(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に原材料の投入口を、他端に混練物の排出口を設けた横型のトラフ内にパドル及びスクリューを取付けた回転シャフトを配設し、前記回転シャフトを前記トラフの投入側端部と排出側端部において回転自在に支持し、前記排出口を前記トラフの周壁部に設け、前記排出口の後縁から前記排出側端部に至る間のトラフポケットを貫通する前記回転シャフトの部分に逆送りスクリューを取付け、前記排出口に多孔ダイスを装着した混練機において、
前記回転シャフトの前記排出口前縁上部に臨む部分に順送りスクリューを取付け、前記回転シャフトの前記順送りスクリューと前記逆送りスクリューとの間に所要の排出側パドルを取付け、そのうち前記逆送りスクリュー側に片寄った位置に取付けられる排出側パドルが逆送りパドルであることを特徴とする混練機。
【請求項２】
前記逆送りパドルを除く排出側パドルがフラットパドルであることを特徴とする請求項１に記載の混練機。
【請求項３】
前記多孔ダイスのダイス孔に排出方向に窄まる入側テーパ部を形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の混練機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、原料粉体に液体を加えて造粒の前段階での混練を行い、造粒中間物を生成する混練機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
医薬や食品などの多様な製造分野において用いられている造粒の前段階では、一般に原料粉体に加液して混練が行われる。
【０００３】
例えば、特開平８−２４４０３２号公報には、混練機ハウジング端部の混練物の排出口に排出制御用のギアポンプを接続し、ギアポンプの排出口に造粒機を接続し、前記混練機とキアポンプを別駆動とし、ギアポンプの直上に混練機を配設し、ギアポンプが混練機に対してその軸線と交差方向に移動可能とした混練造粒装置が示されている。
【０００４】
また、図８に示すように、トラフ１内を貫通し、図示していない一端をトラフ１の端部で片持ち支持された回転シャフト２にパドル３及びスクリュー４を取付けた混練機の他端の排出口５に多孔ダイス６を取付け、混練物を多孔ダイス６から押出して排出し、造粒中間物を得る混練機が知られている。
【０００５】
一方、一端に原材料の投入口を、他端に混練物の排出口を設けた横型混練機のトラフ内に配設された回転シャフトにパドル及びスクリューを取付け、前記回転シャフトを前記トラフの投入側端部と排出側端部において回転自在に支持し、前記排出口を前記トラフの下部又は側部に設け、前記排出口の後縁から前記排出側端部に至る間のトラフポケットを貫通する前記回転シャフトの部分に逆送りスクリューを取付けた混練機も知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記公報に記載の混練機では、排出を制御するためのギアポンプが必要であり、複数の装置構成となるため、設備費用や操作性及びメインテナンス等の点で不利である。
【０００７】
また、図８に示した混練機においては、回転シャフト２の先端部が固定できないために、トラフ１の内壁とパドル３及びスクリュー４がこすれ、混練物中に金属等の異物が混入するという問題が生じる。
【０００８】
さらに、トラフの下部又は側部に排出口を設けた前記混練機では、造粒中間物を得るために前記排出口に多孔ダイスを装着した場合、排出抵抗が高くなり、逆送りスクリューを取付けていても混練物が多孔ダイス孔から安定して排出されず、また、混練物の詰まりや混練し過ぎによる発熱で混練物が変質するなどの問題がある。
【０００９】
そこで、この発明の課題は、１台の機械で粉体と液体等からなる原材料の混練とともに分散混合が良好で、混練物中への金属等の異物の混入を防止でき、造粒中間物が安定して得られる混練機を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明では以下の構成を採用したのである。
【００１１】
即ち、一端に原材料の投入口を、他端に混練物の排出口を設けた横型のトラフ内にパドル及びスクリューを取付けた回転シャフトを配設し、前記回転シャフトを前記トラフの投入側端部と排出側端部において回転自在に支持し、前記排出口を前記トラフの周壁部に設け、前記排出口の後縁から前記排出側端部に至る間のトラフポケットを貫通する前記回転シャフトの部分に逆送りスクリューを取付け、前記排出口に多孔ダイスを装着した混練機において、前記回転シャフトの前記排出口前縁上部に臨む部分に順送りスクリューを取付けたのである。
【００１２】
上記の構成により、トラフ内で混練されながら送られてきた混練物が、前記順送りスクリューにより、パドルのみの場合よりも高い輸送能力で前方へ送られ、また、混練物が前記逆送りスクリューにより押し戻されるために、混練物は排出口の位置で圧縮加圧される。その結果、混練物は前記多孔ダイスから安定して排出される。
【００１３】
ここで、前記パドルは、混練を目的としたフラットパドルのほかに、混練と送りの両方を目的としたヘリカルパドルをも含む。
【００１４】
前記回転シャフトの前記順送りスクリューと前記逆送りスクリューとの間に所要の排出側パドルを取付け、そのうち前記逆送りスクリュー側に片寄った位置に取付けられる排出側パドルが逆送りパドルであることが望ましい。
【００１５】
上記の構成により、排出側パドルは混練物の前進流れとともにトラフの円周方向などの断面内の流れを引き起し、排出側逆送りパドルは混練物の後進流れと前記円周方向などの断面内の流れを引き起こす。その結果、混練物は排出口の位置で前述のように圧縮加圧され、かつ、断面内の流れにより排出が促進され、排出口の前縁から後縁までの全域で、多孔ダイスから安定して均等に排出される。
【００１６】
前記逆送りパドルを除く排出側パドルはフラットパドルであることが望ましい。
【００１７】
上記の構成により、混練物の前記流れにおける円周方向などの断面内の流れの割合が大きくなり、排出がより促進され、前記排出口の全域で多孔ダイスから安定してより均等に排出される。
【００１８】
前記多孔ダイスのダイス孔に排出方向に窄まる入側テーパ部を形成することが望ましい。
【００１９】
上記の構成により、ダイス孔への混練物の流れは一様となり、排出抵抗が小さくなって排出が容易となる。その結果、排出抵抗が大きい場合に発生する混練物の詰まり、混練し過ぎによる発熱で混練物が変質すること、及びダイス割れを防止することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を添付の図１から図７に基づいて説明する。
【００２１】
図１及び図２に示すように、この発明の実施形態の混練機は、上下に分割できる横型のトラフ１の内部に一対の回転シャフト２、２が平行に配設された２軸タイプであり、トラフ１の一端には原材料の投入口９を、他端には混練物の排出口５が設けられている。
【００２２】
トラフ１の投入側端部及び排出側端部において、ケーシング７に軸受箱８、８’が取付けられ、投入側軸受箱８には転がり軸受１０が収容され、排出側軸受箱８’端部にはブッシュ１１が収容されている。回転シャフト２の排出側のジャーナル部１２には、スリーブ１３が挿着されてボルト１４によって固定され、スリーブ１３は前記ブッシュ１１と嵌合している。回転シャフト２は、その両端が前記軸受１０、１１により支持されている。トラフ１とケーシング７とで形成されるジャケット部１５には熱媒体が流通可能となっている。
【００２３】
混練物の排出口５はトラフ１の排出側端部近くの周壁の下部に設けられ、前記排出口５にはステンレス鋼からなる多孔ダイス６がそのダイス面２４をトラフ１の側壁の円弧面１６、１６に沿うように湾曲して装着されている。前記排出口５はトラフ１の周壁の側部に設けてもよい。
【００２４】
多孔ダイス６には、図３に示すように、矢印で表示した排出方向に窄まる円錐形状の入側テーパ部２５を有する円筒形状のダイス孔２６が複数設けられている。多孔ダイス６のダイス孔２６の入側のテーパ部２５はダイス面２４の厚みの中程から上側に設けることが望ましく、テーパ角度αは４０〜６０°程度が、ダイス孔２６の開口率（混練物の入側全開口面積のダイス面の面積に対する比率）は４０〜５０％程度が望ましい。
【００２５】
前記回転シャフト２の投入口９から排出口５の近傍に至るまでの間には、断面が回転中心の両側に膨出した円弧面１７ａを有するほぼ楕円形で２箇所の先端部１８ａ、１８ａを有する所要数のパドル３、及び所要数のスクリュー４がキーを介して取付けられている。
【００２６】
回転シャフト２の排出口５の前縁上部に臨む部分、即ち排出口５へ混練物が進入する位置の近傍に順送りスクリュー１９が取付けられ、排出口５の後縁から排出側端部に至る間のトラフポケット２０を貫通する回転シャフト２の部分に逆送りスクリュー２１が取付けられている。
【００２７】
前記順送りスクリュー１９は、図４に示すように、端面形状が、図２に示したパドル３と同様に回転中心の両側に膨出した円弧面１７ａ’を有するほぼ楕円形で２箇所の先端部１８’ａ、１８’ａを有し、前記先端部１８’ａ，１８’ａがトラフ１の側壁の円弧面１６、１６に沿って順次ら旋状に捩じられたスクリュー形状をなしている。前記逆送りスクリュー２１は、順送りスクリュー１９のら旋方向を逆に形成したものである。順送りスリュー１９及び逆送りスクリュー２１はいずれも少なくとも半ピッチ分あればよい。
【００２８】
回転シャフト２の前記順送りスクリュー１９と逆送りスクリュー２１との間に、図５に示すように断面形状が図２に示したパドル３と同様にほぼ楕円形で、先端部１８ａ、１８ａが捩じられていない混練のみを目的とした所要数のフラットパドル２２（特許請求の範囲に言う排出側パドル）が、順次角度をずらして取付けられている。フラットパドル２２の代わりに、混練に送りをも加味するため、図６に示すように、先端部１８ａ、１８ａが一定のら旋上に存在するように一定方向に捩じられて形成されたヘリカルパドル２７を用いてもよく、また、フラットパドル２２とヘリカルパドル２７を組合わせてもよい。
【００２９】
逆送りスクリュー２１に隣接して、前記ヘリカルパドルの捩じり方向を逆にした逆ヘリカルパドル２３（特許請求の範囲に言う逆送りパドル）が回転シャフト２に取付けられている。この逆ヘリカルパドル２３も必要に応じて、回転シャフト２の逆送りスクリュー２１の側に片寄った部分に複数個取付けてもよい。
【００３０】
この発明の実施の形態は以上のような構成であり、以下にその作用について説明する。
【００３１】
投入口９から供給された粉体に液体を加えた原材料がトラフ１内で順次混練され、回転シャフト２の排出口５の前縁上部に臨む部分に取付け前記順送りスクリュー１９によって高い輸送能力で前方へ送られ、排出口５の後縁から排出側端部に至る間のトラフポケット２０を貫通する回転シャフト２の部分に取付けた逆送りスクリュー２１及び逆ヘリカルパドル２３によって押し戻されるために、混練物は排出口５の位置で圧縮加圧される。その結果、混練物は前記多孔ダイス６から安定して排出される。
【００３２】
また、ダイス孔２６は、排出方向に窄まる円錐状の入側テーパ部２５を有するため、ダイス孔２６への混練物の流れは一様となり、排出抵抗が小さくなって排出が容易となり、排出抵抗が大きい場合に発生する排出物の詰まり、混練し過ぎによる発熱で混練物が変質すること、及びダイス割れを生じることがなくなる。
【００３３】
さらに、回転シャフト２はトラフ１の両端で回転自在に支持されているため、前記のフラットパドル２２、２２’及び逆ヘリカルパドル２３、前記の順送りスクリュー１９及び逆送りスクリュー２１がトラフ１の内壁とこすれて金属等の異物を生じることはなく、それらの混練物中への混入の問題もなくなる。また、図示していない前記のヘリカルパドル及び逆ヘリカルパドル、順送りスクリュー及び逆送りスクリューについても同様である。
【００３４】
なお、前記混練機の整備を行う場合には、ブッシュ１１を用いているため、前記軸受箱８’を回転シャフト２の軸方向外側へ容易にスライドさせることができ、ジャーナル部１２に挿着されたスリーブ１３を取外し、トラフ１の上部を開放すれば、前記の各パドル及び各スクリューをトラフ１の外部に引き出すことができる。
【００３５】
上述のような排出構造は、以下のような構成をとる混練機にも同様に適用できる。
【００３６】
即ち、図１に示したフラットパドル２２及びパドル３が、図７に示すように、断面形状が回転中心の周りの３等配分位置に３箇所の先端部１８ｂ、１８ｂ、１８ｂを有するほぼ三角形のフラットパドル２２’であり、ヘリカルパドル２７が前記先端部１８ｂ、１８ｂ、１８ｂが一定のら旋上に存在するように一定方向に捩じられたヘリカルパドルである。
【００３７】
また、逆ヘリカルパドル２３が、前記先端部１８ｂ、１８ｂ、１８ｂの捩じり方向を逆にしたヘリカルパドルであり、順送りスクリュー１９がその端面形状が図７に示したフラットパドル２２’と同様で前記先端部１８ｂ，１８ｂ，１８ｂが順次ら旋状に捩じられ順送りスクリューであり、前記逆送りスクリュー２１が前記順送りスクリューの前記先端部１８ｂ、１８ｂ、１８ｂのら旋方向を逆に形成した逆送りスクリューである。
【００３８】
【実施例】
トラフ１の長さＬとその周壁の円弧面１６の内径Ｄとの比Ｌ／Ｄが７．２で、前述のように回転シャフト２の排出口５の前縁上部に臨む部分から前記トラフポケット２０に至る部分に順送りスクリュー１９及び逆送りスクリュー２１、フラットパドル２２及び逆ヘリカルパドル２３を取付け、排出口５に入側に直径５ｍｍで角度４５°のテーパ部を有する直径３ｍｍのダイス孔２６を開口率４５％で設けた厚み２ｍｍの多孔ダイス６を装着した横型混練機に、賦形剤として粉糖９０重量％、着色剤重量３％、顆粒液７重量％からなる原材料を投入して混練した。前記の混練物は排出口５の前縁から後縁に至までの全域で、多孔ダイス６から安定して均等に排出され、良好な造粒中間物が得られた。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、多孔ダイスを取付けた混練機の横型のトラフの排出口の前縁上部に臨む部分に新たにパドルに比べて輸送能力の高い順送りスクリューを設けることにより、排出口とトラフの排出側の端部との間に設けた逆送りスクリューとの作用で、混練物は排出口の位置で前方送り及び押し戻しを受けて圧縮加圧されるため、混練物は多孔ダイスから安定して排出される。
【００４０】
また、前記順送りスクリューと逆送りスクリューとの間に排出側パドル及び排出側逆送りパドルを設けることにより、混練物は前進流れ及び後進流れにより圧縮加圧され、かつ、断面内の流れにより排出が促進されるために、排出口の全域で多孔ダイスから安定して均等に排出される。
【００４１】
さらに、円錐形状の入側テーパ部を有するダイス孔により、排出抵抗が小さくなって排出が容易となり、排出物の詰まり、混練し過ぎによる発熱で混練物が変質すること、及びダイス割れを防止できる。
【００４２】
これらの結果により、１台の機械で粉体と液体等の原材料の混練とともに分散混合が良好な造粒中間物が安定して得られる混練機が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の混練機の実施形態の一部省略縦断正面図
【図２】同上の図１のＡーＡ線における断面図
【図３】同上の多孔ダイスの一部省略拡大断面図
【図４】同上のスクリューの斜視図
【図５】（ａ）同上のフラットパドルの正面図
（ｂ）同上の側面図
【図６】（ａ）同上のヘリカルパドルの正面図
（ｂ）同上の側面図
【図７】（ａ）同上の他の実施形態の正面図
（ｂ）同上の側面図
【図８】従来技術の混練機の一部省略縦断正面図
【符号の説明】
１  トラフ
２  回転シャフト
３  パドル
４  スクリュー
５  排出口
６  多孔ダイス
７  ケーシング
８、８’  軸受箱
９  投入口
１０  転がり軸受
１１  ブッシュ
１２  ジャーナル部
１３  スリーブ
１４  ボルト
１５  ジャケット部
１６  円弧面
１７ａ、１７ａ’  円弧面
１８ａ、１８ａ’、１８ｂ  先端部
１９  順送りスクリュー
２０  トラフポケット
２１  逆送りスクリュー
２２、２２’  フラットパドル
２３  逆ヘリカルパドル
２４  ダイス面
２５  入側テーパ部
２６  ダイス孔
２７  ヘリカルパドル
【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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【図８】
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