(57)【要約】【課題】バンク部での昇圧能力を向上させることが可能なスクリュ式押出機を提供する。【解決手段】一対のスクリュ２，３と、一対のスクリュ２，３を収容し、上流側に材料の投入口が設けられたケーシング４と、を備える。スクリュ２，３は、軸部６と、軸部６の外周面に設けられた螺旋状のフライト部７と、を有している。投入口の下流側端からフライト部７の下流側端にかけての範囲において、投入口の下流側端における、フライト部７の頂部とケーシング４の内壁面との間のクリアランスＤ２が、他の部分におけるクリアランスよりも大きくされている。【選択図】図６
2020001176.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のスクリュと、
前記一対のスクリュを収容し、上流側に材料の投入口が設けられたケーシングと、
を備え、混練物の押出を行うスクリュ式押出機において、
前記スクリュは、軸部と、前記軸部の外周面に設けられた螺旋状のフライト部と、を有しており、
前記投入口の下流側端から前記フライト部の下流側端にかけての範囲において、前記投入口の下流側端における、前記フライト部の頂部と前記ケーシングの内壁面との間のクリアランスが、他の部分における前記クリアランスよりも大きくされていることを特徴とするスクリュ式押出機。
【請求項２】
前記フライト部の下流側端から前記投入口の下流側端にわたって、前記クリアランスが漸増していることを特徴とする請求項１に記載のスクリュ式押出機。
【請求項３】
前記投入口の下流側端と前記フライト部の下流側端との中間部における前記クリアランスが、前記フライト部の下流側端における前記クリアランスよりも小さくされていることを特徴とする請求項１に記載のスクリュ式押出機。
【請求項４】
前記投入口の下流側端から前記フライト部の下流側端にわたって、前記クリアランスが連続的に変化していることを特徴とする請求項３に記載のスクリュ式押出機。
【請求項５】
前記軸部の径方向の断面視において、前記投入口の下流側端から前記フライト部の下流側端にわたって、前記フライト部の頂点を結ぶ仮想線が曲線であることを特徴とする請求項４に記載のスクリュ式押出機。
【請求項６】
前記軸部の径方向の断面視において、前記投入口の下流側端から前記フライト部の下流側端にわたって、前記ケーシングの内壁面が直線であることを特徴とする請求項５に記載のスクリュ式押出機。
【請求項７】
前記軸部の径方向の断面視において、前記投入口の下流側端から前記フライト部の下流側端にわたって、前記ケーシングの内壁面が曲線であることを特徴とする請求項４に記載のスクリュ式押出機。
【請求項８】
前記軸部の径方向の断面視において、前記投入口の下流側端から前記フライト部の下流側端にわたって、前記フライト部の頂点を結ぶ仮想線が直線であることを特徴とする請求項７に記載のスクリュ式押出機。
【請求項９】
前記フライト部の下流側端における前記クリアランスが、前記フライト部における下流側端の前記頂部から１回転分上流側の前記頂部における前記クリアランスと同じか、それよりも小さくされていることを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載のスクリュ式押出機。
【請求項１０】
前記１回転分上流側の前記頂部から下流側端の前記頂部にわたって、前記クリアランスが連続的に変化していることを特徴とする請求項９に記載のスクリュ式押出機。
【請求項１１】
前記軸部の径方向の断面視において、前記１回転分上流側の前記頂部から下流側端の前記頂部にわたって、前記フライト部の頂点を結ぶ仮想線が曲線であることを特徴とする請求項１０に記載のスクリュ式押出機。
【請求項１２】
前記軸部の径方向の断面視において、前記１回転分上流側の前記頂部から下流側端の前記頂部にわたって、前記ケーシングの内壁面が直線であることを特徴とする請求項１１に記載のスクリュ式押出機。
【請求項１３】
前記フライト部の下流側端における前記クリアランスが、前記フライト部における下流側端の前記頂部から１回転分上流側の前記頂部における前記クリアランスと同じか、それよりも小さくされていることを特徴とする請求項３又は４又は７又は８に記載のスクリュ式押出機。
【請求項１４】
前記１回転分上流側の前記頂部から下流側端の前記頂部にわたって、前記クリアランスが連続的に変化していることを特徴とする請求項１３に記載のスクリュ式押出機。
【請求項１５】
前記軸部の径方向の断面視において、前記１回転分上流側の前記頂部から下流側端の前記頂部にわたって、前記ケーシングの内壁面が曲線であることを特徴とする請求項１４に記載のスクリュ式押出機。
【請求項１６】
前記軸部の径方向の断面視において、前記１回転分上流側の前記頂部から下流側端の前記頂部にわたって、前記フライト部の頂点を結ぶ仮想線が直線であることを特徴とする請求項１５に記載のスクリュ式押出機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混練物の押出を行うスクリュ式押出機に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用タイヤの製造プロセスにおいて、タイヤの原料であるゴムの混練機の下に設置し、混練機から投入されたゴム（混練物）を連続的に押出しながらシート状に成形する押出成形機が用いられている。
【０００３】
特許文献１には、テーパスクリューの先端部分を囲むようにして配設した筐体と、テーパスクリューとの間に間隙を形成した、混練物移送装置が開示されている。テーパスクリューの回転にてケーシング内をその先端側へ移送される投入原料の一部が間隙内に逃げるため、原料にかかる圧力が軽減され、圧力の上昇と加圧力による原料の発熱が抑制される。また、原料のスクリューとの噛み合い部での投入原料の流れ（移動）が容易となり、負荷が軽減するとともに、押し出し量が増大し、原料の圧縮部へのスムースな供給が可能となる。
【０００４】
また、特許文献２には、圧縮部の位置のスクリュー羽根のリード角の大きさを、ホッパ部の位置のスクリュー羽根のリード角の大きさよりも小さく設定するとともに、圧縮部の位置にスクリュー羽根を２巻き以上配置した、２軸押出機が開示されている。ホッパ部の位置では、材料投入口から投入された塊状の材料を噛み込み、圧縮部に供給する機能、圧縮部の位置では、材料を圧縮し、材料排出口から材料を押し出すために要する圧力を生じさせ、かつ、材料の逆流を抑えて処理量を確保する機能を発揮するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３１７２９１号公報
【特許文献２】特許第６２０２６２４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、昨今の材料の多様化により、一部の材料では、シート化ができず問題となっている。その原因として、材料中に占めるゴム量の減少が挙げられる。ゴム量が減少すると、材料同士のつなぎがない状態となるため、シート化が困難となる。このような状況下でシート化を実現するためには、ゴムのつなぎとしての機能を向上させる必要がある。具体的には、ゴム密度を向上させ、ゴム同士の接触面積を増加させる必要がある。ゴムの接触面積を向上させるには、ゴムを圧縮し、その密度を高くする必要がある。そのため、スクリュにより押し出された混練物が溜まるバンク部の圧力を高圧化させることが、難シート化材料をシート化する上で重要である。
【０００７】
特許文献１では、押し出し量が増大することで、混練性能が向上するが、バンク部での昇圧能力は低減する。特許文献２では、材料の逆流を抑えることで、バンク部での昇圧能力を高めることは可能であるが、搬送能力は低下しており、スクリュ式押出機の生産能力によっては昇圧効果を得られない可能性がある。
【０００８】
本発明の目的は、バンク部での昇圧能力を向上させることが可能なスクリュ式押出機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、一対のスクリュと、前記一対のスクリュを収容し、上流側に材料の投入口が設けられたケーシングと、を備え、混練物の押出を行うスクリュ式押出機において、前記スクリュは、軸部と、前記軸部の外周面に設けられた螺旋状のフライト部と、を有しており、前記投入口の下流側端から前記フライト部の下流側端にかけての範囲において、前記投入口の下流側端における、前記フライト部の頂部と前記ケーシングの内壁面との間のクリアランスが、他の部分における前記クリアランスよりも大きくされていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、投入口の下流側端からフライト部の下流側端にかけての範囲において、投入口の下流側端におけるクリアランスが、他の部分におけるクリアランスよりも大きくされている。これにより、投入口の下流側端からフライト部の下流側端にかけてクリアランスが一定な構成に比べて、投入口の下流側端において、フライト部の先端の回転速度が小さくなり、ひずみ速度が小さくなる。その結果、投入口の下流側端において、クリアランスが一定な構成に比べて材料の粘度が高めに維持されるので、投入口側への材料漏れが抑制され、搬送効率が向上する。これにより、バンク部での昇圧能力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】スクリュ式押出機の断面図である。
【図２】従来のスクリュ形状におけるケーシング下流部の断面図である。
【図３】ゴムの粘度とひずみ速度との関係を示す図である。
【図４】ケーシング下流部の模式図である。
【図５】従来のスクリュ形状におけるスクリュ軸方向のクリアランスと粘度との関係を示す図である。
【図６】第１実施形態におけるケーシング下流部の断面図である。
【図７】第１実施形態のスクリュ形状におけるスクリュ軸方向のクリアランスと粘度との関係を示す図である。
【図８】第２実施形態におけるケーシング下流部の断面図である。
【図９】第２実施形態のスクリュ形状におけるスクリュ軸方向のクリアランスと粘度との関係を示す図である。
【図１０】スクリュの形状因子を元に昇圧能力を簡易計算した結果を示す図である。
【図１１】第２実施形態の変形例におけるケーシング下流部の断面図である。
【図１２】第３実施形態におけるケーシング下流部の断面図である。
【図１３】昇圧能力の解析結果を示す図である。
【図１４】第３実施形態の変形例におけるケーシング下流部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１３】
［第１実施形態］
（スクリュ式押出機の構成）
本発明の第１実施形態によるスクリュ式押出機は、混練物の押出を行うものである。本実施形態において、スクリュ式押出機は、ゴムなどの高分子材料の混練物をシート状に押出成形するローラダイ付スクリュ押出機である。
【００１４】
スクリュ式押出機１は、断面図である図１に示すように、一対のスクリュ２，３と、ケーシング４と、を有している。一対のスクリュ２，３は、図１の左方向に混練物の押出を行うものであり、図１の紙面に直交する方向に並んで配置されている。本実施形態において、スクリュ２，３のねじ条数は、それぞれ１である。
【００１５】
スクリュ２，３は、それぞれ、軸部６と、フライト部７と、を有している。軸部６は、混練物の押出方向の下流側端に向かって径が漸減する形状にされている。フライト部７は、軸部６の外周面に設けられており、螺旋状である。スクリュ２とスクリュ３とは、フライト部７のねじれ角度が互いに逆であることを除いて、同じ形状・寸法にされている。また、スクリュ２，３は、互いに逆方向に回転するように連結されており、図示しない１つの駆動手段により同一の回転数で回転される。
【００１６】
ケーシング４は、先細りの形状であって、一対のスクリュ２，３を収容している。混練物の押出方向におけるケーシング４の前方には、上下一対のローラ８，９が配置されている。ケーシング４とローラ８，９との間の部分は、バンク部１０と呼ばれ、スクリュ２，３により押出された混練物は、このバンク部１０に溜まる。
【００１７】
ローラ８，９は、互いに逆方向に回転するように連結されており、図示しない１つの駆動手段により、同一の回転数で回転させられる。ローラ８，９は、混練物を圧延してシート状（シート５０）に成形するためのものであり、ローラダイと呼ばれている。
【００１８】
混練物の押出方向におけるケーシング４の上流側には、材料（混練物）の投入口１１が設けられている。ケーシング４は、投入口１１が上部に設けられたケーシング上流部１３と、周囲が壁面で囲われたケーシング下流部１４と、を有している。投入口１１にその上方から供給されたゴムなどの混練物は、互いに逆方向に回転するスクリュ２，３によりバンク部１０へ押し出され、その後、ローラ８，９の間を通ることでシート状に成形される。
【００１９】
ここで、ケーシング下流部１４におけるスクリュ２，３を、ピッチごとに領域１〜３の３つの領域に分割して考える。スクリュ２，３は先細りの形状であるため、下流側の領域になるほど搬送能力が低下する。そのため、領域２よりも領域１の方が搬送能力は低くなる。一方、領域３はその一部がケーシング下流部１４からはみでており、フライト部７のみでは領域３に十分な量の混練物を供給できず、非充満状態となる。そのため、最大搬送能力を発揮することができない。また、運転状況次第では、領域２への混練物の供給量が不足し、領域２が非充満状態となる可能性もある。
【００２０】
従来のスクリュ形状におけるケーシング下流部１４の断面図を図２に示す。フライト部７の頂部とケーシング４の内壁面との間の隙間をクリアランスとすると、図２に示すように、投入口１１の下流側端１１ａからフライト部７の下流側端にかけての範囲において、クリアランスは一定である。即ち、投入口１１の下流側端１１ａにおけるクリアランスＤ２と、フライト部７の下流側端におけるクリアランスＤ１と、投入口１１の下流側端１１ａとフライト部７の下流側端との中間部におけるクリアランスＤ３とは、同じである。このように、投入口１１の下流側端１１ａからフライト部７の下流側端にわたって、クリアランスが一定であるため、ピッチごとの体積Ｖ１〜Ｖ３は、Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３となり、スクリュ２，３の下流側になるほど、搬送能力は低下する。
【００２１】
ここで、ゴムの粘度とひずみ速度との関係を図３に示す。ひずみ速度（せん断速度）は、フライト部７の先端の回転速度をクリアランスで割ったものである。図３に示すように、ゴムは、ひずみ速度が大きくなるほど粘度（粘性）が低下する特性を有する。つまり、同じひずみ速度であれば、クリアランスが大きいほど、ゴムの粘度は高くなる。
【００２２】
ここで、ケーシング下流部１４の模式図である図４に示すように、ケーシング４の下流側端の中央を原点０として、スクリュ軸方向にＺ座標をとり、ケーシング４の径方向にＸ座標をとる。これら座標を用いて、従来のスクリュ形状におけるスクリュ軸方向のクリアランスと粘度との関係を図５に示す。ケーシング４の下流側端（原点０）から投入口１１の下流側端１１ａにわたって、クリアランスδは一定である。一方、ケーシング４の下流側端（原点０）から投入口１１の下流側端１１ａに向かうにつれて、スクリュ２，３の外径（フライト部７の高さ）が高くなることで、ひずみ速度は大きくなる。そのため、ケーシング４の下流側端（原点０）から投入口１１の下流側端１１ａに向かうにつれて、材料の粘度μは低下する。よって、投入口１１の下流側端１１ａに行くほど、材料の粘度μが低下し、圧力を保持する封圧能力は低下する。
【００２３】
そこで、本実施形態では、ケーシング下流部の断面図である図６に示すように、投入口１１の下流側端１１ａからフライト部７の下流側端にかけての範囲において、投入口１１の下流側端１１ａにおけるクリアランスＤ２が、他の部分におけるクリアランスよりも大きくされている。
【００２４】
本実施形態のスクリュ式押出機１では、軸部６の径方向の断面視において、投入口１１の下流側端１１ａからフライト部７の下流側端にわたって、フライト部７の頂点を結ぶ仮想線（破線）が直線であり、ケーシング４の内壁面（実線）も直線である。これにより、フライト部７の下流側端から投入口１１の下流側端１１ａにわたって、クリアランスが漸増している。つまり、投入口１１の下流側端１１ａにおけるクリアランスＤ２は、フライト部７の下流側端におけるクリアランスＤ１よりも大きい。
【００２５】
図４の座標を用いて、本実施形態のスクリュ形状におけるスクリュ軸方向のクリアランスと粘度との関係を図７に示す。ケーシング４の下流側端（原点０）から投入口１１の下流側端１１ａに向かうにつれて、クリアランスδは大きくなる。そのため、投入口１１の下流側端１１ａにおいて、従来のスクリュ形状よりも、フライト部７の先端の回転速度が小さくなり、ひずみ速度の増大が抑えられる。その結果、投入口１１の下流側端１１ａにおいて、クリアランスが一定な従来のスクリュ形状に比べて、材料の粘度μが高めに維持される。よって、投入口１１側への材料漏れが抑制され、搬送効率が向上する。これにより、バンク部１０での昇圧能力を向上させることができる。
【００２６】
また、図６に示すように、フライト部７の下流側端から投入口１１の下流側端１１ａにわたって、クリアランスが漸増しているので、クリアランスが不連続の場合に比べて、バンク部１０での昇圧能力をさらに向上させることができる。
【００２７】
（効果）
以上に述べたように、本実施形態に係るスクリュ式押出機１によると、投入口１１の下流側端１１ａからフライト部７の下流側端にかけての範囲において、投入口１１の下流側端１１ａにおけるクリアランスＤ２が、他の部分におけるクリアランスよりも大きくされている。これにより、投入口１１の下流側端１１ａからフライト部７の下流側端にかけてクリアランスが一定な構成に比べて、投入口１１の下流側端１１ａにおいて、フライト部７の先端の回転速度が小さくなり、ひずみ速度が小さくなる。その結果、投入口１１の下流側端１１ａにおいて、クリアランスが一定な構成に比べて材料の粘度が高めに維持されるので、投入口１１側への材料漏れが抑制され、搬送効率が向上する。これにより、バンク部１０での昇圧能力を向上させることができる。
【００２８】
また、フライト部７の下流側端から投入口１１の下流側端１１ａにわたって、クリアランスが漸増している。これにより、クリアランスが不連続の場合に比べて、バンク部１０での昇圧能力をさらに向上させることができる。
【００２９】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態のスクリュ式押出機について、図面を参照しつつ説明する。なお、第１実施形態と共通する構成およびそれにより奏される効果については説明を省略し、主に、第１実施形態と異なる点について説明する。なお、第１実施形態と同じ部材については、第１実施形態と同じ符号を付している。
【００３０】
（スクリュ式押出機の構成）
本実施形態のスクリュ式押出機１０１は、ケーシング下流部１４の断面図である図８に示すように、投入口１１の下流側端１１ａとフライト部７の下流側端との中間部におけるクリアランスＤ３が、フライト部７の下流側端におけるクリアランスＤ１よりも小さくされている。
【００３１】
本実施形態のスクリュ式押出機１０１では、軸部６の径方向の断面視において、投入口１１の下流側端１１ａからフライト部７の下流側端にわたって、フライト部７の頂点を結ぶ仮想線（破線）が曲線であり、ケーシング４の内壁面（実線）が直線である。これにより、投入口１１の下流側端１１ａからフライト部７の下流側端にわたって、クリアランスが連続的に変化している。本実施形態では、フライト部７の頂点を結ぶ仮想線は二次曲線であるが、曲線はこれに限定されない。また、ケーシング４の内壁面（実線）が曲線であってもよい。
【００３２】
図４の座標を用いて、本実施形態のスクリュ形状におけるスクリュ軸方向のクリアランスと粘度との関係を図９に示す。ケーシング４の下流側端（原点０）から中間部に向かうにつれて、クリアランスδは小さくなり、中間部から投入口１１の下流側端１１ａに向かうにつれて、クリアランスδは大きくなる。そのため、ケーシング４の下流側端（原点０）から中間部に向かうにつれて、材料の粘度μは大きくなり、中間部から投入口１１の下流側端１１ａに向かうにつれて、材料の粘度μは小さくなる。
【００３３】
図８に示すように、中間部におけるクリアランスＤ３を、フライト部７の下流側端におけるクリアランスＤ１よりも小さくすることで、第１実施形態のスクリュ式押出機１に比べて、中間部におけるひずみ速度が小さくなる。その結果、中間部において、第１実施形態のスクリュ式押出機１に比べて材料の粘度が高めに維持されるので、中間部から上流側への材料漏れが抑制され、搬送効率がさらに向上する。これにより、バンク部１０での昇圧能力をさらに向上させることができる。
【００３４】
また、図６に示すように、第１実施形態のスクリュ式押出機１では、投入口１１の下流側端１１ａにおけるクリアランスＤ２を大きくするために、投入口１１の下流側端１１ａにおけるフライト部７の高さを低くする必要がある。そのため、クリアランスが一定の場合に比べて、ピッチごとの体積Ｖ１〜Ｖ３が小さくなり、搬送能力が低下する。
【００３５】
そこで、本実施形態では、図８に示すように、軸部６の径方向の断面視において、投入口１１の下流側端１１ａからフライト部７の下流側端にわたって、フライト部７の頂点を結ぶ仮想線を曲線にする。これにより、中間部におけるフライト部７の高さが高く維持される。その結果、第１実施形態のスクリュ式押出機１に比べて、ピッチごとの体積Ｖ１〜Ｖ３が大きくなるので、搬送能力を向上させることができる。
【００３６】
ここで、図８において、スクリュ２，３のフライト部７における下流側端の頂部の底辺の中心を原点０とし、スクリュ２，３の軸部６の表面に沿ってｘ座標をとり、軸部６の表面に垂直な方向にｙ座標をとる。フライト部７の下流側端の頂部のｘ座標を０、フライト部７の下流側端の頂部から１回転分上流側の頂部のｘ座標をＸ1、フライト部７の下流側端の頂部から２回転分上流側の頂部のｘ座標をＸ2、フライト部７の下流側端の頂部から３回転分上流側の頂部のｘ座標をＸ3とする。また、フライト部７の下流側端の頂部の高さをＹ0、フライト部７の下流側端の頂部から１回転分上流側の頂部の高さをＹ1、フライト部７の下流側端の頂部から２回転分上流側の頂部の高さをＹ2、フライト部７の下流側端の頂部から３回転分上流側の頂部の高さをＹ3とする。
【００３７】
フライト部７の下流側端の頂部の頂点と、フライト部７の下流側端の頂部から３回転分上流側の頂部の頂点とを結ぶ直線（一点鎖線）は、ｙ＝（Ｙ3−Ｙ0）／Ｘ3＋Ｙ0で表せる。フライト部７の下流側端の頂部の頂点と、フライト部７の下流側端の頂部から３回転分上流側の頂部の頂点とを結ぶ二次曲線（点線）は、ｙ＝ａｘ2＋ｂｘ＋ｃで表せる。この二次曲線におけるフライト部７の下流側端での傾きはｂ、フライト部７の下流側端の頂部から３回転分上流側の頂部での傾きは２ａＸ3＋ｂである。
【００３８】
二次曲線の傾きは、フライト部７の下流側端で、直線の傾き（Ｙ3−Ｙ0）／Ｘ3より大きく、フライト部７の下流側端の頂部から３回転分上流側の頂部で、直線の傾き（Ｙ3−Ｙ0）／Ｘ3より小さい。よって、ｂ＞（Ｙ3−Ｙ0）／Ｘ3＞２ａＸ3＋ｂの関係が成り立つ。
【００３９】
スクリュの形状因子を元に昇圧能力を簡易計算した結果を図１０に示す。ここで、フライト高さの傾きは、スクリュ２，３の軸方向に沿ってフライト部７の頂点を結んだ直線の傾きを指している。従来のスクリュ形状では、フライト高さの傾き比は１．０であり、投入口１１の下流側端１１ａにおけるクリアランスＤ２を、フライト部７の下流側端におけるクリアランスＤ１よりも大きくするほど、フライト高さの傾き比の値は小さくなる。
【００４０】
従来のスクリュ形状では、フライト高さの傾きと、圧力比および搬送能力比とは概ね比例関係となっており、圧力比と搬送能力比とは、トレードオフの関係となっている。一方、本実施形態のスクリュ形状では、搬送能力が従来並みに維持された状態で、圧力比は約７倍程度となっている。このことから、バンク部１０での昇圧能力を向上させながら、搬送能力が従来並みまで向上していることがわかる。
【００４１】
（効果）
以上に述べたように、本実施形態に係るスクリュ式押出機１０１によると、投入口１１の下流側端１１ａとフライト部７の下流側端との中間部におけるクリアランスＤ３が、フライト部７の下流側端におけるクリアランスＤ１よりも小さくされている。これにより、第１実施形態のスクリュ式押出機１に比べて、中間部におけるひずみ速度が小さくなる。その結果、中間部において、第１実施形態のスクリュ式押出機１に比べて材料の粘度が高めに維持されるので、中間部から上流側への材料漏れが抑制され、搬送効率がさらに向上する。これにより、バンク部での昇圧能力をさらに向上させることができる。
【００４２】
また、投入口１１の下流側端１１ａからフライト部７の下流側端にわたって、クリアランスが連続的に変化している。これにより、クリアランスが不連続の場合に比べて、バンク部１０での昇圧能力をさらに向上させることができる。
【００４３】
また、軸部６の径方向の断面視において、投入口１１の下流側端１１ａからフライト部７の下流側端にわたって、フライト部７の頂点を結ぶ仮想線が曲線である。第１実施形態のスクリュ式押出機１では、クリアランスが一定の場合に比べて、スクリュのピッチごとの体積Ｖ１〜Ｖ３が小さくなり、搬送能力が低下する。そこで、軸部６の径方向の断面視において、投入口１１の下流側端１１ａからフライト部７の下流側端にわたって、フライト部７の頂点を結ぶ仮想線を曲線にする。これにより、中間部におけるフライト部７の高さが高く維持される。その結果、第１実施形態のスクリュ式押出機１に比べて、ピッチごとの体積Ｖ１〜Ｖ３が大きくなるので、搬送能力を向上させることができる。
【００４４】
また、軸部６の径方向の断面視において、投入口１１の下流側端１１ａからフライト部７の下流側端にわたって、ケーシング４の内壁面が直線である。これにより、ケーシング４を作成しやすい。
【００４５】
（変形例）
なお、本実施形態のスクリュ式押出機１０１においては、ケーシング下流部１４の断面図である図１１に示すように、軸部６の径方向の断面視において、投入口１１の下流側端１１ａからフライト部７の下流側端にわたって、フライト部７の頂点を結ぶ仮想線（破線）が直線であり、ケーシング４の内壁面（実線）が曲線であってもよい。このような構成であっても、投入口１１の下流側端１１ａからフライト部７の下流側端にわたって、クリアランスが連続的に変化する。本変形例では、ケーシング４の内壁面が二次曲線であるが、曲線はこれに限定されない。また、フライト部７の頂点を結ぶ仮想線（破線）が曲線であってもよい。
【００４６】
図８に示すように、フライト部７の頂点を結ぶ仮想線（破線）が曲線であると、スクリュ２，３の軸部６同士の間隔によっては、対となるスクリュと緩衝する可能性がある。しかし、図１１に示すように、ケーシング４の内壁面（実線）を曲線にすれば、フライト部７の頂点を結ぶ仮想線を曲線にする場合に比べて、軸部６同士の間隔を狭くすることができる。
【００４７】
図１１において、スクリュ２，３のフライト部７における下流側端の頂部の底辺の中心を原点０とし、スクリュ２，３の軸部６の表面に沿ってｘ座標をとり、軸部６の表面に垂直な方向にｙ座標をとる。フライト部７の下流側端の頂部のｘ座標を０、フライト部７の下流側端の頂部から１回転分上流側の頂部のｘ座標をＸ1、フライト部７の下流側端の頂部から２回転分上流側の頂部のｘ座標をＸ2、フライト部７の下流側端の頂部から３回転分上流側の頂部のｘ座標をＸ3とする。また、フライト部７の下流側端の頂部の高さをＹ0、フライト部７の下流側端の頂部から１回転分上流側の頂部の高さをＹ1、フライト部７の下流側端の頂部から２回転分上流側の頂部の高さをＹ2、フライト部７の下流側端の頂部から３回転分上流側の頂部の高さをＹ3とする。
【００４８】
フライト部７の下流側端の頂部の頂点と、フライト部７の下流側端の頂部から３回転分上流側の頂部の頂点とを結ぶ直線（点線）は、ｙ＝（Ｙ3−Ｙ0）／Ｘ3＋Ｙ0で表せる。ケーシングの内壁面の二次曲線は、ｙ＝ａｘ2＋ｂｘ＋ＹWで表せる。ここで、ＹWは、この二次曲線とｙ軸との交点である。この二次曲線におけるフライト部７の下流側端での傾きはｂ、フライト部７の下流側端の頂部から３回転分上流側の頂部での傾きは２ａＸ3＋ｂである。
【００４９】
二次曲線の傾きは、フライト部７の下流側端で、直線の傾き（Ｙ3−Ｙ0）／Ｘ3より小さく、フライト部７の下流側端の頂部から３回転分上流側の頂部で、直線の傾き（Ｙ3−Ｙ0）／Ｘ3より大きい。よって、ｂ＜（Ｙ3−Ｙ0）／Ｘ3＜２ａＸ3＋ｂの関係が成り立つ。
【００５０】
（効果）
以上に述べたように、本変形例によると、軸部６の径方向の断面視において、投入口１１の下流側端１１ａからフライト部７の下流側端にわたって、ケーシング４の内壁面が曲線である。フライト部７の頂点を結ぶ仮想線（破線）が曲線であると、スクリュ２，３の軸部６同士の間隔によっては、対となるスクリュと緩衝する可能性がある。これに対して、ケーシング４の内壁面（実線）を曲線にすることで、フライト部７の頂点を結ぶ仮想線を曲線にする場合に比べて、軸部６同士の間隔を狭くすることができる。
【００５１】
また、軸部６の径方向の断面視において、投入口１１の下流側端１１ａからフライト部７の下流側端にわたって、フライト部７の頂点を結ぶ仮想線が直線である。これにより、スクリュ２，３を作成しやすい。
【００５２】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態のスクリュ式押出機について、図面を参照しつつ説明する。なお、第１実施形態と共通する構成およびそれにより奏される効果については説明を省略し、主に、第１実施形態と異なる点について説明する。なお、第１実施形態と同じ部材については、第１実施形態と同じ符号を付している。
【００５３】
（スクリュ式押出機の構成）
本実施形態のスクリュ式押出機２０１は、ケーシング下流部１４の断面図である図１２に示すように、フライト部７の下流側端におけるクリアランスＤ１が、フライト部７における下流側端の頂部から１回転分上流側の頂部におけるクリアランスＤ４よりも小さくされている。なお、クリアランスＤ１が、クリアランスＤ４と同じであってもよい。クリアランスＤ１は、クリアランスＤ３よりも大きい。
【００５４】
本実施形態のスクリュ式押出機１０１では、軸部６の径方向の断面視において、ケーシング４の内壁面（実線）が直線である。また、フライト部７における下流側端の頂部から１回転分上流側の頂部から、投入口１１の下流側端１１ａにわたって、フライト部７の頂点を結ぶ仮想線（破線）が曲線であり、さらに、１回転分上流側の頂部から下流側端の頂部にわたって、フライト部７の頂点を結ぶ仮想線（破線）が別の曲線である。これにより、投入口１１の下流側端１１ａからフライト部７の下流側端にわたって、クリアランスが連続的に変化している。本実施形態では、２つの仮想線はそれぞれ二次曲線であるが、曲線はこれに限定されない。また、ケーシング４の内壁面（実線）が曲線であってもよい。
【００５５】
フライト部７の下流側端におけるクリアランスＤ１を、フライト部７における下流側端の頂部から１回転分上流側の頂部におけるクリアランスＤ４よりも小さくすることで、第２実施形態のスクリュ式押出機１０１に比べて、フライト部７の下流側端におけるひずみ速度が小さくなる。その結果、フライト部７の下流側端において、第２実施形態のスクリュ式押出機１０１に比べて材料の粘度が高めに維持されるので、バンク部１０からの材料漏れが抑制され、搬送効率がさらに向上する。これにより、バンク部１０での昇圧能力をさらに向上させることができる。
【００５６】
また、図８に示すように、第２実施形態のスクリュ式押出機１０１では、フライト部７の下流側端における頂部の高さが低くなり、フライト部７の下流側における体積Ｖ１が小さくなる傾向にある。そこで、本実施形態では、図１２に示すように、軸部６の径方向の断面視において、１回転分上流側の頂部から下流側端の頂部にわたって、フライト部７の頂点を結ぶ仮想線を曲線にする。これにより、第２実施形態のスクリュ式押出機１０１に比べて、フライト部７の下流側端における頂部の高さが高くなるので、フライト部７の下流側における搬送量（体積Ｖ１）を増加させることができる。
【００５７】
また、スクリュ式押出機２０１の生産能力は、ローラ８，９（図１参照）の回転数で概ね決定される。そのため、実機運転ではローラ８，９の回転数を指定し、バンク部１０の圧力が一定となるようにスクリュ２，３の回転数を制御する。よって、フライト部７の高さに依存するスクリュ２，３の搬送能力が低いと、スクリュ２，３の回転数が増加することとなる。よって、フライト部７の下流側における体積（搬送量）Ｖ１を大きくすることで、スクリュ２，３の回転数を抑えることができる。
【００５８】
第１〜３実施形態における昇圧能力の解析結果を図１３に示す。図１３から、第２実施形態のスクリュ式押出機１０１の方が、第１実施形態のスクリュ式押出機１よりも昇圧能力が高く、第３実施形態のスクリュ式押出機２０１が最も昇圧能力が高いことがわかる。これは、第３実施形態のスクリュ式押出機２０１において、第２実施形態のスクリュ式押出機１０１よりも搬送能力が改善されたことと、フライト部７の下流側端におけるクリアランスＤ１を第２実施形態のスクリュ式押出機１０１よりも小さくしたことで、フライト部７の下流側端におけるひずみ速度が小さくなり、材料の粘度の低下が抑えられたことで、バンク部１０からの材料漏れが抑えられ、昇圧能力が改善したためである。
【００５９】
図１２において、スクリュ２，３のフライト部７における下流側端の頂部の底辺の中心を原点０とし、スクリュ２，３の軸部６の表面に沿ってｘ座標をとり、軸部６の表面に垂直な方向にｙ座標をとる。フライト部７の下流側端の頂部のｘ座標を０、フライト部７の下流側端の頂部から１回転分上流側の頂部のｘ座標をＸ1、フライト部７の下流側端の頂部から２回転分上流側の頂部のｘ座標をＸ2、フライト部７の下流側端の頂部から３回転分上流側の頂部のｘ座標をＸ3とする。また、フライト部７の下流側端の頂部の高さをＹ0’、フライト部７の下流側端の頂部から１回転分上流側の頂部の高さをＹ1、フライト部７の下流側端の頂部から２回転分上流側の頂部の高さをＹ2、フライト部７の下流側端の頂部から３回転分上流側の頂部の高さをＹ3とする。また、図８と同じ二次曲線のｙ軸との交点をＹ0とする。
【００６０】
交点Ｙ0と、フライト部７の下流側端の頂部から３回転分上流側の頂部の頂点とを結ぶ直線（一点鎖線）は、ｙ＝（Ｙ3−Ｙ0）／Ｘ3＋Ｙ0で表せる。交点Ｙ0と、フライト部７の下流側端の頂部から３つ上流側の頂部の頂点とを結ぶ二次曲線（点線）は、ｙ＝ａｘ2＋ｂｘ＋Ｙ0で表せる。この二次曲線におけるフライト部７の下流側端での傾きはｂ、フライト部７の下流側端の頂部から３回転分上流側の頂部での傾きは２ａＸ3＋ｂである。
【００６１】
二次曲線の傾きは、フライト部７の下流側端で、直線の傾き（Ｙ3−Ｙ0）／Ｘ3より大きく、フライト部７の下流側端の頂部から３回転分上流側の頂部で、直線の傾き（Ｙ3−Ｙ0）／Ｘ3より小さい。よって、ｂ＞（Ｙ3−Ｙ0）／Ｘ3＞２ａＸ3＋ｂの関係が成り立つ。
【００６２】
また、フライト部７の下流側端の頂部の頂点と、フライト部７の下流側端の頂部から１回転分上流側の頂部の頂点とを結ぶ二次曲線（点線）は、ｙ＝ｃｘ2＋ｄｘ＋Ｙ0’で表せる。この二次曲線におけるフライト部７の下流側端での傾きはｄ、フライト部７の下流側端の頂部から１回転分上流側の頂部での傾きは２ｃＸ1＋ｄである。
【００６３】
二次曲線の傾きは、フライト部７の下流側端で、直線の傾き（Ｙ3−Ｙ0）／Ｘ3より小さく、フライト部７の下流側端の頂部から１回転分上流側の頂部で、二次曲線の傾き２ａＸ1＋ｂと同じである。よって、ｄ＜（Ｙ3−Ｙ0）／Ｘ3、２ａＸ1＋ｂ＝２ｃＸ1＋ｄの関係が成り立つ。
【００６４】
（効果）
以上に述べたように、本実施形態に係るスクリュ式押出機２０１によると、フライト部７の下流側端におけるクリアランスＤ１が、フライト部７における下流側端の頂部から１回転分上流側の頂部におけるクリアランスＤ４と同じか、それよりも小さくされている。これにより、第２実施形態のスクリュ式押出機１０１に比べて、フライト部７の下流側端におけるひずみ速度が小さくなる。その結果、フライト部７の下流側端において、第２実施形態のスクリュ式押出機１０１に比べて材料の粘度が高めに維持されるので、バンク部１０からの材料漏れが抑制され、搬送効率がさらに向上する。これにより、バンク部１０での昇圧能力をさらに向上させることができる。
【００６５】
また、１回転分上流側の頂部から下流側端の頂部にわたって、クリアランスが連続的に変化している。これにより、クリアランスが不連続の場合に比べて、バンク部１０での昇圧能力をさらに向上させることができる。
【００６６】
また、軸部６の径方向の断面視において、１回転分上流側の頂部から下流側端の頂部にわたって、フライト部７の頂点を結ぶ仮想線が曲線である。第２実施形態のスクリュ式押出機１０１では、フライト部７の下流側端における頂部の高さが低くなり、フライト部７の下流側における体積Ｖ１が小さくなる傾向にある。そこで、軸部６の径方向の断面視において、１回転分上流側の頂部から下流側端の頂部にわたって、フライト部７の頂点を結ぶ仮想線を曲線にする。これにより、第２実施形態のスクリュ式押出機１０１に比べて、フライト部７の下流側端における頂部の高さが高くなるので、フライト部７の下流側における搬送量（体積Ｖ１）を増加させることができる。
【００６７】
また、軸部６の径方向の断面視において、１回転分上流側の頂部から下流側端の頂部にわたって、ケーシング４の内壁面が直線である。これにより、ケーシング４を作成しやすい。
【００６８】
（変形例）
なお、本実施形態のスクリュ式押出機２０１においては、ケーシング下流部１４の断面図である図１４に示すように、軸部６の径方向の断面視において、投入口１１の下流側端１１ａからフライト部７の下流側端にわたって、フライト部７の頂点を結ぶ仮想線（破線）が直線であり、フライト部７における下流側端の頂部から１回転分上流側の頂部から、投入口１１の下流側端１１ａにわたって、ケーシング４の内壁面（実線）が曲線であり、さらに、フライト部７における１回転分上流側の頂部から下流側端の頂部にわたって、ケーシング４の内壁面（実線）が別の曲線であってよい。このような構成であっても、投入口１１の下流側端１１ａからフライト部７の下流側端にわたって、クリアランスが連続的に変化している。本変形例では、２つの仮想線はそれぞれ二次曲線であるが、曲線はこれに限定されない。また、フライト部７の頂点を結ぶ仮想線（破線）が曲線であってもよい。
【００６９】
このような構成であっても、バンク部１０からの材料漏れが抑制され、搬送効率がさらに向上するので、バンク部１０での昇圧能力をさらに向上させることができる。
【００７０】
図１４において、スクリュ２，３のフライト部７における下流側端の頂部の底辺の中心を原点０とし、スクリュ２，３の軸部６の表面に沿ってｘ座標をとり、軸部６の表面に垂直な方向にｙ座標をとる。フライト部７の下流側端の頂部のｘ座標を０、フライト部７の下流側端の頂部から１回転分上流側の頂部のｘ座標をＸ1、フライト部７の下流側端の頂部から２回転分上流側の頂部のｘ座標をＸ2、フライト部７の下流側端の頂部から３回転分上流側の頂部のｘ座標をＸ3とする。また、フライト部７の下流側端の頂部の高さをＹ0、フライト部７の下流側端の頂部から１回転分上流側の頂部の高さをＹ1、フライト部７の下流側端の頂部から２回転分上流側の頂部の高さをＹ2、フライト部７の下流側端の頂部から３回転分上流側の頂部の高さをＹ3とする。
【００７１】
フライト部７の下流側端の頂部の頂点と、フライト部７の下流側端の頂部から３回転分上流側の頂部の頂点とを結ぶ直線（点線）は、ｙ＝（Ｙ3−Ｙ0）／Ｘ3＋Ｙ0で表せる。また、図１１と同様のケーシングの内壁面の二次曲線は、ｙ＝ａｘ2＋ｂｘ＋ＹWで表せる。ここで、ＹWは、この二次曲線とｙ軸との交点である。この二次曲線におけるフライト部７の下流側端での傾きはｂ、フライト部７の下流側端の頂部から３回転分上流側の頂部での傾きは２ａＸ3＋ｂである。
【００７２】
二次曲線の傾きは、フライト部７の下流側端で、直線の傾き（Ｙ3−Ｙ0）／Ｘ3より小さく、フライト部７の下流側端の頂部から３回転分上流側の頂部で、直線の傾き（Ｙ3−Ｙ0）／Ｘ3より大きい。よって、ｂ＜（Ｙ3−Ｙ0）／Ｘ3＜２ａＸ3＋ｂの関係が成り立つ。
【００７３】
また、フライト部７の下流側端の頂部から、フライト部７の下流側端の頂部から１回転分上流側の頂部にかけてのケーシングの内壁面の二次曲線（実線）は、ｙ＝ｃｘ2＋ｄｘ＋Ｙ0’で表せる。ここで、Ｙ0’は、この二次曲線とｙ軸との交点である。この二次曲線におけるフライト部７の下流側端での傾きはｄ、フライト部７の下流側端の頂部から１回転分上流側の頂部での傾きは２ｃＸ1＋ｄである。
【００７４】
二次曲線の傾きは、フライト部７の下流側端で、直線の傾き（Ｙ3−Ｙ0）／Ｘ3より大きく、フライト部７の下流側端の頂部から１回転分上流側の頂部で、二次曲線の傾き２ａＸ1＋ｂと同じである。よって、ｄ＞（Ｙ3−Ｙ0）／Ｘ3、２ａＸ1＋ｂ＝２ｃＸ1＋ｄの関係が成り立つ。
【００７５】
（効果）
以上に述べたように、本変形例によると、軸部６の径方向の断面視において、１回転分上流側の頂部から下流側端の頂部にわたって、フライト部７の頂点を結ぶ仮想線が直線である。これにより、スクリュ２，３を作成しやすい。
【００７６】
以上、本発明の実施形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。また、発明の実施の形態に記載された、作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００７７】
１，１０１，２０１  スクリュ式押出機
２，３  スクリュ
４  ケーシング
６  軸部
７  フライト部
８，９  ローラ
１０  バンク部
１１  投入口
１１ａ  下流側端
１３  ケーシング上流部
１４  ケーシング下流部
５０  シート
【図１】
2020001176.tif 000003
【図２】
2020001176.tif 000004
【図３】
2020001176.tif 000005
【図４】
2020001176.tif 000006
【図５】
2020001176.tif 000007
【図６】
2020001176.tif 000008
【図７】
2020001176.tif 000009
【図８】
2020001176.tif 000010
【図９】
2020001176.tif 000011
【図１０】
2020001176.tif 000012
【図１１】
2020001176.tif 000013
【図１２】
2020001176.tif 000014
【図１３】
2020001176.tif 000015
【図１４】
2020001176.tif 000016