(57)【要約】      （修正有）【課題】混練槽内に収容された混練材料を効率よく混練でき、混練機の製作コスト及び装置構成の増大を防止できる開放型の混練機及びこれを用いた混練方法を提供する。【解決手段】混練槽１内の底部に並列に配置されるロータ３，４とを備えた開放型の混練機１００で、ロータ３，４を互いに異なる回転速度で回転させる回転手段を備え、混練槽１の内壁面１０が、ロータ３，４の回転軌跡に沿った円弧形状の円弧部１ａ，１ｂを有し、混練槽１の混練姿勢におけるロータ３，４の回転軸芯３ａ，４ａ周りで、当該回転軸芯３ａ，４ａを含む水平方向から円弧部の上端部までの円弧部角度について、ロータ３，４のうち回転速度の速いロータ３が配置される側の円弧部角度αに対して、回転速度の遅いロータ４が配置される側の円弧部角度βが大きくなるように形成される。【選択図】図３
2010125661.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に混練材料を収容する混練槽と、前記混練槽内の底部に並列に配置され前記混練材料を混練する一対のロータとを備えた開放型の混練機であって、
前記一対のロータを互いに異なる回転速度で回転させる回転手段を備え、
前記混練槽の内壁面が、前記ロータの回転軌跡に沿った円弧形状の円弧部を有し、前記混練槽の開口部を鉛直上方に向けて前記混練材料の混練を行う混練姿勢において、前記ロータの回転軸芯周りで当該回転軸芯を含む水平方向から前記円弧部の上端部までの角度である円弧部角度について、前記一対のロータのうち回転速度の速いロータが配置される側の円弧部角度に対して、回転速度の遅いロータが配置される側の円弧部角度が大きくなるように形成された混練機。
【請求項２】
前記混練槽が、前記一対のロータの何れか一方の回転軸芯を姿勢変更用の回転軸として反転可能に構成され、前記回転速度の速いロータが配置される側の前記円弧部が、前記混練槽が反転した反転姿勢で下方側となるように配置されている請求項１に記載の混練機。
【請求項３】
前記一対のロータの回転軸芯が上下方向でずれた位置に配置され、前記回転速度の遅いロータの回転軸芯が前記回転速度の速いロータの回転軸芯より上側に配置されている請求項１又は２に記載の混練機。
【請求項４】
請求項１から３の何れか一項に記載の混練機を用いて、前記混練姿勢において前記混練槽に前記混練材料を収容した後、前記円弧部角度の小さい側に配置されるロータの回転速度を、前記円弧部角度の大きい側に配置されるロータの回転速度より速くして、前記混練材料を混練する混練方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混練機及びこれを用いた混練方法に関し、特に、ゴム、樹脂、シリコン材料等の比較的低粘性で弾性の小さい材料を混練するのに適した開放型の混練機及びこれを用いた混練方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、混練槽に収容された混練材料を混練する混練機としては、例えば、加圧型の混練機と開放型の混練機とが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
加圧型の混練機は、混練材料が収容された混練槽内の上方から加圧手段により当該混練材料に積極的に外圧を加えた状態で、混練槽の底部に配置されたロータを回転させて混練を行う混練機である。この加圧型の混練機は、加圧下で混練できるため比較的高粘性で弾性の高い材料を効率よく混練することができる。しかし、加圧手段を上下動させる駆動機構が必要となるとともに、この駆動機構があるために混練槽内を密閉し真空状態や減圧状態として用いる場合には別途大掛かりな密閉機構を採用する必要があり、製作コストや装置構成が増大するという問題があった。
【０００４】
これに対し、開放型の混練機は、混練槽に収容された混練材料の上方を開放した状態で、すなわち、混練材料を加圧手段により積極的に加圧することなく、混練槽の底部に配置されたロータを回転させて当該混練材料の混練を行う混練機である。この開放型の混練機では、上記駆動機構が必要なく、また、真空状態等で用いる場合でも混練槽の上部開口を密閉蓋により密閉するのみでよく、製作コストや装置構成の増大を防止できるという利点がある。
上記開放型の混練機は、直接混練材料を加圧せずに混練を行うため、比較的低粘性で弾性の小さい材料を混練する際に用いられることが多く、例えば、図７に示すように、混練材料を収容する混練槽５１と、混練槽５１の底部に並列に設けられた一対のロータ５２，５３とを備えて構成される。そして、図７（ａ）に示すように、混練槽５１内に収容された混練材料を混練する際には、混練槽５１の開口部５４を鉛直上方に向けて混練材料の混練を行う混練姿勢において、ロータ５２，５３（ロータ翼５５，５６）を相互に異なる回転方向に（例えば、ロータ５２を時計回り、ロータ５３を反時計回りに）回転させる。次に、図７（ｂ）に示すように、混練が完了すると、混練槽５１をロータ５２の回転軸芯５２ａを姿勢変更用の回転軸として反転させた反転姿勢で、混練が完了した混練材料を混練槽５１内から外部に排出するように構成されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１２４９４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記開放型の混練機では、加圧型の混練機のように混練材料を加圧下で混練するものではないため、混練初期のように混練材料の流動性が悪い状態では当該混練材料をロータ５２，５３のロータ翼５５，５６に充分に噛み込ませることができず、これらロータ５２，５３の上部（ロータ翼５５，５６の回転軌跡よりも上部）に混練材料が滞留して、混練に時間が掛かるという問題がある。
また、混練材料が混練されるに連れて、ロータ翼５５，５６により当該混練材料が混練槽５１の内壁面に沿って上方に跳ね上げられ、ロータ翼５５，５６が届かない内壁面の垂直部５７に付着し易く、この付着した混練材料は混練が不十分となり易いという問題がある（図７（ａ）参照）。
なお、このような開放型の混練機において、密閉蓋により混練槽５１内の密閉状態を確保しながら、混練材料の一部を押圧することができる押圧部材（図示せず）を当該混練槽５１内の側壁面に沿って上下方向に摺動可能に設けることも考えられる。しかし、このような押圧部材を設けた場合、製作コストが増大するという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、上記従来の混練機の有する問題点に鑑み、混練槽内に収容された混練材料を効率よく混練できるとともに、混練機の製作コスト及び装置構成の増大を防止することができる開放型の混練機及びこれを用いた混練方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係る開放型の混練機は、内部に混練材料を収容する混練槽と、前記混練槽内の底部に並列に配置され前記混練材料を混練する一対のロータとを備えた開放型の混練機であって、
その第１特徴構成は、前記一対のロータを互いに異なる回転速度で回転させる回転手段を備え、
前記混練槽の内壁面が、前記ロータの回転軌跡に沿った円弧形状の円弧部を有し、前記混練槽の開口部を鉛直上方に向けて前記混練材料の混練を行う混練姿勢において、前記ロータの回転軸芯周りで当該回転軸芯を含む水平方向から前記円弧部の上端部までの角度である円弧部角度について、前記一対のロータのうち回転速度の速いロータが配置される側の円弧部角度に対して、回転速度の遅いロータが配置される側の円弧部角度が大きくなるように形成された点にある。
【０００９】
上記特徴構成によれば、混練材料を加圧手段により積極的に加圧しない開放型の混練機において、回転手段により混練槽内の底部に設けられた一対のロータの回転速度を異なる回転速度で回転させるとともに、この回転速度の相違に対応するように混練槽内の底部付近の両円弧部における円弧形状が適切に形成されているので、混練槽内に収容された混練材料を効率よく混練できるとともに、混練機の製作コスト及び装置構成の増大を防止することができる。
すなわち、上記一対のロータを異なる回転速度で回転させると、混練槽内に収容された混練材料は回転速度の速いロータから回転速度の遅いロータへ押し込まれ循環流が生じ易くなり、流動性を向上させることができる。
加えて、回転速度の速いロータが配置される側の混練槽の内壁面における円弧部角度に対して、回転速度の遅いロータが配置される側の混練槽の内壁面における円弧部角度が大きくなるように、混練槽内の底部付近における両円弧部の円弧形状が形成されている。したがって、混練材料はロータと混練槽の内壁面における円弧部との間で剪断力を付与され混練が進行する。そのため円弧部の長さを長くして、剪断力が付与される距離を長く（面積を大きく）することにより混練効率を向上させることができる。一方で、混練初期においては混練材料の流動性が悪いため、上述の循環流が生じにくく、混練材料は回転速度の遅いロータの上部に盛り上がった状態で滞留しやすい。この様な場合でも回転速度が遅いロータが配置される側における円弧部の長さを長くすることにより、回転速度の遅いロータから速いロータへ混練材料を案内することができ、混練材料が回転速度の遅いロータの上部に滞留することを抑制して流動性を向上させることができる。
さらに混練の進行に伴い、ロータの回転により混練材料が混練槽の内壁面における垂直部に跳ね上げられて当該垂直部に付着したりすることが考えられ、特に回転速度の遅いロータでの跳ね上げの勢いが弱く、より付着しやすい。この場合に、回転速度の遅いロータ側に残留する混練材料の混練不良が発生することがあるが、このような問題も、上記のように回転速度が遅いロータが配置される側における内壁面の円弧部の長さが長く形成されているので、当該回転速度の遅いロータによる混練材料の跳ね上げがこのロータの上部における内壁面の円弧部により妨げられ、結果、回転速度の遅いロータが配置される側の内壁面における垂直部に付着する混練材料が確実に減少し、混練不良の発生を防止することができる。
ここで、上記円弧部角度とは、混練槽の開口部を鉛直上方に向けて混練材料の混練を行う混練姿勢において、ロータの回転軸芯周りで、当該回転軸芯を含む水平方向（内壁面の円弧部における基端部）から円弧形状に形成された円弧部の上端部までの角度であり、一対のロータの回転軸芯それぞれについて定義される。例えば、図３に示すように、一対のロータ３，４の回転軸芯３ａ、４ａについて、それぞれ第１円弧部角度α、第２円弧部角度βとして定義される。この第１円弧部角度αは、例えば、ロータ３の回転軸芯３ａに直角な断面で、この回転軸芯３ａを中心として、この回転軸芯３ａを含む水平方向（内壁面１０の第１円弧部１ａにおける第１基端部Ａ１）から第１円弧部１ａの第１上端部Ｂ１までの角度としても定義できる。第２円弧部角度βは、例えば、ロータ４の回転軸芯４ａに直角な断面で、この回転軸芯４ａを中心として、この回転軸芯４ａを含む水平方向（内壁面１０の第２円弧部１ｂにおける第２基端部Ａ２）から第２円弧部１ｂの第２上端部Ｂ２までの角度としても定義できる。
さらに、上記混練機は、混練材料に加圧手段により積極的に加圧する構成ではないため、加圧手段の駆動装置を設ける必要が無い開放型の混練機であり、しかも、開放型の混練機内において積極的に混練材料を押圧する押圧部材等を設ける必要が無いため、製造コストの低減及び装置構成のコンパクト化を図ることができる。
よって、混練槽内に収容された混練材料を効率よく混練できるとともに、混練機の製作コスト及び装置構成の増大を防止することができる。
【００１０】
本発明に係る開放型の混練機の第２特徴構成は、前記混練槽が、前記一対のロータの何れか一方の回転軸芯を姿勢変更用の回転軸として反転可能に構成され、前記回転速度の速いロータが配置される側の前記円弧部が、前記混練槽が反転した反転姿勢で下方側となるように配置されている点にある。
【００１１】
上記特徴構成によれば、混練が完了した場合等に混練槽を反転させた反転姿勢で、当該混練槽に形成された開口部から混練材料を外部に排出できる。さらに、当該反転姿勢で、回転速度の速いロータが配置される側の混練槽の円弧部、すなわち、円弧部角度が小さい側の円弧部が鉛直方向で下側となるので、混練槽内の内壁面を円弧形状に形成した場合であっても、当該円弧部角度が小さい側の内壁面に沿って混練材料が排出され易くなり、当該混練材料の残留をできるだけ無くすことができる。また、円弧部角度が大きいと清掃時に死角となりやすいが、混練材料の排出を考慮して反転姿勢で鉛直方向で下側となる側の円弧部角度を小さくする方が好ましい。
【００１２】
本発明に係る開放型の混練機の第３特徴構成は、前記一対のロータの回転軸芯が上下方向でずれた位置に配置され、前記回転速度の遅いロータの回転軸芯が前記回転速度の速いロータの回転軸芯より上側に配置されている点にある。
【００１３】
上記特徴構成によれば、一対のロータの回転軸芯のうち回転速度の遅いロータよりも、回転速度の速いロータが下側に配置されるので、混練効率の高い回転速度の速いロータに混練対象の混練材料を確実に集めることができ、混練効率をより一層向上することができる。例えば、回転速度の遅い側のロータの上部に盛り上がった状態で混練材料が滞留している場合であっても、当該混練材料が重力の影響により下方側の回転速度の速いロータ側に良好に案内されてより迅速に混練を行うことが可能となる。
【００１４】
上記目的を達成するための本発明に係る混練方法の第１特徴手段は、上記第１から第３特徴構成の何れか一つの開放型の混練機を用いて、前記混練姿勢において前記混練槽に前記混練材料を収容した後、前記円弧部角度の小さい側に配置されるロータの回転速度を、前記円弧部角度の大きい側に配置されるロータの回転速度より速くして、前記混練材料を混練する点にある。
【００１５】
上記特徴手段によれば、上記第１から第３特徴構成で示した作用効果と同様の作用効果を得ながら、混練槽内に収容された混練材料を効率よく混練することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る開放型の混練機の実施形態を、図面に基づいて説明する。まず、開放型の混練機の基本構成について説明する。
図１（ａ）から（ｃ）は、本発明に係る開放型の混練機の概略構成及び混練材料の混練方法を示す概念図、図２（ａ）は、混練槽のロータの回転軸芯周りの側方断面図、図２（ｂ）は、（ａ）のＩＩｂ矢視方向における混練槽の正面部分断面図を示す。また、図３（ａ）は、混練槽の混練姿勢での側方断面図、図３（ｂ）は、混練槽の反転姿勢での側方断面図である。
【００１７】
図１、図２に示すように、開放型の混練機１００は、内部に混練材料Ｗを収容する混練槽１と、混練槽１を支持可能なフレーム（図示せず）を備えた混練機本体２と、混練槽１内の底部に並列に配置され混練材料Ｗを混練する一対の第１ロータ３及び第２ロータ４と、混練槽１の鉛直上方に形成された開口部５を密閉閉鎖する密閉蓋６と、第１ロータ３及び第２ロータ４を互いに異なる回転速度で回転させることが可能な回転手段９とを備えて構成されている。
この開放型の混練機１００は、混練槽１に収容された混練材料Ｗの上方を開放した状態で、すなわち、混練材料Ｗを加圧手段により積極的に加圧することなく、混練材料Ｗの混練を行う混練機である。なお、この混練材料Ｗとしては、ゴム、樹脂、シリコン材料等の比較的低粘性で弾性の小さい材料を例示することができるが、混練材料Ｗを積極的に加圧せずに混練を行う場合であっても十分に混練が可能な材料であれば特に制限されるものではない。
【００１８】
そして、詳細は後述するが、図１に示すように、開放型の混練機１００を用いて混練材料Ｗを混練する場合には、密閉蓋６を開いて混練槽１内に混練材料Ｗを投入し（図１（ａ）参照）、密閉蓋６を閉じた状態で混練槽１に収容された混練材料Ｗを第１ロータ３及び第２ロータ４を回転させることにより混練するように構成されている（図１（ｂ）参照）。そして、混練が完了すると、混練槽１を第１ロータ３の回転軸芯３ａを姿勢変更用の回転軸として反転（揺動回転）させ、混練が完了した混練材料Ｗを混練槽１内から外部に排出するように構成されている（図１（ｃ）参照）。
【００１９】
図２（ａ）に示すように、混練槽１は、詳細は後述するが、側面からみた縦断面（側方断面）形状で概略有底筒状であり、鉛直上方側に開口部５を形成するように構成されている。この開口部５から混練材料Ｗの投入・排出が可能である。そして、混練槽１の底部には、後述する第１ロータ３及び第２ロータ４が、それぞれの回転軸芯３ａ及び回転軸芯４ａ同士が並列する形態で配置されている。
【００２０】
混練機本体２は、混練槽１を支持可能なフレーム（図示せず）を備え、当該混練槽１を、開口部５を鉛直上方に向けて混練材料Ｗの混練を行う混練姿勢に姿勢保持可能で（図１（ａ）、（ｂ）参照）、当該混練姿勢から第１ロータ３の回転軸芯３ａを姿勢変更用の回転軸として反転（揺動回転）した状態の反転姿勢に揺動させ、この反転姿勢で姿勢保持可能に（図１（ｃ）参照）構成されている。また、混練機本体２は、後述する密閉蓋６を揺動軸Ｈで揺動回転させて開閉させることが可能な揺動機構（図示せず）を備える。
【００２１】
第１ロータ３は、図２及び図３に示すように、回転軸芯３ａ周りで回転可能なロータに所定の回転軌跡（図３（ａ）の一点鎖線）を描いて回転可能なロータ翼３１を備えて構成されている。同様に、第２ロータ４は、回転軸芯４ａ周りで回転可能なロータに所定の回転軌跡（図３（ａ）の一点鎖線）を描いて回転可能なロータ翼４１を備えて構成されている。これら第１ロータ３及び第２ロータ４は、図２（ａ）及び図３（ａ）に示すように、混練槽１の底部に、それぞれの回転軸芯３ａ及び４ａが並列して、同一の水平面上で平行となるように配置されている。また、これら第１ロータ３及び第２ロータ４は、図２（ｂ）に示すように、正面からみた部分断面（正面部分断面）でこれら第１，第２ロータ３，４の軸端側における混練槽１の槽側壁部１ｅを貫通するように配置されている。
さらに、これら第１ロータ３及び第２ロータ４は、後述する回転手段９により異なる回転速度で回転可能に構成されており、図２（ａ）及び図３（ａ）で矢示するように、第１ロータ３が時計回りに速い回転速度で回転し、第２ロータ４が反時計周りに遅い速度で回転するように構成されている。
【００２２】
密閉蓋６は、概略逆皿形状に形成され、混練槽１の開口部５を鉛直上方から閉鎖して密閉できるように構成されている。密閉蓋６の上部には、のぞき窓７が形成され、密閉した混練槽１の内部を観察することが可能に構成されている。なお、こののぞき窓７を開閉可能に構成することにより、混練槽１の内部に混練材料Ｗを投入するための材料投入口として用いることもできる。このようにすることで、密閉蓋６を開閉しなくても混練槽１の内部に混練材料Ｗを簡便に投入することができる。また、密閉蓋６の上部の中央部分には、真空ポンプ（図示せず）の配管を接続可能な接続部８が設けられ、当該真空ポンプにより混練槽１の内部の圧力を減圧状態、真空状態にすることが可能に構成されている。そして、この密閉蓋６は、図１に示すように、混練機本体２に設けられた揺動機構（図示せず）により、揺動軸Ｈで揺動回転して開閉することが可能に構成されている。
【００２３】
回転手段９は、第１ロータ３及び第２ロータ４を異なる回転速度で回転させることが可能に構成されているが、本実施形態では、回転手段９は、モータ（図示せず）の回転駆動力を、異なるギア比のギア（図示せず）を介して第１ロータ３及び第２ロータ４に伝達し、これら第１ロータ３及び第２ロータ４を異なる回転速度で回転させることが可能なギア機構により構成されている。なお、このギア機構は、ギア比を変更することが可能な変速部を備え、この変速部により第１ロータ３及び第２ロータ４の回転速度を夫々変更可能に構成することもできる。
【００２４】
次に、本発明に係る開放型の混練機１００の特徴構成について説明する。
混練槽１は、図３（ａ）に示すように、混練姿勢で有底筒状に形成され鉛直上方に開口部５が形成されるが、第１ロータ３及び第２ロータ４の配置される底部付近の形状が特徴的に形成されている。すなわち、混練槽１の内壁面１０が、混練槽１の底部付近において第１ロータ３及び第２ロータ４のロータ翼３１，４１の回転軌跡に沿った円弧形状に形成された円弧部（第１円弧部１ａ，第２円弧部１ｂ）と、この円弧部より上方の垂直部（第１垂直部１ｃ，第２垂直部１ｄ）とを備えるように形成されている。
【００２５】
具体的には、図３（ａ）に示すように、混練槽１の内壁面１０のうち第１ロータ３が配置される底部付近の形状が、当該第１ロータ３のロータ翼３１の回転軌跡に沿った円弧形状の第１円弧部１ａとして形成されている。この第１円弧部１ａのうち、第１ロータ３の回転軸芯３ａ周りで、当該回転軸芯３ａを含む水平方向（当該水平方向の水平線と第１円弧部１ａとが交わる第１円弧部１ａにおける第１基端部Ａ１）から第１円弧部１ａの第１上端部Ｂ１までの角度が第１円弧部角度αとなるように形成されている。なお、この第１円弧部角度αは、例えば、ロータ３の回転軸芯３ａに直角な断面で、この回転軸芯３ａを中心として、この回転軸芯３ａを含む水平方向（当該水平方向の水平線と第１円弧部１ａとが交わる第１円弧部１ａにおける第１基端部Ａ１）から円弧状に形成された第１円弧部１ａの第１上端部Ｂ１までの角度としても定義できる。
【００２６】
また、図３（ａ）に示すように、混練槽１の内壁面１０のうち第２ロータ４が配置される底部付近の形状が、当該第２ロータ４のロータ翼４１の回転軌跡に沿った円弧形状の第２円弧部１ｂとして形成されている。この第２円弧部１ｂのうち、第２ロータ４の回転軸芯４ａ周りで、当該回転軸芯４ａを含む水平方向（当該水平方向の水平線と第２円弧部１ｂとが交わる第２円弧部１ｂにおける第２基端部Ａ２）から第２円弧部１ｂの第２上端部Ｂ２までの角度が第２円弧部角度βとなるように形成されている。なお、第２円弧部角度βは、例えば、ロータ４の回転軸芯４ａに直角な断面で、この回転軸芯４ａを中心として、この回転軸芯４ａを含む水平方向（当該水平方向の水平線と第２円弧部１ｂとが交わる第２円弧部１ｂにおける第２基端部Ａ２）から円弧状に形成された第２円弧部１ｂの第２上端部Ｂ２までの角度としても定義できる。
【００２７】
さらに、図３（ａ）に示すように、混練槽１の内壁面１０のうち、第１円弧部１ａよりも上部、すなわち、第１上端部Ｂ１よりも上部には、垂直に形成された第１垂直部１ｃが形成されている。また、混練槽１の内壁面１０のうち、第２円弧部１ｂよりも上部、すなわち、第２上端部Ｂ２よりも上部には、垂直に形成された第２垂直部１ｄが形成されている。
【００２８】
したがって、第１ロータ３のロータ翼３１及び第２ロータ４のロータ翼４１が、混練槽１の円弧部である第１円弧部１ａ及び第２円弧部１ｂとの関係、特に、第１円弧部１ａのうち第１円弧部角度αの円弧部及び第２円弧部１ｂのうち第２円弧部角度βの円弧部との関係でも混練材料Ｗに剪断力を付与することができ、混練材料Ｗの混練を効率よく行うことが可能に構成されている。なお、従来の開放型の混練機においては、図７に示すように、混練槽５１の内壁面の垂直部５７には混練材料Ｗを混練する円弧形状の円弧部が存在せず、本願に係る第１円弧部角度α及び第２円弧部角度βに相当する円弧部角度γは共に０度であり、混練槽５１において、第１ロータ５２の回転軸芯５２ａ及び第２ロータ５３の回転軸芯５３ａを含む水平方向の水平線と混練槽５１の内壁面の垂直部５７とが交わる箇所から下方の内壁面においてのみ、剪断力を付与することが可能に構成されていた。
【００２９】
加えて、本願では、図３（ａ）に示すように、混練槽１においては、第２ロータ４側である第２円弧部１ｂにおける第２円弧部角度βは、第１ロータ３側である第１円弧部１ａにおける第１円弧部角度αよりも大きくなるように形成されている。例えば、図３（ａ）における第１円弧部角度αは３０度、第２円弧部角度βは６０度に設定されている。そして、回転手段９により、円弧部角度の小さい側に配置される第１ロータ３の回転速度が、円弧部角度の大きい側に配置される第２ロータ４の回転速度より速くなるように設定されている。なお、各ロータの回転方向は、図３（ａ）に示すように、第１ロータ３が時計周り方向、第２ロータ４が反時計周り方向となるように、互いに異なる方向に回転するように設定されている。
【００３０】
したがって、混練槽１の内壁面１０における第１円弧部１ａ及び第２円弧部１ｂの長さを長くして、第１ロータ３及び第２ロータ４において剪断力を付与可能な距離をできるだけ長く（面積を大きく）することにより、従来よりも一層、混練効率を向上させることができる。一方で、混練初期においては混練材料Ｗの流動性が悪いため、混練材料Ｗは回転速度の遅い第２ロータ４の上部に盛り上がった状態で滞留しやすい。この様な場合でも回転速度が遅い第２ロータ４が配置される側における第２円弧部１ｂの長さを第１円弧部１ａの長さより長くすることにより、回転速度の遅い第２ロータ４から速い第１ロータ３へ混練材料Ｗを案内することができ、混練材料Ｗが回転速度の遅い第２ロータ４の上部に滞留することを抑制して流動性を向上させることができる。さらに混練の進行に伴い、第１ロータ３及び第２ロータ４の回転により混練材料Ｗが混練槽１の内壁面１０における第１垂直部１ｃ及び第２垂直部１ｄに跳ね上げられて当該第１垂直部１ｃ及び第２垂直部１ｄに付着することが考えられ、特に回転速度の遅い第２ロータ４での跳ね上げの勢いが弱く、より付着しやすい。この場合に、回転速度の遅い第２ロータ４側での混練材料Ｗの混練不良が発生することがあるが、このような問題も、回転速度が遅い第２ロータ４が配置される側における混練槽１の第２円弧部１ｂの長さが長く形成されているので、当該回転速度の遅い第２ロータ４による混練材料Ｗの跳ね上げがこの第２ロータ４の上部における第２円弧部１ｂにより妨げられ、結果、回転速度の遅い第２ロータ４が配置される側の第２垂直部１ｄに付着する混練材料Ｗが確実に減少し、混練不良の発生を防止することができる。加えて、上記混練機１００は、混練材料Ｗに加圧手段により積極的に加圧する構成ではないため、加圧手段の駆動装置を設ける必要が無い開放型の混練機１００であり、しかも、開放型の混練機１００内において積極的に混練材料Ｗを押圧する押圧部材等を設ける必要が無いため、製造コストの低減及び装置構成のコンパクト化を図ることができる。
よって、混練槽１内に収容された混練材料Ｗを効率よく混練できるとともに、混練機１００の製作コスト及び装置構成の増大を防止することができる。
【００３１】
また、図３（ｂ）に示すように、混練槽１は、上述のとおり、第１ロータ３の回転軸芯３ａを姿勢変更用の回転軸として反転（揺動回転）して反転姿勢となり、回転速度の速い第１ロータ３が配置される側の第１円弧部１ａが反転姿勢において下方側となるように形成されている。すなわち、反転姿勢において、円弧部角度が小さい（第１円弧部角度α）側の第１円弧部１ａが下方側となるように形成されている。したがって、混練槽１の底部付近を、第１円弧部１ａにおいて第１円弧部角度αの部分、及び第２円弧部１ｂにおいて第２円弧部角度βの部分まで、円弧形状とした場合であっても、当該円弧部角度が小さい側の第１円弧部１ａに沿って混練材料Ｗが排出され易くなり、当該混練材料Ｗの残留をできるだけ無くすことができる。また、円弧部角度が大きいと清掃時に死角となりやすいが、混練材料の排出を考慮して反転姿勢で鉛直方向で下側となる側の第１円弧部角度αを小さくする方が好ましい。
【００３２】
次に、開放型の混練機１００を用いて混練材料Ｗの混練を行う混練方法について説明する。
図１に示すように、開放型の混練機１００を用いて混練材料Ｗを混練する場合には、混練姿勢において密閉蓋６を開いて混練槽１内に混練材料Ｗを投入し（図１（ａ）参照）、密閉蓋６を閉じた状態で混練槽１に収容された混練材料Ｗを第１ロータ３及び第２ロータ４を回転させる（図１（ｂ）参照）。この際、図３（ａ）に示すように、円弧部角度の小さい（第１円弧部角度α）側に配置される第１ロータ３の回転速度が、円弧部角度の大きい（第２円弧部角度β）側に配置される第２ロータ４の回転速度より速くなるようにギア機構のギア比が設定されている。そして、混練が完了すると、図３（ｂ）に示すように、混練槽１を第１ロータ３の回転軸芯３ａを姿勢変更用の回転軸として反転（揺動回転）させ、円弧部角度の小さい（第１円弧部角度α）側に配置される第１円弧部１ａが下方側となる反転姿勢で、混練が完了した混練材料Ｗを混練槽１内から外部に排出する（図１（ｃ）参照）。
よって、上記実施形態において説明してきたように、混練槽１内に収容された混練材料Ｗを効率よく混練できるとともに、加圧型の混練機と比較、或いは開放型の混練機において押圧部材を設けた場合と比較して、混練機１００の製作コスト及び装置構成の増大を防止することができる。しかも、混練材料Ｗの排出時において当該混練材料Ｗが混練槽１の内壁面１０に残留することを良好に防止することができるとともに、混練槽１内の清掃時における清掃性を向上させることができる。
【００３３】
〔別実施形態〕
（１）上記実施形態においては、混練槽１自体の底部付近の内壁面１０を円弧形状の円弧部（第１円弧部１ａ，第２円弧部１ｂ）として形成し、この円弧部を、回転速度の速い第１ロータ３が配置される側の第１円弧部１ａにおける第１円弧部角度αを３０度、回転速度の遅い第２ロータ４が配置される側の第２円弧部１ｂにおける第２円弧部角度βを６０度に形成した。しかし、回転速度の速い第１ロータ３が配置される側の第１円弧部角度αに対して、回転速度の遅い第２ロータ４が配置される側の第２円弧部角度βが大きくなるように形成されていれば、上記角度に制限されるわけではない。例えば、図４に示すように、第１円弧部１１ａの第１円弧部角度αが０度、第２円弧部１１ｂの第２円弧部角度βが９０度となるように形成することもできる。
この第１円弧部角度αと第２円弧部角度βとは、回転速度の速い第１ロータ３が配置される側の第１円弧部角度αに対して、回転速度の遅い第２ロータ４が配置される側の第２円弧部角度βが大きくなるように形成されていれば、それぞれ０度から９０度の範囲で適切な角度に設定することが可能である。例えば、第１円弧部角度α及び第２円弧部角度βの角度は、α＜βの条件下で、０度＜α＋β≦１８０度程度、より好ましくは、０度＜α＋β≦９０度程度の範囲で適切に設定することができる。
なお、混練材料Ｗをより効率よく混練するためには、例えば図３、４に示すように、第１ロータ３のロータ翼３１の回転軌跡及び第２ロータ４のロータ翼４１の回転軌跡が、側面から見た断面（側方断面）で一点で接するように、これら両ロータ３，４を並列で平行に配置した状態で、かつ、各ロータ翼３１，４１の直径を同一に形成して、第１円弧部角度α及び第２円弧部角度βの角度を、特にα＋β＝９０度とすることがより好ましい。このように形成することで、回転速度の速い第１ロータ３側から回転速度の遅い第２ロータ４側に混練材料Ｗの受け渡しが確実に促進されるとともに、第２ロータ４側では混練槽１内の底部に形成された第２円弧部１１ｂを比較的長くしてより長く剪断力を付与することで第２ロータ４側における混練を促進でき、さらには、このように混練を促進できる構造にもかかわらず、混練槽１の開口部５の開口幅を充分に確保して混練材料Ｗの投入及び排出を容易かつ確実に行うことが可能となる。
【００３４】
（２）上記実施形態においては、混練槽１自体の底部付近の内壁面１０を円弧形状の円弧部（第１円弧部１ａ，第２円弧部１ｂ）として形成し、この円弧部を、回転速度の速い第１ロータ３が配置される側の第１円弧部１ａにおける第１円弧部角度αを３０度、回転速度の遅い第２ロータ４が配置される側の第２円弧部１ｂにおける第２円弧部角度を６０度に形成した。しかし、回転速度の速い第１ロータ３が配置される側の第１円弧部角度αに対して、回転速度の遅い第２ロータ４が配置される側の第２円弧部角度が大きくなるように形成されていれば、上記混練槽１自体の内壁面１０を上記各角度の第１円弧部１ａ，第２円弧部１ｂに形成する構成に制限されるわけではない。例えば、図５に示すように、回転速度の速い第１ロータ３が配置される側の混練槽１自体の内壁面１０で形成される円弧形状の円弧部を第１円弧部１２ａとし、この第１円弧部１２ａにおける円弧部角度をα度（図５では、３０度）、回転速度の遅い第２ロータ４が配置される側の混練槽１自体の内壁面１０で形成される円弧形状の円弧部を第２円弧部１２ｂとし、この第２円弧部１２ｂにおける円弧部角度をβ度（図５では、３０度）となるように形成する。そして、底面がロータ翼４１の回転軌跡に沿う形状に形成された円弧形成部材２０を混練槽１の第２垂直部１２ｄに固定した状態で取り付け、上記混練槽１自体の内壁面１０で形成された第２円弧部１２ｂを当該円弧形成部材２０の底面に形成された円弧形状部分により延長する。すなわち、混練槽１自体の内壁面１０で形成された第２円弧部１２ｂの第２円弧部角度β（Ａ２からＢ２までの角度）に、円弧形成部材２０の底面の円弧部角度（Ｂ２からＢ２´までの角度、図５では、３０度）を加えた角度を第２円弧部角度β´（上記実施形態における第２円弧部角度βに相当、図５では、６０度）とすることもできる。これにより、混練槽１の底部付近において回転速度の遅い第２ロータ４が設けられる側の第２円弧部１ｂを比較的長くし、第２ロータ４により、より長く剪断力を付与して混練を促進することができる。なお、円弧形成部材２０は、例えば、接着剤等により混練槽１の側壁面１２ｂに隙間がない状態で密着固定されているので、積極的に混練材料Ｗを加圧しないように構成されている。
【００３５】
（３）上記実施形態においては、混練槽１自体の底部付近に並列配置される第１ロータ３及び第２ロータ４を、混練姿勢においてそれぞれの回転軸芯３ａ，４ａが同一の水平面上に並行に配置されるように構成した。しかし、回転速度の遅い第２ロータ４において混練材料Ｗの混練を効率よく行うことができる構成であれば、上記構成に制限されるわけではない。例えば、図６に示すように、一対の第１ロータ３の回転軸芯３ａ及び第２ロータ４の回転軸芯４ａを上下方向でずれた位置に配置し、回転速度の遅い第２ロータ４の回転軸芯４ａが、回転速度の速い第１ロータ３の回転軸芯３ａより距離Ｘだけ上側に配置された構成とすることもできる。なお、図６では、回転速度の速い第１ロータ３が配置される側の第１円弧部１３ａにおける第１円弧部角度αが小さく、回転速度の遅い第２ロータ４が配置される側の第２円弧部１３ｂにおける第２円弧部角度βが大きくなるように混練槽１の底部付近の形状が形成されている。そして、この場合には、図６に示すように、第１ロータ３のロータ翼３１及び第２ロータ４のロータ翼４１の直径がＬとなるように形成した場合に、側面からみた断面（側方断面）で各ロータ翼３１，４１の回転軌跡が接する状態で、α＜β、かつ、０≦Ｘ／Ｌ（＝ｓｉｎθ）≦０．７（０≦θ≦４５°）程度、より好ましくは、α＜β、かつ、０≦Ｘ／Ｌ（＝ｓｉｎθ）≦０．５（０≦θ≦３０°）程度とすることが、混練材料Ｗを効率よく混練するために好ましい混練槽１の形状である。例えば、図６では、側面からみた断面（側方断面）で各ロータ翼３１，４１の回転軌跡が接する状態で、第１円弧部角度αが３０度、第２円弧部角度βが６０度であり、Ｘ／Ｌ＝０．５，θ＝３０°となっている。なお、図６において、θは、第１ロータ３の回転軸芯３ａ周りで、当該回転軸芯３ａを含む水平方向から第２ロータ４の回転軸芯４ａまでの角度である。
これにより、回転速度の遅い第２ロータ４よりも、回転速度の速い第１ロータ３が下側に配置されるので、混練効率の高い回転速度の速い第１ロータ３に混練対象の混練材料Ｗを確実に集めることができ、混練効率をより一層向上することができる。例えば、回転速度の遅い側の第２ロータ４の上部に盛り上がった状態で混練材料Ｗが滞留している場合であっても、当該混練材料Ｗが重力の影響により下方側の回転速度の速い第１ロータ側３に良好に案内されてより迅速に混練を行うことが可能となる。
【００３６】
（４）上記実施形態においては、回転速度の遅い第２ロータ４が配置される側の第２円弧部１ｂにおける第２円弧部角度βを、回転速度の速い第１ロータ３が配置される側の第１円弧部１ａにおける第１円弧部角度αより大きくなるように形成した。しかし、第１ロータ３の回転速度が第２ロータ４の回転速度よりも遅くなるように設定して、回転速度の遅い第１ロータ３が配置される側の第１円弧部１ａの第１円弧部角度αに対して、回転速度の速い第２ロータ４が配置される側の第２円弧部１ｂの第２円弧部角度βが小さくなるように混練槽１を形成することもできる。
【００３７】
（５）上記実施形態においては、混練槽１の開口部５を密閉する密閉蓋６を設けたが、混練中における混練材料Ｗの飛散等の問題や混練槽１内を密閉する必要等がなければ、この密閉蓋６を備えずに開放型の混練機１００を構成することもできる。
【００３８】
（６）上記実施形態においては、回転手段９として、モータ（図示せず）の回転駆動力を、異なるギア比のギア（図示せず）を介して第１ロータ３及び第２ロータ４に伝達し、これら第１ロータ３及び第２ロータ４を異なる回転速度で回転させることが可能なギア機構を採用した。しかし、第１ロータ３及び第２ロータ４を異なる回転速度で回転させることが可能であれば、特にこの構成に限定されるものではない。例えば、回転手段９を、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、メモリ、記憶部等からなり、当該ＣＰＵにより所定のプログラムを実行して情報を処理することができる公知の情報処理手段（制御手段）で構成して混練機本体２内に設け、第１ロータ３及び第２ロータ４が回転する際の回転速度（回転方向を含む）を制御する制御指令を当該各ロータ３，４を駆動するモータ（図示せず）に出力して、これらロータ３，４を異なる回転速度で回転させる構成とすることもできる。
【００３９】
以上、本発明の開放型の混練機について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の開放型の混練機は、混練槽内に収容された混練材料を効率よく混練できるとともに、混練機の製作コスト及び装置構成の増大を防止することができる開放型の混練機として好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る開放型の混練機の概略構成及び混練材料の混練方法を示す概念図
【図２】（ａ）は、混練槽のロータの回転軸芯周りの側方断面図、（ｂ）は、（ａ）のＩＩｂ矢視方向における混練槽の正面部分断面図
【図３】（ａ）は、混練槽の混練姿勢での側方断面図、（ｂ）は、混練槽の反転姿勢での側方断面図
【図４】（ａ）は、本発明の別実施形態に係る開放型の混練機における混練槽の混練姿勢での側方断面図、（ｂ）は、混練槽の反転姿勢での側方断面図
【図５】（ａ）は、本発明の別実施形態に係る開放型の混練機における混練槽の混練姿勢での側方断面図、（ｂ）は、混練槽の反転姿勢での側方断面図
【図６】（ａ）は、本発明の別実施形態に係る開放型の混練機における混練槽の混練姿勢での側方断面図、（ｂ）は、混練槽の反転姿勢での側方断面図
【図７】従来の開放型の混練機の概略構成を示す概略図
【符号の説明】
【００４２】
１          混練槽
１ａ        第１円弧部（円弧部）
１ｂ        第２円弧部（円弧部）
１ｃ        第１垂直部（垂直部）
１ｄ        第２垂直部（垂直部）
３          第１ロータ
３ａ        第１ロータの回転軸芯
４          第２ロータ
４ａ        第２ロータの回転軸芯
５          開口部
９          回転手段
１０        内壁面
１００      開放型の混練機
Ａ１，Ａ２  ロータの回転軸芯周りで、この回転軸芯を含む水平方向の水平線と混練槽の内壁面との交点（内壁面の円弧部における基端部）
Ｂ１，Ｂ２  円弧部の上端部
Ｗ          混練材料
α          第１円弧部角度（円弧部角度）
β          第２円弧部角度（円弧部角度）
【図１】
2010125661.tif 000003
【図２】
2010125661.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2010125661.tif 000007
【図６】
2010125661.tif 000008
【図７】
2010125661.tif 000009