JP2002011336A - バッチ式混練機とその混練ロータ - Google Patents
バッチ式混練機とその混練ロータInfo
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- B29B7/02—Mixing; Kneading non-continuous, with mechanical mixing or kneading devices, i.e. batch type
- B29B7/06—Mixing; Kneading non-continuous, with mechanical mixing or kneading devices, i.e. batch type with movable mixing or kneading devices
- B29B7/10—Mixing; Kneading non-continuous, with mechanical mixing or kneading devices, i.e. batch type with movable mixing or kneading devices rotary
- B29B7/18—Mixing; Kneading non-continuous, with mechanical mixing or kneading devices, i.e. batch type with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft
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- B29B7/186—Rotors therefor
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- B29B7/26—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations for discharging, e.g. doors
- B29B7/263—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations for discharging, e.g. doors from the underside in mixers having more than one rotor and a a casing closely surrounding the rotors
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
- Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 混練ロータによる被混練材料の混合と分散の
バランスを効率よく取れるようにして、混合と分散の双
方が両立した適切な混練制御を行えるようにする。 【解決手段】 混練翼１２〜１５頂部と混練室２内面と
の間にチップクリアランスが形成されるように同混練室
２内に回転自在に挿通され、そのチップクリアランスに
被混練材料を通過させて同材料に剪断力を付与する複数
の混練翼１２〜１５を外周面に有するバッチ式混練機の
混練ロータ４，４において、その複数の混練翼１２〜１
５を、当該混練ロータ４をその軸心回りで平面状態に展
開したときにおける始点Ｐから終点Ｑまでの展開形状が
実質的に非線形となる非線形翼１３と、その展開形状が
線形でかつロータ軸心に対する捩じれ角度が１５〜３５
度に設定されたその他の線形翼１２，１４，１５と、か
ら構成する。
バランスを効率よく取れるようにして、混合と分散の双
方が両立した適切な混練制御を行えるようにする。 【解決手段】 混練翼１２〜１５頂部と混練室２内面と
の間にチップクリアランスが形成されるように同混練室
２内に回転自在に挿通され、そのチップクリアランスに
被混練材料を通過させて同材料に剪断力を付与する複数
の混練翼１２〜１５を外周面に有するバッチ式混練機の
混練ロータ４，４において、その複数の混練翼１２〜１
５を、当該混練ロータ４をその軸心回りで平面状態に展
開したときにおける始点Ｐから終点Ｑまでの展開形状が
実質的に非線形となる非線形翼１３と、その展開形状が
線形でかつロータ軸心に対する捩じれ角度が１５〜３５
度に設定されたその他の線形翼１２，１４，１５と、か
ら構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチックやゴ
ム等の高分子材料を混練するための混練ロータとこれを
有する混練機に関するものである。
ム等の高分子材料を混練するための混練ロータとこれを
有する混練機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種の混練機として、ゴム練りに適し
た密閉型のバッチ式混練機（例えば、特公昭５８−４５
６７号公報参照）が知られている。この混練機は、混練
室内で異方向に回転する左右一対のロータでプラスチッ
クやゴム等の被混練材料に強い剪断作用を加えて可塑化
溶融するものであり、ゴム等の被混練材料に各種の充填
剤や添加剤を効率よく練り込んで混合分散することで種
々の品質のゴム製品を製造することができる。
た密閉型のバッチ式混練機（例えば、特公昭５８−４５
６７号公報参照）が知られている。この混練機は、混練
室内で異方向に回転する左右一対のロータでプラスチッ
クやゴム等の被混練材料に強い剪断作用を加えて可塑化
溶融するものであり、ゴム等の被混練材料に各種の充填
剤や添加剤を効率よく練り込んで混合分散することで種
々の品質のゴム製品を製造することができる。
【０００３】図５は上記混練機に使用される混練ロータ
の一例を示しており、かかる混練ロータ４は、混練室の
内面に対するチップクリアランスに被混練材料を通過さ
せて同材料に剪断力を付与するための長翼２２と短翼２
３を外周面に備えている。この長翼２２と短翼２３は、
混練室内で軸方向の材料流れ２４，２４’を発生させて
被混練材料の混合度合いを高めるため、軸方向で互いに
分断されかつ周方向にずれた位置に配置されているとと
もに、その捩じれ方向は互いに逆向きになっている。
の一例を示しており、かかる混練ロータ４は、混練室の
内面に対するチップクリアランスに被混練材料を通過さ
せて同材料に剪断力を付与するための長翼２２と短翼２
３を外周面に備えている。この長翼２２と短翼２３は、
混練室内で軸方向の材料流れ２４，２４’を発生させて
被混練材料の混合度合いを高めるため、軸方向で互いに
分断されかつ周方向にずれた位置に配置されているとと
もに、その捩じれ方向は互いに逆向きになっている。
【０００４】そして、かかる従来の混練ロータ４では、
図５（ｂ）（ｃ）に示すように、当該ロータ４をその軸
心回りで平面状態に展開したときにおける各混練翼２
２，２３の展開形状がすべて直線となるように設定さ
れ、その捩じれ角度θもすべて同じになっている。すな
わち、各混練翼２２，２３の捩じれ角度θはその始点Ｐ
から終点Ｑに至る範囲ですべて一定不変になっている。
なお、図５において、符号ｒはロータの回転方向を示し
ている（後述する実施形態の図面においても同様）。
図５（ｂ）（ｃ）に示すように、当該ロータ４をその軸
心回りで平面状態に展開したときにおける各混練翼２
２，２３の展開形状がすべて直線となるように設定さ
れ、その捩じれ角度θもすべて同じになっている。すな
わち、各混練翼２２，２３の捩じれ角度θはその始点Ｐ
から終点Ｑに至る範囲ですべて一定不変になっている。
なお、図５において、符号ｒはロータの回転方向を示し
ている（後述する実施形態の図面においても同様）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記した各混練翼２
２，２３は、その軸方向に対する捩じれ角度θを大きく
すると、軸方向への送り能力が改善されて被混練材料の
混合度合いを高めることができ、逆に、その捩じれ角度
θを小さくすると、チップクリアランスに対する被混練
材料の通過量（以下、材料通過量という。）が増大して
被混練材料の分散度合いを高めることができる。しかる
に、従来の混練ロータ４では、各混練翼２２，２３の捩
じれ角度がその始点Ｐから終点Ｑに至る範囲ですべて一
定不変になっているため、被混練材料の混合度合いと分
散度合いのバランスを取るのが困難であり、これらの双
方が両立した適切な混合分散制御を行い難いという欠点
があった。
２，２３は、その軸方向に対する捩じれ角度θを大きく
すると、軸方向への送り能力が改善されて被混練材料の
混合度合いを高めることができ、逆に、その捩じれ角度
θを小さくすると、チップクリアランスに対する被混練
材料の通過量（以下、材料通過量という。）が増大して
被混練材料の分散度合いを高めることができる。しかる
に、従来の混練ロータ４では、各混練翼２２，２３の捩
じれ角度がその始点Ｐから終点Ｑに至る範囲ですべて一
定不変になっているため、被混練材料の混合度合いと分
散度合いのバランスを取るのが困難であり、これらの双
方が両立した適切な混合分散制御を行い難いという欠点
があった。
【０００６】例えば、図５に示すバッチ式用の混練ロー
タ４において、長翼２２や短翼２３をその展開形状が直
線のまま捩じれ角度θを大きくすれば、被混練材料の軸
方向の材料流れ２４，２４’が大きくなって混合度合い
を高めることができるが、この場合には、各翼２２，２
３のチップクリアランスにおける材料通過量が減少して
分散度合いが低減することになる。また、逆に、長翼２
２や短翼２３をその展開形状が直線のまま捩じれ角度θ
を小さくすれば、各翼２２，２３のチップクリアランス
における材料通過量が増大して分散度合いを高めること
ができるが、この場合には、被混練材料の軸方向の材料
流れ２４，２４’が小さくなって混合度合いが低減する
ことになる。
タ４において、長翼２２や短翼２３をその展開形状が直
線のまま捩じれ角度θを大きくすれば、被混練材料の軸
方向の材料流れ２４，２４’が大きくなって混合度合い
を高めることができるが、この場合には、各翼２２，２
３のチップクリアランスにおける材料通過量が減少して
分散度合いが低減することになる。また、逆に、長翼２
２や短翼２３をその展開形状が直線のまま捩じれ角度θ
を小さくすれば、各翼２２，２３のチップクリアランス
における材料通過量が増大して分散度合いを高めること
ができるが、この場合には、被混練材料の軸方向の材料
流れ２４，２４’が小さくなって混合度合いが低減する
ことになる。
【０００７】本発明は、このような実情に鑑み、混練ロ
ータによる被混練材料の混合と分散のバランスを効率よ
く取れるようにして、混合と分散の双方が両立した適切
な混練制御を行えるようにすることを目的とする。
ータによる被混練材料の混合と分散のバランスを効率よ
く取れるようにして、混合と分散の双方が両立した適切
な混練制御を行えるようにすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は次の技術的手段を講じた。すなわち、本発
明は、混練ロータに形成されている複数の混練翼を、当
該混練ロータをその軸心回りで平面状態に展開したとき
における始点から終点までの展開形状が実質的に非線形
となる非線形翼と、その展開形状が線形でかつロータ軸
心に対する捩じれ角度が１５〜３５度に設定されたその
他の線形翼と、から構成したものである。
に、本発明は次の技術的手段を講じた。すなわち、本発
明は、混練ロータに形成されている複数の混練翼を、当
該混練ロータをその軸心回りで平面状態に展開したとき
における始点から終点までの展開形状が実質的に非線形
となる非線形翼と、その展開形状が線形でかつロータ軸
心に対する捩じれ角度が１５〜３５度に設定されたその
他の線形翼と、から構成したものである。
【０００９】なお、線形翼の捩じれ角度を１５〜３５度
に規定したのは、通常の線形翼の場合には、その捩じれ
角度が１５度未満になると被混練材料を軸方向に流す力
が弱くなって適切な混合性能が得られなくなり、その捩
じれ角度が３５度を超えると剪断力が弱くなって適切な
分散性能が得られなくなることが、経験則によって知ら
れているからである。そして、本発明では、捩じれ角度
が上記の範囲に設定された線形翼を設けた上で、更に、
展開形状が実質的に非線形となる非線形翼を設けてい
る。かかる非線形翼は、始点から終点までの展開形状が
実質的に非線形になっているので、当該非線形翼におけ
るある部分での捩じれ角度を大きくして軸方向への材料
の移動を増加させて混合度合いを高めつつ、その他の部
分での捩じれ角度を小さくして分散度合いを高めるとい
ったロータ翼形状の設定が可能である。
に規定したのは、通常の線形翼の場合には、その捩じれ
角度が１５度未満になると被混練材料を軸方向に流す力
が弱くなって適切な混合性能が得られなくなり、その捩
じれ角度が３５度を超えると剪断力が弱くなって適切な
分散性能が得られなくなることが、経験則によって知ら
れているからである。そして、本発明では、捩じれ角度
が上記の範囲に設定された線形翼を設けた上で、更に、
展開形状が実質的に非線形となる非線形翼を設けてい
る。かかる非線形翼は、始点から終点までの展開形状が
実質的に非線形になっているので、当該非線形翼におけ
るある部分での捩じれ角度を大きくして軸方向への材料
の移動を増加させて混合度合いを高めつつ、その他の部
分での捩じれ角度を小さくして分散度合いを高めるとい
ったロータ翼形状の設定が可能である。
【００１０】このため、かかる非線形翼を通常の線形翼
と組み合わせることによって、線形翼だけで構成された
混練ロータの場合に比べて、被混練材料の混合と分散の
バランスをより効率よく取れるようになる。例えば、バ
ッチ式混練機の混練ロータは、通常、被混練材料をロー
タ軸方向中央側へ流す方向に捩じれたロータ長さの半分
よりも長い一対の長翼を備えているが、かかる混練ロー
タの場合には、当該一対の長翼を、ロータ軸方向一端側
から同方向中央側に延びる線形翼よりなる第一長翼と、
ロータ軸方向他端側から同方向中央側に延びかつその他
端側に向かうほど捩じれ角度が漸増する非線形翼よりな
る第二長翼と、から構成することができる。
と組み合わせることによって、線形翼だけで構成された
混練ロータの場合に比べて、被混練材料の混合と分散の
バランスをより効率よく取れるようになる。例えば、バ
ッチ式混練機の混練ロータは、通常、被混練材料をロー
タ軸方向中央側へ流す方向に捩じれたロータ長さの半分
よりも長い一対の長翼を備えているが、かかる混練ロー
タの場合には、当該一対の長翼を、ロータ軸方向一端側
から同方向中央側に延びる線形翼よりなる第一長翼と、
ロータ軸方向他端側から同方向中央側に延びかつその他
端側に向かうほど捩じれ角度が漸増する非線形翼よりな
る第二長翼と、から構成することができる。
【００１１】この場合、他端側に向かうほど捩じれ角度
が漸増する非線形翼よりなる第二長翼により、ロータの
他端側において被混練材料の軸方向流れを十分に生起さ
せて混合度合いを高めつつ、捩じれ角度が１５〜３５度
に設定された線形翼よりなる第一長翼により、被混練材
料に十分な剪断力を付与して分散度合いを高めることが
でき、混合と分散の双方が両立した適切な混練制御が行
えるようになる。なお、この場合には、非線形翼よりな
る第二長翼が他端側に向かうほど捩じれ角度が漸増して
いるので、チャンバと混練ロータとの間の軸受け部分の
シール性能を改善できるという付加的効果も得られる。
が漸増する非線形翼よりなる第二長翼により、ロータの
他端側において被混練材料の軸方向流れを十分に生起さ
せて混合度合いを高めつつ、捩じれ角度が１５〜３５度
に設定された線形翼よりなる第一長翼により、被混練材
料に十分な剪断力を付与して分散度合いを高めることが
でき、混合と分散の双方が両立した適切な混練制御が行
えるようになる。なお、この場合には、非線形翼よりな
る第二長翼が他端側に向かうほど捩じれ角度が漸増して
いるので、チャンバと混練ロータとの間の軸受け部分の
シール性能を改善できるという付加的効果も得られる。
【００１２】また、本発明において、被混練材料をロー
タ軸方向中央側へ流す方向に捩じれたロータ長さの半分
よりも短い第一短翼を設ける場合には、この第一短翼
を、第一長翼のロータ回転方向後方に配置されかつ第一
長翼と同じ向きに捩じれているロータ軸方向一端から同
方向中央側に延びる線形翼より構成することが好まし
い。更に、本発明において、被混練材料をロータ軸方向
中央側へ流す方向に捩じれたロータ長さの半分よりも短
い第二短翼を設ける場合には、この第二短翼を、第二長
翼のロータ回転方向後方に配置されかつ第二長翼と同じ
向きに捩じれているロータ軸方向他端から同方向中央側
に延びる線形翼より構成することが好ましい。
タ軸方向中央側へ流す方向に捩じれたロータ長さの半分
よりも短い第一短翼を設ける場合には、この第一短翼
を、第一長翼のロータ回転方向後方に配置されかつ第一
長翼と同じ向きに捩じれているロータ軸方向一端から同
方向中央側に延びる線形翼より構成することが好まし
い。更に、本発明において、被混練材料をロータ軸方向
中央側へ流す方向に捩じれたロータ長さの半分よりも短
い第二短翼を設ける場合には、この第二短翼を、第二長
翼のロータ回転方向後方に配置されかつ第二長翼と同じ
向きに捩じれているロータ軸方向他端から同方向中央側
に延びる線形翼より構成することが好ましい。
【００１３】この場合、第一長翼の背面側に流れた被混
練材料を第一短翼でロータ軸方向の中央側に押し戻すこ
とができ、また、第二長翼の背面に流れた被混練材料は
第二短翼でロータ軸方向の中央側に押し戻すことができ
るので、ロータ軸方向端部に被混練材料が滞留するのが
有効に防止されて混合性能を向上できるとともに、各長
翼の背面側に流れた被混練材料に対しても各短翼により
確実に剪断力を付与できるので、分散性能を向上するこ
とができる。また、本発明において、第一長翼のロータ
軸方向中央側の先端を、第二長翼から１２０度以上離れ
た位置に配置し、或いは、第二長翼のロータ軸方向中央
側の先端を、ロータ周方向において第一短翼の同側の先
端と第一長翼との間のほぼ中央に位置するように配置す
るようにれば、各混練翼間のスペースを十分大きくとる
ことができ、被混練材料の軸方向流れが活発になって混
合性能を向上することができる。
練材料を第一短翼でロータ軸方向の中央側に押し戻すこ
とができ、また、第二長翼の背面に流れた被混練材料は
第二短翼でロータ軸方向の中央側に押し戻すことができ
るので、ロータ軸方向端部に被混練材料が滞留するのが
有効に防止されて混合性能を向上できるとともに、各長
翼の背面側に流れた被混練材料に対しても各短翼により
確実に剪断力を付与できるので、分散性能を向上するこ
とができる。また、本発明において、第一長翼のロータ
軸方向中央側の先端を、第二長翼から１２０度以上離れ
た位置に配置し、或いは、第二長翼のロータ軸方向中央
側の先端を、ロータ周方向において第一短翼の同側の先
端と第一長翼との間のほぼ中央に位置するように配置す
るようにれば、各混練翼間のスペースを十分大きくとる
ことができ、被混練材料の軸方向流れが活発になって混
合性能を向上することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき説明する。図１〜図３は本発明の第一の実施形
態を示している。このうち、図３は本発明の混練ロータ
を採用した密閉型のバッチ式混練機１の一例を示してお
り、このバッチ式混練機１は、断面めがね孔状の混練室
２を有するチャンバー３と、混練室２内に回転自在に挿
通された左右一対の混練ロータ４，４と、チャンバー３
の上方開口部に立設したホッパー５付きの材料供給筒６
と、この供給筒６内に上下動自在に挿通されたフローテ
ィングウェイト７と、を備えている。
に基づき説明する。図１〜図３は本発明の第一の実施形
態を示している。このうち、図３は本発明の混練ロータ
を採用した密閉型のバッチ式混練機１の一例を示してお
り、このバッチ式混練機１は、断面めがね孔状の混練室
２を有するチャンバー３と、混練室２内に回転自在に挿
通された左右一対の混練ロータ４，４と、チャンバー３
の上方開口部に立設したホッパー５付きの材料供給筒６
と、この供給筒６内に上下動自在に挿通されたフローテ
ィングウェイト７と、を備えている。
【００１５】材料供給筒６の上部には空圧シリンダ８が
連結されていて、このシリンダ８内のピストン９は同シ
リンダ８の下蓋を気密に貫通するピストンロッド１０を
介してフローティングウェイト７に連結されている。こ
のため、空圧シリンダ８の上部を加圧してフローティン
グウェイト７を下降させることにより、ホッパー５から
供給された材料供給筒７内の被混練材料をチャンバー３
内に押し込めるようになっている。チャンバー３の底部
に設けた排出口はロータリアクチュエータにより開閉自
在なドロップドア１１によって閉塞されており、このド
ロップドア１１を開放することにより、混練室２内で所
定時間だけ混練された混練済み材料を機外に排出するこ
とができる。
連結されていて、このシリンダ８内のピストン９は同シ
リンダ８の下蓋を気密に貫通するピストンロッド１０を
介してフローティングウェイト７に連結されている。こ
のため、空圧シリンダ８の上部を加圧してフローティン
グウェイト７を下降させることにより、ホッパー５から
供給された材料供給筒７内の被混練材料をチャンバー３
内に押し込めるようになっている。チャンバー３の底部
に設けた排出口はロータリアクチュエータにより開閉自
在なドロップドア１１によって閉塞されており、このド
ロップドア１１を開放することにより、混練室２内で所
定時間だけ混練された混練済み材料を機外に排出するこ
とができる。
【００１６】図１は上記左右一対の混練ロータ４，４の
平面図であり、図２（ａ）（ｂ）はそれらの各混練ロー
タ４，４をその軸心回りで平面状態に展開したときの展
開図である。本実施形態の各混練ロータ４，４は、相対
向内側部分が下方に移動するように互いに異なる方向
（図１及び図２の矢印ｒ方向）に回転するようになって
おり、混練室２の内面に対するチップクリアランスに被
混練材料を通過させて同材料に剪断力を付与するための
複数の混練翼を備えている。本実施形態の混練翼は、ロ
ータ長さＬの半分よりも長い一対の長翼１２，１３と、
ロータ長さＬの半分よりも短い一対の短翼１４，１５と
から構成されている。この長翼１２，１３と短翼１４，
１５は、軸方向の材料流れ１８を発生させて被混練材料
の混合度合いを高めるため、軸方向で互いに分断されか
つ周方向にずれた位置に配置されているとともに、一対
の長翼１２，１３同士及び一対の短翼１４，１５同士の
捩じれ方向は互いに逆向きになっている。
平面図であり、図２（ａ）（ｂ）はそれらの各混練ロー
タ４，４をその軸心回りで平面状態に展開したときの展
開図である。本実施形態の各混練ロータ４，４は、相対
向内側部分が下方に移動するように互いに異なる方向
（図１及び図２の矢印ｒ方向）に回転するようになって
おり、混練室２の内面に対するチップクリアランスに被
混練材料を通過させて同材料に剪断力を付与するための
複数の混練翼を備えている。本実施形態の混練翼は、ロ
ータ長さＬの半分よりも長い一対の長翼１２，１３と、
ロータ長さＬの半分よりも短い一対の短翼１４，１５と
から構成されている。この長翼１２，１３と短翼１４，
１５は、軸方向の材料流れ１８を発生させて被混練材料
の混合度合いを高めるため、軸方向で互いに分断されか
つ周方向にずれた位置に配置されているとともに、一対
の長翼１２，１３同士及び一対の短翼１４，１５同士の
捩じれ方向は互いに逆向きになっている。
【００１７】左右の混練ロータ４，４はその各翼１２〜
１５の配置関係が図１の中央点Ｏに関して点対称となる
ように前後を入れ換えて配置されており、本実施形態の
混練ロータ４，４は断面二条チップでかつ合計四翼のロ
ータであることから、各混練翼１２〜１５はほぼ四分の
一周分だけずれた周方向位置になるように配置されてい
る。短翼１４，１５は長翼１２，１３のほぼ０．１〜
０．５倍の長さに設定することができる。もっとも、図
示のロータでは、第一長翼１２の軸方向長さはロータ長
さＬに対して０．７Ｌに設定され、第二長翼１３の軸方
向長さは０．６５Ｌに設定されている。また、第一短翼
１４の軸方向長さは０．３５Ｌに設定され、第二短翼１
５の軸方向長さは０．３Ｌに設定されている。
１５の配置関係が図１の中央点Ｏに関して点対称となる
ように前後を入れ換えて配置されており、本実施形態の
混練ロータ４，４は断面二条チップでかつ合計四翼のロ
ータであることから、各混練翼１２〜１５はほぼ四分の
一周分だけずれた周方向位置になるように配置されてい
る。短翼１４，１５は長翼１２，１３のほぼ０．１〜
０．５倍の長さに設定することができる。もっとも、図
示のロータでは、第一長翼１２の軸方向長さはロータ長
さＬに対して０．７Ｌに設定され、第二長翼１３の軸方
向長さは０．６５Ｌに設定されている。また、第一短翼
１４の軸方向長さは０．３５Ｌに設定され、第二短翼１
５の軸方向長さは０．３Ｌに設定されている。
【００１８】図２（ａ）（ｂ）に示すように、上記長翼
１２，１３及び短翼１４，１５よりなる混練翼のうち、
第一長翼１２、第一短翼１４及び第二短翼１５について
は、混練ロータ４をその軸心回りで平面状態に展開した
ときにおける展開形状が線形となる通常の線形翼より構
成され、この線形翼はロータ軸心に対する捩じれ角度θ
が１５〜３５度になるように設定されている。なお、図
示のロータではθ＝２２度に設定されている。これに対
して、第二長翼１３は、混練ロータ４をその軸心回りで
平面状態に展開したときにおける始点Ｐから終点Ｑまで
の展開形状が実質的に非線形となる非線形翼より構成さ
れている。本実施形態の第二長翼１３は、捩じれ角度が
ロータ軸方向端部側の始点Ｐから同方向中央部側の終点
Ｑに向かうに従って次第に小さくなるように連続的に変
化させることにより、その始点Ｐから終点Ｑまでの展開
形状が非線形な湾曲形状となるように形成されている。
１２，１３及び短翼１４，１５よりなる混練翼のうち、
第一長翼１２、第一短翼１４及び第二短翼１５について
は、混練ロータ４をその軸心回りで平面状態に展開した
ときにおける展開形状が線形となる通常の線形翼より構
成され、この線形翼はロータ軸心に対する捩じれ角度θ
が１５〜３５度になるように設定されている。なお、図
示のロータではθ＝２２度に設定されている。これに対
して、第二長翼１３は、混練ロータ４をその軸心回りで
平面状態に展開したときにおける始点Ｐから終点Ｑまで
の展開形状が実質的に非線形となる非線形翼より構成さ
れている。本実施形態の第二長翼１３は、捩じれ角度が
ロータ軸方向端部側の始点Ｐから同方向中央部側の終点
Ｑに向かうに従って次第に小さくなるように連続的に変
化させることにより、その始点Ｐから終点Ｑまでの展開
形状が非線形な湾曲形状となるように形成されている。
【００１９】すなわち、図２（ａ）に示すように、第二
長翼１３の始点側部分１６は、その始点Ｐと終点Ｑとを
結んだ場合の仮想直線ＨＬの傾斜角度よりも大きくなっ
ており、また、第二長翼１３の終点側部分１７は、その
始点Ｐと終点Ｑとを結んだ場合の仮想直線ＨＬの傾斜角
度よりも小さくなっている。このため、第二長翼１２の
始点側部分１６においては、仮想直線ＨＬに相当する展
開形状を有する線形翼の場合に比べて捩じれ角度が大き
くなっているので、その線形翼の場合よりも大きい材料
流れ１８をこの部分１６でより強い流れを発生させるこ
とができ、被混練材料の混合度合いがより高められるこ
とになる。
長翼１３の始点側部分１６は、その始点Ｐと終点Ｑとを
結んだ場合の仮想直線ＨＬの傾斜角度よりも大きくなっ
ており、また、第二長翼１３の終点側部分１７は、その
始点Ｐと終点Ｑとを結んだ場合の仮想直線ＨＬの傾斜角
度よりも小さくなっている。このため、第二長翼１２の
始点側部分１６においては、仮想直線ＨＬに相当する展
開形状を有する線形翼の場合に比べて捩じれ角度が大き
くなっているので、その線形翼の場合よりも大きい材料
流れ１８をこの部分１６でより強い流れを発生させるこ
とができ、被混練材料の混合度合いがより高められるこ
とになる。
【００２０】他方、第二長翼１３の終点側部分１７にお
いては、仮想直線ＨＬに相当する展開形状を有する線形
翼の場合に比べて捩じれ角度が小さくなっているので、
その線形翼の場合よりも大きいチップクリアランスでの
材料通過量がこの部分１７で確保され、被混練材料の分
散度合いがより高められることになる。図２に示すよう
に、本実施形態の混練ロータ４，４では、線形翼よりな
る第一長翼１２は、ロータ軸心方向一端から同方向中央
側に延びる線形翼より構成され、非線形翼よりなる第二
長翼１３は、ロータ軸方向他端側から同方向中央側に延
びかつその他端側に向かうほど捩じれ角度が漸増する非
線形翼より構成されている。
いては、仮想直線ＨＬに相当する展開形状を有する線形
翼の場合に比べて捩じれ角度が小さくなっているので、
その線形翼の場合よりも大きいチップクリアランスでの
材料通過量がこの部分１７で確保され、被混練材料の分
散度合いがより高められることになる。図２に示すよう
に、本実施形態の混練ロータ４，４では、線形翼よりな
る第一長翼１２は、ロータ軸心方向一端から同方向中央
側に延びる線形翼より構成され、非線形翼よりなる第二
長翼１３は、ロータ軸方向他端側から同方向中央側に延
びかつその他端側に向かうほど捩じれ角度が漸増する非
線形翼より構成されている。
【００２１】また、第一短翼１４は、第一長翼１２のロ
ータ回転方向後方に配置されかつ第一長翼１２と同じ向
きに捩じれているロータ軸方向一端から同方向中央側に
延びる線形翼より構成され、第二短翼１５は、第二長翼
１３のロータ回転方向後方に配置されかつ第二長翼１３
と同じ向きに捩じれているロータ軸方向他端側から同方
向中央側に延びる線形翼より構成されている。更に、本
実施形態では、第一長翼１２のロータ軸方向中央側の先
端は、第二長翼１３からのロータ周方向角度ｃが１２０
度以上となる位置に配置されており、第二長翼１３の先
端は、ロータ周方向において第一短翼１４の先端と第一
長翼１２とのほぼ中央に位置するように配置されてい
る。すなわち、図１（ｂ）における周方向角度ａと周方
向角度ｂがほぼ同じになるように、第二長翼１３の先端
の周方向位置が設定されている。
ータ回転方向後方に配置されかつ第一長翼１２と同じ向
きに捩じれているロータ軸方向一端から同方向中央側に
延びる線形翼より構成され、第二短翼１５は、第二長翼
１３のロータ回転方向後方に配置されかつ第二長翼１３
と同じ向きに捩じれているロータ軸方向他端側から同方
向中央側に延びる線形翼より構成されている。更に、本
実施形態では、第一長翼１２のロータ軸方向中央側の先
端は、第二長翼１３からのロータ周方向角度ｃが１２０
度以上となる位置に配置されており、第二長翼１３の先
端は、ロータ周方向において第一短翼１４の先端と第一
長翼１２とのほぼ中央に位置するように配置されてい
る。すなわち、図１（ｂ）における周方向角度ａと周方
向角度ｂがほぼ同じになるように、第二長翼１３の先端
の周方向位置が設定されている。
【００２２】上記構成を有する本実施形態の混練ロータ
４によれば、他端側に向かうほど捩じれ角度が漸増する
非線形翼よりなる第二長翼１３の始端側部分１６によ
り、被混練材料の軸方向流れ１８を十分に生起させて混
合度合いを高めつつ、捩じれ角度が１５〜３５度に設定
された線形翼よりなる第一長翼１２により、被混練材料
に十分な剪断力を付与して分散度合いを高めることがで
き、混合と分散の双方が両立した適切な混練制御が行え
るようになる。また、第二長翼１３の終端側部分１７に
おいては、被混練材料の分散能力も十分に発揮されるの
で、混練ロータ４，４の軸方向中央部では、第一長翼１
２と第二長翼１３の双方によって十分な分散性能が確保
されることになる。
４によれば、他端側に向かうほど捩じれ角度が漸増する
非線形翼よりなる第二長翼１３の始端側部分１６によ
り、被混練材料の軸方向流れ１８を十分に生起させて混
合度合いを高めつつ、捩じれ角度が１５〜３５度に設定
された線形翼よりなる第一長翼１２により、被混練材料
に十分な剪断力を付与して分散度合いを高めることがで
き、混合と分散の双方が両立した適切な混練制御が行え
るようになる。また、第二長翼１３の終端側部分１７に
おいては、被混練材料の分散能力も十分に発揮されるの
で、混練ロータ４，４の軸方向中央部では、第一長翼１
２と第二長翼１３の双方によって十分な分散性能が確保
されることになる。
【００２３】なお、第二長翼１３の始点側部分１６によ
って軸方向中央側への材料流れ１８が増大されているの
で、被混練材料が混練室２の軸方向端面側に押し付けら
れるのが抑制され、チャンバー３と混練ロータ４との間
の軸受け部分のシール性能を向上できるという付加的効
果もある。また、本実施形態の混練ロータ４，４では、
第一長翼１２のロータ回転方向後方にそれと同じ向きに
捩じれた第一短翼１４を配置し、かつ、第二長翼１３の
ロータ回転方向後方にそれと同じ向きに捩じれた第二短
翼１５を配置しているので、第一長翼１２の背面側に流
れた被混練材料を第一短翼１４でロータ軸心方向の中央
側に押し戻すことができ、また、第二長翼１３の背面に
流れた被混練材料は第二短翼１５でロータ軸方向の中央
側に流すことができる。
って軸方向中央側への材料流れ１８が増大されているの
で、被混練材料が混練室２の軸方向端面側に押し付けら
れるのが抑制され、チャンバー３と混練ロータ４との間
の軸受け部分のシール性能を向上できるという付加的効
果もある。また、本実施形態の混練ロータ４，４では、
第一長翼１２のロータ回転方向後方にそれと同じ向きに
捩じれた第一短翼１４を配置し、かつ、第二長翼１３の
ロータ回転方向後方にそれと同じ向きに捩じれた第二短
翼１５を配置しているので、第一長翼１２の背面側に流
れた被混練材料を第一短翼１４でロータ軸心方向の中央
側に押し戻すことができ、また、第二長翼１３の背面に
流れた被混練材料は第二短翼１５でロータ軸方向の中央
側に流すことができる。
【００２４】従って、ロータ軸方向端部に被混練材料が
滞留するのが有効に防止されて混合性能を向上できると
ともに、各長翼１２，１３の背面側に流れた被混練材料
に対しても各短翼１４，１５により確実に剪断力を付与
できるので、分散性能を向上することができる。更に、
本実施形態の混練ロータ４，４では、第一長翼１２の先
端を第二長翼１３から１２０度以上離れた位置に配置す
ることにより、第二長翼１３のロータ回転方向前方側の
スペースを十分に大きくとり、また、第二長翼１３の先
端をロータ周方向において第一短翼１４の先端と第一長
翼１２との間のほぼ中央に配置することにより、第一長
翼１３のロータ回転方向前方側のスペースを十分に大き
くとるようにしているので、被混練材料の軸方向流れが
活発になって混合性能を向上することができる。
滞留するのが有効に防止されて混合性能を向上できると
ともに、各長翼１２，１３の背面側に流れた被混練材料
に対しても各短翼１４，１５により確実に剪断力を付与
できるので、分散性能を向上することができる。更に、
本実施形態の混練ロータ４，４では、第一長翼１２の先
端を第二長翼１３から１２０度以上離れた位置に配置す
ることにより、第二長翼１３のロータ回転方向前方側の
スペースを十分に大きくとり、また、第二長翼１３の先
端をロータ周方向において第一短翼１４の先端と第一長
翼１２との間のほぼ中央に配置することにより、第一長
翼１３のロータ回転方向前方側のスペースを十分に大き
くとるようにしているので、被混練材料の軸方向流れが
活発になって混合性能を向上することができる。
【００２５】なお、図５に示す従来の混練ロータと図１
に示す本発明の混練ロータを同じ条件で駆動し、両者の
性能の差を実験で調査した。その結果、本発明の混練ロ
ータ（図１）は、従来の混練ロータ（図５）に比べて、
分散性能が約１０％向上し、消費エネルギーを約５％低
減でき、被混練材料の排出温度を約１０°Ｃ低減できる
ことが判明した。また、白色ゴムに青色粉を添加して、
同一の条件で両ロータによる混合状況を調査したとこ
ろ、従来の混練ロータでは青色粉がゴム全体に混合され
ず、白色ゴムの部分が多く検出されたのに対して、本発
明のロータでは青色粉がゴム全体に混合され、白色ゴム
の部分は殆どなくなった。
に示す本発明の混練ロータを同じ条件で駆動し、両者の
性能の差を実験で調査した。その結果、本発明の混練ロ
ータ（図１）は、従来の混練ロータ（図５）に比べて、
分散性能が約１０％向上し、消費エネルギーを約５％低
減でき、被混練材料の排出温度を約１０°Ｃ低減できる
ことが判明した。また、白色ゴムに青色粉を添加して、
同一の条件で両ロータによる混合状況を調査したとこ
ろ、従来の混練ロータでは青色粉がゴム全体に混合され
ず、白色ゴムの部分が多く検出されたのに対して、本発
明のロータでは青色粉がゴム全体に混合され、白色ゴム
の部分は殆どなくなった。
【００２６】以上、本発明の各実施の形態を説明した
が、これらの実施の形態は例示的なものであって限定的
なものではない。本発明の技術的範囲は冒頭の特許請求
の範囲により決定され、その意味に入るすべての態様は
本発明の範囲に含まれる。例えば、混練ロータの混練翼
の周方向の翼数は二翼に限らず三翼以上あってもよい
し、軸方向に別れて配置される各混練翼は三種類以上あ
ってもよい。また、本発明は噛み合い式の混練ロータに
も接線式の混練ロータにも採用することができるし、一
軸タイプの混練ロータにも採用することができる。
が、これらの実施の形態は例示的なものであって限定的
なものではない。本発明の技術的範囲は冒頭の特許請求
の範囲により決定され、その意味に入るすべての態様は
本発明の範囲に含まれる。例えば、混練ロータの混練翼
の周方向の翼数は二翼に限らず三翼以上あってもよい
し、軸方向に別れて配置される各混練翼は三種類以上あ
ってもよい。また、本発明は噛み合い式の混練ロータに
も接線式の混練ロータにも採用することができるし、一
軸タイプの混練ロータにも採用することができる。
【００２７】更に、上記各実施形態では、非線形翼（第
二長翼１３）の捩じれ角度が軸方向のどの部分において
も連続的に変化している場合（展開形状が湾曲する場
合）を示したが、始点から終点までの展開形状が実質的
に非線形と認められる翼である限り、その捩じれ角度は
不連続的に変化していてもよい。すなわち、本発明にい
う「実質的に非線形」とは、始点と終点を有する単一の
翼の展開形状が、その始点から終点に至る最短経路の直
線から見て周方向に若干迂回した状態になっていること
を意味し、その迂回経路は湾曲線であっても折れ線であ
ってもよい。
二長翼１３）の捩じれ角度が軸方向のどの部分において
も連続的に変化している場合（展開形状が湾曲する場
合）を示したが、始点から終点までの展開形状が実質的
に非線形と認められる翼である限り、その捩じれ角度は
不連続的に変化していてもよい。すなわち、本発明にい
う「実質的に非線形」とは、始点と終点を有する単一の
翼の展開形状が、その始点から終点に至る最短経路の直
線から見て周方向に若干迂回した状態になっていること
を意味し、その迂回経路は湾曲線であっても折れ線であ
ってもよい。
【００２８】図４は、本発明の変形例に係る混練ロータ
４，４の展開形状を示している。この変形例に係る混練
ロータ４，４が図１及び図２に示す混練ロータ４，４と
異なるところは、非線形翼である第二長翼１３，１３の
ロータ回転方向後側に位置するフライトが長翼（第三長
翼１９，１９）よりなる点にあり、この第三長翼１９，
１９は、ロータ４，４の第二長翼１３，１３とそれぞれ
同じ向きに捩れておりかつロータ軸方向端部（図４
（ａ）の左端、図４（ｂ）の右端）から同方向中央側に
延びる線形翼よりなり、線形翼よりなる第一長翼１２，
１２とほぼ同じ長さに形成されている。
４，４の展開形状を示している。この変形例に係る混練
ロータ４，４が図１及び図２に示す混練ロータ４，４と
異なるところは、非線形翼である第二長翼１３，１３の
ロータ回転方向後側に位置するフライトが長翼（第三長
翼１９，１９）よりなる点にあり、この第三長翼１９，
１９は、ロータ４，４の第二長翼１３，１３とそれぞれ
同じ向きに捩れておりかつロータ軸方向端部（図４
（ａ）の左端、図４（ｂ）の右端）から同方向中央側に
延びる線形翼よりなり、線形翼よりなる第一長翼１２，
１２とほぼ同じ長さに形成されている。
【００２９】従って、この変形例に係る混練ロータ４，
４では、線形翼よりなる第一長翼１２及び第三長翼１９
と非線形翼よりなる第二長翼１３の三つの長翼と、第一
長翼１２のロータ回転方向後側に位置する一つの短翼１
４を有している。なお、この場合の混練ロータ４，４に
よれば、第二長翼１３のロータ回転方向後側に位置する
フライトが上記第三長翼１９よりなるので、第二長翼１
３の背面側に流れた被混練材料の一部をロータ軸心方向
の中央側に押し戻すだけでなく、同被混練材料の一部を
積極的に再混練することもでき、この点で、図１及び図
２の混練ロータ４，４の場合よりも優れた分散性能を期
待できる。
４では、線形翼よりなる第一長翼１２及び第三長翼１９
と非線形翼よりなる第二長翼１３の三つの長翼と、第一
長翼１２のロータ回転方向後側に位置する一つの短翼１
４を有している。なお、この場合の混練ロータ４，４に
よれば、第二長翼１３のロータ回転方向後側に位置する
フライトが上記第三長翼１９よりなるので、第二長翼１
３の背面側に流れた被混練材料の一部をロータ軸心方向
の中央側に押し戻すだけでなく、同被混練材料の一部を
積極的に再混練することもでき、この点で、図１及び図
２の混練ロータ４，４の場合よりも優れた分散性能を期
待できる。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
通常の線形翼の他に非線形翼を設けたことによって混練
ロータによる被混練材料の混合と分散のバランスを効率
よく取れるようになるので、混合と分散の双方が両立し
た適切な混練制御を行うことができる。
通常の線形翼の他に非線形翼を設けたことによって混練
ロータによる被混練材料の混合と分散のバランスを効率
よく取れるようになるので、混合と分散の双方が両立し
た適切な混練制御を行うことができる。
【図１】本発明に係るバッチ式混練機の左右一対の混練
ロータの平面図である。
ロータの平面図である。
【図２】（ａ）は左側の混練ロータの軸心回りの展開図
であり、（ｂ）は右側の混練ロータの軸心回りの展開図
である。
であり、（ｂ）は右側の混練ロータの軸心回りの展開図
である。
【図３】本発明に係るバッチ式混練機の正面断面図であ
る。
る。
【図４】本発明の混練ロータの変形例を示しており、
（ａ）は左側の混練ロータの軸心回りの展開図であり、
（ｂ）は右側の混練ロータの軸心回りの展開図である。
（ａ）は左側の混練ロータの軸心回りの展開図であり、
（ｂ）は右側の混練ロータの軸心回りの展開図である。
【図５】（ａ）は従来のバッチ式混練機の左右一対の混
練ロータの平面図であり、（ｂ）（ｃ）はその軸心回り
の展開図である。
練ロータの平面図であり、（ｂ）（ｃ）はその軸心回り
の展開図である。
１ バッチ式混練機 ２ 混練室 ４ 混練ロータ １２ 第一長翼（線形翼） １３ 第二長翼（非線形翼） １４ 第一短翼（線形翼） １５ 第二短翼（線形翼） １９ 第三長翼（線形翼） Ｐ 始点 Ｑ 終点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 張 亜軍 兵庫県神戸市中央区脇浜町３丁目６番９号 住友ゴム工業株式会社内 (72)発明者 岩田 拓三 兵庫県神戸市中央区脇浜町３丁目６番９号 住友ゴム工業株式会社内 (72)発明者 西川 徹 兵庫県神戸市中央区脇浜町３丁目６番９号 住友ゴム工業株式会社内 (72)発明者 井上 公雄 兵庫県神戸市須磨区向川台５丁目47−４ (72)発明者 高倉 功 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 (72)発明者 山田 則文 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 Ｆターム(参考） 4F201 AA45 BC02 BC12 BC37 BK01 BK14 BK26 BK54 BK75 4G078 AA03 AB07 BA01 BA07 CA01 CA05 CA12 DA09 DB03
Claims (9)
- 【請求項１】 混練翼頂部と混練室内面との間にチップ
クリアランスが形成されるように同混練室内に回転自在
に挿通され、そのチップクリアランスに被混練材料を通
過させて同材料に剪断力を付与する複数の混練翼を外周
面に有するバッチ式混練機の混練ロータにおいて、 前記複数の混練翼は、当該混練ロータをその軸心回りで
平面状態に展開したときにおける始点から終点までの展
開形状が実質的に非線形となる非線形翼と、その展開形
状が線形でかつロータ軸心に対する捩じれ角度が１５〜
３５度に設定されたその他の線形翼と、から構成されて
いることを特徴とするバッチ式混練機の混練ロータ。 - 【請求項２】 混練翼は、被混練材料をロータ軸方向中
央側へ流す方向に捩じれた一対の長翼を備えており、こ
の一対の長翼は、ロータ軸方向一端側から同方向中央側
に延びる線形翼よりなる第一長翼と、ロータ軸方向他端
側から同方向中央側に延びかつその他端側に向かうほど
捩じれ角度が漸増する非線形翼よりなる第二長翼と、か
ら構成されている請求項１に記載のバッチ式混練機の混
練ロータ。 - 【請求項３】 混練翼は、被混練材料をロータ軸方向中
央側へ流す方向に捩じれた第一短翼を備えており、この
第一短翼は、第一長翼のロータ回転方向後方に配置され
かつロータ軸方向一端側から同方向中央側に延びる線形
翼よりなる請求項２に記載のバッチ式混練機の混練ロー
タ。 - 【請求項４】 混練翼は、被混練材料をロータ軸方向中
央側へ流す方向に捩じれた第二短翼を備えており、この
第二短翼は、第二長翼のロータ回転方向後方に配置され
かつロータ軸方向他端側から同方向中央側に延びる線形
翼よりなる請求項３に記載のバッチ式混練機の混練ロー
タ。 - 【請求項５】 第一長翼のロータ軸方向中央側の先端が
第二長翼からロータ周方向に１２０度以上離れた位置に
配置されている請求項２〜４のいずれかに記載のバッチ
式混練機の混練ロータ。 - 【請求項６】 第二長翼のロータ軸方向中央側の先端が
ロータ周方向において第一短翼の同側の先端と第一長翼
との間のほぼ中央に位置するように配置されている請求
項３〜５のいずれかに記載のバッチ式混練機の混練ロー
タ。 - 【請求項７】 混練翼頂部と混練室内面との間にチップ
クリアランスが形成されるように同混練室内に回転自在
に挿通され、そのチップクリアランスに被混練材料を通
過させて同材料に剪断力を付与する複数の混練翼を外周
面に有するバッチ式混練機の混練ロータにおいて、 前記複数の混練翼は、ロータ長さの半分よりも長い次の
各長翼を含むことを特徴とするバッチ式混練機の混練ロ
ータ。 （ａ） 被混練材料をロータ軸方向中央側へ流す方向に
捩れた状態でロータ軸方向一端側から同方向中央側に延
びており、当該混練ロータをその軸心回りで平面状態に
展開したときにおける始点から終点までの展開形状が線
形となる線形翼よりなる第一長翼 （ｂ） 被混練材料をロータ軸方向中央側へ流す方向に
捩れた状態でロータ軸方向他端側から同方向中央側に延
びており、当該混練ロータをその軸心回りで平面状態に
展開したときにおける始点から終点までの展開形状が実
質的に非線形ととなる線形翼よりなる第二長翼 - 【請求項８】 第二長翼は、ロータ軸方向他端側に向か
うほど捩じれ角度が漸増する非線形翼よりなる請求項７
に記載のバッチ式混練機の混練ロータ。 - 【請求項９】 チャンバーと、このチャンバーの混練室
内に回転自在に挿通された混練翼を外周面に有する混練
ロータと、を備えており、前記混練室の内面と前記混練
翼の頂部との間で形成されるチップクリアランスに被混
練材料を通過させて同材料に剪断力を付与するようにし
たバッチ式混練機において、前記混練ロータは請求項１
〜８のいずれかに記載の混練ロータよりなることを特徴
とするバッチ式混練機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001128277A JP3980841B2 (ja) | 2000-04-26 | 2001-04-25 | バッチ式混練機とその混練ロータ |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000126148 | 2000-04-26 | ||
| JP2000-126148 | 2000-04-26 | ||
| JP2001128277A JP3980841B2 (ja) | 2000-04-26 | 2001-04-25 | バッチ式混練機とその混練ロータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002011336A true JP2002011336A (ja) | 2002-01-15 |
| JP3980841B2 JP3980841B2 (ja) | 2007-09-26 |
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ID=26590868
Family Applications (1)
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