(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウォータジェットを用いて水溶性中子を鋳造品から破砕除去する水溶性中子の除去装置における水溶性中子の除去方法であって、
ウォータジェット水と前記水溶性中子の破砕片とを前記水溶性中子の除去装置の装置底部に落下する前に、前記鋳造品の下方で相互に固液分離する工程を有することを特徴とする水溶性中子の除去方法。
【請求項２】
固液分離した破砕片を直ちに前記水溶性中子の除去装置の装置外部へ移送する工程を更に有することを特徴とする請求項１に記載の水溶性中子の除去方法。
【請求項３】
ウォータジェットを用いて水溶性中子を鋳造品から破砕除去する水溶性中子の除去装置であって、
前記鋳造品の下方に、ウォータジェット水と前記水溶性中子の破砕片とを相互に固液分離すると共に、分離した破砕片を移送する分離移送手段を備えたことを特徴とする水溶性中子の除去装置。
【請求項４】
前記分離移送手段は、メッシュ構造を持つコンベアにより構成されることを特徴とする請求項３に記載の水溶性中子の除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばアルミ合金の鋳造に使用する中子、特に水溶性中子をその鋳造後に除去する方法、及びその方法に使用する除去装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アルミ合金の鋳造に使用する中子として、塩類等を用いて鋳造後に水に溶解させる水溶性中子が開発されている。従来、アルミ合金等の鋳造に使用されるこの種の水溶性中子の除去には、水に浸漬して溶解させる手法が知られている（特許文献１、特許文献２）。
同様に、熱湯あるいは温水に水溶性中子を浸漬して溶解を促進させる手法も知られている（特許文献３、特許文献４）。
【０００３】
また、この種の水溶性中子において、水もしくは温水又は専用液体等への浸漬でなく、高圧水（水もしくは温水又は専用液体等を高圧で吐出させるもの）を使用するものも開発されている。高圧水にて除去する事例として特許文献５に記載のものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公昭５２−１０８０３号公報
【特許文献２】特開２００５−２９７７０９号公報
【特許文献３】特開昭５０−１３６２２５号公報
【特許文献４】特開昭５１−５０２１８号公報
【特許文献５】特開２００８−３６７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したような水等に浸漬することで、水溶性中子を溶解して除去する方法では、溶解後の排水中に中子成分（水溶成分）が含まれ、排水処理施設での負荷が高くなる等の問題があった。
また、特許文献５に開示されるように高圧水を用いて水溶性中子を除去する方法も有効ではあるが、特に高圧水の条件等については明記されていない。
【０００６】
本発明はかかる実情に鑑み、排水処理や環境に対する負荷を有効に低減可能な水溶性中子の除去方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の水溶性中子の除去方法は、ウォータジェットを用いて水溶性中子を鋳造品から破砕除去する水溶性中子の除去装置における水溶性中子の除去方法であって、ウォータジェット水と前記水溶性中子の破砕片とを前記水溶性中子の除去装置の装置底部に落下する前に、前記鋳造品の下方で相互に固液分離する工程を有することを特徴とする。
また、本発明の水溶性中子の除去方法において、固液分離した破砕片を直ちに水溶性中子の除去装置の装置外部へ移送する工程を更に有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の水溶性中子の除去装置は、ウォータジェットを用いて水溶性中子を鋳造品から破砕除去する水溶性中子の除去装置であって、前記鋳造品の下方に、ウォータジェット水と前記水溶性中子の破砕片とを相互に固液分離すると共に、分離した破砕片を移送する分離移送手段を備えたことを特徴とする。
また、本発明の水溶性中子の除去装置において、前記分離移送手段は、メッシュ構造を持つコンベアにより構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、水溶性中子を鋳造品から除去する際、高圧水によって砕かれた水溶性中子を中子除去装置における排水経路内に留めずに、直ちに排水経路外へ移動させることで、排水に含まれる中子成分の濃度もしくは総溶解量を大幅に減少させることができ、排水処理における負荷や、河川等の環境に対する負荷を有効に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態における水溶性中子及びその鋳造品の例を示す側断面図である。
【図２】本発明の水溶性中子の除去工程を順に示すそれぞれ側断面図である。
【図３】本発明の水溶性中子に係る中子除去装置の構成例を示す図である。
【図４】本発明の水溶性中子に係る中子除去装置の変形例を示す図である。
【図５】本発明の水溶性中子に係る中子除去装置の別の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面に基づき、本発明による水溶性中子の除去方法及び装置の好適な実施の形態を説明する。
本発明において水溶性中子を用いて鋳造品を鋳造し、その鋳造品に鋳込まれる水溶性中子はその鋳造後、除去されるものとする。鋳造後の水溶性中子の除去工程において、鋳造品（アルミニウム合金）から水溶性中子を完全に溶解するのではなく、高圧水を利用し溶解あるいは粉砕させるものである。
【００１２】
本発明において、水溶性中子を鋳造品から除去する際、高圧水によって砕かれた水溶性中子を中子除去装置における排水経路内に留めずに、直ちに排水経路外へ移動させることで、排水に含まれる中子成分の濃度もしくは総溶解量を低減させるというものである。かかる水溶性中子の除去方法及び除去装置について以下に説明するが、除去した中子の粉砕物を乾燥させる工程や、除去した中子の粉砕物の再利用について述べる。なお、水溶性中子を使用する鋳物であれば、アルミニウム合金、亜鉛合金、マグネシウム合金等の鋳造物においても利用できる。
【００１３】
本発明では、水溶性中子は完全溶解しないように粉砕させることが好ましく、高圧水にてこれを行い、これにより粉砕を促進させる。
この実施形態において、水溶性中子は、ＮａＣｌとＫＣｌの混合塩を基本成分として、強化成分としてセラミック粒子を添加した中子を用意する。この水溶性中子を用いて、アルミニウムダイカスト鋳造を行い、高圧水を利用して中子除去を行った。詳細を以下に示す。
【００１４】
ここで先ず、本実施形態における水溶性中子の製造について説明する。水溶性中子として、溶質としてＮａＣｌ：ＫＣｌがｍｏｌ％で５０：５０の混合塩を、７５０℃で加熱溶融する。これに２０ｖｏｌ％のセラミック粒子を混合し、中子製造用型に流し込み中子を成形する。なお、本実施形態において、例えば単気筒エンジンのシリンダヘッド、特にその吸気及び排気ポートを水溶性中子を用いて鋳造する場合とする。
【００１５】
次に、上記のように製造した水溶性中子を用いて、アルミニウムダイカスト鋳造を行う。この場合、高圧ダイカスト用のシリンダヘッド金型内の所定位置に水溶性中子を保持し、溶融した材料（ＡＤＣ１２アルミニウム合金）を、所定の条件（射出鋳造圧５８ＭＰａ、射出速度３．０ｍ／ｓｅｃ）でシリンダヘッド形状に鋳造した。図１は、この実施形態において水溶性中子１０を用いて鋳造される鋳造品としてのシリンダヘッド１の例を示している。例えばこの例のようにシリンダヘッド１は、燃焼室２の両側に吸気ポート３及び排気ポート４を有している。斜線により示すように、吸気ポート３及び排気ポート４の対応部位に水溶性中子１０（１０Ａ，１０Ｂ）が配置される。
【００１６】
上記のように水溶性中子１０を用いてアルミニウムダイカスト鋳造を行い、図２（ａ）のようにシリンダヘッド１が鋳造される。鋳造後に水溶性中子１０が除去される。この場合、常温の工業用水を用い、加圧噴射によって水溶性中子１０を取り出す。後述する中子除去装置は図２（ｂ），（ｃ）に示すような高圧水ノズル２０１を有し、この高圧水ノズル２０１からシリンダヘッド１（の水溶性中子１０）に向けて高圧水ｗ（ウォータジェット）が噴射される。
【００１７】
上記の場合、高圧水ノズル２０１のノズル径は１．６ｍｍ一定とし、加圧力を５，１０，２０，３０，４０，５０ＭＰａに設定し、それぞれでの水溶性中子１０の粉砕率を求めた。水溶性中子１０と高圧水ノズル２０１の距離はＬ＝１００ｍｍとし、高圧水の噴射時間は９０秒とした。なお、水溶性中子１０の粉砕率は、溶解前の中子重量に対し、中子除去後の排水中に含まれる未溶解分の割合を示す。また、高圧水がアルミニウム鋳物に直接当たった部位の状態を観察し、そのアルミニウム鋳物の損傷状態を判断した。表１は、中子取出し実験結果を示す。
【００１８】
【表１】
0005510074.tif 000002
【００１９】
これらの実験結果より、水溶性中子１０を効率よく粉砕除去するには、高圧水圧力は１０Ｍｐａ以上４０ＭＰａ以下が良いことが確認できた。この範囲の圧力であれば、水圧の効果で溶解と同時に中子を粉砕することが可能である。
一方、高圧水圧力が１０Ｍｐａ未満では水溶性中子１０の除去は可能であるが、粉砕率が悪くなり、そのままでは水溶性中子１０のほとんどが溶解されてしまうことが確認できた。また、４５ＭＰａ以上ではアルミニウム鋳造品への損傷がみられる。よって水溶性中子１０の除去には２０〜４０Ｍｐａが最適であることが確認できた。
【００２０】
次に、粉砕した中子（未溶解分）を取り出す手法について説明する。本発明では高圧水噴射後の排水中に含まれる中子の粉砕物を、排水槽中に溜めることなく、あるいは水に触れることのないように中子除去装置外へ移動させる手法を含んでいる。その場合、粉砕物の移動装置は中子除去装置内あるいは併設することが望ましい。移動装置としてはメッシュ地のコンベア等が好適であり、塩等の金属を腐食させる成分を含む中子の場合は、ステンレス材あるいは樹脂材等で製造されたものを用いるのが好ましい。
【００２１】
ここで、一般的に高圧水等により水溶性中子を除去する装置では、排水槽上部あるいは内部、又は排水槽手前の排水経路に、金属メッシュや不織布などのフィルタを設け、粉砕された中子や固形物の流出防止策が用いられる。しかしながらこれでは、粉砕された中子が常に水（排水）に触れるため、鋳物から除去された水溶性中子の粉砕物の溶解が進行していくことが容易に考えられる。そこで本発明では、高圧水噴射後の排水中に含まれる水溶性中子の粉砕物を、排水槽あるいは排水経路中に溜めることなく、又は水に触れることのないように、中子除去装置外へ直ちに移動させるようにした。これにより、鋳造品から除去された水溶性中子の粉砕物を、それ以上溶解させることを防止し、排水中に含まれる水溶性中子成分の低減（総溶解量の低減）が可能となる。この結果、排水処理負荷の低減と放流先である河川への環境負荷を低減できるものである。
【００２２】
図３は、本発明による中子除去装置２００の構成例を示している。中子除去装置２００は、基本的に密閉構造を有する筐体２０２内に装置構成部材が収容される。筐体２００内の所定位置にこの例ではワークであるシリンダヘッド１が保持され、除去すべき水溶性中子１０に対応して高圧水ノズル２０１が配置される。前述のように高圧水ノズル２０１から水溶性中子１０を指向して高圧水ｗが噴射されるようになっている。シリンダヘッド１の下方には、図示のように好適に傾斜するシュート２０３が配設される。この場合、シリンダヘッド１から離脱した水溶性中子１０の破砕物１０ａ、及び高圧水ｗ（ウォータジェット）として噴射された水及び溶液（ウォータジェット水）とがシュート２０３上に落下すると共に、それらの破砕物１０ａ及びウォータジェット水は、シュート２０３に沿って排出口２０４へと自然移動し、排出口２０４から更に、後述する移送装置へ落下もしくは投入される。
【００２３】
この例では鋳造品から除去された水溶性中子１０の粉砕物１０ａの移送装置として、ベルトコンベア方式を採用する。図３において、排出口２０４の下方に移送装置２０５を構成するコンベア２０６が敷設される。図示例のように１又は複数のコンベア２０６（２０６Ａ，２０６Ｂ）を使用してもよく、粉砕物１０ａを矢印のように移送して最終的にコンベア２０６の端部が中子除去装置２００の外部に延設される構成とする。コンベア２０６（２０６Ｂ）の端部下方には回収部もしくは回収容器２０７が配置され、コンベア２０６から回収容器２０７内へと粉砕物１０ａが落下されるようになっている。
【００２４】
一方、中子除去装置２００の底部には排水貯留部２０８（プール）が設けられ、中子成分を含んだ溶液ｗ′は一旦この排水貯留部２０８に貯留される。排水貯留部２０８内の溶液ｗ′は図示のように、その底部のストレーナ２０９を介してドレイン２１０から排水槽２１１へと排出され、所定部署（処理施設等）へと送られる。
【００２５】
本移送装置２０５では、高圧水で溶解・粉砕した場合に排出される「中子成分を含んだ溶液」と「未溶解の粉砕物」とを分離する手段として、ベルトコンベアを用いる。分離を効率的に行うため、そのベルトコンベアはメッシュ地が好ましく、更には塩等の金属を腐食させる成分を含む中子の場合は、ステンレス材料あるいは樹脂材料で製造されたベルトを用いるのが好ましい。移送装置２０５上に落下した「中子成分を含んだ溶液」と「未溶解の粉砕物」のうち溶液は、コンベア２０６を透過してそのまま落下し、粉砕物はコンベア２０６上を移送される。
【００２６】
ここで、高圧水で溶解・粉砕した場合に排出される「中子成分を含んだ溶液」と「未溶解の粉砕物」とを、直ちに分離する方式としては、上述のベルトコンベア方式以外に、例えば回転ドラム式や遠心分離等を用いても同様の効果が得られる。図４は移送装置２０５の別の構成例を示している。この例では移送装置２０５は、回転ドラム２１２により構成される。この場合、回転ドラム２１２はメッシュ地材料により構成され、排出口２０４から落下した「中子成分を含んだ溶液」と「未溶解の粉砕物」は、回転ドラム２１２内に投入される。回転ドラム２１２は回転しながら分離された溶液を濾過排出すると共に、粉砕物１０ａを回収容器２０７へ移送する。
【００２７】
上記の場合、水溶性中子１０の粉砕物１０ａの移動装置２０５は、中子除去装置２００内あるいは中子除去装置２００に併設されることが望ましい。このように配置構成することにより作業効率の向上、レイアウト簡略化が可能となり、コストダウンを実現することができる。
【００２８】
更に、取り出した未溶解中子を乾燥させる手法とその装置構成、再利用について説明する。中子除去装置外へ取り出した未溶解の中子粉砕物の処理については、廃棄あるいは再利用が考えられる。廃棄処理あるいは再利用するに当たり、事前に乾燥することが望まれる。本発明では中子除去装置の側近に乾燥装置を付加することによって、中子除去から未溶解物の回収、乾燥までの一連の工程を一貫したシステムによって行うことができる。
【００２９】
図５は、乾燥装置を含むシステム構成例を示している。未溶解の中子粉砕物を廃棄する場合において、水分を含んだ状態ではその廃棄処理が困難であるため、乾燥させる必要がある。また、再利用する場合においても、水分を含んだ状態では再利用に支障が出るため、乾燥させる必要がある。つまり水溶性中子の取り出し工程で回収した中子粉砕物をその場で乾燥できれば、後工程で新たに乾燥させる必要がなくなる。
【００３０】
図５に示すように移送装置２０５の延設部の側近に乾燥装置２１３を付帯させ、中子除去から回収、乾燥まで工程を一貫したシステムで行うようにする。乾燥装置２１３は例えばトンネル型の乾燥炉２１４と乾燥炉２１４内に配設されたヒータユニット２１５を含んでよく、移送装置２０５によって移送される粉砕物１０ａを短時間で乾燥することができる。このようなシステム化により作業効率の向上、更にはレイアウト簡略化が可能となり、コストダウンを図ることができる。
【００３１】
なお、図５では、乾燥装置２１３としてヒータユニット２１５を有したトンネル型の乾燥炉２１４の例を説明したが、その他に例えば熱風乾燥等でも同様の効果が得られる。
なお、乾燥装置２１３は、その防水性や設置スペース等の条件あるいは問題が充足されれば、中子除去装置２００内部に設置することも可能である。
【００３２】
以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
例えば、本発明の適用対象としてシリンダヘッドの例で説明したが、この種の鋳造品に対して上記実施形態の場合と実質的に同様に本発明を有効に適用可能である。
また、排出口２０４から投入される「中子成分を含んだ溶液」と「未溶解の粉砕物」とを分離し、粉砕物を移送する手段として、上記の場合の他例えば、滑り台状に前傾するメッシュ材でなる移送路を敷設し、その移送路を適度に加振することで、分離移送手段を構成することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１  シリンダヘッド、２  燃焼室、３  吸気ポート、４  排気ポート、１０  水溶性中子、１０ａ  粉砕物、２００  中子除去装置、２０１  高圧水ノズル、２０２  筐体、２０３  シュート、２０４  排出口、２０５  移送装置、２０６  コンベア、２０７  回収容器、２０８  排水貯留部、２０９  ストレーナ、２１０  ドレイン、２１１  排水槽、２１２  回転ドラム、２１３  乾燥装置、２１４  乾燥炉、２１５  ヒータユニット。
【図１】
0005510074.tif 000003
【図２】
0005510074.tif 000004
【図３】
0005510074.tif 000005
【図４】
0005510074.tif 000006
【図５】
0005510074.tif 000007