(57)【要約】  ジェット染色装置(100)は、種々の材料(10)及び液体(20)を処理するためのリアクタント・チャンバー(111)、及びリアクタント・チャンバー(111)へ又はリアクタント・チャンバー(111)からの液体(20)をリサイクルするためのポンプ(123)を有する。ジェットベンチュリ又はノズル(114)は、リアクタント・チャンバー(111)からの材料(10)を受容し、その材料をリターン・チューブ(115)を通してリアクタント・チャンバー(111)へ戻す。ポンプ(123)からの液体(20)の一部はジェットベンチュリ(114)へ供給される。インダクター(220)は、ポンプ(123)からの液体(20)の一部を、リアクタント・チャンバー(111)へ戻す前に受け入れる。インダクター(220)は、前記液体(20)を、添加物コンテナ(230)からの粒状物又は粉末状添加物(30)と混合する。
2005515310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの材料を液体にてバッチ処理するための装置であって、
前記材料と前記液体との相互作用のための空間を提供するリアクタント・チャンバー；
前記リアクタント・チャンバーからの液体を受け入れ、前記液体をリアクタント・チャンバーへ戻すように接続されているポンプ；
リアクタント・チャンバーからの材料を受け入れるように接続されているジェットであって、更に、該ジェットを通過する液体がリアクタント・チャンバーに達する前に、ポンプからの液体の少なくとも一部を受け入れるように接続されているジェット；
前記ジェットからの液体及び材料をリアクタント・チャンバーへ戻すためのリターンチューブ；
側壁を有する添加物コンテナであって、前記側壁は該添加物コンテナの垂直方向に対して相対的に角度付けされている添加物コンテナ；並びに
ポンプとリアクタント・チャンバーとの間に接続されるエダクターであって、ポンプを通過し及びリアクタント・チャンバーへ戻る液体の少なくとも一部がエダクターの中を流れ、更に、添加物コンテナ内の粒状物又は粉末形態の添加物がエダクターの中を流れる液体と混合されるように添加物コンテナに接続されるエダクター
を有してなる装置。
【請求項２】
エダクターの中の液体の流れが、ポンプから流れる液体から取り出され、及びポンプへ流れる液体へ戻されるように、エダクターが接続される請求項１記載の装置。
【請求項３】
エダクターの中の液体の流れが、ポンプから流れる液体から取り出され、及びリアクタント・チャンバーへ流れる液体へ戻されるように、エダクターが接続される請求項１記載の装置。
【請求項４】
リアクタント・チャンバーの内部にリフター・ホイールを有しており、前記リフター・ホイールは材料がジェットに入る直前に該リフター・ホイールを通過するように配されている請求項１記載の装置。
【請求項５】
リフター・ホイールにモーターが設けられている請求項４記載の装置。
【請求項６】
ポンプの中を流れる液体の少なくとも一部と熱を交換するように接続された熱交換器を有する請求項１記載の装置。
【請求項７】
リアクタント・チャンバーの上側部分に配置されたスプレーノズルを更に有しており、ポンプからリアクタント・チャンバーへ戻る液体の一部が前記スプレーノズルを通過する請求項１記載の装置。
【請求項８】
添加物コンテナの側壁が、垂直から約４５度以下に角度付けされている請求項１記載の装置。
【請求項９】
添加物コンテナの側壁が、垂直から約２５度以上に角度付けされている請求項１記載の装置。
【請求項１０】
添加物コンテナが、添加物コンテナからエダクターへの乾燥した又は粒状物化学薬品の流れを制御するように配置されているバルブを有する請求項１記載の装置。
【請求項１１】
バルブはバタフライ・バルブを有する請求項１記載の装置。
【請求項１２】
添加物コンテナが蓋を有する請求項１記載の装置。
【請求項１３】
添加物コンテナが、更に蓋ロッキング機構を有する請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
蓋ロッキング機構がソレノイドを更に有する請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
添加物コンテナの側壁に振動を与えるように、添加物コンテナに取り付けたバイブレータを更に有する請求項１記載の装置。
【請求項１６】
液体がエダクターへ向かって流れることを防止するように、エダクターの後方にチェック・バルブが接続される請求項１記載の装置。
【請求項１７】
エダクターの手前側に配置されて、エダクターへの液体の流れを制御するバルブを更に有する請求項１記載の装置。
【請求項１８】
エダクターの後方側に配置されて、エダクターへの液体の流れを制御するバルブを更に有する請求項１記載の装置。
【請求項１９】
添加物に対して消火媒体を分配供給するために添加剤コンテナに接続される消火システムを更に有する請求項１記載の装置。
【請求項２０】
添加物上に保護的ガス層を分配供給するために添加剤コンテナに接続されるガス供給システムを更に有する請求項２記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
この発明は、一般に、材料を染色し及び処理する方法のための装置、特に、バッチ式の材料の染色方法のための装置に関する。
【０００２】
バッチ式の染色方法において、材料は、材料の染色を達成するために、種々の条件に付される。そのような条件の１つでは、材料に残存する何らかの染色物質を除去するために、染色物質を適用した後で、材料を精錬（スカーリング、scouring）に付することがある。精錬に用いられる化学物質は、揮発性及び反応性が非常に高い物質であり得る。特に、精錬用化学物質の還元性粉末又は粒状物の形態のものは、揮発性が非常に高い。
【０００３】
精錬用化学物質は、染色方法における特定の臨界的時間(critical time)でバッチ式処理に添加する必要がある。更に、精錬用化学物質は、反応性の精錬用化学物質が濃厚な形態で材料と接触する可能性が低減する形態又は均一な方法で、バッチ式染色プロセスの液体の中に配合する必要がある。これらの理由から、精錬用化学物質は、一般に、液体の形態で、バッチ式染色プロセスに添加される。
【０００４】
しかしながら、液状で添加する精錬用化学物質は、粒状物又は粉末の形態の精錬用化学物質とは異なる特性を示すことがしばしばある。更に、多くの粒状物又は粉末の形態の精錬用化学物質は、バッチ式染色プロセスにおいて、液体に添加する前に液状添加物と混合すると、迅速に分解(degredate)し始める。
【０００５】
従って、材料を処理するバッチ式プロセス、例えばバッチ式染色プロセスに、粒状物又は粉末形態の添加物、例えば精錬用化学物質を制御された様式にて添加し得る装置が必要とされている。
添付図面を参照すると、この発明をより良く理解することができるであろう。
【０００６】
詳細な説明
本発明は、一般に、バッチ式染色プロセス(batch dye process)、例えば図１に示すような従来技術のジェット染色装置１００を用いるバッチ式プロセスに、粒状物又は粉末形態の添加物を添加することに関する。ジェット染色装置１００は、一般に、種々の材料、例えば繊維製品のループ１０を、種々の液体染料及び化学薬品２０によって処理するためのリアクタント又はキヤー(kier)・チャンバー１１１を有している。図示するように、繊維製品１０は、リアクタント・チャンバー１１１からリフター・リール１１２を越えて送られ、そのリフター・リール１１２はモーター１１３によって回転される。リフター・リール１１２を越えて進んだ後、繊維製品はジェットノズル又はベンチュリ１１４の中を通り、リターンチューブ１１５に送られる。リターンチューブ１１５は、材料をジェットベンチュリ１１４からリアクタント・チャンバー１１１の反対側端部へ送る。
【０００７】
液体２０は、リアクタント・チャンバー１１１の底部にあるドレイン又はサクション・ポート１２１ａ及び１２１ｂを通して、リアクタント・チャンバー１１２の底部から取り出される。サクション・ポート１２１ａ及び１２１ｂからの液体２０は、再循環フロー制御バルブ１２２ａ及び１２２ｂを通って、ポンプ１２３へ送られる。ポンプ１２３は、液体２０に、フィルター１２４及び熱交換器１２５の中を通過させる。液体２０は、熱交換器１２５から出て、ジェットベンチュリ１１４のベンチュリ圧力制御バルブ１２６を通過させられて、リアクタント・チャンバー１１１の頂部に位置する噴霧アッセンブリ１２７へ送られる。ジェット染色装置１００におけるバッチ式システムから液体２０を取り出すために、ポンプ１２３の手前（上流）側に、このシステムから液体２０を排出(draining)させるシステム・ドレーンバルブ１２８が設けられる。
【０００８】
バッチ式プロセスの間の種々の時間において、バッチ式プロセス内の液体２０に染料溶液及び／又は化学薬品溶液を添加する必要がある。ポンプからの加圧された液体２０は、熱交換器１２５を通過した後、供給材料(supply)再循環通路(recirculation passage)１３１に受け入れられる。供給材料再循環通路１３１からの液体２０は、再循環フロー制御バルブ１３２ａ及び１３２ｂを通過した後、供給材料再循環エダクター(eductor)１３３ａ及び１３３ｂにそれぞれ到達する。液体染料供給材料又は液体化学薬品供給材料は、供給材料制御バルブ１３４ａ及び１３４ｂをそれぞれ通過した後、供給材料再循環エダクター１３３ａ又は１３３ｂのそれぞれの吸い込み側(suction side)に供給される。供給材料再循環エダクター１３３ａ、１３３ｂからの添加物流体及び再循環する流体の混合物は、制御バルブ１２２ａ又は１２２ｂにリサイクルされる前に、吸引ポート１２１ａ、１２１ｂから送られてくる液体のストリームに戻される。供給材料再循環チェックバルブ１３５ａ及び１３５ｂは、ドレーン・ポート１２１ａ、１２１ｂからの液体が、供給材料再循環エダクター１３３ａ及び１３３ｂの中に逆流することをそれぞれ防止する。
【０００９】
図２を参照すると、バッチ式ジェット染色装置１００についての本発明による改良点が示されている。このバッチ式ジェット染色装置は、本発明の改良点を伴って、図１について説明したのと同様に動作する。本発明の改良点は、一般に、添加物再循環回路２１０、添加物エダクター２２０、添加物供給装置２３０、及び消火システム２４０を加えることである。本明細書において、エダクターという用語は、流体の流れを用いて、その流体に他の物質を混合するために用いられるデバイスを意味する。
【００１０】
添加物再循環回路２１０には、添加物再循環受入通路２１１、添加物再循環フロー制御バルブ２１２及び２１３、添加物再循環供給通路２１４、及び添加物再循環チェックバルブ２１５が含まれる。添加物再循環受入通路２１１は、ポンプ１２３によって加圧された液体２０を熱交換器１２５を通過した後に受け入れ、その液体２０を第１の添加物再循環制御バルブ２１２を通して、添加物エダクター２２０へ供給する。添加物エダクター２２０は、添加物エダクター２２０を通るスロットルを絞り、添加物供給装置２３０からの粒状物又は粉末形態の添加物３０を液体２０に加え及び混合する。添加物エダクター２２０から出た液体２０は、第２の添加物再循環制御バルブ２１３を通過して、添加物再循環供給通路２１４から、添加物再循環チェックバルブ２１５を通して、吸引ポート１２１ａからリサイクル制御バルブ１２２ａへの液体のストリームに供給される。このようにして、添加物再循環チェックバルブ２１５は、ドレーン・ポート１２１ａからの流体が、添加物再循環供給通路２１４に入ることを防止する。もう１つの態様では、添加物再循環供給通路２１４は、添加物エダクター２２０からの液体２０を添加物再循環チェックバルブ２１５を通してリアクタント・チャンバー１１１へ戻すのであるが、添加物再循環チェックバルブ２１５は吸引ポート１２１ａ及び１２１ｂ並びに添加物再循環供給通路２１４からの液体２０の排出から材料１０を保持するリアクタント・チャンバー１１１の疑似底部の下側にある。
【００１１】
図３を参照すると、添加物エダクター２２０、添加物供給装置２３０、及び消火システム２４０の断面図が示されている。図３に示すように、添加物エダクター２２０はジェットポンプである。本発明に用いることができるジェットポンプの例は、ペンバーシー社（Penberthy, Inc.)（米国、イリノイ州、プロフェトストン(Prophetston))による「モデルＬＭ  ジェットポンプ(model LM Jet Pump)」である。図３に示すように、エダクター２２０は、一般に、入口セクション２２１、吸引セクション２２３及び排出セクション２２４を有している。入口セクション２２１は、添加物再循環受入通路２１１からの液体２０を受け入れ、入口部ノズル２２２を通してその液体を通過させる。入口部ノズル２２２は、液体２０を、吸引チャンバー２２３を通して排出セクション２２４の中へ向かわせる。入口部ノズル２２２の相対的に小さい直径によって、液体２０は吸引チャンバー２２３を通る際に加速され、それによって吸引チャンバー２２３内の物質は液体２０に連行されて、排出セクション２２４の中に送られる。排出セクション２２４は、平行セクション２２５及びディフューザ・セクション２２６を有している。吸引チャンバー２２３から液体２０に連行された物質は液体２０と混合され、排出セクション２２４の平行セクション２２５においてエネルギーが付与される。排出セクション２２４のディフューザ２２６を液体２０が通過する際に、混合物は吸引圧力よりも高い圧力に変換される。
【００１２】
添加物供給装置２３０は、一般に、添加物容器又は保持デバイス２３２から添加物エダクター２２０の添加物通路２２６へ、乾燥した添加物２３０を供給する添加物供給バルブ２３１を有している。図示するように、添加物供給バルブ２３１はバタフライ型のバルブであって、これはシステムを動作させる制御部によって制御することができる。保持デバイス２３２の側壁２３２ａは、保持デバイス２３２から添加物エダクター２２０への添加物３０の流入を阻害し得る、粒状物又は粉末形態の添加物３０のブリッジ形成を防止するように、傾斜している（スロープ状になっている）ことが好ましい。側壁２３２ａは添加物供給バルブ２３１へ向かって傾斜しており、従って、添加物３０の一部が添加剤エダクター２２０へ通過し得る添加物保持デバイス２３２において水平な表面が形成されることを防止している。１つの態様において、保持デバイス２３２の側壁２３２ａは、垂直から約４５度を越えない角度に角度付けされている。もう１つの態様において、保持デバイス２３２の側壁２３２ａは、垂直から約２５度を下回らない角度に角度付けされている。
【００１３】
保持デバイス２３２の内部の添加物３０を保護するために、ヒンジ２３４によって保持デバイス２３２に蓋２３３が取り付けられている。ヒンジ２３４を添加物３０から保護し、偶発的にヒンジ２３４から又はヒンジ２３４を通って入り得る何らかの物質から添加物３０を保護するため、蓋２３３はヒンジ・シールド２３５も有している。蓋ロッキング機構、例えば、蓋ロック・ソレノイド２３６は、蓋ロック制御部２３７が蓋ロック・ソレノイド２３６を解放するまで、蓋２３４が開くことを抑止する。蓋ロック制御部２３７は、ボタンが押されたり、スイッチが投入されたりすると、ソレノイド２３６を作動させるのに必要な電流を供給する活性化(activation)であってもよいし、又はプロセスの前及び／若しくは後を含めて、プロセスの臨界的時間の間でのみソレノイド２３６を作動させるバッチ式システム用のプロセス制御の一部であってもよい。添加物が、腐食性であったり、又は保持デバイス側壁２３２ａの一部若しくは全体との反応性を有する場合には、蓋２３３、ヒンジ２３４、ヒンジ・シールド２３５、添加物供給バルブ２３１、及び／又はエダクター２２０は、３１６ステンレス鋼によって形成することができる。
【００１４】
ホッパー２３２に取り付けられている保持デバイス・バイブレータ２３８は、乾燥添加物２０をホッパー２３２を通して送ることを促進する。レギュレータ２３９は、ホッパー・バイブレータ２３８の動作を制御する。保持デバイス・バイブレータ２３８を用いることによって、保持デバイス２３２内で添加物３０がブリッジ形成することの防止作用が促進されたり、少量の添加物３０が保持デバイス２３２の側壁２３２ａに付着して添加物エダクター２２０へ送られなくなったりする可能性を低下させる。更に、保持デバイス側壁２３２ａの内側又は表面に鏡面型(mirror type)の表面を設けることによって、添加物３０をエダクター２２０へ送ることが促進されることになる。
【００１５】
消火システム(extinguishing system)２４０は、バルブ２４４等のメカニズムによって制御される、保持デバイス２３２への供給材料入口部２４２であってよい。消火システム２４０によって供給される消火媒体は、保持デバイス２３２内の添加物に適応するように適切に選択する必要がある。適切な消火媒体が水である場合、消火システム２４０を保持デバイス２３２を清浄化するために用いることもできる。消火システム２４０は、添加物保持デバイス２３２内で、添加物３０上にガス・パッド(gas pad)又は保護的ガス層を配するためにも用いることができる。
【００１６】
バッチ式染色方法において、粒状物又は粉末形態の精錬用化学物質は、その化学物質が必要とされる直前に、添加物保持デバイス２３２内に配置される。ロッキング機構２３６は、制御された環境から化学薬品が出ることに伴う何らかの危険性を低減させるため、化学薬品が必要とされる臨界的時間近くになるまで、保持デバイス２３２に化学薬品を加えることを防止するために用いることができる。添加物化学薬品３０が一旦、保持デバイス２３２の中に配置されたら、その化学薬品３０上にガス、例えば窒素ガスの層を設けて、保持デバイス２３２内で化学薬品３０に追加的な保護を付与することができる。バッチ式方法が粒状物又は粉末形態の添加物を必要とする時点になったならば、フロー制御バルブ２１２及び２１３を開いて、添加物エダクター２２０を通る液体２０の流れを形成し、その後、添加物供給バルブ２３１を開いて添加物３０を引き込み、添加物エダクター２２０内で液体２０と混合させる。適当な量の添加物３０を液体２０と混合した後、添加物供給バルブ２３１を閉じ、それからフロー制御バルブ２１２及び２１３を閉じる。添加物再循環回路２１０、添加物エダクター２２０、添加物供給装置２３０、及び消火システム２４０の要素の制御は、プロセッサー、例えば従来技術の多くのジェット染色装置におけるシステムの種々の要素の制御に用いられるプロセッサーによって行うことができる。
【００１７】
以上、本発明を、特定の態様について説明したが、本発明は上述した説明の態様に限定されることを意味するのではない。例えば、添加物エダクターの接続を、該エダクターの中を流れる液体を、ポンプから出た液体の流れから取り出して、ジェット、スプレー又はもう１つの入口部を通してリアクタント・チャンバーの中へ戻される液体の全部又は一部として戻すように行うことができる。もう１つの例では、添加物エダクターの接続を、該添加物エダクターの中を流れる液体を、例えばドレーンポート又はその他の出口部を通ってリアクタント・チャンバーを出る流体から取り出し、ポンプへ流れる液体の全部又は一部として戻すように行うこともできる。これらの例のいずれの場合にも、添加物エダクター、チェックバルブ、及び制御バルブには、バッチ式方法の流れの向きに適応する方向付けが必要とされることになる。更に、添加物エダクターを通る液体の流れを維持するため、添加物エダクターの中を流れる液体と平行に流れるいずれかの液体の流れに、流れの制限が必要とされる場合もある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、従来技術におけるジェット染色装置を示す模式図である。
【図２】図２は、従来技術のものに改良を加えた本発明のジェット染色装置を示す模式図である。
【図３】図３は、図２に示す本発明の装置からのエダクター及び保持デバイスの断面図である。
【図１Ａ】
2005515310.tif 000003
【図１Ｂ】
2005515310.tif 000004
【図２Ａ】
2005515310.tif 000005
【図２Ｂ】
2005515310.tif 000006
【図３Ａ】
2005515310.tif 000007
【図３Ｂ】
2005515310.tif 000008
【図４Ａ】
2005515310.tif 000009
【図４Ｂ】
2005515310.tif 000010
【国際調査報告】
2005515310.tif 000011
2005515310.tif 000012