(57)【要約】      （修正有）【課題】鋳物砂が効果的に再生される鋳物砂処理方法および鋳物砂処理装置を提供する。【解決手段】注湯される鋳型１３に関する鋳型情報ＩＮcastと鋳造される凝固部１５に関する凝固部情報ＩＮsolidとを取得する情報取得ステップと、情報に基づいて鋳物砂１４の消失水分量および消失添加剤量を推定する消失量推定ステップと、消失量推定ステップで推定された消失水分量および消失添加剤量に基づいて、鋳物砂１４に新規に追加する新規水分量および新規添加剤量を推定する添加量推定ステップと、新規水分量および新規添加剤量を鋳物砂１４に添加させる添加ステップと、鋳物砂１４を予備混練部６で予備混練させる予備混練ステップと、鋳物砂１４を熟成容器７で熟成させる熟成ステップと、熟成させた鋳物砂１４を２次混練部８で２次混練させる２次混練ステップとを順に実施する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳物砂で鋳型を造型する造型部と、溶湯が注湯される前記鋳型に対して前記鋳物砂と前記鋳型の内で凝固された凝固部とを分離させる分離部と、前記凝固部から分離された前記鋳物砂に水および添加剤を添加して予備混練する予備混練部と、予備混練した前記鋳物砂を貯蔵して熟成させる熟成容器と、熟成させた前記鋳物砂に対して成分調整するための２次混練部とを用いる鋳物砂処理方法において、
注湯部で注湯される前記鋳型に関する鋳型情報と前記鋳型で凝固される凝固部に関する凝固部情報とを情報取得部に取得する情報取得ステップと、前記情報取得部の前記鋳型情報および前記凝固部情報に基づいて、予備混練前の前記鋳物砂の消失水分量および消失添加剤量を推定する消失量推定ステップと、前記消失量推定ステップで推定された前記消失水分量および前記消失添加剤量に基づいて、予備混練される前記鋳物砂に新規に添加する新規水分量および新規添加剤量を推定する添加量推定ステップと、前記鋳物砂に前記新規水分量および前記新規添加剤量を添加させた状態で、前記鋳物砂を前記予備混練部で予備混練させる予備混練ステップと、予備混練された前記鋳物砂を前記熟成容器で熟成させる熟成ステップと、熟成させた前記鋳物砂を前記２次混練部で２次混練させる２次混練ステップとを順に実施することを特徴とする鋳物砂処理方法。
【請求項２】
請求項１において、予備混練前の前記鋳物砂は、貯蔵容器に貯蔵されていることを特徴とする鋳物砂処理方法。
【請求項３】
鋳物砂で鋳型を造型する造型部と、溶湯が注湯される前記鋳型に対して前記鋳物砂と前記鋳型の内で凝固された凝固部とを分離させる分離部と、前記凝固部から分離された前記鋳物砂に水および添加剤を添加して予備混練する予備混練部と、予備混練した前記鋳物砂を貯蔵して熟成させる熟成容器と、熟成させた前記鋳物砂に対して成分調整するための２次混練部と、情報取得部をもつ制御部とを具備しており、
前記制御部は、
注湯部で注湯される前記鋳型に関する鋳型情報と前記鋳型で凝固される凝固部に関する凝固部情報とを情報取得部に取得する情報取得ステップと、前記情報取得部の前記鋳型情報および前記凝固部情報に基づいて、予備混練前の前記鋳物砂の消失水分量および消失添加剤量を推定する消失量推定ステップと、前記消失量推定ステップで推定された消失水分量および消失添加剤量に基づいて、予備混練される前記鋳物砂に新規に添加する新規水分量および新規添加剤量を推定する添加量推定ステップと、前記鋳物砂に前記新規水分量および前記新規添加剤量を添加させた状態で、前記鋳物砂を前記予備混練部で予備混練させる予備混練ステップと、予備混練された前記鋳物砂を前記熟成容器で熟成させる熟成ステップと、熟成させた前記鋳物砂を前記２次混練部で２次混練させる２次混練ステップとを順に実施することを特徴とする鋳物砂処理装置。
【請求項４】
請求項３において、予備混練前の前記鋳物砂を貯蔵する貯蔵容器が設けられていることを特徴とする鋳物砂処理装置。
【請求項５】
請求項４において、前記分離部で分離された前記鋳物砂に冷却剤を添加して前記鋳物砂を冷却させる冷却部を具備しており、前記貯蔵容器に前記鋳物砂を貯蔵させる前に、前記制御部は、前記情報取得部の前記鋳型情報および前記凝固部情報に基づいて、前記鋳物砂に添加すべき冷却剤の量を推定する冷却剤量推定ステップを実行することを特徴とする鋳物砂処理装置。
【請求項６】
請求項３〜５のうちの一項において、前記鋳型情報は、前記鋳型の重量および／または体積、前記凝固部と前記鋳型とが互いに接触する接触面積、前記鋳型を構成する前記鋳物砂に含まれる水分の量、前記鋳型を構成する前記鋳物砂に含まれる添加剤の量のうちの少なくとも一つであり、
前記凝固部情報は、前記凝固部の重量および／または体積、前記凝固部の表面積、注湯温度のうちの少なくとも一つであることを特徴とする鋳物砂処理装置。
【請求項７】
請求項３〜６のうちの一項において、前記情報取得部は、前記分離部で分離された前記鋳物砂および前記凝固部以外の異物の重量および／または体積に関する物理量を格納する異物情報取得部を有しており、
前記制御部は、前記消失量推定ステップにおいて、前記異物の重量および／または体積に関する物理量を考慮して、前記貯蔵容器に貯蔵されている前記鋳物砂の消失水分量および消失添加剤量を推定することを特徴とする鋳物砂処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鋳物砂を再生させる鋳物砂処理方法および鋳物砂処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、鋳型の１型ずつ、溶湯の熱影響を受けた鋳物砂と熱影響を受けていない鋳物砂とに分離し、溶湯の熱影響を受けている鋳物砂については、粘結剤の添加と水分調整を行って調整済砂とし、溶湯の熱影響を受けていない鋳物砂と調整済砂とを所定の割合で配合し、その後、最後の水分調整を行なって最終的な鋳物砂を得る方法が開示されている。
【０００３】
特許文献２にも、溶湯の熱影響を受けた鋳物砂と熱影響を受けていない鋳物砂とを互いに分離した状態で回収し、溶湯の熱影響を受けている鋳物砂については、粘結剤の添加と水分調整を行って調整済砂とし、溶湯の熱影響を受けていない鋳物砂と調整済砂とを所定の割合で配合し、その後、最後の水分調整を行なって最終的な鋳物砂を得る方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２４２７４５号公報
【特許文献２】特開平１０−２４９４８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した技術によれば、鋳物砂が必ずしも効果的に再生されるものではない。産業界では、鋳物砂を効果的に再生できる鋳物砂処理方法および鋳物砂処理装置の開発が要望されている。
【０００６】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、注湯部で注湯される鋳型に関する鋳型情報と鋳型で凝固される凝固部に関する凝固部情報とを情報取得部に格納させ、情報取得部に格納されている鋳型情報および凝固部情報に基づいて、予備混練される鋳物砂に水および添加量を追加し、更に熟成させた後に２次混練させて鋳物砂を効果的に再生する鋳物砂処理方法および鋳物砂処理装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る鋳物砂処理方法は、鋳物砂で鋳型を造型する造型部と、溶湯が注湯される前記鋳型に対して前記鋳物砂と前記鋳型の内で凝固された凝固部とを分離させる分離部と、前記凝固部から分離された前記鋳物砂に水および添加剤を添加して予備混練する予備混練部と、予備混練した前記鋳物砂を貯蔵して熟成させる砂熟成容器と、熟成させた前記鋳物砂に対して成分調整するための２次混練部とを用いる鋳物砂処理方法において、注湯部で注湯される前記鋳型に関する鋳型情報と前記鋳型で凝固される凝固部に関する凝固部情報とを情報取得部に取得する情報取得ステップと、前記情報取得部の前記鋳型情報および前記凝固部情報に基づいて、予備混練前の前記鋳物砂の消失水分量および消失添加剤量を推定する消失量推定ステップと、前記消失量推定ステップで推定された消失水分量および消失添加剤量に基づいて、予備混練される前記鋳物砂に新規に添加する新規水分量および新規添加剤量を推定する添加量推定ステップと、前記鋳物砂に前記新規水分量および前記新規添加剤量を添加させた状態で、前記鋳物砂を前記予備混練部で予備混練させる予備混練ステップと、予備混練された前記鋳物砂を前記熟成容器で熟成させる熟成ステップと、熟成させた前記鋳物砂を前記２次混練部で２次混練させる２次混練ステップとを順に実施することを特徴とする。
【０００８】
（２）本発明に係る鋳物砂処理装置は、鋳物砂で鋳型を造型する造型部と、溶湯が注湯される前記鋳型に対して前記鋳物砂と前記鋳型の内で凝固された凝固部とを分離させる分離部と、前記凝固部から分離された前記鋳物砂に水および添加剤を添加して予備混練する予備混練部と、予備混練した前記鋳物砂を貯蔵して熟成させる砂熟成容器と、熟成させた前記鋳物砂に対して成分調整するための２次混練部と、情報取得部をもつ制御部とを具備しており、前記制御部は、注湯部で注湯される前記鋳型に関する鋳型情報と前記鋳型で凝固される凝固部に関する凝固部情報とを前記情報取得部に取得する情報取得ステップと、前記情報取得部の前記鋳型情報および前記凝固部情報に基づいて、予備混練前の前記鋳物砂の消失水分量および消失添加剤量を推定する消失量推定ステップと、前記消失量推定ステップで推定された消失水分量および消失添加剤量に基づいて、予備混練される前記鋳物砂に新規に添加する新規水分量および新規添加剤量を推定する添加量推定ステップと、前記鋳物砂に前記新規水分量および前記新規添加剤量を添加させた状態で、前記鋳物砂を前記予備混練部で予備混練させる予備混練ステップと、予備混練された前記鋳物砂を前記熟成容器で熟成させる熟成ステップと、熟成させた前記鋳物砂を前記２次混練部で２次混練させる２次混練ステップとを順に実施することを特徴とする。
【０００９】
（３）本発明に係る方法および装置によれば、情報取得ステップでは、注湯部で注湯される鋳型に関する鋳型情報と、鋳型で凝固される凝固部に関する凝固部情報とを取得する。この場合、鋳型情報および凝固部情報を予め情報取得部に格納させておき、造型が完了したもしくは注湯が完了した鋳型の型式に関する物理量を検知した信号を、センサ、付帯設備および作業者の少なくとも一つが制御部に入力させることにより、注湯部で注湯された鋳型に関する鋳型情報および凝固部情報を制御部が取得することにしても良い。消失量推定ステップでは、情報取得部に取得されている鋳型情報および凝固部情報に基づいて、予備混練前の鋳物砂の消失水分量および消失添加剤量を推定する。
【００１０】
添加量推定ステップでは、消失量推定ステップで推定された消失水分量および消失添加剤量に基づいて、予備混練される鋳物砂に新規に添加する新規水分量および新規添加剤量を推定する。予備混練ステップでは、鋳型を崩壊させた鋳物砂に新規水分量および新規添加剤量を添加させた状態で、鋳物砂を予備混練部で予備混練させる。熟成ステップでは、予備混練された鋳物砂を熟成容器で熟成させる。２次混練ステップでは、熟成させた後の鋳物砂を２次混練部で２次混練させる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、情報取得ステップにおいて、注湯部で注湯される鋳型に関する鋳型情報と鋳型で凝固される凝固部に関する凝固部情報とを情報取得部に取得する。取得した鋳型情報および凝固部情報に基づいて鋳物砂を効果的に再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１に係り、装置全体のブロック図である。
【図２】情報取得部のエリアの一部を示す図である。
【図３】実施例１に係り、貯蔵容器に貯蔵されている鋳物砂の積層構造の一例を示す断面図である。
【図４】実施例１に係り、制御部が実行するフローチャートの一部を示す図である。
【図５】他の実施例に係り、複数の貯蔵容器および複数の熟成容器が装備されている構造の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一視点によれば、予備混練前の鋳物砂は、貯蔵容器に貯蔵されている。また本発明の一視点によれば、予備混練前の鋳物砂を貯蔵する貯蔵容器が設けられている。本発明の一視点によれば、分離部で分離された鋳物砂に冷却剤を添加して鋳物砂を冷却させる冷却部を有する。冷却剤としては水が例示される。この場合、制御部は、情報取得部に格納されて取得されている鋳型情報および凝固部情報に基づいて、鋳物砂に添加すべき冷却剤の量を推定して添加する冷却ステップを実施することが好ましい。
【００１４】
本発明の一視点によれば、鋳型情報は、鋳型の重量および／または体積、凝固部と鋳型とが互いに接触する接触面積、鋳型を構成する鋳物砂に含まれる水分の量、鋳型を構成する鋳物砂に含まれる添加剤の量のうちの少なくとも一つである。好ましくは、凝固部情報は、凝固部の重量および／または体積、凝固部の表面積、注湯温度のうちの少なくとも一つである。
【００１５】
本発明の一視点によれば、情報取得部は、分離部で分離された鋳物砂および凝固部以外の異物の重量および／または体積に関する物理量を格納させて取得する異物情報取得部を有する。制御部は消失量推定部ステップにおいて、異物の重量および／または体積に関する物理量を考慮して、すなわち、異物を含まないで且つ貯蔵容器に貯蔵されている鋳物砂の消失水分量および消失添加剤量を推定する。
【００１６】
本発明の一視点によれば、好ましくは、予備混練ステップにおいて鋳物砂に添加される添加剤の量Ｍ２は、２次混練ステップにおいて鋳物砂に添加される添加剤の量Ｍ３よりも多い（Ｍ２＞Ｍ３）。予備混練ステップ後に実施される熟成ステップにおいて、鋳物砂の熟成効果を高め、鋳物砂の高品質化を図るためである。
【００１７】
好ましくは、２次混練ステップにおいて鋳物砂に添加される水量Ｗ３は、予備混練ステップにおいて鋳物砂に添加される水量Ｗ２よりも多い（Ｗ３＞Ｗ２）。水量Ｗ２が相対的に少ないのは、熟成容器で熟成させた鋳物砂を熟成容器から良好に排出させるためである。
【実施例１】
【００１８】
以下、本発明の実施例１について図１〜図４を参照して具体的に説明する。本実施例に係る鋳物砂処理装置は、（ｉ）鋳物砂で鋳型１３を造型する造型部１と、（ｉｉ）溶湯が注湯される鋳型１３に対して鋳物砂と鋳型１３の内で溶湯が凝固された凝固部１５とを分離させる分離部２と、（ｉｉｉ）地金やダマ等の異物を除去させる異物除去部３と、（ｉｖ）凝固部１５から分離され且つ異物除去された鋳物砂１４に、冷却剤として機能する冷却水を添加して鋳物砂１４を冷却させる冷却部４と、（ｖ）冷却部４で冷却された鋳物砂１４を予備混練ステップの前に一時的に貯蔵する貯蔵容器５と、（ｖｉ）貯蔵容器５から吐出させた鋳物砂１４に水および添加剤の双方を添加して混練する予備混練部６と、（ｖｉｉ）予備混練した鋳物砂１４を貯蔵して熟成させる熟成容器７と、（ｖｉｉｉ）熟成容器７で熟成させた鋳物砂１４に対して最終的な成分調整をするための２次混練部８と、（ｉｘ）制御部９とを有する。
【００１９】
制御部９は、入力処理回路９０と、出力処理回路９１と、ＣＰＵ９３と、データを取得する記憶部として機能する情報取得部９４（以下、取得部ともいう）とを有する。取得部９４は、制御部９に搭載されているメモリ、ハードディスク等の内部記憶媒体とされているが、ＣＤＲ、メモリカード、ＵＳＢメモリ等の外部記憶媒体で形成されていても良い。本実施例に係る装置では、Ｎ種類の鋳物が鋳造可能である。従って、異なる鋳造キャビティをもつＮ種類の鋳型１３が造型部１の造型機で造型可能である。
【００２０】
造型ステップにおいて造型部１では、造型機が鋳型１３を連続的に造型する。鋳型１３を構成する鋳物砂１４は、水分および添加剤を含む生砂で形成されている。代表的な添加剤としてはベントナイトが例示される。鋳型１３が造型機で造型されると、情報取得ステップが実行され、造型機のセンサ１ｓから、造型された各鋳型１３の型式情報Ｓ１がそれぞれ制御部９に入力され、取得部９４の所定のエリアに格納されて取得される。これに限らず、作業者がスイッチおよび／またはパソコンなどから、造型された鋳型１３の型式情報Ｓ１を取得部９４の所定のエリアに格納させて取得させても良い。
【００２１】
ここで、鋳型１３の型式情報Ｓ１（Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４……）とその鋳型１３に関する鋳型情報ＩＮcastとの関係は、制御部９の取得部９４のエリアに予め格納されている（図２参照）。更に、鋳型１３の型式情報Ｓ１（Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４……）とその鋳型１３で凝固される凝固部１５に関する凝固部情報ＩＮsolidとの関係は、制御部９の取得部９４のエリアに予め格納されている（図２参照）。従って、鋳型１３の型式情報Ｓ１（Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４……）が制御部９および／または作業者により認識されると、制御部９および／または作業者は、その鋳型１３に関する鋳型情報ＩＮcastと、その鋳型１３で凝固される凝固部１５に関する凝固部情報ＩＮsolidとを把握することができる。なお、上記した型式情報Ｓ１は、型式それ自体ではなく、その鋳型１３に関する物理量としても良い。
【００２２】
ここで、鋳型情報ＩＮcastは鋳型１３に関する情報であり、鋳型１３の鋳物砂部分の重量および／または体積、鋳型１３で溶湯が凝固する凝固部１５と鋳型１３とが互いに接触する接触面積（鋳型１３のうち溶湯の熱を受けて水分および添加物が低減する面積に対応する）、当該接触面積において鋳型１３のうち溶湯の熱を受ける厚み（鋳型１３のうち溶湯の熱を受けて水分および添加物が低減される鋳物砂厚みに対応する）、注湯される鋳型１３を構成する鋳物砂１４に含まれている水分の量、注湯される鋳型１３を構成する鋳物砂１４に含まれている添加剤の量、溶湯や凝固部１５と鋳型１３との接触時間（鋳物砂１４の水分および添加物が低減される量に関係する）等を含む。なお、鋳型１３の鋳物砂体積に比重を乗算すれば、鋳型１３の重量が求められる。
【００２３】
また、凝固部情報ＩＮsolid は、凝固部１５の重量および／または体積、凝固部１５の表面積（鋳型１３のうち溶湯の熱影響を受ける部分に対応する）、注湯温度（鋳型１３のうち溶湯の熱影響を受ける度合に対応する）を含む。凝固部１５は、溶湯を凝固させた部位であり、製品となる鋳物の他に、湯道、湯口、堰における凝固部位を含む。Ｓ／Ｍ比はsand/metalの重量比、すなわち、一の鋳型１３あたりの鋳物砂１４/凝固部１５の重量比である。溶湯が流れる湯道、湯口、堰の面積も増加すると、鋳物砂１４の熱劣化に影響する。なおＳ／Ｍ比は鋳型情報ＩＮcastとして位置付けても良い。なお、鋳型情報ＩＮcastおよび凝固部情報ＩＮsolidとは、その型式をもつ鋳型１３について固有なものである。
【００２４】
次に、注湯部１５において注湯ステップが実施される。注湯部１５では、造型部１の造型機で造型された鋳型１３の鋳造キャビティ１３ｘに、鋳鉄系（例えば片状黒鉛鋳鉄および／または球状黒鉛鋳鉄）の高温の溶湯（例えば１３００〜１６００℃の範囲内）が注湯される。注湯が完了すると、情報取得ステップが再び実行される。この情報取得ステップでは、注湯機のセンサ１５ｓから、注湯部１５の注湯機で注湯が完了した鋳型１３に関する鋳型１３の型式情報Ｓ１（Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４……等、鋳型情報ＩＮcastの一部）を制御部９の取得部９４の所定のエリアに格納させて取得する。この場合、注湯が完了した鋳型１３の型式情報Ｓ１を、作業者がスイッチ、パソコンなどから制御部９の取得部９４のエリアに鋳型情報として取得させても良い。
【００２５】
本実施例においては、注湯部１５で鋳型１３に溶湯が注湯される。注湯される溶湯は鋳型１３のキャビティ１３ｘにおいて次第に凝固して凝固部１５となる。注湯完了された鋳型１３が後工程に送り出されることを検知する送り出しセンサ１５ｓが設けられている。送り出しセンサ１５ｓおよび／または作業者から制御部９に入力されて取得部９４の所定のエリアに取得される。これにより開始時刻ｔ０から所定時間ｔ１経過する時刻までに、注湯部１５から後工程に送り出された鋳型１３の個数の情報Ｓnum、その順番、送り出された鋳型１３の型式情報Ｓ１が、制御部９の取得部９４のエリアに鋳型情報として格納されて把握される。
【００２６】
なお、注湯がされなかった鋳型１３に対しては、水分および添加物が基本的には消耗されないため、送り出しセンサ１５ｓまたは作業者が操作するスイッチまたはパソコンなどにより、未注湯の信号が制御部９に入力され、取得部９４の所定のエリアに格納させて取得される。これにより注湯部１５から後工程に搬送されたものの、未注湯の鋳型１３の個数の情報Ｓno-num、その順番、その鋳型１３の型式情報Ｓ１が制御部９の取得部９４のエリアに鋳型情報として格納されて把握される。
【００２７】
次に、分離部２において分離ステップを実施する。この場合、凝固部１５を埋設している鋳型１３を分離部２の崩壊装置が崩壊させる。これにより溶湯が凝固した後の鋳型１３が崩壊した鋳物砂１４と、溶湯が凝固した凝固部１５とに分離させる。前述したように凝固部１５は、製品鋳物の他に、湯口、湯道、堰の鋳鉄凝固部分を含む。分離部２において存在している鋳物砂１４の重量Ｗsepの信号は、分離部２のセンサ２ｓから制御部９に入力され、取得部９４の所定のエリアに鋳型情報として格納されて取得される。場合によっては、分離部２において存在している鋳物砂１４の重量Ｗsepの信号を、作業者がスイッチおよび／またはパソコンから制御部９に入力させ、取得部９４の所定のエリアに取得させても良い。
【００２８】
次に、異物除去部３において異物除去ステップを実施する。この場合、鋳物砂１４に含まれている地金やダマ等の異物１４ｙを鋳物砂１４から分離させる。これにより鋳物砂１４に対して異物１４ｙを除去させる。異物１４ｙの重量Ｗｆは、重量センサである異物センサ３ｓで検知され、異物センサ３ｓからその信号は制御部９に入力され、取得部９４の所定のエリアに鋳型情報ＩＮcastおよび異物の重量として取得される。異物１４ｙの重量Ｗｆは、鋳物砂１４の重量として計測されないように、制御部９の取得部９４の所定のエリアに鋳型情報ＩＮcastおよび異物の重量として取得される。これにより鋳型１３を崩壊させた後の鋳物砂１４の正確な重量が異物１４ｙを含まない状態で把握される。異物除去部３において存在している鋳物砂１４の重量Ｗdiffeの信号は、異物除去部３のセンサ３０ｓから制御部９に入力され、取得部９４の所定のエリアに鋳型情報ＩＮcastとして格納されて取得される。場合によっては、異物除去部３において存在している鋳物砂１４の重量Ｗdiffeの信号を、作業者がスイッチおよび／またはパソコンから制御部９に入力させ、取得部９４の所定のエリアに鋳型情報として格納させて取得させても良い。
【００２９】
次に、冷却部４で冷却ステップを実施する。この場合、冷却部４において、分離部２で分離され且つ異物１４ｙが除去された鋳物砂１４に水（冷却剤）を水量Ｗ４として添加し、鋳物砂１４を冷却させる。ここで、冷却部４は、鋳物砂１４に水を添加させて混合体とする冷却容器４１と、混合体を収容する雰囲気を減圧させることにより水の気化を促進させ、水の気化による潜熱により吸熱作用を発生させ、鋳物砂１４の温度を低下させる減圧器４２とを有する。冷却部４において存在している鋳物砂１４の重量Ｗcoolの信号は、冷却部４のセンサ４ｓから制御部９に入力され、取得部９４の所定のエリアに鋳型情報ＩＮcastとして取得される。場合によっては、冷却部４において存在している鋳物砂１４の重量Ｗcoolの信号を、スイッチおよび／またはパソコンから作業者が制御部９に入力させ、取得部９４の所定のエリアに鋳型情報ＩＮcastとして取得させても良い。
【００３０】
本実施例によれば、制御部９は冷却剤推定ステップを実施し、今までの情報格納ステップにより取得部９４に格納されている鋳型情報ＩＮcastおよび凝固部情報ＩＮsolidに基づいて、制御部９または作業者は、冷却ステップにおいて鋳物砂１４に添加すべき水（冷却剤）の量Ｗ４を求める。
【００３１】
このような冷却剤推定ステップでは、上記した鋳型情報ＩＮcastおよび凝固部情報ＩＮsolidと、冷却ステップにおいて鋳物砂１４に添加すべき水（冷却剤）の量Ｗ４との関係を規定するマップおよび／または演算式が、制御部９の取得部９４の所定のエリアに予め取得されている。制御部９は、上記したように取得された各鋳型情報ＩＮcastおよび凝固部情報ＩＮsolidに基づいて、殊に、鋳型１３において溶湯と鋳型１３とが伝熱的に接触する接触面積Ｓcontactと、溶湯の熱が鋳型１３に熱影響させる鋳物砂厚みＴcontact、注湯温度等のデータに基づいて、マップおよび／または演算式から、冷却ステップにおいて鋳物砂１４に添加すべき水（冷却剤）の量Ｗ４を求める。接触面積Ｓcontact、鋳物砂厚みＴcontactおよび注湯温度は、基本的には、注湯時において鋳型１３に含まれている水分消失量に大きな影響を与えると考えられるためである。場合によっては、冷却部４に供給する直前の鋳物砂の水分量を水分センサで作業者が計測し、水分センサの結果に応じて水の量Ｗ４を求め、作業者がそれをパソコンやスイッチ等から制御部９に入力させて取得部９４の所定のエリアに格納させて取得させることにしても良い。
【００３２】
制御部９または作業者は、それに相当する水の量Ｗ４を給水装置４３から冷却部４の鋳物砂１４に添加する。冷却ステップで鋳物砂１４に添加させた水の量Ｗ４の信号Ｓ４は、水添加済みとして、制御部９または作業者により制御部９の取得部９４の所定のエリアに格納される。
【００３３】
次に、予備混練に先立って、貯蔵容器５において貯蔵ステップを実施する。貯蔵ステップの目的は、鋳物砂に含まれる添加剤の吸水率を高めるためである。この場合、冷却ステップで冷却された鋳物砂１４を貯蔵容器５の上端の入口５ｉから貯蔵容器５の貯蔵室に装入させて、一時的に貯蔵容器５の貯蔵室に貯蔵させる。なお、貯蔵容器５の数は、造型部１で造型される鋳型１３の数に比較して遙かに少ない。貯蔵容器５の数は単数でも良いし、複数でも良い。なお、複数の場合には、貯蔵容器５に対して貯蔵させる順番が予め規定されており、その複数の貯蔵容器５に順番に満杯となるように貯蔵させることが予め規定されており、その順番、貯蔵容器５の流路断面積、高さ等のデータは、取得部９４の所定のエリアに予め格納されている。
【００３４】
ここで、例えば、開始時刻ｔｏから所定時間ｔ１経過する時刻まで、鋳型１３ｆについては個数Ｎ１個、鋳型１３ｓについては個数Ｎ２個、鋳型１３ｔについては個数Ｎ３個がその順に造型され、且つその順に注湯され、後工程に送り出されていると仮定する。鋳型１３ｆ，１３ｓ，１３ｔの識別は、センサ１ｓ，センサ１５ｓまたは作業者により制御部９の取得部９４に格納された信号により識別される。
【００３５】
この場合、注湯部１５から後工程に搬送された注湯後の鋳物砂１４の合計重量Ｗtotalについては、基本的には、次のように演算で求められる。すなわち、１個の鋳型１３ｆの重量Ｗ１００、注湯部１５から後工程に供給された鋳型１３ｆの個数Ｎ１は、それぞれ既知であり、取得部９４に取得されている。更に、１個の鋳型１３ｓの重量Ｗ２００、注湯部１５から後工程に供給された鋳型１３ｆの個数Ｎ２は、既知であり、取得部９４の所定のエリアに取得されている。更に、１個の鋳型１３ｔの重量Ｗ３００、注湯部１５から後工程に供給された鋳型１３ｔの個数Ｎ３は、既知である。これらの情報は、前述したようにセンサ１ｓ，１５ｓからの信号および／または作業者による入力により、取得部９４のエリアに取得されている。なお、異物の重量Ｗｆを、鋳物砂１４として計測しないように、注湯部１５から後工程に搬送された鋳物砂１４の重量から減算することが好ましい。ｆは関数を示す。α１は補正係数を示す。
【００３６】
Ｗtotal＝ｆ［（Ｗ１００×Ｎ１＋Ｗ２００×Ｎ２＋Ｗ３００×Ｎ３−Ｗｆ）×α１］
ここで、貯蔵容器５の底部には、貯蔵容器５内に貯蔵されている鋳物砂１４の貯蔵重量を検知する貯蔵量センサ５ｓが配置されている。貯蔵量センサ５ｓで検知された鋳物砂１４の貯蔵重量の信号Ｗ５は制御部９に入力され、取得部９４に取得される。ここで、貯蔵容器５の出口５ｐから吐出された鋳物砂１４の吐出量Ｗdischargeは、貯蔵量センサ５ｓからの信号に基づいて求められる。具体的には、出口５ｐを閉鎖されている状態で貯蔵容器５に貯蔵されている鋳物砂１４の重量を貯蔵量センサ５ｓにより検知する。これをＷbeforeとする。出口５ｐをいったん開放させ、貯蔵容器５に貯蔵されている鋳物砂１４を出口５ｐから吐出させた後に、再び出口５ｐを閉鎖した状態で、貯蔵容器５に貯蔵されている鋳物砂１４の重量を貯蔵量センサ５ｓで検知する。、これをＷafter（Ｗbefore＞Ｗafter）とする。このとき、貯蔵容器５からの１回の吐出にあたり、貯蔵容器５の出口５ｐから貯蔵容器５の外部に吐出された鋳物砂１４の吐出重量Ｗdischargeは、基本的には、演算で次のように求められる。ｆは関数を示す。α２は補正係数を示す。Ｗdischarge＝ｆ［（Ｗbefore−Ｗafter）×α２］
貯蔵容器５の出口５ｐが開いて貯蔵容器５内の鋳物砂１４を出口５ｐから吐出させる度に、貯蔵容器５から吐出された鋳物砂１４の吐出重量Ｗdischargeが制御部９により求められる。貯蔵容器５から鋳物砂が吐出される吐出回数ＮＡについても、貯蔵容器５に設けられている出口５ｐを開放させる蓋５ｍの開放を検知する蓋開放スイッチ５ｃの信号が制御部９に入力され、取得部９４の所定のエリアに取得されることにより、制御部９により検知される。
【００３７】
従って、貯蔵容器５の出口５ｐの蓋５ｍが開放作動して出口５ｐが開放された開放回数を考慮すると、開始時刻ｔ０から所定時間ｔ１経過した時刻において、貯蔵容器５内の鋳物砂１４を出口５ｐから吐出された合計吐出重量Ｗd-totalが求められる。上記した結果、ＷtotalおよびＷd-totalは制御部９により既知となる。
【００３８】
更に、分離部２に存在する鋳物砂１４の重量Ｗsepは、センサ２ｓにより既知であり、制御部９に検知されている。異物除去部３に存在する鋳物砂１４の重量Ｗdiffeは、センサ３０ｓにより既知であり、制御部９に検知されている。冷却部４に存在する鋳物砂１４の重量Ｗcoolは、センサ４ｓにより既知であり、制御部９に検知されている。このため貯蔵容器５の収容室に現在貯蔵されている鋳物砂の重量を推定する推定重量Ｗinは、基本的には次のように推定される。ｆは関数を示す。αinは補正係数を示す。補正係数αinは砂処理装置の構造に応じて適宜設定できる。
【００３９】
Ｗin＝ｆ［（Ｗtotal−Ｗd-total−Ｗsep−Ｗdiffe−Ｗcool）×αin］
ここで、貯蔵容器５の収容室に貯蔵されている鋳物砂の実際の重量は、貯蔵容器５の貯蔵量センサ５ｓによりＷin-sensingとして常時検知され、制御部９に常時入力されている。推定重量Ｗinと検知重量Ｗin-sensingとの比（Ｗin／Ｗin-sensing）をβとする。βが所定範囲内（β１＜β＜β２）であるとき、上記した推定は正しいとされる。なお、βが所定範囲（β１＜β＜β２）以外であるとき、上記した推定は誤差が累積されている可能性があるとして、警告部２００に警告を発する。なお、β１，β２は試行錯誤的に鋳物砂１４の種類、季節等の要因に応じて適宜設定できる。
【００４０】
このため、制御部９は、上記した情報に基づいて、現在の貯蔵容器５の内部における鋳物砂１４の積層状態および積層高さを把握することができる。あるいは、作業者が現在の貯蔵容器５の内部における鋳物砂１４の積層状態および積層高さを推定し、その信号を制御部９に入力させて取得部９４に格納させても良い。ここで、貯蔵容器５から鋳物砂１４が吐出されていない場合には、貯蔵容器５における鋳物砂１４の積層状態は、図３の（ａ）に示すように、造型および注湯された鋳型１３が崩壊した鋳物砂１４の順番である。上記した例に基づけば、貯蔵容器５の出口５ｐから入口５ｉに向けて、Ｎ１個の鋳型１３ｆに相当する鋳物砂層１３ｆｏ、Ｎ２個の鋳型１３ｓに相当する鋳物砂層１３ｓｏ、Ｎ３個の鋳型１３ｔに相当する鋳物砂層１３ｔｏが順に積層されている。
【００４１】
例えば、予備混練部６に１回あたり投入される鋳物砂１４の重量をＷset（Ｗset＞鋳物砂層１３ｆｏ）とする。重量Ｗsetの鋳物砂は、貯蔵容器５の出口５ｐ側に存在する。この場合、貯蔵容器５の出口５ｐ側に存在する鋳物砂が予備混練部６に１回投入されると、図３の（ｂ）に示すように、貯蔵容器５における鋳物砂１４の積層状態は、貯蔵容器５の出口５ｐから入口５ｉに向けて、鋳物砂層１３ｓｏの一部である鋳物砂層１３ｓｏａ、Ｎ３個の鋳型１３ｔに相当する鋳物砂層１３ｔｏが順に積層されている。なお、貯蔵容器５に新規に投入される鋳物砂は、鋳物砂層１３ｔｏの上に積層される。
【００４２】
以上のように予備混練部６で予備混練が実施されるごとに、貯蔵容器５における出口５ｐ付近に存在する鋳物砂１４の重量Ｗsetに相当するぶんの鋳物砂１４が、貯蔵容器５の出口５ｐから差し引かれる。制御部９または作業者は、予備混練部６に１回あたり投入される鋳物砂が、いずれの型式の鋳型１３の鋳物の砂であるかを認識することができる（ステップＳ１００）。本実施例によれば、このような予備混練に先立ち、貯蔵容器５に貯蔵されていた鋳物砂１４を予備混練機の内部に投入させる。予備混練機に投入される鋳物砂１４に対して消失量推定ステップを実施する。この場合、取得部９４のエリアに取得されている鋳型情報ＩＮcastおよび凝固部情報ＩＮsolid に基づいて、制御部９は、溶湯の高熱により鋳物砂１４において水分が除去された消失水分量Ｗremovalと、溶湯の高熱により鋳物砂１４において添加剤が焼死されて消失した消失添加剤量Ｍremovalとを推定する（ステップＳ２００）。
【００４３】
この場合、制御部９により貯蔵容器５の内部の鋳物砂１４の積層状態が推定されている。このため、貯蔵容器５の出口５ｐから予備混練部６に投入される鋳物砂１４が鋳型１３ｆに由来するのか、鋳型１３ｓに由来するのか、鋳型１３ｔに由来するのかが判別される。更に、冷却部４で鋳物砂１４に添加された水の量Ｗ４、冷却部４において鋳物砂１４から気化により減少された水の量も、マップおよび／または演算式により既知であり、取得部９４の所定のエリアに取得されている。
【００４４】
従って、制御部９は、予備混練部６に投入される鋳物砂１４について溶湯の高熱により水分が除去されている消失水分量Ｗremovalを推定する。更に制御部９は、予備混練部６に投入される鋳物砂１４について溶湯の高熱により添加剤が除去されている消失添加剤量Ｍremovalを推定する。ここで、高温の溶湯が注湯された鋳型１３において、溶湯と鋳型１３とが伝熱的に接触する接触面積Ｓcontactと、溶湯の熱が鋳型１３に熱影響させる鋳物砂厚みＴcontactとは、各鋳型１３において固有値である。従って消失水分量Ｗremovalは、基本的には次のように推定される。ここで、消失水分量Ｗremovalおよび消失添加剤量Ｍremovalは、基本的には次のように推定される。ｆは関数を示す。αwr-contac、αmr-contactは補正値を示す。なお、補正値αwr-contac、補正値αmr-contactは砂処理装置の構造、鋳型、季節、外気の湿度等に応じて変更できる。
【００４５】
Ｗremoval＝ｆ（Ｓcontact×Ｔcontact×αwr-contact）
Ｍremoval＝ｆ（Ｓcontact×Ｔcontact×αmr-contact）
なお、消失水分量Ｗremovalについては、貯蔵容器５の出口５ｐから吐出され且つ予備混練される直前の鋳物砂１４に含まれている水分含有量を実際に水分センサで水分を計測し、その計測値から消失水分量Ｗremovalを求めることにしても良い。
【００４６】
次に添加量推定ステップを実施する。この場合、消失量推定ステップで推定された消失水分量Ｗremovalおよび消失添加剤量Ｍremovalに基づいて、鋳型１３を構成する鋳物砂１４において不足する不足水分量Ｗshortageおよび不足添加剤量Ｍshortageを推定する（ステップＳ３００）。不足水分量Ｗshortageは、消失水分量Ｗremovalにほぼ対応すると考えることができる。不足添加剤量Ｍshortageは、消失添加剤量Ｍremovalにほぼ対応すると考えることができる。このため、鋳物砂１４において不足する不足水分量Ｗshortageおよび不足添加剤量Ｍshortageを次のように推定する。ここで、ｆは関数を示す。α４，α５は補正係数を示す。補正係数α４，α５は、砂処理装置の構造、鋳型、季節、外気の湿度等に応じて変更できる。
【００４７】
Ｗshortage＝ｆ（Ｗremoval×α４）
Ｍshortage＝ｆ（Ｍremoval×α５）
この場合、不足水分量Ｗshortageに相当する水分量Ｗ２と、不足添加剤量Ｍshortageに相当する添加剤量Ｍ２を推定し（ステップＳ４００）、水分量Ｗ２および添加剤量Ｍ２を、予備混練部６で予備混練される鋳物砂１４にそれぞれ添加させる（ステップＳ５００）。この状態で予備混練部６で鋳物砂１４を攪拌具で攪拌させて予備混練させる（予備混練ステップ）。これにより溶湯の熱影響を受けた鋳物砂１４の水分量および添加物量は調整される。
【００４８】
次に、熟成容器７において熟成ステップを実施する。この場合、予備混練ステップにおいて予備混練された鋳物砂１４を熟成容器７に装入する。その状態で所定時間（例えば１〜４時間の範囲内）鋳物砂１４を保持し、熟成容器７内で鋳物砂１４を熟成させる。添加物の代表例であるベントナイトは、鋳物砂１４に配合され且つ水を吸収した状態で貯蔵されて熟成されると、熟成時間の経過につれて鋳物砂１４の粘結性が次第に増加するため、鋳物砂１４の流動性が低下する。
【００４９】
熟成ステップが終了したら、次に、２次混練部８において２次混練ステップを実施する。この場合、熟成容器７の出口７ｐから吐出させた熟成後の鋳物砂１４を２次混練機に投入させ、２次混練させる。この状態で２次混練部８内の鋳物砂１４に水を添加させる。ここで、２次混練ステップにおいて鋳物砂１４に添加される水量をＷ３とする。２次混練ステップにおいて添加される水量Ｗ３は、予備混練ステップにおいて添加される水量Ｗ２よりも多い（Ｗ３＞Ｗ２）。また、２次混練ステップにおいて添加剤を添加させる必要があれば、添加剤を鋳物砂１４に添加する。２次混練ステップにおいて添加される添加剤の量をＭ３とする。２次混練ステップを終えた鋳物砂は良好に再生されているため、造型部１に供給され、造型部１における造型機で鋳型１３が造型される。鋳型１３は有枠でも良いし、無枠でも良い。
【００５０】
ここで、鋳物砂１４に添加される水については、予備混練ステップにおいて添加される水量Ｗ２を、２次混練ステップにおいて添加される水量Ｗ３よりも多くすること（Ｗ２＞Ｗ３）も考えられる。しかしこの場合、熟成容器７において熟成される鋳物砂１４に含まれている水分量が多めとなる。ひいては、熟成容器７において熟成されている鋳物砂１４の粘結性が過剰となり、熟成容器７において熟成されている鋳物砂１４の流動性が低下するおそれがある。この場合、熟成ステップが終了したとき、熟成された鋳物砂１４が熟成容器７の出口７ｐから吐出されにくくなる問題がある。これを考慮してＷ３＞Ｗ２とし、２次混練ステップにおいて水を鋳物砂１４に追加させることにしている。
【００５１】
また、鋳物砂１４に添加される添加剤の量については、２次混練ステップにおいて添加される添加剤の量Ｍ３を、予備混練ステップにおいて添加される添加剤の量Ｍ２よりも多くすること（Ｍ３＞Ｍ２）も考えられる。しかしこの場合には、熟成容器７で熟成されている鋳物砂１４における添加剤の量が少な目となる。ひいては、熟成ステップにおいて鋳物砂１４の熟成効果が充分に得られず、熟成された鋳物砂１４の粘結性が充分に得られないおそれがある。ここで、添加剤が添加されている鋳物砂１４の粘結性は、時間が経過すると、次第に増加する性質を有する。従って、熟成ステップを終えた後の２次混練ステップにおいて多量に添加剤を鋳物砂１４に添加したとしても、熟成時間が短いため、鋳物砂１４の粘結性が充分に得られないおそれがある。この点本実施例によれば、鋳物砂１４に添加される添加剤の量については、Ｍ２＞Ｍ３の関係とされている。このため、添加剤の必要される量は予備混練ステップにおいてほとんど添加されて混練される。従って、添加剤を含む鋳物砂１４の熟成時間が充分に確保され、鋳型１３を造型する鋳物砂１４の粘結性が充分に得られ、鋳型１３の強度を高めるのに貢献できる。
【実施例２】
【００５２】
本実施例は実施例１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。注湯部１５で鋳型１３のキャビティに注湯する取鍋に保持されている溶湯が空になったら、注湯ステップが所定時間停止される。このため注湯が完了した鋳型１３を後工程に搬送させることは、中断される。この場合であっても、異物除去部３における異物除去ステップ，冷却部４における冷却ステップ，貯蔵容器５における貯蔵ステップ，予備混練部６における予備混練ステップ、２次混練部８における２次混練ステップがそれぞれ実施されている。このため中断時間が所定時間を超えると、異物除去部３において存在している鋳物砂，冷却部４において存在する鋳物砂，貯蔵容器５に存在する鋳物砂、予備混練部６に存在する鋳物砂、２次混練部８に存在する鋳物砂がいったん空になる。これによりリセットできる。このように途中でリセットすれば、各物理量の誤差が長時間にわたり累積されることが抑制される。このため異物除去部３において存在している鋳物砂，冷却部４において存在する鋳物砂，貯蔵容器５に存在する鋳物砂、予備混練部６に存在する鋳物砂、２次混練部８に存在する鋳物砂を空にするリセットステップを必要に応じて適宜実施することが好ましい。
【実施例３】
【００５３】
本実施例は実施例１，２と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。但し、２次混練ステップにおいて鋳物砂１４に添加される水量Ｗ３は、予備混練ステップにおいて鋳物砂１４に添加される水量Ｗ２と同程度とされている（Ｗ３≒Ｗ２，Ｗ３＝Ｗ２）。これにより鋳物砂１４に充分に吸水させることができる。但し、熟成容器７で熟成されている鋳物砂の粘結性が向上し、鋳物砂１４の流動性が低下するため、熟成容器７の出口７ｐの開口面積は大きくされていることが好ましい。
【実施例４】
【００５４】
図５は実施例４を一部を示す。本実施例は実施例１，２と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、異なる部分を中心として説明する。本実施例によれば、貯蔵容器５の数は、造型部１で造型される鋳型１３の数に比較して遙かに少ない。図５に示すように、貯蔵容器５は複数個（本例では３個）とされており、第１貯蔵容器５ａ、第２貯蔵容器５ｂおよび第３貯蔵容器５ｃをもつ。冷却ステップで冷却された鋳物砂１４は、第１貯蔵容器５ａの貯蔵室から順に装入され、第１貯蔵容器５ａの貯蔵室が満杯となったら、第２貯蔵容器５ｂの貯蔵室に装入され、第２貯蔵容器５ｓの貯蔵室が満杯となったら、第３貯蔵容器５ｃの貯蔵室に装入される。
【００５５】
熟成容器７の数は、造型部１で造型される鋳型１３の数に比較して遙かに少ない。熟成容器７は複数個（本例では３個）とされており、第１熟成容器７ａ、第２熟成容器７ｂおよび第３熟成容器７ｃをもつ。冷却ステップで冷却された鋳物砂１４は、第１熟成容器７ａの熟成室から順に装入され、第１熟成容器７ａの熟成室が満杯となったら、第２熟成容器７ｂの熟成室に装入され、第２熟成容器７ｓの熟成室が満杯となったら、第３熟成容器７ｃの熟成室に装入される。
【実施例５】
【００５６】
本実施例は実施例１〜４と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、異なる部分を中心として説明する。本実施例によれば、図１に示されている冷却部４が設けられていない。異物除去部３を経た鋳物砂は、所定時間放置された後、貯蔵容器５に貯蔵される。
【実施例６】
【００５７】
本実施例は実施例１〜４と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、異なる部分を中心として説明する。本実施例によれば、図１に示されている異物除去部３が設けられていない。分離部２を経た鋳物砂は、冷却部４で冷却された後、貯蔵容器５に貯蔵される。
【００５８】
（その他）本発明は上記し且つ図面に示した実施形態および実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。本明細書の記載から次の技術的思想も把握できる。
【００５９】
（付記項１）鋳物砂で鋳型を造型する造型部と、溶湯が注湯される前記鋳型に対して前記鋳物砂と前記鋳型の内で凝固された凝固部とを分離させる分離部と、前記凝固部から分離された前記鋳物砂に水および添加剤を添加して予備混練する予備混練部と、予備混練した前記鋳物砂を貯蔵して熟成させる熟成容器と、熟成させた前記鋳物砂に対して成分調整するための２次混練部とを用いる鋳物砂処理方法。
【００６０】
（付記項２）鋳物砂で鋳型を造型する造型部と、溶湯が注湯される前記鋳型に対して前記鋳物砂と前記鋳型の内で凝固された凝固部とを分離させる分離部と、前記凝固部から分離された前記鋳物砂に水および添加剤を添加して混練する予備混練部と、予備混練した前記鋳物砂を貯蔵して熟成させる熟成容器と、熟成させた前記鋳物砂に対して成分調整するための２次混練部と、制御部とを具備する鋳物砂処理装置。
【符号の説明】
【００６１】
１は造型部、２は分離部、３は異物除去部、４は冷却部、５は貯蔵容器、６は予備混練部、７は熟成容器、８は２次混練部、９は制御部、９４は情報取得部を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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