JPH0655267B2 - 連続混練機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、材料の性状が液状又は粘性物質又は粉末状で
ある多種類の材料を主として均質に混合・混練処理する
連続混練機に関するものである。

［従来の技術］ 従来の連続混練機として、第１７図のものを挙げること
ができる。

これは、交差する円筒状の胴体ａ内に同方向に回転する
ように配置された２組以上の相互に係合するレンズ形パ
ドルｂ，ｃを有し、このパドルｂ，ｃの回転により、胴
体ａの内壁及び相互にパドルｂ，ｃの外面を掻きとるセ
ルフクリーニング作用を行うとともに隣り合うパドル
ｂ，ｃと胴体ａの内壁に挟まれた材料の占める面積の変
化によって材料に対して、圧縮と膨張を繰り返して混合
・混練するものである。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来のものは、次のような問題点があ
る。

（１）第１７図において、両パドルｂ，ｃを矢印の方向
（同一方向）に同一回転させると、上側におけるパドル
ｂ，ｃと胴体ａで挟まれる材料が充満される空間（以
下、材料空間という）ｄの材料は左へ、材料空間ｅの材
料は左下へ向かい、すれ違いになる。つまり、材料空間
ｄの材料が追っても材料空間ｅの材料は逃げ勝手にな
る。同様に下側でも材料空間ｆの材料は右下へ、材料空
間ｇの材料は右へ向かい、すれ違いになる。このため、
効果的な練りが行われない。

（２）両パドルｂ，ｃは等速回転のため、両パドルが回
転を繰り返しても各材料空間内の材料は同じものが毎回
会合する可能性があり、この点でも混練が充分とはいえ
ない。

（３）材料空間の面積変化率が後述するごとく、小さい
ため、混練の不効率を招くこととなる。

（４）一対のパドルｂ，ｃはセルフクリーニング作用の
ため相接して回転するが、必ずとちらか一方のパドルの
先端は相手パドルに接するため、パドル外形上の他の点
に比べて摩耗が大きい。

本発明は、前記従来の問題点を改良するためになしたも
のであり、セルフクリーニングとともに混練効率の向上
及びパドルの摩耗を低減することができる連続混練機を
提供することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の連続混練機は、回
転軸に直角な断面における一方のパドルの断面形状を、
なだらかな曲線によって、交互にかつ等しい角度を隔て
てｎ（≧２，整数）組の長径部と短径部からなる形状と
し、さらに他方のパドルの断面形状を、前記回転軸を異
なる方向に回転し、かつその回転速度比を異なるものと
するとともに前記一方のパドルと共動回転して形成され
る外包絡線によって、ｍ（≧２，かつｎ≠ｍ，整数）組
の長径部と短径部からなる形状とし、かつ前記両パドル
の回転速度比を前記一方のパドルのｎ組のｎと前記他方
のパドルのｍ組のｍの逆比としたことである。

前記パドルとは、スクリュ，フラット，ヘリカル，リバ
ース形のパドルである。

［作用］ 前記回転軸を、互いに異なる方向に、かつ前記両パドル
の回転速度比が前記一方のパドルのｎ組のｎと前記他方
のパドルのｍ組のｍの逆比となるようにで回転すると、
前記断面形状の一方のパドルと前記断面形状の他方のパ
ドルは、常に接線を共有する形において、該両パドルの
外周上の一点で必ず相接する。従って、パドル相互のセ
ルフクリーニング作用が行われる。

また、前記一方のパドルと前記他方のパドルを互いに異
なる方向かつ前記回転速度比で回転すると、該両パドル
は、一方のパドルの長径部の頂部が他方のパドルの短径
部の頂部と、或いは一方のパドルの短径部の頂部と他方
のパドルの長径部の頂部が相接しながら回転する。

この回転とともに、その途中で、それぞれのパドルとそ
れぞれの胴体により離れた状態２つの材料空間（最大空
間面積）が形成される。

つづいて、前記２つの材料空間は、順次向かい合いなが
ら重なっていき、ついには一方のパドルの長径部の頂部
部分と他方のパドルの短径部の頂部部分及び他方の胴体
の円とで形成される１つの狭い材料空間（最小空間面
積）に変化する。その後一旦狭められた材料空間は次第
に広くなっていき、再び前記した２つの材料空間に別れ
るのである。

そして、前記材料空間の変化とともに、２つの材料空間
内の材料は、両パドルの回転によって合流し始めるとと
もに、逐次圧縮され、１つの狭い材料空間にて大きく圧
縮されるのである。

前記圧縮過程で、前記一方のパドルと前記他方のパドル
はどのような回転位置にあっても外周上の一点で常に相
接しているから、材料は両パドルの隙間を経て他の材料
空間へ流出することがない。

しかも、２つの材料空間内の材料は、向かい合いなが
ら、１つの狭い材料空間内に集合することから、確実に
混ざり合い正面衝突する機会が増え、均一に混ざり合う
のである。

また、一方のパドルの長径部と短径部の数（ｎ組）と他
方のパドルの長径部と短径部の数（ｍ組）は等しくない
から、両パドルの材料空間数も異なる。従って、一度合
流した材料が膨張しながら２つに分かれ再度合流すると
きは、一方のパドルの材料空間内の材料と他方のパドル
の他の材料空間内の材料とが合流することとなって、更
に効果的に混練されるのである。また、前記２つの材料
空間は、両パドルの回転に連れて（上部にて）略横長向
きとなり、その後、１つの狭い縦長向きの材料空間に大
きく形状変化し、この形状変化にともなって、材料空間
内の材料は圧縮とともに大巾に変形されるのである。さ
らに、一方のパドルと他方のパドルの回転速度が異なる
ため、パドル相互の接点は絶えず移動し、該パドルの特
定部分（特に先端部）同志の接触頻度が少ないのであ
る。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図〜第３図において、１は一端上部に供給口２、他
端下部に排出口３を有する同径の２つの円が交叉する断
面を持った円筒状胴体で、この胴体の円内に平行に回転
軸４，５を設け、この回転軸４，５の軸方向に多数のパ
ドル６，７及び８，９を組み込んで一体にしたものであ
る。

１０はモータで、減速機１１を介して回転軸４と接続す
る。なお、他方の回転軸５は図示省略したが、前記減速
機１１を経て連動される。１２は加熱・冷却用ジャケッ
トである。

以上のようにして連続混練機本体を構成する。

次に、その詳細構造及び機能を述べる。

Ｈ_１はフイードスクリュ形パドル６，７の組み合わせ
で、供給口２より供給された材料（例えば粉粒体とバイ
ンダー）を混練・攪拌するとともにＨ_２に送り込む。

Ｈ_２はパドル８，９、すなわち、フラットパドル、ヘリ
カルパドル及び逆ヘリカルパドルの組み合わせで、フラ
ットパドルは混練を行い、該パドル自身は送る働きをし
ない。またヘリカルパドルは混練を行いパドルだけで送
る働きもする。さらに、逆ヘリカルパドルは図示省略し
たが、混練を行いパドルだけで戻す働きもする。

Ｈ_３はＨ_１と同様に送り込みを兼ねたスクリュ形パドル
６，７である。

Ｈ_４はＨ_２と同様にパドル８，９に組み合わせである。

Ｈ_５は逆送り用スクリュ形パドル６′，７′で、混練す
るとともに、パドルだけでも戻す働きをする。

前記Ｈ_２及びＨ_４の組み合わせは、単に一例を示すもの
であり、適宜選択できる。また、Ｈ_１、Ｈ_３及びＨ_５を
パドル８，９に、Ｈ_２、Ｈ_４及びＨ_５を全てスクリュウ
形のパドル６，７にすることもできるし、その一部を逆
送り用パドル６′、７′に替えることもできる。また、
回転軸４上の隣接するパドル８の組込み角度（θ）は、
第２図に示すように４５°ずらして配設したが、必ずし
もこれに限定されるものではなく、任意の組込角度にす
ることができる。

次いで、パドル８，９の詳細を第４図に示した一対のフ
ラットパドルに基づいて述べる。

（一方の）パドル８は、その断面の形状をなだらかな曲
線によって、交互にかつ等しい角度を隔ててｎ＝２組の
長径部と短径部により形成すると、楕円となる。ここ
で、８ａ，８ｂを長径部，短径部及び８ｃ，８ｄを長径
部の頂部、短径部の頂部とする。また、楕円パドル８の
長径の半径（長径部）をｒ_１、短径の半径（短半径）を
ｒ_２及び回転軸４，５の軸間距離をＬとしたとき、理論
上のＬはＬ＝ｒ_１＋ｒ_２である。

（他方の）パドル９は、その断面の外形を軸間距離Ｌ＝
ｒ_１＋ｒ_２及び回転軸４，５の回転速度をそれぞれ
ｎ_１，ｍ_１としたときの回転速度比をｎ_１：ｍ_１＝３：
２とし、かつ異なる方向に回転しながら、回転軸５と直
交して回転軸５と共動して回転する平面状に描かれた
（パドル８の）外包絡線とすることによって、ｍ＝３組
の長径部と短径部を有する３葉体となる。

このパドル９の長径部（山部），短径部（谷部），長径
部の頂部及び短径部の頂部を９ａ，９ｂ，９ｃ及び９ｄ
とし、長径部９ｃの半径（長半径）ｒ′_１、短径部９ｂ
の半径（短半径）ｒ′_２とする。

従って、パドル８，９は、第４図のようにパドル８の短
径部８ｂの頂部８ｄがパドル９の長径部９ａの頂部９ｃ
と接した状態（実線参照）から、パドル８が９０°回転
すると、パドル８の長径部８ａの頂部８ｃがパドル９の
短径部９ｄの頂部９ｄと接した状態（二点鎖線参照）と
なる。勿論、この間の回転中においてもパドル８とパド
ル９は外形の一点で接しながら、回転することはいうま
でもない。

さらに、一対のパドル８，９による混練状況を第５図に
基づいて説明する。

パドル８，９を前記のごとく設定した回転速度比で異な
る方向に回転させると、両パドルは当然のことながら、
異なる回転数で回転することとなる。この回転によっ
て、軸直角断面において、胴体１の内壁とパドル８，９
により形成され、材料が保有される材料空間がパドル
８，９の回転とともに移動する。その変化していく様子
を断続的に示す。説明の都合上、斜線で示した材料空間
について述べる、第５図イに示すようにパドル８の材料
空間Ａ_１と、パドル９の材料空間Ａ_２が各々離れた状態
にある。ここでの２つの材料空間は空間Ａ_１，Ａ_２の和
であり、最大である。

この状態から、パドル８，９が所定角度回転したときの
パドル８の材料空間Ａ_１とパドル９の材料空間Ａ_２が移
動した状態を第５図ロに示す。ここでは材料空間Ａ_１が
パドル９の長径部９ａにより少し減小している。

パドル８、９がさらに回転したときのパドル８の材料空
間Ａ_１とパドル９の材料空間Ａ_２が一部合流して移動し
た状態を第５図ハに示す。ここでの材料空間Ａ_１，Ａ_２
はより減少している。

パドル８、９がさらに回転したとき（パドル８は第５図
イから１８０°、パドル９は１２０°回転）のパドル８
の材料空間Ａ_１とパドル９の材料空間Ａ_２が完全に合流
した状態を第５図ニに示す。すなわち、パドル８の長径
部８ａ、パドル９の長径部９ａ、短径部９ｂ及び胴体１
により形成される材料空間Ａ_３であり、この材料空間Ａ
_３は最小となる。

このように、材料空間（断面積）はパドル８，９の回転
によって、Ａ_１＋Ａ_２→Ａ_３に変化する。ここで、各々
の材料空間が占める断面積の変化を１断面に限定して算
出した結果、最大空間（第５図イ参照）と最小空間（第
５図ニ参照）の断ε＝Ａ_３／（Ａ_１＋Ａ_２）＝1/6とな
った。

これに対して、従来の同一方向、同一速度で回転する方
式（第１８図参照）の断面積変化率ε′は、ε′＝Ａ′
_３／（Ａ′_１＋Ａ′_２）＝1/1.5である。

従って、本発明のものと、従来例を比較すると、断面積
変化率比Ｅは次に示すように４倍となった。

Ｅ＝ε／ε′＝（1/6）／（1/1.5）＝1/4 このことによって、材料空間内の材料はそれだけ圧縮率
が高まり、混練効果が良好となるとともに、２つの材料
空間の材料は向かい合いながら集合することから、確実
に合流して正面衝突する機会が増え、一層混ぜ合わせ効
果が高まる。

また、パドル８，９の回転とともに、２つの材料空間Ａ
_１，Ａ_２は、第５図ロに示すごとく上部にて、略横長向
きとなり、この向きから重なっていき、順次狭くなると
ともに第５図ニのように略縦長向きの１つの材料空間Ａ
_３に大きく形状変化（偏平）する。この変化に伴なっ
て、材料空間内の材料は、大きい圧縮率とともに大きく
流動的変形することとなって、顕著な混練効果が生まれ
る。

さらに、両パドル８，９が第５図ニの状態から矢印の方
向に回転すると、第６図及び第７図に示すようにパドル
８の長径部８ａの頂部８ｃがパドル９の短径部９ｂの頂
部９ｄに完全に嵌まり込む直前で、微小空間ｓが形成さ
れる。このとき、両パドル８，９間の微小空間ｓにおけ
る回転方向前方の隙間をｓ_１、該後方側の隙間をｓ_２と
すると、ｓ_２＞ｓ_１となる。但し、隙間ｓ_１は接点であ
るから、零である。

この状態から、両パドル８，９の回転とともに接点ｓ_１
の上方への移動によって、微小空間ｓ内の材料には、隙
間ｓ_２の方へ絞りだしの作用が働いて、激しく移動する
結果、大きい混練効果が得られる。

また、第８図に示すようにパドル８の長径部８ａの頂部
曲面と胴体１の内壁とにより形成される角度α_１及びパ
ドル８の短径部８ｂの頂部曲面とパドル９の長径部９ａ
の頂部曲面で形成される角度β_１は何れも鋭利である。
これに対して、従来のものは、前記角度α_１、β_１と対
応する角度を第１７図に示すようにα′_１、β′_１とし
たとき、該角度α′_１及びβ′_１の方が大きい。従っ
て、本発明のものは、従来のものに比べて、材料に大な
るクサビ（剪断）作用が発生することとなって、練りが
効果的に行われる。

前記実施例では、一断面のパドル８，９について述べた
が、第３図に示すように隣接するパドル８，９でも同様
の現象が起きる。そして隣接するパドル８，９の取付位
相は前記したごとく、少しづる異なるため、材料空間の
現象によって、材料が圧縮されれば、該材料は隣りの材
料空間との間で授受が行われ、結果的に材料は矢印方向
への移動が実現することとなる。

第９図は第２実施例で、パドル81の外形は、２組の長径
部81aと低い山を有する２組の短径部81bを持ったもので
あり、長径部81aの半径（長半径）をｒ_１、短径部81bの
半径（短半径）をｒ_２とする。一方、パドル91は、パド
ル81,91の回転速度比ｎ_１：ｍ_１＝３：２とし、前記実
施例と同様の外包絡線によって、３組の長径部91a及び
短径部91bからなるクローバ形（３葉体）となる。

第１０図は第３実施例で、パドル82の外形は、120°毎
に３組の長径部（山部）82a及び短径部（谷部）82bから
なるクローバ形（３葉体）であり、長径部82aの半径
（長半径）をｒ_１、短径部82bの半径（短半径）をｒ_２
とする。

一方、パドル92は、パドル82,92の回転速度比ｎ_１：ｍ
_１＝４：３とし、前記実施例と同様の外包絡線によっ
て，９０°毎に４組の長径部（山部）92a及び短径部
（谷部）92bからなる糸巻形（４葉体）となる。

第１１図は第４実施例で、前記第２図の実施例のパドル
８，９の組み合わせに、さらにパドル８と同一のパドル
８を並列して３軸形としたものである。

第１２図は第５実施例で、パドル83の外形は、４組の長
径部83aと短径部83bを有する糸巻形（４葉体）であり、
長径部83aの半径（長半径）をｒ_１、短径部83bの半径
（短半径）をｒ_２とする。一方、パドル93は、パドル83
の外径（長半径×２）に対し異なる外径とするととも
に、パドル83,93の回転速度比ｎ_１：ｍ_１＝３：４と
し、前記実施例と同様の外包絡線によって、３組の長径
部（山部）93a及び短径部（谷部）93bからなるクローバ
形（３葉体）となる。

なお、このときの軸間距離Ｌは、パドル83の長径部83a
及び短径部83bの半径をそれぞれｒ_１，ｒ_２、パドル93a
の長径部93aおよび短径部93bの半径をそれぞれｒ′_１，
ｒ′_２としたとき、Ｌ＝ｒ_２＋ｒ′_１である。

第１３図は第６の実施例で、前記第５実施例のパドル8
3,93の組み合わせに、さらにパドル93と同一のパドル93
を並列して３軸形としたものである。

なお、前記実施例における軸間距離Ｌは、Ｌ＝ｒ_１＋ｒ
_２又はＬ＝ｒ_２＋ｒ′_１としたが、実際の軸間距離は製
作上の誤差などを考慮して、適宜の該両パドル間に隙間
を設けるためにやや長くする。

第１４図は第７実施例で、パドル84の外形は、２組の長
径部84bと２組の短径部（浅い谷部）84bからなるまゆ形
であり、長径部84aの半径（長半径）をｒ_１、短径部84b
の半径（短半径）をｒ_２とする。一方、パドル94は、パ
ドル84,94の回転速度比ｎ_１：ｍ_１＝３：２とし、前記
第１実施例と同様の外包絡線によって、３組の長径部94
a及び短径部94bからなるクローバ形（３葉体）となる。

第１５図は第８実施例で、パドル85の外形は、120°毎
に３組の長径部（山部）85a及び短径部（なだらかな曲
線の谷部）85dからなるクローバ形（３葉体）であり、
長径部85aの半径（長半径）をｒ_１、短径部85bの半径
（短半径）をｒ_２とする。一方、パドル95は、パドル8
5,95の回転速度比ｎ_１：ｍ_１＝４：３とし、前記第１実
施例と同様の外包絡線によって、９０°毎に４組の長径
部（巾広な山部）95a及び短径部（比較的深い谷部）95b
からなる糸巻形（４葉体）となる。

第１６図は第９図実施例では、パドル86の外形が、４組
の長径部（とがった山部）86aと短径部（なだらかな曲
線の谷部）86bを有する糸巻形（４葉体）であり、長径
部86aの半径（長半径）をｒ_１、短径部86bの半径（短径
部）をｒ_２とする。一方、パドル96は、パドル86,96の
回転速度比ｎ_１：ｍ_１＝４：４とし、前記第１実施例と
同様の外包絡線によって、３組の長径部（大きな山部）
96a及び短径部（小さな谷部）96bからなるクローバ形
（３葉体）となる。

さらに、前記実施例では、単に複数の原料を混合するこ
とについてに述べたが、蒸発や化学反応を伴う混練を行
うこともできる。

［発明の効果］ 本発明は、以上のように構成されているので、以下に示
すような効果を奏する。

回転軸に直角な断面における一方のパドルの断面形状
を、なだらかな曲線によって、交互にかつ等しい角度を
隔ててｎ（≧２，整数）組の長径部と短径部からなる形
状とし、さらに他方のパドルの断面形状を、前記回転軸
を異なる方向に回転し、かつその回転速度比を異なるも
のとするとともに前記一方のパドルと共動回転して形成
される外包絡線によって、ｍ（≧２，かつｎ≠ｍ，整
数）組の長径部と短径部からなる形状とし、かつ前記両
パドルの回転速度比を前記一方のパドルのｎ組のｎと前
記他方のパドルのｍ組のｍの逆比としので、前記一方の
パドルと前記他方のパドルは常に外周上の一点で相接し
ながら回転することとなり、パドル相互にセルフクリー
ニング作用が行われる。

また、一方にパドルと他方のパドルは、一方のパドルの
長径部の頂部が他方のパドルの短径部の頂部と、或いは
一方のパドルの短径部の頂部が他方のパドルの長径部の
頂部と相接しながら回転し、この回転とともに、形成さ
れる２つの材料空間は順次向かい合いながら重なってい
き、ついには一方のパドル長径部の頂部部分と他方のパ
ドルの短径部の頂部部分及び他方の胴体の円とで形成さ
れる１つの狭い材料空間に変化し、この材料空間の変化
とともに２つの材料空間内の材料は、両パドル間の隙間
から他の材料空間へ流出することなく合流しながら逐次
圧縮され、１つの狭い材料空間にて大きく圧縮されると
ともに向かい合いながら１つの狭い空間内に集合するこ
とから、均一に混ざり合い、また、一方のパドルの長径
部と短径部の数（ｎ組）と他方のパドルの長径部と短径
部の数（ｍ組）は等しくないから、一度合流した材料が
再度合流するときは、一方のパドルの材料空間内の材料
と他方のパドルの他の材料空間内の材料とが合流するこ
ととなって、確実に混練され、さらに、２つの材料空間
は両パドルの回転に連れて、略横長向きから１つの狭い
縦長向きの材料空間に大きく形状変化し、大きく変形さ
れるのである。このことによって、混練効果を著しく向
上することができる。

さらに、一方のパドルと他方のパドルの回転速度が異な
るため、パドル相互の接点は、絶えず移動するから、該
パドルの特定部分（特に先端部）の摩耗が少ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における連続混練機の縦断面
図、第２図は第１図のＩ−Ｉ線断面図、第３図は実施例
におけるパドルの組み合わせ状態を示す部分斜視図、第
４図は実施例における一方のパドルの短径部の頂部と他
方のパドルの長径部の頂部が接した状態の説明図、第５
図（イ）（ロ）（ハ）（ニ）は実施例におけるパドルの
混練状態に各説明図、第６図は実施例における一方のパ
ドルの長径部と他方のパドルの短径部が嵌まり込む直前
の状態の説明図、第７図は第６図の部分拡大説明図、第
８図は実施例における一方のパドルの短径部の頂部と他
方のパドルの長径部の頂部が接した状態の拡大説明図、
第９図〜第１６図は本発明における連続混練機の他の実
施例を示す説明図、第１７図は従来の混練機の要部縦断
面図、第１８図は（イ）（ロ）（ハ）（ニ）は従来の混
練機における混練状態の各説明図である。 ４、５……回転軸、８……パドル、８ａ……長径部、８
ｂ……短径部、９……パドル、９ａ……長径部、９ｂ…
…短径部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大竹 祥介 大阪府大阪市西区北堀江１丁目12番19号 株式会社栗本鐵工所内 (56)参考文献 特開 昭59−123520（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】断面が交差する複数の円からなる胴体の該
   円内に、平行して該円と同数の回転軸を設け、該回転軸
   上に、互いに噛み合うとともに前記円内に接するパドル
   を多数連ねた連続混練機において、前記回転軸に直角な
   断面における一方のパドルの断面形状を、なだらかな曲
   線によって、交互にかつ等しい角度を隔ててｎ（≧２，
   整数）組の長径部と短径部からなる形状とし、さらに他
   方のパドルの断面形状を、前記回転軸を異なる方向に回
   転し、かつその回転速度比を異なるものとするとともに
   前記一方のパドルと共動回転して形成される外包絡線に
   よって、ｍ（≧２，かつｎ≠ｍ，整数）組の長径部と短
   径部からなる形状とし、かつ前記両パドルの回転速度比
   を前記一方のパドルのｎ組のｎと前記他方のパドルのｍ
   組のｍの逆比としたことを特徴とする連続混練機。