專利名稱：螺桿段的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在螺桿擠出機中使用的螺桿段。
背景技術：
在專利文獻I中公開了一邊對被投入筒體內(nèi)的生物質(zhì)木屑進行水蒸氣加溫一邊利用螺桿進行進給的排除器(excluder)。在專利文獻2中公開了如下的螺桿擠出機將木屑投入筒體內(nèi)，一邊添加水一邊進行進給，在加熱加壓狀態(tài)下剪切，在剪切后將其從筒體擠出，而后進行膨化，使木質(zhì)(Iignin)分解。在引用文獻3中公開了如下的雙軸螺桿擠出機該雙軸螺桿擠出機在具有加熱器的加熱筒的內(nèi)部具有雙軸螺桿，該雙軸螺桿具備揉壓盤(kneading disc)。 專利文獻I :日本特開2007-202518號公報專利文獻2 :日本特開平4-146281號公報專利文獻3 :日本特開2004-58271號公報在專利文獻I所記載的技術的情況下，螺桿是用于進給生物質(zhì)木屑的螺桿進料器，無法將生物質(zhì)木屑剪切而使其微細化，難以使生物質(zhì)木屑在筒體內(nèi)充分地分解。并且，存在因分解物等的溶出而導致處理材料彼此粘接，成為米花糖狀的凝集塊，從而筒體內(nèi)的進給變得困難的顧慮。進而，由于使用螺桿進料器、以及會產(chǎn)生米花糖狀的凝集塊，因此無法確保筒體內(nèi)的高填充率，為了確保更多的處理量，需要增大筒體直徑以及筒體長度，均存在裝置大型化的問題。進而，在采用專利文獻2所記載的技術的情況下，由于使具有連續(xù)的螺旋狀突部的螺桿體旋轉而進給作為非流動性材料的粉體，因此，通過離心力的作用，粉體朝外側移動，在局部連續(xù)施加壓縮力/摩擦力。因而，存在在早期高密度/高強度化而產(chǎn)生栓塞(凝集塊)的顧慮。這種栓塞的產(chǎn)生存在如下問題由于栓塞所具有的壓縮阻力/摩擦力而阻礙螺桿體的旋轉，變得過載(馬達扭矩過大)，成為進給負荷。并且，在采用專利文獻3所記載的技術的情況下，由于將作為非流動性材料的木粉混合于作為流動性材料的塑料材料，因此能夠確保一定程度的流動性，能夠利用螺桿體擠出。然而，若利用螺桿體、揉壓盤進給僅由例如像纖維素類碎片、木粉等這樣體積密度低、壓縮性顯著的非流動性材料構成的處理物并進行混煉,則無論非流動性材料的含水率如何，都會因壓縮在早期高密度/高強度化而發(fā)生栓塞，會因栓塞的壓縮阻力/摩擦力而產(chǎn)生進給不良(過載停止)。因而，難以利用螺桿擠出機將這種僅由非流動性材料構成的處理物剪切/混煉而后擠出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述各問題而完成的，其目的在于提供一種不會發(fā)生栓塞，能夠?qū)⑻幚砦锛羟?混煉而后擠出的螺桿段。用于達成上述目的的本發(fā)明的螺桿段在螺桿擠出機的筒體內(nèi)以能夠與螺桿軸一體地旋轉的方式安裝于螺桿軸，該螺桿段的特征在于，螺桿段具備軸部，該軸部被固定于螺桿軸；以及齒部，該齒部從軸部朝徑向外側突出。進而，齒部的形成于螺桿軸的旋轉方向前側的吃面以隨著從軸部朝軸徑向外側過渡而逐漸朝旋轉方向前側過渡的方式傾斜(技術方案I)。根據(jù)本發(fā)明的螺桿段，由于齒部具有朝旋轉方向前側傾斜的齒面，因此能夠降低因螺桿段旋轉而作用于處理物的朝向軸徑向外側的作用力。因而，能夠防止處理物在筒體內(nèi)因離心力而朝外側移動，能夠防止在局部施加有壓縮力/摩擦力，能夠以不會產(chǎn)生栓塞(凝集塊)的方式進行剪切/混煉。
本發(fā)明的螺桿段優(yōu)選具有如下的結構齒面以隨著從筒體內(nèi)的進給方向上游側朝下游側過渡而朝旋轉方向后側過渡的方式傾斜(技術方案2)。根據(jù)本發(fā)明的螺桿段，由于齒面以隨著從筒體的進給方向上游側朝下游側過渡而朝旋轉方向后側過渡的方式傾斜，因此能夠從進給方向上游側朝下游側對處理物施力，能夠降低朝向軸徑向外側的作用力。因而，能夠防止處理物在筒體內(nèi)因離心力而朝外側移動，能夠防止在局部施加有壓縮力/摩擦力，能夠以不會產(chǎn)生栓塞(凝集塊)的方式進行剪切/混煉。對于本發(fā)明的螺桿段，優(yōu)選的是，齒面形成為齒部的齒頂側的齒面比齒根側的齒面狹窄(技術方案3)。根據(jù)本發(fā)明的螺桿段，由于齒面形成為齒部的齒頂側的齒面比齒根側的齒面狹窄，因此能夠減小處理物變得高密度的筒體的通路內(nèi)的最外形部處的剪切力。因而，能夠減小使螺桿擠出機的螺桿軸旋轉的力矩，能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動馬達的小型化。對于本發(fā)明的螺桿段，優(yōu)選的是，齒部具有頭頂面，該頭頂面與筒體的內(nèi)壁面對置；前表面，該前表面形成于齒部的進給方向上游側；以及階梯部，該階梯部通過將頭頂面與前表面之間的邊緣部切成階梯差狀而形成(技術方案4)。根據(jù)本發(fā)明的螺桿段，由于在齒部的頭頂面與前表面之間的邊緣部形成有階梯部，因此能夠?qū)X面的面積減小階梯部的量。因而，能夠使從進給方向上游側進給來的處理物與齒面抵接時產(chǎn)生的壓縮力/摩擦力比較小。進而，階梯部能夠緩和由齒部對處理物局部地施加的壓縮力/摩擦力，能夠防止處理物在筒體的通路內(nèi)的最外形部在早期高密度/高強度化，能夠防止產(chǎn)生栓塞。并且，通過設置階梯部，齒部的齒頂側的齒面變得比齒部的齒根側的齒面狹窄。因而，能夠使齒部的徑向外側的厚度寬度比徑向內(nèi)側的厚度寬度狹窄。因而，能夠減小處理物變得高密度的筒體的通路內(nèi)的最外形部處的剪切力。因而，能夠減小使螺桿擠出機的驅(qū)動軸旋轉的力矩，能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動馬達的小型化。根據(jù)本發(fā)明的螺桿段，由于齒部具有朝旋轉方向前側傾斜的齒面，因此能夠降低因螺桿段旋轉而作用于處理物的朝向軸徑向外側的作用力。因而，能夠防止處理物在筒體內(nèi)因離心力而朝外側移動，能夠防止在局部施加有壓縮力/摩擦力，能夠以不會產(chǎn)生栓塞(凝集塊)的方式進行剪切/混煉。


圖I是對植物生物處理物的前處理方法進行說明的流程圖。圖2是示意性地示出螺桿擠出機的筒體與螺桿列的結構的圖。圖3是示出順向輸送全螺紋(full flight)的結構的圖。圖4是示出逆向輸送全螺紋的結構的圖。圖5是示出順向輸送的兩條螺紋揉壓盤的結構的圖。圖6是示出逆向輸送的兩條螺紋揉壓盤的結構的圖。圖7是示出正交的兩條螺紋揉壓盤的結構的圖。 圖8是示出特殊齒輪揉壓器的結構的圖。圖9是從圖8的箭頭Ul方向觀察的圖。圖10是以截面示出圖8的特殊齒輪揉壓盤的齒輪嵌合狀態(tài)的示意圖。圖11是將圖9所示的齒部的一部分放大示出的圖。圖12是示出特殊齒輪揉壓器的另一例的圖。圖13是從圖12的箭頭Ul方向觀察的圖。圖14是以截面示出圖12的特殊齒輪揉壓器的齒輪嵌合狀態(tài)的示意圖。圖15是將圖13所示的齒部的一部分放大示出的圖。圖16是示出特殊齒輪揉壓器的另一例的圖。圖17是從圖16的箭頭Ul方向觀察的圖。圖18是以截面示出圖16的特殊齒輪揉壓器的齒輪嵌合狀態(tài)的示意圖。圖19是將圖17所示的齒部的一部分放大示出的圖。圖20是示出特殊攪松器(fluffering)的一例的圖。圖21是從圖20的箭頭Ul方向觀察的圖。圖22是示出密封圈的一例的圖。圖23是從圖22的箭頭Ul方向觀察的圖。圖24是沿著圖23的A-A線的剖視圖。圖25是示出密封圈的另一例的圖。圖26是從圖25的箭頭Ul方向觀察的圖。圖27是沿著圖26的B-B線的圖。圖28是示出密封圈的另一例的圖。圖29是從圖28的箭頭Ul方向觀察的圖。圖30是沿著圖29的C-C線的圖。圖31是將圖28的主要部分放大示出的圖。圖32是示出設置于密封圈的引導槽的截面形狀的圖。圖33是示出設置于密封圈的引導槽的截面形狀的圖。圖34是示出設置于密封圈的引導槽的截面形狀的圖。圖35是示出本發(fā)明的雙軸螺桿擠出機的其他的實施例的示意圖。圖36是示出本發(fā)明的雙軸螺桿擠出機的其他的實施例的示意圖。圖37是示出本發(fā)明的雙軸螺桿擠出機的其他的實施例的示意圖。圖38是以往的雙軸螺桿擠出機所具有的齒輪揉壓器的示意圖。
圖39是將圖38的主要部分放大示出的圖。標號說明I :筒體；la :通路；2 :供給口 ；3 :排出口 ；4 :分解劑供給部；4a :第一供給部；4b 第二供給部；5 :制冷劑供給部；6 :酶供給部；11 :粗粉碎區(qū)域；12 :加壓熱水處理區(qū)域；12A 上游區(qū)域；12B :下游區(qū)域；13 :冷卻區(qū)域；14 :糖化釀造區(qū)域；15 :排出區(qū)域；21 25 :螺桿列；31 35 :阻擋體；50 :順向輸送全螺紋；52 :逆向輸送全螺紋；43 :順向輸送的兩條螺紋揉壓盤；54 :逆向輸送的兩條螺紋揉壓盤；45 :正交的兩條螺紋揉壓盤；100 :特殊齒輪揉壓器；200 :特殊攪松器；300 :特殊密封圈。
具體實施例方式以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。另外，在下述的各實施例中，以處理物為植物生物質(zhì)的情況為例進行說明，但處理物并不限定于植物生物質(zhì)，在對其他的處 理物進行處理的情況下也能夠適用。實施例圖I是對本實施例中的植物生物質(zhì)處理物的前處理方法進行說明的流程圖，圖2是示意性地示出螺桿擠出機的筒體與螺桿列的結構的圖。如圖I所示，本實施例中的植物生物質(zhì)處理物的前處理方法包括粗粉碎工序SI、加壓熱水處理工序S2、冷卻工序S3、糖化釀造工序S4、以及排出工序S5，上述各工序在圖2所示的螺桿擠出機的筒體I內(nèi)按順序連續(xù)進行。本實施例中的螺桿擠出機使用并列設置的兩條螺桿列朝相同方向旋轉的同方向旋轉式的雙軸螺桿擠出機，具備具有呈直線狀延伸的通路Ia的筒體I。筒體I在通路Ia的一側端部形成有供給口 2，且在通路Ia的另一側端部形成有排出口 3，從供給口 2供給例如木片等植物生物質(zhì)(非流動性材料)，從排出口 3將在通路Ia內(nèi)進行了前處理的植物生物質(zhì)處理物排出。在筒體I的通路Ia內(nèi)，成對地平行配置有連結于未圖示的驅(qū)動馬達的兩條螺桿軸7。在這一對螺桿軸7串聯(lián)地適當組合安裝有全螺紋50、52、揉壓盤54、56、58等各種螺桿段，從而構成螺桿列9。螺桿列9借助由驅(qū)動馬達驅(qū)動的螺桿軸7的旋轉而在通路Ia內(nèi)一體地旋轉，構成進給單元，且包括多個進給部，通過旋轉而將處理物朝排出口 3進給；剪切/混煉部，對處理物進行剪切并進行混煉；以及阻擋體，對處理物賦予進給阻力。在筒體I的通路Ia內(nèi)串聯(lián)地構成有粗粉碎區(qū)域11、加壓熱水處理工序12、冷卻區(qū)域13、糖化釀造區(qū)域14、以及排出區(qū)域15。加壓熱水處理區(qū)域12形成于在通路Ia的進給方向上游側和下游側離開設置的阻擋體31、33之間。在本實施例中，在加壓熱水處理區(qū)域12的上游部、中間部、下游部分別設置有阻擋體31、32、33，形成上游區(qū)域12A和下游區(qū)域12B。在筒體I設置有分解劑供給部4，朝加壓熱水處理區(qū)域12供給分解劑；制冷劑供給部5，朝冷卻區(qū)域13供給制冷劑；以及酶供給部6，朝糖化釀造區(qū)域14供給酶。分解劑供給部4在通路Ia的長度方向隔開規(guī)定間隔設置有多個，在本實施例中，在上游區(qū)域12A設置有第一供給部4a，在下游區(qū)域12B設置有第二供給部4b。每單位時間供給的分解劑的供給量的關系設定成(第一供給部4a >第二供給部4b)的關系。分解劑使用例如冷水或熱水等水、酸、堿、溶劑、腐朽菌、超臨界液等，從分解劑供給部4供給至通路Ia內(nèi)，并添加于植物生物質(zhì)處理物。另外，也可以將分解劑供給部4設置于粗粉碎區(qū)域11，從而將分解劑供給至粗粉碎區(qū)域11。通過將例如酸、腐朽菌等分解劑供給至粗粉碎區(qū)域11，能夠在進行植物生物質(zhì)處理物的粉碎的同時添加分解劑，能夠?qū)崿F(xiàn)高效化。制冷劑供給部5將在加壓熱水處理區(qū)域12高溫化了的植物生物質(zhì)處理物調(diào)整至最適合酶的活動的溫度，朝冷卻區(qū)域13供給例如液氮等制冷劑來進行冷卻。酶供給部6將酶供給至植物生物質(zhì)處理物。酶在糖化釀造區(qū)域中混合于植物生物質(zhì)處理物。制冷劑供給部5、酶供給部6也可以分別在通路內(nèi)Ia的長度方向隔開規(guī)定間隔設置多個。在筒體I設置有未圖示的加熱器，在加壓熱水處理區(qū)域12中對植物生物質(zhì)處理物
進行加熱從而能夠維持高溫狀態(tài)。根據(jù)時間從供給口 2朝通路Ia內(nèi)供給合適的量的植物生物質(zhì)。在本實施例中，使用例如木片等木質(zhì)類生物質(zhì)。以下對各工序SI S5進行詳細說明。在粗粉碎區(qū)域SI中，借助因螺桿列9的旋轉而進行的剪切/摩擦/分散/擴散/混煉，將片狀的植物生物質(zhì)處理物機械地破碎，形成為預先設定的大小以下的較小的粗粉碎體。進而，將已形成為粗粉碎體的植物生物質(zhì)處理物從粗粉碎區(qū)域11進給到下游的加壓熱水處理區(qū)域12。粗粉碎區(qū)域11中的螺桿列21通過適當?shù)亟M合例如順向輸送全螺紋50、順向輸送的兩條螺紋揉壓盤54、逆向輸送的兩條螺紋揉壓盤56、正交的兩條螺紋揉壓盤58而構成。進而，在形成于粗粉碎區(qū)域11內(nèi)的植物生物質(zhì)處理物的填充率高的高填充區(qū)域、以及用于將植物生物質(zhì)處理物進給至下游的加壓熱水處理區(qū)域12的進給區(qū)域，配置有特殊齒輪揉壓器100和特殊攪松器200中的至少一方。作為本發(fā)明品的螺桿段的特殊齒輪揉壓器100和特殊攪松器200能夠在通路Ia內(nèi)使植物生物質(zhì)處理物的流動中產(chǎn)生紊流，從而促進植物生物質(zhì)處理物的剪切/粗粉碎化/混煉/分散/分解。進而，能夠強化朝向下游側的進給并使其穩(wěn)定，能夠防止產(chǎn)生栓塞。另外，粗粉碎區(qū)域中的植物生物質(zhì)處理物的溫度設定成室溫。在加壓熱水處理區(qū)域12中，從第一供給部4a以及第二供給部4b朝通路Ia內(nèi)供給例如水等分解劑并添加至植物生物質(zhì)處理物。進而，借助螺桿列22的旋轉，進行植物生物質(zhì)處理物的加壓熱水處理。在加壓熱水處理中，在加壓熱水的作用下借助螺桿列22使植物生物質(zhì)處理物微細化/混煉/分散/分解。加壓熱水處理區(qū)域12中的螺桿列22在加壓熱水處理區(qū)域12的最上游部、最下游部、以及中間部分別具備抑制植物生物質(zhì)處理物的進給的阻擋體31、32、33，植物生物質(zhì)處理物的填充率高的高填充區(qū)域形成在阻擋體31 33的上游側。借助上述阻擋體31 33，加壓熱水處理區(qū)域12的密封性得以提高，加壓熱水處理區(qū)域12中的壓力被維持在飽和水蒸汽壓力以上的高壓狀態(tài)(例如I 30MPa)。阻擋體31、33具備特殊密封圈300，利用植物生物質(zhì)處理物對特殊密封圈300與筒體通路Ia的內(nèi)壁面之間進行密封，形成密閉狀態(tài)，使加壓熱水處理區(qū)域12內(nèi)升壓。在加壓熱水處理區(qū)域12中，借助利用加熱器進行的加壓以及由螺桿列9產(chǎn)生的剪切摩擦熱，能夠?qū)⒓訅簾崴幚韰^(qū)域12中的植物生物質(zhì)處理物的溫度維持在130°C至350。。。因而，能夠?qū)⒓訅簾崴幚韰^(qū)域12置于加壓熱水下(高壓高溫)，能夠進行使添加有分解劑的植物生物質(zhì)處理物膨潤軟化的水熱處理。因而，能夠借助利用螺桿列22進行的剪切/混煉簡單地將水熱處理后的植物生物質(zhì)處理物微粉碎。另外，當作為分解劑添加有腐朽菌的情況下，維持在室溫至80°C。并且，當作為分解劑添加有超臨界水的情況下，加壓熱水處理區(qū)域12中的壓力設定成超臨界壓力以上。螺桿列22通過適當?shù)亟M裝特殊密封圈300、特殊齒輪揉壓器100、特殊攪松器200、順向輸送全螺紋50、逆向輸送全螺紋52、順向輸送的兩條螺紋揉壓盤54、逆向輸送的兩條螺紋揉壓盤56、正交的兩條螺紋揉壓盤58等構成。 加壓熱水處理區(qū)域12由中間部的阻擋體32劃分成上游區(qū)域12A和下游區(qū)域12B。螺桿列22的螺桿設計如下在由阻擋體31 33形成的高填充區(qū)域、用于從上游區(qū)域12A朝下游區(qū)域12B進給植物生物質(zhì)處理物的進給區(qū)域、以及用于從下游區(qū)域12B朝冷卻區(qū)域13進給植物生物質(zhì)的進給區(qū)域的各區(qū)域中，配置有作為本發(fā)明品的螺桿段的特殊齒輪揉壓器100和特殊攪松器200中的至少一方。通過在高填充區(qū)域配置特殊齒輪揉壓器100等，能夠?qū)崿F(xiàn)植物生物質(zhì)處理物的微細化/混煉/攪拌/分散/分解的迅速化，并且，通過在進給區(qū)域配置特殊齒輪揉壓器100等，能夠防止對植物生物質(zhì)處理物局部地施加壓縮力/摩擦力，能夠防止發(fā)生栓塞。螺桿列22的各阻擋體31 33通過特殊密封圈300、逆向輸送全螺紋32、特殊齒輪揉壓器100、以及特殊攪松器200的組合構成。各阻擋體31 33的阻力的關系設定成隨著朝下游側過渡而阻力變大(最上游部的阻擋體31 <中間部的阻擋體32 <最下游部的阻擋體33)的關系。在加壓熱水處理區(qū)域12中，越是朝向下游側則植物生物質(zhì)處理物的微細化/混煉/分解越是進一步發(fā)展，其剪切阻力/混煉擴散阻力/流動阻力降低，因此，通過隨著朝下游側過渡而減小與通路Ia的內(nèi)壁面之間的間隙，能夠在上游區(qū)域12A和下游區(qū)域12B分別確保合適的流動、填充率，能夠確保與分解劑之間的擴散/分散性，能夠?qū)崿F(xiàn)分解的高效化。并且，由于阻擋體31 33沿著流動方向配設在上游部、中間部、下游部，因此能夠使壓縮和膨脹反復地作用于植物生物質(zhì)處理物，能夠?qū)崿F(xiàn)各處理的高效化。第一供給部4a在上游區(qū)域12A中配置于上游側，第二供給部4b在下游區(qū)域12B中配置于上游側。因而，能夠盡可能長地確保在各區(qū)域部中進行水熱處理的距離，能夠有效地進行水熱處理。對于分解劑的供給量，在例如分解劑為水的情況下，分解劑與植物生物質(zhì)處理物之比設定成0. 25 3，在分解劑為酸/堿/溶劑的情況下，分解劑與植物生物質(zhì)處理物之比設定成0.01 I。加壓熱水處理區(qū)域12借助特殊密封圈300保持高壓高溫，因此能夠高效地進行使植物生物質(zhì)處理物軟化的水熱處理。因而,植物生物質(zhì)處理物借助螺桿列22的剪切/混煉/分散/分解作用被微粉碎，使其變得比粗粉碎區(qū)域11中的植物生物質(zhì)處理物更細。第一供給部4a和第二供給部4b裝備有與形成在加壓熱水處理區(qū)域12內(nèi)的高填充區(qū)域相同的個數(shù)，以便有效地進行水熱處理。分解劑供給部4的供給位置也可以根據(jù)加壓熱水處理區(qū)域12中的壓力/溫度等條件設定。通過將分解劑供給至合適的位置，能夠迅速地進行植物生物質(zhì)處理物的微細化/混煉/攪拌/分散/分解，能夠防止供給多余的處理劑。在加壓熱水處理區(qū)域12中被處理后的植物生物質(zhì)處理物被進給至位于下游的冷卻區(qū)域13。在冷卻工序S3中，進行從制冷劑供給部5朝通路Ia內(nèi)供給液氮等制冷劑而對冷卻區(qū)域13中的植物生物質(zhì)處理物進行冷卻的處理。螺桿列23通過僅組合順向輸送全螺紋50等具有進給功能的螺桿段而構成。植物生物質(zhì)在加壓熱水處理區(qū)域12中被高溫化，因此，剛剛從加壓熱水處理區(qū)域12進給來后溫度高，對于酶來說并非優(yōu)選溫度。因而，若在保持上述溫度狀況的情況下在糖化釀造工序S4中加入酶，則存在基于酶的糖化變得困難的顧慮。因此，在加壓熱水處理工序S2與糖化釀造工序S4之間設置冷卻工序S3，將高溫化了的植物生物質(zhì)處理物冷卻到合適的溫度，并適當?shù)剡M行基于酶的糖化。另外，冷卻區(qū)域13中的植物生物質(zhì)處理物的溫度由冷卻劑冷卻到40°C 50°C。
在糖化釀造工序S4中，從酶供給部6朝通路Ia內(nèi)供給酶，在糖化釀造區(qū)域14中進行使酶混合于植物生物質(zhì)處理物的處理。糖化釀造區(qū)域14中的螺桿列24通過適當組合例如特殊密封圈300、特殊齒輪揉壓器100、特殊攪松器200、順向輸送全螺紋50、逆向輸送全螺紋52、順向輸送的兩條螺紋揉壓盤54、逆向輸送的兩條螺紋揉壓盤56、正交的兩條螺紋揉壓盤58等而構成。從酶供給部6朝通路Ia內(nèi)供給規(guī)定量的酶液，并在糖化釀造區(qū)域14中將其添加于植物生物質(zhì)處理物(例如 40FPU)。對于植物生物質(zhì)處理物，若在糖化釀造工序S4中處理進一步發(fā)展則粘性變高，存在例如作業(yè)者等無法使其充分地混合的顧慮，但是，由于在糖化釀造區(qū)域14中利用螺桿24使其混合，因此能夠使酶充分地混合于植物生物質(zhì)處理物。植物生物質(zhì)處理物在糖化釀造區(qū)域14中與酶混合后被進給至位于下游的排出區(qū)域15。在排出工序S5中，進行將在糖化釀造區(qū)域14中混合有酶的植物生物質(zhì)作為前處理物排出的處理，并且，進行從糖化釀造后的植物生物質(zhì)處理物脫去氣體成分的處理。在筒體I設置有脫氣用的通氣口(vent)8。通氣口 8使通路Ia的排出區(qū)域15與外部之間連通，能夠使排出區(qū)域15內(nèi)的氣體成分的一部分排出。通過使氣體成分的一部分從通氣口 8排出，能夠適當?shù)卣{(diào)整植物生物質(zhì)處理物中的分解劑的含水率，并且能夠除去不需要的氣體成分，能夠?qū)ψ鳛楹蠊ば虻奶腔ば虻裙┙o最佳狀態(tài)的植物生物質(zhì)處理物。從排出口 3排出的植物生物質(zhì)處理物經(jīng)過與以往同樣的工序(糖化、發(fā)酵、精制)而形成為乙醇。排出區(qū)域15中的螺桿列25通過適當組合例如順向輸送的兩條螺紋揉壓盤54、逆向輸送的兩條螺紋揉壓盤56、正交的兩條螺紋揉壓盤58這些各螺紋段而構成。進而，構成為在用于從排出口 3排出植物生物質(zhì)處理物的下游區(qū)域配置有特殊齒輪揉壓器100與特殊攪松器200中的至少一方。根據(jù)上述的植物生物質(zhì)的前處理方法，由于能夠在擠出機內(nèi)按順序連續(xù)地進行將植物生物質(zhì)粗粉碎至預先設定的大小以下、添加分解劑并進行加壓熱水處理、直到與酶混合的糖化釀造為止的前處理，因此能夠一連串地進行以往分別獨立進行的粗粉碎、加壓熱 水處理、糖化釀造這些各處理。因而，能夠高效地進行前處理，能夠?qū)崿F(xiàn)設備的簡化從而能夠降低設備費用，能夠?qū)崿F(xiàn)低成本化。螺桿形狀以下對在本實施例中構成螺桿列9的各螺桿段進行說明。圖3(A)、(B)是示出順向輸送全螺紋的一例的圖，圖4(A)、⑶是示出逆向輸送全螺紋的一例的圖。另外，在圖3 (B)、圖4(B)中，省略筒體I的通路Ia的大致正圓狀的內(nèi)壁面。順向輸送全螺紋50以能夠確保朝向下游側的輸送能力的方式設定螺紋50i的螺旋方向，逆向輸送全螺紋52以使得朝向下游側的輸送能力降低的方式設定螺紋52i的螺旋方向。圖5(A)、(B)中示出順向輸送的兩條螺紋揉壓盤54的一例。順向輸送的兩條螺紋 揉壓盤54具備具有頂部54x的大致卵形的槳葉(paddle) 54e，是使槳葉54e以朝向右側而頂部54x下降的方式串聯(lián)地排列而構成的。圖6(A)、(B)中示出逆向輸送的兩條螺紋揉壓盤56的一例。逆向輸送的兩條螺紋揉壓盤56具備具有頂部56x的大致卵形的槳葉56e，是使槳葉56e以朝向右側而頂部56x上升的方式串聯(lián)地排列而構成的。圖7(A)、(B)是示出正交的兩條螺紋揉壓盤58的一例的圖，正交的兩條螺紋揉壓盤28是使具有頂部58x的大致卵形的槳葉58e以90°的傾斜角串聯(lián)地排列而構成的。正交的兩條螺紋揉壓盤58并不具有螺旋角，因此幾乎沒有輸送能力，但具有高剪切能力，分散能力、混煉能力高。在順向輸送全螺紋50、逆向輸送全螺紋52、順向輸送的兩條螺紋揉壓盤54、逆向輸送的兩條螺紋揉壓盤56、以及正交的兩條螺紋揉壓盤58，沿著中心軸穿設有用于供螺桿軸7插入而進行固定的貫通孔51、53、55、57、59。其次，對作為本發(fā)明的螺桿段的特殊齒輪揉壓器的結構進行說明。圖8是示出特殊齒輪揉壓器的一例的圖，圖9是從植物生物質(zhì)處理物的進給方向亦即箭頭Ul方向觀察圖8所示的特殊齒輪揉壓器的圖，圖10是以截面示出圖8的特殊齒輪揉壓器的齒輪嵌合狀態(tài)的示意圖，圖11是將圖9所示的齒部的一部分放大示出的圖。如圖8或者圖9所示，特殊齒輪揉壓器100由第一旋轉體101和第二旋轉體102構成。第一旋轉體101和第二旋轉體102分別具有在圓筒形狀的軸部111具備多個齒部112的結構。如圖9所示，在軸部111，沿著軸部111的中心軸穿設有六角狀的貫通孔110。對于特殊齒輪揉壓器100，通過將螺桿軸7插通于貫通孔110并進行固定，該特殊齒輪揉壓器100能夠與螺桿軸7 —體地旋轉。如圖9所示，多個齒部112在軸部111的軸周方向以隔開規(guī)定間隔突出的方式設置，在本實施例中，6條齒部112以一定間隔配置。齒部112的條數(shù)并不限定于本實施例，只要是一條以上即可。并且，如圖8所示，上述多個齒部112在軸部111的軸長方向亦即進給方向Ul隔開規(guī)定間隔設置，在本實施例中，當將在軸周方向連續(xù)的六條齒部112記為一個齒部組的情況下，以在進給方向Ul總計形成有四個齒部組的方式配置。齒部組的個數(shù)并不限定于本實施例，只要是多個即可。
齒部112沿著軸部111的軸長方向具有一定的厚度寬度，在軸長方向前側亦即進給方向上游側形成有沿著軸部111的徑向的前表面113，在軸長方向后側亦即進給方向下游側形成有沿著第一軸部111的徑向的后表面114。并且，如圖9所示，齒部112具備從軸部111的軸筒外周面115朝軸徑向外側伸出且沿著軸長方向的齒面116、117 ;以及跨越齒面116、117的上端部之間而連續(xù)的頭頂面118。如圖8所示，齒面116、117以隨著朝進給方向下游側過渡而朝旋轉方向后側過渡的方式傾斜，具有規(guī)定的螺旋角(導程角)。如果將在軸長方向隔開規(guī)定間隔連續(xù)的多個齒部112的齒面116、117在軸長方向相連，則能夠得到在圖8中以假想線T所示的螺旋狀的導程線。當?shù)谝恍D體101或者第二旋轉體102沿箭頭方向旋轉時，利用齒部112的齒面116、117的螺旋角確保植物生物質(zhì)處理物的朝向箭頭Ul方向的進給性。如圖11所示，上述一對齒面116、117中的、位于第一旋轉體101或者第二旋轉體 102的旋轉方向前側的齒面116具有截面凹圓弧狀的彎曲面部116a，該彎曲面部116a從軸筒外周面115朝軸徑向外側平滑地立起；以及平面狀的縱壁面部116b，該縱壁面部116b與彎曲面部116a連續(xù)并朝從軸部111背離的方向亦即徑向外側伸出，且以隨著朝徑向外側過渡而朝旋轉方向前側過渡的方式以傾斜角度9朝旋轉方向前側傾斜。另一方面，位于旋轉方向后側的齒面117從軸筒外周面115朝徑向外側伸出，具有以隨著朝徑向外側過渡而朝旋轉方向前側過渡的方式傾斜的平面形狀，在本實施例中，以與齒面116的縱壁面部116b平行的方式形成。頭頂面118具有以軸部111的軸心0為中心的圓弧形狀，如圖9所示，以與具有正圓形狀的通路Ia的內(nèi)壁面之間隔開規(guī)定的間隙對置的方式形成。如圖8所示，第一旋轉體101以及第二旋轉體102以另一方的軸部111的齒部112位于一方的軸部111的在軸長方向隔開規(guī)定間隔配置的齒部112之間的方式平行配置，第一旋轉體101的齒部112和第二旋轉體102的齒部112在軸長方向交替排列。在第一旋轉體101與第二旋轉體102之間，如圖10所示，以在進給方向亦即箭頭Ul方向連續(xù)的方式形成有〕字形以及倒〕字形的間隙，以確保特殊齒輪揉壓器100處的混煉性能以及分散性能。進而，在位于進給方向上游側的齒部112的后表面114、和與該后表面114局部對置的位于進給方向下游側的齒部112的前表面113之間，形成有規(guī)定的間隔dl。通過縮窄該間隔dl，相對于植物生物質(zhì)處理物的進給的阻擋性增加，能夠使其作為抑制植物生物質(zhì)處理物的進給的阻擋體發(fā)揮功能。因而，齒輪揉壓器100優(yōu)選在筒體I的加壓熱水處理區(qū)域12中配置于形成高填充區(qū)域的部位。第一旋轉體101以及第二旋轉體102的各軸部111具備比位于進給方向上游側的最前方的齒部112還沿軸長方向突出的凸臺部111a。凸臺部Illa能夠避免從進給方向上游側進給來的植物生物質(zhì)處理物在維持其流動速度的狀態(tài)下與位于最前方的齒部112的前表面113碰撞，從而能夠防止對該齒部112局部地施加急劇的壓縮力/摩擦力，能夠減小作用于驅(qū)動螺桿軸旋轉的馬達的扭矩變動。進而，例如如圖9所示，第一旋轉體101和第二旋轉體102的旋轉正時設定成一方的軸部111的齒部112和另一方的軸部111的齒部112在第一旋轉體101和第二旋轉體102之間的中間位置相互接近并交叉。
根據(jù)具有上述結構的特殊齒輪揉壓器100，由于形成于齒部112的旋轉方向前側的齒面116具有隨著朝向旋轉方向前側而以傾斜角度0傾斜的縱壁面部116b，因此能夠降低因第一旋轉101和第二旋轉軸102的旋轉而作用于植物生物質(zhì)處理物的朝向軸徑向外側的作用力。因而，能夠防止植物生物質(zhì)處理物因離心力在筒體I的通路Ia內(nèi)朝外側移動而局部地施加有壓縮力/摩擦力，能夠防止產(chǎn)生栓塞(凝集塊)。圖38是已知的雙軸擠出機所具有的齒輪揉壓盤910的示意圖，圖39是將圖38的主要部分放大示出的圖。如圖38以及圖39所示，以往的齒輪揉壓器910的齒部912從軸部911呈放射狀地突出，一對齒面916、917中的位于旋轉方向前側的齒面916具有隨著朝徑向外側過渡而朝旋轉方向后側過渡的平面形狀。因而，木粉等的被流動性材料會因離心力而朝第一旋轉體901以及第二旋轉體902的徑向外側飛出，如圖39中以細箭頭所示那樣，局部地施加有壓縮力/摩擦力，會在通路Ia內(nèi)的最外部在早期產(chǎn)生高密度/高強度化了的栓塞。進而，存在因該栓塞的壓縮阻力 /摩擦力等而第一旋轉體901以及第二旋轉體902的旋轉被阻礙、變得過載(馬達扭矩過大)、進給變得困難的顧慮。與此相對，對于本發(fā)明的特殊齒輪揉壓器100，特別是如圖11所示，齒部112的位于旋轉方向前側的齒面116具有朝向旋轉方向前側而以傾斜角度e傾斜的縱壁面部116b，因此，能夠降低作用于植物生物質(zhì)處理物的朝向軸徑向外側的作用力，能夠有效地防止在筒體I的通路Ia內(nèi)產(chǎn)生栓塞。進而，通過防止產(chǎn)生栓塞，能夠防止螺桿軸7在軸徑向變形，能夠?qū)⒁螨X部112與筒體I的通路Ia接觸而發(fā)生磨損/過載的情況防范于未然。并且，當借助第一旋轉體101和第二旋轉體102的旋轉而使在軸長方向相鄰的齒部112朝相互對置的方向移動從而對植物生物質(zhì)處理物進行剪切的情況下，由于能夠利用朝向旋轉方向前側以傾斜角度9傾斜的縱壁面部116b進行剪切，因此能夠減小對植物生物質(zhì)處理物進行剪切所需要的力。因而，能夠進一步減小擠出機的驅(qū)動力，能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動馬達的小型化。并且，如圖8中以假想線T所示，齒部112的齒面116相對于軸長方向具有規(guī)定的螺旋角，因此能夠以使植物生物質(zhì)處理物從進給方向上游側朝下游側移動的方式對植物生物質(zhì)處理物施力，能夠降低朝向徑向外側的作用力，能夠防止在筒體I的通路Ia內(nèi)的最外形部被高壓縮化。另外，在上述的特殊齒輪揉壓器100中，以在軸長方向隔開規(guī)定間隔配置的多個齒部112全都具有一定的螺旋角(導程角)的情況為例進行了說明，但也可以根據(jù)在軸長方向進行配置的位置而變更螺旋角的大小。例如，通過增大位于進給方向上游側的齒部112的齒面116、117的螺旋角，并減小位于進給方向下游側的齒部112的齒面116、117的螺旋角，能夠使上游側的進給量比下游側的進給量大。進而，能夠根據(jù)軸長方向的位置使植物生物質(zhì)處理物的填充率/密度變化，能夠進行剪切/擴散等更具效果的處理。其次，圖20、圖21中示出作為本發(fā)明品的螺桿段的特殊攪松器200的一例。圖20是示出特殊攪松器的一例的圖，圖21是從植物生物質(zhì)處理物的進給方向亦即箭頭Ul方向觀察圖20的圖。另外，對與上述的特殊攪松器100同樣的構成要素賦予同一標號而省略詳細說明。特殊攪松器200由第一旋轉體201和第二旋轉體202構成。第一旋轉體201和第二旋轉體202分別具有在圓筒形狀的軸部211具備多個齒部112的結構。如圖21所示，多個齒部112以在軸部211的軸周方向隔開規(guī)定間隔突出的方式設置，在本實施例中以一定間隔配置有六條齒部112。如圖20所示，第一旋轉體201具有如下結構在軸部211的軸長方向前側亦即進給方向上游側設置有齒部112，且軸部211朝軸長方向后側亦即進給方向下游側突出。進而，第二旋轉體202具有如下結構在軸部211的進給方向下游側設置有齒部112，且軸部211朝進給方向上游側突出。第一旋轉體201和第二旋轉體202以第一旋轉體201的齒部112與第二旋轉體202的軸部211對置、且第二旋轉體202的齒部112與第一旋轉體201的軸部211對置的方式配置，第一旋轉體201的齒部112和第二旋轉體202的齒部112配置于在進給方向相互接近的位置。 在第一旋轉體201與第二旋轉體202之間沿著進給方向亦即箭頭Ul方向形成有呈曲柄狀彎折的通路，以確保特殊攪松器200處的混煉性能以及分散性能。第一旋轉體201具備比齒部112還沿軸長方向突出的凸臺部211a。進而，第二旋轉體202在比齒部112還靠進給方向上游側的位置設置有軸部211。第一旋轉體201的凸臺部211a和第二旋轉體202的軸部211能夠避免從進給方向上游側進給來的植物生物質(zhì)處理物在維持其流動速度的狀態(tài)下與位于最前方的齒部112的前表面113碰撞，從而能夠防止對該齒部112局部地施加急劇的壓縮力，能夠減小作用于驅(qū)動螺桿軸7旋轉的馬達的扭矩變動。例如如圖21所示，第一旋轉體201和第二旋轉體202的旋轉正時設定成一方的軸部211的齒部112和另一方的軸部211的齒部112在第一旋轉體201和第二旋轉體202之間的中間位置相互接近并交叉。在齒部112的末端部分形成有階梯部121、122。在圖20、圖21所示的例子中，在第一旋轉體101以及第二旋轉體102中分別沿軸周方向配置的六個齒部122全都設置有階梯部121。也可以并不在特殊攪松器200所具有的全部的齒部112均設置階梯部121、122。具有階梯部121、122的齒部112的配置位置、間隔、數(shù)量等根據(jù)狀況適當設定。階梯部121在齒部112的前表面113與頭頂面118之間的邊緣部分跨越齒面116、117之間而形成，階梯部122在齒部112的后表面114與頭頂面118之間的邊緣部分跨越齒面116、117之間而形成。因而，各齒部112的齒頂側的厚度寬度變得比齒根側的厚度寬度狹窄。階梯部121通過將齒部112的前表面113與頭頂面118之間的邊緣部分切成階梯差狀而形成，具有位于比頭頂面118靠徑向內(nèi)側的位置且在軸長方向具有一定寬度的軸長方向階梯差面121a ;以及位于比前表面113靠進給方向下游側的位置且在軸徑向具有一定寬度的軸徑向階梯差面121b。階梯部122通過將齒部112的后表面114與頭頂面118之間的邊緣部分切成階梯差狀而形成，具有位于比頭頂面118靠徑向內(nèi)側的位置且在軸長方向具有一定寬度的軸長方向階梯差面122a ;以及位于比后表面114靠進給方向上游側的位置且在軸徑向具有一定寬度的軸徑向階梯差面122b。根據(jù)具有上述結構的特殊攪松器200，由于齒部112具有朝向旋轉方向前側以傾斜角度e傾斜的縱壁面部116b，因此能夠降低作用于植物生物質(zhì)處理物的朝向軸徑向外側的作用力。因而，能夠防止在筒體I的通路Ia內(nèi)因局部地對植物生物質(zhì)處理物施加有壓縮力/摩擦力而產(chǎn)生高密度/高強度的栓塞(凝集塊)。進而，通過防止產(chǎn)生栓塞，能夠防止螺桿軸7在軸徑向變形，能夠?qū)⒁螨X部112與筒體I的通路Ia接觸而產(chǎn)生磨損/過載的情況防范于未然。并且，當借助第一旋轉體201和第二旋轉體202的旋轉而使在軸長方向相鄰的齒部112朝相互對置的方向移動從而對植物生物質(zhì)處理物進行剪切的情況下，由于能夠利用朝旋轉方向前側以傾斜角度e傾斜的縱壁面部116b進行剪切，因此能夠減小對植物生物質(zhì)處理物進行剪切所需要的力。因而，能夠進一步減小擠出機的驅(qū)動力，能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動馬達的小型化。并且，齒部112的齒面116具有以假想線T所示的螺旋角，因此能夠防止植物生物質(zhì)處理物被朝徑向外側高壓縮，并且能夠朝軸向后側進行進給。進而，在齒部112設置有階梯部121、122，因此，齒部112的齒頂側的厚度寬度變得比齒根側的厚度寬度狹窄，齒面116在齒部112的齒頂側比齒部112的齒根側狹窄。因而，能夠減小植物生物質(zhì)處理物變得高密度的通路Ia內(nèi)的最外形部處的進給成分以及剪切力。因而，能夠減小使螺桿軸7旋轉的扭矩，能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動馬達的小型化。并且，階梯部121、122能夠緩和由齒部112局部地施加于植物生物質(zhì)處理物的壓縮力/摩擦力，能夠防止植物生物質(zhì)處理物在通路Ia內(nèi)的最外形部在早期高密度/高強度化，能夠防止產(chǎn)生栓塞。特殊攪松器200的結構并不限定于上述的實施例，能夠進行各種變更、組合。例如，在上述的實施例中，以特殊攪松器200的齒部112具有兩個階梯部121、122的情況為例進行了說明，但也可以形成為在齒部112設置有階梯部121、122中的任一方，或者未設置階梯部121、122的結構。并且，也可以形成為例如在齒部112設置有倒角部131 (參照后述的特殊齒輪揉壓器100的實施例3的說明)。其次，圖22 圖24示出特殊密封圈300的一例。圖22是示出特殊密封圈的一例的圖，圖23是從植物生物質(zhì)處理物的進給方向亦即箭頭Ul方向觀察圖22的圖，圖24是沿著圖23的A-A線的從箭頭方向觀察的圖。如圖22 圖24所示，特殊密封圈300由第一旋轉體301和第二旋轉體302構成。第一旋轉體301和第二旋轉體302分別具有具備圓筒形狀的軸部311和在軸部311的一方端部側擴徑的擴徑部312的結構。如圖22所示，第一旋轉體301在軸部311的軸長方向前側亦即進給方向上游側設置有擴徑部312，且具有軸部311朝軸長方向后側亦即進給方向下游側突出的結構。進而，第二旋轉體302在軸部311的進給方向下游側設置有擴徑部312，且具有軸部311朝進給方向上游側突出的結構。第一旋轉體301和第二旋轉體302以第一旋轉體301的擴徑部312與第二旋轉體302的軸部311對置、且第二旋轉體302的擴徑部312與第一旋轉體301的軸部311對置的方式配置，第一旋轉體301的擴徑部312和第二旋轉體302的擴徑部312配置于在進給方向相互接近的位置。 如圖23所示，第一旋轉體301和第二旋轉體302以在第一旋轉體301與第二旋轉體302之間的中間位置處擴徑部312的一部分在進給方向相互重合的方式配置，以確保特殊密封圈300處的進給方向上游側與下游側之間的密封性能。第一旋轉體301具有比擴徑部312還沿軸長方向突出的凸臺部311a。進而，第二旋轉體302在比擴徑部312還靠進給方向上游側的位置設置有軸部311。第一旋轉體301的凸臺部311a和第二旋轉體302的軸部311能夠避免從進給方向上游側進給來的植物生物質(zhì)處理物在維持其流動速度的狀態(tài)下與擴徑部312的前表面313碰撞，從而能夠防止對該擴徑部312局部地施加急劇的壓縮力，能夠減小作用于驅(qū)動螺桿軸7旋轉的馬達的扭矩變動。如圖23所示，在軸部311沿著軸部311的中心軸穿設有六角狀的貫通孔310。對于特殊密封圈300，通過將擠出機的螺桿軸7插通于貫通孔310并進行固定，該特殊密封圈300能夠與螺桿軸一體地旋轉。 擴徑部312具有以一定直徑沿軸部311的軸長方向連續(xù)的具有規(guī)定的軸向長度的短軸圓柱形狀，其大小設定成擴徑部312的外周面316與通路Ia的內(nèi)壁面之間隔開規(guī)定的間隙對置的大小。在擴徑部312的外周面316凹陷設置有引導槽317。如圖22所示，引導槽317跨越擴徑部312的前表面313到后表面314之間延伸，使擴徑部31的進給方向上游側和進給方向下游側之間連通。引導槽317具有規(guī)定的螺旋角(導程角)，隨著朝進給方向下游側過渡而朝旋轉方向后側過渡。在本實施例中，引導槽317形成為沿著圖22所示的螺旋狀的假想線T延伸。引導槽317在通路Ia內(nèi)能夠使被從比擴徑部312靠進給方向上游側的位置進給來的植物生物質(zhì)處理物通過。因而，能夠防止比特殊密封圈300靠進給方向上游側的位置變得過度高壓化，能夠防止在進給方向上游側產(chǎn)生栓塞。對于引導槽317，當?shù)谝恍D體301以及第二旋轉體302沿箭頭方向旋轉時，借助引導槽317的螺旋角，能夠?qū)⒅参锷镔|(zhì)處理物朝下游側進給。當引導槽317的螺旋角為零的情況、及引導槽317與軸部311的中心軸平行地延伸的情況下，植物生物質(zhì)處理物的輸送能力為零，特殊密封圈300 —邊對植物生物質(zhì)處理物進行剪切一邊將其解開。引導槽317設置有至少一條以上，在本實施例中，如圖23所示，在周方向隔開相等間隔配置有總計八條引導槽317。引導槽317能夠使通過通路Ia的內(nèi)壁面與特殊密封圈300之間的植物生物質(zhì)處理物的流動產(chǎn)生紊流，并且能夠緩和位于特殊密封圈300的上游側的植物生物質(zhì)處理物的變動并對其賦予流動方向的進給成分，具有壓力/流動性的卸載要素，能夠?qū)崿F(xiàn)植物生物質(zhì)處理物的順暢的阻擋/保持狀態(tài)。因而，能夠使抑制筒體I的通路Ia內(nèi)的植物生物質(zhì)處理物的進給的進給阻力穩(wěn)定，能夠保持特殊密封圈300的上游側和下游側之間的壓力差。因而，例如能夠進行筒體I的形成于阻擋體31與阻擋體33之間的加壓熱水處理區(qū)域12的保壓，能夠抑制加壓熱水區(qū)域內(nèi)的壓力變動而維持高溫高壓。并且，能夠利用引導槽317抑制植物生物質(zhì)處理物的進給、并將其一部分朝筒體I的下游側引導。因而，能夠防止特殊密封圈300的上游側過度高壓化，能夠防止在特殊密封圈300的上游側產(chǎn)生栓塞(凝集塊)。
在擴徑部312的進給方向上游側和進給方向下游側分別設置有階梯部321、322。階梯部321形成為在前表面313與外周面316之間的邊緣部呈周狀地連續(xù)，階梯部322形成為在后表面314與外周面316之間的邊緣部呈周狀地連續(xù)。階梯部321通過將擴徑部321的前表面313與外周面316之間的邊緣部切成階梯差狀而形成，具有位于比外周面316靠徑向內(nèi)側的位置且在軸長方向具有一定寬度的軸長方向階梯差面321a ；以及位于比前表面313靠進給方向下游側的位置且在軸徑向具有一定寬度的軸徑向階梯差面321b。階梯部322通過將擴徑部312的后表面314與外周面316之間的邊緣部切成階梯差狀而形成，具有位于比外周面316靠徑向內(nèi)側的位置且在軸長方向具有一定寬度的軸長方向階梯差面322a ;以及位于比后表面314靠進給方向上游側的位置且在軸徑向具有一定寬度的軸徑向階梯差面322b。 階梯部321能夠利用擴徑部312緩和局部地施加于植物生物質(zhì)處理物的壓縮力/摩擦力，能夠防止植物生物質(zhì)處理物在位于通路Ia內(nèi)的徑向外側的最外形部早期高密度/高強度化，能夠防止發(fā)生栓塞。并且，階梯部321能夠減小擴徑部312的前表面313的表面積。因而，能夠使當從進給方向上游側進給來的植物生物質(zhì)處理物與擴徑部312的前表面313抵接之際產(chǎn)生的壓縮力/摩擦力比較小。因而，能夠減小使螺桿軸7旋轉的扭矩，能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動馬達的小型化。另外，引導槽317的結構并不限定于上述的實施例，通過適當變更引導槽317的槽數(shù)、槽的大小、槽的形狀等，能夠使卸載性要素/充滿率容易地變動?！磳嵤├?>參照圖12 圖15對實施例2進行說明。在實施例2中，對作為本發(fā)明品的螺桿段的特殊齒輪揉壓器100的其他例進行說明。圖12是示出特殊齒輪揉壓器的另一例的圖，圖13是從圖12所示的箭頭Ul方向觀察特殊齒輪揉壓器的圖，圖14是示出特殊齒輪揉壓器的齒輪嵌合狀態(tài)的示意圖，圖15是將齒部的一部分放大示出的圖。如圖12、圖13所示，特殊齒輪揉壓器100的特征在于，在齒部112的末端部分形成有階梯部121。在圖12 圖15所示的例子中，在第一旋轉體101以及第二旋轉體102中的分別配置于軸周方向的6個齒部112全都設置有階梯部121。也可以并不在特殊齒輪揉壓器100所具有的所有的齒部112均設置階梯部121。具有階梯部121的齒部112的配置位置、間隔、數(shù)量等根據(jù)狀況適當設定。例如如圖12、圖13所示，階梯部121在齒部112的前表面113與頭頂面118之間的邊緣部分跨越齒面116、117之間而形成，使得各齒部112的末端側的厚度寬度比基端側
的厚度寬度狹窄。如圖14、圖15所示，階梯部212通過將齒部112的前表面113與頭頂面118之間的邊緣部分切成階梯差狀而形成，具有位于比頭頂面118靠徑向內(nèi)側的位置且在軸長方向具有一定寬度的軸長方向階梯差面121a ;以及位于比前表面113靠進給方向下游側的位置且在軸徑向具有一定寬度的軸徑向階梯差面121b。通過形成階梯部121，齒部112形成為齒部112的末端側的厚度寬度比基端側的厚度寬度狹窄，因此能夠減小植物生物質(zhì)處理物變得高密度的通路Ia內(nèi)的徑向外側的進給成分以及剪切力。因而，能夠減小使螺桿軸旋轉的扭矩，能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動馬達的小型化。
進而，階梯部121能夠緩和由齒部112局部地施加于植物生物質(zhì)處理物的壓縮力/摩擦力，能夠防止在位于通路Ia內(nèi)的徑向外側的最外形部植物生物質(zhì)處理物在早期高密度/高強度化，能夠防止發(fā)生栓塞。〈實施例3>參照圖16 圖19對實施例3進行說明。在實施例3中，對作為本發(fā)明品的螺桿段的特殊齒輪揉壓器100的其他例進行說明。圖16是示出特殊齒輪揉壓器的另一例的圖，圖17是從圖16所示的箭頭Ul方向觀察特殊齒輪揉壓器的圖，圖18是示出特殊齒輪揉壓器的齒輪嵌合狀態(tài)的示意圖，圖19是將齒部的一部分放大示出的圖。特別是如圖17和圖19所示，特殊齒輪揉壓器100的特征在于，在齒部112的末端部分形成有倒角部131。也可以并不在特殊齒輪揉壓器100所具有的所有的齒部112均設置倒角部131，只要在軸周方向隔開規(guī)定間隔配置的多個齒部112中的至少一個設置有倒角部131、并且在軸長方向隔開規(guī)定間隔配置的多個齒部112中的至少一個設置有倒角部 131即可。具有倒角部131的齒部112的配置位置、間隔、數(shù)量等根據(jù)狀況適當設定。在圖16 圖19所示的例子中，在第一旋轉體101以及第二旋轉體102中分別沿軸周方向配置的六個齒部112中的三個齒部112設置有倒角部131，具有倒角部131的齒部112和不具有倒角部131的齒部112以沿軸周方向交替排列的方式配置。如圖16和圖19所示，倒角部131在齒面116與頭頂面118之間的邊緣部分跨越齒部112的前表面113和后表面114之間形成，且具有隨著朝旋轉方向后側過渡而朝軸徑向外側過渡的方式傾斜的平面形狀。倒角部131設置于齒部112的末端部分，且以隨著朝旋轉方向后側過渡而朝軸徑向外側過渡的方式傾斜，因此，能夠使存在于齒部112的旋轉方向前側的植物生物質(zhì)處理物的一部分通過倒角部131與通路Ia的內(nèi)壁面之間而朝齒部112的旋轉方向后側移動。并且，倒角部131能夠減小植物生物質(zhì)處理物變得高密度的通路Ia內(nèi)的徑向外側的進給成分以及剪切力。因而，能夠減小使螺桿軸7旋轉的扭矩，能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動馬達的小型化。并且，倒角部131能夠緩和由齒部112局部地施加于植物生物質(zhì)處理物的壓縮力/摩擦力，能夠防止植物生物質(zhì)處理物在位于通路Ia內(nèi)的徑向外側的最外形部在早期高密度/高強度化，能夠防止發(fā)生栓塞。如圖18所示，在第一旋轉體101與第二旋轉體102之間，以在箭頭Ul方向連續(xù)的方式形成有-字形以及倒-字形的間隙。倒角部131能夠防止存在于齒部112的旋轉方向前側的植物生物質(zhì)處理物的高密度/高強度化。因而，能夠進一步縮窄位于進給方向上游側的齒部112的后表面114、和與該后表面114局部對置的位于進給方向下游側的齒部112的前表面113之間的間隔d3(d3 < dl, d3 < d2)。因而，能夠在沿著軸長方向配置的多個齒部112之間使植物生物質(zhì)處理物進一步微細化。特殊齒輪揉壓器100的結構并不限定于上述的各實施例的內(nèi)容，能夠進行各種組合。例如，能夠構成為具有階梯部121的齒部112、和具有倒角部131的齒部112，并且，也可以構成為齒部112具有階梯部121和倒角部131雙方。<實施例4>
參照圖25 圖27對實施例4進行說明。在實施例4中，對特殊密封圈300的其他例進行說明。圖25是示出密封圈的一例的圖，圖26是從植物生物質(zhì)處理物的進給方向亦即箭頭Ul方向觀察圖25的圖，圖27是沿著圖25的B-B線的從箭頭方向觀察的圖。如圖25、圖26所示，特殊密封圈300的特征在于，在外周面316設置有凹部323。凹部323具有如下形狀進給方向上游側朝前方敞開，進給方向下游側比進給方向上游側狹窄，且與引導槽317的上游部連通。在擴徑部312的外周面316設置有總計八條引導槽317，凹部323分別設置在與這些各引導槽317對應的位置。例如如圖26所示，凹部323具有與引導槽317的槽深幾乎同樣的深度。進而，例如如圖25所示，具有從階梯部321的軸徑向階梯差面321b朝進給方向下游側突出的半圓形狀。進而，在凹部323的進給方向下游側的端部連接有引導槽317。凹部323能夠一邊對植物生物質(zhì)處理物的一部分進行攪拌、一邊使其朝通路Ia內(nèi)的最外形部移動。因而，能夠使特殊密封圈300與通路Ia之間的植物生物質(zhì)處理物的流動成為更復雜的流動，能夠?qū)μ厥饷芊馊?00的上游側與下游側之間進行密封，能夠進行在設置于通路Ia的上游的密封圈330與設置于下游的特殊密封圈300之間形成的區(qū)域的保壓。并且，凹部323具有隨著朝進給方向下游側過渡而變狹窄的半圓形狀，因此，能夠緩和由特殊密封圈300的外周面316局部地施加于植物生物質(zhì)處理物的壓縮力/摩擦力，能夠防止植物生物質(zhì)處理物在最外形部早期高密度/高強度化，能夠防止發(fā)生栓塞。另外，凹部323的形狀并不限定于半圓形狀，只要是能夠使植物生物質(zhì)處理物的流動成為復雜的流動的形狀即可，例如也可以是半橢圓狀、三角狀等異形狀。<實施例5>其次，圖28 圖31中示出另外的特殊密封圈300的例子。圖28是示出密封圈的一例的圖，圖29是從植物生物質(zhì)處理物的進給方向亦即箭頭Ul方向觀察圖28的圖，圖30是沿著圖29的C-C線的從箭頭方向觀察的圖，圖31是將圖28的主要部分放大示出的圖。特殊密封圈300的特征在于，在擴徑部312的外周面316凹陷設置有至少一條以上的周方向槽324。如圖28所示，周方向槽324以沿著外周面316的周方向延伸的方式形成，在本實施例中，在軸長方向隔開規(guī)定間隔設置有兩條。如圖31所示，周方向槽324具備凹曲面部324a，該凹曲面部324a形成周方向槽324的進給方向上游側部分；以及錐狀部324b，該錐狀部324b形成周方向槽324的進給方向下游側部分。凹曲面部324a形成為其截面形狀具有凹圓弧形狀，該凹圓弧形狀具有一定的曲率半徑Sr。錐狀部324b形成為其截面形狀具有隨著從凹曲面部324a朝進給方向下游側過渡而以傾斜角度sa逐漸朝徑向外側過渡的傾斜形狀。因而，當在通路Ia內(nèi)從上游側朝下游側進給來的植物生物質(zhì)處理物從與外周面316對置的位置移動到與周方向槽324對置的位置的情況下，借助周方向槽324的凹曲面部324a，能夠使作用于植物生物質(zhì)處理物的壓力急劇地減壓，能夠緩和壓力、流動的變動。進而，借助周方向槽324的錐狀部324b，能夠使作用于植物生物質(zhì)處理物的壓力、流動的變動逐漸上升。進而，通過利用多個周方向槽324反復進行該植物生物質(zhì)處理物的壓力等的緩和及上升，能夠使植物生物質(zhì)處理物的朝向流動方向的壓力/阻力平滑化，能夠得到更安全的密封阻力(流動性)。進而，特別是對于植物生物質(zhì)處理物急劇高密度化的高溫/高壓力區(qū)域的密封性是有效的。周方向槽324可以是一條，或者也可以是三條以上。并且，也可以形成為如下的結構以隨著朝旋轉方向后側過渡而朝進給方向下游側逐漸過渡的方式賦予平緩的螺旋角，從而緩和作用于植物生物質(zhì)處理物的壓力的變動?！磳嵤├? 8>
圖32 圖34是示出設置于密封圈的引導槽的截面形狀的圖。在擴徑部312的外周面316凹陷設置有引導槽317。引導槽317跨越擴徑部312的前表面313直到后表面134之間延伸，使擴徑部312的進給方向上游側和進給方向下游側之間連通。圖32所示的實施例6的引導槽317A具有從外周面316沿著徑向切成的截面大致^字狀的槽形狀。進而，圖33所示的實施例7的引導槽317E具有從外周面316以相對于徑向具有規(guī)定角度9 S-E的角度的方式朝旋轉方向后側切成的截面大致U字狀的槽形狀。進而，圖34所示的實施例8的引導槽317G具有從外周面316以相對于徑向具有規(guī)定角度
0s-G的角度的方式朝旋轉方向后側切成的截面大致V字狀的槽形狀。由基于引導槽317A、317E、317G的攪拌、流動產(chǎn)生的進給力按照引導槽317A、317E、317G的順序變大(317A < 317E < 317G)，并且，卸載性要素能夠根據(jù)槽的條件、大小任意設定，能夠根據(jù)擴徑部312的外徑變更植物生物質(zhì)處理物的流動阻力。對于以上說明了的螺桿段，并不需要同時使用所有的螺桿段，而是根據(jù)條件等適當選擇并安裝于螺桿軸7進行使用。以上，針對本發(fā)明的各實施例使用附圖進行了詳細敘述，但是，具體的結構并不限定于此，即便存在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)的設計變更，這些設計變更也包含于本發(fā)明。例如，配置于筒體I的通路Ia的螺桿列、螺旋角、間距、L/D、螺桿或槳葉的數(shù)量等能夠根據(jù)需要適當選擇。并且，以雙軸螺桿擠出機的情況為例進行了說明，但并不限于此，也能夠適用于單軸或者三軸以上的擠出機。圖35是示出本實施方式中的雙軸螺桿擠出機的另一例的示意圖。如圖35所示，螺桿擠出機沿著筒體I的流動方向具備多個分解劑供給部4、制冷劑供給部5、酶供給部6。根據(jù)該結構，能夠根據(jù)通路Ia內(nèi)的植物生物質(zhì)處理物的處理狀態(tài)在最佳的時刻供給分解劑、制冷劑、酶。并且，如圖36所示，螺桿擠出機也可以形成為在筒體I的中途位置擴徑的結構。根據(jù)該結構，在下游側的粗徑部分能夠減緩在通路Ia內(nèi)流動的速度，能夠確保冷卻工序、糖化釀造工序等的時間較長。并且，如圖37所示，螺桿擠出機也可以形成為在筒體I的中途位置U形反轉的結構。根據(jù)該結構，能夠確保筒體I的長度更長，能夠緊接著例如糖化釀造區(qū)域14，在筒體I內(nèi)進行糖化、發(fā)酵。
權利要求
1.一種螺桿段，該螺桿段在螺桿擠出機的筒體內(nèi)以能夠與螺桿軸一體地旋轉的方式安裝于所述螺桿軸， 所述螺桿段的特征在干， 所述螺桿段具備 軸部，該軸部被固定于所述螺桿軸；以及 齒部，該齒部從該軸部朝徑向外側突出， 所述齒部的形成于所述螺桿軸的旋轉方向前側的齒面以隨著從所述軸部朝軸徑向外側過渡而逐漸朝旋轉方向前側過渡的方式傾斜。
2.根據(jù)權利要求I所述的螺桿段，其特征在干， 所述齒面以隨著從所述筒體內(nèi)的進給方向上游側朝下游側過渡而朝旋轉方向后側過渡的方式傾斜。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的螺桿段，其特征在干， 所述齒面形成為所述齒部的齒頂側的所述齒面比齒根側的所述齒面狹窄。
4.根據(jù)權利要求I至3中任一項所述的螺桿段，其特征在干， 所述齒部具有 頭頂面，該頭頂面與所述筒體的內(nèi)壁面對置； 前表面，該前表面形成于所述齒部的進給方向上游側；以及 階梯部，該階梯部通過將所述頭頂面與所述前表面之間的邊緣部切成階梯差狀而形成。
5.ー種螺桿擠出機，其特征在干， 該螺桿擠出機具有權利要求I至4中任一項所述的螺桿段。
全文摘要
本發(fā)明提供一種不會在螺桿擠出機的筒體(1)內(nèi)發(fā)生栓塞，能夠?qū)⑻幚砦锛羟?混煉而后從筒體(1)擠出的螺桿段(100、200)。螺桿段(100、200)具備軸部(111)，該軸部被固定于螺桿軸(7)；以及齒部(112)，該齒部從軸部(111)朝徑向外側突出。齒部(112)具有齒面(116)，該齒面形成于螺桿軸(7)的旋轉方向前側，且以隨著從軸部(111)朝軸徑向外側過渡而逐漸朝旋轉方向前側過渡的方式傾斜。
文檔編號B65G33/30GK102686305SQ200980160498
公開日2012年9月19日 申請日期2009年8月18日 優(yōu)先權日2009年8月18日
發(fā)明者池田貞雄, 長瀨高志 申請人:豐田自動車株式會社