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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023154824
(43)【公開日】2023-10-20
(54)【発明の名称】スプルーブッシュ
(51)【国際特許分類】
B22D 17/22 20060101AFI20231013BHJP
B22C 9/08 20060101ALI20231013BHJP
B22C 9/06 20060101ALI20231013BHJP
【ＦＩ】
B22D17/22 S
B22D17/22 T
B22D17/22 D
B22C9/08 B
B22C9/06 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022064415
(22)【出願日】2022-04-08
(71)【出願人】
【識別番号】000100791
【氏名又は名称】アイシン軽金属株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100114074
【弁理士】
【氏名又は名称】大谷 嘉一
(74)【代理人】
【識別番号】100222324
【弁理士】
【氏名又は名称】西野 千明
(72)【発明者】
【氏名】奥野 隆志
【テーマコード（参考）】
4E093
【Ｆターム（参考）】
4E093NA01
4E093NB05
4E093PA03
(57)【要約】
【課題】ダイカスト用金型においてランナーの近傍を効率よく冷却できるとともに、腐食割れや冷媒漏れのリスクを低減可能で、ダイカスト鋳造された鋳造品の品質向上を図ることができるスプルーブッシュの提供を目的とする。
【解決手段】固定金型に取り付けられて可動金型との間でランナーを形成するブッシュ本体と、該ブッシュ本体の外周面に嵌合し該ブッシュ本体とで冷媒路を形成する外側スリーブとを備え、前記ブッシュ本体はランナーを形成する先端側と、該先端側の近傍まで軸方向に穿設された複数の収容孔と、該収容孔に先端部が密着収容された熱輸送部材とを有し、前記熱輸送部材の基端部が前記冷媒路側に配設されていることを特徴とする。
【選択図】 図１
【解決手段】固定金型に取り付けられて可動金型との間でランナーを形成するブッシュ本体と、該ブッシュ本体の外周面に嵌合し該ブッシュ本体とで冷媒路を形成する外側スリーブとを備え、前記ブッシュ本体はランナーを形成する先端側と、該先端側の近傍まで軸方向に穿設された複数の収容孔と、該収容孔に先端部が密着収容された熱輸送部材とを有し、前記熱輸送部材の基端部が前記冷媒路側に配設されていることを特徴とする。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
固定金型に取り付けられて可動金型との間でランナーを形成するブッシュ本体と、該ブッシュ本体の外周面に嵌合し該ブッシュ本体とで冷媒路を形成する外側スリーブとを備え、
前記ブッシュ本体はランナーを形成する先端側と、該先端側の近傍まで軸方向に穿設された複数の収容孔と、該収容孔に先端部が密着収容された熱輸送部材とを有し、
前記熱輸送部材の基端部が前記冷媒路側に配設されていることを特徴とするスプルーブッシュ。
前記ブッシュ本体はランナーを形成する先端側と、該先端側の近傍まで軸方向に穿設された複数の収容孔と、該収容孔に先端部が密着収容された熱輸送部材とを有し、
前記熱輸送部材の基端部が前記冷媒路側に配設されていることを特徴とするスプルーブッシュ。
【請求項2】
前記熱輸送部材の基端部が前記冷媒路に貫設又は挿設されていることを特徴する請求項１に記載のスプルーブッシュ。
【請求項3】
前記ブッシュ本体は外側に突出した鍔部を有し、
前記外側スリーブの先端面と前記鍔部の基端面が対向した状態で固定部材により固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスプルーブッシュ。
前記外側スリーブの先端面と前記鍔部の基端面が対向した状態で固定部材により固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスプルーブッシュ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ダイカスト金型用のスプルーブッシュに関する。
【背景技術】
【0002】
ダイカスト金型への湯口となるとともに、ランナーを形成するスプルーブッシュの例として、例えば特許文献１が挙げられる。
同公報に開示されたスプルーブッシュ（湯口スリーブ）は、その先端側と分流子との間でランナーを形成し、この先端側の近傍まで軸方向に沿って穿設された冷却穴内に冷却水を導く冷却水供給パイプが収容されている。
この冷却水供給パイプから供給される冷却水によってランナーの近傍を冷却し、ランナーを通過する金属溶湯の凝固冷却を促進して、鋳造品質の向上を図っている。
しかし、冷却水供給パイプを用いても、冷却穴に対して直接冷却水が循環するために、錆やカルキ等の発生を抑制しきれない。
特に、冷却穴の底部は直接冷却水に触れるために腐食しやすく、熱応力による亀裂や割れの発生等によっても水漏れを起こすリスクが高い。
同公報に開示されたスプルーブッシュ（湯口スリーブ）は、その先端側と分流子との間でランナーを形成し、この先端側の近傍まで軸方向に沿って穿設された冷却穴内に冷却水を導く冷却水供給パイプが収容されている。
この冷却水供給パイプから供給される冷却水によってランナーの近傍を冷却し、ランナーを通過する金属溶湯の凝固冷却を促進して、鋳造品質の向上を図っている。
しかし、冷却水供給パイプを用いても、冷却穴に対して直接冷却水が循環するために、錆やカルキ等の発生を抑制しきれない。
特に、冷却穴の底部は直接冷却水に触れるために腐食しやすく、熱応力による亀裂や割れの発生等によっても水漏れを起こすリスクが高い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１４－１２８８２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、ダイカスト用金型においてランナーの近傍を効率よく冷却できるとともに、腐食割れや冷媒漏れのリスクを低減可能で、ダイカスト鋳造された鋳造品の品質向上を図ることができるスプルーブッシュの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明に係るスプルーブッシュは、固定金型に取り付けられて可動金型との間でランナーを形成するブッシュ本体と、該ブッシュ本体の外周面に嵌合し該ブッシュ本体とで冷媒路を形成する外側スリーブとを備え、前記ブッシュ本体はランナーを形成する先端側と、該先端側の近傍まで軸方向に穿設された複数の収容孔と、該収容孔に先端部が密着収容された熱輸送部材とを有し、前記熱輸送部材の基端部が前記冷媒路側に配設されていることを特徴とする。
【0006】
ここで、熱輸送部材とは熱を輸送する部材であり、ヒートパイプが例として挙げられる。
ヒートパイプは、その内部に飽和蒸気圧の状態で作動液を密封してあり、ヒートパイプの一端が加熱されると作動液がすぐに蒸気流となって低温部である他端へ高速で移動し、熱を運ぶとまたすぐに凝縮して作動液が液体に戻るため、繰り返し熱を輸送できる。
本発明は、このような熱輸送部材の先端部を、ブッシュ本体のランナーを形成する先端側の近傍（内側）に配設するとともに、熱輸送部材の基端部を冷媒路側に配設してある。
これにより、熱輸送部材の先端部がランナー近傍の熱をすばやく基端部に輸送し、冷媒路を流通する冷媒で基端部を冷やすので、熱的負荷の最も高いランナーの近傍を効率良く、すばやく冷却できる。
また、ブッシュ本体の収容孔には熱輸送部材が密着して収容されるが、冷却水などの冷媒が直接循環しないため、腐食割れや水漏れが抑制される。
ヒートパイプは、その内部に飽和蒸気圧の状態で作動液を密封してあり、ヒートパイプの一端が加熱されると作動液がすぐに蒸気流となって低温部である他端へ高速で移動し、熱を運ぶとまたすぐに凝縮して作動液が液体に戻るため、繰り返し熱を輸送できる。
本発明は、このような熱輸送部材の先端部を、ブッシュ本体のランナーを形成する先端側の近傍（内側）に配設するとともに、熱輸送部材の基端部を冷媒路側に配設してある。
これにより、熱輸送部材の先端部がランナー近傍の熱をすばやく基端部に輸送し、冷媒路を流通する冷媒で基端部を冷やすので、熱的負荷の最も高いランナーの近傍を効率良く、すばやく冷却できる。
また、ブッシュ本体の収容孔には熱輸送部材が密着して収容されるが、冷却水などの冷媒が直接循環しないため、腐食割れや水漏れが抑制される。
【0007】
本発明において、前記熱輸送部材の基端部が前記冷媒路に貫設又は挿設されていてもよい。
例えば、ブッシュ本体の基端側で周方向に沿って形成された冷媒路に対し、熱輸送部材の基端部がおよそ直交するように貫通又は挿入されていてもよく、複数の冷媒路を軸方向に基端部が貫通していてもよい。
このようにすると、熱輸送部材の基端部が冷媒路を流通する冷媒に直接触れるため、より効率よく冷却できる。
例えば、ブッシュ本体の基端側で周方向に沿って形成された冷媒路に対し、熱輸送部材の基端部がおよそ直交するように貫通又は挿入されていてもよく、複数の冷媒路を軸方向に基端部が貫通していてもよい。
このようにすると、熱輸送部材の基端部が冷媒路を流通する冷媒に直接触れるため、より効率よく冷却できる。
【0008】
本発明において、前記ブッシュ本体は外側に突出した鍔部を有し、前記外側スリーブの先端面と前記鍔部の基端面が対向した状態で固定部材により固定されていてもよい。
このようにすれば溶接レスが可能で、熱疲労破壊を受けやすい溶接部を有さないスプルーブッシュとなり、固定部材である固定ボルト等を外すことで簡便に部品交換もできる。
ブッシュ本体と外側スリーブの間にはシールリングを設けることが好ましい。
このようにすれば溶接レスが可能で、熱疲労破壊を受けやすい溶接部を有さないスプルーブッシュとなり、固定部材である固定ボルト等を外すことで簡便に部品交換もできる。
ブッシュ本体と外側スリーブの間にはシールリングを設けることが好ましい。
【発明の効果】
【0009】
本発明に係るスプルーブッシュは、熱輸送部材を介してランナー近傍を冷却することでランナー通過の溶湯を効率良く、すばやく凝固冷却できる。
特にランナーが軸方向からおよそ垂直方向に立ち上がる部分には、溶湯が高温であることで品質不良に起因するような異物が発生しやすいが、この部分にブッシュ本体の先端側が位置するとともに、その近傍に配設された熱輸送部材が熱を瞬時に輸送して冷却するので、鋳造品の品質向上を図ることができる。
また、ブッシュ本体の収容孔内に冷媒が直接接触しないので、腐食割れや冷媒漏れを抑制しやすい。
特にランナーが軸方向からおよそ垂直方向に立ち上がる部分には、溶湯が高温であることで品質不良に起因するような異物が発生しやすいが、この部分にブッシュ本体の先端側が位置するとともに、その近傍に配設された熱輸送部材が熱を瞬時に輸送して冷却するので、鋳造品の品質向上を図ることができる。
また、ブッシュ本体の収容孔内に冷媒が直接接触しないので、腐食割れや冷媒漏れを抑制しやすい。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
【0012】
ダイカスト金型は、図１に示すように固定金型１と、固定金型１に対して近接及び離間可能に設けられた可動金型２を備える。
固定金型１にスプルーブッシュ５が取り付けられ、スプルーブッシュ５の基端側にプランジャスリーブ６が接続されている。
プランジャスリーブ６内に嵌入されているプランジャチップ７は、プランジャスリーブ６の内周面に沿ってスプルーブッシュ５の中空部５ａまで進退可能となっている。
一方、可動金型２には、プランジャチップ７の前進方向対向位置に分流子２ｂが設けられている。
固定金型１、可動金型２の近接状態（型締め状態）において、固定金型の固定入子１ａと可動金型の可動入子２ａの間にキャビティ３が形成される。
ダイカスト鋳造は、プランジャスリーブ６の注湯口６ａから注入された高温の金属溶湯をプランジャチップ７にて射出し、分流子２ｂ等とで形成したランナー４を介してキャビティ３内に充填及び凝固冷却することで鋳物製品が鋳造される。
金属溶湯には、例えばアルミニウムとその合金、亜鉛とその合金、またはマグネシウムとその合金などの溶湯が含まれる。
ランナー４は、スプルーブッシュの中空部５ａとキャビティ３を連通する湯路（空間）であり、スプルーブッシュの軸方向に延びる第１ランナー４ａと、軸方向におよそ垂直な方向に延びる第２ランナー４ｂを有する。
図２に示すように本実施例は、第１ランナー４ａがスプルーブッシュの先端側内周面（後述するブッシュ本体の先端側の内周面１１ａ、１１ｂ）と、分流子２ｂとの間で形成され、第２ランナー４ｂがスプルーブッシュの先端（ブッシュ本体の先端１２）と、分流子２ｂ及び／又は可動入子２ａとの間で形成されている。
なお、第２ランナー４ｂに、固定入子１ａと可動入子２ａとの間で形成される部分が含まれてもよい。
固定金型１にスプルーブッシュ５が取り付けられ、スプルーブッシュ５の基端側にプランジャスリーブ６が接続されている。
プランジャスリーブ６内に嵌入されているプランジャチップ７は、プランジャスリーブ６の内周面に沿ってスプルーブッシュ５の中空部５ａまで進退可能となっている。
一方、可動金型２には、プランジャチップ７の前進方向対向位置に分流子２ｂが設けられている。
固定金型１、可動金型２の近接状態（型締め状態）において、固定金型の固定入子１ａと可動金型の可動入子２ａの間にキャビティ３が形成される。
ダイカスト鋳造は、プランジャスリーブ６の注湯口６ａから注入された高温の金属溶湯をプランジャチップ７にて射出し、分流子２ｂ等とで形成したランナー４を介してキャビティ３内に充填及び凝固冷却することで鋳物製品が鋳造される。
金属溶湯には、例えばアルミニウムとその合金、亜鉛とその合金、またはマグネシウムとその合金などの溶湯が含まれる。
ランナー４は、スプルーブッシュの中空部５ａとキャビティ３を連通する湯路（空間）であり、スプルーブッシュの軸方向に延びる第１ランナー４ａと、軸方向におよそ垂直な方向に延びる第２ランナー４ｂを有する。
図２に示すように本実施例は、第１ランナー４ａがスプルーブッシュの先端側内周面（後述するブッシュ本体の先端側の内周面１１ａ、１１ｂ）と、分流子２ｂとの間で形成され、第２ランナー４ｂがスプルーブッシュの先端（ブッシュ本体の先端１２）と、分流子２ｂ及び／又は可動入子２ａとの間で形成されている。
なお、第２ランナー４ｂに、固定入子１ａと可動入子２ａとの間で形成される部分が含まれてもよい。
【0013】
スプルーブッシュ５について、図３（ａ）に縦断面図を、（ｂ）に正面図を示す。
なお、図３（ａ）における右側を先端側、左側を基端側、右上側を分流子２ｂ等との間でランナー４を形成する側、として説明する。
スプルーブッシュ５は全体が略円筒形状であり、ブッシュ本体１０と外側スリーブ３０を備える。
ブッシュ本体１０は、図３（ａ）に示すように軸方向に沿って先端側に拡径した略円筒形状であり、肉厚な本体前部１０ａと肉薄な本体後部１０ｂ、本体前部１０ａの後端側から外側へ突出した鍔部１０ｃを有する。
ブッシュ本体の内周面１１で中空部５ａが形成され、先端側の内周面１１ａからやや湾曲した内周面１１ｂを介して先端１２がおよそ垂設している。
ブッシュ本体の本体前部１０ａのうち、ランナー４を形成する先端側の内周面１１ａ、１１ｂ及び先端１２を有する部分には、熱輸送部材２０を密着収容するための収容孔（図示省略）を複数穿設してある。
本実施例は、熱輸送部材２０としてヒートパイプを用いた例であり、ヒートパイプは、例えば銅製やアルミニウム製パイプの内部に代替フロンや水などの作動液を飽和蒸気圧の状態で封入したものである。
収容孔は、本体前部１０ａに軸方向に穿設された有底孔であり、本体前部１０ａの後端面に開口部を、先端１２側に底部を有する。
収容孔の底部と先端１２との軸距離Ａは例えば１０ｍｍ以上であってもよいが、ランナーを通過する溶湯を効率良く冷却するためには薄いほうが好ましく、例えば１０ｍｍ以上かつ１５ｍｍ以下であることが好ましい。
また、先端側の内周面１１ａとの平均垂直距離Ｂは例えば１２ｍｍ以上であってもよいが、例えば１２ｍｍ以上かつ１７ｍｍ以下の薄いほうが好ましい。
この収容孔に熱輸送部材２０を挿入することで、図３（ａ）に示すように熱輸送部材の先端部２０ａが収容孔の底部に位置して、ランナーを形成する先端側の内周面１１ａ、１１ｂ及び先端１２の近傍に配設される。
なお、本実施例は図３（ｂ）に示すように６つの熱輸送部材２０を配設した例であるが、熱輸送部材の配設数に特に制限はない。
なお、図３（ａ）における右側を先端側、左側を基端側、右上側を分流子２ｂ等との間でランナー４を形成する側、として説明する。
スプルーブッシュ５は全体が略円筒形状であり、ブッシュ本体１０と外側スリーブ３０を備える。
ブッシュ本体１０は、図３（ａ）に示すように軸方向に沿って先端側に拡径した略円筒形状であり、肉厚な本体前部１０ａと肉薄な本体後部１０ｂ、本体前部１０ａの後端側から外側へ突出した鍔部１０ｃを有する。
ブッシュ本体の内周面１１で中空部５ａが形成され、先端側の内周面１１ａからやや湾曲した内周面１１ｂを介して先端１２がおよそ垂設している。
ブッシュ本体の本体前部１０ａのうち、ランナー４を形成する先端側の内周面１１ａ、１１ｂ及び先端１２を有する部分には、熱輸送部材２０を密着収容するための収容孔（図示省略）を複数穿設してある。
本実施例は、熱輸送部材２０としてヒートパイプを用いた例であり、ヒートパイプは、例えば銅製やアルミニウム製パイプの内部に代替フロンや水などの作動液を飽和蒸気圧の状態で封入したものである。
収容孔は、本体前部１０ａに軸方向に穿設された有底孔であり、本体前部１０ａの後端面に開口部を、先端１２側に底部を有する。
収容孔の底部と先端１２との軸距離Ａは例えば１０ｍｍ以上であってもよいが、ランナーを通過する溶湯を効率良く冷却するためには薄いほうが好ましく、例えば１０ｍｍ以上かつ１５ｍｍ以下であることが好ましい。
また、先端側の内周面１１ａとの平均垂直距離Ｂは例えば１２ｍｍ以上であってもよいが、例えば１２ｍｍ以上かつ１７ｍｍ以下の薄いほうが好ましい。
この収容孔に熱輸送部材２０を挿入することで、図３（ａ）に示すように熱輸送部材の先端部２０ａが収容孔の底部に位置して、ランナーを形成する先端側の内周面１１ａ、１１ｂ及び先端１２の近傍に配設される。
なお、本実施例は図３（ｂ）に示すように６つの熱輸送部材２０を配設した例であるが、熱輸送部材の配設数に特に制限はない。
【0014】
一方、外側スリーブ３０は略円筒形状であり、ブッシュ本体１０の外周面に嵌合する。
具体的には、図３（ａ）に示すように本体後部１０ｂ側の外周面に嵌合し、鍔部１０ｃの基端面と外側スリーブ３０の先端面が当接する。
外側スリーブ３０の内周面には、その周方向に沿って複数の溝部３１を設けてあり、この溝部３１の開口部をブッシュ本体（本体後部１０ｂ）の外周面で被覆することで、冷媒路が形成されている。
なお、冷媒路の数や形状、冷媒路を流れる冷媒の向き、冷媒を供給及び排出するための供給孔及び排出孔の配設位置等に特に制限はない。
本実施例は熱輸送部材２０の基端部２０ｂを、冷媒路を流通する冷媒で直接冷却する例であり、外側スリーブの各溝部３１を隔てる側壁に熱輸送部材２０を軸方向から貫通する挿入孔（図示省略）を設けてある。
これにより、熱輸送部材２０の基端部２０ｂが冷却路の一部とおよそ直交する。
外側スリーブ３０とブッシュ本体１０とは、複数の固定ボルト２１で連結してある。
外側スリーブ３０の外周面側に固定ボルト２１を軸方向に貫通可能な貫通孔を、ブッシュ本体の鍔部１０ｃに固定孔をそれぞれ設けてあり、この貫通孔を貫通し固定孔に固定される固定ボルト２１で連結してある。
本実施例は、図３（ｂ）に示すように６つの固定ボルト２１で連結した例であるが、その数に特に制限はなく、固定孔が固定ボルトを貫通するものであってもよい。
また、ブッシュ本体１０と外側スリーブ３０の嵌合面及び／又は当接面であって、冷媒路の開口部よりも先端側及び基端側にリング状の凹溝（図示省略）を設けてあり、この凹溝にシールリング（Ｏリング）２２を圧着することで、ブッシュ本体と外側スリーブの間をシールしている。
このように、固定ボルト２１を用いて軸方向に強固に固定することで、溶接レスで止水性に優れたスプルーブッシュとなる。
具体的には、図３（ａ）に示すように本体後部１０ｂ側の外周面に嵌合し、鍔部１０ｃの基端面と外側スリーブ３０の先端面が当接する。
外側スリーブ３０の内周面には、その周方向に沿って複数の溝部３１を設けてあり、この溝部３１の開口部をブッシュ本体（本体後部１０ｂ）の外周面で被覆することで、冷媒路が形成されている。
なお、冷媒路の数や形状、冷媒路を流れる冷媒の向き、冷媒を供給及び排出するための供給孔及び排出孔の配設位置等に特に制限はない。
本実施例は熱輸送部材２０の基端部２０ｂを、冷媒路を流通する冷媒で直接冷却する例であり、外側スリーブの各溝部３１を隔てる側壁に熱輸送部材２０を軸方向から貫通する挿入孔（図示省略）を設けてある。
これにより、熱輸送部材２０の基端部２０ｂが冷却路の一部とおよそ直交する。
外側スリーブ３０とブッシュ本体１０とは、複数の固定ボルト２１で連結してある。
外側スリーブ３０の外周面側に固定ボルト２１を軸方向に貫通可能な貫通孔を、ブッシュ本体の鍔部１０ｃに固定孔をそれぞれ設けてあり、この貫通孔を貫通し固定孔に固定される固定ボルト２１で連結してある。
本実施例は、図３（ｂ）に示すように６つの固定ボルト２１で連結した例であるが、その数に特に制限はなく、固定孔が固定ボルトを貫通するものであってもよい。
また、ブッシュ本体１０と外側スリーブ３０の嵌合面及び／又は当接面であって、冷媒路の開口部よりも先端側及び基端側にリング状の凹溝（図示省略）を設けてあり、この凹溝にシールリング（Ｏリング）２２を圧着することで、ブッシュ本体と外側スリーブの間をシールしている。
このように、固定ボルト２１を用いて軸方向に強固に固定することで、溶接レスで止水性に優れたスプルーブッシュとなる。
【符号の説明】
【0015】
１ 固定金型
２ 可動金型
２ｂ 分流子
４ ランナー
４ａ 第１ランナー
４ｂ 第２ランナー
５ スプルーブッシュ
１０ ブッシュ本体
２０ 熱輸送部材
３０ 外側スリーブ
２ 可動金型
２ｂ 分流子
４ ランナー
４ａ 第１ランナー
４ｂ 第２ランナー
５ スプルーブッシュ
１０ ブッシュ本体
２０ 熱輸送部材
３０ 外側スリーブ
【図1】
【図2】
【図3】