造粒装置
【課題】搬送手段を用いなくても造粒および粒状物の搬送が可能で、形状の安定した造粒物を得ることができ、所望の造粒物を容易に生成することができるようにする。
【解決手段】 外周面に突起部材１０、１１が立設された複数の回転軸８、９を一端に被造粒物を投入する投入口４１と、他端に生成された粒状物を排出する排出口４２を設けた造粒部筐体２２に収容し、造粒部筐体２２を排出口４２の側が高くなるように傾斜して配置する支持部材（２３〜２９）を有し、投入口４１から投入された被造粒物が突起部材１０、１１により混練され、生成された粒状物が成長しつつ造粒部筐体２２内を排出口４２方向に搬送され、サイズが一定以上に成長した粒状物を優先的に排出口４２から排出される。また、支持ロッド長調節装置２６で造粒部筐体２２の傾斜角度を調節することにより、排出される粒状物のサイズを選択する。
【解決手段】 外周面に突起部材１０、１１が立設された複数の回転軸８、９を一端に被造粒物を投入する投入口４１と、他端に生成された粒状物を排出する排出口４２を設けた造粒部筐体２２に収容し、造粒部筐体２２を排出口４２の側が高くなるように傾斜して配置する支持部材（２３〜２９）を有し、投入口４１から投入された被造粒物が突起部材１０、１１により混練され、生成された粒状物が成長しつつ造粒部筐体２２内を排出口４２方向に搬送され、サイズが一定以上に成長した粒状物を優先的に排出口４２から排出される。また、支持ロッド長調節装置２６で造粒部筐体２２の傾斜角度を調節することにより、排出される粒状物のサイズを選択する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混練湿灰等の被造粒物を造粒し、粒状物を生成して排出する造粒装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、混練湿灰等の被造粒物を造粒する技術が灰固化装置などで利用されている。この種の灰固化装置は、ゴミ焼却場でゴミを焼却する際に発生する粒度の細かい飛灰にセメントと水（加湿水）あるいはバインダー（粒子間を結合して造粒を促進する薬剤）とを加えることにより飛灰を造粒、固形化するもので、これにより飛灰が飛散することなくゴミ処分場まで運搬し、さらに埋め立てに供することができるので、このようにして飛灰の飛散や飛灰に含まれる有害重金属の溶出等による二次公害を防ぐことができる。
【０００３】
従来の灰固化装置などにおける造粒機構は、たとえば下記の特許文献１に開示されたもので、造粒材を混練して不完全固化粒体を排出口から排出する飛灰固化混練機と、飛灰固化混練機の排出口の下方に配設され固化粒体を搬送し乍ら養生するための養生コンベアと、飛灰固化混練機の排出口と養生コンベアとの間に配設されたカバーと、飛灰固化混練機の排出口下方に造粒材担持体を配設し、造粒材担持体はその上面が低所より高所へ移動可能な無端の造粒ベルトが少くとも斜めに間隔をおいて配した上下のプーリに巻掛けられ、何れかのプーリ、又は両プーリが駆動装置に連結されている固化粒体造粒器であって、飛灰固化混練機の排出口との間の高さ方向の距離を調節できる支持手段に支持され前記カバー内に配設された固化粒体造粒器と、を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２７７４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上述のような従来の造粒装置では、適切な形状、サイズの造粒物を得るために、造粒ベルトの長さや傾斜を変更する必要があり、その調整作業が容易ではない、という問題があった。
【０００６】
しかも、上記のように造粒材が十分に造粒ベルトに滞留するように調整しても、造粒物毎に滞留していた時間が異なってしまうため、生成される造粒物の形状やサイズが不揃いであり、形状の安定した造粒物を得ることが困難であった。
【０００７】
また、上記従来の造粒装置は、飛灰固化混練機で造粒した造粒物を次の処理位置まで別途、搬送する搬送手段が必要であった。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、特に造粒した造粒物を搬送する搬送手段を用いなくても次の処理位置まで造粒物を搬送することができ、また、形状の安定した造粒物を得ることが可能で、簡単な調整作業によって、あるいは自動制御によって所望の形状、サイズの造粒物を容易に生成することができる造粒装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明においては、粉体を主体とする被造粒物を造粒し、粒状物を生成して排出する造粒装置であって、それぞれ外周面に複数の突起部材が立設された複数の回転軸と、前記回転軸を収容し、一端に前記被造粒物を投入する投入口と、他端に生成された粒状物を排出する排出口を設けた造粒部筐体と、前記造粒部筐体を前記排出口の側が前記投入口より高くなるように傾斜させて配置する傾斜支持部材とを有し、前記投入口から投入された前記被造粒物が前記複数の回転軸の回転駆動で回転する前記複数の突起部材により混練され、それにより生成された粒状物が成長しつつ前記造粒部筐体内を前記排出口の方向に上昇するよう搬送され、サイズが一定以上に成長した粒状物を優先的に前記排出口から排出する構成を採用した。
【００１０】
あるいはさらに、前記傾斜支持部材が、前記造粒部筐体の傾斜角度を調節する調節手段を含み、該調節手段によって前記造粒部筐体の傾斜角度を調節することにより、前記排出口から優先的に排出される粒状物のサイズを選択する構成を採用した。
【００１１】
あるいはさらに、排出される粒状物のサイズを検出する検出手段を有し、検出した粒状物のサイズに応じて、前記傾斜支持部材により決定される前記造粒部筐体の傾斜角度を調節する、または、前記複数の回転軸の回転数を調節することにより、前記排出口から優先的に排出される粒状物のサイズを自動制御する構成を採用した。
【発明の効果】
【００１２】
上記構成を採用することにより、本発明によれば、前記造粒部筐体と、その中で回転駆動される突起部材が立設された前記回転軸から成る造粒部は造粒手段と搬送装置を兼ね、特に造粒した造粒物を搬送する搬送手段を用いなくても次の処理位置まで生成された造粒物を搬送することができ、また、簡単安価な構成により形状の安定した造粒物を生成、排出することができる、という優れた効果がある。
【００１３】
また、前記調整手段によって、前記造粒部筐体の傾斜角度を調節することにより、排出口から優先的に排出される粒状物のサイズを選択することができ、簡単な調整作業によって所望の形状、サイズの造粒物を容易に生成することができる、という優れた効果がある。
【００１４】
さらに、排出される粒状物のサイズを検出し、検出した粒状物のサイズに応じて傾斜支持部材により決定される前記造粒部筐体の傾斜角度を調節する、または、前記複数の回転軸の回転数を調節することにより、排出される粒状物のサイズを自動調節することができ、造粒装置を極めて容易に運用できる、という優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明を採用した造粒装置の構成を側面および上面から示した説明図である。
【図２】図１中の矢印Ａによる矢視図である。
【図３】図１および図２の構成において、粒状物のサイズを自動調節するための制御回路の一例を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。
【実施例】
【００１７】
＜基本構成および動作＞
図１および図２は、実施例の造粒装置の構成を説明するものである。図１は、本発明を採用した造粒装置の構成を側面（図下部）および上面（図上部）から示した説明図で、特に図１の下部は図１の上部に示される後述の回転軸８、９の中心線から回転軸８の方向を見た状態を示している。また、図２は図１中の矢印Ａによる矢視図である。
【００１８】
図１において、１ａはフレームで、このフレーム１ａ上に、造粒装置のフレーム以外の構成部材が組み付けられて支持される。
【００１９】
フレーム１ａ上には、造粒装置の造粒部筐体（以下、単に筐体ともいう）２２が配置される。筐体２２は、内部に後述のロッド１０、１１を有する回転軸８、９を収容し、内部で造粒物の混練を行なう容器として機能する。
【００２０】
造粒部筐体２２の一端の上部（図１右側）には、造粒すべき粉体（たとえば飛灰など）や薬剤を投入する投入口４１と、粒子間を結合して混練、造粒を促進するための薬液（加湿水、バインダー薬液など）を不図示の供給装置（ポンプや下記のような定量供給を行なうための落下式タンクなど）から供給するための注入口４１’が開口している。また、造粒部筐体２２の他端下部（図１左側）には、造粒物を排出するための排出口４２が開口している。
【００２１】
これら投入口４１、注入口４１’を介して行なう造粒すべき粉体や薬剤、薬液や加湿水の投入は、たとえば次のようにして制御することができる。本実施例においては、造粒すべき粉体や薬剤、薬液や加湿水は定量供給を基本とする。
【００２２】
（１）粉体の定量供給
造粒すべき粉体の定量供給には、低コストで実施する場合は、市販のロータリーフィーダやテーブルフィーダなどを使用することができる。この場合、粉体は、空気との混合比でかさ密度（容積）が変化するため、造粒性を高めるためには、これらの容積ベースでの定量供給ではなく、質量ベースの定量供給する必要がある。質量ベースの定量供給には、市販のロータリーフィーダやテーブルフィーダなどと、市販の質量計測するロードセル検出器と定量供給するための演算器の組合せを用いて制御することができる（いわゆる減量平衡型（ロスインウェイト式）粉粒体の定重量供給装置）。
【００２３】
（２）添加液の定量供給および添加水量の調整
添加液（水やバインダー）は、市販の定量ポンプを使用すると、ほぼ定量供給が可能であるが、さらに定量性を高める場合は、同一ラインに、市販の流量計を設置し、その測定流量値と設定流量値の偏差でフィードバック制御すればよく、水もバインダーも非圧縮体のため、容積ベースの定量供給で質量ベースの定量供給が可能である。出願人が実施した粉体数種類を用いた実験では、含水率（＝水分/（固形分＋水分）×100）は10％強前後の値が適性水分量であったが、この数値は対象粉体により変化し、微調整する必要がある。このため、たとえば、造粒物の水分を市販の水分計でモニターしながら、添加水量をフィードバックする制御を行なってもよい。
【００２４】
なお、飛灰処理の場合は、廃棄物処理のため処理コストが優先され、極力バインダーは添加せずに造粒することも多く、添加するとしても低コストのセメントが主に用いられる。これに対して、製鉄、非鉄、肥料業界での造粒用途（各種粉体処理）ではコストより造粒強度や粒径などが重要視されるため、廃糖蜜、タール、リグニンなどの各種バインダーが用いられる。
【００２５】
なお、詳しく図示していないが、造粒部筐体２２は、その両端にそれぞれの中央部に形成された孔に回転軸８、９の両端部を挿通させた上、フレーム１ａ上に固定される。
【００２６】
投入口４１の上部、また、排出口４２の下部には、不図示の外部のベルトコンベアなどの搬送手段を配置する。これらの搬送手段は、造粒すべき粉体と薬剤の投入、および排出された造粒物の搬出のために用いられる。
【００２７】
本実施例では、排出口４２の上部には、ビデオカメラ１００を配置してある。このビデオカメラ１００は、排出口４２直前の造粒部筐体２２の底面上を移動する被造粒物を撮影できるような向きで不図示のマウント部材を介して造粒部筐体２２などに固定される。また、造粒部筐体２２の上面には、ビデオカメラ１００が排出口４２直前の造粒部筐体２２の底面の所定部位を撮影できるよう、ビデオカメラ１００の画角に応じたサイズの開口を必要に応じて設けておく。
【００２８】
ビデオカメラ１００はＣＣＤカメラなどから成り、その撮影画像は造粒動作の様子を監視できるよう、不図示のモニタなどに表示することができる。
【００２９】
また、ビデオカメラ１００の撮影画像は、後述の自動制御機構に入力し、造粒動作の自動制御に用いることができる。
【００３０】
造粒部筐体２２の断面は図２に示すように、その下部においてはそれぞれ回転軸８、９のロッド１０、１１の回転範囲を囲むように形成された２つの円筒を組み合わせた形状、上部は楕円形状となっている。造粒部筐体２２の上部および下部は、金属などの材料を曲げないし絞り加工などによって形成し、ボルト締めなどにより相互に固着し、これにより造粒部筐体２２を図示のような断面形状の容器に構成する。
【００３１】
フレーム１ａ上には軸受スタンド２及び３が固定されており、軸受スタンド２には軸受４、５が固定され、軸受スタンド３には軸受６、７が固定されている。軸受４、６により回転軸８の両端部が回転可能に支持され、また、軸受５、７により回転軸９の両端部が回転可能に支持されている。回転軸８、９は、フレーム１ａから互いに同じ高さの所で相手の軸方向に沿って平行に並んで水平に支持されている。なお、回転軸８、９は、フレーム１ａから厳密に同じ高さではなく、ほぼ同じ高さに配置するのでもよく、また、フレーム１ａに対して水平でなくてほぼ水平でもよい。
【００３２】
軸受スタンド３近傍（内側）の位置において、回転軸８、９にはギヤ１２、１３が固定されており、これらギヤ１２、１３は互いに噛み合っている。
【００３３】
また、モータ１７と減速機１６のユニットがフレーム１ａ上に配置されている。減速機１６の出力軸１６ａは軸継手１４を介して回転軸８の右端部に連結されている。モータ１７の回転駆動力が減速機１６、軸継手１４を介して回転軸８に伝達される。これにより回転軸８が駆動軸として回転駆動され、さらにその回転駆動力がギア１２、１３を介して回転軸９に伝達される。これにより回転軸９が従動軸として回転軸８に従動して回転軸８と逆方向に回転するようになっている。なお、モータ１７の出力や回転数の条件によっては、減速機１６は省略してもよい。
【００３４】
一方、回転軸８、９の中間部は両端部より径が大きな大径部として形成されている。各回転軸８、９の大径部はそれぞれ同じ径となっている。回転軸８の大径部の外周面には突起部材として複数のロッド１０が立設され、また、回転軸９の大径部の外周面にも突起部材として複数のロッド１１が立設されている。ロッド１０、１１は、同様の丸棒状であり、造粒部筐体２２に投入された粉体と薬剤の混合物を混練するためのものである。なお、ロッド１０、１１の代わりにたとえば長方形の板状など他の形状（たとえばパドル状）の突起部材を設けてもよい。
【００３５】
本実施例においては、造粒動作時にロッド１０、１１の混練動作に伴ない、回転軸８、９の回転に伴ってセルフクリーニングが行われるようになっている。すなわち、複数のロッド１０、１１どうしが互いに相手の回転軸９、８の大径部の外周面およびロッド１１、１０に付着した固形物を掻き落とすように構成する。このため、本実施例ではロッド１０、１１の配置などが以下のように構成される。
【００３６】
ロッド１０は、１条の螺旋形の線に沿って並ぶように配置されている。たとえば、各ロッド１０は、それぞれ回転軸８の軸方向に所定の等距離（Ｌ）隔てて、また周方向に全周の３６０°を８等分する４５°の角度ピッチで螺旋状に並ぶように配置されている（図２参照）。ロッド１１も、基本的にはロッド１０と同様に、回転軸９の軸方向に等距離（ただしロッド１０のピッチの１．２５倍の１．２５Ｌ）隔てて１条の螺旋形の線に沿って並ぶように配置されている。ただし、周方向には３６０°を１０等分する３６°の角度ピッチで螺旋状に並ぶように配置されている。また、ロッド１１が並ぶ螺旋はロッド１０の並びが形成する螺旋とは逆螺旋となっている。なお、ロッド１０、１１は、互いに回転軸８、９の軸方向に垂直な方向に対向する位置に配置される。
【００３７】
また、回転軸８、９は、回転軸８、９が回転するにつれてロッド１０、１１の先端が対向する回転軸の外周面に近接するような位置に配置される。
【００３８】
また、ギア１２、１３のギア比の設定によって、回転軸８、９は互いに不等速で回転される。ここで、回転軸８、９の単位時間あたりの回転数比（ギア１２、１３のギア比の逆数の比）は、上記角度ピッチの比と同比、ここでは４５°：３６°つまり５：４とする。このような構成により、ロッド１０、１１どうしが衝突することがなくなる。また、ロッド１０の並びが形成する螺旋ピッチとロッド１１の並びが形成する螺旋ピッチの比は、回転軸８、９の回転数比（５：４）と逆比、つまり１：１．２５となり、回転軸８、９の軸方向の搬送速度は同じになる。
【００３９】
なお、造粒条件（たとえば生成すべき造粒物のサイズなど）に応じて、ロッド１０、１１の配置などの構成は上記のものに限らないことは勿論である。ロッド１０、１１をそれに沿って並べる螺旋形の線は複数条でもよい。また、上記の角度ピッチの比と回転数比は５：４に限らず、一般的に言うと、Ｎを２以上の整数としてＮ：Ｎ−１とすればよい。
【００４０】
フレーム１ａは、図１に示すように基台２１上に傾斜支持部材（２３〜２９）を介して傾斜して支持される。後述するように、本実施例の造粒装置は、フレーム１ａ上の造粒部筐体２２を図示のように傾斜した状態で作動させる。
【００４１】
また、この傾斜支持部材（２３〜２９）は、たとえば次のような構造により、造粒部筐体２２の傾斜角度を造粒条件に応じて調節できるよう構成されている。
【００４２】
まず、フレーム１ａは、好ましくはほぼその重心に近い下面の位置において基台２１上の支柱２３に対して支軸２４を介して回動自在に支持されている。
【００４３】
また、図１左方の基台２１の上部には他の支柱２５が配置されており、支柱２５とフレーム１ａ下部に設けられた溝３０の間を可変長の支持ロッド２７が結合している。
【００４４】
支持ロッド２７の上端は、支軸２９を介してフレーム１ａ下部に設けられた溝３０と矢印方向に摺動自在に係合し、一方、下端は支軸２８を介して支柱２５と回動自在に結合している。
【００４５】
支持ロッド２７の中間部（図１の例では下部）には、支持ロッド長調節装置２６が設けられている。支持ロッド２７は、たとえばラジオのロッドアンテナと同様に、下部のアウター軸内に上部のインナー軸を収容するような構造とし、インナー軸の突出量を変更することによりその全長を調節できるようにしたものである。
【００４６】
支持ロッド長調節装置２６は、たとえば支持ロッド２７のインナー軸を特定の突出位置で固定するような締付機構から構成する。したがって、支持ロッド長調節装置２６の締付機構を緩め、フレーム１ａより上の部材の傾斜角度を適宜選択し、支持ロッド長調節装置２６の締付機構を締め付けることによって、フレーム１ａより上の部材、特に造粒部筐体２２の水平面（設置面）に対する傾斜角度が所定の造粒条件にみあった角度となるよう調節することができる。
【００４７】
次に本実施例の造粒装置による造粒動作について説明する。造粒動作時には、混練、造粒すべき粉体と薬剤を混合して（あるいは別々に）投入口４１から筐体２２内に順次投入し、モータ１７を駆動する。このような造粒用途では、回転軸８、９が比較的高速で回転するようにモータ１７の回転速度を選択する。
【００４８】
それにより、回転軸８、９が互いに逆方向に回転してロッド１０、１１どうしが互いに逆方向に回転する。このロッド１０、１１の配置形状の場合、回転軸８、９の回転方向は、図１矢印で示した通り装置の上面から見た場合、ロッド１０、１１が互いに内側に送り込まれる方向とする。
【００４９】
投入された粉体は、回転する複数のロッド１０、１１により連続的に繰り返し打撃されたり加圧されたりして力を加えられ、薬剤と混練される。これにより、筐体２２に投入された粉体と薬剤（被造粒物）は除々に、粒状に成長する。
【００５０】
ここで、螺旋形の線上に並ぶように配置された複数のロッド１０、１１がスクリューと同様に作用する。これにより、粒状に成長した粉体と薬剤の混合物は、攪拌されながら回転軸８、９に沿って筐体２２中を図１の左方向、すなわち排出口４２の方向へ搬送される。
【００５１】
このとき、筐体２２中での成長した粒状物や、粉体の図１左方への搬送の様相は、粒状物のサイズ（たとえば直径）に応じて異なったものとなる。
【００５２】
特に、被造粒物である粉体と薬剤の混合物は混練によって除々に、粒状に成長するが、生成された粒状物のうち、サイズの小さなものはロッド１０、１１と接触する確率が低く、サイズの大きなものはロッド１０、１１と接触する確率が高くなり、したがって、生成された粒状物のうちサイズの大きなものがより効率よく図１の左方に搬送される。
【００５３】
すなわち、筐体２２中に投入された被造粒物の搬送効率は、粒状物のうちサイズの大きな粒状物のほうが、粒状物のうちサイズの小さい粒状物、ないし粉体よりも大きくなる。
【００５４】
また、本実施例の造粒装置は、図示のように造粒部筐体２２が傾斜、特に、排出口４２の側が投入口４１より高くなるよう、つまり、粒状物の搬送方向に向かって昇り傾斜で配置されているために、粒状の被造粒物は粒状物に成長しつつ排出口４２の方向へ効率よく搬送されるが、粉状の被造粒物は搬送効率が低いため、重力に負けてあまり移動せずに同じ位置に滞留するか、あるいは粒状の被造粒物よりも低速で搬送されつつ混練され、粒状物に成長する。当然ながら、粒状物への成長が進み、粒状物のサイズが大きくなると、これに応じてその搬送効率（搬送速度）が除々に上昇していく。
【００５５】
このようにして、造粒部筐体２２内を左方に搬送された粒状物は、排出口４２まで到達すると、排出口４２から落下して排出され、下方に配置された不図示の外部のベルトコンベアで搬出される。
【００５６】
したがって、あらかじめ支持ロッド長調節装置２６で支持ロッド２７の長さを選択することにより、造粒部筐体２２の傾斜角度を調節することによって、特定の大きさになった粒状物から優先的に排出口４２から落下、排出するように調節することができる。つまり、造粒条件、特に生成、排出すべき粒状物の目的のサイズ（直径）に応じて造粒部筐体２２の傾斜角度を選択することにより、特定の大きさの粒状物を排出口４２から落下、排出させることができる。
【００５７】
一般に、造粒部筐体２２の水平面からの傾斜角度を大きく取る（大きく傾斜させる）ことにより、投入された被造粒物の滞留時間が長くなり、排出される粒状物のサイズが大きくなるよう、また、造粒部筐体２２の水平面からの傾斜角度を小さく取る（あまり傾斜させない）ことにより、投入された被造粒物の滞留時間が短かくなり、排出される粒状物のサイズが小さくなるよう調節することができる。
【００５８】
また、回転軸８、９の回転速度（すなわちモータ１７の回転数や減速機１６のギア比）を調節することによっても、生成、排出すべき粒状物の目的のサイズ（直径）を選択することができる。
【００５９】
以上のようにして、造粒条件、特に生成、排出すべき粒状物の目的のサイズ（直径）に応じて造粒部筐体２２の傾斜角度を選択することにより、特定の大きさの粒状物を生成して排出口４２から落下、排出させることができる。
【００６０】
本実施例の造粒装置では、造粒部筐体２２と、その中で回転駆動されるロッド９、１０を立設した回転軸８、９から成る造粒部は造粒手段と搬送装置を兼ねており、造粒部筐体２２の長さに渡って粒状物を搬送する機能があるため、この造粒部筐体２２の長さ分については特別に他の搬送手段を設ける必要がない。
【００６１】
また、本実施例の造粒装置では、規則的に配置された回転軸８、９上のロッド１０、１１によって被造粒物が均等に混練されて粒状物に成長し、搬送、排出されるため、たとえば従来のベルト式などの造粒装置において、粒状物の転動の様相が不確定なものとなって排出される粒状物のサイズが不揃いになるという問題がなく、また、造粒部筐体２２の傾斜角度を選択することによって、また、回転軸８、９の回転速度（すなわちモータ１７の回転数）を調節することによって、排出される粒状物のサイズを所望の大きさにとった上、そのサイズによく揃った粒状物を排出口４２から優先的に排出させることができる。
【００６２】
ところで、上記造粒動作中に、回転軸８、９は、５：４の回転数比で互いに不等速で回転している。このため、回転軸８、９の軸方向に同じ位置で対向するロッド１０、１１どうしは、回転に伴って互いに接近、離間する動作を繰り返す。これにより、互いに固形物（被造粒物）が付着している場合は、互いに相手に付着した固形物（被造粒物）を掻き落すことができる。上記回転数比とロッド１０、１１の先述した角度ピッチ比が同じであることにより、ロッド１０、１１どうしが衝突することはない。また、回転軸８、９の回転に伴ってロッド１０、１１の先端部が互いに相手の回転軸９、８の大径部の外周面の近傍を通過する。このため、回転軸８、９の大径部の外周面に固形物（被造粒物）が付着していたらロッド１１、１０により掻き落とすことができる。このようにしてセルフクリーニングを行うことができる。したがって、固形物（被造粒物）が水分を含むなどして付着性が強い場合でも造粒動作を支障なく、効率良く行うことができる。
【００６３】
以上のようにして、本実施例の造粒装置によれば、サイズ（径）が一定以上に成長した粒状物を優先的に取り出して排出する動作を効率よく行うことができる。しかも本実施例の造粒装置の構成は簡単で安価に実現することができる。
【００６４】
なお、以上に説明した実施例では、２本の回転軸８、９を設けるものとしたが、３本以上の複数本設けてもよい。
【００６５】
また、以上では、アンテナ状の支持ロッド２７の全長を調節、締め付け固定する支持ロッド長調節装置２６を用いてフレーム１ａ上の造粒物筐体２２の傾斜角度を調節するものとしたが、フレーム１ａ上の造粒物筐体２２の傾斜角度の調節手段としては複数関節を有するアーム式の支持手段を設け、その関節の角度を調節することにより造粒物筐体２２の傾斜角度を調節する、など任意の調節手段を用いてもよいのはいうまでもない。
【００６６】
＜造粒動作自動制御＞
以上では、造粒部筐体２２の水平面からの傾斜角度、および、モータ１７（すなわち回転軸８、９）の回転数を調節することにより、排出される粒状物のサイズを調節できることを示した。これらの制御は、手動操作により支持ロッド長調節装置２６を介して造粒部筐体２２の水平面からの傾斜角度を調節し、また、モータ１７の回転数を選択することにより行なうことができるが、排出される粒状物のサイズを検出し、検出した粒状物のサイズに応じて造粒部筐体２２の水平面からの傾斜角度を調節し、また、モータ１７の回転数を選択することにより排出される粒状物のサイズを自動調節することもできる。
【００６７】
図３に、このような自動制御を行なうための制御系の構造を示す。
【００６８】
図３の構成は、図１に示したビデオカメラ１００の出力画像を画像解析手段１０４で解析し、その結果に応じてＣＰＵ１０１がドライバ１０５を介して角度アクチュエータ２６ａを介して造粒部筐体２２の水平面からの傾斜角度を調節し、また、モータ１７の回転数を制御するものである。
【００６９】
ＣＰＵ１０１にはＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３が接続されており、ＣＰＵ１０１はＲＯＭ１０２に格納されたプログラムに応じて、ＲＡＭ１０３をワークエリアとして制御動作を実行する。
【００７０】
また、ＣＰＵ１０１には、不図示のディスプレイおよびキーボードなどからなるユーザーインターフェース手段を接続しておき、このユーザーインターフェース手段から、少なくとも排出すべき粒状物のサイズの目標値を入力設定できるようにしておく。また、このディスプレイには、ビデオカメラ１００の撮影画像をリアルタイムでモニタ表示するようにしてもよい。
【００７１】
ここで角度アクチュエータ２６ａは、造粒部筐体２２の水平面からの傾斜角度を調節するためのアクチュエータで、不図示のモータなどから構成する。たとえば、以上の説明では、造粒部筐体２２の水平面からの傾斜角度を調節するには支持ロッド長調節装置２６、および支持ロッド２７を用いた手動調節機構を例示したが、たとえば支持ロッド２７をラックに、支持ロッド長調節装置２６をこのラックと噛合して上下動させるピニオンギアに置換し、このピニオンギアを角度アクチュエータ２６ａとしてのモータ（不図示）により駆動し、また、任意の位置で停止させるようにすれば、角度アクチュエータ２６ａを介して造粒部筐体２２の水平面からの傾斜角度を調節することができる。
【００７２】
なお、角度アクチュエータ２６ａは、モータのみならず、駆動機構次第ではソレノイドなど他のアクチュエータに変更できることはいうまでもない。
【００７３】
画像解析手段１０４は、ビデオカメラ１００の出力する画像信号を入力し、撮影されている画像から排出される粒状物のサイズを検出できるものとする。画像解析手段１０４はハードウェア的に構成するか、またはＣＰＵ１０１のプログラムとしてソフトウェア的に構成することができる。すなわち、画像解析手段１０４（あるいはさらにＣＰＵ１０１）は、排出される粒状物のサイズの検出手段を構成する。
【００７４】
ＣＰＵ１０１は、画像解析手段１０４の検出出力である粒状物のサイズを時々刻々取り込み、検出した粒状物のサイズに応じて、所定の態様で角度アクチュエータ２６ａを介して造粒部筐体２２の水平面からの傾斜角度を調節し、あるいはモータ１７の回転数を制御する。このとき、たとえば、造粒部筐体２２の水平面からの傾斜角度のみを調節してもよいし、また、モータ１７の回転数を制御してもよい。また、造粒部筐体２２の特定の傾斜角度と、モータ１７の特定の回転数の組合せをＲＯＭ１０２などにテーブル化しておき、検出した粒状物のサイズに応じて、造粒部筐体２２の特定の傾斜角度とモータ１７の特定の回転数の組合せを選択するようにしてもよい。
【００７５】
このとき、ユーザーインターフェース手段から設定された排出すべき粒状物のサイズの目標値が参照され、検出された粒状物のサイズが目標値よりも大きければ排出すべき粒状物のサイズが小さくなるように、また、検出された粒状物のサイズが目標値よりも小さければ排出すべき粒状物のサイズが大きくなるように造粒部筐体２２の傾斜角度および（または）モータ１７の回転数をＣＰＵ１０１により選択する負帰還制御を行なう。
【００７６】
以上のような構成により、排出される粒状物のサイズを検出し、検出した粒状物のサイズに応じて造粒部筐体２２の水平面からの傾斜角度を調節し、また、モータ１７の回転数を選択することにより排出される粒状物のサイズを自動調節することができ、造粒装置を極めて容易に運用できるようになる。以上のような自動制御機構は、造粒装置の製造コストがある程度かかっても製造効率や運用の容易性が重視される、たとえば、各種の粒状材を製造するような工場プラントにおいて有効に用いることができる可能性がある。
【符号の説明】
【００７７】
１ａ フレーム
２、３ 軸受スタンド
４〜７ 軸受
８、９ 回転軸
１０、１１ ロッド
１２、１３ ギヤ
１６ 減速機
１７ モータ
２１ 基台
２２ 筐体
２３、２５ 支柱
２４、２８、２９ 支軸
２６ 支持ロッド長調節装置
２７ 支持ロッド
３０ 溝
４１ 投入口
４１’注入口
４２ 排出口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混練湿灰等の被造粒物を造粒し、粒状物を生成して排出する造粒装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、混練湿灰等の被造粒物を造粒する技術が灰固化装置などで利用されている。この種の灰固化装置は、ゴミ焼却場でゴミを焼却する際に発生する粒度の細かい飛灰にセメントと水（加湿水）あるいはバインダー（粒子間を結合して造粒を促進する薬剤）とを加えることにより飛灰を造粒、固形化するもので、これにより飛灰が飛散することなくゴミ処分場まで運搬し、さらに埋め立てに供することができるので、このようにして飛灰の飛散や飛灰に含まれる有害重金属の溶出等による二次公害を防ぐことができる。
【０００３】
従来の灰固化装置などにおける造粒機構は、たとえば下記の特許文献１に開示されたもので、造粒材を混練して不完全固化粒体を排出口から排出する飛灰固化混練機と、飛灰固化混練機の排出口の下方に配設され固化粒体を搬送し乍ら養生するための養生コンベアと、飛灰固化混練機の排出口と養生コンベアとの間に配設されたカバーと、飛灰固化混練機の排出口下方に造粒材担持体を配設し、造粒材担持体はその上面が低所より高所へ移動可能な無端の造粒ベルトが少くとも斜めに間隔をおいて配した上下のプーリに巻掛けられ、何れかのプーリ、又は両プーリが駆動装置に連結されている固化粒体造粒器であって、飛灰固化混練機の排出口との間の高さ方向の距離を調節できる支持手段に支持され前記カバー内に配設された固化粒体造粒器と、を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２７７４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上述のような従来の造粒装置では、適切な形状、サイズの造粒物を得るために、造粒ベルトの長さや傾斜を変更する必要があり、その調整作業が容易ではない、という問題があった。
【０００６】
しかも、上記のように造粒材が十分に造粒ベルトに滞留するように調整しても、造粒物毎に滞留していた時間が異なってしまうため、生成される造粒物の形状やサイズが不揃いであり、形状の安定した造粒物を得ることが困難であった。
【０００７】
また、上記従来の造粒装置は、飛灰固化混練機で造粒した造粒物を次の処理位置まで別途、搬送する搬送手段が必要であった。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、特に造粒した造粒物を搬送する搬送手段を用いなくても次の処理位置まで造粒物を搬送することができ、また、形状の安定した造粒物を得ることが可能で、簡単な調整作業によって、あるいは自動制御によって所望の形状、サイズの造粒物を容易に生成することができる造粒装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明においては、粉体を主体とする被造粒物を造粒し、粒状物を生成して排出する造粒装置であって、それぞれ外周面に複数の突起部材が立設された複数の回転軸と、前記回転軸を収容し、一端に前記被造粒物を投入する投入口と、他端に生成された粒状物を排出する排出口を設けた造粒部筐体と、前記造粒部筐体を前記排出口の側が前記投入口より高くなるように傾斜させて配置する傾斜支持部材とを有し、前記投入口から投入された前記被造粒物が前記複数の回転軸の回転駆動で回転する前記複数の突起部材により混練され、それにより生成された粒状物が成長しつつ前記造粒部筐体内を前記排出口の方向に上昇するよう搬送され、サイズが一定以上に成長した粒状物を優先的に前記排出口から排出する構成を採用した。
【００１０】
あるいはさらに、前記傾斜支持部材が、前記造粒部筐体の傾斜角度を調節する調節手段を含み、該調節手段によって前記造粒部筐体の傾斜角度を調節することにより、前記排出口から優先的に排出される粒状物のサイズを選択する構成を採用した。
【００１１】
あるいはさらに、排出される粒状物のサイズを検出する検出手段を有し、検出した粒状物のサイズに応じて、前記傾斜支持部材により決定される前記造粒部筐体の傾斜角度を調節する、または、前記複数の回転軸の回転数を調節することにより、前記排出口から優先的に排出される粒状物のサイズを自動制御する構成を採用した。
【発明の効果】
【００１２】
上記構成を採用することにより、本発明によれば、前記造粒部筐体と、その中で回転駆動される突起部材が立設された前記回転軸から成る造粒部は造粒手段と搬送装置を兼ね、特に造粒した造粒物を搬送する搬送手段を用いなくても次の処理位置まで生成された造粒物を搬送することができ、また、簡単安価な構成により形状の安定した造粒物を生成、排出することができる、という優れた効果がある。
【００１３】
また、前記調整手段によって、前記造粒部筐体の傾斜角度を調節することにより、排出口から優先的に排出される粒状物のサイズを選択することができ、簡単な調整作業によって所望の形状、サイズの造粒物を容易に生成することができる、という優れた効果がある。
【００１４】
さらに、排出される粒状物のサイズを検出し、検出した粒状物のサイズに応じて傾斜支持部材により決定される前記造粒部筐体の傾斜角度を調節する、または、前記複数の回転軸の回転数を調節することにより、排出される粒状物のサイズを自動調節することができ、造粒装置を極めて容易に運用できる、という優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明を採用した造粒装置の構成を側面および上面から示した説明図である。
【図２】図１中の矢印Ａによる矢視図である。
【図３】図１および図２の構成において、粒状物のサイズを自動調節するための制御回路の一例を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。
【実施例】
【００１７】
＜基本構成および動作＞
図１および図２は、実施例の造粒装置の構成を説明するものである。図１は、本発明を採用した造粒装置の構成を側面（図下部）および上面（図上部）から示した説明図で、特に図１の下部は図１の上部に示される後述の回転軸８、９の中心線から回転軸８の方向を見た状態を示している。また、図２は図１中の矢印Ａによる矢視図である。
【００１８】
図１において、１ａはフレームで、このフレーム１ａ上に、造粒装置のフレーム以外の構成部材が組み付けられて支持される。
【００１９】
フレーム１ａ上には、造粒装置の造粒部筐体（以下、単に筐体ともいう）２２が配置される。筐体２２は、内部に後述のロッド１０、１１を有する回転軸８、９を収容し、内部で造粒物の混練を行なう容器として機能する。
【００２０】
造粒部筐体２２の一端の上部（図１右側）には、造粒すべき粉体（たとえば飛灰など）や薬剤を投入する投入口４１と、粒子間を結合して混練、造粒を促進するための薬液（加湿水、バインダー薬液など）を不図示の供給装置（ポンプや下記のような定量供給を行なうための落下式タンクなど）から供給するための注入口４１’が開口している。また、造粒部筐体２２の他端下部（図１左側）には、造粒物を排出するための排出口４２が開口している。
【００２１】
これら投入口４１、注入口４１’を介して行なう造粒すべき粉体や薬剤、薬液や加湿水の投入は、たとえば次のようにして制御することができる。本実施例においては、造粒すべき粉体や薬剤、薬液や加湿水は定量供給を基本とする。
【００２２】
（１）粉体の定量供給
造粒すべき粉体の定量供給には、低コストで実施する場合は、市販のロータリーフィーダやテーブルフィーダなどを使用することができる。この場合、粉体は、空気との混合比でかさ密度（容積）が変化するため、造粒性を高めるためには、これらの容積ベースでの定量供給ではなく、質量ベースの定量供給する必要がある。質量ベースの定量供給には、市販のロータリーフィーダやテーブルフィーダなどと、市販の質量計測するロードセル検出器と定量供給するための演算器の組合せを用いて制御することができる（いわゆる減量平衡型（ロスインウェイト式）粉粒体の定重量供給装置）。
【００２３】
（２）添加液の定量供給および添加水量の調整
添加液（水やバインダー）は、市販の定量ポンプを使用すると、ほぼ定量供給が可能であるが、さらに定量性を高める場合は、同一ラインに、市販の流量計を設置し、その測定流量値と設定流量値の偏差でフィードバック制御すればよく、水もバインダーも非圧縮体のため、容積ベースの定量供給で質量ベースの定量供給が可能である。出願人が実施した粉体数種類を用いた実験では、含水率（＝水分/（固形分＋水分）×100）は10％強前後の値が適性水分量であったが、この数値は対象粉体により変化し、微調整する必要がある。このため、たとえば、造粒物の水分を市販の水分計でモニターしながら、添加水量をフィードバックする制御を行なってもよい。
【００２４】
なお、飛灰処理の場合は、廃棄物処理のため処理コストが優先され、極力バインダーは添加せずに造粒することも多く、添加するとしても低コストのセメントが主に用いられる。これに対して、製鉄、非鉄、肥料業界での造粒用途（各種粉体処理）ではコストより造粒強度や粒径などが重要視されるため、廃糖蜜、タール、リグニンなどの各種バインダーが用いられる。
【００２５】
なお、詳しく図示していないが、造粒部筐体２２は、その両端にそれぞれの中央部に形成された孔に回転軸８、９の両端部を挿通させた上、フレーム１ａ上に固定される。
【００２６】
投入口４１の上部、また、排出口４２の下部には、不図示の外部のベルトコンベアなどの搬送手段を配置する。これらの搬送手段は、造粒すべき粉体と薬剤の投入、および排出された造粒物の搬出のために用いられる。
【００２７】
本実施例では、排出口４２の上部には、ビデオカメラ１００を配置してある。このビデオカメラ１００は、排出口４２直前の造粒部筐体２２の底面上を移動する被造粒物を撮影できるような向きで不図示のマウント部材を介して造粒部筐体２２などに固定される。また、造粒部筐体２２の上面には、ビデオカメラ１００が排出口４２直前の造粒部筐体２２の底面の所定部位を撮影できるよう、ビデオカメラ１００の画角に応じたサイズの開口を必要に応じて設けておく。
【００２８】
ビデオカメラ１００はＣＣＤカメラなどから成り、その撮影画像は造粒動作の様子を監視できるよう、不図示のモニタなどに表示することができる。
【００２９】
また、ビデオカメラ１００の撮影画像は、後述の自動制御機構に入力し、造粒動作の自動制御に用いることができる。
【００３０】
造粒部筐体２２の断面は図２に示すように、その下部においてはそれぞれ回転軸８、９のロッド１０、１１の回転範囲を囲むように形成された２つの円筒を組み合わせた形状、上部は楕円形状となっている。造粒部筐体２２の上部および下部は、金属などの材料を曲げないし絞り加工などによって形成し、ボルト締めなどにより相互に固着し、これにより造粒部筐体２２を図示のような断面形状の容器に構成する。
【００３１】
フレーム１ａ上には軸受スタンド２及び３が固定されており、軸受スタンド２には軸受４、５が固定され、軸受スタンド３には軸受６、７が固定されている。軸受４、６により回転軸８の両端部が回転可能に支持され、また、軸受５、７により回転軸９の両端部が回転可能に支持されている。回転軸８、９は、フレーム１ａから互いに同じ高さの所で相手の軸方向に沿って平行に並んで水平に支持されている。なお、回転軸８、９は、フレーム１ａから厳密に同じ高さではなく、ほぼ同じ高さに配置するのでもよく、また、フレーム１ａに対して水平でなくてほぼ水平でもよい。
【００３２】
軸受スタンド３近傍（内側）の位置において、回転軸８、９にはギヤ１２、１３が固定されており、これらギヤ１２、１３は互いに噛み合っている。
【００３３】
また、モータ１７と減速機１６のユニットがフレーム１ａ上に配置されている。減速機１６の出力軸１６ａは軸継手１４を介して回転軸８の右端部に連結されている。モータ１７の回転駆動力が減速機１６、軸継手１４を介して回転軸８に伝達される。これにより回転軸８が駆動軸として回転駆動され、さらにその回転駆動力がギア１２、１３を介して回転軸９に伝達される。これにより回転軸９が従動軸として回転軸８に従動して回転軸８と逆方向に回転するようになっている。なお、モータ１７の出力や回転数の条件によっては、減速機１６は省略してもよい。
【００３４】
一方、回転軸８、９の中間部は両端部より径が大きな大径部として形成されている。各回転軸８、９の大径部はそれぞれ同じ径となっている。回転軸８の大径部の外周面には突起部材として複数のロッド１０が立設され、また、回転軸９の大径部の外周面にも突起部材として複数のロッド１１が立設されている。ロッド１０、１１は、同様の丸棒状であり、造粒部筐体２２に投入された粉体と薬剤の混合物を混練するためのものである。なお、ロッド１０、１１の代わりにたとえば長方形の板状など他の形状（たとえばパドル状）の突起部材を設けてもよい。
【００３５】
本実施例においては、造粒動作時にロッド１０、１１の混練動作に伴ない、回転軸８、９の回転に伴ってセルフクリーニングが行われるようになっている。すなわち、複数のロッド１０、１１どうしが互いに相手の回転軸９、８の大径部の外周面およびロッド１１、１０に付着した固形物を掻き落とすように構成する。このため、本実施例ではロッド１０、１１の配置などが以下のように構成される。
【００３６】
ロッド１０は、１条の螺旋形の線に沿って並ぶように配置されている。たとえば、各ロッド１０は、それぞれ回転軸８の軸方向に所定の等距離（Ｌ）隔てて、また周方向に全周の３６０°を８等分する４５°の角度ピッチで螺旋状に並ぶように配置されている（図２参照）。ロッド１１も、基本的にはロッド１０と同様に、回転軸９の軸方向に等距離（ただしロッド１０のピッチの１．２５倍の１．２５Ｌ）隔てて１条の螺旋形の線に沿って並ぶように配置されている。ただし、周方向には３６０°を１０等分する３６°の角度ピッチで螺旋状に並ぶように配置されている。また、ロッド１１が並ぶ螺旋はロッド１０の並びが形成する螺旋とは逆螺旋となっている。なお、ロッド１０、１１は、互いに回転軸８、９の軸方向に垂直な方向に対向する位置に配置される。
【００３７】
また、回転軸８、９は、回転軸８、９が回転するにつれてロッド１０、１１の先端が対向する回転軸の外周面に近接するような位置に配置される。
【００３８】
また、ギア１２、１３のギア比の設定によって、回転軸８、９は互いに不等速で回転される。ここで、回転軸８、９の単位時間あたりの回転数比（ギア１２、１３のギア比の逆数の比）は、上記角度ピッチの比と同比、ここでは４５°：３６°つまり５：４とする。このような構成により、ロッド１０、１１どうしが衝突することがなくなる。また、ロッド１０の並びが形成する螺旋ピッチとロッド１１の並びが形成する螺旋ピッチの比は、回転軸８、９の回転数比（５：４）と逆比、つまり１：１．２５となり、回転軸８、９の軸方向の搬送速度は同じになる。
【００３９】
なお、造粒条件（たとえば生成すべき造粒物のサイズなど）に応じて、ロッド１０、１１の配置などの構成は上記のものに限らないことは勿論である。ロッド１０、１１をそれに沿って並べる螺旋形の線は複数条でもよい。また、上記の角度ピッチの比と回転数比は５：４に限らず、一般的に言うと、Ｎを２以上の整数としてＮ：Ｎ−１とすればよい。
【００４０】
フレーム１ａは、図１に示すように基台２１上に傾斜支持部材（２３〜２９）を介して傾斜して支持される。後述するように、本実施例の造粒装置は、フレーム１ａ上の造粒部筐体２２を図示のように傾斜した状態で作動させる。
【００４１】
また、この傾斜支持部材（２３〜２９）は、たとえば次のような構造により、造粒部筐体２２の傾斜角度を造粒条件に応じて調節できるよう構成されている。
【００４２】
まず、フレーム１ａは、好ましくはほぼその重心に近い下面の位置において基台２１上の支柱２３に対して支軸２４を介して回動自在に支持されている。
【００４３】
また、図１左方の基台２１の上部には他の支柱２５が配置されており、支柱２５とフレーム１ａ下部に設けられた溝３０の間を可変長の支持ロッド２７が結合している。
【００４４】
支持ロッド２７の上端は、支軸２９を介してフレーム１ａ下部に設けられた溝３０と矢印方向に摺動自在に係合し、一方、下端は支軸２８を介して支柱２５と回動自在に結合している。
【００４５】
支持ロッド２７の中間部（図１の例では下部）には、支持ロッド長調節装置２６が設けられている。支持ロッド２７は、たとえばラジオのロッドアンテナと同様に、下部のアウター軸内に上部のインナー軸を収容するような構造とし、インナー軸の突出量を変更することによりその全長を調節できるようにしたものである。
【００４６】
支持ロッド長調節装置２６は、たとえば支持ロッド２７のインナー軸を特定の突出位置で固定するような締付機構から構成する。したがって、支持ロッド長調節装置２６の締付機構を緩め、フレーム１ａより上の部材の傾斜角度を適宜選択し、支持ロッド長調節装置２６の締付機構を締め付けることによって、フレーム１ａより上の部材、特に造粒部筐体２２の水平面（設置面）に対する傾斜角度が所定の造粒条件にみあった角度となるよう調節することができる。
【００４７】
次に本実施例の造粒装置による造粒動作について説明する。造粒動作時には、混練、造粒すべき粉体と薬剤を混合して（あるいは別々に）投入口４１から筐体２２内に順次投入し、モータ１７を駆動する。このような造粒用途では、回転軸８、９が比較的高速で回転するようにモータ１７の回転速度を選択する。
【００４８】
それにより、回転軸８、９が互いに逆方向に回転してロッド１０、１１どうしが互いに逆方向に回転する。このロッド１０、１１の配置形状の場合、回転軸８、９の回転方向は、図１矢印で示した通り装置の上面から見た場合、ロッド１０、１１が互いに内側に送り込まれる方向とする。
【００４９】
投入された粉体は、回転する複数のロッド１０、１１により連続的に繰り返し打撃されたり加圧されたりして力を加えられ、薬剤と混練される。これにより、筐体２２に投入された粉体と薬剤（被造粒物）は除々に、粒状に成長する。
【００５０】
ここで、螺旋形の線上に並ぶように配置された複数のロッド１０、１１がスクリューと同様に作用する。これにより、粒状に成長した粉体と薬剤の混合物は、攪拌されながら回転軸８、９に沿って筐体２２中を図１の左方向、すなわち排出口４２の方向へ搬送される。
【００５１】
このとき、筐体２２中での成長した粒状物や、粉体の図１左方への搬送の様相は、粒状物のサイズ（たとえば直径）に応じて異なったものとなる。
【００５２】
特に、被造粒物である粉体と薬剤の混合物は混練によって除々に、粒状に成長するが、生成された粒状物のうち、サイズの小さなものはロッド１０、１１と接触する確率が低く、サイズの大きなものはロッド１０、１１と接触する確率が高くなり、したがって、生成された粒状物のうちサイズの大きなものがより効率よく図１の左方に搬送される。
【００５３】
すなわち、筐体２２中に投入された被造粒物の搬送効率は、粒状物のうちサイズの大きな粒状物のほうが、粒状物のうちサイズの小さい粒状物、ないし粉体よりも大きくなる。
【００５４】
また、本実施例の造粒装置は、図示のように造粒部筐体２２が傾斜、特に、排出口４２の側が投入口４１より高くなるよう、つまり、粒状物の搬送方向に向かって昇り傾斜で配置されているために、粒状の被造粒物は粒状物に成長しつつ排出口４２の方向へ効率よく搬送されるが、粉状の被造粒物は搬送効率が低いため、重力に負けてあまり移動せずに同じ位置に滞留するか、あるいは粒状の被造粒物よりも低速で搬送されつつ混練され、粒状物に成長する。当然ながら、粒状物への成長が進み、粒状物のサイズが大きくなると、これに応じてその搬送効率（搬送速度）が除々に上昇していく。
【００５５】
このようにして、造粒部筐体２２内を左方に搬送された粒状物は、排出口４２まで到達すると、排出口４２から落下して排出され、下方に配置された不図示の外部のベルトコンベアで搬出される。
【００５６】
したがって、あらかじめ支持ロッド長調節装置２６で支持ロッド２７の長さを選択することにより、造粒部筐体２２の傾斜角度を調節することによって、特定の大きさになった粒状物から優先的に排出口４２から落下、排出するように調節することができる。つまり、造粒条件、特に生成、排出すべき粒状物の目的のサイズ（直径）に応じて造粒部筐体２２の傾斜角度を選択することにより、特定の大きさの粒状物を排出口４２から落下、排出させることができる。
【００５７】
一般に、造粒部筐体２２の水平面からの傾斜角度を大きく取る（大きく傾斜させる）ことにより、投入された被造粒物の滞留時間が長くなり、排出される粒状物のサイズが大きくなるよう、また、造粒部筐体２２の水平面からの傾斜角度を小さく取る（あまり傾斜させない）ことにより、投入された被造粒物の滞留時間が短かくなり、排出される粒状物のサイズが小さくなるよう調節することができる。
【００５８】
また、回転軸８、９の回転速度（すなわちモータ１７の回転数や減速機１６のギア比）を調節することによっても、生成、排出すべき粒状物の目的のサイズ（直径）を選択することができる。
【００５９】
以上のようにして、造粒条件、特に生成、排出すべき粒状物の目的のサイズ（直径）に応じて造粒部筐体２２の傾斜角度を選択することにより、特定の大きさの粒状物を生成して排出口４２から落下、排出させることができる。
【００６０】
本実施例の造粒装置では、造粒部筐体２２と、その中で回転駆動されるロッド９、１０を立設した回転軸８、９から成る造粒部は造粒手段と搬送装置を兼ねており、造粒部筐体２２の長さに渡って粒状物を搬送する機能があるため、この造粒部筐体２２の長さ分については特別に他の搬送手段を設ける必要がない。
【００６１】
また、本実施例の造粒装置では、規則的に配置された回転軸８、９上のロッド１０、１１によって被造粒物が均等に混練されて粒状物に成長し、搬送、排出されるため、たとえば従来のベルト式などの造粒装置において、粒状物の転動の様相が不確定なものとなって排出される粒状物のサイズが不揃いになるという問題がなく、また、造粒部筐体２２の傾斜角度を選択することによって、また、回転軸８、９の回転速度（すなわちモータ１７の回転数）を調節することによって、排出される粒状物のサイズを所望の大きさにとった上、そのサイズによく揃った粒状物を排出口４２から優先的に排出させることができる。
【００６２】
ところで、上記造粒動作中に、回転軸８、９は、５：４の回転数比で互いに不等速で回転している。このため、回転軸８、９の軸方向に同じ位置で対向するロッド１０、１１どうしは、回転に伴って互いに接近、離間する動作を繰り返す。これにより、互いに固形物（被造粒物）が付着している場合は、互いに相手に付着した固形物（被造粒物）を掻き落すことができる。上記回転数比とロッド１０、１１の先述した角度ピッチ比が同じであることにより、ロッド１０、１１どうしが衝突することはない。また、回転軸８、９の回転に伴ってロッド１０、１１の先端部が互いに相手の回転軸９、８の大径部の外周面の近傍を通過する。このため、回転軸８、９の大径部の外周面に固形物（被造粒物）が付着していたらロッド１１、１０により掻き落とすことができる。このようにしてセルフクリーニングを行うことができる。したがって、固形物（被造粒物）が水分を含むなどして付着性が強い場合でも造粒動作を支障なく、効率良く行うことができる。
【００６３】
以上のようにして、本実施例の造粒装置によれば、サイズ（径）が一定以上に成長した粒状物を優先的に取り出して排出する動作を効率よく行うことができる。しかも本実施例の造粒装置の構成は簡単で安価に実現することができる。
【００６４】
なお、以上に説明した実施例では、２本の回転軸８、９を設けるものとしたが、３本以上の複数本設けてもよい。
【００６５】
また、以上では、アンテナ状の支持ロッド２７の全長を調節、締め付け固定する支持ロッド長調節装置２６を用いてフレーム１ａ上の造粒物筐体２２の傾斜角度を調節するものとしたが、フレーム１ａ上の造粒物筐体２２の傾斜角度の調節手段としては複数関節を有するアーム式の支持手段を設け、その関節の角度を調節することにより造粒物筐体２２の傾斜角度を調節する、など任意の調節手段を用いてもよいのはいうまでもない。
【００６６】
＜造粒動作自動制御＞
以上では、造粒部筐体２２の水平面からの傾斜角度、および、モータ１７（すなわち回転軸８、９）の回転数を調節することにより、排出される粒状物のサイズを調節できることを示した。これらの制御は、手動操作により支持ロッド長調節装置２６を介して造粒部筐体２２の水平面からの傾斜角度を調節し、また、モータ１７の回転数を選択することにより行なうことができるが、排出される粒状物のサイズを検出し、検出した粒状物のサイズに応じて造粒部筐体２２の水平面からの傾斜角度を調節し、また、モータ１７の回転数を選択することにより排出される粒状物のサイズを自動調節することもできる。
【００６７】
図３に、このような自動制御を行なうための制御系の構造を示す。
【００６８】
図３の構成は、図１に示したビデオカメラ１００の出力画像を画像解析手段１０４で解析し、その結果に応じてＣＰＵ１０１がドライバ１０５を介して角度アクチュエータ２６ａを介して造粒部筐体２２の水平面からの傾斜角度を調節し、また、モータ１７の回転数を制御するものである。
【００６９】
ＣＰＵ１０１にはＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３が接続されており、ＣＰＵ１０１はＲＯＭ１０２に格納されたプログラムに応じて、ＲＡＭ１０３をワークエリアとして制御動作を実行する。
【００７０】
また、ＣＰＵ１０１には、不図示のディスプレイおよびキーボードなどからなるユーザーインターフェース手段を接続しておき、このユーザーインターフェース手段から、少なくとも排出すべき粒状物のサイズの目標値を入力設定できるようにしておく。また、このディスプレイには、ビデオカメラ１００の撮影画像をリアルタイムでモニタ表示するようにしてもよい。
【００７１】
ここで角度アクチュエータ２６ａは、造粒部筐体２２の水平面からの傾斜角度を調節するためのアクチュエータで、不図示のモータなどから構成する。たとえば、以上の説明では、造粒部筐体２２の水平面からの傾斜角度を調節するには支持ロッド長調節装置２６、および支持ロッド２７を用いた手動調節機構を例示したが、たとえば支持ロッド２７をラックに、支持ロッド長調節装置２６をこのラックと噛合して上下動させるピニオンギアに置換し、このピニオンギアを角度アクチュエータ２６ａとしてのモータ（不図示）により駆動し、また、任意の位置で停止させるようにすれば、角度アクチュエータ２６ａを介して造粒部筐体２２の水平面からの傾斜角度を調節することができる。
【００７２】
なお、角度アクチュエータ２６ａは、モータのみならず、駆動機構次第ではソレノイドなど他のアクチュエータに変更できることはいうまでもない。
【００７３】
画像解析手段１０４は、ビデオカメラ１００の出力する画像信号を入力し、撮影されている画像から排出される粒状物のサイズを検出できるものとする。画像解析手段１０４はハードウェア的に構成するか、またはＣＰＵ１０１のプログラムとしてソフトウェア的に構成することができる。すなわち、画像解析手段１０４（あるいはさらにＣＰＵ１０１）は、排出される粒状物のサイズの検出手段を構成する。
【００７４】
ＣＰＵ１０１は、画像解析手段１０４の検出出力である粒状物のサイズを時々刻々取り込み、検出した粒状物のサイズに応じて、所定の態様で角度アクチュエータ２６ａを介して造粒部筐体２２の水平面からの傾斜角度を調節し、あるいはモータ１７の回転数を制御する。このとき、たとえば、造粒部筐体２２の水平面からの傾斜角度のみを調節してもよいし、また、モータ１７の回転数を制御してもよい。また、造粒部筐体２２の特定の傾斜角度と、モータ１７の特定の回転数の組合せをＲＯＭ１０２などにテーブル化しておき、検出した粒状物のサイズに応じて、造粒部筐体２２の特定の傾斜角度とモータ１７の特定の回転数の組合せを選択するようにしてもよい。
【００７５】
このとき、ユーザーインターフェース手段から設定された排出すべき粒状物のサイズの目標値が参照され、検出された粒状物のサイズが目標値よりも大きければ排出すべき粒状物のサイズが小さくなるように、また、検出された粒状物のサイズが目標値よりも小さければ排出すべき粒状物のサイズが大きくなるように造粒部筐体２２の傾斜角度および（または）モータ１７の回転数をＣＰＵ１０１により選択する負帰還制御を行なう。
【００７６】
以上のような構成により、排出される粒状物のサイズを検出し、検出した粒状物のサイズに応じて造粒部筐体２２の水平面からの傾斜角度を調節し、また、モータ１７の回転数を選択することにより排出される粒状物のサイズを自動調節することができ、造粒装置を極めて容易に運用できるようになる。以上のような自動制御機構は、造粒装置の製造コストがある程度かかっても製造効率や運用の容易性が重視される、たとえば、各種の粒状材を製造するような工場プラントにおいて有効に用いることができる可能性がある。
【符号の説明】
【００７７】
１ａ フレーム
２、３ 軸受スタンド
４〜７ 軸受
８、９ 回転軸
１０、１１ ロッド
１２、１３ ギヤ
１６ 減速機
１７ モータ
２１ 基台
２２ 筐体
２３、２５ 支柱
２４、２８、２９ 支軸
２６ 支持ロッド長調節装置
２７ 支持ロッド
３０ 溝
４１ 投入口
４１’注入口
４２ 排出口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体を主体とする被造粒物を造粒し、粒状物を生成して排出する造粒装置であって、
それぞれ外周面に複数の突起部材が立設された複数の回転軸と、
前記回転軸を収容し、一端に前記被造粒物を投入する投入口と、他端に生成された粒状物を排出する排出口を設けた造粒部筐体と、
前記造粒部筐体を前記排出口の側が前記投入口より高くなるように傾斜させて配置する傾斜支持部材とを有し、
前記投入口から投入された前記被造粒物が前記複数の回転軸の回転駆動で回転する前記複数の突起部材により混練され、それにより生成された粒状物が成長しつつ前記造粒部筐体内を前記排出口の方向に上昇するよう搬送され、サイズが一定以上に成長した粒状物を優先的に前記排出口から排出することを特徴とする造粒装置。
【請求項２】
前記傾斜支持部材が、前記造粒部筐体の傾斜角度を調節する調節手段を含み、該調節手段によって前記造粒部筐体の傾斜角度を調節することにより、前記排出口から優先的に排出される粒状物のサイズを選択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】
前記複数の回転軸は互いには逆方向に回転される第１と第２の回転軸からなり、第１の回転軸に立設された突起部材は第１の角度ピッチずらして螺旋状に配置され、第２の回転軸に立設された突起部材は第２の角度ピッチずらして第１の回転軸の突起部材が形成する螺旋状とは逆螺旋状に配置され、前記第１と第２の角度ピッチの比は第１と第２の回転軸の回転数比と同比で、第１の回転軸の突起部材が形成する螺旋ピッチと第２の回転軸の突起部材が形成する螺旋ピッチの比は第１と第２の回転軸の回転数比と逆比になっていることを特徴とする請求項１に記載の造粒装置。
【請求項４】
前記第１と第２の回転軸は、各回転軸が回転するにつれて各回転軸に立設された突起部材の先端が、対向する回転軸の外周面に近接する位置に配置されることを特徴とする請求項３に記載の造粒装置。
【請求項５】
排出される粒状物のサイズを検出する検出手段を有し、検出した粒状物のサイズに応じて、前記傾斜支持部材により決定される前記造粒部筐体の傾斜角度を調節することにより、前記排出口から優先的に排出される粒状物のサイズを自動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６】
排出される粒状物のサイズを検出する検出手段を有し、検出した粒状物のサイズに応じて、前記複数の回転軸の回転数を調節することにより、前記排出口から優先的に排出される粒状物のサイズを自動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１】
粉体を主体とする被造粒物を造粒し、粒状物を生成して排出する造粒装置であって、
それぞれ外周面に複数の突起部材が立設された複数の回転軸と、
前記回転軸を収容し、一端に前記被造粒物を投入する投入口と、他端に生成された粒状物を排出する排出口を設けた造粒部筐体と、
前記造粒部筐体を前記排出口の側が前記投入口より高くなるように傾斜させて配置する傾斜支持部材とを有し、
前記投入口から投入された前記被造粒物が前記複数の回転軸の回転駆動で回転する前記複数の突起部材により混練され、それにより生成された粒状物が成長しつつ前記造粒部筐体内を前記排出口の方向に上昇するよう搬送され、サイズが一定以上に成長した粒状物を優先的に前記排出口から排出することを特徴とする造粒装置。
【請求項２】
前記傾斜支持部材が、前記造粒部筐体の傾斜角度を調節する調節手段を含み、該調節手段によって前記造粒部筐体の傾斜角度を調節することにより、前記排出口から優先的に排出される粒状物のサイズを選択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】
前記複数の回転軸は互いには逆方向に回転される第１と第２の回転軸からなり、第１の回転軸に立設された突起部材は第１の角度ピッチずらして螺旋状に配置され、第２の回転軸に立設された突起部材は第２の角度ピッチずらして第１の回転軸の突起部材が形成する螺旋状とは逆螺旋状に配置され、前記第１と第２の角度ピッチの比は第１と第２の回転軸の回転数比と同比で、第１の回転軸の突起部材が形成する螺旋ピッチと第２の回転軸の突起部材が形成する螺旋ピッチの比は第１と第２の回転軸の回転数比と逆比になっていることを特徴とする請求項１に記載の造粒装置。
【請求項４】
前記第１と第２の回転軸は、各回転軸が回転するにつれて各回転軸に立設された突起部材の先端が、対向する回転軸の外周面に近接する位置に配置されることを特徴とする請求項３に記載の造粒装置。
【請求項５】
排出される粒状物のサイズを検出する検出手段を有し、検出した粒状物のサイズに応じて、前記傾斜支持部材により決定される前記造粒部筐体の傾斜角度を調節することにより、前記排出口から優先的に排出される粒状物のサイズを自動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６】
排出される粒状物のサイズを検出する検出手段を有し、検出した粒状物のサイズに応じて、前記複数の回転軸の回転数を調節することにより、前記排出口から優先的に排出される粒状物のサイズを自動制御することを特徴とする請求項１に記載の造粒装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−１８９２９６（Ｐ２０１１−１８９２９６Ａ）
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５８６１６（Ｐ２０１０−５８６１６）
【出願日】平成２２年３月１６日（２０１０．３．１６）
【出願人】（５９４１４８５２０）株式会社新日南 (11)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１６日（２０１０．３．１６）
【出願人】（５９４１４８５２０）株式会社新日南 (11)
【Ｆターム（参考）】
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