JP3814737B2

JP3814737B2 - 押出機

Info

Publication number: JP3814737B2
Application number: JP2002220551A
Authority: JP
Inventors: 満松山
Original assignee: 高浜工業株式会社
Priority date: 2002-07-30
Filing date: 2002-07-30
Publication date: 2006-08-30
Anticipated expiration: 2022-07-30
Also published as: JP2004058472A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、主に窯業原料を押し出すための押出機に関し、とくに原料中の
空気を除去するための真空室を備えた真空式の押出機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、水分やバインダーなどの成形助剤を含んだ窯業原料は、押出機により押し出され、タイル、レンガ、パイプ、ハニカム体といった製品の形態を保つ押出成形体が得られるほか、粘土瓦用の荒地、ろくろ成形用の坏土といった二次的材料としての押出成形体が得られることが知られている。
また、押出機により窯業原料を押し出す過程では、原料中に残留する空気を取り除くことにより、押出成形体において生じ勝ちなラミネーションなどの不具合を防止することが知られている。
このため、従来の押出機においては、押出機の本体に真空室を設け、真空室に接続された真空ポンプなどの負圧手段を通じて押出機内の窯業原料の空気を除去することができるように図られていた。
【０００３】
例えば、図４に示される押出機８０は、上段本体部８２と下段本体部８４が真空室８６を介して接続されたものであった。
また、押出機８０の上段本体部８２内には窯業原料Ｍを混練しつつ真空室８６へ押し出すための上段スクリュー８８が備えられていた。
一方、真空室８６の下方の下段本体部８４内には、窯業原料Ｍを吐出口へ押し出すための下段スクリュー９０が備えられていた。
真空室８６には配管９２を通じて真空ポンプ９４などの負圧手段が接続されていた。
さらに、上段本体部８２と真空室８６の接続部分には、上段スクリュー８８により押し出される窯業原料Ｍを粒状化して落下させるように、多数の通孔９８を備えたスクリーン９６が設けられていた。
【０００４】
この押出機８０によれば、上段本体部８２に充填された窯業原料Ｍが上段スクリュー８８の駆動により混練されつつ、スクリーン９６を介して粒状に押し出されることにより、真空室８６の下部に向けて落下され、真空室８６の下部に堆積される。
この際、真空室８６内は真空ポンプ９４などの負圧手段を介して減圧状態に保たれているので、スクリーン９６から押し出された窯業原料Ｍに含まれる空気が取り除かれることになる。
そして、真空室８６の下部に堆積された窯業原料Ｍは、下段スクリュー９０の駆動により真空室８６下部から下段本体部８４へ向けて押し出され、下段本体部８４に設けられた吐出口から押出成形体Ｗとして押し出される。
【０００５】
したがって、押し出された押出成形体Ｗを構成する窯業原料Ｍは、余分な空気が残留しない緻密な組織を形成し、その結果、得られた押出成形体Ｗはラミネーションなどの不具合が抑制されるものとなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の押出機８０にあっては、得られる押出成形体Ｗに未だ不具合が生じることがあった。
すなわち、窯業原料Ｍがスクリーン９６の通孔９８を通じて押し出されるものの、窯業原料Ｍが通孔９８の周辺や落下中に真空室８６の内壁に付着することがあった。
そして、付着したこれらの窯業原料Ｍが負圧手段の吸引作用を継続的に受け、この窯業原料Ｍに含まれる空気のみならず、例えば、水分に代表される成形助剤が窯業原料Ｍから蒸発し、空気とともに吸引されることにより、付着した窯業原料Ｍが乾燥することがあった。
そして、付着した窯業原料Ｍが通孔９８の周辺や真空室８６の内壁から剥離し、乾燥した窯業原料Ｍが乾燥されていない窯業原料Ｍに混入することがあった。このように、従来の装置では、例えば乾燥した窯業原料Ｍが正規の状態にある窯業原料Ｍに混入されることにより、その後に得られる押出成形体Ｗの変形や亀裂の原因となるという問題があった。
【０００７】
この発明の目的は、上記の問題点に鑑み、押出機の真空室内に成形助剤の蒸気を供給することより、真空室内における窯業原料の乾燥を防止することにある。さらにいえば、真空室内の空気とともに負圧手段により取り除かれ、蒸発された成形助剤の相当分を、真空室へ向けて供給し、真空室内における窯業原料の乾燥をより確実に防止することにある。
【０００８】
【発明が解決しようとするための手段および作用効果】
上記の目的を達成するため、請求項１記載の押出機は、真空室を備えた真空式の押出機であって、真空室内を負圧状態となす負圧手段が真空室に接続されるとともに、成形助剤の蒸気を供給する蒸気供給手段が真空室に接続され、該蒸気供給手段が真空室に接続される供給路と、成形助剤を入れた助剤用容器とから構成され、該助剤用容器中の成形助剤を加熱する加熱手段が備えられた押出機において、助剤用容器中の成形助剤の温度を測定する助剤用温度センサが備えられ、該助剤用温度センサの測定温度に基づいて加熱手段を制御する加熱制御手段が備えられたことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項１記載の発明は上記のように構成されているから、押出機の真空室内は負圧手段により減圧状態に保たれ、窯業原料が真空室を通過する際に、窯業原料に含まれる空気は取り除かれる。
そして、窯業原料の一部が真空室を通過せず残留することが生じたとしても、真空室に接続された蒸気供給手段により真空室へ向けて成形助剤の蒸気が供給されるから、真空室内に残留した一部の窯業原料が乾燥することがない。
【００１０】
請求項１記載の発明は上記の構成であるから、以下の効果を奏する。
窯業原料の一部が真空室を通過せず残留することが生じたとしても、真空室に接続された蒸気供給手段により真空室へ向けて成形助剤の蒸気が供給され、真空室内に残留した一部の窯業原料が乾燥することなく、乾燥した窯業原料が正規の状態の窯業原料に混入することがないから、押出機により得られる押出成形体は緻密で均質な窯業原料から構成されることになる。
したがって、押出成形体に変形や亀裂といった不具合を抑制することができる。
さらに、助剤用容器中の成形助剤が加熱手段により加熱されるが、助剤用温度センサによる成形助剤の測定温度に基づき加熱制御手段が加熱手段を制御する。
したがって、加熱される助剤用容器中の成形助剤は所定の温度を保つことができ、成形助剤の加熱により得られる成形助剤の蒸気は、一定の雰囲気を保ものとなる。
また、助剤用温度センサによる成形助剤の測定温度に基づき加熱制御手段が加熱手段を制御し、加熱される助剤用容器中の成形助剤は所定の温度を保つことができ、成形助剤の加熱により得られる成形助剤の蒸気は、一定の雰囲気を保つことができるから、真空室内へ供給される蒸気は、真空室内の窯業原料に対して常に一定の作用を与えることになる。
したがって、真空室内に残留する一部の窯業原料の乾燥を防ぐことのほか、真空室を通過する窯業原料に対しても成形助剤の蒸気による影響が常に一定となり、押出機により得られた押出成形体の均質化に一層寄与できる。
【００１１】
請求項２記載の押出機は、請求項１記載の押出機において、押出機内の原料温度を測定する原料用温度センサが備えられ、該原料用温度センサの測定温度と助剤用温度センサの測定温度とに基づいて加熱手段を制御する制御手段が設けられたことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２記載の発明は上記のように構成されているから、助剤用容器中の成形助剤が加熱手段により加熱されるが、助剤用温度センサによる成形助剤の測定温度と、原料用温度センサによる真空室付近の窯業原料の測定温度に基づき加熱制御手段が加熱手段を制御する。
したがって、真空室付近の窯業原料の温度が変動しても、窯業原料の温度の変動に追従するように、助剤用容器中の成形助剤が加熱手段により加熱される。
【００１３】
請求項２記載の発明は以下の効果を奏する。
助剤用温度センサによる成形助剤の測定温度と、原料用温度センサによる真空室付近の窯業原料の測定温度に基づき加熱制御手段が加熱手段を制御し、真空室付近の窯業原料の温度が変動しても、窯業原料の温度の変動に追従するように、助剤用容器中の成形助剤が加熱手段により加熱されるから、真空室内へ供給される蒸気は、真空室内を通過する窯業原料の温度に対して最適な条件を備えている。
したがって、真空室内に残留する一部の窯業原料の乾燥を防ぐことのほか、真空室を通過する窯業原料に対しても成形助剤の蒸気による影響が、窯業原料の温度に対応して常に最適となり、押出機により得られた押出成形体の均質化を損なうことがない。
【００２０】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態にかかる押出機１０について、図面を参照して説明する。
なお、本各発明は、下記の実施の形態に限定されるものではなく、各発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能である。
図１は、この実施の形態に係る押出機の要部を破断して示した側面図であり、図２は別の実施の形態に係る押出機の要部を破断して示した側面図であり、図３は、さらに別の実施の形態に係る押出機の要部を破断して示した側面図である。図４は従来の押出機の要部を破断して示した側面図である。
【００２１】
ここでは、押出成形体の原料として、窯業原料Ｍを粘土を主体とするものとし、窯業原料Ｍの成形助剤Ｌは水としている。
ここでいう成形助剤とは、窯業原料Ｍの可塑性を高めるためのものであり、
水に代表されるように通常は液体であり、水以外のものとして一般的には有機物などから構成される各種バインダーが挙げられる。
【００２２】
図１に示されるように、この実施の形態の押出機１０は、シリンダ状の上段本体部１２および下段本体部１４を備えており、上段本体部１２と下段本体部１４を接続するように真空室１６が設けられている。
上段本体部１２内には、上段スクリュー１８が設けられ、図示しない駆動源により上段スクリュー１８が回転駆動するように図られている。
また、上段本体部１２は真空室１６の一側の側面上部に接続されているが、多数の通孔２２を備えたスクリーン２０が上段本体部１２の端部に装着され、上段本体部１２に装着されたスクリーン２０が真空室１６内に臨むものとなっている。
【００２３】
一方、下段本体部１４は真空室１６の他側の側面下部に接続されており、下段本体部１４内から真空室１６の下部に至る範囲に下段スクリュー２４が設けられ、図示しない駆動源により下段スクリュー２４が回転駆動するように図られている。
なお、下段本体部１４の他側の端部には吐出口２６が設けられている。
他方、配管２８を通じて負圧手段としての真空ポンプ３０が真空室に接続されており、この真空ポンプ３０の駆動により真空室１６内の空気を吸引し、真空室１６内の減圧状態を維持することができるように図られている。
【００２４】
次に、この実施の形態の押出機１０の特徴部分である蒸気供給手段３２について説明する。
蒸気供給手段３２は、成形助剤Ｌの蒸気を真空室１６へ供給するためのものであり、この実施の形態では、助剤用容器３４、配管などの供給路３６、電気ヒーター４４、助剤用温度センサ４０、制御ユニット４２から構成されている。
押出機１０の真空室１６には配管などの供給路３６を通じて助剤用容器３４が接続されている。
助剤用容器３４は成形助剤Ｌである水を貯めておくためのもので、真空室１６の減圧状態を維持するため、助剤用容器３４は密閉可能となっている。
【００２５】
助剤用容器３４には加熱手段としての電気ヒーター４４が設けられており、
助剤用容器３４中の成形助剤Ｌを加熱することができるように図られている。
電気ヒーター４４は別に設けられた加熱制御手段である制御ユニット４２に接続されており、制御ユニット４２からの制御を受けて加熱する温度を自在に変更することができるものとなっている。
【００２６】
また、助剤用容器３４には、助剤容器３４中の成形助剤Ｌの温度を測定することができるように、助剤用温度センサ４０が設けられており、助剤用温度センサ４０は制御ユニット４２に接続されている。
したがって、助剤用温度センサ４０により測定された成形助剤Ｌの測定温度に基づき、制御ユニット４２が電気ヒーター４４の加熱温度を制御することができるものとなっている。
また、この押出機１０では、真空室１６内の窯業原料Ｍの温度を測定することができるように、原料用温度センサ４８が真空室１６内の天井に設けられている。
もっとも、窯業原料Ｍの温度の測定は真空室１６内に制約されるものではなく、上段本体部１２内や下段本体部１４内において行うことも予定される。
【００２７】
この実施の形態では、原料用温度センサ４８は非接触式のもので、真空室１６の下部に堆積する窯業原料Ｍの温度を測定することができるものである。
なお、原料用温度センサ４８は、窯業原料Ｍの温度を測定するのではなく、真空室１６の特定の箇所の温度を測定し、この真空室１６の測定温度を演算処理して窯業原料Ｍの測定温度を算出してもよい。
さらに、真空室１６の特定の箇所の測定温度を近似的に窯業原料Ｍの測定温度としてもよいし、窯業原料Ｍの温度をセンサに接触させて直接測定するようにしてもよい。
したがって、この明細書でいう「原料用温度センサ４８による窯業原料Ｍの測定温度」とは直接測定された窯業原料Ｍの測定温度のほか、真空室１６の特定の箇所の測定温度に基づいて算出されるあるいは近似的にみなした窯業原料Ｍの温度を含むものである。
【００２８】
そして、原料用温度センサ４８による窯業原料Ｍの測定温度と助剤用温度センサ４０により測定された成形助剤Ｍの測定温度に基づき、制御ユニット４２が窯業原料Ｍの温度変化に対応するように電気ヒーター４４の加熱温度を適切に制御することができるものとなっている。
【００２９】
次に、この実施の形態に係る押出機１０による作用を図１を参照して説明する。
まず、押出機１０の図示しない投入口から窯業原料Ｍが上段本体部１２内に充填され、上段スクリュー１８の駆動により、上段本体部１２内の窯業原料Ｍは混練されつつ真空室１６へ向けて移動される。
そして、窯業原料Ｍはスクリーン２０の通孔２２を通過し、粒状に絞り出されて真空室１６内へ達し、真空室１６の下部へ向けて落下する。
このとき、真空室１６は真空ポンプ３０の作動を受けて減圧状態となっており、粒状に絞り出された窯業原料Ｍは、残留する空気が取り除かれることになる。
【００３０】
一方、助剤用容器３４に蓄えられた成形助剤Ｌである水が、制御ユニット４２を介して電気ヒーター４４により加熱させておくことにより、助剤用容器３４中には蒸気を充満させることができるから、充満した蒸気は供給路３６を通じて真空室１６に供給される。
なお、加熱される成形用助剤Ｌは、助剤用温度センサ４０により温度測定され、助剤用温度センサ４０による測定温度に基づき、電気ヒーター４４が制御ユニット４２により制御されるから、助剤用容器３４内の蒸気圧は一定とすることができ、真空室１６へ供給される成形助剤Ｌの蒸気は一定の供給量を維持することができる。
この場合、真空室１６内の窯業原料Ｍの温度に基づく飽和蒸気圧よりも高くなるように助剤用容器３４中の飽和蒸気圧を発生させることで、助剤用容器３４から真空室１６へ向けて成形助剤Ｌの蒸気が安定して供給されることになる。
【００３１】
このように、供給路３６を通じて蒸気が真空室１６に供給されるから、真空室１６の内壁やスクリーン２０に一部の窯業原料Ｍが付着しても、付着した窯業原料Ｍが乾燥したり成形助剤Ｌの含有量が変化することはない。
このため、付着した窯業原料Ｍが後に落下して真空室１６の下部で堆積する窯業原料Ｍに混入しても、窯業原料Ｍとしての均質性を損なうことがない。
【００３２】
真空室１６下部に堆積した窯業原料Ｍは下段スクリュー２４の駆動を受けて、下段本体部１４を通過し、吐出口２６から押出成形体Ｗとして吐出される。
得られた押出成形体Ｗは、押出成形体Ｗを構成する窯業原料Ｍが均質に保たれているから、乾燥や焼成などの工程を経ても、変形や亀裂が生じるおそれは少ない。
【００３３】
また、この実施の形態では、真空室１６内に残留する窯業原料Ｍの乾燥を確実に防止するための工夫が図られており、この点について詳述する。
真空室１６内の窯業原料Ｍの温度（Ｔ１）に基づく飽和蒸気圧（Ｐ１）よりも高くなるように助剤用容器３４中の成形助剤Ｌの温度（Ｔ２）に基づく飽和蒸気圧（Ｐ２）を発生させることで、助剤用容器３４から真空室１６へ向けて成形助剤Ｌの蒸気が安定して供給されることを先に説明した。
【００３４】
ところで、真空室１６を通過する窯業原料Ｍの温度が安定している場合は、助剤用容器３４中の飽和蒸気圧を一定とすればよいが、真空室１６を通過する窯業原料Ｍの温度（Ｔ１）が変動する場合、窯業原料Ｍの温度（Ｔ１）に対応させて、助剤用容器３４中の飽和蒸気圧（Ｐ２）を変動させる必要が生じる。
そこで、この実施の形態では、真空室１６内の天井に原料用温度センサ４８を設けたことを先に説明したが、原料用温度センサ４８による窯業原料Ｍの測定温度（Ｔ１）に基づいて制御ユニット４２を介して加熱手段である電気ヒーター４４を制御し、助剤用容器３４中の成形助剤Ｌの温度（Ｔ２）を変化させることにより、助剤用容器３４中の飽和蒸気圧（Ｐ２）を発生させ、窯業原料Ｍの温度変動に対応させるようにしている。
なお、こうした制御により真空室１６内の蒸気圧はＰ１からＰ２となり、真空室１６内において若干の結露が生じるものの、原料Ｍの温度（Ｔ１）に対する成形助剤Ｌの温度（Ｔ２）が著しい温度差とならないように制御することで、原料Ｍに対する結露の影響を無視できる程度とすることができる。
【００３５】
例えば、真空室１６を通過する窯業原料Ｍの温度が４０℃から４５℃へ変化した場合では、窯業原料Ｍの温度が変化する前にあっては、窯業原料Ｍの温度４０℃に対応する飽和蒸気圧より高い飽和蒸気圧を助剤用容器３４内に発生させるように電気ヒーター４４を制御すればよいが、窯業原料Ｍの温度が変化した後にあっては、窯業原料Ｍの温度４５℃に対応する飽和蒸気圧よりも高い飽和蒸気圧を助剤用容器３４内に発生させるように電気ヒーター４４を制御する。
このように、窯業原料Ｍの温度（Ｔ１）に対応させて助剤用容器３４内の飽和蒸気圧（Ｐ２）を変動させることで、真空室１６内を通過する窯業原料Ｍの温度（Ｔ１）に対してほぼ最適な条件を備えた蒸気の供給が行われることになる。
なお、この実施の形態の押出機１０では、真空ポンプ３０を備えた押出機１０の真空室１６に蒸気供給手段３２を接続するだけで済むから、既存の押出機を利用して、この実施の形態に係る押出機１０へ改造することが容易である。
【００３６】
次に、別の実施の形態に係る押出機１１について説明する。
この実施の形態に係る押出機１１は、図２に示されるように、先に説明した押出機１０の配管２８に蒸気供給手段３２を接続したものである。
この実施の形態に係る押出機１１の各部の符号については、説明の便宜上、先の実施の形態に係る押出機１０の各部の符号と共通して用いる。
この実施の形態では、蒸気供給手段３２が配管２８に接続されているから、助剤用容器３４で発生した成形助剤Ｌの蒸気は、供給路３６および配管２８を通じて供給される。
なお、助剤用容器３４における飽和蒸気圧を真空室１６内の原料温度Ｍの飽和蒸気圧よりも高くすることにより、成形助剤Ｌの蒸気の一部は真空ポンプ３０へ通じるものの、必要な蒸気は供給路３６および配管２８を通じて供給される。
この押出機１１では、真空ポンプ３０を備えた押出機１１の配管２８に蒸気供給手段３２を接続するだけで済むから、既存の押出機を利用して、この実施の形態に係る押出機１１へ改造することがより容易である。
【００３７】
次に、さらに別の実施の形態に係る押出機５０について説明する。
この実施の形態に係る押出機５０は、図３に示されるように、シリンダ状の本体部５２を１つのみ備え、本体部５２の内部にスクリュー５４を１つ備えたものである。
そして、本体部５２の中間付近に上方へ向けて突出する真空室５６が設けられ、真空室５６には配管５８を通じて真空ポンプ６０が接続されるとともに、別の供給路６２を通じて助剤用容器６４と真空室５６が接続されている。
助剤用容器６４には電気ヒーター６６が設けられ、電気ヒーター６６を制御する制御ユニット６８、助剤用容器６４中の成形助剤Ｌの温度を測定するための助剤用温度センサ７０が設けられている。
また、真空室５６には真空室５６付近の窯業原料Ｍの温度を測定する原料用温度センサ７２が備えられ、助剤用温度センサ７０と同様に制御ユニット６８に接続されている。
【００３８】
先の実施の形態で説明した負圧手段、蒸気供給手段、加熱手段は、この実施の形態でも基本的に同一構成であるため、先の説明を援用して詳細については説明を省略する。
また、真空室５６に通じる本体部５２には、先の実施の形態で説明したスクリーンを設けてもよく、スクリーンを設けてことにより真空室５６に達する窯業原料Ｍが粒状化され、窯業原料Ｍ中に残留する空気を取り除くために都合がよい。また、例えば、真空室５６内に互いに向かい合って回転する押込ローラなどを設けて、真空室５６内に窯業原料が必要以上に充満することを防止するようにしてもよい。
【００３９】
なお、これらの実施の形態に係る押出機の助剤用容器３４、６４において、開閉弁付きの導管の一端を助剤用容器３４、６４の底部に接続する一方、導管の他端を助剤タンクなどに接続し、開閉弁の開閉操作と真空室内の減圧状態による吸引作用を利用して、助剤用容器３４、６４への成形助剤の補給を図ってもよく、この場合、成形助剤の助剤用容器３４、６４への補給に必要な駆動源を必要としないほか、取り扱いも容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この実施の形態に係る押出機の要部を破断して示した側面図である。
【図２】別の実施の形態に係る押出機の要部を破断して示した側面図である。
【図３】さらに別の実施の形態に係る押出機の要部を破断して示した側面図である。
【図４】従来の押出機の要部を破断して示した側面図である。
【符号の説明】
１０押出機
１２上段本体部
１４下段本体部
１６真空室
１８上段スクリュー
２０スクリーン
２２通孔
２４下段スクリュー
２６吐出口
２８配管（負圧手段系）
３０真空ポンプ
３２蒸気供給手段
３４助剤用容器
３６供給路（蒸気供給手段系）
４０助剤用温度センサ
４２制御ユニット
４４電気ヒーター
４８原料用温度センサ
５０押出機
５２本体部
５４スクリュー
５６真空室
５８配管（負圧手段系）
６０真空ポンプ
６２供給路（蒸気供給手段系）
６４助剤用容器
６６電気ヒーター
６８制御ユニット
７０助剤用温度センサ
７２原料用温度センサ
８０押出機（従来）
８２上段本体部
８４下段本体部
８６真空室
８８上段スクリュー
９０下段スクリュー
９２配管
９４真空ポンプ
９６スクリーン
９８通孔
Ｍ窯業原料
Ｌ成形助剤
Ｗ押出成形体

Claims

真空室を備えた真空式の押出機であって、真空室内を負圧状態となす負圧手段が真空室に接続されるとともに、成形助剤の蒸気を供給する蒸気供給手段が真空室に接続され、該蒸気供給手段が真空室に接続される供給路と、成形助剤を入れた助剤用容器とから構成され、該助剤用容器中の成形助剤を加熱する加熱手段が備えられた押出機において、
助剤用容器中の成形助剤の温度を測定する助剤用温度センサが備えられ、
該助剤用温度センサの測定温度に基づいて加熱手段を制御する加熱制御手段が備えられたことを特徴とする押出機。
請求項１記載の押出機において、
押出機内の原料温度を測定する原料用温度センサが備えられ、
該原料用温度センサの測定温度と助剤用温度センサの測定温度とに基づいて加熱手段を制御する制御手段が設けられたことを特徴とする押出機。