JP7232301B2 - 搾油方法および同方向回転二軸押出装置を利用した搾油方法 - Google Patents

Description

本発明は、搾油方法および同方向回転二軸押出装置を利用した搾油方法に関し、より詳細には、搾油歩留まりを確保しつつ、連続的に搾油可能な搾油方法、および同方向回転二軸押出装置を利用することにより、油分含有固形材料を回収性を確保しながら連続的に搾油可能な、同方向回転二軸押出装置を利用した搾油方法に関する。

従来から、植物等の天然物、または食品、工業物等の人工物を対象として、搾油技術により油分を回収することが行われている。

たとえば、特許文献１、特許文献２に開示されているように、従来の搾油機、搾油方法は、容器に搾油対象物を入れて、容器内で圧搾し、油分と固形物とに分離し、搾油された油分を回収するように構成され、搾油対象物をバッチ式に静的圧搾することにより、搾油している。

この点、たとえば、特許文献３に開示されている従来の単軸押出機は、バレル内に軸方向に延びる単一回転シャフトにスクリューが外嵌し、回転シャフトの回転によるスクリューの回転により、対象物を連続的にバレル内に供給しつつ、連続的に軸方向に搬送することが可能である。
しかしながら、このような単軸押出機により、搾油対象物を搾油するとすれば、搾油対象物を連続的には送り出せるが、搬送しながら圧搾するのは、技術的に困難である。スクリューの回転数増大による遠心力を利用しての動的圧搾は困難であり、多少の搾油は可能であるとしても、回収歩留まりは低い。

この点、たとえば、特許文献４に開示されている従来の二軸同方向押出機は、単軸押出機と同様に、それぞれ、バレル内で互いに間隔を隔てて軸方向に平行に延在する２軸回転シャフトそれぞれにスクリューが外嵌し、２軸回転シャフトの同方向回転によるスクリューの回転により、対象物を連続的にバレル内に供給しつつ、連続的に軸方向に搬送することが可能である。
しかしながら、このような二軸同方向押出機により、搾油対象物を搾油するとすれば、対象物を連続的には搬送しつつ、各回転シャフトの対応するスクリュー同士の噛み合い部において生じる対象物に対するせん断を利用して動的圧搾はある程度可能だが、このようなせん断により対象物が加熱され、場合により、搾油される油分の熱劣化を引き起こす。この点、油分の熱劣化を抑制するのに、スクリュー回転数を低減すると、油分の回収効率低下を引き起こす。
一方、油分の回収歩留まり向上の観点から、スクリュー回転数を増大するとすれば、スクリューの回転により搬送される搾油対象物に起因して、過剰トルク発生の恐れもある。
さらに、スクリュー同士のクリアランスが大きいので、セルフクリーニング性が乏しいことから、固形材料がスクリュ－の外表面に付着したままの状態となり、熱劣化し、熱劣化した固形材料が搾油された油分に異物混入する恐れもある。
実用新案登録番号第３１９５３３７号 特開２０１８－６１９７２号 特許第６４７３０９８号 特許第４３３０４９０号

以上の技術的問題点に鑑み、本発明の目的は、高品質でありながら、回収性の高い搾油方法の提供することにある。
以上の技術的問題点に鑑み、本発明の目的は、油分含有固形材料に応じて、熱劣化を抑制しつつ、連続的に搾油可能な汎用的な搾油方法の提供することにある。
以上の技術的問題点に鑑み、本発明の目的は、同方向回転二軸押出装置を利用することにより、油分含有固形材料を回収性を確保しながら連続的に搾油可能な、同方向回転二軸押出装置を利用した搾油方法の提供することにある。

以上の課題を解決するために、本発明の搾油方法は、
固形材料中に油分が含浸した油分含有固形材料を連続的に順方向に密閉空間内で密閉空間の延び方向に沿って搬送しながら、固形材料の融点または油分の許容加熱温度のうち低い方の温度以下まで油分含有固形材料が軟化状態となるように加熱する段階と、
密閉空間の下流側に圧力障壁を形成することにより、圧力障壁上流側における密閉空間内の加熱された油分含有固形材料の充満度を高めつつ、油分含有固形材料を圧搾し、圧搾のみにより油分を搾油する段階と、
搾油された油分を連続的に回収する段階とを有する、構成としている。

また、前記搾油段階は、密閉空間内の延び方向下流側に向かって、油分含有固形材料を連続的に搬送しながら、密閉空間内の所定長さに亘って流路断面積が狭められた部分を通過させることにより、油分含有固形材料を所定の圧搾力のもとで所定の圧搾時間に亘って圧搾することにより、油分含有固形材料から油分を搾油するのがよい。
さらに、搾油された油分をその場で、密閉空間の延び方向に対して側部に回収するのがよい。
さらにまた、バレル内に配置され、回転シャフトの軸線を中心として回転可能な回転シャフトに外嵌されるスクリューエレメントの回転により、油分含有固形材料を連続的に搬送し、
油分含有固形材料の種類および態様、およびスクリューエレメントの種類に応じて、搾油の回収効率を最大化する最適回転数を設定するのがよい。
さらに、前記搾油段階は、油分含有固形材料から油分を搾油しつつ、搾油された油分含有固形材料を密閉空間内で下流方向に搬送する段階をさらに有するのでもよい。

加えて、油分含有固形材料の順方向の搬送速度を調整することにより、密閉空間内の油分含有固形材料の充満度を調整するのでもよい。
また、油分含有固形材料は、工業用材料であり、バルク状、ペレット状、フレーク状片、粒状、粉状のいずれかである。

以上の課題を解決するために、本発明の同方向回転二軸押出装置を利用した搾油方法は、
２つの円筒シリンダを長手方向に平行に連結し、長手方向に直交する断面において、一対の円弧部が連なるまゆ形であるバレルと、
それぞれ、対応する円筒シリンダ内で該円筒シリンダと同心状に長手方向に延び、
長手方向を中心に、同方向に回転可能な、互いに所定間隔を隔てた２軸の回転シャフトと、
各々、前記２軸の回転シャフトそれぞれに対して外嵌する、一対のスクリューエレメントとを有し、
該一対のスクリューエレメントは、互いに同一であり、前記バレルの長手方向の同位置に設けられ、前記２軸の回転シャフト間で所定間隔を隔てて噛み合うように配置され、
材料を前記バレル内に供給する供給部と、該供給部により供給される材料を前記バレルの長手方向下流側に搬送する搬送部と、材料を加熱する加熱部と、材料を外部に押し出す押出し部が設けられ、
前記搬送部において、前記一対のスクリューエレメントは、材料を前記バレルの長手方向下流側に搬送可能な搬送用スクリューエレメントである押出装置において、
前記一対のスクリューエレメントとして、油分含有固形材料を圧搾可能な一対の圧搾用スクリューエレメントの形状を、前記搬送用スクリューエレメントに応じて選択し、前記搬送用スクリューエレメントの前記バレルの長手方向下流側に隣接して配置し、
前記バレルの長手方向の複数個所それぞれにおいて、前記バレルの内面と圧搾用スクリューエレメントの外表面との間の軟化状態の油分含有固形材料中に圧力障壁部を形成することにより、油分含有固形材料を前記バレルの長手方向下流側に連続的に搬送しつつ、油分含有固形材料から油分を搾油し、その場で油分を回収して、搾油された固形材料を押し出すことを特徴とする、押出装置を利用した搾油方法、構成としている。

図面を参照しながら、本発明の搾油装置および搾油方法を以下に詳細に説明する。
図１ないし図３に示すように、搾油装置１０は、油分含有固形材料Ｍをバレル１６内に供給する供給部２２と、供給部２２により供給される油分含有固形材料Ｍから油分Ｏを搾油する搾油部２４と、搾油された油分Ｏを回収する油分回収部２６と、搾油部２４により圧搾されるまでに、固形材料の融点または油分Ｏの許容加熱温度のうち低い方の温度以下まで油分含有固形材料Ｍを加熱する加熱部２８と、油分Ｏ搾油済の残渣固形材料Ｍを外部に押し出す押出部３３とから概略構成されている。

より具体的には、内部に油分含有固形材料Ｍを搬送するバレル１６が設けられ、適宜間隔でスタンド２５により支持された長手方向Ｘに延びるシリンダ１２が備えられ、シリンダ１２の一端には、供給部２２、シリンダ１２の他端には、押出部３３が設けられ、一端から他端に向かって長手方向Ｘに、搾油部２４および加熱部２８が設けられ、搾油部２４には、シリンダ１２から側方に、シリンダ１２の長手方向Ｘに直交する向きに油分回収部２６が設けられ、供給部２２から供給された油分含有固形材料Ｍが、バレル１６内で長手方向Ｘの下流側に搬送されつつ、加熱され、搾油され、搾油された油分Ｏが回収される一方、油分Ｏ搾油済の残渣固形材料Ｍを外部に押し出すようにしている。

図４に示すように、バレル１６は、２つの円筒シリンダ１３を長手方向に平行に連結し、長手方向Ｘに直交する断面において、一対の円弧部１４が連なるまゆ形であり、それぞれ、対応する円筒シリンダ１３内で円筒シリンダ１３と同心状に長手方向Ｘに延び、長手方向Ｘを中心に回転可能な、互いに所定間隔を隔てた２軸の回転シャフト１８が設けられる、各回転シャフト１８は、通常どおり、長手方向Ｘを中心に回転可能なように、たとえば、軸受け（図示せず）により軸支され、各回転シャフト１８は、回転駆動モーター１９に回転伝達機構２１を介して、同じ方向に同期し回転するように連結されている。
２軸の回転シャフト１８それぞれにおいて、一対のスクリューエレメント２０（後に説明する搬送用スクリューエレメント２０Ａ、圧搾用スクリューエレメント２０Ｂを含む）が、回転シャフト１８の長手方向Ｘを中心に回転可能なように、たとえば、回転シャフト１８の外周面に対してスプライン外嵌され、一対のスクリューエレメント２０は、金属製で、互いに同一であり、バレル１６の長手方向Ｘの同位置に設けられ、２軸の回転シャフト１８間で所定間隔Ｄ（図６参照）を隔てて噛み合うように配置される。

シリンダ１２は、図２（C1からC1２）に示すように、内部に形成されるバレル１６（後に説明）とともに長手方向に分割され、各分割された部分の端面には、張り出しフランジ４１が設けられ、張り出しフランジ４１に設けられるねじ穴４３（図４）を介して、長手方向に隣接する分割部同士を液封状にねじ締結しており、各分割部は、押出し部を除き、搬送部か、搾油部かのいずれかを構成する。これにより、搬送部および搾油部それぞれに対応したバレル１６内のスクリューエレメント２０を点検、交換等する場合に、有効である。

油分含有固形材料は、油分を含有し、加熱により軟化する固形材料である限り、任意であり、工業用材料、天然物、または食品残渣であり、態様は、バルク状、ペレット状、フレーク状片、粒状、粉状のいずれでもよい。
原料供給部１０は、ホッパー２３、いずれも従来既知のコイルフィーダー（図示せず）、シューター（図示せず）、強制フィーダー（図示せず）から構成され、シューターが、材料供給口３１で接続されている。
ホッパー２３の下部のコイルフィーダーは、ホッパー２３に投入された油分含有固形材料Ｍを、シューターに供給するものであり、シューターには、油分含有固形材料Ｍを強制フィードするために、押し込み能力とフィード能力を有する強制フィーダーが挿入され、時間当たりの油分含有固形材料Ｍのバレル１６内への供給量を設定可能としている。変形例として、シューターを介さず、材料供給口３１にホッパー２３を直接接続するのでもよい。

加熱部２８は、従来既知のシリンダ１２の内部に設けられる加熱コイルにより、バレル１６内の油分含有固形材料Ｍをバレル１６の内面を介して、外部加熱するように構成され、油分含有固形材料Ｍが後に説明する搾油部２４に到達するまでに、固形材料の融点または油分Ｏの許容加熱温度のうち低い方の温度以下まで油分含有固形材料Ｍが加熱されるようにしている。
これにより、油分含有固形材料Ｍが搾油部２４に到達する時点において、圧搾可能なように軟化状態とされるとともに、油分含有固形材料Ｍが過熱されて、搾油された油分Ｏが熱劣化されないようにする、または、熱劣化した固形材料Ｍが搾油された油分Ｏに混入しないようにすることにより、油分Ｏの材質を確保する。以上のように、加熱部２８による加熱温度は、油分含有固形材料Ｍ、油分Ｏの種類に応じて、設定されるのが好ましい。
押出部３３は、従来、溶融混練押出装置に用いられているものと同様に、ダイス３５を設けて、油分Ｏ搾油済の残渣固形材料Ｍを絞って外部に押し出すようにしている。

図１に示すように、搾油部２４は、長手方向Ｘに直列に複数（３基）設けられ、各々は、上流側から下流側に向かって搬送部３０と圧搾部３２とが隣接して設けられている。
以下、各スクリューエレメント２０が対応する回転シャフト１８に設けられる一対のスクリューエレメント２０は、互いに同一であるので、その一方について、説明する。
搬送部３０において、一対のスクリューエレメント２０は、各々油分含有固形材料Ｍをバレル１６の長手方向Ｘ下流側に搬送可能な搬送用スクリューエレメント２０Ａであり、搬送用スクリューエレメント２０Ａは、従来既知のフルフライトスクリューでよい。

圧搾部３２において、一対のスクリューエレメント２０は、各々油分含有固形材料Ｍを圧搾可能な圧搾用スクリューエレメント２０Ｂである。
図５に示すように、圧搾用スクリューエレメント２０Ｂは、回転シャフト１８が内嵌する円形開口４８を有し、周方向に２以上のチップ５０を有するディスク５２が長手方向Ｘに積み重ねられ（図５において、７枚）、長手方向Ｘに隣接するディスク５２の対応するチップ５０は、周方向にずれている、長手方向Ｘに不連続タイプであり、バレル１６の中心に対して、円形開口４８の中心がオフセット配置される。より具体的には、各端部に設けられるディスク５２は、３条であり、両端部の間に設けられるディスク５２は、４条である。各ディスク５２には、当接面に凹凸を設け、長手方向に隣接するディスク５２が嵌合固定されるようにしている。
各ディスクの厚みｔは、後に説明するように、圧搾用スクリューエレメント２０Ｂの長手方向長さLにより、油分含有固形材料Ｍが圧搾用スクリューエレメント２０Ｂを通過する時間を調整する観点から定めるのがよい。
圧搾用スクリューエレメント２０Ｂは、搬送用スクリューエレメント２０Ａと同様に、回転シャフト１８の軸線方向を中心とする回転により、油分含有固形材料Ｍを長手方向Ｘの下流方向に搬送するように構成され、ディスク５２は、回転シャフト１８の軸方向に傾斜して設けられている（図面上、傾斜は図示省略）。
バレル１６の分割部C４、C７およびC９それぞれにおいて、図５に示す圧搾用スクリューエレメント２０Ｂが２組、長手方向に直列に配置されている。

図８に示すように、4条のディスク５２それぞれは、外周縁は、円弧の組み合わせから構成され、４つのチップ５０は、周方向に所定間隔を隔てて配置され、１つは、チップアングルΘ１、１つは、Θ１より大きいチップアングルΘ２により構成され、他の２つは、チップアングルΘ１、Θ２より小さい角度で構成され、バレル１６の内面３６と圧搾用スクリューエレメント２０Ｂの外周縁３４との間に構成される流路断面積ＳＡは、3条のディスク５２と同様に、チップ５０により区分されている。
チップの周方向の配置、チップアングルは、偏心量dと同様に、油分含有固形材料Ｍに対する所望の圧搾度を達成する観点から定めればよい。
2組の圧搾用スクリューエレメント２０Ｂは、上流側の組の最下流側の３条ディスク５２と、下流側の組の最上流側の３条ディスク５２とが当接する態様で、回転シャフト１８にそれぞれ連結され、最下流側の３条ディスク５２と最上流側の３条ディスク５２とは、回転シャフト１８の周方向にずらして当接させるのでもよく、周方向にずらさずに当接させるのでもよい。一方、上流側の組の最上流側の３条ディスク５２、および下流側の組の最下流側の３条ディスク５２はそれぞれ、隣接する搬送用スクリューエレメント２０Ａの端面と当接する態様で、回転シャフト１８にそれぞれ連結されている。

以上、圧搾用スクリューエレメント２０Ｂの両端部の３条ディスク５２は、それぞれ、圧搾用スクリューエレメント２０Ｂの組付け性の観点から設けられており、所望の圧搾度が確保される限りにおいて、両端部の３条ディスク５２の一方、または両方は、中間部の４条ディスク５２と同様に、４条としてもよく、または、中間部の４条ディスク５２すべて、または一部を両端部の３条ディスク５２と同様に、３条としてもよい。

なお、図５に図示する７枚のディスクから構成される圧搾用スクリューエレメントについては、両端面側はいずれも、いわゆるおむすび形の３条であり、両端面の間の５枚のディスクは、いずれも４条であり、流路断面積は、両端面側に比べて、より小さく構成されており、両端面の間を通過する間に、油分含有固形材料は、半径方向を含め、より圧搾力が負荷されるようにしている。このように、各ディスクの条数を個別に設定することにより、上流側に隣接して配置される搬送用スクリューエレメントに対する流路断面積の狭まり方を調整し、それにより、油分含有固形材料に対する半径方向を含めた圧搾力の負荷、かくして、圧搾度を調整することが可能である。
一方において、各ディスクの厚みを個別に設定することにより、油分含有固形材料が圧搾用スクリューエレメントを通過する間の圧搾時間を調整し、それにより、同様に、圧搾度を調整することが可能である。
また、上述のように、圧搾用スクリューエレメントの隣接するディスク間において、チップの位置を周方向にずらすことにより、隣接するディスクすべて、チップの位置を周方向に整列する場合に比して、軟質化された油分含有固形材料Ｍが、バレル１６の内面３６と圧搾用スクリューエレメント２０Ｂの外表面の間の流路を流れる際、油分含有固形材料Ｍの流れに対する抵抗となり、場合により乱流が引き起され、その分、圧搾度が向上し、搾油性がより増大する。よって、隣接するディスク間において、チップの位置を周方向にずらす角度は、このような観点から定めるのがよく、ずらす角度は、たとえば、隣接するディスク間の対応するチップ同士で、数度ないし数十度である。

図６に示すように、各圧搾用スクリューエレメント２０Ｂにおいて、バレル１６の長手方向Ｘに直交する断面外形を構成する外周閉曲線部４０は、圧搾用スクリューエレメント２０Ｂの回転シャフト１８を中心とする回転により外周閉曲線部４０と円弧部１４との間に所定間隔dを保持しつつ、外周閉曲線部４０と円弧部１４との間に形成される領域が複数の部分領域４２に区分けされ、いずれかの部分領域４２の面積が、圧搾用スクリューエレメント２０Ｂの回転シャフト１８を中心とする回転に応じて増減するように、外周閉曲線部４０は、非円形状で、対応する回転シャフト１８の回転軸線は、円弧部１４の中心と同心状である。
より詳細には、外周閉曲線部４０と円弧部１４との間に形成される領域は、部分領域４２として、SA１ないしSA５の５つの領域に区分され、図６（A）ないし図６（C）に示すように、回転シャフト１８の回転に応じて、SA１ないしSA５の面積はそれぞれ、増減している。
所定間隔dについて、バレル１６の内面３６に対して、チップ５０の先端が接触しない範囲で、なるべく小さいのが好ましく（たとえば、０．２ミリ以下）、それにより、流路断面積ＳＡ１ないしＳＡ５間が区分されることから、流路断面積ＳＡ１ないしＳＡ５の総面積が、長手方向上流側に隣接する搬送部における総面積より小さく設定する場合に、流路断面積ＳＡ１ないしＳＡ５それぞれにおける、油分の圧搾に有効である。
以上の点は、一対の圧搾用スクリューエレメント２０Ｂそれぞれにおいて、両端部の間に設けられる４条のディスク５２により形成される流路断面積ＳＡについても同様である。

圧搾用スクリューエレメント２０Ｂの外表面３４とバレル１６の内面３６との間に構成される油分含有固形材料Ｍの流路断面積ＳＡは、搬送用スクリューエレメント２０Ａの外表面３４Ａとバレル１６の内面３６との間に構成される油分含有固形材料Ｍの流路断面積ＳＡより小さく設定される。これにより、後に説明するように、軟化状態の油分含有固形材料Ｍが、搬送部３０から圧搾部３２に搬送されることにより、半径方向を含め圧搾される。油分含有固形材料Ｍの流路断面積ＳＡは、このような観点から定めるのがよい。

より詳細には、図６に図示するバレル１６の内面３６と、圧搾用スクリューエレメント２０Bの外表面３４Bとの間に形成される油分含有固形材料Mの流路断面の断面積SA（SA１ないしSA５の合計）は、図７に図示するバレル１６の内面３６と、搬送用スクリューエレメント２０Aの外表面３４Aとの間に形成される流路断面の断面積SAより小さく設定されており、それにより、搬送部３０において、バレル１６の長手方向上流側で隣接する搬送用スクリューエレメント２０Aの回転により搬送される油分含有固形材料Mは、圧搾部３２に流入し、圧搾用スクリューエレメント２０Bの回転により、下流方向に搬送されつつ半径方向を含めて圧搾され、油分含有固形材料Mから油分が搾油され、その場で、油分回収部２６により、油分のみが回収され、搾油後の油分含有固形材料Mは、バレル１６の長手方向下流側に搬送されるように構成している。
以上より、圧搾部３２における流路断面の狭め方は、半径方向を含めて圧搾力の調整の観点から定まればよい。なお、搬送用スクリューエレメント２０Aは、図７に示すように、２条のフルフライトスクリューだけでなく、圧搾部３２における流路断面の狭め方に適合する限り、１条または３条のフルフライトスクリューでもよい。

変形例として、外周閉曲線部４０が、円形状であり、対応する回転シャフト１８の回転軸線は、円弧部１４の中心と偏心状でもよい。
圧搾用スクリューエレメント２０Ｂの外表面３４とバレル１６の内面３６との間に構成される油分含有固形材料Ｍの流路断面積ＳＡが所定面積となるように、圧搾用スクリューエレメント２０Ｂのバレル１６の長手方向Ｘに直交する横断面の外周縁形状が設定される。
流路断面積をどの程度小さく設定するかに応じて、バレル１６の油分含有固形材料Ｍの流量に依存して、搾油部における油分含有固形材料Ｍの圧搾度が調整される。

圧搾用スクリューエレメント２０Ｂの軸方向長さＬ、圧搾用スクリューエレメント２０Ｂのバレル１６の内面３６に対向する側周面３４Bは、回転シャフト１８の所与回転数のもとで、油分含有固形材料Ｍが圧搾用スクリューエレメント２０Ｂの油分含有固形材料搬送方向上流側端部４４から油分含有固形材料搬送方向下流側端部４６を通過するまでの圧搾時間が所定時間確保可能なように形状設定される。たとえば、回転シャフト１８の所与回転数のもとで、軸方向長さＬが長いほど、油分含有固形材料Ｍが圧搾用スクリューエレメント２０Ｂを通過するのに時間を要し、圧搾時間が長く設定される。

油分含有固形材料Ｍの種類、嵩比重、または粘度に応じて、スクリューエレメント２０の条数、所定チップ５０のチップアングル、偏心量、および所定間隔Ｄが選択される。
所定間隔Ｄについては、たとえば、０．２ミリ以下であり、そこにおいて、油分含有固形材料Ｍのせん断による過熱が発生せず、または、圧搾用スクリューエレメント２０Ｂのセルフクリーニングが可能となるように設定される。
変形例として、圧搾用スクリューエレメント２０Ｂにおいて、条数、偏心量のいずれかが異なる、異なる種類のスクリューエレメント２０が、バレル１６の長手方向Ｘに整列されるのでもよい。
たとえば、複数の搾油部２４において、バレル１６の長手方向Ｘに下流側に位置する搾油部２４ほど、圧搾用スクリューエレメント２０Ｂの条数が増大されているのでもよく、これにより、下流ほど圧搾度を高めることが可能となり、ディスク５２ごとに条数を変えるのでもよい。

バレル１６の長手方向Ｘに直列に、複数（図面上３基）の搾油部２４を設けており、各搾油部２４ごとに、油分Ｏ含有固形物から搾油した油分Ｏをそれぞれの油分回収部２６からその場で回収するように構成され、供給部２２による油分含有固形材料Ｍの時間当たりの供給量に応じて、選択可能とされている。
たとえば、供給部２２からの油分含有固形材料Ｍの時間当たりの供給量が小さい場合には、複数の搾油部２４のうち、最上流側のみ用い、それより下流側の油分回収部２６のスクリュー６２を停止するのでもよい。
これにより、上流側の搾油部２４で搾油された油分含有固形材料Ｍを下流側の搾油部２４で再度搾油し、それにより、油分回収歩留まりを確保することが可能である。
変形例として、バレル１６内で搾油された油分Ｏ含有固形物をバレル１６の油分Ｏ含有固形物供給側に戻し、再度圧搾するように循環させるために、搾油部２４の下流部からバレル１６の上流部とを連絡する戻し流路が設けられるのでもよい。さらには、複数の搾油部２４を設けるとともに、戻し流路を設けるのでもよい。

油分回収部２６は、バレル１６の下部に溜まる搾油された油分Ｏのみを回収可能なように、バレル１６の圧搾用スクリューエレメント２０Ｂの近傍に、油分用流出開口３８を有する。
より詳細には、油分用流出開口３８は、バレル１６の下部に溜まる搾油された油分Ｏを回収可能なように、バレル１６の底部から上レベルに及び、搾油部２４の圧搾用スクリューエレメント２０Ｂの軸方向長さの前後に、一対設けるのが好ましい。
特に、油分回収部２６は、圧搾部３２の長手方向上流側および下流側それぞれに隣接する搬送部３０に、接続されるのがよい。

油分回収部２６は、端部がスタンド２９により支持され、油分用流出開口３８に連通接続され、油分回収開口５９を有するケーシング６０と、ケーシング６０内に設けられ、油分用流出開口３８に向かって進む向きに回転するスクリュー６２とが設けられ、油分回収開口５９を通じて、搾油される油分Ｏは回収される一方、搾油された油分含有固形材料Ｍは回収されないようにする構成している。これにより、搾油した油分は回収しつつ、上流側の搾油部２４で搾油された油分含有固形材料Ｍを下流側の搾油部２４で再度搾油することが可能となる。

以上の構成を有する搾油装置１０について、以下に、図６を参照しながら、搾油方法を含め、その作用を説明する。
まず、搾油対象である油分含有固形材料Ｍの種類に応じて、加熱部２８により、固形材料の融点または油分Ｏの許容加熱温度のうち低い方の温度以下まで油分含有固形材料Ｍが加熱されるように加熱温度を設定する。
次いで、供給部２２におけるフィーダーによる時間当たり材料供給量、搬送部におけるスクリューエレメント２０の回転による時間当たりの油分含有固形材料Ｍの搬送量を設定する。
これにより、油分含有固形材料の順方向の搬送速度を調整することにより、バレル１６の内部である密閉空間内の油分含有固形材料Ｍの充満度を調整する。
特に、油分含有固形材料Ｍの種類および態様、およびスクリューエレメント２０の種類に応じて、搾油回収歩留まりを最大化する最適回転数（以下に説明）を設定する。

以上、バレル１６内に配置され、回転シャフト１８の軸線を中心として回転可能な回転シャフト１８に外嵌されるスクリューエレメント２０の回転により、油分含有固形材料Ｍを連続的に搬送する準備が完了する。
次いで、バレル１６内面が所定温度に保持され、フィーダーおよび駆動モーター１９により回転シャフト１８が回転した状態で、油分含有固形材料Ｍを連続的に供給する。
供給された油分含有固形材料Ｍは、バレル１６の長手方向下流に向かって、搬送され、その間に、固形材料の融点または油分Ｏの許容加熱温度のうち低い方の温度以下まで油分含有固形材料Ｍが加熱される。
次いで、加熱され、軟化状態とされた油分含有固形材料Ｍは、各搾油部２４において、連続的に長手方向下流に搬送されながら、半径方向を含め圧搾されることにより、以下のように搾油される。

より詳細には、搾油段階は、密閉空間内の延び方向下流側に向かって、油分含有固形材料Ｍを連続的に搬送しながら、密閉空間内の所定長さに亘って流路断面積が狭められた部分を通過させることにより、油分含有固形材料Ｍを所定の圧搾力のもとで所定の圧搾時間に亘って圧搾することにより、油分含有固形材料Ｍから油分を搾油する。
その際、密閉空間の下流側に、流路断面積が狭められることにより、圧力障壁を形成することにより、圧力障壁上流側における密閉空間内の加熱された油分含有固形材料Ｍの充満度を高めつつ、油分含有固形材料Ｍを圧搾し、油分を搾油し、搾油された油分を連続的に回収する。
搾油された油分をその場で、各油分回収部２６を通じて、密閉空間の延び方向に対して側部に回収する。

なお、搾油された残渣固形材料Ｍは、ダイス（図示せず）を介して外部に押し出される。
スクリューエレメント２０の外表面に付着する残余固形物は、搾油作業終了後、適宜、除去すればよい。

搾油歩留まりにとって、バレル１６内への時間当たり材料供給量が一定のもとで、最適な回転数が存する根拠について、搾油歩留まりは、スクリューエレメント２０による圧搾度により定まり、圧搾度は、スクリューエレメント２０の外表面とバレル１６内面との間の流路断面を支配因子とする圧搾力と、材料搬送速度を支配因子とするスクリューエレメント２０の上流側端面から下流側端面までを材料が通過するまでの圧搾時間との積により、定まる。
この点、スクリューエレメント２０の回転数を増大すると、圧搾力は増大するが、圧搾時間が減少し、回転数を低減すると、圧搾力は減少するが、圧搾時間が増大する。
よって、圧搾力と圧搾時間との積による定まる圧搾度には、圧搾度を最大にする最適な回転数が存在する。

以上の構成を有する搾油装置１０によれば、回転シャフト１８を回転駆動するモーターに対して、過剰トルクとならないように、バレル１６の内部空間内で長手方向に完全充満する形態で、加熱により軟化状態の油分含有固形材料Ｍを搬送することは回避しながら、油分含有固形材料Ｍを連続的に長手方向に搬送しつつ、半径方向を含め圧搾を可能とすべく、バレル１６内面とスクリューエレメント２０との間のスペースを狭めるとしても、油分含有固形材料Ｍから搾油された液体の油分自体は、スクリューエレメント２０の回転により、バレル１６の長手方向に搬送されることなく、搾油部２４のバレル１６の内部空間の下方部に溜まるところ、搾油部２４のバレル１６の長手方向の前方に、好ましくは、前方および後方それぞれに、油分回収部２６を設け、バレル１６内の密閉空間に溜まる油分を効率的に回収することが可能である。

より詳細には、以上の搾油装置１０によれば、回転シャフト１８がその軸線を中心として回転することにより、各回転シャフト１８に外嵌される一対のスクリューエレメント２０が、同方向に回転し、それにより、バレル１６内に投入される油分含有固形材料Ｍは、バレル１６の長手方向Ｘ下流に搬送される。
その際、圧搾用スクリューエレメント２０Ｂの外表面３４とバレル１６の内面３６との間に構成される油分含有固形材料Ｍの流路断面積ＳＡは、搬送用スクリューエレメント２０Ａの外表面３４Ａとバレル１６の内面３６との間に構成される油分含有固形材料Ｍの流路断面積ＳＡより小さく設定されるので、油分含有固形材料Ｍは、圧搾部３２において、流路断面積ＳＡ全体に充満することにより、流路断面積ＳＡ内で、油分含有固形材料Ｍは、圧搾用スクリューエレメント２０Ｂの油分含有固形材料Ｍの搬送方向上流側端部４４から油分含有固形材料Ｍ搬送方向下流側端部４６を通過するまで、半径方向を含め圧搾され、搾油された油分Ｏはその場で、バレル１６の底部に溜まり、油分回収部２６によりバレル１６の下部に溜まる搾油された油分Ｏのみが回収され、搾油された固形物は、バレル１６内で長手方向Ｘ下流側に搬送されるようにしている。
以上、油分含有固形材料Ｍは、搾油部２４において、流路断面積ＳＡの狭まりにより所定の圧搾力のもとで、所定の圧搾時間に亘って、半径方向を含め圧搾されることにより、搾油され、その場に溜まる油分Ｏのみが、油分回収部２６により油分用流出開口３８を介して回収される。

一方、本実施形態の圧搾方法によれば、油分含有固形材料Ｍを連続的に順方向に密閉空間内で密閉空間の延び方向に沿って搬送しながら、固形材料の融点または油分の許容加熱温度のうち低い方の温度以下まで加熱することにより、油分含有固形材料Ｍを搾油可能な軟化状態とし、密閉空間の下流側に圧力障壁を形成することにより、圧力障壁上流側における密閉空間内の加熱された油分含有固形材料Ｍの充満度を高めることにより、油分含有固形材料Ｍを半径方向を含め圧搾し、油分を搾油することにより、従来のように、たとえば、油分含有固形材料Ｍを容器に入れて、静的に圧搾することにより、バッチ式に搾油するのとは異なり、搾油された油分を連続的に回収することが可能である。
また、各回転シャフト１８の対応する圧搾用スクリューエレメント２０Ｂ同士の噛み合い部において生じる対象物に対するせん断を利用して動的圧搾は引き起こさず、このようなせん断により油分含有固形材料Ｍが加熱され、場合により、搾油される油分の熱劣化を引き起こすのを防止するとともに、油分含有固形材料Ｍが圧搾用スクリューエレメント２０Ｂの外表面に付着したままの状態となり、熱劣化し、熱劣化した固形材料が搾油された油分に異物混入する恐れも排除することが可能である。

以下に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明において、第１実施形態と同様な構成要素については、同様な参照番号を付することによりその説明は省略し、以下では、本実施形態の特徴部分について、図９を参照しながら詳細に説明する。
本発明の第２実施形態の特徴は、圧搾部それぞれに設ける圧搾用スクリューエレメント２０Ｂである。

第１実施形態において、油分含有固形材料Ｍのバレル１６の軸方向への搬送および圧搾を兼ねるスクリューエレメント２０Bについて、複数の薄板状のものが、周方向にチップ５０の位置（尖点）が非連続にずれながら、軸方向に積み重ねたタイプのものとして説明したが、それに限定されることなく、スクリューの回転により、油分含有固形材料Ｍのバレル１６の軸方向への搬送が可能であるとともに、軸方向に油分含有固形材料Ｍの流路面積の絞りが形成され、それにより圧搾が可能である限り、複数の薄板状のものが積み重ねられるのではなく、モノリシック状のスクリューであって、外表面３４Bに周方向のチップ５０の位置が長手方向に連続的に連なるリード３０が形成されるものであってもよい。
より詳細には、図９に示すように、圧搾用スクリューエレメント２０Ｂは、４条であり、回転シャフト１８が内嵌する円形開口４８を有するモノリシック状であり、長手方向Ｘに離間する両端面４４、４６それぞれにおいて、周方向に２以上（４つ）のチップ５０を有し、周側面には、両端面４４、４６のチップ５０に連なる螺旋状リード５６が設けられる、長手方向Ｘに連続タイプであり、バレル１６の中心に対して、円形開口４８の中心がオフセット配置される。
螺旋状リード５６のピッチを調整することにより、圧搾用スクリューエレメント２０Ｂによる油分含有固形材料Ｍの搬送速度、すなわち、油分含有固形材料Ｍの圧搾時間を調整することが可能である。
複数の搾油部２４を設ける場合において、ある搾油部２４には、第１実施形態における、不連続タイプの圧搾用スクリューエレメント２０Ｂ、ある搾油部２４には、本実施形態における、連続タイプの圧搾用スクリューエレメント２０Ｂを採用してもよい。

本出願人は、自社装置である２軸同方向混練押出装置に対して、油分回収部を追加するように改造して、搾油対象物の加熱温度条件、および搾油部におけるスクリューエレメントをパラメータとして、材料搾油試験を行った。
試験条件は、以下である。
（１） 材料供給部
（i） 材料：パラフィンオイル含有ポリエチレン
（ii） 時間当たり材料供給量：15kg/h

（２）搬送部
(i) スクリューエレメント：2条フルフライトスクリュー
シャフト回転数：１５０rpm
バレル Ｌ／Ｄ：60
内径：30ミリ

（３）搾油部
(i） 設置数：３
(ii） スクリューエレメント：3RFKB60/7/30、FKB
いずれも、図５のディスク状タイプであり、各ディスクは条数が同じであり、両タイプにおいては、条数が異なる。
(iii） 条数：3RFKB：３条
FKB ：４条
(iv） 偏心量：２．２３ミリ

（４）油分回収部
(v） スクリュー： フルフライトスクリュー
(vi） 回転数：100～150rpm

（５）加熱部
(vii） 設定温度 25～180℃
(viii） 加熱形式：バレル内面からの外部加熱

試験結果を図１０に示す。
ケース１およびケース２と、ケース４およびケース５との比較より、油分含有固形材料Ｍを軟化した後に圧搾すると、油分回収率は低い。
ケース３とケース４とにおいて、C４の圧搾部同士の圧搾用スクリューエレメント２０Bの比較によれば、バレル内面とスクリューエレメントの外表面との間の流路断面が狭まることから、3条より４条のほうが、油分回収率は高いことがわかる。
ケース１およびケース２と、ケース３との比較より、ケース３は、油分回収率が高く、これは、バレルは略水平に長手方向に延びるように設置されるところ、 ケース３においては、搾油部を介して、その長手方向上流側および下流側に隣接する各搬送部に、油分回収部を接続することによるものと推察される。

以上のように、本出願人は、スクリューエレメント２０を用いることにより、油分含有固形材料Ｍをバレル１６の軸方向に連続的に搬送ながら、軸方向に圧搾することにより、搾油し、搾油した油分Ｏを効率的に回収しつつ、スクリューエレメント２０の構成により、油分回収率について最大５０％程度を達成した点を確認した。
すなわち、
（１） 従来のバッチ式の搾油方法に対して、連続的に油分含有固形材料Ｍを供給しながら、連続的に搾油可能である点を確認した。
（２） 連続的に油分含有固形材料Ｍを供給しつつ、搾油歩留まりを確保可能である点を確認した。
（３） 従来の２軸同方向溶融混練装置を利用して、搾油部２４としてスクリューエレメント２０を採用するとともに、油分回収部を追加することにより、搾油可能である点を確認した。
（４） 搾油部２４において、バレル１６内面とスクリューエレメント２０外面との間の油分含有固形材料Ｍの流路断面積、および油分含有固形材料Ｍのスクリューエレメント２０による搬送速度が、搾油に対する影響因子であることを確認した。
（５） 油分含有固形材料Ｍの搾油度は、搾油部２４のスクリューエレメント２０による、圧搾力および圧搾時間が支配因子であり、スクリューエレメント２０、すなわち、回転シャフト１８の回転数には、搾油度を最大化する最適な回転数が存在することを確認した。
（６） 油分含有固形材料Ｍの、搬送部と圧搾部とから構成される搾油部２４において、搾油歩留まりを向上するのに、搾油部２４を材料の搬送方向、すなわち、回転シャフト１８の軸方向に、直列に複数設けることが有効である点を確認した。

以上、本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明の範囲から逸脱しない範囲内において、当業者であれば、種々の修正あるいは変更が可能である。
たとえば、本実施形態において、圧搾部において、油分含有固形材料Ｍの種類、態様に応じて、スクリューエレメント２０を選択する点を説明したが、スクリューエレメント２０の選択に際し、スクリューエレメント２０のリードを含む外周面形状、長手方向長さにより、圧搾部における圧搾時間を調整したり、または、スクリューエレメント２０の条数を含む外周縁形状により、流路断面積を増減させて、圧搾部における圧搾力を調整したり、または、圧搾部における圧搾時間および圧搾力の両方を調整することにより、このようにして選択したスクリューエレメント２０、および油分含有固形材料Ｍの種類、態様に応じて、最適な回転シャフト１８の回転数を設定したうえで、搾油効果を最適化すればよい。
たとえば、本実施形態において、圧搾部において、油分含有固形材料Ｍの種類、態様に応じて、スクリューエレメント２０を選択する点、より詳細には、 スクリューエレメント２０の条数を含む外周縁形状により、流路断面積を増減させて、圧搾部における圧搾力を調整したり、または、圧搾部における圧搾時間および圧搾力の両方を調整する点を説明したが、上流側の搬送用スクリューエレメント２０Aによりバレル１６内を非充満状態で搬送される油分含有固形材料Ｍが、圧搾用スクリューエレメント２０Ｂを通過する際、バレル１６の内面３６と圧搾用スクリューエレメント２０Ｂの外周面３４との間に構成される流路における油分含有固形材料Ｍの充満度を上げることにより、所望の圧搾度が達成されるように、バレル１６の内面３６と圧搾用スクリューエレメント２０Ｂの外周面との間に構成される流路の容積を定めるのでもよい。

たとえば、本実施形態において、バレル１６の長手方向に所定間隔を隔てて、それぞれ側方に延びる複数の油分回収部１６を設け、油分含有固形材料Ｍから搾油した油分Ｏをそれぞれの油分回収部１６から回収することにより、時間当たりの回収効率、および回収歩留まりの両方を高めるものとして説明したが、それに限定されることなく、時間当たりの回収効率よりも回収歩留まりを重視するのであれば、バレル１６のＬ／Ｄを増大することにより、油分含有固形材料Ｍの搬送および圧搾を兼ねるスクリューエレメント２０の数を増やし、バレル１６の油分含有固形材料Ｍ供給側と反対側の端部に単一の油分回収部１６を設けてもよい。この場合、バレル１６のＬ／Ｄを増大することにより、過剰トルクにならないようにする。

たとえば、本実施形態において、バレル１６の長手方向に所定間隔を隔てて、それぞれ側方に延びる複数の油分回収部１６を設け、油分含有固形材料Ｍから搾油した油分Ｏをそれぞれの油分回収部１６から回収するものとして説明したが、それに限定されることなく、回収歩留まりよりも時間当たりの回収効率を重視するのであれば、バレル１６の油分含有固形材料Ｍ供給側と反対側の端部に単一の油分回収部１６を設けつつ、搾油された油分含有固形材料Ｍをバレル１６の油分含有固形材料Ｍ供給側に戻し、再度圧搾するように循環させるのでもよい。なお、戻し部を構成する流路において、油分含有固形材料Ｍの温度低下を防止するのに、温度保持部を設けてもよい。この場合、バレル１６のＬ／Ｄを増大する必要はないので、圧搾装置の長尺化が抑制されるとともに、過剰トルクになる恐れは低減する。

本発明の第１実施形態に係る搾油装置１０の概略全体斜視断面図である。 本発明の第１実施形態に係る搾油装置１０の概略部分断面図である。 本発明の第１実施形態に係る搾油装置１０のサイド回収部１６の、図１のA-Aに沿う概略断面図である。 本発明の第１実施形態に係る搾油装置１０の搾油部２４の概略断面図である。 本発明の第１実施形態に係る搾油装置１０の搾油部２４のスクリューエレメント２０Ｂの側面図、端面図および斜視部図である。 本発明の第１実施形態に係る搾油装置１０の搾油部２４のスクリューエレメント２０Ｂの回転に応じて（６（A）から６（C））、バレル１６内面とスクリューエレメント２０との間に形成される流路断面ＳＡの変化を示す概略断面図である。 本発明の第１実施形態に係る搾油装置１０の搬送部３０のスクリューエレメント２０Aの図６と同様な図である。 本発明の第１実施形態に係る図５のスクリューエレメント２０Ｂにおいて、中間部の4条ディスク同士の図７と同様な図である。 本発明の第２実施形態に係る搾油装置１０のスクリューエレメント２０Ｂの斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る搾油装置１０による各ゾーンにおける搾油試験結果を示す表である。

Ｘ 長手方向
Ｄ 所定間隔
Ｍ 油分含有固形材料
Ｏ 油分
ＳＡ 流路断面積
Ｌ スクリューエレメントの軸方向長さ
d 所定クリアランス
t ディスクの厚み
１０ 搾油装置
１２ シリンダ
１３ 円筒シリンダ
１４ 円弧部
１６ バレル
１７ 内部スペース
１８ 回転シャフト
１９ 駆動モーター
２０ スクリューエレメント
２０Ａ 搬送用スクリューエレメント
２０Ｂ 圧搾用スクリューエレメント
２１ 回転伝達機構
２２ 供給部
２３ ホッパー
２４ 搾油部
２５ 支持スタンド
２６ 油分回収部
２７ 駆動モーター
２８ 加熱部
２９ 支持スタンド
３０ 搬送部
３１ 回転伝達機構
３２ 圧搾部
３３ 押出部
３４Ａ 搬送用スクリューエレメント２０Ａの外表面
３４B 圧搾用スクリューエレメント２０Bの外表面
３６ 内面
３８ 油分用流出開口
４０ 外周閉曲線部
４１ 張り出しフランジ
４２ 部分領域
４３ ねじ穴
４４ 油分含有固形材料Ｍ搬送方向上流側端部
４６ 油分含有固形材料Ｍ搬送方向下流側端部
４８ 円形開口
５０ チップ
５２ ディスク
５６ 螺旋状リード
５８ 戻し流路
６０ ケーシング
６１ シャフト
６２ スクリュー
６３ 油分回収開口

Claims (8)

1. 固形材料中に油分が含浸した油分含有固形材料を連続的に順方向に密閉空間内で密閉空間の延び方向に沿って搬送しながら、固形材料の融点または油分の許容加熱温度のうち低い方の温度以下まで油分含有固形材料が、半液状の軟化状態となるように加熱する段階と、
   密閉空間の下流側に圧力障壁を形成することにより、圧力障壁上流側における密閉空間内の加熱された油分含有固形材料の充満度を高めつつ、油分含有固形材料を主として順方向に圧搾し、圧搾のみにより油分を搾油する段階と、
   搾油された油分を連続的に回収する段階とを有する、ことを特徴とする搾油方法。
2. 前記搾油段階は、密閉空間内の延び方向下流側に向かって、油分含有固形材料を連続的に 搬送しながら、密閉空間内の所定長さに亘って流路断面積が狭められた部分を通過させる ことにより、油分含有固形材料を所定の圧搾力のもとで所定の圧搾時間に亘って圧搾する ことにより、油分含有固形材料から油分を搾油する、請求項１に記載の搾油方法。
3. 搾油された油分をその場で、密閉空間の延び方向に対して側部に回収する、請求項２に記載の搾油方法。
4. バレル内に配置され、回転シャフトの軸線を中心として回転可能な回転シャフトに外嵌さ れるスクリューエレメントの回転により、油分含有固形材料を連続的に搬送し、 油分含有固形材料の種類および態様、およびスクリューエレメントの種類に応じて、搾 油の回収効率を最大化する最適回転数を設定する、請求項２または請求項３に記載の搾油方法。
5. 油分含有固形材料の順方向の搬送速度を調整することにより、密閉空間内の油分含有固 形材料の充満度を調整する、請求項４に記載の搾油方法。
6. 油分含有固形材料は、工業用材料であり、バルク状、ペレット状、フレーク状片、粒 状、粉状のいずれかである、請求項１に記載の搾油方法。
7. 前記搾油段階は、油分含有固形材料から油分を搾油しつつ、搾油された油分含有固形材料 を密閉空間内で下流方向に搬送する段階をさらに有する、 請求項１に記載の搾油方法。
8. ２つの円筒シリンダを長手方向に平行に連結し、長手方向に直交する断面において、一対の円弧部が連なるまゆ形であるバレルと、
   それぞれ、対応する円筒シリンダ内で該円筒シリンダと同心状に長手方向に延び、 長手方向を中心に、同方向に回転可能な、互いに所定間隔を隔てた２軸の回転シャフトと 、
   各々、前記２軸の回転シャフトそれぞれに対して外嵌する、一対のスクリューエレメントとを有し、
   該一対のスクリューエレメントは、互いに同一であり、前記バレルの長手方向の同位置に設けられ、前記２軸の回転シャフト間で所定間隔を隔てて噛み合うように配置され、
   材料を前記バレル内に供給する供給部と、該供給部により供給される材料を前記バレルの 長手方向下流側に搬送する搬送部と、材料を加熱する加熱部と、材料を外部に押し出す押 出し部が設けられ、
   前記搬送部において、前記一対のスクリューエレメントは、材料を前記バレルの長手方向下流側に搬送可能な搬送用スクリューエレメントである押出装置において、
   前記一対のスクリューエレメントとして、油分含有固形材料を圧搾可能な一対の圧搾用ス クリューエレメントの形状を、前記搬送用スクリューエレメントに応じて選択し、前記搬送用スクリューエレメントの前記バレルの長手方向下流側に隣接して配置し、 前記バレルの長手方向の複数個所それぞれにおいて、前記バレルの内面と圧搾用スクリューエレメントの外表面との間の半液状の軟化状態の油分含有固形材料中に圧力障壁部を形成する ことにより、油分含有固形材料を前記バレルの長手方向下流側に連続的に搬送しつつ、油 分含有固形材料から油分を搾油し、その場で油分を回収して、搾油された固形材料を押し 出すことを特徴とする、押出装置を利用した搾油方法。

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