(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
幅方向の断面が、中央部が厚く、両端方向に向うに従い薄くなった空洞を持つ扁平状をなす基材からなる長尺スクリュー状部材であって、
前記扁平状をなす基材の空洞内に粒径が１００〜２００ミクロンの粉粒体が充填され、且つ、この充填された粉粒体は固着されている長尺スクリュー状部材。
【請求項２】
金属中空材を、幅方向の断面が、中央部が厚く、両端方向に向うに従い薄くなった空洞を持つ半偏平形状の直線状部材に成形したのち、
この半偏平形状の直線状部材の空洞内に粒径が１００〜２００ミクロンの粉粒体を充填し、この粉粒体を充填した直線状部材に捩り加工を施したのち、充填した粉粒体を加熱固着して基材とする長尺スクリュー状部材の製造方法。
【請求項３】
捩り加工を行ってスクリュー形状に成形したのち、その表面に耐熱性と耐摩耗性に優れた硬質材の粉粒体を被覆し、焼結する請求項２に記載の長尺スクリュー状部材の製造方法。
【請求項４】
金属中空材を内管と外管からなる二重管とし、内管の内部に軟質の粉粒体を、また、内管と外管の間に硬質粒子を充填し、捩り加工後、焼結したのち、外管を除去するする請求項２に記載の長尺スクリュー状部材の製造方法。
【請求項５】
内管に代えて中実の芯材を用いる請求項４に記載の長尺スクリュー状部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換部材、流体あるいはスラリー状材料を管体内で搬送する搬送用として使用する長尺スクリュー状部材とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、かかる用途に使用されるスクリュー状部材として、その強度と流体中での回動効果を上げるために、その幅方向の断面を中央部が厚く形成し、両端方向に向かって薄くした偏平状をなしたものが広く使用されている。
【０００３】
このスクリュー状部材は、中実の棒状体を圧延、引抜等の手段によって、一旦、その横方向断面を中実の偏平状に成形したのち、これを冷間又は加熱状態でスクリュー状に捩る工程を経て製造される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この偏平状に加工された中実体を捩る場合、相当の捩り力を要し、実用的には、冷間では小さなサイズでピッチの大きな捩りの部材に限られる。熱間では、施工中均等に加熱することが断面形状からも難しく、従って、捩りのピッチを一定にすることに困難がある。又、酸化によって表面疵が発生し易く、製品表面が平坦さを欠き、加工後、人力による疵取りのための仕上げ加工を要する。
【０００５】
本発明の課題は、表面状態が良く高強度の長尺スクリュー状部材と、その製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、幅方向の断面が、中央部が厚く、両端方向に向うに従い薄くなった空洞を持つ扁平状をなす基材からなる長尺スクリュー状部材であって、前記扁平状をなす基材の空洞内に粒径が１００〜２００ミクロンの粉粒体が充填され、且つ、この充填された粉粒体は固着されていることを特徴とする。
【０００７】
この長尺スクリュー状部材は、金属中空材を、幅方向の断面が、中央部が厚く、両端方向に向うに従い薄くなった空洞を持つ半偏平形状の直線状部材に成形したのち、この半偏平形状の直線状部材の空洞内に粒径が１００〜２００ミクロンの粉粒体を充填し、この粉粒体を充填した直線状部材に捩り加工を施したのち、充填した粉粒体を加熱固着して基材とすることによって製造される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
出発材料である金属中空材は、長尺スクリュー状部材を構成するステンレス鋼、銅基合金、ニッケル基合金その他の金属からなり、その断面形状は丸、四角等任意の形状のパイプが使用できる。
【０００９】
成形空洞内に充填する粉末としては、流動性が良いものであれば、如何なる粉粒体も使用できるが、とくに、捩り加工後の形状を所定通りに、且つ均一に保つ点から、又、充填性の点から粒度が比較的揃い、球状に近いことがとくに望ましい。とくに、その粒径は、狭隘部への充填と金属パイプ表面への凹凸転写の点から１００〜２００ミクロン前後のものが望ましい。
【００１０】
また、充填粉粒体として焼結可能な金属粉末を使用した場合には、充填後、スクリュー形状に成形したのち、充填粉粒体を加熱焼結することによって、強度の上昇と、基材が摩耗した場合、粉粒体が流出する危険性を防ぐことができる。
【００１１】
また、粉粒体の一部をプラスチックから構成することによって、比較的低温での加熱によって金属粉粒体を固着し、焼結と同様の効果を期待するができる。
【００１２】
さらに、スクリュー形状に成形したのち、その表面に耐熱性、耐摩耗性に優れた硬質材の粉末を被覆し、焼結することによって、その長尺スクリュー部材の特性を向上させることが可能となる。
【００１３】
金属パイプを多重にし、内管の内部に軟質、内、外管の間に硬質粒子を充填し、捩る方法もあり、焼結後外筒を例えば化学的に除去することによって製品とすることができる。内管に替えて中実の芯材を用いてもよい。その際、内管の内部は空洞のままで用いることもあるが、その場合は厚肉にする必要がある。
【００１４】
【実施例】
この発明によって熱交換用パイプに装着する搬送用スクリューフィーダーを製造した実施例について説明する。
【００１５】
図１は、出発原料素材からの製造過程を示す。同図の１は、出発原料素材を示し、外径が１０ｍｍ、肉厚が０．５ｍｍのＳＵＳ３０４のステンレス鋼管を使用した。このステンレス鋼管１を油圧プレス加工とその後の内側空気加圧によって半偏平状形状の直線部材２を得た。この直線部材２は、断面形状が最終スクリュー部材３と同じ形状を有し、その断面形状は、中央部において厚く、両端方向に従い薄く形成された偏平状をなし、内部に空洞４を有する。
【００１６】
次いで、この直線部材２の空洞４内に一方の端部開口から、ＳＵＳ３０４ガスアトマイズ粉からなる粉粒体５を充填した。この状態の部材の断面を図２に示す。粉粒体５の充填密度は厳密に管理する必要はなく、見掛け上１００％になるように充填すればよい。次いで、この粉粒体を充填した直線部材２を旋盤のチャックと刃物台で両端を固定し、旋盤の回転によって、捩り加工を加え巾１３．５ｍｍ、捩りのピッチが４２ｍｍの長尺スクリュー部材３を得た。この際の捩り加工には、平板の捩りより少し大きな捩りのための加工力を加えればよく、比較的簡単にスクリュー状にすることができた。平板の捩りに比べ、コイル状に巻きつく事故もなく、安定して製品を作ることができた。加工によって得た長尺スクリュー部材は直線性に優れ、その表面疵は存在しなかった。
【００１７】
なお、スクリュー状に加工することで、図２に示すように、長尺スクリュー部材３は、内部に装填された粉体５も固定化されたもので、また、曲げ強度が大きく上昇した。
【００１８】
そして、そのスクリュー部材３の表面に、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｂ合金とタングステン炭化水素からなる超硬合金粉末を溶射して、耐摩耗性の皮膜を形成し製品とした。得られたスクリュー部材の表面状態は良かった。
【００１９】
比較例として、中実の同質、同サイズの棒体を出発原料として、同様の処理によって断面外形が上記本発明の実施例と同様の直線部材を得た。そして、これを外面が本発明の実施例の外形と同様の中実のスクリュー部材を得た。この際の加工には、実施例の場合と比較して大きな力を要し、両端の固定が困難で、加熱しながらの加工となり、肉厚の不均等による温度ムラを生じ、ピッチも断面形状も不揃いとなり、表面に粗さを生じ、得られた製品も、最終的な仕上げ加工を必要とするものであった。
【００２０】
さらに、図１の３として示すスクリュー部材を、図３によってその断面を示す熱交換用パイプ６に装着して完成した。
【００２１】
上記実施例においては、図２に示すように、偏平状成形体の内部空洞４そのままの状態で粉粒体５を充填したが、図４に示すように、種々の態様で実施できる。
【００２２】
同図（イ）の場合は、焼結品としての使用に適したもので、偏平状成形体４１を内装した２重管に形成したものを示す。同図（ロ）の場合は、高強度用に適したもので、中実棒体７を挿入した例を示す。さらに、同図（ハ）の場合は、スクリュー内部からの冷却に適したもので、中空管８を挿入した例を示す。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によって以下の効果を奏する。
【００２４】
（１）比較的低い加工力によって、表面状態に優れ、その上、使用特性も良好な長尺のスクリュー部材を得ることができる。
【００２５】
（２）所要形状の鋼管は中実材に比べ容易に入手でき安価であり、多種少量の場合とくに効果的である。
【００２６】
（３）焼結工程を経ることで、機械的特性は中実材と同等にできる。
【００２７】
（４）表面にコーティングをすることについても中実材と略同等である。特に焼結スクリュー部材は全く変わりがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の成形工程を示す。
【図２】成形体の断面を示す。
【図３】本発明のスクリュー部材を熱交換用パイプに取り付けた断面を示す。
【図４】本発明のスクリュー部材の断面構造の例を示す。
【符号の説明】
１  出発材料      ２  直線状成形体      ３  スクリュー部材
４  空洞      ５  粉粒体      ６  熱交換用パイプ      ７  中実棒
８  中空管      ４１  内装成形体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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