JP2939655B2 - 粉粒体加熱処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は粉粒体の乾燥装置に関する。さらに詳しくい
えば、マイクロ波加熱を利用して粘着性を有する粉粒体
を乾燥、殺菌、化学変化等させる装置において、特に粉
粒体を加熱処理槽内で円滑に移送しかつ均一に乾燥する
ための撹拌装置の改良に関する。

［従来の技術およびその課題］ 合成樹脂材料の粉粒体は一般に吸水性であり、成形に
際して成形処理に支障がない程度まで脱水乾燥する必要
がある。

従来の乾燥装置は熱風を利用するものが殆どであり、
合成樹脂材料の粉粒体を乾燥槽に入れ、乾燥熱風を通し
て許容量以下の含水量とするものであった。

しかしながら、合成樹脂は耐熱性に問題があり、乾燥
材料を長時間一定温度以上の熱風にさらすと、表面が軟
化して互いに融着し均一に乾燥できなかったり、表面が
変色したりして、成形材料として使用不能となるため比
較的低温の熱風により乾燥しなければならず、乾燥に長
時間を要するという問題があった。

そこで、本出願人は粉粒体の内部から加熱できるマイ
クロ波に着目し、乾燥処理槽にマイクロ波装置を取付
け、マイクロ波加熱により、従来の熱風乾燥装置に比べ
て速やかに乾燥できる粉粒体の乾燥装置について出願し
（特開昭64−67305号）、さらにその後改良に努め他の
乾燥装置あるいは非晶質のポリエステル樹脂（PET）な
どでは結晶化を進めながら乾燥する、乾燥・結晶化装置
を鉄案している（特開平１−163006号、同１−163007
号、同１−163008号、同１−301310号、同２−13782
号）。

これらの装置では処理槽の材料入口材から供給され出
口部へ移送される粉粒体を均一に撹拌し、脱湿空気を通
しながら、マイクロ波で一定の滞留時間加熱し乾燥が行
なわれる。

本出願人はマイクロ波による横長型の加熱乾燥装置の
材料撹拌装置とし、完全混合領域を複数備え滞留時間が
極めてシャープとなるな装置を先に提案した（特開平１
−30310号）。

すなわち、特開平１−301310号では第９図（ａ）に撹
拌装置を備えた乾燥・結晶化装置の概略側断面図、第９
図（ｂ）にそのＢ−Ｂ端面図、第９図（ｃ）に撹拌装置
の部分斜視図を示すように、加熱処理槽（１）に装入す
る粉粒体がマイクロ波の乱反射により加熱ムラを起こす
のを防ぐことを目的として、材料入口部（８）と材料出
口部（９）とを有し、マイクロ波装置（20）と脱湿空気
供給口（10）を設けた横長型処理槽（１）内に、長手方
向に設置した駆動軸（４）に複数の円盤状隔壁（６）を
取付け、隣接する各隔壁の間に隔離空間を形成するとと
もに隔壁に各隔離空間内の粉粒体を撹拌する羽根（７）
を取付け、撹拌しつつ順次材料出口側の隔離空間へ粉粒
体を移送する装置を提案したものである。

具体的には、加熱処理槽（１）の長手方向に貫通する
駆動軸（４）に、複数の円盤状隔壁（６）を、前記軸
（４）の長手方向に一定間隔を置いて、かつ前記各円盤
状隔壁（６）の外周面と半円形状の加熱処理槽下壁（1
2）との間に生じる間隙が同一になるように取付け、隣
接する各隔壁（６）の間に隔離空間を形成すると共に、
第９図（ｃ）に示すように、前記各円盤状隔壁（６）の
外周縁端部に、板状の撹拌羽根（７）を前記駆動軸
（４）を中心として120度の位相角度で、かつ、前記駆
動軸（４）に対して平行で、かつ、材料入口（８）側方
向に延びるように設けたものである。

この装置ではロータリーフィーダ（15）からの連続的
な粉粒体の排出につれて、各隔離空間内の粉粒体は、撹
拌羽根（６）により撹拌されながら下壁（12）側に押し
つけられ、下壁（12）と各円盤状隔壁（６）の外周面と
の間隙から材料出口（９）側に隣接する隔離空間に順次
移送されつつマイクロ波加熱を受けるので、極めてシャ
ープな粉粒体滞留時間頻度分布を得ることができるもの
である。

しかしながら、合成樹脂の中には比較的粘着性のある
もの（例えば、ポリエステル（PET）、ポリカーボネー
トなど）があり、また、近年合成樹脂材料の用途の多様
化と共に種々の物性のポリマー組成物（ポリマーアロ
イ）、共重合体が開発されており、広い融点範囲を示
し、加熱乾燥条件化の比較的低い温度で粘着性を示す融
着しやすい樹脂が増えてきている。このような樹脂で
は、下壁（12）と各円盤状隔壁（６）の外周面との間隙
から材料出口（９）側に隣接する隔離空間への移動が円
滑に行なえず、所定の加熱処理に支障をきたすことが判
明した。

従って、本発明の課題はマイクロ波装置を備えた横長
型の粉粒体乾燥装置（請求項を含めて、以下、本明細書
では乾燥装置の用語を乾燥装置および乾燥結晶化装置の
両者を指すものとして使用する。）で、特に粘着性の材
料を安定して撹拌移送できる撹拌装置を開発し、粘着性
材料の撹拌移送が円滑にでき、材料の滞留時間分布がシ
ャープになる粉粒体乾燥装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは、前述の隔壁板を有する横長型の加熱処
理装置でシャープな滞留時間分布を得るために必要な、
各隔離空間内での撹拌羽根による均一な混合、および隔
壁で構成される隔離室と処理槽の内壁との間（クリアラ
ンス）の横方向への移動（ピストンフロー）のうち、粘
着性材料では特に横方向の移動が円滑にいかないところ
に問題があり、円盤状の隔壁の一部を切欠くことにより
前記の問題が解決できることを見出だし本発明を完成し
た。

すなわち、本発明は １）上壁（11）、下壁（12）、両側壁（13a），（13b）
および両端壁（14a），（14b）により横長状に構成さ
れ、材料入口部（８）と材料出口部（９）と脱湿空気供
給口（10）を有する横長型加熱処理槽（１）と、この横
長型加熱処理槽（１）へ供給される粉粒体にマイクロ波
を照射するマイクロ波装置（20）と、脱湿空気供給装置
（30）と、前記粉粒体を混合しつつ材料入口部（８）か
ら材料出口部（９）へ連続的に移送する撹拌装置を備え
た粉粒体乾燥装置において、前記撹拌装置が加熱処理槽
の長手方向に渡って両端壁（14a），（14b）の間に設置
された駆動軸（４）に取付けられた複数の円盤材（６）
とその円盤材上に回転軸と平行に取付けられた撹拌羽根
（７）とからなり、前記円盤材（６）はその一部が切り
欠かれていることを特徴とする粉粒体乾燥装置、 ２）上壁（11）、下壁（12）、両側壁（13a），（13b）
および両端壁（14a），（14b）により横長状に構成さ
れ、材料入口部（８）と材料出口部（９）と脱湿空気供
給口（10）を有する横長型加熱処理槽（１）と、この横
長型加熱処理槽（１）へ供給される粉粒体にマイクロ波
を照射するマイクロ波装置（20）と、脱湿空気供給装置
（30）と、前記粉粒体を混合しつつ材料入口部（８）か
ら材料出口部（９）へ連続的に移送する撹拌装置を備え
た粉粒体乾燥装置において、前記撹拌装置が、加熱処理
槽の長手方向に渡って両端壁（14a），（14b）の間に設
置された駆動軸（４）に取付けられた複数の円盤材
（６）とその円盤材上に駆動軸（４）と平行に取付けら
れた撹拌羽根（７）とで構成され、前記円盤材（６）は
その一部が切り欠かれている粉粒体上流側の撹拌部材、
および複数の円盤材（６）とその円盤材上に駆動軸
（４）と平行に取付けられた撹拌羽根（７）で構成され
る粉粒体下流側の撹拌部材からなる粉粒体乾燥装置、 ３）前記の切欠きは、円盤材に穿たれた１または２以上
の孔である前記１または２に記載の粉粒体乾燥装置、 ４）前記の切欠きは、円盤材の回転中心部と円周の一部
とで形成される１または２以上の扇形状の切欠きである
前記１または２に記載の粉粒体乾燥装置、および ５）扇形状の切欠きが、180度に開いた２個の半円形状
の切欠きである前記４に記載の粉粒体乾燥装置を提供し
たものである。

［発明の構成］ 本発明の構成を図面を参照しながら実施例に基づいて
説明する。

第１図（ａ）は本発明にかかる粉粒体乾燥装置にける
加熱処理槽（１）の側断面図、第１図（ｂ）はそのＡ−
Ａ断面図である。加熱処理槽（１）は上壁（11）、下壁
（12）、両側壁（13a），（13b）および両端壁（14
a），（14b）により横長状に、かつマイクロ波が漏れな
い密閉状に構成されている。前記上壁（11）には、一側
端部に材料入口部（８）と、導波管（16）を備えた複数
のマイクロ波装置（20）が設置されている。また、前記
下壁（12）は、第１図（ｂ）に示すように断面半円形状
で、下壁（12）と前記両側壁（13a），（13b）とによ
り、前記処理槽（１）の横断面がＵ字形状をなし、下壁
（12）の前記材料入口部（８）に対して長手方向反対側
の端部には、粉粒体を連続して一定量排出するロータリ
ーフィーダ（15）を備えた材料出口部（９）を有し、こ
の材料出口部（９）のロータリーフィーダ（15）の上方
に脱湿空気供給口（10）を取付けている。

両端壁（14a），（14b）の中心やや下方には両壁に渡
って、本発明による複数の撹拌部材を取付けた駆動軸
（４）を設置し、一方の端壁（14b）に付設するモータ
等の駆動装置（40）に接続して駆動軸（４）を回転させ
るようにしている。

本発明による撹拌部材の構成例を第２図および第３図
に示す。

第２図（ａ）および第２図（ｂ）は円盤材の切欠き
が、円盤材に穿たれた１または２以上の孔からなるもの
である。第２図（ａ）では円形の孔を４個、第２図
（ｂ）では小判状の孔を３個設けているが、孔の数およ
び形状は任意である。なお円盤材の面積に対する孔（空
間部）の面積の割合は、材料の粘着性が大きいものでは
空間部の割合を大きくとって処理槽の横方向へのピスト
ンフローが円滑に行なわれるようする。

第３図（ａ）、第３図（ｂ）および第３図（ｃ）は、
円盤材の切欠きが、円盤材の回転中心部と円周の一部
（円弧）とで形成される１、２および３個の扇形状の例
を示したものである。

扇形状の切欠きの角度、数および位置は本例に限られ
るものでなく種々の変形が可能である。

この扇形状の切欠き面積の円盤材面積に対する割合も
前記孔状の空間部の場合と同様に材料の粘着性が大きい
ものでは空間部の割合を大きくとる。

粘着性の強い材料では、第４図（ａ）に示すような扇
形状の切欠きを最大に取った撹拌部材が好ましく用いら
れる。すなわち、180度に開いた２個の半円形状の切欠
きであり、円盤材の面影は最早なく、実質的には断面が
長方形の棒状部材（５）に羽根（７）を付した構成のも
のである。

第４図（ｂ）は第４図（ａ）に示す撹拌部材を取付け
た加熱処理槽の概略側断面図であり、第４図（ｃ）はそ
のＢ−Ｂ断面図である。棒状部材の取付け方法は図示の
ごとく棒状部材（5a），（5b）を交互に回転方向に90度
位相をずらす方法に限らず、全てを平行して並べる方法
あるいは位相角を60度、120度にとって３本目で元に戻
るようにするなど任意である。

本発明の装置は、回転軸の数は１本に限らずその数は
任意である。例えば、第５図（ａ）および第５図（ｂ）
に示すように横形加熱処理槽（１）の長手方向に２個
（4a,4b）あるいは３個（4a,4b,4c）の回転軸を設置し
それぞれに前述の撹拌部材を取付けてもよい。

第６図は、軸（４）に２種類の撹拌部材を取付けた例
であり、１群は前述した駆動軸（４）に取付けられた複
数の円盤材（６）とその円盤材上に回転軸と平行に取付
けられた撹拌羽根（７）で構成され、前記円盤材（６）
はその一部が切り欠かれている粉粒体の上流側の撹拌部
材であり、他の１群は複数の円盤材（６）とその円盤材
上に回転軸と平行に取付けた撹拌羽根（７）とで構成さ
れる従来技術の箇所で説明した粉粒体の下流側の撹拌部
材である。なお、第６図では、粉粒体の上流側の切欠き
円盤材からなる撹拌部材の切欠きの向きが隣接する部材
同志が逆向き（すなわち、円盤材の端壁に対する投影図
が180度の回転対称）となっているが、本発明では軸に
取付ける切欠き撹拌部材の向きはこれに限られず、種々
の角度にずらすことができ、また同一方向に並べてもよ
い。

第６図の撹拌部材は、マイクロ波加熱により非晶質の
粘着性合成樹脂ペレット（例えば、未結晶の透明なPET
等）が結晶化する（すなわち、未結晶PETの透明色が白
濁し粘着性が全く示さなくなる）位置までは上流側の切
欠きを有する撹拌部材により撹拌し、結晶欠が完了し粘
着性がなくなり融着しなくなった後は、横方向の移送に
問題がない切欠き円盤材（６）に羽根（７）を付けた隔
離空間を持つ撹拌装置で撹拌する構成にしたものであ
る。

粉粒体の粘着性が殆どないときは、撹拌羽根の隔壁円
盤は滞留時間分布を整えるため、必ず必要であるが、粘
着性が大きくなるにつれて隔壁板は切欠き円盤でもよく
なり、そしてさらに粘着性が増大すると、切欠き面積を
大きく取り、粘着性がさらに強い共重合体樹脂等では隔
壁は殆ど不要になり、前述の長板状の撹拌部材を取付け
るだけでもピストンフローが得られるようになる。

第７図は、２種類の撹拌部材を用いた他の撹拌装置部
材の例であり、前述した第４図に示した交互に90度回転
の位相がずれた長板状部材群を粉粒体の上流側に、また
下流側には第６図と同様に複数の円盤材（６）とその円
盤材上に回転軸と平行に取付けられた撹拌羽根（７）と
で構成される撹拌部材を取付けたものである。未結晶で
粘着性は強いが処理中に結晶化して粘着性を完全に失う
PETペレット等の乾燥処理に特に適したものである。

本発明では、乾燥材料の種類（性質）に従って、適当
な撹拌部材（切欠きの形状、その面積等）を選定あるい
は組合わせて軸に取付け、粉粒体の乾燥処理を行なう。

［作用］ 本発明の粉粒体乾燥装置は以上のように構成して、駆
動装置（40）により駆動軸（４）に設置した切欠きを有
する円盤材（６）と羽根（７）とからなる撹拌部材を回
転させながら、材料出口（９）のロータリーフィーダ
（15）により粉粒体を処理槽（１）から定量的に排出す
ると共に、材料入口（８）から粉粒体を順次装入して、
前記処理槽（１）内に滞留する粉粒体の量を所定量（前
記駆動軸（４）が粉粒体によって隠れる程度）に維持
し、マイクロ波装置（20）からのマイクロ波を導波管
（16）を経て加熱処理槽（１）に滞留する粉粒体に照射
して粉粒体を加熱する。

粉粒体の水分はマイクロ波による加熱によって蒸発
し、脱湿空気供給口（10）から供給される脱湿空気と共
に、上壁（11）の端部に設けられた材料入口部（８）か
ら処理槽（１）の外へ排出される。

なお、以上の説明においては本発明の特徴に直接関係
しないので、脱湿空気供給装置については詳しく触れて
いないが、一般的な脱湿空気供給装置を広く使用するこ
とができる。

また、脱湿空気供給装置としては本出願人が既に出願
した特開平２−13782号にあるように、加熱処理槽出口
に脱湿空気取入れ口を備えた乾燥槽を連結し、乾燥槽か
らの空気を加熱処理槽に導入し材料入口経由で、あるい
は別途設けた排気口から大気に解放するか、または脱湿
空気供給装置に循環する装置が好ましく使用できる。

［実施例］ 第１図（ａ）および第１図（ｂ）に示した横長型マイ
クロ波加熱処理装置［両側壁（13a）と（13b）との距離
24.0cm、上壁（11）と下壁（12）との距離35.0cm、両端
壁（14a）と（14b）との距離80.0cm］にて、２種類の未
結晶PET樹脂からなる３〜5mmφの粉粒体を平均滞留時間
15分を目標に時間当たり60kgの速度で、マイクロ波連続
乾燥を行ない、系が定常になったところで赤色に染色し
た100粒のペレットを投入し、その滞留時間分布を調査
した。

用いたPET樹脂は、ひとつは通常の融点（MP）255℃の
末結晶PET樹脂、他方は融点（MP）230℃の粘着性の強い
末結晶PET共重合体樹脂である。

撹拌装置として第９図（ａ），（ｂ），（ｃ）に示し
た撹拌羽根を付けた隔離壁からなる従来のもの［円盤材
直径23.2cm、円盤材間距離10.6cm、撹拌羽根の大きさ1.
5cm×5.0cm（軸（４）に平行な方向:1.5cm、垂直方向:
5.0cm）］、および第４図（ａ），（ｂ），（ｃ）に示
す本発明にかかる粘着樹脂対策用の羽根を取付けた長板
状装置［長板材幅3.0cm、長さ23.2cm、長板材間距離10.
6cm、羽根幅（軸に平行な方向の長さ）1.5cm、羽根長さ
（軸に垂直方向に長さ）5.0cm］の２通りのもので滞留
時間頻度分布測定テストを行なった。

滞留時間頻度分布は、ペレットを所定量（撹拌軸が粉
粒体によって隠れる程度）に維持しながら、一定速度で
粉粒体を連続装入すると共に、撹拌部材で撹拌し、粉粒
体と識別できるように赤色の粉粒体を100粒装入し、出
口から排出する粉粒体に含まれる赤色粉粒体の数を算え
たものである。

その結果（標準偏差）を次表および第８図に示す。

［発明の効果］ 本発明は、マイクロ波で加熱する横長型の処理槽を有
する粉粒体の乾燥装置において、粉粒体の供給入口から
供給出口への移送を切欠きを有する円盤材に撹拌羽根を
取付けた撹拌部材の回転により行うようにしたものであ
り、特に粘着性のある樹脂からなる粉粒体（ペレット）
の乾燥においての粘着性の程度に合わせて切欠き面積を
調整することで、撹拌棒と処理槽下壁との間隙から材料
が融着することなく円滑に撹拌移送ができる。従って、
粉粒体は処理槽内に平均的にほぼ一定の時間滞留して、
マイクロ波加熱を受けるので、均一に乾燥することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明にかかる粉粒体の乾燥装置の１例
の概略断面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＡ−Ａ断
面図であり、 第２図（ａ）および第２図（ｂ）は本発明にかかる装置
で使用する切欠きを有する撹拌部材例の平面図であり、 第３図（ａ）、第３図（ｂ）および第３図（ｃ）は本発
明にかかる装置で使用する他の撹拌部材例の平面図あ
り、 第４図（ａ）は本発明の装置で使用される切欠きを最大
に取った撹拌部材を回転軸方向から見た概略図、第４図
（ｂ）および第４図（ｃ）は、その撹拌部材を設置した
加熱処理槽の概略側断面図およびＢ−Ｂ断面図であり、 第５図（ａ）および第５図（ｂ）は、それぞれ複数軸タ
イプの本発明にかかる粉粒体乾燥装置例の加熱処理槽の
縦断面図であり、 第６図は２種類の撹拌部材を取付けた撹拌装置例の斜視
図であり、 第７図は同じく２種類の撹拌部材を取付けた撹拌装置の
他の例の斜視図であり、 第８図は従来の撹拌部材を用いた装置および本発明の粘
着樹脂対策用の撹拌部材を用いた装置による通常のPET
と粘着性PET共重合体樹脂の滞留時間分布曲線を示し、 第９図（ａ）は撹拌装置を備えた従来の乾燥・結晶化装
置例の概略側断面図、第９図（ｂ）はそのＣ−Ｃ断面
図、第９図（ｃ）はその装置で使用する撹拌装置の部分
斜視図である。 図中符号： １……加熱処理槽;4a,4b,4c……駆動軸;5a,5b……長板
状部材;6……円盤状隔壁（円盤材）;7……羽根;8……材
料入口;9……材料出口;10……脱湿空気供給口;11……上
壁;12……下壁;13a,13b……側壁;14a,14b……端壁;15…
…ロータリーフィーダー;16……導波管;20……マイクロ
波装置;30……脱湿空気供給装置;40……駆動装置;S……
隔離空間。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B29B 7/00 - 17/02

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上壁（11）、下壁（12）、両側壁（13
   a），（13b）および両端壁（14a），（14b）により横長
   状に構成され、材料入口部（８）と材料出口部（９）と
   脱湿空気供給口（10）を有する横長型加熱処理槽（１）
   と、この横長型加熱処理槽（１）へ供給される粉粒体に
   マイクロ波を照射するマイクロ波装置（20）と、脱湿空
   気供給装置（30）と、前記粉粒体を混合しつつ材料入口
   部（８）から材料出口部（９）へ連続的に移送する撹拌
   装置を備えた粉粒体乾燥装置において、前記撹拌装置が
   加熱処理槽の長手方向に渡って両端壁（14a），（14b）
   の間に設置された駆動軸（４）に取付けられた複数の円
   盤材（６）とその円盤材上に回転軸と平行に取付けられ
   た撹拌羽根（７）とからなり、前記円盤材（６）はその
   一部が切り欠かれていることを特徴とする粉粒体乾燥装
   置。
2. 【請求項２】上壁（11）、下壁（12）、両側壁（13
   a），（13b）および両端壁（14a），（14b）により横長
   状に構成され、材料入口部（８）と材料出口部（９）と
   脱湿空気供給口（10）を有する横長型加熱処理槽（１）
   と、この横長型加熱処理槽（１）へ供給される粉粒体に
   マイクロ波を照射するマイクロ波装置（20）と、脱湿空
   気供給装置（30）と、前記粉粒体を混合しつつ材料入口
   部（８）から材料出口部（９）へ連続的に移送する撹拌
   装置を備えた粉粒体乾燥装置において、前記撹拌装置
   が、加熱処理槽の長手方向に渡って両端壁（14a），（1
   4b）の間に設置された駆動軸（４）に取付けられた複数
   の円盤材（６）とその円盤材上に駆動軸（４）と平行に
   取付けられた撹拌羽根（７）とで構成され、前記円盤材
   （６）はその一部が切り欠かれている粉粒体上流側の撹
   拌部材、および複数の円盤材（６）とその円盤材上に駆
   動軸（４）と平行に取付けられた撹拌羽根（７）で構成
   される粉粒体下流側の撹拌部材からなる粉粒体乾燥装
   置。
3. 【請求項３】前記の切欠きは、円盤材に穿たれた１また
   は２以上の孔である請求項第１項または第２項に記載の
   粉粒体乾燥装置。
4. 【請求項４】前記の切欠きは、円盤材の回転中心部と円
   周の一部とで形成される１または２以上の扇形状の切欠
   きである請求項第１項または第２項に記載の粉粒体乾燥
   装置。
5. 【請求項５】扇形状の切欠きが、180度に開いた２個の
   半円形状の切欠きである請求項第４項に記載の粉粒体乾
   燥装置。