WO2020039887A1

WO2020039887A1 - 押出機

Info

Publication number: WO2020039887A1
Application number: PCT/JP2019/030371
Authority: WO
Inventors: 和久福谷; 孝祐東
Original assignee: 株式会社神戸製鋼所
Priority date: 2018-08-23
Filing date: 2019-08-01
Publication date: 2020-02-27
Also published as: TW202014292A; JP2020029056A

Abstract

押出機は、材料が投入される投入部と、投入側から押出側に材料を押し出しながら材料を昇圧させる昇圧部と、スクリュウとを備える。スクリュウは、軸部と、フライト部と、を備える。フライト部は、軸部から径方向外側に突出し、螺旋状である。昇圧部での有効断面積は、押出側に向かって連続的に小さくなる。昇圧部でのフライト部のリードは、押出側に向かって連続的に広くなる。

Description

押出機

　本発明は、スクリュウにより材料を押し出す押出機に関する。

　例えば特許文献１、２などに、従来のスクリュウが記載されている。スクリュウは、軸部から径方向外側に突出した螺旋状のフライト部を備えている。

日本国特開２０１６－１０９３５号公報日本国特開昭６２－２０８９０７号公報

　特許文献１の図２に記載のスクリュウでは、スクリュウの有効断面積（詳細は後述）が、基端側（投入側）よりも先端側（押出側）で小さく、かつ、フライト部のリード（詳細は後述）が投入側よりも押出側で狭くなっている。そのため、フライト部の押出側部分の流動抵抗が大きく、材料が詰まりやすく、スクリュウの昇圧能力が不十分になるおそれがある。特許文献２の図１、２に記載のスクリュウでは、スクリュウの有効断面積が、スクリュウの軸方向で一定であり、フライト部のリードが、スクリュウの投入側よりも押出側で、広くなっている。そのため、スクリュウの押出側部分で、材料に隙間が生じるおそれがあり、スクリュウの昇圧能力が不十分になるおそれがある。

　そこで、本発明は、従来よりも昇圧能力を向上できるスクリュウを備えた押出機を提供することを目的とする。

　本発明の押出機は、材料が投入される投入部と、前記材料の投入側から押出側に前記材料を押し出しながら前記材料を昇圧させる昇圧部と、スクリュウと、を備える。前記スクリュウは、軸部と、フライト部と、を備える。前記フライト部は、前記軸部から径方向外側に突出し、螺旋状である。前記軸部の中心軸に直交する断面において、前記中心軸を中心とするとともに前記フライト部の頂部を通る仮想円から、前記軸部の表面までの領域の面積を、有効断面積とする。前記軸部に対して前記頂部が前記中心軸の周りを１回転するときの、前記軸部に対して前記頂部が進む距離であって前記中心軸の方向に進む距離を、前記フライト部のリードとする。前記昇圧部での前記有効断面積は、前記押出側に向かって連続的に小さくなる。前記昇圧部での前記フライト部のリードは、前記押出側に向かって連続的に広くなる。

　上記構成により、従来よりもスクリュウの昇圧能力を向上させることができる。

押出機１を上から見た断面図である。図１に示す押出機１を横から見た断面図である。図２に示すスクリュウ３０などを横から見た模式図であって、フライト部３７の総回転数が３の場合を示す図である。図３に示すスクリュウ３０などのIV－IV矢視断面図である。図３に示すフライト部３７の総回転数が２の場合の、図３に相当する断面図である。図３に示すフライト部３７の総回転数が４の場合の、図３に相当する断面図である。図５に示すフライト部３７の総回転数が２の場合の、軸部３５に対するフライト部３７の配置を示すグラフである。図３に示すフライト部３７の総回転数が３の場合の、軸部３５に対するフライト部３７の配置を示すグラフである。図６に示すフライト部３７の総回転数が４の場合の、軸部３５に対するフライト部３７の配置を示すグラフである。

　図１～図９を参照して、図１に示す押出機１について説明する。

　押出機１は、材料Ｍ（図２参照）を加圧しながら押し出す装置である。押出機１は、例えば成形機であり、例えば材料Ｍをシート状に成形するロール成形機などである。押出機１は、２軸のスクリュウ３０を備える２軸押出機である。押出機１は、材料Ｍを混練する混練機である。押出機１で押し出される材料Ｍは、液体でもよく、粉体でもよい。この材料Ｍは、例えば高分子材料であり、ゴムでもよく、樹脂でもよい。図２に示すように、押出機１は、投入部１１と、昇圧部１３と、ロール成形部１５と、を備える。押出機１は、容器２０と、スクリュウ３０と、を備える。容器２０およびスクリュウ３０は、投入部１１および昇圧部１３を構成する。

　投入部１１は、材料Ｍが投入される部分である。材料Ｍは、投入部１１の上から落下し、投入部１１内に投入される。投入部１１では、材料Ｍの昇圧は行われない。

　昇圧部１３は、投入側Ｄ１（後述）から押出側Ｄ２（後述）に材料Ｍを押し出しながら、材料Ｍを昇圧させる部分である。昇圧部１３は、ロール成形部１５に材料Ｍを供給する、材料供給部である。なお、図２において、投入部１１と昇圧部１３との境界、および、昇圧部１３とロール成形部１５との境界を、二点鎖線で示した。

　ロール成形部１５は、材料Ｍをロール成形し、シート状にする部分である。ロール成形部１５は、２個のロール１５ａ（ローラ）を備える。２個のロール１５ａは、上下に並ぶように配置され、互いに逆方向に回転し、互いに同一の回転数で回転する。材料Ｍは、２個のロール１５ａの間を通ることで、シート状に成形される。

　容器２０（ケーシング、チャンバ）は、スクリュウ３０を収容する。容器２０は、投入部１１を構成する投入部側容器２１と、昇圧部１３を構成する昇圧部側容器２３と、に分けられる。投入部側容器２１は、材料投入口２１ａを備える。材料投入口２１ａは、容器２０の外部から内部に材料Ｍを投入するための開口である。材料投入口２１ａは、容器２０の上部に形成され、スクリュウ３０よりも上側に配置される。昇圧部側容器２３は、スクリュウ３０との間に隙間をあけて、スクリュウ３０の周囲を囲うように構成される。

　スクリュウ３０（押出スクリュウ）は、材料Ｍを押し出す。図１に示すように、スクリュウ３０は、２軸（２本）設けられる。２軸のスクリュウ３０は、横（水平方向）に並ぶように配置される。スクリュウ３０は、中心軸３０ａを回転軸として回転する。２軸のスクリュウ３０は、互いに逆方向に回転し、互いに同一の回転数で回転する。２軸のスクリュウ３０は、材料投入口２１ａ（図２参照）からスクリュウ３０上に投入された材料Ｍを、下向きに巻き込む。２軸のスクリュウ３０は、フライト部３７（後述）のねじれ角度が互いに逆であることを除いて、互いに同じ形状および寸法に構成される。以下では、１軸のスクリュウ３０について説明する。図４では、スクリュウ３０を１軸のみ図示した。図２に示すように、スクリュウ３０は、投入部１１を構成する投入部側スクリュウ３１と、昇圧部１３を構成する昇圧部側スクリュウ３３（昇圧部１３におけるスクリュウ３０）と、に分けられる。昇圧部側スクリュウ３３は、押出側Ｄ２ほど細く形成される、テーパスクリュウである。スクリュウ３０は、軸部３５と、フライト部３７と、を備える。

　軸部３５は、中心軸３０ａを含む部分である。投入部側スクリュウ３１における軸部３５は、円柱状である。昇圧部側スクリュウ３３における軸部３５は、円錐状または略円錐状である。

　フライト部３７は、軸部３５から径方向外側に突出し、さらに詳しくは、軸部３５の外周面から径方向外側に突出する。上記「外周」および「径方向」は、中心軸３０ａを基準とする（以下同様）。「径方向外側」は、中心軸３０ａから離れる側である。フライト部３７は、軸部３５に対して固定され、中心軸３０ａを回転軸として軸部３５と一体的に回転する。フライト部３７は、螺旋状である。さらに詳しくは、フライト部３７の頂部３７ｔは、中心軸３０ａを中心とする螺旋状である。フライト部３７の（頂部３７ｔの）形状は、軸部３５に対して、中心軸３０ａの方向に進みながら、中心軸３０ａの周りを回転するように配置される形状である。頂部３７ｔは、フライト部３７の径方向外側の端部（先端部）である。

　（方向）
　中心軸３０ａが延びる方向を、中心軸方向Ｄとする。中心軸方向Ｄにおいて、昇圧部１３から投入部１１に向かう側を、投入側Ｄ１とし、その逆側を押出側Ｄ２とする。投入側Ｄ１は、スクリュウ３０の基端側である。押出側Ｄ２は、スクリュウ３０によって材料Ｍが押し出される側（向き）であり、スクリュウ３０の先端側である。

　（スクリュウ３０に関する値）
　図３に示すように、スクリュウ３０に関する値には、座標ｘ、昇圧部長さＡ、リードＬ、条数、総回転数ｎ、有効断面積Ｓ（図４参照）、長さあたりねじれ角、および、理論送り能力などがある。

　座標ｘは、スクリュウ３０の中心軸方向Ｄにおける位置を示す。座標ｘの基準位置（ｘ＝０の位置）は、昇圧部側スクリュウ３３の最も投入側Ｄ１の位置（昇圧開始位置）である。押出側Ｄ２を、座標ｘにおける正の向きとする。

　昇圧部長さＡは、中心軸方向Ｄにおける昇圧部側スクリュウ３３の長さ（全長）である。なお、投入部１１およびロール成形部１５（図２参照）におけるスクリュウ３０の長さは、昇圧部長さＡに含まれない。

　リードＬは、次のように定義される。上記のように、フライト部３７の頂部３７ｔは、螺旋状であり、さらに詳しくは、軸部３５に対して、中心軸方向Ｄに進みながら、中心軸３０ａの周りを回転するように配置される。ここで、リードＬは、軸部３５に対して頂部３７ｔが中心軸３０ａの周りを１回転するときの、軸部３５に対して頂部３７ｔが進む距離であって、中心軸方向Ｄに進む距離である。以下では、「軸部３５に対して頂部３７ｔが進む距離であって、中心軸方向Ｄに進む距離」を、単に「頂部３７ｔの進む距離」などともいう。また、以下では、軸部３５に対して頂部３７ｔが中心軸３０ａの周りを回転することを、単に、頂部３７ｔが回転する、またはフライト部３７が回転する、などともいう。リードＬは、頂部３７ｔが微小角度だけ回転したときの頂部３７ｔの進む距離（微小距離）を、頂部３７ｔが１回転したときの頂部３７ｔの進む距離に換算した値である。リードＬは、図３に示す通り、頂部３７ｔが中心軸３０ａの周りを１回転する部分における、頂部３７ｔの進む距離に相当する。

　長さあたりねじれ角は、中心軸方向Ｄに頂部３７ｔが単位長さ進んだときの、頂部３７ｔの回転角度である。長さあたりねじれ角は、リードＬを用いて、例えば、２π／Ｌ［ｒａｄ／ｍ］で表される。長さあたりねじれ角は、中心軸方向Ｄに頂部３７ｔが微小長さ進むときの頂部３７ｔの回転角度を、中心軸方向Ｄに頂部３７ｔが単位長さ（例えば１ｍ）進んだときの頂部３７ｔの回転角度に換算した値である。

　条数は、１軸のスクリュウ３０あたりのフライト部３７の枚数（螺旋状の頂部３７ｔの本数）である。図３に示す例では、１軸のスクリュウ３０に、１条のフライト部３７が設けられる（条数は１である）。１軸のスクリュウ３０に、２条以上のフライト部３７が設けられてもよい（条数は２以上でもよい）。

　総回転数ｎは、昇圧部１３におけるフライト部３７の（頂部３７ｔの）回転数である。
さらに詳しくは、総回転数ｎは、昇圧部１３におけるフライト部３７の投入側Ｄ１端部から押出側Ｄ２端部までの間において、頂部３７ｔが回転する回数である。なお、１軸のスクリュウ３０にフライト部３７が２条以上設けられる場合でも、「総回転数ｎ」は、１条のフライト部３７の、昇圧部１３における回転数である。総回転数ｎは、整数でもよく、整数でなくてもよい。総回転数ｎは、例えば、２、３、または４などでもよく、例えば２．５や３．５などでもよい。

　有効断面積Ｓは、図４に示すように、中心軸３０ａに直交する断面（図４に示す断面）において、下記の仮想円Ｃから、軸部３５の表面（外周面）までの領域の面積である。有効断面積Ｓは、中心軸３０ａに直交する断面において、仮想円Ｃよりも径方向内側、かつ、軸部３５の表面よりも径方向外側の領域の面積である。仮想円Ｃは、中心軸３０ａを中心とするとともに、頂部３７ｔを通る、仮想的な円である。なお、仮想円Ｃと、容器２０の内面と、の間に隙間がある。この隙間の面積は、有効断面積Ｓに含まれない。また、フライト部３７の断面積は、有効断面積Ｓに含まれる。

　（リードＬと有効断面積Ｓとの関係）
　図３に示すリードＬおよび有効断面積Ｓ（図４参照、以下の有効断面積Ｓについて同様）は、下記の理論送り能力（送り体積）が、昇圧部１３の投入側Ｄ１端部から押出側Ｄ２端部にわたって、一定になるように設定される。理論送り能力（Ｖ（ｘ））は、次の式（１）で表される。

　Ｖ（ｘ）＝Ｓ（ｘ）Ｌ（ｘ）＝Ｓ（ｘ）×２π／ａ（ｘ）・・・（１）
　ｘ：中心軸方向Ｄの座標［ｍ］
　Ｖ（ｘ）：座標ｘでの理論送り能力［ｍ³］
　Ｓ（ｘ）：座標ｘでの有効断面積［ｍ²］
　Ｌ（ｘ）：座標ｘでのリード［ｍ］
　ａ（ｘ）：座標ｘでの、長さあたりねじれ角［ｒａｄ／ｍ］
　なお、上記の単位は一例である。

　式（１）において、理論送り能力（Ｖ（ｘ））が一定の場合、リードＬ（ｘ）は、有効断面積Ｓ（ｘ）の逆数に比例する。また、この場合、長さあたりねじれ角（ａ（ｘ））は、有効断面積Ｓ（ｘ）に比例する。

　理論送り能力は、昇圧部１３の投入側Ｄ１端部から押出側Ｄ２端部にわたって、略一定であることが好ましく、一定であることがさらに好ましい。また、「端部」は、端および端の周辺部を意味し、厳密な端でなくてもよい。理論送り能力が一定または略一定の場合、昇圧部１３での有効断面積Ｓは、押出側Ｄ２に向かって連続的に（徐々に）小さくなるように設定される。また、昇圧部１３でのリードＬは、押出側Ｄ２に向かって連続的に（徐々に）広くなるように設定される。言いかえれば、昇圧部１３での長さあたりねじれ角（ａ）は、押出側Ｄ２に向かって連続的に小さくなるように設定される。

　フライト部３７は、材料Ｍ（図２参照）のバックフロー（投入側Ｄ１への逆流）を抑制できるように、シール性を確保できるように、構成されることが好ましい。具体的には、１軸のスクリュウ３０において、総回転数ｎと条数との積が２以上であることが好ましい。例えばフライト部３７が１条の場合、総回転数ｎは２以上である。例えばフライト部３７が２条の場合、総回転数ｎは１以上である。昇圧部１３のフライト部３７を材料Ｍの流れ方向（略中心軸方向Ｄ）から見たとき、手前側のフライト部３７は、全周にわたって奥側のフライト部３７と重なるように配置される。

　（理論送り能力が一定となるフライト部３７の配置）
　上記の式（１）の理論送り能力（Ｖ（ｘ））が、昇圧部１３の投入側Ｄ１端部から押出側Ｄ２端部にわたって一定となるような、フライト部３７の配置を検討した。総回転数ｎが、２の場合（図５参照）、３の場合（図３参照）、および４の場合（図６参照）のそれぞれの場合について検討した。また、昇圧部１３の投入側Ｄ１端部（座標ｘ＝０）での有効断面積Ｓ（Ｓ１とする）と、昇圧部１３の押出側Ｄ２端部（座標ｘ＝Ａ）での有効断面積Ｓ（Ｓ２とする）との面積比Ｓ１／Ｓ２が、２の場合、３の場合、および４のそれぞれ場合について検討した。図７～図９に、座標ｘを昇圧部長さＡで割った値（ｘ／Ａ）と、フライト部３７（図３参照）の回転と、の関係を表すグラフを示す。フライト部３７の「回転」とは、図３に示す頂部３７ｔの位置を表す値である。フライト部３７の「回転」は、昇圧部１３の投入側Ｄ１の端部から数えて、フライト部３７が（頂部３７ｔが）何回転目であるかを表す。昇圧部１３の投入側Ｄ１の端部（ｘ／Ａ＝０）における、フライト部３７の回転を０とする。昇圧部１３の押出側Ｄ２の端部（ｘ／Ａ＝１）における、フライト部３７の回転を、総回転数ｎとする。以下、昇圧部１３における投入側Ｄ１端部から数えて、ｍ－１回転目からｍ回転目までのフライト部３７のリードＬを、「ｍ－１からｍ回転目のリードＬ」という（ｍは１以上の数）。

　（総回転数ｎが２回転の場合）
　図７に、総回転数ｎが２回転の場合のグラフを示す。グラフに示すように、フライト部３７（図３参照、以下のフライト部３７について同様）の回転が１となるときのｘ／Ａは、面積比Ｓ１／Ｓ２によって異なる。まず、面積比Ｓ１／Ｓ２が２の場合について説明する。０から１回転目のリードＬを、昇圧部長さＡで割った値（Ｌ／Ａ）は、約０．４２となった。１から２回転目のリードＬを、昇圧部長さＡで割った値（Ｌ／Ａ）は、約０．５８となった。よって、面積比Ｓ１／Ｓ２が２の場合、１から２回転目のリードＬ（約０．５８×Ａ）は、０から１回転目のリードＬ（約０．４２×Ａ）の、約１．３８倍となった。すなわち、１から２回転目のリードＬを、０から１回転目のリードＬで割った数（（１から２回転目のリードＬ）／（０から１回転目のリードＬ））は、約１．３８となった。
面積比Ｓ１／Ｓ２が２の場合と同様に、面積比Ｓ１／Ｓ２が、３の場合、および４の場合のそれぞれの場合のＬ／Ａをグラフに示す。また、（１から２回転目のリードＬ）／（０から１回転目のリードＬ）は次のようになった。

　（１から２回転目のリードＬ）／（０から１回転目のリードＬ）
　・面積比Ｓ１／Ｓ２が２の場合：約１．３８
　・面積比Ｓ１／Ｓ２が３の場合：約１．６３
　・面積比Ｓ１／Ｓ２が４の場合：約１．７８

　よって、総回転数ｎが２であり、面積比Ｓ１／Ｓ２が２以上、４以下の場合、１から２回転目のリードＬは、０から１回転目のリードＬの、およそ、１．３８倍以上、１．７８倍以下であることが好ましいと言える。

　図７に示すグラフは、理論送り能力（Ｖ（ｘ））が、昇圧部１３の投入側Ｄ１端部から押出側Ｄ２端部にわたって一定となる場合のグラフであるところ、上記のとおり、理論送り能力（Ｖ（ｘ））は略一定でもよい。ｘ／Ａとフライト部３７の回転との関係は、図７に示すグラフに示す値に近い値となるように設定されることが好ましく、グラフに示す通りに設定されることがさらに好ましい（総回転数ｎが３、４の場合も同様）。また、（１から２回転目のリードＬ）／（０から１回転目のリードＬ）などの値は、上記の各数値に近い値であることが好まく、上記の数値と一致することがさらに好ましい（総回転数ｎが３、４の場合も同様）。

　（総回転数ｎが３回転の場合）
　図８に、総回転数ｎが３回転の場合のグラフを示す。フライト部３７の回転が、０から１回転目、１から２回転目、および２から３回転目のそれぞれについて、Ｌ／Ａの値をグラフに示す。また、（１から２回転目のリードＬ）／（０から１回転目のリードＬ）、および（２から３回転目のリードＬ）／（１から２回転目のリードＬ）は、次のようになった。

　（１から２回転目のリードＬ）／（０から１回転目のリードＬ）
　・面積比Ｓ１／Ｓ２が２の場合：約１．１５
　・面積比Ｓ１／Ｓ２が３の場合：約１．２５
　・面積比Ｓ１／Ｓ２が４の場合：約１．２６

　（２から３回転目のリードＬ）／（１から２回転目のリードＬ）
　・面積比Ｓ１／Ｓ２が２の場合：約１．３５
　・面積比Ｓ１／Ｓ２が３の場合：約１．５３
　・面積比Ｓ１／Ｓ２が４の場合：約１．６６

　よって、総回転数ｎが３であり、面積比Ｓ１／Ｓ２が２以上４以下の場合、１から２回転目のリードＬは、０から１回転目のリードＬの、およそ、１．１５倍以上、１．２６倍以下であることが好ましいと言える。また、この場合、２から３回転目のリードＬは、１から２回転目のリードＬの、およそ、１．３５倍以上、１．６６倍以下であることが好ましいと言える。

（総回転数ｎが４回転の場合）
　図９に、総回転数ｎが４回転の場合のグラフを示す。フライト部３７の回転が０から１回転目、１から２回転目、２から３回転目、および３から４回転目のそれぞれについて、Ｌ／Ａの値をグラフに示す。なお、Ｌ／Ａについては、小数点以下３桁を四捨五入した結果、面積比Ｓ１／Ｓ２が４の場合のＬ／Ａの合計は、１になっていない。（１から２回転目のリードＬ）／（０から１回転目のリードＬ）、（２から３回転目のリードＬ）／（１から２回転目のリードＬ）、および（３から４回転目のリードＬ）／（２から３回転目のリードＬ）は、次のようになった。

　（１から２回転目のリードＬ）／（０から１回転目のリードＬ）
　・面積比Ｓ１／Ｓ２が２の場合：約１．１０
　・面積比Ｓ１／Ｓ２が３の場合：約１．１１
　・面積比Ｓ１／Ｓ２が４の場合：約１．１２

　（２から３回転目のリードＬ）／（１から２回転目のリードＬ）
　・面積比Ｓ１／Ｓ２が２の場合：約１．１８
　・面積比Ｓ１／Ｓ２が３の場合：約１．２５
　・面積比Ｓ１／Ｓ２が４の場合：約１．２６

　（３から４回転目のリードＬ）／（２から３回転目のリードＬ）
　・面積比Ｓ１／Ｓ２が２の場合：約１．２３
　・面積比Ｓ１／Ｓ２が３の場合：約１．４８
　・面積比Ｓ１／Ｓ２が４の場合：約１．６３

　よって、総回転数ｎが４であり、面積比Ｓ１／Ｓ２が２以上４以下の場合、１から２回転目のリードＬは、０から１回転目のリードＬの、およそ、１．１０倍以上、１．１２倍以下であることが好ましいと言える。また、この場合、２から３回転目のリードＬは、１から２回転目のリードＬの、およそ、１．１８倍以上、１．２６倍以下であることが好ましいと言える。また、この場合、３から４回転目のリードＬは、２から３回転目のリードＬの、およそ、１．２３倍以上、１．６３倍以下であることが好ましいと言える。

　総回転数ｎが整数でない場合も、理論送り能力（Ｖ（ｘ））が一定となるような、有効断面積ＳとリードＬとの関係から、好ましいリードＬの倍率を求めることができる。また、総回転数ｎが整数でない場合の好ましいリードＬの倍率は、総回転数ｎが整数である場合のリードＬの好ましい倍率から求めることもできる。例えば、総回転数ｎが２．５の場合の好ましいリードＬの倍率は、総回転数ｎが２の場合の好ましいリードＬの倍率と、総回転数ｎが３の場合の好ましいリードＬの倍率と、の間の値とすることが好ましい。

　（リードＬの倍率の好ましい条件のまとめ）
　以下では、図３に示すフライト部３７の投入側Ｄ１端部から押出側Ｄ２端部までにおいて、フライト部３７部が２回転以上している場合（総回転数ｎが２以上の場合）について説明する。なお、以下では、総回転数ｎを「２以上の場合」とすることに代えて、「２以上、４以下の場合」としてもよい。また、面積比Ｓ１／Ｓ２は、「２以上、４以下」としてもよい。

　１から２回転目のリードＬは、０から１回転目のリードＬの、１．１倍以上、１．８倍以下であることが好ましい。また、フライト部３７の投入側Ｄ１端部から押出側Ｄ２端部までにおける任意の位置で（どの位置でも、全ての位置で）、次の条件が満たされることが好ましい。中心軸方向Ｄに連続する２回転分のフライト部３７における、押出側Ｄ２の１回転分のフライト部３７のリードＬは、投入側Ｄ１の１回転分のフライト部３７のリードＬの１．１倍以上、１．８倍以下であることが好ましい。なお、上記「１．８倍」を「１．７８倍」としてもよい。また、上記「中心軸方向Ｄに連続する２回転分のフライト部３７」は、フライト部３７のどの位置から数えて押出側Ｄ２に２回転分でもよい。「中心軸方向Ｄに連続する２回転分のフライト部３７」は、具体的には例えば、投入側Ｄ１端部から数えて２から４回転目までのフライト部３７でもよく、２．５から４．５回転目までのフライト部３７などでもよい。

　（検討）
　［検討１］投入側Ｄ１よりも押出側Ｄ２で有効断面積Ｓが小さく、かつ、投入側Ｄ１よりも押出側Ｄ２でリードＬが狭いスクリュウ（例えば特許文献１の図２を参照）について検討する。このスクリュウの理論送り能力は、投入側Ｄ１よりも押出側Ｄ２で小さくなる。このスクリュウでは、投入側Ｄ１よりも押出側Ｄ２で、フライト部３７による流動抵抗が大きくなる。そのため、スクリュウによる昇圧能力が不十分となるおそれがある。
　［検討２］中心軸方向Ｄで有効断面積Ｓが一定であり、かつ、投入側Ｄ１よりも押出側Ｄ２でリードＬが広いスクリュウ（例えば特許文献２の図１、２を参照）について検討する。このスクリュウの理論送り能力は、投入側Ｄ１よりも押出側Ｄ２で大きくなる。このスクリュウでは、押出側Ｄ２部分での材料Ｍの移送は円滑になるが、材料Ｍの移送量が大きすぎて、材料Ｍに空隙ができるおそれがある。そのため、スクリュウによる昇圧能力が不十分となるおそれがある。一方、本実施形態のスクリュウ３０では、以下の通り、上記の各問題を抑制できる。

　（効果）
　図２に示すスクリュウ３０による効果は次の通りである。

　（第１の発明の効果）
　スクリュウ３０は、押出機１に用いられる。押出機１は、材料Ｍが投入される投入部１１と、投入側Ｄ１から押出側Ｄ２に材料Ｍを押し出しながら材料Ｍを昇圧させる昇圧部１３と、を備える。スクリュウ３０は、軸部３５と、フライト部３７と、を備える。フライト部３７は、軸部３５から径方向外側に突出し、螺旋状である。図４に示すように、軸部３５の中心軸３０ａに直交する断面において、中心軸３０ａを中心とするとともにフライト部３７の頂部３７ｔを通る仮想円Ｃから、軸部３５の表面までの領域の面積を、有効断面積Ｓとする。図３に示すように、軸部３５に対して頂部３７ｔが中心軸３０ａの周りを１回転するときの、軸部３５に対して頂部３７ｔが進む距離であって中心軸方向Ｄに進む距離を、フライト部３７のリードＬとする。

　［構成１］昇圧部１３での有効断面積Ｓ（図４参照）は、押出側Ｄ２に向かって連続的に小さくなる。昇圧部１３でのフライト部３７のリードＬは、押出側Ｄ２に向かって連続的に広くなる。

　上記［構成１］により、スクリュウ３０の理論送り能力が、中心軸方向Ｄで一定または略一定になる。よって、従来に比べ、スクリュウ３０の昇圧能力を向上させることができる。具体的には例えば、投入側Ｄ１から押出側Ｄ２へ向かうにつれて有効断面積Ｓが小さく、かつ、投入側Ｄ１から押出側Ｄ２へ向かうにつれてフライト部３７のリードＬが狭いスクリュウに比べ、フライト部３７の押出側端部付近での流動抵抗を抑制できる。また、例えば、中心軸方向Ｄで有効断面積Ｓが一定であり、かつ、投入側Ｄ１から押出側Ｄ２へ向かうにつれてフライト部３７のリードＬが広いスクリュウに比べ、スクリュウ３０の押出側端部付近で、材料Ｍ（図２参照）に隙間ができることを抑制できる。

　上記［構成１］により、次の効果が得られてもよい。押出機１では、スクリュウ３０を駆動させる装置（例えば図示しないモータ）からスクリュウ３０への投入エネルギが、材料Ｍ（図２参照）の圧力エネルギに変換される。上記［構成１］では、スクリュウ３０の昇圧能力を向上させることができるので、上記の投入エネルギから圧力エネルギへの変換の効率を向上させることができる。よって、押出機１の運転に必要なエネルギを抑制できる（省エネルギ化できる）。

　（第２の発明の効果）
　［構成２］昇圧部１３におけるフライト部３７の、投入側Ｄ１端部から押出側Ｄ２端部にわたって、フライト部３７のリードＬは、有効断面積Ｓの逆数に比例する。

　上記［構成２］により、スクリュウ３０の投入側Ｄ１端部から押出側Ｄ２端部にわたって、理論送り能力を一定にできる。よって、スクリュウ３０の昇圧能力を、より向上させることができる。

　（第３の発明の効果）
　フライト部３７は、フライト部３７の投入側Ｄ１端部から押出側Ｄ２端部までにおいて、２回転以上する。

　［構成３］昇圧部１３における投入側Ｄ１端部から数えて１回転目から２回転目までの間のフライト部３７のリードＬは、投入側Ｄ１端部から数えて０回転目から１回転目までのフライト部３７のリードＬの、１．１倍以上１．８倍以下である。

　上記［構成３］により、投入側Ｄ１端部から数えて、１から２回転目のフライト部３７のリードＬが、０から１回転目のフライト部３７のリードＬに対して、１．１倍未満、または１．８倍よりも大きい場合に比べ、次の効果が得られる。投入側Ｄ１端部から数えて１から２回転目までの間で、理論送り能力を、より一定値に近づけることができる。よって、上記［構成１］を備え、上記［構成３］を備えない場合に比べ、スクリュウ３０の昇圧能力を向上させることができる。

　（第４の発明の効果）
　［構成４］昇圧部１３におけるフライト部３７の投入側Ｄ１端部から押出側Ｄ２端部までにおける任意の位置で（どの位置でも、全ての位置で）、中心軸方向Ｄに連続する２回転分のフライト部３７において、次の条件が満たされる。押出側Ｄ２の１回転分のフライト部３７のリードＬは、投入側Ｄ１の１回転分のフライト部３７のリードＬの、１．１倍以上１．８倍以下である。

　スクリュウ３０は、上記［構成４］を備える。上記［構成１］を備え、上記［構成４］を備えない場合に比べ、昇圧部１３におけるフライト部３７の任意の位置で、理論送り能力を、より一定値に近づけることができる。よって、スクリュウ３０の昇圧能力を向上させることができる。

　（第５の発明の効果）
　［構成５］昇圧部１３におけるフライト部３７の総回転数ｎと条数との積は、２以上である。

　上記［構成５］により、上記［構成５］の条件を満たさない場合に比べ、フライト部３７による材料Ｍのシール能力を向上させることができる。よって、スクリュウ３０での（押出機１での）材料Ｍ（図２参照）のバックフローを抑制できる。

　（変形例）
　上記実施形態は様々に変形されてもよい。例えば、各構成要素の配置や形状が変更されてもよい。例えば、構成要素の数が変更されてもよく、構成要素の一部が設けられなくてもよい。

　以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。

　なお、本出願は、２０１８年８月２３日出願の日本特許出願（特願２０１８－１５６５５０）に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。

　１　押出機
１１　投入部
１３　昇圧部
３０　スクリュウ
３５　軸部
３７　フライト部
３７ｔ　頂部
Ｄ１　投入側
Ｄ２　押出側
Ｌ　リード
Ｍ　材料
Ｓ　有効断面積

Claims

　材料が投入される投入部と、前記材料の投入側から押出側に前記材料を押し出しながら前記材料を昇圧させる昇圧部と、スクリュウと、を備える押出機であって、
　前記スクリュウは、
　軸部と、
　前記軸部から径方向外側に突出し、螺旋状であるフライト部と、
を備え、
　前記軸部の中心軸に直交する断面において、前記中心軸を中心とするとともに前記フライト部の頂部を通る仮想円から、前記軸部の表面までの領域の面積を有効断面積とし、
　前記軸部に対して前記頂部が前記中心軸の周りを１回転するときの、前記軸部に対して前記頂部が進む距離であって前記中心軸の方向に進む距離を、前記フライト部のリードとしたとき、
　前記昇圧部での前記有効断面積は、前記押出側に向かって連続的に小さくなり、
　前記昇圧部での前記フライト部のリードは、前記押出側に向かって連続的に広くなる、
押出機。
　請求項１に記載の押出機であって、
　前記スクリュウの前記投入側の端部から前記押出側の端部にわたって、前記フライト部のリードは、前記有効断面積の逆数に比例する、
押出機。
　請求項１または２に記載の押出機であって、
　前記フライト部は、前記昇圧部における前記スクリュウの前記投入側の端部から前記押出側の端部までの間に、２回転以上しており、
　前記昇圧部における前記スクリュウの前記投入側の端部から数えて１回転目から２回転目までの間の前記フライト部のリードは、前記投入側の端部から数えて０回転目から１回転目までの前記フライト部のリードの１．１倍以上１．８倍以下である、
押出機。
　請求項３に記載の押出機であって、
　前記昇圧部における前記スクリュウの前記投入側の端部から前記押出側の端部までの間の任意の位置で、前記中心軸の方向に連続する２回転分の前記フライト部における、前記押出側の１回転分の前記フライト部のリードは、前記投入側の１回転分の前記フライト部のリードの１．１倍以上１．８倍以下である、
押出機。
　請求項１又は２に記載の押出機であって、
　前記昇圧部における前記フライト部の総回転数と条数との積は、２以上である、
押出機。
　請求項４に記載の押出機であって、
　前記昇圧部における前記フライト部の総回転数と条数との積は、２以上である、
押出機。
　請求項３に記載の押出機であって、
　前記昇圧部における前記フライト部の総回転数と条数との積は、２以上である、
押出機。