(57)【要約】【課題】冷却回路内での蒸気の滞留に起因する冷却性能の低下を抑制することができる金型の局所冷却構造を実現する。【解決手段】本発明の一形態に係る金型の局所冷却構造１は、金型３のキャビティ面３ａを構成する突出部３ｂに形成されると共に、突出部３ｂを冷却するための冷却水が流れる冷却回路２を有する金型の局所冷却構造であって、冷却回路２の吸水口と排出口とを直列で結び、且つ金型３で粗材を成形する際の姿勢で冷却回路２内の頂部近傍の水圧が、予め設定された冷却回路２内で冷却水が蒸発して頂部近傍に蒸気が滞留したときの蒸気圧より高くなるように、冷却回路２に冷却水が供給され、冷却回路２内の頂部近傍の断面積は、冷却回路２内における頂部近傍に到達する直前の部分の断面積以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型のキャビティ面を構成する突出部に形成されると共に、前記突出部を冷却するための冷却水が流れる冷却回路を有する金型の局所冷却構造であって、
前記冷却回路の吸水口と排出口とを直列で結び、且つ前記金型で粗材を成形する際の姿勢で前記冷却回路内の頂部近傍の水圧が、予め設定された前記冷却回路内で冷却水が蒸発して前記頂部近傍に蒸気が滞留したときの蒸気圧より高くなるように、前記冷却回路に冷却水が供給され、
前記冷却回路内の頂部近傍の断面積は、前記冷却回路内における前記頂部近傍に到達する直前の部分の断面積以下である、金型の局所冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型の局所冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
金型で粗材を成形する際に、金型のキャビティ面を構成する突出部は、特に熱負荷が大きいため、当該突出部を局所的に冷却している。例えば、特許文献１の金型の局所冷却構造は、金型のキャビティ面を構成する突出部に形成され、且つ当該突出部の頂部に折り返し部を有する冷却回路を備えており、冷却回路の一端から冷却水を供給して他端から排出する構成とされている。このような構成により、金型の突出部を局所的に冷却することを試みている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３８００７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
金型の突出部は、上述のように、特に熱負担が大きく、冷却回路内で冷却水が沸騰して蒸発する場合がある。この場合、蒸気は、冷却回路における重力方向と逆側である天側の部分に滞留し、例えば、冷却回路における突出部の頂部近傍に配置された部分に蒸気が滞留してしまうと、冷却回路内で冷却水を通すことができなくなる。しかしながら、特許文献１の金型の局所冷却構造は、冷却回路の折り返し部内に蒸気が滞留する課題に対して対策が講じられていない。
【０００５】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、冷却回路内での蒸気の滞留に起因する冷却性能の低下を抑制することができる金型の局所冷却構造を実現する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る金型の局所冷却構造は、金型のキャビティ面を構成する突出部に形成されると共に、前記突出部を冷却するための冷却水が流れる冷却回路を有する金型の局所冷却構造であって、
前記冷却回路の吸水口と排出口とを直列で結び、且つ前記金型で粗材を成形する際の姿勢で前記冷却回路内の頂部近傍の水圧が、予め設定された前記冷却回路内で冷却水が蒸発して前記頂部近傍に蒸気が滞留したときの蒸気圧より高くなるように、前記冷却回路に冷却水が供給され、
前記冷却回路内の頂部近傍の断面積は、前記冷却回路内における前記頂部近傍に到達する直前の部分の断面積以下である。
このような構成により、冷却水が蒸発し難く、冷却水が蒸発しても蒸気溜まりを押し出すことができるので、冷却回路内での蒸気の滞留に起因する冷却性能の低下を抑制できる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、冷却回路内での蒸気の滞留に起因する冷却性能の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１の金型の局所冷却構造を備える金型を部分的に示す模式図である。
【図２】実施の形態１の金型の局所冷却構造を備える金型の突出部周辺を拡大して示す模式図である。
【図３】実施の形態１の金型の局所冷却構造における冷却回路を示す模式図である。
【図４】一般的な冷却回路を示す模式図である。
【図５】実施の形態２の金型の局所冷却構造における冷却回路を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００１０】
＜実施の形態１＞
本実施の形態の金型の局所冷却構造（以下、単に局所冷却構造と省略する場合がある。）を説明する。図１は、本実施の形態の金型の局所冷却構造を備える金型を部分的に示す模式図である。図２は、本実施の形態の金型の局所冷却構造を備える金型の突出部周辺を拡大して示す模式図である。図３は、本実施の形態の金型の局所冷却構造における冷却回路を示す模式図である。なお、図１及び図２では、局所冷却構造の冷却回路を明確に示すために透視図としている。ここで、以下の説明では、金型で粗材を成形する際の姿勢を前提としており、図１に示すように、金型の下方が重力方向であり、金型の上方が重力方向と逆側である天方向である。
【００１１】
本実施の形態の局所冷却構造１は、図１及び図２に示すように、冷却回路２を備えている。冷却回路２は、金型３のキャビティ面３ａを構成する突出部３ｂの内部に形成されており、冷却回路２の内部に突出部３ｂを冷却するための冷却水が流される。ここで、本実施の形態の金型３の突出部３ｂは、金型３の上方に向かって突出している。但し、金型３の突出部３ｂの突出方向は、限定されない。
【００１２】
冷却回路２は、例えば、図３に示すように、集合部２ａ、往路部２ｂ、折り返し部２ｃ、復路部２ｄ及び排出部２ｅを備えており、金型３の内部に形成されている。集合部２ａは、管状部であり、当該集合部２ａから往路部２ｂと復路部２ｄとが分岐している。集合部２ａは、例えば、金型３の上下方向に延在している。
【００１３】
往路部２ｂは、管状部であり、往路部２ｂの下端部（冷却水の吸水口）が集合部２ａの上端部と連続している。そして、往路部２ｂは、集合部２ａの上端部から金型３の上方に向かって延在している。この往路部２ｂの内部の断面積（即ち、内断面積）は、集合部２ａの内断面積より狭い。
【００１４】
折り返し部２ｃは、略逆Ｕ字形状の管状部であり、往路部２ｂの内形と等しい内形（即ち、往路部２ｂと等しい内断面積）を有する。そして、折り返し部２ｃは、金型３の突出部３ｂの頂部近傍に配置されており、折り返し部２ｃの一方の端部が往路部２ｂの上端部と連続している。
【００１５】
復路部２ｄは、管状部であり、往路部２ｂの内形と等しい内形（即ち、往路部２ｂと等しい内断面積）を有する。そして、復路部２ｄの上端部は、折り返し部２ｃの他方の端部と連続しており、復路部２ｄは、折り返し部２ｃの他方の端部から金型３の下方に向かって延在している。そして、復路部２ｄの下端部（冷却水の排出口）は、集合部２ａ側に折り曲げられて当該集合部２ａに接続されている。
【００１６】
排出部２ｅは、復路部２ｄから集合部２ａに戻された冷却水を排出する。排出部２ｅは、管状部であり、集合部２ａにおける当該集合部２ａと復路部２ｄとの接続部に対して金型３の下方の部分に接続されている。
【００１７】
例えば、図４に示すように、冷却回路１０１の往路部１０２、折り返し部１０３及び復路部１０４をドリルで形成する場合、一般的には、折り返し部１０３が往路部１０２と確実に接続されるように、折り返し部１０３が往路部１０２と接続する部分より余裕をもって掘削されるが、このような折り返し部１０３における往路部１０２との接続部から突出する部分１０３ａが当該接続部に対して金型の上方に配置されると、当該部分１０３ａが蒸気溜まりになる可能性がある。それに対して、本実施の形態では、往路部２ｂ、折り返し部２ｃ及び復路部２ｄが直列に接続されているので、蒸気溜まりが生成され難い。
【００１８】
また、金型３の突出部３ｂが上方に向かって突出している場合、冷却回路２の折り返し部２ｃの頂部近傍に蒸気が滞留し易いが、本実施の形態では、上述のように、冷却回路２の折り返し部２ｃの頂部近傍の内断面積が、折り返し部２ｃの頂部近傍に達する直前の部分の内断面積と略等しい。そのため、本実施の形態の局所冷却構造１は、冷却水における折り返し部２ｃの頂部近傍での水圧が当該頂部近傍に達する直前の部分での水圧に対して低下することを抑制できる。
【００１９】
このような冷却回路２に冷却水を供給するために、冷却回路２の集合部２ａ及び往路部２ｂに供給パイプ４が挿入されている。これにより、供給パイプ４から供給される冷却水は、往路部２ｂ、折り返し部２ｃ、復路部２ｄを通って集合部２ａに収容され、排出部２ｅから排出される。このとき、集合部２ａに冷却水が収容されるように、集合部２ａの内周面と供給パイプ４の外周面との間がシール材５で塞がれている。また、供給パイプ４から供給される冷却水が往路部２ｂから集合部２ａに逃げないように、往路部２ｂの下部は、往路部２ｂの上部に比べて絞られている。ちなみに、図３では、冷却水の流れを矢印で示している。
【００２０】
ここで、供給パイプ４から供給される冷却水は、冷却回路２の折り返し部２ｃにおける金型３の上方に配置された頂部近傍の水圧が、予め設定された冷却回路２の内部で冷却水が蒸発して当該冷却回路２の折り返し部２ｃの頂部近傍に蒸気が滞留したときの蒸気圧より高くなるように、冷却回路２に供給される。
【００２１】
これにより、冷却回路２の折り返し部２ｃの頂部近傍での冷却水の沸点が高くなり、当該折り返し部２ｃの頂部近傍で冷却水が蒸発し難くなる。万一、冷却水が蒸発しても、冷却水における冷却回路２の折り返し部２ｃの頂部近傍の水圧が、予め設定された蒸気圧より高くなるように、冷却水が冷却回路２に供給されるので、蒸気溜まりが冷却回路２の復路部２ｄから押し出される。そのため、冷却回路２内での蒸気の滞留に起因する冷却性能の低下を抑制できる。ちなみに、例えば、冷却水は供給パイプ４から０．４７Ｐａ程度の圧力で冷却回路２に供給するとよい。
【００２２】
このように本実施の形態の局所冷却構造１は、冷却水が蒸発し難く、冷却水が蒸発しても蒸気溜まりを押し出すことができるので、冷却回路２内での蒸気の滞留に起因する冷却性能の低下を抑制できる。
【００２３】
ちなみに、金型３における冷却回路２の折り返し部２ｃの頂部近傍は、積層造形法によって成形するとよい。これにより、ドリルで冷却回路２を形成する場合に比べて、冷却回路２を簡単に形成することができる。
【００２４】
勿論、冷却回路２をドリルによって形成してもよい。この場合、往路部２ｂ、折り返し部２ｃ、復路部２ｄの各接続部が分岐しないようにドリルの先端部の位置制御を行う。また、折り返し部２ｃ及び復路部２ｄの内断面積が往路部２ｂの内断面積より広い場合、冷却水の圧力が逃げてしまうので、往路部２ｂを形成するドリル径を折り返し部２ｃ及び復路部２ｄを形成するドリル径よりも太くする。
【００２５】
＜実施の形態２＞
次に、金型の局所冷却構造の異なる形態を説明する。図５は、本実施の形態の金型の局所冷却構造における冷却回路を示す模式図である。なお、以下の説明では、実施の形態１の局所冷却構造１と重複する説明は省略し、等しい部材には等しい符号を用いて説明する。
【００２６】
本実施の形態の局所冷却構造２１も、金型３の突出部３ｂの内部に冷却回路２２を形成し、当該冷却回路２２に冷却水を流すことで、金型３の突出部３ｂを局所的に冷却する。冷却回路２２は、図５に示すように、供給部２２ａ、往路部２２ｂ、折り返し部２２ｃ、復路部２２ｄ及び排出部２２ｅを備えている。そして、往路部２２ｂ、折り返し部２２ｃ及び復路部２２ｄは直列に接続されており、供給部２２ａから供給される冷却水は、往路部２２ｂ、折り返し部２２ｃ及び復路部２２ｄを通って排出部２２ｅから排出される。ちなみに、図５では、冷却水の流れを矢印で示している。
【００２７】
ここで、本実施の形態では、折り返し部２２ｃの内断面積が往路部２２ｂの内断面積より狭い。そのため、折り返し部２２ｃでの水圧を往路部２２ｂでの水圧より高くすることができ、実施の形態１での冷却回路２への冷却水の供給圧力に比べて低い圧力で、冷却回路２２の折り返し部２２ｃにおける金型３の上方に配置された頂部近傍の水圧を、予め設定された冷却回路２２の内部で冷却水が蒸発して当該冷却回路２２の折り返し部２２ｃの頂部近傍に蒸気が滞留したときの蒸気圧より高くすることができる。
【００２８】
本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００２９】
１  金型の局所冷却構造
２  冷却回路、２ａ  集合部、２ｂ  往路部、２ｃ  折り返し部、２ｄ  復路部、２ｅ  排出部
３  金型、３ａ  キャビティ面、３ｂ  突出部
４  供給パイプ
５  シール材
２１  金型の局所冷却構造
２２  冷却回路、２２ａ  供給部、２２ｂ  往路部、２２ｃ  折り返し部、２２ｄ  復路部、２２ｅ  排出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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