WO2013118477A1 - 粉粒体冷却装置 - Google Patents

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WO2013118477A1
WO2013118477A1 PCT/JP2013/000554 JP2013000554W WO2013118477A1 WO 2013118477 A1 WO2013118477 A1 WO 2013118477A1 JP 2013000554 W JP2013000554 W JP 2013000554W WO 2013118477 A1 WO2013118477 A1 WO 2013118477A1
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WO
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granular material
cooling cylinder
material cooling
air
dispersion
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Application number
PCT/JP2013/000554
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English (en)
French (fr)
Inventor
自起 奈良
久継 高島
幸正 大村
章二 酒井
Original Assignee
株式会社奈良機械製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 株式会社奈良機械製作所 filed Critical 株式会社奈良機械製作所
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C5/00—Machines or devices specially designed for dressing or handling the mould material so far as specially adapted for that purpose
    • B22C5/08—Machines or devices specially designed for dressing or handling the mould material so far as specially adapted for that purpose by sprinkling, cooling, or drying
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28C—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA COME INTO DIRECT CONTACT WITHOUT CHEMICAL INTERACTION
    • F28C3/00—Other direct-contact heat-exchange apparatus
    • F28C3/10—Other direct-contact heat-exchange apparatus one heat-exchange medium at least being a fluent solid, e.g. a particulate material
    • F28C3/12—Other direct-contact heat-exchange apparatus one heat-exchange medium at least being a fluent solid, e.g. a particulate material the heat-exchange medium being a particulate material and a gas, vapour, or liquid
    • F28C3/14—Other direct-contact heat-exchange apparatus one heat-exchange medium at least being a fluent solid, e.g. a particulate material the heat-exchange medium being a particulate material and a gas, vapour, or liquid the particulate material moving by gravity, e.g. down a tube

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for efficiently cooling various powder particles.
  • Patent Document 1 a device has been proposed in which a concrete material (cooling object) is dropped from the upper part and brought into contact with a cooling medium in the middle of dropping to cool the cooling object.
  • the flow path of the object to be cooled formed by the drop becomes an elongated linear shape, and the cooling medium can be brought into contact with many objects to be cooled at a time. I can't.
  • an object of the present invention is to provide an apparatus for efficiently cooling a falling granular material.
  • the granular material cooling device expands the flow path of the granular material cooling cylinder part and the granular material falling from the upper part of the granular material cooling cylinder part and passing through the inside of the granular material cooling cylinder part.
  • a dispersion part for dispersing the granular material a spraying part for spraying water inside the granular material cooling cylinder part, and an air introduction part for sending air into the granular material cooling cylinder part.
  • the water vapor generated by the evaporation of water sprayed from the spraying part through heat exchange with the air is discharged from above or below the granular material cooling cylinder part together with the air sent from the air introducing part.
  • the central part has a mountain shape that rises upward, and has a first dispersion part that is provided in a positional relationship such that a granular material thrown into a cone-like top part or a side surface collides.
  • the evaporated water water vapor
  • the inside of the granular material cooling cylinder part is kept at a desired humidity such that water droplets adhering to the granular material evaporate. It becomes possible.
  • the dispersion part By using the dispersion part to widely disperse the flow path of the granular material, it is possible to efficiently cool by bringing water, which is a cooling medium, into contact with many granular materials.
  • the first dispersion part is provided on the flow path where the granular material falls due to gravity, and the falling position of the passing granular material can be dispersed without having to move the dispersion part by power or the like.
  • the first dispersion part has pores larger than the particle diameter of the granular material on the slope.
  • the flow path formed when the granular material falls has a substantially columnar shape along the bottom shape of the first dispersion part.
  • the dispersion part has a second dispersion part which is provided inside the granular material cooling cylinder part and above the spray part and is formed of a grid-like plate or a perforated plate.
  • the foundry sand dispersed through the first dispersion part is further dispersed in the horizontal direction by passing through the second dispersion part.
  • the dispersion part has a third dispersion part that is provided inside the granular material cooling cylinder part and below the spray part and is formed of a lattice-like plate or a perforated plate.
  • Compressed air from the spraying part (only when the nozzle is a two-fluid nozzle), air sent from the air inlet or compressed air, and falling powder that is biased toward the central axis of the powder cooling tube
  • the surface of the granular material facing the inner wall surface of the granular material cooling cylinder can be changed, or the positions of the granular materials can be interchanged.
  • a part of the air introduction part is formed in the hole of the granular material cooling cylinder part so that air or compressed air flows between the hole of the granular material cooling cylinder part to which the spray part is attached and the spraying part.
  • a plurality of nozzles of the spraying section are provided at least upstream and downstream in the flow path of the powder that falls from the upper part of the powder cooling cylinder and passes through the inside of the powder cooling cylinder.
  • the water necessary for cooling can be sprayed without waste over a wide range of the flow path of the granular material that is uniformly dispersed and dropped inside the granular material cooling cylinder, and can be efficiently cooled. Moreover, generation
  • moisture content remaining in a granular material can be suppressed.
  • the spray sections are arranged so that the number of nozzles of the spray section provided upstream is greater than the number of nozzles of the spray section provided downstream.
  • a lot of water can be sprayed on high temperature granular material.
  • a discharge device for discharging the granular material cooled by the granular material cooling cylinder portion is provided at a lower portion of the granular material cooling cylinder portion, and is provided between the granular material cooling cylinder portion and the discharge device.
  • the parts other than the part where the granular material is discharged by the discharging device are connected.
  • the material seal is applied to the portion where the granular material is discharged by the discharging device.
  • an exhaust port is provided at the upper part of the granular material cooling cylinder part, and the upper part of the granular material cooling cylinder part is hermetically sealed except for the place where the granular material is charged and the exhaust port.
  • it further includes a dust collecting unit for collecting minute powder particles contained in the air discharged from the exhaust port.
  • an exhaust port is provided at the lower part of the granular material cooling cylinder part, and the upper part of the granular material cooling cylinder part is hermetically sealed except for the part where the granular material is charged.
  • it further includes a dust collecting unit for collecting minute powder particles contained in the air discharged from the exhaust port.
  • the invention shown by this embodiment is not limited to foundry sand, but should be used for an apparatus that cools various granular materials. You can also. Specifically, it can be used for cooling inorganic materials such as minerals, organic materials such as resin pellets, and metal particles, and mixtures, molded products, and granulated products made of these.
  • the cooling apparatus 1 for foundry sand in the present embodiment is used in a processing process for foundry sand.
  • the unpacking machine 11, the magnetic separator 13 and the rotary screen 15 are provided in the front stage of the cooling device 1, and the sand hopper 21, the kneading machine 23, the aerator 25, and the molding machine 27 are provided in the subsequent stage. (See FIG. 1).
  • the foundry sand (green sand) is cooled by the cooling device 1 after the casting is separated by the open frame machine 11 and foreign matters and coarse particles are removed using the magnetic separator 13 and the rotary screen (sieving) 15. After cooling, it is stored in the sand hopper 21, the water-containing material is dispersed and the caking force is applied by the kneader 23, the aerator 25 is loosened, and the molding machine 27 is molded into a desired casting mold.
  • the sand hopper 21 the water-containing material is dispersed and the caking force is applied by the kneader 23, the aerator 25 is loosened, and the molding machine 27 is molded into a desired casting mold.
  • the cooling device 1 includes a first transport unit 31, a granular material supply chute 32, a granular material cooling cylinder unit 33, a discharge device 34, a second transport unit 35, a first exhaust pipe 36, a dust collector 37, a rotary valve 38, a minute amount Sand chute 39, second exhaust pipe 40, dispersion part 51 (first dispersion part 51a to third dispersion part 51c), spray part 53 (first spray part 53a to third spray part 53c), air introduction part 55 (first 1 air introduction part 55a to 4th air introduction part 55d), detection part 57 (temperature sensor, flow rate sensor), and control part 59.
  • 2, 8, 9, and 10 are cross-sectional views showing only the parts related to the granular material cooling cylinder part 33 and the first exhaust pipe 36 so that the internal structure can be understood, and the other parts are schematic. The figure is shown.
  • the second exhaust pipe 40 is connected to an exhaust blower (not shown).
  • the 1st conveyance part 31 is comprised by a belt conveyor, a screw feeder, etc., and is used in order to convey the molding sand after removing a foreign material and a coarse grain with the rotary screen 15 to the granular material supply chute 32, and is conveyed.
  • the cast sand thus formed is put into the granular material cooling cylinder portion 33 through the granular material supply chute 32.
  • the granular material cooling cylinder portion 33 has a cylindrical shape with a peripheral wall extending in the vertical direction, and the upper portion is opened only at a portion (exhaust port) where the granular material supply chute 32 and the first exhaust pipe 36 are connected. Sealed. The opened part of the lower part faces the part of the discharging device 34 that transports the foundry sand.
  • a dispersion part 51 is provided inside the granular material cooling cylinder part 33.
  • a first hole portion 33a to a fourth hole portion 33d are provided on the peripheral wall of the granular material cooling cylinder portion 33, and the first spray portion 53a to the third spray portion are respectively provided in the first hole portion 33a to the third hole portion 33c.
  • the portion 53c and the first air introduction portion 55a to the third air introduction portion 55c are attached, and the fourth air introduction portion 55d is attached to the fourth hole portion 33d.
  • Each of the air introduction parts 55 is connected to a supply blower and an air filter via an air introduction pipe (not shown).
  • the first air introduction part 55a to the third air introduction part 55c are connected to the air introduction pipe. It may be connected to a supply source of compressed air via
  • the first hole portion 33a has N1 holes, and the N1 holes are arranged on the first circumference c1 at a high position on the side surface of the granular material cooling cylinder portion 33 at substantially equal intervals.
  • the second hole portion 33b has N2 holes, and the N2 holes are arranged on the second circumference c2 having a medium height on the side surface of the granular material cooling cylinder portion 33 at substantially equal intervals. Is done.
  • the third hole portion 33c has N3 holes, and the N3 holes are arranged at substantially equal intervals on the third circumference c3 at a low position on the side surface of the granular material cooling cylinder portion 33.
  • the first hole portion 33a when the powder body cooling cylinder portion 33 is viewed from the upper surface so that water sprayed onto more foundry sand can come into contact (so that the spray region of each nozzle does not interfere), the first hole portion 33a, It is desirable to arrange the holes so that the holes of the second hole 33b and the third hole 33c do not overlap (see FIG. 3).
  • the cross-sectional configuration diagram of FIG. 2 shows the first hole 33a, the second hole 33b, and the third hole 33c when the granular material cooling cylinder portion 33 is viewed from the upper surface.
  • the holes are arranged so that the holes overlap.
  • the fourth hole portion 33d has N4 holes, and the N4 holes are substantially on the fourth circumference c4 at a position lower than the third hole portion 33c on the side surface of the granular material cooling cylinder portion 33. Arranged at equal intervals.
  • the discharge device 34 is a device that conveys powder particles, such as a screw feeder, and does not open between the powder particle cooling cylinder portion 33 and the discharge device 34 except for places where the foundry sand is discharged by the discharge device 34. Further, it is desirable that the side wall of the discharge device 34 is connected to the lower part or the peripheral wall of the granular material cooling cylinder part 33. The portion where the foundry sand is discharged by the discharge device 34 opens, but during the cooling process, the discharge device 34 is filled with the foundry sand, and the opened portion is in a material-sealed state.
  • the second transport unit 35 is configured by a belt conveyor, a screw feeder, or the like, and transports the foundry sand cooled by the granular material cooling cylinder unit 33 and discharged from the discharge device 34 to the subsequent sand hopper 21.
  • 1st exhaust pipe 36 is attached to the upper part of granular material cooling cylinder part 33, and is used in order to discharge the air inside granular object cooling cylinder part 33 outside.
  • the air discharged from the granular material cooling cylinder 33 to the first exhaust pipe 36 is mixed with water vapor evaporated from the sprayed water and fine foundry sand, and the fine foundry sand is collected by the dust collector (cyclone) 37.
  • the minute foundry sand separated from the exhaust air is sent to the second transport unit 35 via the rotary valve 38 and the minute sand chute 39.
  • the air containing water vapor is discharged out of the system via the second exhaust pipe 40 and an exhaust blower (not shown).
  • the dispersion part 51 is a device that uniformly disperses the foundry sand introduced into the granular material cooling cylinder part 33 via the granular material supply chute 32, that is, a device that widens the flow path of the foundry sand formed at the time of dropping,
  • the first dispersion unit 51a to the third dispersion unit 51c are included.
  • the first dispersion portion 51a is a dispersion device provided in the vicinity of the upper portion of the granular material cooling cylinder portion 33, and is formed in a cone (cone-shaped solid shape) such as a cone.
  • distribution part 51a is arrange
  • the foundry sand that has collided with the tops and side surfaces of the cones is distributed radially along the side surfaces of the cones. In this case, the flow path formed when the foundry sand falls is substantially cylindrical along the bottom shape of the first dispersion portion 51a.
  • distribution part 51a is not restricted to a cone shape as shown in FIG. 4 if it has a cone-shaped top part and can disperse casting sand radially when falling along a side surface. It is not limited to cones. For example, it may be another shape having a side surface (slope) in a mountain shape with the central portion rising upward (see FIGS. 5 and 11). Further, the degree of dispersion may be adjusted by stacking several layers of chevron-shaped cross characters and adjusting the degree of overlap (see FIG. 12).
  • the flow path formed when the foundry sand falls has a substantially columnar shape along the bottom shape of the first dispersion portion 51a. Due to the substantially columnar shape, the foundry sand can be widely dispersed as compared to the form in which the flow path is substantially cylindrical (see FIG. 4).
  • FIG. 7 shows an example of the shape of the first dispersion part 51a in which two cone-shaped ones with holes on the slope are stacked and the size of the holes through which the foundry sand passes varies depending on the degree of overlap.
  • distribution part 51a of the mountain-shaped cross shape shown in FIG.11 and FIG.12 may drop a foundry sand from the hole.
  • the second dispersion part 51b and the third dispersion part 51c are formed of a lattice plate or a perforated plate.
  • the mesh of the lattice and the holes of the perforated plate are larger than the particles of the foundry sand, and those having a diameter of about 3 mm to 20 mm are suitable.
  • the second dispersion part 51b is provided below the first dispersion part 51a and above the first spray part 53a, and the third dispersion part 51c is below the first spray part 53a and the third spray. It is provided above the part 53c.
  • the second dispersion part 51b three perforated plates are provided above the first spraying part 53a, and as the third dispersion part 51c, one perforated plate includes the first spraying part 53a and the first spraying part 53a. Provided between the two spraying parts 53b, and one perforated plate is provided between the second spraying part 53b and the third spraying part 53c.
  • the foundry sand dispersed through the first dispersion part 51a is further dispersed in the horizontal direction by passing through the second dispersion part 51b.
  • the third dispersion unit 51c is sent from the compressed air from the first spray unit 53a or the second spray unit 53b (only when the nozzle is a two-fluid nozzle), the first air introduction unit 55a, or the second air introduction unit 55b.
  • the falling casting sand which is biased toward the central axis of the granular material cooling cylinder part 33 by the air or compressed air is dispersed again, or the surface of the molding sand facing the inner wall surface of the granular material cooling cylinder part 33 is Used to change or swap the positions of foundry sand.
  • the first dispersion part 51a to the third dispersion part 51c are provided on the flow path where the casting sand falls due to gravity, and it is not necessary to move the first dispersion part 51a to the third dispersion part 51c by power or the like, and the casting sand passing therethrough Drop position can be dispersed.
  • the spraying part 53 is for spraying water onto the foundry sand that falls through the dispersion part 51 and passes through the inside of the granular material cooling cylinder part 33.
  • the spray unit 53 is provided in each of the first hole 33a, the second hole 33b, and the third hole 33c, and is substantially horizontal and the central axis of the granular material cooling cylinder 33.
  • a spraying device having a nozzle for spraying water in the direction, a first spraying part 53a provided in the first hole 33a, a second spraying part 53b provided in the second hole 33b, and a third hole 33c. Has a third spray part 53c.
  • a plurality of nozzles of the spraying portion 53 are provided at least upstream and downstream in the flow path of the casting sand that falls from the upper part of the granular material cooling cylinder portion 33 and passes through the inside of the granular material cooling cylinder portion 33.
  • the spray units 53 are arranged so that the number of nozzles of the spray unit 53 provided upstream is larger than the number of nozzles of the spray unit 53 provided downstream.
  • Each nozzle may be a one-fluid nozzle or a two-fluid nozzle. Further, it is desirable to use a nozzle having a mist particle diameter of 20 ⁇ m or less. Further, in order to prevent the falling casting sand from adhering, the spray portion 53 does not protrude from the inner side of the inner wall of the granular material cooling cylinder portion 33, that is, retracts outward from the inner wall, so as to prevent the falling casting sand from adhering. It is desirable to install.
  • the spray direction of each nozzle is substantially horizontal and is directed to the central axis direction of the granular material cooling cylinder portion 33, but an actuator that can move each nozzle in the horizontal direction or the vertical direction ( (Not shown) may be provided to adjust the spraying direction.
  • an actuator that can move each nozzle in the horizontal direction or the vertical direction (Not shown) may be provided to adjust the spraying direction.
  • the control unit 59 adjusts the spraying direction of each nozzle based on information on the flow rate and temperature of foundry sand obtained by the detection unit 57 described later can be considered.
  • the hole (the 1st hole part 33a-the 3rd hole part 33c) of the granular material cooling cylinder part 33 to which the 1st spray part 53a-the 3rd spray part 53c are attached, and the 1st spray part 53a-the 3rd spray part 53c
  • a part of the air introduction part (the first air introduction part 55a to the third air introduction part 55c) is provided in the first hole part 33a to the third hole part 33c so that air or compressed air flows.
  • the first spray portion 53a to the third spray portion 53c are fixed with a slight gap between the inner surfaces of the first hole portion 33a to the third hole portion 33c, respectively, and the casting that is falling
  • air or compressed air from the supply blower is inserted into the gaps from the first air introduction part 55a to the third air introduction part 55c, respectively. Air is flowing.
  • intermittent supply may be sufficient.
  • the fourth air introduction portion 55d is for sending air to the foundry sand that falls through the dispersion portion 51 and passes through the inside of the granular material cooling cylinder portion 33.
  • the fourth air introduction portion 55d is an air supply device that is provided in the hole of the fourth hole portion 33d and sends air in a substantially horizontal direction toward the central axis direction of the granular material cooling cylinder portion 33. is there.
  • the detection part 57 is foundry sand at the entrance of the granular material cooling cylinder part 33 (casting sand thrown into the granular material supply chute 32 from the first transport part 31) or a casting at the outlet of the granular material cooling cylinder part 33. It has a temperature sensor that detects the temperature of sand (casting sand transported by the discharge device 34 or the second transport unit 35), a flow rate sensor that detects the flow rate, etc., and controls information on the temperature, flow rate, and moisture content of the foundry sand. To the unit 59.
  • the control unit 59 is a control device such as a computer, and based on information from the detection unit 57, the conveyance speed of the first conveyance unit 31 and the discharge device 34, the amount of water sprayed from each nozzle of the spray unit 53, and the fourth air introduction The amount of air supplied from the portion 55d is adjusted.
  • the supply blower is operated, and the air purified by the air filter is supplied to the granular material cooling cylinder portion 33 through the fourth air introduction portion 55d.
  • the exhaust blower is operated, and the same amount of air is supplied to the granular material cooling cylinder part 33 from the granular material cooling cylinder part 33 through the first exhaust pipe 36, the dust collector 37 and the second exhaust pipe 40. Suction and exhaust.
  • the air that has entered the granular material cooling cylinder part 33 from the fourth air introduction part 55d rises inside the granular material cooling cylinder part 33 at a uniform superficial velocity, and the third dispersion part 51c, the second dispersion part It passes through 51b and is discharged to the first exhaust pipe 36.
  • the first transport unit 31 is operated to quantitatively supply the foundry sand, and the discharge device 34 and the second transport unit 35 are also operated. Further, water is continuously sprayed from the spraying unit 53, and air or compressed air is supplied from the first air introducing unit 55a to the third air introducing unit 55c.
  • the foundry sand thrown into the powder supply chute 32 from the first transport unit 31 is dispersed in the horizontal direction when passing through the first dispersion unit 51a to the third dispersion unit 51c, and falls in a dispersed state.
  • the water adhering to the foundry sand is evaporated by the heat of the foundry sand and mainly the air supplied from the fourth air introduction section 55d, and the water vapor is discharged from the exhaust port along with the air.
  • the temperature of the foundry sand is lowered by the sensible heat and latent heat (vaporization heat) of the attached water.
  • the falling foundry sand is successively subjected to the above action by the water sprayed from the nozzles of the second spraying part 53b and the nozzles of the third spraying part 53c, and the temperature gradually decreases.
  • the foundry sand that has reached the discharge device 34 is discharged to the second transport unit 35 in a state of being cooled more than when it is put into the powder supply chute 32.
  • the discharge device 34 is filled with the foundry sand that has fallen, that is, the lower opening of the granular material cooling cylinder portion 33 is material-sealed with the foundry sand. The air flows upward without being exhausted.
  • the air containing water vapor and fine foundry sand is sent to the dust collector 37 via the first exhaust pipe 36.
  • the fine foundry sand is separated from the air in the dust collector 37, sent to the second transport unit 35 via the rotary valve 38 and the fine sand chute 39, and merged with the foundry sand sent via the discharge device 34.
  • the air containing water vapor is discharged out of the system from the second exhaust pipe 40 through the blower.
  • either the exhaust blower or the supply blower may be omitted.
  • water is sprayed on high-temperature foundry sand and air is supplied inside the granular material cooling cylinder portion 33 to cool the foundry sand with sensible heat and latent heat (heat of vaporization) of the sprayed water. . Further, since water is sprayed, the humidity inside the granular material cooling cylinder portion 33 becomes high, and the gas specific heat (amount of heat deprived from the air of unit weight) becomes larger than that in the low humidity state. Thus, cooling can be performed in a state where the cooling efficiency is high.
  • the desired humidity is such that the water droplets adhering to the foundry sand evaporate inside the granular material cooling cylinder portion 33. It becomes possible to keep on.
  • the air flow rate is adjusted so that most of the falling casting sand is not blown upward, and the superficial speed is reduced to a predetermined speed (for example, 0.18 m / s) or less. It is necessary to adjust so that it becomes.
  • the exhaust port to which the first exhaust pipe 36 provided at the upper part in the apparatus shown in FIG. 2 is connected is the lower part (the side surface of the granular material cooling cylinder part 33 and between the third hole part 33 c and the exhaust apparatus 34. ), And the parts other than the powder supply chute 32 above the powder cooling cylinder 33 are sealed.
  • the fourth hole 33d for supplying air is provided in the upper part (for example, between the first dispersion part 51a and the second dispersion part 51b).
  • the air flows downward together with the foundry sand and water vapor, and after reaching the discharge device 34 on the bottom surface of the granular material cooling cylinder portion 33, the air containing the water vapor is exhausted from the first exhaust pipe 36, and the foundry sand is It is discharged from the discharge device 34.
  • the cooling device 1 since cooling is performed while the foundry sand falls, the cooling device 1 can be installed by effectively utilizing a narrow place in the horizontal direction.
  • the granular material cooling cylinder section 33 has a cylinder diameter of 200 mm, and the spray section 53 uses six one-fluid nozzles with a spray pressure of 6 MPaG and 2.4 kg / h, and sprays 20 ⁇ m water droplets.
  • the air flow rate was 0.34 m 3 / min, and the superficial velocity was 0.18 m / s.
  • the granular material cooling cylinder part 33 is constituted by the first cylinder part 331 provided with the second dispersion part 51b and the spray part 53 and the second cylinder part 332 provided with the air introduction part 55, and the air is supplied.
  • the first cylinder part 331 is arranged so as to be above the second cylinder part 332, and in the form of flowing air downward, the second cylinder part 332 is more than the first cylinder part 331. Arranged to be on top. The thing with the vertical direction length from the location in which the nozzle of the spray part 53 in the 1st cylinder part 331 was installed to the lower end of the 1st cylinder part 331 was used.
  • the experimental machine was installed so that the sprayed cloud would be sprayed downward inside the wall because the sprayed cloud would reach the opposite wall when the nozzle diameter was short and the nozzle was oriented horizontally.
  • the cylinder diameter of the actual granular material cooling cylinder part 33 is 0.6 m or more, there is no problem in the form in which the nozzle is oriented substantially in the horizontal direction.
  • casting sand having an average particle size of about 400 ⁇ m and a particle size of 150 ⁇ m or less is less than 1%
  • the dispersion part 51 includes a conical first dispersion part 51a and The second dispersion part 51b composed of three 3 mm diameter porous plates was used, the casting sand flow rate was 360 kg / h, and the water spray flow rate was 14.4 kg / h.
  • the thing corresponding to the 1st exhaust pipe 36 is not used, but the upper part of the granular material cooling cylinder part 33 is opened.
  • the temperature of the foundry sand which was 120 ° C. at the time of introduction into the powder supply chute 32, reaches 40 ° C. when it is discharged from the powder cooling cylinder portion 33 via the discharge device 34.
  • the air at 20 ° C. was 95 ° C. when exhausted from the upper part of the granular material cooling cylinder portion 33.
  • foundry sand having an average particle size of about 200 ⁇ m and a particle size of 150 ⁇ m or less is less than 5%
  • the dispersion part 51 includes a conical first dispersion part 51a and The second dispersion part 51b composed of three 5 mm diameter porous plates was used, the casting sand flow rate was 60 kg / h, and the water spray flow rate was 2.4 kg / h.
  • An exhaust port was provided in the lower side surface of the first cylinder portion 331, and the first exhaust pipe 36 was attached.
  • the temperature of the foundry sand which was 120 ° C. at the time of introduction into the granular material supply chute 32, reaches 50 ° C. when it is discharged from the granular material cooling cylinder portion 33 via the discharge device 34.
  • the air at 24 ° C. was 65 ° C. when it was exhausted from the lower part of the granular material cooling cylinder portion 33.

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Abstract

【課題】　落下する粉粒体を効率よく冷却する装置を提供する。 【解決手段】　粉粒体冷却装置１は、粉粒体冷却筒部３３を備える。粉粒体冷却筒部３３の上部から落下し粉粒体冷却筒部３３の内部を通過する粉粒体の流路を広げて、粉粒体を分散させる分散部５１を備える。粉粒体冷却筒部３３の内部に水を噴霧する噴霧部５３を備える。粉粒体冷却筒部３３の内部に空気を送る空気導入部５５を備える。粉粒体との熱交換で、噴霧部５３から噴霧された水が蒸発して発生した水蒸気は、空気導入部５５から送られてきた空気とともに粉粒体冷却筒部３３の上方又は下方から排出される。分散部５１は、中央部が上方に盛り上がった山型形状を有し、錐状の頂部や側面に投入された粉粒体が衝突するような位置関係に設けられた第１分散部５１ａを有する。

Description

粉粒体冷却装置
　本発明は、各種粉粒体を効率よく冷却する装置に関する。
　従来、特許文献１のように、上部からコンクリート材料（冷却対象物）を落下させ、落下途中で冷却媒体と接触させてかかる冷却対象物を冷却する装置が提案されている。
特開昭６２－７４６０３号公報
　しかし、中央部の一箇所から冷却対象物を落下させるのでは、落下により形成される冷却対象物の流路は細長い線状になり、一度に多くの冷却対象物に冷却媒体を接触させることが出来ない。
　したがって本発明の目的は、落下する粉粒体を効率よく冷却する装置を提供することである。
　本発明に係る粉粒体冷却装置は、粉粒体冷却筒部と、粉粒体冷却筒部の上部から落下し粉粒体冷却筒部の内部を通過する粉粒体の流路を広げて、粉粒体を分散させる分散部と、粉粒体冷却筒部の内部に水を噴霧する噴霧部と、粉粒体冷却筒部の内部に空気を送る空気導入部とを備え、粉粒体との熱交換で、噴霧部から噴霧された水が蒸発して発生した水蒸気は、空気導入部から送られてきた空気とともに粉粒体冷却筒部の上方又は下方から排出され、分散部は、中央部が上方に盛り上がった山型形状を有し、錐状の頂部や側面に投入された粉粒体が衝突するような位置関係に設けられた第１分散部を有する。
　粉粒体冷却筒部の内部で、高温の粉粒体（例えば、鋳物砂）に水を噴霧するとともに空気を供給して、噴霧した水の潜熱と顕熱（気化熱）で粉粒体を冷却する。水を噴霧しているので粉粒体冷却筒部の内部の湿度が高い状態になり、湿度が低い状態に比べてガス比熱（単位重さの空気から熱を奪う量）が大きくなって、冷却効率を高い状態で冷却を行うことが出来る。
　蒸発した水（水蒸気）は、供給された空気とともに上方又は下方から排出されるため、粉粒体冷却筒部の内部を粉粒体に付着した水滴が蒸発する程度の所望の湿度に保つことが可能になる。
　分散部を使って、粉粒体の流路を広く分散させることにより、多くの粉粒体に冷却媒体である水を接触させて効率よく冷却することが可能になる。第１分散部が、重力により粉粒体が落下する流路上に設けられ、動力などで分散部を動かす必要なく、通過する粉粒体の落下位置を分散させることが出来る。
　好ましくは、第１分散部は、斜面に粉粒体の粒子径よりも大きい孔を有する。
　粉粒体が落下する際に形成される流路は、第１分散部の底面形状に沿った略柱状になる。略柱状になることにより、流路が略筒状になる形態に比べて、粉粒体を広く分散させることが出来る。
　また、好ましくは、分散部は、粉粒体冷却筒部の内部であって、噴霧部よりも上部に設けられ、格子状の板又は多孔板で形成される第２分散部を有する。
　第１分散部を介して分散した鋳物砂は、第２分散部を通ることにより更に水平方向に分散が進む。
　また、好ましくは、分散部は、粉粒体冷却筒部の内部であって、噴霧部よりも下部に設けられ、格子状の板又は多孔板で形成される第３分散部を有する。
　噴霧部からの圧縮空気（ノズルが二流体ノズルの場合のみ）や空気導入部から送られてくる空気又は圧縮空気によって粉粒体冷却筒部の中心軸の方に偏った落下中の粉粒体を再度分散させたり、該粉粒体冷却筒部の内壁面に対向する粉粒体の面を変えたり、粉粒体同士の位置を入れ替えたりすることが可能になる。
　また、好ましくは、噴霧部が取り付けられる粉粒体冷却筒部の孔と噴霧部の間に、空気又は圧縮空気が流れるように、空気導入部の一部が粉粒体冷却筒部の孔に設けられる。
　落下中の粉粒体がノズル（の先端）に付着するのを防止出来る。
　また、好ましくは、粉粒体冷却筒部の上部から落下し粉粒体冷却筒部の内部を通過する粉粒体の流路における少なくとも上流と下流に噴霧部のノズルが複数設けられる。
　粉粒体冷却筒部の内部を均一に分散落下する粉粒体の流路の広い範囲に、冷却に必要な水を無駄なく噴霧することが可能となり、効率よく冷却することができる。また、粉粒体に余剰な水分が残留することに起因するダマの発生を抑止できる。
　さらに好ましくは、上流に設けられる噴霧部のノズルの数は、下流に設けられる噴霧部のノズルの数よりも多くなるように、噴霧部が配置される。
　高い温度の粉粒体に水を多く噴霧出来る。
　また、好ましくは、粉粒体冷却筒部の下部には粉粒体冷却筒部で冷却された粉粒体を排出する排出装置が設けられ、粉粒体冷却筒部と排出装置の間であって、排出装置によって粉粒体が排出される箇所以外は、連接されている。
　さらに好ましくは、排出装置によって粉粒体が排出される箇所は、粉粒体によってマテリアルシールが施される。
　また、好ましくは、粉粒体冷却筒部の上部に排気口が設けられ、粉粒体冷却筒部の上部は粉粒体を投入する箇所と排気口以外が密閉される。
　空気は上方向に流れ、粉粒体は重力により下方向に流れるので、空気を下方向に流す形態に比べて、冷却効率が高い。
　さらに好ましくは、排気口から排出された空気に含まれる微小な粉粒体を集める集塵部を更に備える。
　また、好ましくは、粉粒体冷却筒部の下部に排気口が設けられ、粉粒体冷却筒部の上部は粉粒体を投入する箇所以外が密閉される。
　空気を下方向に流す形態では、粒子径が小さい粉粒体を冷却する場合でも上方への微粒子成分の飛散を抑制することができる。
　さらに好ましくは、排気口から排出された空気に含まれる微小な粉粒体を集める集塵部を更に備える。
　以上のように本発明によれば、落下する粉粒体を効率よく冷却する装置を提供することができる。
本実施形態における鋳物砂の冷却装置を含む鋳物砂の処理工程の構成図である。 空気を上方向に流す場合の鋳物砂の冷却装置の構成図である。 粉粒体冷却筒部に噴霧部や空気導入部を取り付ける前の孔の位置関係を示す斜視図である。 円錐形状の第１分散部を示す斜視図である。 中央部が上方に盛り上がった山型形状で側面（斜面）を有する第１分散部の例を示す斜視図である。 斜面に孔を設けた円錐形状の第１分散部を示す斜視図である。 斜面に孔を設けたコーン形状のものを重ねた第１分散部を示す斜視図である。 空気を下方向に流す場合の鋳物砂の冷却装置の構成図である。 空気を上方向に流す場合の実験用の鋳物砂の冷却装置の構成図である。 空気を下方向に流す場合の実験用の鋳物砂の冷却装置の構成図である。 山型十文字形状の第１分散部の例を示す斜視図である。 山型十文字形状のものを上下に配置した第１分散部の例を示す斜視図である。
　以下、本実施形態について、図を用いて説明する。鋳物砂を冷却する装置を使って粉粒体を冷却する装置の一例を示すが、本実施形態に示される発明は、鋳物砂に限らず、各種の粉粒体を冷却する装置に利用することも出来る。具体的には、鉱物などの無機物、樹脂ペレットなどの有機物、及び金属の粉粒体や、これらからなる混合物・成形体・造粒物の冷却に利用することが出来る。本実施形態における鋳物砂の冷却装置１は、鋳物砂の処理工程の中で利用される。鋳物砂の処理工程において、冷却装置１の前段に解枠機１１と磁選機１３とロータリースクリーン１５が設けられ、後段にサンドホッパー２１、混練機２３、エアレーター２５、造型機２７が設けられる（図１参照）。
　鋳物砂（生型砂）は、解枠機１１で鋳物が分離され、磁選機１３やロータリースクリーン（ふるい）１５を使って異物や粗粒が除去された後に、冷却装置１で冷却される。冷却後、サンドホッパー２１に貯蔵され、混練機２３で水を含む材料の分散と粘結力の付与が行われ、エアレーター２５でほぐしが行われ、造型機２７で所望の鋳物型に成型される。
　次に、冷却装置１の詳細について説明する（図２参照）。冷却装置１は、第１搬送部３１、粉粒体供給シュート３２、粉粒体冷却筒部３３、排出装置３４、第２搬送部３５、第１排気管３６、集塵機３７、ロータリーバルブ３８、微小砂シュート３９、第２排気管４０、分散部５１（第１分散部５１ａ～第３分散部５１ｃ）、噴霧部５３（第１噴霧部５３ａ～第３噴霧部５３ｃ）、空気導入部５５（第１空気導入部５５ａ～第４空気導入部５５ｄ）、検知部５７（温度センサ、流量センサ）、制御部５９を備える。図２、図８、図９、図１０の構成図は、内部の構造が分かるように粉粒体冷却筒部３３や第１排気管３６に関する部分だけ断面を示し、他の部分は模式的な図を示す。なお、第２排気管４０は、図示しない排気ブロワーに連接されている。
　第１搬送部３１は、ベルトコンベアやスクリューフィーダーなどで構成され、ロータリースクリーン１５によって異物や粗粒が除去された後の鋳物砂を、粉粒体供給シュート３２に搬送するために用いられ、搬送された鋳物砂は、粉粒体供給シュート３２を介して、粉粒体冷却筒部３３に投入される。
　粉粒体冷却筒部３３は、周壁が鉛直方向に延びる筒形状を有し、上部は粉粒体供給シュート３２と第１排気管３６とが接続される部分（排気口）だけ開口し他は密閉される。下部の開口した部分は排出装置３４の鋳物砂を搬送する部分と対向する。粉粒体冷却筒部３３の内側には、分散部５１が設けられる。
　粉粒体冷却筒部３３の周壁には第１孔部３３ａ～第４孔部３３ｄが設けられ、第１孔部３３ａ～第３孔部３３ｃには、各々第１噴霧部５３ａ～第３噴霧部５３ｃや第１空気導入部５５ａ～第３空気導入部５５ｃが取り付けられ、第４孔部３３ｄには、第４空気導入部５５ｄが取り付けられる。なお、空気導入部５５のそれぞれには、図示しない空気導入管を介して供給ブロワーとエアーフィルターに連接されているが、第１空気導入部５５ａ～第３空気導入部５５ｃは、上記空気導入管を介して圧縮空気の供給源に連接してもよい。
　第１孔部３３ａは、Ｎ１個の孔を有し、かかるＮ１個の孔は、粉粒体冷却筒部３３の側面における高い位置の第１円周ｃ１上に略等間隔に配置される。第２孔部３３ｂは、Ｎ２個の孔を有し、かかるＮ２個の孔は、粉粒体冷却筒部３３の側面における中程度の高さの第２円周ｃ２上に略等間隔に配置される。第３孔部３３ｃは、Ｎ３個の孔を有し、かかるＮ３個の孔は、粉粒体冷却筒部３３の側面における低い位置の第３円周ｃ３上に略等間隔に配置される。
　第１孔部３３ａの孔の数（Ｎ１）、第２孔部３３ｂの孔の数（Ｎ２）、第３孔部３３ｃの孔の数（Ｎ３）は、同数であってもよいが、高い温度の鋳物砂に水を多く噴霧出来るように、Ｎ１≧Ｎ２≧Ｎ３とするのが望ましい。例えば、流量が２５ｔ／ｈの鋳物砂を冷却する場合には、Ｎ１＝１８、Ｎ２＝１２、Ｎ３＝６として、計３６個の孔のそれぞれに二流体ノズルの噴霧部を設ける形態が考えられる。
　また、より多くの鋳物砂に噴霧した水が接触出来るように（各ノズルの噴霧領域が干渉しないように）、粉粒体冷却筒部３３を上面から見たときに、第１孔部３３ａ、第２孔部３３ｂ、第３孔部３３ｃの孔が重ならないようにそれぞれの孔が配置されるのが望ましい（図３参照）。ただし、図２の断面構成図は、説明を簡素化するために、粉粒体冷却筒部３３を上面から見たときに、第１孔部３３ａ、第２孔部３３ｂ、第３孔部３３ｃの孔が重なるようにそれぞれの孔が配置される例を示している。
　第４孔部３３ｄは、Ｎ４個の孔を有し、かかるＮ４個の孔は、粉粒体冷却筒部３３の側面における第３孔部３３ｃよりも低い位置の第４円周ｃ４上に略等間隔に配置される。
　排出装置３４は、スクリューフィーダーなどの粉粒体を搬送する装置で、粉粒体冷却筒部３３と排出装置３４との間は、排出装置３４によって鋳物砂が排出される箇所以外は開口しないように、排出装置３４の側壁が粉粒体冷却筒部３３の下部又は周壁と連接されているのが望ましい。排出装置３４によって鋳物砂が排出される箇所は開口するが、冷却処理時は排出装置３４上が鋳物砂で満たされて、当該開口箇所はマテリアルシールされた状態になる。
　第２搬送部３５は、ベルトコンベアやスクリューフィーダーなどで構成され、粉粒体冷却筒部３３で冷却され排出装置３４から排出された鋳物砂を後段のサンドホッパー２１に輸送する。
　第１排気管３６は、粉粒体冷却筒部３３の上部に取り付けられ、粉粒体冷却筒部３３の内部の空気を外部に排出させるために使用される。粉粒体冷却筒部３３から第１排気管３６に排出される空気には、噴霧された水が蒸発した水蒸気や微小な鋳物砂が混じっており、集塵機（サイクロン）３７で微小な鋳物砂が排気空気と分離され、かかる微小な鋳物砂は、ロータリーバルブ３８や微小砂シュート３９を介して、第２搬送部３５に送られる。水蒸気を含む空気は、第２排気管４０、排気ブロワー（不図示）を介して系外に排出される。
　分散部５１は、粉粒体供給シュート３２を介して粉粒体冷却筒部３３に投入された鋳物砂を均一に分散させる、すなわち、落下時に形成される鋳物砂の流路を広げる装置で、第１分散部５１ａ～第３分散部５１ｃを有する。分散部５１を使って、鋳物砂の流路を広く分散させることにより、多くの鋳物砂に冷却媒体である水を接触させて効率よく冷却することが可能になる。
　第１分散部５１ａは粉粒体冷却筒部３３の上部近傍に設けられた分散装置で、円錐など錐体（錐状の立体形状）に形成される。第１分散部５１ａは、錐状の頂部や側面に粉粒体供給シュート３２を介して投入された鋳物砂が衝突するような位置関係（例えば、粉粒体供給シュート３２の真下）に配置される。錐状の頂部や側面に衝突した鋳物砂は、錐体の側面に沿って放射状に分散する。この場合、鋳物砂が落下する際に形成される流路は、第１分散部５１ａの底面形状に沿った略筒状になる。
　第１分散部５１ａの形状は、錐状の頂部を有し、側面に沿って落下する際に放射状に鋳物砂を分散出来るものであれば、図４に示すような円錐形状に限るものではないし、錐体に限るものでもない。例えば、中央部が上方に盛り上がった山型形状で側面（斜面）を有する他の形状であってもよい（図５、図１１参照）。また、山型十文字形状のものを数段重ねて、その重なり具合を調整することにより分散具合を調整してもよい（図１２参照）。
　また、斜面に鋳物砂の粒子径よりも大きい孔を設けて、底面の開口部からも鋳物砂を落下させる形態であってもよい（図６参照）。この場合には、鋳物砂が落下する際に形成される流路は、第１分散部５１ａの底面形状に沿った略柱状になる。略柱状になることにより、流路が略筒状になる形態（図４参照）に比べて、鋳物砂を広く分散させることが出来る。
　また、さらに、孔を空けた斜面を二重に構成し、二重の斜面の重なり具合を調整することにより、孔の大きさを調整出来る形態であってもよい（図７参照）。図７は、斜面に孔が設けられたコーン形状のものを２枚重ね、重なり具合により鋳物砂が通る孔の大きさが変化する第１分散部５１ａの形状例を示す。
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　また、図１１や図１２に示す山型十文字形状の第１分散部５１ａの斜面に鋳物砂の粒子径よりも大きい孔を設けて、その孔から鋳物砂を落下させる形態であってもよい。
　第２分散部５１ｂ、第３分散部５１ｃは、格子状の板又は多孔板で形成される。格子の目や、多孔板の孔は、鋳物砂の粒子よりも大きく、直径３ｍｍから２０ｍｍ程度のものが適している。第２分散部５１ｂは、第１分散部５１ａの下部で、且つ第１噴霧部５３ａよりも上部に設けられ、第３分散部５１ｃは、第１噴霧部５３ａよりも下部で、且つ第３噴霧部５３ｃよりも上部に設けられる。
　本実施形態では、第２分散部５１ｂとして、３枚の多孔板が第１噴霧部５３ａよりも上部に設けられ、第３分散部５１ｃとして、１枚の多孔板が第１噴霧部５３ａと第２噴霧部５３ｂの間に設けられ、１枚の多孔板が第２噴霧部５３ｂと第３噴霧部５３ｃの間に設けられる。
　第１分散部５１ａを介して分散した鋳物砂は、第２分散部５１ｂを通ることにより更に水平方向に分散が進む。第３分散部５１ｃは、第１噴霧部５３ａや第２噴霧部５３ｂからの圧縮空気（ノズルが二流体ノズルの場合のみ）や第１空気導入部５５ａや第２空気導入部５５ｂから送られてくる空気又は圧縮空気によって粉粒体冷却筒部３３の中心軸の方に偏った落下中の鋳物砂を再度分散させたり、粉粒体冷却筒部３３の内壁面に対向する鋳物砂の面を変えたり、鋳物砂同士の位置を入れ替えたりするために使用される。
　第１分散部５１ａ～第３分散部５１ｃは、重力により鋳物砂が落下する流路上に設けられ、動力などで第１分散部５１ａ～第３分散部５１ｃを動かす必要なく、通過する鋳物砂の落下位置を分散させることが出来る。
　噴霧部５３は、分散部５１を介して落下し粉粒体冷却筒部３３の内部を通過する鋳物砂に、水を噴霧するためのものである。具体的には、噴霧部５３は、第１孔部３３ａ、第２孔部３３ｂ、第３孔部３３ｃの孔のそれぞれに設けられ、略水平方向で且つ粉粒体冷却筒部３３の中心軸方向に向けて水を噴霧するノズルを有する噴霧装置で、第１孔部３３ａに設けられた第１噴霧部５３ａ、第２孔部３３ｂに設けられた第２噴霧部５３ｂ、第３孔部３３ｃに設けられた第３噴霧部５３ｃを有する。
　すなわち、粉粒体冷却筒部３３の上部から落下し粉粒体冷却筒部３３の内部を通過する鋳物砂の流路における少なくとも上流と下流に噴霧部５３のノズルが複数設けられる。また、上流に設けられる噴霧部５３のノズルの数は、下流に設けられる噴霧部５３のノズルの数よりも多くなるように、噴霧部５３が配置されるのが望ましい。
　各ノズルは、一流体ノズルであっても、二流体ノズルであってもよい。また、霧の粒子径が２０μｍ以下になるようなノズルを使用するのが望ましい。また、落下中の鋳物砂が付着しないように、ノズルの先端が粉粒体冷却筒部３３の内壁よりも内側方向に突出しないように、すなわち内壁よりも外側方向に引っ込むように、噴霧部５３を設置するのが望ましい。
　各ノズルの噴霧方向は、略水平方向で且つ粉粒体冷却筒部３３の中心軸方向に向けられるのが適当であるが、水平方向や鉛直方向に各ノズルを移動させることが可能なアクチュエータ（不図示）を設けて、噴霧方向を調整出来る形態であってもよい。例えば、後述する検知部５７で得られた鋳物砂の流量や温度に関する情報に基づいて、制御部５９が各ノズルの噴霧方向を調整する形態が考えられる。
　複数のノズルから水を噴霧させることにより、粉粒体冷却筒部３３の内部を均一に分散落下する鋳物砂の流路の広い範囲に、冷却に必要な水を無駄なく噴霧することが可能となり、効率よく冷却することができる。また、粉粒体に余剰な水分が残留することに起因するダマ（塊）の発生を抑止できる。
　第１噴霧部５３ａ～第３噴霧部５３ｃが取り付けられる粉粒体冷却筒部３３の孔（第１孔部３３ａ～第３孔部３３ｃ）と第１噴霧部５３ａ～第３噴霧部５３ｃの間に、空気又は圧縮空気が流れるように、空気導入部の一部（第１空気導入部５５ａ～第３空気導入部５５ｃ）が第１孔部３３ａ～第３孔部３３ｃに設けられる。
　具体的には、第１噴霧部５３ａ～第３噴霧部５３ｃは、各々第１孔部３３ａ～第３孔部３３ｃの内面との間に僅かな間隙を有して固定され、落下中の鋳物砂が各噴霧部５３の各ノズル（の先端）に付着するのを防止するために、各々第１空気導入部５５ａ～第３空気導入部５５ｃから上記の間隙に、供給ブロワーからの空気又は圧縮空気を流している。なお、圧縮空気を供給する場合は、断続的な供給であってもよい。
　第４空気導入部５５ｄは、分散部５１を介して落下し粉粒体冷却筒部３３の内部を通過する鋳物砂に空気を送るためのものである。具体的には、第４空気導入部５５ｄは、第４孔部３３ｄの孔に設けられ、略水平方向で且つ粉粒体冷却筒部３３の中心軸方向に向けて空気を送る送気装置である。
　検知部５７は、粉粒体冷却筒部３３の入口における鋳物砂（第１搬送部３１から粉粒体供給シュート３２に投入される鋳物砂）や、粉粒体冷却筒部３３の出口における鋳物砂（排出装置３４又は第２搬送部３５で輸送される鋳物砂）の温度を検出する温度センサ、流量を検出する流量センサなどを有し、鋳物砂の温度や流量や含水率に関する情報を制御部５９に出力する。
　制御部５９は、コンピュータなどの制御装置で、検知部５７からの情報に基づいて、第１搬送部３１と排出装置３４の搬送速度、噴霧部５３の各ノズルから噴霧する水量、第４空気導入部５５ｄから供給する空気量などを調整する。
　次に、本実施形態において鋳物砂が冷却されるメカニズムについて説明する。
　まず、供給ブロワーを作動し、エアーフィルターで清浄化された空気を、第４空気導入部５５ｄを介して粉粒体冷却筒部３３に供給する。そして、排気ブロワーを作動し、第１排気管３６、集塵機３７及び第２排気管４０を経て、粉粒体冷却筒部３３から、該粉粒体冷却筒部３３に供給されたと同量の空気を吸引、排気する。第４空気導入部５５ｄから粉粒体冷却筒部３３に入った空気は、均一な空塔速度で該粉粒体冷却筒部３３の内部を上昇し、第３分散部５１ｃ、第２分散部５１ｂを通過して、第１排気管３６に排出される。
　続いて、第１搬送部３１を稼働して鋳物砂を定量供給すると共に、排出装置３４及び第２搬送部３５も稼働する。また噴霧部５３から水を連続的に噴霧すると共に、第１空気導入部５５ａ～第３空気導入部５５ｃから空気又は圧縮空気を供給する。
　第１搬送部３１から粉粒体供給シュート３２に投入された鋳物砂は、第１分散部５１ａ～第３分散部５１ｃを通過する際に水平方向に分散し、分散した状態で落下する。
　落下する際に、まず第１噴霧部５３ａのノズルから噴霧された水滴が鋳物砂の粒子に付着し、鋳物砂が濡れた状態にされる。
　鋳物砂に付着した水は、鋳物砂の持つ熱と主に第４空気導入部５５ｄから供給された空気とによって蒸発し、その水蒸気は上記空気に同伴して排気口から排出される。一方鋳物砂は、付着した水の顕熱と潜熱（気化熱）とによってその温度が下がる。落下中の鋳物砂は、順次第２噴霧部５３ｂのノズル、第３噴霧部５３ｃのノズルから噴霧された水により上記の作用を受け、次第にその温度が下がっていく。
　排出装置３４に到達した鋳物砂は、粉粒体供給シュート３２に投入された時よりも冷却された状態で、第２搬送部３５に排出される。排出装置３４は落下してきた鋳物砂で満たされている、すなわち粉粒体冷却筒部３３の下部の開口部は鋳物砂でマテリアルシールされるので、空気導入部５５からの空気は排出装置３４を介して排気されず、上方向に流れる。
　水蒸気や微小な鋳物砂を含む空気は第１排気管３６を介して集塵機３７に送られる。
　微小な鋳物砂は集塵機３７において空気と分離され、ロータリーバルブ３８、微小砂シュート３９を介して、第２搬送部３５に送られ、排出装置３４を介して送られてきた鋳物砂と合流する。一方水蒸気を含む空気は、第２排気管４０からブロワーを介して系外に排出される。なお、後記する筒径が短い実験機では、排気ブロワー又は供給ブロワーのいずれか一方を省いてもよい。
　本実施形態では、粉粒体冷却筒部３３の内部で、高温の鋳物砂に水を噴霧するとともに空気を供給して、噴霧した水の顕熱と潜熱（気化熱）で鋳物砂を冷却する。また、水を噴霧しているので粉粒体冷却筒部３３の内部の湿度が高い状態になり、湿度が低い状態に比べてガス比熱（単位重さの空気から熱を奪う量）が大きくなって、冷却効率が高い状態で冷却を行うことが出来る。
　蒸発した水（水蒸気）は、供給された空気とともに上部の第１排気管３６から排出されるため、粉粒体冷却筒部３３の内部を鋳物砂に付着した水滴が蒸発する程度の所望の湿度に保つことが可能になる。
　粉粒体冷却筒部３３内において、空気は上方向に流れ、鋳物砂は重力により下方向に流れるので、空気を下方向に流す形態に比べて、冷却効率が高い。
　ただし、空気を上方向に流す場合には、落下する鋳物砂の殆どが上方に吹き飛ばされないように送気量を調整して、空塔速度を所定速度（例えば、０．１８ｍ／ｓ）以下になるように調整する必要がある。
　このため、空気も下方向に流す形態であってもよい（図８参照）。図２に示す装置で上部に設けられた第１排気管３６が接続される排気口は、下部（粉粒体冷却筒部３３の側面であって、第３孔部３３ｃと排出装置３４の間）に設けられ、粉粒体冷却筒部３３の上部の粉粒体供給シュート３２以外は密閉される。空気を供給する第４孔部３３ｄは、上部（例えば、第１分散部５１ａと第２分散部５１ｂの間）に設けられる。
　この場合、空気は鋳物砂や水蒸気とともに下方向に流れ、粉粒体冷却筒部３３の底面の排出装置３４に到達したあと、水蒸気を含む空気は第１排気管３６から排気され、鋳物砂は排出装置３４から排出される。なお、第１排気管３６の後段にも、集塵機３７、ロータリーバルブ３８、微小砂シュート３９、排気ブロワー（不図示）などを設けておくのが望ましい。
　空気を下方向に流す形態では、粒子径が小さい鋳物砂を冷却する場合でも上方への微粒子成分の飛散を抑制することができる。
　本実施形態では、鋳物砂が落下する間に冷却するため、水平方向に狭い場所を有効に活用して冷却装置１を設置することが可能になる。
　次に、空気を上方向に流す形態（図９参照）と、空気を下方向に流す形態（図１０参照）で、冷却効果を比較した実験について説明する。粉粒体冷却筒部３３は、筒径が２００ｍｍで、噴霧部５３のノズルは、一流体ノズルで噴霧圧力が６ＭＰａＧで２．４ｋｇ／ｈのものを６個使用し、２０μｍの水滴を噴霧し、空気流量は０．３４ｍ３／ｍｉｎ、空塔速度は０．１８ｍ／ｓとした。
　実験では、第２分散部５１ｂや噴霧部５３が設けられた第１筒部３３１と空気導入部５５が設けられた第２筒部３３２とで粉粒体冷却筒部３３を構成し、空気を上方向に流す形態では、第１筒部３３１が第２筒部３３２よりも上になるように配置し、空気を下方向に流す形態では、第２筒部３３２が第１筒部３３１よりも上になるように配置した。第１筒部３３１における噴霧部５３のノズルが設置された箇所から第１筒部３３１の下端までの鉛直方向長さが８５０ｍｍのものを使用した。
　実験機は、筒径が短く、ノズルを水平方向に向けると対向する壁面に噴霧雲が到達してしまうため、壁面の内側で下向きに噴霧されるように設置した。なお、実際の粉粒体冷却筒部３３の筒径は０．６ｍ以上と考えられるので、ノズルは略水平方向に向けた形態で問題ない。
　空気を上方向に流す形態では、平均粒子径が約４００μｍで粒子径が１５０μｍ以下の粒子の割合が１％未満の鋳物砂を使用し、分散部５１は、円錐形状の第１分散部５１ａと、３ｍｍ径の多孔板３枚で構成された第２分散部５１ｂを使用し、鋳物砂の流量を３６０ｋｇ／ｈとし、水の噴霧流量を１４．４ｋｇ／ｈとした。第１排気管３６に相当するものは使用せず、粉粒体冷却筒部３３の上部を開口させている。
　この場合には、粉粒体供給シュート３２への投入時点で１２０℃であった鋳物砂の温度が、排出装置３４を介して粉粒体冷却筒部３３から排出された時点で４０℃にまで下がり、供給時２０℃の空気は粉粒体冷却筒部３３の上部から排気された時点で９５℃であった。
　空気を下方向に流す形態では、平均粒子径が約２００μｍで粒子径が１５０μｍ以下の粒子の割合が５％未満の鋳物砂を使用し、分散部５１は、円錐形状の第１分散部５１ａと、５ｍｍ径の多孔板３枚で構成された第２分散部５１ｂを使用し、鋳物砂の流量を６０ｋｇ／ｈとし、水の噴霧流量を２．４ｋｇ／ｈとした。第１筒部３３１の下部の側面に排気口を設け、第１排気管３６を取り付けた。
　この場合には、粉粒体供給シュート３２への投入時点で１２０℃であった鋳物砂の温度が、排出装置３４を介して粉粒体冷却筒部３３から排出された時点で５０℃にまで下がり、供給時２４℃の空気は粉粒体冷却筒部３３の下部から排気された時点で６５℃であった。
　１　冷却装置
　１１　解枠機
　１３　磁選機
　２１　サンドホッパー
　２３　混練機
　２５　エアレーター
　２７　造型機
　３１　第１搬送部
　３２　粉粒体供給シュート
　３３　粉粒体冷却筒部
　３３ａ～３３ｄ　第１孔部～第４孔部
　３３１、３３２　第１筒部、第２筒部
　３４　排出装置
　３５　第２搬送部
　３６　第１排気管
　３７　集塵機
　３８　ロータリーバルブ
　３９　微小砂シュート
　４０　第２排気管
　５１分散部
　５１ａ～５１ｃ　第１分散部～第３分散部
　５３　噴霧部
　５３ａ～５３ｃ　第１噴霧部～第３噴霧部
　５５　空気導入部
　５５ａ～５５ｄ　第１空気導入部～第４空気導入部
　５７　検知部
　５９　制御部

Claims (13)

  1. 　粉粒体冷却筒部と、
    　前記粉粒体冷却筒部の上部から落下し前記粉粒体冷却筒部の内部を通過する粉粒体の流路を広げて、粉粒体を分散させる分散部と、
    　前記粉粒体冷却筒部の内部に水を噴霧する噴霧部と、
    　前記粉粒体冷却筒部の内部に空気を送る空気導入部とを備え、
    　粉粒体との熱交換で、前記噴霧部から噴霧された水が蒸発して発生した水蒸気は、前記空気導入部から送られてきた空気とともに前記粉粒体冷却筒部の上方又は下方から排出され、
    　前記分散部は、中央部が上方に盛り上がった山型形状を有し、錐状の頂部や側面に投入された粉粒体が衝突するような位置関係に設けられた第１分散部を有することを特徴とする粉粒体冷却装置。
  2. 　前記第１分散部は、斜面に粉粒体の粒子径よりも大きい孔を有することを特徴とする請求項１に記載の粉粒体冷却装置。
  3. 　前記分散部は、前記粉粒体冷却筒部の内部であって、前記噴霧部よりも上部に設けられ、格子状の板又は多孔板で形成される第２分散部を有することを特徴とする請求項１に記載の粉粒体冷却装置。
  4. 　前記分散部は、前記粉粒体冷却筒部の内部であって、前記噴霧部よりも下部に設けられ、格子状の板又は多孔板で形成される第３分散部を有することを特徴とする請求項１に記載の粉粒体冷却装置。
  5. 　前記噴霧部が取り付けられる前記粉粒体冷却筒部の孔と前記噴霧部の間に、空気又は圧縮空気が流れるように、前記空気導入部の一部が前記粉粒体冷却筒部の孔に設けられることを特徴とする請求項１に記載の粉粒体冷却装置。
  6. 　前記粉粒体冷却筒部の上部から落下し前記粉粒体冷却筒部の内部を通過する粉粒体の流路における少なくとも上流と下流に前記噴霧部のノズルが複数設けられることを特徴とする請求項１に記載の粉粒体冷却装置。
  7. 　前記上流に設けられる前記噴霧部のノズルの数は、前記下流に設けられる前記噴霧部のノズルの数よりも多くなるように、前記噴霧部が配置されることを特徴とする請求項６に記載の粉粒体冷却装置。
  8. 　前記粉粒体冷却筒部の下部には前記粉粒体冷却筒部で冷却された粉粒体を排出する排出装置が設けられ、
    　前記粉粒体冷却筒部と前記排出装置の間であって、前記排出装置によって粉粒体が排出される箇所以外は、連接されていることを特徴とする請求項１に記載の粉粒体冷却装置。
  9. 　前記排出装置によって粉粒体が排出される箇所は、粉粒体によってマテリアルシールが施されることを特徴とする請求項８に記載の粉粒体冷却装置。
  10. 　前記粉粒体冷却筒部の上部に排気口が設けられ、前記粉粒体冷却筒部の上部は前記粉粒体を投入する箇所と前記排気口以外が密閉されることを特徴とする請求項１に記載の粉粒体冷却装置。
  11. 　前記排気口から排出された空気に含まれる微小な粉粒体を集める集塵部を更に備えることを特徴とする請求項１０に記載の粉粒体冷却装置。
  12. 　前記粉粒体冷却筒部の下部に排気口が設けられ、前記粉粒体冷却筒部の上部は前記粉粒体を投入する箇所以外が密閉されることを特徴とする請求項１に記載の粉粒体冷却装置。
  13. 　前記排気口から排出された空気に含まれる微小な粉粒体を集める集塵部を更に備えることを特徴とする請求項１２に記載の粉粒体冷却装置。
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