JP6081150B2 - 混練装置 - Google Patents

Description

本発明は、混練物を混練する混練装置、更に詳しくは、それぞれ外周に撹拌部材としてのパドルを複数立設した二本の回転軸を互いに平行に設け、互いに逆方向に回転させることにより、パドルで混練物を混練する混練装置に関するものである。

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の混合、及び粉体ないし粒体に液体を加えての混練に使用される。

例えば特許文献１には、このような混練装置が開示されている（図１１参照）。図１１に示すように、この混練装置ＭＯは、外周に撹拌部材としてのパドルＲｎ（ｎ＝１〜１７）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立設した第一の回転軸５０３と、外周に撹拌部材としてのパドルＳｎ（ｎ＝１〜１７）を所定の螺旋ピッチで、第一の回転軸５０３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立設した第二の回転軸５０４とを有している。

そして、筐体５０１内で第一の回転軸５０３と第二の回転軸５０４とを互いに逆方向に回転させることにより、投入口５０１ａから投入された混練物の材料をパドルＲｎ、Ｓｎで撹拌して混練しながら、二本の回転軸５０３、５０４に沿った一方向の送り方向に搬送して排出口５０１ｂから排出するようになっている。また、二本の回転軸５０３、５０４の回転によって、パドルＲｎの先端が相手の回転軸５０４の外周面に近接すると共に、パドルＳｎの先端が相手の回転軸５０３の外周面に近接するように構成される。そして、二本の回転軸５０３、５０４を不等速に回転させることにより、二本の回転軸５０３、５０４のパドルＲｎ、Ｓｎが相手の回転軸５０４、５０３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を行えるようになっている。

二本の回転軸５０３、５０４のパドルＲｎ、Ｓｎの大半は、パドル面が混練物を送り方向に進める方向に傾斜した正相パドルにより構成されている。正相パドルは、混練時にそれぞれの回転軸５０３、５０４の回転に伴ってパドルＲｎ、Ｓｎの各パドル面で混練物を送り方向に押圧するように、回転軸５０３、５０４の回転中心線に対して例えば４５°程度の所定角度傾いた向きに取り付けられている。

筺体５０１内には、回転軸５０３、５０４の側方となる筐体５０１の左右の内側面から所定量だけ突出すると共に、回転軸５０３、５０４の側方で混練物を部分的にせき止めるサイドせき板５２０が複数設けられている。サイドせき板５２０により、回転軸５０３、５０４と筐体５０１の内側面との間を移動する混練物がせき止められて、回転軸５０３、５０４間側に移動するように導かれ、良く混練されることになる。すなわち、サイドせき板５２０により、混練物全体の滞留時間を長くし、混練度を上げることができる。

特許第４９９６６９２号

混練物の材料の全部を筺体内に一度に投入して混練し、一度に排出するバッチ型の混練装置の場合は、運転時間の調整で混練度合いの調整がある程度可能である。これに対して、上述した混練装置ＭＯは、混練物の材料を逐次連続的に投入しながら混練して連続的に排出する連続型の混練装置であり、小型で大量処理が可能であるという利点がある。しかし、混練物の材料の時間当たりの投入量によって装置内部での混練物の滞留時間（混練物の撹拌時間）が決定されるため、混練度合いの調整が限られている。また、混練物の材料の噴流性が高い場合や、処理能力以上に混練物の材料を供給した場合に、投入された混練物の材料が混練されずにそのまま装置内を通過する現象、いわゆるショートパスが発生してしまい、混練度合いが不十分になる場合がある。

このため、筺体５０１内にサイドせき板５２０を設けることにより、混練物全体の滞留時間を長くし、混練度合いを向上させている。しかし、ショートパスが発生しやすい混練物を取り扱う場合には、図１１に示されているような寸法の小さいサイドせき板５２０のみでは混練物のせき止め効果が小さく、混練物全体の滞留時間を十分に長くすることが困難となる場合がある。

図１１に示されているように、複数のサイドせき板５２０は、正相パドルＲ５、Ｓ５、Ｒ１３、Ｓ１３の混練物の送り方向側に、正相パドルＲ５、Ｓ５、Ｒ１３、Ｓ１３と対向するように配置されている。このような位置にサイドせき板５２０を配置した場合、混練物は、正相パドルＲ５、Ｓ５、Ｒ１３、Ｓ１３のパドル面で送り方向に押圧されて、サイドせき板５２０に押し付けられるため、混練物中のダマが押しつぶされて、混練の均一性が向上するという利点がある。しかし、正相パドルＲ５、Ｓ５、Ｒ１３、Ｓ１３がサイドせき板５２０に向けて押圧されることにより、正相パドルＲ５、Ｓ５、Ｒ１３、Ｓ１３が混練物により摩耗し易くなるという問題が生じる。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、小型な構成で十分で均一な混練を効率良く行え、撹拌部材としてのパドルの摩耗が抑制できる混練装置を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明の混練装置は、いずれも、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一の回転軸と、外周に撹拌部材としてのパドルを所定の螺旋ピッチで、第一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二の回転軸とを筐体内で平行に配置して互いに不等速で逆方向に回転させ、投入口から投入された材料をパドルにより混練して混練物を排出口から排出する混練装置であって、前記複数のパドルは、パドル面が混練物を送り方向に進める方向に向いた正相パドルと、パドル面が混練物を逆方向に戻す方向に向いた逆相パドルとを含んでいる。請求項１の発明は、排出口から排出される混練物を所定の高さまでせき止める排出側せき板が設けられ、排出側せき板の投入口側で逆相パドルの混練物排出側の筐体底部と両回転軸との間に、該底部を流れる混練物を部分的にせき止める底部せき板が取り付けられることを特徴としている。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の混練装置において、底部せき板は、筐体の底部から筐体の一方の内側部又は両方の内側部に延びており、該一方又は両方の内側部を流れる混練物を部分的にせき止めることを特徴としている。

請求項１に係る発明の構成によれば、逆相パドルで送り方向と逆方向に押し戻された、あるいは押し戻されずに逆相パドルを通過した底部を流れる混練物がせき板により部分的に阻止され、もう一度逆相パドル側に移動するように導かれるので、ショートパスの発生を防止して、混練度を上げることができる。

また、せき板は、逆相パドルと対向しているので、正相パドルのようにせき板に向けて押圧されることはない。このため、せき板と対向する逆相パドルが混練物により摩耗することを抑制することができる。

なお、底部に設けられるせき板は、回転軸と筺体の内底面との間の混練物がパドルに撹拌されることなしに下流側に移動するのを阻止すると共に、筺体内の混練物の充満率が低い場合や混練物の流動性が高い場合に混練物を両回転軸間のパドルに接触可能な位置まで上昇させる効果を奏する。

請求項２に係る発明の構成によれば、せき板は筐体の一方あるいは両方の内側部を流れる混練物もせき止めるので、混練物全体の滞留時間が更に長くなり、ショートパスの発生を防止して、混練度を上げることができる。

実施例１における混練装置の筐体の上側の大部分を取り払った状態で示す平面図である。 図１におけるＡ−Ａ線で切断した縦断面図である。 図１及び２におけるＢ−Ｂ線で切断した断面図である。 図１及び２におけるＣ−Ｃ線で切断した断面図である。 混練装置にサイドせき板が配置されている状況を説明する断面図である。 混練装置に底部せき板が配置されている状況を説明する断面図である。 混練装置に上部せき板が配置されている状況を説明する断面図である。 実施例２における混練装置の縦断面図である。 図８におけるＤ−Ｄ線で切断した断面図である。 図８におけるＥ−Ｅ線で切断した断面図である。 従来の混練装置の筐体の上側の大部分を取り払った状態で示す平面図である。

以下、添付した図を参照して、本発明を実施するための最良の形態の実施例を説明する。なお、実施例の混練装置について、粉体ないし粒体と液体の混練を行う場合を説明するが、その混練装置で粉体ないし粒体のみの混合、ないしは粉体ないし粒体にごく少量の液体を加えての混合も行えるものである。

図１〜図４は、本発明の実施例１による混練装置の構造を説明するもので、図１は混練装置の筐体の上側の大部分を取り払った状態で示す平面図、図２は図１におけるＡ−Ａ線で切断した縦断面図、図３は図１及び２におけるＢ−Ｂ線で切断した断面図、図４は図１及び２におけるＣ−Ｃ線で切断した断面図をそれぞれ示している。なお、図１においては、筐体の上部（上蓋）の他、後述する斜壁部材２２、配管２３、２４も取り払った状態を示している。

図１〜図４において、１は混練装置Ｍの筐体であり、ベースのフレーム２上に水平に設けられる。筐体１は、ここでは細長い直方体形状に形成されている。図２に示す右端部の上側には、不図示のホッパーから混練される混練物の材料（粉体ないし粒体）を筐体１内に投入（投下）するための投入口１ａが設けられている。また図２に示す左端部の下側には、投入された材料に液体を加えて混練した混練物を筐体１から不図示のコンベア上へ排出する（落下させる）ための排出口１ｂが設けられている。混練物は混練されながら、図１及び２中の太い矢印で示されているように、投入口１ａ側から排出口１ｂ側へ搬送される。以下、混練物が搬送される方向を送り方向と呼ぶ。

筐体１内には、その長手方向に沿って同じ径の二本の回転軸３、４が互いに平行に架設されており、図１中で筐体１の左端部外側に設けられた軸受部９と、筐体１の右端の外側近傍でフレーム２上に設けられた軸受部１０によって回転可能に軸受されている。また、回転軸３、４の図１中の右端部でギアボックス１１に挿通された部分にはギア１２、１３が固定されており、互いに噛合している。

さらに回転軸３の図１中で右端は、軸受部１０から外側に突出しており、その右端にスプロケット１４が固定されている。また、フレーム２上にはモータ１７が設けられ、その出力軸にはスプロケット１６が固定されている。このスプロケット１６とスプロケット１４間にチェーン１５が張り渡されている。

モータ１７の一方向への回転駆動力がスプロケット１６、チェーン１５及びスプロケット１４を介して回転軸３に伝達されて回転軸３が一方向に回転し、さらに回転駆動力がギア１２、１３を介して回転軸４に伝達されて回転軸４が逆方向に回転する。回転軸３、４は、ギヤ１２、１３を介して、Ｎ：Ｎ−１、例えば５：４の回転数比で不等速で回転される。なお、回転軸３、４の混練時の回転方向は、図１、図３、図４に示すように、上方から見て互いの内側へ向かって回転する方向となっている。

回転軸３の外周には、撹拌部材としてのパドルＰ１〜Ｐ１５、Ｐ７’〜Ｐ１５’が立設されている（これらのパドルを総称するときにはパドルＰｎ、Ｐｎ’と呼ぶ。）。また、回転軸４の外周には、撹拌部材としてのパドルＱ１〜Ｐ１５、Ｑ７’〜Ｑ１５’が立設されている（これらのパドルを総称するときにはパドルＱｎ、Ｑｎ’と呼ぶ。）。図１、図３、図４では、図が煩雑になるので、一部のパドルのみ符号が付されて図示されている。

各パドルＰｎ、Ｐｎ’、Ｑｎ、Ｑｎ’はいずれも同じ略ホームベース形の形をした平板である。また、各パドルＰｎ、Ｐｎ’、Ｑｎ、Ｑｎ’は、それぞれの高さ（回転軸３、４の外周からの突出量）が回転軸３、４の外周面間の距離より僅かに小さく、各パドルＰｎ、Ｐｎ’、Ｑｎ、Ｑｎ’の先端が回転軸３、４の回転にしたがって相手側の回転軸４、３の外周に近接し、回転軸３、４に付着した混練物を掻き落として回転軸３、４をセルフクリーニングできるようになっている。

まずは、各パドルＰｎ、Ｑｎ（ｎ＝１〜１５）について説明する。パドルＰ１〜Ｐ１５は、回転軸３の外周に所定の螺旋ピッチで互いに回転軸３の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、パドルＱ１〜Ｑ１５は、回転軸４の外周に所定の螺旋ピッチで互いに回転軸４の回転方向に所定の角度ピッチずつずらして、パドルＰ１〜Ｐ１５が形成する螺旋とは逆螺旋状に配置されている。パドルＰ１〜Ｐ１５の螺旋ピッチとパドルＱ１〜Ｑ１５の螺旋ピッチの比は、回転軸３と４の回転数比と逆比になるように構成されており、例えば回転軸３と４の回転数比が、上述のように、５：４のときは、１Ｌ：１．２５Ｌのように、逆比となっている（図１参照）。

また、パドルＰ１〜Ｐ１５の角度ピッチとパドルＱ１〜Ｑ１５の角度ピッチの比は、回転軸３と４の回転数比と同比になるように構成されており、回転軸３と４の回転数比が、上述のように、５：４のときは、例えば、パドルＰ１〜Ｐ１５の角度ピッチは９０°、パドルＱ１〜Ｑ１５の角度ピッチは７２°のように、回転軸３と４の回転数比と同じ比となっている。

図１及び２に示すように、各パドルＰｎ、Ｑｎでｎが同じ数字のパドルはそれぞれ回転軸３、４の軸方向に見て軸端から同じ距離のところに配置されている。また、ｎの番号が１ずつ増加するにしたがって、各パドルＰｎ、Ｑｎは軸方向かつ送り方向に所定距離離れた位置で、回転軸３、４の回転方向とは逆方向に所定の回転角度（角度ピッチ）回転した位置にそれぞれ取り付けられている。

したがって、回転軸３、４の軸端からそれぞれ同じ距離の位置に取り付けられているパドルＰ１、Ｑ１を起点として、パドルＰ２は、パドルＰ１から軸方向かつ送り方向に距離０．２５Ｌ（図１に示すパドルＰｎの螺旋ピッチ１Ｌの１／４）だけ離れた位置で、回転軸３の回転方向とは逆方向に角度ピッチ９０°回転した位置に螺旋状に取り付けられている。また、パドルＱ２は、パドルＱ１から軸方向かつ送り方向に距離０．２５Ｌ（図１に示すパドルＱｎの螺旋ピッチ１．２５Ｌの１／５）だけ離れた位置で、回転軸４の回転方向とは逆方向に角度ピッチ７２°回転した位置に逆螺旋状に取り付けられている。同様にしてパドルＰｎ、Ｑｎ（ｎ＝３〜１５）は、ｎの数字が１ずつ増加するにつれて、軸方向かつ送り方向に距離０．２５Ｌずつ離れた位置で、それぞれ回転軸３、４の回転方向とは逆方向に角度ピッチ９０°、７２°ずつ回転した位置に取り付けられている。

また、各パドルＰｎ、Ｑｎは、そのパドル面が混練物を送り方向に進める方向に向いた螺旋に沿った正相パドルか、あるいはパドル面が回転軸の回転中心線に対して正相パドルのパドル面と対称な方向にあり、混練物を逆方向に戻す方向に向いた逆相パドルとなっている。図示した実施例では、Ｐ８、Ｐ１１、Ｐ１４、Ｑ８、Ｑ１１、Ｑ１４が逆相パドルであり、その他は正相パドルである。パドル面の向きは、正相パドルの場合はパドルの螺旋配列の方向に沿っており、回転軸の回転中心線に対して約４５°であり、逆相パドルの場合は、螺旋配列の方向に直交しており、約−４５°の逆向きになっている。回転軸の回転中心線に対する傾きは、調節することができ、上記値に限定されるものではない。回転軸３と４の軸方向に見て軸端から同じ距離の位置にあるパドルＰｎとパドルＱｎとは、パドル面の相が同相となるように配列され、また、各パドルＰｎ、Ｑｎは、それぞれ回転軸の軸方向に正相と逆相が所定の順序で周期的に繰り返されて配列されている。

次に、各パドルＰｎ’、Ｑｎ’（ｎ＝７〜１５）について説明する。パドルＰ７’〜Ｐ１５’ は、回転軸３の軸方向に見て軸端からパドルＰ７〜Ｐ１５と同じ距離の位置で、回転軸３の回転方向に各パドルＰｎからその角度ピッチのＮ倍の角度（例えばＮ＝２として９０°×２＝１８０°）異なる角度位置に、パドルＰｎと同相のパドルＰｎ’（ｎ＝７〜１５）としてそれぞれ設けられている。図１及び２に示すように、回転軸３の軸方向に見て軸端から同じ距離の位置にあるパドルＰｎとパドルＰｎ’とは、パドル面の相が同相となるように配列されている。

このような配置により、パドルＰｎの並びが形成する螺旋配列を一条の螺旋配列とすると、パドルＰｎ’の並びによりもう一条の螺旋配列が形成され、回転軸３の回転方向に所定角度（１８０°）位相がずれた、螺旋ピッチ並びに螺旋の方向が同じの二条の螺旋配列が形成されている。

同様に、パドルＱ７’〜Ｑ１５’ は、回転軸４の軸方向に見て軸端からパドルＱ７〜Ｑ１５と同じ距離の位置で、回転軸４の回転方向に各パドルＱｎからその角度ピッチのＮ倍の角度（例えばＮ＝２として７２°×２＝１４４°）異なる角度位置に、パドルＱｎと同相のパドルＱｎ’（ｎ＝７〜１５）としてそれぞれ設けられている。図１及び２に示すように、回転軸４の軸方向に見て軸端から同じ距離の位置にあるパドルＱｎとパドルＱｎ’とは、パドル面の相が同相となるように配列されている。

このような配置により、パドルＱｎの並びが形成する螺旋配列を一条の螺旋配列とすると、パドルＱｎ’の並びによりもう一条の螺旋配列が形成され、回転軸４の回転方向に所定角度（１４４°）位相がずれた、螺旋ピッチ並びに螺旋の方向が同じの二条の螺旋配列が形成されている。

この実施例での混練において、二条の螺旋配列のパドルＰｎ’、Ｑｎ’による混練物の混練並びに搬送は、一条の螺旋配列のパドルＰｎ、Ｑｎによる混練物の混練並びに搬送と同様であり、パドルを二条の螺旋配列とすることにより、ダマの押しつぶし動作の頻度を二倍以上にすることができ、更にダマの押しつぶし効果を高めることができる。また、パドルによる撹拌回数を倍増させて、混練の仕上がり度合いを高め、より均一な混練を行うことができる。また、各パドルの先端が回転軸の回転にしたがって相手側の回転軸の外周に近接し、回転軸に付着した混練物を掻き落として回転軸をセルフクリーニングする効果も優れたものとなる。

以上のような各パドルＰｎ、Ｐｎ’、Ｑｎ、Ｑｎ’の配置により、パドルＰ１〜Ｐ１５、Ｐ７’〜Ｐ１５’は回転軸３に螺旋状に配置され、パドルＱ１〜Ｐ１５、Ｑ７’〜Ｑ１５’は回転軸４にパドルＰ１〜Ｐ１５、Ｐ７’〜Ｐ１５’が形成する螺旋とは逆螺旋状に配置され、それぞれ螺旋ピッチは、それぞれ回転軸３、４の回転数比５：４の逆比である１Ｌ：１．２５Ｌとなっている。また、各パドルＰｎ、Ｐｎ’、Ｑｎ、Ｑｎ’は、ｎの番号が同じパドルのパドル面は同じ相となっており、それぞれ回転軸３、４の軸方向に正相、逆相が所定の順序で周期的に繰り返されて配置されている。

詳しくは、パドルＰ１〜Ｐ７、Ｐ９、Ｐ１０、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１５は正相パドル、パドルＰ８、Ｐ１１、Ｐ１４は逆相パドル、パドルＰ７’、Ｐ９’、Ｐ１０’、Ｐ１２’、Ｐ１３’、Ｐ１５’は正相パドル、パドルＰ８’、Ｐ１１’、Ｐ１４’は逆相パドル、パドルＱ１〜Ｑ７、Ｑ９、Ｑ１０、Ｑ１２、Ｑ１３、Ｑ１５は正相パドル、パドルＱ８、Ｑ１１、Ｑ１４は逆相パドル、パドルＱ７’、Ｑ９’、Ｑ１０’、Ｑ１２’、Ｑ１３’、Ｑ１５’は正相パドル、パドルＱ８’、Ｑ１１’、Ｑ１４’は逆相パドルとされている。

筐体１内には、投入口１ａから筐体１内に投入された混練物の材料が下流側に過剰に流れていかないようにせき止める投入側せき板１８が設けられている。混練物の材料は投入側せき板１８の下方を通過する。また、筐体１内には、排出口１ｂから排出される混練物を所定の高さまでせき止める排出側せき板１９が設けられている。混練物は排出側せき板１９の上方を通過する。筐体１内の投入側せき板１８と排出側せき板１９との間、つまり回転軸の軸方向にみて投入口１ａを過ぎて排出口１ｂに至るまでの間には、せき板２０、２１が設けられている。せき板２０、２１は、投入側せき板１８と排出側せき板１９の中間に位置するので、以下では、中間せき板という。

中間せき板２０、２１は、いずれも送り方向に見て逆相パドルを過ぎた後で、次の隣接する正相パドルまでの間で逆相パドルと対向するように筺体１に固定されている。すなわち、図１〜図３に示すように、中間せき板２０は、逆相パドルであるパドルＰ８、Ｐ８’、Ｑ８、Ｑ８’と、それに続く正相パドルであるパドルＰ９、Ｐ９’、Ｑ９、Ｑ９’間の区間に配置されている。また、図１、図２、図４に示すように、中間せき板２１は、逆相パドルであるパドルＰ１１、Ｐ１１’、Ｑ１１、Ｑ１１’と、それに続く正相パドルであるパドルＰ１２、Ｐ１２’、Ｑ１２、Ｑ１２’間の区間に配置されている。

図３及び４に示すように、中間せき板２０、２１は、いずれも同一形状を呈しており、回転軸３、４と筺体１の内側面との間に配置される本発明におけるサイドせき板と、回転軸３、４と筺体１の内底面との間に配置される本発明における底部せき板とが一体化された板状部材である。中間せき板２０、２１は、いずれも回転軸３側と回転軸４側とに二分割された二枚のＬ字状の面形状を有する板状部材をコ字状の面形状となるように組み合わせた形状で筺体１に固定されている。

図３及び４に示すように、中間せき板２０、２１と筺体１の内面との隙間、及び中間せき板２０、２１と回転軸３、４との隙間は僅かであるため、混練物がこれらの隙間を通過することはほとんどない。したがって、混練物は、中間せき板２０、２１のコ字状の面形状の凹設側、すなわち回転軸３、４間及び回転軸３、４の直上付近を通過する。

図２〜図４に示すように、筺体１の内側面の回転軸３、４よりも上方には、斜壁部材２２が設けられている。図３及び４に示すように、斜壁部材２２は、筺体１の内側面を底辺とする二等辺三角形の断面形状を有する筒状部材であり、投入側せき板１８と排出側せき板１９との間のぼぼ全区間に渡って設けられている。

斜壁部材２２の二等辺の頂点は、各パドルＰｎ、Ｐｎ’、Ｑｎ、Ｑｎ’の先端の回転軌道よりも上方に位置しており、斜壁部材２２の回転軸３と対向する面、及び斜壁部材２２の回転軸４と対向する面は、いずれも斜め下方に面が向いたオーバーハング面となっている。筺体１内に斜壁部材２２が設けられていない場合には、筺体１の内側面の上方に混練物が付着して残留し易いが、筺体１内に斜壁部材２２が設けられていることによって、混練物は、その自重や混練物に作用する搬送力によって斜壁部材２２のオーバーハング面から剥がれ落ちやすく、混練ロスを防止することが可能となっている。

筐体１内で投入側せき板１８の混練物送り方向側の近傍には、例えば混練物の材料を改質するために混練物に加えられる液体を筐体１内に注入するための配管（ノズル）２３が設けられている。また、筐体１内で投入側せき板１８から排出側せき板１９までの中央部近傍には、混練物の流動性等を調整するために混練物に加えられる液体を筐体１内に注入するための配管（ノズル）２４が設けられている。

次に、本実施例の混練装置Ｍの混練動作について説明する。混練時には、モータ１７の駆動により、回転軸３、４が、図１、図３、図４に示すように、上方から見て互いに内回り方向に５：４の回転数比で不等速に回転され、投入口１ａから混練物の材料（粉体ないし粒体）が筐体１内に投入される。

回転軸３の螺旋は、回転軸３が図示の方向に回転すると、混練物を図１で左方向に送り搬送する螺旋形状となって送り螺旋となる。また回転軸４の螺旋は回転軸３とは逆螺旋であり、回転軸４は回転軸３と逆方向に回転するので、回転軸４の螺旋は、同様に送り螺旋となる。したがって、送り螺旋に沿った正相パドルは、混練物を左方向に押しやり、また逆相パドルは混練物を戻す方向に押しやる。

この実施例では、混練の主要区間にある各パドルＰｎ、Ｐｎ’、Ｑｎ、Ｑｎ’（ｎ＝６〜１４）は、「正相、正相、逆相」の相順序で周期的に繰り返されて配置されるので、混練物は「送り、送り、戻し」の作用を受け、また、全体としては正相のパドルが逆相のパドルより多いので、混練物は各パドルＰｎ、Ｐｎ’、Ｑｎ、Ｑｎ’により攪拌されながら左方向の排出口１ｂ側へ搬送される。なお、回転軸３、４の螺旋ピッチの比は回転軸３、４の回転数比の逆比となっているので、回転軸３、４による混練物の軸方向への搬送速度は理論上は同じとなる。

また、各パドルＰｎ、Ｐｎ’の角度ピッチと各パドルＱｎ、Ｑｎ’の角度ピッチの比は、回転軸３、４の回転数比と同じ比になっているので、軸方向に見て同じ位置にある各パドルＰｎ、Ｐｎ’、Ｑｎ、Ｑｎ’（ｎが同じ番号のパドル）は、回転軸３、４が回転しても衝突することはなく、また、回転軸３、４の回転に伴って各パドルＰｎ、Ｐｎ’、Ｑｎ、Ｑｎ’の先端が相手側の回転軸３、４の外周に位相を変えて近接するので、相手側の回転軸３、４の外周面に付着した混練物を掻き落とし、回転軸３、４の全周をセルフクリーニングすると共に、対向する二枚のパドルが所定回転数の周期で互いに接近、離間する動作を繰り返し、パドル間で混練物の混練、粉砕が行われる。

ここで混練物中にダマが発生している場合、パドルＰｎ、Ｑｎの対向する二枚ずつ同士が最も接近するときに、混練物を互いの間に挟むようにして押圧することにより、ダマを押しつぶすことができる。ただし、このときの押圧力に対して、パドル間の混練物がその性状によってはパドルの傾きに沿って混練物の送り方向またはその逆方向に逃げようとする。これに対してパドルＰｎ、Ｑｎの「正相、正相、逆相」の相を繰り返す並びの順序により、正相パドルと逆相パドルが隣り合っている複数の箇所で混練物の送り方向への流れが滞る。これにより、パドル間に挟まれて押圧される混練物が送り方向またはその逆方向に逃げ難くなり、ダマの押しつぶし効果を高めることができる。また、送り方向への流れが滞るため、混練物の材料の投入から混練物の排出までの滞留時間が長くなり、ダマの押しつぶし動作を含む撹拌動作を多数回かつ十分に行うことができ、ダマをなくして、十分で均一な混練が可能になる。また、連続型の装置として小型に構成しても、混練物の滞留時間を長くして十分で均一な混練を行うことができる。

なお、正相のパドルを多くするほど混練物を搬送する搬送力が大きくなって、混練物の投入から排出までの滞留時間が短くなり、混練物の混練度が低くなる。また、逆相のパドルを多くするほど、混練物を送り方向と逆方向に戻そうとする戻し力が大きくなって、混練物の滞留時間が長くなり、混練物の混練度が高くなる。

さらに本実施例の構成によれば、混練物の流れを部分的にせき止める中間せき板２０、２１が、逆相パドルの混練物排出側で筺体１に固定されている。このため、逆相パドルで送り方向と逆方向に押し戻された、あるいは押し戻されずに逆相パドルを通過した混練物が中間せき板２０、２１により部分的に阻止され、もう一度逆相パドル側に移動するように導かれるので、ショートパスの発生を防止して、混練度を上げることができる。

また、中間せき板２０、２１が、逆相パドルと対向するように設けられており、逆相パドルは、正相パドルのように中間せき板２０、２１に向けて押圧されることはない。このため、中間せき板２０、２１と対向するパドルが混練物により摩耗することを抑制することができる。

また、中間せき板２０、２１は、本発明におけるサイドせき板と底部せき板とが一体化された板状部材である。このため、サイドせき板のみでは十分なせき止め効果が得られ難い流動性の高い混練物を取り扱う場合であっても、これに底部せき板が組み合わされていることによって、混練物全体の滞留時間が十分に長くなり、ショートパスの発生を防止して、混練度を上げることができる。

なお、本実施例においては、中間せき板２０、２１をサイドせき板と底部せき板とが一体化された板状部材としている。サイドせき板は、主に図３、図４などで見て筐体の左右側の内側部を流れる混練物を部分的にせき止めるせき板であり、底部せき板は、主に筐体底部を流れる混練物を部分的にせき止めるせき板である。中間せき板２０、２１の形状はサイドせき板と底部せき板とが一体化したものに限定されない。例えば、図５に示すように、中間せき板２１を回転軸３、４と筺体１の内側面との間に配置されるサイドせき板２１Ｓとしたり、図６に示すように、中間せき板２１を回転軸３、４と筺体１の内底面との間に配置し、筐体の底部を流れる混練物をせき止める底部せき板２１Ｂとしたり、図７に示すように、回転軸３、４の上方に配置され、主に筐体の上部を流れる混練物を部分的にせき止める上部せき板２１Ｕとしたりすることができる。図６に示した底部せき板を、筐体の底部から筐体の両側部に延ばしたせき板が図３、図４に図示したような中間せき板２０、２１になり、一方の側だけに延ばして図９に示したようにし、筐体の底部と一方の内側部を流れる混練物を部分的にせき止めるせき板とすることもできる。

この場合、サイドせき板２１Ｓは、回転軸３、４と筺体１の内側面との間の混練物が各パドルＰｎ、Ｐｎ’、Ｑｎ、Ｑｎ’に撹拌されることなしに下流側に移動するのを阻止する効果を奏する。底部せき板２１Ｂは、回転軸３、４と筺体１の内底面との間の混練物が各パドルＰｎ、Ｐｎ’、Ｑｎ、Ｑｎ’に撹拌されることなしに下流側に移動するのを阻止すると共に、筺体１内の混練物の充満率が低い場合や混練物の流動性が高い場合に混練物を両回転軸３、４間の各パドルＰｎ、Ｐｎ’、Ｑｎ、Ｑｎ’に接触可能な位置まで上昇させる効果を奏する。上部せき板２１Ｕは、回転軸３、４の上方の混練物が各パドルＰｎ、Ｐｎ’、Ｑｎ、Ｑｎ’に撹拌されることなしに下流側に移動するのを阻止する効果を奏する。

図８〜１０に基づいて、本発明の実施例２による混練装置について説明する。図８は混練装置の縦断面図であって、実施例１における図２に対応する図である。図９は図８におけるＤ−Ｄ線で切断した断面図、図１０は図８におけるＥ−Ｅ線で切断した断面図をそれぞれ示している。本実施例における混練装置Ｍ２は、実施例１における混練装置Ｍに設けられた中間せき板２０、２１を、それぞれ中間せき板２０ＢＳ、２１ＵＳに変更した実施例である。これ以外の構成部品等は、混練装置Ｍ２と混練装置Ｍとで同一であるため、同一の符号を付けると共に説明を省略する。

中間せき板２０ＢＳ、２１ＵＳは、いずれも逆相パドルの混練物排出側に逆相パドルと対向するように筺体１に固定されている。図８及び９に示すように、中間せき板２０ＢＳは、逆相パドルであるパドルＰ８、Ｐ８’、Ｑ８、Ｑ８’と、それに続く正相パドルであるパドルＰ９、Ｐ９’、Ｑ９、Ｑ９’間の区間に配置されている。また、図８及び１０に示すように、中間せき板２１ＵＳは、逆相パドルであるパドルＰ１１、Ｐ１１’、Ｑ１１、Ｑ１１’と、それに続く正相パドルであるパドルＰ１２、Ｐ１２’、Ｑ１２、Ｑ１２’間の区間に配置されている。

図９に示すように、中間せき板２０ＢＳは、回転軸４と筺体１の内側面との間に配置され、筐体の内側部を流れる混練物を部分的にせき止めるサイドせき板と、回転軸３、４と筺体１の内底面との間に配置され、筐体底部を流れる混練物を部分的にせき止める底部せき板とが一体化された板状部材である。中間せき板２０ＢＳは、回転軸３側に配置される底部せき板に相当する略矩形状の面形状を有する板状部材と、回転軸４側に配置されるサイドせき板及び底部せき板に相当するＬ字状の面形状を有する板状部材とをＬ字状の面形状となるように組み合わせた形状で筺体１に固定されている。

中間せき板２０ＢＳと筺体１の内面との隙間、及び中間せき板２０ＢＳと回転軸３、４との隙間は僅かであるため、混練物がこれらの隙間を通過することはほとんどない。したがって、混練物は、中間せき板２０ＢＳのＬ字状の面形状の凹設側、すなわち回転軸３と筺体１の内側面との間、回転軸３、４間及び回転軸３、４の直上付近を通過する。

図１０に示すように、中間せき板２０ＵＳは、回転軸３と筺体１の内側面との間に配置され、筐体の内側部を流れる混練物を部分的にせき止めるサイドせき板と、回転軸３、４の上方に配置され、筐体の上部を流れる混練物を部分的にせき止める上部せき板とが一体化された板状部材である。中間せき板２０ＵＳは、Ｌ字状の面形状を有する板状部材であり、Ｌ字状の面形状の凹設側を下方に向けた状態で筺体１に固定されている。

中間せき板２０ＵＳと筺体１の内面との隙間、及び中間せき板２０ＵＳと回転軸３、４との隙間は僅かであるため、混練物がこれらの隙間を通過することはほとんどない。したがって、混練物は、中間せき板２０ＵＳのＬ字状の面形状の凹設側、すなわち回転軸４と筺体１の内側面との間、回転軸３、４間及び回転軸３、４の直下付近を通過する。混練物の量が多い場合には、混練物は、中間せき板２０ＵＳの上方を通過する場合もある。

投入口１ａから筐体１内に投入された混練物の材料が投入側せき板１８の下方を通過した後、混練物が中間せき板２０ＢＳまで搬送される過程で、混練物には、中間せき板２０ＢＳのＬ字状の面形状の凹設側を通過するために回転軸３側かつ上方に移動する流れが発生する。そして、混練物が更に下流に搬送されて、中間せき板２０ＵＳまで搬送される過程で、混練物には、中間せき板２０ＵＳのＬ字状の面形状の凹設側を通過するために回転軸４側かつ下方に移動する流れが発生する。このように、筺体１に中間せき板２０ＢＳ、２０ＵＳが設けられていることによって、筺体１内の混練物に上下左右に不均等な流れが発生することとなる。本実施例におけるこれ以外の混練動作については、実施例１と同様であるため説明を省略する。

このような本実施例の構成によれば、回転軸４側のみにサイドせき板を有する中間せき板２０ＢＳと、回転軸３側のみにサイドせき板を有する中間せき板２０ＵＳとが回転軸３、４の左右に交互に配置されている。したがって、中間せき板２０ＢＳ、２０ＵＳによる混練物のせき止め効果は、筺体１の左右で不均等となり、サイドせき板が設けられている側が高くなる。これにより、筺体１内の混練物の流れには、上方から見て左右に蛇行した流れが含まれることとなり、混練物が回転軸３、４に沿って送り方向に直線的に流れる場合と比較して、混練度を向上させることができる。

また、底部せき板と上部せき板のうちの底部せき板のみを有する中間せき板２０ＢＳと、上部せき板のみを有する中間せき板２０ＵＳとが回転軸３、４の軸方向に交互に配置されている。したがって、中間せき板２０ＢＳ、２０ＵＳによる混練物のせき止め効果は、筺体１の上下で不均等となり、底部せき板又は上部せき板が設けられている側が高くなる。これにより、筺体１内の混練物の流れには、側方から見て上下に蛇行した流れが含まれることとなり、混練物が回転軸３、４に沿って送り方向に直線的に流れる場合と比較して、混練度を向上させることができる。本実施例におけるこれ以外の作用効果については、実施例１と同様であるため説明を省略する。

なお、本実施例においては、中間せき板２０ＢＳをサイドせき板と底部せき板とが一体化された板状部材としており、中間せき板２０ＵＳをサイドせき板と上部せき板とが一体化された板状部材としているが、中間せき板２０ＢＳ、２０ＵＳの形状はこれに限定されない。例えば、中間せき板２０ＢＳの底部せき板をなくしてサイドせき板のみとすると共に、中間せき板２０ＵＳの上部せき板をなくしてサイドせき板のみとすることもできる。また、中間せき板２０ＢＳのサイドせき板をなくして底部せき板のみとすると共に、中間せき板２０ＵＳのサイドせき板をなくして上部せき板のみとすることもできる。

［その他の実施例］
本発明の混練装置は、上述した実施例１及び２に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができることは言うまでもない。

例えば、実施例１及び２においては、各パドルＰｎ、Ｐｎ’、Ｑｎ、Ｑｎ’のパドル面の回転中心軸に対する傾きを４５°としているが、パドル面の傾きは４５°に限定されない。各パドルＰｎ、Ｐｎ’、Ｑｎ、Ｑｎ’のパドル面の傾きを適宜調整することにより、混練時の搬送力ないし戻し力を変化させることができる。例えば、実施例１及び２のように、パドル面を各パドルＰｎ、Ｐｎ’、Ｑｎ、Ｑｎ’の螺旋に沿った方向、あるいはそれと直交する方向に調節することにより、混練時の搬送力ないし戻し力を最大にすることができる。パドル面を螺旋に沿った方向、あるいはそれと直交する方向から所定角度ずらすことにより、搬送力ないし戻し力を弱めるようにすることができる。

また、各パドルＰｎ、Ｐｎ’、Ｑｎ、Ｑｎ’でｎが同じ数字の１組又は複数組のパドルを、パドル面が回転軸３、４の軸方向に沿った方向にある平相の平相パドルに置き換えることもできる。

また、実施例１及び２においては、混練の主要区間にある各パドルＰｎ、Ｐｎ’、Ｑｎ、Ｑｎ’（ｎ＝６〜１４）の配置を、「正相、正相、逆相」の相順序で周期的に繰り返される配置としているが、必ずしも周期性を有する必要はない。逆相パドルが配列される区間が一つあるいは複数あればよい。また、逆相パドルに続いて逆相パドルが配列される区間があってもよく、この場合、最初のあるいは続く逆相パドルの混練物排出側、あるいは両逆相パドルの混練物排出側にそれぞれ中間せき板２０、２１ないし底部せき板２１ＢＳを取り付けるようにしてもよい。

また、実施例１及び２においては、各パドルＰｎ、Ｐｎ’、Ｑｎ、Ｑｎ’（ｎ＝７〜１５）を二条の螺旋配列としているが、各パドルの配列はこれに限定されない。例えば、各パドルＰｎ’Ｑｎ’（ｎ＝７〜１５）を設けることなく、全パドルを一条の螺旋配列とすることができるし、各パドルＰｎ、Ｐｎ’、Ｑｎ、Ｑｎ’（ｎ＝１〜１５）のうちのある区間を二条、あるいはそれ以上の多条の螺旋配列とすることもできる。この場合、各条の螺旋はそれぞれ同じ螺旋ピッチで螺旋方向が同じであり、軸方向に同じ距離にある各条のパドルの相は同じにし、また各条の螺旋は、回転軸の回転方向にそれぞれ所定角度位相がずれているようにする。

また、実施例１及び２においては、中間せき板２０、２１、２０ＢＳ、２１ＵＳが、逆相パドルの送り方向側に逆相パドルと対向するように設けられているが、これに加えて、中間せき板を正相パドルの送り方向側に正相パドルと対向するように設けてもよい。この場合、正相パドルの送り方向側に配置する中間せき板を、正相パドルから中間せき板に向けて押圧される押圧力が過剰にならないようなせき止め効果が小さい小寸法の中間せき板とすることにより、中間せき板と対向するパドルが混練物により摩耗することを抑制することができる。

また、実施例２においては、逆相パドルＰｎ、Ｐｎ’、Ｑｎ，Ｑｎ’（ｎ＝８、１１）の混練物排出側の２箇所で筐体の左側内側部あるいは右側内側部に、該内側部を流れる混練物を部分的にせき止めるせき板を取り付けるようにしているが、他の逆相パドルＰｎ、Ｐｎ’、Ｑｎ，Ｑｎ’（ｎ＝１４）の混練物排出側にも該内側部を流れる混練物を部分的にせき止めるせき板を取り付けるようにしてもよい。この場合、一つ逆相パドルの混練物排出側で、筐体の左側の内側部にせき板を取り付けたら、次の逆相パドルのところでは、右側の内側部にせき板を取り付けるなど、逆相パドルごとにそれぞれ左右を交互に入れ替えて取り付けるようにする。従って、逆相パドルＰｎ、Ｐｎ’、Ｑｎ，Ｑｎ’（ｎ＝１４）の混練物排出側に取り付けるせき板は、逆相パドルＰｎ、Ｐｎ’、Ｑｎ，Ｑｎ’（ｎ＝１１）の混練物排出側に取り付けるせき板とは、取り付ける内側部の左右が逆になる。せき板はサイドせき板を有する中間せき板２０ＢＳ、２０ＵＳとしてもよく、あるいはそれから底部せき板、上部せき板を除いたサイドせき板のみとしたせき板であってもよい。

また、実施例２において、中間せき板２０ＢＳと中間せき板２０ＵＳの取り付け位置を入れ替え、中間せき板２０ＢＳを、逆相パドルであるパドルＰ１１、Ｐ１１’、Ｑ１１、Ｑ１１’の混練物排出側に、中間せき板２１ＵＳを、逆相パドルであるパドルＰ８、Ｐ８’、Ｑ８、Ｑ８’の混練物排出側に取り付けるようにしてもよい。

１……………… 筐体
３、４………… 回転軸
２０、２１…… 中間せき板
２１Ｂ………… 底部せき板
２１Ｓ………… サイドせき板
２１Ｕ………… 上部せき板
２１ＢＳ、２１ＵＳ……… 中間せき板
Ｍ、Ｍ２……… 混練装置
Ｐｎ、Ｐｎ’、Ｑｎ、Ｑｎ’……… パドル
Ｐ１〜Ｐ７、Ｐ９、Ｐ１０、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１５……… 正相パドル
Ｐ７’、Ｐ９’、Ｐ１０’、Ｐ１２’、Ｐ１３’、Ｐ１５’……… 正相パドル
Ｐ８、Ｐ８’、Ｐ１１、Ｐ１１’、Ｐ１４、Ｐ１４’ ……… 逆相パドル
Ｑ１〜Ｑ７、Ｑ９、Ｑ１０、Ｑ１２、Ｑ１３、Ｑ１５……… 正相パドル
Ｑ７’、Ｑ９’、Ｑ１０’、Ｑ１２’、Ｑ１３’、Ｑ１５’……… 正相パドル
Ｑ８、Ｑ８’、Ｑ１１、Ｑ１１’、Ｑ１４、Ｑ１４’ ……… 逆相パドル

Claims (2)

1. 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一の回転軸と、外周に撹拌部材としてのパドルを所定の螺旋ピッチで、第一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二の回転軸とを筐体内で平行に配置して互いに不等速で逆方向に回転させ、投入口から投入された材料をパドルにより混練して混練物を排出口から排出する混練装置であって、
   前記複数のパドルは、パドル面が混練物を送り方向に進める方向に向いた正相パドルと、パドル面が混練物を逆方向に戻す方向に向いた逆相パドルとを含み、
   前記排出口から排出される混練物を所定の高さまでせき止める排出側せき板が設けられ、
   前記排出側せき板の投入口側で逆相パドルの混練物排出側の筐体底部と両回転軸との間に、該底部を流れる混練物を部分的にせき止める底部せき板が取り付けられることを特徴とする混練装置。
2. 前記底部せき板は、筐体の底部から筐体の一方の内側部又は両方の内側部に延びており、該一方又は両方の内側部を流れる混練物を部分的にせき止めることを特徴とする請求項１に記載の混練装置。

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