JP2002239360A - 被処理材撹拌処理装置 - Google Patents

被処理材撹拌処理装置

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JP2002239360A JP2001045129A JP2001045129A JP2002239360A JP 2002239360 A JP2002239360 A JP 2002239360A JP 2001045129 A JP2001045129 A JP 2001045129A JP 2001045129 A JP2001045129 A JP 2001045129A JP 2002239360 A JP2002239360 A JP 2002239360A
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耀廣 姚
Kaoru Fujimori
薫 藤森
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源信 藤森
Tadao Sendai
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ケーシング内における被処理材の理想的な滞
留時間と理想的な撹拌効果とを両立することができ、小
型で安価な撹拌処理装置の提供を課題とする。 【解決手段】 この被処理材撹拌処理装置は、被処理材
Ａの供給口１３と排出口１２が設けられたケーシング１
と、前記ケーシング内に長手方向に延びる態様で配設さ
れたスクリュー型の撹拌部材２と、撹拌部材２を前記ケ
ーシング内において自軸回転させる駆動機構３とを備え
る。そして、撹拌部材２は、順方向と逆方向の自軸回転
を交互に繰り返すことによって、ケーシング１内の被処
理材Ａを撹拌しながら推進せしめる。これにより、被処
理材Ａの滞留時間は、撹拌部材２の順方向および逆方向
の自軸回転の組合せによって任意に設定することができ
ると共に、被処理材Ａの撹拌効果は、撹拌部材２の回転
速度により任意に設定することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、被処理材に混
合、混練、乾燥、加熱、溶融、反応、反応加工、押出、
反応押出などの各種処理を施す際に用いられる、被処理
材を撹拌しながら推進せしめる被処理材撹拌処理装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、被処理材に混合、混練、乾燥、加
熱、溶融、反応、反応加工、押出、反応押出などの各種
処理を施す際に用いられる装置として、被処理材を撹拌
しながら推進せしめる被処理材撹拌処理装置が知られて
いる。この被処理材撹拌処理装置は、被処理材の供給口
と排出口が設けられたケーシングと、撹拌軸と該撹拌軸
の周面に設けられた撹拌羽根とからなり、かつ前記ケー
シング内に長手方向に延びる態様で配設された撹拌部材
と、該撹拌部材を自軸回転させる駆動機構とを備えたも
のである。
【０００３】そして、この被処理材撹拌処理装置は、撹
拌部材の順方向の自軸回転によってケーシング内に供給
された被処理材を撹拌しながら推進せしめ、その撹拌中
または撹拌後において、被処理材に混合、混練、乾燥、
加熱、溶融、反応、反応加工、押出、反応押出などの各
種処理を施す。例えば、被処理材撹拌処理装置の機能を
有する押出装置は、ケーシング内に供給された被処理材
を撹拌部材により撹拌しながら推進せしめ、その撹拌中
に被処理材を加熱して圧縮した塑性体とし、その塑性体
となされた被処理材を撹拌部材の推進力に従ってケーシ
ングの先端に設けられたダイスから押し出す。
【０００４】これによれば、撹拌部材によって被処理材
を撹拌するので、被処理材に上記各種処理をそのまま施
す場合に比べて、被処理材に上記各種処理を効率的に施
すことができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
被処理材撹拌処理装置では、撹拌部材が順方向という一
定方向に自軸回転することによって被処理材を撹拌しな
がら推進せしめるため、被処理材のケーシング内におけ
る理想的な滞留時間と撹拌効果を両立することが困難で
あるという問題があった。
【０００６】即ち、理想的な撹拌効果を得るために撹拌
部材を速く自軸回転させると、ケーシング内における被
処理材の移動速度が速くなり、それに伴ってケーシング
内における被処理材の滞留時間が短くなるので、被処理
材に上記各処理を施すことが不完全になる。
【０００７】一方、ケーシング内における被処理材の滞
留時間を長くするために撹拌部材を遅く自軸回転させる
と、被処理材（Ａ）は、図８に示すように、ケーシング
（１’）内において撹拌部材（２’）により一定の形態
に整えられた状態（被処理材が液体の場合は層流状態）
で推進せしめられ、被処理材を十分に撹拌することがで
きないという問題があった。特に被処理材が高粘度の液
体や粉体である場合には、被処理材が撹拌部材に付着し
て共周りをし、さらにセルフクリーニング性のない撹拌
撹拌処理装置にあっては、撹拌部材に硬く固まってしま
うことがあった。
【０００８】もとより、被処理材撹拌処理装置のケーシ
ングを長手方向に長く形成し、撹拌部材を早く自軸回転
させれば、被処理材の滞留時間も長くなり、それなりの
撹拌効果を得ることもできるが、装置の大型化やコスト
高を招くという問題がある。
【０００９】この発明は、上述の問題に鑑みてなされた
ものであって、ケーシング内における被処理材の理想的
な滞留時間と理想的な撹拌効果とを両立することがで
き、小型で安価な撹拌処理装置の提供を課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題は、被処理材の
供給口と排出口が設けられたケーシングと、撹拌軸と該
撹拌軸の周面に設けられた撹拌羽根とからなり、かつ前
記ケーシング内に長手方向に延びる態様で配設された一
ないし複数の撹拌部材と、該撹拌部材を前記ケーシング
内において自軸回転させる駆動機構と、を備えた被処理
材撹拌処理装置であって、前記撹拌部材は、順方向と逆
方向の自軸回転を交互に繰り返すことによって、ケーシ
ング内の被処理材を撹拌しながら推進せしめることを特
徴とする被処理材撹拌処理装置によって解決される。
【００１１】これによれば、被処理材は、撹拌部材の順
方向および逆方向の自軸回転に伴って、ケーシング内に
おいて往復運動を繰り返しながら推進せしめられ、ケー
シングの供給口から排出口まで移動する。このため、ケ
ーシング内における被処理材の実際の移動距離はケーシ
ングの長さより長くなり、それに伴ってケーシング内に
おける被処理材の滞留時間も長くなる。
【００１２】そして、この被処理材の滞留時間は、撹拌
部材の回転速度のみならず、撹拌部材の順方向および逆
方向の自軸回転の組合せに依存することから、被処理材
の滞留時間と撹拌部材の回転速度との完全依存性は切り
離される。このため、被処理材の滞留時間は、撹拌部材
の順方向および逆方向の自軸回転の組合せによって任意
に設定することができると共に、被処理材の撹拌効果
は、撹拌部材の回転速度により任意に設定することがで
き、ケーシング内における被処理材の理想的な滞留時間
と理想的な撹拌効果とを両立することが可能となる。
【００１３】また、被処理材は、撹拌部材の順方向およ
び逆方向の自軸回転の交互運動により押されたり引かれ
たりし、一定の個所に留まったりあるいは一定の形状に
整えられたりすることがないので、被処理材が撹拌羽根
と共回りすることを防止することができ、また交互運動
の衝撃で被処理材が乱流を形成するので、被処理材をよ
り確実に撹拌することができる。
【００１４】さらに、被処理材撹拌処理装置のケーシン
グおよび撹拌部材を長く形成する必要がないので、小型
で安価な装置を実現することができる。
【００１５】また、前記撹拌部材は、順方向および逆方
向の自軸回転の切り替えおよび各自軸回転時間が自動的
に制御されるものであるのが望ましい。
【００１６】これによれば、上述の各種処理の目的に応
じて撹拌部材の自軸回転パターンを簡単かつ確実に設定
することができる。
【００１７】また、前記撹拌部材は、順方向と逆方向の
自軸回転の切り替え時の停止時間Ｔｓが下式［１］の範
囲に設定されるのが望ましい。なお、下式［１］の最右
項の数値「２」の単位は秒である。 ０≦Ｔｓ＜ｔ＋２・・・［１］ Ｔｓ：撹拌部材の順方向と逆方向の自軸回転の切り替え
時の停止時間 ｔ：駆動機構の駆動が停止してから撹拌部材が停止する
までの時間 これによれば、撹拌部材の停止状態による被処理材の撹
拌効率の低下を防止するとともに、駆動モータの急激な
回転方向変更により駆動機構にダメージを与えることを
防止することができる。
【００１８】また、前記撹拌部材は、順方向の自軸回転
時間Ｔｆが下式［２］の範囲に設定されるのが望まし
い。 ０＜Ｔｆ＜０．２×（６０ｐ）／（Ｎｋ）・・・［２］ Ｔｆ：撹拌部材の順方向の自軸回転時間 ｐ：撹拌部材の撹拌羽根のピッチ数 Ｎ：撹拌部材の自軸回転速度 ｋ：係数（０＜ｋ≦１） これによれば、供給時刻の異なる被処理材の混ぜ合わせ
を防止することができるとともに、上記各種処理の均一
性を保つことができる。
【００１９】前記撹拌部材は、逆方向の自軸回転時間Ｔ
ｒが下式［３］または下式［４］の範囲に設定されるの
が望ましい。 ０＜Ｔｒ＜Ｔmin・・・［３］ Ｔmax＜Ｔｒ＜Ｔｆ・・・［４］ Ｔｒ：撹拌部材の逆方向の自軸回転時間 Ｔｆ：撹拌部材の順方向の自軸回転時間 Ｔmin、Ｔmax：ｋＮ（Ｔｓ＋Ｔｒ）（Ｔｆ−Ｔｒ）／
｛３０ｐ（Ｔｆ＋Ｔｒ＋２Ｔｓ）｝＝０．１の解（Ｔ
ｒ）のうちの小さい値（Ｔmin）と大きい値（Ｔmax） これによれば、上記各種処理の一層の均一を保つことが
できる。
【００２０】また、前記ケーシング内に、複数の撹拌部
材が撹拌軸を上流側の撹拌部材の撹拌軸に挿通させる態
様で同一軸上に直列状態に設けられ、かつ各撹拌部材は
それぞれ別々の駆動機構により駆動せしめられるととも
に、少なくとも一の撹拌部材は、順方向と逆方向の自軸
回転を交互に繰り返すことによって、ケーシング内の被
処理材を撹拌しながら推進せしめるものであってもよ
い。
【００２１】これによれば、順方向および逆方向に交互
に自軸回転する撹拌部材を装置の必要な箇所に設けるこ
とができる。また、すべての撹拌部材を順方向および逆
方向に交互に自軸回転するものとし、かつそれぞれ回転
条件を変えれば、被処理材や上記各種処理に応じた様々
な撹拌を行うことができる。
【００２２】また、前記撹拌部材の遊端部とケーシング
の排出口との間に、前記撹拌部材とは別駆動の押出用撹
拌部材が設けられている場合、押出用撹拌部材の順方向
の自軸回転により、被処理材に連続押出成形や定量押出
などの押出し処理を効率的に行うことができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】［実施形態１］次にこの発明の一
実施形態に係る被処理材撹拌処理装置について説明す
る。
【００２４】図１において、この被処理材撹拌処理装置
は、円筒状のケーシング（１）と、該ケーシング（１）
内において長手方向に延びる態様で配設されるスクリュ
ー型の撹拌部材（２）と、該撹拌部材（２）を駆動する
駆動機構（３）とを備えてなる。
【００２５】前記ケーシング（１）は、上流側の端部が
エンドプレート（１１）により閉塞され、かつ下流側の
端面に排出口（１２）が穿設されている。また、上流側
の端部から下流側の端部にかけて、供給口（１３）、液
体注入口（１４）、脱気口（１５）、副供給口（１
６）、水や未反応物などを真空により除去する真空ベン
ト口（１７）が所定間隔をおいて設けられており、供給
口（１３）から被処理材（Ａ）が、液体注入口（１４）
から液体が、副供給口（１６）から副被処理材（Ａ）が
それぞれ供給され、必要に応じて脱気口（１５）におい
て脱気が行われ、かつ真空ベント口（１７）において水
や未反応物などの除去が行われる。さらに、ケーシング
（１）の外周面には、ケーシング（１）内の被処理材
（Ａ）を加熱又は冷却するための温度調節機構（１８）
が設けられている。
【００２６】また、前記ケーシング（１）の供給口（１
３）の上方には、原料フィーダや注入ポンプなどの供給
装置（４）が設けられている。この供給装置（４）によ
る被処理材（Ａ）の供給方法は、通常の定常供給方法で
あってもよいし、あるいは撹拌部材（２）の回転状態に
応じて逆回転または停止の時に被処理材（Ａ）の供給を
停止する間歇式供給方法であってもよい。定常供給方法
の場合は、撹拌部材（２）が逆方向に自軸回転する際
に、被処理材（Ａ）がケーシング（１）内の供給口（１
３）より上流側に移動せしめられるので、ケーシング
（１）内の供給口（１３）より上流側に被処理材（Ａ）
を受けるスペースを設けるのが望ましい。
【００２７】前記撹拌部材（２）は、撹拌軸（２１）と
該撹拌軸（２１）の周面に設けられたスパイラル状の撹
拌羽根（２２）とから構成されたものである。そして、
撹拌軸（２１）の先端をケーシング（１）の排出口（１
２）に対峙させ、かつ撹拌羽根（２２）の周面をケーシ
ング（１）の内面に当接させるとともに、撹拌軸（２
１）の基端部をシール部材（１９）を介してエンドプレ
ート（１１）中央に挿通させることによって、ケーシン
グ（１）内において長手方向に延びる態様で配設されて
いる。なお、シール部材（１９）は、従来の押出装置や
反応装置の軸封用として用いられるものでもよいが、撹
拌部材（２）が逆方向に自軸回転するときに被処理材
（Ａ）がエンドプレート（１１）に押さえつけられるこ
とから２重シーリングとするのが望ましい。
【００２８】また、撹拌部材（２）は、撹拌軸（２１）
の基端部が駆動機構（３）に連結されており、後述する
駆動機構（３）の動作に従って、ケーシング（１）内に
おいて順方向および逆方向に交互に自軸回転するものと
なされている。
【００２９】この撹拌部材（２）の動作について具体的
に説明すると、この撹拌部材（２）は、後述する駆動機
構（３）の動作に従って、順方向の自軸回転→停止→逆
方向の自軸回転→停止（順方向の自軸回転数＞逆方向の
自軸回転数）という１サイクルの自軸回転パターンを連
続して繰り返す。そして、その自軸回転パターンに従っ
て、ケーシング（１）内の被処理材（Ａ）は、図３に示
すように、順方向に距離Ｄだけ移動→停止→逆方向に距
離ｄだけ移動→停止という１サイクルの往復運動を連続
して繰り返しながら推進せしめられ、ケーシング（１）
の供給口（１３）付近から排出口（１２）付近まで平均
移動速度Ｖで移動する。
【００３０】ところで、被処理材（Ａ）の平均移動速度
Ｖを数式化すると、 Ｖ＝ｋＰＮ（Ｔｆ−Ｔｒ）／（Ｔｆ＋Ｔｒ＋２Ｔｓ）・・・［５］ ｋ：撹拌部材（２）の羽根形状、被処理材（Ａ）物性
状、充満度などにより決定される係数（０＜ｋ≦１） Ｐ：撹拌部材（２）の撹拌羽根（２２）のピッチ Ｎ：撹拌部材（２）の回転速度 Ｔｆ：撹拌部材（２）の順方向の自軸回転時間 Ｔｒ：撹拌部材（２）の逆方向の自軸回転時間 Ｔｓ：撹拌部材（２）の順方向と逆方方向の切り替えの
ための停止時間 となり、撹拌部材（２）の回転速度Ｎがどのような値を
とっても、撹拌部材（２）の順方向および逆方向の自軸
回転時間を変えることで、被処理材（Ａ）の平均移動速
度Ｖを変えることができる。
【００３１】そして、被処理材（Ａ）の滞留時間は、こ
の被処理材（Ａ）の平均移動速度Ｖにより決定されるこ
とから、撹拌部材（２）の回転速度のみならず、撹拌部
材（２）の順方向および逆方向の自軸回転の組合せに依
存し、被処理材（Ａ）の滞留時間と撹拌部材（２）の自
軸回転速度との完全依存性は切り離される。このため、
被処理材（Ａ）の滞留時間は、撹拌部材（２）の順方向
および逆方向の自軸回転の組合せによって任意に設定す
ることができると共に、被処理材（Ａ）の撹拌効果は、
撹拌部材（２）の回転速度により任意に設定することが
でき、被処理材（Ａ）のケーシング（１）内における理
想的な滞留時間と撹拌効果を両立することが可能とな
る。
【００３２】また、被処理材（Ａ）は、図２に示すよう
に、撹拌部材（２）の順方向および逆方向の自軸回転の
交互運動により押されたり引かれたりし、一定の個所に
留まったりあるいは一定の形状に整えられたりすること
がないので、被処理材（Ａ）が撹拌羽根（２２）と共回
りすることを防止することができる。また、撹拌部材
（２）の交互運動の衝撃により、被処理材（Ａ）が乱流
を形成するので、被処理材（Ａ）をより確実に撹拌する
ことができる。
【００３３】さらに、被処理材撹拌処理装置を長く形成
する必要がないので、小型で安価な装置を実現すること
ができる。
【００３４】前記駆動機構（３）は、撹拌部材（２）を
自軸回転せしめる駆動モータ（３１）と、駆動モータ
（３１）の回転速度、回転方向および回転時間を制御す
る制御盤（３２）と、駆動モータ（３１）の回転の速度
を調整する減速器（３３）とから構成される。
【００３５】前記制御盤（３２）は、駆動モータ（３
１）の回転速度、回転方向および回転状態の持続時間を
速度設定器、逆回転機構、タイマー、回転速度を変換す
る際の加減速度を制御する加減速度設定器などにより駆
動モータ（３１）を自在に制御するものである。なお、
この制御盤（３２）は、駆動モータ（３１）の回転速
度、方向の変更・制御は駆動モータ（３１）の電流の位
相、方向を制御する電気式でもよいし、あるいはモータ
の回転方向の変更をせず、設定したプログラムに応じて
自動制御した歯車箱／クラッチのような機械装置を用い
て撹拌部材（２）の回転状態を自動制御する機械方式で
あってもよい。また、直接駆動源はモータのような電動
式でもよいし、油圧式など他の駆動方式であってもよ
い。
【００３６】前記減速器（３３）は、上述したように駆
動モータ（３１）の回転の速度を調整するもので、カプ
リング機構（５）、駆動軸（６）および軸受け（７）を
介して、撹拌部材（２）の撹拌軸（２１）に接続されて
いる。このカプリング機構（５）は、前記撹拌軸（２
１）と駆動軸（６）を脱着容易に連結し、ベアリングの
分解作業なしに撹拌部材（２）の前後方位置の設定や交
換を行うためのものである。また、前記軸受け（７）
は、撹拌部材（２）が逆方向に回転する場合には撹拌軸
（２１）が前方に移動しようとすることから、軸方向固
定力が強いものが望ましい。
【００３７】次に上記被処理材（Ａ）撹拌処理装置の動
作について説明する。
【００３８】まず、制御盤（３２）において所定の設定
を行うと、駆動モータ（３１）が順方向の回転→停止→
逆方向の回転→停止（順方向の自軸回転数＞逆方向の自
軸回転数）という１サイクルの回転パターンを連続して
繰り返し、その駆動モータ（３１）の回転が減速器（３
３）において調整されたあと、軸受け（７）、駆動軸
（６）およびカプリング機構（５）を介して撹拌部材
（２）に伝達される。
【００３９】そして、撹拌部材（２）は、駆動機構
（３）の動作に従って、順方向の自軸回転→停止→逆方
向の自軸回転→停止（順方向の自軸回転数＞逆方向の自
軸回転数）という１サイクルの自軸回転パターンを連続
して繰り返す。
【００４０】この状態で、被処理材（Ａ）を供給装置
（４）から供給口（１３）を介してケーシング（１）内
に供給すると、被処理材（Ａ）は撹拌部材（２）の上記
自軸回転パターンに従って、図３に示すように、順方向
に距離Ｄだけ移動→停止→逆方向に距離ｄだけ移動→停
止という１サイクルの往復運動を連続して繰り返しなが
ら推進せしめられ、ケーシング（１）の供給口（１３）
付近から排出口（１２）付近まで平均移動速度Ｖで移動
する。
【００４１】そして、被処理材（Ａ）は、供給口（１
３）から排出口（１２）まで移動する過程において、副
供給口（１６）から供給された副被処理材（Ａ）や、液
体注入口（１４）から注入された液体と混合しつつ、撹
拌部材（２）の順方向および逆方向の自軸回転の交互運
動により押されたり引かれたりするので、被処理材
（Ａ）が撹拌羽根（２２）と共回りすることがなく、さ
らに、交互運動の衝撃で被処理材（Ａ）が乱流を形成す
るので、被処理材（Ａ）がより確実に撹拌される。
【００４２】なお、この実施形態では、撹拌部材（２）
は、順方向の自軸回転→停止→逆方向の自軸回転→停止
（順方向の自軸回転数＞逆方向の自軸回転数）という１
サイクルの自軸回転パターンを連続して繰り返すものと
したが、その他の自軸回転パターンを連続して繰り返す
ものであってもよい。例えば、順方向の自軸回転→停止
→順方向の自軸回転→停止→逆方向の自軸回転→停止
や、順方向の自軸回転→停止→逆方向の自軸回転→停止
→逆方向の自軸回転→停止など様々な自軸回転パターン
が考えられる。また、順方向の自軸回転→逆方向の自軸
回転→順方向の自軸回転→逆方向の自軸回転などのよう
に、順方向の自軸回転と逆方向の自軸回転との間に停止
時間を含めない自軸回転パターンであってもよい。さら
に、自軸回転パターンを途中で変更するものであっても
よい。要は、被処理材が往復運動を繰り返しながら推進
せしめられ、最終的に供給口（１３）から排出口（１
２）まで移動するように、撹拌部材（２）の順方向の総
自軸回転数が逆方向の総自軸回転数より大きければよ
い。
【００４３】また、撹拌部材（２）は、各サイクルにお
いて順方向の自軸回転数＞逆方向の自軸回転数とした
が、順方向の自軸回転数≦逆方向の自軸回転数というサ
イクルが含まれるものであってもよい。
【００４４】また、撹拌部材（２）をケーシング（１）
の長手方向に１本だけ配設するものとしたが、複数本の
撹拌部材（２）を並設するものとしてもよい。この場
合、各撹拌部材（２）の駆動は、それぞれ単独であって
も、あるいは同期駆動であってもよい。また、各撹拌部
材（２）間の相対自軸回転方向は、同方向回転であって
もよいし、異方向回転であってもよい。さらに、各撹拌
部材（２）の噛み合いは、完全噛み合い、部分噛み合
い、あるいは非噛み合いであってもよい。
【００４５】また、撹拌部材（２）の形状は、この実施
形態のものに限定されず、被処理材（Ａ）の種類や各種
処理に応じて任意に決定してよい。例えば、フルフライ
ト形状のスクリュー、リボン状羽根、リング状羽根、板
状羽根、カットスクリュー、テーパスクリュー、バック
スクリュー、ニーディングディスクなどが挙げられる。
要は自軸回転によって被処理材（Ａ）を撹拌しながら推
進せしめるものであればよい。
【００４６】また、撹拌部材の自軸回転の作用について
撹拌のみを記載しているが、混合、混練、粉砕、圧縮、
均一化などの作用を含めてもよい。 ［実施形態２］次にこの発明の第２の実施形態に係る被
処理材撹拌処理装置について説明する。
【００４７】この被処理材撹拌処理装置は、上述の実施
形態１の被処理材撹拌処理装置と構成が同一であるが、
前記撹拌部材の順方向と逆方向の自軸回転の切り替え時
の停止時間Ｔｓは、下式［１］の範囲内に設定される。 ０≦Ｔｓ＜ｔ＋２・・・［１］ Ｔｓ：撹拌部材の順方向と逆方向の自軸回転の切り替え
時の停止時間 ｔ：駆動機構の駆動が停止してから撹拌部材が停止する
までの時間 このように撹拌部材（２）の停止時間Ｔｓを設定するの
は、撹拌部材（２）の停止状態による被処理材（Ａ）の
撹拌効率の低下を防止するとともに、駆動モータ（３
１）の急激な回転方向変更により駆動機構にダメージを
与えることを防止するためである。なお、より撹拌効率
の向上と駆動機構のダメージの防止のためには、停止時
間Ｔｓをｔ＜Ｔｓ＜ｔ＋０．５・・・［１’］の範囲に
設定するのがより望ましい。なお、上式［１］［１’］
の最右項の数値「２」「０．５」の単位は秒である。
【００４８】また、前記撹拌部材の順方向の自軸回転時
間Ｔｆは、下式［２］の範囲に設定するのが望ましい。 ０＜Ｔｆ＜０．２×（６０ｐ）／（Ｎｋ）・・・［２］ Ｔｆ：撹拌部材の順方向の自軸回転時間 ｐ：撹拌部材における撹拌羽根のピッチ数 Ｎ：撹拌部材の自軸回転速度 ｋ：係数（０＜ｋ≦１） このように撹拌部材（２）の順方向の自軸回転時間Ｔｆ
を上式［２］の範囲に設定するのは、供給時刻の異なる
被処理材（Ａ）の混ぜ合わせを防止し、上記各種処理の
均一性を保つためである。
【００４９】即ち、ケーシング（１）内における被処理
材（Ａ）は、図３に示すように、周期的に往復運動を繰
り返すものであり、順方向の自軸回転による移動距離Ｄ
が長すぎると、供給時刻の異なる被処理材（Ａ）の混ぜ
合わさる確率が高くなり、それにより被処理材（Ａ）の
滞留時間にばらつきが生じ、上記各種処理が不均一にな
ることがある。
【００５０】そこで、撹拌部材（２）の順方向の自軸回
転による移動距離Ｄが、ケーシング（１）の有効長さＬ
の２０％以下になるように設定するとよいことから、 ０＜Ｄ＜Ｌ×０．２ ∴０＜（ｋ×Ｐ×Ｎ／６０×Ｔｆ）＜（ｐ×Ｐ）×０．２・・・［２１］ ｋ：係数（０＜ｋ≦１） Ｐ：撹拌部材（２）の撹拌羽根（２２）のピッチ Ｎ：撹拌部材（２）の自軸回転速度 Ｔｆ：撹拌部材（２）の順方向の自軸回転時間 ｐ：撹拌部材（２）の撹拌羽根（２２）のピッチ数 となり、上式［２］が導き出される。
【００５１】また、前記撹拌部材の逆方向の自軸回転時
間は、下式［３］または下式［４］の範囲に設定するの
が望ましい。 ０＜Ｔｒ＜Ｔmin・・・［３］ Ｔmax＜Ｔｒ＜Ｔｆ・・・［４］ Ｔｒ：撹拌部材の逆方向の自軸回転時間 Ｔｆ：撹拌部材の順方向の自軸回転時間 Ｔmin、Ｔmax：ｋＮ（Ｔｓ＋Ｔｒ）（Ｔｆ−Ｔｒ）／
｛３０ｐ（Ｔｆ＋Ｔｒ＋２Ｔｓ）｝＝０．１の解（Ｔ
ｒ）のうちの小さい値（Ｔmin）と大きい値（Ｔmax） このように、前記撹拌部材（２）の逆方向の自軸回転時
間Ｔｒを設定するのは、上記各種処理の一層の均一を保
つためである。
【００５２】即ち、撹拌部材（２）の順方向および逆方
向の自軸回転により被処理材（Ａ）の排出口（１２）か
ら排出が不連続となり、図４に示すように、撹拌部材
（２）の順方向の自軸回転終了後、撹拌部材（２）が停
止および逆方向自軸回転状態に入ると被処理材（Ａ）の
排出が停止され、次の順方向の自軸回転の途中から排出
が始まる。これにより、被処理材（Ａ）は、今回の排出
の最後の部分と次の排出の間に滞留時間の差が生じ、こ
の滞留時間の差が大きければ生成物の品質にばらつきが
生じることがある。
【００５３】ここで、排出停止による被処理材（Ａ）の
滞留時間差ΔＴは、 ΔＴ＝Ｔｓ＋Ｔｒ＋Ｔｓ＋Ｔｒ＝２（Ｔｓ＋Ｔｒ）・・・［３１］ となる。また、ケーシング（１）の有効長さをＬ、被処
理材（Ａ）の平均移動速度をＶとすると、被処理材
（Ａ）の総滞留時間Ｔは、 Ｔ＝（６０Ｌ）／Ｖ・・・［３２］ となるので、不連続排出による滞留時間差ΔＴの平均滞
留時間Ｔに対する滞留時間偏差率Ｔdは、 Ｔd＝ΔＴ／Ｔ ＝２（Ｔｓ＋Ｔｒ）／｛（６０Ｌ）／Ｖ｝ ＝（Ｔｓ＋Ｔｒ）Ｖ／（３０Ｌ）・・・［３３］ となる。ここに式［５］を代入すると、 Ｔd＝（Ｔｓ＋Ｔｒ）ｋＰＮ（Ｔｆ−Ｔｒ）／｛３０Ｌ（Ｔｆ＋Ｔｒ＋２Ｔｓ） ｝・・・［３４］ となる。また、Ｌ＝Ｐ×ｐであるので、これを上式［３
４］に代入すると、 Ｔd＝ｋＮ（Ｔｓ＋Ｔｒ）（Ｔｆ−Ｔｒ）／｛３０ｐ（Ｔｆ＋Ｔｒ＋２Ｔｓ）｝ ・・・［３５］ となる。そして、被処理材（Ａ）の上記各種処理の均一
性を保つためには、滞留時間偏差率Ｔdを０．１未満に
設定するのが望ましいので、 ｋＮ（Ｔｓ＋Ｔｒ）（Ｔｆ−Ｔｒ）／｛３０ｐ（Ｔｆ＋Ｔｒ＋２Ｔｓ）｝＜0.1 ・・・［３６］ となり、上式［３６］を０＜Ｔｒ＜Ｔｆという条件と合
わせると、上式［３］［４］が導き出される。 ［実施形態３］次にこの発明の第３の実施形態に係る被
処理材撹拌処理装置について図５を用いて説明する。
【００５４】この実施形態では、ケーシング（１０１）
内に、第１、第２、第３の撹拌部材（１０２）（２０
２）（３０２）が同一軸上に直列状態に設けられ、各撹
拌部材（１０２）（２０２）（３０２）はそれぞれ別々
の駆動機構（１０３）（２０３）（３０３）により駆動
せしめられるものである。
【００５５】即ち、第１の撹拌部材（１０２）は、撹拌
軸（１２１）と撹拌羽根（１２２）から構成され、撹拌
羽根（１２２）がケーシング（１０１）の上流寄りの内
周面に当接し、かつ撹拌軸（１２１）がケーシング（１
０１）の後端面に挿通されるとともに、撹拌軸（１２
１）の基端部が駆動機構（１０３）に接続されている。
この駆動機構（１０３）は、撹拌部材（１０２）が順方
向に自軸回転するように制御されている。このため、ケ
ーシング（１０１）内に供給された被処理材（Ａ）は、
撹拌部材（１０２）の順方向の駆動に従って、そのまま
撹拌されながら第２の撹拌部材（２０２）に向けて推進
せしめられる。
【００５６】また、第２の撹拌部材（２０２）は、撹拌
軸（２２１）と撹拌羽根（２２２）から構成され、撹拌
羽根（２２２）がケーシング（１０１）の中央部の内周
面に当接し、かつ撹拌軸（２２１）が前記撹拌部材（１
０２）の撹拌軸（１２１）に長手方向に穿設された挿通
孔（１２１ａ）に挿通されるとともに、撹拌軸（２２
１）の基端部が駆動機構（２０３）に接続されている。
この駆動機構（２０３）は、撹拌部材（２０２）が順方
向および逆方向に交互に自軸回転するように制御されて
いる。このため、第１の撹拌部材（１０２）から送られ
てきた被処理材（Ａ）は、第２の撹拌部材（２０２）の
順方向および逆方向の駆動に従って、撹拌されながら第
３の撹拌部材（３０２）に向けて往復運動を繰り返しつ
つ推進せしめられる。
【００５７】第３の撹拌部材（３０２）は、撹拌軸（３
２１）と撹拌羽根（３２２）から構成され、撹拌羽根
（３２２）がケーシング（１０１）の下流寄りの内周面
に当接し、かつ撹拌軸（３２１）が前記撹拌部材（２０
２）の撹拌軸（２２１）に長手方向に穿設された挿通孔
（２２１ａ）に挿通されるとともに、撹拌軸（３２１）
の基端部が駆動機構（３０３）に接続されている。この
駆動機構（３０３）は、撹拌部材（２）が順方向に自軸
回転するように制御されている。このため、第２の撹拌
部材（２０２）から送られてきた被処理材（Ａ）は、撹
拌部材（３０２）の順方向の駆動に従って、そのまま撹
拌されながらケーシング（１０１）の排出口（１１２）
に向けて推進せしめられる。
【００５８】これによれば、順方向および逆方向に交互
に自軸回転する撹拌部材（１０２）を装置の必要な箇所
に設けることができる。また、すべての撹拌部材（１０
２）（２０２）（３０２）を順方向および逆方向に交互
に自軸回転するものとし、かつそれぞれ回転条件を変え
れば、被処理材（Ａ）や上記各種処理に応じた様々な撹
拌を行うことができる。
【００５９】また、ケーシング（１０１）は、螺旋留め
により長手方向に分割可能となされおり、ケーシング
（１０１）を螺旋留めを解除することにより撹拌部材
（１０２）（２０２）（３０２）を脱着するものとなさ
れている。これによれば、被処理材（Ａ）や上記各種処
理に応じて、様々な撹拌部材を簡単かつ確実に設けるこ
とができる。
【００６０】また、第３の撹拌部材（３０２）の撹拌軸
（３２１）は、基端部に給脂装置（５０）が接続される
とともに、該給脂装置（５０）から軸方向に延びる態様
の給脂路（３２１ａ）が形成され、さらに該給脂路（３
２１ａ）から径方向に延びる給脂枝路（３２１ｂ）が形
成されている。また、第２の撹拌部材（２０２）の撹拌
軸（２２１）も、第３の撹拌部材（３０２）の給脂枝路
（３２１ｂ）に対応する位置において径方向に延びる給
脂枝路（２２１ｂ）が形成されている。これにより、給
脂装置（５０）から送出された脂が、第３の撹拌部材
（３０２）の給脂路（３２１ａ）および給脂枝路（３２
１ｂ）を通過し、第３の撹拌部材（３０２）の撹拌軸
（３２１）と第２の撹拌部材（２０２）の撹拌軸（２２
１）との間に浸透するとともに、第２の撹拌部材（２０
２）の給脂枝路（２２１ｂ）を通過し、第２の撹拌部材
（２０２）の撹拌軸（２２１）と第１の撹拌部材（１０
２）の撹拌軸（１２１）との間に浸透するため、各撹拌
部材（１０２）（２０２）（３０２）の撹拌軸（１２
１）（２２１）（３２１）間に生じる摩擦や抵抗を軽減
することができる。
【００６１】また、第２の撹拌部材（２０２）の段部と
第１の撹拌部材（１０２）の先端面との間には、被処理
材（Ａ）の浸入防止のためにシール部材（６０）が設け
られており、第２の撹拌部材（２０）と第１の撹拌部材
（１０２）との間に被処理材が混入することを防止して
いる。
【００６２】また、第３の撹拌部材（３０２）の段部に
は、小型のスクリュー（７０）が形成されており、浸入
した被処理材（Ａ）を自軸回転による推進力に伴って排
出するものとなされている。
【００６３】なお、この実施形態では、順方向および逆
方向に交互に自軸回転する撹拌部材を、第２の撹拌部材
（２０２）のみとしたが、第１の撹拌部材（１０２）ま
たは第３の撹拌部材（３０２）のみであってもよいし、
２つあるいは全ての撹拌部材であってもよい。
【００６４】また、ケーシング（１０１）内に配設する
撹拌部材を３段としたが、２段であっても、４段以上で
あってももよい。 ［実施形態４］次にこの発明の第４の実施形態に係る被
処理材撹拌処理装置について図６を用いて説明する。
【００６５】図６において、（４０２）は、順方向およ
び逆方向に交互に自軸回転する撹拌部材で、駆動モータ
（４０３）により駆動される。（５０２）は順方向に自
軸回転する押出用撹拌部材で、駆動モータ（５０３）に
より駆動される。
【００６６】これによれば、撹拌部材（４０２）の順方
向および逆方向の交互自軸回転により、被処理材に混
合、混練、圧縮、粉砕、加熱、溶融、反応などの各種処
理を行ったあと、押出用撹拌部材（５０２）の順方向の
自軸回転により、被処理材に連続押出成形や定量押出な
どの押出し処理を効率的に行うことができる。さらに、
ケーシング（１０１’）に処理目的に応じた脱気部、圧
縮部などを設ければ、被処理材を脱気、加圧、安定化、
計量などの処理を行うことができる。 ［実施形態５］次にこの発明の第５の実施形態に係る被
処理材撹拌処理装置について、図７を用いて説明する。
【００６７】図７において、（６０２）（７０２）は、
順方向および逆方向に交互に自軸回転する撹拌部材であ
る。（８０２）は、撹拌部材（６０２）（７０２）の遊
端部とケーシング（１０１”）の排出口（１１２”）の
間に設けられた、順方向に自軸回転する押出用撹拌部材
である。押出用撹拌部材（８０２）は、撹拌部材（６０
２）（７０２）とは別駆動の駆動モータ（８０３）によ
り駆動されるものとなされている。なお、（１１１”）
はケーシング（１０１”）の流出側端部に設けられたエ
ンドプレートである。
【００６８】これによれば、撹拌部材（６０２）（７０
２）の順方向および逆方向の交互自軸回転により、被処
理材に混合、混練、圧縮、粉砕、加熱、溶融、反応など
の各種処理を行ったあと、押出用撹拌部材（８０２）の
順方向の自軸回転により、被処理材に連続押出成形や定
量押出などの押出し処理を効率的に行うことができる。
【００６９】
【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、被処理材
の滞留時間は、撹拌部材の順方向および逆方向の自軸回
転の組合せによって任意に設定することができると共
に、被処理材の撹拌効果は、撹拌部材の回転速度により
任意に設定することができ、ケーシング内における被処
理材の理想的な滞留時間と理想的な撹拌効果とを両立す
ることが可能となる。
【００７０】また、被処理材は、撹拌部材の順方向およ
び逆方向の自軸回転の交互運動により押されたり引かれ
たりし、一定の個所に留まったりあるいは一定の形状に
整えられたりすることがないので、被処理材が撹拌羽根
と共回りすることを防止することができ、また交互運動
の衝撃で被処理材が乱流を形成するので、被処理材をよ
り確実に撹拌することができる。
【００７１】さらに、被処理材撹拌処理装置のケーシン
グおよび撹拌部材を長く形成する必要がないので、小型
で安価な装置を実現することができる。
【００７２】請求項２に係る発明によれば、上述の各種
処理の目的に応じて撹拌部材の自軸回転パターンを簡単
かつ確実に設定することができる。
【００７３】請求項３に係る発明によれば、撹拌部材の
停止状態による被処理材の撹拌効率の低下を防止すると
ともに、駆動モータの急激な回転方向変更により駆動機
構にダメージを与えることを防止することができる。
【００７４】請求項４に係る発明によれば、供給時刻の
異なる被処理材の混ぜ合わせを防止することができると
ともに、上記各種処理の均一性を保つことができる。
【００７５】請求項５に係る発明によれば、上記各種処
理の一層の均一を保つことができる。
【００７６】請求項６に係る発明によれば、順方向およ
び逆方向に交互に自軸回転する撹拌部材を装置の必要な
箇所に設けることができる。また、すべての撹拌部材を
順方向および逆方向に交互に自軸回転するものとし、か
つそれぞれ回転条件を変えれば、被処理材や上記各種処
理に応じた様々な撹拌を行うことができる。
【００７７】請求項７に係る発明によれば、押出用撹拌
部材の順方向の自軸回転により、被処理材に連続押出成
形や定量押出などの押出し処理を効率的に行うことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る被処理材撹拌処理
装置の構成概略図である。
【図２】図１の被処理材撹拌処理装置の要部の拡大断面
図である。
【図３】被処理材の移動パターンを示す図である。
【図４】被処理材の１サイクルにおける位置と時間の相
対関係を示す図である。
【図５】この発明の第３の実施形態に係る被処理材撹拌
処理装置の構成概略図である。
【図６】この発明の第４の実施形態に係る被処理材撹拌
処理装置の構成概略図である。
【図７】この発明の第５の実施形態に係る被処理材撹拌
処理装置の要部拡大図である。
【図８】従来の被処理材撹拌処理装置の要部の拡大断面
図である。
【符号の説明】
１・・・ケーシング １３・・・供給口 １２・・・排出口 ２・・・撹拌部材 ２１・・・撹拌軸 ２２・・・撹拌羽根 ３・・・駆動機構 ３１・・・駆動モータ ３２・・・制御盤 ３３・・・減速器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 千代 忠男 滋賀県甲賀郡甲賀町大字岩室1340番地 フ ジカーボン株式会社内 Ｆターム(参考） 4G036 AB03 4G075 AA01 AA61 BB02 BB03 BB05 BD05 DA02 EA02 EA06 EB21 EC11 ED03 ED09 EE02 4G078 AA03 AA04 BA01 BA07 CA20 DA10 DB02

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被処理材の供給口と排出口が設けられた
    ケーシングと、 撹拌軸と該撹拌軸の周面に設けられた撹拌羽根とからな
    り、かつ前記ケーシング内に長手方向に延びる態様で配
    設された一ないし複数の撹拌部材と、 該撹拌部材を前記ケーシング内において自軸回転させる
    駆動機構と、 を備えた被処理材撹拌処理装置であって、 前記撹拌部材は、順方向と逆方向の自軸回転を交互に繰
    り返すことによって、ケーシング内の被処理材を撹拌し
    ながら推進せしめることを特徴とする被処理材撹拌処理
    装置。
  2. 【請求項２】 前記撹拌部材は、順方向および逆方向の
    自軸回転の切り替えおよび各自軸回転時間が自動的に制
    御されるものである請求項１に記載の被処理材撹拌処理
    装置。
  3. 【請求項３】 前記撹拌部材は、順方向と逆方向の自軸
    回転の切り替え時の停止時間Ｔｓが下式［１］の範囲に
    設定されるものである請求項１または請求項２に記載の
    被処理材撹拌処理装置。 ０≦Ｔｓ＜ｔ＋２・・・［１］ Ｔｓ：撹拌部材の順方向と逆方向の自軸回転の切り替え
    時の停止時間 ｔ：駆動機構の駆動が停止してから撹拌部材が停止する
    までの時間
  4. 【請求項４】 前記撹拌部材は、順方向の自軸回転時間
    Ｔｆが下式［２］の範囲に設定されるものである請求項
    １ないし請求項３に記載の被処理材撹拌処理装置。 ０＜Ｔｆ＜０．２×（６０ｐ）／（Ｎｋ）・・・［２］ Ｔｆ：撹拌部材の順方向の自軸回転時間 ｐ：撹拌部材の撹拌羽根のピッチ数 Ｎ：撹拌部材の自軸回転速度 ｋ：係数（０＜ｋ≦１）
  5. 【請求項５】 前記撹拌部材は、逆方向の自軸回転時間
    Ｔｒが下式［３］または下式［４］の範囲に設定される
    ものである請求項１ないし請求項４に記載の被処理材撹
    拌処理装置。 ０＜Ｔｒ＜Ｔmin・・・［３］ Ｔmax＜Ｔｒ＜Ｔｆ・・・［４］ Ｔｒ：撹拌部材の逆方向の自軸回転時間 Ｔｆ：撹拌部材の順方向の自軸回転時間 Ｔmin、Ｔmax：ｋＮ（Ｔｓ＋Ｔｒ）（Ｔｆ−Ｔｒ）／
    ｛３０ｐ（Ｔｆ＋Ｔｒ＋２Ｔｓ）｝＝０．１の解（Ｔ
    ｒ）のうちの小さい値（Ｔmin）と大きい値（Ｔmax）
  6. 【請求項６】 前記ケーシング内に、複数の撹拌部材が
    撹拌軸を上流側の撹拌部材の撹拌軸に挿通させる態様で
    同一軸上に直列状態に設けられ、かつ各撹拌部材はそれ
    ぞれ別々の駆動機構により駆動せしめられるとともに、 少なくとも一の撹拌部材は、順方向と逆方向の自軸回転
    を交互に繰り返すことによって、ケーシング内の被処理
    材を撹拌しながら推進せしめるものである請求項１ない
    し請求項５に記載の被処理材撹拌処理装置。
  7. 【請求項７】 前記撹拌部材の遊端部とケーシングの排
    出口との間に、前記撹拌部材とは別駆動の押出用撹拌部
    材が設けられている請求項１ないし請求項６に記載の被
    処理材撹拌処理装置。
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