JPH07323367A - 中空路を有する製品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製品内に形成する中空路が長尺であったり、
複雑な細径の経路であっても、確実かつ高精度に該製品
を製作できるようにする。 【構成】 本体内部に細径の中空路を有する製品を次の
工程で製造する。中空路の一部分を含む製品本体の部分
片１０，１１，１２を形成する工程、これら部分片に形
成した中空路２ａ，２ｂ，２ｃから連続すべき製品本体
の残りの中空路部分に、該中空路部分に対応した形状の
セラミックス部材１３，１４を配設し、これら部分片お
よびセラミックス部材を鋳型１５内に配置する工程、鋳
型１５内に金属溶湯１６を注湯する工程、金属溶湯１６
が固まった後、溶剤によりセラミックス部材１３，１４
を溶解除去する工程。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、細径の中空路、特に
曲線状に湾曲した中空路を本体内部に有する製品の製作
に好適な製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ダイカスト成形品やプラスチック成形品
を製作する場合、各金型に粘液状の成形材料を分配して
送り込むマニホールド（分配器）が使用されている。こ
のマニホールドには、本体の内部に分岐点やコーナをも
った複雑な経路の中空路が形成されており、この中空路
を通して成形材料を圧送することができる。

【０００３】このマニホールドのように複雑な経路の中
空路を有した製品を鋳造によって製作する技術はあまり
知られていない。そこで、本出願人らは、複雑な経路の
中空路を有した製品を鋳造により容易かつ高精度に製作
できる方法を先に開発し、特許出願を行なっている（特
願平５−３２０１２５号、特願平６−２４０６１号）。
これらの特許出願に開示した方法は、製品の中空路に
対応する形状の中子をセラミックス材料で形成し、この
中子を鋳型内に配置して製品本体を鋳造した後、溶剤に
よってセラミックス製の中子を溶解除去することを特徴
としている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このセ
ラミックス製の中子を用いた方法は、製品内に形成する
中空路が長尺になったり、複雑な細径の経路であった場
合、鋳造に際して金属溶湯から受ける圧力に、セラミッ
クス製の中子が耐えられないという課題を有していた。
この点、特願平６−２４０６１号に開示した方法では、
中子の内部に補強材を挿入して強度を高めてはいるもの
の、やはりその強度には限界があった。この発明はこの
ような課題を解決するもので、製品内に形成する中空路
が長尺であったり、複雑な細径の経路であっても、確実
かつ高精度に製作できる中空路を有する製品の製造方法
を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に第一の発明は、本体内部に細径の中空路を有する製品
の製造方法であって、次の各工程を含んだ構成としてあ
る。 中空路の一部分を含む製品本体の部分片を形成する
工程 部分片に形成した中空路から連続すべき製品本体の
残りの中空路部分に、該中空路部分に対応した形状のセ
ラミックス部材を配設し、これら部分片およびセラミッ
クス部材を、製品本体の残りの部分を形成する鋳型内に
配置する工程 鋳型内に金属溶湯を注湯する工程 金属溶湯が固まった後、溶剤によりセラミックス部
材を溶解除去する工程

【０００６】また第二の発明は、本体内部に細径の中空
路を有する製品の製造方法であって、次の各工程を含ん
だ構成としてある。 中空路を適宜の位置で切断するように製品本体を複
数の分割片に分けて形成する工程 各分割片を組み合わせる工程 中空路内に消失または除去可能な中間材を挿入する
とともにセラミックス部材を充填して固める工程 各分割片の隣接面を接着剤により接合する工程 中間材を消失又は除去して中空路内のセラミックス
部材中に空洞を形成する工程 前記セラミックス部材を溶剤によって溶解除去する
工程

【０００７】さらに第三の発明は、本体内部に細径の中
空路を有する製品の製造方法であって、次の各工程を含
んだ構成としてある。 中空路を適宜の位置で切断するように製品本体を複
数の分割片に分けて形成する工程 各分割片を組み合わせるとともに、各分割片におけ
る中空路の連通または形成部分にセラミックス製の漏れ
止め部材を配置する工程 各分割片の隣接面を接着剤により接合する工程 セラミックス製の漏れ止め部材を溶剤によって溶解
除去する工程

【０００８】

【作用】第一乃至第三の発明は、いずれも中空路の一部
分を含むような製品本体の部分片または分割片を、それ
ぞれ個別に形成するようにしてある。これにより製品全
体の中空路がいかに長尺であったり複雑な経路であって
も、その中空路を部分片または分割片に分けて形成する
ことができるため、短尺で簡単な経路の中空路として製
作することができる。

【０００９】そして、第一の発明にあっては、製品本体
の一部となる部分片に形成した中空路から連続すべき本
体の残りの中空路部分にセラミックス部材を配設し、こ
れら部分片とセラミックス部材を鋳込むようにして残り
の本体部分を鋳造する。このとき使用するセラミックス
部材は、製品本体に形成する中空路の一部分に相当し、
したがって金属溶湯から受ける圧力に十分耐え得るよう
な短尺でかつ簡単な形状とすることができる。上記鋳造
によってできた製品本体は、中空路の一部分にセラミッ
クス部材が内在する構造となる。そこで、セラミックス
部材を溶剤によって溶解除去すれば、異物の残存してい
ない中空路を形成することができる。

【００１０】また、第二，第三の発明は、個別に形成し
た分割片を組み合わせ、各分割片の隣接面の間にろう材
等の接着剤を充填して接合している。このとき、各分割
片の隣接面の間に充填した接着剤が、各分割片に形成し
た中空路の連通部分から中空路内に侵入し、異物となっ
て残存するおそれがある。この異物（接着剤）が僅かで
あれば内面研磨によって簡単に取り除くことができる
が、例えば１ｍｍ以上に盛り上がった突起物となった場
合、内面研磨によって取り除くことは容易でない。

【００１１】そこで、第二の発明では、各分割片を組み
合わせて接着剤で接合するに際し、中空路内にセラミッ
クス部材を充填しておくことにより、中空路内への接着
剤の侵入を阻止している。充填したセラミック部材は、
各分割片を接合する接着剤が固まった後、苛性ソーダ等
の溶液を使用して溶解除去することができるので、中空
路内に異物として残存することがない。

【００１２】この発明では、セラミックス部材の溶解を
促進するために、セラミックス部材とともに中間材を中
空路内に挿入している。中間材としては、加熱等の操作
により消失したりまたは溶融などして除去可能となる種
々の材料を用いることができる。中間材として好適な材
料に、例えば、綿糸を撚って作った紐材，ろう材，ウレ
タン樹脂材，アルミ合金や鉛合金等の低融点でかつ軟質
の金属材がある。セラミックス部材を溶解する前に、こ
の中間材を加熱等の操作により消失または除去すると、
そこに空洞ができあがる。これにより、セラミックス部
材に対する溶剤の接触面積が大きくなり、溶解が促進さ
れる。

【００１３】また、第三の発明では、組み合わせた状態
の各分割片における中空路の連通部分にセラミックス製
の漏れ止め部材を配置することにより、中空路内への接
着剤の侵入を阻止している。セラミックス製の漏れ止め
部材は、第二の発明と同様、溶剤によって溶解除去する
ことができ、中空路内に異物として残存することはな
い。

【００１４】上述の各発明で使用するセラミックス部材
およびセラミックス製の漏れ止め部材は、所望の強度を
有するとともに、溶剤によって溶解する特性を備えると
ともに、必要に応じて耐熱性を有するものを使用する。
このような特性を備えたセラミックス材料として、例え
ば、ＳｉＯ₂系のセラミックスがある。このＳｉＯ₂系の
セラミックスは、苛性ソーダ（溶剤）によって溶解する
ことができる。

【００１５】

【実施例】以下、この発明の実施例について図面を参照
して詳細に説明する。図１は以下に説明する第一乃至第
三実施例に係る方法により製造される製品の縦断面図で
ある。これらの実施例では、マニホールドのように、ブ
ロック状の本体に曲線状のコーナおよび分岐点を有する
中空路が形成された製品を製造する。同図に示した製品
本体１は、後述するようにそれぞれ中空路２を分断する
複数の製品部分Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに分けて製作される。第
一実施例では、このうち３つの製品部分Ａ，Ｂ，Ｃをそ
れぞれ部分片１０，１１，１２として別個に製作する
（図６参照）。

【００１６】図２乃至図４は、これら部分片１０，１
１，１２を製作する方法の一例を示している。この方法
は、先に本出願人等が特願平５−３２０１２５号におい
て開示した「中空路を有する製品の製造方法」を利用し
ている。すなわち、まずセラミックス部材３を使用し
て、部分片１０に形成される中空路２ａに対応した形状
の中子４を製作する（図２参照）。ここで、中子４内に
は、加熱等の操作により消失したり、または溶融などし
て除去可能となる材料で形成した中間材５を挿入してお
くことが好ましい。この中間材５として好適な材料に、
例えば、綿糸を撚って作った紐材，ろう材，ウレタン樹
脂材，アルミ合金や鉛合金等の低融点でかつ軟質の金属
材がある。図２に示した中子４は、綿糸を撚って作った
紐材で形成してある。

【００１７】次に、部分片１０を形成するための鋳型６
を用意し（図３参照）、この鋳型６内に中子４を配置し
た後、金属溶湯７を注湯する。このとき、金属溶湯７の
熱で中子４内の中間材５は焼失し、図４に示すように中
子４内に空洞８ができあがる。

【００１８】このようにして製作した部分片１０の内部
には、中空路２ａ部分にセラミックス部材からなる中子
４が残存している。そこで、苛性ソーダ等の溶剤９によ
ってこの中子４を溶解除去し、部分片１０の内部に中空
路２ａを形成する（図４参照）。部分片１１，１２も同
様にして別個に製作することができる。なお、部分片内
の中空路が簡単な形状の場合には、上記のような特願平
５−３２０１２５号に開示した方法を使用することな
く、従来から知られている種々の加工方法で製作するこ
ともできる。

【００１９】部分片１０，１１，１２をそれぞれ別個に
製作した後、これら部分片１０，１１，１２に形成した
中空路２ａ，２ｂ，２ｃと連続する残りの中空路２ｄ，
２ｅ部分にセラミックス部材１３，１４を配設する（図
５参照）。これらセラミックス部材１３，１４は、中空
路２ｄ，２ｅに対応した形状となっており、両端部をそ
れぞれ連続する部分片１０，，１１，１２の中空部２
ａ，２ｂ，２ｃへ差し込んである。なお、セラミックス
部材１３，１４は、強度の許す範囲で内部に空洞を形成
しておくことが好ましい。

【００２０】このようにして組み合わせた部分片１０，
１１，１２とセラミックス部材１３，１４を、鋳型１５
内に配置する。ここで、鋳型１５は、製品本体１の残り
の部分（図１の製品部分Ｄ）を形成できる寸法，形状に
なっている。部分片１０，１１，１２は、この鋳型１５
内で、図１の製品部分Ａ，Ｂ，Ｃに対応する位置に配置
し、またセラミックス部材１３，１４は、同図の中空路
２ｄ，２ｅに対応する位置に配置する。

【００２１】続いて、鋳型１５内に金属溶湯１６を注湯
する（図５参照）。金属溶湯１６が固まった後、鋳型１
５から取り出し、中空路２ｂ，２ｃ（２ａからでもよ
い）から溶剤１７を供給し、セラミックス部材１３，１
４を溶解除去する（図６参照）。セラミックス部材１
３，１４の溶解除去されたところに、中空路２ｄ，２ｅ
が形成され、かくして図１に示したような中空路２を有
する製品本体１が完成する。

【００２２】なお、セラミックス部材の寸法を適宜変更
することにより、中空路の開口位置のみが異なる複数種
類の製品を簡易に製造することができる。例えば、マニ
ホールドにおける材料供給口の開口位置は、それに連結
する金型の寸法によってまちまちとなる。そこで、図１
に示した製品部分Ａ，Ｂ，Ｃのみを量産しておき、セラ
ミックス部材１３，１４の寸法によって中空路２ｂ，２
ｃの開口位置（材料供給口の開口位置に相当）を調整す
れば、そのような材料供給口の開口位置が異なる種々の
マニホールドを安価な設備コストで簡易に製造すること
ができる。

【００２３】また、各部分片１０，１１，１２の外周面
に凹部または凸部を形成したり、外周面を粗面に形成す
れば、鋳造の際、金属溶湯がそれら凹部や凸部、あるい
は粗面内に入り込むため、各部分片１０，１１，１２の
がたつきや抜けを生じるおそれのない製品を製造でき
る。

【００２４】次に、図７および図８を主に参照して、こ
の発明の第二実施例について説明する。この実施例で
は、図１に示した製品本体１の製品部分Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ
をそれぞれ分割片２０，２１，２２，２３とし、これら
分割片２０，２１，２２，２３をそれぞれ個別に製作す
る。このうち分割片２０，２１，２２は、前述した第一
実施例の部分片１０，１１，１２と同様の方法（例え
ば、図２乃至図４に示した方法）で製造すればよい。ま
た、分割片２３は、例えば鋳造によって製造するか、あ
るいは分割片２０，２１，２２の嵌合部分をボーリング
加工で形成するとともに、中空路２ｄ，２ｅ部分を側面
から穴あけ加工し、その後、不要な穿孔部分（図７の２
ｆ，２ｇ部分）に金属材を埋め込み加工することで製作
することができる。なお、各分割片２０〜２３の隣接面
の間には、接着剤を充填するための若干の隙間を形成し
ておく。

【００２５】このようにして個別に製作した各分割片２
０〜２３をそれぞれ組み合わて製品本体１を形作るとと
もに、各分割片２０〜２３の隣接面の間に設けた隙間
に、接着剤２４を配置する（図７参照）。接着剤２４
は、各分割片２０〜２３の材質に応じ、各分割片２０〜
２３を強固に接合できるものを適宜選択すればよい。こ
の実施例では、接着剤２４として１０００℃程度で溶解
するろう材を使用する。このろう材（固体）を常温で各
分割片２０〜２３の隣接する面の間に挟み込んだ状態で
各分割片２０〜２３を組み合わせる。なお、粘液状の接
着剤を使用する場合には、後述するように中空路内へセ
ラミックス部材２６を充填した後、接着剤の供給を行な
う。

【００２６】その後、中空路２内に中間材２５を挿入配
置し、続いてセラミックス部材２６を中空路２内に流し
込む。この第二実施例では、中間材２５として綿糸を撚
って作った紐材を使用しており、これを中空路２の開口
端面から挿入し、中空路２の全長に行き渡るようにす
る。セラミックス部材２６としては耐熱性を有するＳｉ
Ｏ₂系のものを使用し、中空路２内に充填して固める。

【００２７】中空路２内のセラミックス部材２６が固ま
った後、接着剤（ろう材）２４が溶解する温度まで製品
本体１を加熱する。すると、接着剤２４が溶解して各分
割片２０〜２３の隣接面の間に隙間なく行き渡る。この
とき、中空路２の内部にはセラミックス部材２６が充填
してあるので、溶解した接着剤２４が中空路２の内面側
に漏れだそうとしてもその隙間がない。また、接着剤
（ろう材）２４の溶解する温度（１０００℃程度）まで
製品本体１を加熱した場合、中空路２内に挿入した中間
材２５はその熱によって焼失し、その中間材２５のあっ
た部分が空洞２７となる（図８参照）。

【００２８】次いで、溶剤２８を使用して中空路２内に
固まっているセラミックス部材２６を溶解して除去す
る。前述したように、ＳｉＯ₂系のセラミックス部材２
６は苛性ソーダによって溶解することができるので、こ
の実施例では、溶剤２８として苛性ソーダを使用してい
る。

【００２９】溶剤２８は、中空路２の開口端部から流し
込むようにすればよい。中空路２内には中間材２５の焼
失した部分が空洞２７となっているので、流し込まれた
溶剤２８のセラミックス部材２６に対する接触面積が広
く、その結果、短時間で迅速にセラミックス部材２６を
溶解除去することができる。このようにして中空路２内
のセラミックス部材２６を除去すれば、接着剤２４の漏
れだしもなく平滑な内面の中空路２を有した製品を形成
することができる。

【００３０】次に、図９を主に参照して、この発明の第
三実施例について説明する。上述した第二実施例と同
様、この実施例でも図１に示した製品本体１の製品部分
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄをそれぞれ分割片３０，３１，３２，３
３とし、これら分割片３０，３１，３２，３３をそれぞ
れ個別に製作する。各分割片３０〜３３の製作方法は、
第二実施例と同じである。

【００３１】これらの分割片３０〜３３を組み合わせて
製品本体１を形作るが、このとき互いに隣接する分割片
３３と３０，３１，３２の一方に形成された中空路２
ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ内に、あらかじめ図９の想像線に
示すように、隣接面における開口部から漏れ止め部材３
４を摺動自在に嵌入しておく。漏れ止め部材３４は、苛
性ソーダ等の溶剤をもって溶解できるセラミックス材料
で、中空路２の横断面に対応した断面形状に形成してあ
り、中空路２内で軸方向に摺動できる程度の若干のクリ
アランスをもって嵌入する。

【００３２】また、互いに隣接する分割片３３と３０，
３１，３２の他方に形成された中空路２ｄ，２ｅ，２ａ
内には、隣接面における開口端部からわずかに入った距
離（漏れ止め部材３４の長さより短い距離）の部位に、
漏れ止め部材３４を位置決めするための突起３５を設け
ておく。

【００３３】この位置決め用の突起３５は、例えば、セ
ラミックス材料を中空路内面に貼着したり、半田を溶着
することによって形成すればよい。なお、この突起３５
は、製品の品質（中空路２の内面精度）に影響のない程
度の微小突起とすることが好ましい。また、この突起３
５が製品の品質に影響を及ぼすような場合は、後に研磨
作業を行なって除去する必要がある。突起３５をセラミ
ックス材料で形成した場合には、後述する溶剤による漏
れ止め部材３４の溶解除去にともなって溶解除去するこ
とができる。

【００３４】各分割片３０〜３３をそれぞれ組み合わて
製品本体１を形作るに際して、各分割片３０〜３３の隣
接面の間に設けた隙間に、接着剤２４を充填する（図７
参照）。接着剤２４は、第二実施例と同様、各分割片３
０〜３３の材質に応じ、各分割片３０〜３３を強固に接
合できるものを適宜選択すればよい。ただし、粘液状の
接着剤を使用するときは、後述する漏れ止め部材３４を
中空部２内の所定位置に配置した後に充填する。この実
施例では、接着剤３６として１０００℃程度で溶解する
ろう材を使用する。

【００３５】次いで、中空路２ｂ，２ｃ内に開口部２
ｈ，２ｉから圧縮空気を供給するとともに、中空路２ａ
内の空気を開口部２ｊから吸引して、中空路２内に嵌入
した漏れ止め部材３４を、それぞれ突起３５と係合する
まで摺動させる。突起３５と係合した漏れ止め部材３４
は、各分割片３０〜３３における中空路２ａ〜２ｅの連
通部分に配置されることになる。

【００３６】この状態で、接着剤（ろう材）３６が溶解
する温度まで製品本体１を加熱する。すると、接着剤３
６が溶解して各分割片３０〜３３の隣接面の間に隙間な
く行き渡る。このとき、各分割片３０〜３３における中
空路２ａ〜２ｅの連通部分には漏れ止め部材３４を配置
してあるので、溶解した接着剤３６が中空路２の内面側
に漏れだそうとしてもその隙間がない。

【００３７】その後、中空路２内に嵌入してある漏れ止
め部材３４を、苛性ソーダ等の溶剤を使用して溶解除去
する。溶剤は、中空路２の開口部２ｈ，２ｉ（２ｊから
でもよい）から流し込むようにすればよい。このように
して中空路２内の漏れ止め部材３４を除去すれば、接着
剤３６の漏れだしもなく平滑な内面の中空路２を有した
製品を形成することができる。

【００３８】なお、この発明は上述した実施例に限定さ
れるものではなく、製造できる製品も図１に示した形態
のものに特定されないことは勿論である。この発明は、
例えば、曲線状のコーナや分岐点のある中空路を有する
製品の製造において特にその効果を発揮するが、必要に
応じて直線状の中空路を有する製品の製造にも使用する
ことができる。また、上述した各実施例方法において、
さらに中空路内の内面精度を向上させるため、セラミッ
クス部材を溶解除去した後、中空路内の仕上げ研磨を実
施してもよい。この仕上げ研磨は、例えば０．１ｍｍ程
度の研磨量で十分であり、短時間の作業で終えることが
できる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
製品内に形成する中空路が長尺であったり、複雑な細径
の経路であっても、確実かつ高精度に該製品を製作でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例によって製造される製品の縦
断面図である。

【図２】この発明の実施例の過程で製作する部分片また
は分割片の製造方法を示す図で、同方法の第一工程を示
す縦断面図である。

【図３】同じく第二工程を示す縦断面図である。

【図４】同じく第三工程を示す縦断面図である。

【図５】この発明の第一実施例を説明するための縦断面
図である。

【図６】図５に引き続き、この発明の第一実施例を説明
するための縦断面図である。

【図７】この発明の第二実施例を説明するための縦断面
図である。

【図８】図７に引き続き、この発明の第二実施例を説明
するための縦断面図である。

【図９】この発明の第三実施例を説明するための縦断面
図である。

【符号の説明】

１：製品本体 ２：中空路 １０，１１，１２：部分片 １３，１４：セラミックス部材 １５：鋳型 １６：金属溶湯 １７：溶剤 ２０，２１，２２，２３：分割片 ２４：接着剤 ２５：中間材 ２６：セラミックス部材 ２７：空洞 ２８：溶剤 ３０，３１，３２，３３：分割片 ３４：漏れ止め部材 ３５：突起 ３６：接着剤

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 本体内部に細径の中空路を有する製品の
   製造方法であって、 前記中空路の一部分を含む前記本体の部分片を形成する
   工程と、 前記部分片に形成した中空路から連続すべき前記本体の
   残りの中空路部分に、該中空路部分に対応した形状のセ
   ラミックス部材を配設し、これら部分片およびセラミッ
   クス部材を前記本体の残りの部分を形成する鋳型内に配
   置する工程と、 前記鋳型内に金属溶湯を注湯する工程と、 前記金属溶湯が固まった後、溶剤により前記セラミック
   ス部材を溶解除去する工程とを含むことを特徴とする中
   空路を有する製品の製造方法。
2. 【請求項２】 本体内部に細径の中空路を有する製品の
   製造方法であって、 前記中空路を適宜の位置で切断するように前記製品の本
   体を複数の分割片に分けて形成する工程と、 前記各分割片を組み合わせる工程と、 前記中空路内に消失または除去可能な中間材を挿入する
   とともにセラミックス部材を充填して固める工程と、 前記各分割片の隣接面を接着剤により接合する工程と前
   記中間材を消失又は除去して前記中空路内のセラミック
   ス部材中に空洞を形成する工程と、 前記セラミックス部材を溶剤によって溶解除去する工程
   とを含むことを特徴とする中空路を有する製品の製造方
   法。
3. 【請求項３】 本体内部に細径の中空路を有する製品の
   製造方法であって、 前記中空路を適宜の位置で切断するように前記製品の本
   体を複数の分割片に分けて形成する工程と、 前記各分割片を組み合わせるとともに、前記各分割片に
   おける中空路の連通部分にセラミックス製の漏れ止め部
   材を配置する工程と、 前記各分割片の隣接面を接着剤により接合する工程と、 前記セラミックス製の漏れ止め部材を溶剤によって溶解
   除去する工程とを含むことを特徴とする中空路を有する
   製品の製造方法。