(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る回転羽根とを備える造粒機と、
前記容器に材料を供給するための供給手段を備える供給機と
を備える造粒装置において、
前記供給手段の供給量を制御するための供給制御手段を備え、
前記供給制御手段は、前記回転羽根を一定速度で回転するように制御するとともに、予め設定された上限および下限の範囲において、その一定速度で駆動する前記回転羽根の負荷に対応させて、負荷が減少する時には供給量が多くなるように、負荷が増加する時には供給量が少なくなるように、前記供給手段の供給量を制御することを特徴とする、造粒装置。
【請求項２】
前記造粒機は、前記回転羽根を駆動するための造粒側駆動源を備え、
前記供給機は、前記供給手段を駆動するための供給側駆動源を備え、
前記供給制御手段は、前記造粒側駆動源を一定速度で駆動するように制御し、前記造粒側駆動源の駆動時の出力を読み取って、その出力に対応させて前記供給側駆動源の駆動を制御することを特徴とする、請求項１に記載の造粒装置。
【請求項３】
前記造粒機は、前記容器内の温度を検知するための温度検知手段を備えており、
前記供給制御手段は、前記温度検知手段によって検知される温度が、所定の設定温度となった時に、前記供給手段からの材料の供給を停止させる一方、前記回転羽根の回転を継続して造粒することを特徴とする、請求項１または２に記載の造粒装置。
【請求項４】
前記材料は、嵩密度０．０３〜０．１の粉砕物であることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の造粒装置。
【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からなる袋物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、廃材を粉砕機に投入して、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、粉砕機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、粉砕機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、造粒するにしても、粉砕物の嵩密度が非常に小さいので、造粒機のタンクに投入できる量が少量であり、１回の処理では少量しか造粒することができない。そのため、実際には、たとえば、まず最初に、所定量の粉砕物を造粒機のタンクに投入し、回転羽根の回転によって粉砕物が減容してタンク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粉砕物を投入して処理するという作業を繰り返すようにしている。このような方法によれば、粉砕物を複数回に分けて継ぎ足すため、１回の処理量を増大させることができる。
【０００７】
しかし、この作業では、再投入時において、作業の安全を確保すべく回転羽根の回転を停止しなければならないので、作業効率の向上を図るには限界があり、また、再投入する毎に、タンクの温度管理や投入量の調整などをする必要があり、作業が非常に煩雑となる。
【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、嵩密度の小さい材料であっても、効率よく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る回転羽根とを備える造粒機と、前記容器に材料を供給するための供給手段を備える供給機とを備える造粒装置において、前記供給手段の供給量を制御するための供給制御手段を備え、前記供給制御手段は、前記回転羽根を一定速度で回転するように制御するとともに、予め設定された上限および下限の範囲において、その一定速度で駆動する前記回転羽根の負荷に対応させて、負荷が減少する時には供給量が多くなるように、負荷が増加する時には供給量が少なくなるように、前記供給手段の供給量を制御することを特徴としている。
【００１０】
このような構成によると、供給手段から材料を容器に投入した時には、回転羽根の負荷が大きくなるが、その時には、供給制御手段によって、供給手段の供給量を少なくすることができる。そして、回転羽根の回転によって減容化が進むと、容器内に空間ができるとともに回転羽根の負荷が小さくなるので、その時には、供給制御手段によって、その負荷に応じて供給手段の供給量を増やすことができる。そして、供給手段の供給量が多くなった時には、再び、回転羽根の負荷が大きくなるので、その時には、供給制御手段によって、供給手段の供給量を少なくすることができる。そして再び、回転羽根の回転によって減容化が進むと、容器内に空間ができるとともに回転羽根の負荷が小さくなるので、その時には、供給制御手段によって、その負荷に応じて供給手段の供給量を増やすことができる。そして、供給制御手段によって、このような制御が繰り返されることにより、回転羽根の負荷に対応して供給手段から材料を適切に継ぎ足すことができるので、嵩密度の小さい材料であっても、安全かつ効率よく造粒することができ、処理量を大幅に増大させることができる。また、回転羽根が一定速度で回転するので、材料の供給量が多い時には、回転羽根の負荷がその分大きくなり、材料の供給量が少ない時には、回転羽根の負荷がその分小さくなる。そのため、供給制御手段は、より精度よく、回転羽根の負荷に対応した供給手段の供給量の制御を達成することができ、より一層、効率のよい処理を達成することができる。
【００１３】
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、前記造粒機は、前記回転羽根を駆動するための造粒側駆動源を備え、前記供給機は、前記供給手段を駆動するための供給側駆動源を備え、前記供給制御手段は、前記造粒側駆動源を一定速度で駆動するように制御し、前記造粒側駆動源の駆動時の出力を読み取って、その出力に対応させて前記供給側駆動源の駆動を制御することを特徴としている。
【００１４】
このような構成によると、造粒側駆動源が一定速度で駆動するので、材料の供給量が多い時には、回転羽根の負荷が大きくなる分、出力が大きくなり、材料の供給量が少ない時には、回転羽根の負荷が小さくなる分、出力が小さくなる。そのため、供給制御手段は、簡易な構成によって、確実に、回転羽根の負荷に対応した供給手段の供給量の制御を達成することができ、より一層、効率のよい処理を達成することができる。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記造粒機は、前記容器内の温度を検知するための温度検知手段を備えており、前記供給制御手段は、前記温度検知手段によって検知される温度が、所定の設定温度となった時に、前記供給手段からの材料の供給を停止させる一方、前記回転羽根の回転を継続して造粒することを特徴としている。
【００１６】
このような構成によると、材料の最初の投入から、回転羽根の回転によって容器内の温度が上昇し続けるが、造粒の完了が近くなった時の温度を設定温度としておくことで、その設定温度となった時に、供給手段からの材料の供給を停止させる一方、回転羽根の回転を継続して造粒することにより、最適量の材料の造粒を達成することができる。そのため、より一層効率のよい造粒を達成することができる。
また、請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の発明において、前記材料は、嵩密度０．０３〜０．１の粉砕物であることを特徴としている。
このような構成によると、嵩密度の小さい材料であっても、安全かつ効率よく造粒することができる。
【００１７】
【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全体構成図である。この造粒装置１は、造粒機２と供給機３とを備えている。
【００１８】
造粒機２は、容器としてのタンク４、回転羽根５および造粒側駆動源としての造粒側モータ６を備えている。
【００１９】
タンク４は、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、下部側方には、造粒物を排出するための排出部７を備えている。排出部７には、タンク４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８と、排出口８とタンク４との間を開閉するための開閉ゲート９とが設けられている。開閉ゲート９には、圧力シリンダ１０が設けられており、開閉ゲート９は、その圧力シリンダ１０の駆動により開閉動作される。なお、排出口８の下方には、造粒物を貯留するための貯留タンク２５が接続されている。
【００２０】
また、このタンク４には、タンク４内の温度を検知するための温度検知手段としての温度センサ２１と、水を供給するための給水管２２が設けられている。温度センサ２１は、タンク４内に突出状に設けられている。また、給水管２２は、タンク４の上方に配置され、給水または止水するための給水バルブ２３が設けられている。
【００２１】
回転羽根５は、タンク４内に設けられ、タンク４の底部の中央部から上方に向かって突出され、底部の下方において、図示しない軸受けに回転自在に支持される回転軸１１と、その回転軸１１から径方向に延びる下羽根１２および上羽根１３とを備えている。
【００２２】
造粒側モータ６は、タンク４の側方に配置されており、造粒側モータ６のピニオンシャフトと回転軸１１とが図示しないプーリ機構を介して連結されている。
【００２３】
そのため、造粒側モータ６の駆動によって、その動力が図示しないプーリ機構を介して回転軸１１に伝達され、これによって、下羽根１２および上羽根１３が回転される。
【００２４】
供給機３は、材料が貯蔵されるホッパ１４と、ホッパ１４から造粒機２のタンクに材料を搬送する供給手段としてのベルトコンベア１５とを備えている。
【００２５】
ホッパ１４は、造粒機２の側方に配置され、その下端部には、材料落下口１６が開口形成されている。このホッパ１４には、材料として、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）が貯蔵されている。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。
【００２６】
ベルトコンベア１５は、駆動ローラ１７、従動ローラ１８、エンドレスベルト１９および供給側駆動源としての供給側モータ２０を備え、駆動ローラ１７がホッパ１４の材料落下口１６の近傍に配置されるとともに、従動ローラ１８が造粒機２のタンク４の上方に配置され、エンドレスベルト１９が、それら駆動ローラ１７および従動ローラ１８にわたって巻回されている。駆動ローラ１７には、供給側モータ２０が接続されており、その供給側モータ２０の駆動により駆動ローラ１７が回転され、これによって、エンドレスベルト１９が、駆動ローラ１７および従動ローラ１８の間において矢印方向に周回移動される。
【００２７】
また、この造粒装置１には、これら各部を制御するための供給制御手段としてのＣＰＵ２４が設けられており、造粒側モータ６、供給側モータ２０、圧力シリンダ１０、温度センサ２１および給水バルブ２３が、このＣＰＵ２４に接続されている。
【００２８】
そして、このＣＰＵ２４では、制御プログラムによって、造粒側モータ６を所定の設定速度（なお、設定速度は、一定速度として設定され、一定速度で駆動している時における負荷に対応した出力（電流値）の上限値および下限値があわせて設定される。）で駆動するように制御するとともに、その造粒側モータ６の駆動時の電流値を読み取って、その電流値に対応させて、たとえば、電流値が増大した時には、供給側モータ２０を低速で駆動するように制御し、電流値が減少した時には、供給側モータ２０を高速で駆動するように制御し、その後、温度センサ２１によって検知される温度が所定の設定温度（供給停止温度）となった時に、供給側モータ２０の駆動を停止させる一方、造粒側モータ６の駆動を継続させて造粒するように制御している。
【００２９】
図２は、この造粒装置１の造粒処理の手順を示すフロー図、図３は、各部のタイミング図である。次に、これら図２および図３を参照して、上記したＣＰＵ２４の制御による造粒処理について詳述する。
【００３０】
造粒処理の開始時には、ＣＰＵ２４の制御によって、まず、造粒側モータ６がオンされる（Ｓ１）とともに、供給側モータ２０がオンされる（Ｓ２）。これによって、造粒機２においては、回転羽根５が回転され、供給機３においては、エンドレスベルト１９が周回移動される。そうすると、ホッパ１４に貯蔵される材料が材料落下口１６からエンドレスベルト１９に連続的に落下され、エンドレスベルト１９の周回移動によって、タンク４の上方まで搬送され、その後、タンク４内に投入される。これによって、材料の供給が開始される（Ｓ３）。
【００３１】
この造粒処理の開始時には、図３に示すように、造粒側モータ６が設定速度となるまで電流値が急激に上昇する一方、回転羽根５には負荷が少ないので、供給側モータ２０は最高速度で駆動され、材料がタンク４内に大量に供給される。
【００３２】
次いで、図２に示すように、ＣＰＵ２４によって、造粒側モータ６の電流値が検知され（Ｓ４）、その電流値に基づいて、上記したように、供給側モータ２０の駆動が制御される（Ｓ５）。すなわち、図３に示すように、造粒処理の開始時において、材料が大量に供給されると、回転羽根５の負荷が増大し、造粒側モータ６の電流値が上限に到達する。そうすると、供給側モータ２０は一時停止され、材料の供給が停止される。そして、回転羽根５の回転によって材料の減容化が進むと、回転羽根５の負荷が低減されるので、造粒側モータ６の電流値が減少するため、それに伴なって、供給側モータ２０の駆動が増大され、材料の供給量が増加される。その後、回転羽根５の負荷の低減に伴ない造粒側モータ６の電流値が下限値に到達すると、供給側モータ２０も最高速度で駆動され、材料が大量に供給される。そうすると、再び回転羽根５の負荷が増大するので、造粒側モータ６の電流値が増大し、それに伴なって、供給側モータ２０の駆動が減少され、材料の供給が減少される。その後、同様に、回転羽根５の負荷の低減に伴ない造粒側モータ６の電流値が減少すれば、それに伴なって、供給側モータ２０の駆動が増加され、材料の供給量が増加される一方、回転羽根５の負荷の増加に伴ない造粒側モータ６の電流値が増加すれば、それに伴なって、供給側モータ２０の駆動が低減され、材料の供給量が減少される制御が繰り返して実行される。
【００３３】
そして、造粒処理の開始から、タンク４内の温度は、攪拌羽根５の剪断熱などによって上昇し続けているので、予め、その材料の造粒完了に近い任意の温度を供給停止温度として設定しておいて、図２に示すように、温度センサ２１によってその供給停止温度が検知されたか否かを判断し（Ｓ６）、供給停止温度が検知された時に（Ｓ６：ＹＥＳ）、供給側モータ２０を停止させる（Ｓ７）。
【００３４】
その後、造粒側モータ６の駆動を継続して、回転羽根５を回転させると、材料が造粒されて、粘度が急激に上昇するため、図３に示すように、造粒側モータ６の電流値が急激に上昇するので、ＣＰＵ２４によって、その急激に上昇にした所定の電流値を検知するか、または、タンク４内の温度も上昇し続けるので所定の温度を検知することにより、図２に示すように、造粒完了点に到達したか否かを判断し（Ｓ８）、造粒完了点に到達すれば（Ｓ８：ＹＥＳ）、圧力シリンダ１０を作動させて、開閉ゲート９を開動作させることにより、造粒物を排出し（Ｓ９）、貯留タンク２５内において冷却する。なお、造粒完了点に到達した時に、ＣＰＵ２４の制御によって、給水バルブ２３を開動作して、給水管２２からタンク４内に水を供給することにより冷却した後、貯留タンク２５に排出してもよい。
【００３５】
そして、排出後には、再び供給側モータ２０が駆動され（Ｓ２）、このような造粒操作がバッチ操作として繰り返される。
【００３６】
このような造粒処理によると、ベルトコンベア１５から材料をタンク４に投入した時には、回転羽根５の負荷が大きくなるが、その時には、ＣＰＵ２４によって、供給量を少なくすることができ、そして、回転羽根５の回転によって減容化が進むと、タンク４内に空間ができるとともに回転羽根５の負荷が小さくなるので、その時には、その負荷に応じて供給量を増やすことができる。そして、供給量が多くなった時には、再び、回転羽根５の負荷が大きくなるので、その時には、供給量を少なくすることができる。そして再び、回転羽根５の回転によって減容化が進むと、容器内に空間ができるとともに回転羽根５の負荷が小さくなるので、その時には、その負荷に応じて供給手段の供給量を増やすことができる。
【００３７】
その結果、ＣＰＵ２４によって、このような制御が繰り返されることにより、回転羽根５の負荷に対応してベルトコンベア１５から材料を適切に継ぎ足すことができるので、嵩密度の小さい材料であっても、安全かつ効率よく造粒することができ、処理量を大幅に増大させることができる。
【００３８】
また、この造粒処理の制御においては、回転羽根５が一定速度で回転するので、材料の供給量が多い時には、回転羽根５の負荷がその分大きくなり、材料の供給量が少ない時には、回転羽根５の負荷がその分小さくなる。そのため、ＣＰＵ２４は、より精度よく、回転羽根５の負荷に対応した供給量の制御を達成することができ、より一層、効率のよい処理を達成することができる。
【００３９】
つまり、この制御においては、より具体的には、造粒側モータ６が一定速度で駆動するので、材料の供給量が多い時には、回転羽根５の負荷が大きくなる分、電流値が大きくなり、材料の供給量が少ない時には、回転羽根５の負荷が小さくなる分、電流値が小さくなる。そのため、ＣＰＵ２４は、簡易な構成によって、確実に、回転羽根５の負荷に対応した供給量の制御を達成することができ、より一層、効率のよい処理を達成することができる。
【００４０】
そして、この造粒処理では、材料の最初の投入から、回転羽根５の回転によってタンク４内の温度が上昇し続けるが、造粒の完了が近くなった時の温度を供給停止温度として設定しておくことで、その供給停止温度となった時に、ベルトコンベア１５からの材料の供給を停止させる一方、回転羽根５の回転を継続して造粒することにより、１バッチにおける最適量の材料の造粒を達成することができる。そのため、より一層効率のよい造粒を達成することができる。
【００４１】
しかも、この制御では、造粒側モータ６の駆動を停止することなく、次のバッチ処理を実行するため、さらなる処理効率の向上を図ることができる。
【００４２】
その結果、このような造粒処理によって、従来の３倍以上の処理効率を実現することができる。
【００４３】
なお、以上の説明においては、造粒側モータ６の出力として電流値を検知したが、本発明において、検知される造粒側モータ６の出力の検知は、何ら限定されることなく、たとえば、造粒側モータ６のトルクを検知するようにしてもよい。
【００４４】
また、以上の説明では、供給側モータ２０は、サーボモータやインバータなどの可変速度駆動が採用されているが、たとえば、造粒側モータ６からの出力に対応させて、低速駆動または高速駆動を選択的に切り換えるような機構（たとえば供給側モータ２０を一定速度で駆動させて、クラッチ機構などによってギヤ比を切り替える機構など）を採用してもよい。
【００４５】
また、本発明において、造粒手段は、ベルトコンベア１５に限らず、たとえば、スクリューフィーダ、振動フィーダなどであってもよい。
【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、回転羽根の負荷に対応して供給手段から材料を適切に継ぎ足すことができるので、嵩密度の小さい材料であっても、安全かつ効率よく造粒することができ、処理量を大幅に増大させることができる。また、より精度よく、回転羽根の負荷に対応した供給手段の供給量の制御を達成することができ、より一層、効率のよい処理を達成することができる。
【００４８】
請求項２に記載の発明によれば、簡易な構成によって、確実に、回転羽根の負荷に対応した供給手段の供給量の制御を達成することができ、より一層、効率のよい処理を達成することができる。
【００４９】
請求項３に記載の発明によれば、最適量の材料の造粒を達成することができ、より一層効率のよい造粒を達成することができる。
請求項４に記載の発明によれば、嵩密度の小さい材料であっても、安全かつ効率よく造粒することができる。
【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全体構成図である。
【図２】図１に示す造粒装置の造粒処理の手順を示すフロー図である。
【図３】図１に示す造粒装置の各部のタイミング図である。
【符号の説明】
１    造粒装置
２    造粒機
３    供給機
４    タンク
５    回転羽根
６    造粒側モータ
１５  ベルトコンベア
２０  供給側モータ
２１  温度センサ
２４  ＣＰＵ
【図１】
0003742334.tif 000002
【図２】
0003742334.tif 000003
【図３】
0003742334.tif 000004