(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐火骨材を粘結剤で被覆したコーテッドサンドが充填されるキャビティを有する成形型と、成形型内に充填されたコーテッドサンドを加熱する水蒸気が生成される水蒸気発生装置とを具備した鋳型の製造装置において、キャビティを囲む位置において成形型に設けられた型加熱用空洞路と、水蒸気発生装置と型加熱用空洞路との間に設けられ、水蒸気発生装置から送り出される水蒸気を型加熱用空洞路に常時供給する水蒸気供給路と、型加熱用空洞路とキャビティとの間に複数設けられ、型加熱用空洞路に供給された水蒸気をキャビティ内に導入する蒸気導入路とを備え、上記型加熱用空洞路には入口と出口が形成され、入口に水蒸気供給路が、出口に水蒸気返送路がそれぞれ接続されていると共に、キャビティにコーテッドサンドが充填された後に閉じられる開閉弁が水蒸気返送路に設けられていることを特徴とする鋳型の製造装置。
【請求項２】
水蒸気発生装置とキャビティとの間に設けられ、水蒸気発生装置から送り出される水蒸気をキャビティ内に供給する水蒸気メイン供給路を備えて成ることを特徴とする請求項１に記載の鋳型の製造装置。
【請求項３】
上記水蒸気返送路の開閉弁は、水蒸気メイン供給路から水蒸気をキャビティ内に供給すると同時に閉じられると共に供給の停止と同時に開くものであることを特徴とする請求項２に記載の鋳型の製造装置。
【請求項４】
上記水蒸気メイン供給路には、成形型のキャビティにコーテッドサンドが充填された後に開いて水蒸気をキャビティ内に供給する開閉弁を備えて成ることを特徴とする請求項２又は３に記載の鋳型の製造装置。
【請求項５】
水蒸気発生装置で生成された水蒸気を送り出す水蒸気送出路を備え、上記水蒸気供給路と水蒸気メイン供給路は水蒸気送出路に分岐して接続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型の製造装置。
【請求項６】
上記水蒸気返送路は型加熱用空洞路を通過した水蒸気を水蒸気発生装置に返送するものであることを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の鋳型の製造装置。
【請求項７】
上記水蒸気発生装置は過熱器を備えるものであり、上記水蒸気は過熱器で過熱して生成された過熱水蒸気である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型の製造装置。
【請求項８】
成形型のキャビティにコーテッドサンドを供給する貯留槽を具備し、水蒸気発生装置で生成される水蒸気を熱源としてコーテッドサンドを予備加熱するサンド予熱器を貯留槽に備えて成る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型の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造に用いられる鋳型の製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在使用されている鋳型は一般に、生砂型、高圧造型、高速造型など粘土類等を粘結剤として用いる普通鋳型と、熱硬化性鋳型、自硬性鋳型、ガス硬化鋳型、精密鋳造用鋳型など硬化性粘結剤を用いる特殊鋳型と、その他の鋳型とに分類される。これらの鋳型には一長一短があるが、粘結剤の固化乃至硬化に時間を要して短時間で安定して鋳型を製造することが難しいなどの問題を有することが多い。
【０００３】
そこで本出願人は、粘結剤を耐火骨材に混合して調製されるコーテッドサンドを成形型内に充填し、この成形型内に水蒸気を吹き込んで、粘結剤を水蒸気で加熱して固化乃至硬化させることによって、鋳型を製造する方法を提案している。
【０００４】
図５は水蒸気を用いて鋳型を製造する装置の一例を示すものである（特許文献１，２等参照）。図５（ａ）に示すように、内部にキャビティ１０を設けて形成した成形型１の上面に注入口１１が設けてあり、成形型１の下面には網１２で塞いだ排気口１３が設けてある。コーテッドサンド２は貯留槽１４内に貯蔵してあり、貯留槽１４にはコック１５付きの空気供給管１６が接続してある。そして貯留槽１４の下端のノズル口１７を成形型１の注入口１１に合致させた後、コック１５を開いて空気を貯留槽１４に吹き込むことによって、貯留槽１４内を加圧し、貯留槽１４内のコーテッドサンド２をこの空気圧で図５（ｂ）のように成形型１内に吹き込み、成形型１のキャビティ１０内にコーテッドサンド２を充填する。排気口１３は網１２で塞いであるので、コーテッドサンド２が排気口１３から洩れ出すことはない。
【０００５】
このように成形型１内にコーテッドサンド２を充填した後、成形型１の注入口１１から貯留槽１４を外し、次に図５（ｃ）のように水蒸気パイプ１９を注入口１１に接続する。この水蒸気パイプ１９はボイラーなどを備えて形成される水蒸気発生装置３に接続されているものである。そして水蒸気パイプ１９に設けられたコック１８を開いて、水蒸気発生装置３から送られる水蒸気を水蒸気パイプ１９を通して成形型１のキャビティ１０内に吹き込む。水蒸気は成形型１内に充填されたコーテッドサンド２の粒子間を通過してコーテッドサンド２を加熱した後、排気口１３から排出される。水蒸気は高い凝縮潜熱を有するので、このように水蒸気を吹き込むことによって、水蒸気がコーテッドサンド２に接する際にこの潜熱が伝達され、成形型１内のコーテッドサンド２の全体を瞬時に加熱することができ、短時間で粘結剤を固化乃至硬化させることができるものである。従って、短時間で安定して鋳型を造型することが可能になるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３５６３９７３号公報
【特許文献２】特許第４１８１２５１号公報
【特許文献３】ＷＯ２００７／１３２６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように成形型１のキャビティ１０内に水蒸気を吹き込んで、キャビティ１０に充填したコーテッドサンド２を加熱することによって、鋳型を製造するにあたって、図５（ｃ）のように水蒸気を吹き込む際に、成形型１に水蒸気を吹き込む初期においては、水蒸気の熱の一部が成形型１に奪われることになる。このため、水蒸気によるコーテッドサンド２の加熱効率が低くなり、鋳型の造型時間を短縮することには限界を有するものであった。
【０００８】
また、成形型１のキャビティ１０への水蒸気の供給は注入口１１から行なわれるが、注入口１１からキャビティ１０内に吹き込まれた水蒸気をキャビティ１０内の隅々にまで均一に行き渡せるのは難しい。特に鋳型の形状が複雑であったり、細長い形態であったりするときには、水蒸気をキャビティ１０の隅々にまで行き渡らせて、コーテッドサンド２を均一に加熱することは難しい。このため、形状が複雑でまた細長い形態の鋳型を均質に製造することが難しいという問題があった。
【０００９】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、鋳型の造型時間を短縮することができ、しかも鋳型を均質に製造することができる鋳型の製造装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る鋳型の製造装置は、耐火骨材を粘結剤で被覆したコーテッドサンド２が充填されるキャビティ１０を有する成形型１と、成形型１内に充填されたコーテッドサンド２を加熱する水蒸気が生成される水蒸気発生装置３とを具備した鋳型の製造装置において、キャビティ１０を囲む位置において成形型１に設けられた型加熱用空洞路５と、水蒸気発生装置３と型加熱用空洞路５との間に設けられ、水蒸気発生装置３から送り出される水蒸気を型加熱用空洞路５に常時供給する水蒸気供給路６と、型加熱用空洞路５とキャビティ１０との間に複数設けられ、型加熱用空洞路５に供給された水蒸気をキャビティ１０内に導入する蒸気導入路７とを備え、上記型加熱用空洞路５には入口２２と出口２３が形成され、入口２２に水蒸気供給路６が、出口２３に水蒸気返送路３６がそれぞれ接続されていると共に、キャビティ１０にコーテッドサンド２が充填された後に閉じられる開閉弁３５が水蒸気返送路３６に設けられていることを特徴とするものである。
【００１１】
この発明によれば、キャビティ１０を囲む位置において成形型１に型加熱用空洞路５を設け、水蒸気発生装置３から送り出される水蒸気を水蒸気供給路６を通して型加熱用空洞路５に供給するようにしたので、水蒸気を利用して成形型１を予熱することができるものであり、水蒸気をキャビティ１０に供給してコーテッドサンド２を加熱するにあたって、この水蒸気の熱が成形型１に奪われることを抑制することができ、水蒸気によるコーテッドサンド２の加熱効率を高めて、鋳型の造型時間を短縮することができるものである。またキャビティ１０を囲む位置に配置された型加熱用空洞路５とキャビティ１０との間に複数の蒸気導入路７を設け、型加熱用空洞路５に供給された水蒸気を蒸気導入路７を通してキャビティ１０内に導入するようにしたので、型加熱用空洞路５に供給された水蒸気は蒸気導入路７を通してキャビティ１０を囲む複数箇所から吹き込まれるものであり、キャビティ１０内の全体に均一に水蒸気を供給して、キャビティ１０内のコーテッドサンド２の全体を均一に加熱することができ、均質な鋳型を製造することができるものである。
【００１２】
また本発明において、水蒸気発生装置３と成形型１のキャビティ１０との間に設けられ、水蒸気発生装置３から送り出される水蒸気をキャビティ１０内に供給する水蒸気メイン供給路４を備えて成ることを特徴とするものである。
【００１３】
この発明によれば、水蒸気メイン供給路４を通して多量の水蒸気を成形型１のキャビティ１０に供給して、この水蒸気でキャビティ１０内のコーテッドサンド２を加熱しながら、上記のように型加熱用空洞路５から蒸気導入路７を通して水蒸気をキャビティ１０内に導入して、コーテッドサンド２の均一な加熱を行なうことができるものであり、短時間で均質な鋳型を製造することができるものである。
【００１４】
また本発明において、上記水蒸気発生装置３は過熱器８を備えるものであり、上記水蒸気は過熱器８で過熱して生成された過熱水蒸気であることを特徴とするものである。
【００１５】
過熱水蒸気は高温の乾き蒸気であって、水蒸気としてこのような過熱水蒸気を用いることによって、成形型１内で水蒸気から凝縮水が生成されることが少なくなり、成形型１内のコーテッドサンド２の加熱効率を高めることができるものである。
【００１６】
また本発明は、成形型１のキャビティ１０にコーテッドサンド２を供給する貯留槽１４を具備し、水蒸気発生装置３で生成される水蒸気を熱源としてコーテッドサンド２を予備加熱するサンド予熱器４０を貯留槽１４に備えて成ることを特徴とするものである。
【００１７】
この発明によれば、水蒸気を利用してコーテッドサンド２を予熱することができるものであり、キャビティ１０内に供給した水蒸気でコーテッドサンド２を加熱するにあたって、加熱の初期に水蒸気の熱がコーテッドサンド２に奪われて凝縮することを抑制することができ、水蒸気によるコーテッドサンド２の加熱効率を高めて、鋳型の造型時間を短縮することができるものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、キャビティ１０を囲む位置において成形型１に型加熱用空洞路５を設け、水蒸気発生装置３から送り出される水蒸気を水蒸気供給路６を通して型加熱用空洞路５に供給するようにしたので、水蒸気を利用して成形型１を予熱することができるものであり、水蒸気をキャビティ１０に供給してコーテッドサンド２を加熱するにあたって、この水蒸気の熱が成形型１に奪われることを抑制することができ、水蒸気による成形型１の加熱効率を高めて、鋳型の造型時間を短縮することができるものである。またキャビティ１０を囲む位置に配置された型加熱用空洞路５とキャビティ１０との間に複数の蒸気導入路７を設け、型加熱用空洞路５に供給された水蒸気を蒸気導入路７を通してキャビティ１０内に導入するようにしたので、型加熱用空洞路５に供給された水蒸気は蒸気導入路７を通してキャビティ１０を囲む複数箇所から吹き込まれるものであり、キャビティ１０内の全体に均一に水蒸気を供給して、キャビティ１０内のコーテッドサンド２の全体を均一に加熱することができ、均質な鋳型を製造することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の実施の形態の他の一例を示すものであり、（ａ）は成形型の概略断面図、（ｂ）は成形型の概略側面図である。
【図３】本発明の実施の形態の一例を示す、貯留槽と水蒸気発生装置等の概略断面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態の一例を示す概略断面図である。
【図５】従来例を示すものであり、（ａ）乃至（ｃ）はそれぞれ概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
図１は本発明の実施の形態の一例を示すものである。成形型１は内部にキャビティ１０を設けて形成されるものであり、図１の実施の形態では左右に型開きをするように形成してある。成形型１の上面には注入口１１が設けてあり、成形型１の下面には金網等の網１２で塞いで通気性に形成した排気口１３が設けてある。
【００２２】
そして成形型１には型加熱用空洞路５が設けてある。図１の実施の形態では、成形型１の壁面の厚み内を中空に形成して型加熱用空洞路５を設けるようにしてある。型加熱用空洞路５は成形型１を左右二つ割りにできるように一対設けてあり、この一対の型加熱用空洞路５でキャビティ１０の外周の全面を囲むことができるように形成してある。型加熱用空洞路５は、一端が入口２２として、他端が出口２３として、それぞれ成形型１の外面に開口させてある。
【００２３】
また型加熱用空洞路５とキャビティ１０の間には蒸気導入路７が設けてある。蒸気導入路７は型加熱用空洞路５の内側の外周面とキャビティ１０の外周面との間に設けられるものであり、成形型１の壁面の厚みを貫通する孔を穿設することによって、一端が型加熱用空洞路５内に、他端がキャビティ１０内に開口するように形成されるものである。蒸気導入路７はキャビティ１０の外周面の全面に亘って配置されるように、多数本設けられるものである。蒸気導入路７の内径は、コーテッドサンド２が入り込まないように、コーテッドサンド２の直径より小さい寸法であることが望ましいが、後述のように、蒸気導入路７から水蒸気がキャビティ１０内に吹き出しているので、蒸気導入路７の内径がコーテッドサンド２の直径より若干大きいものであっても、蒸気導入路７内にコーテッドサンド２が入り込んで、蒸気導入路７内を詰まらせることはない。
【００２４】
型加熱用空洞路５としては、図１のように成形型１の壁面を中空にして形成する他に、図２（ａ）に示すように、成形型１の壁面内に空洞の流路を設けて型加熱用空洞路５を形成するようにしてもよい。この空洞の流路として形成される型加熱用空洞路５は、図２（ｂ）に示すように蛇行した形状に形成することによって、キャビティ１０の外周の全面を囲むことができるようにしてある。このように蛇行する空洞流路として型加熱用空洞路５を形成する場合、蒸気導入路７は型加熱用空洞路５の長手方向に沿って設けることができる。また型加熱用空洞路５は、図１や図２のように成形型１の壁面内を中空の空洞に形成する他に、成形型１内に空洞のパイプなどを埋め込んで形成するようにしてもよい。
【００２５】
水蒸気発生装置３はボイラー２５を具備して形成されるものであり、開閉弁２６を設けた水導入路２７がボイラー２５に接続してある。水導入路２７から供給される水をボイラー２５内で加熱して、水蒸気（飽和水蒸気）を生成することができるものである。図１において２８は圧力計であり、２９は安全弁である。ボイラー２５で生成された水蒸気をそのまま使用する場合には、ボイラー２５に接続された水蒸気送出路３０から送り出される。また水蒸気送出路３０に過熱器８を接続することによって、ボイラー２５で生成された水蒸気を過熱器８でさらに加熱して過熱水蒸気として、水蒸気送出路３０から送り出すことができる。過熱水蒸気は、飽和水蒸気をさらに加熱して生成される、沸点以上の温度とした完全気体状態の水蒸気であり、１００℃以上の乾き蒸気である。過熱水蒸気は、圧力を上げないで定圧膨張させたものであってもよく、あるいは膨張させないで圧力を上げた加圧水蒸気であってもよい。過熱水蒸気の温度は特に限定されるものではないが、過熱水蒸気は９００℃程度にまで温度を高めることができるので、１００〜９００℃の間で必要に応じた温度に設定すればよい。図１において３１は水蒸気送出路３０の過熱器８への入り側に設けた開閉弁、３２は水蒸気送出路３０の過熱器８からの出側に設けた開閉弁である。
【００２６】
水蒸気送出路３０の開閉弁３２より先の端部には、水蒸気メイン供給路４と水蒸気供給路６とが分岐して接続してある。水蒸気メイン供給路４と水蒸気供給路６にはそれぞれ開閉弁３３，３４が設けてある。水蒸気供給路６の先部は、成形型１に設けた型加熱用空洞路５の数に応じて分岐してあり、この岐路した先端部を成形型１の型加熱用空洞路５の入口２２に結合することによって、水蒸気供給路６を型加熱用空洞路５に接続してある。また型加熱用空洞路５の出口２３に水蒸気返送路３６の分岐した一端が接続してあり、水蒸気返送路３６の他端は上記の水導入路２７に分岐した状態で接続してある。この水蒸気返送路３６には開閉弁３５が設けてある。
【００２７】
本発明においてコーテッドサンド２としては、特に限定されるものではないが、耐火骨材に粘結剤を混合することによって、耐火骨材の表面を粘結剤で被覆したものを用いることができる。
【００２８】
耐火骨材としては、特に限定されるものではないが、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、人工砂などを例示することができるものであり、これらを１種単独で用いる他、複数種を混合して用いることもできる。
【００２９】
また、粘結剤としては、熱硬化性樹脂を用いるのが一般的であるが、糖類を用いることもできる。熱硬化性樹脂と糖類を併用して粘結剤として用いるようにしてもよい。
【００３０】
粘結剤に用いる熱硬化性樹脂としては、レゾール型、ノボラック型、ベンジリックエーテル型などのフェノール樹脂、フラン樹脂、イソシアネート化合物、アミンポリオール樹脂、ポリエーテルポリオール樹脂などを挙げることができるものであり、これらに硬化剤としてイソシアネート化合物、有機エステル類、ヘキサメチレンテトラミンなどを、硬化触媒として第三級アミン、ピリジン誘導体、有機スルホン酸などをそれぞれ配合し、熱硬化性にして使用することができるものである。これらのなかでもフェノール樹脂が好ましい。
【００３１】
また粘結剤に使用する糖類としては、単糖類、少糖類、多糖類を用いることができ、各種の単糖類、少糖類、多糖類のなかから、１種を選んで単独で用いる他、複数種を選んで併用することもできる。
【００３２】
単糖類としては、特に限定されるものではないが、グルコース（ブドウ糖）、フルクトース（果糖）、ガラクトースなどを挙げることができる。
【００３３】
また少糖類としては、マルトース（麦芽糖）、スクロース（ショ糖）、ラクトース（乳糖）、セロビオースなどの二糖類を挙げることができる。
【００３４】
さらに多糖類としては、でんぷん糖、デキストリン、ザンサンガム、カードラン、プルラン、シクロアミロース、キチン、セルロース、でんぷんなどがあり、これらのうち一種を選択して、あるいは複数種を併用して、用いることができる。またでんぷんとしては、未加工でんぷん及び加工でんぷんが挙げられる。具体的には馬鈴薯でんぷん、コーンスターチ、ハイアミロース、甘藷でんぷん、タピオカでんぷん、サゴでんぷん、米でんぷん、アマランサスでんぷんなどの未加工でんぷん、及びこれらの加工でんぷん（焙焼デキストリン、酵素変性デキストリン、酸処理でんぷん、酸化でんぷん、ジアルデヒド化でんぷん、エーテル化でんぷん（カルボキシメチルでんぷん、ヒドロキシアルキルでんぷん、カチオンでんぷん、メチロール化でんぷんなど）、エステル化でんぷん（酢酸でんぷん、リン酸でんぷん、コハク酸でんぷん、オクテニルコハク酸でんぷん、マレイン酸でんぷん、高級脂肪酸エステル化でんぷんなど）、架橋でんぷん、クラフト化でんぷん、及び湿熱処理でんぷんなどが挙げられる。これらのなかでも、焙焼デキストリン、酵素変性デキストリン、酸処理でんぷん、酸化でんぷんのように低分子化されたもの、及び架橋でんぷんなどの粘度の低いでんぷんが好ましい。
【００３５】
粘結剤には、糖類、特に多糖類の硬化剤として、カルボン酸を含有するようにしてもよい。カルボン酸としては、特に限定されるものではないが、シュウ酸、マレイン酸、コハク酸、クエン酸、ブタンテトラジカルボン酸、メチルビニルエーテル−無水マレイン酸共重合体などを挙げることができる。粘結剤中のカルボン酸の含有量は、糖類に対するカルボン酸の配合量が、糖類１００質量部に対してカルボン酸０．１〜１０質量部となる範囲が好ましい。カルボン酸は予め水に溶解させた状態で糖類と混合するのが、硬化剤としての効果を高く発揮するので好ましい。
【００３６】
そして、耐火骨材の粒子に粘結剤などを配合して混合することによって、耐火骨材の表面に粘結剤を含有するコーティング層を被覆して、コーテッドサンド２を得ることができるものである。耐火骨材に被覆する粘結剤の量は、成分や用途などに応じて異なり一概に規定できないが、耐火骨材１００質量部に対して粘結剤０．５〜４．０質量部の範囲に設定するのが一般的に好ましい。耐火骨材の表面に粘結剤を被覆する方法としては、ホットコート法、コールドコート法、セミホットコート法、粉末溶剤法などがある。いずれの方法においても、耐火骨材の表面に常温（３０℃）で固形の粘結剤からなるコーティング層を被覆して、粒状でさらさらしたコーテッドサンド２を得ることができる。
【００３７】
図３はコーテッドサンド２を貯留する貯留槽１４を示すものであり、貯留槽１４の下端にはコック３９を設けたノズル口１７が設けてある。そして貯留槽１４には、貯留槽１４内に貯留したコーテッドサンド２を予熱するサンド予熱器４０が設けてある。図３の実施の形態では、サンド予熱器４０はスパイラルに屈曲した熱交換パイプからなる予熱用パイプ４０ａで形成してあり、予熱用パイプ４０ａを貯留槽１４の中央部内に差し込んで配設してある。
【００３８】
既述の図１のように、水蒸気発生装置３の水蒸気送出路３０には水蒸気メイン供給路４と水蒸気供給路６とが分岐して接続してあるが、これらの他にさらに予熱用水蒸気供給路４１が分岐してある。この予熱用水蒸気供給路４１は予熱用熱交換器４２に接続してある。５２は予熱用水蒸気供給路４１に設けた開閉弁である。予熱用熱交換器４２内にはその一方の端部に導入室４３が、他方の端部に導出室４４が形成してあり、この導入室４３と導出室４４の間が熱交換室４５となっている。熱交換室４５内には、導入室４３と導出室４４とに連通する熱交換パイプ５１が多数本設けてある。予熱用水蒸気供給路４１は予熱用熱交換器４２のうち導入室４３に接続されるものである。導出室４４には水蒸気返送路４６の一端が接続してあり、水蒸気返送路４６の他端は、図１の水蒸気返送路３６と同様にボイラー２５の水導入路２７に分岐した状態で接続してある。また予熱用熱交換器４２の熱交換室４５の一端には空気導入路４７が接続してあり、熱交換室４５の他端には加熱空気供給路４８が接続してある。図３の実施の形態では、空気導入路４７にファンなどの送風器４９が設けてあり、送風器４９によって空気を熱交換室４５に送り込むようにしてある。一端を熱交換室４５に接続した加熱空気供給路４８の他端は、サンド予熱器４０を構成する予熱用パイプ４０ａの一端の入口５０に接続してある。
【００３９】
上記の図１及び図３の装置は一つの水蒸気発生装置３を共用するものである。そして、水導入路２７から水蒸気発生装置３のボイラー２５に水が供給されており、ボイラー２５によって水蒸気が生成される。水蒸気発生装置３に過熱器８が設けられている場合には、この水蒸気をさらに加熱して過熱水蒸気として生成することができる。このように生成された水蒸気は開閉弁３２を開くことによって水蒸気送出路３０から送り出される。
【００４０】
ここで、図１において、水蒸気メイン供給路４の開閉弁３３は、水蒸気を成形型１のキャビティ１０内に供給して吹き込むとき以外、閉じているが、水蒸気供給路６の開閉弁３４は基本的に常時開いており、水蒸気送出路３０から送り出される水蒸気は水蒸気供給路６を通して常時供給されるようになっている。このように水蒸気供給路６を通過した水蒸気は、成形型１の型加熱用空洞路５内にその入口２２から供給され、型加熱用空洞路５を通過した後に、その出口２３から水蒸気返送路３６へと出て行く。このように水蒸気を成形型１内の型加熱用空洞路５に通過させる際に、水蒸気によって加熱型１を加熱することができるものであり、成形型１の温度が低下することを防ぐことができるものである。型加熱用空洞路５を通過した水蒸気は水蒸気返送路３６へ出て行くが、成形型１を加熱するために熱を奪われて温度が低下しているので、水導入路２７からボイラー２５に返送され、再度、水蒸気に再生される。このように水蒸気供給路６から型加熱用空洞路５内に供給された水蒸気を水蒸気返送路３６を通してボイラー２５に返送するときには、水蒸気返送路３６に設けた開閉弁３５は開かれている。また、水蒸気供給路６から型加熱用空洞路５に供給された水蒸気の一部は、蒸気導入路７を通してキャビティ１０内に移流しており、キャビティ１０内も予熱することができるものである。
【００４１】
一方、図３において、水蒸気発生装置３の水蒸気送出路３０に分岐接続された予熱用水蒸気供給路４１にも、水蒸気送出路３０から水蒸気が常時供給されるように、開閉弁５２は基本的に常時開いている。予熱用水蒸気供給路４１を通過した水蒸気は予熱用熱交換器４２の導入室４３に入り、熱交換パイプ５１を通過した後に導出部４４に移流し、この後に水蒸気返送路４６へと排出される。また送風器４９によって空気が熱交換室４５内に送り込まれており、この空気が熱交換室４５を通過する際に、熱交換パイプ５１を通過する水蒸気と熱交換され、熱交換室４５内で空気が加熱される。この加熱された空気は熱交換室４５から加熱空気供給路４８へ送り出され、加熱空気供給路４８を通過した加熱空気はサンド予熱器４０を構成する予熱用パイプ４０ａに一端の入口５０から供給される。貯留槽１４内には常にコーテッドサンド２が貯留されており、貯留槽１４の中央部内に配置される予熱用パイプ４０ａはコーテッドサンド２内に埋められた状態にあるので、加熱空気が予熱用パイプ４０ａを通過する際に、コーテッドサンド２を加熱して、コーテッドサンド２を予備加熱することができる。予熱用パイプ４０ａを通過した加熱空気は、端部の出口５３から大気中に排出される。また、予熱用熱交換器４２を通過して水蒸気返送路４６へ排出された水蒸気は温度が低下しているので、水導入路２７からボイラー２５に返送され、再度、水蒸気に再生される。ここで、予熱用パイプ４０ａに、その長手方向に沿って多数の小穴を設けておき、予熱用パイプ４０ａを通過する加熱空気がこの小穴から吹き出すようにしてもよく、このようにすれば、加熱空気をコーテッドサンド２に直接作用させて、コーテッドサンド２の予備加熱をより効率よく行なうことができるものである。
【００４２】
次に、上記の装置を用いて鋳型を製造する方法について説明する。まず、成形型１の注入口１１に貯留槽１４のノズル口１７を接続する。そしてノズル口１７のコック３９を開いて、貯留槽１４に貯留されたコーテッドサンド２を成形型１に供給し、キャビティ１０内にコーテッドサンド２を充填する。成形型１の排気口１３は網１２で塞いであるので、コーテッドサンド２が排気口１３から洩れ出すことはない。成形型１のキャビティ１０にコーテッドサンド２を充填した後、貯留槽１４のコック３９を閉じ、成形型１の注入口１１から貯留槽１４の接続を外し、成形型１にコーテッドサンド２を充填する工程を終了する。
【００４３】
次いで、成形型１の注入口１１に水蒸気メイン供給路４を接続する。水蒸気メイン供給路４の先端部には接続ノズル５４が設けてあり、この接続ノズル５４を注入口１１に差し込んで装着することによって、注入口１１に水蒸気メイン供給路４を接続するようにしてある。そして開閉弁３３を開くと、水蒸気発生装置３の水蒸気送出路３０から送り出された水蒸気は、水蒸気メイン供給路４を通して成形型１のキャビティ１０内に吹き込まれる。成形型１内に水蒸気が吹き込まれると、コーテッドサンド２の表面に水蒸気が接触することによって、水蒸気が有する高い潜熱によってコーテッドサンド２を直接加熱することができ、コーテッドサンド２の温度は１００℃付近にまで急速に上昇する。しかも水蒸気はコーテッドサンド２の粒子間を通って成形型１内の全体に浸透し、成形型１内のコーテッドサンド２を均一な温度に加熱することができるものである。成形型１内に注入口１１から吹き込まれた水蒸気は、成形型１内のコーテッドサンド２を加熱した後、排気口１３から排気される。
【００４４】
成形型１内に吹き込まれた水蒸気の潜熱でこのようにコーテッドサンド２を急速に加熱して、コーテッドサンド２の粘結剤を短時間で固化乃至硬化させることができ、鋳型の造型時間を短縮することができるものである。このように成形型１内のコーテッドサンド２の粘結剤を固化乃至硬化させて鋳型を造型する工程を終了した後、開閉弁３３を閉じて成形型１の注入口１１から水蒸気メイン供給路４の接続ノズル５４を外し、再度上記のように注入口１１に貯留槽１４を接続して、成形型１にコーテッドサンド２を充填する工程に戻る。
【００４５】
このとき、上記のように、水蒸気供給路６から水蒸気を型加熱用空洞路５に供給して通すことによって、成形型１は温度が低下しないように加熱されている。従って、鋳型の造型の工程で、成形型１に水蒸気を吹き込んでコーテッドサンド２を加熱するにあたって、水蒸気の熱の一部が成形型１に奪われることを防いで、水蒸気が成形型１内で凝縮することを抑制することができるものであり、水蒸気によるコーテッドサンド２の加熱効率を高く維持することができ、鋳型の造型時間をより短縮することが可能になるものである。
【００４６】
そして、上記のように成形型１の注入口１１に水蒸気メイン供給路４を接続して、成形型１のキャビティ１０内への水蒸気の吹き込みを開始すると同時に、水蒸気返送路３６の開閉弁３５が閉じられる。このように開閉弁３５が閉じられると、水蒸気供給路６から型加熱用空洞路５に供給された水蒸気は出口２３から水蒸気返送路３６へと排出されないので、型加熱用空洞路５内から蒸気導入路７を通してキャビティ１０へと導入され、キャビティ１０の外周面からキャビティ１０内に吹き出される。ここで、キャビティ１０内に注入口１１から供給された水蒸気をキャビティ１０内の隅々にまで均一に行き渡せるのは難しく、鋳型の形状が複雑であったり、細長い形態であったりするときには、特に難しいが、このように、キャビティ１０を囲むように形成された型加熱用空洞路５から蒸気導入路７を通して、キャビティ１０に外周から水蒸気が吹き込まれることによって、キャビティ１０内の全体に水蒸気を吹き込んで行き渡らせることができ、キャビティ１０に充填されたコーテッドサンド２の全体に水蒸気を作用させることができるものであり、コーテッドサンド２の全体を均一に加熱することができるものである。従って、形状が複雑でまた細長い形態の鋳型であっても、均質に製造することが容易になるものである。上記のようにして、キャビティ１０内のコーテッドサンド２を水蒸気で加熱して鋳型を造型する工程を終了した後、水蒸気メイン供給路４の開閉弁３３を閉じると同時に、開閉弁３５を開いて、型加熱用空洞路５内の水蒸気が水蒸気返送路３６からボイラー２５へと返送されるようにしてある。
【００４７】
ここで、成形型１は気体を通過させない緻密な金属材料などで形成されるものであるが、成形型１を特許文献３として挙げた国際公開ＷＯ２００７／１３２６６９号公報に記載されているように、多孔質材料で形成するようにしてもよい。成形型１をこのように多孔質材料で形成すると、型加熱用空洞路５内の水蒸気は、蒸気導入路７を通してだけでなく、多孔の連通孔を通過させても、キャビティ１０に吹き込むことが可能になるものである。しかし、成形型１を多孔質材料で形成した場合には、キャビティ１０の内周表面が多孔となるため、この多孔にコーテッドサンドの粘結剤が入り込んだ状態で固化乃至硬化し、造型した鋳型がキャビティ１０の内周表面に固着して、離型することが非常に困難になるという問題が生じるおそれがある。
【００４８】
また、上記のように、貯留槽１４から成形型１に供給されるコーテッドサンド２は、サンド予熱器４０で予備加熱されている。従って、成形型１のキャビティ１０に水蒸気を吹き込む初期において、水蒸気の潜熱がコーテッドサンド２に奪われることを防いで、水蒸気が成形型１内で凝縮することを抑制することができるものであり、水蒸気によるコーテッドサンド２の加熱効率を高く維持して、鋳型の造型時間をより短くすることが可能になるものである。
【００４９】
そして、成形型１のキャビティ１０に注入口１１から水蒸気を吹き込むのは、成形型１内のコーテッドサンド２を加熱して鋳型を造型する工程だけであるが、上記のように、水蒸気発生装置３で生成された水蒸気を用いて、成形型１を加熱したり、貯留槽１４内のコーテッドサンド２を加熱したりするようにしているものであり、成形型１の加熱やコーテッドサンド２の加熱は、鋳型の造型工程だけでなく、コーテッドサンド２を成形型１に充填する工程においても、常時行なわれるものである。従って、水蒸気発生装置３で水蒸気が常時生成されていても、鋳型を造型する工程以外でも水蒸気を有効利用することができ、鋳型造型工程以外では水蒸気が無駄に放出されたりするというようなことがなくなって、水蒸気を常時有効に利用することができるものである。
【００５０】
上記の図１の実施の形態では、成形型１の注入口１１からコーテッドサンド２を供給してキャビティ１０内に充填した後、この注入口１１に水蒸気メイン供給路４を接続し、水蒸気メイン供給路４を通して水蒸気をキャビティ１０内に吹き込むことによって、キャビティ１０内のコーテッドサンド２の加熱は、主として水蒸気メイン供給路４から供給される水蒸気で行なうようにしたが、水蒸気メイン供給路４を具備しないシステムに形成することもできる。図４はその一例を示すものであり、水蒸気発生装置３の水蒸気送出路３０には水蒸気供給路６と予熱用水蒸気供給路４１が接続してあり、水蒸気メイン供給路４は設けられていない。
【００５１】
この図４の実施の形態のシステムにおいても、水蒸気供給路６の開閉弁３４は基本的に常時開いており、水蒸気送出路３０から送り出される水蒸気は水蒸気供給路６を通して成形型１の型加熱用空洞路５内に常時供給されるようになっている。また水蒸気返送路３６の開閉弁３５も開いており、水蒸気供給路６から型加熱用空洞路５に供給された水蒸気は、型加熱用空洞路５を通過した後に水蒸気返送路３６へと出て行き、このように水蒸気が型加熱用空洞路５を通過する際に成形型１を予熱している。そして既述のように、成形型１の注入口１１に貯留槽１４のノズル口１７を接続して、キャビティ１０内にコーテッドサンド２を供給して充填した後、注入口１１に蓋５７をして塞ぐ。この蓋５７は網５８などを張った通気性の蓋５７であることが好ましい。
【００５２】
次に、水蒸気返送路３６の開閉弁３５を閉じると、水蒸気送出路３０から水蒸気供給路６を通して型加熱用空洞路５内に供給された水蒸気は水蒸気返送路３６へと出て行くことができないので、型加熱用空洞路５内の水蒸気は蒸気導入路７を通してキャビティ１０内に吹き込まれることになる。従って、成形型１を予熱するために型加熱用空洞路５に供給されていた水蒸気をそのまま利用して、キャビティ１０内のコーテッドサンド２を加熱して、鋳型の造型を行なうことができるものである。このとき、注入口１１を塞ぐ蓋５７を通気性に形成しておくことによって、型加熱用空洞路５から蒸気導入路７を通してキャビティ１０内に吹き込まれた水蒸気は、成形型１の排気口１３の他にこの蓋５７を通して注入口１１からも排気されるものであり、水蒸気をキャビティ１０内により均一に行き渡らせることができるものである。鋳型の造型を終えた後、水蒸気返送路３６の開閉弁３５を開くことによって、型加熱用空洞路５内の水蒸気は水蒸気返送路３６へ送り出される。
【００５３】
尚、図４の実施の形態では、貯留槽１４のノズル口１７を注入口１１に接続して、成形型１のキャビティ１０にコーテッドサンド２を供給した後、貯留槽１４を注入口１１から外し、この後に水蒸気返送路３６の開閉弁３５を閉じて、型加熱用空洞路５から蒸気導入路７を通してキャビティ１０に水蒸気が吹き込まれるようにしたが、貯留槽１４のノズル口１７を注入口１１に接続したまま、接続を外さないで、ノズル口１７のコック３９を閉じた状態で、蒸気返送路３６の開閉弁３５を閉じることによって、型加熱用空洞路５から蒸気導入路７を通してキャビティ１０に水蒸気が吹き込まれるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１  成形型
２  コーテッドサンド
３  水蒸気発生装置
４  水蒸気メイン供給路
５  型加熱用空洞路
６  水蒸気供給路
７  蒸気導入路
８  過熱器
１４  貯留槽
２２  入口
２３  出口
３３  開閉弁
３５  開閉弁
３６  水蒸気返送路
４０  サンド予熱器
【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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