JP2009137123A - 混合造粒装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タンク内に設けられた回転羽根を用いて材料の造粒を行う混合造粒装置において、材料の造粒を実質的に連続的に行うことができるようにすること。
【解決手段】混合造粒装置１の制御装置６は、検出されたタンク１５内の材料の温度Ｔが所定の下限温度Ｔ４未満の場合には、フィーダ２からタンク１５内への材料の供給を停止させるとともに、タンク１５の内部を排出口２４に連通させる開閉弁を閉じる。また、検出された温度Ｔが所定の上限温度Ｔ３を超過する場合には、フィーダ２からの材料の供給を停止させ、噴霧装置５によって水をタンク１５内に噴霧させる。検出された温度Ｔが上限温度Ｔ３と下限温度Ｔ４との間の場合において、フィーダ２からの材料の供給を開始させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、混合造粒装置に関する。

近年、資源の有効活用の観点から、プラスチックフィルムなどの廃材のリサイクルが検討され、実用化されつつある。
このような廃材のリサイクルは、通常、廃材を粉砕装置に投入して、粉砕した後、マテリアルリサイクル、あるいは、サーマルリサイクルなどに供することが知られている。
しかし、このような廃材は、たとえば、ポリエチレンフィルム（ＰＥ）、ポリプロピレンフィルム（ＰＰ）あるいはポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴ）などから形成されており、粉砕装置によって粉砕すると、嵩密度が非常に小さくなり、また、ブリッジ性も大きいため、その後の処理効率が低く、さらには、風などによって容易に飛散してしまうことから、その取り扱いが非常に煩雑となっている。

そのため、粉砕装置によって粉砕した後に、さらに造粒することにより、減容化を図ることが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
特開２００３−１５９７０５号公報（[００３４]、[００３５]段落）

特許文献１の造粒装置は、廃材などの材料が受け入れられるタンクと、タンク内に設けられた回転羽根とを備えており、回転羽根の回転に起因するせん断熱などによって、廃材が減容される。
前記の減容は、バッチ処理操作を行うことで達成されている。具体的には、タンク内に一定量の廃材を投入して、この廃材の減容および造粒を行う。この減容および造粒が完了すると、タンク内の廃材を全て排出し、タンク内に次の廃材を投入する。このように、材料の造粒作業は、１のバッチ処理操作と次のバッチ処理操作との間で不連続である。

しかしながら、不連続な造粒動作では、造粒の効率が低下する。また、このようなバッチ処理操作では、１回のバッチ処理操作に必要な、造粒前の廃材の容積が大きいことから、この廃材の貯蔵、計量および搬送のための装置が大型になる。また、タンクから一度に大量の廃材が排出されることから、排出後の廃材の搬送および貯蔵のための装置が大型になってしまう。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、造粒の効率を高めることができ、且つ小型化を達成できるようにすることにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、混合造粒装置であって、タンク、前記タンク内に配置され水平方向に延びる回転羽根、および前記回転羽根の回転によって造粒された前記タンク内の材料を排出するための排出口を含むミキサーと、前記タンク内に材料を供給するためのフィーダと、前記排出口を開閉するための開閉弁と、前記タンク内に冷媒を供給するための冷媒供給手段と、前記タンク内の材料の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段により検出された温度に基づいて、前記フィーダ、前記開閉弁および前記冷媒供給手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、検出された温度が所定の下限値未満の場合には、前記フィーダからの前記材料の供給を停止させるとともに前記開閉弁を閉じ、検出された温度が所定の上限値を超過する場合には、前記フィーダからの前記材料の供給を停止させ、前記冷媒供給手段に前記冷媒を供給させ、検出された温度が前記上限値と前記下限値との間の場合において、前記開閉弁を開き、前記フィーダからの前記材料の供給を開始させることを特徴としている。

このような構成によると、材料の造粒動作を実質的に連続して行うことができる。具体的には、検出された温度が上限値と下限値との間にあり、材料の造粒に適した温度である場合には、材料をフィーダからタンクに供給するとともに、開閉弁を開いておくことにより、材料を連続的に造粒してタンクから排出することができる。
また、検出された温度が下限値未満となり、タンク内の材料の温度が造粒に必要な温度を下回った場合には、タンク内の材料温度に比べて低温（常温）のフィーダからの材料の供給を停止させることにより、タンク内の材料温度低下を防ぐ。さらに、開閉弁を閉じることにより、せん断熱を帯びたタンク内の材料の排出を防いだ状態で、回転羽根の回転によってタンク内の材料温度を迅速に上昇できる。これにより、タンク内の材料温度を造粒に適した値に迅速に回復でき、造粒ができない時間を可及的に短くできる。

さらに、検出された温度が上限値を超過し、タンク内の材料温度が高すぎることから造粒に不適である場合には、冷媒供給手段に冷媒を供給させることで、タンク内の材料温度を迅速に低下することができる。これにより、タンク内の材料温度を造粒に適した値に迅速に回復でき、タンク内の材料の過溶融による過大な大きさの造粒品の発生と、タンク内部に材料が過溶融して固着化することの双方を防止できる。

このようにして、タンク内の材料の温度が、材料の造粒に適した温度未満の場合と、超過した場合の双方において、造粒ができない時間を可及的に短くできることと、材料の過溶融を防止することができることから、材料の造粒を実質的に連続して行うことができる。
材料の造粒動作を実質的に連続して行うことができるので、造粒の効率を高めることができる。また、材料の造粒を実質的に連続して行うことができることにより、フィーダによる単位時間当たりの材料の供給量を少なくできることから、フィーダを小型化でき、混合造粒装置を小型化できる。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、検出された温度が前記下限値と前記上限値との間の場合において、前記フィーダによる前記材料の供給を開始する温度が、前記開閉弁を開く温度よりも高いことを特徴としている。
このような構成によると、タンク内の材料の温度上昇に伴い、開閉弁が相対的に早く開き、フィーダによる材料の供給が相対的に遅く開始される。これにより、タンク内で造粒された材料の排出の開始後に、タンク内への材料の供給を開始することができ、タンク内で材料が溢れてしまうことを防止できる。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記排出口から排出された前記材料を搬送しながら冷却する冷却手段を備えていることを特徴としている。
このような構成によると、タンクから排出された高温の材料が凝縮化することを防止しながら搬送することができる。また、造粒された材料が高温のまま貯留されると、ブリッジが生じ易いことから、ブリッジ破壊装置を設ける必要があるが、本発明の構成によれば、材料を冷却した後に貯蔵することができるので、ブリッジの発生を防止でき、ブリッジ破壊装置が不要である。したがって、混合造粒装置の更なる小型化とコストの低減を実現できる。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記冷媒供給手段は、前記冷媒を噴霧する噴霧機構を含んでいることを特徴としている。
このような構成によると、タンク内の材料温度を短時間で上限値と下限値の間の範囲にすることができ、材料の過溶融による過大な大きさの造粒品の発生と、タンク内部へ材料が過溶融して固着化することの双方を防止できる。

また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記噴霧機構は、所定時間の間に断続的に前記冷媒を噴霧することを特徴としている。
このような構成によると、タンク内の材料が必要以上に急激に冷却されることを防止でき、材料温度の急速な低下による下限値未満への低下を抑制できる。
また、請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記タンクは、前記タンク内の材料のうち、粒径が所定以下に造粒された前記材料が前記排出口に排出されることを許容する多孔板を備えていることを特徴としている。

このような構成によると、粒径が過大な造粒品が排出されることとを防止できる。
また、請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記開閉弁は、全開と全閉の間の任意の開度を維持することが可能であることを特徴としている。
このような構成によると、開閉弁の開度を任意に設定することができる。これにより、排出口から熱を帯びた材料が過剰に排出されることを防止でき、タンク内の材料温度が下限値未満に低下することを抑制できる。

以上述べたように、請求項１記載の発明によれば、材料の造粒を実質的に連続して行うことができる。
請求項２に記載の発明によれば、タンク内で材料が溢れてしまうことを防止できる。
請求項３に記載の発明によれば、タンクから排出された高温の材料が凝縮化することを防止しながら搬送することができる。

請求項４に記載の発明によれば、材料の過溶融による過大な大きさの造粒品の発生と、タンク内部へ材料が過溶融して固着化することの双方を防止できる。
請求項５に記載の発明によれば、タンク内が必要以上に急激に冷却されることを防止でき、材料温度の急速な低下による下限値未満への低下を抑制できる。
請求項６に記載の発明によれば、粒径が過大な造粒品が排出されることを防止できる。

請求項７に記載の発明によれば、排出口から熱を帯びた材料が過剰に排出されることを防止でき、タンク内の材料温度が下限値未満に低下することを抑制できる。

図１は、本発明の混合造粒装置の一実施形態を模式的に示す斜視図である。図１において、混合造粒装置１は、材料を混合および造粒することにより、この材料を乾燥および減容することができる。
前記の材料としては、廃材としてのプラスチックフィルムを予め破砕したものを例示することができる。このプラスチックフィルムは、たとえば、ポリエチレンフィルム（ＰＥ）、ポリプロピレンフィルム（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴ）、ポリスチレンフィルム（ＰＳ）、あるいはポリ塩化ビニルフィルム（ＰＶＣ）などを含んでおり、異なる種類の材料が混在している。また、前記の材料に発砲ポリスチレンが混在していることもある。

前記の材料は、たとえば、容器包装リサイクル法に基づいて回収されたプラスチックを含んでおり、前記の材料の単位容積当たりにおいて、複数種類のプラスチックが不均一な割合で混在している。また、容器包装リサイクル法に基づいて回収されたプラスチックを材料として用いる場合には、食品残渣排除を行うために水洗、および乾燥が行われており、含水率が概ね５質量％〜１５質量％と比較的多いものとなっている。

このような破砕物は、マテリアルリサイクルや、サーマルリサイクルなどのために、取り扱いの容易化を図るべく造粒が必要とされるものである。造粒された後の材料をプラスチック製品の材料として用いることにより、マテリアルリサイクルを行う場合には、押出機や成形機への材料の供給を容易に行うことができるという利点がある。
混合造粒装置１は、フィーダ２と、ミキサー３と、冷却手段としての搬送冷却装置４と、冷媒供給手段としての噴霧機構である噴霧装置５と、これらの各部の動作を制御する制御手段としての制御装置６とを備えている。

フィーダ２は、ミキサー３の後述するタンク１５内に材料を供給するためのものであり、たとえば、フライトコンベア機構を含んでいる。このフィーダ２は、材料が貯蔵されるホッパ７と、ホッパ７が接続されるトラフ８と、トラフ８内に配置された複数のフライト（スクレーパ）９と、これらのフライト９を駆動するための駆動機構１０とを備えている。

ホッパ７には、所定量の材料を貯蔵することができる。ホッパ７における材料の許容貯蔵量は、従来のバッチ処理操作を行って造粒を行う場合と比べて、少なくすることができるが、多くてもよいし、同じでもよい。
トラフ８は、搬送開始位置Ｓから搬送終了位置Ｅまで材料を搬送できるように、材料搬送方向Ｄに沿って水平方向および上下方向（鉛直方向）に延びるように略クランク状に形成された、中空の部材である。下側に配置される搬送開始位置Ｓにおいて、ホッパ７に貯留された材料がトラフ８内に供給されるようになっている。上側に配置される搬送終了位置Ｅにおいて、トラフ８に、材料が排出される排出口１１が下向きに開口形成されている。

駆動機構１０は、エンドレス状のローラチェーンなどを含む可撓性の伝動部材１２と、この伝動部材１２を回転駆動するためのフィーダモータ１３と、フィーダモータ１３の出力回転を変速して伝動部材１２に伝える変速機構１４とを備えている。
伝動部材１２は、トラフ８内に設けられたガイド部材（図示せず）によって、トラフ８の形状に対応する形状（この実施形態において、クランク形状）に張られている。この伝動部材１２には、フィーダモータ１３の出力回転が、変速機構１４を介して伝達される。

これにより、伝動部材１２が回転するようになっている。フィーダモータ１３は、トラフ８のうちの、排出口１１の近傍に配置されている。変速機構１４は、フィーダモータ１３に隣接して配置されており、たとえば、チェーン機構（図示せず）を含んでいる。
フライト９は、板状に形成されており、材料搬送方向Ｄに対して直交する方向に平らに延びている。各フライト９は、伝動部材１２の周方向に沿って等間隔に配置されており、伝動部材１２によって、伝動部材１２の周方向に移動可能に支持されている。

このフィーダ２によって材料を搬送するには、まず、フィーダモータ１３を駆動させる。そうすると、伝動部材１２が、トラフ８に沿って周回移動する。そして、搬送開始位置Ｓにおいて、材料をホッパ７から投入すると、材料は、各フライト９とトラフ８との間を材料搬送方向Ｄの下流側に向けて送られる。
そして、搬送終了位置Ｅに到達した材料は、排出口１１から自重により落下し排出される。なお、材料の搬送を終了したフライト９は、再び搬送開始位置Ｓに到達し、再び、ホッパ７から投入される材料を、材料搬送方向Ｄの下流側に搬送する。

フィーダ２には、材料の供給量を任意に調整することのできる速度制御装置（図示せず）が設けられている。
なお、前記のフィーダ２に換えて、プレートコンベア機構を含むフィーダや、振動フィーダや、スクリューを含むスクリューフィーダや、ベルトコンベアーを用いてもよい。
図２は、図１のミキサー３の要部の縦断面図である。図１および図２を参照して、ミキサー３は、フィーダ２から供給された材料を造粒するためのものであり、タンク１５と、タンク１５内に配置された回転羽根１６と、回転羽根１６を駆動するための駆動源としてのミキサーモータ１７と、タンク１５およびミキサーモータ１７を支持する支持フレーム１８とを備えている。

タンク１５は、フィーダ２のトラフ８の排出口１１から排出される材料を受け入れるために、上方が開放される有底円筒形状をなしており、円筒状の周側壁１９と、周側壁１９の底部側に設けられた底壁２０とを含んでいる。
図３は、図２のミキサー３の横断面図である。図２および図３を参照して、このタンク１５の下部側方には、造粒されたタンク１５内の材料を排出するための排出部２１が設けられている。排出部２１は、タンク１５の周側壁１９のうちの底壁２０の近傍に貫通形成された貫通孔２２と、貫通孔２２に嵌め込まれた多孔板としてのパンチング部材２３と、貫通孔２２に連通する排出口２４と、排出口２４と貫通孔２２との間を開閉するための開閉ゲートとしての開閉弁２５とを含んでいる。

パンチング部材２３は、たとえば、パンチングメタルを用いて形成されており、その肉厚方向を貫く複数の貫通孔２６が、パンチング部材２３の全域に亘って略等間隔に形成されている。各貫通孔２６の直径は、たとえば、３ｍｍ〜８ｍｍに設定されており、これにより、タンク１５内の材料のうち、粒径が所定以下に造粒された材料が排出口２４に排出されることが許容されている。また、タンク１５内の材料のうち、粒径が上記所定値を超える大きさに造粒された材料が排出口２４に排出されないようになっている。

開閉弁２５が開いている場合には、タンク１５の内側は、貫通孔２２（パンチング部材２３）を介して排出口２４に連通しており、開閉弁２５が閉じている場合には、タンク１５の内側は、排出口２４とは連通していない。
開閉弁２５には開閉弁用圧力シリンダ２７が設けられており、開閉弁２５は、その開閉弁用圧力シリンダ２７の駆動により開閉動作される。排出口２４の下方には、搬送冷却装置４の後述する受入口４０が接続されている。

この開閉弁用圧力シリンダ２７は、そのピストン（図示せず）の位置を、可動範囲における任意の位置に維持することにより、開閉弁２５を、全開にしたり、全閉にしたり、全開と全閉の間の任意の開度に維持したりすることができる。
また、このタンク１５内には、タンク１５内の材料の温度を検出する温度検出手段としての温度センサ２８が設けられている。温度センサ２８は、タンク１５の周側壁１９のうちの底壁２０の近傍に設けられており、温度を検出する検出面がタンク１５内に突出している。

回転羽根１６は、回転軸３０と、その回転軸３０から径方向に延びる、下羽根３１および上羽根３２とを備えている。回転軸３０は、タンク１５内に設けられており、タンク１５の底壁２０の中央部から上方に向かって突出されている。この回転軸３０は、底壁２０の下方において、軸受２９に回転自在に支持されている。
回転軸３０の軸方向中間部には、従動プーリ３３が同行回転可能に連結されている。この従動プーリ３３には、ミキサーモータの出力回転が、エンドレス状のベルトなどを介して伝達されるようになっている。これにより、回転軸３０、下羽根３１および上羽根３２は、従動プーリ３３とともに回転駆動される。

下羽根３１および上羽根３２は、水平方向Ｈに延びており、回転軸３０の回りを高速回転することにより、タンク１５内の材料を破砕するとともに、この材料にせん断熱を生じさせる。これにより、タンク１５内の材料が造粒される。下羽根３１および上羽根３２の先端の周速は、たとえば、３０ｍ／ｓｅｃ〜６０ｍ／ｓｅｃの範囲に設定される。
図４（ａ）は、搬送冷却装置４の平面図であり、図４（ｂ）は、搬送冷却装置４の一部破断側面図である。図４（ａ）および図４（ｂ）を参照して、搬送冷却装置４は、タンク内で造粒された後に排出された材料を、搬送しながら冷却するものであり、スクリューユニット３４と、スクリュー用モータ３５と、これらスクリューユニット３４およびスクリュー用モータ３５を支持する支持フレーム３６とを備えている。

スクリューユニット３４は、ハウジングとしての胴部３７と、胴部３７内に収容されたスクリュー３８とを備えている。胴部３７は、たとえば、比較的薄い数ｍｍ程度の鋼板を円筒状に形成したものであり、胴部３７内の熱を外側に逃がし易くされている。胴部３７の長手方向に、材料搬送方向Ｄが沿っている。
胴部３７のうち、材料搬送方向Ｄの上流側には、胴部３７の径方向に沿って延びる筒状のシュータ３９が設けられている。シュータ３９の一端は、受入口４０とされている。受入口４０は、ミキサー３の排出部２１の排出口２４（図２参照）に接続されており、排出口２４から排出された材料を受け入れるようになっている。シュータ３９の他端は、胴部３７に接続されている。

胴部３７のうち、材料搬送方向Ｄの下流側には、胴部３７内の材料が排出される排出口４１が開口形成されている。排出口４１は、下方に向けて開放されており、排出口４１から排出された材料は、貯留タンク４２に貯留される。
スクリュー３８は、螺旋羽根４３と、螺旋羽根４３を支持する支軸４４とを備えている。支軸４４の一端は、軸受（図示せず）を含む軸受ユニット４５によって回転自在に支持されている。この軸受ユニット４５は、胴部３７のうちの、材料搬送方向Ｄの上流側に設けられている。

支軸４４の他端は、軸受（図示せず）を含む軸受ユニット４６によって回転自在に支持されている。この軸受ユニット４６は、胴部３７のうちの、材料搬送方向Ｄの下流側に設けられている。支軸４４の一端部および他端部は相対的に細径に形成されている。一方、支軸４４の中間部は、相対的に大径に形成された大径部４７とされている。
螺旋羽根４３は、胴部３７内の材料を、材料搬送方向Ｄに沿って搬送するためのものであり、支軸４４の大径部４７に一体的に突出形成され、この支軸４４と同行回転可能となっている。胴部３７の長手方向において、螺旋羽根４３は、受入口４０よりも胴部３７の一端側に近い位置から、排出口４１が開口形成された位置まで延びている。前記の構成により、螺旋羽根４３が回転すると、受入口４０から受け入れられた材料は、螺旋羽根４３によって胴部３７内を材料搬送方向Ｄに搬送され、さらには排出口４１まで導かれ、さらには貯留タンク４２に排出される。

この螺旋羽根４３のピッチは、胴部３７内における材料の量や、螺旋羽根４３の回転速度、すなわち、材料の搬送速度などに応じて、適宜設定することができる。また、螺旋羽根４３の径方向の先端と胴部３７の内周面との間の間隔は、材料の詰まりなどを生じないように適宜設定される。
スクリュー用モータ３５の出力回転は、伝達機構４８を介して、スクリュー３８の支軸４４に伝達されるようになっている。具体的には、伝達機構４８は、たとえば、チェーン機構を含んでおり、スクリュー用モータ３５の回転軸３０に同行回転可能に連結された駆動側スプロケット４９と、スクリュー３８の支軸４４の一端に同行回転可能に連結された従動側スプロケット５０と、これら駆動側スプロケット４９と従動側スプロケット５０との間に掛け渡されたエンドレス状のローラチェーン５１とを備えている。

スクリュー用モータ３５の回転軸３０が回転すると、駆動側スプロケット４９が同行回転し、これによってローラチェーン５１が駆動され、さらには、ローラチェーン５１の駆動によって従動側スプロケット５０が回転される。これにより、スクリュー３８が回転される。
図１を参照して、噴霧装置５は、タンク１５内に冷媒としての水を噴霧することにより、タンク１５内の材料を冷却し、タンク１５内の材料が過熱されることを防止するものである。この噴霧装置５は、冷媒としての水が貯留される水タンク５３と、水タンク５３から噴霧装置５の外部への水の供給および水の供給の停止を行うためのオンオフ用電磁弁５４と、水タンク５３からの水を加圧するポンプユニット５５と、加圧された水（加圧水）が供給される噴霧用のノズル５６と、ポンプユニット５５からの加圧水を、水タンク５３およびポンプユニット５５に循環させるためのバイパス用電磁弁５９とを備えている。

水タンク５３には、供給管６０の上流側の一端が接続されている。供給管６０の途中部には、供給管６０の上流側から順に、ポンプユニット５５の後述するポンプ本体５７、バイパス管６１、オンオフ用電磁弁５４、およびノズル５６が接続されている。
バイパス管６１の一端は、供給管６０に接続されており、他端は水タンク５３に接続されている。バイパス管６１の途中部には、バイパス用電磁弁５９が接続されている。

オンオフ用電磁弁５４は、たとえば、電磁コイル（図示せず）の磁力により、弁体を弁座に対して離接して弁の開閉を行う電磁弁を用いて形成されている。オンオフ用電磁弁５４が開かれることにより、ポンプユニット５５からの加圧水がノズル５６に供給される。また、オンオフ用電磁弁５４が閉じられることにより、ポンプユニット５５からの加圧水の、ノズル５６への供給が遮断される。

ポンプユニット５５は、ギヤポンプなどのポンプ本体５７と、ポンプ本体５７を駆動するためのポンプ用モータ５８とを備えている。
バイパス用電磁弁５９は、たとえば、オンオフ用電磁弁５４と同様の電磁弁を用いて形成されている。バイパス用電磁弁５９が開かれることにより、ポンプユニット５５からの加圧水が水タンク５３に戻される。また、バイパス用電磁弁５９が閉じられることにより、ポンプユニット５５からの加圧水の、水タンク５３への戻りが遮断される。

ノズル５６は、水を霧状にしてタンク１５内に供給するものである。このノズル５６は、タンク１５よりも上方に配置されており、タンク１５の上方からタンク１５内に向けて水を噴霧する。なお、ノズル５６は、タンク１５内において、タンク１５の上端側に配置されていてもよい。
噴霧機構５による噴霧が行われない場合は、オンオフ用電磁弁５４を閉じるとともにバイパス用電磁弁５９を開いた状態で、ポンプ用モータ５８をオンにしておく。これにより、水タンク５３の水は、供給管６０を流れることによりポンプ本体５７に導かれて加圧され、バイパス管６１およびバイパス用電磁弁５９を介して水タンク５３に戻される。

噴霧機構５による噴霧を行う場合には、オンオフ用電磁弁５４を開くとともにバイパス用電磁弁５９を閉じた状態で、ポンプ用モータ５８をオンにしておく。これにより、水タンク５３の水は、供給管６０を流れてポンプ本体５７に導かれて加圧され、オンオフ用電磁弁５４を介してノズル５６から霧状に排出される。
なお、噴霧機構５の外部から加圧水が供給される構成の場合には、水タンク５３、ポンプユニット５５、バイパス用電磁弁５９、およびバイパス管６１は不要である。この場合、上記加圧水を供給する配管は、供給管６０の上流側に接続される。

また、タンク１５への水の供給口（噴霧用でない通常のノズル）が複数箇所に設けられている場合には、各供給口から水を霧状にすることなくタンク１５に供給してもよい。
制御装置６は、たとえば、ＣＰＵ，ＲＯＭおよびＲＡＭを備えており、ミキサー３の近傍に配置されている。図５は、混合造粒装置１の制御に関する構成を示すブロック図である。図５を参照して、制御装置６は、制御対象としてのフィーダモータ１３、ミキサーモータ１７、開閉弁用圧力シリンダ２７、スクリュー用モータ３５、オンオフ用電磁弁５４バイパス用電磁弁５９およびポンプ用モータ５８のそれぞれに接続されている。また、制御装置６は、温度センサ２８と接続されている。

制御装置６は、温度センサ２８によって検出された温度に基づいて、前記フィーダモータ１３、ミキサーモータ１７、開閉弁用圧力シリンダ２７、スクリュー用モータ３５、オンオフ用電磁弁５４、バイパス用電磁弁５９およびポンプ用モータ５８のそれぞれを独立して制御する。
図１および図５を参照して、より具体的には、制御装置６は、フィーダモータ１３の駆動を制御することにより、フィーダ２からタンク１５内への材料の供給のオン／オフ、および材料の供給量を制御する。また、制御装置６は、ミキサーモータ１７をオン／オフすることにより、タンク１５内の材料の造粒動作のオン／オフを制御する。また、制御装置６は、開閉弁用圧力シリンダ２７の駆動を制御することにより、開閉弁２５の開閉を制御する。また、制御装置６は、スクリュー用モータ３５の駆動を制御することにより、搬送冷却装置４による材料の搬送のオン／オフ、および搬送速度を制御する。さらに、制御装置６は、オンオフ用電磁弁５４、バイパス用電磁弁５９およびポンプ用モータ５８を制御することにより、タンク１５内への水の噴霧のオン／オフ、および噴霧量を制御する。

制御装置６は、フィーダ２からタンク１５内へ供給される材料の量と、タンク１５から排出される材料の量とがバランスするように（タンク１５内での材料のマスフローがバランスよくなされるように）、フィーダモータ１３および開閉弁用圧力シリンダ２７の動作を制御する。
図６は、制御装置６による混合造粒の処理操作の手順を示すフロー図である。図６を参照して、制御装置６の制御による混合造粒処理について詳述する。

混合造粒処理の開始時には、制御装置６の制御によって、まず、開閉弁用圧力シリンダ２７が駆動されることにより、開閉弁２５が閉じられる（Ｓ１）とともに、ミキサーモータ１７がオンされる（Ｓ２）。これにより、ミキサー３においては、排出部２１の排出口２４が閉じられた状態で、回転羽根１６が回転される。
次いで、フィーダ２からタンク１５内に材料が所定量供給される（Ｓ３）。このときの材料の供給は、たとえば、フィーダモータ１３を所定時間駆動することにより行われるか、または、所定量に計量された材料をホッパ７に投入しておき、このホッパ７が空になるまでフィーダモータ１３を駆動することにより行われる。

このとき、フィーダ２のホッパ７からトラフ８内に供給された材料は、フィーダモータ１３の駆動に伴うフライト９の駆動により、トラフ８内を材料搬送方向Ｄに搬送され、その結果、トラフ８の排出口１１から所定量の材料がタンク１５内に供給される。タンク１５内に投入された材料の温度は、回転羽根１６の回転によるせん断熱などによって上昇する。フィーダ２から所定量の材料が供給された後、フィーダモータ１３の駆動が一時的に停止される。

所定量の材料がタンク１５内に供給された後、回転羽根１６の回転によりタンク１５内の材料の温度Ｔが所定の温度Ｔ１に到達するまで待機する（Ｓ４：ＮＯ）。タンク１５内の材料の温度Ｔが所定の温度Ｔ１未満である場合には、回転羽根１６のせん断力を受けて破砕されることにより粉化した材料が、排出部２１の排出口２４に排出され易いので、開閉弁２５が閉じられていることにより、この粉化した材料が排出口２４に排出されてしまうことが防止されている。

タンク１５内の材料の温度Ｔが所定の温度Ｔ１以上になると（Ｓ４：ＹＥＳ）、開閉弁用圧力シリンダ２７が駆動されることにより、開閉弁２５が予め設定された開度まで開かれる（Ｓ５）。この所定の温度Ｔ１は、材料の造粒に必要な、後述する下限温度Ｔ４よりも高く設定されており（Ｔ４＜Ｔ１）、材料の種類に応じて、たとえば、１１０℃〜１２０℃の範囲に設定されている。すなわち、タンク１５内の材料の温度が所定の温度Ｔ１以上となっている場合には、タンク１５内の材料の少なくとも一部が造粒された状態となっている。

開閉弁２５が開かれたことに続いてスクリュー用モータ３５がオンされ（Ｓ６）、スクリュー３８が回転を始める。タンク１５内から、パンチング部材２３の貫通孔２６および排出口２４を介して搬送冷却装置４の受入口４０に導かれた材料は、胴部３７内に至り、スクリュー３８の回転により、胴部３７内を材料搬送方向Ｄに案内される。このとき、胴部３７に導かれた材料は、タンク１５から排出された直後であることから、高温である。しかしながら、材料が胴部３７内を搬送されている間、材料の熱が、胴部３７に伝わり、さらに胴部３７の外側に放出される。これにより、材料は胴部３７内を移動している間に冷却（放熱）される。

次いで、タンク１５内の材料の温度Ｔが所定の温度Ｔ２以上になるまで待機し（Ｓ７：ＮＯ）、タンク１５内の材料の温度Ｔが所定の温度Ｔ２以上になると（Ｓ７：ＹＥＳ）、フィーダモータ１３がオンされる（Ｓ８）。これにより、フィーダ２からタンク１５内に、材料が連続的に供給される。
前記所定の温度Ｔ２は、前記所定の温度Ｔ１よりも高く設定されている（Ｔ１＜Ｔ２）。この所定の温度Ｔ２は、供給される材料の材質や含水率などに応じて適宜設定されるものである。なお、前記所定の温度Ｔ２を、前記所定の温度Ｔ１以上に設定してもよい（Ｔ１≦Ｔ２）。この所定の温度Ｔ２は、たとえば、１２０℃〜１５０℃の範囲に設定される。

フィーダ２からタンク１５内に常温且つ水分を含んだ材料が連続的に供給されることにより、タンク１５内の温度は低下する。すなわち、材料が冷媒として作用し、タンク１５内を冷却する効果が生じる。
フィーダ２からタンク１５内に材料が供給されている間、タンク１５内の材料は、回転羽根１６の回転による加熱により凝縮化され、一定の粒径になっていき、造粒される。造粒された材料は、パンチング部材２３などを介して排出口２４に排出される。

フィーダモータ１３がオンにされ、フィーダ２からの材料の連続的な供給が開始された後、検出された温度が所定の下限値としての下限温度Ｔ４未満になっているか否かを判断する（Ｓ９）。この下限温度Ｔ４は、材料の造粒を行うことのできる下限の温度であり、材料の材質などに応じて適宜に設定される。下限温度Ｔ４は、たとえば、１００℃〜１１０℃の範囲に設定される。

タンク１５内の材料の温度Ｔが下限温度Ｔ４以上である場合（Ｓ９：ＮＯ）には、検出された材料の温度Ｔが所定の上限値としての上限温度Ｔ３を超過しているか否かを判断する（Ｓ１０）。この上限温度Ｔ３は、材料がタンク１５内でリング状になって徘徊もしくは固着化することを防止できる上限の温度であり、材料の材質などに応じて適宜に設定される。この上限温度Ｔ３は、所定の温度Ｔ２よりも高く設定されるものであり（Ｔ３＞Ｔ２）、たとえば、１６０℃〜１８０℃の範囲に設定される。

タンク１５内の材料の温度Ｔが上限温度Ｔ３以下である場合には（Ｓ１０：ＮＯ）、材料の混合造粒操作を停止する停止信号が入力されているか否かを判断する（Ｓ１１）。この停止信号は、たとえば、制御装置６に備えられる停止ボタン（図示せず）が操作されることにより入力される。
停止信号が入力されていない場合（Ｓ１１：ＮＯ）には、フィーダモータ１３がオンにされてフィーダ２から材料が連続的にタンク１５内に供給された状態が維持され、これにより、タンク１５内への材料の供給および材料の造粒が連続的に行われる。このとき、検出された温度Ｔが下限温度Ｔ４未満になっているか否かの判断（Ｓ９）と、検出された温度Ｔが上限温度Ｔ３を超過しているか否かの判断（Ｓ１０）と、材料の混合造粒操作を停止する停止信号が入力されているか否かの判断（Ｓ１１）とが繰り返し行われる。

一方、Ｓ９において、検出されたタンク１５内の材料の温度Ｔが下限温度Ｔ４未満である場合（Ｓ９：ＹＥＳ）、フィーダモータ１３がオフされ（Ｓ１２）、フィーダ２からタンク１５内への材料の供給が停止される。次いで、開閉弁用圧力シリンダ２７が駆動されることにより、開閉弁２５が閉じられる（Ｓ１３）。これにより、タンク１５内の材料が排出されなくなる。この場合、タンク１５内の材料は、回転羽根１６の回転によって破砕され続けており、せん断熱が発生していることから、タンク１５内の材料の温度Ｔが上昇する。

開閉弁２５が閉じられた後、タンク１５内の材料の温度Ｔを判断する（Ｓ１４）。タンク１５内の材料の温度Ｔが十分に上昇しておらず、所定の温度Ｔ１未満の場合には（Ｓ１４：ＮＯ）、タンク１５内の材料の温度Ｔが所定の温度Ｔ１に到達するまで待機する。一方、タンク１５内の材料の温度Ｔが所定の温度Ｔ１以上になった場合には（Ｓ１４：ＹＥＳ）、開閉弁用圧力シリンダ２７が駆動されることにより、開閉弁２５が開かれる（Ｓ１５）。これにより、タンク１５内の材料の温度Ｔが十分に昇温されたことにより造粒された材料を、排出部２１の排出口２４に排出することができる。

次いで、タンク１５内の材料の温度Ｔが所定の温度Ｔ２以上になるまで待機し（Ｓ７：ＮＯ）、タンク１５内の材料の温度Ｔが所定の温度Ｔ２以上になると（Ｓ７：ＹＥＳ）、フィーダモータ１３がオンされる（Ｓ８）。これにより、フィーダ２からタンク１５内に、材料が連続的に供給される。このように、開閉弁２５が閉じられている時間は、下限温度Ｔ４付近に低下したタンク１５内の材料の温度Ｔを、所定の温度Ｔ２まで昇温するわずかな時間で済み、タンク１５内への材料の供給および材料の造粒は、実質的に連続的に行われる。

一方、Ｓ１０において、検出されたタンク１５内の材料の温度Ｔが上限温度Ｔ３を超過している場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、フィーダモータ１３がオフされ（Ｓ１６）、フィーダ２からタンク１５内への材料の供給が停止される。
フィーダ２からタンク１５内への材料の供給が停止された後、噴霧装置５のオンオフ用電磁弁５４が開かれるとともに、バイパス用電磁弁５５が閉じられることにより、水タンク５３の水がノズル５６からタンク１５内に噴霧される（Ｓ１７）。なお、タンク１５内に噴霧を行っていない待機状態のときは、オンオフ用電磁弁５４が閉じられているとともに、バイパス用電磁弁５９が開かれた状態で、ポンプ用モータ５８がオンにされている。

このときの水噴霧は、たとえば、合計で１００ｍｌ〜３００ｍｌの水が所定の時間の間に、断続的にノズル５６から噴霧されることにより行われる。このときの所定の時間は、たとえば、１０秒〜３０秒の間に設定される。また、水の断続的な噴霧は、オンオフ用電磁弁５４の開およびバイパス用電磁弁５９の閉と、オンオフ用電磁弁５４の閉およびバイパス用電磁弁５９の開とが、交互に行われることにより達成される。このように水噴霧が行われることにより、タンク１５内の材料が冷却され、その結果、材料が過熱してタンク１５内でリング状になって徘徊すること、もしくは固着化が防止できる。また、タンク１５内の材料の造粒が促進される。

次いで、水噴霧が行われてから、予め定められた時間の径過後、タンク１５内の材料の温度Ｔが判断される（Ｓ１８）。タンク１５内の材料の温度Ｔが、いまだ所定の温度Ｔ３を超過しており（Ｓ１８：ＮＯ）、タンク１５内の材料の冷却が十分でない場合には、再び水噴射を行い（Ｓ１８）、タンク１５内の材料を冷却する。タンク１５内の材料の温度が上限温度Ｔ３以下になるまで、Ｓ１７とＳ１８とを繰り返す。

一方、タンク１５内の材料の温度Ｔが所定の温度Ｔ３以下になっており（Ｓ１８：ＹＥＳ）、タンク１５内の材料が十分に冷却された場合には、タンク１５内の材料の温度Ｔが判断される（Ｓ７）。水噴霧によってタンク１５内の材料の温度Ｔが所定の温度Ｔ２未満となっている場合には（Ｓ７：ＮＯ）、回転羽根１６の回転によってタンク１５内の材料の温度Ｔが所定の温度Ｔ２以上に昇温されるのを待つ。

一方、タンク１５内の材料の温度Ｔが所定の温度Ｔ２以上となっている場合（Ｓ７：ＹＥＳ）には、再びフィーダモータ１３がオンされる（Ｓ８）。これにより、フィーダ２からタンク１５内に、材料が連続的に供給される。このように、開閉弁２５が閉じられている時間は、タンク１５内の材料の温度Ｔを、所定の温度Ｔ３以下まで降下するわずかな時間で済み、タンク１５内への材料の供給および材料の造粒は、実質的に連続的に行われる。

また、検出されたタンク１５内の材料の温度Ｔが、下限温度Ｔ４以上（Ｓ９：ＮＯ）且つ上限温度Ｔ３以下（Ｓ１０：ＮＯ）である場合に、停止信号が入力されると（Ｓ１１：ＹＥＳ）、まず、フィーダモータ１３がオフされ（Ｓ１９）、フィーダ２からタンク１５内への材料の供給が停止される。次いで、所定時間待機（Ｓ２０）した後に、ミキサーモータ１７がオフされ（Ｓ２１）、タンク１５内の材料の造粒動作が停止される。ミキサーモータ１７がオフされてから所定時間待機（Ｓ２２）した後に、スクリュー用モータ３５がオフされる（Ｓ２３）。これにより、タンク１５内から排出された材料が、搬送冷却装置４の胴部３７内に残留される量を少なくしつつ、混合造粒装置１の混合造粒動作が停止される。

以上説明したように、本実施形態によれば、材料の造粒動作を実質的に連続して行うことができる。具体的には、温度センサ２８によって検出されたタンク１５内の材料の温度Ｔが上限温度Ｔ３と下限温度Ｔ４との間にあり、材料の造粒に適した温度である場合には、材料をフィーダ２からタンク１５に供給するとともに、開閉弁２５を開いておくことにより、材料を連続的に造粒してタンク１５から排出することができる。

また、温度センサ２８によって検出された温度Ｔが下限温度Ｔ４未満となり、タンク１５内の材料の温度Ｔが造粒に必要な温度を下回った場合には、タンク１５内の材料の温度Ｔに比べて低温（常温）のフィーダ２からの材料の供給を停止させることにより、タンク１５内の材料温度低下を防ぐ。さらに、開閉弁２５を閉じることにより、せん断熱を帯びたタンク１５内の材料の排出を防いだ状態で、回転羽根１６の回転によってタンク１５内の材料の温度Ｔを迅速に上昇できる。これにより、タンク１５内の材料の温度Ｔを造粒に適した値に迅速に回復でき、造粒ができない時間を可及的に短くできる。

さらに、温度センサ２８によって検出された温度Ｔが上限温度Ｔ３を超過し、タンク１５内の材料の温度Ｔが高すぎることから造粒に不適である場合には、噴霧装置５に冷媒を供給させることで、タンク１５内の材料の温度Ｔを迅速に低下することができる。これにより、タンク１５内の材料の温度Ｔを造粒に適した値に迅速に回復でき、タンク１５内の材料の過溶融による過大な大きさの造粒品の発生と、タンク１５内部に材料が過溶融して固着化することの双方を防止できる。

このようにして、タンク１５内の材料の温度Ｔが、材料の造粒に適した下限温度Ｔ４未満の場合と、上限温度Ｔ３を超過した場合の双方において、造粒ができない時間を可及的に短くできることと、材料の過溶融を防止することができることから、材料の造粒を実質的に連続して行うことができる。
材料の造粒動作を実質的に連続して行うことができるので、造粒の効率を高めることができる。また、材料の造粒を実質的に連続して行うことができることにより、フィーダ２による単位時間当たりの材料の供給量を少なくできることから、フィーダ２を小型化でき、混合造粒装置１を小型化できる。

また、一度に大量の材料をタンク１５から排出する必要がないことから、搬送冷却装置４の単位時間当たりの許容搬送量や、貯留タンク１５の許容貯蔵量を少なくできる。その結果、混合造粒装置１全体としての更なる小型化を達成できる。
また、タンク１５から排出された高温の材料を、搬送冷却装置４によって搬送しながら冷却していることにより、タンク１５から排出された高温の材料が凝縮化することを防止しながら搬送することができる。また、造粒された材料が高温のまま貯留されると、ブリッジが生じ易いことから、ブリッジ破壊装置を設ける必要があるが、本実施形態によれば、材料を冷却した後に貯蔵することができるので、ブリッジの発生を防止でき、ブリッジ破壊装置が不要である。したがって、混合造粒装置１の更なる小型化とコストの低減を実現できる。

また、従来から、連続式造粒装置としてペレットミルなどの圧搾造粒装置が知られているが、材料の材質が安定していないと、圧搾のためのリング孔が詰まり易いことから、連続造粒をし難く、また、含水率が多いと造粒に至らないため、所望の造粒態様を達成できないおそれがある。特に、容器包装リサイクル法に基づいて回収されたプラスチック系の容器の場合、前記したように、含水率が多く、圧搾造粒の運転の調整を常に行う必要があり、効率が悪くなり易い。

これに対し、本実施形態によれば、バッチ式の造粒装置として用いられていたのと同様の構成を有するミキサー３を用いて造粒を行うようにしており、圧搾動作を採用していないことから、造粒操作を安定して継続し易く、効率がよい。
また、２つの場合、すなわち、混合造粒装置１による混合造粒処理が開始される場合と、タンク１５内の材料の温度Ｔが下限温度Ｔ４未満になった後に、所定の温度Ｔ２にまで昇温されることにより、フィーダモータ１３が再びオンにされる場合のそれぞれにおいて、タンク１５内の材料の温度上昇に伴い、相対的に低い所定の温度Ｔ１以上になったときに開閉弁２５が相対的に早く開き、相対的に高い所定の温度Ｔ２以上になったときにフィーダ２による材料の供給が相対的に遅く開始される。これにより、タンク１５内で造粒された材料の排出の開始後に、タンク１５内への材料の供給を開始することができ、タンク１５内で材料が溢れてしまうことを防止できる。

さらに、噴霧装置５を用いてタンク１５内に水を噴霧することにより、タンク１５内の材料温度Ｔを短時間で上限値Ｔ３と下限値Ｔ４の間の範囲にすることができ、材料の過溶融による過大な大きさの造粒品の発生と、タンク１５内部へ材料が過溶融して固着化することの双方を防止できる。
また、噴霧機構５は、所定時間の間に断続的に水を噴霧するようにしている。これにより、タンク１５内の材料が必要以上に急激に冷却されることを防止でき、材料温度Ｔの急速な低下による下限値Ｔ４未満への低下を抑制できる。

さらに、タンク１５にパンチング部材２３を設けることにより、タンク１５内の材料のうち、粒径が所定の範囲内に造粒された材料が排出口２４に排出されることを許容している。これにより、粒径が過大な造粒品が排出されることを防止できる。
また、開閉弁２５は、開閉弁用圧力シリンダ２７によって、全開と全閉の間の任意の開度を維持することが可能である。これにより、開閉弁２５の開度を任意に設定することができる。その結果、排出口２４から熱を帯びた材料が過剰に排出されることを防止でき、タンク１５内の材料の温度Ｔが下限値Ｔ４未満に低下することを抑制できる。

本発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。

本発明の混合造粒装置の一実施形態を模式的に示す斜視図である。 図１のミキサーの要部の縦断面図である。 図２のミキサーの横断面図である。 （ａ）は、搬送冷却装置の平面図であり、（ｂ）は、搬送冷却装置の一部破断側面図である。 混合造粒装置の制御に関する構成を示すブロック図である。 制御装置による混合造粒の処理操作の手順を示すフロー図である。

符号の説明

１ 混合造粒装置
２ フィーダ
３ ミキサー
４ 搬送冷却装置（冷却手段）
５ 噴霧装置（冷媒供給手段、噴霧機構）
６ 制御装置（制御手段）
１５ タンク
１６ 回転羽根
２３ パンチング部材（多孔板）
２４ （ミキサーの）排出口
２５ 開閉弁
２８ 温度センサ（温度検出手段）
Ｈ 水平方向
Ｔ （タンク内の）温度
Ｔ１ 所定の温度（開閉弁を開く温度）
Ｔ２ 所定の温度（フィーダによる材料の供給を開始する温度）
Ｔ３ 上限温度（所定の上限値）
Ｔ４ 下限温度（所定の下限値）

Claims (7)

1. タンク、前記タンク内に配置され水平方向に延びる回転羽根、および前記回転羽根の回転によって造粒された前記タンク内の材料を排出するための排出口を含むミキサーと、
   前記タンク内に材料を供給するためのフィーダと、
   前記排出口を開閉するための開閉弁と、
   前記タンク内に冷媒を供給するための冷媒供給手段と、
   前記タンク内の材料の温度を検出する温度検出手段と、
   前記温度検出手段により検出された温度に基づいて、前記フィーダ、前記開閉弁および前記冷媒供給手段を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、検出された温度が所定の下限値未満の場合には、前記フィーダからの前記材料の供給を停止させるとともに前記開閉弁を閉じ、検出された温度が所定の上限値を超過する場合には、前記フィーダからの前記材料の供給を停止させ、前記冷媒供給手段に前記冷媒を供給させ、検出された温度が前記上限値と前記下限値との間の場合において、前記開閉弁を開き、前記フィーダからの前記材料の供給を開始させることを特徴とする、混合造粒装置。
2. 検出された温度が前記下限値と前記上限値との間の場合において、前記フィーダによる前記材料の供給を開始する温度が、前記開閉弁を開く温度よりも高いことを特徴とする、請求項１に記載の混合造粒装置。
3. 前記排出口から排出された前記材料を搬送しながら冷却する冷却手段を備えていることを特徴とする、請求項１または２に記載の混合造粒装置。
4. 前記冷媒供給手段は、前記冷媒を噴霧する噴霧機構を含んでいることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の混合造粒装置。
5. 前記噴霧機構は、所定時間の間に断続的に前記冷媒を噴霧することを特徴とする、請求項４に記載の混合造粒装置。
6. 前記タンクは、前記タンク内の材料のうち、粒径が所定以下に造粒された前記材料が前記排出口に排出されることを許容する多孔板を備えていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の混合造粒装置。
7. 前記開閉弁は、全開と全閉の間の任意の開度を維持することが可能であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の混合造粒装置。

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