JP6795194B2

JP6795194B2 - 樹脂ペレットの輸送システム

Info

Publication number: JP6795194B2
Application number: JP2017130321A
Authority: JP
Inventors: 宇都宮　哲; 哲宇都宮
Original assignee: 有限会社吉工
Priority date: 2017-07-03
Filing date: 2017-07-03
Publication date: 2020-12-02
Anticipated expiration: 2037-07-03
Also published as: JP2019014541A

Description

本発明は、樹脂ペレットの輸送システムに関する。

従来より、粉粒体材料の供給元として機能し、粉粒体材料が貯蔵されている材料タンクと、この材料タンクと粉粒体材料の供給先とを繋ぎ、粉粒体材料を材料タンクから供給先に向けて輸送させる材料輸送管と、上記原料タンクと上記材料輸送管との間に設けられ、材料輸送管における粉粒体材料の輸送量を制御する排出ダンパー（材料排出部）とを備える、粉粒体材料の輸送システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１によると、粉粒体材料は、広く粉体・粒体状の材料を指すが、微小薄片状や短繊維片状、スライバー状の材料等を含む。また、粉粒体材料の種類は、樹脂ペレットや樹脂繊維片等の合成樹脂材料、金属材料、半導体材料、木質材料、薬品材料、食品材料等、どのようなものでも広く取り扱われる。

また、排出ダンパー（材料排出部）は、ＣＰＵに信号線等を介して接続され、粉粒体材料の排出を制御できるものであればどのようなものでもよく、例えば、ロータリーバルブやプッシュダンパー、フラップダンパー、スライドダンパー、スクリューフィーダ等が挙げられる。そして、粉粒体材料の噛み込みによる空気のリークを減少させる観点から、排出ダンパー（材料排出部）として、ロータリーバルブやプッシュダンパー、フラップダンパー等を採用するようにしてもよい。

図３は、ロータリーバルブ１００を正面視したときの概略断面図であり、図４は、図３のＡ−Ａ断面図である。ロータリーバルブ１００は、搬送流路を構成し、上方から下方に向けて粉粒体材料を搬送するハウジング１０１と、ハウジング１０１の出口に設けられる移送管１０２と、ハウジング１０１の内部に収容され、粉粒体材料を定量切出しして移送管１０２に送り出す翼車１０３とを備える。翼車１０３は、複数の翼１０３ａを含んで構成される。翼車１０３は、ハウジング１０１を貫通する回転軸１０４に取り付けられ、この回転軸１０４を外部の電動機（図示せず）に機械的に連接することによって回転駆動する。これにより、ロータリーバルブ１００は、翼車１０３を一定の速度で回転させることができる。

特開２０１１−１３１９７８号公報

しかしながら、材料タンクから供給先に送り出す粉粒体材料が、樹脂ペレットである場合、単数あるいは複数の樹脂ペレットが翼１０３ａの先端とハウジング１０１との間のクリアランスに挟まり、樹脂ペレットの硬さ等に起因して樹脂ペレットに変形や割れが起こり得る。このとき、ロータリーバルブ１００での異音が発生し、ロータリーバルブ１００を運転するには、大きな動力が必要になる。特に、樹脂ペレットの平均粒子径が翼１０３ａの先端とハウジング１０１との間のクリアランスの大きさよりも大きい場合、樹脂ペレットの硬さが大きい場合、あるいは樹脂ペレットが高い塑性を有する場合、変形が起こる可能性がいっそう高まる。

また、樹脂ペレットが翼１０３ａの先端とハウジング１０１との間のクリアランスに挟まり、ハウジング１０１や翼車１０３と樹脂ペレットとの間で摩擦が生じ、摩擦熱が発生することに起因して、樹脂ペレットが半溶融状態となる。加えて、ハウジング１０１や翼車１０３を構成する金属が剥がれて金属くずが発生し、その金属くずが半溶融状態の樹脂ペレットに混ざり、コンタミが生じ得る。コンタミは、樹脂ペレットの品質低下を及ぼし、後工程である射出成形や押出成形等によって得られる樹脂成形体の品質にも影響を及ぼす。

したがって、輸送対象が樹脂ペレット、とりわけ、平均粒子径、硬さ、あるいは塑性の少なくとも１つが大きい樹脂ペレットであっても、樹脂ペレットの変形が生じず、しかも、樹脂ペレットへの金属くずの混入リスクを抑えた輸送システムの提供が求められている。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、変形リスク及び異物混入リスクを最小限に抑えた樹脂ペレットの輸送システムを提供することである。

本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、貯蔵タンクと配管との間に設けられる輸送量制御装置を特定の装置にすることで、上記の目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的に、本発明は以下のものを提供する。

本発明は、樹脂ペレットの供給元として機能し、前記樹脂ペレットが貯蔵されている貯蔵タンクと、前記貯蔵タンクと前記樹脂ペレットの供給先とを繋ぎ、前記樹脂ペレットを前記貯蔵タンクから供給先に向けて、ブロワーから送り込まれる空気を通じて空気輸送させる配管と、前記貯蔵タンクと前記配管との間に設けられ、前記配管における前記樹脂ペレットの輸送量を制御する輸送量制御装置とを備え、前記輸送量制御装置がスクリューフィーダであり、前記スクリューフィーダが、設置面に対して略垂直方向に立ち上がった形状であり、前記貯蔵タンクに繋がる樹脂ペレット受入部と、前記樹脂ペレット受入部と繋がっており、内部にスクリューフィーダ機構が収容されたハウジング部とを有し、前記ハウジング部は、前記設置面に対して傾斜して立ち上がった形状である、樹脂ペレットの輸送システムである。

また、本発明は、前記スクリューフィーダが、前記スクリューフィーダ機構によって送り出された前記樹脂ペレットを、前記配管に向けて送り出す樹脂ペレット送出部をさらに有し、前記樹脂ペレット送出部は、軸線が、前記スクリューフィーダ機構の送り方向の終端部から、前記ハウジング部の軸線に対して略垂直下方に向かうように構成されることが好ましい。

本発明では、貯蔵タンクと配管との間に設けられる輸送量制御装置がスクリューフィーダによって構成される。そのため、輸送量制御装置がロータリーバルブ等である場合と異なり、材料タンクから配管に送り出す材料が樹脂ペレットであっても、樹脂ペレットがスクリューとハウジングとの間のクリアランスに挟まることなく樹脂ペレットを輸送することが可能である。そのため、輸送過程での樹脂ペレットの変形リスクを最小限に抑えられる。

また、樹脂ペレットがスクリューとハウジングとの間のクリアランスに挟まり、樹脂ペレットとスクリューやハウジングとの間に摩擦が生じ、スクリューやハウジングを構成する金属が剥がれて金属くずが発生し、その金属くずが、摩擦熱の発生に起因して半溶融状態になった樹脂ペレットに混ざり、コンタミが生じるリスクも最小限に抑えられる。

また、スクリューフィーダは、設置面に対して略垂直方向に立ち上がった形状であり、貯蔵タンクに繋がる樹脂ペレット受入部と、樹脂ペレット受入部と繋がっており、内部にスクリューフィーダ機構が収容されたハウジング部とを有し、ハウジング部は、設置面に対して傾斜して立ち上がった形状である。樹脂ペレットは、傾斜して立ち上がった形状のハウジング部の内部で、スクリューの回転により押し上げられる。スクリューが樹脂ペレットを押し上げる方向に回転すると、ハウジング部の下方に空隙が生じるところ、その空隙には、貯留タンクから樹脂ペレット受入部を通じて供給される樹脂ペレットで埋められ、スクリューの回転によって押し上げられたペレットが下がることはない。

スクリューフィーダの先には、樹脂ペレットを供給先に向けて輸送する配管が設けられているところ、この配管の中では、ブロワーから送り込まれる高圧の空気を通じて樹脂ペレットを空気輸送する。ブロワーから送り込まれる高圧の空気の一部は、スクリューフィーダに向けて逆流し得るところ、上述したとおり、スクリューフィーダには、樹脂ペレットが密に充填されている。そして、高圧の空気の一部が入り込んだとしても、逆流する空気が樹脂ペレットを押し下げる力よりも、スクリューが樹脂ペレットを押し上げる力の方が大きく、樹脂ペレットが逆流することはない。

その結果、本発明のシステムを用いることで、樹脂ペレットを定量供給できるにとどまらず、スクリューフィーダにおける樹脂ペレットの滞留時間を最小限に抑えられ、結果として、樹脂ペレットの変形リスク及び異物混入リスクを、よりいっそう低く抑えられる。

また、スクリューフィーダは、ロータリーバルブ等に比べて安価である。

よって、本発明によると、変形リスク及び異物混入リスクを最小限に抑えた樹脂ペレットの輸送システムをリーズナブルに提供することができる。

本実施形態の輸送システム１を説明するための概略模式図である。図１で示した輸送システム１を使用して、輸送量制御装置３０によって輸送量が制御された状態で、樹脂ペレットＰを貯蔵タンク１０から配管２０に向けて輸送するときの状態を示す概略模式図である。ロータリーバルブ１００を正面視したときの概略断面図である。図３のＡ−Ａ断面図である。

以下、本発明の具体的な実施形態について、詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。

＜樹脂ペレットの輸送システム＞
図１は、本実施形態の輸送システム１を説明するための概略模式図である。輸送システム１は、樹脂ペレットを貯蔵する貯蔵タンク１０と、樹脂ペレットを貯蔵タンク１０から供給先に向けて、ブロワーＢから送り込まれる高圧空気Ａを通じて空気輸送させる配管２０と、貯蔵タンク１０と配管２０との間に設けられ、配管２０における樹脂ペレットの輸送量を制御する輸送量制御装置３０とを備える。

また、図２は、図１で示した輸送システム１を使用して、輸送量制御装置３０によって輸送量が制御された状態で、樹脂ペレットＰを貯蔵タンク１０から配管２０に向けて輸送するときの状態を示す概略模式図である。

〔貯蔵タンク１０〕
貯蔵タンク１０は、樹脂ペレットＰの供給元として機能する。貯蔵タンク１０の材質、貯蔵容量等は、特に限定されない。

〔配管２０〕
配管２０は、貯蔵タンク１０と樹脂ペレットの供給先（図示せず）とを繋ぐ機能を有する。

樹脂ペレットＰの供給先の種類は特に限定されず、例えば、射出成形器、押出成形器等の上流に設けられる原料ホッパー等が挙げられる。

なお、本実施形態において、配管２０の材質等は、特に限定されない。

〔輸送量制御装置３０〕
輸送量制御装置３０は、貯蔵タンク１０と配管２０との間に設けられ、配管２０における樹脂ペレットＰの輸送量を制御する機能を有する。

従来より、粉粒体材料を空気輸送する際に用いる輸送量制御装置３０として、ロータリーバルブ、プッシュダンパー、フラップダンパー、スライドダンパー、スクリューフィーダ等が知られている。しかしながら、本実施形態では、輸送対象となる材料が樹脂ペレットＰであり、輸送量制御装置３０がスクリューフィーダであることを特徴とする。より詳しくは、輸送量制御装置３０は、スクリューフィーダであり、ロータリーバルブ、プッシュダンパー、フラップダンパー、及びスライドダンパー等といった、他の輸送量制御装置を含まない。

［輸送対象］
本実施形態では、輸送対象となる材料が樹脂ペレットＰである。樹脂ペレットＰは、熱可塑性でも熱硬化性でもよく、樹脂ペレットＰの種類は特に限定されないが、中でも、（ア）樹脂ペレットの平均粒子径がロータリーバルブの翼の先端とハウジングとの間のクリアランスの大きさよりも大きい場合、（イ）樹脂ペレットの硬さが大きく、樹脂ペレットがロータリーバルブの翼の先端とハウジングとの間のクリアランスに挟まると、樹脂ペレットに変形が生じてしまう場合、（ウ）樹脂ペレットが高い塑性を有し、いったん樹脂ペレットに変形が生じると、その変形が元に戻るのが難しくなる場合に好適である。

［スクリューフィーダ］
スクリューフィーダは、貯蔵タンク１０に繋がる樹脂ペレット受入部３１と、この樹脂ペレット受入部３１と繋がっており、内部にスクリュー３２Ａが収容されたハウジング部３２とを有する。

スクリューフィーダは、ハウジング部３２に収容された樹脂ペレットＰをハウジング部３２の軸Ｌ_１の方向に輸送する。そのため、輸送量制御装置３０がロータリーバルブ等である場合のように、樹脂ペレットに遠心力がかかり、その結果、樹脂ペレットが翼の先端とハウジングとの間のクリアランスに挟まり、樹脂ペレットの硬さ等に起因して樹脂ペレットが変形するという現象が起こりづらい。また、樹脂ペレットが当該クリアランスに挟まることに起因してハウジング等を構成する金属の剥がれが生じ、この剥がれに起因する金属くずの混入という現象も起こりづらい。

そのため、本実施形態に記載の発明によると、材料タンク１０から配管２０に送り出す材料が樹脂ペレットＰであっても、樹脂ペレットＰがスクリュー３２Ａとハウジング３２Ｂとの間のクリアランス３２Ｃに挟まることなく樹脂ペレットＰを輸送することが可能である。その結果、輸送過程での樹脂ペレットＰの変形リスクを最小限に抑えられる。

また、樹脂ペレットＰがスクリュー３２Ａとハウジング３２Ｂとの間のクリアランス３２Ｃに挟まり、樹脂ペレットとスクリュー３２Ａやハウジング３２Ｂとの間の摩擦に起因して、金属くずが、摩擦熱により半溶融状態にある樹脂ペレットＰに混入するリスクも最小限に抑えられる。金属くずの樹脂ペレットＰへのコンタミは、樹脂ペレットＰの品質低下を及ぼし、後工程である射出成形や押出成形等によって得られる樹脂成形体の品質にも影響を及ぼす。

ところで、樹脂ペレットを空気輸送する場合、ブロワーを用い、配管に高圧の空気を送り込み、この空気の流れに乗せて樹脂ペレットを輸送する。そのため、ブロワーから配管に送り込まれる高圧空気の一部は、原料供給部に逆流しようとする。高圧空気が逆流すると、空気輸送の効率が落ちたり、場合によっては、樹脂ペレットの空気輸送そのものができなくなる。そのため、高圧空気の逆流を防ぐ手立てを要する。

これまで、高圧空気の逆流を防ぐ手立てとして、輸送量制御装置３０として、ロータリーバルブを使用するのが効果的とされてきた。しかしながら、ロータリーバルブであっても、高圧空気の逆流を完全に抑えることは、できない。加えて、輸送量制御装置３０がロータリーバルブであると、ロータリーバルブの構造上、輸送量制御装置３０がスクリューフィーダである場合に比べて、輸送過程での樹脂ペレットＰの変形リスク、金属くずの樹脂ペレットＰへのコンタミリスクが高い。

よって、本実施形態に記載の発明によると、変形リスク及び異物混入リスクを最小限に抑えた樹脂ペレットＰの輸送システム１を提供することができる。

スクリューフィーダの形状に関し、ハウジング部３２の軸Ｌ_１が設置面（図示省略）と略平行であることが多い。しかしながら、ハウジング部３２の軸Ｌ_１が設置面と略平行であると、ハウジング部３２の内部に樹脂ペレットＰを密に収容するのが難しい。スクリューフィーダの先には、樹脂ペレットを供給先に向けて輸送する配管が設けられているところ、この配管の中では、ブロワーから送り込まれる高圧の空気を通じて樹脂ペレットを空気輸送する。ブロワーから送り込まれる高圧の空気の一部は、スクリューフィーダに向けて逆流し得るところ、ハウジング部３２の内部に樹脂ペレットＰを密に充填されていないと、高圧の空気の一部が入り込んだ場合に、樹脂ペレットＰの逆流が懸念される。

この現象を抑えるため、樹脂ペレット受入部３１を設置面に対して略垂直方向に立ち上がった形状にし、ハウジング部３２を設置面に対して傾斜して立ち上がった形状にすることが好ましい。樹脂ペレットＰは、傾斜して立ち上がった形状のハウジング部３２の内部で、スクリュー３２Ａの回転により押し上げられる。スクリュー３２Ａが樹脂ペレットＰを押し上げる方向に回転すると、ハウジング部３２の下方に空隙が生じるところ、その空隙には、貯留タンク１０から樹脂ペレット受入部３１を通じて供給される樹脂ペレットＰで埋められ、スクリュー３２Ａの回転によって押し上げられた樹脂ペレットＰが下がることはない。

スクリューフィーダ３２Ａの先には、樹脂ペレットＰを供給先に向けて輸送する配管２０が設けられているところ、この配管２０の中では、ブロワーＢから送り込まれる高圧空気Ａを通じて樹脂ペレットＰを空気輸送する。ブロワーＢから送り込まれる高圧空気Ａの一部は、スクリューフィーダ機構に向けて逆流し得るところ、上述したとおり、スクリューフィーダ機構には、樹脂ペレットＰが密に充填されている。そして、高圧空気Ａの一部が入り込んだとしても、逆流する空気が樹脂ペレットＰを押し下げる力よりも、スクリュー３２Ａが樹脂ペレットＰを押し上げる力の方が大きく、樹脂ペレットＰが逆流することはない。

その結果、本実施形態に記載の輸送システム１を用いることで、樹脂ペレットＰを定量供給できるにとどまらず、スクリューフィーダ機構における樹脂ペレットＰの滞留時間を最小限に抑えられ、結果として、樹脂ペレットＰの変形リスク及び異物混入リスクを、よりいっそう低く抑えられる。

樹脂ペレットＰをハウジング部３２の内部によりいっそう密に収容できることから、ハウジング部３２の軸Ｌ_１と設置面との間の傾斜角θの下限は、１０度以上であることが好ましく、２０度以上であることがより好ましく、３０度以上であることがさらに好ましく、４０度以上であることが特に好ましい。

スクリューフィーダにおいて、樹脂ペレットＰを輸送させるために必要な動力を抑えられることから、上記傾斜角θの上限は、８０度以下であることが好ましく、７０度以下であることがより好ましく、６０度以下であることがさらに好ましく、５０度以下であることが特に好ましい。

スクリュー３２Ａの外縁と、ハウジング３２Ｂの内面との間の隙間（クリアランス）３２Ｃの下限は、樹脂ペレットＰの平均粒子径よりも大きいことが好ましく、当該平均粒子径の２倍以上であることがより好ましい。そうすることで、スクリュー３２Ａの外縁とハウジング３２Ｂの内面との接触を抑えられ、樹脂ペレットＰに無理な力がかかることもない。ハウジング３２Ｂの内面は、段差や突起のない円筒であり、樹脂ペレットＰの引っかかりや噛み込みは、発生しない。これにより、スクリュー３２Ａを駆動するに際し、大きな動力を必要としない。

スクリュー３２Ａの外縁と、ハウジング３２Ｂの内面との間の隙間（クリアランス）３２Ｃの上限は、樹脂ペレットＰの平均粒子径の５倍以下であることが好ましく、４倍以下であることがより好ましく、３倍以下であることがさらに好ましい。そうすることで、樹脂ペレットＰを効率よく押し出すことができる。

また、樹脂ペレット受入部３１と、ハウジング部３２との間の内側（上側）接続部Ｃでは、スクリュー３２Ａの回転に起因して、樹脂ペレットＰは、充填せず、隙間となる。また、接続部Ｃは、曲面構造であることが好ましく、そうすることで、樹脂ペレットＰの噛み込み、かじりを抑えられる。

また、樹脂ペレットＰを効率よく送り出すため、ハウジング部３２の軸Ｌ_１と、スクリューフィーダ機構の回転軸Ｌ_２とが、略同軸であることが好ましい。

また、スクリューフィーダは、スクリュー３２Ａによって送り出された樹脂ペレットＰを、配管２０に向けて送り出す樹脂ペレット送出部３３をさらに有し、樹脂ペレット送出部３３は、軸線Ｌ_３が、スクリュー３２Ａの送り方向の終端部Ｅから、ハウジング部３２の軸線Ｌ_１に対して略垂直下方に向かうように構成されることが好ましい。これにより、樹脂ペレットＰを効率よく外部に排出できることから、スクリューフィーダにおける樹脂ペレットＰの滞留時間を最小限に抑えられる。その結果、樹脂ペレットＰの変形リスク及び異物混入リスクを、よりいっそう低く抑えられる。

そして、スクリューフィーダ機構は、ロータリーバルブ機構等に比べて安価である。

本実施形態に記載の発明によると、変形リスク及び異物混入リスクを最小限に抑えた樹脂ペレットの輸送システム１をリーズナブルに提供することができる。

１樹脂ペレットの輸送システム
１０貯蔵タンク
２０配管
３０輸送量制御装置（スクリューフィーダ）
３１樹脂ペレット受入部
３２ハウジング部
３２Ａスクリュー
３２Ｂハウジング
３２Ｃクリアランス
３３樹脂ペレット送出部
Ｐ樹脂ペレット
Ｂブロワー
Ａ高圧空気

Claims

樹脂ペレットの供給元として機能し、前記樹脂ペレットが貯蔵されている貯蔵タンクと、
前記貯蔵タンクと前記樹脂ペレットの供給先とを繋ぎ、前記樹脂ペレットを前記貯蔵タンクから供給先に向けて、ブロワーから送り込まれる空気を通じて空気輸送させる配管と、
前記貯蔵タンクと前記配管との間に設けられ、前記配管における前記樹脂ペレットの輸送量を制御するスクリューフィーダとからなり、
前記配管における前記樹脂ペレットの輸送量を制御する輸送量制御装置は前記スクリューフィーダであり、ロータリーバルブ、プッシュダンパー、フラップダンパー、及びスライドダンパー等といった、他の輸送量制御装置を含まず、
前記スクリューフィーダは、
設置面に対して略垂直方向に立ち上がった形状であり、前記貯蔵タンクに繋がる樹脂ペレット受入部と、
前記樹脂ペレット受入部と繋がっており、内部にスクリューフィーダ機構が収容されたハウジング部とを有し、
前記ハウジング部は、前記設置面に対して傾斜して立ち上がった形状であり、
前記スクリューフィーダ機構を構成するスクリューの回転により、前記傾斜して立ち上がった形状の前記ハウジング部の内部で前記樹脂ペレットが押し上げられ、前記ハウジング部の下方は、前記貯留タンクから前記樹脂ペレット受入部を通じて供給される前記樹脂ペレットで埋められている、樹脂ペレットの輸送システム。
前記スクリューフィーダは、前記設置面に対して傾斜して立ち上がった形状の前記ハウジング部に収容された前記スクリューフィーダ機構によって送り出された前記樹脂ペレットを、前記スクリューフィーダ機構の送り方向の終端部からみて下方にある前記配管に向けて送り出す樹脂ペレット送出部をさらに有し、
前記樹脂ペレット送出部は、軸線が、前記設置面に対して傾斜して立ち上がった形状の前記ハウジング部に収容された前記スクリューフィーダ機構の送り方向の終端部から、前記ハウジング部の軸線に対して略垂直下方に向かうように構成される、請求項１に記載の樹脂ペレットの輸送システム。