JP2005262812A

JP2005262812A - 可塑化装置

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Publication number: JP2005262812A
Application number: JP2004082542A
Authority: JP
Inventors: Yukio Iwata; 幸男岩田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-03-22
Filing date: 2004-03-22
Publication date: 2005-09-29

Abstract

【課題】ノズル部から吐出される樹脂材料の温度を、吐出開始時から所望の温度に略一定に保持することが可能な可塑化装置を提供する。
【解決手段】一端にノズル部１ａが形成されたシリンダ１と、該シリンダ内に回転可能に収容されるスクリュ２とを具備する可塑化装置１００において、該スクリュに抵抗ヒータからなる加熱体５を設け、電源部７により該加熱体に直流電流を通電して発熱させ、シリンダ１の内側から該シリンダ内に供給された樹脂材料を加熱可能とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、一端にノズル部が形成されたシリンダと、該シリンダ内に回転可能に収容されるスクリュと、を具備し、該スクリュの回転によりシリンダ内に供給された樹脂材料を可塑化する可塑化装置の技術に関する。
より詳細には、可塑化装置における樹脂材料の温度制御に関する。

従来、一端にノズル部が形成されたシリンダと、該シリンダ内に回転可能に収容されるスクリュと、を具備する可塑化装置の技術は公知となっている。例えば、特許文献１から特許文献４に記載の如くである。
このような可塑化装置は、（１）スクリュの回転により樹脂材料に摩擦や剪断等の機械的なエネルギーを加え、（２）シリンダの外周面に巻回する形で外部ヒータを設けてシリンダを昇温する、という二つの加熱方法を併用することにより、シリンダ内に供給されたペレット状の樹脂材料を可塑化（樹脂材料を溶融した状態で保持すること）している。

ここで、可塑化装置は主に樹脂材料の射出成型や押出成型等に用いられるが、成型金型に流し込まれる可塑化した（溶融状態の）樹脂材料の温度は、未溶融物および樹脂材料が溶融する際に発生するガス成分の混入を防止し、樹脂成型品の品質を維持する観点から見て重要な因子である。そのため、可塑化装置のシリンダのノズル部から吐出される樹脂材料の温度を所望の温度で一定に保持することが要求される。また、樹脂材料の流動性を高めて高い成形性を得るためには、樹脂の組成が変化しない範囲で極力高温に保持することが望ましい。
このような要求に対して、特許文献１から特許文献４に記載の可塑化装置は、いずれも可塑化装置内の樹脂材料の温度を制御するために、シリンダの外周面に巻回する形で設けた加熱体（ヒータ）をシリンダの長手方向（軸線方向）で幾つかのブロックに分割し、各ブロックの加熱量を独立して調整することにより樹脂温度の制御を行っている。

特開平０６−０５５６００号公報特開平０７−１８６２２７号公報特開平０９−２６２８８６号公報特開平１０−３１５２８９号公報

自動車用バンパーの射出成型等に用いる大容量の可塑化装置においてスクリュの回転により機械的なエネルギーを樹脂材料に与える場合、該樹脂材料にかかる圧力が大きくなるためにシリンダの肉厚を大きくしなければならない。また、シリンダ内の樹脂材料に急激な温度変化が起こらないようにするという観点から見ても、シリンダの肉厚を大きくしてシリンダ自体の熱容量を大きくすることが望ましい。

しかし、シリンダの肉厚を大きくすると、シリンダの外周面を加熱したときのシリンダ内周面（すなわち樹脂材料と接する加熱面）の温度の応答性が良くない（言い換えれば、シリンダの外周面に設けた外部加熱体の制御温度と、シリンダ内周面の実際の温度との間に大きな乖離が生じ易い）という問題がある。
従って、シリンダの外周面に設けた加熱体（ヒータ）を幾つかのブロックに分割し、各ブロックの加熱量を独立して調整した場合でも、シリンダから吐出される樹脂材料を所望の温度に精度良く保持することは困難である。

実際、スクリュの回転とシリンダ外周面の加熱により樹脂材料を可塑化する従来の可塑化装置においてシリンダのノズル部から吐出される樹脂材料の温度を計測すると、図６に示す如き挙動を示し、吐出開始から所定量の樹脂材料を吐出するまではノズル部から吐出される樹脂材料の温度変化が大きく、吐出量の増加とともに吐出される樹脂材料の温度が低下する。このような吐出初期における樹脂温度の低下は、以下の如き要因により起こると考えられる。
すなわち、スクリュは当初温度が低いため、シリンダ内の樹脂材料から熱を奪って時間とともに温度上昇していく。また、スクリュを回転駆動するために、スクリュの一部（後端部）はシリンダの後方から一部突出しており、該突出部から可塑化装置の外部への放熱が行われる。従って、スクリュの温度がある程度まで上昇し、スクリュが樹脂材料から奪う熱量と、突出部から放熱される熱量とが略同じ大きさとなり、スクリュの温度が略一定となる（より厳密には、スクリュの長手方向における温度分布が定常状態となる）までは、樹脂材料からスクリュに奪われる熱量が経時的に変化し、吐出される樹脂材料の温度が不安定な状態となる。

よって、従来は、樹脂材料の温度の低下が緩やかになり、安定するまで（図６に示す吐出量Ｖｃまで）に吐出された樹脂材料については成型に使用せずに再利用に供したり、あるいは廃棄していた。これは、樹脂材料のロスとなるばかりでなく、当該作業に係る労力、エネルギーおよび時間の無駄である。

本発明は以上の如き状況に鑑み、ノズル部から吐出される樹脂材料の温度を、吐出開始時から所望の温度に略一定に保持することが可能な可塑化装置を提供するものである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、一端にノズル部が形成されたシリンダと、該シリンダ内に回転可能に収容されるスクリュとを具備する可塑化装置において、
該スクリュに温度調整手段を設けたものである。

請求項２においては、前記温度調整手段は加熱体であって、該加熱体を前記スクリュに収容するものである。

請求項３においては、前記温度調整手段は、液体または気体からなる熱媒体であって、該熱媒体を前記スクリュに流通させるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、シリンダ内に供給された樹脂材料をシリンダの内側からも加熱することが可能であり、ノズル部から吐出される樹脂材料の温度を、吐出開始時から所望の温度に略一定に保持することが可能である。

請求項２においては、シリンダ内に供給された樹脂材料をシリンダの内側からも加熱することが可能であり、ノズル部から吐出される樹脂材料の温度を、吐出開始時から所望の温度に略一定に保持することが可能である。

請求項３においては、シリンダ内に供給された樹脂材料をシリンダの内側からも加熱することが可能であり、ノズル部から吐出される樹脂材料の温度を、吐出開始時から所望の温度に略一定に保持することが可能である。

以下では、図１を用いて、本発明の可塑化装置の第一実施例である可塑化装置１００について説明する。
なお、本明細書中における「可塑化装置」は、一端にノズル部が形成されたシリンダと、該シリンダの他端から内部に挿入されるスクリュと、を具備し、樹脂材料を溶融状態で吐出する装置全般を指すものとする。すなわち、スクリュをシリンダの軸線方向に進退可能として、該スクリュの進退により所望量の溶融状態の樹脂材料をノズル部から定量的に吐出（射出）する射出成型装置や、スクリュを回転させて溶融状態の樹脂材料をノズル部から連続的に吐出する押出成型装置も本明細書中における可塑化装置に含まれる。
また、以下の説明では図１から図５における矢印Ａの方向（すなわち、樹脂材料の搬送方向）を「前方」と定義する。

可塑化装置１００は、主にシリンダ１、スクリュ２、ホッパ３、外部ヒータ４、加熱体５等で構成される。また、可塑化装置１００に供給される樹脂材料は、一般的には外形寸法が数ミリメートル程度のペレット状に成形された粒体の集合物であるが、これに限定されない。すなわち、樹脂材料の外形寸法は樹脂の種類や温度条件等により適宜選択することが望ましい。

シリンダ１は、可塑化装置１００の構造体を成す略円筒形状の部材である。シリンダ１の一端にはノズル部１ａが形成され、該ノズル部１ａから可塑化した（溶融状態の）樹脂材料を吐出する。

スクリュ２は、（１）可塑化装置１００（より厳密にはシリンダ１の内部空間）に供給されたペレット状の樹脂材料をノズル部１ａに向けて搬送する搬送手段としての機能と、（２）ペレット状の樹脂材料に摩擦や剪断等による機械的なエネルギーを加えて加熱する加熱手段としての機能と、（３）溶融した樹脂材料を均一に混練する混練手段としての機能と、を兼ねる部材である。
スクリュ２はシリンダ１内に収容される部材であり、主に胴体部２ａと、螺旋体２ｂとで構成される。
胴体部２ａは略円柱形状の部材であり、その一端はシリンダ１においてノズル部１ａの反対側端に設けられた突出孔１ｂよりシリンダ１の外部に突出している。また、胴体部２ａにおいてシリンダ１の外部に突出している部分には歯車２ｃが形成されるとともに、モータ８の出力軸８ａに外嵌固定された歯車９と歯車２ｃとが互いに噛合する。該モータ８によりスクリュ２はシリンダ１内で回転駆動される。
螺旋体２ｂは胴体部２ａの外周面に形成された螺旋状の部材であり、スクリュ２の回転によりペレット状の樹脂材料を前方（ノズル部１ａ側）に押して搬送しつつ、樹脂材料に摩擦や剪断等により機械的にエネルギーを加えて加熱し、さらに可塑化した（溶融状態の）樹脂材料に圧力を加えつつ均一に混練する。
なお、本実施例においては胴体部２ａと螺旋体２ｂとを別体としたが、一体としても良い。

ホッパ３はペレット状の樹脂材料を収容する容器である。ホッパ３の下半部は漏斗状に形成されるとともに、ホッパ３の内部空間はその最下部においてシリンダ１の内部空間の後部と連通している。ホッパ３に収容されたペレット状の樹脂材料は自重で落下して、あるいは圧縮空気の作用により圧送されて、シリンダ１の内部空間に供給される。
また、ホッパ３の周囲には加熱ヒータ１１が設けられ、ホッパ３内に収容されているペレット状の樹脂材料を予備的に加熱（７０℃程度）している。これは、ペレット状の樹脂材料の表面に付着している水分を除去し、当該水分が可塑化した樹脂材料に巻き込まれて気泡を形成することを防止するためである。
なお、ペレット状の樹脂材料の表面に付着している水分の蒸気や、ペレット状の樹脂材料が可塑化する際に生じるガス成分等は、シリンダ１の突出孔１ｂとスクリュ２とのシール部分から外部に放出され、可塑化された樹脂材料に混入して気泡を形成しないように構成している。

外部ヒータ４ａ・４ｂ・４ｃはシリンダ１の外周面に巻回される形で設けられる加熱体である。外部ヒータ４ａ・４ｂ・４ｃは発熱してシリンダ１の外周面を所望の温度に保持し、シリンダ１内の樹脂材料を加熱する。
なお、本実施例においては分割された三つの外部ヒータ４ａ・４ｂ・４ｃとしたが、外部ヒータの個数や配置についてはこれに限定されず、可塑化装置１００で取り扱う樹脂材料の種類や量、吐出時の温度等に応じて適宜選択すればよい。
また、条件によってはシリンダを冷却することが要求される場合もあるので、外部ヒータの他にウォータジャケット等の冷却手段等を併用することも可能である。

以下では、スクリュ２に設けた「温度調整手段」について説明する。
ここで「温度調整手段」は、スクリュに設けられ、可塑化装置のシリンダ内に供給された樹脂材料の温度を調整するためのものである。

可塑化装置１００は、温度調整手段として加熱体５を具備している。加熱体５は棒状のシースヒータであり、スクリュ２の胴体部２ａに形成された収容孔２ｄに収容される。収容孔２ｄの長手方向と胴体部２ａの長手方向とは略一致するとともに、収容孔２ｄの軸線と胴体部２ａの軸線とは略一致する。また、収容孔２ｄの前端（ノズル部１ａ側の端部）は閉塞され、後端（歯車２ｃ側の端部）は開口している。
なお、本実施例における加熱体５はシースヒータ（絶縁体により被覆された抵抗ヒータ）としたがこれに限定されず、発熱可能なものであれば良い。

加熱体５は軸受６・６・・・を介して胴体部２ａに軸支されるとともに、加熱体５の後端部は胴体部２ａの後端部より突出し、加熱体５に直流電流を流すための電源部７に固設される。従って、スクリュ２がモータ８により回転駆動されても、加熱体５はスクリュ２と一体的に回転することはない。
加熱体５は電源部７からの電力の供給により発熱してスクリュ２の胴体部２ａおよび螺旋体２ｂを昇温し、シリンダ１内の樹脂材料を加熱する。

以上の如く、本発明の可塑化装置の第一実施例である可塑化装置１００は、一端にノズル部１ａが形成されたシリンダ１と、シリンダ１内に回転可能に収容されるスクリュ２とを具備し、スクリュ２に温度調整手段たる加熱体５を収容するものである。
そして、加熱体５は抵抗ヒータであり、電源部７により直流電流が通電され、発熱する。

このように構成することにより、シリンダ１内に供給された樹脂材料を温度調整手段（加熱体５）によりシリンダ１の内側からも加熱することが可能である。これは、樹脂材料の吐出開始時からスクリュ２を高温に保持し、スクリュ２の温度分布を定常状態とすることが可能であることを意味する。
従って、ノズル部１ａから吐出される樹脂材料の温度を、吐出開始時から所望の温度に略一定に保持することが可能である。また、保持する温度を従来の可塑化装置と比較して高温とすることが可能である。

また、樹脂材料の吐出速度（単位時間当たりの吐出量）が大きくなると樹脂材料の温度が所望の温度に達する前に吐出される（すなわち、所望の温度よりも低い温度の樹脂材料が吐出される）という事態が起こり得るが、本発明の可塑化装置の第一実施例である可塑化装置１００は、シリンダ１内に供給された樹脂材料を温度調整手段（加熱体５）によりシリンダ１の内側からも加熱するため、樹脂材料に与えることができる熱量の総和が従来の可塑化装置と比較して大きい。
従って、樹脂材料の吐出速度を大きくしても、ノズル部１ａから吐出される樹脂材料の温度を所望の温度に保持することが可能である。

以下では、図２を用いて、本発明の可塑化装置の第二実施例である可塑化装置２００について説明する。
なお、可塑化装置２００は、その基本的な構成は前記可塑化装置１００と略同じであるため、可塑化装置１００と略同じ構成要素については同じ部材番号を付して説明を省略し、可塑化装置１００におけるスクリュ１０２と異なる構成のスクリュ２０２およびスクリュ２０２の温度調整手段について説明するものとする。

スクリュ２０２は、（１）可塑化装置２００（より厳密にはシリンダ１の内部空間）に供給されたペレット状の樹脂材料をノズル部１ａに向けて搬送する搬送手段としての機能と、（２）ペレット状の樹脂材料に摩擦や剪断等による機械的なエネルギーを加えて加熱する加熱手段としての機能と、（３）溶融した樹脂材料を均一に混練する混練手段としての機能と、を兼ねる部材である。
スクリュ２０２はシリンダ１内に収容される部材であり、主に胴体部２０２ａと、螺旋体２０２ｂとで構成される。
胴体部２０２ａは略円柱形状の部材であり、その一端はシリンダ１においてノズル部１ａの反対側端に設けられた突出孔１ｂよりシリンダ１の外部に突出している。また、胴体部２０２ａにおいてシリンダ１の外部に突出している部分には歯車２０２ｃが形成されるとともに、モータ８の出力軸８ａに外嵌固定された歯車９と歯車２０２ｃとが互いに噛合する。該モータ８によりスクリュ２０２はシリンダ１内で回転駆動される。
螺旋体２０２ｂは胴体部２０２ａの外周面に形成された螺旋状の部材であり、スクリュ２０２の回転によりペレット状の樹脂材料を前方（ノズル部１ａ側）に押して搬送しつつ、樹脂材料に摩擦や剪断等により機械的にエネルギーを加えて加熱し、さらに可塑化した（溶融状態の）樹脂材料に圧力を加えつつ均一に混練する。

以下では、スクリュ２０２に設けた「温度調整手段」について説明する。
可塑化装置２００は、温度調整手段として加熱体２０５を具備している。加熱体２０５は棒状のシースヒータであり、スクリュ２０２の胴体部２０２ａに形成された収容孔２０２ｄに収容される。収容孔２０２ｄは、前端（ノズル部１ａ側の端部）が閉塞されるとともに後端（歯車２０２ｃ側の端部）が開口している二本の孔の前端同士を連通し、略Ｕ字型の孔としたものである。
なお、本実施例における加熱体２０５はシースヒータ（絶縁体により被覆された抵抗ヒータ）としたがこれに限定されず、発熱可能なものであれば良い。

加熱体２０５は略Ｕ字型に屈曲されており、その両端は胴体部２０２ａの後端面から突出している。また、加熱体２０５の一端は胴体部２０２ａの後端面の軸中心に設けられた接点２１１に接続されるとともに、加熱体２０５の他端は胴体部２０２ａの後端面において、接点２１１の周囲に設けられた略リング状の接点２１２に接続される。接点２１１および接点２１２にはそれぞれ電源部２０７のブラシ２０７ａ・２０７ｂが当接し、電源部２０７によりブラシ２０７ｂ→接点２１１→加熱体２０５→接点２１２→ブラシ２０７ａという経路で直流電流が流され、加熱体２０５を発熱させる。すなわち、本発明の可塑化装置の第二実施例における加熱体２０５は、前記可塑化装置の第一実施例（可塑化装置１００）における加熱体５と異なり、スクリュ２０２と一体的に回転する構成となっている。
加熱体２０５は電源部２０７からの電力の供給により発熱してスクリュ２０２の胴体部２０２ａおよび螺旋体２０２ｂを昇温し、シリンダ１内の樹脂材料を加熱する。

以上の如く、本発明の可塑化装置の第二実施例である可塑化装置２００は、一端にノズル部１ａが形成されたシリンダ１と、シリンダ１内に回転可能に収容されるスクリュ２０２とを具備し、スクリュ２０２に温度調整手段たる加熱体２０５を収容するものである。
そして、加熱体２０５は抵抗ヒータであり、電源部７により直流電流が通電され、発熱する。

このように構成することにより、シリンダ１内に供給された樹脂材料を温度調整手段（加熱体２０５）によりシリンダ１の内側からも加熱することが可能である。これは、樹脂材料の吐出開始時からスクリュ２０２を高温に保持し、スクリュ２０２の温度分布を定常状態とすることが可能であることを意味する。
従って、ノズル部１ａから吐出される樹脂材料の温度を、吐出開始時から所望の温度に略一定に保持することが可能である。また、保持する温度を従来の可塑化装置と比較して高温とすることが可能である。

また、樹脂材料の吐出速度（単位時間当たりの吐出量）が大きくなると樹脂材料の温度が所望の温度に達する前に吐出される（すなわち、所望の温度よりも低い温度の樹脂材料が吐出される）という事態が起こり得るが、本発明の可塑化装置の第二実施例である可塑化装置２００は、シリンダ１内に供給された樹脂材料を温度調整手段（加熱体２０５）によりシリンダ１の内側からも加熱するため、樹脂材料に与えることができる熱量の総和が従来の可塑化装置と比較して大きい。
従って、樹脂材料の吐出速度を大きくしても、ノズル部１ａから吐出される樹脂材料の温度を所望の温度に保持することが可能である。

以下では、図３を用いて、本発明の可塑化装置の第三実施例である可塑化装置３００について説明する。
なお、可塑化装置３００は、その基本的な構成は前記可塑化装置１００と略同じであるため、可塑化装置１００と略同じ構成要素については同じ部材番号を付して説明を省略し、可塑化装置１００におけるスクリュ１０２と異なる構成のスクリュ３０２およびスクリュ３０２の温度調整手段について説明するものとする。

スクリュ３０２は、（１）可塑化装置３００（より厳密にはシリンダ１の内部空間）に供給されたペレット状の樹脂材料をノズル部１ａに向けて搬送する搬送手段としての機能と、（２）ペレット状の樹脂材料に摩擦や剪断等による機械的なエネルギーを加えて加熱する加熱手段としての機能と、（３）溶融した樹脂材料を均一に混練する混練手段としての機能と、を兼ねる部材である。
スクリュ３０２はシリンダ１内に収容される部材であり、主に胴体部３０２ａと、螺旋体３０２ｂとで構成される。
胴体部３０２ａは略円柱形状の部材であり、その一端はシリンダ１においてノズル部１ａの反対側端に設けられた突出孔１ｂよりシリンダ１の外部に突出している。また、胴体部３０２ａにおいてシリンダ１の外部に突出している部分には歯車３０２ｃが形成されるとともに、モータ８の出力軸８ａに外嵌固定された歯車９と歯車３０２ｃとが互いに噛合する。該モータ８によりスクリュ３０２はシリンダ１内で回転駆動される。
螺旋体３０２ｂは胴体部３０２ａの外周面に形成された螺旋状の部材であり、スクリュ３０２の回転によりペレット状の樹脂材料を前方（ノズル部１ａ側）に押して搬送しつつ、樹脂材料に摩擦や剪断等により機械的にエネルギーを加えて加熱し、さらに可塑化した（溶融状態の）樹脂材料に圧力を加えつつ均一に混練する。

以下では、スクリュ３０２に設けた「温度調整手段」について説明する。
可塑化装置３００は、温度調整手段として加熱体３０５を具備している。加熱体３０５は棒状の導電材料からなり、スクリュ３０２の胴体部３０２ａに形成された収容孔３０２ｄに収容される。加熱体３０５はスクリュ３０２と一体的に回転する。
加熱体３０５の後端部は胴体部３０２ａの後端部より突出している。そして、誘導加熱装置３０７の誘導コイル３０７ａが加熱体３０５の後端部の周囲を囲むように配置される。
誘導加熱装置３０７は、誘導コイル３０７ａに交流電流を流すことにより加熱体３０５を誘導加熱する（加熱体３０５内に誘導電流を発生させ、加熱体３０５の持つ電気抵抗により発熱させる）。
加熱体３０５は誘導加熱装置３０７により内部に誘導電流が発生してスクリュ３０２の胴体部３０２ａおよび螺旋体３０２ｂを昇温し、シリンダ１内の樹脂材料を加熱する。

以上の如く、本発明の可塑化装置の第三実施例である可塑化装置３００は、一端にノズル部１ａが形成されたシリンダ１と、シリンダ１内に回転可能に収容されるスクリュ３０２とを具備し、スクリュ３０２に温度調整手段たる加熱体３０５を収容するものである。
そして、加熱体３０５は導電材料からなり、であり、誘導加熱装置３０７により発熱する。

このように構成することにより、シリンダ１内に供給された樹脂材料を温度調整手段（加熱体３０５）によりシリンダ１の内側からも加熱することが可能である。これは、樹脂材料の吐出開始時からスクリュ３０２を高温に保持し、スクリュ３０２の温度分布を定常状態とすることが可能であることを意味する。
従って、ノズル部１ａから吐出される樹脂材料の温度を、吐出開始時から所望の温度に略一定に保持することが可能である。また、保持する温度を従来の可塑化装置と比較して高温とすることが可能である。

また、樹脂材料の吐出速度（単位時間当たりの吐出量）が大きくなると樹脂材料の温度が所望の温度に達する前に吐出される（すなわち、所望の温度よりも低い温度の樹脂材料が吐出される）という事態が起こり得るが、本発明の可塑化装置の第三実施例である可塑化装置３００は、シリンダ１内に供給された樹脂材料を温度調整手段（加熱体３０５）によりシリンダ１の内側からも加熱するため、樹脂材料に与えることができる熱量の総和が従来の可塑化装置と比較して大きい。
従って、樹脂材料の吐出速度を大きくしても、ノズル部１ａから吐出される樹脂材料の温度を所望の温度に保持することが可能である。
なお、本実施例ではスクリュ３０２と加熱体３０５とを別部材としたが、スクリュ３０２を導電材料で構成し、加熱体と一体とする（すなわち、スクリュ３０２自体が加熱体を兼ねる）構成としても同様の効果を奏する。

以下では、図４を用いて、本発明の可塑化装置の第四実施例である可塑化装置４００について説明する。
なお、可塑化装置４００は、その基本的な構成は前記可塑化装置１００と略同じであるため、可塑化装置１００と略同じ構成要素については同じ部材番号を付して説明を省略し、可塑化装置１００におけるスクリュ１０２と異なる構成のスクリュ４０２およびスクリュ４０２の温度調整手段について説明するものとする。

スクリュ４０２は、（１）可塑化装置４００（より厳密にはシリンダ１の内部空間）に供給されたペレット状の樹脂材料をノズル部１ａに向けて搬送する搬送手段としての機能と、（２）ペレット状の樹脂材料に摩擦や剪断等による機械的なエネルギーを加えて加熱する加熱手段としての機能と、（３）溶融した樹脂材料を均一に混練する混練手段としての機能と、を兼ねる部材である。
スクリュ４０２はシリンダ１内に収容される部材であり、主に胴体部４０２ａと、螺旋体４０２ｂとで構成される。
胴体部４０２ａは略円柱形状の部材であり、その一端はシリンダ１においてノズル部１ａの反対側端に設けられた突出孔１ｂよりシリンダ１の外部に突出している。また、胴体部４０２ａにおいてシリンダ１の外部に突出している部分には歯車４０２ｃが形成されるとともに、モータ８の出力軸８ａに外嵌固定された歯車９と歯車４０２ｃとが互いに噛合する。該モータ８によりスクリュ４０２はシリンダ１内で回転駆動される。
螺旋体４０２ｂは胴体部４０２ａの外周面に形成された螺旋状の部材であり、スクリュ４０２の回転によりペレット状の樹脂材料を前方（ノズル部１ａ側）に押して搬送しつつ、樹脂材料に摩擦や剪断等により機械的にエネルギーを加えて加熱し、さらに可塑化した（溶融状態の）樹脂材料に圧力を加えつつ均一に混練する。

以下では、スクリュ４０２に設けた「温度調整手段」について説明する。
可塑化装置４００は、温度調整手段として液体または気体からなる熱媒体を具備している。ここで、熱媒体の具体例としては、水や油等の液体、ダウサム（ザダウケミカルコンパニーの商標）の蒸気（気体）等が挙げられる。
スクリュ４０２の胴体部４０２ａには収容孔４０２ｄが形成される。収容孔４０２ｄの長手方向と胴体部４０２ａの長手方向とは略一致するとともに、収容孔４０２ｄの軸線と胴体部４０２ａの軸線とは略一致する。また、収容孔４０２ｄの前端（ノズル部１ａ側の端部）は閉塞され、後端（歯車４０２ｃ側の端部）は開口している。
収容孔４０２ｄには温度調整ユニット４１１が収容される。温度調整ユニット４１１は、主に外管４１２と、内管４１３とを具備している。外管４１２の前端（ノズル部１ａ側の端部）は閉塞されており、内管４１３が外管４１２に挿入される。このとき、外管４１２の内径は内管４１３の外径よりも大きく、外管４１２の内周面と内管４１３の外周面との間には隙間が形成される。また内管４１３の前端と外管４１２の前端の閉塞面との間にも隙間が設けられている。
温度調整ユニット４１１は軸受４０６・４０６・・・を介して胴体部４０２ａに軸支されるとともに、温度調整ユニット４１１の後端は熱媒体温度調整装置４０７に固設される。従って、スクリュ４０２がモータ８により回転駆動されても、温度調整ユニット４１１はスクリュ４０２と一体的に回転することはない。
熱媒体温度調整装置４０７には熱媒体を加熱して熱媒体の温度を所望の温度に調整するヒータや、熱媒体を圧送して温度調整ユニット４１１と熱媒体温度調整装置４０７との間で循環させる（すなわち、熱媒体をスクリュ４０２内に流通させる）ためのポンプ（図示せず）等が設けられている。
熱媒体は、熱媒体温度調整装置４０７から内管４１３の内部を通って温度調整ユニット４１１の前端に向かって圧送され、外管４１２と内管４１３との隙間を通って熱媒体温度調整装置４０７に戻る。そして、熱媒体は外管４１２と内管４１３との隙間を通る際に熱伝達によりスクリュ４０２の胴体部４０２ａおよび螺旋体４０２ｂを昇温し、シリンダ１内の樹脂材料を加熱する。

以上の如く、本発明の可塑化装置の第四実施例である可塑化装置４００は、一端にノズル部１ａが形成されたシリンダ１と、シリンダ１内に回転可能に収容されるスクリュ４０２とを具備し、スクリュ４０２に温度調整手段たる熱媒体を流通させるものである。

このように構成することにより、シリンダ１内に供給された樹脂材料を温度調整手段（熱媒体）によりシリンダ１の内側からも加熱することが可能である。これは、樹脂材料の吐出開始時からスクリュ４０２を高温に保持し、スクリュ４０２の温度分布を定常状態とすることが可能であることを意味する。
従って、ノズル部１ａから吐出される樹脂材料の温度を、吐出開始時から所望の温度に略一定に保持することが可能である。また、保持する温度を従来の可塑化装置と比較して高温とすることが可能である。

また、樹脂材料の吐出速度（単位時間当たりの吐出量）が大きくなると樹脂材料の温度が所望の温度に達する前に吐出される（すなわち、所望の温度よりも低い温度の樹脂材料が吐出される）という事態が起こり得るが、本発明の可塑化装置の第四実施例である可塑化装置４００は、シリンダ１内に供給された樹脂材料を温度調整手段（熱媒体）によりシリンダ１の内側からも加熱するため、樹脂材料に与えることができる熱量の総和が従来の可塑化装置と比較して大きい。
従って、樹脂材料の吐出速度を大きくしても、ノズル部１ａから吐出される樹脂材料の温度を所望の温度に保持することが可能である。

以下では、図５を用いて、本発明の可塑化装置の第五実施例である可塑化装置５００について説明する。
なお、可塑化装置５００は、その基本的な構成は前記可塑化装置１００と略同じであるため、可塑化装置１００と略同じ構成要素については同じ部材番号を付して説明を省略し、可塑化装置１００におけるスクリュ１０２と異なる構成のスクリュ５０２およびスクリュ５０２の温度調整手段について説明するものとする。

スクリュ５０２は、（１）可塑化装置５００（より厳密にはシリンダ１の内部空間）に供給されたペレット状の樹脂材料をノズル部１ａに向けて搬送する搬送手段としての機能と、（２）ペレット状の樹脂材料に摩擦や剪断等による機械的なエネルギーを加えて加熱する加熱手段としての機能と、（３）溶融した樹脂材料を均一に混練する混練手段としての機能と、を兼ねる部材である。
スクリュ５０２はシリンダ１内に収容される部材であり、主に胴体部５０２ａと、螺旋体５０２ｂとで構成される。
胴体部５０２ａは略円柱形状の部材であり、その一端はシリンダ１においてノズル部１ａの反対側端に設けられた突出孔１ｂよりシリンダ１の外部に突出している。また、胴体部５０２ａにおいてシリンダ１の外部に突出している部分には歯車５０２ｃが形成されるとともに、モータ８の出力軸８ａに外嵌固定された歯車９と歯車５０２ｃとが互いに噛合する。該モータ８によりスクリュ５０２はシリンダ１内で回転駆動される。
螺旋体５０２ｂは胴体部５０２ａの外周面に形成された螺旋状の部材であり、スクリュ５０２の回転によりペレット状の樹脂材料を前方（ノズル部１ａ側）に押して搬送しつつ、樹脂材料に摩擦や剪断等により機械的にエネルギーを加えて加熱し、さらに可塑化した（溶融状態の）樹脂材料に圧力を加えつつ均一に混練する。

以下では、スクリュ５０２に設けた「温度調整手段」について説明する。
可塑化装置５００は、温度調整手段として液体または気体からなる熱媒体を具備している。スクリュ５０２の胴体部５０２ａには収容孔５０２ｄが形成される。収容孔５０２ｄの長手方向と胴体部５０２ａの長手方向とは略一致するとともに、収容孔５０２ｄの軸線と胴体部５０２ａの軸線とは略一致する。また、収容孔５０２ｄの前端（ノズル部１ａ側の端部）は閉塞され、後端（歯車５０２ｃ側の端部）は開口している。
収容孔５０２ｄには管５１１が挿入される。このとき、収容孔５０２ｄの孔径は管５１１の外径よりも大きく、収容孔５０２ｄの内周面と管５１１の外周面との間には隙間が形成される。また収容孔５０２ｄの前端面と管５１１の前端との間にも隙間が設けられている。管５１１はスイベルジョイント５１２の回転部材に固設される。

スイベルジョイント５１２は主に回転部材５１３、固設部材５１４等で構成される。
回転部材５１３は主に略円柱形状の部材である胴体部５１３ａと、胴体部５１３ａの前端部外周面に形成されたフランジ部５１３ｂとで構成される。フランジ部５１３ｂはボルト等によりスクリュ５０２の後端面に固設され、スクリュ５０２の後端面と胴体部５１３ａの前端面とが密着する。

管５１１の後端部は回転部材５１３に固設され、胴体部５１３ａの内部に形成された流通経路５２１の一端と管５１１とが連通する。また、胴体部５１３ａの内部に形成された流通経路５２２と、収容孔５０２ｄの前端面と管５１１の前端との隙間と、が連通する。
流通経路５２１の他端および流通経路５２２の他端は胴体部５１３ａの外周面に開口する。このとき、流通経路５２１の開口部と流通経路５２１の開口部とは、回転部材５１３の長手方向（スクリュ５０２の軸線方向）にずれた位置にある。また、流通経路５２１と流通経路５２２とは互いに連通していない。

固設部材５１４は略円柱形状の部材であり、その後端面において熱媒体温度調整装置５０７に固設される。固設部材５１４の前端面には回転部材５１３の胴体部５１３ａを気密的に当接しつつ回転可能に嵌装する孔が設けられている。
固設部材５１４には、胴体部５１３ａとの当接部位において流通経路５２１の開口部と対応する位置にリング状の溝５３１ａが形成されるとともに、流通経路５２２の開口部と対応する位置にリング状の溝５３２ａが形成される。
固設部材５１４の内部には流通経路５３１が形成され、溝５３１ａと熱媒体温度調節装置５０７とを連通する。固設部材５１４の内部には流通経路５３２が形成され、溝５３２ａと熱媒体温度調節装置５０７とを連通する。また、流通経路５３１と流通経路５３２とは互いに連通していない。

熱媒体温度調整装置５０７には熱媒体を加熱して熱媒体の温度を所望の温度に調整するヒータや、熱媒体を圧送してスクリュ５０２と熱媒体温度調整装置５０７との間で循環させる（すなわち、熱媒体をスクリュ５０２内に流通させる）ためのポンプ（図示せず）等が設けられている。

熱媒体は、熱媒体温度調整装置５０７→流通経路５３１→溝５３１ａ→流通経路５２１→管５１１→収容孔５０２ｄの前端面と管５１１の前端との隙間→流通経路５２２→溝５３２ａ→流通経路５３２→熱媒体温度調整装置５０７の順でスクリュ５０２と熱媒体温度調整装置５０７との間を循環する。そして、熱媒体は収容孔５０２ｄの前端面と管５１１の前端との隙間を通る際に熱伝達によりスクリュ５０２の胴体部５０２ａおよび螺旋体５０２ｂを昇温し、シリンダ１内の樹脂材料を加熱する。
スクリュ５０２がモータ８により回転駆動されると回転部材５１３はスクリュ５０２と一体的に回転するが、流通経路５２１と溝５３１ａ、および流通経路５２２と溝５３２ａは常に連通している。従って、スクリュ５０２が回転しているか否かに関わらず、スクリュ５０２内に熱媒体を流通させることが可能である。

以上の如く、本発明の可塑化装置の第五実施例である可塑化装置５００は、一端にノズル部１ａが形成されたシリンダ１と、シリンダ１内に回転可能に収容されるスクリュ５０２とを具備し、スクリュ５０２に温度調整手段たる熱媒体を流通させるものである。

このように構成することにより、シリンダ１内に供給された樹脂材料を温度調整手段（熱媒体）によりシリンダ１の内側からも加熱することが可能である。これは、樹脂材料の吐出開始時からスクリュ５０２を高温に保持し、スクリュ５０２の温度分布を定常状態とすることが可能であることを意味する。
従って、ノズル部１ａから吐出される樹脂材料の温度を、吐出開始時から所望の温度に略一定に保持することが可能である。また、保持する温度を従来の可塑化装置と比較して高温とすることが可能である。

また、樹脂材料の吐出速度（単位時間当たりの吐出量）が大きくなると樹脂材料の温度が所望の温度に達する前に吐出される（すなわち、所望の温度よりも低い温度の樹脂材料が吐出される）という事態が起こり得るが、本発明の可塑化装置の第五実施例である可塑化装置５００は、シリンダ１内に供給された樹脂材料を温度調整手段（熱媒体）によりシリンダ１の内側からも加熱するため、樹脂材料に与えることができる熱量の総和が従来の可塑化装置と比較して大きい。
従って、樹脂材料の吐出速度を大きくしても、ノズル部１ａから吐出される樹脂材料の温度を所望の温度に保持することが可能である。

なお、上記本発明の可塑化装置の第一実施例である可塑化装置１００から本発明の可塑化装置の第五実施例である可塑化装置５００は、いずれも従来の可塑化装置と比較して樹脂材料に与えることができる熱量の総和が大きいことから、装置の外形寸法（シリンダの長手方向の長さ）を相対的に小さくし、装置の小型化を図ることが可能である。
また、上記本発明の可塑化装置の第一実施例である可塑化装置１００から本発明の可塑化装置の第五実施例である可塑化装置５００については、いずれもシリンダ１内の樹脂温度を一定に保持するために加熱（昇温）することが要求される場合について説明したが、樹脂の種類や容量等によってはシリンダ１内を抜熱（降温）することが要求される場合もあり得る。このような場合には、温度調整手段として樹脂よりも温度が低い熱媒体をスクリュ内に循環させることも可能である。

本発明に係る可塑化装置の第一実施例を示す側面断面図。本発明に係る可塑化装置の第二実施例を示す側面断面図。本発明に係る可塑化装置の第三実施例を示す側面断面図。本発明に係る可塑化装置の第四実施例を示す側面断面図。本発明に係る可塑化装置の第五実施例を示す側面断面図。従来の可塑化装置における吐出樹脂量と温度との関係を示す図。

符号の説明

１シリンダ
１ａノズル部
２スクリュ
５加熱体
１００可塑化装置（第一実施例）

Claims

一端にノズル部が形成されたシリンダと、該シリンダ内に回転可能に収容されるスクリュとを具備する可塑化装置において、
該スクリュに温度調整手段を設けたことを特徴とする可塑化装置。
前記温度調整手段は加熱体であって、該加熱体を前記スクリュに収容することを特徴とする請求項１に記載の可塑化装置。
前記温度調整手段は、液体または気体からなる熱媒体であって、該熱媒体を前記スクリュに流通させることを特徴とする請求項１に記載の可塑化装置。