(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被冷却物に形成された冷却孔に嵌合される先端が閉塞された円筒状の冷却ブッシュと、
該冷却ブッシュ内面に挿脱可能に嵌合される嵌合部を有し、前記冷却ブッシュ内に冷却液を流動させる冷却パイプと、
前記冷却ブッシュの外面に装着され、該冷却ブッシュと前記冷却孔との隙間を密閉する円環状の第１のシール部材と、
該第１のシール部材よりも先端側において、前記冷却ブッシュの半径方向内方に移動可能に装着され、該冷却ブッシュ内に前記冷却パイプが挿入されたときに、前記冷却ブッシュ内面と前記冷却パイプの前記嵌合部との隙間を密閉する円環状の第２のシール部材とを備え、
前記冷却ブッシュに、前記第２のシール部材の位置において半径方向に貫通し、前記第２のシール部材によって閉塞可能な連通部が設けられている冷却ユニット。
【請求項２】
前記冷却ブッシュの内面に、前記第２のシール部材を収容する内周溝が形成され、
前記連通部が、前記内周溝の底面に開口している請求項１に記載の冷却ユニット。
【請求項３】
前記冷却ブッシュの外面に、前記第１のシール部材を収容する外周溝が形成されている請求項１または請求項２に記載の冷却ユニット。
【請求項４】
前記嵌合部の外面に、前記冷却ブッシュ内面との隙間を密閉する円環状の第３のシール部材を備える請求項１から請求項３のいずれかに記載の冷却ユニット。
【請求項５】
前記嵌合部の外面に雄ねじが形成され、該嵌合部と嵌合する前記冷却ブッシュの内面に雌ねじが形成されている請求項１から請求項３のいずれかに記載の冷却ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばダイカスト用金型に用いられる冷却ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ダイカスト製品等の金型には、高温のダイカスト製品を冷却するために、金型の背面に設けられたスポット冷却孔に挿入される冷却ユニットが用いられる（特許文献１参照）。冷却ユニットは、金型に挿入される中空の冷却ブッシュと、該冷却ブッシュの内部に配置される冷却パイプとから構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１３１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、冷却ユニットを金型の冷却孔に挿入する際には、冷却ユニットと金型との熱伝達効率を高めるために、冷却孔内にサーモグリス等の伝熱部材を充填することが一般的である。しかしながら、サーモグリスは金型からの熱により軟化し、冷却孔内から流出してしまう場合がある。この場合、冷却ユニットと金型との間に形成された空気層により、冷却ユニットと金型との熱伝達効率が低下し、金型の冷却効果を低下させてしまうという不都合があった。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、伝熱部材の流出を防止して、金型の冷却効果の低下を防止することができる冷却ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、被冷却物に形成された冷却孔に嵌合される先端が閉塞された円筒状の冷却ブッシュと、該冷却ブッシュ内面に挿脱可能に嵌合される嵌合部を有し、前記冷却ブッシュ内に冷却液を流動させる冷却パイプと、前記冷却ブッシュの外面に装着され、該冷却ブッシュと前記冷却孔との隙間を密閉する円環状の第１のシール部材と、該第１のシール部材よりも先端側において、前記冷却ブッシュの半径方向内方に移動可能に装着され、該冷却ブッシュ内に前記冷却パイプが挿入されたときに、前記冷却ブッシュ内面と前記冷却パイプの前記嵌合部との隙間を密閉する円環状の第２のシール部材とを備え、前記冷却ブッシュに、前記第２のシール部材の位置において半径方向に貫通し、前記第２のシール部材によって閉塞可能な連通部が設けられている冷却ユニットを採用する。
【０００７】
本発明の冷却ユニットは、金型等の被冷却物に形成された冷却孔に冷却ブッシュを挿入した後に、冷却ブッシュに冷却パイプを装着することで、被冷却物にセットされる。
本発明によれば、冷却ブッシュを被冷却物の冷却孔に挿入する途中において、第１のシール部材によって冷却ブッシュと冷却孔との隙間が密閉される。したがって、その後さらに冷却ブッシュを挿入すると、冷却孔内に閉じ込められた空気の圧力が高まり、その空気が連通部を介して、第２のシール部材を冷却ブッシュの半径方向内方に押して移動させる。これにより、第２のシール部材による連通部の閉塞状態が解除されるので、冷却孔内の空気は、冷却ブッシュの外周側から連通部を通って冷却ブッシュの内周側に放出される。これにより、冷却孔内の空気の圧力を低下させることができ、冷却ブッシュを被冷却物の冷却孔に挿入する際に必要な力を低減して、その作業性を向上することができる。
【０００８】
また、冷却ブッシュを被冷却物の冷却孔に挿入した状態において、冷却ブッシュと被冷却物の冷却孔との隙間が、第１のシール部材によりシールされる。したがって、冷却ブッシュの挿入に先立って、被冷却物の冷却孔内にサーモグリス等の伝熱部材を充填しておいた場合にも、この伝熱部材が冷却孔から流出することを防止することができる。
【０００９】
さらに、冷却ブッシュを被冷却物の冷却孔に挿入した後、冷却パイプを冷却ブッシュに装着すると、冷却パイプに設けられた嵌合部が冷却ブッシュの内面に嵌合される。これにより、第２のシール部材が半径方向外方に付勢され、第２のシール部材による連通部の密閉性が高められる。したがって、被冷却物の冷却孔内に充填されたサーモグリス等の伝熱部材が、冷却ブッシュの外面側から連通部を通って冷却ブッシュの内面側に流出することを防止することができる。
【００１０】
以上のようにすることで、冷却パイプによって冷却ブッシュ内に冷却液を流動させることにより、冷却ブッシュおよび伝熱部材を介して、被冷却物の熱を冷却液に伝達することができ、被冷却物を効果的に冷却することができる。
【００１１】
上記発明において、前記冷却ブッシュの内面に、前記第２のシール部材を収容する内周溝が形成され、前記連通部が、前記内周溝の底面に開口していることとしてもよい。
このようにすることで、冷却パイプに設けられた嵌合部を冷却ブッシュの内面に装着した際に、内周溝により第２のシール部材が冷却ブッシュの軸線方向に移動してしまうことを防止し、第２のシール部材による連通部の密閉性を確保することができる。
【００１２】
上記発明において、前記冷却ブッシュの外面に、前記第１のシール部材を収容する外周溝が形成されていることとしてもよい。
このようにすることで、冷却ブッシュを被冷却物の冷却孔に挿入する際に、外周溝により第１のシール部材が冷却ブッシュの軸線方向に移動してしまうことを防止し、第１のシール部材による密閉性を確保して、サーモグリス等の伝熱部材が冷却孔から流出することを防止することができる。
【００１３】
上記発明において、前記嵌合部の外面に、前記冷却ブッシュ内面との隙間を密閉する円環状の第３のシール部材を備えることとしてもよい。
このようにすることで、第３のシール部材により、冷却ブッシュ内面と冷却パイプの嵌合部との隙間の密閉性を高めるとともに、その摩擦力により冷却ブッシュに冷却パイプを固定することができる。
【００１４】
上記発明において、前記嵌合部の外面に雄ねじが形成され、該嵌合部と嵌合する前記冷却ブッシュの内面に雌ねじが形成されていることとしてもよい。
このようにすることで、冷却ブッシュに対して冷却パイプを回転させることによって、冷却ブッシュに冷却パイプを固定するとともに、冷却ブッシュと冷却パイプとの位置合わせを正確に行うことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、伝熱部材の流出を防止して、金型の冷却効果の低下を防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る冷却ユニットの模式図である。
【図２】図１の冷却ユニットの部分詳細図であり、（ａ）は冷却ブッシュ、（ｂ）は冷却パイプを示した図である。
【図３】図１の冷却ブッシュを金型に挿入した状態を説明する図であり、（ａ）は全体構成図、（ｂ）は部分拡大図である。
【図４】第１の比較例として示す冷却ユニットを説明する図であり、（ａ）は冷却ユニットの模式図、（ｂ）は金型に挿入した状態、（ｃ）は成形時の状態である。
【図５】第２の比較例として示す冷却ユニットを説明する図であり、（ａ）は金型にセットした状態、（ｂ）は金型への挿入時の状態である。
【図６】第３の比較例として示す冷却ユニットを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係る冷却ユニットの一実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態では、ダイカスト金型（被冷却物）に用いる冷却ユニットを一例として説明する。
本実施形態に係る冷却ユニット１は、図１に示すように、ダイカスト金型に形成された冷却孔に嵌合される冷却ブッシュ１０と、冷却ブッシュ１０の内部に配置される冷却パイプ２０とを主な構成要素として備えている。図２（ａ）には冷却ブッシュ１０の模式図が、図２（ｂ）には冷却パイプ２０の模式図が示されている。
【００１８】
図２（ａ）に示すように、冷却ブッシュ１０は、球面により閉塞された先端部１１と、先端部１１に接続された円筒形状のケーシング部１２と、ケーシング部１２に接続された円筒形状の基端部１３とを備えている。
基端部１３は、ケーシング部１２よりも大径とされており、基端部１３の外周面には、外周溝１４が形成されている。外周溝１４には、例えばシリコンゴム等の弾性部材で形成された円環状のＯリング（第１のシール部材）１５が収容されている。
【００１９】
Ｏリング１５は、ダイカスト金型の冷却孔の内径よりも大きな外径を有しており、冷却ブッシュ１０をダイカスト金型の冷却孔に挿入した際に、冷却ブッシュ１０の外面と冷却孔の内面との隙間を密閉するようになっている。
【００２０】
基端部１３の内周面には、外周溝１４よりも先端部１１側において、内周溝１８が形成されている。内周溝１８には、例えばシリコンゴム等の弾性部材で形成された円環状のＯリング（第２のシール部材）１７が収容されている。Ｏリング１７は、基端部１３の内周面よりも小さな内径を有しており、冷却ブッシュ１０の半径方向内方に移動可能とされている。
【００２１】
基端部１３には、半径方向に貫通し、基端部１３の外周側と内周側とを連通する連通孔（連通部）１６が形成されている。連通孔１６は、内周溝１８の底面に開口しており、Ｏリング１７により閉塞されている。
【００２２】
冷却パイプ２０は、冷却ブッシュ１０内に冷却液を流動させるためのものであり、図２（ｂ）に示すように、先端を開口させたインナーパイプ２１と、インナーパイプ２１の他端に接続された嵌合部２２と、嵌合部２２に接続され他端が図示しない冷却液供給装置に接続された冷却配管２３とを備えている。
【００２３】
冷却パイプ２０は、冷却配管２３からインナーパイプ２１に向かって冷却液が流通するようになっている。
図示しない冷却液供給装置から供給され、インナーパイプ２１から噴出した冷却液は、冷却ブッシュ１０の先端部１１に衝突した後、流れの向きを反転させ、ケーシング部１２内を基端部１３に向かって流通する。このように冷却液が流れる際に、冷却ブッシュ１０が、サーモグリス７を介してダイカスト金型５から伝達された熱を受け取ることによって、ダイカスト金型５を内部から冷却する。基端部１３へと向かって流れた冷却液は、図示しない冷却液戻り配管を介して冷却装置本体へと導かれる。
【００２４】
嵌合部２２は、冷却ブッシュ１０の基端部１３の内径よりも若干小さな外径を有しており、基端部１３の内面に挿脱可能に嵌合される。嵌合部２２の外周には、Ｏリング（第３のシール部材）２５，２６が設けられており、冷却ブッシュ１０内に冷却パイプ２０を挿入したときに、冷却ブッシュ１０の基端部１３の内面と冷却パイプ２０の嵌合部２２との隙間を密閉するとともに、その摩擦力により冷却ブッシュ１０に冷却パイプ２０を固定するようになっている。
【００２５】
また、嵌合部２２は、Ｏリング１７の内径よりも若干大きな外径を有しており、図１に示すように、冷却ブッシュ１０内に冷却パイプ２０を挿入したときに、Ｏリング１７を半径方向外方に付勢するようになっている。これにより、Ｏリング１７は、基端部１３の内面に形成された内周溝１８の底面に押し付けられて連通孔１６を密閉するようになっている。
【００２６】
上記構成を有する冷却ユニット１の作用について以下に説明する。
本実施形態の冷却ユニット１は、ダイカスト金型５に形成された冷却孔６に冷却ブッシュ１０を挿入した後、冷却ブッシュ１０に冷却パイプ２０を装着することで、ダイカスト金型５にセットされる。以下に、冷却ブッシュの挿入工程と冷却パイプの取り付け工程とに分けて各工程の作用を説明する。
【００２７】
［冷却ブッシュの挿入工程］
まず、冷却孔への冷却ブッシュの挿入工程について図３（ａ）および図３（ｂ）を用いて説明する。
本工程では、図３（ａ）に示すように、ダイカスト金型５に形成された冷却孔６に、冷却ユニット１の冷却ブッシュ１０を挿入する。この際、冷却孔６には、冷却ユニット１とダイカスト金型５との熱伝達効率を高めるために、予めサーモグリス７を充填しておく。
【００２８】
図３（ｂ）は、冷却孔６に冷却ブッシュ１０を挿入する際の、図３（ａ）の領域Ａにおける冷却孔６内の空気の流れを示している。
図３（ｂ）に示すように、冷却ブッシュ１０を冷却孔６に挿入すると、Ｏリング１５によって冷却ブッシュ１０と冷却孔６との隙間が密閉される。したがって、その後さらに冷却ブッシュ１０を挿入すると、冷却孔６内に閉じ込められた空気の圧力が高まり、その空気が連通孔１６を介して、Ｏリング１７を冷却ブッシュ１０の半径方向内方に押して移動させる。これにより、Ｏリング１７による連通孔１６の閉塞状態が解除されるので、冷却孔６内の空気は、矢印３１に示すように、冷却ブッシュ１０の外周側から連通孔１６を通って冷却ブッシュ１０の内周側に流入する。冷却ブッシュ１０の内周側に流入した空気は、矢印３２に示すように、基端部１３の内部を通って、冷却ブッシュ１０の外部に放出される。これにより、冷却孔６内の空気の圧力を低下させることができ、冷却ブッシュ１０を冷却孔６に挿入する際に必要な力を低減して、その作業性を向上することができる。
【００２９】
ここで、第１の比較例として、従来の冷却ブッシュを冷却孔６に挿入した場合について、図４（ａ）から図４（ｃ）を用いて説明する。
図４（ａ）は従来の冷却ブッシュ１００の模式図である。図４（ａ）に示すように、冷却ブッシュ１００には、外周面にＯリング等が設けられていない。したがって、図４（ｂ）に示すように、冷却ブッシュ１００を冷却孔６に挿入すると、冷却孔６内の空気は、冷却孔６の内面と冷却ブッシュ１００の外面との隙間を通って冷却孔６の外部に放出される。
【００３０】
ここで、図４（ｃ）に示すように、ダイカスト金型５の冷却孔６には、冷却ブッシュ１００とダイカスト金型５との熱伝達効率を高めるために、予めサーモグリス７が充填されている。
この状態において、溶解アルミ等の製品８をダイカスト金型５により成形すると、高温で溶解された製品８の熱は、ダイカスト金型５に伝達され、ダイカスト金型５内を伝導する。ダイカスト金型５内を伝導した熱は、サーモグリス７に伝達し、サーモグリス７を軟化させる。軟化したサーモグリスの一部７’は、冷却孔６の内面と冷却ブッシュ１００の外面との隙間を通って冷却孔６の外部に流出する。そして、領域Ｂに示すように、冷却ブッシュ１００とダイカスト金型５との間に空気層が形成される。その結果、冷却ブッシュ１００とダイカスト金型５との熱伝達効率が低下し、ダイカスト金型５の冷却効果を低下させてしまうという不都合がある。
【００３１】
また、第２の比較例として、図５（ａ）に示すように、冷却ブッシュ１０１の外面にＯリング１１２を装着した場合について説明する。この場合には、冷却孔６の開口端近傍において、冷却ブッシュ１０１と冷却孔６との気密性が高められ、サーモグリス７の流出を防止することができる。しかしながら、この場合には、冷却ブッシュ１０１を冷却孔６に挿入する際に、図５（ｂ）に示すように、冷却孔６内の空気１１３が抜けず、冷却孔６内に閉じ込められた空気１１３の圧力が高まるため、冷却ブッシュ１０１をダイカスト金型５に確実にセットすることが困難である。
【００３２】
これに対して、本実施形態の冷却ユニット１によれば、前述のように、冷却孔６内の空気は、冷却ブッシュ１０の外周側から連通孔１６を通って冷却ブッシュ１０の内周側に流入し、冷却ブッシュ１０の外部に放出される。これにより、冷却孔６内の空気の圧力を低下させることができるので、冷却ブッシュ１０をダイカスト金型５にセットする際の作業を容易にすることができる。
【００３３】
また、冷却ブッシュ１０の外周面に、Ｏリング１５を収容する外周溝１４を形成することで、冷却ブッシュ１０を冷却孔６に挿入する際に、外周溝１４によりＯリング１５が冷却ブッシュ１０の軸線方向に移動してしまうことを防止し、Ｏリング１５による密閉性を確保して、サーモグリス７が冷却孔６から流出することを防止することができる。
【００３４】
［冷却パイプの取り付け工程］
次に、冷却パイプの冷却ブッシュへの取り付け工程について図１を用いて説明する。
本工程では、図１に示すように、ダイカスト金型５の冷却孔６に挿入された冷却ブッシュ１０に対して冷却パイプ２０を押し込むことで、冷却ブッシュ１０に冷却パイプ２０を固定する。
【００３５】
ここで、第３の比較例として、図６に示すように、単に、冷却ブッシュ１０の内面にＯリング１７を装着し、嵌合部を有しない冷却パイプ３０を冷却ブッシュ１０に挿入した場合について説明する。この場合には、Ｏリング１７が半径方向外方へ付勢されていないため、Ｏリング１７が連通孔１６に押し当てられておらず、連通孔１６の密閉度が低い。そのため、領域Ｃにおいて、冷却孔６に充填されたサーモグリス７が、連通孔１６を通って冷却ブッシュ１０の内周側に流入してしまう場合がある。
【００３６】
これに対して、本実施形態の冷却ユニット１によれば、図１に示すように、冷却孔６に挿入された冷却ブッシュ１０に冷却パイプ２０を装着すると、冷却パイプ２０に設けられた嵌合部２２が冷却ブッシュ１０の内面に嵌合される。これにより、Ｏリング１７が半径方向外方に付勢され、Ｏリング１７による連通孔１６の密閉性が高められる。したがって、冷却孔６内に充填されたサーモグリス７が、冷却ブッシュ１０の外面側から連通孔１６を通って冷却ブッシュ１０の内面側に流出することを防止することができる。
【００３７】
その結果、冷却パイプ２０によって冷却ブッシュ１０内に冷却液を流動させることにより、冷却ブッシュ１０およびサーモグリス７を介して、ダイカスト金型５の熱を冷却液に伝達することができ、ダイカスト金型５を効果的に冷却することができる。
【００３８】
また、冷却ブッシュ１０の内面に、Ｏリング１７を収容する内周溝１８を形成することで、冷却パイプ２０に設けられた嵌合部２２を冷却ブッシュ１０の内面に装着した際に、内周溝１８によりＯリング１７が冷却ブッシュ１０の軸線方向に移動してしまうことを防止し、Ｏリング１７による連通孔１６の密閉性を確保することができる。
【００３９】
なお、嵌合部２２の外周面には雄ねじを形成し、冷却ブッシュ１０の基端部１３の内周面には該雄ねじに嵌合する雌ねじを形成することとしてもよい。このようにすることで、冷却ブッシュ１０に対して冷却パイプ２０を回転させることにより、冷却ブッシュ１０に冷却パイプ２０を挿入して固定することができる。
【００４０】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、第２のシール部材として、円環状のＯリング１７を例に挙げて説明したが、連通孔１６を閉塞することができればよく、板状のシール部材を連通孔１６の位置に配置することとしてもよい。
【００４１】
また、Ｏリング１５を冷却ブッシュ１０の外周面に複数設けることとしてもよい。これにより、冷却孔６と冷却ブッシュ１０との隙間の気密性を高めることができるので、サーモグリス７の流出防止効果を向上することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１  冷却ユニット
５  ダイカスト金型
６  冷却孔
７  サーモグリス
８  製品
１０  冷却ブッシュ
１１  先端部
１２  ケーシング部
１３  基端部
１４  外周溝
１５  Ｏリング（第１のシール部材）
１６  連通孔（連通部）
１７  Ｏリング（第２のシール部材）
１８  内周溝
２０  冷却パイプ
２１  インナーパイプ
２２  嵌合部
２３  冷却配管
２５，２６  Ｏリング（第３のシール部材）
【図１】
0005384302.tif 000002
【図２】
0005384302.tif 000003
【図３】
0005384302.tif 000004
【図４】
0005384302.tif 000005
【図５】
0005384302.tif 000006
【図６】
0005384302.tif 000007