JP7186542B2

JP7186542B2 - Manufacturing equipment for three-dimensional filament assembly

Info

Publication number: JP7186542B2
Application number: JP2018151027A
Authority: JP
Inventors: 昌和小島
Original assignee: Airweave Inc
Current assignee: Airweave Inc
Priority date: 2018-08-10
Filing date: 2018-08-10
Publication date: 2022-12-09
Anticipated expiration: 2038-08-10
Also published as: JP2020026586A

Description

本発明は、フィラメント３次元結合体を製造する製造装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a manufacturing apparatus for manufacturing a three-dimensionally bonded filament.

熱可塑性樹脂からなるフィラメントを空隙率が９０％以上となるように３次元的に融着結合させて得られるフィラメント３次元結合体（立体網状構造体）をクッションとして用いた高反発マットレスが、近年注目されてきている。フィラメント３次元結合体を用いたマットレスは、反発力が高いことから寝返りがしやすい上、通気性と体圧分散性に優れているため、蒸れにくく柔らかな感触の寝心地が得られる。 In recent years, a high-resilience mattress using a filament three-dimensionally bonded body (three-dimensional network structure) obtained by three-dimensionally fusion-bonding filaments made of a thermoplastic resin so that the porosity is 90% or more has become popular. It is attracting attention. A mattress using a three-dimensionally bonded filament has a high repulsive force, making it easy to turn over, and has excellent air permeability and body pressure dispersion, so it is difficult to get stuffy and provides a soft feeling in bed.

このようなフィラメント３次元結合体の製造方法として、例えば特許文献１には、鉛直方向下向きに配置された複数のノズルから排出させた直径１mm前後の複数の溶融フィラメント（溶融状態の熱可塑性樹脂）を冷却水の中に落下させ、水の浮力で溶融フィラメントのループを形成させると同時に、ループ化時の撓みによって生じる溶融フィラメントどうしの接触点を融着結合させてフィラメント３次元結合体（立体網状構造体）を形成させる方法が開示されている。 As a method for manufacturing such a three-dimensional filament assembly, for example, Patent Document 1 discloses a plurality of molten filaments (a thermoplastic resin in a molten state) having a diameter of about 1 mm discharged from a plurality of nozzles arranged downward in the vertical direction. is dropped into the cooling water, and the buoyancy of the water forms loops of the molten filaments. A method of forming a structure is disclosed.

ところが、上記方法においては、溶融フィラメントどうしの融着結合を冷却水の中で行うことから、結晶化温度やガラス転移点の高い熱可塑性樹脂を用いると、融着結合力が弱くなるといった問題があった。この原因は、溶融フィラメントが冷却水と接触した際に、溶融フィラメントの熱が冷却水に奪われて、溶融フィラメントの表面温度が水の沸点（１００℃）近くまで下がり、その結果、溶融フィラメントの表面が硬く（粘度が高く）なり、融着結合箇所において十分な融着面積（接触面積）が得られなかったり、高分子同士の絡み合いが不足するのが原因と考えられる。 However, in the above method, since the fusion bonding of the molten filaments is performed in cooling water, the use of a thermoplastic resin with a high crystallization temperature or glass transition point poses a problem that the fusion bonding strength is weakened. there were. The reason for this is that when the molten filament comes into contact with the cooling water, the heat of the molten filament is taken away by the cooling water, and the surface temperature of the molten filament drops to near the boiling point of water (100°C). It is considered that the surface becomes hard (high viscosity), a sufficient fusion bonding area (contact area) cannot be obtained at the fusion bonding portion, or the entanglement between the polymers is insufficient.

この問題を解決する方法として、冷却水と接触した際に溶融フィラメントの温度が低下し過ぎないように、予めノズル温度を高くして溶融フィラメントの温度を高めておく方法が考えられる。しかしこの方法によれば、溶融フィラメントの温度が高すぎると溶融粘度が下がりすぎて、溶融フィラメントの太さが不安定になったり、熱可塑性樹脂が熱で劣化しやすくなるなどの問題があった。 As a method of solving this problem, it is conceivable to increase the temperature of the molten filament by increasing the nozzle temperature in advance so that the temperature of the molten filament does not drop excessively when it comes into contact with the cooling water. However, according to this method, if the temperature of the molten filament is too high, the melt viscosity will be too low, resulting in unstable thickness of the molten filament and thermal deterioration of the thermoplastic resin. .

また、別の方法として、ノズルから落下する溶融フィラメントが周囲の空気で冷却され過ぎないように、ノズルと冷却水槽の距離を短くする方法が考えられる。しかしこの方法によれば、ノズルと冷却水槽の間においてループ形成時に生じる溶融フィラメントのねじれを十分吸収できずに、ループ形状が不安定になる問題があった。 Another possible method is to shorten the distance between the nozzle and the cooling water tank so that the molten filament falling from the nozzle is not excessively cooled by the surrounding air. However, according to this method, there is a problem that the loop shape becomes unstable because the twist of the molten filament generated between the nozzle and the cooling water tank cannot be absorbed sufficiently.

一方、特許文献２には、冷却水の温度を６０～８０℃に維持すると同時に、冷却水に向けて降下する高温のフィラメント（溶融フィラメント）の温度が下がらないように、赤外線ヒータで溶融フィラメントを加熱する方法が開示されている。 On the other hand, in Patent Document 2, while maintaining the temperature of the cooling water at 60 to 80 ° C., the molten filament is heated by an infrared heater so that the temperature of the high-temperature filament (melting filament) falling toward the cooling water does not decrease. A method of heating is disclosed.

特開２０１０－１５４９６５号公報JP 2010-154965 A 特開平１－２０７４６２号公報JP-A-1-207462

しかしながら特許文献２に記載された従来例のような方法では、溶融フィラメント群或いはその周囲の空間の温度を、効率良く適度な高温に維持することが難しいといった欠点があった。この点について、図７および図８を参照しながらより具体的に説明する。 However, the conventional method described in Patent Document 2 has the drawback that it is difficult to efficiently maintain the temperature of the molten filament group or the space around it at an appropriate high temperature. This point will be described more specifically with reference to FIGS. 7 and 8. FIG.

図７は、従来の赤外線ヒータ１３１ａ、１３１ｂを用いる製造装置における溶融フィラメント群ＭＦ周辺の概念図であり、図８は、図７に示した装置における水蒸気Ｖｐと周辺の空気Ａｒの流れを示す概念図である。図７に示すように、ノズル部１１７から並進状態で落下する高温の溶融フィラメント群ＭＦは、赤外線ヒータ１３１ａ、１３１ｂによって加熱されながら冷却水Ｗの中に落下する。この高温の溶融フィラメント群ＭＦの温度は、例えば２００℃に達する。 FIG. 7 is a conceptual diagram of the periphery of the molten filament group MF in a manufacturing apparatus using conventional infrared heaters 131a and 131b, and FIG. 8 conceptually illustrates the flow of water vapor Vp and surrounding air Ar in the apparatus shown in FIG. It is a diagram. As shown in FIG. 7, the high-temperature molten filament group MF dropping from the nozzle portion 117 in a translational state drops into the cooling water W while being heated by the infrared heaters 131a and 131b. The temperature of this hot molten filament group MF reaches, for example, 200.degree.

高温の溶融フィラメント群ＭＦとの接触により、冷却水Ｗは局所的に沸点（１００℃）近くまで加熱され水蒸気Ｖｐとなる。蒸発エネルギーは非常に大きいため、高温の溶融フィラメント群ＭＦが連続的に供給されても、冷却水Ｗにより溶融フィラメント群ＭＦを冷却し続けることは可能である。 Due to the contact with the high-temperature molten filament group MF, the cooling water W is locally heated to nearly the boiling point (100° C.) and becomes water vapor Vp. Since the evaporation energy is very large, it is possible to continue cooling the molten filament group MF with the cooling water W even if the hot molten filament group MF is continuously supplied.

ところが、同じ１００℃の気体であっても、水蒸気の密度（０．５７８kg／m³）は空気の密度（０．９１６kg／m³）よりも小さいことから、上記の冷却により連続的に発生する１００℃の水蒸気Ｖｐが上昇気流を形成する。なお、水蒸気および空気の各温度における密度は、図９に示す表のとおりである。 However, even with the same gas at 100°C, since the density of water vapor (0.578 kg/m ³ ) is smaller than the density of air (0.916 kg/m ³ ), Water vapor Vp at 100° C. forms an ascending current. The densities of water vapor and air at each temperature are shown in the table in FIG.

このように発生する水蒸気Ｖｐの温度（１００℃）は上記例の溶融フィラメント群ＭＦの温度（例えば２００℃）よりも低いため、水蒸気Ｖｐは溶融フィラメント群ＭＦに対し冷却風として作用することになる。赤外線ヒータ１３１ａ、１３１ｂの熱量を上げるほど水蒸気Ｖｐの発生量が多くなり、この作用による溶融フィラメント群ＭＦの冷却が促進される。また水蒸気Ｖｐの上昇に伴って、水蒸気Ｖｐよりも密度の大きい周辺の空気Ａｒ（例えば２０℃で、１．１６６kg／m³）が、冷却水上部の溶融フィラメント群ＭＦ近傍に流れ込みやすくなる。このような理由により、上記従来例のような方法では、溶融フィラメント群ＭＦ或いはその周囲の空間の温度を効率良く適度な高温に維持することが難しくなる。 Since the temperature (100° C.) of the water vapor Vp thus generated is lower than the temperature (for example, 200° C.) of the molten filament group MF in the above example, the water vapor Vp acts as cooling air on the molten filament group MF. . As the amount of heat generated by the infrared heaters 131a and 131b increases, the amount of water vapor Vp generated increases, and this action accelerates the cooling of the molten filament group MF. As the water vapor Vp rises, surrounding air Ar having a higher density than the water vapor Vp (for example, 1.166 kg/m ³ at 20° C.) tends to flow into the vicinity of the molten filament groups MF above the cooling water. For these reasons, it is difficult to efficiently maintain the temperature of the fused filament group MF or the space around it at an appropriate high temperature by the method of the conventional example.

本発明は上記課題に鑑み、溶融フィラメント群或いはその周囲の空間の温度を効率良く適度な高温に維持することが可能となるフィラメント３次元結合体の製造装置の提供を目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide an apparatus for manufacturing a three-dimensional filament assembly that can efficiently maintain the temperature of a group of molten filaments or the space around them at an appropriate high temperature.

本発明に係るフィラメント３次元結合体の製造装置は、溶融フィラメント群を排出する溶融フィラメント供給部と、前記溶融フィラメント群を冷却して融着結合させ、フィラメント３次元結合体を形成する融着結合形成部と、発生させた過熱水蒸気を、前記溶融フィラメント群が通る空間へ供給する過熱水蒸気供給部と、を備える構成とする。本構成によれば、溶融フィラメント群或いはその周囲の空間の温度を効率良く適度な高温に維持することが可能となる。 An apparatus for manufacturing a three-dimensionally bonded filament according to the present invention includes a molten filament supply unit that discharges a group of molten filaments, and fusion bonding that cools and fusion-bonds the group of molten filaments to form a three-dimensionally bonded filament. A formation unit and a superheated steam supply unit that supplies the generated superheated steam to a space through which the molten filament group passes are provided. According to this configuration, it is possible to efficiently maintain the temperature of the molten filament group or the space around it at an appropriate high temperature.

また上記構成としてより具体的には、前記融着結合形成部は、前記溶融フィラメント群を冷却水槽内の冷却水につけて冷却するものであって、前記空間の下側が前記冷却水に面している構成としてもよい。本構成によれば、冷却水槽内の冷却水を用いて溶融フィラメント群を冷却可能としながらも、過熱水蒸気の当該冷却水へ向かう下降気流によって、当該冷却水から生じる水蒸気の上昇気流を抑えることが可能となる。 Further, more specifically, as the above configuration, the fusion bond forming section cools the molten filament group by immersing it in cooling water in a cooling water tank, and the lower side of the space faces the cooling water. It is good also as a structure with. According to this configuration, the cooling water in the cooling water tank can be used to cool the molten filament group, while the downdraft of superheated steam toward the cooling water can suppress the updraft of water vapor generated from the cooling water. It becomes possible.

また上記構成としてより具体的には、前記溶融フィラメント群の端部を中央部側に導く受け板を備え、前記受け板は、前記空間内における前記過熱水蒸気が供給される位置よりも下側に設けられ、当該過熱水蒸気を凝縮させる低温状態に維持される構成としてもよい。本構成によれば、過熱水蒸気が受け板で凝縮することに伴って、過熱水蒸気が供給される位置から受け板側へ下方への過熱水蒸気の気流を生じさせることができる。 Further, more specifically, as the above configuration, a receiving plate for guiding the ends of the molten filament group toward the central portion is provided, and the receiving plate is positioned below a position in the space where the superheated steam is supplied. It is good also as a structure maintained at the low temperature state which is provided and the said superheated steam condenses. According to this configuration, as the superheated steam condenses on the receiving plate, it is possible to generate an airflow of the superheated steam downward from the position where the superheated steam is supplied to the receiving plate side.

また上記構成としてより具体的には、前記冷却水を接触させることにより、前記受け板を前記低温状態に維持する構成としてもよい。また当該構成としてより具体的には、前記冷却水槽の表面層の冷却水を前記受け板の上面に連続的に供給する冷却水供給装置を備えた構成としてもよい。 Further, more specifically, the above configuration may be configured such that the receiving plate is maintained in the low temperature state by contacting the cooling water. Further, more specifically, the configuration may include a cooling water supply device that continuously supplies the cooling water in the surface layer of the cooling water tank to the upper surface of the receiving plate.

また上記構成としてより具体的には、前記空間の外側への前記過熱水蒸気の拡散を妨げる隔壁を備えた構成としてもよい。本構成によれば、隔壁により過熱水蒸気が当該空間の外側へ拡散することを防ぎつつ、フィラメント３次元結合体製造装置の周囲の空気が冷却水上部の溶融フィラメント群近傍に流入することを防ぐことが可能となる。 Further, more specifically, the above configuration may include a partition that prevents the superheated steam from diffusing to the outside of the space. According to this configuration, the partition prevents the superheated steam from diffusing to the outside of the space, and prevents the air around the three-dimensional filament assembly manufacturing apparatus from flowing into the vicinity of the molten filament group above the cooling water. becomes possible.

また上記構成としてより具体的には、前記過熱水蒸気供給部は、前記空間内の気体を循環させる循環路と、前記循環路内に設けたヒータと、水蒸気を発生させる水蒸気発生部と、を備え、発生させた水蒸気を前記循環路における前記ヒータの上流側に流入させ、該ヒータを用いて当該水蒸気を加熱することにより前記過熱水蒸気を発生させる構成としてもよい。本構成によれば、当該ヒータへの水蒸気の送出、および、当該空間への過熱水蒸気の送出を、循環する気体の気流を利用して効率よく実現させることが可能となる。 More specifically, the superheated steam supply unit includes a circulation path for circulating the gas in the space, a heater provided in the circulation path, and a steam generator for generating steam. Alternatively, the superheated steam may be generated by causing the generated steam to flow into the upstream side of the heater in the circulation path and heating the steam using the heater. According to this configuration, it is possible to efficiently deliver steam to the heater and superheated steam to the space using the circulating airflow of the gas.

本発明に係るフィラメント３次元結合体の製造装置によれば、溶融フィラメント群或いはその周囲の空間の温度を効率良く適度な高温に維持することが可能となる。 According to the apparatus for manufacturing a three-dimensional filament assembly according to the present invention, it is possible to efficiently maintain the temperature of the molten filament group or the space around it at an appropriate high temperature.

本実施形態に係るフィラメント３次元結合体製造装置の概念図である。1 is a conceptual diagram of a three-dimensional filament assembly manufacturing apparatus according to the present embodiment; FIG. 図１に示すＡ－Ａ’断面の矢視図である。2 is a cross-sectional view taken along the line A-A' shown in FIG. 1; FIG. 過熱水蒸気供給部の周辺の概略的な構成図である。It is a schematic block diagram of the periphery of a superheated steam supply part. 過熱水蒸気発生部の概略的な構成図である。It is a schematic block diagram of a superheated steam generator. 過熱水蒸気供給部の制御体系に関するブロック図である。It is a block diagram about the control system of a superheated steam supply part. 過熱水蒸気の下降気流に関する説明図である。It is explanatory drawing regarding the downdraft of superheated steam. 従来例に係る製造装置における溶融フィラメント群周辺の概念図である。FIG. 10 is a conceptual diagram around a group of molten filaments in a manufacturing apparatus according to a conventional example; 従来例に係る製造装置における水蒸気と周辺空気の流れの概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram of the flow of water vapor and ambient air in a manufacturing apparatus according to a conventional example; 水蒸気および空気の各温度における密度を示す表である。It is a table|surface which shows the density in each temperature of water vapor|steam and air.

本発明の実施形態について、各図面を参照しながら以下に説明する。なお以下の説明における上下、左右、および前後の各方向（互いに直交する方向）は、各図に示すとおりである。これらの各方向は、鉛直方向が上下方向となり、後述する一対の受け板２１同士の対向する向きが前後方向となるように、便宜的に定めたものに過ぎない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, vertical, horizontal, and front/rear directions (directions orthogonal to each other) are as shown in the respective drawings. These directions are merely determined for the sake of convenience such that the vertical direction is the up-down direction, and the facing direction of a pair of receiving plates 21 to be described later is the front-rear direction.

図１は、本実施形態に係るフィラメント３次元結合体製造装置１の概念図である。また図２は、図１に示すＡ－Ａ’断面の矢視図である。また図３は、図１に示す過熱水蒸気供給部３０周辺の概略的な構成図である。なお図３に示す点線矢印は、後述する循環路６２における気流の向きを示す。 FIG. 1 is a conceptual diagram of a filament three-dimensional combined body manufacturing apparatus 1 according to this embodiment. 2 is a cross-sectional view taken along the line A-A' shown in FIG. 1. As shown in FIG. Moreover, FIG. 3 is a schematic configuration diagram around the superheated steam supply unit 30 shown in FIG. The dotted arrows shown in FIG. 3 indicate the direction of airflow in the circulation path 62, which will be described later.

フィラメント３次元結合体の製造装置１は、直径が０．５mm～３mmの複数の溶融フィラメントからなる溶融フィラメント群ＭＦを鉛直方向下方へ排出する溶融フィラメント供給部１０と、溶融フィラメント群ＭＦを３次元的に絡め合わせて接触点を融着結合させた後、冷却固化させてフィラメント３次元結合体を形成する融着結合形成部２０と、溶融フィラメント群ＭＦが通る空間Ｘに過熱水蒸気を供給する過熱水蒸気供給部３０を備える。 A manufacturing apparatus 1 for a three-dimensional filament assembly includes a molten filament supply unit 10 for vertically downwardly discharging a molten filament group MF made up of a plurality of molten filaments having a diameter of 0.5 mm to 3 mm, and a molten filament group MF which is fed three-dimensionally. A fusion bonding forming unit 20 that forms a three-dimensional filament assembly by cooling and solidifying the filaments after they are physically entangled to fusion bond the contact points, and a superheater that supplies superheated steam to the space X through which the molten filament group MF passes. A steam supply unit 30 is provided.

溶融フィラメント供給部１０は、加圧溶融部１１（押出機）とフィラメント排出部１２（ダイ）を含む。加圧溶融部１１は、材料投入部１３（ホッパー）、スクリュー１４、スクリュー１４を駆動するスクリューモーター１５、スクリューヒータ１６、および不図示の複数の温度センサを含み、内部には材料投入部１３から供給された熱可塑性樹脂をスクリューヒータ１６により加熱溶融しながら搬送するためのシリンダー１１ａが形成されている。シリンダー１１ａ内には、スクリュー１４が回転可能に収容されている。シリンダー１１ａの下流側端部には、熱可塑性樹脂をフィラメント排出部１２に向けて排出するためのシリンダー排出口１１ｂが形成されている。スクリューヒータ１６の加熱温度は、例えば溶融フィラメント供給部１０に設けた温度センサの検知信号に基づいて制御される。 The molten filament supply section 10 includes a pressurized melting section 11 (extruder) and a filament discharge section 12 (die). The pressure melting section 11 includes a material charging section 13 (hopper), a screw 14, a screw motor 15 for driving the screw 14, a screw heater 16, and a plurality of temperature sensors (not shown). A cylinder 11a is formed for conveying the supplied thermoplastic resin while heating and melting it with a screw heater 16. As shown in FIG. A screw 14 is rotatably accommodated in the cylinder 11a. A cylinder discharge port 11b for discharging the thermoplastic resin toward the filament discharge portion 12 is formed at the downstream end of the cylinder 11a. The heating temperature of the screw heater 16 is controlled based on a detection signal from a temperature sensor provided in the molten filament supply section 10, for example.

フィラメント排出部１２は、ノズル部１７、ダイヒータ１８、および図示しない複数の温度センサを含み、内部にはシリンダー排出口１１ｂから排出された溶融熱可塑性樹脂をノズル部１７に導く導流路１２ａが形成されている。ノズル部１７は、図示しない複数のノズル（開口部）が形成された略直方体の金属製の厚板であり、導流路１２ａの最下流部にあたるフィラメント排出部１２の下部に設けられている。ダイヒータ１８は、左右方向に複数個（図２に示す例では６個）が設けられており、フィラメント排出部１２を加熱する。ダイヒータ１８の加熱温度は、例えばフィラメント排出部１２に設けた温度センサの検知信号に基づいて制御される。 The filament discharge part 12 includes a nozzle part 17, a die heater 18, and a plurality of temperature sensors (not shown), and a guide path 12a is formed inside to guide the molten thermoplastic resin discharged from the cylinder discharge port 11b to the nozzle part 17. It is The nozzle portion 17 is a substantially rectangular parallelepiped metal thick plate in which a plurality of nozzles (openings) (not shown) are formed, and is provided below the filament discharge portion 12, which is the most downstream portion of the guiding path 12a. A plurality of die heaters 18 (six in the example shown in FIG. 2) are provided in the horizontal direction, and heat the filament discharge section 12 . The heating temperature of the die heater 18 is controlled based on a detection signal from a temperature sensor provided in the filament discharge section 12, for example.

本実施形態において、上記のノズルの断面形状を内径１mmの円形とし、隣接するノズル間の距離（ピッチ）を１０mmとしているが、フィラメント３次元結合体の仕様に基づき、ノズル形状、ノズル内径、ノズル間隔、およびノズル配置を適宜調整することができる。フィラメント３次元結合体の材料として用いることのできる熱可塑性樹脂として、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂、ナイロン６６などのポリアミド系樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂およびポリスチレン樹脂等や、スチレン系エラストマー、塩ビ系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ニトリル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、フッ素系エラストマー等の熱可塑性エラストマーなどを用いることができる。 In this embodiment, the cross-sectional shape of the nozzle is circular with an inner diameter of 1 mm, and the distance (pitch) between adjacent nozzles is 10 mm. Spacing and nozzle placement can be adjusted as appropriate. Thermoplastic resins that can be used as materials for the three-dimensional filament assembly include, for example, polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene, polyester resins such as polyethylene terephthalate, polyamide resins such as nylon 66, polyvinyl chloride resins, and polystyrene. Resins, thermoplastic elastomers such as styrene-based elastomers, vinyl chloride-based elastomers, olefin-based elastomers, urethane-based elastomers, polyester-based elastomers, nitrile-based elastomers, polyamide-based elastomers, and fluorine-based elastomers can be used.

材料投入部１３から供給された熱可塑性樹脂は、シリンダー１１ａ内で加熱溶融され、例えばスクリュー１４により押し出されるようにして、溶融熱可塑性樹脂としてシリンダー排出口１１ｂからフィラメント排出部１２の導流路１２ａに供給される。その後、ノズル部１７の複数のノズルそれぞれから下方へ並進するように、複数の溶融フィラメントからなる溶融フィラメント群ＭＦが排出される。ノズル部１７から排出された溶融フィラメント群ＭＦは、図３に示すとおり、空間Ｘを通って受け板２１に達する。 The thermoplastic resin supplied from the material input portion 13 is heated and melted in the cylinder 11a, and extruded by, for example, the screw 14 to form a melted thermoplastic resin, which is introduced from the cylinder discharge port 11b into the guide path 12a of the filament discharge portion 12. supplied to Thereafter, a molten filament group MF composed of a plurality of molten filaments is discharged from each of the plurality of nozzles of the nozzle portion 17 so as to translate downward. The molten filament cluster MF discharged from the nozzle portion 17 reaches the receiving plate 21 through the space X as shown in FIG.

融着結合形成部２０は、フィラメント３次元結合体の厚みを規制する受け板２１、冷却水槽２３、コンベア２４、および複数の搬送ローラ２５ａ～２５ｈを含む。なお本実施形態においては、受け板２１およびコンベア２４、並びに後述する冷却水供給装置２２および過熱水蒸気供給部３０の各構成部は、図３に破線で示す平面Ｓ（前後方向と直交する仮想的な平面）を対称面として面対称となるように、前後に対をなすように設けられている。以下、これらの各構成部については、前後一対の一方のみについて説明する（他方については説明を省略する）ことがある。なおノズル部１７から排出される溶融フィラメント群ＭＦの前後方向中間位置は、平面Ｓの位置に等しい。過熱水蒸気制御部３３は一つだけ設けるようにし、これが前後一対の過熱水蒸気供給部３０の双方を纏めて制御するようにしてもよい。 The fusion bond forming section 20 includes a receiving plate 21 for regulating the thickness of the three-dimensional filament bond, a cooling water tank 23, a conveyor 24, and a plurality of transport rollers 25a to 25h. In this embodiment, the components of the receiving plate 21 and the conveyor 24, as well as the cooling water supply device 22 and the superheated steam supply unit 30, which will be described later, are connected to a plane S indicated by a dashed line in FIG. are arranged in pairs in the front and rear so as to be symmetrical with respect to the plane of symmetry. Only one of the pair of front and rear components will be described below (description of the other component will be omitted). The middle position in the front-rear direction of the molten filament group MF discharged from the nozzle portion 17 is equal to the position of the plane S. Only one superheated steam control unit 33 may be provided, and this may collectively control both the pair of front and rear superheated steam supply units 30 .

受け板２１は、それぞれ仮想面Ｓに向けて下り傾斜となる平板状の傾斜面と、当該傾斜面の下端から鉛直方向下方に延びる平板状の鉛直面と、を含む屈曲部を有する金属板であり、前後の受け板２１それぞれは所定の間隙を開けて設置されている。受け板２１は、傾斜面によって溶融フィラメント群ＭＦの前後方向の端部を中央部側へ導くことにより、溶融フィラメント群ＭＦの前後方向寸法を前後の鉛直面同士の間隔にまで縮小させる。 The receiving plate 21 is a metal plate having a bent portion including a flat plate-like inclined surface that slopes downward toward the virtual surface S and a flat plate-like vertical surface that extends vertically downward from the lower end of the inclined surface. The front and rear receiving plates 21 are installed with a predetermined gap therebetween. The backing plate 21 guides the ends of the molten filament group MF in the front-rear direction toward the central portion by means of the inclined surface, thereby reducing the front-rear dimension of the molten filament group MF to the distance between the front and rear vertical surfaces.

また受け板２１には、冷却水供給装置２２が設けられている。冷却水供給装置２２は、受け板２１の温度を、過熱水蒸気を凝縮させる程度の低温に維持する役割を果たす。冷却水供給装置２２は、冷却水排水パイプ２２ａと、冷却水吸水パイプ２２ｂと、冷却水ポンプ２２ｃを含む。冷却水排水パイプ２２ａは、冷却水ポンプ２２ｃに接続される金属製のパイプであり、その排水口は受け板２１の上面（傾斜面の上側寄り）に位置する。 Further, the receiving plate 21 is provided with a cooling water supply device 22 . The cooling water supply device 22 serves to maintain the temperature of the receiving plate 21 at a low temperature at which the superheated steam is condensed. The cooling water supply device 22 includes a cooling water drain pipe 22a, a cooling water intake pipe 22b, and a cooling water pump 22c. The cooling water drain pipe 22a is a metal pipe connected to the cooling water pump 22c, and its drain port is located on the upper surface of the receiving plate 21 (closer to the upper side of the inclined surface).

冷却水吸水パイプ２２ｂは、冷却水ポンプ２２ｃに接続される金属製のパイプであり、その給水口は冷却水槽２３の表面層（水面から１cm～３cmの深さ）に位置する。冷却水供給装置２２は、冷却水槽２３内の表面層の冷却水Ｗを受け板２１の上面に供給する。なお、本実施形態においては冷却水ポンプ２２ｃが受け板２１の下面に設けられているが、冷却水槽２３の表面層の冷却水Ｗを受け板２１の上面に供給できれば、その設置位置は特に制限されない。 The cooling water intake pipe 22b is a metal pipe connected to the cooling water pump 22c, and its water supply port is located in the surface layer of the cooling water tank 23 (1 cm to 3 cm deep from the water surface). The cooling water supply device 22 supplies the cooling water W of the surface layer in the cooling water tank 23 to the upper surface of the receiving plate 21 . In this embodiment, the cooling water pump 22c is provided on the lower surface of the receiving plate 21, but if the cooling water W in the surface layer of the cooling water tank 23 can be supplied to the upper surface of the receiving plate 21, the installation position is particularly limited. not.

冷却水槽２３は、冷却水Ｗを溜めておくための水槽である。冷却水槽２３の内部には、コンベア２４と、複数の搬送ローラ２５ａ～２５ｈが配設されている。コンベア２４および複数の搬送ローラ２５ａ～２５ｈは、不図示の駆動モーターにより駆動される。 The cooling water tank 23 is a water tank for storing the cooling water W. Inside the cooling water tank 23, a conveyor 24 and a plurality of conveying rollers 25a to 25h are arranged. The conveyor 24 and the plurality of transport rollers 25a-25h are driven by a drive motor (not shown).

フィラメント排出部１２のノズル部１７から排出された溶融フィラメント群ＭＦは、受け板２１によって厚み（前後方向寸法）が整えられた後、冷却水槽２３内の冷却水Ｗの浮力作用によって撓み、ランダムなループを形成する。ランダムなループは隣接するランダムなループと３次元的に溶融状態で絡み合い、接触点が融着結合して３次元的なフィラメントの結合体が形成される。その後、コンベア２４と複数の搬送ローラ２５ａ～２５ｈによって、冷却水槽２３内の冷却水Ｗで冷却されながら搬送されることによって、当該結合体はフィラメント３次元結合体３ＤＦとして冷却水槽２３外へ排出される。 The molten filament bundle MF discharged from the nozzle portion 17 of the filament discharge portion 12 is flexed by the buoyant force of the cooling water W in the cooling water tank 23 after the thickness (length in the front-rear direction) is adjusted by the receiving plate 21, and is randomly distributed. form a loop. The random loops are three-dimensionally fused with adjacent random loops, and the points of contact are fusion bonded to form a three-dimensional filament assembly. After that, the combined body is transported while being cooled by the cooling water W in the cooling water tank 23 by the conveyor 24 and the plurality of transport rollers 25a to 25h, and discharged out of the cooling water tank 23 as the three-dimensional filament combined body 3DF. be.

過熱水蒸気供給部３０は、過熱水蒸気を発生させる過熱水蒸気発生部３１と、過熱水蒸気を溶融フィラメント群ＭＦの近傍に閉じ込める断熱隔壁３２と、断熱隔壁３２内の過熱水蒸気の温度を制御する過熱水蒸気制御部３３を備える。過熱水蒸気供給部３０は、冷却水槽２３に溜められた冷却水Ｗ上の溶融フィラメント群ＭＦが通る空間Ｘへ過熱水蒸気を供給するものであり、発生させた過熱水蒸気を溶融フィラメント群ＭＦに向けて送り出す。 The superheated steam supply unit 30 includes a superheated steam generator 31 that generates superheated steam, a heat insulating partition 32 that confines the superheated steam in the vicinity of the molten filament group MF, and a superheated steam control that controls the temperature of the superheated steam in the heat insulating partition 32. A portion 33 is provided. The superheated steam supply unit 30 supplies superheated steam to the space X through which the molten filament group MF on the cooling water W stored in the cooling water tank 23 passes, and directs the generated superheated steam to the molten filament group MF. send out.

溶融フィラメント群ＭＦは、図２におけるフィラメント３次元結合体製造装置１の幅方向（左右方向）に長い。この点を考慮し、過熱水蒸気を出来るだけ均一に溶融フィラメント群ＭＦの通る空間Ｘへ供給するため、本実施形態では図２に示すように、６個の過熱水蒸気発生部３１を左右方向へ並べて設けている。なお、過熱水蒸気を適切に供給可能となっていれば、過熱水蒸気発生部３１の設置数等は特に限定されない。 The melted filament group MF is long in the width direction (horizontal direction) of the three-dimensional filament assembly manufacturing apparatus 1 in FIG. In consideration of this point, in order to supply the superheated steam as uniformly as possible to the space X through which the molten filament group MF passes, in this embodiment, as shown in FIG. are provided. Note that the number of the superheated steam generators 31 to be installed is not particularly limited as long as the superheated steam can be appropriately supplied.

図４は、過熱水蒸気発生部３１（一例として、前後一対のうちの後側）の概略的な構成図である。本図に示すように過熱水蒸気発生部３１は、水蒸気発生部４０と、水蒸気加熱部５０と、過熱水蒸気拡散部６０を含む。 FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the superheated steam generator 31 (as an example, the rear side of the front and rear pair). As shown in the figure, the superheated steam generator 31 includes a steam generator 40 , a steam heater 50 , and a superheated steam diffuser 60 .

水蒸気発生部４０は、水タンク４１、吸水パイプ４２、ポンプ４３、水位センサ４４、水蒸気発生用ヒータ４５を備える。水タンク４１は、水蒸気を発生させるための水を貯留しておくためのタンクである。吸水パイプ４２は、冷却水槽２３或いはその他の水源に繋がっている。ポンプ４３は、吸水パイプ４２を介して上記水源から水タンク４１内へ水を供給する。 The steam generator 40 includes a water tank 41 , a water intake pipe 42 , a pump 43 , a water level sensor 44 and a heater 45 for steam generation. The water tank 41 is a tank for storing water for generating steam. The water suction pipe 42 is connected to the cooling water tank 23 or other water source. A pump 43 supplies water from the water source to the water tank 41 through the water suction pipe 42 .

水位センサ４４は、水タンク４１の上側寄りの位置（所定水位に対応する位置）に設置されており、水タンク４１内の水が所定水位に達しているか否かを検知する。水蒸気発生用ヒータ４５は、水タンク４１内の水を加熱することにより水蒸気を発生させる。 The water level sensor 44 is installed at a position near the upper side of the water tank 41 (a position corresponding to a predetermined water level), and detects whether or not the water in the water tank 41 has reached a predetermined water level. The steam generating heater 45 heats the water in the water tank 41 to generate steam.

水蒸気加熱部５０は、水蒸気発生部４０が発生させた水蒸気を加熱する水蒸気加熱用ヒータ５１を備える。水蒸気発生部４０が発生させた水蒸気は、図４に破線矢印で示すように循環路６２に流入し、水蒸気加熱用ヒータ５１に供給される。水蒸気加熱用ヒータ５１は、この供給された水蒸気を加熱することにより過熱水蒸気を生成する。 The steam heating unit 50 includes a steam heating heater 51 that heats the steam generated by the steam generating unit 40 . The steam generated by the steam generating section 40 flows into the circulation path 62 as indicated by the dashed arrow in FIG. 4 and is supplied to the heater 51 for heating steam. The steam heating heater 51 generates superheated steam by heating the supplied steam.

過熱水蒸気拡散部６０は、外壁６１、並びにその内部に形成される循環路６２、ファン６３、第１温度センサ６４ａ、第２温度センサ６４ｂ、第３温度センサ６４ｃ、および第４温度センサ６４ｄを備える。過熱水蒸気拡散部６０は、水蒸気加熱部５０により生成された過熱水蒸気を、溶融フィラメント群ＭＦの近傍に均一に拡散させる。 The superheated steam diffusion unit 60 includes an outer wall 61, and a circulation path 62 formed therein, a fan 63, a first temperature sensor 64a, a second temperature sensor 64b, a third temperature sensor 64c, and a fourth temperature sensor 64d. . The superheated steam diffusion unit 60 uniformly diffuses the superheated steam generated by the steam heating unit 50 in the vicinity of the molten filament group MF.

外壁６１には吸気口６１ａと排気口６１ｂが形成されており、水蒸気発生部４０と水蒸気加熱部５０は外壁６１の内部に収容されている。循環路６２は、吸気口６１ａと排気口６１ｂを末端とする横向きＵ字状の空間である。ファン６３が回転駆動することにより、図４に実線矢印で示すように、循環路６２において吸気口６１ａから排気口６１ｂに向かう気流が発生する。循環路６２内には、上流側（吸気口６１ａ側）から順にファン６３と水蒸気加熱用ヒータ５１が配置されている。循環路６２のファン６３と水蒸気加熱用ヒータ５１の間の位置において、水蒸気発生部４０が発生させた水蒸気が水蒸気加熱用ヒータ５１に向けて流入する。 An intake port 61 a and an exhaust port 61 b are formed in the outer wall 61 , and the steam generating section 40 and the steam heating section 50 are housed inside the outer wall 61 . The circulation path 62 is a laterally U-shaped space having an inlet port 61a and an exhaust port 61b as ends. As the fan 63 is rotationally driven, an airflow is generated in the circulation path 62 from the intake port 61a to the exhaust port 61b, as indicated by the solid line arrow in FIG. A fan 63 and a steam heating heater 51 are arranged in order from the upstream side (intake port 61a side) in the circulation path 62 . The steam generated by the steam generating section 40 flows toward the steam heating heater 51 at a position between the fan 63 and the steam heating heater 51 in the circulation path 62 .

第１温度センサ６４ａは、吸気口６１ａ近傍に設けられ、循環路６２に入る気体の温度を検出し、第２温度センサ６４ｂは、排気口６１ｂ近傍に設けられ、循環路６２から出る気体の温度を検出する。なお、循環路６２に入る気体および循環路６２から出る気体は、通常、過熱水蒸気と空気が混合している。第３温度センサ６４ｃは、外壁６１の側部に設けられ、空間Ｘにおける溶融フィラメント群ＭＦの上下方向中央部近傍の空間温度を検出する。第４温度センサ６４ｄは、外壁６１の下部に設けられ、空間Ｘにおける溶融フィラメント群ＭＦの下側寄り部分の近傍の空間温度を検出する。 The first temperature sensor 64a is provided near the intake port 61a to detect the temperature of the gas entering the circulation path 62, and the second temperature sensor 64b is provided near the exhaust port 61b to detect the temperature of the gas leaving the circulation path 62. to detect The gas entering the circulation path 62 and the gas leaving the circulation path 62 are usually a mixture of superheated steam and air. The third temperature sensor 64c is provided on the side of the outer wall 61, and detects the spatial temperature near the center of the molten filament group MF in the space X in the vertical direction. The fourth temperature sensor 64d is provided under the outer wall 61 and detects the space temperature in the space X near the lower portion of the molten filament group MF.

断熱隔壁３２は、断熱素材を用いて形成された隔壁であり、空間Ｘの前後左右を覆っている。断熱隔壁３２は、冷却水槽２３内の冷却水Ｗの水面およびノズル部１７とともに概ね閉じた空間Ｘを形成し、過熱水蒸気供給部３０から供給される過熱水蒸気が空間Ｘの外側へ拡散することを妨げる。なお空間Ｘは、冷却水槽２３内の冷却水Ｗの水面とノズル部１７との間における、溶融フィラメント群ＭＦが通る空間と見ることもできる。 The heat-insulating partition 32 is a partition formed using a heat-insulating material, and covers the front, rear, left, and right of the space X. As shown in FIG. The heat insulating partition 32 forms a generally closed space X together with the water surface of the cooling water W in the cooling water tank 23 and the nozzle portion 17, and prevents the superheated steam supplied from the superheated steam supply portion 30 from diffusing to the outside of the space X. hinder The space X can also be regarded as a space between the surface of the cooling water W in the cooling water tank 23 and the nozzle portion 17 through which the molten filament group MF passes.

本実施形態においては、断熱隔壁３２と冷却水槽２３内の水面との間に、空気が出入りするための隙間を設けている。当該水面の近くに隙間を設けることにより、空気より軽い水蒸気が断熱隔壁３２の外部へ拡散することを抑制しつつ、フィラメント３次元結合体製造装置１の稼働開始時や稼働停止時において、断熱隔壁３２の内部の気圧を調整できるようにしている。 In this embodiment, a gap is provided between the heat insulating partition wall 32 and the water surface in the cooling water tank 23 so that air can flow in and out. By providing a gap near the water surface, while suppressing the diffusion of water vapor, which is lighter than air, to the outside of the heat insulating partition 32, the heat insulating partition is maintained when the operation of the three-dimensional filament assembly manufacturing apparatus 1 is started or stopped. The air pressure inside 32 can be adjusted.

次に、過熱水蒸気供給部３０における制御について説明する。図５は、過熱水蒸気供給部３０の制御体系に関するブロック図である。過熱水蒸気制御部３３は、水蒸気発生部４０の水位センサ４４、および過熱水蒸気拡散部６０の第１～第４温度センサ６４ａ～６４ｄの検出信号を受け付け、水蒸気発生部４０のポンプ４３と水蒸気発生用ヒータ４５、水蒸気加熱部５０の水蒸気加熱用ヒータ５１、過熱水蒸気拡散部６０のファン６３の動作を制御する。 Next, control in the superheated steam supply section 30 will be described. FIG. 5 is a block diagram of the control system of the superheated steam supply unit 30. As shown in FIG. The superheated steam control unit 33 receives detection signals from the water level sensor 44 of the steam generating unit 40 and the first to fourth temperature sensors 64a to 64d of the superheated steam diffusing unit 60, and controls the pump 43 of the steam generating unit 40 and the steam generating unit. It controls the operation of the heater 45 , the steam heating heater 51 of the steam heating unit 50 , and the fan 63 of the superheated steam diffusion unit 60 .

より具体的に説明すると、ポンプ４３による水タンク４１に水を供給する動作は、水位センサ４４の検出信号に基づいて、水タンク４１の水が所定水位で一定に保たれるように制御される。また、水蒸気発生用ヒータ４５と水蒸気加熱用ヒータ５１の出力およびファン６３の回転数は、第１～第４温度センサ６４ａ～６４ｄの検出信号等に基づいて制御される。 More specifically, the operation of supplying water to the water tank 41 by the pump 43 is controlled based on the detection signal of the water level sensor 44 so that the water in the water tank 41 is maintained at a predetermined water level. . The outputs of the steam generating heater 45 and the steam heating heater 51 and the rotational speed of the fan 63 are controlled based on the detection signals of the first to fourth temperature sensors 64a to 64d.

フィラメント３次元結合体製造装置１の稼働開始直後においては、空間Ｘの水蒸気量が少ないことから、比較的多くの過熱水蒸気を空間Ｘに送ることが望まれる。この点を考慮して、水蒸気発生用ヒータ４５と水蒸気加熱用ヒータ５１の出力を上げると同時にファン６３の回転数が高められる。当該出力および回転数を高めに設定することにより、その分、空間Ｘに多くの過熱水蒸気を供給することができる。この時の過熱水蒸気の温度（第２温度センサ６４ｂにより検出される温度）は、ノズル部１７の温度（例えば２３０℃）より少し低めの温度（例えば２００℃）となることが好ましい。 Since the amount of water vapor in the space X is small immediately after the operation of the three-dimensional filament assembly manufacturing apparatus 1 is started, it is desirable to send a relatively large amount of superheated water vapor to the space X. In consideration of this point, the rotation speed of the fan 63 is increased at the same time as the outputs of the steam generating heater 45 and the steam heating heater 51 are increased. By setting the output and the number of rotations relatively high, a large amount of superheated steam can be supplied to the space X accordingly. The temperature of the superheated steam at this time (the temperature detected by the second temperature sensor 64b) is preferably slightly lower than the temperature of the nozzle portion 17 (eg, 230° C.) (eg, 200° C.).

溶融フィラメント群ＭＦと接触した過熱水蒸気は温められて上昇した後、吸気口６１ａから循環路６２に戻る。そのため、過熱水蒸気は冷却水槽２３内の水面の方には向かわないものの、過熱水蒸気の量が多くなるにつれて、冷却水槽２３内の冷却水Ｗ近傍の過熱水蒸気の濃度が上昇する。空間Ｘの過熱水蒸気の濃度が上昇すると、第３温度センサ６４ｃや第４温度センサ６４ｄによって検出される温度が上昇する。 The superheated steam coming into contact with the molten filament group MF is warmed and rises, and then returns to the circulation path 62 through the intake port 61a. Therefore, although the superheated steam does not move toward the water surface in the cooling water tank 23, the concentration of the superheated steam near the cooling water W in the cooling water tank 23 increases as the amount of superheated steam increases. As the concentration of superheated steam in the space X increases, the temperature detected by the third temperature sensor 64c and the fourth temperature sensor 64d increases.

第３温度センサ６４ｃおよび第４温度センサ６４ｄの検出結果が所望の温度（例えば２００℃）に達した場合には、この状態が維持されることが好ましい。そこでこの場合、第３温度センサ６４ｃおよび第４温度センサ６４ｄの検出結果に基づいて当該状態が維持されるように、水蒸気発生用ヒータ４５と水蒸気加熱用ヒータ５１の出力およびファン６３の回転数を制御すれば良い。例えば、第３温度センサ６４ｃおよび第４温度センサ６４ｄの検出結果と所望の温度との差が小さくなるように、当該出力および回転数のフィードバック制御を実行すれば良い。なお、当該出力および回転数の制御手法としては、その他の種々の手法が採用され得る。 When the detection results of the third temperature sensor 64c and the fourth temperature sensor 64d reach a desired temperature (for example, 200° C.), this state is preferably maintained. Therefore, in this case, the output of the steam generating heater 45 and the steam heating heater 51 and the rotational speed of the fan 63 are adjusted so that the state is maintained based on the detection results of the third temperature sensor 64c and the fourth temperature sensor 64d. should be controlled. For example, feedback control of the output and rotation speed may be performed so that the difference between the detection results of the third temperature sensor 64c and the fourth temperature sensor 64d and the desired temperature is reduced. It should be noted that various other methods can be adopted as the method of controlling the output and the rotation speed.

なお、過熱水蒸気供給部３０から空間Ｘに供給された過熱水蒸気は、１００℃以下の温度となる受け板２１の表面や冷却水層２３内の水面で凝縮して水に変化する。そのため図６に示すように、過熱水蒸気供給部３０の上部から下部に向かう高温の過熱水蒸気Ｖの下降気流が形成される。これにより空間Ｘに供給された過熱水蒸気は、溶融フィラメント群ＭＦや空間Ｘを直接的に保温するだけでなく、フィラメント群ＭＦが冷却水Ｗと接触して生じる約１００℃の水蒸気の上昇気流（例えば２００～２５０℃の高温のフィラメント群ＭＦ等に対しては、冷却風として作用する）を抑えるように作用する。そのためフィラメント群ＭＦや空間Ｘの温度を、効率よく適度な高温に維持することが可能である。 The superheated steam supplied from the superheated steam supply unit 30 to the space X is condensed on the surface of the receiving plate 21 and the water surface in the cooling water layer 23 at a temperature of 100° C. or less and changes to water. Therefore, as shown in FIG. 6, a downward current of high-temperature superheated steam V is formed from the top to the bottom of the superheated steam supply section 30 . As a result, the superheated steam supplied to the space X not only directly heats the molten filament group MF and the space X, but also creates an ascending current of water vapor of about 100° C. generated by the contact of the filament group MF with the cooling water W ( For example, it acts as a cooling air for the high temperature filament group MF of 200 to 250° C.). Therefore, it is possible to efficiently maintain the temperature of the filament group MF and the space X at an appropriate high temperature.

以上に説明したとおり、本実施形態に係るフィラメント３次元結合体製造装置１は、溶融フィラメント群ＭＦを排出する溶融フィラメント供給部１０と、溶融フィラメント群ＭＦを冷却して融着結合させ、フィラメント３次元結合体を形成する融着結合形成部２０と、発生させた過熱水蒸気を、溶融フィラメント群ＭＦが通る空間Ｘへ供給する過熱水蒸気供給部３０と、を備える。そのため、溶融フィラメント群ＭＦ或いは空間Ｘ（溶融フィラメント群ＭＦの周囲の空間）の温度を効率よく適度な高温に維持することが可能である。 As described above, the filament three-dimensionally bonded body manufacturing apparatus 1 according to the present embodiment includes the molten filament supply unit 10 that discharges the molten filament group MF, cools the molten filament group MF and fusion-bonds the filament 3 It comprises a fusion bond forming section 20 that forms a dimensional combination, and a superheated steam supply section 30 that supplies the generated superheated steam to the space X through which the molten filament group MF passes. Therefore, it is possible to efficiently maintain the temperature of the molten filament group MF or the space X (the space around the molten filament group MF) at an appropriate high temperature.

本実施形態では空間Ｘの下側が冷却水Ｗに面しており、溶融フィラメント群ＭＦが冷却水Ｗに接触することで約１００℃の水蒸気の上昇気流が相当量生じ得るが、高温の過熱水蒸気の下降気流によって当該上昇気流による冷却が抑えられるため、溶融フィラメント群ＭＦや空間Ｘの温度が非常に効率よく適度な高温に維持される。このようにして冷却水Ｗと接触する直前まで溶融フィラメント群ＭＦが高温に保たれると、冷却水Ｗとの接触により溶融フィラメント群ＭＦの表面温度が水の沸点（１００℃）近くまで下がっても、溶融フィラメント群ＭＦの内部に蓄えられた熱エネルギー（余熱）によりその表面近傍の温度低下が抑えられ、溶融フィラメント同士の融着結合力の低下を防ぐことができる。 In this embodiment, the lower side of the space X faces the cooling water W, and when the molten filament group MF comes into contact with the cooling water W, a considerable amount of rising steam of about 100 ° C. can be generated, but high temperature superheated steam Since cooling by the ascending air current is suppressed by the descending air current, the temperatures of the molten filament group MF and the space X are maintained at an appropriate high temperature very efficiently. When the molten filament group MF is kept at a high temperature until just before contact with the cooling water W in this way, the surface temperature of the molten filament group MF drops to near the boiling point of water (100° C.) due to the contact with the cooling water W. Also, the heat energy (residual heat) stored inside the molten filament group MF suppresses the temperature drop in the vicinity of the surface thereof, thereby preventing the reduction in the fusion bonding strength between the molten filaments.

本実施形態における受け板２１は、空間Ｘ内における過熱水蒸気が供給される位置（排気口６１ｂの位置）よりも下側に設けられ、当該過熱水蒸気を凝縮させる低温状態に維持される。そのため、当該過熱水蒸気が受け板２１で凝縮する（気体から液体への体積変化が生じる）ことに伴って、排気口６１ｂ側から受け板２１側へ下方への過熱水蒸気の気流を生じさせることができる。 The receiving plate 21 in the present embodiment is provided below the position (the position of the exhaust port 61b) to which the superheated steam is supplied in the space X, and is maintained at a low temperature to condense the superheated steam. Therefore, as the superheated steam condenses on the receiving plate 21 (volume change from gas to liquid occurs), an airflow of the superheated steam can be generated downward from the exhaust port 61b side to the receiving plate 21 side. can.

冷却水供給装置２２は、冷却水槽２３の表面層の冷却水Ｗを受け板２１の上面に連続的に供給する。そのため、溶融フィラメント群ＭＦ（例えば２００℃）との接触により加熱された当該表面層の冷却水Ｗ（例えば８０～１００℃）が、受け板２１の上面に冷却水として供給されるので、冷却水槽２３の表面層の温度が安定する。なお受け板２１の上面に供給する冷却水Ｗとしては、冷却水槽２３の水面に近い範囲の層（例えば、水面から深さ１０cmまでの層であり、より好ましくは水面から深さ５cmまでの層）の冷却水Ｗが採用されても良い。 The cooling water supply device 22 continuously supplies the cooling water W in the surface layer of the cooling water tank 23 to the upper surface of the receiving plate 21 . Therefore, the cooling water W (for example, 80 to 100° C.) for the surface layer heated by contact with the molten filament group MF (for example, 200° C.) is supplied to the upper surface of the receiving plate 21 as cooling water. The temperature of the surface layer of 23 stabilizes. The cooling water W supplied to the upper surface of the receiving plate 21 is a layer close to the water surface of the cooling water tank 23 (for example, a layer up to a depth of 10 cm from the water surface, more preferably a layer up to a depth of 5 cm from the water surface). ) may be employed.

フィラメント３次元結合体製造装置１は、空間Ｘの外側への過熱水蒸気の拡散を妨げる断熱隔壁３２を備えている。そのため、断熱隔壁３２により過熱水蒸気が空間Ｘの外側へ拡散することを防ぎつつ、フィラメント３次元結合体製造装置１周囲の空気（通常は常温程度の空気）が冷却水Ｗ上部の溶融フィラメント群ＭＦ近傍に流入することを防ぐことが可能である。 The filament three-dimensional bonded body manufacturing apparatus 1 includes a heat insulating partition wall 32 that prevents the superheated steam from diffusing to the outside of the space X. As shown in FIG. Therefore, the heat-insulating partition wall 32 prevents the superheated steam from diffusing to the outside of the space X, and the air around the three-dimensional filament assembly manufacturing apparatus 1 (normally room temperature air) is allowed to flow into the molten filament group MF above the cooling water W. It is possible to prevent it from flowing into the vicinity.

また、過熱水蒸気供給部３０は、空間Ｘ内の気体を循環させる循環路６２と、循環路６２内に設けた水蒸気加熱用ヒータ５１と、水蒸気を発生させる水蒸気発生部４０と、を備え、発生させた水蒸気を循環路６２における水蒸気加熱用ヒータ５１の上流側に流入させ、この水蒸気加熱用ヒータ５１を用いて当該水蒸気を加熱することにより過熱水蒸気を発生させる。そのため水蒸気加熱用ヒータ５１への水蒸気の送出、および、空間Ｘへの過熱水蒸気の送出を、循環する気体の気流を利用して効率よく実現させることが可能である。 In addition, the superheated steam supply unit 30 includes a circulation path 62 for circulating the gas in the space X, a steam heating heater 51 provided in the circulation path 62, and a steam generation unit 40 for generating steam. The heated steam is caused to flow into the upstream side of the steam heating heater 51 in the circulation path 62, and the steam is heated using the steam heating heater 51 to generate superheated steam. Therefore, the delivery of steam to the steam heating heater 51 and the delivery of superheated steam to the space X can be efficiently achieved by utilizing the circulating gas flow.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の構成は上記実施形態に限られず、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the configuration of the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the invention. That is, the above-described embodiments should be considered as examples in all respects and not restrictive. The technical scope of the present invention is defined by the scope of claims rather than the description of the above embodiments, and is understood to include all modifications within the scope and meaning equivalent to the scope of claims. should.

本発明は、フィラメント３次元結合体を製造する製造装置に利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in a manufacturing apparatus for manufacturing a three-dimensional filament assembly.

１フィラメント３次元結合体製造装置
１０溶融フィラメント供給部
１１加圧溶融部
１１ａシリンダー
１１ｂシリンダー排出口
１２フィラメント排出部
１２ａ導流路
１３材料投入部
１４スクリュー
１５スクリューモーター
１６スクリューヒータ
１７ノズル部
１８ダイヒータ
２０融着結合形成部
２１受け板
２２冷却水供給装置
２２ａ冷却水排水パイプ
２２ｂ冷却水吸水パイプ
２２ｃ冷却水ポンプ
２３冷却水槽
２４コンベア
２５ａ～２５ｈ搬送ローラ
３０過熱水蒸気供給部
３１過熱水蒸気発生部
３２断熱隔壁
３３過熱水蒸気制御部
４０水蒸気発生部
４１水タンク
４２吸水パイプ
４３ポンプ
４４水位センサ
４５水蒸気発生用ヒータ
５０水蒸気加熱部
５１水蒸気加熱用ヒータ
６０過熱水蒸気拡散部
６１外壁
６２循環路
６３ファン
６４ａ第１温度センサ
６４ｂ第２温度センサ
６４ｃ第３温度センサ
６４ｄ第４温度センサ
ＭＦ溶融フィラメント群
Ｗ冷却水
Ｘ溶融フィラメント群が通る空間
３ＤＦフィラメント３次元結合体
REFERENCE SIGNS LIST 1 filament three-dimensional combined body manufacturing apparatus 10 melted filament supply section 11 pressure melting section 11a cylinder 11b cylinder discharge port 12 filament discharge section 12a guide channel 13 material introduction section 14 screw 15 screw motor 16 screw heater 17 nozzle section 18 die heater 20 Fusion bonding forming part 21 Receiving plate 22 Cooling water supply device 22a Cooling water drain pipe 22b Cooling water suction pipe 22c Cooling water pump 23 Cooling water tank 24 Conveyor 25a to 25h Conveying roller 30 Superheated steam supply part 31 Superheated steam generator 32 Heat insulating partition wall 33 superheated steam controller 40 steam generator 41 water tank 42 water intake pipe 43 pump 44 water level sensor 45 heater for steam generation 50 steam heating unit 51 heater for steam heating 60 superheated steam diffusion unit 61 outer wall 62 circulation path 63 fan 64a first temperature Sensor 64b Second temperature sensor 64c Third temperature sensor 64d Fourth temperature sensor MF Molten filament group W Cooling water X Space through which the molten filament group passes 3DF Filament three-dimensional combination

Claims

溶融フィラメント群を排出する溶融フィラメント供給部と、
前記溶融フィラメント群を冷却水槽内の冷却水につけて冷却して融着結合させ、フィラメント３次元結合体を形成する融着結合形成部と、
発生させた過熱水蒸気を、前記冷却水の水面よりも上側の前記溶融フィラメント群が通る空間へ供給する過熱水蒸気供給部と、
前記空間の外側への前記過熱水蒸気の拡散を妨げる隔壁と、を備え、
前記空間に前記過熱水蒸気の下降気流を形成することにより、前記溶融フィラメント群が前記冷却水と接触して生じる水蒸気の上昇気流を抑えることを特徴とするフィラメント３次元結合体の製造装置。 a molten filament supply section for discharging a molten filament group;
a fusion bonding forming unit that cools and fusion bonds the molten filament group by immersing it in cooling water in a cooling water tank to form a three-dimensional filament bond;
a superheated steam supply unit that supplies the generated superheated steam to a space above the surface of the cooling water through which the molten filament group passes;
a partition wall that prevents diffusion of the superheated steam to the outside of the space ;
An apparatus for manufacturing a three-dimensional filament assembly, wherein a descending air current of the superheated steam is formed in the space to suppress an ascending air current of the steam generated when the molten filament group comes into contact with the cooling water.

前記溶融フィラメント群の端部を中央部側に導く受け板を備え、
前記受け板は、
前記空間内における前記過熱水蒸気が供給される位置よりも下側に設けられ、当該過熱水蒸気を凝縮させる低温状態に維持されることを特徴とする請求項１に記載のフィラメント３次元結合体の製造装置。 A receiving plate for guiding the ends of the fused filament group to the central part side,
The receiving plate is
2. The manufacturing of the three-dimensional filament assembly according to claim 1, wherein the space is provided below a position where the superheated steam is supplied, and is maintained in a low-temperature state at which the superheated steam is condensed. Device.

前記冷却水を接触させることにより、前記受け板を前記低温状態に維持することを特徴とする請求項２に記載のフィラメント３次元結合体の製造装置。 3. The apparatus for manufacturing a three-dimensionally bonded filament structure according to claim 2 , wherein said receiving plate is maintained at said low temperature state by contacting said cooling water .

前記冷却水槽の表面層の冷却水を前記受け板の上面に連続的に供給する冷却水供給装置を備えたことを特徴とする請求項３に記載のフィラメント３次元結合体の製造装置。 4. The apparatus for manufacturing a three-dimensional filament assembly according to claim 3, further comprising a cooling water supply device for continuously supplying the cooling water of the surface layer of the cooling water tank to the upper surface of the receiving plate.

溶融フィラメント群を排出する溶融フィラメント供給部と、
前記溶融フィラメント群を冷却水槽内の冷却水につけて冷却して融着結合させ、フィラメント３次元結合体を形成する融着結合形成部と、
発生させた過熱水蒸気を、前記冷却水の水面よりも上側の前記溶融フィラメント群が通る空間へ供給する過熱水蒸気供給部と、を備え、
前記過熱水蒸気供給部は、
前記空間内の気体を循環させる循環路と、前記循環路内に設けたヒータと、水蒸気を発生させる水蒸気発生部と、を備え、
発生させた水蒸気を前記循環路における前記ヒータの上流側に流入させ、該ヒータを用いて当該水蒸気を加熱することにより前記過熱水蒸気を発生させることを特徴とするフィラメント３次元結合体の製造装置。
a molten filament supply section for discharging a molten filament group;
a fusion bonding forming unit that cools and fusion bonds the molten filament group by immersing it in cooling water in a cooling water tank to form a three-dimensional filament bond;
a superheated steam supply unit that supplies the generated superheated steam to a space above the surface of the cooling water through which the molten filament group passes;
The superheated steam supply unit is
A circulation path for circulating the gas in the space, a heater provided in the circulation path, and a steam generator for generating steam,
An apparatus for manufacturing a three-dimensionally bonded filament, wherein the generated steam is allowed to flow upstream of the heater in the circulation path, and the heater is used to heat the steam to generate the superheated steam.