JPH0755311A - ワーク冷却装置の風量制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】作業環境内に配置されたワーク冷却装置の、風
量を精度高く制御することにより作業環境を改善する。 【構成】少なくとも作業環境外気温に基づき作業環境１
００の冷暖房の要否を判定し、冷房の必要時にはワーク
冷却装置１の外気給気風量を内気排気風量より少なくし
てワーク冷却装置１内の空気及び作業環境１００内の空
気を作業環境１００外へ排気するとともに外気を作業環
境１００内に導入し、暖房の必要時にはワーク冷却装置
１の外気給気風量を内気排気風量より多くしてワーク冷
却装置１内の空気の一部を作業環境１００内へ導入する
ように制御することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋳造品や熱間鍛造品な
ど高温のワークを空冷するワーク冷却装置の風量を制御
する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋳物工場においては、鋳造工程で製造さ
れた鋳造品（ワーク）は鋳型を型ばらしした後に冷却工
程が行われる。この冷却工程には空冷と水冷の二つの方
法があり、例えば実開平４−１０４２６３号公報には、
ワーク量に応じた最適な水冷量を得るための水冷装置が
開示されている。

【０００３】しかしながら水冷の場合は、装置の錆の問
題やシステムが複雑化するという問題があり、時間はか
かるものの空冷法の方が一般的に多く用いられている。
一般的な空冷法は、コンベアなどでワークを連続的にワ
ーク冷却装置内に搬送し、ワーク冷却装置内では給気さ
れた外気をワークに吹き付け、熱交換で温められた内気
をワーク冷却装置外へ排気することによって、連続的に
ワークを冷却する方法である。

【０００４】また従来の空冷法においては、給気と排気
の風量は適当に決定され、ワークの搬入量の変動や季節
による外気温の変動に対する細かな制御はなされていな
かった。そのため必要風量なども不明であり、また排気
フィルタが粉塵で詰まったりすることによる風量の変動
が大きいため、一体どの程度の風量が現実に流れている
かも分からず、単に送風機を駆動するインバータの指示
値のみを指標として風量を設定していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】鋳造品の場合には、冷
却される前のワークは約４００℃程度であり、ワーク冷
却装置から出たときには５０℃程度に冷却される。その
差分が空気に熱交換されるわけであるが、その熱量は全
て外部へ排出されるわけではなく、ワーク冷却装置から
の放熱量もかなり大きい。そのため特に夏期などには、
ワーク冷却装置周辺の作業環境の温度が高くなり、作業
者に不快感を与えるという問題があった。

【０００６】また、鋳造品をワークとする場合、ワーク
冷却装置内の空気には粉塵がかなり含まれているため、
作業環境にそのまま排出することは問題がある。そのた
め冬期においてもワーク冷却装置内の空気はは全て屋外
に排気され、熱の有効利用がなされていなかった。さら
に、インバータの指示値のみを指標として風量を設定し
ていたため、誤差が大きくなり風量制御の精度が低いと
いう問題があった。

【０００７】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、風量を精度高く制御することにより作業環
境を改善することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明のワーク冷却装置の風量制御方法は、作業環境内に配
置されたワーク冷却装置の風量制御方法であって、少な
くとも作業環境外気温に基づき作業環境の冷暖房の要否
を判定し、冷房の必要時にはワーク冷却装置の外気給気
風量を内気排気風量より少なくしてワーク冷却装置内の
空気及び作業環境内の空気を作業環境外へ排気するとと
もに外気を作業環境内に導入し、暖房の必要時にはワー
ク冷却装置の外気給気風量を内気排気風量より多くして
ワーク冷却装置内の空気の一部を作業環境内へ導入する
ように制御することを特徴とする。

【０００９】また上記制御方法を精度高く行うための風
量判定装置は、送風ダクト内に設けられた風速センサと
風速センサからの信号と正規風量データとを比較して第
１風量を出力する第１風量出力部と、送風ダクト内の送
風機の現実の送風力に関連した物理量を検出する送風力
センサと送風力センサからの信号と正規風量データとを
比較して第２風量を出力する第２風量出力部と、第１風
量と第２風量を比較判定する判定部と、からなることを
特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明の風量制御方法では、先ず少なくとも作
業環境外気温に基づき作業環境の冷暖房の要否が判定さ
れる。例えば夏期であれば、冷房が必要と判定される。
すると外気給気風量が内気排気風量より少なくなるよう
に設定され、ワーク冷却装置内は排気量の方が給気量よ
り大きくなる。これによりワーク冷却装置内は負圧気味
となり、ワーク搬入・搬出開口などから作業環境内の空
気が入り込む。すると作業環境には屋外から作業環境の
気温より低い温度の外気が入り、作業環境内に空気の流
れが生じるため、作業者は涼しく感じられる。

【００１１】一方、冬期には暖房が必要と判定され、ワ
ーク冷却装置の外気給気風量は内気排気風量より多く設
定される。これによりワーク冷却装置内は正圧気味とな
り、ワーク搬入・搬出開口などから作業環境内へ温めら
れた空気が流出する。これにより作業環境が暖房される
こととなる。なお、冬期は外気温が低いためワーク冷却
に必要な風量は少なくて済む。したがって作業環境へ流
出する風速も小さなものとなり、粉塵が巻き上げられて
流出することが無いので、粉塵による環境汚染の心配は
無い。

【００１２】そして春秋の中間期には、外気温に応じて
外気給気風量と内気排気風量を調整することで、作業環
境は快適に維持される。このように風量を精度高く調整
するために用いられる本発明の風量判定方法では、風速
センサからの信号と、例えばインバータの出力値など送
風機の現実の送風力に関連した物理量とからそれぞれ現
実の風量が求められ、判定部でそれぞれが比較される。
判定部ではその差に応じて正常・異常が判定されるの
で、精度高く風量を知ることができ、上記制御を精度高
く行うことができる。

【００１３】

【実施例】以下、実施例により具体的に説明する。図１
に本実施例を適用したワーク冷却装置の全体構成図を示
す。このワーク冷却装置は、入口１０及び出口１１をも
つハウジング（ワーク冷却装置）１と、ハウジング１の
天井部に設けられた給気ダクト２及び排気ダクト３と、
ハウジング１内に配置され入口１０と出口１１を結ぶコ
ンベア装置４と、から構成されている。そしてハウジン
グ１の外側に作業空間１００が存在している。

【００１４】給気ダクト２内には給気ファン２０が設け
られ、工場屋根５から外部に突出する先端部２１から外
気をハウジング１内に給気する。また排気ダクト３内に
は排気ファン３０が設けられ、工場屋根５から外部に突
出する先端部３１よりハウジング１内の空気を屋外へ排
気する。なお、排気ファン３０の最大送風力は2600m³/m
inであり、二つの給気ファン２０を併せたよりも大きく
なるように構成されている。

【００１５】コンベア装置４は、鋳造品であるワーク４
０を図示しないパレットとともに入口１０から出口１１
へ搬送する。入口１０に於けるワーク４０の温度は約４
００℃であるが、出口１１から出たワーク４０は４０〜
５０℃に冷却されている。給気ダクト２内には、給気フ
ァン２０より下流側に給気風速センサ２２が配置されて
いる。また排気ダクト３内には、排気ファン３０より下
流側に排気風速センサ３２が配置されている。そして入
口１０にはワーク４０の数をカウントするカウントセン
サ１２とワーク４０の温度を検出する温度センサ１３が
設けられ、工場屋根５には外気温センサ５０及び湿度セ
ンサ５１が、ハウジング１外の作業環境には室温センサ
１４が、出口１１にはワーク４０の温度を検出する温度
センサ１５がそれぞれ設けられている。

【００１６】これらのセンサ群はコンピュータよりなる
図示しない中央制御装置に接続され、中央制御装置はセ
ンサ群からの入力値に基づいて給気ファン２０及び排気
ファン３０を制御している。さて、上記のように構成さ
れたワーク冷却装置を用いて、本実施例の制御方法を説
明する。 ＜春秋期＞ワーク４０の搬入量には変動があるため、カ
ウントセンサ１２により単位時間当たりのワーク４０の
搬入数をカウントするとともに、ワーク４０の温度を温
度センサ１３で検出する。また外気温センサ５０及び湿
度センサ５１がそれぞれ外気温と湿度を検出する。これ
らの信号は中央制御装置に入力され、中央制御装置はそ
の熱負荷に応じた給気風量を計算し、給気ファン２０が
その風量となるようにインバータを制御する。

【００１７】また中央制御装置は、次式により排気風量
を計算し、排気ファン３０がその風量となるようにイン
バータを制御する。 排気風量＝給気風量×｛（２７３＋Ｔ₂ ）／（２７３＋
Ｔ₁ ）｝×１．２ （Ｔ₁ ＝給気入口温度，Ｔ₂ ＝排気出口温度） したがって、排気風量は給気風量より約２０％多いこと
となる。これによりハウジング１内は負圧気味となり、
ハウジング１内の空気が入口１０や出口１１から漏れる
ことがないので、ハウジング１内の粉塵が作業環境１０
０へ漏れるのが防止されている。

【００１８】現実の給気風量及び排気風量は、給気風速
センサ２２及び排気風速センサ３２の検出値に給気ダク
ト２１及び排気ダクト３１の断面積データから計算によ
り求められ、先の計算値と比較されて確認される。 ＜夏期＞夏期には、給気風量は春秋期と同様に計算され
熱負荷に応じて算出されるが、排気風量は給気風量とは
無関係に最大値とされる。したがってハウジング１内は
常に負圧となり、作業環境１００の空気が入口１０や出
口１１からハウジング１内へ流入する。これにより作業
環境１００へは工場入口などから外気が流入し、作業環
境１００内に空気の流れが生じる。作業環境１００内の
室温はハウジング１からの放射熱により外気温より高い
ので、外気が流入することにより冷房されることとな
り、また空気の流れにより作業者には涼しく感じられ
る。

【００１９】具体的にどの程度の熱負荷を除去すること
ができるかを以下に示す。温度条件を表１に示す。また
ワークとパレットの熱負荷条件を表２に示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【表２】 給気風量をｘとし排気風量をｙとすると、次の等式が成
立する。 2.5 ×0.15｛100(400-50)+300(100-50) ｝＝x ×1.1 ×
(27.0-20.4) ×1.2＋(y-x) ×1.1 ×(27.0-24.5) （但し1.1 は空気の比重、1.2 は補正項である） ここでｙに排気ファンの最大出力で得られる風量2600m³
/minを代入して計算すると、給気風量ｘ＝1900m³/minが
得られる。

【００２２】したがって作業環境から 700m³/minの空気
が排出されたことになり、外気がその分流入したことに
なるから、700 ×60×1.1(24.5-20.4)=189000Kcal/Hrの
換気を行うことができたことになる。これは100m×100m
のスペースで18.9Kcal/m²Hrの換気を行ったことに相当
する。 ＜冬期＞冬期には、給気風量は春秋期と同様に計算され
熱負荷に応じて算出されるが、排気風量は次式によって
決定される。

【００２３】排気風量＝給気風量×｛（２７３＋Ｔ₂ ）
／（２７３＋Ｔ₁ ）｝×０．８ （Ｔ₁ ＝給気入口温度，Ｔ₂ ＝排気出口温度） したがって、排気風量は給気風量より約２０％少ないこ
ととなる。これによりハウジング１内は正圧となり、入
口１０及び出口１１よりハウジング１内の温風が流出す
るため、作業環境１００が暖房される。

【００２４】なお、ハウジング１内の粉塵まで流出する
ことが考えられるが、冬期は外気温が低いのでワークの
冷却に必要な給気風量が少なくなり、ハウジング１から
作業環境１００に流出する風量はそのさらに２０％であ
るため、約０．５ｍ／ｓ以下の風速となる。したがって
粉塵の巻き上げはなく、作業環境１００への粉塵の流出
は心配する必要がない。

【００２５】具体的にどの程度の暖房を行うことができ
るかを以下に示す。温度条件を表３に示す。またワーク
とパレットの熱負荷条件は表２と同一である。

【００２６】

【表３】 給気風量をｘとすると、次の等式が成立する。 2.5 ×0.15｛100(400-50)+300(100-50) ｝＝x ×1.1 ×
(14.6- 0.2) ×1.2 （但し1.1 は空気の比重、1.2 は補正項である） これを計算すると給気風量ｘ＝ 990m³/minが得られる。
したがって排気風量は990×｛(273+45)/(273-2)｝×0.8
=930m³/minとなり、差エネルギーから｛ 990×(273+4
5)/(273-2)-930｝×60×1.1(14.6-2)=193000Kcal/Hr の
暖房を行うことができたことになる。これは100m×100m
のスペースで19.3Kcal/m²Hr の暖房を行ったことに相当
する。 （風量判定方法）給気風量及び排気風量が計算値のとお
りになっているか否かを判定する方法として、第２発明
の風量判定装置を用いた。

【００２７】ダクト内の位置によって風速が異なるた
め、先ず給気ダクト２及び排気ダクト３のそれぞれにつ
いて９箇所に風速センサを設けて風速を測定し、断面積
をかけて風量を測定した。そしてそのうちの一つの風速
センサの検出値を代表値とし、代表値に対応する真の風
量を例えば表４に示すようなテーブルとして中央制御装
置に入力した。この代表する風速センサが給気風速セン
サ２２及び排気風速センサ３２である。

【００２８】

【表４】 また給気ダクト２及び排気ダクト３のそれぞれについて
９箇所に風速センサを設けて風速を測定し、断面積をか
けて風量を測定した。そしてそのときのインバータの出
力値から表５に示すテーブルを作製し、中央制御装置に
入力した。

【００２９】

【表５】 そして上記の風量制御方法を行いながら、随時給気風速
センサ２２及び排気風速センサ３２の検出値とインバー
タの出力値を中央制御装置に入力し、表４と表５から真
の風量をそれぞれ算出する。そしてその誤差が５％未満
であればその値を真の風量とし、計算値と比較して制御
を続行する。もし誤差が５％以上であれば、再測定する
か、又は異常と判断してファンを停止し異常の原因を解
明する。

【００３０】すなわちこの判定方法によれば、風速セン
サは１個で真の風量がほぼ正確に測定できるため、初期
コストを大幅に低減しつつ風量測定の精度が向上する。
またスペース面及び保守面でも有利である。なお、主と
して砂からなるハウジング１内の粉塵は、排気ダクト３
内のフィルタで捕捉されるが、フィルタは徐々に目詰ま
りし、排気風量に影響を及ぼして上記制御の精度が低下
する。そこで図２及び図３のようなフィルタ室を排気ダ
クト３に設けることが望ましい。

【００３１】このフィルタ室６は、排気ダクト３の排気
ファン３０より上流側の中間部に設けられ、排気ダクト
３の径より充分大きく構成されている。そしてフィルタ
室６内には、下流側にフィルタ６０が設けられている。
フィルタ６０にはモータ６１によりフィルタ６０前面を
移動しながら吸引する自走式ダクト６２が設けられ、自
走式ダクト６２の他端は集塵ダクト７に連通している。
またフィルタ６０の前側床６３表面は、中央ほど高さが
低い断面略Ｖ字状となっており、最下面には自動バルブ
６４を介して集塵ダクト７が連結されている。さらに、
フィルタ室６側壁には振動モータ６５が設けられ床６３
表面には粉塵の蓄積量を検知するセンサ６６が設けられ
ている。

【００３２】このように構成することにより、風速２０
ｍ／ｓ程度でフィルタ室６に流入した排気は、風速３ｍ
／ｓ以下となり、含まれる粉塵はフィルタ室内の床６３
表面に沈降する。センサ６６によりその量が一定量に達
すると、自動バルブ６４が開き粉塵は集塵ダクト７から
集塵されて回収される。なお、振動モータ６５の駆動に
より、フィルタ室６の側壁が振動するため、側壁に付着
した粉塵は床６３表面に落下して回収される。

【００３３】一方、排気ファン３０の吸引力でフィルタ
６０に付着した細かな粉塵は、定期的な自走式ダクト６
２の駆動により吸引され、集塵ダクト７に合流して回収
される。このようなフィルタ室を設けることにより、フ
ィルタ室６中に蓄積する粉塵の回収が容易となり、回収
された粉塵を再び砂鋳型形成に利用することができる。
また蓄積した粉塵による自走式ダクト６２の作動不良が
防止されるとともに、装置の保全に要する工数を低減す
ることができる。

【００３４】

【発明の効果】すなわち本発明のワーク冷却装置の風量
制御方法によれば、ワークの冷却を行いつつ、別な装置
を用いることなく従来と同じ装置で外気温に応じて作業
環境の冷暖房を行うことができ、作業者は快適に作業を
することができる。また本発明の風量判定方法によれ
ば、現実の風量を精度高く判定できるので、上記風量制
御方法に利用することにより高い精度で外気給気風量と
内気排気風量を調整することができ、作業環境が一層向
上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例で用いたワーク冷却装置の構
成説明図である。

【図２】本発明の一実施例で用いたワーク冷却装置の排
気ダクトに設けられるフィルタ室の断面で示す平面図で
ある。

【図３】本発明の一実施例で用いたワーク冷却装置の排
気ダクトに設けられるフィルタ室の断面で示す正面図で
ある。

【符号の説明】 １：ハウジング（ワーク冷却装置）
２：給気ダクト ３：排気ダクト ４：コンベア装置
５：工場屋根 ６：フィルタ室 ２０：給気ファン ３
０：排気ファン ４０：ワーク １００：作業環境

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作業環境内に配置されたワーク冷却装置
   の風量制御方法であって、少なくとも作業環境外気温に
   基づき作業環境の冷暖房の要否を判定し、冷房の必要時
   にはワーク冷却装置の外気給気風量を内気排気風量より
   少なくして該ワーク冷却装置内の空気及び作業環境内の
   空気を作業環境外へ排気するとともに外気を作業環境内
   に導入し、暖房の必要時には該ワーク冷却装置の外気給
   気風量を内気排気風量より多くして該ワーク冷却装置内
   の空気の一部を作業環境内へ導入するように制御するこ
   とを特徴とするワーク冷却装置の風量制御方法。
2. 【請求項２】 送風ダクト内に設けられた風速センサ
   と、該風速センサからの信号と正規風量データとを比較
   して第１風量を出力する第１風量出力部と、 該送風ダクト内の送風機の現実の送風力に関連した物理
   量を検出する送風力センサと、該送風力センサからの信
   号と正規風量データとを比較して第２風量を出力する第
   ２風量出力部と、 該第１風量と該第２風量を比較判定する判定部と、から
   なることを特徴とする請求項１記載のワーク冷却装置の
   風量制御方法に用いる風量判定装置。