JP2009534222A - 水中造粒方法のための融液冷却器及び弁システム - Google Patents

Abstract

水中造粒器（６）用の融液冷却器（３０）と弁システムは、複数のモードの融液処理を促進する切換弁（４０）を有する。冷却器は、融液を冷却器に搬送する冷却器入口ライン（３２）と、冷却器からの冷却融液を搬送する冷却器出口ラインとを有する。切換弁は、冷却モードの動作中に冷却器へ融液を搬送しまた冷却器から融液を搬送し、バイパスモードの動作中に冷却器の回りに融液を搬送し、ドレンモードの動作中に冷却器から及び切換弁から融液を排出するように再構成される。切換弁はコンパクトであり、そのため最小の生産在庫を含む。弁は、バイパスモードで直進し、処理ラインを迅速容易に洗浄する排出可能性を有し、製品の損失無く、早く切り換えることができる。

Description

本発明は２００６年４月２０日に出願された米国暫定特許出願第６０／７９３２２２号の優先権の利益を請求する。

本発明は一般的にはポリマー樹脂及び類似の材料の水中造粒装置及び加工及び造粒方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、加工され造粒される異なるポリマー樹脂に対して最大効率まで融液冷却器と関連バルブを利用することができるポリマー樹脂及び類似の材料の水中造粒装置及び加工及び造粒方法に関する。

エチレンビニルアセテート（「ＥＶＡ」）、ポリエチレン（「ＰＥ」）、ポリプロピレン（「ＰＰ」）、熱可塑性エラストマー（「ＴＰＥ」）、熱可塑性ウレタン（「ＴＰＵ」）、これらの基礎成分としてのポリエステル及びポリアミド、及びワックス、粘着付与剤、顔料、無機充填剤、酸化防止剤などのような多くの他の材料との組合せのようなポリマー樹脂から作られる広範囲（broad array）のホットメルト及び感圧性接着剤製品のために、一つの公知の生産方法が一般に使用されている。この公知の方法は、ガム基礎剤、チューインガム、及びアスファルトのような他の非接着剤製品にも首尾良く適用されている。

前述の方法は、通常は比較的に高温で、製品が作られ、融合され、混合され、又は化合され、次にダイプレートを通過してペレットに切断される直前で最適な状態を有するために、相当冷却しなければならないような殆ど如何なるポリマー用途にも適用することができる。ペレットは、前述のポリマー材料の包装、輸送、及びその後の取扱い、融合、溶融、成型、及び全体的使用にとって最も普通の望ましい形態である。

前述の公知の生産方法は一般に、添付図面の図１に示すように、次の方法要素、すなわちリアクター、混合容器又は押出機１、融液ポンプ２、フィルタ３、専用熱伝達流体系を備えた融液冷却器４、ポリマー切換弁５、ダイ及び造粒機６（オプションのバイパス配管を備える）、水調整系７（オプションの濾過装置を備える）、水分離器/乾燥機８（オプションのペレット選別装置を備える）、及び搬送及び/又は包装装置からなる。

融液冷却器４は、基本的に熱交換器であり、それには例えばプレートアンドフレーム、シェルアンドチューブ、スクレープドウオール等の多くのタイプがある。融液冷却器４は該冷却器を通過するポリマー又は押出製品の溶融温度を低下する。しかしながら、あるタイプの融液冷却器は、熱エネルギーを最も有効に除去することに焦点を合わせることで、
他のタイプよりも有効である。しかし、全体装置及び方法のこの要素に対して、多くの他の機能的な考慮をすることが重要である。例えば、融液冷却器と関連する幾つかの考慮は、具体的な処理サービスに応じて、融液の圧力損失の最小化、処理温度及び圧力と関連する処理的考慮、上昇した処理温度及び圧力と関連した構成材料の考慮、洗浄の容易性、冷却器及び配管により占有される床面積の最小化、製品を冷却するか加熱するかの柔軟性の提供を含む。

最も一般的に使用されている前述の従来技術の方法は、図２に示すように、静的混合要素（static mixer element）と組み合わせた単パスシェルアンドチューブデザインの融液冷却器を有する。図２に示す融液冷却器１０は、特定の製品又は広範囲の製品と動作するときに良好な結果を達成する。しかしながら、多くのポリマー生産者は、造粒前に冷却する必要がない幾つかの製品を含む広範囲のポリマー製品を有する。これにより、融液冷却器を通るこれらの特定の製品を汲み上げる工程は不必要であるだけでなく、望ましくないし、問題さえある。これを念頭において、あるグレードのポリマー材料を運転するときに融液冷却器をバイパスし、他のタイプの材料の融液冷却器を使用する材料をする柔軟性を有することが望ましくなっている。

前述のバイパスモードの動作を達成する一つの可能な方法は、処理ラインから融液冷却器を除去することである。しかし、融液冷却器の除去は、交換及び/又は再設置にかなりの労力と時間の両方を必要とする。融液冷却器の除去はまた、配管を接続するのに特別なアダプタープレートとともに、短いバージョン（すなわち通常モード動作用）と長いバージョン（すなわちバイパスモード動作用）の相互接続ワイヤと配管を必要とする。融液冷却器の除去はさらに、その場所への装置の出し入れを案内するために床に特別なトラック又はレールシステムを必要とする。オプションとして、融液冷却器の代わりに、例えば冷却器の上流の配管を冷却器の下流の配管に接続する「スプール」を挿入することができる。スプールは真っ直ぐな大径の配管で、冷却器接続を有していてもよいし、有していなくてもよく、これにより配管はそう頻繁に交換する必要がない。

他の従来の冷却の方法は、図３に示されている。切換弁２０が融液冷却器２２の上流の処理ラインに含められ、融液冷却器２２に平行に走るバイパスライン２４に融液を送る。製品を処理ラインに戻すために、他のバルブ２６が融液冷却器２２の下流に設置されている。このオプションの一つの欠点は、長い全体処理ラインが必要であることである。２つの追加の高圧弁２０と２６がさらに必要であり、長い中空チューブ配管がバイパスライン２４に必要である。バイパスライン２４はまた、高圧用に評価されなければならないし、融液の温度を維持するように加熱されなければならない。バイパスライン２４の内部は静的混合器を必要とし、ライン２４は製品在庫を収容するが、これは洗浄と切り換えの運転モードに対する配慮である。

前述した従来の融液冷却器とその操作方法の欠点を克服するために、本発明は、空間を維持し、生産在庫を最小にし、清掃及び/又は切換を容易にすることができる融液冷却器のデザインを提供する。融液冷却機及び関連の弁要素は、冷却を要する製品及び冷却を要しない製品でも操作できるように、容易かつ迅速に再構成される。実際に、多用途で、しかも有効な融液冷却器が、前述の公知の従来の生産工程のために、このタイプの設備を用いて生産される多くの多の材料又は製品に対して提供されている。

本発明はまた、本発明の融液冷却器と関連して使用するための切換弁を含む。切換弁はその設置面積（installation footprint）が小さく、このため最小の生産在庫を含む。切換弁は、能率化され（streamlined）、バイパスモードで直進的であり、融液を迅速に通過させることができる。さらに、切換弁は、処理ラインの迅速かつ容易な洗浄を可能とする排出能力を有し、損失の少ない製品と迅速に切り換えることができる。

本発明の他の新規な特徴は、２パス（又は複パス）タイプ、好ましくは静混合器（static mixer）を有し、シェルアンドチューブデザインの熱交換器の使用である。コンパクトな切換弁と組合せて、２パス熱交換器は線形処理（linear process）の全体的なコンパクト性を提供する。２パス熱交換器は、同一端又は側に入口と出口を有し、切換弁に近接して結合することができ、床空間に対する足跡（footprint）を出来るだけ小さくすることができる。熱交換器処理ラインの排出は、必要なときに、前述の切換弁で有効にすることができる。

本発明の好ましい実施形態では、２パス融液冷却器は、冷却器の入口と出口を冷却器の底に位置させることで、切換弁の頂部に垂直方向に装着される。しかしながら、融液冷却器は、本発明から逸脱すること無く、処理ラインの中央流れ軸に対して種々の方向又は角度に装着することができる。例えば、本発明の他の実施形態によると、融液冷却器は、その入口と出口を冷却器の頂部にして、すなわち冷却器が切換弁の下に垂直方向に装着されるように、設置することができる。この底装着形態では、切換弁は再志向（reorient）されているので、ドレンモードの動作は使用されない。しかしながら、融液冷却とプロセスバイパスの第１機能は達成されている。融液冷却器の排出/冷却は１又は複数のドレンポートを融液冷却器の底端に配置することで達成される。

本発明のさらに他の実施形態によると、融液冷却器は水平に、すなわち融液入口と出口の配管の方位に平行に志向されている。このように、当業者は融液冷却器の方位を種々の垂直又は水平位置にすることができることを認識するであろう。高さの制限により、又は隣接機器又は既存構造設置との干渉により、融液冷却器は垂直と水平位置の間の種々の角度で装着/設置することができる。

したがって、本発明の目的は、空間を維持し、生産在庫を最小にし、洗浄及び/又は切換を容易にすることができる融液冷却器及び弁システムを提供することである。

さらに、ポリマー材料の処理は種々の処理要求があるポリマーを用いる操作を伴うので、本発明の他の目的は、造粒の前の冷却を必要とする製品及び必要としない製品を用いる動作を行えるように容易且つ迅速に再構成される部材を有する融液冷却器弁システムを提供することである。

本発明のさらに他の目的は、冷却モードの動作中に冷却器に融液を搬送しまた冷却器から融液を搬送し、バイパスモードの動作中に冷却器の回りに融液を搬送し、ドレンモードの動作中に冷却器からまた切換弁から融液を排出するように形成されたコンパクトな切換弁を提供することである。

さらに、あるポリマー材料はさらなる処理の前に加熱を必要とするので、本発明のさらに他の目的は、冷却と加熱の両方の動作を行うように容易かつ迅速に再構成される部材を有する熱交換器弁システムを提供することである。

ここで特に挙げるべき本発明のさらに他の目的は、従来の製造形態に適合し、比較的簡単な構成を有し、使用が容易な前述の目的による水中造粒機の融液冷却器と弁システムを提供し、経済的に実行可能な、長い耐久力があり、運転の永続性があり、比較的動作に故障がなく、技術が一般的に進歩した装置を提供することである。

これらの及びその後に明らかとなる他の目的及び利点は、以下にさらに十分に説明され特許請求の範囲で請求され、添付図面を参照した、構成及び作用の詳細な説明に存在し、ここで同一の参照符号は同一の部材を示す。添付図面は本発明を例示するように意図されているが、必ずしも制限するものではない。

本発明の好ましい実施形態が詳細に説明されているが、他の実施形態も可能であると理解されるべきである。したがって、本発明は以下の説明に述べられ、図に示された詳細な構成、部材の配置に範囲が限定されることを意図するものではない。他の実施形態のも可能であり、種々の方法で実施し実行することができる。また、好ましい実施形態を記載するに際して、明確にするために特定の用語にたよる。各特定の用語は類似の目的を達成するのに類似の方法で動作する全ての技術的に均等なものを含む。可能であれば、図の類似の要素は同一の参照番号により識別されている。

いま図面の図４を特に参照すると、図１に示されたような造粒生産ラインの融液冷却器として、参照符号３０が全体的に指定された２パスタイプの熱交換器が示されている。融液冷却器３０は該融液冷却器の底３６に互いに隣接する入口３２と出口３４を有している。したがって、入口３２に進入したポリマーは冷却器３０の左側を上昇し、冷却器の上部３８で右側に移動し、ここで下降して出口３４を通って出る。

本発明による切換弁は図４に参照符号４０で全体的に示されている。そこに示されているように、切換弁４０に進入する熱い融液（熱融液）は、図１に示す生産ライン用のポンプ２のようなポンプとフィルタ３から、弁要素４２により融液冷却器３２に向かって導かれる。同様に、出口３４を通って融液冷却器を出る冷却されたポリマーは、切換弁４０の弁要素４４と連通し、ここで図１に示すダイと造粒機６のような造粒機に向かって導かれる。

いま図５を参照すると、図４に示すような融液冷却器３０に関連して切換弁４０の４つの動作モードが示されている。切換弁４０の弁ライン「ｘ」は、弁ラインが閉じていることを示す。左手側から出発すると、「ＭＣ処理モードＡ」と識別された図５の第１図は、図４と関連して説明したように動作する切換弁４０を示す。さらに詳しくは、弁要素４２と４４の間の切換弁バイパスライン４６は閉じられ、弁ドレン（すなわち融液ドレン）ライン４８と５０も閉じられている。これにより、弁入口（すなわち融液入口）ライン４５を通って弁４０に進入するポリマーすなわち押出品は弁要素４２により融液冷却器３０に導かれる。冷却器３０を出る冷却された材料は、弁要素４４により弁出口（すなわち冷却された融液）ライン４７を通って切換弁４０の外に導かれ、造粒機に向かう。図１４は動作の冷却モードに配置された切換弁４０の詳細図を提供する。

「ＭＣ処理モードＢ」と表題が付けられた第２モードでは、切換弁４０はバイパスモードにある。これにより、切換弁バイパスライン４６が開き、弁ドレンライン４８と５０は閉じたままであり、融液冷却器３０の入口３２に接続されている弁冷却器入口（すなわち融液出口）ライン５２と、融液冷却器３０の出口３４に接続されている弁冷却器出口（すなわち冷却融液入口）ライン５４とは、両方とも閉じられている。これにより、ポリマー又は他の押出品は弁入口ライン４５から切換弁４０を通って直接弁出口ライン４７に流れ、融液冷却器３０をバイパスする。図１５はバイパスモードの動作に位置する切換弁４０の詳細図を提供する。

いま「ドレンモードＣ１」と表題が付された図５に示す第３モードを参照すると、第１ドレンモードを示す。このドレンモードでは、切換弁バイパスライン４６は閉じられ、弁ドレンライン４８と５０は弁冷却器入口ライン５２と弁冷却器出口ライン５４とともに開かれ、これにより融液冷却器のポリマーを排出することができる。同様に、弁入口ライン４５と弁出口ライン４７は開かれ、これにより切換弁からそれぞれ上流側又は下流側のポリマー又は他の押出品をもまた弁ドレン４８と５０を通してそれぞれ排出することができる。

「ドレンモードＣ２」の表題が付けられた図６の第４図（すなわち最も右手）に示す代案のドレンモードでは、切換弁バイパスライン４６は閉じられている。融液冷却器３０の左手側（すなわち上流側）からのポリマーは、ドレンモードＣ１に関連して前述したのと同じ方法で、弁入口ライン４５を通る切換弁４０の上流側のポリマーとともに、切換弁４０を通って排出する。融液冷却器３０の右手側（すなわち下流側）のポリマーは、弁冷却器出口ライン５４を通って出て、弁要素４４を通過し、弁出口ライン４７を出て、図１に示すポリマー切換弁５のような別個の外部ポリマー切換弁５６（これは「スタートアップ」弁として機能してもよい）を通って排出される。図１６はドレンモードＣ２の動作に配置された切換弁の詳細図を提供している。

図６は、本発明による融液冷却器と切換弁の代案の配置を示す。この実施形態では、融液冷却器６０は、全体的に符号６０で指示された切換弁の下に垂直に位置し、融液冷却器への入口６４と融液冷却器からの出口６６は両方とも図示するように融液冷却器の頂部に装着されている。図６の左手の図では、溶融ポリマーは弁入口ライン６８を通って弁６２に入る。切換弁バイパスライン７０を閉じ、弁冷却器入口ライン７２を開くことで、弁要素７４は熱融液を冷却器６０に導く。安定状態にある処理状態の間、融液冷却器を出た冷却ポリマーは６６で弁冷却器出口ライン７６を通って切換弁６２に入り、弁要素７８により弁出口ライン８０を通って外に導かれる。

バイパスモードでは、図６の右手の図に示すように、弁冷却器入口ライン７２と弁出口ライン７６は両方とも閉じられ、一方切換弁バイパスライン７０は開かれる。これにより、弁入口ライン６８を通って弁６２に入った熱溶融ポリマーは、切換弁バイパスライン７０を流れて直接弁出口ライン８０に至ることで、冷却器６０をバイパスする。

図７は、本発明による切換弁に対して融液冷却器の第３の可能な配置を示す。さらに詳しくは、参照符号９２で全体的に指示された切換弁に対して水平に配置された融液冷却器９０が示されている。図示するように、入口９４と出口９６の両方は融液冷却器９０の端に位置し、切換弁９２に隣接している。入口９４は融液冷却器９０の頂部９１に位置し、出口９６は融液冷却器９０の底部９３に位置している。熱溶融ポリマーが切換弁９２により融液冷却器９０に導かれる通常の動作モードが図７の左手の「Ａ」の印が付された
図面に示されている。バイパスモードは図７の中央の「Ｂ」の印が付された図に示され、ドレンモードは図７の右手の「Ｃ」の印が付された図面に示されている。各動作モードでは、切換弁９２は、切換弁４０と６２に対して前述したものと同様の方法で動作するため、動作の説明はここでは繰り返さない。

図８は、本発明の他の実施形態を示し、切換弁に関する融液冷却器の配置は図７に示すものと同一である。さらに詳しくは、融液冷却器９０は参照符号９２により全体的に指示された切換弁に対して水平に位置するように示されている。図示するように、入口９４と出口９６の両方は融液冷却器９０の端に位置し、切換弁９２に隣接している。この実施形態では、入口９４は融液冷却器９０の底部に位置し、出口９６は融液冷却器９０の頂部９１に位置している。熱溶融ポリマーが切換弁９２により導かれて融液冷却器９０を通る通常の動作モードが図８の左手の「Ａ」の印が付けられた図に示されている。バイパスモードは図８の中央の「Ｂ」の印が付けられた図に示され、ドレンモードは右手の「Ｃ」の印が付けられた図に示されている。各モードの動作において、切換弁９２は切換弁４０と６２について前述したのと同じ方法で動作するため、動作の説明はここでは繰り返さない。

図９は、本発明の他の実施形態を示し、切換弁に関する融液冷却器の配置は図７に示すものと同一である。さらに詳しくは、融液冷却器９０は参照符号９２で全体的に指示された切換弁に対して水平に位置するように示されている。図示するように、入口９４と出口９６の両方は融液冷却器９０の端に位置し、切換弁９２に隣接している。この実施形態では、入口９４と出口は融液冷却器の対向する位置９７と９８に並列状態で位置している。熱溶融ポリマーが切換弁９２により導かれて融液冷却器９０を通る通常の動作モードが図９の左手の「Ａ」の印が付けられた図に示されている。バイパスモードは図９の中央の「Ｂ」の印が付けられた図に示され、ドレンモードは右手の「Ｃ」の印が付けられた図に示されている。各モードの動作において、切換弁９２は切換弁４０と６２について前述したのと同じ方法で動作するため、動作の説明はここでは繰り返さない。

図１０と１１に示すように、それぞれ融液冷却器３０と融液冷却器６０が圧縮可能な流体を放出し、ポリマー融液及び他の流体を排出するように形成することができる。図１０は融液冷却器３０の頂部３８に位置するベント９５を示す。図１１は融液冷却器６０の底１００に位置するベント及びドレン１０１を示す。

融液冷却器３０の頂部３０に所望の融液流動体制を提供するために、頂部３８は加熱することができる。例えば、図１２に示すように、流路３９を通過する熱伝達流体により加熱し又は冷却することができる。図１３に示すような他の可能な加熱配置では、頂部３８は例えば電気ヒータ４１により電気的に加熱することができる。頂部３８の温度を制御することは、融液冷却器の第１処理側から頂部３８を通って第２処理側に融液が回り込む際に所定温度以下に低下しないことを保証している。

前に示したように、図１４、１５及び１６はそれぞれ、動作の冷却モード、バイパスモード、及びドレンモードにおる切換弁４０の詳細図を提供している。切換弁４０は、蒸気や他の熱伝達流体を使用するジャケットや電気ヒータカートリッジにより加熱することができる本体ハウジングを有する。好ましい実施形態では、第１可動弁要素４２は３組の流路を有する液圧駆動可能なボルトであり、第２可動弁要素４４は２組の流路を有する液圧駆動可能なボルトである。切換弁４０の他の可能な実施形態では、ボルトは、特に当該ボルトの長手方向に沿って設置された直通流路、９０°曲がり流路、又はティー流路として、２又は３組の流路を含むことができる。弁技術における当業者により理解されるように、プロセスを操作するオペレータによって要求される所望位置に基づいて、これらの流路はそれぞれ、流体制御シリンダにより所要位置に移動し、切換弁の対応する所要の入口及び/又は出口と一致する。流体駆動シリンダの位置及びボルト位置は、流体流動弁を手動操作することにより、又はＰＬＣによる自動制御により、又はその両方により制御することができる。

本発明の他の実施形態によると、融液冷却器３０は切換弁１４０を介して融液流路に直角に配置されている。図１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃに示すように、切換弁１４０は単一可動弁要素１４５を有している。可動弁要素１４５は、冷却流路１４１、バイパス流路１４２、ドレン流路１４３を含む３組の流路を有する液圧駆動ボルトである。切換弁の単ボルトの実施形態は、比較的短い融液流路と経済的な弁構成を提供する。

本発明の他の実施形態は、水中造粒機用のポリマー融液を冷却する方法に向けられている。この方法と関連する切換弁の種々の形態を示す例えば図５を参照のこと。この方法は、融液を切換弁４０に搬送すること、すなわち、冷却モードの動作中に融液を融液冷却器３０に搬送しまた融液を融液冷却器３０から搬送し、バイパスモードの動作中に融液を冷却器３０の回りに搬送し、ドレンモードの動作中に融液を冷却器３０から排出しまた融液を切換弁４０から排出することを含む。切換弁４０は熱融液入口４５、第１可動弁要素４２、融液冷却器３０への熱融液出口ライン５２、熱融液バイパスライン４６、融液冷却器３０からの冷却融液入口ライン５４、第２可動弁要素４４、冷却融液出口ライン４７、第１融液ドレンライン４８及び第２融液ドレンライン５０を有する。

切換弁４０は、冷却モード（図５、ＭＣ処理モードＡ参照）用に構成されている。熱融液バイパスライン４６を閉じて第１融液ドレンライン４８を閉じるように第１可動弁要素４２を位置決めし、融液冷却器３０からの冷却融液入口ライン５４を開いて第２融液ドレンライン５０を閉じるように第２可動弁要素４４を位置決めし、これにより融液冷却器３０を通り、冷却融液出口ライン４７を通って切換弁４０を出るように融液を搬送する。

切換弁４０は、バイパスモード（図５、ＭＣ処理モードＢ）用に構成されている。融液冷却器３０への熱融液出口ライン５２を閉じて第１融液ドレンライン４８を閉じるように第１可動弁要素４２を位置決めし、融液冷却器３０からの冷却融液入口ライン５４を閉じて第２融液ドレンライン５０を閉じるように第２可動弁要素４４を位置決めし、これにより融液を融液冷却器３０の回りに搬送し、冷却融液出口ライン４７を通して切換弁４０を出るように融液を搬送する。

切換弁４０は、ドレンモード（図５、ＭＣドレンモードＣ１）用に構成されている。融液冷却器３０への熱融液出口ライン５２を開いて熱融液バイパスライン４６を閉じ、第１融液ドレンライン４８を開くように第１可動弁要素４２を位置決めし、融液冷却器３０からの冷却融液入口ライン５４を開き、第２融液ドレンライン５０を開くように第２可動弁要素４４を位置決めする。これは、熱融液入口ライン４５から、及び融液冷却器３０の第１処理側から、第１融液ドレンライン４８を通って切換弁４０の外に融液を搬送し、また融液冷却器３０の第２処理側から、及び冷却融液出口ライン４７から、第２融液ドレンライン５０を通って切換弁４０の外に融液を搬送する。

本発明のさらに他の実施形態は、水中造粒機用の溶融ポリマーを冷却する方法に向けられている。この方法では、切換弁４０は単一の融液ドレンライン４８（図５，ＭＣドレンモードＣ２）を有する。この方法は、融液を切換弁４０に搬送することを含む。この方法は、冷却モードの動作中に融液を融液冷却器３０に搬送し、また融液冷却器３０から融液を搬送し、バイパスモードの動作中に冷却器３０の回りに融液を搬送し、ドレンモードの動作中に冷却器３０から又は切換弁４０から融液を排出する。切換弁４０は、熱融液入口ライン４５、第１可動弁要素４２、融液冷却器３０への熱融液出口ライン５２、熱融液バイパスライン４６、融液冷却器３０からの冷却融液入口ライン５４、第２可動要素４４、冷却融液出口ライン４７、及び融液ドレンライン４８を有する。

切換弁４０は冷却モード用に構成されている。熱融液バイパスライン４６を閉じて融液ドレンライン４８を閉じるように第１可動弁要素４２を位置決めし、融液冷却器３０からの冷却融液入口ライン５４を開くように第２可動弁要素４４を位置決めし、これにより、融液冷却器３０を通して融液を搬送し、冷却融液出口ライン４７を通って切換弁４０の外に搬送する。

切換弁４０は、バイパスモード用に構成されている。融液冷却器３０及び融液ドレンライン４８への熱融液出口ライン５２を閉じるように第１可動弁要素４２を位置決めし、融液冷却器３０からの冷却融液入口ライン５４を閉じるように第２可動弁要素４４を位置決めし、これにより、融液冷却器３０の回りに融液を搬送し、冷却融液出口ライン４７を通って切替弁４０の外に搬送する。

切換弁４０はドレンモード（図５、ＭＣドレンモードＣ２参照）用に構成されている。融液冷却器３０への熱融液出口ライン５２を開いて熱融液バイパスライン４６を閉じるように第１可動弁要素４２を位置決めし、冷却器３０からの冷却融液入口ライン５４を開くように第２可動弁要素４４を位置決めする。これは、熱融液入口ライン４５及び融液冷却器３０の第１処理側からの融液を切換弁４０の外に搬送し、融液冷却器３０の第２処理側からの融液を冷却融液出口ライン４７を通して切換弁４０の外に搬送する。

本発明はここに記載された装置と方法に限定されることは意図されていない。前述のものは本発明の原理のみを示すものと考えられる。例えば、ここに開示された概念は、本発明の譲受人により所有されている出願であるＰＣＴ／ＵＳ２００６／０４５３７５に記載されたような制御造粒処理のシステム及び方法にも適用可能である。その出願の開示は参照することでこの明細書に完全に説明されているかのように明白に組み込まれている。

さらに、本発明の種々の実施形態は主としてポリマー融液を冷却することに関連して説明したが、他の可能な実施形態において、ここに記載されたシステムは流体を加熱することにも使用することができる。さらに、本システムは水中造粒工程に関連して記載したが、本システムは処理流体の種々の熱交換形態が要求される他の工程にも同様に適用可能である。

さらに、多くの修正や変更が当業者に容易に生じる。本発明をここに図示され記載された実際の構成及び操作に制限することは望まれない。したがって、全ての適切な修正や均等物は本発明の範囲内に入る。

従来の融液冷却器とポリマー切換弁を使用する公知の従来技術の生産過程を示す概略図である。 図１の従来技術装置及び方法に使用される単パスシェルアンドチューブデザインの従来の融液冷却器を示す概略図である。 図１の公知の従来の装置と方法で使用される従来の融液冷却器とバイパスラインを示す概略図である。 本発明の一つの実施形態による切換弁の上に搭載された垂直搭載複パスタイプ融液冷却器を示す概略図である。 本発明による図４に示す融液冷却器と組み合わせた切換弁の動作モードを示す概略図である。 本発明による他の実施形態による切換弁の下に垂直配置の融液冷却器を示す概略図である。 本発明の他の実施形態による切換弁に関して水平に搭載された融液冷却器を示す概略図であり、融液冷却器入口ラインは冷却器の上部に入っている。 本発明の他の実施形態による切換弁に関して水平に搭載された融液冷却器を示す概略図であり、融液冷却器入口ラインは冷却器の底部に入っている。 本発明の他の実施形態による切換弁に関して水平に搭載された融液冷却器を示す概略図であり、融液冷却器入口ラインと融液冷却器出口ラインは並列形態で配置されている。 上部搭載ベントを備えた図４に示す融液冷却器を示す概略図である。 底部搭載ベントとドレンを備えた図６に示す融液冷却器を示す概略図である。 熱伝達流体により加熱/冷却された上部ヘッドを備えた図４に示す融液冷却器を示す概略図。 電気的に制御された上部ヘッド温度を備えた図４に示す融液冷却器の位置を示す概略図である。 冷却モード動作にある本発明による切換弁を示す斜視図である。 バイパスモード動作にある図１４に示す切換弁を示す斜視図である。 ドレンモード動作にある図１４に示す切換弁を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態による融液冷却器と切換弁を示す概略図である。 本発明の他の実施形態による融液冷却器と切換弁を示す概略図である。 本発明の他の実施形態による融液冷却器と切換弁を示す概略図である。

Claims (27)

1. 水中造粒機用の融液冷却器及び弁システムにおいて、
   ポリマー融液を冷却する融液冷却器であって、融液を冷却器に搬送する融液冷却器入口ラインと、冷却器からの冷却融液を搬送する融液冷却器出口ラインとを有する融液冷却器と、
   切換弁であって、冷却モードの動作中に前記融液冷却器に融液を搬送しまた前記融液冷却器から融液を搬送し、バイパスモードの動作中に前記融液冷却器の回りに融液を搬送し、ドレンモードの動作中に前記融液冷却器から及び前記切換弁からの融液を搬出するように形成された切換弁と、
   からなる融液冷却器及び弁システム。
2. 前記切換弁は、熱融液入口ライン、第１可動弁要素、前記融液冷却器への熱融液出口ライン、熱融液バイパスライン、前記融液冷却器からの冷却融液入口ライン、第２可動弁要素、冷却融液出口ライン、及び融液ドレンラインを含む請求項１に記載の融液冷却器及び弁システム。
3. 冷却モードに前記切換弁を構成するために、
   前記融液冷却器への熱融液出口ラインを開き、熱融液バイパスラインを閉じ、融液ドレンラインを閉じるように、前記第１可動弁要素が位置決めされ、
   前記融液冷却器からの冷却融液入口ラインを開くように、前記第２可動弁要素が位置決めされ、
   これにより前記融液冷却器を通り、冷却融液出口ラインを通って前記切換弁を出る融液流路が与えられる、請求項２に記載の融液冷却器及び弁システム。
4. バイパスモードに前記切換弁を構成するために、
   前記融液冷却器への熱融液出口ラインを閉じ、融液ドレンラインを閉じるように、前記第１可動弁要素が位置決めされ、
   前記融液冷却器からの冷却融液入口ラインを閉じるように、前記第２可動弁要素が位置決めされ、
   これにより前記融液冷却器を回り、冷却融液出口ラインを通って前記切換弁を出る融液流路が与えられる、請求項２に記載の融液冷却器及び弁システム。
5. ドレンモードに前記切換弁を構成するために、
   前記融液冷却器への熱融液出口ラインを開き、熱融液バイパスラインを閉じ、融液ドレンラインを開くように、前記第１可動弁要素が位置決めされ、
   前記融液冷却器からの冷却融液入口ラインを開くように前記第２可動弁要素が位置決めされ、
   これにより、熱融液入口ラインから及び前記融液冷却器の第１プロセス側から融液ドレンラインを通って前記切換弁を出る流路が与えられ、
   前記融液冷却器の第２処理側から冷却融液出口ラインを通って前記切換弁を出る流路が与えられる、請求項２に記載の融液冷却器及び弁システム。
6. 前記融液冷却器は前記切換弁の上方の垂直方向に配置されている請求項１に記載の融液冷却器及び弁システム。
7. 前記融液冷却器は複パス、シェルアンドチューブ熱交換器である請求項１に記載の融液冷却器及び弁システム。
8. 前記熱交換器の処理側はその中に静的流体混合要素を含む請求項７に記載の融液冷却器及び弁システム。
9. 前記熱交換器は、温度熱伝達流体又は電気ヒータカートリッジにより加熱されるジャケット頂頭部を有する請求項７記載の融液冷却器及び弁システム。
10. 前記融液冷却器の頂部は、そこから圧縮可能流体を解放し、及び/又は前記融液冷却器の底部から融液の排出を促進するように形成された加熱ベントを有する請求項２に記載の融液冷却器及び弁システム。
11. 前記融液冷却器は、前記切換弁の下方に垂直方向に配置され、融液ドレンラインと、その底部に圧縮可能流体を解放するように形成されたベントとを有し、
    前記切換弁は、熱融液入口ライン、第１可動弁要素、前記融液冷却器への熱融液出口ライン、熱融液バイパスライン、前記融液冷却器からの冷却融液入口ライン、第２可動弁要素、及び冷却融液出口ラインを含む、
    請求項１に記載の融液冷却器及び弁システム。
12. 冷却モードに前記切換弁を構成するために、
    前記融液冷却器への熱融液出口ラインを開き、融液バイパスラインを閉じるように、前記第１可動弁要素が位置決めされ、
    前記融液冷却器からの冷却融液入口ラインを開くように、前記第２弁要素が位置決めされ、
    これにより、前記融液冷却器を通り、冷却融液出口ラインを通って前記切換弁を出る融液流路が与えられる、
    請求項１１に記載の融液冷却器及び弁システム。
13. バイパスモードに前記切換弁を構成するために、
    前記融液冷却器への熱融液出口ラインを閉じ、融液バイパスラインを開くように、前記第１可動弁要素が位置決めされ、
    前記融液冷却器からの冷却融液入口ラインを閉じるように、前記第２可動弁要素が位置決めされ、
    これにより前記融液冷却器を回り、冷却融液出口ラインを通って前記切換弁を出る融液流路が与えられる、請求項１１に記載の融液冷却器及び弁システム。
14. 前記融液冷却器は前記切換弁の上方に水平方向に配置されている請求項１に記載の融液冷却器及び弁システム。
15. 前記融液冷却器入口ラインは前記融液冷却器の頂部に配置され、前記融液冷却器出口ラインは前記融液冷却器の底部に配置されている、請求項１４に記載の融液冷却器及び弁システム。
16. 前記融液冷却器入口ラインと前記融液冷却器出口ラインは、前記融液冷却器の対向部に並列状態で配置されている、請求項１４に記載の融液冷却器及び弁システム。
17. 前記融液冷却器入口ラインは前記融液冷却器の底部に配置され、前記融液出口ラインは前記融液冷却器の頂部に配置されている請求項１４に記載の融液冷却器及び弁システム。
18. 前記切換弁は、熱融液入口ライン、第１可動弁要素、前記融液冷却器への熱融液出口ライン、熱融液バイパスライン、前記融液冷却器からの冷却融液入口ライン、第２可動弁要素、冷却融液出口ライン、及び第１と第２融液ドレンラインを含む請求項１に記載の融液冷却器及び弁システム。
19. ドレンモードに前記切換弁を構成するために、
    前記融液冷却器への熱融液出口ラインを開き、熱融液バイパスラインを閉じ、第１融液ドレンラインを開くように、前記第１可動弁要素が位置決めされ、
    前記融液冷却器からの冷却融液入口ラインを開き、第２融液ドレンラインを開くように前記第２可動弁要素が位置決めされ、
    これにより、熱融液入口ラインから及び前記融液冷却器の第１プロセス側から第１融液ドレンラインを通って前記切換弁を出る融液流路が与えられ、
    前記融液冷却器の第２処理側から及び冷却融液出口ラインから第２融液ドレンラインを通って前記切換弁を出る融液流路が与えられる、請求項１８に記載の融液冷却器及び弁システム。
20. 前記融液冷却器は、前記切換弁を通る融液流路に垂直に向けられ、
    前記切換弁は、熱融液入口ライン、可動弁要素、前記融液冷却器への熱融液出口ライン、熱融液バイパスライン、前記融液冷却器からの冷却融液入口ライン、冷却融液出口ライン、及び融液ドレンラインを含み、
    前記可動弁要素は、そこに３組の流路を有する液圧駆動可能なボルトである、請求項２に記載の融液冷却器及び弁システム。
21. 水中造粒機用の融液冷却器弁システムにおいて、
    切換弁からなり、該切換弁は冷却モードの動作中に前記融液冷却器に融液を搬送しまた前記融液冷却器から融液を搬送し、バイパスモードの動作中に前記融液冷却器の回りに融液を搬送し、ドレンモードの動作中に前記融液冷却器から及び前記切換弁からの融液を排出するように形成され、
    前記切換弁は、熱融液入口ライン、第１可動弁要素、前記融液冷却器への熱融液出口ライン、熱融液バイパスライン、前記融液冷却器からの冷却融液入口ライン、第２可動弁要素、冷却融液出口ライン、及び融液ドレンラインを備えたハウジングを有する、融液冷却器弁システム。
22. 前記第１可動弁要素は、そこに３組の流路を有する液圧駆動可能なボルトであり、前記第２可動弁要素は、そこに２組の流路を有する液圧駆動可能なボルトである、請求項２１に記載の弁システム。
23. 水中造粒機用のポリマー融液を冷却する方法において、
    切換弁に融液を搬送し、
    前記切換弁は、冷却モードの動作中に融液冷却器に融液を搬送しまた前記融液冷却器から融液を搬送し、バイパスモードの動作中に前記融液冷却器の回りに融液を搬送し、ドレンモードの動作中に前記融液冷却器から及び前記切換弁からの融液を排出し、
    前記切換弁は、熱融液入口ライン、第１可動弁要素、前記融液冷却器への熱融液出口ライン、熱融液バイパスライン、前記融液冷却器からの冷却融液入口ライン、第２可動弁要素、冷却融液出口ライン、及び第１と第２融液ドレンラインを有し、
    前記切換弁を冷却モードに構成し、
    熱融液バイパスラインを閉じ、第１融液ドレンラインを閉じるように、前記第１可動弁要素を位置決めし、
    前記融液冷却器からの冷却融液入口ラインを開き、第２融液ドレンラインを閉じるように、前記第２弁要素を位置決めし、
    これにより、前記融液冷却器を通り、冷却融液出口ラインを通って前記切換弁を出るように融液を搬送し、
    前記切換弁をバイパスモードに構成し、
    前記融液冷却器への熱融液出口ラインを閉じ、第１融液ドレンラインを閉じるように、前記第１可動弁要素を位置決めし、
    前記融液冷却器からの冷却融液入口ラインを閉じ、第２融液ドレンラインを閉じるように、前記第２可動弁要素を位置決し、
    これにより前記融液冷却器を回り、冷却融液出口ラインを通って前記切換弁を出るように融液を搬送し、
    前記切換弁をドレンモードに構成し、
    前記融液冷却器への熱融液出口ラインを開き、熱融液バイパスラインを閉じ、第１融液ドレンラインを開くように、前記第１可動弁要素を位置決めし、
    前記融液冷却器からの冷却融液入口ラインを開き、第２融液ドレンラインを開くように前記第２可動弁要素を位置決めし、
    これにより、熱融液入口ラインから及び前記融液冷却器の第１プロセス側から第１融液ドレンラインを通って前記切換弁を出るように融液を搬送し、
    前記融液冷却器の第２処理側から及び冷却融液出口ラインから第２融液ドレンラインを通って前記切換弁を出るように融液を搬送する、
    ポリマー融液を冷却する方法。
24. 水中造粒機用のポリマー融液を冷却する方法において、
    切換弁に融液を搬送し、
    前記切換弁は、冷却モードの動作中に融液冷却器に融液を搬送しまた前記融液冷却器から融液を搬送し、バイパスモードの動作中に前記融液冷却器の回りに融液を搬送し、ドレンモードの動作中に前記融液冷却器から及び前記切換弁からの融液を排出し、
    前記切換弁は、熱融液入口ライン、第１可動弁要素、前記融液冷却器への熱融液出口ライン、熱融液バイパスライン、前記融液冷却器からの冷却融液入口ライン、第２可動弁要素、冷却融液出口ライン、及び融液ドレンラインを有し、
    前記切換弁を冷却モードに構成し、
    熱融液バイパスラインを閉じ、融液ドレンラインを閉じるように、前記第１可動弁要素を位置決めし、
    前記融液冷却器からの冷却融液入口ラインを開くように、前記第２弁要素を位置決めし、
    これにより、前記融液冷却器を通り、冷却融液出口ラインを通って前記切換弁を出るように融液を搬送し、
    前記切換弁をバイパスモードに構成し、
    前記融液冷却器への熱融液出口ラインを閉じ、融液ドレンラインを閉じるように、前記第１可動弁要素を位置決めし、
    前記融液冷却器からの冷却融液入口ラインを閉じるように、前記第２可動弁要素を位置決し、
    これにより前記融液冷却器を回り、冷却融液出口ラインを通って前記切換弁を出るように融液を搬送し、
    前記切換弁をドレンモードに構成し、
    前記融液冷却器への熱融液出口ラインを開き、熱融液バイパスラインを閉じるように、前記第１可動弁要素を位置決めし、
    前記融液冷却器からの冷却融液入口ラインを開くように、前記第２可動弁要素を位置決めし、
    これにより、熱融液入口ラインから及び前記融液冷却器の第１プロセス側から融液ドレンラインを通って前記切換弁を出るように融液を搬送し、
    前記融液冷却器の第２処理側から融液ドレンラインを通って前記切換弁を出るように融液を搬送する、
    ポリマー融液を冷却する方法。
25. 水中造粒機用の熱交換器及び弁システムにおいて、
    ポリマー流体と熱交換する熱交換器であって、前記流体を前記熱交換器に搬送する熱交換器入口ラインと、前記流体を前記熱交換器から反そうする熱交換器出口ラインとを含む熱交換器と、
    切換弁であって、熱交換モードの動作中に前記熱交換器に流体を搬送しまた前記熱交換器から流体を搬送し、バイパスモードの動作中に前記熱交換器の回りに液体を搬送し、ドレンモードの動作中に前記熱交換器から及び前記切換弁からの流体を排出する切換弁と、からなる熱交換器及び弁システム。
26. 前記切換弁は、熱融液入口ライン、第１可動弁要素、前記熱交換器への融液出口ライン、融液バイパスライン、前記熱交換器からの熱交換融液入口ライン、第２可動弁要素、熱交換融液出口ライン、及び融液ドレンラインを有する請求項２５に記載の熱交換器及び弁システム。
27. 前記熱交換器は融液を冷却又は加熱するように形成されている請求項２５に記載の熱交換器及び弁システム。

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