JP2008007315A - 原料供給方法及び原料フィーダ - Google Patents

Abstract

【課題】ブロッキング状態を効果的に防止する原料供給方法及び原料フィーダを提供する。
【解決手段】原料を蓄える原料箱２の底部３に、この原料箱２内部から外部にスクリュー４が貫通する原料払い出し用のスクリューコンベア５を設け、上記原料箱２内部の上記スクリュー４より上方に、水平な回転軸６とその回転軸６から偏心した攪拌板７とを有する水平アジテータ８を設けた原料フィーダ１において、上記スクリュー４に上記攪拌板７の回転軌道Ｓ１に向けて突き出した突起９を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、ブロッキング状態を効果的に防止する原料供給方法及び原料フィーダに関する。

粉体、粒体などのばら状の原料を消費先に払い出す装置として、原料フィーダが知られている。図４に示されるように、原料フィーダ４１は、ばら状の原料を蓄える原料箱２の底部３に、この原料箱２内部から外部にスクリュー４が貫通する原料払い出し用のスクリューコンベア５を設け、上記原料箱２内部の上記スクリュー４より上方に、水平な回転軸６とその回転軸６から偏心した攪拌板７とを有する水平アジテータ８を設けたものである。

近年、環境問題が重要となる中で、廃棄物処理費用が年々高くなっている。高分子についても再生再利用の気運が高まっている。こうした中で、ポリマの塊である廃棄ポリマ資源を粉砕した粉砕ポリマを再生工程に向けて一定速度で供給するために、原料フィーダが利用されるケースが増加している。

図５に示されるように、粉砕ポリマは、ペレットなどの規定の形状に形成された新規ポリマ原料とは異なり、ひとつひとつの粒子が様々な形状や大きさになっている。また、粉砕の際に粒子から紐や髭が出る、あるいは粒子が綿状になるという現象がある。例えば、ポリエチレンやＰＶＣのように常温でも比較的軟らかい廃棄ポリマ資源を粉砕するとき、粉砕機の調整不十分等により、粒子から紐や髭が出たり、粒子が綿状や糸状になったりする。これらが原因で、粉砕ポリマは、粒子同士が引っ掛かりやすく、あるいは絡みやすくなる。このため、ブリッジが形成されやすい。ブリッジとは、ばら状のものが互いに組み合って橋のように固まってできた構造体のことを言う。なお、ペレットであっても粘着しやすい材質のものでは、ブリッジが形成されやすい。

このように、粉砕ポリマの粒子同士が引っ掛かりやすいため、原料箱内部でブリッジが形成されてブロッキング状態となりやすい。ブロッキング状態とは、原料の流れが停止した状態のことを言う。ブリッジが形成されると、スクリューの周囲が空洞となり、粉砕ポリマがスクリューに届かなくなるので、払い出しが不能になる。また、ブリッジが崩れてブロッキング状態が解消されても再びブロッキング状態が発生することが繰り返されると、再生工程に対する粉砕ポリマの供給が不安定になる。

ホッパから減った重量を測定して材料の供給量を調整するロスインウェイト方式の原料フィーダでは、ブロッキング状態が発生すると、原料が払い出せなくなるので、スクリューの回転数が限界まで上がる。その状態で、人為的に棒などでブリッジを突き崩すと、今度は、一気に大量の原料が払い出されて、消費先である再生工程（例えば、押出機）が過剰供給になって運転に支障をきたす。

このような問題に対し、従来は、図４のようにスクリューコンベア５のスクリュー４より上方に水平アジテータ８を設けたり、特許文献１のように攪拌ホイールをスクリュー上部に設けることにより、原料箱内部で攪拌を行ってブリッジが形成されないようにしている。

特開平７−２８２３４９号公報 特開２００１−１９０８８号公報 特開平９−２５３４７６号公報 実公昭６３−３８１８１号公報

しかしながら、図４のようにスクリューコンベア５のスクリュー４より上方に水平アジテータ８を設けると、粉砕ポリマを払い出し続ける間に、水平アジテータ８の運動範囲である円筒状の空間（攪拌板７の回転軌道Ｓ１で囲まれた空間）と、スクリューコンベア５の運動範囲である円筒状の空間（スクリュー４の外周の回転軌道Ｓ２で囲まれた空間）との隙間Ｇにブリッジが形成されることが分かった。当初は、ブリッジは水平アジテータ８の上で形成されると考えられたが、本発明者が詳細に検討した結果、隙間Ｇに形成されやすいことが明らかになったのである。

一方、スクリューより上方に攪拌ホイールを設けると、攪拌ホイールが大きなトルクを要することから、大きな駆動力が必要になり、装置の製造コストが高くなる。また、この構成では、ブロッキング状態が発生しやすい。

上記２つの原料フィーダは、ブリッジが形成され始めた際に、水平アジテータあるいはスクリューが面又は線でブリッジ表面を押してブリッジを押し固めることになる。従って、ブリッジを突き崩すのが困難である。

特許文献２には、粉砕屑の原料箱内にガスを噴射してブロッキング状態を防ぐ方法が提案されている。しかし、粉砕屑のサイズが非常に細かくて大きさや形状が不規則な場合に、強固なブリッジが形成されて、ガスではブリッジを崩すことはできない。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、ブロッキング状態を効果的に防止する原料供給方法及び原料フィーダを提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の原料供給方法は、原料を蓄える原料箱の底部でこの原料箱内部から外部に貫通したスクリューを回転させることにより、上記原料箱内部の原料を上記スクリューの軸方向に移送して外部に払い出すと共に、上記原料箱内部の上記スクリューより上方で水平な回転軸の周りに攪拌板を偏心回転させてブロッキング状態を防止する原料供給方法において、上記スクリューに上記攪拌板の回転軌道に囲まれた空間に向けて突き出した突起を設けて該スクリューと共に回転させることにより、上記攪拌板下におけるブロッキング状態を防止するものである。

また、本発明の原料フィーダは、原料を蓄える原料箱の底部に、この原料箱内部から外部にスクリューが貫通する原料払い出し用のスクリューコンベアを設け、上記原料箱内部の上記スクリューより上方に、水平な回転軸とその回転軸から偏心した攪拌板とを有する水平アジテータを設けた原料フィーダにおいて、上記スクリューに上記攪拌板の回転軌道に囲まれた空間に向けて突き出した突起を設けたものである。

上記突起を上記スクリューの外周から該スクリューの軸に対して直角に延ばしてもよい。

上記スクリューの外周から延びた上記突起が曲線部を有してもよい。

上記原料が廃棄ポリマ資源を粉砕した粉砕ポリマであってもよい。

本発明は次の如き優れた効果を発揮する。

（１）ブロッキング状態を効果的に防止することができる。

以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１（ａ）〜図１（ｃ）に示されるように、本発明に係る原料フィーダ（ロス・イン・ウェイングフィーダ）１は、ばら状の原料（図示せず）を蓄える原料箱２の底部３に、この原料箱２内部から外部にスクリュー４が貫通する原料払い出し用のスクリューコンベア５を設け、上記原料箱２内部の上記スクリュー４より上方に、水平な回転軸６とその回転軸６から偏心した攪拌板７とを有する水平アジテータ８を設けた原料フィーダ１において、上記スクリュー４に上記攪拌板７の回転軌道Ｓ１に囲まれた空間に向けて突き出した突起９を設けたものである。

原料箱２は、ホッパーとも呼ばれ、原料が投入される大口径の上部開口１０と、その上部開口１０より下に向かい径が徐々に小さくなったテーパ部１１と、そのテーパ部１１の下に位置してスクリューコンベア５が設けられた底部３とを有する。

スクリューコンベア５は、底部３に隣接して原料箱２の外部に設けられたコンベア用モータ１２と、そのコンベア用モータ１２の回転軸に連結され原料箱２の底部３を貫通して反対側の外部に抜けているスクリュー４と、原料箱２の外部でスクリュー４を覆うカバー筒１３とを有する。スクリューコンベア５のスクリュー４は、一般に水平に限らないが、ここでは水平に設けてある。

スクリューコンベア５には、プレートタイプ、全制限コイルタイプ、オープンタイプなどが周知であり、どのタイプでも本発明に使用できるが、この実施形態のスクリューコンベア５では、スクリュー４が、コンベア用モータ１２の回転軸に同軸に取り付けられた円柱軸１４を有し、その円柱軸１４の外周から径方向に立ち上げた羽根１５が円柱軸１４を巻いて軸方向に延ばされて螺旋状を呈する。このスクリューコンベア５によると、羽根１５の面に接した原料が羽根１５の回転移動によって押され、その力の軸方向成分により原料が軸方向に押し出されるので、スクリュー４全体の回転に伴って継続して原料が軸方向に移送されることにより、原料箱２の外部へ原料が払い出される。このスクリューコンベア５をプレートタイプと言う。

水平アジテータ８は、コンベア用モータ５より上方で原料箱２外に設けられたアジテータ用モータ１６と、そのアジテータ用モータ１６に同軸に取り付けられた水平な回転軸６と、その回転軸６から径方向両側に突き出たシャフト１７と、そのシャフト１７の両端にそれぞれ取り付けられて水平かつ互いに反対向きに延びた２枚の攪拌板７とを有する。

そして、本発明の特徴として、スクリュー４には、攪拌板７の回転軌道Ｓ１に囲まれた空間に向けて突き出した突起９が設けられている。この実施形態では、突起９は、スクリュー４の外周（羽根１５のエッジ）に取り付けられ、そこからスクリュー４の軸に対して直角に、すなわちスクリュー４の径方向外方に向かって直線的に延びた棒状のものである。突起９は、適宜な間隔をあけて複数個設けられている。突起９の間隔は、円柱軸１４の円周角で表すと、１８０°間隔、１２０°間隔、９０°間隔などがよい。また、突起９は、曲線部を有し、湾曲していてもよい。

次に、動作及び効果を説明する。

既に述べたように、図４の原料フィーダ４１では、水平アジテータ８の運動範囲である円筒状の空間（攪拌板７の回転軌道Ｓ１で囲まれた空間）と、スクリューコンベア５の運動範囲である円筒状の空間（スクリュー４の外周の回転軌道Ｓ２で囲まれた空間）との隙間Ｇにブリッジが形成される。

図１の原料フィーダ１では、スクリュー４に攪拌板７の回転軌道Ｓ１に囲まれた空間に向けて突き出した突起９が設けられているので、上記隙間Ｇ内で突起９が運動する。このため、隙間Ｇにブリッジが形成されようとしても、突起９がそのブリッジを形成しようとしている原料を引っ掻き落とすことになり、ブリッジの形成を防ぐことができる。

このとき、攪拌板７の回転軌道Ｓ１で囲まれた空間と突起９の先端の回転軌道Ｓ３で囲まれた空間との間に、わずかな隙間ｇが形成されるが、隙間ｇが原料のサイズや性状（粒子同士の引っ掛かりやすさ、粘着しやすさなど）に鑑みて十分に狭ければブリッジの形成を防ぐことができる。

原料が図５の粉砕ポリマである場合、アジテータとスクリューに設けられた突起間の空間（隙間ｇ）を２０ｍｍ以上にするとその間で材料が絡み合ってブロッキングする可能性があることが分かったので、これ（隙間ｇ）を２０ｍｍ未満にすることで、アジテータとフィーダとの間にブロッキングすることを防ぐことが可能である。

次に、他の実施形態を説明する。

図２（ａ）〜図２（ｃ）に示した原料フィーダ２１は、突起２２の形状が図１の原料フィーダ１の突起９と異なる。他の部材は図１と同じなので説明は省略する。

この実施形態では、突起２２は、スクリュー４の外周（羽根１５のエッジ）に取り付けられ、その取り付け箇所から羽根１５のエッジに接する曲線（接線）に沿って延び、スクリュー４の軸に対して傾斜し、スクリュー４の径方向外方に膨らみつつ、羽根１５よりも大きな径でスクリュー４を巻くように湾曲している曲線状のものである。図２（ｃ）では、突起２２を円柱軸１４の円周角で３６０°間隔に配置しているが、この間隔は広げても狭めてもよい。

この構成によれば、スクリュー４に攪拌板７の回転軌道Ｓ１に囲まれた空間に向けて突き出した突起２２が設けられているので、水平アジテータ８の運動範囲である円筒状の空間（攪拌板７の回転軌道Ｓ１で囲まれた空間）と、スクリューコンベア５の運動範囲である円筒状の空間（スクリュー４の外周の回転軌道Ｓ２で囲まれた空間）との隙間Ｇ内で突起２２が運動する。このため、隙間Ｇにブリッジが形成されようとしても、突起２２がそのブリッジを形成しようとしている原料を引っ掻き落とすことになり、ブリッジの形成を防ぐことができる。

これに加え、突起２２が図２（ｃ）に示す形状であることにより、羽根１５が径方向に拡大したのと同じような効果が生じ、突起２２も原料を軸方向に押し出す働きをする。

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示した原料フィーダ３１は、スクリューコンベア３２が図２の原料フィーダ２１のスクリューコンベア５と異なる。他の部材は図２と同じなので説明は省略する。

この実施形態では、スクリューコンベア３２は、スクリュー３３がコイル３４からなるものであり、スパイラルコンベアとも呼ばれる。スクリュー３３は、コンベア用モータ１２の回転軸に同軸に取り付けられたコイル３４からなり、コイル３４の内側は中空である。このスクリューコンベア３２によると、コイル３４に接した原料がコイル３４の回転移動によって押され、その力の軸方向成分により原料が軸方向に押し出されるので、スクリュー３３全体の回転に伴って継続して原料が軸方向に移送されることにより、原料箱２の外部へ原料が払い出される。

突起２２は、スクリュー３３の外周（コイル３４の外側）に取り付けられ、そこからスクリュー３３の軸に対して傾斜させて、すなわちスクリュー３３の径方向外方かつ軸方向一方（払い出しの反対方向）に延び、その先でスクリュー３３の周方向に曲がった曲線状のものである。

この構成によれば、スクリュー３３に攪拌板７の回転軌道Ｓ１に囲まれた空間に向けて突き出した突起２２が設けられているので、水平アジテータ８の運動範囲である円筒状の空間（攪拌板７の回転軌道Ｓ１で囲まれた空間）と、スクリューコンベア３２の運動範囲である円筒状の空間（スクリュー３３の外周＝コイル３４の回転軌道Ｓ４で囲まれた空間）との隙間Ｇ内で突起２２が運動する。このため、隙間Ｇにブリッジが形成されようとしても、突起２２がそのブリッジを形成しようとしている原料を引っ掻き落とすことになり、ブリッジの形成を防ぐことができる。

これに加え、突起２２が上記形状であることにより、突起２２も原料を軸方向に押し出す働きをする。

表１に示す実施例１〜３の原料フィーダ１、比較例１〜３の原料フィーダを稼働させ、ブロッキング状態の有無を観察すると共に、消費先に吐出された原料を測定して単位時間当たりの払い出し量を求めた。

（実施例１）
図１の原料フィーダ１に図５の粉砕ポリマを供給した。スクリューコンベア５のスクリュー４は、外径を２５ｍｍ、ピッチを５０ｍｍとした。隙間Ｇの高さは３０ｍｍとした。突起９の長さは２５ｍｍとした。突起９の先端とスクリュー４の中心との距離は３７．５ｍｍとなる。これにより、攪拌板７の回転軌道Ｓ１で囲まれた空間と突起９の先端の回転軌道Ｓ３で囲まれた空間との隙間ｇは、５ｍｍであるから２ｍｍ未満となる。突起９は、隙間Ｇ内でブリッジを形成しようとしている原料を引っ掻き落とすのに十分である。

この結果、ブロッキング状態は発生せず、最大で７ｋｇ／ｈの払い出し量で粉砕ポリマが消費先に安定供給された。
（実施例２）
図２の原料フィーダ２１に図５の粉砕ポリマを供給した。スクリューコンベア５のスクリュー４は、羽根１５の外径Ｒを２５ｍｍ、ピッチを５０ｍｍとした。隙間Ｇは３０ｍｍとした。突起２２の先端とスクリュー４の中心との距離Ｔは３０ｍｍとした。これにより、攪拌板７の回転軌道Ｓ１で囲まれた空間と突起２２の先端の回転軌道Ｓ３で囲まれた空間との隙間ｇは１２．５ｍｍであるから２０ｍｍ未満となる。突起２２は、隙間Ｇ内でブリッジを形成しようとしている原料を引っ掻き落とすのに十分である。

この結果、ブロッキング状態は発生せず、最大で１２ｋｇ／ｈの払い出し量で粉砕ポリマが消費先に安定供給された。
（実施例３）
図３の原料フィーダ３１に図５の粉砕ポリマを供給した。スクリューコンベア３２のスクリュー３３は、羽根１５の外径Ｒを２５ｍｍ、ピッチを５０ｍｍとした。隙間Ｇの高さは３０ｍｍとした。突起２２の先端とスクリュー３３の中心との距離Ｔは３０ｍｍとした。これにより、攪拌板７の回転軌道Ｓ１で囲まれた空間と突起２２の先端の回転軌道Ｓ３で囲まれた空間との隙間ｇは１２．５ｍｍであるから２０ｍｍ未満となる。突起２２は、隙間Ｇ内でブリッジを形成しようとしている原料を引っ掻き落とすのに十分である。

この結果、ブロッキング状態は発生せず、最大で１２ｋｇ／ｈの払い出し量で粉砕ポリマが消費先に安定供給された。
（比較例１）
図４の原料フィーダ３１に図５の粉砕ポリマを供給した。スクリューコンベア３２のスクリュー３３は、外径を２５ｍｍ、ピッチを５０ｍｍとした。隙間Ｇの高さは３０ｍｍとした。つまり、実施例１から突起９を取り除いた構成である。

この結果、ブロッキング状態が発生して、払い出しが不安定になり、０〜５ｋｇ／ｈの範囲で払い出し量が変動した。
（比較例２）
実施例３から突起２２を取り除いた構成の原料フィーダに図５の粉砕ポリマを供給した。

この結果、ブロッキング状態が発生して、払い出しが不安定になり、０〜５ｋｇ／ｈの範囲で払い出し量が変動した。
（比較例３）
実施例１の原料フィーダ１において隙間ｇの高さを２５ｍｍとした。

この結果、払い出しが止まるという問題はなかったものの、吐出ムラが３ｋｇ程度起こり、払い出しが不安定になり、９〜１２ｋｇ／ｈの範囲で払い出し量が変動した。

以上の結果から本発明がブロッキング状態を効果的に防止することが実証され、払い出し量が安定化できると共に、払い出しの高速化にも結びつくことが分かった。

本発明の一実施形態を示す原料フィーダの構成を示す図であり、（ａ）は側断面図、（ｂ）は正断面図、（ｃ）は拡大斜視図である。 本発明の一実施形態を示す原料フィーダの構成を示す図であり、（ａ）は側断面図、（ｂ）は正断面図、（ｃ）は拡大斜視図である。 本発明の一実施形態を示す原料フィーダの構成を示す図であり、（ａ）は側断面図、（ｂ）は正断面図である。 従来の原料フィーダの構成を示す図であり、（ａ）は側断面図、（ｂ）は正断面図である。 粉砕ポリマの外観図である。

符号の説明

１，２１，３１ 原料フィーダ
２ 原料箱
３ 底部
４，３３ スクリュー
５，３２ スクリューコンベア
６ 回転軸
７ 攪拌板
８ 水平アジテータ
９，２２ 突起

Claims (5)

1. 原料を蓄える原料箱の底部でこの原料箱内部から外部に貫通したスクリューを回転させることにより、上記原料箱内部の原料を上記スクリューの軸方向に移送して外部に払い出すと共に、上記原料箱内部の上記スクリューより上方で水平な回転軸の周りに攪拌板を偏心回転させてブロッキング状態を防止する原料供給方法において、上記スクリューに上記攪拌板の回転軌道に囲まれた空間に向けて突き出した突起を設けて該スクリューと共に回転させることにより、上記攪拌板下におけるブロッキング状態を防止することを特徴とする原料供給方法。
2. 原料を蓄える原料箱の底部に、この原料箱内部から外部にスクリューが貫通する原料払い出し用のスクリューコンベアを設け、上記原料箱内部の上記スクリューより上方に、水平な回転軸とその回転軸から偏心した攪拌板とを有する水平アジテータを設けた原料フィーダにおいて、上記スクリューに上記攪拌板の回転軌道に囲まれた空間に向けて突き出した突起を設けたことを特徴とする原料フィーダ。
3. 上記突起を上記スクリューの外周から該スクリューの軸に対して直角に延ばしたことを特徴とする請求項２記載の原料フィーダ。
4. 上記スクリューの外周から延びた上記突起が曲線部を有することを特徴とする請求項２記載の原料フィーダ。
5. 上記原料が廃棄ポリマ資源を粉砕した粉砕ポリマであることを特徴とする請求項２〜４いずれか記載の原料フィーダ。
   

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