JP6576997B2 - 冷却管及び金型冷却機構 - Google Patents

Description

本発明は、ダイカスト等に用いる金型を冷却する冷却管及び金型冷却機構に関する。

一般に、ダイカスト鋳造や射出成形等に用いられる金型には、金型を冷却するための冷却管及びこれを用いた金型冷却機構が設けられている。例えば、冷却管及び金型冷却機構としては、金型に複数の冷却穴を形成し、これらの冷却穴に冷却管を挿入して冷却管から冷却穴内に冷却水等の冷却流体を供給して金型を冷却する構造を有している。

例えば特許文献１には、外側パイプの中に内側パイプ（いわゆるインナーパイプ）を配置して冷却水の往路と復路とを形成し、外側パイプと内側パイプとの一端側に往路に通じる冷却水の入水接続口と復路に通じる出水接続口とを備えたホース接続口金が取り付けられた金型用冷却パイプが記載されている。

特開２００４−１５４７９６号公報

上記従来の技術において、以下の課題が残されている。
すなわち、従来の技術では、内側パイプが銅パイプや薄肉ステンレスパイプなどの金属で形成されているが、冷却流体が内側パイプ内を通って冷却穴に供給される際、金属の内側パイプは外側からの熱が伝わり易く、内部を流通する冷却流体の温度が冷却穴に供給する前に上がってしまうという問題があった。すなわち、冷却穴に供給された冷却流体が金型の熱で加熱された後、排出のために内側パイプの外周を通過するが、この加熱された冷却流体によって内側パイプが外側から熱せられると共に、内側パイプ内を流れる冷却流体の温度も上昇してしまう。このように、従来の内側パイプが単なる金属管であるために、内外間の熱交換によって内部を通る冷却流体の温度が上昇し、冷却穴に供給されて金型を冷却する際に熱損失が大きくなって冷却効率が低下してしまっていた。

本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたもので、内側パイプを介して冷却流体の温度が上昇してしまうことを抑制でき、優れた冷却効果が得られる冷却管及び金型冷却機構を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係る冷却管は、金型に形成された冷却穴に挿入され冷却流体を前記冷却穴内に供給する冷却管であって、基端側の供給口から内部に供給された前記冷却流体を先端側の開口部から前記冷却穴内に放出する内側パイプと、前記内側パイプを隙間を空けて内側に配して前記冷却穴内の前記冷却流体を前記隙間を通して基端側から外部に排出する外側パイプとを備え、前記内側パイプの少なくとも一部が、前記外側パイプよりも熱伝導率の低い断熱材料で形成されていることを特徴とする。

この冷却管では、内側パイプの少なくとも一部が、外側パイプよりも熱伝導率の低い断熱材料で形成されているので、熱伝導率が低く断熱効果の高い内側パイプが内部を流れる冷却流体に対して内側パイプを介した外部との熱交換を抑制する。したがって、外部からの熱が内側パイプ内の冷却流体に伝わり難くなり、低い温度が維持された冷却流体を冷却穴に供給することで、冷却効率の低下を抑えることができる。

第２の発明に係る冷却管は、第１の発明において、前記外側パイプが、金属で形成され、前記内側パイプが、樹脂で形成されていることを特徴とする。
すなわち、この冷却管では、外側パイプが、金属で形成され、内側パイプが、樹脂で形成されているので、金属よりも熱伝導率が低い樹脂の内側パイプが内部を流れる冷却流体に対して内側パイプを介した外部との熱交換を抑制し、冷却流体の低い温度を維持することができる。

第３の発明に係る冷却管は、第１の発明において、前記外側パイプが、金属で形成され、前記内側パイプが、金属で形成された外側筒部材と、金属よりも熱伝導率の低い断熱材料で形成され前記外側筒部材の内側に挿入された内側筒部材とを備えていることを特徴とする。
すなわち、この冷却管では、内側パイプが、金属で形成された外側筒部材と、金属よりも熱伝導率の低い断熱材料で形成され外側筒部材の内側に挿入された内側筒部材とを備えているので、金属の外側筒部材で内側パイプの耐熱性が確保されると共に、熱伝導率の低い内側筒部材で内部を流通する冷却流体への熱交換を抑制することができる。

第４の発明に係る冷却管は、第１の発明において、前記外側パイプが、金属で形成され、前記内側パイプが、金属で形成された主筒部材と、前記主筒部材の内周面に金属よりも熱伝導率の低い断熱材料で層状に形成された内側低熱伝導率層とを備えていることを特徴とする。
すなわち、この冷却管では、内側パイプが、金属で形成された主筒部材と、主筒部材の内周面に金属よりも熱伝導率の低い断熱材料で層状に形成された内側低熱伝導率層とを備えているので、金属の主筒部材により内側パイプの耐熱性が確保されると共に、熱伝導率の低い内側低熱伝導率層で内部を流通する冷却流体への熱交換を抑制することができる。

第５の発明に係る冷却管は、第４の発明において、前記内側パイプが、さらに前記主筒部材の外周面に金属よりも熱伝導率の低い断熱材料で層状に形成された外側低熱伝導率層を備えていることを特徴とする。
すなわち、この冷却管では、内側パイプが、さらに主筒部材の外周面に金属よりも熱伝導率の低い断熱材料で層状に形成された外側低熱伝導率層を備えているので、内側低熱伝導率層だけでなく主筒部材の外周に形成した外側低熱伝導率層により、外部から熱伝導をさらに抑制することができる。

第６の発明に係る金型冷却機構は、金型に形成された冷却穴と、前記冷却穴に挿入され冷却流体を前記冷却穴内に供給する冷却管とを備え、前記冷却管が、第１から第５の発明のいずれかの冷却管であることを特徴とする。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明の冷却管及び金型冷却機構によれば、内側パイプの少なくとも一部が、外側パイプよりも熱伝導率の低い断熱材料で形成されているので、外部からの熱が内側パイプ内の冷却流体に伝わり難くなり、低い温度が維持された冷却流体を冷却穴に供給することで、冷却効率の低下を抑えることができる。

本発明に係る冷却管及び金型冷却機構の第１実施形態において、冷却管を金型に取り付けた状態を示す断面図である。 本発明に係る冷却管及び金型冷却機構の第２実施形態において、冷却管を示す要部の拡大断面図である。 本発明に係る冷却管及び金型冷却機構の第３実施形態において、冷却管を示す要部の拡大断面図である。

以下、本発明における冷却管及び金型冷却機構の第１実施形態を、図１に基づいて説明する。

本実施形態における金型冷却機構１は、図１に示すように、金型２に形成された冷却穴３と、冷却穴３に挿入され冷却水等の冷却流体を冷却穴３内に供給する冷却管４とを備えている。なお、冷却穴３は金型２に複数形成されていると共に、各冷却穴３にそれぞれ冷却管４が取り付けられている。
上記金型２は、入れ子２Ａと、入れ子２Ａの外側に設置されたおも型２Ｂとを備えている。

上記冷却管４は、図１に示すように、基端側の供給口５ａから内部に供給された冷却流体を先端側の開口部５ｂから冷却穴３内に放出する内側パイプ５と、基端部に内側パイプ５の基端部５ａを固定した外側基端部６を有し内側パイプ５を隙間Ｓを空けて内側に配して冷却穴３内の冷却流体を隙間Ｓを通して基端側から外部に排出する外側パイプ７とを備えている。

上記内側パイプ５の少なくとも一部は、外側パイプ７よりも熱伝導率の低い断熱材料で形成されている。
本実施形態では、外側パイプ７が、金属で形成され、内側パイプ５が、金属よりも熱伝導率の低い断熱材料である樹脂で形成されている。例えば、外側パイプ７が鋼パイプ又はステンレスパイプであり、内側パイプ５が、耐熱ＡＢＳ，ポリアミド樹脂（ＰＡ６，ＰＡ６６），フッ素樹脂等の熱可塑性樹脂や、エポキシ樹脂等の熱硬化樹脂などで形成されている。

上記外側基端部６は、基端側外周面に冷却流体の供給用ホース（図示略）が接続可能で供給口５ａに連通した第１接続部６ａを有している。
なお、本実施形態では、外側基端部６を外側パイプ７の基端部に一体に設けているが、外側基端部６を別体に設け、外側パイプ７の基端部に着脱可能に螺着させて取り付けた構造としても構わない。

上記外側パイプ７は、基端側外周面に冷却流体の排出用ホース（図示略）が接続可能で隙間Ｓに連通した第２接続部７ａとを有している。
なお、第１接続部６ａと第２接続部７ａとは、ホース接続用に雌ねじが形成されている。
また、外側パイプ７は、先端部外周に設けられ冷却穴３の内周面に密着可能な外側シール部材７ｂを有している。

上記内側パイプ５の先端は、冷却穴３に向けて開口した開口部５ｂとされている。
この内側パイプ５の基端部５ａは、外側基端部６に形成されたパイプ取付穴６ｂに固定されている。すなわち、内側パイプ５の基端部５ａは、雄ねじ加工されており、外側基端部６のパイプ取付穴６ｂ内において雌ねじ加工された部分にねじ込まれて固定されている。なお、パイプ取付穴６ｂには、第１接続部６ａが連通している。

上記冷却穴３は、おも型２Ｂを貫通し外側パイプ７の外径より内径が大きい貫通孔部３ａと、入れ子２Ａ内に形成され貫通孔部３ａより内径が小さく設定されていると共に外側パイプ７が挿入可能な開口側穴部３ｂと、外側パイプ７の外径よりも内径が小さく設定されていると共に外側パイプ７の内径よりも内径が大きく設定された先端側穴部３ｃとを有している。すなわち、先端側穴部３ｃは、開口側穴部３ｂよりも小さい内径であると共に内側パイプ５が挿入可能であり、外側パイプ７と内側パイプ５との隙間Ｓと連通している。なお、貫通孔部３ａ、開口側穴部３ｂ及び先端側穴部３ｃは、同軸に形成されている。

上記外側シール部材７ｂは、外側パイプ７の先端部外周に形成された２つの環状溝７ｃ内にそれぞれ嵌め込まれたＯリングである。
なお、外側パイプ７の先端は、先端側穴部３ｃと開口側穴部３ｂとの境の段部に当接しているので、冷却管４の先端方向への移動が規制されている。また、外側基端部６の基端を押さえ板（バックプレート）で支持しても構わない。

このように本実施形態の冷却管４及び金型冷却機構１では、内側パイプ５の少なくとも一部が、外側パイプ７よりも熱伝導率の低い断熱材料で形成されているので、熱伝導率が低く断熱効果の高い内側パイプ５が内部を流れる冷却流体に対して内側パイプ５を介した外部との熱交換を抑制する。したがって、外部からの熱が内側パイプ５内の冷却流体に伝わり難くなり、低い温度が維持された冷却流体を冷却穴３に供給することで、冷却効率の低下を抑えることができる。

特に、本実施形態では、外側パイプ７が、金属で形成され、内側パイプ５が、樹脂で形成されているので、金属よりも熱伝導率が低い樹脂の内側パイプ５が内部を流れる冷却流体に対して内側パイプ５を介した外部との熱交換を抑制し、冷却流体の低い温度を維持することができる。
なお、樹脂の内側パイプ５の熱伝導量は、銅パイプの内側パイプと比較すると１／１０００程度であり、薄肉ステンレスパイプの内側パイプと比較すると１／１００程度となる。したがって、本実施形態では、隙間Ｓを流れる戻りの熱い冷却流体と内側パイプ５内を流れる冷却流体との熱交換を無視できる程度に大幅に低減することが可能になる。

次に、本発明に係る冷却管及び金型冷却機構の第２及び第３実施形態について、図２及び図３を参照して以下に説明する。なお、以下の各実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。

第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、内側パイプ５が全体が樹脂で形成されているのに対し、第２実施形態の冷却管２４及び金型冷却機構は、図２に示すように、内側パイプ２５が、金属で形成された外側筒部材２５ａと、金属よりも熱伝導率の低い断熱材料で形成され外側筒部材２５ａの内側に挿入された内側筒部材２５ｂとを備えている点である。

すなわち、第２実施形態の内側パイプ２５は、外側筒部材２５ａが樹脂よりも耐熱性の高い銅パイプや薄肉ステンレスパイプ等の金属パイプで形成され、内側筒部材２５ｂが耐熱ＡＢＳ，ポリアミド樹脂（ＰＡ６，ＰＡ６６），フッ素樹脂等の熱可塑性樹脂や、エポキシ樹脂等の熱硬化樹脂などで形成されており、内側筒部材２５ｂが外側筒部材２５ａ内に圧入されて構成されている。

このように第２実施形態の冷却管２４及び金型冷却機構では、内側パイプ２５が、金属で形成された外側筒部材２５ａと、金属よりも熱伝導率の低い断熱材料で形成され外側筒部材２５ａの内側に挿入された内側筒部材２５ｂとを備えているので、金属の外側筒部材２５ａで内側パイプ２５の耐熱性が確保されると共に、熱伝導率の低い内側筒部材２５ｂで内部を流通する冷却流体への熱交換を抑制することができる。

次に、第３実施形態と第２実施形態との異なる点は、第２実施形態では、内側パイプ２４が、金属で形成された外側筒部材２５ａと、樹脂で形成され外側筒部材２５ａの内側に挿入された内側筒部材２５ｂとで構成されているのに対し、第３実施形態の冷却管３４及び金型冷却機構は、図３に示すように、内側パイプ３５が、金属で形成された主筒部材３５ａと、主筒部材３５ａの内周面に金属よりも熱伝導率の低い断熱材料で層状に形成された内側低熱伝導率層３５ｂと、主筒部材３５ａの外周面に金属よりも熱伝導率の低い断熱材料で層状に形成された外側低熱伝導率層３５ｃとを備えている点である。

すなわち、第３実施形態では、内側低熱伝導率層３５ｂ及び外側低熱伝導率層３５ｃが、銅パイプや薄肉ステンレスパイプで形成された主筒部材３５ａの内周面及び外周面に、エポキシ系，シリコン系，アクリル系などの樹脂塗料又はガラスビーズやシリカ等の添加された断熱塗料が塗布されて形成されている。

このように第３実施形態の冷却管３４及び金型冷却機構では、内側パイプ５が、金属で形成された主筒部材３５ａと、主筒部材３５ａの内周面に金属よりも熱伝導率の低い断熱材料で層状に形成された内側低熱伝導率層３５ｂとを備えているので、金属の主筒部材３５ａにより内側パイプ５の耐熱性が確保されると共に、熱伝導率の低い内側低熱伝導率層３５ｂで内部を流通する冷却流体への熱交換を抑制することができる。

また、内側パイプ５が、さらに主筒部材３５ａの外周面に金属よりも熱伝導率の低い断熱材料で層状に形成された外側低熱伝導率層３５ｃを備えているので、内側低熱伝導率層３５ｂだけでなく主筒部材の外周に形成した外側低熱伝導率層３５ｃにより、外部から熱伝導をさらに抑制することができる。

なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記各実施形態では、冷却穴への冷却管の取り付けにＯリングを用いているが、冷却穴に雌ねじ部を形成し、この雌ねじ部に螺着する雄ねじ部を外側パイプの外周面に形成して、ネジ方式で冷却管を冷却穴に取り付けても構わない。また、Ｏリングと上記ネジ方式とを併用しても構わない。

１…金型冷却機構、２…金型、３…冷却穴、４，２４，３４…冷却管、５，２５，３５…内側パイプ、７…外側パイプ、２５ａ…外側筒部材、２５ｂ…内側筒部材、３５ａ…主筒部材、３５ｂ…内側低熱伝導率層、３５ｃ…外側低熱伝導率層、Ｓ…隙間

Claims (4)

1. 金型に形成された冷却穴に挿入され冷却流体を前記冷却穴内に供給する冷却管であって、
   基端側の供給口から内部に供給された前記冷却流体を先端側の開口部から前記冷却穴内に放出する内側パイプと、
   前記内側パイプを隙間を空けて内側に配して前記冷却穴内の前記冷却流体を前記隙間を通して基端側から外部に排出する外側パイプとを備え、
   前記内側パイプの少なくとも一部が、前記外側パイプよりも熱伝導率の低い断熱材料で形成され、
   前記外側パイプが、金属で形成され、
   前記内側パイプが、金属で形成された外側筒部材と、
   金属よりも熱伝導率の低い断熱材料で形成され前記外側筒部材の内側に挿入された内側筒部材とを備えていることを特徴とする冷却管。
2. 金型に形成された冷却穴に挿入され冷却流体を前記冷却穴内に供給する冷却管であって、
   基端側の供給口から内部に供給された前記冷却流体を先端側の開口部から前記冷却穴内に放出する内側パイプと、
   前記内側パイプを隙間を空けて内側に配して前記冷却穴内の前記冷却流体を前記隙間を通して基端側から外部に排出する外側パイプとを備え、
   前記内側パイプの少なくとも一部が、前記外側パイプよりも熱伝導率の低い断熱材料で形成され、
   前記外側パイプが、金属で形成され、
   前記内側パイプが、金属で形成された主筒部材と、
   前記主筒部材の内周面に金属よりも熱伝導率の低い断熱材料で層状に形成された内側低熱伝導率層とを備えていることを特徴とする冷却管。
3. 請求項２に記載の冷却管において、
   前記内側パイプが、さらに前記主筒部材の外周面に金属よりも熱伝導率の低い断熱材料で層状に形成された外側低熱伝導率層を備えていることを特徴とする冷却管。
4. 金型に形成された冷却穴と、
   前記冷却穴に挿入され冷却流体を前記冷却穴内に供給する冷却管とを備え、
   前記冷却管が、請求項１から３のいずれか一項に記載の冷却管であることを特徴とする金型冷却機構。

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