JP7299603B2 - 粉粒体処理方法および粉粒体処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、粉粒体に加熱および乾燥等の処理を行う粉粒体処理方法および粉粒体処理装置に関する。

従来、材料としての粉粒体（粉体および／または粒体。以下、単に「粉粒体」と称する。）を加熱および乾燥させる処理を行う粉粒体処理装置が知られている。この種の処理装置は、例えば特許文献１に開示されている。

特許文献１の加熱装置（粉粒体処理装置）は、減圧乾燥用の乾燥ホッパと、第１～第３ヒータと、切替手段と、温度センサと、切替制御手段とを含む。乾燥ホッパは、被加熱物を収容する。第１～第３ヒータは、乾燥ホッパに収容された被加熱物を昇温させるための熱を発生する。切替手段は、第１～第３ヒータが発熱する発熱状態とその発熱が停止した発熱停止状態とに切り替える。温度センサは、第１～第３ヒータの温度を検出する。そして、切替制御手段は、温度センサによって検出される温度に基づいて、第１～第３ヒータの温度が被加熱物の目標温度にほぼ等しい第１温度と当該第１温度に所定のアップ温度を加えて設定された第２温度との間で上昇および下降を交互に繰り返すように、切替手段を制御する。

特許文献１の装置によれば、目標温度よりも低い温度の被加熱物に比較的大きな熱量を与えることができ、被加熱物の温度を速やかに上昇させることができると考えられる。

特開２０１３－０４３３３９号公報

ところが、特許文献１に記載の装置では、第１～第３ヒータからの熱が、乾燥ホッパの側壁を介して、主として伝熱により被加熱物に与えられると考えられる。そうすると、第１～第３ヒータの設定温度を下げた場合に、側壁に熱が溜まり、側壁の温度がすぐには下がらないため、オーバーシュート（過加熱）が生じてしまう場合があった。オーバーシュートが生じると、外側管および内側管の表面で粉粒体のブロッキングや溶着が生じてしまう虞があった。

本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、粉粒体を短時間で効率よく加熱することができ、しかもオーバーシュートを防ぐことができる粉粒体処理方法および粉粒体処理装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本願の第１発明は、貯留容器と、赤外線放射部と、温度センサと、制御部と、記憶部とを備える粉粒体処理装置を用いて粉粒体を処理する粉粒体処理方法を提供する。前記貯留容器は、赤外線透過性材料からなり、内部に処理対象物である粉粒体を貯留する。前記赤外線放射部は、前記貯留容器の近傍に配置され、赤外線を放射する。前記温度センサは、前記貯留容器および前記赤外線放射部の近傍の温度を計測する。前記制御部は、前記赤外線放射部への入力値を制御する。前記記憶部は、前記温度センサの検出値と、前記貯留容器の表面における粉粒体の温度の非定常時の推定値と、の相関関係を示す第１相関データを記憶する。前記制御部は、次のａ）からｃ）までの処理を実行する。ａ）では、前記第１相関データを読み出して参照することで、前記貯留容器の前記表面における粉粒体の温度を所定時間以内に理想温度の間近に到達させるために、前記赤外線放射部に設定すべき入力値および第１目標温度を算出する。ｂ）では、前記ａ）で算出した前記第１目標温度を実現するように、前記温度センサの検出結果に基づいて、前記赤外線放射部への入力値を制御する。ｃ）では、前記ｂ）により粉粒体の温度を前記理想温度の間近の温度に到達させた後、前記赤外線放射部への入力値を前記ｂ）のときよりも下げる。

また、本願の第２発明では、第１発明に係る粉粒体処理方法において、前記記憶部は、設定温度と、前記貯留容器の前記表面における粉粒体の温度の熱的平衡状態に達した定常時の推定値と、の相関関係を示す第２相関データを記憶する。前記制御部は、前記ｃ）において以下のｃ－１）およびｃ－４）の処理を行う。ｃ－１）では、前記第２相関データを読み出して参照することで、前記貯留容器の前記表面における粉粒体の温度を前記理想温度付近に維持するために、前記赤外線放射部に設定すべき第２目標温度を求める。ｃ－４）では、前記ｃ－１）で求めた前記第２目標温度を実現するように、前記温度センサの検出結果に基づいて、前記赤外線放射部への入力値をフィードバック制御する。

本願の第３発明では、第２発明に係る粉粒体処理方法において、前記第２目標温度は前記第１目標温度よりも低い。

本願の第４発明では、第２発明または第３発明に係る粉粒体処理方法において、前記制御部は、前記ｃ）において以下のｃ－２）の処理を行う。ｃ－２）では、前記ｃ－１）よりも後かつ前記ｃ－４）よりも前に、前記赤外線放射部に設定する目標温度を一定期間の間、前記第１目標温度以下かつ前記第２目標温度よりも高い第３目標温度に保つように、前記温度センサの検出結果に基づいて、前記赤外線放射部への入力値をフィードバック制御する。

本願の第５発明では、第４発明に係る粉粒体処理方法において、前記制御部は、前記ｃ）において以下のｃ－３）の処理を行う。ｃ－３）では、前記ｃ－２）により粉粒体の温度を前記理想温度の前記間近の温度よりもさらに前記理想温度に近づけた後、前記ｃ－４）よりも前に、前記赤外線放射部に設定される目標温度を前記第３目標温度から前記第２目標温度にまで漸次または段階的に下げるように、前記温度センサの検出結果に基づいて、前記赤外線放射部への入力値をフィードバック制御する。

本願の第６発明は、貯留容器と、赤外線放射部と、温度センサと、制御部と、記憶部とを備える粉粒体処理装置を提供する。前記貯留容器は、赤外線透過性材料からなり、内部に処理対象物である粉粒体を貯留する。前記赤外線放射部は、前記貯留容器の近傍に配置され、赤外線を放射する。前記温度センサは、前記貯留容器および前記赤外線放射部の近傍の温度を計測する。前記制御部は、前記赤外線放射部への入力値を制御する。前記記憶部は、記温度センサの検出値と、前記貯留容器の表面における粉粒体の温度の推定値と、の相関関係を示す相関データを記憶する。前記制御部は、次のａ）からｃ）までの処理を実行する。ａ）では、前記相関データを読み出して参照することで、前記貯留容器の前記表面における粉粒体の温度を所定時間以内に理想温度の間近に到達させるために、前記赤外線放射部に設定すべき入力値および第１目標温度を算出する。ｂ）では、前記ａ）で算出した前記第１目標温度を実現するように、前記温度センサの検出結果に基づいて、前記赤外線放射部への入力値を制御する。ｃ）では、前記ｂ）により粉粒体の温度を前記理想温度の間近の温度に到達させた後、前記赤外線放射部への入力値を前記ｂ）のときよりも下げる。

本願の第７発明では、第６発明に係る粉粒体処理装置において、前記貯留容器は、内側管と、外側管と、貯留室とを有する。前記内側管は円筒状である。前記外側管は、前記内側管の径方向外方に配置される。前記貯留室は、前記内側管と前記外側管との間に設けられる領域であり、前記粉粒体が貯留される。また、前記赤外線放射部は、内側赤外線放射部を有する。前記内側赤外線放射部は、前記内側管の径方向内方に配置される。

本願の第８発明では、第７発明に係る粉粒体処理装置において、前記赤外線放射部は、前記外側管の径方向外方に配置される外側赤外線放射部を有する。前記制御部は、前記内側赤外線放射部と、前記外側赤外線放射部とを、個別に制御する。

本願の第９発明では、第８発明に係る粉粒体処理装置において、気体通路と、注入口と、排出口とを備える。前記気体通路は、前記内側管と前記内側赤外線放射部との間に設けられる領域である。前記注入口は、前記気体通路に気体を注入可能である。前記排出口は、前記気体通路を通過した後の気体を、前記貯留室を通過させて外部に排出する。

本願の第１０発明では、第９発明に係る粉粒体処理装置において、前記温度センサは赤外線透過性材料により覆われている。

本願の第１発明～第１０発明によれば、粉粒体を短時間で効率よく加熱することができ、しかもオーバーシュートを防ぐことができる粉粒体処理方法および粉粒体処理装置が提供される。

特に、本願の第１発明または第６発明によれば、貯留容器内の粉粒体を、所定時間以内に理想温度の間近にまで加熱することができる。よって、粉粒体の加熱・乾燥処理を高速化することができる。また、赤外線透過性材料を通して輻射による加熱を行うため、粉粒体の温度を理想温度の間近に到達させた後、すぐに赤外線放射部への入力値を下げることで、オーバーシュート（過加熱）を防ぐことができる。その結果、貯留容器の表面でブロッキングや溶着が生じてしまうことを抑制できる。

特に、本願の第２発明によれば、粉粒体処理装置を適切に運転して、粉粒体の温度を理想温度の付近に保つことができる。

特に、本願の第３発明によれば、オーバーシュートを生じ難くすることができる。

特に、本願の第４発明によれば、理想温度の間近にまで加熱した粉粒体を、その後、オーバーシュートを防ぎつつより理想温度に近づけることができる。

特に、本願の第５発明によれば、貯留容器の表面の粉粒体の温度のブレを次第に小さくして、理想温度に近づけることができる。

特に、本願の第８発明によれば、貯留室内の粉粒体を、径方向外方側からの輻射熱と、径方向内方側からの輻射熱とにより、効率よく加熱することができる。その結果、粉粒体の加熱・乾燥処理をより高速化することができる。

特に、本願の第９発明によれば、貯留室内の粉粒体が、赤外線放射部からの輻射熱だけではなく、貯留室内を流れる気体による対流熱伝達によっても加熱される。その結果、粉粒体の加熱・乾燥処理に掛かる時間をより短縮することができ、しかも貯留室内での温度ムラを生じ難くすることができる。

特に、本願の第１０発明によれば、温度センサの検出結果に、気体の流れが影響してしまうことを抑制できる。その結果、より精度のよい温調制御が可能となる。

本実施形態に係る粉粒体処理装置を備える粉粒体処理システムの全体的な構成を示す模式図である。 本実施形態に係る粉粒体処理装置の内部構造を示す縦断面図である。図中の狭い間隔のハッチングは、赤外線放射部が配置される領域を示し、これよりも広い間隔のハッチングは、粉粒体が貯留される領域を示している。 本実施形態に係る粉粒体処理装置が備えるカバーが開閉する様子を示す平面図である。 記憶部に記憶されるデータを説明する概念図である。 本実施形態において行われる目標温度の算出処理を示すフローチャートである。 本実施形態において加熱処理の始動時に行われる温調制御処理を示すフローチャートである。 実施例において得られた、外側赤外線放射部についての第１相関データを示す図である。 実施例において得られた、外側赤外線放射部についての第２相関データを示す図である。 実施例において得られた、温調制御の様子を示すグラフである。 第１変形例に係る粉粒体処理装置の内部構造を示す断面図である。 第１変形例において得られた、温調制御の様子を示すグラフである。

以下では、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

＜１．本実施形態＞
＜１－１．粉粒体処理システムの概略構成＞
初めに、本発明の一実施形態に係る粉粒体処理装置１を備える粉粒体処理システム１００について、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る粉粒体処理装置１を備える粉粒体処理システム１００の全体的な構成を示す模式図である。以下の説明においては、粉粒体処理装置１の内側管１５の軸線に沿う方向を軸方向または上下方向、内側管１５の軸線に対して直交する方向を径方向、内側管１５の軸線を中心とする円弧に沿う方向を周方向と称する。

粉粒体処理装置１において取り扱われる粉粒体としては、例えば樹脂成形品を製造するために金型に供給する材料である樹脂ペレットとすることができる。ただし、「粉粒体」はこれに限るものではなく、例えば、ファインセラミックス、金属材料、高分子材料、電池・電子材料、医薬品材料、食品材料や、電子、エネルギー、医療、食品等の各技術分野において用いられる無機物および有機物の微粉、粒状物、あるいはこれらの微粉または粒状物に水分を含む半固形状の材料であってもよい。ただし、以下では、「粉粒体」を樹脂ペレット９として説明を行う。

図１に示すように、粉粒体処理システム１００は、材料としての樹脂ペレット９を粉粒体処理装置１の粉粒体投入口３０へと搬送する供給路２と、加熱・乾燥処理中の材料を再び粉粒体処理装置１の粉粒体投入口３０へと搬送し循環させるための循環路３とを有する。

供給路２は、粉粒体処理装置１と、加熱・乾燥処理前の樹脂ペレット９が収容されたタンク４と、を接続する一続きの配管である。供給路２の上流側の端部は、タンク４に接続される。供給路２の下流側の端部は、粉粒体処理装置１の粉粒体投入口３０に接続される。供給路２の経路途中には、上流側から順に、輸送エジェクタ５と、材料供給バルブ７とが設けられる。

輸送エジェクタ５は、内部に圧縮空気を送り込むことによりタンク４内の樹脂ペレット９を下流側へと搬送する気力を発生する。輸送エジェクタ５は、直動弁６により、その動作が切り替えられる。

材料供給バルブ７は、電磁式のバルブであり、供給路２内の流路を塞いだ閉塞状態、および当該流路を開いた開放状態、の間で切替え可能である。材料供給バルブ７を開放状態にしたとき、タンク４と粉粒体処理装置１とが連通されて、タンク４内の樹脂ペレット９を粉粒体処理装置１へと供給することが可能となる。この状態で、輸送エジェクタ５を駆動させることにより、タンク４内の樹脂ペレット９が供給路２を経由して粉粒体処理装置１へと、気力搬送される。

循環路３は、粉粒体処理装置１から排出された樹脂ペレット９を再び粉粒体処理装置１に供給して循環させる、一続きの配管である。図１に示すように、循環路３の上流側の端部は、粉粒体処理装置１の下端部に設けられた粉粒体排出口３１に接続される。また、循環路３の下流側の端部は、供給路２の輸送エジェクタ５と材料供給バルブ７との間の経路途中に接続される。循環路３の経路途中には、上流側から順に、材料排出バルブ８と、バッファタンク１１と、循環エジェクタ１２とが設けられる。

循環エジェクタ１２は、内部に圧縮空気を送り込むことにより、粉粒体処理装置１から排出された樹脂ペレット９を、循環路３内を通過させて下流側へと搬送する気力を発生する。循環エジェクタ１２は、直動弁１３により、その動作が切り替えられる。

バッファタンク１１は、粉粒体処理装置１から排出された樹脂ペレット９を貯留するタンクである。粉粒体処理装置１による加熱・乾燥処理がひととおり終了したら、粉粒体処理装置１内の樹脂ペレット９がバッチ方式でバッファタンク１１へと移送され、バッファタンク１１内に一時貯留される。バッファタンク１１内に貯留された樹脂ペレット９は、後続の成形装置（図示省略）から要求があったときに、当該成形装置へと移送される（二次輸送）。

材料排出バルブ８は、電磁式のバルブであり、循環路３内の流路を塞いだ閉塞状態、および当該流路を開いた開放状態、の間で切替え可能である。材料排出バルブ８を開放状態にしたとき、粉粒体処理装置１からバッファタンク１１へ、加熱乾燥後の樹脂ペレット９が排出される。その後、循環エジェクタ１２が駆動されると、バッファタンク１１から粉粒体投入口３０へ、樹脂ペレット９が気力搬送される。一方、材料排出バルブ８を閉塞状態にしたとき、粉粒体処理装置１内の樹脂ペレット９は外部には排出されずに粉粒体処理装置１内で滞留する。

＜１－２．粉粒体処理装置の構成＞
以下では、本実施形態に係る粉粒体処理装置１の構成について、図１から図３までを参照して説明する。図２は、本実施形態に係る粉粒体処理装置１の内部構造を示す縦断面図である。図３は、本実施形態に係る粉粒体処理装置１が備えるカバー２４が開閉する様子を示す平面図である。

図２に示すように、粉粒体処理装置１は、内側管１５と、外側管１６と、充填室（貯留室）１７と、内側赤外線放射部（赤外線放射部）１８と、気体通路２０と、注入口２１と、排出口２２と、外側赤外線放射部（赤外線放射部）２３と、カバー２４と、蓋部２６と、内側温度センサ（温度センサ）２７と、外側温度センサ（温度センサ）２８と、粉粒体投入口３０と、粉粒体排出口３１と、上部構造体３２と、下部構造体３３と、制御部４０とを主として備える。

内側管１５は、軸方向に延びる円筒状の部材である。内側管１５は、赤外線透過性材料、具体的にはガラス等、より具体的には例えば石英ガラスからなる。

外側管１６は、軸方向に延びる円筒状の部材である。外側管１６は、赤外線透過性材料、具体的にはガラス等、より具体的には例えば石英ガラスからなる。外側管１６は、内側管１５と同軸上で、内側管１５の径方向外方に配置される。外側管１６の下端には、径方向外方に張り出したフランジ部３８が設けられる。フランジ部３８には当該フランジ部３８を上下方向に貫通するネジ孔が形成される。

内側管１５と外側管１６との間には、処理対象物である樹脂ペレット９を充填可能な領域である充填室１７が設けられる。充填室１７は、平面視で円環状であり、軸方向に延びている。

内側赤外線放射部１８は、赤外線を放射する機器である。内側赤外線放射部１８は、略円柱状である。詳細には、内側赤外線放射部は、軸方向に延びる円柱状の赤外線放射ヒータと、当該赤外線放射ヒータを径方向外方から２重に取り囲むガラス管とにより構成されている。これにより、輻射熱によって後述する気体の温度が過剰に高くなってしまうことが抑制される。内側赤外線放射部１８は、内側管１５と同軸上で、内側管１５の径方向内方に配置される。別の言い方をすれば、内側赤外線放射部１８は、内側管１５の軸心部に配置される。

内側赤外線放射部１８と内側管１５との間には、後述する注入口２１から取り入れられた気体を通過させることが可能な通路（領域）である気体通路２０が設けられる。気体通路２０は、平面視で円環状であり、軸方向に延びている。

下部構造体３３は、粉粒体処理装置１の下部をなす構造体である。下部構造体３３は、内側管１５、外側管１６、および内側赤外線放射部１８の下端部を下方側から支持する。下部構造体３３は、上部が円筒状であり、下部が下方に向かうにつれて径方向の寸法が収縮する漏斗状である。下部構造体３３の下端には、上下方向に貫通する粉粒体排出口３１が設けられる。粉粒体排出口３１は、充填室１７で加熱・乾燥処理が行われた後の樹脂ペレット９を外部へと排出する。

下部構造体３３の上部の径方向内方には、支持部材固定部３４を介して、内側管支持部材３５が設けられる。内側管支持部材３５は、軸方向に延びる円筒状である。内側管支持部材３５の径方向内方には、支持部材固定部３６を介して、支持部材３７が設けられる。

支持部材３７は、軸方向に延びる円筒状であり、下方側の端部が閉塞されている。支持部材３７の上端部側壁には、径方向に貫通する通気孔が設けられる。支持部材３７の内部空間に、内側赤外線放射部１８の下端部が収容される。また、内側管支持部材３５の上端に、支持部材固定部３６を介して、内側管１５の下端が載置される。

下部構造体３３の上端には、径方向外方に張り出したフランジ部３９が形成される。フランジ部３９には、当該フランジ部３９を上下方向に貫通するネジ孔が形成される。

上部構造体３２は、粉粒体処理装置１の上部をなす構造体である。上部構造体３２は軸方向に延びる円筒状である。上部構造体３２の下部側壁からは、径方向外方に向かって、円筒状の粉粒体投入口３０が延びている。粉粒体投入口３０は、供給路２の下流側の端部まで搬送されてきた樹脂ペレット９を受け入れ、充填室１７内へと投入する。

上部構造体３２の上部側壁からは、径方向外方に向かって、円筒状の排出口２２が延びている。排出口２２は、後に詳述するように、気体通路２０および充填室１７を通過した後の気体を、外部に排出する。排出口２２の上流側の端部には、パンチングプレート２２ａが設けられる。これにより、充填室１７内の樹脂ペレット９が排出口２２を介して外部へと流出してしまうことを防止できる。

上部構造体３２の上方側は、平面視で円形状の蓋部２６により閉塞されている。蓋部２６の外周端には、上部構造体３２の上端が接続される。上部構造体３２の径方向中途部には、内側管１５の上端を嵌め込むための溝部が、周方向の全周に沿って設けられる。蓋部２６の当該溝部よりも径方向内方には、上下方向に貫通する注入口２１が設けられる。注入口２１は、気体通路２０に気体を注入可能な孔である。本実施形態では、図１に示すように、圧縮空気がドライユニット６０により乾燥されて乾燥空気とされた後に、注入口２１へと供給される。

上部構造体３２の下端には、径方向外方に張り出したフランジ部４１が設けられる。フランジ部４１には、当該フランジ部４１を上下方向に貫通する貫通孔が形成される。フランジ部４１の下端面の内縁部には、上方に向かって凹む段差部が設けられる。

粉粒体処理装置１の上記の各部は、以下のようにして組み付けられる。すなわち、内側赤外線放射部１８の下端部が支持部材３７内に収容される。そして、内側管１５の下端を、支持部材固定部３６を介して内側管支持部材３５により下方側から支持し、かつ、内側管１５の上端を蓋部２６の上記溝部に収容した状態とされる。そして、外側管１６の上端がフランジ部４１の上記段差部に嵌め込まれた状態とされる。さらに、フランジ部３８の下端面と、フランジ部３９の上端面とが、重ね合わされる。この状態で、ボルトが、上方から、フランジ部４１の貫通孔、フランジ部３８のネジ孔、およびフランジ部３９のネジ孔に挿入されて、ナット等を用いて締め付けられる。これにより、内側管１５と、外側管１６と、内側赤外線放射部１８と、上部構造体３２と、下部構造体３３とが相互に組み付けられる。

カバー２４は、内側管１５と、外側管１６と、内側赤外線放射部１８と、下部構造体３３とを含むアセンブリを、径方向外方から全周にわたって被覆する。カバー２４は、上下方向に長い直方体状である。図３に示すように、カバー２４は、平面視で正方形状であり、この正方形の一辺の中点を支点として、カバー２４が二つに分割されてそれぞれが回動するようになっている。これにより、カバー２４の内部空間のメンテナンスを容易に行える。なお、カバー２４の内周面は鏡面になっている。

外側赤外線放射部２３は、赤外線を放射する機器である。外側赤外線放射部２３は、軸方向に延びる円柱状である。本実施形態の外側赤外線放射部２３は、内側赤外線放射部１８と同等の構成である。外側赤外線放射部２３は、内側管１５および外側管１６の径方向外方に配置される。本実施形態では、外側赤外線放射部２３は４つ設けられ、各外側赤外線放射部２３がカバー２４の上記正方形の角部に配置される。外側赤外線放射部２３は、カバー２４に取り付けられ、カバー２４とともに一体的に回動する。

内側温度センサ２７は、気体通路２０内の温度を検出するセンサである。具体的には、内側温度センサ２７は例えば熱電対により構成される。内側温度センサ２７は、蓋部２６により支持され、その温度検出部分が内側赤外線放射部１８と内側管１５との間に配置される。

外側温度センサ２８は、外側管１６および外側赤外線放射部２３の近傍の領域の温度を検出するセンサである。具体的には、外側温度センサ２８は例えば熱電対により構成される。外側温度センサ２８は、カバー２４により支持され、その温度検出部分がカバー２４の内部空間に配置される。

詳細には、本実施形態の内側温度センサ２７および外側温度センサ２８は、それぞれ、石英ガラス等の赤外線透過性材料４２により覆われている。これにより、温度センサ２７，２８の検出結果に、気体の流れが影響してしまうことを抑制でき、輻射熱の影響により昇温した気体の温度を精度よく検出することができる。その結果、未だ十分に加熱されていない気体が気体通路２０に注入されている状況下においても、赤外線放射部１８，２３の温度調整を精度よく行うことができる。

制御部４０は、粉粒体処理装置１の各部を動作制御するための手段である。制御部４０は、粉粒体処理装置１の各部と電気的に接続されている。本実施形態の制御部４０は、ＣＰＵ等の演算処理部やメモリを有するコンピュータにより構成されている。ただし、これに限るものではなく、制御部４０が電子回路により構成されていてもよい。制御部４０は、予め設定されたプログラムや外部からの入力信号に基づき、上記の各部を動作制御する。すなわち、上記のハードウェアとソフトウェアとが協働することにより、粉粒体処理装置１の各部が機能する。これにより、粉粒体処理装置１における樹脂ペレット９の加熱・乾燥処理や、後述の算出処理が進行する。

以上のような構成の粉粒体処理装置１において、タンク４から搬送されてきた樹脂ペレット９は、粉粒体投入口３０を経由して充填室１７内へと投入される。そして、内側赤外線放射部１８および外側赤外線放射部２３から赤外線が放射されるとともに、注入口２１から気体通路２０内へと乾燥空気が送り込まれる。内側管１５および外側管１６は、赤外線透過性材料により構成されているため、充填室１７内の樹脂ペレット９は、内側赤外線放射部１８および外側赤外線放射部２３からの輻射熱によって加熱される。その結果、充填室１７内の樹脂ペレット９が、効率的に加熱・乾燥される。また、気体通路２０内に送り込まれた乾燥空気は、気体通路２０の下方側へと流れる。詳細には、気体通路２０内の乾燥空気は、支持部材３７の上端部の上記通気孔を経由して下方側へと流れる。気体通路２０内を通過する間、乾燥空気は、内側赤外線放射部１８の外周面からの熱伝達、および内側管１５の内周面からの熱伝達により加熱される。ここで、気体通路２０と充填室１７とは、内側管１５および外側管１６の下側で連通している。また、充填室１７と、上部構造体３２の内部空間とは連通しており、上部構造体３２は排出口２２に接続されている。このため、支持部材３７の上端部の上記通気孔を経由して下方側へと流れた乾燥空気（気体）は、排出口２２に向かって充填室１７内を下方から上方へと流れる。この過程で、気体からの熱伝達によっても、充填室１７内の樹脂ペレット９が加熱される。

加熱・乾燥処理中の樹脂ペレット９は、定期的（例えば、１５分毎）に、その一部（例えば、全体の５％）が粉粒体排出口３１から排出されて、バッファタンク１１および循環路３を経由して再び充填室１７へと供給される。これにより、充填室１７内の位置により樹脂ペレット９に温度ムラが生じてしまうことが抑制される。

また、制御部４０は、内側温度センサ２７および外側温度センサ２８の検出結果を取得し、検出結果に応じて内側赤外線放射部１８および外側赤外線放射部２３への入力値を調整する。これにより、充填室１７内が適宜の温度に調整される。

上記のように、輻射熱を利用して充填室１７内を加熱すれば、樹脂ペレット９を短時間で効率よく加熱することができる。一方で、従来、充填室内を加熱すると、オーバーシュート（過加熱）が生じやすいという問題があった。オーバーシュートが生じると、外側管および内側管の表面で樹脂ペレットのブロッキングや溶着が生じてしまう虞があり、何等かの対応策が望まれていた。

この点、本実施形態の粉粒体処理方法および粉粒体処理装置１においては、加熱処理の始動時において、樹脂ペレット９を短時間で効率よく加熱し、しかもオーバーシュートを防げるようにするための、特有の制御処理が行われる。この本実施形態に特有の制御処理については、後に詳述する。

＜１－３．記憶部に記憶される情報＞
記憶部５０に記憶されるデータについて、図４を参照して説明する。図４は、記憶部５０に記憶されるデータを説明する概念図である。記憶部５０は、外側赤外線放射部２３についての第１相関データＤ１と、内側赤外線放射部１８についての第１相関データＤ１’と、外側赤外線放射部２３についての第２相関データＤ２と、内側赤外線放射部１８についての第２相関データＤ２’とを記憶する。制御部４０は、記憶部５０に記憶されるデータを読み出して参照可能である。

本実施形態の第１相関データＤ１は、外側赤外線放射部２３への入力値をある一定の値（例えば、１００％）としたときの、外側温度センサ２８の検出値と、外側管１６の表面（所定の位置）における樹脂ペレット９の温度の推定値と、の相関関係を示したデータである。第１相関データＤ１は、予め粉粒体処理装置１の製造業者等により予備試験を通じて作成される。具体的には、例えば外側管１６の外周面のすぐ径方向外方に、試験用の温度センサを設置する。この状態で、外側赤外線放射部２３への入力値をある一定の値（例えば、１００％）として、外側温度センサ２８の検出値と、試験用の温度センサの検出値と、を経時的にサンプリングする。この場合、試験用の温度センサの検出値を、外側管１６の表面における樹脂ペレット９の温度の推定値とみなす。このようにして、第１相関データＤ１が作成される。第１相関データＤ１は、概念的には、外側温度センサ２８の検出値の時間変化と、外側管１６の表面における樹脂ペレット９の温度の推定値の時間変化とを、１つのグラフ中にまとめたものである。本実施形態では、外側赤外線放射部２３への入力値を１００％、９０％、８０％、７０％としたときの第１相関データＤ１が、制御部４０に記憶される。すなわち、制御部４０は、外側赤外線放射部２３への入力値が異なる複数の第１相関データＤ１を記憶する。

本実施形態の第１相関データＤ１’は、内側赤外線放射部１８への入力値をある一定の値（例えば、１００％）としたときの、内側温度センサ２７の検出値と、内側管１５の表面（所定の位置）における樹脂ペレット９の温度の推定値と、の相関関係を示したデータである。第１相関データＤ１’は、予め粉粒体処理装置１の製造業者等により予備試験を通じて作成される。具体的には、例えば内側管１５の内周面のすぐ径方向内方に、試験用の温度センサを設置する。この状態で、内側赤外線放射部１８への入力値をある一定の値（１００％）として、内側温度センサ２７の検出値と、試験用の温度センサの検出値と、を経時的にサンプリングする。この場合、試験用の温度センサの検出値を、内側管１５の表面における樹脂ペレット９の温度の推定値とみなす。このようにして、第１相関データＤ１’が作成される。第１相関データＤ１’は、概念的には、内側温度センサ２７の検出値の時間変化と、内側管１５の表面における樹脂ペレット９の温度の推定値の時間変化とを、１つのグラフ中にまとめたものである。本実施形態では、内側赤外線放射部１８への入力値を１００％、９０％、８０％、７０％としたときの第１相関データＤ１’が、制御部４０に記憶される。すなわち、制御部４０は、内側赤外線放射部１８への入力値が異なる複数の第１相関データＤ１’を記憶する。

本実施形態の第２相関データＤ２は、例えば以下のようにして、予め粉粒体処理装置１の製造業者等により予備試験を通じて作成される。すなわち、制御部４０は、外側赤外線放射部２３への入力値が異なる複数の第１相関データＤ１のそれぞれから、定常状態のときの（熱的平衡状態に達した後の）、外側温度センサ２８の検出値（設定値）と、外側管１６の表面における樹脂ペレット９の温度の推定値との、組み合わせを取得する。そして、制御部４０は、取得した複数の上記組み合わせに基づいて、外側温度センサ２８の検出値（設定値）と、外側管１６の表面における樹脂ペレット９の温度の定常時の推定値との、相関関係を求めて、これを第２相関データＤ２とする。第２相関データＤ２は、概念的には、ｘ軸を外側温度センサ２８の検出値（設定値）とし、ｙ軸を外側管１６の表面における樹脂ペレット９の温度の推定値として、上記各組み合わせをプロットして、これらのプロットの近似線を生成したものである。

本実施形態の第２相関データＤ２’は、例えば以下のようにして、予め粉粒体処理装置１の製造業者等により予備試験を通じて作成される。すなわち、制御部４０は、内側赤外線放射部１８への入力値が異なる複数の第１相関データＤ１’のそれぞれから、定常状態のときの（熱的平衡状態に達した後の）、内側温度センサ２７の検出値（設定値）と、内側管１５の表面における樹脂ペレット９の温度の推定値との、組み合わせを取得する。そして、制御部４０は、取得した複数の上記組み合わせに基づいて、内側温度センサ２７の検出値（設定値）と、内側管１５の表面における樹脂ペレット９の温度の定常時の推定値との、相関関係を求めて、これを第２相関データＤ２’とする。第２相関データＤ２’は、概念的には、ｘ軸を内側温度センサ２７の検出値（設定値）とし、ｙ軸を内側管１５の表面における樹脂ペレット９の温度の推定値として、上記各組み合わせをプロットして、これらのプロットの近似線を生成したものである。

＜１－４．加熱処理の始動時に行われる制御処理＞
＜１－４－１．目標温度の算出処理＞
以下では、本実施形態に係る粉粒体処理方法および粉粒体処理装置１において、加熱処理の始動時に行われる制御処理について、図５を参照して説明する。図５は、本実施形態において制御部４０により行われる目標温度Ｔ１～Ｔ３（Ｔ１’～Ｔ３’）の算出処理を示すフローチャートである。

初めに、制御部４０は、外側温度センサ２８の現在の検出値を取得する（ステップＳ１０１）。続いて、制御部４０は、記憶部５０から第１相関データＤ１を読み出す（ステップＳ１０２）。続いて、制御部４０は、第１相関データＤ１を参照することで、外側管１６の表面における樹脂ペレット９の温度を所定時間以内に理想温度の間近（すぐ手前）に到達させるために、外側赤外線放射部２３に設定すべき入力値（例えば、１００％）および第１目標温度Ｔ１を算出する（ステップＳ１０３）。概念的には、第１相関データＤ１のグラフから、外側管１６の表面における樹脂ペレット９の温度が理想温度の間近となるときに対応する、外側温度センサ２８の検出値を読み取る。制御部４０は、算出した第１目標温度Ｔ１および外側赤外線放射部２３に設定すべき入力値を、記憶部５０に記憶させる。

なお、ここで「理想温度」とは、樹脂ペレット９の加熱・乾燥処理を進行させるときの、樹脂ペレット９の理想的な温度のことを言う。

続いて、制御部４０は、記憶部５０から第２相関データＤ２を読み出す（ステップＳ１０４）。続いて、制御部４０は、第２相関データＤ２を参照することで、外側管１６の表面における樹脂ペレット９の温度を理想温度付近に維持するために、外側赤外線放射部２３に設定すべき第２目標温度Ｔ２を求める（ステップＳ１０５）。概念的には、第２相関データＤ２で生成した近似線から、樹脂ペレット９の温度が理想温度で定常状態となるときの、外側赤外線放射部２３の設定値（設定温度）を読み取る。制御部４０は、算出した第２目標温度Ｔ２を記憶部５０に記憶させる。

続いて、制御部４０は、第１目標温度Ｔ１以下でありかつ第２目標温度Ｔ２よりも高い第３目標温度Ｔ３を、第１相関データＤ１および第２相関データＤ２を考慮に入れて、適宜に算出する（ステップＳ１０６）。制御部４０は、算出した第３目標温度Ｔ３を記憶部５０に記憶させる。

同様に、制御部４０は、内側温度センサ２７の現在の検出値を取得する（ステップＳ１０１）。続いて、制御部４０は、記憶部５０から第１相関データＤ１’を読み出す（ステップＳ１０２）。続いて、制御部４０は、第１相関データＤ１’を参照することで、内側管１５の表面における樹脂ペレット９の温度を所定時間以内に理想温度の間近（すぐ手前）に到達させるために、内側赤外線放射部１８に設定すべき入力値（例えば、８０％）および第１目標温度Ｔ１’を算出する（ステップＳ１０３）。概念的には、第１相関データＤ１’のグラフから、内側管１５の表面における樹脂ペレット９の温度が理想温度の間近となるときに対応する、内側温度センサ２７の検出値を読み取る。制御部４０は、算出した第１目標温度Ｔ１’および内側赤外線放射部１８に設定すべき入力値を、記憶部５０に記憶させる。

続いて、制御部４０は、記憶部５０から第２相関データＤ２’を読み出す（ステップＳ１０４）。続いて、制御部４０は、第２相関データＤ２’を参照することで、内側管１５の表面における樹脂ペレット９の温度を理想温度付近に維持するために、内側赤外線放射部１８に設定すべき第２目標温度Ｔ２’を求める（ステップＳ１０５）。概念的には、第２相関データＤ２’で生成した近似線から、樹脂ペレット９の温度が理想温度で定常状態となるときの、内側赤外線放射部１８の設定値（設定温度）を読み取る。制御部４０は、算出した第２目標温度Ｔ２’を記憶部５０に記憶させる。

続いて、制御部４０は、第１目標温度Ｔ１’以下でありかつ第２目標温度Ｔ２’よりも高い第３目標温度Ｔ３’を、第１相関データＤ１’および第２相関データＤ２’を考慮に入れて、適宜に算出する（ステップＳ１０６）。制御部４０は、算出した第３目標温度Ｔ３’を記憶部５０に記憶させる。

＜１－４－２．温調制御処理＞
上記のように第１～第３目標温度Ｔ１～Ｔ３（Ｔ１’～Ｔ３’）を算出した後、制御部４０は、粉粒体処理装置１の充填室１７の温調制御を開始する。以下では、この温調制御について図６を参照して説明する。図６は、本実施形態において、加熱処理の始動時に制御部４０により行われる温調制御処理を示すフローチャートである。

初めに、制御部４０は、外側赤外線放射部２３に、ステップＳ１０３で算出した入力値（例えば、１００％）を入力する（ステップＳ２０１）。そして、制御部４０は、外側温度センサ２８の検出値を取得することにより、検出結果が第１目標温度Ｔ１に到達したか否かを判断する（ステップＳ２０２）。ステップＳ２０２の判断の結果、外側温度センサ２８の検出結果が第１目標温度Ｔ１に到達していた場合（ステップＳ２０２，ｙｅｓ）、外側管１６の表面における樹脂ペレット９の温度が、理想温度の間近に到達したと考えられる。その場合、制御部４０は、ステップＳ２０３以降の処理に移行する。一方、ステップＳ２０２の判断の結果、外側温度センサ２８の検出結果が第１目標温度Ｔ１に到達していなかった場合（ステップＳ２０２,ｎｏ）、制御部４０は、外側管１６の表面における樹脂ペレット９の温度が理想温度の間近に到達するまで、ステップＳ２０２の判断を繰り返す。

外側管１６の表面における樹脂ペレット９の温度が、理想温度の間近に到達したしたら（ステップＳ２０２，ｙｅｓ）、制御部４０は、続いて外側温度センサ２８の検出値が第３目標温度Ｔ３となるように、外側赤外線放射部２３に適宜の入力値を入力する（ステップＳ２０３）。ステップＳ２０３の後、制御部４０は、外側温度センサ２８の検出値が一定時間のあいだ第３目標温度Ｔ３となっていたか否かを判断する（ステップＳ２０４）。ステップＳ２０４の判断の結果、外側温度センサ２８の検出値が一定時間のあいだ第３目標温度Ｔ３となっていた場合（ステップＳ２０４,ｙｅｓ）、外側管１６の表面における樹脂ペレット９の温度が、理想温度により一層かつ緩やかに近づけられたと考えられる。その場合、制御部４０は、ステップＳ２０４以降の処理に移行する。一方、ステップＳ２０４の判断の結果、外側温度センサ２８の検出結果が一定時間にわたって第３目標温度Ｔ３に維持されていなかった場合、制御部４０は、外側温度センサ２８の検出値が第３目標温度Ｔ３となるまで、ステップＳ２０４の判断を続ける。好ましくは、制御部４０は、外側温度センサ２８の検出値が第３目標温度Ｔ３となるまで、外側赤外線放射部２３への入力値のフィードバック制御を続ける。

外側管１６の表面における樹脂ペレット９の温度が、理想温度により一層かつ緩やかに近づけられたら（ステップＳ２０４,ｙｅｓ）、制御部４０は、続いて外側温度センサ２８の検出値が第２目標温度Ｔ２となるように、外側赤外線放射部２３に適宜の入力値を入力する（ステップＳ２０５）。制御部４０は、連続的または間欠的に外側温度センサ２８の検出値を取得することにより、外側温度センサ２８の検出値が第２目標温度Ｔ２となるように、外側赤外線放射部２３への入力値のフィードバック制御を続ける。これにより、外側管１６の表面における樹脂ペレット９の温度が、理想温度の近傍に保たれる。

同様に、制御部４０は、内側赤外線放射部１８に、ステップＳ１０３で算出した入力値（例えば、８０％）を入力する（ステップＳ２０１）。そして、制御部４０は、内側温度センサ２７の検出値を取得することにより、検出結果が、第１目標温度Ｔ１’に到達したか否かを判断する（ステップＳ２０２）。ステップＳ２０２の判断の結果、内側温度センサ２７の検出結果が、第１目標温度Ｔ１’に到達していた場合（ステップＳ２０２，ｙｅｓ）、内側管１５の表面における樹脂ペレット９の温度が、理想温度の間近に到達したと考えられる。その場合、制御部４０は、ステップＳ２０３以降の処理に移行する。一方、ステップＳ２０２の判断の結果、内側温度センサ２７の検出結果が第１目標温度Ｔ１’に到達していなかった場合（ステップＳ２０２,ｎｏ）、制御部４０は、内側管１５の表面における樹脂ペレット９の温度が理想温度の間近に到達するまで、ステップＳ２０２の判断を繰り返す。

内側管１５の表面における樹脂ペレット９の温度が、理想温度の間近に到達したら（ステップＳ２０２，ｙｅｓ）、制御部４０は、続いて内側温度センサ２７の検出値が第３目標温度Ｔ３’となるように、内側赤外線放射部１８に適宜の入力値を入力する（ステップＳ２０３）。ステップＳ２０３の後、制御部４０は、内側温度センサ２７の検出値が一定時間のあいだ第３目標温度Ｔ３’となっていたか否かを判断する（ステップＳ２０４）。ステップＳ２０４の判断の結果、内側温度センサ２７の検出値が一定時間のあいだ第３目標温度Ｔ３’となっていた場合（ステップＳ２０４，ｙｅｓ）。内側管１５の表面における樹脂ペレット９の温度が、理想温度により一層かつ緩やかに近づけられたと考えられる。その場合、制御部４０は、ステップＳ２０４以降の処理に移行する。一方、ステップＳ２０４の判断の結果、内側温度センサ２７の検出結果が一定時間にわたって第３目標温度Ｔ３’に維持されていなかった場合、制御部４０は、内側温度センサ２７の検出値が第３目標温度Ｔ３’となるまで、ステップＳ２０４の判断を続ける。好ましくは、制御部４０は、側温度センサ２７の検出結果が一定時間にわたって第３目標温度Ｔ３’に維持されるまで、内側赤外線放射部１８への入力値のフィードバック制御を続ける。

内側管１５の表面における樹脂ペレット９の温度が、理想温度により一層かつ緩やかに近づけられたら（ステップＳ２０４,ｙｅｓ）、制御部４０は、続いて内側温度センサ２７の検出値が第２目標温度Ｔ２’となるように、内側赤外線放射部１８に適宜の入力値を入力する（ステップＳ２０５）。制御部４０は、間欠的に内側温度センサ２７の検出値を取得することにより、外側温度センサ２８の検出値が第２目標温度Ｔ２’となるように、内側赤外線放射部１８への入力値のフィードバック制御を続ける。これにより、内側管１５の表面における樹脂ペレット９の温度が、理想温度の近傍に保たれる。

このように、制御部４０は、外側赤外線放射部２３と、内側赤外線放射部１８とを、個別に制御する。これにより、加熱処理の始動時に、充填室１７内の樹脂ペレット９を、径方向内方側からも、径方向外方側からも、効率よく加熱することができる。その結果、樹脂ペレット９の加熱・乾燥処理を高速化することができる。

＜２．実施例＞
次に、粉粒体処理装置１の加熱処理の始動時に、第１～第３目標温度Ｔ１～Ｔ３を算出するとともに、それに基づいて粉粒体処理装置１の充填室１７の温調制御をした実験およびその結果を、実施例として、図７から図９までを参照して説明する。図７は、本実施例で得られた、外側赤外線放射部についての第１相関データを示している。図８は、本実施例で得られた、外側赤外線放射部についての第２相関データを示している。図９は、本実施例で行った温調制御の様子を示すグラフである。

本実験においては、図２に示したのと同様の構成の粉粒体処理装置を使用した。また、充填室に充填する材料としては、一般的な樹脂ペレット（ここでは、ポリブチレンテレフタレート）が用いられた。また、第１相関データおよび第２相関データを得るために、外側管のすぐ径方向内側に、試験用の温度センサを配置した。

本実験では、外側赤外線放射部への入力値を１００％としたときの、外側赤外線放射部についての第１相関データを作成した。本実験で得られた、外側赤外線放射部についての第１相関データを、図７に示してある。図７中の上側のグラフは、外側温度センサの検出値の経時変化を示している。図７中の下側のグラフは、外側管の表面の樹脂ペレットの温度の推定値（本実験では、試験用の温度センサの検出値）の経時変化を示している。

また、本実験では、外側赤外線放射部への入力値を様々に設定して、それぞれの場合について、（試験用の温度センサの）検出結果が定常状態となったときの、外側管の表面の樹脂ペレットの温度の推定値（本実験では、試験用の温度センサの検出値）を記録した。このようにして得られた、外側赤外線放射部の設定温度と、外側管の表面の樹脂ペレットの温度の定常状態における推定値との、第２相関データを、図８に示してある。

第１相関データに基づいて、外側赤外線放射部への入力値（本実験では、１００％）および第１目標温度Ｔ１が求められた。また、第２相関データに基づいて、第２目標温度Ｔ２が求められた。さらに、第１目標温度Ｔ１および第２目標温度Ｔ２を考慮して、第３目標温度Ｔ３が求められた。そして、算出された目標温度Ｔ１～Ｔ３に基づいて、外側温度センサの検出結果を監視しつつ、外側赤外線放射部が温調制御された。このときの、外側温度センサおよび試験用の温度センサの検出値の経時変化を、図９に示してある。

図９中の、「Ａ」と表示された区間では、目標温度が第１目標温度Ｔ１に設定されていた。第１目標温度Ｔ１は、理想温度よりも高い温度であった。これにより、「Ａ」の区間では、外側管の表面の樹脂ペレットの温度の推定値（本実験では、試験用の温度センサの検出値）が、時間とともに急速に上昇していた。

図９中の「Ｂ」と表示された区間では、目標温度が第３目標温度Ｔ３に設定されていた。第３目標温度Ｔ３は、第１目標温度Ｔ１よりも低く、かつ第２目標温度Ｔ２よりも高い温度であった。これにより、「Ｂ」の区間では、外側管の表面の樹脂ペレットの温度の推定値（本実験では、試験用の温度センサの検出値）が、「Ａ」の区間で昇温された温度よりも若干高い温度にまで緩やかに昇温されていた。

図９中の「Ｃ」と表示された区間では、目標温度が第３目標温度Ｔ３から第２目標温度Ｔ２まで、段階的に低下された。これにより、「Ｃ」の区間では、外側管の表面の樹脂ペレットの温度の推定値（本実験では、試験用の温度センサの検出値）のブレが、時間とともに徐々に小さくなった。

図９中の「Ｄ」と表示された区間では、目標温度が第２目標温度Ｔ２に設定されていた。第２目標温度Ｔ２は、第１目標温度Ｔ１よりも低く、かつ理想温度よりも低い温度であった。「Ｄ」の区間では、外側管の表面の樹脂ペレットの温度の推定値（本実験では、試験用の温度センサの検出値）が、略一定の状態に保たれていた。「Ｄ」の区間では、外側管の表面の樹脂ペレットの温度の推定値が、理想温度と略一致していた。

図９のグラフを見ると、充填室内の樹脂ペレットが、Ａの区間において急速に理想温度の間近の温度にまで加熱されたことがうかがえる。また、充填室内の樹脂ペレットの温度が、Ｂの区間において、より一層かつ緩やかに理想温度に近づいたことがうかがえる。しかも、図９を見る限り、樹脂ペレットの加熱の過程においてオーバーシュートは生じていない。これは、樹脂ペレットの温度をＡの区間において理想温度の間近にまで加熱した後、Ｂ～Ｄの区間においてすぐに外側赤外線放射部への入力値を下げたためと考えられる。外側管は赤外線透過性透過材料でできているため、外側赤外線放射部への入力値を下げたら、瞬時に外側管の熱量も低下したものと推考できる。

なお、実験の結果の詳細は省略するが、本実験では、第１～第３目標温度Ｔ１’～Ｔ３’を算出するとともに、それに基づいて粉粒体処理装置１の充填室１７（内側管１５の表面）の温調制御をした実験も行った。すなわち、内側赤外線放射部についての第１相関データ、第２相関データ、および温調制御の様子を示すグラフも作成した。温調制御の様子を示すグラフは、図９で示したものとは若干異なる形状となったが、その場合でもオーバーシュートは生じていなかった。

＜３．まとめ＞
以上に示したように、本実施形態で開示した粉粒体処理方法は、充填室（貯留容器）１７と、外側赤外線放射部（赤外線放射部）２３と、外側温度センサ（温度センサ）２８と、制御部４０と、記憶部５０とを備える粉粒体処理装置１を用いて樹脂ペレット（粉粒体）９を処理する。制御部４０は、外側赤外線放射部２３への入力値を制御する。記憶部５０は、外側温度センサ２８の検出値と、充填室１７の表面（所定の位置）における樹脂ペレット９の温度の非定常時の推定値と、の相関関係を示す第１相関データＤ１を記憶する。制御部４０は、次のａ）からｃ）までの処理を実行する。ａ）では、第１相関データＤ１を読み出して参照することで、充填室１７の表面（外側管１６）における樹脂ペレット９の温度を所定時間以内に理想温度の間近に到達させるために、外側赤外線放射部２３に設定すべき入力値および第１目標温度Ｔ１を算出する（ステップＳ１０３）。ｂ）では、前記ａ）で算出した第１目標温度Ｔ１を実現するように、外側温度センサ２８の検出結果に基づいて、外側赤外線放射部２３への入力値を制御する（ステップＳ２０１～Ｓ２０２）。ｃ）では、前記ｂ）の後、外側赤外線放射部２３への入力値を前記ｂ）のときよりも下げる（ステップＳ２０３）。これにより、充填室１７内の樹脂ペレット９を、所定時間以内に理想温度の間近にまで加熱することができる。よって、樹脂ペレット９の加熱・乾燥処理を高速化することができる。また、外側管１６は赤外線透過性材料で構成されているため、樹脂ペレット９の温度を理想温度の間近にまで到達させた後、すぐに外側赤外線放射部２３への入力値を下げることで、オーバーシュートを防ぐことができる。別の言い方をすれば、入力値に対する外側赤外線放射部２３の応答性を向上させることで、過加熱となってしまうことを防止できる。その結果、充填室１７の表面（外側管１６）の付近でブロッキングや溶着が生じてしまうことを抑制できる。

また、本願で開示した粉粒体処理方法においては、第１目標温度Ｔ１に設定したときの樹脂ペレット９の到達温度は理想温度よりも高い。これにより、樹脂ペレット９の加熱・乾燥処理をより高速化することができる。

また、本願で開示した粉粒体処理方法においては、記憶部５０は、設定温度と、充填室１７の表面（外側管１６の表面）における樹脂ペレット９の温度の定常時の推定値と、の相関関係を示す第２相関データＤ２を記憶する。制御部４０は、前記ｃ）において以下のｃ－１）およびｃ－４）の処理を行う。ｃ－１）では、第２相関データＤ２を読み出して参照することで、充填室１７の表面（外側管１６の表面）における樹脂ペレット９の温度を理想温度付近に維持するために、外側赤外線放射部２３に設定すべき第２目標温度Ｔ２を求める。ｃ－４）では、前記ｃ－１）で求めた第２目標温度Ｔ２を実現するように、外側温度センサ２８の検出結果に基づいて、外側赤外線放射部２３への入力値をフィードバック制御する。これにより、粉粒体処理装置１を適切に運転して、樹脂ペレット９の温度を理想温度の付近に保つことができる。

また、本願で開示した粉粒体処理方法においては、第２目標温度Ｔ２は第１目標温度Ｔ１よりも低い。これにより、オーバーシュートを生じ難くすることができる。

また、本願で開示した粉粒体処理方法においては、第２目標温度Ｔ２に設定したときの樹脂ペレット９の到達温度は理想温度よりも低い。これにより、オーバーシュートをより生じ難くすることができる。

また、本願で開示した粉粒体処理方法においては、制御部４０は、前記ｃ）において以下のｃ－２）の処理を行う。ｃ－２）では、前記ｃ－１）よりも後かつ前記ｃ－４）よりも前に、外側赤外線放射部２３に設定する目標温度を一定期間の間、第１目標温度Ｔ１以下でありかつ第２目標温度Ｔ２よりも高い第３目標温度Ｔ３に保つように、外側温度センサ２８の検出結果に基づいて、外側赤外線放射部２３への入力値をフィードバック制御する。これにより、理想温度の間近にまで加熱した樹脂ペレット９を、その後、オーバーシュートを防ぎつつより一層かつ緩やかに理想温度に近づけることができる（図９の区間Ｂを参照）。

また、本願で開示した粉粒体処理方法においては、制御部４０は、前記ｃ）において以下のｃ－３）の処理を行う。ｃ－３）では、前記ｃ－２）よりも後かつ前記ｃ－４）よりも前に、外側赤外線放射部２３に設定される目標温度を第３目標温度Ｔ３から第２目標温度Ｔ２にまで漸次または段階的に下げるように、外側温度センサ２８の検出結果に基づいて、外側赤外線放射部２３への入力値をフィードバック制御する。これにより、充填室１７の表面（外側管１６の表面）の樹脂ペレット９の温度のブレを次第に小さくして、理想温度に近づけることができる（図９の区間Ｃを参照）。

また、本願で開示した粉粒体処理装置１は、内側管１５と、外側管１６と、充填室（貯留室）１７とを有する。前記赤外線放射部は、外側赤外線放射部２３と、内側赤外線放射部１８とを有する。制御部４０は、内側赤外線放射部１８と、外側赤外線放射部２３とを、個別に制御する。これにより、充填室１７内の樹脂ペレット９を、径方向外方側からの輻射熱と、径方向内方側からの輻射熱とにより、効率よく加熱することができる。その結果、樹脂ペレット９の加熱・乾燥処理をより高速化することができる。

さらに、本願で開示した粉粒体処理装置１は、気体通路２０と、注入口２１と、排出口２２とを備える。これにより、樹脂ペレット９から放出される水分を外部へ排出して乾燥を促進することができる。また、充填室１７内の樹脂ペレット９が、赤外線放射部２３，１８からの輻射熱だけではなく、充填室１７内を流れる気体による対流熱伝達によっても加熱される。その結果、樹脂ペレット９の加熱・乾燥処理に掛かる時間をより短縮することができ、しかも充填室１７内での温度ムラを生じ難くすることができる。その結果、充填室１７内で樹脂ペレット９のブロッキングや溶着が生じてしまうことを抑制できる。

さらに、本願で開示した粉粒体処理装置１においては、温度センサ２８，２７は赤外線透過性材料４２により覆われている。これにより、温度センサ２８，２７の検出結果に、気体の流れが影響してしまうことを抑制できる。その結果、より精度のよい温調制御が可能となる。

以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。

＜４．第１変形例＞
上記の実施例では、第１目標温度Ｔ１は理想温度よりも高く、かつ、第２目標温度Ｔ２は理想温度よりも低かった。しかしながら、目標温度Ｔ１,Ｔ２と理想温度の大小関係は、必ずしもこれに限らない。図１０および図１１に、目標温度Ｔ１，Ｔ２がいずれも、理想温度よりも低くなる場合の例を、第１変形例として示してある。図１０は、第１変形例に係る粉粒体処理装置の内部構造を示す縦断面図である。図１１は、第１変形例で行われた算出処理により得られた、温調制御の様子を示すグラフである。

図１０に示すように、本変形例の内側温度センサ２７は、その温度検出部分が、樹脂ペレット９が貯留される領域よりも上方に配置されている。そのため、内側温度センサ２７と内側赤外線放射部１８との距離が、樹脂ペレット９と内側赤外線放射部１８との距離よりも、長くなっている。この場合、第１目標温度Ｔ１’および第２目標温度Ｔ２’はいずれも、理想温度よりも低くなる。

第１変形例においても、上記の実施例と同様の方法により、第１～第３目標温度Ｔ１’～ Ｔ３’を算出するとともに、それに基づいて、図１１に示すように、粉粒体処理装置１の充填室１７（内側管１５の表面）の温調制御を行った。

図１１中の、「Ｅ」と表示された区間では、目標温度が第１目標温度Ｔ１’に設定されていた。第１目標温度Ｔ１’は、理想温度よりも低い温度であった。「Ｅ」の区間では、外側管の表面の樹脂ペレットの温度の推定値が、時間とともに急速に上昇していた。

図１１中の「Ｆ」と表示された区間では、目標温度が第３目標温度Ｔ３’に設定されていた。第３目標温度Ｔ３’は、理想温度よりも低い温度であって、第１目標温度Ｔ１’以下でありかつ第２目標温度Ｔ２’よりも高い温度であった。「Ｆ」の区間では、内側管の表面の樹脂ペレットの温度の推定値が、「Ｅ」の区間で昇温された温度よりも若干高い温度にまで、緩やかな勾配で昇温されていた。

図１１中の「Ｇ」と表示された区間では、目標温度が第３目標温度Ｔ３’から第２目標温度Ｔ２’まで、段階的に低下された。これにより、「Ｇ」の区間では、内側管の表面の樹脂ペレットの温度の推定値のブレが、時間とともに徐々に小さくなった。

図１１中の「Ｈ」と表示された区間では、目標温度が第２目標温度Ｔ２’に設定されていた。第２目標温度Ｔ２’は、第１目標温度Ｔ１’よりも低く、かつ理想温度よりも低い温度であった。「Ｈ」の区間では、内側管の表面の樹脂ペレットの温度の推定値が、略一定の状態に保たれていた。「Ｈ」の区間では、内側管の表面の樹脂ペレットの温度の推定値が、理想温度と略一致していた。

このように、第１変形例においても、樹脂ペレットを短時間で効率よく加熱し、しかもオーバーシュートを防止することが実現できているとうかがえる。

＜５．その他の変形例＞
上記の実施形態では、内側赤外線放射部１８と、外側赤外線放射部２３とが、制御部４０によって個別に制御されていたが、これに限定されない。上記に代えて、内側赤外線放射部１８と、外側赤外線放射部２３とに、同一の温調制御内容が適用されてもよい。

上記の実施形態では、赤外線放射部は、内側赤外線放射部１８と外側赤外線放射部２３とを有していたが、これに限らない。上記に変えて、赤外線放射部が、内側赤外線放射部および外側赤外線放射部のうちのいずれかのみを有していてもよい。あるいは、赤外線放射部が、内側赤外線放射部および外側赤外線放射部以外の、付加的な加熱部を備えていてもよい。

赤外線放射部の目標温度を第１目標温度Ｔ１から第２目標温度Ｔ２に遷移させる過程では、目標温度を漸次または段階的に下げる過程を省略してもよい。すなわち、赤外線放射部の目標温度を、第１目標温度Ｔ１から第２目標温度Ｔ２に一挙に下げてもよい。

上記の実施形態では、貯留容器を、粉粒体が循環する充填室１７としたが、これに限定されない。すなわち、貯留容器は、粉粒体を貯留する機能のみを有する単なる容器としてもよい。

また、各部の細部の構成およびレイアウトや、各処理の順序および詳細については、本願の各図に示されたものとは異なっていてもよい。また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

１ 粉粒体処理装置
２ 供給路
３ 循環路
４ タンク
５ 輸送エジェクタ
６ 直動弁
７ 材料供給バルブ
８ 材料排出バルブ
９ 樹脂ペレット
１１ バッファタンク
１２ 循環エジェクタ
１３ 直動弁
１５ 内側管
１６ 外側管
１７ 充填室
１８ 内側赤外線放射部（赤外線放射部）
２０ 気体通路
２１ 注入口
２２ 排出口
２２ａ パンチングプレート
２３ 外側赤外線放射部（赤外線放射部）
２４ カバー
２６ 蓋部
２７ 内側温度センサ（温度センサ）
２８ 外側温度センサ（温度センサ）
３０ 粉粒体投入口
３１ 粉粒体排出口
３２ 上部構造体
３３ 下部構造体
３４ 支持部材固定部
３５ 内側管支持部材
３６ 支持部材固定部
３７ 支持部材
３８ フランジ部
３９ フランジ部
４０ 制御部
４１ フランジ部
４２ 赤外線透過性材料
５０ 記憶部
６０ ドライユニット
１００ 粉粒体処理システム

Claims (10)

1. 赤外線透過性材料からなり、内部に処理対象物である粉粒体を貯留する貯留容器と、
   前記貯留容器の近傍に配置され、赤外線を放射する赤外線放射部と、
   前記貯留容器および前記赤外線放射部の近傍の温度を計測する温度センサと、
   前記赤外線放射部への入力値を制御する制御部と、
   前記温度センサの検出値と、前記貯留容器の表面における粉粒体の温度の非定常時の推定値と、の相関関係を示す第１相関データを記憶する記憶部と、
   を備える粉粒体処理装置を用いて粉粒体を処理する粉粒体処理方法において、
   前記制御部は、
   ａ）前記第１相関データを読み出して参照することで、前記貯留容器の前記表面における粉粒体の温度を所定時間以内に理想温度の間近に到達させるために、前記赤外線放射部に設定すべき入力値および第１目標温度を算出し、
   ｂ）前記ａ）で算出した前記第１目標温度を実現するように、前記温度センサの検出結果に基づいて、前記赤外線放射部への入力値を制御し、
   ｃ）前記ｂ）により粉粒体の温度を前記理想温度の間近の温度に到達させた後、前記赤外線放射部への入力値を前記ｂ）のときよりも下げる、粉粒体処理方法。
2. 請求項１に記載の粉粒体処理方法であって、
   前記記憶部は、設定温度と、前記貯留容器の前記表面における粉粒体の温度の熱的平衡状態に達した定常時の推定値と、の相関関係を示す第２相関データを記憶し、
   前記ｃ）では、
   ｃ－１）前記第２相関データを読み出して参照することで、前記貯留容器の前記表面における粉粒体の温度を前記理想温度付近に維持するために、前記赤外線放射部に設定すべき第２目標温度を求め、
   ｃ－４）前記ｃ－１）で求めた前記第２目標温度を実現するように、前記温度センサの検出結果に基づいて、前記赤外線放射部への入力値をフィードバック制御する、粉粒体処理方法。
3. 請求項２に記載の粉粒体処理方法であって、
   前記第２目標温度は前記第１目標温度よりも低い、粉粒体処理方法。
4. 請求項２または請求項３に記載の粉粒体処理方法であって、
   前記ｃ）では、
   ｃ－２）前記ｃ－１）よりも後かつ前記ｃ－４）よりも前に、前記赤外線放射部に設定する目標温度を一定期間の間、前記第１目標温度以下かつ前記第２目標温度よりも高い第３目標温度に保つように、前記温度センサの検出結果に基づいて、前記赤外線放射部への入力値をフィードバック制御する、粉粒体処理方法。
5. 請求項４に記載の粉粒体処理方法であって、
   前記ｃ）では、
   ｃ－３）前記ｃ－２）により粉粒体の温度を前記理想温度の前記間近の温度よりもさらに前記理想温度に近づけた後、前記ｃ－４）よりも前に、前記赤外線放射部に設定される目標温度を前記第３目標温度から前記第２目標温度にまで漸次または段階的に下げるように、前記温度センサの検出結果に基づいて、前記赤外線放射部への入力値をフィードバック制御する、粉粒体処理方法。
6. 赤外線透過性材料からなり、内部に処理対象物である粉粒体を貯留する貯留容器と、
   前記貯留容器の近傍に配置され、赤外線を放射する赤外線放射部と、
   前記貯留容器および前記赤外線放射部の近傍の温度を計測する温度センサと、
   前記赤外線放射部への入力値を制御する制御部と、
   前記温度センサの検出値と、前記貯留容器の表面における粉粒体の温度の推定値と、の相関関係を示す相関データを記憶する記憶部と、
   を備える粉粒体処理装置であって、
   前記制御部は、
   ａ）前記相関データを読み出して参照することで、前記貯留容器の前記表面における粉粒体の温度を所定時間以内に理想温度の間近に到達させるために、前記赤外線放射部に設定すべき入力値および第１目標温度を算出し、
   ｂ）前記ａ）で算出した前記第１目標温度を実現するように、前記温度センサの検出結果に基づいて、前記赤外線放射部への入力値を制御し、
   ｃ）前記ｂ）により粉粒体の温度を前記理想温度の間近の温度に到達させた後、前記赤外線放射部への入力値を前記ｂ）のときよりも下げる、
   粉粒体処理装置。
7. 請求項６に記載の粉粒体処理装置であって、
   前記貯留容器は、
   円筒状の内側管と、
   前記内側管の径方向外方に配置される外側管と、
   前記内側管と前記外側管との間に設けられる領域であり、前記粉粒体が貯留される貯留室と、
   を有し、
   前記赤外線放射部は、
   前記内側管の径方向内方に配置される内側赤外線放射部
   を有する、粉粒体処理装置。
8. 請求項７に記載の粉粒体処理装置であって、
   前記赤外線放射部は、
   前記外側管の径方向外方に配置される外側赤外線放射部
   を有し、
   前記制御部は、前記内側赤外線放射部と、前記外側赤外線放射部とを、個別に制御する粉粒体処理装置。
9. 請求項８に記載の粉粒体処理装置であって、
   前記内側管と前記内側赤外線放射部との間に設けられる領域である気体通路と、
   前記気体通路に気体を注入可能な注入口と、
   前記気体通路を通過した後の気体を、前記貯留室を通過させて外部に排出する排出口と、
   を備える粉粒体処理装置。
10. 請求項９に記載の粉粒体処理装置であって、
    前記温度センサは赤外線透過性材料により覆われている、粉粒体処理装置。
    

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