の側面２２Ｂにはホース継ぎ手２６が取り付けられ、他方の側面２２Ｃにはホース継ぎ手２６と同軸上に円孔が穿孔されている。蓋部２２の内部には、基端がホース継ぎ手２６と連通するように蓋部２２の長手方向に沿って延設されたエア管２７が取り付けられている。他方の側面２２Ｃの内側には、エア管２７の外径よりも大径の内径を有する無蓋無底の筒体２８が、前記円孔に嵌入されて溶接等により固定されている。外部に臨む筒体２８の開口端はガス出口１９を構成する。エア管２７の先端は、側面２２Ｃから所定距離だけ離間して筒体２８の内部に位置しており、エア管２７の先端周りの外面と筒体２８の内面との間には、隙間Ｌを有して蓋部２２の内部に臨む環状の負圧空間２９が形成される。
【００３０】
以上により、ホース継ぎ手２６に接続したホース３０からエアを吹き込むと、エアは図２（ｂ）に矢印Ｑで示すようにエア管２７の先端からガス出口１９を通って外部に抜ける。そして、エア管２７の先端から吹き出るエアの勢いにより狭隘な負圧空間２９に負圧が発生し、ヤニ回収ボックス２０内のガスが矢印Ｐで示すように負圧空間２９に吸い込まれてガス出口１９から排出される。本実施形態では、負圧空間２９で生じる負圧が冷却手段１７を構成する。負圧空間２９で生じる負圧の大きさは、エア管２７の径や隙間Ｌの寸法を適宜に設定することで、所望の大きさを得ることができる。
また、本発明においては、ヤニ回収ボックス２０は金型２から離間した位置に設けられており、ガスがヤニ回収ボックス２０に流入するとヤニ回収ボックス２０の筺体に触れることにより冷却されることとなる。したがって、ヤニ回収ボックス２０自体も冷却手段１７を構成するものである。
【００３１】
以上の構成からなる本体部２１と蓋部２２とは、例えば平板状の仕切り板３３を挟むようにしてフランジ部２１Ａ，２２Ａ同士があてがわれ、ボルト３１およびナット３２により締結固定されることにより、略密閉状のヤニ回収ボックス２０として構成される。仕切り板３３は、インナボックス２５との間で空間を形成するようにインナボックス２５の上方に位置する。仕切り板３３の長手方向における一端（ホース継ぎ手２６が取り付けられている側）近傍には長孔３３Ａが穿孔されている。長孔３３Ａは筒部材２４に対して長手方向他端側にずれて位置している。
【００３２】
また、蓋部２２内には、ガス中のヤニ成分を吸着するための綿状のヤニ吸着材３４が適宜に充填されている。そして、ヤニ吸着材３４は、換言すると、蓋部２２の長手方向に沿って延設されるエア管２７を接して取り囲んで詰められている。ヤニ吸着材３４は、たとえば布状部材、フェルト部材、網目金属部材等でもかまわない。所定の通気性を有していればその材質は特に限定されるものではない。また、ヤニ吸着材３４を設けない構成にしてもよい。
【００３３】
「作用」
鋳造成形時においては、昇降テーブル２３が下降して筒部材２４の下端が蓋板１３に当接した状態にある。これによりガス入口１８が密閉された状態としてガス抜きピン４と連通している。また、ホース３０を介してエア管２７にエアが供給され、負圧空間２９に負圧が発生している。
【００３４】
鋳造成形時に湯口７からキャビティ６内に溶湯が流れ込むと中子３からガスが発生する。発生したガスは、ガス抜きピン４を通ってヤニ回収ボックス２０に流入する。ガス抜きピン４の配管部９にはヒータ１５が取り付けられているため、ガス抜きピン４内でガスが冷却されて液化し、ヤニがガス抜き流路１１内に付着することはない。
【００３５】
筒部材２４からヤニ回収ボックス２０内に流入したガスは、ヤニ回収ボックス２０の筺体に触れることにより冷却される。中子３から発生するガスは、たとえば２００℃程度まで冷却されると液化してヤニになるので、ヤニ回収ボックス２０やインナボックス２５に触れることにより冷却されてこれらの筺体内面にヤニとして付着する。具体的には、筒部材２４からヤニ回収ボックス２０内に上向きに流入したガスは、先ずインナボックス２５の傾斜上面２５Ａに当たって傾斜上面２５Ａに沿って流れる。また、ヤニ回収ボックス２０の長手方向に関するガスの流れについては、図２（ｂ）に矢印Ｒで示すように図中右側から左側に流れて長孔２５Ｂから上方に抜ける。
【００３６】
長孔２５Ｂを抜けたガスは、今度は、インナボックス２５と仕切り板３３との間の空間を矢印Ｓで示すように図中左側から右側に流れて長孔３３Ａから上方に抜ける。長孔３３Ａを抜けたガスは、ヤニ吸着材３４によりヤニ成分が除去されたうえで、負圧空間２９で生じた負圧により矢印Ｐで示すように図中右側から左側に流れて負圧空間２９に吸い込まれ、ガス出口１９から排出される。
【００３７】
以上から判るように本実施形態では、ヤニ回収ボックス２０内のガス流路は、ガス出口１９におけるガス流れ方向（Ｐ方向）に対して少なくとも１回は逆向きのＳ方向となるように迷路構造となっている。この構造により、ヤニ回収ボックス２０内のガス流路の長さを大きくとれるため、ガスの通過時間が長くなり、その分、限られたヤニ回収ボックス２０の内部空間でヤニを効率的に回収することができる。
【００３８】
ヤニ回収ボックス２０内において、ガスは負圧空間２９で生じる負圧により、つまりガス出口１９側で発生させる負圧により流速が上がり、その分、効率的に冷却されることとなる。本発明者は当初、ガス入口１８の近傍において正圧で、すなわちエアを吹き込むことにより、ガスの流速を高めて圧送することを試みた。しかし、この構造では、ガスの流速が上がって冷却効果が確かめられたものの、ガスがガス抜きピン４の基端周りで液化してヤニとなり、ガス抜きピン４内に付着することが判った。そこで、本発明者はヤニ回収ボックス２０のガス入口１８側でガスを圧送するのではなく、本実施形態のようにガス出口１９側で負圧を発生させる構造を採用したところ、ガス抜きピン４内でガスを液化させることなく、ヤニ回収ボックス２０内でガスを効率的に液化できることが判った。
【００３９】
また、インナボックス２５の上面は傾斜状になっているので、傾斜上面２５Ａに付着したヤニは傾斜上面２５Ａに沿って傾斜上面２５Ａの下端まで流れたうえで、インナボックス２５の側板を伝って本体部２１の底板２１Ｂに溜まる。仮にインナボックス２５の上面が水平面であった場合には、上面に付着したヤニが滴下して筒部材２４（ガス抜きピン４）に入り込むおそれがあるが、上面を傾斜上面２５Ａとすることによりヤニの滴下を防止でき、ガス抜きピン４へのヤニの流入を防止できる。
【００４０】
なお、ヤニ回収ボックス２０で回収したヤニについては、たとえば定期的にヤニ回収ボックス２０を昇降テーブル２３から外して分解し、本体部２１、蓋部２２、インナボックス２５、仕切り板３３の清掃を行って除去する。ヤニ吸着材３４についてはたとえばヤニを清掃除去するか、或いは新品のものと交換する。
【００４１】
以上、本発明の好適な実施形態を説明した。ヤニ回収ボックス２０の形状、構造や、その他の部材の構造等については、図面に記載したものに限定されずに様々な設計変更が可能である。
例として、本体部２１の構造として、直方体状で板厚が一定の箱筺体の実施形態で説明したが、たとえば、ヤニ回収ボックス２０の筺体を大気で冷やす冷却効果を狙って、筺体の板厚を薄くしたり、熱伝導率の高い銅合金製やアルミニウム合金製にしたり、大気に触れる表面積を増やすために冷却フィンや凹凸形状等を形成したりしてもかまわない。
【符号の説明】
【００４２】
１      鋳造装置
２      金型
３      中子
４      ガス抜きピン
６      キャビティ
８      下方ピン部
９      配管部
１０      上方ピン部
１１      ガス抜き流路
１５      ヒータ
１６      ヤニ回収装置
１７      冷却手段
１８      ガス入口
１９      ガス出口
２０      ヤニ回収ボックス
２１      本体部
２２      蓋部
２５      インナボックス
２５Ａ    傾斜上面
２９      負圧空間
【図１】
2015226930.tif 000003
【図２】
2015226930.tif 000004
【図３】
2015226930.tif 000005