特開 2024-157937 酸素遮断装置および鋳造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024157937

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】酸素遮断装置および鋳造装置

(51)【国際特許分類】

   B22D 18/04 20060101AFI20241031BHJP

【ＦＩ】

B22D18/04 Y

B22D18/04 V

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023072617

(22)【出願日】2023-04-26

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110001128

【氏名又は名称】弁理士法人ゆうあい特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】南 智都

(72)【発明者】

【氏名】馬場 幸治

(72)【発明者】

【氏名】平田 裕司

(72)【発明者】

【氏名】沢本 節夫

(72)【発明者】

【氏名】井上 誠

(72)【発明者】

【氏名】片岡 祐将

(57)【要約】

【課題】溶湯が酸素に触れることを抑制する酸素遮断装置および鋳造装置を提供する。
【解決手段】酸素遮断装置４０が用いられる鋳造装置のガス噴射口４２６は、溶湯流路４２０およびガス流路４２４と連通している。これにより、ガス噴射口４２６は、ガス流路４２４を流れる不活性ガスを、流れ方向Ｄｆと交差する方向に溶湯流路４２０内へ噴射することで、ガス噴射口４２６は、溶湯流路４２０内の溶湯と酸素との接触を遮断する。また、ガス噴射口４２６は、流れ方向Ｄｆに間隔を空けて複数並んでいる。さらに、ガス流路４２４は、流れ方向Ｄｆに延びる軸を中心とする螺旋状に形成されているとともに、溶湯流路４２０を囲っている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

酸素遮断装置であって、
開閉方向に移動する可動金型（２２）および前記可動金型が閉じるときに前記可動金型とともに鋳造品（Ｘ）の形状に対応するキャビティ（２６）を形成する固定金型（２４）を有する金型（２０）と、溶湯が保持される保持室（３２）を有する保持部（３０）と、に接続されている接続部（４２）を備え、
前記接続部は、
前記キャビティおよび前記保持室と連通する溶湯流路（４２０）と、
不活性ガスを導入するガス導入口（４２２）と、
前記ガス導入口と連通していることにより、前記ガス導入口からの不活性ガスが流れるガス流路（４２４）と、
前記溶湯流路および前記ガス流路と連通していることにより、前記ガス流路を流れる不活性ガスを、前記溶湯流路を流れる溶湯の流れ方向（Ｄｆ）と交差する方向に前記溶湯流路内へ噴射することで、前記溶湯流路内の溶湯と酸素との接触を遮断するガス噴射口（４２６）と、
を有し、
前記ガス噴射口は、前記流れ方向に間隔を空けて複数並んでおり、
前記ガス流路は、前記流れ方向に延びる軸を中心とする螺旋状に形成されているとともに、前記溶湯流路を囲っている酸素遮断装置。

【請求項2】

前記流れ方向における位置が互いに異なる前記ガス噴射口は、前記流れ方向に延びる軸を中心とする周方向に間隔を空けて並んでいる請求項１に記載の酸素遮断装置。

【請求項3】

前記ガス導入口は、前記流れ方向と直交するとともに前記溶湯流路の中心を通る面（Ｓｏ）よりも、前記保持部側に配置されている請求項１または２に記載の酸素遮断装置。

【請求項4】

前記ガス噴射口は、前記キャビティ内の溶湯が凝固する場合に、溶湯への加圧が停止するとき、前記ガス流路を流れる不活性ガスを噴射する請求項１または２に記載の酸素遮断装置。

【請求項5】

前記ガス噴射口は、前記キャビティ内の溶湯が凝固し、前記可動金型が開くとき、前記ガス流路を流れる不活性ガスを噴射する請求項１または２に記載の酸素遮断装置。

【請求項6】

前記ガス噴射口は、前記保持室および前記溶湯流路内に溶湯が保持されている状態で前記可動金型が閉じるとき、前記ガス流路を流れる不活性ガスを噴射する請求項１または２に記載の酸素遮断装置。

【請求項7】

前記ガス噴射口は、前記保持室から前記溶湯流路を経由して前記キャビティに溶湯が流れるとき、不活性ガスの噴射を停止する請求項１または２に記載の酸素遮断装置。

【請求項8】

鋳造装置であって、
開閉方向に移動する可動金型（２２）および前記可動金型が閉じるときに前記可動金型とともに鋳造品（Ｘ）の形状に対応するキャビティ（２６）を形成する固定金型（２４）を有する金型（２０）と、
溶湯が保持される保持室（３２）を有する保持部（３０）と、
前記金型および前記保持部と接続されている接続部（４２）を有する酸素遮断装置（４０）と、
を備え、
前記接続部は、
前記キャビティおよび前記保持室と連通する溶湯流路（４２０）と、
不活性ガスを導入するガス導入口（４２２）と、
前記ガス導入口と連通していることにより、前記ガス導入口からの不活性ガスが流れるガス流路（４２４）と、
前記溶湯流路および前記ガス流路と連通していることにより、前記ガス流路を流れる不活性ガスを、前記溶湯流路を流れる溶湯の流れ方向（Ｄｆ）と交差する方向に前記溶湯流路内へ噴射することで、前記溶湯流路内の溶湯と酸素との接触を遮断するガス噴射口（４２６）と、
を有し、
前記ガス噴射口は、前記流れ方向に間隔を空けて複数並んでおり、
前記ガス流路は、前記流れ方向に延びる軸を中心とする螺旋状に形成されているとともに、前記溶湯流路を囲っている鋳造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、酸素遮断装置および鋳造装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、特許文献１に記載されているように、低圧鋳造機で用いられ金型の溶湯流路と溶湯との間の通路へ不活性ガスを供給するための不活性ガス吹込装置が知られている。この不活性ガス吹込装置では、溶湯流路と通路とを連通する空洞部が中心部に形成される。また、不活性ガスを供給するための供給口が外周部に形成される。さらに、供給口と連通して空洞部へ通じ、この空洞部における開口部が低背位の開口口に形成された不活性ガスの供給路を有し、少なくとも開口部がセラミックスにより構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平７－２０４８２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載された不活性ガス吹込装置では、同一平面上の浅溝から放射線状に不活性ガスを吹き込む場合、不活性ガス同士が互いにぶつかり乱流を発生させ、空気を巻き込む。このため、溶湯が空気中の酸素と接触することにより酸化する場合がある。そして、溶湯が酸化すると、溶湯表面に酸化膜または酸化物が生成される。これにより、酸化膜または酸化物が鋳造品に入り、欠陥が生じる。

【0005】

本開示は、溶湯が酸素に触れることを抑制する酸素遮断装置および鋳造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】

【0006】

請求項１に記載の発明は、酸素遮断装置であって、開閉方向に移動する可動金型（２２）および可動金型が閉じるときに可動金型とともに鋳造品（Ｘ）の形状に対応するキャビティ（２６）を形成する固定金型（２４）を有する金型（２０）と、溶湯が保持される保持室（３２）を有する保持部（３０）と、に接続されている接続部（４２）を備え、接続部は、キャビティおよび保持室と連通する溶湯流路（４２０）と、不活性ガスを導入するガス導入口（４２２）と、ガス導入口と連通していることにより、ガス導入口からの不活性ガスが流れるガス流路（４２４）と、溶湯流路およびガス流路と連通していることにより、ガス流路を流れる不活性ガスを、溶湯流路を流れる溶湯の流れ方向（Ｄｆ）と交差する方向に溶湯流路内へ噴射することで、溶湯流路内の溶湯と酸素との接触を遮断するガス噴射口（４２６）と、を有し、ガス噴射口は、流れ方向に間隔を空けて複数並んでおり、ガス流路は、流れ方向に延びる軸を中心とする螺旋状に形成されているとともに、溶湯流路を囲っている酸素遮断装置である。

【0007】

また、請求項８に記載の発明は、鋳造装置であって、開閉方向に移動する可動金型（２２）および可動金型が閉じるときに可動金型とともに鋳造品（Ｘ）の形状に対応するキャビティ（２６）を形成する固定金型（２４）を有する金型（２０）と、溶湯が保持される保持室（３２）を有する保持部（３０）と、金型および保持部と接続されている接続部（４２）を有する酸素遮断装置（４０）と、を備え、接続部は、キャビティおよび保持室と連通する溶湯流路（４２０）と、不活性ガスを導入するガス導入口（４２２）と、ガス導入口と連通していることにより、ガス導入口からの不活性ガスが流れるガス流路（４２４）と、溶湯流路およびガス流路と連通していることにより、ガス流路を流れる不活性ガスを、溶湯流路を流れる溶湯の流れ方向（Ｄｆ）と交差する方向に溶湯流路内へ噴射することで、溶湯流路内の溶湯と酸素との接触を遮断するガス噴射口（４２６）と、を有し、ガス噴射口は、流れ方向に間隔を空けて複数並んでおり、ガス流路は、流れ方向に延びる軸を中心とする螺旋状に形成されているとともに、溶湯流路を囲っている鋳造装置である。

【0008】

これにより、ガス噴射口からの不活性ガスが、螺旋状に多重に噴射される。このため、溶湯流路の全領域において正圧が保持されるとともに、溶湯流路からキャビティに対応する固定金型の空間に向かって圧力差による不活性ガスの流れができる。したがって、固定金型の空間に侵入した空気が溶湯流路に侵入できない。このため、固定金型の空間に侵入した空気と、保持室に保持された溶湯との接触が抑制される。よって、空気中の酸素と、保持室に保持された溶湯との接触が抑制される。したがって、溶湯が酸素に触れることが抑制される。

【0009】

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１実施形態の酸素遮断装置が用いられる鋳造装置の断面図。

【図2】酸素遮断装置の斜視図。

【図3】酸素遮断装置の上面図。

【図4】図３のＩＶ－ＩＶ線断面図。

【図5】図４のＶ部拡大図。

【図6】キャビティに溶湯が流れるときの鋳造装置の断面図。

【図7】キャビティ内で溶湯が凝固するときの鋳造装置の断面図。

【図8】鋳造品が完成するときの鋳造装置の断面図。

【図9】鋳造品を再度製造するときの鋳造装置の断面図。

【図10】第２実施形態の酸素遮断装置の断面図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。

【0012】

（第１実施形態）
本実施形態の酸素遮断装置は、溶湯が酸素に触れることを抑制する。具体的には、酸素遮断装置は、低圧鋳造または高圧鋳造を行う鋳造装置に用いられる。まず、この鋳造装置について説明する。

【0013】

図１に示すように、鋳造装置１０は、金型２０、保持部３０、中間ストーク３５および酸素遮断装置４０を備えている。

【0014】

金型２０は、可動金型２２および固定金型２４を有する。可動金型２２は、図示しない設備の駆動装置によって駆動する。また、可動金型２２は、開閉方向に移動する。さらに、ここでは、開方向Ｄｏは、天方向と一致する。また、閉方向Ｄｃは、地方向と一致する。固定金型２４は、可動金型２２が閉じるときに可動金型２２とともにキャビティ２６を形成する。キャビティ２６は、鋳造品Ｘの形状に対応する空間である。

【0015】

保持部３０は、保持室３２を有する。保持室３２は、溶湯が保持される空間である。さらに、保持室３２は、溶湯を保持する図示しない保持炉と連通している。なお、溶湯は、アルミニウム等を含む金属が鋳造用に溶融されたものである。

【0016】

酸素遮断装置４０は、ここでは、金型２０および保持部３０の間に配置された中間ストーク３５に取り付けられており、酸素と溶湯との接触を遮断する。具体的には、酸素遮断装置４０は、接続部４２を有する。接続部４２は、固定金型２４および保持部３０に接続されている。また、接続部４２は、例えば、３Ｄプリンタ等により、金属等で四角柱状に形成されている。さらに、開閉方向における接続部４２の長さは、例えば、１０～５００ｍｍとされている。なお、接続部４２の形状は、四角柱状であることに限定されないで、例えば、多角柱状や円柱状等であってもよい。

【0017】

また、接続部４２は、図１～図５に示すように、溶湯流路４２０、ガス導入口４２２、ガス流路４２４およびガス噴射口４２６を含む。

【0018】

溶湯流路４２０は、図１に示すように、キャビティ２６および保持室３２と連通する。さらに、図示しない設備の加圧装置によって保持炉に保持された溶湯が加圧されると、保持炉から保持室３２および溶湯流路４２０を経由してキャビティ２６に溶湯が流れる。また、ここでは、溶湯流路４２０を流れる溶湯の流れ方向Ｄｆは、開方向Ｄｏおよび天方向と一致する。さらに、溶湯流路４２０は、例えば、開閉方向に延びる円錐台状の空間とされている。

【0019】

ここで、図４に示すように、流れ方向Ｄｆと直交する方向における溶湯流路４２０およびキャビティ２６の境界部の長さを第１境界部長さＬ１とする。また、流れ方向Ｄｆと直交する方向における溶湯流路４２０および保持室３２の境界部の長さを第２境界部長さＬ２とする。そして、第１境界部長さＬ１および第２境界部長さＬ２は、例えば、０．０５～２００ｍｍとされている。さらに、第１境界部長さＬ１と第２境界部長さＬ２とが異なっている。ここでは、第１境界部長さＬ１は、第２境界部長さＬ２よりも小さくなっている。これにより、溶湯流路４２０は、溶湯を保持室３２に戻しやすくしている。

【0020】

ガス導入口４２２は、図示しない設備のバルブおよびボンベ等が取り付けられていることにより、アルゴンや窒素等の不活性ガスを導入する。導入される不活性ガスの量は、例えば、０．１～５０Ｌ／ｍｉｎである。また、ガス導入口４２２は、図２～図４に示すように、例えば、流れ方向Ｄｆと直交する方向に延びる円柱状の空間とされている。さらに、ガス導入口４２２の直径は、例えば、０．０５～５０ｍｍとされている。なお、ガス導入口４２２の形状は、円柱状であることに限定されないで、例えば、ねじ穴状であってもよい。この場合、ガス導入口４２２の管用テーパねじサイズは、例えば、Ｒｃ１／１６～Ｒｃ１とされる。また、ガス導入口４２２の形状は、例えば、多角柱状であってもよい。

【0021】

さらに、ガス導入口４２２は、図４に示すように、中心面Ｓｏよりも、保持部３０側に配置されている。なお、中心面Ｓｏは、流れ方向Ｄｆと直交するとともに溶湯流路４２０の中心を通る面である。

【0022】

ガス流路４２４は、ガス導入口４２２と連通している。これにより、ガス流路４２４では、ガス導入口４２２からの不活性ガスが流れる。また、ガス流路４２４は、図２および図３に示すように、流れ方向Ｄｆに延びる軸を中心とする螺旋状の空間とされているとともに、溶湯流路４２０を囲っている。さらに、図４に示すように、接続部４２の中心を通りつつ流れ方向Ｄｆに切断したときのガス流路４２４の部分断面形状は、円形状とされている。接続部４２の中心を通りつつ流れ方向Ｄｆに切断したときのガス流路４２４の断面における円形部分の直径は、例えば、ガス導入口４２２の直径と同じであり、０．０５～５０ｍｍとされている。また、流れ方向Ｄｆと直交する方向におけるガス流路４２４の直径は、例えば、３～２００ｍｍとされている。さらに、流れ方向Ｄｆにおけるガス流路４２４の間隔の長さは、例えば、０．５５～５０．５ｍｍとされている。なお、接続部４２の中心を通りつつ流れ方向Ｄｆに切断したときのガス流路４２４の部分断面形状は、円形状であることに限定されないで、例えば、四角形状、多角形状および楕円形状等であってもよい。また、図４において、流れ方向Ｄｆと直交する方向におけるガス流路４２４の直径がＬｈにて示されている。さらに、流れ方向Ｄｆにおけるガス流路４２４の間隔の長さがＬｊにて示されている。

【0023】

ガス噴射口４２６は、溶湯流路４２０およびガス流路４２４と連通している。これにより、ガス噴射口４２６は、ガス流路４２４を流れる不活性ガスを、流れ方向Ｄｆと交差する方向に溶湯流路４２０内へ噴射する。これによって、ガス噴射口４２６は、溶湯流路４２０内の溶湯と酸素との接触を遮断する。なお、流れ方向Ｄｆと交差する方向は、ここでは、流れ方向Ｄｆと直交する方向である。

【0024】

また、ガス噴射口４２６は、流れ方向Ｄｆに間隔を空けて複数並んでいる。さらに、ここでは、ガス流路４２４が螺旋状であることから、ガス噴射口４２６は、螺旋上に並ぶ。このため、流れ方向Ｄｆにおける位置が互いに異なるガス噴射口４２６は、流れ方向Ｄｆに延びる軸を中心とする周方向に間隔を空けて並んでいる。これにより、流れ方向Ｄｆにおける位置が互いに異なるガス噴射口４２６は、ガス流路４２４の螺旋状に沿って周方向に間隔を保ちながら、周方向にずれて並んでいる。また、周方向に互いに隣り合うガス噴射口４２６同士の間における周方向の角度は、例えば、５°以上、９０°未満とされている。なお、図３において、周方向に互いに隣り合うガス噴射口４２６同士の間における周方向の角度がθｋにて示されている。

【0025】

さらに、ガス噴射口４２６は、図５に示すように、複数のスリット４２８を含む。スリット４２８は、流れ方向Ｄｆに間隔を空けて並んでいる。また、スリット４２８は、例えば、四角形状に形成されている。さらに、スリット４２８は、流れ方向Ｄｆに対して傾斜している。また、一方向におけるスリット４２８の長さは、例えば、０．０５～５０ｍｍとされている。さらに、一方向と直交する方向におけるスリット４２８の長さは、例えば、０．０５～５０ｍｍとされている。また、スリット４２８が並ぶ方向の間隔の長さは、例えば、０．０５～５０ｍｍとされている。なお、図５において、一方向におけるスリット４２８の長さがＬｍにて示されている。さらに、一方向と直交する方向におけるスリット４２８の長さがＬｎにて示されている。また、スリット４２８が並ぶ方向の間隔の長さがＬｐにて示されている。さらに、流れ方向Ｄｆに対するスリット４２８の傾斜角度がθｇにて示されている。また、スリット４２８は、流れ方向Ｄｆに対して傾斜していることに限定されないで、流れ方向Ｄｆに対して傾斜していなくてもよい。さらに、スリット４２８の角部は、例えば、Ｒ０～Ｒ２５のＲ面取りがされてもよい。また、スリット４２８の角部は、例えば、Ｃ０～Ｃ２５のＣ面取りがされてもよい。さらに、スリット４２８の形状は、四角形状であることに限定されないで、例えば、多角形状、円形状や楕円形状等であってもよい。また、図５において、スリット４２８の角部がＣｓにて示されている。

【0026】

以上のように、酸素遮断装置４０が用いられる鋳造装置１０は、構成されている。次に、この鋳造装置１０を用いた鋳造品Ｘの製造について、図１および図６～図９を参照して説明する。

【0027】

図１に示すように、駆動装置によって、可動金型２２が閉方向Ｄｃに移動することで固定金型２４を閉じる。このため、鋳造品Ｘの形状に対応するキャビティ２６が形成される。

【0028】

続いて、加圧装置によって、保持炉に保持された溶湯が加圧される。これにより、図６に示すように、保持炉から保持室３２および溶湯流路４２０を経由してキャビティ２６に溶湯が流れる。なお、図において、溶湯がドット柄で示されている。また、このとき、バルブは、閉じている。このため、ガス導入口４２２は、不活性ガスを導入しない。したがって、不活性ガスは、ガス噴射口４２６から溶湯流路４２０に噴射されない。さらに、このとき、キャビティ２６内に入り切らない溶湯は、溶湯流路４２０および保持室３２にて保持される。

【0029】

続いて、キャビティ２６内の溶湯が凝固するとき、溶湯への加圧が停止するタイミングで、バルブを開く。これにより、ガス導入口４２２は、不活性ガスを導入する。導入された不活性ガスは、ガス流路４２４を流れる。ガス流路４２４を流れた不活性ガスは、図７に示すように、ガス噴射口４２６から溶湯流路４２０に噴射される。このため、このとき、鋳造装置１０の外部から隙間等を介して侵入する空気中の酸素と溶湯流路４２０内の溶湯との接触が遮断される。なお、図７において、ガス噴射口４２６からの不活性ガスの流れが矢印で模式的に示されている。

【0030】

続いて、駆動装置によって、図８に示すように、可動金型２２が開方向Ｄｏに移動することで固定金型２４を開く。このとき、可動金型２２に凝固収縮し抱き付いたキャビティ２６内の凝固した鋳造品Ｘが開方向Ｄｏに移動する。この可動金型２２に凝固収縮し抱き付いた鋳造品Ｘが可動金型２２から外される。これにより、鋳造品Ｘが完成する。

【0031】

また、このとき、固定金型２４を開くことによって、キャビティ２６に対応する固定金型２４の空間に空気が侵入する。さらに、この固定金型２４の空間が溶湯流路４２０と連通している。このため、固定金型２４の空間に侵入した空気は、溶湯流路４２０内の溶湯に触れようとする。しかし、不活性ガスがガス噴射口４２６から溶湯流路４２０に噴射されている。また、ガス噴射口４２６からの不活性ガスは、螺旋状に多重に噴射される。これにより、溶湯流路４２０の全領域において正圧が保持されるとともに、溶湯流路４２０からキャビティ２６に対応する固定金型２４の空間に向かって圧力差による不活性ガスの流れができる。したがって、固定金型２４の空間に侵入した空気が溶湯流路４２０に侵入できない。このため、固定金型２４の空間に侵入した空気と、保持室３２に保持された溶湯との接触が抑制される。よって、空気中の酸素と、保持室３２に保持された溶湯との接触が抑制される。なお、図８において、ガス噴射口４２６からの不活性ガスの流れが矢印で模式的に示されている。また、キャビティ２６に対応する固定金型２４の空間に侵入する空気が、Ａｉｒおよび矢印で模式的に示されている。

【0032】

続いて、再度、鋳造品Ｘを製造するため、図９に示すように、駆動装置によって、可動金型２２が閉方向Ｄｃに移動することで固定金型２４を閉じる。このため、鋳造品Ｘの形状に対応するキャビティ２６が形成される。このとき、不活性ガスがガス噴射口４２６から溶湯流路４２０に噴射されている。また、ガス噴射口４２６からの不活性ガスは、螺旋状に多重に噴射される。これにより、溶湯流路４２０の全領域において正圧が保持されるとともに、溶湯流路４２０からキャビティ２６に対応する固定金型２４の空間に向かって圧力差による不活性ガスの流れができる。このため、可動金型２２が閉じるまでに、キャビティ２６に対応する固定金型２４の空間に侵入する空気中の酸素と溶湯との接触が遮断される。なお、図９において、ガス噴射口４２６からの不活性ガスの流れが矢印で模式的に示されている。

【0033】

続いて、キャビティ２６が形成された後、バルブを閉じる。このため、ガス導入口４２２は、不活性ガスを導入しない。したがって、不活性ガスがガス噴射口４２６から溶湯流路４２０に噴射されない。また、バルブを閉じた後、加圧装置によって、保持炉に保持された溶湯が加圧される。これにより、図６に示すように、保持室３２および溶湯流路４２０に保持された溶湯がキャビティ２６に流れる。

【0034】

続いて、キャビティ２６内の溶湯が凝固するとき、溶湯への加圧を停止するタイミングで、上記と同様に、バルブを開く。これにより、ガス導入口４２２は、不活性ガスを導入する。導入された不活性ガスは、ガス流路４２４を流れる。ガス流路４２４を流れた不活性ガスは、図７に示すように、ガス噴射口４２６から溶湯流路４２０に噴射される。このため、このとき、鋳造装置１０の外部から隙間等を介して侵入する空気中の酸素と溶湯流路４２０内の溶湯との接触が遮断される。

【0035】

続いて、駆動装置によって、図８に示すように、可動金型２２が開方向Ｄｏに移動することで固定金型２４を開く。このとき、可動金型２２に凝固収縮し抱き付いたキャビティ２６内の凝固した鋳造品Ｘが開方向Ｄｏに移動する。この可動金型２２に凝固収縮し抱き付いた鋳造品Ｘが可動金型２２から外される。これにより、次の鋳造品Ｘが完成する。なお、このとき、上記したように、固定金型２４を開くことによって、キャビティ２６に対応する固定金型２４の空間に空気が侵入する。さらに、この固定金型２４の空間が溶湯流路４２０と連通しているため、この侵入した空気は、溶湯流路４２０内の溶湯に触れようとする。しかし、不活性ガスがガス噴射口４２６から溶湯流路４２０に噴射されている。また、ガス噴射口４２６からの不活性ガスは、螺旋状に多重に噴射される。これにより、溶湯流路４２０の全領域において正圧が保持されるとともに、溶湯流路４２０からキャビティ２６に対応する固定金型２４の空間に向かって圧力差による不活性ガスの流れができる。したがって、固定金型２４の空間に侵入した空気が溶湯流路４２０に侵入できない。このため、固定金型２４の空間に侵入した空気と、保持室３２に保持された溶湯との接触が抑制される。よって、空気中の酸素と、保持室３２に保持された溶湯との接触が抑制される。

【0036】

以上のように、鋳造装置１０の一連の動作によって、鋳造品Ｘが製造される。次に、酸素遮断装置４０が用いられる鋳造装置１０では、溶湯が酸素に触れることが抑制されることについて説明する。

【0037】

ここで、特許文献１に記載された不活性ガス吹込装置では、同一平面上の浅溝から放射線状に不活性ガスを吹き込む場合、不活性ガス同士が互いにぶつかり乱流を発生させ、空気を巻き込む。このため、溶湯が空気中の酸素と接触することにより酸化する場合がある。そして、溶湯が酸化すると、溶湯表面に酸化膜または酸化物が生成される。また、不活性ガスを供給する開口部がセラミックスにより構成されていることから、開口部における溶湯の凝固が発生しにくい。しかし、溶湯が未凝固であっても、開口部において溶湯が詰まることにより、不活性ガスが供給されないことがある。不活性ガスが供給されないと、溶湯が空気中の酸素と触れて酸化する。これにより、酸化膜または酸化物が鋳造品Ｘに入り、欠陥が生じる。

【0038】

さらに、ここで、溶湯が酸素に触れると酸化することから、溶湯表面に酸化膜または酸化物が生成される。その溶湯が加圧されてキャビティ２６内に入り凝固し、酸化膜または酸化物の介在物をもつ鋳造品Ｘが製造される。また、生成された酸化膜および酸化物の硬度は、鋳造品Ｘ内に酸化膜または酸化物の介在物がない部位の硬度と比較して高い。このため、鋳造品Ｘ内に酸化膜または酸化物の介在物があると、鋳造品Ｘを切削加工等の機械加工を行う場合に、工具の摩耗および破損が生じやすい。

【0039】

さらに、ここで、鋳造品Ｘと押出材や板材等の部材とを摩擦攪拌接合等の接合を行うことにより、水や油、気体等の流体が流れる流路を形成することがある。また、酸化膜および酸化物は、塑性流動しにくい等のことから、酸化膜および酸化物を摩擦攪拌することは容易でない。このため、鋳造品Ｘに酸化膜および酸化物が入ると、接合品に欠陥が生じやすい。

【0040】

これらに対して、本実施形態の酸素遮断装置４０が用いられる鋳造装置１０では、ガス噴射口４２６は、溶湯流路４２０およびガス流路４２４と連通している。これにより、ガス噴射口４２６は、ガス流路４２４を流れる不活性ガスを、流れ方向Ｄｆと交差する方向に溶湯流路４２０内へ噴射することで、溶湯流路４２０内の溶湯と酸素との接触を遮断する。また、ガス噴射口４２６は、流れ方向Ｄｆに間隔を空けて複数並んでいる。さらに、図２～図４に示すように、ガス流路４２４は、流れ方向Ｄｆに延びる軸を中心とする螺旋状に形成されているとともに、溶湯流路４２０を囲っている。

【0041】

これにより、ガス噴射口４２６からの不活性ガスが、螺旋状に多重に噴射される。このため、溶湯流路４２０の全領域において正圧が保持されるとともに、溶湯流路４２０からキャビティ２６に対応する固定金型２４の空間に向かって圧力差による不活性ガスの流れができる。したがって、固定金型２４の空間に侵入した空気が溶湯流路４２０に侵入できない。このため、固定金型２４の空間に侵入した空気と、保持室３２に保持された溶湯との接触が抑制される。よって、空気中の酸素と、保持室３２に保持された溶湯との接触が抑制される。したがって、溶湯が酸素に触れることが抑制される。これにより、鋳造品Ｘに酸化膜および酸化物が入ることが抑制される。このため、鋳造品Ｘを切削加工等の機械加工を行う場合に、工具の摩耗および破損が抑制される。また、鋳造品Ｘと押出材や板材等の部材とを摩擦攪拌接合等の接合を行う場合に、接合品の欠陥が抑制される。さらに、ガス流路４２４が螺旋状に形成されていることにより、ガス導入口４２２から導入された不活性ガスの流れる方向が限定される。このため、ガス噴射口４２６から噴射された不活性ガスが金型２０側に流れる流路が形成されやすくなる。また、ガス流路４２４の大きさを必要最低限にすることができることから、接続部４２の大型化が抑制される。よって、酸素遮断装置４０をコンパクトにすることができる。

【0042】

また、酸素遮断装置４０が用いられる鋳造装置１０では、以下に記載する効果も奏する。

【0043】

［１］図２～図４に示すように、流れ方向Ｄｆにおける位置が互いに異なるガス噴射口４２６は、流れ方向Ｄｆに延びる軸を中心とする周方向に間隔を空けて並んでいることにより、ずれて並んでいる。

【0044】

これにより、ガス噴射口４２６からの不活性ガスが、螺旋状に多重に噴射されやすくなる。このため、溶湯流路４２０の全領域において正圧が保持されるとともに、溶湯流路４２０からキャビティ２６に対応する固定金型２４の空間に向かって圧力差による不活性ガスの流れができる。したがって、固定金型２４の空間に侵入した空気が溶湯流路４２０に侵入できない。このため、固定金型２４の空間に侵入した空気と、保持室３２に保持された溶湯との接触が抑制される。よって、空気中の酸素と、保持室３２に保持された溶湯との接触が抑制される。

【0045】

［２］図４に示すように、ガス導入口４２２は、流れ方向Ｄｆと直交するとともに中心面Ｓｏよりも、保持部３０側に配置されている。

【0046】

これにより、上記と同様に、ガス噴射口４２６からの不活性ガスが、螺旋状に多重に噴射されやすくなる。このため、溶湯流路４２０の全領域において正圧が保持されるとともに、溶湯流路４２０からキャビティ２６に対応する固定金型２４の空間に向かって圧力差による不活性ガスの流れができる。したがって、固定金型２４の空間に侵入した空気が溶湯流路４２０に侵入できない。このため、固定金型２４の空間に侵入した空気と、保持室３２に保持された溶湯との接触が抑制される。よって、空気中の酸素と、保持室３２に保持された溶湯との接触が抑制される。

【0047】

［３］図７に示すように、ガス噴射口４２６は、キャビティ２６内の溶湯が凝固する場合に、溶湯への加圧が停止するとき、ガス流路４２４を流れる不活性ガスを噴射する。

【0048】

これにより、キャビティ２６内の溶湯が凝固するときに、鋳造装置１０の外部から隙間等を介して侵入する空気中の酸素と溶湯流路４２０内の溶湯との接触が遮断される。

【0049】

［４］図８に示すように、ガス噴射口４２６は、キャビティ２６内の溶湯が凝固し、可動金型２２が開くとき、ガス流路４２４を流れる不活性ガスを噴射する。

【0050】

これにより、可動金型２２が開くときに、キャビティ２６に対応する固定金型２４の空間に侵入する空気中の酸素と溶湯との接触が遮断される。

【0051】

［５］図９に示すように、ガス噴射口４２６は、保持室３２および溶湯流路４２０内に溶湯が保持されている状態で可動金型２２が閉じるとき、ガス流路４２４を流れる不活性ガスを噴射する。

【0052】

これにより、可動金型２２が閉じるまでに、キャビティ２６に対応する固定金型２４の空間に侵入する空気中の酸素と溶湯との接触が遮断される。

【0053】

［６］図６に示すように、ガス噴射口４２６は、保持室３２から溶湯流路４２０を経由してキャビティ２６に溶湯が流れるとき、不活性ガスの噴射を停止する。

【0054】

これにより、キャビティ２６内の溶湯に不活性ガスが入ることが抑制される。このため、鋳造品Ｘに空洞等の欠陥が生じることが抑制される。

【0055】

（第２実施形態）
第２実施形態では、第１境界部長さＬ１は、第２境界部長さＬ２よりも小さくなっていることに代えて、図１０に示すように、第１境界部長さＬ１は、第２境界部長さＬ２以上である。このような第２実施形態であっても、第１実施形態と同様の効果を奏する。

【0056】

（他の実施形態）
本開示は、上記実施形態に限定されるものではなく、上記実施形態に対して、適宜変更が可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

【0057】

上記各実施形態では、開閉方向は、天地方向と一致する。これに対して、開閉方向は、天地方向に限定されないで、例えば、天地方向と直交する方向であってもよい。

【0058】

上記各実施形態では、酸素遮断装置４０は、中間ストーク３５に取り付けられている。これに対して、酸素遮断装置４０は、中間ストーク３５に取り付けられることに限定されないで、例えば、金型２０に取り付けられてもよい。

【0059】

上記各実施形態は、適宜組み合わされてもよい。

【符号の説明】

【0060】

１０ 鋳造装置
２２ 可動金型
２４ 固定金型
３０ 保持部
４０ 酸素遮断装置
４２ 接続部
４２０ 溶湯流路
４２２ ガス導入口
４２４ ガス流路
４２６ ガス噴射口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】