JP2014083479A - 混練装置 - Google Patents

Abstract

【課題】対向するパドル間の原料を十分圧縮したり、あるいは解砕してダマを解消することが可能な混練装置を提供する。
【解決手段】逆方向に不等速で回転する２本の回転軸３、４のそれぞれに、混練部材としてのパドルＰｎ、Ｐｎ’、Ｑｎ、Ｑｎ’を所定の螺旋ピッチで所定の角度ピッチ間隔で互いに逆螺旋状に並ぶように取り付け、各回転軸を回転させて被混練物を混練する。混練部材は正相あるいは逆相の平板状パドル、あるいは立体形状パドルとして構成される。立体形状パドルＰ３、Ｐ３’、Ｑ３、Ｑ３’は、両側面が凹状に湾曲しており、各回転軸が回転した時、一方の回転軸の各パドルの先端が対向する他方の回転軸のパドルの凹状の湾曲面に入り込むように、近接配置される。
【選択図】図２

Description

本発明は、混練装置、更に詳細には、回転する２軸に設けた混練部材としてのパドルを回転させることにより各種原料を混練しながら搬送する混練装置に関する。

従来、この種の混練装置（ミキサー）は、例えば脱水汚泥、焼却あるいは集塵ダスト、セメントなどの固化剤混入ダスト、あるいは肥料などの粉体ないし粒体などの原料の混練、及びこれらの原料に液体を加えての混練に使用されている。

従来、例えば特許文献１に記載されているように、複数のロッドが互いに逆螺旋状に並ぶように立設された２つの回転軸を不等速回転させることにより、原料を混練しながら一方向に搬送する混練装置が知られている。このような混練装置では、ロッドの先端が相手の回転軸の外周面に近接するように配置されるので、両回転軸の回転により相手側の回転軸の外周面に付着した混練物を掻き落すセルフクリーニングが得られる。このようなロッドは、ほぼ平板状のパドルに置き換えることができることが同特許文献に記載されている（段落００４５）。

また、特許文献２から、外周に撹拌部材としてのパドルを所定の螺旋ピッチで螺旋状に所定の角度ピッチ間隔で並ぶように複数立設した第１の回転軸と、同様なパドルを所定の螺旋ピッチで、第１の回転軸の螺旋とは逆螺旋状に所定の角度ピッチ間隔で並ぶように複数立設した第２の回転軸を備えた混練装置が知られている。この混練装置においても、第１と第２の回転軸は不等速で逆方向に回転され、第１と第２の回転軸の螺旋ピッチの比は第１と第２の回転軸の回転数比と逆比に、また、第１と第２の回転軸のパドルの角度ピッチの比は第１と第２の回転軸の回転数比と同比となるように設定されている。

この特許文献２から知られているパドルは、そのパドル面が混練物を送り方向に進める正相、あるいは送り方向と逆方向に戻す逆相、あるいは回転軸の軸方向に沿った平相となっていて、各相が軸方向に周期的な配列になっており、正相、逆相、平相の数を変えることにより混練度や搬送力を変化させている。また、回転軸が不等速に逆回転することにより、各回転軸のパドルは、他方の回転軸に対して周期的に角度位置が変化することから対向する他方の回転軸のパドルと周期的に近接、離間を繰り返す。そして、対向するパドルが近接した時には、互いのパドル面のセルフクリーニングが行われるとともに、パドル面間に存在する混練物の圧縮、解砕あるいはダマの解消が行われる。

特開２００６−２３９５５４号公報 再公表特許ＷＯ２００９／０４４６０８

上述した混練装置に設けられているパドルは、いずれも平板状で、回転軸の中心線に対して所定の角度傾いた角度（４５°）に取り付けられている。このような構成では、互いの対向するパドルが衝突しないようにするために、両回転軸を離間して配置しなければならず、また、パドルが平板状であるので、対向するパドルが近接したときに行われる混練物の圧縮、解砕あるいはダマの解消が不十分である、という問題があった。

本発明は、このような問題点を解決するもので、対向するパドル間の原料を十分圧縮し、あるいは解砕してダマを解消することが可能な混練装置を提供することを課題とする。

本発明は、
逆方向に不等速で回転する平行に配置された第１と第２の回転軸を有し、第１の回転軸には混練部材を互いに所定の角度ピッチずらして所定の螺旋ピッチで螺旋状に並ぶように配置し、第２の回転軸には混練部材を第１と第２の回転軸の回転数比と同比に設定された角度ピッチずらして該回転数比と逆比の螺旋ピッチで逆螺旋状に配置し、両回転軸の混練部材を互いに対向させて回転させることにより原料を混練する混練装置であって、
前記混練部材は、パドル面が回転軸の軸芯に対して傾斜して混練物を送り方向に進める正相の平板状パドルとして、あるいはパドル面が回転軸の軸芯に対して逆方向に傾斜して混練物を送り方向と逆方向に戻す逆相の平板状パドルとして、あるいは凹状に湾曲した湾曲面が形成された面を両側に有する立体形状パドルとして構成され、
前記第１と第２の回転軸には、正相の平板状パドルに続く立体形状パドルの配列が設けられ、各立体形状パドルは、回転時上側の面が対向する立体形状パドルの前記湾曲面に入り込むように、近接配置され、正相の平板状パドルで混練されて送られてきた混練物が近接配置された立体形状パドルで混練されることを特徴とする。

このような構成で、立体形状パドルに続くパドルは逆相の平板状パドルであり、該逆相の平板状パドルで混練されて戻されてきた混練物が近接配置された立体形状パドルで混練される。

本発明では、正相の平板状パドルで送られ、あるいは逆相の平板状パドルで戻された混練物は、立体形状パドルで混練される。立体形状パドルの左右の面（両側面）には、凹状に湾曲した湾曲面が形成されており、そのパドルの上面（先端面）が対向するパドルの湾曲面に入り込むように、回転軸が近接配置される。従って、ダスト状あるいは粉粒状の原料の場合には、パドル間の原料を高密度で圧縮することができ、適度の塊状原料に混練することができる。また、近接したパドル間に高い圧壊力が働くので、大きすぎる塊状の原料を確実に解砕することができ、ダマ（凝集塊）を解消することができ、圧縮効果、解砕効果を向上させることができる。

筐体内の一方の回転軸に配置されたパドルを側方から見たときの状態を示した混練装置の縦断面図である。 筐体の上側の大部分を取り払った状態で回転軸に配置されたパドルを示す混練装置の上面図である。 （a）は図２のＡ−Ａ’線に沿った断面図、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。 （ａ）は立体形状パドルの外観を示す斜視図、（ｂ）はその上面図、（ｃ）は立体形状パドルの回転軸の軸方向に沿った左右の面を示す側面図、（ｄ）は回転軸と直交する前後の面を示す図である。 （ａ）は立体形状パドルの回転軸への取り付け状態を示す斜視図、（ｂ）は図４（ｃ）のＡ−Ａ’線に沿った軸芯を通過する断面を示す断面図である。 （ａ）は平板状パドルの正面図、（ｂ）は平板状パドルの取り付けを説明する説明図である。 パドルの回転軸への取り付けを説明する説明図である。 回転軸が回転した時の立体形状パドルの回転状態を示した説明図である。 回転軸が回転した時の平板状パドルの回転状態を示した説明図である。 立体形状パドルと平板状パドルの相互の働きを説明する説明図である。

以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の混練装置を詳細に説明する。

図１〜図３は、本発明の実施例による混練装置の構造を説明するもので、図１は、筐体内の一方の回転軸に配置されたパドルを側方から見たときの状態を示した混練装置の縦断面図、図２は、筐体の上側の大部分を取り払った状態で２つの回転軸に配置されたパドルを示す混練装置の上面図、図３は、図２のＡ−Ａ’線、Ｂ−Ｂ’線に沿った断面図である。

図１〜図３において、１は混練装置の筐体であり、基台１０上に設けられたフレーム２上に水平に設けられる。筐体１は、ステンレススチールなどの金属製であり、ここでは細長い直方体形状に形成されていて、その下方部は、図３に示すように、回転軸３、４のパドルの先端が描く円形に対応した円弧となっている。

図１に示す右端部の上側には、不図示のホッパーから、ダスト状あるいは粉体ないし粒体状の原料（被混練物）を筐体１内に投入するための投入口３０が設けられる。また左端部の下側には、混練物を筐体１から不図示のコンベア上へ排出するための排出口３１が設けられる。なお、図示されていないが、筐体１の上方部には、被混練物に注入される薬液、溶剤などを投入するための投入口、あるいは筐体内部を観察できる観察窓が必要に応じて設けられる。

筐体１内には、その長手方向に沿って同じ径の２本の回転軸３、４が互いに平行に架設されている。回転軸３、４はステンレススチールなどの金属製であり、断面が円形となっている。回転軸３の右端部３ａと左端部３ｂはそれぞれ回転軸３より小径となっており、筐体１から外部に突出して基台１０、１１に固定された軸受部５、６に回転可能に軸受されている。また、回転軸４の右端部４ａと左端部４ｂはそれぞれ回転軸４より小径となっており、筐体１から外部に突出して、基台１０、１１に固定された軸受部７、８に回転可能に軸受されている。

回転軸３、４の図１、２中の右端部３ａ、４ａはギアボックス１２に挿通されており、ギアボックス１２内の回転軸３、４の右端部３ａ、４ａには、互いに噛合するギア１３、１４が固定されている。

回転軸４の軸受部７の外側には、スプロケット１５が固定されている。また、基台１０上にはモータ１８が取り付けられており、その出力軸にはスプロケット１７が固定されている。スプロケット１５と１７間には、チェーン１６が張り渡されている。

モータ１８の一方向への回転駆動力がスプロケット１７、チェーン１６及びスプロケット１５を介して回転軸４に伝達されて回転軸４が一方向に回転し、さらに回転駆動力がギア１４、１３を介して回転軸３に伝達されて回転軸３が逆方向に回転する。回転軸３、４は、ギヤ１３、１４を介して、Ｎを２以上の整数としてＮ：Ｎ−１の回転数比で不等速で回転される。例えば、Ｎは２〜６に設定され、本実施例では、Ｎは５に設定されて、回転軸３、４は５：４の回転数比で回転される。なお、回転軸３、４の回転方向は、図２、図３に示すように、上方から見て互いに内側へ向かって回転する方向となっている。

回転軸３、４のそれぞれの外周には混練部材としてのパドルＰ１〜Ｐ１３、Ｐ１’〜Ｐ１３’、Ｑ１〜Ｑ１３、Ｑ１’〜Ｑ１３’が立設されている。パドルＰ１〜Ｐ１３、Ｐ１’〜Ｐ１３’、Ｑ１〜Ｑ１３、Ｑ１’〜Ｑ１３’は、以下では、ｎ＝１〜１３としてパドルＰｎ、Ｐｎ’、Ｑｎ、Ｑｎ’とも表現される。

パドルＰｎ、Ｐｎ’、Ｑｎ、Ｑｎ’（ｎ＝３、１２）は立体形状パドルであり、それ以外は平板状パドルであり、いずれも、同一材質であり、例えばステンレススチールなどの金属製である。パドルＰｎ、Ｐｎ’、Ｑｎ、Ｑｎ’（ｎ＝３、１２）は、いずれも同一形状であり、その他の平板状パドルも、いずれも同一形状である。

立体形状パドルＰ３が符号２０を付して図４、図５に図示されている。立体形状パドルＰ３（２０）について行われる説明は、他の立体形状パドルＰ３’、Ｑ１２、Ｑ１２’にも当てはまる。

立体形状パドル２０は、立体形状パドルを回転軸に取り付けるための金属製の取付台２１と溶接などで一体化されている。取付台２１には、立体形状パドルを回転軸に取り付けるためのボルト穴２２、２３が形成される。

立体形状パドル２０は、図４（ａ）〜（ｄ）、図５に示すように、回転軸の軸芯Ｚ−Ｚ’に平行に延びる面を左右側に、該軸芯に垂直な面を前後側に、該軸芯に平行に延びる面を上下側に有する立体形状になっている。立体形状パドル２０の上面２０ａは、パドルの先端面を形成し、緩やかに凸状に湾曲しており、その回転軸に沿った長さｘは、その回転方向に沿った長さ（幅）ｙより長くなっている。回転軸の軸方向に延びる軸芯Ｚ−Ｚ’に平行な左右側の面は、パドルの両側面を形成し、その上部２０ｂ、２０ｃが垂直方向に延び続いて内側に凹状に湾曲して湾曲面２０ｄ、２０ｅに連続している。湾曲面２０ｄ、２０ｅは、パドルの上面２０ａ側では曲率が大きく（曲率半径が小さい）、取付台２１側（下面側）では小さな曲率（曲率半径が大きい）となっている。軸芯Ｚ−Ｚ’に垂直なパドル２０の前後の面２０ｆ、２０ｇは、それぞれ垂直面となっている。パドル２０は左右の両側面に曲率の異なる凹状の湾曲面が形成されているので、鉄道線路に見られるレール状の形状をしており、図４（ｄ）に示したように、取付台２１の円周方向の中心（回転軸の軸芯Ｚ−Ｚ’）を通過する垂直面に対して左右が面対称となったブロック体となっている。

立体形状パドルの両側面に形成された湾曲面２０ｄ、２０ｅは、すべての部分で曲率を同じにすることもでき、また、上述したように２個所で曲率を変えるだけでなく、２か所以上で取付台２１に向かうに従って曲率が次第に小さくなるように、曲率を変えるようにしてもよい。

図５には、パドル２０の回転軸３への取り付け状態が図示されている。パドル２０は左右の垂直な側面２０ｂ、２０ｃが回転軸３の軸芯Ｚ−Ｚ’と平行になり、前後の面２０ｆ、２０ｇが軸芯Ｚ−Ｚ’に直交するように、ボルト穴２２、２３を介して回転軸３にボルト締めされる。

一方、平板状パドルＰｎ、Ｐｎ’、Ｑｎ、Ｑｎ’（ｎ＝１、２、４〜１１、１３）が図６に図示されており、いずれも同じ形状で、代表してその一つに符号４０を付して説明する。

平板状パドル４０は、パドル面となる両側面４０ｂ、４０ｃが平坦で、両側面間の板厚ｔが均一な平板形状をしている。平板状パドル４０の上面４０ａは緩やかに湾曲しており、その下面４０ｆが取付台４１に固定され、前後面４０ｄ、４０ｅは垂直になっている。平板状パドルは図６では、側面が矩形状になっているが、それに限定されることなく、正方形、あるいは円形、扇形として構成することもできる。

平板状パドル４０の回転軸への取り付けが、図６（ｂ）に図示されている。図６（ｂ）では、回転軸３への取り付けが図示されているが、回転軸４への取り付けも同様に行われる。

平板状パドル４０は、そのパドル面（側面４０ｂ、４０ｃ）が回転軸３の軸芯Ｚ−Ｚ’に対して角度θ（図示例では４５°）傾斜してボルト締めなどにより取付台４１に取り付けられる。図６（ｂ）で実線で示したようにパドルを取り付けると、回転軸３が図示方向に回転すると、混練物は図で右から左へ送り方向に進む。このように、パドル面が混練物を送り方向に進めるように取り付けられるパドルを正相のパドルという。
一方、図６（ｂ）で仮想線で示したように、パドルを軸芯Ｚ−Ｚ’に対して実線のものと軸対称に取り付けると、回転軸３が図示したように回転すると、混練物は図で左から右へ進み、送り方向と逆方向に戻される。このように、パドル面が混練物を送り方向と逆方向に戻すように取り付けられるパドルを逆相のパドルという。パドル面の傾斜角度は、図６（ｂ）では、それぞれ４５°となっているが、それに限定されることなく、混練物を送り方向あるいは逆方向に戻すような傾斜角度であればよい。

各パドルＰｎ、Ｐｎ’、Ｑｎ、Ｑｎ’（ｎ＝１〜１３）は、回転軸３、４の外周に所定の螺旋ピッチで互いに回転軸の円周方向（回転方向）に所定の角度ピッチずつずらして螺旋状に配置される。この状態が図７（ｃ）に図示されている。図７（ｃ）に示す取り付け状態は、図２に図示したものに対応している。図７（ｃ）あるいは図２に示すパドルの取り付け状態は、複雑であるので、わかりやすくするために、図７（ａ）にパドルＰｎ、Ｑｎだけを取り出して、また図７（ｂ）にはパドルＰｎ’、Ｑｎ’だけを取り出して、その配置が図示されている。また、取り付け状態を明瞭にするために、パドルＰｎ’、Ｑｎ’には網点が付されている。

また、図７において、右側には、角度が示されている。０°の角度は、図７で見て回転軸３、４の中心から垂直下方に（図３では、水平方向に左向きに）延びる角度で、回転軸の円周に沿って時計方向に回転させたときの角度がそれぞれ図示されている。また、Ｓ１〜Ｓ１３は、回転軸の軸方向に沿ったパドルの取り付け位置で隣接する取り付け位置間の距離はすべてｄの等距離となっている。また、軸方向の位置Ｓ１〜Ｓ１３は、それぞれパドルの軸方向中心を通過する位置である。

パドルＰｎとパドルＱｎは、以下に説明するように、回転数３と４の回転数比と同比の角度ピッチで、また回転数３と４の回転数比と逆比の螺旋ピッチで互いに逆螺旋状に回転軸３と４に取り付けられる。パドルＰｎ、Ｐｎ’、Ｑｎ、Ｑｎ’（ｎ＝１、２、４〜１１、１３）は、上述したように、平板状パドルであり、パドルＰｎ、Ｐｎ’、Ｑｎ、Ｑｎ’（ｎ＝３、１２）は立体形状パドルである。

まず、パドルＰ１は、図７（ａ）に示したように、軸方向のＳ１の位置で０°（ａ）の角度位置にパドル面が正相となるように取り付けられる。パドルＰ２はＳ２の位置でパドルＰ１の角度位置から回転軸３の回転方向と逆方向（以下、時計方向という）に９０°の角度ピッチずらした９０°（ｂ）の角度位置にパドル面が正相となるように取り付けられる。パドルＰ３はＳ３の位置でパドルＰ２の角度位置からさらに時計方向に９０°ずらした１８０°（ｃ）の角度位置に図５（ａ）に示したように取り付けられる。パドルＰ４は、Ｓ４の位置でパドルＰ３の角度位置からさらに時計方向に９０°ずらした２７０°（ｄ）の角度位置にパドル面が逆相となるように取り付けられる（パドルＰ４は図面の裏面側に現れるので不可視である）。

以下、同様に、パドルＰ５〜Ｐ１３は、それぞれＳ５〜Ｓ１３の位置に、時計方向に９０°ずつずらして取り付けられる。その場合、パドルＰｎ（ｎ＝５、６、８、９、１１）は、パドル面が正相となるように、パドルＰｎ（ｎ＝７、１０、１３）は、パドル面が逆相となるように、パドルＰ１２は図５（ａ）に示したように取り付けられる（パドルＰ１２は図面の裏面側に現れるので不可視である）。

このようにパドルＰｎ（ｎ＝１〜１３）は軸方向に距離ｄずれる（移動する）ごとに時計方向に９０°の角度ずらして配置されるので、パドルＰｎ（ｎ＝１〜１３）の並びは螺旋ピッチＬ（＝４ｄ）の螺旋状となる。このように、所定の螺旋ピッチ（Ｌ）で所定の角度ピッチ（９０°）間隔で螺旋状に配列されたパドル配列を、本明細書では、１条の螺旋配列という。回転軸３が矢印で示した方向に回転すると、この１条の螺旋配列によるスクリュー効果により、被混練物は矢印で示したように図７でみて左方向に搬送される。

一方、パドルＱ１は、図７（ａ）に示したように、回転軸４の軸方向のＳ１の位置で２１６°（ｄ’）の角度位置にパドル面が正相となるように取り付けられる。パドルＱ２はＳ２の位置でパドルＱ１の角度位置から回転軸４の回転方向と逆方向（以下、反時計方向という）に７２°の角度ピッチずらした１４４°（ｃ’）の角度位置にパドル面が正相となるように取り付けられる。パドルＱ３はＳ３の位置でパドルＱ２の角度位置からさらに反時計方向に７２°ずらした７２°（ｂ’）の角度位置に図５（ａ）に示したように取り付けられる。パドルＱ４はＳ４の位置でパドルＱ３の角度位置からさらに反時計方向に７２°ずらした０°（ａ’）の角度位置にパドル面が逆相となるように取り付けられる。

以下、同様に、Ｑ５〜Ｑ１３は、それぞれＳ５〜Ｓ１３の位置に、それぞれ反時計方向に７２°ずつずらして取り付けられる。その場合、パドルＱｎ（ｎ＝５、６、８、９、１１）は、パドル面が正相となるように、パドルＱｎ（ｎ＝７、１０、１３）は、パドル面が逆相となるように、パドルＱ１２は図５（ａ）に示したように取り付けられる。

このようにパドルＱｎは軸方向にｄの距離移動するごとに反時計方向に７２°の角度ずらして配置されるので、パドルＱｎは、螺旋ピッチ１．２５Ｌ（＝５ｄ）であり、この螺旋ピッチで７２°の角度ピッチ間隔で配置され、そのパドル配列は、パドルＰｎの螺旋とは逆の螺旋状となった１条の螺旋配列となる。

図７（ａ）で、回転軸４が矢印で示した方向に回転すると、被混練物はこの１条の螺旋配列によるスクリュー効果により同様に矢印で示したように左方向に搬送される。このとき、螺旋ピッチは、回転数比の逆比である１．２５Ｌ（＝５ｄ）となっているので、パドルＰｎによる搬送速度とＱｎによる搬送速度は同一となっている。

上述したようなパドル配置により、一方の回転軸のパドルが正相の平板状パドルであれば、それと軸端から同距離（Ｓｎのｎが同じ）にある対向する他方の回転軸のパドルも正相の平板状パドルとなり、逆相の平板状パドルであれば、対向する他方のパドルも逆相の平板状パドルとなり、回転軸の軸端から同距離にある（Ｓｎのｎが同じ）各回転軸の対向する平板状パドルはそれぞれそのパドル面が同相になる。また、一方の回転軸のパドルが立体形状パドルであれば、それと軸端から同距離にある対向する他方の回転軸のパドルも立体形状パドルとなる。

また、パドルＰｎの角度ピッチ（角度のずれ）９０°とパドルＱｎの角度ピッチ７２°の比は、回転軸３と４の回転数比５対４と同比となっているので、回転軸３がｎ回転したとき、回転軸４は（４／５）＊ｎ回転し、それぞれ対向するパドルＰｎ、Ｑｎの角度位置は、回転軸３のｎ回転以前と同じ角度位置となり、図８、９を参照して後で説明するように、回転軸３、４の回転に従って対向するパドルＰｎ、Ｑｎの互いの角度関係は周期的な繰り返しとなり、角度位相がずれることはない。

また、本実施例では、図７（ｂ）に示したように、パドルＰ１が取り付けられる回転軸３のＳ１の位置で、時計方向にパドルＰ１と１８０°の角度ピッチずれた角度位置にパドルＰ１’が取り付けられる。同様に、パドルＰｎ（ｎ＝２〜１３）が取り付けられる回転軸３のＳｎ（ｎ＝２〜１３）の位置で、時計方向にパドルＰｎ（ｎ＝２〜１３）と１８０°の角度ピッチずれた位置にパドルＰｎ’（ｎ＝２〜１３）が取り付けられる。

このように、パドルＰｎ’は、パドルＰｎの軸方向位置Ｓｎと同じ位置で、その位置に取り付けられたパドルＰｎの取り付け角度からパドルＰｎの螺旋配列における角度ピッチ９０°の２倍の角度１８０°異なるそれぞれの角度位置に、取り付けられており、パドルＰｎ’の配列は、もう１条の螺旋配列となって、回転軸３には、２条の螺旋配列となったパドルが取り付けられることになる。この回転軸３の２条の螺旋配列が、複雑な図示ではあるが、図７（ｃ）、図２に図示されている。

同様に、図７（ｂ）に示したように、パドルＱ１が取り付けられる回転軸３の軸方向のＳ１の位置で、反時計方向にパドルＱ１と１４４°の角度ピッチずれた角度位置にパドルＱ１’が取り付けられる。以下、同様に、パドルＱｎ’（ｎ＝２〜１３）が取り付けられる回転軸４のＳｎ（ｎ＝２〜１３）の位置で、反時計方向にパドルＱｎ（ｎ＝２〜１３）と１４４°の角度ピッチずれた位置にパドルＱｎ’（ｎ＝２〜１３）が取り付けられる。

パドルＱｎ’は、パドルＱｎの軸方向位置Ｓｎと同じ位置で、その位置に取り付けられたパドルＱｎの取り付け角度からパドルＱｎの螺旋配列における角度ピッチ７２°の２倍の角度１４４°異なるそれぞれの角度位置に、取り付けられており、パドルＱｎ’の配置は、もう１条の螺旋配列となって、回転軸３と同様に、２条の螺旋配列が得られる。回転軸４の２条となった螺旋配列のパドルが、図７（ｃ）、図２に図示されている。

ｎ＝１〜１３としてパドルＰｎ’とパドルＱｎ’も、パドルＰｎとパドルＱｎと同様に、回転数３と４の回転数比と同比の角度ピッチで、また回転数３と４の回転数比と逆比の螺旋ピッチで互いに逆螺旋状に回転軸３と４に取り付けられるので、回転軸３、４が矢印で示した方向に回転すると、被混練物は各回転軸のパドルの２条の螺旋配列によるスクリュー効果で矢印で示したように図７で左方向に同一の速度で、１条の螺旋配列に比較して大きな搬送力で搬送される。

また、回転軸３、４のパドルが２条の螺旋配列になった場合、軸端から同距離（Ｓｎのｎが同じ）にある各回転軸の対向する平板状パドルのパドル面はそれぞれ同相となっており、回転軸のパドルが立体形状パドルであれば、それと軸端から同距離（Ｓｎのｎが同じ）にあるすべてのパドルも立体形状パドルとなる。

また、回転軸３、４は、回転する一方の回転軸の各立体形状パドルの先端面（上面２０ａ）が、対向する他方の回転軸の立体形状パドルの湾曲面に接触することなく、該湾曲面（側面２０ｄ、２０ｅ）に入りこむように、近接配置される。

次に、このように構成された混練装置の動作について説明する。

モータ１８を駆動すると、回転軸３、４は、上述したように、Ｎ：Ｎ−１（本実施例では、５：４）の回転数比で互いに内側に不等速で逆回転する。

この状態で、投入口３０から被混練物が投入される。投入された被混練物は、回転軸３、４の回転に伴って回転する各パドルにより混練されながら、各パドルの２条の螺旋配列によるスクリュー効果により、排出口３１に向けて搬送される。

このとき、混練物がパドル面が正相の平板状パドルで混練される場合には、混練物は送り方向に進められ、逆相の平板状パドルで混練される場合には、送り方向と逆方向に戻される。本実施例では、正相のパドルの数が多いので、全体としては、混練物の搬送速度は大きくなる。

また、混練物が立体形状パドルで混練される場合には、そのパドル面（２０ｄ、２０ｅ）は、軸芯に対して傾斜していないので搬送力は発生しないが、パドルが立体形状であり、重量が大きいので、混練力が大きくなる。また、各立体形状パドルは、図４、５に示したように、軸方向に延びる両側面には、内側に湾曲した湾曲面（２０ｄ、２０ｅ）が形成されており、パドルの先端（２０ａ）が対向するパドルの湾曲面内に入り込むように、回転軸３、４が近接配置されるので、対向する立体形状パドルが近接した時のパドル間の隙間を小さくできる。従って、ダスト状あるいは粉粒状の原料の場合には、パドル間の原料を高密度で圧縮することができ、適度の塊状原料に混練することができる。また、近接したパドル間に高い圧壊力が働くので、大きすぎる塊状の原料を確実に解砕することができ、ダマ（凝集塊）を解消することができる。また、両回転軸の立体形状パドルは、その先端面と湾曲面が互いに接近するので、先端面あるいは湾曲面に付着した混練物が、対向するパドルにより掻き落され、高いセルフクリーニング効果が得られる。

この状態が、図８に図示されている。図８において、ｋ＝０〜２３としてそれぞれ１増分するごとに回転軸３は９０°回転し、回転軸４は両回転軸の回転数比５：４と同比の７２°回転する状態を表したもので、それぞれ総回転角度ｋ×７２°、ｋ×９０°が矩形の下側に図示されている。ｋ＝０のパドルの位相は、図２、図７（ｃ）でＳ３に位置する立体形状パドルＰ３、Ｐ３’、Ｑ３、Ｑ３’を右側からみたときのもので、パドルの網点図示は、図７（ｃ）のものに対応している。

回転軸３、４の各立体形状パドルは、図８に示したように、それぞれ５回転、４回転した時（ｋ＝２０）に、０回転（ｋ＝０）のときと同じ位相になり、これを一周期としてこの間の位相を周期的に繰り返す。このｋ＝０〜２０間で、ｋ＝２、４、６、８、１２、１４、１６、１８のときに互いに対向するパドルが近接する。

パドルＰ３は、ｋ＝２のときにその先端がパドルＱ３の一方の湾曲面に近接し、ｋ＝６のときにその他方の湾曲面に近接する。また、ｋ＝１４のときにその先端がパドルＱ３’の一方の湾曲面に近接し、ｋ＝１８のときに他方の湾曲面に近接する。

パドルＰ３’は、ｋ＝４のときにその先端がパドルＱ３’の一方の湾曲面に近接し、ｋ＝８のときにその他方の湾曲面に近接する。また、ｋ＝１２のときにその先端がパドルＱ３の一方の湾曲面に近接し、ｋ＝１６のときに他方の湾曲面に近接する。

パドルＱ３は、ｋ＝２のときにその先端がパドルＰ３の一方の湾曲面に近接し、ｋ＝６のときにその他方の湾曲面に近接する。また、ｋ＝１２のときにその先端がパドルＰ３’の一方の湾曲面に近接し、ｋ＝１６のとき他方の湾曲面に近接する。

パドルＱ３’は、ｋ＝４のときにその先端がパドルＰ３’の一方の湾曲面に近接し、ｋ＝８のときにその他方の湾曲面に近接する。またｋ＝１４のときにその先端がパドルＰ３の一方の湾曲面に近接し、ｋ＝１８のときに他方の湾曲面に近接する。

このように、ｋ＝０〜２０を一周期とする間に、立体形状パドルＰ３、Ｐ３’、Ｑ３、Ｑ３’は、各湾曲面が、２回対向するパドルの先端に近接する。この対向するパドルの近接により、上述した高い圧縮効果、解砕効果、ダマ解消効果が得られる。また、各パドルは立体形状であるので、平板状のパドルに比較して、対向するパドル体積（重量）が大きいので、圧縮効果、解砕効果を向上させることができる。

また、各立体形状パドルの回転により、湾曲面に付着した混練物が掻き落され、該湾曲面のセルフクリーニングが行われる。この湾曲面のセルフクリーニングは、その湾曲面に近接する対向するパドルの上面（２０ａ）に対しても同様に行われる。

図９には、Ｓ２の位置に配置された正相の平板状パドルＰ２、Ｐ２’、Ｑ２、Ｑ２’が回転した時の状態が図示されている。

回転軸３、４の各平板状パドルは、それぞれ５回転、４回転した時（ｋ＝２０）に、０回転（ｋ＝０）のときと同じ位相になり、これを一周期としてこの間の位相を周期的に繰り返す。この間、パドルＰ２、Ｑ２はｋ＝１、５でパドル面の表裏を変えて互いに近接し、パドルＰ２、Ｑ２’はｋ＝１３、１７でパドル面の表裏を変えて互いに近接し、パドルＰ２’、Ｑ２はｋ＝１１、１５でパドル面の表裏を変えて互いに近接し、パドルＰ２’、Ｑ２’はｋ＝３、７でパドル面の表裏を変えて互いに近接する。

この周期的に対向するパドルの近接により、パドルの両面に付着した混練物が掻き落されてパドルのセルフクリーニングが行われるとともに、各パドルが対向する回転軸に角度を変えて近接するので、互いの回転軸の周面に付着した混練物が掻き落され、回転軸のセルフクリーニングも行われる。

逆相の平板状パドルについても、図９で示したものと同様な動作を繰り返し、正相の平板状パドルと同様な効果が得られる。

本実施例では、立体形状パドルは、正相の平板状パドルが配置される位置（Ｓ２、Ｓ１１）に続く次のパドル位置（Ｓ３、Ｓ１２）に配置され、その立体形状パドルに続いて次のパドル位置（Ｓ４、Ｓ１３）には、逆相の平板状パドルが配置される。Ｓ２からＳ４の位置におけるパドル配列が図１０に図示されている。

図１０において、回転軸３、４が回転したとき、正相のパドルＰ２、Ｐ２’、Ｑ２、Ｑ２’（パドルＰ２’は図面の裏面側に現れるので不可視）で混練された混練物は送り方向に進められ、立体形状パドルＰ３、Ｐ３’、Ｑ３、Ｑ３’（パドルＱ３’は図面の裏面側に現れるので不可視）に送られる。また、逆相のパドルＰ４、Ｐ４’、Ｑ４、Ｑ４’（パドルＰ４は図面の裏面側に現れるので不可視）で混練された混練物は送り方向とは逆方向に戻され、立体形状パドルＰ３、Ｐ３’、Ｑ３、Ｑ３’に戻される。

このように、立体形状パドルＰ３、Ｐ３’、Ｑ３、Ｑ３’に送られ、あるいは戻された混練物は、回転軸３、４が回転するにつれて、図８に示したように、パドル面（側面２０ｄ、２０ｅ、上面２０ａ）で混練されるとともに、パドルの先端（上面２０ａ）が周期的に対向するパドルの各湾曲面（側面２０ｄ、２０ｅ）に近接してそこに入り込む。この対向するパドルの近接により、上述した高い圧縮効果、解砕効果、ダマ解消効果が得られる。また、各パドルは立体形状であるので、平板状のパドルに比較して、対向するパドル体積（重量）が大きいので、圧縮効果、解砕効果、ダマ解消効果を向上させることができる。また、各立体形状パドルの回転により、パドルの湾曲面並びに上面に付着した混練物が掻き落され、立体形状パドルのセルフクリーニングが行われる。

このような正相の平板状パドル、立体形状パドル及び逆相の平板状パドルの配列は、回転軸の軸方向に１個所又は複数個所設けられる。本実施例は、図１０に図示した配列は原料投入口３０近辺に、また同様な正相の平板状パドルＰ１１、Ｐ１１’、Ｑ１１、Ｑ１１’、立体形状パドルＰ１２、Ｐ１２’、Ｑ１２、Ｑ１２’及び逆相の平板状パドルＰ１３、Ｐ１３’、Ｑ１３、Ｑ１３’の配列が混練物排出口３１近くに設けられる。立体形状パドルが多くなるほど、搬送力は少なくなるが、混練物の圧縮効果、解砕効果、ダマ解消効果は向上する。

また、立体形状パドルの各湾曲面の曲率を、パドルの先端部では大きく、パドルの回転軸取り付け側では小さくすると、図８のｋ＝１２、ｋ＝１６などに示したように、パドルの先端を対向するパドルの湾曲面にかなり近接させることができ、パドル同士を衝突させることなく、上記各効果を更に高めることができる。

なお、上述した実施例において、逆相の平板状パドルをすべて正相の平板状パドルに置き換えるようにしてもよい。この場合には、混練部材は正相の平板状パドルと立体形状パドルだけになり、混練物の圧縮効果、解砕効果、ダマ解消効果は、逆相の平板状パドルが無くなる分すくなるが、立体形状パドルを多くすれば、逆相の平板状パドルを設けたときと同様な、あるいはそれ以上の各効果を得ることができる。

なお、上記実施例では、各回転軸の２条の螺旋配列における同じ軸方向位置での２つのパドルの取り付け角度は、回転軸３では、角度ピッチ９０°の２倍の１８０°、回転軸４では、角度ピッチ７２°の２倍の１４４°それぞれずれているが、この取り付け角度のずれをそれぞれ１条の螺旋配列における角度ピッチのｎ倍（ｎは１以上の正の整数）とするようにしてもよい。ただし、２条が１条となるようなｎ（回転軸３では、ｎ＝４の倍数、回転軸４ではｎ＝５の倍数）は除くようにする。また、回転軸３におけるｎ倍のｎと、回転軸４におけるｎ倍のｎを異なる値とするようにしてもよい。いずれにしても、同じ軸方向位置での２つのパドルは、可能な限り、回転軸を中心に反対側に取り付けるのが好ましいので、上記実施例のように、回転軸３では、２倍の１８０°、回転軸４でも２倍の１４４°、あるいは３倍の２１６°とするのが好ましい。また、回転軸３、４の１条の螺旋配列における角度ピッチの比を、例えば、回転数比と同比の４５°、３６°とする場合には、回転軸３では、４倍の１８０°、回転軸４では、５倍の１８０°とするのが好ましい。

また、各回転軸３、４のパドルはすべて２条の螺旋配列にするのではなく、図７（ａ）あるいは図７（ｂ）に示したように、回転軸３、４の全軸長に渡って１条の螺旋配列だけとしてもよい。この場合、各パドルが近接する回数は、２条の螺旋配列よりも減少するが、図８のｋ＝２、６あるいはｋ＝４、８に示したように、パドルの角度位相が周期的に変化する間に、一方の回転軸の各立体形状パドルの先端は、周期的に他方の回転軸の立体形状パドルの凹状の湾曲面に入り込み、同様な効果を得ることができる。

あるいは、全軸長に渡って１条あるいは２条の螺旋配列だけとするのではなく、部分的に２条の螺旋配列とすることができる。その場合、前半、つまり投入口３０から回転軸３、４の軸方向に見て中央位置（例えば、Ｓ６の位置）までは、１条の螺旋配列とし、後半を２条の螺旋配列とするようにしてもよい。

１ 筐体
２ フレーム
３、４ 回転軸
５、６、７、８ 軸受部
１０、１１ 基台
１２ ギアボックス
１３、１４ ギア
１５、１７ スプロケット
１６ チェーン
１８ モータ
２０ 立体形状パドル
２１ 取付台
３０ 投入口
３１ 排出口
４０ 平板状パドル

Claims (7)

1. 逆方向に不等速で回転する平行に配置された第１と第２の回転軸を有し、第１の回転軸には混練部材を互いに所定の角度ピッチずらして所定の螺旋ピッチで螺旋状に並ぶように配置し、第２の回転軸には混練部材を第１と第２の回転軸の回転数比と同比に設定された角度ピッチずらして該回転数比と逆比の螺旋ピッチで逆螺旋状に配置し、両回転軸の混練部材を互いに対向させて回転させることにより原料を混練する混練装置であって、
   前記混練部材は、パドル面が回転軸の軸芯に対して傾斜して混練物を送り方向に進める正相の平板状パドルとして、あるいはパドル面が回転軸の軸芯に対して逆方向に傾斜して混練物を送り方向と逆方向に戻す逆相の平板状パドルとして、あるいは凹状に湾曲した湾曲面が形成された面を両側に有する立体形状パドルとして構成され、
   前記第１と第２の回転軸には、正相の平板状パドルに続く立体形状パドルの配列が設けられ、各立体形状パドルは、回転時上側の面が対向する立体形状パドルの前記湾曲面に入り込むように、近接配置され、正相の平板状パドルで混練されて送られてきた混練物が近接配置された立体形状パドルで混練されることを特徴とする混練装置。
2. 前記立体形状パドルに続くパドルは逆相の平板状パドルであり、該逆相の平板状パドルで混練されて戻されてきた混練物が近接配置された立体形状パドルで混練されることを特徴とする請求項１に記載の混練装置。
3. 前記立体形状パドルの湾曲面の曲率は、上面部では大きく、下面部では小さくなっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の混練装置。
4. 前記正相の平板状パドル、立体形状パドル及び逆相の平板状パドルの配列は、原料投入口及び／又は混練物排出口近くに設けられることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の混練装置。
5. 前記螺旋状に配列された各回転軸の混練部材の配列を１条の螺旋配列として、各回転軸の軸方向の位置と同じ位置で、その位置に取り付けられた混練部材の取り付け角度から前記１条の螺旋配列における角度ピッチの所定倍の角度異なるそれぞれの角度位置に、混練部材を取り付けて１条の螺旋配列とし、各回転軸の混練部材の配列を２条の螺旋配列としたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の混練装置。
6. 各回転軸の軸方向に見て全長に渡って１条の螺旋配列あるいは２条の螺旋配列にしたことを特徴とする請求項５に記載の混練装置。
7. 各回転軸の軸方向に見て一部が１条の螺旋配列、他の部分が２条の螺旋配列になっていることを特徴とする請求項５に記載の混練装置。

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