(57)【要約】  【課題】  内側に含水シール材を固定した圧迫蓋を鋳型の上に密閉状態で被せ、鋳型の熱により含水シール材から水蒸気を発生させ、この水蒸気の圧力により溶融した金属をキャビティ内に流し込む圧迫鋳造において、水分含浸量の調整をあまり必要とせずに、安定した製品を鋳造できるようにする。【課題を解決するための手段】  圧迫蓋１に空気タンク１０から圧縮空気を給送して、この圧縮空気圧とシール部材８に含ませた水からの水蒸気圧とにより鋳型２０内の溶融金属をキャビティ内に押し込むようにする。圧縮空気圧を主として利用することにより圧力を一定に制御することができ、シール部材８に含ませる水分の調整をあまり必要としないので、紙のような安価なアスベスト代替品を使用することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳型内に形成されたキャビティに連続する湯口に地金を配置して溶融させ、内側に含水シール材を固定した圧迫蓋を前記鋳型の上に密閉状態で被せ、前記鋳型の熱により前記含水シール材から水蒸気を発生させ、前記水蒸気の圧力により前記溶融した金属をキャビティ内に流し込む圧迫鋳造法において、前記圧迫蓋に外部から圧縮空気を給送して、前記水蒸気の圧力と前記圧縮空気の圧力とにより前記溶融金属をキャビティ内に押し込むことを特徴とする圧迫鋳造方法。
【請求項２】
鋳型内に形成されたキャビティに連続する湯口に地金を配置して溶融させ、内側に含水シール材を固定した圧迫蓋を前記鋳型の上に密閉状態で被せ、前記鋳型の熱により前記含水シール材から水蒸気を発生させ、前記水蒸気の圧力により前記溶融した金属をキャビティ内に流し込む圧迫鋳造装置において、前記圧迫蓋は、棒状の握り部分とロート状の蓋部分とからなり、前記握り部分には、一端がチューブを介して低圧の空気タンクに連通し、他端が前記蓋部分に連通する通気穴を有し、前記通気穴の他端部には、前記含水シール材を前記蓋部分の内側に固定するとともに、前記通気穴からの空気を吐出するノズルが取り付けられていることを特徴とする圧迫鋳造装置。
【請求項３】
前記圧迫蓋は、前記握り部分に前記チューブからの圧縮空気を前記通気穴に供給または停止するための押しボタンスイッチが設けられていることを特徴とする請求項２に記載の圧迫鋳造装置。
【請求項４】
前記含水シール材は、重ねられて水分を含ませた多数枚の紙であることを特徴とする請求項２または３記載の圧迫鋳造装置。
【請求項５】
前記空気タンクは、圧力ゲージを備えていることを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の圧迫鋳造装置。
【請求項６】
前記空気タンクは、圧力安全弁を備えていることを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の圧迫鋳造装置。
【請求項７】
前記空気タンクは、圧縮空気を外部から導入するとともに、前記空気タンク内の圧縮空気を前記チューブを介して導出させるチューブコネクターを備えていることを特徴とする請求項２ないし６のいずれかに記載の圧迫鋳造装置。
【請求項８】
前記チューブコネクターは、前記空気タンクの口に着脱自在に螺合するキャップに取り付けられていることを特徴とする請求項７記載の圧迫鋳造装置。
【請求項９】
前記空気タンクは、飲料用アルミボトルであり、前記キャップは、前記飲料用アルミボトルの口に形成された雄ねじ部に着脱自在に螺合する雌ねじ部を備えていることを特徴とする請求項８記載の圧迫鋳造装置。
【請求項１０】
前記空気タンクは、圧縮空気の圧力が０．１ＭＰａから０．１５ＭＰａであることを特徴とする請求項２ないし９のいずれかに記載の圧迫鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯科技工、宝飾品、美術工芸品製造等に使用される圧迫鋳造方法およびその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
歯科技工におけるクラウン等の製造、宝飾品製造における指輪、ペンダント等の製造においては、設備投資が少なく低コストで簡便な圧迫鋳造法が利用されている。この圧迫鋳造法とは、ロストワックス鋳造法を簡便にしたものである（例えば、非特許文献１参照）。これを図２を用いて説明する。図２（ａ）において、製品の原型２１をワックスにより作成し、これに同じワックスであるスプルー線２２を接続してゴム製の円錐台２３に植え立て、これを鋳造リング２４内に配置する。この鋳造リング２４を逆さにして内部に水で溶かした石膏系埋没材２５を充填して硬化・乾燥させた後、円錐台２３を取り除いて、電気炉の代わりとなる七輪で木炭により加熱焼成することにより、原型２１およびスプルー線２２のワックスを埋没材２５の空孔から流出させるとともに残余のワックスを燃焼させることにより、（ｂ）のようなキャビティ２６を有する鋳型を作成する。この鋳型には、スプルー線２２により直径１〜２ｍｍ程度の湯道２６ａが形成されており、その湯口２６ｂの上に地金２７を配置してバーナーにより加熱することにより地金２７を溶融させると、地金２７はその表面張力により滴状に丸まり、湯口２６を塞いだ状態になる。一方、水を含ませたアスベスト２８を内側に詰めた圧迫蓋２９を用意しておき、この圧迫蓋２９を（ｃ）のように鋳型に気密状態で被せると、鋳型の熱によりアスベスト２８に含ませた水分が一気に蒸発して、その水蒸気の圧力により溶融した地金２７がキャビティ２６内に押し込まれて鋳造が行われる。この際、含水アスベストは極めて緊密なシール材として作用し、圧迫蓋２９と鋳型内における水蒸気の漏洩を防ぎ、数十秒後に（ｄ）のように圧迫蓋２９を取り外して数分間空冷した後、鋳型をバケツの水に浸けると鋳型が崩れるので、できた鋳造製品３０を取り出して湯道をカットする。このように、圧迫鋳造法は、大した設備を必要とすることなく、寸法精度の高い鋳造を簡便に行えるので、少数多品種生産を目的とする歯科技工や宝飾品製造に適した方法であるといえる。
【非特許文献１】“圧迫鋳造”、[online]、[平成１７年９月１日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.aiteikan.com/si/appaku.htm
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の圧迫鋳造法においては、現時点では使用が禁止されているアスベストを使用するため、早急に代替品を見付けなければならないという問題がある。圧迫鋳造法に用いられるアスベストは、水を含ませて水蒸気源となるとともに、発生した水蒸気が逃げないように鋳造リングに接触して内部を密閉状態に保つシール材としての役目がある。この２つの役目を同時に満足し、かつ安価なアスベスト代替品を得ることは難しい。また、アスベストに含ませる水分の量により水蒸気圧が変化し、鋳造の成果が大きく左右されるため、水分含浸量が適正であることが重要であるが、水分含浸量の調整は、従来は経験に頼らざるを得ないため、製品を安定的に製作するのが難しいという問題があった。これは、アスベスト代替品が見つかったとしても、圧迫鋳造法における大きな問題である。
【０００４】
本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたもので、水分含浸量の調整をあまり必要とせずに、安定した製品を鋳造することのできる圧迫鋳造方法および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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、内側に含水シール材を固定した圧迫蓋を鋳型の上に密閉状態で被せ、鋳型の熱により含水シール材から水蒸気を発生させ、この水蒸気の圧力により溶融した金属をキャビティ内に流し込む圧迫鋳造法において、圧迫蓋に外部から圧縮空気を給送して、水蒸気の圧力と圧縮空気の圧力とにより溶融金属をキャビティ内に押し込むようにしたものである。本発明によれば、圧縮空気圧を主として利用することにより圧力を一定に制御することができ、含水シール材からの水蒸気圧を補助的に利用することにより、安定的に製品を鋳造することができる。このため、含水シール材に含ませる水分の調整をあまり必要とせず、アスベストのような高度の気密性を保ち得るシール材以外の多くの材料を選択利用することができる。それ故、安全にして安価なアスベスト代替品を使用することができる。例えば、アスベスト代替品として、新聞紙や雑誌等の紙を所定形状にカットして２０〜２５枚程度重ね、水に濡らして水滴が落ちないように十分に水きりしたものを圧迫蓋の内側に填塞して使用する。重ねた紙を水で濡らすことにより、十分なシール機能が得られ、安定した圧迫鋳造を行うことができる。一方、空気タンクには０．１ＭＰａ〜０．１５ＭＰａ程度の低圧力の圧縮空気を貯蔵しておく。このような低圧力のため、取り扱いが容易であり、市販の飲料用アルミボトルを再利用して空気タンクとすることができる。また、自転車やボール用の空気入れ等の簡単な空気ポンプを利用して圧縮空気をアルミボトル内に充填することができる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、圧迫蓋の内側に設けたアスベスト以外の含水シール材からの蒸気圧と、圧迫蓋に外部から給送した圧縮空気圧とにより溶融金属をキャビティ内に押し込むものであり、圧縮空気圧を主として利用することにより圧力を一定に制御し、含水シール材からの水蒸気圧を補助的に利用することにより、水蒸気圧だけを利用する従来法に比べて安定的に製品を鋳造することができる。また、含水シール材に含ませる水分の調整をあまり必要としないので、安価なアスベスト代替品を使用することができ、手軽に鋳造を楽しむことができる。さらに、空気タンクを用いて充填圧力を安定的に制御するので、湯道を複数個設けて、１度に複数個の鋳造が可能であり、高いコストパフォーマンスを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態における圧迫鋳造装置の構成を示している。図１において、圧迫蓋１は、木製の棒状の握り部分２とアルミ製のロート状の蓋部分３とからなる。握り部分２の頂部には、切換弁４が固定され、切換弁４の上部には切換弁を動作させるための押しボタンスイッチ５が設けられている。切換弁４は、一端が握り部分２の内部を貫通する通気穴６に連通し、他端がチューブ９を介して低圧の空気タンク１０に連通している。通気穴６の下端部は、握り部分２から突出して、蓋部分３のボス３ａのボス穴に圧入され、ボス穴の出口には雌ねじ部３ｂが切ってあり、この雌ねじ部３ｂにノズル７の雄ねじ部７ａがねじ込まれるようになっている。ノズル７には、雄ねじ部７ａから段部７ｂが連続し、さらにフランジ部７ｃが形成され、中心には吐出孔７ｄが形成されている。蓋部分３の内側にはシール部材８がノズル７により固定される。具体的に言うと、蓋部分３の内径と略同じ大きさにカットされたシール部材８の中心穴をボス穴に合わせて、ノズル７の雄ねじ部７ａをボス穴の雌ねじ部３ｂにねじ込むことにより固定される。シール部材８は、本実施の形態では、新聞紙を蓋部分３の内径にカットしたものを２０枚から２５枚重ねて使用している。
【０００８】
空気タンク１０は、市販されている３００ｍｌから５００ｍｌの飲料用アルミボトルを利用した本体部１１と、本体部１１の口に形成された雄ねじ部１１ａにねじ込まれる雌ねじ部を内部に有するキャップ１２とからなる。飲料用アルミボトルの口は、メーカーによって異なるが、大体は直径２７ｍｍで、ねじピッチは３である。アルミ製のキャップ１２は、頂部にＴ字形のチューブコネクター１３を備え、チューブコネクター１３の一端部にはチューブ９が接続され、他端部には入力弁（一方向弁）１４が接続されている。チューブコネクター１３の内部には、圧力安全弁１５が組み込まれており、さらにキャップ１２には圧力ゲージ１６が取り付けられている。鋳型２０は、上記したロストワックス法により作成される。
【０００９】
次に、本実施の形態における圧迫鋳造装置の使用方法について説明する。まず、空気タンク１０の本体部１１にキャップ１２をねじ込み、チューブコネクター１３と圧迫蓋１の切換弁４との間をチューブ９で接続する。圧迫蓋１には、水で濡らして水きりしたシール部材８をノズル７により固定しておく。次に、空気タンク１０の入力弁１４に、例えば自転車や球技用の空気入れのノズルを挿し込んで、圧縮空気を入れる。空気タンク１０内の圧縮空気圧は、圧力ゲージ１６で検出される。圧縮空気の圧力は、本実施の形態では大気圧よりも少し高い０．１ＭＰａから０．１５ＭＰａの範囲が利用される。これ以上の圧力になると、圧力安全弁１５が作動して、余分の圧力を外部に逃がす。
【００１０】
このような予備動作を行った後、従来と同様にして、鋳型２０を作成し、キャビティの湯口に地金を配置して、バーナーにより加熱して滴状に溶融させる。地金が滴状になったことを確かめた後、圧迫蓋１の蓋部分３を鋳型に被せて押しボタンスイッチ５を押すことにより、空気タンク１０内の圧縮空気がチューブ９から圧迫蓋１に供給され、ノズル７から吐出する。圧迫蓋１の蓋部分３を鋳型に被せることにより、シール部材８により鋳型２０が密閉され、加熱された鋳型の熱によりシール部材８に含まれた水分が一瞬のうちに水蒸気になり、発生した水蒸気は、吐出された圧縮空気とともに湯口に配置された溶融金属をキャビティに向けて押し流す。これにより製品が鋳造される。
【００１１】
本実施の形態では、直径３８ｍｍ、高さ５５ｍｍの鋳型を用い、湯道の直径を１．８ｍｍとし、地金として１５ｇ重量の１８金を用いて歯科用のクラウンを製造した。圧縮空気圧は０．１ＭＰａから０．１２ＭＰａの範囲で良好な鋳造製品が得られた。圧縮空気圧が０．２５ＭＰａの場合は、圧縮空気が溶融金属よりも先にキャビティ内に流入して、原型通りの製品が得られなかった。
【００１２】
以上の説明において、シール部材として新聞、雑誌等の紙を使用した例について説明したが、他の含水可能な材料についても同様に実施可能である。例えば、紙の代わりに布やフェルト、スポンジ等が使用可能である。また、上記説明では、鋳型を作るに際してロストワックス法を用いたが、他の方法により鋳型を作成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態の圧迫鋳造装置の構成を示す正面図である。
【図２】従来の圧迫鋳造法を説明するための断面模式図である。
【符号の説明】
【００１４】
１  圧迫蓋
２  握り部分
３  蓋部分
４  切換弁
５  押しボタンスイッチ
６  通気穴
７  ノズル
８  シール部材
９  チューブ
１０  空気タンク
１１  本体部
１２  キャップ
１３  チューブコネクター
１４  入力弁
１５  圧力安全弁
１６  圧力ゲージ
２０  鋳型
２１  原型
２２  スプール線
２３  円錐台
２４  鋳造リング
２５  埋没材
２６  キャビティ
２７  地金
２８  アスベスト
２９  圧迫蓋
３０  鋳造製品
【図１】
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【図２】
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