JP2005021979A - Cooling water circulating apparatus for metallic mold - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はダイカスト成形あるいはプラスチックス成形時に金型内部を冷却する金型冷却水循環装置に関するものである。 The present invention relates to a mold cooling water circulation device for cooling the inside of a mold at the time of die casting or plastic molding.
従来、ダイカスト成形あるいはプラスチック成形の際に行なわれる金型内部の冷却は、金型内に形成された冷却水路に冷却水を導入することにより行なわれている。この金型内部の冷却に用いられた冷却水は汚染されていないためそのまま排水するのが一般的であった。このため金型の冷却には大量の冷却水を消費するという問題があった。そこで金型表面に噴霧する冷却媒体としての冷却水を水性離型剤としても利用することにより、冷却水の利用効率を高めることにより環境負荷等を低減しようとしたものがある(例えば、特許文献1参照)。また冷却に用いる水道水にはミネラル成分が含まれているため、これらの成分が水垢として金型の冷却水路に付着して冷却水路の目詰まりや閉塞を生じさせるという問題もあった。
本発明は冷却水路の目詰まりや狭窄がないうえに冷却水の使用量を大幅に削減できる金型冷却水循環装置を提供することを目的とするものである。 It is an object of the present invention to provide a mold cooling water circulation device that is free from clogging or constriction of a cooling water channel and that can greatly reduce the amount of cooling water used.
前述の目的を達成するため本発明は、金型内を冷却する水冷装置と金型冷却後の高温水を冷却する冷却装置とを成形動作に応じて制御されるリリーフ弁を介して接続するとともに前記冷却装置に冷却した冷却水温度を調整する温調装置を接続し、該温調装置に冷却水に含まれるミネラル成分やスケール等を除去する水処理装置を接続した金型冷却水循環装置を請求項1の発明とし、請求項1の発明において、水冷装置に成形動作に応じて切り換えられる高圧水供給機構と低圧水供給機構が接続される金型冷却水循環装置を請求項2の発明とし、請求項1または2の発明において、水冷装置にバキューム装置が接続される金型冷却水循環装置を請求項3の発明とし、請求項1から3の発明において、冷却装置に給水機構が設けられる金型冷却水循環装置を請求項4の発明とし、請求項1から4の発明において、水処理装置が一つまたは多段のフィルタ室、活性化室、ミネラル成分除去室、鉄分除去室とからなる金型冷却水循環装置を請求項5の発明とするものである。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention connects a water cooling device for cooling the inside of a mold and a cooling device for cooling high-temperature water after cooling the mold through a relief valve controlled in accordance with a molding operation. A mold cooling water circulation device in which a temperature adjusting device for adjusting the temperature of the cooled cooling water is connected to the cooling device, and a water treatment device for removing mineral components and scales contained in the cooling water is connected to the temperature adjusting device. The invention according to claim 1, and in the invention according to claim 1, the mold cooling water circulation device in which the high-pressure water supply mechanism and the low-pressure water supply mechanism that are switched according to the molding operation are connected to the water cooling device is the invention according to claim 2. In the invention of item 1 or 2, the mold cooling water circulation device in which the vacuum device is connected to the water cooling device is the invention of claim 3, and in the inventions of claims 1 to 3, the mold cooling in which the cooling device is provided with a water supply mechanism water The ring device is the invention according to claim 4, and in the invention according to claims 1 to 4, the mold cooling water circulation in which the water treatment device comprises one or multiple stages of filter chambers, activation chambers, mineral component removal chambers, and iron removal chambers. The device is the invention of claim 5.
本発明は前記説明によって明らかなように、金型内を冷却する水冷装置と金型冷却後の高温水を冷却する冷却装置とを成形動作に応じて制御されるリリーフ弁を介して接続するとともに前記冷却装置に冷却した冷却水温度を調整する温調装置を接続し、該温調装置に冷却水に含まれるミネラル成分やスケール等を除去する水処理装置を接続することにより、膨大な冷却水を排水することなく再利用できるので環境負荷を低減できることとなるうえに、ミネラル成分やスケールによる冷却水路の目詰まりや狭窄を防止することができるので、金型温度のばらつきによる成形不良品を発生させることを抑えることができ、生産性を大幅に向上させ製品コストを低減できることとなる。 As is apparent from the above description, the present invention connects a water cooling device that cools the inside of the mold and a cooling device that cools the high-temperature water after cooling the mold through a relief valve controlled in accordance with the molding operation. By connecting a temperature adjusting device for adjusting the temperature of the cooled cooling water to the cooling device, and connecting a water treatment device for removing mineral components and scales contained in the cooling water to the temperature adjusting device, an enormous amount of cooling water is obtained. Since it can be reused without draining, the environmental load can be reduced, and the clogging and constriction of the cooling channel due to mineral components and scale can be prevented, resulting in molding defects due to variations in mold temperature. Therefore, productivity can be greatly improved and product cost can be reduced.
また請求項2のように、水冷装置に成形動作に応じて切り換えられる高圧水供給機構と低圧水供給機構が接続されるものとしたことにより、成形動作に応じた最適な冷却が行なわれ成形不良品の発生を的確に防ぐことができる。 Further, as described in claim 2, since the high-pressure water supply mechanism and the low-pressure water supply mechanism that are switched according to the molding operation are connected to the water cooling device, optimal cooling is performed according to the molding operation, and molding is not possible. Generation of non-defective products can be prevented accurately.
請求項3のように、水冷装置にバキューム装置が接続されることにより、金型に亀裂が発生したとき、高圧の冷却水を吸引して冷却水が溶湯内に浸入することを防止するので水蒸気爆発を起こすことを的確に防止できるうえに、冷却水路中に溜まる空気を除去することができるので、冷却水は冷却水路内に隙間なく充満するので金型を確実に冷却でき、混入した空気による金型の冷却不足部分ができないので成形不良品の発生を的確に防止できることとなる。 Since the vacuum device is connected to the water cooling device as in claim 3, when cracks occur in the mold, the high pressure cooling water is sucked to prevent the cooling water from entering the molten metal. In addition to preventing explosions from occurring, it is possible to remove the air accumulated in the cooling water channel, so that the cooling water fills the cooling water channel without any gaps, so that the mold can be cooled reliably and the mixed air Since there is no insufficient cooling of the mold, it is possible to accurately prevent the occurrence of defective molding.
請求項4のように、冷却装置に給水機構が設けられることにより、冷却装置内の冷却水の水温を安定させることができるので、温調装置に対する負荷が低減でき冷却水温の調整が容易となる。 Since the water supply mechanism is provided in the cooling device as in claim 4, the temperature of the cooling water in the cooling device can be stabilized, so the load on the temperature control device can be reduced and the adjustment of the cooling water temperature is facilitated. .
請求項5のように、水処理装置が一つまたは多段のフィルタ室、活性化室、ミネラル成分除去室、鉄分除去室とからなるものとすることにより、冷却水中からミネラル成分や錆等のスケールや鉄分を除去できるので、冷却水路は洗浄されるうえに、冷却水中のミネラル成分が少ないので冷却水路を目詰まりさせたり狭窄させることがないので、冷却水の供給不足による成形不良を的確に防止できる等種々の利点を有するものである。 The scale of mineral components, rust, etc. from the cooling water, as the water treatment device comprises a single or multi-stage filter chamber, an activation chamber, a mineral component removal chamber, and an iron removal chamber. Since the cooling water channel is washed and the mineral component in the cooling water is small, the cooling water channel is not clogged or constricted, so it is possible to prevent molding defects due to insufficient cooling water supply. It has various advantages.
従って、本発明は従来の問題点を解消した金型冷却水循環装置として業界の発展に寄与するところ極めて大なものである。 Therefore, the present invention contributes to the development of the industry as a mold cooling water circulation device that solves the conventional problems, and is extremely large.
次に、図1、2に示されるダイカスト成形装置に基づいて本発明を詳細に説明する。 Next, the present invention will be described in detail based on the die casting apparatus shown in FIGS.
本発明のダイカスト成形装置は金型10内を冷却する水冷装置20、と金型10を冷却した高温冷却水を冷却する冷却装置30と、冷却した後の冷却水温度を調整する温調装置40と、冷却水に含まれるミネラル成分やスケ−ル等を除去する水処理装置50とからなるものである。前記水冷装置20、冷却装置30、温調装置40、水処理装置50は冷却水が循環されるように連続的に接続されている。また水冷装置20には配管内に溜まった空気の排出、金型10に亀裂が発生した際、溶湯中に冷却水が浸入して水蒸気爆発を起こさないようにするバキューム装置60が接続されている。
The die casting apparatus of the present invention includes a water cooling device 20 that cools the inside of the
前記水冷装置20は高圧水供給機構21と低圧水供給機構22とからなり、成形動作に応じて高圧水または低圧水を金型10に供給するようになっている。高圧水供給機構21はダイカスト成形時、高圧ポンプ21aにより水処理装置50の貯水槽51内の冷却水を吸い上げて金型10内に供給するようになっている。また低圧水供給機構22は型開き時、低圧ポンプ22aにより貯水槽51内の冷却水を吸い上げて金型10内に供給するようになっている。また金型10から複数に分岐されて排水される冷却後の高温冷却水は各分岐排水管に設けられた各リリーフ弁23を介して冷却装置30に送出されるようになっており、ダイカスト成形時にはリリーフ弁23は閉じられるものとしている。24は貯水槽51から冷却水を吸い上げるフィルタ付き吸引管であり、該フィルタ付き吸引管24は高圧水供給機構21と低圧水供給機構22の配管に接続されている。
The water cooling device 20 includes a high-pressure
また前記高圧水供給機構21の高圧ポンプ21aは2.0MPa、150L/minの冷却水を金型10に供給するものであり、低圧水供給機構22の低圧ポンプ22aは0.4MPa、90L/minの冷却水を金型10に供給するものである。高圧水供給機構21は金型10内に溶湯が注入されているダイカスト成形時の金型冷却を行なうもので、高圧冷却水による冷却を行なっている時、前記各リリーフ弁23は閉じられるので、水冷装置20内は高圧となり冷却水の沸騰温度は上昇するので、金型10の冷却水路の細孔内等で冷却水が沸騰することを的確に防止できることとなる。また低圧水供給機構22はダイカスト成形前の型締めや、ダイカスト成形後の型開き時の金型冷却を行なうもので、低圧冷却水による冷却を行なっている時、前記各リリーフ弁23は開かれているので、冷却水は冷却装置30に送出されるものである。
The high-pressure pump 21a of the high-pressure
さらに前記バキューム装置60は真空引きシリンダ61と、該真空引きシリンダ61をバキュームモードに切り換えるバキューム用切換弁62と、温水排出切換弁63とからなる。該温水排出切換弁63は複数の分岐排水管と接続される各チェック弁64を介して接続されるもので、空気を抜く際混入される冷却水をドレン槽63aに排出するようになっている。またバキューム用切換弁62は水冷装置20内の空気抜きを行なう真空引きシリンダ61の真空引き動作または真空引きシリンダ61内に吸引された空気を排気する排気動作とに切り換えるものである。
Further, the
また前記冷却装置30は冷却水が満たされた冷却槽31内に螺旋状の熱交換管32を浸漬したものであり、該冷却槽31には給水機構33が設けられている。給水機構33は循環ポンプ34aと貯水槽34bとからなり、冷却槽31内の冷却水を貯水槽34bの冷却水と循環させることにより冷却槽31内の冷却水温度の急激な上昇を防止し、安定したものとなるようにしている。
The
さらに冷却装置30と接続される温調装置40は冷却装置30から送出される冷却水の温度を金型冷却に最適な温度に設定して水処理装置50の貯水槽51内に供給するものである。
Further, the
また水処理装置50は貯水槽51内を複数に分割してフィルタ室52と、冷却水を界面活性を有するものとする活性化室54と、冷却水に含まれるミネラル成分を除去するミネラル成分除去室55と、冷却水中に含まれる錆等の鉄分を除去する鉄分除去室56とからなる。フィルタ室52は糸状フィルタ体を複数収納した糸状フィルタ室52aと多孔質セラミックフィルタ体を収納した多孔質セラミックフィルタ室52bとからなる多段のものとし、糸状フィルタ室52aは粗めの浮遊物を冷却水から濾過除去し、多孔質セラミックフィルタ室52bにより糸状フィルタ体52aでは濾過除去でなかった小さいな浮遊物を濾過除去するものとして、濾過効率を高めている。そして無数の微細な電気石粒状物を充填した活性化室54内の冷却水は電極として働く電気石粒状物との間で生じる電気分解反応により界面活性作用を有することとなる。冷却水の界面活性作用により金型内の冷却水路は洗浄されるので、冷却水路に水垢等が付着して冷却水路が目詰まりしたり狭窄されたりすることが防止される。続いてミネラル成分除去室55で電気分解を行ない冷却水中に含まれるカルシウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム等のミネラル成分を電極に付着させて除去する。そして鉄分除去室56の永久磁石により冷却水中に含まれる錆等のスケールや鉄分は除去されることとなる。
Further, the water treatment device 50 divides the inside of the
また図2に示されるように金型10の細長い冷却水路には3〜5mm径のパイプよりなるクーラーピン70を挿入して冷却水路の最奥部にも冷却水が確実に供給され、冷却水の供給不足による冷却水の沸騰が生じないようにしている。
Further, as shown in FIG. 2, a
このように構成されたものは、ダイカスト成形を開始する前に、温調装置40により冷却水温が金型冷却に最適なものとなるよう調整する。このとき水冷装置20は低圧水供給機構22の低圧ポンプ22aを駆動させてフィルタ付き吸引管24により水処理装置50内の冷却水を吸い上げて金型10に供給する。冷却水は冷却装置30、温調装置40、水処理装置50を経て再び低圧ポンプ22aにより吸い上げられて循環される。このような冷却水の循環により金型10はダイカスト成形に適した温度に調整されてゆくこととなる。そして金型10が所定温度に達したらダイカスト成形を開始する。
In the structure configured as described above, the
ダイカスト成形は先ず雌雄の金型10を図示しない型締装置により型締めを行い型締め後、金型10の成形型内にはアルミニウム等の溶湯を注入する。金型10内に溶湯が注入されると、水冷装置20は低圧水供給機構22から高圧水供給機構21に切り換えられ、高圧ポンプ21aが駆動されるとともにリリーフ弁23が閉じられる。高圧ポンプ21aは高圧で冷却水を吐出するので金型10内は2.0MPaの高圧となり冷却水の沸騰温度は高くなり、沸騰しにくくなるうえに金型10の冷却水路内に残存する僅かな空気は圧縮されて潰され冷却水路内壁に冷却水は密着して金型10を確実に冷却することとなる。しかもクーラーピン70により金型10の細い冷却水路内に送り込まれた冷却水が沸騰することを防止されるの金型10は確実に冷却され、金型10に温度むらが発生することを的確に防止される成形不良品の発生を低減できることとなる。
In die-casting, first, male and
また水冷装置20内の水圧は図示しない圧力センサで測定されているので、金型10の冷却水路に亀裂が発生して圧力が低下すると、高圧水供給機構21の高圧ポンプ21aが作動を停止し、低圧水供給機構22の低圧ポンプ22aが作動を開始するように切り換えられる。高圧水供給機構21から低圧水供給機構22への切り換えと同時にバキューム用切換弁62が切り換えられてバキューム装置60が作動する。これと同時に温水排出切換弁63も切り換えられるので、バキューム装置60により水冷装置20内の冷却水は吸引され、温水排出切換弁63によりドレン槽63aに排出されることとなる。これにより冷却水が金型10の亀裂から金型10内の溶湯内に浸入することが阻止され、冷却水が高温の溶湯に接触して水蒸気爆発を起こすことを的確に防止される。
Further, since the water pressure in the water cooling device 20 is measured by a pressure sensor (not shown), when a crack occurs in the cooling water passage of the
このように金型10冷却されて溶湯が硬化してダイカスト成形が完了すると、高圧水供給機構21の高圧ポンプ21aの作動は停止され、低圧水供給機構22の低圧ポンプ22aが作動するとともにリリーフ弁23は開放されることとなる。これにより低圧水供給機構22により金型10は冷却される。このときリリーフ弁23は開放されているので金型10を冷却した高温冷却水は冷却装置30の熱交換管32に流入してゆくこととなる。
When the
冷却装置30の螺旋状の熱交換管32内を流れる高温冷却水は冷却槽31の水により冷却されてゆくこととなる。冷却装置30の冷却槽31には給水機構33の循環ポンプ34aにより貯水槽34bの水が循環されるので冷却槽31内の水温の上昇は抑制され安定したものとなる。
The high-temperature cooling water flowing in the spiral
このようにして高温冷却水は冷却されて熱交換管32から温調装置40に送り込まれる。そして温調装置40により金型冷却に最適な水温に調整される。温調装置40により最適な水温に調整された冷却水は、先ず水処理装置50のフィルタ室52の糸状フィルタ体が収納された糸状フィルタ室52aに送り込まれて冷却水中に含まれる粗い浮遊物が除去される。
In this way, the high-temperature cooling water is cooled and sent from the
続いて、フィルタ室52の多孔質セラミックスフィルタが収納された多孔質セラミックスフィルタ室52bに流入して冷却水中に含まれる微細な浮遊物が除去される。
Subsequently, the fine floating matter contained in the cooling water is removed by flowing into the porous
さらに電気石粒状物を充填した活性化室54に導入された冷却水は界面活性効果が付与されるので金型10の冷却水路内は洗浄されるので、冷却水路内に水垢等が付着して冷却水路内が狭窄したり閉塞したりすることが防止される。
Further, since the cooling water introduced into the
続けてミネラル成分除去室55に流入した冷却水は電気分解により水中に含まれるカルシウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム等のミネラル成分はイオン化されて電極に付着することにより冷却水中から除去されるので、金型10の冷却水路がミネラル成分によって目詰まりしたり、狭窄したりすることが防止される。
Subsequently, since the cooling water flowing into the mineral component removal chamber 55 is removed from the cooling water by electrolysis, mineral components such as calcium, sodium, potassium and magnesium contained in the water are ionized and adhere to the electrode. It is possible to prevent the cooling water channel of the
続いて、鉄分除去室56の永久磁石によりで冷却水中に含まれる錆等のスケールや鉄分を除去する。このようにして浄化された冷却水はフィルタ付き吸引管24を介して高圧水供給機構21の高圧ポンプ21aまたは低圧水供給機構21の低圧ポンプ22aにより吸い上げられ金型10に供給されることとなる。
Subsequently, the permanent magnets in the iron removal chamber 56 remove scales such as rust and iron contained in the cooling water. The cooling water thus purified is sucked up by the high-pressure pump 21a of the high-pressure
10 金型
20 水冷装置
23 リリーフ弁
30 冷却装置
33 給水機構
40 温調装置
50 水処理装置
60 バキューム装置
52 フィルタ室
54 活性化室
55 ミネラル成分除去室
56 鉄分除去室
10 Mold
20 Water cooling device
23 Relief valve
30 Cooling device
33 Water supply mechanism
40 Temperature controller
50 Water treatment equipment
60 Vacuum equipment
52 Filter room
54 Activation room
55 Mineral component removal chamber
56 Iron removal chamber
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