(57)【要約】      （修正有）【課題】付着物を安定して除去できる再生鋳物砂の製造装置と製造方法を提供する。【解決手段】導入口１１と排出口１２とを備えている加熱シュート１０と、加熱シュート１０の側面上方に配置されているバーナー２０と、加熱シュートの傾斜角度を調節する角度調整手段と、加熱シュート１０に振動を与える振動手段６とを備えている再生鋳物砂の製造装置１。鋳型として使用された鋳物砂は、製造装置１の加熱シュート１０に導入され、振動を加えられて加熱される再生工程によって、鋳物砂の表面に付着している樹脂を除去されて再生鋳物砂となる再生鋳物砂の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端部の導入口と、他端部の排出口とを備えている加熱シュートと、
前記加熱シュートよりも上方に配置されている加熱手段と、
前記加熱シュートの傾斜角度を調節する角度調整手段と、
前記加熱シュートに振動を与える振動手段と、
を備えていることを特徴とする再生鋳物砂の製造装置。
【請求項２】
鋳型として使用された鋳物砂を傾斜した加熱シュートに導入する導入工程と、
振動を加えつつ３００℃以上に加熱することで鋳物砂の表面に付着している添加物を除去する再生工程と、
鋳物砂を排出口から回収する回収工程と、
を備えていることを特徴とする再生鋳物砂の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳型に用いられた鋳物砂を再生することで得られる再生鋳物砂の製造装置と製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋳物砂は、鋳造に用いられる鋳型をつくるための砂であり、その主成分は二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）又はムライト質である。鋳物砂は、珪砂等からなる天然砂やセラミック等からなる人工砂に、熱硬化性樹脂などからなる粘結剤や添加剤が数％配合された状態で、鋳型を形成する。そして、鋳造に使用された後は回収され、再生処理を受けた後鋳物砂として再び利用される。この再生処理とは、鋳物砂の表面に付着した粘結剤や添加剤を除去するための処理である。
【０００３】
種々の鋳物砂の再生処理方法が従来から知られている。たとえば、特許文献１には、２５℃での表面張力が３５ｍＮ／ｍ以下で且つ１気圧での沸点が１５０℃以上の液体からなる添加剤の存在下で回収砂の研磨処理を行って再生鋳物砂を製造する技術が開示されている。また特許文献２には、鋳物砂をパンチングプレート上に供給し、熱風をパンチングプレートの下方から上方へ送風し、パンチングプレート上の鋳物砂を熱風によって踊らせながら排出口へ向けて移動させる間に流動焙焼を行い、鋳物砂からレジンを除去して再生砂にする再生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２００９−２１４１７８号公報
【特許文献２】特開平０７−３１４０８０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、特許文献１に記載される液体による洗浄方法では、水槽等が必要となるために設備が大型化し、製造工程の維持に要するコストが高くなる傾向があった。また、特許文献２に記載されるような空気によって鋳物砂を流動焙焼する方法を採用すると、鋳物砂によって設備の壁面が削り取られて摩耗を招く可能性があり、また再生する鋳物砂の粒径が小さくなる可能性があった。
【０００６】
本発明は、従来技術の上記問題点に鑑みてなされたものであり、安定して不純物や添加物を除去し、鋳物砂の粒度分布を維持することが可能な再生鋳物砂の製造装置及び製造方法を提供することを解決すべき課題としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、再生鋳物砂の製造装置に関する。本発明の製造装置は、一端部の導入口と、他端部の排出口とを備えている加熱シュートと、加熱シュートの上方に配置されている加熱手段と、加熱シュートの傾斜角度を調節する角度調整手段と、加熱シュートに振動を与える振動手段と、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
本発明はまた、再生鋳物砂の製造方法を提供する。本発明の製造方法は、鋳型として使用された鋳物砂を傾斜した加熱シュートに導入する工程と、振動を加えつつ３００℃以上に加熱することで鋳物砂の表面に付着した添加物を除去する再生工程と、鋳物砂を排出口から回収する回収工程と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の再生鋳物砂の製造装置は、小型化された装置によって、使用後の鋳物砂に付着している粘結剤や添加剤を除去して再利用が可能な再生鋳物砂を製造することができる。
【００１０】
本発明の製造装置は、加熱シュートの傾斜と、加熱手段の加熱温度と、振動手段によって加える振動量を制御することによって、加熱シュートに鋳物砂が滞留する時間と鋳物砂に加えられる熱量を調整し、鋳物砂から物性の異なる粘結剤や添加剤を好適に除去することができる。
【００１１】
本発明の製造装置は、鋳物砂の粒径を変えることなく再生鋳物砂を製造することができる。
【００１２】
本発明の再生鋳物砂の製造装置は、加熱シュートを直線状とすることで、処理中の鋳物砂によって通路が削り取られる可能性を低減し、長期間安定して再生鋳物砂を製造することができる。
【００１３】
本発明の再生鋳物砂の製造方法は、加熱条件を容易に変更することができるので、種々の粘結剤や添加剤が付着している鋳物砂の再生を安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、再生委者砂の製造装置１の側面図である。
【図２】図２は、再生鋳物砂の製造装置１の本体部２の背面図である。
【図３】図３は、再生鋳物砂の製造装置１の本体部２の側面図である。
【図４】図４は、再生鋳物砂の製造装置１の上部カバー１３を外した本体部２の上面図である。
【図５】図５は、再生鋳物砂の製造装置１の砂供給部４の背面図である。
【図６】図６は、再生鋳物砂の製造装置１０１の側面図である。
【図７】図７は、再生鋳物砂の製造装置１０１の本体部１０２の背面図である。
【図８】図８は、再生鋳物砂の製造装置１０１の本体部１０２の側面図である。
【図９】図９は、再生鋳物砂の製造装置１０１の本体部１０２の上面図である。
【図１０】図１０は、再生鋳物砂の製造装置１０１の砂供給部１０４の背面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（再生鋳物砂の好適な製造装置）
以下、図面を参照しつつ本発明にかかる好適な実施形態である再生鋳物砂の製造装置１の実施形態について説明する。図１に、本発明の実施例の再生鋳物砂の製造装置１（以下、単に製造装置１とも言う）の側面図を示す。製造装置１は、本体部２と台座部３と砂供給部４とで構成されている。
【００１６】
本体部２は、一又は複数の加熱シュート１０を備えている。図１および図４に示すように、加熱シュート１０は、平坦な底面とこの底面に対して略垂直に設けられた両側面とを備えており、上部が開放されている、直線状の部材である。加熱シュート１０は、一端部に導入口１１が設けられており、他端部に排出口１２が設けられている。これに加えて本体部２は、加熱シュート１０の上部を覆って加熱室１９を区画形成する上部カバー１３を備えている。上部カバー１３の側面には、加熱シュート１０を含む加熱室１９全体を昇温する加熱手段であるバーナー２０が取り付けられている。
【００１７】
台座部３は、本体部２の下部に配置されて、本体部２を支持する。台座部３は、加熱シュート１０の傾斜角度を調節する角度調整手段３１を備えている。角度調整手段３１は、加熱シュート１０の排出口１２側を支持する一対の支柱に設けられており、支柱を構成する複数の部材の組み付け位置を多段階で変更可能に構成されている。本実施形態の角度調整手段３１は、加熱シュート１０の傾斜角度を５°から２５°まで段階的に調節することが可能である。また、台座部３は、加熱シュート１０の排出口１２から排出される再生された鋳物砂を受け取って運搬する第２シュート１４を支持している。
【００１８】
図２に、製造装置１の本体部２の背面図を示す。加熱シュート１０の導入口１１側の下面には、振動を与える振動手段６（バイブレータ）が取り付けられている。図１に示したとおり、第２加熱シュート１４の下面にも、振動手段１６が取り付けられている。加熱シュート１０を複数備えている場合には、それぞれに振動手段６が配置される。一つの振動手段６から一つの加熱シュート１０に対して、独立して好適な振動が与えられることで、共振や振動の干渉を発生させることがなく、鋳物砂の「つまり」や「逆流」を未然に防止することができる。
【００１９】
加熱シュート１０は、導入口１１から導入された鋳物砂を加熱して、付着している不要な添加物を除去する作用効果を有する。加熱シュート１０には耐熱性、耐ヒートショック性（使用温度でスポーリングが発生しない特性）、高熱伝導率、耐摩耗性、機械強度の高さ、熱間加重軟化が大であること（荷重軟化点が高く、熱間における容積安定性を有すること）という特性が要求される。このため、加熱シュート１０は、耐熱鋼、または耐熱鋼に類似する特性を有するセラミックスで形成されていることが好ましい。たとえば、ＳＵＳ３１０、ニッケル合金のインコネル（登録商標）、又はセラミックスのＳｉＳｉＣ若しくはＳｉＣによって加熱シュート１０を形成することができる。本実施形態では、ＳＵＳ３１０製の３本の加熱シュート１０が平行に配置されている。加熱室１９内の加熱シュート１０の近傍に、温度計測手段である熱電対７が配置されており、加熱シュート１０近傍の雰囲気温度が測定されて温度条件の管理に使用される。
【００２０】
図３に製造装置１の本体部２の側面図を示し、図４に製造装置１の本体部２の上面図を示す。本実施形態では、上部カバー１３の側面部に、一つのバーナー２０が配置されている。バーナー２０は、ガス、灯油等を燃料とすることができ、加熱室１９の内部の温度を約１０００℃まで昇温することができる。バーナー２０はまた、図示されない燃焼量制御手段を備えており、温度計測手段７からのデータを入力してバーナーの燃焼量を調節し、具体的には炎Ｆの大きさを調節し、加熱室の内部の温度を制御管理する。バーナー２０の燃焼量を調節することによって、加熱シュート１０に導入された鋳物砂を破損させずに、鋳物砂の表面に付着している粘結剤や添加剤等の添加物のみを燃焼させて除去することができる。
【００２１】
加熱シュート１０は、本体部２に水平に取り付けられており、台座部３の角度調節手段３１によって、加熱シュート１０の導入口１１が排出口１２よりも上方となるように傾斜角度が調節される。加熱シュート１０の傾斜角度と、それぞれの振動手段６の振動量とを制御することによって、加熱シュート１０内の鋳物砂の滞留時間を制御することができる。滞留時間に加えて、バーナー２０による加熱温度を制御することによって、鋳物砂の表面の添加物を確実に除去する一方で、鋳物砂を破損せずその粒径分布を維持することができる。
【００２２】
図５に、再生鋳物砂の製造装置１の砂供給部４の背面図を示す。砂供給部４は、加熱シュート１０の導入口１１に処理を行う鋳物砂を供給するホッパー４０を備えている。また砂供給部４は、図示されない分別手段（篩い）を備えることが可能で、加熱シュート１０に供給するには大きすぎる鋳物砂を予め除去することができる。
【００２３】
（再生鋳物砂の製造方法）
製造装置１を使用した再生鋳物砂の製造方法を説明する。３本の加熱シュート１０は、台座部３の角度調整手段３１によって、所定の角度に傾斜した状態で、固定されている。加熱シュート１０の導入口１１には、砂供給部４のホッパ４０が接続されている。バーナー２０によって、加熱室１９は予め３００℃〜１０００℃に予熱されている。余熱温度は、製造に用いる鋳物砂の種類、特に砂に添加されている増結剤や添加剤の熱特性によって決定される。
【００２４】
ホッパ４０から上端部の導入口１１を経由して鋳型として使用された鋳物砂が加熱シュート１０内に導入される。振動手段６がそれぞれの加熱シュート１０に連続的に振動を加え続ける。導入された鋳物砂は、傾斜と振動とによって加熱シュート１０を下方に向かって移動しながら３００℃以上１０００℃以下に加熱される。これが再生工程である。鋳物砂は加熱シュート１０を下方の排出口１２まで移動し、この間に、鋳物砂の表面に付着している粘結剤や添加剤等の添加物が、燃焼または蒸発して除去される。排出口１２に到達した鋳物砂は、添加物が除去された再生鋳物砂となっており、排出口１２から第２シュート１４に排出されて回収される。
【００２５】
（再生鋳物砂の評価結果）
最大粒径が６００μｍ未満、平均粒径が１１１．８μｍの人工鋳物砂を原料として、製造装置１により再生鋳物砂を製造した場合の鋳物砂の物性値を説明する。一例として、加熱温度６００℃とし、加熱シュート１０の通過時間を１分間とした再生工程によって製造した再生鋳物砂の特性を評価した。再生鋳物砂の粒度分布のパターンと粒径分布の極大値であるモード径は、いずれも原料の鋳物砂と差がなく、砂の粒子が維持されていることが検証された。また、再生鋳物砂を１０５℃で乾燥し、８００℃で共熱処理して減量割合を測定したところ、処理前と比較して０．０１％しか重量の変化がなく、製造装置１を用いた再生工程によって増結剤や添加剤が好適に除去されていた。また、再生鋳物砂を再度鋳型として使用した場合の鋳型圧縮強さは、未使用の鋳物砂の約９０％の強さを示しており、鋳型として充分使用可能であることが明らかとなった。
【００２６】
（その他の実施形態）
以下、図６から図１０を参照しつつ本発明にかかるもう一つの実施形態である再生鋳物砂の製造装置１０１について説明する。図６に、本発明の実施例の再生鋳物砂の製造装置１（以下、単に製造装置１０１とも言う）の側面図を示す。製造装置１０１は、本体部１０２と台座部１０３と砂供給部１０４とで構成されている。本体部１０２は、１以上の加熱シュート１１０を備えている。加熱シュート１１０は、一端部に導入口１１１が設けられており、他端部に排出口１１２が設けられている。加熱シュート１１０の上方には上部カバー１１３が設けられており、上部カバー１１３に加熱手段である複数のバーナー１２０が配置されている。
【００２７】
台座部１０３は、本体部１０２の下部に配置されて、本体部１０２を支持することができる。台座部１０３は、加熱シュート１１０の傾斜角度を調節する角度調整手段１３１を備えている。これに加えて、台座部１０３は、加熱シュート１１０に振動を与える振動手段６（バイブレータ）を備えている。砂供給部１０４は、加熱シュート１１０の導入口１１１に処理を行う鋳物砂を供給するホッパー１４０を備えている。加熱シュート１１０の角度と、振動手段１０６の振動量とを制御することによって、加熱シュート１１０に鋳物砂が滞留する時間を調整することができる。
【００２８】
加熱シュート１１０は、導入口１１１から導入された鋳物砂を加熱して、付着している不要な添加物を除去する作用効果を有する。加熱シュート１１０には耐熱性、耐ヒートショック性（使用温度でスポーリングが発生しない特性）、高熱伝導率、耐摩耗性、機械強度の高さ、熱間加重軟化が大であること（荷重軟化点が高く、熱間における容積安定性を有すること）という特性が要求されるため、加熱シュート１１０は、耐熱鋼、または耐熱鋼に類似する特性を有するセラミックスで形成されていることが好ましい。たとえば、ニッケル合金のインコネル（登録商標）、又はセラミックスのＳｉＳｉＣ若しくはＳｉＣによって加熱シュート１１０を形成することができる。本実施形態では、複数の加熱シュート１１０が平行に配置されている。加熱シュート１１０の近傍に、温度計測手段である熱電対１０７が配置されており、本体部２の雰囲気温度が測定されて温度条件の管理に使用される。
【００２９】
本実施形態では、本体部１０２の上部カバー１１３の天井部分に、複数のバーナー１２０が配置されている。それぞれのバーナー１２０には、図示されない燃焼量制御手段が接続されており、温度計測手段１０７からのデータを入力してバーナーの燃焼量を調節し、加熱シュート１１０の内部の温度を制御する。バーナー２０による加熱量を調節することによって、加熱シュート１１０に導入された鋳物砂の表面に付着している粘結剤や添加剤等の添加物を燃焼させて除去することができる。
【００３０】
台座部１０３の角度調節手段１３１は、加熱シュート１１０を支持する支柱の高さを調節する手段であり、加熱シュート１１０の導入口１１１が排出口１１２よりも上方となるように、加熱シュート１１０の傾斜角度を調節する。加熱シュート１１０の傾斜角度と、振動手段１０６の振動量とを制御することによって、加熱シュート１１０内の鋳物砂の滞留時間を制御することができ、鋳物砂の表面の添加物を確実に除去する一方で、鋳物砂を破損せずその粒径分布を維持することができる。
【００３１】
さらに図面を参照して、本実施形態の再生鋳物砂の製造装置１０１とこれを用いた再生鋳物砂の製造方法を説明する。図７に、本実施形態の本体部１０２の背面図を示す。図８に、本実施形態の製造装置１０１の本体部１０２の側面図を示す。図９に、本実施形態の本体部１０２の上面図を示す。図１０に、本実施形態の砂供給部１０４の背面図を示す。
【００３２】
本実施形態では、加熱手段として４個のバーナー１２０が、本体部１０２の上部カバー１１３の天井であって、加熱シュート１１０から間隔をあけた上方となる位置に、２行２列の矩形配列で配置されている。バーナー１２０は、炎Ｆの形状が横方向（上部カバー１０３の天井と平行な方向）に広がるように調整されている。
【００３３】
バーナー１２０が加熱シュート１１０から離れた上方に配置され、且つ炎Ｆの形状が横に広がるように調整されていることで、炎Ｆが直接加熱シュート１１０にあたることが避けられて、輻射熱によって加熱シュート１１０が均一に加熱される。バーナー１２０の燃焼により、加熱シュート１１０内の鋳物砂の温度は、３００℃以上、好ましくは５００℃以上７００℃以下に制御される。
【００３４】
本実施形態の加熱シュート１１０は、断面が四角形の直線状の通路である。加熱シュート１０は、非酸化系セラミックスであるＳｉＳｉＣを押し出し成形することによって形成されている。本実施形態では加熱シュート１０が５本平行に配置されており、それぞれに鋳物砂が導入される。
【００３５】
（製造装置１０１を用いた再生鋳物砂の製造方法）
製造装置１０１を使用した再生鋳物砂の製造方法を説明する。５本の加熱シュート１１０は、台座部１０３の角度調整手段１３１によって、所定の角度に傾斜した状態で、固定されている。加熱シュート１１０の導入口１１１には、砂供給部１０４のホッパ１４０が接続されている。バーナー１２０によって、加熱シュート１１０は予め３００℃〜８００℃に予熱されている。
【００３６】
ホッパ１４０から上端部の導入口１１１を経由して鋳型として使用された鋳物砂が加熱シュート１１０内に導入されると、振動手段１０６が加熱シュート１１０に振動を加える。鋳物砂は傾斜と振動とによって加熱シュート１１０を下方に向かって移動しながら３００℃以上に加熱される。加熱シュート１１０を下方の排出口１１２に到達するまで移動する間に、鋳物砂の表面に付着している粘結剤や添加剤等の添加物は、燃焼または蒸発して除去される。排出口１１２に到達した鋳物砂は、添加物が除去された再生鋳物砂となっており、排出口１１２から回収される。
【００３７】
（変形例）
本発明にかかる再生鋳物砂の製造装置のその他の変形例を以下に説明する。
【００３８】
実施形態では、底面と両側面とを備えており上部が開放されている直線状の部材である加熱シュート１０と、矩形の閉断面である加熱シュート１１０について説明したが、加熱シュートを断面がＵ字型またはＨ字型の溝構造、あるいは円筒形とすることができる。
【００３９】
実施形態では、加熱手段にバーナーを用いており、このバーナー２０を上部カバー１３の側面に配置した場合と、バーナー１２０を上部カバー１１３の天井について説明した。加熱手段は、加熱シュート１０の下方に配置することが可能である。
【００４０】
加熱シュートの形状および本数と、バーナーの種類および配置とは実施形態に限定されることなく適宜組み合わせを変更することができる。また、バーナーの代わりに、鋳物砂を３００℃以上に加熱することのできる他の加熱手段に置換することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１、１０１  再生鋳物砂の製造装置
２、１０２  本体部
３、１０３  台座部
４、１０４  砂供給部
６、１６、１０６  振動手段
７、１０７  熱電対（温度計測手段）
１０、１１０  加熱シュート
１１、１１１  導入口
１２、１１２  排出口
１３、１１３  上部カバー
１４  第２シュート
１９、１１９  加熱室
２０、１２０  バーナー（加熱手段）
３１、１３１  角度調整手段
４０、１４０  ホッパー
【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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【図６】
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【図７】
2015164743.tif 000009
【図８】
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【図９】
2015164743.tif 000011
【図１０】
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