(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却水が通過する冷却水路が形成された金型と、該冷却水路に供給される冷却水を収容する収容容器とを少なくとも備えた鋳造装置であって、
前記収容容器には、前記金型に形成された冷却水路の壁面の金属よりも卑なる金属からなる犠牲腐食部が、前記収容容器内に収容された冷却水に接触するように配置されており、
前記冷却水路の壁面と、前記犠牲腐食部とは、電気的に接続されており、
前記冷却水路の壁面は、金属被膜が被覆された壁面であり、
前記犠牲腐食部の金属は、該金属被膜の金属よりも卑なる金属からなり、
該金属被膜の金属は、前記金型の母材の金属よりも卑なる金属からなることを特徴とする鋳造装置。
【請求項２】
前記収容容器と、前記金型の冷却水路とは、冷却用配管を介して接続されており、少なくとも金型側の前記冷却用配管内の壁面には、前記金属被膜が被覆されてい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】
前記冷却水路の壁面と、犠牲腐食部とは、電流計を介して、前記電気的な接続がされていることを特徴とする請求項１または２に記載の鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却水路が形成された金型を備えた鋳造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、鋳造品を鋳造する際には、鋳造品は、金型内に形成されたキャビティに溶融した金属（溶湯）を導入し、溶湯を冷却することにより製造される。ここで、キャビティが形成された金型は、溶湯により加熱されるため、金型内において冷却水路が形成されているのが一般的である。鋳造を行う際には、収容容器内に収容された冷却水が、ポンプを介して冷却水路内に循環され、この結果、金型は冷却水により冷却される。
【０００３】
このとき、冷却水は、溶融した金属の熱により、金型を介して加熱される。この加熱された冷却水により、金型に形成された冷却水路の壁面が腐食し易くなり、冷却水路の壁面にスケールが生成されることがある。一般的に、このようなスケールは、金型の冷却水路の壁面を構成する金属の酸化物であるため、金型を構成する母材金属よりも、熱伝導率が低い。たとえば、ＪＩＳ規格：ＳＫＤ６１を母材金属とした場合の熱伝導率は、２３Ｗ／ｍＫであるのに対して、その酸化物は、０．９〜２．３Ｗ／ｍＫである。
【０００４】
この結果、冷却水路の壁面にスケールが形成された金型は、スケールが形成されていない金型に比べて、冷却効率が低下してしまうことがあった。さらに、冷却水路の壁面の酸化が進むに従って、壁面からスケールが剥離し、これにより冷却水そのものが汚染されるおそれもあった。
【０００５】
このように、冷却水を用いて冷却するような機器においては、その冷却水による腐食を抑制することは重要であり、このような点を鑑みて、冷却水が接触する表面に防錆被膜や犠牲腐食層を形成する技術が提案されている。
【０００６】
たとえば、特許文献１には、金属製のタンクの内壁に、亜鉛合金からなる犠牲腐食層を形成した技術が開示されている。この技術によれば、犠牲腐食層を設けることにより、タンクの母材の金属が腐食（酸化）する前に、犠牲腐食層の金属を腐食させ、これにより、母材の腐食（酸化）を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１１６４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の技術を、上述した鋳造装置に適用した場合、犠牲腐食層は、鋳造時において高温環境下に晒されるため、その腐食の進行は、常温環境下に比べて速い。このため、犠牲腐食層が腐食しなくなってしまった（酸化しきってしまった）場合には、再度、冷却水路の壁面に犠牲腐食層を被覆しなければならない。さらには、犠牲腐食層は、冷却水路の壁面に直接被覆されるため、その材料の如何によっては、冷却水路の冷却効率が低下するおそれがあった。
【０００９】
本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、その目的とすることころは、鋳造時における高温環境下において、冷却水による冷却効率を維持しつつ、金型に形成された冷却水路の壁面の腐食を抑制することができる鋳造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
発明者は、鋭意検討を重ねた結果、鋳造装置の金型に形成された冷却水路の壁面は、高温で冷却水に晒されるような過酷な環境下にあるため、このような壁面に、冷却効率を考慮しつつ、犠牲腐食層を形成することは得策でないと考えた。すなわち、発明者らは、この犠牲腐食する金属を冷却水路から切り離し、冷却水路とは異なる箇所において、犠牲腐食をさせれば、冷却水路は腐食することなく、その冷却効率も維持することができると考えた。
【００１１】
本発明は、発明者らのこのような考えに基づくものであり、本発明に係る鋳造装置は、冷却水が通過する冷却水路が形成された金型と、該冷却水路に供給される冷却水を収容する収容容器とを少なくとも備えた鋳造装置であって、前記収容容器には、前記金型に形成された冷却水路の壁面の金属よりも卑なる金属からなる犠牲腐食部が、前記収容容器内に収容された冷却水に接触するように配置されており、前記冷却水路の壁面と、前記犠牲腐食部とは、電気的に接続されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、収容容器内に収容された冷却水を、金型（鋳型）に形成された冷却水路に供給することにより、鋳造時に加熱される金型を冷却することができる。このとき、金型の冷却水路の壁面の金属よりも卑なる金属からなる犠牲腐食部が、冷却水路の壁面と電気的に接続され、かつ、収容容器内において冷却水と接触した状態にあるので、冷却水路の壁面は腐食することなく、犠牲腐食部と電気的に接続した接続部に電流が流れ、犠牲腐食部の金属が優先的に腐食されることになる。
【００１３】
このような結果、たとえ、溶融した金属による熱により、金型に形成された冷却水路の壁面が、高温環境下に晒された状態で、冷却水が通過したとしても、冷却水路の壁面はほとんど腐食することがない（スケールが形成され難い）。これにより、金型の冷却効率を維持することができるとともに、冷却水の水質をも維持することができる。
【００１４】
ここで、本発明にいう「前記金型に形成された冷却水路の壁面の金属よりも卑なる金属」とは、前記金型に形成された冷却水路の壁面の金属よりもイオン化傾向が高い、すなわち、イオンになりやすい金属のことをいう。
【００１５】
また、冷却水路の壁面は、金型の素材（母材）の金属そのものであってもよく、さらには、この壁面に金属被膜が形成されていてもよい。しかしながら、より好ましい態様としては、前記冷却水路の壁面は、金属被膜が被覆された壁面であり、前記犠牲腐食部の金属は、該金属被膜の金属よりも卑なる金属からなり、該金属被膜の金属は、前記金型の母材の金属よりも卑なる金属からなる。
【００１６】
この態様によれば、上述した現象と同じ現象により、犠牲腐食部の金属は、該金属被膜の金属よりも卑なる金属からなりため、冷却水路の壁面の金属被膜よりも先に犠牲腐食部が腐食する。また、仮に、犠牲腐食部の腐食が阻害されることがあったとしても、金属被膜の金属は、前記金型の母材の金属よりも卑なる金属からなるので、金型の母材よりも先に金属被膜が腐食することになる。このような結果、金型の母材の腐食を低減することができる。
【００１７】
さらに好ましい態様としては、前記収容容器と、前記金型の冷却水路とは、冷却用配管を介して接続されており、少なくとも金型側の前記冷却用配管内の壁面には、前記金属被膜が被覆されている。
【００１８】
この態様によれば、収容容器と前記金型の冷却水路とを接続する冷却用配管のうち、金型側の冷却用配管は、他の冷却用配管に比べて高温に晒されるところ、この配管内の壁面に、上述した金属被膜を被覆することにより、配管内の壁面の腐食を低減することができる。特に、冷却用配管のうち金型から冷却水が排出される排出側の冷却配管内には、金型からの熱が入熱された冷却水が通過するため、排出側の冷却配管のうち、金型側の冷却用配管内の壁面に、前記金属被膜が被覆されていることが好ましい。
【００１９】
さらにより好ましい態様としては、前記冷却水路の壁面と、犠牲腐食部とは、電流計を介して、前記電気的な接続がされている。この態様によれば、犠牲腐食部が腐食する際には、上述したように、電気的に接続した接続部に電流が流れるので、この電流を電流計により測定することで、犠牲腐食部の腐食の進行度合いを把握することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、鋳造時における高温環境下において、冷却水による冷却効率を維持しつつ、金型に形成された冷却水路の壁面の腐食を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る鋳造装置の模式的概念図。
【図２】本実施形態に係る鋳造装置の管理方法のフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明の実施形態に係る鋳造装置を、以下の図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は、本発明の実施形態に係る鋳造装置の模式的概念図である。本実施形態に係る鋳造装置１は、たとえばアルミニウムまたは鉄の鋳物を鋳造するための鋳造装置である。
【００２４】
図１に示すように、鋳造装置１には、金型（鋳型）１０が設けられている。図１には、詳細は示していないが、金型１０は、上型と下型とからなり、上下の型を型締めした際に、金型１０には、鋳物の形状に応じたキャビティ（図示せず）が形成される。鋳造する際には、このキャビティ内にアルミニウムまたは鉄の溶湯が射出される。さらに、金型１０には、金型１０の内部に冷却水Ｌが通過する冷却水路１１が形成されている。
【００２５】
また、鋳造装置１には、金型１０の冷却水路１１に供給される冷却水Ｌを収容する収容容器１２が設けられており、収容容器１２と、金型１０の冷却水路１１とは、冷却用配管１３を介して接続されている。冷却用配管１３には、冷却水路１１に冷却水Ｌを圧送するためのポンプ１５が接続されており、これにより、収容容器１２内の冷却水Ｌを金型１０に循環することができる。
【００２６】
ここで、金型１０は、鉄系または銅系の金属からなり、冷却水路１１の壁面は、金属被膜１６が被覆された壁面となっている。さらに、金型１０側の冷却用配管１３の内壁面にも、金属被膜１６と同種の金属からなる金属被膜１７が形成されており、冷却水路１１の金属被膜１６と冷却用配管１３の内壁面の金属被膜１７は、接触した状態（導通可能な状態）となっている。なお、このような金属被膜１６，１７は、一般的に知られためっき処理によりこれらの壁面に被覆することができる。
【００２７】
さらに、収容容器１２内には、犠牲腐食ブロック（犠牲腐食部）１８が配置されており、犠牲腐食ブロック１８は、収容容器１２内に収容された冷却水Ｌに接触するように配置されている。すなわち、犠牲腐食ブロック１８は、冷却水Ｌに少なくとも一部が浸漬した状態となっている。
【００２８】
また、冷却水路１１の壁面（具体的には金属被膜１７）と、犠牲腐食ブロック１８とは、電流計３０を介して、銅線など電気抵抗低い金属からなる配線３１により電気的に接続されている。
【００２９】
さらに、犠牲腐食ブロック１８には、冷却水Ｌが金型１０供給される収容容器１２の供給口近傍に、後述する犠牲腐食ブロック１８の腐食により発生するスラッジ等が流れこまないように、フィルター１９が設けられている。しかしながら、このような機能を有することができるのであれば、例えば、犠牲腐食ブロック１８と供給口との間に、犠牲腐食ブロック１８の近傍の冷却水Ｌがオーバーフローするように、仕切り板を設けてもよい。
【００３０】
ここで、犠牲腐食ブロック１８は、金型１０に形成された冷却水路１１の壁面を構成する金属よりも卑なる金属からなる。具体的には、冷却水路１１の壁面は、上述した金属被膜１６が被覆された壁面であるので、犠牲腐食ブロック１８の金属は、金属被膜１６，１７の金属よりも卑なる金属からなることになる。さらに、金属被膜１６の金属は、金型１０の母材の金属よりも卑なる金属からなる。
【００３１】
以下のこのような金属の組み合わせを簡単に説明する。金型１０の材質として、一般的には、鋼などの鉄系材料、銅または銅合金の銅系材料などを挙げることができる。たとえば、金型１０の母材に鉄系材料を選定した場合、金属被膜１６，１７の材質としては、鉄よりも卑なる金属、すなわち、鉄よりもイオン化傾向の高い金属であるクロム、亜鉛、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、またはチタンなどを選定する。
【００３２】
さらに、犠牲腐食ブロック１８の材質としては、この選定された金属被膜１６，１７の金属よりも卑なる金属（イオン化傾向の高い金属）が選定される。たとえば、金属被膜１６，１７の材料にクロムが選定された場合、犠牲腐食ブロック１８の材質としては、クロムよりもイオン化傾向の高い金属である亜鉛、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、またはチタンが選定されることになる。
【００３３】
一方、金型１０の母材に銅系材料を選定した場合、金属被膜１６，１７の材質としては、銅よりも卑なる金属、すなわち、銅よりもイオン化傾向の高い金属である錫、ニッケル、コバルト、鉄、クロム、亜鉛、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、またはチタンを選定することができる。
【００３４】
さらに、犠牲腐食ブロック１８の材質としては、この選定された金属被膜１６，１７の金属よりも卑なる金属（イオン化傾向の高い金属）が選定される。たとえば、金属被膜１６，１７の材料に錫が選定された場合には、犠牲腐食ブロック１８の材質としては、錫よりもイオン化傾向の高い金属であるニッケル、コバルト、鉄、クロム、亜鉛、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、またはチタンのいずれかを選定することができる。
【００３５】
本実施形態によれば、収容容器１２内に収容された冷却水Ｌを、金型（鋳型）１０に形成された冷却水路１１に供給することにより、鋳造時に加熱される金型１０を冷却することができる。
【００３６】
このとき、金型１０の冷却水路１１の壁面を構成する金属被膜１６の金属よりも卑なる金属からなる犠牲腐食ブロック１８が、冷却水路１１の壁面を構成する金属被膜１６と電気的に接続され、かつ、収容容器１２内において冷却水Ｌと接触した状態にあるので、冷却水路１１の壁面を構成する金属被膜１６は腐食することなく、犠牲腐食ブロック１８と電気的に接続した接続部に電流が流れ、犠牲腐食ブロック１８の金属が優先的に腐食することになる。
【００３７】
このような結果、たとえ、溶融した金属による熱により、金型に形成された冷却水路１１の金属被膜１６が、高温環境下に晒された状態で、冷却水Ｌが通過したとしても、冷却水路の金属被膜１６はほとんど腐食することがない（スケールが形成され難い）。これにより、金型１０の冷却効率を維持することができるとともに、冷却水Ｌの水質をも維持することができる。
【００３８】
犠牲腐食ブロック１８の表面にスラッジの付着および腐食が阻害されることがあったとしても、金属被膜１６の金属は、金型１０の母材の金属よりも卑なる金属からなるので、金型１０の母材よりも優先的に金属被膜１６が腐食されることになる。このような結果、金型１０の母材の腐食を低減することができる。
【００３９】
さらに金型１０側の冷却用配管は、他の冷却用配管に比べて高温に晒されるところ、金型１０側の冷却用配管の内壁面にも金属被膜１７が形成され、これが金属被膜１６と接触しているので、この部分の冷却用配管の腐食をも低減することができる。
【００４０】
また、冷却水路１１の壁面を構成する金属被膜１６と、犠牲腐食ブロック１８とは、電流計３０を介して、電気的な接続がされているので、犠牲腐食ブロック１８が腐食する際には、上述したように、電気的に接続した配線３１に電流が流れる。この電流を電流計３０により測定することで、犠牲腐食ブロック１８の腐食の進行度合いを把握することができる。
【００４１】
図２は、本実施形態に係る鋳造装置の管理方法のフロー図である。まず、ステップＳ２０１において、鋳造装置１による鋳造時に、電流計３０により検出した電流値が所定値以上の電流が流れているかを確認する。ここで、電流計３０により検出した電流値が所定値以上の電流が流れている場合、ステップＳ２０２に進み、犠牲腐食ブロック１８が犠牲腐食していると考えられる。このため、金型１０内の冷却水路１１の壁面の防食がされていると把握することができる（防食成立）。
【００４２】
一方、電流計３０により検出された電流値が、所定値未満である場合、ステップＳ２０３に進み、犠牲腐食ブロック１８の腐食具合（犠牲）を確認する。このとき、犠牲腐食ブロック１８が酸化してしまっている（腐食しきっている）判断できるときには、ステップＳ２０４に進み、犠牲腐食ブロック１８を交換する。交換後には、ステップＳ２０１に戻り、電流計３０を確認する。
【００４３】
また、ステップＳ２０３において、犠牲腐食ブロック１８が腐食していないと判断できるときには、ステップＳ２０５に進み、冷却水路１１の壁面（具体的には金属被膜１７）と、犠牲腐食ブロック１８を繋ぐ、配線３１が断線している、または配線３１の繋ぎこみに不具合があると考えられるため、配線３１の交換または配線３１の繋ぎこみの確認を行う。この作業を行った後は、ステップＳ２０１に戻り、電流計３０により検出した電流値を確認する。
【００４４】
このようにして、電流計３０の電流の測定することにより、犠牲腐食ブロック１８の状態を管理することができ、これにより、冷却水路１１の壁面の腐食を抑制することができる。
【００４５】
以上、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【００４６】
本実施形態では、冷却水路の壁面は、金属被膜が形成された壁面であったが、金型に形成された冷却水路の壁面が金型の母材金属であって、犠牲腐食ブロックの金属が、この母材金属よりも卑なる金属であれば、冷却水路の壁面よりも犠牲腐食ブロックが優先的に腐食されるので、必ずしも金属被膜が形成されてなくてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１：鋳造装置、１０：金型（鋳型）、１１：冷却水路、１２：収容容器、１３：冷却用配管、１５：ポンプ、１６：金属被膜、１７：金属被膜、１８：犠牲腐食ブロック（犠牲腐食部）、１９：フィルター、３０：電流計、３１：配線、Ｌ：冷却水
【図１】
0005729347.tif 000002
【図２】
0005729347.tif 000003