(57)【要約】【課題】特定の方向の曲げモーメントに対する曲げ剛性を向上可能な鋳造用中子、鋳造用中子の製造方法、及び、回転機械翼の鋳造方法を提供する。【解決手段】鋳造用中子は、本体用セラミックスによって構成された中子本体と、中子本体と一体に設けられ且つ第１セラミックスによって構成された複数の第１繊維であって、第１方向に沿って配置された第１延在部をそれぞれ含む複数の第１繊維と、を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体用セラミックスによって構成された中子本体と、
前記中子本体と一体に設けられ且つ第１セラミックスによって構成された複数の第１繊維であって、第１方向に沿って配置された第１延在部をそれぞれ含む複数の第１繊維と、
を備えることを特徴とする鋳造用中子。
【請求項２】
前記複数の第１繊維のうち少なくとも１つに含まれる前記第１延在部は、前記中子本体の表面に沿って延びている
ことを特徴とする請求項１に記載の鋳造用中子。
【請求項３】
前記複数の第１繊維のうち少なくとも１つに含まれる前記第１延在部は、前記中子本体の内部を延びている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の鋳造用中子。
【請求項４】
前記第１方向は、前記中子本体の長手方向である
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の鋳造用中子。
【請求項５】
前記中子本体と一体に設けられ且つ第２セラミックスによって構成された複数の第２繊維であって、前記第１方向とは異なる第２方向に沿って配置された第２延在部をそれぞれ含む複数の第２繊維を更に備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の鋳造用中子。
【請求項６】
前記複数の第１繊維が一体に設けられた第１部分と、
前記複数の第２繊維が一体に設けられ、前記第１部分と結合された第２部分と
を含むことを特徴とする請求項５に記載の鋳造用中子。
【請求項７】
前記複数の第１繊維に含まれる第１延在部のうち少なくとも１つの内側若しくは外側に、前記第１延在部に沿って延在する空隙を有するか、又は、
前記複数の第２繊維に含まれる第２延在部のうち少なくとも１つの内側又は外側に、前記第２延在部に沿って延在する空隙を有する
ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の鋳造用中子。
【請求項８】
本体用セラミックスを含む原材料を用意する原材料用意工程と、
前記原材料を注入可能な空洞を有する射出成形型を用意する型用意工程と、
前記射出成形型の空洞に前記本体用セラミックスを含む原材料を注入する射出成形工程と、
前記射出成形工程後に前記原材料を加熱して焼結する焼成工程と、
前記空洞への前記原材料の注入時または注入以前に、前記空洞に、繊維用セラミックスによって構成された複数の繊維に含まれる延在部がそれぞれ一方向に沿って延在した状態で前記原材料と一体化可能に、前記複数の繊維に含まれる延在部を配置する繊維配置工程と、
を備えることを特徴とする鋳造用中子の製造方法。
【請求項９】
前記空洞への前記原材料の注入以前に、前記空洞に前記複数の繊維に含まれる延在部を配置する
ことを特徴とする請求項８に記載の鋳造用中子の製造方法。
【請求項１０】
前記第１型部は、前記空洞の一部を区画する第１型面を有し、
前記第２型部は、前記空洞の一部を区画する第２型面を有し、
前記複数の繊維のうち少なくとも１つに含まれる延在部を、前記第１型面に沿って配置するか、前記第２型面に沿って配置するか、又は、前記第１型面と前記第２型面との間に前記第１型面及び前記第２型面から離れて配置する
ことを特徴とする請求項９に記載の鋳造用中子の製造方法。
【請求項１１】
前記型用意工程において、前記本体用セラミックスを含む原材料を前記空洞にそれぞれ注入可能であって且つ相互に平行な複数の注入孔を有する射出成形型を用意し、
前記複数の注入孔を通じて、前記本体用セラミックスを含む原材料とともに、前記複数の繊維を前記空洞に注入する
ことを特徴とする請求項８に記載の鋳造用中子の製造方法。
【請求項１２】
前記繊維配置工程において配置される前記複数の繊維のうち少なくとも１つは、中空繊維であるか、又は、前記繊維用セラミックスよりも低い融点を有する材料によって構成された低融点繊維と混合されている
ことを特徴とする請求項８乃至１１の何れか１項に記載の鋳造用中子の製造方法。
【請求項１３】
請求項８乃至１２の何れか１項に記載の鋳造用中子の製造方法を用いて、回転機械翼の空洞に対応する形状を有する鋳造用中子を用意する中子用意工程と、
前記鋳造用中子の周りに、前記回転機械翼に対応する形状を有するろう模型を形成するろう模型形成工程と、
前記ろう模型の周りに、セラミックスを含む鋳型の中間体を形成する鋳型中間体形成工程と、
前記鋳型の中間体から前記ろう模型を除去する脱ろう工程と、
前記鋳型の中間体を熱処理して鋳型を得る焼成工程と、
前記鋳型内に溶湯を注入し、前記回転機械翼を形成する注湯工程と、
前記回転機械翼から、前記鋳型を除去する鋳型除去工程と、
前記回転機械翼から、前記鋳造用中子を除去する中子除去工程と、
を備えることを特徴とする回転機械翼の鋳造方法。
【請求項１４】
前記中子用意工程は、
請求項８乃至１２の何れか１項に記載の鋳造用中子の製造方法を用いて、回転機械翼の空洞の第１部分に対応する形状を有する第１鋳造用中子を用意する第１中子用意工程と、
請求項８乃至１２の何れか１項に記載の鋳造用中子の製造方法を用いて、回転機械翼の空洞の第２部分に対応する形状を有する第２鋳造用中子を用意する第２中子用意工程と、
前記第１鋳造用中子と前記第２鋳造用中子を相互に結合する結合工程と、
を含む
ことを特徴とする請求項１３に記載の回転機械翼の鋳造方法。
【請求項１５】
前記第１鋳造用中子は、前記回転機械翼の前縁側に位置する前記空洞の部分に対応する形状を有し、
前記第２鋳造用中子は、前記回転機械翼の後縁側に位置する前記空洞の部分に対応する形状を有し、
前記第１中子用意工程にて、前記複数の繊維に含まれる延在部は、前記一方向として、前記回転機械翼の高さ方向に対応する方向に沿って延在させられ、
前記第２中子用意工程にて、前記複数の繊維に含まれる延在部は、前記一方向として、前記回転機械翼のコード方向に対応する方向に沿って延在させられる
ことを特徴とする請求項１４に記載の回転機械翼の鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、鋳造用中子、鋳造用中子の製造方法、及び、回転機械翼の鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１が開示しているように、精密鋳造（ロストワックス鋳造（インベストメント鋳造））では、セラミックスによって構成された中子（セラミックス中子）の周りにろう模型を形成し、ろう模型の周りに、鋳型の原材料となるセラミックスを含有するスラリやスタッコ材が付着させられる。そして、スラリを乾燥させて鋳型の中間体を形成した後、加熱により、ろう模型を溶出させるとともに、鋳型の中間体を焼成し、セラミックスによって構成された鋳型が得られる。得られた鋳型の内部にはセラミックス中子は配置されており、セラミックス中子と鋳型との間に形成された空洞に溶湯を注入することによって鋳物が得られる。
【０００３】
精密鋳造に用いられるセラミックス中子としては種々のものが開発されている。例えば特許文献２が開示するセラミックス中子では、溶融シリカ原料に、石英ガラスファイバー又はＡｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系非晶質セラミックスファイバーが所定量配合されることにより、機械的強度及び耐熱衝撃性が向上している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−７６４５９号
【特許文献２】特開平６−３９４８３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
セラミックス中子には、鋳型とセラミックス中子との間に形成された空洞に注入された溶湯から圧力が作用する。セラミックス中子の剛性が不十分であると、セラミックス中子が変形し、セラミックス中子の除去後に鋳物の内部に形成されるべき空洞の形状が設計からずれてしまう。そのため、セラミック中子には十分な曲げ剛性を有していることが望まれている。
【０００６】
特に近年、精密鋳造に用いられるセラミックス中子に対しては、精密鋳造される鋳物自体の長大化や、鋳物の内部構造の微細化等に伴い、長大化や薄肉化等が求められている。そしてこれに伴い、セラミックス中子に対して、特定の方向に作用する曲げモーメント、例えば長手方向と直交する方向や厚さ方向に作用する荷重に起因する曲げモーメントに対する曲げ剛性の更なる向上が望まれている。
【０００７】
上述した事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態の目的は、特定の方向の曲げモーメントに対する曲げ剛性を向上可能な鋳造用中子、鋳造用中子の製造方法、及び、回転機械翼の鋳造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る鋳造用中子は、
本体用セラミックスによって構成された中子本体と、
前記中子本体と一体に設けられ且つ第１セラミックスによって構成された複数の第１繊維であって、第１方向に沿って配置された第１延在部をそれぞれ含む複数の第１繊維と、
を備える。
【０００９】
上記構成（１）の鋳造用中子によれば、複数の第１繊維に含まれる第１延在部が第１方向に沿って配置されており、各第１延在部によって第１方向での鋳造用中子の引っ張り強度が向上する。そして、複数の第１延在部によって、第１方向での鋳造用中子の引っ張り強度が向上したことで、第１方向と交差する方向に作用する荷重に起因する曲げモーメントに対し、鋳造用中子の曲げ剛性が向上する。
【００１０】
（２）幾つかの実施形態では、上記構成（１）において、
前記複数の第１繊維のうち少なくとも１つに含まれる前記第１延在部は、前記中子本体の表面に沿って延びている。
上記構成（２）によれば、第１延在部が中子本体の表面に沿って延びているので、鋳造用中子は、該表面が延びるような曲げに対し高い剛性を有する。
【００１１】
（３）幾つかの実施形態では、上記構成（１）又は（２）において、
前記複数の第１繊維のうち少なくとも１つに含まれる前記第１延在部は、前記中子本体の内部を延びている。
【００１２】
上記構成（３）によれば、第１延在部が中子本体の内部を延びているので、第１方向での鋳造用中子の引っ張り強度が向上する。そして、第１延在部が中子本体の内部を延びている場合でも、第１延在部が中立線から外れていれば、第１延在部によって、鋳造用中子の曲げ剛性を高めることができる。
【００１３】
（４）幾つかの実施形態では、上記構成（１）乃至（３）の何れか１つにおいて、
前記第１方向は、前記中子本体の長手方向である。
【００１４】
上記構成（４）によれば、第１延在部が中子本体の長手方向に延びているので、長手方向と交差する方向に作用する荷重に起因する曲げモーメントに対し、鋳造用中子は高い曲げ剛性を有する。
【００１５】
（５）幾つかの実施形態では、上記構成（１）乃至（４）の何れか１つにおいて、
前記中子本体と一体に設けられ且つ第２セラミックスによって構成された複数の第２繊維であって、前記第１方向とは異なる第２方向に沿って配置された第２延在部をそれぞれ含む複数の第２繊維を更に備える。
【００１６】
鋳造用中子には、相互に方向の異なる曲げモーメントが作用することがある。この点、上記構成（５）によれば、第１繊維の第１延在部とは異なる方向に沿って第２繊維の第２延在部が配置されているので、相互に方向の異なる曲げモーメントに対しても、第１延在部及び第２延在部によって、的確に曲げ剛性を高めることができる。
【００１７】
（６）幾つかの実施形態では、上記構成（５）において、
前記複数の第１繊維が一体に設けられた第１部分と、
前記複数の第２繊維が一体に設けられ、前記第１部分と結合された第２部分と
を含む。
【００１８】
鋳造用中子おいては、部位によって、作用する曲げモーメントの方向が異なることがある。この点、上記構成（６）によれば、鋳造用中子の第１部分に設けられた第１繊維の第１延在部と鋳造用中子の第２部分に設けられた第２繊維の第２延在部は相互に異なる方向に沿って配置されているので、相互に方向の異なる曲げモーメントに対しても、第１延在部及び第２延在部によって、的確に曲げ剛性を高めることができる。
【００１９】
（７）幾つかの実施形態では、上記構成（１）乃至（６）の何れか１つにおいて、
前記複数の第１繊維に含まれる第１延在部のうち少なくとも１つの内側若しくは外側に、前記第１延在部に沿って延在する空隙を有するか、又は、
前記複数の第２繊維に含まれる第２延在部のうち少なくとも１つの内側又は外側に、前記第２延在部に沿って延在する空隙を有する。
【００２０】
鋳造用中子と鋳型との間の空洞に溶湯が注入された後、鋳造用中子は、アルカリ溶液を用いて溶解させられ、鋳物の内部から除去される。ここで、上記構成（７）のように、鋳造用中子が第１延在部の内側若しくは外側に第１延在部に沿って延在する空隙、又は、第２延在部の内側若しくは外側に第２延在部に沿って延在する空隙を有していれば、空隙を通じてアルカリ溶液が鋳造用中子の内部に迅速に浸入することができる。この結果として、上記構成（７）の鋳造用中子は、鋳物から短時間で除去することができる。
【００２１】
（８）本発明に係る一実施形態の鋳造用中子の製造方法は、
本体用セラミックスを含む原材料を用意する原材料用意工程と、
前記原材料を注入可能な空洞を有する射出成形型を用意する型用意工程と、
前記射出成形型の空洞に前記本体用セラミックスを含む原材料を注入する射出成形工程と、
前記射出成形工程後に前記原材料を加熱して焼結する焼成工程と、
前記空洞への前記原材料の注入時または注入以前に、前記空洞に、繊維用セラミックスによって構成された複数の繊維に含まれる延在部がそれぞれ一方向に沿って延在した状態で前記原材料と一体化可能に、前記複数の繊維に含まれる延在部を配置する繊維配置工程と、
を備える。
【００２２】
上記構成（８）によれば、射出成形型の空洞に、複数の繊維に含まれる延在部がそれぞれ一方向に沿って延在した状態で原材料と一体化可能に、複数の繊維が配置される。このため、上記構成（８）によって製造された鋳造用中子では、延在部によって、一方向での引っ張り強度が向上する。そして、複数の延在部によって、鋳造用中子の一方向での引っ張り強度が向上したことで、一方向と交差する方向に作用する荷重に起因する曲げモーメントに対し、鋳造用中子の曲げ剛性が向上する。
【００２３】
（９）幾つかの実施形態では、上記構成（８）において、
前記空洞への前記原材料の注入以前に、前記空洞に前記複数の繊維に含まれる延在部を配置する。
【００２４】
上記構成（９）では、射出成形型の空洞への原材料の注入以前に、空洞に複数の繊維に含まれる延在部を配置するので、複数の繊維の延在部を、一方向に沿って確実且つ容易に配置することができる。
【００２５】
（１０）幾つかの実施形態では、上記構成（９）において、
前記第１型部は、前記空洞の一部を区画する第１型面を有し、
前記第２型部は、前記空洞の一部を区画する第２型面を有し、
前記複数の繊維のうち少なくとも１つに含まれる延在部を、前記第１型面に沿って配置するか、前記第２型面に沿って配置するか、又は、前記第１型面と前記第２型面との間に前記第１型面及び前記第２型面から離れて配置する。
【００２６】
上記構成（１０）では、複数の繊維のうち少なくとも１つに含まれる延在部を、第１型面に沿って配置するか、第２型面に沿って配置するか、又は、第１型面と第２型面との間に配置することによって、複数の繊維の延在部を、一方向に沿って確実且つ容易に配置することができる。
【００２７】
（１１）幾つかの実施形態では、上記構成（８）において、
前記型用意工程において、前記本体用セラミックスを含む原材料を前記空洞にそれぞれ注入可能であって且つ相互に平行な複数の注入孔を有する射出成形型を用意し、
前記複数の注入孔を通じて、前記本体用セラミックスを含む原材料とともに、前記複数の繊維を前記空洞に注入する。
【００２８】
上記構成（１１）では、相互に平行な複数の注入孔を通じて、本体用セラミックスを含有する原材料とともに、複数の繊維を射出成形型の空洞に注入することによって、複数の繊維の延在部を、一方向に沿って確実且つ容易に配置することができる。
【００２９】
（１２）幾つかの実施形態では、上記構成（８）乃至（１１）の何れか１つにおいて、
前記繊維配置工程において配置される前記複数の繊維のうち少なくとも１つは、中空繊維であるか、又は、前記繊維用セラミックスよりも低い融点を有する材料によって構成された低融点繊維と混合されている。
【００３０】
鋳造用中子と鋳型との間の空洞に溶湯が注入された後、鋳造用中子は、アルカリ溶液を用いて溶解させられ、鋳物の内部から除去される。
ここで、上記構成（１２）によって製造される鋳造用中子において、繊維のうち少なくとも１つが中空繊維である場合、中空繊維の内側に空隙が形成される。また、上記構成（１２）によって製造される鋳造用中子において、繊維のうち少なくとも１つが低融点繊維と混合されている場合、焼成工程で低融点繊維が消失し、繊維の外側に空隙が形成される。このように、繊維の内側又は外側に空隙が形成されていれば、空隙を通じてアルカリ溶液が鋳造用中子の内部に迅速に浸入することができる。この結果として、上記構成（１２）の鋳造用中子は、アルカリ溶液を用いて、鋳物の内部から短時間で除去することができる。
【００３１】
（１３）本発明の一実施形態に係る回転機械翼の鋳造方法は、
上記構成（８）乃至（１２）の何れか１つに記載の鋳造用中子の製造方法を用いて、回転機械翼の空洞に対応する形状を有する鋳造用中子を用意する中子用意工程と、
前記鋳造用中子の周りに、前記回転機械翼に対応する形状を有するろう模型を形成するろう模型形成工程と、
前記ろう模型の周りに、セラミックスを含む鋳型の中間体を形成する鋳型中間体形成工程と、
前記鋳型の中間体から前記ろう模型を除去する脱ろう工程と、
前記鋳型の中間体を熱処理して鋳型を得る焼成工程と、
前記鋳型内に溶湯を注入し、前記回転機械翼を形成する注湯工程と、
前記回転機械翼から、前記鋳型を除去する鋳型除去工程と、
前記回転機械翼から、前記鋳造用中子を除去する中子除去工程と、
を備える。
【００３２】
上記構成（１３）によれば、上記構成（８）乃至（１２）の何れか１つに記載の鋳造用中子の製造方法を用いて鋳造用中子を用意するので、用意された鋳造用中子では、延在部によって、一方向での引っ張り強度が向上している。そして、複数の延在部によって、鋳造用中子の一方向での引っ張り強度が向上したことで、一方向と交差する方向に作用する荷重に起因する曲げモーメントに対し、鋳造用中子の曲げ剛性が向上している。このため、注湯工程において溶湯を注入したときに、鋳造用中子の変形が防止される。この結果として、回転機械翼の空洞を設計通りに形成することができる。
【００３３】
（１４）幾つかの実施形態では、上記構成（１３）において、
前記中子用意工程は、
上記構成（８）乃至（１２）の何れか１つに記載の鋳造用中子の製造方法を用いて、回転機械翼の空洞の第１部分に対応する形状を有する第１鋳造用中子を用意する第１中子用意工程と、
上記構成（８）乃至（１２）の何れか１つに記載の鋳造用中子の製造方法を用いて、回転機械翼の空洞の第２部分に対応する形状を有する第２鋳造用中子を用意する第２中子用意工程と、
前記第１鋳造用中子と前記第２鋳造用中子を相互に結合する結合工程と、
を含む。
【００３４】
上記構成（１４）では、第１鋳造用中子と第２鋳造用中子を結合することで、中子用意工程で得られる鋳造用中子において、異なる方向に沿って複数の繊維の延在部を配置することができる。このため、異なる方向に作用する曲げモーメントに対しても、的確に曲げ剛性を向上させることができ、注湯工程において溶湯を注入したときに、鋳造用中子の変形が確実に防止される。この結果として、回転機械翼の空洞を設計通りにより正確に形成することができる。
【００３５】
（１５）幾つかの実施形態では、上記構成（１４）において、
前記第１鋳造用中子は、前記回転機械翼の前縁側に位置する前記空洞の部分に対応する形状を有し、
前記第２鋳造用中子は、前記回転機械翼の後縁側に位置する前記空洞の部分に対応する形状を有し、
前記第１中子用意工程にて、前記複数の繊維に含まれる延在部は、前記一方向として、前記回転機械翼の高さ方向に対応する方向に沿って延在させられ、
前記第２中子用意工程にて、前記複数の繊維に含まれる延在部は、前記一方向として、前記回転機械翼のコード方向に対応する方向に沿って延在させられる。
【００３６】
上記構成（１５）によれば、第１鋳造用中子において複数の繊維の延在部が回転機械翼の高さ方向に対応する方向に沿って延在させられるので、注湯工程において、第１鋳造用中子の変形が防止される。このため、回転機械翼の前縁側において、背面と腹面との間の設計通りの位置に、空洞が形成される。また、上記構成（１５）によれば、第２鋳造用中子において複数の繊維の延在部が回転機械翼のコード方向に対応する方向に沿って延在させられるので、注湯工程において、第２鋳造用中子の変形が防止される。このため、回転機械翼の後縁側において、背面と腹面との間の設計通りの位置に、空洞が形成される。
【発明の効果】
【００３７】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、特定の方向の曲げモーメントに対する曲げ剛性を向上可能な鋳造用中子、鋳造用中子の製造方法、及び、回転機械翼の鋳造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態に係る鋳造用中子を概略的に示す斜視図である。
【図２】図１の鋳造用中子を概略的に示す平面図である。
【図３】図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う概略的な断面図である。
【図４】図２中のＩＶ−ＩＶ線に沿う概略的な断面図である。
【図５】他の一実施形態に係る鋳造用中子を概略的に示す平面図である。
【図６】図５の鋳造用中子を分解して概略的に示す平面図である。
【図７】他の一実施形態に係る鋳造用中子の図４に対応する断面図であり、図中の円内は一部の拡大図である。
【図８】他の一実施形態に係る鋳造用中子の図４に対応する断面図であり、図中の円内は一部の拡大図である。
【図９】図１の鋳造用中子を用いて鋳造された、回転機械翼としてのタービンの動翼を概略的に示す斜視図である。
【図１０】図９の動翼の概略的な断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る鋳造用中子の製造方法の概略的な手順を示すフローチャートである。
【図１２】図１１の鋳造用中子の製造方法で用いられる射出成形型を概略的に示す斜視図である。
【図１３】複数の繊維が配置された状態の図１１の射出成形型の概略的な断面図である。
【図１４】図１２の射出成形型を構成する第１型部を複数の繊維が配置された状態で概略的に示す斜視図である。
【図１５】図１２の射出成形型を構成する第１型部を複数の繊維が配置された状態で概略的に示す平面図である。
【図１６】図１２の射出成形型を構成する第１型部を、図１４とは異なるパターンで複数の繊維が配置された状態で概略的に示す平面図である。
【図１７】射出成形型を構成する第１型部を、図１４とは異なるパターンで複数の繊維が配置された状態で概略的に示す平面図である。
【図１８】図６の鋳造用中子の一部の作製に用いられる射出成形型を概略的に示す平面図である。
【図１９】本発明の一実施形態に係る回転機械翼の製造方法の概略的な手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００４０】
図１は、本発明の一実施形態に係る鋳造用中子１（１ａ）を概略的に示す斜視図である。図２は、図１の鋳造用中子１（１ａ）を概略的に示す平面図である。図３は、図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う概略的な断面図である。図４は、図２中のＩＶ−ＩＶ線に沿う概略的な断面図である。図５は、他の一実施形態に係る鋳造用中子１（１ｂ）を概略的に示す平面図である。図６は、図５の鋳造用中子１（１ｂ）を分解して概略的に示す平面図である。図７は、他の一実施形態に係る鋳造用中子１（１ｃ）の図４に対応する断面図であり、図中の円内は一部の拡大図である。図８は、他の一実施形態に係る鋳造用中子１（１ｄ）の図４に対応する断面図であり、図中の円内は一部の拡大図である。図９は、図１の鋳造用中子１（１ａ）を用いて鋳造された、回転機械翼としてのタービンの動翼を概略的に示す斜視図である。図１０は、図９の動翼の概略的な断面図である。
なお、以下の説明では、鋳造用中子１ａ〜１ｄを一括して中子１とも称する。
【００４１】
図１〜図８に示したように、中子１は、中子本体３と、複数の繊維（第１繊維）５を含んでいる。
中子本体３は、セラミックス（本体用セラミックス）によって構成されており、鋳造時に中子１としての機能を発揮するための形状を有する。具体的には、中子本体３の外表面と鋳型の内表面との間に空洞が形成され、該空洞に注入された溶湯が凝固して鋳物が形成される。形成された鋳物から中子１が除去されると、鋳物の内部には、中子本体３の形状に対応する空洞が形成される。
【００４２】
中子１を構成するセラミックスは、例えば、アルミナ、ジルコニア、窒化アルミニウム、シリカ、又は、炭化珪素等を含むセラミックスである。アルカリ溶液によって中子１を除去する場合、中子１を構成するセラミックスとして、アルカリ溶液に対し溶解性を有しているものが用いられ、例えば、シリカをベースとするものが用いられる。
図１〜図８に示した中子１は、図９及び図１０に示した回転機械翼７の鋳造に用いられる。回転機械翼７は、例えば、ガスタービンの動翼であり、内部に空洞９を有する。中子１は、空洞９に対応した形状を有している。回転機械翼７がガスタービンの動翼である場合、空洞９には、動翼を冷却するための流体が供給される。
【００４３】
複数の繊維（第１繊維）５は、中子本体３と一体に設けられ、それぞれセラミックス（第１セラミックス）によって構成されている。複数の繊維５を構成するセラミックスは、例えば、アルミナ、シリカ又はムライト等を含むセラミックスである。セラミックスによって構成されている繊維は、例えば、ブローイング法やスピニング法等の溶融繊維化法や、前駆体繊維法等によって得られる。繊維を構成するセラミックスは、結晶性を有していてもよく、非晶質であってもよい。複数の繊維５を構成するセラミックスについても、中子本体３を構成するセラミックスと同様に、アルカリ溶液に対し溶解性を有しているのが望ましくシリカベースであるのが望ましい。ただし、中子本体３を構成するセラミックスがアルカリ溶液に対し溶解性を有し、複数の繊維５の鋳物からの排出に問題が無い場合には、必ずしも、複数の繊維５を構成するセラミックスがアルカリ溶液に対し溶解性を有している必要はない。
複数の繊維５は、それぞれ、一方向（第１方向）に沿って配置された延在部（第１延在部）１１を含んでいる。従って、複数の繊維５に含まれる複数の延在部１１は、並列に配置されている。
【００４４】
上記構成の鋳造用中子１によれば、複数の繊維５に含まれる延在部１１が一方向に沿って配置されており、各延在部１１によって一方向での鋳造用中子１の引っ張り強度が向上する。そして、複数の延在部１１によって、一方向での鋳造用中子１の引っ張り強度が向上したことで、一方向と交差する方向に作用する荷重に起因する曲げモーメントに対し、鋳造用中子１の曲げ剛性が向上する。
【００４５】
幾つかの実施形態では、図１〜図８に示したように、複数の繊維（第１繊維）５のうち少なくとも１つに含まれる延在部（第１延在部）１１は、中子本体３の表面に沿って延びている。
上記構成によれば、延在部（第１延在部）１１が中子本体３の表面に沿って延びているので、鋳造用中子１は、該表面が延びるような曲げに対し高い剛性を有する。
【００４６】
幾つかの実施形態では、複数の繊維（第１繊維）５のうち少なくとも１つに含まれる延在部（第１延在部）１１は、中子本体３の内部を延びている。
上記構成によれば、延在部（第１延在部）１１が中子本体３の内部を延びているので、一方向（第１方向）での鋳造用中子１の引っ張り強度が向上する。そして、延在部１１が中子本体３の内部を延びている場合でも、延在部１１が中立線から外れていれば、延在部１１によって、鋳造用中子１の曲げ剛性を高めることができる。
【００４７】
幾つかの実施形態では、延在部（第１延在部）１１が延在している一方向（第１方向）は、中子本体３の長手方向である。
上記構成によれば、延在部（第１延在部）１１が中子本体３の長手方向に延びているので、長手方向と交差する方向に作用する荷重に起因する曲げモーメントに対し、鋳造用中子１は高い曲げ剛性を有する。
【００４８】
例えば、鋳造用中子１の長手方向両端が鋳型によって支持されている場合、注湯時に、鋳造用中子１には、図３に二点鎖線で示したように、長手方向中央部が厚さ方向と直交する方向に変位する曲げ変形や振動が生じる可能性がある。このような場合であっても、図１〜図８に示した鋳造用中子１によれば、図３に示したような曲げ変形や振動を引き起こす曲げモーメントに対し、複数の繊維（第１繊維）５に含まれる延在部（第１延在部）１１によって曲げ剛性が向上しているので、曲げ変形や振動が防止される。
なお、中子１が回転機械翼７の鋳造に用いられる場合、中子１の長手方向は、回転機械翼７の高さ方向に対応若しくは一致する。
【００４９】
幾つかの実施形態では、図１〜図８に示したように、複数の延在部（第１延在部）１１は、中子１の厚さ方向に間隔を存して並列に配置されている。なお、中子１が回転機械翼７の鋳造に用いられる場合、中子１の厚さ方向は、回転機械翼７の厚さ方向に対応若しくは一致する。
【００５０】
幾つかの実施形態では、図１〜図８に示したように、複数の延在部（第１延在部）１１は、中子１の幅方向に間隔を存して並列に配置されている。なお、中子１が回転機械翼７の鋳造に用いられる場合、中子１の幅方向は、回転機械翼７のコード方向に対応若しくは一致する。
【００５１】
幾つかの実施形態では、図１〜図８に示したように、中子１は、複数の繊維（第２繊維）１３（１３ａ，１３ｂ）を更に含んでいる。なお以下の説明では、第２繊維１３ａ，１３ｂを一括して第２繊維１３とも称する。
複数の繊維（第２繊維）１３は、中子本体３と一体に設けられ、それぞれセラミックス（第２セラミックス）によって構成されている。複数の繊維１３を構成するセラミックスは、例えば、アルミナをベースとするセラミックスである。
そして、複数の繊維（第２繊維）１３は、延在部（第２延在部）１５（１５ａ，１５ｂ）をそれぞれ含んでいる。複数の繊維（第２繊維）１３に含まれる複数の延在部（第２延在部）１５（１５ａ，１５ｂ）は、複数の繊維（第１繊維）５に含まれる延在部（第１延在部）１１が延在している一方向（第１方向）とは異なる他の方向（第２方向）に沿って配置されている。
なお、以下の説明では、繊維１３ａ，１３ｂの延在部１５ａ，１５ｂを一括して延在部１５とも称する。
【００５２】
鋳造用中子１には、相互に方向の異なる曲げモーメントが作用することがある。この点、上記構成によれば、第１繊維５の第１延在部１１とは異なる方向に沿って第２繊維１３の第２延在部１５が配置されているので、相互に方向の異なる曲げモーメントに対しても、第１延在部１１及び第２延在部１５によって、的確に曲げ剛性を高めることができる。
例えば、鋳造用中子１の長手方向両端が鋳型によって支持されている場合、注湯時に、鋳造用中子１には、図４、図７及び図８に二点鎖線で示したように、幅方向一端側に、厚さ方向に変位する曲げ変形や振動が生じる可能性がある。このような場合であっても、図１〜図８に示した鋳造用中子１によれば、図４、図７及び図８に示したような曲げ変形や振動を引き起こす曲げモーメントに対し、複数の第２繊維１３に含まれる第２延在部１５によって曲げ剛性が向上しているので、曲げ変形や振動が防止される。
【００５３】
幾つかの実施形態では、複数の繊維５，１３ａは長繊維であり、複数の繊維５，１３ａの延在部１１，１５ａは、それぞれ３１ｍｍ以上の長さを有する。複数の繊維５，１３ａの延在部１１，１５ａの長さの上限は、中子１の形状や寸法によって決定若しくは制限される。
幾つかの実施形態では、複数の繊維５，１３ａは長繊維であり、複数の繊維５，１３ａ又は複数の繊維５，１３ａの延在部１１，１５ａは、それぞれ２０μｍ以下の直径を有する繊維によって構成されている。
幾つかの実施形態では、複数の繊維５，１３ａは長繊維であり、複数の繊維５，１３ａ又は複数の繊維５，１３ａの延在部１１，１５ａは、それぞれ複数の繊維を含む繊維束によって構成され、繊維束は、０．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下の直径を有する。
【００５４】
幾つかの実施形態では、複数の繊維１３ｂは短繊維であり、複数の繊維１３ｂは、０．１ｍｍ以上３０ｍｍ以下の長さを有する。複数の繊維１３ｂは、図５及び図６に示したように、第２方向に沿うように配向した状態で分散して配置される。
幾つかの実施形態では、複数の繊維１３ｂは短繊維であり、複数の繊維１３ｂ又は複数の繊維１３ｂの延在部１５ｂは、それぞれ２０μｍ以下の直径を有する繊維によって構成されている。
幾つかの実施形態では、複数の繊維１３ｂは短繊維であり、複数の繊維１３ｂ又は複数の繊維１３ｂの延在部１５ｂは、それぞれ複数の繊維を含む繊維束によって構成され、繊維束は、０．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下の直径を有する。
【００５５】
幾つかの実施形態では、図１〜図８に示したように、中子１は、第１部分１７と、第２部分１９とを含む。第１部分１７では、複数の第１繊維５が中子本体３と一体に設けられている。第２部分１９では、複数の第２繊維１３が中子本体３と一体に設けられている。第２部分１９は、第１部分１７と結合されている。
【００５６】
鋳造用中子１おいては、部位によって、作用する曲げモーメントの方向が異なることがある。この点、上記構成によれば、鋳造用中子１の第１部分１７に設けられた第１繊維５の第１延在部１１と鋳造用中子１の第２部分１９に設けられた第２繊維１３の第２延在部１５は相互に異なる方向に沿って配置されているので、相互に方向の異なる曲げモーメントに対しても、第１延在部１１及び第２延在部１５によって、的確に曲げ剛性を高めることができる。
【００５７】
幾つかの実施形態では、中子１が回転機械翼７の製造に用いられる場合、第１部分１７は、回転機械翼７の前縁側の空洞９の部分に対応する形状を有し、第２部分１９は、後縁側の空洞９の部分に対応する形状を有する。
【００５８】
幾つかの実施形態では、図７及び図８に示したように、複数の第１繊維５に含まれる第１延在部１１のうち少なくとも１つの内側若しくは外側に、第１延在部１１に沿って延在する空隙２１を有するか、又は、複数の第２繊維１３に含まれる第２延在部１５のうち少なくとも１つの内側又は外側に、第２延在部１５に沿って延在する空隙２１を有する。
【００５９】
鋳造用中子１と鋳型との間の空洞に溶湯が注入された後、鋳造用中子１は、アルカリ溶液を用いて溶解させられ、鋳物の内部から除去される。ここで、上記構成のように、鋳造用中子１が第１延在部１１の内側若しくは外側に第１延在部１１に沿って延在する空隙２１、又は、第２延在部１５の内側若しくは外側に第２延在部１５に沿って延在する空隙２１を有していれば、空隙２１を通じてアルカリ溶液が鋳造用中子１の内部に迅速に浸入することができる。この結果として、上記構成の鋳造用中子１は、鋳物から短時間で除去することができる。
【００６０】
幾つかの実施形態では、第１延在部１１又は第２延在部１５の内側に空隙２１を設けるために、図７に示したように、第１繊維５又は第２繊維１３として、中空繊維が用いられる。
幾つかの実施形態では、第１延在部１１又は第２延在部１５の外側に空隙２１を設けるために、第１繊維５又は第２繊維１３ａと、第１繊維５又は第２繊維１３ａよりも低融点の材料によって構成された低融点繊維とを混合した混合繊維が用いられる。この場合、低融点繊維が消失することによって、第１繊維５又は第２繊維１３ａの外側に空隙２１が形成される。
【００６１】
なお、セラミックスによって構成される繊維が低融点繊維と混合されているとは、セラミックスによって構成される繊維と低融点繊維とが隣接して配置されていることを意味しており、セラミックスによって構成された繊維と低融点繊維が束ねられている状態や、撚られている状態や、セラミックスによって構成された繊維に低融点繊維が接着されている状態を意味する。例えば、低融点繊維としては、高分子繊維や炭素繊維を用いることができる。
【００６２】
図１１は、本発明の一実施形態に係る鋳造用中子の製造方法の概略的な手順を示すフローチャートである。図１２は、鋳造用中子の製造方法で用いられる射出成形型を概略的に示す斜視図である。図１３は、複数の繊維が配置された状態の射出成形型の概略的な断面図である。図１４は、図１２の射出成形型を構成する第１型部を複数の繊維が配置された状態で概略的に示す斜視図である。図１５は、図１２の射出成形型を構成する第１型部を複数の繊維が配置された状態で概略的に示す平面図である。図１６は、図１２の射出成形型を構成する第１型部を、図１４とは異なるパターンで複数の繊維が配置された状態で概略的に示す平面図である。図１７は、射出成形型を構成する第１型部を、図１４とは異なるパターンで複数の繊維が配置された状態で概略的に示す平面図である。図１８は、図６の鋳造用中子の一部の作製に用いられる射出成形型を概略的に示す平面図である。
【００６３】
図１１に示したように、本発明の一実施形態に係る鋳造用中子の製造方法は、原材料用意工程Ｓ１０と、型用意工程Ｓ１２と、繊維配置工程Ｓ１４と、射出成形工程Ｓ１６と、焼成工程（中子焼成工程）Ｓ１８とを有している。
原材料用意工程Ｓ１０では、セラミックス（本体用セラミックス）を含む原材料を用意する。原材料は、例えば、本体用セラミックスの粉末、及び、有機バインダを含む。本体用セラミックスとしては、例えば、アルミナ、ジルコニア、窒化アルミニウム、シリカ、又は、炭化珪素などを用いることができる。有機バインダは、本体用セラミックスの粒子同士を結着可能である。有機バインダの成分は特に限定されないが、有機バインダは、例えば、熱可塑性樹脂、ワックス、滑剤、及び、可塑剤等を含んでいる。
【００６４】
型用意工程Ｓ１２では、射出成形型３０を用意する。射出成形型３０は、図１２に示したように、原材料を注入可能な空洞３２を有し、空洞３２に原材料を注入するための少なくとも１つの注入孔（湯口）３３を有する。空洞３２の形状は、形成される鋳造用中子の形状に対応している。例えば、図１〜図８の中子１を製造する場合、空洞３２の形状は、中子１の形状に対応する。
【００６５】
射出成形工程Ｓ１６では、射出成形型３０の空洞３２内に本体用セラミックスを含む原材料を注入する。
焼成工程Ｓ１８では、射出成形工程Ｓ１６後に、原材料を成形して得られた射出成形物を加熱して焼結する。なお、焼成工程Ｓ１８の前に、射出成形物に対し脱脂処理を施してもよい。
【００６６】
繊維配置工程Ｓ１４では、セラミックス（繊維用セラミックス）によって構成された複数の繊維を用意する。繊維用セラミックスとしては、例えば、アルミナ、シリカ又はムライト等を含む繊維を用いることができる。例えば、図１〜図８の中子１を製造する場合、繊維用セラミックスとして、複数の第１繊維５及び複数の第２繊維１３を用意する。
そして、繊維配置工程Ｓ１４では、空洞３２内への原材料の注入時または注入以前に、空洞３２内に、複数の繊維に含まれる延在部がそれぞれ一方向に沿って延在した状態で原材料と一体化可能に、複数の繊維の延在部を配置する。複数の繊維の延在部は、図１〜図８に示した中子１を製造する場合には、複数の第１繊維５の第１延在部１１や複数の第２繊維１３の第２延在部１５である。
【００６７】
上記構成によれば、射出成形型３０の空洞３２内に、複数の繊維に含まれる延在部（例えば、第１繊維５の延在部１１や第２繊維１３の延在部１５）がそれぞれ一方向に沿って延在した状態で原材料と一体化可能に、複数の繊維の延在部が配置される。このため、上記構成によって製造された鋳造用中子では、延在部によって、一方向での引っ張り強度が向上する。そして、複数の延在部によって、鋳造用中子の一方向での引っ張り強度が向上したことで、一方向と交差する方向に作用する荷重に起因する曲げモーメントに対し、鋳造用中子の曲げ剛性が向上する。
【００６８】
幾つかの実施形態では、空洞３２への原材料の注入以前に、空洞３２に複数の繊維に含まれる延在部を配置する。原材料の注入以前に空洞に配置された複数の繊維の延在部は、原材料の注入後、原材料の焼結に伴い、原材料と一体化する。
例えば、図１〜図４に示す中子１ａを製造する場合、図１４及び図１５に示すように、第１型部３４や第２型部３６に第１繊維５及び第２繊維１３が取り付けられる。第１型部３４や第２型部３６への第１繊維５及び第２繊維１３の取り付けは、接着剤や接着テープを用いて行うことができる。
上記構成では、射出成形型３０の空洞３２内への原材料の注入以前に、空洞３２に複数の繊維に含まれる延在部を配置するので、複数の繊維の延在部を、一方向に沿って確実且つ容易に配置することができる。
【００６９】
幾つかの実施形態では、射出成形型３０は、図１２及び図１３に示したように、第１型部３４と、第２型部３６とを含む。第１型部３４は第１合わせ面３８を有し、第２型部３６は、第１合わせ面３８と当接可能な第２合わせ面４０を有する。第１型部３４及び第２型部３６は、第１合わせ面３８と第２合わせ面４０とが当接した状態で空洞３２を形成する。つまり、第１型部３４及び第２型部３６は、空洞３２及び注入孔３３に対応する形状の凹部を有する。
なお、繊維を取り付ける際、繊維の両端部を第１合わせ面３８又は第２合わせ面４０上に配置し、接着剤や接着テープで固定してもよい。
【００７０】
第１繊維５や第２繊維１３の配列パターンは、図１４及び図１５に示した配列パターンに限定されることはなく、例えば、図１６及び図１７に示したような配列パターンであってもよい。
図１６に示した配列パターンでは、繊維５の中間の一部が、得られる中子の長手方向に対し傾斜しているが、各繊維５が得られる中子の長手方向全域に渡って延びている。このため、図１６に示した配列パターンでは、各繊維５の長さが、図１４及び図１５に示した場合よりも長い。
図１７に示した配列パターンでは、各繊維５は、得られる中子の長手方向に延びているが、得られる中子の幅方向での繊維５の間隔が狭く、図１４及び図１５に示した場合よりも繊維５の数が多い。
【００７１】
幾つかの実施形態では、図１３に示したように、第１型部３４は、空洞３２の一部を区画する第１型面４２を有し、第２型部３６は、空洞３２の一部を区画する第２型面４４を有する。第１型面４２及び第２型面４４は、形成される中子の厚さ方向に相互に離間し、それぞれ、形成される中子の長手方向及び幅方向に延在している。そして、複数の繊維のうち少なくとも１つに含まれる延在部、例えば複数の第１繊維５の第１延在部１１や複数の第２繊維１３ａの第２延在部１５ａを、第１型面４２に沿って配置するか、第２型面４４に沿って配置するか、又は、第１型面４２と第２型面４４との間に第１型面４２及び第２型面４４から離れて配置する。
【００７２】
上記構成では、複数の繊維のうち少なくとも１つに含まれる延在部を、第１型面４２に沿って配置するか、第２型面４４に沿って配置するか、又は、第１型面４２と第２型面４４との間に第１型面４２及び第２型面４４から離れて配置することによって、複数の繊維の延在部を、一方向に沿って確実且つ容易に配置することができる。
【００７３】
幾つかの実施形態では、型用意工程Ｓ１２において、図１８に示したような射出成形型４６を用意する。射出成形型４６は、空洞４８を有するとともに、空洞４８に連通する複数の注入孔５０を有する。従って、複数の注入孔５０の各々を通じて空洞４８に原材料を注入可能である。そして、複数の注入孔５０は、相互に平行である。
射出成形型４６を用いる場合、本体用セラミックスを含む原材料の空洞４８への注入時に、空洞４８内に複数の繊維、例えば複数の繊維１３ｂが、一方向（第２方向）に配置される。つまり、複数の注入孔５０を通じて、本体用セラミックスを含む原材料とともに、複数の繊維を空洞４８に注入することができる。
【００７４】
上記構成では、相互に平行な複数の注入孔５０を通じて、本体用セラミックスを含む原材料とともに、複数の繊維を射出成形型４６の空洞４８に注入することによって、複数の繊維の延在部を、一方向に沿って確実且つ容易に配置することができる。
【００７５】
幾つかの実施形態では、原材料を構成する本体用セラミックス及び有機バインダは、加熱混合されてからペレットに成形され、原材料はペレットの形状で射出成形機に供給される。
幾つかの実施形態では、複数の繊維、例えば繊維１３ｂは、原材料を構成する本体用セラミックス及び有機バインダとともに加熱混合されてからペレットに成形され、原材料及び複数の繊維は、ペレットの形状で射出成形機に供給される。
幾つかの実施形態では、複数の繊維、例えば繊維１３ｂは、ペレットの形状の原材料とともに、射出成形機に供給される。この場合、複数の繊維は、射出成形機内で原材料と混合される。
【００７６】
幾つかの実施形態では、繊維配置工程Ｓ１４において配置される複数の繊維のうち少なくとも１つは、図７に示したように中空繊維であるか、又は、繊維用セラミックスよりも低い融点を有する材料によって構成された低融点繊維と混合されている。
【００７７】
鋳造用中子と鋳型との間の空洞に溶湯が注入された後、鋳造用中子は、アルカリ溶液を用いて溶解させられ、鋳物の内部から除去される。
ここで、上記構成によって製造される鋳造用中子において、繊維（例えば第１繊維５や第２繊維１３）のうち少なくとも１つが中空繊維である場合、図７に示したように、中空繊維の内側に空隙２１が形成される。また、上記構成によって製造される鋳造用中子において、繊維（例えば第１繊維５や第２繊維１３）のうち少なくとも１つが低融点繊維と混合されている場合、焼成工程Ｓ１８で低融点繊維が消失し、図８に示したように、繊維の外側に空隙２１が形成される。このように、繊維の内側又は外側に空隙２１が形成されていれば、空隙２１を通じてアルカリ溶液が鋳造用中子の内部に迅速に浸入することができる。この結果として、上記構成の鋳造用中子の製造方法によれば、アルカリ溶液を用いて、鋳物の内部から鋳造用中子を短時間で除去することができる。
【００７８】
図１９は、本発明の一実施形態に係る回転機械翼の製造方法の概略的な手順を示すフローチャートである。
図１９に示したように、回転機械翼の鋳造方法は、中子用意工程Ｓ２０と、ろう模型形成工程Ｓ２２と、鋳型中間体形成工程Ｓ２４と、脱ろう工程Ｓ２６と、焼成工程（鋳型焼成工程）Ｓ２８と、注湯工程Ｓ３０と、鋳型除去工程Ｓ３２と、中子除去工程Ｓ３４とを有している。
【００７９】
中子用意工程Ｓ２０では、図１１に示した鋳造用中子の製造方法を用いて、回転機械翼７の空洞９に対応する形状を有する中子１を用意する。
ろう模型形成工程Ｓ２２では、中子１の周りに、回転機械翼７に対応する形状を有するろう模型を形成する。ろう模型は、例えば、回転機械翼７の外形に対応する形状の空洞を有する型を用意し、空洞に中子１を配置した状態で、空洞にろうを注入することにより形成可能である。
【００８０】
鋳型中間体形成工程Ｓ２４では、ろう模型の周りに、セラミックス（本体用セラミックス）を含む鋳型の中間体を形成する。例えば、鋳型中間体形成工程Ｓ２４は、スラリ付与工程Ｓ２４０と、スタッコ付与工程Ｓ２４２と、乾燥工程Ｓ２４４とを含んでいる。スラリ付与工程Ｓ２４０では、セラミックスの微粒子を含むスラリに、ろう模型を浸漬し、ろう模型の周りにスラリを付着させる。スタッコ付与工程Ｓ２４２では、セラミックスの粗粒からなるスタッコを、ろう模型の周りに付着したスラリに付着させる。乾燥工程Ｓ２４４では、ろう模型の周りのスラリを乾燥させる。鋳型中間体形成工程Ｓ２４では、これらのスラリ付与工程Ｓ２４０、スタッコ付与工程Ｓ２４２及び乾燥工程Ｓ２４４が、鋳型中間体の厚さが所定の厚さになるまで、所定回数繰り返される。
【００８１】
脱ろう工程Ｓ２６では、鋳型中間体形成工程Ｓ２４で得られた鋳型の中間体からろう模型を除去する。ろう模型は、例えば、鋳型中間体をオートクレーブを用いて加熱することによって溶解させることで、除去可能である。
【００８２】
焼成工程Ｓ２８では、鋳型の中間体を熱処理して焼結させ、鋳型を得る。
注湯工程Ｓ３０では、焼成工程Ｓ２８で得られた鋳型内に溶湯を注入し、回転機械翼７を形成する。
鋳型除去工程Ｓ３２では、回転機械翼７から、鋳型を除去する。鋳型は、例えば、機械的な衝撃を加えることによって破壊して除去される。
中子除去工程Ｓ３４では、回転機械翼７から、中子１を除去する。中子１は、例えば、回転機械翼７とともに中子１をアルカリ溶液に浸漬することによって溶解され、除去される。
【００８３】
上記構成によれば、図１１に示した鋳造用中子の製造方法を用いて中子１を用意するので、用意された中子１では、延在部（例えば第１繊維の第１延在部１１や第２繊維１３の第２延在部１５）によって、一方向での引っ張り強度が向上している。そして、複数の延在部によって、中子１の一方向での引っ張り強度が向上したことで、一方向と交差する方向に作用する荷重に起因する曲げモーメントに対し、中子１の曲げ剛性が向上している。このため、注湯工程Ｓ３０において溶湯を注入したときに、中子１に対し溶湯から圧力が作用しても、中子１の変形が防止される。この結果として、回転機械翼７の空洞９を設計通りに形成することができる。
【００８４】
幾つかの実施形態では、中子用意工程Ｓ２０は、第１中子用意工程と、第２中子用意工程と、結合工程とを含んでいる。
第１中子用意工程では、図１１に示した鋳造用中子の製造方法を用いて、回転機械翼７の空洞９の一部分に対応する形状を有する第１鋳造用中子が用意される。第１鋳造用中子は、例えば、図６に示した中子１ｂの第１部分１７に相当する。
第２中子用意工程では、図１１に示した鋳造用中子の製造方法を用いて、回転機械翼７の空洞９の他の一部分に対応する形状を有する第２鋳造用中子が用意される。第２鋳造用中子は、例えば、図６に示した中子１ｂの第２部分１９に相当する。
【００８５】
結合工程では、第１鋳造用中子と第２鋳造用中子を相互に結合する。第１鋳造用中子と第２鋳造用中子との結合は、例えば、有機バインダによって第１鋳造用中子と第２鋳造用中子を相互に接着した後、焼成することによって行うことができる。
あるいは、第１鋳造用中子と第２鋳造用中子のうち一方の射出成形物を予め作製し、当該一方を空洞に配置した状態で他方を射出成形し、第１鋳造用中子の射出成形物と第２鋳造用中子の射出成形物を一体に成形してもよい。そしてその後、第１鋳造用中子の射出成形物と第２鋳造用中子の射出成形物を焼成し、射出成形物同士を結合しながら鋳型を製造してもよい。
【００８６】
上記構成では、第１鋳造用中子と第２鋳造用中子を結合することで、中子用意工程Ｓ２０で得られる鋳造用中子において、第１繊維５の第１延在部１１と第２繊維１３の第２延在部１５のように、異なる方向に沿って複数の繊維の延在部を配置することができる。このため、異なる方向に作用する曲げモーメントに対しても、的確に曲げ剛性を向上させることができ、注湯工程Ｓ３０において溶湯を注入したときに、中子１の変形が確実に防止される。この結果として、回転機械翼７の空洞９を設計通りにより正確に形成することができる。
【００８７】
幾つかの実施形態では、第１鋳造用中子は、回転機械翼７の前縁側に位置する空洞９の部分に対応する形状を有し、第２鋳造用中子は、回転機械翼７の後縁側に位置する空洞９の部分に対応する形状を有する。例えば、第１鋳造用中子は、図６に示した中子１ｂの第１部分１７に相当し、第２鋳造用中子は、図６に示した中子１ｂの第２部分１９に相当する。
そして、第１中子用意工程にて、複数の繊維に含まれる延在部は、一方向として、回転機械翼７の高さ方向に対応する方向に沿って延在させられ、第２中子用意工程にて、複数の繊維に含まれる延在部は、一方向として、回転機械翼７のコード方向に対応する方向に沿って延在させられる。
【００８８】
上記構成によれば、第１鋳造用中子において複数の繊維の延在部が回転機械翼７の高さ方向に対応する方向に延在させられるので、注湯工程Ｓ３０において、第１鋳造用中子の変形が防止される。このため、回転機械翼７の前縁側において、背面と腹面との間の設計通りの位置に、空洞が形成される。また、上記構成によれば、第２鋳造用中子において複数の繊維の延在部が回転機械翼７のコード方向に対応する方向に延在させられるので、注湯工程Ｓ３０において、第２鋳造用中子の変形が防止される。このため、回転機械翼７の後縁側において、背面と腹面との間の設計通りの位置に、空洞９が形成される。
【００８９】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変更を加えた形態や、これらの形態を組み合わせた形態も含む。
例えば、上述した実施形態に係る鋳造用中子１は、精密鋳造に適した精鋳用中子であるが、精密鋳造以外にも適用可能である。
例えば、上述した実施形態に係る鋳造用中子の製造方法は、精鋳用中子の製造に適しているが、精鋳用中子以外の鋳造用中子の製造にも適用可能である。
例えば、上述した実施形態に係る回転機械翼の製造方法は、回転機械翼、特にガスタービンの動翼の製造に適しているが、回転機械翼以外の物品の鋳造にも適用可能である。
【００９０】
例えば、上述した実施形態において、複数の繊維として単繊維が用いられていたが、複数の繊維として、繊維の束や撚糸を用いてもよく、あるいは、複数の繊維を交差してなるクロスを用いてもよい。
例えば、上述した実施形態において、長繊維が第１繊維として中子１の長手方向に沿って配置されていたが、短繊維が第１繊維として中子１の長手方向に沿って配置されていてもよい。ただし、長繊維を中子１の長手方向に沿って配置する方が、短繊維を中子１の長手方向に沿って配置するよりも容易である。
【００９１】
例えば、上述した実施形態に係る中子１において、中子本体３は、回転機械翼７の空洞９において隔壁を形成するための１つ以上の長孔５２を有しているが、中子本体３の形状は、図１〜図８に示したものに限定されることはない。例えば、中子本体３には、長孔５２に代えて、又は、長孔５２とともに、スリットが形成されていてもよい。
従って、中子１の製造に用いられる射出成形型３０の空洞３２の形状も、図１２に示したものに限定されることはない。
【符号の説明】
【００９２】
１，１ａ〜１ｃ        鋳造用中子
３                    中子本体
５                    繊維（第１繊維）
７                    回転機械翼
９                    空洞
１１                  延在部（第１延在部）
１３，１３ａ，１３ｂ  繊維（第２繊維）
１５，１５ａ，１５ｂ  延在部（第２延在部）
１７                  第１部分
１９                  第２部分
２１                  空隙
３０                  射出成形型
３２                  空洞
３３                  注入孔
３４                  第１型部
３６                  第２型部
３８                  第１合わせ面
４０                  第２合わせ面
４２                  第１型面
４４                  第２型面
４６                  射出成形型
４８                  空洞
５０                  注入孔
５２                  長孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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