(57)【要約】    【課題】  ガス供給圧力を高めることなく、すなわち、小さなコンプレッサなどを用いて加圧ガスを供給することができ、厚みの薄い部分を有する鋳型空洞に確実に溶融金属を鋳込むことを可能とする金属鋳造装置を提供する。    【解決手段】  気密性を有する鋳造室２と、前記鋳造室２内に配置されたルツボ３と、前記鋳造室２内に配置されており、ルツボ３で溶融された金属が流し込まれる鋳型空洞４ａを有する鋳型４と、鋳造室４に、加圧ガスを供給するように前記鋳造室２に接続された加圧ガス供給源７とを備え、加圧ガス供給源７から供給された加圧ガスを用いて、ルツボ３内で溶融された金属を前記鋳型空洞４ａに流入させる金属鋳造装置において、加圧ガス供給源７と、前記鋳造室２との間に接続されており、かつ加圧ガス供給源７から流入された加圧ガスを一時的に蓄えるガス蓄積タンク９をさらに備える金属鋳造装置１。    【選択図】    図１
2005111505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気密性を有する鋳造室と、
前記鋳造室内に配置されたルツボと、
前記鋳造室内に配置されており、ルツボで溶融された金属が流し込まれる鋳型空洞を有する鋳型と、
前記鋳造室に、加圧ガスを供給するように前記鋳造室に接続された加圧ガス供給源とを備え、前記ガス供給源から供給された加圧ガスを用いて、ルツボ内で溶融された金属を前記鋳型空洞に流入させる金属鋳造装置において、
前記ガス供給源と、前記鋳造室との間に接続されており、かつ前記加圧ガス供給源から流入された加圧ガスを一時的に蓄えるガス蓄積タンクをさらに備えることを特徴とする金属鋳造装置。
【請求項２】
前記加圧ガス供給源が圧縮ガスを生成するコンプレッサにより構成されている請求項１に記載の金属鋳造装置。
【請求項３】
前記ガスが空気である、請求項１または２に記載の金属鋳造装置。
【請求項４】
前記鋳型が、歯科用補綴物を成形するための鋳型である請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、歯科治療に際して歯を修復するための補綴物を得るのに好適に用いられる金属鋳造装置に関し、より詳細には、加圧ガスを用いて、鋳型空洞にチタンなどの高融点金属を確実に鋳込むことを可能とする金属鋳造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、虫歯などを修復する歯冠等の補綴物はそのエッジ部分などの鋭利さの必要から薄い部分を有し、また入れ歯の主要部分を金属で作った金属床等の補綴物はその厚みが０．３ｍｍ程度と薄く、さらに形状も大きくかつ複雑なものとなる。従って、こられの補綴物は金属の鋳造により製作されている。
【０００３】
この種の鋳造に用いられる装置の一例が、下記の特許文献１に開示されている。図３は、特許文献１に記載の鋳造装置の概略構成図である。鋳造装置１０１は鋳造室１０２を有する。鋳造室１０２は、内部が気密状態に保たれるように構成されている。鋳造室１０２内には、鋳型１０３が配置されている。鋳型１０３は、補綴物の鋳造を可能とするための鋳型空洞１０３ａを有する。鋳型空洞１０３ａは、補綴物を鋳造するために設けられているため、上記のような非常に厚みの薄い部分を有する。
【０００４】
鋳型１０３の上方には、ルツボ１０４が配置されている。ルツボ１０４内には、チタンなどの金属が配置され、かつ該金属がアーク放電などにより加熱され、溶融されるように構成されている。ルツボ１０４は、図示の実線から破線で示す状態に移動し得るように構成されている。破線の状態に移動された時に、ルツボ１０４内の高融点金属が鋳型１０３の鋳型空洞１０３ａに流し込まれるように構成されている。
【０００５】
他方、鋳造室１０２には、圧力Ｐ１の加圧ガスを供給する加圧ガス供給源１０５が接続されている。すなわち、加圧ガス供給源１０５が、圧力調整器１０６及び開閉弁１０７を介して鋳造室１０２に接続されている。また、圧力センサー１０８が鋳造室１０２に取り付けられており、鋳造室１０２内の圧力を検出し得るように構成されている。また、鋳造室１０２には、減圧ポンプ１０９が接続されている。
【０００６】
鋳造に際しては、ルツボ１０４を加熱し、高融点金属を溶融する。そして、減圧ポンプ１０９を駆動し、空洞室１０２を減圧状態とする。その状態で、開閉弁１０７を開き、加圧ガス供給源１０５から供給される加圧ガスを鋳造室２に導く。次に、ルツボ１０４を破線の状態に移動する。その結果、非常に厚みの薄い部分を有する鋳型空洞１０３ａに加圧ガスの加圧力により高融点金属が確実に充填される。
【０００７】
ところで、このような加圧ガスを用いて鋳型空洞１０３ａに高融点金属を確実に充填するに際しては、時間あたりのガス流入量を増加させるために、大きなガス圧力が必要であった。しかしながら、鋳造室１０２の耐圧性が十分でない場合には、鋳造室１０２内の圧力がガス供給圧力と同じ圧力となると、鋳造室１０２が破壊するおそれがあった。そこで、特許文献１に記載の金属鋳造装置１では、圧力センサー１０８により鋳造室１０２内の圧力が検出され、鋳造室１０２内の圧力が鋳込みに必要な圧力Ｐ２に達した時点で開閉弁７を閉じるように構成されている。すなわち、鋳造室１０２内の圧力が必要な圧力Ｐ２に達した時点で、加圧ガスによる加圧が停止されるように構成されている。
【特許文献１】特開平１１−７５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載の金属鋳造装置１では、上記圧力センサー１０８及び開閉弁１０７を用いることにより、鋳造室１０２内の異常過圧が抑制される。しかしながら、金属鋳造装置１０１を用いた場合であっても、大きなガス圧Ｐ１を実現するには、加圧ガス供給源１０５として大きなコンプレッサを用意したり、鋳造装置までの配管系を短くしたり、太くしたり、また高圧のガスが充填されたボンベを用意しなければならない。
【０００９】
他方、小規模の歯科技工所などにおいては、圧縮空気を生成するコンプレッサとして小型のコンプレッサしか設置されていないのが普通である。従って、このような歯科技工所において、鋳造装置１を用いることはできなかった。
【００１０】
また、上記特許文献１に記載の鋳造装置１０１では、加圧ガス供給源１０５から供給さされるガスの圧力Ｐ１が、鋳造室１０２内において必要なガス圧力Ｐ２よりも大きくされているが、実際には、鋳造室１０２内の容積が比較的大きい場合には、ガス圧力Ｐ２よりも非常に大きな圧力Ｐ１が必要である。例えば、必要なガス圧力Ｐ２が０．２ＭＰの場合、鋳造室１０２の容積が十分大きい場合には、加圧ガス供給源１０５において要求されるガス圧力Ｐ１は、０．８ＭＰａ程度としなければならなかった。
【００１１】
よって、特許文献１に記載の鋳造装置１では、非常に大きなガス供給圧力Ｐ１が必要であり、それによって大きなコンプレッサや短い配管、太い配管、高圧ガスを収納したガスボンベが必要であった。
【００１２】
本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、非常に薄い部分を有する鋳型空洞にも十分に溶融金属を鋳込むことができ、しかも、大きなガス供給圧力を必要としない金属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】
【００１３】
本発明は、気密性を有する鋳造室と、前記鋳造室内に配置されたルツボと、前記鋳造室内に配置されており、ルツボで溶融された金属が流し込まれる鋳型空洞を有する鋳型と、
前記鋳造室に、加圧ガスを供給するように前記鋳造室に接続された加圧ガス供給源とを備え、前記ガス供給源から供給された加圧ガスを用いて、ルツボ内で溶融された金属を前記鋳型空洞に流入させる金属鋳造装置において、前記ガス供給源と、前記鋳造室との間に接続されており、かつ前記加圧ガス供給源から流入された加圧ガスを一時的に蓄えるガス蓄積タンクをさらに備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る金属鋳造装置のさらに他の特定の局面では、前記加圧ガス供給源が圧縮ガスを生成するコンプレッサにより構成されている。
【００１５】
本発明に係る金属鋳造装置のさらに別の特定の局面では、上記ガスとして空気が用いられる。
【００１６】
本発明に係る金属鋳造装置のある限定的な局面では、上記鋳型は、歯科用補綴物を成形するための鋳型である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る金属鋳造装置では、ガス供給源と、鋳造室との間にガス蓄積タンクが接続されており、ガス蓄積タンクにおいて、加圧ガス供給源から流入された加圧ガスが一時的に蓄えられる。
【００１８】
従って、鋳造に際しては、ガス蓄積タンクに蓄えられていた加圧ガスが鋳造室に導かれ
ることになるため、加圧ガスの鋳造室への流入速度を効果的に高めることができる。言い換えれば、加圧ガスの圧力をさほど高めなくとも、鋳造室に流入される加圧ガスの供給速度を高めることができる。従って、鋳造室の圧力を速やかに高めることができるため、非常に薄い部分を有する鋳型空洞に溶融金属を確実に鋳込むことができる。
【００１９】
そして、加圧ガス供給源から供給されるガス供給圧力を従来例に比べて低くすることができるので加圧ガス供給源として大きなコンプレッサを必要としない。よって本発明に係る金属鋳造装置は、大きなコンプレッサを具備していない小さな歯科技工所などにおいても好適に用いることができる。
【００２０】
加圧ガス供給源が、圧縮ガスを生成するコンプレッサにより構成されている場合には、本発明に従って供給圧力をさほど高める必要がないため、小さなコンプレッサにより加圧ガス供給源を構成することができる。
【００２１】
ガスとして空気を用いる場合には、特殊なガスが充填されたガスボンベ等を用意することなく、金属の鋳造を行なうことができる。鋳型が歯科用補綴物を成形するための鋳型である場合には、本発明に従って、非常に厚みの薄い部分を有する歯科用補綴物を確実に鋳造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照しつつ本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態に係る金属鋳造装置の概略構成図である。金属鋳造装置１は、鋳造室２を有する。鋳造室２は気密性を有するように構成されてる。
【００２４】
鋳造室２内には、ルツボ３と鋳型４とが配置されている。ルツボ３の周囲には、ルツボ３を加熱するためのコイル５が巻回されている。コイル５は、高周波誘導加熱によりルツボ３内に収納された金属を溶融するために設けられている。もっとも、ルツボ３内の金属を溶融する加熱手段は他の形式のヒーター等であってもよい。
【００２５】
ルツボ３内には、金属（図示せず）が収納され、上記コイル５を用いた高周波誘導加熱により金属が溶融されるように構成されている。金属としては、チタン、コバルト、クロムなどの高融点金属が好適に用いられる。これらの高融点金属は、歯科用補綴物を構成する材料として従来より広く用いられているものである。もっとも、本発明における金属鋳造装置で溶融される金属は、チタンなどに限定されるものではない。
【００２６】
鋳型４は、鋳型空洞４ａを有する。鋳型空洞４ａは、歯科用補綴物の形状に応じた形状とされており、通常、金属床などは厚さ０．３ｍｍ程度の非常に厚みの薄い部分を有する。従って、このような厚みの薄い部分を有する鋳型空洞４ａに溶融金属を充填するには、特許文献１に記載の金属鋳造装置１０１の場合と同様に、溶融金属を加圧した状態で鋳型空洞４ａに鋳込む必要がある。
【００２７】
なお、図１では、ルツボ３及び鋳型空洞４ａは、実線で示されているが、溶融された金属を流し込む場合には、破線で示す位置に移動される。すなわち、ルツボ３が破線で示す上方の位置に移動され、鋳型４は、破線で示す向きに回転移動される。そして、このように移動されることにより、ルツボ３内の溶融金属がルツボ３の下方に配置されている鋳型４の鋳型空洞４ａに流し込まれることになる。もっとも、ルツボ３及び鋳型４を移動させる構造及び移動の態様は、ルツボ３内の溶融金属を鋳型４に流し込むことが可能である限り、特に限定されるものではない。
【００２８】
鋳造室２には、減圧ポンプ６が接続されている。減圧ポンプ６は、真空ポンプなどにより構成され、鋳造室２内を減圧するために設けられている。鋳造室２内を減圧することにより、後述する加圧ガスを鋳造室２内に速やかに供給することができる。
【００２９】
鋳造室２には、加圧ガスを供給するために、加圧ガス供給源７が配置されている。加圧ガス供給源は、例えば、コンプレッサにより構成され得る。
【００３０】
加圧ガス供給源７と鋳造室２との間には、減圧弁８、ガス蓄積タンク９及び開閉弁１０が接続されている。ガス蓄積タンク９は、加圧されたガスを一時的に蓄積し、鋳造に際し、加圧ガスを鋳造室２内に高速で供給することを可能とするために設けられている。このガス蓄積タンク９は、最も圧力の高いガス供給源や増圧器に直接接続される位置に取り付けるのが最も効果が大きいが、鋳造室とガス供給源の間に接続されるならば特に限定されるものではない。また、このガス蓄積タンク９の容積は、好ましくは、鋳造室２の容積の４０％以上とされ、それによって十分な圧力のガスを鋳造室２内に速やかに供給することができる。減圧弁８は、ガスの圧力を適度に低下させるために設けられている。
【００３１】
他方、鋳造室２には、圧力センサー１１が取り付けられている。圧力センサー１１により鋳造室２内の圧力が検出される。鋳造室２内の圧力が十分な圧力になった場合、開閉弁１０を閉じることにより、鋳造室２内の過圧を抑制することができる。
【００３２】
金属鋳造装置１の特徴は、上記ガス蓄積タンク９が備えられていることにある。鋳造に際しては、まず、ルツボ３内の金属を加熱し、金属を溶融する。この状態で、鋳造室２内を減圧ポンプ６を用いて減圧する。そして、開閉弁１０を閉じた状態で、加圧ガス供給源７から加圧ガスをガス蓄積タンク９に導入し、ガス蓄積タンク９に加圧されたガスを蓄える。ここでは開閉弁１０はとじられている。次に、溶融金属を鋳型４の鋳型空洞４ａに流し込むことを可能とするようにルツボ３及び鋳型４を移動する。そして、減圧ポンプ６を停止するとともに開閉弁１０を開く。その結果、ガス蓄積タンク９に一時的に蓄えられていた加圧ガスが鋳造室２内に高速で流入し、鋳造室２内の圧力が高められる。そして、鋳造室２内の圧力が鋳型に必要な圧力Ｐ２に達した場合、開閉弁１０を閉じればよい。すなわち、圧力センサー１１により、鋳造室２内の圧力を検出し、該圧力が圧力Ｐ２に達した時に開閉弁１０を閉じればよい。
【００３３】
本実施形態の金属鋳造装置１を用いた場合、特許文献１に記載の金属鋳造装置１０１を用いた場合と同様に、鋳造室内の圧力が所定の圧力Ｐ２となった際に、開閉弁を閉じることにより、過圧を抑制することができる。
【００３４】
のみならず、本実施形態では、ガス蓄積タンク９に予め加圧ガスが蓄えられ、開閉弁１０を開くことにより鋳造室２内の圧力が速やかに高められる。従って、特許文献１に記載の金属鋳造装置１０１に比べて、鋳造装置２内の圧力を急速に高めることができる。よって、ガス蓄積タンク９内の圧力が比較的低い場合であっても、鋳造室２内の圧力を急速に高めることができる。従って、加圧ガス供給源７から供給されるガスの圧力を特許文献１に記載の金属鋳造装置１０１の場合に比べて低めることができる。よって、加圧ガス供給源として小さなコンプレッサなどを用いることができ、金属鋳造装置１は、小さなコンプレッサしか設置されていない小規模の歯科技工所においても利用することができる。
【００３５】
上記のように、ガス蓄積タンク９を設けたことにより鋳造室２内の圧力が急速に高められることを具体的な実験例に基づき説明する。
【００３６】
図３は、鋳造装置１を用いた場合、並びにガス蓄積タンク７が設けられていない比較例
の金属鋳造装置を用いた場合の鋳造室内の圧力変化を示す図である。
【００３７】
図３において、◇は比較例１（ガス蓄積タンクを設けなかった例、加圧ガス供給源からの供給圧力Ｐ１＝０．８ＭＰａとした場合）の結果を示す。また、□は比較例２（ガス蓄積タンクを設けず、ガス供給圧力Ｐ１＝０．５ＭＰａ）の符号を示す。×は実施例１（ガス蓄積タンクを設け、加圧ガス供給源からのガス供給圧力Ｐ１を０．５ＭＰａとした場合）の結果を、△は実施例２（ガス蓄積タンクの容積を鋳造室の容積の４０％とし、ガス供給圧力Ｐ１を０．５ＭＰａとした場合）、××は実施例３（ガス蓄積タンクの容積を鋳造室の容積と等しくし、ガス供給圧力Ｐ１を０．５ＭＰａとした場合）の結果を示す。
【００３８】
図３から明らかなように、加圧ガス供給源からのガス供給圧力が０．５ＭＰａの場合、比較例２では、ガス蓄積タンクが設けられていないため、鋳造室内の圧力が０．２ＭＰａに至るまでに長時間を要していることがわかる。これに対してガス蓄積タンクを設けた実施例１〜３では、比較例２に比べて鋳造室２内の圧力が０．２ＭＰａに至る時間が短くなることがわかる。特に、ガス蓄積タンクの容積が鋳造室の容積の４０％以上である実施例２，３では、鋳造室２内の圧力が速やかに上昇することがわかる。すなわち、ガス蓄積タンク内の圧力が鋳造室２の容積の４０％である場合には、ガス供給圧力を０．８ＭＰａと高めた比較例１の場合と同じ速度で鋳造室２内の圧力を高め得ることがわかる。よって、好ましくは、ガス蓄積タンク７の容積は、鋳造室２の容積の４０％以上とすることが望ましい。
【００３９】
なお、上記実施形態では、加圧ガスとして空気を用いたが、空気以外のアルゴン等の不活性ガスを用いてもよい。
【００４０】
さらに、本発明に係る金属鋳造装置は、歯科用補綴物を鋳型する用途に限定されず、様々な鋳造物を得るのに利用することができ、特に、厚みの薄い部分や複雑な形状を有する鋳造物を得るのに好適に用いることができる。
【００４１】
また、図１に示した実施形態では、ガス供給源７としてコンプレッサを用いたが、ガスボンベ等のコンプレッサ以外の部材や装置を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態に係る金属鋳造装置の概略構成図。
【図２】本発明の実施例及び比較例における鋳造室内の圧力の速度を示す図。
【図３】従来の金属鋳造装置の一例を示す概略構成図。
【符号の説明】
【００４３】
１…金属鋳造装置
２…鋳造室
３…ルツボ
４…鋳型
４ａ…鋳型空洞
５…コイル
６…減圧ポンプ
７…加圧ガス供給源
８…減圧弁
９…ガス蓄積タンク
１０…開閉弁
１１…圧力センサ
【図１】
2005111505.tif 000003
【図２】
2005111505.tif 000004
【図３】
2005111505.tif 000005