JPS6233621A

JPS6233621A - 押出機

Info

Publication number: JPS6233621A
Application number: JP60173786A
Authority: JP
Inventors: Akira Morishita; 明森下; Sukehide Ito; 祐英伊東; Yoshikazu Tatsumitsu; 龍光　義和; Toshio Suzuki; 俊雄鈴木; Shojiro Harada; 原田　庄次郎; Katsuichi Tanaka; 田中　勝一
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1985-08-07
Filing date: 1985-08-07
Publication date: 1987-02-13
Also published as: JPH0477655B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は押出機、主に二軸押出機においてバレルおよび
ノズルの途中から容易に材料を外部に排出できるように
した押出機に関するものである。

本発明はプラスチック、ゴム、食品押出機等に適用でき
るものであるが本明細書では近年多用されるようになつ
几二軸の食品押出機の例で説明する。

従来の技術従来の食品押出機の一例を第６図により説明する。食品
押出機Ｉ　１はベース上に耐圧性を有する複数個のバレ
ル１３Ａ、１３Ｂ・・・＋３Ｎｉ孔芯が一致するよう水
平に連結し、一体的に一本のバレルを形成し、フレーム
１２上に取付けた支柱により支持されている。このバレ
ルの内部には一端を不図示の駆動源に接続し回転するス
クリュ軸１４がバレルのほぼ全長にわたって挿入され、
このスフ１）−軸１４の外周に食材の移送、混線等を目
的とした複数のスクリュ１５がその成形条件に合った順
序で嵌合されている。バレル１３Ａの上部には食材（図
示せず）の導入を受けるシーータ１６が上向きに開口し
、このシーータ１６の上部に設けたフィーダ１７から一
定量の食材が供給されるようになっている。

バレル１３Ｂ、１３ｃ・・・１３Ｎの外周にはこれらの
バレルを加熱または冷却するための熱交換器１８Ｂ、１
８ｃ・・・１８Ｎがそれぞれ取付けられている。また、
各バレルの温度を検出するための温度センサ１９Ｂ、１
９ｃ・・・Ｉ　９Ｎ　カ各バレルの孔中心に向って差し
込まれ、その検出部である先端はバレルの内壁に近い位
置となっている。前記バレル１３Ｂ、１３ｃ・・・１３
Ｎは自動温度調節計（図示せず）によシ自動的に設定温
度にコントロールされる。

バレル１３Ｎの端面にはオリフィス２０を有するダイ２
１が固着され、図示されていないがダイ２１もバレル１
３Ｂ、＋３ｃ・・・１３Ｎと同様温度コントロールされ
ている。バレルｌ　３　ＡＫ注水用の開口した孔２２を
設け、上部に注水装置３１の貯水用タンク３２が配設さ
れ、このタンク３２の下部から開閉弁３３、計量ポンプ
３４および逆止弁３５が直列にそれぞれ配管３６で結ば
れ、その配管の先端がバレル１３Ａの孔２２に接続され
ている。

次に作用について述べると、スクリュ軸１４ｉ駆動し、
スクリュ１５を回転させ、フィーダ１７からシーータ１
６内へ食材を投入し、バレル１３Ａ内に食材を供給する
一方注水装置の開閉弁３３を開き計量ポンプ３４を運転
し、加圧水ｔバレル＋３Ａの孔２２内に一定量連続的に
注水する。他方バレル１３Ａ内に導入された食材はバレ
ル１３Ｂ、１３ｃ・・・　１３Ｎとスクリュ１５の回転
により移送されながら加熱、加圧、粉砕、混練専行なわ
れ目的とする加工（クツキング）が施されダイ２１のオ
リフィス２０から押出され成形される。

食品押出機で使用されるスクリュは右ねじスクリュ、左
ねじスクリュ、右ねじれニーディングディスクおよび左
ねじれニーディングディスク等種々の形状のものが使用
されている。左ねじスクリュや左ねじれニーディングデ
ィスクは食材を逆方向に移送する機能を有し、例えばス
フＩＪ　”　＋　５の構成を右ねじスクリュの下流側の
隣に左ねじスクリュを設けた場合、右ねじスクリュで移
送されてくる食材の流れをその境界部で堰止める。すな
わ□　　　ち堰の効果を有し、この境界部は連続的に送
られてくる食材を堰止めるため高圧力となる。

食材はバレル内部をスクリュによって移送されながら加
熱、加圧、粉砕、混練およびバレル内壁やスクリュの外
周面との摩擦およびせん断等により昇温し、その温度は
圧力条件によっては２００℃以上に達することもある。

この境界部およびこの付近の領域に食材を充満させて加
熱または冷却すれば効率のよい加工が行なえる。

ニーディングディスクについても多段として位相をづら
すとか厚みを変化させて混練作用の効果を変えるとか、
または左ねじれニーディングディスクを組込み左ねじス
クリュと同様な食材を逆に移送する作用を持たせること
も可能である。このように右ねじスクリュに左ねじスク
リュを組合わせるとか、左右のニーディングディスクを
組合わせるとか、またはその他のスフＩＪ　−−’ｒ組
合わせるとともにバレルの温度、スクリュの回転数、食
材の供給量および加水量等を最適な条件に設定してバレ
ル内部での食材の滞留時間、圧力、温度をコントロール
しながら効率的な押出成形加工を行っている。

発明が解決しようとする問題点食品押出機のバレル１３Ａ、１３Ｂ・・・１３Ｎの温度
コントロールは前述したように各バレルの内壁に近い位
置に差し込まれた温度セ／すｌｑＢ。

１９ｃ・・・１９Ｎと組合わされた不図示の自動温度調
節計により設定温度に自動的に温度コントロールされて
いる。ダイ２１についてもバレルと同様に温度コントロ
ールされている。しかし、前記温度センサＩ’９Ｂ、１
９Ｃ・・・１９Ｎで検出した温度は実際加工される食材
の温度と異なり以下に述べるような問題がある。すなわ
ち、バレル１３Ｂ、１３ｃ・・・　１３Ｎ内の食材はス
クリ↓１５とバレル１３Ｂ、１３ｃ・・・１３Ｎの内壁
との摩擦およびせん断等により発熱する。この発熱は食
材の組成、バレル１３への供給量のムラ、食材自身の水
分量、注水量およびスクリュ回転数等によっても異なっ
てくる。その食材の温度が異常高温になってもその温度
は直ちにバレル１３Ｂ。

１３ｃ・・・１３Ｎに伝達されず、この結果食材：・て
こげつきが生じ食材は移送されず、ついにはダイ２１か
ら食材の押出が不可能になるとともにスクリュ１５の回
転が不能になり、バレル１３Ａ。

１３Ｂ・・・＋３Ｎ内からスクリュ１５の抜取９および
抜取り後のスクリュ１５やバレル１３Ａ。

１３Ｂ・・・１３Ｎ内のこげついた食材の除去とクリー
ニングが困難となり運転再会するまでには多大な時間と
経費が必要となり経済的に大きな損失となっていた。特
にこのこげつきの問題は前述の右ねじスクリュと左ねじ
スクリュの境界部やニーディングディスク等を組合わせ
た高圧領域となる部分またはダイ２１部で起り易くなっ
ている。

また、運転停止時にも以下に述べるような問題がある。

運転停止の際バレル１３Ｂ、＋３Ｃ・・・１３Ｎおよび
ダイ２１の設定温度を低温にして、加水量を増加し、ス
クリュ回転数と食材の供給量を徐々に減少させダイ２１
のオリフィス２０から押出される食材の温度と、バレル
１３Ｂ、＋３ｃ・・・１３Ｎの温度が十分に降下してい
るのを確認してフィーダ１７の運転を停止し、食材の供
給を停止する。次にスクリュの回転を停止するとともに
加水を停止し、オリフィス２０か、ら食材が吐出しなく
なったことを確認してバレル１３Ｎからダイ２１全取外
し、バレル１３Ａ、１３Ｂ・・・・１３Ｎ内からスクリ
ュ１５を抜取りスクリュ１５およびバレル１３Ａ、１３
Ｂ・・・１３Ｎ内に付並着した食材の除去とクリーニングｒ竹っている。

しかし、スクリュｊ５の右ねじスクリュと左ねじスクリ
ュの境界部、ニーディングディスク等を組合わせた高圧
領域、すなわち堰の作用を起す領域に食材が凝集し、食
材移送を阻害する栓として作用し、オリフィス２０から
バレル１３Ａ、１３Ｂ・・・１３Ｎ全体内の食材を完全
に押出除去することが困難であった。そのためバレル内
に部分的に食材が残留したままの状態でスフＩ７３−１
５の抜取りを行なわねばならず強大な力が必要となり抜
取り作業のため特殊な治具または装置が必要となっタリ
、スクリュ１５の抜取り後のハＬ／　ルｌ　３　Ａ＊１
３Ｂ・・・　１３Ｎの内壁やスクリュ１５に付着した食
材の除去およびクリーニング作業が面倒となるなどの欠
点があった。

本発明は以上のような点にかんがみてなされたもので押
出機の運転中高温、高圧部の食材のこげつきによる押出
不良の防止、運転停止時のスクリュの抜取り作業の容易
、バレルよりスクリュ抜取り後のスクリュおよびバレル
のクリーニング作業の容易等を計るとともに安定した押
出成形全可能にすることを目的としている。

問題点を解決する几めの手段本発明はオリフィスを有するダイを先端に取付けたバレ
ル内にスクリュを回転させ材料を移送しながら加熱、加
圧、粉砕および混線等を行ない、前記ダイより押出し成
形品を得る押出機において、スクリュの組合わせにより
発生するダイおよびバレルの高圧領域に材料の一部を外
部に排出するｔめの排出路または前記材料の一部を下流
側の低圧領域に送ることができる排出路をバイパス的に
設けるとともに同排出路に排出路の開閉を行なう弁装置
を設け、高圧領域に設けた温度センサまたは圧力センサ
で異常高温まｔは異常高圧を検出し。

その信号で前記弁装置を一時的に開き前記排出路から材
料の一部を外部に排出するか、または下流側に送るよう
にした押出機である。

作用ノズルまたはバレルの高圧領域に設けた温度センサまｔ
は圧力センサで異常高温または異常高圧を検出し、その
信号で排出路に設は友邦装置を−時的に開き前記高圧領
域下の材料の一部を外部に排出するか、または下流側の
低圧領域に送る。

実施例本発明の一実施例を示した第１図ないし第５図により説
明する。第１図においてバレル１３Ａ。

１３Ｂ′・・・１３Ｎ１スクリエ軸１４、スクリュ１５
、シーータ１６、フィーダ１７、熱交換器１８Ｂ。

１８ｃ・・・１８Ｎ、温度センサ１（７Ｂ、１９Ｃ・・
・１９Ｎ１オリフイス２０、ダイ２１、孔２２゜注水装
置３１．　　タンク３２、開閉弁３３％計量ポング３４
、逆止弁３５および配管３６は従来の実施例第６図と同
等部材であるため詳しい説明は省略し異なる部分のみ説
明する。

バＬ／ル１３ｃとバレル１３Ｄの間１ｃ　補助）（ｖ　
ル４１Ｃおよびバレル１３Ｎとダイ２１０間に補助バレ
ルＡＩＮが設けられ、これらの補助バレル４１およびＡ
ＩＮにはそれぞれ排出路４２Ｃ，６２Ｎ。

弁装置１！１３ｃ、４３Ｎおよび補助温度センサ４ＡＣ
。

４４Ｎが設けられている。前記補助温度センサ４４Ｃ１
４４Ｎの先端の温度検出部は補助バレル４１Ｃ１４１Ｎ
の孔内部まで挿入されており直接食材の温度を検出する
ようになっているとともに補助温度センサＡｒｃはＡタ
イマ４呂介して弁装置４３Ｃに、また、補助温度センサ
ＡＩＬＮはＢタイマ４５Ｎを介して弁装置４３Ｎに接続
されており補助温度セ／す４４Ｃおよび４４Ｎの信号に
よシ常時は閉じている弁装置４３ＣおよびＡ３Ｎを一定
時間開くようになっている。

次に前述した実施例の動作を説明する。正常な押出成形
時における食材は特に高圧、高温になることもなくスク
リュ１５の回転によシ移送されながら各バレル（補助バ
レルを含む）内を加熱、加圧、粉砕および混線等させ、
ダイ２１のオリフィス２０から押出される。この場合補
助温度センサ４４Ｃ，４４Ｎは食材温度が正常であるた
め作動しない。ここで例えば補助バレルＡＩＣ内の食材
温度が異常高温になり、この温度を補助温度センサ４４
Ｃが検出すると、この出力信号によりＡタイマ４５Ｃ’
ｉ作動させ弁装置／１３ｃｉ一定時間開き補助バレル４
１Ｃ内部の食材の一部を排出路Ａ２Ｃから外部に排出す
る。外部に排出せずこのまま運転を続けると食材が高温
、高圧領域で凝集し移送されず、やがてこげつきを起す
。そこでこれを防止するため、この部分の食材の一部を
外部に排出させることによシこの部分の圧力を正常に下
げ正常運転に復帰させる。補助バレル４１Ｎ部について
も同様の動作をする。この異常高温を検出し一部の食材
を外部に排出した時点で食材の供給量。

加水量、スクリュの回転数等を連動して調整するように
すればより好ましい運転制御が可能となる。

第２図は第１図で示した補助バレル４１Ｃ部の他の実施
例を示すもので、この場合は補助温度センサＡＡＣ，Ａ
タイマ４５Ｃ’ｉ設けず排出路４２と弁装置４３とを設
は手動で食材の一部を外部に排出させるようにしたもの
である。この場合の食材の排出操作は運転中途でダイ２
１のオリフィス２０から押出しが停止した時任意に弁装
置４３を開き異常高温になった食材を補助バレル４１内
に滞留させることなく外部に排出し正常運転にり帰させ
る。この機構は第１図の補助バレル４１Ｎ部にも適用で
きるものである。また、この弁装置４３は排出路４２の
一部にネジ栓を設は開栓、閉栓するようにしても可能で
ある。

第３図は排出路４２を第１図、第２図の実施例に示すよ
うに補助バレル４１Ｃまたは４１に設けたものでなくバ
レル１３（１３Ａないし１３Ｎの総称）に設けたさらに
他の実施例である。このように排出路４２は必要に応じ
て任意のバレルに設けることが可能である。

さらに第４図で示し友ようにダイ２１のオリフィス２０
の近くに排出路４２を設け、例えば不良押出成形品を押
出成形機の後行程へ送り出すことなく排出路４２から弁
装置４３を介して排出させるバイパス的に使用すること
も可能である。

排出路４２は前述したように例えば第２図および第３図
に示しｔスクリュ１５の右ねじスクリュ＋５Ａと左ねじ
スフＩＪ　−１５Ｂの境界部や第４図で示したダイ２１
部の高圧部、ニーディングディスク部あるいは異なるピ
ッチ（小ピツチ）の右ねじスクリュ全下流側に組合せる
ことにより発生する高圧下の領域に設けることにより容
易にバレル！３内部から食材を外部に排出できる。一般
的にはバレル１３の排出路４２は固定で自由に変更でき
ないためスクリュ１５の組合せを考慮して実施する。

第５図は右ねじスクリュ１５Ａと左ねじスクリ−１５Ｂ
との境界部から食材の一部を排出路４２に分流させ弁装
置４３を介して下流側の右ねじスクリュ＋５ｃ部に合流
（バイパスを形成）させたさらに他の実施例である。こ
の場合例えば第１図の場合ノズル２１部のみ排出路４２
を設は食材の排出を行えばよく他に排出口４２を設ける
必要もない。

次に運転停止時の動作について説明する。この動作は従
来とほぼ同様であり先ずバレル１３Ｂ。

１３ｃ・・・１３Ｎおよびダイ２１の設定温度を低温に
して加水量を増加し、スクリュ回転数および食材の供給
量を徐々に減少し、ダイ２！のオリフィス２０から押出
される食材の温度とバレル１３Ｂ。

＋３ｃ・・・１３Ｎの温度が十分に下っているのを確認
してフィーダ１７の運転を停止し、食材の供給を停止す
る。この状態で加水を続けながらスクリュ１５を回転さ
せバレル１３Ａないし１３Ｎ内の残留食材を下流側に移
送する。しかし第２図および第３図で示すような右ねじ
スクリュ１５Ａと左ねじスフ’Ｊ　−１５Ｂの境界部や
図示していないがニーディングディスクやその他のスク
リュの組合せにより高圧となる領域に堰の作用全路えこ
の部分に食材が凝集し栓となって働き、この部分の下流
側に食材が移送されずダイ２１のオリフィス２０から吐
出されなくなっている。そこで弁装置４３を開いて凝集
した食材の一部全排出路４２から外部に排出または下流
側の右ねじスクリュ部にバイパスを利用して送り栓の状
態を解放させる。

以後残留食材はダイ２Ｉ側に移送される。この時第４図
に示すようにダイ２１に設は友邦装置４３を開けて排出
路４２より水と一緒に残りの材料を外部に放出すること
ができる。

このようにしてバレル１３Ｂ、１３０・・・・１３Ｎお
よびダイ２１内部の食材を完全に排出することかできる
とともに加水される水によりバレル１３Ｂ、１３ｃ・・
・１３Ｎの内壁やスクリュ１５に付着した食材を互に噛
合うスクリュ１５のセルフクリーニング機能によりクリ
ーニングされるとともに完全に水洗される。したがって
スクリュ１５をバレル１３Ａ、１３Ｂ・・・１３Ｎから
抜き取る場合ダイ２１をバレル１３Ｎから取外しｔ後ス
クリュ軸１４と一諸にバレル１３Ａ、１３Ｂ・・　・１
３Ｎ内部から手で簡単に引出し抜取ることができる。

なお、本発明は二軸の押出機の場合特に有効であるが単
軸の場合および３軸以上の場合でも適用できるものであ
る。′！！：た、第１図における実施例では補助温度セ
ンサ４ＡＣおよび４４Ｎを使用し弁装置４３Ｃおよび４
３Ｎを開閉したがこれらの補助温度センサ４４Ｃおよび
４４Ｎの代りに圧力センサを代用することも可能である
。また排出路４２．４２Ｃ，ｌ１１２Ｎの一部に冷却ン
ヤケノト等を設けて冷却水を循環させ排出路４２．　４
２Ｃ。

４２Ｎ内に滞留した食材が焼は等奮起さないようにする
ことが望ましくより有効である。

発明の効果ノズルまたはバレルの高圧領域に材料が滞留し、スクリ
ュおよびバレル内壁等で強力なせん断を受は異常高温に
なった時材料の一部をその高圧領域から外部にこげつく
前に排出するか、または下流側の低圧領域にバイパス的
に排出路を設けて送るようにしたため直ちに正常圧に復
帰し、以後安定した圧力と温度で押出成形が行なえるよ
うになった。また、運転停止後バレル内部の残留食材を
ほとんど外部に排出できるようになり強大な力または道
具を必要とせずバレル内部よりスクリュを容易に抜取る
ことができるようになった。そのためスクリュおよびバ
レル壁面に食材が付着して残らないためクリーニング作
業が容易になシ成形終了後の作業が短時間に済むように
なるなど顕著な効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の実施例を示す図面で、第
１図はバレル部全長を示す断面図、第２図ないし第５図
は本発明の要部を示す断面図、第６図は従来の押出機の
一部を断面した側面図である。１３．１３Ａ〜１３Ｎ・・・バレル、１５・・・スクリュ、　　１６・・・シュータ（供給口
）、１７・・・フィーダ、４８Ｂ、＋８ｃ〜ＩｇＮ・・
・熱交換器、　　１９Ｂ、１９０〜ｌ’７Ｎ・・・温度
センサ、２０・・・オリフィス、　　２１・・・ダイ、
３１・・・注水装置％　　４２．４２Ｃ，４２Ｎ・・・
排出路。４３、４３Ｃ，４３Ｎ・・・弁装置、Ａ５Ｃ，４５Ｎ・・・タイマ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一端に原料の供給口を有し、他端にオリフィスを
有するダイと外周に熱交換器を設けたバレル内にスクリ
ュを回転自在に挿入し、前記スクリュの回転により前記
供給口より供給された材料が移送されながら加熱、加圧
、粉砕および混練等させ、前記ダイのオリフィスから押
出成形品を得る押出機において、前記バレルまたはダイ
またはバレルとダイの高圧領域に材料の一部を外部に排
出するための排出路または前記材料の一部を下流側の低
圧領域に送ることができる排出路をバイパス的に設け、
かつ前記排出路に排出路の開閉を行なう弁装置を設けた
ことを特徴とする押出機。
（２）前記弁装置の開閉はバレルおよびダイの高圧領域
に設けた温度センサまたは圧力センサの信号により行な
う特許請求の範囲第１項記載の押出機。
（３）前記弁装置の開閉は手動により行なうようにした
特許請求の範囲第１項記載の押出機。
（４）前記高圧領域が右ねじと左ねじスクリュウの境界
部である特許請求範囲第１項、第２項または第３項記載
の押出機。
（５）前記高圧領域が右ねじスクリュウとニーディング
ディスク、特に左ねじれニーディングディスクの境界部
である特許請求範囲第１項、第２項または第３項記載の
押出機。