JP7151135B2

JP7151135B2 - Mold cooling device and mold cooling method

Info

Publication number: JP7151135B2
Application number: JP2018071018A
Authority: JP
Inventors: 逸横谷; 毅荒井; 直人上坂; 誠井上; 正至森
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-04-02
Filing date: 2018-04-02
Publication date: 2022-10-12
Anticipated expiration: 2038-04-02
Also published as: JP2019181475A

Description

本発明は、成形用の金型により成形する際に、金型内に形成された冷却通路に冷媒を流通させて金型を冷却する金型冷却装置及び金型冷却方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a mold cooling apparatus and a mold cooling method for cooling a mold by circulating a cooling medium in a cooling passage formed in the mold when molding with the mold.

従来、例えば特許文献１に記載されるように、金型内部に冷却管を形成し、この冷却管に冷却水を供給して、金型の温度を制御する金型冷却システムが知られている。この金型冷却システムでは、金型内部の冷却管の下流側に接続する下流側流路の途中位置に、バルブ及び負圧発生部を設け、冷却回路内において負圧を付与することにより、金型の冷却を効率的に行うようにしている。 Conventionally, as described in Patent Document 1, for example, a mold cooling system is known in which a cooling pipe is formed inside a mold and cooling water is supplied to the cooling pipe to control the temperature of the mold. . In this mold cooling system, a valve and a negative pressure generating part are provided in the middle of the downstream flow path connected to the downstream side of the cooling pipe inside the mold, and by applying negative pressure in the cooling circuit, the metal mold is cooled. The mold is cooled efficiently.

特開２０１６－１０８１３号公報JP 2016-10813 A

ところで、鋳造工程において、冷却管周囲の金型に亀裂が生じると、キャビティ側へ冷媒が漏出してしまう場合がある。特許文献１に記載の金型冷却システムでは、漏出した冷媒は、金型内の冷却管から排出側に吸引されるとしているが、漏れた冷媒量や流路内の残留冷媒量が多い場合には、不十分であるという問題があった。また、特に、冷却対象が低圧鋳造用の金型である場合には、キャビティに溶融金属を高圧で注入するダイカスト成形よりも金型温度が高温になることから、冷媒流路内では冷媒蒸気の逆流が発生しやすく、冷媒流動が円滑に行われないといった問題も生じていた。 By the way, in the casting process, if the mold around the cooling pipe cracks, the coolant may leak to the cavity side. In the mold cooling system described in Patent Document 1, the leaked refrigerant is sucked from the cooling pipe in the mold to the discharge side. had the problem of being inadequate. In particular, when the object to be cooled is a mold for low-pressure casting, the temperature of the mold becomes higher than in die-casting in which molten metal is injected into the cavity at high pressure. There is also a problem that backflow is likely to occur and the refrigerant does not flow smoothly.

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、冷媒を円滑に流動させるとともに、冷却流路からの冷媒漏れを抑制して、冷却能力の変化による品質不良を改善することが可能な金型冷却装置及び金型冷却方法を提供することにある。 The present invention was created in view of the above points, and its purpose is to allow the coolant to flow smoothly and to suppress coolant leakage from the cooling flow path, thereby preventing quality defects due to changes in cooling capacity. An object of the present invention is to provide an improved mold cooling device and mold cooling method.

本発明の金型冷却装置は、成形用の金型（１）の内部に設けられた冷却流路（２）の入口（３）から出口（４）へ冷媒を流通させて金型を冷却する。金型冷却装置は、第１負圧発生部（１５）と、第２負圧発生部（２２）と、制御部（２３）とを備える。第１負圧発生部は、冷却流路の出口側に設けられ、金型の冷却時に負圧を発生させ冷却流路の冷媒を吸引する。第２負圧発生部は、冷却流路の入口側に設けられ、負圧を発生させる。制御部は、第１負圧発生部による発生圧力である第１圧力値が、第２負圧発生部による発生圧力である第２圧力値よりも低くなるように、第１負圧発生部及び第２負圧発生部を制御する。 The mold cooling apparatus of the present invention cools the mold by circulating a coolant from the inlet (3) to the outlet (4) of the cooling channel (2) provided inside the mold (1) for molding. . The mold cooling device includes a first negative pressure generator (15), a second negative pressure generator (22), and a controller (23). The first negative pressure generating part is provided on the outlet side of the cooling channel, and generates negative pressure during cooling of the mold to suck the coolant in the cooling channel. The second negative pressure generator is provided on the inlet side of the cooling channel and generates negative pressure. The control unit controls the first negative pressure generating unit and the It controls the second negative pressure generator.

本構成によれば、第１負圧発生部による発生圧力である第１圧力値が、第２負圧発生部による発生圧力である第２圧力値よりも低いため、この圧力差により冷媒は冷却流路の入口側から出口側へと流動する。そして、仮に何らかの原因により冷却流路の近傍に亀裂等が発生した場合であっても、冷却流路に滞留した冷媒（例えば冷却水）は、２つの負圧発生部により冷却流路から冷媒供給側及び冷媒排出側へ吸引されるため、亀裂から金型に形成されるキャビティへ冷媒が漏れ出すことを抑制することができる。
本発明では、金型は、溶融金属を貯蔵する溶融金属保持炉（３３）の真上に設けられる。 According to this configuration, since the first pressure value, which is the pressure generated by the first negative pressure generating section, is lower than the second pressure value, which is the pressure generated by the second negative pressure generating section, the refrigerant is cooled by this pressure difference. It flows from the inlet side of the channel to the outlet side. Even if a crack or the like occurs in the vicinity of the cooling channel for some reason, the coolant (for example, cooling water) remaining in the cooling channel is supplied from the cooling channel by the two negative pressure generating units. Since the coolant is sucked to the side and the coolant discharge side, it is possible to suppress the coolant from leaking from the crack into the cavity formed in the mold.
In the present invention, the mold is provided directly above the molten metal holding furnace (33) that stores the molten metal.

本発明の第１実施形態による金型冷却装置の全体構成を模式的に示す概略図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is the schematic which shows typically the whole structure of the metal mold|die cooling apparatus by 1st Embodiment of this invention. 鋳造装置の全体構成を模式的に示す一部断面概略図である。1 is a schematic partial cross-sectional view schematically showing the overall configuration of a casting apparatus; FIG. 金型冷却装置の全体構成を模式的に示す概略図であり、金型に亀裂が生じた際の冷媒流れをイメージとして示す図である。FIG. 4 is a schematic diagram schematically showing the overall configuration of the mold cooling device, and showing an image of a coolant flow when a crack occurs in the mold. 本発明の他の実施形態による金型冷却装置の全体構成を模式的に示す概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram schematically showing the overall configuration of a mold cooling device according to another embodiment of the present invention;

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
〈第１実施形態〉
［構成］
本発明の第１実施形態の構成について、図１を参照しつつ説明する。図１に示すように、本実施形態の金型冷却装置１０１は、金型１の内部に設けられた冷却流路２の入口３から出口４へと冷媒を流通させて金型１を冷却する装置である。金型１は、内部に図示しないキャビティを形成する低圧鋳造金型である。キャビティ周辺の冷却部位には、冷却流路２が形成されている。なお、図１では模式的に簡略化して示しているが、冷却流路２は、実際には複数あり、また、湯口回りやキャビティの外側付近を回り込むように適宜屈曲している。 A plurality of embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
<First embodiment>
[Constitution]
A configuration of a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the mold cooling device 101 of the present embodiment cools the mold 1 by circulating the coolant from the inlet 3 to the outlet 4 of the cooling channel 2 provided inside the mold 1. It is a device. The mold 1 is a low-pressure casting mold that forms a cavity (not shown) inside. A cooling channel 2 is formed in a cooling portion around the cavity. Although shown in FIG. 1 in a simplified manner, there are actually a plurality of cooling passages 2, and they are bent appropriately so as to wrap around the sprue and around the outside of the cavity.

金型冷却装置１０１は、第１タンク１１、供給側流路１２、開閉弁１３、排出側流路１４、第１負圧発生部１５、循環流路１６、復水器１７、第２タンク１８、ポンプ１９、エア供給流路２１、第２負圧発生部２２、及び制御部２３等を備えている。 The mold cooling device 101 includes a first tank 11, a supply side channel 12, an on-off valve 13, a discharge side channel 14, a first negative pressure generating section 15, a circulation channel 16, a condenser 17, and a second tank 18. , a pump 19, an air supply passage 21, a second negative pressure generating section 22, a control section 23, and the like.

第１タンク１１は、冷却水を所定量貯留するタンクであり、大気圧に開放されている。供給側流路１２は、第１タンク１１と冷却流路２の上流端とを接続する。供給側流路１２は、「液体供給流路」に相当する。開閉弁１３は、供給側流路１２においてエア供給流路２１との合流点Ｐより冷媒流れの上流（第１タンク１１側）に設けられており、供給側流路１２を開閉または遮断する。開閉弁１３は、例えば電磁弁で構成される。 The first tank 11 is a tank that stores a predetermined amount of cooling water, and is open to atmospheric pressure. The supply-side channel 12 connects the first tank 11 and the upstream end of the cooling channel 2 . The supply-side channel 12 corresponds to a "liquid supply channel". The on-off valve 13 is provided upstream (first tank 11 side) of the refrigerant flow from the confluence point P with the air supply channel 21 in the supply-side channel 12 , and opens/closes or shuts off the supply-side channel 12 . The on-off valve 13 is composed of, for example, an electromagnetic valve.

排出側流路１４は、冷却流路２の下流端に接続する。排出側流路１４の下流端には、復水器１７が設けられている。復水器１７は、水蒸気を水に戻す機能を有している。第１タンク１１から、供給側流路１２、冷却流路２、排出側流路１４、及び循環流路１６の各流路が連通しており、冷媒流路２０を形成している。なお、冷媒流れの「上流」及び「下流」と言うときは、図１に矢印Ａ１で示すように、通常の金型冷却時に冷媒が循環して流れる流動方向を指すものとする。 The discharge side channel 14 is connected to the downstream end of the cooling channel 2 . A condenser 17 is provided at the downstream end of the discharge side flow path 14 . The condenser 17 has a function of returning steam to water. From the first tank 11 , the supply side channel 12 , the cooling channel 2 , the discharge side channel 14 , and the circulation channel 16 communicate with each other to form a coolant channel 20 . The terms "upstream" and "downstream" of the coolant flow refer to the directions in which the coolant circulates during normal cooling of the mold, as indicated by the arrow A1 in FIG.

循環流路１６は、復水器１７から第２タンク１８までを接続する。循環流路１６の途中には、下流へ向けて順次、第１負圧発生部１５、第２タンク１８、及びポンプ１９が設けられている。第１負圧発生部１５は、復水器１７の下流側に設けられ、復水器１７で変換された水を第２タンク１８へ流通可能である。第２タンク１８は、水を所定量貯留可能である。ポンプ１９は、第２タンク１８から第１タンク１１に向けて冷却水を圧送する圧送ポンプとして機能する。 The circulation flow path 16 connects the condenser 17 to the second tank 18 . A first negative pressure generator 15 , a second tank 18 , and a pump 19 are provided downstream in order in the middle of the circulation flow path 16 . The first negative pressure generating section 15 is provided downstream of the condenser 17 and can circulate the water converted by the condenser 17 to the second tank 18 . The second tank 18 can store a predetermined amount of water. The pump 19 functions as a pumping pump that pumps cooling water from the second tank 18 toward the first tank 11 .

エア供給流路２１は、供給側流路１２の途中であって開閉弁１３より下流位置に接続している。エア供給流路２１は、「気体供給流路」に相当する。このエア供給流路２１の途中に、第２負圧発生装置が設けられている。図では簡略化して図示を省略しているが、エア供給流路２１の端部は、第２タンク１８の直上に配され、大気に開放している。第２負圧発生部２２は、エア供給流路２１の大気開放側からエアを吸引することが可能である。本実施形態において冷却流路２に流通する冷媒は、エアと微少量の冷却水を混合させたものである。 The air supply channel 21 is connected to a position downstream of the on-off valve 13 in the middle of the supply side channel 12 . The air supply channel 21 corresponds to a "gas supply channel". A second negative pressure generator is provided in the middle of the air supply channel 21 . Although not shown in the drawing for simplification, the end of the air supply channel 21 is arranged directly above the second tank 18 and is open to the atmosphere. The second negative pressure generator 22 can suck air from the side of the air supply channel 21 open to the atmosphere. In this embodiment, the coolant that flows through the cooling channel 2 is a mixture of air and a very small amount of cooling water.

第１負圧発生部１５および第２負圧発生部２２は、負圧の付与源であって、例えば周知のエゼクタを含んで構成され、所定圧の負圧を発生させることが可能である。そして、各負圧発生部１５，２２は、それぞれ設定された負圧を発生させることにより、接続する流路を減圧して冷媒流路２０の冷却水を適宜吸引することが可能である。 The first negative pressure generating section 15 and the second negative pressure generating section 22 are negative pressure application sources, and include, for example, well-known ejectors, and are capable of generating a predetermined negative pressure. Each of the negative pressure generators 15 and 22 generates a set negative pressure, thereby decompressing the connected flow path and appropriately sucking the cooling water from the refrigerant flow path 20 .

制御部２３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等を中心とするマイクロコンピュータで構成されている。制御部２３は、第１負圧発生部１５、第２負圧発生部２２、開閉弁１３、ポンプ１９及び図示しない各種センサ等と電気的に接続しており、各機器を制御する。なお、金型１は、例えば、金型温度センサ、雰囲気温度センサ、冷却管温度センサ、冷却管圧力センサ、などの図示しない各種センサを備えている。 The control unit 23 is composed of a microcomputer including a CPU, ROM, RAM, flash memory, and the like. The control unit 23 is electrically connected to the first negative pressure generating unit 15, the second negative pressure generating unit 22, the on-off valve 13, the pump 19, various sensors (not shown), etc., and controls each device. The mold 1 includes various sensors (not shown) such as a mold temperature sensor, an atmosphere temperature sensor, a cooling pipe temperature sensor, a cooling pipe pressure sensor, and the like.

［作用］
次に、本実施形態の金型冷却装置１０１による、鋳造工程時の金型冷却方法について説明するにあたり、鋳造装置の構成について図２を参照して簡単に説明する。なお、図２では、金型冷却装置１０１については省略している。 [Action]
Next, before describing the method of cooling the mold during the casting process by the mold cooling apparatus 101 of the present embodiment, the configuration of the casting apparatus will be briefly described with reference to FIG. In addition, in FIG. 2, the mold cooling device 101 is omitted.

図２に示すように、鋳造装置３０は、材料投入部３１、ヒータ３２、溶融金属保持炉３３、配管３４及び金型ホルダー３５等を有する。材料投入部３１は、溶融する材料が投入される。材料投入部３１に設けられるヒータ３２によって、材料を加熱溶融し、溶融金属Ｍを生成可能にする。溶融する材料は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）が用いられる。 As shown in FIG. 2, the casting apparatus 30 has a material input portion 31, a heater 32, a molten metal holding furnace 33, a pipe 34, a mold holder 35, and the like. The material charging portion 31 is charged with a material to be melted. The material is heated and melted by the heater 32 provided in the material charging section 31, and the molten metal M can be generated. Aluminum (Al), for example, is used as the material to be melted.

溶融金属保持炉３３は、Ｕ字形状の断面を有し、材料投入部３１と連結しており、材料投入部３１によって生成した溶融金属Ｍを貯蔵する。溶融金属保持炉３３は、図示しないヒータが内蔵されており、溶融金属Ｍが固体化しない温度になっており、溶融金属Ｍを保持する。図中において、溶融金属Ｍの所在を明確にするため、ドット柄で記載している。 The molten metal holding furnace 33 has a U-shaped cross section, is connected to the material charging section 31 , and stores the molten metal M generated by the material charging section 31 . The molten metal holding furnace 33 contains a heater (not shown) and holds the molten metal M at a temperature at which the molten metal M does not solidify. In the figure, in order to clarify the location of the molten metal M, it is indicated by a dot pattern.

材料投入部３１側に設けられる図示しないエア加圧機構により、溶融金属保持炉３３に保持されている溶融金属Ｍを加圧し、配管３４に溶融金属Ｍを供給する。配管３４は、溶融金属保持炉３３と金型１とを連通する。配管３４を介して加圧された溶融金属Ｍがキャビティに注入される。 The molten metal M held in the molten metal holding furnace 33 is pressurized by an air pressurizing mechanism (not shown) provided on the material charging portion 31 side, and the molten metal M is supplied to the pipe 34 . A pipe 34 communicates the molten metal holding furnace 33 and the mold 1 . Pressurized molten metal M is injected into the cavity through pipe 34 .

こうした鋳造装置３０を用いた鋳造製品の製造方法においては、溶湯が金型１内に流れ込んで充填された後もエア加圧を継続し、金型１内の溶湯へ一定の圧力をかけて凝固させていく。この工程中に金型内部を製品形状に合わせて、薄肉部分は相対的にゆっくりと固め、厚肉部分は早く固める指向性凝固を用いることで、湯先から順番に凝固させていき、凝固時の体積収縮分を未凝固のアルミが補完し品質の良い製品が得られる。この低圧鋳造では、炉と金型１とが直結しており、空気を巻き込まずにゆっくりとアルミを充填する層流充填が採用される。 In the method of manufacturing a cast product using such a casting apparatus 30, air pressurization is continued even after the molten metal has flowed into the mold 1 and has been filled therein, and a constant pressure is applied to the molten metal in the mold 1 to solidify it. I will let you. During this process, the inside of the mold is adjusted to the shape of the product. The unsolidified aluminum compensates for the volumetric shrinkage of , resulting in a high-quality product. In this low-pressure casting, the furnace and the mold 1 are directly connected, and laminar flow filling is adopted in which aluminum is slowly filled without entraining air.

この指向性凝固の際、制御部２３は、冷却管内部の圧力および製品（すなわち、図示しないキャビティ）近傍の金型温度をフィードバックすることで、金型の温度を細かく温度制御する。例えば、想定の圧力値以上になった場合には、開閉弁１３を閉弁して冷媒流量を制限する。 During this directional solidification, the control unit 23 finely controls the temperature of the mold by feeding back the pressure inside the cooling pipe and the mold temperature near the product (that is, the cavity not shown). For example, when the pressure exceeds an assumed pressure value, the on-off valve 13 is closed to limit the refrigerant flow rate.

さらに、制御部２３は、常に、第１負圧発生部１５による発生圧力である第１圧力値が、第２負圧発生部２２による発生圧力である第２圧力値よりも低くなるように、第１負圧発生部１５及び第２負圧発生部２２を制御する。例えば、第１圧力値は－４０ｋＰａとし、第２圧力値は－１０ｋＰａとする。このように、第１圧力値が第２圧力値よりも低いため、この圧力差により冷媒は、図１において矢印Ａ１に示すように冷却流路２の入口３から出口４側へと流動する。 Further, the control unit 23 controls the first pressure value, which is the pressure generated by the first negative pressure generating unit 15, to be lower than the second pressure value, which is the pressure generated by the second negative pressure generating unit 22. It controls the first negative pressure generator 15 and the second negative pressure generator 22 . For example, the first pressure value is −40 kPa and the second pressure value is −10 kPa. Thus, since the first pressure value is lower than the second pressure value, the pressure difference causes the refrigerant to flow from the inlet 3 to the outlet 4 side of the cooling channel 2 as indicated by arrow A1 in FIG.

そして、図３に示すように、仮に何らかの原因により冷却流路２の近傍に亀裂Ｃ等が発生した場合であっても、２つの負圧発生部１５，２２の作用により矢印Ａ２に示すように亀裂Ｃからエアが吸い込まれる。そして、冷媒流路２０に滞留した冷媒は、図３において矢印Ａ３、Ａ４に示すように、冷却流路２から供給側流路１２及び排出側流路１４へ吸引される。供給側流路１２へ吸引された冷媒は、エア供給流路２１および第２負圧発生部２２を介して第２タンク１８へと回収される。排出側流路１４へ吸引された冷媒は、復水器１７および第１負圧発生部１５を介して第２タンク１８へと回収される。 As shown in FIG. 3, even if a crack C or the like occurs in the vicinity of the cooling channel 2 for some reason, the action of the two negative pressure generating portions 15 and 22 causes a Air is sucked through the crack C. The refrigerant staying in the refrigerant flow path 20 is sucked from the cooling flow path 2 to the supply side flow path 12 and the discharge side flow path 14 as indicated by arrows A3 and A4 in FIG. The refrigerant sucked into the supply side channel 12 is recovered to the second tank 18 via the air supply channel 21 and the second negative pressure generating section 22 . The refrigerant sucked into the discharge side passage 14 is recovered to the second tank 18 via the condenser 17 and the first negative pressure generating section 15 .

さらに、制御部２３は、冷却水が冷却流路２に間欠的に供給されるように開閉弁１３を開閉制御する。例えば、冷却水の間欠供給は、所定時間毎に開閉弁１３の開閉を切り替えることで実施される。または、所定量の冷却水及びエアが供給されたかどうか、すなわち冷媒の供給流量に応じて、開閉弁１３の開閉を切り替えても良い。 Furthermore, the control unit 23 controls opening and closing of the on-off valve 13 so that the cooling water is intermittently supplied to the cooling flow path 2 . For example, the intermittent supply of cooling water is performed by switching between opening and closing of the on-off valve 13 at predetermined time intervals. Alternatively, the on-off valve 13 may be switched between opening and closing depending on whether predetermined amounts of cooling water and air have been supplied, that is, depending on the amount of refrigerant supplied.

［効果］
（１）上記実施形態によれば、冷却流路２の入口側と出口側とに負圧発生部１５，２２を設け、冷却流路２の入口側と出口側とが共に負圧となるように、かつ、出口側の第１圧力値が入口側の第２圧力値よりも低くなるように圧力差を設けている。このため、冷媒は、冷媒流路２０内を供給側から排出側へとスムーズに流動する。さらに、仮に冷却流路２の近傍に亀裂等が発生した場合であっても、２つの負圧発生部１５，２２の作用により、亀裂Ｃが発生した部位よりも圧力の低い各負圧発生部１５，２２側へと冷媒が流動する。すなわち、冷媒流路２０内に残留した冷媒は冷却流路２から供給側流路１２及び排出側流路１４を介して第２タンク１８に回収される。 [effect]
(1) According to the above embodiment, the negative pressure generators 15 and 22 are provided on the inlet side and the outlet side of the cooling channel 2 so that both the inlet side and the outlet side of the cooling channel 2 are negative pressure. Moreover, the pressure difference is provided such that the first pressure value on the outlet side is lower than the second pressure value on the inlet side. Therefore, the coolant smoothly flows in the coolant channel 20 from the supply side to the discharge side. Furthermore, even if a crack or the like occurs in the vicinity of the cooling channel 2, due to the action of the two negative pressure generating portions 15 and 22, each negative pressure generating portion having a lower pressure than the portion where the crack C occurs The refrigerant flows to the 15, 22 side. That is, the coolant remaining in the coolant channel 20 is recovered from the cooling channel 2 to the second tank 18 via the supply side channel 12 and the discharge side channel 14 .

この際、従来のように、例えば流路に設けた圧力センサによる検出値により冷媒漏れを判断して開閉弁１３を閉じる等の特別な制御を経る必要もなく、金型１に亀裂が生じた際にはタイムラグが生じることなく瞬時に冷媒を回収できる。そして、亀裂から金型１に形成されるキャビティへ冷媒が漏れ出すことを抑制することができる。ひいては、冷媒漏れに起因する冷却能力の変化による品質不良を改善することができる。 At this time, there is no need for special control such as judging refrigerant leakage based on the value detected by a pressure sensor provided in the flow path and closing the on-off valve 13, as in the conventional art, and the mold 1 cracks. In some cases, the refrigerant can be recovered instantaneously without any time lag. Also, it is possible to suppress leakage of the coolant from the crack into the cavity formed in the mold 1 . As a result, quality defects due to changes in cooling capacity due to refrigerant leakage can be improved.

（２）上記実施形態では、冷媒は、冷却水とエアとの混合としている。通常の水単独冷媒と比較して、効率的な冷却が可能となる。 (2) In the above embodiment, the coolant is a mixture of cooling water and air. Efficient cooling is possible compared to ordinary water-only refrigerants.

（３）上記実施形態では、冷却水を間欠供給するようにしている。これにより、冷却能力の制御がより細かく実施できる。冷却水を常時供給し続けるのではなく、間欠とすることで、冷媒流路２０内での蒸気の逆流を抑制し、より円滑に冷媒を流動させることができる。特に、低圧鋳造では、キャビティに溶融金属を高圧で注入するダイカスト法に比べて金型温度が５００℃程度の高温になるため、発生する蒸気量が多く、逆流の問題が生じやすいが、本実施形態ではそうした問題を回避することができる。 (3) In the above embodiment, cooling water is intermittently supplied. This allows finer control of the cooling capacity. By intermittently supplying cooling water rather than constantly supplying it, it is possible to suppress backflow of steam in the refrigerant flow path 20 and to allow the refrigerant to flow more smoothly. In particular, in low-pressure casting, the mold temperature is as high as about 500 ° C. compared to the die casting method in which molten metal is injected into the cavity at high pressure, so the amount of steam generated is large, and the problem of backflow is likely to occur. Forms can avoid these problems.

（４）また、低圧鋳造法では、図２に示したように鋳造装置の構造上、溶解炉が金型の真下にあり、冷媒が漏れた際に、冷媒が接触するアルミの量が、通常の高圧を用いるダイカスト法に比べて極端に多い。通常のダイカスト成形では、溶融アルミが貯留される炉と金型との間に給湯装置が介在しており、金型内での冷媒漏れは炉から離れた所で生じることになる。よって、低圧鋳造法では、冷媒漏れが生じ、冷媒と溶湯とが接触した場合、水蒸気爆発の虞がある。 (4) In addition, in the low-pressure casting method, as shown in FIG. It is extremely large compared to the die casting method that uses a high pressure of . In ordinary die casting, a hot water supply device is interposed between the furnace in which molten aluminum is stored and the mold, and refrigerant leakage in the mold occurs at a location away from the furnace. Therefore, in the low-pressure casting method, if refrigerant leaks and the refrigerant comes into contact with the molten metal, there is a risk of steam explosion.

さらに、型締め力は通常のダイカスト法では例えば１８００ｋＮ程度であるのに対し、低圧鋳造法では例えば３０ｋＮ程度と小さい。このため、キャビティ内で水蒸気爆発した場合、型締め力が小さいため、型が開く虞がある。型が開くと著しい製品不良及び製造作業の中断を引き起こしてしまうため、低圧鋳造法において冷媒漏れを抑制することは非常に重要である。 Furthermore, while the mold clamping force is about 1800 kN in the normal die casting method, it is as small as about 30 kN in the low pressure casting method. Therefore, when steam explosion occurs in the cavity, the mold may open due to the small mold clamping force. Controlling coolant leakage is very important in low pressure casting processes, as mold opening can cause significant product defects and interruptions in manufacturing operations.

この点、本実施形態では、低圧鋳造法において確実に冷媒漏れを抑制しつつ、例えば厚肉であり、かつ、急激な肉厚変動部を持つような鋳造製品においても、指向性凝固による鋳造成形を実施することができる。例えば、鋳造製品としては、ディーゼルエンジンに用いられるポンプの保護部材であるポンプハウジングである。 In this respect, in the present embodiment, while reliably suppressing refrigerant leakage in the low-pressure casting method, for example, even in a cast product that is thick and has a portion with a rapid thickness change, casting molding by directional solidification can be implemented. For example, casting products include pump housings, which are protective members for pumps used in diesel engines.

（５）上記実施形態では、第１負圧発生部１５の上流側に復水器１７を設けている。復水器１７で、蒸気となった冷媒は体積収縮して負圧度を回復するため、第１負圧発生部１５の負荷を少なくすることができる。 (5) In the above embodiment, the condenser 17 is provided upstream of the first negative pressure generating section 15 . In the condenser 17, the vaporized refrigerant shrinks in volume to recover the degree of negative pressure, so the load on the first negative pressure generating section 15 can be reduced.

〈他の実施形態〉
上記実施形態において、第１タンク１１と開閉弁１３との間に給水用のポンプを設けてもよい。 <Other embodiments>
In the above embodiment, a water supply pump may be provided between the first tank 11 and the on-off valve 13 .

上記実施形態では、冷媒は冷却水（液体）とエア（気体）の混合物としたが、これに限られない。例えば、単純水冷却でも良い。この場合、図４に示す金型冷却装置１０２のように、エア供給流路２１の途中に逆止弁３７を設けて、通常冷却時にはエアが冷却流路２側へ吸引されないようにし、金型に亀裂が生じたときには冷却流路２から第２負圧発生部２２側への冷媒の流通が許容されるように構成することができる。 In the above embodiment, the coolant is a mixture of cooling water (liquid) and air (gas), but it is not limited to this. For example, simple water cooling may be used. In this case, as in the mold cooling device 102 shown in FIG. 4, a check valve 37 is provided in the middle of the air supply channel 21 to prevent air from being sucked into the cooling channel 2 during normal cooling. It is possible to allow the flow of the coolant from the cooling channel 2 to the second negative pressure generating part 22 side when a crack occurs in the cooling channel 2 .

冷媒に用いられる液体は水に限定されず、液体に油を用いてもよい。また、冷媒に用いられる気体は空気に限定されず、気体に窒素、ヘリウムまたはアルゴン等の不活性ガスを用いてもよい。 The liquid used as the coolant is not limited to water, and oil may be used as the liquid. Also, the gas used as the coolant is not limited to air, and an inert gas such as nitrogen, helium, or argon may be used as the gas.

上記実施形態において、復水器１７は設けなくても良い。 In the above embodiment, the condenser 17 may not be provided.

上記実施形態では、第２タンク１８とポンプ１９を設け、冷媒が循環するようにしたが、循環しない構成でも良く、例えば第１タンク１１に別の水供給源から水を供給するようにしても良い。 In the above embodiment, the second tank 18 and the pump 19 are provided so that the refrigerant circulates. good.

本発明の一実施形態に用いられる鋳造は、低圧鋳造法に限らず、キャビティに溶融金属を高圧で注入するダイカスト法や、溶融金属を遠心力で注入する遠心鋳造法であってもよい。また、キャビティに溶融金属を重力（大気圧）で注入する重力鋳造法であってもよい。 Casting used in one embodiment of the present invention is not limited to low-pressure casting, but may be die-casting in which molten metal is injected into a cavity at high pressure, or centrifugal casting in which molten metal is injected by centrifugal force. Gravity casting may also be used, in which molten metal is injected into the cavity by gravity (atmospheric pressure).

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be embodied in various forms without departing from the scope of the invention.

１・・・金型
２・・・冷却流路
３・・・入口
４・・・出口
１５・・・第１負圧発生部
２２・・・第２負圧発生部
２３・・・制御部 Reference Signs List 1 Mold 2 Cooling channel 3 Inlet 4 Outlet 15 First negative pressure generating unit 22 Second negative pressure generating unit 23 Control unit

Claims

成形用の金型（１）の内部に設けられた冷却流路（２）の入口（３）から出口（４）へ冷媒を流通させて前記金型を冷却する金型冷却装置であって、
前記冷却流路の前記出口側に設けられ、前記金型の冷却時に負圧を発生させ前記冷却流路の冷媒を吸引する第１負圧発生部（１５）と、
前記冷却流路の前記入口側に設けられ、負圧を発生させる第２負圧発生部（２２）と、
前記第１負圧発生部による発生圧力である第１圧力値が、前記第２負圧発生部による発生圧力である第２圧力値よりも低くなるように、前記第１負圧発生部及び前記第２負圧発生部を制御する制御部（２３）と、
を備え、
前記金型は、溶融金属を貯蔵する溶融金属保持炉（３３）の真上に設けられる金型冷却装置。 A mold cooling device for cooling the mold by circulating a coolant from the inlet (3) to the outlet (4) of the cooling channel (2) provided inside the mold (1) for molding,
a first negative pressure generating part (15) provided on the outlet side of the cooling channel for generating negative pressure during cooling of the mold and sucking coolant in the cooling channel;
a second negative pressure generating part (22) provided on the inlet side of the cooling channel for generating negative pressure;
The first negative pressure generating part and the first negative pressure generating part and the a control section (23) for controlling the second negative pressure generating section;
with
A mold cooling device provided directly above a molten metal holding furnace (33) in which the mold is stored .

前記冷却流路の前記入口に接続され、冷媒を貯留する第１タンク（１１）と、 a first tank (11) connected to the inlet of the cooling channel and storing a coolant;
前記冷却流路の前記出口に接続され、冷媒を貯留する第２タンク（１８）と、 a second tank (18) connected to the outlet of the cooling channel and storing a coolant;
前記第１タンクと前記第２タンクとを接続する配管と、 a pipe connecting the first tank and the second tank;
前記配管に設けられ、前記第２タンクから前記第１タンクに向けて冷媒を圧送するポンプ（１９）と、をさらに備える請求項１に記載の金型冷却装置。 2. The mold cooling apparatus according to claim 1, further comprising a pump (19) provided in said pipe for pumping a refrigerant from said second tank toward said first tank.

前記冷却流路の前記入口側に接続する液体供給流路（１２）と、
前記液体供給流路の途中に接続する気体供給流路（２１）と、
をさらに備え、前記冷媒は前記液体供給流路に供給される液体と前記気体供給流路に供給される気体との混合物である請求項２に記載の金型冷却装置。 a liquid supply channel (12) connected to the inlet side of the cooling channel;
a gas supply channel (21) connected in the middle of the liquid supply channel;
3. The mold cooling apparatus according to claim 2 , wherein the coolant is a mixture of a liquid supplied to the liquid supply channel and a gas supplied to the gas supply channel.

前記液体供給流路の途中であって、前記気体供給流路との合流点よりも冷媒流れの上流に設けられ、前記液体供給流路を開閉する開閉装置（１３）をさらに備え、
前記制御部は、前記液体が前記冷却流路に間欠的に供給されるように前記開閉装置を制御する請求項３に記載の金型冷却装置。 An opening/closing device (13) is provided in the middle of the liquid supply channel and upstream of the refrigerant flow from the confluence with the gas supply channel, and opens and closes the liquid supply channel,
4. The mold cooling apparatus according to claim 3 , wherein the controller controls the opening/closing device so that the liquid is intermittently supplied to the cooling channel.

前記第２負圧発生部は、前記気体供給流路に設けられ、 The second negative pressure generating unit is provided in the gas supply channel,
前記気体供給流路の前記液体供給流路とは反対側の端部は、前記第２タンクの真上に設けられている請求項３または４に記載の金型冷却装置。 5. The mold cooling apparatus according to claim 3, wherein the end of the gas supply channel opposite to the liquid supply channel is provided directly above the second tank.

前記第１負圧発生部の冷媒流れの上流側に設けられる復水器（１７）をさらに備える請求項１～請求項５のうちいずれか一項に記載の金型冷却装置。 The mold cooling apparatus according to any one of claims 1 to 5 , further comprising a condenser (17) provided on the upstream side of the refrigerant flow of the first negative pressure generating section.

成形用の金型（１）に設けられた冷却流路（２）の入口（３）から出口（４）へ冷媒を流通させて前記金型を冷却する金型冷却方法であって、
前記金型は、溶融金属を貯蔵する溶融金属保持炉（３３）の真上に設けられ、
前記金型の冷却時に、前記冷却流路の前記出口側に設けられる第１負圧発生部（１５）による発生圧力である第１圧力値を、前記冷却流路の前記入口側に設けられる第２負圧発生部（２２）による発生圧力である第２圧力値よりも低くする金型冷却方法。 A mold cooling method for cooling the mold by circulating a coolant from the inlet (3) to the outlet (4) of the cooling channel (2) provided in the mold (1) for molding,
The mold is provided directly above a molten metal holding furnace (33) that stores molten metal,
When the mold is cooled, the first pressure value, which is the pressure generated by the first negative pressure generating part (15) provided on the outlet side of the cooling channel, is set to the first pressure value provided on the inlet side of the cooling channel. 2. A method of cooling the mold to make it lower than the second pressure value, which is the pressure generated by the negative pressure generating part (22).