JPH0763611B2 - ペレタイザ−用円筒形ダイ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はプラスチック系廃棄物、ブロイラー鶏糞等の畜
産系廃棄物或いは木質系廃棄物等の各種廃棄物をペレッ
トとして造粒するペレタイザー用円筒形ダイに関するも
のである。

従来の技術 従来から工業用製品の廃棄物としてのプラスチック系廃
棄物、ブロイラー鶏糞等の畜産系廃棄物もしくは木材加
工時に発生する樹皮等の木質系廃棄物等の各種廃棄物
は、単に廃棄することによって処理されていたが、近時
これらの廃材をペレット状に造粒して減容化及び燃料等
として再利用する技術が開発され、省エネルギー及び廃
棄物処理の有力な手段の一つとして注目されている。こ
れらの造粒のためのペレタイザーにおけるダイの構造は
大別して固定円盤ダイ型、円筒形ダイ・ローラー圧入型
及び円筒形ダイ接触型の三方式が考えられている。

固定円盤ダイ型とは、第４図に示した如く多数の成形孔
1,1,1…が形成された固定円盤ダイ２にスクリュー又は
ローラー３等によって予め混練された各種廃棄物等によ
りなる原料４を順次送り込んで前記成形孔１内に圧入し
て押し出すものである。

円筒形ダイ・ローラー圧入型とは、第５図に示した如く
円筒形ダイ５の外周壁に多数個の成形孔1,1,1…を形成
し、該円筒形ダイ５の内周壁5aに回転ローラー６を当接
させて送り込まれる原料４を成形孔1,1,1…に圧入して
円筒形ダイ５の外側へ押し出すものである。

円筒形ダイ接触型とは、第６図に示した如く外周壁に複
数個の成形孔1,1,1…が形成されて、矢印Ａ方向に回転
自在な一対の円筒形ダイ5,5の外周壁部分を対向接触さ
せて、該円筒形ダイ5,5の間に送り込んだ原料４を順次
前記成形孔1,1,1…内に圧入して押し出し成形するよう
にしたものである。

そして、かかるペレタイザーの造粒部であるダイの構造
については次の関係が成り立つ。即ち、一般に一定の条
件下において、ダイの開口率αは、（成形孔の総面積／
ダイの総面積）で表わすことが出来て、この開口率αが
大きいほど作業能率が上がり、かつ、ダイとローラーの
接触角β（第４図及び第５図等参照）が小さいほどダイ
とローラー間の原料の噛み込み現象がなくなり、作業が
スムーズに行われることになる。換言すれば造粒効率
は、ダイの開口率αに正比例し、ダイとローラーの接触
角βに反比例する。

しかしながら、前記従来のペレタイザー用ダイの構造
中、固定円盤ダイ型はダイに対する成形孔1,1,1…の列
が放射状となるため、その開口率が小さく、しかも円筒
形ダイ・ローラー圧入形よりも接触角βが大きくなるた
め、非能率的であり、造粒効率が低くなる。またスクリ
ュープレスを用いた固定円盤ダイ型にあっては、圧力の
かかった原料が常時ダイと接触して摺動するため、動力
ロスが大きく、ダイの磨滅も早い。

次に円筒形ダイ・ローラー圧入型においては直径DDが同
一ならば開口率は円筒形ダイ接触型と同等となるが、第
５図に示す円筒形ダイ５の径DDの長さと第６図に示す円
筒形ダイ５の径DDの長さが等しければ、前記接触角βは
第６図に示す円筒形ダイ接触型よりも第５図に示す円筒
形ダイ・ローラー圧入型の方が大きくなる。このように
固定円盤ダイ型や円筒形ダイ・ローラー圧入型は前記接
触角βが大きいため、能率を上げるためには回転数を毎
分300〜500回転にしなければならないから騒音が高く、
又ローラーを使用する型式では、ローラーはダイに接し
て逆転するため、原料の供給過多の場合にはローラーが
従転できず、ダイ面を摺動して成形不能となってしま
う。従って円筒形ダイ接触型の造粒効率が最も高いもの
といえる。

尚円筒形ダイ接触型の場合、円筒形ダイ5,5は何れか一
方のみで、他方は同径同幅のローラーで良く、かつ、両
方とも円筒形ダイの場合は一方のみの場合に比して生産
量が二倍となる。

発明が解決しようとする問題点 以上の観点よりみて、前記三方式の中では作業能率の面
で円筒形ダイ接触型（第６図）が最も優れているものと
考えられが、この円筒形ダイ接触型による実用的なペレ
タイザーは提供されていないのが現状である。確に公知
例としては円筒形ダイ接触型の例として、特開昭60−94
127号公報に、外周壁に形成した成形孔をはさんで噛合
歯を形成した構成が開示されている。しかしこのような
構成の場合、歯底に成形孔を設けるしか方法がないの
で、開口率が略20％台しかとれず、開口率αが減少して
しまい造粒効果が悪いという難点がある。更に歯形のあ
るダイは、歯の噛合部に原料を噛み込むので、動力のロ
スが大きいという難点もある。これらのことは出願人も
出願人提供に係る実開昭59−61260号にて経験している
ところである。

さらに特開昭53−90370号公報には、一対の回転自在な
円筒形ダイの外周壁に成形孔を形成するとともにダイ内
面に切断刃を取り付けた構成が開示されているが、最も
肝心な前記成形孔の形状に関しては何らの記載もないの
で、このままの形で実用化することはできない。即ち、
成形孔の形状は開口率、ダイの強度、耐久性、造粒効
率、詰まり防止、原料の種類、造粒されたペレットの保
形性、保存性等に直接影響を与えるものであり、単なる
円柱状の成形孔では詰まりを生じたり、原料供給時にダ
イ接触面が開いてしまったりして実際には造粒すること
ができないのである。例えば成形中にダイが変形してダ
イ接触面が開き原料が成形されず板状となって落下する
のを防ぐためには、成形孔の全体の長さを長くしてダイ
を厚くすればよいが、逆に成形孔が長くなると詰まりを
生じ易くなり、又円筒形ダイの場合は内周壁の円周の長
さは外周壁の円周の長さより短かいため、ダイを厚くし
すぎると成形孔の数が減り開口率が著しく少なくなって
しまう。一方成形孔の長さを短かくしすぎると、成形で
きなかったり、ダイの強度が不足してダイ接触面が開い
てしまう。そのため造粒の効率が最も高い円筒形ダイの
形状に関しては、末だ明らかにされていないという現状
にある。

そこで本発明はこのようなペレタイザーにおける円筒形
ダイ、特に円筒形ダイ接触型のダイ構造を改良して、よ
り造粒効果を高めることが出来る円筒形ダイの提供を目
的とするものである。

問題点を解決するための手段 本発明は上記の目的を達成するために、外周壁に複数個
の成形孔が形成されて回転自在な一対の円筒形ダイの外
周壁部分を相互に対向接触させるとともに、該円筒形ダ
イの間に送り込んだ原料を前記成形孔内に順次圧入して
ペレットを押出成形するようにした構成において、前記
円筒形ダイの外周縁部にペレットの押出成形部を隠蔽す
るフランジを突設する一方、該円筒形ダイに形成された
前記成形孔を、夫々予め設定した所定の寸法を有するテ
ーパ付き圧入部と、該テーパ付き圧入部に連続する小径
の貫通部とから構成し、前記圧入部の径長をＤ、前記貫
通部の径長をｄ、長さをｌとした場合に、D/d＝1.1〜1.
7、l/d＝１〜６であることを特徴とするペレタイザー用
円筒形ダイを提供するものである。

作用 上記構成の本発明によると、円筒形ダイの間に送り込ま
れた原料は、成形孔の前記テーパ付き圧入部から順次小
径の貫通部内に押し込まれて円筒形ダイの内側にペレッ
ト状に押し出される。そして円筒形ダイの外周縁部に突
設したフランズによって、原料供給時にダイ接触面が開
いてしまうことが防止でき、かつ、成形孔の全体の長さ
を適度に設定でき、詰まりを生じることなく、又開口率
を高く採ることができる。そのため従来実際的には実施
することができなかった円筒形ダイ接触型のペレタイザ
ーを実用可能とすることができ、しかもダイの開口率、
ダイの強度、耐久性、造粒効率、詰まり防止、原料の種
類、造粒されたペレットの保形性、保存性等ペレタイザ
ー用ダイに要求される諸条件を高いレベルでバランス良
く満足することができる。

実施例 以下本発明に係るペレタイザー用円筒形ダイの構成を図
面に示す一実施例に基づき説明する。

第１図は円筒形ダイ5,5の組み付け例を示す要部断面図
であり、回転自在な一対の円筒形ダイ5,5の外周壁部分
を相互に対向接触させるとともに、該円筒形ダイ5,5の
外周壁5b,5bに夫々複数個の成形孔7,7,7…が形成されて
いる。8,8は円筒形ダイ5,5の外周縁部に所定幅で突設さ
れたペレットの押出成形部を隠蔽するフランジである。
上記円筒形ダイ5,5には回転軸9,9が連結されていて、図
外の駆動源から回転力が付与される。

第２図に前記成形孔７の形状例を示す。即ち成形孔７
は、予め設定した所定の寸法を有するテーパ付き圧入部
7aと、該テーパ付き圧入部7aに連続する小径の貫通部7b
とから構成されている。そして図示の実施例では貫通部
7bにて成形されたペレットの押出を容易とするため貫通
部7bの先端部を貫通部7bの径長よりも径大の押出部7cと
して形成している。そして圧入部7aの径長をＤ、圧入角
をθとし、貫通部7bの長さをｌ、径長をｄとすると、本
発明はD/d＝1.1〜1.7、かつ、l/d＝１〜６、さらに圧入
部7aの圧入角θが10度〜90度の範囲内にあるように設定
する。例えば図示例はＤ＝7.5mm、ｄ＝5mm、ｌ＝15mm、
θ＝30度、Ｌ＝35mm、Ｗ＝5.5mmのものである。

ダイの強度を増して例えば成形中にダイが変形してダイ
接触面が開き原料４が成形されず板状となって落下する
のを防ぐためには、成形孔７の長さ、即ちダイの厚みＬ
を大きくしなければならないが、ｌをあまりに長くする
と原料の詰まりが発生する。また第１図において円筒形
ダイ5,5の場合は外周壁5bの円周の長さよりも内周壁5a
の円周の長さが短かいため、ダイを厚くし過ぎると内周
壁5aの円周の長さが著しく短かくなって成形孔７の数が
減り、その分開口率も減る。一方成形孔の長さを短かく
し過ぎると成形できなかったり、原料の供給等が増加し
た際にダイの強度が不足してダイ接触面が開いてしまう
おそれがある。更に成形孔７の開口率を減らさないため
には圧入部の径長Ｄを大きくしなければならず、夫々適
当な数値を決定することが要求される。そこで、本発明
は上記の如き成形孔７の形状及びその比率を実験に基づ
き発明したものである。そこで先づ上記構成中フランジ
８を有さない円筒形ダイ5,5を使用して第２図のｄ＝5mm
（粒径）として前記成形孔７の形状及び開口率及び圧入
角の条件を変化させて実施したところ下記表１に示す結
果を得た。なお動力源の消費電力37KW、ダイ回転数毎分
40回転とし、原料として水分30％の採卵鶏糞をインバー
タ付きスクリューフィーダーを用いて供給し、メータリ
レーの上限で供給停止し、メータリレーの下限で自動復
帰するようにした。

表１に示す通り、開口率％の上昇に伴って毎時生産量が
急激に増加していることが明らかである。そして上記各
種比較例とも37KWの消費電力で80Aでは低すぎるが、供
給量を増加させると、円筒形ダイ5,5の接触部が開い
て、原料が圧縮されて板状となって下方に落下し、生産
量には殆んど影響がなかった。従来固定円盤ダイ型や円
筒形ダイ・ローラー圧入型のペレタイザーにおいては37
KWの消費電力では毎時生産量が500kgが上限というのが
定説であるため、上記比較例４はその上限の数値を出し
ており、性能として充分のものであり、従来実用化が不
可能であった円筒形ダイ接触型のペレタイザーを実用化
し得る成形孔の形状を得ることができた。しかし、本発
明に係る円筒形ダイ接触型のダイ構造は従来の生産量の
上限を超える生産効率を目的とするものであり、そのた
めには、成形孔７の長さＬあるいは貫通部の長さｌを円
滑に成形できて詰まりを生じることのない長さの範囲を
前提として、原料４の供給を増加させても円筒形ダイ5,
5が変形して接触部が開くことを防止することが必要で
ある。

この問題点を本発明は円筒形ダイ5,5の外周縁部にペレ
ットの押出成形部を隠蔽するフランジ8,8を所定幅で突
設することにより解決した。この本発明に係る円筒形ダ
イ5,5を使用し、メータリレーの上限設定値を100Aと
し、かつ、成形孔７の各部の寸法を変えて、他の条件は
同一として実施したところ表２に示す結果を得た。

上記実施例１〜４は表１において最も生産量の多かった
比較例４とD/dの比率、開口率は同じであり、l/dの比率
を小さく変化させていったものであるが、l/dが小さく
なるに従って毎時生産量が増加し、l/dは2.18が上限で
あることが判明した。そして毎時生産量は1200kgとな
り、従来の上限である500kgの２倍以上に増加してい
る。しかもフランジ8,8の作用により、供給量が増加し
ても円筒形ダイ5,5が変形して接触面が開くこともな
く、安定した造粒が行なえた。即ち、本発明によれば、
円筒形ダイ5,5の間に送り込まれた原料４は、成形孔７
のテーパき圧入部7aに先づ進入し、次に小径の貫通部7b
内を圧送されて固粒化し、大径の押出部7cから排出され
る。上記の動作時に円筒形ダイ5,5の外周縁部に突設さ
れたフランジ８によってダイ接触面が開いてしまうこと
が防止され、原料がスムーズに供給されて造粒される。

円筒形ダイ接触型のダイ構造にて造粒能力を上げるため
には、円筒形ダイ5,5の変形を防止するため、フランジ
8,8が必要なのである。しかも円筒形ダイ5,5は毎分40回
転で作動させればよいため、騒音の発生のない使用状態
が得られた。また押出部7cは貫通部7bの先端部を貫通部
7bの径長よりも径大としたものであり、ペレットの押出
を容易とするためのものである。この押出部7cを形成す
ることにより、本発明の要旨であるD/d、l/dの比率を所
定範囲としたままで、成形孔７の長さＬ即ち、ダイの厚
さを増加させることができるため、高い成形効率を実現
するとともに、ダイの強度を増大させ、しかも詰まりの
発生を効果的に防止し得る。なおこの押出部7cは本発明
の要旨であるD/d、l/dの比率が所定範囲内のものであれ
ば、形成しなくともよいものである。

尚上記実施例以外にもメータリレーの上限設定値を120A
にし、他は同一条件にして水分18％のブロイラー鶏糞を
供給した場合にあっても生産量に変化がなく、木質燃料
ペレットと同様な茶褐色又は黒褐色の光沢のある固粒化
ペレットが得られた。

発明の効果 以上詳細に説明した如く、本発明にかかるペレタイザー
用円筒形ダイの構造によれば、以下に記す作用効果が得
られる。即ち稼動時に先づ原料が円筒形ダイに設けた成
形孔のテーパ付き圧入部に効率良く送り込まれ、しかる
後小径の貫通部にて固粒化されて排出される。そして円
筒形ダイの外周縁部に突設したフランジによって、原料
供給時にダイ接触面が開いてしまうことが防止でき、か
つ、成形孔の全体の長さを適度に設定でき、詰まりを生
じることなく、又開口率を高く採ることができる。その
ため従来実際的には実施することができなかった円筒形
ダイ接触型のペレタイザーを実用可能とすることがで
き、しかもダイの開口率、ダイの強度、耐久性、造粒効
率、詰まり防止、原料の種類、造粒されたペレットの保
形性、保存性等ペレタイザー用ダイに要求される諸条件
を高いレベルでバランス良く満足することができる。

またダイ間の接触角を小さく保つことが出来るので、廃
材等原料の噛み込み現象もなくなり、騒音をなくするこ
とが出来る上、作業性が向上する。また毎分当りの回転
数も40回転と極めて少なくて造粒できるため、300〜500
回転を必要としていた従来例に比して、騒音が極めて少
ない。さらに、従来のローラーを使用したペレタイザー
では、原料の供給過多の場合は、ローラーが従転でき
ず、ダイ面を摺動して造粒不可能となるが、本発明では
円筒形ダイの外周縁部に所定幅で突設されたペレットの
押出成形部を隠蔽するフランジの作用によって、円筒形
ダイの変形による接触部の開きが生じないため、安定し
て造粒でき、しかも生産量が大きく増加する。

更にダイの外周壁に噛合歯が形成されていないので、動
力のロスが小さく、かつ、消費電力が少ない上、開口率
を最大限に大きく取ることが可能になるという大きな効
果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるペレタイザー用円筒形ダイの一
実施例を示す要部断面図、第２図は本発明で採用した成
形孔の一例を示す部分的拡大断面図、第３図は装置の要
部を示す概要図、第４図は従来の固定円盤ダイ形ペレタ
イザーの要部断面図、第５図は同じく円筒形ダイ・ロー
ラー圧入形ペレタイザーの要部断面図、第６図は同じく
円筒ダイ接触形ペレタイザーの要部断面図である。 ４……原料、５……円筒形ダイ 5a……内周壁、5b……外周壁 ７……成形孔、7a……圧入部 7b……貫通部、7c……押出部 ９……回転軸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外周壁に複数個の成形孔が形成されて回転
   自在な一対の円筒形ダイの外周壁部分を相互に対向接触
   させるとともに、該円筒形ダイの間に送り込んだ原料を
   前記成形孔内に順次圧入してペレットを押出成形するよ
   うにした構成において、前記円筒形ダイの外周縁部にペ
   レットの押出成形部を隠蔽するフランジを突設する一
   方、該円筒形ダイに形成された前記成形孔を、夫々予め
   設定した所定の寸法を有するテーパ付き圧入部と、該テ
   ーパ付き圧入部に連続する小径の貫通部とから構成し、
   前記圧入部の径長をＤ、前記貫通部の径長をｄ、長さを
   ｌとした場合に、D/d＝1.1〜1.7、l/d＝１〜６であるこ
   とを特徴とするペレタイザー用円筒形ダイ。