特許 7409148 真空装置及び真空吸引方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-25

(45)【発行日】2024-01-09

(54)【発明の名称】真空装置及び真空吸引方法

(51)【国際特許分類】

   B22D 17/14 20060101AFI20231226BHJP

   B22D 17/22 20060101ALI20231226BHJP

【ＦＩ】

B22D17/14

B22D17/22 G

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020028612

(22)【出願日】2020-02-21

(65)【公開番号】P2021133370

(43)【公開日】2021-09-13

【審査請求日】2022-09-08

(73)【特許権者】

【識別番号】300041192

【氏名又は名称】ＵＢＥマシナリー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091306

【弁理士】

【氏名又は名称】村上 友一

(74)【代理人】

【識別番号】100174609

【弁理士】

【氏名又は名称】関 博

(72)【発明者】

【氏名】釼 祐一郎

(72)【発明者】

【氏名】石橋 直樹

(72)【発明者】

【氏名】宮本 悠生

【審査官】岡田 隆介

(56)【参考文献】

【文献】特開平０４－２７４８６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－２０２３５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－０１７３７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０７５８５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２２Ｄ １７／１４

Ｂ２２Ｄ １７／２２

Ｂ２２Ｃ ９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

真空タンクを有しキャビティ内のガスを吸引し排出する真空ポンプと、
前記キャビティの排気通路と前記真空ポンプを接続する配管を備え、
前記配管は、前記排気通路側に吸引したガスを整流するためのストレート管と、前記真空ポンプ側に整流したガスを収集するホッパーを備え、管内が真空状態で前記ガスを吸引したときに、前記ガスが前記真空タンクへ流れて拡散する前に吸引した前記ガスから先に排出することを特徴とする真空装置。

【請求項2】

請求項１に記載された真空装置において、
前記配管の前記ストレート管及び前記ホッパーは、前記真空タンクの内部に設けたことを特徴とする真空装置。

【請求項3】

請求項１又は２項に記載された真空装置において、
前記ホッパーと前記真空ポンプの間にバッファタンクと、前記バッファタンク内のガス圧が前記真空ポンプの排気能力を超えたときに閉塞するバッファ逆止弁を設けたことを特徴とする真空装置。

【請求項4】

真空タンクを備えた真空ポンプでキャビティ内のガスを吸引して排出し前記キャビティ内を真空状態に減圧する真空吸引方法において、
前記キャビティの排気通路と前記真空ポンプを接続し、前記排気通路側に吸引したガスを整流するためのストレート管と、前記真空ポンプ側に整流したガスを収集するホッパーを備える配管内で、管内が真空状態で前記ガスを吸引したときに、前記ガスが前記真空タンクへ流れて拡散する前に吸引した前記ガスから先に排出することを特徴とする真空吸引方法。

【請求項5】

請求項４に記載の真空吸引方法において、
前記配管の前記真空ポンプの前段にバッファタンクとバッファ逆止弁を設けて、真空吸引時に前記バッファタンク内のガス圧が前記真空ポンプの排気能力を超えたときに前記バッファ逆止弁で閉塞することを特徴とする真空吸引方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ダイカストマシン又は射出成形機の真空吸引に用いる真空装置及び真空吸引方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、金型のキャビティ内に溶湯を圧入する際にガス（空気）が製品に巻き込まれることを防止するため、真空装置の真空吸引によって鋳込む真空ダイカストマシンがある（例えば特許文献１に開示）。
図５は従来の真空装置の説明図である。真空装置１は、金型２の排気通路と真空ポンプ１４を接続する配管１６上に金型２側から順に真空吸引バルブ１１、フィルター３、真空タンク１２を取り付けている。まず真空吸引バルブ１１を閉塞し、真空ポンプ１４で真空タンク１２を最高真空度の状態にする。そして射出工程でキャビティ内に溶湯を圧入する際に真空吸引バルブ１１を開放して真空吸引と同時に高圧で圧入している。

【0003】

しかしながら、真空吸引の際に金型２から吸引したガスは、真空タンク１２内で拡散されてしまい、真空ポンプ１４は本来の排気能力のみで真空タンク１２内のガスを大気へ排出している。真空タンク１２は真空吸引する動作を開始するまでには、最高真空度に到達した状態で維持されていることが望ましい。そのため短時間で真空タンク１２を最高真空度に到達させることが必要となるが、従来、短時間で到達させるためにはポンプの能力・スペック（仕様）を上げることにより対応していた。このため装置全体がコストアップとなってしまい低廉化が望まれていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００６－７５８５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、上記従来技術の問題点に鑑み、真空タンクを短時間で最高真空度に到達させることができ、サイクルタイムの短縮や真空ポンプの小型化によるコスト低減に寄与することが可能な真空装置及び真空吸引方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、上記課題を解決するための第１の手段として、真空タンクを有しキャビティ内のガスを吸引し排出する真空ポンプと、
前記キャビティの排気通路と前記真空ポンプを接続する配管を備え、
前記配管は、前記排気通路側に吸引したガスを整流するためのストレート管と、前記真空ポンプ側に整流したガスを収集するホッパーを備え、管内が真空状態で前記ガスを吸引したときに、前記ガスが前記真空タンクへ流れて拡散する前に吸引した前記ガスから先に排出することを特徴とする真空装置を提供することにある。
上記第１の手段によれば、吸引した前記ガスから先に排出するため、真空タンク内で前記ガス全てを吸引して拡散された場合に比較して、真空タンク内の真空度悪化が少なく、短時間で最高真空度に到達させることができる。

【0007】

本発明は、上記課題を解決するための第２の手段として、第１の手段において、前記配管の前記ストレート管及び前記ホッパーは、前記真空タンクの内部に設けたことを特徴とする真空装置を提供することにある。
上記第２の手段によれば、第１の手段による効果に加えて、装置全体を小型化できる。

【0009】

本発明は、上記課題を解決するための第３の手段として、第１又は２の手段において、前記ホッパーと前記真空ポンプの間にバッファタンクと、前記バッファタンク内のガス圧が前記真空ポンプの排気能力を超えたときに閉塞するバッファ逆止弁を設けたことを特徴とする真空装置を提供することにある。
上記第３の手段によれば、真空吸引時に前記バッファタンク内のガス圧が前記真空ポンプの排気能力を超えたとき真空タンクへ吸引ガスが流入して真空度が低下することを防止して、真空吸引のサイクルタイムを短縮できる。

【0010】

本発明は、上記課題を解決するための第４の手段として、真空タンクを備えた真空ポンプでキャビティ内のガスを吸引して排出し前記キャビティ内を真空状態に減圧する真空吸引方法において、
前記キャビティの排気通路と前記真空ポンプを接続し、前記排気通路側に吸引したガスを整流するためのストレート管と、前記真空ポンプ側に整流したガスを収集するホッパーを備える配管内で、管内が真空状態で前記ガスを吸引したときに、前記ガスが前記真空タンクへ流れて拡散する前に吸引した前記ガスから先に排出することを特徴とする真空吸引方法を提供することにある。
上記第４の手段によれば、吸引した前記ガスから先に排出するため、真空タンク内で前記ガス全てを吸引して拡散された場合に比較して、真空タンク内の真空度悪化が少なく、短時間で最高真空度に到達させることができる。

【0011】

本発明は、上記課題を解決するための第５の手段として、第４の手段において、前記配管の前記真空ポンプの前段にバッファタンクとバッファ逆止弁を設けて、真空吸引時に前記バッファタンク内のガス圧が前記真空ポンプの排気能力を超えたときに前記バッファ逆止弁で閉塞することを特徴とする真空吸引方法を提供することにある。
上記第５の手段によれば、真空吸引時に前記バッファタンク内のガス圧が前記真空ポンプの排気能力を超えたとき真空タンクへ吸引ガスが流入して真空度が低下することを防止して、真空吸引のサイクルタイムを短縮できる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、吸引したガスから先に排出するため、真空タンク内でガス全てを吸引して拡散された場合に比較して、真空タンク内の真空度悪化が少なく、短時間で最高真空度に到達させることができる。
また、真空タンクを真空吸引して最高真空度へ到達するまでに要する時間を短時間で行うことができ、ダイカストマシン等の１サイクルに要する時間（サイクルタイム）の短縮化や、同じサイクル内であれば、より高い真空度の維持が図れる。このため、従来に比して、真空ポンプの小型化が可能となり、コスト低減に寄与できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の真空装置の説明図である。

【図2】変形例１の真空装置の説明図である。

【図3】変形例２の真空装置の説明図である。

【図4】変形例の吸引部の説明図である。

【図5】従来の真空装置の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明の真空装置及び真空吸引方法の実施形態について、図面を参照しながら、以下詳細に説明する。

【0015】

［真空装置１０］
図１は、本発明の真空装置の説明図である。図１（１）に示すように本発明の真空装置１０は、真空タンク１２を有しキャビティ内のガスを吸引し排出する真空ポンプ１４と、キャビティの排気通路と真空ポンプ１４を接続する配管１６を備えている。
配管１６は、一部途中の断面積が大きい形状にした吸引部１８を備え（図１に示す吸引部１８は円筒状）、吸引部１８内に排気通路側に吸引したガスを整流（本実施形態で整流とは、吸引したガスの流れが直線状に勢い良く流れるようにする状態をいう）するためのストレート管２０の一端と、真空ポンプ１４側に整流したガスを収集するホッパー２２を備えている。
吸引部１８は一方の排気通路側の端面にストレート管２０が貫通し、他方の真空ポンプ１４側にホッパー２２を取り付けている。
ストレート管２０は、所定長さの直管であり、先端を吸引部１８内で延出させている。ストレート管２０の長さ（図１中のａ）はキャビティから吸引したガスが拡散しないように直線状に整流できるように設定している。

【0016】

ホッパー２２は、ストレート管２０の延長方向に配置している。図１に示すホッパー２２はロート状の形状であり、ストレート管２０と同軸上に配置しているが、これに限らず偏芯している位置関係であっても良い（図１（５）参照）。ホッパー２２は断面積の大きい側をストレート管２０の先端付近に配置し、断面積の小さい側が真空ポンプ１４側の配管１６に接続している。このようなホッパー２２は、ストレート管２０を通過して整流となったガスを拡散させることなく吸引部１８内で収束させて真空ポンプ１４側の配管１６内へと導くことができる。
なおホッパー２２は、ストレート管２０で整流されたガスを真空ポンプ１４へ導く機能を有していれば良く、ロート状の形状に限らない。その他の形態として、ホッパー２２を階段状のロート形状に形成しても良い。図４は変形例の吸引部の説明図である。図４に示すように、ホッパーを吸引部１８Ａと同様に断面積を大きくした一体構造とし、真空ポンプ１４側を段差の形状（１）又は寸胴の形状（断面積の大きい状態で真空ポンプ１４と接続する構造）（２）に形成しても良い。

【0017】

真空タンク１２は、吸引部１８に分岐接続している。真空タンク１２の分岐接続箇所は、吸引部１８内のストレート管２０の先端よりも排気通路側の側面箇所に設定している。図１のｂに示すように吸引部１８の側面視でストレート管２０の先端と、真空タンク１２の分岐箇所の開口が重ならないように設定している。このような構成により吸引部１８内でキャビティから吸引したガスが真空タンク１２側へ流れて拡散しないようにしている。
吸引部１８の側面視でストレート管２０の先端と、真空タンク１２の分岐箇所の開口が重ならない図１のｂの位置における断面図Ａ－Ａを図１（２）に示す。図示のように吸引部１８の断面積Ｘとストレート管２０の断面積Ｙは、真空ポンプ１４による真空タンク１２の真空吸引の際に吸引部１８の断面積Ｘが狭すぎて絞りとなり、真空吸引に要する時間がかかり過ぎないように、また真空吸引時に真空ポンプ１４がその能力を超えた場合、排出できない吸引ガスを速やかに真空タンク１２へ流入させるために十分な面積差となるように設定している。

【0018】

ここで吸引部１８の断面積をＸ（図１（２）参照）、ストレート管２０の断面積をＹ（図１（２）参照）、真空ポンプ１４の吸引口の断面積をＺ（図１（１）参照）、真空タンク１２と吸引部１８の接続部分の断面積をＷ（図１（１）参照）とした場合、以下の関係を満たす必要がある。
ストレート管２０の断面積は、真空装置１０が真空吸引する際に十分な排気能力を発揮できる程度の断面積が必要である。
吸引部１８の断面積Ｘとストレート管２０の断面積Ｙの関係は、（Ｘ－Ｙ）≧Ｙ、すなわちＸ≧２Ｙを満たす必要がある。このように吸引部１８はストレート管２０の２倍以上の面積が必要である。
真空ポンプ１４の吸引口の断面積Ｚと、ストレート管２０の断面積Ｙの関係（真空ポンプ１４への流路に対して）は、Ｚ≧Ｙを満たす必要がある。
吸引部１８の断面積Ｘ、ストレート管２０の断面積Ｙ、真空タンク１２と吸引部１８の接続部分の断面積Ｗの関係（真空タンク１２への流路に対して）は、（Ｘ－Ｙ）≦Ｗを満たす必要がある。なお、（Ｘ－Ｙ）が大きいほど、真空吸引時に真空ポンプ１４の排気能力を超えた吸引ガスを真空タンク１２側へ短時間に流入させることができる。
この他、ストレート管２０の断面形状は円形に限らず、楕円形、多角形の中空形状であっても良い（図１（３）、（４）はストレート管２０の断面形状が四角形の場合を示す）。
なお吸引部１８の断面形状は円筒形に限らず、この他にも楕円形、多角形の中空形状であっても良い。吸引部１８の形状に倣ってホッパー２２の形状も同様となり、ストレート管２０の先端付近に断面積が大きい箇所側を配置し、断面積が小さい箇所側が真空ポンプ１４側の配管に接続している構成であっても良い（図１（４）、（５）は吸引部１８の断面形状が四角形の場合を示す）。

【0019】

［真空吸引方法］
配管１６の真空吸引バルブ１１を閉塞し、真空ポンプ１４で真空タンク１２を最高真空度の状態にする。射出工程でキャビティ内に溶湯を圧入する際に真空吸引バルブ１１を開放して真空吸引と同時に高圧で圧入している。キャビティの排気通路から吸引したガスはストレート管２０で直線状に整流されて、吸引部１８内で拡散することを抑えて、ホッパー２２で収集し真空ポンプ１４によって大気へ排出される。このように吸引部１８内でキャビティ内のガスを吸引して一時的に真空度の低い領域を発生させて、吸引部１８に分岐接続する真空タンク１２側への拡散を最小化し、この領域から真空ポンプ１４で積極的に大気へ排出している。このため従来と比較して真空吸引動作を完了した後の真空タンク１２内は真空度が高い状態を維持することができ真空タンク１２を短時間で最高真空度に到達させることができ、サイクルタイムの短縮に寄与することが可能となる。

【0020】

［実施例］
一例として真空タンク１２のタンク容量が１０００リットルに対して吸引する空気を２６リットルとして、真空タンク１２が最高真空度に達するまでの時間を計測した。その結果、（図４の）従来構成と比べて本発明の真空装置１０では２５％の短縮化が実現できた。
このような本発明によれば、吸引したガスから先に排出するため、真空タンク１２内でガス全てを吸引して拡散された場合に比較して、真空タンク１２内の真空度悪化が少なく、短時間で最高真空度に到達させることができる。

【0021】

［変形例１］
図２は変形例１の真空装置の説明図である。図示のように変形例１の真空装置１０Ａは真空タンク１２Ａの内部に吸引部、換言するとストレート管２０とホッパー２２を備えた構成を採用している。ストレート管２０の先端は、ホッパー２２の断面積の大きい側の端面よりも内側に配置し、吸引したガスがホッパー２２の内部から真空タンク１２Ａへ拡散しないように配置している。
このような変形例１の真空装置によれば、装置全体を小型化できる。

【0022】

［変形例２］
図３は変形例２の真空装置の説明図である。図示のように変形例２の真空装置１０Ｂは吸引部１８と真空ポンプ１４の間にバッファタンク３０とバッファ逆止弁３２を取り付けている。
バッファタンク３０は、真空タンク１２よりも小さい所定容量の内部空間を有し、吸引部１８側の端部にバッファ逆止弁３２を設けている。バッファ逆止弁３２は、キャビティの排気通路側からの吸引ガスを通過可能とし、真空ポンプ１４側からガスの逆流を防止するボール方式の弁である。なおバッファ逆止弁３２の構成はこれに限らず、真空ポンプ１４側からガスの逆流を防止できる構造であれば良く、この他にもスイング方式、ウエハー方式、リフト方式、弁体が円錐形状なども適用することができる。
真空タンク１２は図１の構成と同様に吸引部１８と分岐接続し、さらにバッファタンク３０とバイパス管３４を介して接続している。バイパス管３４上にはバルブ３６を設け、バッファタンク３０及び真空タンク１２には圧力計３８，４０を設けている。

【0023】

このような構成の変形例２の真空装置１０Ｂは、まず真空吸引バルブ１１を閉じて真空ポンプ１４で真空吸引する。このときバッファタンク３０の圧力計３８が規定圧以下のとき、バイパス管３４のバルブ３６を開放して真空タンク１２が最高真空度に達するまで真空吸引する。真空タンク１２の圧力計４０で真空タンク１２が最高真空度に達したことを確認した後、バイパス管３４のバルブ３６を閉じる。
次に真空吸引バルブ１１を開放してキャビティ内のガスを真空吸引する。キャビティから吸引したガスは吸引部１８内のストレート管２０で整流されて吸引部１８内のホッパー２２で収集されてバッファ逆止弁３２を開いて（ボールを押し上げて）バッファタンク３０内へ侵入し、真空ポンプ１４によって大気へ排出される。真空吸引時に吸引したガス量が真空ポンプ１４の排気能力を超えて、バッファタンク３０内の内圧が上がるとボールが吸引部１８側へ押し戻されてバッファ逆止弁３２が閉まる。これにより真空吸引時にバッファタンク３０内のガス圧が真空ポンプ１４の排気能力を超えたとき真空タンク１２へ吸引ガスが流入して真空度が低下することを防止して、真空吸引のサイクルタイムを短縮できる。
なお配管１６の排気通路側と真空ポンプ１４側にはフィルターを取り付けていると良い。これにより真空吸引時にキャビティからの異物が混入することを防止できる。

【0024】

以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかしながら、本発明は、上記実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能である。
また、本発明は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、種々の組み合わせによって実施可能である。

【符号の説明】

【0025】

２ 金型
３ フィルター
１，１０，１０Ａ，１０Ｂ 真空装置
１１ 真空吸引バルブ
１２，１２Ａ 真空タンク
１４ 真空ポンプ
１６ 配管
１８，１８Ａ 吸引部
２０ ストレート管
２２ ホッパー
３０ バッファタンク
３２ バッファ逆止弁
３４ バイパス管
３６ バルブ
３８ 圧力計
４０ 圧力計

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】