JP2006334566A

JP2006334566A - 攪拌用スクリューおよびそのスクリューを用いた連続ミキシング装置

Info

Publication number: JP2006334566A
Application number: JP2005165932A
Authority: JP
Inventors: Yukio Hasegawa; 行夫長谷川; Takashi Matsumoto; 隆司松本
Original assignee: KUMA ENGINEERING KK
Current assignee: KUMA ENGINEERING KK
Priority date: 2005-06-06
Filing date: 2005-06-06
Publication date: 2006-12-14

Abstract

【課題】攪拌効率の高い攪拌用スクリューを提供する。
【解決手段】回転軸２を中心とする螺旋状のスクリュー羽根３を設け、そのスクリュー羽根３の内周と回転軸２の外周の間に円筒状空間５を形成し、スクリュー羽根３を回転軸２の外周に設けた支持部材６で支持し、スクリュー羽根３に回転軸２に平行な攪拌羽根４を複数取り付け、その攪拌羽根４を軸方向に間隔をあけて配置して構成される攪拌用スクリュー１を採用する。
【選択図】図１

Description

この発明は、粉体物や粒体物などの被攪拌物を攪拌するのに用いる攪拌用スクリューに関する。

粉体物や粒体物などの被攪拌物を攪拌する攪拌用スクリューとして、リボンスクリューが知られている（特許文献１参照）。このリボンスクリューは、回転軸を中心とする螺旋状のスクリュー羽根を有し、またスクリュー羽根と回転軸の間に円筒状空間を有する。このリボンスクリューを回転させると、スクリュー羽根が被攪拌物を軸方向に押し動かし、このとき被攪拌物の一部がスクリュー羽根と回転軸の間の円筒状空間に逃げる。そのため、スクリュー羽根が通過するごとに、そのスクリュー羽根の近傍の被攪拌物が攪拌され、被攪拌物は軸方向に移動するにしたがって全体が攪拌された状態となる。

しかし、このリボンスクリューは、スクリュー羽根が被攪拌物を通過することにより生じる攪拌作用だけで攪拌を行なっているので、攪拌効率が低い。そのため、被攪拌物を十分に攪拌するためには、リボンスクリューを長くする必要があった。リボンスクリューが長くなると、そのリボンスクリューを組み込む装置が大きくなり、不経済でもある。
特開２０００−１３５４３０号公報

この発明が解決しようとする課題は、攪拌効率の高い攪拌用スクリューを提供することである。

この課題を解決するために、回転軸に平行な攪拌羽根をスクリュー羽根に複数取り付け、その複数の攪拌羽根を軸方向に間隔をあけて配置した。そのため、以下に詳述するように効率よく被攪拌物を攪拌することができる。

具体的には、回転軸を中心とする螺旋状のスクリュー羽根を設け、そのスクリュー羽根の内周と前記回転軸の外周の間に円筒状空間を形成し、前記スクリュー羽根を前記回転軸の外周に設けた支持部材で支持し、前記スクリュー羽根に前記回転軸に平行な攪拌羽根を複数取り付け、その複数の攪拌羽根を軸方向に間隔をあけて配置して構成される攪拌用スクリューを採用した。

この攪拌用スクリューは、回転軸を中心として回転させると、スクリュー羽根が被攪拌物を軸方向に押し動かす。このとき、被攪拌物の一部がスクリュー羽根と回転軸の間の円筒状空間に逃げるので、スクリュー羽根が通過するごとにそのスクリュー羽根の近傍の被攪拌物が攪拌される。

また、攪拌用スクリューが回転すると、攪拌羽根が被攪拌物を周方向に押し動かす。このとき被攪拌物の一部が円筒状空間に逃げるので、攪拌羽根が通過するごとにその攪拌羽根の近傍の被攪拌物が攪拌される。しかもこの攪拌羽根は、軸方向に間隔をあけて配置しているので、被攪拌物の周方向速度が大きい領域と、被攪拌物の周方向速度が小さい領域を軸方向に交互に作り出す。そのため被攪拌物は、周方向速度が大きい領域と小さい領域の一方から他方に進入するごとに周方向のせん断作用を受けて攪拌される。

このように、この攪拌用スクリューは、スクリュー羽根が被攪拌物を通過することにより生じる攪拌作用だけでなく、攪拌羽根が被攪拌物を通過することにより生じる攪拌作用と、被攪拌物の周方向速度が大きい領域と小さい領域を軸方向に交互に作り出すことにより生じるせん断作用によっても被攪拌物を攪拌するので、攪拌効率が高い。

この攪拌用スクリューは、次の構成を加えるとより好ましいものとなる。
１）前記攪拌羽根の両端を前記スクリュー羽根に支持させる。
２）前記攪拌羽根を、その攪拌羽根で押し動かされる被攪拌物が径方向内側に移動するように傾斜させる。
３）前記攪拌羽根を着脱可能な装着部を前記スクリュー羽根に複数設け、その装着部に前記攪拌羽根を装着する。

また、この発明では、上述した攪拌用スクリューを筒状のケーシングに回転可能に挿入し、その攪拌用スクリューを回転駆動するモータを設け、前記ケーシングに被混合物の供給口を複数形成し、その各供給口に被混合物の供給装置を設け、前記ケーシングに被混合物の排出口を形成し、前記各供給装置から連続的に供給される被混合物を前記モータで回転駆動される前記攪拌用スクリューで混合しながら前記排出口に搬送するように構成した連続ミキシング装置も併せて提供する。

この発明の攪拌用スクリューを用いると、スクリュー羽根が被攪拌物を通過することにより生じる攪拌作用だけでなく、攪拌羽根が被攪拌物を通過することに生じる攪拌作用と、被攪拌物の周方向速度が大きい領域と小さい領域を軸方向に交互に作り出すことにより生じるせん断作用によっても被攪拌物を攪拌することができるので、攪拌効率が高い。

さらに、前記攪拌羽根の両端を前記スクリュー羽根に支持させたものは、構造上、攪拌羽根の剛性が高く、耐久性に優れる。

また、前記攪拌羽根を上述したように傾斜させたものは、攪拌羽根の表面に被攪拌物が滞留しにくいので、攪拌羽根により押し動かされた被攪拌物が円滑に流動し、攪拌効率が高い。

また、上述した装着部を前記スクリュー羽根に複数設けたものは、被攪拌物の流動性に応じて攪拌羽根の取り付け枚数を変更することができるので、複数種類の被攪拌物に汎用することができる。

また、この攪拌用スクリューを用いて構成される上述した連続ミキシング装置は、前記攪拌用スクリューがケーシング内の被混合物を効率よく混合しながら搬送するので、装置を小形化することができ、経済的である。

図１に、この発明の攪拌用スクリューの実施形態を示す。この攪拌用スクリュー１は、回転軸２と、回転軸２と同心の螺旋状のスクリュー羽根３と、攪拌羽根４を有する。

スクリュー羽根３は、その内周と回転軸２の外周の間に円筒状空間５を形成しており、これにより被攪拌物Ｗが、スクリュー羽根３と回転軸２の間を通過することができるようになっている。このスクリュー羽根３は、回転軸２の外周に設けられた支持部材６で支持されており、回転軸２と一体に回転する。

スクリュー羽根３には、回転軸２と平行な攪拌羽根４が取り付けられている。この攪拌羽根４は、スクリュー羽根３の螺旋ピッチの０．５倍に相当する長さの軸方向の間隔をあけて配置されており、回転軸２を中心として回転させたときに攪拌羽根４の通過する領域が重なり合わないようになっている。そのため、攪拌用スクリュー１を回転させたときに、攪拌羽根４が通過することによって大きい周方向速度で被攪拌物Ｗが移動する領域Ａと、攪拌羽根４が通過しないために小さい周方向速度で被攪拌物Ｗが移動する領域Ｂとが軸方向に交互にあらわれる。

また、この攪拌羽根４は、図２に示すように径方向内側が径方向外側よりも回転方向後方に位置する方向に傾斜させて取り付けられており、これにより、攪拌羽根４で押し動かされる被攪拌物Ｗが径方向内側に移動するようになっている。

この攪拌用スクリュー１を用いると、たとえば次のようにして被攪拌物Ｗを攪拌することができる。

図１に示すように、攪拌用スクリュー１を円筒状のケーシング７に挿入し、その攪拌用スクリュー１をモータ等の駆動源（図示せず）で回転させ、ケーシング７の一端に形成された供給口（図示せず）から被攪拌物を供給する。

ケーシング７内に供給された被攪拌物Ｗは、スクリュー羽根３によって軸方向に押し動かされる。このとき、被攪拌物Ｗの一部が、図２に示すようにスクリュー羽根３と回転軸２の間の円筒状空間５に逃げるので、スクリュー羽根３が通過するごとに、そのスクリュー羽根３の近傍の被攪拌物Ｗの分布が変化し、被攪拌物Ｗが攪拌される。

また、スクリュー羽根３に取り付けられた攪拌羽根４は、被攪拌物Ｗを周方向に押し動かす。このとき、図３に示すように被攪拌物Ｗの一部が円筒状空間５に逃げるので、攪拌羽根４が通過するごとに、その攪拌羽根４の近傍の被攪拌物Ｗの分布状態が変化し、被攪拌物Ｗが攪拌される。

さらに、被攪拌物Ｗは、領域Ａと領域Ｂの一方から他方に進入するごとに周方向のせん断作用を受けて分布状態が変化し、攪拌される。

このようにして攪拌された被攪拌物Ｗは、ケーシング７の他端に形成された排出部（図示せず）から排出される。

この攪拌用スクリュー１を用いると、スクリュー羽根３が被攪拌物Ｗを通過することによって生じる攪拌作用だけでなく、攪拌羽根４が被攪拌物Ｗを通過することによって生じる攪拌作用と、被攪拌物Ｗが領域Ａと領域Ｂの一方から他方に進入するときに生じるせん断作用によっても被攪拌物Ｗを攪拌することができるので、攪拌効率が高い。

また、攪拌羽根４を傾斜させることにより、攪拌羽根４で押し動かされる被攪拌物Ｗが径方向内側に移動するようにしているので、攪拌羽根４の表面に被攪拌物Ｗが滞留しにくく、攪拌羽根４により押し動かされた被攪拌物Ｗが円滑に流動する。そのため、攪拌効率が高い。

攪拌羽根４は、図１に示すように両端をスクリュー羽根３で支持すると好ましい。このようにすると、構造上、攪拌羽根４の剛性が高くなり、耐久性が向上する。

攪拌羽根４は、図４に示すようにスクリュー羽根３の螺旋ピッチの１倍に相当する長さの軸方向の間隔をあけて配置してもよく、軸方向に間隔があいていれば他のピッチで配置してもよい。また、軸方向にあける間隔は一定である必要はなく、不規則な間隔でもよい。要は、攪拌羽根４を軸方向に間隔をあけて配置することにより、被攪拌物Ｗの周方向速度が大きい領域と小さい領域を軸方向に交互に作り出すことができればよい。

また、スクリュー羽根３への攪拌羽根４の取り付けは、図１に示すように攪拌羽根４を着脱可能な装着部８をスクリュー羽根３に複数形成し、その装着部８に攪拌羽根４を取り付けるようにすると好ましい。このようにすると、被攪拌物Ｗの流動性に応じて攪拌羽根４の取り付け枚数を変更することができるので、１種類の攪拌用スクリュー１を複数種類の被攪拌物Ｗに汎用することが可能となる。

スクリュー羽根３に対する攪拌羽根４の取り付け位置は、図１に示すように支持部材６で支持された位置とすると好ましい。このようにすると、攪拌羽根４で被攪拌物Ｗを押し動かしたときのスクリュー羽根３の変形が抑えられ、スクリュー羽根３の耐久性を向上させることができる。

攪拌羽根４は、スクリュー羽根３の外周よりも外側に突出させて設けてもよいが、図４および図５に示すようにスクリュー羽根３の外周に外縁を揃えて設けてもよい。

図６に、この発明の連続ミキシング装置の実施形態を示す。この連続ミキシング装置は、上述した攪拌用スクリュー１と、筒状のケーシング９と、被混合物の供給装置を有する。

攪拌用スクリュー１は、ケーシング９に回転可能に挿入されており、ケーシング９の端部に設けたモータ１０で回転駆動するようになっている。ケーシング９には、被混合物の供給口１１、１２、１３が軸方向に間隔をおいて形成されており、各供給口１１、１２、１３には、被混合物Ｍ_１、Ｍ_２、Ｍ_３の供給装置１４、１５、１６がそれぞれ設けられている。供給装置１４は、被混合物Ｍ_１を貯留するホッパ１４ａと、このホッパ内の被混合物Ｍ_１を連続的にケーシング９内に送り出すフィーダ１４ｂとからなる。同様に、供給装置１５、１６もホッパ１５ａ、１６ａとフィーダ１５ｂ、１６ｂから構成される。またケーシング９には、供給口１１、１２、１３の下流側に被混合物の排出口１７が形成されている。

この連続ミキシング装置の使用例を説明する。まず、攪拌用スクリュー１を回転させ、その状態で各供給装置１４、１５、１６からケーシング９内に被混合物Ｍ_１、Ｍ_２、Ｍ_３を連続的に供給する。このとき、攪拌用スクリュー１の回転速度を一定とするとともに、各供給装置１４、１５、１６からケーシング９内への単位時間あたりの供給量を一定とすると、被混合物Ｍ_１、Ｍ_２、Ｍ_３の混合比率を一定に保つことができる。ケーシング９内に供給された被混合物Ｍ_１、Ｍ_２、Ｍ_３は、攪拌用スクリュー１によって攪拌されながら搬送され、混合された状態となる。混合された被混合物Ｍ_１、Ｍ_２、Ｍ_３は、排出口１７を通じて排出される。

この連続ミキシング装置を用いると、攪拌用スクリュー１が被混合物Ｍ_１、Ｍ_２、Ｍ_３を混合しながら搬送するので、各供給装置１４、１５、１６から被混合物Ｍ_１、Ｍ_２、Ｍ_３を連続的に供給することにより、被混合物Ｍ_１、Ｍ_２、Ｍ_３を混合された状態で連続的に排出することができる。しかも、攪拌用スクリュー１がケーシング９内の被混合物Ｍ_１、Ｍ_２、Ｍ_３を効率よく攪拌して混合するので、装置を小形化することができ、経済的である。

図では、ハウジング９内に攪拌用スクリュー１を１本配置しているが、複数本配置してもよく、たとえば平行に２本配置してもよい。

この連続ミキシング装置は、粉体物や粒体物の混合に特に適しており、たとえば複数種類の樹脂ペレットの混合や肥料の混合などに用いることができる。

この発明の攪拌用スクリューの実施形態を示す正面図図１のII−II線に沿った断面図図１のIII−III線に沿った断面図図１の攪拌用スクリューの変形例を示す図図４のV−V線に沿った断面図この発明の連続ミキシング装置の実施形態を示す全体図

符号の説明

１攪拌用スクリュー
２回転軸
３スクリュー羽根
４攪拌羽根
５円筒状空間
６支持部材
８装着部
９ケーシング
１０モータ
１１、１２、１３供給口
１４、１５、１６供給装置
１７排出口
Ｗ被攪拌物
Ｍ_１、Ｍ_２、Ｍ_３被混合物

Claims

回転軸を中心とする螺旋状のスクリュー羽根を設け、そのスクリュー羽根の内周と前記回転軸の外周の間に円筒状空間を形成し、前記スクリュー羽根を前記回転軸の外周に設けた支持部材で支持し、前記スクリュー羽根に前記回転軸に平行な攪拌羽根を複数取り付け、その複数の攪拌羽根を軸方向に間隔をあけて配置した攪拌用スクリュー。
前記攪拌羽根の両端を前記スクリュー羽根に支持させた請求項１に記載の攪拌用スクリュー。
前記攪拌羽根を、その攪拌羽根で押し動かされる被攪拌物が径方向内側に移動するように傾斜させた請求項１または２に記載の攪拌用スクリュー。
前記攪拌羽根を着脱可能な装着部を前記スクリュー羽根に複数設け、その装着部に前記攪拌羽根を装着した請求項１から３のいずれかに記載の攪拌用スクリュー。
請求項１から４のいずれかに記載の攪拌用スクリューを筒状のケーシングに回転可能に挿入し、その攪拌用スクリューを回転駆動するモータを設け、前記ケーシングに被混合物の供給口を複数形成し、その各供給口に被混合物の供給装置を設け、前記ケーシングに被混合物の排出口を形成し、前記各供給装置から連続的に供給される被混合物を前記モータで回転駆動される前記攪拌用スクリューで混合しながら前記排出口に搬送するようにした連続ミキシング装置。