JP2018164926A - 通気性鋳型 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の製品キャビティが鉛直方向に配された、注入歩留りに優れる通気性鋳型を提供する。【解決手段】 湯口部と、製品キャビティと溶湯流路とからなり前記溶湯流路は鉛直方向の湯道を有して前記湯口部に連通するように構成される鋳型キャビティとを有する通気性鋳型であって、前記鋳型キャビティよりも小さく前記製品キャビティよりも大きい体積の仮想の液体が前記鋳型キャビティ内において重力下で静置された平衡状態を仮定したときの前記仮想の液体の液面の高さが互いに異なるように構成された複数の前記鋳型キャビティを有し、前記仮想の液体の液面の高さが高い順に第１，・・・，第Ｎの鋳型キャビティとするとき、任意のＮについて、第Ｎ−１の鋳型キャビティの前記鉛直方向の湯道は、第Ｎの鋳型キャビティの前記鉛直方向の湯道と前記第Ｎ−１の鋳型キャビティの前記仮想の液体の液面以上の高さの接続位置で連通するように構成されている通気性鋳型。【選択図】 図１

Description

本発明は通気性鋳型、特に複数の製品キャビティが鉛直方向に配された通気性鋳型に関するものである。

通気性鋳型のキャビティのうちの一部である所望のキャビティ部分に金属溶湯（以下、溶湯ともいう。）を充填するため、通気性鋳型のキャビティ全体の体積よりも小さく、所望のキャビティ部分とほぼ等しい体積の溶湯を重力注湯し、注湯された溶湯が所望のキャビティ部分に充填される前に、湯口部からガス（圧縮ガス）を送気して所望のキャビティ部分に溶湯を充填して凝固させる鋳造物品の製造方法（以下、送気加圧鋳造法という場合がある。）が、特許文献１および特許文献２に開示されている。

特開２００７−７５８６２号公報 特開２０１０−２６９３４５号公報

特許文献２には、送気加圧鋳造を、製品キャビティが鉛直方向に複数配された鉛直方向の見切り（分割面）を有する通気性鋳型（以下、縦込め鋳型ともいう。）に適用する形態が開示されている（例えば、実施例２に係る、段落００８５〜段落００８９および図４〜図６を参照）。この形態では、鋳型キャビティとして、湯口部、下段横湯道部、上段横湯道部、縦湯道部、押湯部、および４つの製品部（以下、製品キャビティともいう。）から構成され、溶湯を充填したい所望のキャビティ部分は、押湯部と４つの製品部のすべてと下段湯道部と上段横湯道の一部としている（段落００８６）。そして、この形態において、溶湯を充填したい所望のキャビティ部分とほぼ等しい体積の溶湯を注湯した状態の例として、下方に配された２つの製品部は完全に充填されていて、これらよりも上方に配された２つの製品部には充填されていない状態が示されている（段落００８７および図４）。

特許文献２に開示のように、送気加圧鋳造法を縦込め鋳型に適用する場合の多くは、所望のキャビティ部分とほぼ等しい体積の溶湯が注湯された段階において、下方の製品キャビティは既に溶湯で満たされた状態としなければならない。注湯完了段階において、湯面が鋳型キャビティ全体にわたって一律の高さにしかならないような湯道構造となっているためである。したがって、注入歩留りをより高めるように、最上方の鋳型キャビティより下方に配される個々の製品キャビティにまで、所望のキャビティ部分に相当する溶湯の体積をできるだけ少なく個別に設定することができない。このため、通常の縦込め鋳型のような湯道構造の通気性鋳型に対しては、送気加圧鋳造を適用しても注入歩留りを高める効果を十分に得ることが難しい。

本発明の目的は、送気加圧鋳造法の適用により注入歩留りを向上できる、複数の製品キャビティが鉛直方向に配された通気性鋳型を提供することである。

すなわち本発明は、上面に開口する受湯部と前記受湯部に連通し下方に延伸する導入管部とからなる湯口部と、製品キャビティと前記製品キャビティに連通する溶湯流路とからなり、前記溶湯流路は鉛直方向の湯道を有して前記湯口部に連通するように構成される
鋳型キャビティとを有し、前記鋳型キャビティの体積よりも小さく、前記製品キャビティの体積よりも大きい体積の金属溶湯を前記鋳型キャビティに重力注湯し、次いで前記湯口部からガスを送気して、前記溶湯流路内の金属溶湯を押込むことで前記製品キャビティ内の金属溶湯を押し上げて、前記製品キャビティを金属溶湯で充填する鋳造物品の製造方法に用いられる通気性鋳型であって、前記鋳型キャビティの体積よりも小さく、前記製品キャビティの体積よりも大きい体積の仮想の液体（ここで、仮想の液体とは、凝固、蒸発、膨張、収縮、鋳型への浸み込みおよび気体の吸収や放出がない液体である。）が前記鋳型キャビティ内において重力下で静置された平衡状態を仮定したときの前記仮想の液体の液面の高さが互いに異なるように構成されたＮ個（ここで、Ｎは２以上の整数である。）の前記鋳型キャビティを有し、前記Ｎ個の鋳型キャビティを、前記仮想の液体の液面の高さが高い順に第１，第２，・・・，第Ｎ−１、および第Ｎの鋳型キャビティとするとき、任意のＮについて、第Ｎ−１の鋳型キャビティの前記鉛直方向の湯道は、第Ｎの鋳型キャビティの前記鉛直方向の湯道と前記第Ｎ−１の鋳型キャビティの前記仮想の液体の液面以上の高さの接続位置で連通するように構成されている通気性鋳型である。
である。

本発明の他の一形態は、第Ｎの前記鋳型キャビティの前記鉛直方向の湯道の前記接続位置は、任意のＮについて同一の前記湯口部である。

本発明のさらに他の一形態は 第Ｎの前記鋳型キャビティの前記鉛直方向の湯道の前記接続位置は、任意のＮについての前記受湯部の前記上面に開口する面である。

本発明は、鉛直方向の見切りを有する通気性鋳型であることが好ましい。

本発明により製品キャビティ毎に必要かつ最少量の金属溶湯を供給可能となるので、送気加圧鋳造法の適用により注入歩留りを向上できる、複数の製品キャビティが鉛直方向に配された通気性鋳型が提供される。

本発明の実施の形態１に係る通気性鋳型を説明する模式断面図である。 本発明の実施の形態２に係る通気性鋳型を説明する模式断面図である。 本発明の実施の形態３に係る通気性鋳型を説明する模式断面図である。

（送気加圧鋳造法）
本発明が適用される送気加圧鋳造法は、特許文献１および特許文献２に開示されるように、通気性鋳型の湯口部から溶湯流路内に金属溶湯を供給し、次いで湯口部からガスを送気して、溶湯流路内の金属溶湯を押込むことで前記溶湯流路内の金属溶湯を所望のキャビティ部分に供給し、前記所望のキャビティ部分を構成する製品キャビティ内を金属溶湯で充填する方法である。

本発明は上述の送気加圧鋳造法に好適な通気性鋳型であって、鉛直方向に見切り（分割面）を有する縦込め鋳型に適用するのが特に好ましいが、これに限定されず、製品キャビティが鉛直方向に複数配された通気性鋳型であれば適用可能である。例えば、水平方向の見切り（分割面）を有する横込めの通気性鋳型であってもよい。あるいは見切りを有さない、例えば消失模型によりキャビティが画成された通気性鋳型であってもよい。

本発明の通気性鋳型は、その構成材料の観点では、生砂型、シェル型、自硬性型その他の砂粒子を用いて造型された一般的な鋳型であってよいが、セラミックス粒子や金属粒子を用いて造型された鋳型も適用できる。石膏などのほとんど通気性のない鋳型でも、通気性材料を混在させる、又は部分的に通気性材料を用いて十分な通気性をもたせることによって通気性鋳型として使用可能である。さらに、金型のように全く通気性のない材料を用いた鋳型であっても、ベントホール等その他の通気孔を設けて通気性をもたせた場合には通気性鋳型として使用可能である。

金属溶湯として、鋳鉄、鋳鋼などの鉄合金、アルミニウム合金、銅合金、マグネシウム合金、亜鉛合金などの一般的な鋳造物品の製造に使用される金属材料の溶湯を使用することができる。

送気加圧鋳造法によれば、湯口部からガスを送気する方法により、鋳型キャビティ全体の体積よりも小さい体積の溶湯でも、製品キャビティに充填することが可能である。従来の通気性鋳型を用いた重力注湯による鋳造法では、製品部だけでなく、一般に製品部以外の全キャビティにも溶湯を充填して凝固させることが健全な製品を得るために不可欠であることから、注入歩留りは高々７０％程度に留まって、それ以上に大幅な向上は見込めない。これに対して送気加圧鋳造方法を用いれば、鋳型キャビティの全体の体積よりも小さく、製品キャビティよりも大きい体積の溶湯を重力注湯することにより、原理的には注入歩留りをほぼ１００％にできる可能性がある。ただし、縦型に適用する場合は、前述した課題があるため、以下に述べる本発明の構成とすることが好ましい。

次に、本発明の通気性鋳型の実施の形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。ただし、これらはそれぞれの類例の一形態を示すものであって、以下に示す形態に限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係る通気性鋳型の模式断面図である。図１（ａ）は後述する仮想の液体Ｑを注入後の重力下で静置された平衡状態にある段階、図１（ｂ）は次いで送気加圧鋳造法を適用して製品キャビティに仮想の液体Ｑが充填されている段階を示すものである。図１は、３つの鋳型キャビティが鉛直方向に配置された通気性鋳型を例示したものである。通気性鋳型１はその上面に開口する一の受湯部２ｘと、受湯部２ｘに連通し下方に延伸する導入管部２ｙとからなる湯口部２を有している。第１の鋳型キャビティ５ａは、製品キャビティ３ａと製品キャビティ３ａに連通する溶湯流路４ａとからなる。溶湯流路４ａは鉛直方向の湯道４ａ１を有していて、この湯道４ａ１を介して湯口部２（導入管部２ｙ）に連通する構成としている。また、第２の鋳型キャビティ５ｂは、製品キャビティ３ｂと製品キャビティ３ｂに連通する溶湯流路４ｂとからなり、溶湯流路４ｂは鉛直方向の湯道４ｂ１を有していて、湯道４ｂ１が湯道４ａ１と接続位置６ａで接続することにより湯道４ａ１を介して湯口部２に連通する構成としている。さらに同様に、第３の製品キャビティ５ｃは、製品キャビティ３ｃと製品キャビティ３ｃに連通する溶湯流路４ｃとからなり、溶湯流路４ｃは鉛直方向の湯道４ｃ１を有していて、湯道４ｃ１が湯道４ｂ１と接続位置６ｂで接続することにより湯道４ｂ１を介して湯口部２に連通する構成としている。つまり、接続位置６ａおよび６ｂは互いに異なる鉛直方向の湯道に配されていて、溶湯流路４ａ、４ｂおよび４ｃは互いに同一の鉛直方向の湯道からは分岐しない形態としている。

次に、仮想の液体Ｑを用いて本発明の通気性鋳型の特徴を詳しく説明する。仮想の液体Ｑとは、凝固、蒸発、膨張、収縮、鋳型への浸み込みおよび気体の吸収や放出がない液体であり、その体積をＶとする。

図１（ａ）において、仮想の液体Ｑを湯口部２（受湯口２ｘ）から静かに注ぐ工程を考える。受湯口２ｘより通気性鋳型１の外部より注入された仮想の液体Ｑは、導入管２ｙを経て最初に湯道４ａ１を流下することにより、溶湯流路４ａを経て製品キャビティ３ａに流入し、鋳型キャビティ５ａにおいて体積Ｖａの仮想の液体Ｑａとして導入される。ここで体積Ｖａは、第１の鋳型キャビティ５ａの体積よりも小さく、製品キャビティ３ａの体積よりも大きい体積である。

鉛直方向に垂直な任意の面（実施の形態１では通気性鋳型１の底面とする。以下の実施の形態も同様。）を高さの基準Ｌ（Ｌ＝０、鉛直上向きに正の値。以下の実施の形態も同様。）とするとき、重力下で静置された平衡状態において、仮想の液体Ｑａが第１の鋳型キャビティ５ａに存在する形態は、仮想の液体Ｑａの液面Ｓａの高さｈａが、接続位置６ａの高さｈａ以下となる形態である。言い換えれば、接続位置６ａの高さは仮想の液体Ｑａの高さｈａ以上である。図１（ａ）では、液面Ｓａの高さｈａが接続位置６ａの高さに等しい形態で示す。

引き続いて、残りの体積Ｖ−Ｖａの仮想の液体Ｑを湯口部２から注いでいく工程を考える。仮想の液体Ｑはこれ以上鋳型キャビティ５ａには流入できないので、接続位置６ａで分岐する湯道４ｂ１を流下することにより、溶湯流路４ｂを経て製品キャビティ３ｂに流入して、鋳型キャビティ５ｂにおいて、体積Ｖ−Ｖａの一部である体積Ｖｂの仮想の液体Ｑｂとして導入される。ここで体積Ｖｂは、第２の鋳型キャビティ５ｂの体積よりも小さく、製品キャビティ３ｂの体積よりも大きい体積である。

静置された平衡状態において、仮想の液体Ｑｂが第２の鋳型キャビティ５ｂに存在する形態は、仮想の液体Ｑｂの液面Ｓｂの高さｈｂが、接続位置６ｂの高さｈｂ以下となる形態である。言い換えれば接続位置６ｂの高さは仮想の液体Ｑｂの高さｈｂ以上である。図１（ａ）では、液面Ｓｂの高さｈｂが接続位置６ｂの高さに等しい形態で示す。

さらに引き続いて、残りの体積Ｖ−Ｖａ−Ｖｂの仮想の液体Ｑを湯口部２から注いでいく工程を考える。仮想の液体Ｑはこれ以上鋳型キャビティ５ｂには流入できないので、接続位置６ｂで分岐する湯道４ｃ１を流下することにより、溶湯流路４ｃを経て製品キャビティ３ｃに流入して、鋳型キャビティ５ｃにおいて体積Ｖｃ（＝Ｖ−Ｖａ−Ｖｂ）の仮想の液体Ｑｃとして導入される。ここで体積Ｖｃは、第３の鋳型キャビティ５ｃの体積よりも小さく、製品キャビティ３ｂの体積よりも大きい体積である。

このように、通気性鋳型１の鉛直方向に配置された３つの鋳型キャビティ５ａ、５ｂ、および５ｃは、いずれもそれぞれ鉛直方向の湯道４ａ１、４ｂ１、および４ｃ１を有し、図１に示す２つの接続部６ａおよび６ｂによって、仮想の液体Ｑが第１の鋳型キャビティ５ａ、第２の鋳型キャビティ５ｂ、および第３の鋳型キャビティ５ｃに分離して注入可能に構成され、それぞれの仮想の液体Ｑａ、Ｑｂ、およびＱｃの液面高さｈａ、ｈｂおよびｈｃがｈａ＞ｈｂ＞ｈｃの順で互いに異なる高さになるように構成されている。

すなわち、本実施の形態に係る通気性鋳型１は、鋳型キャビティの体積よりも小さく、製品キャビティの体積よりも大きい体積の仮想の液体が鋳型キャビティ内において重力下で静置された平衡状態を仮定したときの仮想の液体の液面の高さが互いに異なるように構成された３個の鋳型キャビティ５ａ、５ｂ、および５ｃを有し、３個の鋳型キャビティを、仮想の液体の液面の高さが高い順に第１、第２、第３の鋳型キャビティとするとき、第２の鋳型キャビティ５ｂの鉛直方向の湯道４ｂ１は、第１の鋳型キャビティ５ａの鉛直方向の湯道４ａ１と第１の鋳型キャビティ５ａの仮想の液体Ｑａの液面Ｓａの高さｈａの接続位置６ａで連通するように構成されており、第３の鋳型キャビティの鉛直方向の湯道４ｃ１は、第２の鋳型キャビティ５ｂの鉛直方向の湯道４ｂ１と第２の鋳型キャビティ５ｂの仮想の液体Ｑｂの液面Ｓｂの高さｈｂの接続位置６ｂで連通するように構成されている。この構成により、静置された平衡状態において鋳型キャビティ同士でそれぞれの仮想の液体が互いに分離、すなわち鋳型キャビティ毎に仮想の液体を分離して独立に存在させることが可能である。

次いで、図１（ｂ）に示すように、送気部材７を受湯口２ｘに被せてガスＧを送気する工程を考える。複数の矢印でその送気方向を示すガスＧが、仮想の液体Ｑａ、ＱｂおよびＱｃをそれぞれ押込むことにより、製品キャビティ３ａ、３ｂおよび３ｃ内の仮想の液体を押し上げて、製品キャビティ３ａ、３ｂおよび３ｃ内をそれぞれ仮想の液体Ｑａ、ＱｂおよびＱｃで満たすことができる。充填されたときの仮想の液体の液面Ｓａ１、Ｓｂ１、およびＳｃ１は、それぞれの溶湯流路４ａ、４ｂおよび４ｃ内に位置することになるが、仮想の液体Ｑはできるだけ少ない量とすることが好ましいので、その液面Ｓａ１、Ｓｂ１およびＳｃ１の位置はそれぞれ製品キャビティ３ａ、３ｂおよび３ｃに対してできるだけ近い位置となるように体積Ｖａ、ＶｂおよびＶｃを設定することが可能である。つまり、製品キャビティ３ａ、３ｂ、および３ｃを満たすのに必要かつ十分な仮想の液体Ｑの体積Ｖ（＝Ｖａ＋Ｖｂ＋Ｖｃ）を設定することができる（以下の実施の形態についても同様である。）。

以上のように、実施の形態１の通気性鋳型１の特徴を仮想の液体Ｑを用いて説明したが、仮想の液体Ｑに替えて、実際の鋳造において金属溶湯Ｍを用いても同様の効果を得ることが可能である（以下の実施の形態についても同様である。）。また、実施の形態１は３つの鋳型キャビティに対して同一の湯口部２（受湯口２ｘ）であるので、湯口部２に覆い被せて接続する送気部材７は１つ用いれば足り、効率よく金属溶湯Ｍを各製品キャビティに充填することが可能である。

なお、図１では、実施の形態１の鋳型キャビティ５としてその数を３個としているが、４個以上の構成とすることも可能である。すなわち、Ｎ個（但し、Ｎ＝２以上）の鋳型キャビティを有する通気性鋳型は、仮想の液体の液面の高さが高い順に第１，第２，・・・，第Ｎ−１、および第Ｎの鋳型キャビティとするとき、任意のＮについて、第Ｎ−１の鋳型キャビティの前記鉛直方向の湯道は、第Ｎの鋳型キャビティの前記鉛直方向の湯道と前記第Ｎ−１の鋳型キャビティの前記仮想の液体の液面の高さ以上の接続位置で連通するように構成される。

（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２に係る通気性鋳型１１の模式断面図である。図２（ａ）は仮想の液体Ｑを注入後の重力下で静置された平衡状態にある段階、図２（ｂ）は次いで送気加圧鋳造法を適用して製品キャビティに仮想の液体Ｑが充填されている段階を示すものである。実施の形態１における図１と同様に、製品キャビティ３ａ、３ｂおよび３ｃの３つ（Ｎ＝３）を有する例としているが、実施の形態２では接続位置１６、すなわち第１の鋳型キャビティ１５ａと第２の鋳型キャビティ１５ｂの接続位置１６ａ、および第２の鋳型キャビティ１５ｂと第３の鋳型キャビティ１５ｃの接続位置１６ｂは、受湯部１２ｘの底面である構成、すなわち通気性鋳型１１のすべての鋳型キャビティの鉛直方向の湯道の接続位置が同一の湯口部（受湯部）にある構成としていることが、実施の形態１とは異なる。

この実施の形態２の湯口部の構成を詳しく説明する。図２に示す実施の形態２の湯口部１２は、通気性鋳型１１の上面に開口する一つの受湯部１２ｘと、互いに独立に受湯部１２ｘに連通し下方に延伸する３つの導入管部１２ａｙ、１２ｂｙ、および１２ｃｙとからなる。また、第１の鋳型キャビティ１５ａは製品キャビティ３ａと製品キャビティ３ａに連通する溶湯流路１４ａとからなり、溶湯流路１４ａは鉛直方向の湯道１４ａ１を有し、鉛直方向の湯道１４ａ１が導入管部１２ａｙに連通することにより湯口部１２に直接連通している。同様に、鉛直方向の湯道１４ｂ１を有する溶湯流路１４ｂと製品キャビティ３ｂとからなる第２の鋳型キャビティ１５ｂは導入管１２ｂｙに連通することにより湯口部１２に直接連通し、鉛直方向の湯道１４ｃ１を有する溶湯流路１４ｃと製品キャビティ３ｃとからなる第３の鋳型キャビティ１５ｃは導入管１２ｃｙに連通することにより湯口部１２に直接連通する構成となっている。このため、第１の鋳型キャビティ１５ａと第２の鋳型キャビティ１５ｂはそれぞれ導入管部１２ａｙと導入管部１２ｂｙを介して、受湯部１２ｘの底部をなす接続位置１６ａで連通し、同様に、第２の鋳型キャビティ１５ｂと第３の鋳型キャビティ１５ｃはそれぞれ導入管部１２ｂｙと導入管部１２ｃｙを介して、受湯部１２ｘの底部をなす接続位置１６ｂで連通する構成としている。

この湯口部１２の構成により、体積Ｖの仮想の液体Ｑのうち、体積Ｖａの仮想の液体Ｑａを第１の鋳型キャビティ１５ａに、体積Ｖｂの仮想の液体Ｑｂを第２の鋳型キャビティ１５ｂに、体積Ｖｂの仮想の液体Ｑｃを第３の鋳型キャビティ１５ｃに、それぞれ独立に受湯部２２ｘから注入することが可能である。

したがって実施の形態２に係る通気性鋳型１１においても、実施の形態１と同様に、体積Ｖａ、ＶｂおよびＶｃを、それぞれ、製品キャビティ３ａ、３ｂおよび３ｃよりも大きく、第１の鋳型キャビティ１５ａ、第２の鋳型キャビティ１５ｂおよび第３の鋳型キャビティ１５ｃの体積よりも小さい体積とすることが可能である。そして仮想の液体Ｑａ、ＱｂおよびＱｃが、注入後に重力下で静置された平衡状態にあるとき、接続部位１６の高さは、仮想の液体Ｑａの液面Ｓ１ａの高さｈ１ａ以上の位置に構成される。そして、仮想の液体Ｑｂの液面Ｓ１ｂの高さｈ１ｂ、仮想の液体Ｑｃの液面Ｓ１ｃの高さｈ１ｃとするとき、ｈ１ａ＞ｈ１ｂ＞ｈ１ｃの関係を有するように構成可能である。

すなわち、実施の形態２に係る通気性鋳型１１は、鋳型キャビティの体積よりも小さく、製品キャビティの体積よりも大きい体積の仮想の液体が鋳型キャビティ内において重力下で静置された平衡状態を仮定したときの仮想の液体の液面の高さが互いに異なるように構成された３個の鋳型キャビティ１５ａ、１５ｂ、および１５ｃを有し、３個の鋳型キャビティを、仮想の液体の液面の高さが高い順に第１，第２，第３の鋳型キャビティとするとき、第２の鋳型キャビティ１５ｂの鉛直方向の湯道１４ｂ１は第１の鋳型キャビティ１５ａの鉛直方向の湯道１４ａ１と第１の鋳型キャビティ１５ａの仮想の液体Ｑａの液面以上の高さの接続位置１６ａで連通し、第３の鋳型キャビティ１５ｃの鉛直方向の湯道１４ｃ１は、第２の鋳型キャビティ１５ｂの鉛直方向の湯道１４ｂ１と第２の鋳型キャビティ１５ｂの仮想の液体Ｑｂの液面Ｓ１ｂ以上の高さの接続位置１６ｂで連通するように構成されている。この構成によっても、平衡状態において鋳型キャビティ同士でそれぞれの仮想の液体が互いに分離、すなわち鋳型キャビティ毎に仮想の液体を分離して独立に存在させることが可能である。

次いで、図２（ｂ）に示すように、送気部材１７を受湯口１２ｘに被せてガスＧを送気する工程では、ガスＧが仮想の液体Ｑａ、ＱｂおよびＱｃをそれぞれ押込むことにより、製品キャビティ３ａ、３ｂおよび３ｃ内の仮想の液体を押し上げて、製品キャビティ３ａ、３ｂおよび３ｃ内をそれぞれ仮想の液体Ｑａ、ＱｂおよびＱｃで満たすことができる。

仮想の液体Ｑに替えて金属溶湯Ｍを用いる実際の鋳造での注湯においては、導入管１２ａｙ、１２ｂｙおよび１２ｃｙに対しそれぞれ独立に順次注湯してもよいが、タップアンドコーン方式のように、予め各導入管を栓などで塞いでおき、受湯口１２ｘに金属溶湯Ｍを注湯し終えてから、各栓を同時に引き上げて各鋳型キャビティに対し溶湯Ｍを同時に流下させる注湯方法等を用いることもできる。また、実施の形態２も実施の形態１と同様に、３つの鋳型キャビティに対して同一の湯口部２２（受湯口２２ｘ）であるので、湯口部２２に覆い被せて接続する送気部材１７は１つ用いれば足り、効率よく金属溶湯Ｍを各製品キャビティに充填することが可能である。

図２においても、形態の形態２の鋳型キャビティ１５としてその数を３個としているが、４個以上の構成とすることも可能である。すなわち、Ｎ個（但しＮ＝２以上）の鋳型キャビティを有する通気性鋳型は、仮想の液体の液面の高さが高い順に第１，第２，・・・，第Ｎ−１、および第Ｎの鋳型キャビティとするとき、任意のＮについて、第Ｎ−１の鋳型キャビティの前記鉛直方向の湯道は、第Ｎの鋳型キャビティの前記鉛直方向の湯道と前記第Ｎ−１の鋳型キャビティの前記仮想の液体の液面の高さ以上の接続位置で連通するように構成される。

（実施の形態３）
図３は本発明の実施の形態３に係る通気性鋳型２１の模式断面図である。図３（ａ）は仮想の液体Ｑを注入後の重力下で静置された平衡状態にある段階、図３（ｂ）は次いで送気加圧鋳造法を適用して製品キャビティに仮想の液体Ｑが充填されている段階を示すものである。実施の形態２における図２と同様に、製品キャビティ３ａ、３ｂおよび３ｃの３つ（Ｎ＝３）を有する例としているが、実施の形態３では湯口部２２の構成が実施の形態２と異なる。すなわち、第１の鋳型キャビティ２５ａと第２の鋳型キャビティ２５ｂの接続部位２６ａおよび第２の鋳型キャビティ２５ｂと第３の鋳型キャビティ２５ｃの接続部位２６ｂは受湯部２２ｘの底部からそれぞれ上方に突出する凸部の頂部に位置しており、また、これら凸部によって受湯部２２ｘの下方部分が隔てられ、導入管部２２ａｙに連通するサブ受湯部２２ａｘ、導入管部２２ｂｙに連通するサブ受湯部２２ｂｘ、および導入管部２２ｃｙに連通するサブ受湯部２２ｃｘを有する構成としている。なおこれらサブ受湯部は適宜その大きさを設定可能である。つまり、図３では接続部位２６ｂの位置を接続部２６ａの位置よりも高い例で示すが、低くてもよく、あるいは等しくてもよい。また、図３では各サブ受湯部の底部の基準Ｌからの高さを、サブ受湯部２２ａｘ、２２ｂｘ、２２ｃｘの順に高い例で示すが、任意の順で異なる高さでもよく、あるいは互いに等しくてもよい。

この湯口部２２の構成でも、体積Ｖの仮想の液体Ｑのうち、体積Ｖａの仮想の液体Ｑａを第１の鋳型キャビティ２５ａに、体積Ｖｂの仮想の液体Ｑｂを第２の鋳型キャビティ２５ｂに、体積Ｖｃの仮想の液体Ｑｃを第３の鋳型キャビティ２５ｃに、それぞれ独立に注入することが可能である。

したがって実施の形態３に係る通気性鋳型２１においても、実施の形態２と同様に、体積Ｖａ、ＶｂおよびＶｃを、それぞれ、製品キャビティ３ａ、３ｂおよび３ｃよりも大きく、第１の鋳型キャビティ２５ａ、第２の鋳型キャビティ２５ｂおよび第３の鋳型キャビティ２５ｃの体積よりも小さい体積とすることが可能である。そして仮想の液体Ｑａ、ＱｂおよびＱｃが、注入後に重力下で静置された平衡状態にあるとき、接続部位２６の高さは、仮想の液体Ｑａの液面Ｓ２ａの高さｈ２ａ以上の位置に構成される。そして、仮想の液体Ｑｂの液面Ｓ２ｂの高さｈ２ｂ、仮想の液体Ｑｃの液面Ｓ２ｃの高さｈ２ｃとするとき、ｈ２ａ＞ｈ２ｂ＞ｈ２ｃの関係を有するように構成可能である。

すなわち、実施の形態３に係る通気性鋳型２１は、鋳型キャビティの体積よりも小さく、製品キャビティの体積よりも大きい体積の仮想の液体が鋳型キャビティ内において重力下で静置された平衡状態を仮定したときの仮想の液体の液面の高さが互いに異なるように構成された３個の鋳型キャビティ２５ａ、２５ｂ、および２５ｃを有し、３個の鋳型キャビティを、仮想の液体の液面の高さが高い順に第１，第２，第３の鋳型キャビティとするとき、第２の鋳型キャビティ２５ｂの鉛直方向の湯道２４ｂ１は第１の鋳型キャビティ２５ａの鉛直方向の湯道２４ａ１と第１の鋳型キャビティ２５ａの仮想の液体Ｑａの液面以上の高さの接続位置２６ａで連通し、第３の鋳型キャビティ２５ｃの鉛直方向の湯道２４ｃ１は、第２の鋳型キャビティ２５ｂの鉛直方向の湯道２４ｂ１と第２の鋳型キャビティ２５ｂの仮想の液体Ｑｂの液面Ｓ２ｂ以上の高さの接続位置２６ｂで連通するように構成されている。この構成によっても、平衡状態において鋳型キャビティ同士でそれぞれの仮想の液体が互いに分離、すなわち鋳型キャビティ毎に仮想の液体を分離して独立に存在させることが可能である。

次いで、図３（ｂ）に示すように、送気部材２７を受湯口２２すなわち２２ａｘ、２２ｂｘおよび２２ｃｘのすべてを覆うように被せてガスＧを送気する工程では、ガスＧが仮想の液体Ｑａ、ＱｂおよびＱｃをそれぞれ押込むことにより、製品キャビティ３ａ、３ｂおよび３ｃ内の仮想の液体を押し上げて、製品キャビティ製品キャビティ３ａ、３ｂおよび３ｃ内をそれぞれ仮想の液体Ｑａ、ＱｂおよびＱｃで満たすことができる。

仮想の液体Ｑに替えて金属溶湯Ｍを用いる実際の鋳造での注湯においては、導入管２２ａｙ、２２ｂｙおよび２２ｃｙに対しそれぞれ独立に順次注湯してもよいが、溶湯Ｍが予め３つに分岐可能に構成された不図示の注湯装置等を用いて、サブ受湯部２２ａｘ、２２ｂｘおよび２２ｃｘに同時に注湯する方法等を用いてもよい。また実施の形態３ではサブ受湯部２２ａｘ、２２ｂｘおよび２２ｃｘの大きさは適宜設定可能であるので、受湯部２２ｘ内で必要かつ十分な量の金属溶湯Ｍを各鋳型キャビティに分配可能である。例えばタップアンドコーン式で重力により鉛直下方に金属溶湯Ｍを所定の量流下させることが可能な溶湯貯留槽などの、必要かつ十分な量の金属溶湯Ｍを予め分岐させずに受湯部２２ｘに注湯可能に構成された不図示の注湯装置を用いることができるので、より効率のよい注湯が可能である。

図３においても、形態の形態３の鋳型キャビティ２５としてその数を３個としているが、実施の形態２と同様に４個以上の構成とすることも可能である。すなわち、Ｎ個（但しＮ＝２以上）の鋳型キャビティを有する通気性鋳型は、仮想の液体の液面の高さが高い順に第１，第２，・・・，第Ｎ−１、および第Ｎの鋳型キャビティとするとき、任意のＮについて、第Ｎ−１の鋳型キャビティの前記鉛直方向の湯道は、第Ｎの鋳型キャビティの前記鉛直方向の湯道と前記第Ｎ−１の鋳型キャビティの前記仮想の液体の液面の高さ以上の接続位置で連通するように構成される。

１、１１、２１：通気性鋳型
２、１２、２２：湯口部
２ｘ、１２ｘ、２２ｘ：受湯部
２２ａｘ、２２ｂｘ、２２ｃｘ：サブ受湯部
２ｙ、１２ａｙ、１２ｂｙ、１２ｃｙ、２２ａｙ、２２ｂｙ、２２ｃｙ：導入管部
３ａ、３ｂ、３ｃ：製品キャビティ
４ａ、１４ａ、２４ａ：溶湯流路
４ａ１、１４ａ１、２４ａ１：鉛直方向の湯道
４ｂ、１４ｂ、２４ｂ：溶湯流路
４ｂ１、１４ｂ１、２４ｂ１：鉛直方向の湯道
４ｃ、１４ｃ、２４ｃ：溶湯流路
４ｃ１、１４ｃ１、２４ｃ１：鉛直方向の湯道
５、１５、２５：鋳型キャビティ
５ａ、１５ａ、２５ａ：第１の鋳型キャビティ
５ｂ、１５ｂ、２５ｂ：第２の鋳型キャビティ
５ｃ、１５ｃ、２５ｃ：第３の鋳型キャビティ
６、１６、２６：接続位置
６ａ、１６ａ、２６ａ：接続位置
６ｂ、１６ｂ、２６ｂ：接続位置
７、１７、２７：送気部材

Claims (4)

1. 上面に開口する受湯部と前記受湯部に連通し下方に延伸する導入管部とからなる湯口部と、
   製品キャビティと前記製品キャビティに連通する溶湯流路とからなり、前記溶湯流路は鉛直方向の湯道を有して前記湯口部に連通するように構成される鋳型キャビティと
   を有し、
   前記鋳型キャビティの体積よりも小さく、前記製品キャビティの体積よりも大きい体積の金属溶湯を前記鋳型キャビティに重力注湯し、次いで前記湯口部からガスを送気して、前記溶湯流路内の金属溶湯を押込むことで前記製品キャビティ内の金属溶湯を押し上げて、前記製品キャビティを金属溶湯で充填する鋳造物品の製造方法に用いられる通気性鋳型であって、
   前記鋳型キャビティの体積よりも小さく、前記製品キャビティの体積よりも大きい体積の仮想の液体（ここで、仮想の液体とは、凝固、蒸発、膨張、収縮、鋳型への浸み込みおよび気体の吸収や放出がない液体である。）が前記鋳型キャビティ内において重力下で静置された平衡状態を仮定したときの前記仮想の液体の液面の高さが互いに異なるように構成されたＮ個（ここで、Ｎは２以上の整数である。）の前記鋳型キャビティを有し、前記Ｎ個の鋳型キャビティを、前記仮想の液体の液面の高さが高い順に第１，第２，・・・，第Ｎ−１、および第Ｎの鋳型キャビティとするとき、
   任意のＮについて、第Ｎ−１の鋳型キャビティの前記鉛直方向の湯道は、第Ｎの鋳型キャビティの前記鉛直方向の湯道と前記第Ｎ−１の鋳型キャビティの前記仮想の液体の液面以上の高さの接続位置で連通するように構成されていることを特徴とする通気性鋳型。
2. 前記第Ｎの鋳型キャビティの前記鉛直方向の湯道の前記接続位置は、任意のＮについて同一の前記湯口部である請求項１に記載の通気性鋳型。
3. 第Ｎの前記鋳型キャビティの前記鉛直方向の湯道の前記接続位置は、任意のＮについての前記受湯部の前記上面に開口する面である請求項１に記載の通気性鋳型。
4. 前記通気性鋳型は、鉛直方向の見切りを有する請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の通気性鋳型。

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