成形用模具的冷却系统及其冷却方法.pdf

本发明的课题在于，在设有使含有冷却用气体和雾状的冷却用液体而构成的冷却介质流通的冷却通路的成形用模具中，实现抑制因被供给至上述冷却通路的冷却介质的蒸发而导致的背压增大，从而促进冷却，并且实现防止由于冷却介质在冷却通路中的流通而导致的锈或氧化皮的产生。为了解决上述课题，向成形用模具的冷却通路供给冷却介质的路径中设有：将空气取入供给路径并进行压送的压缩气源(15)；从被压送来的空气中分离除去氧、从而使该空气的氧浓度降低的氧分离装置(17)；和将冷却用液体喷雾到降低了氧浓度的空气中的雾化装置(14)。使利用上述氧分离装置(17)从空气中分离出来的氧返回到利用强制排气装置(22)强制地由冷却通路(20)排出的冷却介质中。

1.  一种冷却成形用模具的方法，所述成形用模具设有使含有冷却用气体和雾状的冷却用液体而构成的冷却介质流通的冷却通路，该方法的特征在于，使所述冷却用气体为降低了氧浓度的空气，并使该冷却用气体在所述冷却通路中流通。

2.  一种冷却成形用模具的方法，所述成形用模具设有使冷却介质流通的冷却通路，该方法的特征在于，向所述冷却通路供给所述冷却介质的路径中设有压缩气源、氧分离装置和雾化装置，利用所述压缩气源将空气取入供给路径并进行压送，利用所述氧分离装置，从被压送来的空气中分离出氧，从而使该空气的氧浓度降低，利用所述雾化装置，将冷却用液体喷雾到降低了氧浓度的空气中，并使其流入所述冷却通路。

3.  如权利要求2所述的冷却成形用模具的方法，其中，使利用所述氧分离装置从空气中分离出来的氧返回到通过所述冷却通路后被排出的冷却介质中。

4.  如权利要求2或3所述的冷却成形用模具的方法，其中，还设有所述冷却通路内的强制排气装置，利用该强制排气装置，将冷却通路内的冷却介质强制地排出。

5.  一种冷却成形用模具的系统，所述成形用模具设有使冷却介质流通的冷却通路，该系统的特征在于，设有：压缩气源，将空气取入所述冷却介质的供给路径并进行压送；氧分离装置，从被压送来的空气中分离除去氧，从而使该空气的氧浓度降低；和雾化装置，将冷却用液体喷雾到降低了氧浓度的空气中。

6.  如权利要求5所述的冷却成形用模具的系统，其中，冷却通路的排气路径中设有氧返回路径，用于使利用氧分离装置从空气中分离出来的氧返回到从所述冷却通路排出的冷却介质中。

7.  如权利要求5或6所述的冷却成形用模具的系统，其中，还设有强制排气装置，用于将所述冷却通路内的冷却介质强制地排出。

成形用模具的冷却系统及其冷却方法
技术领域
本发明涉及用于冷却成形用模具的技术。
背景技术
以往，已知有将作为冷却介质的雾状的冷却用液体与压缩空气一起供给至设有成形用模具的冷却通路中而冷却模具的模具冷却技术(参考日本特开昭63-299848号公报)。在该模具冷却技术中，含有雾状的冷却用液体和空气的冷却介质被送入冷却通路，利用该送风和冷却用液体的汽化热，冷却介质边从周围吸收热量边通过冷却通路，将模具冷却。
另外，还已知有在上述模具冷却技术中，调整供给到冷却通路的雾状的冷却用液体的流量，从而调整冷却的程度的技术(参考日本特开平11-170257号公报)。
在上述的模具冷却技术中，通过成形用模具的冷却通路而被排出的气体中含有大量的蒸汽。该蒸汽直接被排放到模具附近，因此产生工厂内湿度上升、操作环节恶化的问题。特别是在铸造时，熔融金属品质由于工厂内湿度上升而下降。
另外，被供给至成形用模具的冷却通路的雾状的冷却用液体，流入冷却通路时迅速蒸发、体积膨胀，冷却通路的背压急剧增大。由于该背压，冷却用液体的沸点升高，冷却介质的一部分液化，或冷却介质的流动发生紊乱，产生不能均匀地进行冷却的问题。
而且，由于含有雾状的冷却用液体和空气的冷却介质被供给到的冷却通路内为高温，因此空气与冷却通路内壁的铁在水分存在的状态下反应，存在产生使模具变差的锈、使冷却效率下降的氧化皮等问题。因此，已知有为了实现成形用模具的冷却通路的防锈、而将在该冷却通路中循环的冷却用液体的溶存氧除去的技术(参考日本特开平10-109092号公报)。但是，将雾状的冷却用液体与压缩空气一起供给至冷却通路时，由于空气中的氧比冷却用液体中的溶存氧更容易与冷却通路内壁的铁反应生成锈，因此只除去冷却用液体中的溶存氧难以实现防锈。
发明内容
本发明的目的在于，在设有使含有冷却用气体和雾状的冷却用液体而构成的冷却介质流通的冷却通路的成形用模具中，实现抑制因被供给至设置于该成形用模具的冷却通路的冷却介质的蒸发而导致的背压增大，从而促进冷却，并且实现防止由于冷却介质在冷却通路中的流通而导致的锈或氧化皮的产生。
本发明的成形用模具的冷却系统以及成形用模具的冷却方法具有以下的特征。
本发明是一种冷却成形用模具的方法，该冷却成形用模具设有使含有冷却用气体和雾状的冷却用液体而构成的冷却介质流通的冷却通路，其中，使所述冷却用气体为降低了氧浓度的空气，并使该冷却用气体在所述冷却通路中流通。
本发明是一种冷却成形用模具的方法，该冷却成形用模具设有使冷却介质流通的冷却通路，其中，向所述冷却通路供给所述冷却介质的路径中设有压缩气源、氧分离装置和雾化装置，利用所述压缩气源将空气取入供给路径并进行压送，利用所述氧分离装置，从被压送来的空气中分离出氧，从而使该空气的氧浓度降低，利用所述雾化装置，将冷却用液体喷雾到降低了氧浓度的空气中并使其流入所述冷却通路。
另外，本发明是上述冷却成形用模具的方法，其中，使利用氧分离装置从空气中分离出来的氧返回到通过所述冷却通路后被排出的冷却介质中。
而且，本发明是上述冷却成形用模具的方法，其中，还设有所述冷却通路内的强制排气装置，利用该强制排气装置，将冷却通路内的冷却介质强制地排出。
本发明是一种冷却成形用模具的系统，该冷却成形用模具设有设有使冷却介质流通的冷却通路，其中，设有：压缩气源，将空气取入所述冷却介质的供给路径并进行压送；氧分离装置，从被压送来的空气中分离除去氧，从而使该空气的氧浓度降低；和雾化装置，将冷却用液体喷雾到降低了氧浓度的空气中。
另外，本发明是上述冷却成形用模具的系统，其中，冷却通路的排气路径中设有氧返回路径，用于使利用氧分离装置从空气中分离出来的氧返回到被所述冷却通路排出的冷却介质中。
而且，本发明是上述冷却成形用模具的系统，其中，还设有强制排气装置，用于将冷却通路内的冷却介质强制地排出。
作为本发明的效果，能够得到如下所示的效果。
根据本发明，在设有使含有冷却用气体和雾状的冷却用液体而构成的冷却介质流通的冷却通路的成形用模具中，由于上述冷却用气体中的氧被除去后的冷却介质被供给至冷却通路，因此能够抑制该冷却通路内壁的锈和氧化皮的产生。
另外，在设有使含有冷却用气体和雾状的冷却用液体而构成的冷却介质流通的冷却通路的成形用模具中，由于将冷却通路内的冷却介质强制地排出，因此能够抑制冷却用流体的蒸发导致的背压增大、并抑制冷却用液体的蒸发作用的下降，而且能在将通过该冷却通路的冷却介质整流的同时实现促进冷却。
附图说明
图1是表示本发明实施例的具有冷却系统的成形用模具的构成的图。
标号说明
10：水箱
13：试剂供给装置
14：雾化装置
15：压缩气源
17：氧分离装置
17a：氧返回路径
19：成形用模具
20：冷却通路
22：强制排气装置
23：排水管
24：排气管
具体实施方式
下面，使用图1对本发明的具有冷却系统的成形用模具的一个实施方式即成形用模具19的构成进行说明。
在设有冷却系统的成形用模具19中，设有用于使冷却介质导通而冷却该成形用模具的冷却通路20。
被导通入上述冷却通路20的冷却介质中，含有冷却用气体和雾状的冷却用液体(下面记载为“雾化水”)。
上述冷却用气体是降低了氧浓度的空气，即从空气中分离除去氧后的气体，另外，上述雾化水是至少在被导入冷却通路19中时为雾状的纯水。
上述冷却介质向成形用模具19供给的路径由液体侧供给路径11和气体侧供给路径18构成。
上述液体侧供给路径11中，设有贮存作为冷却用液体的纯水的水箱10和吸引水箱10内的冷却用液体并将其成雾(mist)状喷出的雾化装置14。
上述雾化装置14由例如喷雾喷嘴14b和泵14a构成，该泵14a吸引水箱10内的冷却用液体并将其压送到喷雾喷嘴14b。但是，雾化装置14的构成不受上述限制，只要具有吸引水箱10的冷却用液体并喷雾的功能即可。
另外，上述雾化装置14中，设有控制装置25，用于调整来自喷雾喷嘴14b的雾化水的喷出量。
上述控制装置25，通过调整雾化水的喷出量，能够调整冷却介质中所含的雾化水的量。通过适当控制冷却介质中所含的雾化水的量，能够使成形用模具19的温度控制自由地变化。
而且，上述液体侧供给路径11中，可以设有试剂供给装置13，用于使防锈剂、清洗剂等试剂混入到流入雾化装置14前的冷却用液体中。上述试剂供给装置13可以采用例如具有将液体试剂每次以规定量供给到冷却用液体中的功能的滴下装置等。该试剂供给装置13的使用方法如后所述。
上述气体侧供给路径18中设有：对从周围取入的空气施加压力而将其送出的压缩气源15、用于除去被该压缩气源15压送来的空气中所含的灰尘等异物的过滤器16和通过将被该压缩气源15压送来的空气中所含的氧分离除去而降低该空气的氧浓度的氧分离装置17。
作为压缩气源15，可以采用例如空气压缩机等具有将取入的空气压缩成高压状态并送出的功能的装置。
另外，作为上述氧分离装置17，可以采用使空气中的氧与其他物质分离的氧分离膜。作为氧分离膜，可以采用在多孔支撑膜上形成只有氧(氧离子)能透过的薄膜的氧分离膜等现有的氧分离膜。
向通过上述气体侧供给路径18而被供给的冷却用气体喷射通过上述液体侧供给路径11而被供给的雾化水，混合冷却用气体和雾化水。这样，由冷却用气体和雾化水(雾状的冷却用液体)构成的冷却介质流入冷却通路20中。
上述构成冷却介质的冷却用气体是通过分离除去氧而降低了氧浓度的空气，几乎不存在氧。因此，即使冷却介质被供给至冷却通路20，该冷却通路20的内壁的铁也不会氧化，同样，内壁上也不会生成氧化皮，能够抑制锈和氧化皮的产生。
另外，假设即使被氧化，由于在氧浓度低的环境下发生氧化反应，因此容易形成致密的氧化被膜(例如，Fe₃O₄)，能够期待提高防锈效果。
在上述成形用模具19的冷却通路20中流通后的冷却介质，通过排气路径21而被排出到外部。上述排气路径21中，设有用于将冷却通路20内的冷却介质强制地排出的强制排气装置22。
作为上述强制排气装置22，可以采用例如隔膜泵等排气泵、真空泵或送风机等。
通过如上设有强制排气装置22而强制地将冷却通路20的冷却介质排出，能抑制冷却介质流入冷却通路20中时背压的增大，并能抑制冷却通路20中的冷却用液体的蒸发作用的下降，从而实现冷却能力的维持。另外，在冷却通路20中，形成朝向排气路径21的冷却介质的强制的流动，整流该冷却介质，能实现促进冷却。
另外，被冷却通路20排出的冷却介质中含有大量的水蒸气，但该水蒸气在通过强制排气装置22时液化，并通过该强制排气装置22的排水管23而被排出到外部。即，由于不从冷却通路20直接向外部排放水蒸气，所以能够防止工厂内湿度上升导致的操作环境的恶化、熔融金属品质的下降。
而且，由上述强制排气装置22排放的气体通过排气管24而由喷嘴向成形用模具19喷出，用于该成形用模具19的干燥。上述排气管24连接氧返回路径17a，该氧返回路径17a用于使利用设于上述气体侧供给路径18上的氧分离装置17从空气中分离出的氧返回到被冷却通路20排出的冷却介质中。
由此，从强制排气装置22流入排气管24的气体(冷却介质)缺少氧，但从该排气管24喷出到外部的气体被添加氧而解除了缺氧状态，因此能够防止工厂内成为缺氧状态。
接着，对上述试剂供给装置13的使用方法进行说明。
上述试剂供给装置13作为成形用模具19的保养操作的一个环节，用于该成形用模具19的冷却通路20的内壁的防锈处理和清洗处理。
利用试剂供给装置13，将规定量的防锈剂、清洗剂或这两者的混合试剂投入到被雾化装置14吸引的冷却用液体中。
作为上述清洗剂，可以采用例如螯合剂。另外，作为上述防锈剂，可以采用例如脂肪酸。而且，为了不使构成成形用模具19的锌或铜等溶出，混入了试剂的冷却用液体优选pH为6.0～9.5。
混入了试剂的冷却用液体以由雾化装置14的喷雾喷嘴14b喷出的雾化水的形式，被喷射到从压缩气源15通过过滤器16和氧分离装置17而被压送来的冷却用气体中，并随着该气体的流动被供给到成形用模具19的冷却通路20内。由此，防锈剂、清洗剂或这两者的混合试剂被供给至成形用模具19的冷却通路20中，进行该冷却通路20的内壁的防锈处理、清洗处理或这两个处理。
产业上的利用可能性
本发明能够在注射成形、压缩成形、挤出成形等使用模具的成形技术中用于冷却上述模具。