WO1997003804A1 - Temperature control system and kneading extrusion molding machine provided with the same - Google Patents

Temperature control system and kneading extrusion molding machine provided with the same Download PDF

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WO1997003804A1
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kneading
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temperature control
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PCT/JP1995/001465
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Takuya Sato
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Sato Iron Works Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a temperature control system used in a kneading extrusion molding apparatus for kneading chemical materials such as stone chips, which are raw materials of stone chips, various oils and fats, and extruding them into a predetermined shape, and a kneading extrusion device equipped with the same. It relates to a molding device. [Background technology]
  • the effect of suppressing the temperature rise of the material to be processed which is conveyed and kneaded is certainly recognized as compared with the case where the device is not used.
  • the portion of the object to be kneaded and conveyed that comes into contact with the inner peripheral surface of the cylinder is cooled, and the center of the extrusion screw in the object to be treated is cooled.
  • the parts that are kneaded and conveyed in the vicinity are not directly cooled by this cooling water. Therefore, the material to be processed that is transported and kneaded in the portion near the center of the cylinder is cooled by contact with the inner wall of the cylinder during the process of being transported.
  • the object to be conveyed when the object to be conveyed is observed along the cross section of the cylinder, the object to be treated in the vicinity of the inner peripheral surface of the cylinder is maintained at a relatively low temperature under the influence of the cooling water.
  • the object to be processed in the vicinity of the reuse remains in a high temperature state, and a phenomenon occurs in which the temperature of the object to be processed in the cylinder varies depending on its position in the radial direction, causing variations in the quality of the final product. rice field.
  • an object of the present invention is to provide a method for treating an object to be treated such as a stone substrate at a predetermined low temperature or high temperature in a cylinder at a predetermined position in the axial direction of the cylinder.
  • an object to be treated such as a stone substrate at a predetermined low temperature or high temperature in a cylinder at a predetermined position in the axial direction of the cylinder.
  • the temperature control system of the present invention is characterized by: a fixed disk having a flow channel extending from the vicinity of the central portion to the vicinity of the peripheral portion;
  • a fluid supply means connected to the channel inlet and the channel outlet and circulatingly supplying a fluid
  • a temperature control means for controlling the temperature of the fixed disk is provided, and the fixed disk penetrates in the thickness direction of the plate surface and is in communication with the flow path. The point is that it has a plurality of holes that are not
  • the characteristic configuration of the kneading extrusion molding apparatus using the above temperature control system includes a receiving tank for receiving the material to be processed, a cylinder containing a screw for extruding and conveying the material to be processed, and this cylinder
  • a kneading extrusion molding device comprising a kneading mechanism for kneading the material to be processed and a molding mechanism for molding the kneaded material to be processed,
  • the kneading mechanism is composed of a rotary disc that rotates integrally with the screw, and a fixed disc and the cam that are fixed to the cylinder and arranged side by side in the axial direction of the screw.
  • the fixed disk contains a flow path near the center and near the periphery, and has an inlet and an outlet of the flow path,
  • the present invention is characterized in that it has a temperature control system including a fluid supply means connected to the flow channel inlet and the flow channel outlet to circulately supply a fluid, and a temperature control means for controlling the temperature of the fixed disk.
  • the object to be processed is compressed, shredded, and sheared when passing through the kneading mechanism having the rotating disk and the fixed disk.
  • the temperature rise at this point is most pronounced, but the temperature control system of the present invention makes it possible to set the temperature of the fixed disk to a desired value. That is, when the object to be processed passes through the plurality of holes of the fixed disk and is pushed out, the temperature difference between the fixed disk and the object to be processed passing through the fixed disk causes the temperature difference from the inner periphery of the cylinder. Heat exchange occurs throughout the core, allowing temperature control to be very efficient compared to prior art devices.
  • heat exchange between the object to be processed and the fixed disk is performed when the object to be processed contacts the inner peripheral surface of the plurality of holes of the fixed disk. Regardless of whether the object to be processed is located near the outer circumference of the fixed disk or near the inner circumference, heat exchange is carried out substantially uniformly. Substantial heat exchange is only performed on the material to be processed that is conveyed near the inner periphery, and heat is not exchanged on the material to be processed that is conveyed in the vicinity of the screw. Problems such as this have been resolved.
  • the fixed disk is provided with a plurality of holes. Heat exchange occurs when passing through each inner peripheral surface. That is, the sum of the surface area of the fixed disc and the surface area of the inner peripheral surface of the plurality of holes is calculated, and the heat-conducting surface area of the conventional cooling channel is calculated as (per unit length in the axial direction of the cylinder)
  • the former can be set to a larger value by increasing the number of holes in the fixing member.
  • the surface area of the object to be treated that can be heat-exchanged by heat conduction is increased compared to conventional devices, and more efficient heat exchange can be performed.
  • the temperature control system is configured by providing the flow path and the temperature control means inherent in the fixed disk, so that manufacturing is possible by improving the existing kneading mechanism. This makes it possible to simplify the equipment and reduce the cost of the entire device compared to the structure of the conventional technology in which a water channel is provided on the outer circumference of the cylinder.
  • the temperature control system can also be used in combination with a cylinder outer peripheral portion temperature control device having a water channel filled with a fluid in the outer peripheral portion of the cylinder. According to this configuration, it is possible to synergistically obtain the effect of heat exchange obtained by the conventional temperature control device and the effect of the temperature control device of the present invention, and it is possible to provide a more effective temperature control system. becomes. As a result, the processing temperature of the object to be processed is maintained within a predetermined range, and the workability of the object to be processed and the quality of the final product are improved.
  • the temperature control means includes a temperature sensor for measuring the temperature of the fixed disk, a temperature setting section for setting the temperature of the fixed disk, a measured temperature sensed by the temperature sensor, and the temperature setting section. It is also possible to have a comparison section that compares the temperature set by and a fingering section that adjusts the flow rate of the pump based on the temperature difference compared by the comparison section. With this configuration, the temperature of the fixed disk is set to a predetermined temperature, Varying the flow velocity of the fluid circulating in the flow path provided in the fixed disk so that the actual temperature of the fixed disk becomes equal to the set temperature by comparing with the actual temperature of the fixed disk. is possible, and automatic control of the temperature of the fixed disk can be easily implemented.
  • Fig. 1 is a side view showing the entire kneading extrusion molding device
  • Fig. 2 is a plan view showing the entire kneading extrusion molding device
  • Fig. 3 is a cross-sectional view showing part of the kneading extrusion molding device
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing the kneading mechanism, in particular, of the kneading and conveying device.
  • Fig. 5 is a partial cross-sectional view of the kneading mechanism
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing part of another embodiment of the kneading extrusion molding device.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing the structure of the temperature control system and temperature control means
  • Figure 8 is a cross-sectional view of the temperature control system
  • Fig. 9 is a block diagram showing the feedback control state of the temperature control means
  • Fig. 10 is a perspective view showing another embodiment of the temperature control system
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a temperature control system of another embodiment
  • this apparatus comprises a weighing device 1 for individually and continuously weighing a plurality of types of materials to be processed, and a material to be processed 60 supplied from the weighing device 1 side.
  • a receiving tank 2 for receiving, a degassing tank 3 for degassing the object 60 to be processed, a kneading conveying device 4 for conveying the object 60 to be processed, and the object 60 to be processed. It is composed of a forming mechanism 5 that shapes and takes out.
  • an automatic shredding machine 6 and an automatic stamping machine 7 are provided in series as a post-processing device for the molded product.
  • the weighing device 1 includes a first weighing machine 8 for weighing and supplying the raw material base, a second weighing machine 9 for weighing and supplying perfume, colorant, etc., and a receiving tank into which the material to be treated 60 is put. 2, the material to be processed 60 is provided on the upper side in the supply direction.
  • the receiving tank 2 includes a receiving hopper 10 that constitutes a mixing area for stirring and mixing the object 60 to be processed.
  • a horizontally placed conveying screw 11 is provided, and is configured to agitate the material to be processed 60 that has been put in and to forcibly send it out from the delivery port at the bottom.
  • This conveying screw 11 is configured so that the power of the driving motor 12 is input to one end on the upper side in the transfer direction of the object to be processed 60, and the power of the driving motor 12 is input to the other end.
  • a kneading mechanism 16 similar to the kneading mechanism 16 provided in the kneading and conveying device 4 is provided, and the material to be processed 60 is sent to the downstream side by forced feeding of the conveying screw 11. It is configured to pass through the kneading mechanism 16 .
  • the amount of the object 60 to be processed sent from the receiving tank 2 and the amount of the object 60 to be processed sent by the weighing device 1 are always a predetermined amount inside the receiving hopper 10 of the receiving tank 2. are set to the same extent as each other so that there are 100% of the workpieces 60 to be processed. That is, a pair of level sensors 13 are provided in the receiving hopper 10, detect the upper limit level and lower limit level of the object 60 to be treated, and detect the object 6 between the upper and lower levels.
  • the feed amount of the weighing device 1 is controlled by a control device (not shown) so that the upper surface level of 0 is positioned.
  • the degassing tank 3 constitutes a degassing area for reducing the air in the object 60 to be treated by reducing the pressure while the mixed object 60 to be treated is sent to the kneading and conveying device 4.
  • a vacuum chamber 15 is provided.
  • the vacuum chamber 15 is communicated with a vacuum pump (not shown), and the path from the receiving hopper 10 to the outlet of the conveying screw 11 is blocked by the presence of the object 60 to be processed. blockage Since it is in a closed state, the inside of this vacuum chamber 15 can be used as a space for pressure reduction. By maintaining this space in a decompressed state, the material to be processed 60 is degassed.
  • the vacuum chamber 15 is provided with an opening 15a positioned on an extension line of the screw shaft of the transfer screw 11, and a lid 14 capable of opening and closing the opening 15a.
  • a lid 14 capable of opening and closing the opening 15a.
  • maintenance can be performed through the opening 15a, such as attaching/detaching the screw shaft of the screw 11 or attaching/detaching the kneading mechanism 16 at the end of the shaft. Configured for ease of use.
  • the kneading and conveying device 4 includes a first conveying screw 17 provided on the upper conveying side and a second conveying screw 1 provided on the lower conveying side. 8 and a kneading mechanism 16 arranged between the two conveying screws 17, 18.
  • the inside of this kneading and conveying device 4 is also maintained in a reduced pressure state by the action of the vacuum pump. Therefore, the workpiece 60 conveyed by both conveying screws 17, 18 is conveyed while being kept in a decompressed state, and is subjected to a kneading action.
  • the first conveying screw 17 and the second conveying screw 18 are respectively composed of conveying screw shafts 17A, 18A and conveying screw shafts 17A, 1
  • the first screw shaft 17A is arranged on the upper side in the conveying direction
  • the second screw shaft 1 is arranged on the lower side. 8A and between the cylinders 17B and 18B housing the first and second screw shafts 17A and 18A, respectively, the rubbing mechanism 16 is provided.
  • a cooling water channel 170 is formed around the outer periphery of the cylinder 17B for cooling the object to be processed being transported, and the cooling water channel 170 is , cooling water is supplied from the inlet indicated by the drawing number 171, and the cooling water can be discharged from the outlet indicated by the drawing number 172. That is, the cooling water passage 170 is formed to spirally cover the outer circumference of the cylinder 17B, and the cooling water supplied from the inlet 171 flows through the outer circumference of the cylinder 17B. spirally, The cylinder 17B is cooled, and heat is exchanged between the cooled cylinder 17B and the object to be conveyed in a high temperature state (object to be processed 60) conveyed inside the cylinder 17B.
  • a similar cooling mechanism is formed on the outer circumference of the cylinder-18A, namely, an inlet 181 for supplying cooling water and a cooling water passage 180 through which the supplied cooling water can circulate. , and an outlet 182 for discharging cooling water that has finished circulating through the cooling water passage 180 .
  • this cooling mechanism there are a pump that supplies the water to the inlets 171 and 181, and the water discharged from the outlets 172 and 182 is stored.
  • a tank and a flow control device for controlling the flow rate of the cooling water may be provided outside the kneading extrusion molding apparatus disclosed in FIGS. 2 and 3, and these members are omitted from the figure.
  • the cooling mechanism described above is collectively referred to as a cylinder-outer peripheral portion temperature control device.
  • These conveying screws 17, 18 are formed such that the pitch of the screw shaft 18A on the lower side is slightly larger than the pitch of the screw shaft 17A on the upper side.
  • the electric motor 19 shown in the figure as a power source, it is configured to be rotationally driven at about 5 to 30 rpm per minute through an appropriate reduction transmission mechanism.
  • the rubbing mechanism 16 is constructed as follows.
  • the kneading mechanism 16 includes fixed discs 21A fixed to cylinders 17B and 18B, which serve as outer casings of the kneading and conveying device 4 in a non-rotating state, A unit composed of a pair of 21B, a rotating disk 22 that rotates relative to the fixed disk 21, and a filter 23 interposed between each disk 21, 22.
  • a plurality of sets of kneading mechanisms 20 are arranged side by side in the conveying direction of the material to be processed 60 .
  • Each of the unit kneading mechanisms 20, as shown in FIGS. 3 and 4, is connected to the transfer end of the first screw shaft 1TA and rotates integrally with the first screw shaft 17A. and a rotating disk 22 formed with a plurality of through holes 22a penetrating in the direction of the screw shaft;
  • a disk consisting of a fixed disk 21 which has a plurality of passage holes 21a penetrating therebetween in the direction of the screw axis and which is fixedly arranged facing the rotating disk 22.
  • a filter 23, which will be described later, is provided between the pair.
  • this embodiment discloses a state in which two sets are used. 21B, rotating disk 22B, and fixed disk 21A are arranged in this order, and between the upstream fixed disk 21B and the downstream fixed disk 21A, , an intermediate ring 50 is interposed to determine the axial spacing for rotation of the downstream rotating disk 22B.
  • the rotating disk 22 and the fixed disk 21 are formed with passage holes 22a and 21a for the workpiece 60 with an opening ratio of about 50%, respectively, and the first conveying screw unit is formed.
  • the object 60 to be processed which was positioned within the first conveying screw 17, moves at a speed when passing through the passage holes 22a and 21a when pushed within the first conveying screw 17. About twice the speed. In this way, the material to be processed 60 is pressed under pressure and the moving speed suddenly increases, so that the material to be processed 60 itself is plastically deformed and kneading action is applied.
  • the stationary disk 21 and the intermediate link 50 of the kneading mechanism 16 are components of the kneading mechanism temperature control device 200 as the temperature control system of the present invention. All channels are provided, and this structure will be described in detail below.
  • the object 60 to be processed which is given a rotating action by the rotating disk 22
  • the passage hole 21a of the fixed disk 21 there is a rubbing action due to shearing between the two disks 21, 22.
  • a filter 23 having passage holes having diameters sufficiently smaller than those of the passage holes 21a and 22a.
  • the powder is also subjected to kneading action due to finer dispersion during kneading.
  • the kneading mechanism portion temperature control device 200 includes fixed discs 21A (or first fixed discs) positioned downstream and upstream. ), 21B (or referred to as a second fixed disk), and channels 210 (hereinafter referred to as first channel) and 211 (hereinafter referred to as second channel) formed in each of them. ), horizontally extending channels 212a, 212b, 213a, 213a, 2 1 3 b, 2 1 4 a, 2 1 4 1], and a flow path extending substantially in the radial direction of the cylinder 17 B
  • a pump 110 as a fluid supply means for supplying cooling water to the above-described flow path, a conduit 101 for guiding the cooling water supplied from the pump 110 to the flow path 210a.
  • a conduit 102 is provided for discharging the cooling water that has circulated through the flow paths formed in the fixed discs 21A, 21B and the intermediate link 50.
  • the cooling water sent out from the pump 110 is supplied to the inlet 210a of the fixed disk 21A through the conduit 101, and is supplied to the first flow path 210 to cool the fixed disk 21A, and then the channels 210b, 212b, and the channel 213b formed in the intermediate link 50, the Cooling water is led to the second flow path 211 through the flow paths 214b and 211b formed in the upstream fixed disk 211B, and then the cooling water flows into the second flow path 2 11 to cool the fixed disk 21B, and then the flow path 211a, the flow path 214a, and the flow path 213a formed in the intermediate link 50. , and the passages 212a, 210a' formed in the fixed disk 21A, are guided to the discharge conduit 102, and discharged into a tank (not shown). be.
  • the first flow path 210 includes a discontinuous outer loop portion 2100L extending in the circumferential direction near the outer peripheral surface of the fixed disk 21A, and an inner loop portion 2100L of the outer loop.
  • Two discontinuous inner loop portions 210IL extending circumferentially on the radial side and the outer loop portion 2100L and the inner loop portion 210IL communicate with each other. are formed by the flow paths 210s, 210s.
  • the fixed disk 21A can be cooled from the inner peripheral side and the outer peripheral side, and the entire fixed disk 21A can be efficiently cooled to a desired set temperature. It is configured.
  • the second flow path 211 is also formed in a shape similar to that of the first flow path 210, so the description thereof will be omitted.
  • the first channel 210 on the inner surface of the fixed disk 21A, as is clear from FIG. A deep groove 2100 is manufactured, and then a cover member 215 is press-fitted over the entire length of the groove 2100 so as to block the surface of the groove 2100, After that, the lid member 215 is joined to the fixed disk 21 by welding.
  • the second flow path 211 is also formed by the same method, so the description is omitted.
  • the temperature control means 300 for controlling the temperature of the cooling water will be described.
  • the temperature control means 300 includes a temperature sensor 301 built into the fixed disk 21A to measure the temperature of the fixed disk 21, and sets the temperature of the fixed disk 21. and a comparison calculation unit 303 that compares and calculates the measured temperature measured by the temperature sensor 301 and the temperature set by the temperature setting unit 302, the Based on the temperature difference compared by the comparison calculation unit 303, it is composed of a command unit 304 that operates the degree of opening and closing of the control valve 100 and issues a command to control the flow rate of the cooling water. ing.
  • the instruction unit 304 increases the flow rate of cooling water supplied from the pump 110 as the difference between the measured temperature of the fixed disk 21 and the set temperature increases, It is configured to operate the control valve 100 so as to increase the flow velocity of the fluid circulating in the first and second flow paths 210, 211.
  • the fluid supply means includes a pump 110 and a control valve 100 capable of controlling the degree of opening and closing thereof. Furthermore, the pump 110 incorporates the control valve 100 It can be anything.
  • the first screw shaft 17A and the second screw shaft 18A are keyed so as to rotate together, and the first screw shaft 17A and rotary disk 22 on the upper side of the transfer are also connected with a key.
  • the rotary disk 22 on the downstream side of the transfer is connected and fixed to the first screw shaft 17A via a plurality of mounting bolts 24.
  • a spacer 25 having a through-hole through which the mounting bolt 24 can be inserted is fitted between the two rotating discs 22 and the screw shaft 17A. Let me set it up.
  • the first screw shaft 17A, both rotary discs 22, and the spacer 25 are connected and fixed together via the mounting bolt 24 so as to be rotatable.
  • the fixed disk 21 comprises a first cylinder 11B containing a first screw shaft 17A and a second cylinder 18B containing a second screw shaft 18A. It is fixed to the kneading casing 26 of the kneading mechanism 16 constituted by the connecting portion with B.
  • the fixed disk 21 rotatably supports the first screw shaft 17A through a resin bearing member 27 fitted and held on the outside of the spacer. ing.:
  • the filter 23 includes a mesh-like disc network 28 necessary for filtering the raw material, and passage holes 21a and 22 in both discs 21 and 22. It is composed of a combination with a punching plate 29 having many holes smaller than a, and is fixed between a fixed disk 21 and a rotating disk 22 as shown in FIG. .
  • This filter 23 has a disc network 28 positioned on the upper side in the transfer direction of the object 60 to be processed, and a punching plate 29 positioned on the back side thereof, thereby arranging the fixed disc 21 It compensates for the strength of the disk network 28 when the object passage hole 21a is slightly enlarged to prevent clogging, and the disk network 28 and the disk network 28 to be treated together. It constitutes a filter for objects 60.
  • This filter 23 is stronger than the disk mesh 28 force punching plate 29. It is arranged on the front side of the fixed disk 23 in a state of being positioned on the upper side in the transfer direction of the object 60 to be processed, and has a gap of about 0.5 to 3 mm between it and the rotating disk 22 on the upper side. have clearance.
  • the disk mesh 28 is made of a metal material (for example, stainless steel J1S SUS 304, etc.), and the mesh is about #20 to #50. Suitable for kneading.
  • the punching plate 29 is also made of a similar metal material (for example, stainless steel JIS SUS 304, etc.), and has a thickness of about 0.8 to 2.0 iMi, a hole diameter of about 0.5 to 2.0 mm, and an aperture ratio of about 0.5 to 2.0 mm.
  • the punching plate 29 and the disk net 28 are integrally joined together by suitable joining means such as soldering at their peripheries.
  • the mesh of the disk net 28, the plate thickness, hole diameter, opening ratio of the punching plate 29, and the clearance from the rotating disk 22 are determined as described above by the object 60 to be processed. This is because when a raw material for stone is used as the raw material, it is easy to obtain a ratio of ⁇ -based crystals and crystals for the crystal in the raw material for stone in a range suitable for the stone. In other words, if the set values for the mesh, pore size, opening ratio, or clearance are determined to be greatly outside the above ranges, the kneading of the material to be processed 60 will be insufficient, resulting in an insufficient ratio of ⁇ -based crystals.
  • reference numeral 30 in FIG. 4 denotes a cutting blade connected and fixed to the first screw shaft 17A, and is arranged in a state facing the downstream side of the rearmost fixed disk 21 in the transfer direction. is set.
  • the forming mechanism 5 includes a throttle cylinder 31 pivotally connected to the terminal end of the second cylinder 18B so as to be freely openable and closable about the vertical axis, and the throttle cylinder 31.
  • a rectifying plate 3 2 with many small holes provided in front of 3 1 and behind the aperture cylinder 3 1 It is composed of a combination with a forming die 3 3 provided on the other side.
  • a moving device 35 is provided for changing the position left and right.
  • This moving device 35 comprises a fixed base 36, a movable base 37 that moves relative to the fixed base 36 in the longitudinal direction of the second conveying screw 18, and the movable base 3
  • a pneumatically driven extensible cylinder 38 as a driving means for moving 7 in the longitudinal direction of the conveying screw, and a movable table 37 on the fixed table 36 to move the second conveying screw.
  • a first guide rail 39 for guiding along the longitudinal direction of the first guide rail 39, and a second guide rail 40 for moving the carriage 37 in a direction orthogonal to the first guide rail 39. consists of
  • the sideways second guide rail is pressed by manual operation. Move 4 0 up.
  • the automatic shredding device 6 is located on the downstream side of the multi-stage vacuum extrusion molding device in the direction of delivery of the workpiece, and cuts the bar-shaped workpiece 60 extruded from the molding die 33 into a predetermined size. It consists of a well-known cutting device designed to cut the material into even pieces.
  • the automatic stamping machine 7 is a well-known stamping device that stamps a predetermined mark, product name, etc. on the material to be processed 60 fed in from the downstream side of the automatic shredding device 6 in the conveying direction. ing.
  • the amounts of a plurality of types of materials to be treated are individually and continuously weighed and continuously charged into the degassing tank 3 (1) a weighing step and the continuously charged plurality of types of materials to be treated; While stirring and mixing the physical matter, the space in which the object to be treated exists is depressurized and degassed (2) The kneading and degassing process, and conveying the material to be processed in a decompressed state while kneading it with a multistage kneading mechanism (3) The kneading process, and extruding the material after kneading into the initial shape while forming it into the initial shape (4) It consists of a combination with a molding process. Each of these steps, and subsequent steps, (5) the chopping step, and (6) the stamping step are carried out in the following order from ⁇ 1] to [6].
  • a first weighing machine 8 for weighing and supplying a raw material base, and a weighing machine 8 for weighing and supplying perfumes and pigments are placed on the upper side of the receiving tank 2 into which the object 60 to be treated is supplied in the direction of supply of the object 60 to be treated.
  • a second weighing machine 9 is provided, and predetermined amounts of the base material, flavoring agent, etc. are continuously weighed by the respective weighing machines 8, 9, and the weighted base material, flavoring agent, etc. are continuously placed in the receiving tank 2. supplied to
  • the material to be treated 60 put into the receiving tank 2 is agitated and mixed by the conveying screw 11 provided at the bottom of the receiving tank 2 and serving as a stirring means. It is sent to a continuous kneading and conveying device 4 .
  • a channel connected to a vacuum pump is connected to the vacuum chamber 15 formed below the first kneading mechanism 16 provided on the downstream side of the conveying screw 11, and this A vacuum chamber 15 is configured in the vacuum space. That is, in this decompression space, the object 60 to be processed is degassed by removing the internal air by decompression.
  • the kneading and conveying device 4 is connected to the lower part of the vacuum chamber 15 of the degassing tank 3, and the inside of the cylinders 17B and 17A of the kneading and conveying device 4 is also maintained in a reduced pressure state by the action of the vacuum pump. be. Therefore, the material to be processed 60 conveyed by the conveying screw 18 is conveyed while being maintained in a decompressed state, and is subjected to a kneading action.
  • a forming die 30 is attached in a fixed state to the conveying cylinder 17, and is molded into a predetermined shape by receiving the pushing action of the conveying screw 18. It is extruded in a bar shape.
  • a bar-shaped workpiece 60 extruded from the forming die 30 is cut into a predetermined size by a shredding device 6 provided on the downstream side of the vacuum extrusion molding device in the direction in which the workpiece is delivered. can be trimmed.
  • a predetermined stamp such as a mark or a trade name is stamped on each of the shredded individual objects 60 to be processed.
  • the intermediate link 50 is interposed in the outer peripheral portion between the fixed disk 21A on the downstream side of the kneading mechanism 16 and the fixed disk 21B on the upstream side.
  • the upstream outer peripheral portion of the downstream fixed disk 21A is axially extended by the thickness of the intermediate link 50.
  • An extended structure may be employed.
  • the outer peripheral portion of the upstream fixed disk 21B is extended downstream to form the intermediate link. It is also possible to substitute 50.
  • the kneading mechanism 16 provided with two unit kneading mechanisms 20 is shown.
  • the temperature control system may be employed in a kneading extrusion molding apparatus.
  • the filter 23 also has a plurality of single-screw type filters for processing the object 60 to be processed in one processing path, as shown in FIG. It is good to configure and use as an integrated double screw type.
  • the temperature control device for the kneading mechanism provided on the fixed disk portion of the kneading mechanism and the outer peripheral portion of the cylinder are formed, and the cylinder
  • a mode has been disclosed in which a water passage for cooling spirally formed in one axial direction (the cylinder outer peripheral temperature control device) is used in combination, the cylinder outer peripheral temperature control device is omitted, and the above
  • the temperature control system may be configured only by the kneading mechanism temperature control device.
  • the flow path of the temperature control system is formed in a loop shape near the outer periphery and near the inner periphery of the fixed disk and communicates with each other.
  • Various shapes can be employed, such as providing an intermediate loop portion between the loop portion and the inner loop portion.
  • a kneading extrusion molding device equipped with a weighing device, a receiving tank, a degassing tank, a kneading and conveying device, and a molding mechanism was disclosed, but the temperature control system is a conveying screen It can be applied to a variety of devices constructed by combining the reusable and the rubbing mechanism.
  • the fluid defined in the above embodiment is not limited to cooling water, and includes hot water as a medium.
  • Ethylene glycol (antifreeze) or the like may be used as cooling water.
  • the kneading extrusion molding apparatus to which the present invention is applied can be used for oils and fats, foodstuffs, medicines, etc., in addition to raw materials for soap.

Description

明 細 書 温度制御システムとそれを備えた混練押出成形装置 ' [技 術 分 野]
本発明は、 石鹼の原料である石鹼チップや、 各種の油脂などの、 化学材料 を混練し、 所定形状に押出成形する混練押出成形装置に用いられる温度制御 システムとそれを備えた混練押出成形装置に関する。 [背 景 技 術]
従来より、 石鹼等の製造工程において、 石鹼チップ等の材料の温度がその 加工性及び最終製品の品質に大きく影響を及ぼす事は周知であり、 特に混練 押出行程における石鹼素地 （被処理物） の圧縮及び混練による摩擦で発生す る熱を調節して、 最適な温度に保った状態で製造する事が所望されていた。 このような温度制御を効率的に実施するために従来の混練押出装置において は、 押出スク リ ユーが内在されるシリ ンダ一の外周部にそれと同芯状態に冷 却用の水路が設けられている。 そして、 該水路に冷却水を通すことによって、 押出スク リ ユーにて混練及び搬送される被処理物が、 冷却されたシリ ンダ一 の内面との熱交換 （熱伝導） によって搬送物の温度上昇を抑制し、 所定の温 度以上に搬送物の温度が上昇しないように制御されていた。
上記、 従来の技術における温度制御装置を使用する事によって、 確かに、 該装置を使用しないものに比べて搬送及び混練される被処理物の温度上昇を 抑制する効果は認められる。 しかしながら、 実質的には、 混練、 及び、 搬送 される被処理物の内でも前記シリ ンダーの内周面と接触する部分のみが冷却 されるに止まり、 被処理物の内で押出スク リューの中心近傍を混練、 搬送さ れる部分はこの冷却水によって直接的に冷却されない。 従って、 これら前記 シリ ンダ一の中心に近い部分において搬送、 混練される被処理物は、 搬送さ れる過程において、 前記シリ ンダ一の内壁との接触によって冷却された被処 理物との混練によって、 間接的に冷却の効果を受けるにすぎない。 つまり、 搬送物をシリ ンダ一の横断面に沿って観察すると、 シリ ンダ一の内周面近傍 の被処理物は冷却水の影響をうけて比較的低温に維持されているが、 搬送ス ク リ ユーの近傍の被処理物は高温状態のままとなり、 シリ ンダー内に存在す る被処理物の温度がその半径方向の位置によって異なるという現象が生じ、 最終製品の品質バラツキの原因となっていた。
又、 石鹼の種類によっては、 温度上昇を抑えるだけではなく、 常温以上の 所定の温度、 例えば、 4 0〜4 5 °Cに保って製造する製法もある。 この場合 は上述の実施例とは逆に、 所定の温度に被処理物を保つことが必要であり、 上記のシリ ンダーの外周部に設けられた前記水路に冷却水の代わりに、 所定 の温度に維持された温水を使用する事によって被処理物の温度を所望の高温 状態に保つように温度制御が実施されていた。 この場合も同様にシリ ンダー の内周面近傍に位置する被処理物は比較的高温状態に維持されるが、 搬送ス ク リ ユーの近傍の被処理物は、 低温状態のままであるという現象が発生し改 善が所望されていた。
上記従来技術の問題点に鑑み、 本発明の目的は、 石鹼素地などの被処理物 を所定の低温又は高温でシリ ンダー内で処理する場合に、 該シリ ンダ一の軸 方向の所定位置における被処理物の怪方向に沿う温度バラツキを減少させる 温度制御システムとこれを備えた混練押出成形装置を提供することにある。
[発 明 の 開 示]
上記目的を達成するため、 本発明における温度制御システムの特徴構成は、 中心部近傍及び周辺部近傍にわたって流路を内在すると共に、 この流路の 入口及び出口を開口している固定ディスクと、
前記流路入口と前記流路出口に接続されて流体を循環可能に供給する流体 供給手段と、
前記固定ディ スクの温度を制御する温度制御手段とを備えており、 前記固 定ディ スクは、 その板面の厚み方向に貫通するが、 前記流路とは連通状態に ない複数の孔を有する点にある。
さらに、 上記温度制御システムを用いた混練押出成形装置の特徴構成は、 被処理物を受け入れる受容槽と、 前記被処理物を押出搬送するスク リ ユ ー を内蔵するシリ ンダ一と、 このシリ ンダ一の途中に前記被処理物を混練する 擦練機構と、 混練された前記被処理物を成形する成形機構とを備える混練押 出成形装置であって、
前記擦練機構は、 前記スク リ ューと一体回動する回動ディ スクと、 前記シ リ ンダ一に固定された固定ディ スクとカ^ 前記スク リユーの軸芯方向に並置 され構成されていると共に、
前記固定ディ スクは、 中心部近傍及び周辺部近傍にわたって流路を内蔵す ると共にこの流路の入口及び出口を有し、
前記流路入口と前記流路出口に接続されて流体を循環可能に供給する流体 供給手段と、 前記固定ディ スクの温度を制御する温度制御手段を備えた温度 制御システムを有する点にある。
上述の構成によれば、 前記被処理物は、 前記回転ディスク及び前記固定デ ィ スクを有する前記擦練機構を通過するときに、 圧縮、 細断、 及び剪断の作 用を受けるために、 この時点での温度上昇が最も顕著となるが、 本発明の温 度制御システムによつて前記固定デイ スクの温度を所望の値に設定する事が 可能となる。 つまり、 前記被処理物が前記固定ディ スクの複数の孔を通過し、 押し出される時に、 前記固定ディ スクとそれを通過する前記被処理物との温 度差によって、 シリ ンダーの内周部から中心部に亘つて熱交換が生じ、 従来 技術の装置と比べて極めて効率的に温度制御を行うことが可能となる。
その結果、 上述の構成によれば、 被処理物と固定ディ スクとの熱交換は前 記被処理物が前記固定ディ スクの複数個の孔の内周面と接触するときに行わ れる為、 前記被処理物が固定ディ スクの外周近傍であるか、 内周近傍に位置 する部分であっても、 熱交換がほぼ均一に実施されるため、 従来技術の問題 点であった、 シリ ンダ一内周近傍を搬送される被処理物しか熱交換が実質的 になされず、 スク リューの近傍の部分で搬送される被処理物が熱交換されな いといった問題点は解消された。
更に、 上述の構成によれば、 前記固定ディ スクには、 複数個の孔が設けら れているため、 前記被処理物が前記固定ディ スクの表面に接触するときと、 前記複数の孔の各内周面を通過するときに熱交換が行われる。 即ち、 前記固 定ディ スクめ表面積と前記複数の孔の内周面の表面積の総和を計算し、 従来 技術の冷却用水路の熱伝導可能な表面積を （シリ ンダ一の軸方向の単位長さ 当たりで） 比較すると、 前記固定部材の孔の数を増やすことによって、 前者 の方を大きな値に設定することが可能となる。 その結果、 従来の装置に比べ て、 前記被処理物が、 熱伝導による熱交換可能な表面積を増大し、 より効率 的な熱交換を実施することが可能となる。
さらに、 上述の構成によれば、 前記温度制御システムは、 前記固定ディ ス クに内在する流路と温度制御手段を設ける事により構成されるため、 既存の 擦練機構を改良する事により製造が可能となるため、 従来技術のようにシリ ンダ一の外周部に水路を設ける構造に比べ設備が簡略化され、 装置全体のコ ス トを低減する事が可能となる。
さらに、 前記温度制御システムは、 前記シリ ンダ一の外周部に流体で満た された水路を有するシリ ンダ一外周部温度制御装置と併用することもできる。 この構成によれば、 従来の温度制御装置で得られる熱交換の効果と本発明 の温度制御装置による効果を相乗的に得ることが可能となり、 より効果的な 温度制御システムを提供することが可能となる。 その結果、 被処理物の処理 温度が所定の範囲に維持され、 被処理物の加工性及び最終製品の品質が向上 する。
さらに、 前記温度制御手段は、 前記固定ディ スクの温度を測定する温度セ ンサと、 前記固定ディスクの温度を設定する温度設定部と、 前記温度センサ によって感知された測定温度と、 前記温度設定部によって設定された温度と を比較する比較部、 前記比較部によって比較された温度差に基づいて前記ポ ンプの流速を調節する指合部を有するように構成することも可能である。 このように構成すると、 前記固定ディ スクの温度を所定の温度に設定し、 前記固定ディスクの実際の温度と比較する事によって、 前記固定ディスクの 実際の温度が前記設定温度になるように、 前記固定ディスクに設けられた前 記流路を巡回する流体の流速を可変することが可能であり、 前記固定ディス クの温度を自動制御することが容易に実施可能となる。
[図面の簡単な説明]
図 1 は、 混練押出成形装置の全体を示す側面図
図 2は、 混練押出成形装置の全体を示す平面図
図 3は、 混練押出成形装置の一部を示す断面図
図 4は、 混練搬送装置の特に、 擦練機構を示す拡大断面図
図 5は、 擦練機構の部分断面図
図 6は、 混練押出成形装置の別実施例の一部を示す説明図
図 7は、 温度制御システムの構造と温度制御手段を示す説明図
図 8は、 温度制御システムの横断面図
図 9は、 温度制御手段のフィ一ドバック制御の状態を示すプロック図 図 1 0は、 温度制御システムの別実施形態を示す斜視図
図 1 1 は、 別実施形態の温度制御システムの横断面図
である [発明を実施するための最良の形態] 以下に、 本発明の実施例を図面に基いて説明する。
( I ) 混練押出成形装置について
本発明の温度制御システムが使用される代表的な例としての混練押出成形 装置に関して説明する。 図 1〜図 5に示すように、 この装置は複数種の被処 理物量を個別に、 かつ、 連続的に計量する計量装置 1と、 計量装置 1側から 供給される被処理物 6 0を受け入れる受容槽 2と、 被処理物 6 0を脱気する 脱気槽 3と、 被処理物 6 0を搬送する混練搬送装置 4と、 被処理物 6 0を成 形して取り出す成形機構 5 とから構成されている。 そして、 この混練押出成 形装置の最終工程端には、 成形された製品の後処理装置として、 自動細断機 6 と自動型打ち機 7 とが一連に設けられている。
前記計量装置 1 は、 原料素地を計量して供給する第 1計量機 8と、 香料や 色素などを計量して供給する第 2計量機 9とを、 被処理物 6 0を投入する受 容槽 2の被処理物 6 0供給方向での上手側に設けて構成されている。
前記受容槽 2は、 前記被処理物 6 0を攪拌混合するための混合領域を構成 する受け入れ用ホッパー 1 0を備え、 このホッパー 1 0には、 そのホッパー 1 0の底部を前後に貫く状態で配置された横置き型の搬送スク リュー 1 1が 設けてあり、 投入された被処理物 6 0を攪拌し、 かつ、 底部の送り出し口か ら強制的に送り出すように構成されている。
この搬送スク リ ュー 1 1 は、 前記被処理物 6 0移送方向での上手側の一端 側に駆動用モータ 1 2の動力が入力されるように構成してあり、 他端側に後 述する混練搬送装置 4に設けられている擦練機構 1 6と同様な擦練機構 1 6 を設けてあって、 搬送スク リ ュー 1 1の強制送りによって被処理物 6 0を下 手側へ送って前記擦練機構 1 6を通過させるように構成されている。
尚、 この受容槽 2からの被処理物 6 0の送り出し量と、 前記計量装置 1 に よる被処理物 6 0の送り出し量とは、 受容槽 2の受け入れ用ホッパー 1 0の 内部に常に所定量の被処理物 6 0が存在するように、 互いに同程度に設定さ れている。 つまり、 前記受け入れ用ホッパー 1 0内に一対のレベルセンサ一 1 3が設けてあり、 被処理物 6 0の上限レベルと下限レベルとを検出して、 その上下限レベルの間に被処理物 6 0の上面レベルが位置するように、 前記 計量装置 1の送り出し量が図外の制御装置により制御される。
前記脱気槽 3は、 混合された被処理物 6 0が混練搬送装置 4に送り込まれ る途中で減圧して、 被処理物 6 0中の空気を減少させるための脱気領域を構 成する真空チャ ンバ一 1 5を備えている。 そして、 前記真空チヤンバー 1 5 は、 図外の真空ポンプに連通されており、 かつ、 受け入れ用ホッパー 1 0力、 ら搬送スク リ ュー 1 1の出口に至る経路が被処理物 6 0の存在によって閉塞 された状態となっているので、 この真空チャ ンバ一 1 5内部を減圧用空間と して用いることができる。 この空間を減圧状態に維持することによって、 被 処理物 6 0を脱気するように構成されている。
前記真空チヤ ンバー 1 5には、 前記搬送スク リ ュー 1 1のスク リ ユー軸の 延長線上に位置する開口 1 5 aと、 その開口 1 5 aを開閉自在な蓋 1 4 と力く 設けてあり、 この蓋 1 4を開放することで前記スク リュー 1 1のスク リ ュー 軸の脱着、 あるいは、 軸端部の擦練機構 1 6の脱着など、 開口 1 5 aを通し てのメ ンテナンスを行い易く構成されている。
前記混練搬送装置 4は、 図 1〜図 4に示されているように、 搬送上手側に 設けられた第一搬送スク リ ユー 1 7 と搬送下手側に設けられた第二搬送スク リ ュー 1 8 との一対の搬送スク リ ューと、 それらの両搬送スク リ ュー 1 7 , 1 8の間に配置された擦練機構 1 6 との組合せで構成され、 前記脱気槽 3下 の真空チャ ンバ一 1 5に連通接続され、 真空ポンプの作用でこの混練搬送装 置 4内も減圧状態に維持される。 したがって、 両搬送スク リ ュー 1 7 , 1 8 で搬送される被処理物 6 0は、 減圧状態に維持されたまま搬送され、 擦り練 り作用を受けることになる。 前記第一搬送スク リ ュー 1 7、 及び、 第二搬送 スク リ ユー 1 8の夫々は、 搬送スク リ ュー軸 1 7 A , 1 8 Aと、 その搬送ス ク リ ュー軸 1 7 A , 1 8 Aを内装するシリ ンダー 1 7 B , 1 8 Bとから構成 され、 搬送方向上手側に配置された第一スク リ ュー軸 1 7 Aと下手側に配置 された第二スク リ ユー軸 1 8 Aとの間、 及び、 これらの第一， 第二の各スク リ ュー軸 1 7 A , 1 8 Aを内装するシリ ンダー 1 7 B , 1 8 Bとの間に、 前 記擦練機構 1 6が設けられる。
尚、 図 3に示すように、 前記シリ ンダー 1 7 Bの外周には、 搬送される被 処理物を冷却するための冷却用水路 1 7 0が形成されており、 この冷却用水 路 1 7 0は、 図番 1 7 1で示す入口から冷却水を供給し、 図番 1 7 2で示す 出口から冶却水を排出可能に構成されている。 即ち、 前記冷却水路 1 7 0は 前記シリ ンダ一 1 7 Bの外周を螺旋状に覆う状態に形成され、 前記入口 1 7 1 より供給された冷却水が、 前記シリ ンダ一 1 7 Bの外周を螺旋状に巡回し、 前記シリ ンダー 1 7 Bを冷却し、 この冷却されたシリ ンダー 1 7 Bとその内 部を搬送される高温状態の搬送物 （被処理物 6 0 ) との間で熱交換が行われ、 前記被処理物 6 0を冷却するように構成されている。 同様に、 前記シリ ンダ - 1 8 Aの外周にも同様の冷却機構が形成されており、 即ち、 冷却水を供給 する入口 1 8 1 、 供給された冷却水が巡回可能な冷却水路 1 8 0、 及び前記 冷却水路 1 8 0を巡回し終わった冷却水を排出するための出口 1 8 2を備え ている。 尚、 この冷却機構を作動させるために、 前記入口 1 7 1及び 1 8 1 に冶却水を供給するポンプ、 前記出口 1 7 2、 及び、 1 8 2から排出された 冶却水を貯蔵するタンク、 及び、 前記冷却水の流速を制御する流量制御装置 を、 図 2、 及び、 図 3で開示された混練押出成形装置の外部に設けてもよく、 これら部材は図から省略されている。 上述の冷却機構を総称して、 以下、 シ リ ンダ一外周部温度制御装置と称する。
これらの搬送スク リュー 1 7 , 1 8は、 上手側のスク リュー軸 1 7 Aの螺 旋のピッチより も下手側のスク リ ユ ー軸 1 8 Aの螺旋のピッチがやや大きく 形成され、 このことによって図中に示す電動モータ 1 9を動力源とし、 適宜 減速伝動機構を介して毎分 5 〜 3 0 r p m程度で回転駆動されるよう構成さ れている，
前記の擦練機構 1 6は次のように構成されている。
つまり、 前記擦練機構 1 6は、 廻り止め状態で前記混練搬送装置 4の外装ケ —シングとなるシリ ンダー 1 7 B , 1 8 Bに固定して設けられた固定ディ ス ク 2 1 A 、 2 1 Bと、 その固定ディ スク 2 1 に対して相対回転する回転ディ スク 2 2 と、 それらの各ディ スク 2 1 , 2 2間に介装したフィルター 2 3と の対で構成される単位練り機構 2 0の複数組を、 被処理物 6 0搬送方向に併 設して構成されている。
前記単位練り機構 2 0の夫々は、 図 3及び図 4に示すように、 第一スク リ ユ ー軸 1 T Aの搬送終端に連結され、 この第一スク リ ユー軸 1 7 Aと一体回 転し、 かつ、 スク リ ユ ー軸方向に貫通する複数の通過孔 2 2 aが形成された 回転ディ スク 2 2 と、 この回転ディ スク 2 2と第二スク リュー軸 1 8 Aとの 間に、 スク リ ユー軸方向に貫通する複数の通過孔 2 1 aを形成し、 かつ、 前 記回転ディ スク 2 2 と対向する状態で固定配置された固定ディ スク 2 1 とか らなるディ スク対の間に、 後述するフィルター 2 3を設けて構成されている。 さらに、 単位練り機構 2 0は、 設ける数を限定するものではないが、 本実 施例では 2組用いられる状態を開示しており、 搬送方向上流側から回転ディ スク 2 2 A、 固定ディ スク 2 1 B、 回転ディ スク 2 2 B , 固定ディ スク 2 1 A の順に配置しており、 前記上流側の固定ディ スク 2 1 Bと前記下流側の固定 ディ スク 2 1 Aとの間には、 中間リ ング 5 0が介在されており、 前記下流側 の回転ディ スク 2 2 Bが回動するための軸方向の間隔を決定している。
また、 前記固定ディ スク 2 1 と、 その固定ディ スク 2 1 に対して相対回動 する回転ディ スク 2 2 との間を被処理物 6 0が強制的に通過させられる際に、 強力な擦り練り作用を受けて混練されることになる。
つまり、 回転ディ スク 2 2及び固定ディスク 2 1 には、 夫々開口率約 5 0 % で被処理物 6 0の通過孔 2 2 a , 2 1 aが形成されており、 第一搬送スク リ ユ ー 1 7内に位置していた被処理物 6 0は、 この通過孔 2 2 a , 2 1 aを通 過する時の速度が前記第一搬送スク リ ュー 1 7内で押されるときの移動速度 の約 2倍となる。 このように、 圧力を受けて押し込まれて急に移動速度が増 すことにより、 被処理物 6 0自身の塑性変形による練り作用が加えられたこ とになる。
尚、 前記擦練機構 1 6の前記固定ディスク 2 1及び前記中間リ ンク 5 0に は、 本発明の温度制御システムと しての擦練機構部温度制御装置 2 0 0の構 成部材と しての流路が設けられており、 この構造に関しては以下に詳述する。 回転ディ スク 2 2で回転作用を与えられる被処理物 6 0が固定ディ スク 2 1 の通過孔 2 1 aに強制送りされるとき、 両ディスク 2 1 , 2 2間でのせん断 による擦り練り作用を受けることになる。 また、 両ディスク 2 1 , 2 2間に は、 それらの通過孔 2 1 a ， 2 2 aよりも充分小径の通過孔を構成するフィ ルター 2 3が設けられているため、 被処理物 6 0は、 擦り練り途中でより細 かく分散されることによる練り作用をも受けることになる。 これらの各種の 練り作用の相乗により、 高精度の良好な擦り練りが行なわれることになる。 次に、 本発明の温度制御システムとしての前記擦練機構部温度制御装置
2 0 0に関して説明する。
ここで、 前記擦練機構部温度制御装置 2 0 0は、 図 7、 及び、 図 8に示す ように、 下流側と上流側に位置する固定ディスク 2 1 A (又は、 第 1固定デ イ スクと称する） 、 2 1 B (又は、 第 2固定ディ スクと称する） の各々に形 成された流路 2 1 0 (以下第 1流路と称する） 、 2 1 1 (以下第 2流路と称 する） 、 これら第 1流路 2 1 0 と第 2流路 2 1 1を連通状態にするため水平 方向に延設される流路 2 1 2 a， 2 1 2 b, 2 1 3 a , 2 1 3 b, 2 1 4 a, 2 1 4 1〕、 及び、 前記シリ ンダー 1 7 Bの概略径方向に延設される流路
2 1 0 a , 2 1 0 a ' , 2 1 0 b, 2 1 1 a , 2 1 1 bを備えている。 さら に、 上述の流路に冷却水を供給するための流体供給手段としてのポンプ 1 1 0 前記ポンプ 1 1 0から供給される冷却水を前記流路 2 1 0 aに導く導管 1 0 1. 及び、 前記固定ディスク 2 1 A, 2 1 B及び中間リ ンク 5 0に形成された流 路を巡回した冷却水を排出するための導管 1 0 2が設けられている。
ここで、 冷却水の巡回経路を説明する。 まず前記ポンプ 1 1 0から送り出 された冷却水は、 前記導管 1 0 1を介して前記固定ディ スク 2 1 Aの前記入 口 2 1 0 aに供給され、 前記第 1流路 2 1 0を巡回し、 前記固定ディ スク 2 1 Aを冷却し、 その後、 前記流路 2 1 0 b , 2 1 2 b, 及び前記中間リ ン ク 5 0に形成された流路 2 1 3 b、 前記上流側の固定ディスク 2 1 Bに形成 された前記流路 2 1 4 b, 2 1 1 bを介して前記第 2流路 2 1 1 に導かれ、 その後、 冷却水が前記第 2流路 2 1 1を巡回し前記固定ディスク 2 1 Bを冷 却し、 そして、 前記流路 2 1 1 a、 流路 2 1 4 a、 前記中間リ ンク 5 0に形 成された流路 2 1 3 a , 及び前記固定ディ スク 2 1 Aに形成された前記流路 2 1 2 a、 2 1 0 a ' を介して前記排出用の導管 1 0 2に導かれ、 タンク (図示せず） に排出される。
前記第 1流路 2 1 0は、 前記固定ディ スク 2 1 Aの外周面の近傍で円周方 向に延設される非連続的な外側ループ部 2 1 0 0Lと、 前記外側ループの内 径側で円周側に延設される非連続な内側ループ部 2 1 0 I Lと、 前記外側ル —プ部 2 1 0 0Lと前記内側ループ部 2 1 0 I Lとを連通状態にする 2本の流 路 2 1 0 s , 2 1 0 s によって形成されている。 このようにして、 前記固定 ディ スク 2 1 Aを内周側と外周側から冷却する事が可能となり、 前記固定デ イ スク 2 1 Aの全体を所望の設定温度に効率的に冷却できるように構成され ている。 尚、 図 7から明らかなように、 前記第 2流路 2 1 1 も、 前記第 1流 路 2 1 0 と類似の形状に形成されているため、 説明は省略する。
ここで、 前記第 1流路 2 1 0を前記固定ディ スク 2 1 Aの内面に形成する には、 図 8より明らかなように、 まず前記固定ディ スク 2 1 Aのディ スク表 面に所定深さの溝 2 1 0 0を製作し、 その後、 前記溝 2 1 0 0の表面を塞ぐ ように蓋部材 2 1 5を、 前記溝 2 1 0 0の全長に亘つて圧入状態に嵌入し、 その後、 溶接にて蓋部材 2 1 5を前記固定ディ スク 2 1 に接合して形成され る。 前記第 2流路 2 1 1 も、 同手法で形成されるので説明は省略する。
次に、 図 9に基づいて、 前記冷却水の温度制御のための温度制御手段 3 0 0 について説明する。
前記温度制御手段 3 0 0は、 前記固定ディ スク 2 1の温度を測定するため に前記固定ディ スク 2 1 Aに内蔵された温度センサ 3 0 1、 前記固定ディ ス ク 2 1の温度を設定する温度設定部 3 0 2、 及び、 前記温度センサ 3 0 1 に よって測定された測定温度と前記温度設定部 3 0 2で設定された温度とを比 較演算する比較演算部 3 0 3、 前記比較演算部 3 0 3で比較された温度差に 基づいて、 前記制御弁 1 0 0の開閉度を操作し、 冷却水の流速を制御するた めの指令を発する指令部 3 0 4によって構成されている。 ここで、 前記指令 部 3 0 4は、 前記固定ディ スク 2 1の前記測定温度と前記設定温度との差が 大きい程、 前記ポンプ 1 1 0から供給される冷却水の流量をより増加させ、 前記第 1及び第 2流路 2 1 0、 2 1 1を巡回する流体の流速を上昇するよう に、 前記制御弁 1 0 0を操作するように構成されている。
尚、 前記流体供給手段は、 ポンプ 1 1 0と、 その開閉度を制御可能な制御 弁 1 0 0を含む。 さらに、 前記ポンプ 1 1 0は、 前記制御弁 1 0 0を内蔵す るものであっても良い。
図 4 に示すように、 前記第一スク リ ュー軸 1 7 A、 及び第二スク リ ユ ー軸 1 8 Aの夫々は一体回転するようにキー連結され、 第一スク リ ュー軸 1 7 A と搬送上手側の回転ディ スク 2 2 もキー連結されている。
そして、 搬送下手側の回転ディ スク 2 2は、 第一スク リ ュー軸 1 7 Aに対 して複数本の取付ボルト 2 4を介して連結固定されている。 このとき、 前記 の両回転ディ スク 2 2どう しの間には、 前記取付ボル卜 2 4を揷通可能な貫 通孔を有したスぺーサ 2 5、 スク リュ一軸 1 7 Aに外嵌させて設けている。 つまり、 第一スク リ ュ一軸 1 7 A、 両回転ディスク 2 2、 スぺーサ 2 5の三 者が、 取付ボル卜 2 4を介して一体回動自在に連結固定されたことになる。 前記固定ディ スク 2 1 は、 第一スク リ ユ ー軸 1 7 Aを内装する第一シリ ン ダ一 1 了 Bと、 第二スク リ ュー軸 1 8 Aを内装する第二シリ ンダー 1 8 Bと の連結部によって構成される擦練機構 1 6の混練ケーシング 2 6に固定され ている。
また、 この固定ディ スク 2 1 は、 前記スぺ一ザの外側に外嵌保持させた樹 脂製の軸受部材 2 7を介して第一スク リ ユ ー軸 1 7 Aを回転自在に支持して いる.：
前記フ ィ ルター 2 3は図 5に示すように、 原料を濾過するに必要なメ ッシ ュ状のディ スク網 2 8 と、 両ディ スク 2 1 , 2 2の通過孔 2 l a , 2 2 aよ りも小なる孔を多数明けたパンチングプレー ト 2 9との組合せで構成され、 図 4に示すように、 固定ディ スク 2 1 と回転ディ スク 2 2どう しの間に固定 されている。 このフィルター 2 3は、 被処理物 6 0移送方向での上手側にデ ィ スク網 2 8を位置させ、 その背面側にパンチングプレー ト 2 9を位置させ ることで、 固定ディ スク 2 1の被処理物通過孔 2 1 aを多少大きく して目詰 まりを生じ難いようにした場合における、 前記ディ スク網 2 8の強度補償を 行なうものであり、 かつ、 前記ディスク網 2 8とともに被処理物 6 0に対す るフィルターを構成している。
このフィ ルタ一 2 3 は、 ディ スク網 2 8力パンチングプレー ト 2 9 より も 被処理物 6 0移送方向の上手側に位置する状態で前記固定ディスク 2 3の前 面側に配置されて、 上手側の回転ディ スク 2 2 との間に約 0 . 5〜 3 mmのク リアランスを有している。 ディ スク網 2 8は、 金属材料 （例えばステンレス 鋼 J 1 S SUS 3 0 4など） で構成され、 そのメ ッシュは # 2 0〜# 5 0程度 のもので構成されたものが石鹼原料の混練に好適である。 また、 パンチング プレー 卜 2 9 も同様な金属材料 （例えばステンレス鋼 J I S SUS 3 0 4など） で、 厚さ約 0 . 8〜 2 . 0 iMi、 孔径約 0 . 5〜 2 . 0 mm、 開口率約 2 5〜 5 0 %、 に構成され、 これらのパンチングプレー ト 2 9とディスク網 2 8 と は周縁を半田付けなどの適宜接合手段で一体的に接合されている。
上記のようにディスク網 2 8のメ ッシュ、 及び、 パンチングプレー ト 2 9 の板厚、 孔径、 開口率、 ならびに、 回転ディスク 2 2 とのク リアランスを定 めたのは、 被処理物 6 0 と して石鹼原料を用いた場合に、 その石鹼原料中に おける ω系結晶と 系結晶との割合を、 石鹼として好適な範囲のものとして 得易いからである。 つまり、 前記の範囲から大きく外れてメ ッシュや孔径、 開口率、 あるいはク リアランスの設定値を定めた場合、 被処理物 6 0の練り が不十分となって β系結晶の割合が不足したり、 練りすぎて ω系結晶の割合 が不足するなどの問題が生じる可能性がある。 石鹼の品質として、 ω系結晶 を多く含む石鹼は溶けにく く、 系結晶を多く含む石鹼は泡立ちがよいので、 いずれの系の結晶の割合を重視するかで前記の範囲内で各種設定値を選択す ればよく、 また、 各種の設定値に定めた複数のフィルタ一 2 3を予め用意し ておいて、 これを両系の結晶割合の要求に応じて選択的に取り替えて使用で きるようにしておく ことが望ましい。
尚、 図 4中の符号 3 0は、 第一スク リ ュー軸 1 7 Αに連結固定された切断 刃体であり、 最後尾の固定ディ スク 2 1の移送方向下手側面に面した状態で 配設されている。
前記成形機構 5は、 図 3に示すように、 前記第二シリ ンダ一 1 8 Bの終端 に、 上下軸芯まわりで開閉自在に枢支連結された絞り筒体 3 1 と、 その絞り 筒体 3 1の前方に設けた多数の小孔付きの整流板 3 2 と、 絞り筒体 3 1の後 方に設けた成形用ダイス 3 3との組合せで構成されている。
前記混練搬送装置 4の下方には、 図 1乃至図 3に示すように、 下手側の第 二搬送スクリュ一 1 8を脱着する際に、 その第二搬送スク リュー 1 8を支持 して前後及び左右に位置変更するための移動装置 3 5が設けてある。
この移動装'置 3 5は、 固定台 3 6と、 その固定台 3 6に対して前記第二搬 送スク リ ュー 1 8の長手方向で相对移動する移動台 3 7と、 前記移動台 3 7 を前記搬送スクリユーの長手方向で移動させるための駆動手段としての空気 圧駆動式の伸縮シリンダ一 3 8と、 前記固定台 3 6上にあって移動台 3 7を 前記第二搬送スク リ ュ一 1 8の長手方向に沿って案内する第一案内レール 3 9 と、 さらに、 前記第一案内レール 3 9に直交する方向に移動台 3 7を移動さ せるための第二案内レール 4 0とから構成されている。 なお、 この移動装置 3 5において、 移動台 3 7上の第二搬送スクリュー 1 8を前記方向とは直交 する方向に移動させるには、 手動操作により側方から押圧して横向きの第二 案内レール 4 0上を移動させる。
前記自動細断装置 6は、 多段式真空押し出し成形装置の被処理物送り出し 方向の下手側に位置して、 成形用ダイス 3 3 から押し出されたバー状の被 処理物 6 0を、 所定の大きさに切り揃えるように構成された周知の切断装置 によつて構成されている。
前記自動型打ち機 7は、 前記自動細断装置 6の搬送方向下手側で、 送り込 まれた被処理物 6 0に、 所定のマークや商品名などを刻印する周知の刻印装 置で構成されている。
I I 押出成形装置 （真空押出成形装置） による成形方法について 次に、 本発明の温度制御システムが使用される、 その一例としての真空押 し出し成形装置を用いての成形方法について説明する。
該成形方法は、 複数種の被処理物量を個別に、 かつ、 連続的に計量して脱 気槽 3へ連铳的に投入する （ 1 ) 計量工程と、 連続投入される複数種の被処 理物を攪拌混合するとともに、 被処理物の存在空間を減圧して脱気する （ 2 ) 混練脱気工程と、 減圧状態にある被処理物を多段の擦練機構で練りながら 搬送する （ 3 ) 擦り練り工程と、 練り処理後の被処理物を初期形状に成形し ながら押し出す （ 4 ) 成形工程との組合せで構成されている。 これらの各ェ 程、 及び、 その後工程、 （ 5 ) 細断行程、 及び、 （ 6 ) 型打ち行程は次のよ うにして、 ί 1 ] 〜 [ 6 ] の順に行われる。
[ 1 ] 計量工程
被処理物 6 0を投入する受容槽 2の被処理物 6 0供給方向の上手側に、 原 料素地を計量して供給する第 1計量機 8と、 香料や色素などを計量して供給 する第 2計量機 9 とが設けてあり、 夫々の計量機 8 , 9で所定量の素地及び 香料等が連続的に計量されるとともに、 計量後の素地及び香料等が受容槽 2 内に連続的に供給される。
[ 2 ] 混練脱気工程
受容槽 2内に投入された被処理物 6 0は、 その受容槽 2の底部に備えられ た攪拌手段を兼ねる搬送スク リ ュー 1 1で攪拌混合された後、 その脱気槽 3 の下端に連なる混練搬送装置 4に送り込まれる。 このとき、 前記搬送スク リ ユー 1 1の下手側に設けた第 1擦練機構 1 6の下側に形成される真空チャ ン バー 1 5に、 真空ポンプに連なる流路を接続して、 この真空チヤンバ一 1 5 を減圧用空間に構成してある。 つまり、 この減圧用空間では被処理物 6 0が 減圧によってその内部の空気を除去され、 脱気処理される。
[ 3 ] 擦り練り工程
混練搬送装置 4 は、 前記脱気槽 3の真空チヤンバー 1 5の下方に連通接続 され、 真空ポンプの作用でこの混練搬送装置 4のシリ ンダー 1 7 Β， 1 7 A 内も減圧状態に維持される。 したがって、 搬送スク リ ュー 1 8で搬送される 被処理物 6 0は、 減圧状態に維持されたまま搬送され、 擦り練り作用を受け ることになる。 [ 4 ] 押し出し成形工程
前記搬送スク リ ュー 1 8による搬送経路の終端位置には、 成形用ダイス 3 0 が搬送筒 1 7に固定状態で装着され、 搬送スク リ ュー 1 8の押し出し作用を 受けて所定形状に成形されながらバー状に押し出される。
[ 5 ] 細断工程
成形用ダイス 3 0から押し出されたバ一状の被処理物 6 0は、 真空押し出 し成形装置の被処理物送り出し方向の下手側に設けた細断装置 6により、 所 定の大きさに切りそろえられる。
[ 6 ] 型打ち工程
細断された個々の被処理物 6 0の夫々に対してマークや商品名などの所定 の刻印を押す。
〔別実施例〕
( 1 ) 上述の実施例では、 擦練機構 1 6の下流側の固定ディスク 2 1 Aと上 流側の固定ディ スク 2 1 Bとの間の外周部に中間リ ンク 5 0を介在させ た構造を開示したが、 図 1 0、 及び、 図 1 1 に示すように、 前記下流側 の固定ディ スク 2 1 Aの上流側外周部を前記中間リ ンク 5 0の厚み分だ け軸方向に延設させた構造を採用しても良い。 尚、 前記下流側の固定デ イ スク 2 1 Aの上流側外周部を延設する代わりに、 前記上流側固定ディ スク 2 1 Bの外周部を下流側に延設して、 前記中間リ ンク 5 0の代用を する事も可能である。 尚、 この実施形態は、 図 1 0及び図 1 1 より明ら かなように、 前記下流側の固定ディスク 2 1 Aの外周延設部の流路
2 1 5 a , 2 1 5 bを軸方向に延設する事によって図 7、 8の流路 2 1 2 a , 2 1 2 b , 2 1 3 a , 2 1 3 bの代わりをしている。
( 2 ) 前記実施例では、 単位練り機構 2 0を 2個併設した擦練機構 1 6を示 したが、 単独の擦練機構 1 6や、 3つ以上の単位練り機構 2 0を併設す る混練押出し成形装置に、 前記温度制御システムを採用しても良い。
( 3 ) 前記実施例では、 温度制御システムを採用する混練搬送装置としては、 図 5に示すようにシングルスク リュ一タイプの実施形態を説明したが、 図 6に示すように複数本の搬送スク リュー 1 7， 1 8を左右に併設して 用いて、 脱気槽 3から送り出された被処理物 6 0を二以上の複数経路で 並行して処理するように、 複数列に設けられたダブルスク リ ュータイプ に構成されたものを採用してもよい。
この場合、 前記フィルター 2 3 も、 図 5に示したような、 被処理物 6 0 を一つの処理経路で処理するシングルスク リ ュ一タイプのものの複数個 を、 その周縁の一部で接続し一体化したダブルスク リ ュータイプに構成 して用いるとよい。
( 4 ) 前記実施例では、 温度制御システムとして、 前記擦練機構の前記固定 ディ スク部に設けられた前記擦練機構部温度制御装置と前記シリ ンダ一 の外周部に形成され、 該シリ ンダ一の軸方向に螺旋状に形成された冷却 用の水路 （前記シリ ンダー外周部温度制御装置） とを併用する形態を開 示したが、 前記シリ ンダ—外周部温度制御装置を省いて、 前記擦練機構 部温度制御装置のみで前記温度制御システムを構成しても良い。
( ) 前記実施例では、 温度制御システムの流路としては、 前記固定ディ ス クの外周部近傍及び内周部近傍にループ形状で、 互いに連通状態に形成 された形態を開示したが、 前記外側ループ部と前記内側ループ部との間 に中間ループ部を備えるなど、 種々の形状を採用する事が可能である。 ( 6 ) 前記実施例では、 計量装置、 受容槽、 脱気槽、 混押搬送装置、 及び、 成形機構を備えた混練押出成形装置を開示したが、 前記温度制御システ ムは、 搬送用のスク リユーと前記擦練機構とを組み合わせて構成された 多種の装置に適用する事が可能である。
( 7 ) 石鹼によっては高温に維持されるべきものもあるので、 前記実施例で 定義した流体は冷却水に限らず、 温水の媒体物も含む。 尚、 冷却水とし ては、 エチレングリ コール （不凍液） 等を使用してもよい。 本発明が適用される混練押出成形装置は、 石鹼原料の他、 油脂、 食料品、 薬品等に利用することが可能である。
尚、 特許請求の範囲の項には図面との対照を便利にするために符号を記す 力 該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。

Claims

補正書の請求の範囲 [1995年 10月 31日 （31. 10. 95) 国際事務局受理：出願当初の請求の範囲 1一 4、 6 及び 7は取り下げられた；出願当初の請求の範囲 5、 8及び 9は補正された；新しい請求の範囲 10— 12が加えられた。 （2頁） ]
1. (削除）
2. (削除）
3. (削除）
4. (削除）
5. (補正後） 被処理物を受け入れる受容槽 （2) と、 前記被処理物を押
出搬送するスクリュー （ 1 7 A) を内蔵するシリンダ一 （ 1 7 B) と、 こ のシリ ンダー （ 1 7 B) の長手方向途中に配置されて前記被処理物を混練 する擦練機構 （ 1 6) と、 混練された前記被処理物を成形する成形機構
( 5) とを備える混練押出成形装置であって、
前記擦練機構 （ 1 6) は、 前記スクリュー （ 1 7 A) と一体回動する回 動ディスク （2 2) と、 前記シリンダー （ 1 7 B) に固定された複数の固 定ディスク （ 2 1 A, 2 1 B) と力く、 前記スクリュー （ 1 7 A) の軸芯方 向に並置され構成されていると共に、
前記複数個の固定ディスク （ 2 1 A， 2 1 B) は、 第 1固定ディスク
( 2 1 A) 及び第 2固定ディスク （ 2 1 B) を備え、 前記第 1固定ディス ク （2 1 A) には中心部近傍及び周辺部近傍にわたって第 1流路 （2 1 0) を内蔵すると共にこの流路 （2 1 0) の入口 （2 1 0 a) 及び出口
(2 1 0 a' ) を有し、 前記第 2固定ディスク （ 2 1 B ) には第 2流路
( 2 1 1 ) が形成されており、 前記第 1流路 （2 1 0) と前記第 2流路
( 2 1 1 ) とは互いに連通状態に形成されており、
前記流路入口 （2 1 0 a) と前記流路出口 （2 1 0 a' ) に接統され、 流体を循環可能に供給する流体供給手段 （ 1 0 0， 1 1 0) と、 前記固定 ディスク （2 1 ) の温度を制御する温度制御手段 （ 3 0 0 ) を備えた温度 制御システムを有することを特徴とする混練押出成形装置。
6. (削除）
7. (削除）
¾正された ¾敏 (条約第 19条)
8. (補正後） 前記シリンダー （ 1 7 B) の外周部を覆う状態で、 その内 部を流体が循環可能な水路 （ 1 7 0 ) を備えたシリンダ一外周部温度制御 装置を有する請求項 5記載の混練押出成形装置。
9. (補正後） 前記被処理物を計量する計量装置 （ 1 ) と、 前記受容槽
( 2 ) で供給された前記被処理物を脱気する脱気槽 （3 ) を備えた請求項 5記載の混練押出成形装置。
1 0. (追加） 前記流路 （2 1 0 ) は、 前記固定ディスク （2 1 ) を通過す る時点での前記被処理物の温度より低温の流体が循環される請求項 5記載 の混練押出成形装置。
1 1. (追加） 前記流路 （ 2 1 0 ) は、 前記固定ディスク （ 2 1 ) を通過す る時点での前記被処理物の温度より高温の流体が循環される請求項 5記載 の混練押出成形装置。
1 2. (追加） 前記温度制御手段 （ 3 0 0 ) は、 前記固定ディスク （2 1 ) の温度を測定する温度センサ （3 0 1 ) 、 前記複数の固定ディスク （2 1 A, 2 1 B) のいずれかの温度を設定する温度設定部 （ 3 0 2 ) 、 前記温度セ ンサ （ 3 0 1 ) によって感知された測定温度と前記温度設定部 （ 3 0 2 ) によって設定された温度とを比較する比較部 （ 3 0 3 ) 、 この比較部
( 3 0 3 ) によって比較された温度差に基づいて前記流体供給手段 （ 1 0 0 1 1 0 ) の流速を調節する指合部 （ 3 0 4 ) を有する請求項 5記載の混練 押出成形装置。
^正された屈戟 (条約第 19条） 条約 1 9条に基づく説明書
当初請求項第 7項の発明である、 第 1固定ディスク及び第 2固定ディスク にそれぞれに設けられた第 1流路及び第 2流路、 さらに、 これら第 1流路及 び第 2流路の連通の状態は、 今回の調査で掲げられたいずれの引例にも開示 されておらず、 示唆もないため、 この特徴を当初請求項第 5項に追加し、 新 規性、 且つ、 進歩性のある発明とした。
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