JP6099968B2 - 混練装置 - Google Patents

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。

特開２００６−２３９５５４号公報 再公表特許ＷＯ２００９／０４４６０８

上述した混練装置では、第１と第２の回転軸に設けられた混練部材（ロッドやパドル）の回転軸の軸端からの各位置は、それぞれ同じになっている。従って、両回転軸の回転に従って第１と第２の回転軸の軸端から同じ位置で対向する各混練部材が衝突しないようにするために、第１と第２の回転軸間の距離を混練部材のサイズに応じて離す必要があり、一方の回転軸の混練部材の先端が他方の回転軸の外周面に近接できる距離が限定されてしまう。このため、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効果が低減する、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、機体を小型化でき、かつ高いセルフクリーニング効果が得られる混練装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決する本発明は、
混練部材を軸方向に所定ピッチずらす毎に周方向に所定の角度ピッチずらして螺旋状に配置した第１の回転軸と、混練部材を前記所定ピッチずらす毎に逆周方向に所定角度ピッチずらして逆螺旋状に配置した第２の回転軸と、を平行に配置して互いに不等速に回転させることにより被混練物を混練する混練装置であって、
第１と第２の回転軸の角度ピッチの比は第１と第２の回転軸の回転数の比と同比に設定されており、
第１の回転軸の各混練部材は、第２の回転軸の各混練部材とは、その回転軸の軸端からの取り付け位置が前記所定ピッチの１／２だけ互いにずれており、
前記第１の回転軸の混練部材は、扇形状の平板部とその中央に回転軸に垂直に立設された柱状部とから構成され、
前記第２の回転軸の混練部材は、扇形状の平板部とその中央から所定角度ずれた位置に回転軸に垂直に立設された柱状部とから構成され、
前記第１と第２の回転軸の各混練部材は、それぞれ第１の回転軸の混練部材の柱状部が、第２の回転軸の隣接する２つの混練部材の柱状部の間の空間にはまり込むように、第１と第２の回転軸に取り付けられることを特徴とする。

本発明では、第１の回転軸の各混練部材は、第２の回転軸の各混練部材とは、回転軸の軸端からの取り付け位置が互いにずれているので、両回転軸が回転したとき第１と第２の回転軸の対向する混練部材が衝突する危険が少なくなる。従って、第１と第２の回転軸間の距離を、取り付け位置をずらさない場合よりも短くでき、一方の回転軸の混練部材の先端を他方の回転軸の外周面により近接させることができ、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効果をより高めることができる。

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。 図２のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。 （ａ）はパドルの外観を示す斜視図、（ｂ）はその平面図、（ｃ）はその正面図、（ｄ）はその側面図、（ｅ）は（ｃ）のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。 （ａ）は他のパドルの外観を示す斜視図、（ｂ）はその平面図、（ｃ）はその正面図、（ｄ）はその側面図、（ｅ）は（ｃ）のＣ−Ｃ’線に沿った断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は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パドルの回転状態を、回転角を細かくして示した説明図である。 （ａ）は図６（ｃ）のパドルＰ４付近の拡大図、（ｂ）はパドルＰ４付近の柱状部の近接状態を説明する説明図、（ｃ）は（ａ）のＥ−Ｅ’線に沿った断面図である。 （ａ）は断面が菱形の混練部材の外観を示す斜視図、（ｂ）はその平面図、（ｃ）はその正面図、（ｄ）はその側面図、（ｅ）は（ｃ）のＤ−Ｄ’線に沿った断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は図１０の混練部材の回転軸への取り付けを説明する説明図である。 ロッド形状の混練部材の斜視図である。

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（混練部材）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１ａ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１ｂ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。２本の回転軸３、４の間隔は、一方の回転軸に配置されたパドルの先端と他方の回転軸の外周の間に僅かに隙間が生じる位置まで近づけているため、筐体１の幅を小さくすることができる。

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の外周には混練部材としてのパドルＰ１〜Ｐ１３、Ｐ１’〜Ｐ１３’が、回転軸４の外周にはパドルＱ１〜Ｑ１３、Ｑ１’〜Ｑ１３’がそれぞれ立設されている。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はそれぞれ同一形状、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。代表してパドルＰ１が図４（ａ）〜（ｅ）に図示されている。パドルＱｎ’はこれらとは形状が異なっており、代表してパドルＱ１’が図５（ａ）〜（ｅ）に図示されている。以下では、代表して回転軸３に取り付けたパドルＰ１に符号２０を付して、また回転軸４に取り付けたパドルＱ１’に符号４０を付して、説明を行うが、その説明は、他のパドルＰｎ、Ｐｎ’、Ｑｎ、Ｑｎ’並びにそれらが取り付けられる回転軸にも当てはまるものである。

パドル２０は、その下面の中央で、パドル２０を回転軸３、４に取り付けるための金属製の取付台６０と溶接などで一体化されている。取付台６０には、パドル２０を回転軸３、４に取り付けるためのボルト穴６１、６２が形成される。取付台６０の下面は、回転軸３、４の外周の曲率に合わせた円弧状となっている。

パドル２０は、図４（ａ）〜（ｅ）に示すように、扇形状の平板部２２とその中央に設けられ回転軸３、４に垂直に立設される柱状部２１が一体に形成されている。図４（ｃ）で、平板部２２の下面２７は回転軸３、４の外径よりもやや大きい径の円弧状となっていて、上面２８はこれと同心で一方の回転軸の中心と他方の回転軸の外周面との距離よりやや小さい径の円弧状となっている。平板部２２の二つの端面２９、３０のなす角度βは１５０°となっている。平板部２２の二つの側面３２、３３は互いに平行で回転軸に垂直に配置されているため、平板部２２の厚さｔは図４（ｂ）に示すように一定となっている。図４（ｅ）に示すように、パドル２０は充実断面となっている。

柱状部２１は、図４（ｂ）で紙面と平行な面で切断した場合の断面形状が菱形の４角柱状となっていて、柱状部２１の二つの側面２３、２４が平板部２２の一方の側面３２から、また柱状部２１の他の二つの側面２５、２６が平板部２２の他方の側面３３から、それぞれ突出した形となっている。柱状部２１の断面の大きさは下面３１に対して上面３４がやや大きくなっている。柱状部２１の下面３１は、平板部２２の下面よりやや外側（図４（ｃ）では上側）となっている。平板部２２の上面２８は、回転軸と同心の円弧状に湾曲している。

パドル４０もパドル２０と同様に平板部２２に柱状部２１が設けられた構成となっているが、柱状部２１の位置がパドル２０と異なっている。図５（ｃ）の平板部２２の中心線と柱状部２１の中心線のなす角度γは、パドルＱ’ｎの柱状部２１の中心線と回転軸４の軸長方向で同位置に取り付けられるパドルＱｎの柱状部２１の中心線とのなす角度（図３の角度α）が１４４°（７２°の２倍）となるように、３６°とする。このようにすることによって、軸方向の同位置に配置されるパドルＱｎ、Ｑｎ’の角度ピッチを所定の角度としつつ、平板部２２の角度βを大きくすることができる。柱状部２１と平板部２２の形状はパドル２０と同様であるから、各部に図４（ａ）〜（ｅ）と同じ符号を付して詳しい説明は省略する。

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６（ｃ）に図示されている。図６（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６（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６（ａ）にパドルＰｎ、Ｑｎだけを取り出して、また図６（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’には陰影が付されている。

また、図６において、右側には、角度が示されている。０°の角度は、図６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、Ｒ１〜Ｒ１３（回転軸３）、Ｓ１〜Ｓ１３（回転軸４）は、回転軸の軸方向に沿ったパドルの取り付け位置で、取り付け位置間の距離（軸方向のピッチ）はすべて２ｄの等距離となっている。この軸方向のピッチ２ｄは、柱状部２１の軸方向の厚さ（長さ）よりやや大きくなっており、回転軸３、４が回転するとき、互いに隣接するパドル（例えば、パドルＰ１とパドルＱ１）が接触することがないような長さに設定されている。このような設定により、パドルの数を一定とした場合、パドルを傾けて配置した場合に比べて筐体の長さを小さくすることができ、混練装置を小型化できる。

また、回転軸３、４の軸端からの取り付け位置Ｒ１〜Ｒ１３、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り、一方の回転軸３のパドルＰｎの軸方向の取り付け位置（Ｒ１〜Ｒ１３）と他方の回転軸４のパドルＱｎの軸方向の取り付け位置（Ｓ１〜Ｓ１３）とは互いに軸方向に軸方向ピッチ２ｄの１／２（＝ｄ）だけ位置がずれている。また、回転軸３、４間の距離は、各回転軸３、４が回転したとき各回転軸の混練部材の先端（パドル２０、４０の上面２８、３４）が相手側の回転軸の外周面に近接して、混練部材の先端が対向する回転軸の外周面に付着した混練物を掻き落しセルフクリーニングできるような値に設定される。

このように、本実施例では、回転軸３の各パドルＰｎは、回転軸４の各パドルＱｎとは、回転軸の軸端からの取り付け位置Ｒｎ、Ｓｎが同一でなく互いに軸方向ピッチ２ｄの１／２だけずれている。同一の取り付け位置であると、各パドルＰｎ、Ｑｎが衝突する危険性が大きくなるが、上述したように、距離ｄだけずれているので、その危険性はすくなくなる。従って、回転軸３、４間の距離を、取り付け位置をずらさない場合よりも短くでき、一方の回転軸の混練部材の先端を他方の回転軸の外周面により近接させることができるので、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効果をより高めることができる。

パドルＰｎとパドルＱｎは、以下に説明するように、回転軸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。

まず、パドルＰ１は、図６（ａ）に示したように、軸方向のＲ１の位置で９０°（ｂ）の角度位置に、パドルＰ２はＲ２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１８０°（ｃ）の角度位置に、パドルＰ３はＲ３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２７０°（ｄ）の角度位置に、パドルＰ４は、Ｒ４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０°（ａ）の角度位置に取り付けられる。以下、同様に、パドルＰ５〜Ｐ１３は、それぞれＲ５〜Ｒ１３の位置に、時計方向に９０°ずつずらして取り付けられる。このようにパドルＰｎは軸方向に所定ピッチ（距離２ｄ）ずれる（移動する）ごとに周方向（時計方向）に９０°の角度ずらして配置されるので、パドルＰｎの並びは螺旋ピッチＬ（＝８ｄ）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６でみて左方向に搬送される。

一方、パドルＱ１は、図６（ａ）に示したように、回転軸４の軸方向のＳ１の位置で０°（Ａ）の角度位置に、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２８８°（Ｅ）の角度位置に取り付けられる。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２１６°（Ｄ）の角度位置に、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１４４°（Ｃ）の角度位置に、パドルＱ５は、Ｓ５の位置でパドルＱ４の角度位置からさらに反時計方向に７２°ずらした７２°（Ｂ）の位置に取り付けられる。以下、同様に、Ｑ６〜Ｑ１３は、それぞれＳ６〜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。

このようにパドルＱｎは軸方向に２ｄの距離移動するごとに逆周方向（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（＝１０ｄ）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。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（＝１０ｄ）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。

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、それぞれ隣接するパドル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７を参照して後で説明するように、回転軸３、４の回転に従って隣接する軸方向位置にあるパドルＰｎ、Ｑｎ（Ｐｎ、Ｑｎ＋１）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６（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Ｒ１の位置で、時計方向にパドルＰ１と１８０°（９０°×２）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Ｒｎ（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Ｒｎ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６（ｃ）、図２に図示されている。

同様に、図６（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、柱状部２１の中心位置が反時計方向にパドルＱ１と１４４°（７２°×２）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、柱状部２１の中心位置が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１８０°（柱状部２１の位置に着目すると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６（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、回転軸３と４の回転数比と同比の角度ピッチで、また回転軸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６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。

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１ａ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１ｂに向けて搬送される。このとき、回転軸３と回転軸４の間の空間で、回転軸３に取り付けられたパドルＰｎ、Ｐｎ’と回転軸４に取り付けられたパドルＱｎ、Ｑｎ’が、互いの柱状部の側面がほぼ並行となるような状態で接近するので、柱状部の側面に付着した被混練物が隣接した軸方向位置のパドルの柱状部により掻き落とされ、高いセルフクリーニング効果が得られる。また、隣接した軸方向位置のパドルの平板部は常に平行な位置関係にあるが、回転が不等速であるため相対的に回転軸の回転方向に動いていて、平板部の側面に付着した被混練物も隣接した平板部により掻き落とされる。

この状態が、図７、図８に図示されている。図７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ｋの値を示した矩形の下側に、回転軸３、４の総回転数が図示されている。ｋ＝０のパドルの位相は、図２、図６（ｃ）でＳ１、Ｑ１に位置するパドルを右側からみたときのもので、回転軸３のパドルはＰ、Ｐ’、回転軸４のパドルはＱ、Ｑ’で図示されている。パドルの陰影図示は、図２、図６（ｃ）のものに対応している。なお、図７、図８においては、パドルＱｎ、Ｑｎ’が手前側となっているため、本来はパドルＰｎ、Ｐｎ’の一部は見えないが、柱状部２１の位置関係をわかりやすくするためにその部分も実線で図示してある。

図８は、対向するパドルが近接するときの状態を、回転軸４が８°刻みで順次回転させた時の状態を示すもので、回転軸３は、１０°ずつ逆回転し、図８の左側に示したものは、図７のｋ＝１の状態に達するまでの回転状態を、また、右側に示したものは、ｋ＝１３の状態に達するまでの回転状態を示している。

回転軸３、４は、図７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＝１、３、５、７、１１、１３、１５、１７のときに互いに軸方向位置が隣接するパドルの柱状部２１が近接する。

このように、ｋ＝０〜２０を一周期とする間に、軸方向位置が隣接するパドルＰ、Ｐ’、Ｑ、Ｑ’の側面同士が、８回近接する。この隣接するパドルの近接により、高いセルフクリーニング効果が得られる。また、各パドルは柱状部が設けてあるので、平板状のパドルに比較して、隣接するパドルの面積が大きいので、圧縮効果、解砕効果を更に向上させることができる。

また、本実施例では、回転軸３の各パドルＰｎは、回転軸４の各パドルＱｎとは、回転軸の軸端からの取り付け位置Ｒｎ、Ｓｎが同一でなく互いに軸方向ピッチ２ｄの１／２だけずれているので、回転軸３、４間の距離を、取り付け位置をずらさない場合よりも短くでき、一方の回転軸の混練部材の先端を他方の回転軸の外周面により近接させることできるので、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効果をより高めることができる。このパドルＰｎ、Ｑｎの取り付け位置のずれは、軸方向ピッチ２ｄの１／２ではなく、他の値とすることもできる。その場合は、隣接するパドルＰｎ、Ｑｎのパドル面間の距離は、ｎが偶数か奇数かで異なるようになるが、いずれの場合でも、隣接するパドルＰｎ、Ｑｎが両回転軸の回転に伴って衝突することのないような値に設定され、同様な圧縮効果、解砕効果、セルフクリーニング効果が得られる。

このような圧縮効果、解砕効果、セルフクリーニング効果は、各Ｓ１〜Ｓ１３、Ｒ１〜Ｒ１３に配置された全てのパドルに関しても同様であり、全体として、各効果を飛躍的に向上させている。

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（同位置に設けられた二つのパドルの柱状部がなす角度）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、隣接する軸方向位置での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２条の螺旋配列にするのではなく、図６（ａ）、（ｂ）に示したように、１条の螺旋配列としてもよい。この場合、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７のｋ＝１１、１３、１５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、隣接するパドルの柱状部が接近した位置関係になる期間があり同様な効果を得ることができる。

また、上記実施例では、パドルの平板部が回転軸と直交するように配置したが、あるパドルの平板部とこれと隣接する軸方向位置のパドルの柱状部がぶつからない範囲で、傾けて配置してもよい。

図９（ａ）、（ｂ）に図６（ｃ）のパドルＰ４付近の拡大図を、図９（ｃ）に図９（ａ）のＥ−Ｅ’線に沿った断面図を示す。回転軸４に取り付けられた二つのパドルＱ４とＱ５’の柱状部の間の空間に、回転軸３に取り付けられたパドルＰ４の柱状部がはまり込むような位置関係となっていることがわかる。パドルＱ４の柱状部の側面２４ａとパドルＰ４の柱状部の側面２６ａとが、また、パドルＰ４の柱状部の側面２３ａとパドルＱ５’の柱状部の側面２５ａとがそれぞれ平行に近い位置関係で接近し、互いの側面に付着した被混練物を効果的に掻き落とすことができ、また各側面間で混練物の圧縮、解砕を行うことができる。

図７、図８で説明したように、回転軸３、４が回転するにつれて、軸方向の他の箇所でも、図９（ｃ）と同様の位置関係となる期間があり、軸方向の全長にわたって高い圧縮効果、解砕効果、セルフクリーニング効果が得られる。

次に、本発明の第２の実施例について説明する。第２の実施例は、第１の実施例の混練部材の形状を変更したもので、筐体と駆動機構の構成、混練部材の配置は第１の実施例と同様である。そのため、以下では、第１の実施例と異なる部分についてだけ説明を行う。

図１０（ａ）〜（ｅ）に第２の実施例で用いる混練部材４１の構造を示す。混練部材４１は、第１の実施例のパドル２０から平板部２２を取り除いて柱状部のみとした形状となっている。すなわち、混練部材４１は、回転軸の表面に対してほぼ垂直な４つの側面４３、４４、４５、４６とこれらの側面とほぼ直交する下面４７、上面４８からなる断面形状が菱形の４角柱状の形状をしている。第１の実施例と同様に、取付板６０と溶接等によって一体化されているが、平板部がないため、下面４７が取付板６０の上面と接合している。パドルＰ１〜Ｐ１３、Ｐ１’〜Ｐ１３’、Ｑ１〜Ｑ１３、Ｑ１’〜Ｑ１３’はすべて同一の形状となっている。

図１１（ａ）〜（ｃ）に混練部材４１の回転軸への取り付け状態を示す。混練部材Ｐ１〜Ｐ１３、Ｐ１’〜Ｐ１３’、Ｑ１〜Ｑ１３の軸方向の配置は、図６（ａ）〜（ｃ）と同一となっている。混練部材Ｑ１’〜Ｑ１３’の回転方向の位置は、取付板の位置で見ると回転方向（周方向）の位置が図６（ａ）〜（ｃ）とは異なっているが、柱状部の位置に着目すると図６（ａ）〜（ｃ）と同一の配置となっている。したがって、柱状部の位置に着目すると、全体としても図６（ａ）〜（ｃ）と同一の配置となっている。そのため、第１の実施例と同様に隣接する柱状部同士が回転軸３と回転軸４の間の空間で接近し、両回転軸の回転に伴って隣接する柱状部の側面間で高い圧縮効果、解砕効果、セルフクリーニング効果が得られる。

第１の実施例、第２の実施例ともに、柱状部の形状は菱形断面の４角柱形状以外の形状とすることができる。図１２に混練部材を円柱状の柱状部のみからなるピン形状とした例を示す。ピン５０はパドル２０等と同様にステンレススチールなどの金属製であり、一方の端部にねじが切ってあり回転軸３に設けたネジ孔にネジ止めする構造としてある。ピン５０の配置は図６（ａ）〜（ｃ）と同様であり、軸方向の配置間隔は、ピン５０の直径よりやや広くしてある。

混練部材の柱状部の形状は、他の形状、例えば菱形断面以外の角柱状等とすることができる。また平板部の形状も、図４等に示したものと異なる形状とすることができる。

図６（ａ）〜（ｃ）あるいは図１１（ａ）〜（ｃ）では、二つの回転軸で、混練部材の軸方向の位置を軸方向ピッチの１／２だけずらしたが、このずらし量は、上述したように、隣接する混練部材が接触しない範囲で変更することができる。

１ 筐体
１ａ 投入口
１ｂ 排出口
２ フレーム
３、４ 回転軸
３ａ、４ａ 右端部
３ｂ、４ｂ 左端部
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 パドル
２１ 柱状部
２２ 平板部
２３、２４、２５、２６ 側面
２７ 下面
２８ 上面
２９、３０ 端面
３１ 下面
３２、３３ 側面
４１ 混練部材
４３、４４、４５、４６ 側面
４７ 下面
４８ 上面
５０ ピン
６０ 取付台
６１、６２ ボルト穴

Claims (3)

1. 混練部材を軸方向に所定ピッチずらす毎に周方向に所定の角度ピッチずらして螺旋状に配置した第１の回転軸と、混練部材を前記所定ピッチずらす毎に逆周方向に所定角度ピッチずらして逆螺旋状に配置した第２の回転軸と、を平行に配置して互いに不等速に回転させることにより被混練物を混練する混練装置であって、
   第１と第２の回転軸の角度ピッチの比は第１と第２の回転軸の回転数の比と同比に設定されており、
   第１の回転軸の各混練部材は、第２の回転軸の各混練部材とは、その回転軸の軸端からの取り付け位置が前記所定ピッチの１／２だけ互いにずれており、
   前記第１の回転軸の混練部材は、扇形状の平板部とその中央に回転軸に垂直に立設された柱状部とから構成され、
   前記第２の回転軸の混練部材は、扇形状の平板部とその中央から所定角度ずれた位置に回転軸に垂直に立設された柱状部とから構成され、
   前記第１と第２の回転軸の各混練部材は、それぞれ第１の回転軸の混練部材の柱状部が、第２の回転軸の隣接する２つの混練部材の柱状部の間の空間にはまり込むように、第１と第２の回転軸に取り付けられることを特徴とする混練装置。
2. 前記第１と第２の回転軸の各混練部材の柱状部は、４角柱状で、その二つの側面が前記扇形状の平板部の一方の側面から、また他の二つの側面が該平板部の他方の側面から突出した形となっていることを特徴とする請求項１に記載の混練装置。
3. 前記第１の回転軸の混練部材の柱状部は、その側面が、第２の回転軸の混練部材の柱状部の側面と平行になるように、第２の回転軸の混練部材の柱状部の間の空間にはまり込むことを特徴とする請求項２に記載の混練装置。

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