JP2024013241A - 処理分級装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大量の処理対象物を連続的に処理して分級するのに十分な処理能力および分級能力を兼ね備える処理分級装置を提供する。【解決手段】処理分級装置１００は、容器１の内部に回転羽根３が設置された処理装置における処理済製品Ｐの排出部に篩体４を設けたことを特徴とする。篩体４は、容器１に固定することもできるし、容器１に対して着脱自在とすることもできる。【選択図】図１

Description

本発明は、冷却等の処理を大量の粉粒体に施す処理能力と、処理後の大量の粉粒体を分級する分級能力とを兼ね備えた処理分級装置に関するものである。

耐熱ポリアミドなど（処理対象物）は、原料から粉粒体状態を維持して重合製造され、その製造過程で、粉粒体の造粒物（粗大な処理対象物）が発生する。それら粗大な処理対象物は、耐熱ポリアミドの成形品を成形する際の溶融工程で成形機のスクリューに噛み込んだり、溶け残って成形品やフィルムの異物となったりするため、粗大な処理対象物を分級除去した製品（処理済製品）を得ることが好ましい。一般的には、処理対象物の冷却等の処理および分級は、それぞれ専用の装置を用いて行われる。たとえば、冷却の処理を粉粒体に行う処理装置には、攪拌羽根付きミキサーまたは回転式ミキサーなどのミキサーに冷却装置が取り付けられた装置がある。そして、処理対象物を分級するための分級装置には、振動ふるい機、または、サイクロン式の遠心分級機などが用いられる。

ところで、処理対象物の処理および分級を別々の装置で行う場合、装置を設置するスペースや、各別の装置の費用が必要となるデメリットがある。したがって、装置を設置するためのスペースを小さくしたり、装置の費用を抑えたりする目的で、処理対象物の処理能力および分級能力を兼ね備えた装置が提案されている。たとえば、特許文献１には、２種類以上の処理対象物を混合する流動混合層と、混合した処理対象物を分級する気流分級装置とを備えた装置が提案されている。気流分級装置は、一定量の処理対象物に空気を当てて、一定量の処理対象物の中から比較的軽い処理対象物を吹き飛ばすことで分級している。一方、特許文献２には、分級だけを行う装置として、処理対象物を分級するためのメッシュ部材に回転ヘラを押し付けて分級を行う装置が提案されている。

実全昭５４－１６５８６７号公報 特開２０２２－０３６８６４号公報

しかしながら、特許文献１の分級装置においては、空気流が吹き飛ばすことのできる処理対象物の量は多くないので、大量の処理対象物を分級できないという問題がある。また、特許文献２の分級装置においては、メッシュ部分に粗大な処理対象物が押し付けられてしまい、粗大な処理対象物でメッシュ部分に目詰まりが生じる可能性がある。そして、処理対象物の量が多くなる程、メッシュ部分に押し当てられる粗大な処理対象物の数が多くなるため、メッシュ部分に目詰まりが生じる可能性が高くなる。よって、特許文献２の分級装置においても大量の処理対象物を連続的に分級できないという問題がある。

そこで、本発明は、大量の処理対象物を連続的に処理して分級するのに十分な処理能力および分級能力を兼ね備える処理分級装置を提供することを目的とする。

本発明の処理分級装置は、容器の内部に回転羽根が設置された処理装置における処理済製品の排出部に篩体を設けたことを特徴とする。

本発明の処理分級装置によれば、容器に収容したたとえば高温の処理対象物を回転羽根がかき混ぜることで、高温の処理対象物が回転羽根の回転半径方向外側に向かって飛ばされて、容器の内側側壁に衝突して冷却処理される。この処理された処理対象物が、篩体を通ることによって分級される。篩体の表面は、回転羽根により回転力が与えられる処理対象物によって掃引されるため、その目詰まりが防止される。このため、大量の処理対象物を連続的に処理して分級するのに十分な処理能力および分級能力を兼ね備える。なお、処理は、上記において例示した冷却処理のみならず、他の処理とすることもできる。

実施形態に係る処理分級装置を示す断面図である。 実施形態に係る処理分級装置の第１排出部およびその近傍を拡大した断面図である。 篩体の第１排出部への他の固定例を示す図である。 篩体の第１排出部への他の固定例を示す断面図である。 実施形態に係る処理分級装置が処理対象物を処理するのを説明する図である。 実施形態に係る処理分級装置が処理済製品を第１排出部から容器の外側に排出するのを説明する図である。 実施形態に係る処理分級装置が、粗大な処理対象物を第２排出部から容器の外側に排出するのを説明する図である。

以下、本発明の実施形態に係る処理分級装置１００について、図１を参照して説明する。

図１に示す処理分級装置１００は、大量の処理対象物Ｍに何等かの処理を施す処理能力を有する処理装置に、処理対象物Ｍを分級する分級能力を加えた装置である。分級能力は、大量の処理対象物Ｍの中から処理対象物Ｍのサイズに応じて処理対象物Ｍを選り分ける能力である。処理装置の有する処理能力には、たとえば、処理対象物Ｍを加温または冷却する能力や、複数の異なる種類の処理対象物Ｍを混ぜ合わせる混合能力や、処理対象物Ｍを細かく砕く粉砕能力や、大きな処理対象物Ｍを粗く砕く解砕能力や、粉末を固めて粒状に形成する造粒能力や、処理対象物Ｍを乾燥させる乾燥能力などがある。

図１に示す処理分級装置１００は、冷却する手段を有するヘンシェルミキサーに分級能力を加えた装置である。ヘンシェルミキサーは、たとえば、重合後の高温で粒状のポリアミド（処理対象物Ｍ）を冷却するのに使用される。そして、ヘンシェルミキサーに加えられた分級能力により、冷却された大量の処理対象物Ｍの中から細かい処理対象物Ｍ（処理済製品Ｐ）と粗大な処理対象物ＢＭとが選り分けられる。処理分級装置１００に選り分けられた大量の処理済製品Ｐは、最終的に成形機によって所望の形状に成形される。したがって、成形機には、この成形機に適合しない粗大な処理対象物ＢＭが供給されることがない。よって、成形機が粗大な処理対象物ＢＭで目詰まりを起こして成形できなくなる不具合や、粗大な処理対象物ＢＭの成形品への混入を防止できる。

処理分級装置１００の詳細な構造について、図１および図２を参照して説明する。

処理分級装置１００は、図１に示すように、高温の粒状の処理対象物Ｍを冷却するために、処理対象物Ｍを収容する容器１と、容器１を外側から覆う冷却用のジャケット２と、容器１内部に回転自在で設けられる回転羽根３とを備える。

容器１は、容器１の内側へと通じる開口部１０を上部に有する鍋形の形状であり、開口部１０を開閉自在に覆う蓋１１を有する。容器１には、容器１の内側から外側に向かって貫通する穴である第１排出部１２および第２排出部１３が、容器１の底壁１０１と側壁１０２とをつなぐ部分に設けられる。第１排出部１２と第２排出部１３とは、鍋形の容器１の周方向に沿った互いに異なる位置にそれぞれ設けられる。第１排出部１２には、後述する篩体４が取り付けられて、処理済製品Ｐが容器１から排出される。そして、第２排出部１３には、後述するように粗大な処理対象物ＢＭが容器１から排出される。蓋１１には、蓋１１を閉じた状態で、容器１に処理対象物Ｍを投入するための投入口（図示せず）、処理対象物Ｍの処理に必要な窒素などの気体を投入するための気体投入口（図示せず）などの種々の物質を容器１に投入するための投入口（図示せず）が設けられる。処理対象物Ｍを容器１に投入するための投入口は、例えば、配管（図示せず）を介して蓋１１よりも上の位置に配置される重合装置（図示せず）に接続される。重合装置が処理対象物Ｍを落下させることで、処理対象物Ｍは、配管および処理対象物Ｍを投入するための投入口を通って容器１に入る。

ジャケット２は、冷媒が通されるものであり、容器１の底壁１０１および側壁１０２を冷却する。

回転羽根３は、容器１の底壁１０１の水平方向中央部分から上下方向に沿って延びる回転軸３２を中心に回転する。回転羽根３は、回転羽根３の回転中心から回転半径方向に延びる羽根３３を複数有する。回転羽根３は、容器１の外側に設けられる駆動装置３１によって回転する。

処理分級装置１００には、冷却した処理対象物Ｍを分級するために、第１排出部１２を覆うように容器１に対して取り付けられる篩体４と、第１排出部１２の開閉を行う第１開閉装置５と、容器１の外側であって第１排出部１２の下に設けられる第１ホッパー６と、第２排出部１３の開閉を行う第２開閉装置８と、容器１の外側であって第２排出部１３の下に設けられる第２ホッパー９とを備える。

分級のための篩体４は、図２に示すように、細かい処理対象物Ｍである処理済製品Ｐを通す穴４１を有する。処理対象物Ｍのサイズの基準は、たとえば、処理済製品Ｐが分級の後工程にある成形機で成形できるサイズであるか否かで定められる。篩体４は、たとえば、細かい処理対象物Ｍを通す穴４１を複数有するパンチングメタルにて構成することができる。

図２に示す篩体４は、第１開閉装置５の第１シリンダ５１に装着される。篩体４は、その開口率が３０％以上のパンチングメタルであることが好ましい。開口率が３０％以上であれば、大量に分級するのに必要な量の処理済製品Ｐを篩体４に通過させることができる。

第１開閉装置５は、シリンダ・ピストン構造であり、第１シリンダ５１と第１ピストン５２とを有する。第１シリンダ５１は、第１ピストン５２の頭部５２１側の端部に開口部５９を有し、第１ピストン５２の頭部５２１は、開口部５９において第１排出部１２を完全に塞ぐような形状である。一方で、第１ピストン５２は、開口部５９から離れることで開口部５９を開く。すなわち、第１排出部１２が開放される。

篩体４は、第１シリンダ５１の開口部５９において、この開口部５９を覆うように着脱可能に装着される。具体的には、篩体４が第１シリンダ５１の開口部５９に着脱自在にはめ込まれる構造となっている。これにより、篩体４を取り外した状態で、第１ピストン５２の頭部５２１により開口部５９を開閉することも可能である。

第１開閉装置５は、図１および図２に示すように、第１出口部５３を有する。第１出口部５３は、第１シリンダ５１から枝分かれする円筒である。第１排出部１２と開口部５９とが連通し、かつ、第１出口部５３の下端部が容器１よりも下の位置に配置される。

第１ホッパー６は、図１に示すように、第１出口部５３から落下する処理済製品Ｐを受けて回収する。なお、第１出口部５３は、第１ホッパー６と配管（図示せず）を介して接続されている。処理対象物Ｍは、図示しない配管内を通って第１ホッパー６に入る。

第２排出部１３の第２開閉装置８は、第１開閉装置５と同様の構造を有し、第１開閉装置５が第１排出部１２を開閉したように、第２排出部１３を開閉する。第２開閉装置８が図示のようなシリンダ・ピストン構造である場合においては、第１シリンダ５１に対応する第２シリンダ８１と、第１ピストン５２に対応する第２ピストン８２と、第１出口部５３に対応する第２出口部８３とを有する。

第２ホッパー９は、落下する粗大な処理対象物ＢＭを受けて回収する。なお、第２出口部８３も、第１出口部５３が配管を介して第１ホッパー６に接続されていたのと同様に、配管（図示せず）を介して第２ホッパー９に接続されている。粗大な処理対象物ＢＭは、図示しない配管内を通って第２ホッパー９に入る。

図３および図４は、篩体４の他の例を示す。この例では、篩体４は、容器１の内側から第１排出部１２を覆うように、図１に示す容器１の底壁１０１や側壁１０２の内面に溶接などによって固定される。篩体４自体は、図１および図２に示したものと同様の構成とすることができ、パンチングメタルやその他の素材によって構成することができる。

高温の処理対象物Ｍを冷却して分級する処理分級装置１００の動作について、図１、図２および図５Ａから図５Ｃを参照して説明する。なお、説明は省略するが、図３および図４に示される篩体４の場合も、同様の動作を行う。

図５Ａに示す高温の処理対象物Ｍは、蓋１１が閉じ、かつ、篩体４が設置された第１排出部１２と、第２排出部１３とが閉鎖した状態で、処理対象物Ｍを容器１に投入するために蓋１１に設けられた投入口（図示せず）から容器１内に投入される。

容器１内に処理対象物Ｍが投入された後、回転羽根３が回転して、容器１に収容された処理対象物Ｍをかき混ぜる。処理対象物Ｍは、回転羽根３によって、回転羽根３の半径方向外側に飛ばされて、容器１の側壁１０２の内面に衝突する。このとき、容器１の側壁１０２および底壁１０１はジャケット２の作用によって冷却されているので、容器１の側壁１０２の内面に衝突した高温の処理対象物Ｍ、および、回転羽根３によって飛ばされずに容器１の底壁１０１の上にある高温の処理対象物Ｍは、それぞれ容器１の内部において冷却される。

容器１に収容された処理対象物Ｍが所要の温度まで冷却された後、図５Ｂに示すように、第１開閉装置５の第１ピストン５２が閉鎖位置から開放位置に移動することで、図２に示す開口部５９が開かれて第１排出部１２が開放される。

一方で、回転羽根３は、処理対象物Ｍが所要の温度まで冷却された後も回転を続けており、処理対象物Ｍは、図２に示すように、回転羽根３によって、篩体４に向かって飛ばされる。篩体４に向かった処理対象物Ｍのうち、細かい処理対象物Ｍ（処理済製品Ｐ）は、篩体４の穴４１を通過し、図５Ｂに示すように、第１出口部５３を経て第１ホッパー６へ排出される。第１ホッパー６には、所要の小さなサイズの処理済製品Ｐのみが集められる。

このとき、篩体４の開口率がたとえば３０％以上であると、大量の処理対象物Ｍを分級することができる。

処理済製品Ｐが容器１の外側に排出された後、容器１の内側には粗大な処理対象物ＢＭが残っている。そこで、図５Ｃに示すように、第２開閉装置８の第２ピストン８２が閉鎖位置から開放位置に移動されて、第２排出部１３を開放させる。

一方で、同様に回転羽根３が回転を続けているため、粗大な処理対象物ＢＭは、回転羽根３の作用によって第２排出部１３に向けて移動され、第２排出部１３を通って第２ホッパー９へ集められる。

冷却が施された処理済製品Ｐは、重力の作用または回転羽根３に飛ばされることで篩体４に向かい、そして篩体４を通過する。これにより、回転羽根３は処理対象物Ｍを篩体４に押し付けないため、粗大な処理対象物ＢＭを篩体４の穴４１に強引に通そうとして篩体４に目詰まりが生じることを防止できる。その結果、篩体４の穴４１に目詰まりが生じにくいため、大量の処理済製品Ｐが篩体４を通過することができ、大量の処理済製品Ｐを分級することができる。

上述の処理分級装置１００によれば、処理対象物Ｍの処理と分級とを単一の処理分級装置１００だけて行うことができる。このため、処理分級装置１００以外の装置を使用しなくてもよく、その分、処理対象物Ｍの処理および分級を行うために必要な設備の設置スペースが小さくなり、処理対象物Ｍの処理および分級を行うために必要な設備の費用を抑えることができる。

［実施例１］
粒径５ｍｍ以上の大粒子１０ｗｔ％と、粒径５ｍｍ以下の細粒子９０ｗｔ％とを含む１ｋｇの耐熱ポリアミド粉粒体に対して分級を行った。

詳細には、耐熱ポリアミド粉粒体の分級には、容積２０Ｌのヘンシェルミキサー（日本コークス社製 商品名：ＦＭ２０）を使用した。ヘンシェルミキサーの排出部では、開口径５ｍｍの開口が６０°千鳥型でピッチが７ｍｍ（開口率４６．２％）とされたパンチングメタルを、篩体として、ヘンシェルミキサーの容器の内側の曲線に合わせて湾曲させた。そして、このパンチングメタルを、回転羽根に接触しないようにして着脱可能な状態でミキサーの上記排出部に設置した。

ヘンシェルミキサーに上述の耐熱ポリアミド粉粒体１ｋｇを投入し、容器に蓋をした後に、排出部を開いた状態で回転羽根の回転速度を６００ｒｐｍとして１分間回転させた。そうしたところ、５ｍｍ以下の細粒子の９９ｗｔ％を排出できた。この後、パンチングメタルを外し、容器の蓋を閉じて排出部を開いた状態で、回転羽根を６００ｒｐｍの回転速度で回転させたところ、５秒ほどでほとんどの残存物が上述の排出部を経て容器の外側に排出された。すなわち、実施例１では、篩体であるパンチングメタルを通過した粒径の小さな処理済製品と、パンチングメタルを通過しなかった粗大な処理対象物とを、共通の排出部から排出させた。

［実施例２］
実施例１と比べて回転羽根の回転速度のみを相違させた。すなわち回転羽根を５Ｈｚ（３００ｒｐｍ）の回転速度で２分間回転させた。そうしたところ、粒径５ｍｍ以下の細粒子の９９ｗｔ％を排出できた。

［実施例３］
粒径５ｍｍ以上の大粒子１５．４５ｗｔ％と、粒径５ｍｍ以下の細粒子８４．５５ｗｔ％とを含む５５ｋｇの耐熱ポリアミド粉粒体に対して分級を行った。

耐熱ポリアミド粉粒体の分級には、容積１０５０Ｌのヘンシェルミキサー（日本コークス社製 商品名：ＦＤ５００）を使用した。ヘンシェルミキサーの容器の排出部では、開口径５ｍｍで開口率が４０．３％のパンチングメタルを、回転羽根に接触しないようにヘンシェルミキサーの容器に点付け溶接した。

ヘンシェルミキサーの容器に耐熱ポリアミド粉粒体を５５ｋｇ投入し、容器に蓋をするとともに排出部が開いた状態で、回転羽根の回転速度を１３３ｒｐｍとして２分間回転させたところ、粒径５ｍｍ以下の細粒子の９７．６ｗｔ％を容器の外に排出できた。

１ ：容器
２ ：ジャケット
３ ：回転羽根
４ ：篩体
５ ：第１開閉装置
８ ：第２開閉装置
１２ ：第１排出部
１３ ：第２排出部
１００ ：処理分級装置
Ｍ ：処理対象物
Ｐ ：処理済製品
ＢＭ ：粗大な処理対象物

Claims (8)

1. 容器の内部に回転羽根が設置された処理装置における処理済製品の排出部に篩体を設けたことを特徴とする処理分級装置。
2. 容器は、容器内の処理対象物を加熱および、または冷却する手段を有することを特徴とする請求項１記載の処理分級装置。
3. 篩体は排出部に固定されていることを特徴とする請求項１記載の処理分級装置。
4. 排出部は、シリンダ・ピストン構造の開閉装置を有し、篩体は開閉装置のシリンダに着脱可能に装着されるものであることを特徴とする請求項１記載の処理分級装置。
5. 篩体が開口率３０％以上のパンチングメタルであることを特徴とする請求項１記載の処理分級装置。
6. 容器は、容器内に残った粗大な処理対象物を容器外に排出させるための他の排出部を有することを特徴とする請求項１記載の処理分級装置。
7. 処理装置がヘンシェルミキサーであることを特徴とする請求項１記載の処理分級装置。
8. 処理装置は、混合能力と、粉砕能力と、解砕能力と、造粒能力と、乾燥能力とのうちの少なくともいずれかを備えることを特徴とする請求項１記載の処理分級装置。
   

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