(57)【要約】【課題】装置全体を有効に小型化するとともに、所望の鋳造作業を効率的に遂行することができ、しかも金型の段取り換えを容易にする。【解決手段】鋳造装置２０は、鋳造成形用金型２１と、それぞれ前記金型２１に着脱自在に直結される金属微粒子発生機構２２および高温ガス発生機構２４とを備える。金属微粒子発生機構２２は、マグネシウム２６が収容される金属保持部３０と、前記マグネシウム２６にアルゴンガスを供給する筒状部３２と、前記筒状部３２に供給される前記アルゴンガスの流量を制御するアルゴンガス流量制御部３４と、前記筒状部３２に供給される前記アルゴンガスを所定の温度に加熱するためのアルゴンガス加熱制御部３６とを備える。【選択図】図１
2007319936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属溶湯をキャビティに供給して鋳造品を得る金型と、
前記金型に直結され、金属微粒子を生成した直後に前記金属微粒子を前記キャビティに直接導入する微粒子発生機構と、
前記金型に前記微粒子発生機構とは異なる部位に対応して直結され、前記金属微粒子と反応して前記金属溶湯よりも酸素に対して活性な活性物質を生成するための反応性ガスを、前記キャビティに供給する反応性ガス供給機構と、
を備えることを特徴とする鋳造装置。
【請求項２】
金属溶湯をキャビティに供給して鋳造品を得る金型と、
金属微粒子を生成する微粒子発生機構と、
前記金属微粒子と反応して前記金属溶湯よりも酸素に対して活性な活性物質を生成する反応性ガスを供給する反応性ガス供給機構と、
前記金型に直結されるとともに、前記微粒子発生機構および前記反応性ガス供給機構が連結され、前記金属微粒子と前記反応性ガスとを反応させて前記活性物質を生成した直後に前記活性物質を前記キャビティに直接導入する反応ユニットと、
を備えることを特徴とする鋳造装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の鋳造装置において、前記金属溶湯がアルミニウム溶湯であり、前記金属微粒子がマグネシウム微粒子であり、前記反応性ガスが窒素ガスであり、前記活性物質が窒化マグネシウムであることを特徴とする鋳造装置。
【請求項４】
金属溶湯をキャビティに供給して鋳造品を得る金型と、
前記金型に直結され、前記金属溶湯よりも酸素に対して活性な活性物質を生成した直後に前記活性物質を前記キャビティに直接導入する活性物質発生機構と、
を備えることを特徴とする鋳造装置。
【請求項５】
請求項４記載の鋳造装置において、前記金属溶湯がアルミニウム溶湯であり、前記活性物質が窒化マグネシウムまたはマグネシウム微粒子の少なくともいずれかであることを特徴とする鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属溶湯を金型のキャビティに注湯して鋳造品を得るための鋳造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金（以下、単にアルミニウムという）の溶湯を鋳造成形用金型内のキャビティに注湯することにより、種々のアルミニウム部品を鋳造する作業が広く行われている。
【０００３】
ところで、アルミニウム部品の鋳造工程では、キャビティに注湯されるアルミニウムの溶湯表面に酸化被膜が生成され易い。このため、アルミニウムの溶湯の表面張力が大きくなり、前記溶湯の流動性等が低下し、種々の鋳造欠陥が発生するという問題が指摘されている。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１に開示されている還元鋳造用成形型が使用されている。具体的には、図８に示すように、金型１は、成形用キャビティ１ａを設けるとともに、このキャビティ１ａには、注湯槽２に貯留されているアルミニウム溶湯３が孔部４を介して注湯自在である。
【０００５】
金型１には、配管５を介して窒素ガスボンベ６が接続される一方、アルゴンガスボンベ７は、配管８を介して加熱炉９に接続されている。アルゴンガスボンベ７は、配管１０を介してマグネシウム粉末が使用されているタンク１１に接続され、このタンク１１は、配管１２を介して配管８に接続されている。
【０００６】
加熱炉９は、ヒータ１３を介して炉内温度を所定の温度に加熱可能に構成されており、この加熱炉９は、配管１４およびパイプ１５を介してキャビティ１ａに連通している。
【０００７】
このような構成において、まず、窒素ガスボンベ６から配管５を介して金型１のキャビティ１ａに窒素ガスが注入され、このキャビティ１ａ内の空気を前記窒素ガスによってパージする。このため、キャビティ１ａ内は、実質的に非酸素雰囲気となっている。一方、アルゴンガスボンベ７から配管８を介して加熱炉９内にアルゴンガスが注入される。従って、この加熱炉９内は、無酸素状態となっている。
【０００８】
次いで、アルゴンガスボンベ７から配管１０を介してタンク１１内にアルゴンガスが供給され、このタンク１１内のマグネシウム粉末を配管８から加熱炉９内に送り込む。その際、加熱炉９では、ヒータ１３によりマグネシウム粉末が昇華する温度以上の炉内温度に加熱されている。これにより、加熱炉９に送り込まれたマグネシウム粉末は、昇華してマグネシウムガスとなり、このマグネシウムガスが配管１４からパイプ１５を介してキャビティ１ａ内に注入される。さらに、キャビティ１ａには、窒素ガスボンベ６から窒素ガスが注入される。
【０００９】
このため、キャビティ１ａでは、マグネシウムガスと窒素ガスとが反応して窒化マグネシウム（Ｍｇ3Ｎ2）が生成される。この窒化マグネシウムは、キャビティ１ａの内壁面に粉体として析出される。
【００１０】
そこで、注湯槽２内のアルミニウム溶湯３が、孔部４からキャビティ１ａ内に注湯される。窒化マグネシウムは活性物質であり、アルミニウム溶湯３がキャビティ１ａ内でこの窒化マグネシウムと接触することによって、前記アルミニウム溶湯３の表面の酸化被膜から酸素が除去される。これにより、アルミニウム溶湯３の表面が純粋なアルミニウムに還元される。
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−３２１９２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記の従来技術では、ヒータ１３が設けられた加熱炉９を備えており、装置全体が相当に大型であるという問題がある。従って、マグネシウムガスの反応に必要な熱量が増大するおそれがある。しかも、加熱炉９内で生成されたマグネシウムガスをキャビティ１ａに注入するために、比較的長尺な配管１４が必要である。さらに、金型１には、配管５、１４およびパイプ１５等が接続されている。これにより、金型１の交換時の段取り換え工程が多く、作業が繁雑であるという問題がある。
【００１３】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、装置全体を有効に小型化するとともに、所望の鋳造作業を効率的に遂行することができ、しかも金型の段取り換えが容易な鋳造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る鋳造装置では、金属溶湯をキャビティに供給して鋳造品を得る金型に、金属微粒子を生成した直後に前記金属微粒子を前記キャビティに直接導入する微粒子発生機構と、前記金属微粒子と反応して前記金属溶湯よりも酸素に対して活性な活性物質（以下、酸化し易い物質ともいう）を生成するための反応性ガスを、前記キャビティに供給する反応性ガス供給機構とが、それぞれ異なる供給部位に対応して直結されている。
【００１５】
このため、まず、キャビティには、微粒子発生機構から生成直後の金属微粒子が導入されるとともに、反応性ガス供給機構から反応性ガスが供給され、前記金属微粒子と前記反応性ガスとが反応して活性物質が生成される。次いで、キャビティに金属溶湯が注湯されると、活性物質が前記キャビティ内の酸素と優先的に結合し金属溶湯表面の酸化を有効に抑制することができる。従って、金属溶湯の流動性等を維持することが可能になり、良好な鋳造作業を円滑に行うことができる。
【００１６】
しかも、微粒子発生機構が金型に直結されており、金属微粒子用の配管路が不要になるとともに、従来の大型な加熱炉が不要になる。これにより、装置全体の小型化および簡素化が容易に図られるとともに、反応に必要な熱量が削減される。さらにまた、微粒子発生機構および反応性ガス供給機構を金型に対して着脱することにより、例えば、金型交換時の段取り換え工程が有効に削減され、作業の効率化が図られる。
【００１７】
ここで、例えば、金属溶湯がアルミニウム溶湯であり、金属微粒子がマグネシウム微粒子であり、反応性ガスが窒素ガスであり、活性物質が窒化マグネシウム（Ｍｇ3Ｎ2）であるとともに、この窒化マグネシウムは、反応によってＭｇ3Ｎ2微粒子となっている。このＭｇ3Ｎ2微粒子は、酸化し易い物質であり、アルミニウム鋳造に使用されるアルミニウム溶湯よりも酸素と優先的に結合し、前記アルミニウム溶湯の酸化を有効に抑制することができる。
【００１８】
また、金属溶湯をキャビティに供給して鋳造品を得る金型に、反応ユニットが直結されるとともに、前記反応ユニットには、金属微粒子を生成する微粒子発生機構と、前記金属微粒子と反応して前記金属溶湯よりも酸素に対して活性な活性物質を生成する反応性ガスを供給する反応性ガス供給機構とが連結されている。
【００１９】
そこで、まず、反応ユニットには、微粒子発生機構から生成直後の金属微粒子が導入されるとともに、反応性ガス供給機構から反応性ガスが供給され、前記金属微粒子と前記反応性ガスとが反応して活性物質が生成される。次いで、反応ユニットからキャビティに活性物質が供給される一方、前記キャビティに金属溶湯が注湯される。このため、活性物質がキャビティ内の酸素と優先的に結合し、金属溶湯表面の酸化を有効に抑制して金属溶湯の流動性等を維持することが可能になり、良好な鋳造作業を円滑に行うことができる。
【００２０】
さらにまた、金属溶湯をキャビティに供給して鋳造品を得る金型に、金属溶湯よりも酸素に対して活性な活性物質を生成した直後に、前記活性物質を前記キャビティに直接導入する活性物質発生機構が直結されている。その際、金属溶湯がアルミニウム溶湯であり、活性物質が窒化マグネシウムまたはマグネシウム微粒子の少なくともいずれかである。
【００２１】
このマグネシウム微粒子は、アルミニウム溶湯に比べて酸化し易い物質であり、前記アルミニウム溶湯の酸化を有効に阻止することが可能になる。従って、アルミニウム溶湯が使用される際に、良好な鋳造作業が確実かつ効率的に遂行される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る鋳造装置では、キャビティに生成直後の金属微粒子と反応性ガスとが供給されて、酸化し易い物質である活性物質が生成される。このため、活性物質は、キャビティ内の酸素と優先的に結合し、前記キャビティに注湯される金属溶湯表面の酸化を有効に抑制することができる。従って、金属溶湯の流動性等を維持することが可能になり、良好な鋳造作業を円滑に行うことができる。
【００２３】
しかも、微粒子発生機構が金型に直結されており、金属微粒子用の配管路が不要になるとともに、従来の大型な加熱炉が不要になる。これにより、装置全体の小型化および簡素化が容易に図られるとともに、反応に必要な熱量が削減される。さらに、微粒子発生機構および反応性ガス供給機構を金型に対して着脱することにより、例えば、金型交換時の段取り換え工程が有効に削減され、作業の効率化が図られる。
【００２４】
また、金型に反応ユニットが直結されており、この反応ユニットに生成直後の金属微粒子と反応性ガスとが供給されて活性物質が生成された後、前記活性物質が前記金型のキャビティに直接導入される。従って、キャビティに所望の活性物質を確実に供給することができ、前記キャビティに注湯される金属溶湯表面の酸化を良好に抑制することが可能になる。
【００２５】
さらにまた、金属溶湯よりも酸素に対して活性な活性物質を生成した直後に、前記活性物質をキャビティに直接導入している。これにより、キャビティに注湯される金属溶湯表面の酸化抑制が効率的に遂行されるとともに、装置の小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る鋳造装置２０の要部概略構成説明図である。
【００２７】
鋳造装置２０は、鋳造成形用金型２１と、それぞれ前記金型２１に個別に着脱自在に直結される金属微粒子発生機構２２および高温ガス発生機構（反応性ガス供給機構）２４とを備える。金属微粒子発生機構２２は、粉末状の金属、例えば、マグネシウム２６が、例えば、ＳＵＳ材（ステンレス鋼）製のフィルタ（多孔質体）２８ａ、２８ｂを介して収容される金属保持部３０と、前記金属保持部３０に設けられ、前記フィルタ２８ａを透過して前記マグネシウム２６に不活性ガス、例えば、アルゴンガスを供給する筒状部３２と、前記筒状部３２に供給される前記アルゴンガスの流量を制御するアルゴンガス流量制御部３４と、前記筒状部３２に設けられ、前記マグネシウム２６に供給される前記アルゴンガスを所定の温度に加熱するアルゴンガス加熱制御部３６とを備える。
【００２８】
金属保持部３０は、金型２１に対して着脱可能であるとともに、前記金型２１内のキャビティ４０に連通する。金属保持部３０は、貫通する略箱状に構成されており、金型２１の孔部４０ａ側には、必要に応じて溶湯逆流防止機構４２が装着される。
【００２９】
図１および図２に示すように、溶湯逆流防止機構４２は、金型３８に固定されるステイ４３と、前記ステイ４３に対してスライド可能なスライドキー４４とを備える。ステイ４３には、孔部４０ａと同軸的に孔部４３ａが形成されるとともに、スライドキー４４には、前記孔部４０ａと前記孔部４３ａとを開閉自在な孔部４４ａが形成されている。なお、金属微粒子発生機構２２が、溶湯の逆流を発生するおそれのない部位に配設されている際には、溶湯逆流防止機構４２を採用しなくてもよい。
【００３０】
金属保持部３０内には、例えば、カートリッジ４６が交換可能に収容される。図２に示すように、カートリッジ４６は、略円筒状のケース４８を備えており、このケース４８内には、一端部側の底部４８ａに着座してフィルタ２８ａが挿入されている。ケース４８内では、フィルタ２８ａとフィルタ２８ｂとの間に、粉末状のマグネシウム２６が封入される。ケース４８の他端部側の内周には、ねじ溝５０が形成されており、このねじ溝５０に止めねじ５１が螺合している。
【００３１】
金属保持部３０には、カートリッジ４６を着脱するために開閉自在な蓋体３０ａが設けられている。この蓋体３０ａは、例えば、金属保持部３０に対して図示しない蝶番を介し揺動自在に構成されていてもよく、また、前記金属保持部３０に対してスライド可能に構成されていてもよい。
【００３２】
金属保持部３０には、筒状部３２の一端が装着される。この筒状部３２内には、発熱体、例えば、電熱線５４が配置されており、この電熱線５４が前記筒状部３２の外部で電流／電圧制御器５６を介して電源５８に接続され、アルゴンガス加熱制御部３６を構成している（図３参照）。
【００３３】
筒状部３２の端部に管路６０が接続されており、この管路６０には、アルゴンガス流量制御部３４を構成するアルゴンガスボンベ６２が接続される。アルゴンガスボンベ６２は、開閉弁６４および流量制御弁６５を介して筒状部３２に連通自在である。
【００３４】
高温ガス発生機構２４は、金属微粒子発生機構２２と略同様に構成されており、金型２１に着脱自在な筒状部６６と、窒素ガス流量制御部６８と、窒素ガス加熱制御部７０とを備えている。窒素ガス加熱制御部７０は、筒状部６６内に配置される電熱線７４と、電流／電圧制御器７６と、電源７８とを備える。窒素ガス流量制御部６８は、筒状部６６の他端部に連通する管路８０を備え、この管路８０は、窒素ガスボンベ８２に開閉弁８４および流量制御弁８６を介して接続される。
【００３５】
このように構成される鋳造装置２０の動作について、以下に説明する。
【００３６】
まず、金属保持部３０には、カートリッジ４６に保持されて粉末状のマグネシウム２６が収容されている。具体的には、金属保持部３０の外部において、カートリッジ４６を構成するケース４８は、底部４８ａを下方にして配置されており、この底部４８ａに着座してフィルタ２８ａが挿入される。次いで、フィルタ２８ａ上に粉末状のマグネシウム２６が適宜投入された後、フィルタ２８ｂが挿入される。さらに、ケース４８のねじ溝５０に止めねじ５１が螺合して、カートリッジ４６内にマグネシウム２６が封入される（図２参照）。
【００３７】
金属保持部３０では、蓋体３０ａが開放方向に揺動またはスライドされ、この金属保持部３０内にカートリッジ４６が挿入された後、この蓋体３０ａが閉塞方向に揺動またはスライドされる。これにより、金属保持部３０内にカートリッジ４６が装填される。
【００３８】
そこで、溶湯逆流防止機構４２を構成するスライドキー４４の孔部４４ａを介してステイ４３の孔部４３ａと孔部４０ａとが開放された状態で、アルゴンガス流量制御部３４に先立ってアルゴンガス加熱制御部３６が駆動される（図１参照）。このアルゴンガス加熱制御部３６では、制御器５６により電流／電圧の制御が行われ、電熱線５４が発熱して筒状部３２の内部が加温される。筒状部３２内が所定の温度に至ると、アルゴンガス流量制御部３４が駆動される。
【００３９】
このアルゴンガス流量制御部３４では、アルゴンガスボンベ６２から導出されるアルゴンガスが、流量制御弁６５により流量を制御されて管路６０から筒状部３２に導入される。アルゴンガスは、筒状部３２を通過する際に電熱線５４を介して所定の温度に加熱され、この加熱されたアルゴンガスが金属保持部３０を構成するフィルタ２８ｂを透過してマグネシウム２６に吹き付けられる。
【００４０】
このため、マグネシウム２６が蒸発してマグネシウムガスが発生し、このマグネシウムガスは、アルゴンガスの流れに沿って金型２１のキャビティ４０内に供給される。その際、キャビティ４０には、高温ガス発生機構２４を介して高温の窒素ガスが供給されている。
【００４１】
この高温ガス発生機構２４では、金属微粒子発生機構２２と略同様に、まず、窒素ガス加熱制御部７０が駆動されて筒状部６６内が所定の温度に加温された後、窒素ガス流量制御部６８が駆動される。従って、窒素ガスボンベ８２から筒状部６６に供給された所定量の窒素ガスは、所望の温度に加熱された後に前記筒状部６６からキャビティ４０内に供給される。
【００４２】
これにより、キャビティ４０内では、マグネシウムガスの一部が凝集してマグネシウム微粒子に変化するとともに、未凝集のマグネシウムガスと高温の窒素ガスとが反応し（３Ｍｇ＋Ｎ2→Ｍｇ3Ｎ2）、窒化マグネシウム（Ｍｇ3Ｎ2）の微粒子が生成される。また、マグネシウム微粒子が高温の窒素ガスと反応することによっても、Ｍｇ3Ｎ2微粒子が生成される。
【００４３】
次いで、各溶湯逆流防止機構４２を構成するスライドキー４４がスライドし、孔部４４ａが移動してステイ４３の孔部４３ａと孔部４０ａ、４０ｂとが閉塞される。この状態で、金型３８のキャビティ４０内には、例えば、アルミニウムの溶湯（図示せず）が注湯される。その際、キャビティ４０内には、Ｍｇ3Ｎ2微粒子とマグネシウム微粒子とが存在しており、このＭｇ3Ｎ2微粒子が前記キャビティ４０内の酸素と優先的に結合し、アルミニウム溶湯の酸化を有効に抑制する。このため、アルミニウム溶湯の流動性等を維持することができ、良好な鋳造作業を行うことが可能になる。
【００４４】
一方、マグネシウム微粒子は、アルミニウムに比べて酸化し易い物質（活性物質）である。従って、マグネシウム微粒子は、キャビティ４０内の酸素と結びついて、アルミニウム溶湯の酸化を有効に阻止することができる。
【００４５】
この場合、第１の実施形態では、金属微粒子発生機構２２を構成する金属保持部３０が、金型２１に直接装着されるとともに、この金属保持部３０内に粉末状のマグネシウム２６が収容されている。そして、アルゴンガス加熱制御部３６を介して所定の温度に維持されている筒状部３２内に、アルゴンガス流量制御部３４を介して所定量のアルゴンガスが導入されている。
【００４６】
これにより、金属保持部３０に保持されているマグネシウム２６は、所定量および所定温度に制御されたアルゴンガスにより加熱され、所望のマグネシウム微粒子（およびマグネシウムガス）を確実に発生させることができる。しかも、金属保持部３０で生成されたマグネシウム微粒子は、金型２１内のキャビティ４０に直接供給される。
【００４７】
従って、従来のような比較的大型な加熱炉や長尺な金属微粒子用の配管路が不要になり、鋳造装置２０全体が有効に小型化かつ簡素化されるとともに、マグネシウム微粒子（およびマグネシウムガス）の反応制御が容易にかつ低熱量で経済的に遂行されるという効果が得られる。
【００４８】
さらに、高温ガス発生機構２４を介して、キャビティ４０内に所定量および所定温度に制御された反応性ガスである窒素ガスが供給されている。このため、キャビティ４０内でマグネシウムガスと窒素ガスとが良好に反応し、Ｍｇ3Ｎ2微粒子を良好に生成することが可能になる。
【００４９】
さらにまた、金属微粒子発生機構２２および高温ガス発生機構２４は、金型２１に対して着脱可能である。これにより、金型交換時の段取り換え工程が有効に削減されて作業の効率化が図られ、鋳造装置２０は、上記の金型２１の他、種々の金型に容易に適用することが可能になり、汎用性に優れるという利点がある。
【００５０】
なお、第１の実施形態では、粉末状のマグネシウム２６をカートリッジ４６で保持して金属保持部３０内に対して着脱可能に構成しているが、これに限定されるものではない。例えば、マグネシウム２６を、直接、金属保持部３０内に充填してもよく、あるいは、図３に示すように、例えば、線状や帯状等の長尺状のマグネシウム２６ａを、カートリッジ４６で保持して前記金属保持部３０内に配置してもよい。
【００５１】
図４は、本発明の第２の実施形態に係る鋳造装置１００の要部概略構成説明図である。なお、第１の実施形態に係る鋳造装置２０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第３乃至第５の実施形態においても同様である。
【００５２】
鋳造装置１００は、金型２１と、前記金型２１に着脱自在に直結される活性物質発生機構１０２とを備える。活性物質発生機構１０２は、金属保持部３０と、前記金属保持部３０に装着される筒状部３２と、前記筒状部３２に所定量の窒素ガスを供給する窒素ガス流量制御部６８と、前記筒状部３２に設けられ、前記窒素ガスを所定温度に加熱する窒素ガス加熱制御部７０とを備えている。
【００５３】
このように構成される鋳造装置１００では、金属保持部３０に粉末状のマグネシウム２６（または長尺状のマグネシウム）が収容されており、まず、窒素ガス加熱制御部７０が駆動された後、窒素ガス流量制御部６８が駆動される。このため、筒状部３２内が所定の温度に加温されており、窒素ガスボンベ８２から筒状部３２内に供給された所定量の窒素ガスが所望の温度に加熱される。
【００５４】
従って、金属保持部３０に収容されているマグネシウム２６（または長尺状のマグネシウム）は、所定量および所望温度の窒素ガスがフィルタ２８ｂを透過して供給されることにより蒸発し、少なくとも一部が窒素ガスと反応してＭｇ3Ｎ2微粒子が生成される。これにより、金型２１のキャビティ４０内には、Ｍｇ3Ｎ2微粒子とマグネシウム微粒子とが導入され、前記キャビティ４０内の酸素と優先的に結合し、アルミニウム溶湯の酸化を有効に抑制することが可能になる。
【００５５】
上記のように、第２の実施形態では、装置全体が容易に小型化かつ簡素化されるとともに、反応の制御が容易に遂行されて所望のＭｇ3Ｎ2微粒子を生成することができる等、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００５６】
図５は、本発明の第３の実施形態に係る鋳造装置１２０の要部概略構成説明図である。
【００５７】
この鋳造装置１２０は、金型２１と、前記金型２１に着脱自在に直結される活性物質発生機構１２２とを備える。活性物質発生機構１２２は、金属保持部３０と、前記金属保持部３０に装着される筒状部３２と、前記筒状部３２に所定量のアルゴンガスを供給するアルゴンガス流量制御部３４と、前記筒状部３２に設けられ、前記アルゴンガスを所定温度に加熱するアルゴンガス加熱制御部３６とを備えている。
【００５８】
このように構成される鋳造装置１２０では、アルゴンガス加熱制御部３６を介して筒状部３２内を加温した状態で、アルゴンガス流量制御部３４を介してこの筒状部３２に所定量のアルゴンガスが供給される。
【００５９】
このため、金属保持部３０に収容されているマグネシウム２６には、所定量および所定温度のアルゴンガスが供給され、このマグネシウム２６が蒸発してマグネシウムガスが発生する。そして、このマグネシウムガスがマグネシウム微粒子に変化し、キャビティ４０内に供給される。
【００６０】
これにより、キャビティ４０内では、マグネシウム微粒子が酸素と結合し、このキャビティ４０内を低酸素化状態にしてアルミニウム溶湯の酸化を有効に阻止することが可能になるという効果が得られる。しかも、装置全体の構成が、一挙に簡素化かつ小型化されるとともに、種々の金型２１に適用することができるという利点がある。
【００６１】
図６は、本発明の第４の実施形態に係る鋳造装置１４０の要部概略構成説明図である。
【００６２】
鋳造装置１４０は、鋳造成形用金型１４２と、金属微粒子発生機構２２と、高温ガス発生機構２４と、前記金属微粒子発生機構２２および前記高温ガス発生機構２４が装着されるとともに、前記金型１４２に直結される反応ユニット１４４とを備える。
【００６３】
反応ユニット１４４は、金属微粒子発生機構２２を構成する金属保持部３０が装着される孔部１４６ａと、高温ガス発生機構２４を構成する筒状部６６が装着される孔部１４６ｂとを設ける。孔部１４６ａ、１４６ｂは、互いに比較的近接して設けられており、反応ユニット１４４は、反応室１４８内でマグネシウムガスおよび／またはマグネシウム微粒子と窒素ガスとを反応させてＭｇ3Ｎ2微粒子を発生させる機能を有する。
【００６４】
この反応ユニット１４４は、金型１４２の孔部１５０側に溶湯逆流防止機構４２を介して着脱可能であるとともに、前記金型１４２内のキャビティ１５２に連通自在である。なお、反応ユニット１４４に金属保持部３０を一体的に構成してもよい。
【００６５】
このように構成される鋳造装置１４０の動作について、以下に概略的に説明する。
【００６６】
金属微粒子発生機構２２では、アルゴンガス加熱制御部３６を介して筒状部３２内を加温した状態で、アルゴンガス流量制御部３４を介してこの筒状部３２に所定量のアルゴンガスが供給される。このため、金属保持部３０に収容されているマグネシウム２６が反応してマグネシウムガスが発生し、このマグネシウムガスがマグネシウム微粒子に変化して反応ユニット１４４の反応室１４８内に供給される。
【００６７】
一方、高温ガス発生機構２４では、金属微粒子発生機構２２と略同様に、まず、窒素ガス加熱制御部７０が駆動されて筒状部６６内が所定の温度に加温された後、窒素ガス流量制御部６８が駆動される。従って、窒素ガスボンベ８２から筒状部６６に供給された所定量の窒素ガスは、所望の温度に加熱された後に反応室１４８に供給される。
【００６８】
これにより、反応室１４８では、マグネシウムガスの一部が凝集してマグネシウム微粒子に変化するとともに、このマグネシウム微粒子および／または未反応のマグネシウムガスと高温の窒素ガスとが反応し（３Ｍｇ＋Ｎ2→Ｍｇ3Ｎ2）、Ｍｇ3Ｎ2微粒子が生成される。反応室１４８で生成されたＭｇ3Ｎ2微粒子は、溶湯逆流防止機構４２を通って反応ユニット１４４が装着されている金型１４２のキャビティ１５２内に直接導入される。
【００６９】
次いで、溶湯逆流防止機構４２が閉じられた後、金型１４２のキャビティ１５２には、例えば、アルミニウムの溶湯（図示せず）が注湯される。その際、キャビティ１５２内には、Ｍｇ3Ｎ2微粒子が存在しており、このＭｇ3Ｎ2微粒子が前記キャビティ１５２内の酸素と優先的に結合し、アルミニウム溶湯の酸化を有効に抑制する。このため、アルミニウム溶湯の流動性等を維持することができ、良好な鋳造作業を行うことが可能になる。
【００７０】
この場合、第４の実施形態では、予め反応ユニット１４４の反応室１４８内でマグネシウムガスおよび／またはマグネシウム微粒子と窒素ガスとが反応してＭｇ3Ｎ2微粒子が生成されており、所望のＭｇ3Ｎ2微粒子を金型１４２のキャビティ１５２に確実に供給することができる。従って、キャビティ１５２に注湯されるアルミニウム溶湯の酸化を有効に抑制することができ、前記アルミニウム溶湯の流動性等を維持して良好な鋳造作業を行うことが可能になるという効果がある。
【００７１】
図７は、本発明の第５の実施形態に係る鋳造装置１６０の要部概略構成説明図である。なお、第４の実施形態に係る鋳造装置１４０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００７２】
鋳造装置１６０は、反応ユニット１６２を備え、この反応ユニット１６２には、金属微粒子発生機構２２と高温ガス発生機構２４とが互いの軸線を所定の角度θ°（θ°＜９０°）だけ傾斜して装着されている。
【００７３】
これにより、反応ユニット１６２の反応室１６４内では、マグネシウムガスおよび／またはマグネシウム微粒子と窒素ガスとが良好に反応し、所望のＭｇ3Ｎ2微粒子が容易かつ確実に生成されるという効果が得られる。
【００７４】
なお、第１乃至第５の実施形態では、不活性ガスとしてアルゴンガスを使用するとともに、反応性ガスとして窒素ガスを用いて説明したが、その他の不活性ガスおよび反応性ガスを用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る鋳造装置の要部概略構成説明図である。
【図２】微粒子発生装置の要部分解斜視説明図である。
【図３】長尺状のマグネシウムが装填された状態の前記鋳造装置の要部概略構成説明図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る鋳造装置の要部概略構成説明図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る鋳造装置の要部概略構成説明図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る鋳造装置の要部概略構成説明図である。
【図７】本発明の第５の実施形態に係る鋳造装置の要部概略構成説明図である。
【図８】従来技術に係る還元鋳造用成形型の概略構成説明図である。
【符号の説明】
【００７６】
２０、１００、１２０、１４０、１６０…鋳造装置
２１、１４２…金型                ２２…金属微粒子発生機構
２４…高温ガス発生機構            ２６、２６ａ…マグネシウム
２８ａ、２８ｂ…フィルタ          ３０…金属保持部
３２、６６…筒状部                ３４…アルゴンガス流量制御部
３６…アルゴンガス加熱制御部      ４０、１５２…キャビティ
４２…溶湯逆流防止機構            ４３…ステイ
４３ａ、４４ａ…孔部              ４４…スライドキー
４６…カートリッジ                ５４、７４…電熱線
５６、７６…制御器                ５８、７８…電源
６２…アルゴンガスボンベ          ６８…窒素ガス流量制御部
７０…窒素ガス加熱制御部          １０２、１２２…活性物質発生機構
１４４、１６２…反応ユニット      １４８、１６４…反応室
【図１】
2007319936.tif 000003
【図２】
2007319936.tif 000004
【図３】
2007319936.tif 000005
【図４】
2007319936.tif 000006
【図５】
2007319936.tif 000007
【図６】
2007319936.tif 000008
【図７】
2007319936.tif 000009
【図８】
2007319936.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成19年10月5日(2007.10.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム溶湯をキャビティに供給して鋳造品を得る金型と、
前記金型に直結され、加熱されたアルゴンガスをマグネシウムに吹き付けることにより、前記アルミニウム溶湯よりも酸素に対して活性な、少なくともマグネシウムガスまたは前記マグネシウムガスが凝集したマグネシウム微粒子を発生させるとともに、少なくとも前記マグネシウムガスまたは前記マグネシウム微粒子を前記アルゴンガスの流れに沿って前記キャビティ内に導入する活性物質発生機構と、
を備えることを特徴とする鋳造装置。
【請求項２】
アルミニウム溶湯を金型内のキャビティに注湯して鋳造品を得る鋳造方法であって、
加熱されたアルゴンガスをマグネシウムに吹き付けることにより、前記アルミニウム溶湯よりも酸素に対して活性な、少なくともマグネシウムガスまたは前記マグネシウムガスが凝集したマグネシウム微粒子を発生させる工程と、
少なくとも前記マグネシウムガスまたは前記マグネシウム微粒子を前記アルゴンガスの流れに沿って前記キャビティ内に導入する工程と、
前記キャビティに前記アルミニウム溶湯を注湯する工程と、
を有することを特徴とする鋳造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、金属溶湯を金型のキャビティに注湯して鋳造品を得るための鋳造装置及び鋳造方法に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、装置全体を有効に小型化するとともに、所望の鋳造作業を効率的に遂行することができ、しかも金型の段取り換えが容易な鋳造装置及び鋳造方法を提供することを目的とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明に係る鋳造装置では、アルミニウム溶湯をキャビティに供給して鋳造品を得る金型に、加熱されたアルゴンガスをマグネシウムに吹き付けることにより、前記アルミニウム溶湯よりも酸素に対して活性な、少なくともマグネシウムガスまたは前記マグネシウムガスが凝集したマグネシウム微粒子を発生させるとともに、少なくとも前記マグネシウムガスまたは前記マグネシウム微粒子を前記アルゴンガスの流れに沿って前記キャビティ内に導入する活性物質発生機構とを備えている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
また、本発明に係る鋳造方法では、まず、加熱されたアルゴンガスをマグネシウムに吹き付けることにより、前記アルミニウム溶湯よりも酸素に対して活性な、少なくともマグネシウムガスまたは前記マグネシウムガスが凝集したマグネシウム微粒子を発生させ、少なくとも前記マグネシウムガスまたは前記マグネシウム微粒子がキャビティに導入される。次いで、キャビティにアルミニウム溶湯が注湯されると、マグネシウムガスまたはマグネシウム微粒子が前記キャビティ内の酸素と優先的に結合しアルミニウム溶湯表面の酸化を有効に抑制することができる。従って、アルミニウム溶湯の流動性等を維持することが可能になり、良好な鋳造作業を円滑に行うことができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
しかも、活性物質発生機構が金型に直結されており、マグネシウム微粒子用の配管路が不要になるとともに、従来の大型な加熱炉が不要になる。これにより、装置全体の小型化および簡素化が容易に図られるとともに、反応に必要な熱量が削減される。さらにまた、活性物質発生機構を金型に対して着脱することにより、例えば、金型交換時の段取り換え工程が有効に削減され、作業の効率化が図られる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
本発明に係る鋳造装置及び鋳造方法では、加熱されたアルゴンガスをマグネシウムに吹き付けることにより、前記アルミニウム溶湯よりも酸素に対して活性な、少なくともマグネシウムガスまたは前記マグネシウムガスが凝集したマグネシウム微粒子（以下、活性物質ともいう）が発生し、この活性物質がキャビティに供給される。このため、活性物質は、キャビティ内の酸素と優先的に結合し、前記キャビティに注湯されるアルミニウム溶湯表面の酸化を有効に抑制することができる。従って、アルミニウム溶湯の流動性等を維持することが可能になり、良好な鋳造作業を円滑に行うことができる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
しかも、活性物質発生機構が金型に直結されており、マグネシウム微粒子用の配管路が不要になるとともに、従来の大型な加熱炉が不要になる。これにより、装置全体の小型化および簡素化が容易に図られるとともに、反応に必要な熱量が削減される。さらに、活性物質発生機構を金型に対して着脱することにより、例えば、金型交換時の段取り換え工程が有効に削減され、作業の効率化が図られる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
鋳造装置２０は、鋳造成形用金型２１と、それぞれ前記金型２１に個別に着脱自在に直結される金属微粒子発生機構（活性物質発生機構）２２および高温ガス発生機構（反応性ガス供給機構）２４とを備える。金属微粒子発生機構２２は、粉末状の金属、例えば、マグネシウム２６が、例えば、ＳＵＳ材（ステンレス鋼）製のフィルタ（多孔質体）２８ａ、２８ｂを介して収容される金属保持部３０と、前記金属保持部３０に設けられ、前記フィルタ２８ａを透過して前記マグネシウム２６に不活性ガス、例えば、アルゴンガスを供給する筒状部３２と、前記筒状部３２に供給される前記アルゴンガスの流量を制御するアルゴンガス流量制御部３４と、前記筒状部３２に設けられ、前記マグネシウム２６に供給される前記アルゴンガスを所定の温度に加熱するアルゴンガス加熱制御部３６とを備える。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
図４は、本発明に関連する鋳造装置１００の要部概略構成説明図である。なお、第１の実施形態に係る鋳造装置２０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第２乃至第４の実施形態においても同様である。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
図５は、本発明の第２の実施形態に係る鋳造装置１２０の要部概略構成説明図である。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
図６は、本発明の第３の実施形態に係る鋳造装置１４０の要部概略構成説明図である。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
この場合、第３の実施形態では、予め反応ユニット１４４の反応室１４８内でマグネシウムガスおよび／またはマグネシウム微粒子と窒素ガスとが反応してＭｇ3Ｎ2微粒子が生成されており、所望のＭｇ3Ｎ2微粒子を金型１４２のキャビティ１５２に確実に供給することができる。従って、キャビティ１５２に注湯されるアルミニウム溶湯の酸化を有効に抑制することができ、前記アルミニウム溶湯の流動性等を維持して良好な鋳造作業を行うことが可能になるという効果がある。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
図７は、本発明の第４の実施形態に係る鋳造装置１６０の要部概略構成説明図である。なお、第３の実施形態に係る鋳造装置１４０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
なお、第１乃至第４の実施形態では、不活性ガスとしてアルゴンガスを使用するとともに、反応性ガスとして窒素ガスを用いて説明したが、その他の不活性ガスおよび反応性ガスを用いることが可能である。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る鋳造装置の要部概略構成説明図である。
【図２】微粒子発生装置の要部分解斜視説明図である。
【図３】長尺状のマグネシウムが装填された状態の前記鋳造装置の要部概略構成説明図である。
【図４】本発明に関連する鋳造装置の要部概略構成説明図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る鋳造装置の要部概略構成説明図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る鋳造装置の要部概略構成説明図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に係る鋳造装置の要部概略構成説明図である。
【図８】従来技術に係る還元鋳造用成形型の概略構成説明図である。