JP2015120099A - 押出造粒機 - Google Patents

Abstract

【課題】スクレーパ羽根回転数の増加や装置サイズの増大を伴うことなく、従来に比してその処理量を増加させること。
【解決手段】この押出造粒機は、複数の開口が形成された円筒スクリーン5内に設けられ、旋回軸線A0周りに回転駆動されるスクレーパ羽根6を備える。スクレーパ羽根6は、主軸部11と、主軸部11から互いに反対方向に延在する一対のスクレーパアーム12を有する。スクレーパアーム12は、原料を押圧するスクレーパアーム外周面13を含む。旋回軸線A0を中心とした半径方向におけるスクレーパアーム外周面13と円筒スクリーン5の内周面24との離間距離を、スクレーパアーム13の先端位置を角度0°として旋回軸線周りに測定した場合、角度が大きくなるにつれて離間距離の増加量が増大し、離間距離の増加量のピークが、旋回軸線A0周りの角度において90°〜180°の範囲に設定される。
【選択図】図４

Description

本発明は、円筒状に形成されたスクリーン（円筒スクリーン）の複数の開口（造粒孔）を介して原料を押し出すことにより、原料をペレット状に成形加工するための押出造粒機に関する。

従来より、食品や医薬品などの成形加工のために押出造粒機が使用されており、典型的な押出造粒機の一つに、複数の開口（造粒孔）が形成された円筒スクリーンの内側に、スクレーパ羽根と呼ばれる部材を配置し、これにより造粒本体部を構成したものがある（特許文献１）。

図１２は、従来の押出造粒機の、円筒スクリーン５０とスクレーパ羽根５１とから成る造粒本体部４０の水平断面図である。円筒スクリーン５０内に設けられたスクレーパ羽根５１は、垂直方向に延びる旋回軸線Ａ０を含むスクレーパ羽根主軸部５２と、このスクレーパ羽根主軸部５２から互いに反対方向に延在する一対のスクレーパアーム５３、５３と、を備える。

一対のスクレーパアーム５３、５３のそれぞれには、造粒本体部４０の円筒スクリーン５０内に投入された原料を押圧するためのスクレーパアーム外周面５４、５４が形成されている。スクレーパアーム５３、５３の先端部は、着脱自在のアタッチメント部材であるスクレーパ５５、５５によって形成されており、このスクレーパ５５の外周端部先端は、上述のスクレーパアーム外周面５４の仮想延長線位置に合致している。

従来の押出造粒機のスクレーパアーム外周面５４は、１種類の関数曲線（アルキメデス螺旋など）に近似するように、旋回軸線Ａ０とは異なる位置にある点Ｏを中心とした半径Ｒの円の円弧にほぼ沿わせて、その仮想水平面における輪郭が規定されている。このように従来の押出造粒機においては、そのスクレーパアーム外周面５４の仮想水平面における輪郭が、実質上１種類の円弧によって規定されている。

上記構成より成る従来の押出造粒機においては、湿潤した粉体などから成る原料を造粒本体部４０の円筒スクリーン５０の内部に投入し、旋回軸線Ａ０周りにスクレーパ羽根５１を回転駆動すると、スクレーパアーム５３、５３のスクレーパアーム外周面５４、５４が原料を押圧する。すると、スクレーパアーム外周面５４と円筒スクリーン５０の内周面との離間距離が、アーム先端部に向かって狭くなっているため、スクレーパ羽根５１の回転に伴って、造粒本体部４０の円筒スクリーン５０内の原料が、アーム先端側に向けて押し込まれながら加圧される。

造粒本体部４０の円筒スクリーン５０の内部で加圧された原料は、アーム先端部付近において、円筒スクリーン５０の複数の開口を介して外部に押し出され、ペレット状に成形加工される。即ち、スクレーパ羽根５１の回転に伴って原料がアーム先端側に向けて押し込まれ、原料にかかる圧力がスクリーン開口（造粒孔）を通過するための臨界圧力を超えると、スクリーン開口を介して原料が外部に押し出される。

上述した従来の押出造粒機においてその処理量を増加させるためには、スクレーパ羽根５１の回転数を上げるか、或いは、スクレーパ羽根５１のスクレーパアーム外周面５４の面積およびこれに対向する円筒スクリーン５０のスクリーン開口面積を増加させる必要があった。

特開平１１−１４７０３４号公報

ところが、処理量を増やすためにスクレーパ羽根回転数を上げると、それに応じて製品に練りが加えられるため、練りを嫌がる用途ではスクレーパ羽根回転数に制約があり、処理量を増加させようとしても限界があった。

また、スクレーパ羽根５１のスクレーパアーム外周面５４の面積および円筒スクリーン５０のスクリーン開口面積を増加させると、これに応じて押出造粒機全体のサイズも大きくなってしまい、その機器価格の増加にもつながる。

このため、スクレーパ羽根５１の回転数を増加させることなく、また、スクレーパアーム外周面５４の面積および円筒スクリーン５０のスクリーン開口面積を増大させることもなく、その処理量を増加させることが求められていた。

本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みて成されたものであり、スクレーパ羽根回転数の増加や装置サイズの増大を伴うことなく、従来に比してその処理量を増加させることができる押出造粒機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の特徴による押出造粒機は、複数の開口を介して原料を押し出すことにより前記原料を成形加工する押出造粒機において、前記複数の開口が形成された円筒スクリーンと、前記円筒スクリーン内に設けられ、旋回軸線周りに回転駆動されるスクレーパ羽根と、を備え、前記スクレーパ羽根は、前記旋回軸線を含む主軸部と、前記主軸部から互いに反対方向に延在する一対のスクレーパアームと、を有し、前記スクレーパアームは、前記円筒スクリーン内に投入された前記原料を押圧するためのスクレーパアーム外周面を含み、前記旋回軸線を中心とした半径方向における前記スクレーパアーム外周面と前記円筒スクリーンの内周面との離間距離を、前記スクレーパアームの先端位置を角度０°として前記旋回軸線周りに測定した場合、前記旋回軸線周りの角度が大きくなるにつれて前記離間距離の増加量が増大し、前記離間距離の増加量のピークが、前記旋回軸線周りの角度において９０°〜１８０°の範囲に設定されている、ことを特徴とする。

また、好ましくは、前記離間距離の増加量のピークが、前記旋回軸線周りの角度において１０５°〜１３５°の範囲に設定されている。

また、好ましくは、前記旋回軸線に垂直な仮想平面における前記スクレーパアーム外周面の輪郭が、少なくとも２種類の円弧によって規定されている。

また、好ましくは、前記少なくとも２種類の円弧は、前記スクレーパアームの先端側に配置された先端側円弧と、前記スクレーパアームの基端側に配置され、前記先端側円弧よりも大きな半径を有する基端側円弧と、を含む。

また、好ましくは、前記スクレーパアームの先端と前記円筒スクリーンの内周面との離間距離が５ｍｍ以内である。

上記課題を解決するために、本発明の第２の特徴による押出造粒機は、複数の開口を介して原料を押し出すことにより前記原料を成形加工する押出造粒機において、前記複数の開口が形成された円筒スクリーンと、前記円筒スクリーン内に設けられ、旋回軸線周りに回転駆動されるスクレーパ羽根と、を備え、前記スクレーパ羽根は、前記旋回軸線を含む主軸部と、前記主軸部から互いに反対方向に延在する一対のスクレーパアームと、を有し、前記スクレーパアームは、前記円筒スクリーン内に投入された前記原料を押圧するためのスクレーパアーム外周面を含み、前記旋回軸線に垂直な仮想平面における前記スクレーパアーム外周面の輪郭が、少なくとも２種類の円弧によって規定されている、ことを特徴とする。

また、好ましくは、前記少なくとも２種類の円弧は、前記スクレーパアームの先端側に配置された先端側円弧と、前記スクレーパアームの基端側に配置され、前記先端側円弧よりも大きな半径を有する基端側円弧と、を含む。

また、好ましくは、前記スクレーパアームの先端と前記円筒スクリーンの内周面との離間距離が５ｍｍ以内である。

本発明の第１または第２の特徴による押出造粒機は、好ましくは、前記旋回軸線周りに回転駆動されて前記原料を前記スクレーパ羽根側に押し込むための押込羽根が、前記スクレーパ羽根の上方に設けられている。

また、好ましくは、前記スクレーパアームの先端部が、着脱自在のスクレーパによって形成されている。

また、好ましくは、前記スクレーパ羽根を駆動するための駆動モータが、前記円筒スクリーンの直下位置から側方にずらして配置されている。

本発明の第１の特徴による押出造粒機によれば、スクレーパ羽根のスクレーパアーム外周面の形状を最適化したので、従来の押出造粒機と比べて、スクレーパ羽根回転数の増加や装置サイズの増大を伴うことなく、その処理量を増加させることができる。

本発明の第２の特徴による押出造粒機によれば、スクレーパ羽根のスクレーパアーム外周面の輪郭を少なくとも２種類の円弧によって規定するようにしたので、スクレーパアーム外周面の輪郭を１種類の円弧で規定する従来の押出造粒機に比べて、スクレーパアーム外周面の設計の自由度を高めることができる。

本発明の一実施形態による押出造粒機を示した図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は側面図。 図１に示した押出造粒機の主要部を拡大して示した図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は上面図。 図２に示した押出造粒機のスクレーパ羽根を示した斜視図。 図２に示した押出造粒機の円筒スクリーンおよびその内部に設置されたスクレーパ羽根から成る造粒本体部の水平断面図。 スクレーパアーム外周面とスクレーパアーム先端が旋回時に描く仮想円との間の離間距離の変化を測定するための方法を説明するための図。 スクレーパアーム外周面とスクレーパアーム先端が旋回時に描く仮想円との間の離間距離の変化量（増加量）をアーム先端位置を０°としてスクレーパ羽根旋回軸線周りの角度の関数として示したグラフ。 スクレーパアーム外周面とスクリーン内周面との間の離間距離をアーム先端位置を０°としてスクレーパ羽根旋回軸線周りの角度の関数として示したグラフ。 スクレーパ羽根回転数（回転／分）と原料の処理量（ｋｇ／時）との関係を、押込羽根有りの場合について、本実施形態と従来例を比較したグラフ。 上記実施形態および従来例による押出造粒機における有効圧縮範囲を説明するための図。 スクレーパアーム外周面とスクリーン内周面との間の離間距離の変化量（増加量）をスクレーパ羽根旋回軸線周りの角度の関数として示したグラフであって、上記実施形態および従来例に加えて、他の実施形態の場合を示したグラフ。 他の実施形態による押出造粒機の円筒スクリーンおよびその内部に設置されたスクレーパ羽根から成る造粒本体部の水平断面図。 従来の押出造粒機の円筒スクリーンおよびその内部に設置されたスクレーパ羽根から成る造粒本体部の水平断面図。

以下、本発明の一実施形態による押出造粒機について、図面を参照して説明する。

図１に示したように、本実施形態による押出造粒機は、投入された原料を成形加工するための造粒本体部１と、この造粒本体部１を駆動制御するための駆動制御部２と、この駆動制御部２を支持するためのスタンド部３と、を備えている。造粒本体部１の下半部は、水平に設置された駆動機構の水平軸回転力を垂直軸周りの回転力に変更するギヤ機構を内包した造粒物材料シュートとなっている。駆動制御部２は、表面に制御パネル４を備えており、この制御パネル４によって押出造粒機の運転条件が設定される。

図２に示したように、押出造粒機の造粒本体部１は、複数の開口（造粒孔）が形成された円筒スクリーン５と、円筒スクリーン５内に設けられ、垂直方向に延びる旋回軸線Ａ０周りに回転駆動されるスクレーパ羽根６と、このスクレーパ羽根６の上方に配置された押込羽根７と、を備えている。

円筒スクリーン５は、例えば、網状部材またはパンチングメタルを成型して構成され、例えば縦割りの二分割構造とされて、着脱自在に装着される。円筒スクリーン５に形成される開口（造粒孔）のサイズや形状は、製造すべき製品の用途・仕様に応じて適宜選択される。円筒スクリーン５の上端には、原料投入口を形成するためのホッパ部材８が装着されている。

押込羽根７は、旋回軸線Ａ０を含む押込羽根主軸部９と、この押込羽根主軸部９から互いに反対方向で且つ半径方向に延在する一対の羽根本体部１０、１０と、を有する。押込羽根７は、旋回軸線Ａ０周りに、スクレーパ羽根６の回転方向と反対の方向に回転駆動され、ホッパ部材８を介して投入された原料をスクレーパ羽根６側に押し込むように機能する。

図３に示したように、スクレーパ羽根６は、旋回軸線Ａ０を含むスクレーパ羽根主軸部１１と、このスクレーパ羽根主軸部１１から互いに反対方向に延在する一対のスクレーパアーム１２、１２と、を有する。一対のスクレーパアーム１２、１２のそれぞれは、ホッパ部材８を介して円筒スクリーン５内に投入された原料を押圧するためのスクレーパアーム外周面１３、１３を含む。

図２に示したように、押込羽根７の押込羽根主軸部９から下方に向けて羽根回転軸１４が延在しており、この羽根回転軸１４の下端に被駆動ギヤ１５が設けられている。同様に、スクレーパ羽根６のスクレーパ羽根主軸部１１から下方に向けてスクレーパ羽根回転軸１６が延在しており、このスクレーパ羽根回転軸１６の下端に被駆動ギヤ１７が設けられている。羽根回転軸１４およびスクレーパ羽根回転軸１６は、共通の旋回軸線Ａ０を有しており、スクレーパ羽根回転軸１６の中心貫通孔の中に羽根回転軸１４が回転可能に挿通されている。

駆動制御部２の内部には駆動モータ１８が設けられており、この駆動モータ１８から水平方向に回転駆動軸１９が延在している。回転駆動軸１９の先端に駆動ギヤ２０が設けられており、この駆動ギヤ２０が、押込羽根７およびスクレーパ羽根６の各被駆動ギヤ１５、１７とかみ合っている。このように本実施形態による押出造粒機においては、駆動モータ１８が、造粒本体部１の直下位置から側方にずらして配置されている。

このような構成を備えた本実施形態の押出造粒機においては、駆動モータ１８の動力で駆動ギヤ２０を回転させると、羽根回転軸１４およびスクレーパ羽根回転軸１６の各被駆動ギヤ１５、１７が、共通の旋回軸線Ａ０周りに互いに反対方向に回転駆動される。これにより、押込羽根７とスクレーパ羽根６とが、共通の旋回軸線Ａ０周りに互いに反対方向に回転駆動される。

本実施形態による押出造粒機を用いて原料を成形加工する際には、ホッパ部材８を介して、湿潤した粉体などから成る原料を円筒スクリーン５の内部に投入する。これにより、円筒スクリーン５とスクレーパ羽根６との間に形成された空間の内部に原料が充填される。

上述したように、駆動モータ１８によって押込羽根７とスクレーパ羽根６とが共通の旋回軸線Ａ０周りに互いに反対方向に回転駆動される。これにより、押込羽根７によって原料を下方に押込みながら、スクレーパ羽根６の一対のアーム１２、１２のスクレーパアーム外周面１３、１３によって、原料受入れ空間内の原料を水平方向に押圧する。

ここで、スクレーパアーム外周面１３、１３とスクリーン内周面２４との離間距離が、アーム先端部に向かって狭くなってため、スクレーパ羽根６の回転に伴って、円筒スクリーン５内の原料が、アーム先端側に向けて押し込まれて加圧される。

円筒スクリーン５の内側で加圧された原料は、アーム先端部付近において、円筒スクリーン５の複数の開口を介して外側に押し出され、ペレット状に成形加工される。即ち、スクレーパ羽根６の回転に伴って原料がアーム先端側に向けて押し込まれ、原料内部の圧力がスクリーン開口（造粒孔）を通過するための臨界圧力を超えると、スクリーン開口を介して原料が外側に押し出される。

スクリーン開口を介して円筒スクリーン５の外側に押し出された製品（造粒品）は、造粒本体部１の下方から取り出される。即ち、本実施形態による押出造粒機においては、駆動モータ１８が造粒本体部１の直下位置から側方にずらして配置されているので、造粒本体部１の下方に開放空間を形成することができる。これにより、ターンテーブルなどを使用することなく、製品を造粒本体部１の下方に排出することが可能となる。

次に、本実施形態による押出造粒機の特徴であるスクレーパ羽根６の形状について詳細に説明する。

上述したように従来の押出造粒機においては、そのスクレーパアーム外周面５４の仮想水平面における輪郭が、例えばアルキメデス螺旋などの１種類の関数曲線に近似させた円弧を用いて形成されている（図１２参照）。

これに対して本実施形態による押出造粒機においては、そのスクレーパアーム外周面１３の仮想水平面における輪郭を、２種類の円弧をもとに互いに滑らかに連結することにより形成している。

即ち、図４に示したように、スクレーパアーム１２の先端側に配置された先端側円弧２１と、スクレーパアーム１２の基端側に配置された基端側円弧２２とによって、スクレーパアーム外周面１３の仮想水平面における輪郭の略全体が規定されている。先端側円弧２１と基端側円弧２２は、互いに異なる点Ｏ１、Ｏ２を中心とした円の円弧であり、各中心Ｏ１、Ｏ２は旋回軸線Ａ０とは異なる位置に配置されている。先端側円弧２１の円の半径Ｒ１は、基端側円弧２２の円の半径Ｒ２よりも大きい。

図４に示したように、スクレーパ羽根６のスクレーパアーム１２の先端部は、着脱自在のアタッチメント部材であるスクレーパ２３によって形成されており、このスクレーパ２３の最外端部位は、先端側円弧２１の一仮想延長線上にあるように形成されている。

本例においては、スクレーパ２３を構成するアタッチメント部材として平板状部材を用いているが、これに代えて、表面が湾曲した部材を用いることもできる。この湾曲した部材は、先端側円弧２１の一部を構成する円弧に沿って形成された外側表面を有していても良い。

また、本例においては、別体のスクレーパ２３でスクレーパアーム１２の先端部を形成しているが、この構成に代えて、先端部も含めてスクレーパアーム１２全体を一体に形成してもよい。

スクレーパ羽根６のスクレーパアーム１２の先端部（本例ではスクレーパ２３の先端部）は、円筒スクリーン５の内周面２４から僅かに離間している。即ち、スクレーパ羽根６のスクレーパアーム１２の先端部は、スクリーン内周面２４に基本的に接触していない。但し、本発明は、両者が接触するような構成を排除するものではない。

図５は、スクレーパアーム外周面１３とスクレーパアーム先端が旋回時に描く仮想円Ｃとの間の離間距離Ｌの変化を測定する方法を説明するための図であり、図６は、スクレーパアーム外周面１３と仮想円Ｃとの間の離間距離Ｌの変化量（Ｌ（ｎ＋１）−Ｌ（ｎ））を、アーム先端位置を０°としてスクレーパ羽根旋回軸線Ａ０周りの角度の関数として示したグラフであり、図７は、スクレーパアーム外周面１３とスクリーン内周面２４との間の離間距離Ｌを、アーム先端位置を０°としてスクレーパ羽根旋回軸線Ａ０周りの角度の関数として示したグラフである。

図５に示したように、スクレーパ羽根旋回軸線Ａ０を中心とした半径方向において、スクレーパアーム外周面１３と仮想円Ｃとの離間距離Ｌを算定する。この離間距離Ｌの算定は、スクレーパ羽根旋回軸線Ａ０周りに、アーム先端位置を０°として、５°間隔で実施する。

図６は、図５に示した方法で測定した離間距離Ｌの５°間隔での変化量（Ｌ（ｎ＋１）−Ｌ（ｎ））、即ち、アーム先端からの角度に対する離間距離Ｌの変化量を示している。図６から分かるように、従来の押出造粒機においては、離間距離Ｌの変化量（増加量）が、角度０°から概ね単調に増加し、４０°付近でピークとなった後、１５０°付近まで概ね単調に減少している。

一方、本実施形態による押出造粒機においては、離間距離Ｌの変化量（増加量）が、角度０°から概ね単調に増加し、４０°を大幅に超えて１１０°付近でピークとなった後、角度１５０°付近まで概ね単調に減少している。

図７は、スクレーパアーム外周面１３とスクリーン内周面２４との間の離間距離Ｌ’を、アーム先端位置を０°としてスクレーパ羽根旋回軸線周りの角度の関数として示したグラフである。

なお、図７は、仮想円Ｃからスクレーパアーム外周面１３までの離間距離Ｌではなく、スクリーン内周面２４からスクレーパアーム外周面１３までの離間距離Ｌ’を示しているので、角度０°における離間距離Ｌ’は０ｍｍではない。

図７から分かるように、スクレーパアーム外周面１３とスクリーン内周面２４との離間距離Ｌ’が、従来の押出造粒機においては角度４０°付近に変曲点（変化量のピーク）Ｐ０を有している。

即ち、従来の押出造粒機では、角度０°〜４０°の範囲においては、グラフの曲線が全体として下に凸となっており、角度４０°以降は、グラフの曲線が全体として上に凸となっている。なお、従来の押出造粒機においては、上述の変曲点（変化量のピーク）Ｐ０の位置は、設計上特に考慮されていなかった。

一方、本実施形態の押出造粒機においては、角度１１０°付近に変曲点（変化量のピーク）Ｐ１を有している。即ち、角度０°〜１１０°の範囲においては、グラフの曲線が全体として下に凸となっており、角度１１０°以降は、グラフの曲線が全体として上に凸となっている。

同じく図７から分かるように、スクレーパアーム外周面１３（スクレーパの外面を含む）とスクリーン内周面２４との離間距離Ｌ’が、従来の押出造粒機においては、アーム先端から旋回軸線Ａ０周りの角度で１０°付近までが、５ｍｍ以内となっている。これに対して、本実施形態による押出造粒機においては、３０°付近の範囲まで５ｍｍ以内となっている。

図８は、押出造粒機のスクレーパ羽根回転数と原料の処理量との関係を、押込羽根ありの場合について示している。図８から分かるように、本実施形態による押出造粒機は、従来の押出造粒機に比べて、同一のスクレーパ羽根回転数における処理量が増加している。

具体的には、スクレーパ羽根回転数が２０回転／分の場合、従来の押出造粒機における処理量は約７０ｋｇ／時のところ、本実施形態による押出造粒機における処理量は約１１０ｋｇ／時に増加している。

同様に、３０回転／分の場合、従来が約９０ｋｇ／時であるのに対して、本実施形態では約１４０ｋｇ／時であり、４０回転／分の場合、従来が約１００ｋｇ／時であるのに対して、本実施形態では約１８０ｋｇ／時であり、５０回転／分の場合、従来が約１１０ｋｇ／時であるのに対して、本実施形態では約２００ｋｇ／時となっている。

なお、上述の処理量の増加を倍率で言えば、本実施形態による押出造粒機の処理量は、従来の押出造粒機の処理量の１．５倍から１．８倍に増加している。

上記の通り、本実施形態による押出造粒機は、従来の押出造粒機に比べて大きな処理量を達成できるものであるが、これは、図５乃至図７を参照して説明したスクレーパアーム外周面１３の形状に起因するものである。

即ち、図６に示したように、本実施形態による押出造粒機の有効圧縮範囲（角度０°〜１１０°付近）は、従来の押出造粒機の有効圧縮範囲（角度０°〜４０°付近）よりも大幅に広く、これら有効圧縮範囲は、図７に示したグラフの角度０°から、変曲点Ｐ０、Ｐ１までの範囲に対応している。

ここで、有効圧縮範囲は、スクレーパ羽根６のスクレーパアーム外周面１３から原料に対して作用する押圧力が、角度０°を起点として、角度が大きくなるにつれて略単調に増加する範囲に対応する。

本実施形態による押出造粒機においては、従来例に比べて、角度が０°から次第に大きくなるにつれてスクレーパアーム外周面１３がスクリーン内周面２４から遠ざかっていく割合が緩やかなため、スクリーン内周面２４に臨界圧を超えて押し付けられる原料の量が多くなる。

図７から分かるように、角度０°に対応する点から各変曲点Ｐ０、Ｐ１までの離間距離Ｌ’の積分値、即ち、各曲線と横軸とで囲まれた領域の面積が、従来の押出造粒機の場合に比べて、本実施形態による押出造粒機のほうが相当に大きいものとなっている（図９も参照）。このように、スクレーパ羽根６の回転に伴って流動する、有効圧縮範囲にある原料の量が大きくなるので、これにより、本実施形態の押出造粒機における処理量が、従来の押出造粒機の処理量に比べて大きくなっているものと考えられる。

本実施形態による押出造粒機は、従来の押出造粒機に比べて、スクレーパアーム外周面１３とスクリーン内周面２４との離間距離Ｌ’が全体的に短いので、このことが処理量の増加に寄与しているものと考えられる。

即ち、原料がスクリーン開口を通過するためにはその臨界圧力を超える必要があるが、スクレーパアーム外周面１３とスクリーン内周面２４とを近づけることにより、スクリーン内周面２４に接する部分の原料の内部圧力がこの臨界圧力を超えやすくなる。

本実施形態による押出造粒機の処理量が、従来に比して増大しているのは、以下に述べる要因が単独で、或いは相乗効果的に作用しているためと考えられる。

第１に、図６に示した離間距離Ｌの変化量の比較で分かるように、本実施形態による押出造粒機は、離間距離Ｌの広がりが従来例に比して緩やかなため、広い範囲にわたって原料が円筒スクリーン５から押し出されやすくなる。

第２に、図７を用いて説明したように、上述の有効圧縮範囲内におけるスクレーパアーム外周面１３とスクリーン内周面２４との離間距離Ｌ’が、従来よりも短くなっているので、臨界圧力を超えやすくなることである。

第３に、図７を用いて説明したように、上述の有効圧縮範囲内に存在する原料の流動する範囲が、従来よりも増えていることである。

以上述べたように本実施形態による押出造粒機によれば、スクレーパ羽根６のスクレーパアーム外周面１３の形状を最適化したので、従来の押出造粒機と比べて、スクレーパ羽根回転数の増加や装置サイズの増大を伴うことなく、その処理量を増加させることができる。

このため、例えば練りを嫌がる用途の製品について、スクレーパ羽根回転数を増加させることなく、即ち練りを最小限に抑えつつ、その処理量を増大させることができる。逆に言えば、従来と同じ処理量を、より低いスクレーパ羽根回転数で達成できるので、練りを最小限に抑えたい原料を処理する上で有利である。

また、練りを嫌がる用途の製品でなければ、スクレーパ羽根回転数を増加させることにより、従来に比してその処理量を大幅に増大させることができる。

また、本実施形態による押出造粒機においては、２種類の円弧によってスクレーパアーム外周面１３の輪郭を規定するようにしたので、スクレーパアーム外周面１３の設計の自由度が高まる。

特に、上述したスクレーパアーム外周面とスクリーン内周面との離間距離の変曲点の位置（図７）を、一対のスクレーパアーム１２をスクレーパ羽根主軸１１に形成可能な限りにおいて、なるべく大きな角度位置に配置する上で、この高い設計自由度が有益である。このため、例えば処理すべき原料の種類や性状に応じて、最適のスクレーパアーム外周面１３を設計することができる。

また、本実施形態による押出造粒機においては、駆動モータ１８等の駆動系を、造粒本体部１の直下位置から側方にずらして配置し、スクリーン開口から押し出された製品（造粒品）を造粒本体部１の下方から取り出せるようにしたので、製品を取り出すためにターンテーブルなどを設ける必要がなく、構造が簡素化して製造コストを抑制できると共に、洗浄性を高めることができる。

特に、本実施形態による押出造粒機は、その処理量を従来に比して大幅に増大させることができるので、ターンテーブルにより製品を取り出す方式よりも、製品を単に下方に落下させる方式が大容量処理に適している
なお、スクレーパアーム外周面１３を規定する円弧の種類は２つに限られず、３種類以上の円弧によってスクレーパアーム外周面を規定することもできる。要するに、本発明による押出造粒機においては、複数の円弧を滑らかに繋ぎ合わせてスクレーパアーム外周面１３が形成される。

また、本実施形態による押出造粒機では、スクレーパアーム外周面１３とスクリーン内周面２４との離間距離Ｌ’を、旋回軸線Ａ０周りの角度が大きくなるにつれてその増加量が略単調に漸増し、角度１１０°付近でピークに達した後、当該増加量が漸減に転じるように構成されている（図６）。

しかしながら、上述の離間距離Ｌ’の増加量のピーク（図７に示した変曲点）は、旋回軸線Ａ０周りの角度において９０°〜１８０°の範囲、好ましくは１０５°〜１３５°の範囲に設定されていれば良く、必ずしも１１０°付近に限定されるものではない。

なお、本実施形態による押出造粒機においては、離間距離Ｌ’の増加量のピーク（変曲点）を上記の通り１１０°に設定したが、これは、従来の押出造粒機において、その構造・強度を変えない制約条件にてスクレーパ羽根を変更することを考慮したものである。

即ち、本実施形態においては、既存の駆動モータの最大動力が定格出力の少し手前で収まるように、離間距離Ｌ’の増加量のピーク（変曲点）までの角度を１１０°に設定した。

押出造粒機の構造強度を確保できるようであれば、駆動モータをその定格出力一杯まで使用するために、離間距離Ｌ’の増加量のピーク（変曲点）までの角度を１３５°付近になるよう、各円弧の中心位置と半径を設定しても良い。

また、本実施形態による押出造粒機においては、スクレーパアーム外周面１３とスクリーン内周面２４との離間距離Ｌ’が、スクレーパアーム１２の先端から旋回軸線Ａ０周りの角度で３０°付近まで５ｍｍ以内としているが、２０°以下の範囲までを５ｍｍ以内とすることもできる。

また、本実施形態による押出造粒機は、押込羽根７を備えるものであり、処理量が大幅に増加した場合でも、造粒空間に原料を安定的に供給する上で、この押込羽根７は有益である。

しかしながら、本発明において押込羽根７は必須の構成ではなく、これを省略することもできる。即ち、本発明による押出造粒機は、押込羽根７を省略しても、上述した優れた作用・効果を奏することができる。

次に、本発明の他の実施形態による押出造粒機について、図１０および図１１を参照して説明する。

本実施形態においては、駆動モータの定格出力には制限を設けず、最大出力時にも耐え得る構造強度を採用し、処理量を最大化する構成を採用している。

具体的には、図１０および図１１に示したように、本実施形態による押出造粒機のスクレーパ羽根６Ａにおいては、スクレーパアーム１２Ａのスクレーパアーム外周面１３Ａと、円筒スクリーン５Ａのスクリーン内周面２４Ａとの間の離間距離Ｌ’の増加量のピークまでの角度が、１８０°に設定されている。即ち、本実施形態においては、離間距離Ｌ’の増加量が、角度０°から単調に増加し、１５０〜１８０°で最大となっている。

このように本実施形態においては、離間距離Ｌ’の増加量の最大値までの角度を、上記実施形態の１１０°を超えて１８０°まで拡大した。その結果、先の実施形態よりも有効圧縮範囲が大幅に増大し、これに応じて原料の処理量が大幅に増加する。

なお、上述した各実施形態による押出造粒機は、食品や医薬品のみならず、ファインケミカル、電池、農薬、肥料等の分野に適用することもできる。

１ 造粒本体部
２ 駆動制御部
３ スタンド部
４ 制御パネル
５、５Ａ 円筒スクリーン
６、６Ａ スクレーパ羽根
７ 押込羽根
８ ホッパ部材
９ 押込羽根主軸部
１０ 押込羽根本体部
１１ スクレーパ羽根主軸部
１２、１２Ａ スクレーパアーム
１３、１３Ａ スクレーパアーム外周面
１４ 羽根回転軸
１５ 押込羽根の被駆動ギヤ
１６ スクレーパ羽根回転軸
１７ スクレーパ羽根の被駆動ギヤ
１８ 駆動モータ
１９ 回転駆動軸
２０ 駆動ギヤ
２１ スクレーパアーム外周面の先端側円弧
２２ スクレーパアーム外周面の基端側円弧
２３ スクレーパ（アタッチメント部材）
２４、２４Ａ スクリーン内周面
４０ 造粒本体部（従来例）
５０ 円筒スクリーン（従来例）
５１ スクレーパ羽根（従来例）
５２ スクレーパ羽根主軸部（従来例）
５３ スクレーパアーム（従来例）
５４ スクレーパアーム外周面(従来例）
５５ スクレーパ（従来例）
Ａ０ 旋回軸線
Ｃ スクレーパアーム先端が旋回時に描く仮想円
Ｌ スクレーパアーム外周面と仮想円Ｃとの間の離間距離
Ｌ’ スクレーパアーム外周面とスクリーン内周面との離間距離
Ｏ１：スクレーパアーム外周面の先端側円弧の中心
Ｏ２：スクレーパアーム外周面の先端側円弧の中心

Claims (11)

1. 複数の開口を介して原料を押し出すことにより前記原料を成形加工する押出造粒機において、
   前記複数の開口が形成された円筒スクリーンと、
   前記円筒スクリーン内に設けられ、旋回軸線周りに回転駆動されるスクレーパ羽根と、を備え、
   前記スクレーパ羽根は、前記旋回軸線を含む主軸部と、前記主軸部から互いに反対方向に延在する一対のスクレーパアームと、を有し、
   前記スクレーパアームは、前記円筒スクリーン内に投入された前記原料を押圧するためのスクレーパアーム外周面を含み、
   前記旋回軸線を中心とした半径方向における前記スクレーパアーム外周面と前記円筒スクリーンの内周面との離間距離を、前記スクレーパアームの先端位置を角度０°として前記旋回軸線周りに測定した場合、前記旋回軸線周りの角度が大きくなるにつれて前記離間距離の増加量が増大し、前記離間距離の増加量のピークが、前記旋回軸線周りの角度において９０°〜１８０°の範囲に設定されている、押出造粒機。
2. 前記離間距離の増加量のピークが、前記旋回軸線周りの角度において１０５°〜１３５°の範囲に設定されている、請求項１記載の押出造粒機。
3. 前記旋回軸線に垂直な仮想平面における前記スクレーパアーム外周面の輪郭が、少なくとも２種類の円弧によって規定されている、請求項１または２に記載の押出造粒機。
4. 前記少なくとも２種類の円弧は、前記スクレーパアームの先端側に配置された先端側円弧と、前記スクレーパアームの基端側に配置され、前記先端側円弧よりも大きな半径を有する基端側円弧と、を含む、請求項３記載の押出造粒機。
5. 前記スクレーパアームの先端と前記円筒スクリーンの内周面との離間距離が５ｍｍ以内である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の押出造粒機。
6. 複数の開口を介して原料を押し出すことにより前記原料を成形加工する押出造粒機において、
   前記複数の開口が形成された円筒スクリーンと、
   前記円筒スクリーン内に設けられ、旋回軸線周りに回転駆動されるスクレーパ羽根と、を備え、
   前記スクレーパ羽根は、前記旋回軸線を含む主軸部と、前記主軸部から互いに反対方向に延在する一対のスクレーパアームと、を有し、
   前記スクレーパアームは、前記円筒スクリーン内に投入された前記原料を押圧するためのスクレーパアーム外周面を含み、
   前記旋回軸線に垂直な仮想平面における前記スクレーパアーム外周面の輪郭が、少なくとも２種類の円弧によって規定されている、押出造粒機。
7. 前記少なくとも２種類の円弧は、前記スクレーパアームの先端側に配置された先端側円弧と、前記スクレーパアームの基端側に配置され、前記先端側円弧よりも大きな半径を有する基端側円弧と、を含む、請求項６記載の押出造粒機。
8. 前記スクレーパアームの先端と前記円筒スクリーンの内周面との離間距離が５ｍｍ以内である、請求項６または７に記載の押出造粒機。
9. 前記旋回軸線周りに回転駆動されて前記原料を前記スクレーパ羽根側に押し込むための押込羽根が、前記スクレーパ羽根の上方に設けられている、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の押出造粒機。
10. 前記スクレーパアームの先端部が、着脱自在のスクレーパによって形成されている、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の押出造粒機。
11. 前記スクレーパ羽根を駆動するための駆動モータが、前記円筒スクリーンの直下位置から側方にずらして配置されている、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の押出造粒機。
    

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