(57)【要約】 【課題】耐火性金型内部からの散逸パターンを除去するための方法及びその装置において、金型からの溶解したパターン材料の除去を改善し、金型内部表面に残るパターン材料の残留物を少なくすることにある。【解決手段】耐火性金型内部に残留するワックスやその他の可溶性パターン材料を界面活性剤を含む場合もあるスチームあるいはその他の凝縮性蒸気をその金型内部に排出して上記パターンに接触、溶解させ、金型の外部は外部の空気等非凝縮性外気に露出させる。凝縮性蒸気が界面活性剤を含んでいるかどうかには関係なく、金型を重力方向に傾斜、回転させて、パターン除去をより効率的に行うことができる。凝縮性蒸気は金型内分で凝縮され、そのパターンに接触するが、金型の外側には凝縮物はない。凝縮した蒸気と溶解されたパターン材料は界面活性剤が含まれている場合はそれと共に排出されて、排出がより効率的に行われる。【選択図】図１
2008213044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝縮性蒸気と界面活性剤を上記金型内部に導入し、パターン材料と接触させ、溶解させるステップと、
上記凝縮性蒸気を、上記凝縮性蒸気がパターンと接触し、溶解させる金型内部で凝縮させるステップと、
上記溶解されたパターン材料と上記凝縮された蒸気を金型外に排出するステップと、
上記界面活性剤が上記排出を改善するステップとを含むことを特徴とする耐火性金型内部から散逸パターンを除去する方法。
【請求項２】
凝縮性蒸気及び界面活性剤を上記金型内に導入して上記パターン材料と接触させそれを溶解させると同時に、上記金型の外側をその金型外部の非凝縮性ガス雰囲気に露出させるステップと、
上記金型の外側を凝縮された蒸気に触れさせないようにしたまま上記凝縮性蒸気が上記パターンと接触しそれを溶解させる間、金型内部で上記凝縮性蒸気を凝縮させるステップと、
上記溶解されたパターン材料及び上記凝縮された蒸気を金型の外部に排出するステップと、
上記界面活性剤が上記排出を改善するステップとを含むことを特徴とする耐火性金型内部から散逸パターンを除去する方法。
【請求項３】
上記界面活性剤の種類およびその量については、上記凝縮された蒸気と上記パターン材料の間の界面張力を低減させるように選択することを特徴とする請求項２に記載の耐火性金型内部から散逸パターンを除去する方法。
【請求項４】
上記凝縮性蒸気は、スチームであることを特徴とする請求項２に記載の耐火性金型内部から散逸パターンを除去する方法。
【請求項５】
上記パターン材料は、非ワックス充填剤を含むか又は含まないワックスであることを特徴とする請求項２に記載の耐火性金型内部から散逸パターンを除去する方法。
【請求項６】
上記凝縮性蒸気が排出管から排出され上記金型の内部に導入される前に、上記界面活性剤が上記凝縮性蒸気に添加されることを特徴とする請求項２に記載の耐火性金型内部から散逸パターンを除去する方法。
【請求項７】
上記凝縮性蒸気が排出管から排出され上記金型内部に導入された後、上記界面活性剤が上記凝縮性蒸気に添加されることを特徴とする請求項２に記載の耐火性金型内部から散逸パターンを除去する方法。
【請求項８】
上記凝縮性蒸気と混合可能な媒体を用いて希釈された上記凝縮性蒸気流に、上記界面活性剤を導入することを特徴とする請求項７に記載の耐火性金型内部から散逸パターンを除去する方法。
【請求項９】
上記凝縮性蒸気の上記金型からの流出と上記非凝縮性ガスの上記金型内の空間部分への流入を防ぐことができるように、金型内部の上記凝縮性蒸気と上記金型外側の非凝縮性ガスとの圧力差が十分に小さいことを特徴とする請求項２に記載の耐火性金型内部から散逸パターンを除去する方法。
【請求項１０】
上記凝縮性蒸気の圧力と上記非凝縮性ガスの圧力とは、ほぼ同じであることを特徴とする請求項２に記載の耐火性金型内部から散逸パターンを除去する方法。
【請求項１１】
上記凝縮性蒸気は、スチームを含むことを特徴とする請求項２に記載の耐火性金型内部から散逸パターンを除去する方法。
【請求項１２】
上記非凝縮性ガスは、空気であることを特徴とする請求項２に記載の耐火性金型内部から散逸パターンを除去する方法。
【請求項１３】
上記凝縮性蒸気は、供給源から上記金型の内部に排出するための排出管に供給されることを特徴とする請求項２に記載の耐火性金型内部から散逸パターンを除去する方法。
【請求項１４】
上記凝縮性蒸気は、大気圧で上記金型内部に排出されることを特徴とする請求項２に記載の耐火性金型内部から散逸パターンを除去する方法。
【請求項１５】
上記凝縮性蒸気は大気圧または減圧にて上記金型内部に排出され、上記非凝縮性ガスはほぼ同じ過圧または減圧にて上記金型を内蔵する容器内にある上記金型の外側に供給されることを特徴とする請求項２に記載の耐火性金型内部から散逸パターンを除去する方法。
【請求項１６】
上記凝縮性蒸気が上記金型と上記容器間のシールを通じて容器内にある上記金型の外側に流入することを防ぐステップを含むことを特徴とする請求項１５に記載の耐火性金型内部から散逸パターンを除去する方法。
【請求項１７】
上記散逸パターンは、ワックスを含むことを特徴とする請求項２に記載の耐火性金型内部から散逸パターンを除去する方法。
【請求項１８】
上記散逸パターンが溶解している間または溶解後に、上記散逸パターンを含む上記金型の軸の１つが重力の方向に対して傾き、さらに上記金型は２つ目の軸の周りを回転することを特徴とする請求項２に記載の耐火性金型内部から散逸パターンを除去する方法。
【請求項１９】
上記パターンの中空スプルー内部に、上記凝縮性蒸気を初めに排出するステップを含むことを特徴とする請求項２に記載の耐火性金型内部から散逸パターンを除去する方法。
【請求項２０】
上記凝縮性蒸気の排出前に、上記中空スプルーを上記散逸パターン内で予め形成することを特徴とする請求項１９に記載の耐火性金型内部から散逸パターンを除去する方法。
【請求項２１】
上記の固体スプルーの露出端に向けて凝縮性蒸気を排出することで、上記中空スプルーを形成することを特徴とする請求項２０に記載の耐火性金型内部から散逸パターンを除去する方法。
【請求項２２】
容器内の上記金型の外側が支持粉体によって囲まれていることを特徴とする請求項２に記載の耐火性金型内部から散逸パターンを除去する方法。
【請求項２３】
上記金型の外側は、支持粉体によって囲まれていないことを特徴とする請求項２に記載の耐火性金型内部から散逸パターンを除去する方法
【請求項２４】
凝縮性蒸気を大気圧、加圧もしくは減圧の状態で上記金型内部に導入してパターン材料に接触、溶解させるための手段と、
上記凝縮性蒸気に界面活性剤を供給するための手段とを含むことを特徴とする耐火性金型内部からの散逸パターンを除去するための装置。
【請求項２５】
上記凝縮性蒸気を導入する手段は、上記金型内部に連通している排出管を含むことを特徴とする請求項２４に記載の耐火性金型内部からの散逸パターンを除去するための装置。
【請求項２６】
上記界面活性剤を上記排出管に供給するための界面活性剤供給管を含むことを特徴とする請求項２４に記載の耐火性金型内部からの散逸パターンを除去するための装置。
【請求項２７】
界面活性剤が上記排出管から排出された後に、上記界面活性剤を上記凝縮性蒸気に導入するための界面活性剤排出管を含むことを特徴とする請求項２４に記載の耐火性金型内部からの散逸パターンを除去するための装置。
【請求項２８】
上記散逸パターンを溶解もしくは分解するステップと、
上記金型を複合的な回転にかけるステップと、
上記金型からのパターン材料の排出を改善するために傾けるステップとからなることを特徴とする耐火性金型内部からの散逸パターンを除去するための方法。
【請求項２９】
上記金型は縦軸の周りを回転し、上記縦軸は重力に対して傾いていることを特徴とする請求項２８に記載の耐火性金型内部からの散逸パターンを除去するための方法。
【請求項３０】
上記耐火性金型は、シェル用金型であることを特徴とする請求項２８に記載の耐火性金型内部からの散逸パターンを除去するための方法。
【請求項３１】
上記シェル用金型は、粉体によって囲まれていないことを特徴とする請求項３０に記載の耐火性金型内部からの散逸パターンを除去するための方法。
【請求項３２】
上記シェル用金型は、粉体によって囲まれていることを特徴とする請求項３０に記載の耐火性金型内部からの散逸パターンを除去するための方法。
【請求項３３】
スチームもしくは凝縮性蒸気を上記金型内部に導入することによって上記散逸パターンを溶解することを特徴とする請求項２８に記載の耐火性金型内部からの散逸パターンを除去するための方法。
【請求項３４】
金型クランプ、回転機構、上記金型に設置されている金型支承機構と、
上記金型クランプと回転機構と上記金型支承機構が設置されている回転軸と、
上記軸を回転させて上記金型クランプと回転機構と上記金型支承機構を重力に対して傾けるための手段と、
上記散逸パターンを除去する手段とを含むことを特徴とする耐火性金型内部からの散逸パターンを除去するための装置。
【請求項３５】
上記金型クランプと回転機構は、上記金型の一端に摩擦するようにはめ込まれた末端を有する回転可能な軸を含むことを特徴とする請求項３４に記載の耐火性金型内部からの散逸パターンを除去するための装置。
【請求項３６】
上記金型クランプと回転機構は上記金型の上下に動作が可能であり、上記末端が上記金型にはめ込まれていることを特徴とする請求項３４に記載の耐火性金型内部からの散逸パターンを除去するための装置。
【請求項３７】
上記金型支承機構は、上記金型の反対側の末端を受け止める回転ネストを含むことを特徴とする請求項３５に記載の耐火性金型内部からの散逸パターンを除去するための装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐火性金型内部からの散逸パターンを除去するための方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本願は、２００４年７月２６日に出願された共係属シリアル番号第１０／８９９，３８１の部分継続出願である。
【０００３】
周知の『ロスト・ワックス』インベストメント鋳造工法は、通常、ワックス（ロウ）、プラスチックなどの散逸性（延伸性）パターン材料上で無機結合剤によって結合されたセラミック粒子の連続層で構成された耐火性金型を用いる。最終的に仕上げられた耐火性金型は、通常、散逸性パターン材料の周囲のシェル用金型として構成される。
【０００４】
散逸性パターン上にある耐火性シェル用金型は、通常、パターン除去工程にかけられるが、パターンはシェル用金型から溶解する。この工程で、中身の何も入っていない『グリーンの』（つまり釜焼きされていない）耐火性シェル用金型が残される。散逸性パターン材料の熱膨張率は、通常、耐火性シェル用金型の熱膨張率よりも数倍も高い。もし散逸性パターンと耐火性金型が同様に熱せられた場合には、散逸性パターン材料が、耐火性金型以上に熱膨張する。このことで、耐火性シェル用金型は張力がかかった状態になり、最終的にはシェル用金型に亀裂が入る。散逸性パターン材料の除去が、高圧蒸気殺菌法やフラッシュ・ファイアリング法などのパターン除去方法によって行われるのは、このようなシェル用金型の亀裂を回避するためである。高圧蒸気殺菌法やフラッシュ・ファイアリングによる散逸性パターン材料の除去は、耐火性シェル用金型の外部を高温に曝すことによって行われる。この高温は、耐火性シェル用金型を通して熱を伝導し、パターンの内部が熱膨張する前にパターンの表面が急速に溶解する。溶解したパターン材料の表面層は延長して、パターンが金型の開口部で露出し、パターン材料の液状表面の一部を金型開口部から排出することによって、金型内部で膨張したパターン材料を収容するところまで延びる。それでもなお、この方法では、もし金型内部の散逸性パターンの表面に沿った連続体に熱が加えられない場合には、耐火性シェル用金型の亀裂を生む可能性がある。隣接したパターン間での耐火性シェル用金型の結合は、パターンの不均一な加熱を生む主要な原因のひとつである。つまり、耐火性シェル用金型の厚い部分はパターン材料への加熱を妨げ、パターン表面の溶解を部分的に遅らせて、連続体を混乱させる原因となる。これは、金型の厚い部分と比較して金型開口部からより遠い金型の薄い部分から、パターン表面の液状材料が通過するのを妨げている。このようなパターン表面の液状材料の通過の妨げで、遠くにある金型の薄い部分で、パターン材料の熱膨張によってパターンの圧力が増加して、金型が亀裂を起こす可能性がある。この問題を解決するためには、パターン材料の膨張圧力に抵抗するのに充分なほど強い（厚い）金型の使用や、未結合の膨張したパターンから圧力を軽減するために金型を通じた補助穴や圧力の排出口の使用が必要とされる。しかし、より強力またはより厚い金型の使用は、排出法と同様に、加工コストを上昇させるので好ましくない。
【０００５】
複数の窯焼きされていない耐火性シェル用金型（パターンなし）が、通常、一窯分でガスや灯油を燃焼させた連続炉に入れられ、華氏１６００度から２０００度で加熱される。もうひとつの方法として、米国特許第６８８９７４５号の方法があり、同特許では金型支承サンドを周囲に置く方法、あるいは支承サンドなしで金型を加熱する方法を記載している。熱くなった耐火性金型は、窯から出され、溶解した金属や合金が流し込まれる。
【０００６】
インベストメント鋳造の主流は、耐火性シェル用金型を可能な限り薄くすることで、上に述べた金型のコスト軽減を図ることを狙いとしている。薄いシェル用金型を使用する場合には、Ｃｈａｎｄｌｅｙらによる米国特許第５０６９２７１に記載されているように、金型の損傷を防ぐために支承物が必要である。米国特許第５０６９２７１号は、０．１２インチ以下という可能な限りの薄さの結合された陶製シェル用金型の使用について記載している。結合していない粒子状の支承物は、余熱した炉から出された後に、熱くなった薄い耐火性シェル用金型の周りに凝縮させる。結合していない支承物は、鋳造する間に金型に亀裂が入らないよう、シェル用金型にかかる圧力に抵抗する役割を果たす。
【特許文献１】米国特許第６８８９７４５号
【特許文献２】米国特許第５０６９２７１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、従来、薄いシェル用金型の場合、高圧蒸気殺菌法や型をシェル用金型から溶解させる上記フラッシュ・ファイアリングによるパターン除去工程など、型を除去する工程で亀裂が入る可能性がより高い。  
【０００８】
また、２００４年７月２６日に出願された共係属シリアル番号第１０／８９９，３８１は、金型の外部が外気のような非凝縮性ガスにさらされている一方で、金型の内部では、パターンに接触しそれを溶解するために、スチームのような凝縮可能な蒸気を排出して、結合した耐火性金型からの散逸パターンを除去するための方法を開示している。凝縮された蒸気と溶解されたパターン材料は、金型の亀裂を減らすような方法で、金型から排出される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、
凝縮性蒸気と界面活性剤を上記金型内部に導入し、パターン材料と接触させ、溶解させるステップと、
上記凝縮性蒸気を、上記凝縮性蒸気がパターンと接触し、溶解させる金型内部で凝縮させるステップと、
上記溶解されたパターン材料と上記凝縮された蒸気を金型外に排出するステップと、
上記界面活性剤が上記排出を改善するステップとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、金型からの溶解したパターン材料の除去を改善し、金型内部表面に残るパターン材料の残留物を少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明のひとつの特徴は、スチームのような凝縮可能な蒸気を導入することで、耐火性金型内のワックスやその他の溶解可能なパターン材料のような散逸パターンを除去するための方法と装置を提供している。特に１つの実施形態においては、金型内部の界面活性剤がパターンに接触して溶解させ、同時に金型外部は周囲の外気のような非凝縮性ガスに露され、凝縮された蒸気と溶解されたパターン材料は、金型の外に排出される。界面活性剤は、金型内部の散逸パターンに接触して、凝縮された蒸気の表面張力を低下させ、あらたに露される金型内部の表面に溶解したパターン材料が流れるのを助け、金型からの溶解したパターン材料の除去を改善し、金型内部表面に残るパターン材料の残留物を少なくする。
【００１２】
金型内部の凝縮可能な蒸気と金型外部の非凝縮性ガスの圧力差は小さく、凝縮可能なガスが金型外部に出るのを防ぎ、非凝縮性ガスが空洞になった金型に入り込むのを防ぐのに充分である。このために、金型内部の凝縮可能な蒸気と金型外部の非凝縮性ガスが実質的に同じ圧力をもつことが好ましい。このようにスチームが好ましい凝縮可能な蒸気として使われる場合、スチームはパターンに接触して金型内部で凝縮され、他方で、金型外部は乾燥したままである。界面活性剤を含む凝縮可能な蒸気は、パターン材料の融点によって、大気圧・大気圧より低い圧力・大気圧より高い圧力の元で、金型内部への導入が可能である。  
【００１３】
本発明の例示目的で開示する１つの実施形態では、実質的に大気圧・大気圧より低い圧力・大気圧より高い圧力の下で、スチームやその他の凝縮可能な蒸気は、金型内部に設置された排出管もしくはスプルーに供給される。界面活性剤は、排出管の中で、または凝縮可能な蒸気が排出された後に排出管の外で、凝縮可能な蒸気のなかに導入してもよい。  
【００１４】
本発明のもうひとつの態様は、金型から溶解されたパターン材料の排出を改善するために、耐火性金型でパターンを除去する工程において、回転・傾斜を組み合わせることで、ワックス（ロウ）やその他の溶解可能なパターン材料のような散逸パターンを除去するための方法及び装置を提供している。金型は、金型用傾斜駆動モータを使用して望ましい角度で傾斜させることが出来、金型用回転駆動モータを使用して軸を回転させることが出来る。金型の傾斜角度と回転速度は、型穴から溶解したワックスを流し出すために、必要とされる角度や速度に調整することが可能である。金型は、重力に対して定められた角度に傾斜させることができると同時に、回転させることが出来る。金型は、傾斜角度を選ぶために徐々に傾けられ、傾斜角に応じて回転させたり、または継続的に回転させる。更に、金型は連続的にまたは断続的に回転させながら、続けて傾斜させることが出来る。金型は回転・傾斜の影響を受けやすく、一方で金型内部の散逸パターンを加熱・溶解させるためにスチームやその他の凝縮可能な蒸気を導入することが出来る。しかし、本発明のこの特徴はパターンを溶解・分解するどのような除去技術を用いても実施することが可能である。  
【００１５】
上記の実施形態は、支承されていない鋳型からワックス（ロウ）やその他の溶解可能なパターン材料のような散逸性パターンを排出するために実施することが可能である。本発明は、更に、容器の中で粒子媒体に支えられた鋳型から散逸性パターンを排出するために実施することが出来る。例えば、スチームやその他の凝縮可能な蒸気は、パターンに接触して溶解させるため金型内部に導入されることが出来、一方では、金型外部は粒子媒体に接触して非凝縮性（例えば、スチームのない）の大気に露されている。パターンに接触する金型内部の蒸気を凝縮する一方で、金型外部と周囲の粒子媒体は非凝縮ガスの影響を受けて、溶解したパターン材料と凝縮された蒸気を金型から外に排出する。
【００１６】
本発明は、耐火性金属金型内にある単数または複数の散逸性パターンを排出する点で好適であり、この金型はどんな厚みを持っていてもよく、周囲に外部の粒子媒体の支えがなくても、または支えがあってもよい。本発明は、金型を作るのに用いられる結合剤に悪影響を与える可能性がある金型壁面へのスチームやほかの凝縮物の浸透を回避しながら、単数または複数の散逸性パターンを排出する点で優れている。本発明は、パターン排出の際に生じる亀裂を減らし、また、金型が粒子支承物で支えられていて金型外部へ蒸気が接近することが出来ない場合に金型からパターン材料を排出するために、実施されることができる。
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的に説明する。
【実施例】
【００１７】
本発明は、２００４年７月２６日出願の共係属特許出願第１０／８９９，３８１号明細書に開示されている耐火性金型の内部に残留する１つあるいは複数の散逸パターンを除去するための方法及び装置を改善するものである。なお、上記特許の開示内容は、それを参照することで本明細書に組み込まれるものとする。具体的には、本発明の１つの実施の形態は界面活性剤を含む凝縮性蒸気を金型内部に導入することで、耐火性金型内部に残留する１つ、あるいは複数の散逸パターンを除去する方法及び装置に関係している。この凝縮される蒸気及び溶解されたパターン材料は上記金型から排出される。また、上記界面活性剤は、金型内部の散逸パターンと接触する凝縮された蒸気の表面張力を低下させ、露出されたばかりの金型内部表面上を溶解したパターン材料が流れやすくさせ、それによって金型からの溶解されたパターン材料の排出をより容易にすると同時に、上記金型表面に残留するパターン材料の量を少なくする。
【００１８】
この方法はガス浸透性『ロスト・ワックス』インベストメント鋳造セラミック製シェル用金型内部から１つあるいは複数の散逸パターンを除去する場合に特に有効であるが、本発明はそれだけに限定されるものではなく、１つあるいは複数の散逸パターンを内部に有し、金型の壁厚もいろいろで、外部周辺を粒子状の媒介物で支承されていたり、支承されていなかったりする場合もある他のタイプの耐火金属製鋳型から１つあるいは複数の散逸パターンを除去するのに用いることができる。好ましい凝縮性蒸気としてスチームを用いる場合、本発明は、パターン除去操作中に特定の周辺大気圧条件下で、水の沸点（例えば華氏で約２１２度）以下の温度で溶解する通常のワックス・パターンあるいはその他のパターン材料を含む１つあるいは複数の散逸パターンを除去するのに適用することができる。
【００１９】
本発明はまた、以下に述べるような本発明の別の実施の形態に基づいて、パターン除去操作中に大気圧以上のスチームを用いることによって、水の沸点より高い温度で溶解する通常のワックス・パターンあるいはその他のパターン材料を含んでいる１つあるいは複数の散逸パターンを除去するのに用いることができる。さらに、本発明は大気圧以下のスチームを用いて、それらを溶かすためにより低めの温度を必要とする１つあるいは複数の散逸パターンを除去するために適用することもできる。
【００２０】
あるいは本発明の実施において、スチームに替えて、他の適切な材料の凝縮可能な蒸気を用いることができ、例えば、沸点が華氏で約３００度のミネラル・スピリットを用いることもできる。この場合、蒸気は凝縮されてパターンに接触すると散逸パターンに熱を伝え、パターンを溶解・除去する。なお、この例は例示のためであって、本発明を限定するものではない。
【００２１】
さらに例示のため、そして非限定的な目的で、本発明の１つの実施の形態を図１−４を参照して以下に説明するが、この例では、『ロスト・ワックス』インベストメント鋳造シェル用金型２０の内部から、パターン・アセンブリ４０の中央中空スプルー３０に対応するゲート３５により付着された複数のワックス・パターン１０を除去する。図１で、中央中空スプルー３０は軸方向に延びる内部室３０ａとその外側表面３０ｓがワックス溶着あるいは締結法で付着されたパターン１０を有する予め成形されたワックス・スプルーを含んでいる。例示の目的であって、発明を限定するものではないが、ワックス・スプルー３０は成型、押し出し加工などの手法で、あるいは、最初に円筒形あるいはその他の形状のマンドレル上にスプルーを形成して、その後、マンドレルを加熱してワックスの近くでマンドレルが物理的に引っ張られるようにして、さらには固体ワックス・スプルーを穿孔して、あるいはその他の適切な手法を用いて予め形成することができる。
【００２２】
図１に２つのパターン１０を示してあるが、当業者であれば、通常、パターン１０と同じ場所でスプルー３０を中心にさらに多くのパターン１０が取り付けられており、図１が断面図なのでそれが見えないだけであることは容易に理解するであろう。さらに、よく知られているように、そして例えば米国特許第５，０６９，２７１号明細書に示されているように、ゲートによって、スプルー３０の周辺に、その長さ方向に沿った別の位置にさらに多くのパターン１０を取り付けることもできる。上記特許の教示は参照によって本明細書に組み込まれるものとする。
【００２３】
図１で、『ロスト・ワックス』インベストメント鋳造シェル用金型２０は、例えば米国特許第５，０６９，２７１に述べられているように、シェル用金型を作るために通常の『ロスト・ワックス』プロセスを用いることによって、中央ワックス・スプルー３０の周囲にゲート３５で付着された複数のワックス・パターン上にインベストされた状態で示されている。この場合、ゲート３５によって中空スプルー３０に付着されたパターン１０を含むパターン・アセンブリ４０は結合材を含む耐火性スラリー内に繰り返し浸され、粗耐火性スタッコ粒子でスタッコ処理され、そして乾燥されて、シェル用金型が上記パターン・アセンブリ上にビルドアップされる。この特許は、金型の壁厚が約１／８インチあるいはそれ以下のガス浸透性薄壁シェル用金型について述べている。この特許に述べられているような薄い壁圧の金型２０は、パターン除去操作中、図６にしめすように、鋳造コンテナ６０内で、粒子状支承物５０（例えば、セラミック粒子）で支承することもできる。本発明は、上に述べたような周囲を粒子状の媒介物で支承された薄壁シェル用金型に限定されず、どんな壁厚の耐火性金型にも適用することができ、外部を粒子状支承物で支承されているか、あるいは図１に示すように支承されていないかは、特に本発明とは関係しない。
【００２４】
シェル用金型２０は溶解されたパターン材料と凝縮されたスチームが重力によってスプルー３０の下端から排出するように逆転されて（つまり、上下あべこべに）示されている。金型２０は溶解されたパターン材料と凝縮されたスチームがその金型からより容易に排出されるように別の方向に向けて配置することもできる。さらに金型２０をパターン除去操作中に、溶解されたパターン材料と凝縮されたスチームがその金型からより容易に排出されるような方法で動かしてもよい。
【００２５】
図１で、本発明の１つの例示的な実施の形態で、界面活性剤供給導管１０１に接続されたスチーム排出管あるいはチューブがパターン・アセンブリ４０の中空スプルー３０の細長いチェンバー３０ａ内に配置された状態で示されており、これは、界面活性剤（矢印ＳＦ）を含むスチームの流れ（矢印Ａ）をパターン・アセンブリ４０の中空スプルー３０内にほぼ大気圧で導入して、ワックス・パターン・アセンブリに接触し溶解すると同時に、金型２０内の外表面２０ｓをほぼ周辺大気圧（図中で大気圧と表示）に晒すためのものである。図１で金型２０周辺の非凝縮性ガス雰囲気を形成する周辺空気は周辺の温度と同じ温度であってもよいし、周辺温度より冷却してもよい。パターン・アセンブリ４０をつくる通常のワックス材料はほぼ華氏約１８０度で溶解して、流体になるが、これは例示目的であって、本発明を限定するものではない。
【００２６】
ほぼ大気圧のスチームはスチーム源１１０で発生され、このスチーム源１１０はＥｌｅｃｔｒｏ  ｓｔｅａｍ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ社のＬＢ２４０型として市販されている通常のスチーム発生装置で構成される場合もある。スチームはスチーム発生装置あるいは源１１０から供給管１２０を通じてスチーム排出管１００に流れる。スチーム発生源あるいは発生装置１１０からのスチームの流れは、十分なスチームが上記管を通じて金型に流れ込み、凝縮したスチームの量を補うようにスチーム発生装置内の圧力を調整することで支援することができる。
【００２７】
界面活性剤ＳＦは界面活性剤供給管１１１に接続された界面活性剤供給導管１０１を通じてスチーム排出管１００内に導入される。ポンプ１１１は界面活性剤を供給タンクＴから汲み上げる。タンクＴ内の界面活性剤は、通常、希釈状態にある。言い換えれば、界面活性剤は液体伝送媒体内で選定された濃度で希釈される。導管１０１からの界面活性剤ＳＦの流れは、界面活性剤計量ポンプ１１１、あるいは適切な界面活性剤供給ポンプからの界面活性剤の流量を制御する弁構成を用いて調節される。例えば、界面活性剤ＳＦを管１００に導入するための別の装置及び方法を用いて、液体状態の界面活性剤を一定の圧力で調節可能な弁に供給して、その調節可能な弁を用いて管１００への界面活性剤の流量を調節することもできる。
【００２８】
界面活性剤ＳＦは排出管１００内部のスチームに導入されるように上に述べたが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、界面活性剤を図１Ａに示すような第２の界面活性剤排出管１００´を用いてスチーム排出管１００に導入するとこともできる。この界面活性剤排出管１００´は、界面活性剤ＳＦを図１Ａに示されている金型内部のスチーム排出管１００の端部から排出した後、排出管１００の端部から下流のスチーム内に導入するように、金型内部で延びている。
【００２９】
例示の目的で、さらに本発明の範囲を限定する意図なしに述べると、本発明のこの態様で使用する界面活性剤の例としては、Ｔｏｍａｄｏｌグレード１−５非イオン性アルコール・エトキシレート液体界面活性剤があり、これはＷｉｓｃｏｎｓｉｎ州ＭｉｌｔｏｎのＴｏｍａｈ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社が販売している。この界面活性剤は水中（媒体を含む）で０．５重量％に希釈されて、導管１０１を通じて排出管１００内のスチーム流に６０ｍｌ／分の流量で付加される。この界面活性剤は排出管１００に添加され、パターン除去プロセス中にワックス・パターンが解けて耐火性金型壁が露出されるので、その金型内のスチーム内に入り込む。
【００３０】
スチームあるいは凝縮性蒸気内で他の非イオン性界面活性剤を他の濃度で用いることができるので、本発明は上に述べた例示的界面活性剤に限定されるものではない。一般的に、界面活性剤と凝縮性蒸気内でのその濃度は、金型内部で散逸パターンと接触する凝縮性蒸気の表面張力を低下させて、溶解したパターン材料が露出されたばかりの金型内部表面上で流動し易くし、それによって金型の外部に溶解したパターン材料が排出され易くし、金型表面に残留するパターン材料の量を少なくするように選定することができる。
【００３１】
さらに、前項で凝縮性蒸気がスチームを含んでいる場合に界面活性剤としての伝送媒体として水について述べているが、本発明はこの構成に限定されるものではない。この界面活性剤は用いられる粒子状非水性凝縮性蒸気と共存できるいずれの液体媒体を用いて希釈された形状で搬送することができる。例えば、凝縮性蒸気がミネラル・スピリットを含んでいる場合、この伝送媒体はミネルラルススピリットを含むことができる。
【００３２】
ほぼ大気圧で、界面活性剤ＳＦを含んでいるスチームがチェンバー３０ａ内に十分に高い流量で排出されて、チェンバー３０ａ内の空気と置き換わり、徐々にワックス・スプルー３０のパターン材料、そして次にゲート３５およびパターン１０と接触して、それらを溶解する。チェンバー３０ａ内に排出されるスチームの流量は、金型内部でのスチームの凝縮速度に応じて、スプルー及びパターンの除去作業中に変えることが出来る。この量は、脱ワックス処理中にその箇所でスチームに露出されるワックスの表面積と金型のサイズとによって決まる。複数列のパターン及びゲートがその長さ方向に沿ってスプルーに付着されている場合は、スチームは各パターンのパターン材料を均一にゲートから次にパターンへの順番で徐々に溶解する。
【００３３】
本発明の実施においては、ワックス・スプルー３０は存在していなくてもよく、あるいは他の手段で、スチームとの接触によりパターン１０を除去する前に取り除いてもよい。つまり、シェル用金型２０内にパターン１０だけが存在し、中央のスプルー・タイプの通路が空である場合、スチーム排出管１００を配置して、スチームを金型２０内に排出して、パターン１０及びそれと接触しているゲート３５だけに接触、溶解するようにしてもよい。
【００３４】
図２と４は中央の中空スプルー３０が溶解され除去された後、ゲート３５及びパターン１０の溶解、除去が行われている最中のパターン除去工程を示している。スチームが凝縮してワックス・パターン材料を溶解しており、界面活性剤を含むスチームがゲート３５及び関連パターン１０の方向に引き出されている様子が示されている。具体的には、スチームはゲート及びパターンの表面で凝縮するので、領域Ｖの近くでは比較的低い圧力が発生され、ゲート及び又はパターン材料は溶解されて、新しい降流スチームが溶解したゲート及びパターンの領域の方向に流れる。溶解した液体ワックス材料は表面領域Ｓにおいて示されている金型内部壁面に部分的に染み通り、バリアとして作用し、スチーム凝縮物が金型壁Ｗを透過してしまうのを防ぐ。さらに、金型２０の外表面２０ｓに大気圧が存在しているので、スチーム凝縮物を金型壁に通過させてしまうような駆動力が発生せず、そのことで、金型壁はスチーム凝縮物で飽和されてしまうことが防がれ、金型壁内に存在する結合材に悪影響が及ばない。その結果、パターン除去操作中、（非凝縮性ガス雰囲気としての）周辺空気に露出された金型の外表面２０ｓが乾いたまま（水分を含まない）の状態で保持される。金型２０内部の凝縮性蒸気と金型２０外部の非凝縮性大気との間の圧力差は十分に小さいので、凝縮性気体が気体浸透性金型壁Ｗを通じて金型外部に出て行くことと非凝縮性気体が壁Ｗを通じて、除去される散逸パターン・アセンブリが占拠している金型空間に入リ込むのが防がれる。金型内部の凝縮性蒸気と金型外部の非凝縮性気体雰囲気は、ほぼ同じ圧力であることが好ましい。
【００３５】
図４において、凝縮性蒸気（例えば、大気圧スチーム）に界面活性剤を含めることで、ワックスが浸透した耐火性金型がスチーム凝縮物で加湿され、同時に、ワックスが浸透した耐火壁の表面に沿ってスチーム凝縮物による表面層が形成される。従って、溶けているパターンの領域から排出される溶解したワックス・パターン材料は、スチーム凝縮物の層の上を流れ、その粘度が低いので、溶解したワックスが金型壁に沿ってより容易に流れ、金型空間から簡単に流出する。このことによって、金型空間からのパターン材料の除去をより迅速に行うことができ、金型空間内に残留するワックス・パターン材料の量がより少なくなる。
【００３６】
さらに、図４に示すように、スチーム凝縮物と溶解したワックス・パターン材料は重力によって、スプルーの空隙あるいは中空ワックス・スプルー３０が除去された場合につくられる通路Ｐを通じて金型２０から排出される。この溶解されたワックス・パターン材料は図１に金型２０の下に配置されている回収トレーあるいはコンテナ（図示されず）内に集めるようにしてもよい。図２の金型２０の長軸Ｌなどの散逸パターンを含んでいる金型２０の軸は、散逸パターンの溶解中、あるいは散逸パターンが溶解された後、重力方向に対して傾斜させることができる。
【００３７】
ほぼ大気圧のスチームはワックス・パターンに熱によって影響を受ける小さなゾーンＺだけをつくりだし、従って、固体ワックス・パターン１０の残りの非溶解部分はスチームによって比較的影響を受けないと考えられるが、出願人はこの点に関してはいかなる理論にも拘束されるものではない。加熱はされるが溶解されないパターン材料のこの小さな領域は、溶けた表面に向けて熱的に膨張することができるので、それを取り囲む耐火性金型には応力がほとんど、あるいはまったく発生しない。金型内部のワックスの熱膨張は、標準的なオートクレーブによる脱ワックス処理作業中の金型亀裂の原因となる。
【００３８】
金型内部のスチーム排出管１００からのスチームと界面活性剤ＳＦの排出は、パターン・アセンブリ４０（中空スプルー３０とパターン１０を含む）全体が溶解され、金型２０から除去され、図３に示されているスプルー通路Ｐに接続された複数の金型空間ＭＣを含む空のシェル用金型２０が残るまで、継続される。その段階で、よく知られているように、金型を適切な火入れ温度で火入れして、その金型内で鋳造する溶けた金属あるいは合金を受け入れる状態にするが、この部分は本発明とは関係ない。
【００３９】
図１−４においては、中空スプルー３０のチェンバー３０ａは予め形成されているものとして述べられているが、本発明はこれには限定されない。図５に示すように、チェンバー３０ａ’は図５に示すパターン・アセンブリの固体ワックス前駆体スプルー３０’内で、排出管１００から大気圧で排出され、管１０１からの界面活性剤を含んでいるスチームが固体スプルー３０’の露出端３０ｅ’にぶつかり、固体前駆体スプルー３０’内でチェンバー３０ａ’から徐々に溶け出すように軸方向に排出管１００を動かすことで、その場所で形成することができる。チェンバー３０ａ’が形成された後、中空スプルー３０’とパターン１０の除去を、図１−４を参照して上に説明したように実行することができる。図５では、図１−図４と同じ参照番号が用いられている。
【００４０】
図６に示す本発明の別の実施の形態において、散逸パターン・アセンブリ４０は、米国特許第５，０６９，２７１号明細書において述べられるように、鋳造コンテナ６０内の粒子状支承物５０によって外部から支承され、あるいは囲まれる薄壁もしくは他の耐火性金型２０から除去される。上記粒状の媒介物５０はセラミック粒子あるいは上記特許において述べられているグロッグを含むことができる。パターンの除去は、図１−４に述べられているように、ほぼ大気圧のスチームをスチーム排出管１００から排出し、管１０１からパターン・アセンブリ４０の中空スプルー３０内に界面活性剤を導入し、中空スプルー３０続いてパターン１０に接触、溶解させることによって実施される。金型２０の外側表面２０ｓは、パターンの除去中、粒子状の媒介物５０と接触し、鋳造コンテナ６０上の通気口６１を通じてほぼ周辺大気圧に晒される。図１−４を参照して上に述べたように溶解したワックスが金型壁Ｗ内に部分的に染み通り、スチーム凝縮物が金型の壁厚を通じて透過してしまうことを防ぐ結果、外側金型表面２０ｓおよび粉体５０は乾燥した（水分を含まない）まま維持される。
【００４１】
さらに例示のため、そして非限定的な目的で、図７に示す本発明のもう１つの方法の実施の形態について以下に説明する。この実施の形態において、大気圧を上回る圧力あるいは大気圧以下の圧力スチームが金型の内部に排出され、『ロスト・ワックス』インベストメント鋳造シェル用金型２２０の内部から、各ゲート２３５によって中央中空スプルー２３０に取り付けられる複数のワックス・パターン２１０を有するパターン・アセンブリ２４０を除去する。大気圧を上回るスチームを、金型の外側がほぼ同じ圧力の非凝縮性気体に晒されている間に使用することによってスチームの単位体積あたりの熱容量を上げると同時に、高融点のパターン材料の溶解を可能にする。大気圧以下のスチームを、金型の外側がほぼ同じ圧力の非凝縮性気体に晒されている間に使用することによって、例えば必要とする温度の低いパターン材料の溶解及び除去が可能となる。以下の方法の実施の形態は、界面活性剤ＳＦを含む大気圧を上回るスチームを使用して述べられるが、この方法の実施の形態においては代わりに大気圧以下のスチームを使用することもできる。
【００４２】
金型２２０は、圧力容器２５０内部で、パターン除去操作中に金型から排出される溶解したワックス及びスチーム凝縮物を回収し、また含む回収ベイスン２５２上に配置される。圧力容器２５０は、図６に示すような、金型２２０の周囲に粒子状支承物を含むタイプの鋳造コンテナによって構成されていてもよい。あるいは、圧力容器２５０が粒子状支承物を含まない、つまりシェル用金型のみをその内に含むといった構成も可能である。圧力容器２５０は鋼鉄などの適切な耐圧材料によって形成され、また通常の従来型の圧力容器として構成することができる。また図６に示すような鋳造チェンバー６０及びそこに含まれる金型を、超大気圧の脱ワックス処理のために、個別の圧力容器２５０内部に配置することもできる。
【００４３】
金型２２０及び圧力容器壁２５０ａ間にシール２５４が配置され、シール２５４の内部領域と外部領域との間で気体が混合することを防ぐ。このシール２５４は、金型２２０を密封するためのゴム製もしくは他の種類のシール２５４ａを有する、鋼鉄製もしくはその他の管状部材２５４ｔによって構成することができる。
【００４４】
大気圧を上回り、また管１０１からの界面活性剤を含むスチームは、排出管３００から金型２２０内部へ排出される。この管３００は、上述のスチーム発生装置などの、大気圧を上回るスチームの供給源Ｓと接続され、また壁２５０ａ内の開口を通じて延在し、図６に示すように界面活性剤導入管１０１に向け延在する。金型２２０内部への大気圧を上回るスチームの排出と同時に、金型内部のスチーム圧とほぼ同じ圧力の空気圧が、吸気口２５５を通じて圧力容器２５０内へ供給される。大気圧を上回る空気圧力の吸気口２５５は、例えばＫａｅｓｅｒ社製ＳＰ２５圧縮機のような空気圧縮機などの、圧縮空気の供給源に接続される。従って、この方法の実施の形態は、管１０１から金型２２０内部へ界面活性剤を含むスチームを排出し、これをパターン材料に接触させ、溶解させて、同時にこの金型の外側２２０が金型の外側のスチームを含まない気体雰囲気に晒されているといった方法を含む。この方法において、金型内部のスチームと金型外部のスチームを含まない雰囲気との圧力はほぼ同じである。このスチーム及びそれに対応する空気（又はその他の気体）の圧力は、パターン材料の迅速な溶解に適した任意の圧力（ひいては温度）に調整することができる。
【００４５】
この圧力容器内部の大気圧を上回る気体は、例えば窒素、不活性ガス、又はその他の気体などの空気以外の気体によって、金型内部のスチームの圧力とほぼ同じ所望の大気圧を上回る圧力下で供給することができる。
【００４６】
空気抜き弁２５６は圧力容器壁２５０の構成上に配置され、シール２５４内部の領域と連通し、初めに金型２２０内部にあった空気をシール２５４内の領域から抜き取る。
【００４７】
図７の実施の形態におけるパターン除去操作は、上述の、大気圧以上のスチームが界面活性剤と共に金型２０内部に排出され、ここでこの大気圧以上のスチームがパターン・アセンブリの固体ワックス材料と接触し凝縮する方法に基づいて進行する。大気圧以上のスチームは凝縮すると高温になるため、本発明のこの実施の形態においては、より高い温度がワックス表面に加えられることになる。スチームが凝縮するとワックス表面において僅かに低い圧力帯が形成され、これによってより多くのスチームが吸引されワックス表面と接触し、パターンの除去操作が促進される。ワックス表面からの溶解されたワックス及びスチーム凝縮物が、金型の空間からワックス及び凝縮物回収ベイスン２５２内へと流出する。脱ワックス作用は金型２２０の内部のみで起こり、スプルー２３０からゲート２３５そしてワックス・パターン２１０へといった順序で進行する。金型と圧力容器間のシール２５４が配置されていることによって、圧力容器２５０内の金型の外側２２０にスチームが加えられることはない。このため圧力容器２５０内にはスチームを含まない雰囲気が提供される。
【００４８】
図８−１２を参照すると本発明のさらなる１つの態様が示されている。この態様において、支持されていないシェル用金型５００（図１０）は、パターン除去プロセス中に複合的な回転にかけられ、また重力に対して傾き、そして上述の方法で界面活性剤を含むあるいは含まないスチーム又はその他の凝縮性蒸気を使用する。この実施の形態はスチームもしくは他の凝縮性蒸気を使用したパターンの除去に限定されることなく、金型が複合的な回転にかけられ、傾いている状態でその他のパターン除去技術を用いることをも想定に入れている。例えば、金型が複合的な回転にかけられ傾いている状態で、熱い空気又はガスの流れを金型内部に導入しパターンを加熱、溶解させることもできる。また複合的な回転にかけられ傾いている金型を、パターンのフラッシュ加熱のために加熱炉内に配置することもできる。そしてさらに、金型が複合的な回転にかけられ傾いている状態で、金型内部に化学溶出溶媒を導入しパターンに接触させ、パターンを溶解させることもできる。
【００４９】
同様に本発明のこの態様を、図６を参照して上に述べた、また米国特許第５，０６９，２７１号明細書に述べられている、鋳造コンテナ内で外部から支承され、あるいは周囲の粉体によって支承された金型からの１つ又は複数の散逸パターンの除去に適用することができる。
【００５０】
図１０において、支持されていないシェル用金型５００は、散逸（例えばワックス）スプルー５３０の全長に沿ってまたその周囲に配置された複数の散逸（例えばワックス）パターン５１０を有している状態が示されている。各パターンがゲート５３５によってスプルーに接続されている状態が示されている。本発明のこの態様に基づいた図１０に示すように、重力に対して傾いたこの金型の縦軸Ｌを中心とした回転運動によって、パターン及びスプルー材料の除去の際に、中央スプルー通路Ｐを中心にして配置された全ての金型空間ＭＣから、溶解したパターン材料を均一に排出することが可能となる。
【００５１】
図８は、本発明のこの態様を実施するための、金型５００を装置内に配置する前の例示的装置を示している。図９は、金型５００を装置内に配置する前の、また金型を重力に対して傾ける前の装置を示している。図１０は、金型を配置し、その縦軸Ｌが傾斜角度方向を向くように、重力に対して傾けた後の装置を示す。
【００５２】
本発明をこの態様で実施する際、内部に散逸パターンとスプルーを有する金型５００は、上側の金型クランプ及び回転機構５１０と、下側金型支承機構５１２の間に配置されている。シェル用金型５００は、図１０内に最もよく示されているように上記上側金型クランプ機構５１０の端部５１０ｅを受け入れる上側環状カラー５００ｃを含んでいる。端部５１０ｅは金型スプルー通路Ｐを閉じる。この金型は図１０及び１１に最もよく示されているように、金型支承ベース５１２ｂの支承プレート５１２ｐ上に配置された回転ネスト５１２ｎ上に受け入れられる下側環状カラー５００ｄを含んでいる。この金型支承ベース５１２ｂは装置のフレームＦの横方向アームＡに固定されている。これらのアームＡの間にクロス・ブレース板Ｐ３が設けられている。金型カラー５００ｃ、５００ｄは金型５００と一体成型することもできるし、個別に形成して金型に取り付けることもできる。
【００５３】
スチーム伝達管あるいはチューブ６００の端部は、図１０に示すように金型５００の開口下側端部と連通するように金型支承ベース５１２ｂ及び支承プレート５１２ｐの開口部を通じて延びており、スチームあるいはその他の凝縮性蒸気を金型５００内部に導入する。管あるいはチューブ６００は図１２に示すように、クランプ５１３によって金型支承ベース５１２ｂ上の固定位置で支えられている。管あるいはチューブ６００は適切な可撓性あるいは固定管によって上に図１−４を参照して述べたスチーム発生装置１１０などのスチーム発生装置に接続されている。
【００５４】
金型支承プレート５１２ｐは、回転ネスト５１２ｎの外周を回転可能に支承する円周方向に間隔を置いて配置された第１の組の（図では３つ）の回転ホイール５１２ｆを含んでいる。金型支承プレート５１２ｐはまた、その上に回転ネスト５１２ｎのクロジャー・プレート５１２ｓが回転可能に支承される円周方向に間隔を置いて配置された第２の組の（図では３つ）の回転ホイール５１２ｇを含んでいる。回転ネスト５１２ｎはそれによって横方向にはホイール５１２ｆによって、また下側からはホイール５１２ｇによって、下側の金型支承ベース５１２に対して回転できるように支承されている。
【００５５】
各ホイール５１２ｆはプレート５１２ｐ上に取り付けられた直立スタッドＳ１上でベアリング（図示せず）によって支承されている。各ホイール５１２ｇは支承プレート５１２ｐ上に取り付けられた横型スタッドＳ２上にベアリング（図示せず）によって支承されている。
【００５６】
回転ネスト５１２ｎは、図１０に示されているように金型５００のカラー５００ｄを受け入れるように構成された上向きの、全体として円筒形の凹部Ｒを含んでいる。
【００５７】
金型クランプ及び回転機構５１０は、金型５００のカラー５００ｃと摩擦係合する端部５１０ｅを有するシャフト５１０を含んでいる。この端部に対して、端部５１０ｅを、回転がシャフト５１０の回転によって金型に伝わることができるように金型カラー５００ｃと摩擦係合を行うために、ゴムあるいはその他の材料でつくることができる。
【００５８】
シャフト５１０はその上端スプロケット５１０を駆動チェーン５１０ｃと駆動係合させることによって回転させることができる。このチェーンは、フレームＦの水平固定プレートＰ１上に配置された通常の電気あるいは水圧モータＭ１によって駆動される通常のギア・リデューサＧＲ１の出力スプロケット５１３ｓによって駆動される。シャフト５１０ｓはフレーム・プレートｐ１に締結されている垂直固定フレーム・プレートＰ２上に固定されたベアリング・ブロック５１０ｂによって回転可能に支承されている。このような方法で、金型クランプ及び回転機構５１０と金型支承機構５１２の間に締め付けられている金型５００をシャフト５１０ｓで回転させることができる。
【００５９】
金型クランプ及び回転機構５１０は、下端は固定ハウジングＨ１内で摺動垂直シャフト７００ｓで、そして上端は固定ハウジングＨ２内で一対のベアリング７００ｂでガイドされる金型支承機構５１２に対して上下に動かすことができる。エア・シリンダー（図示せず）がフレーム５１２（例えば、プレートＰ３）と機構５１０（例えば、シャフト７００ｓ）の間で、機構５１０を持ち上げて金型を装置内に配置できるようにし、また機構５１０を下げて金型を所定の場所に締め付けることができるように接続される。エア・シリンダーが持ち上げられた位置にあると、反回転シャフト８００ｓが反回転ガイド・チューブ８００ｔを出て、機構５１０が横方向に回転して新しい金型を装置に取り付けられるように場所を空けることができる。
【００６０】
メイン・シャフト５５０は、ベアリング・ブロック５５２によってフレーム上に回転可能に取り付けられ、金型５００の長軸に対して垂直なその長軸を中心に回転あるいは枢動できるようになっている。方形断面支承スリーブ５５３は、溶接などの方法で、シャフト５５０に固定されて共に回転できるようになっている。上記金型支承機構５１２を担持するフレーム・アームＡは例えば溶接などの方法でスリーブ５５３に締結されているので、それらはシャフト５５０と共に回転あるいは枢動する。金型クランプ及び回転機構５１０はシャフト５５０、反回転シャフト８００、そしてエア・シリンダーによってスリーブ５５３に締結されている。金型クランプ及び回転機構５１０と金型支承機構５１２は上述のようにスリーブ５５３上に取り付けられ、従ってそれらはシャフト５５０と共に回転あるいは枢動する。
【００６１】
シャフト５５０はギア・リデューサＧＲ２によってシャフト５５０の端部に接続された通常の電気駆動モータＭ２によって、回転あるいは枢動される。ギア・リデューサＧＲ２は、ギア・リデューサがシャフトと共に回転しないようにしているリアクション・リンケージＬ’によってマシーン・フレーム５１２に接続されている。この駆動モータはステッピング・モータなどのタイプであってもよい。この駆動モータＭ２は、従って、シャフト５５０をその縦軸を中心として段階的に回転速度を上げながら、あるいは継続的に回転あるいは枢動することができる。こうした方法で、金型クランプ及び回転機構５１０と金型支承機構５１２の間で締め付けられている金型５００は、金型が回転されている最中に図１０に示すように重力方向に対して傾斜させることができる。
【００６２】
装置の操作においては、散逸パターンとスプルーを内部に有する金型５００は回転ネスト５１２ｎ上に置かれ、その下側カラー５００ｄが回転ネスト５１２ｎの凹部Ｒに受け入れられる。そして、金型クランプ及び回転機構５１０のシャフト５１０ｓの端部５１０ｅが下げられて、その端部５１０ｅが金型５００の上側カラー５００ｃと係合するので、シャフト５１０ｓの回転が金型に伝わる。
【００６３】
管あるいはチューブ６００からのスチームの流れが開始される。このスチームの流れは管あるいはチューブ６００を介して金型内部に導入される。このスチームは、図１−４を参照して上に述べたように界面活性剤ＳＦを含んでいてもよいが、ある種のパターン除去状況においては界面活性剤を用いなくてもよい。メイン・シャフト５５０を回転すると金型クランプ及び回転機構５１０と金型支承機構５１２が傾斜し、従って、図１０に示すように金型５００が重力に対していかなる傾斜角度ででも傾斜する。金型傾斜の角度と回転速度は金型空間ＭＣから溶解中のワックスを排出する上での必要性に合わせて調節することができる。こうした方法で、ワックスを中央スプルーＰの周りに配置されたすべての金型空間ＭＣから均一に排出することができる。従って、本発明のこの態様においては、金型が垂直の姿勢にある場合に金型空間のかなりの体積がゲートＧのレベルより下にある場合でも、ワックスを金型空間から排出することができる。溶解したワックスは金型の底部から排出され、受け皿（図示せず）内に貯められる。
【００６４】
金型５００は金型が重力に対して固定された角度で傾斜、保持されている状態で回転させることができる。あるいは、金型は、各傾斜角度で回転させながら、あるいは連続的に回転させながら、選択した傾斜角度に向けて徐々に傾斜させることもできる。さらに、金型を連続的、あるいは断続的に回転させながら、連続的に傾斜させることもできる。この方法をどのように実施するかは、脱ワックスされる（除去）されるパターンの形状による。通常は、金型を垂直の姿勢にして非回転状態で脱ワックス作業を開始し、脱ワックス作業が、金型のゲート開口部以下の部分に進行したときに金型の回転を傾斜させて脱ワックス作業を継続する。金型の傾斜角度、回転速度、そして継続時間は脱ワックスされるパターンの形状によって決まる。
【００６５】
スチームあるいは他の凝縮性蒸気は、管あるいはチューブ６００を通じて金型５００内部に導入され、金型が複合的な回転にかけられ、傾斜されている最中に散逸パターンを加熱、溶解するが、本発明のこの態様はパターン及びスプルーを加熱、溶解するためのスチームあるいはその他の凝縮性蒸気の使用にのみ限定されるものではない。例えば、加熱した空気やガス流を、金型が複合的な回転にかけられ、傾斜している状態でパターンを加熱、溶解させるためにその金型の内部に導入してもよい。またその複合的な回転にかけられ、傾斜している金型を加熱炉内部に配置して、パターンをフラッシュ加熱してもよい。そしてさらに、金型が複合的な回転にかけられ、傾斜している状態で、化学溶出溶媒を金型内部に導入して、パターンに接触、溶解させることも可能である。
【００６６】
本発明は、金属鋳造耐火性金型から１つあるいは複数の散逸パターンを除去するのに好適であり、その金型はどのような壁厚を持っていてもよく、またその周囲を外部粒子状媒介物で支承することもできるし、あるいは支承されていなくてもよい。さらにこの発明は、その金型壁がスチーム凝縮物で飽和されるのを回避しつつ、１つあるいは複数の散逸パターンを除去するのにも好適である。本発明はパターン除去中の金型の亀裂を減らし、そして壁が薄い金型を、亀裂を起こさずに使用することを可能にするものである。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
当業者であれば、本発明が上に述べた実施の形態に限定されるものではないこと、そして、添付する請求の範囲に述べられている本発明の精神を逸脱せずに変更、修正が可能であることを理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の例示的な実施の形態に従って、金型内部に残留するパターン・アセンブリの中空のスプルー内に位置した状態で示されている排出管から、界面活性剤を含む大気圧スチームを排出することで除去されるべき散逸パターンを有する耐火性鋳型を示す図式図である。
【図１Ａ】本発明の別の例示的な実施の形態に従って、金型内部に残留するパターン・アセンブリの中空スプルー内に位置した状態で示されている個別の排出管から、大気圧スチームと界面活性剤を排出することで除去されるべき散逸パターンを有する耐火性鋳型を示す図式図である。
【図２】図１の耐火性鋳型を示す図式図であり、上記散逸パターン・アセンブリの中空スプルーは溶解によってすでに除去されており、個々のゲート及びパターンが溶解、除去されている状態を示している。
【図３】図２と同様で、上記パターンがシェル用金型から完全に除去された後の状態を示す図である。
【図４】パターンの除去を示す図２の個別パターンの拡大図である。
【図５】図１と同様であるが、固体スプルーを有するパターン・アセンブリを示す図であり、スチーム排出管が上記固体スプルー内部に移動されて、内部に中空スプルーを形成している状態を示している。
【図６】本発明のさらに別の例示的な実施の形態に従って除去されるべき散逸パターンを有する耐火性鋳型の図式図であり、この金型はその周囲の粒子状支承物によって外部から支承されている。
【図７】図１と同様であり、本発明のさらに別の例示的な実施の形態に従って、上記金型内部に残留するパターン・アセンブリの中空スプルー内に位置する状態で示されているスチーム排出管から、大気圧を上回る圧力あるいは大気圧以下の圧力でスチームを排出することで除去されるべき散逸パターンを有する耐火性鋳型を示す図である。
【図８】本発明のさらに別の例示的な実施の形態に従って、パターン除去プロセス中に金型を回転、傾斜させるための装置の斜視図である。
【図９】図８の装置の部分断面を拡大して示す図である。
【図１０】図９と同様で、重力に対して傾斜した金型を示す図である。
【図１１】金型の下端を回転可能に支承する金型支承物の上面を示す拡大斜視図である。
【図１２】金型の下端を回転可能に支承する金型支承物の底面を示す拡大斜視図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０  ワックス・パターン
２０  シェル用金型（耐火性金型）
３０  中空スプルー
３５  ゲート
４０  散逸パターン・アッセンブリ
５０  粒子状支承物（媒介物）
６０  鋳造コンテナ
１００  スチーム排出管
１０１  導管
１１０  スチーム発生源
１１１  ポンプ
１２０  供給管
【図１】
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【図１Ａ】
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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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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