JP6149050B2 - 圧縮造粒機 - Google Patents

Description

本発明は、縦型ホッパから供給された原料を一対のロールで圧縮成形して造粒物を形成する圧縮造粒機に関する。

圧縮造粒機は、回転する一対のロール間に連続して供給された原料を圧縮して造粒物を製造する装置であり、薬品、食品、金属、無機材料等の幅広い分野で用いられている。例えば銅条等の金属製品の製造工場においては、熱間圧延材の面削、コイルの耳落とし等により、削り節様の切粉スクラップが発生するが、この切粉のまま銅の溶湯に投入すると浮き上がって酸化する等の不具合があるため、切粉を固めて造粒する必要がある。
そして、一対のロールの上方に原料を貯留する縦型ホッパを設け、ホッパ内の回転するスクリューにより原料をロール間に連続的に押し込み、原料を高圧縮する方式が知られている（例えば、特許文献１、２）。

特開平５−２９３３５７号公報 特開２０１４−１０４４１１号公報

ところで、縦型ホッパ内の原料の貯留量が不足すると、ロール間に原料が供給されなくなり、ホッパによる原料の押し込みが不足して造粒物の圧縮度や大きさが低下する。一方、縦型ホッパ内の原料の貯留量がオーバーフローすると、原料がこぼれ落ちてしまう。そのため、縦型ホッパ内の原料の貯留量を監視し、縦型ホッパへ原料を過不足なく供給する必要がある。そこで、縦型ホッパ内の原料の貯留量の下限位置と上限位置にそれぞれレベル計を設置することで、レベル計の検出結果に基づいて縦型ホッパへの原料の供給量を調整することが考えられる。
しかしながら、削り節様の切粉はレベル計に付着したり引っ掛ったりし易く、誤作動を招くという問題がある。例えば、レベル計として静電容量センサを用いた場合、感度が高過ぎて、センサに切粉が付着しただけで下限位置や上限位置に達しなくても誤検出してしまうと共に、最初の感度設定が煩雑である。又、静電容量センサの場合、静電容量を利用して検出を行うため、カバーとしてあまり厚いものを使用することができず、鋭い切粉がカバーに接触して削れ、カバーを頻繁に交換する必要がある。

従って、本発明の目的は、一対のロールへ原料を供給する縦型ホッパの原料の貯留量を誤検出せずに正確に検出し、原料を安定してロールへ連続的に供給することで、圧縮された造粒物を安定的に形成可能な圧縮造粒機を提供することにある。

本発明の圧縮造粒機は、導電性の原料を供給する原料供給機構と、前記原料供給機構から供給された前記原料を、回転するスクリューにより下方に押し込む縦型ホッパと、前記縦型ホッパの下部に配置され、該縦型ホッパから押し込まれた前記原料を圧縮成形して造粒物を形成する一対のロールと、を備えた圧縮造粒機において、前記縦型ホッパの内面には、前記原料の貯留量の下限位置を検出する下限レベル計と、前記原料の貯留量の上限位置を検出する上限レベル計と、を有し、前記上限レベル計及び前記下限レベル計はいずれも、互いに絶縁されて前記縦型ホッパの内側へ突出する一対の電極を備えてなり、該一対の電極間には所定の印加電圧が印加され、前記上限レベル計及び前記下限レベル計は、前記一対の電極間の電圧の値のみに基づいて検出を行い、前記一対の電極は、円柱又は円筒状の金属からなり、離間する２つの円環状のセラミックシースにそれぞれ被覆されて互いに絶縁され、前記上限レベル計の電圧が前記印加電圧より低下した場合に前記原料供給機構から前記縦型ホッパへの前記原料の供給量を減少又は供給を停止し、前記下限レベル計の電圧が上昇して前記印加電圧になった場合に前記原料供給機構から前記縦型ホッパへの前記原料の供給量を増加又は供給を開始する制御部をさらに備える。
この圧縮造粒機によれば、上限レベル計及び下限レベル計は、一対の電極間に導電性の原料が付着し、電極２間が確実に導通したときに検出を行い、各レベル計の一部に原料が付着したり引っ掛っただけでは誤検出しない。このため、縦型ホッパの原料の貯留量を正確に検出し、縦型ホッパに過不足なく原料を供給できるので、縦型ホッパからロールへの原料の押し込みを安定して行うことができ、造粒物を安定的に形成できる。

又、上限レベル計及び下限レベル計のうち、表出する構成部材を金属やセラミック等の硬い材料とすることで、これら構成部材に原料が接触しても摩耗し難く、メンテナンスが軽減される。又、一対の電極をそれぞれ円環状のセラミックシースに被覆して絶縁することにより、熱電対等に使用される汎用の円環状のセラミックシースを流用でき、上限レベル計及び下限レベル計のコストを低減することができる。

前記制御部は、前記縦型ホッパ内の前記原料の貯留量が前記上限位置より下側である場合に、前記上限レベル計の電圧が前記印加電圧より低下したとき、及び／又は、前記縦型ホッパ内の前記原料の貯留量が前記下限位置より上側である場合に、前記下限レベル計の電圧が前記印加電圧になったとき、前記上限レベル計及び／又は前記下限レベル計が故障したと診断してもよい。
この圧縮造粒機によれば、上述のように、上限レベル計及び下限レベル計は誤検出が少ないので、原料の貯留量が上限位置より確実に下側であるにも関わらず、上限レベル計の電圧が印加電圧より低下したとき、制御部は上限レベル計が故障したと診断することもできる。この場合は、電極間が導通している、つまり上限レベル計に原料が付着していると考えられるからである。
同様に、原料の貯留量が下限位置より確実に上側であるにも関わらず、下限レベル計の電圧が印加電圧になったときも、制御部は下限レベル計が故障したと診断することもできる。この場合は、電極間が断線していると考えられる。

本発明によれば、一対のロールへ原料を供給する縦型ホッパの原料の貯留量を誤検出せずに正確に検出し、原料を安定してロールへ連続的に供給することで、圧縮された造粒物を安定的に形成することができる。

本発明の実施形態に係る圧縮造粒機の一例を示すブロック図である。 縦型ホッパ近傍の構成を示す図である。 上限レベル計の構成を示す断面図である。 上限レベル計の正面図である。

図１は、本発明の実施形態に係る圧縮造粒機１００の一例を示すブロック図である。圧縮造粒機１００は、導電性の原料２００を供給する原料供給機構１０と、原料供給機構１０から原料２００が供給される２つの縦型ホッパ２０，３０と、上限レベル計２６Ｈ、３６Ｈ及び下限レベル計２６Ｌ，３６Ｌと、各縦型ホッパ２０，３０の下部にそれぞれ配置された一対のロール４１，４２及び一対のロール５１，５２と、一対のロール４１，４２及び一対のロール５１，５２で圧縮造粒された造粒物２０２を次工程等に搬出する搬出コンベア６０と、コンピュータ等からなる制御部９０と、を備えている。
原料２００は導電性を有する粒状、粉状、不定形等の固体であり、本実施形態では、銅または銅合金の削り節様の切粉スクラップである。

原料供給機構１０は、箱状の本体部６と、本体部６の上部に配置され原料２００が導入される原料供給口２と、本体部６の内部に配置されて左右に回動し、原料供給口２から導入された原料２００を本体部６の左右に振り分ける切替え扉４と、本体部６の左側下部に連通して配置され、本体部６の左側に原料２００を搬出する第１スクリューフィーダ７と、本体部６の右側下部に連通して配置され、本体部６の右側に原料２００を搬出する第２スクリューフィーダ８と、備えている。第１スクリューフィーダ７及び第２スクリューフィーダ８は、それぞれ制御部によって第１スクリュー７ａ及び第２スクリュー８ａの回転数が制御されている。そして、第１スクリューフィーダ７の左下端及び第２スクリューフィーダ８の右下端にはそれぞれ原料排出口７ｅ、８ｅが設けられている。

そして、原料排出口７ｅ、８ｅから排出された原料２００は、それぞれ縦型ホッパ２０，３０に供給され、それぞれ一対のロール４１，４２及び一対のロール５１，５２で圧縮造粒されて造粒物２０２となる。この造粒物２０２は、一対のロール４１，４２及び一対のロール５１，５２の下方に設置された搬出コンベア６０上に落下し、搬出コンベア６０からさらに適宜バースクリーン６１でふるい分けられ、次工程等（溶湯製造工程）に搬出される。
このように、圧縮造粒機１００は、２基のロール４１，４２及びロール５１，５２により並列して造粒を行うようになっている。なお、例えば本体部６にはレベル計６Ｌが設置されており、レベル計６Ｌにより本体部６内の原料２００の貯留量が上限を超えたときには、第１スクリューフィーダ７からの供給を減少又は停止させると共に、切替え扉４を第２スクリューフィーダ８側へ切り替え、第２スクリューフィーダ８への供給を開始する。

図２は、図１の左方向から見たときに、縦型ホッパ２０及びその下方に配置された一対のロール４１，４２の構成を示す断面図であり、縦型ホッパ３０及び一対のロール５１，５２も同一の構成を有する。
縦型ホッパ２０は、上方が拡径する漏斗状の貯留部２２と、貯留部２２の内部に配置されて上下に延びるスクリュー２４と、貯留部２２の内面の所定位置に配置されて貯留部２２の内側へ突出する上限レベル計２６Ｈ及び下限レベル計２６Ｌと、を有する。又、貯留部２２の上部には、スクリュー２４を回転させる図示しない駆動部が設けられている。
貯留部２２上面には供給口２２ａが開口し、貯留部２２下部には排出口２２ｂが開口する。又、排出口２２ｂを挟んで一対のロール４１，４２が対向配置されている。
そして、原料２００は供給口２２ａから貯留部２２内に供給され、スクリュー２４の回転によって排出口２２ｂから互いに逆方向へ回転する一対のロール４１，４２の間へ押し込まれ、造粒される。
上限レベル計２６Ｈは、下限レベル計２６Ｌとスクリュー２４を挟んで対向するように、かつ下限レベル計２６Ｌよりも上方に配置されている。そして、上限レベル計２６Ｈ及び下限レベル計２６Ｌは、それぞれ貯留部２２内の原料２００の貯留量の上限位置及び下限位置を検出するようになっている。

次に、図３、図４を参照し、上限レベル計２６Ｈの詳細な構成について説明する。図３は上限レベル計２６Ｈの構成を示す断面図、図４は上限レベル計２６Ｈの正面図である。なお、下限レベル計２６Ｌは上限レベル計２６Ｈと同一の構成であるので説明を省略する。
図３に示すように、上限レベル計２６Ｈは、フランジ付の円柱状のステンレス鋼からなるケース部２６ｃと、ケース部２６ｃの径方向に離間する２つの貫通孔にそれぞれ挿通される一対の円環状のセラミックシース２６ｉ、２６ｉと、各セラミックシース２６ｉ、２６ｉの内部に挿通される円柱状のステンレス鋼からなる一対の電極２６ｅ、２６ｅとを備えている。一対の電極２６ｅ、２６ｅの先後は、それぞれケース部２６ｃよりも突出している。又、セラミックシース２６ｉは、熱電対の保護管等に用いられる汎用品であり、ケース部２６ｃとセラミックシース２６ｉとの隙間は耐熱セメントで塞がれている。
なお、本実施形態では、各電極２６ｅをボルトから構成し、電極２６ｅの先後に取り付けたナットにてセラミックシース２６ｉを挟むようにして、電極２６ｅをセラミックシース２６ｉ内に固定しているが、例えば上記耐熱セメントで両者を固定してもよい。
以上のようにして、一対の電極２６ｅ、２６ｅは、セラミックシース２６ｉにて互いに絶縁しつつ、縦型ホッパ２０の内側へ突出している。

そして、一対の電極２６ｅ、２６ｅ間には、直流電源２８から分圧抵抗２７を介して所定の印加電圧（この例では５Ｖ）が印加されている。さらに電極２６ｅ、２６ｅ間の電圧は、アナログカード２９ａを介して制御部９０へ送られるとともに、アナログカード２９ａに接続されたモニタ２９ｂにて監視可能になっている。なお、分圧抵抗２７は、３個の抵抗を直列に繋いで構成されている。

次に、上限レベル計２６Ｈの動作について説明する。まず、上限レベル計２６Ｈの設置された位置（上限位置）に原料２００が存在しない、つまり、貯留部２２内の原料２００の貯留量が上限位置よりも下側にある場合、上限レベル計２６Ｈの一対の電極２６ｅ、２６ｅ間は絶縁されているので、電極２６ｅ、２６ｅ間の電圧は印加電圧（５Ｖ）のままである。
一方、貯留部２２内の原料２００の貯留量が上限位置を超えて上側にある場合、上限レベル計２６Ｈの一対の電極２６ｅ、２６ｅ間に導電性の原料２００が付着し、電極２６ｅ、２６ｅ間が導通するので、電極２６ｅ、２６ｅ間の電圧は印加電圧（５Ｖ）より低下する。この場合、電極２６ｅ、２６ｅ間の電圧は０Ｖになることもあれば、電極２６ｅ、２６ｅ間にわずかに原料２００が接して印加電圧未満の所定電圧（例えば、３Ｖ）を示すこともある。従って、原料２００の貯留量を安定して検出するためには、電極２６ｅ、２６ｅ間の電圧が閾値（例えば、１Ｖ）以下となったときに、貯留量が上限レベル計２６Ｈを超えたと判断するように設定するとよい。又、この閾値が一定時間以上継続したときに、検出を行うように設定するとよい。
下限レベル計２６Ｌの動作についても同様である。

そして、制御部９０は、上限レベル計２６Ｈの電圧が印加電圧より低下した場合（つまり、原料２００の貯留量が上限位置を超えて上側にある場合）、原料供給機構１０から縦型ホッパ２０（３０）への原料２００の供給量を減少又は供給を停止する。具体的には、例えば、原料供給機構１０の第１スクリュー７ａ及び第２スクリュー８ａの回転数を低くするか、回転を止める。
一方、通常は貯留部２２内の原料２００の貯留量は下限レベル計２６Ｌよりも上側にあるから、下限レベル計２６Ｌの一対の電極２６ｅ、２６ｅ間に導電性の原料２００が付着し、電極２６ｅ、２６ｅ間が導通する。この結果、通常は下限レベル計２６Ｌの電圧は印加電圧より低い。そこで、下限レベル計２６Ｌの電圧が上昇して印加電圧になった場合（つまり、原料２００の貯留量が下限位置よりも下側になった場合）、制御部９０は、原料供給機構１０から縦型ホッパ２０（３０）への原料２００の供給量を増加又は供給を開始する。具体的には、例えば、原料供給機構１０の第１スクリュー７ａ及び第２スクリュー８ａの回転数を高くするか、回転を開始する。

以上のように、上限レベル計２６Ｈ及び下限レベル計２６Ｌは、一対の電極２６ｅ、２６ｅ間に導電性の原料２００が付着し、電極２６ｅ、２６ｅ間が確実に導通したときに検出を行い、各レベル計の一部に原料２００が付着したり引っ掛っただけでは誤検出しない。このため、縦型ホッパ２０（３０）の原料の貯留量を正確に検出し、縦型ホッパ２０（３０）に過不足なく原料２００を供給できるので、縦型ホッパ２０（３０）からロールへの原料の押し込みを安定して行うことができ、造粒物２０２を安定的に形成できる。
又、上限レベル計２６Ｈ及び下限レベル計２６Ｌのうち、表出する構成部材（例えば、ケース部２６ｃ及び電極２６ｅ）を金属やセラミック等の硬い材料とすれば、これら構成部材に原料２００が接触しても摩耗し難く、メンテナンスが軽減される。

又、上述のように、上限レベル計２６Ｈ及び下限レベル計２６Ｌは誤検出が少ないので、原料の貯留量が上限位置より確実に下側であるにも関わらず、上限レベル計２６Ｈの電圧が印加電圧より低下したとき、制御部９０は上限レベル計２６Ｈが故障したと診断することもできる。この場合は、電極２６ｅ、２６ｅ間が導通している、つまり上限レベル計２６Ｈに原料２００が付着していると考えられるからである。
さらに、この診断結果から、例えばモニタ２９ｂに表示したり、アラームを鳴らす等の処理をしてもよい。なお、原料の貯留量が上限位置より確実に下側である、とは、例えば直近１時間で原料の貯留量が上限位置より常に下側である旨の検出値が出ているとか、オペレータが目視や映像等で貯留量を確認した場合が挙げられる。
同様に、原料の貯留量が下限位置より確実に上側であるにも関わらず、下限レベル計２６Ｌの電圧が印加電圧になったときも、制御部９０は上限レベル計２６Ｈが故障したと診断することもできる。この場合は、電極２６ｅ、２６ｅ間が断線していると考えられる。

本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。

１０ 原料供給機構
２０、３０ 縦型ホッパ
２４ スクリュー
２６Ｈ 上限レベル計
２６Ｌ 下限レベル計
２６ｅ 一対の電極
２６ｉ セラミックシース
４０ 制御部
４１，４２、５１，５２ 一対のロール
１００ 圧縮造粒機
２００ 原料
２０２ 造粒物

Claims (2)

1. 導電性の原料を供給する原料供給機構と、
   前記原料供給機構から供給された前記原料を、回転するスクリューにより下方に押し込む縦型ホッパと、
   前記縦型ホッパの下部に配置され、該縦型ホッパから押し込まれた前記原料を圧縮成形して造粒物を形成する一対のロールと、
   を備えた圧縮造粒機において、
   前記縦型ホッパの内面には、前記原料の貯留量の下限位置を検出する下限レベル計と、前記原料の貯留量の上限位置を検出する上限レベル計と、を有し、前記上限レベル計及び前記下限レベル計はいずれも、互いに絶縁されて前記縦型ホッパの内側へ突出する一対の電極を備えてなり、該一対の電極間には所定の印加電圧が印加され、
   前記上限レベル計及び前記下限レベル計は、前記一対の電極間の電圧の値のみに基づいて検出を行い、
   前記一対の電極は、円柱又は円筒状の金属からなり、離間する２つの円環状のセラミックシースにそれぞれ被覆されて互いに絶縁され、
   前記上限レベル計の電圧が前記印加電圧より低下した場合に前記原料供給機構から前記縦型ホッパへの前記原料の供給量を減少又は供給を停止し、前記下限レベル計の電圧が上昇して前記印加電圧になった場合に前記原料供給機構から前記縦型ホッパへの前記原料の供給量を増加又は供給を開始する制御部をさらに備える圧縮造粒機。
2. 前記制御部は、前記縦型ホッパ内の前記原料の貯留量が前記上限位置より下側である場合に、前記上限レベル計の電圧が前記印加電圧より低下したとき、及び／又は、
   前記縦型ホッパ内の前記原料の貯留量が前記下限位置より上側である場合に、前記下限レベル計の電圧が前記印加電圧になったとき、
   前記上限レベル計及び／又は前記下限レベル計が故障したと診断する請求項１記載の圧縮造粒機。

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