WO2017188056A1 - 金型、金型装置およびワークの冷却方法 - Google Patents

金型、金型装置およびワークの冷却方法 Download PDF

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recess
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inner space
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明宏 関
信行 内藤
洋一 甚佐
弘 福地
匹田　和夫
高田　健
野村　成彦
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アイシン・エィ・ダブリュ工業株式会社
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    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor

Definitions

  • the present invention relates to a mold for performing quenching in a state where a heated work is pressed or restrained, a mold apparatus including the mold, and a work cooling method using the mold.
  • a mold for quenching in a state where a heated workpiece is pressed is known.
  • Such a mold is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-169394.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-169394 discloses a hot press apparatus for press-molding a heated metal plate material.
  • this hot press apparatus either an upper die or a lower die is provided with an ejection hole for ejecting a cooling medium such as water on the molding surface of the mold, and is heated by the cooling medium ejected from the ejection hole.
  • the pressed product after the pressing is forcibly cooled in a pressed state.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and one object of the present invention is to uniformly cool a workpiece when the heated workpiece is cooled in a pressed or restrained state. It is to provide a mold, a mold apparatus including the mold, and a work cooling method using the mold.
  • a mold according to a first aspect of the present invention is a mold for cooling a heated work in a pressed or restrained state, and a liquid refrigerant for cooling the work is stored.
  • a lower mold in which the concave portion to be formed is formed on the molding surface, the entire mold is disposed in the inner space of the concave portion, and an upper mold in which the convex portion corresponding to the concave portion of the lower mold is formed on the molding surface, At least one of the lower mold and the upper mold is formed with a refrigerant supply passage that supplies liquid refrigerant to the inner space of the recess, and an air escape passage that discharges air in the inner space of the recess upward is formed.
  • the “molding surface” is a surface that faces each other in the upper mold and the lower mold, and is a surface that is pressed or restrained in contact with the workpiece.
  • the recess of the lower mold is configured such that the entire work is disposed in the inner space of the recess, and at least one of the lower mold and the upper mold
  • a refrigerant supply passage portion for supplying the liquid refrigerant to the inner space of the recess is formed.
  • the liquid refrigerant is placed in the concave portion in which the entire pressed or restrained workpiece is disposed in the inner space. Since the air in the inner space of the recess can be discharged upward through the air escape passage portion, the surface of the workpiece is different from the case where the air stays in the inner space of the recess. The supply of liquid refrigerant to the water is not hindered. As a result, when the heated workpiece is cooled while being pressed or restrained, the workpiece can be uniformly cooled.
  • a mold apparatus includes a mold according to the first aspect, a pump for supplying liquid refrigerant to a refrigerant supply passage portion of the mold, and a pump for controlling the liquid refrigerant.
  • the mold apparatus includes a mold according to the first aspect, and when the heated work is cooled in a pressed or constrained state, as in the first aspect, Can be cooled uniformly. Further, by controlling the supply of the liquid refrigerant by the control unit, it is possible to adjust the flow of the liquid refrigerant in the concave portion while discharging the air in the inner space of the concave portion upward through the air escape passage portion. Thereby, cooling of the workpiece
  • the entire workpiece is disposed in the inner space of the recess formed on the molding surface of the lower mold, and the lower mold and the projection corresponding to the recess of the lower mold are provided.
  • the workpiece is pressed or constrained by a mold having an upper mold formed on the molding surface, and the liquid refrigerant is pumped inside the recess through a refrigerant supply passage section formed in at least one of the lower mold and the upper mold. While supplying to the space, the air in the inner space of the recess is discharged upward through the air escape passage, and the entire heated workpiece is immersed in the liquid refrigerant filled in the recess. Cooling.
  • the steps of “arranging the entire workpiece in the inner space of the recess formed on the molding surface of the lower mold” and “the upper mold and the convex portion corresponding to the recess of the lower mold formed on the molding surface” A step of pressing or restraining the workpiece with a mold including a mold, and supplying a liquid refrigerant to the inner space of the recess by a pump via a refrigerant supply passage formed in at least one of the lower mold and the upper mold
  • the order of the process of “discharging the air in the inner space of the recess upward” through the air escape passage is not particularly limited to the order described above.
  • a portion that does not need to be deformed or a portion that does not need to be restrained may not be pressed or restrained with a die. That is, it is not necessary to press or constrain the entire work with a mold, and only a part of the work may be pressed or constrained with a mold.
  • the liquid refrigerant is supplied to the inner space of the recess by the pump through the refrigerant supply passage formed in at least one of the lower mold and the upper mold, and the air
  • the work is cooled by discharging the air in the inner space of the recess upward through the escape passage and immersing the entire heated work in the liquid refrigerant filled in the recess.
  • work can be cooled uniformly.
  • by supplying the liquid refrigerant to the inner space of the recess by the pump it is possible to discharge the air in the inner space and control the flow rate of the liquid refrigerant, so that the workpiece can be cooled more effectively.
  • the mold capable of uniformly cooling the workpiece, a mold apparatus including the mold, and In addition, a method of cooling a workpiece using the mold can be provided.
  • FIG. 1 is a perspective view of a mold apparatus (mold) according to a first embodiment of the present invention.
  • 1 is a block diagram of a mold apparatus according to a first embodiment of the present invention. It is a top view of the lower mold
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line 600-600 in FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line 610-610 in FIG. It is a top view of the upper mold
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line 620-620 in FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line 630-630 in FIG.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line 640-640 in FIG. It is sectional drawing for demonstrating the state before pressing or restraining a workpiece
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of a mold corresponding to the line 650-650 in FIGS. 14 and 15; It is a top view of the lower mold
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of a mold corresponding to the line 650-650 in FIGS. 14 and 15; It is a top view of the lower mold
  • FIG. 19 is a cross-sectional view of a mold corresponding to line 660-660 in FIGS. 17 and 18;
  • FIG. 19 is a cross-sectional view of a mold corresponding to line 670-670 in FIGS. 17 and 18;
  • the mold apparatus 100 As shown in FIG. 1, the mold apparatus 100 according to the first embodiment rapidly cools the workpiece W by bringing water into direct contact with the workpiece W while sandwiching the heated workpiece W. It is a so-called press quench device for quenching. Water is an example of the “liquid refrigerant” in the claims.
  • the work W is a rectangular plate member that is long in the X direction when seen in a plan view, and is previously formed into a predetermined flat plate shape.
  • the thickness in the vertical direction (Z direction) is t (see FIG. 5)
  • the length in the X direction is L1 (see FIG. 4)
  • the length in the Y direction is L2 (see FIG. 5). ).
  • the workpiece W is composed of a steel plate such as an Al-plated steel plate, a Zn-plated steel plate, a high-strength steel plate, or ordinary steel.
  • the workpiece W is heated in advance to a temperature higher than the martensitic transformation point (the lowest temperature at which martensitic transformation can occur) by high frequency heating, induction heating, electric heating, heating in a furnace, and the like. In this way, the austenite is conveyed to the mold apparatus 100.
  • the mold apparatus 100 includes a mold 1, a supply pump 2, a suction pump 3, a control unit 4, and a water tank 5.
  • the supply pump 2 has a function of supplying water from the water tank 5 to the mold 1.
  • the suction pump 3 has a function of collecting water and / or air from the mold 1 and returning the water to the water tank 5 by generating suction force by negative pressure.
  • the control unit 4 is configured to control the supply of water to the mold 1 and the recovery of water from the mold 1 by controlling the supply pump 2 and the suction pump 3.
  • the supply pump 2 is an example of the “pump” in the claims.
  • the mold 1 includes a fixed lower mold 10 and an upper mold 20 that is movable in the vertical direction (Z direction).
  • the upper mold 20 is moved downward (Z2 direction) toward the lower mold 10 in a state where the workpiece W is disposed on the lower mold 10, so that the lower mold 10 is interposed between the lower mold 10 and the upper mold 20.
  • Work W is sandwiched.
  • the lower mold 10 and the upper mold 20 have a plurality of supply connection portions 30 connected to the supply pump 2 via the supply tube 6 and a plurality of recovery connections connected to the suction pump 3 via the suction tube 7.
  • the unit 40 is connected.
  • the portion facing the upper mold 20 of the lower mold 10 is located below the upper surface (surface closest to the Z1 side) 10 a of the lower mold 10.
  • a recess 11 that is recessed is formed.
  • the concave portion 11 is formed in a rectangular shape when viewed in plan from above (Z1 side).
  • the length in the vertical direction (depth D of the concave portion 11) from the upper surface 10 a to the bottom surface 11 a of the concave portion 11 is larger than the vertical thickness t of the workpiece W.
  • the length L3 of the recess 11 in the X direction is larger than the length L1 of the workpiece W in the X direction
  • the length of the recess 11 in the Y direction as shown in FIG. L4 is larger than the length L2 of the workpiece W in the Y direction.
  • the lower mold 10 includes a plurality of water supply passage portions 12 for supplying water for cooling the workpiece W to the inner space S of the recess 11, and the recess 11.
  • a plurality of lower mold recovery passage portions 13 for recovering water in the inner space S are provided. As shown in FIGS.
  • the plurality of water supply passage portions 12 include an opening 12 a provided on the bottom surface 11 a of the recess 11, a first supply passage portion 12 b extending downward from each of the plurality of openings 12 a, A second supply passage portion 12c connected to the first supply passage portion 12b and extending in the horizontal direction (direction along the XY plane) to the outer surface 10b of the lower mold 10;
  • the plurality of lower mold collection passage portions 13 include an opening 13a provided on the bottom surface 11a of the recess 11, a first lower mold collection passage portion 13b extending downward from each of the plurality of openings 13a, and a first lower mold.
  • a second lower mold recovery passage portion 13c connected to the recovery passage portion 13b and extending in the horizontal direction to the outer side surface 10b of the lower mold 10 is included.
  • the opening 12a of the water supply passage portion 12 is a region (forming surface F1) in the bottom surface 11a of the recess 11 where the workpiece W is disposed. ) Are distributed in plural (five). Further, the plurality of openings 12a are formed so as to be lined up substantially at the center in the Y direction, and are formed so as to be lined up in a plurality (five) in the X direction. On the other hand, a plurality (16 pieces) of openings 13 a (portions shown by white circles in FIGS. 1 and 3) of the lower mold collection passage portion 13 surround a region where the workpiece W is arranged in the bottom surface 11 a of the recess 11.
  • the opening 13a is formed outside the opening 12a on the bottom surface 11a of the recess 11.
  • the opening 12a of the water supply passage portion 12 is shown by a black circle
  • the opening 13a of the lower mold collection passage portion 13 is shown by a white circle.
  • 12a and the opening 13a are the same circular opening. The same applies to FIG. 6, FIG. 14, FIG. 15, FIG. 17, FIG.
  • each of the second supply passage portions 12 c is connected to one of the supply connection portions 30 on the outer side surface 10 b of the lower mold 10.
  • each of the second lower mold collection passage portions 13 c is connected to one of the collection connection portions 40 on the outer surface 10 b of the lower mold 10.
  • the lower mold 10 is configured such that water is jetted and supplied to the inner space S of the recess 11 of the lower mold 10 via the supply tube 6, the supply connection part 30 and the water supply passage part 12. Yes.
  • the water in the inner space S of the recess 11 is configured to be recovered outside the mold 1 through the lower mold recovery passage portion 13, the recovery connection portion 40, and the suction tube 7.
  • a circumferential discharge groove 14 surrounding the entire circumference of the recess 11 is formed outside the recess 11.
  • the discharge groove 14 is formed so as to be recessed downward, and has a function of temporarily storing a part of the water supplied to the inner space S of the recess 11.
  • the length in the vertical direction (Z direction) from the top surface 10 a to the bottom surface 14 a of the discharge groove 14 (depth of the discharge groove 14) is smaller than the depth D of the recess 11.
  • the lower mold 10 is provided with a plurality of discharge groove collection passage portions 15 for collecting water from the discharge grooves 14.
  • the plurality of discharge groove collection passage portions 15 extend downward from each of an opening 15 a provided in the bottom surface 14 a of the discharge groove 14 and the plurality of openings 15 a, and the second lower mold collection passage portion 13 c of the lower mold collection passage portion 13.
  • a first discharge groove recovery passage portion 15b connected to.
  • a frame-like seal member 16 that surrounds the entire circumference of the discharge groove 14 is disposed in the vicinity of the outer end of the lower mold 10 that is outside the discharge groove 14.
  • the seal member 16 is in contact with the lower surface 20a of the upper mold 20 in a state where the lower mold 10 and the upper mold 20 restrain the workpiece W, so that the lower mold 10 and the upper mold 20 including the inner space S of the recess 11 are provided. It is provided to prevent water from leaking from the space between the two.
  • a convex portion 21 protruding upward from the lower surface 20a of the upper mold 20 is formed at a portion facing the lower mold 10 of the upper mold 20.
  • the convex portion 21 is formed in a rectangular shape when viewed from above. 4 and 5, the length L5 of the convex portion 21 in the X direction is larger than the length L1 of the workpiece W in the X direction and is longer than the length L3 of the concave portion 11 in the X direction. small. Further, the length L6 of the convex portion 21 in the Y direction is larger than the length L2 of the workpiece W in the Y direction, and is smaller than the length L4 of the concave portion 11 in the Y direction.
  • the upper mold 20 includes a plurality of water supply passage portions 22 for supplying water for cooling the workpiece W to the inner space S of the recess 11, A plurality of upper mold recovery passage portions 23 for recovering water and air in the inner space S are provided.
  • the plurality of water supply passage portions 22 includes an opening 22a provided on a protruding surface 21a of the convex portion 21 (a lower surface of the convex portion 21), a first supply passage portion 22b extending upward from each of the plurality of openings 22a, A second supply passage portion 22c connected to the first supply passage portion 22b and extending horizontally to the outer surface 20b of the upper mold 20.
  • the plurality of upper mold recovery passage portions 23 include an opening 23a provided on the protruding surface 21a of the convex portion 21, a first upper mold recovery passage portion 23b extending upward from each of the plurality of openings 23a, and a first A second upper mold recovery passage portion 23c connected to the upper mold recovery passage portion 23b and extending in the horizontal direction to the outer side surface 20b of the upper mold 20 is included.
  • the upper mold recovery passage part 23, the first upper mold recovery path part 23b, and the second upper mold recovery path part 23c are respectively referred to as “air escape passage part” and “first upper mold passage part” in the claims. And “second upper mold passage”.
  • the upper mold recovery passage portion 23 is provided above the workpiece W. As a result, in the mold 1, the upper mold recovery passage portion 23 discharges air upward. Is possible.
  • a plurality (five pieces) of water supply passage portions 22 are provided in the region (formation surface F2) where the workpiece W is disposed so as to correspond to the water supply passage portion 12. ) Dispersed and formed. Further, a plurality (16 pieces) of openings 23a (portions shown by white circles) of the upper mold collecting passage portion 23 are formed so as to surround an area where the workpiece W is arranged. That is, the opening 23a is formed outside the opening 22a.
  • the upper mold 20 is provided with a plurality of upper mold collection passage portions 24 corresponding to the plurality of discharge groove collection passage portions 15.
  • the plurality of upper mold collection passage portions 24 extend upward from each of the opening 24 a provided in the lower surface 20 a of the upper mold 20 and the plurality of openings 24 a, and the second upper mold collection passage portion 23 c of the upper mold collection passage portion 23.
  • a first recovery passage portion 24b connected to the first recovery passage portion 24b.
  • the second supply passage portion 22c and the second upper mold collection passage portion 23c are connected to the supply connection portion 30 and the collection connection portion 40 on the outer surface 20b of the upper mold 20, respectively.
  • type 20 is supplied through the supply tube 6, the supply connection part 30, and the water supply channel
  • FIG. It is configured.
  • the water and air in the inner space S of the recess 11 are configured to be recovered to the outside of the mold 1 through the upper mold recovery passage portion 23, the recovery connection portion 40 and the suction tube 7.
  • the inner surface 11b of the recess 11 of the lower mold 10 A passage portion 1 c is formed between the outer surface 21 b of the convex portion 21 of the upper mold 20.
  • the passage portion 1 c is formed in a circumferential shape over the entire convex portion 21 so as to surround the convex portion 21.
  • path part 1c is located above the workpiece
  • the passage portion 1c is an example of the “air escape passage portion” in the claims.
  • a plurality of minute protrusions 1d are provided on the bottom surface 11a of the concave portion 11 and the protruding surface 21a of the convex portion 21 at a predetermined interval substantially over the entire surface.
  • the mold 1 is configured such that water and air can flow between the minute protrusions 1d.
  • the molding surface F1 of the lower mold 10 that comes into contact with the workpiece W is constituted by the projection surfaces of the plurality of minute projections 1d formed on the bottom surface 11a of the recess 11.
  • the molding surface F2 of the upper mold 20 that comes into contact with the workpiece W is constituted by the projection surfaces of the plurality of minute projections 1d formed on the projection surface 21a of the convex portion 21.
  • the temperature of the workpiece W is raised to a temperature higher than the martensitic transformation point (or bainite) transformation point, and the structure of the workpiece W is changed to an austenitic structure.
  • work W is arrange
  • the heated workpiece W is disposed in the inner space S of the recess 11.
  • the cooling of the workpiece W due to the contact between the workpiece W and the lower mold 10 is suppressed by forming a plurality of minute protrusions 1 d (see FIG. 10) on the bottom surface 11 a of the recess 11.
  • the workpiece W is sandwiched between the lower die 10 and the upper die 20 as shown in FIG. Then, the work W is lightly reduced by the upper mold 20 or the movement of the upper mold 20 is stopped so that the lower mold 10 and the upper mold 20 are held at a predetermined minute interval. Also at this time, the work W caused by the contact between the work W and the lower mold 10 and the upper mold 20 is formed by forming the plurality of minute protrusions 1d on the bottom surface 11a of the concave portion 11 and the protruding surface 21a of the convex portion 21. The cooling of is suppressed. At this time, the seal member 16 seals between the lower mold 10 and the upper mold 20. Further, water is supplied to the mold 1 by the supply pump 2 based on the control of the control unit 4 (see FIG. 2).
  • the suction pump 3 is driven by the control unit 4 at a predetermined timing.
  • type 20 is collect
  • the air that has moved to the passage portion 1c is collected by the suction pump 3 together with water from the discharge groove collection passage portion 15 of the lower mold 10 and the upper mold collection passage portion 24 of the upper mold 20.
  • a part of the air is also collected by the suction pump 3 together with water from the lower mold collection passage portion 13 of the lower mold 10.
  • the mold 1 since the air is suppressed from staying in the inner space S of the recess 11, the mold 1 does not require functionally a sealing performance. Thereby, in the mold 1, water may leak to the outside somewhat beyond the seal member 16. As a result, it is possible to suppress both the complexity of the seal structure in the mold 1 in order to ensure the seal strictly and the increase in cost for providing the complex seal structure in the mold. is there.
  • type 10 is comprised so that the whole workpiece
  • the entire workpiece W can be surely immersed in water, and air can be prevented from contacting the workpiece W.
  • the air in the inner space S of the recess 11 can be discharged upward through the passage 1c and the upper mold recovery passage 23. Unlike the case where air stays in the inner space S of the recess 11, the supply of water to the surface of the workpiece W is not hindered. As a result, when the heated workpiece W is cooled in a pressed or restrained state, the workpiece W can be uniformly cooled. Further, the air that has moved to the upper mold collection passage portion 23 of the upper mold 20 is collected together with water by the suction pump 3, and the air that has moved to the passage section 1 c is also collected by the discharge groove collection passage section 15 of the lower mold 10 and the upper mold. 20 is collected in the suction pump 3 together with water from the upper mold collecting passage portion 24. Thereby, it can suppress reliably that air moves to the inner space S (returns).
  • work W is pressed or restrained by the lower mold
  • the passage portion 1c capable of discharging air upward can be easily formed in the mold 1.
  • the upper mold collecting passage portion 23 is formed on the convex portion 21 of the upper mold 20, so that the air moves upward in the inner space S of the concave portion 11 and the upper mold 20. Even if it stays between the workpiece W and the workpiece W, the staying air can be discharged from the inner space S of the recess 11 through the upper mold collection passage 23 provided in the projection 21 of the upper mold 20.
  • the passage portion 1c is formed between the inner side surface 11b of the concave portion 11 of the lower mold 10 and the outer side surface 21b of the convex portion 21 of the upper mold 20. Accordingly, the mold 1 can easily pass the passage portion 1c capable of discharging air upward while pressing or restraining the workpiece W arranged in the inner space S of the concave portion 11 of the lower die 10 with the convex portion 21 of the upper die 20. Can be formed.
  • the upper mold recovery passage portion 23 includes the first upper mold recovery passage portion 23b that extends upward from the molding surface F2 of the convex portion 21, and the first upper mold recovery passage portion 23b. And a second upper mold recovery passage portion 23c that extends in the horizontal direction to the outer surface 20b of the upper mold 20. Thereby, the air staying between the upper mold 20 and the workpiece W can be easily moved upward by the first upper mold collecting passage portion 23b.
  • the opening 13 a of the lower mold collection passage portion 13 is formed outside the opening 12 a of the water supply passage portion 12.
  • the opening 23 a of the upper mold recovery passage portion 23 is formed outside the opening 22 a of the water supply passage portion 22. Accordingly, water in the inner space S of the recess 11 is recovered from the openings 13a and 23a formed outside the openings 12a and 22a while supplying water into the inner space S of the recess 11 from the openings 12a and 22a. be able to. Accordingly, since a flow from the inside toward the outside can be easily formed, a uniform water flow (laminar flow) can be easily formed in the inner space S of the recess 11, and water in the inner space S can be easily formed. Can be suppressed.
  • a plurality of water supply passages 12 and 22 are provided in each of the lower mold 10 and the upper mold 20, so that the water can be widely distributed in the inner space S of the recess 11. Can be supplied quickly. Further, by providing the water supply passage portions 12 and 22 in the lower die 10 and the upper die 20, respectively, unlike the case where the water supply passage portion is provided only in one of the lower die 10 and the upper die 20, the upper surface of the workpiece W and Since water can be brought into contact with the lower surface substantially evenly, the entire workpiece W can be cooled more uniformly.
  • the openings 12a of the plurality of water supply passage portions 12 are formed in a dispersed manner in a region where the workpiece W of the concave portion 11 is arranged in a plan view.
  • the openings 22a of the plurality of water supply passage portions 22 are formed in a dispersed manner in a region where the workpiece W is disposed in a plan view.
  • the circumferential discharge groove 14 surrounding the entire circumference of the recess 11 is formed outside the recess 11 of the lower mold 10.
  • the discharge groove collection passage portion 15 that collects the water of the discharge groove 14 in the lower mold 10 it is possible to prevent water from being continuously stored in the discharge groove 14. Therefore, the flow of water in the inner space S of the recess 11 can be reliably controlled.
  • the inner space S of the recess 11 can be closed by disposing the seal member 16 outside the recess 11 in the lower mold 10. It is possible to reliably control the flow of water in the inner space S of the concave portion 11 by suppressing leakage of water into the recess 11.
  • the air in the inner space S of the recess 11 is moved upward via the passage portion 1 c and the upper mold recovery passage portion 23.
  • the water flow in the recess 11 can be adjusted while discharging the water. Thereby, cooling of the workpiece
  • the water is recessed by the supply pump 2 through the water supply passage portion 12 formed in the lower mold 10 and the water supply passage portion 22 formed in the upper mold 20.
  • the air in the inner space S of the concave portion 11 is discharged upward through the passage portion 1c and the upper mold recovery passage portion 23, and is heated in the water filled in the concave portion 11.
  • the work W is cooled by immersing the whole work W. Thereby, the workpiece
  • a mold apparatus 200 includes a mold 101 in place of the mold 1 of the first embodiment, as shown in FIG.
  • the mold 101 includes a fixed lower mold 110 and an upper mold 120 movable in the vertical direction (Z direction).
  • the lower mold 110 and the upper mold 120 are connected to the supply pump 2 with a plurality of supply connection portions 30 (see FIG. 16), and to the suction pump 3 with a plurality of recovery connection portions 40 (see FIG. 16). It is connected.
  • the lower mold 110 includes a plurality of water supply passage portions 112 for supplying water for cooling the workpiece W to the inner space S of the recess 11, and the recess 11.
  • a plurality of lower mold recovery passage portions 113 for recovering the water in the inner space S are provided.
  • the upper mold 120 has a plurality of water supply passage portions 122 for supplying water for cooling the workpiece W to the inner space S of the recess 11, and the recess 11.
  • a plurality of upper mold recovery passages 123 for recovering water and air in the inner space S are provided.
  • the upper mold recovery passage portion 123 is an example of the “air escape passage portion” in the claims.
  • the opening 112 a (part shown by a black circle) of the water supply passage portion 112 and the opening 113 a (white) of the lower die collection passage portion 113.
  • the portions shown by circles) are alternately formed on the bottom surface 11a of the recess 11 when viewed from above.
  • the opening 112a and the opening 113a are alternately arranged in the X direction in a region (forming surface F1) overlapping with the workpiece W.
  • the openings 112a and the openings 113a are alternately arranged in the X direction and the Y direction outside the region overlapping with the workpiece W.
  • the opening 122 a of the water supply passage portion 122 (portion shown by a black circle) and the opening 123 a of the upper die collection passage portion 123 (portion shown by a white circle).
  • the opening 122a and the opening 123a are alternately arranged in the X direction in a region (forming surface F2) overlapping with the workpiece W.
  • the openings 122a and the openings 123a are alternately arranged in the X direction and the Y direction outside the region overlapping the workpiece W.
  • the upper mold 120 in the second embodiment is not provided with an upper mold collection passage corresponding to the discharge groove collection passage 15 of the lower mold 110.
  • work W using the metal mold apparatus 200 are the same as that of 1st Embodiment, description is abbreviate
  • the recess 11 of the lower mold 110 is configured so that the entire work W is disposed in the inner space S of the recess 11. Further, water supply passage portions 112 and 122 for supplying water to the inner space S of the recess 11 are formed in the lower mold 110 and the upper mold 120. Further, the mold 101 is formed with a passage portion 1c and an upper die collection passage portion 123 for discharging the air in the inner space S of the recess 11 upward. Thereby, like 1st Embodiment, when cooling the heated workpiece
  • the opening 112a of the water supply passage portion 112 and the opening 113a of the lower die collection passage portion 113 are viewed in plan view from above (plan view). And) are alternately formed on the bottom surface 11a of the recess 11.
  • the opening 122 a of the water supply passage portion 122 and the opening 123 a of the upper mold collection passage portion 123 are viewed in plan (from a plan view) from below, on the protruding surface 21 a of the convex portion 21. Alternately formed.
  • the lower die collection passage portion 113 and the upper die collection passage located in the vicinity thereof The portion 123 can be collected early. Thereby, the workpiece
  • the remaining effects of the second embodiment are the same as those of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
  • the workpiece W1 to be quenched by the mold apparatus 300 according to the third embodiment is formed into a box shape as shown in FIGS. That is, the workpiece W1 has a U-shaped cross section along the X direction and a cross section along the Y direction.
  • work W1 is smaller than the depth D of the recessed part 11.
  • work W1 is comprised so that it may arrange
  • the mold apparatus 300 includes a mold 201 instead of the mold 1 of the first embodiment.
  • the mold 201 includes a fixed lower mold 210 and an upper mold 220 that is movable in the vertical direction (Z direction).
  • the lower mold 210 and the upper mold 220 are connected to the supply pump 2 with a plurality of supply connection portions 30 (see FIG. 20) and to the suction pump 3 with a plurality of recovery connection portions 40 (see FIG. 20). It is connected.
  • the lower mold 210 includes a plurality of water supply passage portions 212 for supplying water for cooling the workpiece W to the inner space S of the recess 11, A plurality of lower mold recovery passage portions 213 for recovering water in the inner space S of the recess 11 are provided.
  • the upper mold 220 includes a plurality of water supply passage portions 222 for supplying water for cooling the workpiece W to the inner space S of the recess 11, and the recess 11.
  • a plurality of upper mold recovery passage portions 223 for recovering water and air in the inner space S are provided.
  • the upper mold recovery passage portion 223 is an example of the “air escape passage portion” in the claims.
  • an opening 212 a (part shown by a black circle) of the water supply passage portion 212 and an opening 213 a (white portion of the lower mold collection passage portion 213).
  • the portions shown by circles) are alternately formed on the bottom surface 11a of the recess 11 when viewed from above.
  • two openings 212a arranged in the X direction and two openings 213a arranged in the X direction are alternately arranged in the X direction and the Y direction.
  • the outermost openings 212a and 213a are formed at positions facing the side surface portion extending above the workpiece W1.
  • the opening 222 a of the water supply passage portion 222 (portion shown by a black circle) and the opening 223 a of the upper die collection passage portion 223 (portion shown by a white circle).
  • two openings 222a arranged in the X direction and two openings 223a arranged in the X direction are alternately arranged in the X direction and project.
  • two openings 222a arranged in the X direction and two openings 223a arranged in the X direction are alternately arranged in the X direction.
  • the lower mold 210 is not provided with a discharge groove.
  • the lower mold 210 is provided with a lower mold recovery passage portion 217 for recovering water and air that have moved outward through the passage portion 1c.
  • work W using the metal mold apparatus 300 are the same as that of 1st Embodiment, description is abbreviate
  • the concave portion 11 of the lower mold 210 is configured such that the entire work W1 having a box shape is disposed in the inner space S of the concave portion 11. Further, water supply passage portions 212 and 222 for supplying water to the inner space S of the recess 11 are formed in the lower mold 210 and the upper mold 220. Further, the mold 201 is formed with a passage portion 1c and an upper die collection passage portion 223 for discharging the air in the inner space S of the recess 11 upward. Thereby, when cooling the workpiece
  • the remaining effects of the third embodiment are similar to those of the first embodiment and the second embodiment, and thus description thereof is omitted.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the discharge groove, the discharge groove collection passage portion, and the seal member need not be provided.
  • the mold 101 of the second embodiment it is not necessary to provide the discharge groove, the discharge groove collection passage portion, and the seal member, and in the mold 201 of the third embodiment, it is not necessary to provide the seal member. Good.
  • the sealing member when not providing a sealing member in a metal mold
  • the position of the opening of the water supply passage section and the position of the opening of the lower mold collection passage section are not particularly limited to the configuration of the lower mold of the first to third embodiments.
  • the lower mold 310 may be configured such that 313a are alternately arranged in the X direction.
  • the water supply passage 312 and the lower mold recovery passage 313 are examples of the “refrigerant supply passage” and the “recovery passage” in the claims, respectively.
  • the position of the opening of the water supply passage section and the position of the opening of the upper mold collection passage section are not particularly limited to the configuration of the upper mold of the first to third embodiments.
  • the position of the opening of the water supply passage section and the position of the opening of the upper mold collection passage section are the position of the opening of the water supply passage section in the lower mold and the opening of the lower mold collection passage section.
  • the positions may or may not correspond to each of the positions.
  • the passage 1c and the upper mold collection passage 23 are provided in the mold 1 (101, 201) as the “air escape passage” in the claims.
  • the mold is formed between the inner surface of the lower mold recess and the outer surface of the upper mold protrusion without providing a recovery passage portion for discharging the air in the inner space of the recess upward.
  • the mold may be configured so that the air in the inner space of the recess is discharged upward only from the formed passage portion (air escape passage portion). In this case, if the mold is small and the shape of the mold (work shape) is not complicated, air can be efficiently discharged upward through the passage portion. preferable.
  • the shape of the workpiece is not particularly limited as long as the workpiece can be arranged in the inner space of the lower mold recess.
  • the shape on the molding surface of the mold needs to match the shape of the workpiece.
  • the shape of the entire molding surface of the mold need not match the shape of the workpiece. That is, the shape on the part of the molding surface of the mold that contributes to pressing or restraining may be matched to the shape of the workpiece.
  • the workpiece W2 has a step shape (drawing shape) in a sectional view like a mold 401 shown in the modified example of the third embodiment shown in FIG. 22, the workpiece W2 is matched to the sectional shape of the workpiece W2.
  • the bottom surface 11a of the concave portion 411 of the lower mold 410 is provided with a concave portion 418 that is further depressed downward, and the convex portion 425 that projects downward to correspond to the concave portion 418 on the projecting surface 21a of the convex portion 421 of the upper mold 420 Is provided.
  • an upper mold collecting passage portion 423 whose opening is located on the lower surface (projecting surface) of the convex portion 425 is provided in the upper die 420.
  • a passage portion 401e for releasing air in the inner space S1 of the recess 418 is formed between the inner surface of the recess 418 and the outer surface of the projection 425.
  • the air in the inner space S1 of the recess 418 is discharged upward by the passage portions 401e and 1c in addition to the upper mold collection passage portion 423.
  • the passage 401e and the upper mold collection passage 423 are examples of the “air escape passage” in the claims.
  • the seal member 16 is disposed in the vicinity of the outer end portion of the lower mold 10 (110, 210) is shown, but the present invention is not limited to this.
  • the seal member may be disposed not on the outer end portion of the lower mold but on the outer side of the recess and on the inner side of the lower mold near the recess.
  • the water supply passage portions 12 (112, 212) and 22 (122, 222) are provided in the region where the workpiece W (W1) of the recess 11 is disposed.
  • the present invention is not limited to this.
  • the refrigerant supply passage portion may be provided outside the region where the concave work is disposed.
  • the present invention is not limited to this.
  • the water supply passage portion and the recovery passage portion may be provided only in either the lower die or the upper die.
  • the number and position of the water supply passage portion and the recovery passage portion are not particularly limited.
  • the number of water supply passage portions and recovery passage portions and the size (hole diameter) of the water supply passage portions and recovery passage portions may be appropriately adjusted.
  • the number of the water supply passage portions and the recovery passage portions and the size of the water supply passage portion and the recovery passage portion are adjusted so that the flow rate of the recovered liquid refrigerant is smaller than the flow rate of the supplied liquid refrigerant. Is good.
  • the present invention is not limited to this.
  • a liquid refrigerant in addition to water, polyhydric alcohols, polyhydric alcohol aqueous solutions, polyglycols, mineral oils, synthetic esters, silicone oils, fluorine oils, greases, water emulsions, etc., alone or in combination May be used.
  • the present invention is particularly suitable for a mold apparatus using a liquid refrigerant having a low temperature and a high cooling performance.
  • the mold of the present invention is provided in a so-called press quench apparatus as the mold apparatus 100 (200, 300) is shown, but the present invention is not limited to this. Absent.
  • the mold of the present invention may be used in a mold apparatus other than the press quench apparatus. For example, even if the mold of the present invention is used for a so-called pot press (hot press) apparatus in which a heated work is press-molded into a predetermined shape and the work is cooled as it is using a liquid refrigerant. Good.
  • the work W (W1) is shown as an example of a steel plate such as an Al-plated steel plate, a Zn-plated steel plate, a high-strength steel plate, or ordinary steel. Not limited to.
  • the material of the workpiece is not particularly limited.
  • the mold apparatus 100 (200, 300) includes the suction pump 3.
  • the present invention is not limited to this.
  • air may be discharged upward from the air escape passage portion at atmospheric pressure without providing a suction pump in the mold apparatus.
  • the air escape passage is located above the position where the air tends to stay in the recess. It is preferable to provide a part.
  • a drainage unit 550 that is not suctioned may be connected to the lower mold 10 separately from the recovery connection unit 40, as in a mold apparatus 500 of a modified example shown in FIG. It is preferable to connect this drainage part 550 with a part of the lower mold recovery passage part and a discharge groove recovery passage part. Further, the drainage section 550 may be used when draining the water in the inner space in the mold 1 after the cooling of the workpiece by the mold apparatus 500 is completed.
  • a plurality of minute protrusions 1d are spaced at a predetermined interval substantially on the bottom surface 11a of the concave portion 11 and the protruding surface 21a of the convex portion 21 in contact with the workpiece W (W1).
  • W workpiece W
  • a plurality of grooves in which water and air can move may be provided in a portion of a mold in contact with the workpiece W.
  • the heated work W is disposed in the inner space S of the recess 11, and the work W is sandwiched between the lower mold 10 and the upper mold 20, and then the inner space of the recess 11 is set.
  • the work W is cooled. I can't.
  • water is supplied to the inner space of the concave portion in advance and the air is discharged upward from the inner space of the concave portion.
  • the workpiece may be cooled by sandwiching the workpiece between the lower die and the upper die.
  • the work may be sandwiched between the lower mold and the upper mold after the work is placed (immersed) in the inner space of the recess in advance. Further, by moving the upper mold and the work together, the work may be placed (immersed) in the inner space of the recess at substantially the same time as the work is sandwiched between the lower mold and the upper mold.
  • a lifter for lifting the workpiece upward may be additionally provided in the lower die in order to suppress the contact between the workpiece and the die to the maximum.
  • the lifter is configured such that the lifter is stored in the lower mold by the downward movement of the upper mold. Thereby, except for the state where the work is pressed or restrained by the mold, the work is prevented from coming into contact with the lower mold (mold).

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Abstract

この金型では、下型または上型の少なくともいずれかには、液体冷媒を凹部の内側空間に供給する冷媒供給通路部が形成されており、凹部の内側空間内の空気を上方に排出する空気逃がし通路部が形成されている。

Description

金型、金型装置およびワークの冷却方法
　本発明は、加熱されたワークをプレスまたは拘束した状態で焼き入れを行うための金型、その金型を備える金型装置、および、その金型を用いたワークの冷却方法に関する。
　従来、加熱されたワークをプレスした状態で焼き入れを行うための金型が知られている。このような金型は、たとえば、特開２００５－１６９３９４号公報に開示されている。
　特開２００５－１６９３９４号公報では、加熱された金属板材をプレス成型する熱間プレス装置が開示されている。この熱間プレス装置では、上型または下型のいずれか一方に金型の成形面に水などの冷却媒体を噴出する噴出孔が設けられており、噴出孔から噴出された冷却媒体により、加熱されたプレス加工後の成形品がプレスされた状態で強制冷却される。
特開２００５－１６９３９４号公報
　しかしながら、特開２００５－１６９３９４号公報の熱間プレス装置では、プレス加工後の成形品が配置された空間に冷却媒体が貯留される際に、空気が成形品が配置された空間から排出されずに滞留することによって、空気が成形品に接触し続ける場合があると考えられる。この場合、空気が接触した部分においては冷却媒体による冷却が十分に行われないため、成形品を均一に冷却することが困難になる。なお、加熱された成形品（ワーク）が均一に冷却されていない場合には、成形品（ワーク）に硬度差などが発生してしまう。
　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、加熱されたワークをプレスまたは拘束した状態で冷却する際に、ワークを均一に冷却することが可能な金型、その金型を備える金型装置、および、その金型を用いたワークの冷却方法を提供することである。
　上記目的を達成するために、この発明の第１の局面における金型は、加熱されたワークをプレスまたは拘束した状態で冷却を行うための金型であって、ワークを冷却する液体冷媒が貯留される凹部が成形面に形成され、ワークの全体が凹部の内側空間内に配置される下型と、下型の凹部に対応する凸部が成形面に形成された上型と、を備え、下型または上型の少なくともいずれかには、液体冷媒を凹部の内側空間に供給する冷媒供給通路部が形成されており、凹部の内側空間内の空気を上方に排出する空気逃がし通路部が形成されている。なお、本発明において、「成形面」は、上型および下型において互いに対向する面であり、ワークと接触してプレスまたは拘束が行われる面である。
　この発明の第１の局面による金型では、上記のように、下型の凹部をワークの全体が凹部の内側空間内に配置されるように構成し、かつ、下型または上型の少なくともいずれかに、液体冷媒を凹部の内側空間に供給する冷媒供給通路部を形成する。これにより、ワーク全体を液体冷媒に確実に浸漬させることができるとともに、空気がワークに接触するのを抑制することができる。また、金型に、凹部の内側空間内の空気を上方に排出する空気逃がし通路部を形成することによって、プレスまたは拘束された状態のワークの全体が内側空間内に配置された凹部に液体冷媒が満たされるのに伴って、空気逃がし通路部を介して凹部の内側空間内の空気を上方に排出することができるので、凹部の内側空間内に空気が滞留している場合と異なり、ワーク表面への液体冷媒の供給が妨げられることもない。これらの結果、加熱されたワークをプレスまたは拘束した状態で冷却する際に、ワークを均一に冷却することができる。
　この発明の第２の局面における金型装置は、第１の局面における金型と、金型の冷媒供給通路部に液体冷媒を供給するためのポンプと、ポンプを制御することによって、液体冷媒の供給を制御する制御部と、を備える。
　この発明の第２の局面による金型装置は、第１の局面における金型を備えることによって、第１の局面と同様に、加熱されたワークをプレスまたは拘束した状態で冷却する際に、ワークを均一に冷却することができる。また、制御部により液体冷媒の供給を制御することによって、空気逃がし通路部を介して凹部の内側空間内の空気を上方に排出しつつ、凹部内の液体冷媒の流れを調整することができる。これにより、液体冷媒によるワークの冷却を確実に行うことができる。
　この発明の第３の局面におけるワークの冷却方法では、下型の成形面に形成された凹部の内側空間内にワークの全体を配置し、下型と、下型の凹部に対応する凸部が成形面に形成された上型とを備える金型によりワークをプレスまたは拘束し、下型または上型の少なくともいずれかに形成された冷媒供給通路部を介して、ポンプにより液体冷媒を凹部の内側空間に供給するとともに、空気逃がし通路部を介して、凹部の内側空間内の空気を上方に排出し、凹部に満たされた液体冷媒内に、加熱されたワークの全体を浸漬させることによってワークを冷却する。なお、「下型の成形面に形成された凹部の内側空間内にワークの全体を配置」する工程と、「下型と、下型の凹部に対応する凸部が成形面に形成された上型とを備える金型によりワークをプレスまたは拘束」する工程と、「下型または上型の少なくともいずれかに形成された冷媒供給通路部を介して、ポンプにより液体冷媒を凹部の内側空間に供給するとともに、空気逃がし通路部を介して、凹部の内側空間内の空気を上方に排出」する工程との順序は、上記記載された順序に特に限定されない。また、「金型によりワークをプレスまたは拘束」する工程では、変形させる必要のない部分または拘束する必要のない部分を、金型によりプレスまたは拘束しなくてもよい。つまり、ワークの全体を金型によりプレスまたは拘束する必要はなく、ワークの一部のみを金型によりプレスまたは拘束してもよい。
　この発明の第３の局面によるワークの冷却方法では、下型または上型の少なくともいずれかに形成された冷媒供給通路部を介して、ポンプにより液体冷媒を凹部の内側空間に供給するとともに、空気逃がし通路部を介して、凹部の内側空間内の空気を上方に排出し、凹部に満たされた液体冷媒内に、加熱されたワークの全体を浸漬させることによってワークを冷却する。これにより、上記第１の局面と同様に、加熱されたワークをプレスまたは拘束した状態で冷却する際に、ワークを均一に冷却することができる。また、ポンプにより液体冷媒を凹部の内側空間に供給することによって、内側空間における空気の排出と液体冷媒の流速の制御とを行うことができるので、ワークをより効果的に冷却することができる。
　本発明によれば、上記のように、加熱されたワークをプレスまたは拘束した状態で冷却する際に、ワークを均一に冷却することが可能な金型、その金型を備える金型装置、および、その金型を用いたワークの冷却方法を提供することができる。
本発明の第１実施形態による金型装置（金型）の斜視図である。 本発明の第１実施形態による金型装置のブロック図である。 本発明の第１実施形態による金型における下型の平面図である。 図３の６００－６００線に沿った断面図である。 図３の６１０－６１０線に沿った断面図である。 本発明の第１実施形態による金型における上型の平面図である。 図６の６２０－６２０線に沿った断面図である。 図６の６３０－６３０線に沿った断面図である。 本発明の第１実施形態による金型における底面および突出面の状態を拡大して示した平面図である。 図９の６４０－６４０線に沿った断面図である。 本発明の第１実施形態による金型装置におけるワークの冷却方法のうちワークをプレスまたは拘束する前の状態を説明するための断面図である。 本発明の第１実施形態による金型装置におけるワークの冷却方法のうちプレスまたは拘束された状態のワークの冷却を説明するための断面図である。 本発明の第１実施形態による金型装置におけるワークの冷却方法を説明するための拡大断面図である。 本発明の第２実施形態による金型における下型の平面図である。 本発明の第２実施形態による金型における上型の平面図である。 図１４および図１５の６５０－６５０線に対応する金型の断面図である。 本発明の第３実施形態による金型における下型の平面図である。 本発明の第３実施形態による金型における上型の平面図である。 図１７および図１８の６６０－６６０線に対応する金型の断面図である。 図１７および図１８の６７０－６７０線に対応する金型の断面図である。 本発明の第１実施形態の変形例による金型における下型の平面図である。 本発明の第３実施形態の変形例による金型の断面図である。 本発明の変形例による金型装置のブロック図である。
　以下、本発明の実施形態を説明する。
　[第１実施形態]
　まず、図１～図１０を参照して、本発明の第１実施形態による金型装置１００の構成について説明する。
　（金型装置の構成）
　第１実施形態による金型装置１００は、図１に示すように、加熱されたワークＷを挟み込んだ状態で、水を直接的にワークＷに接触させることにより、ワークＷを急速に冷却して焼き入れるためのいわゆるプレスクエンチ装置である。なお、水は、特許請求の範囲の「液体冷媒」の一例である。
　ここで、ワークＷは、平面的に見てＸ方向に長い矩形状の板部材であり、所定の平板形状に予め成形されている。なお、ワークＷにおいて、上下方向（Ｚ方向）の厚みはｔ（図５参照）であり、Ｘ方向の長さはＬ１（図４参照）であり、Ｙ方向の長さはＬ２（図５参照）である。
　ワークＷは、Ａｌめっき鋼板、Ｚｎめっき鋼板、高強度鋼板、普通鋼などの鋼板から構成されている。また、ワークＷは、予め、高周波加熱、誘導加熱、通電加熱および炉内での加熱などにより、マルテンサイト変態点（マルテンサイト変態を生じさせることが可能な最低温度）よりも高い温度に加熱されることによってオーステナイト化された状態で、金型装置１００に搬送される。
　この金型装置１００は、図２に示すように、金型１と、供給ポンプ２と、吸引ポンプ３と、制御部４と、水タンク５とを備えている。供給ポンプ２は、水タンク５から金型１に水を供給する機能を有する。吸引ポンプ３は、負圧により吸引力を発生させることによって、金型１から水および（または）空気を回収して、水タンク５に水を戻す機能を有する。制御部４は、供給ポンプ２および吸引ポンプ３を制御することによって、金型１への水の供給制御および金型１からの水の回収制御を行うように構成されている。なお、供給ポンプ２は、特許請求の範囲の「ポンプ」の一例である。
　金型１は、図１に示すように、固定された下型１０と、上下方向（Ｚ方向）に移動可能な上型２０とを含んでいる。金型１では、下型１０にワークＷが配置された状態で上型２０が下型１０に向かって下方（Ｚ２方向）に移動されることによって、下型１０と上型２０との間にワークＷが挟み込まれる。また、下型１０および上型２０には、供給ポンプ２に供給チューブ６を介して接続される複数の供給接続部３０と、吸引ポンプ３に吸引チューブ７を介して接続される複数の回収接続部４０とが接続されている。
　ここで、第１実施形態では、図３～図５に示すように、下型１０の上型２０と対向する部分には、下型１０の上面（最もＺ１側に位置する面）１０ａから下方に窪む凹部１１が形成されている。この凹部１１は、上方（Ｚ１側）から平面的に見て、矩形状に形成されている。また、図５に示すように、上面１０ａから凹部１１の底面１１ａまでの上下方向の長さ（凹部１１の深さＤ）は、ワークＷの上下方向の厚みｔよりも大きい。また、図４に示すように、凹部１１のＸ方向の長さＬ３は、ワークＷのＸ方向の長さＬ１よりも大きく、かつ、図５に示すように、凹部１１のＹ方向の長さＬ４は、ワークＷのＹ方向の長さＬ２よりも大きい。この結果、図１および図３に示すように、凹部１１は、内側空間Ｓ内にワークＷの全体を配置可能なように形成されている。
　また、図３～図５に示すように、下型１０には、ワークＷを冷却するための水を凹部１１の内側空間Ｓに供給するための複数の水供給通路部１２と、凹部１１の内側空間Ｓ内の水を回収するための複数の下型回収通路部１３とが設けられている。複数の水供給通路部１２は、図４および図５に示すように、凹部１１の底面１１ａに設けられた開口１２ａと、複数の開口１２ａの各々から下方に延びる第１供給通路部１２ｂと、第１供給通路部１２ｂに接続され、下型１０の外側面１０ｂまで水平方向（Ｘ－Ｙ平面に沿った方向）に延びる第２供給通路部１２ｃとを含んでいる。同様に、複数の下型回収通路部１３は、凹部１１の底面１１ａに設けられた開口１３ａと、複数の開口１３ａの各々から下方に延びる第１下型回収通路部１３ｂと、第１下型回収通路部１３ｂに接続され、下型１０の外側面１０ｂまで水平方向に延びる第２下型回収通路部１３ｃとを含んでいる。
　図３に示すように、水供給通路部１２の開口１２ａ（図１および図３において黒円で図示する部分）は、凹部１１の底面１１ａのうち、ワークＷが配置される領域（成形面Ｆ１）に複数（５個）分散して形成されている。また、複数の開口１２ａは、Ｙ方向の略中央に並ぶように形成されているとともに、Ｘ方向に複数（５個）並ぶように形成されている。一方、下型回収通路部１３の開口１３ａ（図１および図３において白円で図示する部分）は、凹部１１の底面１１ａのうち、ワークＷが配置される領域を取り囲むように複数（１６個）形成されている。つまり、開口１３ａは、凹部１１の底面１１ａにおいて、開口１２ａよりも外側に形成されている。なお、図１および図３において、理解容易のため、水供給通路部１２の開口１２ａを黒円で、下型回収通路部１３の開口１３ａを白円でそれぞれ図示しているものの、実際は、開口１２ａと開口１３ａとは同一の円形開口である。以降、図６、図１４、図１５、図１７、図１８および図２１においても同様である。
　また、図５に示すように、第２供給通路部１２ｃの各々は、下型１０の外側面１０ｂにおいて、供給接続部３０のいずれかに接続されている。また、第２下型回収通路部１３ｃの各々は、下型１０の外側面１０ｂにおいて、回収接続部４０のいずれかに接続されている。これにより、下型１０は、供給チューブ６、供給接続部３０および水供給通路部１２を介して、水が下型１０の凹部１１の内側空間Ｓに噴出されて供給されるように構成されている。また、凹部１１の内側空間Ｓの水が、下型回収通路部１３、回収接続部４０および吸引チューブ７を介して、金型１の外部に回収されるように構成されている。
　また、図３～図５に示すように、下型１０において、凹部１１の外側には、凹部１１の全周を囲む周状の排出溝１４が形成されている。この排出溝１４は、下方に窪むように形成されており、凹部１１の内側空間Ｓに供給された水の一部を一時的に貯留する機能を有している。なお、上面１０ａから排出溝１４の底面１４ａまでの上下方向（Ｚ方向）の長さ（排出溝１４の深さ）は、凹部１１の深さＤよりも小さい。
　また、下型１０には、水を排出溝１４から回収するための複数の排出溝回収通路部１５が設けられている。複数の排出溝回収通路部１５は、排出溝１４の底面１４ａに設けられた開口１５ａと、複数の開口１５ａの各々から下方に延び、下型回収通路部１３の第２下型回収通路部１３ｃに接続される第１排出溝回収通路部１５ｂとを含んでいる。この結果、排出溝１４と排出溝回収通路部１５とにより、凹部１１の内側空間Ｓに供給された水の一部が排水される。
　また、排出溝１４の外側である下型１０の外端部近傍には、排出溝１４の全周を囲む枠状のシール部材１６が配置されている。このシール部材１６は、下型１０と上型２０とがワークＷを拘束した状態で、上型２０の下面２０ａに当接することによって、凹部１１の内側空間Ｓを含む下型１０と上型２０との間の空間から水が漏れないようにするために設けられている。
　また、図６～図８に示すように、上型２０の下型１０と対向する部分には、上型２０の下面２０ａから上方に突出する凸部２１が形成されている。この凸部２１は、上方から平面的に見て、矩形状に形成されている。また、図４および図５に示すように、凸部２１のＸ方向の長さＬ５は、ワークＷのＸ方向の長さＬ１よりも大きく、かつ、凹部１１のＸ方向の長さＬ３よりも小さい。また、凸部２１のＹ方向の長さＬ６は、ワークＷのＹ方向の長さＬ２よりも大きく、かつ、凹部１１のＹ方向の長さＬ４よりも小さい。
　また、図６～図８に示すように、上型２０には、ワークＷを冷却するための水を凹部１１の内側空間Ｓに供給するための複数の水供給通路部２２と、凹部１１の内側空間Ｓ内の水および空気を回収するための複数の上型回収通路部２３とが設けられている。複数の水供給通路部２２は、凸部２１の突出面（凸部２１の下面）２１ａに設けられた開口２２ａと、複数の開口２２ａの各々から上方に延びる第１供給通路部２２ｂと、第１供給通路部２２ｂに接続され、上型２０の外側面２０ｂまで水平方向に延びる第２供給通路部２２ｃとを含んでいる。同様に、複数の上型回収通路部２３は、凸部２１の突出面２１ａに設けられた開口２３ａと、複数の開口２３ａの各々から上方に延びる第１上型回収通路部２３ｂと、第１上型回収通路部２３ｂに接続され、上型２０の外側面２０ｂまで水平方向に延びる第２上型回収通路部２３ｃとを含んでいる。なお、上型回収通路部２３、第１上型回収通路部２３ｂおよび第２上型回収通路部２３ｃは、それぞれ、特許請求の範囲の「空気逃がし通路部」、「第１上型通路部」および「第２上型通路部」の一例である。
　また、第１実施形態では、上型回収通路部２３は、ワークＷよりも上方に設けられており、その結果、金型１では、上型回収通路部２３により、空気を上方に排出することが可能である。
　図６に示すように、水供給通路部２２（黒円で図示する部分）は、水供給通路部１２に対応するように、ワークＷが配置される領域（成形面Ｆ２）に複数（５個）分散して形成されている。また、上型回収通路部２３の開口２３ａ（白円で図示する部分）は、ワークＷが配置される領域を取り囲むように複数（１６個）形成されている。つまり、開口２３ａは、開口２２ａよりも外側に形成されている。
　また、上型２０には、複数の排出溝回収通路部１５に対応する複数の上型回収通路部２４が設けられている。複数の上型回収通路部２４は、上型２０の下面２０ａに設けられた開口２４ａと、複数の開口２４ａの各々から上方に延び、上型回収通路部２３の第２上型回収通路部２３ｃに接続される第１回収通路部２４ｂとを含んでいる。
　また、第２供給通路部２２ｃおよび第２上型回収通路部２３ｃは、上型２０の外側面２０ｂにおいて、供給接続部３０およびに回収接続部４０にそれぞれ接続されている。これにより、上型２０は、下型１０と同様に、供給チューブ６、供給接続部３０および水供給通路部２２を介して、水が凹部１１の内側空間Ｓに噴出されて供給されるように構成されている。また、凹部１１の内側空間Ｓの水および空気が、上型回収通路部２３、回収接続部４０および吸引チューブ７を介して、金型１の外部に回収されるように構成されている。
　また、第１実施形態では、図４および図５に示すように、下型１０と上型２０とがワークＷを挟み込んでプレスまたは拘束した状態において、下型１０の凹部１１の内側面１１ｂと、上型２０の凸部２１の外側面２１ｂとの間には、通路部１ｃが形成されている。この通路部１ｃは、凸部２１を囲むように凸部２１の全体に亘って周状に形成されている。また、通路部１ｃは、ワークＷよりも上方に位置しており、その結果、金型１では、通路部１ｃにより、空気を上方に排出することが可能である。なお、通路部１ｃは、特許請求の範囲の「空気逃がし通路部」の一例である。
　また、図９および図１０に示すように、凹部１１の底面１１ａおよび凸部２１の突出面２１ａには、略全体に亘って複数の微小突起１ｄが所定の間隔を隔てて設けられている。金型１では、微小突起１ｄの間を水および空気が流通可能なように構成されている。また、凹部１１の底面１１ａに形成された複数の微小突起１ｄの突起面によって、ワークＷと接触する下型１０の成形面Ｆ１が構成されている。同様に、凸部２１の突出面２１ａに形成された複数の微小突起１ｄの突起面によって、ワークＷと接触する上型２０の成形面Ｆ２が構成されている。
　（金型装置を用いたワークの冷却）
　次に、図２および図１０～図１３を参照して、本発明の第１実施形態による金型装置１００を用いたワークＷの冷却方法について説明する。
　まず、図示しない加熱装置を用いてワークＷを加熱することによって、マルテンサイト変態点（またはベイナイト）変態点よりも高い温度に昇温させて、ワークＷの組織をオーステナイト組織にする。そして、図１１に示すように、加熱したワークＷを金型装置１００の下型１０における、凹部１１の底面１１ａに配置する。これにより、加熱されたワークＷが凹部１１の内側空間Ｓ内に配置される。なお、この際、凹部１１の底面１１ａに複数の微小突起１ｄ（図１０参照）が形成されていることによって、ワークＷと下型１０との接触に起因するワークＷの冷却が抑制される。
　その後、上型２０を下方に移動させることによって、図１２に示すように、下型１０と上型２０とでワークＷを挟み込む。そして、上型２０によりワークＷを軽圧下するか、または、下型１０と上型２０とが所定の微小間隔を隔てて保持されるように、上型２０の移動を停止させる。この際においても、凹部１１の底面１１ａおよび凸部２１の突出面２１ａに複数の微小突起１ｄが形成されていることによって、ワークＷと下型１０および上型２０との接触に起因するワークＷの冷却が抑制される。また、この際、シール部材１６により、下型１０と上型２０との間がシールされる。また、制御部４（図２参照）の制御に基づいて供給ポンプ２により、金型１に水が供給される。
　これにより、下型１０の水供給通路部１２と上型２０の水供給通路部２２とを介して、ワークＷに水が噴出されて、凹部１１の内側空間Ｓに水が供給される。この際、水および空気は、ワークＷと下型１０との間およびワークＷと上型２０との間を、微小突起１ｄ間に形成された流路内を移動する。この結果、図１３に示すように、凹部１１の内側空間Ｓの空気は、密度が空気よりも大きい水により上方に押し出されることによって、上型２０の上型回収通路部２３と通路部１ｃとを上方に移動する。この結果、空気は、凹部１１の内側空間Ｓから上方に排出される。そして、水は、凹部１１の内側空間Ｓを満たし、一部が通路部１ｃを通過して排出溝１４まで到達する。
　また、所定のタイミングで、制御部４により吸引ポンプ３が駆動される。これにより、上型２０の上型回収通路部２３に移動した空気は、水と共に吸引ポンプ３に回収される。また、通路部１ｃに移動した空気は、下型１０の排出溝回収通路部１５および上型２０の上型回収通路部２４から水と共に吸引ポンプ３に回収される。なお、吸引ポンプ３の駆動のタイミングによっては、一部の空気は、下型１０の下型回収通路部１３からも水と共に吸引ポンプ３に回収される。そして、凹部１１の内側空間Ｓから空気が排出されることによって、凹部１１の内側空間Ｓは水で満たされる。ここで、シール部材１６に囲まれた下型１０と上型２０との間が、水の漏れが抑制される閉空間になるので、制御部４による水の供給制御および回収制御を適切に行うことによって、均等な水の流れ（層流）を容易に形成することが可能である。
　なお、第１実施形態では、空気が凹部１１の内側空間Ｓ内に滞留するのが抑制されているため、金型１では、シール性能が機能上要求されない。これにより、金型１では、水がシール部材１６を越えて多少外部に漏れてもよい。この結果、シールを厳密に確保するために金型１でのシール構造が複雑になることと、複雑なシール構造を金型に設けるためのコストが増加することとを共に抑制することが可能である。
　この結果、凹部１１の内側空間Ｓ内において、金型１にプレスまたは拘束された状態のワークＷの表面に、空気に妨げられることなく水が供給される。これにより、ワークＷの全体が水に浸漬することによって、ワークＷの全体が略均一に急速に冷却（急冷）される。つまり、ワークＷに焼き入れが行われる。これにより、急冷に起因する変形がワークＷに発生するのを抑制しつつ、ワークＷの強度（硬度）が略均一に向上する。
　そして、ワークＷの冷却終了後、下型１０の下型回収通路部１３および排出溝回収通路部１５から、下型１０と上型２０との間の閉空間の水が排出される。なお、水を用いて冷却されるため、ワークＷの冷却時間は、数秒程度である。最後に、上型２０を上方に移動させて、焼き入れされたワークＷが金型１から取り出される。
　（第１実施形態の効果）
　第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
　第１実施形態では、上記のように、下型１０の凹部１１をワークＷの全体が凹部１１の内側空間Ｓ内に配置されるように構成し、かつ、下型１０および上型２０に、水を凹部１１の内側空間Ｓに供給する水供給通路部１２および２２を形成する。これにより、ワークＷ全体を水に確実に浸漬させることができるとともに、空気がワークＷに接触するのを抑制することができる。また、金型１に、凹部１１の内側空間Ｓ内の空気を上方に排出する通路部１ｃおよび上型回収通路部２３を形成することによって、プレスまたは拘束された状態のワークＷの全体が内側空間Ｓ内に配置された凹部１１に水が満たされるのに伴って、通路部１ｃおよび上型回収通路部２３を介して凹部１１の内側空間Ｓ内の空気を上方に排出することができるので、凹部１１の内側空間Ｓ内に空気が滞留している場合と異なり、ワークＷの表面への水の供給が妨げられることもない。これらの結果、加熱されたワークＷをプレスまたは拘束した状態で冷却する際に、ワークＷを均一に冷却することができる。また、上型２０の上型回収通路部２３に移動した空気を、水と共に吸引ポンプ３に回収するとともに、通路部１ｃに移動した空気を、下型１０の排出溝回収通路部１５および上型２０の上型回収通路部２４から水と共に吸引ポンプ３に回収する。これにより、空気が内側空間Ｓに移動する（戻る）のを確実に抑制することができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、通路部１ｃを下型１０と上型２０との間に形成することによって、下型１０と上型２０とによりワークＷをプレスまたは拘束した状態で、空気を上方に排出可能な通路部１ｃを金型１に容易に形成することができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、上型回収通路部２３を上型２０の凸部２１に形成することによって、空気が凹部１１の内側空間Ｓにおいて上方に移動して上型２０とワークＷとの間に滞留したとしても、上型２０の凸部２１に設けられた上型回収通路部２３を介して、滞留した空気を凹部１１の内側空間Ｓから排出することができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、通路部１ｃを、下型１０の凹部１１の内側面１１ｂと上型２０の凸部２１の外側面２１ｂとの間に形成する。これにより、下型１０の凹部１１の内側空間Ｓに配置されたワークＷを上型２０の凸部２１でプレスまたは拘束しつつ、空気を上方に排出可能な通路部１ｃを金型１に容易に形成することができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、上型回収通路部２３が、凸部２１における成形面Ｆ２から上方に延びる第１上型回収通路部２３ｂと、第１上型回収通路部２３ｂに接続され、水平方向に上型２０の外側面２０ｂまで延びる第２上型回収通路部２３ｃとを含む。これにより、第１上型回収通路部２３ｂにより、上型２０とワークＷとの間に滞留した空気を容易に上方に移動させることができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、下型１０において、下型回収通路部１３の開口１３ａを、水供給通路部１２の開口１２ａよりも外側に形成する。また、上型２０において、上型回収通路部２３の開口２３ａを、水供給通路部２２の開口２２ａよりも外側に形成する。これにより、開口１２ａおよび２２ａから凹部１１の内側空間Ｓ内に水を供給しつつ、開口１２ａおよび２２ａよりも外側に形成された開口１３ａおよび２３ａから凹部１１の内側空間Ｓ内の水を回収することができる。これにより、内側から外側に向かう流れを容易に形成することができるので、凹部１１の内側空間Ｓ内に均等な水の流れ（層流）を容易に形成して、内側空間Ｓ内での水の滞留を抑制することができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、水供給通路部１２および２２を、下型１０および上型２０の各々に複数設けることによって、凹部１１の内側空間Ｓに水を広範囲に、かつ、迅速に供給することができる。また、水供給通路部１２および２２を、下型１０および上型２０にそれぞれ設けることによって、下型１０または上型２０の一方にのみ水供給通路部を設ける場合と異なり、ワークＷの上面および下面に略均等に水を接触させることができるので、ワークＷの全体をより均一に急冷することができる。
　また、第１実施形態では、複数の水供給通路部１２の開口１２ａを、平面視において、凹部１１のワークＷが配置される領域に分散して形成する。また、複数の水供給通路部２２の開口２２ａを、平面視において、ワークＷが配置される領域に分散して形成する。これにより、凹部１１の内側空間Ｓに水をより広範囲に、かつ、より迅速に供給することができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、下型１０の凹部１１よりも外側に、凹部１１の全周を囲む周状の排出溝１４を形成する。これにより、排出溝１４により、凹部１１の内側空間Ｓに過剰に供給された水を一時的に貯留することができるので、金型１内から水が漏れ出るのを抑制することができる。この結果、凹部１１の内側空間Ｓ内の水の流れをより容易に制御することができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、下型１０に排出溝１４の水を回収する排出溝回収通路部１５を形成することによって、排出溝１４に水が貯留され続けるのを抑制することができるので、凹部１１の内側空間Ｓ内の水の流れを確実に制御することができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、下型１０における凹部１１よりも外側に、シール部材１６を配置することによって、凹部１１の内側空間Ｓを閉空間にすることができるので、外部への水の漏れを抑制して、凹部１１の内側空間Ｓ内の水の流れを確実に制御することができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、制御部４により水の供給を制御することによって、通路部１ｃおよび上型回収通路部２３を介して凹部１１の内側空間Ｓ内の空気を上方に排出しつつ、凹部１１内の水の流れを調整することができる。これにより、水によるワークＷの冷却を確実に行うことができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、下型１０に形成された水供給通路部１２および上型２０に形成された水供給通路部２２を介して、供給ポンプ２により水を凹部１１の内側空間Ｓに供給し、通路部１ｃおよび上型回収通路部２３を介して、凹部１１の内側空間Ｓ内の空気を上方に排出し、凹部１１に満たされた水内に、加熱されたワークＷの全体を浸漬させることによってワークＷを冷却する。これにより、ワークＷを均一に冷却することができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、供給ポンプ２により水を凹部１１の内側空間Ｓに供給することによって、内側空間Ｓにおける空気の排出と水の流速の制御とを行うことができるので、ワークＷをより効果的に冷却することができる。
　[第２実施形態]
　次に、図２、図１４～図１６を参照して、本発明の第２実施形態による金型装置２００の構成について説明する。この第２実施形態の金型装置２００では、第１実施形態の金型装置１００とは水供給通路部および回収通路部の位置を異ならせた例について説明する。なお、第１実施形態の金型装置１００と同様の構成については、同一の符号を付し説明を省略する。
　（金型装置の構成）
　第２実施形態による金型装置２００は、図２に示すように、第１実施形態の金型１に替えて金型１０１を備えている。金型１０１は、図１４～図１６に示すように、固定された下型１１０と、上下方向（Ｚ方向）に移動可能な上型１２０とを含んでいる。また、下型１１０および上型１２０には、供給ポンプ２に複数の供給接続部３０（図１６参照）が接続されているとともに、吸引ポンプ３に複数の回収接続部４０（図１６参照）が接続されている。
　また、図１４および図１６に示すように、下型１１０には、ワークＷを冷却するための水を凹部１１の内側空間Ｓに供給するための複数の水供給通路部１１２と、凹部１１の内側空間Ｓ内の水を回収するための複数の下型回収通路部１１３とが設けられている。同様に、図１５および図１６に示すように、上型１２０には、ワークＷを冷却するための水を凹部１１の内側空間Ｓに供給するための複数の水供給通路部１２２と、凹部１１の内側空間Ｓ内の水および空気を回収するための複数の上型回収通路部１２３とが設けられている。なお、上型回収通路部１２３は、特許請求の範囲の「空気逃がし通路部」の一例である。
　ここで、第２実施形態では、図１４に示すように、下型１１０において、水供給通路部１１２の開口１１２ａ（黒円で図示する部分）と、下型回収通路部１１３の開口１１３ａ（白円で図示する部分）とが、上方から平面的に見て、凹部１１の底面１１ａに交互に形成されている。具体的には、ワークＷと重なる領域（成形面Ｆ１）において、開口１１２ａと開口１１３ａとがＸ方向に交互に配置されている。また、ワークＷと重なる領域よりも外側においても、開口１１２ａと開口１１３ａとがＸ方向およびＹ方向に交互に配置されている。
　同様に、図１５に示すように、上型１２０において、水供給通路部１２２の開口１２２ａ（黒円で図示する部分）と、上型回収通路部１２３の開口１２３ａ（白円で図示する部分）とが、下方から平面的に見て、凸部２１の突出面２１ａに交互に形成されている。具体的には、ワークＷと重なる領域（成形面Ｆ２）において、開口１２２ａと開口１２３ａとがＸ方向に交互に配置されている。また、ワークＷと重なる領域よりも外側において、開口１２２ａと開口１２３ａとがＸ方向およびＹ方向に交互に配置されている。なお、第２実施形態の上型１２０には、上記第１実施形態と異なり、下型１１０の排出溝回収通路部１５に対応する上型回収通路部は設けられていない。また、第２実施形態の金型装置２００のその他の構成および金型装置２００を用いたワークＷの冷却方法は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
　（第２実施形態の効果）
　第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
　第２実施形態では、上記のように、下型１１０の凹部１１を、ワークＷの全体が凹部１１の内側空間Ｓ内に配置されるように構成する。また、下型１１０および上型１２０に、水を凹部１１の内側空間Ｓに供給する水供給通路部１１２および１２２を形成する。さらに、金型１０１に、凹部１１の内側空間Ｓ内の空気を上方に排出する通路部１ｃおよび上型回収通路部１２３を形成する。これにより、第１実施形態と同様に、加熱されたワークＷをプレスまたは拘束した状態で冷却する際に、ワークＷを均一に冷却することができる。
　また、第２実施形態では、上記のように、下型１１０において、水供給通路部１１２の開口１１２ａと、下型回収通路部１１３の開口１１３ａとを、上方から平面的に見て（平面視において）、凹部１１の底面１１ａに交互に形成する。また、上型１２０において、水供給通路部１２２の開口１２２ａと、上型回収通路部１２３の開口１２３ａとを、下方から平面的に見て（平面視において）、凸部２１の突出面２１ａに交互に形成する。これにより、水供給通路部１１２および１２２から供給された水により押し出された空気が凹部１１の内側空間Ｓに長期間滞留する前に、近傍に位置する下型回収通路部１１３および上型回収通路部１２３から早期に回収することができる。これにより、ワークＷをより均一に冷却することができる。さらに、水を供給する開口１１２ａおよび１２２ａと水を回収する開口１１３ａおよび１２３ａとが交互に配置されていることによって、水の流速をより均一にすることができる。これにより、凹部１１の内側空間Ｓ内の水の流れをより容易に制御することができる。なお、第２実施形態のその他の効果は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
　[第３実施形態]
　次に、図２および図１７～図２０を参照して、本発明の第３実施形態による金型装置３００の構成について説明する。この第３実施形態では、第１実施形態とは異なり、ワークＷ１の形状が箱状形状である場合における金型２０１の構成について説明する。
　（金型装置の構成）
　第３実施形態による金型装置３００により焼き入れされるワークＷ１は、図１７～図２０に示すように、箱状形状に成形されている。つまり、ワークＷ１は、Ｘ方向に沿った断面およびＹ方向に沿った断面が共にＵ字状に形成されている。なお、ワークＷ１の外側部の上下方向（Ｚ方向）の長さＬ７は、凹部１１の深さＤよりも小さい。これにより、ワークＷ１の全体が凹部１１の内側空間Ｓ内に配置されるように構成されている。
　第３実施形態による金型装置３００は、図２に示すように、第１実施形態の金型１に替えて金型２０１を備えている。金型２０１は、図１７～図２０に示すように、固定された下型２１０と、上下方向（Ｚ方向）に移動可能な上型２２０とを含んでいる。また、下型２１０および上型２２０には、供給ポンプ２に複数の供給接続部３０（図２０参照）が接続されているとともに、吸引ポンプ３に複数の回収接続部４０（図２０参照）が接続されている。
　また、図１７、図１９および図２０に示すように、下型２１０には、ワークＷを冷却するための水を凹部１１の内側空間Ｓに供給するための複数の水供給通路部２１２と、凹部１１の内側空間Ｓ内の水を回収するための複数の下型回収通路部２１３とが設けられている。同様に、図１８～図２０に示すように、上型２２０には、ワークＷを冷却するための水を凹部１１の内側空間Ｓに供給するための複数の水供給通路部２２２と、凹部１１の内側空間Ｓ内の水および空気を回収するための複数の上型回収通路部２２３とが設けられている。なお、上型回収通路部２２３は、特許請求の範囲の「空気逃がし通路部」の一例である。
　ここで、第３実施形態では、図１７に示すように、下型２１０において、水供給通路部２１２の開口２１２ａ（黒円で図示する部分）と、下型回収通路部２１３の開口２１３ａ（白円で図示する部分）とは、上方から平面的に見て、凹部１１の底面１１ａに交互に形成されている。具体的には、凹部１１の底面１１ａの成形面Ｆ１において、Ｘ方向に２つ並ぶ開口２１２ａと、Ｘ方向に２つ並ぶ開口２１３ａとが、Ｘ方向およびＹ方向に交互に配置されている。なお、最外の開口２１２ａおよび２１３ａは、ワークＷ１の上方に延びる側面部と対向する位置に形成されている。
　同様に、図１８に示すように、上型２２０において、水供給通路部２２２の開口２２２ａ（黒円で図示する部分）と、上型回収通路部２２３の開口２２３ａ（白円で図示する部分）とは、下方から平面的に見て、凸部２１の突出面２１ａに交互に形成されている。具体的には、凸部２１の突出面２１ａの成形面Ｆ２において、Ｘ方向に２つ並ぶ開口２２２ａと、Ｘ方向に２つ並ぶ開口２２３ａとがＸ方向に交互に配置されているとともに、突出面２１ａの周囲近傍の下面２０ａに、Ｘ方向に２つ並ぶ開口２２２ａと、Ｘ方向に２つ並ぶ開口２２３ａとがＸ方向に交互に配置されている。
　また、第３実施形態では、第１実施形態と異なり、下型２１０に排出溝は設けられていない。下型２１０には、通路部１ｃを通過して外側に移動した水および空気を回収するための下型回収通路部２１７が設けられている。なお、第３実施形態の金型装置３００のその他の構成および金型装置３００を用いたワークＷの冷却方法は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
　（第３実施形態の効果）
　第３実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
　第３実施形態では、上記のように、下型２１０の凹部１１を、箱状形状を有するワークＷ１の全体が凹部１１の内側空間Ｓ内に配置されるように構成する。また、下型２１０および上型２２０に、水を凹部１１の内側空間Ｓに供給する水供給通路部２１２および２２２を形成する。また、金型２０１に、凹部１１の内側空間Ｓ内の空気を上方に排出する通路部１ｃおよび上型回収通路部２２３を形成する。これにより、加熱された箱状形状を有するワークＷ１をプレスまたは拘束した状態で冷却する際に、ワークＷ１を均一に冷却することができる。なお、第３実施形態のその他の効果は、第１実施形態および第２実施形態と同様であるので説明を省略する。
　［変形例］
　なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
　たとえば、上記第１実施形態では、下型１０に排出溝１４および排出溝回収通路部１５を設けるとともに、シール部材１６を配置した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図２１の第１実施形態の変形例における下型３１０のように、排出溝、排出溝回収通路部およびシール部材を設けなくてもよい。また、上記第２実施形態の金型１０１において、排出溝、排出溝回収通路部およびシール部材を設けなくてもよいし、上記第３実施形態の金型２０１において、シール部材を設けなくてもよい。なお、金型にシール部材を設けない場合には、金型の外側面（合わせ面）から水が排出される。この際、凹部の内側空間内の空気を確実に上方に排出しつつ、凹部内の液体冷媒の流れを適切に制御するためには、凹部に供給される液体冷媒の流量を十分に大きくして、液体冷媒が金型から十分に溢れるように金型装置を構成するのが好ましい。また、シール部材は、下型ではなく上型に設けてもよい。
　また、下型において、水供給通路部の開口の位置、および、下型回収通路部の開口の位置は、上記第１～第３実施形態の下型の構成に特に限定されない。たとえば、図２１の第１実施形態の変形例における下型３１０のように、Ｙ方向に２つ並ぶ水供給通路部３１２の開口３１２ａと、Ｙ方向に３つ並ぶ下型回収通路部３１３の開口３１３ａとが、Ｘ方向に交互に配置されるように、下型３１０を構成してもよい。なお、水供給通路部３１２および下型回収通路部３１３は、それぞれ、特許請求の範囲の「冷媒供給通路部」および「回収通路部」の一例である。同様に、上型において、水供給通路部の開口の位置、および、上型回収通路部の開口の位置は、上記第１～第３実施形態の上型の構成に特に限定されない。この際、上型において、水供給通路部の開口の位置、および、上型回収通路部の開口の位置を、下型における水供給通路部の開口の位置、および、下型回収通路部の開口の位置にそれぞれ対応させてもよいし、対応させなくてもよい。
　また、上記第１～第３実施形態では、特許請求の範囲の「空気逃がし通路部」として、通路部１ｃおよび上型回収通路部２３（１２３、２２３）を金型１（１０１、２０１）に設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、金型に凹部の内側空間内の空気を上方に排出する回収通路部を設けずに、下型の凹部の内側面と上型の凸部の外側面との間に形成された通路部（空気逃がし通路部）のみから凹部の内側空間内の空気を上方に排出するように金型を構成してもよい。なお、この場合、金型は小型で、かつ、金型の形状（ワークの形状）が複雑な形状でない方が、通路部を介して空気を効率的に上方に排出することが可能であるので好ましい。
　また、上記第１および第２実施形態では、平板形状に成形されたワークＷを用い、上記第３実施形態では、箱状形状に成形されたワークＷ１を用いた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、下型の凹部の内側空間内にワークを配置可能であれば、ワークの形状は特に限定されない。なお、ワークに対してプレスまたは拘束を行うために、金型の成形面における形状は、ワークの形状に合わせる必要がある。ただし、金型の成形面の全体における形状を、ワークの形状に合わせなくてもよい。つまり、金型の成形面のうち、プレスまたは拘束に寄与する一部の成形面における形状を、ワークの形状に合わせていればよい。
　たとえば、図２２に示す第３実施形態の変形例に示す金型４０１のように、ワークＷ２が断面視において段差形状（絞り形状）を有している場合には、ワークＷ２の断面形状に合わせて、下型４１０の凹部４１１の底面１１ａに、さらに下方に窪む凹部４１８を設けるとともに、上型４２０の凸部４２１の突出面２１ａに凹部４１８に対応するように下方に突出する凸部４２５を設ける。さらに、空気が滞留しやすい凹部４１８に空気が滞留するのを抑制するために、開口が凸部４２５の下面（突出面）に位置する上型回収通路部４２３を上型４２０に設ける。これにより、凹部４１８の内側面と凸部４２５の外側面との間に、凹部４１８の内側空間Ｓ１内の空気を逃がすための通路部４０１ｅが形成される。この結果、凹部４１８の内側空間Ｓ１内の空気は、上型回収通路部４２３に加えて、通路部４０１ｅおよび１ｃにより上方に排出される。なお、通路部４０１ｅおよび上型回収通路部４２３は、特許請求の範囲の「空気逃がし通路部」の一例である。
　また、上記第１～第３実施形態では、シール部材１６を下型１０（１１０、２１０）の外端部近傍に配置した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、シール部材を下型の外端部近傍ではなく、凹部の外側で、かつ、凹部の近傍である下型の内側に配置してもよい。
　また、上記第１～第３実施形態では、水供給通路部１２（１１２、２１２）および２２（１２２、２２２）を、凹部１１のワークＷ（Ｗ１）が配置される領域に設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、凹部の内側空間に冷媒を供給可能であれば、冷媒供給通路部を凹部のワークが配置される領域の外側に設けてもよい。
　また、上記第１～第３実施形態では、下型および上型の双方に水供給通路部および回収通路部を複数設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、下型または上型のいずれかにのみ水供給通路部および回収通路部を設けてもよい。また、水供給通路部および回収通路部の数および位置は特に限定されない。なお、ワークの形状や大きさに合わせて、適宜、水供給通路部および回収通路部の数および水供給通路部および回収通路部の大きさ（孔径）を調整するのがよい。この際、供給する液体冷媒の流量よりも回収される液体冷媒の流量が小さくなるように、水供給通路部および回収通路部の数および水供給通路部および回収通路部の大きさを調整するのがよい。
　また、上記第１～第３実施形態では、特許請求の範囲の「液体冷媒」として、水を用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、液体冷媒として、水に加えて、多価アルコール類、多価アルコール類水溶液、ポリグリコール、鉱物油、合成エステル、シリコンオイル、フッ素オイル、グリース、水エマルジョンなどを単体、または複数組み合わせたものを用いてもよい。なお、本発明は、温度が低く、かつ、冷却性能が高い液体冷媒を用いる金型装置に特に適している。
　また、上記第１～第３実施形態では、金型装置１００（２００、３００）としてのいわゆるプレスクエンチ装置に、本発明の金型が設けられる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、プレスクエンチ装置以外の金型装置に本発明の金型を用いてもよい。たとえば、加熱されたワークを所定の形状にプレス成型するとともに、プレスした状態でそのまま液体冷媒を用いてワークを冷却する、いわゆるポットプレス（熱間プレス）装置に本発明の金型を用いてもよい。
　また、上記第１～第３実施形態では、ワークＷ（Ｗ１）が、Ａｌめっき鋼板、Ｚｎめっき鋼板、高強度鋼板、普通鋼などの鋼板から構成される例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ワークの材質は特に限定されない。
　また、上記第１～第３実施形態では、金型装置１００（２００、３００）が吸引ポンプ３を備える例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、金型装置に吸引ポンプを設けずに、大気圧で空気逃がし通路部から空気を上方に排出してもよい。この際、金型の形状が複雑な形状である場合などには、空気逃がし通路部を介して空気を確実に上方に排出する観点から、凹部において空気が滞留しやすい位置の上方に空気逃がし通路部を設けることが好ましい。
　また、図２３に示す変形例の金型装置５００のように、下型１０に回収接続部４０とは別に、吸引が行われない排水部５５０を接続してもよい。この排水部５５０には、下型回収通路部の一部、および、排出溝回収通路部を接続するのが好ましい。また、この排水部５５０を、金型装置５００によるワークの冷却が終了した後において、金型１内の内側空間の水を排出する際に用いてもよい。
　また、上記第１～第３実施形態では、ワークＷ（Ｗ１）と接触する凹部１１の底面１１ａおよび凸部２１の突出面２１ａに、略全体に亘って複数の微小突起１ｄが所定の間隔を隔てて設けることによって、水および空気が微小突起１ｄ間に形成された流路内を移動する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ワークＷとが接触する金型の部分に、水および空気が移動可能な複数の溝を設けてもよい。
　また、上記第１～第３実施形態では、加熱されたワークＷを凹部１１の内側空間Ｓ内に配置し、下型１０と上型２０とでワークＷを挟み込んだ後に、凹部１１の内側空間Ｓに水を供給して空気を凹部１１の内側空間Ｓから上方に排出し、ワークＷの全体を水に浸漬させることによって、ワークＷを冷却する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、予め凹部の内側空間に水を供給して、空気を凹部の内側空間から上方に排出した後に、加熱されたワークを水が張られた凹部の内側空間内に配置（浸漬）し、下型と上型とでワークを挟み込むことによって、ワークを冷却するように構成してもよい。この際、予めワークを凹部の内側空間内に配置（浸漬）した後に、下型と上型とでワークを挟み込んでもよい。また、上型とワークとを共に移動させることによって、ワークを下型と上型とで挟み込むのと略同時に、ワークを凹部の内側空間内に配置（浸漬）してもよい。
　また、上記第１～第３実施形態において、ワークと金型との接触を最大限抑制するために、ワークを上方に持ち上げるリフターを下型に追加して設けてもよい。このリフターは、上型の下方への移動によりリフターが下型に格納されるように構成されている。これにより、金型によりワークがプレスまたは拘束されている状態を除いて、ワークが下型（金型）に接触するのが抑制される。
　１、１０１、２０１、４０１　金型
　１ｃ、４０１ｅ　通路部（空気逃がし通路部）
　２　供給ポンプ（ポンプ）
　４　制御部
　１０、１１０、２１０、３１０、４１０　下型
　１１、４１１、４１８　凹部
　１２、２２、１１２、１２２、２１２、２２２、３１２　水供給通路部（冷媒供給通路部）
　１３、１１３、２１３、３１３　下型回収通路部（回収通路部）
　１４　排出溝
　１５　排出溝回収通路部
　２０、１２０、２２０、４２０　上型
　２１、４２５　凸部
　２３、１２３、２２３、４２３　上型回収通路部（空気逃がし通路部）
　２３ｂ　第１上型回収通路部（第１上型通路部）
　２３ｃ　第２上型回収通路部（第２上型通路部）
　１００、２００、３００、５００　金型装置
　Ｆ１　（下型の）成形面
　Ｆ２　（上型の）成形面
　Ｓ、Ｓ１　内側空間
　Ｗ、Ｗ１、Ｗ２　ワーク

Claims (13)

  1. 　加熱されたワークをプレスまたは拘束した状態で冷却を行うための金型であって、
    　前記ワークを冷却する液体冷媒が貯留される凹部が成形面に形成され、前記ワークの全体が前記凹部の内側空間内に配置される下型と、
    　前記下型の前記凹部に対応する凸部が成形面に形成された上型と、を備え、
    　前記下型または前記上型の少なくともいずれかには、前記液体冷媒を前記凹部の内側空間に供給する冷媒供給通路部が形成されており、
    　前記凹部の内側空間内の空気を上方に排出する空気逃がし通路部が形成されている、金型。
  2. 　前記空気逃がし通路部は、前記上型の凸部に形成されている、請求項１に記載の金型。
  3. 　前記空気逃がし通路部は、前記下型の前記凹部の内側面と前記上型の前記凸部の外側面との間に形成された通路部を含む、請求項１または２に記載の金型。
  4. 　前記上型の前記凸部に形成された前記空気逃がし通路部は、前記凸部における成形面から上方に延びる第１上型通路部と、前記第１上型通路部に接続され、前記上型の外側面まで水平方向に延びる第２上型通路部とを含む、請求項２に記載の金型。
  5. 　前記下型には、前記凹部の内側空間内の前記液体冷媒を回収する回収通路部が形成されており、
    　前記下型において、前記回収通路部の開口は、前記冷媒供給通路部の開口よりも外側に形成されている、請求項１～４のいずれか１項に記載の金型。
  6. 　前記下型には、前記凹部の内側空間内の前記液体冷媒を回収する回収通路部が複数形成されており、
    　平面視において、前記下型に形成された複数の前記冷媒供給通路部の開口と、複数の前記回収通路部の開口とは、交互に形成されている、請求項１～４のいずれか１項に記載の金型。
  7. 　前記冷媒供給通路部は、前記下型および前記上型の各々に複数設けられている、請求項１～６のいずれか１項に記載の金型。
  8. 　複数の前記冷媒供給通路部の開口は、平面視において、前記凹部の前記ワークが配置される領域に分散して形成されている、請求項７に記載の金型。
  9. 　前記下型の前記凹部よりも外側には、前記凹部の全周を囲む周状の排出溝が形成されている、請求項１～８のいずれか１項に記載の金型。
  10. 　前記下型には、前記排出溝の前記液体冷媒を回収する排出溝回収通路部が形成されている、請求項９に記載の金型。
  11. 　前記下型または前記上型における前記凹部よりも外側には、シール部材が配置されている、請求項１～１０のいずれか１項に記載の金型。
  12. 　ワークを冷却する液体冷媒が貯留される凹部が成形面に形成され、前記ワークの全体が前記凹部の内側空間内に配置される下型と、
    　前記下型の前記凹部に対応する凸部が成形面に形成された上型と、を含み、
    　前記下型または前記上型の少なくともいずれかには、前記液体冷媒を前記凹部内に供給する冷媒供給通路部が形成されており、
    　前記凹部の内側空間内の空気を上方に排出する空気逃がし通路部が形成された、加熱された前記ワークに対してプレスまたは拘束した状態で冷却を行うための金型と、
    　前記金型の冷媒供給通路部に前記液体冷媒を供給するためのポンプと、
    　前記ポンプを制御することによって、前記液体冷媒の供給を制御する制御部と、を備える、金型装置。
  13. 　下型の成形面に形成された凹部の内側空間内にワークの全体を配置し、
    　前記下型と、前記下型の前記凹部に対応する凸部が成形面に形成された上型とを備える金型により前記ワークをプレスまたは拘束し、
    　前記下型または前記上型の少なくともいずれかに形成された冷媒供給通路部を介して、ポンプにより液体冷媒を前記凹部の内側空間に供給するとともに、空気逃がし通路部を介して、前記凹部の内側空間内の空気を上方に排出し、
    　前記凹部に満たされた前記液体冷媒内に、加熱された前記ワークの全体を浸漬させることによって前記ワークを冷却する、ワークの冷却方法。
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