特許 7689223 密閉式混練機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-05-28

(45)【発行日】2025-06-05

(54)【発明の名称】密閉式混練機

(51)【国際特許分類】

   B29B 7/28 20060101AFI20250529BHJP

   F16N 7/38 20060101ALI20250529BHJP

   F16N 29/04 20060101ALI20250529BHJP

   F16J 15/34 20060101ALI20250529BHJP

   F16J 15/28 20060101ALI20250529BHJP

   B29B 7/20 20060101ALI20250529BHJP

   B29B 7/22 20060101ALI20250529BHJP

【ＦＩ】

B29B7/28

F16N7/38 B

F16N7/38 F

F16N29/04

F16J15/34 H

F16J15/28

B29B7/20

B29B7/22

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2024040124

(22)【出願日】2024-03-14

【審査請求日】2025-01-24

(73)【特許権者】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】110004303

【氏名又は名称】弁理士法人三協国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】財前 賢吾

(72)【発明者】

【氏名】田中 雄介

【審査官】岸 智章

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０７８２９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第５３５６０４５（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特許第６５２６４３９（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｂ ７／２８

Ｆ１６Ｎ ７／３８

Ｆ１６Ｎ ２９／０４

Ｆ１６Ｊ １５／３４

Ｆ１６Ｊ １５／２８

Ｂ２９Ｂ ７／２０

Ｂ２９Ｂ ７／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被混練物を収容するチャンバを内部に有するケーシングと、
前記チャンバの外部に延びるロータ軸部と前記チャンバの内部に配置される混練翼部とを含み、回転することで前記被混練物を前記チャンバ内で混練する混練ロータと、
前記ケーシングに昇降可能に設けられ、前記チャンバに投入された前記被混練物を押し込むウェイトと、
前記チャンバ内の前記被混練物が前記チャンバの外部に漏出することを防止する漏出防止部と、
前記漏出防止部に潤滑油を供給する潤滑油供給機構と、を備え、
前記漏出防止部は、前記ロータ軸部を囲むように前記ケーシングに取り付けられた固定側シール部材と、前記固定側シール部材に対向するように前記ロータ軸部に取り付けられ、前記固定側シール部材に対して摺動しながら回転可能な回転側シール部材と、を含み、
前記潤滑油供給機構は、前記被混練物を前記チャンバの内部に取り込む材料取込期間において、前記漏出防止部に供給する潤滑油の供給量を増加させる、密閉式混練機。

【請求項2】

前記材料取込期間において、前記固定側シール部材と前記回転側シール部材との間に加える圧力を増加させるシール加圧機構を、さらに備える、請求項１に記載の密閉式混練機。

【請求項3】

前記材料取込期間は、前記被混練物を前記チャンバに投入後、前記ウェイトが所定の下限位置に到達するまでの間のうち、前記ウェイトが前記被混練物を押し込む期間の少なくとも一部を含む、請求項１または２に記載の密閉式混練機。

【請求項4】

前記固定側シール部材と前記回転側シール部材との間のシール間隔を測定するシール間隔測定部と、前記シール間隔測定部が測定した前記シール間隔が所定値以上になった際に警告を出す材料漏れ警告部をさらに備える、請求項１または２に記載の密閉式混練機。

【請求項5】

前記固定側シール部材と前記回転側シール部材との間のシール間隔を測定するシール間隔測定部をさらに備え、
前記シール間隔測定部が測定した前記シール間隔が所定値以上になった際に、前記シール加圧機構は、前記固定側シール部材と前記回転側シール部材との間に加える圧力をさらに増加する、請求項２に記載の密閉式混練機。

【請求項6】

前記シール加圧機構は、前記固定側シール部材を前記回転側シール部材に向かって押し付ける押付部を有し、
前記潤滑油供給機構は、前記固定側シール部材を貫通し、前記固定側シール部材と前記回転側シール部材との間に潤滑油を供給する注油口を有し、
前記注油口は、前記固定側シール部材のうち前記押付部よって押圧される部位付近に形成されている、請求項２に記載の密閉式混練機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、密閉式混練機の漏出防止部に供給される潤滑油の供給に関する。

【背景技術】

【0002】

ゴム、プラスチックなどの被混練物を各種添加剤とともに混練する密閉式混練機が知られている。特許文献１には、このような密閉式混練機として、チャンバと、一対の混練ロータとを、有するものが開示されている。チャンバは、混練室を形成し、一対の混練ロータは、混練室に並んで配置されて回転する。一対の混練ロータとチャンバとの間で被混練物にせん断力が付与され、前記被混練物が混練される。

【0003】

また、特許文献１に記載された技術では、混練ロータとチャンバとの間の漏出防止部（シール部ともいう）に潤滑油を供給する潤滑油供給機構を備え、被混練物の混練中に漏出防止部の温度を測定し、測定された温度に基づいて潤滑油の供給量を調整している。

【0004】

また、特許文献２に記載された技術では、混練ロータとチャンバとの間の漏出防止部に潤滑油を供給する潤滑油供給装置を備え、漏出防止部に供給される潤滑油の供給量を、混練ロータの回転数に応じて調整している。

【0005】

また、特許文献３に記載された技術では、混練ロータと一体に回転する回転側シール部材と、混練ロータのロータ軸を回転自在に貫挿するリング状の固定側シール部材と、を備え、固定側シール部材と回転側シール部材との間に潤滑油を供給する潤滑油供給機構をさらに備えている。

【0006】

また、特許文献４に記載された技術では、混練ロータとチャンバとの間の漏出防止部に潤滑油を供給する潤滑油供給機構を備え、チャンバから被混練物を取り出した待機モード中は、チャンバ内に被混練物がある場合に比べて、潤滑供給機構から供給される潤滑油の供給量を少なくしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０２１－９８３１６号公報

【文献】特許第６５２６４３９号

【文献】特許第５３５６０４５号

【文献】特開２０１６－７８２９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

上記特許文献１～特許文献４に記載の混練機は、何れも混練ロータとチャンバとの間の漏出防止部に潤滑油を供給することで、漏出防止部の摩耗を抑制している。ところで、環境や運用コストの観点から、漏出防止部に供給される潤滑油の供給量を少なくすることが望ましい。これに対して、例えば特許文献１に記載の技術では、漏出防止部に常に一定の押付圧がかかるため、押付圧が必要ない条件のときでも漏出防止部の摩耗を抑制するために所定量以上の潤滑油を供給し続ける必要がある。また、特許文献２に記載の技術では、混練ロータの最大回転数の５０％に到達するまでの期間に潤滑油の供給量を低減することは記載されているものの、被混練物を混練する一連の混練工程の中で潤滑油の供給量を低減することについて何ら考慮されていない。また、特許文献４には、チャンバから被混練物を取り出した待機モード中に潤滑油の供給量を低減することが記載されているものの、被混練物を混練する一連の混練工程の中で潤滑油の供給量を低減することについて何ら考慮されていない。なお、特許文献３には、潤滑油の供給量を調整することについて何ら記載されていない。

【0009】

本発明の目的は、漏出防止部の摩耗を低減しつつ当該漏出防止部に供給される潤滑油の供給量を低減できる、密閉式混練機を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明者らは、上記課題に対して鋭意検討を行い、被混練物をチャンバの内部に取り込む材料取込期間は、被混練物の混練工程における他の期間に比べて漏出防止部から被混練物が漏出しやすい一方で、材料取込期間以外の他の期間は、被混練物が漏出防止部から漏出しにくく潤滑油の供給量が少なくても済むことを発見し、本発明に至った。

【0011】

第１の態様にかかる密閉式混練機は、被混練物を収容するチャンバを内部に有するケーシングと、前記チャンバの外部に延びるロータ軸部と前記チャンバの内部に配置される混練翼部とを含み、回転することで前記被混練物を前記チャンバ内で混練する混練ロータと、前記ケーシングに昇降可能に設けられ、前記チャンバの投入された前記被混練物を押し込むウェイトと、前記チャンバ内の前記被混練物が前記チャンバの外部に漏出することを防止する漏出防止部と、前記漏出防止部に潤滑油を供給する潤滑油供給機構と、を備え、前記漏出防止部は、前記ロータ軸部を囲むようにケーシングに取り付けられた固定側シール部材と、前記固定側シール部材に対向するように前記ロータ軸部に取り付けられ、前記固定側シール部材に対して摺動しながら回転可能な回転側シール部材と、を含み、前記潤滑油供給機構は、前記被混練物を前記チャンバの内部に取り込む材料取込期間において、前記漏出防止部に供給する潤滑油の供給量を増加させる。

【0012】

第１の態様によれば、漏出防止部から被混練物が漏出しやすい材料取込期間において、漏出防止部に供給する潤滑油の供給量を増加させるため、漏出防止部からの被混練物の漏出を抑制しつつ漏出防止部の摩耗を低減することができる。また、材料取込期間以外の期間は、材料取込期間に比べて被混練物が漏出しにくいため、この期間に漏出防止部に供給する潤滑油の供給量を少なくすることで、潤滑油の供給量を低減することができる。

【0013】

第２の態様は、第１の態様にかかる密閉式混練機において、さらに次の特徴を備えることが望ましい。すなわち、第２の態様にかかる密閉式混練機は、前記材料取込期間において前記固定側シール部材と前記回転側シール部材との間に加える圧力を増加させるシール加圧機構を、さらに備える。第２の態様によれば、材料取込期間は、被混練物が漏出防止部から漏出しやすいため、材料取込期間において、シール加圧機構によって固定側シール部材と回転側シール部材との間に加える圧力を増加させることで、被混練物の漏出防止部からの漏出を抑制できる。また、材料取込期間は、他の期間に比べて漏出防止部に供給される潤滑油の供給量が増加するため、固定側シール部材と回転側シール部材との間の圧力が増加しても、漏出防止部の摩耗を低減することができる。

【0014】

第３の態様は、第１または第２の態様にかかる密閉式混練機において、さらに次の特徴を備えること望ましい。すなわち、第３の態様にかかる密閉式混練機では、前記材料取込期間は、前記被混練物を前記チャンバに投入後、前記ウェイトが所定の下限位置に到達するまでの間のうち、前記ウェイトが前記被混練物を押し込む期間の少なくとも一部を含む。第３の態様によれば、被混練物をチャンバに投入後、ウェイトが所定の下限位置に到達するまでの期間のうち、ウェイトが被混練物を押し込む期間において被混練物が漏出防止部から最も漏出しやすいため、材料取込期間は、上記期間の少なくとも一部を含むことで、被混練物の混練工程における漏出防止部への潤滑油の供給量を適切な配分にし、混練工程における潤滑油の供給量を低減することができる。

【0015】

第４の態様は、第１～第３の態様の何れか１にかかる密閉式混練機において、さらに次の特徴を備えることが望ましい。すなわち、第４の態様にかかる密閉式混練機では、前記固定側シール部材と前記回転側シール部材との間のシール間隔を測定するシール間隔測定部と、前記シール間隔測定部が測定した前記シール間隔が所定値以上になった際に警告を出す材料漏れ警告部を、さらに備える。固定側シール部材と回転側シール部材との間のシール間隔が大きくなると被混練物が漏出防止部から漏出する虞がある。これに対して、第４の態様によれば、シール間隔が所定値以上になった際に材料漏れ警告部から警告が出されることで、被混練物の漏出の予兆を検知することができる。

【0016】

第５の態様は、第２～第４の態様の何れか１にかかる密閉式混練機において、さらに次の特徴を備えることが好ましい。すなわち、第５の態様にかかる密閉式混練機では、前記固定側シール部材と前記回転側シール部材との間のシール間隔を測定するシール間隔測定部をさらに備え、前記シール間隔測定部が測定した前記シール間隔が所定値以上になった際に、前記シール加圧機構は、前記固定側シール部材と前記回転側シール部材との間に加える圧力をさらに増加する。第５の態様によれば、シール間隔に基づいて漏出防止部から被混練物が漏出する虞があることを検知すると、固定側シール部材と回転側シール部材との間の圧力をさらに増加させるため、被混練物の漏出を抑制することができる。

【0017】

第６の態様は、第２または第５の態様にかかる密閉式混練機において、前記シール加圧機構は、前記固定側シール部材を前記回転側シール部材に向かって押し付ける押付部を有し、前記潤滑油供給機構は、前記固定側シール部材を貫通し、前記固定側シール部材と前記回転側シール部材との間に潤滑油を供給する注油口を有し、前記注油口は、前記固定側シール部材のうち前記押付部よって押圧される部位付近に形成されている。第６の態様によれば、固定側シール部材および回転側シール部材のうち摩耗しやすい部位に集中して潤滑油が供給されるため、潤滑油が効率よく供給されることとなり、潤滑油の供給量を一層少なくすることができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、漏出防止部の摩耗を低減しつつ漏出防止部に供給される潤滑油の供給量を低減できる、密閉式混練機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の一実施形態に係る密閉式混練機の断面図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る密閉式混練機の漏出防止部を示す正面図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る密閉式混練機の漏出防止部への給油構造を模式的に示す斜視図である。

【図4】被混練物の混練工程におけるウェイトの位置の変化を説明するタイムチャートである。

【図5】混練工程における潤滑油の供給量および押付圧の変化を説明するタイムチャートである。

【図6】材料取込期間において被混練物の漏出が発生した場合および発生しなかった場合のシール間隔の挙動を説明するタイムチャートである。

【図7】被混練物の混練工程における電子制御装置の制御作動を説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0020】

［全体構造］
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る混練機１（密閉式混練機）について説明する。図１は、本実施形態に係る混練機１の断面図である。図２は、混練機１の漏出防止部１００を示す正面図である。図３は、混練機１の漏出防止部１００への給油構造を模式的に示す斜視図である。

【0021】

図１を参照して、混練機１は、一対の混練ロータ２と、ケーシング３と、チャンバ４と、ウェイト５と、ドロップドア６と、を備える。チャンバ４は、ケーシング３内に形成され、高分子材料などからなる被混練物を内部に収容するための空間部である。

【0022】

一対の混練ロータ２は、回転することで被混練物をチャンバ４内で混練する。各混練ロータ２は、ロータ軸部２Ａと、混練翼部２Ｂとを有する。ロータ軸部２Ａは、チャンバ４の外部に延びるとともに、ケーシング３に回転可能に支持されている。混練翼部２Ｂは、チャンバ４の内部に配置され、ロータ軸部２Ａから径方向外側に突設された翼部である。混練翼部２Ｂは、回転によって被混練物にせん断力を付与する。

【0023】

ケーシング３の内面壁は、図１に示す縦断面でまゆ型形状に形成されており、このケーシング３のうち図１の紙面と直交する方向の両側面には、図２に示すようにエンドプレート８がそれぞれ接合されている。この結果、左右一対の混練室４ａを含むチャンバ４が、被混練物を内部に収容できるように形成されている。

【0024】

また、ケーシング３の上側中央部には、被混練物をチャンバ４に投入する投入口３ａが形成されている。そして、ケーシング３の投入口３ａには、チャンバ４に投入された被混練物をチャンバ４の混練室４ａ内に押し込むウェイト５が昇降可能に設けられている。一方、チャンバ４の下側中央部には、所望の混練状態となった被混練物を外部に排出できるように、排出口３ｂが形成されているとともに、この排出口３ｂを開閉するドロップドア６が設けられている。そして、これらウェイト５およびドロップドア６は、混練時にケーシング３に密接することによって、チャンバ４の内壁面の一部を構成するようになっている。

【0025】

ウェイト５は、実線で示す下限位置Ｐｌｏｗと二点鎖線で示す上限位置Ｐｈｉとの間を昇降可能に構成されている。上限位置Ｐｈｉは、ウェイト５が上昇可能な上限の位置であり、ウェイト５が上限位置Ｐｈｉに移動すると、投入口３ａが開口して投入口３ａからチャンバ４内に被混練物を投入可能になる。下限位置Ｐｌｏｗは、ウェイト５が降下可能な下限の位置であり、ウェイト５が下限位置Ｐｌｏｗまで降下すると、被混練物が混練室４ａ内に密閉状態で充填される。ウェイト５は、例えばシリンダ機構、ボールねじなどによって昇降可能に構成されてもよく、他の機構によって昇降可能に構成されていてもよい。

【0026】

［漏出防止部の構造］
混練機１は、図２および図３に示す漏出防止部１００を更に備える。漏出防止部１００は、チャンバ４の混練室４ａ内に充填された被混練物が、混練ロータ２の端部から混練室４ａの外部へ漏出することを防止するためのダストシール（シール部）として機能する。

【0027】

漏出防止部１００は、回転側シール部材９と、固定側シール部材１０と、複数の冷却水配管１６と、複数の潤滑油配管１８と、ヨーク２０と、一対のヨークピン２１と、ヨーク鋲２２と、油圧シリンダ２３と、を有する。更に、混練機１は、漏出防止部１００に潤滑油を供給する潤滑油供給機構５０を有する（図３参照）。

【0028】

固定側シール部材１０は、リング形状を有し、ロータ軸部２Ａを囲むようにケーシング３に取り付けられている。回転側シール部材９は、リング形状を有し、固定側シール部材１０に対向するようにロータ軸部２Ａに取り付けられている。回転側シール部材９は、固定側シール部材１０に対して摺動しながらロータ軸部２Ａと一体で回転可能とされている。換言すれば、回転側シール部材９が回転するのに対し、固定側シール部材１０は回転しない。そして、回転側シール部材９および固定側シール部材１０は、互いに対向するリング状の対向面（摺動面、シール面）を有する。

【0029】

固定側シール部材１０は、被混練物や潤滑油を外部に漏出させないように、その混練ロータ２側において不図示のシールリングを介してエンドプレート８に液密状態に嵌合されている。また、図２に示すように、エンドプレート８には、冷却水配管１６および潤滑油配管１８がそれぞれ接続されており、冷却水配管１６に冷却水が流入されることにより固定側シール部材１０が冷却される。また、図３の潤滑油供給機構５０から各潤滑油配管１８に潤滑油が流入されることによって、固定側シール部材１０および回転側シール部材９の各々の対向面が互いに摺動する摺動部１４に潤滑油が供給される。

【0030】

ここで、回転側シール部材９および固定側シール部材１０の各対向面は、例えば、硬質肉盛金属により形成されている。なお、これらの対向面に適用できる材料としては、各種鋼、銅合金の他、セラミックスや焼結カーボンなどの油含浸していない材料、砲金や鋳鉄、焼結金属などの油含浸金属を挙げることができる。

【0031】

ヨーク２０は、油圧シリンダ２３の作動力を、固定側シール部材１０に伝えるための板材であり、一方の端部に油圧シリンダ２３が取り付けられ、二股に分かれた他方の端部にはそれぞれヨークピン２１が取り付けられている。また、ヨーク２０の二股に分かれる部分（ヨーク２０のほぼ中心部分）にはヨーク鋲２２が貫挿され、このヨーク鋲２２を支点としてヨーク２０が揺動する。また、ヨーク鋲２２は前記エンドプレート８に固設されており、ヨーク鋲２２においてヨーク２０がエンドプレート８に支持されている。また、２つのヨークピン２１の先端部は、固定側シール部材１０のうちロータ軸部２Ａ外側の端面に形成された穴にそれぞれ嵌められている。

【0032】

固定側シール部材１０は、ヨーク２０の二股に分かれた端部にそれぞれ取り付けられたヨークピン２１により、その回転が防止される。なお、油圧シリンダ２３により、ヨーク２０を介してヨークピン２１が固定側シール部材１０に押し付けられることによって、固定側シール部材１０の回転はより確実に防止される。また、固定側シール部材１０は、ヨークピン２１を介して回転側シール部材９に向かって押し付けられることで、固定側シール部材１０と回転側シール部材９との間の摺動部１４から被混練物が漏出することが抑制される。なお、ヨークピン２１が、本発明の固定側シール部材を回転側シール部材に向かって押し付ける押付部に対応する。

【0033】

油圧シリンダ２３は、図略のシリンダ本体およびピストンロッドを有し、その内部に作動油の給排を受けることで、前記ピストンロッドが直線運動するリニアアクチュエータである。上記ヨーク２０、一対のヨークピン２１、ヨーク鋲２２、および油圧シリンダ２３を含んで、固定側シール部材１０と回転側シール部材９との間に押付圧Ｐｓを付与する押付機構４８（シール加圧機構）が構成される。

【0034】

油圧シリンダ２３のシリンダ内における作動油の油圧は、油圧制御弁２４によって調整可能とされている。油圧制御弁２４は、油圧発生装置２６によって発生させられた油圧を元圧にして、油圧シリンダ２３に供給される作動油の油圧を制御する。油圧制御弁２４は、電子制御装置２８から出力される油圧信号に基づいて作動油の油圧を制御する。

【0035】

電子制御装置２８は、図略の中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、図略のＲＯＭおよびＲＡＭ等の記憶装置と、を含むコンピュータで構成され、例えば油圧シリンダ２３に供給される作動油の油圧制御を含む各種処理を実行する。電子制御装置２８には、ポジションセンサ３０によって検出されるウェイト５の位置であるウェイトポジションＰｏ表す信号、押付圧検出センサ３２によって検出される固定側シール部材１０と回転側シール部材９との間に加えられる押付圧Ｐｓ（シール圧）を表す信号、渦電流センサ３４によって測定される固定側シール部材１０と回転側シール部材９との間のシール間隔Ｓを表す信号などの各種信号が入力される。押付圧検出センサ３２は、油圧シリンダ２３の作動油の油圧を検出し、その油圧に基づいて前記押付圧Ｐｓを算出するものであってもよい。なお、渦電流センサ３４は、本発明のシール間隔を測定するシール間隔測定部に対応する。

【0036】

図３に示すように、潤滑油供給機構５０は、モータ５１と、給油機構５２と、潤滑油タンク５３と、油量調整機構５４と、コントローラ６０とを有する。

【0037】

給油機構５２は、クランクシャフト５２Ａと、当該クランクシャフトの３つのクランク部にそれぞれ接続された３つの吐出シリンダ５２Ｂ（プランジャ）と、を有する。モータ５１は、コントローラ６０からの指令信号を受けて回転し、給油機構５２内のクランクシャフト５２Ａを回転させる。各吐出シリンダ５２Ｂは、プランジャポンプに相当し、潤滑油タンク５３から潤滑油を吸引し、前記クランクシャフト５２Ａの回転に伴って前記潤滑油を漏出防止部１００に向かって吐出する。この際、図２の潤滑油配管１８を通じて潤滑油が供給され、固定側シール部材１０に形成された注油口１８Ａに前記潤滑油が流入する。また、注油口１８Ａは固定側シール部材１０を貫通して回転側シール部材９との間の摺動部１４に連通している。これにより、潤滑油が、注油口１８Ａを経由して摺動部１４に供給される。この結果、摺動部１４に潤滑油層Ｗ（図３）が形成される。なお、前記クランクシャフト５２Ａの３つのクランク部は、回転方向に沿って１２０度間隔に配置されており、互いに等間隔の位相差が設定されている。

【0038】

油量調整機構５４は、給油機構５２のクランクシャフト５２Ａが１回転する際の、吐出シリンダ５２Ｂのピストンのストロークを調整するものであり、この結果、各吐出シリンダ５２Ｂからの潤滑油の吐出量が調整される。油量調整機構５４は、作業者によって操作されてもよいし、コントローラ６０から受ける指令信号に応じて、前記ピストンのストロークを調整するものでもよい。

【0039】

図３に示すように、本実施形態では、固定側シール部材１０に形成された３箇所の注油口１８Ａから固定側シール部材１０と回転側シール部材９との間の摺動部１４に潤滑油が供給される。この際、潤滑油供給機構５０のクランクシャフトの３つのクランク部の位相差によって、各注油口１８Ａに潤滑油が順に供給される。

【0040】

潤滑油供給機構５０は、回転側シール部材９と固定側シール部材１０との間の摺動部１４に潤滑油を間欠的に供給するように、潤滑油の供給動作と停止動作とを周期的に繰り返す。これにより、摺動部１４に潤滑油を連続して供給し続ける場合に比べて、摺動部１４に供給される潤滑油の全体の供給量Ｒを減らしつつ、摺動部１４に必要なシール間隔Ｓ（油膜厚み）を安定して維持することができる。この結果、潤滑油の供給量Ｒが減少することによって、廃油による環境への影響が少なくなり、混練機１のランニングコストを低減することも可能になる。さらに、本実施形態では、潤滑油供給機構５０によって潤滑油を間欠的に供給するため、パルス的な供給作用によって摺動部１４における瞬間的な油の流出を防止することが可能になり、より潤滑効果を高めることができる。

【0041】

また、図３に示すように、前記３箇所の注油口１８Ａのうちの２箇所の注油口１８Ａは、固定側シール部材１０のうちヨークピン２１によって押圧される部位付近に形成されている。これにより、回転側シール部材９および固定側シール部材１０の間の摺動部１４のうち摩耗しやすい部位に集中して潤滑油が供給されるため、潤滑油の供給量Ｒを一層少なくすることも可能になる。なお、ヨークピン２１によって押圧される部位付近の定義の一例として、周方向における２つのヨークピン２１の中点に対して、注油口１８Ａと前記中点との周方向における距離よりも、注油口１８Ａとヨークピン２１との周方向における距離の方が小さい場合を例示することができる。また、注油口１８Ａとヨークピン２１との周方向における距離が、前記中点とヨークピン２１との周方向における距離の３０％以下、好ましくは２０％以下、さらに好ましくは１０％以下となるように、注油口１８Ａが配置される。

【0042】

上記のように、漏出防止部１００は、潤滑油供給機構５０を介して回転側シール部材９と固定側シール部材１０との間の摺動部１４に潤滑油を供給しつつ、押付機構４８によって固定側シール部材１０を回転側シール部材９に向かって押圧する。これにより、回転側シール部材９と固定側シール部材１０との間の押付圧Ｐｓ（シール圧）を、被混練物の漏出が抑制される値とすることで、漏出防止部１００からの被混練物の漏出を抑制できる。

【0043】

次に、被混練物の混練工程について説明する。図４は、被混練物の混練工程におけるウェイト５の位置であるウェイトポジションＰｏの位置を説明するタイムチャートである。図４において、横軸は時間ｔ［ｓｅｃ］を示し、縦軸はウェイト５の上下方向の位置であるウェイトポジションＰｏ［ｍｍ］を示している。

【0044】

図４に示す期間Ａは、チャンバ４内に被混練物を投入する期間である。期間Ａにおいて、ウェイト５が上限位置Ｐｈｉに位置することで、被混練物をチャンバ４内に投入することができる。このとき、フィラーなどの添加剤が適宜添加されてもよい。期間Ｂは、チャンバ４内に被混練物を投入した後、ウェイト５が降下を開始した時点からウェイト５が下限位置Ｐｌｏｗに到達するまでの期間、すなわち被混練物を混練室４ａ内に取り込む材料取込期間である。期間Ｃは、材料取込後にウェイト５を一時的に上昇させるウェイト上下期間である。期間Ｄは、チャンバ４の混練室４ａ内で被混練物を混練する材料混練期間である。期間Ｅは、ドロップドア６を外してチャンバ４内の被混練物を取り出す材料排出期間である。

【0045】

期間Ａにおいてチャンバ４に被混練物が投入された直後は、ウェイト５が上限位置Ｐｈｉに位置している。このとき、被混練物の充填量がチャンバ４の混練室４ａの容量よりも大きく、被混練物が投入口３ａ付近まで溢れた状態になる。期間Ｂでは、ウェイト５が上限位置Ｐｈｉから降下し、ウェイト５が被混練物を混練室４ａ内に向かって押し込む。期間Ｃにおいてウェイト５が一時的に上昇して下限位置Ｐｌｏｗまで降下した後、期間Ｄにおいて被混練物が混練される。期間Ｂから期間Ｄの間に被混練物が混練されるに従い、被混練物の容積が徐々に減少し、混練室４ａの被混練物の充填率が１００％よりも低くなる。期間Ｅでは、ウェイト５が下限位置Ｐｌｏｗに位置した状態で、ドロップドア６を外して排出口３ｂから被混練物が取り出される。

【0046】

ここで、上述した一連の混練工程のうち、被混練物をチャンバ４の混練室４ａ内に取り込む材料取込期間（図４において期間Ｂに相当）において、被混練物が漏出防止部１００から漏出しやすいことが確認された。材料取込期間では、被混練物がウェイト５によって混練室４ａ内に押し込まれる。被混練物をチャンバ４に投入した直後は、被混練物が混練室４ａの容積よりも容量が大きくなり、被混練物の混練室４ａに対する充填率が１００％を超えた状態になる。従って、材料取込期間のウェイト５が降下する過渡期において、ウェイト５が被混練物を押し込む。このとき、被混練物がウェイト５によって押圧されることで、被混練物に外側に向かう力が発生する。この力が固定側シール部材１０と回転側シール部材９との間に加わる押付圧Ｐｓよりも大きくなることで、被混練物が漏出防止部１００から漏出しやすくなると考えられる。

【0047】

材料取込期間における被混練物の漏出を抑制するには、漏出防止部１００の回転側シール部材９と固定側シール部材１０との間の摺動部１４に加える押付圧Ｐｓを増加させる必要がある。一方で、前記押付圧Ｐｓを増加させると摺動部１４が摩耗しやすくなる。これに対して、電子制御装置２８は、材料取込期間において、他の期間に比べて摺動部１４に加える押付圧Ｐｓを増加させる。さらに、電子制御装置２８は、潤滑油供給機構５０から漏出防止部１００に供給する潤滑油の供給量Ｒを前記他の期間に比べて増加させる。なお、上記他の期間は、図４における期間Ａ、期間Ｃ～期間Ｅに該当する。

【0048】

電子制御装置２８は、漏出防止部１００の固定側シール部材１０と回転側シール部材９との間の摺動部１４に加える押付圧Ｐｓを制御する押付圧制御部８０、および、潤滑油供給機構５０から漏出防止部１００に供給する潤滑油の供給量Ｒを制御する潤滑油量制御部８２を機能的に備えている。

【0049】

押付圧制御部８０は、材料取込期間であるか否かを判定する。材料取込期間は、被混練物をチャンバ４に投入した時点から、ウェイト５が下限位置Ｐｌｏｗに到達する時点までの期間に設定されている。押付圧制御部８０は、例えばポジションセンサ３０によって検出されるウェイト５のウェイトポジションＰｏなどに基づいて、材料取込期間であるか否かを判定する。なお、材料取込期間であるか否かの判定は、潤滑油量制御部８２が行ってもよい。

【0050】

上記材料取込期間の開始時点は、例えばウェイト５が降下を始める時点であってもよく、ウェイト５が被混練物と接触する直前の所定位置まで降下した時点であってもよい。上記所定位置は、予め実験等に基づいて求めることができる。または、ウェイト５が実際に被混練物に接触した時点であってもよい。この場合には、例えばウェイト５にかかる負荷を検知するなどして、ウェイト５が被混練物に接触したか否かを判定することができる。

【0051】

また、材料取込期間の終了時点は、材料取込期間の開始時点から予め設定した所定時間が経過した時点であってもよく、ウェイト５が上昇を開始した時点としてもよい。上記所定時間は、ウェイト５が下限位置Ｐｌｏｗまで降下するのに必要な時間であり、予め実験等に基づいて求めることができる。このように、材料取込期間は、被混練物をチャンバ４に投入後、ウェイト５が下限位置Ｐｌｏｗに到達する時点の間のうち、ウェイト５が被混練物を押し込む期間の少なくとも一部を含んでいればよい。

【0052】

押付圧制御部８０は、材料取込期間であった場合、材料取込期間以外の他の期間に比べて漏出防止部１００の摺動部１４に加える押付圧Ｐｓを増加させる。具体的には、押付圧制御部８０は、油圧シリンダ２３に供給される作動油の油圧を高めることで摺動部１４に加える押付圧Ｐｓを増加させる。材料取込期間おける押付圧Ｐｓは、予め実験的または設計的に求められ、被混練物が漏出防止部１００から漏出することを抑制できる値に設定される。その結果、材料取込期間において被混練物が漏出防止部１００から漏出することが抑制される。

【0053】

また、漏出防止部１００の摺動部１４に加える押付圧Ｐｓが増加すると、前記摺動部１４が摩耗しやすくなる。これに対して、潤滑油量制御部８２は、材料取込期間において潤滑油供給機構５０から漏出防止部１００に供給する潤滑油の供給量Ｒを、材料取込期間以外の他の期間に比べて増加させる。潤滑油量制御部８２は、材料取込期間において他の期間に比べてモータ５１の回転速度を高めたり、油量調整機構５４の吐出シリンダ５２Ｂのストロークを増加したりすることで、漏出防止部１００に供給する潤滑油の供給量Ｒを増加させる。これにより、材料取込期間において摺動部１４が摩耗しやすくなるのに対して、漏出防止部１００に供給される潤滑油の供給量Ｒが増加するため、摺動部１４の摩耗が低減される。

【0054】

また、材料取込期間以外の他の期間は、材料取込期間に比べて漏出防止部１００に加える押付圧Ｐｓが小さくなる。押付圧Ｐｓが小さくなっても、材料取込期間以外の他の期間は、漏出防止部１００から被混練物が漏出しにくいため、材料取込期間と同じく被混練物の漏出が抑制される。さらに、押付圧Ｐｓが小さくなると、摺動部１４にかかる負荷が小さくなるため摺動部１４が摩耗しにくくなる。従って、他の期間において漏出防止部１００に供給する潤滑油の供給量Ｒを材料取込期間よりも低減することができ、結果的に混練工程における潤滑油の総供給量を低減することができる。

【0055】

図５は、混練工程における潤滑油の供給量Ｒ［ｃｃ／ｓ］および押付圧Ｐｓ［ＭＰａ］の変化を説明するタイムチャートである。図５において、横軸は、時間ｔ［ｓｅｃ］を示し、縦軸は、ウェイト５のウェイトポジションＰｏ［ｍｍ］、潤滑油の供給量Ｒ［ｃｃ／ｓ］、押付圧Ｐｓ［Ｎ］をそれぞれ示している。

【0056】

図５の実線で示すウェイトポジションＰｏは、前述した図４と同じであるため、その説明を省略する。破線で示す押付圧Ｐｓは、材料取込期間（期間Ｂ）において他の期間に比べて増加している。具体的には、材料取込期間以外の他の期間における押付圧Ｐｓが第２圧Ｐｓ２であるのに対して、材料取込期間では、押付圧Ｐｓが第２圧Ｐｓ２よりも高圧の第１圧Ｐｓ１となっている。なお、押付圧Ｐｓの第２圧Ｐｓ２は、例えば第１圧Ｐｓ１の１／３程度であってもよい。同じく、一点鎖線で示す潤滑油の供給量Ｒ［ｃｃ／ｓ］は、材料取込期間において他の期間に比べて増加している。具体的には、他の期間における供給量Ｒが第２油量Ｒ２であるのに対して、材料取込期間では、第２油量Ｒ２よりも多い第１油量Ｒ１となっている。なお、供給量Ｒの第２油量Ｒ２は、例えば第１油量Ｒ１の１／３程度であってもよい。

【0057】

また、混練工程における押付圧Ｐｓおよび潤滑油の供給量Ｒを、図５に示すように制御した状態で摩耗試験を行ったところ、８時間経過しても摺動部１４の摩耗量が１μｍ以下に抑えられる。このように、材料取込期間以外の他の期間において押付圧Ｐｓを低下しつつ潤滑油の供給量Ｒを減少させても、摺動部１４の摩耗が抑えることができる。

【0058】

ところで、摩耗試験において、材料取込期間において被混練物が漏出防止部１００から漏出した際には、固定側シール部材１０と回転側シール部材９との間のシール間隔Ｓが大きくなる。図６は、材料取込期間において被混練物の漏出が発生した場合および発生しなかった場合のシール間隔Ｓの挙動を説明するタイムチャートである。図６において、破線が被混練物の漏出が発生しなかった場合のシール間隔Ｓａを示し、実線が被混練物の漏出が発生した場合のシール間隔Ｓｂを示している。

【0059】

被混練物が漏出しない場合、破線で示すように、材料取込期間（期間Ｂ）においてもシール間隔Ｓａは殆ど変化することなく、シール間隔Ｓａが初期の状態を略維持している。一方、被混練物が漏出した場合、実線で示すように、材料取込期間においてシール間隔Ｓｂが変動して一時的に０．４ｍｍを超えている。すなわち、被混練物が漏出した場合、材料取込期間においてシール間隔Ｓが期間Ｂの初期値（０．０ｍｍ）に比べて０．３ｍｍ以上増加している。また、期間Ｂを過ぎると、シール間隔Ｓが収束する挙動があることを示している。このことから、シール間隔Ｓを測定すれば、被混練物の漏出の予兆を検知することができる。

【0060】

そこで、電子制御装置２８は、シール間隔Ｓに基づいて被混練物の漏出の予兆を検知する漏出予兆検知部８４を機能的に備えている。漏出予兆検知部８４は、材料取込期間において渦電流センサ３４によって随時測定されるシール間隔Ｓが予め設定されている所定値Ｓｔｈ以上になった場合、被混練物が漏出する予兆があると判定する。所定値Ｓｔｈは、予め実験的または解析的に求められ、被混練物の漏出の虞があると判断できる値に設定されている。漏出予兆検知部８４は、被混練物の漏出の予兆を検知した場合、すなわち渦電流センサ３４が測定したシール間隔Ｓが所定値Ｓｔｈ以上になった際に、警報器３６から警告音を出力させる。これにより、作業者は、被混練物の漏出の予兆があることを知ることができる。なお、警報器３６は、本発明の材料漏れ警告部に対応する。

【0061】

また、押付圧制御部８０は、被混練物の漏出の予兆を検知した場合、摺動部１４に加える押付圧Ｐｓをさらに増加する。このときの押付圧Ｐｓは、材料取込期間において設定されている第１圧Ｐｓ１よりも高圧の値となる。例えば、押付圧制御部８０は、被混練物の漏出の予兆を検出した場合、随時測定されるシール間隔Ｓと所定値Ｓｔｈとの差分（＝｜Ｓ－Ｓｔｈ｜）を偏差とするフィードバック制御を実行することで、押付圧Ｐｓを増加側に補正する。これにより、シール間隔Ｓに応じて押付圧Ｐｓが適切に調整され、被混練物の漏出を確実に抑制することができる。

【0062】

図７は、混練工程における電子制御装置２８の制御作動を説明するフローチャートである。図７のフローチャートは、被混練物の混練工程中に摺動部１４に加えられる押付圧Ｐｓおよび潤滑油の供給量Ｒを調整する制御を説明している。このフローチャート中は、混練工程中に繰り返し実行される。

【0063】

被混練物の混練が開始されると、電子制御装置２８は、材料取込期間であるか否かを判定する（Ｓ１０）。材料取込期間でない場合（Ｓ１０においてＮｏ）、電子制御装置２８は、押付圧Ｐｓを材料取込期間以外の他の期間において設定されている第２圧Ｐｓ２に制御する（Ｓ６０）。さらに、電子制御装置２８は、潤滑油の供給量Ｒを材料取込期間以外の期間において予め設定されている第２油量Ｒ２に制御する（Ｓ６０）。一方、電子制御装置２８は、材料取込期間であった場合（Ｓ１０においてＹｅｓ）、押付圧Ｐｓを他の期間よりも増加させる（Ｓ２０）。具体的には、電子制御装置２８は、押付圧Ｐｓを第２圧Ｐｓ２よりも高圧の第１圧Ｐｓ１に制御する。さらに、電子制御装置２８は、潤滑油の供給量Ｒを他の期間よりも増加させる（Ｓ２０）。具体的には、電子制御装置２８は、供給量Ｒを第２油量Ｒ２よりも多い第１油量Ｒ１に制御する。次いで、電子制御装置２８は、シール間隔Ｓが予め設定されている所定値Ｓｔｈ以上になったか否かを判定する（Ｓ３０）。シール間隔Ｓが所定値Ｓｔｈ未満であった場合（Ｓ３０においてＮｏ）、電子制御装置２８は、押付圧Ｐｓを第１圧Ｐｓ１で維持するとともに、供給量Ｒを第１油量Ｒ１で維持する。一方、シール間隔Ｓが所定値Ｓｔｈ以上であった場合（Ｓ３０においてＹｅｓ）、電子制御装置２８は、シール間隔Ｓに応じて押付圧Ｐｓをさらに増加する制御を実行する（Ｓ４０）。これに併せて、潤滑油供給量をさらに増加させてもよい。また、警報器３６から警告音を出すこともできる。次いで、電子制御装置２８は、材料取込期間以外の他の期間になったかを判定する（Ｓ５０）。現時点において材料取込期間である場合（Ｓ５０においてＮｏ）、電子制御装置２８は、Ｓ３０に戻って材料取込期間における制御を継続して実行する。一方、材料取込期間以外の期間になった場合（Ｓ５０においてＹｅｓ）、電子制御装置２８は、押付圧Ｐｓを第２圧Ｐｓ２に制御するとともに、潤滑油の供給量Ｒを第２油量Ｒ２に制御する（Ｓ６０）。

【0064】

［効果］
以上説明したように、混練工程において、他の期間に比べて被混練物が漏出しやすい材料取込期間において、固定側シール部材１０と回転側シール部材９との間の摺動部１４に加える押付圧Ｐｓを増加させることで、被混練物の漏出を抑制する。また、材料取込期間において、潤滑油の供給量Ｒを併せて増加させることで、材料取込期間に押付圧Ｐｓが増加しても漏出防止部１００の摩耗を低減する。一方で、材料取込期間以外の他の期間は、材料取込期間に比べて押付圧Ｐｓが小さくしても被混練物が漏出しにくいことから、押付圧Ｐｓが材料取込期間よりも低圧に制御される。これに応じて潤滑油の供給量Ｒについても材料取込期間よりも低減することで、混練工程における潤滑油の総供給量を低減することができる。

【0065】

また、固定側シール部材１０と回転側シール部材９とのシール間隔Ｓが所定値Ｓｔｈ以上になった際に、警報器３６から警告が出されることで、被混練物の漏出の予兆を検知できる。さらに、シール間隔Ｓが所定値Ｓｔｈ以上になった際に、押付圧Ｐｓをさらに増加するため、被混練物の漏出の予兆を検知した際には、押付圧Ｐｓをさらに増加することで被混練物の漏出を抑制することができる。この際に、潤滑油供給量をさらに増加すると、被混練物の漏出を一層抑制することができる。

【0066】

［変形例］
上記実施の形態では、押付機構４８は、油圧シリンダ２３によってヨーク２０を揺動させるものであったが、必ずしも油圧シリンダ２３に限定されない。例えば、押付機構４８は、油圧シリンダ２３に代わって、空気圧シリンダが用いられてもよい。また、ボールねじを介してヨーク２０を揺動させたり、バネによってヨーク２０を揺動させたりするなど、ヨーク２０を揺動させる機構としてシリンダ以外の装置が使用されてもよい。

【0067】

また、上記実施の形態では、押付機構４８は、ヨーク２０を介して固定側シール部材１０を回転側シール部材９に向かって押し付けるものであったが、本発明は、必ずしもヨーク２０を必要としない。具体的には、押付機構４８は、油圧シリンダ（または空気圧シリンダ）、ボールねじ、バネなどによって固定側シール部材１０を直接押し付ける構造であってもよい。

【0068】

また、上記実施の形態では、ヨーク２０は、ヨークピン２１を介して２点で固定側シール部材１０を押し付けていたが、固定側シール部材１０を押し付ける部位の数は２点に限定さない。例えば、ヨーク２０は、３点で固定側シール部材１０を押し付けるように構成されてもよい。

【0069】

また、上記実施の形態では、固定側シール部材１０に３つの注油口１８Ａが形成されていたが、注油口１８Ａの数はこれに限定されない。例えば、ヨーク２０のヨークピン２１近傍に２つの注油口１８Ａが形成されるものでもよく、４つ以上の注油口１８Ａが形成されてもよい。

【0070】

また、上記実施の形態では、材料取込期間におけるシール間隔Ｓと所定値Ｓｔｈとの偏差に基づいて押付圧Ｐｓをフィードバック制御していたが、本発明は、必ずしもこれに限定されない。例えばシール間隔Ｓに対する押付圧Ｐｓの関係マップを予め記憶し、材料取込期間中は、その関係マップを参照して押付圧Ｐｓを決定するものであってもよい。

【0071】

さらに、上記実施の形態では、期間Ｃでウェイト５を一時的に上限位置Ｐｈｉまで上昇させているが、必ずしも上限位置Ｐｈｉまで上昇させる必要はなく、期間Ａ～期間Ｅ以外の工程を付加してもよい。また、上記実施の形態では、図５に示すように期間Ｄおよび期間Ｅの押付圧Ｐｓと潤滑油供給量Ｒとを同じ値としているが、各期間に適した値に変更してもよい。

【符号の説明】

【0072】

１：混練機（密閉式混練機）
２：混練ロータ
２Ａ：ロータ軸部
２Ｂ：混練翼部
３：ケーシング
４：チャンバ
５：ウェイト
９：回転側シール部材
１０：固定側シール部材
１８Ａ：注油口
２１：ヨークピン（押付部）
３４：渦電流センサ（シール間隔測定部）
３６：警報器（材料漏れ警告部）
４８：押付機構（シール加圧機構）
５０：潤滑油供給機構
１００：漏出防止部

【要約】

【課題】漏出防止部の摩耗を低減しつつ、当該漏出防止部に供給される潤滑油の供給量を低減できる、密閉式混練機を提供する。
【解決手段】漏出防止部１００から被混練物が漏出しやすい材料取込期間において、漏出防止部１００に供給する潤滑油の供給量Ｒを増加させるため、漏出防止部１００からの被混練物の漏出を抑制しつつ漏出防止部の摩耗を低減することができる。また、材料取込期間以外の期間は、材料取込期間に比べて被混練物が漏出しにくいため、この期間において漏出防止部１００に供給する潤滑油の供給量Ｒを少なくすることで、潤滑油の供給量Ｒを低減することができる。
【選択図】図６

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】