JPH05131128A - 歯車ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は小型化でき、メンテナンスが容易
であり、高温，高圧に耐えることができ、流体の広範囲
の粘度差や流量比率などの条件でも製品の均一化が図れ
るような歯車ポンプを提供することを主要な特徴とす
る。 【構成】 流入孔１１から流体が圧入されると、その流
体はハウジング２の混練室２１，２２内に入り込む。モ
ータの駆動力によって駆動軸７が回転すると、計量ギヤ
ー４１，４２によって回転軸８に駆動力が伝達されて混
練素子２３，２４が回転する。混練素子２３，２４の回
転によって流体が混合および／または混練され、混練さ
れた流体はポリマー流路に流入し、計量ギヤー４１，４
２によって一定量ずつ計量され、第３のプレート４のポ
リマー流路５３から流体通路２５を介して流出孔１２か
ら流出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は歯車ポンプに関し、特
に、２種類あるいはそれ以上の流体を機械的にかつ連続
的に混合および／または混練するような小型の歯車ポン
プに関する。

【０００２】

【従来の技術】混合機，混練機は合成繊維，ゴム，石油
化学，薬品，食品，油脂，プラスチック業などのあらゆ
る分野における原料の配合や製品の均質化，改質化のた
めにはなくてはならない装置である。中でも、２種類以
上の流体を連続的に混合および／または混練する装置
は、コスト，品質安定性，品質改善性などの面から近年
重要となってきており、使用目的にかなった種々の装置
が製作されつつある。

【０００３】従来の連続混合混練装置は、機械的動力の
有無により大きく分けて、機械的に回転駆動される装
置（たとえば、日本粉体工業協会編「混合混練技術」に
よる分類を用いると、容器固定型で水平軸の周りを攪拌
羽根が回転する場合には、混合機としては短軸ロータ
型，スクリュー型など、他方混練機としてはリボン型，
ピンミキサー型，コニーダ型，セルフクリーニング型な
ど）、機械的可動部分のない静止型混合機（モーショ
ンレスミキサー）（たとえばケニックス社製の「スタテ
ィックミキサー」，東レエンジニアリング社製の「ハイ
ミキサー」など）の２通りが挙げられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このうち、静止型混合
機は省力化，省エネルギー，装置の小型化などの利点が
挙げられるものの、流体間の反応を伴い系の粘度が上昇
する場合には混合機内の閉塞あるいは圧力損失の増大を
伴い、運転の続行が不可能になるという問題点がある。
また、流体間の粘度比率，流量比率などの条件を広くと
ることができず、場合によっては混合状態の不均一な製
品しかできないことも生ずる。さらに、混合素子エレメ
ント数の多い場合には、混合機内の洗浄が不十分となり
やすいし、経時的に混合機内にスケールが溜まりやす
く、使用不能となる場合もある。

【０００５】一方、機械的に混合，混練する装置は、一
般的に強力な混合，混練効果を有し、また処理能力も大
きいなどの利点を有するが、大型であり故障した場合の
修理あるいは装置内の掃除が面倒，所要動力が大きく省
エネルギー化につながらない，混合混練すべき流体の数
が多くとることが難しいなどの問題点があった。

【０００６】それゆえに、この発明の主たる目的は、小
型で保守が容易であり、適用流体数を多く選ぶことがで
き、高温，高圧に耐えかつ安定した長時間運転が可能な
歯車ポンプを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
流体を機械的かつ連続的に混合および／または混練する
歯車ポンプであって、流体が流入する流入孔と、混練さ
れた流体が流出する流出孔と、それぞれが対向して設け
られ、回転することによって流入孔に流入した液体を混
練する１対の混練素子と、１対の混練素子の回転に応じ
て混練された流体を流出孔に送り込むための１対の流体
送込み手段とを備えて構成される。

【０００８】請求項２に係る発明は、請求項１に係る発
明の流体送込み手段として計量ギヤーが用いられる。

【０００９】請求項３に係る発明は、請求項１に係る流
体送込み手段としてブースタギヤーが用いられる。

【００１０】請求項４に係る発明は、請求項１に係る１
対の混練素子が複数配列される。請求項５に係る発明
は、請求項１に係る発明の流入孔として複数の流体をそ
れぞれ注入するために複数形成される。

【００１１】請求項６に係る発明は、請求項５に係る発
明の複数の流体のうちの少なくとも１つはポリマー融液
である。

【００１２】

【作用】この発明に係る歯車ポンプは、流入孔から流体
が注入されると、それぞれが対向して回転する１対の混
練素子によって流体が機械的かつ連続的に混合および／
または混練され、１対の流体送込み手段によって混練さ
れた流体が流出孔から流出される。

【００１３】

【実施例】図１はこの発明の一実施例の側面縦断面図で
あり、図２は同じく正面図であり、図３はハウジング２
の側面図であり、図４は第２のプレート３の側面図であ
り、図５は第３のプレート４の側面図であり、図６は第
４のプレート５の側面図である。

【００１４】図１を参照して、歯車ポンプは第１のプレ
ート１とハウジング２と第２，第３および第４のプレー
ト３，４，５と継手６とを含む。第１のプレート１と第
２のプレート３と第４のプレート５は駆動軸７と回転軸
８を軸支しており、駆動軸７は第４のプレート５側で継
手６によってモータ（図示せず）に連結されている。継
手６によって駆動軸７が回転する。第１のプレート１に
は図２に示すように、流入孔１１と流出孔１２とが形成
されており、流入孔１１には混合および／または混練す
べき流体が注入される。なお、混合および／または混練
すべき流体が複数ある場合には、それらに応じて流入口
を形成すればよい。たとえば、第１プレート１の側面に
設ければよい。流出孔１２からは混練された流体が流出
する。なお、流出孔１２はいずれのプレートに設けても
よいが、第１のプレートに設けるのが好ましい。さら
に、第１のプレート１には駆動軸７と回転軸８の一端を
軸支する軸受用孔１３，１４が形成されている。この
際、充分なる軸受が可能である場合には、第１のプレー
ト１を貫通した孔でなくても凹形状であってもよい。

【００１５】ハウジング２には、図３に示すように断面
円形でそれぞれが連なった混練室２１，２２が形成され
ている。混練室２１，２２にはそれぞれ駆動軸７と回転
軸８に、その中心が固定された混練素子２３，２４が設
けられている。混練素子２３，２４はそれぞれほぼ楕円
形状をなし、混練素子２３と２４との接触，混練素子２
３と混練室２１との接触および混練素子２４と混練室２
２との接触によって流体が混合および／または混練され
る。

【００１６】なお、混練素子２３，２４は混合を主とす
るかまたは混練を主とするかまたは同時にどちらも必要
であるかに応じて形状などが決定される。すなわち、図
３に示したように、楕円形に限ることなく、たとえばフ
ラット型，ヘリカル型や断面疑似三角形などが考えられ
る。さらに、混練素子２３，２４の素子数は、駆動軸７
および回転軸８あたり、それぞれ３〜１０個程度が好ま
しい。さらに、混練素子２３，２４の間の歯合部の隙間
は強力な剪断を流体に与えて混練しなければならない際
には、この隙間を小さく（たとえば、０．５ｍｍなど）
すればよい。また、混練素子２３，２４の配列方法も、
目的の混合／混練の程度にするため、素子の駆動軸７お
よび回転軸８上への組込位置，組込角度などを適宜組合
せることができる。さらに、混練素子２３，２４と混練
室２１，２２との隙間は、流体が混練室２１，２２内面
に付着しないように、すなわちセルフクリーニング性を
持たせるべく小さくするのが好都合である。

【００１７】第２のプレート３には図４に示すように、
混練された流体を第３のプレート４側に導くためのポリ
マー流路３１が形成されている。さらに、第２のプレー
ト３には流出孔１２に連通する流体通路２５が形成され
ている。

【００１８】第３のプレート４には図５に示すように、
１対の計量ギヤー４１，４２が駆動軸７および回転軸８
に固定されている。計量ギヤー４１，４２はそれぞれが
回転することによってポリマー流路５３から入った混練
された流体を一定量ずつポリマー流路５４を介して流体
通路２５に送り出すものである。なお、計量ギヤー４
１，４２による計量が必要でなく系の圧力損失をカバー
するだけのためであれば、混練された流体に圧力を加え
て流出させるためにブースタギヤーを用いるようにして
もよい。

【００１９】第４のプレート５には、図６に示すよう
に、駆動軸７および回転軸８の他端を軸支するために軸
受用孔５１，５２が形成されている。

【００２０】上述のごとく構成された歯車ポンプにおい
て、流入孔１１に注入された流体は混練室２１，２２に
流れ込み、図示しないモータの駆動力によって回転する
駆動軸７の回転に伴って計量ギヤー４１により計量ギヤ
ー４２が回転し、回転軸８も回転する。そして、混練室
２１，２２に流れ込んだ流体は混練素子２３，２４によ
って混合／混練される。混練された流体は第２のプレー
ト３のポリマー流路３１から第３のプレート４側のポリ
マー流路５３に流れ込み、計量ギヤー４１，４２によっ
て一定量ずつポリマー流路５４を通り、第２のプレート
３から流体通路２５を介して流出孔１２側に流出する。

【００２１】なお、駆動軸７の回転数は、目的の混合／
混練の度合いにより適宜決定できるが、電力やメンテナ
ンスなどを考慮すると、５０ｒｐｍ以下が好ましい。ま
た、第１のプレート１とハウジング２と第２，第３およ
び第４のプレート３，４および５を組合せた大きさは、
一辺の大きさが３５０ｍｍ以下であることが、電力やメ
ンテナンスや小型性や取扱性などの面から好ましい。

【００２２】さらに、この発明による歯車ポンプに複数
の流体を注入するとき、そのうちの少なくとも１つは単
軸や２軸などの押出機により圧入し、他の添加流体は容
積型ギヤーポンプやプランジャー型ポンプなどにより圧
入することが可能である。さらに、流体としては少なく
とも１つはポリマー、たとえばポリアミド，ポリプロピ
レンなど、または２軸押出機などにより予め混合／混練
された溶融混合物などであり、他の流体としてはジメチ
ルシリコン，改質剤（たとえば導電剤や抗菌剤など）の
入った流体などが好ましい。流体の粘度としては、少な
くとも１つは温度をかけて溶融され、押出機により圧送
され得る粘度範囲内、たとえば低粘度押出機などを用い
れば数十ポイズなども可能であり、通常の押出機では数
万ポイズ程度以下であればよく、他の流体の粘度として
は水のようなものから、容積型ギヤーポンプにより圧入
可能な範囲内（たとえば数ポイズ〜数万ポイズ）であれ
ばよい。

【００２３】一方、流量の例としては、ポリマー融液サ
イドは、約１００ｇ／ｍｉｎ以下、他の流体の流量は
０．０１ｇ／ｍｉｎ以上〜約１００ｇ／ｍｉｎ程度が好
ましい。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、流入
孔から流体が圧入されると、それぞれが対向して回転す
る１対の混練素子によって流体が機械的かつ連続的に混
合および／または混練され、１対の流体送込み手段によ
って混練された流体が流出孔から流出されるようにした
ので、小型化ができ、メンテナンスが容易になるととも
に、高温，高圧に耐えることができ、流体の広範囲の粘
度差，流量比率などの条件でも製品の均一化を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の側面縦断面図である。

【図２】発明の一実施例の正面図である。

【図３】この発明の一実施例におけるハウジングの側面
図である。

【図４】第２のプレートの側面図である。

【図５】第３のプレートの側面図である。

【図６】第４のプレートの側面図である。

【符号の説明】

１ 第１のプレート ２ ハウジング ３ 第２のプレート ４ 第３のプレート ５ 第４のプレート ６ 継手 ７ 駆動軸 ８ 回転軸 １１ 流入孔 １２ 流出孔 １３，１４，３２，３３，５１，５２ 軸受用孔 ２１，２２ 混練室 ２３，２４ 混練素子 ２５ 流体通路 ３１，５３，５４ ポリマー流路 ４１，４２ 計量ギヤー

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体を機械的にかつ連続的に混合および
   ／または混練する歯車ポンプであって、 前記流体が流入する流入孔、 混練された流体が流出する流出孔、 それぞれが対向して設けられ、回転することによって、
   前記流入孔に流入した液体を混合および／または混練す
   る１対の混練素子、および前記１対の混練素子の回転に
   応じて、前記混練された流体を前記流出孔に送り込むた
   めの１対の流体送込み手段を備えた、歯車ポンプ。
2. 【請求項２】 前記流体送込み手段は計量ギヤーを含
   む、請求項１の歯車ポンプ。
3. 【請求項３】 前記流体送込み手段はブースタギヤーを
   含む、請求項１の歯車ポンプ。
4. 【請求項４】 前記１対の混練素子は複数配列されてい
   る、請求項１の歯車ポンプ。
5. 【請求項５】 前記流入孔は複数の流体をそれぞれ注入
   するために複数形成されている、請求項１の歯車ポン
   プ。
6. 【請求項６】 前記複数の流体のうちの少なくとも１つ
   はポリマー融液である、請求項５の歯車ポンプ。