(57)【要約】      （修正有）【課題】オカラ等は７５〜８０％の水分を含み、これを５％の目標値にするための方法は現在幾つかの方法が用いられているが、満足するものはない、そこで省エネ、迅速、確実等７項目を上げこれを満足する方法を有する乾燥機を考案すること。【解決手段】連続式すなわちスクリュ−一軸または二軸押出方式でシリンダ−とスクリュ−との間のオカラ等を加温し、容積を減少してつつ同時に除々に圧縮により水分を抜き、更に中間ブレカ−プレ−ト部直前で強力に圧縮して水を抜き、真空室に入れる、真空にすることによって水分の沸点を下げ、水を蒸発させて目標値に近づける構造で、確実、迅速等７項目を満足する一軸または二軸押出式真空乾燥機を考案した。被乾燥物としてオカラで説明する。【選択図】図１
2011133212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一軸又は二軸の押出式真空乾燥機で〔図１、２〕に示すごとき中間の位置に上下２つ割りスクリュ−ブレカ−プレ−ト一軸では〔図１〕６ａ、二軸では〔図２〕２６ａをそれぞれ設置し、そのプレ−トに被乾燥物（主としてオカラ等）の通過孔〔図１〕６ｂ、〔図２〕２６ｂと首記乾燥物の皮等を破砕するため摺り潰す溝〔図１〕４ｂ、〔図２〕２４ｂとで臼型を形成する相手方として、一軸のスクリュ−中間切り欠き円板溝４ｃ、二軸中間のスクリュ−フライト先端に溝２４ｃを形成させる構造。
【請求項２】
１軸又は２軸のベント機において、最終出口形状に自由度を持たせるため、また真空室７ａでの真空度を保つため、スクリュ−先端に近い部分に圧縮フライト〔図１〕３ｂ、〔図２〕２３ｂをそれぞれ設置したスクリュ−の構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  オカラを主にこれに順ずる物質等（小豆、ササギ、その他豆類の皮、果物の芯、西瓜の皮等）で嵩比重が小さく、空隙部分が多く、水分の多い物質を、先ず圧縮脱水し、次に真空を用いて沸点を下げ、水分自らの蒸発により水分を減少させて連続的に乾燥させる構造の乾燥機分野に関するものである。
【背景技術】
【０００２】大豆年間４００〜５００万ｔｏｎ輸入され、豆腐でオカラとなるのは年間１００万ｔｏｎと言われているが多くは飼料、肥料となり、その他多くが燃料となる、いずれにしても、そのままでは７５〜８０％の水分を含み、飼料、肥料においては水分が腐敗を促進し、燃焼においては水分の熱容量は多きいため熱効率を下げる結果となっている、従ってこの水分を極端に減少させてオカラ等とそれに順ずる品物の有効利用を計りたいと考えるものである。
一般に乾燥機と言えばホッパ−ドライヤ−、または箱型乾燥機を、脱水機と言えば、遠心力脱水方式、またはフィルタ−プレス、連続フィルタ−等が実使用されているが、前者は空気を利用するもので、空気は熱容量が小さく、効率が悪いし、通常の箱型乾燥機では連続性がなく、作業の効率性が悪い、またドア−開閉による熱効率の低下も避けがたい、後者は被圧縮物の弾性によって空隙が小さくなっても、外力が外れると再び出来た空隙が水分を吸いとり元に戻って水分率を向上させ、低％のものにすることが出来ない欠点がある。（その他のも方法があるが省略）
以上の理由により、考案した本押出機により圧縮脱水と真空による水の沸点低下の蒸発によって連続自動操作によって低水分％に脱水乾燥を行うものである。【０００３】  これに対する条件として
１）省エネで簡単な構造であること。
２）乾燥を確実且つ迅速に行うこと。
３）連続工程であること。
４）被圧縮物を圧縮してもの弾性反発により水分が元に戻らないようにする。
５）臭気発散、被乾燥物のこぼれのないこと。
６）機械の分解修理の簡単なこと。
７）砂等の混入にも耐摩耗性のあること。
上記条件を全て満足する、乾燥機は現在存在しない。
〔従来の乾燥機の構造と機能〕【０００４】  現在まで上市されてきた、脱水機、乾燥機は多々あるが、上記７件を満足するものはなかった。
以上記載のドライヤ−、脱水機の問題点を記載すると、次のようになる。
（１）ホッパ−ドライヤ−は空気の熱容量が低く、熱膨張係数が大きいのと比熱が小さいことにより大量の空気を送る必要があり、大きな電気料ロスを起こす。
（２）このタイプで真空乾燥機を設置したものがある、真空ポンプとして水封タイプのものを用いなければ、オカラ等は水分が多いので水分がポンプに入り、ポンプの性能が落ち５％の乾燥率は到底達成不可のである。
（３）箱形乾燥機では、ドア−の開閉による熱損失、作業が非連続で作業効率的に問題がある。
（４）遠心脱水機は回転数を上げなければ効果が出ないし、電気量的に省エネとはいえない。
（５）フィルタ−プレス方式は被脱水物の弾性反発による水分の戻りが存在する、また一般にバッチ式で作業性が悪く、またフィルタ−詰まりを取り去る作業が必要となる。
（６）連続フィルタ−プレス法は上下２枚のエンドレスフィルタ−を上下の定位置ロ−ルで押さえながら回転する方式で水分を搾り出す方法であるが、（４）項と同様に弾性反発吸水問題があり水分７％程度が限度である。
〔特許文献事項〕【０００５】
【特許文献１】〔特開平８−２３００１６〕  未請求  出願日  平成７年２月２４日  発明名称  熱可塑性樹脂混練用押出機  押出機シリンダ−内周面に主スクリュ−フライトと反対方向のねじ溝を形成して混練向上と高吐出を計る。
このようなシリンダ−の内面溝構造は内容物はスクリュ−が回転するから前進するのではなくシリンダ−とスクリュ−の摩擦力の差によって前進する訳であるから、シリンダ−内面は粗い方が良く、その意味では内面に凹凸又は直線溝や螺旋溝はあった方がよい、シリンダ−内面の溝については、ベ−カ−パ−キンス社（独）の輸入機パン粉押出機には古くから使用されているし、また日本でもＳ４７年頃コンクリ−トの瓦製造機として使用していた押出機に使用されていた前例がある。
この押出機は樹脂押出成形に使用されると判断されるが、原料変え、色変えに時間を用し完全除去にはシリンダ−分解等の手間がかかり時間のロスである。
従って本事項は公知公用の事項であり、未請求となったものと判断します。【０００６】
【特許文献２】〔特許第３６５９６８５〕  出願日  平成７年４月３日  登録日  平成１７年３月２５日  発明名称  熱可塑性樹脂混練押出機  シリンダ−の内周面に螺旋溝の形成で樹脂混練に寄与すると〔請求項１〕の中に記載されているが、これは、明らかに平成７年２月２４日の特開平８−２３００１６で公知であり、さらに同じく〔特許文献１〕に記載のベ−カ−パ−キンス社（独）の輸入機パン粉押出機、また日本でもＳ４７年頃コンクリ−トの瓦製造機として使用の前例がある。
この事により、これ以外の項目で本件が公告になったものと判断できるが、本発明乾燥機のシリンダ−内面リブ事項には抵触しないと判断します。【０００７】
【特許文献３】特許第３６５２７３６  出願日  平成７年６月１９日  登録日  平成１７年３月４日  発明名称  可塑化混練装置  シリンダ−内週に溝ではなく、フィンの機械加工と比較すれば、遥かに機械加工工数の増大につながり、高価なものとる、本発明の押出式真空乾燥機は溝であってフィンではないので本発明には全く抵触しない。【０００８】
【特許文献４】〔特許第２９５８２４８〕  出願日  平成６年１１月１７日  登録日  平成１１年７月２３日  発明名称  混練押出機１．〔請求項１〕の中に上記の混練押出機内面に複数の直線溝の設置は上記説明のとおり公知公用であり本押出式真空乾燥機に抵触しない。
２．〔請求項１〕の中の流路調整手段の板状部材５は可動で樹脂流量調整となっているが、本押出式真空乾燥機は固定式で真空室保持のために設置されているもので、本件とは目的も異なるし設置状況も異なっている。
【発明の概要】
〔概要説明〕
【０００９】  〔図１〕に示すとおりであるが、概略説明すると次のようになる。（例としてオカラで説明する）
１．ホッパ−１より投入されたオカラはスクリュ−２ａ、２ｂ、それと一体のフライト２ｃとシリンダ−の溝５（螺旋の事もある）よって左方に前進し、同時にシリンダ−外側の電熱ヒ−タ１１にて必要温度に加熱される、また〔図１〕に示すように、容積の減少により除々に圧縮され、更にフライトピッチの狭くなった３ａ部分で強く圧縮される、その際出てくる水分は底部水流出溝１０ａを流れて外部えの排出孔１０ｂより排出される。
２．３ａで圧縮されたオカラは固定のスクリュ−ブレカ−プレ−ト６ａ（以下ブレカ−プレ−トと言う）の孔６ｂを通過して（この孔により３ａ部分の圧縮は効果的になる）を通り適当な真空度の真空室に入り、適温になっているので水分の沸点に容易に達して蒸発、真空タンクに繋がる孔７ｂより真空タンクに導かれる。
３．真空室はスクリュ−３ａのオカラの圧縮、６ｂの孔の通過、通常のベント押出機では設置されていないスクリュ−フライト３ｂ、適切なオカラの再圧縮、オカラ通路１３ａ、１３ｂ、更に適切なパッキン（場合によっては２重にする）により厳重にシ−ルされている。
４．以上の各部署を通過しオカラは乾燥され左端１３ｂより吐出される。
〔目的達成のための各項目工程〕
【００１０】  乾燥機としては上記に説明のごとくに７項目、先ず必要事項であるが、これらを完全マスタ−したものは存在しない。
そこで種々研究の結果、加温したオカラをブレカ−プレ−トを有する連続式真空押出乾燥方式を採用、各工程を再度記載すると、  ホッパ−投入→適温に加温しながら徐々に圧縮→強く圧縮→水分は分離外部排出→ブレ−カ−プレ−ト孔を通過→真空室に入る→水分の沸点に容易に達し蒸発→真空タンクに水分を集める、その量が規定以上の達すれば自動排出→空気は真空プンプより排気。  真空ポンプは水封式のものを用いる、以上の構造で規定水分％以下に乾燥する構造。
上記は一軸を主に記載したが二軸乾燥機においてもスクリュ−本数は異なるが、同一構造、同一機能である、従って二軸〔図２〕においては主要用部分のみを記載した。
〔真空室採用の根拠〕
【００１１】１）塩化ビニ−ルパイプ成形において真空室の設置のもの、ないものとの物性差は家庭用溜め被尿タンク成形の際パイプを膨らますが、真空室を通過したパイプでは亀裂破損は１個もなく、真空室のないものでは多くのものに大なり小なり亀裂が発生した事。
２）真空ンク内の液を確認したところ水分は勿論のこと、樹脂の低留分モノマ−、ダイマ−といったものまで検出された事より真空室の威力を確認した。
３）通常のオカラの圧縮乾燥では７〜１０％水分率が普通であるが、真空室利用で５％程度にまで簡単に出来る事を確認した。
このような事は私が実際確認した事項であり、本には書かれていない事項で現場で経験した人とでないと理解できないであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】その７項目の課題その７項目の課題と解決手段を説明すると次のようになる。
１）省エネであること‐‐‐この事項ついいてはホッパ−ドライヤ−のように熱容量の低い、しかも送風に当たり３０〜５０％程度の送風ロスが起こるものは使用しない。
２）簡単な構造であること‐‐‐多く使われている押出機に特殊考案事項を付加したものとする。
（１）一般のベント押出機では押出量の多寡によってベントアップ現象（真空孔から内容物が溢れる現象）が起こるが、Ｓ５４年頃小生が考案したものでは発生しない。
（２）ブレカ−プレ−トを挿入する場合、押出量の多寡によって、ベントアプ現象が起こらず、しかも現在使用中の押出機の２倍以上の押出量を旧式押出機の改造で容易に押出量を吐出させるようにしたし、押出変動によるベントアップの問題点を排除できる。（ウインザ−押出機の改良）
３）連続工程であること‐‐‐押出方式であれば当然連続処理が出来るし、押出機のスクリュ−の回転数とブレカ−プレ−ト挿入で処理量の適用範囲を広くすることが出来る。
４）被圧縮物の弾性反発で水分が元に戻らないようにする。‐‐‐圧縮だけでは弾性反発が必ず起る、しかし圧縮したものを、次の真空室で開放し、蒸発によって水分低％の品物をすることが出来る。
５）臭気発散、被乾燥物こぼれのないこと。‐‐‐全閉式のため問題はない。
６）分解修理の簡単なこと。‐‐‐分解修理は押出機であるので当然簡単である。
７）砂等の混入にも耐摩耗性のあること。‐‐‐砂等の混入の場合でも、スクリュ−フライト、シリンダ−内面は窒化、ＨＩＰ（ｈｅａｔ  ｉｓｏｌａｔｅ  ｐｒｅｓｓ）、その他の方法で表面処理を行うことで耐摩耗性を向上させる。（この方法は多く用いられている）。
〔発明の効果と特徴〕【００１３】本発明はオカラ乾燥を主に考えたものであるが、その効果は次のようである。
１）オカラの中には未だ皮が付着したものもあり、これをスクリュ−中間の溝４ａ、ブレカ−プレ−ト６ａの溝４ｂとの摺り合わせによって完全に破砕することが出来た。
２）真空室７ａの真空保持はスクリュ−フライト３ａの圧縮、上記４ａ、４ｂの摺り合わせの破砕によってブレカ−プレ−ト６ａの孔６ｂが完全充満した、また出口通路１３ａ、最終出口孔１３ｂの形状の自由度を上げるための通常のベント機にはない圧縮フライト３ｂの形成、さらにパッキン６ｃによって完全に真空保持された。
３）ブレカ−プレ−ト６ａの働きで送り量変化を故意的に起こしてもベントアップする事はなかった。
４）スクリュ−圧縮フライト３ａによる水分排出は底部排水溝１０ａ、外部排水孔１０ｂより排出され更に水侵入防止パッキンも正常に働いた。
以上の事項によって本機は他の方式に比較して非常に有用であると言える。
〔一軸押出方式と二軸押出す方式の差〕【００１４】１．一軸押出機はシリンダ−の内面摩擦力に関係するのでフライトは二軸に比較して浅く、適当な本数の溝を形成させることにより、前進を確実なものにする。
また押出量は先端の圧力によって変動する。
２．二軸ではそれに引き換え噛み込みがよく、確動押出しで押出量は一軸とは大いに異なり、同一物質の押出しでは３〜５倍の押出量が可能でる。従ってスクリュ−長さは短くてよいし、前進のためのシリンダ−溝は不要である。
最大の欠点は軸間隔距離が小さいのでスラストベアリングが大きく出来ない事であるが、残飯等の反流動物、水飴等の高粘度のものでは大きな問題にはならない。
【産業上の利用可能性】
【００１５】  上記説明のように本発明機は小生がＳ５４年樹脂ベント押出機を欠点である押出量によるベントアップをブレカ−プレ−ト６ａで改良し、その他摺り合わせ溝の設置、１３ａ、１３ｂの形状に自由度を与えるべくスクリュ−フライト３ｂを設置したことにより、乾燥機として使用できるようにしたものである、また主とするオカラの乾燥機として改良したものであるから産業上の利用の可能性は充分あるし、一部変えれば樹脂押出機としても充分利用可能な押出機である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】は本発明の押出式真空乾燥機の上下方向断面図を示す。（含断面Ａ矢視、Ｂ矢視）
【図２】二軸押出乾燥機の横方向断面図を示す。従って真空タンクに繋がる孔２７ａが仮想線となり、一軸の排水溝１０ａ、排水孔１０ｂは隠れて見えないが設置されている。孔摺る合わせ部の形状は、二軸ではＣ矢視ではフライト２４ａ、ブレカ−プレ−ト２６ａの通過孔２６ｂの間に形成される。
【符号の説明】
【００１７】〔図１〕
１：押出式真空乾燥機のホッパ−
２ａ：一軸スクリュ−
２ｂ：オカラを一軸スクリュ−で加熱しながら移送し、除々の圧縮する
２ｃ：一軸スクリュ−フライト
３ａ：一軸スクリュ−フライトの強い圧縮部
３ｂ：オカラ出口の一軸スクリュ−フライト圧縮部
３ｃ：一軸スクリュ−中間円板の切り込み
４ａ：一軸スクリュ−中間の切り込みつき円板溝（Ａ矢視参照）
４ｂ：一軸中間のスクリュ−ブレカ−プレ−ト４ａと摺り合わす溝
５ａ：シリンダ−内面の溝（オカラを前進させるための溝、直線型、スパイラル型等）プレ−ト６ａ右側
５ｂ：シリンダ−内面の溝（オカラを前進させるための溝、直線型、スパイラル型等）プレ−ト６ａ左側
６ａ：ブレカ−プレ−ト（上下２つ割りとする）
６ｂ：ブレカ−プレ−トのオカラ通過孔
６ｃ：ブレカ−プレ−ト６ａの真空保持用パッキン（６個）
７ａ：真空室（シリンダ−と一軸谷径との隙間）
７ｂ：真空タンクに繋がる孔
７ｃ：真空タンクに繋がる管
７ｄ：真空タンク（基準以上に溜まれば自動排出装置付き）
７ｅ：真空ポンプ
７ｆ：真空ポンプの排気管
８ａ：前後シリンダ−締結ボルト
８ｂ：前後シリンダ−締結ナット
９  ：水侵入防止パッキン
１０ａ：底部水流出溝
１０ｂ：外部えの水排出孔
１１：バンドヒ−タ−
１２：スラストベアリング
１３ａ：オカラの排出通路
１３ｂ：オカラの排出口
１４：モ−タ−
１５ａ：本体の架台
１５ｂ：シリンダ−先端の支え
２１：押出式真空乾燥機のホッパ−
２２ａ：二軸スクリュ−
２２ｂ：オカラ等を二軸スクリュ−で加熱しながら移送し、除々の圧縮する
２３ａ：３ａ：二軸スクリュ−フライトの強い圧縮部
２３ｂ：オカラ出口の二軸スクリュ−フライト圧縮部
２４ａ：二軸スクリュ−中開の先端フライトの溝（Ｃ矢視参照）
２４ｂ：二軸中間のブレカ−プレ−ト２４ａと摺り合わす溝
２６ａ：ブレカ−プレ−ト（上下２つ割りとする）
２６ｂ：ブレカ−プレ−トのオカラ等の通過孔
２７ａ：真空室（シリンダ−と主軸谷径との隙間）
２７ｂ：真空タンクに繋がる孔（横方向断面図のため仮想線）
２７ｄ：真空タンク（基準以上に溜まれば自動排出装置付き）
２７ｅ：真空ポンプ
２７ｆ：真空ポンプの排気管
【図１】
2011133212.tif 000003
【図２】
2011133212.tif 000004