(57)【要約】【課題】攪拌造粒方法では、十分な強度のない成長途中の造粒物が破砕されるため、造粒物の形成に時間がかかり、短時間で造粒物の大きさや形状を一定にそろえることが困難であった。【解決手段】本体と、該本体に支承され、一端を開口した略円筒形状となし、回転軸を中心に回転する回転ドラムと、該回転ドラムの回転軸と水平からの傾斜角度を変更する傾胴手段と、前記回転ドラム内に設けられ材料を攪拌する攪拌手段を備え、前記回転ドラムが、材料の攪拌を行なう攪拌部位と、材料を転動させて造粒する転動部位を同一ドラムに連続して設け、材料を転動する際に回転ドラムの開口部から材料の流出を防ぐ材料流出防止手段を備える。【選択図】  図３
2006167715.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体と、該本体に支承され、一端を開口した略円筒形状となし、回転軸を中心に回転する回転ドラムと、該回転ドラムの回転軸と水平からの傾斜角度を変更する傾胴手段と、前記回転ドラム内に設けられ材料を攪拌する攪拌手段を備え、前記回転ドラムが、材料の攪拌を行なう攪拌部位と、材料を転動させて造粒する転動部位を同一ドラムに連続して設け、材料を転動する際に回転ドラムの開口部から材料の流出を防ぐ材料流出防止手段を備えることを特徴とする材料の造粒装置。
【請求項２】
前記材料流出防止手段が、回転ドラムの開口側を開口に向けてドラム径を徐々に小さくするドラム形状とすることを特徴とする請求項１記載の材料の造粒装置。
【請求項３】
前記材料流出防止手段が、回転ドラムと別体に設けられ、回転ドラムの開口を塞ぐ蓋部材を備えることを特徴とする請求項１記載の材料の造粒装置。
【請求項４】
前記蓋部材が、回転ドラムの傾斜角度を変更することで回転ドラムの開口を開閉することを特徴とする請求項３記載の材料の造粒装置。
【請求項５】
材料を転動する際に、前記攪拌手段を回転ドラム内で材料の攪拌を行なわない位置へ移動させる移動手段を備えることを特徴とする請求項１から４に記載の材料の造粒装置。
【請求項６】
前記回転ドラムとは別体に回転ドラムの内周に沿って設けられ、材料を掻き落とすスクレイパーを備えることを特徴とする請求項１から５に記載の材料の造粒装置。
【請求項７】
一端を開口し、一端側に材料を転動させて造粒する転動部位と他端側に材料の攪拌を行なう攪拌部位を連続して備え、回転軸を中心に回転する回転ドラムと、該回転ドラムの傾斜角度を変更する傾胴手段と、前記回転ドラム内に設けられ材料を攪拌する攪拌手段を備える材料の造粒装置を用い、前記回転ドラムの攪拌部位が転動部位よりも下方になるように回転ドラムを傾斜させて材料を攪拌する攪拌工程と、該攪拌工程よりも回転ドラムの傾斜角度を小さくして材料を転動させて造粒する造粒工程と、該造粒工程よりも回転ドラムの傾斜角度を大きくして造粒物の大きさを整える整粒工程を順に実施することを特徴とする材料の造粒方法。
【請求項８】
前記攪拌工程が、回転ドラムの回転軸と水平軸との傾斜角度を１５°〜５０°になして実施され、前記造粒工程が、回転ドラムの回転軸と水平軸との傾斜角度を０°〜１５°になして実施され、前記整粒工程が、回転ドラムの回転軸と水平軸との傾斜角度を５°〜２０°になして実施されることを特徴とする請求項７記載の材料の造粒方法。
【請求項９】
前記攪拌工程が、回転ドラムの回転速度を造粒工程より高速で回転させて実施され、前記整粒工程が、回転ドラムの回転速度を造粒工程より低速で回転させて実施されることを特徴とする請求項７又は８記載の材料の造粒方法。
【請求項１０】
前記造粒工程が、攪拌手段の回転方向を攪拌工程と逆方向で回転させて実施され、前記整粒工程が、攪拌手段の回転方向を攪拌工程と同方向で回転させて実施されることを特徴とする請求項７から９記載の材料の造粒方法。
【請求項１１】
前記造粒工程が、回転ドラムの傾斜角度を連続的に変化させて回転ドラムを揺動させて実施されることを特徴とする請求項７から１０記載の材料の造粒方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体や粘性土、脱水スラッジ等の塊体と、水や溶液または溶融液等の液体などの材料から造粒物を得る造粒装置及びその方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、材料の造粒方法は、本出願人提案の特開２０００−１４０８２０号公報のような固定ドラムに攪拌翼を設け、ドラム内の材料を混合、解砕することで造粒を行う攪拌造粒法があり、他の方法として回転ドラム内に材料を投入し、材料をドラム内で転動（転がす）させることで造粒を行う転動造粒法など、種々の方法がおこなわれている。
【特許文献１】特開２０００−１４０８２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記攪拌造粒方法においては、固定ドラム内に設けた攪拌翼を移動させて材料を解砕し、小さい固まりに分断して、造粒物を形成させる。この方法では、攪拌翼により、材料を均一に混合する点においては適しているが造粒物形成の際には、十分な強度のない成長途中の造粒物が破砕されるため、造粒物の形成に時間がかかり、短時間で造粒物の大きさや形状を一定にそろえることが困難であった。
従って、本発明は材料を造粒するに際し、材料が均一に十分混合され且つ、造粒物の大きさ及び形状が一定に整えられた造粒物を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記目的を達成するため、本発明は、本体と、該本体に支承され、一端を開口した略円筒形状となし、回転軸を中心に回転する回転ドラムと、該回転ドラムの回転軸と水平からの傾斜角度を変更する傾胴手段と、前記回転ドラム内に設けられ材料を攪拌する攪拌手段を備え、前記回転ドラムが、材料の攪拌を行なう攪拌部位と、材料を転動させて造粒する転動部位を同一ドラムに連続して設け、材料を転動する際に回転ドラムの開口部から材料の流出を防ぐ材料流出防止手段を備えることを特徴とする材料の造粒装置である。
また、前記回転ドラムの攪拌部位が転動部位よりも下方になるように回転ドラムを傾斜させて材料を攪拌する攪拌工程と、該攪拌工程よりも回転ドラムの傾斜角度を小さくして材料を転動させて造粒する造粒工程と、該造粒工程よりも回転ドラムの傾斜角度を大きくして造粒物の大きさを整える整粒工程を順に実施することを特徴とする材料の造粒方法である。
【発明の効果】
【０００５】
前述の構成によれば、ひとつの回転ドラムに攪拌部位と転胴部位を設けることで材料を十分に攪拌して、偏りのない状態にし、転胴作用により粒の大きさ形状の均一な造粒物をひとつの回転ドラムを用いて容易に且つ、簡単な構成で得ることができるものである。
又、前述の方法によれば、攪拌工程及び造粒工程で造粒した造粒津物の大きさを攪拌手段を用いた整粒工程で整えることで、均一な大きさの造粒物を容易に得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明の実施の形態について図を用いて説明する。
図１は、本発明の造粒装置の側面図を示し、図２、図３、図４は、本発明の造粒装置の一部断面図を示している。図５は図３中のＸ−Ｘ矢視図を示す。図１において、本体である台座１４とフレーム１６が設けられている。略円筒形の回転ドラム１は、フレーム１６へ回転ドラム用モータ１７を動力源として回転軸を中心に回転自在に設けられている。
フレーム１６は、台座１４へ回動自在に支持され、台座１４とフレーム１６との間には傾胴手段としてシリンダ１３が設けられ、シリンダ１３の伸縮により、フレーム１６に設けられる回転ドラム１の傾きが変更できるようになされている。図１に示す様に、図１（ａ）ではシリンダ１３は縮んだ状態であり、回転ドラム１の回転軸は水平から角度Ａだけ傾斜している。
図１（ｂ）では、シリンダ１３は伸びた状態であり、回転ドラム１は、水平になり角度Ｂ＝０°の状態になる。この回転ドラム１の傾斜角度はシリンダ１３の伸縮長さにより自在に調整できるものである。
【０００７】
図２、図３、図４において、回転ドラム１の一端側には、材料のドラム内への投入と、造粒物の排出を行う開口部２が備えられている。開口部２の反対側の他端側には、回転ドラム１を閉じる後方壁３が設けられ、後方に送られる材料を後方に蓄えられるようになされている。
回転ドラム１内の後方には、材料の混合、解砕、整粒を行う攪拌手段７が設けられており、後方壁３を貫通して回転自在に設けられる回転軸８が備えられ、回転軸８には軸芯方向と直角へ取り付けられ、解砕刃を有する板形状の攪拌翼９が複数段で設けられている。
回転ドラム１には、攪拌手段７の回転により、材料の混合解砕が行われる攪拌部位４と、攪拌手段７の回転域外で回転ドラム１の回転により材料を転動（材料を転がすこと）させて、造粒物を形成させ、造粒を行う転動部位５が設けられている。
また、図３に示すように回転ドラム１の開口側には、材料を流出防止手段として、角度Ｃで傾斜をつけて、開口部２へ向けて集束し、回転ドラム１の径が徐々に小さくなるような形状になされ、回転ドラムが略水平状態になっても、材料が開口部２から流出しない様にし、転動部位５での材料の転動を十分に行うようになされている。
【０００８】
図５に示すように、本体のフレーム１６には、回転ドラム用モータ１７と、攪拌手段用モータ１０が設けられている。
回転ドラム用のモータ１７の回転は、チェーン１８を介して、回転ドラム１に接続されたスプロケット１９に伝達され、回転ドラム１を回転させる。
攪拌手段用モータ１０の回転は、チェーン１１を介して攪拌手段７の回転軸８に接続されたスプロケット１２に伝達され、攪拌手段７を回転させる。これらの回転の伝達手段は、チェーンに限定するものではなく、ギヤ構造などの他の回転伝達手段を用いても良い。
また、回転ドラム１内にはスクレーパ２７が回転ドラム１のない面に沿って設けられ、スクレーパ２７は、フレーム１６に支持されたシャフト２８に固着され、回転ドラム１の回転と同期せずに配設されており、回転ドラム１の内面に残留付着する材料をそぎ落とす。
【０００９】
次にこの装置を用いて、造粒物を造る過程を図面を用いて工程別に説明する。
図６には、各々の工程での回転ドラム内の状態を表す状態図を示す。図６（ａ）で示されるように、材料を回転ドラムに投入し、混合する第１段階である攪拌工程では、傾胴手段であるシリンダ１３を縮めて回転ドラム１が傾斜を持たせて配置される。この時、図１（ａ）で示す回転ドラム１の傾斜角度Ａの最適角度は、材料の種類、含水量、比重などの物性条件により変動はあるが、１５〜５０°までの間で良好な攪拌を行うことができる。この時の回転ドラムの傾きは、後方壁３側を下方に、つまり攪拌部位４側を下方にして傾くので、回転ドラム１内の材料は、攪拌手段７が設けられる回転ドラム１の攪拌部位４側に集められる。
そのため材料を十分に攪拌でき、各材料が偏りなく均一に分布するように混合され、さらには、材料が攪拌翼で細分化されて粉砕されることで、造粒物の核が形成される。
この攪拌工程では、回転ドラム１と攪拌翼９は共に回転速度を高速回転とし、回転方向を正回転（図６（ａ）中時計回り）とすることで材料の攪拌を十分行うことができ、例えば粘性の高い材料の細分化に適している。
【００１０】
図６（ｂ）は、第２工程である造粒工程を示す図です。この造粒工程では、傾胴手段であるシリンダ１３を伸ばして、回転ドラム１の傾斜を小さくする又は水平にするように配置させる。
これにより、回転ドラム１の攪拌部材４側に集められた材料は、回転ドラム１の転動部位１側に移動される。
転動部位１に集められた材料は、回転ドラム１の回転により、回転ドラム１の内周面を転がされ、造粒物の核から大きさを大きくし、且つ形状を球体に整えることが行われる。この造粒工程では、攪拌手段７による攪拌が材料に作用されにくいので、生成過程にある造粒物が破砕されずに粒の成長を妨げられることなく、造粒物を生成させることができる。
【００１１】
造粒工程での回転ドラム１の傾斜角度は、図１（ｂ）に示すように、水平又は水平に近い位置に配置させることが望ましく、０〜１５°迄の間で行われる。
この時、回転ドラム１と攪拌翼９は共に回転速度を前記攪拌工程よりも低速回転となし、又、回転ドラム１の回転方向を正回転（図６（ｂ）中時計回り）とし、攪拌翼９の回転方向を逆回転（図６（ｂ）中反時計回り）とする。
これにより、攪拌手段による材料の攪拌を抑制し、回転ドラム１の回転による材料の転動を行うのに最適となる。
また、この造粒工程の際には、回転ドラム１の傾斜角度を大きくした後すぐに小さくすることをある程度の範囲で繰り返しに行なって、回転ドラム１を揺動させることを行なうと材料を揺することで転動作用をより効果的に加えることを行ない材料の造粒化を短時間で行なうことができる。
【００１２】
次に図６（ｃ）には、第３工程である整粒工程を示す。
この整粒工程では、傾胴手段であるシリンダ１３を若干縮めさせ、回転ドラム１の傾斜を造粒工程に比べてわずかに大きくするように配置される。
回転ドラム１が若干傾斜することにより、造粒工程で造粒された造粒物の内、大きく成長しすぎた造粒物を回転ドラム１の攪拌部位４へ移動させ、攪拌手段７により解砕させ、所望する粒の大きさに整えることを行う。
【００１３】
造粒工程において、材料の転動により、造粒が良好に行われると、粒の成長が促進される。整粒工程では、回転ドラム１を若干傾斜させて、回転することにより造粒物の転動が行われ、粒の大きい造粒物は、転がりやすいため、傾斜下方側へ移動される。この造粒物の分級作用により、粒の大きい造粒物が回転ドラム１の攪拌部位４側へ送られることになる。
そのため、粒の大きい造粒のみが攪拌部位へ送られ、攪拌手段により、粒の大きさを整えることがおこなわれる。これにより、所望する大きさの造粒物を速やかに造粒することができる。
【００１４】
この整粒工程においては、回転ドラム１の傾斜角度は造粒工程よりも傾きを大きくするよう配置され、望ましくは、５〜２０°の間の傾斜角度で行われる。この時、回転ドラム１と攪拌翼９は、共に回転方向を正回転（図６（ｃ）中時計回り）とし、又回転ドラム１と攪拌翼９の回転速度を攪拌工程よりも低速にする。
これにより、大きい粒径の造粒物を攪拌することで解砕でき、造粒物の粒径を整えることが可能となり、粒の大きさ、形状が一定に整えられた造粒物を得ることができる。
【００１５】
前記、実施例では、傾胴手段として、シリンダ１３を用いているが、本発明においては、これに限るものではなく、ギヤを用いた構造やジャッキを用いた構造など、回転ドラム１の傾斜を自在に変更できるものであればよい。
又、攪拌手段７は、回転ドラム１に２本設けられた例を示しているが、攪拌手段７は１本でも、又２本以上設けても、攪拌工程において材料が十分に攪拌できればよい。
図１２には、スクレーパ２７を設けない場合の実施例を示す。粘性の小さな回転ドラム１への付着の少ない材料を造粒する際には、スクレーパ２７を設けない簡単な構造になされても良い。
また、本発明において、第一実施例のように回転ドラム１の後方壁３は閉塞させるものに限るものではなく、図１２に示すように、回転ドラム１の後方壁３にも開口を設けても同様の効果を得るものである。後方壁３を開口する際には、回転ドラム１の傾斜を垂直又は垂直に近い大きな角度にする必要のない流動性の高い材料を造粒する場合に適する。これにより、回転ドラム１の傾斜手段を小型のものにすることができる。
【００１６】
次に他の実施例を図に示して説明する。
図７には、第２実施例として攪拌手段７が回転ドラムとは別体とし、回転ドラム１の開口部２より回転ドラム１内に侵入させて備えられた例を示している。
本第２実施例では、攪拌手段７を回転ドラム１内で移動させる移動手段が設けられており、攪拌翼９を備えた回転軸８は、ケース２０に設けられ、攪拌手段用モータ１０の回転力はシャフト２１とケース２０の内部に設けられた伝導機構（図示しない）により回転軸８に伝達され、攪拌翼９が回転される。シャフト２１には、アーム２２の一端が接合され、アーム２２の他方端には、移動手段の動力源としてシリンダ２３が設けられている。シリンダ２３が伸縮することにより、アーム２２を回動し、シャフト２１が回転される。
【００１７】
図８に図７中Ｙ−Ｙ矢視図を示し、攪拌手段の移動した状態を示す。
図８（ａ）の攪拌工程においては、材料の攪拌を十分に行うため、回転ドラム１内での材料２６の分布する位置へ攪拌手段７を配置し、図８（ｂ）の造粒工程においては、材料が攪拌されないようにシリンダ２３を伸長して、シャフト２１を回転させ、回転ドラム１内での材料２６の分布しない位置へ攪拌手段７を回動させる。
これにより、回転ドラム１の攪拌部位４を転動部位５に変更することができ、造粒工程において材料の転がりをより広範囲で行うことが可能となり、材料へ転動作用を十分に行い、短時間で造粒物を得ることができる。さらには、回転ドラム１の小型化が可能となる。
【００１８】
又、本第２実施例には、造粒工程において材料の開口部２からの流出を防ぐ材料流出防止手段６が回転ドラム１と別体に設けられる実施例が示されている。
図７に示すように回転ドラム１の開口部２を塞ぐ蓋部材２４が材料流出防止手段６として回転ドラム１とは別体に設けられている。
図示しない蓋部材２４の移動手段を備えることで、回転ドラム１の開口部２の開閉を自在となし、回転ドラム１への材料の投入及び造粒後の造粒物の取出しの際には、蓋部材２４を開口部２へ密着させて開口部２を閉じ、材料の開口部２からの流出を確実に防ぐことができる。
蓋部材２４を用いる他の例としては、蓋部材２４を移動させずに固定し、回転ドラム１を傾胴させることで、蓋部材２４が開口部２を開閉させる構成とするものがある。回転ドラム１が傾きを大きくした状態で開口部２と当接して閉じる位置に蓋部材２４が配設されており、回転ドラム１が傾きを小さくすると、蓋部材２４から開口部２から離れ、開口部２が開かれるようになされる。これにより、蓋部材２４に移動手段を設けることなく、簡単な構成で材料の開口部２からの流出を防ぐことができる。
【００１９】
次に回転ドラム２の形状の異なる実施例を図９、図１０、図１１に示して説明する。
図９（ａ）には、回転ドラム１の攪拌部位４側が下位となるような傾斜を転動部位５へ設けた回転ドラム１形状の実施例を示している。回転ドラム１の転動部位５へ傾斜を設けることで、前述で説明した傾斜したドラムによる分級作用を水平状態での回転ドラム１の内周面でも作用させ、傾動手段による回転ドラム１の傾きを小さくしても、同様の効果を得ることができるものである。
又、図９（ｂ）には、回転ドラム１の攪拌部位４部分においても傾斜を設けた回転ドラム１形状の実施例を示している。これにより、粉体から造粒物を形成するような攪拌作用よりも転動作用を十分に行う必要のある材料の造粒工程において回転ドラム１の攪拌部位でも転動作用を少なからず行うことができる。
【００２０】
図１０（ａ）には、前記図９（ａ）の実施例における回転ドラム１の傾斜を多段階に設けた回転ドラム形状の実施例を示している。回転ドラム１の傾斜部を複数段設けることで造粒物の分級作用を段階的に複数回行い、造粒物の粒の大きさを整えやすくし、より均一な大きさの造粒物を得ることができるものである。
図１０（ｂ）には、図１０（ａ）の実施例において、回転ドラム１の攪拌部位４部分に傾斜を設けた回転ドラム形状の実施例を示している。これにより、前記図１０（ａ）で示す実施例においても、材料の造粒工程での材料の転動作用を十分行うことができる。
【００２１】
図１１に示すドラム形状の異なる実施例を説明する。
図１１（ａ）には、前記の図９（ｂ）の実施例とは逆の開口部２側が下位となる傾斜を設けた回転ドラム形状の実施例をしめす。
回転ドラムの傾斜を逆に設けることによっても、前述の造粒物の分級作用が行われ、形動手段による傾斜角度を調整することで同様の作用が得られるものである。
又、図１１（ｂ）には、回転ドラム１の形状が中央部に膨らんだ２つの傾斜、つまり開口部２が環を上位となす傾斜Ａと、他端側を上位となす傾斜Ｂを有する実施例が示めされている。本実施例によれば、傾胴手段による回転ドラム１の傾斜角度を調整することにより、１つの回転ドラム内に同時に２種類の傾斜角度を備え、材料の状態に適した転動作用を得られやすくなり、多様な性状の材料に対応でき、容易に造粒することができる。
図１１（ｃ）に示す実施例は、回転ドラム１の転胴部位５に前記のような２種類の傾斜角度を備え、且つ、回転ドラム１の攪拌部位４部分を傾斜させずに、攪拌手段７をより有効に作用させて攪拌作用をより多く作用させるものである。これにより、材料の攪拌を十分に行う必要のある材料を十分攪拌できるようになし、材料の均一化された造粒物を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の造粒装置の側面図
【図２】攪拌工程時の回転ドラムの一部断面図
【図３】造粒工程時の回転ドラムの一部断面図
【図４】整粒工程時の回転ドラムの一部断面図
【図５】図３のＸ−Ｘ矢視図
【図６】各工程時の回転ドラムの断面図
【図７】第二実施例の回転ドラムの一部断面図
【図８】第二実施例での各工程時の回転ドラムの一部断面図
【図９】他の実施例での回転ドラムの一部断面図
【図１０】他の実施例での回転ドラムの一部断面図
【図１１】他の実施例での回転ドラムの一部断面図
【図１２】他の実施例での回転ドラムの一部断面図
【符号の説明】
【００２３】
１    回転ドラム
２    開口部
４    攪拌部位
５    転動部位
６    材料流出防止手段
７    攪拌手段
９    攪拌翼
１３  シリンダ（傾胴手段）
２４  蓋部材
２７  スクレーパ
【図１】
2006167715.tif 000003
【図２】
2006167715.tif 000004
【図３】
2006167715.tif 000005
【図４】
2006167715.tif 000006
【図５】
2006167715.tif 000007
【図６】
2006167715.tif 000008
【図７】
2006167715.tif 000009
【図８】
2006167715.tif 000010
【図９】
2006167715.tif 000011
【図１０】
2006167715.tif 000012
【図１１】
2006167715.tif 000013
【図１２】
2006167715.tif 000014