(57)【要約】【課題】ノズルタッチ状態で成形されても、あるいはノズル温度を成形サイクルに合わせて制御しない状態で成形されても、射出動作を適正に安定して行うことができる射出ノズルが望まれる。【解決手段】ノズル（１０）は、本体部分（１０ａ）とその先端側の小径のノズル先端部分（１０ｂ）とから成ると共に、第一ノズル孔（１１ａ）と、それより下流側の小径の第二ノズル孔（１１ｂ）と、それより下流側でテーパ状に拡径した先端ノズル孔（１１ｃ）とを有する。そして、先端ノズル孔（１１ｃ）の長さはノズル先端部分（１０ｂ）の長さに略等しく形成され、上記第二ノズル孔（１１ｂ）の長さはコールドプラグ（１）を第一ノズル孔（１１ａ）に達するまで成長させない長さに形成される。そして、望ましくは、ノズル（１０）は、先端ノズル孔（１１ｃ）と第二ノズル孔（１１ｂ）との境界に係合部分（１１ｄ）を備える。【選択図】  図６
2004290997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軽金属合金材料を融解してその溶湯を金型のキャビティに充填して成形品を成形する軽金属射出成形機の射出ノズルにおいて、
１）前記射出ノズルが、本体部分とその先端側に突出した前記本体部分より小径のノズル先端部分とを備え、
２）前記射出ノズルのノズル孔が、上流側の第一ノズル孔と、前記第一ノズル孔より下流側の前記第一ノズル孔より小径の第二ノズル孔と、前記第二ノズル孔の下流側の端部を起点として前記射出ノズルの先端に向かってテーパ状に拡径した先端ノズル孔とで形成され、そして
３）前記先端ノズル孔の長さが前記ノズル先端部分の長さに略等しく又は若干長く若しくは若干短く形成されると共に、前記第二ノズル孔の長さが、前記第二ノズル孔で固化するコールドプラグを前記第一ノズル孔に達するまで成長させない長さに形成されることを特徴とする軽金属射出成形機の射出ノズル。
【請求項２】
軽金属合金材料を融解してその溶湯を金型のキャビティに充填して成形品を成形する軽金属射出成形機の射出ノズルにおいて、
１）前記射出ノズルが、本体部分と、その先端側に突出した前記本体部分より小径のノズル先端部分とを備え、
２）前記射出ノズルのノズル孔が、上流側の第一ノズル孔と、前記第一ノズル孔より下流側の前記第一ノズル孔より小径の第二ノズル孔と、前記第二ノズル孔の下流側の端部を起点として前記射出ノズルの先端に向かってテーパ状に拡径した先端ノズル孔とで形成されると共に前記第二ノズル孔と前記先端ノズル孔の境界部位付近に微小の係合部分を備え、そして
３）前記先端ノズル孔の長さが前記ノズル先端部分の長さに略等しく又は若干長く若しくは若干短く形成されると共に、前記第二ノズル孔の長さが、前記第二ノズル孔で固化するコールドプラグを前記第一ノズル孔に達するまで成長させない長さに形成されることを特徴とする軽金属射出成形機の射出ノズル。
【請求項３】
前記係合部分は、環状の溝部又は環状の凸部若しくは上流側で直径がより大きい段差のいずれかに形成されることを特徴とする請求項２記載の射出ノズル。
【請求項４】
前記係合部分は、環状に断続的に配置された複数個の凸部又は凹部のいずれかに形成されることを特徴とする請求項２記載の射出ノズル。
【請求項５】
前記軽金属合金材料がマグネシウム合金である場合には、前記ノズル先端部分の直径Ｄ２と前記本体部分の直径Ｄ１の比Ｄ２／Ｄ１が０．４から０．６程度に、前記先端ノズル孔の長さＬ２と前記ノズル先端部分の長さＬ１の比Ｌ２／Ｌ１が０．８から１．２程度に、そして、前記ノズル先端部分の長さＬ１と前記ノズル先端部分の直径Ｄ２の比Ｌ１／Ｄ２が０．４から０．６程度に形成されると共に、前記第一ノズルの直径Ｈ１と前記本体部分の直径Ｄ１との比Ｈ１／Ｄ１が０．３５から０．４５程度に形成され、かつ前記第二ノズル孔の直径Ｈ２と前記第一ノズル孔の直径Ｈ１との比Ｈ２／Ｈ１が０．４から０．６程度に、そして、前記先端から前記第二ノズル孔の上流端間での距離（Ｌ２＋Ｌ３）と前記先端ノズル孔の長さＬ２との比（Ｌ２＋Ｌ３）／Ｌ２が４から７程度に形成されることを特徴とする請求項１又は２記載の射出ノズル。
【請求項６】
前記第一ノズル孔と前記第二ノズル孔とを繋げる境界壁面が、１２０°から１８０°に拡径するテーパ面あるいは垂直面に形成されることを特徴とする請求項１又は２記載の射出ノズル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マグネシウム合金やアルミニウム合金などの軽金属合金材料から成る成形品を成形する軽金属射出成形機の射出装置の先端に取り付けられる射出ノズルに関し、より詳しくは、その形状が射出動作の適正化及び安定化に寄与する射出ノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
軽金属射出成形機は、少なくとも射出装置と型締装置とを備える。射出装置は、軽金属合金材料の１ショット分の溶湯が計量されて貯留される射出シリンダと、そのシリンダ孔中で前後に移動するプランジャ又はスクリュウと、その射出シリンダ先端に取り付けられた射出ノズルとを有し、溶湯をプランジャ又はスクリュウによって押し出してそのノズルに当接する金型のキャビティに射出する。型締装置は、成形サイクルに合わせて金型を開閉し、キャビティの中で冷却固化された成形品を突き出す。突き出された成形品は別途用意された取出機によって把持されて機外に搬出される。
【０００３】
このような軽金属射出成形機において成形が安定して行われるためには、溶湯が射出シリンダに安定して供給されることはもちろんのこと、その溶湯があらかじめ設定した射出速度、圧力で金型に安定して射出制御されること、特に、射出開始時の射出圧力が過大になることなくかつ安定することが肝要である。また、ノズル孔が詰まって溶湯の射出が不能になるトラブルが発生しないことも肝要である。また、溶湯が特に高温であることから、型開きに伴って先端側のプラグが抜け出た後つぎの射出までに、すなわちつぎの射出までの待機中に、溶湯がノズル孔先端から漏れ出さないことも肝要である。
【０００４】
ところで、マグネシウム合金等の軽金属合金材料の溶湯は、その熱伝導率が大きいこと、比熱が小さいこと及び固相と液相の相変化の潜熱が小さいことから、その相変化が急速に起こる。また、溶湯は固化する際にそれに接する物に強く固着する。それで、メカニカルに作動してノズル通路を開閉する、機構的に複雑なメカニカルバルブは、一般的に軽金属射出成形機のノズルには採用されていない。
【０００５】
メカニカルバルブを備えないノズルはオープンノズルと呼称される。このようなノズルでは、ノズル孔を開閉する機構がないので、溶湯がノズル孔中で固化して生成されるコールドプラグ（以下、単にプラグとする。）が一種のバルブとしてノズル孔を開閉する。すなわち、プラグが栓としてノズル孔を閉鎖し、プラグが溶湯の射出圧力によってノズルから押し出されてノズル孔を開口する。より具体的には、射出後ノズル孔中の溶湯が成形品の冷却・計量中に金型側から冷却されて所望の大きさのプラグになり、型開きに伴ってスプルが成形品と共に金型から抜け出る際にそのプラグが切断し、先端側のプラグがスプルと一緒に抜け出す一方で上流側のプラグがノズル中に残留してノズル孔が閉鎖される。そして、残留したプラグがつぎの射出の開始時までに適宜に軟化して、溶湯の射出圧力によってノズルから押し出されてノズル孔を開口する。プラグの軟化は、ノズル先端側のプラグが抜け出した後に金型側からの冷却がほとんど止まった状態でノズル本体側から加熱されることによって進行する。
【０００６】
このようなオープンノズルにおいて、プラグの硬さ及びその大きさの変動は射出性能に多いに影響を与える。例えば、ノズル中に残留するプラグがつぎの射出開始時に充分に軟化しなかったりその大きさが大きすぎたりする場合には、プラグを抜き出す溶湯の圧力、すなわち射出圧力が増大すると共にその反動で急減し、射出初期の速度制御が困難になる。その結果、キャビティ内に充填される溶湯の流れが著しく不安定になって成形品に湯皺、ひけ、ショート、あるいはバリなどが発生し、極端な場合に成形品に混入して成形品の品質が損なわれる。特に、残留するプラグが冷え過ぎて過大に成長した場合には、ノズル孔が詰まって射出そのものが不能になる。一方、残留プラグが小さすぎたり軟化しすぎたりする場合には、つぎの射出までの待機中に溶湯と共にノズル孔先端より漏れ出すトラブル、すなわちドルーリングが発生する。
【０００７】
したがって、プラグの生成、切断、抜け出し等においては、
▲１▼まず、射出後の成形品の冷却時（計量時含む。）に、スプルを介して金型に繋がる溶湯が過度に冷却されて過大なプラグに成長せず、
▲２▼つぎの型開きのときにプラグの一部が成形品のスプルと共に抜け出す際に、プラグが一定の箇所で切断して上流側に残留するプラグの大きさが変動せず、
▲３▼その後つぎの射出までの待機中に、残留したプラグが軟化しすぎることなく所望の大きさに維持されるように適切に加熱されてドルーリングが防止され、
▲４▼つぎの射出直前までにそのプラグが適切な大きさに維持され適切に軟化されるように加熱されて、
▲５▼射出時には、そのプラグが一定の射出圧力でノズルから抜け出すように制御される必要がある。
【０００８】
上記のようなプラグの制御は、従来、成形サイクルに対応して射出ノズルの温度を変化させる温度制御によって実現されていた。そして、多くの場合、その温度制御の調整がより効果的になるように、成形サイクルに合わせて射出ノズルを金型に対して離接する、いわゆるシフト成形が同時に採用されていた。なぜなら、射出ノズルを金型に常に当接した状態で射出成形するノズルタッチ成形（以下、タッチ成形とする。）では、ノズル先端から金型側に常時熱が奪われることから、ノズル中のプラグが過冷却されやすいという難点があるためである。そこで、例えば、シフト成形の動作に合わせてノズルの誘導加熱温度を切り換えて制御する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。また、ノズルの前後に温度を検出する測温体を配置して、シフト成形動作に合わせてその測温体を切り換えノズルの検出温度の基準を前後に切り換えることによってその温度を制御する技術も開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００９】
ただし、タッチ成形には、ノズル先端を金型に離接する動作を必要としないために、その当接部に摩耗が発生せず成形サイクル上でのロスタイムも発生しない利点がある。そこで、成形サイクルに合わせてスプルブッシュも一緒に温度制御することによって、タッチ成形しながらプラグの適切な生成、切断等を実現する技術が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。また、ノズルヒータを取り付けるノズル外筒をノズル先端側にできるだけ寄せた形状にして、ノズル先端部をより正確に温度制御しながらタッチ成形することを意図したノズルも開示されている（例えば、特許文献４参照。）。
【００１０】
いずれにしても、従来のノズルにおいては、ノズルの温度が成形サイクルに合わせて適切に制御されることによって射出の安定化が図られていた。
【００１１】
【特許文献１】
特許登録３３２３４４０号公報
（カラム７第３４行−カラム９第２６行、  図５）
【特許文献２】
特開２００１−０７９６５３号公報
（カラム８第３４行−カラム１０第４２行、  図１）
【特許文献３】
特開平９−１５５５２０号公報
（カラム４第３８行−カラム７第１１行、  図２）
【特許文献４】
特開２００１−０３８４５７号公報
（カラム３第２０行−カラム４第３９行、  図２）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の特許文献のいずれにおいても、ノズルが成形サイクルに合わせて適切に温度制御されないときには、つぎのような問題を発生しやすい。
【００１３】
例えば、特許文献１では、ノズル先端の小径のノズル孔からその上流のより大径のノズル孔にかけて拡径する境界斜面で生成される固体栓（プラグに相当する。半凝固状態のものも含む。）が鍔状になってノズル孔を塞ぐことになっているが、ノズルの温度制御が適切でない場合には、先端側のノズル孔が短いことから、鍔部分が金型側から過冷却されて抜けにくくなったり逆にノズル本体側から過熱されて抜け出しやすくなる。また、特許文献３や特許文献４でも、ノズル先端の小径孔の長さが短いことから、同様な問題が発生し、特にタッチ成形であることから更にそれが顕著になりやすい。また、特許文献２では、ノズル先端から上流にかけてのノズル孔が長く形成されている違いがあるとしても、ノズル孔の内径が単純であることから、プラグの抜け出し時の切断位置が変動しやすい問題がある。
【００１４】
一方、特許文献４では、ノズル本体部が過熱される結果、ヒータが焼損しやすいという問題もある。このノズルでは、ノズルヒータを取り付けるノズル外筒の直線部をノズル先端の曲面側にできるだけ接近させてノズル先端部をより正確に温度制御することが意図されているが、ノズルの本体部分から先端にかけての断面積が徐々に減少する形状であるためにノズル本体側からノズル先端側に多くの熱が奪われる。それで、ノズル本体部分を余分に加熱する必要があり、その結果としてノズル本体部が過熱されるからである。これを避けてノズル本体部の加熱を抑える場合には、上記のように構成する意義が失われるという矛盾に陥る。
【００１５】
以上の問題点の本質は、図１０に示されるような従来のノズルの形状とそれが加熱されたときの温度の変化及びその分布状態を考察することによってより明らかになる。図中、上側の図面（ａ）は従来の代表的なノズルの断面図であり、下側の図面（ｂ）はそのノズルが加熱されたときの温度分布図である。この温度分布状態は、特に型開き直前の時点でのもので、ノズル中で固化したプラグが型開きの際に切断されてその先端側が成形品と共に抜け出る直前のものである。ここに、温度分布図の横軸はノズルの先端からの位置を示し、縦軸はその位置での温度を示す。そして、細線で実線の温度分布曲線ＣＰ１はノズル孔の中心の温度分布、すなわちプラグや溶湯の温度分布を示し、細線で一点鎖線の温度分布曲線ＣＮ１はノズルの表面からある程度の深さにあるノズル深部の温度分布を示す。図面（ａ）のノズルの軸方向長さと図（ｂ）の温度分布図の横軸は、相互に対応している。ただし、温度分布が見やすいようにそれらは若干引き伸ばされて図示されている。それで、この図面は温度分布の傾向を示す図として理解されるべきである。
【００１６】
この従来例では、後に図６で説明される本発明のノズルとの比較のために、射出成形がタッチ成形で行われる場合について記載され、また、ノズルの温度が成形サイクルに合わせて適切に制御されない場合について記載されている。それで、その実施例は、従来のノズルの温度制御が成形サイクルに応じて制御されないと成形がうまくできないことを示すことになるが、従来のノズル及びそのノズル孔の形状に潜在していた問題点を明らかにするために、敢えてそのような場合について説明する。
【００１７】
ノズル５０の形状は、既述した特許文献４の中で図３として開示されたものを想定したものであり、ノズル先端部分５０ｂに球面を含んでその断面積が漸減する代表的な従来例の形状である。ノズル孔５１は、その大部分を占める大径の第一ノズル孔５１ａと、その下流側の小径の第二ノズル孔５１ｂと、テーパ状の先端ノズル孔５１ｃとを含む。第一ノズル孔５１ａと第二ノズル孔５１ｂとを繋ぐ傾斜面５１ｄは通常９０°程度に拡開するテーパ面に形成され、先端ノズル孔５１ｃと第二ノズル孔５１ｂの長さは従来通りに短い。ノズル５０の本体部分５０ａの外周には、例えば公知の平コイル状のノズルヒータ２０が巻回され、その温度が熱電対２１によって検出されて図示省略された制御装置にフィードバックされる。そして、ノズル先端部分５０ｂの先端５０ｃは、金型のスプルブッシュ１４に当接される。
【００１８】
このようなノズル５０において、ノズル５０は射出後の冷却中に金型側に熱を奪われて冷却される。このとき、ノズル先端部分５０ｂの外径が本体部分５０ａからノズル先端５０ｃにかけて徐々に減少する形状であることから、ノズルヒータ２０によって加熱された熱はノズル先端部分５０ｂから金型側に連続的に多量に奪われる。その上、ノズル先端部分５０ｂの質量、すなわち熱容量が大きいことからノズルの先端５０ｃを除くノズル先端部分５０ｂがそれほど冷却されない。それで、型開き直前には、ノズル５０の温度は本体部分５０ａからノズル先端部分５０ｂにかけて徐々に低下して、ノズル５０の温度分布曲線ＣＮ１は全体的に単調に傾斜した曲線となる。しかも、その傾斜は後に図６にて説明される本発明のノズルの温度分布曲線ＣＮ２より緩くなる。また、この温度分布曲線ＣＮ１は、上記したノズルの形状的な特徴から、成形サイクルに応じて強制的に温度調整されない場合には、型開きによってプラグが抜け出した後にあってもそれほど変化しない。
【００１９】
一方、ノズル５０中の溶湯２も射出後の冷却中にスプルブッシュ１４中で固化したスプルから直接冷却されてプラグ１となる。特に、型開き直前には、プラグ１は、細かい２重のハッチングで図示した先端側の部位１ａでほとんど固化し、その上流の粗い２重のハッチングで図示した部位１ｂで軟化した固相を含む半凝固状態になる。もちろん、両者の境界は物性的に定かでない。そして、傾斜面５１ｄに位置するプラグ１ｂの上流側端部は鍔形状に固化する。このとき、成形材料がマグネシウム合金等の軽金属合金材料であることから、プラグ１の温度はノズル５０の先端側でノズル５０の温度より低くなる。それで、プラグや溶湯の温度分布曲線ＣＰ１は、プラグ１ａに相当する部分で特に温度低下して、ノズル５０の温度分布曲線ＣＮ１より下方にシフトする。この温度分布曲線ＣＰ１は、射出の際に溶湯２が通過することから成形サイクルに合わせて大きく変動する。
【００２０】
このようなノズル５０において、まず、ヒータ２０が過熱されて焼損するトラブルが発生しやすい。この問題は、熱電対２１近傍の温度分布曲線ＣＮ１の傾斜傾向が示すように、熱電対２１より上流側での本体部分５０ａの温度が熱電対２１で検出・設定される温度よりオーバーシュートすることに起因する。なぜなら、本体部分５０ａの温度が溶湯２の融解温度Ｔ１になるように、そしてノズル先端５０ｃの温度が金型として適切な温度Ｔ１になるようにノズル５０が加熱制御されるときに、多くの熱が金型に奪われることから多くの熱をヒータ２０によって供給しなければならず、結果的に熱電対２１の取付位置Ｐ２より上流側の本体部分５０ａが設定温度Ｔ２以上に過熱されるからである。もちろん、過熱を避けて熱電対２１の取付位置Ｐ２における設定温度Ｔ２を低めに設定することは可能であるが、その場合、温度分布曲線ＣＰ１の傾斜は全体的にもっと緩くなって、後述される問題が生じ易くなる。なお、軽金属合金材料が例えばマグネシウム合金である場合には、温度Ｔ１が２００℃から２５０℃程度に、温度Ｔ２が６５０℃程度に設定される。
【００２１】
また、ノズル５０の温度が成形サイクルに合わせて適切に制御されない場合には、一方では射出までの待機中にプラグ１が抜け出しやすくなり、他方では射出時にプラグ１が抜け出しにくくなるという問題が発生しやすい。これら問題は、残留したプラグ１の第二ノズル孔５１ｂの孔壁面に対する付着面積がプラグ１の抜け出しを防止するには不充分であることを鍔部分の抜け止め作用で補っていることから発生する。それで、ノズル５０の温度が高いと鍔が軟化しすぎて前者の現象が発生しやすくなり、低いと鍔が軟化せずに後者の問題が発生しやすくなる。したがって、これらの問題は相反する問題と言わざるを得ず、その解消には、ノズルの成形サイクルに応じた温度制御において微妙な制御を要する。
【００２２】
また、型開き時に、プラグ１の切断位置が先端ノズル孔５１ｃと第二ノズル孔５１ｂの境界位置Ｐ１から変動しやすい問題もある。本来、プラグが切断するときには、上記境界位置Ｐ１で安定して切断するように、境界位置Ｐ１でのプラグの温度ＴＰ１がプラグの切断に適した軟化温度（以下切断最適温度とする。）に温度制御される。そして、望ましくは、その切断最適温度にあるプラグの存在する範囲が境界位置Ｐ１近傍の狭い範囲にある方が良い。しかし、このノズル５０の形状では、切断最適温度にある位置範囲を狭い範囲にすることが難しい。なぜなら、プラグ１及び溶湯２の温度分布曲線ＣＰ１が緩く傾斜して温度分布曲線ＣＰ１上の特定の温度範囲に対応する位置範囲が広がることから、境界位置Ｐ１の近傍での切断最適温度範囲対応する位置範囲が広がるからである。その結果、特に切断位置が上流側に変動する場合には、切断後に第二ノズル孔５１ｂ側に残留するプラグが小さくなってつぎの射出までの待機中にドルーリングしやすくなる。逆に切断位置が下流側に変動する場合には、切断後に第二ノズル孔５１ｂ側に残留するプラグが過大になってつぎの射出時に射出圧力を過大にする。
【００２３】
また、射出時にプラグ１を射出に適した温度で軟化させるために、ノズル５０の成形サイクルに合わせた強制的な温度制御が欠かせないという問題がある。本来、射出時の上記の境界位置Ｐ１でのプラグの温度ＴＰ１は、射出直前に射出に適した軟化温度（以下射出最適温度とする。）に上昇するように制御されるべきところ、このノズル５０においては、後に説明されるように、ノズルが強制的に加熱されない限り型開時のノズル５０の境界位置Ｐ１でのプラグの温度ＴＮ１やプラグの温度ＴＰ１が射出時までに上記の射出最適温度に上昇しないからである。ここで、強制的な温度制御が欠かせないことを敢えて問題視するのは、そのような温度制御の設定に熟練を要することは当然としても、実際に成形サイクル中のそれぞれの時点に合わせた温度を設定することは相当難しく、その上、万一その温度設定が不充分である場合に既述した相反する現象が発生しやすいからである。
【００２４】
なお、ノズルの温度ＴＮ１やプラグの温度ＴＰ１が特に強制的に加熱されない限り射出時までに射出最適温度に上昇しない現象は、つぎの理由による。すなわち、ノズル先端部分５０ｂが先端側のプラグ１の抜け出し後に加熱されるときに、ノズル先端部分５０ｂが熱容量的に大きいこと及びその外径が徐々に減少する形状であることから、ノズル先端部分５０ｂが昇温しにくい上にノズルヒータ２０から金型側に多くの熱が奪われるためである。
【００２５】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、たとえノズルが成形サイクルに対応して変化する温度に制御されなくても、またノズルタッチ状態で成形される場合でも、プラグを安定した大きさに生成させ、切断させかつ安定して抜け出させることができる軽合金射出成形機の射出ノズルを提供することを目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の軽金属射出成形機の射出ノズル（１０）は、軽金属合金材料を融解してその溶湯（２）を金型のキャビティに充填して成形品を成形する射出ノズルであって、
１）その射出ノズルが、本体部分（１０ａ）と、その先端側に突出したその本体部分より小径のノズル先端部分（１０ｂ）とを備え、
２）その射出ノズルのノズル孔（１１）が、上流側の第一ノズル孔（１１ａ）と、その第一ノズル孔より下流側のその第一ノズル孔より小径の第二ノズル孔（１１ｂ）と、その第二ノズル孔の下流側の端部を起点としてその射出ノズルの先端に向かってテーパ状に拡径した先端ノズル孔（１１ｃ）とで形成され、そして
３）その先端ノズル孔の長さがそのノズル先端部分の長さに略等しく又は若干長く若しくは若干短く形成されると共に、その第二ノズル孔の長さが、その第二ノズル孔にてその溶湯が固化したコールドプラグ（１）をその第一ノズル孔に達するまで成長させない長さに形成される。
【００２７】
また、本発明の軽金属射出成形機の射出ノズルは、軽金属合金材料を融解してその溶湯（２）を金型のキャビティに充填して成形品を成形する射出ノズルであって、
１）その射出ノズルが、本体部分（１０ａ）と、その先端側に突出したその本体部分より小径のノズル先端部分（１０ｂ）とを備え、
２）その射出ノズルのノズル孔（１１）が、上流側の第一ノズル孔（１１ａ）と、その第一ノズル孔より下流側のその第一ノズル孔より小径の第二ノズル孔（１１ｂ）と、その第二ノズル孔の下流側の端部を起点としてその射出ノズルの先端に向かってテーパ状に拡径した先端ノズル孔（１１ｃ）とで形成されると共に、その第二ノズル孔とその先端ノズル孔の境界部位付近に微小な係合部分（１１ｄ）を備え、そして
３）その先端ノズル孔の長さがそのノズル先端部分の長さに略等しく又は若干長く若しくは若干短く形成されると共に、その第二ノズル孔の長さが、その第二ノズル孔にてその溶湯が固化したコールドプラグ（１）をその第一ノズル孔に達するまで成長させない長さに形成されると良い。
【００２８】
また、本発明の軽金属射出成形機の射出ノズルは、上記の射出ノズルであって、その係合部分が、環状の溝部（１１ｅ）又は環状の凸部（１１ｆ）若しくは上流側で直径がより大きい段差（１１ｇ）のいずれかに形成されると良い。
【００２９】
また、本発明の軽金属射出成形機の射出ノズルは、上記の射出ノズルであって、その係合部分が、環状に断続的に配置された複数個の凸部（１１ｈ）又は凹部のいずれかに形成されると良い。
【００３０】
また、本発明の軽金属射出成形機の射出ノズルは、上記の射出ノズルであって、その軽金属合金材料がマグネシウム合金である場合には、そのノズル先端部分１０ｂの直径Ｄ２とその本体部分１０ａの直径Ｄ１の比Ｄ２／Ｄ１が０．４から０．６程度に、その先端ノズル孔１１ｃの長さＬ２とそのノズル先端部分１０ｂの長さＬ１の比Ｌ２／Ｌ１が０．８から１．２程度に、そして、そのノズル先端部分１０ｂの長さＬ１とそのノズル先端部分１０ｂの直径Ｄ２の比Ｌ１／Ｄ２が０．４から０．６程度に形成されると共に、その第一ノズル孔１１ａの直径Ｈ１とその本体部分１０ａの直径Ｄ１との比Ｈ１／Ｄ１が０．３５から０．４５程度に形成され、かつその第二ノズル孔１１ｂの直径Ｈ２とその第一ノズル孔１１ａの直径Ｈ１との比Ｈ２／Ｈ１が０．４から０．６程度に、そして、その先端からその第二ノズル孔１１ｂの上流端間での距離（Ｌ２＋Ｌ３）とその先端ノズル孔１１ｃの長さＬ２との比（Ｌ２＋Ｌ３）／Ｌ２が４から７程度に形成されると良い。
【００３１】
また、本発明の軽金属射出成形機の射出ノズルは、上記の射出ノズルであって、その第一ノズル孔１１ａとその第二ノズル孔とを繋げる境界壁面（１１ｋ）が、１２０°から１８０°に拡径するテーパ面あるいは垂直面に形成されると良い。
【００３２】
なお、上記括弧内の符号は、構成要素を図と参照するものであり、何ら本発明の構成を図面のものに限定するものではない。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の軽金属射出成形機の射出ノズルの実施の１形態が、図１の金型と共に示される側面断面図及び図２の側面断面図によって説明される。また、射出ノズルの他の実施の形態が、図３又は図４の側面断面図によって説明される。また、更に他の実施形態が図２の部分的な拡大図に相当する図５によって説明される。
【００３４】
本発明の射出ノズル１０（以下、単にノズルとする。）は、図示省略された射出シリンダの先端に取り付けられて、図１のように型締装置の構成部材である固定プラテン１２に固定された固定側金型１３に対向するように配置される。金型１３には、図示省略された金型１３のキャビティに溶湯を導くスプルブッシュ１４が取り付けられる。ノズル１０の先端は、少なくとも射出時とその後の計量時にスプルブッシュ１４の注入口１４ａに当接される。ノズル１０には、従来同様のノズルヒータ２０と熱電対２１とが取り付けられる。この発明では、ノズルヒータ２０の温度は、成形サイクルに合わせて多少調整されても良いが所定の一定温度に制御されるだけで充分である。また、この発明では、タッチ成形で成形が行われる。なお、１５は、ノズルの外筒を覆うノズルカバーで、加熱するノズルヒータ２０を保護する。
【００３５】
ノズル１０の実施態様の１つは、図２のように構成される。この実施態様において、その外形、ノズル孔及びそれらの相対的な位置関係は以下の特徴を基本的に備える。
【００３６】
ノズル１０は、その大部分を占めるノズル本来の外径（Ｄ１とする。）の本体部分１０ａと、その先端側に突出した、質量的に小さい、小径（Ｄ２とする。）で長さ（Ｌ１とする。）の短いノズル先端部分１０ｂとからなる。具体的には、ノズル先端部分１０ｂは例えば円筒状に形成される。それで、ノズル先端部分１０ｂと本体部分１０ａの間には大きな段差壁１０ｄが形成され、これによって本体部分１０ａからノズル先端部分１０ｂへ熱伝導に関与する断面積が急激に減少している。ノズル１０のノズル孔１１は、その大部分を占める上流側の標準的な内径寸法の第一ノズル孔１１ａと、その下流側のより小径の第二ノズル孔１１ｂと、第二ノズル孔１１ｂの下流側の端部を起点としてノズル１０の先端に向かってテーパ状に拡径した短い長さの先端ノズル孔１１ｃとで形成される。そして、第二ノズル孔１１ｂの下流側の先端近傍に、例えば、環状溝１１ｅである係合部分１１ｄが形成される。環状溝１１ｅは、溝深さ０．５ｍｍ、溝幅１ｍｍから２ｍｍ程度の小さなものでよい。このような係合部分１１ｄは固化したプラグと噛み合ってプラグの適度な抜け出し抵抗を発生する。
【００３７】
ノズル先端部分１０ｂの長さＬ１と先端ノズル孔１１ｃの長さＬ２とは、略等しい寸法、あるいはＬ２が若干長いか、若干短い寸法の形状に形成される。また、その第二ノズル孔の長さＬ３は、その中で固化したプラグを第一ノズル孔に達するまで成長させない程度の長さに形成される。長さＬ３については後に補足説明される。
【００３８】
なお、本体部分１０ａの先端部分に形成された段部はノズルカバー１５を装着するために形成されたものである。この部分は、僅かな段差部分であるから本体部分１０ａとほとんど同じ部材とみなされて無視し得る部分である。
【００３９】
基本的に上記のように形成されたノズル１０は、より具体的につぎのように形成されても良い。それらの特徴的な形状による作用効果は後に説明される。
ａ）まず、上記の環状溝１１ｅは、図３に示されるような環状の凸部１１ｆによって代替えされても良い。この環状凸部１１ｆも膨出代０．５ｍｍ、膨出幅１ｍｍから２ｍｍ程度の小さなものでよい。
ｂ）また、上記の環状溝１１ｅは、図４に示されるような、第二ノズル孔１１ｂに形成された、上流側で直径がより大きい段差１１ｇによって代替えされても良い。この段差１１ｇも０．５ｍｍ程度の小さなものでよい。
ｃ）また、上記環状の凸部又は環状の溝部は、図５に示されるように環状に分割されて配置された複数個の凸部１１ｈ又は環状の凹部（図示省略）の何れかの形状に形成されても良い。
ｄ）また、第一ノズル孔１１ａとその第二ノズル孔１１ｂとを繋げる境界壁面１１ｋは、図２に示されるように１２０°から１８０°に拡径するテーパ面あるいは垂直面に形成されると良い。
【００４０】
本発明のノズル１０の外径寸法、ノズル孔寸法は、成形される軽金属合金材料がマグネシウム合金である場合につぎのような寸法関係にあるように形成されると良い。ここで、第一ノズル孔１１ａの内径寸法がＨ１として、第二ノズル孔１１ｂの内径寸法がＨ２として表示される。
ｅ）まず、ノズル先端部分１０ｂの直径Ｄ２と本体部分１０ａの直径Ｄ１の比Ｄ２／Ｄ１が０．４から０．６程度に、先端ノズル孔１１ｃの長さＬ２とノズル先端部分１０ｂの長さＬ１の比Ｌ２／Ｌ１が０．８から１．２程度に、そして、ノズル先端部分１０ｂの長さＬ１とノズル先端部分１０ｂの直径Ｄ２の比Ｌ１／Ｄ２が０．４から０．６程度に形成されると良い。
ｆ）また、第二ノズル孔１１ｂの直径Ｈ２と第一ノズル孔１１ａの直径Ｈ１との比Ｈ２／Ｈ１は０．４から０．６程度に、第一ノズル孔１１ａの直径Ｈ１と本体部分１０ａの直径Ｄ１との比Ｈ１／Ｄ１は０．３５から０．４５程度に形成されると良い。そして、先端から第二ノズル孔１１ｂの上流端間での距離（Ｌ２＋Ｌ３）と先端ノズル孔１１ｃの長さＬ２との比（Ｌ２＋Ｌ３）／Ｌ２は、４から７程度に形成されると良い。
ｇ）また、ノズル１０は、より具体的な１つの例としてＤ１＝５０ｍｍ、Ｄ２＝２４ｍｍ、Ｌ１＝１０ｍｍ、Ｌ２＝８ｍｍ、Ｌ３＝３９ｍｍ、Ｈ１＝２０ｍｍ、Ｈ２＝１０ｍｍに形成されると良い。
【００４１】
ｈ）また、ノズル先端部分１０ｃのスプルブッシュ１４との当接面が先端から上流側に１２０°程度に開くテーパ面に形成され、先端ノズル孔１１ｃのテーパが先端側に５°から２０°程度に開くように形成されると良い。
ｉ）また、ノズル先端部分１０ｂの外形寸法Ｄ２が最小限に形成されて、ノズル先端部分１０ｃとスプルブッシュ１４との接触面積が最小限に抑えられると良い。
【００４２】
以上の特徴を有する本発明のノズル１０が軽金属射出成形機に取り付けられて成形が行われる場合には、タッチ成形であっても、また、ノズル温度が成形サイクルに合わせて変化するように調整されない場合にあっても、射出動作の適正化と安定化が実現される。そのことは、既述された図１０に対応する図６と、図６の温度分布曲線の変化図である図７及び図８と、プラグの切断箇所でのプラグ及びノズルの温度の変化図である図９によって、以下、詳細に説明される。
【００４３】
図６において、上側の図面（ａ）は図２のノズル１０の拡大断面図であり、下側の図面（ｂ）はそのノズルが加熱されたときの各部位の温度を示す温度分布図である。この温度分布状態は、図１０と同様に、型開き直前の時点でのものである。そして、温度分布図の横軸がノズル１０の先端からの位置を示しその縦軸がその位置での温度を示すこと、太線で実線の温度分布曲線ＣＰ２がノズル孔１１の中心の溶湯２やプラグ１の温度分布を示し太線で一点鎖線の温度分布曲線ＣＮ２がノズル１０の深部の温度分布を示すことも図１０と同様である。また、図面（ａ）と図（ｂ）が横方向の位置で相互に対応した状態で適宜に引き伸ばされていることも図１０と同様である。そこで、この図も温度分布の傾向を示す図として理解されるべきである。なお、図９で説明した従来のノズル５０の温度分布曲線ＣＰ１、ＣＮ１が参考に併記されている。
【００４４】
温度分布曲線ＣＮ２、ＣＰ２は、ノズル１０がノズルヒータ２０によって一定の温度に加熱されるときの温度分布曲線であり、図９と同様に、型開きによって先端側のプラグ１が切断されて抜け出る直前の時点のものである。このとき、ノズル孔１１中の溶湯２は金型側から冷却されてプラグ１に変化している。プラグ１は、細かく２重にハッチングされた部分１ａでかなりに固化し、粗に２重にハッチングされた部分１ｂで半凝固状態に固化している。もちろん、両者の境界は物性的に定かではない。
【００４５】
このようなノズル１０においては、ノズル先端部分１０ｂが熱容量的に小さい上に本体部１０ａからノズル先端部分１０ｂへ熱が伝導する断面積が段差壁１０ｄの箇所で急激に減少するので、ノズル先端部分１０ｂが金型に近い温度によく冷却される一方で本体部分１０ａがそれほど金型側に熱を奪われない。その上、ノズル先端部分１０ｂでは、熱伝導率の大きいプラグ１の容積がノズル先端部分１０ｂの容積に対して大きな割合を占めるので、ノズル先端部分１０ｂの先端近傍がこのプラグ１によってより一層冷却される。それで、ノズル１０の温度分布曲線ＣＮ２は、図６のように、ノズル先端部分１０ｂの先端近傍で金型に近い温度に低下する一方で、本体部分１０ａの先端部分で余り温度低下しない。その結果、温度分布曲線ＣＮ２は、段差壁１０ｄの前後で急峻に変化している。同様な特徴は、プラグ１及び溶湯２の温度分布曲線ＣＰ２においても見受けられる。ただし、熱伝導率の大きいプラグ１がスプルから直接冷却されるので、特にその先端側がより強く冷却されて、温度分布曲線ＣＰ２は温度分布曲線ＣＮ２より下方にシフトしている。
【００４６】
以上説明したノズル１０においては、ノズル先端部分１０ｂとノズル孔１１が既述された形状に形成されることによって以下のような作用効果が奏される。この場合、ノズルの最適な寸法の設計は容易である。ノズルが既述の形状に形成されていればその最適寸法がその近傍に存在することから、それを所定の成形条件で評価することによってその最適な形状が容易に確定するからである。例えば、マグネシウム合金の成形機である場合には、ノズル寸法が１例として既述した寸法比あるいは寸法の実施例のように具体化できる。
【００４７】
しかして、本発明のノズル１０においては、第一に、ヒータ２０が過熱されることがほとんど無く、その寿命は従来と比べて大幅に延びる。その上、上流側の本体部分１０ａの温度が熱電対２１で設定する温度に無理なく正確に制御される。熱電対２１より上流の温度分布曲線ＣＮ２に温度のオーバーシュートがないことから熱電対２１より上流の本体部１０ａの過熱がほとんど発生しないからである。それで、熱電対２１の取付位置Ｐ２の温度を溶湯の融解温度Ｔ２に設定するだけで、本体部分１０ａの温度を設定温度Ｔ２に安定して制御することができる。その上、ノズル先端１０ｃの温度を金型として最適な温度Ｔ１にすることも容易である。ノズル先端部分１０ｂの小さい熱容量と段差壁１０ｄでの熱伝導する断面積の急激な減少によって、ノズル先端部分１０ｂの温度が本体部分１０ａの温度に余り影響されないからである。なお、軽金属合金材料が例えばマグネシウム合金である場合には、従来通り温度Ｔ１が２００℃から２５０℃、温度Ｔ２が６５０℃程度に設定される。
【００４８】
第二に、型開きの際にプラグ１ａが先端ノズル孔１１ｃと第二ノズル孔１１ｂの境界位置Ｐ１で安定して切断するようにすることができる。それは、プラグ１が切断される直前に境界位置Ｐ１でのプラグ温度ＴＰ１を既述した切断最適温度に一致するように調整する際に、特に温度分布曲線ＣＰ２の傾斜が境界位置Ｐ１で急峻になることから特定の温度範囲に対応する特定の位置範囲が狭くなって、切断最適温度に対応する位置範囲をより狭く設定できるからである。
【００４９】
こうすることによって、プラグ１ａが境界位置Ｐ１で安定して切断し、残留するプラグ１の大きさが一定となって待機中のドルーリングが防止されると共にその後の射出が安定する。なお、ノズル孔１１の先端ノズル孔１１ｃが既述されたようにテーパ形状になっているので、切断されたプラグ１が抵抗なく抜け出ることは言うまでもない。このとき、プラグ１の一部と共に抜け出るスプル３の様子は、図１に図示されている。
【００５０】
その上、境界位置Ｐ１と同じ位置に既述した係合部分１１ｄが形成されるので、プラグ１が抜け出るときの切断位置のばらつきが確実に抑えられる。プラグ１ａが係合部分１１ｄに噛み合って生成されて、プラグ１ａが切断する際に亀裂がその係合部分１１ｄを起点に発生するからである。また、ノズル１０側で残るプラグ１の大きさが一定になると共にその抜け出し抵抗が係合部分１１ｄによって適度に発生するので、プラグ１の予定しない抜け出しが確実に防止される作用効果も生じる。このような係合部分１１ｄは、具体的には既述した環状の溝部１１ｅ、凸部１１ｆ、段差１１ｇ等の形状に形成されるが、上記のような作用効果を奏するものであればどのような形状であっても良い。実施態様として例示された係合部分１１ｄは、加工が容易なものである。
【００５１】
なお、既述したようにノズル先端部分１０ｂが熱容量的に小さく、かつ段差壁１０ｄの位置でノズル断面積が急減することから、ノズル先端１０ｃ近傍のプラグ１ａは冷却時にスプルから強く冷却されるが、境界位置Ｐ１近傍でのプラグ１ａの温度ＴＰ１は、高温の本体部分１０ａの直近に位置することから充分に加熱されてそれほど冷却されない。そのため、プラグ１ａの温度ＴＰ１を既述した切断最適温度に調整することはさほど困難なことではない。
【００５２】
第３に、本発明ノズル１０では、型開き直前の境界位置Ｐ１でのプラグ１ａの温度ＴＰ１が、ヒータ２０によって成形サイクルに応じて加熱制御されなくても射出までの待機中に従来以上に上昇するという、つぎに説明される特徴を利用して、射出までの待機中に温度ＴＰ１から上昇したその温度（後に、図８，図９にて温度ＴＰ３として説明される。）を既述した射出最適温度になるように調整することができる。それで、射出圧力の過大化や射出不能になる問題を既述したように確実に抑えることができる。ここで、プラグ１ａの温度ＴＰ１が射出までの待機中に従来以上に上昇する特徴は、境界位置Ｐ１近傍がつぎのように加熱されることに因る。すなわち、段差壁１０ｄの位置でノズル断面積が急減する形状であり、ノズル先端部分１０ｂが熱容量的に小さいことから、境界位置Ｐ１近傍は、プラグ１が抜け出した後に金型側からほとんど冷却されず、本体部分１０ａから専ら加熱されることに因る。この場合、境界位置Ｐ１のプラグ１の温度はノズル深部の温度よりむしろ上昇する傾向すらある。
【００５３】
以上説明した本発明の作用効果を奏する、ノズルやプラグの温度の変化は、以下の図７から図９の説明によって明解にされる。ここに、図７の温度分布曲線は、成形品が取り出された直後のプラグが切断されたときの状態、すなわち型開き直前の図６の状態の直後の状態に対応する図である。また、図８は同じ温度分布曲線の射出直前での状態を部分的な拡大図で示す図である。特に、図８では、図７の温度分布曲線が点線で示され、射出直前のノズルの温度分布曲線ＣＮ３が一点鎖線で示されプラグの温度分布曲線ＣＰ３が実線で示される。このとき、プラグの温度分布曲線ＣＰ３は温度分布曲線ＣＮ３にほとんど重なっているが、実際には、前者が後者より上方に位置する傾向にある。
【００５４】
まず、型開きに伴って成形品が取り出されるとき、プラグ１は既述されたようにして境界位置Ｐ１で切断されるが、それは、図７の温度分布曲線ＣＰ２上の切断点Ｅ２で表示される。このとき、ノズルの温度分布曲線ＣＮ２は図６とほとんど同じ状態にある。この状態で型開きが行われるとき、境界位置Ｐ１、すなわち切断点Ｅ２の温度ＴＰ１が既述されたように切断最適温度になるように調整されるので、プラグ１は安定して境界位置Ｐ１で切断する。その後、残留プラグが既述されたように冷却されるよりむしろ加熱されてプラグの温度分布曲線ＣＰ２が上昇し、射出直前に温度分布曲線ＣＰ２は図８のように温度分布図ＣＰ３となり、境界位置Ｐ１でのプラグの温度ＴＰ２は温度ＴＰ３に上昇する。この温度ＴＰ３は既述した、射出までの待機中に温度ＴＰ１から従来以上に上昇したその温度である。そして、ノズルの温度分布曲線ＣＮ２も同様に上昇してノズルの温度分布図ＣＮ３となり、温度分布図ＣＰ３と温度分布図ＣＮ３とはほとんど重なった温度分布曲線となる。ただし、実際にはプラグ温度が僅かに高くなる傾向があるが、図では一致したように示されている。したがって、温度上昇した境界位置Ｐ１でのプラグ１及びノズル１０の温度は一致した温度分布図ＣＰ３及びＣＮ３上の一致した点Ｅ３、Ｆ３として表示される。この状態でつぎに射出が行われるとき、温度ＴＰ３が既述されたように射出最適温度になるように調整されるので、適度に軟化したプラグ１が溶湯２と共に射出圧力を過大に増大させることなく安定して射出される。
【００５５】
上記のノズルやプラグの温度の変化は、更に図９によって別の観点から説明される。この図において、横軸は成形サイクルでの各工程を示し、縦軸はその工程に対応して変化する境界位置Ｐ１でのノズル及びノズル中心位置付近での温度を示す。なお、図９を図７，図８と対比するために、図７の温度分布曲線ＣＮ２上の境界位置Ｐ１でのポイントをＦ２として表示する。
【００５６】
ここで、ノズル中心の境界位置Ｐ１の温度の変化、すなわち図７で示されるプラグ切断点Ｅ２の温度の変化は、実線の温度曲線ＣＣＰで示される。また、ノズル深部での境界位置Ｐ１での温度、すなわち、図７でポイントＦ２として示される部分の温度の変化は、一点鎖線の温度曲線ＣＣＮで示される。したがって、図７の型開時のプラグ切断点Ｅ２の温度ＴＰ１と、ノズル上のポイントＦ２の温度ＴＮ２とは、図９の型開き工程の位置に対応する温度曲線ＣＣＰ上のポイントＥ２に対応した温度と、温度曲線ＣＣＮ上のポイントＦ２に対応した温度として図示される。同様に、図８の射出直前でのプラグ切断点Ｅ３の温度ＴＰ３とノズルのポイントＦ３の温度ＴＮ３は、図中の射出工程での位置に対応する温度曲線ＣＣＰ上のポイントＥ３と温度曲線ＣＣＮ上のポイントＦ３とに対応した温度として図示される。射出直前には、既述されたようにプラグ温度がノズル温度に略一致するか若干上回る温度に上昇して図上で重なっているからである。因みに、軽金属材料がマグネシウム合金である場合には、温度ＴＰ１は５００℃から５５０℃の間、望ましくは５３０℃程度に、温度ＴＮ３は５５０℃から６００℃の間、望ましくは５８０℃程度に調整される。
【００５７】
このような図において、まず、射出時のノズル１０の温度は、ヒータ２０で一定温度に制御されるにもかかわらず、最初の射出工程でノズル孔１１中に射出された溶湯２によって幾分か温度ＴＮ３より上昇した後、成形品の冷却工程での冷却に伴って下降して、型開き工程の開始直前には温度ＴＮ２になる。一方、プラグ１あるいは溶湯２の温度ＣＣＰは、射出工程時に溶湯２の融解温度Ｔ２に達した後、冷却工程時に成形品の冷却に伴って低下して、型開工程が開始される直前に最も低下したプラグ１の温度ＴＰ１に到達する。そして、プラグ切断点Ｅ２のプラグ１の温度は、プラグの抜け出しによって上昇を開始して、射出直前にプラグ切断点Ｅ３の温度ＴＰ３に達する。このとき、ノズル温度ＣＣＮも、射出直前にノズルのポイントＦ３の温度ＴＮ３に達する。その後、温度ＴＰ３に上昇したプラグ１が射出されてプラグ温度ＣＣＰが一気にＴ２まで上昇し、その後同様な温度変化が繰り返される。ノズル温度も上記した変化を繰り返す。
【００５８】
このとき、型開き工程の際に温度ＴＰ１が切断最適温度になるように調整され、射出工程の際に温度ＴＰ３が射出最適温度になるように調整されるので、プラグ１が適正な位置で安定して切断されると共にプラグ１が適度に軟化した状態で安定して射出される。その結果、プラグ１には、成形サイクルに合わせた温度度制御が加えられなくても、あたかも成形サイクルに対応して温度制御した結果と同じヒートサイクルが自然に発生するのである。なお、既述した従来のノズル５０では、上記のＴＰ３に相当する高温は、成形サイクルに応じてする強制的な加熱に因らなければ得られない。
【００５９】
以上のように、本発明のノズル１０は、その形状的な特徴によって出現する成形サイクルに応じて変化する温度分布曲線ＣＰ２及びＣＮ２の、自然に変化する特徴をうまく利用することによって射出を安定化させる優れた作用効果を奏するが、その他にも同様な特徴を利用して以下のような作用効果を奏する。
【００６０】
第二ノズル孔１１ｂの長さＬ３は、既述されたように、先端ノズル孔１１ｃの長さＬ２とノズル先端部分１０ｂの長さＬ１の比Ｌ２／Ｌ１が０．８から１．２程度に、先端から第二ノズル孔１１ｂの上流端間での距離（Ｌ２＋Ｌ３）と先端ノズル孔１１ｃの長さＬ２との比（Ｌ２＋Ｌ３）／Ｌ２が、４から７程度になる関係を満たすように形成される場合には、第一ノズル孔１１ａと第二ノズル孔１１ｂの境界壁面１１ｋの位置が充分に融解温度にある位置に配置されるように形成される。それで、プラグ１がこの境界壁面１１ｋまで成長してここで鍔状になることは確実に防止される。
【００６１】
また、第二ノズル孔１１ｂが上記のような長さに形成されると共に、第二ノズル孔１１ｂの直径Ｈ２が、上記の、第二ノズル孔１１ｂの直径Ｈ２と第一ノズル孔１１ａの直径Ｈ１との比Ｈ２／Ｈ１が０．４から０．６程度に、第一ノズル孔１１ａの直径Ｈ１と本体部分１０ａの直径Ｄ１との比Ｈ１／Ｄ１が０．３５から０．４５程度になる関係を満たすように形成される場合には、第二ノズル孔１１ｂがある程度に細くて長い形状に形成されるので、射出直前までプラグ１の抜け出し抵抗が適度に維持されると共に、つぎの射出直前までにプラグ１が上記射出最適温度により速く上昇するようにできる。第二ノズル孔１１ｂの細い内径がプラグ１の移動抵抗を増加させると共に、ノズル１０に対するプラグ１の質量の割合を適宜に減少してプラグ１の温度の上昇を促進するためである。
【００６２】
また、第一ノズル孔１１ａとその第二ノズル孔１１ｂとを繋げる境界壁面１１ｋが、１２０°から１８０°に拡径するテーパ面あるいは垂直面に形成される場合には、万一プラグ１が異常に過冷却されて大径の第一ノズル孔１１ａ中にまで成長することがあっても、高温の溶湯２がその周囲に充分存在することから第一ノズル孔１１ａ内でのプラグ１の鍔状に生成することがほとんどの場合に阻止される。その上、万一鍔が生成されてもその鍔は軟化しており、しかも境界壁面が１１ｋテーパでなくほとんど垂直面であるから、鍔は剪断的に切断されて従来のような楔効果は発生しない。
【００６３】
また、本発明では、熱伝導に関与するスプルブッシュ１４とノズル先端１０ｃの当接面が最小限に形成されているのでノズル１０が過冷却されず、したがってノズルタッチ状態で成形サイクルが行われる場合に都合がよい。この場合、ノズル先端１０ｃが金型に離接することがないから当接面を小さく形成しても強度的に問題ない。また、ノズル先端部分１０ｃのスプルブッシュ１４との当接面が先端から上流側に１２０°程度に開くテーパ面に形成されているので、ノズル先端１０ｃがスプルブッシュ１４に強く押し付けられて調芯されるときに強度的にも都合がよい。もちろん、この接触面の摩耗等の問題も抑えられる。
【００６４】
【発明の効果】
以上、本発明の射出ノズルによれば、射出ノズルが、その外形において突出部であるノズル先端部分を有し、そのノズル孔が少なくとも請求項１又は２に記載された形状に形成されることによって、たとえノズルが成形サイクルに対応して温度制御されなくてもまたノズルタッチ状態で成形される場合でも、プラグが切断されて射出される、ノズル孔の境界位置でのプラグの温度が適正な温度になる。それで、プラグを安定した位置で切断させ、かつ安定した射出圧力で抜け出させることができることから、型開き後の溶湯の漏れ出しを安定して防止することができると共につぎの射出動作を適正に安定して行うことができる。その上、特に係合部分を形成したときには上記作用効果がより確実に奏される。
【００６５】
また、本発明の射出ノズルにおいて係合部分を請求項３又は４に記載された形状に形成するときには、プラグの安定した抜け出しと、確実な抜け出し防止が効果的に奏されることはもちろんのこと、それらの係合部分が容易に形成される。
【００６６】
また、本発明の射出ノズルにおいて各部の寸法を請求項５に記載された関係寸法に形成するときには、軽合金材料がマグネシウムである場合にノズルの最適な形状が効率的に求まり、上記作用効果がより効果的に奏される。
【００６７】
また、本発明の射出ノズルにおいて請求項６に記載された形状に形成するときには、万が一の場合にあってもノズル中のプラグの詰まりが確実に防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のノズル及びそのノズルに当接する金型との組み合わせを示す側面断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るノズルの側面断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係るノズルの側面断面図である。
【図４】本発明の更に他の実施形態に係るノズルの側面断面図である。
【図５】本発明の更に他の実施形態に係るノズルであって、図２に対応する一部分を拡大して示すノズルの側面断面図である。
【図６】本発明のノズルとそれが加熱されたときの温度分布図を示す。
【図７】図６の温度分布曲線の変化図であって、型開きによってプラグが切断された直後の状態を示す。
【図８】図７の温度分布曲線の要部を拡大した変化図に相当する図であって、射出直前の状態を示す。
【図９】図６から図８のプラグが切断される位置での温度の変化図を示す。
【図１０】従来のノズルとそれが加熱されたときの温度分布図を示す。
【符号の説明】
１      コールドプラグ
２      溶湯
１０    射出ノズル
１０ａ  本体部分
１０ｂ  ノズル先端部分
１１    ノズル孔
１１ａ  第一ノズル孔
１１ｂ  第二ノズル孔
１１ｃ  先端ノズル孔
１１ｄ  係合部分
１１ｅ  環状溝
１１ｆ  環状凸部
１１ｇ  段差
１１ｈ  環状に配置された複数個の凸部
１１ｋ  境界壁面
【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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【図１０】
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