JP2005219104A - ペレット成形装置及びペレット成形用金型 - Google Patents

Abstract

【課題】粉末状の原料から粒状のペレットを効率的に製造するペレット成形装置を提供する。
【解決手段】粉末状の原料を金型を用いてペレット状に形成するペレット成形装置である。３組以上の下型２を回転体３上に等角度の間隔で配置すると共に、前記回転体３を、下型２を配置した角度θと同角度で間欠的に回転させ、かつ、前記回転体３が一時的に停止する下型停止位置Ａ〜Ｆのうちの少なくとも３箇所に、原料ａを下型２に供給する原料供給部４と、下型２内の原料ａを上型３０で圧縮してペレット状に成形するペレット加工機５と、成形されたペレットｃを下型２から排出するペレット排出部６とを設けた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、粉末状の原料から粒状のペレットを効率的に製造するペレット成形装置及びペレット成形用金型に関するものである。

従来、天然ガスを輸送および貯蔵する方法として、ＬＮＧ（液化天然ガス）の代わりにＮＧＨ（天然ガスハイドレート）を輸送および貯蔵することが提案されている。ＮＧＨは、所定の温度および圧力のもとで天然ガスと水とを反応させて生成した水和物であり、単位体積当たり百数十倍の天然ガスを包蔵している。また、常圧では、−２０℃程度で自己保存効果により、その分解が抑制されることが知られており、この特性を利用して天然ガスの輸送および貯蔵することが検討されている。

ところで、近年、ガスを包蔵している水和物の粒子を大きな粒子に集塊化してその容積を減らすことが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特許第３１７３６１１号明細書（第６頁、第３図）

しかしながら、上記の特許文献１には、ガスを包蔵している水和物の粒子を大きな粒子に集塊化する集塊化装置について具体的に開示されていない。

そこで、本発明者らは、ガスを包蔵している水和物の粒子を大きな粒子に集塊化する集塊化装置、すなわち、ペレット成形装置およびペレット成形用金型について鋭意検討し、本発明に至ったのである。

すなわち、本発明の目的とするところは、粉末状の原料から粒状のペレットを効率的に製造するペレット成形装置及びペレット成形用金型を提供することにある。本発明の他の目的は、複数個のペレットを同時に成形するペレット成形装置及びペレット成形用金型を提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明は、次のように構成されている。

請求項１に記載の発明は、粉末状の原料を金型を用いてペレット状に形成するペレット成形装置において、３組以上の下型を回転体上に等角度の間隔で配置すると共に、前記回転体を、下型を配置した角度と同角度で間欠的に回転させ、かつ、前記回転体が一時的に停止する下型停止位置のうちの少なくとも３箇所に、原料を下型に供給する原料供給部と、下型内の原料を上型で圧縮してペレット状に成形するペレット加工機と、成形されたペレットを下型から排出するペレット排出部とを設けたことを特徴とするペレット成形装置である。

請求項２に記載の発明は、原料供給と、ペレット成形と、ペレット排出とを同時に行うことを特徴とする請求項１記載のペレット成形装置である。

請求項３に記載の発明は、下型に複数の凹みを設けたことを特徴とする請求項１記載のペレット成形装置である。

請求項４に記載の発明は、上型にピストン状の複数の杵を設けるとともに、各杵の先端にそれぞれ凹みを設けたことを特徴とする請求項１記載のペレット成形装置である。

請求項５に記載の発明は、粉末状の原料をペレット状に圧縮形成するペレット成形用金型であって、該金型を、上型と下型により構成し、前記上型を、多数のピストン状の杵により形成するとともに、これらの杵をペレット加工機の往復運動するラムに設け、更に、ピストン状の杵の先端にそれぞれ凹みを設け、かつ、前記下型を、固定部と、該固定部に起伏自在に設けた起伏部により形成するとともに、ピストン状の杵の先端に設けた凹みに対抗する凹みを、前記起伏部又は起伏部と固定部に跨がって設けたことを特徴とするペレット成形用金型である。

請求項６に記載の発明は、下型に設けた凹みの縁に、ピストン状の直径と略直径を同じくする第１の円筒部と、それより径の大きい第２の円筒部とを２段に設けたことを特徴とする請求項５記載のペレット成形用金型である。

請求項７に記載の発明は、下型の起伏部を、ヒンジを基点にして略９０度立て起すことを特徴とする請求項５記載のペレット成形用金型である。

請求項８に記載の発明は、上型および下型に設けた凹みを半球状にすることを特徴とする請求項５記載のペレット成形用金型である。

上記のように、請求項１のペレット成形装置は、粉末状の原料を金型を用いてペレット状に形成するペレット成形装置において、３組以上の下型を回転体上に等角度の間隔で配置すると共に、前記回転体を、下型を配置した角度と同角度で間欠的に回転させ、かつ、前記回転体が一時的に停止する下型停止位置のうちの少なくとも３箇所に、原料を下型に供給する原料供給部と、下型内の原料を上型で圧縮してペレット状に成形するペレット加工機と、成形されたペレットを下型から排出するペレット排出部とを設けたため、原料の供給と、ペレットの成形と、ペレットの排出とを同時に、かつ、他の干渉を受けることなく、円滑に実施することができる。

また、本発明のペレット成形装置は、原料の供給と、ペレットの成形と、ペレットの排出の３つの動作（作業）を同時に実施できるので、ペレットを成形する工程のサイクルタイムを短縮することができる。

更に、本発明のペレット成形装置は、原料の供給と、ペレットの成形と、ペレットの排出の３つの動作（作業）を回転体の一時停止中、すなわち、下型の一時停止中に行うので、確実な成形動作が可能である。

他方、請求項５のペレット成形用金型は、粉末状の原料をペレット状に圧縮形成するペレット成形用金型であって、該金型を、上型と下型により構成し、前記上型を、多数のピストン状の杵により形成するとともに、これらの杵をペレット加工機の往復運動するラムに設け、更に、ピストン状の杵の先端にそれぞれ凹みを設け、かつ、前記下型を、固定部と、該固定部に起伏自在に設けた起伏部により形成するとともに、ピストン状の杵の先端に設けた凹みに対抗する凹みを、前記起伏部又は起伏部と固定部に跨がって設けたため、多数のペレットを一度に形成することができるとともに、ペレットの形状や重量などにバラツキのない高品質のペレットを効率的に形成することができる。また、ペレットが型崩れしないため、歩留りが大幅に向上する。

請求項６の発明は、下型に設けた凹みの縁に、ピストン状の直径と略直径を同じくする第１の円筒部と、それより径の大きい第２の円筒部とを２段に設けたため、上型のピストン状の杵によって下型内の粉末状の原料を押えた時、余分な原料が上型のピストン状の杵と下型の第２の円筒部との間に形成された隙間から上方に逃げることができる。

請求項７の発明は、下型の起伏部を、ヒンジを基点にして略９０度立て起すようにしたため、下型の起伏部に衝撃を与えたり、或いは、下型の起伏部から突き出ているペレットの尻をペレット突出棒で突いて簡単に突き出すことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。尚、この実施の形態では球形ペレットを形成する場合を例にとる。

図１において、１はペレット成形装置であり、下型２と、円盤状の回転体３と、原料供給部４と、ペレット加工機５と、ペレット排出部６とを備えている。

この回転体３上には、金属製の下型２が３組以上（この例では、６組。）、等角度θ（この例では、θ＝３６０度／６。）の間隔で配置されている。その上、この回転体３は、下型２の配置角度θと同じ回転角度θ（θ＝３６０度／６）を持って時計方向に間欠的に回転するようになっている。

更に、上記原料供給部４は、回転体３が一時的に停止する六つの下型停止位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆのうちの下型停止位置Ａに配置され、上記ペレット加工機５は、下型停止位置Ｃに配置され、ペレット排出部６は、下型停止位置Ｅに配置されている。ここで、回転体３は、時計方向に間欠的に回転するため、回転体３上の下型２は、下型停止位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆの順に一時的に停止するようになっている。

上記下型２には、図２に示すように、半球状の凹み（雌型）２０が複数個、例えば、７〜２００個設けられている。この個数は、加工機の能力で決まる。更に、具体的に説明すると、下型２は、第１、第２、第３の三つの部分２１，２２，２３から構成されているが、半球状の凹み（雌型）２０は、第２、第３の二つの下型２２，２３に掛かるように又は跨がるように設けられている。

ここで、半球状の凹み（雌型）２０を第２、第３の二つの下型２２，２３に関わるように設けた理由は、後で詳しく説明するが、第２下型２２と第３下型（固定部）２３との接触面、換言すれば、第２下型２２の底面に形成された孔２４を利用して下型２内のペレットを排出するためである。

更に、この下型２は、図２及び図３に示すように、半球状の凹み（雌型）２０の上部に、後述する上型（押え型）３０のピストン状の杵３１の直径と略直径を同じくする第１の円筒部２５と、それより径の大きい第２の円筒部２６を有している。

従って、下型２に設けた半球状の凹み（雌型）２０と、上型（押え型）３０のピストン状の杵３１の先端に設けた半球状の凹み（雌型）３２とによって固く締め付けた略球形のペレットを成形することができる。

その理由は、上型３０のピストン状の杵３１によって下型２内の粉末状の原料を押さえ付けた時に余分な原料が上型３０のピストン状の杵３１と、下型２の第２の円筒部２６との間に形成された隙間から上方に逃げるためであろうと推察されている。

上記の第１、第２下型２１，２２は、図２に示すように、横軸（ヒンジ軸）７によって第３下型２３に開閉自在に設けられ、９０度立て起すことができるようになっている。また、下型２には、図４に示すように、半球状の凹み（雌型）２０が蜂の巣に設けられているが、上型３０のピストン状の杵３１も下型２の半球状の凹み（雌型）２０に対向するように蜂の巣に設けられていることは言う迄もない。

この上型３０を構成しているピストン状の杵３１は、図２に示すように、その根元をペレット加工機５に備えられている１個の押し棒（ラム）３３に装着されている。ここで、上記下型２および上型３０の半球状の凹み（雌型）２０，３２の直径は、例えば、１０〜１００ｍｍの範囲が実用的である。

上記原料供給部４には、例えば、原料供給管８が設けられているが（図１参照。）、上記ペレット排出部６には、図５に示すように、第２下金２２の底に開いている孔２４に対向するペレット突出棒９が設けられている。これらの複数本のペレット突出棒９は、それぞれ、支持板１０に取り付けられ、図示しない軸芯を中心にしてペレット突出し位置と、第１、第２下金２１，２２と干渉しない待機位置との間を回動するようになっている。また、このペレット排出部６には、ペレットを排出部するためのホッパー１１が設けられている。

次に、本発明のペレット成形装置の作用について説明する。

（ａ） 図６に示すように、下型２ａが原料供給部４の供給管８の位置に停止すると、この供給管８から固まりのない粉末状の原料、例えば、天然ガスハイドレート粉末ａが下型２ａに定量供給される。下型２ａ内に供給された原料ａは、図示しない板状物によって平に均される。

（ｂ） 続いて、回転体３が所定の回転角度θ（この例では、θ＝３６０度／６。）の分だけ時計方向に間欠的に回転すると、図７に示すように、下型２ｂが原料供給部４の供給管８の位置に停止するので、供給管８から下金２ｂに天然ガスハイドレート粉末ａが定量供給される。

（ｃ） 続いて、回転体３が所定の回転角度θの分だけ時計方向に間欠的に回転すると、図８に示すように、下型２ｃが原料供給部４の供給管８の位置に停止する同時に、下金２ａがペレット加工機５の位置に停止する。

この時は、原料供給部４の供給管８から下型２ｃに天然ガスハイドレート粉末ａが定量供給されると同時に、ペレット加工機５のラム３３を矢印ｂの方向に押し下げることにより、上型３０のピストン状の杵３１の半球状の窪み（雌型）３２と、下型２ａの半球状の窪み（雌型）２０によって固く締まった略球形のペレットｃが成形される。

（ｄ） 続いて、回転体３が所定の回転角度θの分だけ時計方向に間欠的に回転すると、図９に示すように、下型２ｄが原料供給部４の供給管８の位置に停止すると同時に、下金２ｂがペレット加工機５の位置に停止する。

この時は、原料供給部４の供給管８から下型２ｄに天然ガスハイドレート粉末ａが定量供給されると同時に、ペレット加工機５のラム３３を矢印ｂの方向に押し下げることにより、上型３０のピストン状の杵３１の半球状の窪み（雌型）３２と、下型２ｂの半球状の窪み（雌型）２０によって固く締まった略球形のペレットｃが成形される。

（ｅ） 続いて、回転体３が所定の回転角度θの分だけ時計方向に間欠的に回転すると、図１０に示すように、下型２ｅが原料供給部４の供給管８の位置に停止し、下型２ｃがペレット加工機５の位置に停止し、更に、下金２ａがペレット排出部６に位置に停止する。

この時は、原料供給部４の供給管８から下型２ｅに天然ガスハイドレート粉末ａが定量供給されると同時に、ペレット加工機５によって下型２ｃ内の天然ガスハイドレート粉末ａが球形のペレットｃが加工され、同時に、ペレット排出部６において、球形のペレットｃが下金２ａから排出される。

図１１に示すように、下金２ａのうちの第１、第２の下型（起伏部）２１，２２が横軸（ヒンジ軸）７を軸にして９０度立ち起きると（反時計方向に９０度回転すると）、第２の下型２２の底部に開いている孔２４から球形のペレットｃの尻ｃ’が突き出ているので、ペレット突出棒９によってペレットｃの尻ｃ’を矢印ｄの方向に押すと、第２の下型２２からペレットｃが突き出され、ペレット排出部６のホッパー１１内に排出される。

（ｆ） 続いて、回転体３が所定の回転角度θの分だけ時計方向に間欠的に回転すると、図１２に示すように、下型２ｆが原料供給部４の供給管８の位置に停止し、下型２ｄがペレット加工機５の位置に停止し、更に、下金２ｂがペレット排出部６に位置に停止する。

この時は、原料供給部４の供給管８から下型２ｆに天然ガスハイドレート粉末ａが定量供給されると同時に、ペレット加工機５によって下型２ｄ内の天然ガスハイドレート粉末ａが球形のペレットｃが加工され、同時に、ペレット排出部６において、球形のペレットｃが下金２ｂから排出される。

以後、（ａ）〜（ｆ）が繰り返し行われる。従って、原料供給部４における原料供給と、ペレット加工機５におけるペレット加工と、ペレット排出部６におけるペレット排出は、互いに同期させることが必要である。

以上の説明では、ペレットｃをペレット突出棒９によって下型２の起伏部２１，２２から突き出す場合について説明したが、例えば、図１３に示すように、下型２の起伏部２１，２２の自由端をストッパーに衝突させると、ペレット突出棒９を使用しなくてもペレットａを下型２の起伏部２１，２２から取り出すことができる。尚、第１の実施形態と同じ部位には同じ番号を付けて詳しい説明を省略する。

また、粉末状の原料を球形に成形する場合について説明したが、この例に限らず、例えば、カプセル形、ラグビーボール形などにする場合にも適用することができる。また、原料としては、天然ガスハイドレート粉末に限らず、例えば、雪、薬品、食品等、粉末状の原料であれば利用可能である。

また、回転体としては、円盤に限らず、例えば、回転軸芯から半径方向に所定数のアームを放射状に設けたものでもよい。

本発明に係るペレット成形装置の概略構成図である。 本発明のペレット成形装置の要部拡大断面図である。 図２のＸ部拡大図である。 下金の平面図である。 第１、第２下金を９０度立ち起こした場合の断面図ある。 下金２ａに原料を定量供給する説明図である。 下金２ｂに原料を定量供給する説明図である。 下金２ｃに原料を定量供給すると同時に、下金２ａの原料を球形に形成する説明図である。 下金２ｄに原料を定量供給する説明図である。 下金２ｅに原料を定量供給し、下金２ｃの原料を球形に形成し、同時に下金２ａのペレットを排出する説明図である。 下金から球形のペレットを突き出す説明図である。 下金２ｆに原料を定量供給する説明図である。 ペレット排出部の別の例の説明図である。

符号の説明

２ 下型
３ 回転体
４ 原料供給部
５ ペレット加工機
６ ペレット排出部
３０ 上型
Ａ〜Ｆ 下型停止位置

Claims (8)

1. 粉末状の原料を金型を用いてペレット状に形成するペレット成形装置において、３組以上の下型を回転体上に等角度の間隔で配置すると共に、前記回転体を、下型を配置した角度と同角度で間欠的に回転させ、かつ、前記回転体が一時的に停止する下型停止位置のうちの少なくとも３箇所に、原料を下型に供給する原料供給部と、下型内の原料を上型で圧縮してペレット状に成形するペレット加工機と、成形されたペレットを下型から排出するペレット排出部とを設けたことを特徴とするペレット成形装置。
2. 原料供給と、ペレット成形と、ペレット排出とを同時に行うことを特徴とする請求項１記載のペレット成形装置。
3. 下型に複数の凹みを設けたことを特徴とする請求項１記載のペレット成形装置。
4. 上型にピストン状の複数の杵を設けるとともに、各杵の先端にそれぞれ凹みを設けたことを特徴とする請求項１記載のペレット成形装置。
5. 粉末状の原料をペレット状に圧縮形成するペレット成形用金型であって、該金型を、上型と下型により構成し、前記上型を、多数のピストン状の杵により形成するとともに、これらの杵をペレット加工機の往復運動するラムに設け、更に、ピストン状の杵の先端にそれぞれ凹みを設け、かつ、前記下型を、固定部と、該固定部に起伏自在に設けた起伏部により形成するとともに、ピストン状の杵の先端に設けた凹みに対抗する凹みを、前記起伏部又は起伏部と固定部に跨がって設けたことを特徴とするペレット成形用金型。
6. 下型に設けた凹みの縁に、ピストン状の直径と略直径を同じくする第１の円筒部と、それより径の大きい第２の円筒部とを２段に設けたことを特徴とする請求項５記載のペレット成形用金型。
7. 下型の起伏部を、ヒンジを基点にして略９０度立て起すことを特徴とする請求項５記載のペレット成形用金型。
8. 上型および下型に設けた凹みを半球状にすることを特徴とする請求項５記載のペレット成形用金型。
   

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