特許 6871035 鋳型装置、及び鋳造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6871035

(24)【登録日】2021年4月19日

(45)【発行日】2021年5月12日

(54)【発明の名称】鋳型装置、及び鋳造方法

(51)【国際特許分類】

   B22C 9/02 20060101AFI20210426BHJP

【ＦＩ】

   B22C9/02 103J

【請求項の数】12

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-59140(P2017-59140)

(22)【出願日】2017年3月24日

(65)【公開番号】特開2018-161658(P2018-161658A)

(43)【公開日】2018年10月18日

【審査請求日】2020年2月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162868

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輔

(74)【代理人】

【識別番号】100161702

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100210572

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 太一

(74)【代理人】

【識別番号】100134544

【弁理士】

【氏名又は名称】森 隆一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100126893

【弁理士】

【氏名又は名称】山崎 哲男

(72)【発明者】

【氏名】ファン カンスン

【審査官】 米田 健志

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６１−０２７１４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１７５４９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２２Ｃ ５／００〜９／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

砂を含む材料から形成され、成形品を形成するためのキャビティを有する鋳型本体を備え、
前記成形品は、
鉛直下方に向かって凸となる形状の下部構造部と、
前記下部構造部の上端部の幅方向両側から突出するように設けられたフランジ部と、
を有し、
前記キャビティの底面のうち、前記フランジ部に対応する部位の下方のみにおいて前記鋳型本体に埋設され、前記成形品にガス欠陥を形成する要因となるガスを吸引する吸引部材と、を備える鋳型装置。

【請求項2】

前記吸引部材は、前記鋳型本体おいて、前記キャビティにおける前記ガスが溜まりやすい部位の下方の領域に配置される、
請求項１に記載の鋳型装置。

【請求項3】

前記吸引部材は、前記キャビティの下側の底面に対し、上下方向下方に５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下の範囲に配置される、
請求項１または２に記載の鋳型装置。

【請求項4】

前記吸引部材は、前記キャビティの下側の底面に対し、上下方向下方に１００ｍｍ以上２００ｍｍ以下の範囲に配置される、
請求項１から３のいずれか一項に記載の鋳型装置。

【請求項5】

前記吸引部材は、中空の管状又は箱状をなした吸引容器と、前記吸引容器の内外を連通する複数の吸引孔と、を備える、
請求項１から４のいずれか一項に記載の鋳型装置。

【請求項6】

前記吸引容器は、前記キャビティの前記底面側を向く対向面を有し、
前記吸引孔は、前記対向面に形成されている、
請求項５に記載の鋳型装置。

【請求項7】

前記吸引孔を覆うように設けられ、前記砂の粒径よりも小さい開口を有したフィルタをさらに備える、
請求項５又は６に記載の鋳型装置。

【請求項8】

前記鋳型本体の外部に設けられ、負圧を発生する負圧発生源と、
前記負圧発生源と前記吸引部材とを連通し、可撓性を有した接続管と、
を備える請求項１から７のいずれか一項に記載の鋳型装置。

【請求項9】

前記キャビティの前記底面が、水平に延びる部位を有する請求項１から８のいずれか一項に記載の鋳型装置。

【請求項10】

前記キャビティの前記底面が、該底面の両側の少なくとも一方が離れるに従って次第に下方に向かうように傾斜している部位を有する請求項１から９のいずれか一項に記載の鋳型装置。

【請求項11】

前記鋳型本体は、前記キャビティに連通する湯道を有し、
前記吸引部材は、前記湯道の最低面よりも上方に埋設されている請求項１から１０のいずれか一項に記載の鋳型装置。

【請求項12】

砂を含む材料から形成され、成形品を形成するためのキャビティを有する鋳型本体において、前記キャビティの下方に、前記成形品にガス欠陥を形成する要因となるガスを吸引する吸引部材を埋設して鋳型本体を製作する工程と、
前記成形品を形成する成形材料の溶湯を前記キャビティに注入する工程と、
前記溶湯の前記キャビティへの注入によって発生するガスを、前記吸引部材で吸引する工程と、
を備える鋳造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、砂型を用いた鋳造に用いられる鋳型装置、及び鋳造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、例えば、コンプレッサや蒸気タービンのケーシング、ターボチャージャのハウジング等は、砂型を用いた鋳造により形成されることが多い。砂型は、砂を有機樹脂等からなるバインダで結合することで形成される。成形品を鋳造するには、砂型に形成されたキャビティに、金属等の成形材料を溶融した溶湯を注入（注湯）する。溶湯が冷却されて固化することで、所望の形状の成形品が形成される。

【0003】

ところで、溶湯は、用いる成形材料にもよるが、例えば金属の場合、１０００℃以上の高温である。このような溶湯を砂型のキャビティに注入すると、キャビティの周囲で砂型の温度が急激に上昇する。すると、砂型を構成する砂の粒子に付着した水分や、バインダを形成する有機樹脂が加熱されてガス化する。水分や樹脂のガス化によって発生したガスが、キャビティに注入された溶湯の表面や内部に入り込むと、形成される成形品の表面等に空隙が形成され、いわゆるガス欠陥が生じる場合がある。

【0004】

このガス欠陥の発生を抑えるため、例えば特許文献１に記載されているように、主型に、発生したガスを吸引して外部に吸引口を設けたものも知られている。

【0005】

さらに、特許文献２に記載されているように、主型の外側に、発生したガスを除去するための微細な開口を有した枠を設けたものも知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平６−１０６３２６号公報

【特許文献2】特開２００９−１９００８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、形成すべき成形品の外周面が、例えば、鋳造時の砂型において鉛直下方を向く平面等を有している場合等には、この平面の下方で、砂型の鋳造時に発生するガスが、抜けにくい。
これに対し、特許文献１に記載されたような構成では、上記したような成形品において鉛直下方を向く平面の下側に吸引口を設けることになる。しかし、砂型の製作時に、このような吸引口を設けるのに手間が掛かる。また、吸引口によって、吸引口の上方の砂型の強度が不足する場合もある。

【0008】

また、特許文献２に記載されたような構成では、発生するガスが抜けにくい部位が、主型の外周面から遠く、ガスを除去することが困難となる場合がある。

【0009】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、注湯時に発生したガスが抜けにくい部位において、砂型の強度を確保しつつ、より効率良くガスの除去を行うことのできる鋳型装置、及び鋳造方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明の第一の態様に係る鋳型装置は、砂を含む材料から形成され、成形品を形成するためのキャビティを有する鋳型本体を備え、前記成形品は、鉛直下方に向かって凸となる形状の下部構造部と、前記下部構造部の上端部の幅方向両側から突出するように設けられたフランジ部と、を有し、前記キャビティの底面のうち、前記フランジ部に対応する部位の下方のみにおいて前記鋳型本体に埋設され、前記成形品にガス欠陥を形成する要因となるガスを吸引する吸引部材と、を備える。

【0011】

このような鋳型装置によれば、鋳型本体のキャビティに、成形品を形成する成形材料の溶湯を注ぎ込むと、成形材料が冷却されて固化することで、成形品を成形することができる。溶湯をキャビティに注ぎ込むと、溶湯の熱によって、鋳型本体を形成する鋳型材料から、成形品にガス欠陥を形成する要因となるガスが発生する。鋳型本体において、キャビティの下方に位置する領域では、発生したガスが上方に抜けにくい。これに対し、キャビティの下方に設けられた吸引部材によって、発生したガスが吸引されて除去される。よって、成形品にガス欠陥が形成されることを抑制できる。
また、吸引部材を鋳型本体に埋設すればよいので、鋳型本体自体に、ガスを除去するための吸引口（空洞）を設ける必要もない。従って、鋳型本体の製作を容易に行うことができ、鋳型本体の強度が低下することを抑える。
さらに、吸引部材を鋳型本体に埋設することで、吸引部材を、キャビティに、より近い位置に配置することができる。これにより、吸引部材において、ガスを効率良く吸引除去することができる。

【0012】

また、本発明の第二の態様に係る鋳型装置では、上記第一の態様における前記吸引部材は、前記鋳型本体において、前記キャビティにおける前記ガスが溜まりやすい部位の下方の領域に配置されていてもよい。

【0013】

鋳型本体から発生したガスは、下方から上方に向かって上昇しようとするが、その上方のキャビティに注ぎ込まれた溶湯によって、ガスの上昇が遮られる。これによって、キャビティの特定の部位には、ガスが溜まりやすい。このようなキャビティの特定のガスが溜まりやすい部位の下方の領域に吸引部材を設けることで、ガスを効率良く吸引して除去することができる。

【0014】

また、本発明の第三の態様に係る鋳型装置では、上記第二の態様における前記吸引部材は、前記キャビティの下側の底面に対し、上下方向下方５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下の範囲に配置されていてもよい。
さらに、前記吸引部材は、前記キャビティの下側の底面に対し、上下方向下方１００ｍｍ以上２００ｍｍ以下の範囲に配置されていてもよい。

【0015】

このように、吸引部材を、キャビティの下側の底面に近い位置に設けることで、キャビティの下方に溜まりやすいガスを、効率良く吸引して除去することができる。

【0016】

また、本発明の第四の態様に係る鋳型装置では、上記第一から第三のいずれかの態様における前記吸引部材は、中空の管状又は箱状をなした吸引容器と、前記吸引容器の内外を連通する複数の吸引孔と、を備えていてもよい。

【0017】

このような吸引部材においては、吸引孔を通して鋳型材料から発生したガスを吸引容器内に取り入れることで、ガスを除去することができる。

【0018】

また、本発明の第五の態様に係る鋳型装置では、上記第四態様における前記吸引容器は、前記キャビティの前記底面側を向く対向面を有し、前記吸引孔は、前記対向面に形成されていてもよい。

【0019】

吸引容器に、底面側を向く対向面を設けて、この対向面に吸引孔を形成することで、キャビティの下方でガスを効率良く吸引して除去することができる。

【0020】

また、本発明の第六の態様に係る鋳型装置では、上記第四又は第五の態様において、前記吸引孔を覆うように設けられ、前記砂の粒径よりも小さい開口を有したフィルタをさらに備えていてもよい。

【0021】

このフィルタによって、ガスのみがフィルタを通して吸引孔から吸引容器内に吸い込まれ、砂が吸引容器内に流れ込むのを抑えることができる。

【0022】

また、本発明の第七の態様に係る鋳型装置においては、上記第一から第六のいずれかの態様における前記鋳型本体の外部に設けられ、負圧を発生する負圧発生源と、前記負圧発生源と前記吸引部材とを連通し、可撓性を有した接続管と、を備えていてもよい。

【0023】

このような構成によれば、負圧発生源と吸引部材とを接続する接続管が可撓性を有しているので、鋳型本体に埋設される吸引部材の位置を、容易に所定の位置に合わせて配置することができる。
また、前記キャビティの前記底面が、水平に延びる部位を有してもよい。
さらに、前記キャビティの前記底面が、該底面の両側の少なくとも一方が離れるに従って次第に下方に向かうように傾斜している部位を有してもよい。
そして、前記鋳型本体は、前記キャビティに連通する湯道を有し、前記吸引部材は、前記湯道の最低面よりも上方に埋設されていてもよい。

【0024】

また、本発明の第八の態様に係る鋳造方法は、砂を含む材料から形成され、成形品を形成するためのキャビティを有する鋳型本体において、前記キャビティの下方に、前記成形品にガス欠陥を形成する要因となるガスを吸引する吸引部材を埋設して鋳型本体を製作する工程と、前記成形品を形成する成形材料の溶湯を前記キャビティに注入する工程と、前記溶湯の前記キャビティへの注入によって発生するガスを、前記吸引部材で吸引する工程と、を備える。

【0025】

このような鋳造方法によれば、溶湯をキャビティに注入することによって鋳型本体に発生したガスを、吸引部材によって吸引して除去することができる。よって、成形品にガス欠陥が形成されることを抑制できる。
また、吸引部材を鋳型本体に埋設すればよいので、鋳型本体自体に、ガスを除去するための吸引口等の空洞を設ける必要がない。従って、鋳型本体の製作を容易に行うことができる。
さらに、吸引部材を鋳型本体に埋設することで、吸引部材を、キャビティに、より近い位置に配置することができる。従って、吸引部材において、ガスを効率良く吸引除去することができる。

【発明の効果】

【0026】

上記の鋳型装置、及び鋳造方法によれば、注湯時に発生したガスが抜けにくい部位において、砂型の強度を確保しつつ、より効率良くガスの除去を行うことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の実施形態に係る鋳型装置の構成を示す縦断面図である。

【図2】本発明の実施形態に係る鋳型装置の鋳型本体に埋設した吸引部材を示す断面図である。

【図3】本発明の実施形態に係る鋳型装置を構成する吸引部材の構成を示す斜視図である。

【図4】本発明の実施形態の鋳型装置の吸引部材におけるガス吸引の解析結果のグラフであって、横軸は吸引部材の圧力を示し、縦軸は吸引部材におけるガス吸引量を示す。

【図5】本発明の実施形態の吸引部材におけるキャビティの底面との間隔について、模式的に示した図である。

【図6】本発明の実施形態に係る鋳造方法の流れ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】

【0028】

以下、本発明の実施形態に係る鋳型装置１について説明する。
図１に示すように、鋳型装置１は、鋳型本体２と、ガス除去装置１０と、を備える。

【0029】

鋳型本体２は、主型３と、中子４と、を備える。主型３及び中子４は、それぞれ、砂を、有機樹脂等からなるバインダで結着させることで形成されている。ここで、主型３及び中子４を形成する鋳型材料については、砂やバインダの種類や配合比、その他の添加物の種類や有無等、何ら限定するものではない。このように、砂をバインダで結着させた主型３、中子４は、いわゆる砂型であり、結着した砂の粒子の間に微細な空隙が形成された多孔質体から形成されている。

【0030】

主型３は、床面Ｆ上に設けられる外枠９の内側に形成されている。主型３は、形成すべき成形品１００の外周面を形成するため、成形品１００の外形形状に対応した形状の凹部５を有している。

【0031】

中子４は、成形品１００の内周面を形成する。中子４は、主型３の凹部５の内側に、間隔をあけて設けられている。

【0032】

このようにして、鋳型本体２は、主型３の凹部５の内周面と、中子４の外周面との間に、形成すべき成形品１００を形成するためのキャビティ６を備える。
また、鋳型本体２は、主型３の上面３ａからキャビティ６に連通する湯道７が形成されている。湯道７は、鋳型本体２を構成する主型３の上面３ａに開口する湯口８を有している。

【0033】

鋳型装置１で鋳造により成形品１００を形成するには、成形品１００を形成するための成形材料を溶融した溶湯１００Ｌを、湯口８から湯道７を通してキャビティ６に注ぎ込む。キャビティ６に送り込まれた溶湯１００Ｌが温度低下して固化することで、成形品１００が鋳造される。

【0034】

ここで、形成すべき成形品１００の形状については、何ら限定するものではない。この実施形態では、成形品１００は、例えば、下部構造部１００ａと、フランジ部１００ｂと、上部構造部１００ｃと、を備える。
下部構造部１００ａは、例えば、鉛直下方に向かって凸となる断面半円形をなしている。フランジ部１００ｂは、下部構造部１００ａの幅方向両側の上端部に、幅方向外側に向かって突出するよう形成されている。上部構造部１００ｃは、フランジ部１００ｂから鉛直上方に向かって延びるよう形成されている。
このような成形品１００において、フランジ部１００ｂの幅方向両外側には、水平面内に位置して、鉛直下方を向く下向面１０１が形成されている。

【0035】

ガス除去装置１０は、吸引部材１１と、真空ポンプ１２（負圧発生源）と、接続管１３と、を備える。

【0036】

図２に示すように、吸引部材１１は、成形品１００にガス欠陥を形成する要因となるガスＧを吸引する。鋳型装置１においては、キャビティ６に溶湯１００Ｌが注ぎ込まれると、主型３が加熱される。すると、主型３を形成する鋳型材料の砂に付着した水分や、バインダを形成する樹脂等の材料からガスＧが発生する。発生したガスＧは、多孔質体からなる砂型である鋳型本体２（主型３）内を、下方から上方に向かって上昇しようとするが、その上方にキャビティ６があると、キャビティ６に注ぎ込まれた溶湯１００Ｌによって、ガスＧの上昇が遮られる。本実施形態では、例えば、成形品１００のフランジ部１００ｂの下向面１０１を形成する、キャビティ６の底面６ｂに面する部位６ＡにガスＧが溜まりやすい。このようなガスＧが溜まりやすい部位としては、キャビティの底面が水平に延びる部位が挙げられる。このような部位の下方では、鋳型本体２で発生したガスは、キャビティ６の底面が水平に伸びていて側方へと流れ難いため、上方のキャビティ６内へと進入する。キャビティ６内の溶湯も底面が水平に延びていることで流動しにくいため、進入したガスがそのままその位置で空洞を形成してしまう。また、ガスＧが溜まりやすい部位としては、キャビティ６の底面の両側の少なくとも一方が離れるに従って次第に下方に向かうように傾斜している部位も挙げられる。このような部位の下方では、上記同様ガスが発生する。ガスは、隣接する離れるに従って下方へ向かうように傾斜している側へは流れにくく、また、このような傾斜している部位から発生したガスが流入してくる。このため、発生したガスは上方のキャビティ６に進入してその位置で空洞を形成してしまう。

【0037】

そこで、本実施形態では、吸引部材１１は、フランジ部１００ｂの下向面１０１を形成するキャビティ６の底面６ｂにおいて、ガスが溜まりやすい部位６Ａの下方の領域Ａにおいて、鋳型本体２の主型３に埋設している。

【0038】

吸引部材１１は、キャビティ６の下側の底面６ｂに対し、上下方向下方に１００ｍｍ以上２００ｍｍ以下の範囲の間隔Ｌで配置される。ここで、吸引部材１１は、キャビティ６の底面６ｂに対し、上下方向下方に０ｍｍ、すなわち、底面６ｂに面するように設けてもよい。
吸引部材１１は、キャビティ６の下側の底面６ｂに対し、上下方向下方に０ｍｍよりも大きな間隔Ｌを隔てて形成する場合、間隔Ｌが過度に小さいと、鋳型本体２の強度が不足してしまう場合がある。そこで、吸引部材１１とキャビティ６の底面６ｂとの間隔Ｌは、例えば５０ｍｍ以上とするのが好ましく、特に１００ｍｍ以上とするのが好ましい。
また、吸引部材１１とキャビティ６の底面６ｂとの間隔Ｌが過度に大きいと、吸引部材１１で発生する吸引力が、キャビティ６の底面６ｂの近傍にまで及びにくくなる場合が有る。従って、吸引部材１１とキャビティ６の底面６ｂとの間隔Ｌは、例えば２００ｍｍ以下とするのが好ましい。
これらのことからして、吸引部材１１とキャビティ６の下側の底面６ｂとの間隔Ｌは、１００ｍｍ程度に設定するのが特に好ましい。

【0039】

図３に示すように、吸引部材１１は、吸引容器１４と、吸引孔１５と、フィルタ１６と、を備える。

【0040】

吸引容器１４は、中空の箱状をなしている。ここで、吸引容器１４は、中空の管状をなしていてもよい。吸引容器１４は、例えば直方体状で、その上面１４ａ（対向面）が、キャビティ６の底面６ｂ側を向くよう配置される。

【0041】

吸引孔１５は、吸引容器１４の内外を連通するよう、複数が形成されている。吸引孔１５は、吸引容器１４の上面１４ａに形成されている。

【0042】

フィルタ１６は、吸引孔１５を覆うように設けられている。フィルタ１６は、網体、あるいは金属焼結体のような多孔質体から形成される。フィルタ１６は、鋳型本体２を形成する鋳型材料の砂の粒径よりも小さい開口を有している。
ここで、鋳型本体２を製作する際には、予め定めた開口寸法（メッシュ）を有する篩（ふるい）で砂を分級することによって、所定範囲の粒径を有した砂を用いる。従って、吸引部材１１が備えるフィルタ１６は、鋳型本体２の製作時に砂の分級に用いた篩の開口寸法よりも小さな開口を有するものとする。

【0043】

図１に示すように、真空ポンプ１２は、鋳型本体２の外部に設けられる。真空ポンプ１２は、負圧を発生する負圧発生源として用いられる。ここで、所定の負圧を発生することができるのであれば、真空ポンプ１２以外を負圧発生源として用いてもよい。

【0044】

接続管１３は、真空ポンプ１２と吸引部材１１の吸引容器１４とを接続する。接続管１３は、鋳型本体２の製作時に、その取り回しを容易に行えるよう、可撓性（柔軟性）を有した、例えばステンレス製のフレキシブルホースで形成するのが好ましい。

【0045】

このようなガス除去装置１０は、真空ポンプ１２を作動させて負圧を発生すると、その負圧が接続管１３を介して吸引部材１１に及ぶ。吸引部材１１は、その周囲の鋳型本体２（主型３）内で発生したガスＧを、吸引孔１５を通して吸引容器１４内に吸い込む。吸引容器１４内に吸い込んだガスＧは、負圧により、接続管１３、真空ポンプ１２を介して鋳型本体２の外部に排出される。
ここで、フィルタ１６により、鋳型本体２を形成する鋳型材料の砂が吸引容器１４内に吸い込まれるのを防ぎ、ガスＧのみが、吸引部材１１によって吸引されて除去される。

【0046】

ところで、真空ポンプ１２で発生する負圧の圧力は、吸引部材１１において周囲のガスＧを吸引する流量が、溶湯１００Ｌの注入によって鋳型本体２で発生するガスの発生速度（単位時間当たりの発生量）を上回るように設定するのが好ましい。
図４は、吸引部材１１におけるガスの吸引圧力Ｐと、吸引部材１１で吸引されるガスの流量との相関を、シミュレーションにより解析した結果の一例を示す図である。
この図４に示すように、吸引部材１１におけるガスの吸引圧力Ｐが低い（真空ポンプ１２で発生する負圧の真空度が高い）ほど、吸引部材１１で吸引されるガスの流量が大きくなる。そこで、溶湯１００Ｌの注入によって、鋳型本体２で発生するガスの発生速度の想定値Ｇｓよりも、吸引部材１１で吸引されるガスの流量が大きくなるように、吸引部材１１におけるガスの吸引圧力Ｐ（真空ポンプ１２で発生する負圧の真空度）を設定するのが好ましい。
また、吸引部材１１におけるガスの吸引圧力Ｐが過度に大きいと、吸引部材１１の上方で鋳型本体２が崩壊してしまう可能性がある。従って、吸引部材１１におけるガスの吸引圧力Ｐ（真空ポンプ１２で発生する負圧の真空度）の下限を設定するのが好ましい。
これらのことから、真空ポンプ１２で発生する負圧の大きさが、予め設定した範囲内となるように、計測器等でモニタリングしながら、真空ポンプ１２の運転を制御するようにしてもよい。

【0047】

ここで、図５に示すように、吸引部材１１と、キャビティ６の底面６ｂとの間隔Ｌが大きいほど、吸引部材１１でガスＧを吸引すべき領域Ａの容積Ｖが大きくなる。この間隔Ｌ（容積Ｖ）が大きくなるほど、吸引部材１１とキャビティ６の底面６ｂとの間の領域に存在するガスＧが多くなる。また、間隔Ｌが大きくなるほど、キャビティ６の底面６ｂに近い位置から吸引部材１１までの間での圧力損失が大きくなる。
従って、吸引部材１１と、キャビティ６の底面６ｂとの間隔Ｌが大きくなるほど、吸引部材１１におけるガスの吸引圧力Ｐを高くなるよう、吸引圧力Ｐを設定するのが好ましい。

【0048】

次に、上記したような鋳型装置１における鋳造方法について説明する。
図６に示すように、本実施形態における鋳造方法は、鋳型製作工程Ｓ１と、溶湯注入工程Ｓ２と、ガス吸引工程Ｓ３と、脱型工程Ｓ４と、を備える。

【0049】

鋳型製作工程Ｓ１では、形成すべき成形品１００に合わせて、鋳型本体２を製作する。
鋳型本体２は、外枠９の内側に、砂とバインダとを含む鋳型材料を入れ、砂を、樹脂等からなるバインダで結着させることで、主型３及び中子４を所定形状に形成する。このとき、成形品１００を形成するキャビティ６、湯道７、湯口８等は、オス型を用いて形成する。

【0050】

主型３を形成するため、外枠９の内側に鋳型材料を入れるに際しては、キャビティ６の底面６ｂの下方となる位置に、ガス除去装置１０を構成する吸引部材１１を配置する。また、吸引部材１１には、接続管１３の第一端を接続する。接続管１３の第二端は、外枠９を通して外部の真空ポンプ１２に接続する。これら吸引部材１１、接続管１３を配置した後、鋳型材料を外枠９内に供給して、吸引部材１１及び接続管１３を鋳型材料中に埋設させる。
このとき、接続管１３に、可撓性（柔軟性）を有したフレキシブルホースを用いることで、吸引部材１１をキャビティ６の底面６ｂの下方の所定位置に位置合わせする作業、接続管１３の吸引部材１１への接続作業、接続管１３の下側への鋳型材料の配置作業等を容易に行うことができる。

【0051】

溶湯注入工程Ｓ２は、成形品１００を形成する成形材料を溶融した溶湯１００Ｌを、鋳型本体２の湯口８から湯道７を通してキャビティ６に注入する。ここで、溶湯１００Ｌの温度は、用いる成形材料にもよるが、例えば金属材料の場合、１０００℃以上の高温である。
この溶湯注入工程Ｓ２で、溶湯１００Ｌをキャビティ６に注入しはじめると、高温の溶湯１００Ｌにより、キャビティ６の周囲の鋳型本体２が温度上昇する。この鋳型本体２の温度上昇により、鋳型本体２では、鋳型本体２を形成する砂の粒子の表面に付着した水分の蒸発や、バインダを形成する樹脂材料のガス化により、ガスが発生する。

【0052】

ガス吸引工程Ｓ３は、上記溶湯注入工程Ｓ２における溶湯１００Ｌのキャビティ６への注入によって発生するガスＧを、吸引部材１１で吸引する。
これには、真空ポンプ１２を作動させて負圧を発生させる。この負圧により、吸引部材１１は、その周囲の鋳型本体２（主型３）内で発生したガスＧを、吸引孔１５を通して吸引容器１４内に吸い込む。吸引容器１４内に吸い込んだガスＧは、負圧により、接続管１３、真空ポンプ１２を介して鋳型本体２の外部に排出される。
ここで、上記したように、溶湯注入工程Ｓ２では、高温の溶湯１００Ｌの注入によって、鋳型本体２からガスが直ちに発生する。このため、ガス吸引工程Ｓ３は、溶湯注入工程Ｓ２の開始後、直ちに開始、あるいは溶湯注入工程Ｓ２と同時に開始するのが好ましい。

【0053】

注入された溶湯１００Ｌは、キャビティ６の周囲の鋳型本体２により熱を奪われ、温度低下する。溶湯１００Ｌが、その融点以下に温度低下すると、溶湯１００Ｌが凝固し、キャビティ６の形状に合わせた成形品１００が形成される。
脱型工程Ｓ４では、鋳型本体２を解体し、形成された成形品１００を脱型する。これにより、成形品１００が鋳造される。

【0054】

以上説明した本実施形態の鋳型装置１、及び鋳造方法によると、キャビティ６の下方に設けられた吸引部材１１によって、溶湯１００Ｌの熱によって鋳型本体２を形成する鋳型材料から発生したガスを吸引して除去することができる。よって、成形品１００にガス欠陥が形成されることを抑制できる。
また、吸引部材１１を鋳型本体２に埋設すればよいので、鋳型本体２自体に、ガスＧを除去するための空洞を設ける必要も無い。従って、鋳型本体２の強度が低下することが抑えられる。また、鋳型本体２の製作を容易に行うことができる。
さらに、吸引部材１１を鋳型本体２に埋設することで、吸引部材１１を、キャビティ６に、より近い位置に配置することができる。これにより、吸引部材１１において、ガスＧを効率良く吸引除去することができる。
従って、注湯時に発生したガスＧが溜まりやすい部位６Ａの下方の領域Ａにおいて、砂型の強度を確保しつつ、より効率良くガスＧの除去を行うことができる。

【0055】

また、吸引部材１１は、キャビティ６の下方において、発生したガスＧが溜まりやすい部位６Ａの下方の領域Ａに配置されている。このようなガスＧが溜まりやすい部位６Ａの下方の領域Ａに吸引部材１１を設けることで、ガスＧを効率良く吸引して除去することができる。

【0056】

また、吸引部材１１は、キャビティ６の下側の底面６ｂに対し、上下方向下方に１００ｍｍ以上２００ｍｍ以下の範囲に配置されている。このように、吸引部材１１を、キャビティ６の下側の底面６ｂに近い位置に設けることで、キャビティ６の下方に溜まりやすいガスＧを、効率良く吸引して除去することができる。

【0057】

また、吸引部材１１は、吸引容器１４と、吸引孔１５と、を備えている。このような吸引部材１１においては、吸引孔１５を通して鋳型材料から発生したガスＧを吸引容器１４内に取り入れることで、ガスＧを除去することができる。

【0058】

さらに、吸引容器１４は、キャビティ６の底面６ｂ側を向く上面１４ａを有し、吸引孔１５は、上面１４ａに形成されている。これにより、キャビティ６の底面６ｂの下方でガスＧを効率良く吸引して除去することができる。

【0059】

また、吸引孔１５を覆うよう、砂の粒径よりも小さい開口を有したフィルタ１６が設けられている。このフィルタ１６によって、ガスＧのみがフィルタ１６を通して吸引孔１５から吸引容器１４内に吸い込まれ、砂が吸引容器１４内に流れ込むのを抑えることができる。

【0060】

また、真空ポンプ１２と吸引部材１１とを接続する接続管１３が、可撓性を有している。これにより、鋳型本体２の製作時に、吸引部材１１の位置合わせ作業、接続管１３の取り回し作業、鋳型材料の配置作業等を容易に行うことができる。

【0061】

以上、本発明の実施形態について詳細を説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内において、多少の設計変更も可能である。
例えば、本実施形態では、吸引孔１５を、吸引容器１４の上面１４ａに形成するようにしたが、このような構成に限定されない。例えば、吸引孔１５を、吸引容器１４の側面や底面に形成するようにしてもよい。

【0062】

さらに、本実施形態では、鋳型本体２は、主型３と中子４とを有して構成されているが、このような場合に限定されない。即ち、中子４を用いずに鋳型本体２を構成する場合であってもよい。

【0063】

また、本実施形態では、鋳型本体２のキャビティ６の形状を図示により例示したが、当然のことながら、キャビティ６の形状は、成形すべき成形品１００の形状に応じて変わる。従って、吸引部材１１を配置する位置も、キャビティ６の形状に応じて適宜設定すればよい。

【符号の説明】

【0064】

１…鋳型装置
２…鋳型本体
３…主型
３ａ…上面
４…中子
５…凹部
６…キャビティ
６ｂ…底面
６Ａ…ガスが溜まりやすい部位
７…湯道
８…湯口
９…外枠
１０…ガス除去装置
１１…吸引部材
１２…真空ポンプ（負圧発生源）
１３…接続管
１４…吸引容器
１４ａ…上面（対向面）
１５…吸引孔
１６…フィルタ
１００…成形品
１００Ｌ…溶湯
１００ａ…下部構造部
１００ｂ…フランジ部
１００ｃ…上部構造部
１０１…下向面
Ａ…ガスが溜まりやすい部位の下方の領域
Ｆ…床面
Ｇ…ガス
Ｇｓ…想定値
Ｌ…距離
Ｐ…吸引圧力
Ｓ１…鋳型製作工程
Ｓ２…溶湯注入工程
Ｓ３…ガス吸引工程
Ｓ４…脱型工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】