模型用冷却装置

1.一种模型用冷却装置，具备有一泵部，用以将一冷却液送给设 于一模型上的一流体流通路，其特征在于：该模型用冷却装置包括：
一空气供给排出回路，利用该泵部的一空气驱动并将该空气送给 该流体流通路，其中
该冷却液可从该泵部连续地送给到该流体流通路侧。
2.如权利要求1所述的模型用冷却装置，其特征在于：其中该泵 部包括：
一第一汽缸室以及一第二汽缸室，于一同一轴上分别串连配设；
一第一活塞以及一第二活塞，分别配设于该第一汽缸室及该第二 汽缸室；
一活塞杆，相互连接该第一活塞及该第二活塞，其中
伴随着该空气往该第一汽缸室的供给排出，在该第一活塞及该第 二活塞的往动时及复动时两时期，该冷却液从该第二汽缸室送给到该 模型的该流体流通路侧。
3.如权利要求1项所述模型用冷却装置，其特征在于：其中该模 型的结构为，在形成于该流体流通路内部的一销部，和包围在其外周 侧的一型腔部之间，成型一铸件的有孔凸状部，且
连接到该销部的外表面，和该模型的该有孔凸部的孔内表面的温 度调整根据：
该冷却液的送给到该流体流通路，
在该冷却液送给停止之后紧接着，该空气的送给到该流体流通路 所伴随而来的复热作用。
4.如权利要求3所述的模型用冷却装置，其特征在于：其中该销 部的外径为D1，该销部的外周壁厚为t1，该铸件的该有孔凸状部的 外径相当尺寸为Dx，且熔融金属往该模型流入完了后将该冷却液送 给该流体流通路的时间的基准值为T1，且T1＝-5.103+(0.621 X Dx)-(1.068 X D1)+(3.61 X t1)，
熔融金属往该模型流入完了后将该冷却液送给该流体流通路的 时间设定成T，且满足T1-0.5秒＜＝T＜＝T1+0.5秒的关系。
5.如权利要求4所述的模型用冷却装置，其特征在于：其中停止 往该流体流通路送给该冷却液之后紧接着，把该空气送给该流体流通 路5秒以上。
6.如权利要求5所述的模型用冷却装置，其特征在于：利用往该 流体流通路送给该空气，使该销部的外表面温度停在摄氏200～250度 的温度范围。
7.如权利要求3所述的模型用冷却装置，其特征在于：在从该流 体流通路而来的该空气的一排出通路上，设置有一开闭阀，以开闭该 排出通路。
8.如权利要求1所述的模型用冷却装置，其特征在于：其中该流 体流通路的结构，在设于该模型且在先端具有一底面的一有底冷却孔 上，把以同心状配置的一内管及一外管，以该内管的先端开口部比该 外管的先端开口部更接近该底面的方式以构成，其中
该内管的一内部通路构成该冷却液的往路，该内管及该外管的相 互间的一管间通路构成该冷却液的复路，且
在该有底冷却面的该底面的中央区域上，形成有一平坦面部分， 在其外周区域上，形成有一弯曲面部分，从该平坦面开始连续地连接 到该有底冷却孔的内周面。
9.如权利要求8所述的模型用冷却装置，其特征在于：其中该平 坦面部分的直径设定成比该内管的内径还大。
10.如权利要求8所述的模型用冷却装置，其特征在于：其中该 弯曲部分，在含轴心的断面上略呈圆弧状。
11.如权利要求1所述的模型用冷却装置，其特征在于：其中该 流体流通路的结构，在设于该模型且在先端具有一底面的一有底冷却 孔上，把以同心状配置的一内管及一外管，以该内管的先端开口部比 该外管的先端开口部更接近该底面的方式以构成，其中
该内管的一内部通路构成该冷却液的往路，该内管及该外管的相 互间的一管间通路构成该冷却液的复路，且
该有底冷却孔的该底面和该内管的先端的分开尺寸设定成该内 管的内径的5倍以下。
12.如权利要求11所述的模型用冷却装置，其特征在于：其中该 有底冷却孔的该底面和该内管的先端的分开尺寸设定成2.0～5.0mm。
13.如权利要求11所述的模型用冷却装置，其特征在于：其中该 有底冷却孔的内周面，和该内管的外周面之间形成的一冷却孔内通路 的流路面积，设定成该内管的流路面积的1.5倍～2倍。

技术领域\n本发明是有关于一种模型(模具)冷却装置，适用于模铸(die cast) 铸造等，且特别是对模型上所设的冷却用流体通路，可达良好效率的 流体传送的技术。\n背景技术\n如大家所公知，对于模铸铸造等所使用的模型，于铸件的一定位 置形成孔的目的是，把中子销等的销部插入模型上所形成的型腔中的 一定位置。此种模型一般装设有冷却装置，以对前述的销部进行冷却。\n此冷却装置具备有：形成于销部的内部的流体流通路、在此流体 流通路内把冷却液由液源送出的泵部，以及驱动此泵的流体供给排出 回路。此时，前述销部的流体流通路如后所述的结构。即，如图9所 示，在模型90的销部91上，其先端形成具有球状的底面92的有底 冷却孔93，且同心状配置的内管94及外管95的各先端开口位于此 有底冷却孔93内。内管94的先端开口部，比外管95的先端开口部 更接近前述底面92且配置于其对向，内管94的内部通路96便成为 冷却水的去路，内管94和外管95相互间的管间通路97便成为冷却 水的回路，以此构成流体流通路91a。\n接着，在进行铸造工程时，往型腔(cavity)98流入的熔融金属流 完后，把冷却液送到销部91的流体流通路91a，在熔融金属固化且 适当冷却的时间点，进行开模并取出铸件。\n在此场合，先前的铸造工程终了，且成型一批铸件的时候，因为 在销部91的流体流通路91a上残存有冷却液，不但会对后续的铸造 工程造成妨碍，也会使流体流通路91a腐蚀。因此，在每一批的铸造 工程终了时，需对销部91的流体流通路91a，在极短的时间以压力 送出空气，以使流体流通路91a内的冷却液排出到外部，此即所谓空 气吹扫(air purge)。\n作为此种冷却装置的泵部，其于汽缸室内维持往复运动的活塞使 用仅在其往任一方移动时将冷却液送出者，即所谓的单边推动型，因 此冷却液一般间歇地送到销部91的流体流通路91a侧。\n然而，使用如上述的单边推动的泵，并以间歇地的方式送出冷却 液的手法中，很难将多量的冷却液以连续均一的压力送到销部91的 流体流通路91a，所以，对铸件进行冷却作用时，执行停止的迅速化 便会被妨碍，而导致反应性恶化。又，像这样的手法，执行整批(batch) 的处理也不太有利，因进行整批处理时，会导到泵的大型化及含冷却 液源的流体供给排出回路的大型化等，也会有冷却装置成本提高的问 题点。\n关于公知，为了提高泵的能力，虽可利用油压进行泵的驱动，但 是像这样的手法，除了把冷却液送给销部91的冷却液供给排出回路 以外，还需要包含泵用的油压源的油压供给排出回路，及包含空气源 以对销部91的流体流通路91a施行空气吹扫的空气供给排出回路， 因此导致冷却装置的大型化及成本提高。\n公知于铸造工程执行时，其销部91的外表面(及铸件的孔内表面) 的温度管理，仅依靠送到销部的流体流通路的冷却液以进行之。所以， 当此销部91外表面的终结温度(停止温度)过高时，为了进行后续铸造 工程而欲在销部91外表面涂布的分模剂会在外表面被排斥，故无法 涂布适量的分模剂。而，当销部91外表面的终结温度过低时，分模 剂会流下而无法附着，此时也无法涂布适量的分模剂。\n因此，销部91外表面的终结温度对高品质的铸件的成型极为重 要，而在公知中，此温度管理如前述依靠冷却液的给送，因此很难使 销部91外表面稳定到适切终结温度。\n一方面，如图9所示，从内管94的内部通路96流到有底冷却孔 93的冷却水，冲突到底面而变换流向之后，经过存在于内管94外周 侧的冷却孔内通路99，到达两管94、96相互间的管间通路97，再通 过管间通路97而流出。\n在此场合，形成在公知模型90的销部91上的有底冷却孔93， 如同图所示，一般把以底面92的轴心(X)为基准的中央区域形成球面 92x，并把其外周区域形成尖细状的圆锥面92y。\n然而，像这样，一旦底面92的中央区域成为球面92x，从内管 94而来的冷却水冲突到球面92x而变换流向时，在方向变换后的冷 却水中，会生成往球面92x的中心点附近(轴心(X)附近)收敛的水流成 份，此水流成份和从内管94而来的冷却水流逆行且冲突。因此，对 于有底冷却孔93的底面92附近的冷却水的流通会产生阻碍，因而会 发生冷却水滞留的现象。结果是，不仅会妨碍冷却水圆滑地流出，也 会使冷却作用不足而使模型90(中子销91)变成高温，举例而言，会产 生模铸铸件(例如铝铸件)的一部分熔融附着到模型上的情况。\n而且，一旦底面92的外周区域为尖细状的圆锥面92y时，在冲 突到此圆锥面92y而变换方向的冷却水中，也会产生往轴心(X)附近 上收敛水流的成份，因为此水流的成份和从内管94而来的冷却水流 逆行且冲突，因而会阻碍上述冷却水的流通，由此所造成的模铸铸件 往模型90熔融附着会更为显着。\n关于公知，有底冷却孔93的底面92和内管94先端之间的分开 尺寸(S)一般设定成约为内管94的内径(d)的10倍或以上，具体而言， 此分开尺寸(S)一般设定成10mm以上。\n但是，像这样设定的话，因前述分开尺寸(S)必需要增长到一定 程度以上，所以从内管94吐出的冷却水一直到其冲突到底面92之间 流速会下降，在底面92这一边其它的冷却水有可能会乘着此水流而 恐有自管间通路97流出之虞。所以，即使采用此结构，在底面92附 近也会对冷却水的流通造成阻碍，因而使冷却水滞留，和上述的场合 相同，也会阻碍冷却水顺畅地流出，更是造成模铸件往模型90产生 熔融附着的主因。\n发明内容\n本发明的目的，为图谋模型用冷却装置的小型、轻量化，且为提 升送给停止的反应性，使模型(特别是销部的外表面)的终结温度(停止 温度)可有效地安定到最适值，以获致良好的冷却作用。\n本发明的其它目的，凭借改良模型的有底冷却孔的底面周边形 状，或是改良其底面和内管的位置关系，而避免在有底冷却孔的底面 附近发生冷却液的流通阻碍，因而可获致良好的冷却作用。\n为了达成上述目的，本发明提供一种模型用冷却装置，具备有一 泵部，用以将一冷却液送给设于一模型上的一流体流通路。此模型用 冷却装置包括一空气供给排出回路，利用泵部的一空气驱动并将空气 送给流体流通路。其中冷却液可从泵部连续地送给到流体流通路侧。 以此构成，因泵部的驱动是利用空气进行的，所以，可谋求此泵部驱 动用的空气供给排出回路，和把空气送给到模型的流体流通路的空气 供给排出回路的共通化，举例而言，可共享单一的空气源及与此连通 的单一的主空气通路。以此方式，则不需要像以油压驱动泵的场合， 把泵部驱动用和对模型送给空气用设成不同系统的流体供给排出回 路，因而可谋求流体供给排出回路轻简化(compact)及模型用冷却装置 的低成本化。而且，因泵部可连续地把冷却液送到模型的流体流通路 侧，所以在靠近流体通路这边(上流侧)，可利用压力调整阀等，一直 积蓄所需压力的冷却液。因此，不会发生间歇送给冷却液而使冷却液 不足或是液压不均一等的问题，可由良好的进行.停止反应性把冷却 液送给流体流通路。像这样连续送给冷却液的手法，泵部不需具有一 次送给多量冷却液的能力，因此可谋求泵部的小型、轻量化，且可谋 求包含液源的冷却液供给排出回路的轻简化。\n前述泵部的具体构造，较佳的是包括：一第一汽缸室以及一第二 汽缸室，于一同一轴上分别串连配设。一第一活塞以及一第二活塞， 分别配设于第一汽缸室及第二汽缸室。一活塞杆，相互连接第一活塞 及第二活塞。其中伴随着空气往该第一汽缸室的供给排出，在第一活 塞及第二活塞的往动时及复动时两时期，冷却液从第二汽缸室送给到 模型的流体流通路侧。以此结构，不只在活塞的往动时，连复动时的 冷却液也会送给模型的流体流通路，又因此送给动作为连续进行，是 故不会发生冷却液的损失(loss)。详述之，和仅于活塞的往动时才间 歇地送给冷却液的场合相比，本发明在活塞一次的往复动中，可送出 约2倍量的冷却液到模型侧。因此，不会导致泵部的大型化，而可送 给充分的冷却液，可有效地进行对模型的冷却作用。\n前述模型的结构较佳的是，在形成于流体流通路内部的一销部， 和包围在其外周侧的一型腔部之间，成型一铸件的有孔凸状部。且连 接到销部的外表面，和模型的有孔凸部的孔内表面的温度调整根据： 冷却液的送给到流体流通路，以及在冷却液送给停止之后，紧接着空 气的送给到流体流通路所伴随而来的复热作用。在此处，[有孔凸状 部]，举例而言意味着像圆凸(boss)部等，形成有孔的凸状部，然而此 有孔凸状部亦可以是在孔的中心轴线方向上凸出的隆起部，也或是在 和孔的中心轴线呈直交的方向上凸出的突出部亦可。有孔凸状部的外 周部利用型腔部以成型，且孔利用销部以成型。以此结构，进行铸造 工程流入型腔部内的熔融金属，先利用送给销部内的流体流通路的冷 却液，使和销部的接触面，即孔内表面温度下降，并以约略同程度的 倾斜度使销部外表面温度下降。在此阶段中，销部外表面的温度和有 孔凸状部的孔内温度相比，为有相当差异的较低状态。然后，经过后 述所定的时间之后停止冷却液的送给，之后紧接着把空气送给销部内 的流体流通路。像这样送给空气的场合，利用空气的复热作用，使销 部外表面温度上升到和有孔凸状部的孔内表面温度略一致，在此之 后，即使时间经过，两者的温度会因前述的复热作用而安定到略一致 的一定温度。也就是说，通过空气的复热作用，阻止有孔凸状部的孔 内表面温度的下降，并使孔内表面温度落到略等于销部外表面温度的 一定值处，即使时间经过，两者也不会产生温度变化。以此方式，可 对销部外表面温度及有孔凸状部的孔内表面温度，进行适切有效的温 度管理。\n在此场合，关于把冷却液送给前述销部内的流体流通路，前述销 部的外径为(D1)，销部的外周壁厚为(t1)，铸件的有孔凸状部的外径 相当尺寸为(Dx)，熔融金属往模型流入完了之后将冷却液送给流体流 通路的时间的基准值作为(T1)，且T1＝-5.103+(0.621X Dx)-(1.068 X D1)+(3.61X t1)。一熔融金属往模型流入完了之后将冷却液送给流 体流通路的时间，较佳的是，设定成(T)，且满足T1-0.5秒＜＝T＜＝ T1+0.5秒的关系。冷却液的送给开始时间，从熔融金属往模型流入开 始0.3～0.7秒，较佳的是经过约0.5秒的程度。在此处，[外径相当尺 寸]指，当有孔凸状部为圆筒状或部分的圆筒状时，假定其为全体圆 筒状时的外径作为外径相当尺寸，当有孔凸状部的外形轮廓为矩形、 多角形、椭圆等的非正圆形时，有孔凸状部的壁部的轴直角断面积和 具有同一轴直角断面积的假想圆筒的外径，即为外径相当尺寸。从上 述的式子判断的话，构成冷却液送给时间基准值的时间(T1)，若有孔 凸状部的外径相当尺寸(Dx)长的话，则为长时间，而若销部的外径 (D1)，即有孔凸状部孔内径长的话，则为短时间，而若销部的外周壁 厚(t1)厚的话，则为长时间。在此式中，-5.103、0.621、1.068及3.61 的各数值为，本发明人等，在具有多种(Dx)的有孔凸状部，及具有多 种(D1)、(t1)的销部中，进行多次的送给冷却液和空气的实验，把所 获得的高品质有孔凸状部的冷却液送给时间，以及构成在销部外表面 涂布后述分模剂的最适温度的冷却液送给时间，采用于前述多种的全 部场合，并根据此些冷却液送给时间和(Dx)、(D1)、(t1)各值，利用 所定的演算式而得的数值。然后，本发明人等，根据此式算出作为冷 却液送给基准值的时间(T1)，并实验只有在此时(T1)送给冷却液，且 之后紧接着送给空气，在和上述条件不同的多种场合中进行多次的实 验结果是，不论何者皆可得高品质的有孔凸状部，同时亦发现到其可 于销部外表面上涂布适当的分模剂。又，若在此基准值时间(T1)的 +-0.5秒的范围内的话，亦可得和上述同等的有孔凸状部，而且也发 现到其可于销部外表面上涂布适当的分模剂。因此，冷却液送给销部 内的流体流通路的时间(T)，较佳的是T＝T1，而满足T1-0.5秒＜＝T＜＝ T1+0.5秒的话，便可得到良好品质的铸件，同时铸造工程也可无妨碍 且圆滑地进行。\n关于空气的送给，较佳的是，其停止往流体流通路送给冷却液之 后，紧接着把空气送给该流体流通路5秒以上。也就是说，若空气的 送给未满5秒的话，便无法进行充份的复热作用，因而便无法使销部 外表面温度和有孔凸状部的孔内表面温度安定到一略相同的一定值， 会有产生两者温度差之虞。而若空气的送给达5秒以上的话，即使铸 造工程终了之后，开模的时间有差异的场合，或是即使从先行的铸造 工程终了到后续的铸造工程开始为止的时间间隔很长的场合，皆可使 前述两者的温度安定到略相同的一定值。又，此空气送给时间过长的 话，便无法将两者的温度维持并安定到略相同的一定值，故使之在 15秒以下，较佳的是10秒以下的程度。\n较佳的是，利用往流体流通路送给空气，使销部的外表面温度停 在摄氏200～250度的温度范围。使销部的外表面温度停止在像这样的 范围内时，有孔凸状部的孔内表面温度也必然要停在摄氏200～250度 的温度范围内。像这样做的话，在先行的铸造工程终了而后续的铸造 工程开始前，可确实地在销部的外表面涂布适量的由粘性流体构成的 分模剂。此时，销部外表面温度一旦未满摄氏200度时，大部分的分 模剂会从销部外表面流下，无法附在销部外表面，而一旦销部外表面 温度超过摄氏250度时，大部分的分模剂会被销部分表面排斥，此时 亦无法把分模剂附在销部外表面。\n又，较佳的是，在从该流体流通路而来的该空气的一排出通路上， 设置有一开闭阀，以开闭该排出通路。以此方式，在铸造工程终了时， 具体地说，是在空气送给流体流通路的时间经过5秒以上，且销部外 表面温度及孔内表面温度安定到摄氏200～250度的范围内之后，在维 持送给空气的情况下，利用开闭阀闭锁住空气的排出通路，可有把握 地知道是否从流体流通路漏出空气，即是否销部有破裂等破损。也就 是说，因销部会重复受到高温状态和低温状态的温度变化的影响，当 进行多次铸造工程的场合，会产生破裂等破损，较佳的是，在此破损 在发生初期阶段，即从流体流通路漏出冷却液还未造成铸件品质低下 时，便把销部取出更换。在此处，若在铸造工程终了时发生空气漏出 的最初检出时点，便取出更换销部的话，便可有效地提高制品的合格 率。又，在开闭阀闭的时期，可一次进行一批(lot)的铸造工程，也可 一次进行数批的铸造工程。而，虽空气的漏出检知也可由作业者的视 觉或听觉为之，但较佳的是，使用在销部内流体流通路的通路上设置 的压力检出装置(例如，压力计或是压力开关)。\n前述的流体流通路的结构，较佳的是，在设于模型且在先端具有 一底面的一有底冷却孔上，把以同心状配置的一内管及一外管，以内 管的先端开口部比该外管的先端开口部更接近底面的方式以构成。其 中内管的一内部通路构成冷却液的往路，内管及外管的相互间的一管 间通路构成冷却液的复路。且在有底冷却面的底面的中央区域上，形 成有一平坦面部分，在其外周区域上，形成有一弯曲面部分，从平坦 面开始连续地连接到有底冷却孔的内周面。以此结构，从内管吐出的 冷却液冲突到形成在有底冷却孔底面的中央区域的平坦面部分而变 换流向时，不会像公知那样生成往轴心部收敛的水流成份，而是会生 成向外周侧扩散的多量水流成份。因此，多量的冷却液会往底面的外 周侧流，在此之后，此冷却液在外周区域的弯曲面部分圆滑地变换方 向，更，会在沿着有底冷却孔的内周面，从和轴心平行的底面反向流 之后，通过管间通路流出。因为在有底冷却孔内以如上述的冷却液为 主流，在底面附近，不易产生冷却液的流通阻碍及造成此阻碍的滞流。 以此方式，可获致冷却液的流通圆滑化及充分的冷却作用，故可避免 模铸铸件熔融附着到模型等的不良效果。\n在此场合，前述平坦面部分之径(直径)，较佳的是，设定成比内 管的内径还大。更佳的是，把前述平坦面部分的径设定成前述内管内 径的1.5～3.0倍的程度。以此构成，可确保从内管吐出的冷却液在底 面往外周部流动的距离，因而在适度的流速状态下让冷却液到达弯曲 面部分，故可得到较佳的冷却液流通性。一旦前述平坦面部分的径未 满内管内径的1.5倍时，便有无法确保冷却液在底面往外周侧流动的 适当距离之虞，反之，若超过3倍的话，在冷却液到达平坦面部分的 弯面部分之间便会失速而产生多量变换方向的水流成份，因而有在弯 曲面部分的附近产生滞留之虞。\n前述的弯曲部分，较佳的是，在含轴心的断面上略呈圆弧状。在 此，所谓的[含轴心断面]是指包含轴心的断面。更详细地说，是指沿 着轴心切断的断面。以此结构，在底面往外周侧流动的冷却液在弯曲 面部分从底面变换成反向时，不会阻碍流通且可尽量地抑制流通阻抗 的增大，因而可在最适的状态下使冷却液变换方向。\n更，前述有底冷却孔的该底面和该内管的先端的分开尺寸，较佳 的是，设定成该内管的内径的5倍以下。更佳的是，把此分开尺寸设 定成内管内径的3倍以下，或是2倍以下。以此结构，在有底冷却孔 的底面和内管先端的分开尺寸会与内管内径相关连的情况下，此分开 尺寸比公知的更短，因而从内管吐出的冷却液不会招致流速不足且能 到达有底冷却孔的底面。因此，在底面上，经常的凭借后续的新冷却 液的冲突，可尽量抑制底面附近冷却液的滞流，因而可获致充分的冷 却作用，故可避免因冷却液不足造成模铸铸件熔融附着到模型的问题 点。在此处，当前述分开尺寸超过内管内径的5倍时，和公知相同地， 会有招致冷却液滞留在底面附近之虞。而凭借把此分开尺寸做成内管 内径的3倍以下或2倍以下，可进一步地降低前述的滞留发生率。且 此分开尺寸，较佳的是，为内管内径的1倍以上。这是因为，未满1 倍的话，内管的先端开口部和底面之间的间隙过小，从内管吐出的紧 接着冷却液的流路面积大而会招致流通阻抗大的缘故。\n前述有底冷却孔的底面和内管的先端的分开尺寸，较佳的是，设 定成2.0～5.0mm。更佳的是，设定成2.5～3.0mm。也就是说，当此分 开尺寸未满2mm(或未满2.5mm)时，从内管吐出之后紧接着的冷却液 的流路面积变小而有流通阻抗增大之虞，当超过5.0mm(或超过 3.0mm)时，从内管吐出的冷却液在到达底面之间流速会下降，而有难 以将后续新的冷却液供给到底面附近之虞。\n前述有底冷却孔的内周面，和该内管的外周面之间形成的一冷却 孔内通路的流路面积，较佳的是，设定成该内管的流路面积的1.5倍 ～2倍。以此构成，因为冷却孔内通路的流路面积比内管的流路面积 还大，从内管吐出的在底面变换方向的冷却液的流出阻抗(排水阻抗) 不会过大，且因为冷却孔内通路的流路面积为内管的流路面积的 1.5～2.0倍，通过冷却孔内通路的冷却液的流速不会过度降低。而当 冷却孔内通路的流路面积未满内管的流路面积的1.5倍时，冷却液的 流出阻抗会变大，会造成冷却液全面贯通的流通性的阻碍，而超过2 倍时，流出的冷却液流速又会下降，此时也会妨碍冷却液全面贯通的 流通性。\n为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下 文特举一较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明。\n附图说明\n图1绘示依照本发明第一实施例的一种模型冷却装置的泵部纵 断正视图；\n图2绘示依照本发明第一实施例的一种模型冷却装置的空气供 给排出回路及冷却供给排出回路的回路图；\n图3绘示模型的流体流通路周边断面图；\n图4绘示模型的流体流通路的先端部周边的放大断面图；\n图5绘示模型的流体流通路的基端部周边的放大断面图；\n图6绘示以前述模型冷却装置成型的铸件的一例的主要部分正 视图；\n图7绘示伴随着前述流体流通路周边的时间经过的温度变化图；\n图8绘示依照本发明第二实施例的模型冷却装置的空气供给排 出回路及冷却液供给排出回路的回路图；\n图9绘示公知的模型冷却装置的流体流通路周边的断面图。 标号说明：\n1：泵部                             2、3：第一、第二汽缸室\n4、5：第一、第二活塞                6：活塞杆\n7：分隔壁体                         8：轴套(bushing)\n9：密封(seal)构件             10、11：头侧、杆侧空气室\n12、13：头侧、杆侧液室        14、17：第一端、第二端壁体\n15、16：头侧、杆侧空气出入口\n18、19：头侧液、杆侧液出入口\n20、21：拖架(bracket)         22：空气供给排出回路\n23、24：头侧、杆侧空气通路    25：空气源\n26：空气通路                  27：空气通路切换阀\n28：模型(模型冷却部)          29：调温用空气通路\n29a：补助空气分支通路         30：调温用空气开闭阀\n31：空气过滤器                36：液源\n32、34：第一、第二减压阀      33、51：压力计\n35：冷却液供给排出回路        37：主液导入通路\n38、39：头侧、杆侧液导入分支通路\n40：主液送给通路              40a：主液送给分支通路\n41、42：头侧、杆侧液送给分支通路\n43、44：第一逆止阀            45、46：第二逆止阀\n47：过滤器                    48：液送给用开闭阀\n49：可变开孔(orifice)         50：补助液通路\n52：压力开关(switch)          53x：圆凸(boss)部\n54：空气液排出通路            55：排出空气用开闭阀\n62、94：内管                  63、95：外管\n64、90：模型                  64x：外壳(housing)\n65、91：销部                  65a、91a：流体流通路\n65b：外端面                   65x：孔\n66、93：有底冷却孔            66a：内周面\n67、92：底面                  67a：平坦面部分\n67b：弯面部分                 68、96：内部通路\n69：冷却孔内通路              70、97：管间通路\n71：O形环                     72：连接头\n73：押板                      74、78、85：公螺纹部\n75：母螺纹部                  76：液室\n77：直接头\n79、86：第一、第二配管用母螺纹部\n80：排出管                    81：锷部\n82：接合凹部                  83：嵌合孔\n84：L球接头                   87：软管\n92x：球面                     92y：圆锥面\n98：型腔(cavity)              99：冷却孔内通路\n(d)：内管的内径              (D1)：销部的外径\n(Da)：平坦面部分的直径       (Dx)：外径相当尺寸\n(S)：分开尺寸\n(T)：冷却液送给流体流通路的时间\n(t1)、(t2)：销部的外周壁厚   (X)：轴心\n具体实施方式\n以下根据图面以说明本发明的实施例。图1绘不本发明第1实施 例的模型冷却装置的构成要素的泵部纵断正视图，图2绘示此模型冷 却装置的构成要素的流体供给排出回路概略图，图3、图4、图5绘 示模型冷却装置的构成要素的流体流通路的周边结构纵断正视图。\n如图1所示，泵部1具有同轴上串连配置的第一汽缸室2及第二 汽缸室3。此第一汽缸室2及第二汽缸室3上分别配设有第一活塞4 及第二活塞5，且此两活塞4、5分别固定于活塞杆6的两端。\n在此场合，第一汽缸室2的汽缸径，即第一活塞4的活塞径比第 二汽缸室3的汽缸径，即第二活塞5的活塞径大。且，活塞杆6，经 过轴套(bushing)8及密封(seal)构件9以轴方向滑动自如的方式嵌插到 分隔第一汽缸室2及第二汽缸室3的分隔壁体7的贯通孔。\n在第一汽缸室2的第一活塞4的头(head)侧(左侧)及杆(rod)侧(右 侧)上，分别形成有头侧空气室10及杆侧空气室11，且在第二汽缸室 3的第二活塞5的头(head)侧(右侧)及杆(rod)侧(左侧)上分别形成有头 侧液室12及杆侧液室13。\n密封住第一汽缸室2的头侧端部的第一端壁体14上，形成有连 通到头侧空气室10的头侧空气出入口15，在分隔壁体7上，形成有 连通到杆侧空气室11的杆侧空气出入口16。又，密封住第二汽缸室 3的头侧端部的第二端壁体17上，形成有连通到头侧液室12的头侧 液出入口18，在前述分隔壁体7上，形成有连通到杆侧液室13的杆 侧液出入口19。\n泵部1，其轴心沿水平方向，经过分别安装于第一端壁体14及 第二端壁体17的拖架(bracket)20、21而固定设置于基座或是地面等。\n图2为模型冷却装置的空气及冷却液的供给排出回路的例示。如 同图所示，空气供给排出回路22具备有：分别连通到泵部1的第一 汽缸室2的头侧空气出入口15及杆侧空气出入口16的头侧空气通路 23及杆侧空气通路24、连通到空气源25的主(main)空气通路26，以 及把和头侧、杆侧空气通路23、24及主空气通路26的连通状态以二 位置切换的由电磁阀所构成的空气通路切换阀27。此空气通路切换 阀27所切换的位置构成为使头侧空气通路23连通到主通路26，使 杆侧空气通路24位于大气开放的位置，以及使杆侧空气通路24连通 到主通路26，使头侧空气通路23位于大气开放的位置(图标的位置)。\n连通到模型(模型冷却部)28的调温用空气通路29，从主空气通路 26开始分支，在此调温用空气通路29的途中，设置有由开闭通路29 的电磁阀所构成的调温用空气开闭阀30。且，在比和主通路26的调 温用空气通路29的分支部更上流侧的部位，从上流侧依序设置有： 空气过滤器31(air filter)、加压调整用的第一减压阀32及压力计33， 且在比和主通路26的调温用空气通路29的分支部更下流侧而比空气 通路切换阀27更上流侧的部位，设置有加压调整用的第二减压阀34。\n一方面，冷却液供给排出回路35，在连通到液源(在此实施例为 上水道)36的主液导入通路37的下流侧的途中分支，且在分流到头侧 的液导入分支通路38及杆侧的液导入分支通路39的同时，在连通到 模型冷却部28的主液送给通路40的上流侧的途中分支，以分流到头 侧的液送给分支通路41及杆侧的液送给分支通路42。\n在头侧及杆侧的两液导入分支通路38、39上，分别设置有使液 源侧逆向的第一逆止阀43、44，且在头侧及杆侧的两液送给分支通 路41、42上，分别设置有使模型冷却部顺向的第二逆止阀45、46。\n头侧的液导入分支通路38的下流端和头侧的液送给分支通路41 的上流端，合流以连通到头侧液出入口18，且杆侧的液导入分支通 路39的下流端和杆侧的液送给分支通路42的上流端，合流以连通到 杆侧液出入口19。\n排出空气和冷却液的空气液排出通路54从模型冷却部28连通拉 出，在此空气液排出通路54上，设置有由开闭通路54的电磁阀所构 成的排出空气用开闭阀55。\n在主液导入通路37的上流侧端部上，设置有液体用过滤器47。 在主液送给通路40的途中，设置有开闭通路40的液送给用开闭阀 48，此液送给用开闭阀48的开闭时间，特别是开时间由定时器(timer) 设定之。而且，从比主液送给通路40的液送给用开闭阀48更上流侧， 设置有可变开孔(orifice)49的补助液通路50形成分支，在此补助液通 路50的可变开孔49的更下流侧，设置有压力计51及压力开关 (switch)52。此压力开关52，当主液送给通路40内的冷却液的压力， 即往模型冷却部28的冷却液送给压力为所定值以下时，便发出所定 的信号。\n图3、图4、图5为模型冷却部28的详细结构的例示。而且，在 此些各图中，先端侧指图面的右侧，基端侧指图面的左侧。\n如图3所示，模型冷却部28的结构为在内管62的外周把外管 63以同心状配置，内管62及外管63的各先端开口部连通到模型64 的销部(中子销)65的有底冷却孔66。然后，内管62的先端在接近存 在于有底冷却孔66先端的底面67处形成开口，外管63的先端在有 底冷却孔66的基端侧的端部位置形成开口。因此，内管62的内部通 路68，经过存在于内管62和有底冷却孔66相互间的冷却孔内通路 69，连通到存在于内管62和外管63相互间的管间通路70。\n在内管62的内部通路68上合流并连通有前述的主液送给通路 40及调温用空气通路29，在管间通路70上连通有前述的空气液排出 通路54。因此，中子销65的内部的流体流通路65a由内管62的内 部通路68、冷却孔内通路69、管间通路70所构成。此中子销65， 插入形成于模型上的型腔部53，利用此型腔部53和中子销65，成型 出铝铸件的有孔凸状部。即，利用此模型64的型腔全体，成型为如 图6所示的铝铸件的外壳(housing)64x，且利用前述的型腔部53和中 子销65，成型出具有孔65x的有孔凸状部的圆筒状的圆凸(boss)部 53x。\n在此场合，如图3所示，内管62相对于外管63先端面及基端面， 各别突出于先端侧及基端侧。在外管63的先端部外周上，安装有由 一或复数个(图例为二个)O形环71所构成的密封构件，以此方式，有 底冷却孔66的冷却孔内通路69在对中子销65的外部被密封。\n一方面，如图4所示，在前述有底冷却孔66的底面67上，在以 轴心(X)为基准的所定直径(Da)的中央区域上形成有平坦面部分67a， 其外周区域上，形成有从前述平坦面67a连接到有底冷却孔66内周 面66a的连续弯面67b。此弯面部分67b，在同图所示的断面，即在 含轴心断面中略呈圆弧状，其弯曲面的立体形状便成为球面的一部 分。又，有底冷却孔66的内周面66a，从先端部延伸到基端部且呈 略同一直径的圆筒面。\n前述底面67的平坦面部分67a的直径(Da)，设定成比内管62的 内径(d)大，在此实施例中使平坦面部分67a的直径(Da)约为内管62 内径(d)的2倍，然而，必要的话，亦可使此两者为略同径。而且，在 此实施例中，内管62的先端位在比弯曲面部分67b的形成区域略靠 近基端侧，然而，必要的话，亦可使内管62的先端位在弯曲面部67b 的形成区域途中，或是使内管62的先端和弯曲面部67b的基端侧端 部位于约略同位置上。\n内管62的先端和其对面的底面67(在此实施例中为平坦面部分 67a)的分开尺寸(S)为内管62的内径(d)的5倍以下，例如设定成约2 倍的程度。具体而言，此分开尺寸(S)设定成2.0～5.0mm，较佳的是， 设成2.5～3.0mm。而且，冷却孔内通路69的流路面积{π(D2-d12/4)设 定成内管62的流路面积{πd2/4}的1.5～2倍。而且，中子销65的外周 壁的壁厚(t1)设定成1.0～2.0mm，其壁厚(t2)设定成1.0～4.0mm。又， 把中子销65的底壁的外端面65b做成平坦面。\n前述内管62及外管63的基端侧的冷却液的流通路径举例而言为 以下的结构。也就是说，如图5所示，外管63及内管62的基端部安 装着软管(hose)连接用的连接头72，且此连接头72和设于模型64基 端侧的押板73相接触，以防止从两管62、63的有底冷却孔66脱离。 在外管63的基端部外周上形成有公螺纹部74，以和形成在连接头72 上的管路用母螺纹部75相螺合。在和连接头72的外管63的螺合部 的基端侧上，形成有连接到管路用母螺纹75的液室76，此液室76 被内管62所贯通。\n在连接头72上，安装有连通到液室76的直接头(straightjoint)77， 形成在此直接头77上的公螺纹部78螺合到形成于连接头72上的第 一配管用母螺纹部(排水口)79。因而，直接头77的一端部以装脱自如 的方式安装着排出管80，且此排出管80的内部通路作为前述的空气 液排出通路54。又，在此排出管80上安装着前述的排出空气用开闭 阀55。且第一配管用母螺纹79沿和两管62、63的轴心呈直交的方 向而形成。\n在内管62的基端部外周上，以在基端面把内部通路68开口的方 式，把锷部81固定一体化，在形成于连接头72上的接合凹部82上， 锷部81以可从基端侧装脱的方式接合着。在连接头72的液室76和 接合凹部82之间的壁部上，由内管62的密封构件等，形成有在密封 状态下以可拔插方式嵌合的嵌合孔83。在连接头72上，安装有连通 到内部通路68基端部的L字形的L球接头(ball joint)84，形成在此球 接头84上的公螺纹部85，螺合于形成在连接头72的第二配管用母 螺纹部(给水口)86。而且，在L球接头84的一端部上，软管87以装 脱自如的方式安装着，并设定成和朝此L球接头84的软管87的连接 方向以及和朝上述直接头77的排出管80的连接方向平行。\n当使用此模型64而成型铸件(例如图6所示的外壳64x)时，在熔 融金属流入包含模型64的型腔部53的全部型腔之后，对中子销65 的流体流通路65a送给冷却液，此冷却液和空气的送出时机如以下的 设定。\n也就是说，把图3所示的中子销65的外径做成(D1)，把中子销 65的外周壁厚做成(t1)，把图6所示的外壳64x的圆凸部53x的外径 做成(Dx)，再根据-5.103+(0.621X Dx)-(1.068X D1)+(3.61X t1) 的演算结果求出(T1)。然后，把此(T1)当作基准值，在熔融金属流入 包含模型64的型腔部53的全部型腔之后，把冷却液送到中子销65 的流体流通路65a的时间(T)设定在T1-0.5秒＜＝T＜＝T1+0.5秒的范 围内。而且，送给冷却液经过时间(T)后的时点停止其送给，在停止 后紧接着5秒以上、15秒以下，较佳的是10秒程度的时间内，把空 气送给中子销65的流体流通路65a。\n在上述求取(T1)的式子中，-5.103、0.621、1.068及3.61的各数 值由本发明人，在具有多种(Dx)的软管部53x及具有多种(D1)、(t1) 的中子销65中，经过多次进行的送给冷却液和空气的实验，在高品 质的软管53x所得的冷却液送给时间内，且在中子销65外表面涂布 分模剂的情况下，针对前述多种的软管53x及多种的中子销65，采 取构成最适温度的冷却液送给时间，再根据此些冷却液送给时间及 (Dx)、(D1)、(t1)各值，进行所定的演算而得的数值。\n关于模型冷却部28，从L球接头84送到内管62内部通路68的 冷却液，从内管62的先端开口部吐出，且在到达有底冷却孔66的底 面67附近之后，通过存在于内管62的外周侧的冷却孔内通路69及 管间通路70而到达液室76，连通直接头77以流出。而从L球接头 84送到内管62的内部通路68的空气也是在流经和上述冷却液同一 路径之后，连通直接头77以流出。\n如以上的结构，空气供给排出回路22的空气通路切换阀27以所 定的周期，在图2所示的位置和其它的位置间交互切换，以此方式， 第一、第二活塞为往复运动，把从液源36导入到第二汽缸室3的冷 却液送给模型冷却部28侧(模型64的流体通路65a侧)。\n详述之，空气切换阀27从图2所示的位置切换到其它位置的场 合，从空气源25导到主空气通路26的加压空气，从头侧空气通路 23流入到第一汽缸室2的头侧空气室10，且杆侧空气室11经过杆侧 空气通路24成为开放到大气的状态。以此方式，第一、第二活塞4、 5往动(右方向移动)，冷却液从第二汽缸室3的头侧液室12，经过头 侧的液送给分支通路41，吐出到主液送给通路40。而，从头侧液室 12流向头侧的液导入分支通路38的冷却液，利用第一逆止阀43以 阻止其水流。\n像这样，第一、第二活塞4、5为往动的场合时，从液源36到达 主液导入通路37的冷却液，通过杆侧的液导入分支通路39而被第二 汽缸室3的杆侧液室13吸入。此时，从模型冷却部28经过主液送给 通路40且被杆侧的液送给分支通路42逆流的冷却液，利用第二逆止 阀46阻止其逆流。\n一方面，第一、第二活塞4、5到达往动端，空气通路切换阀27 切换成图2所示的位置时，从空气源25导入主空气通路26的加压空 气，从杆侧空气通路24流入到第一汽缸室2的杆侧空气室11，且头 侧空气室10经过头侧空气通路23成为开放到大气的状态。以此方式， 第一、第二活塞4、5为复动(左方向移动)，冷却液从第二汽缸室3 的杆侧液室13，经过杆侧的液送给分支通路42，吐出到主液送给通 路40。而从杆侧液室13流向杆侧的液导入分支通路39的冷却液， 利用第一逆止阀44以阻止其水流。\n像这样，第一、第二活塞4、5为复动的场合时，从液源36到达 主液导入通路37的冷却液，通过头侧的液导入分支通路38而被第二 汽缸室3的头侧液室12吸入。此时，从模型冷却部28经过主液送给 通路40且被头侧的液送给分支通路41逆流的冷却液，利用第二逆止 阀45阻止其逆流。\n凭借重复以上的动作，第一、第二活塞4、5的往动及复动时的 任一个场合，冷却液从第二汽缸室3送给到主液送给通路40。以此 方式，往模型冷却部28侧的冷却液的送给动作为连续的进行，不会 发生冷却液送给的损失(loss)，可将充份量的冷却液送给到模型冷却 部28侧。\n关于此实施例的模型冷却装置的泵部的能力的测定结果如下述 (1)～(4)所示。而且，在测定时，第二活塞5的活塞径为100mm，一往 复中的水(冷却液)的吐出量使用3.15升的泵部。\n(1)动作时间为1秒的场合：第二活塞5的往复次 数为0.2次，上水道的水消费量为0.6升。\n(2)动作时间为10秒的场合：第二活塞5的往复 次数为2次，上水道的水消费量为6.3升。\n(3)动作时间为30秒的场合：第二活塞5的往复 次数为6次，上水道的水消费量为19升。\n(4)动作时间为60秒的场合：第二活塞5的往复 次数为12.4次，上水道的水消费量为40升。\n在此场合，主液送给通路40上的液送给用开闭阀48，往模型64 的型腔全体的熔融金属流入时间开始约经过0.5秒之后的时点，也就 是在经过考虑到熔融金属流完后的安全性的所定时间的时点再开阀， 以此方式，冷却液送给模型64的流体通路65a。\n在此冷却液的送给时，从图5所示的L球接头84通过内管62 的内部通路(往路)68的冷却液，从内管62的先端开口部吐出，到达 有底冷却孔66的底面67附近后，通过存在于内管62外周侧的冷却 孔内通路69及两管2、3间的管间通路(复路)70到达液室76，并通过 直接头77而流出。\n像这样的冷却液的循环途中，从内管62的先端开口部，往有底 冷却孔66的底面67吐出冷却液时，底面67的中央区域形成有平坦 面部分67a，因而冲突到平坦面部分67a而变化流向的冷却液，不会 像公知那样收敛到轴心(X)附近，多量的水流成份会往外周侧扩散。 而且，流经底面而往外周侧流的冷却液，在外周区域的弯曲面部分 67b中圆滑(smooth)地变换方向，流经冷却孔内通路69而以和轴心(X) 平行的方式从底面67反向离开之后，通过管间通路70而流出。在有 底冷却孔66内，因为像这样的冷却液流为主流，所以在底面67的附 近，不易产生冷却液的流通阻碍及造成其阻碍的滞留，因而可获得相 当的冷却作用，且可避免型腔部53内的模铸铸件熔融附着于模型 64(中子销65)等的不适当情形的发生。\n有底冷却孔66的底面67和内管62先端的分开尺寸(S)设定成比 公知还短，因而，从内管62的先端开口部吐出的冷却液不会招致流 速不足，而会冲突到有底冷却孔66的底面67，并使后续的新冷却液 一直存在于底面67附近。因此，以此方式，可在底面67附近尽可能 的抑制冷却液的滞流，获致相当的冷却作用，是故，可避免模铸铸件 往模型64熔融附着等的情形。\n而且，因冷却孔内通路69的流路面积设定成内管62的流路面积 的1.5～2倍，故在通过故冷却孔内通路69的冷却液流出抵抗的增大 的抑制上，可确保冷却液的相当流速，在流体流通路65a内全面横贯 的冷却液的流通性极佳。\n在进行像这样的动作的阶段时，前述液送给用开闭阀48，从开 阀时经过上述的(T1)秒或(T1+-0.5)秒之后的时点再闭阀，以此方式， 停止往模型64的流体流通路65a的冷却液的送给。\n一方面，调温用空气通路29上的调温用空气开闭阀30，在液送 给用开闭阀58的闭阀的紧接之后，或是和闭阀约略同时开阀，以此 方式，把空气送给模型64的流体流通路65a。调温用空气开闭阀30， 从开阀时开始5秒以上、15秒以下，较佳的是经过10秒程度的时间 再闭阀，以此方式，停止往模型64的流体流通路65a的空气的送给。\n其次，根据图7说明在上述把冷却液和空气送给模型64的流体 流通路65a的动作。本图中以虚线绘示的曲线(A)表示铸件的有孔凸 状部(圆凸部53x)中孔65x的内表面温度的时间变化，以实线绘示的 曲线(B)表示销部(中子销65)的外表面温度的时间变化。且本图绘示 圆凸部53x的外径(Dx)为20mm，中子销65的外径(D1)为10mm，中 子销65的外周壁厚(t1)为1.8mm的各温度特性。\n如本图所示，把融熔金属流入包含模型64的型腔部53全体的开 始时点当作0秒，约经过0.5秒的时点把冷却液送给流体流通路65a， 以此时点为界开始，在中子销65的外表面温度缓慢下降的同时，以 与此略同程度的倾斜度缓慢地下降圆凸部53x的孔65x内表面温度。 在此温度下降的阶段中，孔65x内表面温度比中子销65外表面温度 高出相当的温度差(图例为约摄氏80度)。\n此冷却液送给，从送给开始时，到经过上述式子中算出的(T1)， 即6.24秒后的时点停止，在此停止后紧接着把空气送给流体流通路 65a。此结果是，因获得流体流通路65a内空气的复热(recuperation) 作用，可使缓慢下降的孔65x内表面温度安定到摄氏230度的程度， 在伴随着经过时间而温度下降的同时，使一同缓慢下降的中子销65 外表面温度上升并使之成为约略和孔65x内表面温度相等，使其温度 安定到摄氏230度的程度。此空气的送给约进行10秒钟，之后再进 行开模。\n进行开模之后，在中子销65的外表面涂布由粘性流体构成的分 模剂，中子销65的外表面温度若为摄氏230度的程度，因适量的分 模剂会附着在中子销65的外表面，正好适用于下一个铸造工程。\n进行1批的铸造工程，或一次数批的铸造工程，对流体流通路 65a，以所定的时间进行上述的空气的送给后(较佳的是开模之后)，在 送给空气的状态下，关闭空气液排出通路54上的排出空气用开闭阀 55。以此方式，可有把握地判定是否有空气从流体流通路65a漏出， 也就是说可有把握地判定在中子销65上是否有破裂等的破损发生。\n在上述第一实施例中，虽把作为模型64的构成要素的销部的中 子销65做成和模型本体不同的别体结构，然而，此中子销65也可以 是和模型本体一体形成的销部。\n图8绘示依照本发明的模型用冷却装置的第二实施例的例示。此 第二实施例和上述第一实施例的不同点为，使主液送给通路40在比 补助液通路50的分支部的更下流侧处分支，以形成二根主液送给分 支通路40a，并分别使各主液送给分支通路40a的下流端、连通到二 个模型冷却部28的点，以及调温用空气通路29分支，以形成二根补 助空气分支通路29a，并分别使各补助空气分支通路29a的下流端成 为连通到二个模型冷却部28的点。在此场合，主液送给分支通路40a 的下流端和补助空气分支通路29a的下流端，合流以连通到模型冷却 部28的流体流通路65a。且，在图7中，和上述图2绘示的实施例 共通的构成要件付予相同的符号，因而省略其说明。\n在此第二实施例中，从单一的泵部1，把冷却液28送给到二个 模型冷却部28，可图谋有效地利用泵功能。又主液送给分支通路40a 及补助空气分支通路29a各形成三根以上也可以。