特許 7199058 鋳物、鋳型、および鋳造方法

(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】

(24)【登録日】2022-12-22

(45)【発行日】2023-01-05

(54)【発明の名称】鋳物、鋳型、および鋳造方法

(51)【国際特許分類】

   B22C 9/08 20060101AFI20221223BHJP

   B22C 9/02 20060101ALI20221223BHJP

【ＦＩ】

B22C9/08 C

B22C9/02 103A

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019019577

(22)【出願日】2019-02-06

(65)【公開番号】P2020124735

(43)【公開日】2020-08-20

【審査請求日】2022-02-05

(73)【特許権者】

【識別番号】519043970

【氏名又は名称】丹羽鋳造株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】519043981

【氏名又は名称】武山鋳造株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】391002487

【氏名又は名称】学校法人大同学園

(74)【代理人】

【識別番号】100107102

【弁理士】

【氏名又は名称】吉延 彰広

(74)【代理人】

【識別番号】100164242

【弁理士】

【氏名又は名称】倉澤 直人

(74)【代理人】

【識別番号】100172498

【弁理士】

【氏名又は名称】八木 秀幸

(72)【発明者】

【氏名】坂井 雄治

(72)【発明者】

【氏名】平野 春好

(72)【発明者】

【氏名】坂▲崎▼ 功英

(72)【発明者】

【氏名】前田 安郭

(72)【発明者】

【氏名】五家 政人

(72)【発明者】

【氏名】森田 茂隆

【審査官】中西 哲也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－２２３６３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０５８１０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６０－２２７９４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１９８８２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２２Ｃ ９／００－ ９／３０

Ｂ２２Ｄ １／００－４７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

湯口と、
湯道と、
押湯と、
製品部と、
前記製品部に接続したネック部とを備え、
前記押湯が、前記湯口、前記湯道、前記製品部、および前記ネック部のうちの少なくとも一つとの位置関係により球形の基本形状をとることができない状態において、球体を半分にした間に円柱体を高さ方向から挟み込み球形度が０．９１以上１．００未満の基本形状をとったものであることを特徴とする鋳物。

【請求項2】

湯口と、
押湯と、
製品部とを備え、
前記押湯は、頂部が前記製品部の上端よりも高い位置にあり、球体を半分にした間に円柱体を高さ方向から挟み込み球形度が０．９１以上１．００未満の基本形状をとったものであることを特徴とする鋳物。

【請求項3】

前記押湯は、高さ方向に直交する方向に沿った断面形状が楕円若しくは角丸長方形の形状のものであることを特徴とする請求項１又は２記載の鋳物。

【請求項4】

前記湯口は、一つであり、
前記製品部が、一つの前記湯口に対して複数設けられていることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載の鋳物。

【請求項5】

湯口形成空間と、
湯道形成空間と、
押湯形成空間と、
製品部形成空間と、
前記製品部形成空間に接続したネック部形成空間とを備え、
前記押湯形成空間が、前記湯口形成空間、前記湯道形成空間、前記製品部形成空間、および前記ネック部形成空間のうちの少なくとも一つとの位置関係により球形の基本空間形状をとることができない状態において、球形度が０．９１以上１．００未満の基本空間形状をとり、球体を半分にした間に円柱体を高さ方向から挟み込んだ基本形状の押湯を鋳造する空間であって、上側に半球状の第１半球空間、下側に半球状の第２半球空間、該第１半球空間と該第２半球空間の間に円柱状の円柱空間が設けられた空間であり、
前記円柱空間と前記第２半球空間との境目に見切り面が設けられていることを特徴とする鋳型。

【請求項6】

湯口形成空間と、
押湯形成空間と、
製品部形成空間とを備え、
前記押湯形成空間は、頂部が前記製品部形成空間の上端よりも高い位置にあり、球形度が０．９１以上１．００未満の基本空間形状をとり、球体を半分にした間に円柱体を高さ方向から挟み込んだ基本形状の押湯を鋳造する空間であって、上側に半球状の第１半球空間、下側に半球状の第２半球空間、該第１半球空間と該第２半球空間の間に円柱状の円柱空間が設けられた空間であり、
前記円柱空間と前記第２半球空間との境目に見切り面が設けられていることを特徴とする鋳型。

【請求項7】

前記湯口形成空間は、一つであり、
前記製品部形成空間が、一つの前記湯口形成空間に対して複数設けられていることを特徴とする請求項５又は６記載の鋳型。

【請求項8】

請求項５から７のうちいずれか１項記載の鋳型に溶湯を注湯する第１工程と、
溶湯が注湯された前記鋳型から鋳物を取り出す第２工程とを有することを特徴とする鋳造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、湯口と、湯道と、押湯と、製品部と、その製品部に接続したネック部とを備えた鋳物、その鋳物を鋳造する鋳型、およびその鋳型を用いた鋳造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

鋳造においては、製品部につながる適宜の個所にネック部を介して押湯を設けておき、製品部の溶湯の凝固収縮に合わせて押湯から溶湯が補給される押湯効果を発揮させることが行われている。ネック部は、堰と称されることもあり、押湯は、湯口あるいは湯道とこのネック部との間に設けられる場合もあれば、湯口あるいは湯道から離れて製品部の上部にネック部を介して設けられる場合もある。しかし、いずれの場合も、押湯の鋳込重量に占める割合は、通常２０～４０％であり、その結果、製品部重量／鋳込重量で示される鋳造歩留りが低いという問題点がある。したがって、押湯の適正な形状、大きさの決定は鋳造コストを左右する鋳造歩留りを向上させるための重要な課題である。

【0003】

そこで、押湯の基本形状を球形状にすることが提案されている（特許文献１等参照）。確かに、押湯の効率を表す簡便な指標であるモジュラス（押湯の体積／押湯の表面積）は、これまで一般的であった円柱形状の押湯よりも球形状の押湯の方が大きく、同じモジュラスであった場合には、球形状の押湯は、円柱形状の押湯よりも体積を減らすことができて好ましい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第５６９６３２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、湯口、湯道、製品部、およびネック部のうちの少なくとも一つとの位置関係により、押湯効果を得るために必要な体積をもった球形状の押湯を配置するスペースがなく、押湯の基本形状として球形の基本形状を採用したくても採用することができない場合がある。特に、一つの湯口に対して複数の製品部を設けた複数個込めの場合、製品部の数が多くなればなるほど、位置関係の制約が大きくなりやすい。

【0006】

図１は、一つの湯口に対して８つの製品部を設けた８個込めの鋳物を示す図である。図１（ａ）は平面図であり、同図（ｂ）は、製品部を省略した側面図である。

【0007】

図１（ａ）に示す鋳物Ｃ’には、８つの製品部Ｃ４’の他、１本の湯道Ｃ２’、４つの押湯Ｃ３’、および押湯Ｃ３’と製品部Ｃ４’をつなぐネック部Ｃ５’が設けられている。また、図の左右方向に延びた１本の湯道Ｃ２’の延在方向中央部分には、ここでは不図示の湯口における湯口底との接続部Ｃ２１’が示されている。図１（ａ）に示す４つの押湯Ｃ３’はいずれも、真球の形状であり、一つの押湯Ｃ３’に対して２つの製品部Ｃ４’が設けられている。また、図１（ｂ）には、押湯Ｃ３’の高さ方向中央を通るように１点鎖線が示されている。この一点鎖線は見切り面に相当する。図１（ａ）に示す鋳物Ｃ’は、いわゆる横込め鋳造によって鋳造されたものである。

【0008】

さらに、図１には、押湯Ｃ３’よりも大きな２点鎖線が示されている。この２点鎖線は、押湯Ｃ３’が、真球の形状を維持したまま、押湯効果を得るために必要な押湯の大きさ（体積）を表すものであり、２点鎖線が製品部Ｃ４’に干渉してしまうことがわかる。特に、横込め鋳造の場合は、製品部Ｃ４’と押湯Ｃ３’の配置の自由度が低く、押湯の基本形状として球形の基本形状を採用したくても採用することができない場合が多い。このように、押湯の基本形状を球形状に維持したまま、押湯効果を得るために必要なモジュラスを確保することが困難になる場合がある。

【0009】

その一方で、押湯の基本形状を、これまで一般的であった円柱形状にしてしまうと、押湯を配置するスペースを確保することはできても、押湯効果を得るために必要な押湯の体積が増加し、鋳造歩留りの低下が顕著になってしまう。

【0010】

また、製品形状によっては、押湯を高くして押湯効果を得たい場合もある。スペースを確保することができる状態であれば、球形の基本形状を維持したまま押湯を高くするために、押湯の径を大きくすることが考えられる。しかしながら、押湯を高くしたいばかりに押湯の径を大きくしすぎてしまうと、押湯の体積が不必要に増加し、この場合にも、鋳造歩留りの低下が顕著になってしまう。

【0011】

本発明は上記事情に鑑み、鋳造歩留りの低下を抑えつつ押湯効果を発揮することができる押湯を配置した鋳物、その鋳物を鋳造する鋳型、およびその鋳型を用いた鋳造方法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】

【0012】

上記目的を解決する第１の鋳物は、
湯口と、
湯道と、
押湯と、
製品部と、
前記製品部に接続したネック部とを備え、
前記押湯が、前記湯口、前記湯道、前記製品部、および前記ネック部のうちの少なくとも一つとの位置関係により球形の基本形状をとることができない状態において、球体を半分にした間に円柱体を高さ方向から挟み込み球形度が０．９１以上１．００未満の基本形状をとったものであることを特徴とする。

【0013】

ここにいう、位置関係により球形の基本形状をとることができない状態とは、例えば、製品部の形状や、幅や、高さ等によって、球形の基本形状をとることができない状態のことをいう。

【0014】

上記目的を解決する第２の鋳物は、
湯口と、
押湯と、
製品部とを備え、
前記押湯は、頂部が前記製品部の上端よりも高い位置にあり、球体を半分にした間に円柱体を高さ方向から挟み込み球形度が０．９１以上１．００未満の基本形状をとったものであることを特徴とする。

【0015】

球形状の押湯と、これまで一般的であった円柱形状の押湯とを比較してみると、両者が同じ体積であった場合に、球形状の押湯の方が表面積が小さく、すなわち放熱面が小さく、保温性が高い。しかしながら、押湯の形状として球形の基本形状を採用したくても、上記位置関係により採用することができない場合がある。あるいは、製品形状によっては、押湯を高くして押湯効果を得たい場合もある。これらの場合に、“押湯と同じ体積を有する真球の表面積／押湯の表面積”で表される「球形度」といった指標を用いて押湯の形状を決定することを本発明者は考え出した。一般的な円柱状の押湯として、直径の１．７５倍の高さを有する押湯が知られている。この一般的な円柱状の押湯と同じ体積以下に抑えながら、モジュラス（押湯の体積／押湯の表面積）の値を高め、押湯としての保温性、言い換えれば押湯効果を向上させるには、押湯の基本形状を、球形ではないものの球形を利用した基本形状にすることが必要になり、詳しくは後述するように、球形度を０．９１以上にすればよいことを突き止めた。

【0016】

前記押湯は、前記基本形状に対して、鋳型や鋳造模型として使いやすいように適宜の形状の修整変形が施されて用いられている。例えば、造型の型抜き性のために適宜の抜け勾配、角Ｒ、隅Ｒなどを付したり、押湯頂部の引け誘発のために押湯頂部に円錐穴やＶ溝などを設けたり、ウィリアムスコアを設けたり、あるいは製品部との関係から押湯形状の一部を削ったり、余肉を付けたり等する。また、場合によっては、押湯の基本形状の上に溶湯ヘッド（溶湯圧）を付与するために押湯の直径や幅よりも小さい直径や幅の棒状の部分を追加して設けることもある。しかし、押湯の基本形状はその形から明らかである。したがって、上記鋳物における押湯の基本形状も、このような適宜の修整変形を施して用いられるものである。

【0017】

前記押湯は、前記湯口あるいは前記湯道と前記ネック部との間に設けられたものであってもよい。また、前記押湯は、いわゆる揚がり押湯であってもよい。

【0018】

前記ネック部は、堰と称される場合もある。すなわち、前記ネック部は、前記押湯と前記製品部をつなぐ堰であってもよいし、前記湯道と前記製品部をつなぐ堰であってもよい。

【0019】

また、上記鋳物において、
前記押湯が、球体を半分にした間に円柱体を高さ方向から挟み込んだ基本形状のものであってもよい。

【0020】

ここにいう球体は、真球に限られず、例えば、楕円体であってもよい。また、円柱体も、高さ方向に直交する方向に沿った断面形状が真円の形状のものに限られない。また、前記円柱体は、抜け勾配が設けられた形状であってもよい。

【0021】

さらに、前記押湯が、前記湯口における受け口側の第１半球部、該第１半球部とは反対側の第２半球部、および第１半球部と第２半球部の間に設けられた円柱部を有するものであってもよい。

【0022】

また、前記製品部が、前記押湯の頂部よりも下方に設けられたものであり、前記湯口における受け口が前記押湯の頂部よりも上方に設けられたものであってもよい。

【0023】

また、上記鋳物において、
前記押湯は、高さ方向に直交する方向に沿った断面形状が楕円若しくは角丸長方形の形状のものである態様であってもよい。

【0024】

ここにいう角丸長方形とは、二つの等しい長さの平行線と二つの半円形からなる形状であって、陸上競技場（トラック）に多い形である。

【0025】

この態様によれば、前記円柱体は、高さ方向に直交する方向に沿った断面形状が楕円若しくは角丸長方形の形状のものになる。

【0026】

また、前記第１半球部にしても前記第２半球部にしても、高さ方向に直交する方向に沿った断面形状が楕円若しくは角丸長方形の形状のものになる。

【0027】

楕円若しくは角丸長方形の長手方向は、空いた空間を利用して延ばされた方向になる。

【0028】

また、前記押湯は、球体を分割した球体部分が分散配置された基本形状のものであってもよい。

【0029】

上記目的を解決する第１の鋳型は、
湯口形成空間と、
湯道形成空間と、
押湯形成空間と、
製品部形成空間と、
前記製品部形成空間に接続したネック部形成空間とを備え、
前記押湯形成空間が、前記湯口形成空間、前記湯道形成空間、前記製品部形成空間、および前記ネック部形成空間のうちの少なくとも一つとの位置関係により球形の基本空間形状をとることができない状態において、球形度が０．９１以上１．００未満の基本空間形状をとり、球体を半分にした間に円柱体を高さ方向から挟み込んだ基本形状の押湯を鋳造する空間であって、上側に半球状の第１半球空間、下側に半球状の第２半球空間、該第１半球空間と該第２半球空間の間に円柱状の円柱空間が設けられた空間であり、
前記円柱空間と前記第２半球空間との境目に見切り面が設けられていることを特徴とする。

【0030】

上記目的を解決する第２の鋳型は、
湯口形成空間と、
押湯形成空間と、
製品部形成空間とを備え、
前記押湯形成空間は、頂部が前記製品部形成空間の上端よりも高い位置にあり、球形度が０．９１以上１．００未満の基本空間形状をとり、球体を半分にした間に円柱体を高さ方向から挟み込んだ基本形状の押湯を鋳造する空間であって、上側に半球状の第１半球空間、下側に半球状の第２半球空間、該第１半球空間と該第２半球空間の間に円柱状の円柱空間が設けられた空間であり、
前記円柱空間と前記第２半球空間との境目に見切り面が設けられていることを特徴とする。

【0031】

第１の鋳型であっても第２の鋳型であっても、砂型であってもよし金型であってもよい。また、鋳鉄用の鋳型であってもよいし、アルミニウム合金等の非鉄金属用の鋳型であってもよい。

【0032】

第１の鋳型であっても第２の鋳型であっても、注湯方向と見切り面の方向との関係が直角な関係にある横込め鋳造に用いることもできるし、その関係が平行な関係にある縦込め鋳造に用いることもできる。

【0033】

また、第１の鋳型または第２の鋳型において、
前記押湯形成空間が、球体を半分にした間に円柱体を高さ方向から挟み込んだ基本形状の押湯を鋳造する空間であって、上側に半球状の第１半球空間、下側に半球状の第２半球空間、該第１半球空間と該第２半球空間の間に円柱状の円柱空間が設けられた空間であり、
前記円柱空間と前記第２半球空間との境目に見切り面が設けられていてもよい。

【0034】

前記製品部形成空間が、前記押湯形成空間の頂部よりも下方に設けられたものであり、前記湯口形成空間における上端が前記押湯形成空間の頂部よりも上方に設けられたものであることが好ましい。

【0035】

また、前記押湯形成空間は、球体を分割した球体部分の空間が分散配置された基本形状のものであってもよい。

【0036】

上記目的を解決する鋳造方法は、
上記鋳型に溶湯を注湯する第１工程と、
溶湯が注湯された前記鋳型から鋳物を取り出す第２工程とを有することを特徴とする。

【0037】

前記第２工程で取り出された鋳物は、上記目的を解決する鋳物に相当する。

【発明の効果】

【0038】

本発明によれば、鋳造歩留りの低下を抑えつつ押湯効果を発揮することができる押湯を配置した鋳物、その鋳物を鋳造する鋳型、およびその鋳型を用いた鋳造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0039】

【図1】一つの湯口に対して８つの製品部を設けた８個込めの鋳物を示す図である。

【図2】本発明の一実施形態に相当する鋳物を示す図である。

【図3】図２に示す一つの押湯と一つの製品部とその押湯と製品部をつなぐネック部を示す図である。

【図4】図２に示す鋳物を鋳造するための鋳型の断面図である。

【図5】実施例２における鋳物の押湯まわりを示す図である。

【図6】実施例３における鋳物の押湯まわりを示す図である。

【図7】実施例４における鋳物の押湯まわりを示す図である。

【図8】実施例５における鋳物の押湯まわりを示す図である。

【図9】実施例６における鋳物の押湯まわりを示す図である。

【図10】比較例における鋳物の押湯まわりを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0040】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

【0041】

図２は、本発明の一実施形態に相当する鋳物を示す図である。

【0042】

この図２には、図１と同じく、一つの湯口に対して８つの製品部を設けた８個込めの鋳物が示されており、図２（ａ）は平面図である。この平面図は、ここでは不図示の湯口の受け口（図４参照）側からみた図になる。

【0043】

図２（ａ）に示す鋳物Ｃには、８つの製品部Ｃ４の他、１本の湯道Ｃ２、４つの押湯Ｃ３、および押湯Ｃ３と製品部Ｃ４をつなぐネック部Ｃ５が設けられている。ネック部Ｃ５は、堰と称される場合もある。また、図の左右方向に延びた１本の湯道Ｃ２の延在方向中央部分には、ここでは不図示の湯口における湯口底（図４参照）との接続部Ｃ２１が示されている。

【0044】

図２（ａ）に示すように、押湯Ｃ３を挟んで製品部Ｃ４が設けられている。すなわち、一つの押湯Ｃ３に対して２つの製品部Ｃ４がぞれぞれネック部Ｃ５を介して１８０°対向した位置から接続している。図２（ａ）に示す矢印は、一つの押湯Ｃ３に対して設けられた２つの製品部Ｃ４を結ぶ方向を表す矢印である。

【0045】

図２（ｂ）は、側面図である。この側面図では、本来であれば、押湯Ｃ３の左側と右側それぞれに製品部Ｃ４が示されているはずであるが、図２（ｂ）では、製品部Ｃ４が省略されている。また、図２（ｂ）には、押湯Ｃ３の高さ方向中央を通るように１点鎖線が示されている。この一点鎖線は見切り面を表す線である（以下の図面においても同じ）。図２（ａ）に示す鋳物Ｃは、いわゆる横込め鋳造によって鋳造されたものであるが、縦込め鋳造によって鋳造されたものであってもよい。

【0046】

図３は、図２に示す一つの押湯と一つの製品部とその押湯と製品部をつなぐネック部を示す図である。すなわち、この図３には、押湯周りが示されており、同図（ｂ）に正面図が示され、同図（ａ）に平面図が示されている。この平面図は、ここでも不図示の湯口の受け口（図４参照）側からみた図になる。また、図３（ｃ）に右側面図が示されている。

【0047】

製品部Ｃ４は、上面Ｃ４１に貫通孔Ｃ４２が設けられたハット状のものであり、フランジ部Ｃ４３を有し、上方に向かうにつれて細くなっている。なお、フランジ部Ｃ４３にネック部Ｃ５の一端は接続している。

【0048】

押湯Ｃ３は、直径８０ｍｍの球体を半分にした間に、高さ４０ｍｍの円柱体を高さ方向から挟み込んだ基本形状のものである。すなわち、図３（ｂ）に示すように、第１半球部Ｃ３１、第２半球部Ｃ３２、および第１半球部Ｃ３１と第２半球部Ｃ３２の間に円柱部Ｃ３３を有する。第１半球部Ｃ３１は、不図示の湯口における受け口側の半球部になり、第２半球部Ｃ３２は反対側の半球部になる。第１半球部Ｃ３１および第２半球部Ｃ３２の最大直径は８０ｍｍであり、円柱部Ｃ３３の直径も８０ｍｍである。また、その円柱部Ｃ３３の高さは、直径の１／２の高さになる。鋳物Ｃには、抜け勾配が設けられている。円柱部Ｃ３３は、１点鎖線で表される見切り面から上に位置しており、抜け勾配を考慮すれば、円柱部Ｃ３３の下端の直径が最も大きくなる。この押湯Ｃ３は、直径８０ｍｍの真球に比べて、４０ｍｍ高いことになる。

【0049】

なお、上記球体は、真球に限られず、例えば、楕円体であってもよい。また、円柱部Ｃ３３も、高さ方向に直交する方向に沿った断面形状が真円の形状のものに限られない。例えば、断面形状が楕円若しくは角丸長方形の形状のものであってもよい。ここにいう角丸長方形とは、二つの等しい長さの平行線と二つの半円形からなる形状であって、陸上競技場（トラック）に多い形である（以下においても同じ。）。

【0050】

また、押湯Ｃ３は、ネック部Ｃ５と不図示の湯口との間に設けられたものであってもよいし、いわゆる揚がり押湯であってもよい。また、堰であるネック部Ｃ５は、湯道Ｃ２と製品部Ｃ４をつなぐものであってもよい。

【0051】

さらに、図３に示す製品部Ｃ４は、押湯Ｃ３の頂部Ｃ３ｔよりも上方に突出しているが、製品部Ｃ４の上端（ここでは上面Ｃ４１）が、押湯Ｃ３の頂部Ｃ３ｔよりも下方に設けられたものであってもよい。

【0052】

図４は、図２に示す鋳物を鋳造するための鋳型の断面図である。この断面図は、図２（ｂ）と同じ側面方向から見たときの断面図になる。

【0053】

図４に示す鋳型Ｍは、砂型であり、湯口形成空間Ｍ１と、湯道形成空間Ｍ２と、押湯形成空間Ｍ３と、製品部形成空間Ｍ４と、ネック部形成空間Ｍ５が設けられている。湯口形成空間Ｍ１における上端が、受け口Ｍ１１になる。この受け口Ｍ１１は、図３に示す押湯Ｃ３の頂部よりも上方に設けられたものである。すなわち、湯口形成空間Ｍ１における上端が押湯形成空間Ｍ３の頂部よりも上方に設けられている。また、湯口形成空間Ｍ１の下端が、湯口底Ｍ１２になる。

【0054】

押湯形成空間Ｍ３は、球体を半分にした間に円柱体を高さ方向から挟み込んだ基本形状の押湯を鋳造する空間であって、上側に半球状の第１半球空間Ｍ３１、下側に半球状の第２半球空間Ｍ３２、第１半球空間Ｍ３１と第２半球空間Ｍ３２の間に円柱状の円柱空間Ｍ３３が設けられた空間である。図４に示す鋳型Ｍでは、円柱空間Ｍ３３と第２半球空間Ｍ３２との境目（図４中の２点鎖線参照）に見切り面が設けられてるが、見切り面は、その境目より上方である場合があってもよいし、その境目より下方である場合があってもよい。

【0055】

なお、図４に示す製品部形成空間Ｍ４は、押湯形成空間Ｍ２の頂部よりも上方に突出しているが、製品部形成空間Ｍ４の上端が、押湯形成空間Ｍ２の頂部よりも下方に設けられたものであってもよい。

【0056】

図２に示す鋳物Ｃを鋳造するには、図４に示す鋳型Ｍに鋳鉄の溶湯を注湯する第１工程と、溶湯が注湯された鋳型Ｍから鋳物Ｃを取り出す第２工程とを実施する。

【0057】

なお、鋳型Ｍは、見切り面で上型と下型とに分けた金型であってもよく、アルミニウム合金等の非鉄金属の溶湯を注湯してもよい。

【実施例】

【0058】

以下に、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
実施例１として、図２に示す鋳物Ｃを用いる。この鋳物Ｃにおける押湯Ｃ３は、円柱部Ｃ３３の高さ（４０ｍｍ）が、８０ｍｍの直径（Ｄ）の０．５倍に相当する。以下、図３に示す押湯Ｃ３、すなわち実施例１における押湯Ｃ３を縦長球状（１）の押湯と称する。縦長球状（１）の押湯Ｃ３の全体の高さ（Ｈ）は１２０ｍｍになる。

【0059】

この縦長球状（１）の押湯Ｃ３の体積、表面積、モジュラス（押湯の体積／押湯の表面積）を表１に示す。

【0060】

【表1】

図２に示すように押湯Ｃ３の半径方向には、製品部Ｃ４であったり、隣の押湯Ｃ３が配置されており、特に図２（ａ）に示す矢印方向にはスペース的に余裕がない。縦長球状（１）の押湯Ｃ３は、真球状の押湯を高さ方向（上下方向）にのみ延ばしたものである。直径が同じ８０ｍｍの真球状の押湯の体積は、２６８０８３ｍｍ^３である。縦長球状（１）の押湯Ｃ３は、直径が同じ真球状の押湯に比べて、体積が１．７５倍になっている。

【0061】

なお、実際には、押湯は、基本形状に対して、鋳型や鋳造模型として使いやすいように適宜の形状の修整変形が施されて用いられている。例えば、造型の型抜き性のために適宜の抜け勾配、角Ｒ、隅Ｒなどを付したり、押湯頂部の引け誘発のために押湯頂部に円錐穴やＶ溝などを設けたり、ウィリアムスコアを設けたり、あるいは製品部との関係から押湯形状の一部を削ったり、余肉を付けたり等する。また、場合によっては、押湯の基本形状の上に溶湯ヘッド（溶湯圧）を付与するために押湯の直径や幅よりも小さい直径や幅の棒状の部分を追加して設けることもある。図３に示す押湯Ｃ３では、これらの修整変形は図示省略されており、体積や表面積の計算においても、これらの修整変形は加味されていない。このことは、実施例２以降および比較例においても同様である。

【0062】

また、縦長球状（１）の押湯Ｃ３と同じ体積を有する真球の直径（等体積球直径）と、その直径を用いて求めた真球の表面積（等体積球表面積）を求め、さらにその等体積球表面積を用いて、“等体積球表面積／縦長球状（１）の押湯Ｃ３の表面積”によって表される球形度を求めた。こられの値も表１に示す。縦長球状（１）の押湯Ｃ３の球形度は０．９６８であった。

【0063】

さらに、単位体積当たりのモジュラスを押湯効率としてみてみると、０．３３２×１０^－４ｍｍ^２であった。
（実施例２）
図５は、実施例２における鋳物の押湯まわりを示す図である。この図５でも、図３と同じく、同図（ｂ）に正面図が示され、同図（ａ）に平面図が示されている。また、図５（ｃ）に右側面図が示されている。

【0064】

以下、これまで説明した構成要素の名称と同じ名称の構成要素には、これまで付した符号と同じ符号を付して説明する。また、これまで説明した事項と重複する事項については説明を省略する場合がある。

【0065】

図５に示す押湯Ｃ３は、図２を用いて説明した８個込めの横込め鋳造によって鋳造される鋳物に設けられた押湯であり、図２や図３に示す製品部と同じ製品部Ｃ４に、図２や図３に示すネック部と同じネック部Ｃ５を通して溶湯を補給するものである。

【0066】

この図５に示す押湯Ｃ３は、直径８０ｍｍの球体を半分にした間に、高さ６０ｍｍの円柱体を高さ方向から挟み込んだ基本形状のものである。すなわち、図５（ｂ）に示すように、実施例２における押湯Ｃ３は、第１半球部Ｃ３１、第２半球部Ｃ３２、および第１半球部Ｃ３１と第２半球部Ｃ３２に挟まれた円柱部Ｃ３３を有し、実施例１における縦長球状（１）の押湯よりも円柱部Ｃ３３の高さが２０ｍｍ高いものである。以下、図５に示す押湯Ｃ３、すなわち実施例２における押湯Ｃ３を縦長球状（２）の押湯と称する。縦長球状（２）の押湯Ｃ３は、円柱部Ｃ３３の高さ（６０ｍｍ）が、８０ｍｍの直径（Ｄ）の０．７５倍に相当する。また、縦長球状（２）の押湯Ｃ３の全体の高さ（Ｈ）は１４０ｍｍになる。

【0067】

縦長球状（２）の押湯Ｃ３の体積、表面積、モジュラス（押湯の体積／押湯の表面積）を上記表１に示す。

【0068】

この縦長球状（２）の押湯Ｃ３も、縦長球状（１）の押湯と同じく、真球状の押湯を高さ方向（上下方向）にのみ延ばし、縦長球状（２）の押湯Ｃ３は、直径が同じ８０ｍｍの真球状の押湯に比べて、体積が２．１３倍になっている。

【0069】

また、縦長球状（２）の押湯Ｃ３と同じ体積を有する真球の直径（等体積球直径）と、その直径を用いて求めた真球の表面積（等体積球表面積）を求め、さらにその等体積球表面積を用いて、“等体積球表面積／縦長球状（２）の押湯Ｃ３の表面積”によって表される球形度を求めた。こられの値も表１に示す。縦長球状（２）の押湯Ｃ３の球形度は０．９４４であった。

【0070】

さらに、単位体積当たりのモジュラスを押湯効率としてみてみると、０．２８４×１０^－４ｍｍ^２であった。
（実施例３）
図６は、実施例３における鋳物の押湯まわりを示す図である。この図６でも、図３と同じく、同図（ｂ）に正面図が示され、同図（ａ）に平面図が示されている。また、図６（ｃ）に右側面図が示されている。

【0071】

図６に示す押湯Ｃ３も、図５に示す縦長球状（２）の押湯と同じく、図２を用いて説明した８個込めの横込め鋳造によって鋳造される鋳物に設けられた押湯であり、図２や図３に示す製品部と同じ製品部Ｃ４に、図２や図３に示すネック部と同じネック部Ｃ５を通して溶湯を補給するものである。

【0072】

この図６に示す押湯Ｃ３は、直径８０ｍｍの球体を半分にした間に、高さ８６．６ｍｍの円柱体を高さ方向から挟み込んだ基本形状のものである。すなわち、図６（ｂ）に示すように、実施例３における押湯Ｃ３も、第１半球部Ｃ３１、第２半球部Ｃ３２、および円柱部Ｃ３３を有し、実施例１における縦長球状（１）の押湯よりも円柱部Ｃ３３の高さが４６．６ｍｍも高いものである。以下、図６に示す押湯Ｃ３、すなわち実施例３における押湯Ｃ３を縦長球状（３）の押湯と称する。縦長球状（３）の押湯Ｃ３は、円柱部Ｃ３３の高さ（８６．６ｍｍ）が、８０ｍｍの直径（Ｄ）の１．０８倍に相当する。また、縦長球状（３）の押湯Ｃ３の全体の高さ（Ｈ）は１６６．６ｍｍになる。

【0073】

なお、上記球体は、真球に限られず、例えば、楕円体であってもよい。また、円柱部Ｃ３３も、高さ方向に直交する方向に沿った断面形状が真円の形状のものに限られない。例えば、断面形状が楕円若しくは角丸長方形の形状のものであってもよい。

【0074】

また、図６に示す押湯Ｃ３も、ネック部Ｃ５と不図示の湯口との間に設けられたものであってもよいし、いわゆる揚がり押湯であってもよい。

【0075】

縦長球状（３）の押湯Ｃ３の体積、表面積、モジュラス（押湯の体積／押湯の表面積）を上記表１に示す。

【0076】

この縦長球状（３）の押湯Ｃ３も、縦長球状（１）の押湯と同じく、真球状の押湯を高さ方向（上下方向）にのみ延ばし、図６に示す押湯Ｃ３の頂部Ｃ３ｔは、製品部Ｃ４の上端（ここでは上面Ｃ４１）よりも上方に突出している。製品形状によっては、押湯の頂部が、製品部の上端の高さ以下であると、製品部上端の溶湯圧力が低くなるため、押湯の頂部より先に製品部上端が引けてしまい（凝固収縮が生じてしまい）、製品部に引け巣欠陥が発生してしまうことがある。この場合には、押湯の径方向にスペース的に余裕があっても、押湯の径方向に押湯の体積を増加させず、上方向にのみ押湯の体積を増加させる。すなわち、湯口、湯道、製品部、およびネック部のうちの少なくとも一つとの位置関係により押湯の基本形状として球形の基本形状をとることができる状態であっても、押湯の径を長くして押湯全体で体積を増加させるのではなく、上方向にのみ押湯の体積を増加させる。こうして、押湯Ｃ３の頂部Ｃ３ｔが、製品部Ｃ４の上端よりも高い位置にあるようにする。なお、鋳型においても同じであり、押湯形成空間の頂部が製品部形成空間の上端よりも高い位置にあるようにする。こうすることで、押湯Ｃ３の頂部Ｃ３ｔから引けるようになる。縦長球状（３）の押湯Ｃ３は、直径が同じ８０ｍｍの真球状の押湯に比べて、体積が２．６２倍にもなっているが、縦長球状（３）の押湯Ｃ３の高さである１６６．６ｍｍを直径にする真球状の押湯に比べて、体積は０．３倍以下に削減されている。

【0077】

また、縦長球状（３）の押湯Ｃ３と同じ体積を有する真球の直径（等体積球直径）と、その直径を用いて求めた真球の表面積（等体積球表面積）を求め、さらにその等体積球表面積を用いて、“等体積球表面積／縦長球状（３）の押湯Ｃ３の表面積”によって表される球形度を求めた。こられの値も表１に示す。縦長球状（３）の押湯の球形度は０．９１３であり、０．９１以上である。

【0078】

さらに、単位体積当たりのモジュラスを押湯効率としてみてみると、０．２３９×１０^－４ｍｍ^２であった。
（実施例４）
図７は、実施例４における鋳物の押湯まわりを示す図である。この図７でも、図３と同じく、同図（ｂ）に正面図が示され、同図（ａ）に平面図が示されている。また、図７（ｃ）に右側面図が示されている。

【0079】

図７に示す押湯Ｃ３も、図５に示す縦長球状（２）の押湯と同じく、図２を用いて説明した８個込めの横込め鋳造によって鋳造される鋳物に設けられた押湯であり、図２や図３に示す製品部と同じ製品部Ｃ４に、図２や図３に示すネック部と同じネック部Ｃ５を通して溶湯を補給するものである。

【0080】

この図７に示す押湯Ｃ３は、直径８８ｍｍの球体を半分にした間に、高さ１２．３ｍｍの円柱体を高さ方向から挟み込んだ基本形状のものである。すなわち、図７（ｂ）に示すように、実施例４における押湯Ｃ３も、第１半球部Ｃ３１、第２半球部Ｃ３２、および円柱部Ｃ３３を有し、実施例１における縦長球状（１）の押湯よりも、径方向に８ｍｍ大きく、円柱部Ｃ３３の高さは２７．７ｍｍも低いものである。以下、図７に示す押湯Ｃ３、すなわち実施例４における押湯Ｃ３を縦長球状（４）の押湯と称する。縦長球状（４）の押湯Ｃ３は、円柱部Ｃ３３の高さ（１２．３ｍｍ）が、８８ｍｍの直径（Ｄ）の０．１４倍に相当する。また、縦長球状（４）の押湯Ｃ３の全体の高さ（Ｈ）は１００．３ｍｍになる。

【0081】

縦長球状（４）の押湯Ｃ３の体積、表面積、モジュラス（押湯の体積／押湯の表面積）を上記表１に示す。

【0082】

この縦長球状（４）の押湯Ｃ３は、縦長球状（１）の押湯とは異なり、直径が８０ｍｍの真球状の押湯に対して、径方向と、高さ方向（上下方向）の両方向に延ばしたものであり、直径が８０ｍｍの真球状の押湯に比べて、体積が１．６１倍になっている。

【0083】

また、縦長球状（４）の押湯Ｃ３と同じ体積を有する真球の直径（等体積球直径）と、その直径を用いて求めた真球の表面積（等体積球表面積）を求め、さらにその等体積球表面積を用いて、“等体積球表面積／縦長球状（４）の押湯Ｃ３の表面積”によって表される球形度を求めた。こられの値も表１に示す。縦長球状（４）の押湯Ｃ３の球形度は０．９９６であり、縦長球状（１）の押湯よりも球形度が高く、真球に近いことになる。なお、真球の場合には、球形度は１になる。

【0084】

さらに、単位体積当たりのモジュラスを押湯効率としてみてみると、０．３６１×１０^－４ｍｍ^２であった。
（実施例５）
図８は、実施例５における鋳物の押湯まわりを示す図である。この図８でも、図３と同じく、同図（ｂ）に正面図が示され、同図（ａ）に平面図が示されている。また、図８（ｃ）に右側面図が示されている。

【0085】

図８に示す押湯Ｃ３も、これまでの実施例における押湯と同じく、図２を用いて説明した８個込めの横込め鋳造によって鋳造される鋳物に設けられた押湯であり、図２や図３に示す製品部と同じ製品部Ｃ４に、図２や図３に示すネック部と同じネック部Ｃ５を通して溶湯を補給するものである。

【0086】

この図８に示す押湯Ｃ３は、これまでの実施例における押湯と形状が異なっている。すなわち、直径８０ｍｍの球体を半分にした間に、高さ６０ｍｍの中間体を高さ方向から挟み込んだ基本形状のものであるが、ここにいう直径８０ｍｍの球体は、断面形状が真円ではなく、角丸長方形の形状であり、二つの等しい長さの平行線と二つの半径４０ｍｍの半円弧からなる形状である。すなわち、直径（Ｄ）８０ｍｍの真球の球体が、図２（ａ）に示す矢印方向に潰された形状である。また、高さ６０ｍｍの中間体は、角丸長方形の上面と下面を有するものである。この中間体の、１点鎖線で示す見切り面に沿った断面形状も、角丸長方形の形状である。また、図８に示す押湯Ｃ３は、同図（ｃ）に示すように、側面（図２に示す矢印方向）から見ても、角丸長方形（小判状）に見える。以下、図８に示す押湯Ｃ３、すなわち実施例５における押湯Ｃ３を縦横長球状（１）の押湯と称する。縦横長球状（１）の押湯Ｃ３は、高さ（Ｈ）が１４０ｍｍであり、図２に示す矢印と直交する幅方向（図８（ｃ）における左右方向に相当）の長さは１００ｍｍであり、図６に示す縦長球状（３）の押湯Ｃ３よりも、１．２５倍の幅広である。

【0087】

縦横長球状（１）の押湯Ｃ３は、真球状の押湯を、小判状となるように、図２（ａ）に示す矢印方向に潰した形状であり、図２（ａ）に示す矢印方向と直交する幅方向に拡がり、押湯の体積を増加させている。

【0088】

なお、図６に示す押湯のように、図８に示す押湯Ｃ３も、頂部Ｃ３ｔが、製品部Ｃ４の上端（ここでは上面Ｃ４１）よりも上方に突出するまで延ばしてもよい。また、鋳型においても同じであり、押湯形成空間の頂部が製品部形成空間の上端よりも高い位置にあるようにしてもよい。

【0089】

縦横長球状（１）の押湯Ｃ３の体積、表面積、モジュラス（押湯の体積／押湯の表面積）を上記表１に示す。

【0090】

また、縦横長球状（１）の押湯Ｃ３と同じ体積を有する真球の直径（等体積球直径）と、その直径を用いて求めた真球の表面積（等体積球表面積）を求め、さらにその等体積球表面積を用いて、“等体積球表面積／縦横長球状（１）の押湯Ｃ３の表面積”によって表される球形度を求めた。こられの値も表１に示す。縦横長球状（１）の押湯Ｃ３の球形度は０．９６０であった。

【0091】

さらに、単位体積当たりのモジュラスを押湯効率としてみてみると、０．２８３×１０^－４ｍｍ^２であった。
（実施例６）
図９は、実施例６における鋳物の押湯まわりを示す図である。この図９でも、図３と同じく、同図（ｂ）に正面図が示され、同図（ａ）に平面図が示されている。また、図９（ｃ）に右側面図が示されている。

【0092】

図９に示す押湯Ｃ３も、これまでの実施例における押湯と同じく、図２を用いて説明した８個込めの横込め鋳造によって鋳造される鋳物に設けられた押湯であり、図２や図３に示す製品部と同じ製品部Ｃ４に、図２や図３に示すネック部と同じネック部Ｃ５を通して溶湯を補給するものである。

【0093】

この図９に示す押湯Ｃ３も、図８に示す縦横長球状（１）の押湯と同じく、直径８０ｍｍの球体を半分にした間に、高さ６０ｍｍの中間体を高さ方向から挟み込んだ基本形状のものである。この実施例６においても、直径８０ｍｍの球体は、断面形状が真円ではなく、角丸長方形の形状であり、二つの等しい長さの平行線と二つの半径４０ｍｍの半円弧からなる形状である。すなわち、直径（Ｄ）８０ｍｍの真球の球体が、図２（ａ）に示す矢印方向に潰された形状である。また、高さ６０ｍｍの中間体は、角丸長方形の上面と下面を有するものである。この中間体の、１点鎖線で示す見切り面に沿った断面形状も、角丸長方形の形状である。また、図９に示す押湯Ｃ３は、同図（ｃ）に示すように、側面（図２に示す矢印方向）から見ても、角丸長方形に見える。以下、図９に示す押湯Ｃ３、すなわち実施例６における押湯Ｃ３を縦横長球状（２）の押湯と称する。縦横長球状（２）の押湯Ｃ３は、高さ（Ｈ）が１４０ｍｍであり、図２に示す矢印と直交する幅方向（図９（ｃ）における左右方向に相当）の長さは１２０ｍｍであり、図６に示す縦長球状（３）の押湯Ｃ３よりも、１．５倍の幅広である。

【0094】

縦横長球状（２）の押湯Ｃ３は、真球状の押湯を、図２（ａ）に示す矢印方向に、縦横長球状（１）の押湯Ｃ３よりも潰した形状であり、図２（ａ）に示す矢印方向と直交する幅方向により拡がり、押湯の体積をさらに増加させている。

【0095】

この縦横長球状（２）の押湯Ｃ３の体積、表面積、モジュラス（押湯の体積／押湯の表面積）を上記表１に示す。

【0096】

また、縦横長球状（２）の押湯Ｃ３と同じ体積を有する真球の直径（等体積球直径）と、その直径を用いて求めた真球の表面積（等体積球表面積）を求め、さらにその等体積球表面積を用いて、“等体積球表面積／縦横長球状（２）の押湯Ｃ３の表面積”によって表される球形度を求めた。こられの値も表１に示す。縦横長球状（２）の押湯Ｃ３の球形度は０．９５５であった。

【0097】

さらに、単位体積当たりのモジュラスを押湯効率としてみてみると、０．２５０×１０^－４ｍｍ^２であった。
（比較例）
図１０は、比較例における鋳物の押湯まわりを示す図である。この図１０でも、図３と同じく、同図（ｂ）に正面図が示され、同図（ａ）に平面図が示されている。また、図１０（ｃ）に右側面図が示されている。

【0098】

以下、図１で説明した構成要素の名称と同じ名称の構成要素には、図１で使用した符号と同じ符号を付して説明する。また、これまで説明した事項と重複する事項については説明を省略する場合がある。

【0099】

図１０に示す押湯Ｃ３’は、図１を用いて説明した８個込めの横込め鋳造によって鋳造される鋳物に設けられた押湯であり、図２や図３に示す製品部と同じ製品部Ｃ４’に、図２や図３に示すネック部と同じネック部Ｃ５’を通して溶湯を補給するものである。

【0100】

この図１０に示す押湯Ｃ３’は、直径（Ｄ）８０ｍｍ、高さ（Ｈ）１４０ｍｍの円柱を基本形状とするものである。この押湯Ｃ３’の高さ（１４０ｍｍ）は、８０ｍｍの直径の１．７５倍に相当する。以下、図１０に示す押湯Ｃ３’、すなわち比較例における押湯Ｃ３’を円柱状の押湯と称する。

【0101】

この円柱状の押湯Ｃ３’の体積、表面積、モジュラス（押湯の体積／押湯の表面積）も上記表１に示す。

【0102】

また、円柱状の押湯Ｃ３’と同じ体積を有する真球の直径（等体積球直径）と、その直径を用いて求めた真球の表面積（等体積球表面積）を求め、さらにその等体積球表面積を用いて、“等体積球表面積／円柱状の押湯Ｃ３’の表面積”によって表される球形度を求めた。こられの値も表１に示す。円柱状の押湯Ｃ３’の球形度は、０．９１を下まわる０．８４６であった。

【0103】

さらに、単位体積当たりのモジュラスを押湯効率としてみてみると、０．２２１×１０^－４ｍｍ^２であった。

【0104】

引け巣欠陥のない健全な鋳物製品を製造するためには、製品部の凝固収縮を補う必要があり、そのためには製品部が凝固終了するまで押湯から溶湯を補給し続ける必要がある。そのためには、押湯の凝固時間を製品部の凝固時間より長くする必要がある。凝固時間ｔは、下記式（１）のクボリノフの法則からモジュラスＭの２乗に比例し、そのモジュラスＭは下記式（２）のように表せるため、押湯の能力を評価する指標としてモジュラスＭは非常に重要である。
ｔ＝Ｃ・Ｍ^２ 式（１）
Ｍ＝Ｖ／Ｓ 式（２）
ただし、Ｃは係数、Ｖは体積、Ｓは表面積を表す。

【0105】

しかし、押湯の体積が大きいほどモジュラスＭも大きくなり、押湯の能力は高くなるものの、鋳込み重量も大きくなってしまう。このため、鋳造歩留り（製品部重量／鋳込み重量）の面からは好ましくない。そこで、上述のごとく、単位体積当たりの押湯のモジュラスを押湯効率Ｅとして求めた。すなわち、押湯効率Ｅは下記式（３）で表される。
Ｅ＝Ｍ／Ｖ＝Ｓ^－１ 式（３）
従来の押湯には、高さが直径の１．５～２倍の円柱状のものが一般的に用いられている。したがって、図１０に示す、高さが直径の１．７５倍の円柱状の押湯は、一般的な押湯の代表例に相当する。以下、高さＨｃが直径Ｄのα倍の円柱状の押湯について、上記式（１）～上記式（３）を用いて計算すると以下のようになる。
Ｈｃ＝αＤ
Ｖｃ＝（π／４）×Ｄ^２×Ｈｃ＝（π／４）×αＤ^３ 式（４）
Ｓｃ＝（π／４）×Ｄ^２×２＋πＤ×Ｈｃ＝π／２×（１＋２α）Ｄ^２
Ｍｃ＝Ｖｃ／Ｓｃ＝｛π／４×αＤ^３｝／｛π／２×（２α＋１）Ｄ^２｝＝αＤ／｛２（２α＋１）｝ 式（５）
Ｅｃ＝Ｓｃ^－１＝２Ｄ^－２／｛π（２α＋１）｝ 式（６）
ただし、Ｖｃは円柱状の押湯の体積、Ｓｃは円柱状の押湯の表面積、Ｍｃは円柱状の押湯のモジュラス、Ｅｃは円柱状の押湯の押湯効率を表す。

【0106】

次に、円柱状の押湯の直径と同じ直径Ｄの球を半分にした間に円柱体を高さ方向から挟み込んだ縦長球状の押湯（例えば、実施例１～４の押湯）について検討する。まず、この縦長球状の押湯全体の高さＨｓは直径Ｄのβ倍とすると、
Ｈｓ＝βＤ
で表される。そして、挟み込まれた円柱体の高さはＨｓ－Ｄになる。そうすると、縦長球状の押湯の体積Ｖｓと表面積Ｓｓは以下の式で表される。
Ｖｓ＝（π／６）×Ｄ^３＋（π／４）×Ｄ^２×（Ｈｓ－Ｄ）＝（π／１２）×Ｄ^３（３β－１） 式（７）
Ｓｓ＝πＤ^２＋πＤ（Ｈｓ－Ｄ）＝πβＤ^２
上記式（２）より縦長球状の押湯のモジュラスＭｓは、以下の式で表される。
Ｍｓ＝Ｖｓ／Ｓｓ＝｛（π／１２）×Ｄ^３（３β－１）｝／｛πβＤ^２｝＝（Ｄ／１２β）×（３β－１） 式（８）
また、上記式（３）より縦長球状の押湯の押湯効率Ｅｓは、以下の式で表される。
Ｅｓ＝Ｓｓ^－１＝（πβ）^－１×Ｄ^－２ 式（９）
続いて、上記円柱状の押湯のモジュラスＭｃと同等のモジュラスＭｓを持つ縦長球状の押湯について検討する。
Ｍｃ＝Ｍｓであることから、上記式（５）および上記式（８）を用いて、
αＤ／｛２（２α＋１）｝＝（Ｄ／１２β）×（３β－１）
が成り立ち、
β＝（２α＋１）／３ 式（１０）
が求められる。この式（１０）は、直径Ｄのα倍の高さＨｃを有する円柱状の押湯と、その円柱状の押湯のモジュラスＭｃと同等のモジュラスＭｓを持つ、直径Ｄのβ倍の高さＨｓを有する縦長球状の押湯との間で成立する式になる。
縦長球状の押湯の体積Ｖｓは、上記式（７）より、
Ｖｓ＝（π／１２）×Ｄ^３（３β－１）
であり、これに上記式（１０）を代入すると、
Ｖｓ＝（π／６）×αＤ^３
になる。
また、円柱状の押湯の体積Ｖｃは、上記式（４）より、
Ｖｃ＝（π／４）×αＤ^３
になる。
これらの結果、
Ｖｓ／Ｖｃ＝｛（π／６）×αＤ^３｝／｛（π／４）×αＤ^３｝＝２／３≒０．６６６７
になり、円柱状の押湯と同じ直径およびモジュラスを持つ縦長球状の体積は、直径や高さにかかわらず、円柱状の押湯より体積が常に約３３％小さくなることがわかる。

【0107】

また、押湯効率で比較すると以下のようになる。
円柱状の押湯の押湯効率Ｅｃは、上記式（６）より、
Ｅｃ＝２Ｄ^－２／｛π（２α＋１）｝
で表され、縦長球状の押湯の押湯効率Ｅｓは、上記式（９）より、
Ｅｓ＝（πβ）^－１×Ｄ^－２
で表され、これに上記式（１０）を代入すると、
Ｅｓ＝３Ｄ^－２／｛π（２α＋１）｝
になる。
これらの結果、円柱状の押湯に対する縦長球状の押湯の押湯効率比率は、
Ｅｓ／Ｅｃ＝[３Ｄ^－２／｛π（２α＋１）｝]／［２Ｄ^－２／｛π（２α＋１）｝］＝３／２＝１．５
になり、このことから、縦長球状の押湯は円柱状の押湯の１．５倍の押湯効率を有することがわかる。

【0108】

また、比較例である、高さＨｃが直径Ｄの１．７５倍になる円柱状の押湯では、
α＝１．７５
であり、その円柱状の押湯の球形度を計算すると、表１に示したように０．８４６になる。一方、上記式（１０）に、α＝１．７５を代入すると、
β＝（２×１．７５＋１）／３＝１．５
になる。すなわち、直径Ｄの１．７５倍の高さＨｃを有する円柱状の押湯のモジュラスＭｃと同等のモジュラスＭｓを持つ縦長球状の押湯の高さは、直径Ｄの１．５倍になる。この、直径Ｄの１．５倍の高さＨｓを有する縦長球状の押湯は、実施例１の縦長球状（１）の押湯Ｃ３になり、球形度を計算すると、表１に示したように０．９６８になる。

【0109】

したがって、同等のモジュラスを持つ、円柱状の押湯と縦長球状の押湯とでは、縦長球状の押湯の方が、円柱状の押湯より球形度が高いことがわかる。

【0110】

次に、直径に対して高さが１．７５倍であった、比較例の円柱状の押湯Ｃ３’は、上述のごとく一般的な押湯の代表例に相当する押湯であり、以下、この円柱状の押湯Ｃ３’と各実施例を比較してみる。

【0111】

実施例１における押湯（縦長球状（１）の押湯Ｃ３）と、円柱状の押湯Ｃ３’とを比較すると、モジュラスは同じである。一方、球形度は、実施例１における押湯Ｃ３の方が、円柱状の押湯Ｃ３’よりも高いことがわかる。また、押湯効率をみてみると、実施例１における押湯Ｃ３は、円柱状の押湯Ｃ３’の１．５倍であることがわかる。さらに、押湯体積をみてみると、実施例１における押湯Ｃ３は、円柱状の押湯Ｃ３’の０．６６７倍であることがわかる。

【0112】

実施例１の押湯Ｃ３を用いることで、円柱状の押湯Ｃ３’に比べ球形度が高くなり、モジュラスは同じ、すなわち押湯としての保温性、言い換えれば押湯効果は同等でありながら、押湯効率は１．５倍になる一方、体積は、円柱状の押湯Ｃ３’に対して３３％削減することができる。

【0113】

実施例２における押湯（縦長球状（２）の押湯Ｃ３）は、円柱状の押湯Ｃ３’に対して、モジュラスは、１．０４倍になる。また、球形度は、実施例２における押湯Ｃ３の方が、円柱状の押湯Ｃ３’よりも高い。また、押湯効率をみてみると、実施例２における押湯Ｃ３は、円柱状の押湯Ｃ３’の１．２９倍であることがわかる。さらに、押湯体積をみてみると、実施例２における押湯Ｃ３は、円柱状の押湯Ｃ３’の０．８１０倍であることがわかる。

【0114】

実施例２の押湯Ｃ３を用いることで、円柱状の押湯Ｃ３’に比べ球形度が高くなり、モジュラスも高くなることで押湯としての保温性が向上し、実施例２の押湯は、上記式（１）より凝固時間が、円柱状の押湯Ｃ３’に対して１．０８倍延び、さらに、押湯効率は１．２９倍になる一方、体積は、円柱状の押湯Ｃ３’に対して１９％削減することができる。

【0115】

実施例３における押湯（縦長球状（３）の押湯Ｃ３）は、円柱状の押湯Ｃ３’に対して、モジュラスは、１．０８倍になる。また、押湯効率をみてみると、実施例３における押湯Ｃ３は、実施例２における押湯Ｃ３よりは劣るものの、円柱状の押湯Ｃ３’の１．０８倍であることがわかる。また、押湯体積をみてみると、実施例３における押湯Ｃ３は、円柱状の押湯Ｃ３’とほぼ同じ体積である。この実施例３の押湯Ｃ３における球形度は０．９１３であり、実施例２における押湯Ｃ３よりも低いものの、円柱状の押湯Ｃ３’よりは十分に高い。

【0116】

実施例３の押湯Ｃ３を用いることで、円柱状の押湯Ｃ３’に比べ球形度が高くなり、体積は、円柱状の押湯Ｃ３’と同程度でありながらも、モジュラスが高くなることで押湯としての保温性が向上し、実施例３の押湯は、凝固時間が円柱状の押湯Ｃ３’に対して１．１７倍延び、さらに、押湯効率も向上している。

【0117】

実施例４における押湯（縦長球状（４）の押湯Ｃ３）は、円柱状の押湯Ｃ３’に対して、モジュラスは同程度である。また、球形度は、実施例４における押湯Ｃ３の方が、円柱状の押湯Ｃ３’よりも遙かに高い。また、押湯効率をみてみると、実施例４における押湯Ｃ３は、円柱状の押湯Ｃ３’の１．６３倍と非常に高いことがわかる。さらに、押湯体積をみてみると、実施例４における押湯Ｃ３は、円柱状の押湯Ｃ３’の０．６１４倍であり体積が抑えられていることがわかる。

【0118】

実施例４の押湯Ｃ３を用いることで、円柱状の押湯Ｃ３’に比べ球形度が遙かに高くなり、モジュラスは同程度であっても、押湯効率が１．６３倍にもなり、体積も、円柱状の押湯Ｃ３’に対して３９％も削減することができる。

【0119】

実施例５における押湯（縦横長球状（１）の押湯Ｃ３）は、円柱状の押湯Ｃ３’に対して、モジュラスは、１．０７倍になる。また、球形度は、実施例５における押湯Ｃ３の方が、円柱状の押湯Ｃ３’よりも高い。また、押湯効率をみてみると、実施例５における押湯Ｃ３は、円柱状の押湯Ｃ３’の１．２８倍であることがわかる。さらに、押湯体積をみてみると、実施例５における押湯Ｃ３は、円柱状の押湯Ｃ３’の０．８３３倍であることがわかる。

【0120】

実施例５の押湯Ｃ３を用いることで、円柱状の押湯Ｃ３’に比べ球形度が高くなり、モジュラスも高くなることで押湯としての保温性が向上し、実施例５の押湯は、凝固時間が円柱状の押湯Ｃ３’に対して１．１４倍延び、さらに、押湯効率は１．２８倍になる一方、体積は、円柱状の押湯Ｃ３’に対して１７％削減することができる。

【0121】

実施例６における押湯（縦横長球状（２）の押湯Ｃ３）は、円柱状の押湯Ｃ３’に対して、モジュラスは、１．１３倍であり高い。また、球形度も、実施例６における押湯Ｃ３の方が、円柱状の押湯Ｃ３’よりも高い。さらに、押湯効率をみてみると、実施例６における押湯Ｃ３は、円柱状の押湯Ｃ３’の１．１３倍であることがわかる。また、押湯体積をみてみると、実施例６における押湯Ｃ３は、円柱状の押湯Ｃ３’と同じ体積である。

【0122】

実施例６の押湯Ｃ３を用いることで、円柱状の押湯Ｃ３’に比べ球形度が高くなり、体積は、円柱状の押湯Ｃ３’と同じでありながらも、モジュラスが高くなることで押湯としての保温性が向上し、実施例６の押湯は、凝固時間が円柱状の押湯Ｃ３’に対して１．２８倍延び、さらに、押湯効率も向上している。

【0123】

ここで、或る押湯の体積をＶ、表面積をＳとした場合、モジュラスはＶ／Ｓ＝Ｍで表される。

【0124】

上記或る押湯の体積（Ｖ）と同じ体積を有する真球（等体積球）の体積（Ｖａ）は、直径をＤａとした場合、Ｖａ＝Ｖ＝（π／６）Ｄａ^３になり、その表面積（Ｓａ）は、Ｓａ＝πＤａ^２になる。この結果、等体積球のモジュラス（Ｍａ）は、Ｍａ＝Ｄａ／６になる。この結果、等体積球の体積（Ｖａ）とモジュラス（Ｍａ）の関係は、Ｖａ＝Ｖ＝（π／６）Ｄａ^３＝（π／６）（６Ｍａ）^３＝３６πＭａ^３になり、Ｍａ＝（Ｖ／３６π）^１／３と書き改めることができる。

【0125】

上記或る押湯のモジュラス（Ｍ）と同じモジュラス（Ｍｂ）を有する真球（等モジュラス球）の体積（Ｖｂ）は、直径をＤｂとした場合、Ｖｂ＝（π／６）Ｄｂ^３になり、その表面積（Ｓｂ）は、Ｓｂ＝πＤｂ^２になる。この結果、等モジュラス球のモジュラス（Ｍｂ）は、Ｍｂ＝Ｍ＝Ｄｂ／６になる。この結果、等モジュラス球の体積（Ｖｂ）とモジュラス（Ｍｂ）の関係は、Ｖｂ＝（π／６）Ｄｂ^３＝（π／６）（６Ｍ）^３＝３６πＭ^３になり、Ｍ＝（Ｖｂ／３６π）^１／３と書き改めることができる。

【0126】

そして、上記或る押湯の球形度（ψ）は、“等体積球の表面積（Ｓａ）／上記或る押湯の表面積（Ｓ）”となり、ψ＝Ｓａ／（Ｖ／Ｍ）＝（Ｓａ・Ｍ）／Ｖ＝（Ｓａ・Ｍ）／（Ｓａ・Ｍａ）＝Ｍ／Ｍａ＝［（Ｖｂ／３６π）^１／３］／［（Ｖ／３６π）^１／３］＝（Ｖｂ／Ｖ）^１／３と書き改めることができる。この結果、上記或る押湯の体積（Ｖ）と等モジュラス球の体積（Ｖｂ）の比率（Ｖｂ／Ｖ）は、球形度（ψ）を用いて表せば、Ｖｂ／Ｖ＝ψ^３になる。

【0127】

上記或る押湯が、球形度（ψ）が０．９１の押湯であった場合、その或る押湯の体積（ｖ）は、Ｖ＝Ｖｂ／ψ^３＝１．３３Ｖｂで表される。この結果、球形度（ψ）が０．９１を下まわる押湯であった場合には、理想的な球形である等モジュラス球の体積（Ｖｂ）に対して３３％を超えて体積が増加してしまう。１／３を超える体積増加は見過ごすことができず、鋳造歩留りの低下が顕著になってしまう。

【0128】

また、円柱状の押湯Ｃ３’と同程度の体積であった実施例３の押湯Ｃ３と実施例６の押湯Ｃ３うち、実施例３の押湯Ｃ３は高さ方向のみに延ばしたものであるのに対して、実施例６の押湯Ｃ３は高さ方向の他に幅方向にも延ばしたものである。実施例６の押湯Ｃ３では、二方向への延ばしでありながら、延ばした程度が相対的に小さく、一方、実施例３の押湯Ｃ３では、一方向への延ばしでありながら、延ばした程度が相対的に大きかったことから球形度に差が生じた。このことから、円柱状の押湯Ｃ３’と体積を同程度にすることを前提条件にすれば、押湯を一方向に延ばす場合の限界は、球形度で管理することができ、その限界値は０．９１であることがわかる。

【0129】

なお、押湯の基本形状は、縦長球状や縦横長球状といった、球体を分割した球体部分が分散配置された基本形状に限られることはなく、球形度が０．９１以上１．００未満になる基本形状であればよい。このことは、押湯形成空間の基本形状についても同様である。

【0130】

各実施例における押湯Ｃ３によれば、球形度が０．９１以上と高く、押湯の保温性は比較例の円柱状の押湯Ｃ３’と同等以上であることがわかる。これによって、製品部Ｃ４に対応する好適なモジュラスを有し、かつ球形度が０．９１以上と高いことで、小さな体積の押湯で十分な押湯効果を得ることができる。したがって、押湯の基本形状として球形の基本形状を採用することができない状態であっても、鋳造歩留りを低下させることなく押湯効果を発揮することができる。この結果、押湯に必要な溶湯を大幅に削減することができ、溶解のための消費電力および溶湯処理費等を大幅に削減できるようになる。また、ＣＯ_２削減にも大きく貢献できる。

【符号の説明】

【0131】

Ｃ 鋳物
Ｃ２ 湯道
Ｃ３ 押湯
Ｃ４ 製品部
Ｃ５ ネック部
Ｃ３１ 第１半球部
Ｃ３２ 第２半球部
Ｃ３３ 円柱部
Ｍ 鋳型
Ｍ１ 湯口形成空間
Ｍ３ 押湯形成空間
Ｍ４ 製品部形成空間
Ｍ５ ネック部形成空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】