WO2013073237A1 - 密閉加圧型混練機の粉末配合剤回収装置及びその回収方法 - Google Patents

Abstract

【課題】密閉加圧型混練機において、多量の粉末配合剤が粉塵として廃棄されるのを抑制し、それを簡易な手段で捕捉して混練槽内に戻すことにより、作業環境を改善すると同時に、有価回収率を著しく高めて、配合品質を設計品質に近づける手段を提供する。 【解決手段】混練槽２内において、混練材料を粉末配合剤Ｐと共に混練ローター９の回転により混練する密閉加圧型混練機に、噴出する粉末配合剤を回収する回収装置２０を付設する。この回収装置は、混練槽の加圧蓋昇降路３の周囲を囲む囲壁４の側面に、通気シュート２２を介して筒状の拡縮自在なエアーバッグ２１を連結し、該エアーバッグの上部に、外部に通断可能な分岐ダクト３５を連結し、エアーバッグの内部に、混練槽側から流入する気体に同伴される粉末配合剤を濾過捕捉する濾筒２５を懸架配設して、該濾筒が捕捉した粉末配合剤を上記エアーバッグに蓄圧した与圧気流により混練槽に還流可能にする。

Description

密閉加圧型混練機の粉末配合剤回収装置及びその回収方法

　本発明は、ゴム・プラスチック・セラミックス等の高粘度混練材料をバッチ式で混練する密閉加圧型混練機において噴出する粉末配合剤を回収する回収装置及び該装置による粉末配合剤の回収方法に関するものである。

　混練槽内に一対の混練ローターを軸架して、混練材料を加圧しながら該一対の混練ローターの回転により混練するようにした密閉型の混練機は、特に例を挙げるまでもなく、従来より広く知られている。そして、既知のバッチ式のゴム・プラスチック・セラミックス等の高粘度混練材料の混練機には、開放型のものと密閉加圧型のものとがあり、密閉加圧型の混練機においては、粉末配合剤を混練槽に一括投入する際に、混練槽に流入する粉末配合剤の体積に対応する気体が該粉末配合剤を同伴して噴出し、また、加圧蓋を降下させるときには加圧蓋昇降路内の気体が圧縮されて昇圧し、該加圧蓋の降下に伴って混練槽内から該加圧蓋の上側へ置換される体積の粉末配合剤を同伴した含塵気体が、加圧蓋と昇降路内壁四周の狭隘な隙間から機体外へ噴出するため、外部に粉塵飛散をさせないように大容量の吸引能力を備えた吸引フードを設け、集塵吸引しなければならない、という問題がある。

　これに対し、特許文献１に開示されている混練機では、混練槽１６の上側位置の側壁にシュート３４を介して膨縮自在な圧力調整用エアーバッグ２８を連設した内圧上昇防止装置１０を備え、混練槽内の圧力が上昇したときには該槽内の気体を上記エアーバッグ内に流入させ、混練槽の内圧が低下したときにエアーバッグ内の気体を混練槽内に還流させるように構成している。この内圧上昇防止装置１０は、加圧蓋が混練材料を混練槽に押し込む際に、加圧蓋の降下距離相当容積の気体を加圧して、混練槽内を昇圧させるのを抑制し、混練槽に投入された粉末配合剤を、混練機の軸封構造や、混練材料の投入部或いは排出部のドアのシール部から漏出させる原因となっているところの昇圧を防止するために有効なものであるが、前述した密閉加圧型混練機において混練槽内に投入した粉末配合剤が該混練槽の該開口部の周囲等から外部に噴出して周囲環境を悪化させるのを抑止する機能をも備えるものである。

　これを具体的に説明すると、上記特許文献１に開示された混練機においては、混練槽への加圧蓋の降下動作に伴って該混練槽内で昇圧される気体は、混練槽の開口部における加圧蓋の周囲の隙間から、粉末配合剤を同伴した粉塵流となって加圧蓋の上方へ噴き上がることになるが、該混練機はエアーバッグ２８を備えた内圧上昇防止装置１０を装備しているので、上記粉末配合剤を含む混相気体が該エアーバッグに滞留蓄圧され、それが加圧蓋の上昇動作による混練槽内の瞬間的圧力降下によって混練槽内に還流され、それにより、粉塵流となって加圧蓋の上方へ噴き上がった粉末配合剤は混練進行中の混練物に取り込まれて回収される。

　そのため、内圧上昇防止装置を装備しない混練機に比べて、混練機周辺の粉塵拡散による汚染が減少し、従来からカーボンブラックや白色充填剤等の粉末配合剤の噴出で非常に悪くなっていた作業環境の改善にすぐれた効果を発揮すると同時に、噴出した粉末配合剤を回収して混練材料に戻すことにより配合品質を改善することができるものであるが、粉末配合剤の有価回収率は５０％程度に留まり、その効果は次のような理由で必ずしも満足できるものではない。

　即ち、上記特許文献１における内圧上昇防止装置１０では、上記エアーバッグ本体３０として、少なくともラムシリンダー２４の上下運動により動かされる空気量分の容量が必要であるが、その容量では、混練槽への予定投入量よりも多い原料の投入や、混練槽内の気体の昇温等によって、エアーバッグ本体３０に流入する気体がエアーバッグの容量を超える可能性があり、そのため、エアーバッグ本体３０に破壊回避のための安全流路を構成する分岐ダクト５０を連結し、該エアーバッグ本体に流入する気体がその容量を超える場合には、該気体の一部を該分岐ダクト５０を通して外部の集塵機に排出できるようにしている。

　一方、内圧上昇防止装置１０のかかる構成では、上記シュート３４を介して混練槽に連結したエアーバッグ２８が、大量の気体を流入させる容量を必要とすることから比較的大径となり、そのため、シュート３４を通してエアーバッグ２８に流入した気体は急速に流速が低下し、粉末配合剤の混相気流中における大粒径の粉末は早期に沈降して堆積し、中粒径の粉末は混合気相としてエアーバッグ２８内に浮遊滞留するが、微細粉末は上記分岐ダクト５０を通して外部の集塵機に吸引されるので、粉末配合剤の粒径や重量により回収率や回収量が制約されるものと考えられ、つまり、加圧蓋の急降下時や、大量の粉末配合剤が混練槽に投入された際に混練槽から一気に押し出される置換気体が、高濃度の微細粉末配合剤を同伴して分岐ダクト５０から集塵機に吸引されることになる。

　従って、上記エアーバッグ２８を備えていても、分岐ダクト５０を通して集塵機に排出される気体が粉塵としての多くの粉末配合剤を含み、特に、該分岐ダクトからの排気中の微細な粉塵は分離回収することができないため、作業環境の改善効果は期待できるにしても、エアーバッグ２８内に噴出する各種の粉末配合剤を高効率で回収して混練材料に戻すことができず、混練槽から噴出する粉末配合剤のほぼ半分に近い量が粉塵として廃棄処理されることもあり、有価回収率を高めて配合品質を設計品質に近づけるために、更なる有価回収率の向上が求められている。

特開２００５－１８５９４８号公報

　本発明の技術的課題は、上記内圧上昇防止装置を構成するエアーバッグを備えた特許文献１に係る密閉加圧型混練機において、粉末配合剤回収の性能をより向上させ、更に具体的には、上記エアーバッグに流入する気体が該エアーバッグの容量を超えることがあっても、該エアーバッグに連結した分岐ダクトを通して該気体の一部を外部に排出させるに際し、粉塵としての多量の粉末配合剤を含ませることなく、それを簡易な手段で捕捉して混練槽内に戻すことにより、低コストで配合品質を設計品質に近づけ、結果的に、有価回収率を著しく高めることができるようにすると同時に、混練機周辺への粉塵飛散による汚染を著しく抑制できるようにした粉末配合剤回収手段を提供することにある。

　上記課題を解決するため、本発明に係る密閉加圧型混練機の粉末配合剤回収装置は、加圧機構で開閉自在の加圧蓋によって上方の加圧蓋昇降路を閉鎖可能にした混練槽に、該混練槽内において回転する一対の混練ローターを備え、該混練槽に投入した混練材料を粉末配合剤と共に上記加圧蓋で加圧しながら、上記混練ローターの回転によりそれらを混練するようにした密閉加圧型混練機に付設され、上記混練槽から噴出する上記粉末配合剤を回収するための粉末配合剤回収装置であって、上記加圧蓋により開閉される混練槽の加圧蓋昇降路の周囲を囲む囲壁の一側面に、通気シュートを介して、筒状をなす拡縮自在なエアーバッグの下端を連結し、該エアーバッグの上端は、上記筒状に保形して封止したうえで、該エアーバッグの拡縮に応じて昇降可能に吊下し、該エアーバッグの上部には過大な与圧を避ける安全流路としての外部に通断可能な分岐ダクトを連結し、上記エアーバッグの内側に、該エアーバッグに混練槽側から流入する気体に同伴されている粉末配合剤を濾過捕捉する濾筒を懸架配設し、該濾筒に捕捉した粉末配合剤を上記エアーバッグに蓄圧した与圧気体により混練槽に還流可能にしたことを特徴とするものである。

　本発明に係る密閉加圧型混練機の粉末配合剤回収装置の好ましい実施形態において、上記エアーバッグの内部に懸架配設する濾筒は、円筒状の濾布素材の上部を襞折りで絞ることにより該上部を細径として封止し、該濾筒はその円筒状をなす下端が上記エアーバッグの下端と共に前記通気シュートの上端拡径部に連結される。更に具体的には、該濾筒は、上記円筒状の濾布素材の上部を襞折りで絞ることにより生じるところの襞谷の内底面に接する包絡面が円錐形を呈するものとし、上記エアーバッグが内部の与圧で筒状に保たれるときに、該バッグの内面とは全周面において間隙が保持される錐状の形態を有するものとして構成される。

　また、本発明に係る粉末配合剤回収装置の好ましい実施形態においては、上記混練槽の加圧蓋昇降路の囲壁の側面に、該混練槽に混練材料を投入する開閉自在の投入扉と、投入用のバルブを有する粉体シュートを介して上記粉末配合剤を投入する配合剤ホッパーとを設けた密閉加圧型混練機において、混練槽に上記エアーバッグを連結する上記通気シュート及び上記分岐ダクトに、それぞれ開閉ダンパを設けて、それらの開閉ダンパを手動または制御装置による自動で開閉可能に構成することができる。

　更に、本発明の粉末配合剤回収装置の他の好ましい実施形態においては、濾筒に捕捉した粉末配合剤を上記エアーバッグ内の与圧気体により払い落として混練槽に還流させるのを助勢する粉末配合剤の払い落とし機構として、上記エアーバッグ内で濾筒の外側領域に払い落とし用気体を吹き込むノズルを配設すると共に、該ノズルを、その通気量を制御する通気制御弁を介して気体供給源に接続したものとして構成される。

　また、上記課題を解決するための本発明に係る密閉加圧型混練機の粉末配合剤回収方法は、混練槽に投入した混練材料を、配合剤ホッパーから粉体シュートを介して投入した粉末配合剤と共に、該混練槽内において加圧蓋で加圧しながら、回転する一対の混練ローターにより混練する密閉加圧型混練機において、上記混練槽から噴出する粉末配合剤を回収する方法であって、粉末配合剤を回収するための粉末配合剤回収装置は、上記混練槽の加圧蓋昇降路に連通する通気シュートを介して拡縮自在なエアーバッグを連結すると共に、該エアーバッグに、外部に通断可能な分岐ダクトを連結し、上記通気シュート及び分岐ダクトにそれぞれ開閉ダンパを備えたものとし、上記混練槽における混練材料と粉末配合剤との混練に際しては、上記分岐ダクトの開閉ダンパを開くと共に、通気シュートの開閉ダンパを閉じた状態で、上記粉体シュートに設けた投入用バルブを開くと同時に、通気シュートに設けた開閉ダンパを開いて、混練槽の混練材料上に粉末配合剤を投入し、その際に混練槽側からエアーバッグ側に噴流する気体に同伴される粉末配合剤をエアーバッグの内部に設けた濾筒で濾過捕捉しながら、該気体によりエアーバッグ内への与圧を行い、次いで、混練材料と粉末配合剤を混練するための加圧蓋の降下に伴って混練槽から噴出する気体及びそれに同伴される粉末配合剤を上記エアーバッグ内に流入させて、該気体によりエアーバッグ内を与圧すると共に、該気体に同伴された粉末配合剤を上記濾筒に捕捉させて、上記混練ローターによる混練操作を行い、該混練操作の終了に際し、加圧蓋を上昇させる瞬間に負圧になる混練槽内に、与圧状態で充填されていたエアーバッグ内の気体を流入させ、該気流により前記濾筒において分離捕捉されていた粉末配合剤を混練槽内に払い落とし、その後、上記加圧蓋を降下させて混練槽に戻された粉末配合剤を混練する仕上げ混練の操作を行い、一連の混練操作を終了することを特徴とするものである。

　上記粉末配合剤回収方法の好ましい実施形態においては、上記エアーバッグの内部に懸架配設する濾筒として前述した構成の濾筒を用い、該濾筒を、上記エアーバッグが内部の与圧で筒状に保たれるときに、該バッグの内面とは全周面において間隙が保持される錐状の形態を有するものとして構成される。
　また、上記粉末配合剤回収方法の他の好ましい実施形態においては、混練操作後の加圧蓋の上昇に伴う混練槽内の降圧により、エアーバッグ内に与圧状態で充填されていた気体が混練槽内に流入する際に、上記濾筒に捕捉していた粉末配合剤を払い落とす付加的な払い落とし機構を動作させて、上記濾筒の粉末配合剤を払い落とすように構成される。

　上述した密閉型混練機においては、特許文献１に開示された密閉型混練機の内圧上昇防止装置と近似した構成の粉末配合剤回収装置を装備するが、上記粉末配合剤回収方法を実施するに当たっては、特許文献１にも説明されているように、既知の混練機における開閉式材料投入扉の周縁等に設けられている圧力逃がし間隙を、密閉状態に封止可能にすることになる。
　そのように構成することで、上記混練機内から気体が流出できる通気路は、通気シュートを経てエアーバッグに至る流路のみになり、その流路に設けたエアーバッグが加圧蓋の昇降や材料投入時の混練機内における気圧や気流の変化を吸収して、混練機内の気圧上昇を防止すると共に、混練機の機体の各部からの粉塵飛散を抑止することができる。

　また、本発明では、エアーバッグの内側に濾筒を組み込んだ二重構造で拡縮可能な外囲いを構成する集塵機を装備したことになり、そのため、従来の混練機のように、材料投入扉開放時の発塵を吸引するための大型の集塵フードを該扉上に設けて集塵のための吸引をしたりする必要がなく、混練機内からの粉末配合剤の拡散を全てエアーバッグ内の濾筒において捕捉することにより、材料回収率を著しく向上することができる。しかも、上記粉末配合剤回収装置は、空間に吊り下げられる構造で、電気エネルギーを使わないエアーバッグ、その中に配設した濾筒、及び該濾筒に捕捉した粉末配合剤の払い落とし機構等からなる通気逆洗方式の柔軟で変形拡縮自在な外囲いによりコンパクトに形成され、従来の混練機周りに設置する集塵設備に比して、能力的に非常に優れながら極端に簡素化かつ経済性の高い装置として構成することができる。

　以上に詳述した本発明の密閉加圧型混練機の粉末配合剤回収装置及びその回収方法によれば、内圧上昇防止装置を構成するエアーバッグを備えた既知の密閉加圧型混練機において、粉末配合剤回収の性能をより向上させ、更に具体的には、上記エアーバッグに流入する気体が該エアーバッグの容量を超えることがあっても、該エアーバッグに連結した分岐ダクトを通して該気体の一部を外部に排出させるに際し、混練槽から噴出する気体に高濃度に同搬される粉末配合剤を外部に流出させることなくエアーバッグ内の濾筒で濾過捕捉し、しかも、混練槽にそれを戻すときには、柔軟性のある外囲いを形成するエアーバッグの収縮や粉末配合剤の付加的な払い落とし機構による簡易な手段で濾筒から払い落とすことにより、低コストで配合品質を設計品質に近づけ、結果的に有価回収率を著しく高めることができると同時に、混練機周辺への粉塵飛散による汚染を著しく抑制することができる。

本発明に係る粉末配合剤回収装置を備えた密閉加圧型混練機の実施例を示す正面図である。 同側面図である。 上記粉末配合剤回収装置の要部の構成を示す縦断面図である。 （Ａ）は、図３のａ－ａ位置における断面図、（Ｂ）は同ｂ－ｂ位置における断面図である。 上記混練機における混練開始前の状態を示す模式的説明図である。 上記混練機に粉末配合剤の投入を完了した状態を示す模式的説明図である。 図６の状態から加圧蓋を降下させた状態を示す模式的説明図である。 図７の状態から加圧蓋を上昇させた状態を示す模式的説明図である。

　図１～図４は、本発明に係る粉末配合剤回収装置２０を備えた密閉加圧型混練機１の実施の一例を示し、図５～図８は上記粉末配合剤回収装置２０の動作状態を模式的に示すものである。
　ゴム、プラスチック、セラミックス等の高粘度混練材料をバッチ式で混練する図示の密閉加圧型混練機１は、流体圧シリンダからなる加圧機構７で開閉自在とした加圧蓋６によって上方の加圧蓋昇降路３を閉鎖可能にした混練槽２を備え、該混練槽２内において、隣接配置されて回転する２本の混練ローター９によって上記混練材料の混練を行うもので、上記加圧蓋６により開閉される混練槽２の加圧蓋昇降路３の囲壁４の正面に、上記高粘度混練材料を混練槽２に投入するための開閉自在の投入扉１１を設けると共に、上記混練槽２の加圧蓋昇降路３の囲壁４の側面に、粉体シュート１４を介して混練槽２に混練用粉末配合剤Ｐを供給するための配合剤ホッパー１３を設けている。
　なお、上記加圧蓋６は、既知のように、混練槽２内を加圧状態に保持するものではあるが、その内圧が昇温等によりある程度高まったときには、浮上によりその内圧を周囲から上方に逃がす機能を有するものである。また、上記粉末配合剤回収装置を装備した場合、既知の加圧型混練機における開閉式材料投入扉の周縁等に設けられているような圧力逃がし間隙は封止され、上記加圧蓋昇降路３の上部も閉鎖され、混練機内から気体が流出できる通気路は、開放した投入扉１１や上記粉体シュート１４、後述の通気シュート２２を経てエアーバッグ２１に至る流路などになる。

　また、上記混練槽２には、前記特許文献１に記載のものと同様に、該混練槽２の加圧蓋昇降路３の囲壁４の他の側面に、上記粉末配合剤回収装置２０の主要部を構成する筒状のエアーバッグ２１を、通気シュート２２を介して連結している。この粉末配合剤回収装置２０は、特許文献１に係る内圧上昇防止装置の構成を一部改変すると共に、その構成に加えて、以下に詳細に説明するように、それよりも作業環境を著しく改善すると同時に、混練槽２から噴出した粉末配合剤を高能率的に回収して混練材料に戻し、製品の配合品質を改善する点で有効性を有すると共に、混練機の外に設置する集塵機へ吸引してダストとして回収する廃棄物の大幅低減に寄与する機能を備えたものである。

　上記エアーバッグ２１は、変形自在な柔軟性とある程度の弾性を有する通気性のない素材により形成されたもので、混練槽２内の圧力が上昇し、該混練槽２から粉末配合剤Ｐを同伴して噴出する気体を上記エアーバッグ２１内に流入させたときにはその蓄圧に耐え、一方、混練槽２の内圧が低下したときには、エアーバッグ２１内との圧力差で混練槽２内に還流する気流を発生させ、該気流によりエアーバッグ２１内の後述する濾筒２５の内面に付着している粉末配合剤を払い落として混練槽２内へ回収するように構成したものであり、これにより回収された粉末配合剤が混練中のコンパウンドに取り込まれ、配合剤として練り込まれることになる。

　上記エアーバッグ２１の構成を更に具体的に説明すると、該エアーバッグ２１は、図３及び図４に詳細に示しているように、円筒状をなすバッグ本体２１ａの上端の開放縁を硬質の円形天板２１ｂの周囲上面に気密に固定し、それにより、該バッグ本体２１ａの上端を筒状に保形して封止すると共に、該バッグ本体２１ａの下端を上記通気シュート２２の上端に連接した漏斗状の拡径部２３の上端開口筒部２３ａに連結し、その際、上記バッグ本体２１ａの下端は、該バッグ本体２１ａの内部に配設する濾筒２５の下端に縫着した筒状をなす補強部片２６と共に、上記通気シュート２２の漏斗状の拡径部２３における上端開口筒部２３ａに外嵌させ、それらをバンド２７で緊締することにより連結している。そして、上記エアーバッグ２１と濾筒２５とは、それらの間に隙間を設けた二重構造をなすものとして構成される。

　上記エアーバッグの内部に懸架配設する上記濾筒２５は、基本的には上部を絞って下部を開放した略円錐形でも差し支えないが、限定的な容積のエアーバッグ２１の内部に懸架する該濾筒２５の面積を最大にするため、望ましくは、図４の（Ａ）に示すように、円筒状をなす濾布素材の上縁に四つ折り以上（図は六折り）の襞折り部２５ａを形成して、該襞折り部２５ａを気密に縫着すると共に濾布素材の上端部を細径に絞って封止し、中間部は図４の（Ｂ）に示すような凹凸形状に近い形（必ずしもこの形状とは限らない。）をなすようにし、下部は円筒状のままとして、上部中心を吊り下げたときに、基本的には上部が細径の略円錐状をなすが全体としては異形錐状をなすように形成される。この場合、図４の（Ｂ）に示すように、上記濾筒２５の円筒状の濾布素材の上部を襞折りで絞ることにより生じるところの襞谷の内底面に接する包絡面Ｅはほぼ円錐形を呈することになる。

　そして、上記エアーバッグ２１の円形天板２１ｂの内面中央に設けた吊り環２８に濾筒２５の上端のフック２５ｂを係止させることにより吊下し、上記バッグ本体２１ａが内部の与圧で筒状に保たれるときには、該濾筒２５はエアーバッグ２１の内面との間に全周かつ全長にわたって間隙が維持される概略的に錐状をなすものとして構成され、該間隙は濾筒２５の内面に付着した粉末配合剤を払い落とせるに足りる気体が収容される容積空間をもつように形成される。また、該濾筒２５は、エアーバッグ２１の内面との間に全周面において上記間隙を維持しつつ、該濾筒２５の濾過面積がエアーバッグ２１内において可及的に大きくなるように形成される。濾筒２５の上記構成は、格段に粉末配合剤の回収率を向上させるのに有効なものである。

　上記濾筒２５の円筒状をなす下端部は、上記通気シュート２２における漏斗状の拡径部２３の上端開口筒部２３ａに固定するが、その際、濾筒２５の下端に筒状をなす補強部片２６を縫着し、該補強部片２６と共にエアーバッグ２１の下端を上記通気シュートにおける拡径部２３の上端開口筒部２３ａに外嵌させて、それらをバンド２７で緊締し、濾筒２５自体の下端は上記拡径部２３の開口筒部２３ａ内に垂下させておくのが、粉末配合剤の漏出を抑制するのに有効である。

　従って、混練槽２側から上記通気シュート２２を通して粉末配合剤を含む気体がエアーバッグ２１内に流入したときには、濾筒２５の内面の全面において該粉末配合剤が効率的に濾過分離されて濾筒２５内面に捕捉される。この場合に、図４を参照して先に説明した濾過面積が大きい濾筒２５は、払い落としの与圧通気の濾過速度を低下せしめることによって、粉末配合剤の捕捉率を向上させる点でも有利なものである。
　また、混練槽２の内圧が低下したときには、エアーバッグ２１内の気体を混練槽２内に還流させるに際し、濾筒２５の全面において分離捕捉されていた粉末配合剤が逆流気体で混練槽２内に一気に払い落とされる。そのため、上記エアーバッグ２１における素材の柔軟性とその内容積は、後述するように加圧蓋６を上昇させて混練槽２の内圧を低下させるときに、濾筒２５に捕捉されている粉末配合剤を払い落とすに必要な風圧と風速を発生できるように形成することも考慮するべきである。

　上記粉末配合剤回収装置２０においては、上記エアーバッグ２１の内側に濾筒２５を二重構造として組み込んで懸架配設し、加圧蓋６の上昇に伴う混練槽２内の降圧により、該濾筒２５に捕捉した粉末配合剤Ｐを上記エアーバッグ２１に蓄圧した与圧気体で混練槽２に還流可能にしているが、該エアーバッグ２１内の与圧のみでは濾筒２５の内面に濾過付着している粉末配合剤Ｐを払い落とすのが困難で、粉末配合剤Ｐを混練槽２内に還流させるのに、上記与圧による気体量と圧力が不十分な場合もあり、そのために、上記エアーバッグ２１に、上記濾筒２５に捕捉していた粉末配合剤Ｐを払い落とす付加的な払い落とし機構を備え、該エアーバッグ２１内の気体量と圧力が不足する場合等に、それを動作させて上記濾筒２５の粉末配合剤Ｐを混練槽２側に払い落とすように構成している。

　上記粉末配合剤Ｐを払い落とす付加的な払い落とし機構としては、図１及び図３に例示するように、エアーバッグ２１の頂部を保持する天板２１ｂに、上記エアーバッグ２１内で濾筒２５の外側領域に払い落とし用気体を吹き込む単一または複数のノズル３６を配設し、その通気量を制御する通気制御弁３７を介して気体供給源３８に接続して、混練槽２内の圧力よりも高い圧力と必要最小限の通気量で圧縮空気等を強制通気することにより、上記濾筒２５上の粉末配合剤Ｐを混練槽２側に払い落とすような構成が適し、これにより比較的少量の通気で払い落とし機能を増強することができる。
　上記付加的な払い落とし機構は、粘着性の強い粉末配合剤や、混練が進行して昇温する混練物から発生する揮発成分が原因で濾筒２５の内面へ付着し、それが比較的剥離し難い状態になる配合剤などを払い落とす場合にも、それらの剥離作用を補助するものとして適用することができる。

　上記エアーバッグ２１は、基本的には円筒状をなすものではあるが、図５～図８に示すような膨縮に応じて長手方向に伸縮するものであるため、該エアーバッグ２１の円形天板２１ｂの上面中央に設けたフック２９を介してワイヤー３０で吊下し、該ワイヤー３０の他端を、エアーバッグ２１の上部に位置する複数の滑車３１に巻き掛けたうえで先端にバランス用重錐３２を吊下することにより、天井等に昇降可能に吊下し、常に膨縮はしてもその円筒形状を保持させるようにしている。なお、上記エアーバッグ２１の内圧上昇による膨張は、必要に応じて、エアーバッグ２１の周囲に配置してその拡径を検出する過圧膨張検出器４６、あるいは、該エアーバッグ２１内の圧力センサ等により検知することができ、それを、後述する制御装置を介して開閉ダンパ５１，５３等の開閉動作制御に用いることもできる。

　また、上記エアーバッグ２１の上部には、集塵装置４０を介して外部に通じる可撓の分岐ダクト３５を連結している。この分岐ダクト３５は、上記バッグ本体２１ａの破壊回避のための安全流路を形成するもので、混練槽２側から該バッグ本体２１ａに流入する気体が該バッグ本体２１ａの膨大化可能な範囲の容量を超えるような場合を上記過圧膨張検出器４６等で検出し、該気体の一部を該分岐ダクト３５を通して外部の集塵装置４０に排出できるようにするものである。
　上記集塵装置４０としては、他の目的等で使用しているものを流用することができ、それらの吸引ダクト４１に上記分岐ダクト３５を連結することができる。更に、上記エアーバッグ２１内には濾筒２５を設け、該濾筒２５を越えて該エアーバッグ２１内に粉末配合剤が流入しないようにしているが、投入扉１１を開きゴムやゴム薬品類を投入する際には、投入口の上部に大型フードが必要なほど混練機内から粉塵が飛散するので、上記集塵装置４０は、これらの粉塵を通気シュートを経て集塵し、その飛散を抑制するのにも有効に機能させることができる。
　なお、図中、６０は作業台を示している。　　　　　　　　　　　 

　上記密閉加圧型混練機１及び粉末配合剤回収装置２０は、図示しない制御装置等により自動または半自動で駆動制御するものであり、その制御の対象となるバルブやダンパ等を各部に備えているが、ここでは、図５～図８を参照して、それらの構成を含む動作等を、上記粉末配合剤回収装置２０による粉末配合剤の回収の方法と共に説明する。
　なお、上記密閉加圧型混練機１及び粉末配合剤回収装置２０は、上記制御装置等により自動または半自動で駆動制御することもできるが、その自動または半自動の駆動制御を行うことなく、手動その他の任意手段でも駆動制御できるのは勿論である。

　先ず、図５は上記密閉加圧型混練機１における混練開始前の準備状態を示している。この状態では、粉末配合剤Ｐを供給する配合剤ホッパー１３の粉体シュート１４に設けた投入用のバルブ５０は閉じられ、該配合剤ホッパー１３には予め計量された所要量の粉末配合剤Ｐが投入されている。この投入用のバルブ５０は、必要な開閉時期に制御装置からの信号で自動的に開閉されるものである。

　また、エアーバッグ２１の上部に連結して、集塵装置４０の吸引ダクト４１に接続されている分岐ダクト３５には、制御装置からの信号で開閉する開閉ダンパ５１を設けると共に、該分岐ダクト３５に集塵装置４０への吸引風量を設定する調節ダンパ５２を設け、更に、エアーバッグ２１と混練槽２の昇降路３との間の通気シュート２２にも、制御装置からの信号で開閉制御される開閉ダンパ５３を設けているが、これらの開閉機構は上記図５の混練開始前の状態においては全て開かれている。

　この状態では、開閉ダンパ５１が開いてエアーバッグ２１内が分岐ダクト３５を通して集塵装置４０の吸引ダクト４１に接続され、上記通気シュート２２が連通している混練槽２には他に外部に開いている部分がないので、該エアーバッグ２１は、吸引ダクト４１による吸引でその内部が排気されて萎んだ状態にあり、該エアーバッグ２１内の濾筒２５はエアーバッグ２１により押し潰された状態にあるとしても、混練槽２側からの気体が流入すれば本来の形態に復帰するものである。

　上記図５の状態で制御装置から混練を開始するための開始信号が出力されると、該信号に基づいて、混練材料を混練槽２に投入するための投入扉１１（図２）が開かれ、ゴム、プラスチック、セラミックス等の高粘度の混練材料が混練槽２に投入される。上記投入扉１１は、手動で操作することもできる。
　該混練材料の投入後に、一対の混練ローター９を回転させると共に投入扉１１が閉じられると、加圧機構７により加圧蓋６を降下させて混練槽２の加圧蓋昇降路３が閉じられ、上記混練ローター９の回転で混練材料塊が砕かれて混練される。これが第１ステップの混練である。この第１ステップの段階では、混練槽２に粉末配合剤Ｐが投入されていないので、分岐ダクト３５の開閉ダンパ５１は開、通気シュート２２の開閉ダンパ５３は閉であり、エアーバッグ２１は萎んだ状態にある（図示省略）。

　上記第１ステップの混練を設定した時間だけ行い、その時間の経過後には、上記加圧蓋６を上昇させると共に、投入扉１１と分岐ダクト３５に設けた開閉ダンパ５１を閉じた状態で、配合剤ホッパー１３の粉体シュート１４における投入用のバルブ５０と通気シュート２２の開閉ダンパ５３を自動で同時に開き、その配合剤ホッパー１３内に待機させていた粉末配合剤Ｐを、粉体シュート１４を通して流下させ、加圧蓋６が上限で停止した状態で混練槽２の加圧蓋昇降路３の周囲を囲む囲壁４内に投入し、その投入後には上記バルブ５０を閉鎖する。該粉末配合剤Ｐの投入に伴い、それと体積等量の気体が通気シュート２２を通してエアーバッグ２１側に流入するが、該気体はその流れにより飛散する多量の粉末配合剤Ｐを含み、それが該気体と共にエアーバッグ２１に収容されて、該気体によりエアーバッグ２１内が与圧される。勿論、エアーバッグ２１に流入した粉末配合剤Ｐは濾筒２５において濾過捕捉される。図６はこの状態を示している。

　次に、図７に示すように加圧機構７で加圧蓋６を降下させ、第２ステップの混練を開始する。この第２ステップの混練は、混練槽２に投入されている高粘度の混練材料と上記配合剤ホッパー１３から投入された粉末配合剤Ｐの混練を行うものである。
　この第２ステップの混練に際しては、加圧蓋６の降下により混練槽２の加圧蓋昇降路３を閉鎖するが、その加圧蓋６の降下に伴って、混練槽２の加圧蓋昇降路３の囲壁４内における加圧蓋６の降下距離分の気体が圧縮されて、加圧蓋６と加圧蓋昇降路３の囲壁４との間の空隙を経て加圧蓋６の上方へ噴出し、それに同伴される粉末配合剤Ｐと共に混練槽２から濾筒２５を通過した気体は上記エアーバッグ２１のバッグ本体２１ａ内に流入し、該気体によりエアーバッグ２１内が更に与圧されると共に、該気体に同伴された粉末配合剤Ｐが濾筒２５を通過する際に分離捕捉される。

　上記粉末配合剤Ｐを濾筒２５で分離した気体が流入するエアーバッグ２１は、その内部に上部が細径をなす錐状の濾筒２５を配設し、該濾筒２５の筒状をなす下端をエアーバッグ２１の下端と共に前記通気シュート２２に連結して、該濾筒２５が筒状をなすエアーバッグ２１の内面と全周面において間隙を有する状態に保持しているので、上記粉末配合剤Ｐを含む気体がエアーバッグ２１に流入する際には、上記濾筒２５を通過するときに該濾筒２５の全面においてその粉末配合剤が濾過分離され、効率的に濾筒２５内に捕捉される。なお、この粉末配合剤を濾筒２５に捕捉させる間にも上記混練ローター９による混練操作を進行させることができる。

　エアーバッグ２１への上記気体等の流入の後に、エアーバッグ２１と混練槽２との間の通気シュート２２に設けた開閉ダンパ５３は閉じられる。この時点では、集塵装置４０の吸引ダクト４１に接続している分岐ダクト３５の開閉ダンパ５１も閉じられているので、濾筒２５とエアーバッグ２１のバッグ本体２１ａは、上記流入した粉末配合剤Ｐを含む気体により膨出与圧状態に保持される。
　これらの操作段階で、上記エアーバッグ２１内の与圧が何らかの理由で異常に増大した場合には、それを過圧膨張検出器４６等で検出して、或いは作業者の判断により、分岐ダクト３５の開閉ダンパ５１を開き、必要に応じて調節ダンパ５２で風量調節し、該分岐ダクト３５を通してエアーバッグ２１を集塵装置４０の吸引ダクト４１に連通させ、その内圧を低下させる。この場合にも、粉末配合剤は濾筒２５に捕捉されているので、集塵装置４０に排出されることはない。

　図７の状態で混練槽２における上記第２ステップの混練操作が終わると、第３ステップの仕上げ混練操作のために加圧蓋６を上昇させる。この混練操作の終了に際しては、予め設定したタイミングで、この加圧蓋６の上昇信号と同時に、エアーバッグ２１と混練槽２との間の通気シュート２２に設けた開閉ダンパ５３を開く信号が出力され、それにより混練槽２内は瞬時に負圧になる。なお、分岐ダクト３５の開閉ダンパ５１が開かれている場合でも、前記制御装置により加圧蓋６の上昇開始と同調して該開閉ダンパ５１は閉じられる。これにより、図８に示すように、エアーバッグ２１内に与圧状態で充填されていた気体が混練槽２内の圧力とエアーバッグ２１内の圧力の差によって混練槽２内へ流入し、前記濾筒２５の全内面において分離捕捉されていた粉末配合剤Ｐは混練槽２内に一気に払い落とされ、それに伴ってエアーバッグ２１は萎んだ状態になる。
　その後、分岐ダクト３５の開閉ダンパ５１を開き、加圧蓋６を静かに混練槽２の加圧蓋昇降路３を閉じる位置まで降下させ、第３ステップの仕上げ混練の操作を行って、一連の混練操作を終了する。この段階では、第２ステップの混練を開始する段階のように混練槽に多量の粉末配合剤Ｐが投入されていないため、加圧蓋６からの気流に同伴される粉末配合剤Ｐがあったとしてもそれは極めて僅少である。これにより、図５の状態に戻ることになる。

　上記濾筒２５の全面において捕捉されていた粉末配合剤Ｐを仕上げ混練操作のために混練槽２内に払い落とす段階においても、前述したように、該濾筒２５が筒状をなすエアーバッグ２１の内面と全周面において間隙を有する状態に保持しているので、蓄圧気体の逆洗流で濾筒２５に捕捉されている粉末配合剤Ｐを極めて効率的に一気に混練槽２側に戻すことができる。濾筒内面から脱落し難い粉末配合剤などについては、その都度、通気制御弁３７の操作でエアーバッグ２１内における濾筒２５の外側領域にノズル３６から払い落とし用気体を吹き込み、あるいは、予め、該ノズル３６から払い落とし用の空気を供給できるように通気制御弁３７の制御を行えばよい。

　このようにして、各バッチ毎に粉末配合剤Ｐを払い落として、混練中の同一バッチに練り込むことができるので、従来の方法に比して大いに資源回収に資することができ、特に適切な濾筒の選択により、混相気流から９９％以上の高効率で粉末配合剤Ｐを濾過分離できることを確認している。

　なお、上記一連の混練操作に続けて次のバッチの混連操作を行う場合には、この第３のステップの段階で、粉末配合剤Ｐを供給する配合剤ホッパー１３の粉体シュート１４に設けた投入用のバルブ５０が閉じられ、該ホッパー１３に次段バッチの混練操作のために計量された所要量の粉末配合剤Ｐが投入される。更に、エアーバッグ２１と混練槽２との間の通気シュート２２に設けた開閉ダンパ５３を閉じ、集塵装置４０の吸引ダクト４１に接続している分岐ダクト３５の開閉ダンパ５１を開いて、次のバッチの混練開始を待つことになる。

　上述した粉末配合剤回収装置２０による粉末配合剤の回収方法によれば、多量の粉末配合剤が粉塵として廃棄されることなく、それを簡易な手段で捕捉して混練槽内に戻すことにより、低コストで、作業環境を著しく改善すると同時に、有価回収率を著しく高めて、配合品質を設計品質に近づけることができる。本発明の粉末配合剤回収装置を装備した密閉型混練機においては、従来混練機１台当たりの必要装備とする集塵機能力を２～３分の１と大きく低減でき、消費電力の大幅節減を実現することができる。

　上述したステップ１～ステップ３の混練操作は、上記密閉型混練機における代表的な混練操作の一例であり、本発明に基づく高粘度混練材料の混練は、特許請求の範囲に記載の精神を逸脱しない範囲内において設計変更できることは勿論である。即ち、必ずしも上記ステップ１～ステップ３を経て混練が終了するものではなく、例えば、混練物の配合処方によっては、その配合処方に適した混練法を採用することができる。

　　　１　　　密閉加圧型混練機
　　　２　　　混練槽
　　　３　　　加圧蓋昇降路
　　　４　　　囲壁
　　　６　　　加圧蓋
　　　７　　　加圧機構
　　　９　　　混練ローター
　　１１　　　投入扉
　　１３　　　配合剤ホッパー
　　１４　　　粉体シュート
　　２０　　　粉末配合剤回収装置
　　２１　　　エアーバッグ
２１ｂ　　天板
　　２２　　　通気シュート
　　２５　　　濾筒
　　３５　　　分岐ダクト
　　３６　　　ノズル
　　３７　　　通気制御弁
　　５０　　　投入用バルブ
　　５１，５３　　開閉ダンパ
　　５２　　　調節ダンパ
　　　Ｐ　　　粉末配合剤

Claims (8)

1. 　加圧機構で開閉自在の加圧蓋によって上方の加圧蓋昇降路を閉鎖可能にした混練槽に、該混練槽内において回転する一対の混練ローターを備え、該混練槽に投入した混練材料を粉末配合剤と共に上記加圧蓋で加圧しながら、上記混練ローターの回転によりそれらを混練するようにした密閉加圧型混練機に付設され、上記混練槽から噴出する上記粉末配合剤を回収するための粉末配合剤回収装置であって、
   　上記加圧蓋により開閉される混練槽の加圧蓋昇降路の周囲を囲む囲壁の一側面に、通気シュートを介して、筒状をなす拡縮自在なエアーバッグの下端を連結し、該エアーバッグの上端は、上記筒状に保形して封止したうえで、該エアーバッグの拡縮に応じて昇降可能に吊下し、
   　該エアーバッグの上部には外部に通断可能な分岐ダクトを連結し、
   　上記エアーバッグの内側に、該エアーバッグに混練槽側から流入する気体に同伴されている粉末配合剤を濾過捕捉する濾筒を懸架配設し、該濾筒に捕捉した粉末配合剤を上記エアーバッグに蓄圧した与圧気体により混練槽に還流可能にした、
   ことを特徴とする密閉加圧型混練機の粉末配合剤回収装置。
2. 　上記エアーバッグの内部に懸架配設する濾筒は、円筒状の濾布素材の上部を襞折りで絞ることにより該上部を細径として封止し、
   　該濾筒はその円筒状をなす下端が上記エアーバッグの下端と共に前記通気シュートの上端拡径部に連結されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の密閉加圧型混練機の粉末配合剤回収装置。
3. 　上記濾筒の円筒状の濾布素材の上部を襞折りで絞ることにより生じるところの襞谷の内底面に接する包絡面が円錐形を呈するものとし、
   　該濾筒は、上記エアーバッグが内部の与圧で筒状に保たれるときに、該バッグの内面とは全周面において間隙が保持される錐状の形態を有するものとしている、
   ことを特徴とする請求項２に記載の密閉加圧型混練機の粉末配合剤回収装置。
4. 　上記混練槽の加圧蓋昇降路の囲壁の側面に、該混練槽に混練材料を投入する開閉自在の投入扉と、投入用のバルブを有する粉体シュートを介して上記粉末配合剤を投入する配合剤ホッパーとを設けた密閉加圧型混練機において、
   　混練槽に上記エアーバッグを連結する上記通気シュート及び上記分岐ダクトに、それぞれ開閉ダンパを設けて、それらの開閉ダンパを手動または制御装置による自動で開閉可能にしている、
   ことを特徴とする請求項３に記載の密閉加圧型混練機の粉末配合剤回収装置。
5. 　濾筒に捕捉した粉末配合剤を上記エアーバッグ内の与圧気体により払い落として混練槽に還流させるのを助勢する粉末配合剤の払い落とし機構として、上記エアーバッグ内で濾筒の外側領域に払い落とし用気体を吹き込むノズルを配設すると共に、該ノズルを、その通気量を制御する通気制御弁を介して気体供給源に接続した、
   ことを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の密閉加圧型混練機の粉末配合剤回収装置。
6. 　混練槽に投入した混練材料を、配合剤ホッパーから粉体シュートを介して投入した粉末配合剤と共に、該混練槽内において加圧蓋で加圧しながら、回転する一対の混練ローターにより混練する密閉加圧型混練機において、上記混練槽から噴出する粉末配合剤を回収する方法であって、
   　粉末配合剤を回収するための粉末配合剤回収装置は、上記混練槽の加圧蓋昇降路に連通する通気シュートを介して拡縮自在なエアーバッグを連結すると共に、該エアーバッグに、外部に通断可能な分岐ダクトを連結し、上記通気シュート及び分岐ダクトにそれぞれ開閉ダンパを備えたものとし、
   　上記混練槽における混練材料と粉末配合剤との混練に際しては、上記分岐ダクトの開閉ダンパを開くと共に、通気シュートの開閉ダンパを閉じた状態で、上記粉体シュートに設けた投入用バルブを開くと同時に、通気シュートに設けた開閉ダンパを開いて、混練槽の混練材料上に粉末配合剤を投入し、その際に混練槽側からエアーバッグ側に噴流する気体に同伴される粉末配合剤をエアーバッグの内部に設けた濾筒で濾過捕捉しながら、該気体によりエアーバッグ内への与圧を行い、
   　次いで、混練材料と粉末配合剤を混練するための加圧蓋の降下に伴って混練槽から噴出する気体及びそれに同伴される粉末配合剤を上記エアーバッグ内に流入させて、該気体によりエアーバッグ内を与圧すると共に、該気体に同伴された粉末配合剤を上記濾筒に捕捉させて、上記混練ローターによる混練操作を行い、
   　該混練操作の終了に際し、加圧蓋を上昇させる瞬間に負圧になる混練槽内に、与圧状態で充填されていたエアーバッグ内の気体を流入させ、該気流により前記濾筒において分離捕捉されていた粉末配合剤を混練槽内に払い落とし、
   　その後、上記加圧蓋を降下させて混練槽に戻された粉末配合剤を混練する仕上げ混練の操作を行い、一連の混練操作を終了する、
   ことを特徴とする密閉加圧型混練機の粉末配合剤回収方法。
7. 　上記エアーバッグの内部に懸架配設する濾筒として、円筒状の濾布素材の上部を絞ることにより該上部を細径として封止し、該濾筒の円筒状をなす下端が上記エアーバッグの下端と共に前記通気シュートの上端に連結され、
   　該濾筒は、上記エアーバッグが内部の与圧で筒状に保たれるときに、該バッグの内面とは全周面において間隙が保持される錐状の形態を有するものとしている、
   ことを特徴とする請求項６に記載の密閉加圧型混練機の粉末配合剤回収方法。
8. 　混練操作後の加圧蓋の上昇に伴う混練槽内の降圧により、エアーバッグ内に与圧状態で充填されていた気体が混練槽内に流入する際に、上記濾筒に捕捉していた粉末配合剤を払い落とす付加的な払い落とし機構を動作させて、上記濾筒の粉末配合剤を払い落とす、
   ことを特徴とする請求項６または７に記載の密閉加圧型混練機の粉末配合剤回収方法。

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