JP7032851B1 - 搾油兼ペレット化装置および搾油兼ペレット化方法 - Google Patents
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Abstract
Description
たとえば、特許文献1に開示されているように、容器に搾油対象物を入れ、バッチ式で圧搾することにより搾油する技術が用いられてきた。
より詳細には、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。
このような技術によれば、容器内の搾油対象物を確実に圧搾することが可能であるが、圧搾後の対象物および容器内の搾油された油分を回収してから、次の圧搾対象物を容器に入れる必要があり、連続的な搾油ができない点で、非効率的である。
特許文献2においては、いわゆる押出装置として、バレル内で、バレルの長手方向に延びる回転シャフトと、回転シャフトに対して外嵌するスクリューエレメントと、を有し、油分含有固形材料をバレル内に供給する供給部と、供給部により供給される油分含有固形材料から油分を搾油する搾油部と、搾油部により圧搾されるまでに、油分含有固形材料を加熱する加熱部とが設けられており、最下流部において、逆送りスクリューにより材料に背圧を負荷することにより、種子から搾油している。
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。
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。
もともと、植物種子を対象とする以上、搾油後の種皮等の滓は、再利用の対象にはならず、残渣としての廃棄対象である。
搾油により回収された油分と、油分が回収された種皮を含む残渣とを分離することが行われておらず、搾油後の対象物のみをそのまま、下流側で外部に押出すことが困難である。
以上、このような従来の搾油技術においては、たとえば、パラフィン含有ポリエチレン製油分含有固形材料シートのような熱可塑性樹脂およびそれに類する物質の油分含有固形材料を対象に、油分を回収しつつ、油分回収された固定材料をその場で再利用可能な製品とするような示唆、あるいは、発想は言及されていない。
以上の技術的問題点に鑑み、本発明の目的は、熱劣化を抑制することにより高品質な油分の回収性を確保しつつ、搾油後の固形材料をその場で、ペレット製品化して再利用可能とする搾油兼ペレット化装置、搾油兼ペレット化方法を提供することにある。
バレル内で、バレルの長手方向に延びる回転シャフトと、
該回転シャフトに対して外嵌するスクリューエレメントと、を有し、
油分含有固形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油分含有固形材料から油分を搾油する搾油部と、搾油された油分を回収する油分回収部と、前記搾油部により圧搾されるまでに、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加熱部とが設けられ、
前記圧搾部において、前記スクリューエレメントは、油分含有固形材料を圧搾可能な圧搾用スクリューエレメントであり、
前記油分回収部は、前記バレルの下部に溜まる搾油された油分のみを回収可能なように、前記バレルの長手方向に対して、側方に設けられ、前記バレルには、前記圧搾用スクリューエレメントの近傍に、油分用流出開口が設けられ、
さらに、搾油後の固形材料を押し出す押出部が、前記搾油部の下流側に設けられ、
該押出部近傍には、搾油後の固形材料を溶融状態まで加熱する溶融部が設けられ、
前記押出部によりストランド状に外部に押し出された固形材料をカットして、ペレット製品とする、構成としている。
ことを特徴とする搾油兼ペレット化装置。
前記回転シャフトは、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軸の回転シャフトであり、
前記スクリューエレメントは、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、一対をなし、
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るのがよい。
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、油分含有固形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り、
前記圧搾用スクリューエレメントの外表面と前記バレルの内面との間に構成される油分含有固形材料の流路断面積は、前記搬送用スクリューエレメントの外表面と前記バレルの内面との間に構成される油分含有固形材料の流路断面積より小さく設定されるのがよい。
加えて、前記圧搾用スクリューエレメントは、前記回転シャフトが内嵌する円形開口を有するモノリシック状であり、長手方向に離間する両端面それぞれにおいて、周方向に2以上のチップを有し、周側面には、両端面のチップに連なる螺旋状リードが設けられる、長手方向に連続タイプであり、前記バレルの中心に対して、前記円形開口の中心がオフセット配置されるのでもよい。
さらに、前記油分回収部は、前記油分用流出開口に連通接続され、油分回収開口を有するケーシングと、該ケーシング内に設けられ、前記油分用流出開口に向かって進む向きに回転するスクリューとが設けられ、前記油分回収開口を通じて、搾油される油分は回収され、搾油された油分含有固形材料は回収されないようにするのがおい。
さらにまた、油分含有固形材料は、固形材料が熱可塑性樹脂でよい。
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しつつ、搾油後の固形材料を溶融して、ストランド状に外部に押し出す段階と、
外部に押し出された固形材料をカットして、ペレット化する段階とを、
有する、構成としている。
さらに、油分含有固形材料は、固形材料が熱可塑性樹脂でよい。
図1ないし図3に示すように、搾油兼ペレット化装置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。
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。
特に、後述するように、搾油済の固形材料をそのままストランド状に押し出して、ペレット化して再利用可能とする観点から、たとえば、熱可塑性樹脂が好ましく、油分含有固形材料は、産業用廃材でもよい。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
押出部33には、溶融部80が設けられ、ダイプレート77から樹脂原料をストランド88状に押出し可能なように、溶融温度まで加熱する。溶融部80は、油分含有固形材料Mを軟化状態となるまで加熱する加熱部28と同様に、ダイアッセンブリー75の内部に、流入部および流出部を取り囲むように配置された加熱ヒータ78でよく、ダイアッセンブリー75の内周面が伝熱面を構成し、内部の樹脂原料を溶融するようにしている。樹脂原料の種類、または、樹脂原料の時間当たりの供給量に応じて、樹脂原料がダイアッセンブリー75に至る際に押出し可能な溶融状態となるように、加熱ヒータの加熱能力を調整するのがよい。
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とともに、溶融部80により、搾油後の固形材料を溶融状態まで加熱す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。
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。
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。
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。
また、以上の構成を有する搾油兼ペレット化装置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。
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。
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。
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。
より詳細には、図10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。
なお、搾油済の固形材料について、ダイ76から押し出されたストランド88をストランドダイカッター86によりカットして、ペレット90として再利用可能とする点については、第1実施形態と同様である。
本発明の第3実施形態の特徴は、押出部33近傍に設けられる搾油後の固形材料を溶融状態まで加熱する溶融部の態様にあり、第1実施形態においては、最下流部の押出部33に設ける加熱コイル78により、搾油後の固形材料を溶融状態まで加熱するのに対して、本実施形態では、押出部33近傍の上流側において、スクリューエレメントにより搾油後の固形材料を溶融状態まで加熱する点にある。
より詳細には、図11に示すように、第1実施形態においては、ゾーンC11には、通常の搬送用スクリューエレメント20Aを配置していたところ(図2参照)、本実施形態においては、搾油ゾーンC4、C7およびC9それぞれに設ける圧搾用スクリューエレメント20Bと同種のスクリューエレメント20Cを配置し、スクリューエレメント20Cの回転により、ゾーンC11を通過する搾油済の固形材料をせん断加熱して、溶融させるようにしている。
なお、押出部33において、ダイ76内は溶けた固形材料が均一に排出されるよう完全に溶けた状態であることが条件であることから、C12は、真空排気ゾーンとして設け、通常はフルフライトスクリューエレメントであり、一方、C13は、流出口(ダイ76)の圧力を一定(溶けた固定材料を充満状態)にするためにフルフライトスクリューが必要であり、いずれも、特に、フライト間が狭い、すなわちリードが小さいフルフライトスクリューを採用するのが好ましい。
なお、搾油済の固形材料について、ダイ76から押し出されたストランド88をストランドダイカッター86によりカットして、ペレット90として再利用可能とする点については、第1実施形態と同様である。
たとえば、本実施形態において、圧搾部において、圧搾用スクリューエレメントの外表面とバレルの内面との間に構成される油分含有固形材料の流路断面積が、搬送用スクリューエレメントの外表面とバレルの内面との間に構成される油分含有固形材料の流路断面積より小さく設定される場合を説明したが、それに限定されることなく、従来既知の逆送りスクリューエレメントを用いることにより、油分含有固形材料に背圧を負荷することにより搾油し、搾油後の固形材料をストランド状に押出し、ペレット化してもよい。
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。
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 搾油兼ペレット化装置
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
20C 溶融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
70 ダイアダプター
72 ダイヘッド
74 ダイホルダ
75 ダイアッセンブリー
76 ダイ
77 ダイプレート
78 加熱ヒーター
80 溶融部
82 スペース
84 流出部
86 ストランドカッター
88 ストランド
90 ペレット
Claims (11)
- バレル内で、バレルの長手方向に延びる回転シャフトと、
該回転シャフトに対して外嵌するスクリューエレメントと、を有し、
油分含有固形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油分含有固形材料から油分を搾油する搾油部と、搾油された油分を回収する油分回収部と、前記搾油部により圧搾されるまでに、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加熱部とが設けられ、
前記搾油部は、長手方向に隣接配置された搬送部と圧搾部とを有し、
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、油分含有固形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り、
前記圧搾部において、前記スクリューエレメントは、油分含有固形材料を圧搾可能な圧搾用スクリューエレメントであり、
前記油分回収部は、前記バレルの下部に溜まる搾油された油分のみを回収可能なように、前記バレルの長手方向に対して、側方に設けられ、前記バレルには、前記圧搾用スクリューエレメントの近傍に、油分用流出開口が設けられ、
さらに、搾油後の固形材料を押し出す押出部が、前記搾油部の下流側に設けられ、
該押出部には、搾油後の固形材料を溶融状態まで加熱する溶融部が設けられ、
前記押出部によりストランド状に外部に押し出された固形材料をカットして、ペレット製品とする、
ことを特徴とする搾油兼ペレット化装置。 - 前記バレルは、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り、
前記回転シャフトは、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軸の回転シャフトであり、
前記スクリューエレメントは、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、一対をなし、
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る、
請求項1に記載の搾油兼ペレット化装置。 - 前記圧搾用スクリューエレメントの外表面と前記バレルの内面との間に構成される油分含有固形材料の流路断面積は、前記搬送用スクリューエレメントの外表面と前記バレルの内面との間に構成される油分含有固形材料の流路断面積より小さく設定される、
請求項2に記載の搾油兼ペレット化装置。 - 前記圧搾用スクリューエレメントは、前記回転シャフトが内嵌する円形開口を有し、周方向に2以上のチップを有するディスクが長手方向に積み重ねられ、長手方向に隣接するディスクの対応するチップは、周方向にずれている、長手方向に不連続タイプであり、前記バレルの中心に対して、前記円形開口の中心がオフセット配置される、請求項3に記載の搾油兼ペレット化装置。
- 前記圧搾用スクリューエレメントは、前記回転シャフトが内嵌する円形開口を有するモノリシック状であり、長手方向に離間する両端面それぞれにおいて、周方向に2以上のチップを有し、周側面には、両端面のチップに連なる螺旋状リードが設けられる、長手方向に連続タイプであり、前記バレルの中心に対して、前記円形開口の中心がオフセット配置される、請求項3に記載の搾油兼ペレット化装置。
- 前記搾油部は、前記バレルの長手方向に直列に、複数設けられ、前記押出部は、最下流側の前記搾油部の下流に設けられる、請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の搾油兼ペレット化装置。
- 前記油分回収部は、前記油分用流出開口に連通接続され、油分回収開口を有するケーシングと、該ケーシング内に設けられ、前記油分用流出開口に向かって進む向きに回転するスクリューとが設けられ、前記油分回収開口を通じて、搾油される油分は回収され、搾油された油分含有固形材料は回収されないようにする、請求項1に記載の搾油兼ペレット化装置。
- 油分含有固形材料は、熱可塑性樹脂の産業用廃材である、請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の搾油兼ペレット化装置。
- 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しつつ、搾油後の固形材料を溶融して、ストランド状に外部に押し出す段階と、
外部に押し出された固形材料をカットして、ペレット化する段階とを、
有する、ことを特徴とする搾油兼ペレット化方法。 - 前記ペレット化段階は、外部に押し出された固形材料を長手方向の所定長さごとにカット可能なように、空冷または水冷してから、カットする、請求項9に記載の搾油兼ペレット化方法。
- 油分含有固形材料は、熱可塑性樹脂の産業用廃材である、請求項9または請求項10に記載の搾油兼ペレット化方法。
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