(57)【要約】【課題】微細な造粒物を効率的に製造するための造粒装置を提供する。【解決手段】造粒装置は、網部、押圧部、および加振部を有する。網部は、目開きが２ｍｍ以下の網目状を有する。押圧部は、網部に造粒原料を押圧する。加振部は、網部および押圧部から選ばれる少なくとも１種に超音波振動を印加する。【選択図】図１
2015093206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目開きが２ｍｍ以下の網目状を有する網部と、
前記網部に造粒原料を押圧する押圧部と、
前記網部および前記押圧部から選ばれる少なくとも１種に超音波振動を印加する加振部と
を有することを特徴とする造粒装置。
【請求項２】
前記加振部は、少なくとも前記網部に超音波振動を印加する請求項１記載の造粒装置。
【請求項３】
前記網部を形成する素線の線径が１．３ｍｍ以下である請求項１または２記載の造粒装置。
【請求項４】
前記網部上に前記造粒原料を保持するための筒部を有する請求項１乃至３のいずれか１項記載の造粒装置。
【請求項５】
前記押圧部は、回転中心から延びる複数の回転羽根を有する回転体である請求項１乃至４のいずれか１項記載の造粒装置。
【請求項６】
前記加振部は、その超音波振動を印加する先端部が前記網部に接触される請求項１乃至５のいずれか１項記載の造粒装置。
【請求項７】
さらに、前記網部を支持する支持部を有し、前記加振部は、その超音波振動を印加する先端部が前記支持部に接触される請求項１乃至５のいずれか１項記載の造粒装置。
【請求項８】
焼成によりセラミックス粒となる造粒物の造粒に用いられる請求項１乃至７のいずれか１項記載の造粒装置。
【請求項９】
前記セラミックス粒は、舗装路面の表面処理に使用される骨材である請求項８記載の造粒装置。
【請求項１０】
目開きが２ｍｍ以下の網目状を有する網部に対して造粒原料を押圧部により押圧することにより造粒を行う造粒方法であって、
前記造粒時に、前記網部および前記押圧部から選ばれる少なくとも１種に超音波振動を印加することを特徴とする造粒方法。
【請求項１１】
前記超音波振動は、少なくとも前記網部に印加する請求項１０記載の造粒方法。
【請求項１２】
前記網部を形成する素線の線径が１．３ｍｍ以下である請求項１０または１１記載の造粒方法。
【請求項１３】
焼成によりセラミックス粒となる造粒物を造粒する請求項１０乃至１２のいずれか１項記載の造粒方法。
【請求項１４】
前記セラミックス粒は、舗装路面の表面処理に使用される骨材である請求項１３記載の造粒方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、造粒装置および造粒方法に係り、特に微細な造粒物の製造に好適な造粒装置および造粒方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
造粒装置として、金網等の網部に造粒原料を強制的に通過させることにより、網部の目開きに応じた粒径の造粒物を製造するものが知られている。このような造粒装置として、例えば、鉛直方向に延びる筒部と、この筒部の下側端部を覆うように配置される網部と、筒部の内側で、かつ網部に対して上側に配置され、自転と公転とにより造粒原料を網部に押圧するローラとを有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００２−５００９４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
アスファルトコンクリート等の舗装路面における車両等のすべりを低減するために、舗装路面の表面処理にセラミックスからなる骨材が使用されている。このような骨材は、例えば、以下のように製造される。まず、各種の天然の粘土原料等を混合し、造粒原料としての粘土質材料を調製する。その後、この粘土質材料を上記したような網部を有する造粒装置に供給した後、網部に粘土質材料を押圧して強制的に通過させることにより、網部の目開きに応じた粒径の造粒物を製造する。この造粒物を焼成することにより、最終的に骨材を製造できる。このように網部に造粒原料を強制的に通過させて製造される骨材は、表面に多くの凹凸部を有することから、車両等のすべりを効果的に抑制でき、舗装路面の表面処理に好適に使用される。
【０００５】
ところで、舗装路面の表面への骨材の固定は、通常、接着材料となる樹脂材料を舗装路面の表面に塗布した後、この樹脂材料上に骨材を散布し、さらに樹脂材料に骨材を押圧することにより行われる。しかしながら、上記方法の場合、樹脂材料を塗布する工程、骨材を散布する工程、および樹脂材料に骨材を押圧する工程の３つの工程が必要となることから、人手と時間が必要となり、必ずしも生産性に優れない。このため、骨材が固定される現場以外の場所、例えば、工場内において、予め樹脂材料中に骨材を混合した後、この骨材が混合された樹脂材料を現場に運んで舗装路面の表面に塗布することにより、１つの工程により骨材の固定を行うことが検討されている。
【０００６】
樹脂材料中に骨材を混合する場合、混合性や塗布性の観点から、骨材として粒径が２ｍｍ以下のものを使用することが好ましい。従来、粒径が２ｍｍ以下の骨材を製造する方法として、これよりも粒径の大きなものを製造するときに不可避的に製造され、かつ廃棄される粒径の小さな造粒物を集める方法が採られていたが、このような方法では必ずしも十分な量を確保できない。十分な量を確保するためには、造粒装置における網部の目開きを２ｍｍ以下にして、粒径が２ｍｍ以下の造粒物を直接製造する必要がある。
【０００７】
しかしながら、網部の目開きが２ｍｍ以下になると、網部を形成する素線の単位面積あたりの本数が増加することから、素線と造粒原料との接触面積が増加し、網部と造粒原料との摩擦抵抗が増加する。摩擦抵抗の増加により、網部を通過する造粒原料の通過速度が低下し、造粒物の生産効率が低下する。また、網部の目開きが２ｍｍ以下になると、造粒原料のうち網部の開孔部を通過せずに素線に接触して潰れるものの割合が多くなり、所望の粒径よりも小さい粒径のものが製造されやすくなり、製造歩留まりが低下しやすい。さらに、網部の目開きが２ｍｍ以下になると、造粒原料から生じる微粉が網部に付着し、網部の目詰まりや開孔面積の低下が発生しやすい。これにより、網部の実質的な開孔率が低下し、網部を通過する造粒原料の通過速度が低下することから、造粒物の生産効率が低下する。これらの理由により、例えば、網部の目開きが２ｍｍ以下の場合、網部の目開きが２ｍｍを超える場合と比べて、造粒可能速度が１５分の１程度に低下することがある。
【０００８】
このような課題を解決するために、水分量の調整等による造粒原料の硬さの調整、網部に対する造粒原料の押圧力の調整等が検討されているが、必ずしも十分な効果が得られていない。また、網部を形成する素線の線径を小さくすることも検討されているが、網部が撓みやすくなり、適切な造粒ができなくなるおそれがある。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、微細な造粒物を効率的に製造するための造粒装置および造粒方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の造粒装置は、網部、押圧部、および加振部を有する。網部は、目開きが２ｍｍ以下の網目状を有する。押圧部は、網部に造粒原料を押圧する。加振部は、網部および押圧部から選ばれる少なくとも１種に超音波振動を印加する。
【００１１】
本発明の造粒方法は、目開きが２ｍｍ以下の網目状を有する網部に対して造粒原料を押圧部により押圧することにより造粒を行う。本発明の造粒方法では、造粒時に網部および押圧部から選ばれる少なくとも１種に超音波振動を印加する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、網部および押圧部から選ばれる少なくとも１種に超音波振動を印加することで、微細な造粒物を効率的に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態の造粒装置を示す断面図である。
【図２】図１に示す造粒装置の平面図である。
【図３】図１に示す網部および支持部の下面図である。
【図４】第１の実施形態の造粒装置の変形例を示す断面図である。
【図５】図４に示す網部および支持部の下面図である。
【図６】第１の実施形態の造粒装置を用いた造粒方法を説明する断面図である。
【図７】図６に示す造粒方法を説明する平面図である。
【図８】第２の実施形態の造粒装置および造粒方法を説明する断面図である。
【図９】実施例に使用した測定装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
本発明の造粒装置は、網部、押圧部、および加振部を有する。網部は、目開きが２ｍｍ以下の網目状を有する。押圧部は、網部に造粒原料を押圧する。加振部は、網部および押圧部から選ばれる少なくとも１種に超音波振動を印加する。本発明の造粒装置によれば、網部および押圧部から選ばれる少なくとも１種に超音波振動を印加する加振部を有することから、網部の目開きが２ｍｍ以下の場合にも効率的に造粒できる。
【００１６】
本発明の造粒方法は、目開きが２ｍｍ以下の網目状を有する網部に対して造粒原料を押圧部により押圧することにより造粒する。本発明の造粒方法では、造粒時に、網部および押圧部から選ばれる少なくとも１種に超音波振動を印加する。本発明の造粒方法によれば、造粒時に網部および押圧部から選ばれる少なくとも１種に超音波振動を印加することから、網部の目開きが２ｍｍ以下の場合にも効率的に造粒できる。
【００１７】
なお、本発明の造粒装置、造粒方法において、網部に超音波振動を印加するとは、必ずしも網部に直接的に超音波振動を印加することに限られず、実質的に網部に超音波振動を印加するものであればよく、例えば、後述するように網部を支持する支持部を介して超音波振動を印加することも含まれる。
【００１８】
図１は、本発明の第１の実施形態の造粒装置を示す断面図である。また、図２は、図１に示す造粒装置の平面図である。
【００１９】
造粒装置１０は、例えば、筒部１１、網部１２、支持部１３、押圧部１４、および加振部１５等を有する。
【００２０】
筒部１１は、造粒物の製造に使用される造粒原料を保持するものであり、例えば、鉛直方向に延びるように配置される。具体的には、筒部１１は、鉛直方向の上側に配置され、内径が軸方向に一定である上側筒部１１１と、この上側筒部１１１に対して鉛直方向の下側に配置され、鉛直方向の上側部分の内径が上側筒部１１１の内径と同一であり、鉛直方向の下部部分の内径が鉛直方向の下側に向かって徐々に縮径する下側筒部１１２とを有する。このような筒部１１は、鉛直方向の上側の開口部が造粒原料の供給口となり、鉛直方向の下側の開口部が造粒物の排出口となる。
【００２１】
網部１２は、造粒原料を強制的に通過させることで、目開きに応じた造粒物を製造する。この網部１２は、筒部１１の内側全体を覆うように設けられる。また、網部１２は、上側筒部１１１の下側端部に設けられた上側フランジ部１１３と、下側筒部１１２の上側端部に設けられた下側フランジ部１１４とにより、縁部が挟まれるようにして固定されている。
【００２２】
網部１２は、例えば、複数の平行に配置された第１の素線と、この第１の素線に垂直な方向となるように複数が平行に配置された第２の素線とからなる編目状を有する。編目としては、例えば、平織、綾織等が挙げられる。粒径が２ｍｍ以下の造粒物を製造する観点から、網部１２の目開きは２ｍｍ以下である。なお、粒径が２ｍｍ以下の造粒物とは、目開きが２ｍｍの篩を通過する大きさの造粒物を指す。網部１２の目開きは、微細な造粒物を製造する観点から、１．５ｍｍ以下が好ましく、１ｍｍ以下がより好ましい。一方、網部１２の目開きの下限値は、通常、０．３ｍｍ以上が好ましい。第１の素線、第２の素線の線径は、造粒原料との摩擦抵抗を低減する観点から、それぞれ１．３ｍｍ以下が好ましく、０．８ｍｍ以下がより好ましい。一方、強度を確保する観点から、第１の素線、第２の素線の線径は、それぞれ０．２ｍｍ以上が好ましく、０．２９ｍｍ以上がより好ましい。第１の素線、第２の素線の構成材料としては、強度等の観点から金属材料が好ましいが、樹脂材料による素線も含め必ずしもこれに限定されない。
【００２３】
支持部１３は、網部１２を支持するために設けられる。支持部１３は、例えば、その外径が筒部１１の内径と同一であり、筒部１１の内側に突出するように周方向に亘って設けられた係合部１１５に自身の外周部を係合させることにより固定されている。
【００２４】
図３は、図１に示す網部１２および支持部１３の下面図である。
支持部１３は、例えば、同心円状に配置された複数の環状部１３１と、中心部から径方向の外側に延び、複数の環状部１３１を互いに接続する接続部１３２とを有する。環状部１３１と接続部１３２とは、例えば、最外部の環状部１３１の部分を除いて２層構造となるように設けられており、環状部１３１を下側から支持するように接続部１３２が設けられる。一方、最外部の環状部１３１については、単層構造となっており、周方向に亘って接続部１３２の厚さを含めた厚さを有する。
【００２５】
このような支持部１３によれば、同心円状に配置される環状部１３１により網部１２の全体を良好に支持できるとともに、網部１２により造粒される造粒物を通過させることができる。また、中心部に超音波振動を印加することで、径方向に延びる接続部１３２を介して同心円状に配置される環状部１３１の全体に超音波振動を印加できる。なお、支持部１３は、必ずしも環状部１３１と接続部１３２とが別々の平面上に配置された２層構造を有する必要はなく、同一平面上に配置された単層構造でもよい。
【００２６】
押圧部１４は、網部１２に造粒原料を押圧し、網部１２に造粒原料を強制的に通過させる。押圧部１４は、例えば、網部１２に対して上側に近接して配置される回転体であり、例えば、回転中心から延びる複数の回転羽根１４１を有する。この回転体には、回転軸１６を介してモータ等の駆動部１７が接続される。これにより、駆動部１７の駆動力が回転軸１６を介して回転体に伝達され、造粒原料が回転羽根１４１により下側へと押圧される。
【００２７】
加振部１５は、網部１２に超音波振動を印加するものであり、例えば、支持部１３を介して網部１２に超音波振動を印加するものである。このように支持部１３を介して網部１２に超音波振動を印加する場合、加振部１５は、筒部１１の内側で、かつ支持部１３に対して下側に配置され、その先端部が支持部１３の下面の中心部に接触される。
【００２８】
加振部１５は、網部１２に有効に超音波振動を印加するものであれば特に制限されず、振動の方向は、加振部１５の軸方向と平行な方向でもよいし、加振部１５の軸方向に対して垂直な方向でもよい。このような加振部１５として、例えば、超音波振動子、ブースター、ホーン等を有する超音波振動体が挙げられる。超音波振動子は、発振器からの電気信号を機械的振動エネルギーに変換するものであり、例えば、ピエゾ圧電素子、フェライト磁気歪振動子、水晶振動子等が挙げられる。ブースターは、振幅増減機能を有するものであり、必要に応じて設けられる。ホーンは、機械的振動エネルギーを効率的に伝達するための共鳴体である。ホーンの形状としては、円柱ホーン、角柱ホーン、コンポジットホーン等が挙げられるが、これらに限定されない。また、ホーンの材料としては、鋼、ステンレス合金、チタン合金、アルミニウム合金等が挙げられるが、これらに限定されない。
【００２９】
加振部１５により印加される超音波振動の周波数は、２０〜４０ｋＨｚが好ましい。加振部１５により印加される超音波振動の振幅は、１〜１５０μｍが好ましい。一般に、超音波振動の振幅が大きいほど、対象物の広範囲に超音波振動を印加できるが、対象物におけるダメージが大きくなる。加振部１５による超音波振動の振幅を１μｍ以上とすることで、網部１２の広範囲に超音波振動を印加できる。また、加振部１５による超音波振動の振幅を１５０μｍ以下とすることで、造粒装置１０の各部におけるダメージを低減できる。
【００３０】
なお、周波数、振幅は、加振部１５の先端部において測定されるものであり、通常、ホーンの先端部において測定されるものである。周波数、振幅の調整は、発振器側での調整、ホーン、ブースターの形状等の調整等により行うことができる。
【００３１】
第１の実施形態の造粒装置１０では、支持部１３の中心部に加振部１５を接触させ、支持部１３を介して網部１２に超音波振動を印加する。このように支持部１３を介して超音波振動を印加することで、加振部１５が１つの場合でも、網部１２の全体に超音波振動を印加できる。特に、支持部１３として、同心円状の環状部１３１とこれらを互いに接続する径方向に延びる接続部１３２とを有するものを使用することで、網部１２の全体に超音波振動を効果的に印加できる。
【００３２】
次に、第１の実施形態の造粒装置１０の変形例について説明する。
図４は、第１の実施形態の造粒装置１０の変形例を示す断面図である。
【００３３】
造粒装置１０は、必ずしも上記したような支持部１３を介して網部１２に間接的に超音波振動を印加するものに限られず、網部１２に直接的に超音波振動を付与するものでもよい。すなわち、加振部１５の先端部は、網部１２に直接接触されてもよい。また、加振部１５は、必ずしも単数に限られず、複数が使用されてもよい。さらに、加振部１５は、固定手段１８により支持部１３に固定されてもよい。なお、支持部１３および加振部１５以外の構成については、基本的に既に説明したものと同様であることから説明を省略する。
【００３４】
図５は、図４に示す網部１２および支持部１３を示す下面図である。支持部１３は、同心円状に配置された複数の環状部１３１と、中心部から径方向の外側に延び、複数の環状部１３１を互いに接続する接続部１３２とを有する。さらに、支持部１３は、加振部１５の先端部が挿入されてこれを固定するとともに、加振部１５による超音波振動を伝達する固定伝達部１３３を有する。固定伝達部１３３は、例えば、加振部１５の先端部が挿入されるとともにこれを固定する枠部１３４と、この枠部１３４とそれぞれの環状部１３１とを接続して超音波振動を伝達する伝達部１３５とを有する。このような固定伝達部１３３は、例えば、周方向に均等な間隔となるように３個設けられる。
【００３５】
変形例の造粒装置１０によれば、加振部１５の先端部を網部１２に直接的に接触させることから、網部１２に超音波振動をより効果的に印加できる。また、支持部１３として、加振部１５の先端部が挿入されてこれを固定するとともに、加振部１５による超音波振動を伝達する固定伝達部１３３を有するものを使用することで、網部１２に超音波振動を直接的に印加できることに加えて、造粒装置１０への加振部１５の固定が容易となる。
【００３６】
次に、第１の実施形態の造粒装置１０を用いた造粒方法について説明する。
造粒装置１０により製造される造粒物としては、セラミックス粒の製造に用いられる造粒物が挙げられ、特に粘土焼成物の製造に使用される造粒物が挙げられる。また、セラミックス粒、特に粘土焼成物としては、車両等のすべりを低減するためにアスファルトコンクリート等の舗装路面の表面処理に使用される骨材が挙げられ、特に粒径が２ｍｍ以下の骨材が挙げられる。なお、粒径が２ｍｍ以下の骨材とは、目開きが２ｍｍの篩を通過する大きさの骨材を指す。
【００３７】
造粒原料としては、例えば、粘土質材料が挙げられ、具体的には、ＳｉＯ２  ０〜１００質量％、Ａｌ２Ｏ３  ０〜１００質量％、ＣａＯ  ０〜１０質量％、ＭｇＯ  ０〜５質量％、Ｎａ２Ｏ  ０〜１５質量％、およびＫ２Ｏ  ０〜５質量％を含有するものが挙げられる。粘土質材料は、造粒性等の観点から、水分を０〜２０質量％を含有することが好ましい。このような粘土質材料は、天然に産出する粘土原料等を粉砕して混合して調製でき、例えば、カオリン  ０〜８０質量％、長石  ０〜３０質量％、石英  ０〜５０質量％、粘土  ０〜１００質量％、およびアルミナ０〜８０質量％を混合して調製できる。また、粘土質材料は、顔料  ０〜１０質量％を含有できる。
【００３８】
造粒原料は、造粒装置１０に供給したときに自重により網部１２を通過しないように、通常、網部１２の目開きよりも大きな塊状に成形して造粒装置１０に供給する。仮に、造粒原料を網部１２の目開きよりも大きな塊状に成形せずに造粒装置１０に供給した場合、微細な造粒原料が網部１２を通過することから、造粒物の粒度が所望の粒度よりも小さくなるおそれがある。造粒装置１０に供給される造粒原料の大きさおよび形状としては、自重により網部１２を通過しないような大きさおよび形状であればよいが、例えば、押圧部１４が回転体である場合の回転羽根１４１による押圧の容易さ、押圧部１４により押圧したときの網部１２に対する通過の容易さなどから、一定の大きさや厚さを有する薄片状が好ましい。なお、造粒原料を薄片状にする場合、その平面形状は特に制限されず、生産性等の観点から不定形でもよい。
【００３９】
造粒原料を薄片状にする場合、自重により網部１２を通過しないように、厚さは０．５ｍｍを超えることが好ましく、取り扱い強度の観点から１ｍｍ以上がより好ましい。また、厚さは、押圧部１４が回転体である場合の回転羽根１４１による押圧の容易さなどから、２０ｍｍ以下が好ましく、１０ｍｍ以下がより好ましい。
【００４０】
一方、厚さ方向に垂直な方向の大きさは、厚さよりも大きければよい。また、厚さ方向に垂直な方向の大きさは、生産性等の観点から、最大部分における大きさで１００ｍｍ以下が好ましい。
【００４１】
なお、薄片状の造粒原料の平面形状が不定形である場合、全ての薄片状の造粒原料が上記した厚さや大きさを満たす必要はなく、少なくとも一部に上記した厚さや大きさを満たすものを含んでいればよく、上記した厚さや大きさを満たす薄片状の造粒原料を造粒原料の全体に対して５０質量％以上含むことがより好ましい。
【００４２】
薄片状の造粒原料の成形は、例えば、一対の平行に配置されたロール間に造粒原料を通過させることにより行われる。一対の平行に配置されたロール間に造粒原料を通過させることにより、造粒原料を所定の厚さを有する板状に成形できる。また、一般的には、一対のロール間に造粒原料を通過させたときにひび割れが発生し、自然に崩れるようにして小片へと分割されることから、平面形状が不定形であり、かつ最大部分における大きさが１０ｍｍ以上となるようなものが得られる。
【００４３】
図６、７は、造粒装置１０による造粒方法を示す断面図である。造粒原料２１は、造粒装置１０における網部１２の上に供給される。この際、網部１２には、加振部１５により超音波振動が印加される。また、押圧部１４である回転体は、回転軸１６を介して駆動部１７により回転される。これにより、造粒原料２１が回転羽根１４１により網部１２へと押圧され、網部１２に造粒原料２１が強制的に通過されることで、網部１２の目開きに応じた大きさとなる。また、一般的には、回転羽根１４１による造粒原料２１の擦り切りなどにより、網部１２を通過した造粒原料２１の長さがある程度の長さに達すると切断される。これにより、網部１２の下側より所望の粒度の造粒物２２が得られる。また、支持部１３の環状部１３１と接続部１３２とを除いた部分が空間部であることから、造粒物２２はこの空間部を通過して支持部１３の下側に排出される。
【００４４】
このようにして製造された造粒物２２は、その組成、粒径等によっても異なるが、８００〜１６００℃程度の温度で焼成されてセラミックス粒となる。セラミックス粒は、アスファルトコンクリート等の舗装路面における車両等のすべりを低減するために表面処理に使用される骨材として好適に使用され、例えば、接着性を有する熱可塑性または熱硬化性の樹脂材料と混合されて表面処理材として好適に使用される。樹脂材料としては、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、変性ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。なお、骨材は、必ずしも接着性を有する樹脂材料と混合して使用される必要はなく、例えば、舗装路面上に骨材を含まない樹脂材料を敷設した後、この敷設された樹脂材料上に骨材を散布してもよい。
【００４５】
本発明によれば、造粒時に超音波振動を印加することで、網部１２の目開きが２ｍｍ以下の場合でも、造粒物２２を効率的に製造できる。すなわち、造粒時に超音波振動を印加することで、網部１２と造粒原料２１との摩擦抵抗が低下し、造粒原料２１の通過速度が高くなることから、造粒物２２を効率的に製造できる。また、摩擦抵抗の低下により、網部１２を形成する素線に対する強度の要求が低くなることから、素線の線径を小さくして素線に接触して潰れるものの割合を低下させて粒度分布を狭くし、造粒物２２の製造歩留まりを向上できる。さらに、造粒時に超音波振動を印加することで、造粒原料２１から生じた微粉が網部１２に付着する付着量が低下し、網部１２の目詰まりや開孔面積の低下が抑制され、造粒物２２を効率的に製造できる。
【００４６】
次に、第２の実施形態の造粒装置について説明する。
図８は、第２の実施形態の造粒装置および造粒方法を示す断面図である。
【００４７】
押圧部１４は、必ずしも第１の実施形態に使用されるような回転体に限られず、造粒原料２１の全体を一様に網部１２へと押圧する非回転の平板状部材でもよい。また、加振部１５は、必ずしも第１の実施形態のように網部１２に対して造粒部２２が排出される側に配置される必要はなく、網部１２に対して造粒原料２１が供給される側に配置されてもよい。すなわち、超音波振動は、必ずしも網部１２に印加される必要はなく、押圧部１４に印加されてもよい。このように押圧部１４に超音波振動を印加する場合、加振部１５の先端部は押圧部１４に接触される。
【００４８】
なお、押圧部１４は、必ずしも加振部１５と別々の部材として設けられる必要はなく、加振部１５の一部が押圧部１４を兼ねるものでもよく、例えば、加振部１５のホーンが押圧部１４を兼ねるものでもよい。
【００４９】
図示しないが、第２の実施形態の造粒装置１０には、必要に応じて、押圧部１４としての平板状部材を網部１２に向かって移動させるためのエアシリンダ等の駆動部が設けられる。この駆動部は、押圧部１４としての平板部材に直接接触して移動させるものでもよいし、加振部１５を介して間接的に移動させるものでもよい。
【００５０】
第２の実施形態の造粒装置１０には、通常、第１の実施形態の造粒装置１０に用いられる造粒原料２１と同様の造粒原料２１が供給される。造粒原料２１が供給された後、この造粒原料２１の上に押圧部１４としての平板状部材および加振部１５が配置される。
【００５１】
その後、加振部１５により押圧部１４としての平板状部材に超音波振動を印加しながら、図示しない駆動部により押圧部１４としての平板状部材を網部１２に向かって移動させる。これにより、造粒原料２１が網部１２へと押圧されて、造粒原料２１が網部１２を強制的に通過することで造粒物２２が得られる。
【００５２】
第２の実施形態の造粒装置１０では、第１の実施形態の造粒装置１０とは異なり、造粒原料２１を押圧するための押圧部１４に超音波振動を印加する。このように、押圧部１４に超音波振動を印加した場合、押圧部１４を介して造粒原料２１に超音波振動が印加され、これにより第１の実施形態のように網部１２に超音波振動を付与した場合と同様の効果が得られる。
【００５３】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。
【実施例】
【００５４】
以下、実施例を参照して詳細に説明する。
なお、本発明は、これらの実施例によって限定されない。
【００５５】
（原料付着量）
加振部１５を有しない以外は、基本的に図１、図２に示されるような構成を有する造粒装置１０（杉山重工製、商品名：バーティカルグレンダー  ＶＧ−６００）を用意した。ここで、網部１２は、縦線と横線とが交互に上下するように配置されるとともに直角に交わるように配置された平織のものであり、目開きが１．０ｍｍ、線径が１．３ｍｍ、質量が３１３５ｇの金網である。このような造粒装置１０において、網部１２の下側に加振部１５を１つのみ配置し、その先端部を網部１２のうち筒部１１の内壁に近い位置に直接接触させた。
【００５６】
加振部１５には、超音波振動体（カワジリマシナリー社製、商品名：超音波ホモジナイザー ＭＯＤＥＬ  Ｈ３−３５０）を使用した。この超音波振動体には、超音波発振器（カワジリマシナリー社製、商品名：超音波ホモジナイザー ＭＯＤＥＬ  Ｈ３−３５０）を接続した。加振部１５による超音波振動の周波数は２０ｋＨｚ、振幅は４０μｍである。また、網部１２と押圧部１４である回転体との間隙は１．５ｍｍである。
【００５７】
一方、本山木節粘土１５質量％、珪石４０質量％、およびベンナイトフジ４５質量％を混合した粘土質材料を一対のロールに通過させて、薄片状で、かつ平面形状が不定形である造粒原料２１とした。この薄片状の造粒原料２１は、厚みが１ｍｍ程度であって、厚み方向に対して垂直な方向の最大部分における大きさが５〜５０ｍｍ程度のものから主としてなり、水分を１５質量％程度含む。
【００５８】
そして、加振部１５により網部１２に超音波振動を印加しながら、造粒装置１０の上側より造粒原料２１を１０００ｇ供給した後、押圧部１４である回転体を回転数５１．４ｒｐｍで回転させた。これにより、回転体の回転羽根１４１により網部１２に造粒原料２１を押圧し、網部１２に造粒原料２１を強制的に通過させて造粒物２２の製造を行った。その後、造粒後の網部１２の質量を測定して、造粒前の網部１２の質量との差から、網部１２における造粒原料２１の付着量を測定した。また、比較のために、超音波振動を印加せずに同様の測定を行った。
【００５９】
その結果、超音波振動を印加しないものは付着量が１７４ｇであり、超音波振動を印加したものは付着量が５５ｇであり、超音波振動を印加することにより付着量を大幅に低減できることがわかる。
【００６０】
（原料通過量）
図９に示す測定装置を用いて、超音波振動の有無と網部３１の原料通過量との関係を評価した。測定装置３０は、網部３１、この網部３１を下側から支持する支持部３２、この支持部３２を下側から支持する支持台３３、網部３１に成形体３５を介して超音波振動を印加する加振部３４、およびこの加振部３４に下向きの荷重を印加するための錘３６を有する。
【００６１】
網部３１は、縦線と横線とが交互に上下するように配置されるとともに直角に交わるように配置された平織のものである。なお、網部３１には、目開き２．０ｍｍ、線径０．４ｍｍの金網を使用した。支持部３２は、筒状を有するものであり、筒状部分の内径ｄ１が２５０ｍｍ、筒状部分の高さが５４．５ｍｍである。網部３１は、このような支持部３２の上に周囲が引っ張られるようにして固定されている。
【００６２】
加振部３４は、網部３１の上部に成形体３５を介して配置され、その先端部が成形体３５の上側中央部に接触される。超音波振動は、直接、成形体３５に印加される。加振部３４には、超音波振動体（カワジリマシナリー社製、商品名：超音波ホモジナイザー ＭＯＤＥＬ  Ｈ３−３５０）を使用した。なお、超音波振動体には、超音波発振器（カワジリマシナリー社製、商品名：超音波ホモジナイザー ＭＯＤＥＬ  Ｈ３−３５０）を接続した。
【００６３】
成形体３５には、本山木節粘土１００質量部に水１５質量部を混合したものを、プレス装置（東京衡機製造所製アムスラー式竪型５００ｋＮ）を使用して５０ＭＰａの圧力で１５ｍｍ四方、厚さ７ｍｍの薄片に成形したものを使用した。
【００６４】
このような測定装置３０を使用して、超音波振動を印加せずに、成形体３５が網部３２を通過するか否かを観察した。その結果、錘３６の質量が１０ｋｇの場合、成形体３５は網部３２を通過しないことが確認された。錘３６の質量が２０ｋｇの場合についても、成形体３５は網部３２を通過せず、網部３２が成形体３５の厚み以上に下側にたわむことが確認された。錘３６の質量が３０ｋｇの場合についても、成形体３５は網部３１を通過しないことが確認された。この際、成形体３５に加わる下向き圧力は１３ＭＰａまで高まっている。
【００６５】
別途、同じ原料と同じプレス圧力により、新たに直径５０ｍｍおよび厚み７ｍｍの成形体３５を作製した。この成形体３５を使用し、錘３６の質量を２ｋｇとし、かつ超音波振動を印加したこと以外は、上記と同様にして成形体３５が網部３２を通過するか否かを観察した。なお、成形体３５には、０．０３ＭＰａの下向きの圧力が印加される。その結果、成形体３２は網部３２を容易に通過することが確認された。このことから、超音波振動を印加することで、成形体３５に印加される圧力が低くても、成形体３５は網部３１を通過することがわかる。
【００６６】
（製造歩留まり）
上記したように、超音波振動を印加すると成形体３５に印加される下向き圧力が小さくても成形体３５が網部３１を通過することから、網部３１の強度を下げることができ、これにより網部３１の素線を細くできる。網部３１の素線が細くなると、素線との接触により押し潰される成形体３５の割合が低下することから、所望の粒度範囲の造粒物を多く得て製造歩留まりを向上できる。以下、素線の線形と製造歩留まりとの関係について説明する。
【００６７】
測定装置として、上記した図９に示す測定装置を使用した。網部３１には、粒径０．５〜１．０ｍｍの造粒物を製造することを想定して、目開きが１．０ｍｍで、素線の線径だけが異なる３種類の金網（線径は、それぞれ、１．３０ｍｍ、０．５７ｍｍ、０．２９ｍｍ）を使用した。なお、成形体３５には、摩擦抵抗の測定に使用したものと同じ原料かつ同じプレス圧力により製造された直径５０ｍｍおよび厚み７ｍｍのものを使用した。錘３６の質量は、２ｋｇである。
【００６８】
このような測定装置３０において、加振部３４を動作させ、周波数２０ｋＨｚ、振幅４０μｍの超音波振動を印加した。成形体３５の全量を網部３１に通過させた後、この通過物を篩に通して所望粒度である粒径０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の造粒物を分級した。この分球された粒径０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の造粒物の質量を測定し、通過物全量に対する質量割合を製造歩留まりとして求めた。なお、測定に必要な造粒量を確保するために、各線径について４個の成形体３５を造粒した。
【００６９】
その結果、素線の線径が１．３０ｍｍの場合の製造歩留まりは３５．１％、線径が０．５７ｍｍの場合の製造歩留まりは４５．５％、線径が０．２９ｍｍの場合の製造歩留まりは５１．４％となった。すなわち、素線の線径が細くなることで、製造歩留まりが向上することが確認された。また、超音波振動を印加した場合、素線の線径が０．２９ｍｍと細い場合でも、素線へのダメージは認められなかった。
【００７０】
以上の結果より、超音波振動を印加することにより、特に目開きが２ｍｍ以下の網部を使用して造粒する場合、付着量および摩擦抵抗を顕著に低減でき、網部の通過量が多くなるため、製造歩留まりを向上させられ、粒径が２ｍｍ以下の造粒物を効率的に製造できることがわかる。
【符号の説明】
【００７１】
１０…造粒装置、１１…筒部、１２…網部、１３…支持部、１４…押圧部、１５…加振部、１６…回転軸、１７…駆動部、１８…固定手段、２１…造粒原料、２２…造粒物、３０…測定装置、３１…網部、３２…支持部、３３…支持台、３４…加振部、３５…成形体、１１１…上側筒部、１１２…下側筒部、１１３…上側フランジ部、１１４…下側フランジ部、１１５…係合部、１３１…環状部、１３２…接続部、１３３…固定伝達部、１３４…枠部、１３５…伝達部、１４１…回転羽根。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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