JPH0685887B2 - 圧縮・擂潰装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、植物固形体を微粉末状に粉砕する装置に係わ
り、更に詳しくは強固な細胞構造を有する籾殻等の穀類
の種子の外皮を加圧、加熱してその細胞構造をも粉砕し
得る圧縮・擂潰装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、籾殻等の穀類の種子の外皮を微粉末状に粉砕する
装置のなかで、最も重要で且つ技術的困難さの大部分を
占めている圧縮・擂潰装置に於いて、工具鋼のような硬
度の高い耐摩耗性金属で形成したスクリューを用いて、
被処理物を断面積が漸次縮小する空隙内に繰り送り、加
圧、加熱して粉砕するいわゆる圧縮・擂潰しているが、
籾殻等の強固な細胞構造を有する穀類の種子の外皮をそ
の細胞構造まで粉砕でき且つリグニンを減少させること
のできる適当な装置はなく、特に効率よく粉砕できる構
造のスクリューを有する装置の開発が望まれていた。こ
のような圧縮・擂潰装置のスクリュー先端の螺線状襞部
の最も過酷な部分には、最大垂直応力６〜7t/cm²、剪断
応力2t/cm²も応力が加わるとともに、摩擦熱と外部から
の加熱により450〜500℃の高温になり、該スクリュー先
端部の摩耗量が多く数時間で使用に耐え得ない状態にな
り、その都度該スクリューを交換していた。その為、ス
クリューの耐摩耗性を改善する目的で、前述の工具鋼で
形成したスクリュー基材の表面をセラミックコーティン
グし、表面硬化処理を施して、摩耗や衝撃に強いスクリ
ューを用いていたが、該スクリューの表面部分は前記の
如く摩擦熱と加熱によって高温になり、該スクリュー基
材とセラミックスの熱膨張率の違い等により大きな内部
応力が発生するとともに、前記の外部応力と相合わさっ
て、セラミックスが部分的に剥離しスクリュー基材が露
出してその部分で著しく摩耗量が増加し、これが全体的
な摩耗を促し、数日程度で使用に耐え得ない状態になっ
て、やはり装置の稼働を停止、分解してスクリューを交
換していた。このように、従来はスクリューの構造に問
題があり、装置の効率及び稼働率が低く、またスクリュ
ーの大量消費によって粉砕物のコスト低減の妨げになっ
ていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところ
は、籾殻等の被処理物を断面積が漸次縮小する空隙内に
効率良く繰り送り、被処理物を加圧、加熱して籾殻等の
強固な細胞構造をも粉砕することができるスクリューを
有し、高圧縮粉砕物をスムースに導出でき、またスクリ
ューの摩耗を極力押えて耐久性を増し、長時間の連続及
び断続使用に耐え、スクリューの交換に起因する装置の
運転停止を少なくして装置の稼働率を向上させ、粉砕物
の製造コスト低減を図ることができる圧縮・擂潰装置を
提供する点にある。

〔課題を解決する為の手段〕

本発明は、前述の課題解決の為に、別体で形成した繰り
送り部と圧縮部をそれぞれ回転に対して一体となして連
結し、圧縮部の基体径を繰り送り部の基体径より小さく
設定して多段式となし、該繰り送り部の基体にはピッチ
一定且つ径一定となして螺線状襞部を形成するととも
に、前記圧縮部の基体には前記繰り送り部のピッチより
減少させた一定のピッチで螺線状襞部を形成し且つ該螺
線状襞部径を前記繰り送り部側の略半部分を該繰り送り
部の基体径と一致させ且つ先端側の略半部分をそれより
小さい径に設定し、更に前記繰り送り部の先端部の基体
を切欠して前記圧縮部の基体に一部連続させてなるスク
リューと、前記スクリューの繰り送り部の先端部及び圧
縮部の基端側の略半部分に対応する外周に適宜間隔を置
いて設置可能で、該スクリューの径の減少と関係づけて
内径が減少するデーパー状内面を有する筒体の該内面
に、該スクリューの回転軸と平行に多数の凹条を設けた
外筒と、前記外筒の小内径端部に連結し、先端へ向けて
内断面が多角形から円形に連続変化し、該多角形部にス
クリューの圧縮部の先端側略半部分を内挿状態に位置さ
せてなるスリーブと、前記スリーブの外周に設けた粉砕
物を加熱し得る加熱器とよりなる圧縮・擂潰装置を構成
した。

〔実施例〕

次に添付図面に示した実施例に基づき更に本発明の詳細
を説明する。

第１図は本発明に係わり特に籾殻を粉砕するのに適した
圧縮・擂潰装置の第一実施例を示す一部切り欠き側断面
図、第２図は第二実施例を示す一部切り欠き側断面図、
第３図は第一実施例の要部の分解斜視図であり、第一実
施例と第二実施例は原理的に同じであるが、スクリュー
の着脱方法に於いてそれぞれ異なった形式のものであ
る。即ち、第一実施例はスクリュー外部の本体部をスク
リューの着脱可能な位置まで移動させる形式で、第二実
施例はスクリューを駆動軸に取付けたままの状態で着脱
可能な位置までスクリューを引出す形式のものであり、
原理的には同一であるので第一実施例を中心に説明すれ
ば、Ａはスクリュー、Ｂは外筒、Ｃはスリーブ、Ｄは加
熱器をそれぞれ示す。ここに於いて、スクリューＡは、
略円柱状基体１の外周に螺線状襞部２を右ネジ状に形成
したセラミックス製で、先端方向へ前記基体１径及び螺
線状襞部２径を不連続に減少させて形成したもので、本
実施例では前記基体１径を二段に、前記螺線状襞部２径
を三段に減少させた形状のものを用いており、前記基体
１の不連続部を切欠３して連続とするとともに、該不連
続部に於いて前記螺線状襞部２を切断し、前記切欠３を
設けたことにより形成される切欠側面部４を次段の螺線
状襞部２に連続させており、更に最終段との不連続部を
段部５として残してあり、又前記三段の螺線状襞部２を
各段でピッチを一定とするとともに、先端側段のピッチ
を減少させて形成している。尚、本実施例では、前記螺
線状襞部２の不連続部に段部５を残しているが、これに
限るものではなく、先端方向へ連続的に減少するように
形成することもできる。又、本実施例では前記スクリュ
ーＡを一体形成したセラミックス製としたが、超硬度鋼
あるいは工具鋼をセラミックコーティングして表面硬化
処理を施したものを用いてもよく、更に第４図の如く、
スクリューＡを後端側の繰り送り部６と先端側の圧縮部
７とに分離可能に構成し、その連結は前記繰り送り部６
の端部に設けた嵌入孔８に前記圧縮部７の端部に設けた
凸部９を嵌入して行い回転に対して一体となし、その材
質は、繰り送り部６、圧縮部７ともにセラミックスある
いは超硬度鋼でもよく、又前記圧縮部７のみをセラミッ
クスあるいは超硬度鋼で形成し、前記繰り送り部６を工
具鋼表面にセラミックコーティングして形成したものを
用いることもでき、様々な態様が可能である。外筒Ｂ
は、前記スクリューＡの径が減少する位置の外周に適宜
間隔を置いて設置可能で、該スクリューＡ径の減少と関
係づけて減少する先細のテーパー状内面10を有する筒体
で形成されており、該テーパー状内面10に軸方向に平行
な多数の凹条11を設けてセラミックスで構成した。又、
その材質はセラミックスに限らず、超硬度鋼でも工具鋼
をセラミックコーティングして表面硬化処理を施したも
のでもよい。スリーブＣは、前記スクリューＡ先端部の
螺線状襞部２に対して適宜間隔を置いて設置できる内径
を有する筒体で、前記外筒Ｂのテーパー条小径端部に連
結可能で、該連結端側の内面を断面が多角形の多角形内
面12となすとともに、他側内面を断面が円形の円形内面
13となし、その中間を連続的に変形して構成した。尚、
本実施例では前記多角形内面12を六角形としているが、
特にこれに限るのもではなく、粉砕物の空回りを押えス
ムースに導出し得る形状であればよい。加熱器Ｄは、詳
細には図示しないが前記スリーブＣの外周を取り囲み、
公知の抵抗性ヒーターあるいは燃焼性ヒーター等適宜な
熱源を内装し、断熱材で被覆したもので、通常は600℃
程度まで加熱でき長時間の連続使用に耐え得るものであ
るが、被処理物の種類あるいは最終的な処理状態、例え
ば炭化の度合により更に高温に加熱し得るものである。

本発明の圧縮・擂潰装置の全体構成は第１図の如く、台
座14の上面に、駆動輪15の回転を伝達する駆動軸16を回
転のみならず、軸方向変位に対しても滑らかに規制でき
るように二種類の軸受即ち横軸受17aと縦軸受17bの組合
わせによって中央部に横設した駆動部本体18を設置し、
また該駆動部本体18の軸方向側部に前記駆動軸16と平行
に２本の凸状レール19,19（図中では１本しか見えてな
い）を設け、該凸状レール19,19上に、下部に前記凸状
レール19,19にスライド噛合し得るレール受け20,20を両
側に設けた粉砕部本体21を載置し、前記台座14に固定し
た油圧シリンダ22の可動端部23を前記粉砕部本体21に関
係づけて連結し、該粉砕部本体21を前記駆動軸16の軸方
向にスライドできるようにしている。該粉砕部本体21
は、上部に籾殻を投入する為の投入開口24を設け、更に
その上部に開閉装置25を有するホッパー26を取付けてあ
り、そして内部を籾殻収納部27となしている。また、前
記駆動部本体18の駆動軸16方向の一側面に形成した該駆
動軸16の周囲の環状凸部28に外嵌可能な円形開口29を前
記粉砕部本体21の一側面に設け、更に該円形開口29を設
けた面と対向する他側面に外筒取付孔30を設けている。
更に、該外筒取付孔30に、フランジ31をテーパー状小径
端部に形成した前記外筒Ｂを、前記粉砕部本体21の外側
方より該フランジ31を外部に残して内嵌するとともに、
前記スリーブＣを前記多角形内面12端が取付け端部に略
一致するように内装し、該取付け端部に該スリーブＣと
同軸配置の円形凹部32を有する取付フランジ33を設けた
処理物導出筒34を、前記フランジ31に該円形凹部32が外
嵌するように取付けて前記外筒Ｂを固定し、且つ前記テ
ーパー状小径端部と前記スリーブＣの多角形内面12端を
連続させている。そして、本実施例では前記スクリュー
Ａを、そのスクリュー取付部35を前記駆動軸16の端部に
形成した取付孔36に内嵌するとともに、該駆動軸16の他
側端から該駆動軸16中心に形成した通孔にボルト37を挿
通し、前記スクリュー取付部35の端部に螺入して固定し
ているが、この方式でなくとも単に前記スクリュー取付
部35を前記駆動軸16の端部に螺合してもよい。

また、第二実施例を第２図に基づき説明すれば、長さ方
向に条溝38を形成した駆動軸39と該条溝38にスライド可
能に噛合する駆動軸受40を有し、駆動輪15は該駆動軸受
40に固定してある。前記駆動軸39の端部には、第５図に
示したアタッチメント41に装着してスクリューＡを該ア
タッチメント41を介して螺着してあり、また他側端部
は、該駆動軸39をスライド移動させることができるスク
リュージャッキ42のスライド変位杆43の端部に回動自在
に取付けてある。該スクリューＡは、前記同様にセラミ
ックス、超硬度鋼及び工具鋼にセラミックコーティング
したもので形成し、工具鋼等で形成したアタッチメント
41の一側に嵌合して、該アタッチメント41の側部からネ
ジ44により抜け止め処置を施したもので、また該アタッ
チメント41の他側には前記駆動軸39への取付ネジ45を設
けている。駆動部本体18の側部には着脱窓46を設けてあ
り、前記スクリュージャッキ42を作動させて、前記駆動
軸39を前記外筒Ｂから離れる軸方向にスライドさせた時
に、前記アタッチメント41取付け部分が、該着脱窓46の
位置に現れるようにしてある。このようにアタッチメン
ト41に装着したスクリューＡを用いることにより、スク
リューＡを短く形成でき、材料費を節減できるととも
に、前記着脱窓46からスクリューＡの着脱が短時間で簡
単に行えるといった利点がある。また、本装置は外筒Ｂ
を籾殻収納部27から外方へ向けて嵌挿してフランジ31で
当止してあり、スクリューＡ駆動時に生じる外方への高
圧力に対して特に効果的である。更に圧縮・擂潰時に籾
殻より発生する水蒸気を抜く為の水蒸気抜き孔47を前記
籾殻収納部27の側部に形成してあり、水蒸気の発生に起
因する爆発を防止することができるものである。尚、前
記水蒸気抜き孔47を設ける位置は、前記外筒Ｂの側部で
もよい。

また、スクリューＡの内部より水冷して、その耐久性を
増すことも可能で、その一例として第６図の如く、スク
リューＡの基体１内の中心軸部に冷却孔48を穿設し、該
冷却孔48の内径よりも小さい外径の導入管49を、前記冷
却孔48内に導入管先端部50に少し余裕を残して挿入す
る。そして、前記スクリューＡを一側端に取付けた駆動
軸16には、第７図の如くその中心軸部に前記スクリュー
Ａに設けた冷却孔48の内径と略同一の貫通孔51を穿設
し、その内部には前記導入管49を挿通してあり、また前
記駆動軸16の他側端には、前記導入管49の内部空間と該
導入管49外部の貫通孔51の空間との二水路にそれぞれ連
続し、該駆動軸16の回転に対して相対的に回転可能な回
転ジョイント52を取付けてある。この回転ジョイント52
には、前記導入管49に連続した給水管53と、前記導入管
49外部の貫通孔51に連続した排水管54が設けられてお
り、前記給水管53から導入された冷却水が前記導入管49
を通り、導入管先端部50から前記スクリューＡの冷却孔
48に送られ、該スクリューＡを内部より冷却するととも
に、前記導入管49の外部の前記冷却孔48内、更に前記駆
動軸16内を通り、前記排水管54より吐出される。

しかして、本発明の圧縮・擂潰装置を用いて籾殻を粉砕
する方法を述べれば、籾殻を粉砕部本体21の上部に籾殻
たホッパー26に投入し、開閉装置25を操作して籾殻を籾
殻収納部27に導入し、回転しているスクリューＡの繰り
送り部６の螺線状襞部２により、外筒ＢとスクリューＡ
の断面が漸次縮小する間隙に順次繰り送り、スクリュー
Ａの基体１に形成した切欠３を通り、切欠側面部４によ
って次段の圧縮部７に導き、更に間隙が縮小するので、
高圧力に圧縮されるとともに、外筒Ｂのテーパー状内面
10に形成してある凹条11に籾殻が擦り合わされ、また籾
殻同士が擦り合わされ、それによって生じる摩擦熱及び
加熱器Ｄによる加熱によって発生する450〜500℃の高熱
間で、籾殻の細胞構造をも粉砕するいわゆる圧縮・擂潰
するものであり、このとき籾殻に含有するリグニンも同
時に減少する。更に、本装置には、外筒Ｂの小径端部に
スリーブＣを連結してあり、外筒Ｂを通り抜けた籾殻粉
砕物を効果的に導出するもので、即ち圧縮された籾殻粉
砕物はスクリューＡの圧縮部７に密着して、該スクリュ
ーＡと一体となり回転しようとするが、スリーブＣの多
角形内面12により、籾殻粉砕物の回転は押えられ、スク
リューＡとの回転差によって、前方へ押し出されるので
ある。また、スリーブＣの外周に設けられた600℃程度
まで加熱し得る加熱器Ｄにより、スリーブＣのみなら
ず、外筒Ｂまで加熱でき、粉砕中及びスリーブＣを通過
中の籾殻粉砕物を加熱し、籾殻の粉砕をより効果的にす
るものであり、更に必要に応じてより高温で炭化させる
こともできる。

そして、第一実施例の如く、粉砕部本体をスライド変化
させ、外筒をスクリューから容易に外すことができ、ま
た第二実施例の如く、スクリューを取付けた駆動軸をス
ライド変化させ、スクリューを外筒から容易に外すこと
ができ、スクリューの取り替えが短時間で簡単に行うこ
とができるものである。尚、スクリューをセラミックス
あるいは超硬度鋼で形成すれば、耐久力が増し取り替え
による装置の稼働停止を少なくできるとともに、スクリ
ューの消費を押えコスト低減を図ることができる。ま
た、スクリューの摩耗の激しい先端の圧縮部のみをセラ
ミックスえるいは超硬度鋼で形成し、後端の比較的摩耗
の少ない繰り送り部あるいはアタッチメントに嵌挿して
取付ければ、スクリューの耐久性を増すことができると
ともに、取り替えが必要になった場合でも、短時間で交
換で可能で、装置の稼働率を上げることができるもので
ある。更に、スクリューの内部より水冷すれば、工具鋼
の表面をセラミックコーティングしたスクリューに於い
ても耐久性を大幅に増すことができ、十分実用に供する
ものである。

〔発明の効果〕

以上にしてなる本発明の圧縮・擂潰装置によれば、別対
で形成した繰り送り部と圧縮部をそれぞれ回転に対して
一体となして連結し、圧縮部の基体径を繰り送り部の基
体径より小さく設定して多段式となし、該繰り送り部の
基体にはピッチ一定且つ径一定となして螺線状襞部を形
成するとともに、前記圧縮部の基体には前記繰り送り部
のピッチより減少させた一定のピッチで螺線状襞部を形
成し且つ該螺線状襞部径を前記繰り送り部側の略半部分
を該繰り送り部の基体径と一致させ且つ先端側の略半部
分をそれより小さい径に設定し、更に前記繰り送り部の
先端部の基体を切欠して前記圧縮部の基体に一部連続さ
せてなるスクリューと、前記スクリューの繰り送り部の
先端部及び圧縮部の基端側の略半部分に対応する外周に
適宜間隔を置いて設置可能で、該スクリューの径の減少
と関係づけて内径が減少するデーパー状内面を有する筒
体の該内面に、該スクリューの回転軸と平行に多数の凹
条を設けた外筒とで粉砕部を構成したので、籾殻を前記
スクリューの螺線状襞部で、スクリューと外筒部の断面
積が漸次縮小する空隙内に順次繰り送り圧縮し、籾殻同
士を擦り合せ且つ外筒内面に形成した凹条に擦り合わす
ことができ、そして基体に形成した切欠を通して籾殻を
スムースに前方のより高圧縮側へ送るとともに、基体の
切欠側面部で圧縮押し出しできるものであり、この構造
は圧縮初期の体積変化の大きな籾殻に特に効果的であ
る。また、先端へ向けて内断面が多角形から円形に連続
変化し、該多角形部に前記スクリューの圧縮部の先端側
略半部分を内挿状態に位置させてなるスリーブを前記外
筒の小内径端部に連結しているので、スリーブの多角形
内面により、圧縮された籾殻粉砕物がスクリューの螺線
状襞部に密着して、該スクリューと一体となり回転しよ
うとするのを押えることができ、籾殻粉砕物とスクリュ
ーとの回転差によって、スムースにに前方へ押し出すこ
とができ、更にスリーブの外周に加熱器を設けている
為、スリーブのみならず、外筒まで加熱でき、粉砕中及
びスリーブを通過中の籾殻粉砕物を加熱でき、籾殻の粉
砕をより効果的にするものである。

尚、本発明の圧縮・擂潰装置によれば籾殻等の粉砕物中
に含有するリグニンを減少させることができ、該粉砕物
を合成樹脂等の増量剤としてのみならず、製造段階で熱
処理を施してあるので食品の増量剤、あるいは微生物培
養の培地として用いることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の籾殻等の穀類の種子の外皮を粉末化す
る圧縮・擂潰装置の第一実施例を示す一部省略した側断
面図、第２図は第二実施例を示す一部切り欠いた側断面
図、第３図は第１図の要部の分解斜視図、第４図は繰り
送り部と圧縮部を嵌合可能に形成したスクリューの一部
省略斜視図、第５図はスクリューをアタッチメントに取
付けた状態を示す一部切り欠いた側面図、第６図は水冷
可能なスクリューの縦断面図、第７図は駆動軸端部に取
付けた冷却水の給排水部の一部断面で示した省略側面図
である。 A:スクリュー、B:外筒、C:スリーブ、D:加熱器、1:基
体、2:螺線状襞部、3:切欠、4:切欠側面部、5:断部、6:
繰り送り部、7:圧縮部、8:嵌入孔、9:凸部、10:テーパ
ー状内面、11:凹状、12:多角形内面、13:円形内面、14:
台座、15:駆動輪、16:駆動軸、17a,b:横，縦軸受、18:
駆動部本体、19:凸状レール、19,19、20:レール受け、2
1:粉砕部本体、22:油圧シリンダ、23:可動端部、24:投
入開口、25:開閉装置、26:ホッパー、27:籾殻収納部、2
8:環状凸部、29:円形開口、30:外筒取付孔、31:フラン
ジ、32:円形凹部、33:取付フランジ、34:処理物導出
筒、35:スクリュー取付部、36:取付孔、37:ボルト、38:
条溝、39:駆動軸、40:駆動軸受、41:アタッチメント、4
2:スクリュージャッキ、43:スライド変位杆、44:ネジ、
45:取付ネジ、46:着脱窓、47:水蒸気抜き孔、48:冷却
孔、49:導入管、50:導入管先端部、51:貫通孔、52:回転
ジョイント、53:給水管、54:排水管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】別体で形成した繰り送り部と圧縮部をそれ
   ぞれ回転に対して一体となして連結し、圧縮部の基体径
   を繰り送り部の基体径より小さく設定して多段式とな
   し、該繰り送り部の基体にはピッチ一定且つ径一定とな
   して螺線状襞部を形成するとともに、前記圧縮部の基体
   には前記繰り送り部のピッチより減少させた一定のピッ
   チで螺線状襞部を形成し且つ該螺線状襞部径を前記繰り
   送り部側の略半部分を該繰り送り部の基体径と一致させ
   且つ先端側の略半部分をそれより小さい径に設定し、更
   に前記繰り送り部の先端部の基体を切欠して前記圧縮部
   の基体に一部連続させてなるスクリューと、 前記スクリューの繰り送り部の先端部及び圧縮部の基端
   側の略半部分に対応する外周に適宜間隔を置いて設置可
   能で、該スクリューの径の減少と関係づけて内径が減少
   するデーパー状内面を有する筒体の該内面に、該スクリ
   ューの回転軸と平行に多数の凹条を設けた外筒と、 前記外筒の小内径端部に連結し、先端へ向けて内断面が
   多角形から円形に連続変化し、該多角形部に前記スクリ
   ューの圧縮部の先端側略半部分を内挿状態に位置させて
   なるスリーブと、 前記スリーブの外周に設けた粉砕物を加熱し得る加熱器
   と、 よりなることを特徴とする圧縮・擂潰装置。