JP6667884B1 - 粉粒体材料の乾燥装置及び粉粒体材料の乾燥方法 - Google Patents

粉粒体材料の乾燥装置及び粉粒体材料の乾燥方法 Download PDF

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Abstract

【課題】粉粒体材料同士の固着を抑制しながらも、粉粒体材料を効率的に乾燥し得る粉粒体材料の乾燥装置及び粉粒体材料の乾燥方法を提供する。【解決手段】乾燥槽１１内の粉粒体材料を加熱して乾燥する粉粒体材料の乾燥装置１であって、前記乾燥槽内の粉粒体材料を変動させる変動機構３０と、前記乾燥槽内の加熱部１６近傍の粉粒体材料の温度がガラス転移温度を超えたと判断すれば、粉粒体材料を変動させるように前記変動機構を制御する制御部４１と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、粉粒体材料の乾燥装置及び粉粒体材料の乾燥方法に関する。
従来より、粉粒体材料を乾燥する乾燥装置が知られている。このような乾燥装置としては、乾燥槽内において粉粒体材料を加熱して乾燥する装置が知られているが、長期間に亘って乾燥槽内において静置した状態で加熱し続ければ、粉粒体材料同士が固着（ブロッキング）し易くなることが考えられた。
例えば、下記特許文献１には、材料貯留槽内に、ヒータで加熱した空気を供給する熱風供給ラインの下流側端部を構成する下方に向けて延びる鉛直部を設け、この鉛直部の下端部に熱風を吹き出す吹出口を設けた粉粒体貯留装置が開示されている。また、この粉粒体貯留装置は、下端部に樹脂ペレットを吸引する吸引口を設け、上端部に樹脂ペレットを噴出させる噴出口を設けた吹上管路の一部分を熱風供給ラインの鉛直部の内部に配置した構成とされている。
特開２０１４−７９９５４号公報
しかしながら、上記特許文献１に記載された粉粒体貯留装置では、乾燥ブロワおよびヒータを動作させるとともに、吹上管路に圧縮空気を導入させる開閉弁を開放させて材料貯留槽内の樹脂ペレットを流動させつつ加熱する構成とされている。そのため、樹脂ペレット同士の固着の抑制は可能ではあるが、熱風供給ラインの吹出口から吹き出された空気によって加熱される前に樹脂ペレットが吹上管路を経て上方側に吹き上げられる懸念があり、更なる改善が望まれる。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、粉粒体材料同士の固着を抑制しながらも、粉粒体材料を効率的に乾燥し得る粉粒体材料の乾燥装置及び粉粒体材料の乾燥方法を提供することを目的としている。
前記目的を達成するために、本発明に係る粉粒体材料の乾燥装置は、乾燥槽内の粉粒体材料を加熱して乾燥する粉粒体材料の乾燥装置であって、前記乾燥槽内の粉粒体材料を変動させる変動機構と、前記乾燥槽内の加熱部近傍の粉粒体材料の温度がガラス転移温度を超えたと判断すれば、粉粒体材料を変動させるように前記変動機構を制御する制御部と、を備えており、前記加熱部は、加熱器によって加熱されたガスを前記乾燥槽内の下方側部位において吹き出すガス吹出口であることを特徴とする。
また、前記目的を達成するために、本発明に係る粉粒体材料の乾燥装置は、乾燥槽内の粉粒体材料を加熱して乾燥する粉粒体材料の乾燥装置であって、前記乾燥槽内の粉粒体材料を変動させる変動機構と、前記乾燥槽内の加熱部近傍の粉粒体材料の温度がガラス転移温度を超えたと判断すれば、粉粒体材料を変動させるように前記変動機構を制御する制御部と、を備えており、前記変動機構は、前記乾燥槽内の下方側の粉粒体材料を上方側に返還させる返還路を備えていることを特徴とする。
また、前記目的を達成するために、本発明に係る粉粒体材料の乾燥方法は、乾燥槽内の粉粒体材料を加熱して乾燥する粉粒体材料の乾燥方法であって、加熱器によって加熱されたガスを前記乾燥槽内の下方側部位において吹き出すように前記乾燥槽内に設けられたガス吹出口近傍の粉粒体材料の温度がガラス転移温度を超えれば、変動機構によって前記乾燥槽内の粉粒体材料を変動させることを特徴とする。
本発明に係る粉粒体材料の乾燥装置及び粉粒体材料の乾燥方法は、上述のような構成としたことで、粉粒体材料同士の固着を抑制しながらも、粉粒体材料を効率的に乾燥することができる。
本発明の一実施形態に係る粉粒体材料の乾燥装置の一例を模式的に示す概略システム図である。 同乾燥装置を用いて実行される本発明の一実施形態に係る粉粒体材料の乾燥方法の一例を模式的に示す概略タイムチャートである。 同乾燥方法の一例を模式的に示す概略フローチャートである。
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
なお、図１では、粉粒体材料やガス等が通過する経路となる管路（配管）を、実線にて模式的に示している。
また、以下の実施形態では、本実施形態に係る粉粒体材料の乾燥装置を設置した状態を基準として上下方向等の方向を説明する。
図１〜図３は、本実施形態に係る粉粒体材料の乾燥装置の一例及び同乾燥装置を用いて実行される粉粒体材料の乾燥方法の一例を模式的に示す図である。
本実施形態に係る粉粒体材料の乾燥装置１は、図１に示すように、乾燥槽１１内の粉粒体材料を加熱して乾燥する構成とされている。
ここに、上記粉粒体材料は、粉体・粒体状の材料を指すが、微小薄片状や短繊維片状、スライバー状の材料等を含む。
また、上記材料としては、樹脂ペレットや樹脂繊維片等の合成樹脂材料、金属材料、半導体材料、木質材料、薬品材料、食品材料等どのようなものでもよい。
また、粉粒体材料としては、例えば、合成樹脂成形品を成形する場合には、ナチュラル材（バージン材）や粉砕材、マスターバッチ材、各種添加材等が挙げられる。また、ガラス繊維や炭素繊維等の強化繊維を含んだ構成としてもよいが、本実施形態に係る乾燥装置１は、静置状態で加熱した際に固着（ブロッキング）し易い傾向のある材料を加熱する際に好適に用いられる。このような材料としては、ポリ乳酸やポリグリコール酸等の生分解性樹脂や、ポリプロピレンやポリエチレンテレフタレート等の結晶性樹脂であってもよく、また、エラストマー系材料であってもよく、また、各種の添加剤が添加されたものであってもよい。
この乾燥装置１は、乾燥槽１１内の粉粒体材料を変動させる変動機構３０と、乾燥槽１１内の加熱部１６近傍の粉粒体材料の温度がガラス転移温度を超えたと判断すれば、粉粒体材料を変動させるように変動機構３０を制御する制御部４１と、を備えている。特に、上記のような粉粒体材料同士が固着し易い傾向がある粉粒体材料を乾燥する場合、乾燥槽１１内において加熱部１６によって加熱されて徐々に昇温される粉粒体材料の温度がガラス転移温度に近づくに従い、粉粒体材料表面の分子が動き出し、隣接する粉粒体材料同士の分子が絡み合い固着し易くなる傾向がある。また、このような状態で更に加熱し続けて結晶化が進めば、固着した粉粒体材料同士が容易には分離し難くなる傾向がある。本実施形態によれば、加熱部１６近傍の粉粒体材料の温度が粉粒体材料同士の固着が生じ易くなる傾向があるガラス転移温度を超えれば、粉粒体材料が変動され、また、ガラス転移温度を超えるまで加熱された粉粒体材料は、その後に温度が低下しても固着し難くなる傾向があるので、粉粒体材料同士の固着を抑制することができる。また、このような構成とすれば、例えば、起動初期（乾燥初期）から粉粒体材料を流動させつつ加熱する構成とされたものと比べて、粉粒体材料を効率的に乾燥することができる。
また、本実施形態では、変動機構３０は、乾燥槽１１内の下方側の粉粒体材料を上方側に返還させる返還路３６，３６Ａ，３８を備えている。このような構成とすれば、乾燥槽１１内の下方側の粉粒体材料を上方側に返還させることで、乾燥槽１１内の粉粒体材料の大半を変動させることができる。これにより、例えば、変動機構３０として乾燥槽１１内の粉粒体材料を撹拌させる機構やガスの瞬発的な導入によって乾燥槽内を急昇圧させるガス導入部を設けたものと比べて、乾燥槽１１内の粉粒体材料を効果的に変動させることができる。
また、本実施形態では、返還路３６，３６Ａ，３８を、乾燥槽１１外に設けた構成としている。このような構成とすれば、返還路３６，３６Ａ，３８を乾燥槽１１内に設けたものと比べて、構成の簡素化を図ることができ、また、返還路３６，３６Ａ，３８やこれを支持する部材が乾燥槽１１内を流下する粉粒体材料の妨げになるようなことがない。
また、本実施形態では、返還路３６，３６Ａ，３８の一端が乾燥槽１１の下端の排出口１１ａに連通するように接続され、返還路３６，３６Ａ，３８の他端が乾燥槽１１の上方側に接続されている。また、返還路３６，３６Ａ，３８の途中に設けられた分岐部３６ａに、供給先２に向けて粉粒体材料を輸送する材料輸送路を構成する下流側材料輸送路３６Ｂが接続されている。このような構成とすれば、乾燥槽１１の下端の排出口１１ａから排出される粉粒体材料を、排出口１１ａに連通するように接続された返還路３６，３６Ａ，３８を介して乾燥槽１１の上方側に返還することができる。また、同返還路３６，３６Ａ，３８の分岐部３６ａ及び下流側材料輸送路３６Ｂを介して供給先２に向けて乾燥槽１１の下端の排出口１１ａから排出される粉粒体材料を輸送することができる。これにより、乾燥槽１１の下端の排出口１１ａから粉粒体材料が排出されて変動がなされるので、材料輸送路とは別途に乾燥槽１１の高さ方向途中部位等に返還路３６，３６Ａ，３８を接続したようなものと比べて、乾燥槽１１内の粉粒体材料の略全量を変動させることができ、また、乾燥槽１１の構成の簡素化を図ることができる。
当該乾燥装置１において乾燥された粉粒体材料の供給先２としては、例えば、射出成形機等の成形機であってもよい。本実施形態では、乾燥槽１１の下方側に設けられた排出部１８から供給先２側に向けて粉粒体材料を気力輸送（空気輸送）する態様とした例を示している。また、供給先２の上流側に、乾燥槽１１から気力輸送される粉粒体材料を捕集する捕集装置４を設けた例を示している。この捕集装置４は、当該乾燥装置１とによって乾燥システムＡを構成するものでもよい。なお、当該乾燥装置１の乾燥槽１１は、供給先２から離間して設置される態様に限られず、供給先２上に直接的（直付的）に設置されるものでもよい。この場合は、捕集装置４を設けないようにしてもよい。また、供給先２としての成形機は、合成樹脂成形品を成形する射出成形機に限られず、他の材料用の射出成形機でもよく、または種々の材料用の押出成形機や圧縮成形機等の他の成形機であってもよい。また、乾燥槽１１の供給先２としては、成形機に限られず、成形機上のチャージホッパーや配合装置等でもよい。また、乾燥槽１１の供給先２としては、単一の供給先に限られず、複数の供給先でもよい。
また、本実施形態では、返還路３６，３６Ａ，３８の途中に、材料元３から乾燥槽１１側に向けて粉粒体材料を輸送する上流側補給路３９を、輸送元切替弁３７を介して接続した構成としている。このような構成とすれば、輸送元切替弁３７を切り替えることで、乾燥槽１１内の粉粒体材料の変動（返還）と、乾燥槽１１への粉粒体材料の補給と、を選択的に実行することができる。
本実施形態では、材料元３から乾燥槽１１側に向けて粉粒体材料を気力輸送する態様とした例を示している。乾燥槽１１の上流側には、材料元３から気力輸送される粉粒体材料を捕集する捕集器１２が設けられている。乾燥槽１１及び捕集器１２は、乾燥装置本体１０を構成する。また、材料元３の粉粒体材料を乾燥装置本体１０の捕集器１２に気力輸送（一次輸送）する際に駆動される輸送ガス源３１と、乾燥槽１１の粉粒体材料を供給先２の捕集装置４に気力輸送（二次輸送）する際に駆動される輸送ガス源３１と、を共通の輸送ガス源としている。つまり、一次輸送と二次輸送とを単一の輸送ガス源３１によって実行可能な構成としている。また、このような一次輸送と乾燥槽１１内の粉粒体材料の変動（返還）とも単一の輸送ガス源３１によって実行可能な構成としている。
返還路３６，３６Ａ，３８は、排出部１８に接続された上流側材料輸送路３６と、この上流側材料輸送路３６から分岐部３６ａを介して分岐された一方の管路としての上流側返還路３６Ａと、この上流側返還路３６Ａが接続された輸送元切替弁３７に接続された下流側返還路３８と、によって構成されている。
分岐部３６ａは、上流側材料輸送路３６の下流側端部が接続された１つの上流側接続部と、この上流側接続部から二股状に分岐する２つの下流側接続部と、を備えている。この分岐部３６ａの一方の下流側接続部に、上流側返還路３６Ａの上流側端部が接続されている。また、この分岐部３６ａの他方の下流側接続部に、下流側材料輸送路３６Ｂの上流側端部が接続されている。
輸送元切替弁３７は、詳細な図示を省略しているが、下流側返還路３８の上流側端部が接続された１つの下流側接続部と、２つの上流側接続部と、これら２つの上流側接続部のうちのいずれか一方を選択的に１つの下流側接続部に連通させるスライド弁と、を備えている。このスライド弁は、適宜のエアーシリンダー等の弁駆動装置によって駆動されるものでもよい。この輸送元切替弁３７の一方の上流側接続部に、上流側返還路３６Ａの下流側端部が接続されている。また、この輸送元切替弁３７の他方の上流側接続部に、上流側補給路３９の下流側端部が接続されている。
捕集装置４は、捕集する機能に加えて捕集した粉粒体材料を貯留する貯留機能を兼ね備えている。この捕集装置４は、下流側材料輸送路３６Ｂの下流側端部が接続される導入管５ｂを有した捕集器５と、この捕集器５において捕集した粉粒体材料を貯留する貯留部７と、を備えている。
捕集器５の導入管５ｂは、捕集器５の下端側から粉粒体材料が導入されるように、捕集器５の下端側に設けられている。図例では、ホッパー状とされた捕集器５の下端部に設けられた排出管の側周部から径方向に突出させるように導入管５ｂを設けた例を示している。
また、捕集器５には、輸送ガス源３１の吸込側に連通接続された二次側吸引管路３４Ｂが接続される吸引管５ａが設けられている。図例では、この吸引管５ａを、捕集器５の上端部の側周部から径方向に突出させるように設けた例を示している。
また、捕集器５には、吸引管５ａに向かう輸送ガスから粉粒体材料を分離させる適宜の分離部が設けられている。このような分離部としては、粉粒体材料と輸送ガスとを分離可能なものであればどのようなものでもよいが、輸送ガスに加えて粉塵を通過させる一方、原料となる粉粒体材料の通過を阻止するパンチングメタルや網状（メッシュ状）等からなるものでもよい。また、分離部としては、パンチングメタルや網状等からなるものに代えて、邪魔傘状とされたものや、いわゆるサイクロン式にて輸送ガスから粉粒体材料を分離させる構造とされたものでもよい。このような構成により、捕集器５は、下方側から導入された粉粒体材料を当該捕集器５内において流動させながら粉塵の除去や異種材料の混合が可能とされている。
また、捕集装置４には、捕集器５の排出管の排出口を開閉する弁体６が設けられている。この弁体６としては、適宜の吊下部材によって振子状に揺動可能に保持されたものでもよい。また、この弁体６は、輸送ガス源３１による吸引力の作用によって排出口を閉鎖する一方、落下（流下）する粉粒体材料の荷重によって開放される構成とされたものでもよく、その他、種々の構成とされたものでもよい。
貯留部７は、捕集器５の下方側に連なるように設けられ、ホッパー状とされている。図例では、貯留部７内に捕集器５の下端部に設けられた排出管及び導入管５ｂの一部を収容させた例を示しているが、このような態様に限られない。この貯留部７の下端側の排出口は、供給先２の投入口に気密的に接続される。
また、この捕集装置４には、材料要求信号を出力する材料センサ８が設けられている。図例では、貯留部７の周壁部の側方に材料センサ８を設けた例を示しているが、このような態様に限られない。
乾燥装置本体１０の捕集器１２は、輸送ガス源３１の吸込側に連通接続された一次側吸引管路３４Ａが接続される吸引管１２ａと、下流側返還路３８の下流側端部が接続される導入管１２ｂと、を備えている。図例では、吸引管１２ａを、捕集器１２の上端側部位の側周部から径方向に突出させるように設け、導入管１２ｂを、この吸引管１２ａの下方側に位置するように捕集器１２の上端側部位の側周部から径方向に突出させるように設けた例を示しているが、このような態様に限られない。
また、この捕集器１２には、上記した捕集装置４の捕集器５と概ね同様、吸引管１２ａに向かう輸送ガスから粉粒体材料を分離させる適宜の分離部が設けられている。
また、乾燥装置本体１０には、捕集器１２の排出管の排出口を開閉する弁体１３が設けられている。この弁体１３としては、上記同様、適宜の吊下部材によって振子状に揺動可能に保持されたものでもよいが、図例では、水平方向に沿う軸回りに回転自在とされたものとし、この弁体１３を閉鎖側に回転させる錘を設けた例を示している。
また、この弁体１３は、上記した捕集器５の弁体６と概ね同様、錘及び輸送ガス源３１による吸引力の作用によって排出口を閉鎖する一方、落下（流下）する粉粒体材料の荷重によって開放される構成とされたものでもよい。
一次側吸引管路３４Ａ及び二次側吸引管路３４Ｂは、吸引管路切替弁３３を介して輸送ガス源３１の吸込側に接続された吸引管路３４に連通接続されている。この吸引管路切替弁３３を、一方側（一次側）に切り替えれば、吸引管路３４と一次側吸引管路３４Ａとが連通される。また、この状態で、輸送元切替弁３７を、一方側（変動側（返還側））に切り替えれば、乾燥装置本体１０の排出部１８が、上記した上流側材料輸送路３６、上流側返還路３６Ａ及び下流側返還路３８を介して捕集器１２に連通接続され、乾燥槽１１から捕集器１２に向けて粉粒体材料の気力輸送（返還）が可能となる。また、吸引管路切替弁３３を一方側（一次側）に切り替えた状態で、輸送元切替弁３７を、他方側（補給側）に切り替えれば、材料元３が、上記した上流側補給路３９及び下流側返還路３８を介して捕集器１２に連通接続され、材料元３から捕集器１２に向けて粉粒体材料の気力輸送（補給）が可能となる。
また、この吸引管路切替弁３３を、他方側（二次側）に切り替えれば、吸引管路３４と二次側吸引管路３４Ｂとが連通され、乾燥槽１１から捕集装置４の捕集器５に向けて粉粒体材料の気力輸送が可能となる。また、図例では、この吸引管路切替弁３３と輸送ガス源３１との間の吸引管路３４に粉塵等を捕捉するフィルターユニット３２を設けた例を示している。なお、変動機構３０を構成する輸送ガス源３１としては、適宜のブロワ（送風機）等であってもよい。
また、図例では、輸送ガス源３１の吐出側に、乾燥装置本体１０の排出部１８に接続された上流側材料輸送路３６に連通される還流管路３５を接続した例を示している。つまり、輸送ガス源３１の吐出側を大気開放させずに、上流側材料輸送路３６の上流側端部に連通させた構成としている。このような構成とすれば、乾燥槽１１の排出部１８と、捕集装置４の捕集器５または乾燥装置本体１０の捕集器１２と、を、各管路３４Ａ，３４Ｂ，３４，３５，３６，３６Ａ，３６Ｂ，３８を介して略閉ループ状に連通接続することができ、外気（大気）の系内への浸入を抑制することができる。なお、このように略閉ループ状に連通接続された循環路内に窒素等の不活性ガスを供給可能な構成等としてもよい。
また、図例では、輸送ガス源３１の吐出側に余剰ガスを排気する排気部を設けた例を示している。また、材料元３としては、タンク状やホッパー状、ドラム状等とされたものでもよいが、図例では、上流側補給路３９に接続された吸込ノズルが差し込まれたタンク状とした例を示している。なお、このような態様に代えて、略密閉状とされた材料元３としてもよい。この場合、材料元３の下端部に、乾燥装置本体１０の排出部１８と概ね同様な排出部を設け、この排出部に、還流管路３５から分岐された管路及び上流側補給路３９を連通接続し、材料元３と乾燥装置本体１０の捕集器１２とを略閉ループ状に連通接続した構成等としてもよい。この場合は、上記同様、この略閉ループ状に連通接続された循環路内に窒素等の不活性ガスを供給可能な構成等としてもよい。乾燥槽１１から供給先２の捕集装置４に向けて粉粒体材料を輸送する態様や乾燥槽１１に向けて材料元３から粉粒体材料を輸送する態様としては、上記したような態様に限られず、その他、種々の変形が可能である。
乾燥槽１１は、上部側部位が略筒形状とされ、下部側部位が略逆錐形状とされたホッパー状とされている。この乾燥槽１１の上端部に、排出管を受け入れるように捕集器１２が設けられている。つまり、捕集器１２の弁体１３は、乾燥槽１１内において開閉される。また、乾燥槽１１には、図示を省略しているが、材料要求信号を出力する適宜の材料センサが設けられている。
また、乾燥槽１１の上端部には、乾燥槽１１内に導入されたガスを乾燥槽１１外に排気する排気口を構成し、循環経路を構成する循環管路２３の上流側端部が接続される排気管１１ｂが設けられている。図例では、この排気管１１ｂに、乾燥槽１１から排出されるガスの温度を検出する温度センサ１７を設けた例を示している。
また、本実施形態では、加熱部を、加熱器１４ａによって加熱されたガスを乾燥槽１１内の下方側において吹き出すガス吹出口１６としている。このような構成とすれば、例えば、加熱部を伝熱フィン等としたものと比べて、乾燥槽１１内の下方側の粉粒体材料を迅速に昇温させることができる。
乾燥槽１１には、乾燥槽１１内に導入されるガスを加熱する加熱器１４ａを有したボックス状の加熱ユニット１４が付設状に設けられている。この加熱ユニット１４の外周には、適宜の断熱材が設けられていてもよい。また、この加熱ユニット１４の加熱器１４ａの下流側には、加熱器１４ａを通過したガスの温度を検出する温度センサ１５が設けられている。この温度センサ１５の検出温度に基いて、加熱されたガスが所定の設定温度となるように、加熱器１４ａが制御される。
また、この加熱ユニット１４の下流側には、乾燥槽１１内において上下方向に延びる通気管が設けられている。この通気管の下端部に、乾燥槽１１内にガスを導入し、加熱部を構成するガス吹出口１６が設けられている。このガス吹出口１６から乾燥槽１１内における下端側部位に吐出された乾燥用のガスは、乾燥槽１１内に貯留された粉粒体材料層を通過し、上端部に設けられた排気管１１ｂを介して循環管路２３に向けて排気される。なお、乾燥槽１１内に加熱したガスを導入するガス吹出口１６や加熱ユニット１４としては、上記したような構成とされたものに限られず、その他、種々の構成とされたものの採用が可能である。また、乾燥槽１１の外周側に、放熱を抑制するために断熱材やバンドヒーターを設けた構成としてもよい。
また、本実施形態では、乾燥装置１は、循環経路を構成するように配され、乾燥槽１１から排気されたガスを除湿して加熱ユニット１４に循環させる除湿ユニット２０を備えている。
除湿ユニット２０は、モーター等によって回転される略円筒状の除湿ロータ２２と、循環管路２３に配されたブロワ（送風機）等のガス循環源２１と、を備えている。
除湿ロータ２２は、詳細な図示は省略しているが、軸方向に貫通する多数のガス流通路が設けられたハニカム状とされ、ガス流通路を形成する隔壁に水分を吸着する合成ゼオライトやシリカゲル等の適宜の吸着剤を含浸乃至は捕捉させた構成とされたものでもよい。また、この除湿ロータ２２の軸方向両側には、この除湿ロータ２２を、除湿処理ゾーン２２ａ、冷却再生ゾーン２２ｂ及び加熱再生ゾーン２２ｃに区画する区画壁が設けられた蓋体が設けられている。
また、循環管路２３には、粉塵等を捕捉するフィルター２４と、ガスを冷却する冷却器２５と、が、これらの下流側に位置するガス循環源２１に向けてこの順に設けられている。冷却器２５は、ガス循環源２１に高温のガスが導入されないように、当該冷却器２５を経たガスの温度が、例えば、８０度以下となるように冷却する構成とされたものでもよい。図例では、この冷却器２５を、コイル状（螺旋状）に屈曲管状とされた放熱管に送風するファンを備えた空冷式とした例を示しているが、水冷式等、種々の構成とされたものの採用が可能である。
ガス循環源２１の吐出側には、除湿ロータ２２の除湿処理ゾーン２２ａに連通される除湿側管路２３ａと、除湿ロータ２２の冷却再生ゾーン２２ｂに連通される冷却側管路２３ｂと、が接続されている。除湿側管路２３ａの下流側端部が乾燥槽１１の加熱ユニット１４に接続されている。
冷却側管路２３ｂの下流側端部は、熱交換器２８を介して循環管路２３におけるガス循環源２１よりも上流側に連通するように接続されている。図例では、冷却側管路２３ｂの下流側端部を、フィルター２４に接続した例を示している。この冷却側管路２３ｂの除湿ロータ２２から熱交換器２８までの部位の外周に断熱材が設けられていてもよい。
除湿ロータ２２の加熱再生ゾーン２２ｃには、加熱部２９が配された加熱再生管路２７が連通するように接続されている。この加熱再生管路２７の上流側部位には、再生用ガスを加熱部２９に向けて送風する再生ガス源２６が設けられている。この加熱再生管路２７は、熱交換器２８を介して加熱部２９に接続されている。また、加熱再生管路２７の下流側部位は、熱交換器２８に接続されている。加熱再生ガスは、この熱交換器２８を経て外部に排気される構成とされている。熱交換器２８や、この熱交換器２８よりも下流側の加熱部２９を含む加熱再生管路２７の外周に断熱材が設けられていてもよい。
熱交換器２８は、再生ガス源２６を介して外部から導入されるガスを、除湿ロータ２２の冷却再生ゾーン２２ｂ及び加熱再生ゾーン２２ｃを通過したガスによって間接的に昇温させる構成とされている。
上記構成とされた除湿ユニット２０においては、詳細な説明については省略するが、除湿ロータ２２を回転させながらガス循環源２１、再生ガス源２６及び加熱部２９を作動させれば、除湿ロータ２２の除湿処理ゾーン２２ａを通過した露点温度の低いガスが乾燥槽１１内に連続的に供給可能とされている。また、除湿ユニット２０においては、乾燥槽１１を経て露点温度の高いガスの通過に伴い水分が吸着された除湿ロータ２２を加熱再生ゾーン２２ｃにおいて加熱して再生し、また、このように加熱された除湿ロータ２２を吸着性を向上させるべく冷却再生ゾーン２２ｂにおいて冷却する構成とされている。なお、除湿ユニット２０としては、上記のような構成とされたものに限られず、その他、種々の構成とされたものでもよい。さらには、このような除湿ユニット２０を設けていない構成としてもよい。また、循環経路を構成する循環管路２３及び乾燥槽１１内に、窒素等の不活性ガスを供給可能な構成等としてもよい。さらには、乾燥槽１１から排気されたガスを乾燥槽１１内に戻して循環させる構成とされたものに限られず、乾燥槽１１から外部に向けて排気する構成とされたものでもよい。この場合は、加熱ユニット１４に、適宜のガス源の吐出側を接続した構成等としてもよい。
乾燥槽１１の排出部１８は、当該排出部１８の下流側と乾燥槽１１内とを略気密的に封止可能な弁体を備えた構成とされたものでもよい。このような弁体としては、排出管の軸方向に対して略直交状にスライドされるものでもよく、排出経路に設けられた開口に対して軸方向に沿ってスライドされるものでもよく、その他、種々の構成とされたものでもよい。
また、この排出部１８の下流側には、上流側材料輸送路３６が接続される接続部と、還流管路３５が接続される接続部と、が設けられている。乾燥槽１１の粉粒体材料を上記したように変動側（返還側）または供給先２側に向けて輸送する際には、この排出部１８が開放される。つまり、輸送ガス源３１を起動し、この排出部１８の弁体を開放させれば、還流管路３５を介して還流されるガスが上流側材料輸送路３６に導入されながら、輸送ガス源３１による吸引作用によって乾燥槽１１から排出された粉粒体材料が上流側材料輸送路３６を介して乾燥装置本体１０の捕集器１２または捕集装置４の捕集器５に向けて気力輸送される。
また、乾燥装置１は、上記した各機器を制御するＣＰＵ等からなる制御部４１や表示操作部４２、記憶部４３等を有した制御盤４０を備えている。この制御盤４０は、当該乾燥装置１専用のものに限られず、また、乾燥システムＡが備えたものでもよく、また、当該乾燥装置１から離間した位置に設置されるものでもよい。
制御部４１には、乾燥装置本体１０の排出部１８の弁体を駆動する駆動部や、材料センサ８、加熱器１４ａ、温度センサ１５，１７、輸送ガス源３１、吸引管路切替弁３３、輸送元切替弁３７、ガス循環源２１、再生ガス源２６、加熱部２９、除湿ロータ２２を回転させる駆動部等の当該乾燥装置１（乾燥システムＡ）の稼働に要する各機器が信号線等を介してそれぞれに接続されている。表示操作部４２は、各種設定などの設定や入力、表示をするための表示部及び操作部を構成する。記憶部４３は、各種メモリ等から構成され、この記憶部４３には、表示操作部４２の操作により設定、入力された設定条件や入力値、後記する乾燥方法を含む基本動作等を実行するための制御プログラムなどの各種プログラム、予め設定された各種動作条件、各種データテーブル等が格納される。
制御部４１は、変動第１条件となる当該乾燥装置１が起動されてから乾燥槽１１内の加熱部を構成するガス吹出口１６近傍の粉粒体材料の温度がガラス転移温度を超えたと判断すれば、変動機構３０を制御して乾燥槽１１内の粉粒体材料を変動させる構成とされている。この変動第１条件は、実験的に定められた時間でもよく、また、粉粒体材料の種類や乾燥槽１１の容量、乾燥設定温度（加熱器１４ａの設定温度）等に応じて予め定められた時間であってもよい。加熱部の構成にもよるが、本実施形態のように、加熱部を、加熱されたガスを吹き出すガス吹出口１６とした場合には、変動第１条件を、１０分以下としてもよく、３分〜７分程度としてもよい。
また、図１に示すように、加熱部を構成するガス吹出口１６近傍の温度を検出する温度センサ１９を設け、この温度センサ１９の検出値がガラス転移温度を超えれば、変動第１条件を満たしたと判別する態様等としてもよい。図例では、ガス吹出口１６の上方側に隣接して設けられ下方側に向かうに従い拡開状とされた整流部の外周側に温度センサ１９を設けた例を示しているが、このような態様に限られない。なお、変動第１条件を上記のような時間とした場合には、このような温度センサ１９を設けていない構成としてもよい。
また、制御部４１は、本実施形態では、粉粒体材料を変動させる際には、乾燥槽１１内の粉粒体材料の貯留量の１％〜２０％の量の粉粒体材料が返還路３６，３６Ａ，３８を介して上方側に返還されるように変動機構３０を制御する構成とされている。このような構成とすれば、比較的に少量の粉粒体材料が変動の際に下方側から上方側に返還されることとなり、多量の粉粒体材料を上方側に返還させるものと比べて、粉粒体材料同士の固着を抑制しながらも、粉粒体材料をより効率的に乾燥させることができる。
この粉粒体材料を変動させる際における返還路３６，３６Ａ，３８を介して上方側に返還される粉粒体材料の量（返還量）は、乾燥槽１１内の粉粒体材料の貯留量（乾燥槽１１に満レベルまで粉粒体材料が貯留された状態の貯留量）の好ましくは１０％以下であってもよく、より好ましくは、５％以下であってもよい。また、乾燥槽１１内の粉粒体材料を変動させる際における粉粒体材料の返還量が上記のような量となるように、変動機構３０を構成する排出部１８の弁体の開放時間や、輸送ガス源３１の駆動時間を適宜の時間に設定するようにしてもよい。または、乾燥槽１１内の粉粒体材料を変動させる際における粉粒体材料の返還量が上記のような量となるように、排出部１８の下流側に適宜の流量計や計量器等を設けた構成等としてもよい。
また、制御部４１は、本実施形態では、変動機構３０によって粉粒体材料を変動させた後に、所定の変動必要条件となれば、変動機構３０を制御して粉粒体材料を変動させる構成とされている。このような構成とすれば、所定の変動必要条件となる度に粉粒体材料が変動されるので、粉粒体材料同士の固着をより効果的に抑制することができる。この変動必要条件は、上記した変動第１条件と同一でもよく、異なるものであってもよい。例えば、当該乾燥装置１が起動されてから予め設定された所定の変動時間が経過する毎に、変動機構３０を制御して粉粒体材料を変動させる構成等としてもよい。また、乾燥槽１１内の粉粒体材料を変動させる毎の粉粒体材料の返還量が略同量となるように排出部１８の弁体の開放時間や、輸送ガス源３１の駆動時間を適宜の時間に設定するようにしてもよい。
また、制御部４１は、上記変動必要条件となる度に変動機構３０を制御して粉粒体材料を変動させる変動乾燥モードを実行中に、所定の変動停止条件となれば、粉粒体材料を静置状態で乾燥させる静置乾燥モードを実行させる構成とされている。このような構成とすれば、変動停止条件となれば、変動されることなく静置状態で乾燥することができるので、供給先２への供給が可能となるまで繰り返し変動させる構成とされたものと比べて、粉粒体材料を効率的に乾燥することができ、省エネルギー化を図ることができる。
この変動停止条件は、乾燥槽１１内の粉粒体材料の略全量が少なくとも一度はガラス転移温度を超えたことを推定または判別可能な条件であってもよい。例えば、予め実験的に定められた所定の変動繰り返し回数を超えれば、変動停止条件を満たしたと判別する態様でもよい。また、後記するように、返還輸送（変動実行）毎に上昇と低下とを繰り返す排気温度の低下した際の温度が、乾燥設定温度の例えば、４０％〜６０％等の予め定められた所定割合以上の温度となれば、変動停止条件を満たしたと判別する態様でもよい。また、返還輸送（変動実行）毎に上昇と低下とを繰り返す排気温度の上昇した際の温度と低下した際の温度との差（温度差）が予め定められた所定値以下となれば、変動停止条件を満たしたと判別する態様でもよい。この場合、特に起動初期には、上記温度差が小さくなる傾向があるので、温度差が前回返還輸送（変動実行）の際の温度差よりも小さくなった以降や複数回返還輸送（変動実行）がなされた後に、変動停止条件を満たしたか否かを判別するようにしてもよい。また、乾燥槽１１内の上下に多点の温度を検出する温度センサを設け、各温度センサの検出値がガラス転移温度を超えれば、変動停止条件を満たしたと判別する態様でもよい。
また、変動停止条件は、当該乾燥装置１が起動されてから変動停止条件となるまでに乾燥槽１１の上方側に返還される返還量の総量が乾燥槽１１内の粉粒体材料の貯留量未満、好ましくは、貯留量の７０％以下、より好ましくは貯留量の５０％以下となるように設定されていてもよい。このような構成とすれば、乾燥槽１１内の粉粒体材料の全量以上が下方側から上方側に返還されるものと比べて、粉粒体材料をより効率的に乾燥させることができる。
また、変動停止条件は、当該乾燥装置１が起動されてから変動停止条件となるまでの時間が、所定の乾燥時間、例えば粉粒体材料毎に定められた推奨乾燥時間（例えば、２時間〜５時間程度）の１／２以下、好ましくは、１／３以下となるように設定されていてもよい。このような構成とすれば、推奨乾燥時間近くまで繰り返し変動させる構成とされたものと比べて、粉粒体材料を効率的に乾燥することができる。
上記のような構成とされた乾燥装置１を用いた本実施形態に係る粉粒体材料の乾燥方法は、乾燥槽１１内の粉粒体材料を加熱して乾燥する構成とされている。また、本実施形態では、同乾燥方法は、粉粒体材料を貯留する乾燥槽１１に、除湿ユニット２０及び加熱ユニット１４を通過させて除湿及び加熱されたガスを循環させるように供給して粉粒体材料を乾燥する構成とされている。同乾燥方法は、上記した制御部４１によって当該乾燥装置１の各機器が制御されて実行される。以下、本実施形態に係る乾燥方法の一例について図２及び図３をも参照して説明する。なお、図２におけるグラフでは、横軸を時間軸、縦軸を温度とし、「低」側が０℃側を示している。また、図２のグラフにおける加熱器温度は、加熱ユニット１４に設けられた温度センサ１５の検出値の推移を模式的に示し、排気温度は、乾燥槽１１の排気管１１ｂに設けられた温度センサ１７の検出値の推移を模式的に示している。また、図２におけるタイムチャートでは、各機器の作動や開閉、切替を模式的に示している。
まず、乾燥槽１１内に粉粒体材料が貯留されていなければ、つまり、乾燥槽１１の材料センサ（不図示）から材料要求信号が出力されていれば、材料元３から乾燥装置本体１０の捕集器１２に向けて粉粒体材料を輸送する一次輸送を実行する。そして、乾燥槽１１内に所定の満レベルとなるまで粉粒体材料が貯留されれば、乾燥工程を実行する。
この乾燥工程においては、乾燥槽１１の上方側の捕集器１２の弁体１３及び乾燥槽１１の下端部の排出部１８の弁体が閉鎖された状態で、加熱器１４ａ及び除湿ユニット２０を作動させて乾燥槽１１に除湿及び加熱されたガスを循環させる。これにより、図２に示すように、加熱器温度が予め設定された加熱器１４ａの設定温度（乾燥設定温度）に向けて急激に上昇した後に、徐々に加熱器１４ａの設定温度に近づく。この乾燥設定温度は、粉粒体材料毎に定められた推奨乾燥温度（例えば、６０℃〜２００℃程度）であってもよい。一方、乾燥装置１の起動初期は、乾燥槽１１内には、常温（室温）程度の粉粒体材料が貯留されているので、粉粒体材料層を通過して乾燥槽１１から排気されるガスの温度（排気温度）は、殆ど上昇することなく推移する。
そして、図３に示すように、乾燥槽１１内の加熱部を構成するガス吹出口１６近傍の粉粒体材料の温度がガラス転移温度を超えれば、つまり、変動第１条件となれば（ステップ１００）、変動機構３０によって乾燥槽１１内の粉粒体材料を変動させる（ステップ１０１）。つまり、図２に示すように、輸送元切替弁３７を返還側とし、吸引管路切替弁３３を一次側とし、排出部１８の弁体を開放させ、輸送ガス源３１を作動させる。これにより、上記したように、排出部１８から排出された粉粒体材料が返還路３６，３６Ａ，３８を介して乾燥装置本体１０の捕集器１２を通過して乾燥槽１１に返還され、乾燥槽１１内の粉粒体材料が変動される。なお、図例では、輸送ガス源３１のＯＮ／ＯＦＦと排出部１８の弁体の開／閉とを同タイミングとしたような例を示しているが、返還路３６，３６Ａ，３８において粉粒体材料が滞留しないように適宜の遅延時間等を設けてもよい。
このように乾燥槽１１内の下端側部位の粉粒体材料が上方側に返還されれば、ガラス転移温度を超える程度に加熱された粉粒体材料が上方側に返還されることとなるので、排気温度が一時的に急激に上昇する。また、このように急激に上昇した後、ガス吹出口１６から導入されたガスが昇温途中の粉粒体材料層を通過することで、排気温度が急激に低下する。
また、図３に示すように、変動必要条件となれば（ステップ１０２）、上記同様、変動機構３０によって乾燥槽１１内の粉粒体材料を変動させる（ステップ１０１）。また、変動停止条件となるまで（ステップ１０３）、変動必要条件となる毎に、変動機構３０によって乾燥槽１１内の粉粒体材料を変動させる（ステップ１０１）。これにより、図２に示すように、上記と概ね同様、排気温度は、急激な上昇と急激な低下とを繰り返しながら、低下した際の温度が徐々に上昇する。
そして、変動停止条件となれば（ステップ１０３）、粉粒体材料を変動させることなく静置状態で乾燥させる静置乾燥モードに移行する（ステップ１０４）。なお、図例では、乾燥装置１の起動初期から変動が１３回実行された後に静置乾燥モードに移行した例を示しているが、このような回数に限られない。また、図例では、乾燥装置１の起動初期から一定間隔毎に変動を実行させた例を示しているが、このような態様に限られない。
そして、予め設定された所定の乾燥時間が経過して乾燥が完了すれば（ステップ１０５）、二次輸送を実行し、供給先２側の捕集装置４に粉粒体材料が貯留されれば、供給先２としての成形機において、適宜、捨て打ちや試し打ち等がなされた後、逐次、成形品を成形する成形工程の実行がなされる。
このように供給先２において粉粒体材料が消費されれば、逐次、二次輸送が実行され、乾燥槽１１内の粉粒体材料の貯留レベルが低下する。そして、乾燥槽１１の材料センサ（不図示）から材料要求信号が出力されれば、一次輸送が実行され、未乾燥の粉粒体材料が乾燥槽１１内に導入（補給）される。このように新たな粉粒体材料が乾燥槽１１内に補給された後にも上記と概ね同様、変動必要条件となれば、変動を実行させるようにしてもよい。
なお、本実施形態では、返還路３６，３６Ａ，３８を、乾燥槽１１外に設けた例を示しているが、このような態様に代えて、乾燥槽１１内に設けた構成としてもよい。例えば、乾燥槽１１内の下端側において開口する吸引口が下端側に設けられ、乾燥槽１１内の上端側において開口する吐出口が上端側に設けられた返還路を乾燥槽１１内に設けたような構成等としてもよい。この場合は、上記した加熱ユニット１４の通気管内に返還路の一部を設けたような構成等としてもよい。また、変動機構３０としては、このような返還路３６，３６Ａ，３８や輸送ガス源３１、排出部１８を備えた構成に代えて、または加えて、乾燥槽１１内の粉粒体材料を撹拌させる機構や、ガスの瞬発的な導入によって乾燥槽１１内を急昇圧させるガス導入部を備えたものでもよく、その他、種々の構成とされたものでもよい。
また、本実施形態では、加熱部を、乾燥槽１１内の下方側部位において加熱したガスを吹き出すガス吹出口１６とした例を示しているが、このような態様に代えて、または加えて、伝熱フィン等としてもよい。本実施形態に係る乾燥装置１が備える各部材及び各部の具体的構成は、上記した構成に限られず、その他、種々の変形が可能である。また、本実施形態に係る乾燥装置１を用いて実行される乾燥方法としては、上記したような態様に限られず、その他、種々の変形が可能である。また、上記では、本実施形態に係る乾燥装置１を用いて本実施形態に係る乾燥方法を実行した例を示しているが、同乾燥方法は、他の乾燥装置を用いても実行可能である。
１ 粉粒体材料の乾燥装置
１１ 乾燥槽
１１ａ 排出口
１４ａ 加熱器
１６ ガス吹出口（加熱部）
３０ 変動機構
３６ 上流側材料輸送路（返還路）
３６ａ 分岐部
３６Ａ 上流側返還路（返還路）
３６Ｂ 下流側材料輸送路（材料輸送路）
３８ 下流側返還路（返還路）
４１ 制御部
２ 供給先
Ａ 乾燥システム

Claims (9)

  1. 乾燥槽内の粉粒体材料を加熱して乾燥する粉粒体材料の乾燥装置であって、
    前記乾燥槽内の粉粒体材料を変動させる変動機構と、前記乾燥槽内の加熱部近傍の粉粒体材料の温度がガラス転移温度を超えたと判断すれば、粉粒体材料を変動させるように前記変動機構を制御する制御部と、を備えており、
    前記加熱部は、加熱器によって加熱されたガスを前記乾燥槽内の下方側部位において吹き出すガス吹出口であることを特徴とする粉粒体材料の乾燥装置。
  2. 乾燥槽内の粉粒体材料を加熱して乾燥する粉粒体材料の乾燥装置であって、
    前記乾燥槽内の粉粒体材料を変動させる変動機構と、前記乾燥槽内の加熱部近傍の粉粒体材料の温度がガラス転移温度を超えたと判断すれば、粉粒体材料を変動させるように前記変動機構を制御する制御部と、を備えており、
    前記変動機構は、前記乾燥槽内の下方側の粉粒体材料を上方側に返還させる返還路を備えていることを特徴とする粉粒体材料の乾燥装置。
  3. 請求項１において、
    前記変動機構は、前記乾燥槽内の下方側の粉粒体材料を上方側に返還させる返還路を備えていることを特徴とする粉粒体材料の乾燥装置。
  4. 請求項２または３において、
    前記制御部は、粉粒体材料を変動させる際には、前記乾燥槽内の粉粒体材料の貯留量の１％〜２０％の量の粉粒体材料が前記返還路を介して上方側に返還されるように前記変動機構を制御することを特徴とする粉粒体材料の乾燥装置。
  5. 請求項２乃至４のいずれか１項において、
    前記返還路は、前記乾燥槽外に設けられていることを特徴とする粉粒体材料の乾燥装置。
  6. 請求項５において、
    前記返還路は、一端が前記乾燥槽の下端の排出口に連通するように接続され、他端が該乾燥槽の上方側に接続され、かつ途中に設けられた分岐部に、供給先に向けて粉粒体材料を輸送する材料輸送路が接続されていることを特徴とする粉粒体材料の乾燥装置。
  7. 請求項１乃至６のいずれか１項において、
    前記制御部は、前記変動機構によって粉粒体材料を変動させた後に、所定の変動必要条件となれば、前記変動機構を制御して粉粒体材料を変動させることを特徴とする粉粒体材料の乾燥装置。
  8. 請求項７において、
    前記制御部は、前記所定の変動必要条件となる度に前記変動機構を制御して粉粒体材料を変動させる変動乾燥モードを実行中に、所定の変動停止条件となれば、粉粒体材料を静置状態で乾燥させる静置乾燥モードを実行させることを特徴とする粉粒体材料の乾燥装置。
  9. 乾燥槽内の粉粒体材料を加熱して乾燥する粉粒体材料の乾燥方法であって、
    加熱器によって加熱されたガスを前記乾燥槽内の下方側部位において吹き出すように前記乾燥槽内に設けられたガス吹出口近傍の粉粒体材料の温度がガラス転移温度を超えれば、変動機構によって前記乾燥槽内の粉粒体材料を変動させることを特徴とする粉粒体材料の乾燥方法。
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