JP5478675B2

JP5478675B2 - 振動式造粒装置

Info

Publication number: JP5478675B2
Application number: JP2012159425A
Authority: JP
Inventors: 大介杉山
Original assignee: 杉山重工株式会社
Priority date: 2012-07-18
Filing date: 2012-07-18
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2032-07-18
Also published as: JP2014018733A

Description

本発明は振動式造粒装置に関する。

振動式造粒装置の一形式として、特開２００５−４６６５３号公報には、振動源を内蔵した基台に弾性体を介して縦型造粒槽を設置した振動式造粒装置が開示されている。
この振動式造粒装置によれば、造粒槽中の粉粒体原料に水分やバインダー溶液を添加し、造粒槽に振動源から振動を加えると、造粒槽の略水平な底面上で粉粒体原料が転動して、粉粒体原料が造粒される。

特開２００５−４６６５３号公報

一般に、振動式造粒装置を用いて粉粒体原料を造粒する場合、振動源から造粒槽に加えられる振動数、稼動時間、粉粒体原料に添加されるバインダー溶液の種類や添加量を調整することにより目的の粒度に造粒している。
しかし、振動数等を調整したとしても造粒槽に投入した粉粒体原料が全て目的粒度の造粒体に生成されることはないので、造粒槽で造粒した粒子を目的粒度まで成長した造粒体と、目的粒度に達しない造粒ダストに分級する必要がある。
上記した従来の振動式造粒装置で目的粒度の造粒体を得るには、造粒槽で造粒した粒子を、この造粒装置とは別の分級装置を用いて分級しなければならず、生産性が低い。
本発明はかかる点に鑑み、一台で造粒工程と分級工程を実施できる振動式造粒装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、振動源を備えた基台に弾性体を介して縦型の造粒槽を設置し、造粒槽を振動源で振動させて造粒槽中の粉粒体原料を造粒槽の水平な底面上で転動させることにより造粒する振動式造粒装置であって、
振動源として、造粒槽中の粉粒体原料の粒子群が造粒槽の内周壁面に向って転動しながら周回運動するように造粒槽に振動を加えることができるアンバランスウェイトを備え、
造粒槽の底面に造粒槽中の粒子を排出する排出口を造粒槽の内周壁面から所定の距離だけ造粒槽の中心側に方寄せて配置するとともに、排出口の開閉手段を設けたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の振動式造粒装置において、所定の間隔で配列した複数本の櫛歯を有する分級用櫛部材を櫛歯が造粒槽中で周回運動する粒子群を横切るように、かつ造粒槽の底面から立つようにして造粒槽の内周壁面と排出口の間で配置したことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の振動式造粒装置において、分級プレートを造粒槽中で周回運動する粒子群を横切るように、かつその下端面と造粒槽の底面との間に所定の隙間が形成されるように造粒槽の内周壁面と排出口の間に配置したことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の振動式造粒装置において、分級スクリーンを底面と平行に張った縦型の分級槽を前記基台上に設置するとともに、分級槽上に造粒槽を分級槽と一体に設置し、
造粒槽中の粒子を造粒槽の前記排出口から分級槽の分級スクリーン上へ排出するようにしたことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の振動造粒装置において、前記分級槽に目的粒度の造粒体を排出する第１排出口を前記分級スクリーンの上側に設けるとともに、目的粒度に達しない造粒ダストを排出する第２排出口を分級スクリーンの下側に設け、
第２排出口から排出された造粒ダストを造粒槽に輸送する輸送手段を設けたことを特徴とする。

本願発明の発明者は、縦型の造粒槽を備えた振動式造粒装置の試作の過程で以下の知見を得た。すなわち、造粒槽中の粉粒体原料の粒子群が造粒槽の内周壁面に向って転動しながら周回運動するように造粒槽にアンバランスウェイトで振動を加えると、移動の過程で粒子と粒子の間の空間により小さい粒子が入り込み、その結果として、粉粒体原料が粒度の大小に従って自然選別され、造粒槽の内周壁面から中心側へと順に小径粒子群層、中径粒子群層、大径粒子群層が形成される。

本発明はかかる知見に基づいてなされたものであって、請求項１に記載の発明に係る振動式造粒装置で粉粒体原料を造粒するには、排出口を閉じた造粒槽に粉粒体原料を投入するとともに、水分やバインダー等の溶液を添加し、振動源を駆動させる。これにより造粒槽が振動し、造粒槽中の粉粒体原料が造粒される。所定時間経過後に排出口を開くと、造粒槽から粒子が排出される。

しかして請求項１に記載の発明によれば、排出口を造粒槽の内周壁面から所定の距離だけ造粒槽の中心側に方寄せて配置するので、排出口の位置の近辺に形成される粒度の粒子分布層から粒子が優先的に排出口から排出される。従って、造粒目的とする粒度に応じて排出口の片寄せ位置を設定することにより、造粒槽中の粒子から目的粒度の造粒体を分級して排出口から回収でき、一台の装置で造粒工程と分級工程を行うことができる。

請求項２に記載の発明によれば、造粒槽中で周回する粒子群のうち櫛歯と櫛歯の間を通過できない粒子径の粒子が分級用櫛部材に沿って排出口へ移動し、排出口から排出されるので、櫛歯の間隔を目的粒度に合わせて設定することにより、目的粒度の造粒体をより効率的に回収できる。

請求項３に記載の発明によれば、造粒槽中で周回する粒子群のうち、プレートの下端面と造粒槽の底面との間の隙間を通過できない粒子径の粒子がプレートに沿って排出口へ移動し、排出口から排出されるので、目的粒度に合わせて隙間を設定することにより、目的粒度の造粒体をより効率的に回収できる。

請求項４に記載の発明によれば、造粒層から排出された粒子が分級スクリーン上を転動し、所定の粒度まで成長している分級スクリーンを通過できない粒子は目的造粒体として分級され、所定の粒度に達しないため分級スクリーンを通過した粒子は造粒ダストとして分級される。このようにして、造粒槽の粒子が分級槽で目的造粒体と造粒ダストに分級されるので、より高精度に目的粒度の造粒体を回収できる。
また、共通の振動源で分級槽と造粒槽を振動させることができるので、装置の小型化が可能となる。

請求項５に記載の発明によれば、造粒ダストを輸送手段で造粒槽に戻すので、粉粒体原料のロスが無く、製品の歩留まりが向上する。

本発明の第１実施例に係る振動式造粒装置を示す斜視図である。同振動式造粒装置の主要部を示す一部破断した斜視図である。同振動式造粒装置のアンバランスウェイトモータを示す分解斜視図である。同振動式造粒装置の造粒槽中の粉粒体原料の転動時の挙動を示す模式図である。同振動式造粒装置の造粒槽中の粉粒体原料の粒子群の分布を示す模式図である。本発明の第２実施例に係る振動式造粒装置の主要部を示す一部破断した斜視図である。本発明の第３実施例に係る振動式造粒装置の主要部を示す一部破断した斜視図である。本発明に係る振動式造粒装置の造粒槽の他の実施例を示す一部破断した斜視図である。本発明に係る振動式造粒装置の造粒槽の他の実施例を示す一部破断した斜視図である。

以下に本発明を図面に基づき説明するに、図１には本発明の第１実施例に係る振動式造粒装置１０が示されている。当該振動式造粒装置１０は基台１１、分級槽１２、造粒層１３、バインダー溶液供給機１４及び吸引式空気輸送機１５を備えている。基台１１、分級槽１２及び造粒槽１３はいずれも縦型の有底円筒体が用いられている。

基台１１はその上端部にフランジ１１ａが形成されている。このフランジ１１ａに複数本のコイルスプリング１６が立てて固定されている。分級槽１２の底面がコイルスプリング１６の上端に連結されている。このようにして分級槽１２がコイルスプリング１６を介して基台１１に設置されている。

図２に示すように、基台１１にはアンバランスウェイトモータ１８が内蔵されている。アンバランスウェイトモータ１８のハウジング１８ａはステー１８ｂを介して分級槽１２の底面１２ａに連結されている。図３に示すように、アンバランスウェイトモータ１８のシャフト１８ｃはハウジング１８ａの上下両端面から外側へ突出している。シャフト１８ｃの、ハウジング１８ａの上端面から突出する部分に扇形の上部ウェイト１８ｄが固定されている。一方、シャフト１８ｃの、ハウジング１８ａの下端面から突出する部分にボルト１８ｅでガイドプレート１８ｆが固定されるとともに、下部ウェイト１８ｇ，１８ｈが回動可能に組み付けられている。ガイドプレート１８ｆにはボルト１８ｉが挿通されるアーチ形のガイド溝１８ｊが形成されている。このボルト１８ｉは下部ウェイト１８ｇの貫通穴１８ｋを貫通し、下端部にナット１８ｍを締め付けてガイドプレート１８ｆに固定されている。ナット１８ｍを緩めるとボルト１８ｉをガイド溝１８ｊに沿って移動させることができる。ガイド溝１８ｊにおけるボルト１８ｉの位置を変更することにより、上部ウェイト１８ｄに対する下部ウェイト１８ｇ，１８ｈの相対的な回動位置を変更できる。

分級槽１２の内部には所定の目開き寸法を有する分級スクリーン１２ｂが分級槽１２の底面１２ａと平行に張られている。この分級スクリーン１２ｂは分級槽１２の中間部に配置されている。分級槽１２の内周壁面には第１排出口１２ｃと第２排出口１２ｄが設けられている。第１排出口１２ｃは分級スクリーン１２ｂの上側に配置され、第２排出口１２ｄは分級スクリーン１２ｂの下側に配置されている。第１排出口１２ｃの直下には造粒体の回収容器１７が設置されている。第２排出口１２ｄの直下には造粒ダストの回収用ホッパー１９が設置されている。ポッパー１９にはエア導入口１９ａが設けられとともに、輸送管１９ｂで吸引式空気輸送機１５に接続されている。

造粒槽１３は分級槽１２の上端部に設置され、分級槽１２に一体に連結されている。造粒槽１３は平面を成す底面１３ａを有し、底面１３ａに排出口１３ｂが形成されている。この排出口１３ｂは造粒槽１３の内周壁面１３ｃから造粒槽１３の中心側へ所定距離だけ片寄せた位置に形成されている。

造粒槽１３は蓋体１３ｄを備えている。この蓋体１３の中心部には粉粒体原料の供給口１３ｅとバインダー溶液供給機１４から供給されるバインダー溶液をノズル１４ａから造粒槽１３中に噴霧するための供給口１３ｆが形成されている。また、蓋体１３ｄには排出口１３ｂを開閉する開閉弁２０を作動させるエアーシリンダー式のアクチュエータ２１が取付けられている。アクチュエータ２１のピストンロッド２１ａは蓋体１３ｄを貫通して造粒槽１３中に進入し、ピストンロッド２１ａの先端部に開閉弁２０が取り付けられている。

造粒槽１３の内周壁面１３ｃには分級プレート２２が固定されている。分級プレート２２は造粒槽１３中で周回運動する粉粒体原料の粒子群を横切るように造粒槽１３の内周壁面１３ｃと排出口１３ｂの間に配置されている。この分級プレート２２はその下端面と造粒槽１３の底面１３ａとの間に所定の隙間が形成されるように設置されている。

第１実施例に係る振動式造粒装置１０の構造は以上の通りであって、この振動式造粒装置１０で粉粒体原料を造粒するには、造粒槽１３の排出口１３ｂを閉じて造粒槽１３に粉粒体原料を供給口１３ｅから投入する。ついで、アンバランスウェイトモータ１８を駆動するとともに、バインダー溶液をノズル１４ａから粉粒体原料に向けて噴霧する。アンバランスウェイトモータ１８の駆動により分級槽１２と造粒槽１３が一体的に振動し、粉粒体原料の粒子群が造粒槽１３の底面１３ａ上で転動する。

図４には、アンバランスウェイトモータ１８の上部ウェイト１８ｄに対する下部ウェイト１８ｇの相対的回動位置と、そのとき造粒槽１３の底面１３ａ上で転動する粉粒体原料の粒子群の挙動を模式的に示す。図の（Ａ）に示すように上部ウェイト１８ｄに対し下部ウェイト１８ｇが６０度の相対回動角度に設定されている場合、粒子群は時計方向に渦巻き状に周回しながら造粒槽１３の底面１３ａの中心部から造粒槽１３の内周壁面１３ｃに向かって転動する。図の（Ｂ）に示すように上部ウェイト１８ｄに対して下部ウェイト１８ｇが４５度の相対回動角度に設定されている場合、図の（Ａ）と同様に、粒子群は時計方向に渦巻き状に周回しながら造粒槽１３の底面１３ｃの中心部から造粒槽１３の内周壁面１３ｃに向かって転動するが、渦巻きは図の（Ａ）に比べ巻き込みの度合いが緩やかになる。図の（Ｃ）に示すように、上部ウェイト１８ｄに対して下部ウェイト１８ｇが０度の相対回動角度に設定されている場合、粒子群は渦巻くことなく放射状に造粒槽１３の中心部から造粒槽１３の内周壁面１３ｃに向かって転動する。

本実施例に係る振動式造粒装置１０の上部ウェイト１８ｄに対する下部ウェイト１８ｇの相対回動角度を図の（Ａ）また（Ｂ）に示すように設定した場合、造粒槽１３中の粉粒体原料の粒子群は造粒槽１３の内周壁面１３ｃに向って転動しながら渦巻状に周回運動し、これに伴って粉粒体原料が造粒される。その際、大小さまざまな粒子は移動の過程で粒子と粒子の間の空間により小さい粒子が入り込み、その結果として、図５に模式的に示すように、粒度に従って自然選別された粒子群の分布層が内周壁面１３ｃから造粒槽１３の中心側へと小径粒子群層、中径粒子群層、大径粒子群層の順で形成される。

造粒槽１３の排出口１３ｂを閉じたまま造粒槽１３を振動させ、所定時間の経過後、アクチュエータ２１で排出弁２０を作動し、排出口１３ｂを開く。その際、アンバランスウェイトモータ１８の駆動は継続する。排出口１３ｂは造粒槽１３の内周壁面１３ｃから所定の距離だけ造粒槽１３の中心側に方寄せて配置するので、排出口１３ｂの近辺に形成される粒度の粒子分布層から粒子が排出口１３ｂから分級槽１２へ排出される。同時に、分級プレート２２の下端面と造粒槽１３の底面１３ａの間の隙間を通過できない大きさの粒子径に成長した粒子が分級プレート２２に沿って排出口１３ｂへと導かれ、排出口１３ｂから分級槽１２へ排出される。そして、所定時間の経過後、排出弁２０で排出口１３ｂを再び閉じる。

造粒槽１３から分級槽１２へ排出された粒子群は分級スクリーン１２ｂ上を転動し、所定の粒子径まで成長しているため分級スクリーン１２ｂを通過できない粒子が第１排出口１２ｃから造粒体として回収容器１７へ排出される。一方、所定の粒子径に成長していない粒子は分級スクリーン１２ｂを通過し、第２排出口１２ｄからホッパー１９へ造粒ダストとして排出される。ポッパー１９へ排出された造粒ダストは吸引式空気輸送機１５によって供給口１３ｅから再び造粒槽１３へ供給され、造粒槽１３に残留している粉粒体原料とともに再度造粒される。

以上説明したように、第１実施例に係る振動式造粒装置１０によれば、造粒槽１３の排出口１３ｂを造粒槽１３の内周壁面１３ｃから所定の距離だけ造粒槽１３の中心側に方寄せて配置するので、排出口１３ｂの近辺に形成される粒度の粒子分布層から粒子が排出口１３ｂを通って排出される。従って、造粒目的とする粒度に応じて排出口１３ｂの片寄せ位置を設定することにより、造粒槽１３中の粒子から目的粒度の造粒体を分級して排出口１３ｂから回収でき、一台の装置で造粒工程と分級工程を行うことができる。

造粒槽１３中で周回する粒子群のうち分級プレート２２を通過できない粒子径の粒子が分級プレート２２に沿って排出口１３ｂへ移動し、排出口１３ｂから排出されるので、目的粒度の造粒体をより効率的に回収できる。

造粒槽１３から排出された粒子が分級スクリーン１２ｂ上を転動し、所定の粒子径まで成長しているため分級スクリーン１２ｂを通過できない粒子は目的造粒体として分級され、所定の粒度に達しないため分級スクリーン１２ｂを通過した粒子は造粒ダストとして分級される。このようにして、造粒槽１３の粒子が分級槽１２で目的造粒体と造粒ダストに分級されるので、より高精度に目的の粒度の造粒体を回収できる。
また、共通の振動源であるアンバランスウェイトモータ１８で分級槽１２と造粒槽１３を振動させることができるので、装置の小型化が可能となる。

分級槽１２で分級された造粒ダストを輸送手段１５で造粒槽１３に戻すので、粉粒体原料のロスが無く、製品の歩留まりが向上する。

本発明の第２実施例に係る振動式造粒装置３０の主要部を図６に示す。第２実施例に係る振動式造粒装置３０の造粒槽１３の底面１３ａに縦長の排出口１３ｇが形成されている。この排出口１３ｇは造粒槽１３の内周壁面１３ｃから中心側へ延びている。排出口１３ｇの側縁にはガイド溝１３ｆが設けられている。排出口１３ｇを開閉するスライド式開閉弁２３がこのガイド溝１３ｆに摺動可能に組み付けられている。スライド蓋１３には所定の間隔で配列した複数本の櫛歯２４ａを有する分級用櫛部材２４が立てて固定されている。スライド式開閉弁２３及び分級用櫛部材２４が進退するための開口１３ｈが造粒槽１３の周壁１３ｃに形成されている。スライド式開閉弁２３を進退させるアクチュエータ２５が造粒槽１３の外周壁面に取り付けられている。
なお、第２実施例に係る振動式造粒装置３０の他の構成は第１実施例に係る振動式造粒装置１０と同じであるので、同一の構成要素に同一の符号を付して説明を省略する。

第２実施例に係る振動式造粒装置３０によれば、アクチュエータ２５でスライド式開閉弁２３を後退させて排出口１３ｇを開くと、排出口１３ｇの開口位置の近辺に形成される粒度の粒子分布層から粒子が排出口１３ｇから分級槽１２へ排出される。また、造粒槽１３中で周回する粒子のうち櫛歯２４ａと櫛歯２４ａの間を通過できない粒子径の粒子が分級用櫛部材２４に沿って排出口１３ｇへ移動し、排出口１３ｇから排出される。

本発明の第３実施例に係る振動式造粒装置４０を図７に示す。第３実施例に係る振動式造粒装置４０の分級槽１２の内部には上下２枚の分級スクリーン１２ｅ，１２ｂが張られている。下側分級スクリーン１２ｂの目開き寸法は上側分級スクリーン１２ｅより小さい。そして、分級槽１２の内周壁面には上側分級スクリーン１２ｅを通過できない粒度の粒子を回収容器（図示略）へ排出する上側第１排出口１２ｆと、下側分級スクリーン１２ｂを通過できない粒度の粒子を回収容器１７へ排出する下側第１排出口１２ｇが設けられている。

第３実施例に係る振動式造粒装置４０によれば、上側分級スクリーン１２ｅと下側分級スクリーン１２ｂを設けたので、一台の装置で大小２種類の異なる粒度の造粒体を選別して回収できる。このように、分級スクリーン１２ｂ，１２ｅの種類を増やすことにより、何種類もの粒度の造粒体を選別して回収できる。

第１実施例〜第３実施例に係る振動式造粒装置は底面が平面である造粒槽を備えているが、図８に
示すように、底面１３ｊが凸状に湾曲した造粒槽１３や、図９に示すように、底面１３ｉが凹に湾曲した造粒槽１３を備えることにより、粉粒体原料に振動を加えたとき図４に示すパターンとは異なるパターンの周回運動を惹起させることができるので、多種多様の物性をもつ粉粒体原料の造粒が可能となる。

また、図８に示す造粒槽１３のように排出口１３ｋの位置をより造粒槽１３の内周壁面１３ｃ側に近寄せることにより、より粒子径の小さい粒子群層の粒子を排出口１３ｋから取り出すことができる。

１０，３０，４０…振動式造粒装置
１１…基台
１２…分級槽
１２ｂ…分級スクリーン
１２ｃ…第１排出口
１２ｄ…第２排出口
１２ｆ…上側第１排出口
１２ｇ…下側第１排出口
１３…造粒槽
１３ｂ，１３ｇ，１３ｋ…排出口
１６…コイルスプリング
１８…アンバランスウェイトモータ
２０，２３…開閉弁
２１…アクチュエータ
２２…分級プレート
２４…分級用櫛部材
２４…櫛歯

Claims

振動源を備えた基台に弾性体を介して縦型の造粒槽を設置し、造粒槽を振動源で振動させて造粒槽中の粉粒体原料を造粒槽の水平な底面上で転動させることにより造粒する振動式造粒装置であって、
振動源として、造粒槽中の粉粒体原料の粒子群が造粒槽の内周壁面に向って転動しながら周回運動するように造粒槽に振動を加えることができるアンバランスウェイトを備え、
造粒槽の底面に造粒槽中の粒子を排出する排出口を造粒槽の内周壁面から所定の距離だけ造粒槽の中心側に方寄せて配置するとともに、排出口の開閉手段を設けたことを特徴とする振動式造粒装置。
所定の間隔で配列した複数本の櫛歯を有する分級用櫛部材を櫛歯が造粒槽中で周回運動する粒子群を横切るように、かつ造粒槽の底面から立つようにして造粒槽の内周壁面と排出口の間で配置したことを特徴とする請求項１に記載の振動式造粒装置。
分級プレートを造粒槽中で周回運動する粒子群を横切るように、かつその下端面と造粒槽の底面との間に所定の隙間が形成されるように造粒槽の内周壁面と排出口の間に配置したことを特徴とする請求項１に記載の振動式造粒装置。
分級スクリーンを底面と平行に張った縦型の分級槽を前記基台上に設置するとともに、分級槽上に造粒槽を分級槽と一体に設置し、
造粒槽中の粒子を造粒槽の前記排出口から分級槽の分級スクリーン上へ排出するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の振動式造粒装置。
前記分級槽に目的粒度の造粒体を排出する第１排出口を前記分級スクリーンの上側に設けるとともに、目的粒度に達しない造粒ダストを排出する第２排出口を分級スクリーンの下側に設け、
第２排出口から排出された造粒ダストを造粒槽に輸送する輸送手段を設けたことを特徴とする請求項４に記載の振動造粒装置。