JPH09122872A - 金型の冷却制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】金型の冷却水路内で水蒸気が発生することによ
り冷却効率が低下することを防止する。 【解決手段】下金型本体１０の鋳抜きピン１４、１５等
を冷却するための冷却水路１７、１９等に冷却水を流通
させて、他の金型部分より温度上昇しやすい金型局所を
冷却する。冷却水路１７、１９等の金型出口側に設けら
れた温度センサ１７ｂ、１９ｂ等により、冷却水の金型
出口側での水温を検知し、この検知水温に応じて冷却水
路１７、１９等を流通する冷却水の流量を流量制御弁４
ａ、６ａ等により制御する。冷却水の金型出口側の水温
上昇に応じて冷却水の流量を増大させることにより、冷
却水路１７、１９等内での冷却水の水温を低下させて水
蒸気の発生を未然に防止したり、又は冷却水路１７、１
９内で発生した水蒸気を金型外に排出したりすることが
できる

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はダイカスト鋳造、金
型鋳造や低圧鋳造、あるいは樹脂射出成形等に利用され
る金型の冷却制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ダイカスト鋳造、金型鋳造や低圧鋳造、
あるいは樹脂射出成形において、溶湯や溶融樹脂により
加熱されて高温になる金型を冷却して、金型温度を適正
に維持することは製品の品質及び生産性を向上させるた
めに重要である。従来、金型冷却は、金型内に設けられ
た冷却水路に冷却水を流通させることにより行われてい
る。例えば、特開平１−１４３７５０号公報には、金型
内の冷却水路への冷却水供給系統に開閉弁を設けるとと
もに、金型に温度センサを設け、金型の目標温度と検出
温度との偏差に応じて開閉弁の開放時の保持時間を制御
する金型の温度制御方法が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、温度センサに
より検出した金型温度に応じて冷却水の供給量を制御す
る上記従来方法では、以下に示すような問題があった。
すなわち、金型の鋳抜きピン等、キャビティ内に突出す
る金型局部は、キャビティ内に充填された成形材料によ
り周囲が囲まれ、しかも体積が小さいため、該成形材料
からの受熱により他の部分より高温となりやすい。しか
し、このような金型の局部的な温度変化を温度センサに
よって全て把握することは困難である。しかも、上記金
型局部内を流通する冷却水は、他の部分より高温となっ
た金型局部からの受熱により、該金型局部内で気化する
ことがある。このように金型内で冷却水が気化して水蒸
気が発生すると、金型から冷却水への伝熱が水蒸気によ
り妨げられて伝熱性が低下するばかりか、冷却水の流通
抵抗が増大して冷却水の流れが止まることがある。した
がって、金型の冷却水路内での水蒸気の発生により冷却
効率が大幅に低下してしまうという問題があり、金型温
度を温度センサにより検出する上記従来方法では、この
ような問題を確実に解決することができなかった。

【０００４】本発明は上記実情に鑑みてなされたもので
あり、冷却水路内で水蒸気が発生することにより冷却効
率が低下することを防止しうる金型の冷却制御方法を提
供することを解決すべき技術課題とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項１記載の金型の冷却制御方法は、金型内に設けられた
冷却水路に冷却水を流通させて該金型を冷却する金型の
冷却制御方法において、上記冷却水の金型出口側の水温
に応じて、上記冷却水路を流通する冷却水の流量を制御
することを特徴とする。

【０００６】請求項１記載の方法では、冷却水の金型出
口側の水温に応じて冷却水の流量を制御するので、冷却
水の金型出口側の水温上昇に応じて冷却水の流量を増大
させることにより、金型の冷却水路内での冷却水の水温
を低下させて水蒸気の発生を未然に防止したり、又は金
型の冷却水路内で発生した水蒸気を金型外に排出したり
することができる。また、冷却水の流量増大後、冷却水
の金型出口側の水温下降に応じて冷却水の流量を減少さ
せることにより、金型が過冷却されることを防止でき
る。

【０００７】上記課題を解決する請求項２記載の金型の
冷却制御方法は、請求項１記載の金型の冷却制御方法に
おいて、前記冷却水の金型出口側の水温を検知し、該検
知水温が、前記水路内に水蒸気が発生する時の水蒸気発
生水温に応じて予め設定された設定水温以上になったと
きに、前記冷却水路を流通する冷却水の流量を増大させ
ることを特徴とする。

【０００８】請求項２記載の方法では、金型の冷却水路
内に水蒸気が発生する時の水蒸気発生水温を予め求めて
おき、例えばこの水蒸気発生水温より少なくとも低い温
度に予め設定された設定水温と、冷却水の金型出口側の
水温を検知した検知水温とを比較し、該検知水温が該設
定水温以上になったときに冷却水の流量を増大させるこ
とにより、金型の冷却水路内での水蒸気の発生を未然に
防止することを確実に行うことができる。

【０００９】上記課題を解決する請求項３記載の金型の
冷却制御方法は、金型内に設けられた冷却水路に冷却水
を流通させて該金型を冷却する金型の冷却制御方法にお
いて、上記冷却水の金型入口側の水圧に応じて、上記冷
却水路を流通する冷却水の流量を制御することを特徴と
する。請求項３記載の方法では、金型の冷却水路内で水
蒸気が発生すると、水蒸気により冷却水の流通抵抗が増
大して金型入口側の水圧が上昇するが、冷却水の金型入
口側の水圧上昇に応じて冷却水の流量を増大させること
により、金型の冷却水路内での冷却水の水温を低下させ
てさらなる水蒸気発生を防止したり、金型の冷却水路内
で発生した水蒸気を金型外に排出したりすることができ
る。

【００１０】上記課題を解決する請求項４記載の金型の
冷却制御方法は、請求項３記載の金型の冷却制御方法に
おいて、前記冷却水の金型入口側の水圧を検知し、該検
知水圧が、前記水路内に水蒸気が発生する時の水蒸気発
生水圧に応じて予め設定された設定水圧以上になったと
きに、前記冷却水路を流通する冷却水の流量を増大させ
ることを特徴とする。

【００１１】請求項４記載の方法では、金型の冷却水路
内に水蒸気が発生する時の水蒸気発生水圧を予め求めて
おき、この水蒸気発生水圧に応じて予め設定された設定
水圧と、冷却水の金型入口側の水圧を検知した検知水圧
とを比較し、該検知水圧が該設定水圧以上になったとき
に冷却水の流量を増大させるので、金型の冷却水路内で
の冷却水の水温を低下させてさらなる水蒸気発生を防止
したり、金型の冷却水路内で発生した水蒸気を金型外に
排出したりすることを確実に行うことができる。

【００１２】なお、上記請求項１〜４記載の金型の冷却
制御方法において、金型の冷却水路に冷却水を供給する
給水管路に流量制御弁を設け、該流量制御弁により冷却
水の流量を制御したり該流量を増大したりすることがで
きるほか、金型の冷却水路から冷却水が排出される排水
管路にポンプ等を設け、該ポンプ等で金型の冷却水路に
負圧をかけることにより、冷却水の流量を制御したり該
流量を増大したりしてもよい。

【００１３】上記課題を解決する請求項５記載の金型の
冷却制御方法は、請求項３記載の金型の冷却制御方法に
おいて、前記金型入口側の水圧をパイロット圧として作
動する流量制御弁により、冷却水の流量を制御すること
を特徴とする。請求項５記載の方法では、金型入口側の
水圧をパイロット圧として作動する流量制御弁により、
水蒸気発生による金型入口側の水圧増加に応じて冷却水
の流量を増大させたり、該水圧低下に応じて冷却水の流
量を減少させたりすることができるので、電気的なアク
チュエータを使用することなく簡単な構成により、金型
の冷却水路内での冷却水の水温を低下させてさらなる水
蒸気発生を防止したり、金型の冷却水路内で発生した水
蒸気を金型外に排出したりすることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の金型の冷却制御方
法に係る実施の形態について説明する。 （実施形態１）本実施形態は、図１の模式断面図に示す
ように、ダイカスト鋳造用の金型の鋳抜きピン等、キャ
ビティ内に突出する金型局部を冷却するための冷却制御
方法に関する。

【００１５】このダイカスト鋳造用金型は下金型１と上
金型２とからなり、下金型１及び上金型２を閉じた状態
で両金型間に製品形状のキャビティ３が形成される。下
金型１は下金型本体１０と、下金型本体１０に結合され
た冷却水路形成用の第１〜第３補助下金型１１〜１３と
からなる。下金型本体１０には先端がキャビティ３内に
突出する第１及び第２鋳抜きピン１４、１５と、同じく
キャビティ３内に突出する突起部１６とが設けられてい
る。

【００１６】そして、下金型本体１０の第１鋳抜きピン
１４内及び第１〜第３補助下金型１１〜１３内には、第
１鋳抜きピン１４を冷却するための第１冷却水路１７が
設けられている。同様に、下金型本体１０内、突起部１
６内及び第１〜第３補助下金型１１〜１３内には、突起
部１６を冷却するための第２冷却水路１８が設けられて
いる。同様に、下金型本体１０の第２鋳抜きピン１５内
及び第１〜第３補助下金型１１〜１３内には、第２鋳抜
きピン１５を冷却するための第３冷却水路１９が設けら
れている。なお、第１〜第３冷却水路１７〜１９は、第
１〜第３補助下金型１１〜１３内においては水平方向に
延設され、第１及び第２鋳抜きピン１４、１５、並びに
突起部１６の部分においては垂直方向に延びる往復管構
造とされている。

【００１７】上記第１補助下金型１１内において、第１
〜第３冷却水路１７〜１９には、第１〜第３冷却水路１
７〜１９内を流通する冷却水の金型入口側の水圧を検知
する第１〜第３圧力センサ１７ａ〜１９ａが設けられて
いる。また上記第３補助下金型１３内において、第１〜
第３冷却水路１７〜１９には、第１〜第３冷却水路１７
〜１９内を流通する冷却水の金型出口側の水温を検知す
る第１〜第３温度センサ１７ｂ〜１９ｂが設けられてい
る。上記第１〜第３圧力センサ１７ａ〜１９ａは特に限
定されるものではなく、本実施形態では半導体歪みゲー
ジ式のものを用いた。また、上記第１〜第３温度センサ
１７ｂ〜１９ｂも特に限定されるものではなく、本実施
形態では熱電対式のものを用いた。なお、第１補助下金
型１１内において、第３冷却水路１９には、第３冷却水
路１９内を流通する冷却水の金型入口側の水温を検知す
る第４温度センサ１９ｃが設けられている。冷却水の金
型入口側の水温は、第１〜第３冷却水路１７〜１９内に
おいていずれも同じであると考えられるため、本実施形
態では第３冷却水路１９のみに第４温度センサ１９ｃを
設けたが、第１〜第３冷却水路１７〜１９の全てに冷却
水の金型入口側の水温を検知する温度センサを設ける構
成としてもよい。

【００１８】上記第１補助下金型１１側において、上記
第１〜第３冷却水路１７〜１９には、冷却水供給用のポ
ンプ３に接続された配管３ａから分岐した第１〜第３給
水管４〜６が接続されている。この第１〜第３給水管４
〜６には、ポンプ３側から順に、第１〜第３給水管４〜
６内を流通する冷却水の流量を制御する第１〜第３流量
制御弁４ａ〜６ａと、第１〜第３給水管４〜６内を流通
する冷却水の流量を検知する第１〜第３流量計４ｂ〜６
ｂとがそれぞれ設けられている。上記第１〜第３流量制
御弁４ａ〜６ａは特に限定されるものではなく、本実施
形態では電磁式比例弁を用いた。また、上記第１〜第３
流量計４ｂ〜６ｂも特に限定されるものではなく、本実
施形態では電磁式のものを用いた。一方、上記第３補助
下金型１３側において、上記第１〜第３冷却水路１７〜
１９はいずれも排水管７に接続されている。

【００１９】上記第１〜第３圧力センサ１７ａ〜１９
ａ、第１〜第３温度センサ１７ｂ〜１９ｂ、第４温度セ
ンサ１９ｃ、及び第１〜第３流量センサ４ｂ〜６ｂの検
知信号は、図２に示すように、制御装置としてのパソコ
ン８にアナログ入力される。そして、パソコン８では後
述するようにこの入力信号が処理され、パソコン８から
上記第１〜第３流量制御弁４ａ〜６ａに出力信号がアナ
ログ出力される。

【００２０】一方、上金型２は下金型１と基本的には同
様の構成で、上金型本体２０と、上金型本体２０に結合
された冷却水路形成用の第１〜第３補助上金型２１〜２
３とからなり、上金型本体２０には先端がキャビティ３
内に突出する鋳抜きピン２４と、同じくキャビティ３内
に突出する突起部２５とを有している。また、上金型本
体２０及び第１〜第３補助上金型２１〜２３内には、下
金型１と同様に、鋳抜きピン２４及び突起部２５をそれ
ぞれ冷却するための冷却水路が設けられ、各冷却水路に
は圧力センサ及び温度センサがそれぞれ設けられてい
る。そして、各冷却水路の金型入口側には、下金型１と
同様に、ポンプ３に接続された排水管３ａから分岐し流
量制御弁及び流量計がそれぞれ設けられた給水管が接続
されるとともに、金型出口側には排水管がそれぞれ接続
されている。また、圧力センサ、温度センサ及び流量計
の検知信号は、下金型１側と同様に、制御装置としての
パソコン８にアナログ入力され、パソコン８から流量制
御弁に出力信号がアナログ出力される。

【００２１】以下、本実施形態に係る金型の冷却制御方
法について説明する。なお、上金型本体１においても下
金型本体１と同様に冷却制御されるので、下金型本体１
における冷却制御のみについて説明する。第１〜第３流
量制御弁４ａ〜６ａの調整及びポンプ３の作動により、
配管３ａ及び第１〜第３給水管４〜６を介して第１〜第
３冷却水路１７〜１９に所定流量Ｗ₀ の冷却水を供給し
て、第１、第２鋳抜きピン１４、１５及び突起部１６を
冷却する。この第１、第２鋳抜きピン１４、１５及び突
起部１６はキャビティ３内に突起しておりキャビティ３
内に充填された溶湯により周囲が囲まれ、しかも体積が
小さいため、該溶湯からの受熱により他の金型部分より
高温となりやすい。このため第１〜第３冷却水路１７〜
１９内を流通する冷却水は、他の金型部分より高温とな
った第１、第２鋳抜きピン１４、１５及び突起部１６か
らの受熱により徐々に高温となり、第１〜第３冷却水路
１７〜１９内を流通する冷却水の金型出口側での水温が
徐々に上昇し、気化することがある。

【００２２】本実施形態では、パソコン８での処理を図
３のフローチャートに示すように、第１〜第３冷却水路
１７〜１９内を流通する冷却水の金型出口側での水温を
第１〜第３温度センサ１７ｂ〜１９ｂで検知し、この検
知信号に応じて第１〜第３冷却水路１７〜１９内を流通
する冷却水の流量を制御することにより、上記第１〜第
３冷却水路１７〜１９内での水蒸気発生を未然に防止す
る。

【００２３】すなわち、第１〜第３冷却水路１７〜１９
に上記所定流量Ｗ₀ で冷却水を供給する場合において、
各第１〜第３冷却水路１７〜１９を流通する冷却水の金
型出口側での水温変化をそれぞれ調べることにより、図
４に示すように各第１〜第３冷却水路１７〜１９内で水
蒸気が発生したと判断される時の出口水温（水蒸気発生
水温）を予め求めておき、この水蒸気発生水温よりも低
い温度の設定水温１：Ｔ１を決定し、これをパソコン８
にセットしておく。また、各第１〜第３冷却水路１７〜
１９に大流量の冷却水を供給することにより第１、第２
鋳抜きピン１４、１５及び突起部１６が過冷却されるこ
とを防止する観点から、上記設定水温１：Ｔ１より低い
温度の設定水温２：Ｔ２をそれぞれ決定し、これをパソ
コン８にセットしておく。なお、上記設定水温１：Ｔ１
及び設定水温２：Ｔ２の決定については、特に限定され
るものではないが、設定水温１：Ｔ１は水蒸気発生水温
よりも５〜１０℃程度低い温度とすることができ、設定
水温２：Ｔ２は金型を過冷却することなく保持できる最
低温度よりも高い温度とすることができる。

【００２４】そして、第１〜第３冷却水路１７〜１９内
を流通する冷却水は金型からの受熱により加熱され、冷
却水の金型出口側の水温は徐々に上昇するが、第１〜第
３冷却水路１７〜１９に上記所定流量Ｗ₀ で冷却水を供
給して第１、第２鋳抜きピン１４、１５及び突起部１６
を冷却している間中、第１〜第３冷却水路１７〜１９内
を流通する冷却水の金型出口側の水温はそれぞれ第１〜
第３温度センサ１７ｂ〜１９ｂで検知される。パソコン
８では、この金型出口側の検知水温と上記設定水温１：
Ｔ１とが比較され、検知水温が設定水温１：Ｔ１以上に
なったときに、所定の計算式に基づいて大流量Ｗ₁ が決
定され、この大流量Ｗ₁ に応じた出力信号がパソコン８
から第１〜第３流量制御弁４ａ〜６ａに出力されて第１
〜第３冷却水路１７〜１９内を流通する冷却水の流量が
増大される。これにより、図５に示すように、第１〜第
３冷却水路１７〜１９内を流通する冷却水の金型出口側
での水温は水蒸気発生水温に到達することなく下降する
ので、第１〜第３冷却水路１７〜１９内での水蒸気の発
生を未然に確実に防止することができる。なお、仮に、
金型出口側の検知水温が設定水温１：Ｔ１に到達した時
点で第１〜第３冷却水路１７〜１９内に水蒸気が発生し
ていたとしても、第１〜第３冷却水路１７〜１９内を流
通する冷却水の流量増大により第１〜第３冷却水路１７
〜１９内の水蒸気を金型外に素早く排出することができ
る。したがって、第１〜第３冷却水路１７〜１９内での
水蒸気の発生により冷却効率が低下することを確実に防
止することが可能となる。

【００２５】このように大流量Ｗ₁ で冷却水が供給され
ることにより、第１〜第３冷却水路１７〜１９内を流通
する冷却水の金型出口側での水温は、図５に示すように
徐々に下降するが、第１〜第３冷却水路１７〜１９に大
流量Ｗ₁ で冷却水が供給されている間も上記出口水温は
第１〜第３温度センサ１７ｂ〜１９ｂで検知される。し
たがって、パソコン８では、この検知水温と上記設定水
温２：Ｔ２とが比較され、検知水温が設定水温２：Ｔ２
以下になったときに、所定の計算式に基づいて小流量Ｗ
₂ が決定され、この小流量Ｗ₂ に応じた出力信号がパソ
コン８から第１〜第３流量制御弁４ａ〜６ａに出力され
て第１〜第３冷却水路１７〜１９内を流通する冷却水の
流量が減少される。これにより、図５に示すように、第
１〜第３冷却水路１７〜１９内を流通する冷却水の金型
出口側での水温は徐々に上昇し、第１、第２鋳抜きピン
１４、１５及び突起部１６が過冷却されることを確実に
防止するができる。

【００２６】また本実施形態では、第１〜第３冷却水路
１７〜１９内を流通する冷却水の流量は第１〜第３流量
計４ｂ〜６ｂで検知され、パソコン８でこの検知流量と
上記所定流量Ｗ₀ 、大流量Ｗ₁ 及び小流量Ｗ₂ とが比較
され、その比較結果に応じた出力信号がパソコン８から
第１〜第３流量制御弁４ａ〜６ａに出力されるので、第
１〜第３冷却水路１７〜１９内を流通する冷却水の流量
を確実に制御することができる。

【００２７】さらに本実施形態では、第４温度センサ１
９ｃにより第３冷却水路１９内を流通する冷却水の金型
入口側での水温が検知される。このため、第１〜第３冷
却水路１７〜１９に供給される冷却水の外部温度等に影
響される水温に応じて、大流量Ｗ₁ や小流量Ｗ₂ の値を
変え、季節を通して一様な冷却状態が得られるようにす
ることができる。

【００２８】なお、本実施形態において、検知水温が設
定水温１：Ｔ１以上になったときの大流量演算、及び検
知水温が設定水温２：Ｔ２以下になったときの小流量演
算については、特に限定されるものではないが、例えば
以下のようにすることができる。すなわち、供給冷却水
の水温を所定値としたときの基準となる大流量Ｗ₁ と小
流量Ｗ₂ を予め定めるとともに、この水温が高低変化し
たときの変化度合いに対して基準大流量、基準小流量に
対する所望の大流量、小流量の補正係数を試行により定
めておく。そして、検出した供給冷却水の水温をもと
に、基準値と補正係数の乗算を行って、水温が高い場合
は大流量を、水温が低い場合は小流量を得るものとする
ことができる。

【００２９】また、本実施形態においては、第１〜第３
冷却水路１７〜１９内を流通する冷却水の金型出口側で
の水温に応じて冷却水の流量を制御するものであるか
ら、金型入口側での水圧を検知する第１〜第３圧力セン
サ１７ａ〜１９ａは特に設けなくてもよい。 （実施形態２）本実施形態は、図６〜図９に示すよう
に、上記実施形態１と同様の構成の冷却制御装置におい
て、第１〜第３冷却水路１７〜１９内を流通する冷却水
の金型入口側での水圧を第１〜第３圧力センサ１７ｂ〜
１９ｂで検知し、この検知水圧に応じて第１〜第３冷却
水路１７〜１９内を流通する冷却水の流量を制御するこ
とにより、上記第１〜第３冷却水路１７〜１９内での水
蒸気発生に基づく冷却効率の低下を防止する。

【００３０】すなわち、第１〜第３冷却水路１７〜１９
内で冷却水が気化して水蒸気が発生すると、水蒸気によ
り冷却水の流通抵抗が増大して金型入口側の水圧が上昇
する。したがって、本実施形態では、第１〜第３冷却水
路１７〜１９に上記所定流量Ｗ₀ で冷却水を供給する場
合において、各第１〜第３冷却水路１７〜１９を流通す
る冷却水の金型入口側での水圧変化をそれぞれ調べるこ
とにより、図８に示すように各第１〜第３冷却水路１７
〜１９内で水蒸気が発生したと判断される時の水圧（水
蒸気発生水圧）を予め求めておき、この水蒸気発生水圧
に応じて設定水圧：Ｐを決定し、これをパソコン８にセ
ットしておく。また、各第１〜第３冷却水路１７〜１９
に大流量の冷却水を供給することにより第１、第２鋳抜
きピン１４、１５及び突起部１６が過冷却されることを
防止する観点から設定水温：Ｔをそれぞれ決定し、これ
をパソコン８にセットしておく。なお、上記設定水圧：
Ｐ及び設定水温：Ｔの決定については、特に限定される
ものではないが、設定水圧：Ｐは水蒸気の非発生時の上
記所定流量Ｗ₀ や後述する小流量Ｗ₂ の流通で生ずる圧
力より高く、かつ、水蒸気発生水圧より低い圧力とする
ことができ、設定水温：Ｔは上記実施形態１と同様な温
度とすることができる。

【００３１】そして、第１〜第３冷却水路１７〜１９内
を流通する冷却水は金型からの受熱により加熱されて冷
却水の金型出口側の水温は徐々に上昇し、第１〜第３冷
却水路１７〜１９内で水蒸気が発生し始めると、水蒸気
により冷却水の流通抵抗が増大して金型入口側の水圧が
上昇するが、この水圧上昇はそれぞれ第１〜第３圧力セ
ンサ１７ａ〜１９ａで検知される。パソコン８では、こ
の検知水圧と上記設定水圧：Ｐとが比較され、検知水圧
が設定水温：Ｐ以上になったときに、所定の計算式に基
づいて大流量Ｗ₁ が決定され、この大流量Ｗ₁ に応じた
出力信号がパソコン８から第１〜第３流量制御弁４ａ〜
６ａに出力されて第１〜第３冷却水路１７〜１９内を流
通する冷却水の流量が増大される。これにより、図９に
示すように、第１〜第３冷却水路１７〜１９内での冷却
水の水温を低下させてさらなる水蒸気発生を防止した
り、第１〜第３冷却水路１７〜１９内で発生した水蒸気
を金型外に素早く排出したりすることができる。したが
って、第１〜第３冷却水路１７〜１９内での水蒸気の発
生により冷却効率が低下することを確実に防止すること
が可能となる。

【００３２】このように大流量Ｗ₁ で冷却水が供給され
ることにより、第１〜第３冷却水路１７〜１９内を流通
する冷却水の金型出口側での水温は、図９に示すように
徐々に下降するが、上記出口水温は第１〜第３温度セン
サ１７ｂ〜１９ｂで検知される。したがって、パソコン
８では、この検知水温と上記設定水温：Ｔとが比較さ
れ、検知水温が設定水温：Ｔ以下になったときに、所定
の計算式に基づいて小流量Ｗ₂ が決定され、この小流量
Ｗ₂ に応じた出力信号がパソコン８から第１〜第３流量
制御弁４ａ〜６ａに出力されて第１〜第３冷却水路１７
〜１９内を流通する冷却水の流量が減少される。これに
より、図９に示すように、第１〜第３冷却水路１７〜１
９内を流通する冷却水の金型出口側での水温は徐々に上
昇し、第１、第２鋳抜きピン１４、１５及び突起部１６
が過冷却されることを確実に防止するができる。

【００３３】なお、本実施形態においても、第１〜第３
流量制御弁４ａ〜６ａ及び第１〜第３流量計４ｂ〜６ｂ
により第１〜第３冷却水路１７〜１９内を流通する冷却
水の流量を確実に制御できること、及び第４温度センサ
１９ｃで冷却水の金型入口側での水温を検知することに
より供給冷却水の温度変化にかかわらず一様に冷却でき
ることは、上記実施形態１と同様である。

【００３４】また本実施形態においても、検知水圧が設
定水圧：Ｐ以上になったときの大流量演算、及び検知水
温が設定水温：Ｔ以下になったときの小流量演算につい
ては、特に限定されるものではなく、上記実施形態１と
同様に行うことができる。さらに上記実施形態１及び２
において、金型の冷却水路に冷却水を供給する給水管に
流量制御弁を設け、該流量制御弁により冷却水の流量を
制御する例について説明したが、金型の冷却水路から冷
却水が排出される排水管路にポンプ等を設け、該ポンプ
等で金型の冷却水路に負圧をかけることにより、冷却水
の流量を制御することもできる。

【００３５】（実施形態３）図１０〜図１２に示す本実
施形態は、基本的には上記実施形態２と同様に、ダイカ
スト鋳造用金型３０の局所３０ａを冷却するための冷却
水路３１内を流通する冷却水の金型入口側での水圧を検
知し、この検知水圧に応じて上記冷却水路３１内を流通
する冷却水の流量を制御することにより、上記冷却水路
３１内での水蒸気発生に基づく冷却効率の低下を防止す
るものである。

【００３６】すなわち、本実施形態に係る金型の冷却制
御装置は、図１０に示すように、金型３０の局所３０ａ
を冷却するための冷却水路３１と、冷却水路３１の金型
入口側に接続され冷却水路３１に冷却水を供給するため
の給水管３２と、給水管３２に設けられ冷却水の金型入
口側での水圧を検知する圧力センサ３３と、圧力センサ
３３の検知信号を処理する制御機器としてのＰＣ（プロ
グラマブルコントローラ）３４と、ＰＣ３４からの出力
信号により冷却水路３１内を流通する冷却水の流量を制
御する電磁操作式流量制御弁３５とを備えている。な
お、上記給水管３２は図示しないポンプに接続され、ま
た冷却水路３１の金型出口側は排水管３６に接続されて
いる。

【００３７】上記電磁式流量制御弁３５は、図１１に示
すように、絞り弁３７、圧力補償弁３８、ソレノイド３
９、及びソレノイド３９への通電を制御するアンプ４０
とを一体的に備えている。そして、絞り弁３７と圧力補
償弁３８には、一連の入口通路４１及び出口通路４２が
設けてある。なお、この入口通路４１及び出口通路４２
は、それぞれ上記給水管３２に接続されている。

【００３８】絞り弁３７にはスプール状の弁体４３が軸
方向に変位可能に配設されている。そして、弁体４３の
先端に設けられたランド状の切欠き溝４４により、弁体
４３の軸方向の変位に応じた流通面積の絞りＡが入口通
路４１及び出口通路４２間に形成されるようになってい
る。ソレノイド３９は、コイル４５への通電時に固定鉄
芯４６により可動鉄芯４７に生じる吸引力がその電流に
ほぼ比例して変化する、いわゆる比例ソレノイドであ
る。上記ソレノイド３９による吸引力は、可動鉄芯４７
に連結された押し棒４８を介して弁体４３に付与され、
上記絞りＡの流通面積増加方向に弁体４３を変位させ
る。

【００３９】また、絞り弁３７には、上記ソレノイド３
９による吸引力と対抗するように、上記絞りＡの流通面
積減少方向に弁体４３を付勢するばね４９が配設されて
いる。このため、上記弁体４３は、ばね４９のばね力と
上記ソレノイド３９による吸引力との平衡位置へと変位
し、これによりソレノイド３９（コイル４５）への通電
電流に応じた流通面積の絞りＡが入口通路４１及び出口
通路４２間に形成されるようになっている。なお、ばね
４９のばね力はばね受け５０を介して弁体４３に付与さ
れる。

【００４０】圧力補償弁３８には圧力補償用弁体５１が
軸方向に変位可能に配設されている。この弁体５１の一
端側（図１１の右端側）には、前記絞り弁３７の絞りＡ
における絞り後の圧力がパイロット通路５２を介して出
口通路４２から導かれるとともに、弁体５１を他端側に
付勢するばね５３のばね力が付与されている。一方、弁
体５２の他端側（図１１の左端側）には、前記絞り弁３
７の絞りＡにおける絞り前の圧力がパイロット通路５４
を介して入口通路４１から導かれている。このため、弁
体５１は、前記絞り弁３７の絞りＡにおける絞り後の圧
力とばね５３のばね力とにより、入口通路４１に設けら
れる絞りＢの開度を大きくする方向に押圧される一方、
前記絞り弁３７の絞りＡにおける絞り前の圧力により上
記絞りＢの開度を小さくする方向に押圧されて、これら
両方向の押圧力が平衡する位置へ変位するようになされ
ている。これにより、弁体５１は、ばね５３のばね力に
応じた略一定の差圧が前記絞り弁３７の絞りＡにおける
絞り前後の圧力に生じるように、入口通路４１で絞り作
用する。このように、絞り弁３７の絞りＡにおける絞り
前後の差圧が略一定に保たれるので、入口通路４１及び
出口通路４２間では、出口通路４２側の圧力変化にかか
わらず、絞り弁３７の絞りＡにおける流通面積により定
まった流量を得ることができる。

【００４１】アンプ４０は、外部からの信号入力に応じ
てソレノイド３９への通電電流を複数段に切り換えて調
整できるもので、さらにこの切り換えの過渡期では、ラ
ンプ状に電流が変化するように電気回路が組まれてい
る。このアンプ４０は制御機器としてのＰＣ３４からの
出力信号により制御される。また、圧力センサ３３から
の検知信号が入力される制御機器としてのＰＣ３４で
は、予め設定された設定水圧：Ｐと圧力センサ３３の検
知水圧とが比較される。そして、圧力センサ３３の検知
水圧が設定水圧：Ｐ以上になった時に、ソレノイド３９
への供給電流を増大させる信号がＰＣ３４からアンプ４
０に出力される。また、ＰＣ３４はタイマー機構を備え
ており、このタイマー機構により、圧力センサ３３の検
知水圧が設定水圧：Ｐ以上になった時から所定時間経過
後に、ソレノイド３９への供給電流を低下させる信号が
ＰＣ３４からアンプ４に信号が出力される。

【００４２】なお、設定水圧：Ｐの決定は、上記実施形
態２と同様に行うことができる。すなわち、冷却水路３
１に所定流量Ｗ₀ で冷却水を供給する場合において、冷
却水路３１を流通する冷却水の金型入口側での水圧変化
を調べることにより、冷却水路３１内で水蒸気が発生し
たと判断される時の水圧（水蒸気発生水圧）を予め求め
ておき、この水蒸気発生水圧に応じて設定水圧：Ｐを決
定し、これを制御機器としてのＰＣ３４にセットしてお
く。また、冷却水路３１に大流量の冷却水を供給するこ
とにより局所３０ａが過冷却されることを防止する観点
から上記タイマー設定時間を決定し、これをＰＣ３４に
セットしておく。

【００４３】以下、本実施形態に係る金型の冷却制御方
法について説明する。金型３０の局所３０ａを冷却する
際には、図示しないポンプの作動により給水管３２に冷
却水が供給される。このとき、流量制御弁３５では、給
水管３２から冷却水路３１に供給される冷却水の流量が
所定流量Ｗ₀ となるように、アンプ４０からソレノイド
３９に第１の電流が通電される。このようにして、アン
プ４０からソレノイド３９に通電される第１の電流に応
じた所定流量Ｗ₀ の冷却水が給水管３２から金型３０の
冷却水路３１に供給される。

【００４４】金型３０の局所３０ａを冷却する冷却水路
３１内の冷却水は、他の金型部分より高温となった局所
３０ａからの受熱により徐々に高温となり気化すること
がある。このように冷却水路３１内で水蒸気が発生する
と、水蒸気により冷却水の流通抵抗が増大して金型入口
側の水圧が上昇する。本実施形態では、上記冷却水の金
型入口側での水圧上昇は給水管３２に設けられた圧力セ
ンサ３３で検知され、検知信号がＰＣ３４に入力され
る。ＰＣ３４では、検知水圧と予め設定された上記設定
水圧：Ｐとが比較され、検知水圧が設定水圧：Ｐ以上に
なった時に、ソレノイド３９への供給電流を上記第１の
電流より大きい第２の電流に増加させる信号がアンプ４
０に出力され、給水管３２から冷却水路３１への冷却水
の供給流量は第２の電流に応じた大流量Ｗ₁ となる。な
お、この初期の流量Ｗ₀ から大流量Ｗ₁ に達するまでの
間は、ランプ４０からソレノイド３９への電流の増加が
ランプ状に行われるので、流量増加もランプ状に行われ
る。このように冷却水路３１内を流通する冷却水の流量
が増大することにより、冷却水路３１内を流通する冷却
水の水温が下降するので、冷却水路３１内でのさらなる
水蒸気発生を防止したり、冷却水路３１内で発生した水
蒸気を金型外に素早く排出したりすることができる。し
たがって、冷却水路３１内での水蒸気の発生により冷却
効率が低下することを確実に防止することが可能とな
る。

【００４５】また、大流量Ｗ₁ で冷却水が供給されるこ
とにより、冷却水路３１内を流通する冷却水の水温は徐
々に下降するが、ＰＣ３４に設けられたタイマー機構に
より、上記検知水圧が設定水圧：Ｐ以上になった時から
所定時間経過後に、ソレノイド３９への供給電流を上記
第２の電流から初期の第１の電流に低下させる信号がア
ンプ４０に出力され、給水管３２から冷却水路３１への
冷却水の供給流量は第１の電流に応じた初期の流量Ｗ₀
となる。なお、この大流量Ｗ₁ から初期の流量Ｗ₀ に達
するまでの間も、ランプ４０からソレノイド３９への電
流の減少がランプ状に行われるので、流量減少もランプ
状に行われる。これにより、冷却水路３１内を流通する
冷却水の水温は徐々に上昇し、金型３０の局所３０ａが
過冷却されることを確実に防止することができる。

【００４６】なお、冷却水の金型入口側での水圧上昇に
伴う供給流量の増大量（初期の流量Ｗ₀ から大流量Ｗ₁
への増大量）、すなわちランプ４０からソレノイド３９
への供給電流の増大量や、大流量Ｗ₁ を供給する時間、
すなわち上記タイマー機構の設定時間は、試行ともとに
適宜設定すればよい。 （実施形態４）図１３〜図１５に示す本実施形態は、基
本的には上記実施形態３と同様に、ダイカスト鋳造用金
型３０の局所３０ａを冷却するための冷却水路３１内を
流通する冷却水の金型入口側での水圧を検知し、この検
知水圧に応じて上記冷却水路３１内を流通する冷却水の
流量を制御することにより、上記冷却水路３１内での水
蒸気発生に基づく冷却効率の低下を防止するものであ
る。

【００４７】すなわち、本実施形態に係る金型の冷却制
御装置は、図１３に示すように、金型３０の局所３０ａ
を冷却するための冷却水路３１と、冷却水路３１の金型
入口側に接続され冷却水路３１に冷却水を供給するため
の給水管３２と、給水管３２に設けられ金型入口側の水
圧をパイロット圧として作動する自動可変絞り弁（流量
制御弁）５１とを備えている。なお、上記給水管３２は
図示しないポンプに接続され、また冷却水路３１の金型
出口側は排水管３６に接続されている。

【００４８】上記流量制御弁としての自動可変絞り弁５
１には、図１４に示すように、入口通路５２及び出口通
路５３が設けられるとともに、軸方向に変位可能にスプ
ール状の弁体５４が配設されている。弁体５４のランド
には切欠溝５５が設けられ、弁体５４の軸方向変位に応
じた流通面積の絞りＣが入口通路５２及び出口通路５３
間に形成されるようになっている。

【００４９】上記弁体５４の一端側（図１４の右端側）
には弁体５４を他端側に付勢するばね５６のばね力が付
与されている。そして、金型３０を冷却する際、初期の
通常状態においては、ばね５６のばね力により上記絞り
Ｃの開度が最小となるノーマル位置に弁体５４が保持さ
れている（図１４の状態）。なお、弁体５４がノーマル
位置にある初期の通常状態では、所定流量Ｗ₀ の冷却水
が給水管３２から冷却水路３１へ供給されるように、上
記絞りＣの開度が設定される。一方、弁体５４の他端側
（図１４の左端側）には圧力室５８が設けられており、
この圧力室５８にはパイロット通路５９を介して出口通
路５３の圧力、すなわち冷却水路３１を流通する冷却水
の金型入口側での水圧が導かれるようになっている。

【００５０】そして、上記ばね５６のばね力は調整ねじ
５７の進退により調整可能とされている。このばね力
は、所定流量Ｗ₀ の冷却水が給水管３２から冷却水路３
１へ供給される初期の通常状態では、弁体５４が上記絞
りＣの開度が最小となるノーマル位置に保持されるとと
もに、冷却水路３１内での水蒸気発生による金型入口側
での水圧上昇に伴って弁体５４が上記絞りＣの開度が増
大する方向に変位しうるように設定されている。

【００５１】したがって、本実施形態では、金型３０の
局所３０ａを冷却する際、図示しないポンプから給水管
３２に供給された冷却水は、自動可変絞り弁５１を経て
所定流量Ｗ₀ の流量で冷却水路３１内に供給される。こ
のとき、自動可変絞り弁５１の弁体５４はばね５６のば
ね力によりノーマル位置を保ち、上記絞りＣにおける流
通面積は最小状態にある。

【００５２】そして、冷却の進行中に、冷却水路３１内
で水蒸気が発生して金型入口側での水圧が上昇すると、
この上昇した水圧が給水管３２、自動可変絞り弁５１の
出口通路５３及びパイロッ通路５９を経て圧力室５８に
作用し、これによって弁体５４はばね５６のばね力に抗
して上記絞りＣの開度を増大する方向に移動する。この
ため、上記絞りＣの開度増大に応じた大流量の冷却水が
自動可変絞り弁５１を経て給水管３２から冷却水路３１
へ供給される。このように冷却水路３１内を流通する冷
却水の流量が増大することにより、冷却水路３１内を流
通する冷却水の水温が下降するので、冷却水路３１内で
のさらなる水蒸気発生を防止したり、冷却水路３１内で
発生した水蒸気を金型外に素早く排出したりすることが
できる。したがって、冷却水路３１内での水蒸気の発生
により冷却効率が低下することを確実に防止することが
可能となる。

【００５３】また、冷却水路３１内の水蒸気が金型外へ
排出されれば、冷却水路３１内における流通抵抗が小さ
くさり、冷却水の金型入口側での水圧が低下する。この
ため、自動可変絞り弁５１の弁体５４はばね５６のばね
力によりノーマル位置を戻り、上記絞りＣにおける流通
面積は最小状態となって給水管３２から冷却水路３１へ
の冷却水の供給流量は初期の流量Ｗ_O に戻る。これによ
り、冷却水路３１内を大流量Ｗ₁ の冷却水が過剰に流通
することにより局所３０ａが過冷却されることを防止す
ることができる。

【００５４】さらに、本実施形態では、金型入口側の水
圧をパイロット圧として作動する自動可変絞り弁により
冷却水路３１への冷却水の流量を制御しているので、流
量制御弁の作動に電気的なアクチュエータが必要なく、
構成が極めて簡単になる。なお、上述した実施形態１〜
４は、ダイカスト鋳造用金型を冷却する際に本発明方法
を適用する例について説明したが、本発明はその他の金
属鋳造用金型や樹脂の射出成形用金型等にも適用でき
る。

【００５５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の金型の冷
却制御方法によれば、金型の冷却水路内で水蒸気が発生
することにより冷却効率が低下することを確実に防止す
ることができる。したがって、本発明をダイカスト鋳
造、金型鋳造や低圧鋳造、あるいは樹脂射出成形等に利
用すれば、極めて品質が高く、かつバラつきの少ない成
形品を製造することが可能となり、品質及び生産性を向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態１に係る金型の冷却制御装置を模式
的に示す部分断面図である。

【図２】本実施形態１に係る金型の冷却制御方法を説明
するブロック図である。

【図３】本実施形態１に係る金型の冷却制御方法を説明
するフローチャートである。

【図４】冷却水の金型出口側での水温上昇を示す線図で
ある。

【図５】本実施形態１に係る金型の冷却制御方法におい
て、冷却水の金型出口側での水温と冷却水路への冷却水
の供給流量との関係を示す線図である。

【図６】本実施形態２に係る金型の冷却制御方法を説明
するブロック図である。

【図７】本実施形態２に係る金型の冷却制御方法を説明
するフローチャートである。

【図８】冷却水の金型入口側での水圧上昇を示す線図で
ある。

【図９】本実施形態２に係る金型の冷却制御方法におい
て、冷却水の金型入口側での水圧、金型出口側での水温
及び冷却水路への冷却水の供給流量の関係を示す線図で
ある。

【図１０】本実施形態３に係る金型の冷却制御装置を模
式的に示すブロック図である。

【図１１】本実施形態３に係る流量制御弁の断面図であ
る。

【図１２】本実施形態３に係る金型の冷却制御方法にお
いて、流量制御弁による制御流量を示す線図である。

【図１３】本実施形態４に係る金型の冷却制御装置を模
式的に示すブロック図である。

【図１４】本実施形態４に係る自動可変絞り弁（流量制
御弁）の断面図である。

【図１５】本実施形態４に係る金型の冷却制御方法にお
いて、自動可変絞り弁（流量制御弁）による制御流量を
示す線図である。

【符号の説明】

図中、４ａ〜６ａは流量制御弁、１７〜１９は冷却水
路、１７ａ〜１９ａは圧力センサ、１７ｂ〜１９ｂは温
度センサである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 壽一 愛知県岡崎市鉢地町字開山45番地 豊興工 業株式会社内 (72)発明者 戸谷 勝博 愛知県岡崎市鉢地町字開山45番地 豊興工 業株式会社内 (72)発明者 原田 和幸 愛知県岡崎市鉢地町字開山45番地 豊興工 業株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金型内に設けられた冷却水路に冷却水を流
   通させて該金型を冷却する金型の冷却制御方法におい
   て、 上記冷却水の金型出口側の水温に応じて、上記冷却水路
   を流通する冷却水の流量を制御することを特徴とする金
   型の冷却制御方法。
2. 【請求項２】前記冷却水の金型出口側の水温を検知し、
   該検知水温が、前記水路内に水蒸気が発生する時の水蒸
   気発生水温に応じて予め設定された設定水温以上になっ
   たときに、前記冷却水路を流通する冷却水の流量を増大
   させることを特徴とする請求項１記載の金型の冷却制御
   方法。
3. 【請求項３】金型内に設けられた冷却水路に冷却水を流
   通させて該金型を冷却する金型の冷却制御方法におい
   て、 上記冷却水の金型入口側の水圧に応じて、上記冷却水路
   を流通する冷却水の流量を制御することを特徴とする金
   型の冷却制御方法。
4. 【請求項４】前記冷却水の金型入口側の水圧を検知し、
   該検知水圧が、前記水路内に水蒸気が発生する時の水蒸
   気発生水圧に応じて予め設定された設定水圧以上になっ
   たときに、前記冷却水路を流通する冷却水の流量を増大
   させることを特徴とする請求項３記載の金型の冷却制御
   方法。
5. 【請求項５】前記金型入口側の水圧をパイロット圧とし
   て作動する流量制御弁により、冷却水の流量を制御する
   ことを特徴とする請求項３記載の金型の冷却制御方法。