JP2019042764A - 鋳込み構造及び鋳込み方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶湯の洩れ出しが防止される鋳込み構造及び鋳込み方法を提供すること。【解決手段】管３２が成形体２０に鋳込まれる鋳込み構造４０は、成形体２０を鋳造する鋳型５３に管３２の内側に挿入される凸部５４Ａが形成され、凸部５４Ａの外周が管３２の内周面３２Ｂに当接して鋳型５３と管３２との間が封止される。【選択図】図３

Description

本発明は、管が成形体に鋳込まれる鋳込み構造及び鋳込み方法に関する。

特許文献１には、電熱体及び金属管が鋳込み部に埋設される鋳込みヒーターが開示されている。

上記鋳込みヒーターを鋳造する際には、鋳造枠に電熱体及び金属管等が設置された後に、鋳造枠内に金属の溶湯が充填され、溶湯が凝固することによって鋳込み部が成形される。

特開２００２−３１３５３８号公報

しかしながら、上記鋳込みヒーターを鋳造する際には、金属管を鋳造枠に設置した状態おいて、金属管と鋳造枠との間に隙間が生じないようにすることが難しい。このため、ダイキャスト工法によって加圧された溶湯が鋳造枠内に充填される場合には、溶湯が金属管の周りの隙間から洩れ出すおそれがある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、溶湯の洩れ出しが防止される鋳込み構造及び鋳込み方法を提供することを目的とする。

本発明のある態様によれば、管が成形体に鋳込まれる鋳込み構造であって、前記成形体を鋳造する鋳型に前記管の内側に挿入される凸部が形成され、前記凸部の外周が前記管の内周面に当接して前記鋳型と前記管との間が封止されることを特徴とする鋳込み構造が提供される。

又、本発明のある態様によれば、管を成形体に鋳込む鋳込み方法であって、前記成形体を鋳造する鋳型に前記管の内側に挿入される凸部を形成し、前記凸部の外周を前記管の内周面に当接させて前記鋳型と前記管との間を封止した状態で、前記鋳型内に溶湯を充填して前記成形体を鋳造することを特徴とする鋳込み方法が提供される。

上記態様によれば、鋳型の凸部が管の内周面に当接して鋳型と管との間が封止された状態で、鋳型内に溶湯が充填されて成形体が鋳造される。こうして充填される溶湯が管の内側で封止されるため、溶湯が鋳型の外側に洩れ出すことが防止される。

図１は、本発明の実施形態に係る流体加熱装置の断面図である。 図２は、鋳造装置の断面図である。 図３は、鋳込み構造の断面図である。 図４は、比較例に係る鋳込み構造の断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る鋳込み方法によって形成される流体加熱装置１００について説明する。

まず、図１を参照して、流体加熱装置１００の全体構成について説明する。なお、説明の簡略化のため、流体加熱装置１００は一部を省略して図示している。

流体加熱装置１００は、ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ：電動車両）やＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ：ハイブリッド車両）などの車両に搭載される車両用空調装置（図示省略）に適用される。

流体加熱装置１００は、流体が流通するタンク１０と、タンク１０内に収容される電熱式ヒータユニット１９と、を備える。

タンク１０は、流体室８を形成する内壁面１４と、上方に開口してヒータユニット１９が組み付けられる開口部１５と、流体が供給される供給口１１と、流体が排出される排出口１２と、を有する。

ヒータユニット１９は、通電により発熱する螺旋状のヒータ３０と、ヒータ３０が鋳込まれる成形体２０と、を備える。

ヒータ３０は、ニクロム線（図示省略）が絶縁材３１を介して管３２で包まれたシーズヒータである。なお、これに限らず、ヒータ３０は、ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ヒータ又は他のヒータであってもよい。

ヒータ３０は、管３２の両端から突出する一対の端子３９を有する。ヒータ３０は、ニクロム線が端子３９を介して通電されることによって発熱する。

ヒータ３０の管３２は、例えばステンレス等の金属で形成される。成形体２０は、ヒータ３０と比較して融点の低い金属として例えばアルミニウム合金で形成される。

成形体２０は、ヒータ３０を埋設する加熱部２２と、タンク１０の開口部１５を閉塞する天板状の隔壁部２５と、加熱部２２を隔壁部２５に連結する連結部２４、２８と、を有する。

筒状の加熱部２２は、その内周から流体室８に突出する複数の内周フィン２９、及びその外周から流体室８に突出する複数の外周フィン（図示省略）を有する。

流体加熱装置１００の製造時には、後述するように鋳造されたヒータユニット１９がタンク１０に組み付けられる。そして、ヒータユニット１９の隔壁部２５上には、電装部品及び回路（図示省略）が組み付けられた後に、電装室９を形成するカバー（図示省略）が組み付けられる。こうして製造された流体加熱装置１００は、車両用空調装置に組み付けられる。

流体加熱装置１００の作動時には、車両用空調装置の媒体としての流体（温水）が以下のように循環する。
・ポンプ（図示省略）によって送られる流体は、図１に矢印Ａで示すように、配管（図示省略）を通じて供給口１１からタンク１０内の流体室８に供給され、加熱部２２の内側に流入する。
・続いて、流体は、矢印Ｂで示すように、加熱部２２の内側を図１において右方向に流れ、内周フィン２９との熱交換によって加熱される。
・続いて、流体は、矢印Ｃで示すように、タンク１０の内壁面１４に当たって方向転換する。
・続いて、流体は、矢印Ｄで示すように、流体室８を図１において左方向に流れ、外周フィンとの熱交換によって加熱される。
・続いて、流体は、矢印Ｅで示すように、排出口１２を通じてタンク１０内から排出される。
・続いて、流体は、配管（図示省略）を通じてヒータコア（図示省略）に送られ、ヒータコアを介して空調用空気を暖める。
・続いて、ヒータコアを通過した流体は、配管（図示省略）を通じてポンプに吸い込まれて循環する。
こうして流体加熱装置１００が流体を加熱することで、車両用空調装置の暖房運転が実行される。

次に、図２、図３を参照して、ヒータ３０を成形体２０に鋳込む鋳造工程について説明する。

成形体２０は、図２に示す鋳造装置５０を用いて鋳造される。なお、説明の簡略化のため、鋳造装置５０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５０は、加圧された溶湯が充填される鋳型５１〜５３を備える。

鋳造工程では、まず、鋳型５３にヒータ３０を設置する。

鋳型５３は、ヒータ３０の両端部を支持する一対の支持部５４を備えている。

図３に示すように、支持部５４は、鋳型５３の成形面５３Ａに開口する凹部５４Ｂと、凹部５４Ｂの底部に延在する段部５４Ｃと、段部５４Ｃの奥に突出する凸部５４Ａと、凸部５４Ａの先端に開口する孔５４Ｄと、を有する。凹部５４Ｂ、段部５４Ｃ、凸部５４Ａ、及び孔５４Ｄは、それぞれ中心線Ｏを中心として同軸上に並んで形成される。

一方、ヒータ３０の両端部では、管３２が中心線Ｏを中心とする円筒状に延在する。管３２は、その先端に開口する開口端３２Ａと、開口端３２Ａに向けて拡径するテーパ状（円錐面状）の内周面３２Ｂと、を有する。

管３２の外周には、環状のスリーブ３５が嵌合して結合される。スリーブ３５は、管３２の開口端３２Ａに向けて縮径するテーパ状（円錐面状）の外周面３５Ａを有する。

ヒータ３０が鋳型５３に設置された状態では、以下のようにしてヒータ３０の管３２が鋳型５３の支持部５４に支持される。
・ヒータ３０の端子３９が孔５４Ｄに差し込まれ、スリーブ３５の端面が段部５４Ｃに当接する。これにより、管３２が支持部５４に対して中心線Ｏについて所定位置に支持される。
・このとき、管３２の内周面３２Ｂが凸部５４Ａの外周に面状に当接する。これにより、内周面３２Ｂと凸部５４Ａとの間が封止される。そして、管３２が支持部５４に対して中心線Ｏを中心する位置に支持される。
・このとき、スリーブ３５の外周面３５Ａが凹部５４Ｂの内周に面状に当接する。これにより、外周面３５Ａと凹部５４Ｂとの間が封止される。そして、管３２がスリーブ３５を介して中心線Ｏを中心する位置に支持される。

鋳造工程では、こうしてヒータ３０の両端部が鋳型５３の支持部５４に支持された後に、鋳型５１〜５３を組み付け、シャフト状の鋳型５５を螺旋状のヒータ３０の内側に挿入する。

続いて、鋳造工程では、加圧された噴霧状の溶湯が図２、図３に矢印で示すように鋳型５１〜５３内に充填される。こうして充填された溶湯が凝固することによって成形体２０が成形される。そして、鋳型５１〜５３、５５を成形体２０から離し、鋳型５１〜５３から成形体２０が取り外される。

流体加熱装置１００は、こうして鋳造されたヒータユニット１９がタンク１０に組み付けられることによって製造される。

次に、本実施形態の効果について説明する。

本実施形態によれば、管３２が成形体２０に鋳込まれる鋳込み構造４０が提供される。鋳込み構造４０は、管３２の内側に面する内周面３２Ｂが形成され、成形体２０を鋳造する鋳型５３に管３２の内側に挿入される凸部５４Ａが形成され、凸部５４Ａの外周が内周面３２Ｂに当接して鋳型５３と管３２との間が封止されるものである。

又、本実施形態によれば、凸部５４Ａの外周を内周面３２Ｂに当接させて鋳型５３と管３２との間を封止した状態で、鋳型５３内に溶湯を充填して成形体２０を鋳造する鋳込み方法が提供される。

このように構成することで、鋳型５３の凸部５４Ａが管３２の内周面３２Ｂに当接して鋳型５３と管３２との間が封止された状態で、鋳型５３内に溶湯が充填されて成形体２０が鋳造される。こうして、充填される溶湯が管３２の内側で封止されるため、溶湯が鋳型５３の外側に洩れ出すことが防止される。これにより、鋳造装置５０では、洩れ出した溶湯が鋳型５３の外側の各部に固着することが防止されることで、メンテナンスが容易になる。

ここで、図４に示す比較例に係る鋳込み構造６０について説明する。この鋳込み構造６０は、管３２の外周に直円筒状のスリーブ３７が結合され、スリーブ３７が鋳型６３の凹部６３Ｂに挿入されて支持されるようになっている。この場合、管３２と鋳型６３との封止部がスリーブ３７の外側に設けられるため、スリーブ３７及び管３２の周りに隙間が生じて、溶湯が実線の矢印で示すように洩れ出すおそれがある。

これに対して、本実施形態によれば、鋳型５３の凸部５４Ａの外周と管３２の内周面３２Ｂとの間にラビリンス状の封止部が設けられるため、溶湯が管３２の内側を通って鋳型５３の外側に洩れ出すことが有効に防止される。

又、本実施形態によれば、内周面３２Ｂは、開口端３２Ａに向けて拡径するテーパ状に形成される鋳込み構造４０が提供される。

このように構成することで、管３２が軸方向（中心線Ｏ方向）に移動して鋳型５３に設置される際に、テーパ状の内周面３２Ｂが鋳型５３の凸部５４Ａの外周に押し付けられて密着する。これにより、内周面３２Ｂと凸部５４Ａとの間に隙間が生じることを抑えられ、溶湯が洩れ出すことが防止される。

なお、内周面３２Ｂは、テーパ状に限らず、直円筒状に形成されてもよい。

本実施形態によれば、鋳型５３に管３２が挿入される凹部５４Ｂが形成され、管３２に凹部５４Ｂに向けて縮径するテーパ状の外周面３５Ａが形成され、凹部５４Ｂの内周が外周面３５Ａに当接して鋳型５３と管３２との間が封止される鋳込み構造４０が提供される。

このように構成することで、管３２が軸方向に移動して鋳型５３に設置される際に、鋳型５３の凹部５４Ｂの内周にテーパ状の外周面３５Ａが押し付けられて密着する。これにより、凹部５４Ｂと外周面３５Ａとの間に隙間が生じることを抑えられ、溶湯が洩れ出すことを有効に防止できる。

なお、ヒータ２１は、管３２の外側に嵌合するスリーブ３５が設けられ、外周面３５Ａがスリーブ３５に形成されている。これに限らず、ヒータ２１は、スリーブ３５が廃止され、外周面が管３２に一体形成される構成としてもよい。

本実施形態によれば、管３２は発熱するヒータ３０に設けられ、成形体２０はヒータ３０の熱を流体に伝えるヒータユニット１９が提供される。

このように構成することで、ヒータ３０を成形体２０に鋳込む鋳造工程が効率よく行われる。

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、車両に搭載される流体加熱装置として好適であるが、車両以外に使用される流体加熱装置にも適用できる。

１９ ヒータユニット
２０ 成形体
３０ ヒータ
３２ 管
３２Ａ 開口端
３２Ｂ 内周面
３５Ａ 外周面
４０ 鋳込み構造
５３ 鋳型
５４Ａ 凸部
５４Ｂ 凹部

Claims (5)

1. 管が成形体に鋳込まれる鋳込み構造であって、
   前記成形体を鋳造する鋳型に前記管の内側に挿入される凸部が形成され、
   前記凸部の外周が前記管の内周面に当接して前記鋳型と前記管との間が封止されることを特徴とする鋳込み構造。
2. 請求項１に記載の鋳込み構造であって、
   前記内周面は、前記管の開口端に向けて拡径するテーパ状に形成されることを特徴とする鋳込み構造。
3. 請求項１又は２に記載の鋳込み構造であって、
   前記鋳型に前記管が挿入される凹部が形成され、
   前記管に前記凹部に向けて縮径するテーパ状の外周面が形成され、
   前記凹部の内周が前記外周面に当接して前記鋳型と前記管との間が封止されることを特徴とする鋳込み構造。
4. 請求項１から３のいずれか一つに記載の鋳込み構造であって、
   前記管は、発熱するヒータに設けられ、
   前記成形体は、前記ヒータの熱を流体に伝えるヒータユニットに設けられることを特徴とする鋳込み構造。
5. 管を成形体に鋳込む鋳込み方法であって、
   前記成形体を鋳造する鋳型に前記管の内側に挿入される凸部を形成し、
   前記凸部の外周を前記管の内周面に当接させて前記鋳型と前記管との間を封止した状態で、前記鋳型内に溶湯を充填して前記成形体を鋳造することを特徴とする鋳込み方法。

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