WO2019022166A1 - 鋳型及び鋳造部品の製造方法 - Google Patents

鋳型及び鋳造部品の製造方法 Download PDF

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WO2019022166A1
WO2019022166A1 PCT/JP2018/027979 JP2018027979W WO2019022166A1 WO 2019022166 A1 WO2019022166 A1 WO 2019022166A1 JP 2018027979 W JP2018027979 W JP 2018027979W WO 2019022166 A1 WO2019022166 A1 WO 2019022166A1
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mold
molten metal
gap
heater
filling
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Inventor
神山　直久
徹三 西村
真 村上
郁男 片岡
佐藤　慎也
猪狩　隆彰
Original Assignee
カルソニックカンセイ株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/0063—Casting in, on, or around objects which form part of the product finned exchangers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/06—Permanent moulds for shaped castings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/08—Features with respect to supply of molten metal, e.g. ingates, circular gates, skim gates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/20—Accessories: Details
    • B22D17/22—Dies; Die plates; Die supports; Cooling equipment for dies; Accessories for loosening and ejecting castings from dies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product

Definitions

  • the present invention relates to a mold for forming a cast part and a method of manufacturing the cast part.
  • JP47-30053U discloses a spiral pipe through which a fluid flows, and a heat exchanger in which a sheathed heater that generates heat is cast in a cast part.
  • this kind of heat exchanger After a structure such as a pipe and a sheathed heater is installed in a mold, a molten metal of metal is filled in the mold. A cast part is formed by solidification of the molten metal thus filled. Pipes and sheathed heaters are built in the cast parts taken out of the mold.
  • the cast component is formed by, for example, the die casting method
  • the load received from the molten metal flow may deform the structure such as a pipe.
  • An object of the present invention is to prevent deformation of a structure cast in a cast part.
  • a mold comprising: a filling port opening at a desired position in the gap of the structure of the forming wall portion and allowing the molten metal to flow into the internal space.
  • a method of manufacturing a cast component wherein a cast component is molded by filling a molten metal in an inner space of a mold in which a structure having a gap is installed.
  • a filling step of flowing molten metal into the inner space through the filling port comprising: a forming wall portion forming an inner space; and a filling port opening at a desired position in the gap of the structure of the forming wall;
  • a method of making a cast component is provided.
  • the molten metal flow injected facing the gap from the filling port flows into the inner space through the gap. This prevents the high-speed molten metal stream from hitting the structure, thereby preventing the structure from being deformed by the load received from the molten metal stream.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a mold according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view taken along the line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG.
  • FIG. 5 is a view showing the arrangement of the heater and the filling port with respect to the internal space.
  • FIG. 6 is a view showing the arrangement of the heater and the filling port with respect to the internal space in a modification of the mold.
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing another modification of the mold.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing still another modification of the mold.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a mold according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view taken along the line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view
  • FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing still another modification of the mold.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line XX in FIG.
  • FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing still another modification of the mold.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line XII-XII of FIG.
  • FIG. 1 to 4 are cross-sectional views showing a casting apparatus 100 to which a mold 30 according to the present embodiment is applied.
  • the casting apparatus 100 is illustrated with a part omitted.
  • the casting apparatus 100 includes a pressure unit (piston) 7 for pressurizing the molten metal injected into the injection chamber 6 and an internal space 90 filled with the molten metal flowing out of the injection chamber 6 by the pressure unit 7. And a mold 30 to be formed.
  • the molten metal is, for example, a molten metal such as an aluminum alloy.
  • the cast part 70 is formed by solidifying the molten metal filled in the internal space 90.
  • the mold 30 comprises a fixed mold 25 and a movable mold 21, lateral slides 22, 23 and a core 24 which are removed after molding.
  • the internal space 90 is formed by moving the movable mold 21, the lateral slides 22 and 23, and the core 24 in the direction indicated by the outlined arrow with respect to the fixed mold 25 and holding it at a predetermined position. .
  • the heater 10 is installed as a structure to be cast into the cast part 70.
  • the heater 10 is a sheathed heater including a heat generating portion (not shown) that generates heat by energization and a metal pipe (pipe) 10 a that houses the heat generating portion.
  • the heater 10 is not limited to this, and may be, for example, a PTC (Positive Temperature Coefficient) heater or the like.
  • the heater 10 has end portions 13 and 14 as fixing portions supported by the mold 30 and a spiral extending portion 15 extending from the end portions 13 and 14. Terminals 16 and 17 to which electrical wiring is connected are provided at the tip end of the end portions 13 and 14.
  • the metal pipe 10a is spirally wound around the center line O.
  • the metal tube 10a is wound with a gap 11 in the direction of the center line O, as shown in FIGS.
  • the metal tube 10a is wound in a substantially annular shape as viewed from the center line O direction.
  • the two end portions 13 and 14 extend from both ends of the extending portion 15 in parallel with each other.
  • the end portions 13 and 14 are formed to be substantially orthogonal to the center line O, as shown in FIG.
  • the end portions 13 and 14 are respectively installed near two opposing corners of the internal space 90, as shown in FIG.
  • the cast part 70 has the cylindrical cylinder part 71 in which the extension part 15 is cast, and the plate-shaped cover part 72 in which the edge parts 13 and 14 are cast.
  • the cylindrical portion 71 and the lid portion 72 are integrally formed.
  • the cylindrical portion 71 has a plurality of fins projecting from its outer surface.
  • the cast part 70 may be in the form of one block into which the extending portion 15 and the end portions 13 and 14 are cast without having the lid portion 72.
  • the mold 30 has a molded wall 32 for molding the cast part 70 and hole-like supports 33 and 34 for supporting the ends 13 and 14 of the heater 10.
  • the forming wall portion 32 includes a wall portion 35 for forming the cylinder portion 71, a wall portion 36 for forming the lid portion 72, and a hole-like wall portion 37 for forming a portion for connecting the cylinder portion 71 and the lid portion 72; And 38.
  • the mold 30 has filling ports 42 to 46 opened to the internal space 90, and a runner 40 communicating the injection chamber 6 with the internal space 90 via the filling ports 42 to 46.
  • the lower filling port 42 facing the lower part of the internal space 90 opens at the lower end face of the wall portion 36.
  • the molten metal filled from the lower filling port 42 into the internal space 90 in the wall portion 36 forms the lid 72 of the cast part 70.
  • the cylinder portion 71 of the cast part 70 is formed by the molten metal filled from the filling ports 43 to 46 into the internal space 90 in the wall portion 35.
  • an installation step of installing the heater 10 in the internal space 90 of the mold 30 is performed.
  • the heater 10 is assembled to the movable mold 21.
  • the heater 10 is installed at a predetermined position in the internal space 90 by inserting the end portions 13 and 14 into the hole-like support portions 33 and 34 through the hole-like wall portions 37 and 38.
  • the movable mold 21, the lateral slides 22 and 23 and the core 24 are assembled to the fixed mold 25 to form an internal space 90.
  • a filling step of filling the inner space 90 with the molten metal is performed.
  • the internal space 90 is filled with an active gas (oxygen).
  • a high temperature molten metal is injected into the injection chamber 6, and the pressurizing unit 7 is driven to pressurize the molten metal.
  • the molten metal extruded from the injection chamber 6 flows from the filling ports 42 to 46 into the internal space 90 through the runner 40 as shown by the arrows in FIG.
  • the molten metal is injected from the filling ports 42 to 46 as high-speed spray into the internal space 90.
  • the active gas is combined with the molten metal to be in a vacuum state, and the molten metal is filled without any gap. This prevents the formation of nests in the cast part 70.
  • the air in the internal space 90 may be discharged to the outside as the internal space 90 is filled with the molten metal by forming a gas venting hole in the mold 30. .
  • the cast part 70 is formed by solidifying the molten metal filled in the internal space 90. Then, the movable mold 21, the lateral slides 22 and 23, and the core 24 are separated from the cast part 70, and the cast part 70 is removed from the fixed mold 25.
  • the cast component 70 is manufactured.
  • the cast part 70 incorporating the heater 10 is assembled to a tank (not shown) as a heater unit.
  • the heat generated by the heater 10 is transferred to the fluid (medium) circulating in the tank through the casting component 70 to heat the fluid.
  • the internal space 90 has an extension region 95 at the center with respect to the center line O direction (vertical direction), and a support region 93 and a support region 94 arranged so as to sandwich the same.
  • the heater 10 is accommodated from the support area 93 over the extension area 95 and the support area 94.
  • the end 13 of the heater 10 and the connecting portion 15a are accommodated.
  • the connecting portion 15 a is a part of the extending portion 15 connected to the end 13.
  • the central extension 15 of the extension 15 of the heater 10 is housed in the central extension area 95.
  • the other support area 94 receives the end 14 of the heater 10 and the connecting portion 15 b.
  • the connecting portion 15 b is a part of the extending portion 15 connected to the end portion 14.
  • the wall portion 35 and the filling ports 43 to 46 constitute a weir for guiding the molten metal injected into the internal space 90 to a predetermined position.
  • the filling ports 43 to 46 are formed in a line at a position facing the central portion of the heater 10 including the central line O (see FIG. 3).
  • the filling ports 43 to 46 have a substantially rectangular channel cross-sectional shape, and the opening widths in the direction orthogonal to the center line O are formed to be substantially equal to each other.
  • the filling ports 43 to 46 are not limited to the above-described configuration, and may be formed at positions not facing the center line O.
  • the support portion filling port 43 facing the end portions 13 and 14 opens at a portion facing the support region 93 of the side end surface 35 a of the molded wall portion 32.
  • the support filling port 43 is formed at a position where the channel center line extends substantially parallel to the end 13 of the heater 10 at a distance.
  • the support portion filling ports 43 and 44 are formed in a slit shape whose opening width in the direction of the center line O is larger than the opening width in the direction orthogonal to the center line O.
  • the support portion filling port 43 is formed in the vicinity of the end portion 13 so as to face the connecting portion 15 a of the extending portion 15 and to be opposed to a position offset with respect to the support portion 33.
  • the support portion filling port 43 faces the center portion including the center line O of the connecting portion 15a as shown in FIG.
  • the support filling port 44 opens at a portion of the side end face 35 a facing the support area 94.
  • the support filling port 44 is formed at a position where the channel center line extends substantially parallel to the end 14 of the heater 10 with a gap.
  • the support portion filling port 44 is formed in the vicinity of the end portion 14 so as to face the connecting portion 15 b of the extending portion 15 and to be opposed to a position offset with respect to the support portion 34.
  • the support filling port 44 faces the center portion including the center line O of the connecting portion 15b.
  • the gap 11 of the heater 10 is a spiral space provided between the metal tubes 10 a and has a portion facing the side end surface 35 a of the molded wall portion 32.
  • the gap 11 is a gap (space) facing the side end surface 35 a of the molded wall portion 32.
  • the gap filling ports 45 and 46 are formed at positions facing the gap 11 of the heater 10.
  • the gap filling ports 45, 46 are formed such that the center lines of the flow paths intersect the gap 11.
  • the opening width of the gap filling ports 45 and 46 is formed smaller than the interval (pitch) in which the spiral metal tube 10a is wound.
  • the gap filling ports 45 and 46 are formed at positions not facing the central portion of the outer peripheral surface of the metal tube 10a. Thereby, the molten metal flow injected from the gap filling ports 45 and 46 into the extension area 95 flows into the inner space 90 through the gap 11 and is suppressed from hitting the central portion of the outer peripheral surface of the metal pipe 10a.
  • the mold 30 provided with the filling ports 43 to 46 for filling the interior space 90 in which the heater 10 is installed with the molten metal is provided.
  • the molten molten metal flows into the internal space 90 from the filling ports 43 to 46 at a speed of, for example, about 50 m / s.
  • the central portion 15c of the extending portion 15 deforms when the high-speed molten metal flow injected from the supporting portion filling ports 43 and 44 hits, because the distance to the supporting portions 33 and 34 is larger than that of the connecting portions 15a and 15b. There is a fear.
  • the heater 10 forms the gap 11 facing the molding wall 32 of the mold 30.
  • the mold 30 is opened at a portion facing the gap 11 of the formed wall portion 32 forming the inner space 90 and the formed wall portion 32, and gap portion filling ports 45, 46 (filling of molten metal into the inner space 90) And the mouth).
  • the molten metal injected from the gap filling ports 45 and 46 so as to face the gap 11 flows into each part of the internal space 90 through the gap 11.
  • the high-speed molten metal flow is suppressed from hitting the heater 10, so that the heater 10 is prevented from being deformed by the load received from the molten metal flow.
  • the molten metal flow smoothly flows in through the gap 11, the molten metal is filled in the respective portions of the internal space 90 without gaps.
  • the cast part 70 is prevented from having a nest inside, and the quality can be improved.
  • the mold 30 is configured to include the support portion filling ports 43 and 44 that open in the portion facing the support regions 93 and 94 of the molded wall portion 32.
  • the mold 30 includes the plurality of support portions 33 and 34.
  • the heater 10 has a configuration in which the extending portion 15 is extended across the plurality of end portions 13 and 14.
  • the heater unit maintains the shape of the deformable spiral metal pipe 10a, and the desired performance is obtained.
  • the mold 30 has small filling ports 47 to 49 having a smaller opening width than the filling ports 43 to 46.
  • the small filling ports 47 to 49 open at a portion of the formed wall portion 32 facing the heater 10.
  • the small filling ports 47 to 49 communicate the adjacent filling ports 43 to 46 with each other.
  • the small filling ports 47 to 49 are formed in the shape of a slit that opens at a position linearly aligned with the filling ports 43 to 46 and the center line O. In the direction orthogonal to the center line O, the opening width of the small filling ports 47 to 49 is smaller than the opening width of the filling ports 43 to 46.
  • the molten metal flow injected from the small filling ports 47 to 49 in the filling step passes through the small filling ports 47 to 49 and is decelerated by the application of resistance.
  • the molten metal flow injected from the small filling ports 47 to 49 is prevented from being deformed by impact.
  • the mold 30 has a gap 61, 62 between the end 13, 14 of the heater 10 and the end wall 35 b, 35 c of the wall portion 35.
  • the gaps 61 and 62 are gaps (spaces) facing the side end surface 35 a of the molded wall 32.
  • the mold 30 has gap filling ports 51 to 58 opened at the side end face 35a.
  • the gap filling ports 51 to 58 individually open in the gaps 61, the gaps 11, and the gaps 62 respectively.
  • the gap portion filling ports 51 to 58 are formed in a line at positions facing the central portion of the heater 10 including the central line O of the side end surface 35a.
  • the molten metal supplied through the runner 40 as shown by the arrow in FIG. 7 is injected from the gap filling ports 51 to 58, and the gaps 61, the gaps 11, and the gaps It flows into each part of the internal space 90 through 62.
  • the heater 10 is suppressed from being hit by the high-speed molten metal flow, and is prevented from being deformed by the molten metal flow.
  • the mold 30 has a gap 73, 74 between the outer periphery of the heater 10 and the wall portion 35 of the forming wall 32.
  • the gaps 73 and 74 are gaps (spaces) opposed to the side end surface 35 a of the molded wall 32.
  • the mold 30 has gap filling ports 65, 66 opened at locations facing the gaps 73, 74 of the side end face 35a.
  • the gap portion filling ports 65 and 66 are formed to be inclined with respect to a center line P extending in a substantially horizontal direction perpendicular to the center line O and to be opposed to the gaps 73 and 74.
  • the molten metal supplied through the runner 40 as shown by the arrow in FIG. 8 is injected from the gap filling ports 65 and 66 and passes through the gaps 73 and 74 in the inner space 90. It flows into each part.
  • the heater 10 is suppressed from being hit by the high-speed molten metal flow, and is prevented from being deformed by the molten metal flow.
  • the gap filling ports 65, 66 extend at an angle to each other to gradually separate from the chamber 59 of the runner 40 to the interior space 90. Thereby, the mold 30 can make the volume of the chamber 59 smaller than that in which the center lines of the gap filling ports 65 and 66 are disposed substantially in parallel. As a result, the material discarded after the molten metal solidifies in the chamber 59 can be reduced.
  • the extending portion 15 of the heater 10 has a serpentine shape in which the metal pipe 10 a reciprocates in the casting part 70.
  • the end portions 13 and 14 of the heater 10 extend from both ends of the extending portion 15 in parallel with each other.
  • the extending portion 15 of the heater 10 has a plurality of gaps 76 facing the side end surface 35 a of the molding wall 32. Gaps 75 and 77 are respectively formed between the end portions 13 and 14 of the heater 10 and both end wall surfaces 35 b and 35 c of the molded wall portion 32. These gaps 75 to 77 are gaps (spaces) facing the side end surface 35 a of the molded wall portion 32.
  • the mold 30 has gap filling ports 81 to 85 which individually face the gaps 75 to 77 of the heater 10.
  • the gap filling ports 81 to 85 are formed in line.
  • the molten metal supplied through the runner 40 as shown by the arrow in FIG. 9 is injected from the gap filling ports 81 to 85 and passes through the gaps 75 to 76 It flows into each part.
  • the heater 10 is suppressed from being hit by the high-speed molten metal flow, and is prevented from being deformed by the molten metal flow.
  • the extending portion 15 of the heater 10 is spirally wound around a center line P in which the metal pipe 10a extends in a substantially horizontal direction.
  • the extending portion 15 of the heater 10 has a gap 79 facing the side end surface 35 a of the molded wall portion 32.
  • the end portions 13 and 14 of the heater 10 extend from both ends of the extending portion 15 in parallel with each other. Gaps 78 and 80 are respectively formed between the end portions 13 and 14 of the heater 10 and both end wall surfaces 35 b and 35 c of the molded wall portion 32.
  • the mold 30 has gap filling ports 86 to 88 that open at opposite locations for each of the gaps 78 to 80.
  • the gap 78 and the gap filling port 86, the gap 79 and the gap filling port 87, and the gap 80 and the gap filling port 88 are formed side by side with respect to the center line P, respectively.
  • the molten metal supplied through the runner 40 as shown by the arrow in FIG. 11 is injected from the gap filling ports 86 to 88 and passes through the gaps 78 to 80 It flows into each part.
  • the heater 10 is suppressed from being hit by the high-speed molten metal flow, and is prevented from being deformed by the molten metal flow.
  • the present invention is suitable as a mold for casting a heater, but is also applicable to a mold for casting a structure other than the heater.
  • this invention is suitable as a casting method by the die-casting method of pressurizing a molten metal and filling a casting_mold

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Abstract

ヒータ１０（構造物）は、鋳型３０の成形壁部３２に対向する間隙１１を有する。鋳型３０は、内部空間９０を形成する成形壁部３２と、成形壁部３２のヒータ１０が有する間隙１１に望む部位に開口し、溶湯を内部空間９０に流入させる間隙部充填口４５、４６（充填口）と、を備える。

Description

鋳型及び鋳造部品の製造方法
　本発明は、鋳造部品を成形する鋳型、及び鋳造部品の製造方法に関する。
　ＪＰ４７－３００５３Ｕには、流体が流れる螺旋状のパイプ、及び発熱するシーズヒータが鋳造部品に鋳込まれた熱交換器が開示されている。
　この種の熱交換器の製造時には、鋳型内にパイプ及びシーズヒータといった構造物が設置された後に、鋳型内に金属の溶湯が充填される。こうして充填された溶湯が凝固することで鋳造部品が形成される。鋳型内から取り出された鋳造部品には、パイプ及びシーズヒータが内蔵される。
　しかしながら、上記鋳造部品が例えばダイキャスト工法によって形成される場合に、鋳型内に高速で射出される溶湯が構造物に当たると、溶湯流から受ける負荷によってパイプ等の構造物が変形するおそれがある。
　本発明は、鋳造部品に鋳込まれる構造物の変形を防止することを目的とする。
　本発明のある態様によれば、間隙を有する構造物が設置された内部空間に溶湯が充填されることで鋳造部品を成形する鋳型であって、前記内部空間を形成する成形壁部と、前記成形壁部の前記構造物が有する前記間隙に望む部位に開口して溶湯を前記内部空間に流入させる充填口と、を備える鋳型が提供される。
　又、本発明のある態様によれば、間隙を有する構造物が設置された鋳型の内部空間に溶湯を充填することで鋳造部品を成形する鋳造部品の製造方法であって、前記鋳型は、前記内部空間を形成する成形壁部と、前記成形壁部の前記構造物が有する前記間隙に望む部位に開口する充填口と、を備え、溶湯を前記充填口を通じて前記内部空間に流入させる充填工程を備える鋳造部品の製造方法が提供される。
　上記態様によれば、充填口から間隙に対向して射出される溶湯流は、間隙を通じて内部空間に流入する。これにより、高速の溶湯流が構造物に当たることが抑えられるため、構造物が溶湯流から受ける負荷によって変形することが防止される。
図１は、本発明の実施形態に係る鋳型を示す縦断面図である。 図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿う縦断面図である。 図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う横断面図である。 図４は、図２のＩＶ－ＩＶ線に沿う横断面図である。 図５は、内部空間に対するヒータ及び充填口の配置を示す図である。 図６は、鋳型の変形例において、内部空間に対するヒータ及び充填口の配置を示す図である。 図７は、鋳型の他の変形例を示す縦断面図である。 図８は、鋳型のさらに他の変形例を示す横断面図である。 図９は、鋳型のさらに他の変形例を示す縦断面図である。 図１０は、図９のＸ－Ｘ線に沿う横断面図である。 図１１は、鋳型のさらに他の変形例を示す縦断面図である。 図１２は、図１１のＸＩＩ－ＸＩＩ線に沿う横断面図である。
　以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
　図１～４は、本実施形態に係る鋳型３０が適用される鋳造装置１００を示す断面図である。なお、説明の簡略化のため、鋳造装置１００は一部を省略して図示している。
　ダイキャスト工法による鋳造装置１００は、注入室６内に注入された溶湯を加圧する加圧部（ピストン）７と、加圧部７によって注入室６から流出する溶湯が充填される内部空間９０を形成する鋳型３０と、を備える。溶湯は、例えばアルミニウム合金等の金属が溶融したものである。後述するように、鋳型３０では、内部空間９０に充填された溶湯が凝固することによって鋳造部品７０が成形される。
　鋳型３０は、固定型２５と、成形後に取り外される可動型２１、横スライド２２、２３及び中子２４と、を備える。鋳型３０では、固定型２５に対して可動型２１、横スライド２２、２３及び中子２４が白抜き矢印で示す方向に移動して所定位置に保持されることによって、内部空間９０が形成される。
　鋳型３０の内部空間９０には、鋳造部品７０に鋳込まれる構造物としてヒータ１０が設置される。
　ヒータ１０は、通電によって発熱する発熱部（図示省略）と、発熱部を収容する金属管（パイプ）１０ａと、を備えるシーズヒータである。なお、ヒータ１０は、これに限らず、例えばＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ヒータなどであってもよい。
　ヒータ１０は、鋳型３０に支持される固定部としての端部１３、１４と、端部１３、１４から延設される螺旋状の延設部１５と、を有する。端部１３、１４の先端部には、電気配線が接続される端子１６、１７が設けられる。
　延設部１５では、金属管１０ａが中心線Ｏを中心として螺旋状に巻かれる。金属管１０ａは、図１、２に示すように、中心線Ｏ方向に間隙１１を持って巻かれる。金属管１０ａは、図３に示すように、中心線Ｏ方向から見て略円環状に巻かれる。
　２本の端部１３、１４は、延設部１５の両端から互いに略平行に並んで延在する。端部１３、１４は、図１に示すように、中心線Ｏと略直交するように形成される。端部１３、１４は、図２に示すように、内部空間９０の対向する２つの隅部の近傍にそれぞれ設置される。
　鋳造部品７０は、延設部１５が鋳込まれる筒状の筒部７１と、端部１３、１４が鋳込まれる板状の蓋部７２と、を有する。筒部７１と蓋部７２とは、一体に形成される。筒部７１は、その外面から突出する複数のフィンを有する。なお、鋳造部品７０は、蓋部７２を有することなく、延設部１５及び端部１３、１４が鋳込まれる一つのブロック状のものであってもよい。
　鋳型３０は、鋳造部品７０を成形する成形壁部３２と、ヒータ１０の端部１３、１４を支持する孔状の支持部３３、３４と、を有する。
　成形壁部３２は、筒部７１を成形する壁部分３５と、蓋部７２を成形する壁部分３６と、筒部７１と蓋部７２とを接続する部位を成形する孔状の壁部分３７、３８と、を有する。
　鋳型３０は、内部空間９０に開口する充填口４２～４６と、充填口４２～４６を介して注入室６と内部空間９０とを連通する湯道４０と、を有する。
　内部空間９０の下部に臨む下部充填口４２は、壁部分３６の下端面に開口する。下部充填口４２から壁部分３６内の内部空間９０に充填される溶湯によって鋳造部品７０の蓋部７２が形成される。
　内部空間９０の側部に臨む充填口４３～４６は、壁部分３５の側端面３５ａに開口する。充填口４３～４６から壁部分３５内の内部空間９０に充填される溶湯によって鋳造部品７０の筒部７１が形成される。
　次に、鋳造装置１００によって鋳造部品７０を鋳造する工程について説明する。
　まず、鋳型３０の内部空間９０にヒータ１０を設置する設置工程が行なわれる。この設置工程において、まず、可動型２１にヒータ１０が組み付けられる。このときに、ヒータ１０は、その端部１３、１４が孔状の壁部分３７、３８を通して孔状の支持部３３、３４に挿入されることで、内部空間９０の所定位置に設置される。続いて、可動型２１、横スライド２２、２３及び中子２４が固定型２５に組み付けられて、内部空間９０が形成される。
　続いて、内部空間９０に溶湯を充填する充填工程が行なわれる。この充填工程において、まず、内部空間９０に活性ガス（酸素）が充填される。続いて、注入室６内に高温の溶湯が注入され、加圧部７を駆動して溶湯を加圧する。これにより、注入室６から押し出される溶湯は、図１に矢印で示すように、湯道４０を通じて充填口４２～４６から内部空間９０に流入する。このときに、溶湯は、充填口４２～４６から高速の噴霧となって内部空間９０に射出される。これに伴って、内部空間９０では、活性ガスが金属の溶湯と結合することで真空状態となり、溶湯が隙間なく充填される。これにより、鋳造部品７０に巣が生じることが防止される。なお、これに限らず、例えば、鋳型３０にガス抜き孔を形成して、内部空間９０に溶湯が充填されるのに伴って、内部空間９０の空気が外部に排出されるようにしてもよい。
　その後、鋳型３０では、内部空間９０に充填された溶湯が凝固することによって鋳造部品７０が成形される。そして、可動型２１、横スライド２２、２３及び中子２４を鋳造部品７０から離し、固定型２５から鋳造部品７０が取り外される。
　以上のようにして、鋳造部品７０が製造される。ヒータ１０を内蔵した鋳造部品７０は、ヒータユニットとしてタンク（図示省略）に組み付けられる。ヒータユニットは、ヒータ１０が発生する熱が鋳造部品７０を介してタンク内を循環する流体（媒体）に伝えられ、流体を加熱するようになっている。
　次に、鋳型３０の内部空間９０に対するヒータ１０及び充填口４３～４６の配置について説明する。
　図５に示すように、内部空間９０は、中心線Ｏ方向（鉛直方向）について中央の延設領域９５と、これを挟むように並ぶ支持領域９３及び支持領域９４と、を有する。ヒータ１０は、支持領域９３から延設領域９５及び支持領域９４にわたって収容される。
　一方の支持領域９３には、ヒータ１０の端部１３及び連接部分１５ａが収容される。連接部分１５ａは、端部１３に連接する延設部１５の一部である。
　中央の延設領域９５には、ヒータ１０の延設部１５の中央部分１５ｃが収容される。
　他方の支持領域９４には、ヒータ１０の端部１４及び連接部分１５ｂが収容される。連接部分１５ｂは、端部１４に連接する延設部１５の一部である。
　壁部分３５及び充填口４３～４６は、内部空間９０に射出される溶湯を所定の位置に導く堰を構成する。
　充填口４３～４６は、中心線Ｏを含むヒータ１０の中心部に対向する位置に一列に並んで形成される（図３参照）。充填口４３～４６は、略矩形の流路断面形状を有し、中心線Ｏと直交方向の開口幅が互いに略等しい寸法に形成される。
　なお、充填口４３～４６は、上記した構成に限らず、中心線Ｏに対向しない位置に形成してもよい。
　端部１３、１４に対向する支持部充填口４３は、成形壁部３２の側端面３５ａの支持領域９３に面する部位に開口する。支持部充填口４３は、その流路中心線がヒータ１０の端部１３に対して間隔を持って略平行に延在する位置に形成される。
　支持部充填口４３、４４は、中心線Ｏ方向の開口幅が、中心線Ｏと直交方向の開口幅より大きいスリット状に形成される。
　支持部充填口４３は、端部１３の近傍で延設部１５の連接部分１５ａに対向し、支持部３３に対してオフセットされた位置に対向するように形成される。支持部充填口４３は、図３に示すように、連接部分１５ａの中心線Ｏを含む中心部に対向する。
　これにより、支持部充填口４３から射出される溶湯は、ヒータ１０の端部１３に沿って支持領域９３の中央部に流入する。
　支持部充填口４４は、側端面３５ａの支持領域９４に面する部位に開口する。支持部充填口４４は、その流路中心線がヒータ１０の端部１４に対して間隔を持って略平行に延在する位置に形成される。
　支持部充填口４４は、端部１４の近傍で延設部１５の連接部分１５ｂに対向し、支持部３４に対してオフセットされた位置に対向するように形成される。支持部充填口４４は、連接部分１５ｂの中心線Ｏを含む中心部に対向する。
　これにより、支持部充填口４４から射出される溶湯は、ヒータ１０の端部１４に沿って支持領域９４の中央部に流入する。
　なお、上記した構成に限らず、支持部充填口４３、４４は、支持部３３、３４にそれぞれ対向するように、内部空間９０の隅部近傍に臨む位置に形成してもよい。
　ヒータ１０の間隙１１は、金属管１０ａの間に設けられる螺旋状の空間であり、成形壁部３２の側端面３５ａに対向する部位を有する。この間隙１１は、成形壁部３２の側端面３５ａに対向する間隙（空間）である。
　間隙部充填口４５、４６は、ヒータ１０の間隙１１に対向する位置に形成される。間隙部充填口４５、４６は、それぞれの流路中心線が間隙１１と交差するように形成される。
　中心線Ｏ方向について、間隙部充填口４５、４６の開口幅は、螺旋状の金属管１０ａが巻かれる間隔（ピッチ）より小さく形成される。そして、間隙部充填口４５、４６は、金属管１０ａの外周面の中央部に対向しない位置に形成される。これにより、間隙部充填口４５、４６から延設領域９５に射出される溶湯流は、間隙１１を通じて内部空間９０に流入し、金属管１０ａの外周面の中央部に当たることが抑えられる。
　以上のように、本実施形態によれば、ヒータ１０が設置された内部空間９０に溶湯を充填する充填口４３～４６を備える鋳型３０が提供される。
　上記溶湯充填時に、噴霧状の溶湯が充填口４３～４６から例えば５０ｍ／ｓ程度の速度で内部空間９０に流入する。
　延設部１５の中央部分１５ｃは、支持部３３、３４に対する距離が連接部分１５ａ、１５ｂに比べて大きいため、支持部充填口４３、４４から射出される高速の溶湯流が当たると、変形するおそれがある。
　この対処方法として、本実施形態によれば、ヒータ１０（構造物）は、鋳型３０の成形壁部３２に対向する間隙１１を形成する。そして、鋳型３０は、内部空間９０を形成する成形壁部３２と、成形壁部３２の間隙１１に対向する部位に開口し、溶湯を内部空間９０に流入させる間隙部充填口４５、４６（充填口）と、を備える構成とした。
　このように構成することで、間隙部充填口４５、４６から間隙１１に対向して射出される溶湯は、間隙１１を通じて内部空間９０の各部に流入する。これにより、高速の溶湯流がヒータ１０に当たることが抑えられるため、ヒータ１０が溶湯流から受ける負荷によって変形することが防止される。そして、溶湯流が間隙１１を通じて円滑に流入するため、溶湯が内部空間９０の各部に隙間なく充填される。これにより、鋳造部品７０は、内部に巣が生じることが防止され、品質の向上が図れる。
　又、本実施形態によれば、鋳型３０は、成形壁部３２の支持領域９３、９４に面する部位に開口する支持部充填口４３、４４を備える構成とした。
　支持部充填口４３、４４から支持領域９３、９４に射出される溶湯流は、高速でヒータ１０の端部１３、１４及び連接部分１５ａ、１５ｂに当たる。ヒータ１０は、高速の溶湯流が当たる部位と支持部３３、３４との距離が短いため、溶湯流によって生じる曲げ応力が小さく抑えられる。これにより、ヒータ１０は、溶湯流から受ける負荷に対する強度が確保され、溶湯流によって変形することが防止される。
　又、本実施形態によれば、鋳型３０は、複数の支持部３３、３４を備える。そして、ヒータ１０は、複数の端部１３、１４の間にわたって延設部１５が延設される構成とした。
　このように構成することで、ヒータ１０の延設部１５は、複数の端部１３、１４に両持ち支持されるため、溶湯流によって生じる曲げ応力が小さく抑えられる。これにより、ヒータ１０の変形を有効に防止できる。
　こうして、本実施形態によれば、鋳型３０を用いてヒータ１０を鋳込んだ鋳造部品７０を製造する鋳造部品７０の製造方法を提供することができる。
　又、本実施形態によれば、内部空間９０に設置される構造物として、螺旋状の金属管１０ａを鋳込んだ鋳造部品７０を製造する鋳造部品７０の製造方法を提供することができる。
　これにより、ヒータユニットは、変形しやすい螺旋状の金属管１０ａの形状が保たれ、所期の性能が得られる。
　次に、図６に示す鋳型３０の変形例について説明する。
　鋳型３０は、充填口４３～４６に比べて小さい開口幅を有する小充填口４７～４９を有する。小充填口４７～４９は、成形壁部３２のヒータ１０に対向する部位に開口する。小充填口４７～４９は、隣り合う充填口４３～４６どうしをそれぞれ連通する。
　小充填口４７～４９は、充填口４３～４６と中心線Ｏに沿って直線上に並ぶ位置に開口するスリット状に形成される。中心線Ｏと直交する方向について、小充填口４７～４９の開口幅は、充填口４３～４６の開口幅に比べて小さい。
　このように構成することで、充填工程において、小充填口４７～４９から射出される溶湯流は、小充填口４７～４９を通過して抵抗が付与されることで減速する。これにより、ヒータ１０の延設部１５は、小充填口４７～４９から射出される溶湯流が当たって変形することが防止される。
　次に、図７に示す鋳型３０の変形例について説明する。
　鋳型３０は、ヒータ１０の端部１３、１４と壁部分３５の両端壁面３５ｂ、３５ｃとの間に間隙６１、６２を有する。間隙６１、６２は、成形壁部３２の側端面３５ａに対向する間隙（空間）である。
　鋳型３０は、側端面３５ａに開口する間隙部充填口５１～５８を有する。間隙部充填口５１～５８は、間隙６１、各間隙１１、及び間隙６２に個別に対向して開口する。間隙部充填口５１～５８は、側端面３５ａの中心線Ｏを含むヒータ１０の中心部に対向する部位に一列に並んで形成される。
　このように構成することで、充填工程において、図７に矢印で示すように湯道４０を通じて供給される溶湯は、間隙部充填口５１～５８から射出され、間隙６１、各間隙１１、及び間隙６２を通じて内部空間９０の各部に流入する。これにより、ヒータ１０は、高速の溶湯流が当たることが抑えられ、溶湯流によって変形することが防止される。
　次に、図８に示す鋳型３０の変形例について説明する。
　鋳型３０は、ヒータ１０の外周と成形壁部３２の壁部分３５との間に間隙７３、７４を有する。この間隙７３、７４は、成形壁部３２の側端面３５ａに対向する間隙（空間）である。
　鋳型３０は、側端面３５ａの間隙７３、７４に対向する部位に開口する間隙部充填口６５、６６を有する。間隙部充填口６５、６６は、中心線Ｏに直交して略水平方向に延びる中央線Ｐに対して傾斜し、間隙７３、７４に対向するように並んで形成される。
　このように構成することで、充填工程において、図８に矢印で示すように湯道４０を通じて供給される溶湯は、間隙部充填口６５、６６から射出され、間隙７３、７４を通じて内部空間９０の各部に流入する。これにより、ヒータ１０は、高速の溶湯流が当たることが抑えられ、溶湯流によって変形することが防止される。
　間隙部充填口６５、６６は、湯道４０のチャンバ５９から内部空間９０にかけて次第に離れるように互いに傾斜して延在する。これにより、鋳型３０は、間隙部充填口６５、６６の中心線が略平行に配置されるものに比べて、チャンバ５９の容積を小さくすることができる。この結果、溶湯がチャンバ５９内で凝固した後に廃棄される材料を減らすことができる。
　次に、図９、１０に示すヒータ１０及び鋳型３０の変形例について説明する。
　ヒータ１０の延設部１５は、金属管１０ａが鋳造部品７０内を往復するつづら折り形状を有する。ヒータ１０の端部１３、１４は、延設部１５の両端から互いに略平行に並んで延在する。
　ヒータ１０の延設部１５は、成形壁部３２の側端面３５ａに対向する複数の間隙７６を有する。ヒータ１０の端部１３、１４と成形壁部３２の両端壁面３５ｂ、３５ｃとの間には、間隙７５、７７がそれぞれ形成される。これらの間隙７５～７７は、成形壁部３２の側端面３５ａに対向する間隙（空間）である。
　鋳型３０は、ヒータ１０の間隙７５～７７に個別に対向する間隙部充填口８１～８５を有する。間隙部充填口８１～８５は、一列に並んで形成される。
　このように構成することで、充填工程において、図９に矢印で示すように湯道４０を通じて供給される溶湯は、間隙部充填口８１～８５から射出され、間隙７５～７６を通じて内部空間９０の各部に流入する。これにより、ヒータ１０は、高速の溶湯流が当たることが抑えられ、溶湯流によって変形することが防止される。
　次に、図１１、１２に示すヒータ１０及び鋳型３０の変形例について説明する。
　ヒータ１０の延設部１５は、金属管１０ａが略水平方向に延びる中央線Ｐを中心として螺旋状に巻かれる。ヒータ１０の延設部１５は、成形壁部３２の側端面３５ａに対向する間隙７９を有する。
　ヒータ１０の端部１３、１４は、延設部１５の両端から互いに略平行に並んで延在する。ヒータ１０の端部１３、１４と成形壁部３２の両端壁面３５ｂ、３５ｃとの間には、間隙７８、８０がそれぞれ形成される。
　鋳型３０は、間隙７８～８０毎に対向する部位に開口する間隙部充填口８６～８８を有する。間隙７８と間隙部充填口８６、間隙７９と間隙部充填口８７、間隙８０と間隙部充填口８８は、それぞれ中央線Ｐについて並んで形成される。
　このように構成することで、充填工程において、図１１に矢印で示すように湯道４０を通じて供給される溶湯は、間隙部充填口８６～８８から射出され、間隙７８～８０を通じて内部空間９０の各部に流入する。これにより、ヒータ１０は、高速の溶湯流が当たることが抑えられ、溶湯流によって変形することが防止される。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
　本発明は、ヒータを鋳込む鋳型として好適であるが、ヒータ以外の構造物を鋳込む鋳型にも適用できる。
　本発明は、溶湯を加圧して鋳型に充填するダイキャスト工法による鋳造方法として好適であるが、他の鋳造方法にも適用できる。
　本願は、２０１７年７月２８日に日本国特許庁に出願された特願２０１７－１４６９７８に基づく優先権を主張する。この出願のすべての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (5)

  1. 　間隙を有する構造物が設置された内部空間に溶湯が充填されることで鋳造部品を成形する鋳型であって、
    　前記内部空間を形成する成形壁部と、
    　前記成形壁部の前記構造物が有する前記間隙に望む部位に開口し、溶湯を前記内部空間に流入させる充填口と、
    　を備える鋳型。
  2. 　請求項１に記載の鋳型であって、
    　前記構造物は、
    　前記成形壁部に支持される固定部と、
    　前記固定部から延設される延設部と、を有し、
    　前記内部空間は、
    　前記固定部を収容する支持領域と、
    　前記延設部を収容する延設領域と、を有し、
    　前記成形壁部の前記支持領域に面する部位に開口する支持部充填口をさらに備える鋳型。
  3. 　請求項１又は２に記載の鋳型であって、
    　前記成形壁部の前記構造物に対向する部位に開口し、前記充填口に比べて小さい開口幅を有する小充填口をさらに備える鋳型。
  4. 　間隙を有する構造物が設置された鋳型の内部空間に溶湯を充填することで鋳造部品を成形する鋳造部品の製造方法であって、
    　前記鋳型は、
    　前記内部空間を形成する成形壁部と、
    　前記成形壁部の前記構造物が有する前記間隙に望む部位に開口する充填口と、を備え、
    　溶湯を前記充填口を通じて前記内部空間に流入させる充填工程を備える鋳造部品の製造方法。
  5. 　請求項４に記載の鋳造部品の製造方法であって、
    　前記構造物として、螺旋状の金属管を鋳込む鋳造部品の製造方法。
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