JP5686345B2 - 土練装置 - Google Patents

Description

本発明は、粘土を混練する土練装置に関する。

従来より、粘土を混練して陶器等の製造に適した状態にする土練装置が用いられている。陶器等の製造に使用される粘土では、内部に空気が残存すると、素焼きの段階でひびや割れが生じてしまう。そのため、土練装置では、様々な工夫がなされている。例えば、特開平７−２１４５３７号公報の土練機では、真空吸引装置を用いて混練室から空気が吸引される。また、図６では、粘土を効率よく循環させるために、吸引パイプが蓋の頂上よりも後方側に備えられる。

米国特許第５，７１６，１３０号明細書の土練装置では、筒状容器に真空室が接続される。シャフトは、真空室から筒状容器に向かって配置される。シャフトは、真空室と筒状容器との間の壁の開口に挿入され、シャフトと壁との間には間隙が設けられる。シャフトには複数のブレードが取り付けられ、シャフトの先端に螺旋部が設けられる。複数のブレードは軸方向において互いに重なる。稼働時には、シャフトが回転すると混練室内で材料が混ぜられる。一定時間後、真空室から壁の開口を介して真空引きが行われる。その後、シャフトが反対方向に回転することにより、螺旋部により押出成型部から粘土が押し出される。
特開平７−２１４５３７号公報 米国特許第５，７１６，１３０号明細書

ところで、混練室内では粘度が高い粘土が大きな力で混練されるため、粘土は混練室内の様々な箇所に付着する。したがって、真空引きする開口への粘土の付着を防止するには、特開平７−２１４５３７号公報の装置のように混練室を上方に大きく形成する必要がある。しかし、このような構造では土練装置が大型化してしまう。また、米国特許第５，７１６，１３０号明細書の装置では、シャフトの周囲に複雑な機構を設ける必要があり、さらに、真空室に進入した粘土を容易に除去することができない。

一方、大きなブレードで粘土を攪拌する場合、粘土が細かく裁断されないため、粘土から空気を速やかに除去することができない。

なお、螺旋状のスクリューを用いて混練後の粘土を吐出する際には、スクリューの回転の影響を受けて粘土が回転しながら吐出される。このような吐出は、吐出口に、円形以外に粘土を成型する成型部を取り付ける場合に、ねじられた状態で粘土が吐出されてしまう。

以上のことから、混練装置では、混練室からの排気を容易に行うことが求められている。また、混練時に粘土に含まれる空気を効率よく除去することが求められている。さらに、吐出時の粘土のねじれを抑制することが求められている。

本発明の一の側面に係る例示的な土練装置は、中心軸が水平方向を向く略円筒状の円筒内周面を有する混練室と、前記中心軸方向の一方の端部が支持されて前記混練室内に配置される回転体と、前記回転体の前記一方の端部に接続され、前記中心軸を中心に前記回転体を回転させる駆動部と、前記回転体の他方の端部の外周を覆い、前記駆動部から離れる方向に向かって縮径する円錐内周面を有し、先端に吐出口を有する吐出部と、減圧部と、前記混練室内に開口する排気開口と前記減圧部とを連絡する排気流路と、を備え、前記回転体が、前記中心軸に沿って配置され、前記駆動部により回転するシャフトと、前記他方の端部において前記シャフトに配置され、前記中心軸を中心とする周方向に対して一方向に傾斜するスクリューを含む押出部材と、前記シャフトの前記押出部材よりも前記一方の端部側に配置された混練部材と、を備え、前記混練部材が、前記シャフトから前記円筒内周面に向かって延びる複数のアームと、前記複数のアームの先端に配置され、前記周方向に対して前記一方向に傾斜する複数のブレードと、を備え、前記排気開口が、前記混練部材の前記押出部材側の部位、および／または、前記押出部材の前記混練部材側の部位と、前記中心軸を中心とする径方向に対向する。

本発明の他の側面に係る例示的な土練装置は、中心軸が水平方向を向く略円筒状の円筒内周面を有する混練室と、前記中心軸方向の一方の端部が支持されて前記混練室内に配置される回転体と、前記回転体の前記一方の端部に接続され、前記中心軸を中心に前記回転体を回転させる駆動部と、減圧部と、前記混練室と前記減圧部とを連絡する排気流路と、とを備え、前記回転体が、前記中心軸に沿って配置され、前記駆動部により回転するシャフトと、前記シャフトに配置された混練部材と、を備え、前記混練部材が、前記シャフトから前記円筒内周面に向かって延びる複数のアームと、前記複数のアームの先端に配置され、前記中心軸を中心とする周方向に対して一方向に傾斜する複数のブレードと、を備え、前記複数のブレードの少なくとも一部が、混練時に粘土が通過する複数の貫通孔または複数のスリット、を有する。

本発明のさらに他の側面に係る例示的な土練装置は、混練室と、中心軸方向の一方の端部にて支持されて前記混連室内に配置される回転体と、前記回転体の前記一方の端部に接続され、前記中心軸を中心に前記回転体を回転させる駆動部と、前記回転体の他方の端部の外周を覆い、前記駆動部から離れる方向に向かって縮径する円錐内周面を有し、先端に吐出口を有する吐出部と、とを備え、前記回転体が、前記中心軸に沿って配置され、前記駆動部により回転するシャフトと、前記他方の端部において前記シャフトに配置され、前記中心軸を中心とする周方向に対して一方向に傾斜するスクリューを含む押出部材と、前記シャフトの前記押出部材よりも前記一方の端部側に配置された混練部材と、を備え、前記吐出部が、前記円錐内周面から前記吐出口に向かって延びる第１吐出内周面と、前記第１吐出内周面と前記吐出口の間に位置する第２吐出内周面と、をさらに有し、前記第１吐出内周面が、前記中心軸に平行に延び、かつ、前記周方向に配列された複数の凹部または複数の凸部、を有し、前記第１吐出内周面の最内径が、前記第２吐出内周面の内径以上である。

請求項１ないし９の発明によれば、混練室内の減圧を容易に行うことができる。請求項１０の発明によれば、混練時に粘土に含まれる空気を効率よく除去することができる。請求項１１ないし１４の発明によれば、吐出される粘土のねじれを抑制することができる。

図１は、土練装置の正面図である。 図２は、土練装置の平面図である。 図３は、土練装置の右側面図である。 図４は、土練装置の斜視図である。 図５は、本体蓋部を開けた状態の土練装置の斜視図である。 図６は、土練装置の断面図である。 図７は、回転体の正面図である。 図８は、回転体の右側面図である。 図９は、回転体の斜視図である。 図１０は、回転体の回転軌跡を示す概略図である。 図１１は、中間室近傍の断面図である。 図１２は、吐出先端部の断面図である。 図１３は、ブレードの他の例を示す図である。 図１４は、回転体の回転軌跡の他の例を示す概略図である。

図１は、本発明の例示的な一の実施形態に係る土練装置１の正面図、図２は平面図、図３は右側面図、図４は斜視図、図５は本体蓋部を開けた状態の斜視図である。

土練装置１は、基台１１と、操作部１２と、混練室１３と、吐出部１４と、を含む。基台１１は箱状であり、内部に土練装置１の駆動に必要な機構および電気回路を含む。基台１１の下部には車輪１１１が設けられる。これにより、土練装置１を容易に移動することができる。操作部１２には、電源スイッチ、回転方向スイッチ、回転速度ダイヤル等が設けられる。後述するように、混練室１３および吐出部１４内には水平方向を向く軸を中心に回転する回転体が設けられる。以下、回転体の回転の中心軸を、単に、「中心軸」という。中心軸は、図１における左右方向を向き、図１および図４に、中心軸の延長線上の位置に符号Ｊ１を付す。操作部１２での操作により、回転体の回転方向および回転速度が操作される。

混練室１３は、中心軸Ｊ１を中心とする円筒状の内周面を含む。混練室１３の上部には、開閉自在な本体蓋部１３１が設けられる。以下、混練室１３の本体蓋部１３１以外の部位を「混練室本体１３２」と呼ぶ。図５に示すように、本体蓋部１３１は、混練室本体１３２のヒンジを介して接続され、ヒンジを中心として回転するようにして開く。

吐出部１４は、円錐部１４１と、吐出先端部１４２と、切断部１４３と、粘土載置部１４４と、を含む。円錐部１４１は、中心軸Ｊ１を中心とする略円錐状が好ましく、図１の右側に向かって縮径する。吐出先端部１４２は略円筒状が好ましく、円錐部１４１からさらに右へと突出する。吐出先端部１４２の先端は、吐出口２１を含む。吐出口２１からは、成型された粘土が吐出される。切断部１４３は吐出口２１近傍に設けられる。

切断部１４３は、図４に示すように、略円弧状のフレーム２２と、ワイヤ２３と、を含む。ワイヤ２３は、フレーム２２に弦のように張られる。フレーム２２は、中心軸Ｊ１に略平行な軸を中心として回転可能である。フレーム２２と共にワイヤ２３が回転して吐出口２１を横切ることにより、図１にて二点鎖線にて示す吐出された粘土９が切断される。粘土載置部１４４は、円錐部１４１から吐出先端部１４２の下方にて吐出方向に向かって延びる。粘土載置部１４４は、図４に示すように、吐出方向に並べられた複数のローラ２５、を含む。各ローラ２５は、水平かつ中心軸Ｊ１に略垂直な方向を向く軸を中心に回転可能である。複数のローラ２５により、吐出された粘土９が滑らかに案内されつつ下方から支持される。粘土載置部１４４は、円錐部１４１との接続位置を中心として回転可能である。土練装置１が使用されない間は、粘土載置部１４４は、円錐部１４１から下方へと延びている状態となる。これにより、土練装置１の保管スペースを小さくすることができる。

操作部１２上には真空計２６が配置される。図２および図４に示すように、真空計２６の接続部２６１と、本体蓋部１３１に設けられた接続部２６２とが、可撓性を有するチューブ２６３にて接続される。接続部２６２は、例えばエアフィルタである。真空計２６は、基台１１内に設けられた減圧部である真空ポンプ２７に接続される。真空ポンプ２７が駆動されることにより、混練室１３および吐出部１４内の空間は、大気圧を基準とする真空度０．０９ＭＰａ以上（すなわち、大気圧を０Ｐａとして−０．０９ＭＰａ以下）に減圧される。

図６は、中心軸Ｊ１を含む面にて土練装置１を切断した縦断面図である。基台１１および操作部１２内には、ギヤ付きモータ３１（以下、単に「モータ」という。）が設けられる。回転体３２は混練室１３内に配置される。回転体３２の一方の端部３６１は、混練室１３内にてモータ３１の回転軸３１１に接続されて支持される。以下、端部３６１を「支持端」と呼ぶ。他方の端部３６２は、支持されない。以下、端部３６２を「自由端」と呼ぶ。回転体３２を中心軸Ｊ１を中心に回転させる駆動部は、モータ３１には限定されず、熱機関等の他の機構であってもよい。

図７は回転体３２の正面図、図８は右側面図、図９は斜視図である。回転体３２は、シャフト３２１と、複数のアーム３２２と、複数のブレード３２３と、スクリュー３２４と、羽根部３２５と、を含む。シャフト３２１は、中心軸Ｊ１に沿って配置される。シャフト３２１はモータ３１により中心軸Ｊ１を中心として回転する。アーム３２２はシャフト３２１から図６に示す混練室１３の円筒状の内周面３３（以下、「円筒内周面」という。）に向かって延びる。中心軸Ｊ１は円筒内周面３３の中心軸でもある。ブレード３２３は、アーム３２２の先端からアーム３２２の延びる方向に略垂直な方向に延びる。本実施形態では、アーム３２２およびブレード３２３の組み合わせの数は３である。

ブレード３２３には、多数の貫通孔４１が設けられる。図８に示すように、ブレード３２３を中心軸Ｊ１に略平行な方向に投影した場合、ブレード３２３の先端は円弧状である。ブレード３２３のシャフト３２１側のエッジは直線状である。このように、ブレード３２３はシャフト３２１から離れている。ブレード３２３の先端は、円筒内周面３３に近接する。具体的には、約１〜５ｍｍの距離に位置し、本実施形態では約３ｍｍである。各ブレード３２３は、アーム３２２の先端側から見て中心軸Ｊ１を中心とする周方向（以下、単に「周方向」という。）から反時計回りに傾斜している。また、中心軸Ｊ１方向（以下、単に「軸方向」という。）において、ブレード３２３の先端の存在範囲は連続する。すなわち、ブレード３２３の軸方向の存在範囲は、軸方向において互いに僅かに重なる。

スクリュー３２４は軸方向に連続する螺旋状である。スクリュー３２４の外径は、シャフト３２１の自由端に向かって、すなわち、駆動部から離れる方向に向かって漸次減少する。スクリュー３２４の外縁は、シャフト３２１の自由端、すなわち、回転体３２の自由端３６２からモータ３１側の支持端３６１に向かって時計回りに向かう。換言すれば、スクリュー３２４は、周方向に対してブレード３２３と同方向に傾斜する。図６に示す吐出部１４の内周面３４は吐出口２１に向かって、すなわち、駆動部から離れる方向に向かって径が漸次減少する。吐出部１４は、回転体３２の自由端３６２に配置されたスクリュー３２４の外周を覆う。以下、吐出部１４の内周面３４を「円錐内周面」という。スクリュー３２４の外縁は、円錐内周面３４に近接する。

図８および図９に示すように、スクリュー３２４の最もブレード３２３側の部位には、切り欠き部４２が設けられる。切り欠き部４２が存在する部位では、スクリュー３２４の外径が減少する。スクリュー３２４のうち切り欠き部４２が存在する部位は、混練室１３内に位置する。

スクリュー３２４は、後述するように、粘土を吐出口２１から押し出す機能を有する。一方、アーム３２２およびブレード３２３は、混練室１３内で粘土を混練する機能を有する。粘土を押し出すためにスクリュー３２４以外の構成が加えられてもよく、このような機能を有する部位全体を、以下「押出部材３７２」と呼ぶ。同様に、粘土を混練するためにアーム３２２やブレード３２３以外の構成が加えられてもよく、このような機能を有する部位全体を、以下「混練部材３７１」と呼ぶ。押出部材３７２は、シャフト３２１の自由端に配置される。混練部材３７１は、シャフト３２１の押出部材３７２よりも支持端３６１側に配置される。

軸方向におけるスクリュー３２４の存在範囲と、スクリュー３２４に最も近いブレード３２３の存在範囲とは連続する。すなわち、スクリュー３２４に最も近いブレード３２３の吐出口２１側の端部は、スクリュー３２４の最もモータ３１側の端部よりも吐出口２１側に位置する。これにより、回転体３２を回転させた際の軌跡の外周面は、軸方向に連続する。図１０は、円筒内周面３３、円錐内周面３４、並びに、混練部材３７１および押出部材３７２の回転軌跡を示す概略図である。図１０に示すように、回転軌跡の外周面４３０は、切り欠き部４２が存在する部位４３１を除いて円筒内周面３３および円錐内周面３４に近接する。

図６に示すように、回転体３２の支持端３６１は、混練室１３内に位置する。モータ３１の回転軸３１１は、パッキン等を介して混練室１３内に突出する。この突出部に支持端３６１がボルト等を用いて固定される。回転体３２の自由端３６２は、支持されることなく吐出口２１と対向する。このような構造により、土練装置１では、メンテナンスの際に、混練室１３内で回転体３２をモータ３１から容易に分離することができ、かつ、回転体３２の取り外しの際にモータ３１と混練室１３との間のパッキン等のシール構造を損傷してしまうことが防止される。さらに、土練装置１では、吐出部１４が混練室１３から分離可能であり、混練室１３自体を取り外すことなく内部の清掃を容易に行うことができる。

次に、土練装置１の動作について説明する。まず、図５に示す投入口１３３を塞ぐ本体蓋部１３１が開かれ、投入口１３３から、粘土、または、粘土の材料および水を、混練室１３内に供給する。粘土の材料は、粉末状の原料には限定されず、陶器製造時に出る削りかす、どべ、放置されて乾燥してしまった粘土等でもよい。乾燥した粘土を最初に混練室１３に供給して、供給された粘土を混練室１３内で破砕してから、水を供給してもよい。このように、土練装置１は、粘土再生機としても利用可能である。

粘土の供給が完了すると、本体蓋部１３１が閉じられ、操作部１２を操作することにより回転体３２が回転する。回転体３２は、吐出口２１から見て反時計回りに回転する。粘土は、ブレード３２３により混練室１３内のモータ３１側の壁に向かうように力を受ける。その結果、図１０中に矢印９１にて示すように、粘土は、円筒内周面３３に沿ってモータ３１側の壁３５へと向かい、壁３５にて中心軸Ｊ１へと向かってシャフト３２１とブレード３２３との間からシャフト３２１の自由端に向かって移動する。ただし、矢印９１は、粘土の全体的な動きの概略を示しているにすぎず、実際には、粘土は混練室１３内で複雑に練り混ぜられる。回転体３２の支持端３６１の羽根部３２５は、粘土が壁３５に付着することを抑制し、円滑な混練を行う。

混練開始から所定時間が経過すると、真空ポンプ２７が稼動され、混練室１３および吐出部１４内が減圧される。このとき、吐出口２１は別途用意されたキャップにて閉塞されている。既述のようにブレード３２３には多数の貫通孔４１が設けられており、混練中は、粘土が貫通孔４１を通過し、細かく分断されるようにして混練される。これにより、粘土に含まれる空気が効率よく除去される。

なお、減圧前に回転体３２の回転を一旦停止させて本体蓋部１３１を開け、ブレード３２３を通過した粘土の様子を確認することにより、粘土の状態を容易に確認することができる。具体的には、粘土の混練が不十分な場合は粘土が貫通孔４１を通過せず、混練が十分に行われると貫通孔４１を通過したひも状の粘土が現れる。これにより、粘土の柔らかさを把握することができる。

減圧下における混練が所定時間行われると、回転体３２の回転方向が反転する。脱気済みの粘土は、ブレード３２３によりスクリュー３２４へと導かれ、スクリュー３２４および吐出先端部１４２により、成型されつつ吐出口２１から吐出される。キャップは、吐出される粘土に押されるようにして吐出口２１から外れる。混練時と吐出時とでは回転体３２の回転方向が逆であることから、混練時に吐出部１４内に粘土が滞留することが抑制される。また、既述のように、ブレード３２３およびスクリュー３２４の軸方向における存在範囲が重なるため、回転体３２の回転軌跡の外周面４３０は、軸方向に連続する。これにより、吐出後に混練室１３内に残存する粘土の量を減少させることができる。

次に、土練装置１の減圧に係る構成について説明する。既述のように、真空ポンプ２７は本体蓋部１３１に間接的に接続され、図２および図６に示すように、この接続位置に中間室４５が設けられる。図１１は、中間室４５近傍を拡大して示す断面図である。中間室４５は、底部４５１と、周壁部４５２と、蓋部４５３と、を含む。底部４５１は、本体蓋部１３１において円筒内周面３３を構成する部位の一部である。周壁部４５２は、平面視した際に略矩形状を成し、底部４５１から上方に延びる。蓋部４５３は、透明なアクリル製の板部材が好ましい。蓋部４５３の中央には貫通孔５１が設けられる。貫通孔５１に接続部２６２が接続される。

周壁部４５２の吐出部１４側の部位５２には、排気孔５２１が設けられる。以下、部位５２を「前方壁部」と呼ぶ。混練室本体１３２は、前方壁部５２に対向する壁部５３を含む。本体蓋部１３１の全周にはフランジ５４が設けられ、フランジ５４の一部が、前方壁部５２の上端から吐出部１４に向かって延びる。フランジ５４と混練室本体１３２との間には、パッキン５５が配置される。前方壁部５２と壁部５３との間の隙間５２２は、円筒内周面３３に開口する。以下、円筒内周面３３における隙間５２２の開口５２３を「排気開口」と呼ぶ。換言すれば、隙間５２２は排気開口５２３から上方に延びる。隙間５２２の上端は、フランジ５４により塞がれる。隙間５２２を構成する部位、排気孔５２１を構成する部位、中間室４５、接続部２６２、チューブ２６３、真空計２６等により、排気開口５２３と真空ポンプ２７とを連絡する排気流路２６０が構成される。

図５に示すように、前方壁部５２には、複数の排気孔５２１が設けられる。複数の排気孔５２１の流路面積の合計は、隙間５２２の流路面積よりも小さい。ここでの「流路面積」は、空気が流れる方向に垂直な方向における流路の断面積を指す。中間室４５における流路面積は、排気孔５２１の流路面積の合計よりも大きい。したがって、土練装置１が稼働中に、粘土が隙間５２２に入り込んでさらに排気孔５２１に進入したとしても、中間室４５内に滞留し、接続部２６２へと流入することが防止される。蓋部４５３は、ねじ５６により本体蓋部１３１から分離可能、すなわち、開閉可能であり、中間室４５に進入した粘土を容易に除去することができる。蓋部４５３は透明であることから、中間室４５に粘土が進入したか否かを容易に確認することができる。

さらに、排気孔５２１の数が複数であることから、排気孔５２１の位置で排気流路２６０が詰まってしまうことが抑制される。隙間５２２は、本体蓋部１３１と混練室本体１３２との間に設けられるため、図５に示すように本体蓋部１３１を開けることにより、隙間５２２に進入した粘土を容易に除去することができる。加えて、排気孔５２１が前方壁部５２に設けられることから、本体蓋部１３１を開けることにより排気孔５２１が露出し、排気孔５２１に詰まった粘土も容易に除去することができる。

一方、図１０を参照して説明したように、回転体３２の回転軌跡の外周面４３０には、円筒内周面３３から離れている部位４３１が設けられる。スクリュー３２４の切り欠き部４２の軸方向における存在範囲である部位４３１の存在範囲は、排気開口５２３の軸方向の存在範囲を含む。換言すれば、スクリュー３２４の混練部材３７１側の端部が、排気開口５２３の下方に位置し、かつ、切り欠き部４２によりスクリュー３２４の外周部が円筒内周面３３から離れている。これにより、回転体３２が排気開口５２３に粘土を押し込むことが抑制される。その結果、混練室１３および吐出部１４内の減圧を容易に行うことができる。外周面４３０は、中心軸Ｊ１方向における排気開口５２３の位置を除いて円筒内周面３３および円錐内周面３４に近接する。したがって、切り欠き部４２が混練および吐出に与える影響が最小限に抑えられる。

次に、吐出先端部１４２の構造について説明する。図１２は、吐出先端部１４２を拡大して示す断面図である。吐出先端部１４２は、第１吐出内周面６１と、第２吐出内周面６２と、を含む。第１吐出内周面６１は、円錐内周面３４から吐出口２１に向かって延び、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状である。第２吐出内周面６２は、第１吐出内周面６１から吐出口２１に向かってさらに延び、端部が吐出口２１となっている。すなわち、第２吐出内周面６２は、第１吐出内周面６１と吐出口２１との間に位置する。第２吐出内周面６２は、円筒状である。

第１吐出内周面６１は、複数の凹部６１１、を含む。複数の凹部は、周方向に配列される。各凹部６１１は、中心軸Ｊ１に略平行に延びる。凹部６１１は、円錐内周面３４から第１吐出内周面６１と第２吐出内周面６２との間の境界６３の近傍まで延び、境界６３から離れている。

土練装置１では、本実施形態では回転体３２が１つであり、中心軸Ｊ１に沿って粘土が吐出されるため、吐出時に粘土に回転する力が作用して粘土がねじれ易い。しかし、凹部６１１が粘土の回転に抵抗を与え、粘土のねじれが抑制される。このような効果は、凹部６１１が円錐内周面３４と繋がっていることにより、より効果的に得ることができる。また、粘土のねじれをさらに抑制するために、第１吐出内周面６１の面粗度は、第２吐出内周面６２の面粗度よりも大きい。すなわち、第１吐出内周面６１は意図的に粗く仕上げられる。

第１吐出内周面６１の最内径は、第２吐出内周面６２の内径よりも大きい。これにより、第１吐出内周面６１の凹凸が吐出される粘土に残ってしまうことが抑制される。

なお、凹部６１１に代えて凸部が設けられてもよい。この場合も、凸部は、円錐内周面３４から吐出口２１に向かって延びることが好ましい。第１吐出内周面６１が周方向に凹凸であることにより、吐出される粘土のねじれが抑制される。ただし、凸部が設けられる場合、中心軸Ｊ１から凸部までの距離は、第２吐出内周面６２の内径以上であることが好ましい。これにより、第１吐出内周面６１の凹凸の跡形が吐出される粘土に現れることを抑制することができる。一般的に表現すれば、第１吐出内周面６１の最内径が、第２吐出内周面６２の内径以上であることが好ましく、第２吐出内周面６２の内径よりも大きいことがより好ましい。

第１吐出内周面６１および第２吐出内周面６２の内径は、一定である必要はなく、例えば、吐出口２１に向かって僅かに縮径してもよい。この場合、第１吐出内周面６１の最内径と比較される第２吐出内周面６２の内径は、第１吐出内周面６１と第２吐出内周面６２との間の境界６３における内径を指す。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。

円筒内周面３３は、完全な円筒面である必要はなく、およそ円筒であれば土練装置１の小型化が実現される。また、円筒内周面３３が略円筒状であることにより、円滑に混練することができる。例えば、円筒内周面３３の断面は、略Ｕ字状であってもよく、混練部材３７１の上方において混練部材３７１と円筒内周面３３との間に空間が設けられてもよい。円錐内周面３４もおよそ円錐面であればよく、例えば、中心軸Ｊ１に垂直な水平方向の幅が、上下方向の幅よりも大きい扁平な円錐面であってもよい。

複数のブレード３２３は、繋がっていてもよい。すなわち、混練部材３７１では、実質的に複数のブレードとみなせる部位が存在すればよい。ブレード３２３には、貫通孔４１に変えて図１３に示すように複数のスリット４１ａが設けられてもよい。ブレード３２３は、アーム３２２の両側に延びる必要はなく、一方側のみに延びてもよい。

スクリュー３２４には、切り欠き部４２以外の形状が設けられてもよい。例えば、スクリュー３２４の外径が、混練部材３７１側の端部にて略一定であってもよい。これにより、図１４に示すように、回転体３２の自由端３６２から支持端３６１に向かって、回転体３２の回転軌跡の外周面４３０の外径が漸次増大した後、部位４３２にて一定となり、混練部材３７１と押出部材３７２との境界で再度拡径する。図１４では、排気開口５２３は吐出部１４の混練室１３近傍に設けられる。スクリュー３２４の外径が一定の部位により、外周面４３０は排気開口５２３の位置にて排気開口５２３から離れる。

なお、外周面４３０は、排気開口５２３から離れた位置においても円筒内周面３３や円錐内周面３４から部分的に離れてもよい。一般的に表現すれば、回転体３２の回転軌跡の外周面４３０は、排気開口５２３の位置において、排気開口５２３の軸方向両側、すなわち、回転体３２の支持端３６１側および自由端３６２側よりも、円筒内周面３３および／または円錐内周面３４から離れている。これにより、排気開口５２３に粘土が詰まることが抑制される。

また、スクリュー３２４に切り欠き部４２を設けずに、ブレード３２３に切り欠き部を設けてもよい。一般的に表現すれば、排気開口５２３は、混練部材３７１の押出部材３７２側の部位、および／または、押出部材３７２の混練部材３７１側の部位と、中心軸Ｊ１を中心とする径方向に対向する。好ましくは、排気開口５２３は、混練部材３７１の押出部材３７２側の端部、および／または、押出部材３７２の混練部材３７１側の端部と、中心軸Ｊ１を中心とする径方向に対向する。ただし、回転体３２の製造コストを削減するために、ブレード３２３は全て略同形状であることが好ましく、スクリュー３２４を変形することにより、回転軌跡の外周面４３０を排気開口５２３から離れることが好ましい。

軸方向における混練部材３７１および押出部材３７２の存在範囲は、軸方向において不連続でもよい。この場合、この不連続な位置に排気開口５２３が位置する。

さらに、投入される粘土の量が少ない場合、回転体３２の回転軌跡の外周面４３０全体が、円筒内周面３３および円錐内周面３４に近接してもよい。すなわち、スクリュー３２４から切り欠き部４２が省かれてもよい。この場合であっても、排気開口５２３が混練室１３と吐出部１４との間の境界近傍に位置するため、排気開口５２３に粘土が進入することを抑制することができ、混練室１３内の減圧を容易に行うことができる。排気開口５２３は混練室１３または吐出部１４の上部に設けられる必要はなく、側部や下部に設けられてもよい。

中間室４５は本体蓋部１３１以外の位置に設けられてもよい。例えば、排気孔５２１にチューブが接続され、このチューブに本体蓋部１３１から独立した中間室が設けられてもよい。中間室４５の蓋部４５３は、不透明でもよい。この場合、土練装置１の稼働前に内部に粘土が詰まっていないか確認される。排気孔５２１は、円筒内周面３３または円錐内周面３４に直接開口してもよい。この場合、排気孔５２１自体が排気開口５２３となる。隙間５２２は、前方壁部５２と吐出部１４との間に設けられてもよい。すなわち、前方壁部５２と吐出部１４との間に混練室本体１３２の一部が存在しなくてもよい。

吐出される粘土のねじれを抑制する技術は、混練部材が他の様々な形状である土練装置１に利用することができる。例えば、反転機能を有さないもの、減圧機能を有さないもの、混練部材と押出部材とが１つのスクリューであるものに応用可能である。

第１吐出内周面６１と第２吐出内周面６２とは最内径が等しくてもよい。この場合、第１吐出内周面６１と第２吐出内周面６２との間の境界６３は適宜定められてよい。第１吐出内周面６１に設けられる複数の凹部または凸部は中心軸に完全に平行である必要はない。

上記実施形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

本発明に係る土練装置は、様々な種類の粘土、さらには、粘土と捉えることができる材料の混練（および成型）に利用することができる。また、粘土の使用時に生じる不要粘土の再生に利用することもできる。

１３ 混練室
１４ 吐出部
２１ 吐出口
２７ 真空ポンプ
３１ モータ
３２ 回転体
３３ 円筒内周面
３４ 円錐内周面
４１ 貫通孔
４１ａ スリット
４２ 切り欠き
４５ 中間室
５２ 前方壁部
６１ 第１吐出内周面
６２ 第２吐出内周面
６３ （第１吐出内周面と前記第２吐出内周面との間の）境界
１３１ 本体蓋部
１３２ 混練室本体
１３３ 投入口
２６０ 排気流路
３２１ シャフト
３２２ アーム
３２３ ブレード
３２４ スクリュー
３６１ 支持端
３６２ 自由端
３７１ 混練部材
３７２ 押出部材
４３０ （回転軌跡の）外周面
４５３ 蓋部
５２１ 排気孔
５２２ 隙間
５２３ 排気開口
６１１ 凹部
Ｊ１ 中心軸

Claims (14)

1. 中心軸が水平方向を向く略円筒状の円筒内周面を有する混練室と、
   前記中心軸方向の一方の端部が支持されて前記混練室内に配置される回転体と、
   前記回転体の前記一方の端部に接続され、前記中心軸を中心に前記回転体を回転させる駆動部と、
   前記回転体の他方の端部の外周を覆い、前記駆動部から離れる方向に向かって縮径する円錐内周面を有し、先端に吐出口を有する吐出部と、
   減圧部と、
   前記混練室内に開口する排気開口と前記減圧部とを連絡する排気流路と、
   を備え、
   前記回転体が、
   前記中心軸に沿って配置され、前記駆動部により回転するシャフトと、
   前記他方の端部において前記シャフトに配置され、前記中心軸を中心とする周方向に対して一方向に傾斜するスクリューを含む押出部材と、
   前記シャフトの前記押出部材よりも前記一方の端部側に配置された混練部材と、
   を備え、
   前記混練部材が、
   前記シャフトから前記円筒内周面に向かって延びる複数のアームと、
   前記複数のアームの先端に配置され、前記周方向に対して前記一方向に傾斜する複数のブレードと、
   を備え、
   前記排気開口が、前記混練部材の前記押出部材側の部位、および／または、前記押出部材の前記混練部材側の部位と、前記中心軸を中心とする径方向に対向する、土練装置。
2. 前記混練部材および前記押出部材の回転軌跡の外周面が、前記排気開口の位置において、前記排気開口の前記一方の端部側および前記他方の端部側よりも、前記円筒内周面および／または前記円錐内周面から離れている、土練装置。
3. 前記回転軌跡の前記外周面が、前記中心軸方向に連続し、かつ、前記中心軸方向における前記排気開口の位置を除いて前記円筒内周面および前記円錐内周面に近接する、請求項１または２に記載の土練装置。
4. 前記排気流路が、開閉可能な蓋部を備える中間室、をさらに備える、請求項１ないし３のいずれかに記載の土練装置。
5. 前記蓋部が透明である、請求項４に記載の土練装置。
6. 前記混練室が、
   混練室本体と、
   前記混練室本体の上部に設けられた投入口を塞ぐ本体蓋部と、
   を備え、
   前記本体蓋部の前記吐出部側の壁部と、前記混練室本体または前記吐出部との間に、前記排気開口から上方に延びる隙間が設けられ、
   前記排気流路が、前記蓋部本体の前記壁部に設けられた排気孔を構成する部位、を含む、請求項１ないし５のいずれかに記載の土練装置。
7. 前記排気孔の数が複数である、請求項６に記載の土練装置。
8. 前記スクリューの前記混練部材側の端部が、前記排気開口の下方に位置し、かつ、外周部が前記円筒内周面から離れている、請求項１ないし７のいずれかに記載の土練装置。
9. 前記回転体と前記駆動部とが、前記混練室内にて分離可能である、請求項１ないし８のいずれかに記載の土練装置。
10. 中心軸が水平方向を向く略円筒状の円筒内周面を有する混練室と、
    前記中心軸方向の一方の端部が支持されて前記混練室内に配置される回転体と、
    前記回転体の前記一方の端部に接続され、前記中心軸を中心に前記回転体を回転させる駆動部と、
    減圧部と、
    前記混練室と前記減圧部とを連絡する排気流路と、
    とを備え、
    前記回転体が、
    前記中心軸に沿って配置され、前記駆動部により回転するシャフトと、
    前記シャフトに配置された混練部材と、
    を備え、
    前記混練部材が、
    前記シャフトから前記円筒内周面に向かって延びる複数のアームと、
    前記複数のアームの先端に配置され、前記中心軸を中心とする周方向に対して一方向に傾斜する複数のブレードと、
    を備え、
    前記複数のブレードの少なくとも一部が、混練時に粘土が通過する複数の貫通孔または複数のスリット、を有する、土練装置。
11. 混練室と、
    中心軸方向の一方の端部にて支持されて前記混連室内に配置される回転体と、
    前記回転体の前記一方の端部に接続され、前記中心軸を中心に前記回転体を回転させる駆動部と、
    前記回転体の他方の端部の外周を覆い、前記駆動部から離れる方向に向かって縮径する円錐内周面を有し、先端に吐出口を有する吐出部と、
    とを備え、
    前記回転体が、
    前記中心軸に沿って配置され、前記駆動部により回転するシャフトと、
    前記他方の端部において前記シャフトに配置され、前記中心軸を中心とする周方向に対して一方向に傾斜するスクリューを含む押出部材と、
    前記シャフトの前記押出部材よりも前記一方の端部側に配置された混練部材と、
    を備え、
    前記吐出部が、
    前記円錐内周面から前記吐出口に向かって延びる第１吐出内周面と、
    前記第１吐出内周面と前記吐出口の間に位置する第２吐出内周面と、
    をさらに有し、
    前記第１吐出内周面が、前記中心軸に平行に延び、かつ、前記周方向に配列された複数の凹部または複数の凸部、を有し、
    前記第１吐出内周面の最内径が、前記第２吐出内周面の内径以上である、土練装置。
12. 前記複数の凹部または前記複数の凸部が、前記円錐内周面から前記吐出口に向かって延びる、請求項１１に記載の土練装置。
13. 前記第１吐出内周面が前記複数の凹部を有し、前記複数の凹部が、前記第１吐出内周面と前記第２吐出内周面との間の境界から離れている、請求項１１または１２に記載の土練装置。
14. 前記第１吐出内周面の面粗度が、前記第２吐出内周面の面粗度よりも大きい、請求項１１ないし１３のいずれかに記載の土練装置。

Images