(57)【要約】【課題】  原材料とスクリーンとの間でのすべりを軽減することにより、造粒能力を飛躍的に高めることのできる、新規な横押出式スクリュー型押出造粒機の開発を技術課題とした。【解決手段】  スクリーン５０は、その表面に押出成形孔５０ａを菱形状に連続配列して成るものであり、菱形の長対角線がエクストラクタ５１の回転方向に沿って配され、更に短対角線方向に沿った縞状凹凸５０ｃが形成されたものであることを特徴として成り、縞状凹凸５０ｃによって、原材料Ａとスクリーン５０との間の摩擦抵抗を増し、原材料Ａの滑りを低減し、造粒能力を向上させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿潤状態の原材料をスクリューケース内で回転するスクリューにより加圧、圧縮しながら前記スクリューの終端部に設けられたエクストラクタまで強制的に送り込み、このエクストラクタの摺動作用と押出圧力によって前記エクストラクタの外周に取り付けた半円環状のスクリーンから押し出して造粒する装置において、前記エクストラクタは、スクリュー取付部と、原材料をスクリーン内面に押し付ける押付作用端を有する材料押付部と、原材料をエクストラクタの案内作用端から押付作用端まで輸送する材料輸送部とを具えて成り、また前記スクリーンは、その表面に押出成形孔を菱形状に連続配列して成るものであり、菱形の長対角線が前記エクストラクタの回転方向に沿って配され、更に短対角線方向に沿った縞状凹凸が形成されたものであることを特徴とする横押出式スクリュー型押出造粒機。
【請求項２】
前記縞状凹凸は、エクストラクタの回転方向に直交するように配されたものであることを特徴とする請求項１記載の横押出式スクリュー型押出造粒機。
【請求項３】
前記スクリーンの内面は、面粗さを粗く形成されたものであることを特徴とする請求項１または２記載の横押出式スクリュー型押出造粒機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は医薬品、食品、化学工業薬品、肥料、飼料等を取り扱う分野において、湿潤状態の原材料を押出造粒するために使用される横押出式スクリュー型押出造粒機に関するものであって、特に造粒能力を飛躍的に向上させた装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
医薬品、食品等、湿潤状態の原材料から径がおよそ１ｍｍ以下の造粒物を得る装置である押出造粒機の造粒原理は、押出成形孔を多数有するスクリーンの内側に、押出羽根またはエクストラクトスクリュー等の押出部材を配し、スクリーンと押出部材との間に送り込まれた原材料を押出成形孔から押し出して造粒するというものである。
ところで本出願人は、新たな横押出式のスクリュー型押出造粒装置を開発し、すでに特許出願に及んでいる（特許文献１参照）。この装置は本発明に係る装置の基本構成を具えて成る装置であって、図２に示すように半円環状スクリーン５０のスクリーン幅中央における断面のスクリーン径Ｒを増加させても、当該断面に直交する断面のスクリーン径ｒを変えない限りはスクリーン強度が低下することなく、結果的にスクリーン面積を増して造粒能力を増加させ、装置のスケールアップを可能にしたものである。
なお前記半円環状スクリーン５０は、球面状のスクリーンに比べて絞り加工時の歪みによる押出成形孔の変形を小さくすることができ、複雑な工程を要しないので安価に製作することができるものである。
【０００３】
また本出願人は、前記横押出式スクリュー型押出造粒機１を改良し、より高い造粒能力を有する装置を開発してすでに特許出願に及んでいる（特許文献２参照）。この装置は図２に示すように、原材料を圧縮するスクリュー４０の先端を多条に形成し、半円環状スクリーン５０への材料の供給を均等に行い、造粒負荷を均等にして単位造粒速度当たりの消費電力を低減するようにしたものである。
【０００４】
更にまた本出願人は、前記横押出式スクリュー型押出造粒機１を更に改良し、より高い造粒能力を有する装置を開発してすでに特許出願に及んでいる（特許文献３参照）。この装置は図２に示すように、エクストラクタ５１の材料輸送部５１ｃの頂稜部Ｌを、エクストラクタ５１の回転方向へ向かうにつれて頂稜部Ｌの高さを漸減するとともに、エクストラクタ５１の回転方向に向かう渦巻き状に形成することにより、原材料Ａの滞留、付着を防止し、より高い造粒能力が得られるようにしたものである。
【０００５】
更にまた本出願人は、前記横押出式スクリュー型押出造粒機１を更に改良し、より高い造粒能力を有する装置を開発してすでに特許出願に及んでいる（特許文献４参照）。この装置は図２に示すように、半円環状スクリーン５０の内側面またはエクストラクタ５１における少なくとも原材料Ａの案内面のいずれか一方または双方の面粗さを、シボ加工等によって粗くして、これら部材と原材料Ａとの間の摩擦抵抗を増加するようにしたものである。
【０００６】
以上のように本発明者は新たな横押出式スクリュー型押出造粒機を開発するとともに、その後もこの装置の改良を継続して行ってきた。
【特許文献１】特開平１０−１９２６８８号公報
【特許文献２】特開平１１−５７４５２号公報
【特許文献３】特開平１１−２４４６８４号公報
【特許文献４】特開２０００−２５４４７６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はこのようなたゆみない研究開発の一環としてなされたものであって、原材料とスクリーンとの間でのすべりを軽減することにより、造粒能力を飛躍的に高めることのできる、新規な横押出式スクリュー型押出造粒機の開発を技術課題としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち請求項１記載の横押出式スクリュー型押出造粒機は、湿潤状態の原材料をスクリューケース内で回転するスクリューにより加圧、圧縮しながら前記スクリューの終端部に設けられたエクストラクタまで強制的に送り込み、このエクストラクタの摺動作用と押出圧力によって前記エクストラクタの外周に取り付けた半円環状のスクリーンから押し出して造粒する装置において、前記エクストラクタは、スクリュー取付部と、原材料をスクリーン内面に押し付ける押付作用端を有する材料押付部と、原材料をエクストラクタの案内作用端から押付作用端まで輸送する材料輸送部とを具えて成り、また前記スクリーンは、その表面に押出成形孔を菱形状に連続配列して成るものであり、菱形の長対角線が前記エクストラクタの回転方向に沿って配され、更に短対角線方向に沿った縞状凹凸が形成されたものであることを特徴として成るものである。
この発明によれば、縞状凹凸によって、原材料とスクリーンとの間の摩擦抵抗を増し、原材料の滑りを低減し、造粒能力を向上させることができる。
【０００９】
また請求項２記載の横押出式スクリュー型押出造粒機は、前記要件に加え、前記縞状凹凸は、エクストラクタの回転方向に直交するように配されたものであることを特徴として成るものである。
この発明によれば、原材料とスクリーンとの間の摩擦抵抗をより一層増して、造粒能力を更に向上させることができる。
【００１０】
更にまた請求項３記載の横押出式スクリュー型押出造粒機は、前記要件に加え、前記スクリーンの内面は、面粗さを粗く形成されたものであることを特徴として成るものである。
この発明によれば、原材料とスクリーンとの間の摩擦抵抗を更により一層増して、造粒能力を更に向上させることができる。
そしてこれら各請求項記載の発明の構成を手段として前記課題の解決が図られる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、原材料とスクリーンとの間の摩擦抵抗が増大するため、原材料のすべりを激減させて造粒能力を飛躍的に向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下本発明の横押出式スクリュー型造粒装置について、図示の実施例に基づいて説明するものであるが、この実施例に対して本発明の技術的思想の範囲内において適宜変更を加えることも可能である。
【実施例】
【００１３】
本発明の横押出式スクリュー型押出造粒機１は図１に示すように、一例として移動可能な架台２上に固定されるものであり、駆動部３と、投入された原材料Ａを搬送する搬送部４と、実質的に造粒作用を行う造粒部５とを具えて構成されている。
【００１４】
以下上述の横押出式スクリュー型押出造粒機１を構成する各要素について詳細に説明する。まず前記駆動部３は、モータＭの出力軸に減速機３０、カップリング３１、軸受箱３２及び駆動軸３３が接続されて成るものであり、この駆動軸３３に対して後述する搬送部４におけるスクリュー４０が接続される。
【００１５】
また前記搬送部４は、架台２から立ち上げられた適宜の支持部材により支えられている円筒状のスクリューケース４１と、このスクリューケース４１内に具えられたスクリュー４０と、このスクリュー４０の基端上方に挿設されるホッパ４２とを具えて成る。
更にこの実施例では、前記スクリュー４０の終端部、具体的には後述する半円環状スクリーン５０近傍のスクリュー羽根を多条にするものであって、スクリュー４０の基端から終端にわたってメインスクリュー羽根４３を設けるとともに、前記スクリュー４０終端部にサブスクリュー羽根４４を設けた二条の形態とした。
【００１６】
次に前記造粒部５について説明すると、このものは前記スクリューケース４１の終端に対し、スクリーン取付具５２を用いて設けられる二片一対の半円環状スクリーン５０と、これら半円環状スクリーン５０の内側に設けられるとともに前記スクリュー４０の終端に固定される押出部材たるエクストラクタ５１とを具えて成る。
【００１７】
前記半円環状スクリーン５０は図２に示すように、パンチングされた成形用材料を絞り加工して成る、断面形状を半径ｒの半円とした半径Ｒの半円環状部材であり、外周縁全域に対してフランジ５０ｂが形成され、前記半円環状の部分に対してその全面に、一例として直径が１ｍｍ以下の押出成形孔５０ａが開孔比約２０％で多数穿設されて成るものである。
【００１８】
なお前記押出成形孔５０ａは図４（ｂ）に示すように菱形状に連続配列されるものであり、菱形の長対角線が後述するエクストラクタ５１の回転方向に沿って配され、絞り加工時に短対角線方向に沿って形成される縞状凹凸５０ｃを、エクストラクタ５１の回転方向に直交させるものである。
ここで前記縞状凹凸５０ｃが絞り加工時に形成される原理について説明すると、前記押出成形孔５０ａは図４に拡大して示すように、なるべく多数が形成されるように隣り合う列を互いにずらして配列されるものであり、このため菱形状パターンが連続した模様を描くものである。そして絞り加工時には強度の低い、孔間の短い個所が伸長されるため、図４に拡大して示すように金属板の厚みに規則的なばらつきが生じて、半円環状スクリーン５０の表裏面に縞状凹凸５０ｃが形成されるものである。なお図中では肉厚の薄くなった部分にハッチングを施している。
【００１９】
また原材料Ａの性状によっては、前記押出成形孔５０ａを図４（ｂ）中最下部の拡大図に示すように、菱形の長対角線を後述するエクストラクタ５１における材料輸送部５１ｃに沿って配し、絞り加工時に形成される縞状凹凸５０ｃが原材料Ａの流れ方向に直交するようにすることが好ましい場合もある。
【００２０】
更にまたこの実施例では、前記半円環状スクリーン５０の内側面の面粗さを粗くするものであり、一例としてシボ加工を施すものとする。このシボ加工を施す手法としては、サンドブラストによる方法、化学エッチング法、フォトエッチング法、電鋳法または放電加工による方法等、適宜公知の手法が採り得るものであるが、この実施例では一例としてサンドブラストによる方法を採用し、面粗さを１５μＲａとなるようにした。
【００２１】
また前記スクリーン取付具５２は図２に示すように、前記半円環状スクリーン５０におけるフランジ５０ｂの半円曲面と同一の曲面を有する形状保持部５２ａに対して、その中央部長手方向に幅矯正部５２ｂを開口して成るものである。また形状保持部５２ａにおける曲面は前記フランジ５０ｂとほぼ同一の半径であって、幅矯正部５２ｂは半円環状スクリーン５０の半円環部を外部に出すように開口されて成るものである。そして形状保持部５２ａの曲面の上下両端に平坦部５２ｃが形成されるのであり、ここには半円環状スクリーン５０に形成されたボルト用の孔と対応した位置に同様の孔が形成される。
そしてこのようなスクリーン取付具５２を用いることにより、半円環状スクリーン５０の保形性を高め、安定した造粒を行うことが可能となるものである。
【００２２】
また前記押出部材たるエクストラクタ５１は図２、３に示すように、スクリュー取付部５１ａと、原材料Ａを前記半円環状スクリーン５０内面に押し付ける材料押付部５１ｂと、原材料Ａをスクリュー４０終端部から材料押付部５１ｂまで輸送（誘導）する材料輸送部５１ｃとが形成されて成るものである。
前記スクリュー取付部５１ａは、エクストラクタ５１の中心部分を円柱状にはつり、その内周部にキー溝を有するように形成されたものである。
また前記材料押付部５１ｂは、前記スクリュー取付部５１ａに対して対向するよう二カ所に形成されるものであり、前記半円環状スクリーン５０の内側とほぼ同じ寸法（２ｒ）の厚さであって、半円環状スクリーン５０の裏面に最も近接する場合その回転軸を含む断面形状が、半円環状スクリーン５０の断面形状とほぼ同心の円弧状に形成される。なおエクストラクタ５１と半円環状スクリーン５０との最近接部において、その隙は１ｍｍ以下であり、エクストラクタ５１の円弧状曲面により原材料Ａを半円環状スクリーン５０内面に押し付けるものであるため、この曲面を押付作用端と定義する。
また材料押付部５１ｂは、その内側すなわちスクリュー４０側がスクリュー４０の輸送溝を延長する形でくり抜かれて形成されるものであり、この部分をくり抜き部５１ｄとする。
【００２３】
また前記材料輸送部５１ｃは、スクリュー４０から送り込まれた原材料Ａをその送り方向を９０°異ならせて半円環状スクリーン５０内面に向かって送るものであり、案内作用端から押付作用端まで滑らかな曲線状に形成されるものである。
なお前記案内作用端とは、スクリュー４０から送り込まれた原材料Ａが材料輸送部５１ｃにおいてまず最初に案内される部分を称するものである。因みに図３に示すように材料輸送部５１ｃの外端縁を頂稜部Ｌとし、回転軸からこの頂稜部Ｌまでの距離を頂稜部高さとすれば案内作用端部分の頂稜部高さは最も低く、押付作用端部分の頂稜部高さは最も高く形成される。また前記頂稜部Ｌは、エクストラクタ５１の回転方向へ向かうにつれて頂稜部高さを漸減するとともに、エクストラクタ５１の回転軸中心に向かう渦巻き状に形成される。
【００２４】
そしてこの実施例では、前記エクストラクタ５１における材料押付部５１ｂ及び材料輸送部５１ｃを原材料案内面とするものであり、少なくともこの原材料案内面は面粗さを粗くするものであって、一例として面粗さを１５μＲａとしたシボ加工を施すものとした。またシボ加工を施す手法としては、サンドブラストによる方法、化学エッチング法、フォトエッチング法、電鋳法または放電加工による方法等、適宜公知の手法が採り得るものである。
【００２５】
本発明の横押出式スクリュー型押出造粒機１は一例として上述したように構成されるものであり、この装置を用いた造粒の際には、半円環状スクリーン５０の内側面に形成される縞状凹凸５０ｃがエクストラクタ５１の回転方向、すなわち原材料Ａの流れ方向に直交するため抵抗が最大となり、エクストラクタ５１と半円環状スクリーン５０との間に位置した原材料Ａは滑りを起こして流動が妨げられてしまうことがなく、このため造粒が効率的に行われるものである。
なお縞状凹凸５０ｃがエクストラクタ５１の回転方向と平行になるような半円環状スクリーン５０を、縞状凹凸５０ｃがエクストラクタ５１の回転方向に直交するような半円環状スクリーン５０に取り替えることにより、例えば鰹だしの造粒においては造粒能力が４００ｋｇ／ｈから７００ｋｇ／ｈへと飛躍的に向上することが確認されている。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の横押出式スクリュー型押出造粒機を示す斜視図である。
【図２】同上縦断側面図並びにエクストラクタ、半円環状スクリーン及びスクリーン取付具を拡大して示す斜視図である。
【図３】エクストラクタを一部破断して示す斜視図である。
【図４】円環状スクリーンを示す側面図及び平面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１        横押出式スクリュー型押出造粒機
２        架台
３        駆動部
４        搬送部
５        造粒部
３０      減速機
３１      カップリング
３２      軸受箱
３３      駆動軸
４０      スクリュー
４１      スクリューケース
４２      ホッパ
４３      メインスクリュー羽根
４４      サブスクリュー羽根
５０      半円環状スクリーン
５０ａ    押出成形孔
５０ｂ    フランジ
５０ｃ    縞状凹凸
５１      エクストラクタ
５１ａ    スクリュー取付部
５１ｂ    材料押付部
５１ｃ    材料輸送部
５１ｄ    くり抜き部
５２      スクリーン取付具
５２ａ    形状保持部
５２ｂ    幅矯正部
５２ｃ    平坦部
Ａ        原材料
Ｌ        頂稜部
Ｍ        モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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