JP6687399B2 - 鋳物砂の加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、鋳造用の鋳型の製造に使用される粘結剤コーテッドサンドなど鋳物砂を加熱する装置に関するものである。

鋳造用の鋳型は鋳物砂を成形することによって製造される。例えばシェルモールド法では、珪砂などの耐火骨材の表面をフェノール樹脂など熱硬化性樹脂からなる固形の粘結剤で被覆した粘結剤コーテッドサンドを鋳物砂として用い、加熱された金型に粘結剤コーテッドを充填し、粘結剤コーテッドサンドを金型内で焼成することによって、鋳型を製造することができる。

このように鋳物砂を用いて鋳型を製造するにあたっては、鋳物砂はホッパーなどの貯留槽に貯留しておき、貯留槽から鋳型製造用の金型に供給するようにするのが一般的である。そしてこのように貯留槽内で鋳物砂を貯留する際に、貯留槽内の鋳物砂を予備加熱することが従来から行なわれている。

すなわち、冬場のように気温が低いときは貯留槽内の鋳物砂も温度が低くなるので、鋳物砂を加熱された金型に充填して成形する場合に、成形時間が長くなる。特にシェルモールド法のように鋳物砂として粘結剤コーテッドサンドを用いる場合には、粘結剤コーテッドサンドの温度が低いと、粘結剤を硬化させる時間が長くなり、鋳型の製造効率が低くなる。従って、貯留槽内の鋳物砂を予備加熱して、鋳物砂の温度の低下を防ぐことが望ましいのである。また夏場のように気温が高いときであっても、粘結剤が硬化しない程度の温度に鋳物砂を加熱しておけば、鋳型を製造する時間を短縮することができるので、この場合も貯留槽内の鋳物砂を予備加熱するのが望ましい。

貯留槽内の鋳物砂を予備加熱する加熱装置としては従来から種々のものが提案されており、熱媒を通過させる熱交換器を貯留槽内に配置したり、貯留槽に加熱用のジャケットを設けたりするのが一般的である。しかしこのものでは、熱交換器やジャケットからの伝熱により鋳物砂を加熱するものであるので、鋳物砂を加熱する効率が悪く、しかも熱交換器やジャケットに接触している部分の鋳物砂と、熱交換器やジャケットから離れている部分の鋳物砂とでは、加熱温度が異なることになり、貯留槽内の鋳物砂を均一に加熱することが困難であるという問題がある。

そこで特許文献１や特許文献２の発明では、貯留槽内の下部に配置したノズル孔から気体を噴出させ、この噴出する気体で貯留槽内の鋳物砂を浮遊させたり攪拌したりし、この状態で鋳物砂を加熱するようにしている。このように貯留槽内で浮遊させたり攪拌したりしながら鋳物砂を加熱することによって、貯留槽内で鋳物砂を流動させながら加熱して、貯留槽内の鋳物砂を均一に加熱するようにしているものである。

特開平０６−１４２８３７号公報（図２） 特開２００１−３２１８８６号公報（図１、図２）

しかし、特許文献１、２の発明のように貯留槽の下部のノズル孔から噴出する気体で鋳物砂を浮遊あるいは攪拌させるだけでは、貯留槽内の鋳物砂の全体を浮遊させたり攪拌したりすることは難しい。従って特許文献１、２の発明でも、依然として貯留槽内の鋳物砂の均一に加熱することは困難であった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、貯留槽内の鋳物砂の全体を攪拌して、鋳物砂を均一に加熱することができる鋳物砂の加熱装置を提供することを目的とするものである。

本発明に係る鋳物砂の加熱装置は、鋳物砂を貯留する貯留槽１０と、貯留槽１０内にその下部から加熱気体を上方へ向けて吹き込むように加熱気体を供給する気体供給装置２０１と、上下が開口する筒状に形成され、加熱気体が下端の開口部から筒内に吹き込まれる位置において貯留槽１０内に配置される対流筒２０２とを備え、対流筒２０２の上端の開口部は、対流筒２０２内に吹き込まれる加熱気体によって吹き上げられる対流筒２０２内の鋳物砂が貯留槽１０内において対流筒２０２の外側に吹き出されるオーバーフロー口２０３として形成されていると共に、対流筒２０２の外側の鋳物砂が対流筒２０２内に流入する砂流入孔２０４が対流筒２０２の側面に形成されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、貯留槽１０に供給された鋳物砂は砂流入孔２０４から対流筒２０２内に流入し、対流筒２０２内に流入した鋳物砂は気体供給装置２０１から吹き込まれる加熱気体によって対流筒２０２内を上方へ吹き上げられると共に上端のオーバーフロー口２０３から対流筒２０２の外側へオーバーフローし、対流筒２０２の外側へ流れ出た鋳物砂は砂流入孔２０４を通って対流筒２０２内に流入する。このように貯留槽１０内の鋳物砂は対流筒２０２の内側と外側の間で対流することになり、貯留槽１０内の鋳物砂の全体を対流により攪拌することができると共に、このように鋳物砂を対流させながら、鋳物砂を対流させる加熱空気で鋳物砂を加熱することができ、鋳物砂を均一に加熱することができるものである。

また本発明は、貯留槽１０の下端部に砂排出口２０５が形成されていると共に、気体供給装置２０１から供給される加熱気体は砂排出口２０５を通して貯留槽１０内に吹き込まれるものであり、上記対流筒２０２は下端の開口部がこの砂排出口２０５に対向するように配置されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、貯留槽１０内で鋳物砂を対流させると共に鋳物砂を加熱するための加熱気体は、貯留槽１０内の鋳物砂を排出するための砂排出口２０５を通して貯留槽１０内に吹き込まれるものであって、貯留槽１０内に加熱気体を吹き込むための特別な開口を貯留槽１０に設ける必要がなくなり、貯留槽１０を簡単な構造に形成することができるものである。

また本発明は、砂排出口２０５の下端の開口を塞ぐように配置されるフィルター体２０６を備え、フィルター体２０６は板体２０７と、気体は通過するが鋳物砂を通過させないフィルター網２０８とを上下に重ねて形成され、板体２０７には砂通過孔２０９及び通気孔２１０が設けられていると共に、フィルター網２０８は砂通過孔２０９の箇所を避けて通気孔２１０の箇所において配置されており、砂通過孔２０９は貯留槽１０内の鋳物砂が砂排出口２０５から排出される際の通路となるものであり、通気孔２１０は気体供給装置２０１から供給される加熱気体が貯留槽１０内に吹き込まれる際の通路となるものであることを特徴とするものである。

この発明によれば、貯留槽１０の砂排出口２０５を鋳物砂の排出通路となる砂通過孔２０９以外の部分においてフィルター体２０６で塞いだ状態で、気体供給装置２０１から供給される加熱気体をフィルター体２０６の通気孔２１０を通して貯留槽１０内に吹き込むことができるものであり、鋳物砂を通過させないフィルター網２０８が配置されている通気孔２１０は径を大きく形成できるものであって、大きな風量で加熱気体を貯留槽１０内に吹き込むことができ、貯留槽１０内に鋳物砂が多く貯留されていても、支障なく鋳物砂を対流させることができるものである。

上記フィルター体２０６は複数枚の板体２０７と、板体２０７間に挟まれるフィルター網２０８とを重ねて形成され、各板体２０７の砂通過孔２０９及び通気孔２１０は、上下に重ねた状態で同じ位置に配置されるように設けられていることを特徴とするものである。

このようにフィルター網２０８を板体２０７の間に挟み込むようにすることによって、板体２０７にフィルター網２０８を固定させる必要なく密着させることができ、板体２０７とフィルター網２０８の隙間から鋳物砂が漏れ出るおそれがなくなると共に、フィルター網２０８を板体２０７から容易に取り外すことができ、フィルター網２０８の取り換えや清掃が容易になるものである。

また本発明は、貯留槽１０内に上下駆動自在に配置され、フィルター体２０６の砂通過孔２０９の上端の開口を上下動にて開閉する開閉具２１１を備えることを特徴とするものである。

この発明によれば、貯留槽１０の砂排出口２０５から鋳物砂をフィルター体２０６の砂通過孔２０９を通過して排出することができるが、開閉具２１１で砂通過孔２０９を閉じておくことによって、貯留槽１０から一部の鋳物砂が砂通過孔２０９に入り込むようなことなく、貯留槽１０内の全量の鋳物砂を均一に加熱することができるものである。

また本発明は、気体供給装置２０１に接続される接続口２１２を有する気体通過筒２１３の内側に砂通過筒２１４を配置して形成される気体導入体２１５を備え、気体通過筒２１３と砂通過筒２１４の間に形成される気体通過室２１６の上面にフィルター体２０６の通気孔２１０が位置し、且つ砂通過筒２１４の上端の開口がフィルター体２０６の砂通過孔２０９の下端の開口に合致するように、気体導入体２１５はフィルター体２０６の下側に配置されていることを特徴とするものである。

気体供給装置２０１はこの気体導入体２１５を通してフィルター体２０６に接続されることになるが、フィルター体２０６の通気孔２１０は気体導入体２１５の気体通過室２１６の上面に位置していれば、加熱気体を気体通過室２１６から通気孔２１０へと通気して貯留槽１０に供給することができるものであり、通気孔２１０と気体通過室２１６との位置合わせを正確に行なう必要がないものであって、フィルター体２０６に通気孔２１０を複数個所に設けるようにしても、なんら支障なくフィルター体２０６と気体導入体２１５を配置することができるものである。

また本発明は、上記フィルター体２０６は、貯留槽１０の砂排出口２０５の下面と気体導入体２１５の上面との間に挟み込まれており、貯留槽１０と気体導入体２１５の少なくとも一方は上下に近接離間する方向に位置移動自在に形成されていることを特徴とするものである。

この発明によれば、貯留槽１０と気体導入体２１５を離間させることによって、フィルター体２０６を取り出すことができ、フィルター体２０６のフィルター網２０８の交換や清掃を容易に行なうことができるものである。

また本発明は、上記貯留槽１０に、対流筒２０２の側面の砂流入孔２０４に対向する位置において、対流筒２０２内の鋳物砂の上面の位置を検知する砂検出センサー２１７を設けたことを特徴とするものである。

この発明によれば、砂検出センサー２１７で検知される対流筒２０２内の鋳物砂の上面の高さによって、貯留槽１０内に貯留される鋳物砂の量を検出することができ、この検出量に応じて貯留槽１０に鋳物砂を供給することによって、貯留槽１０内の鋳物砂の量を一定に保つことができるものである。

また本発明は、貯留槽１０内において対流筒２０２の上方位置に配置され、鋳物砂が通過する間隙を介して対流筒２０２の上端のオーバーフロー口２０３を覆う遮蔽体２１８を備えたことを特徴とするものである。

この発明によれば、加熱気体によって吹き上げられる対流筒２０２内の鋳物砂が貯留槽１０の外方へ飛び散ることを、遮蔽体２１８で防ぐことができるものである。

また本発明は、上記遮蔽体２１８は、下面が中央部から外周部へと下り傾斜する傾斜ガイド面２１９として形成されていることを特徴とするものである。

この発明によれば、加熱気体によって吹き上げられた対流筒２０２内の鋳物砂が遮蔽体２１８に当たると、その下面の傾斜ガイド面２１９の傾斜によって、鋳物砂は対流筒２０２の外側に流れるようにガイドされるものであり、対流筒２０２の内外での鋳物砂の対流がスムーズに行なわれるものである。

また本発明は、気体導入体２１５の砂通過筒２１４に冷媒を通す熱交換器２２０を設けたことを特徴とするものである。

砂通過筒２１４の気体通過室２１６内に位置する砂通過筒２１４には気体通過室２１６を通過する加熱気体の熱が作用することになるが、砂通過筒２１４が温度上昇することを熱交換器２２０による冷却で防ぐことができ、鋳物砂が砂通過筒２１４の内周に付着したりすることを防ぐことができるものである。

また本発明は、上記気体供給装置２０１は、空気を除湿する除湿器２２１と、除湿した空気を加熱して送り出す加熱送風機２２２とを具備して形成されていることを特徴とするものである。

この発明によれば、加熱気体として除湿して乾燥した加熱空気を貯留槽１０に供給することができるものであり、鋳物砂を湿らせるようなことなく加熱することができるものである。

本発明によれば、貯留槽１０に供給された鋳物砂は砂流入孔２０４から対流筒２０２内に流入し、対流筒２０２内に流入した鋳物砂は気体供給装置２０１から吹き込まれる加熱気体によって対流筒２０２内を上方へ吹き上げられると共に上端のオーバーフロー口２０３から対流筒２０２の外側へオーバーフローし、対流筒２０２の外側へ流れ出た鋳物砂は砂流入孔２０４を通って対流筒２０２内に流入するものであり、貯留槽１０内の鋳物砂は対流筒２０２の内側と外側の間で対流することになって、貯留槽１０内の鋳物砂の全体を対流により攪拌することができる。従って、このように鋳物砂を対流させながら、鋳物砂を対流させる加熱空気で鋳物砂を加熱することができるものであり、鋳物砂を均一に加熱することができるものである。

本発明に係る鋳物砂の加熱装置の一例を示す断面図である。 同上の装置を示すものであり、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図である。 同上の装置の側面図である。 同上の装置の対流筒を示すものであり、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は平面図である。 同上の装置の遮蔽体を示すものであり、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は底面図である。 同上の装置の気体導入体を示すものであり、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は底面図である。 同上の装置のフィルター体を構成する板体を示すものであり、（ａ）は板体の底面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は他の板体の底面図、（ｄ）は断面図である。 同上の装置のフィルター体を構成する板体を示すものであり、（ａ）は板体の底面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は他の板体の底面図、（ｄ）は断面図である。 同上の装置のフィルター体を示すものであり、（ａ）は分解断面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は一部を拡大した断面図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

図１及び図２に示すように、貯留槽１０は上面が開口し、下部が下側程内径が小さくなるホッパー形状に形成されるものであり、貯留槽１０の下端には円筒など筒状に形成されるサンド排出口２０５が下方へ突出して設けてある。この貯留槽１０内には対流筒２０２と遮蔽体２１８とが取り付けてある。

対流筒２０２は図４に示すように、上下に開口する円筒など筒状に形成されるものであり、対流筒２０２の直径は、その内径が貯留槽１０の砂排出口２０５の内径とほぼ同じ寸法になるように形成してある。また対流筒２０２には周回りに等間隔の複数個所（図の実施例では３か所）で、砂流入孔２０４が内外に開口するように形成してある。各砂流入孔２０４は対流筒２０２の下端部から上端部近くに至る上下に長いスロット状に形成してある。また対流筒２０２の外周面には砂流入孔２０４の間の位置において取付片２３０が外方へ突出するように固定してある。

貯留槽１０の下部の内周には受け片２３１が内方へ突出するように固定してあり、この受け片２３１の上面にねじ棒２３２が立設してある。この受け片２３１とねじ棒２３２は対流筒２０２の取付片２３０に対応する複数箇所に設けられるものである。そして対流筒２０２を貯留槽１０内に配置し、対流筒２０２の取付片２３０に形成した上下に開口する通孔２３３をねじ棒２３２に上端から被挿し、ねじ棒２３２に螺合した一対のナット２３４で取付片２３０を上下から締め付けることによって、図１に示すように対流筒２０２を貯留槽１０内に取り付けるようにしてある。対流筒２０２はその下端の開口が砂排出口２０５の上端の開口と対向して合致する位置に取り付けられるものであり、対流筒２０２の下端の開口が砂排出口２０５の上端の開口に近接するように取り付け高さを設定してある。ここで、ねじ棒２３２に螺合したナット２３４の螺合位置を上下方向に変えて取付片２３０の締め付け位置を調整することによって、対流筒２０２の取り付け高さを調節して変更できるものである。

遮蔽体２１８は図５に示すように円錐形（円錐台）の傘状に形成されるものであり、中央部に上下に開口する円形の通し口２３６が設けてある。遮蔽体２１８はこのように円錐形であるので、遮蔽体２１８の下面は中央部から外周部へと下り傾斜する傾斜ガイド面２１９として形成されることになる。遮蔽体２１８の上面には複数個所において受けボス２３７が突設してあり、受けボス２３７の上面にねじ穴２３８が凹設してある。また遮蔽体２１８の下側には円筒状のガイド筒２３９が配置してあり、ガイド筒２３９の外周面と遮蔽体２１８の内周面との間に放射状に設けた連結片２４０によって、ガイド筒２３９を遮蔽体２１８に支持してある。このガイド筒２３９は通し孔２３６の直下に位置するものであり、ガイド筒２３９の内径は通し孔２３６の内径と同じか、それより若干大きく形成してある。

遮蔽体２１８は図１〜図３のように、対流筒２０２の直上位置において、貯留槽１０内に配置して取り付けられるものである。すなわち、遮蔽体２１８の各受けボス２３７のねじ穴２３８に吊り下げねじ棒２４１の下端が螺合してある。そして貯留槽１０の上端の開口部の中央部には図２のように支持ベース２４２が架け渡して取り付けてあり、吊り下げねじ棒２４１を支持ベース２４２に下側から通して、ねじ棒２４１にナット２４３を螺結することによって、吊り下げねじ棒２４１を支持ベース２４２に固定する。このようにして、吊り下げねじ棒２４１によって遮蔽体２１６を支持ベース２４２に吊り下げ支持することができるものである。遮蔽体２１８の直径は対流筒２０２の直径よりも大きく形成してあり、遮蔽体２１８を対流筒２０２の直上に間隙を介して配置することによって、図１に示すように対流筒２０２の上端の開口部を遮蔽体２１８で覆うことができるものである。ねじ棒２４１にナット２４３を螺結する上下位置を調節することによって、遮蔽体２１６の取り付け高さを調整することができるものであり、遮蔽体２１８と対流筒２０２の間の間隙の距離を調整することができるものである。

上記の支持ベース２４２の上には図２や図３のようにシリンダー架台２４４が設けてあり、シリンダー架台２４４にエアシリンダーなどで形成される開閉用シリンダー２４５が下向け配置で取り付けてある。この開閉具用シリンダー２４５のロッド２４５ａには開閉具２１１が取り付けてある。開閉具２１１は連結棒２４６と、連結棒２４６の下端に取り付けられる開閉栓２４７とを具備して形成されるものである。そして図１に示すように連結棒２４６が遮蔽体２１８の通し口２３６とガイド筒２３９を通して対流筒２０２の中心に配置されるように、開閉用シリンダー２５５のロッド２５５ａにロッド金具２４８を介して連結棒２４６の上端を結合して取り付けてある。開閉具２１１の下端の開閉栓２４７は貯留槽１０の砂排出口２０５に配置されるようにしてある。開閉用シリンダー２４５を作動させてロッド２４５ａを突出・没入させることによって開閉具２１１を上下動させることができるものである。

加熱気体を貯留槽１０に供給する気体供給装置２０１は、気体導入体２１５を介して貯留槽１０に接続されるようになっている。気体導入体２１５は図６に示すように、円筒形など上下に開口する筒状に形成される気体通過筒２１３と、気体通過筒２１３より径の小さい同様な筒状の砂通過筒２１４とを同心状に配置して形成されるものであり、中央に通孔２５０を設けた下板２５１の上に気体通過筒２１３を溶接等で固定することによって、気体通過筒２１３の下面の開口を閉塞すると共に、砂通過筒２１４の下端を通孔２５０に差し込んで下板２５１に固定してある。また気体通過筒２１３の上端には、下板２５１よりも大きな寸法の上板２５２が溶接等で取り付けてあり、この上板２５２には気体通過筒２１３の内径よりやや小さい開口窓２５３が形成してある。気体通過筒２１３の上面はこの開口窓２５３によって開口するものであり、気体通過筒２１３の内周と、砂通過筒２１４の外周と、下板２５１で囲まれ、上面が開口窓２５３で開口された気体通過室２１６が形成されるものである。気体通過筒２１３には通気接続管２５４が外方へ突出するように設けてあり、気体通過室２１６内は気体接続管２５４の内周の接続口２１２に連通されている。気体通過筒２１３にはさらに筒状ソケット２５７が取り付けてある。また上板２５２の上面には気体通過筒２１３の直径寸法よりも広い幅の嵌合凹部２５５が、上板２５２の一方の側端から他方の側端に至るように形成してある。さらに砂通過筒２１４の上端に嵌合凹部２５５の部分における上板２５２の厚みと同じ厚みのリング状スペーサ２５６が取り付けてあり、サンド通過筒２１４は上下に連通して開口している。

上記の砂通過筒２１４の外周には、スパイラル管からなる熱交換器２２０が取り付けてあり、冷媒配管２６０から熱交換器２２０に水などの冷媒を通して、砂通過筒２１４を冷却することができるようにしてある。冷媒配管２６０はソケット２５７に気密的に通して気体通過室２１６内に導入し、熱交換器２２０の両端に接続するようにしてある。

気体導入体２１５は図２及び図３に示すように支持梁３７に取り付けてある。すなわち、支持梁３７の上に支持プレート２６２が固定してあり、支持プレート２６２の上に気体導入体２１５を固定してある。そして図２（ａ）のように支持プレート２６２の下側において支持梁３７に一対の押し上げ用シリンダー２６３が上向き姿勢で取り付けてある。この押し上げ用シリンダー２６３のロッド２６３ａには分岐バー２６４が取り付けてあり、分岐バー２６４の両端部にそれぞれ押し上げ棒２６５が上方へ突出して取り付けてある。４本の各押し上げ棒２６５は基部が太径部２６５ａ、先部が細径部２６５ｂとして形成してあり、支持プレート２６２に設けたスリーブ２６６に太径部２６５ａを上下スライド自在に通して、細径部２６５ｂを上方へ突出させてある。また上記の気体導入体２１５の上板２５２の端部には、図６（ｂ）（ｃ）に示すように４か所に挿通孔２６７が穿設してあり、押し上げ棒２６５の細径部２６５ｂが挿通孔２６７に上下スライド自在に挿通してある。

一方、上記の貯留槽１０の砂排出口２０５の下端外周には外方へ張り出すフランジ２６８が設けてあり、気体導入体２１５の上板２５２の挿通孔２６７を挿通した押し上げ棒２６５の細径部２６５ｂの上端にこのフランジ２６８が結合固定してある。従って貯留槽１０は４本の押し上げ棒２６５で支持された状態で、支持梁３７の上方に配置して取り付けられているものである。そして押し上げ用シリンダー２６３を作動させてロッド２６３ａを上下に突出・没入させると、分岐バー２６４を介して４本の押し上げ棒２６５は上下動し、これに伴って貯留槽１０を上下に移動させることができるものであり、貯留槽１０のこの上下移動で、貯留槽１０の砂排出口２０５の下端と気体導入体２１５の上面を近接・離間させることができるものである。

貯留槽１０の砂排出口２０５の下端と気体導入体２１５の上面の間には、フィルター体２０６を介在させるようにしてある。フィルター体２０６は板体２０７とフィルター網２０８とを上下に重ねて形成されるものであり、図の実施形態では、４枚の板体２０７と２枚のフィルター網２０８を重ねてフィルター体２０７を形成するようにしてある。すなわち、板体２０７として、図７（ａ）（ｂ）、図８（ａ）（ｂ）に示す４枚のものを用いるものであり、図７（ａ）（ｂ）のものを一組、図８（ａ）（ｂ）のものを一組として使用するものである。

図７（ａ）（ｂ）に示す板体２０７ａは、四角板の下面に円形の凹部２７０を設けると共に中央に嵌合孔２７１を設け、嵌合孔２７１を同心円で複数列に囲む多数の通気孔２１０ａを凹部２７０の箇所に設けて形成してある。また図７（ｃ）（ｄ）に示す板体２０７ｂは、四角板の上面に円形の凸部２７０を設けると共に中央に砂通過孔２０９ａを設け、砂通過孔２０９ａを同心円で複数列に囲む多数の通気孔２１０ｂを突部２７１の箇所に設けて形成してある。板体２０７ａの通気孔２１０ａと、板体２０７ｂの通気孔２１０ｂとは、同じ大きさ、同じ配置で形成するようにしてあり、板体２０７ｂの砂通過孔２０９ａを囲む上面には嵌合リング２７３が突設してある。

またフィルター網２０８は、鋳物砂の粒子を通さない網目の金網などで形成されるものである。そして板体２０７ａ，２０７ｂの間に挟み込まれるフィルター網２０８ａは、図９（ａ）のように、凹部２７０の内径とほぼ同じ外径の円形に形成してあり、中央に嵌合リング２７３の外径とほぼ等しい内径の開口部２７４が形成してある。

そして図９（ａ）に示すように、板体２０７ａ，２０７ｂの間にフィルター網２０８ａを配置し、板体２０７ａ，２０７ｂを重ねることによって、フィルター網２０８ａを板体２０７ａ，２０７ｂの間に挟み込むことができる。ここで、板体２０７ａの凹部２７０の直径と深さ寸法は、板体２０７ｂの凸部２７０の直径と高さ寸法とほぼ等しく形成してあって、板体２０７ａと板体２０７ｂは凹部２７０内に凸部２７２が嵌まり込むように重ねられるものであり、フィルター網２０８ａは凹部２７０と凸部２７２に密着して挟まれるものである。このとき、板体２０７ｂの嵌合リング２７３はフィルター網２０８ａの開口部２７４を通して板体２０７ａの嵌合孔２７１の内周に嵌まり込ものであり、また板体２０７ａの各通気孔２１０ａと板体２０７ｂの各通気孔２１０ｂは上下に一致している。このように板体２０７ａの各通気孔２１０ａと板体２０７ｂの各通気孔２１０ｂは上下に一致して連通するが、通気孔２１０ａと通気孔２１０ｂの間にはは図９（ｃ）のようにフィルター網２０８ａが介在している。

図８（ａ）（ｂ）に示す板体２０７ｃは、四角板の中央に嵌合孔２７５を設け、嵌合孔２７５を同心円で複数列に囲む多数の通気孔２１０ｃを設けて形成してある。また図８（ｃ）（ｄ）に示す板体２０７ｄは、四角板の中央に砂通過孔２０９ｂを設け、砂通過孔２０９ｂを同心円で複数列に囲む多数の通気孔２１０ｄを設けて形成してある。板体２０７ｃの通気孔２１０ｃと、板体２０７ｄの通気孔２１０ｄとは、同じ大きさ、同じ配置で形成するようにしてあり、板体２０７ｄの砂通過孔２０９ｂを囲む上面には嵌合リング２７６が突設してある。また板体２０７ｃ，２０７ｄの間に挟み込まれるフィルター網２０８ｂには嵌合リング２７６の外径とほぼ等しい内径の開口部２７７が形成してある。

そして図９（ａ）のように板体２０７ｃ，２０７ｄの間にフィルター網２０８ｂを配置し、板体２０７ｃ，２０７ｄを重ねることによって、フィルター網２０８ｂを板体２０７ｃ，２０７ｄの間に挟み込むことができる。このとき、板体２０７ｄの嵌合リング２７６はフィルター網２０８ｂの開口部２７７を通して板体２０７ｃの嵌合孔２７５の内周に嵌まり込ものであり、また板体２０７ｃの各通気孔２１０ｃと板体２０７ｄの各通気孔２１０ｄは上下に一致するようになっている。このように板体２０７ｃの各通気孔２１０ｃと板体２０７ｄの各通気孔２１０ｄが上下に一致しているが、通気孔２１０ｃと各通気孔２１０ｄの間には図９（ｃ）のようにフィルター網２０８ｂが介在している。

上記のようにフィルター網２０８ａを板体２０７ａ，２０７ｂの間に挟み込み、またフィルター網２０８ｂを板体２０７ｃ，２０７ｄの間に挟み込み、そしてこの板体２０７ａ，２０７ｂを上側に、板体２０７ｃ，２０７ｄを下側に配置して、図１２（ｂ）のように上下に重ねることによって、フィルター体２０６を組み立てることができるものである。このフィルター体２０６において、各板体２０７ａ，２０７ｃの中央に設けた砂通過孔２０９ａ，２０９ｂは密着して上下に連通し、また各板体２０７ａ〜２０７ｄに設けた通気孔２１０ａ〜２１０ｄはフィルター網２０８ａ，２０８ｂを介して密着して上下に連通するものである。尚、板体２０７ａ，２０７ｂや板体２０７ｃ，２０７ｄはバラバラにならないように、金具などで脱着自在に連結するようにしてもよい。

上記のように形成されるフィルター体２０６は、図１〜図３に示すように、貯留槽１０の砂排出口２０５の下端と、気体導入体２１５の上端との間に配置して使用されるものである。すなわち、上記したように押し上げ用シリンダー２６３を作動させてロッド２６３ａを押し上げ用シリンダー２６３内に没入させるように下げると、分岐バー２６４を介して４本の押し上げ棒２６５が下動すると共に貯留槽１０が下動するものであり、貯留槽１０の砂排出口２０５と気体導入体２１５との間にフィルター体２０６を挟み込んで取り付けることができるものである。ここで、フィルター体２０６は気体導入体２１５の上板２５１の嵌合凹部２５５に下端が嵌合して位置決めした状態で取り付けられるものである。

このように貯留槽１０の砂排出口２０５と気体導入体２１５との間にフィルター体２０６を取り付けると、図１に示すように、貯留槽１０の砂排出口２０５の下端の開口はフィルター体２０６の上面で閉塞されると共に、気体導入体２１５の気体通過室２１６の上面の開口窓２５３はフィルター体２０６の下面で閉塞されるものである。また気体導入体２１５の中央の砂通過筒２１４の上端開口は、フィルター体２０６の下端開口と、スペーサ２５６を介して密着するものである。

そしてフィルター体２０６の多数の通気孔２０１は全て貯留槽１０のサンド排出口２０５の下端の開口内に位置しており、多数の通気孔２０１の上面の開口はこのサンド排出口２０５の下端の開口内において均一に配置されるようになっている。またフィルター体２０６の多数の通気孔２０１は全て気体導入体２１５の気体通過室２１６の上面の開口内に位置しており、多数の通気孔２０１の下面の開口はこの気体通過室２１６の上面の開口内において均一に配置されるようになっている。

また、気体導入体２１５の砂通過筒２１４の下端に砂排出筒２８１が接続してある。砂排出筒２８１は上筒２８１ａ、中筒２８１ｂ、下筒２８１ｃから形成されるものであり、図２に示すように、中筒２８１ｂと下筒２８１ｃは上下に接続した状態で支持梁３７に取り付けてあると共に、下筒２８１ｃは支持梁３７の下方に突出させてある。また上筒２８１ａは砂通過筒２１４の下端に上端を接続固定してあり、上筒２８１ａの下部を中筒２８１ｂに差し込むようにしてある。そして砂排出筒２８１の下端面に図２（ｂ）に示すような排出口２８２が形成してあり、この排出口２８２は砂シャッター２８３で開閉されるようにしてある。

砂シャッター２８３には図２（ｂ）のようにシャッター孔２８３ａが設けてあり、砂排出筒２８１の排出口２８２の下面に接して配置してある。砂シャッター２８３はシャッター開閉シリンダー２８４のシリンダーロッド２８４ａの先端に固定してあり、シャッター開閉シリンダー２８４は支持梁３７に取り付けてある。砂シャッター２８３はシャッター開閉シリンダー２８４によって前後に往復移動されるようにしてあり、砂シャッター２８３を前進させて砂シャッター２８３のシャッター孔２８３ａが排出口２８２に合致したときに排出口２８２は開口され、またこの状態からシャッター開閉シリンダー２８４で砂シャッター２８３を後進させることによって、砂シャッター２８３で排出口２８２を閉じることができる。通常状態では排出口２８２は砂シャッター２８３で閉じられている。

また、気体導入体２１５の接続口２１２には気体供給装置２０１が接続してあり、気体供給装置２０１から気体導入体２１５の気体通過室２１６に加熱気体が供給されるようにしてある。この加熱気体の気体としては、空気が一般的であるが、窒素ガスなど任意のガスを用いることができる。図２（ａ）の実施の形態では、除湿装置を内蔵し、大気中の空気を吸引して除湿する除湿器２２１と、ヒーターなどの加熱装置とファンなどの送風装置を内蔵し、除湿器２２１から流入した除湿空気を加熱して送り出す加熱送風機２２２とによって気体供給装置２０１を形成するようにしてある。除湿器２２１は９９．９％程度の水分を除去することができる除湿能力があることが望ましいものであり、加熱気体としてこのような除湿した気体を用いることによって、後述のように加熱気体を貯留槽１０内に供給するにあたって、貯留されている鋳物砂を湿らせるようなことを防ぐことができる。特に鋳物砂が粘結剤コーテッドサンドの場合、水分が粘結剤に作用することを防ぐことができるものである。また加熱送風機２２２による気体の加熱温度は、特に制限されるものではないが、鋳物砂が粘結剤コーテッドサンドの場合には、粘結剤が硬化しない温度よりも低く設定する必要がある。

貯留槽１０には鋳型の製造に使用する鋳物砂が貯留されている。鋳物砂としては、硅砂、山砂、アルミナ砂、オリビン砂、クロマイト砂、ジルコン砂、ムライト砂、その他、人工砂など耐火骨材そのものを使用することができるが、シェルモールド法で鋳型を製造する装置に付設される貯留槽１０の場合には、貯留する鋳物砂として、これらの耐火骨材に粘結剤を混合することによって、耐火骨材の表面を固形の粘結剤で被覆して形成される粘結剤コーテッドサンドが使用される。粘結剤としては、フェノール樹脂やフラン樹脂等の熱硬化性樹脂を使用するのが一般的であるが、熱硬化性樹脂の他に、糖類、水溶性無機化合物、水溶性熱可塑性樹脂などを使用することもできる。

そして貯留槽１０に貯留した鋳物砂を加熱するにあたっては、まず気体供給装置２０１を作動させて加熱気体を接続口２１２から気体通導入体２１５の気体通過室２１６内に吹き込んで供給する。気体通過室２１６に流入した加熱気体は、上面の開口窓２５３からフィルター体２０６の各通気孔２１０を通過し、貯留槽１０内に下端の砂排出口２０５を通して吹き込まれる。

このとき、開閉用シリンダー２４５のロッド２４５ａを下動させる作動で、開閉具２１１は押し下げられた状態にあり、下端の開閉栓２４７によってフィルター体２０６の砂通過孔２０９の上端の開口は閉じられている。また、フィルター体２０６の通気孔２１０は、図９（ｃ）のように板体２０７の間に挟まれるフィルター網２０８で塞がれている。従って、貯留槽１０内の鋳物砂がフィルター体２０６の通気孔２１０を通過して出ていくことはないと共に、加熱気体はフィルター網２０８を通過するので通気孔２１０を通して貯留槽１０内に吹き込まれる。

このように貯留槽１０内に下端の砂排出口２０５から加熱気体が上方へ向けて吹き込まれると、貯留槽１０内の鋳物砂はこの加熱気体によって上方へ吹き上げられることになる。そして砂排出口２０５の上端の開口部の近接した直上に対流筒２０２の下端の開口部が対向しているので、加熱気体は対流筒２０２内に上方へ向けて吹き込まれることになり、対流筒２０２内の鋳物砂は加熱気体で吹き上げられる。対流筒２０２内で吹き上げられた鋳物砂は、対流筒２０２の上端の開口部がオーバーフロー口２０３となって、図１の鎖線矢印のように対流筒２０２の外側へオーバーフローして吹き出される。またこのように対流筒２０２の上端をオーバーフローして対流筒２０２の外側へ出た鋳物砂は、図１の鎖線矢印のように砂流入孔２０４を通して対流筒２０２内に流れ込む。

このように、対流筒２０２内の鋳物砂を加熱気体で吹き上げることによって、鋳物砂は上端のオーバーフロー口２０３から対流筒２０２の外側へオーバーフローすると共に、対流筒２０２の外側へ出た鋳物砂は砂流入孔２０４から対流筒２０２内に戻るものであり、貯留槽１０内の鋳物砂を対流筒２０２の内側と外側の間で対流させることができるものである。従って、貯留槽１０内において加熱気体で鋳物砂を対流させて大きく攪拌しながら加熱することができるものであり、貯留槽１０内の鋳物砂を均一に加熱することができるものである。尚、対流筒２０２の取り付け高さをねじ棒２３２に沿って調整して、対流筒２０２の下端と砂排出口２０５の上端の間に隙間を形成することによって、この隙間からも対流筒２０２の外側の鋳物砂を対流筒２０２の内側へ流れ込ませることができるが、この隙間が大きすぎると、加熱気体で吹き上げられる鋳物砂がこの隙間から対流筒２０２の外側へ逆流するおそれがあるので、好ましくない。

ここで、対流筒２０２内の鋳物砂を加熱気体で吹き上げる際に、勢いよく鋳物砂が吹き上げられると、貯留槽１０の外部にまで飛散するおそれがある。特に小さな砂粒や、粘結剤コーテッドサンドから剥がれた粘結剤などは、吹き飛ばされ易い。このため、対流筒２０２の上端のオーバーフロー口２０３の上方に遮蔽体２１８が配置してあり、鋳物砂のこのような飛散を遮蔽体２１８で遮って防止するようにしてある。このとき、遮蔽体２１８の下面は中央部から外周部へと下り傾斜する傾斜ガイド面２１８として形成してあるので、吹き上げられた鋳物砂が遮蔽体２１８に当たると、その下面の傾斜ガイド面２１８の傾斜によって、鋳物砂は対流筒２０２の外側に流れるようにガイドされる。従って、対流筒２０２の内外での鋳物砂の対流が遮蔽体２１８によってスムーズに行なわれるようにすることができるものである。

上記のように加熱気体で攪拌しながら予備加熱した鋳物砂は、シェルモールド工法などで鋳型を製造するために、貯留槽１０から排出される。貯留槽１０から鋳物砂を排出するにあたっては、まず気体供給装置２０１から貯留槽１０への加熱気体の供給を停止し、そして開閉用シリンダー２４５を作動させてロッド２４５ａを上動させ、開閉具２１１を引き上げて開閉栓２４７をフィルター体２０６の砂通過孔２０９から離すことで、砂通過孔２０９の上端の開口を開く。このように砂通過孔２０９の上端の開口を開くと、貯留槽１０内の鋳物砂は砂通過孔２０９から気体導入体２１５の砂通過筒２１４を通して砂排出筒２８１へと出ていく。

このように鋳物砂は一時的に、砂通過孔２０９、砂通過筒２１４、砂排出筒２８１内に滞留される状態になるが、気体導入体２１５の砂通過筒２１４は気体通過室２１６に囲まれているために加熱気体の熱が作用しており、砂通過筒２１４が高温になるおそれがある。そして鋳物砂が粘結剤コーテッドサンドの場合、砂通過筒２１４が高温であると粘結剤コーテッドサンドの粘結剤が砂通過筒２１４の内周に融着するなどして付着するおそれがある。このため、砂通過筒２１４には冷媒を通す熱交換器２２０が設けてあり、熱交換器２２０で砂通過筒２１４を冷却して温度上昇を抑制するようにしてある。

上記のように開閉具２１１の開閉栓２４７を引き上げてフィルター体２０６の砂通過孔２０９を開いた後、シャッター開閉シリンダー２８４を作動させ、砂シャッター２８３を前進させてシャッター孔２８３ａを砂排出筒２８１の排出口２８２に合致させることで、排出口２８２を開口させる。このように排出口２８２を開口させることによって、貯留槽１０内の鋳物砂は砂排出口２０５から、砂通過孔２０９、砂通過筒２１４、砂排出筒２８１から排出されるものである。貯留槽１０内の鋳物砂が排出されると、開閉用シリンダー２４５が作動して開閉具２１１の開閉栓２４７でフィルター体２０６の砂通過孔２０９の上端開口を閉じ、さらに砂通過孔２０９、砂通過筒２１４、砂排出筒２８１内の鋳物砂が排出されるタイミングでシャッター開閉シリンダー２８４が作動して砂シャッター２８３で砂排出筒２８１の排出口２８２を閉じる。

ここで図１に示すように、貯留槽１０の側壁にはレベルセンサーなどで形成される砂検出センサー２１７が脱着自在に設けてある。砂検出センサー２１７は対流筒２０２に設けた一つの砂流入孔２０４に対向する位置に設けられるものであり、対流筒２０２内に貯留される鋳物砂の上面の高さを砂流入孔２０４を通して検出するようにしたものである。図１及び図３の実施の形態では、砂検出センサー２１７は上部と下部に設けてあり、上部には上下二ヵ所に砂検出センサー２１７ａ、２１７ｂを取り付けることができるようにし、下部には一ヶ所に砂検出センサー２１７ｃを取り付けることができるようにしてある。尚、砂検出センサー２１７による鋳物砂の上面の高さの検出は、気体供給装置２０１から加熱気体を貯留槽１０に吹き込むことを停止した状態で行なわれるものである。

砂検出センサー２１７を用いて、例えば次のような制御を行なうことができる。上記のように貯留槽１０内の鋳物砂を排出した後、開閉用シリンダー２４５が作動して開閉具２１１の開閉栓２４７でフィルター体２０６の砂通過孔２０９の上端開口が閉じられる。この後、貯留槽１０内に上面の開口から新たな鋳物砂が供給されるが、鋳物砂が貯留槽１０内に供給されると、貯留槽１０内の鋳物砂は上面の高さが徐々に上昇するので、複数の砂検出センサー２１７ａ、２１７ｂ、２１７ｃから選択したいずれかの砂検出センサー２１７の高さに鋳物砂の上面が達したことを、この砂検出センサー２１７が検出したときに、貯留槽１０への鋳物砂の供給が停止される。従って貯留槽１０に供給される鋳物砂の量をその高さで制御して、貯留槽１０内に所定の一定量の鋳物砂を供給することができるものである。また複数の砂検出センサー２１７ａ、２１７ｂ、２１７ｃのうち、いずれの高さのものを選択するかによって、貯留槽１０内に供給する鋳物砂の量を変更することができるものである。そしてこの後、気体供給装置２０１から貯留槽１０への加熱気体の供給が再開され、貯留槽１０内に新たに供給された鋳物砂が加熱される。

上記のように砂検出センサー２１７で貯留槽１０内の鋳物砂の上面の高さを検知して、貯留槽１０に供給される鋳物砂の量を一定量に制御することができるものであり、また加熱した後に一定量の鋳物砂を貯留槽１０から排出することができるものである。ここで、図１及び図３の実施の形態では上下複数の砂検出センサー２１７を貯留槽１０に取り付け、複数の砂検出センサー２１７のうちいずれかの砂検出センサー２１７を選択的に用いて、貯留槽１０内の鋳物砂の上面の高さを検知するようにしたが、貯留槽１０内に供給する鋳物砂の量に応じた高さの位置の砂検出センサー２１７のみを貯留槽１０に取り付けるようにしてもよい。

上記のように気体供給装置２０１から加熱気体をフィルター体２０６の各通気孔２１０を通して貯留槽１０内に吹き込んで、鋳物砂を加熱するにあたって、フィルター体２０６の通気孔２１０はフィルター網２０８で塞がれているので、貯留槽１０内の鋳物砂がフィルター体２０６の通気孔２１０を通過して出ていくことはない。しかし、フィルター網２０８の網目は、鋳物砂の微細粉や、粘結剤コーテッドサンドの粘結剤の微細粉などで徐々に目詰まりし、通気孔２１０を加熱気体が通過する効率が悪くなる。このため、定期的にあるいは不定期的にフィルター網２０８を掃除したり、交換したりする必要がある。このようなフィルター網２０８の掃除・交換を行なうには、押し上げ用シリンダー２６３を作動させてロッド２６３ａを上動させ、貯留槽１０を押し上げる。このように貯留槽１０を押し上げると、貯留槽１０の砂排出口２０５の下端はフィルター体２０６の上面から離れるので、フィルター体２０６を貯留槽１０と気体導入体２１５の間から取り出すことができる。このようにフィルター体２０６を取り出した状態で、板体２０７の間からフィルター網２０８を取り外し、フィルター網２０８の掃除や交換を簡単に行なうことができるものである。尚、図９に示すように、フィルター体２０６の上端の板体２０７ａの通気孔２１０ａは上方へ向けて広がるように開口させてある。フィルター体２０６の上端の通気孔２１０の開口をこのように形成することによって、通気孔２１０の内周とフィルター網２０８の上面との間に鋳物砂の微細粉や粘結剤の微細粉が付着し難くなるものである。

１０ 貯留槽
２０１ 気体供給装置
２０２ 対流筒
２０３ オーバーフロー口
２０４ 砂流入孔
２０５ 砂排出口
２０６ フィルター体
２０７ 板体
２０８ フィルター網
２０９ 砂通過孔
２０１ 通気孔
２１１ 開閉具
２１２ 接続口
２１３ 気体通過筒
２１４ 砂通過筒
２１５ 気体導入体
２１６ 気体通過室
２１７ 砂検出センサー
２１８ 遮蔽体
２１９ 傾斜ガイド面
２２０ 熱交換器
２２１ 除湿器
２２２ 加熱送風機

Claims (11)

1. 鋳物砂を貯留する貯留槽と、貯留槽内にその下部から加熱気体を上方へ向けて吹き込むように加熱気体を供給する気体供給装置と、上下が開口する筒状に形成され、加熱気体が下端の開口部から筒内に吹き込まれる位置において貯留槽内に配置される対流筒とを備え、対流筒の上端の開口部は、対流筒内に吹き込まれる加熱気体によって吹き上げられる対流筒内の鋳物砂が貯留槽内において対流筒の外側にオーバーフローするオーバーフロー口として形成されていると共に、対流筒の外側の鋳物砂が対流筒内に流入する砂流入孔が対流筒の側面に形成されており、貯留槽の下端部に砂排出口が形成されていると共に、気体供給装置から供給される加熱気体は砂排出口を通して貯留槽内に吹き込まれるものであり、上記対流筒は下端の開口部がこの砂排出口に対向するように配置されていることを特徴とする鋳物砂の加熱装置。
2. 砂排出口の下端の開口を塞ぐように配置されるフィルター体を備え、フィルター体は板体と、気体は通過するが鋳物砂を通過させないフィルター網とを上下に重ねて形成され、板体には砂通過孔及び通気孔が設けられていると共に、フィルター網は砂通過孔の箇所を避けて通気孔の箇所において配置されており、砂通過孔は貯留槽内の鋳物砂が砂排出口から排出される際の通路となるものであり、通気孔は気体供給装置から供給される加熱気体が貯留槽内に吹き込まれる際の通路となるものであることを特徴とする請求項１に記載の鋳物砂の加熱装置。
3. 上記フィルター体は複数枚の板体と、板体間に挟まれるフィルター網とを重ねて形成され、各板体の砂通過孔及び通気孔は、上下に重ねた状態で同じ位置に配置されるように設けられていることを特徴とする請求項２に記載の鋳物砂の加熱装置。
4. 貯留槽内に上下駆動自在に配置され、フィルター体の砂通過孔の上端の開口を上下動にて開閉する開閉具を備えることを特徴とする請求項２又は３に記載の鋳物砂の加熱装置。
5. 気体供給装置に接続される接続口を有する気体通過筒の内側に砂通過筒を配置して形成される気体導入体を備え、気体通過筒と砂通過筒の間に形成される気体通過室の上面にフィルター体の通気孔が位置し、且つ砂通過筒の上端の開口がフィルター体の砂通過孔の下端の開口に合致するように、気体導入体はフィルター体の下側に配置されていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の鋳物砂の加熱装置。
6. 上記フィルター体は、貯留槽の砂排出口の下面と気体導入体の上面との間に挟み込まれており、貯留槽と気体導入体の少なくとも一方は上下に近接離間する方向に位置移動自在に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の鋳物砂の加熱装置。
7. 上記貯留槽に、対流筒の側面の砂流入孔に対向する位置において、対流筒内の鋳物砂の上面の位置を検知する砂検出センサーを設けたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の鋳物砂の加熱装置。
8. 貯留槽内において対流筒の上方位置に配置され、鋳物砂が通過する間隙を介して対流筒の上端のオーバーフロー口を覆う遮蔽体を備えたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の鋳物砂の加熱装置。
9. 上記遮蔽体は、下面が中央部から外周部へと下り傾斜する傾斜ガイド面として形成されていることを特徴とする請求項８に記載の鋳物砂の加熱装置。
10. 気体導入体の砂通過筒に冷媒を通す熱交換器を設けたことを特徴とする請求項５乃至９のいずれかに記載の鋳物砂の加熱装置。
11. 上記気体供給装置は、空気を除湿する除湿器と、除湿した空気を加熱して送り出す加熱送風機とを具備して形成されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の鋳物砂の加熱装置。

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