(57)【要約】【課題】低コストで、効率的且つ容易に砂中子を得ることが可能な硬化用ガス供給ノズル、砂中子製造装置及び砂中子の製造方法を提供する。【解決手段】硬化用ガス供給ノズル６０は、鋳物砂１６を貯留するブローヘッド２０の内部に配設され、少なくとも２重の管構造からなるノズル本体６６を有する。ノズル本体６６の径方向中心側に配設される内管６８は、ノズル本体６６の先端に設けられた第１噴出口７４から高温乾燥ガスを噴出させる。ノズル本体６６の外周壁を構成する外管７２は、該外周壁に少なくとも１つ以上形成されている第２噴出口７６から、高温乾燥ガスに比して低温且つ高湿度である低温湿潤ガスを噴出させる。内管６８と外管７２との間には、互いを断熱する遮熱部が設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱により硬化する鋳物砂を貯留するブローヘッド内に配設されるとともに、前記ブローヘッドに一体的に設けられたブロープレートに形成された供給口を開放又は閉塞する硬化用ガス供給ノズルであって、
前記供給口に対して進退可能に設けられ、少なくとも、直径方向内方に位置する内管と、直径方向外方に位置して前記硬化用ガス供給ノズルの外周壁を構成する外管とが設けられたノズル本体と、
前記外管の先端側によって構成され、前記供給口を閉塞又は開放する挿入部と、
を有し、
前記内管は、高温乾燥ガスと、該高温乾燥ガスに比して低温である低温乾燥ガスとを選択的に流通させ、前記挿入部の先端に設けられた第１噴出口から噴出可能であり、
前記外管は、前記高温乾燥ガスに比して低温且つ高湿度である低温湿潤ガスを流通させて、前記外周壁に少なくとも１つ以上形成されている第２噴出口から該低温湿潤ガスを噴出可能であり、
さらに、前記内管と前記外管との間に、前記高温乾燥ガスからの熱を遮る遮熱部が設けられていることを特徴とする硬化用ガス供給ノズル。
【請求項２】
請求項１記載の硬化用ガス供給ノズルにおいて、
前記遮熱部は、前記内管と前記外管との間に配設されて冷却媒体が流通する冷却管からなることを特徴とする硬化用ガス供給ノズル。
【請求項３】
請求項１又は２記載の硬化用ガス供給ノズルにおいて、
前記鋳物砂から得られた砂中子を押し出して離型するための押出ピンが、前記内管の内部に、その軸方向に沿って延在し且つ前記第１噴出口から突出可能に設けられることを特徴とする硬化用ガス供給ノズル。
【請求項４】
加熱により硬化する鋳物砂を貯留するブローヘッドと、
前記ブローヘッド内の前記鋳物砂を押圧するための加圧ガスと、前記鋳物砂を硬化させるための高温乾燥ガスと、前記高温乾燥ガスに比して低温である低温乾燥ガスとを供給可能なガス供給機構と、
前記ブローヘッド内に配設されるとともに、前記ブローヘッドに一体的に設けられたブロープレートに形成された供給口を開放又は閉塞する硬化用ガス供給ノズルと、
前記鋳物砂を成形して砂中子を得るためのキャビティを形成する金型と、
前記硬化用ガス供給ノズルを支持し、前記ブローヘッド内で前記供給口に対して接近又は離間する方向に変位可能なガッシングプレートと、
を備える砂中子製造装置であって、
前記硬化用ガス供給ノズルは、
前記供給口に対して進退可能に設けられ、少なくとも、直径方向内方に位置する内管と、直径方向外方に位置して前記硬化用ガス供給ノズルの外周壁を構成する外管とが設けられたノズル本体と、
前記外管の先端側によって構成され、前記供給口を閉塞又は開放する挿入部と、
を有し、
前記内管は、前記ガス供給機構から供給された前記高温乾燥ガス又は前記低温乾燥ガスを選択的に流通させて、前記挿入部の先端に設けられた第１噴出口から噴出可能であり、
前記外管は、前記ガス供給機構から供給されるとともに前記高温乾燥ガスに比して低温且つ高湿度である低温湿潤ガスを流通させて、前記外周壁に少なくとも１つ以上形成されている第２噴出口から噴出可能であり、
さらに、前記内管と前記外管との間に、前記高温乾燥ガスからの熱を遮る遮熱部が設けられていることを特徴とする砂中子製造装置。
【請求項５】
請求項４記載の砂中子製造装置において、
前記ブローヘッドは、骨材とバインダとを含む前記鋳物砂を貯留し、
前記バインダには、乾燥により硬化する無機材料が含まれることを特徴とする砂中子製造装置。
【請求項６】
請求項４又は５記載の砂中子製造装置において、
冷却媒体を供給可能な冷媒供給機構をさらに有し、
前記遮熱部は、前記内管と前記外管との間に配設されて前記冷却媒体が流通する冷却管からなることを特徴とする砂中子製造装置。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれか１項に記載の砂中子製造装置において、
前記砂中子を押し出して離型するための押出ピンが、前記内管の内部に、その軸方向に沿って延在し且つ前記第１噴出口から突出可能に設けられることを特徴とする砂中子製造装置。
【請求項８】
請求項４〜７のいずれか１項に記載の砂中子製造装置において、
前記ブロープレートには、前記供給口近傍の壁内に前記冷却媒体が流通する冷却路が形成されていることを特徴とする砂中子製造装置。
【請求項９】
請求項４〜８のいずれか１項に記載の砂中子製造装置において、
前記ブローヘッドの壁を貫通する貫通孔を介して、前記ガス供給機構から前記ブローヘッドに貯留された前記鋳物砂内に、該鋳物砂を加湿及び撹拌するための低温湿潤ガスを噴出することを特徴とする砂中子製造装置。
【請求項１０】
請求項９記載の砂中子製造装置において、
前記ブローヘッド内に、前記鋳物砂が接触するように中空部材が収容され、前記貫通孔を介して、前記中空部材に前記低温湿潤ガスを供給することで、前記中空部材から前記低温湿潤ガスを前記鋳物砂内に噴出することを特徴とする砂中子製造装置。
【請求項１１】
請求項４〜１０のいずれか１項に記載の砂中子製造装置において、
前記ガス供給機構は、前記低温乾燥ガスを加湿して前記低温湿潤ガス及び前記加圧ガスとして供給することを特徴とする砂中子製造装置。
【請求項１２】
ブローヘッドに形成された供給口から金型のキャビティに加熱により硬化する鋳物砂を供給し、該鋳物砂を、直径方向内方に位置する内管と直径方向外方に位置する外管と前記内管及び前記外管を遮熱する遮熱部とが設けられた硬化用ガス供給ノズルから供給した高温乾燥ガスで硬化させて砂中子を得る砂中子の製造方法であって、
前記硬化用ガス供給ノズルを構成するノズル本体を前記供給口から離間させた状態で、前記ブローヘッド内に加圧ガスを供給して前記鋳物砂を押圧し、前記供給口から前記キャビティに前記鋳物砂を充填する工程と、
前記ノズル本体を前記供給口に接近させるとともに、前記高温乾燥ガスよりも低温且つ高湿度で該ノズル本体の前記外管を流通した低温湿潤ガスを、前記外管によって構成される前記硬化用ガス供給ノズルの外周壁から噴出して前記ブローヘッド内の前記鋳物砂を加湿及び撹拌する工程と、
前記外管の先端側によって構成される挿入部を前記供給口に着座させて該供給口を閉塞する工程と、
前記ノズル本体の前記内管を流通した前記高温乾燥ガスを、前記挿入部の先端に形成された噴出口から噴出して前記キャビティ内の前記鋳物砂を乾燥硬化させ、砂中子を得る工程と、
前記砂中子を得た後、前記高温乾燥ガスから該高温乾燥ガスに比して低温である低温乾燥ガスに切り替えて前記噴出口から噴出し、前記供給口及び前記砂中子を冷却する工程と、
を有することを特徴とする砂中子の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の砂中子の製造方法において、
前記キャビティに充填する前記鋳物砂は、骨材とバインダとを含み、
前記バインダには、乾燥により硬化する無機材料が含まれることを特徴とする砂中子の製造方法。
【請求項１４】
請求項１２又は１３記載の砂中子の製造方法において、
前記外周壁から前記低温湿潤ガスを噴出して前記供給口の近傍をブローした後、前記挿入部が前記供給口に着座することを特徴とする砂中子の製造方法。
【請求項１５】
請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の砂中子の製造方法において、
前記遮熱部は、冷却媒体が流通する冷却管からなり、
少なくとも前記内管に前記高温乾燥ガスを流通させる間、前記冷却管に前記冷却媒体を流通させることを特徴とする砂中子の製造方法。
【請求項１６】
請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の砂中子の製造方法において、
前記内管の内部には、軸方向に沿って、前記噴出口から突出可能に押出ピンが設けられ、
前記砂中子を、前記噴出口から突出させた前記押出ピンで押し出して離型する工程をさらに有することを特徴とする砂中子の製造方法。
【請求項１７】
請求項１２〜１６のいずれか１項に記載の砂中子の製造方法において、
前記キャビティに前記鋳物砂を充填する工程の前に、前記供給口から前記ノズル本体が離間している間、前記ブローヘッドの壁を貫通する貫通孔を介して、前記ブローヘッドに貯留された前記鋳物砂内に前記低温湿潤ガスを供給して該鋳物砂を加湿及び撹拌する工程を含むことを特徴とする砂中子の製造方法。
【請求項１８】
請求項１２〜１７のいずれか１項に記載の砂中子の製造方法において、
前記キャビティから前記砂中子を離型した後、前記硬化用ガス供給ノズルが前記供給口から離間する最中に、前記ブローヘッドに貯留された前記鋳物砂内に前記低温湿潤ガスを供給して該鋳物砂を加湿及び撹拌する工程を含むことを特徴とする砂中子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャビティに充填された鋳物砂を硬化させて砂中子を得るための硬化用ガス供給ノズル、これを備える砂中子製造装置、及び砂中子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋳物砂を金型のキャビティに充填するブローヘッドと、キャビティに硬化ガスを噴出して鋳物砂を硬化させるガッシング機構とを備える砂中子製造装置として、例えば、特許文献１記載のものが提案されている。この砂中子製造装置は、砂中子の製造効率を向上させるべく、ブローヘッドからキャビティに鋳物砂を充填する充填工程と、ガッシング機構により鋳物砂を硬化させる硬化工程とを同位置で行う。すなわち、ブローヘッドに貯留されて熱硬化性樹脂等からなるバインダと骨材とを含む鋳物砂は、ブロープレートに設けられた供給口からキャビティに供給される。また、ガッシング機構は、ブローヘッドの内部において供給口に対して進退可能に配設されるノズルを有し、該ノズルから供給口を介してキャビティにアミンガス等の硬化ガスを噴出する。
【０００３】
これによって、供給口を介してブローヘッド内とキャビティとが連通するように互いを相対的に位置決め固定したままで、充填工程と硬化工程との両方を行うことができる。つまり、キャビティに対してブローヘッド及びガッシング機構を個々に位置合わせする必要がない分、砂中子を容易且つ効率的に製造できる。また、ブローヘッド及びガッシング機構のいずれか一方を、キャビティから離間させて待避しておくスペースを不要とできるため、砂中子製造装置の設置スペースを狭小化できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平６−４２９７４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、上記のようにブローヘッド内にノズルを配設した砂中子製造装置において、加熱により硬化する鋳物砂を用いると、効率的且つ低コストで砂中子を製造することが困難になる。すなわち、この場合、鋳物砂を硬化させるべく高温の硬化ガスをノズルに流通させると、該硬化ガスの熱がノズルを介してブローヘッド内の鋳物砂に伝達してしまう。これに伴ってブローヘッド内で鋳物砂が硬化してその流動性が低下すると、キャビティに鋳物砂を充填することが困難になったり、キャビティへの充填時以外に供給口から硬化した鋳物砂の小塊が落下し、造形性が悪くなったりするといった懸念が生じる。また、昇温したノズルの外周壁や供給口の内壁に硬化した鋳物砂が固着すると、砂中子の製造を継続することが困難になる。
【０００６】
その結果、硬化した鋳物砂をブローヘッド内から取り出して再生又は廃棄する作業や、ノズル及び供給口に固着した鋳物砂を除去する作業が余分に生じてしまい、結局、砂中子の製造効率を十分に向上させることが困難になる。また、ブローヘッド内の鋳物砂を有効に利用することができない分、製造コストが高騰してしまう。
【０００７】
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、低コストで、効率的且つ容易に砂中子を得ることが可能な硬化用ガス供給ノズル、砂中子製造装置及び砂中子の製造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】
【０００８】
前記の目的を達成するために、本発明は、加熱により硬化する鋳物砂を貯留するブローヘッド内に配設されるとともに、前記ブローヘッドに一体的に形成されたブロープレートに形成された供給口を開放又は閉塞する硬化用ガス供給ノズルであって、
前記供給口に対して進退可能に設けられ、少なくとも、直径方向内方に位置する内管と、直径方向外方に位置して前記硬化用ガス供給ノズルの外周壁を構成する外管とが設けられたノズル本体と、
前記外管の先端側によって構成され、前記供給口を閉塞又は開放する挿入部と、
を有し、
前記内管は、高温乾燥ガスと、該高温乾燥ガスに比して低温である低温乾燥ガスとを選択的に流通させ、前記挿入部の先端に設けられた第１噴出口から噴出可能であり、
前記外管は、前記高温乾燥ガスに比して低温且つ高湿度である低温湿潤ガスを流通させて、前記外周壁に少なくとも１つ以上形成されている第２噴出口から該低温湿潤ガスを噴出可能であり、
さらに、前記内管と前記外管との間に、前記高温乾燥ガスからの熱を遮る遮熱部が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、加熱により硬化する鋳物砂を貯留するブローヘッドと、
前記ブローヘッド内の前記鋳物砂を押圧するための加圧ガスと、前記鋳物砂を硬化させるための高温乾燥ガスと、前記高温乾燥ガスに比して低温である低温乾燥ガスとを供給可能なガス供給機構と、
前記ブローヘッド内に配設されるとともに、前記ブローヘッドに一体的に設けられたブロープレートに形成された供給口を開放又は閉塞する硬化用ガス供給ノズルと、
前記鋳物砂を成形して砂中子を得るためのキャビティを形成する金型と、
前記硬化用ガス供給ノズルを支持し、前記ブローヘッド内で前記供給口に対して接近又は離間する方向に変位可能なガッシングプレートと、
を備える砂中子製造装置であって、
前記硬化用ガス供給ノズルは、
前記供給口に対して進退可能に設けられ、少なくとも、直径方向内方に位置する内管と、直径方向外方に位置して前記硬化用ガス供給ノズルの外周壁を構成する外管とが設けられたノズル本体と、
前記外管の先端側によって構成され、前記供給口を閉塞又は開放する挿入部と、
を有し、
前記内管は、前記ガス供給機構から供給された前記高温乾燥ガス又は前記低温乾燥ガスを選択的に流通させて、前記挿入部の先端に設けられた第１噴出口から噴出可能であり、
前記外管は、前記ガス供給機構から供給されるとともに前記高温乾燥ガスに比して低温且つ高湿度である低温湿潤ガスを流通させて、前記外周壁に少なくとも１つ以上形成されている第２噴出口から噴出可能であり、
さらに、前記内管と前記外管との間に、前記高温乾燥ガスからの熱を遮る遮熱部が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
本発明において、硬化用ガス供給ノズル（以下、単にノズルともいう）は、鋳物砂を貯留するブローヘッドの内部に配設されるとともに、供給口に対して進退可能である。このため、キャビティに対するブローヘッドとノズルの位置決めを個別に行う必要がない。
【００１１】
ここで、ノズルを構成するノズル本体は、内管と、該ノズル本体の外周壁を構成する外管とを含む少なくとも２重の管構造からなり、内管と外管との間には、遮熱部が設けられている。このため、内管を流通する高温乾燥ガスの熱が外管側に伝わることを抑制できる。従って、乾燥により硬化する鋳物砂を貯留するブローヘッド内にノズルを配設しても、該鋳物砂の流動性を低下させることや、ノズル本体の外周壁等で鋳物砂が硬化して固着することを抑制できる。すなわち、ブローヘッド内で硬化してしまった鋳物砂をブローヘッドから取り出して再生又は廃棄する作業や、ノズル本体等に固着した鋳物砂を除去する作業が余分に生じることを回避できる。
【００１２】
また、このノズルは、外管に低温湿潤ガスを流通させることで、該外管の外周壁（ノズルの外周壁）に少なくとも１つ以上設けられた第２噴出口から低温湿潤ガスを噴出することができる。このため、ノズルをブローヘッド内に配設することで、鋳物砂を加湿及び撹拌することが可能になる。従って、ブローヘッド内の鋳物砂が時間の経過とともに硬化することも抑制できる。このように、鋳物砂の流動性を良好に維持できるため、ブローヘッド内の鋳物砂を無駄なく効率的にキャビティに充填することが可能になる。
【００１３】
内管は、高温乾燥ガスと、該高温乾燥ガスに比して低温である低温乾燥ガスとを選択的に流通させて、前記第１噴出口から噴出可能である。この構成では、第１噴出口から高温乾燥ガスを噴出して、キャビティに充填された鋳物砂を硬化させた後、該第１噴出口から低温乾燥ガスを噴出することができる。これにより鋳物砂が乾燥硬化した砂中子を速やかに冷却できるため、該砂中子を効率よく且つ容易に金型から離型することが可能になる。
【００１４】
以上のように、本発明によれば、製造工程及び製造設備の簡素化を図りつつ、ブローヘッド内の鋳物砂を有効に利用することができるため、低コストで、効率的且つ容易に砂中子を得ることができる。
【００１５】
前記遮熱部は、例えば、前記内管と前記外管との間に配設された冷却管から構成することができる。すなわち、この場合、ノズル本体は、内管、冷却管及び外管を有する３重の管構造からなる。この場合、冷却管に冷却媒体を流通することにより、内管を流通する高温乾燥ガスの熱が冷却管によって遮られる。従って、高温乾燥ガスの熱が内管から外管側へ伝わることを一層効果的に抑制することが可能になる。
【００１６】
さらに本願発明において、さらなる装置の小型化及び部品点数の削減として、鋳物砂から得られた砂中子を押し出して離型するための押出ピンを、前記内管の内部に、その軸方向に沿って前記第１噴出口から突出可能に設けることができる。この構成により、押出ピンにノズルが干渉することなく進退可能となる。このため、例えば、キャビティの入口に付着している鋳物砂を該キャビティの内部に押し込むことができる。この場合、離型した砂中子に、製品形状とは異なる余分な部位が形成されることを抑制できる。従って、当該部位を除去する作業を省略すること又は容易にすることができる。
【００１７】
また、キャビティ内で硬化させた鋳物砂を離型する際に、第１噴出口から押出ピンを突出させることで、該押出ピンを鋳物砂に当接させて、キャビティから押し出すことができる。これによって、硬化した鋳物砂を金型から容易に離型することができる。
【００１８】
つまり、上記のように押出ピンを備えることにより、一層効率的且つ容易に砂中子を得ることが可能になる。
【００１９】
ここで、例えば、熱硬化性樹脂等をバインダとして含み、アミンガス等の特殊な硬化ガスを用いて硬化させる鋳物砂を用いた場合、該硬化ガスや、硬化に伴って発生する排出ガスがそのまま大気に放出されることを避ける必要が生じる。このため、硬化ガスや排出ガス等を処理するための特殊な設備や工程が必要になる場合がある。
【００２０】
そこで、特殊な設備や工程を省略して、砂中子の製造工程及び製造設備の簡素化する観点から、上記の砂中子製造装置を構成する前記ブローヘッドは、骨材とバインダとを含む前記鋳物砂を貯留し、前記バインダには、乾燥により硬化する無機材料が含まれることが好ましい。この場合、例えば、高温乾燥ガスとして、容易に調達することが可能な高温乾燥空気等をキャビティ内にブローするのみで、鋳物砂を容易に硬化させることができ、且つこの硬化に伴って発生するのは水蒸気のみである。これらの高温乾燥ガスや水蒸気は無害であり特殊な設備や工程を必要とせずに容易に取り扱うことができる。従って、砂中子の製造工程及び製造設備の簡素化して、製造効率を向上させることや、製造コストの削減を図ること等が可能になる。
【００２１】
また、本発明の砂中子製造装置では、上記の通り、ノズルの外周壁に設けられた第２噴出口から、高温乾燥ガスに比して低温且つ高湿度である低温湿潤ガスをブローヘッド内に噴出可能である。これによって、上記のように、乾燥によって硬化する鋳物砂をブローヘッド内に貯留しても、該ブローヘッド内で鋳物砂が乾燥硬化することを回避して、鋳物砂の流動性を良好に維持することができる。上記の低温加湿ガスによって、鋳物砂を好適に加湿して湿潤状態に維持することができるためである。
【００２２】
また、砂中子製造装置を構成するブロープレートには、前記供給口近傍の壁内に冷却媒体が流通する冷却路が形成されていることが好ましい。この場合、ガッシング時に供給口近傍が高温になることを抑制できる。このため、供給口近傍で鋳物砂が硬化して供給口が閉塞されること等を回避して、効率的に砂中子を得ることが可能になる。
【００２３】
また、ガス供給機構は、前記ブローヘッドの壁を貫通する貫通孔を介して、前記ブローヘッドに貯留された前記鋳物砂内に、該鋳物砂を加湿及び撹拌するための低温湿潤ガスを噴出可能な構成であることが好ましい。この低温湿潤ガスは、ブローヘッドの壁に設けられた貫通孔を介して、該ブローヘッドに貯留された鋳物砂内に噴出されるので、該鋳物砂を一層効果的に加湿及び撹拌できる。その結果、ブローヘッド内の鋳物砂が時間の経過とともに硬化することを回避できる。また、特に、ブローヘッド内に貯留する鋳物砂が、乾燥により硬化する無機材料をバインダとして含む場合、該鋳物砂の湿度を均一化して、その流動性を良好に維持することができるため、一層有効である。
【００２４】
このように構成するには、例えば、ブローヘッド内に、前記鋳物砂が接触するように中空部材を収容し、ブローヘッドに設けられた貫通孔を介して、中空部材に低温湿潤ガスを供給することで、該中空部材から前記低温湿潤ガスを前記鋳物砂内に噴出すればよい。
【００２５】
低温湿潤ガス及び加圧ガスは、例えば、低温乾燥ガスを加湿することで得ることができる。従って、必要なガス源を低減することができる分、砂中子の製造工程及び製造設備を一層簡素化することができる。
【００２６】
さらに、本発明は、ブローヘッドに形成された供給口から金型のキャビティに加熱により硬化する鋳物砂を供給し、該鋳物砂を、直径方向内方に位置する内管と直径方向外方に位置する外管と前記内管及び前記外管を遮熱する遮熱部とが設けられた硬化用ガス供給ノズルから供給した高温乾燥ガスで硬化させて砂中子を得る砂中子の製造方法であって、
前記硬化用ガス供給ノズルを構成するノズル本体を前記供給口から離間させた状態で、前記ブローヘッド内に加圧ガスを供給して前記鋳物砂を押圧し、前記供給口から前記キャビティに前記鋳物砂を充填する工程と、
前記ノズル本体を前記供給口に接近させるとともに、前記高温乾燥ガスよりも低温且つ高湿度で該ノズル本体の前記外管を流通した低温湿潤ガスを、前記外管によって構成される前記硬化用ガス供給ノズルの外周壁から噴出して前記ブローヘッド内の前記鋳物砂を加湿及び撹拌することにより、前記ブローヘッド内全域の湿度を均一化し、且つ前記ブローヘッド内の前記鋳物砂の粗密度を均一化する工程と、
前記外管の先端側によって構成される挿入部を前記供給口に着座させて該供給口を閉塞する工程と、
前記ノズル本体の前記内管を流通した前記高温乾燥ガスを、前記挿入部の先端に形成された噴出口から噴出して前記キャビティ内の前記鋳物砂を硬化させ、砂中子を得る工程と、
前記砂中子を得た後、前記高温乾燥ガスから該高温乾燥ガスに比して低温である低温乾燥ガスに切り替えて前記噴出口から噴出し、前記供給口及び前記砂中子を冷却する工程と、
を有することを特徴とする。
【００２７】
このように、ノズル内に遮熱部を設け、その上で、ブローヘッド内やノズル内に適宜のガスを供給することにより、ブローヘッド内の鋳物砂の流動性を維持しつつ、キャビティ内に充填された鋳物砂を硬化させることができる。加えて、砂中子を得た後に高温乾燥ガスから低温乾燥ガスに切り替えてノズル噴出口から噴出させることで、速やかにブローヘッドの供給口周囲を冷却できる。この際、供給口周囲に留まっている高温乾燥ガスを冷却することや、キャビティへ続く経路を冷却することもできるので、ブローヘッド内の鋳物砂が熱の影響を受けて硬化してしまうことを確実に防止することができる。その結果、製造工程及び製造設備の簡素化を図りつつ、ブローヘッド内の鋳物砂を無駄なくキャビティに充填して、低コストで、効率的且つ容易に砂中子を得ることが可能になる。
【００２８】
なお、内管の内部に、軸方向に沿って、噴出口から突出可能に押出ピンを設けるようにして、砂中子を、噴出口から突出させた押出ピンで押し出して離型する工程を行うとよい。すなわち、離型が容易となる。
【００２９】
また、キャビティに鋳物砂を充填する前に、供給口からノズル本体が離間している間、ブローヘッドの壁を貫通する貫通孔を介して、ブローヘッドに貯留された鋳物砂内に低温湿潤ガスを供給することが好ましい。この低温湿潤ガスにより、鋳物砂が撹拌され均一に加湿される。従って、鋳物砂の流動性が維持されるので、ブローヘッド内部に鋳物砂が滞留してしまうのを確実に防止してブローヘッド内に供給された鋳物砂を順にキャビティに移すことが容易となる。
【００３０】
キャビティから砂中子を離型した後、硬化用ガス供給ノズルを変位させて供給口から離間させている最中にも、ブローヘッドに貯留された鋳物砂内に低温湿潤ガスを供給することが好ましい。これにより鋳物砂が均されるので、ノズルの進行跡が埋められる。このため、次回の砂中子の作製時に鋳物砂が供給口を介してキャビティに移動し易くなる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、ノズル内に遮熱部を設けるとともに、ブローヘッド内やノズル内に適宜のガスを供給するようにしている。このため、ブローヘッド内の鋳物砂の流動性を維持しつつ、キャビティ内に充填された鋳物砂を硬化させることができる。しかも、ノズルをブローヘッド内に配設しているので、キャビティに対するブローヘッドとノズルの位置決めを個別に行う必要がない。
【００３２】
以上のような理由から、製造工程及び製造設備の簡素化を図りつつ、ブローヘッド内の鋳物砂を無駄なくキャビティに充填して、低コストで、効率的且つ容易に砂中子を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態に係る硬化用ガス供給ノズルを備える砂中子製造装置の要部概略構成図である。
【図２】図１の砂中子製造装置の要部拡大断面図である。
【図３】図１の砂中子製造装置の初期状態を示す要部拡大断面図である。
【図４】図３の金型のキャビティに鋳物砂を充填する工程を説明する説明図である。
【図５】ノズルを供給口に接近させつつ、第２噴出口から低温湿潤ガスを噴出してブローヘッド内の鋳物砂を加湿及び撹拌する工程を説明する説明図である。
【図６】ノズルの挿入部を供給口に挿入して、供給口とブローヘッドの内部とを遮断した状態で、第１噴出口から高温乾燥ガスを噴出することで、キャビティ内の鋳物砂を硬化させる工程を説明する説明図である。
【図７】ノズルの第１噴出口から低温乾燥ガスを噴出することで冷却した砂中子を、該第１噴出口から突出させた押出ピンで押し出して離型する工程を説明する説明図である。
【図８】ブローヘッドを金型から離間させた状態で、供給口からノズル本体を離間させつつ、第２噴出口から低温湿潤ガスを噴出してブローヘッド内の鋳物砂を加湿及び撹拌する工程を説明する説明図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係る砂中子製造装置の要部概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明に係る硬化用ガス供給ノズル、砂中子製造装置、及び砂中子の製造方法につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態では、ガス及び冷却媒体として比較的安価で調達が且つ容易な圧縮空気、冷却水を例示しているが、特にこれらに限定されるものではない。例えば、圧縮空気に代替して圧縮窒素を用いるようにしてもよいし、冷媒として油を用いるようにしてもよい。
【００３５】
図１及び図２を参照しつつ、本実施形態に係る砂中子製造装置１０について説明する。砂中子製造装置１０は、金型１２のキャビティ１４に鋳物砂１６を充填し、硬化させることにより砂中子１８（図７参照）を製造するものである。鋳物砂１６としては、砂中子１８の用途や形状に応じて粒径や形状等を調製した骨材と、乾燥により硬化する無機材料からなるバインダとを含むものを好適に用いることができる。この鋳物砂１６は、水分（湿分）を含んだ湿潤状態で良好な流動性を示し、乾燥すると硬化する。
【００３６】
このため、例えば、低温で水分を多く含む低温湿潤ガスを噴霧し攪拌して水分量を調節することで流動性を維持し、一方で高温の乾燥ガスを鋳物砂１６に対して噴出することにより、主に水蒸気を発生させるだけで乾燥硬化させることができる。なお、このような鋳物砂１６の一例としては、特許第４２２３８２９号公報記載のものを挙げることができる。
【００３７】
金型１２は、下型１２ａと上型１２ｂを備える。下型１２ａは位置決め固定された固定型であり、上型１２ｂは、図示しない昇降機構の作用下に昇降する可動型である。すなわち、上型１２ｂは、下型１２ａないしブローヘッド２０に対して接近又は離間するように昇降する。
【００３８】
砂中子製造装置１０は、前記金型１２及び前記ブローヘッド２０と、ブローヘッド２０の開口下端を閉塞するブロープレート２２と、温度や湿度が相違する各種の圧縮空気をブローヘッド２０内に適宜供給するガス供給機構２４を含むガッシング機構２６と、冷却媒体としての冷却水を循環供給する冷媒供給機構２８とを備える。また、ブローヘッド２０内には、中空部材である中空マット３０が配設される。
【００３９】
ブロープレート２２は、金型１２（上型１２ｂ）とブローヘッド２０の間に位置する。ブロープレート２２には、その厚み方向に沿って、キャビティ１４とブローヘッド２０内を連通する鋳物砂供給口（供給口）３８が貫通形成される。後述するように、ガス供給機構２４からブローヘッド２０内に加圧ガスが供給されることにより、該ブローヘッド２０内の鋳物砂１６が鋳物砂供給口３８からブローされてキャビティ１４に充填される。
【００４０】
さらに、ブロープレート２２には、冷媒供給機構２８から供給された冷却水が循環流通する冷媒通路４０が形成されている。これにより、ブロープレート２２が高温の金型１２に接触しても、該金型１２の熱がブローヘッド２０内の鋳物砂１６に伝わることを抑制できる。また、冷媒通路４０は、特に、鋳物砂供給口３８の近傍で大容量に形成されている。すなわち、鋳物砂供給口３８の近傍では大流量の冷却水が集中的に流通する。このため、鋳物砂供給口３８の内壁が昇温することが抑制される。
【００４１】
一方、ブローヘッド２０には、その側壁に低温湿潤ガス供給口４２（貫通孔）が設けられる。中空マット３０の内部は、低温湿潤ガス供給口４２に連通する。また、ブローヘッド２０の天井壁には加圧ガス供給口４４が設けられる。ガス供給機構２４から供給された低温湿潤ガス、加圧ガスのそれぞれは、低温湿潤ガス供給口４２から中空マット３０内、加圧ガス供給口４４からブローヘッド２０内に導入される。
【００４２】
中空マット３０は、ブロープレート２２に敷設されるとともに縁部がブローヘッド２０の側壁に沿って折曲され、これにより略枡箱形状をなしている。鋳物砂１６は、略枡箱形状の中空マット３０内に収容される。従って、中空マット３０は、一方の面がブロープレート２２の上面(ブローヘッド２０の底壁内面に相当)とブローヘッド２０の側壁内面に臨み、且つ他方の面が鋳物砂１６に臨む。中空マット３０には、鋳物砂供給口３８の位置に対応する位置に、供給孔４６が形成される。
【００４３】
中空マット３０には、その内部を低温湿潤ガス供給口４２に連通するための連通孔４８（図２参照）が形成される。また、鋳物砂１６に臨む面には、複数の噴出孔５０が形成されている。従って、低温湿潤ガス供給口４２から導出された低温湿潤ガスは、中空マット３０の連通孔４８及び内部を経由し、噴出孔５０から鋳物砂１６内に噴出される。
【００４４】
ガッシング機構２６は、前記ガス供給機構２４の他、硬化用ガス供給ノズル（以下、単にノズルともいう）６０と、ガッシングプレート６２とを有する。この中のノズル６０は、鋳物砂供給口３８に対して進入又は離間する挿入部６４が、ノズル本体６６の先端側に設けられている。
【００４５】
挿入部６４は、その外周面が鋳物砂供給口３８の内壁と当接する形状に形成される。このため、鋳物砂供給口３８に挿入部６４を挿入したときには、その外周面が鋳物砂供給口３８の内壁に着座する。この着座により、鋳物砂供給口３８とブローヘッド２０の内部とを遮断することができる。本実施形態では、挿入部６４は、キャビティ１４に臨む側に向かって縮径する略円錐台形状に形成される。
【００４６】
ノズル本体６６は、図２に示すように、その直径方向の内方から外方に向かって、内管６８、冷却管７０、外管７２がこの順に配設された３重の管構造からなる。これら内管６８、冷却管７０、外管７２には、ガス供給機構２４から供給されたガス（圧縮空気）や、冷媒供給機構２８から供給された冷却水が流通する。この点については後述する。
【００４７】
内管６８の先端は、挿入部６４の先端で開口して第１噴出口７４を構成する。このため、内管６８を流通したガス（高温乾燥ガス又は低温乾燥ガス）は、第１噴出口７４から噴出される。
【００４８】
冷却管７０は有底であり、冷媒供給機構２８から供給された冷却水が循環流通する。これら冷却管７０と冷却水は、内管６８を流通する高温乾燥ガスの熱が外管７２側へ伝わることを抑制する遮熱部を構成する。
【００４９】
外管７２の外周壁は、ノズル６０の外周壁を構成し、複数の第２噴出口７６が貫通形成されている。このため、外管７２を流通するガス（低温湿潤ガス）は、第２噴出口７６から噴出される。なお、外管７２の先端側は、挿入部６４を構成する。この挿入部６４の外周壁に形成された第２噴出口７６を、以降の説明では、開口７８ともいう。勿論、この開口７８からも、第２噴出口７６と同一のガス（低温湿潤ガス）が噴出される。
【００５０】
以上のように構成されるノズル６０は、図１に示すガッシングプレート６２に支持される。ガッシングプレート６２内には、内管連通路、冷却管連通路及び外管連通路（いずれも図示せず）が形成される。このため、ガス供給機構２４から供給されたガスや、冷媒供給機構２８から供給された冷却水は、ガッシングプレート６２内を通過してノズル本体６６に向かう。
【００５１】
ブローヘッド２０の天井壁内面には、ノズル６０及びガッシングプレート６２を変位させるノズル駆動機構としての第１シリンダ８０が設けられる。第１シリンダ８０の第１ロッド８２は、ブロープレート２２に対して接近又は離間する方向に進退動作する。前記ガッシングプレート６２は、この第１ロッド８２の先端に連結されている。従って、第１ロッド８２が進退動作すると、これに追従してガッシングプレート６２及びノズル６０が鋳物砂供給口３８に対して接近又は離間する方向に変位する。
【００５２】
ガッシングプレート６２には、略円盤形状の着座部８４が突出形成される。ガッシングプレート６２には、該着座部８４からノズル６０に至るまで、内管６８に対応する位置に挿通孔８５が形成される。この挿通孔８５には、押出ピン８６が摺動可能に挿入される。
【００５３】
押出ピン８６は、前記挿通孔８５に比して大径なストッパ部を有する連絡部材８８に連結されている。ストッパ部が着座部８４に当接することにより、押出ピン８６が堰止されてそれ以上の変位が阻止される。
【００５４】
連絡部材８８は、弾性を示すコイルスプリング９０によって、ブロープレート２２側に指向して弾発付勢される。コイルスプリング９０は、所定の固定部９２（例えば、作業ステーションの天井壁等）に位置決め固定される。
【００５５】
ブローヘッド２０は、固定部９２に設けられた第２シリンダ９４（昇降機構）の第２ロッド９６に連結されている。第２ロッド９６は、固定部９２に対して離間又は接近する方向に進退動作する。この進退動作に追従し、ブローヘッド２０が金型１２に対して接近又は離間する。
【００５６】
なお、図１では、説明の便宜上、一組のノズル６０及び鋳物砂供給口３８が図示されるのみであるが、ノズル６０及び鋳物砂供給口３８の個数は特に限定されるものではない。砂中子製造装置１０は、二組以上のノズル６０及び鋳物砂供給口３８を備えてもよい。この場合、これらのノズル６０及び鋳物砂供給口３８の個数及び配置に応じて複数のキャビティ１４が形成された金型１２を用いて、砂中子１８を製造することができる。これにより、一度の製造工程で複数の砂中子１８を効率的に得ることが可能になる。
【００５７】
ガス供給機構２４は、第１供給ライン１００と第２供給ライン１０２を備える。第１供給ライン１００は、第１コンプレッサ１０４が介装されて加湿器１０６に至る第１ガス通路１０８と、加湿器１０６よりも下流側の第２ガス通路１１０とを有する。さらに、第１ガス通路１０８において、第１コンプレッサ１０４と加湿器１０６の間からは分配管１１２が分岐する。
【００５８】
第１コンプレッサ１０４は、常温の圧縮空気を第１ガス通路１０８に供給する。また、加湿器１０６は、第１ガス通路１０８を介して供給された圧縮空気を加湿する。すなわち、加湿器１０６を経た圧縮空気は、常温（低温）であり、且つ加湿されて高湿となった低温湿潤ガスである。本実施形態では、この低温湿潤ガスを加圧ガスとして用いる。
【００５９】
第２ガス通路１１０は、その下流側端部が前記加圧ガス供給口４４に接続される。この第２ガス通路１１０には、第１開閉弁１１４が介装される。そして、第１開閉弁１１４から加圧ガス供給口４４に至る途中で、排気管１１６が分岐している。この排気管１１６には、第２開閉弁１１８が介装される。
【００６０】
その一方で、第１開閉弁１１４よりも上流側において、マット供給路１２０と外管供給路１２２が第２ガス通路１１０から個別に分岐する。マット供給路１２０の下流側端部は前記低温湿潤ガス供給口４２に接続され、外管供給路１２２の下流側端部はガッシングプレート６２に接続されて前記外管連通路に連通する。マット供給路１２０、外管供給路１２２には、第３開閉弁１２４、第４開閉弁１２６がそれぞれ介装される。
【００６１】
第２供給ライン１０２は、第２コンプレッサ１３０及び加熱器１３２が介装された第３ガス通路１３４を有する。加熱器１３２は、第２コンプレッサ１３０に付設される。従って、第３ガス通路１３４には、第２コンプレッサ１３０及び加熱器１３２によって昇温した高温の圧縮空気が供給される。この高温圧縮空気が、硬化用ガスとしての高温乾燥ガスとなる。第２供給ライン１０２には加湿器１０６が設けられておらず、このため、高温乾燥ガスが加湿されることはない。すなわち、第２供給ライン１０２から供給される高温乾燥ガスは、前記加圧ガス（低温湿潤ガス）に比して高温であり且つ低湿度である。
【００６２】
第１ガス通路１０８から分岐した分配管１１２は、第３ガス通路１３４に設けられた切換弁１３６に接続される。さらに、該切換弁１３６よりも下流側である内管供給路１３８の下流側端部は、ガッシングプレート６２に接続されて前記内管連通路に連通する。従って、内管連通路には、切換弁１３６の動作状況に応じ、第１コンプレッサ１０４で得られた圧縮空気、又は、第２コンプレッサ１３０及び加熱器１３２で得られた高温乾燥ガスのいずれかが供給される。
【００６３】
ここで、分配管１１２は、上記したように加湿器１０６よりも上流側で第１ガス通路１０８から分岐し、且つ第２コンプレッサ１３０及び加熱器１３２よりも下流側で第３ガス通路１３４に合流している。このため、分配管１１２から切換弁１３６を介して内管連通路に送気される圧縮空気は、常温（低温）であり且つ乾燥した低温乾燥ガスである。低温乾燥ガスが高温乾燥ガスに比して低温であることは勿論である。
【００６４】
冷媒供給機構２８は、図示しないタンクから冷却水を移送するポンプ１４０と、該ポンプ１４０から冷却水が供給される冷媒供給路１４２と、冷媒供給路１４２を開閉する冷媒開閉弁１４４とを有する。なお、冷媒供給路１４２は冷媒開閉弁１４４の下流で二股に分岐し、その一方の分岐路がガッシングプレート６２の冷却管連通路に接続されるとともに、他方の分岐路がブロープレート２２の冷媒通路４０に接続されている。このため、冷媒供給機構２８によって、ブロープレート２２の冷媒通路４０と、ノズル６０の冷却管７０との各々に対して冷却水を供給することができる。この分、砂中子製造装置１０の構成を簡素化することができる。
【００６５】
本実施形態に係るノズル６０及び砂中子製造装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その動作及び作用効果につき、本実施形態に係る砂中子１８の製造方法との関係で説明する。
【００６６】
砂中子１８を得るには、先ず、図３に示すように、下型１２ａと上型１２ｂを型締めしてキャビティ１４を形成する。その一方で、第１シリンダ８０の第１ロッド８２を後退位置とすることで、ガッシングプレート６２及びノズル６０をブロープレート２２から離間した位置とする。この時点では、第２シリンダ９４の第２ロッド９６は後退位置にあり、且つコイルスプリング９０が圧縮されるとともに、押出ピン８６の先端が第１噴出口７４から突出している。
【００６７】
この状態で、冷媒開閉弁１４４を開放するとともに冷媒供給機構２８から冷却水を供給する。冷却水は、冷媒供給路１４２を流通して冷媒開閉弁１４４の下流で二股に分岐し、一方はガッシングプレート６２内の冷却管連通路を経由してノズル６０の冷却管７０に到達する。また、残余の一方は、ブロープレート２２の冷媒通路４０に導入される。冷却管７０及び冷媒通路４０から導出された冷却水は、図示しない回収経路から冷媒供給機構２８に戻され、再供給される。冷却水は、これ以降の工程を行う最中、継続して循環供給される。
【００６８】
さらに、第２シリンダ９４の第２ロッド９６を前進させることで、ブローヘッド２０を金型１２に接近させる。最終的に、ブロープレート２２が上型１２ｂに当接し、図３に示す状態が形成される。この際、鋳物砂供給口３８がキャビティ１４に連通する。ブロープレート２２の冷媒通路４０に冷却水が流通しているので、金型１２からの熱が遮られる。従って、金型１２の熱がブロープレート２２を介して鋳物砂１６に伝達されたり、このことに起因して該鋳物砂１６が硬化したりすることが防止される。
【００６９】
そして、中空マット３０に対し、第１供給ライン１００から低温湿潤ガスを供給する。すなわち、第２開閉弁１１８及び第３開閉弁１２４を開放するとともに第１開閉弁１１４及び第４開閉弁１２６を閉止した状態で、第１コンプレッサ１０４で圧縮され且つ加湿器１０６で加湿された圧縮空気、換言すれば、低温湿潤ガスを第２ガス通路１１０に送気する。第３開閉弁１２４のみが開放されていることから、低温湿潤ガスは、マット供給路１２０を流通する。その後、低温湿潤ガスは、低温湿潤ガス供給口４２及び連通孔４８を経由し、中空マット３０の内部から噴出孔５０を介して鋳物砂１６内に噴出される。
【００７０】
鋳物砂１６には、高湿の低温湿潤ガスが接触することで湿分が付与される。このため、ブローヘッド２０内の鋳物砂１６が、キャビティ１４に充填される前に乾燥して硬化することを回避できるので、該鋳物砂１６の流動性を良好に維持できる。また、低温湿潤ガスが所定の圧力で鋳物砂１６に接触するため、鋳物砂１６が流動する。以上により、ブローヘッド２０内の鋳物砂１６が加湿及び撹拌により均一に調湿されることに加え、撹拌により、鋳物砂１６がブローヘッド２０内で均される。
【００７１】
次に、第３開閉弁１２４を閉止してマット供給路１２０への低温湿潤ガスの流通を停止する。すなわち、中空マット３０の噴出孔５０からの低温湿潤ガスの噴出を停止する。さらに、第２開閉弁１１８を閉止し、その後、第１開閉弁１１４を開放すると、図４に示すように、低温湿潤ガスが第２ガス通路１１０を流通して加圧ガス供給口４４からブローヘッド２０内に供給される。第２開閉弁１１８が閉止されているためにブローヘッド２０内の圧力が上昇するので、鋳物砂１６が低温湿潤ガスで押圧されるようになる。この押圧に伴って鋳物砂１６がブローされ、その結果、供給孔４６及び鋳物砂供給口３８を介してキャビティ１４に流動することで充填される。
【００７２】
このように鋳物砂１６をキャビティ１４に押し出す加圧ガスとして低温湿潤ガスを用いることにより、鋳物砂１６が上記と同様に硬化することが回避される。鋳物砂１６に湿分が付与されるので、該鋳物砂１６が乾燥することが防止されるからである。従って、該鋳物砂１６の流動性が良好に維持され、キャビティ１４への充填が容易である。
【００７３】
キャビティ１４への充填が終了した後、次に、第１開閉弁１１４を閉止して低温湿潤ガス（加圧ガス）のブローヘッド２０内への供給を停止するとともに、図５に示すように、第１シリンダ８０の第１ロッド８２を前進させる。これに伴ってガッシングプレート６２が鋳物砂１６に接近する方向に変位し、且つノズル６０が鋳物砂１６内にさらに埋入する。併せて、圧縮されていたコイルスプリング９０が伸張する。
【００７４】
この変位が開始すると略同時に、第２開閉弁１１８を開放する。これにより、排気管１１６を介してブローヘッド２０内が排気される。また、第４開閉弁１２６を開放し、低温湿潤ガスを外管供給路１２２に流通させる。低温湿潤ガスは、ガッシングプレート６２内の前記外管連通路を通過した後、ノズル本体６６の外管７２に到達して第２噴出口７６から噴出する。第２噴出口７６から噴出された低温湿潤ガスは、鋳物砂１６を加湿及び撹拌することにより、ブローヘッド２０内全域の湿度を均一化し、且つブローヘッド２０内の鋳物砂１６の粗密度を均一化する。これによって、鋳物砂１６の流動性を良好に維持できる。さらに、開口７８から噴出された低温湿潤ガスは、鋳物砂供給口３８に接触する。この接触により、該鋳物砂供給口３８近傍に残留した鋳物砂１６を吹き飛ばすことができる。すなわち、鋳物砂供給口３８近傍が清浄化される。
【００７５】
鋳物砂供給口３８が上記のようにして清浄化されている最中に、第３開閉弁１２４を開放して中空マット３０の噴出孔５０から低温湿潤ガスを噴出させるようにしてもよい。これにより、鋳物砂供給口３８近傍の鋳物砂１６を一層良好に吹き飛ばすことができる。加えて、ブローヘッド２０内の鋳物砂１６が撹拌され湿度が均一化される。中空マット３０からの低温湿潤ガスの噴出は、砂中子１８の離型が開始されるまで継続することが好ましい。
【００７６】
また、上記のようにして挿入部６４を鋳物砂供給口３８に挿入する際、押出ピン８６が、キャビティ１４の入口近傍の鋳物砂１６を内部に押し込む。この場合、最終的に得られる砂中子１８に、製品形状とは異なる余分な部位が形成されることを抑制できるため、該余分な部位を除去する作業を省略すること又は容易にすることができる。しかも、キャビティ１４内の鋳物砂１６が押し固められるので、成形強度が向上する。
【００７７】
最終的に、図６に示すように挿入部６４の外周面が鋳物砂供給口３８の内壁に着座することで、ノズル６０及びガッシングプレート６２の変位が終了する。鋳物砂供給口３８の近傍が清浄化されているので、挿入部６４の外周面と鋳物砂供給口３８の内壁との間に鋳物砂１６が噛み込むことが防止される。従って、鋳物砂供給口３８とブローヘッド２０の内部とを効果的に遮断できる。
【００７８】
挿入部６４が鋳物砂供給口３８に着座したとき、コイルスプリング９０が自然長まで伸張するとともに、ガッシングプレート６２の着座部８４が連絡部材８８から離間する。このため、押出ピン８６はガッシングプレート６２及びノズル６０に対して相対的に上昇するように変位する。押出ピン８６は内管６８に全て収納され、キャビティ１４内には挿入されない。
【００７９】
挿入部６４が鋳物砂供給口３８に着座した直後、第４開閉弁１２６を閉止して外管７２への低温湿潤ガスの供給（外管７２からの低温湿潤ガスの噴出）を停止する。さらに、第２供給ライン１０２から内管６８に高温乾燥ガスを供給する。
【００８０】
すなわち、加熱器１３２及び第２コンプレッサ１３０の作用下に、室温の乾燥空気を昇温して高温乾燥ガスを得る。この高温乾燥ガスを、第３ガス通路１３４、切換弁１３６、内管供給路１３８、ガッシングプレート６２内の前記内管６８連通孔４８を介して内管６８まで流通させる。内管６８に到達した高温乾燥ガスは、第１噴出口７４から噴出されてキャビティ１４内の鋳物砂１６に接触し、該鋳物砂１６を加熱して乾燥させる。
【００８１】
なお、高温乾燥ガスは、当初は低圧で且つ間欠的に噴出することが好ましい。これにより、第１噴出口７４近傍の鋳物砂１６が早期に硬化されてキャビティ１４の全体に高温乾燥ガスが行き渡らなくなることが回避されるからである。
【００８２】
ここで、内管６８を囲繞する冷却管７０には、冷却水が供給されている。このため、内管６８を流通する高温乾燥ガスの熱が遮られ、外管７２に伝達することが阻害される。しかも、鋳物砂供給口３８とブローヘッド２０の内部とが挿入部６４によって効果的に遮断されているため、ブローヘッド２０内に高温乾燥ガスが流入することが防止される。以上のことが相俟って、ブローヘッド２０内の鋳物砂１６が高温乾燥ガスの熱の影響を受け、硬化することが回避される。
【００８３】
また、ブローヘッド２０内の鋳物砂１６には、中空マット３０から低温湿潤ガスが供給される。この低温湿潤ガスによって鋳物砂１６が加湿及び攪拌されて湿度が均一化されることも、鋳物砂１６の硬化防止に寄与する。
【００８４】
さらに、第４開閉弁１２６を開放して、低温湿潤ガスを外管７２から噴出するようにしてもよい。この場合、高温乾燥ガスに対する遮熱効果が一層向上するとともに、ブローヘッド２０内の鋳物砂１６が一層加湿及び撹拌される。
【００８５】
次に、高温乾燥ガスの圧力を徐々に増加する。キャビティ１４に充填された鋳物砂１６は、高温乾燥ガスの供給と同時に開始された金型１２の加熱により、該金型１２からの熱を受けて硬化し始める。
【００８６】
高温乾燥ガスが所定の圧力まで上昇した時点で、高温乾燥ガスを、圧力を一定とし且つ連続的に供給する。その結果、高温乾燥ガスによって鋳物砂１６が乾燥されるとともに昇温する。金型１２による加熱（キュアリング）と高温乾燥ガスの供給（ガッシング）とにより鋳物砂１６が硬化することで、砂中子１８が得られるに至る。
【００８７】
砂中子１８が得られたら、次に、鋳物砂供給口３８周辺及び該砂中子１８を冷却する。このために、第１供給ライン１００から低温乾燥ガスを冷却用ガスとしてキャビティ１４に供給する。
【００８８】
すなわち、切換弁１３６を操作し、第１ガス通路１０８、分配管１１２、内管供給路１３８を連通状態とする。これにより、第１コンプレッサ１０４で得られた室温の圧縮空気の一部が内管供給路１３８に流通する。なお、第３開閉弁１２４及び第４開閉弁１２６を閉止する必要は特にない。この場合、第１コンプレッサ１０４で得られた室温の圧縮空気の残部は、上記と同様に加湿器１０６に導入されて低温湿潤ガスとなり、中空マット３０及び外管７２からそれぞれ噴出される。
【００８９】
内管供給路１３８に供給される圧縮空気は、加湿器１０６及び加熱器１３２のいずれも経由していないので、室温であり且つ乾燥している。従って、圧縮空気は低温乾燥ガスとして内管供給路１３８に到達し、さらに、ガッシングプレート６２内の内管連通路を通過して内管６８に至る。その後、第１噴出口７４からキャビティ１４に向けて噴出される。
【００９０】
低温乾燥ガスは、特に、砂中子１８におけるキャビティ１４の入口近傍の部位に接触し周辺を冷却する。このため、当該部位の強度が大きく向上する。また、鋳物砂供給口３８が冷却されるので、仮に鋳物砂供給口３８に鋳物砂１６が残留していたとしても、該鋳物砂１６が硬化して固着することが回避される。さらに、高温乾燥ガスが流下して高温となった挿入部６４の先端部周辺と、鋳物砂供給口３８からキャビティ１４への経路周辺とが低温乾燥ガスによって冷却されるため、ブローヘッド２０内の鋳物砂１６に熱影響を与えることを防止することができる。
【００９１】
次に、加湿器１０６を停止するとともに、第３開閉弁１２４及び第４開閉弁１２６を閉止する。これに伴って低温湿潤ガスの噴出が停止されるので、内管６８から低温乾燥ガスが噴出されるのみとなる。
【００９２】
この状態で、上型１２ｂと、ブローヘッド２０とを同期して下型１２ａから離間する方向に変位させる。上型１２ｂは昇降機構の作用下に変位させればよく、また、ブローヘッド２０を変位させるには、第２シリンダ９４の第２ロッド９６を後退させればよい。
【００９３】
この変位に追従してガッシングプレート６２が上昇する。一方、コイルスプリング９０は、着座部８４が連絡部材８８の大径部に当接するまで圧縮されない。このため、押出ピン８６が上昇することはないので、該押出ピン８６がブローヘッド２０や上型１２ｂに対して相対的に下降する。換言すれば、第１噴出口７４から押出ピン８６がさらに突出する。従って、該押出ピン８６が砂中子１８を下型１２ａ側に押圧する。これにより、砂中子１８の離型がなされる。
【００９４】
砂中子１８におけるキャビティ１４の入口近傍は、上記したように硬化前に押出ピン８６で押し固められており、しかも、低温乾燥ガスによって冷却されることで硬度が上昇している。従って、押出ピン８６の先端で押圧されても、砂中子１８が圧潰されたり、変形したりすることが回避される。このため、砂中子１８の製造歩留まりが向上する。
【００９５】
露呈した砂中子１８を下型１２ａから取り外した後、低温乾燥ガスを、高圧で且つ間欠的に第１噴出口７４から噴出して鋳物砂供給口３８の近傍を清浄化する。この噴出は、短時間で差し支えない。
【００９６】
次に、切換弁１３６を動作させ、第１コンプレッサ１０４で得られる圧縮空気の全量が加湿器１０６に向かうようにする。第１開閉弁１１４、第４開閉弁１２６、第３開閉弁１２４が閉止されているので、ブローヘッド２０やノズル６０へのガスの供給が全て停止される。この状態で、第２シリンダ９４の第２ロッド９６をさらに後退させ、ブロープレート２２を上型１２ｂから離間させる（図８参照）。この離間により、金型１２の熱がブローヘッド２０、ひいては鋳物砂１６に伝わることを抑制できる。
【００９７】
次に、第１シリンダ８０の第１ロッド８２を後退させ、図８に示すように、ガッシングプレート６２及びノズル６０をブロープレート２２から離間する方向に変位させる。この途中で連絡部材８８の大径部が着座部８４に当接し、それ以降、変位する着座部８４によって連絡部材８８が押圧される。従って、連絡部材８８がガッシングプレート６２と同一方向に変位するとともに、コイルスプリング９０が圧縮される。
【００９８】
この変位の際、第４開閉弁１２６を開放して外管７２に低温湿潤ガスを供給し、第２噴出口７６及び開口７８から噴出させる。すなわち、ノズル６０は、変位しながら、ブローヘッド２０内に貯留された鋳物砂１６中に低温湿潤ガスを供給する。その結果、鋳物砂１６が均され、ノズル６０の進行跡が鋳物砂１６で満たされる。このため、ノズル６０の進行跡が空洞として残留することが回避される。
【００９９】
第２ロッド９６が最大に後退した後、第４開閉弁１２６を閉止するとともに第３開閉弁１２４を開放する。これにより、図３に示す状態に戻る。その後は、上記した各工程を繰り返せばよい。
【０１００】
以上のように、本実施形態においては、ノズル６０に内管６８及び外管７２を設けるとともに、ブローヘッド２０内に中空マット３０を設けるようにしている。ノズル６０の内管６８及び外管７２や中空マット３０から各種のガスを適宜切り換えてブローヘッド２０内に供給することにより、鋳物砂１６をキャビティ１４に充填する作業や、キャビティ１４に充填された鋳物砂１６を硬化させて砂中子１８とする作業、砂中子１８を冷却する作業を効率よく円滑に遂行することができる。
【０１０１】
加えて、鋳物砂１６のバインダが乾燥により硬化する無機材料を含んでいる。これによって、特殊な設備や工程を必要とすることなく容易に調達及び管理できる無害の高温乾燥空気を用いて鋳物砂１６を硬化させることができる。また、鋳物砂１６を硬化させる際に発生するガスも容易に管理可能な無害のものとすることができる。
【０１０２】
しかも、ブローヘッド２０内に配設されて鋳物砂供給口３８に対して進退可能であるノズル６０を用いて砂中子１８を製造するので、キャビティ１４に対するブローヘッド２０、ノズル６０の位置決めを同時に行うことができる。
【０１０３】
また、ノズル６０に遮熱部（冷却管７０）を設けているので、該ノズル６０の内管６８に高温乾燥ガスを流通させても、キャビティ１４内の鋳物砂１６以外に高温乾燥ガスの熱が伝わることを抑制できる。このため、鋳物砂１６がノズル本体６６の外周壁に硬化して固着することや、ブローヘッド２０内の鋳物砂１６の流動性が低下することを抑制できる。
【０１０４】
結局、本実施形態によれば、製造工程及び製造設備の簡素化を図りつつ、低コストで、効率的且つ容易に砂中子１８を得ることが可能になる。
【０１０５】
本発明は、上記した実施形態に特に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【０１０６】
例えば、コイルスプリング９０に代替してシリンダを採用するようにしてもよい。また、ノズル６０の遮熱部は、冷却管７０でなくてもよく、例えば内管６８の内周面に断熱皮膜等をコーティングしたり、断熱部材を挿入したりしてもよい。
【０１０７】
中空マット３０は鋳物砂１６に臨む面全面に噴出孔５０を形成する必要はなく、ブローヘッド２０の側壁内面に相当する面にのみ噴出孔５０が設けられていてもよい。また、中空マット３０を備えずに、低温湿潤ガス供給口４２から直接、ブローヘッド２０に貯留された鋳物砂１６内に低温湿潤ガスを噴出してもよい。
【０１０８】
鋳物砂１６の調湿のために攪拌を行う際に、硬化用ガス供給ノズル６０を鋳物砂１６内部に下降させ、低温湿潤ガスを噴出させるようにすることも可能である。また、鋳物砂１６は、バインダとして、上記の無機材料に代えて、熱硬化性の有機材料を含み、これによって、加熱により硬化する構成としてもよい。この場合も、上記した実施形態と同様に、ブローヘッド２０内の鋳物砂１６の流動性を低下させることなく、キャビティ１４内の鋳物砂１６を加熱して硬化させることができる。すなわち、製造工程及び製造設備の簡素化を図りつつ、ブローヘッド２０内の鋳物砂１６を無駄なくキャビティ１４に充填して、低コストで、効率的且つ容易に砂中子１８を得ることが可能になる。
【０１０９】
また、図９に示すように、砂中子製造装置１０は、圧力調整機構１５０、１５２、１５４をさらに備えてもよい。なお、図９に示す構成要素のうち、図１〜図８に示す構成要素と同一又は同様の機能及び効果を奏するものに対しては、同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。
【０１１０】
圧力調整機構１５０は、マット供給路１２０に設けられ、低温湿潤ガス供給口４２から中空マット３０内に供給される低温湿潤ガスの圧力を調整する。圧力調整機構１５２は、外管供給路１２２に設けられ、外管連通路から外管７２に供給される低温湿潤ガスの圧力を調整する。圧力調整機構１５４は、第２ガス通路１１０の第１開閉弁１１４から排気管１１６に至る途中に設けられ、加圧ガス供給口４４からブローヘッド２０内に供給される加圧ガスの圧力を調整する。
【０１１１】
このような圧力調整機構１５０、１５２、１５４によって、例えば、キャビティ１４に鋳物砂１６を充填する工程（充填工程）と、該充填工程の前にブローヘッド２０内で鋳物砂１６の湿度を調整する準備工程とで、低温湿潤ガスの圧力を変化させることができる。具体的には、前記準備工程では、中空マット３０又は外管７２に供給する低温湿潤ガスの圧力を小さくし、充填工程では、該低温湿潤ガスの圧力を大きくする。これによって、準備工程ではブローヘッド２０内の鋳物砂１６を過剰に巻き上げることなく湿度を効果的に調整することができる。一方、充填工程では、ブローヘッド内で鋳物砂１６に高圧をかけ、速やかにキャビティ１４に良好に鋳物砂１６を充填することができる。
【０１１２】
なお、砂中子製造装置１０は、圧力調整機構１５０、１５２、１５４の全てを備える必要はなく、少なくともいずれか１つを備えるようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１１３】
１０…砂中子製造装置                  １２…金型
１４…キャビティ                      １６…鋳物砂
１８…砂中子                          ２０…ブローヘッド
２２…ブロープレート                  ２４…ガス供給機構
２６…ガッシング機構                  ２８…冷媒供給機構
３０…中空マット                      ３８…鋳物砂供給口
４０…冷媒通路                        ４２…低温湿潤ガス供給口
４４…加圧ガス供給口                  ５０…噴出孔
６０…硬化用ガス供給ノズル            ６２…ガッシングプレート
６４…挿入部                          ６６…ノズル本体
６８…内管                            ７０…冷却管
７２…外管                            ７４…第１噴出口
７６…第２噴出口                      ７８…開口
８０…第１シリンダ                    ８８…連絡部材
９０…コイルスプリング                ９４…第２シリンダ
１００…第１供給ライン                １０２…第２供給ライン
１０４…第１コンプレッサ              １０６…加湿器
１１２…分配管                        １２０…マット供給路
１２２…外管供給路                    １３０…第２コンプレッサ
１３２…加熱器                        １３６…切換弁
１３８…内管供給路                    １４２…冷媒供給路
１５０、１５２、１５４…圧力調整機構
【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】
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【図８】
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【図９】
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