JP5513030B2 - 冷却パイプおよび冷却ユニット - Google Patents

Description

本発明は、ダイカスト鋳造や射出成形等に使用される金型の冷却孔に装着され、金型を冷却する冷却パイプおよび冷却ユニットに関するものである。

従来、外パイプと内パイプとから構成される二重パイプ構造を有し、冷却ブッシュに嵌合することで、冷却液の往路と復路を形成した冷却パイプが知られている（例えば、特許文献１参照）。この冷却パイプは、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、外パイプ５３および内パイプ５５を基端側において連結し、冷却液ホースが接続されるホース接続部材５７を備えており、連結部５７には、内パイプ５５内に通じる入水接続口５１と、外パイプ５３と内パイプ５５との隙間に通じる出水接続口５２とが設けられている。

特開平９−１３１３号公報

しかしながら、上記の特許文献１の冷却パイプにおいて、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、入水接続口５１と出水接続口５２は一方向に固定されているため、これら接続口に接続される冷却液ホースを当該方向に取り回さざるを得ず、冷却液ホースを配置するためのスペースの制約が大きく、また、入水接続口と出水接続口に冷却液ホースを取り付ける際の作業性を阻害するという不都合があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、冷却液ホースの取り回しの自由度を向上させ、スペース上の制約を低減するとともに、容易に接続口に冷却液ホースを取り付けることができる冷却パイプおよび冷却ユニットを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明は、先端が閉塞された筒状の冷却ブッシュに嵌合される外パイプと、該外パイプの半径方向内方に配置され、先端に開口する内パイプと、これら外パイプおよび内パイプを基端側において連結し、円筒面を有するとともに、該円筒面に長手軸方向に間隔をあけて開口する２つの開口部の一方から前記内パイプ内に連絡する第１の流路と、前記開口部の他方から前記外パイプと前記内パイプとの間の空間に連絡する第２の流路とが形成された連結部と、該連結部の前記円筒面を嵌合させる円筒内面を有し、前記円筒面にその軸線回りに回転可能に取り付けられ、外部の配管に接続するための２つの接続口が設けられた可動部材とを備え、前記円筒面または前記円筒内面の少なくとも一方に、前記開口部に対応する軸方向位置に全周にわたる周溝が設けられ、該周溝の軸方向両側において前記円筒面と前記円筒内面との隙間を密封するリング状のシール部材を備え、前記可動部材の前記円筒内面に内周溝が形成され、前記シール部材が、前記内周溝に収容される冷却パイプを採用する。

本発明の冷却パイプによれば、連結部の円筒面に設けられた一方の開口は、第１の流路を通じて内パイプ内に連絡する。また、この一方の開口は、円筒面または円筒内面の少なくとも一方に設けられた周溝、すなわち、円筒面と円筒内面との隙間を通じて、可動部材に設けられた接続口を介して、外部の配管内に連絡する。これにより、一方の開口を介して、内パイプ内と外部の配管内とを連絡する流路が形成される。

また、連結部の円筒面に設けられた他方の開口は、第２の流路を通じて外パイプと内パイプとの間の空間に連絡する。また、この他方の開口は、円筒面または円筒内面の少なくとも一方に設けられた周溝、すなわち、円筒面と円筒内面との隙間を通じて、可動部材に設けられた接続口を介して、外部の配管内に連絡する。これにより、他方の開口を介して、外パイプと内パイプとの間の空間と外部の配管内とを連絡する流路が形成される。

この状態において、外部の配管から可動部材に設けられた一方の接続口に冷却液を供給すると、外部の配管から送られてきた冷却液は、可動部材に設けられた一方の接続口から、連結部の円筒面と可動部材の円筒内面との隙間に流入する。その後、冷却液は、この隙間を通って連結部に設けられた一方の開口部に流入し、連結部に形成された第１の流路を通って内パイプ内に流入する。その後、冷却液は、内パイプの内部を基端側から先端側に向かって流通して、内パイプ先端の開口から冷却ブッシュ内に流出する。

冷却ブッシュは先端が閉塞されているため、冷却ブッシュ先端に到達した冷却液は、内パイプと冷却ブッシュとの隙間、あるいは、内パイプと冷却ブッシュに嵌合された外パイプとの隙間を、先端側から基端側に向かって流通する。その後、冷却液は、連結部に形成された第２の流路を通って、連結部に設けられた他方の開口部から、連結部の円筒面と可動部材の円筒内面との隙間に流出する。その後、冷却液は、この隙間を通って可動部材に設けられた他方の接続口に流出し、外部の配管に送られる。

このように、本発明の冷却パイプによれば、冷却液を冷却ブッシュの内部に流通させることができ、冷却ブッシュの外部の熱を冷却液に伝熱させて、冷却ブッシュが挿入された金型等の被冷却物を冷却することができる。

ここで、本発明の冷却パイプによれば、外部の配管が接続される接続口が設けられた可動部材は、連結部の円筒面にその軸線回りに回転可能に取り付けられている。これにより、冷却ブッシュに本発明の冷却パイプを嵌合させた状態で、外部の配管が接続される向きを自由に変えることができ、外部の配管の取り回しの自由度を向上することができる。その結果、周囲のスペースの有効活用を図るとともに、接続口に外部の配管を取り付ける際の作業性を向上することができる。
また、周溝の軸方向両側に設けられたシール部材により、円筒部材と円筒内面との隙間が密封されるので、連結部と可動部材との嵌合部からの冷却液の漏洩を防止することができる。
しかも、可動部材の円筒内面に内周溝が形成され、シール部材が内周溝に収容されるため、連結部を可動部材に取り付ける際に、シール部材の軸線方向への移動が防止される。このため、シール部材が可動部材に設けられた接続口に引っ掛かってしまうことを防止することができる。これにより、シール部材の損傷を防止して、連結部と可動部材との嵌合部からの冷却液の漏洩を防止することができる。
上記発明において、前記連結部の前記周溝のエッジ部にＲ加工を施してもよい。このようにすることで、連結部を可動部材の内部に挿入する際に、連結部の周溝のエッジ部により、シール部材が破損することを防止することができる。

上記発明において、前記可動部材が、前記２つの開口部に対応してそれぞれ相対回転可能に設けられていることとしてもよい。
このようにすることで、２つの接続口を相対回転させることにより、冷却液の往路配管が接続される向きと、冷却液の復路配管が接続される向きとを異なる向きとすることができる。これにより、各配管の取り回しの自由度を向上することができ、周囲のスペースの有効活用を図るとともに、接続口に外部の配管を取り付ける際の作業性をさらに向上することができる。

また、一方の接続口を軸線回りに回転可能とするとともに、他方の接続口を固定式とすることで、一方の接続口を軸線回りに回転させた際に、他方の接続口が追随して回転してしまうことを防止することができ、外部の配管を取り付ける際の作業性を向上することができる。

上記発明において、前記接続口には、冷却液ホースを接続するためのワンタッチ継手が設けられていることとしてもよい。
このようにすることで、接続口に冷却液ホースを迅速、且つ、容易に接続することができる。

本発明は、上記いずれかの冷却パイプと、該冷却パイプに嵌合し、被冷却物に形成された冷却孔に挿入される先端が閉塞された円筒状の冷却ブッシュとを備える冷却ユニットを採用する。
本発明の冷却ユニットによれば、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、該冷却ブッシュに冷却パイプを装着することで、冷却ユニットが被冷却物にセットされる。本発明の冷却ユニットによれば、上記の冷却パイプを備えているため、冷却ブッシュに冷却パイプを嵌合させた状態で、外部の配管が接続される向きを自由に変えることができる。これにより、外部の配管の取り回しの自由度を向上することができ、周囲のスペースの有効活用を図るとともに、接続口に外部の配管を取り付ける際の作業性を向上することができる。

本発明によれば、冷却液ホースの取り回しの自由度を向上させ、スペース上の制約を低減するとともに、容易に接続口に冷却液ホースを取り付けることができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る冷却パイプの概略構成を説明する図であり、（ａ）は軸線と直交する断面を示す横断面図、（ｂ）は軸線方向の縦断面図である。 図１の冷却パイプの構成を説明する図である。 図１のケーシングの構成を説明する図である。 図１のケーシングに円筒部材を挿入する際の状態を説明する図である。 従来の冷却パイプにおいてケーシングに円筒部材を挿入する際の状態を説明する図である。 従来の冷却パイプの概略構成を説明する図であり、（ａ）は軸線と直交する断面を示す横断面図、（ｂ）は軸線方向の縦断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る冷却パイプおよび冷却ユニットについて、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る冷却ユニットは、ダイカスト金型等に挿入される冷却ブッシュ（図示略）と、本実施形態に係る冷却パイプ１と、冷却パイプ１に冷却液を供給する冷却液供給装置（図示略）とを備えており、冷却ブッシュの内部に冷却液を流通させることにより、該被冷却物を冷却するものである。

図１は、本実施形態に係る冷却パイプ１の概略構成を説明する図であり、（ａ）は冷却パイプ１の軸線と直交する断面を示す横断面図、（ｂ）は冷却パイプ１の軸線方向の縦断面図である。
冷却パイプ１は、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、外パイプ３と、外パイプ３の半径方向内方に配置された内パイプ５と、これら外パイプ３および内パイプ５を連結するとともに、冷却液ホース３１，３２が接続されるホース接続部材７とを主な構成要素として備えている。

外パイプ３は、金型に形成された有底孔、または、先端が閉塞された筒状の冷却ブッシュ（図示略）に嵌合される。外パイプ３の先端部には、金型または冷却ブッシュに接続する際に用いられる金型接続用雄ねじ部３ｃが形成されている。一方、外パイプ３の基端部には、ホース接続部材７の雌ねじ孔７ａと接続するための雄ねじ部３ａが形成されている。

内パイプ５は、先端に開口するパイプであり、外パイプ３よりも軸線方向に長く形成され、ホース接続部材７の基端部７ｂに固定されている。内パイプ５は、外パイプ３と同一軸線を有しており、外パイプ３の半径方向内方に配置される。内パイプ５には、図２に示すように、後述する隔壁１７よりも基端側の位置（図２において左側）において、開口５ａが設けられている。

ホース接続部材７は、円筒形状の円筒部材（連結部）１０と、円筒部材１０を収容するケーシング（可動部材）２０とを備えている。円筒部材１０は、図２に示すように、その軸線方向にケーシング２０に挿入され、ケーシング２０に嵌合するようになっている。ケーシング２０は、円筒部材１０にその軸線回りに回転可能に取り付けられている。

円筒部材１０とケーシング２０との軸方向の移動は、ホース接続部材７の基端部７ｂおよび止め輪（Ｃ形止め輪）３０によって拘束されている。この止め輪３０は、一端が開放されたＣ字形状となっており、円筒部材１０に対して取り外し可能となっている。

円筒部材１０は、円筒面１１を有しており、先端側に形成された雌ねじ孔７ａにより外パイプ３と連結するとともに、基端部７ｂにより内パイプ５に連結している。円筒部材１０の円筒面１１には、長手軸方向に間隔をあけて開口する２つの開口部１２，１３が設けられている。

円筒部材１０の内部には、開口部１２と開口部１３との間に設けられ、円筒部材１０の内部を長手軸方向に分割する隔壁１７が設けられている。この隔壁１７には、内パイプ５を貫通させる貫通孔が設けられている。この貫通孔の軸方向位置において、隔壁１７と内パイプ５との間にはリング状のシール部材１８が設けられている。このシール部材１８は、隔壁１７により分割された円筒部材１０の内部空間同士をシールするようになっている。

上記構成を有することで、円筒部材１０の内部には、隔壁１７よりも基端側の位置（図２において左側）において、開口部１２から内パイプ５内に連絡する第１の流路が形成される。また、円筒部材１０の内部には、隔壁１７よりも先端側の位置（図２において右側）において、開口部１３から外パイプ３と内パイプ５との間の空間に連絡する第２の流路とが形成される。

円筒部材１０の円筒面１１には、開口部１２，１３に対応する軸方向位置に、全周にわたって形成された周溝１５，１６がそれぞれ設けられている。これにより、開口部１２，１３に対応する軸方向位置において、円筒部材１０の円筒面１１と、後述するケーシング２０の円筒内面２３，２４との間に円環状の隙間が形成されるようになっている。

ケーシング２０は、円筒部材１０の開口部１２，１３に対応して軸線方向に分割された、第１のケーシング２１と第２のケーシング２２とを有している。第１のケーシング２１と第２のケーシング２２とは、軸線回りに相対回転可能に接続されている。

第１のケーシング２１および第２のケーシング２２は、円筒部材１０の円筒面１１を嵌合させる円筒内面２３，２４をそれぞれ有しており、円筒部材１０をその軸線回りに回転可能に収容している。第１のケーシング２１および第２のケーシング２２には、外部の配管に接続するための接続口２５，２６がそれぞれ設けられている。

基端側の接続口２５にはワンタッチ継手３３が設けられ、ワンタッチ継手３３には冷却液を供給する冷却液ホース３１が接続される。先端側の接続口２６にはワンタッチ継手３４が設けられ、ワンタッチ継手３４には冷却液を排出する冷却液ホース３２が接続される。このように各接続口２５，２６にワンタッチ継手３３，３４を設けることで、冷却液ホース３１，３２を迅速、且つ、容易に接続することができる。

第１のケーシング２１の円筒内面２３には、図３に示すように、円筒部材１０の周溝１５の軸方向位置両側において、内周溝４５，４６が形成されており、内周溝４５，４６にはリング状のシール部材４１，４２が設けられている。シール部材４１，４２は、円筒部材１０の円筒面１１と第１のケーシング２１の円筒内面２３の間に形成された円環状の隙間を密封するようになっている。

第２のケーシング２２の円筒内面２４にも、第１のケーシング２１と同様に、円筒部材１０の周溝１６の軸方向両側において、内周溝４７，４８が形成されており、内周溝４７，４８にはリング状のシール部材４３，４４が設けられている。シール部材４３，４４は、円筒部材１０の円筒面１１と第２のケーシング２２の円筒内面２４の間に形成された円環状の隙間を密封するようになっている。

上記構成を有することで、円筒部材１０の円筒面１１に設けられた基端側の開口部１２は、第１の流路を通じて内パイプ５内に連絡する。また、この開口部１２は、円筒面１１に設けられた周溝１５、すなわち、円筒面１１と円筒内面２３との隙間を通じて、第１のケーシング２１に設けられた接続口２５を介して、冷却液ホース３１内に連絡する。これにより、開口部１２を介して、内パイプ５内と冷却液ホース３１内とを連絡する流路が形成される。この流路は、冷却液ホース３１から冷却液を供給することにより、冷却液の往路として使用される。

また、円筒部材１０の円筒面１１に設けられた先端側の開口部１３は、第２の流路を通じて外パイプ３と内パイプ５との間の空間に連絡する。また、この開口部１３は、円筒面１１に設けられた周溝１６、すなわち、円筒面１１と円筒内面との隙間を通じて、第２のケーシング２２に設けられた接続口２６を介して、冷却液ホース３２内に連絡する。これにより、開口部１３を介して、外パイプ３と内パイプ５との間の空間と冷却液ホース３２内とを連絡する流路が形成される。この流路は、冷却液ホース３２から冷却液を排出することにより、冷却液の復路として使用される。

また、周溝１５，１６の軸方向両側に設けられたシール部材４１〜４４により、円筒部材１０の円筒面１１と第１のケーシング２１の円筒内面２３との隙間、および、円筒部材１０の円筒面１１と第２のケーシング２２の円筒内面２４との隙間が密封されるので、円筒部材１０と第１のケーシング２１または第２のケーシング２２との嵌合部からの冷却液の漏洩を防止することができる。

また、図４に示すように、円筒部材１０の周溝１５，１６のエッジ部ＡにはＲ加工が施されている。このようにすることで、円筒部材１０を、第１のケーシング２１および第２のケーシング２２の内部に挿入する際に、円筒部材１０の周溝１５，１６のエッジ部Ａにより、シール部材４１〜４４が破損することを防止することができる。

ここで、比較例として、従来の冷却パイプにおいて、円筒部材１１０をケーシング１２０に挿入する際の状態について、図５を用いて説明する。
図５に示すように、ケーシング１２０の円筒内面には、接続口１２５の開口部Ｄにおいてエッジが形成される。円筒部材１１０をケーシング１２０に軸方向に挿入すると、領域Ｃに示すように、ケーシング１２０の円筒内面により半径方向内方に付勢されて収縮する。そして、このように収縮していたシール部材１４２は、接続口１２５において円筒内面からの付勢力が解放され、領域Ｂに示すように、接続口１２５内に膨張する。このように膨張したシール部材１４２は、さらに円筒部材１１０をケーシング１２０に軸方向に挿入していくと、接続口１２５のエッジ部に引っ掛かることとなる。その結果、シール部材１４２が損傷してしまい、円筒部材１１０とケーシング１２０との嵌合部から冷却液が漏洩してしまうという不都合があった。

これに対して、本実施形態の冷却パイプ１によれば、図３および図４に示すように、ケーシング２０の円筒内面２３，２４に、シール部材４１〜４４を収容する内周溝４５〜４８が設けられているため、円筒部材１０をケーシング２０に挿入する際に、シール部材４１〜４４の軸線方向への移動が防止される。したがって、シール部材４１〜４４がケーシング２０に設けられた接続口に２５，２６引っ掛かってしまうことを防止することができる。これにより、シール部材４１〜４４の損傷を防止して、円筒部材１０とケーシング２０との嵌合部からの冷却液の漏洩を防止することができる。

次に、上記構成を有する冷却パイプ１の作用について以下に説明する。
図１および図２に示すように、冷却液ホース３１から送られてきた冷却液は、第１のケーシング２１に設けられた接続口２５から、円筒部材１０の円筒面１１と第１のケーシング２１の円筒内面２３との隙間に流入する。その後、冷却液は、この隙間を通って、円筒部材１０に設けられた開口部１２に流入し、円筒部材１０に形成された第１の流路を通って内パイプ５内に流入する。その後、冷却液は、内パイプ５の内部を基端側から先端側に向かって流通して、内パイプ５先端の開口から冷却ブッシュ内に流出する。

冷却ブッシュは先端が閉塞されているため、冷却ブッシュ先端に到達した冷却液は、内パイプ５と冷却ブッシュとの隙間、および、内パイプ５と冷却ブッシュに嵌合された外パイプ３との隙間を、先端側から基端側に向かって流通する。その後、冷却液は、円筒部材１０内に流入し、円筒部材１０に形成された第２の流路を通って、円筒部材１０に設けられた開口部１３から、円筒部材１０の円筒面１１と第２のケーシング２２の円筒内面２４との隙間に流出する。その後、冷却液は、この隙間を通って、第２のケーシング２２に設けられた接続口２６から冷却液ホース３２に送られる。

このように、本実施形態の冷却パイプ１によれば、冷却液を冷却ブッシュの内部に流通させることができ、冷却ブッシュの外部の熱を冷却液に伝熱させて、冷却ブッシュが挿入された金型等の被冷却物を冷却することができる。

ここで、本実施形態に係る冷却パイプ１は、冷却液ホース３１，３２が接続される接続口２５，２６が設けられたケーシング２０は、円筒部材１０の円筒面１１にその軸線回りに回転可能に取り付けられている。これにより、冷却液ホース３１，３２が接続される向きを自由に変えることができ、冷却液ホース３１，３２の取り回しの自由度を向上することができる。その結果、周囲のスペースの有効活用を図るとともに、接続口に外部の配管を取り付ける際の作業性を向上することができる。

さらに、本実施形態に係る冷却パイプ１は、冷却液ホース３１が接続される接続口２５が設けられた第１のケーシング２１と、冷却液ホース３２が接続される接続口２６が設けられた第２のケーシング２２とは、それぞれ相対回転可能に設けられている。
このようにすることで、冷却液ホース３１が接続される向きと、冷却液ホース３２が接続される向きとを異なる向きとすることができる。これにより、各ホースの取り回しの自由度を向上することができ、周囲のスペースの有効活用を図るとともに、接続口２５，２６に外部の配管を取り付ける際の作業性をさらに向上することができる。

また、接続口２５，２６の一方を固定式とするとともに、他方を軸線回りに回転可能とすることとしてもよい。このようにすることで、一方の接続口を軸線回りに回転させた際に、他方の接続口が追随して回転してしまうことを防止することができ、冷却液ホース３１，３２を取り付ける際の作業性を向上することができる。

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、周溝１５，１６は、円筒部材１０の円筒面１１に設けられていることとして説明したが、円筒部材１０とケーシング２０との間に流路を形成できればよい。したがって、周溝１５，１６を、ケーシング２０の円筒内面に設けることとしてもよく、あるいは円筒部材１０の円筒面１１とケーシング２０の円筒内面の両方に設けることとしてもよい。

１ 冷却パイプ
３ 外パイプ
５ 内パイプ
７ ホース接続部材
１０ 円筒部材（連結部）
１１ 円筒面
１２，１３ 開口部
１５，１６ 周溝
２０ ケーシング（可動部材）
２１ 第１のケーシング
２２ 第２のケーシング
２３，２４ 円筒内面
２５，２６ 接続口
３１，３２ 冷却液ホース
３３，３４ ワンタッチ継手
４１，４２，４３，４４ シール部材
４５，４６，４７，４８ 内周溝
Ａ エッジ部

Claims (5)

1. 先端が閉塞された筒状の冷却ブッシュに嵌合される外パイプと、
   該外パイプの半径方向内方に配置され、先端に開口する内パイプと、
   これら外パイプおよび内パイプを基端側において連結し、円筒面を有するとともに、該円筒面に長手軸方向に間隔をあけて開口する２つの開口部の一方から前記内パイプ内に連絡する第１の流路と、前記開口部の他方から前記外パイプと前記内パイプとの間の空間に連絡する第２の流路とが形成された連結部と、
   該連結部の前記円筒面を嵌合させる円筒内面を有し、前記円筒面にその軸線回りに回転可能に取り付けられ、外部の配管に接続するための２つの接続口が設けられた可動部材とを備え、
   前記円筒面または前記円筒内面の少なくとも一方に、前記開口部に対応する軸方向位置に全周にわたる周溝が設けられ、
   該周溝の軸方向両側において前記円筒面と前記円筒内面との隙間を密封するリング状のシール部材を備え、
   前記可動部材の前記円筒内面に内周溝が形成され、
   前記シール部材が、前記内周溝に収容される冷却パイプ。
2. 前記連結部の前記周溝のエッジ部にＲ加工が施されている請求項１に記載の冷却パイプ。
3. 前記可動部材が、前記２つの開口部に対応してそれぞれ相対回転可能に設けられている請求項１に記載の冷却パイプ。
4. 前記接続口には、冷却液ホースを接続するためのワンタッチ継手が設けられている請求項１から請求項３のいずれかに記載の冷却パイプ。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の冷却パイプと、
   該冷却パイプに嵌合し、被冷却物に形成された冷却孔に挿入される先端が閉塞された円筒状の冷却ブッシュとを備える冷却ユニット。

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