JPH0679662B2 - すりつぶし・混練装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、例えば、口紅等の化粧品やチョコレート等の
食料品、あるいは樹脂製品や石鹸等の原料の混練及び／
またはその原料中に含まれた微粒のすりつぶしを行なう
ための装置に関する。

【従来の技術】

従来より、上述したような混練原料を混練して均質化す
るための装置として、平行な２軸にローラーを相互に接
触するように取り付けて構成したロールミルタイプのも
のや、特開平1-190800号公報に開示されたような、断面
凸レンズ形状のパドルを２軸間で90°の位相差をなすよ
うに組み合わせたタイプのものを挙げることができる。
ところで、上述したような混練原料中には微粒が含まれ
る場合があるが、これらのタイプの混練装置では、ロー
ラー間あるいはパドル間の接触面積が小さいためにその
間ですりつぶされる微粒が少なく、またそのローラーあ
るいはパドルとこれらを収納するバレルとの間からすり
抜ける微粒が多いために、排出された混練原料中には微
粒が多く含まれたままであった。したがって、この混練
原料によって製品が成型された後にも表面に小さな硬い
粒子が現れて、それが人の手などに直接触れたときにざ
らついた感触を与える場合があった。 一方、微粒が混練原料中に残るために製品の表面がざら
つくという問題を解消することのできる混練装置とし
て、いわゆるギヤコンパウンダーを挙げることができ
る。このギヤコンパウンダーは、平行な２軸が上下方向
に数段重ねられ、この平行な２軸に、互いに噛み合うダ
ブルヘリカルギヤがそれぞれ装着された混練装置であ
る。このギヤコンパウンダーでは、混練すべき原料を各
ギヤの間を通るように上から下へ流すことによって、互
いに噛み合う歯と歯の間で原料中に含まれる微粒がすり
つぶされるのと同時に、各ギヤの回転によって原料の混
練が行なわれる。

【発明が解決しようとする課題】

ところが、このギヤコンパウンダーでは、混練原料の粘
度が低い場合は、混練原料を混練するのと同時にその中
に含まれた微粒をすりつぶすことが一応は可能である
が、混練すべき原料が固形状の場合、または粘度が非常
に高い場合は、その原料が歯面に付着して、ギヤから下
へ殆ど流れないという問題があった。したがって、単位
時間当たりに混練原料を処理できる量は非常に少なく、
処理量を多くしようとすると、必然的に装置全体を大き
くせざるを得なかった。 したがって、本発明の解決すべき技術的課題は、原料が
固形状の場合、または粘度が非常に高い場合で、且つそ
の中に微粒が含まれていても、混練と微粒のすりつぶし
を同時に効果的に行なうことによって、単位時間当たり
に処理できる量の増加を図ることである。

【課題を解決するための手段及び作用・効果】

本発明によれば、以下のように構成されたすりつぶし・
混練装置が提供される。 すなわち、この装置は、大略水平方向に延びるすりつぶ
し・混練室を有するとともにすりつぶし・混練室の一端
の中央部に上方から通ずる混練原料の供給口とその他端
に下方から通ずる排出口とを有するバレルと、すりつぶ
し・混練室内を略水平に貫通する状態でバレルに回動自
在に支持された２軸と、この２軸を回転させるための駆
動手段とを備えている。 そして、上記２軸には、バレル内の供給口側において２
軸間で相互に噛合する送りギヤが装着されるとともに、
送りギヤと歯溝が連通し且つ２軸間で相互に噛合する戻
しギヤが装着され、バレルの内面は、送りギヤと戻しギ
ヤの外周面形状に略密に沿うように形成されている。ま
た、送りギヤは、混練原料を排出口側へ送るようにねじ
れ方向が設定されたヘリカルギヤとして構成され、戻し
ギヤは、混練原料を供給口側へ戻すようにねじれ方向が
設定されたヘリカルギヤとして構成されている。 また、送りギヤによる混練原料の推進力を戻しギヤより
も大きくするために、送りギヤを、戻しギヤに対して、
ほぼ同一のねじれ角で歯幅を長く設定したり、ほぼ同一
の歯幅でねじれ角を大きく設定したりすることができ
る。 この構成では、混練原料は、供給口を通じて２軸に装着
された送りギヤの噛合部の上部に供給され、その部分の
歯溝内に入る。そして、送りギヤの２軸間での噛み合い
が進むに従って、歯溝内の混練原料は、相手側のギヤの
歯によってその位置から押し出され、その殆どが歯溝に
沿って排出口側へと移動する。さらに噛み合いが進む
と、歯溝内に残った混練原料は、噛み合う各歯の間で微
粒がすりつぶされながら、軸に沿って排出口側へ移動す
る。 このようにして混練原料が送りギヤと戻しギヤの境界付
近まで送られると、そこでは、送りギヤの歯溝内の混練
原料が排出口側へ進行しようとするのに反し、戻しギヤ
の歯溝内の混練原料が供給口側へ戻ろうとするため、そ
れぞれの歯溝内の混練原料の殆どは、互いに混じり合い
ながら、各ギヤとバレルの内面との間の僅かな隙間から
他の歯溝へ逃げ出して行く。また、さらに噛み合いが進
むと、この歯溝内に残った混練原料は強く圧縮され、そ
の中に含まれた微粒は噛み合う歯によってすりつぶされ
る。この構成では、上述したように戻しギヤよりも送り
ギヤの方が混練原料を強く推進するようにしておけば、
混練原料は、部分的には逆行するにも拘わらず、全体と
しては供給口側から排出対側へ向かって移動する。 このように、上記構成では、微粒をすりつぶしながら混
練原料を全体として混練しながら供給口から排出口へ向
かって送ることができる。また、送りギヤの歯溝の噛合
部分及び噛合直前部分を満たす程度の量ずつ混練原料を
供給すれば、混練原料は送りギヤの噛み合いによって順
次前方へ押し出され、それよりも排出口側の混練原料も
後ろから押されて前方へ進んで行く。このため、混練原
料が歯に付着して進行しないといった問題が生じないの
で、従来とは異なり、十分な処理量を得ることができ
る。したがって、所定の処理量を得るために装置を大型
化する必要が生じることもない。 また、上記構成においては、上記２軸における戻しギヤ
の排出口側の位置に、戻しギヤを通過した混練原料を排
出口側へ推進させるスクリュー手段を装着するととも
に、この２軸におけるスクリュー手段の排出口側の位置
に相互に噛合する混練ギヤを装着し、排出口に、排出す
べき混練原料の量を制限するための絞り手段を装着する
ことが好ましい。なお、混練ギヤとしては、ねじれ角が
送り方向に設定されたヘリカルギヤとねじれ角が戻し方
向に設定されたヘリカルギヤを組み合わせたり、ねじれ
角が送り方向に設定されたヘリカルギヤだけで構成した
り、あるいは、スパーギヤで構成したりすることができ
る。 このように構成すれば、戻しギヤを通過した混練原料
を、スクリュー手段によって、今まで送られてきたより
も速い速度で排出口側へ送ることができる。したがっ
て、絞り手段を絞り込めば、バレル内におけるスクリュ
ー手段よりも供給口側を混練原料で充満させずに、そこ
から排出口寄りの部分だけを混練原料で充満させること
ができる。このようにすれば、この部分には混練ギヤが
設けられているので、混練原料は、このギヤにおける全
ての歯溝とバレルとの間に入り込むことになる。したが
って、混練ギヤを回転させると、全歯溝内の混練原料が
相手側のギヤの歯に押し出されてバレル内を移動するた
め、送りギヤと戻しギヤだけが設けられた装置に比較し
て混練が極めて効果的に行なわれる。 また、上記構成においては、上記バレル内で混練ギヤに
対して排出口側からほぼ接触するように、混練ギヤの噛
合部近傍でのみ開口したストッパーを設けることが好ま
しい。 このように構成すれば、混練ギヤの噛合部を通過した混
練原料だけが排出口から排出されるので、微粒が確実に
すりつぶされた混練原料を得ることができる。

【実施例】

以下に、第１図から第７図に示した本発明の実施例に係
るすりつぶし・混練装置について詳細に説明する。 まず、第１図から第５図に示した第１実施例について説
明する。 第１図はこの装置の部分断面平面図、第２図は第１図の
II−II線断面図、第３図は第２図のIII−III線拡大断面
図である。図示するように、このすりつぶし・混練装置
は、大きく分けて、大略水平方向に延びるすりつぶし・
混練室２を有するバレル１、このバレル１内をほぼ水平
に貫通した状態でバレル１に保持された２本の軸3,4、
相互に噛合するようにこの２本の軸3,4に装着されたヘ
リカルギヤ５〜13、及びこれらのヘリカルギヤ５〜13を
回転させてその間で混練原料のすりつぶし・混練処理を
行なうための駆動手段14から構成されている。 バレル１は、両端に開口部を有するとともにフランジ15
a,15bが形成されたバレル本体15と、このフランジ15a,1
5bにボルト締めされる軸受けプレート16,17とから構成
されている。軸受けプレート16,17には、それぞれベア
リング18,19が内蔵されており、このベアリング18,19に
よって、ヘリカルギヤ５〜13の装着された２本の軸3,4
が回転自在に保持されている。バレル１は、第３図に示
すように、このヘリカルギヤ５〜13の外周形状にその内
面がほぼ沿うように形成されている。また、軸受けプレ
ート16,17の内面側には、混練原料の漏れを防止するた
めにシール部材20,21が取り付けられている。 このバレル１の左側の端部にはすりつぶし・混練室２と
通ずる混練原料の供給口22が形成され、右側の端部には
同じくすりつぶし・混練室２と通ずる混練原料の排出口
23が形成されている。また、供給口22には、すりつぶし
・混練室２内へ混練原料を所定量ずつ供給するための供
給手段39が取り付けられている。また、排出口23は、排
出管24とガイドプレート25、及び排出口の開口部の大き
さを変え得るようにこれらの間で可動に装着された絞り
プレート26から構成されている。また、バレル１の周囲
には、給水管36と排水管37を有するウォータージャケッ
ト35が形成されており、混練すべき原料の種類に応じて
冷水や温水が供給される。 軸３の左側の端部は、カップリング27によってモータ38
と接続されている。また、その回転を軸４にも伝達すべ
く、各軸3,4には、駆動ギヤ28a,28b、及び29a,29bが装
着されていて、これらのモータ38、カップリング27、駆
動ギヤ28,29により駆動手段14が構成されている。な
お、駆動ギヤは、必ずしも設ける必要はない。軸４は、
第２図に示すように、段付き軸本体30と、カラー31と、
エンドプレート32とから構成されている。そして、キー
34の装着された軸本体30に対してヘリカルギヤ5b〜13b
を順に右方向から差し込んだうえで、エンドプレート32
とボルト33によってカラー31を締め込むことによって、
軸４に対してヘリカルギヤ5b〜13bが固定されている。
軸３については断面を図示していないが、軸４と同一の
構成でヘリカルギヤ5a〜13aが固定されている。このヘ
リカルギヤ５〜13は、図示するようにねじれ方向が設定
されている。すなわち、ギヤ5,6,7,9,10,12について
は、混練原料の排出口側への送りギヤとして上方から見
て歯が供給口側から排出口側へ広がるように、ギヤ8,1
1,13については、混練原料の戻しギヤとして逆に排出口
側から供給口側へ広がるように、それぞれねじれ方向が
設定されている。上記のねじれ方向は、第１図におい
て、噛合部分が下方へ回転する場合について述べてある
が、この装置においては、上記と全く反対のねじれ方向
の構成にし、噛合部分を上方へ回転させることも可能で
ある。 この装置による混練原料の混練と、その中に微粒が含ま
れている場合のすりつぶしについて、第４図及び第５図
を用いて説明する。 供給口22からヘリカルギヤ上へ供給された混練原料は、
図で点描で示したように、噛合部の上部で歯と歯の間の
溝に入る。送りギヤ6aの歯溝は送りギヤ7aの歯溝と連通
しているので、ギヤの噛み合いが進行すると、歯溝ａ内
の混練原料は、この歯溝ａと噛み合う相手側のギヤ6bの
歯によって順にその位置から押し出されて、その殆ど
が、歯溝ａに沿って矢印ｈの方向へ進むものと、矢印ｉ
で示すように相手側のギヤの歯を乗り越えてその相手側
のギヤ6bの歯溝ｂへ移動するものとに分かれる。またこ
のとき、混練原料の残りのごく一部分は、矢印ｊによっ
て示すように歯とバレルの間をすり抜けて隣の歯溝ｃへ
移動して、さらに噛み合いが進んだときに相手側のギヤ
6bの歯によって、歯溝ａ内の混練原料と同様の動作を繰
り返す。 次に、第４図に示した送りギヤ7aと戻しギヤ8aの境界部
分では、歯溝ｄ内の混練原料は、歯溝ｄがギヤ7bの歯と
噛み合うことによって矢印h,i,jの各方向へ移動する
が、戻しギヤ8aの歯溝ｅがギヤ8bの歯と噛み合っている
ことによって、矢印ｈ方向へ移動する混練原料は、歯溝
ｅ内を矢印ｎ方向へ移動する混練原料と混ざり合う。さ
らに噛み合いが進んで行くと、歯溝d,eは、ちょうど図
示したギヤ7b,8bの歯溝f,gと同じように、両側で相手側
の歯と噛み合って、その中の混練原料が強制的に圧縮さ
れる。この状態を第５図にＡで示している。この歯溝Ａ
内で強く圧縮された混練原料は、歯の隙間（バックラッ
シ）から矢印ｋで示すように少しずつ逃げて行くが、そ
の隙間を通過する際にも両ギヤの噛み合いが進んで行く
ために、噛み合う歯によってその中に含まれた混練原料
中の微粒がすりつぶされる。また、バックラッシを通過
した混練原料は、歯底Ｂを通り、矢印l,mで示すよう
に、軸方向へ移動する。 混練原料は、以上のようにして歯溝間を移動することに
よって、その中に含まれた微粒がすりつぶされるのと同
時に混練されて軸方向へ移動する。ギヤ5a,5b及び6a,6b
の間でもすりつぶし及び混練の行なわれた混練原料のｈ
方向への移動が生じるため、混練原料は、全体としては
供給口側から排出口へ向かって移動して行くことにな
る。また、混練原料は、後ろから押されて軸方向へ進ん
で行くため、歯への付着によってその処理量が制限され
るということはなく、各ギヤ間で噛み合う分の歯溝を常
に充満させる程度の量を順次供給することによって、従
来と比較すれば、混練原料に含まれる微粒を完全にすり
つぶして、且つかなり多量の混練原料を処理することが
できる。また、混練原料に微粒がない場合、あるいは混
練原料に含まれている微粒のすりつぶしを完全に行なわ
なくてもよい場合は、供給手段39により混練原料を大量
に供給し、バレル内に混練原料を充満させて、混練を主
目的とした運転を行なうこともできる。この方法によれ
ば、処理量を多くしても高い混練効果を得ることができ
る。 次に、第２実施例に係る装置についてその部分断面平面
図である第６図を用いて説明する。 図示するように、この装置では、第１実施例に係る装置
よりも長いすりつぶし・混練室52を有するバレル51の両
側に取り付けられた軸受けプレート65,66によって、２
本の軸53,54が第１実施例と同様にバレル51内を貫通す
るようにほぼ水平に保持されている。この軸53の一端
に、各軸53,54を駆動すべく、モータ68、カップリング6
9、駆動ギヤ70、71からなる駆動手段67が構成されてお
り、各軸53,54におけるバレル内部の駆動手段67寄りの
位置には、第１実施例と同様にねじれ角が設定された送
りギヤ55,56,57,59,60,62及び戻しギヤ58,61,63が、２
軸間で相互に噛合するように装着されている。また、バ
レル51は、その本体部64の内面がヘリカルギヤ55〜63の
外周形状にほぼ沿うように形成されていて、その周囲
に、不図示であるが混練原料の供給口と排出口を有して
おり、且つウォータージャケット83が形成されている点
で、第１実施例と同様に構成されている。 一方、各軸53,54におけるヘリカルギヤ63の右側には、
それぞれ、第１スクリュー73a,73bが軸53,54と一体的に
回転するように装着されており、さらにその右側には、
ねじれ方向が交互に逆向きに設定されたヘリカルギヤ74
〜77が、混練ギヤとして、２軸間で相互に噛合するよう
に装着されている。そして、その右側には、第１スクリ
ュー73a,73bに対して反対のねじれ方向に設定されたス
クリュー78a,78bがカラー79を介して装着されている。
以上説明したヘリカルギヤ55〜63,74〜77、及びスクリ
ュー73,78は、エンドプレート82とボルト81によってカ
ラー80を締め込むことによって、各軸53,54に対して固
定されている。 この構成では、供給口から供給された混練原料は、第１
実施例で説明したのと同じ作用により、その中に含まれ
た混練原料中の微粒がすりつぶされながら混練されて、
ヘリカルギヤ63を排出口側へ通過する。ギヤ63を通過し
た混練原料は、スクリュー73によって排出口側への強い
推進力が与えられ、第１実施例で説明したものと同じ絞
りプレートが排出口で絞り込まれることで、スクリュー
73a,73bよりも供給口側ではバレル内に混練原料が充満
していないにも拘わらず、このスクリュー73a,73bより
も排出口側では混練原料が充満する。したがってこの部
分に一定の圧力が生じるが、第２スクリュー78a,78bの
ねじれ方向が第１スクリュー73a,73bのねじれ方向とは
逆に設定されていることによって、その内部に収納され
たシール部材に過大な圧力が加わることはない。 このように、バレル51内のスクリュー73a,73bよりも排
出口側の部分では、混練原料が充満するために、第１実
施例で説明した通り、この部分では、微粒のすりつぶし
に比べて混練が十分に行なわれる。第１実施例で説明し
たように、ギヤ55〜63だけでもすりつぶしと混練を同時
に行なうことが可能であるが、さらに十分な混練を必要
とするような場合には、このようにスクリュー73とギヤ
74〜77を追加することが極めて効果的である。 また、ギヤ77のすぐ排出口側の位置に、第７図に側面形
状を示したような、バレル51の内面に沿うとともにギヤ
の噛み合い部分にのみ穴84aが形成されたストッパー84
を設けることが好ましい。この場合、軸53,54がその内
部を貫通するため、図示していないが、軸53,54の周囲
にはシール部材が装着される。 このストッパー84を設けることにより、混練原料が穴84
aを通じてしか排出口側に出ないので、噛合部を通過し
て微粒が確実にすりつぶされた混練物のみを得ることが
可能となる。 なお、上記の各実施例で説明した送りギヤ5,6,7,9,10,1
2及び55,56,57,59,60,62は、戻しギヤ8,11,13及び58,6
1,63と同じ個数であっても混練原料の推進力が大きくな
るように、そのねじれ角を、戻しギヤ8,11,13及び58,6
1,63のねじれ角よりも大きい角度に設定してもよい。そ
うすることによって、ギヤの個数を減少させて装置をさ
らに小型化することが可能となる。 また、第２実施例においても、第１実施例と同様に、供
給手段から混練原料を大量に供給し、バレル内に混練原
料を充満させて混練を主目的とした運転を行なうことが
できる。さらに、第２実施例で説明したストッパー84
は、第１実施例においてもギヤのすぐ排出側に設けてす
りつぶし効果を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係るすりつぶし・混練装
置の部分断面平面図、第２図は第１図のII−II線断面
図、第３図は第２図のIII−III線断面図、第４図及び第
５図はすりつぶし・混練状態を示す説明図、第６図は第
２実施例に係るすりつぶし・混練装置の部分断面平面
図、第７図はこの装置に用いられるストッパーの側面図
である。 １……バレル、２すりつぶし・混練室、3,4……軸、5,
6,7,9,10,12……送りギヤ、8,11,13……戻しギヤ、14…
…駆動手段、15……バレル本体、15a,15b……フラン
ジ、16,17……軸受けプレート、18,19……ベアリング、
20,21……シール部材、22……供給口、23……排出口、2
4……排出管、25……ガイドプレート、26……絞りプレ
ート、27……カップリング、28,29……駆動ギヤ、30…
…軸本体、31……カラー、32……エンドプレート、33…
…ボルト、34……キー、35……ウォータージャケット、
36……給水管、37……排水管、38……モータ、39……混
練原料供給手段、51……バレル、52……すりつぶし・混
練室、53,54……軸、55,56,57,59,60,62……送りギヤ、
58,61,63……戻しギヤ、64……バレル本体、65,66……
軸受けプレート、67……駆動手段、68……モータ、69…
…カップリング、70,71……駆動ギヤ、72……軸本体、7
3……第１スクリュー、74,75,76,77……混練ギヤ、78…
…第２スクリュー、79,80……カラー、81……ボルト、8
2……エンドプレート、83……ウォータージャケット、8
4……ストッパー

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】混練原料の混練及び／又は該混練原料中に
   含まれた微粒のすりつぶしを行なうための装置にして、 大略水平方向に延びるすりつぶし・混練室を有するとと
   もに該すりつぶし・混練室の一端の中央部に上方から通
   ずる混練原料の供給口とその他端に下方から通ずる排出
   口とを有するバレルと、すりつぶし・混練室内を略水平
   に貫通する状態でバレルに回動自在に支持された２軸
   と、該２軸を回転させるための駆動手段と、を備え、 上記２軸には、上記バレル内の供給口側において該２軸
   間で相互に噛合する送りギヤが装着されるとともに、該
   送りギヤと歯溝が連通し且つ該２軸間で相互に噛合する
   戻しギヤが装着され、 上記バレルの内面は、上記送りギヤと戻しギヤの外周面
   形状に略密に沿うように形成され、 上記送りギヤは、混練原料を排出口側へ送るようにねじ
   れ方向が設定されたヘリカルギヤとして構成され、上記
   戻しギヤは、混練原料を供給口側へ戻すようにねじれ方
   向が設定されたヘリカルギヤとして構成されたことを特
   徴とするすりつぶし・混練装置。
2. 【請求項２】上記２軸における戻しギヤの排出口側の位
   置には、該戻しギヤを通過した混練原料を排出口側へ推
   進させるスクリュー手段が装着されるとともに、該２軸
   における該スクリュー手段の排出口側の位置には該２軸
   間で相互に噛合する混練ギヤが装着され、 上記排出口には、排出すべき混練原料の量を制限するた
   めの絞り手段が装着されたことを特徴とする請求項１記
   載のすりつぶし・混練装置。
3. 【請求項３】上記送りギヤは、上記戻しギヤに対し、略
   同一のねじれ角で歯幅が長く設定されたことを特徴とす
   る請求項１または２記載のすりつぶし・混練装置。
4. 【請求項４】上記送りギヤは、上記戻しギヤに対し、略
   同一の歯幅でねじれ角が大きく設定されたことを特徴と
   する請求項１または２記載のすりつぶし・混練装置。
5. 【請求項５】上記バレル内で上記混練ギヤに対して排出
   口側からほぼ接触するように、該混練ギヤの噛合部近傍
   でのみ開口したストッパーを備えたことを特徴とする請
   求項１または２記載のすりつぶし・混練装置。