JPH0761437B2 - 回分式混練機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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・混練処理する回分式混練機に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の回分式混練機として、図９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。

【０００３】

【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）図９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。

【０００４】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
回分式混練機を提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の回分式混練機は、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同一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
状としたことである。

【０００６】前記パドルとは、フラット，ヘリカル形の
パドルである。

【０００７】

【作用】前記回転軸を互いに異なる方向に回転すると、
一方のパドルと他方のパドルは、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相接する。従っ
て、パドル相互のセルフクリ―ニング作用が行われる。
また、一方のパドルと他方のパドルを互いに異なる方向
かつ同一速度で回転すると、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が他方のパドルの長径
部の頂部と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
離れた状態で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。

【０００８】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。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。

【０００９】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
と他方のパドルの接点は絶えず移動するため、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。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１〜図３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―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。以上のようにして回分式混練機本体を
構成する。

【００１１】次に、その詳細構造及び機能を述べる。Ｈ
₂ はフラットパドル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―）を混練
・撹拌するが、該パドル自身は送る働きをしない。Ｈ
₁ 、Ｈ₃ はＨ₂ の両側に配設したヘリカルパドル８，９
の組み合わせで、混練するとともに、該パドルでパドル
６，７側に戻す働きをする。なお、回転軸４上の隣接す
るパドル６，８の組込み角度（θ）は、図２に示すよう
に６０°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、任意の組込み角度にすることができ
る。

【００１２】次いで、パドル６，７の詳細を図４に示し
た一対のパドルに基づいて述べる。（一方の）パドル６
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＝３組の長径部と短径部によ
り形成すると、３葉体となる。ここで、６ａ，６ｂを長
径部，短径部及び６ｃ，６ｄを長径部の頂部，短径部の
頂部とする。また、パドル６の長径の半径（長半径）を
ｒ₁ 、短径の半径（短半径）をｒ₂ 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＝ｒ₁ ＋ｒ₂
である。（他方の）パドル７は、その断面の外形を軸間
距離Ｌ＝ｒ₁ ＋ｒ₂ 及び回転軸４，５の回転速度をそれ
ぞれｎ₁ ，ｍ₁ としたときの回転速度比をｎ₁ ：ｍ₁ ＝
１：１の同一とし、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６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。な
お、このパドル７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７ａ，７ｂ，７ｃ及び
７ｄとし、長径部７ｃの半径（長半径）ｒ′₁ 、短径部
７ｂの半径（短半径）ｒ′₂ とすると、軸間距離Ｌは、
Ｌ＝ｒ₁ ＋ｒ′₂ である。前記理論上の軸間距離Ｌは、
Ｌ＝ｒ₁ ＋ｒ₂ またはＬ＝ｒ₁ ＋ｒ′₂ であるが、実際
の軸間距離は製作上の誤差などを考慮して、該両パドル
間に適宜の隙間を設けるためにやや長くする。

【００１３】したがって、パドル６，７は、図４のよう
にパドル６の長径部６ａの頂部６ｃがパドル７の短径部
７ｂの頂部７ｄと接した状態（実線参照）から、パドル
６が６０°回転すると、パドル６の短径部６ｂの頂部６
ｄがパドル７の長径部７ａの頂部７ｃ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６，７に
よる混練状況を図５に基づいて説明する。パドル６，７
を前記のごとく設定した同一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、同一回転
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６，７により形成さ
れ、材料が保有される材料空間がパドル６，７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
ると、図５イに示すようにパドル６の材料空間Ａ₁ と、
パドル７の材料空間Ａ₂ 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Ａ₁ ，Ａ₂ の和であり、最大
である。

【００１４】この状態からパドル６、７が所定角度回転
したときのパドル６の材料空間Ａ₁とパドル７の材料空
間Ａ₂ が移動した状態を図５ロに示す。ここでは材料空
間Ａ 2 はパドル６の長径部６ａにより少し減小してい
る。パドル６、７がさらに回転したときのパドル６の材
料空間Ａ₁ とパドル７の材料空間Ａ₂ が合流して移動し
た状態を図５ハに示す。このとき材料空間Ａ₂ はほとん
ど零となり、材料空間Ａ₃ となる。パドル６、７がさら
に回転したとき（パドル６，７ともに図５イから９０°
矢印方向に回転）のパドル６の材料空間Ａ₁ とパドル７
の材料空間Ａ₂ が完全に合流圧縮された状態を図５ニに
示す。すなわち、パドル６の長径部６ａ、短径部６ｂ、
パドル７の長径部７ａおよび胴体１により形成される材
料空間Ａ₄ であり、この材料空間Ａ₄ は最小となる。こ
のように、材料空間（断面積）はパドル６，７の回転に
よって、Ａ₁ ＋Ａ₂→Ａ₃ →Ａ₄ 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（図５イ参照）と最小空間
（図５ニ参照）の断面積変化率εは、ε＝Ａ₄ ／（Ａ₁
＋Ａ₂ ）＝１／４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（図１０参照）の断面積
変化率ε′は、ε′＝Ａ′₃ ／（Ａ′₁ ＋Ａ′₂ ）＝１
／1.５である。そこで、本発明のものと従来例のものを
比較した断面積変化率比Ｅを次に示す。 Ｅ＝ε／ε′＝(1／4)／(1／1.5)＝３／８ 以上のように、本発明のものは、従来例のものに比べて
２．６倍強増加した。

【００１５】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６，７の回転
とともに、２つの材料空間Ａ₁ ，Ａ₂ は、図５イに示す
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図５ニのように略縦長
向きの１つの材料空間Ａ₄ 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変形することとなって、顕著
な混練効果が生まれる。

【００１６】さらに、両パドル６，７が図５ニの状態か
ら矢印の方向に回転すると、図示省略したが、パドル６
の短径部６ｂの頂部６ｄにパドル７の長径部７ａの頂部
７ｃが完全に嵌まり込む直前で、微小空間が形成され
る。そして、微小空間内の材料には、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。

【００１７】前記実施例では、一断面のパドル６，７に
ついて述べたが、図３に示すように隣接するパドル６，
７でも同様の現象が起きる。そして隣接するパドル６，
７の取付位相は前記したごとく、少しづつ異なるため、
材料空間の減少によって、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。

【００１８】図６は第２実施例で、パドル61の外形は、
２組の長径部61ａと低い山を有する２組の短径部61ｂを
持った楕円または長円形であり、長径部61ａの半径（長
半径）をｒ₁ 、短径部61ｂの半径（短半径）をｒ₂ とす
る。一方、パドル71は、パドル61，71の回転速度比ｎ
₁ ：ｍ₁ ＝１：１の同一とし、前記実施例と同様の外包
絡線によって、２組の長径部71ａ及び短径部71ｂからな
るまゆ形（２葉体）となる。

【００１９】図７は第３実施例で、パドル62の外形は、
２組の長径部（山部）62ａ及び短径部（谷部）62ｂから
なる変形まゆ形（２葉体）であり、長径部62ａの半径
（長半径）をｒ₁ 、短径部62ｂの半径（短半径）をｒ₂
とする。一方、パドル72は、パドル62，72の回転速度比
ｎ₁ ：ｍ₁ ＝１：１とし、前記実施例と同様の外包絡線
によって、ほぼ同一形状の長径部（山部）72ａ及び短径
部（谷部）72ｂからなる変形まゆ形（２葉体）となる。

【００２０】図８は第４実施例で、前記図２の実施例の
パドル６，７の組み合わせに、さらにパドル６と同一の
パドル６を並列して３軸形としたものである。

【００２１】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述べたが、蒸発や化学反応を伴
なう混練を行うこともできる。

【００２２】

【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。一方のパドルと
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
るので、パドル相互のセルフクリーニング作用が行われ
る。

【００２３】また、一方の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、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、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、混練効率を著しく向上することができる。

【００２４】さらに、一方のパドルと他方のパドルの接
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】

【図１】本発明の一実施例における回分式混練機の縦断
面図。

【図２】図１のＩ―Ｉ線断面図。

【図３】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。

【図４】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。

【図５】実施例におけるパドルの混練状態の各説明図。

【図６】本発明における回分式混練機の他の実施例を示
す説明図。

【図７】本発明における回分式混練機の他の実施例を示
す説明図。

【図８】本発明における回分式混練機の他の実施例を示
す説明図。

【図９】従来の混練機の要部縦断面図。

【図１０】従来の混練機における混練状態の各説明図。

【符号の説明】

４，５ 回転軸 ６ パドル ６ａ 長径部 ６ｂ 短径部 ７ パドル ７ａ 長径部 ７ｂ 短径部

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
   ルを多数連ねた回分式混練機において、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同一とするとともに前
   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たことを特徴とする回分式混練機。