(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部に直円柱状の第１円筒部と、当該第１円筒部の下方に同軸に連設し、上端の直径が前記第１円筒部の直径と同一であって、下方に直径を漸次細めた先細円筒部と、当該先細円筒部の下方に同軸に連設し、直径が前記先細円筒部の下端の直径と同一で下部を逆円錐状に形成した直円柱状の第２円筒部とからなるホッパーと、
前記ホッパー内に配された算盤玉状の熱風当たり部材であって、少なくともその下半部の逆円錐状部がホッパー下部の逆円錐状部の内側に位置している熱風当たり部材と、
前記熱風当たり部材から上方に伸びる軸と、この軸から横方向に延びる羽根とからなる撹拌部材と、
前記ホッパーの逆円錐状部に熱風を供給する熱風供給管であって、前記ホッパーの逆円錐状部の周囲に複数設け、各熱風供給管は先端側ほど下方となるように傾斜して配し、各熱風供給管の軸心の延長線が前記熱風当たり部材の下半部逆円錐状部の周面に到達するように位置している熱風供給管と、
前記ホッパーの第１円筒部と先細円筒部との境界付近の円筒部の周囲に複数設けたホッパー内に冷風を供給する第１冷風供給管と、
前記ホッパーの先細円筒部と第２円筒部との境界付近の円筒部の周囲に複数設けたホッパー内に冷風を供給する第２冷風供給管と、
からなることを特徴とする粒状合成樹脂材料の結晶乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粒状合成樹脂材料（いわゆる「チップ」）の結晶化及び乾燥のための装置（以下、単に「乾燥装置」という。）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記の乾燥装置には種々のものがあり、特に、本願発明者が先に発明した以下の乾燥装置（特開平５−３４５３２０号）が存在する。
【０００３】
すなわち、当該乾燥装置は、図６に示すように、下部を逆円錐状としたホッパー１１０と、前記ホッパー内に配された算盤玉状の熱風当たり部材１２４であって、少なくともその下部の逆円錐状部１２８が前記ホッパー下部の逆円錐状部の内側に位置している熱風当たり部材と、前記ホッパーの逆円錐状部１１２に熱風を供給する熱風供給管１３０であって、前記ホッパーの逆円錐状部の周りに複数設けられ、各管は先端側ほど下方となるように傾斜して配されており、各管の軸心の延長線が前記熱風当たり部材の下部逆円錐状部の周面に到達するように位置している熱風供給管と、前記熱風当たり部材から上方に伸びる軸１２０と、この軸から横方向に延びる羽根１２２とからなる撹拌部材とを有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、今日、繊維業界で新合繊と呼ばれる付加価値の高い繊維の原料チップが利用されているが、該チップは結晶化の時間が長いため、上記従来の乾燥装置では、温度の経過範囲が狭くてその調整することができずチップが固化してしまうので、チップの結晶化及び乾燥には上記従来の乾燥装置は使用できないのが現状である。
【０００５】
そこで、本発明者は、乾燥装置の中間に冷風を供給すること、下部のホッパーを上部のホッパーより細くして直径に対する長さの割合（Ｌ／Ｄ）を変えること、及び、上下のホッパーの中間部において直径が漸次変化する領域を設けることにより温度コントロールと省エネルギーとチップの固化を防ぐことができる乾燥装置を発明した。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る乾燥装置は、上部に直円柱状の第１円筒部と、当該第１円筒部の下方に同軸に連設し、上端の直径が前記第１円筒部の直径と同一であって、下方に直径を漸次細めた先細円筒部と、当該先細円筒部の下方に同軸に連設し、直径が前記先細円筒部の下端の直径と同一で下部を逆円錐状に形成した直円柱状の第２円筒部とからなるホッパーと、前記ホッパー内に配された算盤玉状の熱風当たり部材であって、少なくともその下半部の逆円錐状部がホッパー下部の逆円錐状部の内側に位置している熱風当たり部材と、前記熱風当たり部材から上方に伸びる軸と、この軸から横方向に延びる羽根とからなる撹拌部材と、前記ホッパーの逆円錐状部に熱風を供給する熱風供給管であって、前記ホッパーの逆円錐状部の周囲に複数設け、各熱風供給管は先端側ほど下方となるように傾斜して配し、各熱風供給管の軸心の延長線が前記熱風当たり部材の下半部逆円錐状部の周面に到達するように位置している熱風供給管と、前記ホッパーの第１円筒部と先細円筒部との境界付近の円筒部の周囲に複数設けたホッパー内に冷風を供給する第１冷風供給管と、前記ホッパーの先細円筒部と第２円筒部との境界付近の円筒部の周囲に複数設けたホッパー内に冷風を供給する第２冷風供給管とからなるものである。
【０００７】
上記のように構成することにより、ホッパー内において温度コントロールと省エネルギーとチップの固化を防ぐことができるようになる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の好適な実施例を添付の図に基づいて詳細に説明する。図１〜図５は、本実施例にかかる乾燥装置を示し、図１は乾燥装置の概略正面図であり、図２は乾燥装置の概略断面図であり、図３は熱風供給装置の概略図であり、図４は冷風供給装置の概略図であり、図５は乾燥装置への熱風及び冷風の供給及び排出回路を示すブロック図である。
【０００９】
本発明に係る乾燥装置１は、図１及び図２に示すように、その要部として、ホッパー１０、該ホッパー内で作動する撹拌装置２０、該ホッパー内に熱風を供給する熱風供給装置３０、及び、ホッパー内に冷風を供給する冷風供給装置４０から構成される。
【００１０】
［ホッパーについて］
前記ホッパー１０は、図１及び図２に示すように、第１円筒部１１と先細円筒部１２と第２円筒部１３とを上下垂直方向に同軸に連設して構成される。第１円筒部１１はその全長にわたって直径が同一の円筒体であり、径方向に対して中心軸が垂直方向となるいわゆる直円柱状をなすものである。また、該第１円筒部１１の下方に連設された先細円筒部１２は、その上端の直径が該第１円筒部１１と同径であり、下方に向かうにしたがい、その直径を漸次細くした先細の円筒形状をなすものである。さらに、該先細円筒部１２の下方に連設された第２円筒部１３は、その全長にわたって直径が該先細円筒部１２の下端の直径と同一の円筒体で直円柱状をなすものである。該第２円筒部１３の下部はその先端が細くなっており、漏斗状の逆円錐状部１４として形成されている。また、該ホッパー１０の上部には原料であるチップＡを投入するための材料投入口１５とホッパー内部の空気を排出する排風管１６とが設けられ、下部は前記材料から得られる結晶化チップＢを排出する製品排出口１７が形成されている。
【００１１】
［撹拌装置について］
撹拌装置２０は、図２に示すように、前記ホッパー１０内の中心軸に沿って垂下する回転軸２１と、該回転軸２１の横方向に延びている羽根２２と、該回転軸２１の下端に配された熱風当たり部材２３とから構成され、前記ホッパー１０の上方に設置され、前記回転軸２１が軸着された回転機構２４により駆動される。
【００１２】
熱風当たり部材２３は、算盤玉状、すなわち、上半部の円錐部２５と下半部の逆円錐状部２６とが合体した形状に形成されている。そして、熱風当たり部材２３の逆円錐状部２６は、少なくともホッパー１０の逆円錐状部１４の内部に位置するように構成されている。
【００１３】
ホッパー下部の逆円錐状部１４と熱風当たり部材２３との間の隙間ｄは広すぎると、後述する熱風供給装置３０から供給される熱風による旋回流が生じず、狭すぎると結晶化チップが製品排出口１７から排出されにくいので、この観点から適切な隙間とすることが必要である。
【００１４】
［熱風供給装置について］
熱風供給装置３０は、図３に示すように、熱風供給管３１とリング管３２とから構成され、ホッパー外部の熱風供給源３３から該リング管３２及び熱風供給管３１を通じてホッパー内に熱風が供給される。
【００１５】
熱風供給管３１は、前記ホッパーの逆円錐状部に熱風を供給する管であって、ホッパー１０の逆円錐状部１４の周囲に複数（本実施例においては６個）設けられている。各熱風供給管３１は先端側ほど下方に位置するように傾斜して配され、各熱風供給管３１の軸心の延長線は熱風当たり部材２３の下半部の逆円錐状部２６の周面に到達するように設計されており、各熱風供給管３１の先端３１ａは、ホッパー逆円錐状部１４の周面において内方に開口している。
【００１６】
なお、前記した熱風供給管３１の傾斜角度すなわち熱風流の垂直軸に対する角度を急角度に設定すれば、熱風の旋回流が生じやすく、熱風が上方へ均等に流れやすく、また、結晶化チップが熱風供給管の入口に入りにくく、したがって、熱風が流れないときにも撹拌装置２０による撹拌が可能となる。しかし、前記のとおり、熱風供給管３１を通る熱風は熱風当たり部材２３の下半部の逆円錐状部２６に当たる必要がある。すなわち、熱風の到達点を下方に下げすぎると、旋回流が生じなくなる。上の２つの要請から、熱風供給管３１の角度は適当に定められなければならない。一例として、熱風当たり部材の過半部の逆円錐状部２６の母線の垂直軸に対する傾斜角を３０°とすると、この母線に対する熱風供給管３１の傾斜角は３０°が好ましい。
【００１７】
また、熱風供給管３１は、軸方向にほぼ同径であり、その先端３１ａの開口形状は傾斜した楕円形状であることが好ましい。すなわち、先端を径小にすると旋回流が生じにくく、熱風流に対する抵抗が大である。また、先端を斜めに切断していると、旋回流は生じやすい。また、このようにすれば、熱風流が拡散することなく、熱風当たり部材２３に衝突しやすい。そして、衝突することによって熱風が拡散する。
【００１８】
さらに、熱風供給管３１の数は多すぎると、熱風供給源３３から遠い側の熱風供給管３１では熱風が十分には流れず、逆に近い側の熱風供給管３１では過剰の熱風が流れる。また、熱風供給管３１が少なすぎると、均一な旋回流が生じにくい。いずれにしても均一な熱風流を得られない。
【００１９】
複数の熱風供給管３１は円周方向に延びるリング管３２により連結されている。このリング管３２は左右に分岐した２分割の管により構成されており、リング管３２における基端部側３２ａは熱風供給源３３に接続され、分岐端部側３２ｂは途切れている。このようにリング管３２を左右に分岐した２分割の管により構成したのは、リング管を１本の連続した管により構成した場合には、各熱風供給管３１に熱風が均一に供給されにくいからである。
【００２０】
［冷風供給装置について］
冷風供給装置４０は、図１及び図２に示すように、それぞれ同一の構造をなす第１冷風供給装置５０と第２冷風供給装置６０とから構成されるものであって、第１冷風供給装置５０は前記ホッパー１０の第１円筒部１１と先細円筒部１２との境界付近に設けられ、第２冷風供給装置６０は前記ホッパーの先細円筒部１２と第２円筒部１３との境界付近に設けられている。
【００２１】
両冷風供給装置５０，６０は、図４に示すように、第１冷風供給管５１及び第２冷風供給管６１とリング管５２，６２とから構成され、ホッパー外部の冷風供給源４３から該リング管５２，６２及び両熱風供給管５１，６１を通じてホッパー内に冷風が供給される。両冷風供給管５１，６１は、前記ホッパー１０内に冷風を供給する管であって、ホッパー１０の周囲に複数（本実施例においては６個）設けられており、各冷風供給管５１，６１は直立するホッパー１０に対し水平方向に配されている。
【００２２】
これらの両冷風供給管５１，６１は円周方向に延びるリング管５２，６２により連結されている。このリング管５２，６２は左右に分岐した２分割の管により構成されており、リング管５２，６２における基端部側５２ａ，６２ａは冷風供給源４３に接続され、分岐端部側５２ｂ，６２ｂは途切れている。このようにリング管５２，６２を左右に分岐した２分割の管により構成したのは、リング管を１本の連続した管により構成した場合には、各冷風供給管５２，６２に冷風が均一に供給されにくいからである。
【００２３】
以上のように構成された乾燥装置１においては、熱風供給装置３０を設けた第２円筒部１３は、供給される熱風が旋回流となって上昇する領域であって、乾燥ゾーンを形成しており、また、その上部の第１冷風供給装置と第２冷風供給装置とにより挟まれた先細円筒部１２は、第２円筒部１３から上昇する熱風と第１冷風供給装置６０から供給される冷風とが混合する領域であって、結晶化ゾーンを形成している。
【００２４】
次に、本乾燥装置１における熱風及び冷風の供給と本乾燥装置１を使用しての粒状合成樹脂材料、すなわちチップの結晶化及び乾燥について詳述する。
【００２５】
図５に示すように、第１送風機８０により排出された空気Ｃ１は、熱風用空気Ｃ２と冷風用空気Ｃ３に分岐し、熱風用空気Ｃ２は第２送風機８１により風速及び風量を増加して、フィルタ８２及び熱風供給源３３である加熱器８３を通過し、熱風供給装置３０を経てホッパー１０内に供給される。一方、冷風用空気Ｃ３は、冷風供給源４３である冷却器８４及びフィルタ８５を通過した後、分岐して第１冷風供給装置５０に配分される冷風Ｃ４と第２冷風供給装置６０に配分される冷風Ｃ５とに別れてホッパー１０内に供給される。
【００２６】
上記のように熱風及び冷風が供給されるホッパー１０において、熱風供給装置３０を設けた第２円筒部１３においては、供給される熱風が旋回流となって上昇し、熱風が上昇すると共に浮遊拡散する結晶化チップを乾燥させる乾燥ゾーンを形成する。したがって、この乾燥ゾーンにおいては、結晶化チップを乾燥させるに十分な高温の熱風が供給されるように第２送風機８１及び加熱器８３により調節することができる。なお、第２円筒部１３はその上部の先細円筒部１２の下端に連設された直径が細い直円柱あるため、熱風の供給量を低く押さえることができる。
【００２７】
また、その上部の第１冷風供給装置５０と第２冷風供給装置６０とにより挟まれた先細円筒部１２は、下部の第２円筒部１３から上昇する熱風と第２冷風供給装置６０から供給される冷風とが混合する領域であって、この先細円筒部１２が結晶化ゾーンを形成する。したがって、この先細円筒部１２においては、冷却器８４の設定温度と第２冷風供給装置６０から供給される冷風の送風量とを調節することにより、結晶化に適切な温度と結晶化に必要なチップの浮遊時間とを確保することができ、温度不足及び加熱時間の不足により未結晶のチップができ上がったり、また、加熱し過ぎることによりチップが溶融してしまうおそれがない。
【００２８】
さらに、その上部の第１円筒部１１は、先細円筒部１２から上昇する熱風と第１冷風供給装置５０から供給される冷風とが混合する領域であって、先細円筒部１２から上昇する熱風により結晶化される前にチップが溶融しないように冷風による温度低下を調節することができるようになっている。
【００２９】
そして、最後に、熱風供給装置３０及び冷風供給装置４０によりホッパー内に供給された空気は、ホッパー上部の排風管１６からホッパー外部に排出される。
【００３０】
ちなみに乾燥装置において、チップの排出方向とは逆の方向に、熱風を下から上に送ることにより、合成樹脂特にＰＥＴのチップを結晶乾燥する場合、従来の乾燥装置ではホッパーの排気温度の変化は、チップの使用量または材料投入口の熱風の温度によって変化する。この排気温度が高くなると、チップは投入と同時に材料投入口付近において固化しやすくなる。新合繊と呼ばれるＰＥＴのチップは、結晶化の時間を長く要するために排気温度の高温変化により投入したチップが融着して、製造上の支障を来したり、また、製品上の問題を生じたりしている。
【００３１】
そこで、本実施例の乾燥装置のように、排気温度の調節を可能にすると、チップの使用量の変化に対して排気の温度が変化せず一定させることができるので、従来の装置に比べ、熱風の空気の使用量が少なくて済み、省エネルギーの目的が達成できる。温度コントロールされて結晶化されたチップは昇温を早くしても融着しないことから、従来の装置と異なりホッパーの直径を小さくしたため、乾燥ゾーンにおける熱風の通過速度を一定にすることができるので乾燥斑が生じない効果がある。結晶化ゾーンでは乾燥ゾーンから上昇する熱風に冷風を供給することで、チップの物性に合わせられると共に常に安定した結晶化温度に調節することができ。その結果、ホッパー内の空気の速度を一定に維持し、チップの重量と熱風上昇の力とが均衡を保つようにすれば、チップは浮遊した状態となって撹拌に対する抵抗が減少するので撹拌動力を節減できる。また、下部の乾燥ゾーから結晶化ゾーンを経て上部の冷風混合の領域まで、ホッパーの直径が細くなるように構成しているので、従来の装置のように全体が同一の直径の直円柱状の装置に比べて熱風量が３０％以上削減することができる。なお、前記従来の装置において全体にわたってホッパー内の空気の速度を一定にするためには熱風量を増加させる必要があり、また、排気温度制御できない欠点があるが、本実施例においては、そのような欠点が解消できる。さらに、冷風を上下二段でかつ周囲の複数箇所から供給することにより、チップを浮上させることができるので、結晶化のための必要な時間および必要な温度が制御できる。
【００３２】
なお、本発明は、前記各実施例に限定されるものではなく、本発明の精神を逸脱しない範囲の広範な変形例を含むものである。
【００３３】
【発明の効果】
本発明に係る乾燥装置は、乾燥装置の中間に冷風を供給すること、下部のホッパーを上部のホッパーより細くして直径に対する長さの割合（Ｌ／Ｄ）を変えること、及び、上下のホッパーの中間部において直径が漸次変化する領域を設けることにより温度コントロールと省エネルギーとチップの固化を防ぐことができるようになり、新合繊と呼ばれる付加価値の高い繊維の原料チップを含め、従来結晶化が困難であった粒状合性樹脂材料の結晶化及び乾燥が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本実施例にかかる乾燥装置の概略正面図である。
【図２】  本実施例にかかる乾燥装置の概略断面図である。
【図３】  本実施例にかかる熱風供給装置の概略図である。
【図４】  本実施例にかかる冷風供給装置の概略図である。
【図５】  本実施例にかかる乾燥装置への熱風及び冷風の供給及び排出回路を示すブロック図である。
【図６】  従来例を示す概略図である。
【符号の説明】
Ａ・・・チップ                        Ｂ・・・結晶化チップ
Ｃ１〜Ｃ５・・・空気の流れ
ｄ・・・ホッパー下部の逆円錐状部と熱風当たり部材との隙間
１・・・乾燥装置
１０・・・ホッパー                    １１・・・第１円筒部
１２・・・先細円筒部                  １３・・・第２円筒部
１４・・・ホッパー下部の逆円錐状部    １５・・・材料投入口
１６・・・排風管                      １７・・・製品排出口
２０・・・撹拌装置                    ２１・・・回転軸
２２・・・羽根                        ２３・・・熱風当たり部材
２４・・・回転機構
２５・・・熱風当たり部材の上方円錐状部
２６・・・熱風当たり部材の下方逆円錐状部
３０・・・熱風供給装置                ３１・・・熱風供給管
３２・・・リング管                    ３３・・・熱風供給源
３１ａ・・熱風供給管の先端            ３２ａ・・リング管の基端部
３２ｂ・・リング管の分岐端部
４０・・・冷風供給装置                ４３・・・冷風供給源
５０・・・第１冷風供給装置            ５１・・・第１冷風供給管
５２・・・リング管                    ５２ａ・・リング管の基端部
５２ｂ・・リング管の分岐端部
６０・・・第２冷風供給装置            ６１・・・第２冷風供給管
６２・・・リング管                    ６２ａ・・リング管の基端部
６２ｂ・・リング管の分岐端部
８０・・・第１送風機                  ８１・・・第２送風機
８２・・・フィルタ                    ８３・・・加熱器
８４・・・冷却器                      ８５・・・フィルタ
【図１】
0003993360.tif 000002
【図２】
0003993360.tif 000003
【図３】
0003993360.tif 000004
【図４】
0003993360.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003993360.tif 000007