JP5827927B2 - 鋳物砂再生装置 - Google Patents

Description

本発明は、鋳物砂再生装置に関する。

回収した使用済みの鋳物砂を再生させるために、回収した鋳物砂を水洗用の水で洗浄する方法が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

特開昭５２−９９９２４号公報 特開２００２−１７８１００号公報

しかしながら、回収した鋳物砂に付着するバインダ等を効果的に除去する観点からは改善の余地がある。

本発明は、上記事実を考慮して、回収した使用済みの鋳物砂に付着するバインダ等を効果的に除去することができる鋳物砂再生装置を得ることが目的である。

請求項１に記載する本発明の鋳物砂再生装置は、使用済みの鋳物用の砂を供給可能な処理容器と、前記処理容器に設けられ、前記処理容器を装置上下方向の軸回りに回転駆動する駆動部を備えると共に、前記処理容器を回転させることで前記処理容器の内部の砂に摩擦力を付与する摩擦力付与機構と、前記処理容器の下方側に配置されて水洗用の水を給排水可能とされ、前記処理容器から排出された砂を受け入れる水洗槽と、前記駆動部に連結されて装置上下方向の軸回りに回転可能な攪拌軸と、前記攪拌軸に設けられて前記水洗槽の内部に配置された攪拌羽根と、を備えた攪拌機と、前記水洗槽の内部に略水平に配置され、前記攪拌軸の下端部に軸受を介して連結された中敷板部と、前記中敷板部の周端部と前記水洗槽の上端開口部とを全周に亘って繋ぐ網状体と、を有する。

請求項１に記載する本発明の鋳物砂再生装置によれば、使用済みの鋳物用の砂を供給可能な処理容器は、摩擦力付与機構の駆動部によって、装置上下方向の軸回りに回転駆動させられる。そして、摩擦力付与機構は、処理容器を回転させることで処理容器の内部の砂に摩擦力を付与するので、砂の表面の付着物に亀裂が入り、付着物の一部は砂の表面から剥がされる。また、処理容器の下方側に配置された水洗槽は、水洗用の水を給排水可能となっており、処理容器から排出された砂を受け入れる。水洗槽の内部には、攪拌軸に設けられた攪拌羽根が配置され、攪拌軸は、駆動部に連結されて装置上下方向の軸回りに回転可能となっている。このため、給水された状態で攪拌機が回転することで、亀裂の入った付着物等が水洗槽内で砂から分離する。
また、この鋳物砂再生装置によれば、水洗槽の内部に略水平に配置された中敷板部は、攪拌軸の下端部に軸受を介して連結されており、中敷板部の周端部と水洗槽の上端開口部とが網状体によって全周に亘って繋がれている。このため、処理容器から排出された砂は、水洗槽の内部に配置された中敷板部上で網状体の内周側に受け入れられる。従って、洗水槽を給水された状態にして攪拌機を回転させることで、砂の表面の付着物が網状体と接して擦り取られ、その後に洗水槽を排水された状態にして攪拌機を回転させることで脱水がなされる。

請求項２に記載する本発明の鋳物砂再生装置は、請求項１記載の構成において、前記処理容器の回転中心軸と前記攪拌軸とが同軸上に設定されている。

請求項２に記載する本発明の鋳物砂再生装置によれば、処理容器の回転中心軸と攪拌軸とが同軸上に設定されているので、省スペース化を図りながら駆動部から処理容器側及び攪拌機側に駆動力が伝達される。

請求項３に記載する本発明の鋳物砂再生装置は、請求項１又は請求項２に記載の構成において、前記処理容器は、底板が略水平に配置された有底円筒状のローターとされ、前記摩擦力付与機構は、前記ローターの上端外側に隣接してかつ装置平面視で前記ローターの半径方向に対して傾斜した複数のブレードが環状に並設されたリング部を備える。

請求項３に記載する本発明の鋳物砂再生装置によれば、処理容器は、底板が略水平に配置された有底円筒状のローターであるので、ローターが回転すると、ローター内に供給された砂は、互いに擦り合いながら遠心力でローターの周壁部の内面側に順次堆積されていく。ここで、摩擦力付与機構は、ローターの上端外側に隣接してかつ装置平面視でローターの半径方向に対して傾斜した複数のブレードが環状に並設されたリング部を備えている。このため、ローターの上端を越えた砂は、ブレードに衝突することで、ローターの内側に戻されて擦り合う。このように、砂がブレードに衝突すること、及び砂同士が擦り合うことで、砂の表面の付着物に効果的に亀裂を入れることができ、付着物の一部は砂の表面から剥がされる。

請求項４に記載する本発明の鋳物砂再生装置は、請求項１又は請求項２に構成において、前記処理容器は、略水平に配置された円形状の底板と、前記底板の周端から上方へ向けて拡径するように傾斜した傾斜周壁部と、前記傾斜周壁部の上端から内側に延設された堰部と、を備えたドラムとされ、前記摩擦力付与機構は、前記ドラムの内側に回転可能に設けられて外周面の一部が前記傾斜周壁部に対して隙間をもって対向配置されたローラと、前記ローラの軸受けに設けられて前記ローラを前記傾斜周壁部の側に加圧するローラ加圧機構と、を備える。

請求項４に記載する本発明の鋳物砂再生装置によれば、処理容器は、略水平に配置された円形状の底板と、底板の周端から上方へ向けて拡径するように傾斜した傾斜周壁部と、傾斜周壁部の上端から内側に延設された堰部と、を備えたドラムである。そして、摩擦力付与機構は、駆動部がドラムを装置上下方向の軸回りに回転駆動するので、ドラム内に供給された砂は、擦り合いながら遠心力で傾斜周壁部の内面側に順次堆積されていく。

ここで、摩擦力付与機構は、ドラムの内側に回転可能に設けられて外周面の一部が傾斜周壁部に対して隙間をもって対向配置されたローラを備えており、ローラの軸受けに設けられたローラ加圧機構がローラを傾斜周壁部の側に加圧する。このため、傾斜周壁部の内側に堆積された砂がローラに接することでローラを回転させつつ砂に摩擦力が作用するので、砂表面の付着物に亀裂が入り、付着物の一部は砂から剥離されていく。また、傾斜周壁部の内面側に堆積された砂の層が厚みを増すと、砂は堰部を乗り越えて排出される。

請求項５に記載する本発明の鋳物砂再生装置は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の構成において、前記水洗槽には、前記水洗槽を装置上下方向に昇降させる昇降機構が設けられている。

請求項５に記載する本発明の鋳物砂再生装置によれば、水洗槽には、水洗槽を装置上下方向に昇降させる昇降機構が設けられている。このため、脱水後に水洗槽を昇降機構で下降させた後、攪拌機を回転させることで、水洗槽で脱水された砂が排出される。

以上説明したように、本発明に係る鋳物砂再生装置によれば、回収した使用済みの鋳物砂に付着するバインダ等を効果的に除去することができる。

本発明の第１の実施形態に係る鋳物砂再生装置の全体構成を示す縦断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る鋳物砂再生装置を用いた鋳物砂再生方法の工程の一部を示す模式的な縦断面図である。図２（Ａ）は第一工程を示し、図２（Ｂ）は第二工程を示し、図２（Ｃ）は第三工程を示す。 本発明の第１の実施形態に係る鋳物砂再生装置を用いた鋳物砂再生方法の工程の一部を示す模式的な縦断面図である。図３（Ａ）は水洗用の水を供給した状態を示し、図３（Ｂ）は第四工程を示し、図３（Ｃ）は水洗用の水を排出した状態を示す。 本発明の第１の実施形態に係る鋳物砂再生装置を用いた鋳物砂再生方法の工程の一部を示す模式的な縦断面図である。図４（Ａ）は遠心脱水の状態を示し、図４（Ｂ）は砂の排出状態を示す。 鋳物砂再生サイクルの工程を示す工程図である。 本発明の第２の実施形態に係る鋳物砂再生装置の一部を示す縦断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る鋳物砂再生装置の一部を示す縦断面図である。 本発明の実施形態ではない参考例として鋳物砂再生方法に用いられる衝撃式再生機を示す縦断面図である。 本発明の実施形態ではない参考例として鋳物砂再生方法に用いられる回転砥石再生機を示す縦断面図である。

［第１実施形態］
本発明の第１の実施形態に係る鋳物砂再生装置について図１〜図５を用いて説明する。図１には、第１の実施形態に係る鋳物砂再生装置１０の全体構成が縦断面図にて示されている。

図１に示されるように、鋳物砂再生装置１０は、箱体状の装置本体１０Ａを備えている。装置本体１０Ａの内側上部には、上部槽１２が設けられている。上部槽１２は、筒部１２Ａを備えると共に、筒部１２Ａの下端部にはホッパー部１２Ｂが連続して形成されている。

また、上部槽１２の内側上部には、処理槽１４が設けられている。処理槽１４の上壁１４Ｘには、吸気管１４Ｂ及び排気管１４Ｃが接続されており、排気管１４Ｃは、集塵機５０（図中ではブロック化して図示）に接続されている。集塵機５０は、空気を吸入する吸入部（図示しないブロワ）を備えている。また、吸気管１４Ｂ及び排気管１４Ｃには流量調整用のゲート（図示省略）が設けられている。これらにより、処理槽１４内の吸排気及び圧力調整が可能となっている。

処理槽１４の側壁１４Ｙの外周側からは砂供給シュート１４Ａが挿し込まれている。この砂供給シュート１４Ａは、使用済みの鋳物用の砂（中子砂を含む）の流し込み用とされている。砂供給シュート１４Ａには流量調整用のゲート（図示省略）が設けられている。

砂供給シュート１４Ａよりも下方側には、使用済みの鋳物用の砂を供給可能な処理容器（処理部）としてのローター１６が配置されている。ローター１６は、底板１６Ａが略水平に配置された有底円筒状とされ、底板１６Ａの周端から上方へ向けて立設された周壁部１６Ｂを備えている。なお、ローター１６の内側空間は、処理槽１４の内側空間の一部を構成している。

このローター１６には、摩擦力付与機構１８が設けられている。以下、摩擦力付与機構１８の構成について説明する。ローター１６の底板１６Ａには下方側に突出する回転軸２２が固定されている。回転軸２２は、上部槽１２に固定された軸受２４に回転可能に支持されている。回転軸２２の下端には駆動部２０（図中ではブロック化して図示）が設けられている。駆動部２０は、回転軸２２を回転させることでローター１６を装置上下方向の軸回りに回転駆動する。駆動部２０の具体的な構成については、図示を省略するが、回転軸２２の下端部側に取り付けられる第一プーリーと、上部槽１２に回転可能に取り付けられた第二プーリーと、前記第一プーリーと前記第二プーリーとに巻き掛けられるベルトと、前記第二プーリーを回転駆動させるモータと、を備えている。また、図示を省略するが、回転軸２２の下端部と駆動部２０との間にはクラッチが設けられている。前記クラッチは、駆動部２０の動力の伝達及び駆動部２０の動力の遮断の切り替えが可能になっている。

摩擦力付与機構１８は、ローター１６の上端外側に隣接して上部槽１２に固定されたリング部２６を備えている。リング部２６は、ローター１６との間に若干の隙間をもって配置され、環状に並設された複数のブレード２６Ａ（機械式再生用ターゲット）を備えている。ブレード２６Ａは、装置平面視でローター１６の半径方向に対して傾斜している。

以上により、摩擦力付与機構１８は、ローター１６を回転させることでローター１６の内部の砂に摩擦力を付与するようになっている。

上部槽１２の下方側（ローター１６の下方側）の直下には、水洗槽３０が配置されている。すなわち、水洗槽３０は、ローター１６から排出された砂を受け入れることが可能な位置に設けられている。この水洗槽３０は、湿式再生用水槽、兼脱水用回転槽として機能する。水洗槽３０には、給排水管３２が接続されており、水洗槽３０は、この給排水管３２を通じて水洗用の水を給排水可能とされている。給排水管３２は、装置本体１０Ａの側壁に形成された上下方向に延びる長孔（図示省略）を貫通している。

水洗槽３０の内部には、攪拌機３４（湿式再生用の攪拌羽根ユニット）が設けられている。攪拌機３４は、駆動部２０に連結されて装置上下方向の軸回りに回転可能な攪拌軸３６と、攪拌軸３６の軸周りに設けられて水洗槽３０の内部に配置された攪拌羽根３８と、を備えている。攪拌軸３６は、回転軸２２（ローター１６の回転中心軸）と同軸上に設定されている。また、図示を省略するが、攪拌軸３６の上端部と駆動部２０との間にはクラッチが設けられている。クラッチは、駆動部２０の動力の伝達及び駆動部２０の動力の遮断の切り替えが可能になっている。また、攪拌羽根３８は、本実施形態では粗い網目を有した羽根とされている。なお、攪拌羽根３８には網目のない羽根を適用してもよい。

また、攪拌軸３６の下端部には軸受４０を介して中敷板部４２が連結されている。中敷板部４２は、水洗槽３０の内部に略水平に配置されている。中敷板部４２の周端部と水洗槽３０の上端開口部とは、筒状の網状体としてのステンレスメッシュ４４によって全周に亘って繋がれている。図中においてステンレスメッシュ４４は点線で示される。ステンレスメッシュ４４の網目は、砂を通過させない寸法に設定されている。

また、水洗槽３０には、水洗槽３０を装置上下方向に昇降させる昇降機構４６が設けられている。昇降機構４６には、公知の昇降機構が適用可能であるが、本実施形態では、一例として、水洗槽３０に取り付けられると共に装置本体１０Ａの側壁に沿って昇降可能なスライド部４６Ａと、スライド部４６Ａがロッド４６Ｂ１の先端に取り付けられてロッド４６Ｂ１が伸縮することでスライド部４６Ａを昇降させるエアシリンダ４６Ｂと、を備えている。

装置本体１０Ａの下方側には、ベルトコンベア４８が設けられている。ベルトコンベア４８は、装置本体１０Ａ内で再生処理された砂を所定の搬出方向へ搬出するようになっている。

（鋳物砂再生方法及び作用・効果）
次に、鋳物砂再生装置１０を用いた鋳物砂再生方法について図２〜図５を用いて説明しながら、上記実施形態の作用及び効果について説明する。

図５には、鋳物砂再生サイクルの工程を示す工程図が示されている。図５に示される砂の解砕工程５３では、鋳造工程５１、後処理工程５２を経た砂の塊を振動篩等で砕く。なお、この後、機械式再生工程５４の前に磁選処理がなされる。磁選処理では、磁石式装置や渦電流式装置等を用いて不要な金属破片を取り除く。

その後、鋳物砂再生装置１０（図１参照）を用いた機械式再生工程５４、及び水洗（湯洗）式再生工程５５がなされるが、これらについては、詳細後述する。なお、機械式再生工程５４、及び水洗（湯洗）式再生工程５５は、鋳型造型、鋳造に用いた砂（骨材）に付着しているバインダ（例えば水ガラス系無機バインダ）等を取り除くための工程である。

砂乾燥工程５６では、処理された砂をある程度まで脱水又は乾燥させる。そして、砂に含まれる水分が測定される。この測定には、抵抗式、マイクロ波式、近赤外線式、遠赤外線式、加熱乾燥式等の水分測定装置が適用される。このような測定は、一定水分の混練物を作るにあたって水の投入量を決める必要があるためになされる。

次の造型工程５７では、まず、造型に必要な砂量を、重量式の砂計量機又は容積測定式の砂計量機で計測する。次に、混練物に必要な水分量を適量コントロールするために、砂に水分を添加する。また、鋳型として必要な強度を持たせるために水ガラスを添加する。さらに、鋳型への造型性向上のため及び発泡混合物を作るため界面活性剤を添加する。これらの水分、水ガラス、及び界面活性剤の添加には、計量ポンプ等が用いられる。次に、砂、水ガラス、及び界面活性剤を混練機で均一に混合及び攪拌する。そして、圧縮空気によるブローイング造型（発泡混合物の場合は圧入造型又はブローイング造型）等で加熱硬化させ、鋳型を作る。

鋳造工程５１では、重力鋳造、低圧鋳造、ダイキャスト等で、溶かした金属を鋳型に流し込んで鋳物を作る。また、後工程では、振動砂落し装置や衝撃式砂落し装置等で鋳物と中子砂とを分離し、所謂砂落しをする。

次に、機械式再生工程５４及び水洗（湯洗）式再生工程５５について図２及び図３を用いて説明する。

図２には、機械式再生工程５４（図５参照）を説明するための概略縦断面図が示されている。図２（Ａ）に示されるように、まず、使用済みの鋳物用の砂が砂供給シュート１４Ａからローター１６に供給（投入）される（第一工程）。なお、図中では、砂を模式的にドットで示している（図３、図４、図６〜図９においても同様）。

次に、図２（Ｂ）に示されるように、摩擦力付与機構１８がローター１６内の砂に摩擦力を付与する（第二工程）。この工程において、摩擦力付与機構１８の駆動部２０がローター１６を回転させると（矢印ａ参照）、ローター１６内に供給された砂は、互いに擦り合いながら遠心力でローター１６の周壁部１６Ｂの内面側に順次堆積されていく。また、ローター１６の上端を越えた砂は、ブレード２６Ａに衝突することで、ローター１６の内側に戻されて（矢印ｂ参照）互いに擦り合い、また、凝集状態のものは単粒子となる。このように、砂がブレード２６Ａに衝突すること、及び砂同士が擦り合うことで、砂の表面の付着物（水ガラス）に亀裂が入り、水に対する付着物の溶解性が上がると共に、付着物の一部は砂の表面から剥がされる。また、付着物の表面が粗くなることで付着物の表面積が増す。

なお、この工程では、回転軸２２と駆動部２０との間の図示しないクラッチは駆動部２０の動力を伝達しており、攪拌軸３６と駆動部２０との間の図示しないクラッチは駆動部２０の動力を遮断している。また、処理槽１４内は、集塵機５０（図１参照）側からの吸引（処理槽１４に対する吸引方向を矢印Ｐで示す）で負圧状態になっている。このため、砂は基本的にはローター１６とリング部２６との間の隙間からは流出しない。

次に、図２（Ｃ）に示されるように、ローター１６内の砂がローター１６の下方側の水洗槽３０内に落下する（第三工程）。この工程では、集塵機５０（図１参照）側からの吸引が停止されことで、処理槽１４内の負圧状態が解除され、砂がローター１６とリング部２６との間の隙間から流出する（砂排出機構）。流出した砂は、ホッパー部１２Ｂを伝って水洗槽３０内（ステンレスメッシュ４４の内側）に落下する（矢印ｚ参照）。これにより、水洗槽３０は、ローター１６から排出された砂を受け入れる。

なお、本実施形態の鋳物砂再生装置１０における機械式再生では、砂をローター１６に所定量入れて処理した後に、処理した砂をローター１６からすべて排出するような処理（所謂バッチタイプの処理）形態を採用している。

図３には、水洗（湯洗）式再生工程５５（図５参照）を説明するための概略縦断面図が示されている。図３（Ａ）に示されるように、砂が入った水洗槽３０には、給排水管３２を通じて水洗用の水が供給される（矢印ｃ参照）。水の供給には、計量ポンプや温水装置等が用いられる。水は、常温の水でもよいし、温水でもよい。また、水洗槽３０には、アルミナボール等の研磨材が入れられる。

次に、図３（Ｂ）に示されるように、水洗槽３０内の砂が水洗される（第四工程）。この工程では、回転軸２２と駆動部２０との間の図示しないクラッチが駆動部２０の動力を遮断すると共に、攪拌軸３６と駆動部２０との間の図示しないクラッチが駆動部２０の動力を伝達する。そして、駆動部２０が攪拌軸３６を回転させると（矢印ｄ参照）、水洗槽３０内の砂、水及び研磨材が攪拌羽根３８で攪拌されるので、砂の表面の付着物が研磨材と接して擦り取られる。そして、亀裂が入っていた付着物等が水洗槽３０内で砂から分離して水に溶ける。これは、付着物の水ガラスが水に溶ける特性を活用したものである。また、本実施形態では、機械式再生工程５４（図５及び図２参照）で、付着物の表面が粗くされて付着物の表面積が増やされているので、水洗時に水に接する付着物の面積が増え、付着物の水への溶解速度が向上している。

また、本実施形態では、攪拌軸３６の下端部に軸受４０（図１参照）を介して連結された中敷板部４２が水洗槽３０の内部に略水平に配置されており、中敷板部４２の周端部と水洗槽３０の上端開口部とがステンレスメッシュ４４によって全周に亘って繋がれている。このため、水洗槽３０の内部に落下した砂は、中敷板部４２上でステンレスメッシュ４４の内周側に受け入れられる。従って、攪拌機３４を回転させると、砂の表面の付着物がステンレスメッシュ４４と接して擦り取られる。

次に、図３（Ｃ）に示されるように、水洗槽３０内の水が給排水管３２を通じて排水される（矢印ｅ参照）。図４には、排水後の処理を説明するための概略縦断面図が示されている。

図４（Ａ）に示されるように、排水後には、遠心脱水処理がなされる。この工程では、攪拌軸３６と駆動部２０との間の図示しないクラッチが、駆動部２０の動力を伝達する状態から駆動部２０の動力を遮断する状態に切り替えられる（すなわちクラッチが切られる）ことで、攪拌軸３６、ひいては攪拌羽根３８を高速回転させる。このとき、砂には遠心力が作用し、ステンレスメッシュ４４側に砂が押し付けられながら、砂からは水分が飛ばされる。

次に、図４（Ｂ）に示されるように、水洗槽３０の中から砂を排出する。この工程では、攪拌軸３６と駆動部２０との間の図示しないクラッチが、駆動部２０の動力を遮断する状態から駆動部２０の動力を伝達する状態に切り替えられ、攪拌羽根３８を回転させた状態で、昇降機構４６が水洗槽３０を降下させる（矢印ｆ参照）。すると、ステンレスメッシュ４４の一端は水洗槽３０と共に降下するので、中敷板部４２上の砂が遠心力で中敷板部４２の外周側に飛ばされて落下する（矢印ｇ参照）。また、ステンレスメッシュ４４は中敷板部４２の周端部と水洗槽３０の上端開口部とを繋いでいるので、落下した砂は、ステンレスメッシュ４４及び水洗槽３０の外周側を通って装置本体１０Ａの下方側のベルトコンベア４８上に排出される。そして、ベルトコンベア４８は、装置本体１０Ａ内で再生処理された砂を所定の搬出方向へ搬出する。

なお、本実施形態では、図１に示されるように、回転軸２２（ローター１６の回転中心軸）と攪拌軸３６とが同軸上に設定されているので、省スペース化を図りながら駆動部２０からローター１６側及び攪拌機３４側に駆動力が伝達される。

以上説明したように、本実施形態に係る鋳物砂再生装置１０及び鋳物砂再生方法によれば、回収した使用済みの鋳物砂に付着するバインダ等を効果的に除去することができる。これにより、鋳物砂は、繰り返し鋳型に使うことが可能になる。

この点について補足説明をすると、例えば、使用済みの中子砂を用いて発泡混練物にする場合、仮に、撥水性の異物やバインダが中子砂に多く付着していると、新砂を用いた場合と比較し、より多くの発泡剤、水分、及び水ガラス系無機バインダが必要となり、その結果、造型後空間から造形物を取り出すまでの時間が長くなるうえ、臭気も発生しやすいというデメリットがある。このため、中子砂に付着物が多く残ってしまうような再生方法では、中子砂を繰り返し使用するのが難しい。

これに対して、本実施形態では、中子砂から付着物を効果的に除去できるので（安定した再生能力の提供）、再生した中子砂の親水性等が向上し、再生砂が新砂と同等量の発泡剤、水、及び水ガラス系バインダの添加にて、同程度の造型時間で所望の造型物を得ることができる。よって、中子砂の繰り返し使用が可能となる。

［第１実施形態の変形例］
なお、第１の実施形態の変形例として、図１に示される鋳物砂再生装置１０のホッパー部１２Ｂの下端と水洗槽３０の上端とを装置上下方向に離すと共に、この間を含む範囲に風力選別機構（微粉抜き用のエアセパレータ）を設けてもよい。すなわち、例えば、装置本体１０Ａの側壁でホッパー部１２Ｂの下端と水洗槽３０の上端との間の高さ位置に、集塵機５０（吸入部）に繋がる排気管（図示省略）を接続すると共に、装置本体１０Ａの対向する側壁に吸気口（図示省略）を形成してもよい。このような風力選別機構は、ホッパー部１２Ｂの下端から排出された砂に対して気流を当てることで、砂から分離して気流に乗せられる軽量物と落下する重量物とに選別すると共に、前記重量物を水洗槽３０に落下させるための機構である。

このような変形例における鋳物砂再生方法によれば、第三工程では、ローター１６から落下させた砂に対して気流を当てることで、砂から分離して気流に乗せられる軽量物と落下する重量物とに選別すると共に、重量物を水洗槽３０に落下させるので、砂から分離した付着物が水洗槽３０内に入るのを防止又は抑制することができる。

なお、上記変形例の構成に加えて、又は、上記変形例の風力選別機構に代えて、水洗槽３０の上方側に、砂微粉や水ガラス微粉を除去するための振動篩を設けてもよい。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係る鋳物砂再生装置６０及び鋳物砂再生方法について、図６を用いて説明する。図６には、鋳物砂再生装置６０の上部が縦断面図にて示されている。図６に示されるように、鋳物砂再生装置６０には、第１の実施形態における処理槽１４（図１参照）に相当する構成がなく、上部槽１２（図１参照）に代えて、上部槽６２が設けられている点で、第１の実施形態に係る鋳物砂再生装置１０（図１参照）とは異なる。他の構成は、第１の実施形態と実質的に同様の構成となっている。よって、第１の実施形態と実質的に同様の構成部については、同一符号を付して説明を省略する。

図６に示されるように、装置本体１０Ａの内側上部には、上部槽６２が設けられている。上部槽６２は、その上部構成を除いて、第１の実施形態における上部槽１２（図１参照）と同様の構成となっているので、同様の構成部については同一符号を付す。上部槽６２の上壁６２Ａの中央部から下方側へ向けては漏斗状の砂供給シュート６２Ｂが形成されている。この砂供給シュート６２Ｂは、使用済みの鋳物用の砂の流し込み用とされており、下端開口部がローター１６の上方側に配置されている。砂供給シュート６２Ｂには流量調整用のゲート（図示省略）が設けられている。

このような構成では、使用済みの鋳物用の砂を連続的にローター１６に供給することになり、ローター１６内からリング部２６を乗り越えた砂（矢印Ｘ参照）がローター１６の下方側の水洗槽３０（図１参照）内に落下する（第三工程）。

以上説明した本実施形態に係る鋳物砂再生装置６０及び鋳物砂再生方法によっても、回収した使用済みの鋳物砂に付着するバインダ等を効果的に除去することができる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態に係る鋳物砂再生装置７０及び鋳物砂再生方法について、図７を用いて説明する。図７には、鋳物砂再生装置７０の上部が縦断面図にて示されている。図７に示されるように、鋳物砂再生装置７０には、第２の実施形態におけるローター１６（図６参照）に代えて、処理容器（処理部）としてのドラム７２が配置される共に、摩擦力付与機構１８（図６参照）に代えて、摩擦力付与機構７４が設けられている点で、第２の実施形態に係る鋳物砂再生装置６０（図６参照）とは異なる。他の構成は、第２の実施形態と実質的に同様の構成となっている。よって、第１、第２の実施形態と実質的に同様の構成部については、同一符号を付して説明を省略する。

図７に示されるように、ドラム７２は、略水平に配置された円形状の底板７２Ａと、底板７２Ａの周端から上方へ向けて拡径するように傾斜した傾斜周壁部７２Ｂと、傾斜周壁部７２Ｂの上端から内側に延設された堰部７２Ｃと、を備えている。

また、摩擦力付与機構７４は、ドラム７２の内側に回転可能に設けられた一対のローラ７６と、ローラ７６の軸受けに設けられたローラ加圧機構８０と、を含んで構成されている。ローラ７６は、外周面の一部が傾斜周壁部７２Ｂに対して隙間をもって対向配置されている。

ローラ加圧機構８０は、ローラ７６の軸受けを備えた支持アーム８０Ａと、支持アーム８０Ａに取り付けられて図７の紙面に垂直な方向に延びる水平軸８０Ｂと、を含んで構成されている。水平軸８０Ｂは、ローラ加圧機構８０の一部を構成する図示しないシリンダによって、ローラ７６が傾斜周壁部７２Ｂに対して接離する方向に変位可能となっている。これにより、ローラ加圧機構８０は、ローラ７６を傾斜周壁部７２Ｂの側に加圧することが可能となっており、駆動部２０でドラム７２を回転させることでドラム７２の内部の砂に摩擦力を付与する機構とされている。

すなわち、鋳物砂再生装置７０では、摩擦力付与機構７４の駆動部２０がドラム７２を回転させると、ドラム７２内に供給された砂は、互いに擦り合いながら遠心力でドラム７２の傾斜周壁部７２Ｂの内面側に順次堆積されていく。そして、傾斜周壁部７２Ｂの内面側に堆積された砂がローラ７６に接することでローラ７６を回転させつつ砂に摩擦力が作用するので、砂表面の付着物に亀裂が入り、付着物の一部は砂から剥離されていく。このように、摩擦力付与機構７４はドラム７２内の砂に摩擦力を付与する（第二工程）。

また、傾斜周壁部７２Ｂの内側に堆積された砂の層が厚みを増すと、ドラム７２内から堰部７２Ｃを乗り越えた砂（矢印Ｙ参照）がドラム７２内の下方側の水洗槽３０（図１参照）内に落下する（第三工程）。

以上説明した本実施形態に係る鋳物砂再生装置７０及び鋳物砂再生方法によっても、回収した使用済みの鋳物砂に付着するバインダ等を効果的に除去することができる。

［参考例］
なお、本発明の実施形態ではない参考例として、第一工程、第二工程、及び第三工程は、図８に示される衝撃式再生機９０や図９に示される回転砥石再生機９２を用いてなされてもよい。

まず、図８に示される衝撃式再生機９０について説明する。衝撃式再生機９０は、処理部としての処理ケース部９０Ａを備えている。処理ケース部９０Ａは、下部が二股状とされた三股筒状に形成され、上下方向を長手方向として配置されている。処理ケース部９０Ａの側部には砂供給シュート９０Ｂが接続されている。砂供給シュート９０Ｂは、使用済みの鋳物用の砂を処理ケース部９０Ａに供給するための流路形成部である。処理ケース部９０Ａの二股状の下部は、第一管部９０Ｃ及び第二管部９０Ｄを備えている。第一管部９０Ｃの下端開口部は閉塞される共に圧縮空気供給用のノズル９０Ｅが挿し込まれている。

処理ケース部９０Ａの内部において、ノズル９０Ｅの先端部の上方側には、内側パイプ９０Ｆが上下方向を長手方向として配置されている。内側パイプ９０Ｆの下端部は、ノズル９０Ｅの先端部に対して間隔をおいて配置されている。一方、内側パイプ９０Ｆの上端開口に対向して衝突板９０Ｇが配置されている。衝突板９０Ｇは、内側パイプ９０Ｆの上端開口に対して間隔をおいた位置に設定され、網目状の素材で形成されている。衝突板９０Ｇの網目は、空気を通過させると共に砂を通過させない寸法に設定されている。また、処理ケース部９０Ａの内部には、衝突板９０Ｇに衝突して跳ね返った砂を第二管部９０Ｄへ案内するためのガイド部９０Ｈ、９０Ｉが設けられている。なお、第二管部９０Ｄの下方側には、図示しない水洗槽が配置されている。

このような衝撃式再生機９０では、まず、使用済みの鋳物用の砂が砂供給シュート９０Ｂから（矢印Ａ１参照）処理ケース部９０Ａに供給される（第一工程）。供給された砂は、ノズル９０Ｅから噴出された圧縮空気（矢印Ａ２参照）と共に、内側パイプ９０Ｆ内に入り（矢印Ａ３参照）、内側パイプ９０Ｆを通過した後に衝突板９０Ｇに衝突する。すなわち、処理ケース部９０Ａの砂には衝撃力が付与される（第二工程）。このとき、圧縮空気は衝突板９０Ｇを通過し（矢印Ａ４参照）、砂は衝突板９０Ｇによって跳ね返される。跳ね返された砂は、ガイド部９０Ｈ、９０Ｉに案内され（矢印Ａ５、Ａ６参照）、第二管部９０Ｄの下向き開口から排出され、処理ケース部９０Ａの下方側の水洗槽（図示省略）内に落下する（第三工程）。

次に、図９に示される回転砥石再生機９２について説明する。回転砥石再生機９２は、処理部としての処理ケース部９２Ａを備えている。処理ケース部９２Ａは、上部が上下方向に延びる筒状とされ、下部が水平方向（図９の紙面に垂直な方向）を円弧中心とする半円筒状とされている。処理ケース部９２Ａの側部には砂供給シュート９２Ｂが接続されている。砂供給シュート９２Ｂは、使用済みの鋳物用の砂を処理ケース部９２Ａに供給するための流路形成部である。

処理ケース部９２Ａ内の下部には、回転ドラム９２Ｃが配置されている。回転ドラム９２Ｃは、互いに同軸状に配置された内筒部９２Ｄと外筒部９２Ｅとが側板部９２Ｆによって連結されており、図９の右回りに回転駆動されるようになっている（矢印Ｂ１参照）。回転ドラム９２Ｃの外筒部９２Ｅの外周側には複数の掻揚片９２Ｇが設けられており、これらの掻揚片９２Ｇは、回転ドラム９２Ｃの周方向に並設されている。また、回転ドラム９２Ｃの外筒部９２Ｅ及び内筒部９２Ｄには、複数の貫通孔（図示省略）が形成されており、外筒部９２Ｅの半径方向外側と内筒部９２Ｄの半径方向内側とが連通した構造になっている。

一方、回転ドラム９２Ｃの内筒部９２Ｄの内周側には、円筒状の回転砥石９２Ｈが回転ドラム９２Ｃと同軸に配置されている。回転砥石９２Ｈは、回転ドラム９２Ｃとは反対方向に回転駆動される（矢印Ｂ２参照）。また、処理ケース部９２Ａの下部には、処理ケース部９２Ａの内部の砂等を排出するための略筒状の排出管９２Ｉが接続されている。なお、排出管９２Ｉの下端開口９２Ｊの下方側には、図示しない水洗槽が配置されている。

このような回転砥石再生機９２では、まず、使用済みの鋳物用の砂が砂供給シュート９２Ｂから処理ケース部９２Ａに供給される（第一工程）。供給された砂は、掻揚片９２Ｇで掻き揚げられながら、回転ドラム９２Ｃの外筒部９２Ｅの外周側から内筒部９２Ｄの内周側に入って回転砥石９２Ｈに当たり、研磨される。すなわち、処理ケース部９２Ａの砂には衝撃力が付与される（第二工程）。処理ケース部９２Ａ内で処理された砂は、排出管９２Ｉの下端開口９２Ｊから排出され、処理ケース部９２Ａの下方側の水洗槽（図示省略）内に落下する（第三工程）。

以上説明した、図８に示される衝撃式再生機９０や図９に示される回転砥石再生機９２を用いた鋳物砂再生方法によっても、回収した使用済みの鋳物砂に付着するバインダ等を効果的に除去することができる。

［実施形態の補足説明］
なお、上記第１〜第３の実施形態では、図１等に示されるように、回転軸２２と攪拌軸３６とが、同軸上に設定されており、装置のコンパクト化の観点からはこのような構成が好ましいが、処理容器の回転中心軸と攪拌軸とが同軸上に設定されていない構成とすることも可能である。

また、上記実施形態では、中敷板部４２の周端部と水洗槽３０の上端開口部とを全周に亘って繋ぐ網状体がステンレスメッシュ４４とされているが、網状体は、例えば、合成樹脂で形成されたメッシュ等のような他の網状体でもよい。また、上記実施形態では、中敷板部４２及びステンレスメッシュ４４が設けられているが、本発明の実施形態ではない参考例として、これらが設けられない構成も採り得る。

また、上記実施形態では、昇降機構４６がエアシリンダ４６Ｂを含んで構成されているが、昇降機構は、エアシリンダ４６Ｂに代えて、油圧シリンダを設けたものやエレベータを設けたもの等のような他の昇降機構であってもよい。また、昇降機構が設けられない構成も採り得る。

また、上記実施形態では、第四工程では、水洗槽３０内の水洗用の水に研磨材が入れられた状態で水洗槽３０内の砂、水及び研磨材が攪拌されており、このような処理が好ましいが、第四工程は、研磨材を入れないで攪拌する工程とすることもできる。

また、第四工程の後には、水流篩、振動篩等を用いて、水洗槽内に入れられた研磨材が砂から分離されるようにするとよい。

さらに、脱水された砂を乾燥機として、摩擦力付与機構の駆動部が処理容器及び攪拌機を回転駆動する際に発生する熱を利用して乾燥させるような乾燥機を設置してもよい。

なお、上記実施形態及び上述の複数の変形例は、適宜組み合わされて実施可能である。

１０ 鋳物砂再生装置
１６ ローター（処理容器）
１６Ａ 底板
１８ 摩擦力付与機構
２０ 駆動部
２２ 回転軸（処理容器の回転中心軸）
２６ リング部
２６Ａ ブレード
３０ 水洗槽
３４ 攪拌機
３６ 攪拌軸
３８ 攪拌羽根
４０ 軸受
４２ 中敷板部
４４ ステンレスメッシュ（網状体）
４６ 昇降機構
６０ 鋳物砂再生装置
７０ 鋳物砂再生装置
７２ ドラム（処理容器）
７２Ａ 底板
７２Ｂ 傾斜周壁部
７２Ｃ 堰部
７４ 摩擦力付与機構
７６ ローラ
８０ ローラ加圧機構

Claims (5)

1. 使用済みの鋳物用の砂を供給可能な処理容器と、
   前記処理容器に設けられ、前記処理容器を装置上下方向の軸回りに回転駆動する駆動部を備えると共に、前記処理容器を回転させることで前記処理容器の内部の砂に摩擦力を付与する摩擦力付与機構と、
   前記処理容器の下方側に配置されて水洗用の水を給排水可能とされ、前記処理容器から排出された砂を受け入れる水洗槽と、
   前記駆動部に連結されて装置上下方向の軸回りに回転可能な攪拌軸と、前記攪拌軸に設けられて前記水洗槽の内部に配置された攪拌羽根と、を備えた攪拌機と、
   前記水洗槽の内部に略水平に配置され、前記攪拌軸の下端部に軸受を介して連結された中敷板部と、
   前記中敷板部の周端部と前記水洗槽の上端開口部とを全周に亘って繋ぐ網状体と、
   を有する鋳物砂再生装置。
2. 前記処理容器の回転中心軸と前記攪拌軸とが同軸上に設定されている、請求項１記載の鋳物砂再生装置。
3. 前記処理容器は、底板が略水平に配置された有底円筒状のローターとされ、
   前記摩擦力付与機構は、前記ローターの上端外側に隣接してかつ装置平面視で前記ローターの半径方向に対して傾斜した複数のブレードが環状に並設されたリング部を備える、請求項１又は請求項２に記載の鋳物砂再生装置。
4. 前記処理容器は、略水平に配置された円形状の底板と、前記底板の周端から上方へ向けて拡径するように傾斜した傾斜周壁部と、前記傾斜周壁部の上端から内側に延設された堰部と、を備えたドラムとされ、
   前記摩擦力付与機構は、前記ドラムの内側に回転可能に設けられて外周面の一部が前記傾斜周壁部に対して隙間をもって対向配置されたローラと、前記ローラの軸受けに設けられて前記ローラを前記傾斜周壁部の側に加圧するローラ加圧機構と、を備える請求項１又は請求項２に記載の鋳物砂再生装置。
5. 前記水洗槽には、前記水洗槽を装置上下方向に昇降させる昇降機構が設けられている、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の鋳物砂再生装置。