JPH09286051A - 層状材料の製造方法 - Google Patents
層状材料の製造方法Info
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Abstract
つ連続的に製造することができ、しかもこれを簡易な機
械的方法により実現する。さらに、異なる被成形材料を
用いて隣り合う層どうしを、互いに異なる被成形材料で
容易かつ連続的に形成する。 【解決手段】 並行する複数の変形通路1、2があり、
その出口において各変形通路が相互に重なるように設け
られた成形装置Sを用い、各変形通路の入口から流動性
あるいは可塑性のある被成形材料を加圧して送り込むこ
とによって、その被成形材料の断面形状を連続的に変化
させて通すことにより複数の層状に積層された層状材料
Mを製造する。その成形工程の途中で、各変形通路内を
流れる被成形材料を合流させる合流工程と、合流した被
成形材料を分割して各変形通路にそれぞれ流す分割工程
とを含む。
Description
塑性のある被成形材料を、断面形状の変化した変形通路
内を通すことによって層状材料を製造する技術、特に、
その被成形材料自体の断面形状を変化させながら、合流
と分割を繰り返すことによって複数の層状に積層された
材料を製造する技術に関するものである。
る層状材料には種々のものがある。例えば、食べ物とし
て愛用されているパイの生地やケーキ、プリン、ババロ
ア、アイスクリームなどの乳製品あるいはパスタなどの
材料であり、その他、練り製品の材料、さらには押し出
し成形による樹脂成型品などを挙げることができる。
層状材料を形成する方法について着目してみると、専ら
手作業による方法と、機械的方法とに大別することがで
きる。それらのうち、手作業による方法では、例えばパ
イ生地のように多数の層状に形成する場合に多大な手間
を要するために非効率的である。
するためには、装置自体が複雑かつ高価になるだけでな
く、特に、パイ生地のように薄くて多層になるもので
は、機械的手法にて層状材料全体を直接かつ同時に形成
するのは生地の粘性や可塑性あるいは流動性などとの関
係からも実現し難い。また、層状に重なる多数のスリッ
トを設けて同時に押し出し成形する方法も考えられる
が、各層がきわめて薄いもの、例えば1mm以下のもの
では困難を伴い、しかも、装置自体も目詰まりしやすく
なるなど、種々の課題がある。
する場合もあれば、異種の材料によって形成する必要が
ある場合もある。例えば多段ケーキなどのように各層を
異種の材料によって形成する際に、これを簡易な機械的
方法で実現可能であれば、大変好ましいと言える。
れたもので、被成形材料自体の断面形状を変化させなが
ら、合流と分割を繰り返すことによって複数の層状に積
層された層状材料を容易にかつ連続的に製造することが
でき、しかもこれを簡易な機械的方法により実現するこ
とができる技術を提供することを目的とする。さらに、
本発明では、層状材料を形成する際に、異なる被成形材
料を用いて隣り合う層どうしを、互いに異なる被成形材
料で容易かつ連続的に形成することができる技術を提供
することを目的とする。
め、本発明では、並行する複数の変形通路があり、各変
形通路の断面形状はその入口から出口に向かって連続的
に変化しており、かつ、出口において各変形通路が相互
に重なるように設けられた成形装置を用い、各変形通路
の入口から流動性あるいは可塑性のある被成形材料を送
り込むことによって、その被成形材料の断面形状を連続
的に変化させて通すことにより複数の層状に積層された
層状材料を製造する方法であって、その成形工程の途中
で、各変形通路内を流れる被成形材料を合流させる合流
工程と、合流した被成形材料を分割して各変形通路にそ
れぞれ流す分割工程とを含むようにした。ここで、各変
形通路の入口からそれぞれ互いに異なる被成形材料を送
り込んで複数の層状に成形することにより、その成形さ
れた隣り合う層どうしを、互いに異なる被成形材料で形
成するようにすることもできる。また、成形工程の途中
で、各変形通路内を流れる被成形材料が互いに合流する
タイミングを相互にずらす合流調整工程を含むようにす
ることもできる。また、変形通路自体の長さを変えて、
あるいはバイパス通路を設けて変形通路の実質的な長さ
を変化させることによって、合流調整工程を行うように
することもできる。さらに、各変形通路の少なくとも一
つに、その変形通路の途中において、被成形材料に混入
すべき材料の一部を送り込むようにすることもできる。
について、添付の図1〜図11を参照して説明する。図
1は、本発明に係る層状材料の製造方法を実施するのに
好適な成形装置を示す概略構成図であり、図2はその成
形装置における装置本体のエレメントを示す斜視図、図
3はそのエレメントどうしの接続態様を示す斜視図であ
る。
ついて説明すると、この例では、材料投入手段と、材料
圧送手段と、材料成形手段とを備える。材料投入手段
は、いわゆるホッパー10からなり、例えば被成形材料
が食べ物のパイの生地である場合、それに必要な材料を
予め混合して適度な粘性や可塑性あるいは流動性を有す
るように調整したものを貯留し、材料圧送手段へ供給す
る。材料圧送手段は圧送用ポンプ20からなり、材料成
形手段(装置本体30)に対し、被成形材料を加圧して
送り込む。
同一構成のものを直列に接続した複数個(図では3個)
のエレメント31、31、31からなる。そして、被成
形材料はこの装置本体30の各エレメント内を連続的に
通過して排出口34部分から排出される。
3に示すように、隣り合うエレメント31、31どうし
を接続するためのフランジFが設けられており、それら
フランジF、Fどうしをボルト止めすることにより直列
に接続される。したがって、各フランジFにはボルト穴
f1が多数設けられている。
つ)の変形通路1、2を備え、それら各変形通路1、2
の入口と出口のうち、互いに隣り合う一方のエレメント
31の出口に対して他方のエレメント31の入口が接続
される。そして、それら出口と入口との接続部分に、被
成形材料の合流手段及び分割手段がそれぞれ構成され
る。この状態を示したのが図3である。
通路1、2の入口どうし及び出口どうしはそれぞれ並べ
られ、その端面側から見ると、入口どうし及び出口どう
しはいずれも全体として矩形(正方形)の輪郭に形成さ
れ、中央に仕切り3、4をそれぞれ設けたような形状で
ある。しかし、入口側の仕切り3と出口側の仕切り4と
は互いに90度交差する形態となるように配慮してい
る。
には、図示例のように同じ構成のエレメント31、31
を直列に接続して用いれば良い。これにより、互いに隣
り合うエレメント31、31どうしが接続された状態で
は、その接続部において、被成形材料の合流手段と分割
手段とが構成されることになる。
て説明すると、各変形通路1、2は、その断面形状が入
口から出口に向かって連続的に変化している。その変化
の態様については、各変形通路1、2とも、その断面積
の大きさは入口から出口まで同じであり、断面の形状の
みが連続的に変化している。つまり、入口は縦長の長方
形であり、入口と出口の中間部分においては正方形にな
り、出口においては横長の長方形になるように形成され
ている。
形材料は、その断面形状が縦長の長方形から徐々に正方
形に変化させられ、そこからさらに横長の長方形に徐々
に変化させられることになる。そして、出口部分におい
ては横長の長方形が二つ上下に重なった形態となり、次
のエレメント31の入口部分において左右に二等分され
ることになる。被成形材料のこの変化状態が、本発明で
意味するところの合流と分割である。
路2とは、図示のようにその長さが相違している。すな
わち、第1の変形通路1は上方へ屈曲しており、第2の
変形通路2はほぼ真っ直ぐに延びている。その結果、第
1の変形通路1は第2の変形通路2よりも実質的に長く
なっている。したがって、出口側においては、第1の変
形通路1を流れる被成形材料は、第2の変形通路2を流
れる被成形材料よりも遅く到達し、互いに合流する際の
タイミングが相互にずれるように配慮している。
路1と第2の変形通路2の長さについては、製造すべき
層状材料の種類によって、同じ長さに構成したエレメン
トを用いても良いし、そのようなエレメントを用いた方
が良い場合もある。
するエレメント40の例を示すものである。この例で
も、やはり接続用のフランジFをもつ端部側が全体とし
て正方形であるが、各変形通路1、2、3、4の入口側
及び出口側は、縦に延びる3つの仕切り41、42、4
3によって正方形を4つに縦割りした形態の細長い長方
形に形成されている。そして、入口側の長方形は縦長で
あり、出口側の長方形は横に延びる3つの仕切り44、
45、46の存在によって横長である。
面形状の変化については、先の例で示したエレメント3
1の場合と基本的に同じである。ただ、4つの変形通路
のうち、少なくとも1つの変形通路の長さが、残りの変
形通路の長さと相違している。この例では、各変形通路
1、2、3、4の長さが全て相違したものを示してい
る。具体的には変形通路2が一番長く、次に変形通路
1、3の順であり、変形通路4が一番短く形成されてい
る。
も、製造すべき層状材料によっては、各変形通路1、
2、3、4の長さを同じにしたものを用いることができ
るし、そうした方が良い場合もある。
る、同一構成のエレメント40、40を直列に接続した
例を示している。すなわち、各エレメント40、40の
端部には、隣り合うエレメント40、40どうしを接続
するためのフランジFが設けられており、それらフラン
ジF、Fどうしをボルト止めすることにより直列に接続
されている。したがって、各フランジFにはボルト穴f
1が多数設けられている。また、こうして接続された状
態では、その接続部において、被成形材料の合流手段と
分割手段とが構成されることになる。
材料の製造方法について、その成形工程図を示す図6
(a)、(b)などを参照しながら以下に説明する。な
お、ここでは、エレメントを2個(2段)接続した場合
における被成形材料の断面の変化態様を、各エレメント
の入口部分、中間部分、出口部分の領域にそれぞれ着目
してモデル図的に示している。
の変形通路1、2を有するエレメント31を2個(2
段)接続した場合における被成形材料の断面の変化態様
を示すものである。なお、ここではパイの生地を例にと
って説明する。この図から明確に理解できるように、ま
ず、圧送用ポンプ20によって加圧されて送り込まれる
被成形材料は、1段目のエレメント31によって、入口
部分でA、Bの二つに分割される。このときの被成形材
料の断面は共に縦長の長方形である。
被成形材料A、Bは共に正方形に変化し、さらに、1段
目の出口部分においては、共に横長の長方形に変化す
る。したがって、被成形材料A、Bは、縦長の長方形→
正方形→横長の長方形、と変化する過程において、対応
する変形通路1、2の内壁面によって連続的な圧縮作用
を受けつつその断面形状を変化させることになる。
は、第1の変形通路1と第2の変形通路2の長さが異な
るため、両変形通路1、2内を流れる被成形材料が互い
に合流するタイミングに位相差が生じる。つまり相互に
ずれることになる。したがって、被成形材料はその流れ
の前後方向にずれながら合流することになる。
においては、その仕切り3が1段目の出口部分の仕切り
4と交差しているため、1段目の出口部分から出てきた
被成形材料A、Bは、図示のようにA、BとA、Bの4
つに分割されたような形態となる。そして、各変形通路
1、2のそれぞれについて、被成形材料A、Bが流れる
ことになる。このとき、2段目の入口部分では、各変形
通路1、2内でそれぞれ上下に重なるように合流した
A、Bとなり、それらの断面形状は共に縦長の長方形と
なる。
形材料A、Bは全体として正方形に変化させられ、出口
部分においては共に横長の長方形に変化させられる。こ
の2段目においても、被成形材料A、Bは、縦長の長方
形→正方形→横長の長方形、と変化する過程において、
対応する変形通路1、2の内壁面によって連続的な圧縮
作用を受けつつその断面形状を変化させることになる。
も、その2段目のエレメント31における第1の変形通
路1と第2の変形通路2の長さが異なるため、両変形通
路1、2内を流れる被成形材料が互いに合流するタイミ
ングに位相差が生じ、したがって、被成形材料はここで
も断面方向だけでなく、流れ方向にも、すなわち前後方
向にも相互にずれることになる。なお、変形通路1、2
の長さが等しい場合に外れることはない。
が、この図6(a)において、被成形材料の2段目の出
口の断面形状を示す図中に仮想線x1を加えているよう
に、3段目の入口部分では、その仮想線x1部分から左
右に分割され、上下に重なるA、B、A、Bが合流す
る。以降は1段目、2段目と同様にして段階的に順次薄
い層状に積層されていくことになる。したがって、この
ように各エレメント31の変形通路が二つの場合、2段
目の出口部分では4層になり、3段目の出口部分では8
層、4段目の出口部分では16層、5段目の出口部分で
は32層の層状材料が得られることになる。故に、パイ
生地製造の場合には、それに必要な段数を予め決めて製
造すればよい。
レメントに対応する例を示すものである。その場合、1
段目及び2段目に対応する各エレメントの入口は、共に
縦長の長方形が4つ並ぶような形態となるように仕切っ
ている。この例は、図4及び図5で示したエレメント4
0を用いたものに対応している。したがって、被成形材
料A、B、C、Dの断面形状は、2段目の出口部分にお
いては各層が横長の16層に重ね合わされることで混練
される。ここで、仮想線x3は3段目の分割線を示して
いる。3段目では64層となり、それ以降256層、1
204層、…となり、順次4倍の層状態に成形されてい
く。
に、変形通路の数と積層数との関係については、仕切り
数が多いほど効率的になる。したがって、製造すべき層
状材料の中でも、パイの生地のように薄くて多数の層を
有するものでは、仕切り数の多い成形装置を用いるか、
エレメントを多く連結して用いればよい。
どによっては、入口部分を細分割しない方が良い場合も
ある。また、被成形材料の粘性や可塑性、あるいは流動
性などに応じて分割数や断面積の大きさを設定するのが
好ましい。
してみると、入口での高さ方向の寸法を、出口では1/
仕切り数に、また、入口での幅方向の寸法を、出口では
仕切り数倍になるよう連続的に変化させていることが理
解できる。
る被成形材料相互の合流タイミングを変える(合流調整
工程を行う)ことによって、断面方向だけでなくいわゆ
る前後方向にも層間のずれを生じさせるという観点から
すれば、上記の例のように各変形通路の長さを変えると
いう考え方の他に、各変形通路の太さを変えたり、ある
いはバイパス通路を設けるという方法も考えられる。
て、合流調整工程を行う方法を概念図的に示したもので
ある。以下、この実施の形態について説明すると、直列
に連結された多数のエレメント50を備える成形装置S
には、バイパス通路51、52が設けられている。バイ
パス通路51は、1段目におけるエレメント50の変形
通路の一つと、3段目における変形通路の一つとを連絡
している。変形通路52は、2段目と4段目の変形通路
どうしを連絡している。
って1段目のエレメント50に加圧されて送り込まれる
と、その1段目のエレメント50の各変形通路を流れる
途中で、パイパス通路51のある変形通路を流れる被成
形材料が3段目のエレメント50の変形通路内に流れ込
む。また、2段目におけるエレメント50の変形通路を
流れる被成形材料は、バイパス通路52を通って4段目
のエレメント50の変形通路内に流れ込む。その結果、
各エレメント50のそれぞれの変形通路を流れる被成形
材料が前後して合流したり分割されたりすることにな
り、これにより合流調整工程が連続して行われる。
について検討してみた場合、1段目のエレメント50の
入口のみからの投入だけでなく、その入口以外の部分か
らも投入した方が良い場合も考えられる。その例として
は、食品類であれば、被成形材料への添加材料や味付け
材料、着色材料などである。
適な成形装置を概念図的に示したものであり、図9はそ
こで用いられるエレメントの例を斜視図で示してある。
これらの図から理解できるように、この例による成形装
置Sは、直列に複数接続されて用いられるエレメント6
0のうちの少なくとも一つのエレメント60が外部投入
管61を有している。そして、この外部投入管61に
は、材料投入ホッパー62内の材料を圧送用ポンプ63
により加圧して送り込むための材料圧送手段が接続され
ている。もちろん、装置本体30には、主たる被成形材
料が、ホッパー10を備える材料投入手段から、圧送用
ポンプ20によって加圧されて送り込まれるように構成
している。
ける位置については、製作性の点から、図9に示すよう
に上部に位置する変形通路2の外側などが好適である。
また、その取付構造としては、両端にフランジ61a、
61bなどを設けて着脱式に構成しておくのが好適であ
る。なお、この図9に示すエレメント60は、4つの変
形通路1、2、3、4を有するエレメントの例を示して
いる。したがって、この例では、変形通路2内に材料を
投入する外部投入管を設けた例である。
ト60については、複数の変形通路を有するものであれ
ば、その変形通路の長さや太さが相違するもの、あるい
はバイパス通路を有するものなど、特に限定されないこ
とが理解できる。また、投入すべき材料についても、主
たる被成形材料と同種の材料あるいは必要に応じて異種
の材料を投入することも可能である。
ント40を用いて層状材料を製造する際に、各変形通路
に互いに異種の被成形材料を送り込んで成形するのに好
適な成形装置Sの概略構成図を示している。また、図1
1(a)、(b)は、それによって製造される層状材料
の断面を示したものである。そのうち、図11(a)は
一段目のエレメント40の出口部分における層状材料M
を、図11(b)は2段目のエレメント40の出口部分
における層状材料M1をそれぞれ示している。
メント40の各変形通路1、2、3、4の各入口に対し
て、ホッパー10を備える材料投入手段及び圧送用ポン
プ20を備える材料圧送手段がそれぞれ独立して接続さ
れている。これにより、1段目のエレメント40の各変
形通路にそれぞれ異種の被成形材料を同時に投入するこ
とができる。したがって、この方法は、層状材料の中で
も各層の材料が異なる、いわゆる傾斜材料を製造するの
に適している。例えば各層ごとに材料や性状、味などが
異なる多段のケーキ、プリン、ババロア、アイスクリー
ムなどの乳製品あるいはパスタなどの材料であり、その
他、練り製品の材料、さらには押し出し成形による樹脂
成型品など、いろいろと挙げることができる。
が4層のケーキの場合には、図11(a)に示すよう
に、エレメント40を1段として、その出口から出てく
る層状材料Mを利用することができ、16層の層状材料
の場合には、エレメント40を2段接続して製造するこ
とができる。
は、それに用いる被成形材料をあまり加圧しないで、あ
るいは殆ど加圧しないで送り込んだ方がよい場合も考え
られる。そのような層状材料の場合には、圧送用ポンプ
に代えて、圧力の弱い機械式あるいは手動式の押し込み
装置などを用いるようにするのが望ましい。
て、フランジ結合方式の他に、保守点検や内部洗浄、分
解などの作業を行い易いワンタッチ継手方式を採用する
ようにしてもよい。
は、エレメントを3段(図1において3個)あるいは5
段設けた例を示しているが、必要に応じてそれ以上接続
する構成とすることは勿論である。その場合、ジョイン
ト用のエレメントを用いてその部分から湾曲させ、全体
として蛇行する形態となるように接続してもよい。その
ようにすれば、その分、長さを短く設計することでき
る。
ントを複数接続するようにしたが、構成の異なる二種類
のエレメントを交互に、あるいは構成の異なる三種類以
上のエレメントを順次接続して用いるようにしても良
い。
エレメントを複数接続する構成としたが、初めから一体
物として構成することもできる。また、被成形材料とし
ては、適度な流動性を有するものであれば、上記以外の
種々のものに適用することが可能である。
る複数の変形通路があり、各変形通路の断面形状はその
入口から出口に向かって連続的に変化しており、かつ、
出口において各変形通路が相互に重なるように設けられ
た成形装置を用い、各変形通路の入口から流動性あるい
は可塑性のある被成形材料を送り込むことによって、そ
の被成形材料の断面形状を連続的に変化させて通すこと
により複数の層状に積層された層状材料を製造する方法
であって、その成形工程の途中で、各変形通路内を流れ
る被成形材料を合流させる合流工程と、合流した被成形
材料を分割して各変形通路にそれぞれ流す分割工程とを
含むようにしたので、被成形材料自体の断面形状を変化
させながら、合流と分割を繰り返すことによって複数の
層状に積層された層状材料を容易にかつ連続的に製造す
ることができ、しかもこれを簡易な機械的方法により実
現することができる。
に異なる被成形材料を送り込んで複数の層状に成形する
ことにより、その成形された隣り合う層どうしを、互い
に異なる被成形材料で形成することによって、層状材料
を形成する際に、隣り合う層どうしを、互いに異なる被
成形材料で容易かつ連続的に形成することができる。
流れる被成形材料が互いに合流するタイミングを相互に
ずらす合流調整工程を含むようにすることによって、隣
り合う層どうしがずれた種々の層状材料を容易に形成す
ることができる。
いはバイパス通路を設けて変形通路の実質的な長さを変
化させることにより合流調整工程を行うようにすること
によって、異種の材料を含む各層の配置形態を途中で変
えたり、異種の材料が途中で入り込んだような形態の種
々の層状材料を容易に形成するができる。
その変形通路の途中において、被成形材料に混入すべき
材料の一部を送り込むようにすることによって、成形に
必要な層状材料の各層の材料や性状、物性、性質、味、
色などに変化を付けたり互いに異ならせたりするのを容
易に実施することもできる。それらの結果、必要に応じ
て種々の層状材料を容易に形成することができる。
斜視図である。
ある。
る。
ある。
る。
ある。
図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 並行する複数の変形通路があり、各変形
通路の断面形状はその入口から出口に向かって連続的に
変化しており、かつ、出口において各変形通路が相互に
重なるように設けられた成形装置を用い、各変形通路の
入口から流動性あるいは可塑性のある被成形材料を送り
込むことによって、その被成形材料の断面形状を連続的
に変化させて通すことにより複数の層状に積層された層
状材料を製造する方法であって、その成形工程の途中
で、各変形通路内を流れる被成形材料を合流させる合流
工程と、合流した被成形材料を分割して各変形通路にそ
れぞれ流す分割工程とを含むことを特徴とする、層状材
料の製造方法。 - 【請求項2】 前記各変形通路の入口からそれぞれ互い
に異なる被成形材料を送り込んで複数の層状に成形する
ことにより、その成形された隣り合う層どうしを、互い
に異なる被成形材料で形成することを特徴とする、請求
項1に記載の層状材料の製造方法。 - 【請求項3】 前記成形工程の途中で、各変形通路内を
流れる被成形材料が互いに合流するタイミングを相互に
ずらす合流調整工程を含むことを特徴とする、請求項1
あるいは2に記載の層状材料の製造方法。 - 【請求項4】 前記変形通路自体の長さを変えて、ある
いはバイパス通路を設けて変形通路の実質的な長さを変
化させることによって、前記合流調整工程を行うことを
特徴とする、請求項3に記載の層状材料の製造方法。 - 【請求項5】 前記各変形通路の少なくとも一つに、そ
の変形通路の途中において、前記被成形材料に混入すべ
き材料の一部を送り込むことを特徴とする、請求項1〜
4の何れかに記載の層状材料の製造方法。
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