JPH0363485B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は成形機に供給する前に乾燥を要する合
成樹脂の乾燥方法及び乾燥装置に関する。

多くの種類の合成樹脂はその吸湿性のゆえに、
0.数％から数％の水分を含有している。合成樹脂
が成形機へ供給される段階では、通常それらの水
分が極力完全に除去されていることを要する。こ
の目的を達成するために通常いわゆる「ホツパド
ライヤ」が用いられている。これは通常下端が円
錐形で、その上にＬ／Ｄがやや大な円筒が接合さ
れたホツパ（以下、ドライホツパ）中に一定量の
合成樹脂を滞留せしめ、その下方より一定温度の
高温空気または高温除湿空気を吹込み、乾燥合成
樹脂が成形機からの要求に応じてドライホツパ下
端から連続的または断続的に出て行き等量の含水
合成樹脂がドライホツパ上端に供給されるという
装置である。ホツパドライヤには上記ドライホツ
パの他に該高温または高温除湿空気を発生する部
分が所属している。合成樹脂は種類により一定温
度下でも平衡含水率が異り、ある種類は高温空気
で充分乾燥されうるが、高温除湿空気による乾燥
が有利ないし不可欠な種類もある。例えばポリア
ミドやポリエチレンテレフタレートが最後のケー
スに該当する。詳述すれば、本発明は合成樹脂乾
燥用の高温空気を発生するための方法及び装置
（以下、高温除湿空気発生方法及び装置）に関す
る。

高温除湿空気による乾燥の場合ドライホツパは
外気に対して密閉され、その上からの排出空気は
高温除湿空気発生装置に戻り、そこで除湿剤によ
つて再び除湿、出口ヒータにより加熱された上で
高温除湿空気として再びドライホツパへ供給され
る。外気の流入は除湿剤の負荷を著しく増すた
め、この間は外気に対して密閉系に保たれる。高
温除湿空気発生装置への戻り空気は上記リサイク
ル空気であるため常温よりやや高温であり、従つ
て高温での除湿特性が優れることで特徴ある合成
ゼオライトが除湿剤として好んで用いられる。以
下、除湿剤が合成ゼオライトであるとして説明す
る。空気温度は通常、高温除湿空気装置の出口で
70〜160℃、戻りが30〜70℃程度である。合成ゼ
オライトにより乾燥気体を得る一般的な公知技術
と同様、除湿剤を充填した吸着塔が用いられ、一
定時間の吸着サイクル後、該吸着塔は250〜300℃
程度の高温空気を通過せしめて水を脱着するとこ
ろのいわゆる脱着サイクルに切替えられる。脱着
には通常外気が用いられ、外気が脱着空気のブロ
ワとヒータを経由して供給され、吸着塔を通過し
大気に放出される。その内部の除湿剤はその間次
第に脱着用高温空気温度近くまで昇温され、その
過程で水分を脱着する。脱着が充分に達成された
後、脱着空気用ヒータが遮断され、低温の空気が
続いて供給されて除湿剤が充分な吸着能力をもつ
温度まで冷却されるところのいわゆる冷却サイク
ルに入る。脱着及び冷却のサイクルをあわせて以
下再生サイクルと呼ぶ。再生サイクル中も合成樹
脂乾燥のために高温除湿空気の発生は続行されな
ければならないから少くとも２本の吸着塔で吸着
サイクル／脱着サイクルと交互に切替えられて運
転される。

上記のごとく合成樹脂乾燥用の高温除湿空気発
生装置は複数の除湿剤充填吸着塔を吸着／再生サ
イクルに切替えてなる「一般的な除湿気体発生装
置」に、該発生装置の出口に気体を一定温度に制
御・昇温するための出口ヒータを追加することに
より構成される内容のものにすぎない。従つて技
術面からだけ云えば公知技術・部品を組合せれば
装置は構成できる。しかし抽象論を離れて当業者
の立場で具体的な問題として検討を進めるとき、
量産商品として、商業要件を整えかつ技術的にも
充分満足な装置を得ることの難しさを認識するに
至る。問題の第１は製造コスト、第２は寸法制限
である。

「一般的な除湿気体発生装置」は各サイクルの
切替え運転のために通常多数の自動弁その他複雑
な構成部材を含んでいる。処理ガス流量の膨大
な、他分野向け除湿気体発生装置の場合、上記設
備に伴う投資額は概して問題にならない。ところ
が本発明の目的分野である合成樹脂乾燥の場合に
は、１装置当りの工業規模が極めて小さいのが通
例である。従つてそれに応じた少額の装置コスト
しか許容されないという顕著な特殊性があること
に注目する必要がある。例えばナイロン等のエン
ジニアリング・プラスチツクスの射出成形では１
ライン当りの処理量が５Kg／時以下である場合が
圧倒的に多い。処理量100〜150Kg／時クラスの乾
燥装置はむしろ稀である。この様に合成樹脂乾燥
用の高温除湿空気発生装置の設計ではコスト面か
らの圧迫が大きく、満足な設計を行なうことには
本来無理がある。「一般的な除湿気体発生装置」
では複数の吸着塔に対して各サイクル（吸着／脱
着／冷却サイクル）の切替運転を行なうための自
動弁及び配管、制御等が設備コスト中かなりの部
分をしめる。そのため、従来の合成樹脂乾燥用の
高温除湿空気発生装置では、合成ゼオライトを理
想的に使う上での基本的な技術条件（以下、「合
成ゼオライト使用上の原則」と云う）をいくつか
無視することにより自動弁を簡略化して装置コス
トを許容範囲内に収めるという方向がとられてい
る。

上記は充分な充填量をもたせた複数の吸着塔を
固定して設置し、各種自動弁が各サイクルに相当
した稼動をする最も一般的な公知実施態様を想定
して先ず説明した。他の特殊な公知実施態様では
複数の吸着塔を１回転軸から等間隔に配置・結合
し、該回転軸に垂直な２つの平面に各吸着塔の空
気入口出口を一致せしめ、かつ該２つの平面に各
サイクル（吸着、脱着及び冷却）の配管端を一致
せしめ、吸着塔集団を該回転軸を中心として極低
速で回転させることにより切替弁の役割を果たさ
せている。すなわち弁が稼動する代りとして吸着
塔を移動させて自動弁の簡略化をはかつている。
この方法によつた実際の商品の場合でも合成ゼオ
ライト使用上の原則がいくつか無視されているこ
とに関しては前記と同様であるが、空調分野の空
気脱湿装置として古くから公知であつた該分法を
合成樹脂の乾燥に応用することは次のような不利
が基本的にある。第１に、吸着塔が可動部分とな
るので大型装置ではコスト高になる。ある一定の
除湿能力（水分Kg／時）に対しても脱着塔を極力
小型化せざるを得ない。このことは吸着／再生の
サイクル時間をその分だけ短縮することに相当す
る。合成ゼオライトを用いた本格的な吸着塔で
は、通常、数時間以上をサイクル時間としている
が、該方法では約１時間か、時としてはそれ以下
をサイクル時間としている。合成樹脂の乾燥に必
要な低露点（例えば−40〜−60℃）の空気を真に
得るためには、毎回の再生時に合成ゼオライトを
極めて高い温度の空気（例えば280〜300℃）で加
熱しなければならないから、サイクル頻度が高す
ぎると合成ゼオライトの吸着能力低下が早く、合
成ゼオライトの交換時期が現実にそぐわない程早
まる。また、多数の可動式吸着塔内の合成ゼオラ
イトの交換作業は固定塔の場合ほど容易ではな
い。なぜなら各吸着塔の空気入口、出口すなわち
両端には弁に代る配管が密着されているからであ
る。

第２の不利は弁に代る配管の密着をリークなし
で達成することが必ずしも容易でない点である。
特に大型化と共に困難は増す。リークは結果的に
系外の湿り空気を系内へ必ず引き込むので、発生
する除湿空気の露点の悪化ならびに除湿剤への負
荷の増加につながる。

空調分野では除湿空気の露点に対する要求度が
低い。そのため、大容量の回転式吸着床も次の２
面から救われているのである。第１に極低露点が
要求されないため脱着用加熱にはさ程の高温を要
さず、通常150℃以下での脱着が多い。このよう
にきびしい温度まで昇温されないため除湿剤が長
年使える。第２に、製品脱湿空気の露点仕様が甘
いため、可動接面のリークも問題ではない。

合成樹脂乾燥の分野における上述のごとき各種
従来装置に関する合成ゼオライト使用上の原則の
割愛の第１は脱着サイクルの際の高温空気の供給
方向が脱着サイクルの方向（以下、「順方向」、こ
の反対を「逆方向」と云う）と同じで済ませてい
ることである。合成ゼオライト使用上の原則では
吸着、脱着、冷却の気流方向が夫々順方向、逆方
向、順方向であるべきだ、とされている。この根
拠は次の通りである。全吸着サイクル期間にわた
つて出口空気に所定の露点（例えば−40〜−60
℃）空気を保証することが装置への要請である
が、吸着塔の一般技術知識通り再生完了時の吸着
剤の許容含有水分は、順方向に見た場合に入口で
高くてよく。出口で極力低くなつていることが望
ましい。再生の加熱を逆方向で行なうのはこれを
得ることを目的としている。順方向で脱着を行な
つても塔全体が加熱空気と同一温度に達するまで
加熱を続ければ問題はないと考えられがちだが、
加熱用空気と除湿剤との温度差（△Ｔ）があつて
こそ除湿剤は昇温されるわけであるから、このこ
とは理論的には無限の加熱時間を意味するし、現
実的には能率が悪い。要約すれば、エネルギ的、
時間的に効率のよい脱着が「逆方向」なのであ
る。しかしこれを達成する弁回路は複雑すぎて実
現にはコスト上の問題があり、本発明の分野では
殆んど割愛されている。

合成ゼオライト使用上の原則割愛の第２は脱着
加熱後の吸着剤の冷却を脱湿空気で行なうことの
割愛である。大気を吹き込んで冷却を行なえば弁
構造をはじめとする各部構造は簡単になるが、重
大な不利益が生ずる。大気は湿度が高く、夏期に
は（33ｇ）／（立法米空気）の水分にも及ぶ。冷
却サイクルに脱湿空気を用いる場合と大気を用い
る場合とを比較すると、同一の脱着能力の装置を
構成するには後者は前者の約倍の合成ゼオライト
の充填量を必要とする。この事実は、後者で導入
される大気中の水分が冷却サイクル中に吸着さ
れ、吸着サイクル以前に吸着能力のかなりの部分
が失われてしまうことと、その吸着により合成ゼ
オライト特有の極めて大きい吸着潜熱が発生し、
冷却に逆効果を与えることの２現象に基いてい
る。合成ゼオライト量が倍加することは脱着用加
熱エネルギもその分だけ増すことを意味してい
る。

合成ゼオライトの使用方法に関する第３の理想
は次の点で、これは大工業プラントですら実施さ
れている例は少い。脱着サイクルでは合成ゼオラ
イト及びその容器などを前記高温空気の温度近く
まで加熱し、これを冷却しているところから、か
なりの熱エネルギ損失が発生する。この損失は繰
返し利用の吸着剤を用いたことに伴なう不可避な
ものである。そのため、高温除湿空気による合成
樹脂の乾燥は単なる高温空気による場合の約倍の
熱エネルギ（一般的には電力）を従来装置では必
要としている。脱着サイクルの終りで吸着塔など
の有する顕熱を回収し有効利用することが、第３
の、最後の理想である。

本発明の課題は充分な量の吸着剤を利用しやす
い固定式吸着塔を用い、サイクル切替のために必
要な自動弁及び配管系が著しく簡単化されていな
がらも、なおかつ除湿剤使用上理想的な上に列記
の３条件を満たした合成樹脂乾燥用の高温空気発
生方法及び装置を構成することにある。本発明で
満たそうとする除湿剤使用上の理想的な３条件を
下記に要約しておく： (1) 脱着サイクルを逆方向、冷却サイクルを順方
向の気流方向で行なう。

(2) 冷却サイクル用空気として大気でなく除湿空
気を用いる。

(3) 脱着サイクルの終りで吸着塔などが有する顕
熱を回収、有効利用する。

本発明によれば、前記発明の課題は、下記に詳
述する構成に従う特許請求の範囲記載の方法及び
装置により達成される。

比較のため、第１図に２吸着塔による公知技術
の典型的なものを示した。図中、１は参考線で、
ドライホツパ部分を囲んでいる。２はドライホツ
パ、３は乾燥される合成樹脂のペレツトである。
参考線１の外側が本発明の対象部分すなわち高温
除湿空気発生装置である。７，８が吸着塔で夫々
除湿剤９，１０を有し、また脱着用ヒータ１１，
１２を内蔵している。矢印１６は合成樹脂乾燥用
の除湿空気の流れを示す。ドライホツパ２から戻
る除湿空気はフイルタ４で除塵され除湿空気用ブ
ロワ５で昇圧され、自動弁１４、このサイクルで
は発熱していない脱着用ヒータ１１、除湿剤９、
自動弁１６、及び除湿空気用ヒータ１３を経由し
てドライホツパへ入る。

一方、他の吸着塔８は同時期には次のような再
生サイクルにある。矢印１７は再生サイクルで流
れる大気の方向を示す。再生ブロワ６により送り
込まれた大気は自動弁１４、このサイクルで通
電・発熱している脱着用ヒータ１２、除湿剤１０
及び自動弁１６を経由して大気へ放出される。一
定時間後、脱着用ヒータ１２の通電が遮断され、
それ以外は上記のまま運転が続行されることによ
り、冷却サイクルが達成される。脱着／冷却サイ
クルの完了後、自動弁１４及び１５が夫々１４′，
１５′で示した位置へ回転、停止し、吸着塔７が
再生サイクルへ、吸着塔８が吸着サイクルへと切
替えられる。

上記の典型的公知例では、自動弁１４，１５の
起用で装置の簡略化に成功しているが、脱着用空
気流は順方向で、冷却用気体は大気（湿り空気）
を利用しており、脱着最後の吸着塔の顕熱の回収
は行なわれていないことが判る。第１図の公知例
で、本発明のために意識しておくべき１点は脱着
用ヒータの数と配置である。除湿空気用ヒータの
出口温度は通常最高120℃、稀に160℃程度であ
り、技術的問題はまずないのに比べ、脱着空気用
ヒータへの要請は吸着剤入口で250〜300℃を得る
ことであるため技術的に難しい。すなわち吸着塔
からの距離を大きくすると熱ロスが直ちに大きく
問題化し、また高温用ヒータであるため風量の割
に出力が大きく電熱エレメントの損耗が問題化し
やすく、またヒータと吸着塔の間に自動弁を入れ
ることにも温度的に不利益がある。このような理
由から第１図の公知例では、どちらか１個のみが
通電される脱着用ヒータであるが、該ヒータ出口
以降の距離と分岐弁をさけるために各々の吸着塔
に脱着専用のヒータを各１設けている。該分野で
経験すればこの事が無駄でなく、むしろ良策であ
つたことが納得できる。従来装置はその構成にあ
たり、上記の通りの脱着用ヒータの特質、技術的
難しさにかなり影響されていた。

典型的な上記公知技術と対比すれば、本発明の
課題はかなりの複雑化とコストアツプを予想させ
る。ところが合成樹脂乾燥用の高温除湿空気発生
装置が置かれている特殊な条件を根本的に見直
し、生かすことのできる特質に着目してこれと各
課題との結びつけを個々的でなく総合的、有機的
に行なう工夫をし、究明を進めたところ、予想で
きなかつた簡単な方法及び装置に到達することが
できた。

発明の糸口として重要であつた着目点を以下に
列記する。

(a) 脱着用ヒータに関する先記の技術的難しさは
正視する必要がある。

(b) 他分野向けの一般的な除湿装置ではヒータと
して脱着用のもののみを必要としているが、該
装置にはその他の除湿後の空気を昇温するため
のヒータが必ず存在する。

(c) 「高温除湿空気」による合成樹脂の乾燥は
「高温空気」による場合の凡そ２倍の熱エネル
ギを要する。すなわち、上の(b)項の両目的のヒ
ータ能力が近似している。従つて脱着サイクル
完了後の余熱を回収すれば除湿後の空気を昇温
するためのエネルギ節減が比較的良いマツチン
グで行なえる。

(d) 他分野向けの一般的な除湿装置と異なり、該
装置では除湿空気が循環される。

(e) 自動弁（自動開閉機構）の数が多くなつた場
合でも、複数の自動弁の動きに整合性をもたせ
ることができれば、少なくとも弁の駆動機構の
共通化が可能である。また弁本体の一体化もで
きる。

考究の結果到達した本発明の構成を以下に説明
する。

第２図は本発明の１実施例の系統図で、自動開
閉機構（以下、自動弁）の必要個所、空気通路及
び主な構成部品を示す。図中２１，２２，２３，
２４は片系列（以下、系列２０）用の自動弁、２
５はヒータ、２６は吸着塔、２７は除湿剤であ
る。他方の系列（以下、系列３０）に対しても同
様に自動弁３１，３２，３３，３４、ヒータ３
５、吸着塔３６及び除湿剤３７を設ける。両系列
に共通な部分として除湿空気用ブロワ４１、脱着
空気用ブロワ４２、大気入口４３、脱着空気出口
４４、高温除湿空気の温度を制御するための温度
センサ４５、除湿空気戻り口４６、高温除湿空気
供給口４７を設ける。除湿空気供給口４７及び除
湿空気戻り口４６は夫々、図示されていないドラ
イポツトの乾燥空気入口及び排出口に至るホース
が接続されるためのものである。第２図を運転状
態で示したものが第３，４，５図である。サイク
ル切替えはその順で進む。第３〜５図共に自動弁
の白丸は全開、黒丸は全閉状態を示す。

第３図は系列２０が吸着サイクル中、系列３０
が脱着サイクル中の運転状態を示す。ドライポツ
ト上部から排出された除湿空気は除湿空気用ブロ
ワ４１により吸引・昇圧され自動弁２１を通り、
系列２０側に入り、吸着塔２６、ヒータ２５、自
動弁２３を経由して、温度センサ４５に接した上
で高温除湿空気供給口４７から出て行く。この間
の系列２０側の役割は合成樹脂から水分を奪つて
来るがためにその分だけ露点の上昇した戻りの除
湿空気を吸着塔２６で例えば−40℃〜−70℃の低
露点まで除湿し、ヒータ２５で所定温度まで加
熱・昇温したうえ、高温除湿空気供給口４７から
排出することである。この間、ヒータ２５は除湿
空気加熱用であり、ヒータの熱出力を温度センサ
４５の感知温度に基づいて制御することにより一
定温度の高温除湿空気として排出できる。

上記系列２０側の吸着サイクルは第４図におい
ても同様に続行される。系列２０の吸着サイクル
と同一ないしはそれより短い時間内で系列３０は
脱着及び冷却サイクルを完了しなければならな
い。30系列について第３図が脱着サイクル、第４
図が冷却サイクル中の運転状態を示している。第
３図の系列３０では脱着空気用ブロワ４２が大気
入口４３より吸引・昇圧した大気を自動弁３４、
ヒータ３５、吸着塔３６及び自動弁３２、脱着空
気出口４４の経路で通過・排出せしめる。この
間、ヒータ３５は脱着空気加熱用であり、常温の
大気を例えば250℃〜300℃の高温にする役割を果
す。ヒータ３５（ヒータ２５も同様）は先記技術
上の要件通り吸着塔３６に直接的にないしは極力
短い通路をもつて接続してあるため熱ロスの問題
はなく、ヒータ３５の出力熱量のほとんど全てが
吸着塔に供給される。本発明の課題は一つである
「逆方向の脱着」が上記で達成されている。温度
センサ４５からの温度信号を感知して働く、図示
されていない温度制御器は吸着サイクル用である
ため、該温度制御器は第３，４図の期間中はヒー
タ２５の出力制御に使われており、ヒータ３５か
らは切離されている。吸着サイクルではヒータは
30℃〜70℃程度の除湿空気を80℃〜160℃に昇温
すればよいが、吸着サイクルでは常温の大気を
250℃〜300℃に昇温する必要がある。しかし前者
ではヒータ出口空気温度を精密よく制御する必要
があるのに対し後者は単なる脱着目的であるか
ら、温度精度の許容範囲ははるかに広い。従つて
本発明においてもほとんど全ての公知技術同様、
脱着空気の加熱ではヒータ３５を全能力（すなわ
ち定格）出力させ、空気がヒータ３５の出口で所
定の温度近辺を示す程度に脱着空気用ブロワ４２
の吸引側または吐出側を手動弁等で絞つておくこ
とで通常目的は達せられる。

第３図の系列３０の脱着サイクルの終了時点
は、例えば脱着空気出口４４に設けた図示されて
いない温度センサが一定の高温に達した時として
もよく、ないしは大半の公知技術同様タイマによ
る単なる脱着サイクル時間経過の検知できめても
よい。脱着サイクル終了後、系列３０に関しては
脱着空気用ブロワ４２の停止及び系列３０側の自
動弁３１，３２，３３，３４の動作を伴う第４図
（冷却サイクル）への切替えが起こる。

第４図の系列３０は冷却サイクルの運転状態を
示す。自動弁３２，３４は全閉される。自動弁３
１，３３の記号は極くわずかに開いた状態を表わ
している。該微小開度をもつて系列３０側にも吸
着サイクルと同一の経路が形成される。従つて該
微小開度に相当した量のバイパスが系列２０の除
湿サイクル空気流に対して発生し、系列２０側の
空気流量はその分だけ減少する。該バイパス流に
より脱着後の高温の吸着塔３６及びヒータ３５が
冷却され、換言すれば脱着後の顕熱がプロセス空
気により回収される。前述の通り温度センサ４５
の位置での空気温度を一定にするようヒータ２５
の熱出力が制御されているから、系列２０の主流
と比べて流量的にはるかに少ないが、かなり高温
のバイパス空気と主流とが合流するため、温度制
御器はバイパス空気が持込んだ熱エネルギだけ少
なく出力するようヒータ２５を制御する。以上の
方法を冷却サイクルに対して採ることにより、本
発明の第２及び第３の課題、すなわち「脱着空気
を用いての冷却サイクル」及び「脱着サイクル後
に吸着塔などが有する顕熱の回収、有効利用」が
総合的、有機的に達成された。

上記の冷却サイクル方法にはばく然と考える段
階では２つの技術的疑問が浮ぶ。その１は未だ高
温の吸着塔３６に吸着サイクルをバイパスさせる
ことにより必要な低露点の高温除湿空気が得られ
ないのではないか、との疑問である。その２はバ
イパスの特に初期には著しい高温での排出が予想
される所のバイパス流と主流とを合流した場合、
ヒータ２５の出力を完全に遮断してもなお合流温
度が設定値（所定の高温除湿空気温度）を著しく
超してしまうのではないか、との疑問である。発
明者はこれらの疑問につき技術計算で解明すると
共に、その結論を工業規模の実験装置によつて確
認し、設計条件が適正ならば実用上の問題が全く
ないことを確認した。むしろ、合成ゼオライトの
使用上の原則に関して装置全体にしつかりした構
成がとられていること及び「除湿空気による冷
却」により除湿剤が２倍量の能力を発揮すること
の２点が重なり、総合的には非常に優れたグレー
ドの除湿空気を供給でき、高性能でかつ安定した
合成樹脂乾燥能力が賦与されることが立証され
た。

第４図の状態で運転を続行し、吸着塔出口が例
えば120〜80℃程度となつた時点で冷却サイクル
を終える。冷却サイクルの終結点の決定は該温度
を検知・制御することによつてもよく、また冷却
サイクルタイマによる時間制御によつてもよい。
冷却サイクル終結後自動弁３１，３３が全開し、
系列３０が吸着サイクルに入る。系列２０では自
動弁２１，２２，２３，２４の夫々の開閉状態を
逆転すると共に脱着空気用ブロワ４２が始動さ
れ、脱着サイクルに入る。この状態が第５図であ
る。第５図より以降は系列２０、系列３０を反対
にした状態で第３〜５図と同じ運転に入る。以上
の完了が１サイクル運転である。それ以降、同様
に繰り返される。

上記に説明した本発明の１実施例は先記の各
「着目点」の内(a)〜(d)を利用したものであるが、
構成作業の途中において着目点(e)すなわち「自動
弁の動きの整合性」を満足することを重要条件と
して加え、完成したものである。最後にこの点を
説明する。

まず弁本体構造の簡単化と数の削減につき記
す。自動弁２１と２２を１組合せとして第３〜５
図の各図を見ると、１つの図中では必ずお互いに
白・黒が逆になつている。これは自動弁２１，２
２が１個の３方弁でよいことを示す。自動弁２
３，２４についても同様である。系列３０では第
３図、第５図については同様で、第４図が変則的
である。しかし、例えば２種方向への全開ポジシ
ヨンの中間に該２種方向共に対して全閉となる構
造の３方弁を使用すれば、第４図は３方弁２個が
夫々３１，３３の開ポジシヨンへ入り始めた所で
停止しているにすぎない。従つて各系列が夫々２
個の３方弁で構成しうる。

次に整合性につき記す。１系列の中の２個の３
方弁の動きは同時点には同方向、同回転角でよ
く、すなわち整合性がある。従つて１系列内の２
個の３方弁は１個の駆動機構で駆動できる。この
事を更に利用すれば、１系列内の２個の３方弁を
組み合わせて１つの弁本体構造とすることもでき
る。

第１図の典型的公知技術と比べ、自動弁の構成
をさほど複雑化することはなく、合成ゼオライト
使用技術上の全理想をかくして達成し得た。

実施例 １ 本発明の１実施態様を第６図で説明する。図中
２１Ａ，２２Ａ，２３Ａ，２４Ａ，３１Ａ，３２
Ａ，３３Ａ及び３４Ａは、夫々それらからＡを除
いた番号で第２図に示されていた自動弁が開閉し
ていた通路を示す。第２図と同一の部分はヒータ
２５及び３５、吸着塔２６及び３６、除湿剤２７
及び３７、除湿空気用ブロワ４１、脱着空気用ブ
ロワ４２、大気入口４３、脱着空気出口４４、温
度センサ４５、除湿空気戻り口４６、高温除湿空
気供給口４７である。第２図からの変更ないし追
加部分は４０が手動弁、４３Ａ及び４８がフイル
タ、４９が温度センサ、５１，５２，６１及び６
２が３方弁、５３及び６３がポジシヨンセンサ、
５４及び６４がギヤードモータである。以下、本
実施例につき系統図第２〜５図の説明と重複しな
い内容のみを説明する。

ヒータ２５，３５は電力ヒータである。吸着塔
２６，３６は順方向がアツプフロー（up flow）
の通常技術による除湿剤充填塔で、除湿剤は合成
ゼオライトである。温度センサ５５，６５に温度
指示計を接続することにより２つの運転条件が監
視できる。その１は脱着サイクルにあるヒータ２
５又は３５のヒータ出口空気温度で、適温になる
ための制御は手動弁４０の絞り加減による空気流
量調節で達せられる。その２は冷却サイクルにあ
る吸着塔２６又は３６の吸着塔出口空気温度の推
移で、冷却サイクルの時間長さすなわち冷却サイ
クル用タイマへ手動で設定する時間の決定要素と
なる。温度センサ４９は脱着空気出口温度のため
のもので、所定の脱着終了温度到達時に信号を出
す温度スイツチをこれに接続しておき、該信号で
脱着サイクルが終了するよう制御される。

系列２０側の２個の３方弁５１，５２は１個の
駆動機構すなわちギヤードモード５４に連結・駆
動される。ポジシヨンセンサ５３はマイクロスイ
ツチを利用しており、該３方弁の各機能位置（以
下、ポジシヨン）でそれを示す信号を出す。各ポ
ジシヨンとは通路２２Ａ及び２４Ａ方向の全開、
通路２１Ａ及び２３Ａ方向の全開、通路２１Ａ及
び２３Ａ方向の微小開ならびに全方向への全閉の
４ポジシヨンである。該３方弁を各サイクルに該
当するポジシヨンまで動かし停止させることは、
図示されていないコントローラがポジシヨンセン
サ５３の信号を受け、ギヤードモード５４を始動
し、該当ポジシヨンの信号受信で停止させること
で達成される。系列３０側についても上と同様で
ある。

一般に除湿空気流量は合成樹脂の昇温に要する
熱量、すなわち合成樹脂の時間当り処理量とその
入口出口温度差により凡そ決定される。合成ゼオ
ライトの量は吸着サイクル・タイム長と合成樹脂
よりもたらされる時間当りの水量により決定され
る。上記２項目は装置の系統図さえ与えられれ
ば、常套の技術手段で計算導出されるものであ
る。ヒータ２５，３５の必要能力は吸着サイクル
での使用（除湿空気加熱）に対しては、上記除湿
空気流量と高温除湿空気の必要最高温度から算出
され、脱着サイクルでの使用に対しては脱着サイ
クルタイム長と合成ゼオライトの量から算出され
る。ドライホツパ入口での合成樹脂含水率が1.0
％の典型的な場合を例にとれば、ヒータの必要能
力は後者が前者を若干上回る。従つて、本実施例
のごとく、ヒータ２５，３５は除湿空気加熱と脱
着用空気加熱に有利に兼用され得る。本実施例で
は吸着サイクルを１時間、従つて再生（脱着、冷
却）の最大サイクルを１時間とし、通常、脱着サ
イクルを25〜35分間、冷却を約15分間で終了する
ことができた。すなわち１サイクル時間を２時間
とする装置を構成した。この時、脱着後の吸着塔
の残熱回収による高温除湿空気の加熱は、温度セ
ンサ４５の位置で殆んど無視し得る範囲にとどま
つた。高温除湿空気の露点到達性能は次の如くで
あつた。合成樹脂よりもたらされる時間当り水量
が設計最大値の場合でも、冷却サイクルが行なわ
れている時以外、高温除湿空気は−50℃以下の露
点を示し、冷却サイクルが行なわれている時にも
比較的短時間のみ最悪の露点−15℃〜−16℃を示
すに過ぎなかつた。上記露点性能は全ての合成樹
脂の乾燥目的に充分なものである。

３方弁５１，５２，６１及び６２の各々には先
記の通り「全方向への全閉ポジシヨン」が備えら
れているため、再生サイクルが吸着サイクルより
短時間で終了した場合や装置全体の運転休止期間
に吸着塔の入口出口を閉鎖するよう制御回路を構
成することもできる。

上記は各系列を３方弁２個で構成した実施例を
説明したが、該３方弁２個を１つの弁本体に構成
し、１つのギヤードモータにより駆動する別の実
施例に使用できる弁の１実施例につき以下に説明
する。

実施例 ２ 本発明を構成できる自動弁の１実施態様を第７
〜１１図で説明する。第７図は駆動部と一体化さ
れた自動弁を回転軸方向に分解した図である。第
７図中、５４はギヤードモータ、５３はポジシヨ
ンセンサ、７０は弁本体である。ポジシヨンセン
サ５３は前記４ポジシヨンに対応した位置にドツ
グ（dog）を有するプレート７６、該ポジシヨン
夫々用のマイクロスイツチ７７Ａ，７７Ｂ，７７
Ｃ及び７７Ｄから成る。弁本体７０は固定デイス
ク７１及び回転デイスク７２から成る。回転デイ
スク７２、プレート７６及びギヤードモータ５４
の出力軸はシヤフト７５で連結される。弁本体７
０は３方弁２個の機能を有するため、固定デイス
ク７１には６個の貫通孔２１Ｂ，２２Ｂ，２３
Ｂ，２４Ｂ，２５Ｂ及び２６Ｂがあり、回転デイ
スク７２と反対の側で夫々通路２１Ａ，２２Ａ，
２３Ａ，２４Ａ、ヒータ２５、吸着塔２６へ配管
するためのノズルとなつている。回転デイスク７
２にはエルボ（elbow）７３及び７４があり、こ
れらは夫々前記貫通孔のいずれか２個上にまたが
つて当該の通路を形成する。本自動弁の組立状態
ではマイクロスイツチ７７Ａ／７７Ｄとプレート
７６、回転デイスク７２と固定デイスク７１は密
接している。

第８〜１１図は本自動弁の機能説明図で、前記
４ポジシヨンにおける各貫通孔と各エルボの相対
位置関係を示す。第８図は吸着サイクル、第９図
は脱着サイクル、第１０図は冷却サイクル、第１
１図は全方向への全閉ポジシヨンを示す。第１０
図は円孔がわずかに重なることによつて微小開度
を形成しているが、例えば貫通孔２１Ｂのエルボ
７４側に小型の長方形切かきを設けるなど制御弁
の常套手段を付加して少流量に対する制御性を向
上させることもできる。本実施例の弁本体と同様
の原理を用い、貫通孔とエルボの数を夫々半減し
て小型化した３方弁２個で本発明の吸着塔１系列
を構成することもできる。

本発明の特徴の本質を生かして変形した実施態
様の幾つかを以下に系統図で説明する。なお第２
〜６図の説明と重複していない内容のみを説明す
る。

実施例 ３ 第１２図に示す。第２〜１１図の実施例では冷
却サイクル用の除湿空気バイパス流を適量で得る
ために、第２図中に２１，２３あるいは３１，３
３で示した開閉機構に相当する自動弁のうち夫々
少くとも１個、例えば２１及び３１に微小開口で
きる機能を必要とした。本実施例では別の自動調
節弁５６，６６を追加し、これらに該機能をもた
せた。すなわち自動調節弁５６及び６６は、夫々
冷却サイクルで微小開度をもたらし、該サイクル
以外では全開となるよう制御される。従つて本実
施例の自動弁５１，５２，６１，６２には微小開
口機能は必要ない。

自動調節弁５６，６６には構造的限定はなく、
また設置位置は、例えば系列２０についていえば
通路２１Ａの順方向始点から通路２３Ａの順方向
終点までの区間内のどこにあつてもよい。

実施例 ４ 第１３図に示す。第２〜１２図の実施例ではヒ
ータ２５及び３５に脱着空気加熱と除湿空気加熱
の２目的を兼用させていた。前記の通り一般的な
汎用設計では通常該２目的に対するヒータ所要能
力は近似するが、ドライホツパ入口での合成樹脂
含水率が一般的な値をかなり下回る特殊ケースだ
けを対象とした設計では合成樹脂の時間当り処理
量の割に少い合成ゼオライトの量で済む。この場
合には従つて除湿空気加熱用のヒータ所要能力が
脱着空気加熱用のそれをかなり上回る。そのため
両目的を同一ヒータに兼用させることがバランス
上不経済となり、除湿空気加熱専用の、補助ヒー
タとしてのヒータ９０を第１１図に示した位置に
追加することが有意義な場合がある。本実施例で
は脱着サイクル用にはヒータ２５又は３５のみが
用いられ、除湿空気加熱用にはヒータ９０及びヒ
ータ２５、又はヒータ９０及びヒータ３５が温度
調節のための出力制御をうけて用いられる。

実施例 ５ 実施例４と同一の第１３図で示す。今迄の実施
例では同一ヒータを２目的に用いて設備コスト上
の経済効果を得たが、本実施例はヒータ２５及び
３５を脱着専用に、ヒータ９０を除湿空気加熱専
用に用いたものである。本実施例によつても「逆
方向での脱着」や「脱着後の熱回収」などの本発
明の目的を達成することはできる。この点は下記
実施例６についても同様である。

実施例 ６ 第１４図で示す。ヒータ２５，３５及び９０の
夫々の用途は実施例５と同一、すなわち各々専用
ヒータである。実施例５と異るのは除湿空気が脱
着専用のヒータ２５又は３５を経由せず通路２３
Ａ又は３３Ａへ流入する点である。ヒータ２５と
吸着塔２６、ヒータ３５と吸着塔３６の夫々の間
に自動弁を挿入すれば、第１４図に示した２方弁
２個をやはり３方弁１個で構成することもでき
る。ただしこの場合の該３方弁は脱着用ヒータ出
口の高温にさらされる。該３方弁の代りとして、
第１４図では２方弁４個を示した。該２方弁に関
しても１系列内での整合性は失われない。

実施例 ７ 第１５図で示す。既述の各実施例と異り、本実
施例は脱着サイクル用空気を順方向に導入してい
る例である。このためのヒータ２５及び３５が
夫々吸着塔２６及び３６の順方向上流に位置する
必要がある。吸着サイクルでは吸着塔２６又は３
６の入口空気温度は吸着性能上極力低温であるこ
とが望まれるから当該ヒータ２５及び３５は脱着
専用であり、従つて除湿空気加熱専用のヒータ９
０が不可欠となる。すなわち実施例７は実施例５
で脱着を逆方向から順方向に転じたもの、とみる
ことができる。第１５図から判る様に、自動弁の
構成及び機能に関しては前記各実施例と同一でよ
い。本実施例によつても「逆方向の脱着サイク
ル」以外のメリツト、例えば「脱着後の残顕熱の
回収」や「大気を用いない冷却サイクル」などは
与えられている。実施例５の変形として実施例６
があつたと同様の変形が本実施例についても可能
である。

本発明の構成要件につき補足説明する。代表的
な除湿剤である合成ゼオライトを用いて説明して
来たが、本発明の方法及び装置にはアルミナ、シ
リカゲル等の除湿剤も使用可能である。要は吸着
サイクルで導入される空気の温度に対する吸着特
性が目的に満足であり、水分吸着率が充分（例え
ば除湿剤自体の２〜３％以上）で、高温空気によ
る脱着が可能であり、多数回の繰返し利用（例え
ば2000サイクル以上）に耐え、通気抵抗が充填材
としての利用に適する除湿剤であればよい。

吸着塔に関する外形、内部構造、気体の流路方
向（上向、下向、ななめ向など）などに関する特
別の制約はない。吸着剤の特性及び除湿の各条件
を満足するよう専業者の常套手段で設計されたも
のであればよい。

これ迄、電力をエネルギ源とするヒータの例を
あげたが、燃料、高圧蒸気などを用いたヒータで
もよく、制約はない。

脱着用ヒータ２５，３５は吸着塔２６，３６の
外側に設置してもよく、また吸着塔内へ収納する
こともできる。

各実施例には弁本体ならびにその駆動機構の数
を少なくする方法を説明したが、本発明は第２図
の各自動弁を例えば個々の自動２方弁とすること
でも構成できる。例えば大型装置であるがゆえに
大口径弁を要する場合には特殊な３方弁より汎用
の２方弁の組合せの方が経済的なことがある。こ
の場合でも本発明の１特徴である所の弁の動きの
整合性は有効であるから、少なくともコントロー
ラの制御機能は簡略化される。

自動弁の駆動機構は電気モータに限定されず、
圧搾空気圧、油圧などを利用した其他の駆動機構
も使用できる。

ポジシヨンセンサ５３，６３はマイクロスイツ
チを利用したものの例を示したがこれに限定され
ず、弁開度の状態に関する必要な情報が得られる
ものであれば何でもよい。マイクロスイツチに代
えて、例えばロータリーエンコーダ、光電セン
サ、高周波センサなどを利用できる。

脱着用高温空気の温度制御には脱着用空気の風
量を調節する例をあげたが、ヒータ２５，３５の
出力制御を行つてもよい。

各実施例では冷却サイクルで自動弁の「微小開
度」が固定されている基本例をあげた。実際の装
置では回収されて来る熱量の大小の時間的変化に
応じて該微小開度を自動調節する方法を付加する
ことができる。当該の自動弁の微小開度の増減は
該自動弁に対する更に細かい開度位置情報を出さ
せるようポジシヨンセンサを設計するか、又は駆
動機構を極く短い設定時間のタイマを用いて寸動
させるなどして実施できる。回収されて来る熱量
の大小は除湿空気加熱用に稼動しているヒータの
出力制御の要素から検知できる。例えば該ヒータ
が出力零に制御されているにも拘わらず温度セン
サ４５の位置での高温除湿空気温度が所定の温度
よりオーバーランしておれば熱回収の過剰を意味
する。従つて典型的な例では温度センサ４５に連
結された温度調節器の調節動作出力信号を該自動
弁の微小開度の自動調節にも併用利用するよう制
御機能をコンローラに設けることもできる。

本発明の装置で、脱着サイクルの最後に脱着空
気加熱用ヒータの出力停止のみ行なえば、大気利
用による冷却サイクルも行いうる。吸着塔及びヒ
ータの極高温の短時間のみ大気利用で冷却し、冷
却の実質的な部分を実施例記載の方法で行なうこ
ともできる。

本発明により次の様な効果が得られた。脱着サ
イクル後の残顕熱の完全回収が行われるようにな
り、合成樹脂乾燥に要する熱エネルギが大巾に節
減された。

次に戻り除湿空気を用いた冷却サイクルによ
り、除湿剤の有効能力が約倍加した。換言すれば
必要な除湿剤量が半減し、従つて脱着用エネルギ
の大巾節減が可能となつた。また、除湿剤充填量
に充分な安全率を容易にとれる様になつた。結果
として合成樹脂乾燥用の高品質な高温除湿空気の
安定供給がエネルギ節減、設備費の節減をも満足
させながら可能となつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の高温除湿空気発生装置の一例を
示すための模式図、第２図はこの発明に係る装置
の一例を示す系統図、第３図ないし第５図はその
動作を説明するための系統図、第６図はこの発明
に係る第１実施例を示す系統図、第７図はこの発
明で使用できる弁機構を第２実施例として示す部
分斜視図、第８図ないし第１１図はその動作説明
図、第１２図ないし第１５図はこの発明に係る装
置の第３ないし第７実施例をそれぞれ示す系統図
である。 ２０，３０……系列、２６，３６……吸着塔、
２７，３７……除湿剤、２５，３５，９０……ヒ
ータ、２１，２２，２３，２４，３１，３２，３
３，３４……自動弁、４６……除湿空気戻り口、
４７……高温除湿空気供給口、５１，５２，６
１，６２……３方弁、５４，６４……ギヤードモ
ータ、５６，６６……自動調整弁、７０……弁本
体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 除湿剤を充填した２系列の吸着塔を固定して
   配置しておき、いずれか一方の系列の吸着塔と乾
   燥すべき合成樹脂との間で除湿空気を循環させる
   吸着サイクル中に、他方の系列の吸着塔に高温空
   気を通過させて脱着を行なうとともに、脱着完了
   後にその除湿剤を冷却するにあたり、脱着を完了
   した前記他方の系列の吸着塔に前記合成樹脂を通
   過した後の除湿空気の一部を通過させて脱着完了
   後の吸着塔の冷却を行なうとともに、その脱着完
   了後の吸着塔を通過することによつて昇温した除
   湿空気を、前記一方の系列の吸着塔を通過した除
   湿空気へ混入させて前記合成樹脂へ送ることを特
   徴とする合成樹脂乾燥用の高温除湿空気発生方
   法。 ２ 除湿剤が充填された固定の吸着塔２系列を具
   備する合成樹脂乾燥装置において、除湿空気戻り
   口から各々の吸着塔系列を経由して高温除湿空気
   供給口に至る除湿空気通路のうちの各々の吸着塔
   系列専用となつている通路部分に対して微小開度
   を形成する機能を有する自動弁を少なくとも１個
   各々に設け、吸着塔の冷却サイクルにおいて該自
   動弁が微小開度形成動作を行なうことにより該専
   用通路部分にバイパス用通路が形成され、そのた
   めバイパスする除湿空気流によつて該吸着塔が冷
   却されることを特徴とする合成樹脂乾燥用の高温
   除湿空気発生装置。 ３ 特許請求の範囲第２項に記載の高温除湿空気
   発生装置において、除湿空気加熱用ヒータ出力の
   大小に関する情報を該ヒータ出力用の制御回路ま
   たは動力回路から取出すための信号回路を設け、
   該ヒータの出力の大小に応じて前記自動弁が該微
   小開度の大小を調節する制御機能がコントローラ
   に設けられていることを特徴とする合成樹脂乾燥
   用の高温除湿空気発生装置。 ４ 特許請求の範囲第２項または第３項に記載の
   高温除湿空気発生装置において、前記「各々の吸
   着塔系列専用となつている通路部分」の中で各々
   の吸着塔に対して上流及び／又は下流の位置に３
   方弁よりなる自動弁を設け、該自動弁の少くとも
   １に微小開度形成機能を設けたことを特徴とする
   合成樹脂乾燥用の高温除湿空気発生装置。 ５ 特許請求の範囲第４項記載の高温除湿空気発
   生装置において、吸着塔の上流及び下流の位置に
   設けられた３方弁２個を組合せて１つの弁構造と
   したことを特徴とする合成樹脂乾燥用の高温除湿
   空気発生装置。 ６ 特許請求の範囲第４項に記載の１吸着塔系列
   用の３方弁２個を１台の駆動機構で駆動すること
   を特徴とする合成樹脂乾燥用の高温除湿空気発生
   装置。 ７ 特許請求の範囲第２項ないし第６項のいずれ
   かに記載の高温除湿空気発生装置において、各吸
   着塔系列の順方向下流側に脱着用のヒータを夫々
   設け、該ヒータを除湿空気加熱用に兼用すること
   を特徴とする合成樹脂乾燥用の高温除湿空気発生
   装置。