(57)【要約】【課題】切欠き部が対向する相手方のスクリュ羽根のねじ底部に付着する混練材料が堆積しないようにすることである。【解決手段】一対のスクリュ羽根３ａ、３ｂを互いに異なる条数Ｎａ、Ｎｂのねじスクリュとし、これらのスクリュ羽根３ａ、３ｂのスクリュシャフト２ａ、２ｂの回転速度Ｖａ、Ｖｂが、Ｖａ／Ｖｂ＝Ｎｂ／Ｎａの関係を満足するようにすることにより、少なくとも一方のスクリュ羽根３ａ、３ｂの切欠き部４ａ、４ｂが相手方のスクリュ羽根３ｂ、３ａと毎回同じ部位で対向しないようにし、切欠き部４ａ、４ｂが対向する相手方のスクリュ羽根３ｂ、３ａのねじ底部に付着する混練材料が堆積しないようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング内に一対のスクリュシャフトを平行に横架し、これらのスクリュシャフトを互いに反対方向へ回転させて、これらの外周に設けた一対のスクリュ羽根を噛み合わせるようにし、これらのスクリュ羽根の外周縁に接線方向に切欠いた切欠き部を間歇的に設けたスクリュ型２軸混練機において、前記一対のスクリュ羽根ａ、ｂを互いに異なる条数Ｎａ、Ｎｂのねじスクリュとし、これらのスクリュ羽根ａ、ｂのスクリュシャフトの回転速度Ｖａ、Ｖｂが、Ｖａ／Ｖｂ＝Ｎｂ／Ｎａの関係を満足するようにしたことを特徴とするスクリュ型２軸混練機。
【請求項２】
前記ねじスクリュの条数Ｎａ、Ｎｂが、互いに一方が他方の倍数とならないようにした請求項１に記載のスクリュ型２軸混練機。
【請求項３】
前記一対のスクリュシャフトを中空のものとし、これらの中空のスクリュシャフトの中に、加熱媒体または冷却媒体を供給するようにした請求項１または２に記載のスクリュ型２軸混練機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体、粒体、流体等の材料を混練するスクリュ型２軸混練機に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉体、粒体、流体等の材料を混練する混練機には、ケーシング内に一対のスクリュシャフトを平行に横架し、これらのスクリュシャフトを互いに反対方向へ回転させて、これらの外周に設けた一対のスクリュ羽根を噛み合わせるようにし、これらのスクリュ羽根の外周縁に接線方向に切欠いた切欠き部を間歇的に設けて、ケーシングの一端側から供給される混練材料を、これらの切欠き部が相手方のスクリュ羽根のねじ底部と対向する部位で、これらの間に形成される間隙を通過させることによって、混練材料の滞留時間を確保しながら混練を行い、他端側の排出端へ移送するようにしたスクリュ型２軸混練機がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
なお、特許文献１に記載のものは、中空のスクリュシャフトに加熱媒体や冷却媒体を供給して、噛み合うスクリュ羽根上を移送される材料を加熱冷却するスクリュ型加熱冷却装置として開発されたものであるが、スクリュ羽根の切欠き部が相手方のスクリュ羽根と対向する部位で、相手方のねじ底部との間から材料を下方へ通過させて、材料の加熱冷却のための滞留時間を延長する機能を、上述したような混練機能として活用できるので、スクリュ型２軸混練機としても使用されている。
【０００４】
【特許文献１】特公平８−１７９３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されたスクリュ型２軸混練機は、一対のスクリュ羽根のねじスクリュの条数をそれぞれ１条としているので、一対のスクリュシャフトが同じ回転速度で反対方向へ回転し、スクリュ羽根の各切欠き部が相手方のスクリュ羽根のねじ底部と毎回同じ部位で対向する。このため、混練材料が付着性を有するものである場合は、切欠き部と毎回同じ部位で対向する相手方のスクリュ羽根のねじ底部に付着する混練材料が堆積し、混練材料を通過させるための切欠き部と相手方のスクリュ羽根のねじ底部との間隙が狭くなる。さらに堆積が進むとこの間隙が閉塞されることもある。
【０００６】
このように切欠き部と相手方のスクリュ羽根のねじ底部との間隙が狭くなったり、閉塞されたりすると、混練材料はこれらの間隙を通過することなく、互いに噛み合うスクリュ羽根の上面側をそのまま排出端側へ移送される割合が多くなり、混練効率が低下する。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、切欠き部が対向する相手方のスクリュ羽根のねじ底部に付着する混練材料が堆積しないようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明は、ケーシング内に一対のスクリュシャフトを平行に横架し、これらのスクリュシャフトを互いに反対方向へ回転させて、これらの外周に設けた一対のスクリュ羽根を噛み合わせるようにし、これらのスクリュ羽根の外周縁に接線方向に切欠いた切欠き部を間歇的に設けたスクリュ型２軸混練機において、前記一対のスクリュ羽根ａ、ｂを互いに異なる条数Ｎａ、Ｎｂのねじスクリュとし、これらのスクリュ羽根ａ、ｂのスクリュシャフトの回転速度Ｖａ、Ｖｂが、Ｖａ／Ｖｂ＝Ｎｂ／Ｎａの関係を満足するようにした構成を採用した。
【０００９】
すなわち、一対のスクリュ羽根ａ、ｂを互いに異なる整数の条数Ｎａ、Ｎｂのねじスクリュとし、これらのスクリュ羽根ａ、ｂのスクリュシャフトの回転速度Ｖａ、Ｖｂが、Ｖａ／Ｖｂ＝Ｎｂ／Ｎａの関係を満足するようにすることにより、少なくとも一方のスクリュ羽根の切欠き部が相手方のスクリュ羽根と毎回同じ部位で対向しないようにし、切欠き部が対向する相手方のスクリュ羽根のねじ底部に付着する混練材料が堆積しないようにした。つまり、前回切欠き部と対向する部位で相手方のスクリュ羽根のねじ底部に付着した混練材料を、次回に対向する切欠き部のないスクリュ羽根のねじ山部で掻き取り、ねじ底部に混練材料が堆積しないようにした。
【００１０】
前記ねじスクリュの条数Ｎａ、Ｎｂが、互いに一方が他方の倍数とならないようにすることにより、両方のスクリュ羽根の切欠き部が相手方のスクリュ羽根と毎回同じ部位で対向しないようにし、両方のスクリュ羽根のねじ底部に混練材料が堆積しないようにすることができる。
【００１１】
前記一対のスクリュシャフトを中空のものとし、これらの中空のスクリュシャフトの中に、加熱媒体または冷却媒体を供給することにより、ケーシング内の混練材料を間接加熱または間接冷却することができる。混練材料を軟化させたり、流動性を高めたりする場合等には加熱媒体が供給され、混練による混練材料の発熱を抑制する場合等は冷却媒体が供給される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のスクリュ型２軸混練機は、一対のスクリュ羽根ａ、ｂを互いに異なる条数Ｎａ、Ｎｂのねじスクリュとし、これらのスクリュ羽根ａ、ｂのスクリュシャフトの回転速度Ｖａ、Ｖｂが、Ｖａ／Ｖｂ＝Ｎｂ／Ｎａの関係を満足するようにしたので、少なくとも一方のスクリュ羽根の切欠き部が相手方のスクリュ羽根のねじ底部と毎回同じ部位で対向しないようにし、切欠き部が対向する相手方のスクリュ羽根のねじ底部に付着する混練材料が堆積しないようにすることができる。
【００１３】
前記ねじスクリュの条数Ｎａ、Ｎｂが、互いに一方が他方の倍数とならないようにすることにより、両方のスクリュ羽根の切欠き部が相手方のスクリュ羽根と毎回同じ部位で対向しないようにし、両方のスクリュ羽根のねじ底部に混練材料が堆積しないようにすることができる。
【００１４】
前記一対のスクリュシャフトを中空のものとし、これらの中空のスクリュシャフトの中に、加熱媒体または冷却媒体を供給することにより、ケーシング内の混練材料を間接加熱または間接冷却することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１乃至図５は、第１の実施形態を示す。このスクリュ型２軸混練機は、図１および図２に示すように、一端側に原料の供給口１ａ、他端側に製品の排出口１ｂが設けられた横向きのケーシング１内に、一対の中空のスクリュシャフト２ａ、２ｂを横並びに平行に横架し、これらのスクリュシャフト２ａ、２ｂを内方下向きに互いに反対方向へ回転させて、これらの外周に設けた一対のスクリュ羽根３ａ、３ｂを噛み合わせ、各スクリュ羽根３ａ、３ｂの外周縁に接線方向に切欠いた弦月状の切欠き部４ａ、４ｂを間歇的に設けたものであり、供給口１ａから供給される混練材料の原料を、これらの切欠き部４ａ、４ｂが相手方のスクリュ羽根３ｂ、３ａのねじ底部と対向する部位で、ねじ底部との間隙を下方へ通過させて混練しながら、排出口１ｂへ移送するようになっている。
【００１６】
前記ケーシング１の外周にはジャケット５が取り付けられ、このジャケット５の中に加熱媒体が供給されるとともに、中空の各スクリュシャフト２ａ、２ｂの中にも加熱媒体が供給され、ケーシング１内の混練材料が間接加熱される。ケーシング１の両端側の天井部には、通気口６ａと排気口６ｂも設けられ、加熱によって混練材料から発生する蒸気が、通気口６ａから供給されるエアとともに、排気口６ｂから排出されるようになっている。
【００１７】
前記各スクリュ羽根３ａ、３ｂの切欠き部４ａ、４ｂは、円周方向に８０°のピッチで間歇的に設けられており、各切欠き部４ａ、４ｂの回転方向後面側には、対向する相手方のスクリュ羽根３ｂ、３ａのねじ底部との間に混練材料を効率よく入れ込むための立壁部７が形成されるとともに、ケーシング１の内壁や相手方のねじ底部に付着する混練材料を掻き取るスクレーパ用の突起８が設けられている。なお、各切欠き部４ａ、４ｂのピッチは、螺旋に沿うピッチとなるので、３６０°の約数に限定されず、１２０°、１５０°等の任意のピッチとすることができ、必ずしも等ピッチである必要もない。
【００１８】
図３に示すように、前記噛み合わされる一方のスクリュ羽根３ａのスクリュねじの条数Ｎａは１条、他方のスクリュ羽根３ｂのスクリュねじの条数Ｎｂは２条とされており、各スクリュ羽根３ａ、３ｂのスクリュシャフト２ａ、２ｂの回転速度Ｖａ、Ｖｂは、次式の関係を満足する。
Ｖａ／Ｖｂ＝Ｎｂ／Ｎａ                                                （１）
なお、この図では、各切欠き部４ａ、４ｂの図示を省略している。
【００１９】
したがって、図４（ａ）に示すように、スクリュ羽根３ｂのねじ山部における切欠き部４ｂがスクリュ羽根３ａのねじ底部における部位Ａと対向していた前回の対向状態から、図４（ｂ）に示すように、スクリュ羽根３ａ（スクリュシャフト２ａ）が３６０°回転すると、スクリュ羽根３ｂ（スクリュシャフト２ｂ）は１８０°回転し、スクリュ羽根３ａの部位Ａが、スクリュ羽根３ｂの切欠き部４ｂがないねじ山部と対向する。
【００２０】
図５は、前記１条のスクリュ羽根３ａと２条のスクリュ羽根３ｂの回転に伴う、各切欠き部４ａ、４ｂの相手方のスクリュ羽根３ｂ、３ａのねじ底部との対向状態を模式的に示す。この図では、説明を分かり易くするために、各切欠き部４ａ、４ｂを円周方向の一箇所のみとして単純な弦月状のものとし、図５（ａ）に示す初期状態で、切欠き部４ａの位相が９０°だけ切欠き部４ｂの位相よりも進んでいるものとする。
【００２１】
まず、図５（ａ）に示すように、スクリュ羽根３ａの切欠き部４ａがスクリュ羽根３ｂのねじ底部における部位Ｂと対向するとし、図５（ｂ）に示すように、スクリュ羽根３ａが１８０°回転すると、スクリュ羽根３ｂは９０°回転して、その切欠き部４ｂがスクリュ羽根３ａのねじ底部における部位Ａと対向する。これらの切欠き部４ａ、４ｂが相手方のスクリュ羽根３ｂ、３ａの部位Ｂ、Ａと対向する時に、これらの間隙を通過する混練材料Ｍが各部位Ｂ、Ａに付着したとする。こののち、図５（ｃ）に示すように、スクリュ羽根３ａが３６０°回転すると、スクリュ羽根３ｂは１８０°回転し、図５（ｄ）に示すように、スクリュ羽根３ａが５４０°回転すると、スクリュ羽根３ｂは２７０°回転して、スクリュ羽根３ａの部位Ａがスクリュ羽根３ｂの切欠き部４ｂがないねじ山部と対向し、部位Ａに付着した混練材料Ｍが掻き取られる。さらに、図５（ｅ）に示すように、スクリュ羽根３ａが７２０°回転すると、スクリュ羽根３ｂは３６０°回転し、スクリュ羽根３ｂの部位Ｂが再びスクリュ羽根３ａの切欠き部４ａと対向する。
【００２２】
このように、第１の実施形態では、切欠き部４ｂと対向するスクリュ羽根３ａの部位Ａは、次回にスクリュ羽根３ｂの切欠き部４ｂのないねじ山部と対向し、部位Ａに付着した混練材料Ｍが掻き取られて、切欠き部４ｂと相手方のスクリュ羽根３ａのねじ底部との間隙が十分に確保される。したがって、混練材料Ｍがこの間隙を効率よく通過し、混練材料Ｍの滞留時間を確保して、混練効率を高めることができる。一方、切欠き部４ａと対向するスクリュ羽根３ｂの部位Ｂは、次回も切欠き部４ａと対向し、スクリュ羽根３ｂの部位Ｂに付着する混練材料Ｍは掻き取られない。
【００２３】
図６および図７は、第２の実施形態を示す。このスクリュ型２軸混練機は、基本的な構成は第１の実施形態のものと同じであり、図６に示すように、噛み合わされる一方のスクリュ羽根３ａのスクリュねじの条数Ｎａが２条、他方のスクリュ羽根３ｂのスクリュねじの条数Ｎｂが３条とされている点が異なる。その他の部分は第１の実施形態のものと同じであり、図示は省略するが、各スクリュ羽根３ａ、３ｂには、切欠き部４ａ、４ｂが円周方向に８０°のピッチで間歇的に設けられている。
【００２４】
図７は、前記２条のスクリュ羽根３ａと３条のスクリュ羽根３ｂの回転に伴う、各切欠き部４ａ、４ｂの相手方のスクリュ羽根３ｂ、３ａのねじ底部との対向状態を模式的に示す。この図でも、説明を分かり易くするために、各切欠き部４ａ、４ｂを円周方向の一箇所のみとして単純な弦月状のものとし、図７に示す初期状態で、切欠き部４ａの位相が１２０°だけ切欠き部４ｂの位相よりも進んでいるものとする。
【００２５】
まず、図７（ａ）に示すように、スクリュ羽根３ａの切欠き部４ａがスクリュ羽根３ｂのねじ底部における部位Ｂと対向するとし、図７（ｂ）に示すように、スクリュ羽根３ａが１８０°回転すると、スクリュ羽根３ｂは１２０°回転して、その切欠き部４ｂがスクリュ羽根３ａのねじ底部における部位Ａと対向する。これらの切欠き部４ａ、４ｂとの対向時に、図５に示した場合と同様に、混練材料Ｍが各部位Ｂ、Ａに付着したとする。こののち、図７（ｃ）に示すように、スクリュ羽根３ａが３６０°回転すると、スクリュ羽根３ｂは２４０°回転し、図７（ｄ）に示すように、スクリュ羽根３ａが５４０°回転すると、スクリュ羽根３ｂは３６０°回転して、スクリュ羽根３ａの部位Ａがスクリュ羽根３ｂの切欠き部４ｂがないねじ山部と対向するとともに、スクリュ羽根３ｂの部位Ｂもスクリュ羽根３ａの切欠き部４ａがないねじ山部と対向し、各部位Ａ、Ｂに付着した混練材料Ｍが掻き取られる。
【００２６】
このように、スクリュ羽根３ａ、３ｂのねじスクリュの条数Ｎａ、Ｎｂが互いに倍数とならないようにした第２の実施形態では、切欠き部４ｂと対向するスクリュ羽根３ａの部位Ａも、切欠き部４ａと対向するスクリュ羽根３ｂの部位Ｂも、次回には各スクリュ羽根３ｂ、３ａの切欠き部４ｂ、４ａのないねじ山部と対向し、各部位Ａ、Ｂのねじ底部に付着する混練材料Ｍが次回の対向で掻き取られる。なお、互いに倍数とならない条数Ｎａ、Ｎｂの組み合わせとしては、実施形態の２条と３条の組み合わせほかに、４条と６条、３条と７条等の組み合わせを採用することができる。
【００２７】
上述した各実施形態では、一対のスクリュシャフトを横並びに平行とし、互いに内方向下向きに回転させるようにしたが、内方向上向きに回転させることもでき、この場合は、混練材料はケーシングの内壁に沿って下降し、一対のスクリュの切欠き部とねじ底部との間隙を上方へ通過することになる。また、一対のスクリュシャフトを縦並びに平行とし、一対のスクリュの切欠き部とねじ底部との間隙を横方向へ通過させるようにすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１の実施形態のスクリュ型２軸混練機を示す縦断面図
【図２】図１のII−II線に沿った断面図
【図３】図２のスクリュ羽根を示す平面図
【図４】ａ、ｂは、図３のスクリュ羽根の回転に伴う対向位置の変化を説明する一部省略平面図
【図５】ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは、図３のスクリュ羽根の回転に伴う対向位置の変化を模式的に示す断面図
【図６】第２の実施形態のスクリュ型２軸混練機のスクリュ羽根を示す平面図
【図７】ａ、ｂ、ｃ、ｄは、図６のスクリュ羽根の回転に伴う対向位置の変化を模式的に示す断面図
【符号の説明】
【００２９】
１  ケーシング
１ａ  供給口
１ｂ  排出口
２ａ、２ｂ  スクリュシャフト
３ａ、３ｂ  スクリュ羽根
４ａ、４ｂ  切欠き部
５  ジャケット
６ａ  通気口
６ｂ  排気口
７  立壁部
８  突起
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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