JP5159406B2

JP5159406B2 - 造粒装置

Info

Publication number: JP5159406B2
Application number: JP2008106703A
Authority: JP
Inventors: 一樹八島
Original assignee: Yamamoto Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Yamamoto Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2008-04-16
Filing date: 2008-04-16
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2028-04-16
Also published as: JP2009254969A

Description

本発明は、処理槽内に供給された原料（例えば、使用済みの合成樹脂フィルムや合成樹脂シートなど）を破砕して粒状に成形する造粒装置に関する。

従来の造粒装置（例えば、特許文献１参照）では、原料を処理槽内に所定量供給すると共に、処理槽の蓋を閉め、処理槽内に設けられた羽根体及び回転刃体を回転させて原料を破砕する。そして、破砕片同士の衝突摩擦により破砕片の表面が半ゲル化したところで処理槽内へ一定量の冷却水を噴霧する。これにより、破砕片の表面が急冷却され、全体として丸みを帯びた粒状の造粒物が製造される。
特開昭４８−６４５５２号公報

ところで、上述の如き造粒装置を使用する実際の作業現場では、造粒処理の効率を向上させるため、処理槽の蓋を開けたまま羽根体及び回転刃体を回転させ、そこへ原料を次々と投入している。原料は破砕・減容・投入を繰り返され、能率よく大量処理される。しかしながら、手作業で原料を投入しているため、投入される原料の量が一定にならず、原料の量に対する冷却水量の割合が不均一になる。このため、冷却度合・造粒度合が不均一になり、造粒物の品質（嵩比重など）が不均一になるという問題がある。

本発明は上記事実を考慮し、造粒処理の効率を向上させることができると共に、造粒物の品質を均一にすることができる造粒装置を得ることが目的である。

請求項１に記載の発明に係る造粒装置は、使用済みの合成樹脂フィルムや合成樹脂シートが原料とされ、処理槽内に供給された前記原料を破砕して粒状に成形する装置本体と、前記処理槽の上方に設けられ、下端側が漏斗状に形成されると共に、開閉可能な原料投入口が設けられ、前記処理槽内に連通する内部に前記原料が供給されるホッパと、前記ホッパの前記下端側よりも上側に設けられ、軸線方向両端側が前記ホッパの側壁に回転可能に支持されて前記ホッパ内を横断する回転軸、及び、前記回転軸の軸線方向に並んで設けられ、前記回転軸の外周部から突出した複数の攪拌棒を備え、前記ホッパ内の前記原料に干渉することで前記処理槽内への前記原料の流下を規制又は抑制すると共に、前記回転軸が回転された際には、前記ホッパ内の前記原料を破砕せずに攪拌して前記処理槽内へ流下させる攪拌部材と、前記ホッパ内に前記原料が供給されて前記原料投入口が閉じられた状態で作動されることにより前記回転軸を回転させる駆動源と、を有することを特徴としている。

請求項１に記載の造粒装置では、ホッパ内に供給された原料（使用済みの合成樹脂フィルムなど）は、このホッパの下方に設けられてホッパ内に連通した処理槽内へ供給される（流下する）。処理槽内へ供給された原料は装置本体によって破砕されて粒状に成形される。このため、例えば、原料をホッパ内に満杯に供給してから装置本体を作動させれば、当該満杯に供給された一定量の原料が破砕・造粒されるので、造粒物の品質を均一にすることができる。しかも、一回の供給作業で処理槽に供給することができる原料の量を、ホッパの容積の分だけ増加させることができるので、造粒処理の効率を向上させることができる。

さらに、この造粒装置では、ホッパ内に設けられた攪拌部材がホッパ内の原料に干渉する。このため、ホッパ内から処理槽内への原料の流下を攪拌部材によって規制又は抑制することができる。また、駆動源によって攪拌部材を駆動することでホッパ内の原料が攪拌されるので、ホッパ内の原料を強制的に処理槽内へ流下させることができる。したがって、ホッパ内から処理槽内への原料の供給をコントロールすることができる。
しかも、攪拌部材が駆動源によって回転される構成であるため、駆動源などを簡単な構成にすることができる。
また、上述の攪拌部材は、ホッパに対して回転可能に支持された回転軸と、回転軸の外周部から突出した攪拌棒とを備えており、回転軸が駆動源によって回転されると、攪拌棒が回転軸周りに回転する。これにより、ホッパ内の原料が攪拌される。したがって、攪拌部材を簡単な構成にすることができる。
さらに、上述の回転軸は、軸線方向両端側がホッパの側壁に支持されてホッパ内を横断しているため、ホッパ内に供給された原料を回転軸や攪拌棒に良好に干渉させることができる。したがって、ホッパ内から処理槽内への原料の流下を良好に規制又は抑制することができる。
また、上述の攪拌棒は、回転軸の軸線方向に並んで複数設けられている。このため、複数の攪拌棒にホッパ内の原料を干渉させることができるので、処理槽内への原料の流下を良好に規制又は抑制することができる。また、回転軸が回転された際には、複数の攪拌棒によってホッパ内の原料を良好に攪拌することができる。

以上説明したように、本発明に係る造粒装置では、造粒処理の効率を向上させることができると共に、造粒物の品質を均一にすることができる。

図１には、本発明の実施形態に係る造粒装置１０が正面図にて示されている。また、図２には、図１の２−２線断面図が示されており、図３には、図２の３−３線断面図が示されている。なお、図２及び図３では、一部の部材の図示を省略してある。

本実施形態に係る造粒装置１０は、使用済みの合成樹脂フィルムや合成樹脂シートなどの如きスクラップ材（以下「原料」という）を破砕して粒状に成形するための廃プラスチック処理装置であり、装置本体１２を備えている。装置本体１２は、略箱状に形成されたフレーム１４を有しており、フレーム１４の上部には、処理槽１６が取り付けられている。

処理槽１６は、有底の円筒状に形成されており、軸線方向が本造粒装置１０の上下方向に沿う状態で配置されている。処理槽１６の上端部は開口しており、処理槽１６の底壁中央部には、円柱状に形成された主軸１８が貫通している。この主軸１８は、処理槽１６に対して同軸的に配置されており、複数の軸受を介してフレーム１４に回転可能に支持されている。主軸１８の下端部には、プーリ２０が取り付けられている。

一方、フレーム１４の側方には、メインモータ２２が設けられている。メインモータ２２は、出力軸を下方へ突出させた状態で配置されており、支持部材２４を介してフレーム１４に支持されている。メインモータ２２の出力軸には、図示しないプーリが取り付けられており、このプーリと前述したプーリ２０には、複数のベルト２６が巻き掛けられている。このため、メインモータ２２が出力軸を回転させると、出力軸に取り付けられたプーリ、ベルト２６、及びプーリ２０を介して出力軸の回転力が主軸１８に伝達され、主軸１８が回転されるようになっている。

主軸１８の上端側は、図２に示されるように、処理槽１６内へ突出しており、当該突出部分には羽根体２８が取り付けられている。羽根体２８は、長尺な角棒状に形成されており、長手方向中央部に設けられた円筒状の連結部に主軸１８が挿嵌されてキー止めされている。このため、羽根体２８は長手方向両端側を主軸１８の径方向に突出させた状態で主軸１８と一体に回転する。

羽根体２８の長手方向一端部の上部には、ブロック状に形成された回転刃体３０が取り付けられている。この回転刃体３０は、処理槽１６の内壁に近接して配置されており、処理槽１６の内壁との間に所定の間隙を確保した状態で旋回する。

処理槽１６の内壁には、板状に形成された固定刃体３２が固定されている。固定刃体３２は、回転刃体３０の旋回軌跡の上側近傍に配置されており、当該旋回軌跡に対して所定の間隙を置いて対向している。なお、この間隙は、処理槽１６の底壁と羽根体２８との間に配置される図示しないカラーの厚さを変更することで調節することができる。

回転刃体３０の回転方向前方側（図３の矢印Ａ方向側）の上端角部には、切断刃３０Ａが形成されており、固定刃体３２には、回転刃体３０の回転方向後方側（図３の反矢印Ａ方向側）の下端角部に、切断刃３２Ａが形成されている。

一方、上述した処理槽１６の上方には、ホッパ３４が設けられている。ホッパ３４は、処理槽１６よりも大径で且つ軸線方向に長い円筒状に形成されており、処理槽１６に対して同軸的に配置されている。ホッパ３４の上端部は、上壁３４Ａによって閉塞されており、ホッパ３４の下端側は、漏斗状に絞り加工されている。ホッパ３４の下端部は、処理槽１６の直径と同程度に縮径されており、処理槽１６の上端部に結合されている。これにより、ホッパ３４と処理槽１６とが一体的に連結されており、ホッパ３４は、処理槽１６を介してフレーム１４に支持されている。また、ホッパ３４の下端部は開口しており、当該開口部を介してホッパ３４の内部と処理槽１６の内部とが連通している。

ホッパ３４の側壁３４Ｂには、原料投入口３６が形成されている。この原料投入口３６は、処理槽１６内で造粒される造粒物の原料をホッパ３４内に供給（投入）するためのものであり、ホッパ３４の側壁３４Ｂに回動可能に取り付けられた扉３８によって開閉されるようになっている。

また、ホッパ３４の下端側（絞り加工された部分）には、処理槽１６内に水を供給するための供給管４０が接続されている。この供給管４０は、図示しない一端側が水の供給源（図示省略）に接続されており、供給管４０の中間部に取り付けられた電磁弁４２が開くことで処理槽１６内に水が供給される。

一方、処理槽１６の側壁には、処理槽１６内の温度を検出する温度センサ４４が取り付けられている。この温度センサ４４は、図示しない制御装置に電気的に接続されている。この制御装置は、前述した電磁弁４２に電気的に接続されており、処理槽１６内が所定の温度になったことを温度センサ４４が検出した際に、所定時間だけ電磁弁４２を開くようになっている。これにより、一定量の水が供給管４０から処理槽１６内へ供給（噴霧）される。

また、処理槽１６の側壁の下部側には、処理槽１６内で造粒した造粒物を装置外部へ排出するための樋状の排出口４６が取り付けられており、この排出口４６を介して処理槽１６の内部が装置外部に連通するようになっている。この排出口４６は、排出シリンダ４８によって駆動される排出シャッタ４９によって開閉される。

この排出シリンダ４８は、シリンダ本体５０と、ピストン５２とを備えており、排出モータ５４の駆動力によってピストン５２を駆動する構成になっている。排出シャッタ４９は、ピストン５２の先端部に取り付けられており、ピストン５２とシリンダ本体５０との間に掛け渡された回り止５６によってシリンダ本体５０に対する相対回転を規制されている。また、ピストン５２の基端側は、蛇腹５８によって覆われており、ピストン５２とシリンダ本体５０との間への粉塵等の侵入が防止される。

一方、処理槽１６の上部には、処理槽１６内へ外気を導入するための複数（本実施形態では３つ）の給気管６２が取り付けられている。これらの給気管６２の内部には、フィルター６４が設けられており、各給気管６２を介して処理槽１６内へ導入される外気は、フィルター６４を通過することによって自らに含まれる粉塵等を除去される。また、処理槽１６の上部には、処理槽１６内から空気を排出するための排気管６０が設けられている。この排気管６０は、ダクト６８（図２参照）を介して脱気サイクロン７０の吸気口７２に接続されている。

脱気サイクロン７０は、軸線方向に長い円筒状に形成されており、軸線方向が上下方向に沿う状態でホッパ３４の側方に配置されている。脱気サイクロン７０の下端側は、絞り加工されており、脱気サイクロン７０の下端部には、ステー７４が取り付けられている。このステー７４は、ホッパ３４に固定されており、これにより、脱気サイクロン７０がホッパ３４に支持されている。

脱気サイクロン７０の上端部には、排気口７６が設けられている。この排気口７６には、ダクト７８（図２参照）を介して図示しない吸引ブロアが接続されており、この吸引ブロアが作動すると、給気管６２→処理槽１６内→排気管６０→吸気口７２→脱気サイクロン７０内→排気口７６→吸引ブロアの経路で流れる空気流が発生する。この空気流は、脱気サイクロン７０内を通過する際に自らに含まれる水分や粉塵を除去され、吸引ブロアの排気口から排出されるようになっている。

一方、ホッパ３４の上下方向中間部には、ホッパ３４内の原料を攪拌するための攪拌機構８０が設けられている。この攪拌機構８０は、ホッパ３４の内部に設けられた攪拌部材８２（被駆動部材）を備えている。この攪拌部材８２は、ホッパ３４下端側の絞り加工された部分よりも上側でかつホッパ３４の上下方向中央部よりも下側に配置されており、ホッパ３４内を横断する攪拌軸８４（回転軸）を備えている。攪拌軸８４は、軸線方向がホッパ３４の径方向に沿う状態で配置されており、軸線方向両端部がホッパ３４の側壁３４Ｂを貫通してホッパ３４の径方向外側へ突出している。

攪拌軸８４の軸線方向一端部（図２では左側の端部）は、ホッパ３４の側壁３４Ｂに取り付けられた軸受８６によって回転可能に支持されている。また、攪拌軸８４の軸線方向他端部（図２では右側の端部）は、ホッパ３４の側壁に取り付けられたギヤケース８８内に挿入されており、このギヤケース８８に取り付けられた図示しない軸受によって回転可能に支持されている。

ギヤケース８８の内部には、図示しない複数のギヤが収容されている。また、ギヤケース８８の上部には、攪拌モータ９０が取り付けられており、攪拌モータ９０の駆動力が上記複数のギヤを介して攪拌軸８４に伝達されるようになっている。これにより、攪拌軸８４が軸線周りに回転される。

また、攪拌軸８４には、複数（本実施形態では４つ）の攪拌棒９２が取り付けられている。これらの攪拌棒９２は、図４に示されるように、円筒状に形成された取付部材９４と、この取付部材９４に取り付けられた一対の棒材９６、９８とを有している。一対の棒材９６、９８は、長尺な平板状に形成され、取付部材９４を介して互いに反対側（取付部材９４の周方向反対側）に配置されており、長手方向一端部が取付部材９４に固定されている。

これらの攪拌棒９２は、取付部材９４の内側（筒内）に攪拌軸８４が挿通された状態で攪拌軸８４に固定されており、一対の棒材９６、９８が攪拌軸８４の外周部から攪拌軸８４の径方向に突出している。

なお、本実施形態では、複数の攪拌棒９２は、攪拌軸８４の軸線方向に略等間隔に並んで配置されている。また、複数の攪拌棒９２は、攪拌軸８４の周方向に９０度づつずれて取り付けられている。

次に、本実施形態の作用について説明する。

上記構成の造粒装置１０を使用する際には、攪拌モータ９０を停止させた状態でホッパ３４の原料投入口３６の扉３８を開き、原料投入口３６からホッパ３４内に原料（例えば、使用済みのポリエチレンフィルムなど）を投入する。ホッパ３４内に投入された原料は、攪拌部材８２の攪拌軸８４や複数の攪拌棒９２に引っ掛かり、処理槽１６内への流下を規制される。

そして、ホッパ３４内に原料が満杯に供給されたら、原料投入口３６の扉３８を閉じ、メインモータ２２を作動させて羽根体２８を回転させる。この状態で攪拌モータ９０を作動させると、攪拌部材８２が回転し、ホッパ３４内の原料が複数の攪拌棒９２によって攪拌される。これにより、ホッパ３４内の原料が連続的に少しずつ処理槽１６内へ流下する。

処理槽１６内へ流下した原料は、羽根体２８の回転方向前方側縁に引っ掛かり、その回転に伴う遠心力によって羽根体２８の長手方向端部側（処理槽１６の内壁側）へ移動される。処理槽１６の内壁側へ移動された原料は、回転刃体３０の刃先３０Ａと固定刃体３２の刃先３２Ａとの間で切断破砕されると共に、羽根体２８によって上方へ跳ね上げられ、上述の如き切断破砕を繰り返される。これにより、原料は回転刃体３０と固定刃体３２との間隙にみあう大きさの破砕片に切断破砕される。

そして、ホッパ３４内から新たに処理槽１６内へ流下する原料が破砕・減容を繰り返され、能率よく大量処理される。これにより、ホッパ３４内に投入された原料は処理槽１６内で約１０分の１程度の容積に減容される。このようにして減容された原料（破砕片）は、羽根体２８によって繰り返し上方へ跳ね上げられ、各破砕片同士が衝突摩擦してその摩擦熱により各破砕片の表面が半ゲル化される。これにより、各破砕片は、全体として丸みを帯びた粒体に成形される。

そして、上述の如き破砕片同士の摩擦によって処理槽１６内が所定の温度（例えば、１００℃〜１２０℃）になると、温度センサ４４が作動して電磁弁４２が開き、供給管４０から処理槽１６内へ一定量の水が供給（噴霧）される。これにより、上述の如く半ゲル化した破砕片の表面が急冷却され、各破砕片同士の融着が防止される。なお、この急冷却の際には、処理槽１６内に水蒸気が発生するが、当該水蒸気は図示しない吸引ブロアの作動によって処理槽１６内から排出される。また、上記急冷却によって固化された造粒物は、排出シリンダ４８の排出モータ５４によって排出シャッタ４９が開放されることで、排出口４６を介して処理槽１６の外側へ排出される。これにより造粒処理が完了する。

ところで、背景技術の欄で説明したように、従来の造粒装置を使用する実際の作業現場では、造粒処理の効率を向上させるため、処理槽の蓋を開けたまま羽根体及び回転刃体を回転させ、そこへ原料を次々と投入している。この場合、処理槽内で回転刃体が高速回転しているところに人手で原料を投入するため、投入時の安全確保が必要である。

また、上記作業方法の場合には、背景技術の欄で説明したように、処理槽内へ投入される原料の量が一定でないため、造粒物の品質にばらつきが生じるという問題がある。すなわち、原料が素早くどんどん処理槽内へ投入されれば処理槽内が所定の温度になるまでに時間がかかる。その間、原料は細かく破砕され減容されながら大量の原料が投入され、その後に一定量の水が供給される。逆にゆっくり少しずつ原料を投入すれば処理槽内が所定の温度になるまでにさほど時間がかからず、少量の原料しか入れていない状態で一定量の水が供給されてしまう。したがって、原料の量に対する給水量の割合が不均一になり、冷却度合・造粒度合が不均一になる。この結果、造粒物の品質（嵩比重など）が不均一になり、その販売価格に悪影響を及ぼすという問題が生じる。なお、実際の作業現場では、原料の量に対する給水量の割合を均一するために、手作業で処理槽内へ水を供給することなどが行われているが、この作業には熟練を要するという問題がある。

これに対し、本実施形態に係る造粒装置１０では、上述したように原料がホッパ３４内に満杯に供給された状態で装置本体１２が作動され、当該満杯に供給された一定量の原料が処理槽１６内で破砕・造粒される。このため、処理槽１６内で破砕された破砕片（造粒物）が所定の温度になるまでの時間を一定にすることができると共に、一定量の造粒物に対して一定量の水を供給することができる。したがって、造粒物の冷却度合・造粒度合を均一にすることができ、これにより、造粒物の品質を均一にすることができる。

しかも、本実施形態に係る造粒装置１０では、一回の供給作業で処理槽１６に供給することができる原料の量を、ホッパ３４の容積の分だけ増加させることができるので、大量の原料を一度に造粒処理することができ、造粒処理の効率を向上させることができる。したがって、従来のように、造粒処理の効率を向上させるために、回転刃体３０等が回転している状態で処理槽１６内へ原料を投入する必要がなく、これにより安全性を確保することができる。

また、本実施形態では、ホッパ３４内に設けられた攪拌部材８２がホッパ３４内の原料に干渉するため、ホッパ３４内から処理槽１６内への原料の流下を攪拌部材８２によって規制することができる。また、攪拌モータ９０によって攪拌部材８２を回転させることでホッパ３４内の原料を強制的に処理槽１６内へ流下させる（押し込む）ことができる。したがって、ホッパ３４内から処理槽１６内への原料の供給をコントロールすることができる。

また、本実施形態では、ホッパ３４内の原料が攪拌部材８２によって攪拌されて処理槽１６内へ押し込まれるため、ホッパ３４の下端開口部の付近で原料が互いに絡み合って処理槽１６内へ自然に流下しなくなった場合（所謂ブリッジが発生した場合）でも、当該ブリッジを解消することができる。

さらに、本実施形態では、前述したように、ホッパ３４内への原料投入時には、攪拌部材８２を停止させておき、ホッパ３４内から処理槽１６内への原料の流下を規制する。そして、メインモータ２２によって羽根体２８を回転させた後で、攪拌部材８２によりホッパ３４内の原料を攪拌する（上記流下規制を解除する）。このため、メインモータ２２（羽根体２８）の回転数が安定してから、処理槽１６内に原料が供給されるので、メインモータ２２に過負荷が掛かることを防止又は抑制することができる。

しかも、本実施形態では、ホッパ３４内の原料を処理槽１６内へ送り込むための攪拌部材８２によって、ホッパ３４内から処理槽１６内への原料の流下が規制されるため、当該流下を規制するための専用の機構（シャッタなど）を省略することができる。したがって、装置を簡素化することができると共に、装置の製造コストを低減することができる。

また、本実施形態に係る造粒装置１０では、攪拌部材８２が回転される構成であるため、攪拌部材８２をスライドさせる場合などに比べて駆動源（攪拌モータ９０）などの構成を簡素化することができる。

しかも、攪拌部材８２は、攪拌軸８４に複数の攪拌棒９２が取り付けられた簡単な構成であるため、攪拌部材８２の製造が容易である。したがって、攪拌部材８２を含めた攪拌機構８０の低コスト化を図ることができる。

また、攪拌部材８２の攪拌軸８４がホッパ３４内を横断しているため、ホッパ３４内に供給された原料を攪拌軸８４や攪拌棒９２に良好に干渉させることができる。したがって、ホッパ３４内から処理槽１６内への原料の流下を良好に規制することができる。

さらに、本実施形態では、複数の攪拌棒９２が攪拌軸８４の軸線方向に並んで設けられているため、これらの攪拌棒９２にホッパ内の原料を良好に干渉させることができる。したがって、これによっても処理槽１６内への原料の流下を良好に規制することができる。また、攪拌軸８４が回転された際には、複数の攪拌棒９２によってホッパ３４内の原料を良好に攪拌することができる。

また、上記実施形態では、ホッパ３４が円筒状に形成された構成にしたが、本発明はこれに限らず、ホッパの形状は適宜変更することができる。

本発明の実施形態に係る造粒装置の正面図である。図１の２−２線断面図である。図２の３−３線断面図である。本発明の実施形態に係る造粒装置の構成部材である攪拌部材の斜視図である。

符号の説明

１０造粒装置
１２装置本体
１６処理槽
３４ホッパ
８２攪拌部材（被駆動部材）
８４攪拌軸（回転軸）
９０駆動源
９２攪拌棒

Claims

使用済みの合成樹脂フィルムや合成樹脂シートが原料とされ、処理槽内に供給された前記原料を破砕して粒状に成形する装置本体と、
前記処理槽の上方に設けられ、下端側が漏斗状に形成されると共に、開閉可能な原料投入口が設けられ、前記処理槽内に連通する内部に前記原料が供給されるホッパと、
前記ホッパの前記下端側よりも上側に設けられ、軸線方向両端側が前記ホッパの側壁に回転可能に支持されて前記ホッパ内を横断する回転軸、及び、前記回転軸の軸線方向に並んで設けられ、前記回転軸の外周部から突出した複数の攪拌棒を備え、前記ホッパ内の前記原料に干渉することで前記処理槽内への前記原料の流下を規制又は抑制すると共に、前記回転軸が回転された際には、前記ホッパ内の前記原料を破砕せずに攪拌して前記処理槽内へ流下させる攪拌部材と、
前記ホッパ内に前記原料が供給されて前記原料投入口が閉じられた状態で作動されることにより前記回転軸を回転させる駆動源と、
を有する造粒装置。