JPS6261342B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 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。

(ロ) 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
成したスクリユーを用いて、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ユ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
クリユ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
の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、該スクリユー
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、その都度該スクリユーを交換してい
た。その為、スクリユ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ユー基材の
表面をセラミツクコーテイングし、表面硬化処理
を施して、摩耗や衝撃に強いスクリユーを用いて
いたが、該スクリユーの表面部分は前記の如く摩
擦熱と加熱によつて高温になり、該スクリユー基
材のセラミツ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
と相合わさつて、セラミツクスが部分的に剥離し
スクリユ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つて、やはり装置
の稼動を停止、分解してスクリユーを交換してい
た。このように、従来はスクリユーの構造に問題
があり、装置の効率及び稼動率が低く、またスク
リユーの大量消費によつて粉砕物のコスト低減の
妨げになつていた。

(ハ) 発明が解決しようとする問題点 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飽構造をも粉砕す
ることができるスクリユーを有し、高圧縮粉砕物
をスムースに導出でき、またスクリユーの摩耗を
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、スクリユ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動率を向上させ、
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。

(ニ) 問題点を解決する為の手段 本発明は、前述の問題解決の為に、先端方向へ
基体径及び螺線状襞部径が不連続に減少する多段
式で、該基体の不連続部を切欠し連続となし、各
段でピツチを一定となすとともに、先端側の圧縮
部でピツチを減少してなり、駆動軸に着脱容易な
スクリユーと、該スクリユーの径が減少する位置
に対応する外周に適宜間隔を置いて設置可能で、
該スクリユーの径の減少と関係づけて内径が減少
するテーパー状内面を有する筒体の該内面に、該
スクリユーの回転軸と平行方向に多数の凹条を設
けた外筒と、該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て
なる中空筒体のスリーブとよりなり、前記スクリ
ユーと外筒とで形成され、断面積が漸次縮小する
空隙内に籾殻等の穀類の種子の外皮を繰り送り粉
砕するとともに、前記スリーブにより圧縮粉砕物
の回転を押えて該粉砕物を導出し、更に該スリー
ブの外周に前記粉砕物を加熱し得る加熱器を設け
て圧縮・擂潰装置を構成した。

(ホ) 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粉籾を粉砕するの
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、スクリユーの着脱方法に
於いてそれぞれ異なつた形式のものである。即
ち、第一実施例はスクリユー外部の本体部をスク
リユ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ユ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ユーを引出す
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はスクリユー、
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、スクリユーＡは、略円柱状
基体１の外周に螺線状襞部２を右ネジ状に形状し
たセラミツクス製で、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を各段でピツチを一定とするとともに、先
端側段のピツ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ユーＡを
一体形成したセラミツクス製としたが、超硬度鋼
あるいは工具鋼をセラミツクコーテイングして表
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、スクリユー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ともにセラミツクスあるい
は超硬度鋼でもよく、又前記圧縮部７のみをセラ
ミツクスあるいは超硬度鋼で形成し、前記繰り送
り部６の工具鋼表面にセラミツクコーテイングし
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、前記スクリユー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、該スクリユー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を設けてセラミツクスで構
成した。又、その材質はセラミツクスに限らず、
超硬度鋼でも工具鋼をセラミツクコーテイングし
て表面硬化処理を施したものでもよい。スリーブ
Ｃは、前記スクリユー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のテーパー状小径端部に連結
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、本実施例では多角形内面１
２を六角形としているが、特にこれに限るもので
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の組合せによ
つ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１９，１
９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を有するホツパー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１
６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２
９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
クリユーＡを、そのスクリユー取付部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、
前記スクリユー取付部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
ユー取付部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４
０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
したアタツチメント４１に装着したスクリユーＡ
を該アタツチメント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ユージヤツキ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。該スクリユーＡは、前記同様にセラミツク
ス、超硬度鋼及び工具鋼にセラミツクコーテイン
グしたもので形成し、工具鋼等で形成したアタツ
チメント４１の一側に嵌合して、該アタツチメン
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、また該アタツチメント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、前記スクリユージヤツキ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、前記アタツチメント４
１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。このようにアタツチメント４１に
装着したスクリユーＡを用いることにより、スク
リユー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からスクリユーＡの着脱
が短時間で簡単に行えるといつた利点がある。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
クリユー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、スクリユー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、スクリユー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、前記スクリユー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
スクリユー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４
９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
転可能な回転ジヨイント５２を取付けてある。こ
の回転ジヨイント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
ユーＡの冷却孔４８に送られ、該スクリユー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の上部に設けたホツパー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ユーＡの繰り送り部６の
螺線状襞部２により、外筒ＢとスクリユーＡの断
面が漸次縮小する間隙に順次繰り送り、スクリユ
ーＡの基体１に形成した切欠３を通り、切欠側面
部４によつて次段の圧縮部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１
１に籾殻が擦り合わされ、また籾殻同士が擦り合
わされ、それによつて生じる摩擦熱及び加熱器Ｄ
による加熱によつて発生する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ユー
Ａの圧縮部７に密着して、該スクリユー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、
スクリユーＡとの回転差によつて、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。

(ヘ) 発明の効果 先端方向へ基体径及び螺線状襞部径が不連続に
減少する多段式で、該基体の不連続部を切欠し連
続となし、各段でピツチを一定となすとともに、
先端側の段のピツチを減少してなり、駆動軸に着
脱容易なスクリユーと、該スクリユーの径が減少
する位置に対応する外周に適宜間隔を置いて設置
可能で、該スクリユーの径の減少と関係づけて内
径が減少するテーパー状内面を有する筒体の該内
面に、該スクリユーの回転軸と平行方向に多数の
凹条を設けた外筒とで粉砕物を構成したので、籾
殻を前記スクリユーの螺線状襞部で、スクリユー
と外筒間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、内面の横断面が多角形から円形連
続変化してなる中空筒体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ユーの螺線状
襞部に密着して、該スクリユ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
とスクリユーとの回転差によつて、スムースに前
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。

そして、第一実施例の如く、粉砕部本体をスラ
イド変位させ、外筒をスクリユーから容易に外す
ことができ、また第二実施例の如く、スクリユー
を取付けた駆動軸をスライド変位させ、スクリユ
ーを外筒から容易に外すことができ、スクリユー
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、スクリユーをセラミツクスあるい
は超硬度鋼で形成すれば、耐久力が増し取り替え
による装置の稼動停止を少なくできるとともに、
スクリユーの消費を押えコスト低減を図ることが
できる。また、スクリユーの摩耗の激しい先端の
圧縮部のみをセラミツクスあ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
いはアタツチメントに嵌挿して取付ければ、スク
リユーの耐久性を増すことができるとともに、取
り替えが必要になつた場合でも、短時間で交換が
可能で、装置の稼動率を上げることができるもの
である。更に、スクリユーの内部より水冷すれ
ば、工具鋼の表面をセラミツクコーテイングした
スクリユ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。

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ユーの一部省略斜視図、
第５図はスクリユーをアタツ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
可能なスクリユーの縦断面図、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：スクリユー、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：凹条、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、１
８：駆動部本体、１９：凸状レール、２０：レー
ル受、２１：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：ホツパー、２７：籾殻収納部、２８：
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：スクリユー
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
ツチメント、４２：スクリユージヤツキ、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：回転ジヨイント、５３：給水管、
５４：排水管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 先端方向へ基体径及び螺線状襞部径が不連続
   に減少する多段式で、該基体の不連続部を切欠し
   連続となし、各段でピツチを一定となすととも
   に、先端側の圧縮部でピツチを減少してなり、駆
   動軸に着脱容易なスクリユーと、 該スクリユーの径が減少する位置に対応する外
   周に適宜間隔を置いて設置可能で、該スクリユー
   の径の減少と関係づけて内径が減少するテーパー
   状内面を有する筒体の該内面に、該スクリユーの
   回転軸と平行方向に多数の凹条を設けた外筒と、 該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てなる中空筒
   体のスリーブと、 よりなり、前記スクリユーと外筒とで形成され、
   断面積が漸次縮小する空隙内に籾殻等の穀類の種
   子の外皮を繰り送り粉砕するとともに、前記スリ
   ーブにより圧縮粉砕物の回転を押えて該粉砕物を
   導出し、更に該スリーブの外周に前記粉砕物を加
   熱し得る加熱器を設けてなる圧縮・擂潰装置。 ２ 前記スクリユーとして、先端方向へ二段に径
   を減少した基体と、三段に径を減少した螺線状襞
   部とで構成したスクリユーを用いてなる特許請求
   の範囲第１項記載の圧縮・擂潰装置。 ３ 前記スクリユーとして、先端側の圧縮部と後
   端側の繰り送り部を別体形成し連結したものを用
   いてなる特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
   圧縮・擂潰装置。 ４ 前記スクリユーとして、セラミツクス製スク
   リユーを用いてなる特許請求の範囲第１項又は第
   ２項又は第３項記載の圧縮・擂潰装置。 ５ 前記外筒として、セラミツクス製外筒を用い
   てなる特許請求の範囲第１項記載の圧縮・擂潰装
   置。 ６ 前記セラミツクスとして、アルミナあるいは
   炭化ケイ素系セラミツクスを用いてなる特許請求
   の範囲第４項又は第５項記載の圧縮・擂潰装置。 ７ 前記スクリユーとして、超硬度鋼製のスクリ
   ユーを用いてなる特許請求の範囲第１項又は第２
   項又は第３項記載の圧縮・擂潰装置。 ８ 前記外筒として、超硬度鋼製の外筒を用いて
   なる特許請求の範囲第１項記載の圧縮・擂潰装
   置。 ９ 前記スクリユーとして、工具鋼をセラミツク
   コーテイングして表面硬化処理を施したスクリユ
   ーを用いてなる特許請求の範囲第１項又は第２項
   又は第３項記載の圧縮・擂潰装置。 １０ 前記外筒として、工具鋼をセラミツクコー
   テイングして表面硬化処理を施した外筒を用いて
   なる特許請求の範囲第１項記載の圧縮・擂潰装
   置。 １１ 前記スクリユーとして、内部より水冷可能
   なスクリユーを用いてなる特許請求の範囲第１項
   記載の圧縮・擂潰装置。