(57)【要約】【課題】工場で発生した使用済み鋳物砂が少量であっても、安価に良質の鋳物砂を再生することができると共に、小型の燃焼用耐熱容器によって小規模で再生作業を行うことができる。【解決手段】保形用樹脂Ｐが付着した使用済みの鋳物砂ＳＰが燃焼用耐熱容器１内に収容されると共に、該耐熱容器１内に加熱気体Ａが圧入され、該圧入された加熱気体Ａによって前記保形用樹脂Ｐが燃焼され、且つ該燃焼部Ｂが前記耐熱容器１の上部側から下部に順次移動し、該燃焼部Ｂが前記耐熱容器１の下端部に達することによって、前記鋳物砂ＳＰから前記保形用樹脂Ｐが燃焼除去されると共に、前記加圧気体Ａは前記耐熱容器１の底部より大気に放出されてなること。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
保形用樹脂が付着した使用済みの鋳物砂が燃焼用耐熱容器内に収容されると共に、該耐熱容器内に加熱気体が圧入され、該圧入された加熱気体によって前記保形用樹脂が燃焼され、且つ該保形用樹脂の燃焼部が前記耐熱容器の上部側から下部に順次移動し、該燃焼部が前記耐熱容器の下端部に達することによって、前記鋳物砂から前記保形用樹脂が燃焼除去されると共に、前記加熱気体は前記耐熱容器の底部より放出され、前記耐熱容器内には前記保形用樹脂の除去された鋳物砂が残留するようにしたことを特徴とする鋳物砂の再生方法。
【請求項２】
前記加熱気体は、圧縮気体が導入される加熱気体生成装置によって生成されることを特徴とする請求項１に記載の鋳物砂の再生方法。
【請求項３】
前記加熱気体生成装置によって生成された加熱気体の該装置からの出口温度は、６５０℃〜８５０℃であることを特徴とする請求項２に記載の鋳物砂の再生方法。
【請求項４】
前記加熱気体生成装置によって生成され該装置から前記燃焼用耐熱容器内に圧入される加熱気体の圧入温度は、３５０℃〜８５０℃であることを特徴とする請求項２又は３に記載の鋳物砂の再生方法。
【請求項５】
前記加熱気体生成装置によって生成され該装置から前記燃焼用耐熱容器内に圧入される加熱気体の圧入圧力は、０．３ＭＰａ〜０．６ＭＰａであることを特徴とする請求項２〜４の何れかに記載の鋳物砂の再生方法。
【請求項６】
前記燃焼用耐熱容器は、内部に使用済み鋳物砂が収容される筒状本体と、該筒状本体の上端部に着脱可能に固定される天板と、該筒状本体の下端部に着脱可能に固定される底板とからなり、天板には、加熱気体を前記耐熱容器内に圧入するための圧入口が設けられ、底板には、前記耐熱容器内に圧入された加熱気体のみを大気に放出する加熱気体放出孔が設けられてなることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の鋳物砂の再生方法。
【請求項７】
前記天板の下面に略円形皿状の仕切り枠が固着されて天板と仕切り枠とに囲繞されて加熱気体の中継室が形成され、加熱気体は天板に設けた圧入口から前記中継室を経由して前記仕切り枠に設けた複数の圧入孔から耐熱容器内に圧入されるようになっていることを特徴とする請求項６に記載の鋳物砂の再生方法。
【請求項８】
前記仕切り枠に設けられる前記圧入孔は、前記筒状本体の内壁寄りでその周方向適当間隔に複数個設けられてなることを特徴とする請求項７に記載の鋳物砂の再生方法。
【請求項９】
前記底板に設けられた加熱気体放出孔は、加熱気体の通過は許すが鋳物砂の通過は阻止するように底板の全域にわたって点々状に設けられた無数の加熱気体放出細孔からなることを特徴とする請求項６〜８の何れかに記載の鋳物砂の再生方法。
【請求項１０】
前記筒状本体の上下端部に天板及び底板が固定される固定具は、筒状本体の上下端部に設けた上下部フランジを天板及び底板とにわたって固定されるための固定ボルト及びこれにねじ込まれる固定ナットとからなることを特徴とする請求項６〜９の何れかに記載の鋳物砂の再生方法。
【請求項１１】
前記筒状本体の下端部に底板を固定する固定具たる固定ボルトと固定ナットのうち、固定ボルトの頭部が底板の裏面側に位置し、該頭部が前記燃焼用耐熱容器が設置される設置面に対する脚部を形成し、該脚部によって前記耐熱容器と設置面との間に前記底板から放出される加熱気体の放出用隙間が形成されてなることを特徴とする請求項１０に記載の鋳物砂の再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砂中子のように鋳型の形状を保持するため保形用樹脂によって結合された鋳物砂から保形用樹脂を除去して砂粒子のみを再生する鋳物砂の再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋳物砂の一例である砂中子は、鋳型に金属溶湯を充填する間、形状を維持している必要がある。そのため、砂中子等の鋳物砂は、ケイ砂（ＳiＯ2が主成分）等の砂粒子がフェノール系樹脂、フラン系樹脂あるいはウレタン系樹脂等の保形用樹脂（バインダー）によって結合され、更に砂中子の表面が同じくフェノール樹脂等の保形用樹脂によってコーティングされ、そのような保形用樹脂によって砂粒子と砂粒子との結合力を高める技術が汎用されている。
【０００３】
ところで、このような鋳物砂は、主にコスト面より保形用樹脂を除去して砂粒子のみが回収されて再生される。
【０００４】
このような鋳物砂の再生方法として、下記の特許文献１〜３に示されるように、主に流動式焙焼炉が用いられる。
【０００５】
この流動式焙焼炉による再生方法は、保形用樹脂の付着した鋳物砂を上記焙焼炉において焙焼する工程と、焙焼された鋳物砂を研磨する工程よりなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公昭５７−４１２９５号
【特許文献２】特開昭５８−１６３５４５号
【特許文献３】特許第２９０５０８９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１〜３では、高さが６ｍ以上、幅が２ｍ以上の非常に大型の設備を使用して一度に大量の鋳物砂を再生する必要があり、例えば工場で１日ないし数日に発生する少量の鋳物砂を再生することは再生コストの面から採用することが出来なかった。又、上記のように複雑な工程や長い処理は時間を要したり、鋳物砂を大量に処理するには良いが、少量ずつ処理するには適当でなく、品質の良好な再生砂（砂粒子）を得ることが困難であった。更にまた、大型で複雑な構造からなるため装置の維持管理も容易でないという難点があった。
【０００８】
本発明は、小型の再生装置からなり、鋳物砂を少量ずつ処理することが可能で、砂型成形用として品質の良好な砂粒子を再生する構造簡易で且つ維持管理も容易な再生装置によって再生することを可能とした再生方法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】
【０００９】
上記課題を解決するための手段を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明の鋳物砂の再生方法は、保形用樹脂Ｐが付着した使用済みの鋳物砂ＳＰが燃焼用耐熱容器１内に収容されると共に、該耐熱容器１内に加熱気体Ａが圧入され、該圧入された加熱気体Ａによって前記保形用樹脂Ｐが燃焼され、且つ該保形用樹脂Ｐの燃焼部Ｂ（図７参照）が前記耐熱容器１の上部側から下部に（図７にＢＡ、ＢＢ及びＢＣと示すように）順次移動し、該燃焼部Ｂが前記耐熱容器１の下端部に達することによって、前記鋳物砂ＳＰから前記保形用樹脂Ｐが燃焼除去されると共に、前記加熱気体Ａは前記耐熱容器１の底部より外気に放出され、前記耐熱容器１内には前記保形用樹脂Ｐの除去された鋳物砂Ｓが残留するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明の鋳物砂の再生方法は、請求項１に記載の鋳物砂の再生方法において、前記加熱気体Ａは、圧縮気体が導入される加熱気体生成装置２によって生成されることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明の鋳物砂の再生方法は、請求項２に記載の鋳物砂の再生方法において、前記加熱気体生成装置２によって生成された加熱気体の該装置からの出口温度は、６５０℃〜８５０℃であることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る発明の鋳物砂の再生方法は、請求項２又は３に記載の鋳物砂の再生方法において、前記加熱気体生成装置２によって生成され該装置から前記燃焼用耐熱容器１内に圧入される加熱気体Ａの圧入温度は、３５０℃〜８５０℃であることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に係る発明の鋳物砂の再生方法は、請求項２〜４の何れかに記載の鋳物砂の再生方法において、前記加熱気体生成装置２によって生成され該装置から前記燃焼用耐熱容器１内に圧入される加熱気体Ａの圧入圧力は、０．３ＭＰａ〜０．６ＭＰａであることを特徴とする。
【００１４】
請求項６に係る発明の鋳物砂の再生方法は、請求項１〜５の何れかに記載の鋳物砂の再生方法において、前記燃焼用耐熱容器１は、内部に使用済み鋳物砂ＳＰが収容される筒状本体３と、該筒状本体３の上端部に着脱可能に固定される天板４と、該筒状本体３の下端部に着脱可能に固定される底板５とからなり、天板４には、加熱気体Ａを前記耐熱容器１内に圧入するための圧入口６が設けられ、底板５には、前記耐熱容器１内に圧入された加熱気体Ａのみを大気に放出する加熱気体放出孔７が設けられてなることを特徴とする。
【００１５】
請求項７に係る発明の鋳物砂の再生方法は、請求項６に記載の鋳物砂の再生方法において、前記天板４の下面に略円形皿状の仕切り枠８が固着されて天板４と仕切り枠８とに囲繞されて加熱気体Ａの中継室９が形成され、加熱気体Ａは前記天板４に設けた前記圧入口６から前記中継室９を経由して前記仕切り枠８に設けた複数の圧入孔１０から耐熱容器１内に圧入されるようになっていることを特徴とする。
【００１６】
請求項８に係る発明の鋳物砂の再生方法は、請求項７に記載の鋳物砂の再生方法において、前記仕切り枠８に設けられる前記圧入孔１０は、前記筒状本体３の内壁寄りでその周方向適当間隔に複数個設けられてなることを特徴とする。
【００１７】
請求項９に係る発明の鋳物砂の再生方法は、請求項６〜８の何れかに記載の鋳物砂の再生方法において、前記底板５に設けられた加熱気体放出孔７は、加熱気体Ａの通過は許すが鋳物砂Ｓの通過は阻止するように底板５の全域にわたって点々状に設けられた無数の加熱気体放出細孔７ａからなることを特徴する。
【００１８】
請求項１０に係る発明の鋳物砂の再生方法は、請求項６〜９の何れかに記載の鋳物砂の再生方法において、前記筒状本体３の上下端部に天板４及び底板５が固定されるための固定具１１は、筒状本体３の上下端部に設けた上下部フランジ３ａ，３ｂを天板４及び底板５とにわたって固定される固定ボルト１２及びこれにねじ込まれる固定ナット１３とからなることを特徴とする。
【００１９】
請求項１１に係る発明の鋳物砂の再生方法は、請求項１０に記載の鋳物砂の再生方法において、前記筒状本体３の下端部に底板５を固定する固定具１１たる固定ボルト１２と固定ナット１３のうち、固定ボルト１２の頭部１２ａが底板５の裏面側に位置し、該頭部１２ａが前記燃焼用耐熱容器１が設置される設置面１４に対する脚部１５を形成し（図６参照）、該脚部１５によって前記耐熱容器１と設置面１４との間に前記底板５から放出される加熱気体Ａの放出用隙間１６が形成されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
上記解決手段による発明の効果を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明の鋳物砂の再生方法によれば、保形用樹脂Ｐが付着した使用済みの鋳物砂ＳＰが燃焼用耐熱容器１内に収容されると共に、該耐熱容器１内に加熱気体Ａが圧入され、該圧入された加熱気体Ａによって前記保形用樹脂Ｐが燃焼され、且つ図７に示すように、該保形用樹脂Ｐの燃焼部Ｂが前記耐熱容器１の上部側から下部に順次移動し、該燃焼部Ｂが前記耐熱容器１の下端部に達することによって、前記鋳物砂ＳＰから前記保形用樹脂Ｐが燃焼除去されると共に、前記加圧気体Ａは前記耐熱容器１の底部より外気に放出され、前記耐熱容器１内には前記保形用樹脂Ｐの除去された鋳物砂Ｓが残留するようになっているため、小型の燃焼用耐熱容器１によって、保形用樹脂Ｐが付着した使用済みの鋳物砂ＳＰから保形用樹脂Ｐを除去することができ、これによって良質の再利用可能な鋳物砂Ｓを再生することができるようになったから、工場で発生した使用済み鋳物砂が少量であっても、安価に良質の鋳物砂を再生することができる。
【００２１】
しかも工場で使用される作業台上に設置することが可能な小型の燃焼用耐熱容器１によって再生作業を行うことができるから極めて実用的であり経済的であり、取り扱いも容易である。
【００２２】
特に、本発明では、燃焼用耐熱容器１内に収容された保形用樹脂Ｐが付着した使用済みの鋳物砂ＳＰに対し、加熱気体Ａを当該耐熱容器１内に密封状態で圧入し、当該鋳物砂ＳＰに対して加熱気体Ａを当てつけて、即座に高温に燃焼させるようにしたことを特徴とする。例えば、当該鋳物砂に外気に開口された状態でバーナー等の火炎の熱によって鋳物砂を燃焼することが考えられるが、当該鋳物砂に対し外気の開放状態でバーナー等の火炎で燃焼作業を行うと、その燃焼熱が外気に一部放出されることになり、燃焼効率が悪くなるが、これに対し本発明では、加熱気体Ａを当該耐熱容器１内に密封状態で圧入し、当該鋳物砂ＳＰに対して加熱気体Ａを当てつけて、即座に高温に燃焼させるようにしたため、耐熱容器１内に圧入された加熱気体Ａはその全ての熱エネルギーが鋳物砂ＳＰに対する燃焼に効率的に貢献することができ、加熱気体Ａを当てつけられた鋳物砂ＳＰは、その保形用樹脂Ｐが即座に高温に燃焼され、短時間に燃焼除去することができる。
【００２３】
更に、加熱気体Ａの燃焼作用によって、保形用樹脂は、酸化反応により、実験の結果約１２００℃前後という高温に昇温した燃焼ガスとなって燃焼され、ＣＯ2 とＨ2 Ｏとに分解し、大気中に放出され、環境に優しい。
【００２４】
請求項２よれば、本件出願人は、種々実験の結果、従来、過熱水蒸気を生成するための過熱水蒸気生成装置として使用していた装置を、そのまま加熱気体を生成するための加熱気体生成装置２として利用することを可能であることを見い出したもので、これがために加熱気体生成装置２を、比較的に安価に製作することができ、その結果、安価に使用済み鋳物砂ＳＰからこれに付着している保形用樹脂Ｐを燃焼除去することが可能となった。
【００２５】
請求項３によれば、前記加熱気体生成装置２によって生成され該装置からの加熱気体の出口温度は、種々実験の結果、６５０℃〜８５０℃である。６５０℃以下であれば、実験の結果、加熱気体を燃焼用耐熱容器１内に圧入しても、使用済みの鋳物砂ＳＰに付着している保形用樹脂Ｐを完全に燃焼しない部分が発生することが判明した。又、加熱気体の加熱気体生成装置２からの出口温度が８５０℃以上となれば、加熱気体生成装置２を作動させるためのエネルギーコストが必要以上に負担することになり、加熱気体を生成するためのコストが高価になり実用的でない。
【００２６】
請求項４によれば、前記加熱気体生成装置２によって生成され該装置から耐熱容器１に吹き込まれる加熱気体の圧入温度は、３５０℃〜８５０℃である。３５０℃以下であれば、実験の結果、加熱気体を燃焼用耐熱容器１内に圧入しても、使用済みの鋳物砂ＳＰに付着している保形用樹脂Ｐを完全に燃焼しない部分が発生することが判明した。又、８５０℃以上となれば、請求項３と同じように、加熱気体生成装置２を作動させるためのエネルギーコストが必要以上に負担することになり、加熱気体を生成するためのコストが高価になり実用的でない。
【００２７】
請求項５によれば、前記加熱気体生成装置２によって生成され該装置から燃焼用耐熱容器１内に圧入される加熱気体の圧入圧力は、大気圧の０．１ＭＰａより高圧であることが必要で、実験の結果、０．２ＭＰａでは、加熱気体が加熱燃焼用耐熱容器１内に圧入されても充分な燃焼作業を発揮することができず、０．３ＭＰａ以上必要であり、又、０．６Ｍｐａ以上の圧入圧力は必要としないことが判明した。
【００２８】
請求項６に係る発明の鋳物砂の再生方法によれば、これに用いられる燃焼用耐熱容器１は、内部に使用済み鋳物砂ＳＰが収容される筒状本体３と、該筒状本体３の上端部に着脱可能に固定される天板４と、該筒状本体３の下端部に着脱可能に固定される底板５とからなり、天板４には加熱気体Ａを前記耐熱容器１内に圧入するための圧入口６が設けられ、底板５には、前記耐熱容器１内に圧入された加熱気体Ａ（燃焼排気を含む）のみを大気に放出する加熱気体放出孔７が設けられてなる構成からなり、非常にシンプルな構成からなるため安価に製作することができる。しかも、筒状本体３と天板４と底板５とが分解可能となっているため、長期の燃焼作業という過酷な作業によって損傷することがあっても、各分解部品を交換することによって結果的に長期間使用することができる。
【００２９】
請求項７に係る発明の鋳物砂の再生方法によれば、これに用いられる燃焼用耐熱容器１の前記天板４の下面に略円形皿状の仕切り枠８が固着されて天板４と仕切り枠８とに囲繞されて加熱気体Ａの中継室９が形成され、加熱気体Ａは前記天板４に設けた前記圧入口６から前記中継室９を経由して前記仕切り枠８に設けた複数の圧入孔１０から耐熱容器１内に圧入されるようになっているため、燃焼用耐熱容器１内に圧入された加熱気体Ａは、一旦中継室９の室内全域に分散され、その分散された加熱気体Ａが仕切り枠８に設けた複数の圧入孔１０から耐熱容器１内に圧入されることになるから、加熱気体Ａは燃焼用耐熱容器１内の鋳物砂ＰＳに対して偏ることなく全域にわたって均一に燃焼作業を果たすことができる。
【００３０】
請求項８に係る発明の鋳物砂の再生方法によれば、前記仕切り枠８に設けられる前記圧入孔１０は、前記筒状本体３の内壁寄りでその周方向適当間隔に複数個設けられてなるため、筒状本体３に収容されている使用済みの鋳物砂ＳＰは、加熱気体Ａによって加熱される際に、筒状本体３に接する部分の鋳物砂ＳＰは、筒状本体３の外壁に熱が奪われ、加熱効率が悪い傾向にあるが、筒状本体３に圧入される加熱気体Ａは、中継室９の筒状本体３の内壁寄りでその周方向適当間隔に圧入孔１０が複数個設けられているため、まず、加熱気体Ａが筒状本体３の内壁寄りに充填されている部分の鋳物砂ＳＰに接して、この部分から燃焼し、その部分から中心部分にかけて燃焼熱を伝播させることによって、鋳物砂ＳＰをその全域にかけて均一に燃焼作用を発揮させることになり、鋳物砂ＳＰに付着する保形用樹脂Ｐを効率的に燃焼除去することができる。
【００３１】
請求項９に係る発明の鋳物砂の再生方法によれば、前記底板５に設けられた加熱気体放出孔７は、加熱気体Ａ（燃焼排気を含む）の通過は許すが鋳物砂Ｓの通過は阻止するように、底板５の全域にわたって点々散々状に設けられた無数の加熱気体放出細孔７ａからなるため、底板５の全域にわたって点々散々状に設けた無数の加熱気体放出細孔７ａから大気に放出される加熱気体Ａは、鋳物砂ＳＰ全域に均等に接触し、鋳物砂ＳＰに付着している保形用樹脂Ｐに未燃焼部分を生起することなく確実に燃焼し、良質の再生鋳物砂Ｓが耐熱容器１内に残存するように製造することができる。
【００３２】
請求項１０に係る発明の鋳物砂の再生方法によれば、前記筒状本体３の上下端部に天板４及び底板５が固定される固定具１１は、筒状本体３の上下端部に設けた上下部フランジ３ａ，３ｂを天板４及び底板５とにわたって固定される固定ボルト１２及びこれにねじ込まれる固定ナット１３とからなるため、固定手段の構成が簡単なうえ、その固定作業を容易に行うことができる。
【００３３】
請求項１１に係る発明の鋳物砂の再生方法によれば、前記筒状本体３の下端部に底板５を固定する固定具１１たる固定ボルト１２と固定ナット１３のうち、固定ボルト１２の頭部１２ａが底板５の裏面側に位置し、該頭部１２ａが前記燃焼用耐熱容器１が設置される設置面１４に対する脚部１５を形成し、該脚部１５によって前記耐熱容器１と設置面１４との間に前記底板５から放出される加熱気体Ａの放出用隙間１６が形成されてなるため、固定ボルト１２および固定ナット１３は、筒状本体３と天板４及び底板５との固定具としての役割と共に、このうち、底板５の裏面側に位置するように取り付けられた固定ボルト１２の頭部１２ａが脚部１５として、底板５から放出される加熱気体Ａの放出用隙間１６を設ける役割を果たすことができ、これがために耐熱容器１を設置面１４に設置するだけで、特別な細工を施すことなく、耐熱容器１の底板５から放出用隙間１６を介して円滑に加熱気体Ａを大気に放出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る鋳物砂の再生方法を実施するための鋳物砂再生装置の一実施形態を示す説明図である。
【図２】鋳物砂再生装置の要部である燃焼用耐熱容器の使用状態を示す正面図である。
【図３】同燃焼用耐熱容器の分解斜視図である。
【図４】同燃焼用耐熱容器の構成部品である天板の裏面側から見た斜視図である。
【図５】同燃焼用耐熱容器の構成部品である底板の平面図である。
【図６】同燃焼用耐熱容器の内部構造を示すもので、該耐熱容器内に使用済みの鋳物砂を収容し、その使用状態を示す断面正面図である。
【図７】同燃焼用耐熱容器内での使用済みの鋳物砂の燃焼状態の経時的変化を測定する状態を模式的に示す説明図である。
【図８】図７に示す鋳物砂の熱容器内で経時的変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下に本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明すると、図１は、本発明に係る鋳物砂の再生方法を実施するための鋳物砂再生装置１７を示している。この鋳物砂再生装置１７は、本発明の要部である燃焼用耐熱容器１に収容されている使用済みの鋳物砂ＳＰに付着している保形用樹脂Ｐを燃焼除去するために、燃焼用耐熱容器１内に高温の加熱気体Ａを圧入するために加熱気体Ａを生成する加熱気体生成装置２と、この加熱気体生成装置２に圧縮気体（圧縮エアー）を供給するための圧縮気体供給装置１８（エアーコンプレッサー）と、この加熱気体生成装置２で生成された加熱気体を、使用済みの鋳物砂ＳＰの収容された燃焼用耐熱容器１内に圧入するために配管された加熱気体供給配管部１９とを備えている。
【００３６】
加熱気体生成装置２は、高周波誘導加熱装置からなり、高周波電源装置より発熱体である加熱コイルを誘導加熱し、該加熱コイル中に圧縮気体を通過させることによって圧縮気体を加熱して加熱気体を生成するものであり、高電力密度で効率よく加熱することができ、しかも化石エネルギーを使用するものでないからクリーンで環境上有効である。なお、加熱気体生成装置２は高周波誘導加熱装置に限定されることはなく、シーズヒーター等の周知の高性能加熱ヒーター群中に圧縮気体を通過させるようにしたものであってもよい。図１において、Ｖ１及び Ｖ２は開閉操作弁を示す。
【００３７】
鋳物砂Ｓは、は、ケイ砂（ＳiＯ2が主成分）等からなる砂粒子の表面に保形用樹脂（バインダー、例えばフェノール樹脂がコーティングされたレジンコーテッドサンド（ＲＣＳ）によって形成され、更に鋳物砂Ｓの表面が同じフェノール系樹脂等の保形用樹脂でコーティングされ、その保形用樹脂によって砂粒子と砂粒子との結合力が高められ、砂中子１全体の保形力が高められている。保形用樹脂Ｐとして、フェノール系樹脂の他に、フラン系樹脂あるいはウレタン系樹脂等が使用される。
【００３８】
次に、上記した図１に示すような鋳物砂再生装置１７を使用して、燃焼用耐熱容器１に収容されている保形用樹脂Ｐを燃焼除去する過程を説明する。
【００３９】
鋳型から取り出された使用済みの鋳物砂ＳＰは、その鋳型形状に形成されている場合には、適当な大きさに破砕し、これを燃焼用耐熱容器１に収容する。この時、図１に示す開閉操作弁Ｖ１及びＶ２は閉じている。それから、開閉操作弁Ｖ１及びＶ２を開放操作し、圧縮気体供給装置１８（エアーコンプレッサー）及び加熱気体発生装置２（高周波誘導加熱装置、シーズヒーター加熱装置等）を作動させて加熱気体を生成し、この加熱気体を加熱気体供給配管部１９の先端部から燃焼用耐熱容器１に圧入する作業を開始する。この時、加熱気体供給配管部１９に案内されて燃焼用耐熱容器１内に圧入される加熱気体の圧力は、大気圧（０．１ＭＰａ）より高く、又、０．２ＭＰａでは不十分で、少なくとも０．３ＭＰａの圧力を必要とし、また前記加熱気体生成装置２によって生成された加熱気体の該装置からの出口温度は、７８０℃で、燃焼用耐熱容器１に圧入される加熱気体の圧入温度は、４００℃である。
【００４０】
上記のように圧力及び温度の加熱気体からなる高温ガスＳを０．３ＭＰａの圧力で燃焼用耐熱容器１に例えば５分間圧入すると、使用済みの鋳物砂ＳＰに付着している保形用樹脂である例えばフェノール系樹脂は、高温ガスＳ中の酸素に触れることにより燃焼して気化し、酸素との化合により、実験の結果約１２００℃前後という高温の燃焼ガスにより完全燃焼してＣＯ2 とＨ2 Ｏとに分解し、底板５の加熱気体放出孔７より大気中に放出される。一例を挙げると重量比２．５％のフェノール系樹脂が混合されている使用済みの鋳物砂ＳＰに最大値８５０℃、具体的には約４００℃の上記燃焼ガスを圧力的に吹き込むことによって約１２００℃に昇温しフェノール樹脂をほぼ完全燃焼して、鋳物砂ＳＰ中に残存する保形用樹脂（フェノール系樹脂）の残存比率を示すイグロス値（鋳物砂ＳＰ中の残存樹脂量が低いほどイグロス値が低くなる。）は−０．０７％という完全に除去された数値を示し、又、他の一例を挙げると、重量比２．７％のフェノール系樹脂が混合されている鋳物砂ＳＰ中に同様の条件で混合燃焼ガスを吹き込むことによってフェノール系樹脂のイグロス値が０．０４％というほぼ完全に除去された数値を示した。これにより、鋳物砂ＳＰから保形用樹脂Ｐが完全に燃焼除去され、樹脂成分が残存しないから新砂として再使用することが可能である。また、大気中に放出されるＣＯ2 とＨ2 Ｏは無害であるから、環境にも優しい。
【００４１】
従って、図１に示すように、燃焼用耐熱容器１に収容されている鋳物砂ＳＰに対し、その上方から、上記のような特性を有する加熱気体からなる高温ガスＳを、その圧力が約０．３ＭＰａ、加熱気体発生装置２からの出口温度が７８０℃、燃焼用耐熱容器１に対する圧入温度が約４００℃の条件下で、例えば５分間圧入すると、鋳物砂ＳＰは例えば１２００℃前後の高温の燃焼ガスに昇温されることになり、これによって鋳物砂ＳＰ中の保形用樹脂Ｐが完全に燃焼して気化し、鋳物砂ＳＰから除去排出される。
【００４２】
上述した本発明に係る鋳物砂の再生方法を実施するにあたり、加熱気体の温度は、加熱気体を鋳物砂ＳＰに圧入した時に鋳物砂ＳＰの保形用樹脂Ｐが燃焼可能な温度であればよく、好ましくは３５０℃〜８５０°とされる。このときの加熱気体発生装置２からの出口温度は６５０℃〜８５０℃とされる。また、加熱気体の圧力は、大気圧である０．１ＭＰａより高く、又、０．２ＭＰａでは不十分で、例えば０．３〜０．６ＭＰａの範囲が好ましい。
【００４３】
図２は、本発明の要部である燃焼用耐熱容器１の使用状態を示すもので、燃焼用耐熱容器１は、筒状本体３と天板４と底板５とからなり、天板４と底板５とは固定具１１によって筒状本体３に着脱可能に固定されている。
【００４４】
燃焼用耐熱容器１は、その設置面１４を形成する作業台２１に設置され、作業台２１は、機台２１ａに設けた昇降シリンダ２２とガイドロッド２３に支持されて昇降可能となっており、仮想線で示すように、昇降シリンダ２２によって作業台２１を介して燃焼用耐熱容器１を、支持フレーム１９ａで支持されている加熱気体供給配管部１９に近づけ、雄ねじ部２４ａと雌ねじ部２４ｂとからなる連結具２４によって両者を連結し、加熱気体供給配管部１９から圧送されてくる加熱気体Ａを燃焼用耐熱容器１内に圧入するようになっている。加熱気体Ａの圧入作業中は両者は連結状態にあり、加熱作業が終わると連結具２４を解除して実線で示す下方の位置に下降させる。
【００４５】
図３及び図４は、本発明の要部である燃焼用耐熱容器１の分解斜視図を示すもので、筒状本体３の上下端部には上部フランジ３ａ下部部フランジ３ｂが設けられ、筒状本体３の上部フランジ３ａと天板４とは両者に設けた固定孔２５，２５によって固定具１１である固定ボルト１２と固定ナット１３とによってねじ止めされ、筒状本体３の下部フランジ３ｂと底板５とも両者に設けた固定孔２６，２６によって同じく固定ボルト１２と固定ナット１３とによってねじ止めされる。筒状本体３の厚みは１４ｍｍで、筒状本体３の上下部フランジ３ａ，３ｂの厚みは２４ｍｍで、筒状本体３からの突出量は６０ｍｍである。又、天板４及び底板５の外径は４００ｍｍで、天板４の厚みは１５ｍｍで、底板５の厚みは３．２ｍｍである。更に、筒状本体３の内径は２５４ｍｍで、天板４及び底板５の外径は４００ｍｍである。これらは鋼板等金属製の耐熱材料によって形成されている。勿論、これらの寸法や材料は一例を示すものであるが、このような寸法から分かるように、燃焼用耐熱容器１はかなりコンパクトに形成されることを特徴とする。又、材料については、鋼板等の金属材料以外に金属材料に周知の耐火材を内張りしたものでもよい。
【００４６】
天板４の中心部には加熱気体Ａを燃焼用耐熱容器１内に圧入するための圧入用ソケット２７が圧入口６の上面に連通して設けられ、該ソケット２７は、図２又は図６に示すように連結具２４の雄ねじ部２４ａにねじ止め又は溶接によって取り付けられる。又、図４に示すように、天板４の下面には略円形皿状の仕切り枠８が溶接によって固着され、該仕切り枠８の外周寄りにあって周方向適当間隔に加熱気体Ａを燃焼用耐熱容器１内に圧入するための複数個の圧入孔１０が設けられている。
【００４７】
底板５には、図３又は図５に示すように、燃焼用耐熱容器１内に圧入された加熱気体Ａを大気に放出するための加熱気体放出孔７が設けられているが、具体的には、該加熱気体放出孔７は、加熱気体Ａの通過は許すが鋳物砂Ｓの通過は阻止するように、底板５の全域にわたって設けられた無数の加熱気体放出細孔７ａからなる。この加熱気体放出細孔７ａは、図３又は図５の図示の状態から分かるように、製作上から底板５の中心部から放射状に加熱気体放出細孔７ａを点々状に開設されており、加熱気体放出細孔７ａの各細孔は０．２〜０．３ｍｍの極小孔からなる。この極小孔７ａを鋼板製の底板５に形成するためには、実験の結果、底板５の厚みが２．５ｍｍ〜４ｍｍ、好ましくは３．２ｍｍ  である。これによって、加熱気体Ａの通過は許すが鋳物砂Ｓの通過は阻止するようになっている。
【００４８】
上記のように、本発明に係る鋳物砂の再生方法によれば、保形用樹脂Ｐが付着した使用済みの鋳物砂ＳＰが燃焼用耐熱容器１内に収容されると共に、該耐熱容器１内に加熱気体Ａが圧入され、該圧入された加熱気体Ａによって前記保形用樹脂Ｐが燃焼され、且つ図７に示すように、該燃焼部Ｂが前記耐熱容器１の上部側から下部に順次移動し、該燃焼部Ｂが前記耐熱容器１の下端部に達することによって、前記鋳物砂ＳＰから前記保形用樹脂Ｐが燃焼除去されると共に、前記加熱気体Ａは前記耐熱容器１の底部より外気に放出され、前記耐熱容器１内には前記保形用樹脂Ｐの除去された鋳物砂Ｓが残留するようになっているため、前記に一例を示すように非常にコンパクトな小型の燃焼用耐熱容器１によって、保形用樹脂Ｐが付着した使用済みの鋳物砂ＳＰから保形用樹脂Ｐを除去することができ、これによって良質の再利用可能な鋳物砂Ｓを再生することができるようになり、工場で発生した使用済み鋳物砂が少量であっても、安価に良質の鋳物砂を再生することができる。
【００４９】
しかも図２に示すように、工場で使用される作業台２１の上面を設置面１４として、これに設置することが可能な小型の燃焼用耐熱容器１によって再生作業を行うことができるから極めて実用的であり経済的であり、取り扱いも容易である。
【００５０】
特に、本発明では、燃焼用耐熱容器１内に収容された保形用樹脂Ｐが付着した使用済みの鋳物砂ＳＰに対し、加熱気体Ａを当該耐熱容器１内に密封状態で圧入し、当該鋳物砂ＳＰに対して加熱気体Ａを当てつけて、即座に高温に燃焼させるようにしたことを特徴とする。例えば、当該鋳物砂に大気に開放された状態でバーナー等の火炎の熱によって鋳物砂を燃焼することが考えられるが、当該鋳物砂に対し大気の開放状態でバーナー等の火炎で燃焼作業を行うと、その燃焼熱が大気に一部放出されることになり、燃焼効率が悪くなるが、これに対し本発明では、加熱気体Ａを当該耐熱容器１内に密封状態で圧入し、当該鋳物砂ＳＰに対して加熱気体Ａを当てつけて、即座に高温に燃焼させるようにしたため、耐熱容器１内に圧入された加熱気体Ａは、その全ての熱エネルギーが鋳物砂ＳＰに対する燃焼に効率的に貢献することができ、加熱気体Ａを当てつけられた鋳物砂ＳＰは、その保形用樹脂Ｐが即座に高温に燃焼され、短時間に燃焼除去することができる。
【００５１】
又、燃焼用耐熱容器１は、内部に使用済み鋳物砂ＳＰが収容される筒状本体３と、該筒状本体３の上端部に着脱可能に固定される天板４と、該筒状本体３の下端部に着脱可能に固定される底板５とからなり、天板４には加熱気体Ａを前記耐熱容器１内に圧入するための圧入口６を設け、底板５には、前記耐熱容器１内に圧入された加熱気体Ａのみを大気に放出する加熱気体放出孔７が設けられてなる非常にシンプルな構成からなるため安価に製作することができる。しかも、筒状本体３と天板４と底板５とが分解可能となっているため、長期の燃焼作業という過酷な作業によって損傷することがあっても、各分解部品を交換することによって結果的に長期間使用することができる。
【００５２】
又、上述のように、燃焼用耐熱容器１の前記天板４の下面に略円形皿状の仕切り枠８が固着されて天板４と仕切り枠８とに囲繞されて、図６に示すように加熱気体Ａの中継室９が形成され、加熱気体Ａは矢印ａで示すように、前記天板４に設けた前記圧入口６から前記中継室９を経由して前記仕切り枠８に設けた複数の圧入孔１０から耐熱容器１内に圧入されるようになっているため、燃焼用耐熱容器１内に圧入された加熱気体Ａは、一旦中継室９の室内全域に分散され、その分散された加熱気体Ａが仕切り枠８に設けた複数の圧入孔１０から耐熱容器１内に圧入されることになるから、加熱気体Ａは燃焼用耐熱容器１内の鋳物砂ＰＳに対して偏ることなく全域にわたって均一的に燃焼作業を果たすことができる。
【００５３】
更に又、図４又は図６に示すように、前記仕切り枠８に設けられる前記圧入孔１０は、前記筒状本体３の内壁寄りで内壁に沿うように、その周方向適当間隔に複数個設けられてなるため、筒状本体３に収容されている使用済みの鋳物砂ＳＰは、加熱気体Ａによって加熱される際に、筒状本体３に接する部分の鋳物砂ＳＰは、筒状本体３の外壁に熱が奪われ、加熱効率が悪い傾向にあるが、筒状本体３に圧入される加熱気体Ａは、中継室９の筒状本体３の内壁寄りでその周方向適当間隔に圧入孔１０が複数個設けられているため、まず、加熱気体Ａが筒状本体３の内壁寄りに充填されている部分の鋳物砂ＳＰに接して、この部分から燃焼し、その部分から中心部分にかけて燃焼熱を伝播させることによって、鋳物砂ＳＰをその全域にかけて均一に燃焼作用を発揮させることになり、鋳物砂ＳＰに付着する保形用樹脂Ｐを効率的に燃焼除去することができる。
【００５４】
又、前述のように、前記底板５に設けられた加熱気体放出孔７は、加熱気体Ａの通過は許すが鋳物砂Ｓの通過は阻止するように、底板５の全域にわたって点々状に設けられた無数の加熱気体放出細孔７ａからなるため、底板５の全域にわたって点々状に設けた無数の加熱気体放出細孔７ａから大気に放出される加熱気体Ａは、鋳物砂ＳＰ全域に均等に接触し、鋳物砂ＳＰに付着している保形用樹脂Ｐに未燃焼部分を生起することなく確実に燃焼し、良質の再生鋳物砂Ｓが耐熱容器１内に残存するように製造することができる。
【００５５】
更に又、前記筒状本体３の上下端部に天板４及び底板５が固定される固定具１１は、筒状本体３の上下端部に設けた上下部フランジ３ａ，３ｂを天板４及び底板５とにわたって固定される固定ボルト１２及びこれにねじ込まれる固定ナット１３とからなるため、固定手段の構成が簡単なうえ、その固定作業を容易に行うことができる。なお、この固定具１１は、ボルトナット構造の固定具１１に限定されることはなく、例えばコ状のクランプ本体とクランプ片とクランプボルト等からなるクランプ式の固定具であってもよく、その他フランジ片同士を固定できる周知の構造の固定具であればよいことは勿論である。
【００５６】
図６に示すように、加熱気体供給配管部１９に連結具２４を介して圧入用ソケット２７から圧入口６より連結燃焼用耐熱容器１内に圧入された加熱気体Ａが、仕切り枠８内の中継室９から複数の圧入孔１０を通って燃焼用耐熱容器１内に圧入されて、燃焼用耐熱容器１内の適当な大きさにブロック状乃至粒状に破砕された使用済みの鋳物砂ＳＰを、その上面部に着火して燃焼し、その燃焼部が上端部から最下端部に移動し、燃焼作業の終わった加熱気体Ａは、図示のように、底板５に設けた加熱気体放出孔７の加熱気体放出細孔７ａから外気に放出されることになるが、その際、前記筒状本体３の下端部に底板５を固定する固定具１１たる固定ボルト１２と固定ナット１３のうち、固定ボルト１２の頭部１２ａが底板５の裏面側に位置し、該頭部１２ａが前記燃焼用耐熱容器１が設置される設置面１４に対する脚部１５を形成し、該脚部１５によって前記耐熱容器１と設置面１４との間に前記底板５から放出される加熱気体Ａの放出用隙間１６が形成されてなるため、固定ボルト１２および固定ナット１３は、筒状本体３と天板４及び底板５との固定具としての役割と共に、このうち、底板５の裏面側に位置するように取り付けられた固定ボルト１２の頭部１２ａが脚部１５として、底板５から放出される加熱気体Ａの放出用隙間１６を設ける役割を果たすことができ、加熱気体Ａは矢印ｂで示すように、耐熱容器１を設置面１４に設置するだけで、特別な細工を施すことなく、耐熱容器１の底板５から放出用隙間１６を介して円滑に加熱気体Ａを放出することができることができる。
【００５７】
本発明では、図７に示すように、燃焼用耐熱容器１内に加熱気体Ａが矢印ａで示すように圧入され、該圧入された加熱気体Ａによって前記保形用樹脂Ｐが燃焼され、且つ該燃焼部Ｂが前記耐熱容器１の上部側ＢＡから下部に順次ＢＢ、ＢＣと移動し、該燃焼部Ｂが前記耐熱容器１の下端部ＢＣに達することによって、前記鋳物砂ＳＰから前記保形用樹脂Ｐが燃焼除去されることになるが、この燃焼部ＢＡ、ＢＢ及びＢＣの燃焼状態を時間的変化を測定するために、図７に示すように、燃焼用耐熱容器１に試験用の小孔を設け、これに図示のように、熱電対からなる温度センサーＳ１〜Ｓ３をその熱電対の先端部を鋳物砂Ｓの中心部まで侵入させ、Ｓ１を仕切り枠８の圧入孔１０からａ１に示すように２０ｍｍの位置ＢＡで鋳物砂Ｓの温度を計測する温度センサーである。Ｓ２は、仕切り枠８の圧入孔１０からからａ２に示すように１００ｍｍの位置ＢＢで鋳物砂ＳＰの温度を計測する温度センサーである。Ｓ３は、仕切り枠８の圧入孔１０からａ３に示すように２００ｍｍの位置Ｃで鋳物砂Ｓの温度を計測する温度センサーである。
【００５８】
図８は、燃焼用耐熱容器１内から保形用樹脂Ｐの燃焼された鋳物砂Ｓを除去する際に、前記計測位置ＢＡ〜ＢＣでの時間的な温度経過を示す折れ線グラフであり、図中、実線ＢＡで示す折れ線は、計測位置ＢＡでの時間的温度経過を、一点鎖線ＢＢで示す折れ線は、計測位置ＢＢでの時間的温度経過を、二点鎖線ＢＣで示す折れ線は、計測位置ＢＣでの時間的温度経過を、それぞれ示す軌跡である。
【００５９】
図８のグラフを参照して鋳物砂Ｓの時間的温度経過を見ると、加熱気体Ａが燃焼用耐熱容器１に圧入されて２０秒程度で、仕切り枠８の圧入孔１０から２０ｍｍの計測位置ＢＡで鋳物砂ＳＰのフェノール系樹脂Ｐに引火して１２００℃前後まで急上昇し、燃焼している間高温となり、燃焼終了で温度が低下し、４００℃程度の加熱気体の流れによって、燃焼用耐熱容器１内の燃焼がその先端方向に連続的に伝搬していくことを推測することができる。即ち、この燃焼により、フェノール系樹脂はＣＯ2 とＨ2 Ｏとに分解し、燃焼が終了すると、鋳物砂Ｓは約４００℃まで降下して燃焼用耐熱容器１の底板５側に推移していることが分かる。
【００６０】
又、鋳物砂ＳＰが仕切り枠８の圧入孔１０から１００ｍｍの計測位置ＢＢでの温度は、鋳物砂ＳＰに高温ガス（加熱気体）が圧入されてから約１分１４秒経過して、やはり１２００℃前後まで急上昇しており、計測位置ＢＡと同じように、フェノール系樹脂に引火して燃焼したことを示し、燃焼が終われば、温度降下していることが分かる。又、鋳物砂ＳＰが口元仕切り枠８の圧入孔１０から２００ｍｍの計測位置ＢＣでの温度は、鋳物砂ＳＰに高温ガス（加熱気体）が圧入されて約２分５２秒経過後に、やはり１２００℃前後まで急上昇しており、計測位置ＢＡやＢＢと同じように、フェノール系樹脂に引火して燃焼したことを示し、燃焼が終われば、温度降下していることが読み取れる。
【００６１】
以上のように、燃焼用耐熱容器１内での使用済みの鋳物砂ＳＰからの保形用樹脂Ｐの燃焼除去が完了したところで、図２に示すように、加熱気体供給配管部１９から連結具２４を解除し、昇降シリンダ２２によって、燃焼用耐熱容器１を作業の行い易い位置まで下降させ、その位置で固定具１１を解除し、天板４を筒状本体３から取り外し、更に必要に応じて底板５から筒状本体３を取り外し、筒状本体３を上方に持ち上げることによって、筒状本体３内部の再生鋳物砂Ｓを容易に取り出すことができる。
【符号の説明】
【００６２】
Ｐ            保形用樹脂
ＳＰ          使用済みの鋳物砂
Ｓ            保形用樹脂の除去された鋳物砂
Ａ            加熱気体
１            燃焼用耐熱容器
２            加熱気体生成装置
３            筒状本体
３ａ          上部フランジ
３ｂ          下部フランジ
４            天板
５            底板
６            圧入口
７            加熱気体放出孔
７ａ          加熱気体放出細孔
８            仕切り枠
９            中継室
１０          圧入孔
１１          固定具
１２          固定ボルト
１２ａ        固定ボルトの頭部
１３          固定ナット
１４          設置面
１５          脚部
１６          放出用隙間
１７          鋳物砂再生装置
【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】
2017119283.tif 000008
【図７】
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【図８】
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