(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通気孔を有する底板とその上に載置された鋳型或は模型、鋳枠底板を含む鋳型を低温室に置き、冷凍機によって冷却された低温室の空気を前記鋳型の底板の通気孔を介して吸引ブロワで吸引することによって鋳型内に流通させて該鋳型を冷却し、前記底板の通気孔から排出される空気を前記低温室内に放出し、該低温室の空気は前記冷凍機の熱交換器に導き冷却して再び低温室に循環される鋳型冷凍装置において、
前記底板の通気孔から排出される前記鋳型を通過した空気が該空気の流れ方向に先窄まり形状部を有する案内ダクトと吸引ダクトを通って吸引ブロワに導かれて低温室内に放出され、該吸引ダクトが前記案内ダクトの先窄まり底部から突出しており、
更に前記案内ダクトの先窄まり底部に砂受け部を設け、該砂受け部と前記先窄まり底部との接続部は絞られて前記吸引ダクト外周との間に小間隙を有するように前記砂受け部を形成し、前記砂受け部にはドレーンを設けたことを特徴とする鋳型冷凍装置。
【請求項２】
前記案内ダクトの先窄まり底部から突出している吸引ダクトの突出端部に鋳砂を濾過するストレーナが脱着可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の鋳型冷凍装置。
【請求項３】
前記案内ダクトへの前記底板の通気孔から排出される空気の入口にストレーナが脱着可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至２のいずれか１項に記載の鋳型冷凍装置。
【請求項４】
前記底板の通気孔にべントホールが取付けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の鋳型冷凍装置。
【請求項５】
前記吸引ブロワは空気吸引力が調節可能なブロワ装置であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の鋳型冷凍装置。
【請求項６】
前記底板を熱伝導性に優れた金属材料で形成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の鋳型冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳型の冷凍装置に関し、特に鋳型の冷却速度を速めるために鋳砂部を通過する冷却空気の流速を早くした場合に空気流に伴って脱落する鋳砂を捕捉して排除する鋳型冷凍装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
耐火性の鋳物砂単体若しくは添加物を含んだ鋳物砂に所定量の水を混合し、これを凍結させて鋳造用の鋳型を製造する製造法は、例えば特公昭５６−３０１０７号公報等に記載されている。従来、この目的のための強度の高い鋳型を得るには、凍結鋳型内部の氷は通常の０℃で徐々に凍った氷ではなく、過冷却の状態で凍った氷とすることが必要と考えられているため、窒素を始めとする液化ガス或はドライアイス等の冷却媒体が用いられることが多い。
【０００３】
砂込めした鋳型を急速に冷却して高強度の鋳型を得る方法としては、初期凍結及び仕上げ凍結を行う方法（特公昭６３−１９２５３号公報）、予め鋳物砂を予備冷却しておく方法（特公昭５９−２５７５号公報）、鋳枠・模型・模型支持板等を十分に冷却しておく方法（特公昭６３−１１４５号公報）等がある。冷媒の吸引若しくは吹き込み等により鋳型内を通過させる方法としては、パイプ等によって冷却媒体を吹き込んだり（特開昭５６−１５４２４８号公報）、吸引して鋳型内を通過させる（特開昭５７−２８６５３号、特開昭５７−１０６４４４号、特開昭５７−１４９０４５号等）方法等がある。凍結鋳型の製造方法として最も普通に行われている方法が液体窒素中に鋳型を浸漬する方法であり、上記いずれの方法も液化ガスを鋳型内に流通させるようにしている。しかし、これらの方法は全て冷却媒体を再利用することなく排出している。
【０００４】
鋳型を冷却して凍結させるための冷却媒体として、例えば液体窒素を用いた場合、鋳型が−１００℃以下になることもあって、作業者にとって危険である。この対策として、鋳型を冷凍機で冷却した空気で冷却する方法が特開平１１−１３８２３５号公報に開示されている。この方法は図５に示すように、冷却室１３０内に多数の通気孔１１３を有する底板１０４の上に模型１０５と鋳枠１１０の間に充満された鋳型１０３（鋳砂）が載せられた複数の組が置かれ、各組毎に設けられた吸引用のファン１１５によって冷却室１３０内の冷却された空気が鋳型１０３を通過して底板１０４の通気孔１１３から底板内に形成された通風部１０８に流出し、ファン１１５によって排出される。排出された空気は循環用のファン１１４によって吸引されて冷凍機１０１の熱交換器１１６で−３℃以下に冷却され導風管１１２を通して再び冷却室１３０に送られる。なお、１４０はフィン１４１を有するヒートパイプで鋳型１０３の冷却を促進するものである。また１２０は必要に応じて液体窒素を導入して鋳型の冷却速度を促進するための導入口である。
【０００５】
しかしながら、特開平１１−１３８２３５号公報に開示された構成の装置で液体窒素の補助的導入なしに鋳型を冷却すると、冷却能力が不足して一定時間内に鋳型内部の温度を全て凍結点（０℃）まで冷却できないことがあり、完全に凍結されない部分が残った状態で鋳型の型抜きが行われて鋳型が部分的に崩壊し、鋳型の歩留りが低下することがあった。しかし、これを避けるために冷却時間を長くすると、鋳型の生産性が低下する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、冷却空気のみで、できるだけ短時間に鋳型を均一に冷凍できる冷却装置を提供することを目的とし、特に鋳型の冷却時間を短縮するために鋳型内を通過する冷却空気の流速を増大した際に脱落する鋳砂を効果的に捕捉して排除する冷却装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、通気孔を有する底板とその上に載置された鋳型或は模型、鋳枠底板を含む鋳型を低温室に置き、冷凍機によって冷却された低温室の空気を前記鋳型の底板の通気孔を介して吸引ブロワで吸引することによって鋳型内に流通させて該鋳型を冷却し、前記底板の通気孔から排出される空気を前記低温室内に放出し、該低温室の空気は前記冷凍機の熱交換器に導き冷却して再び低温室に循環される鋳型冷凍装置において、
前記底板の通気孔から排出される前記鋳型を通過した空気が該空気の流れ方向に先窄まり形状部を有する案内ダクトと吸引ダクトを通って吸引ブロワに導かれて低温室内に放出され、該吸引ダクトが前記案内ダクトの先窄まり底部から突出しており、
更に前記案内ダクトの先窄まり底部に砂受け部を設け、該砂受け部と前記先窄まり底部との接続部は絞られて前記吸引ダクト外周との間に小間隙を有するように前記砂受け部を形成し、前記砂受け部にはドレーンを設けたことを特徴とする鋳型冷凍装置を提案する。
【０００８】
冷却空気のみで鋳型を急速に冷凍するためには、鋳砂を通過する冷却空気の流速を増大する必要がある。該空気流速が増大すると若干の鋳砂が空気によって持ち去られることがある。即ち鋳型を載せた底板の通気孔から鋳砂を通過した冷却空気とともに脱落して落下する鋳砂が生じることがある。この脱落して低温室に存在する鋳砂は低温室の空気とともに前記冷凍機のファンにより熱交換器に導入されて再び低温室に送給されることがあるので、前記ファンの羽根や軸受けの磨耗及び熱交換器の管内を汚して熱交換性能の低下をもたらす。
【０００９】
本発明によれば、底板の下に先窄まり形状部を有する案内ダクトを設け、該案内ダクトの窄まり部の底に前記吸引ダクトを突出させることによって、吸引ブロワにより吸引され鋳型を通過して底板の通気孔から吸引ダクト側に排出される空気のうち、前記案内ダクトが窄まる側壁に沿う流れ中の脱落鋳砂が前記突出した吸引ダクト外周を案内ダクトの最も窄まった部分の側壁との間に形成される小空間に集まって捕捉されるので、空気とともに吸引ブロワに吸い込まれ低温室に放出される脱落鋳砂をなくする或はその量を大幅に減じることができる。
【００１０】
脱落鋳砂の捕捉を確実にするために、前記案内ダクトの先窄まり底部に砂受け部を設け、該砂受け部と前記先窄まり底部との接続部は絞られて前記吸引ダクト外周との間に小間隙を有するように前記砂受け部を形成し、前記砂受け部にはドレーンを設けるのがよい。これにより、前記吸引ダクトと案内ダクトの先窄まり底部の小空間に集まった脱落鋳砂は前記隙間から砂受け部内に落下して確実に捕捉され、集まった脱落鋳砂が空気流の衝突により再び巻き上げられて吸引ダクトに吸引されることが防止される。前記ドレーンは要すれば吸引器或はエジェクターに連結して前記隙間から常時空気を吸引すれば、該吸引される空気により前記隙間から砂受け部への脱落鋳砂の落下を促進することができる。
【００１１】
前記案内ダクトが窄まる側壁に沿う流れ中の脱落鋳砂は前記砂受け部に落下し補足されるが、案内ダクト内に突出した吸引ダクトの上部空間を通って直接吸引ダクト開口に吸引される空気中の脱落鋳砂はそのまま吸引ダクトに吸い込まれる。案内ダクト内に突出した吸引ダクトの先端開口部にストレーナを着脱自在に設けることにより吸引ダクト上部の空間を通って直接吸引ダクト開口から吸引される空気を濾過し、脱落鋳砂を捕捉することができる。
【００１２】
前記底板には多数の通気孔が設けてあるが、これらの通気孔を通過した空気を吸引ダクトに案内する案内ダクトにストレーナを着脱自在に取付けることにより、前記通気孔を通過した空気を濾過して脱落砂が流下するのを防止することができる。なお、該ストレーナは随時取外して清掃することができる。また、前記底板の通気孔にはベントホールを取り付けるとよい。ベントホールは、例えば図４に示すような網目或はスリットが設けられたストレーナである。
【００１３】
鋳型に冷却空気を流通させる場合、鋳型内の空気流速を適正に保つためには鋳型の形状等により鋳型に空気が流入する側と鋳型から空気が排出される側との圧力差を適正に保つ必要がある。即ち、鋳型内の空気通過抵抗が大きい場合は差圧を大きく、抵抗が小さい場合は差圧を小さくする必要がある。この抵抗は鋳砂の粒度構成や鋳型の形状等によって異なる。前記吸引ブロワの吸引力を調節可能にすることにより、前記差圧を調節することができ、適正な差圧を発生させることができる。
【００１４】
一般に模型としては木型が用いられ、木型と鋳型を載せる底板も木材で製作される。該底板はその下面および通気孔において冷却空気と接し、冷却空気による冷却を受けるが、木材は熱伝導率が小さいので冷却に時間が掛かり、底板に接する部分付近の鋳型の冷却が遅れる。底板を熱伝導率の大きい金属材料で製作することにより、底板の冷却が早くなり、底板に接する部分付近の鋳型の冷却が促進されて鋳型がより均等に冷却される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載される寸法、材質、形状、その相対位置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００１６】
図１に本発明による鋳型冷凍装置の実施例の概略構成を示す。図２は底板の斜視図で底板に設けた多数の通気孔が認められる。図３は底板の通気孔から排出された鋳型を冷却した空気を案内する案内ダクトの斜視図である。図４は底板の通気孔に設けられるベントホールの斜視図である。
【００１７】
図１において、１は断熱壁１ａで囲まれた低温室である。２は模型９を載せる底板、３は該底板２を支える底板支持板で冷却する鋳型形状に応じて作成されている。４は鋳枠、１０９は鋳砂である。５は案内ダクト、６は吸引ダクト、７は吸引ブロワである。低温室１では複数の鋳型を冷却することができる。それに応じて前記案内ダクト５、吸引ダクト６、および吸引ブロワ７も複数設けられる。しかしながら、吸引ブロワ７は複数の案内ダクト５からの空気を吸引するように構成してもよい。吸引ブロワ７を出た空気はダクト８を通って低温室１に放出される。１０は冷凍機、１１は熱交換器、１２は送風ファンである。低温室１の空気は、熱交換器１１、送風ファン１２の回路を経て、途中で前記熱交換器１１で冷凍機１０で冷却された冷却媒体流１３によって冷却されて再び低温室１に送られる。このように、冷却空気は閉回路を循環する。
【００１８】
前記底板２には図２に示すように、鋳砂で形成された鋳型が接する部分に鋳型を通過した冷却空気を前記案内ダクト５側に排出するための通気孔２ａが多数設けられている。前記案内ダクト５は図１および図３に示すように、空気の流れ方向に窄まる部分を有していて、該先窄まり底部に砂受け５ａが設けられ、該砂受け５ａの前記案内ダクト５の先窄まり底部との接続部は絞られており、吸引ダクト６はこの絞り部を通って案内ダクト５内に突出させてあり、該吸引ダクト６と前記絞り部との間に小間隙が形成されている。なお、図３では案内ダクト５は４角形状にしてあるが、多角形、円形その他の形状であってもよいことは勿論である。
【００１９】
鋳型を通過して案内ダクト５に流下する冷却空気は、特に底板２と接触する部分の鋳砂を伴って流下することがあり、この脱落鋳砂が吸引ブロワ７に吸込まれたり、該吸引ブロワ７に吸込まれた低温室１に放出された鋳砂が熱交換器１１、送風ファン１２に送られるとブロワ７やファン１２の羽根の磨耗、熱交換器１１の空気通路の汚れによる熱交換性能の低下等の不具合が惹起される。図３に示すような案内ダクト５では、底板２の通気孔２ａから下方に排出される空気の大部分は案内ダクト５の先窄まり壁に衝突して該壁に沿って落下し、砂受け５ａの絞り部５ａａと吸引ダクト６との隙間から砂受け５ａ内に落下し捕捉されるので、脱落鋳砂がブロワ７に吸込まれるのが防止され、熱交換器１１やファン１２を通る冷却空気の循環経路から排除される。なお、前記通気孔２ａには鋳砂が脱落するのをまず最初に防ぐための図４（Ａ），（Ｂ）に示すようなベントホールが設けてある。
【００２０】
該砂受け５ａにはドレーンパイプ５ｂが設けられている。該ドレーンパイプは大気に解放されるか、あるいは要すれば吸引器或はエジェクターに連結されて砂受け内の空気が常時吸引される。この吸引により脱落鋳砂が前記絞り部５ａａと吸引ダクト６との隙間を通って砂受け５ａに落下するのが促進される。図１に示すように、吸引ダクト６の案内ダクト５内に突出した先端開口部にはストレーナ６ａが取付けてあり、底板２の通気孔から排出されて直接に前記吸引ダクトの開口に導入される空気中の前記ベントホール２ｂ（図２参照）で捕捉されなかった脱落砂は該ストレーナ６ａによって捕捉される。該ストレーナは、例えば図４（Ａ）、（Ｂ）に示すような網目あるいはスリットを設けたものでもよいし、あるいはろ紙等を設けたものとしてもよい。該ストレーナは脱着が容易で清掃あるいは交換容易に構成される。
【００２１】
前記案内ダクト５にはストレーナ５ｃが設けられ、前記底板２の通気孔２ａから案内ダクト５側に排出される鋳型を冷却した空気に伴って流下する脱落鋳砂を濾過する。該ストレーナ５ｃを設ける場合は、そのメッシュは前記吸入ダクト６の開口部に設けるストレーナ６ａのメッシュよりも粗いものにする。
【００２２】
前記吸引ブロワ７は空気吸引力を調節できるようにしてある、具体的には、回転数を可変にするか、羽根を有する構造の場合可変ピッチにする等の方法により吸引力を変更することができる。さらに、前記底板２は熱伝導性に優れた金属で製作されている。これにより、該底板の冷却が早くなって底板に接する部分付近の鋳型の冷却が促進され、鋳型がより均等に冷却される。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記述されるような効果を奏する。
【００２４】
鋳型の冷却した空気が流れる方向に先窄まり部を有する案内ダクトを設け、先窄まり底部に砂受けを設け、該砂受けと前記案内ダクトの作窄まり底部との接続部には絞り部を設け、吸引ダクトの開口端部を前記絞り部を通って案内ダクト中に突出させることにより、冷却空気に伴って脱落する鋳砂を前記絞り部と吸引ダクト外周との間隙から砂受けに落下させて捕捉することができ、吸引ブロワに吸引され低温室に放出される脱落鋳砂の量を大幅に減じることができる。
【００２５】
前記吸引ダクトの開口端部にストレーナを着脱自在に取付けることによって、前記ポケットに捕捉できない脱落鋳砂を該ストレーナで捕捉することができ、脱落鋳砂が吸引ブロワに吸引されるのを略完全に防止することができる。
【００２６】
前記底板の通気孔から排出された空気が前記案内ダクトに入る入口にストレーナを設けることにより、さらに脱落鋳砂の還流防止効果を高めることができる。
【００２７】
前記吸引ブロワを空気吸引力調節可能なブロワ装置とすることにより、鋳型の形状、鋳砂の粒度構成等に応じて冷却空気の鋳型入口と出口の差圧を調節して鋳型の冷却速度を適正にし均一な冷却を達成することができる。
【００２８】
前記底板を熱伝導性のよい金属製とすることにより、特に該底板に接触する部分付近の鋳型の冷却が促進され、鋳型をより均等に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例に係わる鋳型冷凍装置の概略構成を示す図である。
【図２】  図１における底板の斜視図である。
【図３】  図１における案内ダクトの斜視図である。
【図４】  吸引ダクトの開口部に設けられるストレーナの一実施例の斜視図である。
【図５】  従来の鋳型冷凍装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１      低温室
２      底板
３      底板支持板
４      鋳枠
５      案内ダクト
５ａ    砂受け
５ａａ  絞り部
６      吸引ダクト
７      吸引ブロワ
８      ダクト
９      模型
１０    冷凍機
１１    熱交換器
１２    送風ファン
１３    冷却媒体流
１０９  鋳砂
【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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