JP2013010083A - 混練装置 - Google Patents

Abstract

【課題】混練効果を高め、十分なセルフクリーニングを行うことが可能な混練装置を提供する。
【解決手段】混練部材としてのロッド３ａ、４ａを立設した回転軸３、４を不等速で回転させる。ロッド３ａは、回転軸３の長さ方向に所定ピッチずれるごとに周方向に所定角度ピッチ７２度ずらせて立設され、ロッド４ａは所定ピッチずれるごとに回転軸３、４の回転数比と同比の角度ピッチ１２０度ずらして立設される。回転軸３、４のロッド３ａ、４ａが回転軸の回転に伴って互いに衝突することなく他方の回転軸の外周面に近接してセルフクリーニングが行われるように、両回転軸の軸芯間を離間して配置するとともに、ｋを２以上の整数、Ｎをｋより大きな整数として第１と第２の回転軸を（Ｎ−ｋ）対Ｎの回転数比で回転させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、混練装置、特に、それぞれ外周面にロッド、パドルなどの混練部材あるいは連続するスクリュー羽根が設けられた平行な２本の回転軸を回転させ、粉体や粒体を薬液などと混合させて混練する混練装置に関するものである。

従来から、ゴミ焼却場から排出される飛灰、焼却ダスト、あるいは脱水汚泥、小麦粉などの粉体あるいは粒体と薬液とを混練し、粒状ないし塊状に固化させて排出する処理が行なわれている。その混練のための混練装置が、下記の特許文献１、２に記載されている。

これらの混練装置の構成では、その筐体内に、２本の回転軸が筐体の長さ方向に沿って互いに平行に架設されており、一つの回転軸の外周面には、ロッドなどの混練部材がスクリュー線上に所定角度のピッチ間隔ずらせて立設され、他の回転軸の外周面には、同じ混練部材が逆スクリュー線上に所定の角度ピッチ間隔ずらせて立設されている。第１と第２の回転軸は、Ｎを整数として（Ｎ−１）対Ｎ（例えば、４対５）の不等速比で回転され、混練部材の角度ピッチを回転数比と同比に、また回転軸方向の螺旋ピッチを回転比と逆比とすることにより、投入口から投入された粉体や流体は混練部材により混練されながらスクリューと同様の作用の力によって排出口側に送られる。第１と第２の回転軸の混練部材を互いの回転軸の外周面に近接するように、各回転軸を配置することにより、回転軸あるいは混練部材に付着した粉体や粒体が各回転軸の回転に伴って自動的に除去されセルフクリーニングが行われている。

下記特許文献３には、それぞれスクリュー羽根が軸方向に沿って連続した螺旋形に形成され互いに巻回方向が逆方向で互いの螺旋ピッチの比がＮを３以上の整数として（Ｎ−１）対Ｎになるように設けられた２本の回転軸が平行に架設され、互いに前記スクリュー羽根の先端が相手の軸の表面にほぼ接触するように配置されており、該２本のスクリュー軸を互いにそれぞれ螺旋ピッチの比と逆数の回転数比で逆方向に回転させることにより、混練物を一方向に搬送する構成が記載されている。

特開平１１−１０４４７７号公報 特開２００４−１０５８４０号公報 特開２００２−１７９２３５号公報

しかしながら、上記特許文献１から３に記載された混練装置の構成では、高速回転する回転軸に対する低速回転する回転軸の回転数比が大きいので、混練が十分でなく、またセルフクリーニング効果も十分でない、という問題があった。

本発明の課題は、上記のような問題を解決し、混練効果を高め、十分なセルフクリーニングを行うことが可能な混練装置を提供することである。

本発明は、
回転軸を回転させ物体を混練しながら回転軸の軸方向に搬送する混練装置であって、
混練部材を順次スクリュー線上に所定角度ずらせて外周面に立設した第１の回転軸と、
第１の回転軸と平行に延びて第１の回転軸とは異なる回転数で逆回転し、混練部材を順次逆スクリュー線上に前記所定角度と異なる角度ずらせて外周面に立設した第２の回転軸と、を有し、
前記第１と第２の回転軸においてずらされる角度の比が、第１と第２の回転軸の回転数比と同比になっており、
第１と第２の回転軸のそれぞれの混練部材が回転軸の回転に伴って互いに衝突することなく他方の回転軸の外周面に近接してセルフクリーニングが行われるように、第１と第２の回転軸の軸芯間を離間して配置するとともに、ｋを２以上の整数、Ｎをｋより大きな整数として第１と第２の回転軸を（Ｎ−ｋ）対Ｎの回転数比で回転させることを特徴とする。

また、本発明は、
回転軸を回転させ物体を混練しながら回転軸の軸方向に搬送する混練装置であって、
スクリュー羽根を所定の螺旋ピッチで螺旋状に連続して外周面に立設した第１の回転軸と、
第１の回転軸と平行に延びて第１の回転軸とは異なる回転数で逆回転し、スクリュー羽根を第１の回転軸の螺旋ピッチと異なる螺旋ピッチで逆螺旋状に連続して外周面に立設した第２の回転軸と、を有し、
前記第１と第２の回転軸の螺旋ピッチの比が、第１と第２の回転軸の回転数比と逆比になっており、
第１と第２の回転軸のそれぞれのスクリュー羽根が回転軸の回転に伴って互いに衝突することなく他方の回転軸の外周面に近接してセルフクリーニングが行われるように、第１と第２の回転軸の軸芯間を離間して配置するとともに、ｋを２以上の整数、Ｎをｋより大きな整数として第１と第２の回転軸を（Ｎ−ｋ）対Ｎの回転数比で回転させることを特徴とする。

本発明による混練装置の構成によれば、ｋを２以上の整数、Ｎをｋより大きな整数として第１と第２の回転軸を（Ｎ−ｋ）対Ｎの回転数比で回転させるようにしているので、一方の回転軸を他方の回転軸よりより高速に回転させることができ、各回転軸に立設された各混練部材あるいはスクリュー羽根により粉体あるいは粒体などの物質を十分に混練させることができるとともに、各回転軸の回転に伴って回転軸、混練部材、あるいはスクリュー羽根に付着した物質を自動的に掻き落とすセルフクリーニング効果を顕著に向上させることができる。

本発明の実施例による混練装置の筐体の上側の一部を取り払った状態で示す平面図である。 同混練装置の筐体内の一方の回転軸を図１でＡの方向に見たときの側面図である。 図１中の矢印Ｂによる矢視断面図である。 ２つの回転軸のロッドの並びを示した説明図である。 ２つの回転軸を３対５の回転数比で回転させたときの回転軸の各回転角度位置におけるロッドの位置を示した説明図である。 ２つの回転軸を２対５の回転数比で回転させたときの回転軸の各回転角度位置におけるロッドの位置を示した説明図である。 ２つの回転軸を１対５の回転数比で回転させたときの回転軸の各回転角度位置におけるロッドの位置を示した説明図である。 本発明の他の実施例による混練装置の筐体の上側の一部を取り払った状態で示す平面図である。 同混練装置の筐体内の一方の回転軸を図８でＡの方向に見たときの側面図である。 図８中の矢印Ｂによる矢視断面図である。 回転軸のロッドが衝突しないための条件を説明する説明図である。 ２つの回転軸を３対５の回転数比で回転させたときの各スクリュー羽根の回転位置を示すとともに、左端部に端部から見た図を模式的に示した説明図である。 ２つの回転軸を２対５の回転数比で回転させたときの各スクリュー羽根の回転位置を示すとともに、左端部に端部から見た図を模式的に示した説明図である。 ２つの回転軸を１対５の回転数比で回転させたときの各スクリュー羽根の回転位置を示すとともに、左端部に端部から見た図を模式的に示した説明図である。

以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。ここでは、ゴミ焼却所において排出される飛灰などの粉体あるいは粒体と液体の混練を行なう混練装置における実施例を示す。なお、本発明に係る混練装置の構成は、飛灰など以外の粉体あるいは粒体の混練、あるいはそれに液体を混合させての混練を行なう混練装置にも適用できることは勿論である。

図１〜図３は、実施例の混練装置の構造を説明するもので、図１は混練装置の筐体の上側の一部を取り払った状態で示す平面図、図２は図１でＡ方向から見たときの混練装置の筐体内の回転軸に沿った側面図、図３は図１図中の矢印Ｂの矢視断面図である。

図１〜図３において、混練装置のベースフレーム１上に筐体２が設けられる。筐体２は、ここでは細長い直方体形状に形成されており、その長さ方向を水平にして設置される。筐体の長さ方向の一端部（図１、２中で右端部）の上側には、不図示のホッパーから飛灰、ダイオキシン吸着用の活性炭の粉、及び硫酸中和用の消石灰、ないしは固化用セメントなどの粉体（あるいは粒体）を筐体２内に投入するための投入口２ａが設けられる。他端部（左端部）の下側には、前記の粉体と、不図示のノズルから噴射される薬溶液と希釈用の水の混合液とを混練した飛灰混練物を筐体２から不図示のコンベア上へ排出するための排出口２ｂが設けられる。絞り板１０は、粉体が投入される投入スペースと、粉体と混合液が飛灰混練物として混練される混練スペース間を隔てるためのものである。

筐体２内には、その長さ方向に沿って回転軸３（第１の回転軸）と回転軸４（第２の回転軸）が互いに水平方向に平行に架設される。回転軸３、４の左側小径部３ｂ、４ｂがそれぞれ図１中で筐体２の左端部外側に固定された軸受５、６に回転可能に支持され、また右側小径部３ｃ、４ｃがフレーム１上に設けられたギアケース９の外側に固定された２つの軸受７、８によって回転可能に支持される。回転軸３、４の対向し合う各部の径ｄ（図３）は同じになっており、回転軸３、４は例えば３対５の回転数比で不等速に逆方向に互いに内側に向けて回転される。

回転軸３、４の外周面には、混練部材としての複数の円柱形のロッド３ａ、４ａがそれぞれ互いに回転軸３、４の軸方向（長さ方向）に沿って等距離ｐ、周方向に円を等分割する所定角度ずらしてスクリュー線上に垂直に立設される。各ロッド３ａ、４ａは同じ形状、同じ寸法であり、回転軸３の軸端（図１でみて左端）からｎ番目（ｎ＝１、２、．．．．．）にあるロッド３ａと、回転軸４の軸端から同じｎ番目にあるロッド４ａは、それぞれ軸端からの軸方向の距離が一致している。回転軸３、４の軸芯間は、回転軸３、４が回転したとき、各ロッド３ａ、４ａが互いに衝突しない距離で、また各ロッド３ａ、４ａが対向する回転軸４、３の外周面に接触しない程度に近接する距離Ｄに設定される。

回転軸３、４が回転したとき、各ロッド３ａとロッド４ａが互いに衝突しないようにするために、回転軸３、４の周方向におけるロッド３ａ、４ａの角度ピッチ（角度間隔）の比は、回転軸３、４の回転数比と同比に設定される。例えば、回転軸３、４が３対５の比で回転される場合、回転軸３、４の各ロッド３ａ、４ａにおける角度ピッチはそれぞれ７２度、１２０度に設定される。

回転軸３の各ロッド３ａは、回転軸３の長さ方向に等距離ｐ、回転軸の周方向に７２度の角度それぞれ互いにずらして配置されるので、各ロッド３ａはスクリュー線上に配置されることになる。このとき、回転軸の軸方向にみて５個目のロッド３ａが最初のロッド３ａと同じ角度位置となるので、螺旋ピッチはＬ（＝５ｐ）となる。

一方、回転軸４の各ロッド４ａは、回転軸の長さ方向に等距離ｐ、ロッド３ａとは逆周方向に、１２０度の角度それぞれ互いにずらせて配置されるので、各ロッド４ａは回転軸３のスクリュー線とは逆スクリュー線上に配置されることになる。このとき、回転軸の軸方向にみて３個目のロッド４ａが最初のロッド４ａと同じ角度位置となる。従って、ロッド４ａの螺旋ピッチは３ｐとなり、回転軸３の螺旋ピッチをＬ（＝５ｐ）とすると、回転軸４の螺旋ピッチは０．６Ｌ（＝３ｐ）となるので、回転軸３、４のロッド配置が描く螺旋のピッチの比は、回転数比３対５とは逆比となる。

回転軸３、４の図１中の右端部でギアボックス９に挿通された部分にはギア１１、１２が固定されており、互いに噛合している。ギア１１、１２のギア比、すなわちそれぞれの歯数の比は、ロッド３ａ、４ａの角度ピッチの比と逆比で、回転軸が３対５の比で回転される場合、５：３になっている。

回転軸４の図１中で右端は、軸受８から外側に突出しており、その右端にスプロケット１３が固定される。一方、フレーム１は、図１中で筐体２の右端で下側に突出しており、その突出部分上にはモータ１４が配置される。モータ１４の回転軸にはサイクロ減速機１５が連結されており、その出力軸にはスプロケット１６が固定される。このスプロケット１６とスプロケット１３間にチェーン１７が張り渡される。

モータ１４の一方向への回転駆動力がサイクロ減速機１５、スプロケット１６、チェーン１７及びスプロケット１３を介して回転軸４に伝達されて回転軸４が一方向に回転し、さらに回転駆動力がギア１２、１１を介して回転軸３に伝達されて回転軸３が逆方向に回転する。回転軸３、４の回転方向を図１〜図３中に矢印で示してある。

このような構成の混練装置において、混練時には、モータ１４の駆動により、図１〜図３に矢印で示すように回転軸３、４が互いに逆方向に回転駆動され、その回転に伴ってそれぞれのロッド３ａ、４ａが互いに逆方向に回転する。そして、投入口２ａから粉体が筐体２内の投入スペースに投入される。

回転軸３、４の回転数比が３対５で、回転軸３のロッド３ａが回転軸の軸方向に等距離ｐ、周方向に７２度の角度それぞれずらして、また回転軸４のロッド４ａが等距離ｐ、１２０度の角度それぞれずらして配置したときの回転軸３、４の図が図４（ａ）に、また回転軸３が１回転したときの状態が３６度の分解能で図５に図示されている。図５から明らかなように、回転軸３が３６度回転するごとに、回転軸４は６０度回転し、回転軸３が１回転（３６０度）すると、回転軸４は５／３回転（６００度）する。

図４（ａ）は、図１で回転軸３，４と各ロッド３ａ、４ａのみを取り出した時の図に相当する。また、図５において網点で示したロッドはそれぞれ着目しているロッドで、一点鎖線で示したロッドは、着目しているロッドの背後にあってそれぞれ角度が７２度、１２０度ずれたロッドであり、それぞれ螺旋ピッチ０．６Ｌ（３ｐ）、Ｌ（５ｐ）分（ロッド数にして５個と３個）が図示されている。

回転軸３、４の周方向におけるロッド３ａ、４ａの互いの角度ずれ７２度、１２０度は、回転軸３、４の回転数比３対５と同比に設定されているので、回転軸３、４が不等速に回転しても、各ロッド３ａ、４ａは位相がずれることなく、周期的に相手側の回転軸の外周面に近接する。図５の例では、回転軸３のロッド３ａは回転軸３の３６度の回転で回転軸４の外周面に近接し、以後その状態から回転軸３が３６０度回転するごとにその状態を繰り返す。一方、回転軸４のロッド４ａは回転軸３の０度と２１６度の回転でそれぞれ回転軸３の外周面に近接し、以後その状態から回転軸３が３６０度回転するごとにその状態を繰り返す。

網点を施したロッドの背後にある７２度、１２０度の角度ずれた一点鎖線で示した回転軸３、４の各ロッドについても同様なことがいえる。

回転軸３、４の軸芯間距離Ｄは、回転軸３、４が回転したとき、各ロッド３ａ、４ａが互いに衝突しない距離で、また各ロッド３ａ、４ａが対向する回転軸４、３の外周面に接触しない程度に近接する距離Ｄに設定されるので、各ロッド３ａ、４ａが相手側の回転軸の外周面に近接するごとに、回転軸の外周面に付着した粉体が掻き落とされ、また各ロッド３ａ、４ａが近接するごとに各ロッドに付着した粉体が掻き落とされ、それぞれ回転軸並びに各ロッドのセルフクリーニングが行われる。このように、回転軸３，４の回転により粉体は回転軸３，４の各ロッド３ａ、４ａにより十分混練され、また同時に回転軸とロッドのセルフクリーニングが行われる。

また、回転軸３のロッド３ａの配置は螺旋ピッチＬ（＝５ｐ）の螺旋形となり、回転軸４のロッド４ａの配置は螺旋ピッチ０．６Ｌ（＝３ｐ）の逆螺旋形となるので、粉体は回転軸３、４のロッド３ａ、４ａの螺旋形配置によるスクリュー効果により回転軸３、４の回転（逆回転）に伴って回転軸の長さ方向に同一方向に搬送される。回転軸３、４のロッド３ａ、４ａの螺旋ピッチは、それぞれ回転軸３、４の回転数比の逆比となっているので、回転軸３のロッド３ａによる搬送速度と、回転軸４のロッド４ａによる搬送速度は同じになり、粉体は各ロッド３ａ、４ａにより混練されながら、図１，２において矢印で示した方向に搬送され、排出口２ｂから排出される。

回転軸３、４の回転数比は、３対５に設定されているので、回転軸３，４のロッド３ａ、４ａの先端の相対角速度は、例えば、従来のように４対５に設定された場合に比較して大きくなり、セルフクリーニング効果が大きくなる。

回転数３のロッド３ａを同じ角度ずれ（角度ピッチ）７２度にし、回転軸３、４の回転数比を２対５に設定したときの例が、図４（ｂ）、図６に、また、回転軸３、４の回転数比を１対５に設定したときの例が、図４（ｃ）、図７に図示されている。回転数比が２対５、１対５に設定されると、回転軸４のロッド４ａの角度ずれ（角度ピッチ）は、それぞれ１８０度、３６０度となる。

回転数比を２対５にしたときは、図６から明らかなように、回転軸３が３６度回転するごとに、回転軸４は９０度回転し、回転軸３が１回転（３６０度）すると、回転軸４は５／２回転（９００度）する。回転軸３のロッド３ａは回転軸３の３６度の回転で回転軸４の外周面に近接し、以後その状態から回転軸３が３６０度回転するごとにその状態を繰り返す。一方、回転軸４のロッド４ａは回転軸３の０度、１４４度、２８８度の回転でそれぞれ回転軸３の外周面に近接し、以後その状態から回転軸３が３６０度回転するごとにその状態を繰り返す。

回転数比を１対５にしたときは、図７から明らかなように、回転軸３が３６度回転するごとに、回転軸４は１８０度回転し、回転軸３が１回転（３６０度）すると、回転軸４は５／１回転（１８００度）する。回転軸３のロッド３ａは回転軸３の３６度の回転で回転軸４の外周面に近接し、以後その状態から回転軸３が３６０度回転するごとにその状態を繰り返す。一方、回転軸４のロッド４ａは回転軸３の０度、７２度、１４４度、２１６度、２８８度の回転でそれぞれ回転軸３の外周面に近接し、以後その状態から回転軸３が３６０度回転するごとにその状態を繰り返す。

以上の例から明らかなように、回転軸３，４の回転数比が小さいほど、高速回転する回転軸４のロッド４ａが低速回転する回転軸３の外周面に角度を変えて多数回にわたって近接し、回転軸３の外周面に付着した粉体のセルフクリーニング効果が顕著になる。低速回転する回転軸３のロッド３ａが高速回転する回転軸４の外周面に近接する頻度は相対的に少なくなるが、ロッド３ａと回転軸４の相対角速度は大きいので、回転軸４に付着した粉体のセルフクリーニング効果も大きくなる。また、回転数比が小さいほど、各ロッド３ａ、４ａの先端の相手側回転軸に対する相対角速度が大きくなり、各ロッド３ａ、４ａは、より激しく粉体と衝突するので、混練効果並びにセルフクリーニング効果は顕著に向上する。

図７に示したように、高速回転する回転軸４のロッド４ａの角度ずれが３６０度のときは、ロッド４ａの回転軸４上での配置軌跡は、螺旋形状とはならないので、単に撹拌効果しか得られず、また角度ずれが１８０度のときは、ロッド４ａによるスクリュー効果は少ない。しかしながら、いずれの角度１８０度あるいは３６０度でも、ロッド４ａは回転軸３の外周面に角度を変えて多数回にわたって近接し、回転軸３の外周面に付着した粉体のセルフクリーニング効果が顕著になり、各ロッド３ａ、４ａの先端の相手側回転軸に対する相対角速度が大きくなるので、混練効果並びにセルフクリーニング効果は顕著に向上する。

上述した図１〜図３の実施例では、回転軸３，４の回転数比は３対５で、ロッド３ａ、４ａの角度ピッチは、７２度、１２０度であったが、図８〜図１０に示したように、回転数３，４の回転数比は同じで分割角度を２倍細かくし、ロッド３ａを回転軸３の軸方向に等距離ｐ、周方向に３６度の角度それぞれ互いにずらして配置し、ロッド４ａを回転軸４の軸方向に等距離ｐ、周方向に逆方向に６０度の角度それぞれ互いにずらして配置するようにしてもよい。

さらに、本発明では、上記実施例に限定されずに、ｋを２以上の整数、Ｎをｋより大きな整数として回転軸３、４を（Ｎ−ｋ）対Ｎの回転数比で回転させることによっても、同様な効果を得ることができる。

図１〜図３、図４（ａ）、図５並びに図８〜図１０に示した実施例では、Ｎ＝５、ｋ＝２に設定されており、図４（ｂ）、図６に示した例ではＮ＝５、ｋ＝３に、図４（ｃ）、図７に示した例では、Ｎ＝５、ｋ＝４に設定されている。

このほかにも、例えば、Ｎ＝６、ｋ＝２、３、４、あるいは５に設定すれば、回転軸３、４の回転数比は２対３、１対２、１対４、１対６となり、一方の回転軸を他方の回転軸よりも顕著に高速に回転させることができる。

従来では、２つの回転軸の回転数比は、Ｎを２以上の整数として（Ｎ−１）対Ｎに設定されているので、高速回転する回転軸の低速回転する回転軸に対する回転数比は、本発明での回転数比よりも小さく、本発明より撹拌並びにセルフクリーニング効果は少ない。

これに対して、本発明では、一方の回転軸を他方の回転軸よりもより高速に回転させることができるので、図６、図７に示したような２対５あるいは１対５のような一方の回転軸が他方の回転軸より顕著に高速回転する構成が得られ、混練効果並びにセルフクリーニング効果を顕著に向上させることができる。

本実施例では、回転軸３、４の各ロッド３ａ、４ａは、周方向にずれる角度の比が、回転軸３、４の回転数比と同比となっているので、回転軸３、４の軸端から長さ方向に同じ位置にあるロッド３ａ、４ａが、図５〜図７に示したように互いに衝突することがなければ、長さ方向に見て他の同じ位置にあるいずれのロッド３ａ、４ａも衝突することはない。

さらに、図５〜図７に示したように、一方の回転軸は回転軸の回転にともなって互いに衝突することなく他方の回転軸の外周面に近接してセルフクリーニングが行われるように、回転軸３、４の軸芯間が離間して配置されている。しかし、回転軸３、４の軸芯間の距離を近づけ過ぎると、回転軸４の回転数に対する回転軸３の回転数が小さくなるに従って、回転軸３、４のロッド３ａ、４ａが衝突する恐れが高くなる。

図１１は、回転軸３、４の回転数比を（Ｎ−ｋ）対Ｎ、回転軸３、４の軸芯間距離をＳ、ロッド３ａ、４ａの先端回転半径をｒ１、ｒ２、ロッド幅（ロッドを円柱形とすれば円直径）をＷ１、Ｗ２としたときのロッドの干渉を検証する図である。回転軸４が基準位置から角度θａだけ回転したときのロッド４ａの先端の点Ｐとロッド３ａとの接近距離Ｈを求め、接近距離Ｈが０以下、あるいは接近角度θｂが０以下になると、ロッド３ａ、４ａが干渉（衝突）する。

回転軸３、４の回転数比（Ｎ−ｋ）対Ｎが小さくなるほど、つまり回転軸４がより高速に回転する程、ロッド３ａ、４ａが干渉する恐れが大きくなる。

従って、（Ｎ−ｋ）対Ｎの値に応じて第１と第２の回転軸の軸芯間距離を変化させ、（Ｎ−ｋ）対Ｎの値が小さくなるほど、つまり一方の回転軸の回転数が他方の回転数に比較して高速に回転するほど、２つの回転軸の軸芯間距離Ｓを大きくしてロッド３ａ、４ａが衝突するのを防止するようにする。

回転軸の軸芯間距離Ｓを大きくする代わりに、あるいは大きくするとともに、ロッド幅Ｗ１及び／又はＷ２を小さくするようにしてもよい。
また、第１と第２の回転軸の回転数比（Ｎ−ｋ）対Ｎの値に応じて第１と第２の回転軸の径の比を変化させるようにしてもよい。例えば、（Ｎ−ｋ）対Ｎの値が小さくなるほど、つまり一方の回転軸の回転数が他方の回転数に比較して高速に回転するほど、高速回転する回転軸の径を小さくする。
また、第１と第２の回転軸の回転数比（Ｎ−ｋ）対Ｎの値に応じて第１と第２の回転軸の混練部材の外周面からの高さの比を変化させるようにしてもよい。例えば、一方の回転軸の回転数が他方の回転数に比較して高速に回転するほど、高速回転する回転軸の混練部材の外周面からの高さを小さくする。

以上説明した実施例の混練装置において、回転軸３、４は、図１〜図３あるいは図８〜図１０に示したように、互いに内側に向けて回転させるのではなく、外側に向けて回転させるようにしてもよい、この場合には、回転軸３、４のロッド３ａ、４ａの並びをそれぞれ図示したものと逆螺旋形にして搬送方向が同じ方向になるようにする。

また、各実施例の混練装置において、ロッド３ａ、４ａの代わりに略平板状のパドルを回転軸３、４の外周面にロッド３ａ、４ａと同様の配置で螺旋形に並ぶように立設してもよい。パドルの配置をロッド３ａ、４ａと同様とすることで、パドルがロッド３ａ、４ａと同様に作用し、セルフクリーニングも同様に行うことができる。

図１２から図１４には、実施例１のように不連続な混練部材ではなく、連続したスクリュー羽根を第１と第２の回転軸に設けて混練を行う実施例が図示されている。

図１２において、混練装置のベースフレーム５０上に筐体５２が設けられ、右端部の上側には、粉体（あるいは粒体）を筐体５２内に投入するための投入口５２ａが設けられる。他端部（左端部）の下側には、混練物を不図示のコンベア上へ排出するための排出口５２ｂが設けられる。

筐体５２内には、その長さ方向（軸方向）に沿って回転軸３０（第１の回転軸）と回転軸４０（第２の回転軸）が垂直方向に分離して互いに平行に架設される。回転軸３０は軸受３１、３２により回転可能に支持され、また回転軸４０は軸受４１、４２によって回転可能に支持される。回転軸３０の径は回転軸４０の径より大きくなっており、回転軸３０、４０は例えば３対５の回転数比で不等速に矢印で示した方向に逆方向に回転される。

回転軸３０の外周面には、所定の螺旋ピッチのスクリュー羽根３０ａが螺旋状に連続して立設され、回転軸４０の外周面には、スクリュー羽根３０ａの螺旋ピッチとは異なる螺旋ピッチのスクリュー羽根４０ａが逆螺旋状に連続して立設される。スクリュー羽根３０ａと４０ａの螺旋ピッチの比は、回転軸３０、４０の回転数の比と逆比になっており、スクリュー羽根３０ａの螺旋ピッチをＰとすると、スクリュー羽根４０ａの螺旋ピッチは３／５＝０．６Ｐとなる。

回転軸３０、４０の軸芯間距離は、回転軸３０、４０が回転したとき、各スクリュー羽根３０ａ、４０ａが対向する回転軸４０、３０の外周面に接触しない程度に近接する距離に設定される。

回転軸３０、４０は、図１２の右端部でギアボックス５３内で不図示のギアと噛合しており、このギアの噛み合いにより回転軸３０、４０は、３対５の回転数比で回転される。

回転軸３０の図１２中で右端は、軸受３２から外側に突出しており、モータ５４の回転数を減速させる減速機５５に結合される。

このような構成において、モータ５４の駆動により、図１２に矢印で示すように回転軸３０、４０が互いに逆方向に回転駆動され、その回転に伴ってそれぞれのスクリュー羽根３０ａ、４０ａが互いに逆方向に回転する。そして、投入口５２ａから粉体が筐体５２内に投入される。

回転軸３０、４０の回転数比が３対５で、スクリュー羽根３０ａ、４０ａの螺旋ピッチの比が該回転数比の逆比の５：３であるので、実施例１のロッド３ａ、４ａが互いに衝突することがないように、スクリュー羽根３０ａ、４０ａも、互いに衝突することなく、周期的に相手側の回転軸の外周面に近接する。回転軸３０、４０の回転に伴って、相手の回転軸４０、３０の外周面に近接するスクリュー羽根３０ａ、４０ａの先端の部分は、回転軸３０、４０の軸方向に沿って移動する。これにより回転軸３０、４０の外周面に付着した混練物が掻き落とされ、セルフクリーニングが行われる。

また、スクリュー羽根３０ａ、４０ａの螺旋ピッチが異なることにより、スクリュー羽根３０ａと４０ａの側面がごく近くまで接近する箇所Ｑが複数発生するので、その部分でスクリュー羽根の側面に付着した混練物が掻き落される。このスクリュー羽根どうしが近接する部分は、回転軸３０、４０の回転に伴って移動するので、スクリュー羽根３０ａ、４０ａの全体に渡って互いの摺動による混練物の掻き落としが行われる。

スクリュー羽根３０ａ、４０ａの螺旋ピッチの比は、それぞれ回転軸３０、４０の回転数比の逆比となっているので、スクリュー羽根３０ａによる混練物の搬送速度と、スクリュー羽根４０ａによる搬送速度は同じになり、粉体は各スクリュー羽根３０ａ、４０ａにより混練されながら、図１２において矢印で示した方向に搬送され、排出口５２ｂから排出される。

回転軸３０、４０の回転数比は、３対５に設定されているので、スクリュー羽根３０ａ、４０ａの先端の相対角速度は、例えば、従来のように４対５に設定された場合に比較して大きくなり、セルフクリーニング効果が大きくなる。

図１３、図１４には、回転軸３０のスクリュー羽根３０ａの径並びに螺旋ピッチは、図１２の場合と同じにして回転軸３０、４０を２対５、１対５の回転数比で回転させる実施例が記載されている。

回転数比を２対５にしたときは、図１３から明らかなように、回転軸４０の径は、３対５の回転数比の場合の径より小さくされ、またスクリュー羽根４０ａの螺旋ピッチは、スクリュー羽根３０ａの螺旋ピッチＰに対して回転数比の逆比の０．４Ｐに設定される。また、スクリュー羽根４０ａの回転軸４０の外周面からの高さは、３対５の回転数比の場合よりも低くされる。

回転数比を１対５にしたときは、図１４から明らかなように、回転軸４０の径は、２対５の回転数比の場合の径より小さくされ、またスクリュー羽根４０ａの螺旋ピッチは、スクリュー羽根３０ａの螺旋ピッチＰに対して回転数比の逆比の０．２Ｐに設定される。また、スクリュー羽根４０ａの回転軸４０の外周面からの高さは、２対５の回転数比の場合よりも低くされる。

回転軸３０、４０の回転数比が小さいほど、高速回転する螺旋ピッチの小さなスクリュー羽根４０ａが低速回転するスクリュー羽根３０ａの羽根間に多数入り込んで回転するので、回転軸３０の外周面に付着した粉体のセルフクリーニング効果が顕著になる。また、回転数比が小さいほど、各スクリュー羽根３０ａ、４０ａの先端の相手側回転軸に対する相対角速度が大きくなり、各スクリュー羽根３０ａ、４０ａは、より激しく粉体と衝突するので、混練効果並びにセルフクリーニング効果は顕著に向上する。

さらに、本発明では、上記実施例に限定されずに、ｋを２以上の整数、Ｎをｋより大きな整数として回転軸３０、４０を（Ｎ−ｋ）対Ｎの回転数比で回転させることによっても、同様な効果を得ることができる。

図１２はＮ＝５、ｋ＝２に設定された場合の実施例を示し、図１３はＮ＝５、ｋ＝３に、図１４はＮ＝５、ｋ＝４に設定された場合の実施例を示している。

このほかにも、例えば、Ｎ＝６、ｋ＝２、３、４、あるいは５に設定すれば、回転軸３０、４０の回転数比は２対３、１対２、１対４、１対６となり、一方の回転軸を他方の回転軸よりも顕著に高速に回転させることでき、実施例１の場合と同様に、セルフクリーニング効果を顕著に向上させることができる。

なお、回転軸４０をより高速に回転させるほど、回転軸４０のスクリュー羽根４０の螺旋ピッチは細かくなり、低速回転する回転軸３０のスクリュー羽根３０ａと干渉（衝突）する恐れがあるので、（Ｎ−ｋ）対Ｎの値に応じて高速回転する回転軸の径を小さくし、スクリュー羽根の回転軸外周面からの高さを低くする。例えば、図１２〜図１４に示すように、回転軸４０が回転軸３０に対して高速に回転するほど、回転軸４０の径を小さくし、スクリュー羽根４０ａの高さを低くする。

また、実施例１と同様に、第１と第２の回転軸の回転数比（Ｎ−ｋ）対Ｎの値に応じて第１と第２の回転軸の軸芯間距離を変化させるようにしてもよい。

また、実施例２では、２つの回転軸を垂直方向に並置したが、実施例１のように水平方向に並置することもできる。同様に、実施例１の２つの回転軸３、４を実施例２のように垂直方向に並置させることもできる。

１ フレーム
２ 筐体
２ａ 投入口
２ｂ 排出口
３、４ 回転軸
３ａ、４ａ ロッド
５〜８ 軸受
１１、１２ ギア
１４ モータ
５０ フレーム
５２ 筐体
５２ａ 投入口
５２ｂ 排出口
３０、４０ 回転軸
３０ａ、４０ａ スクリュー羽根
５４ モータ

Claims (9)

1. 回転軸を回転させ物体を混練しながら回転軸の軸方向に搬送する混練装置であって、
   混練部材を順次スクリュー線上に所定角度ずらせて外周面に立設した第１の回転軸と、
   第１の回転軸と平行に延びて第１の回転軸とは異なる回転数で逆回転し、混練部材を順次逆スクリュー線上に前記所定角度と異なる角度ずらせて外周面に立設した第２の回転軸と、を有し、
   前記第１と第２の回転軸においてずらされる角度の比が、第１と第２の回転軸の回転数比と同比になっており、
   第１と第２の回転軸のそれぞれの混練部材が回転軸の回転に伴って互いに衝突することなく他方の回転軸の外周面に近接してセルフクリーニングが行われるように、第１と第２の回転軸の軸芯間を離間して配置するとともに、ｋを２以上の整数、Ｎをｋより大きな整数として第１と第２の回転軸を（Ｎ−ｋ）対Ｎの回転数比で回転させることを特徴とする混練装置。
2. 回転軸を回転させ物体を混練しながら回転軸の軸方向に搬送する混練装置であって、
   スクリュー羽根を所定の螺旋ピッチで螺旋状に連続して外周面に立設した第１の回転軸と、
   第１の回転軸と平行に延びて第１の回転軸とは異なる回転数で逆回転し、スクリュー羽根を第１の回転軸の螺旋ピッチと異なる螺旋ピッチで逆螺旋状に連続して外周面に立設した第２の回転軸と、を有し、
   前記第１と第２の回転軸の螺旋ピッチの比が、第１と第２の回転軸の回転数比と逆比になっており、
   第１と第２の回転軸のそれぞれのスクリュー羽根が回転軸の回転に伴って互いに衝突することなく他方の回転軸の外周面に近接してセルフクリーニングが行われるように、第１と第２の回転軸の軸芯間を離間して配置するとともに、ｋを２以上の整数、Ｎをｋより大きな整数として第１と第２の回転軸を（Ｎ−ｋ）対Ｎの回転数比で回転させることを特徴とする混練装置。
3. 第１と第２の回転軸の回転数比（Ｎ−ｋ）対Ｎの値に応じて第１と第２の回転軸の軸芯間距離を変化させることを特徴とする請求項１又は２に記載の混練装置。
4. 第１と第２の回転軸の回転数比（Ｎ−ｋ）対Ｎの値に応じて第１と第２の回転軸の径の比を変化させることを特徴とする請求項１又は２に記載の混練装置。
5. 第１と第２の回転軸の回転数比（Ｎ−ｋ）対Ｎの値に応じて第１と第２の回転軸の混練部材の外周面からの高さの比を変化させることを特徴とする請求項１に記載の混練装置。
6. 第１と第２の回転軸の回転数比（Ｎ−ｋ）対Ｎの値に応じて第１と第２の回転軸のスクリュー羽根の外周面からの高さの比を変化させることを特徴とする請求項２に記載の混練装置。
7. 第２の回転軸における角度間隔が１８０度あるいは３６０度となるようにＮ、ｋの値が選ばれることを特徴とする請求項１、３、４又は５に記載の混練装置。
8. 第１と第２の回転軸が水平方向に並置されることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の混練装置。
9. 第１と第２の回転軸が垂直方向に並置されることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の混練装置。

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