(57)【要約】      （修正有）【課題】モールドを基板から取り外すことなく、また、モールドを破損または破壊することなく、基板に装着された複数のモールドから複数の金属燃料成型体を一挙に容易に取り出すことのできる、金属燃料成型体を製造するための射出成型装置を提供すること。【解決手段】両端に開口部を有する筒状のモールド２と、前記モールド２の上端側の開口部内に挿入することにより、前記モールド２内で固化した金属燃料を前記モールド２から押出可能に形成された押出部材１２を備えると共に前記基板１の上方を覆蓋するように配置された上部蓋体１−１と、  前記モールド２の上端側の開口部内に挿入された前記押出部材１２をさらにモールド２内に進入させる押出部材移動手段（ネジつき締付部材１１）と、  前記基板１と前記上部蓋体１−１との間に形成される空間を気密に封止する伸縮自在の気密封止部材１４とを備えて成ることを特徴とする射出成型装置。【選択図】図６
2007229767.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に装着されたモールドの下端開口部を溶融金属燃料に着湯する前に雰囲気を減圧状態にし、次いで、前記モールドの下端開口部を前記溶融金属燃料に着湯した状態で雰囲気を、前記減圧状態における圧力よりも高い圧力の加圧状態にすることによりモールド内に溶融金属燃料を進入させる射出成型装置において、
両端に開口部を有する筒状のモールドと、
前記モールドの上端側の開口部内に挿入することにより、前記モールド内で固化した金属燃料を前記モールドから押し出す押出部材を備えると共に前記基板の上方を覆蓋するように配置された上部蓋体と、
前記モールドの上端側の開口部内に挿入された前記押出部材をさらにモールド内に進入させる押出部材移動手段と、
前記基板と前記上部蓋体との間に形成される空間を気密に封止する伸縮自在の気密封止部材とを備えて成ることを特徴とする射出成型装置。
【請求項２】
前記押出部材移動手段によりモールド内を進行する押出部材の進行距離を規制する規制部材を備える前記請求項１に記載の射出成型装置。
【請求項３】
前記押出部材の表面にジルコニアの被膜が形成されて成る請求項１または２に記載の射出成型装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、射出成型装置に関し、さらに詳しくは、モールドを基板から取り外すことなく、また、モールドを破損または破壊することなく、モールドから金属燃料成型体を容易に取り出すことのできる、金属燃料成型体を製造するための射出成型装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
核燃料として使用することのできるウラン（Ｕ）、プルトニウム（Ｐｕ）もしくはトリウム（Ｔｈ）またはこれらを主材とする金属燃料成型体は、通常、射出成型法または遠心鋳造法によって製造される（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】日本工業新聞社発行「ＥＮＥＲＧＹ」１９９５年１０月号
【０００４】
射出成型法によって製造される金属燃料成型体の製造工程の一例を図１に示す。図１（ａ）は金属燃料の原材料溶解工程を、図１（ｂ）はモールド降下・加圧工程を、図１（ｃ）はモールド上昇工程を示している。このような工程を含む金属燃料成型体の製造装置は、通常、その金属燃料成型体の生産規模が１回当たり１０〜２５ｋｇである。
【０００５】
図１において、Ｘは射出成型装置を、１は基板を、２はモールドを、３は溶融した金属燃料すなわち溶融金属燃料を、４は坩堝を、５は坩堝蓋を、６は加熱手段を表す。前記基板１は円板状に形成され、モールド２を保持する。図１に示されるように、射出成型装置Ｘは、真空チャンバーＹ内に、坩堝４、坩堝４内に収容された金属燃料３を溶融することができる温度に前記金属燃料３を加熱する加熱手段６、坩堝４の開口部を開閉可能に覆蓋する坩堝蓋５、前記坩堝４の上方に上下動可能に配置された基板１、およびその基板１に装架された複数のモールド２を備えて成る。
【０００６】
前記射出成型装置Ｘには、前記真空チャンバーＹ内を減圧にし、また減圧状態におけるその圧力よりも高い圧力にすることができるように、図示しない減圧加圧手段が設けられている。なお、モールド２は、一端を開口すると共に他端を閉鎖する筒状体であり、開口する一端を下方に向けて基板１に装架される。このモールド２には、石英ガラス等の耐熱材料が使用される。加熱手段６としては、誘導加熱コイル等が採用される。
【０００７】
前記射出成型装置Ｘを使用して金属燃料成型体を製造するには、まず、金属燃料の原材料、例えば、金属ウランを坩堝４の中に収容する。収容された金属ウランは、加熱手段６、例えば、誘導加熱コイルにより、１４００〜１６００℃に加熱され、溶融状態となる〔図１（ａ）参照〕。溶融状態を確認した後、金属燃料成型体を製造する射出成型装置Ｘにおける真空チャンバーＹの内部を減圧加圧手段、例えば、真空ポンプ（図示せず）によって高度の減圧状態にする。そのときの減圧度（または真空度）は、通常、２００Ｐａ（ａｂｓ）以下である。当然のことながら、坩堝４の上方に位置するモールド２の内部も前記値の減圧度となっている。
【０００８】
前記真空チャンバーＹ内を高度の減圧状態にした後、基板１に装架されて垂下状態になっているモールド２をモーター等の移動手段（図示せず）によって上方から降下させて、モールド２の先端を溶融した金属燃料、例えば、金属ウランに着湯させる。次いで、着湯を確認した後、真空チャンバーＹの内部にアルゴンガス等の不活性ガスを導入することにより、真空チャンバーＹ内を０．１８〜０．２５ＭＰａ（ａｂｓ）に加圧する。このようにすると、モールド２の内部は減圧状態になっているので、加圧を受けた溶融金属３、例えば溶融金属ウランがモールド２内に進入し、溶融金属３がモールド２内に鋳込まれる〔図１（ｂ）参照〕。続いて、金属ウランが鋳込まれたモールド２を上昇させ〔図１（ｃ）参照〕、その後、室温まで冷却される。
【０００９】
室温まで冷却された後、真空チャンバーＹから基板１を取り外し、さらに基板１からモールド２を取り外す。次いで、このモールド２から金属ウラン成型体を取り出す。取り出された金属ウラン成型体は、規定の仕様に合わせるために両端を切断して全長を調整し、使用に供される。
【００１０】
このような射出成型装置による金属燃料成型体の製造においては、製造効率の観点から、複数のモールド２を装架した基板１を下降させて溶融金属燃料３に複数のモールド２の先端開口部を浸漬させるようにして、複数の金属燃料成型体を一挙に製造している。
【００１１】
また、図２に示されるように、前記基板１においては、この基板１に装架された複数のモールド２の上端開口部を閉鎖することができるように、上部蓋体１−１が、前記基板１の上面に設けられる。この基板１は、支持棒１−３を中心孔１−７に取り付けることにより、この支持棒１−３に保持され、また、この基板１の下方には、支持棒１−３を中心孔１−７に取り付けることにより保持された下部基板１−４が配設される。
【００１２】
基板１および下部基板１−４には、中心線を共通にするモールド取付孔１−６が複数開設されている。基板１のモールド取付孔１−６と下部基板１−４のモールド取付孔１−６とに一本のモールド２を挿通する。モールド２の上端部の外周縁には鍔状の係止部が形成されているので、この係止部が基板１の上面に係止されることにより、前記モールド取付孔１−６に装着されるモールド２がモールド取付孔１−６から抜け落ちることはない。
【００１３】
モールド２を形成する材料には、加工性、耐衝撃性およびウランとの反応性を考慮して、通常は石英ガラスが用いられるが、破損し易いため、また、複数のモールド２を上下運動させるため、図２に示すように、モールド２は基板１に束ねて使用される。図２（ａ）はモールド２を基板１に組み込んでいる状態を示し、図２（ｂ）はモールド２を基板１に組み終えた状態を示し、図２（ｃ）はモールド２を束ねた基板１を示す。
【００１４】
図２（ａ）におけるＡ部分を拡大した状態を図３に、図２（ａ）におけるＢ部分を拡大した状態を図４に示す。図３および４において、７はモールドの係止部、８は挿入孔を表す。
【００１５】
図５に示されるように、モールド２は、基板１に組み込むために、モールド２の上端が閉鎖され、しかもその上端にモールドの係止部７が設けられている。このモールドの係止部７が形成されている上端が閉塞されているのは、ガス圧によって溶解状態の金属燃料をモールド２の内部に鋳込むために、着湯前後のモールド２内の真空状態を保持し、また、加圧時に溶解状態の金属燃料が噴出しないようにするためである。
【００１６】
さらに、モールド２の内面には、図５に示すように、ジルコニア粉末を用いて成るジルコニア被膜９が形成されている。このジルコニア被膜９は、金属燃料とモールド２との反応を防止し、また、金属燃料成型体をモールド２内から容易に引き抜くことができるようにする機能を有する。
【００１７】
このようにして、金属燃料成型体が自重によってモールド２の先端から部分的に露出したときには、その露出部分をペンチ等の器具で挟んで金属燃料成型体をモールド２から引っ張り出して、金属燃料成型体を取り出すことができる。ところが、金属燃料成型体が自重によってモールド２の先端から部分的にも露出することはきわめて稀であって、自重によって露出しないときには、モールド２に振動を与え、その振動と自重とによって、金属燃料成型体がモールド２の先端から部分的に露出するようにしていた。
【００１８】
しかしながら、振動と自重とによっても、金属燃料成型体がモールド２の先端から部分的に露出することは少なく、また、モールド２に振動を与えることによってモールド２が破損することもあった。振動と自重とによっても、金属燃料成型体がモールド２の先端から部分的に露出しないときには、モールド２を破壊して金属燃料成型体を取り出さざるを得なかった。破損し、または破壊されたモールド２は放射性廃棄物となり、そのような放射性廃棄物の処理は、単なる産業廃棄物の処理とは異なり、多大の時間と複雑な作業とを必要とする。このような状況から、破損し、または破壊されたモールド２といった放射性廃棄物を生じることがなく、効率よく金属燃料成型体を製造することのできる射出成型装置が強く要望されていた。
【００１９】
また、図１〜５に示される射出成型装置Ｘにおいては、複数のモールド２の内部に溶融金属を一挙に進入させ、冷却固化させることができたとしても、基板１に装着された複数のモールド２を一本ずつ基板１から取り外し、しかもモールド２内から金属燃料成型体を一本ずつ取り出さねばならないので、金属燃料成型体の製造全体からみると、きわめて長時間を要する作業となっていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
この発明は、このような従来の不都合を解消し、前記要望に応えるため、モールドを基板から取り外すことなく、また、モールドを破損または破壊することなく、基板に装着された複数のモールドから複数の金属燃料成型体を一挙に容易に取り出すことのできる、金属燃料成型体を製造するための射出成型装置を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明者は、前記課題を解決するために、従来は閉止されていたモールド上端を新たに開口し、この開口部を閉塞する部材について種々検討を重ねた結果、モールドの上端開口部を閉塞し、かつ前記モールド内を上下に移動させることのできる押出部材を基板の上部蓋体の下面に設けることによって、前記課題が解決できるということを見出し、この知見に基づいてこの発明を完成するに到った。
【００２２】
すなわち、この発明の前記課題を解決するための手段は、
基板に装着されたモールドの下端開口部を溶融金属燃料に着湯する前に雰囲気を減圧状態にし、次いで、前記モールドの下端開口部を前記溶融金属燃料に着湯した状態で雰囲気を、前記減圧状態における圧力よりも高い圧力の加圧状態にすることによりモールド内に溶融金属燃料を進入させる射出成型装置において、
両端に開口部を有する筒状のモールドと、
前記モールドの上端側の開口部内に挿入することにより、前記モールド内で固化した金属燃料を前記モールドから押し出す押出部材を備えると共に前記基板の上方を覆蓋するように配置された上部蓋体と、
前記モールドの上端側の開口部内に挿入された前記押出部材をさらにモールド内に進入させる押出部材移動手段と、
前記基板と前記上部蓋体との間に形成される空間を気密に封止する伸縮自在の気密封止部材とを備えて成ることを特徴とする射出成型装置である。
【００２３】
この発明の前記手段における好ましい態様としては、前記押出部材移動手段によりモールド内を進行する押出部材の進行距離を規制する規制部材を備えて成る射出成型装置を挙げることができる。
【００２４】
また、この発明の前記手段における他の好ましい態様としては、前記押出部材の表面にジルコニアの被膜が形成されて成る射出成型装置を挙げることができる。
【発明の効果】
【００２５】
この発明の射出成型装置によると、基板に装架されたモールドの先端部が溶融金属に浸漬する以前においては、基板に装架されたモールドの上端側の開口部に押出部材が、前記開口部を前記押出部材で閉鎖する程度に挿入される。押出部材の一部分がモールドの上端側の開口部に挿入された状態にあっては、基板の上面と上部蓋体の下面とで形成される空間が気密封止部材により封止されている。したがって、この射出成型装置において、モールドの先端部が溶融金属燃料に浸漬されていない状態で、モールドの雰囲気を所定の減圧にすると、モールドの内面とモールドの上端側開口部に挿入された押出部材の外面との間にわずかのクリアランスが存在するから、気密封止部材、上部蓋体の下面および基板の上面とにより形成される空間は、モールドの雰囲気と同じ減圧状態になる。この状態で、モールドを装架する基板を下降させて、モールドの先端側の開口部を溶融金属燃料に浸漬する。次いで、モールドの雰囲気を加圧状態にする。この場合の加圧という意味は、それまでの減圧度よりも高い圧力にするという意味であって、常圧以上の圧力に加圧しなければならないと言う意味ではないことに注意するべきである。このようにモールドの雰囲気を加圧状態にすると、モールド内は減圧状態であるから、溶融金属燃料がモールドの内部に押し上げられる。
【００２６】
モールドの内部に溶融金属燃料が所定の高さまでに進入すると、その状態で、基板を上昇させる。溶融金属燃料を内蔵するモールドの先端が溶融金属燃料よりも高い位置にまで基板が上昇すると、その位置で基板の上昇を停止させ、その位置のまま所定時間、基板を維持する。このようにすると、モールド内に収容されている溶融金属燃料が冷却されて固化する。
【００２７】
固化した金属燃料を内蔵し、これを保持するモールドの上端開口部に一部挿入されている押出部材を、押出部材移動手段により、降下させることにより、モールド内に保持されている固化した金属燃料の一部をモールドの下端開口部から押し出す。モールドの下端開口部から固化した金属燃料の一部が露出すると、その露出した金属燃料を適宜の手段により把持してモールドから固化した金属燃料を引っ張り出すことにより、モールドから固化した金属燃料を分離することができる。
【００２８】
また、押出部材の軸線長さをモールドよりも長くすると、モールドに押出部材を押し込むことにより、固化した金属燃料全体をモールドから分離し、取り出すこともできる。そして、分離された金属燃料を切断することによって、所定軸線長さを有する金属燃料成型体を得ることができる。したがって、この発明の射出成型装置によると、モールドを基板から取り外すことなく、しかもモールドを破損または破壊することなく、複数のモールドそれぞれから金属燃料成型体を一挙に、かつ容易に取り出すことができる。固化した金属燃料を分離した後のモールドは、金属燃料成型体の製造のために再利用することができる。このことから、この発明によると、破損し、または破壊したモールドという放射性廃棄物を生じることがない。
【００２９】
この発明においては、前記押出部材移動手段によりモールド内を進行する押出部材の進行距離を規制する規制部材を備えていると、モールド内の所要距離だけ押出部材を進行させることができ、必要以上にモールド内で押出部材を移動させるという無駄をなくすることができる。
【００３０】
前記押出部材の表面にジルコニアの被膜が形成されて成る射出成型装置にあっては、金属燃料と押出部材との反応を防止することができ、押出部材と溶融金属燃料とが固結することがないため、モールドから金属燃料成型体を容易に取り出すことができる。
【００３１】
以上総括すると、この発明によれば、モールドを基板から取り外すことなく、また、モールドを破損または破壊することなく、モールド内から金属燃料成型体を容易に取り出すことのでき、連続的に効率よく金属燃料成型体を製造することのできる射出成型装置が提供され、核燃料の製造分野に寄与するところはきわめて多大である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
この発明の一例である射出成型装置の主要部を図６に示す。図６に示されるように、射出成型装置Ｘは、モールド２と、基板１と、下部基板１−４と、上部蓋体１−１と、下部蓋体１−５と、封止部材１４と、ストローク調整手段１３と、ネジつき締付部材１１とを備える。基板１に取り付けられたモールド２は、通常、図２に示す支持棒１−３と図６に示すネジつき締付部材１１とが、射出成型装置が備えているサーボモータ（図示していない。）によって上下する駆動部に連結され、さらに落下しないように上部蓋体１−１を前記駆動部にネジおよびクランプなどを用いて接続して昇降できるようになっている。
【００３３】
前記モールド２は、図６に示されるように、両端を開口する筒状体である。図７に示されるように、前記モールド２の一端開口部１０−１には、その縁に、モールド２の軸線に直交するラジアル方向に延在する板状の係止部７が形成される。前記係止部７によって、基板１に開設された挿入孔８−１に挿入されたモールド２が挿入孔８−1を抜けて下方に落下するのが防止される。前記モールド２の他端開口部１０−２は、筒状体の軸線に対して斜めに開口するように、成形されてなる。なお、モールド２を縦方向に配置する場合には、前記一端開口部１０−１は他端開口部１０−２に対して上方に位置することになるので、モールド２の位置に応じて前記一端開口部１０−１を上端開口部１０−１と称し、前記他端開口部１０−２を下端開口部と称することがある。このモールド２の内周面には、ジルコニア被膜が形成されていて、溶融金属燃料がモールド２の内周面に固結するのが防止されるようになっている。
【００３４】
モールド２の材料には、加工性、耐衝撃性およびウラン等との反応性を考慮して、通常
、石英ガラスが用いられる。石英ガラスは、比較的破損しやすい材料であることから、一
本のモールド２が破損したとしても、製造運転を停止することなく破損したモールドを新
品のモールドに交換することにより製造運転を続行することができ、これによって製造効
率を高めることができる。
【００３５】
また、モールド２を基板１および下部基板１−４を用いて複数本を束ねた状態とすることが好ましい。複数のモールド２が射出成型装置Ｘに用いられることにより、一挙に多数の金属燃料が鋳込まれたモールド２を取得することができ、これによって金属燃料成型体の製造効率が向上するからである。
【００３６】
この発明の射出成型装置Ｘは、図示しない真空チャンバーＹ内に、前記したモールド２と、基板１と、下部基板１−４と、上部蓋体１−１と、下部蓋体１−５と、気密封止部材１４と、ストローク調整手段１３と、ネジつき締付部材１１と、図６には図示していないが図１を参照すると理解できるように、坩堝、その坩堝内に装填された金属燃料を溶融することができる温度に前記金属燃料を加熱する加熱手段、および坩堝の開口部を開閉可能に覆蓋する坩堝蓋とを装備する。
【００３７】
前記基板１は、複数の前記モールド２を保持し、保持した複数のモールド２を降下させて溶融金属燃料に前記モールド２の下端開口部１０−２を溶融金属燃料に着湯させ、モールド２の内部に溶融金属燃料を十分に進入させて内蔵させた後、溶融金属燃料を内蔵したモールド２を上昇させて、モールド２の、下方に向く下端開口部１０−２を溶融金属燃料の溜まりから離脱させるようになっている。
【００３８】
図６に示すように、水平に配置された基板１は、円形の板状体であり、その中心部で支持棒１−３に、その上端部がわずかに突出するように取り付けられる。前記支持棒１−３の上端部には雌ネジを内周面に形成してなるネジ装着穴（図示せず。）が形成される。その支持棒１−３の中間部には、下部基板１−４の中心部をこの支持棒１−３が貫通するように、下部基板１−４が装着される。この下部基板１−４は、前記基板１と実質的に同一の直径を有する円形の板状体である。基板１には、モールド２を装着支持するための複数の第１モールド挿入孔８−１が開設され、また、下部基板１−４には、モールド２を挿通するための複数の第２モールド挿入孔８−２が開設される。支持棒１−３に装着される基板１と下部基板１−４とは、前記第１モールド装着孔８−１と第２モールド装着孔８−２とがその中心線を共有するように、その取り付け位置関係が調整されている。
【００３９】
前記下部蓋体１−５は、その中心部に前記支持棒１−３の上端部を挿通するための中心孔１−７が開設される。中心孔１−７に前記支持棒１−３を挿通して前記基板１の上面に前記下部蓋体１−５を載置した場合に、複数の第１モールド装着孔８−１に対応する複数の挿通孔１−８が、この下部蓋体１−５に開設されている。この下部蓋体１−５は、止めネジ１５により、前記基板１に一体に結合される。
【００４０】
前記上部蓋体１−１は、前記基板１と実質的に同一の直径を有する円形の板状部材を有し、その板状部材の下面に複数の押出部材１２が形成され、その板状部材の中心部には、ネジ付締付部材１１を螺合させるために内周面に雌ネジを形成した雌ネジ螺合穴１−９が形成される。これら複数の押出部材１２の取付位置は、前記下部蓋体１−５の中心軸と前記上部蓋体１−１の中心軸とを一致させて前記下部蓋体１−５と前記上部蓋体１−１とを重ね合わせたときに、前記下部蓋体１−５に開設された挿通孔１−８に前記押出部材１２が挿通することができるように決定される。したがって、この例においては、挿通孔１−８の数と押出部材１２の数とは一致する。
【００４１】
前記押出部材１２は、モールド２の上端開口部１０−１を閉塞することができ、固化した金属燃料を押し出すことができる限りその形態に特に制限はなく、例えば、図８に示すように、縦断面が矩形型をなし、モールド２の上端開口部１０−１に挿入可能な、先端面が円形平面をなす棒状体１２−１を挙げることができる。図６に示される、上部蓋体１−１の下面に形成された押出部材１２は、前記棒状体１２−１となっている。
【００４２】
また、押出部材１２の他の例として、図９に示されるように、全体として筒型をなし、先端部が半球状または砲弾形をなし、モールド２の上端開口部１０−１に挿入可能な棒状体１２−２等を挙げることができる。押出部材１２の形状として、その先端部が半球状または砲弾形であると、モールド２の上端開口部１０−１に容易に挿入されることができるようになるので好ましい。
【００４３】
前記押出部材１２の外径は、モールド２の内径よりもわずかに小さく設計されている。押出部材１２の外径をモールド２の内径よりも大きくすると、押出部材１２をモールド２の上端開口部１０−１に挿入しようとするとき、モールド２を破損することになるからである。
【００４４】
また、押出部材１２の長さは、モールド２の下端開口部１０−２から固化した金属燃料を少なくとも露出させることができる長さである限り、特に制限はない。この押出部材１２の長さは、金属燃料成型体を製造する射出成形装置の規模によって適宜に決定される。なお、前記上部蓋体１−１は、押出部材１２と上部蓋体１−１における円盤状の板状部材とを別々に作製し、次いで、前記板状部材の下面に押出部材１２を適宜の結合手段により結合することができるように、押出部材１２と上部蓋体１−１における板状部材とが別体であってもよく、また、上部蓋体１−１における板状部材と押出部材１２とが一体的に形成されて成る一体品であってもよい。
【００４５】
さらに、前記押出部材１２は、その表面にジルコニア粉末から成る被膜（ジルコニア被膜）が形成されていることが好ましい。金属燃料と押出部材１２とが分離不能に固着することを防止するためである。ジルコニア被膜は、ジルコニア粉末を用い、従来から公知の手法により形成することができる。
【００４６】
前記ネジつき締付部材１１は、一端側周側面に雄ネジ１１−１を形成し、周側面の他端近傍にこのネジつき締付部材１１を回転させるためのピン状の指掛け部１１−２が設けられる。このネジ付締つき部材１１は、前記雄ネジ１１−１を上部蓋体１−１における雌ネジ螺合穴１−９に螺合することにより、上部蓋体１−１に装着される。また、上部蓋体１−１に装着されたネジ付締付部材１１における雄ネジ１１−１の先端部は、支持棒１−３の先端部に形成されている螺子装着穴（図示せず。）に螺合する。
【００４７】
この発明の射出成型装置は、押出部材移動手段として、例えば、前記押出部材１２を上下に移動させるネジ付締つき部材１１を備えている。この押出部材移動手段としては、下面に押出部材１２を備えた上部蓋体１−１を上下に移動させることができる限り制限はないが、例えば、図６に示すように、上部蓋体１−１を係止するネジを有する回転可能な棒状体を挙げることができる。この棒状体を回転させることによって、上部蓋体１−１の下面に備えられた押出部材１２をモールド２内で上下に移動させることができる。棒状体の回転は、手動であってもよく、モーターなどによる機械的作動によってもよい。
【００４８】
また、この発明の射出成型装置は、前記押出部材１２を上下に移動させるときのその押出部材１２のストローク長を調整するストローク調整手段１３を有している。このストローク調整手段は規制部材の一例であり、規制部材はストローク調節手段に限定されない。このストローク調整手段１３にも特に制限はないが、例えば、図６に示すように、スプリング等により形成された剛性の高い弾性体を挙げることができる。このストローク調整手段１３により、特定のストローク間で押出部材１２が上下し、押出部材を降下させるときは、一定のストローク長で押出部材１２は停止する。必要以上のストローク長をとることがないことから、モールド２の下端開口部１０−２から露出する固化した金属燃料は、定常状態が維持され、後続の作業を容易化することができる。
【００４９】
さらに、この発明の射出成型装置は、前記基板１と上部蓋体１−１との間に気密封止部材１４を備えている。この気密封止部材１４にも特別に制限はないが、例えば、好ましくは耐熱性材料により形成された、図６に示すような伸縮自在な蛇腹状封止部材を挙げることができる。伸縮自在としたのは、前記押出部材１２の上下移動に対応するためである。
【００５０】
前記気密封止部材１４は、雰囲気を減圧状態にしたときに、基板１と上部蓋体１−１との間が減圧状態になり、雰囲気を加圧状態にしたとしても、基板１と上部蓋体１−１との間が、依然として減圧状態を保持することができるように基板１と上部蓋体１−１との間を封止することができるようにするために装備されている。したがって、このような機能を実現するための気密封止部材１４としては、前記蛇腹状封止部材の他に、伸縮自在なゴム等の弾性部材で形成されていてもよい。
【００５１】
この発明の射出成型装置により金属燃料成型体を製造するには、図１に基づいて説明した金属燃料の原材料溶解工程、モールド降下・加圧工程およびモールド上昇工程において、上端が閉止されている従来のモールドに代えて、上端開口部を有するモールドを用いること、モールド内の固化した金属燃料を押し出す押出部材を用いること、前記押出部材を上下に駆動させる押出部材移動手段を用いること、前記押出部材のストローク長を調整するストローク調整手段を用いることおよび封止部材を用いること以外には、従来の製造と変わるところはない。
【００５２】
重ねて概要について言及すると、基板１の挿入孔８−1および下部基板１−４の挿入孔８−２にモールド２を挿入配置する。基板１および下部基板１−４にはそれぞれ複数の挿入孔８−１および挿入孔８−２が開設されているので、基板１における全ての挿入孔８−1にモールド２を挿入し、挿入されたモールド２を下部基板１−４の挿入孔８−２に挿入する。モールド２の上部開口部１０−１の縁に形成された係止部７が基板１の上面に当接することにより、モールド２が基板１から抜け出ることはない。
【００５３】
次いで、基板１の上に、基板１における挿入孔８−１と下部蓋体１−５における挿入孔１−８とが重なるように位置合わせをして下部蓋体１−５を、重ね、止めネジ１５により基板１と下部蓋体１−５とを一体に結合する。なお、一体化された基板１の上面と下部蓋体１−５の下面との間には、モールド２の上端に形成された鍔状の係止部７が、挟まれている。基板１の上面に一体に結合された下部蓋体１−５に蛇腹状の気密封止部材１４を取り付け、下部蓋体１−５の上面に、その中心孔１−７と一致するようにストローク調整手段１３を配置する。上部蓋体１−１に取り付けられている押出部材１２の先端部がモールド２の上端開口部に挿入されるように上部蓋体１−１の位置決めを行ってから、ネジつき締付部材１１の雄ネジ１１−１を前記ストローク調整手段１３に挿入し、更に前記雄ネジ１１−１を支持棒１−３の頂部に開設されている螺子装着穴（図示せず。）に螺合することにより、前記上部蓋体１−１の下面と気密封止部材１４の上端部とを密着させるとともに押出部材１２の下端部をモールド２の上端開口部に挿入させる。
【００５４】
前記基板１に装架された複数のモールド２の下端開口部が、図示しない坩堝に収容された溶融金属燃料の上方に存在するように、前記基板１、下部基板１−４、下部蓋体１−５、気密封止部材１４、及び上部蓋体１−１等が一体になった組み立て体が、真空チャンバー内に配置される。この真球チャンバー内の雰囲気を減圧状態にする。その後、図示しない駆動装置により、支持棒１−３を下降させてモールド２の下端開口部１０−２を、溶融した金属燃料に着湯する。この場合、モールド２の下端開口部１０−２が斜行開口部になっていれば、溶融金属燃料へのモールド２の着湯を一層容易に実行することができる。また、雰囲気を減圧状態にすると、基板１と上部蓋体１−１との間に存在する空気が気密封止部材１４と基板１の上面および上部蓋体１−１の下面との隙間から排出され、基板１と上部蓋体１−１と気密封止部材１４とに囲まれた空間内も減圧状態になっている。
【００５５】
その後に、真空チャンバー内に気体を導入することにより雰囲気を加圧状態にする。加圧状態にすると、溶融金属燃料の液面に加わる加圧力により、減圧状態になっているモールド２の内部に溶融金属燃料が上昇して進入する。モールド２の上端開口部１０−１には押出部材１２が挿入されて閉塞されているので、モールド２の内部に進入する溶融金属燃料が、モールド２の上端開口部１０−１から飛び出して流出飛散することがない。
【００５６】
モールド２の内部に溶融金属燃料が十分に進入したときは、図示しない駆動装置を駆動することにより支持棒１−３を上昇させると、内部に溶融金属燃料を保持した状態でモールド２も上昇する。一定の高さに上昇させたところで、モールド２全体を冷却する。モールド２を含む全体装置を冷却すると、モールド２内に保持された金属燃料も冷却されて固化する。
【００５７】
次いで、真空チャンバー内の雰囲気を常圧に戻し、前記真空チャンバー内から、前記基板１、下部基板１−４、下部蓋体１−５、気密封止部材１４、及び上部蓋体１−１等が一体になった組み立て体を、取り出し、又は、露出させる。そして、ネジつき締付部材１１およびストローク調整手段１３によって、一定のストローク長で押出部材１２をモールドの上端開口部１０−１に挿入し降下させ、モールド内に保持されている固化した金属燃料の一部をモールド２の下端開口部１０−２から押し出す。このときの状態を図１０に示す。図１０において、１６は押し出され、モールド２から一部が露出した固化金属燃料を表す。
【００５８】
モールド２の下端開口部１０−２から固化した金属燃料の一部が露出すると、その露出した金属燃料を適宜の手段により把持して、モールド２から固化した金属燃料を引っ張り出すことにより、モールド２から固化した金属燃料を分離することができる。分離された金属燃料を切断することによって、所定軸線長さを有する金属燃料成型体を得ることができる。
【００５９】
このようにして、モールド２から固化した金属燃料を分離した後は、ネジつき締付部材１１により押出部材１２を上昇させることによって、射出成型装置は当初の状態に復元される。したがって、再び、前記の原材料溶解工程、モールド下降・加圧工程、モールド上昇工程、押出部材の降下工程および固化した金属燃料の分離工程等を経ることにより、金属燃料成型体を得ることができる。
【００６０】
この発明の射出成型装置によれば、モールドを基板から取り外すことなく、また、モールドを破損または破壊することなく、前記各工程を繰り返し経ることによって、連続的に効率よく金属燃料成型体を製造することができる。
【実施例】
【００６１】
以下に、実施例を挙げてこの発明をさらに詳細に説明するが、これら実施例によってこの発明はなんら限定されるものではない。
【００６２】
１回の製造工程において５０本の金属燃料成型体を製造する射出成型装置を用い、下記製造条件で金属燃料成型体を製造した。なお、この装置本体はステンレス製であり、金属燃料の原材料を溶解する坩堝は黒鉛製である。
【００６３】
〔製造条件〕
１．金属燃料の原材料：金属ウラン
２．坩堝への収容量：１８Ｋｇ
３．加熱・溶解条件
加熱手段：誘導加熱コイル
温度：１４００〜１６００℃（最高１５７０℃）
時間：１．５時間（最高温度保持時間、昇温および降温時間を除く。）
４．製造装置本体の真空度：モールドへの鋳込み時は２００Ｐａ以下、金属燃料の原材
料の溶解時は大気圧〜０．１２０ＭＰａ
５．基板およびモールドの降下、着湯移動手段：サーボモーター
６．モールド
長さ：５００ｍｍ
外径：８ｍｍ
内径：６ｍｍ
本数：５０
モールドの形態：図７参照
モールドの内面：ジルコニア被膜形成
７．モールドへの鋳込み
鋳込み用ガス：アルゴン
圧力：０．２〜０．３ＭＰａ
８．基板
基板厚さ：１０ｍｍ
基板直径：２００ｍｍ
挿入孔の径：６ｍｍ
上部蓋体に設けられた押出部材：図９参照、径６ｍｍ、長さ１５ｍｍ
９．押出部材を移動させる移動手段：図６（ａ）参照、手動
１０．ストローク調整手段：図６（ａ）、ステンレス製スプリング
１１．気密封止部材：図６参照。スチレン−ブタジエンゴム製蛇腹状部材
【００６４】
〔評価〕
モールドを基板から取り外すことなく、モールドから金属燃料成型体を容易に取り出すことができた。また、モールドに振動を与える必要はないことから、モールドが破損することはなかった。さらに、モールドを破壊する必要もなかった。１回の製造において用いたモールドは、そのまま２回目以降の製造に再使用することができた。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】図１は、従来の金属燃料成型体の製造工程の一例を示す図である。
【図２】図２は、モールドを基板に組み込む状態を示す図である。
【図３】図３は、図２中の（ａ）におけるＡ部分を拡大した状態を示す図である。
【図４】図４は、図２中の（ａ）におけるＢ部分を拡大した状態を示す図である。
【図５】図５は、従来のモールドを示す図である。
【図６】図６は、この発明の一例である射出成型装置の主要部を示す図である。
【図７】図７は、この発明に用いるモールドの一例を示す図である。
【図８】図８は、この発明に用いる押出部材の一例を示す図である。
【図９】図９は、この発明に用いる押出部材の他の例を示す図である。
【図１０】図１０は、金属燃料をモールドから押し出す状態を示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
Ｘ    射出成型装置
Ｙ    真空チャンバー
１    基板
１−１    上部蓋体
１−３    支持棒
１−４    下部基板
１−５    下部蓋体
１−６    モールド取付孔
１−７    中心孔
１−８    挿入孔
１−９    雌ネジ螺合穴
２    モールド
３    溶融金属燃料
４    坩堝
５    坩堝蓋
６    加熱手段
７    モールドの係止具
８    挿入孔
９    ジルコニア被膜
１０    開口部
１０−１    上端開口部
１０−２    下端開口部
１１    ネジつき締付部材
１１−１    雄ネジ
１１−２    指掛け部
１２    押出部材
１３    ストローク調整手段
１４    気密封止部材
１５    止めネジ
１６    固化金属燃料
【図１】
2007229767.tif 000003
【図２】
2007229767.tif 000004
【図３】
2007229767.tif 000005
【図４】
2007229767.tif 000006
【図５】
2007229767.tif 000007
【図６】
2007229767.tif 000008
【図７】
2007229767.tif 000009
【図８】
2007229767.tif 000010
【図９】
2007229767.tif 000011
【図１０】
2007229767.tif 000012