(57)【要約】【課題】設置スペースを小さくできる金型冷却装置を提供する。【解決手段】金型冷却装置１０は、第１内部流路３１内に設けられたタービンホイール５０と、第２内部流路３２内に設けられたコンプレッサホイール６０と、金型３０の内部に位置し、タービンホイール５０とコンプレッサホイール６０とを同軸に連結するシャフト７０とを備える。第１内部流路３１に導入された冷媒ＣＭが、タービンホイール５０を通過することにより、タービンホイール５０がシャフト７０を回転軸として回転すると共に、コンプレッサホイール６０がシャフト７０を回転軸として回転する。このコンプレッサホイール６０は、上記回転により、第２内部流路３２に導入された冷媒ＣＭについて、コンプレッサホイール６０に導入される前よりもその圧力を高めた状態で、コンプレッサホイール６０から第２内部流路３２の下流側に送出する。【選択図】図２
2016034661.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型の内部に位置する流路である内部流路内に冷媒を流すことにより、上記金型の冷却を行う金型冷却装置であって、
上記金型の外部に位置し、上記冷媒を貯留するタンクと、
上記金型の外部に位置し、上記タンク内の冷媒を上記内部流路に向けて送出する送出ポンプと、
上記内部流路に含まれる第１内部流路内に設けられたタービンホイールと、
上記内部流路に含まれる第２内部流路内に設けられたコンプレッサホイールと、
上記金型の内部に位置し、上記タービンホイールと上記コンプレッサホイールとを同軸に連結するシャフトと、
を備え、
上記送出ポンプから送出されて上記第１内部流路に導入された上記冷媒が、上記タービンホイールを通過することにより、上記タービンホイールが上記シャフトを回転軸として上記シャフトと共に回転すると、これに伴って上記コンプレッサホイールが、上記シャフトを回転軸として回転し、
上記コンプレッサホイールは、上記送出ポンプから送出されて上記第２内部流路に導入された上記冷媒について、当該コンプレッサホイールの上記回転により、当該コンプレッサホイールに導入される前よりもその圧力を高めた状態で、当該コンプレッサホイールから上記第２内部流路の下流側に送出する
金型冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金型内に形成された流路内に冷媒を流すことにより、上記金型の冷却を行う金型冷却装置として、様々なものが提案されている。具体的には、例えば、図４に示すような金型冷却装置１１０が知られている。この金型冷却装置１１０は、金型１３０，１４０の外部に、タンク１２１と送出ポンプ１２２とを備えている。タンク１２１は、冷媒ＣＭ（例えば水）を貯留するタンクである。また、送出ポンプ１２２は、タンク１２１内の冷媒ＣＭを、金型１３０，１４０の外部に設けられている流路（外部流路１８０等）を通じて、金型１３０，１４０の内部に形成されている流路（図示なし、以下内部流路ともいう）に向けて送出するポンプである。なお、金型１３０は固定金型であり、金型１４０は可動金型である。
【０００３】
ところで、内部流路には、冷媒の圧力損失が小さい流路と、冷媒の圧力損失が大きな流路とがある。圧力損失が大きな流路では、冷媒ＣＭの流れが悪くなり、冷却能力が低下するため、冷媒ＣＭの圧力を高める必要がある。これに対し、金型冷却装置１１０では、外部流路１８０を、送出ポンプ１２２と金型１３０，１４０との間で、流路１８１と流路１８２の２つに分岐させており、流路１８２の途中に高圧ポンプ１２３を設けている。流路１８１は、圧力損失が小さい内部流路に接続されており、流路１８２は、圧力損失が大きな内部流路に接続されている。これにより、流路１８２を通じて内部流路内に導入される冷媒ＣＭの圧力を、流路１８１を通じて内部流路に導入される冷媒ＣＭの圧力よりも高くすることができる。
【０００４】
また、特許文献１には、ダイカスト金型冷却システムが開示されている。この冷却システムでも、金型の外部に高圧ポンプ等を設けて、金型に導入する冷却水の圧力を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２５３５４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、従来の金型冷却装置１１０では、金型１３０，１４０の外部に、高圧ポンプ１２３、及び、これを制御する制御装置（図示なし）を設置するため、金型冷却装置の設置スペースが大きくなるという問題があった。特許文献１の冷却システムにおいても、同様な問題があった。
【０００７】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、冷却性を良好にしつつ、設置スペースを小さくできる金型冷却装置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】
【０００８】
本発明の一態様は、金型の内部に位置する流路である内部流路内に冷媒を流すことにより、上記金型の冷却を行う金型冷却装置であって、上記金型の外部に位置し、上記冷媒を貯留するタンクと、上記金型の外部に位置し、上記タンク内の冷媒を上記内部流路に向けて送出する送出ポンプと、上記内部流路に含まれる第１内部流路内に設けられたタービンホイールと、上記内部流路に含まれる第２内部流路内に設けられたコンプレッサホイールと、上記金型の内部に位置し、上記タービンホイールと上記コンプレッサホイールとを同軸に連結するシャフトと、を備え、上記送出ポンプから送出されて上記第１内部流路に導入された上記冷媒が、上記タービンホイールを通過することにより、上記タービンホイールが上記シャフトを回転軸として上記シャフトと共に回転すると、これに伴って上記コンプレッサホイールが、上記シャフトを回転軸として回転し、上記コンプレッサホイールは、上記送出ポンプから送出されて上記第２内部流路に導入された上記冷媒について、当該コンプレッサホイールの上記回転により、当該コンプレッサホイールに導入される前よりもその圧力を高めた状態で、当該コンプレッサホイールから上記第２内部流路の下流側に送出する金型冷却装置である。
【０００９】
上述の金型冷却装置は、内部流路（金型の内部に設けられた流路）に含まれる第１内部流路内に設けられたタービンホイールと、内部流路に含まれる第２内部流路内に設けられたコンプレッサホイールと、金型の内部に位置し、タービンホイールとコンプレッサホイールとを同軸に連結するシャフトと、を備えている。
【００１０】
この金型冷却装置では、送出ポンプにより送出されて第１内部流路に導入された冷媒が、タービンホイールを通過することにより、タービンホイールがシャフトを回転軸としてシャフトと共に回転すると、これに伴ってコンプレッサホイールがシャフトを回転軸として回転する。さらに、このコンプレッサホイールは、送出ポンプから送出されて第２内部流路に導入された冷媒について、当該コンプレッサホイールの上記回転により（上記回転のトルクにより）、当該コンプレッサホイールに導入される前よりもその圧力を高めた状態で、当該コンプレッサホイールから上記第２内部流路の下流側に送出する。すなわち、送出ポンプから送出されて第２内部流路内に導入された冷媒は、上記のようにして回転するコンプレッサホイールを通過するとき、コンプレッサホイールに導入される前よりもその圧力が高められた状態で、コンプレッサホイールから第２内部流路内の下流側に送出される。換言すれば、送出ポンプから送出されて第２内部流路内に導入された冷媒が、上記のようにして回転するコンプレッサホイールを通過することにより、第２内部流路内のコンプレッサホイールより下流側において、上記冷媒の圧力が高くなる。
【００１１】
このように、上述の金型冷却装置では、金型内部の第２内部流路（コンプレッサホイールより下流側）を流れる冷媒の圧力を高めることができるので、第２内部流路における冷媒の流れが良好になり、冷却性が良好になる。
しかも、上述の金型冷却装置では、従来と異なり、金型の外部に高圧ポンプ等を設けることなく、金型の内部に設けたタービンホイールとコンプレッサホイールとシャフトにより、金型内部の第２内部流路（コンプレッサホイールより下流側）を流れる冷媒の圧力を高めることができる。このため、上述の金型冷却装置では、従来に比べて、設置スペースを小さくすることができる。
また、タービンホイールとコンプレッサホイールとシャフトは、高圧ポンプ及び制御装置等に比べて安価であるため、上述の金型冷却装置は、従来に比べて安価となる。
【００１２】
なお、金型としては、例えば、一部材からなり、製品を成型する部分（成型面を有する部分）と、タービンホイールとコンプレッサホイールとシャフトを内蔵する部分とが、一体に構成されているものが挙げられる。また、製品を成型する部分（成型面を有する部分）と、タービンホイールとコンプレッサホイールとシャフトを内蔵する部分とを、別部材により形成して、両者を一体にした金型であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態にかかる金型冷却装置の概念図である。
【図２】図１のＢ部の内部構成を説明する図である。
【図３】図１のＣ部の内部構成を説明する図である。
【図４】従来の金型冷却装置の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明の実施形態について説明する。
図１は、実施形態にかかる金型冷却装置１０の概念図である。図２は、図１のＢ部の内部構成を説明する図（内部概略図）であり、図３は、図１のＣ部の内部構成を説明する図（内部概略図）である。
【００１５】
図１に示すように、金型冷却装置１０は、金型３０，４０の外部に、タンク２１と送出ポンプ２２とを備えている。このうち、タンク２１は、冷媒ＣＭ（例えば水）を貯留するタンクである。また、送出ポンプ２２は、タンク２１内の冷媒ＣＭを、金型３０，４０の外部に設けられている外部流路（外部流路８０等）を通じて、金型３０，４０の内部に位置する流路（以下、内部流路ともいう）に向けて送出するポンプである。金型３０，４０の内部流路を通過した冷媒ＣＭは、外部流路８９を通じて、タンク２１内に戻るように構成されている。なお、図１では、内部流路の図示を省略している。また、金型３０は固定金型であり、金型４０は可動金型である。
【００１６】
ところで、内部流路には、冷媒の圧力損失が小さい流路と、冷媒の圧力損失が大きな流路とがある。例えば、流路が細くなる（流路径が小さくなる）にしたがって、また、流路が長くなるにしたがって、冷媒の圧力損失は大きくなる。冷媒の圧力損失が大きくなる流路では、冷媒ＣＭの流れが悪くなり、冷却能力が低下するので、冷媒ＣＭの圧力を高める必要がある。
【００１７】
これに対し、本実施形態の金型冷却装置１０は、以下のような構成を有している。
具体的には、図１に示すように、外部流路８０が、送出ポンプ２２と金型３０，４０との間で、流路８１と流路８２に分岐している。このうち、流路８１は、冷媒の圧力損失が小さい内部流路（図示なし）に接続されている。詳細には、流路８１は、金型３０，４０の手前（上流側）で、流路８１ｂと８１ｃとに分岐している。このうち、流路８１ｂは、金型３０の内部流路のうち、冷媒の圧力損失が小さい内部流路（図示なし）に接続されている。また、流路８１ｃは、金型４０の内部流路のうち、冷媒の圧力損失が小さい内部流路（図示なし）に接続されている。
【００１８】
一方、流路８２は、冷媒の圧力損失が大きな内部流路に接続されている。詳細には、流路８２は、金型３０，４０の手前（上流側）で２つの流路８２ｂ、８２ｃに分岐している。さらに、流路８２ｂが、金型３０の手前（上流側）で２つの流路８３，８４に分岐している。このうち、流路８３は、金型３０の内部流路に含まれる第１内部流路３１に接続している（図２参照）。一方、流路８４は、金型３０の内部流路に含まれる第２内部流路３２に接続している。金型３０の内部流路のうち第２内部流路３２が、冷媒の圧力損失が大きな内部流路である。このため、流路８４を通じて第２内部流路３２に導入された冷媒ＣＭの圧力を高める必要がある。
【００１９】
なお、図１では、第２内部流路３２，４２の図示を省略しており、図２及び図３では、第２内部流路３２，４２の上流側端部のみを記載している。第２内部流路３２，４２は、金型３０，４０の一方端から他方端（図１において下端から上端）にわたって延びており、途中で屈曲したり分岐したりしている。
【００２０】
これに対し、本実施形態の金型冷却装置１０では、図２に示すように、第１内部流路３１内に、タービンホイール５０を設けている。さらに、第２内部流路３２内（具体的には、第２内部流路３２のうち上流側の部分。詳細には、第２内部流路３２の上流側端部）に、コンプレッサホイール６０を設けている。そして、タービンホイール５０とコンプレッサホイール６０とを同軸に連結するシャフト７０を、金型３０の内部に設けている。
【００２１】
上記のような構成とすることで、送出ポンプ２２によってタンク２１から送出されて第１内部流路３１に導入された冷媒ＣＭが、タービンホイール５０を通過することにより、タービンホイール５０が、シャフト７０を回転軸としてシャフト７０と共に回転すると、これに伴って、コンプレッサホイール６０が、シャフト７０を回転軸として回転する。
【００２２】
そして、このコンプレッサホイール６０は、上記のように回転することで、送出ポンプ２２によってタンク２１から送出されて第２内部流路３２に導入された冷媒ＣＭについて、コンプレッサホイール６０に導入される前よりもその圧力を高めた状態で、上記冷媒ＣＭをコンプレッサホイール６０から第２内部流路３２の下流側（図２において上側）に送出する。すなわち、送出ポンプ２２から送出されて第２内部流路３２内に導入された冷媒ＣＭは、上記のようにして回転するコンプレッサホイール６０を通過するとき、コンプレッサホイール６０に導入される前よりもその圧力が高められた状態で、コンプレッサホイール６０から第２内部流路３２内の下流側に送出される。換言すれば、送出ポンプ２２から送出されて第２内部流路３２内に導入された冷媒ＣＭが、上記のようにして回転するコンプレッサホイール６０を通過することにより、第２内部流路３２内のコンプレッサホイール６０より下流側（図２において上側）において、冷媒ＣＭの圧力が高められる。
【００２３】
なお、図２に示すように、第２内部流路３２について、コンプレッサホイール６０より下流側（図２において上側）の部分を、コンプレッサホイール６０より上流側（図２において下側）の部分よりも細く（内径を小さく）している。これにより、第２内部流路３２内に導入された冷媒ＣＭは、回転するコンプレッサホイール６０を通過してコンプレッサホイール６０より下流側に流れてゆくとき、コンプレッサホイール６０のトルクによって下流側に強制的に押し出されるようにして、コンプレッサホイール６０から第２内部流路４２の下流側へ流れる。このため、コンプレッサホイール６０を通過した冷媒ＣＭの圧力は、コンプレッサホイール６０に導入される前よりも大きく上昇する（高圧化する）ことになる。
【００２４】
また、第１内部流路３１は、第２内部流路３２に比べて極めて短い流路であり、その流路の太さは全長にわたってほぼ同一とされている。これにより、第１内部流路３１における冷媒の圧力損失を極めて小さくすることができ、第１内部流路３１を流れる冷媒ＣＭによって、効率良く（高速で）、タービンホイール５０を回転させることができる。
【００２５】
また、図１に示すように、流路８２ｃは、金型４０の手前（上流側）で２つの流路８５，８６に分岐している。このうち、流路８５は、金型４０の内部流路に含まれる第１内部流路４１に接続している（図３参照）。一方、流路８６は、金型４０の内部流路に含まれる第２内部流路４２に接続している。金型４０の内部流路のうち第２内部流路４２が、冷媒の圧力損失が大きな内部流路である。このため、流路８６を通じて第２内部流路４２に導入された冷媒ＣＭの圧力を高める必要がある。
【００２６】
これに対し、本実施形態の金型冷却装置１０は、図３に示すように、金型４０の内部においても、金型３０の内部と同様な構成を有している。具体的には、第１内部流路４１内に、タービンホイール５０を設けている。さらに、第２内部流路４２内（具体的には、第２内部流路４２のうち上流側の部分。詳細には、第２内部流路４２の上流側端部）に、コンプレッサホイール６０を設けている。そして、タービンホイール５０とコンプレッサホイール６０とを同軸に連結するシャフト７０を、金型４０の内部に設けている。
【００２７】
上記のような構成とすることで、タービンホイール５０及びコンプレッサホイール６０は、前述した金型３０の内部における作用効果と同様の作用効果を奏する。
すなわち、送出ポンプ２２によってタンク２１から送出されて第１内部流路４１に導入された冷媒ＣＭが、タービンホイール５０を通過することにより、タービンホイール５０がシャフト７０を回転軸としてシャフト７０と共に回転すると、これに伴って、コンプレッサホイール６０がシャフト７０を回転軸として回転する。
【００２８】
さらには、送出ポンプ２２によってタンク２１から送出されて第２内部流路４２内に導入された冷媒ＣＭは、上記のようにして回転するコンプレッサホイール６０を通過するとき、コンプレッサホイール６０に導入される前よりもその圧力が高められた状態で、コンプレッサホイール６０から第２内部流路４２内の下流側（図２において上側）に送出される。
【００２９】
なお、図３に示すように、第２内部流路４２についても、第２内部流路３２と同様に、コンプレッサホイール６０より下流側（図３において上側）の部分を、コンプレッサホイール６０より上流側（図３において下側）の部分よりも細く（内径を小さく）している。これにより、第２内部流路４２内に導入された冷媒ＣＭは、回転するコンプレッサホイール６０を通過してコンプレッサホイール６０より下流側に流れてゆくとき、コンプレッサホイール６０のトルクによって下流側に強制的に押し出されるようにして、コンプレッサホイール６０から第２内部流路４２の下流側へ流れる。このため、コンプレッサホイール６０を通過した冷媒ＣＭの圧力は、コンプレッサホイール６０に導入される前よりも大きく上昇する（高圧化する）ことになる。
【００３０】
また、第１内部流路４１は、第２内部流路４２に比べて極めて短い流路であり、その流路の太さ（内径）は全長にわたってほぼ同一とされている。これにより、第１内部流路４１における冷媒の圧力損失を極めて小さくすることができ、第１内部流路４１を流れる冷媒ＣＭによって、効率良く（高速に）、タービンホイール５０を回転させることができる。
【００３１】
このように、本実施形態の金型冷却装置１０では、金型３０，４０内部の第２内部流路３２，４２（詳細には、コンプレッサホイール６０より下流側）を流れる冷媒の圧力を高めることができるので、第２内部流路３２，４２における冷媒の流れが良好になり、金型３０，４０の冷却性が良好になる。
【００３２】
しかも、本実施形態の金型冷却装置１０では、従来の金型冷却装置１１０と異なり、金型の外部に高圧ポンプ等を設けることなく、金型３０，４０の内部に設けたタービンホイール５０とコンプレッサホイール６０とシャフト７０により、金型内部の第２内部流路３２，４２（詳細には、コンプレッサホイール６０より下流側）を流れる冷媒ＣＭの圧力を高めることができる。このため、本実施形態の金型冷却装置１０は、従来の金型冷却装置１１０に比べて、装置の設置スペースを小さくすることができる。
【００３３】
また、タービンホイール５０とコンプレッサホイール６０とシャフト７０は、高圧ポンプ及び制御装置等に比べて安価である。このため、本実施形態の金型冷却装置１０は、従来の金型冷却装置１１０に比べて安価となる。
【００３４】
なお、本実施形態では、金型３０，４０を、いずれも、製品を成型する部分３０ｂ，４０ｂ（成型面を有する部分）と、タービンホイール５０とコンプレッサホイールと６０とシャフト７０を内蔵する部分３０ｃ，４０ｃ（図１におけるＢ部、Ｃ部）とを、別部材により形成して、両者を一体にした金型としている。しかしながら、金型３０，４０を、それぞれ、一部材により形成するようにしても良い。すなわち、製品を成型する部分３０ｂ，４０ｂ（成型面を有する部分）と、タービンホイール５０とコンプレッサホイールと６０とシャフト７０を内蔵する部分３０ｃ，４０ｃ（図１におけるＢ部、Ｃ部）とを、一部材により形成するようにしても良い。
【００３５】
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００３６】
１０  金型冷却装置
２１  タンク
２２  送出ポンプ
３０，４０  金型
３１，４１  第１内部流路
３２，４２  第２内部流路
５０  タービンホイール
６０  コンプレッサホイール
７０  シャフト
８０，８１，８１ｂ，８１ｃ，８２，８２ｂ，８２ｃ，８３，８４，８５，８６，８９  外部流路
ＣＭ  冷媒
【図１】
2016034661.tif 000003
【図２】
2016034661.tif 000004
【図３】
2016034661.tif 000005
【図４】
2016034661.tif 000006