WO2013111724A1 - 混練用ロータ、混練機、及び混練用ロータの製造方法 - Google Patents

混練用ロータ、混練機、及び混練用ロータの製造方法 Download PDF

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森　龍太郎
田中　一成
高司 森部
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Definitions

  • the present invention relates to a kneading rotor for kneading rubber materials and the like, a kneading machine, and a method for manufacturing the kneading rotor, and particularly to its cooling structure.
  • a material such as rubber is kneaded by applying a strong shearing force, so that heat is generated with the kneading.
  • a strong shearing force so that heat is generated with the kneading.
  • the temperature of the rubber becomes excessive due to such heat generation, the quality of the rubber is deteriorated, so that a sufficient cooling capacity is required. If the cooling capacity is insufficient, it is necessary to discharge the rubber to the outside during the kneading, cool it, and knead again after the temperature drops, which greatly affects the productivity.
  • Patent Document 1 describes an example of a kneading machine including a so-called one-piece kneading rotor that integrally forms a rotor shaft and blades.
  • the kneading machine of Patent Document 1 houses a kneading rotor having a rotor shaft having a cooling passage and kneading blades in a mixing chamber.
  • the branch pipe is provided so that the cooling pipe and the inner cavity of the wing part (jacket) communicate with the inner pipe accommodated in the cooling passage formed in the rotor shaft.
  • the cooling medium fed to the cooling passage is reliably introduced into the cavity inside the wing to improve the cooling effect of the wing.
  • the rotor shaft and the blade portion are manufactured as separate parts, and a flow path for the cooling medium is formed on the inner surface of the blade portion in contact with the rotor shaft, and then the rotor shaft and the blade portion are coupled by fitting 2
  • a kneading rotor having a piece structure is also generally known. By employing such a kneading rotor, the cooling capacity can be improved. However, in this case, many man-hours related to the fitting process are required. Therefore, the kneading machine including such a kneading rotor is also disadvantageous in terms of cost.
  • An object of the present invention is to provide a kneading rotor, a kneading machine, and a method for manufacturing a kneading rotor that can improve cooling efficiency while suppressing costs.
  • the thermal resistance of the wing part can be reduced compared to a case where the wing part is made of the same material as the wing part, and the rotor shaft inner surface is cooled by forced convection heat transfer using a refrigerant.
  • the cooling effect can be improved.
  • the flow passage cross-sectional area of the refrigerant generated when the refrigerant flows through the concave portion is increased as compared with the case where the hollow body is not installed in the concave portion and the inner surface of the concave portion is cooled by forced convection heat transfer using the refrigerant. It is possible to prevent the heat transfer rate from being lowered due to the decrease in the flow rate due to the.
  • the cooling effect is improved only by installing the filler, and the cost is not significantly increased.
  • the kneader includes the kneading rotor.
  • the kneading rotor in which the filler of the high thermal conductivity member having a higher thermal conductivity than the material forming the rotor shaft is applied in the concave portion of the wing portion of the rotor shaft, thereby reducing the cost.
  • the cooling efficiency can be improved while suppressing the above.
  • a kneading rotor is manufactured using a method in which a filler is cast in a radial inner side of a blade portion of a rotor shaft in a state where the filler is formed in advance. It becomes possible. Therefore, it is not necessary to carry out a complicated manufacturing process, and it is possible to manufacture a kneading rotor with improved cooling efficiency while suppressing costs.
  • the filler can be surely filled into the recess by the dead weight of the filler by pouring the filler into the recess from the outside of the rotor shaft. For this reason, it is not necessary to carry out a complicated manufacturing process, and a kneading rotor capable of improving the cooling efficiency while suppressing the cost can be manufactured.
  • the cooling efficiency can be improved while the cost is reduced by installing the filler in the concave portion of the blade.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the kneading rotor shown in FIG. 3 taken along the line AA.
  • a kneading machine 10 including kneading rotors 20 and 21 according to the first embodiment of the present invention has a kneading chamber 12 formed inside a casing 11.
  • the kneading machine 10 is a so-called hermetic kneading machine in which a pair of kneading rotors 20 and 21 are arranged in parallel inside the kneading chamber 12.
  • the pair of kneading rotors 20 and 21 are rotated in opposite directions by a drive source such as a motor (not shown), and wing portions 22 and 23 projecting outward are formed on the respective outer surfaces.
  • the wing portions 22 and 23 are formed to be spirally twisted with respect to the axes 24 and 25 of the kneading rotors 20 and 21.
  • the blade portions 22 and 23 are arranged so as to mesh with each other by the rotation of the kneading rotors 20 and 21.
  • a hopper 13 that is in communication with the kneading chamber 12 and into which a kneading material such as a rubber raw material is charged, and a floating weight 14 that press-fits the kneading material charged in the hopper 13 into the kneading chamber 12. And are provided.
  • a drop door 15 for taking out the kneaded material to the outside is attached to the bottom of the kneader 10 so as to be opened and closed.
  • the kneading machine 10 press-fits the kneaded material charged through the hopper 13 into the kneading chamber 12 by the floating weight 14. Next, the kneaded material is kneaded by the meshing action of the kneading rotors 20, 21 rotating in opposite directions and the shearing action generated between the kneading rotors 20, 21 and the inner surface of the kneading chamber 12.
  • the kneading machine 10 takes out the kneaded material from the kneading chamber 12 to the outside by opening a drop door 15 provided at the bottom of the kneading chamber 12, and conveys the material to another process.
  • the kneading rotor 20 includes a tubular rotor shaft 27 having a cavity formed inside, and a spiral wing portion 22 projecting toward the outer surface of the rotor shaft 27.
  • a concave portion 28 formed in a spiral shape along the axis line 24 is formed on the back side of the wing portion 22.
  • the kneading rotor 20 is formed by a so-called metal one-piece structure in which a blade portion 22 having a recess 28 and a rotor shaft 27 are integrally formed by casting or the like.
  • the kneading rotor 20 is provided at one end in the direction of the axis 24, and a closing portion 29 for closing the one end, and an opening provided at the other end in the direction of the axis 24 and communicating with the cavity inside the rotor shaft.
  • the kneaded material is kneaded by the meshing action of the kneading rotor 20 (21) rotating in opposite directions and the shearing action generated between the kneading rotor 20 (21) and the inner surface of the kneading chamber 12.
  • the insertion member 32 is rotating together with the kneading rotor 20, and the cooling medium C introduced from the cooling medium inlet 34 is brought into contact with the inner surface of the pipe housing part 31 from the tip opening 33 to the cooling medium outlet 35. It is in circulation.
  • the cooling medium C comes into contact with the cooling medium contact surface 37 of the filler 36 while being in contact with the inner surface of the pipe housing portion 31 of the kneading rotor 20. In this way, the cooling medium C cools the filler 36 holding the heat propagated from the inner surface of the pipe accommodating portion 31 of the kneading rotor 20 and the concave portion 28 of the blade portion 22 by forced convection heat transfer. Will be done.
  • a rate member filling 36 was installed. Therefore, according to the kneading rotor 20, the thermal resistance of the wing part 22 can be reduced as compared with a state in which the recess 28 is not provided, that is, when the wing part 22 is made of a solid material with the same material as the wing part 22. Can be reduced. Then, the cooling medium contact surface 37 of the filler 36 is cooled by forced convection with the cooling medium C, whereby the cooling effect can be improved.
  • the cooling medium C circulates in the recess 28, the filling body 36 is not installed in the recess 28, and the recess 28 is cooled by forced convection heat transfer by the cooling medium C as a hollow structure. It is possible to prevent a decrease in the flow rate of the cooling medium C that occurs due to an increase in the cross-sectional area. Also in this respect, the cooling effect can be improved.
  • the filling body 36 of a high thermal conductivity member having a higher thermal conductivity than the material forming the rotor shaft 27 is installed in the recess 28 in the blade portion 22 of the rotor shaft 27.
  • the kneading rotor 20 was applied. Therefore, it is possible to improve the cooling efficiency while suppressing the cost.
  • the kneading rotor 50 equipped in the kneading machine 40 according to the second embodiment of the present invention has a plurality of fins 52 that protrude toward the axial center of the rotor 50 on the inner peripheral surface of the filler 51.
  • Have The plurality of fins 52 are formed integrally with the filler 51.
  • the plurality of fins 52 have a flat plate shape and extend in parallel with each other in the direction of the axis 24. Thereby, it has the function to expand the surface area of the filling body 51. Since the plurality of fins 52 are also provided in the filling body 51, the surface area (heat transfer area) of the filling body 51 in contact with the cooling medium C is increased, and the amount of heat transfer between the filling body 51 and the cooling medium C is increased. As a result, the cooling efficiency by the cooling medium C increases. Examples of the shape of the plurality of fins 52 include flat plate fins and needle fins having an angle with respect to the direction of the axis 24, as well as flat plate fins parallel to the direction of the axis 24 as illustrated.
  • the kneading rotor 50 kneads the kneaded material by a shearing action that occurs between the inner surface of the kneading chamber 12 and rotates, and introduces the cooling medium C from the cooling medium inlet 34 of the insertion member 32.
  • the cooling medium C flows from the tip opening 33 to the cooling medium outlet 35 while being thermally connected to the inner surface of the pipe housing 31.
  • the cooling medium C comes into contact with the plurality of fins 52 of the filling body 51 that is thermally connected to the concave portion 28 of the blade portion 22 while being in contact with the inner surface of the pipe housing portion 31 of the kneading rotor 50.
  • the rubber material generates heat at the blade portion 22 due to shearing, and the heat resistance of heat conduction (depending on the thickness) is high, so when viewed in the longitudinal direction of the shaft, the rotor shaft 27 without the blade portion 22 The part of the wing
  • the cooling medium C is enlarged by the plurality of fins 52 of the filling body 51 that are in thermal contact with the recesses 28 of the blade portion 22, and the amount of heat transfer is increased, resulting in a cooling effect. It becomes possible to increase the amount of cooling.
  • the cooling effect can be improved by the plurality of fins 52 of the filling body 51 that are in thermal contact with the concave portion 28 of the blade portion 22. Therefore, the kneading rotor 50 can be efficiently cooled.
  • the wing portion 22 may be formed so as to protrude from the outer surface of the rotor shaft 27 at a certain interval in the direction of the axis 24 of the rotor shaft 27.
  • the kneading rotor 60 has substantially the same configuration as the kneading rotors 20 and 21 of the first embodiment, and is cast using a mold.
  • 65 is formed in the same shape as the recess 62. Further, the filler needs to have a higher melting point than the material forming the rotor shaft 63, and for example, silicon carbide, beryllium oxide, or the like can be used.
  • the filling body 65 is arranged at a position corresponding to the recess 62 in the mold of the rotor shaft 63 so as to be accommodated in the recess 62 formed on the inner peripheral surface of the blade portion 61.
  • the filling body 65 formed in advance in the first step and disposed in the mold in the second step is cast into the recess 62 in the third step (casting step). That is, the material of the rotor shaft 63 is poured into the mold, and the filler 65 is cast into the recess 62.
  • the kneading rotor 60 is obtained in which the filling member 65 of the high thermal conductivity member having a higher thermal conductivity than the material forming the rotor shaft 63 is installed in the recess 62 of the blade portion 61 of the rotor shaft 63. be able to.
  • a method of casting the filler 65 into the concave portion 62 of the blade portion 61 of the rotor shaft 63 in a state where the filler 65 is formed in advance, that is, using cast-in. Can be manufactured. Therefore, it is not necessary to carry out a complicated manufacturing process, it is possible to use an existing mold, and a kneading rotor can be manufactured while reducing costs.
  • the kneading rotor 70 has substantially the same configuration as the kneading rotors 20 and 21 of the first embodiment.
  • the rotor shaft 73 which is a tubular member, is manufactured by casting or the like.
  • the rotor shaft 73 is provided with a blade portion 71 projecting toward the outer surface of the rotor shaft 73.
  • a recess 72 is formed on the inner surface of the rotor shaft 73 on the back side of the wing portion 71.
  • a filling hole 76 that allows the filling body 75 to be filled by communicating the outside and the concave portion 72 at a position facing the blade portion 71, that is, on the opposite side of the blade shaft 71 in the radial direction of the rotor shaft 73.
  • a filler material having a higher thermal conductivity than the material forming the blade portion 71 and the rotor shaft 73 is poured into the recess 72 from the filling hole 76. Moreover, this filler needs to have a lower melting point than the material forming the rotor shaft 73, and for example, aluminum or the like can be used.
  • one filling hole 76 is disposed above, and after filling material is poured from one filling hole 76 into one recess 72 disposed below, one filling hole 76 is replaced with one plug member 77. By welding, the one filling hole 76 is closed.
  • the other filling hole 76 is placed on the other plug material 77.
  • the other filling hole 76 is closed by welding.
  • the hollow recess 72 is formed in advance at a predetermined position, and the filling hole 76 is formed at a position facing the blade portion 71. Then, the filler 75 is installed in the recess 72 by pouring the filler from the filling hole 76.
  • the filling material is poured into the concave portion 72 by its own weight by pouring the filling material from the filling hole 76 disposed above toward the concave portion 72 below, so that the filling body 75 is filled. Can be installed. For this reason, it is not necessary to carry out a complicated manufacturing process, and it is possible to manufacture the kneading rotor 70 that improves the cooling efficiency while suppressing the cost.
  • the kneading rotor 80 has substantially the same configuration as the kneading rotor 50 of the second embodiment.
  • the rotor shaft 83 which is a tubular member, is manufactured by casting or the like.
  • the rotor shaft 83 is provided with a blade portion 81 that projects toward the outer surface of the rotor shaft 83.
  • a recess 82 is formed on the inner surface of the rotor shaft 83 on the back side of the wing portion 81.
  • a filling hole 85 for filling the filler 84 in a part of the wing portion 81 is formed at the same time, and the cylindrical core 87 is accommodated in the pipe accommodating portion 31.
  • the filling hole 85 communicates from the outside of the wing portion 81 to the inside of the recess 82.
  • a filling material having a higher thermal conductivity than the material forming the blade portion 81 and the rotor shaft 83 is poured into the recess 82 from the filling hole 85.
  • one filling hole 85 is disposed above, and after filling material is poured into one recess 82 disposed above from one filling hole 85, one filling hole 85 is disposed on one plug member 88. By welding, one of the filling holes 85 is closed.
  • the other filling hole 85 is disposed on the upper side, and after the filler is poured into the other concave portion 82 disposed on the upper side from the other filling hole 85, the other filling hole 85 is replaced with the other plug member 88.
  • the other filling hole 85 is closed by welding and the core 87 is removed.
  • the hollow recess 82 is formed in advance at the predetermined position, the filling hole 85 is formed in the wing 81, and the core 87 is accommodated in the pipe accommodating portion 31. Keep it. Then, by filling the filling material from the filling hole 85, the filling body 84 is placed in the recess 82, and then the core 87 is removed. Therefore, according to the third example of the method for manufacturing the rotor for kneading, the filler 84 can be installed by reliably filling the recess 82 with the filler by its own weight. For this reason, it is not necessary to carry out a complicated manufacturing process, and it is possible to manufacture the kneading rotor 80 that improves the cooling efficiency while suppressing the cost.
  • the kneading rotor, kneading machine, and kneading rotor manufacturing method of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and appropriate modifications and improvements can be made.
  • the third step is performed in a state where the plurality of fins 52 are formed in the filler 51 in advance.
  • the kneading rotor 50 of the second embodiment is manufactured by the manufacturing method of the second example and the third example, a large amount of filler is filled so as to protrude from the inner surface of the pipe housing portion 31 to the inner peripheral side. . Thereafter, the shape of the protruding material is adjusted by machining or the like to form a plurality of fins 52.
  • the cooling efficiency can be improved while the cost is reduced by installing the filler in the concave portion of the blade portion.

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Abstract

　この混練用ロータは、管形状を有するロータ軸（２７）と、前記ロータ軸（２７）の外周面に設けられる翼部（２２）と、前記翼部（２２）内部に形成される凹部（２８）に設けられ、前記ロータ軸（２７）及び前記翼部（２２）を形成する材質よりも熱伝導率が高い材質の充填体（３６）と、を備える。

Description

混練用ロータ、混練機、及び混練用ロータの製造方法
　本発明は、ゴム材料等を混練する混練用ロータ、混練機、及び混練用ロータの製造方法に関し、特にその冷却構造に係る。本願は、２０１２年１月２５日に、日本に出願された特願２０１２－０１３２２２号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　従来、いわゆるインターナルミキサー等のゴム製造用の混練機においては、ゴム等の材料に強力なせん断力を与えて混練することから、混練に伴って発熱する。このような発熱によってゴムの温度が過大となると、ゴムの品質劣化が生じるため十分な冷却能力が必要となる。そして冷却能力が不足する場合には、混練の途中でゴムを外部に排出して冷却し、温度が低下した後に再度混練する必要が生じてしまうため、生産性に大きな影響を与えてしまう。
　ここで、ロータ軸と翼部とを一体的に形成する、いわゆる１ピース構造の混練用ロータを備えた混練機の一例が特許文献１に記載されている。
　特許文献１の混練機は、冷却通路を形成したロータ軸と、混練用の翼部とを有する混練用ロータを混合室内に収容している。
　また、この混練機においては、ロータ軸内に形成した冷却通路に収容したインナーパイプに、冷却通路と翼部の内側の空洞部（ジャケット）とが連通するように枝管が設けられており、冷却通路に送給した冷却媒体が、翼部の内側の空洞部に確実に導入されるようにして翼部の冷却効果の向上を図っている。
特公昭５２－５３９５号公報
　しかしながら、特許文献１の混練機における混練用ロータは、冷却通路に送給した冷却媒体が、翼部の内側の空洞部に確実に導入されるようにして翼部の冷却効果の向上を図っているものの、翼部の空洞部においては、冷却媒体の流通路の断面積が大きくなってしまう。このため、流速が遅くなることを避けられず、熱伝達率が低下して十分な冷却効果が得られない可能性があった。
　ここで、ロータ軸と翼部とを別個の部品として製造し、ロータ軸に接する翼部の内面に冷却媒体用の流路を形成した後に、ロータ軸と翼部を嵌合にて結合する２ピース構造の混練用ロータも一般に知られている。このような混練用ロータを採用することで、冷却能力の向上を図ることができる。しかし、この場合、嵌合工程に係る多くの工数が必要となってしまう。従って、このような混練用ロータを備える混練機についても、やはりコスト面で不利となってしまう。
　本発明は、コストを抑制しながら、冷却効率向上を図ることのできる混練用ロータ、混練機及び混練用ロータの製造方法を提供することを目的とする。
　本発明の第一の態様によれば、混練用ロータは、管形状を有するロータ軸と、前記ロータ軸の外周面に設けられる翼部と、前記翼部内部に形成される凹部に設けられ、前記ロータ軸及び前記翼部を形成する材質よりも熱伝導率が高い材質の充填体と、を備える。
　上記構成によれば、翼部内部を翼部と同一の材質で中実構造とした場合に比べて翼部の熱抵抗を低減でき、ロータ軸内面を冷媒による強制対流熱伝達によって冷却する際の冷却効果の向上が可能となる。さらに、凹部内に充填体を設置せず、中空構造として凹部の内面を冷媒による強制対流熱伝達によって冷却する場合と比べると、凹部へ冷媒が流通する際に発生する冷媒の流路断面積増加による流速減少に伴う熱伝達率の低下を防止できる。また、充填体を設置するのみによって、冷却効果の向上を図っており、大幅なコストアップとはならない。
　また、上記混練用ロータは、前記充填体の内周面に形成され、内周側に突出するフィンを備えていてもよい。
　このような翼部の凹部に熱的に接触している充填体のフィンによって、冷媒による強制対流熱伝達によって冷却を行う際には、伝熱面積が拡大し、伝熱量が増大するので、結果的に冷却効果を高めることが可能となる。
　また、充填体にのみフィンを設けていることによって、冷媒を流通させた際の圧力損失を大幅に増大させることもない。
　さらに、本発明の第二の態様によれば、混練機は、上記混練用ロータを備える。
　上記構成によれば、ロータ軸の翼部に有する凹部内に、ロータ軸を形成する材質よりも熱伝導率が高い高熱伝導率部材の充填体を設置した混練用ロータを適用したことで、コストを抑制しながら冷却効率の向上が可能である。
　また、本発明の第三の態様によれば、混練用ロータの製造方法は、管状で、外周面に混練用の翼部が設けられたロータ軸を有する混練用ロータの製造方法であって、前記ロータ軸及び翼部の材質よりも、熱伝導率が高い材質よりなる部材を所定の形状に形成する充填体形成工程と、前記充填体形成工程で形成された充填体を、前記ロータ軸の翼部が設けられる位置で、前記翼部の外周面よりも前記ロータ軸の径方向内側となる位置で、前記ロータ軸の鋳型内部に配置する充填体配置工程と、前記充填体配置工程で前記充填体が配置された状態で、前記鋳型に前記ロータ軸の材料を流し込む鋳包工程と、を備える。
　上記混練用ロータの製造方法によれば、充填体を予め形成した状態で、ロータ軸の翼部の径方向内側に充填体を鋳込む方法、即ち、鋳包みを用いて混練用ロータを製造することが可能となる。従って、複雑な製造工程を実施する必要がなく、コストを抑えながら冷却効率向上を図った混練用ロータを製造が可能である。
　本発明の第四の態様によれば、混練用ロータの製造方法は、管状で、外周面に混練用の翼部が設けられたロータ軸を有する混練用ロータの製造方法であって、前記翼部が設けられた位置で、前記ロータ軸の内側に凹部を形成するようにして前記ロータ軸を製造するロータ軸製造工程と、前記ロータ軸及び前記翼部の材質よりも熱伝導率が高い材質よりなる充填材を、前記ロータ軸の外側から前記凹部に充填して充填体を設置する充填工程とを備える。
　上記混練用ロータの製造方法によれば、凹部にロータ軸の外側から充填材を流し込むことで、充填材の自重により充填材を凹部に確実に充填して充填体を設置可能となる。このため、複雑な製造工程を実施する必要がなく、コストを抑制しながら冷却効率向上を図った混練用ロータを製造できる。
　上記混練用ロータ、混練機及び混練用ロータの製造方法によれば、翼部の凹部に充填体を設置することで、コストを抑制しながら、冷却効率向上を図ることが可能となる。
本発明に係る第１実施形態の混練用ロータを備える混練機の縦断面図である。 本発明に係る第１実施形態の混練用ロータの縦断面図である。 本発明に係る第２実施形態の混練用ロータの要部縦断面図である。 図３に示した混練用ロータのＡ－Ａ断面図である。 本発明に係る混練用ロータの製造方法の第１例における第１工程の縦断面図である。 図５に示した混練用ロータの製造方法の第１例における第３工程の縦断面図である。 本発明に係る混練用ロータの製造方法の第２例における第１工程の縦断面図である。 図７に示した混練用ロータの製造方法の第２例における第２工程の縦断面図である。 本発明に係る混練用ロータの製造方法の第３例における第１工程の縦断面図である。 図９に示した混練用ロータの製造方法の第３例における第２工程の縦断面図である。
　以下、本発明に係る複数の実施形態の混練用ロータ、混練機及び混練用ロータの製造方法について図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
　図１に示すように、本発明に係る第１実施形態の混練用ロータ２０，２１を備える混練機１０は、ケーシング１１の内部に混練室１２を形成している。
　混練機１０は、混練室１２の内部に、一対の混練用ロータ２０，２１が平行に配置された、いわゆる密閉式の混練機である。
　一対の混練用ロータ２０，２１は、不図示のモータ等の駆動源により互いに逆方向に回転し、それぞれの外表面に、それぞれ外側に向かって張り出した翼部２２，２３を形成している。
　翼部２２，２３は、混練用ロータ２０，２１の軸線２４，２５に対して螺旋状にねじれて形成されている。これら翼部２２，２３は、混練用ロータ２０，２１の回転により互いに噛み合うように配置されている。
　さらに、混練機１０の上部には、混練室１２に連通してゴム原料などの混練材料が投入されるホッパ１３と、このホッパ１３に投入された混練材料を混練室１２へ圧入するフローティングウェイト１４とが設けられている。
　また、混練機１０の底部には、混練された材料を外部に取り出すためのドロップドア１５が開閉可能に取り付けられている。
　混練機１０は、ホッパ１３を介して投入された混練材料を、フローティングウェイト１４によって混練室１２内に圧入する。
　次に、互いに逆方向に回転する混練用ロータ２０，２１の噛み合い作用および混練用ロータ２０，２１と混練室１２の内表面との間に発生するせん断作用によって混練材料を混練する。
　そして、混練機１０は、混練した材料を、混練室１２の底部に設けられたドロップドア１５を開放することにより混練室１２から外部へ取り出して他の工程に搬送する。
　次に、混練用ロータ２０，２１の詳細構造について説明する。
　なお、一対の混練用ロータ２０，２１は、いずれも同一構造であるために、ここでは、一方の混練用ロータ２０についてのみ説明を行い、他方の混練用ロータ２１の説明は省略する。
　図２に示すように、混練用ロータ２０は、内側に空洞が形成された管状のロータ軸２７と、ロータ軸２７の外面に向けて張り出した螺旋状の翼部２２とを有する。
　ロータ軸２７の内面には、翼部２２の裏側に、軸線２４に沿って螺旋状に形成される凹部２８が形成されている。
　ここで、混練用ロータ２０は、鋳造等により、凹部２８を有する翼部２２とロータ軸２７とを一体的に形成した、いわゆる金属製の１ピース構造で形成されている。
　また、混練用ロータ２０は、軸線２４方向の一端部に設けられ、前記一端部を閉塞する閉塞部２９と、軸線２４方向の他端部に設けられ、ロータ軸内側の空洞に連通する開口部３０を有するパイプ収容部３１と、を有する。
　さらに、混練用ロータ２０は、パイプ収容部３１に挿入部材３２を収容している。
　挿入部材３２は、閉塞部２９から隙間を介して離間した位置に先端開口部３３を配置するようにパイプ収容部３１内に収容されている。
　このため、挿入部材３２の基端部に有する冷却媒体入口３４から導入した冷却媒体Ｃが、先端開口部３３から閉塞部２９との間に流通し、先端開口部３３からパイプ収容部３１の内面に接触しながら冷却媒体出口３５に流通する。
　混練用ロータ２０は、ロータ軸２７の翼部２２に有する凹部２８に充填し、ロータ軸２７を形成する材質（例えば、鋳鉄等）よりも熱伝導率が高い材質で形成した充填体３６を備える。
　充填体３６は、例えば、熱伝導率が５０Ｗ／ｍ・Ｋ程度の炭素鋼、１７０Ｗ／ｍ・Ｋの炭化ケイ素、２７２Ｗ／ｍ・Ｋの酸化ベリリウム、２３７Ｗ／ｍ・Ｋのアルミニウム等の高熱伝導率部材よりなっている。
　なお、充填体３６は、これら以外に好ましい材質を適宜適用できることは言うまでもない。
　充填体３６は、その内周面に、冷却媒体Ｃに接する冷却媒体接触面３７を有し、その外周面に翼部２２の凹部２８に接する翼部接触面３８を有する。
　次に、混練用ロータ２０の作用について説明する。
　互いに逆方向に回転する混練用ロータ２０（２１）の噛み合い作用および混練用ロータ２０（２１）と混練室１２の内表面との間に発生するせん断作用によって混練材料を混練する。
　このとき、挿入部材３２は、混練用ロータ２０とともに回転しており、冷却媒体入口３４から導入した冷却媒体Ｃが、先端開口部３３からパイプ収容部３１の内面に接触しながら冷却媒体出口３５に流通している。
　そして、冷却媒体Ｃは、混練用ロータ２０のパイプ収容部３１の内面に接触しながら、充填体３６の冷却媒体接触面３７に接触する。
　このようにして、冷却媒体Ｃは、混練用ロータ２０のパイプ収容部３１の内面および翼部２２の凹部２８から伝播した熱を保持している充填体３６に対して、強制対流熱伝達による冷却が行われることになる。
　以上、説明したように、第１実施形態の混練用ロータ２０によれば、ロータ軸２７の翼部２２に有する凹部２８内に、ロータ軸２７を形成する材質よりも熱伝導率が高い高熱伝導率部材の充填体３６を設置した。従って、混練用ロータ２０によれば、凹部２８を設けない状態、即ち、翼部２２を翼部２２と同一の材質の部材によって中実構造とした場合に比べて、翼部２２の熱抵抗を低減できる。そして、充填体３６の冷却媒体接触面３７を冷却媒体Ｃにより強制対流で冷却することによって、冷却効果の向上が可能となる。
　さらに、凹部２８内に充填体３６を設置せず、中空構造として凹部２８を冷却媒体Ｃによる強制対流熱伝達によって冷却する場合と比べると、凹部２８へ冷却媒体Ｃが流通する際に、流路の断面積が大きくなることによって発生する冷却媒体Ｃの流速減少を防止できる。この点においても冷却効果の向上が可能となる。
　第１実施形態の混練機１０によれば、ロータ軸２７の翼部２２に有する凹部２８内に、ロータ軸２７を形成する材質よりも熱伝導率が高い高熱伝導率部材の充填体３６を設置した混練用ロータ２０を適用した。従って、コストを抑えながら、冷却効率向上が可能となる。
（第２実施形態）
　次に、本発明に係る第２実施形態の混練用ロータ５０及び混練機４０について説明する。
　なお、以下の各実施形態において、前述した第１実施形態と重複する構成要素や機能的に同様な構成要素については、図中に同一符号あるいは相当符号を付することによって説明を簡略化あるいは省略する。
　図３に示すように、本発明に係る第２実施形態の混練機４０に装備する混練用ロータ５０は、充填体５１の内周面にロータ５０の軸中心に向けて突出する複数のフィン５２を有する。この複数のフィン５２は、充填体５１と一体的に形成されている。
　図４に示すように、複数のフィン５２は平板状をなし、軸線２４方向に互いに平行に並んで延在している。これにより、充填体５１の表面積を拡大する機能を有する。
　複数のフィン５２も充填体５１に設ける事により、冷却媒体Ｃに接触する充填体５１の表面積（伝熱面積）が拡大し、充填体５１と冷却媒体Ｃとの間の伝熱量が増大するので、結果的に冷却媒体Ｃによる冷却効率が高まる。
　なお、複数のフィン５２の形状としては、図示したような軸線２４方向に平行な平板フィンの他、軸線２４方向に対して角度を持った平板フィンや針状フィン等が挙げられる。
　次に、混練用ロータ５０の作用について説明する。
　混練用ロータ５０は、回転に伴い、混練室１２の内表面との間に発生するせん断作用によって混練材料を混練し、挿入部材３２の冷却媒体入口３４から冷却媒体Ｃを導入する。
　冷却媒体Ｃは、先端開口部３３からパイプ収容部３１の内面に熱的に接続しながら冷却媒体出口３５に流通する。
　そして、冷却媒体Ｃは、混練用ロータ５０のパイプ収容部３１の内面に接触しながら、翼部２２の凹部２８に熱的に接続している充填体５１の複数のフィン５２に接触する。
　このとき、ゴム材料がせん断により翼部２２で発熱すること、および熱伝導の熱抵抗（厚さによる）が高いことにより、軸長手方向で見ると、翼部２２がないロータ軸２７よりも、翼部２２の部分の方が高温となる。
　そこで、冷却媒体Ｃが、翼部２２の凹部２８に熱的に接触している充填体５１の複数のフィン５２によって伝熱面積が拡大し、伝熱量が増大するので、結果的に冷却効果を高めることが可能となり、冷却量を増加できる。

　第２実施形態の混練用ロータ５０によれば、翼部２２の凹部２８に熱的に接触している充填体５１の複数のフィン５２によって冷却効果を向上できる。従って、混練用ロータ５０によれば、効率的に冷却できる。
　以上、本発明の第１実施形態及び第２実施形態について図面を参照して説明したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではない。例えば、翼部２２は、ロータ軸２７の軸線２４方向に一定の間隔をあけ、ロータ軸２７の外面に張り出すように形成されてもよい。
　次に、本発明に係る混練用ロータの製造方法の第１例について説明する。
　なお、混練用ロータ６０は、第１実施形態の混練用ロータ２０、２１と略同一の構成となっており、鋳型を用いて鋳造される。
　図５に示すように、混練用ロータ６０の製造方法の第１例における第１工程（充填体形成工程）では、ロータ軸６３を形成する材質よりも熱伝導率が高い材質で形成した充填体６５を凹部６２と同一形状に形成する。また、この充填材は、ロータ軸６３を形成する材質よりも高融点である必要があり、例えば、炭化ケイ素や酸化ベリリウム等を用いることができる。
　次に、第２工程（充填体配置工程）では、ロータ軸６３の外周面で翼部６１が設けられる位置で、前記翼部６１の外周面よりも、ロータ軸６３の径方向内側となる位置、即ち、翼部６１の内周面に形成される凹部６２に収容されるように、ロータ軸６３の上記鋳型における凹部６２に対応する位置へ充填体６５を配置する。
　そして、図６に示すように、第１工程であらかじめ形成し、第２工程において上記鋳型に配置した充填体６５を、第３工程（鋳包工程）で凹部６２に鋳込む。即ち、上記鋳型にロータ軸６３の材料を流し込み、充填体６５を凹部６２に鋳包む。
　このようにして、ロータ軸６３の翼部６１に有する凹部６２内に、ロータ軸６３を形成する材質よりも熱伝導率が高い高熱伝導率部材の充填体６５を設置した混練用ロータ６０を得ることができる。
　混練用ロータ６０の製造方法の第１例によれば、充填体６５をあらかじめ形成した状態で、ロータ軸６３の翼部６１の凹部６２に充填体６５を鋳込む方法、即ち、鋳包みを用いて製造することが可能となる。従って、複雑な製造工程を実施する必要がなく、既存の鋳型を用いることも可能となり、コストを抑えながら混練用ロータを製造できる。
　次に、本発明に係る混練用ロータの製造方法の第２例について説明する。
　なお、混練用ロータ７０は、第１実施形態の混練用ロータ２０、２１と略同一の構成となっている。
　図７に示すように、混練用ロータ７０の製造方法の第２例における第１工程（ロータ軸製造工程）では、管状の部材であるロータ軸７３を鋳造等によって製造する。ロータ軸７３には、ロータ軸７３の外面に向けて張り出した翼部７１が設けられる。ロータ軸７３の内面には、翼部７１の裏側に、凹部７２が形成されている。
　このとき、翼部７１に対向する位置、即ち、翼部７１とはロータ軸７３の径方向の反対側に、外部と凹部７２とを連通し、充填体７５を充填可能とする充填孔７６を同時に形成する。
　次に、図８に示すように、第２工程（充填工程）では、翼部７１及びロータ軸７３を形成する材質よりも熱伝導率が高い材質の充填材を充填孔７６から凹部７２に流し込む。また、この充填材は、ロータ軸７３を形成する材質よりも低融点である必要があり、例えば、アルミニウム等を用いることができる。
　このとき、一方の充填孔７６を上方に配置しておいて、一方の充填孔７６から下方に配置する一方の凹部７２に充填材を流し込んだ後に、一方の充填孔７６を一方の栓材７７により溶接して一方の充填孔７６を閉塞する。
　次に、他方の充填孔７６を上方に配置しておいて、他方の充填孔７６から下方に配置する他方の凹部７２に充填材を流し込んだ後に、他方の充填孔７６を他方の栓材７７により溶接して他方の充填孔７６を閉塞する。
　この第２工程により、翼部７１の凹部７２内に、翼部７１及びロータ軸７３を形成する材質よりも熱伝導率が高い高熱伝導率部材の充填体７５を設置した混練用ロータ７０を得ることができる。
　混練用ロータ７０の製造方法の第２例によれば、所定位置に空洞状の凹部７２をあらかじめ形成し、翼部７１に対向する位置に充填孔７６を形成しておく。そして、充填孔７６から充填材を流し込むことにより、充填体７５を凹部７２に設置する。
　充填材を流し込む際には、上方に配置した充填孔７６から下方の凹部７２に向けて充填材を流し入れることで、充填材の自重により充填材を凹部７２に確実に充填して充填体７５を設置できる。このため、複雑な製造工程を実施する必要がなく、コストを抑制しながら冷却効率向上を図った混練用ロータ７０を製造できる。
　次に、本発明に係る混練用ロータの製造方法の第３例について説明する。
　なお、混練用ロータ８０は、第２実施形態の混練用ロータ５０と略同一の構成となっている。
　図９に示すように、混練用ロータ８０の製造方法の第３例における第１工程（ロータ軸製造工程）では、管状の部材であるロータ軸８３を鋳造等によって製造する。ロータ軸８３には、ロータ軸８３の外面に向けて張り出した翼部８１が設けられる。ロータ軸８３の内面には、翼部８１の裏側に、凹部８２が形成されている。
　このとき、翼部８１の一部に充填体８４を充填するための充填孔８５を同時に形成し、パイプ収容部３１内に円柱形状の中子８７を収容しておく。充填孔８５は、翼部８１の外部から凹部８２の内部に連通する。
　次に、図１０に示すように、第２工程（充填工程）では、翼部８１及びロータ軸８３を形成する材質よりも熱伝導率が高い材質の充填材を充填孔８５から凹部８２に流し込む。
　このとき、一方の充填孔８５を上方に配置しておいて、一方の充填孔８５から上方に配置する一方の凹部８２に充填材を流し入れた後に、一方の充填孔８５を一方の栓材８８により溶接して一方の充填孔８５を閉塞する。
　次に、他方の充填孔８５を上方に配置しておいて、他方の充填孔８５から上方に配置する他方の凹部８２に充填材を流し入れた後に、他方の充填孔８５を他方の栓材８８により溶接して他方の充填孔８５を閉塞し、中子８７を除去する。
　この第２工程により、ロータ軸８３の翼部８１に有する凹部８２内に、翼部８１及びロータ軸８３を形成する材質よりも熱伝導率が高い高熱伝導率部材の充填体８４を設置した混練用ロータ８０を得ることができる。
　混練用ロータ８０の製造方法の第３例によれば、所定位置に空洞状の凹部８２をあらかじめ形成し、翼部８１に充填孔８５を形成し、パイプ収容部３１内に中子８７を収容しておく。そして、充填孔８５から充填材を流し込むことにより、充填体８４を凹部８２に設置し、その後、中子８７を除去する。
　従って、混練用ロータの製造方法の第３例によれば、充填材の自重により充填材を凹部８２に確実に充填して充填体８４を設置できる。このため、複雑な製造工程を実施する必要がなく、コストを抑制しながら冷却効率向上を図った混練用ロータ８０を製造できる。
　なお、本発明の混練用ロータ、混練機及び混練用ロータの製造方法は、前述した各実施形態に限定するものでなく、適宜な変形や改良等が可能である。
　例えば、第２実施形態の混練用ロータ５０を第１例の製造方法で製造する際には、充填体５１にあらかじめ複数のフィン５２を形成した状態で、第３工程を実行することとなる。
　また、第２実施形態の混練用ロータ５０を第２例及び第３例の製造方法で製造する際には、パイプ収容部３１の内面から内周側にはみ出すように充填材を多めに充填する。その後、機械加工等によってこのはみ出した分の充填材の形状を整えて複数のフィン５２を形成する。
　この混練用ロータ、混練機及び混練用ロータの製造方法によれば、翼部の凹部に充填体を設置することで、コストを抑制しながら、冷却効率向上を図ることが可能となる。
　１０，４０…混練機
　２０，２１，５０，６０，７０，８０…混練用ロータ
　２２，２３，６１，７１，８１…翼部
　２７，６３，７３，８３…ロータ軸
　２８，６２，７２，８２…凹部
　３６，５１，６５，７５，８４…充填体
　５２…フィン

Claims (5)

  1. 　管形状を有するロータ軸と、
    　前記ロータ軸の外周面に設けられる翼部と、
    　前記翼部内部に形成される凹部に設けられ、前記ロータ軸及び前記翼部を形成する材質よりも熱伝導率が高い材質の充填体と、を備える混練用ロータ。
  2. 　前記充填体の内周面に形成され、内周側に突出するフィンを備える請求項１に記載の混練用ロータ。
  3. 　請求項１または請求項２に記載の混練用ロータを備える混練機。
  4. 　管状で、外周面に混練用の翼部が設けられたロータ軸を有する混練用ロータの製造方法であって、
    　前記ロータ軸及び前記翼部の材質よりも、熱伝導率が高い材質よりなる部材を所定の形状に形成する充填体形成工程と、
    　前記充填体形成工程で形成された充填体を、前記ロータ軸の翼部が設けられる位置で、前記翼部の外周面よりも前記ロータ軸の径方向内側となる位置で、前記ロータ軸の鋳型内部に配置する充填体配置工程と、
    　前記充填体配置工程で前記充填体が配置された状態で、前記鋳型に前記ロータ軸の材料を流し込む鋳包工程と、を備える混練用ロータの製造方法。
  5. 　管状で、外周面に混練用の翼部が設けられたロータ軸を有する混練用ロータの製造方法であって、
    　前記翼部が設けられた位置で、前記ロータ軸の内周面に凹部を形成するようにして前記ロータ軸を製造するロータ軸製造工程と、
    　前記ロータ軸及び前記翼部の材質よりも熱伝導率が高い材質よりなる充填材を、前記ロータ軸の外周側から前記凹部に充填して充填体を設置する充填工程と、を備える混練用ロータの製造方法。
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