JP6250213B1 - 圧搾装置および圧搾方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明に係る圧搾装置は、回転可能に配置された第1および第2の圧搾ロールと、前記第1および第2の圧搾ロールの周面間に圧搾対象物を供給する供給部と、を備え、前記第1および第2の圧搾ロールの前記周面間において前記圧搾対象物を圧搾する圧搾装置であって、前記第1および第2の圧搾ロールのうちの少なくとも1つの周面に、前記周面の全周にわたって延び、前記圧搾対象物が進入する1以上の溝が形成されており、前記1以上の溝の前記第1または第2の圧搾ロールの軸線方向における幅の合計が、前記供給部から前記周面間に前記圧搾対象物を投入する投入幅の150%以下となっていることを特徴とする。
溝が形成されていない従来の圧搾装置においては、ロールの最接近点における第1および第2の圧搾ロールの周面間の距離(隙間の大きさ)が小さい。この結果、圧搾対象物の供給速度を増加させた場合に、圧搾対象物の全部を第1および第2の圧搾ロールの周面間に噛み込ませることができずに、圧搾対象物の一部がロールの最接近点を通過するまでの間に第1および第2の圧搾ロールの側部を通って下方へ脱落してしまう。
これにより、圧搾ロールの最接近点における第1および第2の圧搾ロールの周面間の距離が、溝が形成される分だけ大きくなる。したがって、圧搾ロールの最接近点における第1および第2の圧搾ロールの周面間の隙間が大きくなる。この結果、圧搾対象物の供給速度を増加させた場合であっても、圧搾対象物のほとんどを第1および第2の圧搾ロールの周面間に噛み込ませて、ロールの最接近点を通過させることができる。したがって、残渣の固形回収率の低下を防ぎつつ、圧搾処理速度を向上させることができる。
また、本発明に係る圧搾装置によれば、溝によって形成されるロール間の隙間を予め調整することにより、例えば圧搾対象物に釘などの異物が混入していた場合であっても、このロール間の隙間が、ロール間に異物が噛み込まれた際の逃げとなり、異物による圧搾ロールの傷つき(例えば、ロールの割れ)を防止できる。
リングロール2、内接ロール3、押圧ロール4は、図1に示すようにそれぞれの回転軸線方向から見た際、リングロール2の回転中心と、内接ロール3の回転中心と、押圧ロール4の回転中心とが、同一の線L上に位置するように配置されている。なお、線Lは、リングロール2、内接ロール3及び押圧ロール4における各回転軸線に対して直交する方向に延びている。
なお、本実施形態では、図1および図2を基準にして圧搾装置10の前後左右を定義する。図1および図2におけるXa方向を左方、Xb方向を右方、Ya方向を前方、Yb方向を後方と規定する。
また、図4に示すように、リングロール2の左側下部は、フレーム1に対して固定位置に取り付けられている固定ロール18によって支持されている。リングロール2の右側下部は、上下方向へ移動可能な可動ロール19によって支持されている。これにより、リングロール2は、左右方向の移動が規制されつつ上下方向への移動が可能となるように支持されている。
可動ロール19は、ロール支持部21に支持されている。ロール支持部21は、フレーム1の柱部12に弾性部材20を介して上下動自在に支持されている。ロール支持部21は、フレーム1の柱部12に弾性部材20を介して支持されつつ、ボルト22により左右方向の移動が規制されており、ボルト22と、ボルト22が挿通されるロール支持部21の挿通孔との間に形成される隙間分だけ、フレーム1に対し上下方向へ移動可能とされている。
また、軸受けブロック32とフレーム1の底板部11との間には、軸受けブロック32を上方へ押圧する押圧シリンダ33が設けられる。押圧シリンダ33は、軸受けブロック32を介して押圧ロール4を、上方すなわちリングロール2側へ押圧する。
また、溝2b、3bのロールの軸線方向(Y軸方向)の幅は、後述する供給部48からリングロール2と内接ロール3との間に圧搾対象物W1を投入する投入幅w(ロールの軸線方向の所定の幅)の50〜150%であることが好ましい。
圧搾対象物投入部40には供給部48が接続されている。圧搾対象物W1は供給部48から圧搾対象物投入部40に供給される。また、供給部48には制御部49が接続されている。制御部49は、圧搾後の残渣W3の所望する含水率に応じて、供給部48からの圧搾対象物W1の供給速度を調整する。
残渣回収部41には吸引部55が接続されている。吸引部55によって残渣回収部41に排出される残渣W3が吸引回収される。
まず、内接ロール3が駆動部29により所定方向へ回転される。また、押圧ロール4が押圧シリンダ33により上方のリングロール2側へ押圧される。この状態で、押圧ロール4が駆動部36により内接ロール3の回転とは逆方向へ回転されると、押圧ロール4の回転がリングロール2に伝達され、リングロール2が内接ロール3の回転と同一方向へ回転される。
圧搾対象物W1が供給部48から圧搾対象物投入部40へ投入されると、圧搾対象物W1は同一方向へ回転するリングロール2の内周面2aと内接ロール3の外周面3aとの間に供給される(供給工程)。圧搾対象物W1は、リングロール2の内周面2aと内接ロール3の外周面3aとの間で圧搾され、圧搾対象物W1から搾汁液W2が分離される(圧搾工程)。なお、圧搾工程の際には、溝2b、3bに、圧搾対象物W1(圧搾対象物W1の固形分)が進入する。搾汁液W2は、ロールの最接近点よりも圧搾対象物投入部40側において、下方へ流れ出て回収される。また、圧搾後の残渣W3は、圧搾対象物投入部40とはロールの最接近点を間に挟んだ反対側に位置する残渣回収部41へ排出され、吸引部55により吸引回収される(回収工程)。
なお、圧搾対象物W1の圧搾を開始する前の初期状態では、ロールの最接近点において、リングロール2の両側部2dと内接ロール3の両側部3dとは接しているが、圧搾工程においては、圧搾対象物W1により、リングロール2の両側部2dと内接ロール3の両側部3dとの間にも隙間ができる。
圧搾対象物W1の上下方向における厚みがT1となる点P1(左右方向の特定の位置P1)において、圧搾対象物W1を圧搾する圧搾工程が開始する。以下、厚みT1を投入厚みT1とも言う。
投入厚みT1及び点P1は、供給部48から圧搾対象物投入部40に単位時間当たりに供給する圧搾対象物W1の質量(以下、圧搾対象物W1の供給速度とも言う)Vと、内接ロール3の外径Dと、内接ロール3の回転速度Rと、圧搾対象物W1の圧搾前の嵩密度γと、圧搾対象物W1の投入幅wとに基づき一義的に決まる。具体的には、投入厚みT1は(1)式から求められる。ただし、πは円周率である。
T1=V/(w×π×D×R×γ) ・・(1)
投入厚みT1が決まれば、点P1の位置は一義的に決まる。
点P1から点P2の間においては、圧搾対象物W1は搾汁液W2を含んでいるため、リングロール2の内周面2aと内接ロール3の外周面3aの距離が縮まるにつれて圧縮されることで搾汁液W2が圧搾対象物W1から分離する。
より詳細には、厚みの上限値T2と、圧搾対象物W1とリングロール2及び内接ロール3との間の摩擦係数とは正の相関があり、圧搾対象物W1とリングロール2及び内接ロール3との間の摩擦係数が大きくなると、厚みの上限値T2は大きくなる。また、リングロール2に対する内接ロール3の径比が大きくなると、厚みの上限値T2は大きくなる。さらに、内接ロール3の外径が大きくなると、厚みの上限値T2は大きくなる。
一方で、圧搾対象物W1の投入厚みT1が厚みの上限値T2を超える場合、上限値T2を超えた厚み分の圧搾対象物W1は摩擦によってロール間に噛み込まれず、搾汁液W2とともに下方へ流出する。
これにより、ロールの最接近点P2におけるリングロール2の内周面2aと内接ロール3の外周面3aとの間の距離が、溝2b、3bが形成される分だけ大きくなる。したがって、ロールの最接近点P2におけるリングロール2の内周面2aと内接ロール3の外周面3aとの間の隙間が大きくなる。この結果、圧搾対象物W1の供給速度を増加させた場合であっても、圧搾対象物W1のほとんどをリングロール2の内周面2aと内接ロール3の外周面3aとの間に噛み込ませて、ロールの最接近点P2を通過させることができる。
したがって、残渣W3の固形回収率の低下を防ぎつつ、圧搾処理速度を向上させることができる。なお、ここで言う残渣W3の固形回収率は、供給した圧搾対象物W1に含まれる固形分の質量に対する、回収された残渣W3に含まれる固形分の質量の比率を意味する。
また、本実施形態の圧搾装置10によれば、溝2b、3bによって形成されるロール間の隙間を予め調整することにより、例えば圧搾対象物W1に釘などの異物が混入していた場合であっても、このロール間の隙間が、ロール間に異物が噛み込まれた際の逃げとなり、異物によるリングロール2および内接ロール3の傷つき(例えば、ロールの割れ)を防止できる。
これにより、両側部2d、3dにおけるリングロール2の内周面2aと内接ロール3の外周面3aとの間の距離が、中央部2c、3cにおけるリングロール2の内周面2aと内接ロール3の外周面3aとの間の距離に比べて小さくなる。すなわち、両側部2d、3dが中央部2c、3cよりリングロール2および内接ロール3の径方向外側へ突出している。したがって、溝2b、3b(中央部2c、3c)に進入した圧搾対象物W1が、両側部2d、3dから脱落することをより効果的に防止できる。
これにより、例えば、ロールの最接近点P2におけるリングロール2の内周面2aと内接ロール3の外周面3aとの間の距離を全周にわたって一定とすること等が可能になり、圧搾対象物W1のほとんどをより確実にリングロール2の内周面2aと内接ロール3の外周面3aとの間に噛み込ませることができる。
これにより、圧搾対象物W1の圧搾率が向上する。したがって、高い圧搾率を確保しつつ、圧搾対象物W1のほとんどをリングロール2の内周面2aと内接ロール3の外周面3aとの間に噛み込ませることができ、圧搾処理の効率が向上する。
これにより、残渣W3の含水率を、例えば残渣W3をそのまま燃料等として用いるのに適した値(例えば、30〜50%)に調整することができ、残渣W3を使用するための処理が簡略になる。
本発明の圧搾装置10による圧搾対象物W1の搾汁性能を調べるために、以下の実験1〜3を行った。なお、以下の実験においては、圧搾対象物W1として、含水率が55〜75%であるアブラヤシの樹幹を用いた。
実施例1として、図1〜4に示す構造を有し、初期状態でのリングロール2の中央部2cと内接ロール3の中央部3cとの間の隙間の大きさMが0.4mmである圧搾装置10を作成した。実施例2として、図1〜4に示す構造を有し、初期状態でのリングロール2の中央部2cと内接ロール3の中央部3cとの間の隙間の大きさMが0.5mmである圧搾装置10を作成した。実施例3として、図1〜4に示す構造を有し、初期状態でのリングロール2の中央部2cと内接ロール3の中央部3cとの間の隙間の大きさMが0.6mmである圧搾装置10を作成した。実施例4として、図1〜4に示す構造を有し、初期状態でのリングロール2の中央部2cと内接ロール3の中央部3cとの間の隙間の大きさMが0.7mmである圧搾装置10を作成した。また、比較例として、図1、2、および4と同様の構造を有するが、リングロールおよび内接ロールに溝が形成されていない従来の圧搾装置を作成した。すなわち、比較例の圧搾装置においては、初期状態でのリングロールの中央部と内接ロールの中央部との間の隙間の大きさは0mmとなる。
実施例1〜3の圧搾装置10、および比較例の圧搾装置を用いて圧搾対象物W1の圧搾を行い、吸引部55により吸引回収された残渣W3の固形回収率を計測した。下記表1に計測結果を示す。なお、表1の計測結果は、吸引部55により吸引回収された残渣W3の含水率が35〜40%であった場合のデータを集め、その平均とした。また、圧搾対象物W1の供給速度は、一時間当たりに供給される圧搾対象物W1の重量を示している。残渣W3の固形回収率は、圧搾前の圧搾対象物W1の固形分の重量に対する、吸引部55により吸引回収された残渣W3の固形分の重量の比率を示している。残渣W3の生産速度は、一時間当たりに生産される残渣W3の重量を示している。
一方、比較例の圧搾装置においては、残渣W3の固形回収率が70%程度に留まった。比較例の圧搾装置においては、圧搾対象物W1の全部をリングロールと内接ロールとの間に噛み込ませることができずに、圧搾対象物W1の一部がリングロールおよび内接ロールの側部を通って下方へ脱落してしまったため、残渣W3の固形回収率が低下したと考えられる。
一方、比較例の圧搾装置においては、圧搾対象物W1の供給速度を増加させると、残渣W3の固形回収率がさらに低下した。圧搾対象物W1の供給量が増加したことにより、リングロールおよび内接ロールの側部を通って下方へ脱落してしまう圧搾対象物W1の割合が増加したためと考えられる。
圧搾対象物W1の供給速度をほぼ一定として、実施例1、2、4の圧搾装置10、および比較例の圧搾装置を用いて圧搾対象物W1の圧搾を行い、吸引部55により吸引回収された残渣W3の含水率を計測した。下記表2に計測結果を示す。
圧搾対象物W1の供給速度を変更して、実施例1の圧搾装置10の圧搾装置を用いて圧搾対象物W1の圧搾を行い、吸引部55により吸引回収された残渣W3の含水率を計測した。下記表3に計測結果を示す。
前記実施形態においては、溝2b、3bは、周面2a、3aの全周にわたって連続して形成されている。しかしながら、溝2b、3bは、周面2a、3aの全周にわたって形成されていればよく、断続的であってもよい。
また、前記実施形態においては、リングロール2の内周面2aに溝2bが形成され、内接ロール3の外周面3aに溝3bが形成されている。しかしながら、リングロール2の内周面2aおよび内接ロール3の外周面3aのうちの少なくとも1つに溝が形成されていればよい。
また、前記実施形態においては、リングロール2の内周面2aおよび内接ロール3の外周面3aのそれぞれに1つの溝2b、3bが形成されている。しかしながら、リングロール2の内周面2aおよび内接ロール3の外周面3aのそれぞれに、複数の溝がロールの軸線方向に互いに離間して形成されてもよい。この場合、複数の溝のロールの軸線方向の幅の合計が、圧搾対象物W1の投入幅wの50〜150%となることが好ましい。
上ロール61の外周面には、外周面の全周にわたって延びる溝61aが形成されている。下ロール62の外周面には、外周面の全周にわたって延びる溝62aが形成されている。
変形例の圧搾装置60においても、溝61a、62aにより、上ロール61の外周面と下ロール62の外周面との間の距離が、溝61a、62aが形成される分だけ大きくなる。したがって、ロールの最接近点における上ロール61の外周面と下ロール62の外周面との間の隙間が大きくなる。この結果、圧搾対象物W1の供給速度を増加させた場合であっても、圧搾対象物W1のほとんどを上ロール61の外周面と下ロール62の外周面との間に噛み込ませて、ロールの最接近点を通過させることができる。したがって、残渣W3の固形回収率の低下を防ぎつつ、圧搾処理速度を向上させることができる。
また、本発明は、3ロール外接式の圧搾装置においても適用可能である。
Claims (7)
- 回転可能に配置された第1および第2の圧搾ロールと、前記第1および第2の圧搾ロールの周面間に圧搾対象物を供給する供給部と、を備え、前記第1および第2の圧搾ロールの前記周面間において前記圧搾対象物を圧搾する圧搾装置であって、
前記第1および第2の圧搾ロールのうちの少なくとも1つの周面に、前記周面の全周にわたって延び、前記圧搾対象物が進入する1以上の溝が形成されており、
前記1以上の溝の前記第1または第2の圧搾ロールの軸線方向における幅の合計が、前記供給部から前記周面間に前記圧搾対象物を投入する投入幅の150%以下となっていることを特徴とする圧搾装置。 - 前記溝は、前記第1あるいは第2の圧搾ロールの回転軸線方向における中央部に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の圧搾装置。
- 前記溝は、前記周面の全周にわたって連続して形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の圧搾装置。
- 前記第1の圧搾ロールは内側に空間部が形成されるリングロールであり、
前記第2の圧搾ロールは前記リングロールの前記空間部に配置される内接ロールであり、
前記内接ロールの外周面および前記リングロールの内周面のうちの少なくとも1つの周面に、前記溝が形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の圧搾装置。 - 前記圧搾対象物の圧搾後の残渣の所望する含水率に応じて、前記供給部からの前記圧搾対象物の単位時間当たりに供給する質量を調整する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の圧搾装置。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の圧搾装置により前記圧搾対象物を圧搾する圧搾方法であって、
前記圧搾対象物を前記第1および第2の圧搾ロールの前記周面間に供給する供給工程と、
前記圧搾対象物を前記周面間で圧搾する圧搾工程と、
前記圧搾工程後に、前記第1および第2の圧搾ロールが最も近接する位置を通過した前記圧搾対象物の圧搾後の残渣を回収する回収工程と、を備え、
前記圧搾工程の際、前記圧搾対象物を前記溝に進入させることを特徴とする圧搾方法。 - 前記供給工程では、前記残渣の所望する含水率に応じて、前記圧搾対象物の単位時間当たりに供給する質量を調整することを特徴とする請求項6に記載の圧搾方法。
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