(57)【要約】【課題】  鋳物を製作するに当たり、深い鋳抜き加工を施す必要がある場合にも、冷却効率を向上することにより、凝固時間を短縮して、生産性を向上することができる鋳造用ガス抜き具を提供すること。【解決手段】  鋳抜き加工を伴う鋳造工程において鋳型とともに使用される中空円柱状の鉄中子１００の内部に設けられ、その鉄中子１００の底壁部側より鋳型内発生ガスを抜くためのガス抜き経路Ｘを備えた鋳造用ガス抜き具において、鉄中子１００の内部に形成された冷却ガスの往復流通用の冷却経路Ｙを備えており、冷却経路Ｙは、ガス抜き経路Ｘと連通しないように構成されていることを特徴とする。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳抜き加工を伴う鋳造工程において鋳型とともに使用される中空円柱状の鉄中子の内部に設けられ、その鉄中子の底壁部側より鋳型内発生ガスを抜くためのガス抜き経路を備えた鋳造用ガス抜き具において、
前記鉄中子の内部に設けられた冷却ガスの往復流通用の冷却経路を備えており、
その冷却経路は、ガス抜き経路と連通しないように構成されていることを特徴とする鋳造用ガス抜き具。
【請求項２】
ガス抜き経路は、鉄中子の底壁外面部に連通するガス抜き経路構成用パイプ部材の内側の空間により構成されており、
冷却経路は、前記ガス抜き経路構成用パイプ部材の外側に配設された冷却経路構成用パイプ部材の外側であって且つ前記鉄中子の内側に形成された外方空間、及び前記冷却経路構成用パイプ部材の内側であって且つ前記ガス抜き経路構成用パイプ部材の外側に形成された内方空間の両空間、並びにその両空間を連通させる連通空間により構成されていることを特徴とする請求項１記載の鋳造用ガス抜き具。
【請求項３】
冷却経路の往路が内方空間により構成されていることを特徴とする請求項２記載の鋳造用ガス抜き具。
【請求項４】
冷却経路構成用パイプ部材には、少なくとも外方空間側に螺旋状羽根部材が設けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載の鋳造用ガス抜き具。
【請求項５】
連通空間は、鉄中子の底壁部近傍に設けられていることを特徴とする請求項２から４の何れかに記載の鋳造用ガス抜き具。
【請求項６】
請求項１から５の何れかに記載の鋳造用ガス抜き具を備えていることを特徴とする鉄中子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳抜き加工を要する鋳造工程時に、その鋳型内に発生するガス（鋳型内発生ガス）を抜く（排出する）ことができる鋳造用ガス抜き具に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、アルミニウム合金製の部品（エンジン部品、フロントフォーク部品）等を鋳造する際には、いわゆる「中子」が用いられる。中子には、砂材からなるものと、鉄材（鉄（Ｆｅ）又は鉄を主成分とする合金）からなるものがあるが、フロントフォーク部品等の深い鋳抜き加工を施す必要のある場合には、通常、図５に示すように、鉄材からなる中子（所謂『鉄中子』）９００が用いられる。このように鉄中子９００を用いれば、加工形状が限定されるものの（鋳造工程後、鋳物から中子を抜き出す必要があるため。一方、中子は砂材からなる場合、鋳造後、水や空気等により除去することができるため、複雑な中空空間を形成可能。）、繰り返し使用することができて、環境に優しい。
【０００３】
ここで、鋳造する場合には、ガス抜きをする必要がある。ガス抜きをせず、又はガス抜き効果が低いと、鋳型５００，５００内にガスの貯まり、溶融金属（通常、アルミニウム合金）が行き渡らず、図６に示すように、出来上がった（完成した）鋳物８００にガス欠陥（凹み）８０１が発生してしまうという問題点があった。そして、ガス欠陥８０１が発生すると、図７に示すように、内部にシリンダ部材８１０を奥まで挿入固定しようとした場合に、ガス欠陥８０１があることから、鋳物８００の内径とその中に挿入固定されるシリンダ部材８１０との軸心が角度θ分ずれてしまい、平行状態とならないのである（高い精度を要する自動車部品、オートバイ部品の場合、角度θが小さくても大きな問題となる場合がある）。
【０００４】
特に、深い鋳抜き加工を伴う鋳造工程時において鉄中子を使用した場合には、その底壁部にガス（鋳型内発生ガス）が貯まりやすい。このため、図７に示すように、鉄中子９００には、その内部に、底壁部に連通するガス抜きをするためのガス抜き経路Ｚが形成されている。
【０００５】
他方、ベンチュリー効果を利用して鋳型内発生ガスを抜く方式の鋳造用ガス抜き具がある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平７−５１７９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、鉄中子９００は鉄材から成るので熱を保持しやすく、特に、鋳抜き加工を伴う鋳造工程においては高温となってしまう。このため、図７に示すような鉄中子９００を用いれば、深い鋳抜き加工をすることができる一方で、溶融金属の凝固時間が長く、生産性が悪いという問題点があった。鋳型内発生ガスが高熱であることも影響していると思われる。
【０００７】
他方、特許文献１記載の鋳造用ガス抜き具は、鋳抜き加工に適用することを前提としているものではないため、更には、鋳造時に溶融金属（凝固前の鋳物）を内側からの冷却することができないという問題点があった。すなわち、鋳抜き加工に適していなかった。
【０００８】
上記問題点を解決するために案出されたのが本発明であって、本発明は、鋳物を製造するに当たり、深い鋳抜き加工を施す必要がある場合にも、ガス欠陥の発生を防止することができるとともに、冷却効果を向上して凝固時間を短縮し、ひいては鋳造サイクルタイム（タクト）を短縮することもできる鋳造用ガス抜き具を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（請求項１）
上記目的を達成するために請求項１記載の鋳造用ガス抜き具は、鋳抜き加工を伴う鋳造工程において鋳型とともに使用される中空円柱状の鉄中子の内部に設けられ、その鉄中子の底壁部側より鋳型内発生ガスを抜くため（排出するための）のガス抜き経路を備えたものであって、更に、前記鉄中子の内部に設けられた冷却ガスの往復流通用の冷却経路を備えており、その冷却経路がガス抜き経路と連通しないように（非連通に）構成されている。
かかる構成を有する請求項１記載の鋳造用ガス抜き具によれば、鋳抜き加工を伴う鋳造時に使用される中空円柱状の鉄中子の内部に形成されたガス抜き経路を介して、鉄中子の底壁部側より鋳型内発生ガスが抜かれる（排出される）。また、鉄中子の内部には冷却経路も形成されており、この冷却経路を介して冷却ガスが往復流通される。
（請求項２）
請求項２記載の鋳造用ガス抜き具は、請求項１記載の鋳造用ガス抜き具において、ガス抜き経路は、鉄中子の底壁外面部に連通するガス抜き経路構成用パイプ部材の内側の空間により構成されており、前記ガス抜き経路構成用パイプ部材の外側に配設された冷却経路構成用パイプ部材の外側であって且つ前記鉄中子の内側に形成された外方空間、及び前記冷却経路構成用パイプ部材の内側であって且つ前記ガス抜き経路構成用パイプ部材の外側に形成された内方空間の両空間、並びにその両空間を連通させる連通空間により冷却経路が構成されている。
かかる構成を有する請求項２記載の鋳造用ガス抜き具によれば、請求項１記載の鋳造用ガス抜き具と同様に作用する上、鉄中子の底壁外面部に連通するガス抜き経路構成用パイプ部材の内側の空間により構成されるガス抜き経路を介して、鋳型内発生ガスが鋳型内より除去される。また、ガス抜き経路構成用パイプ部材の外側に配設された冷却経路構成用パイプ部材の外側であって且つ鉄中子の内側に形成された外方空間、及び冷却経路構成用パイプ部材の内側であって且つガス抜き経路構成用パイプ部材の外側に形成された内方空間の両空間、並びにその両空間を連通させる連通空間により構成される冷却経路を介して、冷却ガスが往復流通される。
（請求項３）
請求項３記載の鋳造用ガス抜き具は、請求項２記載の鋳造用ガス抜き具において、冷却経路の往路が内方空間側により構成されている。
かかる構成を有する請求項３記載の鋳造用ガス抜き具によれば、請求項２記載の鋳造用ガス抜き具と同様に作用する上、冷却経路の内方空間側が冷却ガスの流入側とされているので、冷却ガスが内方空間、連通空間、外方空間の順に通過する。
（請求項４）
請求項４記載の鋳造用ガス抜き具は、請求項２又は３記載の鋳造用ガス抜き具において、冷却経路構成用パイプ部材には、少なくとも外方空間側に螺旋状羽根部材が設けられている。
かかる構成を有する請求項４記載の鋳造用ガス抜き具によれば、請求項２又は３記載の鋳造用ガス抜き具と同様に作用する上、冷却経路構成用パイプ部材の少なくとも外方空間側に設けられた螺旋状羽根部材により、冷却経路内を流通する冷却経路構成用ガスが少なくとも外方空間においては螺旋状に巻回しながら進む。
（請求項５）
請求項５記載の鋳造用ガス抜き具は、請求項２から４の何れかに記載の鋳造用ガス抜き具において、連通空間は、鉄中子の底壁部近傍に設けられている。
かかる構成を有する請求項５記載の鋳造用ガス抜き具によれば、請求項２から４の何れかに記載の鋳造用ガス抜き具と同様に作用する上、連通空間が鉄中子の底壁部近傍に設けられているので、冷却ガスは鉄中子の先端まで流通する。
（請求項６）
請求項６記載の鉄中子は、請求項１から５の何れかに記載の鋳造用ガス抜き具を備えている。
かかる構成を有する請求項６記載の鉄中子によれば、請求項１から５の何れかに記載の鋳造用ガス抜き具と同様に作用する上、深い鋳抜き加工を伴う鋳造工程に用いられても、未凝固の溶融金属を内側より冷却するとともに、鋳型内発生ガスを排出する。
【発明の効果】
【００１０】
（請求項１）
請求項１記載の鋳造用ガス抜き具によれば、鉄中子の底壁部側より鋳型内発生ガスを抜くためのガス抜き経路が設けられているので、鋳抜き加工を伴う鋳造工程により製造された鋳物にガス欠陥が発生してしまうことを防止することができるという効果がある。また、鉄中子の内部に冷却媒体往復流通用の冷却経路が設けられているので、鋳造時における鉄中子の熱を冷却することができ、ひいては、鋳造工程を短縮することができるという効果もある。更には、冷却経路とガス抜き経路とが連通しないように形成されているので、冷却媒体として、熱交換率の大きい媒体を使用することができるという効果もある。
（請求項２）
請求項２記載の鋳造用ガス抜き具によれば、請求項１記載の鋳造用ガス抜き具と同様に作用する上、ガス抜き経路および該ガス抜き経路と連通しない冷却経路を簡素な機構で実現することができるという効果がある。
（請求項３）
請求項３記載の鋳造用ガス抜き具によれば、請求項２記載の鋳造用ガス抜き具の奏する効果に加え、更に、冷却経路の内方空間側が冷却ガスの流入側とされているので、特に高温となる鉄中子底壁部の蓄熱を最大限に取除くことができるとともに、鉄中子の周壁部の蓄熱も効果的に取り除くことができるという効果がある。
（請求項４）
請求項４記載の鋳造用ガス抜き具によれば、請求項２又は３記載の鋳造用ガス抜き具の奏する効果に加え、冷却経路構成用パイプ部材の少なくとも外方空間側に螺旋状羽根部材が設けられているので、冷却ガスと鉄中子の内壁との接触時間が増え、冷却効果を向上することができるという効果がある。
（請求項５）
請求項５記載の鋳造用ガス抜き具によれば、請求項２から４の何れかに記載の鋳造用ガス抜き具の奏する効果に加え、連通空間が鉄中子の底壁部近傍に設けられているので、鉄中子全体を冷却することができるという効果がある。
（請求項６）
請求項６記載の鉄中子は、請求項１から５の何れかに記載の鋳造用ガス抜き具の奏する効果に加え、深い鋳抜き加工を伴う鋳造工程に用いても、従来技術と同程度のガス抜き効果を得ることができ、更には、冷却効果を得ることもできるという効果がある。ひいては、出来上がった鋳物にガス欠陥が発生してしまうことを防止することができるとともに、鋳物の製造サイクルタイムを短縮することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態の例（実施例）について説明する。勿論、下記実施例は、本発明の好ましい実施例を示すに過ぎず、本発明の技術的範囲は、かかる実施例に何ら限定されるものではない。
【００１２】
図１は、本発明の一実施例である鉄中子１００の側方断面図である。即ち、鋳造用ガス抜き具が一体的に構成されている場合の鉄中子１００について説明する。図２に示すように、鉄中子１００は、筐体部１１０と、ガス抜き経路構成用パイプ部材１２０と、プラグ部材１３０と、冷却経路構成用パイプ部材１４０とを備えている。
【００１３】
筐体部１１０は、中空円柱状に形成されており、ガス抜き経路構成用パイプ部材１２０は、筐体部１１０の内側であって、筐体部１１０と同軸状に配設されている。一方、冷却経路構成用パイプ部材１４０は、ガス抜き経路構成用パイプ部材１２０の外側且つ筐体部１１０の内側であって、筐体部１１０と同軸状に配設されている。
【００１４】
ガス抜き経路構成用パイプ部材１２０は、円筒状に形成されるとともに、筐体部１１０の底壁外面部１１２ｂに連結するように配設されている。このため、ガス抜き経路構成用パイプ部材１２０の内側には、空間Ａが形成されており、この空間Ａにより、鋳型内に発生したガス（鋳型内発生ガス）を鋳型５００，５００内より抜くためのガス抜き経路Ｘが構成されている。
【００１５】
プラグ部材１３０は、多角形状（例えば、四角、六角、八角形等）に形成されており、ガス抜き経路構成用パイプ部材１２０の先端部１２２に圧入（嵌合）されており、このプラグ部材１３０の外径部と筐体部１１０の先端部１２２の圧入孔内径部との間には、若干の（小さい）隙間が形成されている。このため、鋳物構成前（凝固前）の溶融金属が鋳型内発生ガスとともに、抜けてしまうことを防止することができる。勿論、ガス抜き用の透孔の形状及び形成方式等は、上記のものに限られるものではない。
【００１６】
また、筐体部１１０の内側であって且つ冷却経路構成用パイプ部材１４０の外側、より具体的には筐体部１１０の周壁部１１１（周壁内面部１１１ａ）と冷却経路構成用パイプ部材１４０の周壁部１４１（周壁外面部１４１ｂ）との間には、空間（本願出願書類（特許請求の範囲および明細書）中においては、「外方空間」と称する）Ｃが形成されている。同様に、冷却経路構成用パイプ部材１４０の内側であってガス抜き経路構成用パイプ部材１２０の外側、より具体的には冷却経路構成用パイプ部材１４０の周壁部１４１（周壁内面部１４１ａ）とガス抜き経路構成用パイプ部材１２０の周壁部１２１（周壁外面部１２１ｂ）との間にも、空間（本願出願書類中においては、「内方空間」と称する）Ｂが形成されている。そして、冷却経路構成用パイプ部材１４０の先端部１４２と筐体部１１０の底壁部１１２（底壁内面部１１２ａ）との間には、両空間Ｂ，Ｃを連通させるための間隙である連通空間Ｄが形成されている。これら内方空間Ｂ、外方空間Ｃ及び連通空間Ｄにより、冷却媒体の往復流通する冷却経路Ｙが形成されている。この冷却経路Ｙの内部を冷却媒体が往復流通することにより、鉄中子１００を冷却し、ひいては、溶融金属をも冷却して、凝固時間を短縮することができるのである。なお、冷却媒体としては、一般に空気が使用されるが、空気以外にも、窒素その他の気体が使用されても良いし、水その他の液体が使用されても良いし、ナトリウムその他の金属が使用されても良い。
【００１７】
ここで、内方空間Ｂ及び外方空間Ｃの何れの空間側が冷却媒体の流入側とされても良いが、冷却効果を最大限に活かすために、内方空間Ｂ側が冷却媒体の流入側とされる方が好ましい。なぜなら、一般的な鋳抜き鋳造工程において、吸熱される部分が鉄中子１００の根元付近にしかないという理由により、鉄中子１００の根元よりも、鋳型底面に近い鉄中子１００の先端すなわち底壁部１１２が最も高温となることから、この最高温部に温まっていない冷却媒体を通過させることで、鉄中子１００の最高温部の蓄熱を最大限に取り除くとともに、底壁部１１２より低温の鉄中子１００の周壁部１１１の蓄熱も効果的に取除き、結果的に鉄中子１００全体の温度を下げ、溶融金属の凝固時間を短縮して、鋳造のサイクルタイムまでをも短縮することができる。
【００１８】
次に、図１及び図２を参照して、上記の構成を有する鉄中子１００の動作について説明する。
【００１９】
まず、前提条件として、鉄中子１００は、鋳抜き加工を伴う鋳造工程において鋳型５００とともに使用される。一対の鋳型５００，５００が組み合わさる際に、鉄中子１００も組み合わされる。
【００２０】
鋳型５００，５００とともに鉄中子１００が組み合わされた後、鋳型内空間Ｅに溶融金属が流し込まれるが、溶融金属が流し込まれることにより鋳型５００，５００内に発生したガスが、ガス抜き経路構成用パイプ部材１２０内のガス抜き経路Ｘを介して、鋳型５００，５００外へ排出されるのである。ここで、かかる鋳抜き加工を伴う鋳造工程においては、鋳型内発生ガスの貯まる場所が鉄中子１００の底壁部１１２（底壁外面部１１２ｂ）の周辺にほとんど特定されることが経験上確認されている。そして、本願発明者は、ガス抜き経路構成用パイプ部材１２０を筐体部１１０と同一中心軸に配設することにより鋳型内発生ガスを確実に排出することができることは勿論のこと、ガス抜き経路構成用パイプ部材１２０の外側の空いている領域に冷却経路を構成することに着眼したのである。
【００２１】
また、冷却経路Ｙを介して、冷却媒体が往復流通される。このため、筐体部１１０を冷却することが、ひいては、鉄中子１００を介して溶融金属を冷却することができ、溶融金属の凝固時間を短縮することができる。
【００２２】
（第２実施例）
次に、図３を参照して、上記実施例とは異なる実施例（第２実施例）について説明する。第２実施例の鉄中子２００を説明するに当たっては、第１実施例の鉄中子１００と同一の部分については同一の符号を付すとともに、異なる部分に重点をおいて説明する。
【００２３】
第２実施例の鉄中子２００は、筐体部１１０と、ガス抜き経路構成用パイプ部材１２０と、プラグ部材１３０と、冷却経路構成用パイプ部材１４０とを備えている。ここで、冷却経路構成用パイプ部材１４０には、外方空間Ｃ側、即ち周壁外面部１４１ｂに螺旋状羽根部材２４１が設けられている。そして、図４に示すように、この螺旋状羽根部材２４１により、外方空間Ｃ内を通過する冷却媒体が螺旋状に巻回しながら進行するのである。これにより、冷却媒体と筐体部１１０（鉄中子２００）の周壁部１１１（周壁内面部１１１ａ）との接触時間が増加し、ひいては、溶融金属の冷却効率を向上させることができる。
【００２４】
以上、実施例に基づき本発明を説明したが、上記実施例は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることはいうまでもなく、本発明の技術的範囲には、これらの改良変形も含まれる。
【００２５】
例えば、上記実施例によれば、鋳型用ガス抜き装置が中子そのもの（中子と一体に構成されたもの）である場合について説明したが、勿論、これに限られるものではなく、中子と別体に構成されていても良い。例えば、中空状の中子に後付可能なタイプのものであっても良い。
【００２６】
また、上記実施例によれば、螺旋状羽根部材２４１は、冷却経路構成用パイプ部材１４０の周壁外面部１４１ｂにのみ設けられているが、周壁内面部１４１ａ側にも設けても良く、この螺旋状羽根部材２４１は、筐体部１１０（鉄中子２００）の周壁部１１１（周壁内面部１１１ａ）又は、ガス抜き経路校正用パイプ部材１２０の周壁部１２１（周壁外面部１２１ｂ）に接触していても良い。
【００２７】
なお、上記実施例に記載の発明を特許請求の範囲の記載に適合するように記載すると、以下のようになる。
【００２８】
鋳抜き加工を伴う鋳造時に使用される鉄中子において、中空円柱状の筐体部と、該筐体部の内部であって且つ該筐体部の底壁部に連通するように形成された鋳型内発生ガスの排出用の（鋳型内発生ガスを抜くための）のガス抜き経路と、前記筐体部の内部に形成された冷却ガスの往復流通用の冷却経路とを備えており、その冷却経路は、ガス抜き経路と連通しないように構成されていることを特徴とする鉄中子（ａ）。
【００２９】
鉄中子（ａ）において、ガス抜き経路は、鉄中子の底壁外面部に連通するガス抜き経路構成用パイプ部材の内側の空間により構成されており、冷却経路は、ガス抜き経路構成用パイプ部材の外側に配設された冷却経路構成用パイプ部材の外側であって且つ前記鉄中子の内側に形成された外方空間、及び前記冷却経路構成用パイプ部材の内側であって且つ前記ガス抜き経路構成用パイプ部材の外側に形成された内方空間の両空間、並びにその両空間を連通させる連通空間により構成されていることを特徴とする鉄中子（ｂ）。
【００３０】
鉄中子（ｂ）において、冷却経路の往路が内方空間により構成されていることを特徴とする鉄中子（ｃ）。
【００３１】
鉄中子（ｂ）又は（ｃ）において、冷却経路構成用パイプ部材には、少なくとも外方空間側に螺旋状羽根部材が設けられていることを特徴とする鉄中子（ｄ）。
【００３２】
鉄中子（ｂ）から（ｄ）の何れかの鉄中子において、連通空間は、鉄中子の底壁部近傍に設けられていることを特徴とする鉄中子（ｅ）。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１実施例の鋳造用ガス抜き具の側方断面図である。
【図２】第１実施例の鋳造用ガス抜き具内に冷却媒体及び鋳型内発生ガスが流れる様子を示す図である。
【図３】第２実施例の鋳造用ガス抜き具の側方断面図である。
【図４】第２実施例の鋳造用ガス抜き具内に冷却媒体及び鋳型内発生ガスが流れる様子を示す図である。
【図５】従来技術の鋳造用ガス抜き具の側方断面図である。
【図６】従来技術の鋳造用ガス抜き具を用いて製造された（ガス欠陥を有する）鋳物の断面図である。
【図７】上記鋳物内にシリンダー部材を挿入固定した状態の断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１００    鉄中子（第１実施例の鋳造用ガス抜き具）
１１０    筐体部
１１１    （筐体部の）周壁部
１１１ａ  （筐体部の）周壁内面部
１１２    （筐体部の）底壁部
１１２ａ  （筐体部の）底壁内面部
１１２ｂ  （筐体部部）底壁外面部
１２０    経路構成用パイプ部材
１２１    （経路構成用パイプ部材の）周壁部
１２１ａ  （経路構成用パイプ部材の）周壁内面部
１２１ｂ  （経路構成用パイプ部材の）周壁外面部
１２２    （経路構成用パイプ部材の）先端部
１３０    プラグ部材
１４０    冷却経路構成用パイプ部材
１４０ａ  （冷却経路構成用パイプ部材の）周壁内面部
１４０ｂ  （冷却経路構成用パイプ部材の）周壁外面部
２００    鉄中子（第２実施例の鋳造用ガス抜き具）
２４１    螺旋状羽根部材
５００    鋳型
Ａ        空間
Ｂ        空間（内方空間）
Ｃ        空間（外方空間）
Ｄ        空間（連通空間）
Ｘ        ガス抜き経路
Ｙ        冷却経路
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005081398.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005081398.tif 000007
【図６】
2005081398.tif 000008
【図７】
2005081398.tif 000009