(57)【要約】【課題】成形における発熱を抑制し、かつ簡便なメンテナンスで多品種あるいは大量生産に適した成形装置を提供する。【解決手段】成形装置２を、周面が対向するように配置される２以上の成形ローラーを備え、互いに内方回転する前記成形ローラーの周面間に被成形原料を供給することにより、当該供給側と反対側に被成形原料の成形体を連続的に押出し可能に構成される成形部２０と、この成形体を小サイズ化して粒状化する粒状化部１００、とを備え、前記２以上の成形ローラーは、回転するロール軸とこのロール軸の周面に脱着可能に装着され成形面を有する成形部材とを備えるように構成する。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形装置であって、
周面が対向するように配置される２以上の成形ローラーを備え、互いに内方回転する前記成形ローラーの周面間に被成形原料を供給することにより、当該供給側と反対側に被成形原料の成形体を連続的に押出し可能に構成される成形部と、
この成形体を小サイズ化して粒状化する粒状化部、
とを備え、
前記２以上の成形ローラーは、回転するロール軸とこのロール軸の周面に脱着可能に装着され成形面を有する成形部材とを備える、装置。
【請求項２】
前記粒状化部は、前記成形部から押出しされる成形体を解砕する手段と、前記解砕手段によって得られる解砕物をさらに破砕する手段と、破砕物の篩い手段、とを備える、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記成形部は、長尺の麺状体が並列状に多数連接された形態を有するシート状体である成形体を押出し可能に構成されている、請求項１又は２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粒状物を得る成形装置に関し、特に、堆肥・肥料・飼料等の原料を粒状に加工するのに適した装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
堆肥、肥料，飼料等の農畜産用の被成形原料に所定形状を付与し、粒状化する装置としては、被成形原料を、所定形状の成形型内に供給し、粒状に圧縮成形する加圧型のものが知られている。加圧式によれば、形状付与は容易ではあるが、成形時において多量の熱が発生しやすく、成形物に悪影響が出るおそれがある。また、この成形型の場合、成形物の形状を変えるには、成形型の変更を要する。また、上記したような被成形原料の場合、成形型の磨耗・消耗が激しいという問題がある。したがって、加圧式は、低コストで多品種あるいは大量の粒状物を得る場合には不向きであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明では、上記した従来の問題を解決できる成形装置を提供することを課題とする。すなわち、成形における発熱を抑制し、かつ簡便なメンテナンスで多品種あるいは大量生産に適した成形装置を提供することを、課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、付与しようとする成形形状の断面を有する長尺体を転圧により成形し、これを切断ないし解砕することで所期の成形物を得るように構成すること、さらに、転圧による成形部を、ロール軸とその周面に脱着可能に装着される成形部材とで構成することにより、上記した課題を解決できることを見出し、本発明を完成した。
【０００５】
すなわち、本発明によれば、以下の手段が提供される。
（１）　成形装置であって、
周面が対向するように配置される２以上の成形ローラーを備え、互いに内方回転する前記成形ローラーの周面間に被成形原料を供給することにより、当該供給側と反対側に被成形原料の成形体を連続的に押出し可能に構成される成形部と、
この成形体を小サイズ化して粒状化する粒状化部、
とを備え、
前記２以上の成形ローラーは、回転可能なロール軸とこのロール軸の周面に脱着可能に装着され成形面を有する成形部材とを備える、装置。
（２）前記粒状化部は、前記成形部から押出しされる成形体を解砕する手段と、前記解砕手段によって得られる解砕物をさらに破砕する手段と、破砕物の篩い手段、とを備える、（１）記載の装置。
（３）前記成形部は、長尺の麺状体が並列状に多数連接された形態を有するシート状体である成形体を成形可能に構成されている、（１）又は（２）記載の装置。
【０００６】
上記成形部は、周面が対向するように配置される成形ローラーを有し、当該成形ローラーは、ロール軸とその周面に備えられる成形部材とを有している。成形部は、前記成形ローラーの対向する周面間に被成形原料を供給することにより、被成形原料を成形面により順次所定形状に成形しながら、供給側と反対側に成形体を送出することができる。このような転圧成形によれば、圧縮成形と異なり、成形時の熱の発生を抑制できるため、成形物における熱の悪影響を回避することができる。特に、農畜産用である肥料、堆肥、飼料の被成形原料は、水分を含む場合が多く、圧縮成形の場合、多量の熱の発生を伴うことがあるとともに、冷却後に成形体が崩壊するおそれがあった。また、熱の発生と成形体の崩壊とを回避するには、十分に被造粒原料を乾燥する必要があった。本発明によれば、このような熱の発生やそれを回避するための工程管理などを回避して、容易に成形体を得ることができる。
【０００７】
また、従来の転圧成形部は、無垢の鋼材の周面を切削、研磨、焼付け等をして成形面とし、回転ロール軸そのものの周面が成形面となっている成形ローラーを作製し、これを用いていた。このため、成形による磨耗や成形形状の変更に対しては回転体の交換という手段しかなかった。これに対して、本発明では、回転ロール軸の表面に、脱着可能に成形部材が装着されているため、回転ロール軸を交換することなく成形部の磨耗や形状変更に対応することができるようになる。特に、農畜産用である肥料、堆肥、飼料は、石などの不純物を含有することもあり、成形面の磨耗が激しいが、本発明によれば、成形部材の磨耗や消耗に応じて容易に成形部材を交換、修理などのメンテナンスを行うことができるようになる。したがって、大量生産にも多品種生産にも適した装置となっている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の成形装置は、成形ローラーを備える成形部と、成形部において得られる成形体を小サイズ化して粒状化する粒状化部とを備えている。
本発明の装置の対象とする被成形原料は、特に限定しないが、堆肥、飼料、肥料等の農畜産分野の原料を粒状物にするのに用いることが好ましい。本発明の装置に、これらの農畜産用の原料を適用する場合、水分は約２０重量％以上約３０重量％以下に調整されていることが好ましい。２０重量％未満であると、機械的な負担が大きく、３０重量％を超えると原料が軟質になりすぎ成形しにくいからである。
【０００９】
以下、本発明の装置の実施の形態について、図１〜図９に例示する本発明装置の一形態を参照しながら、詳細に説明する。
図１には、本発明の装置２を含み、被成形原料の供給から、成形した粒状物の取り出しまでの一連の工程を実施できるシステムが記載されている。
このシステムは、成形部２０と粒状化部１００を備える本装置２を含む他、原料供給部１０と、粒状物取り出し部１２０とを備えている。原料供給部１０は、特に限定しないで各種形態を採ることができるが、本形態では、原料投入ホッパー１２と供給部１６とを備えている。原料投入ホッパー１２は、被成形原料を投入容易な開口部を備えるとともに、その内部には、オーガなどの搬送機構を備えていることが好ましい。供給部１６は、成形部２０に近接して設けられ、投入された被成形原料を成形部２０に連続的に適量供給できるように構成されていることが好ましい。供給機構は、例えば、スクリューなどの各種公知の搬送機構を用いることができる。
なお、必要に応じて、原料搬送部１４を備えることができる。例えば、図１に示すように、成形部２０と原料投入ホッパー１２が距離的にあるいは高さ的に離れている場合である。図１に示す形態においては、原料投入ホッパー１２と成形部４との高さや距離の関係から、昇降式の搬送部分１４ａを含む原料搬送部１４を備えている。昇降式搬送部分は、例えば、バケットエレベーター方式など各種公知の機構を採用することができる。
【００１０】
次に、成形部２０について説明する。図２は、成形部２０の上部断面図であり、図３は、右視側面図であり、図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
成形部２０は、図２は〜図４に示すように、ほぼ水平に、その周面が対向するように配置される２つの成形ローラー２２，２４を備えている。
成形ローラー２２、２４は、それぞれロール軸３０、３２とその周面に脱着可能に装着されている成形部材３４、３６とから構成されている。ロール軸３０、３２はそれぞれ回転可能にベアリングなどを介してユニットベースＢ上に支持されている。
本形態においては、成形ローラー２２のロール軸３０が回転駆動され、ロール軸３０にギア２６を介して他方のロール軸３２が連結されることにより、他方の成形ローラー２４が回転されるようになっている。また、ギア２６は、成形ローラー２２，２４が互いに内方回転するように構成されている。
【００１１】
各成形部材３４，３６は、図２、図５、図６に示すように、ロール軸３０，３２の周面に脱着可能に形成されている。各成形部材３４，３６は、ロール軸３０、３２が対向して内方回転した際、所定形状の成形体を形成可能な成形面４４、４６を構成可能であれば特に形状を限定しない。好ましくはロール軸３０、３２の周面に装着容易な筒状体に形成されている。最も好ましくは完全な筒体に形成されている。完全な筒体であると、成形面に継ぎ目がなくなり好ましい成形物を得ることができる。本形態においては、成形部材３４、３６は、それぞれロール軸３０、３２の周面に沿って装着される円環の筒体となっている。
【００１２】
成形部材３４、３６は、ロール軸３０、３２に対して適切な手段によって固定される。固定手段は特に問わない。本形態においては、図２、３及び５に示すように、ベアリングケース５０，５２、ガイド６０、６２によって、軸方向に沿う所定位置に成形部材３４、３６が位置決めされるようになっている。また、図６に示すように、ロール軸３０、３２に凹溝３０ａ、３２ａを設け、さらに、凹溝３４ａ、３６ａを成形部材３４、３６の内周面に設けて、これらに嵌合する固定キー３５によって、ロール軸３０、３２と成形部材３４、３６とを固定している。さらに、凹溝３０ａ、３２ａ、３４ａ、３６ａとによって設定された相対位置において、成形部材３４、３６の長軸の両端側の端部に設けた貫通孔３１ａ、３３ａにセットボルトを挿入固定して、成形部材３４、３６をロール軸３０、３２に固定することができる。
【００１３】
さらに、本形態では、図５に示すように、ロール軸３０、３２に対して固定された成形部材３４、３６をナット３８、４０によって締め付け固定するようになっている。すなわち、成形部材３４、３６をロール軸３０、３２に嵌めこんだナット３８、４０で圧締め固定して、成形部材３４、３６のガタツキなどを防止して、ロール軸３０、３２に確実に固定できるようになっている。
【００１４】
成形部材３４、３６は、前記ボルト装着部位を除いた周面に成形面４４、４６をそれぞれ有している。成形面４４、４６の形態は、特限定しないで、必要に応じて各種形状の成形体を得られるように構成することができる。本形態においては、図６に示すように、対向する成形面４４、４６により、断面略円状の長尺体（以下、緬状体ともいう。）を成形可能に構成されている。かかる緬状体は、後段において解砕等されることにより容易に粒状化することができる。特に本形態では、かかる緬状体が多数並列状に同時に成形可能に構成されている。より好ましくは、かかる緬状体が多数並列状に連接されたシート状体を成形可能に構成する。このようなシート状体を成形するようにすることにより、効率的にかつ均質に粒状体を得ることができる。
【００１５】
本成形部２０は、成形ローラー２２，２４による転圧によって被成形原料を成形するため、成形ローラー２２、２４間、具体的には、成形部材３４，３６間距離を調整可能に構成されていることが好ましい。本形態においては、回転駆動される成形ローラー２２を固定し、これに対して、成形ローラー２４を移動可能に構成することで成形部材３４，３６間の距離を調整可能となっている。このようなローラー間距離の調節機構は、適宜構成することができる。例えば、図２〜図４に示す形態では、成形ローラー２２のロール軸３０のベアリングケース５０をユニットベースＢに固定化し、成形ローラー２４のロール軸３２ベアリングケース５２をユニットベースＢに対して可動としている。すなわち、少なくとも、ベアリングケース５２を、それぞれ、成形ローラー２２、２４の配設方向に沿って配置されるガイド６０、６２間において、スライド移動可能に構成する。本形態では、これらのガイド６０，６２に、ベアリングケース５０を固定し、ベアリングケース５２を、上下ガイド６０，６２間をスライド移動可能に構成するようにしている。さらに、ベアリングケース５２を、位置調整ボルト７０の回転等により上下ガイド６０、６２間における位置調整可能に連結している。
【００１６】
図４及び図７に示すように、本装置２の成形部材３４、３６には、スクレーパー８０を備えていることが好ましい。スクレーパー８０は、成形面４４、４６の凹溝などに残存する被成形原料を剥離除去しておくことにより、成形体の剥離を容易にすることができる。スクレーパー８０は、作業中あるいは作業後において成形面４４、４６に適用することができる。
スクレーパー８０は、成形面４４、４６の長さに渡って設けられることが好ましく、その刃先形状は、成形面４４、４６の形状に合わせて適宜決定される。図８には、たとえば、緬状体を多数同時に成形するように構成した成形面４４、４６に適した、スクレーパー８０の刃先形状の一例を示している。図９に示すように、スクレーパー８０の刃先が、成形面４４、４６の凹溝の最奥部に到達するように設定することで、成形面４４、４６に残留する被成形原料を効率的に排除し、追って新たに成形する成形体の剥離を容易にする。
【００１７】
スクレーパー８０は、たとえば図７に示すように、ユニットベースＢに対してブラケット８２などを介して固定することができる。なお、スクレーパー８０の刃先位置を、ブラケット８２への固定用ボルト８４などによって調節可能としておくことが好ましい。
なお、本成形部２０には、図示はしないが、スクレーパー８０による残留被成形原料の剥離を容易にするために、油状物質などの剥離剤を成形面４４、４６に対して噴霧する装置を備えることもできる。かかる噴霧装置は、通常、成形工程終了後に成形ローラー２２、２４を回転させながら作動させる。
【００１８】
図１に示すように、本装置２は、成形部２０の後段側に、粒状化部１００を備えている。粒状化部１００は、特に限定しないが、成形部２０によって得られた一定断面の長尺体を小サイズ化することにより、粒状物を得るように構成されている。かかる粒状化部１００は、成形体を小サイズ化する手段として、成形体のカッター等による切断手段、羽根車やオーガ等による解砕手段、ハンマー、羽根車等により破砕手段する手段を有することが好ましい。好ましく、羽根車による解砕手段１０２により成形体を解砕した後、さらに、ハンマーによる破砕手段１０４により破砕することが好ましい。
粒状化部１００には、得られる粒状物のサイズ分別手段１０６を備えることが好ましい。サイズ分別の手段は、特に限定しないで、篩い、振動、回転等を採用することができる。本形態では、メッシュ状あるいは多数の孔部を備える筒状の回転体による分別手段１０６を採用している。回転体内に粒状物が導入され、回転に伴ない、メッシュあるいは孔部から通過する所定サイズ以下の分画は、再度、戻り搬送部１１０を経て、成形工程に供されるようになっている。一方、回転体内に残留した粒状物は、粒状物取り出し部１２０によって運び出されるようになっている。
【００１９】
次に、本システムを用いて、たとえば、堆肥を成形する工程について説明する。水分が２０重量％以上３０重量％以下に調整された堆肥を、原料投入ホッパー１２の開口部に投入すると、原料搬送部１４及び原料供給部１６を経て、成形部２０に連続的にかつ定量的に供給される。
【００２０】
原料は、成形部２０の互いに内方回転する成形ローラー２２、２４間に供給される。成形部２０においては、成形ローラー２２が成形ローラー２４側を指向して回転駆動されると、ギア２６を介して成形ローラー２４も対向配置された成形ローラー２２側に回転される。成形ローラー２２、２４間の距離は、予め、位置調整ボルト７０によって成形ローラー２４を位置決めすることによって設定されている。
【００２１】
供給された原料は、成形ローラー２２、２４の成形面４４、４６によって、多数の緬状体が並列状に連接されたシート状体に成形される。本装置２においては、転圧による成形であるため、原料が水分を含んでいても、成形時において発生する熱を抑制することができる。たとえば、原料水分が２０重量％〜３０重量％の場合においては、成形面の温度上昇を５℃〜１０℃程度に抑制することができる。このため、成形体における熱の悪影響が排除されている。また、本装置２によれば、原料水分を加圧式に比して低減化する作業を軽減できる。
【００２２】
シート状体である成形体は、次いで、互いに内方回転する成形ローラー２２、２４間から下方に連続的に押し出される。押し出された成形体は、粒状化部１００に到達し、解砕手段１０２や破砕手段１０４を経て、小サイズ化される。さらに、サイズ分別手段１０６を経ることにより、所定サイズの粒状物が粒状物取り出し部１２０によってシステム外に搬送される。
【００２３】
本装置２によれば、成形ローラー２２、２４がそれぞれ成形部材３４、３６とロール軸３０、３２とから構成されるため、使用鋼材、焼き入れ、成形面形状などを各種取り揃えることができる。このため、原料や粒状物形状に応じて粒状物を製造することができる。
また、使用により成形面４４、４６に不具合が発生した場合、成形部材３４、３６をロール軸３０、３２から容易に分離して、メンテナンスを行うことができる。
【００２４】
さらに、成形面４４、４６が磨耗して交換を要する場合でも、成形部材３４、３６のみを製造し交換すれば足り、ロール軸３０、３２は交換する必要がないため、交換に要する時間、費用などを低減することができる。
【００２５】
なお、本実施形態では、成形ローラー２２、２４をほぼ水平状に配設して、原料の供給から排出を上下方向に設定した形態を例示したが、これに限定する趣旨ではない。成形ローラー２２，２４は、周面が対向するように配置され、原料が対向する成形面間に供給され、排出可能に構成されれば、その配置形態は問わない。したがって、成形ローラー２２，２４を上下に配置して原料の供給排出方向をほぼ水平状とすることもできる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、成形における発熱を抑制し、かつ簡便なメンテナンスで多品種あるいは大量生産に適した成形装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の成形装置を含む成形システム全体の概略を示す図である。
【図２】本装置の成形部の上部断面図である。
【図３】本装置の成形部の右方視側面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】成形ローラーの構造を示す図である。
【図６】ロール軸への成形部材の装着状態を示す図である。
【図７】スクレーパーの固定状態を示す図である。
【図８】スクレーパーの刃先形状の一例を示す図である。
【図９】スクレーパーの刃先と成形面との関係の一例を示す図である。
２　成形装置
１０　原料供給部
１２　原料投入ホッパー
１４　原料搬送部
１６　供給部
２０　成形部
２２、２４　成形ローラー
２６　ギア
３０、３２　ロール軸
３４、３６　成形部材
３５　固定キー
４４、４６　成形面
５０、５２　ベアリングケース
６０、６２　ガイド
７０　位置調整ボルト
８０　スクレーパー
１００　粒状化部
１０２　解砕手段
１０４　破砕手段
１０６　サイズ分別手段
１１０　戻り搬送部
１２０　粒状物取り出し部
【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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