(57)【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、前記エクストラクタの摺動作用と押出圧力によって前記スクリューケース終端の側面部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、この材料輸送部の頂稜部は、エクストラクタ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の回転軸中心に向かう渦巻き状に形成され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】
前記スクリューは先端部のスクリュー羽根が多条に形成され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】
前記エクストラクタは材料押付部のスクリュー側がくり抜かれて形成され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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスクリュー型押出造粒機に関するものであって、特に医薬品、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広く使用される横押出式スクリュー型押出造粒機に係るものである。
【０００２】
【発明の背景】
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方法には、攪拌造粒法、流動層造粒法、転動造粒法、押出造粒法等がある。これらの方法のうち、造粒物の大きさが均一で歩留りが高く、更に生産効率が高い点では、押出造粒法が最も優れており、この押出造粒法を採用した小粒径用の押出造粒機には、バスケット式、前押出式スクリュー型、横押出式スクリュー型等がある。
【０００３】
これらの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。
【０００４】
従って造粒能力を向上させるには、スクリーン面積を増やして押出成形孔の数を多くすればよいから、現状の各種押出造粒機においてもこのような設計傾向となっている。しかしながら、単純にスクリーン面積を増やすだけではスクリーン強度を低下させることとなり、この問題を解決するために特公平６−２２６６９号「前押出式スクリュー型押出し造粒機」に開示されるような球面状スクリーンが提案されている。しかし球面状スクリーンにあってもその強度は、直径が大きくなると低下するため、スクリーン面積を増しても実際には造粒能力を上げることができず、ある限度径以上にスケールアップすることができないのが現状であった。
【０００５】
そこで本出願人はこのような問題を解決するために特願平８−３５８１０２号「横押出式スクリュー型押出造粒機」を案出し、特許出願に及んでいる。このものはスクリーンを円環状に形成し、スクリーン幅中央における断面のスクリーン径を増加させても、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。
またこの円環状スクリーンは、球面状スクリーンに比べ、絞り加工時の歪みによる押出成形孔の変形を小さくでき、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。
更に本出願人はより高い造粒能力を技術的な開発テーマとして特願平９−２３３３５８号「スクリュー型押出造粒機」を案出し、特許出願に及んでいる。このものは原材料を圧縮するスクリューの先端を多条に形成し、原材料をスクリーンに押し付けるエクストラクタの形状を改良したものである。
【０００６】
以上のように種々の開発や実験を重ねスクリーンやスクリューの設計仕様はある程度決定したものの、現実にはまだ原材料がスクリュー先端部すなわちエクストラクタ部分等で滞留、付着することがあり、その場合には造粒能力の低下や消費電力の浪費を招くこととなりこのような点において改善の余地が残されていた。
【０００７】
【開発を試みた技術的課題】
本発明はこのような背景を認識してなされたものであって、原材料の滞留、付着を防止し、より高い造粒能力が得られる新規な横押出式スクリュー型押出造粒機の開発を試みたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
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、前記エクストラクタの摺動作用と押出圧力によって前記スクリューケース終端の側面部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、この材料輸送部の頂稜部は、エクストラクタ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の回転軸中心に向かう渦巻き状に形成されることを特徴として成るものである。
この発明によれば、原材料がスムーズに流動し、滞留量が著しく減少するとともに、造粒能力の増加、消費電力の低減化が図れエクストラクタ部分での原材料の無駄な混合がなくスクリーンを破損させることもない。
【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、前記請求項１記載の要件に加え、前記スクリューは先端部のスクリュー羽根が多条に形成されることを特徴として成るものである。
この発明によれば、スクリーンへの原材料の供給がより均等に行え、造粒負荷をより一層均等にすることができる。
【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、前記請求項１または２記載の要件に加え、前記エクストラクタは材料押付部のスクリュー側がくり抜かれて形成されることを特徴として成るものである。
この発明によれば、原材料が押し出し流れとなり滞留することがなく、消費電力を低減することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の横押出式スクリュー型押出造粒機１を図示の実施の形態に基づき説明する。
まず横押出式スクリュー型押出造粒機１は、図１に示すように移動可能な架台２に固定されて成り、図１、２に示すようにスクリュー４０を駆動するための駆動部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。
【００１２】
以下前記主要構成部について詳細に説明する。まず駆動部３は、モータＭの出力軸が減速機３０に接続され、以降、カップリング３１、軸受箱３２及びスクリュー駆動軸３３が接続されて成り、このスクリュー駆動軸３３にスクリュー４０が接続される。
【００１３】
次に搬送部４について説明する。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、スクリュー４０の基端上部に挿設されるホッパ４２とを具えて成るものである。
なおこの実施の形態では、前記スクリュー４０を一基具えた単軸式としたが、二基以上を具えた多軸式とすることもできる。
【００１４】
またスクリュー４０は、一例として本出願人による発明である特願平９−２３３３５８号「スクリュー型押出造粒機」に開示したものを適用するものであり、具体的には後述する半円環状スクリーン５０近傍の部分のスクリュー羽根を多条にするのであって、この実施の形態においてはスクリュー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先端部にサブスクリュー羽根４４を設けて二条に形成する。
【００１５】
次に造粒部５について説明する。造粒部５は、スクリューケース４１の終端にスクリーン取付具５４を用いて設けられる二基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、スクリュー４０の終端に固定されるエクストラクタ５１とを具えて成るものである。
【００１６】
前記半円環状スクリーン５０は、一例として本出願人による発明である特願平８−３５８１０２号「横押出式スクリュー型押出造粒機」に開示したものを適用するものであり、図２、４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を具えて成る。
そしてこの半円環状の部分に対しては、全面に一例として直径が１ｍｍ以下の押出成形孔５０ａを開孔比約２０％で多数穿設して成る。
因みに前記パンチングされた成形材料をこの実施の形態の半円環状スクリーン５０に絞り加工する際には、成形前の孔径に対する歪みの量が少なくて済む。
【００１７】
なおこの実施の形態では、半円環状スクリーン５０はパンチングプレートから絞り加工して形成するが、孔を開けていない板を半円環状に成形してからエッチング等により押出成形孔５０ａを形成することも可能である。
【００１８】
次にエクストラクタ５１について説明する。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まで輸送する材料輸送部５１ｃとを具えて成るものである。
スクリュー取付部５１ａは一例として概ね円筒状を呈し、内周部にキー溝を有するように形成される。なおこの実施の形態ではスクリュー取付部５１ａはエクストラクタ５１と一体で加工されているが、エクストラクタ５１とは別部材で形成し、溶接等で固着する形態も可能である。
【００１９】
材料押付部５１ｂは、このスクリュー取付部５１ａに対して対向するよう二カ所に形成される。またこのものは半円環状スクリーン５０内側とほぼ同じ寸法（２ｒ）の厚さを有しており、半円環状スクリーン５０裏側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。なお最近接部においてその隙は１ｍｍ以下であり、こ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、この部分をくり抜き部５１ｄとする。
【００２０】
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上に形成される。なお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。
【００２１】
またこの実施の形態では、材料押付部５１ｂ、材料輸送部５１ｃをそれぞれ二カ所に設けたが、これらの数は造粒条件に応じて適宜変更されるが、スクリュー羽根の条数と同じであることが望ましい。
【００２２】
更にまた前記半円環状スクリーン５０を造粒部５に取り付けるにあたっては、この半円環状スクリーン５０の幅を矯正し、スクリーン袖部のフランジ５０ｂを固定するためのスクリーン取付具５４を用いる。
このものは図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５４ａに対して、その中央部長手方向に幅矯正部５４ｂを開口して成るものである。形状保持部５４ａ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５４ｂ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る。そして形状保持部５４ａの曲面の上下両端に平坦部が形成されるのであり、ここには半円環状スクリーン５０と対応した位置にボルト用の孔が形成される。
このようなスクリーン取付具５４を用いることで半円環状スクリーン５０の形状精度を安定化し、安定した造粒を行うことができる。
【００２３】
次に上述した横押出式スクリュー型押出造粒機１を用いた造粒の態様について説明する。まず、図２に示すように前処理を施され、可塑性を有した原材料Ａをホッパ４２に投入する。投入された原材料Ａはスクリューケース４１内に入り、回転しているスクリュー４０に設けられたメインスクリュー羽根４３によって徐々に加圧、圧縮されながら輸送される。
【００２４】
そして強制的にスクリューケース４１内の終端付近まで送り込まれると、メインスクリュー羽根４３及びサブスクリュー羽根４４によって圧力は最大となり、原材料Ａはエクストラクタ５１における材料輸送部５１ｃに均等に供給される。
一方エクストラクタ５１はスクリュー４０とともに回転しており、原材料Ａは材料輸送部５１ｃの表面を頂稜部Ｌに沿うように案内作用端から押付作用端まで半円環状スクリーン５０の押出成形孔５０ａに向けてスムーズに押しやられる。ここに材料押付部５１ｂが回転してくると、押付作用端により原材料Ａは半円環状スクリーン５０に押し付けられ、押出成形孔５０ａから外部に押し出されて、連続的に押出成形が行われる。
なおこの実施の形態では、スクリュー４０を水平に設定した横押出式スクリュー型押出造粒機１を適用したが、必ずしもその必要はなく例えばスクリュー４０を鉛直に設定した造粒機やスクリュー４０を傾斜させた造粒機等を適用することも可能である。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１記載の横押出式スクリュー型押出造粒機によれば、原材料Ａがスムーズに流動し、滞留量が著しく減少するとともに、造粒能力の増加、消費電力の低減化が図れエクストラクタ５１部分での原材料Ａの無駄な混合がなくスクリーンを破損させることもない。
【００２６】
また請求項２記載の横押出式スクリュー型押出造粒機によれば、半円環状スクリーン５０への原材料Ａの供給がより均等に行え、造粒負荷をより一層均等にすることができる。
【００２７】
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によれば、スクリュー４０の軸方向に輸送されてきた原材料Ａを受け入れスムーズに材料押付部５１ｂに導くため、原材料Ａは押し出し流れとなり滞留することがなく、消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【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及び半円環状スクリーンを拡大して示す斜視図である。
【図３】エクストラクタの断面形状の変化を示す説明図である。
【図４】半円環状スクリーンの正面図（ａ）並びに側面図（ｂ）である。
【符号の説明】
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    スクリュー駆動軸
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
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
５４    スクリーン取付具
５４ａ  形状保持部
５４ｂ  幅矯正部
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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