(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定鋳型と移動鋳型からなる鋳型を主要部とし、前記固定鋳型と移動鋳型にはそれぞれ鋳型中央部より下方に主要ヒーターが設けられ、前記鋳型中央部より上方に冷却管が設けられた鉛蓄電池用格子基板の鋳造装置において、前記固定鋳型と移動鋳型の少なくとも一方に補助ヒーターを設け、且つ、前記補助ヒーターは前記固定鋳型と移動鋳型の少なくとも一方の中央部より上方の端部に設けられていることを特徴とする鉛蓄電池用格子基板の鋳造装置。
【請求項２】
前記補助ヒーターが冷却管の下方に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の鉛蓄電池用格子基板の鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造欠陥が生じ難い鉛蓄電池用格子基板の鋳造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉛蓄電池用格子基板の鋳造装置は、図４に示すように、固定鋳型１１と移動鋳型１２を一体的に組み合わせたブックモールド式鋳型（組み合わせた状態は図示せず)を主要部とし、前記鋳型の湯口（１１ａ、１２ａ）から鋳型内部の格子基板形状の空洞部（キャビティ：１１ｂ、１２ｂ）内に鉛合金溶湯を注入して格子基板を鋳造する装置である。そして固定鋳型１１および移動鋳型１２には鋳型温度を制御するための主要ヒーター２と冷却管３が設けられている（特許文献１、２）。主要ヒーター２には、例えば、金属製のヒーターボックス２ａに電熱線などの発熱体２ｂを内蔵させたものが用いられる。
図４で、１３は両鋳型を位置合わせするためのガイド棒、１４はガイド孔である。
【０００３】
前記鋳型は、固定鋳型１１と移動鋳型１２の所要箇所に熱電対を埋め込んで鋳型温度を測定し、その測定結果に応じて前記主要ヒーター（発熱体）の発熱量および冷却管３内の冷媒の流量を調節して所定の温度に制御される。
【０００４】
【特許文献１】特開昭５６−１９９６７号公報
【特許文献２】特開２００６−１５０３９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、自動車の装備品の電動化やエンジンルーム内の余剰空間の排除などから、消費電力が増加し、エンジンルーム内の温度上昇が顕著になり、自動車用鉛蓄電池は極めて苛酷な条件で使用されるようになった。その結果、鉛蓄電池は正極基板が腐食し易くなり電池の寿命が短くなってきている。
【０００６】
本発明者は前記正極基板の早期腐食の原因について検討し、それが格子基板の局部的凝固遅れ（焼き折れを誘発）やボイド（ガス孔）集合（ボイド折れを誘発）などの鋳造欠陥にあること、前記鋳造欠陥は鋳型温度の均一化（鋳型温度の中央部と端部との温度分布の緩和）により防止できることを突き止め、さらに検討を進めて本発明を完成させるに至った。
本発明は、鋳造欠陥が生じ難い鉛蓄電池用格子基板の鋳造装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載した発明は、固定鋳型と移動鋳型からなる鋳型を主要部とし、前記固定鋳型と移動鋳型にはそれぞれ鋳型中央部より下方に主要ヒーターが設けられ、前記鋳型中央部より上方に冷却管が設けられた鉛蓄電池用格子基板の鋳造装置において、前記固定鋳型と移動鋳型の少なくとも一方に補助ヒーターを設け、且つ、前記補助ヒーターは前記固定鋳型と移動鋳型の少なくとも一方の中央部より上方の端部に設けられていることを特徴とする鉛蓄電池用格子基板の鋳造装置である。
【０００８】
請求項２に記載した発明は、前記補助ヒーターが冷却管の下方に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の鉛蓄電池用格子基板の鋳造装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の鋳造装置は、固定鋳型と移動鋳型からなる鋳型を主要部とし、前記固定鋳型と移動鋳型にはそれぞれ鋳型中央部より下方に主要ヒーターが設けられ、前記鋳型中央部より上方に冷却管が設けられた鉛蓄電池用格子基板の鋳造装置において、前記固定鋳型と移動鋳型の少なくとも一方に補助ヒーターが前記鋳型中央部より上方に設けられており、前記補助ヒーターにより前記鋳型温度の中央部と端部との温度分布を緩和することができる。従って、本発明の鋳造装置によれば焼き折れ、ボイド折れ、クラックなどの鋳造欠陥が生じ難い高品質の格子基板が得られる。
【００１０】
本発明の鋳造装置は、前記補助ヒーターを前記冷却管よりも下方に設けることにより鋳型温度の中央部と端部との温度分布を、更に緩和することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の鋳造装置は、鋳型を構成する固定鋳型と移動鋳型の少なくとも一方に補助ヒーターを設けたものであり、ここでは移動鋳型について説明する。
移動鋳型は、図１に示すように、その中央部分（鋳型の中央部分）１ａより下方の外面１ｂに主要ヒーター２が設けられ、中央部１ａより上方に冷却管３が移動鋳型１を横方向に貫通して設けられ、さらに移動鋳型中央部１ａより上方の外面１ｃに鋳型の幅方向に細長に形成された補助ヒーター４が、その両端に熱導電性のスペーサー５を配して設けられて、鋳型の両端部を加熱するものである。スペーサー５を用いることにより、加熱部分の形状を任意にし得、補助ヒーターの形状を変えるより容易に温度分布を均一に制御することが出来る。
【００１２】
図１に示した移動鋳型１では補助ヒーター４は冷却管３とほぼ同じ高さに位置しているが、図２に示すように補助ヒーター４を冷却管３より下方に位置させてキャビティ（図示せず）に近接させると鋳型の温度分布をより良好にすることができる。
【００１３】
本発明の鋳造装置では、鋳造中、鋳型の温度を測定し、その結果に応じて、主要ヒーター２と補助ヒーター４の発熱量および冷却管３の冷媒流量を調節して鋳型温度を所定温度にする。前記鋳型温度は鋳型の所要個所に熱電対を埋め込むなど任意の方法により測定する。
【００１４】
一般に、鋳型は、鋳造を繰り返すうちに中央部分の温度が高くなるが、本発明では、補助ヒーター４の両端にスペーサー５を配し、鋳型の端部を加熱して鋳型上部の横方向の温度分布を均一化する。
具体的には、図１に示すように、スペーサー５により補助ヒーター４の中央部分と鋳型間に間隙を開けて鋳型中央部分の加熱を弱めて鋳型の横方向の温度分布を均一化する。
この場合スペーサーには銅、アルミ、鉄などの高熱伝導性金属材料を用いて、補助ヒーター両端側の熱伝導を促進させる。
本発明において、補助ヒーター４の中央部分と鋳型（移動鋳型１）間に断熱材を配して中央部分の加熱をさらに弱めることも可能である。
【００１５】
スペーサーの材質、厚みなどは鋳型の大きさ、材質などに応じて予め設定する。その形状は三角形、四角形、台形、円形など任意であり、該三角形、台形、円形などのスペーサーは、端部の急激な温度変化、即ち、中央部と端部との温度分布を緩和することが可能である。この内、より好ましくは図示の如く、端部を広くし中央に至に従い先細とした三角形状であり、端部から中央部にかけて該スペーサーと鋳型との接触面積を少なくすることで、より温度分布を均一にすることが可能である。
【００１６】
以上、補助ヒーターを移動鋳型に設ける場合について説明したが、補助ヒーター４を固定鋳型に設けても同様の効果が得られる。更に、補助ヒーター４を移動鋳型と固定鋳型の両方に設けると、より良好な効果が得られる。
また、主要ヒーター２および補助ヒーター４は移動鋳型１に内蔵させても良い。この場合、補助ヒーター４は、前記したスペーサー付きのものを用いるのではなく、夫々所望形状の補助ヒーター４を両端に設けることが好ましい。
また、スペーサー５により補助ヒーター４の中央部分と鋳型間に間隙を開けた場合、即ち、補助ヒーター４が１つの場合について説明したが、補助ヒーター４は両端に夫々設けても良く、この場合、スペーサー５を使用せずに補助ヒーター４を鋳型に当接させても良い。
【実施例１】
【００１７】
以下に本発明を実施例により詳細に説明する。
図１に示した移動鋳型を用いた鋳造装置により鉛格子基板を鋳造し、得られた格子基板について、焼き折れ、ボイド折れ、クラック数を調べた。また、鋳型の温度分布を測定した。
【００１８】
前記クラックは局部的凝固遅れ部分、或いはボイド集合部分に発生する欠陥で、焼き折れやボイド折れの原因になる欠陥であり、正極腐食を誘発する欠陥である。前記焼き折れまたはボイド折れを生じた格子基板は不良品として排除した。クラック発生品はクラック数が２箇所以下であれば実用上問題がないため良品とした。
【００１９】
固定鋳型および移動鋳型の寸法は、共に、長さ約４５０ｍｍ、高さ約２５０ｍｍ、幅約５０ｍｍである。主要ヒーター２および補助ヒーター４には断面長方形状の銅製筒体に電熱線を内蔵させたヒーターボックスを用いた。主要ヒーターのヒーターボックスの寸法は長さ約３５０ｍｍ、高さ約５０ｍｍ、幅約２５ｍｍ、補助ヒーターのヒーターボックスの寸法は長さ約４００ｍｍ、高さ約５０ｍｍ、幅約２５ｍｍである。
【００２０】
補助ヒーター４の両端のスペーサー５には長さ約１００ｍｍ、高さ約５０ｍｍ、肉厚約３ｍｍの鉄製の直角三角形板（図１、２参照）を用いた。このスペーサーにより鋳型外面１ｃと補助ヒーター４間に３ｍｍの間隔が開いた。冷却管３には外径約１０ｍｍ、肉厚約１ｍｍの鉄製の円管を用いた。移動鋳型１と、主要ヒーター２、補助ヒーター４、冷却管３とはそれぞれ螺子止め、またはろう付けにより接合した。
【００２１】
移動鋳型の中央部の上下の所定箇所に熱電対ａ（図示せず）を各１本ずつ埋め込み、この箇所の温度が１９０℃になるように主要ヒーターおよび補助ヒーターの電源をＯＮ・ＯＦＦさせた。冷却管には３５℃の冷却水を毎分５００ｍｌ流した。
【００２２】
この状態で、鋳型湯口（図示せず）からキャビティ内に約５２０℃の鉛合金溶湯を注入して格子基板を連続して５００個鋳造した。
【００２３】
得られた格子基板について焼き折れ、ボイド折れ、クラックなどの鋳造欠陥を調べた。また鋳型中央部を挟む上下に熱電対挿入孔（図１、２の６ａ〜６ｃ、７ａ〜７ｃ）を各３個等間隔に設け、そこに熱電対を挿入して鋳造中の鋳型の温度分布を調べた。
【実施例２】
【００２４】
補助ヒーターを冷却管の下方に設けた移動鋳型（図２参照）を用いた他は実施例１と同じ方法により格子基板を製造し、実施例１と同じ調査を行った。
【実施例３】
【００２５】
補助ヒーターを固定鋳型にのみ設けた、更に、補助ヒーターを冷却管の下方に設けた鋳造装置を用いた他は実施例１と同じ方法により格子基板を製造し、実施例１と同じ調査を行った。
【実施例４】
【００２６】
補助ヒーターを固定鋳型と移動鋳型の両方に設け、更に、補助ヒーターを冷却管の下方に設けた鋳造装置を用いた他は実施例１と同じ方法により格子基板を製造し、実施例１と同じ調査を行った。
【００２７】
［比較例１］
補助ヒーターにスペーサーを設けず、補助ヒーターの全長を鋳型に当接して加熱した移動鋳型を用いた他は実施例１と同じ方法により格子基板を製造し、実施例１と同じ調査を行った。
【００２８】
［比較例２］
補助ヒーターのない従来の移動鋳型を用いた他は実施例１と同じ方法により格子基板を製造し、実施例１と同じ調査を行った。
【００２９】
実施例１、２および比較例１の鋳造中の鋳型の温度分布を図３に示した。なお、実施例３、４は実施例１、２と同等の鋳造温度変動幅、またはそれより変動幅が小さく、比較例２の温度分布比較例１よりも鋳造温度変動幅が大きいため図示を省略した。
【００３０】
図３から明らかなように、本発明例の実施例１、２は比較例１に比し、いずれも鋳型温度の変動幅が小さかった。これに対し比較例１は鋳型上部の鋳型温度変動幅が大きかった。これは、移動鋳型の鋳型上部に補助ヒーターを設けたものの、補助ヒーター全体が移動鋳型に当接しているため、補助ヒーターが当接された移動鋳型の両端の温度上昇に加え、中央部の温度上昇も起こり、温度分布を一定にすることができなかった。
【００３１】
実施例１〜４、比較例１、２で製造した格子基板の鋳造欠陥数を表１に示した。表１には鋳型温度の最大変動幅を併記した。
【００３２】
【表１】
0004994179.tif 000002
【００３３】
表１から明らかなように、本発明例（実施例１〜４）はいずれも鋳型温度変動幅が小さく、クラック、焼き折れ、ボイド折れなどの欠陥が減少した。特に実施例２〜４は補助ヒーターを冷却管の下方に設けたため鋳型温度がより均一化して欠陥が大幅に減少した。中でも実施例４は補助ヒーターを移動鋳型と固定鋳型の両方に設けたため鋳型温度が一層均一化して欠陥は皆無となった。
【００３４】
これに対し、比較例１は補助ヒーターにスペーサーがなかったため、鋳型温度変動幅が大きくなり、焼き折れやボイド折れが多発し、クラック数も増加した。比較例２は補助ヒーターを設けなかったためさらに悪化した。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の鋳造装置の第１の実施形態を示す移動鋳型部分の斜視説明図である。
【図２】本発明の鋳造装置の第２の実施形態を示す移動鋳型部分の斜視説明図である。
【図３】鋳型の温度分布の測定結果である。
【図４】従来の鋳造装置の斜視分解説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    移動鋳型
１ａ  移動鋳型の中央部
１ｂ  移動鋳型の中央部より下方の外面
１ｃ  移動鋳型の中央部より上方の外面
２    主要ヒーター
２ａ  ヒーターボックス
２ｂ  発熱体
３    冷却管
４    補助ヒーター
５    スペーサー
６ａ〜６ｃ鋳型上部の熱電対挿入孔
７ａ〜７ｂ鋳型中部の熱電対挿入孔
１１  固定鋳型
１１ａ湯口
１１ｂ格子基板形状の空洞部（キャビティ）
１２  移動鋳型
１２ａ湯口
１２ｂ格子基板形状の空洞部（キャビティ）
１３  固定鋳型と移動鋳型を位置合わせするためのガイド棒
１４  固定鋳型と移動鋳型を位置合わせするためのガイド孔
【図１】
0004994179.tif 000003
【図２】
0004994179.tif 000004
【図３】
0004994179.tif 000005
【図４】
0004994179.tif 000006