WO2023214555A1 - 溶融樹脂の冷却装置 - Google Patents

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WO2023214555A1
WO2023214555A1 PCT/JP2023/016992 JP2023016992W WO2023214555A1 WO 2023214555 A1 WO2023214555 A1 WO 2023214555A1 JP 2023016992 W JP2023016992 W JP 2023016992W WO 2023214555 A1 WO2023214555 A1 WO 2023214555A1
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cooling
resin
water
molten resin
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PCT/JP2023/016992
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Inventor
誠 安田
Original Assignee
株式会社湘南貿易
誠 安田
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    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
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    • B29B7/82—Heating or cooling
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    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
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    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
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    • B29C48/345—Extrusion nozzles comprising two or more adjacently arranged ports, for simultaneously extruding multiple strands, e.g. for pelletising
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    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/88—Thermal treatment of the stream of extruded material, e.g. cooling

Definitions

  • the present invention relates to a molten resin cooling device that exposes molten resin to air containing mist water and cools it using the heat of vaporization of the water.
  • the resin material When making resin material into pellets for molding, the resin material is melted and kneaded in an extruder, the molten resin extruded through the die hole at the tip of the extruder is cut with a cutter, and the cut resin is cooled and solidified.
  • a common method is to form it into pellets.
  • Two known methods for obtaining pellets are the strand cut method, in which the molten resin is extruded into strands through the holes of a die, and then cut with a cutter, and the hot cut method, in which the molten resin is cut with a cutter immediately after being extruded through multiple holes in the die. It is being
  • Hot-cut methods are broadly divided into air-cooled methods that cool cut resin with air and water-cooled methods that cool cut resin with water, but a new method has been proposed that cools the cut resin with a mist of water and air (See Patent Document 1).
  • a cooling medium inlet for injecting preheated water and air is provided in a casing in which a die and a cutter unit are housed, and an outlet for discharging mist together with the obtained pellets is provided below the casing. has been established.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a hot-cut type molten resin cooling device that can improve cooling efficiency.
  • the present invention a cylindrical case body whose interior forms a cooling chamber, through which cooling air, which is a mixture of mist water and air, flows from one end in the axial direction to the other end; an introduction pipe connected to one axial end of the case body and introducing the air into the cooling chamber in a tangential direction of the case body; a discharge part that discharges the water into the introduction pipe; a die disposed at one end of the case body in the axial direction and having a plurality of holes for extruding molten resin into the cooling chamber; a cutter that is disposed adjacent to the other end of the die in the axial direction and cuts the resin extruded from each hole of the die; a lead-out pipe connected to the other end in the axial direction of the case body to lead out the resin cooled and solidified by the cooling air and the air heated by the molten resin;
  • a cooling device for molten resin is provided, including a spiral guide path formed on an inner circumferential surface of the case body and
  • the molten resin extruded into the cooling chamber from each hole of the die disposed at one end in the axial direction of the case body is cut by the cutter.
  • the air mixed with the mist water in the introduction pipe is introduced into the cooling chamber from one axial end of the case body in a tangential direction thereof.
  • the cooling air introduced into the cooling chamber is guided by a spiral guide path on the inner circumferential surface of the case body, and moves in the circumferential direction while moving in the other axial direction.
  • the cut resin is moved along the guide path by the cooling air, and moves in the other axial direction while moving in the circumferential direction together with the cooling air.
  • the cut resin is cooled by the heat of vaporization when water evaporates while moving along the guide path.
  • the guide path is spiral, it is possible to form a guide path with a sufficient distance to cool the cut resin.
  • the cooling efficiency of the cut resin can be dramatically improved.
  • the resin cooled and solidified in the cooling chamber inside the case body and the air heated by the resin are led out from the lead-out pipe at the other end in the axial direction of the case body.
  • the guide path may include a partition plate of a predetermined height that is provided on the inner circumferential surface of the case body and partitions a space on the inner circumferential surface in the axial direction.
  • the guide path is formed by the partition plate and the inner peripheral surface of the case body.
  • the molten resin cooling device described above may include an adjustment discharge section that discharges the water to a predetermined position of the guide path.
  • this molten resin cooling device water is discharged into the cooling air in the guide path using the adjustment discharge part, and the water reduced by vaporization can be replenished in the middle of the guide path. This makes it possible to selectively replenish water depending on the type of resin, temperature, etc., and for example, even when the amount of heat of vaporization required for cooling is relatively large.
  • a plurality of the adjusting discharge portions may be provided at intervals in the traveling direction of the cooling air and the resin in the guide path.
  • this molten resin cooling device since a plurality of adjusting discharge parts are provided at intervals, it is possible to cope with a larger amount of vaporization heat.
  • the molten resin cooling device may include an adjustment pipe that introduces the air to a predetermined position of the guide path.
  • cooling device for molten resin relatively low-humidity air is introduced into the cooling air in the guide path using adjustment piping, and cooling becomes relatively humid due to vaporized water vapor in the guide path. It is possible to reduce the humidity of the cooling air and increase the amount of water that can be vaporized in the cooling air. This makes it possible to selectively introduce low-humidity air into the guide path depending on the type of resin, temperature, etc., even when the amount of heat of vaporization required for cooling is relatively large. can be accommodated.
  • the above molten resin cooling device It has an air circulation path including a resin cooling section including the introduction pipe, the case body, and the lead-out pipe, and an air cooling section that cools the air discharged from the lead-out pipe and supplies it to the introduction pipe.
  • an air circulation path having a fan that circulates the air in the air circulation path;
  • the water circulation mechanism may include a tank that includes the discharge section and collects water condensed in the air cooling section of the air circulation path, and a pump that sends water from the tank to the discharge section. good.
  • a refrigeration circuit including a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator disposed in the air cooling section of the air circulation path to cool the air in this order, through which a predetermined refrigerant flows,
  • the air circulation path includes an air heating section that heats the air cooled in the air cooling section before it flows into the introduction pipe
  • the refrigeration circuit may include a heat exchanger for heating air, which is provided in parallel with the condenser between the compressor and the expansion valve, and which is arranged in the air heating section of the air circulation path.
  • the air in the air cooling section is cooled by the evaporator of the refrigeration circuit, and the air in the air heating section is heated by the heat exchanger of the refrigeration circuit. That is, the air that has been cooled and dehumidified in the air cooling section is heated and its humidity is reduced before flowing into the resin cooling section. Thereby, water can be vaporized more efficiently in the resin cooling section.
  • cooling efficiency can be improved.
  • FIG. 1 is a schematic overall explanatory diagram of a molten resin cooling device showing an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic explanatory diagram showing the vicinity of a cooling chamber of a cooling device for molten resin.
  • this molten resin cooling device 1 is of a so-called hot-cut type, and includes an extruder 2 that melts and kneads input resin raw materials to form a molten resin, and an extruder 2 that is attached to the extruder 2 to melt the resin. It includes a die 3 having a plurality of holes 3a through which resin is extruded, and a cutter 4 that cuts the molten resin immediately after being extruded from each hole 3a of the die 3.
  • the extruder 2 includes a screw 2a and a motor 2b that rotationally drives the screw 2a. Further, the cutter 4 is fixed to a rotating shaft 4a rotated by a motor 4a.
  • the molten resin cooling device 1 includes a case body 5 whose interior forms a cooling chamber 5a for cooling the molten resin cut by the cutter 4.
  • the case body 5 is subjected to heat insulation treatment.
  • the case body 5 is formed in a cylindrical shape, and the die 3 is disposed at one end in the axial direction of the case body 5 (the left end in FIGS. 1 and 2), and the cooling air is a mixture of mist water and air. is flowing from one end to the other end in the axial direction.
  • the molten resin cooling device 1 also includes an introduction pipe 6 that is connected to one end in the axial direction of the case body 5 and introduces air into the cooling chamber 5a in a tangential direction of the case body 5, and an introduction pipe 6 that introduces air into the inside of the introduction pipe 6.
  • a main nozzle 7 serving as a discharge section for discharging the molten resin
  • a lead-out pipe 8 connected to the other end of the case body 5 in the axial direction to lead out the resin cooled and solidified by the cooling air and the air heated by the molten resin.
  • the lead-out pipe 8 is connected to the lower part of the case body 5 on the other end side in the axial direction.
  • the inlet pipe 6 and the outlet pipe 8 are heat-insulated.
  • the cooled and solidified resin is discharged from the outlet pipe 8 as pellets.
  • the outlet pipe 8 Although only one main nozzle 7 is shown in FIG. 1 because it overlaps with other piping parts, in this embodiment, as shown in FIG. 2, two main nozzles 7 are provided in the introduction piping 6.
  • the molten resin cooling device 1 has a spiral guide path 9 formed on the inner peripheral surface of the case body 5 to guide cooling air and the resin cut by the cutter 4. are doing.
  • the guide path 9 is provided on the inner peripheral surface of the case body 5 and has a partition plate 9a of a predetermined height that partitions a space on the inner peripheral surface in the axial direction. That is, the guide path 9 is formed by the partition plate 9a and the inner peripheral surface of the case body 5.
  • a protrusion may be integrally formed on the inner circumferential surface of the case body 5 to form the guide path 9, and the configuration of the guide path 9 can be changed arbitrarily. .
  • the molten resin cooling device 1 includes a sub-nozzle 10 as an adjusting discharge section that discharges water to a predetermined position of the guide path 9, separately from the main nozzle 7 of the introduction pipe 6.
  • a plurality of sub nozzles 10 are provided at intervals in the direction in which the cooling air and resin travel in the guide path 9 .
  • FIG. 1 has an adjustment pipe 11 for introduction.
  • the adjustment pipe 11 is provided with an adjustment nozzle 12 that discharges water into the inside.
  • two adjustment nozzles 12 are provided in the adjustment pipe 11.
  • the adjustment pipe 11 introduces air into the guide path 9 along the direction in which the cooling air and resin travel.
  • the molten resin cooling device 1 includes an air circulation mechanism 20 that circulates air, a water circulation mechanism 30 that circulates water, and a refrigeration circuit 40 that cools and heats the air and cools the water. It is equipped with.
  • the air circulation mechanism 20 includes an air circulation path 21 through which air circulates, and a fan 22 that circulates the air in the air circulation path.
  • the air circulation path 21 includes a resin cooling section 21a that cools the molten resin with air mixed with mist water, an air cooling section 21b that cools the air heated in the resin cooling section 21a, and an air cooling section 21b. It includes an air heating section 21c that heats the cooled air before it flows into the resin cooling section 21a.
  • the resin cooling section 21a includes an introduction pipe 6, an adjustment pipe 11, a case body 5, and an output pipe 8.
  • the piping portions other than the introduction piping 6, the adjustment piping 11, the case body 5, and the outlet piping 8 are also subjected to heat insulation treatment.
  • the air circulation path 21 has a branch part 21a between the air heating section 21c and the resin cooling section 21a, which branches to the introduction pipe 6 side and to the adjustment pipe 11 side.
  • the air branched to the introduction pipe 6 side and the adjustment pipe 11 side join together in the cooling chamber 5a of the case body 5.
  • the air circulation mechanism 20 includes a pellet separation mechanism 23 that is disposed in the outlet pipe 8 and separates pellets from air.
  • the air circulation mechanism 20 also includes steam and water separators 24 and 25 that separate the air flowing out from the resin cooling section 21a from water.
  • the pellet separation mechanism 23 is made of punching metal that partitions the inside of the outlet pipe 9 in the air flow direction, and the pellets separated by the pellet separation mechanism 23 are discharged to the outside through the resin discharge pipe 13. .
  • the resin discharge pipe 13 is provided with an inlet valve 13a on the outlet pipe 9 side and an outlet valve 13b on the outlet pipe 9 side. By keeping at least one of the inlet valve 13a and the outlet valve 13b closed, the air-tightness of the air circulation path 20 is maintained.
  • the air circulation path 21 includes air volume adjustment dampers 26 and 27 provided upstream of the resin cooling section 21a.
  • the air volume adjustment dampers 26 and 27 are separately provided on the downstream side of the branch portion 21a corresponding to the introduction pipe 6 and the adjustment pipe 11.
  • the water circulation mechanism 30 includes each main nozzle 7, each sub nozzle 10, and each adjustment nozzle 12 that discharge water that is mixed with air in the resin cooling section 21a of the air circulation path 21, and condenses in the air cooling section 21b of the air circulation path 21.
  • the tank 31 is subjected to heat insulation treatment.
  • the water circulation mechanism 30 has adjustment valves 10a provided upstream of each sub-nozzle 10, respectively.
  • the water circulation mechanism 30 also includes a first delivery path 34 for sending the water condensed in the air cooling section 21b to the tank 31, and a first delivery path 34 for guiding the water separated from the air in the air circulation mechanism 20 to the tank 31. It has a second delivery path 35 and a third delivery path 36 for guiding excess water from the water circulation mechanism 30 to the tank 31.
  • Each delivery path 34, 35, 36 is heat-insulated.
  • the piping portions constituting the water circulation mechanism 30 are also heat-insulated except for the respective delivery paths 34, 35, and 36.
  • the first delivery path 34 is connected to the outlet pipe 8. Further, the second delivery path 35 is connected to the installation locations of each of the steam and water separators 24 and 25 in the air circulation mechanism 20 and a condenser 42 to be described later, and merges with the first delivery path 34 upstream of the tank 31. Further, the third delivery path 36 is connected between the pump 32 and the water cooling section 33. In the present embodiment, the third delivery path 36 includes a water pressure gauge 36a that detects the water pressure between the pump 32 and the water cooling unit 33 in the water circulation mechanism 30, and a water pressure gauge 36a that opens and closes based on the water pressure detected by the water pressure gauge 36a. A regulating valve 36b is provided.
  • the main nozzle 7 is provided at a predetermined position in the air circulation path 21 of the introduction pipe 6 in the air flow direction. As shown in FIG. 2, a plurality of main nozzles 7 are provided in the introduction pipe 6 having a circular cross section at equal intervals in the circumferential direction. In this embodiment, the main nozzles 7 are provided at two locations. Further, as described above, a plurality of sub-nozzles 10 are provided in the guide path 9 in the case body 5 in the air circulation path 21 at intervals in the air circulation direction.
  • the adjustment nozzle 12 is provided at a predetermined position in the air circulation direction of the adjustment pipe 11 in the air circulation path 21. As shown in FIG. 2, a plurality of adjustment nozzles 12 are provided in the adjustment pipe 11 having a circular cross section at equal intervals in the circumferential direction. In this embodiment, two adjustment nozzles 12 are provided.
  • the water circulation mechanism 30 also includes a water storage amount control section 37 that replenishes water from the outside to the tank 31 when the amount of water stored falls below a predetermined amount.
  • the water storage amount control unit 37 is configured by a ball tap, and when the water level of the tank 31 falls below a predetermined height, water is replenished into the tank 31 from the outside through the water replenishment path 38.
  • the configuration of the water storage amount control unit 37 can be changed arbitrarily, and for example, it may include a detector that detects the amount of water stored, a replenishment valve provided in the water supply path, and a sensor that detects the amount of water stored according to the amount of storage detected by the detector. and a control section that controls the opening/closing state of the replenishment valve.
  • the refrigeration circuit 40 includes a compressor 41, a condenser 42, an expansion valve 43, and an evaporator 44 in this order, through which a predetermined refrigerant flows.
  • a predetermined refrigerant is arbitrary, for example, R32, R410A, etc. can be used.
  • the evaporator 44 is arranged in the air cooling section 21b of the air circulation path 21, and performs heat exchange between the refrigerant and the circulating air to cool the circulating air.
  • a first steam separator 24 is provided upstream of the evaporator 44 in the air circulation path 20 .
  • the condenser 42 is arranged outside the air circulation path 21 and performs heat exchange between the refrigerant and external air.
  • a first air guide path 42a is provided that guides the outside air that has been heat exchanged with the condenser 42 to the resin raw material that is introduced into the extruder 2.
  • a preheating area 2c is provided in front of the material input hopper of the extruder 2, and the outside air that has been heat exchanged with the condenser 42 is guided to the preheating area 2c.
  • the resin material can be preheated using the exhaust heat of the refrigeration circuit 40, and melting of the resin in the extruder 2 can be promoted.
  • a second air guide path 42b is provided that guides the outside air that has undergone heat exchange with the condenser 42 to the pellets discharged from the outlet pipe 8.
  • a drying area 13c is provided downstream of the outlet valve 13b of the resin discharge pipe 13, and the outside air that has undergone heat exchange with the condenser 42 is guided to the drying area 13c. Thereby, the drying of the pellets can be promoted using the exhaust heat of the refrigeration circuit 40.
  • the air guide path downstream of the condenser 42 branches into a first air guide path 42a and a first air guide path 42b.
  • the first air guide path 42a and the first air guide path 42b are provided with air volume adjustment dampers 42c and 42d, respectively, so that the air volume of the first air guide path 42a and the first air guide path 42b can be independently controlled. It is also possible to close one of the air volume adjusting dampers 42c, 42d and use only the other air guide path 42a, 42b. Note that one of the first air guide path 42a and the first air guide path 42b may be omitted, or a configuration may be adopted in which both are omitted.
  • the refrigeration circuit 40 is provided in parallel with the condenser 42 between the compressor 41 and the expansion valve 43, and is an air heating heat exchanger arranged in the air heating section 21c of the air circulation path 21. It has 45. This heat exchanger 45 heats the circulating air by exchanging heat between the refrigerant and the circulating air.
  • a second steam separator 24 is provided between the evaporator 44 and the air heating heat exchanger 45 in the air circulation path 20.
  • the refrigeration circuit 40 includes a water cooling heat exchanger 46 provided between the evaporator 44 and the compressor 41 and disposed in the water cooling section 33 of the water circulation mechanism 30.
  • This heat exchanger 46 performs heat exchange between the refrigerant and water to cool the water.
  • the molten resin cooling device 1 configured as described above, the molten resin extruded into the cooling chamber 5a from each hole 3a of the die 3 disposed at one end in the axial direction of the case body 5 is cooled by the cutter 4. disconnected. Moreover, the air mixed with the mist water in the introduction pipe 6 is introduced into the cooling chamber 5a from one end of the case body 5 in the axial direction toward the tangential direction thereof. The cooling air introduced into the cooling chamber 5a is guided by a spiral guide path 9 on the inner circumferential surface of the case body 5, and moves in the other axial direction while moving in the circumferential direction.
  • the cut resin is moved along the guide path 9 by the cooling air, and moves in the other axial direction while moving in the circumferential direction together with the cooling air. Thereby, the flow of air in the cooling chamber 5a inside the case body 5 and the movement path of the cut resin can be accurately controlled.
  • the cut resin While moving through the guide path 9, the cut resin is cooled by the heat of vaporization when water evaporates.
  • the guide path 9 since the guide path 9 has a spiral shape, the guide path 9 can be formed with a sufficient distance to cool the cut resin. Thereby, the cooling efficiency of the cut resin can be dramatically improved.
  • the resin cooled and solidified in the cooling chamber 5a in the case body 5 and the air heated by the resin are led out from the lead-out pipe 8 at the other end of the case body 5 in the axial direction.
  • the molten resin cooling device 1 of the present embodiment water is discharged into the cooling air in the guide path 9 using the sub-nozzle 10, and water reduced by vaporization is replenished in the middle of the guide path 9. can do.
  • the amount of water discharged from the sub-nozzle 10 is adjusted by an adjustment valve 10a. This makes it possible to selectively replenish water depending on the type of resin, temperature, etc., and for example, even when the amount of heat of vaporization required for cooling is relatively large.
  • relatively low-humidity air is introduced into the cooling air in the guide path 9 using the adjustment pipe 11, and the air is vaporized in the guide path 9. It is possible to reduce the humidity of cooling air that has become relatively humid due to water vapor, and to increase the amount of water that can be vaporized in the cooling air. This makes it possible to selectively introduce low-humidity air into the guide path 9 depending on the type of resin, temperature, etc., and for example, when the amount of heat of vaporization required for cooling is relatively large. can also be handled.
  • the adjustment nozzle 12 since the adjustment nozzle 12 is provided in the adjustment pipe 11, the air introduced from the adjustment pipe 11 can be impregnated with water, and the water reduced by vaporization can be replenished at the same time. . Note that if there is no need to introduce air from the adjustment pipe 11 to the guide path 9, the air volume adjustment damper 27 corresponding to the adjustment pipe 11 may be closed. Further, a regulating valve may be provided upstream of the regulating nozzle 12 to adjust the amount of water discharged from the regulating nozzle 12.
  • the air heated and humidified by the molten resin flows into the air cooling section 21b, and is cooled and dehumidified by the evaporator 44 of the refrigeration circuit 40.
  • the air cooled and dehumidified in the air cooling section 21b flows into the air heating section 21c, where it is heated by the heat exchanger 45 of the refrigeration circuit 40 and its humidity is reduced.
  • the air flowing into the resin cooling section 21a is dehumidified in the air cooling section 21b and then heated in the air heating section 21c to have a low humidity, so that the water vaporization in the resin cooling section 21a is efficiently can do well.
  • the pressure in the resin cooling section 21a can be reduced and the vaporization of water can be promoted.
  • the water vapor vaporized in the resin cooling section 21a flows into the air cooling section 21b while being included in the air.
  • a portion of the water vapor is condensed because the amount of saturated water vapor becomes small.
  • the condensed water is collected into the tank 31 through the second delivery path 35.
  • water that has not been vaporized in the resin cooling section 21a is separated from the air by the steam and water separators 24 and 25, and is collected into the tank 31 through the second delivery path 35.
  • the water in the tank 31 is sent to each main nozzle 7, each sub nozzle 10, and each adjustment nozzle 12 arranged in the resin cooling section 21a, and is used again to cool the molten resin.
  • the water cooled by the heat exchanger 46 of the refrigeration circuit 40 is supplied to the resin cooling section 21a, so that the effect of cooling the molten resin in the resin cooling section 21a is increased.
  • the molten resin cooling device 1 of this embodiment the molten resin can be cooled using the heat of vaporization of water without continuing to supply a large amount of water from the outside. Moreover, the air and water vapor used for cooling are not released into the atmosphere as they are, and the environmental load can be reduced. Furthermore, since the water storage amount control unit 28 replenishes water from the outside to the tank 31 when the amount of water stored in the tank 31 falls below a predetermined amount, the water supplied to the resin cooling section 21a is There is no shortage.
  • the steam/water separators 24 and 25 are provided at two locations, one on the upstream side of the evaporator 44 and the other between the evaporator 44 and the heat exchanger 45, but only one location is provided. It is also possible to do this. Moreover, the installation location of the steam water separator can be changed arbitrarily.
  • the pellet discharge portion is kept airtight by closing at least one of the inlet valve 13a and the outlet valve 13b of the resin discharge pipe 13.
  • the pellet discharge path It is also possible to maintain airtightness by arranging a pair of cylindrical rubber rollers horizontally in parallel so that their side surfaces are in contact with each other. In this case, when the pellet passes between the rubber rollers, each rubber roller rotates and elastically deforms to follow the shape of the pellet.
  • one adjustment pipe 11 is provided, but two or more adjustment pipes may be provided, the adjustment pipe 11 may be omitted, or the adjustment pipe 11 may be provided with one adjustment pipe 11.
  • a configuration in which the adjustment nozzle 12 is not provided can also be adopted.
  • a plurality of sub nozzles 10 are provided, but the number of sub nozzles 10 may be one, or the sub nozzles 10 may be omitted. Further, the number of main nozzles 7 can also be changed arbitrarily.
  • the heat exchanger 45 for air heating, the heat exchanger 46 for water cooling, the air guide paths 42a, 42b, etc. can also be omitted as appropriate.
  • the air cooling section 21b may be cooled by means other than the refrigeration circuit 40. Furthermore, it is possible to cool the molten resin without circulating air and water using the air circulation mechanism 20 and the water circulation mechanism 30.
  • Cooling device for molten resin Extruder 3 Dice 3a Hole 4 Cutter 5 Case body 5a Cooling chamber 6 Introduction pipe 7 Main nozzle 8 Output pipe 9 Guide path 9a Partition plate 10 Sub nozzle 11 Adjustment pipe 20 Air circulation mechanism 21 Air circulation path 21a Resin cooling section 21b Air cooling section 21c Air heating section 22 Fan 30 Water circulation mechanism 31 Tank 32 Pump 40 Refrigeration circuit 41 Compressor 42 Condenser 43 Expansion valve 44 Evaporator 45 Heat exchanger for air heating

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Abstract

冷却効率を向上させることのできるホットカット方式の溶融樹脂の冷却装置を提供する。ホットカット方式の溶融樹脂の冷却装置１において、内部が冷却室５ａをなす円筒状のケース体５と、ケース体５の軸方向一端側に接続され冷却室５ａに空気を導入する導入配管６と、導入配管６の内部へ水を吐出する吐出部７と、冷却室５ａへ溶融状態の樹脂を押し出すダイス３と、ダイス３から押し出された樹脂を切断するカッター４と、ケース体５の軸方向他端側に接続され冷却固化された樹脂及び加熱された空気を導出する導出配管８と、ケース体５の内周面上に形成され冷却用空気及びカッターにより切断された樹脂を案内する螺旋状の案内路９と、を備えた。

Description

溶融樹脂の冷却装置
　本発明は、溶融樹脂を霧状の水を含む空気に曝し、水の気化熱を利用して冷却する溶融樹脂の冷却装置に関する。
　樹脂材料を成形用のペレットにする際、押出機で樹脂材料を溶融混練した後、押出機先端のダイスの孔から押し出された溶融樹脂をカッターで切断し、切断された樹脂を冷却固化してペレットとする方法が一般的である。ペレットを得る方式として、ダイスの孔からストランド状に溶融樹脂を押し出してカッターで切断するストランドカット方式と、ダイスの複数の孔から押し出された直後の溶融樹脂をカッターで切断するホットカット方式が知られている。
　ホットカット方式では、切断された樹脂を空気で冷却する空冷方式と、水で冷却する水冷方式とに大別されるが、水と空気のミスト状態で冷却するものが新たに提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に記載の冷却装置では、ダイスとカッターユニットが収容されるケーシングに予め加熱した水と空気を注入する冷却媒体注入口を設け、ケーシング下方に得られたペレットとともにミストを排出する排出口を設けている。
特開２０１７－１９７７０３号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の溶融樹脂の冷却装置では、ケーシング内部における空気の流れ及び切断された樹脂の移動経路が全く制御されておらず、樹脂の冷却効率を改善させる余地が大いにある、
　本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、冷却効率を向上させることのできるホットカット方式の溶融樹脂の冷却装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本発明では、
　内部が冷却室をなし、霧状の水と空気が混合された冷却用空気が軸方向一端から他端へ向かって流通する円筒状のケース体と、
　前記ケース体の軸方向一端側に接続され、前記冷却室に前記ケース体の接線方向へ向かって前記空気を導入する導入配管と、
　前記導入配管の内部へ前記水を吐出する吐出部と、
　前記ケース体の前記軸方向一端に配置され、前記冷却室へ溶融状態の樹脂を押し出す複数の孔を有するダイスと、
　前記ダイスの軸方向他端側に隣接して配置され、前記ダイスの前記各孔から押し出された前記樹脂を切断するカッターと、
　前記ケース体の軸方向他端側に接続され、前記冷却用空気により冷却固化された前記樹脂及び溶融状態の前記樹脂により加熱された前記空気を導出する導出配管と、
　前記ケース体の内周面上に形成され、前記冷却用空気及び前記カッターにより切断された前記樹脂を案内する螺旋状の案内路と、を備えた溶融樹脂の冷却装置が提供される。
　この溶融樹脂の冷却装置によれば、ケース体の軸方向一端側に配置されたダイスの各孔から冷却室へ押し出された溶融状態の樹脂は、カッターにより切断される。また、導入配管内で霧状の水と混合された空気は、ケース体の軸方向一端側からその接線方向へ向かって冷却室に導入される。冷却室に導入された冷却用空気は、ケース体の内周面上の螺旋状の案内路に案内されて、周方向へ移動しつつ軸方向他方へ移動する。切断された樹脂は、冷却用空気により案内路を移動させられ、冷却用空気とともに周方向へ移動しつつ軸方向他方へ移動する。これにより、ケース体内部の冷却室における空気の流れ及び切断された樹脂の移動経路を的確に制御することができる。
　切断された樹脂は、案内路を移動中に、水が蒸発する際の気化熱により冷却される。ここで、案内路が螺旋状であることから、切断された樹脂の冷却に十分な距離の案内路を形成することができる。これにより、切断された樹脂の冷却効率を飛躍的に向上させることができる。
　ケース体内の冷却室で冷却固化された樹脂及び樹脂により加熱された空気は、ケース体の軸方向他端側の導出配管から導出される。
　上記溶融樹脂の冷却装置において、前記案内路は、前記ケース体の内周面に設けられ、当該内周面上の空間を軸方向に仕切る所定高さの仕切り板を有してもよい。
　この溶融樹脂の冷却装置によれば、案内路は、仕切り板とケース体の内周面により形成される。
　上記溶融樹脂の冷却装置において、前記案内路の所定位置へ前記水を吐出する調整吐出部を備えてもよい。
　この溶融樹脂の冷却装置によれば、調整吐出部を利用して案内路中の冷却用空気に水を吐出して、気化により減少した水を案内路の途中で補充することができる。これにより、樹脂の種類、温度等に応じて、水を選択的に補充することができ、例えば、冷却に要求される気化熱の量が比較的大きい場合であっても対応することができる。
　上記溶融樹脂の冷却装置において、前記調整吐出部は、前記案内路の前記冷却用空気及び前記樹脂の進行方向について、間隔をおいて複数設けられてもよい。
　この溶融樹脂の冷却装置によれば、調整吐出部が間隔をおいて複数設けられているので、より多くの気化熱の量に対応することができる。
　上記溶融樹脂の冷却装置において、前記案内路の所定位置へ前記空気を導入する調整配管を備えてもよい。
　この溶融樹脂の冷却装置によれば、調整配管を利用して案内路中の冷却用空気に比較的低湿な空気を導入して、案内路中で気化された水蒸気により比較的多湿となった冷却用空気の湿度を低下させ、冷却用空気中で気化可能な水の量を増大させることができる。これにより、樹脂の種類、温度等に応じて、案内路中で低湿な空気を選択的に導入することができ、例えば、冷却に要求される気化熱の量が比較的大きい場合であっても対応することができる。
　上記溶融樹脂の冷却装置において、
　前記導入配管と、前記ケース体と、前記導出配管と、を有する樹脂冷却区間及び前記導出配管から排出された空気を冷却して前記導入配管へ供給する空気冷却区間を含む空気循環路を有するとともに、前記空気循環路の空気を循環させるファンを有する空気循環路と、
　前記吐出部を含み、前記空気循環路の前記空気冷却区間で凝縮した水が回収されるタンクと、前記タンクの水を前記吐出部へ送出するポンプと、を有する水循環機構と、を備えてもよい。
　この溶融樹脂の冷却装置によれば、樹脂冷却区間には、空気冷却区間で冷却されて除湿された空気が流入しているので、水の気化が効率よく行われる。樹脂冷却区間で加熱及び加湿された空気は、空気冷却区間で冷却及び除湿された後、再び樹脂冷却区間へ流入する。従って、加熱された空気が大気へ放出されることはない。
　樹脂冷却区間で気化した水蒸気は、空気に含まれた状態で空気冷却区間へ流入する。空気冷却区間で空気が冷却されると、飽和水蒸気量が小さくなることから、水蒸気の一部が凝縮する。凝縮した水は、タンクに回収される。タンク内の水は、樹脂冷却区間に配置された吐出部へ送出され、再び樹脂の冷却に使用される。従って、気化した水蒸気が大気へ放出されることはない。
　上記溶融樹脂の冷却装置において、
　圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、前記空気循環路の前記空気冷却区間に配置され空気を冷却する蒸発器と、をこの順で有し、所定の冷媒が流通する冷凍回路を備え、
　前記空気循環路は、前記空気冷却区間で冷却された空気を前記導入配管に流入する前に加熱する空気加熱区間を含み、
　前記冷凍回路は、前記圧縮機と前記膨張弁の間に前記凝縮器と並列に設けられ、前記空気循環路の前記空気加熱区間に配置される空気加熱用の熱交換器を有してもよい。
　この溶融樹脂の冷却装置によれば、空気冷却区間の空気は冷凍回路の蒸発器により冷却され、空気加熱区間の空気は冷凍回路の熱交換器により加熱される。すなわち、空気冷却区間で冷却及び除湿された空気は、樹脂冷却区間に流入する前に加熱されて湿度が低下する。これにより、樹脂冷却区間での水の気化をより効率よく行うことができる。
　本発明の溶融樹脂の冷却装置によれば、冷却効率を向上させることができる。
本発明の一実施形態を示す溶融樹脂の冷却装置の概略全体説明図である。 溶融樹脂の冷却装置の冷却室付近を示す概略説明図である。
　図１に示すように、この溶融樹脂の冷却装置１は、いわゆるホットカット方式であり、投入された樹脂原料を溶融混錬して溶融樹脂とする押出機２と、押出機２に取り付けられ溶融樹脂が押し出される複数の孔３ａを有するダイス３と、ダイス３の各孔３ａから押し出された直後の溶融樹脂を切断するカッター４と、を備えている。押出機２は、スクリュー２ａと、スクリュー２ａを回転駆動するモータ２ｂと、を有する。また、カッター４は、モータ４ａにより回転する回転軸４ａに固定されている。
　また、溶融樹脂の冷却装置１は、内部がカッター４により切断された溶融樹脂を冷却する冷却室５ａをなすケース体５を備えている。ケース体５には、断熱処理が施されている。ケース体５は、円筒状に形成され、ダイス３がケース体５の軸方向一端（図１及び図２中、左端）に配置されるとともに、霧状の水と空気が混合された冷却用空気が軸方向一端から他端へ向かって流通している。
　また、溶融樹脂の冷却装置１は、ケース体５の軸方向一端側に接続され冷却室５ａにケース体５の接線方向へ向かって空気を導入する導入配管６と、導入配管６の内部へ水を吐出する吐出部としてのメインノズル７と、ケース体５の軸方向他端側に接続され冷却用空気により冷却固化された樹脂及び溶融樹脂により加熱された空気を導出する導出配管８と、を備えている。導出配管８は、ケース体５の軸方向他端側の下部に接続される。導入配管６及び導出配管８には、断熱処理が施されている。冷却固化された樹脂は、ペレットとして導出配管８から排出される。図１では他の配管部分と重なるため１つしか図示していないが、本実施形態においては、図２に示すように、メインノズル７は、導入配管６に２箇所設けられている。
　また、図２に示すように、溶融樹脂の冷却装置１は、ケース体５の内周面上に形成され冷却用空気及びカッター４により切断された樹脂を案内する螺旋状の案内路９を有している。本実施形態においては、案内路９は、ケース体５の内周面に設けられ、内周面上の空間を軸方向に仕切る所定高さの仕切り板９ａを有している。すなわち、案内路９は、仕切り板９ａとケース体５の内周面により形成される。尚、仕切り板９ａに代えて、例えば、ケース体５の内周面に突出部を一体的に形成して案内路９とすることもでき、案内路９の構成は任意に変更することができる。
　また、溶融樹脂の冷却装置１は、導入配管６のメインノズル７とは別個に、案内路９の所定位置へ水を吐出する調整吐出部としてのサブノズル１０を有している。本実施形態においては、サブノズル１０は、案内路９の冷却用空気及び樹脂の進行方向について、間隔をおいて複数設けられる。
　さらに、図１では他の配管部分と重なるため図示していないが、図２に示すように、溶融樹脂の冷却装置１は、導入配管６とは別個に、案内路９の所定位置へ空気を導入する調整配管１１を有している。本実施形態においては、調整配管１１には、内部へ水を吐出する調整ノズル１２が設けられている。本実施形態においては、図２に示すように、調整配管１１に調整ノズル１２は、２箇所設けられている。調整配管１１は、冷却用空気及び樹脂の進行方向に沿って、案内路９へ空気を導入する。
　また、図１に示すように、溶融樹脂の冷却装置１は、空気を循環させる空気循環機構２０と、水を循環させる水循環機構３０と、空気の冷却及び加熱並びに水の冷却を行う冷凍回路４０と、を備えている。空気循環機構２０は、空気が循環する空気循環路２１と、空気循環路の空気を循環させるファン２２と、を有する。空気循環路２１は、溶融樹脂を霧状の水が混合された空気で冷却する樹脂冷却区間２１ａと、樹脂冷却区間２１ａで加熱された空気を冷却する空気冷却区間２１ｂと、空気冷却区間２１ｂで冷却された空気を樹脂冷却区間２１ａに流入する前に加熱する空気加熱区間２１ｃと、を含んでいる。樹脂冷却区間２１ａは、導入配管６と、調整配管１１と、ケース体５と、導出配管８と、を含んで構成される。本実施形態においては、空気循環路２０は、導入配管６、調整配管１１、ケース体５及び導出配管８を除く配管部分についても、断熱処理が施されている。空気循環路２１は、空気加熱区間２１ｃと樹脂冷却区間２１ａの間に、導入配管６側へと調整配管１１側へと分岐する分岐部２１ａを有する。導入配管６側へと調整配管１１側へと分岐した空気は、ケース体５の冷却室５ａで合流する。空気循環機構２０は、導出配管８に配置され、ペレットを空気から分離するペレット分離機構２３を有する。また、空気循環機構２０は、樹脂冷却区間２１ａから流出した空気を水から分離する気水分離器２４，２５を有する。
　本実施形態においては、ペレット分離機構２３は、導出配管９の内部を空気の流通方向に仕切るパンチングメタルからなり、ペレット分離機構２３で分離されたペレットは、樹脂排出配管１３を通じて外部へ排出される。本実施形態においては、樹脂排出配管１３には、導出配管９側の入口弁１３ａと、導出配管９側の出口弁１３ｂと、が設けられる。入口弁１３ａと出口弁１３ｂの少なくとも一方を閉じた状態とすることで、空気循環路２０の気密が保たれる。
　また、本実施形態においては、空気循環路２１は、樹脂冷却区間２１ａの上流側に設けられた風量調整ダンパ２６，２７を有する。風量調整ダンパ２６，２７の開度を小さくすると、樹脂冷却区間２１ａの空気の圧力が低下する。本実施形態においては、風量調整ダンパ２６，２７は、分岐部２１ａの下流側に導入配管６と調整配管１１に対応して別個に設けられる。
　水循環機構３０は、空気循環路２１の樹脂冷却区間２１ａで空気に混合される水を吐出する各メインノズル７、各サブノズル１０及び各調整ノズル１２と、空気循環路２１の空気冷却区間２１ｂで凝縮した水が回収されるタンク３１と、タンク３１の水を各メインノズル７、各サブノズル１０及び各調整ノズル１２へ送出するポンプ３２と、メインノズル７、各サブノズル１０及び各調整ノズル１２へ送出される前に水を冷却する水冷却部３３と、を有する。タンク３１には、断熱処理が施されている。水循環機構３０は、各サブノズル１０の上流にそれぞれ設けられる調整バルブ１０ａを有する。
　また、水循環機構３０は、空気冷却区間２１ｂで凝縮した水をタンク３１へ送出するための第１送出路３４と、空気循環機構２０で空気から分離された水をタンク３１へ案内するための第２送出路３５と、水循環機構３０で余分となった水をタンク３１へ案内するための第３送出路３６と、を有している。各送出路３４，３５，３６には、断熱処理が施されている。本実施形態においては、水循環機構３０を構成する配管部分は、各送出路３４，３５，３６を除く部分についても、断熱処理が施されている。
　本実施形態においては、第１送出路３４は、導出配管８に接続されている。また、第２送出路３５は、空気循環機構２０における各気水分離器２４，２５及び後述する凝縮器４２の設置箇所に接続され、タンク３１の上流で第１送出路３４と合流する。また、第３送出路３６は、ポンプ３２と水冷却部３３との間に接続される。本実施形態においては、第３送出路３６には、水循環機構３０におけるポンプ３２と水冷却部３３との間の水圧を検出する水圧計３６ａと、水圧計３６ａで検出された水圧に基づいて開閉する調整弁３６ｂと、が設けられている。
　メインノズル７は、空気循環路２１における導入配管６の空気流通方向の所定位置に設けられる。図２に示すように、メインノズル７は、断面円形の導入配管６に、周方向に等間隔で複数個設けられる。本実施形態においては、メインノズル７は、２箇所設けられている。また、前述のように、各サブノズル１０は、空気循環路２１におけるケース体５内の案内路９に、空気流通方向について間隔をおいて複数設けられる。
　調整ノズル１２は、空気循環路２１における調整配管１１の空気流通方向の所定位置に設けられる。図２に示すように、調整ノズル１２は、断面円形の調整配管１１に、周方向に等間隔で複数個設けられる。本実施形態においては、調整ノズル１２は、２箇所設けられている。
　また、水循環機構３０は、水の貯留量が所定量を下回ったときに外部からタンク３１に水を補給する貯水量制御部３７と、を有している。本実施形態においては、貯水量制御部３７は、ボールタップにより構成され、タンク３１の水位が所定高さを下回ると、水補給路３８を通じて外部から水がタンク３１へ補給される。貯水量制御部３７の構成は任意に変更することができ、例えば、水の貯留量を検出する検出器と、水補給路に設けられた補給弁と、検出器で検出された貯留量に応じて補給弁の開閉状態を制御する制御部と、から構成することもできる。
　冷凍回路４０は、圧縮機４１と、凝縮器４２と、膨張弁４３と、蒸発器４４と、をこの順で有し、所定の冷媒が流通する。冷媒の種類は任意であるが、例えば、Ｒ３２、Ｒ４１０Ａ等を用いることができる。蒸発器４４は、空気循環路２１の空気冷却区間２１ｂに配置され、冷媒と流通空気とで熱交換を行って、流通空気を冷却する。本実施形態においては、空気循環路２０における蒸発器４４の上流側に第１の気水分離機２４が設けられている。
　また、凝縮器４２は、空気循環路２１の外部に配置され、冷媒と外部空気とで熱交換を行う。本実施形態においては、凝縮器４２と熱交換された外気を、押出機２へ投入される樹脂原料へ案内する第１導風路４２ａが設けられている。本実施形態においては、押出機２の材料投入ホッパの手前に予熱エリア２ｃが設けられ、凝縮器４２と熱交換された外気は予熱エリア２ｃへ案内される。これにより、冷凍回路４０の排熱を利用して、樹脂材料を予め加熱し、押出機２における樹脂の溶融を促進させることができる。
　また、本実施形態においては、凝縮器４２と熱交換された外気を、導出配管８から排出されたペレットへ案内する第２導風路４２ｂが設けられている。本実施形態においては、樹脂排出配管１３の出口弁１３ｂの下流に乾燥エリア１３ｃが設けられ、凝縮器４２と熱交換された外気は乾燥エリア１３ｃへ案内される。これにより、冷凍回路４０の排熱を利用して、ペレットの乾燥を促進させることができる。本実施形態においては、凝縮器４２の下流の導風路は、途中で第１導風路４２ａと第１導風路４２ｂに分岐している。第１導風路４２ａと第１導風路４２ｂには、それぞれ風量調整ダンパ４２ｃ，４２ｄが設けられ、第１導風路４２ａ及び第１導風路４２ｂの風量を独立して制御することができ、一方の風量調整ダンパ４２ｃ，４２ｄを閉じて、他方の導風路４２ａ，４２ｂのみを利用することもできる。尚、第１導風路４２ａと第１導風路４２ｂの一方を省いてもよいし、両方を省いた構成とすることもできる。
　本実施形態においては、冷凍回路４０は、圧縮機４１と膨張弁４３の間に凝縮器４２と並列に設けられ、空気循環路２１の空気加熱区間２１ｃに配置される空気加熱用の熱交換器４５を有する。この熱交換器４５は、冷媒と流通空気とで熱交換を行って、流通空気を加熱する。本実施形態においては、空気循環路２０における蒸発器４４と空気加熱用の熱交換器４５の間に、第２の気水分離機２４が設けられている。
　また、本実施形態においては、冷凍回路４０は、蒸発器４４と圧縮機４１の間に設けられ、水循環機構３０の水冷却部３３に配置される水冷却用の熱交換器４６を有する。この熱交換器４６は、冷媒と水とで熱交換を行って、水を冷却する。
　以上のように構成された溶融樹脂の冷却装置１によれば、ケース体５の軸方向一端側に配置されたダイス３の各孔３ａから冷却室５ａへ押し出された溶融樹脂は、カッター４により切断される。また、導入配管６内で霧状の水と混合された空気は、ケース体５の軸方向一端側からその接線方向へ向かって冷却室５ａに導入される。冷却室５ａに導入された冷却用空気は、ケース体５の内周面上の螺旋状の案内路９に案内されて、周方向へ移動しつつ軸方向他方へ移動する。切断された樹脂は、冷却用空気により案内路９を移動させられ、冷却用空気とともに周方向へ移動しつつ軸方向他方へ移動する。これにより、ケース体５内部の冷却室５ａにおける空気の流れ及び切断された樹脂の移動経路を的確に制御することができる。
　切断された樹脂は、案内路９を移動中に、水が蒸発する際の気化熱により冷却される。ここで、案内路９が螺旋状であることから、切断された樹脂の冷却に十分な距離の案内路９を形成することができる。これにより、切断された樹脂の冷却効率を飛躍的に向上させることができる。ケース体５内の冷却室５ａで冷却固化された樹脂及び樹脂により加熱された空気は、ケース体５の軸方向他端側の導出配管８から導出される。
　また、本実施形態の溶融樹脂の冷却装置１によれば、サブノズル１０を利用して案内路９中の冷却用空気に水を吐出して、気化により減少した水を案内路９の途中で補充することができる。サブノズル１０から吐出される水の量は、調整弁１０ａにより調整される。これにより、樹脂の種類、温度等に応じて、水を選択的に補充することができ、例えば、冷却に要求される気化熱の量が比較的大きい場合であっても対応することができる。本実施形態においては、サブノズル１０が複数設けられているので、より多くの気化熱の量に対応することができる。
　また、本実施形態の溶融樹脂の冷却装置１によれば、調整配管１１を利用して案内路９中の冷却用空気に比較的低湿な空気を導入して、案内路９中で気化された水蒸気により比較的多湿となった冷却用空気の湿度を低下させ、冷却用空気中で気化可能な水の量を増大させることができる。これにより、樹脂の種類、温度等に応じて、案内路９中で低湿な空気を選択的に導入することができ、例えば、冷却に要求される気化熱の量が比較的大きい場合であっても対応することができる。本実施形態においては、調整配管１１に調整ノズル１２が設けられているので、調整配管１１から導入される空気に水を含ませることができ、気化により減少した水の補充も同時に行うことができる。尚、調整配管１１から案内路９へ空気を導入する必要がなければ、調整配管１１に対応する風量調整ダンパ２７を閉状態とすればよい。また、調整ノズル１２の上流側に調整弁を設け、調整ノズル１２から吐出される水の量を調整するようにすることができる。
　また、本実施形態の冷却装置１によれば、溶融樹脂により加温及び加湿された空気は、空気冷却区間２１ｂへ流入し、冷凍回路４０の蒸発器４４により冷却及び除湿される。空気冷却区間２１ｂで冷却及び除湿された空気は、空気加熱区間２１ｃへ流入し、冷凍回路４０の熱交換器４５により加熱されて湿度が低下する。このように、樹脂冷却区間２１ａに流入する空気は、空気冷却区間２１ｂで除湿された後、空気加熱区間２１ｃで加熱され低湿度となっているので、樹脂冷却区間２１ａでの水の気化を効率よく行うことができる。また、風量調整ダンパ２６の開度を小さくすることで、樹脂冷却区間２１ａの圧力を低下させ、水の気化を促進させることができる。
　樹脂冷却区間２１ａで気化した水蒸気は、空気に含まれた状態で空気冷却区間２１ｂへ流入する。空気冷却区間２１ｂで空気が冷却されると、飽和水蒸気量が小さくなることから、水蒸気の一部が凝縮する。凝縮した水は、第２送出路３５を通じてタンク３１に回収される。また、樹脂冷却区間２１ａで気化しなかった水は、各気水分離器２４，２５で空気から分離され、第２送出路３５を通じてタンク３１に回収される。タンク３１内の水は、樹脂冷却区間２１ａに配置された各メインノズル７、各サブノズル１０及び各調整ノズル１２へ送出され、再び溶融樹脂の冷却に使用される。本実施形態によれば、冷凍回路４０の熱交換器４６で冷却された水が樹脂冷却区間２１ａに供給されるので、樹脂冷却区間２１ａでの溶融樹脂の冷却効果が増大している。
　このように、本実施形態の溶融樹脂の冷却装置１によれば、外部から大量の水を供給し続けることなく、水の気化熱を利用して溶融樹脂を冷却することができる。また、冷却に供された空気及び水蒸気がそのまま大気に放出されることはなく、環境負荷を軽減することができる。さらに、貯水量制御部２８により、タンク３１の水の貯留量が所定量を下回ったときに、外部からタンク３１に水が補給されるようにしたので、樹脂冷却区間２１ａに供給される水が不足することはない。
　尚、前記実施形態においては、気水分離機２４，２５を、蒸発器４４の上流側及び蒸発器４４と熱交換器４５の間の２箇所に設けたものを示したが、いずれか１箇所とすることもできる。また、気水分離器の設置場所は任意に変更することができる。
　また、前記実施形態においては、樹脂排出配管１３の入口弁１３ａ及び出口弁１３ｂの少なくとも一方を閉じることにより、ペレットの排出部分の気密を保つものを示したが、例えば、ペレットの排出経路に、一対の円柱状のゴム製ローラを、互いの側面が接触するように水平方向に平行に並べて気密を保つことも可能である。この場合、各ゴム製ローラの間をペレットが通過する際、各ゴム製ローラは回転しつつペレットの形状に追従して弾性変形する。
　また、前記実施形態においては、調整配管１１を１つ設けたものを示したが、調整配管を２つ以上設けてもよいし、調整配管１１を省略してもよい、また、調整配管１１に調整ノズル１２を設けない構成とすることもできる。
　また、前記実施形態においては、サブノズル１０を複数設けたものを示したが、サブノズル１０は１つであってもよいし、サブノズル１０を省略してもよい。また、メインノズル７の個数も任意に変更することができる。
　また、空気加熱用の熱交換器４５、水冷却用の熱交換器４６、各導風路４２ａ，４２ｂ等も、必要に応じて適宜省略することができる。さらにまた、空気冷却区間２１ｂによる空気の冷却を冷凍回路４０以外の手段で行うようにしてもよい。さらにまた、空気循環機構２０及び水循環機構３０により空気及び水を循環させずとも、溶融樹脂の冷却を行うことが可能である。
　以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
　１  溶融樹脂の冷却装置
　２  押出機
　３  ダイス
　３ａ  孔
　４  カッター
　５  ケース体
　５ａ  冷却室
　６  導入配管
　７  メインノズル
　８  導出配管
　９  案内路
　９ａ  仕切り版
　１０  サブノズル
　１１  調整配管
　２０  空気循環機構
　２１  空気循環路
　２１ａ  樹脂冷却区間
　２１ｂ  空気冷却区間
　２１ｃ  空気加熱区間
　２２  ファン
　３０  水循環機構
　３１  タンク
　３２  ポンプ
　４０  冷凍回路
　４１  圧縮機
　４２  凝縮器
　４３  膨張弁
　４４  蒸発器
　４５  空気加熱用の熱交換器

Claims (7)

  1. 　内部が冷却室をなし、霧状の水と空気が混合された冷却用空気が軸方向一端から他端へ向かって流通する円筒状のケース体と、
    　前記ケース体の軸方向一端側に接続され、前記冷却室に前記ケース体の接線方向へ向かって前記空気を導入する導入配管と、
    　前記導入配管の内部へ前記水を吐出する吐出部と、
    　前記ケース体の前記軸方向一端に配置され、前記冷却室へ溶融状態の樹脂を押し出す複数の孔を有するダイスと、
    　前記ダイスの軸方向他端側に隣接して配置され、前記ダイスの前記各孔から押し出された前記樹脂を切断するカッターと、
    　前記ケース体の軸方向他端側に接続され、前記冷却用空気により冷却固化された前記樹脂及び溶融状態の前記樹脂により加熱された前記空気を導出する導出配管と、
    　前記ケース体の内周面上に形成され、前記冷却用空気及び前記カッターにより切断された前記樹脂を案内する螺旋状の案内路と、を備えた溶融樹脂の冷却装置。
  2. 　前記案内路は、前記ケース体の内周面に設けられ、当該内周面上の空間を軸方向に仕切る所定高さの仕切り板を有する請求項１に記載の溶融樹脂の冷却装置。
  3. 　前記案内路の所定位置へ前記水を吐出する調整吐出部を備えた請求項１に記載の溶融樹脂の冷却装置。
  4. 　前記調整吐出部は、前記案内路の前記冷却用空気及び前記樹脂の進行方向について、間隔をおいて複数設けられる請求項３に記載の溶融樹脂の冷却装置。
  5. 　前記案内路の所定位置へ前記空気を導入する調整配管を備えた請求項１に記載の溶融樹脂の冷却装置。
  6. 　前記導入配管と、前記ケース体と、前記導出配管と、を有する樹脂冷却区間及び前記導出配管から排出された空気を冷却して前記導入配管へ供給する空気冷却区間を含む空気循環路を有するとともに、前記空気循環路の空気を循環させるファンを有する空気循環路と、
    　前記吐出部を含み、前記空気循環路の前記空気冷却区間で凝縮した水が回収されるタンクと、前記タンクの水を前記吐出部へ送出するポンプと、を有する水循環機構と、を備えた請求項１から５のいずれか１項に記載の溶融樹脂の冷却装置。
  7. 　圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、前記空気循環路の前記空気冷却区間に配置され空気を冷却する蒸発器と、をこの順で有し、所定の冷媒が流通する冷凍回路を備え、
    　前記空気循環路は、前記空気冷却区間で冷却された空気を前記導入配管に流入する前に加熱する空気加熱区間を含み、
    　前記冷凍回路は、前記圧縮機と前記膨張弁の間に前記凝縮器と並列に設けられ、前記空気循環路の前記空気加熱区間に配置される空気加熱用の熱交換器を有する請求項６に記載の溶融樹脂の冷却装置。
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