JP2010075869A - ペレット成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 均一な長さのペレットを効率よく成形でき、ディスク上に原料が残留せず、原料が粒径の異なる材料を混合したものであっても、それらを圧砕しながらペレットを成形できるペレット成形装置の提供。
【解決手段】 円筒形のハウジング１と、円盤形でハウジング１内に水平に設けられ上下に貫通する成形孔５を有するディスク２と、ディスク２上面を円周方向に転動するロータ３と、ディスク２の下方に配置されたカッター４とを備え、ディスク２上面に円周形のガイド溝６が形成され、成形孔５がガイド溝６の底面６１に位置しており、ロータ３がガイド溝６に沿って転動する。ディスク２上方の中心側から外周側に延び、ディスク２の中心軸周りに回転する回収棒７を備え、回収棒７が、屈曲部７１を有してへの字形に形成されており、屈曲部７１がガイド溝６の幅方向の略中央に位置する。ロータ３は、ガイド溝６の深さの範囲内で上下動可能に支持されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、円盤形のディスクと、ディスク上面を転動するロータとを備えるペレット成形装置に関する。

粉体を圧縮してペレットを成形する装置として、文献１に示すような構成のものが知られている。これは、円盤形で多数の上下貫通孔を有するディスクと、ディスク上を転動するロータとを備え、ロータが孔に原料を加圧して押し込み、孔の下方から押し出された原料を適当な長さで切断してペレットにするものである。
特開平８−２６６８８４号公報

しかしながら、このような構成の装置においては、図９に示すように、ロータ１０３によって原料を孔１０５に押し込む際に、ロータ１０３の両側から原料が漏れ（図中矢印）、中央の孔１０５に供給される原料に比べてディスク１０２内周側および外周側の孔１０５に供給される原料が少なくなり、これをカッター１０４で切断してもペレットの長さが均一になりにくい（長いペレットＰ１、短いペレットＰ２）。また、供給される原料が少なくなる分、効率が悪くなる。さらに、ロータ１０３の外側部分には、原料が三角形状に残留してしまう（残留した原料Ａ１）。原料の残留については、文献１の装置において、スクレパーにより造粒室の内壁に付着した原料をそぎ落としているが、ディスク上の、ロータの転動経路から外れる部分（経路の内周側および外周側）には、処理されない原料が残留してしまうと考えられる。また、従来の装置において粒径の異なる材料が混合した原料を処理する場合、ディスクとロータとの間の隙間が小さいと、粒径の大きな材料がディスクとロータの間に食い込まずに残留し、粒径の小さな材料だけが孔に供給されることになる。文献１の装置は、ロータが上下に移動可能で、ディスクとロータとの間の距離が変化しうるが、粒径の大きな材料は上記のようにロータの両側から漏れてしまうと考えられ、粒径の異なる材料が混合した原料の処理には不向きである。

本発明は、上記事情を鑑みたものであり、均一な長さのペレットを効率よく成形することが可能であり、また、ディスク上に原料が残留せず、さらに、原料が粒径の異なる材料を混合したものであっても、それらを圧砕しながらペレットを成形できるペレット成形装置を提供することを目的とする。

本発明のうち請求項１の発明は、円筒形のハウジングと、円盤形で該ハウジング内に水平に設けられ上下に貫通する成形孔を有するディスクと、該ディスク上面を円周方向に転動するロータと、前記ディスクの下方に配置されたカッターとを備え、前記ロータが原料を前記成形孔に押し込み、前記成形孔の下方から押し出された原料を前記カッターで切断してペレットを成形するペレット成形装置であって、前記ディスク上面に円周形のガイド溝が形成され、前記成形孔が前記ガイド溝の底面に位置しており、前記ロータが前記ガイド溝に沿って転動することを特徴とする。

本発明のうち請求項２の発明は、前記ディスクの上方に位置し前記ディスクの中心側から外周側に延び、前記ディスクの中心軸周りに回転する回収棒を備え、前記回収棒が、屈曲部を有してへの字形に形成されており、該屈曲部が前記ガイド溝の幅方向の略中央に位置することを特徴とする。

本発明のうち請求項３の発明は、前記ロータが、前記ガイド溝の深さの範囲内で上下動可能に支持されていることを特徴とする。

本発明のうち請求項１の発明によれば、ディスク上面にガイド溝を形成し、ロータがガイド溝に沿って転動する構成としたことで、ロータによって原料を成形孔に押し込む際に、ロータの両側から原料が漏れることを防ぐ。その結果、各成形孔に等量の原料が供給され、均一な長さのペレットを成形することができ、また効率もよい。

本発明のうち請求項２の発明によれば、回収棒がディスク上を回転することで、ディスク上の原料が、ディスク上面と回収棒との間隔が最も広い部分（屈曲部）に集まる。すなわち、ディスクの内周側および外周側からガイド溝の中央に向けて原料が集められるので、ディスク上に原料が残留することがない。

本発明のうち請求項３の発明によれば、原料が粒径の異なる材料を混合したものであっても、ロータが上下動可能に支持されているので、粒径の大きな材料もディスクとロータの間に食い込み圧砕され、均一なペレットに成形される。ロータはガイド溝の深さの範囲内で上下動可能であり、ロータの下端がガイド溝の側壁の上端よりも上に移動することはないので、ロータがガイド溝の蓋として機能し、ロータの両側から原料が漏れることはなく、確実に原料を成形孔に押し込むことができる。

本発明のペレット成形装置の具体的な構成について、各図面に基づいて説明する。図１〜図３は、ペレット成形装置のディスクおよびロータ部分の正面図、側面図および平面図であり、図４は装置全体の側面図である。
本ペレット成形装置は、円筒形のハウジング１を有し、このハウジング１内に、ディスク２、ロータ３およびカッター４を備える。ディスク２は、円盤形で、水平に設けられており、多数の上下に貫通する成形孔５を有する。ディスク２の上面には円形のガイド溝６が形成されており、成形孔５はガイド溝６の底面６１に設けられている。そして、ディスク２の中心を主軸８が上下に貫通しており、主軸８のディスク２より上側に、略肉厚円筒形のロータ支基１１が挿入されている。ロータ支基１１は、キー材２４を介することで上下移動可能に設けられている。そして、ロータ支基１１の側面の軸対称の位置に、二本のロータ軸９が主軸８と直交する向きに取り付けられており、各ロータ軸９の先端に、ベアリング１０を介してロータ３が回動自在に取り付けられている。なお、ロータ軸９のロータ支基１１への取り付けは、螺合や、嵌合など、どのような方法でもよい。ロータ３はディスク２上面のガイド溝６に嵌り込んでガイド溝６の底面６１に接地しており、主軸８が回転することによって主軸８の周りを公転しつつ、ディスク２上面を転動する。主軸８の上端には、二個のナット２５を螺合して、いわゆるダブルナットとして固定してあり、ロータ支基１１の上方への移動を規制している。ロータ支基１１の下方への移動はロータ３がガイド溝６の底面６１に接地することで規制されるものであり、ナット２５の固定位置を変更することで、ロータ支基１１の上下移動の幅、すなわちロータ３とガイド溝６の底面６１との隙間の最大値を調整できる。また、ロータ支基１１の下端からは回収棒７が外周側に延びている。回収棒７は、ロータ軸９と上面視して垂直になる位置に二本設けられており、ロータ３とともに主軸８の周りを回転する。なお、ロータ３、ガイド溝６および回収棒７の構成の詳細は後述する。
主軸８のディスク２下方部にはリング体１２が固定されており、リング体１２の側面にカッター４が設けられている。カッター４は、棒状で、ガイド溝６の外周部よりも外側の位置まで延びている。なお、図２にはカッター４を一本だけ備えるものを示しているが、二本以上備えていてもよく、カッター４を増やせば成形されるペレットが短くなる。また、リング体１２の下端には円錐形で下方に向かって広がる排出板１３が設けられ、ハウジング１の底を塞いでいる。主軸８の下端には、カップリング１４を介してモータ１５が接続されており、主軸８を回転駆動する。主軸８の回転とともに、カッター４および排出板１３も回転する。
ハウジング１の上部には、上に向かって広がる形状の投入ホッパ１６が設けられており、上部からの原料投入を容易にしている。また、ハウジング１の側面の一部に開口部１７が形成され、開口部１７には下方に傾斜した四角筒形の排出口１８が接続される。なお、排出口１８の下面の一部にはスリット部１９が設けられ、ペレット成形時に生じた原料の残滓を排出する。
なお、ハウジング１は箱形の筐体２０の上に設けてあり、モータ１５やカップリング１４は筐体２０内に収められている。筐体２０には、モータを起動する運転スイッチＳ１およびモータを停止する停止スイッチＳ２が設けられている。

次に、ロータ３、ガイド溝６および回収棒７の構成について、図５に基づき詳述する。なお、図５（ａ）は左側に側面図を、右側に正面図を示したものである。ロータ３は、上述のとおり主軸８に直交するロータ軸９に回動自在に取り付けられており、主軸８を中心とした円軌道上を転動する。表面には凹凸部３１が形成されており、接地面の内周側端と外周側端は傾斜した面取り部３２が形成してある。ディスク２のガイド溝６は、ロータ３の円軌道上に形成されるもので、ロータ３が丁度嵌り込むように、側壁６２がロータ３の面取り部３２に合わせて傾斜している。そして、ガイド溝６の底面６１に成形孔５が形成されている。回収棒７は、主軸８にキー材を介して設けたロータ支基１１の下端に取り付けてあり、側面視して、中心側から外周側上方へ向けて延び、途中で屈曲部７１を有して外周側下方へディスク２外延部まで延びるへの字形である。また、上面視すると、中心側から回転方向後方へ向けて延び、途中で屈曲部７１を有して回転方向前方へ延びるへの字形である（図３参照）。ただし、回収棒７はハウジング１の内周面には接触しない。屈曲部７１は、ガイド溝６の幅方向の略中央に位置する。

次に、上記のように構成した本ペレット成形装置によってペレットを成形する際の流れを説明する。まず、投入ホッパ１６からハウジング１内に原料Ａを投入する。そして、モータ１５を起動すれば、主軸８の回転に伴いロータ３がディスク２上を転動する。このロータ３が原料Ａを加圧しながら成形孔５に押し込み、成形孔５の下方から棒状に加圧成形された原料Ａが押し出される。この原料Ａをカッター４により切断することで、ペレットＰを成形する。そして、成形されたペレットＰは排出板１３上に落下する。排出板１３は主軸８とともに回転しているので、ペレットＰは遠心力により外周側へ飛ばされ、ハウジング１の側面に形成した開口部１７を通って排出口１８から排出される。ここで、ロータ３がガイド溝６の底面６１の成形孔５に原料Ａを押し込む際に、側壁６２があることによって、ロータ３の両側から原料Ａが漏れることを防ぐことができる。これにより、各成形孔５に等量の原料Ａが供給されるので、均一な長さのペレットＰを成形することができ、効率もよい（図６参照。なお、図６は左側に側面図を、右側に正面図を示したものである）。また、ロータ３とともに回収棒７がディスク２上を回転して、原料Ａがロータ３の外側に三角形状に残留するのを防ぎ、さらに原料Ａをガイド溝６へ回収する。すなわち、回収棒７はガイド溝６の幅方向の略中央に屈曲部７１を有し、回収棒７とディスク２との隙間は、ガイド溝６の幅方向中央において最も広く、両側へ向けて徐々に狭くなり、かつ、回収棒７は屈曲部７１から回転方向前方に向けて広がっているので、屈曲部７１より内側部分は原料Ａを外側へ押しやり、屈曲部７１より外側部分は原料Ａを内側へ押しやる。その結果、原料Ａはガイド溝６に集められ、ディスク２上に原料が残留しない。さらに、主軸８の上端に設けたナット２５の位置を調整して、ロータ３がガイド溝６の深さの範囲内で上下動できるようにすることで、粒径の異なる材料が混合した原料であっても、ガイド溝６の底面６１とロータ３の間に食い込みやすくなり、粒径の大きな材料が圧砕されつつ粒径の小さな材料とともに成形孔５に押し込まれ、均一なペレット成形が可能となる。すなわち、図７に示すように、粒径の小さな材料Ａ２を処理する場合（図７（ａ））に対して、粒径の大きな材料Ａ３を処理する場合（図７（ｂ））には、ロータ３が上方へ移動して、ロータ３とガイド溝６の底面６１との隙間が広くなる。隙間が（ａ）の状態から変化しないとすると、この隙間より大きな粒径の材料を食い込ませて圧砕することは困難であるが、（ｂ）のように隙間が広がることで、より粒径の大きな材料も圧砕できるのである。なお、ロータ３はガイド溝６の深さの範囲内で上下動可能なものであり、ロータ３の下端がガイド溝６の側壁６２の上端よりも上に移動することはないので、ロータ３がガイド溝６の蓋として機能し、ロータ３の両側から原料が漏れることを防ぐ。

図８に示すのは、ディスクの別実施例である。先の実施例では、ディスクの上面にガイド溝を彫り込んで形成していたが、本実施例は、ディスク２上面に環状の内側堤部２１および外側堤部２２を取り付けることで、内側堤部２１と外側堤部２２の間にガイド溝６を形成している。内側堤部２１および外側堤部２２は、ディスク２上面にボルト２３で固定するものであり、複数の堤部を重ねて取り付けてもよい。このように構成することでガイド溝の深さを変更することができ、原料の性質に合わせてガイド溝の深さを適宜設定することで、ペレットの硬度を調整することができる。

本発明のペレット成形装置は、上記の実施形態に限定されない。ディスクに設ける成形孔は、テーパ部を有するものや、途中で太さが変わる段部を有するものであってもよい。また、ガイド溝をディスクの上下両面に形成して、ディスクを裏返して使用できるようにしてもよい。さらに、ロータは面取り部がないものでもよく、この場合、ガイド溝の側壁は底面に対して垂直に形成される。また、ロータを取り付けたロータ支基が上下移動するのではなく、それぞれのロータが独立して上下に移動可能な構造としてもよい。さらに、モータはインバータによって回転速度を制御することができるようにしてもよい。

本発明のペレット成形装置のディスクおよびロータ部分の正面図。 ディスクおよびロータ部分の側面図。 ディスクおよびロータ部分の平面図。 ペレット成形装置の全体の側面図。 （ａ）はロータ、ガイド溝および回収棒の構成を示す側面図および正面図、（ｂ）はディスクの平面図。 ペレットを成形している様子を示す説明図。 ロータの上下動についての説明図（（ａ）は粒径の小さな材料を処理する場合、（ｂ）は粒径の大きな材料を処理する場合）。 ディスクの別実施例を示す説明図。 従来のペレット成形装置を示す説明図。

符号の説明

１ ハウジング
２ ディスク
３ ロータ
４ カッター
５ 成形孔
６ ガイド溝
７ 回収棒
６１ 底面
７１ 屈曲部
Ａ 原料
Ｐ ペレット

Claims (3)

1. 円筒形のハウジング（１）と、円盤形で該ハウジング（１）内に水平に設けられ上下に貫通する成形孔（５）を有するディスク（２）と、該ディスク（２）上面を円周方向に転動するロータ（３）と、前記ディスク（２）の下方に配置されたカッター（４）とを備え、
   前記ロータ（３）が原料（Ａ）を前記成形孔（５）に押し込み、前記成形孔（５）の下方から押し出された原料（Ａ）を前記カッター（４）で切断してペレット（Ｐ）を成形するペレット成形装置であって、
   前記ディスク（２）上面に円周形のガイド溝（６）が形成され、前記成形孔（５）が前記ガイド溝（６）の底面（６１）に位置しており、前記ロータ（３）が前記ガイド溝（６）に沿って転動することを特徴とするペレット成形装置。
2. 前記ディスク（２）の上方に位置し前記ディスク（２）の中心側から外周側に延び、前記ディスク（２）の中心軸周りに回転する回収棒（７）を備え、
   前記回収棒（７）が、屈曲部（７１）を有してへの字形に形成されており、該屈曲部（７１）が前記ガイド溝（６）の幅方向の略中央に位置することを特徴とする請求項１記載のペレット成形装置。
3. 前記ロータ（３）が、前記ガイド溝（６）の深さの範囲内で上下動可能に支持されていることを特徴とする請求項１または２記載のペレット成形装置。

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