(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料を受け入れる容器と、その容器内に設けられ、垂直回転軸によって回転する回転羽根とを備える造粒装置において、
前記容器には、前記回転羽根の周方向に沿う前記容器の内周面に付着する材料を、前記容器の内側に向かって押し出すための押出手段が設けられており、
前記押出手段は、前記容器の内周面側から前記容器の内側に向かって進退自在に移動する押出部材を備えていることを特徴とする、造粒装置。
【請求項２】
前記押出部材には、材料と接触する押出面が、前記容器の内周面に沿う形状として形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の造粒装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、造粒装置、詳しくは、プラスチックフィルムの廃材など、嵩密度の小さい材料の減容化を目的とする造粒に適する造粒装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、資源の有効活用の観点から、プラスチックフィルムなどの廃材のリサイクルが検討され、実用化されつつある。
【０００３】
このような廃材のリサイクルは、通常、廃材を粉砕装置に投入して、粉砕した後、マテリアルリサイクル、あるいは、サーマルリサイクルなどに供することが知られている。
【０００４】
しかし、このような廃材は、たとえば、ポリエチレンフィルム（ＰＥ）、ポリプロピレンフィルム（ＰＰ）あるいはポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴ）などから成形されており、粉砕装置によって粉砕すると、嵩密度が非常に小さくなり、また、ブリッジ性も大きいため、その後の処理効率が低く、さらには、風などによって容易に飛散してしまうことから、その取り扱いが非常に煩雑となっている。
【０００５】
そのため、粉砕装置によって粉砕した後に、さらに造粒することにより、減容化を図ることが提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、粉砕物を造粒装置のタンク内に投入して回転羽根を回転駆動させると、造粒当初は、回転羽根の回転によって粉砕物が剪断され次第に減容されるが、その一方で、回転羽根の剪断熱によってタンク内の温度が上昇するため、造粒の完了が近くなると、粉砕物は、剪断熱による粘度の増加とともに流動性が低下してしまい、その一部が、回転羽根の周方向に沿うタンクの内周面に付着して、リング状に徘徊するようになる。そうすると、リング状に徘徊している粉砕物は、回転羽根による剪断力を受けることがないので、造粒が完了した後に排出される造粒物において、回転羽根からの剪断力を最後まで継続的に受けた粉砕物は、均一に粒状化する一方で、リング状に徘徊していた粉砕物は、排出時に、回転羽根からの剪断力をわずかに受けて粒状化されるために、大粒となり、粒径が不揃いとなる。
【０００７】
これを防止するために、たとえば、タンクの内周面に、粉砕物をタンクの中心部分に案内するためのガイド板を設けることが考えられるが、ガイド板を設けると、造粒当初において粉砕物がガイド板に絡み付いてしまい、または、造粒の完了の近くにおいて粉砕物がカイド板に付着してしまい、却って粉砕物の流動を阻害して粒径が不均一となる傾向を助長してしまうという不具合がある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、簡易な構成により、材料を均一な粒に造粒することのできる造粒装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、材料を受け入れる容器と、その容器内に設けられ、垂直回転軸によって回転する回転羽根とを備える造粒装置において、前記容器には、前記回転羽根の周方向に沿う前記容器の内周面に付着する材料を、前記容器の内側に向かって押し出すための押出手段が設けられており、前記押出手段は、前記容器の内周面側から前記容器の内側に向かって進退自在に移動する押出部材を備えていることを特徴としている。
【００１０】
このような構成では、回転羽根の回転によって材料が剪断されるとともに、回転羽根の剪断熱によって容器内の温度が上昇し、材料が、剪断熱による粘度の増加によって流動性が低下して、その一部が、回転羽根の周方向に沿う容器の内周面に付着しても、押出手段を作動させて、押出部材を容器の内周面側から内側に向かって進退移動させれば、その内周面に付着した材料を、容器の内側に押し出すことができる。そのため、造粒当初から造粒完了に至るまで、材料を、回転羽根の剪断力によって均一に造粒することができるので、材料を均一な粒に造粒することができる。
【００１１】
また、この押出手段では、押出部材が、容器の内周面側から内側に向かって進退自在に移動するので、造粒当初には、押出部材を退避させておけば、材料が、この押出部材に絡み付くことを有効に防止することができるので、材料を良好に流動させて、より一層、均一な粒に造粒することができる。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記押出部材には、材料と接触する押出面が、前記容器の内周面に沿う形状として形成されていることを特徴としている。
【００１３】
このような構成によると、押出部材の押出面が、容器の内周面に沿う形状として形成されているので、押出部材の退避時に、この押出面が容器の内周面とほぼ面一となるように退避させることができる。そのため、押出部材の退避時における材料の絡み付きを確実に防止することができ、回転羽根の剪断力による均一な造粒を、より一層円滑に達成することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の造粒装置の一実施形態を示す要部側断面図、図２は、その要部平断面図である。図１において、この造粒装置１は、容器としてのタンク２、回転羽根３、モータ４、および、それらの支持フレーム５を備えている。
【００１５】
タンク２は、支持フレーム５上に設置され、材料を受け入れるために、上方が開放される有底円筒形状をなし、上部開放口には、その開放口を蓋う上蓋６と、下部側方には、固定刃７、後述する押出手段としての押出機構部８および排出部９とを備えている。
【００１６】
固定刃７は、次に述べる回転羽根３の羽根部１８と対向するように、タンク２の側壁において、周方向に互いに所定の間隔を隔てて複数設けられている。各固定刃７は、一側端部に刃先が形成される略矩形板状をなし、タンク２の側壁から、その刃先がタンク２の内側に向かって突出するように配置されている。
【００１７】
排出部９は、タンク２の側壁から連通して形成され、下方に向かって開放される排出口１０と、排出口１０とタンク２との間を開閉するための開閉ゲート１１とが設けられている。開閉ゲート１１には、圧力シリンダ１２が連結されており、開閉ゲート１１は、その圧力シリンダ１２の進退駆動により開閉動作される。
【００１８】
回転羽根３は、タンク２内の底部に設けられており、タンク２の底壁の中央部を上下方向に貫通する回転軸（垂直回転軸）１３と、回転軸１３の上部において支持される羽根部材１４とを備えている。
【００１９】
回転軸１３は、タンク２の底壁の下方において、その下部が支持フレーム５に軸受１５を介して回転自在に支持されるとともに、その上部がタンク２内に突出されている。また、支持フレーム５内において、回転軸１３の下部には、後述するモータ４からの動力が伝達される受動プーリ１６が、相対回転不能に設けられている。
【００２０】
また、羽根部材１４は、回転軸１３の上部に嵌合する基部１７と、その基部１７から径方向に延びる複数の羽根部１８とを一体的に備えており、基部１７を回転軸１３の上部に嵌合させることにより、羽根部１８が、タンク２内の底部中心から放射状に延びるように配置される。
【００２１】
モータ４は、支持フレーム５上において、タンク２の側方に設置されており、そのピニオンシャフト１９が支持フレーム５内に挿入されている。また、ピニオンシャフト１９には、伝動プーリ２０が相対回転不能に設けられている。
【００２２】
そして、ピニオンシャフト１９に設けられている伝動プーリ２０と、回転軸１３に設けられている受動プーリ１６とには、図示しないエンドレスベルトが巻回されている。そのため、モータ４の駆動によって、ピニオンシャフト１９が回転されると、伝動プーリ２０、図示しないエンドレスベルトおよび受動プーリ１６を介して、その動力が回転軸１３に伝達され、これによって、羽根部材１４がタンク２内において水平方向に回転される。
【００２３】
そして、この造粒装置１のタンク２には、図２に示すように、回転羽根３の周方向に沿うタンク２の側壁の内周面に付着する材料を、タンク２の側壁から内側に向かって押し出すための押出機構部８が設けられている。
【００２４】
この押出機構部８は、タンク２の側壁における固定刃７の上方（つまり、回転羽根３の羽根部１８の上方近傍）に、周方向に互いに所定の間隔を隔てて複数（２つ）設けられている。各押出機構部８は、押出部材としての押出片２１、駆動源としてのエアシリンダ２２および連結アーム２３を備えている。
【００２５】
押出片２１は、略矩形厚板状をなし、その一方の面が、タンク２の側壁の内周面に沿ってその内周面とほぼ同一形状に湾曲される押出面２４として形成されている。また、タンク２の側壁は、この押出片２１に対応して切り欠かれており、押出片２１は、その押出面２４がタンク２の内側に臨むような状態で、タンク２の側壁の切り欠き部分に配置されている。
【００２６】
また、押出片２１には、その幅方向における回転羽根３の回転方向（図２における矢印方向）上流側端部に、上下方向に延びる筒部２５が形成されており、この筒部２５が、タンク２の側壁に支持されている上下方向に延びる支持軸２５に回転可能に支持されることによって、押出片２１が、タンク２の側壁において水平方向に回転可能に取り付けられている。
【００２７】
また、エアシリンダ２２は、押出片２１に対して、回転羽根３の回転方向上流側に配置され、シリンダ筒部２７と、そのシリンダ筒部２７に進退自在に挿嵌されているピストン２８とを備えている。このエアシリンダ２２は、シリンダ筒部２７の後端部がタンク２の側壁に取り付けられることにより、ピストン２８が、押出片２１に対して支持軸２６の反対側において進退するように配置されている。そして、このエアシリンダ２２は、図示しないエアコンプレッサからの圧空の供給のオン・オフにより、ピストン２８がシリンダ筒部２７から進退するように構成されている。
【００２８】
連結アーム２３は、筒部２５から、その筒部２５の径方向外方に向かって突出形成されており、その遊端部が、ピストン２８の先端部に揺動可能に連結されている。
【００２９】
そして、各押出機構部８では、図示しないエアコンプレッサからの圧空の供給のオンにより、ピストン２８がシリンダ筒部２７から進出すると、連結アーム２３を介して押出片２１が支持軸２６を支点として回転され、押出面２４が、タンク２の側壁の内周面から進出する進出位置に位置される。押出面２４は、進出位置において、回転羽根３の回転方向の上流側から下流側に沿ってタンク２の径方向内側に向かって次第に突出するような傾斜状に配置される。そのため、進出位置において、回転羽根３によって剪断されている材料を、傾斜状の押出面２４に沿って、タンク２の中心部分に良好に案内するように押し出すことができる。
【００３０】
また、図示しないエアコンプレッサからの圧空の供給のオフにより、ピストン２８がシリンダ筒部２７から退避すると、連結アーム２３を介して押出片２１が支持軸２６を支点として上記した反対方向に回転され、押出面２４が、進出位置から退避する退避位置に位置される。押出面２４は、退避位置において、回転羽根３の回転方向の上流側から下流側に沿ってタンク２の内周面とほぼ面一となるような状態で配置される。そのため、退避位置において、回転羽根３によって剪断されている材料の流動を、押出面２４によって阻害することがなく、円滑な造粒を確保することができる。
【００３１】
次に、この造粒装置１を用いて材料を造粒する方法を説明する。
【００３２】
造粒処理の当初の開始時には、まず、電源の投入とともに、図示しない操作パネルのスイッチの操作により、モータ４をオンする。そうすると、モータ４は、設定されている所定の一定速度で駆動され、これによって、回転羽根３が一定の回転速度で回転される。次いで、所定量の材料をタンク２内に投入する。投入される材料は、たとえば、ポリエチレンフィルム（ＰＥ）、ポリプロピレンフィルム（ＰＰ）あるいはポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴ）などの、嵩密度が非常に小さい廃材の粉砕物（たとえば、嵩密度０．０３〜０．１の粉砕物）などが挙げられる。このような粉砕物は、たとえば、袋物などの廃材を前処理として粉砕機によって粉砕したものであって、リサイクルなどのために、取り扱いの容易化を図るべく造粒が必要とされるものである。なお、造粒処理の開始時には、各押出機構部８の押出面２４が、退避位置に配置されている。
【００３３】
そして、投入された材料が、回転羽根３の回転によって剪断されると、次第に減容化が進むようになるが、その一方で、回転羽根３の剪断熱によってタンク２内の温度が上昇するため、造粒の完了が近くなると、材料は、剪断熱による粘度の増加とともに流動性が低下して、その一部が、回転羽根３の羽根部１４の周方向に沿うタンク２の側壁の内周面に付着して、リング状に徘徊しようとする。また、これとともに、タンク２の中心部分には、空間が形成されるようになる。
【００３４】
そのため、この時点で、各押出機構部８において、図示しないエアコンプレッサからの圧空の供給のオン・オフによって、ピストン２８を進退させる。そうすると、押出片２１が支持軸２６を支点として揺動され、押圧面２４が進出位置と退避位置とに進退されるので、タンク２の側壁の内周面に付着しようとする材料は、進出位置に進出される押出面２４と接触して、タンク２の中心部分の空間に押し出される。そのため、材料が、回転羽根３の羽根部１４の周方向に沿うタンク２の側壁の内周面に付着して、リング状に徘徊することが防止され、これによって、材料は、造粒当初から造粒完了に至るまで、回転羽根３の剪断力によって均一に造粒される。
【００３５】
そして、造粒完了時点において、圧力シリンダ１２を作動させて、開閉ゲート１１を開動作させることにより、造粒物を排出口１０から排出すれば、粒径が均一に揃っている造粒物を得ることができる。
【００３６】
そのため、この造粒装置１では、造粒完了近傍において、材料の流動性が低下して、回転羽根３の周方向に沿うタンク２の側壁の内周面に、その材料が付着することを、各押出機構部８の押出面２４の進退によって防止することができるので、造粒当初から造粒完了に至るまで、材料を、回転羽根３の剪断力によって均一に造粒することができるので、材料を均一な粒径に造粒することができる。
【００３７】
また、各押出機構部８において、造粒当初には、押出面２４を退避位置に配置しておけば、材料が、押出片２１に絡み付くことを有効に防止することができるので、材料を良好に流動させて、より一層、均一な粒に造粒することができる。とりわけ、各押出機構部８において、押出面２４がタンク２の側壁の内周面に沿う湾曲形状として形成されているので、退避位置においては、押出面２４は、タンク２の側壁の内周面とほぼ面一となる。そのため、押出片２１の退避時における材料の絡み付きをより一層確実に防止することができ、回転羽根３の剪断力による均一な造粒を、より一層円滑に達成することができる。
【００３８】
さらに、各押出機構部８において、押出片２１は、作動中において、押出面２４が進退するように揺動されており、押出面２４には、常時、面圧変化が生じているため、作動中の押出片２１にも、材料が絡み付くことが有効に防止されている。
【００３９】
なお、上記の方法において、各押出機構部８を作動させるタイミングは、たとえば、タンク２の側壁の内周面に材料がリング状に付着し始めたことを目視で確認した時点としてもよく、あるいは、造粒完了近傍では材料の粘度が急激に上昇するので、その時点を、制御上、モータ４の発生電流値か、または、タンク２内の温度を温度センサによって検知した時とすることもできる。
【００４０】
また、造粒完了時点も、造粒が完了したことを目視によって確認した時としてもよく、また、造粒完了時点は、造粒完了近傍で材料の粘度が急激に上昇した後、次いで、一旦降下し、再び急激に上昇するので、その時点を、制御上、モータ４の発生電流値か、または、タンク２内の温度を温度センサによって検知した時とすることもできる。
【００４１】
また、各押出機構部８のピストン２８を進退させる周期は、材料がタンク２の側壁の内周面に付着しない程度に設定すれば、特に限定されず、材料の種類や形状、回転羽根３の回転速度などによって適宜決定される。
【００４２】
また、各押出機構部８の作動および停止は、手動でもよく、また、上記した制御とリンクさせて自動的に作動および停止させるようにしてもよい。また、各押出機構部８の作動は、たとえば、一方の押出面２４が退避する時に、他方の押出面２４を進出させたり、あるいは、両方の押出面２４を、同時に進出または退避させるなど、その目的および用途によって、任意に組み合わせて連動させてもよく、たとえば、押出機構部８が複数(特に３つ以上)設けられる場合には、回転羽根３の回転方向に沿って、各押出機構部８の押出片２１を逐次揺動させて、回転羽根３の回転方向において、押出面２４を順次進退させることが好ましい。
【００４３】
なお、実際の造粒にあたっては、嵩密度の小さい材料では、タンク２内に投入できる量が少量であり、１回の造粒処理では少量しか造粒することができないため、たとえば、まず最初に、所定量の材料をタンク２内に投入し、上記した造粒処理によって材料が減容化してタンク２内に空間ができた時点で、再び、その空間に見合う所定量の材料を継ぎ足して投入する動作を繰り返すようにして，１バッチでの処理量を増やすようにしてもよい。
【００４４】
また、上記の造粒装置１では、押出機構部８を周方向に２つ設けているが、その数および配置は、特に制限されず、タンク２の容量などにより、適宜決定される。
【００４５】
また、上記の説明において、各押出機構部８は、図示しないコンプレッサからの圧空によってピストン２８を進退動作させるように構成されているが、ピストン２８の駆動源は、これに制限されず、たとえば、油圧機構やモータなどの電動機などによって、適宜、進退動作させることができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１に記載の発明によれば、造粒当初から造粒完了に至るまで、材料を、回転羽根の剪断力によって均一に造粒することができるので、材料を均一な粒に造粒することができる。また、造粒当初には、押出部材を退避させておけば、材料の押出部材に対する絡み付きを有効に防止することができるので、材料を良好に流動させて、より一層、均一な粒に造粒することができる。
【００４７】
請求項２に記載の発明によれば、押出部材の退避時における材料の絡み付きを確実に防止することができ、回転羽根の剪断力による均一な造粒を、より一層円滑に達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の造粒装置の一実施形態を示す要部側断面図である。
【図２】図１に示す造粒装置の要部平断面図である。
【符号の説明】
１    造粒装置
２    タンク
３    回転羽根
８    押出機構部
２１  押出片
２４  押出面
【図１】
0004002441.tif 000002
【図２】
0004002441.tif 000003