JPH0985420A - 鋳造用金型の冷却方法およびその装置並びにそれを備えた鋳造用金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋳造用金型を冷却するに際して、冷却水の成
形キャビティや溶湯通路への漏れを確実に防止して金型
のダイレクト冷却を可能とする。 【解決手段】 鋳造用金型２内部の所定部位に設定され
た通路５０に冷却水を供給することによって金型を冷却
する鋳造用金型の冷却装置であって、上記通路の片側に
接続された冷却水供給タンクＴ１と、上記通路の他側に
接続された吸引ポンプＰとを備え、該吸引ポンプは、上
記金型内への金属溶湯の注湯後の金型冷却時には冷却水
を吸引して上記通路に冷却水を流し、金型冷却期間が終
了すると少なくとも所定期間はエアを吸引して上記通路
にエアを流すように設定されていることを特徴とする。
また、通路に流す流体の切り換えは三方弁Ｖ１によって
行われることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、鋳造用金型内部
の所定部位に設定された通路に冷却水を供給することに
よって金型を冷却する鋳造用金型の冷却方法およびその
装置並びにそれを備えた鋳造用金型に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、金型を用いて行う鋳造工
程においては、一般に、鋳造装置のサイクルタイム短縮
などを目的として、鋳造用金型の強制冷却が行われる。
このような金型冷却を行う方法として、金型内に冷却水
を直接もしくは実質的に直接に導いて冷却する、所謂、
ダイレクト（直接）冷却法が知られている。この方法に
よれば、インダイレクト（間接的）に金型を冷却する場
合に比べて、冷却効率が高く、また、均一な冷却効果を
得ることができる。

【０００３】ところで、自動車部品等の量産品を鋳造す
る場合の鋳造法の一種として、いわゆる低圧鋳造法が知
られている。この鋳造法は、下型の下方に配置された密
封容器（坩堝もしくは鉄鍋）に貯えた金属溶湯の表面
を、比較的低圧（例えば０.５ｋｇ／ｃｍ²程度以下）の
不活性ガス若しくはエアで加圧し、容器内の溶湯を注湯
管（ストーク）を介して金型キャビティ内に充填して鋳
造品を得る方法であり、例えば、アルミニウム合金等の
軽合金製の鋳造品などを製造する場合に広く採用されて
いる。

【０００４】この低圧鋳造法においても、通常、金型キ
ャビティ内に注入された金属溶湯の凝固コントロールに
よる品質安定化および鋳造装置のサイクルタイム短縮な
どを目的として、鋳造用金型は強制的に冷却される。例
えば、特開平１−１４８４４９号公報では、この低圧鋳
造法において、金型キャビティ内に金属溶湯が充填され
た後の金型温度を検出し、この検出値に応じて冷却水量
を設定して金型の冷却を行うようにした金型温度制御方
法が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記ダイレ
クト冷却法は、上述のように、冷却効率や冷却効果の均
一性の面においては非常に優れているのであるが、冷却
水が金型内に直接もしくは実質的に直接に導かれるの
で、長期間の使用に伴う熱疲労などにより金型にクラッ
クが発生した場合などには、このクラックを通して冷却
水が成形キャビティや溶湯通路に漏れ、この漏れた冷却
水が注湯時に金属溶湯に直接触れるおそれがある。尚、
上記金型のクラックに関しては、通常、定期的にその発
生の有無についてのチェックが行われる。

【０００６】特に、例えば、鋳造プロセスに低圧鋳造法
を採用した場合、上下の金型のうち殊に下型について
は、その下方に溶湯を貯えた坩堝（もしくは鉄鍋）が位
置する関係上、金型の定期検査のインターバル期間中に
おいては、上記のような冷却水漏れは確実に回避するこ
とが求められる。そのため、この下型については、ダイ
レクト冷却を適用することは、実際上困難であった。

【０００７】かかる問題に対して、いわゆる吸引法を適
用することが考えられる。この吸引法は、金型内の冷却
水通路に冷却水を流す場合に、通路のインレット（入り
口）側から冷却水を圧送するのではなく、通路内をその
アウトレット（出口）側から吸引ポンプで吸引すること
によって冷却水を通過させる方法で、例えば、いわゆる
高圧ダイキャスト法などにおいて用いられる場合があ
る。この吸引法によれば、冷却水通路は吸引によって負
圧化されているので、もし金型にクラックが生じたとし
ても、このクラックを伝って冷却水が成形キャビティや
溶湯通路に漏れることを有効に防止することができる。

【０００８】しかしながら、従来の吸引法では、冷却水
通路内に常に冷却水を満たした状態で吸引が行われるよ
うになっており、金型温度を制御して成形キャビティ内
に充填された金属溶湯の凝固コントロールを行うことが
難しいという難点があった。また、吸引ポンプが駆動さ
れて冷却水通路内が吸引・負圧化されている状態では冷
却水漏れのおそれはないが、吸引ポンプの駆動が停止さ
れると、冷却水通路内は負圧が解除されるので、金型に
クラックが生じていた場合、通路内に満たされた冷却水
が成形キャビティや溶湯通路に漏れる可能性が生じるこ
とになる。

【０００９】この発明は、上記問題点に鑑みてなされた
もので、冷却水の成形キャビティや溶湯通路への漏れを
確実に防止して金型のダイレクト冷却を可能とすること
ができる鋳造用金型の冷却方法およびその装置並びにそ
れを備えた鋳造用金型を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このため、本願の請求項
１に係る発明(以下、第１の発明という)は、鋳造用金型
内部の所定部位に冷却水を通過させ得る通路を設定し、
該通路に冷却水を供給することによって金型を冷却する
鋳造用金型の冷却方法であって、上記通路の片側に冷却
水供給装置を接続する一方、上記通路の他側に吸引ポン
プを接続し、該吸引ポンプは、少なくとも上記通路内に
供給された冷却水を全て吸引するまでは、継続的に通路
内を吸引することを特徴としたものである。

【００１１】また、本願の請求項２に係る発明(以下、
第２の発明という)は、上記第１の発明において、上記
吸引ポンプは、上記金型内への金属溶湯の注湯後の金型
冷却時には冷却水を吸引して上記通路に冷却水を流し、
金型冷却期間が終了すると少なくとも所定期間はエアを
吸引して上記通路にエアを流すことを特徴としたもので
ある。

【００１２】更に、本願の請求項３に係る発明(以下、
第３の発明という)は、上記第２の発明において、上記
通路と冷却水供給装置の間には三方切換バルブが介設さ
れており、冷却水とエアの上記通路への供給状態は、上
記三方切換バルブを切り換えて行われることを特徴とし
たものである。

【００１３】また、更に、本願の請求項４に係る発明
(以下、第４の発明という)は、上記第２または第３の発
明において、上記通路における冷却水とエアの流通状態
の切り換えは、上記金型の測定温度に応じて行われるこ
とを特徴としたものである。

【００１４】また、更に、本願の請求項５に係る発明
(以下、第５の発明という)は、上記第２または第３の発
明において、上記通路における冷却水とエアの流通状態
の切り換えは、鋳造サイクルに合わせたタイマの設定に
応じて行われることを特徴としたものである。

【００１５】また、本願の請求項６に係る発明(以下、
第６の発明という)は、鋳造用金型内部の所定部位に設
定された通路に冷却水を供給することによって金型を冷
却する鋳造用金型の冷却装置であって、上記通路の片側
に接続された冷却水供給装置と、上記通過の他側に接続
された吸引ポンプとを備え、該吸引ポンプは、上記金型
内への金属溶湯の注湯後の金型冷却時には冷却水を吸引
して上記通路に冷却水を流し、金型冷却期間が終了する
と少なくとも所定期間はエアを吸引して上記通路にエア
を流すように設定されていることを特徴としたものであ
る。

【００１６】更に、本願の請求項７に係る発明(以下、
第７の発明という)は、上記第６の発明において、上記
通路と冷却水供給装置の間には三方切換バルブが介設さ
れており、冷却水とエアの上記通路への供給状態は、上
記三方切換バルブを切り換えて行われることを特徴とし
たものである。

【００１７】また、本願の請求項８に係る発明(以下、
第８の発明という)は、金型内部の所定部位に冷却水を
通過させ得る通路が設定され、該通路に冷却水が供給さ
れることによって冷却される鋳造用金型であって、上記
通路の片側は冷却水供給装置を接続される一方、上記通
過の他側は吸引ポンプを接続されており、金型内への金
属溶湯の注湯後の金型冷却時には、上記吸引ポンプで冷
却水が吸引されて上記通路に冷却水が流れ、金型冷却期
間が終了すると少なくとも所定期間は上記吸引ポンプで
エアが吸引されて上記通路にエアが流れることを特徴と
したものである。

【００１８】更に、本願の請求項９に係る発明(以下、
第９の発明という)は、上記第８の発明において、上記
鋳造用金型は、低圧鋳造法で鋳造を行う金型の下型であ
ることを特徴としたものである。

【００１９】また、更に、本願の請求項１０に係る発明
(以下、第１０の発明という)は、上記第８または第９の
発明において、上記鋳造用金型は、エンジンのシリンダ
ヘッド用の金型であることを特徴としたものである。

【００２０】

【発明の作用および効果】本願の第１の発明に係る金型
の冷却方法によれば、吸引ポンプは、少なくとも上記通
路内に供給された冷却水を全て吸引するまでは、継続的
に通路内を吸引するので、吸引ポンプの駆動が停止され
た時点では、通路内に冷却水はなく、金型にクラックが
生じていたとしても、冷却水が成形キャビティや溶湯通
路に漏れるおそれはない。すなわち、冷却水の成形キャ
ビティや溶湯通路への漏れが確実に防止されるので、金
型のダイレクト冷却が可能となり、冷却効率の向上を達
成し、また、均一な冷却効果を得ることができるように
なる。

【００２１】また、本願の第２の発明に係る金型の冷却
方法によれば、基本的には、上記第１の発明と同様の効
果を奏することができる。しかも、その上、上記吸引ポ
ンプは、上記金型冷却時には冷却水を吸引して通路に冷
却水を流し、金型冷却期間が終了すると少なくとも所定
期間はエアを吸引して通路にエアを流すので、より確実
に冷却水漏れを防止することができる。また、冷却水は
金型冷却期間のみ通路内を流れるので、金型温度を良好
に制御して成形キャビティ内に充填された金属溶湯の凝
固コントロールを行うことができ、鋳造品のより一層の
品質安定化を図ることができる。

【００２２】更に、本願の第３の発明に係る金型の冷却
方法によれば、基本的には、上記第２の発明と同様の効
果を奏することができる。特に、冷却水とエアの上記通
路への供給状態は、上記通路と冷却水供給装置の間に介
設された三方切換バルブを切り換えて行われるので、比
較的簡単な構成で、かつ、確実に、通路内を流れる流体
を切り換えることができる。

【００２３】また、更に、本願の第４の発明に係る金型
の冷却方法によれば、基本的には、上記第２または第３
の発明と同様の効果を奏することができる。しかも、そ
の上、上記通路における冷却水とエアの流通状態の切り
換えは上記金型の測定温度に応じて行われるので、この
測定温度に応じて該金型を冷却することができ、金型温
度をより精密に制御して成形キャビティ内に充填された
金属溶湯の凝固コントロールをより良好に行うことがで
きる。

【００２４】また、更に、本願の第５の発明に係る金型
の冷却方法によれば、基本的には、上記第２または第３
の発明と同様の効果を奏することができる。しかも、そ
の上、上記通路における冷却水とエアの流通状態の切り
換えは、鋳造サイクルに合わせたタイマの設定に応じて
行われるので、鋳造サイクルに適応した金型冷却を行う
ことができ、金型温度をより精密に制御して成形キャビ
ティ内に充填された金属溶湯の凝固コントロールをより
良好に行うことができる。

【００２５】また、本願の第６の発明に係る金型冷却装
置によれば、上記吸引ポンプは、上記金型冷却時には冷
却水を吸引して通路に冷却水を流し、金型冷却期間が終
了すると少なくとも所定期間はエアを吸引して通路にエ
アを流すので、金型冷却期間終了後に吸引ポンプの駆動
が停止された場合でもその時点では、通路内にはエアが
流れており、金型にクラックが生じていたとしても、冷
却水が成形キャビティや溶湯通路に漏れるおそれはな
い。すなわち、冷却水の成形キャビティや溶湯通路への
漏れが確実に防止されるので、金型のダイレクト冷却を
可能となり、冷却効率の向上を達成し、また、均一な冷
却効果を得ることができるようになる。また、冷却水は
金型冷却期間のみ通路内を流れるので、金型温度を良好
に制御して成形キャビティ内に充填された金属溶湯の凝
固コントロールを行うことができ、鋳造品のより一層の
品質安定化を図ることができる。

【００２６】更に、本願の第７の発明に係る金型冷却装
置によれば、基本的には、上記第６の発明と同様の効果
を奏することができる。特に、冷却水とエアの上記通路
への供給状態は、上記通路と冷却水供給装置の間に介設
された三方切換バルブを切り換えて行われるので、比較
的簡単な構成で、かつ、確実に、通路内を流れる流体を
切り換えることができる。

【００２７】また、本願の第８の発明に係る鋳造用金型
によれば、金型内への金属溶湯の注湯後の金型冷却時に
は、上記吸引ポンプで冷却水が吸引されて上記通路に冷
却水が流れ、金型冷却期間が終了すると少なくとも所定
期間は上記吸引ポンプでエアが吸引されて上記通路にエ
アが流れるので、金型冷却期間終了後に吸引ポンプの駆
動が停止された場合でもその時点では、通路内にはエア
が流れており、金型にクラックが生じていたとしても、
冷却水が成形キャビティや溶湯通路に漏れるおそれはな
い。すなわち、冷却水の成形キャビティや溶湯通路への
漏れが確実に防止されるので、金型のダイレクト冷却が
可能となり、冷却効率の向上を達成し、また、均一な冷
却効果を得ることができるようになる。また、冷却水は
金型冷却期間のみ通路内を流れるので、金型温度を良好
に制御して成形キャビティ内に充填された金属溶湯の凝
固コントロールを行うことができ、鋳造品のより一層の
品質安定化を図ることができる。

【００２８】更に、本願の第９の発明に係る鋳造用金型
によれば、基本的には、上記第８の発明と同様の効果を
奏することができる。特に、上記鋳造用金型は低圧鋳造
法で鋳造を行う金型の下型であるので、この低圧鋳造法
における下型に対して、従来では困難であったダイレク
ト冷却を行うことが可能となり、冷却効率の向上を達成
し、また、均一な冷却効果を得ることができるようにな
る。

【００２９】また、更に、本願の第１０の発明に係る鋳
造用金型によれば、基本的には、上記第８または第９の
発明と同様の効果を奏することができる。特に、上記鋳
造用金型はエンジンのシリンダヘッド用の金型であるの
で、該シリンダヘッドを鋳造するに際して、その金型を
ダイレクト冷却法で冷却することができ、金型冷却効率
の向上を達成し、また、均一な冷却効果を得ることがで
きるようになる。更に、低圧鋳造法が採用されている場
合においては、金型温度を良好に制御して成形キャビテ
ィ内に充填された金属溶湯の凝固コントロールを行うこ
とができ、鋳造品のより一層の品質安定化を図ることが
できる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、例
えば、ディーゼルエンジンのシリンダヘッド用金型にお
ける下型の冷却に適用した場合を例にとって、添付図面
を参照しながら説明する。図２は本実施の形態に係るシ
リンダヘッド用金型の下型２の平面説明図であるが、こ
の図に示すように、上記シリンダヘッドは直列４気筒型
のもので、シリンダブロックと組み合わされた際にシリ
ンダボアの上部キャビテイ（シリンダを組付けた際には
燃焼室）を形成するキャビテイ形成部２１の中間の側方
には、上型と組み合わされた際に形成される成形空間に
連通して金属溶湯を導く湯口２２が設けられている。こ
れら各湯口２２は、図３から良く分かるように、上方に
向かって徐々に拡開するテーパ状に形成されている。

【００３１】また、上記各キャビテイ形成部２１の側方
には、下型２をダイレクト冷却するための第１クーリン
グユニット（後述する）を取り付けるための取付穴２３
がそれぞれ設けられている。これら各取付穴２３は、図
４から良く分かるように、下型２の上面から下面にわた
って貫通してあけられている。尚、この各取付穴２３
は、当該エンジンの副燃焼室に対応する位置に設けられ
ている。更に、上記下型２の長手方向における中心部に
は、下型２をダイレクト冷却するための第２クーリング
ユニット（後述する）を挿通させるための長尺の挿通穴
２４が設けられている。

【００３２】図５に示すように、第１クーリングユニッ
ト５０は、下型２の下方から上記取付穴２３に挿入させ
た上で、ボルト２４によって固定されており、その上部
は、成形空間４のエンジン副燃焼室に対応する部位に臨
んでいる。また、上型１と下型２の間に形成された成形
空間４には、エンジンの吸排気ポートを形成するための
中子５Ａ,５Ｂが配設され、これら中子５Ａ,５Ｂは、両
金型１,２を閉じ合わせて型締めした後に、上型１側に
取り付けられた中子押さえ６Ａ,６Ｂによってそれぞれ
押圧固定されるようになっている。

【００３３】尚、上記金型１,２は、いわゆる低圧鋳造
法用のもので、具体的には図示しなかったが、上記下型
２の下方には、成形空間４内に充填されるべき金属溶湯
（本実施の形態では、例えばアルミニウム合金溶湯）を
貯えた密封容器としての坩堝（若しくは鉄鍋）が配置さ
れ、この坩堝からは下型２の湯口２２に接続される注湯
管（ストーク）が伸長している。そして、坩堝内に貯え
たアルミニウム合金溶湯の表面を、比較的低圧（例えば
０.５ｋｇ／ｃｍ²程度以下）の不活性ガス若しくはエア
で加圧することにより、容器内の溶湯を注湯管を介して
金型成形空間４内に充填して鋳造品を得るようになって
いる。尚、この低圧鋳造法は、従来から良く知られてい
るものと同じ方法で行われるので、これ以上の説明は省
略する。

【００３４】上記第１クーリングユニット５０は、図６
〜図８に詳しく示すように、内部に円柱状のキャビテイ
部５１ｈを有するとともに、該キャビテイ部５１ｈに連
通するインレット口５１ａ及びアウトレット口５１ｂを
側面に備えた有底円筒状の本体５１と、その内部のキャ
ビテイ部５１ｈ内に配設されるパイプユニット５３とで
構成されている。該パイプユニット５３は、一端側がプ
ラグ５３ｄで閉塞されたパイプ５３ｐと、このパイプ５
３ｐの閉塞端側に固着された基部５３ｃとで成り、該基
部５３ｃとパイプ５３ｐとを固着した状態で、パイプ５
３ｐの内部と連通する連通穴５３ａが側面に設けられて
いる。

【００３５】そして、このパイプユニット５３を本体５
１内のキャビテイ部５１ｈ内に挿入し、本体５１のイン
レット口５１ａのセンタとパイプユニット５３の連通穴
５３ａのセンタとが略一致するように位置調整した上
で、本体５１の端末部とパイプユニット５３の端末部と
を接合する。この接合は、溶接もしくはロウ付けでおこ
なわれ、本体５１のキャビテイ部５１ｈの下部開口は、
パイプユニット５３の基部５３ｃで閉じられた上で、接
合部５１ｗによりシールされる。尚、本体５１のインレ
ット口５１ａ及びアウトレット口５１ｂには、それぞれ
ステンレス鋼製のチューブ５５Ａ,５５Ｂ（図５参照）
が接続されている。このように組み立てることにより、
インレット口５１ａから流入した流体は、パイプ５３ｐ
内を通過してキャビテイ部５１ｈ内を満たし、本体５１
の壁部と熱交換を行ってアウトレット口５１ｂから外部
に流出するようになっている。

【００３６】また、図９に示すように、第２クーリング
ユニット６０は、特に長尺である点と本体自身が組立構
造である点とを除いては、上記第１クーリングユニット
５０と基本的には同様の構成を備えている。すなわち、
この第２クーリングユニット６０は、円筒状の本体基部
６１ｃにアウタパイプ６１ｐの一端側を挿通して接合し
てなる本体ユニット６１と、アウタパイプ６１ｐの先端
を円板６１ｅで閉塞して成る本体キャビテイ６１ｈ内
（アウタパイプ６１ｐ内）に配設されるパイプユニット
６３とで構成されている。上記本体ユニット６１は、本
体基部６１ｃの上端側に、第２クーリングユニット６０
を上記下型２に固定するためのフランジ６１ｆを備える
とともに、本体基部６１ｃの側面に、上記キャビテイ６
１ｈに連通するインレット口６１ａ及びアウトレット口
６１ｂを備えている。

【００３７】上記パイプユニット６３は、第１クーリン
グユニット５０のパイプユニット５３と同じく、一端側
がプラグ６３ｄで閉塞されたパイプ６３ｐと、このパイ
プ６３ｐの閉塞端側に固着された基部６３ｃとで成り、
該基部６３ｃとパイプ６３ｐとを固着した状態で、パイ
プ６３ｐの内部と連通する連通穴６３ａが側面に設けら
れている。そして、このパイプユニット６３を本体ユニ
ット６１内のキャビテイ６１ｈ内に挿入し、本体ユニッ
ト６１のインレット口６１ａのセンタとパイプユニット
６３の連通穴６３ａのセンタとが略一致するように位置
調整した上で、本体ユニット６１の端末部とパイプユニ
ット６３の端末部とを接合する。この接合は、溶接もし
くはロウ付けでおこなわれ、本体ユニット６１のキャビ
テイ６１ｈの下部開口は、パイプユニット６３の基部６
３ｃで閉じられた上で、接合部６１ｗによりシールされ
る。

【００３８】上記本体ユニット６１のインレット口６１
ａ及びアウトレット口６１ｂには、それぞれステンレス
鋼製のチューブ６５Ａ,６５Ｂ（図５参照）が接続され
ており、このように組み立てることにより、チューブ６
５Ａを通りインレット口６１ａから流入した流体は、パ
イプ６３ｐ内を通過してキャビテイ６１ｈ内を満たし、
アウタパイプ６１ｐの壁部と熱交換を行った後、アウト
レット口６１ｂからチューブ６５Ａを通って外部に流出
するようになっている。この第２クーリングユニット６
０は、下型２の長さに対応するように長尺に形成されて
おり、下型２の長手方向に沿った挿通穴２４内に挿入さ
れ、フランジ６１ｆを介して下型２に固定されるように
なっている。

【００３９】次に、上記下型２の冷却方法について説明
する。この下型２は、上記第１および第２のクーリング
ユニット５０，６０に冷却水を導くことにより、いわゆ
るダイレクト冷却される。本実施の形態では、特に、冷
却水が金型成形空間４内や溶湯通路（湯口２２）へ漏れ
ることを確実に防止できるように、冷却水の通路を吸引
ポンプで吸引して冷却水を流すようにしている。すなわ
ち、第１クーリングユニット５０の場合を例にとって説
明すれば、図１のシステム構成図２に示すように、本実
施の形態に係る金型冷却システムでは、クーリングユニ
ット５０のインレット側にチューブ５５Ａを介して冷却
水供給タンクＴ１が接続される一方、クーリングユニッ
ト５０のアウトレット側には、チューブ５５Ｂを介して
吸引ポンプＰが接続されている。また、クーリングユニ
ット５０と上記冷却水供給タンクＴ１との間には、クー
リングユニット５０内に供給する流体を冷却水とエアと
に切り換える電磁式の三方弁Ｖ１が介設されている。

【００４０】上記吸引ポンプＰは、所謂チューブホース
式のもので、具体的には図示しなかったが、断面半円状
の固定ドラムの内側に配設されたゴム製チューブホース
を、その内側に配置された押さえローラを回転させるこ
とによってしごくと、このしごかれたチューブホースは
ゴムの強力な弾性と押さえローラに取り付けられたガイ
ドローラからの力によって元の形状に復元し、この復元
力によって流体や高粘度物質を吸い込むようにしたもの
で、エアを吸い込んでも支障なく作動をし続けることが
できる。尚、このチューブホース式の吸引ポンプＰは、
従来から良く知られているものと同じものであるので、
その具体的な構造等についての詳細な説明および図示は
省略する。

【００４１】上記冷却水供給タンクＴ１には、電磁ソレ
ノイド弁Ｖ２が介設された冷却水供給ラインＬｗが接続
されるとともに、排水タンクＴｄ１が付設されている。
また、上記吸引ポンプＰの下流側には排水タンクＴ２が
配置されている。尚、上記三方弁Ｖ１および吸引ポンプ
Ｐにもそれぞれ排水タンクＴｄ２及びＴｄ３が付設され
ている。また、下型２の所定部位には温度センサＳｍが
取り付けられ、この温度センサＳｍによって計測された
金型（下型２）温度の検出値は、この冷却システムのコ
ントローラＣＵに入力されるようになっている。更に、
上記三方弁Ｖ１はこのコントローラＣＵに信号授受可能
に接続されている。

【００４２】以上のように構成された金型冷却システム
の作動について説明する。上記上下の金型１,２を含む
鋳造装置が作動させられて鋳造が開始されると、金型
１,２内に中子５Ａ,５Ｂのセット等が行われた後、型締
めされて成形空間４内にアルミニウム合金溶湯が低圧鋳
造法によって充填される。これにより金型温度は上昇す
る。この時点では、三方弁Ｖ１は、クーリングユニット
５０側に冷却水を流すことがないようにエア供給側に切
り換えられている。また、より好ましくは、吸引ポンプ
Ｐはまだ駆動停止状態にある。そして、この充填（注
湯）が終わると、金型温度は次第に低下し、溶湯の凝固
が始まるのであるが、本実施の形態では、予め採取され
た多数のデータにより、注湯が終了する際の金型温度が
正確に求められており、温度センサＳｍの検出温度がこ
の温度に達すると、三方弁Ｖ１が冷却水供給側に切り換
えられるとともに、吸引ポンプＰが駆動され、クーリン
グユニット５０内の通路が吸引されることにより、該ク
ーリングユニット５０内に冷却水が流れ、下型２が冷却
される。尚、吸引ポンプＰの駆動タイミングに関して、
三方弁Ｖ１の切り換えよりも若干早く吸引ポンプＰを駆
動するように設定するのが好ましい。

【００４３】このとき、クーリングユニット５０内の冷
却水通路は吸引によって負圧化されているので、もし金
型２にクラックが生じていたとしても、このクラックを
伝って冷却水が成形空間４や溶湯通路２２内にに漏れる
ことはない。この後、金型温度が所定温度まで低下する
と、上記三方弁Ｖ１がエア供給側に切り換えられて冷却
水の供給は停止される。そして、より好ましくは、更
に、一定温度だけ低下すると、吸引ポンプＰもその駆動
が停止されるようになっている。これにより、冷却水の
供給停止後、ある程度の期間は吸引ポンプＰが引き続き
作動し、クーリングユニット５０の冷却水通路内に残存
した冷却水を吸引する。尚、この吸引ポンプＰを駆動停
止することなく、継続的に作動させるようにしても良
い。

【００４４】すなわち、吸引ポンプＰは、少なくともク
ーリングユニット５０の通路内に供給された冷却水を全
て吸引するまでは、継続的に通路内を吸引するので、吸
引ポンプＰの駆動が停止された時点では、通路内に冷却
水はなく、金型２にクラックが生じていたとしても、冷
却水が成形空間４や溶湯通路２２に漏れるおそれはな
い。この結果、冷却水の成形空間４や溶湯通路２２への
漏れが確実に防止されるので、金型（下型２）のダイレ
クト冷却が可能となり、冷却効率の向上を達成し、ま
た、均一な冷却効果を得ることができるのである。ま
た、冷却水は金型冷却期間のみ通路内を流れるので、金
型温度を良好に制御して成形空間４内に充填された金属
溶湯の凝固コントロールを行うことができ、鋳造品のよ
り一層の品質安定化を図ることができる。

【００４５】特に、金型温度が所定温度まで低下して上
記三方弁Ｖ１がエア供給側に切り換えられた後、更に、
一定温度だけ低下するまでは吸引ポンプＰが駆動される
ので、該吸引ポンプＰは、金型冷却時には冷却水を吸引
してクーリングユニット５０内の通路に冷却水を流し、
金型冷却期間が終了すると少なくとも一定期間はエアを
吸引して通路にエアを流すこととなり、より確実に冷却
水漏れを防止することができる。

【００４６】また、特に、冷却水とエアのクーリングユ
ニット５０内への供給状態は、上記三方切換弁Ｖ１を切
り換えて行われるので、比較的簡単な構成で、かつ、確
実に、通路内を流れる流体を切り換えることができる。
更に、上記クーリングユニット５０内の通路における冷
却水とエアの流通状態の切り換えは金型（下型２）の測
定温度に応じて行われるので、この測定温度に応じて該
下型２を冷却することができ、下型２の温度をより精密
に制御して成形空間４内に充填されたアルミニウム合金
溶湯の凝固コントロールをより良好に行うことができ
る。

【００４７】特に、本実施の形態の場合、低圧鋳造法に
おける下型２に対して、従来では困難であったダイレク
ト冷却を行うことが可能となり、冷却効率の向上を達成
し、また、均一な冷却効果を得ることができる。また、
更に、エンジンのシリンダヘッドを鋳造するに際して、
その金型２をダイレクト冷却法で冷却することができ、
金型冷却効率の向上を達成し、また、均一な冷却効果を
得ることができ、シリンダヘッド用鋳造素材のより一層
の品質安定化を図ることができる。

【００４８】尚、上述の説明は第１クーリングユニット
５０に対するものであったが、第２クーリングユニット
６０についても、同様のシステムで冷却水の吸引制御が
行われ、下型２の長手方向における中心部のダイレクト
冷却が行われる。この場合、吸引ポンプを別途に設置
し、独立した吸引系を設けても良く、あるいは、図１に
おける三方弁Ｖ１と吸引ポンプＰとの間に、第１クーリ
ングユニット５０と並列に第２クーリングユニット６０
を配置するようにしても良い。

【００４９】尚、上記実施の形態では、クーリングユニ
ット５０内の通路における冷却水とエアの流通状態の切
り換え（つまり、三方弁Ｖ１の切り換え）は金型（下型
２）の測定温度に応じて行われるようになっていたが、
この替わりに、鋳造サイクルに合わせたタイマの設定に
応じて三方弁Ｖ１を切り換えるようにしても良い。この
場合、鋳造サイクルは多数のデータを積み重ねて正確に
把握しておき、三方弁Ｖ１および吸引ポンプＰの双方に
ついて、その作動タイミングを設定する。これらの作動
タイミングは、種々の設定が可能である。例えば、三方
弁Ｖ１のエア供給側から冷却水供給側への切り換え（Ｏ
Ｎ）は、坩堝内のアルミニウム合金溶湯に加圧開始する
時点を基準にし、この加圧開始から所定時間経過後に切
り換わるように設定することができる。また、冷却水供
給側からエア供給側への切り換え（ＯＦＦ）タイミング
としては、ＯＮ後から所定時間あるいは加圧完了から所
定時間を経過した時点に設定しても良い。更に、その
他、何らかの異常が発生した場合には、このＯＦＦ作動
が行われるように設定することが好ましい。

【００５０】一方、吸引ポンプＰの作動タイミングにつ
いては、例えば、型締め開始時点でＯＮし、ＯＦＦ条件
としては、ＯＮ作動開始後、所定時間経過すればＯＦＦ
するように設定すれば良い。尚、この場合、三方弁Ｖ１
の切り換え（ＯＦＦ）により冷却水の供給が停止された
後、一定時間が経過した後に、吸引ポンプＰの駆動が停
止（ＯＦＦ）されるように設定される。

【００５１】尚、本発明は、以上の実施態様に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、
種々の改良あるいは設計上の変更が可能であることは言
うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態に係る金型冷却システム
のシステム構成図である。

【図２】 上記実施の形態に係る下型の平面説明図であ
る。

【図３】 図２のＡ−Ａ線方向における縦断面説明図で
ある。

【図４】 図２のＢ−Ｂ線方向における縦断面説明図で
ある。

【図５】 第１クーリングユニットの組付状態を示す金
型の縦断面説明図である。

【図６】 上記第１クーリングユニットの正面説明図で
ある。

【図７】 図６のＣ−Ｃ線方向における縦断面説明図で
ある。

【図８】 上記第１クーリングユニットのパイプユニッ
トの縦断面説明図である。

【図９】 第２クーリングユニットの縦断面説明図であ
る。

【符号の説明】

２…下型 ４…成形空間 ５０…第１クーリングユニット ５１ａ…インレット口 ５１ｂ…アウトレット口 ５１ｈ…キャビティ部 ５３ａ…連通穴 ５３ｐ…パイプ ５５Ａ，５５Ｂ…チューブ ６０…第２クーリングユニット ６１ａ…インレット口 ６１ｂ…アウトレット口 ６１ｈ…キャビティ部 ６３ａ…連通穴 ６３ｐ…パイプ ６５Ａ，６５Ｂ…チューブ ＣＵ…コントローラ Ｐ…吸引ポンプ Ｓｍ…温度センサ Ｔ１…冷却水供給タンク Ｖ１…三方弁

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳造用金型内部の所定部位に冷却水を通
   過させ得る通路を設定し、該通路に冷却水を供給するこ
   とによって金型を冷却する鋳造用金型の冷却方法であっ
   て、 上記通路の片側に冷却水供給装置を接続する一方、上記
   通路の他側に吸引ポンプを接続し、該吸引ポンプは、少
   なくとも上記通路内に供給された冷却水を全て吸引する
   までは、継続的に通路内を吸引することを特徴とする鋳
   造用金型の冷却方法。
2. 【請求項２】 上記吸引ポンプは、上記金型内への金属
   溶湯の注湯後の金型冷却時には冷却水を吸引して上記通
   路に冷却水を流し、金型冷却期間が終了すると少なくと
   も所定期間はエアを吸引して上記通路にエアを流すこと
   を特徴とする請求項１記載の鋳造用金型の冷却方法。
3. 【請求項３】 上記通路と冷却水供給装置の間には三方
   切換バルブが介設されており、冷却水とエアの上記通路
   への供給状態は、上記三方切換バルブを切り換えて行わ
   れることを特徴とする請求項２記載の鋳造用金型の冷却
   方法。
4. 【請求項４】 上記通路における冷却水とエアの流通状
   態の切り換えは、上記金型の測定温度に応じて行われる
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の鋳造
   用金型の冷却方法。
5. 【請求項５】 上記通路における冷却水とエアの流通状
   態の切り換えは、鋳造サイクルに合わせたタイマの設定
   に応じて行われることを特徴とする請求項２または請求
   項３に記載の鋳造用金型の冷却方法。
6. 【請求項６】 鋳造用金型内部の所定部位に設定された
   通路に冷却水を供給することによって金型を冷却する鋳
   造用金型の冷却装置であって、 上記通路の片側に接続された冷却水供給装置と、上記通
   過の他側に接続された吸引ポンプとを備え、該吸引ポン
   プは、上記金型内への金属溶湯の注湯後の金型冷却時に
   は冷却水を吸引して上記通路に冷却水を流し、金型冷却
   期間が終了すると少なくとも所定期間はエアを吸引して
   上記通路にエアを流すように設定されていることを特徴
   とする鋳造用金型の冷却装置。
7. 【請求項７】 上記通路と冷却水供給装置の間には三方
   切換バルブが介設されており、冷却水とエアの上記通路
   への供給状態は、上記三方切換バルブを切り換えて行わ
   れることを特徴とする請求項６記載の鋳造用金型の冷却
   装置。
8. 【請求項８】 金型内部の所定部位に冷却水を通過させ
   得る通路が設定され、該通路に冷却水が供給されること
   によって冷却される鋳造用金型であって、 上記通路の片側は冷却水供給装置を接続される一方、上
   記通過の他側は吸引ポンプを接続されており、金型内へ
   の金属溶湯の注湯後の金型冷却時には、上記吸引ポンプ
   で冷却水が吸引されて上記通路に冷却水が流れ、金型冷
   却期間が終了すると少なくとも所定期間は上記吸引ポン
   プでエアが吸引されて上記通路にエアが流れることを特
   徴とする鋳造用金型。
9. 【請求項９】 上記鋳造用金型は、低圧鋳造法で鋳造を
   行う金型の下型であることを特徴とする請求項８記載の
   鋳造用金型。
10. 【請求項１０】 上記鋳造用金型は、エンジンのシリン
    ダヘッド用の金型であることを特徴とする請求項８また
    は請求項９に記載の鋳造用金型。