JP3303895B2 - 粉粒体材料の乾燥装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、プラスチック成形材
料や医薬品材料等の粉粒体材料（以下単に材料ともい
う）を常時許容含水率範囲内におさまるように乾燥する
粉粒体材料の乾燥装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、成形機に供給するプラスチック
成形材料の含水率（水分率ともいう）が不適切な場合に
は、成形品に銀条や気泡が生じたり、加水分解により分
子量が低下して、成形品の強度低下等の物性の低下が生
じる等の原因となる。従って、成形材料の水分率を適切
に維持することは、成形品の品質を保持するために最も
重要な事である。そのため、成形機に供給する前段階
で、成形材料をホッパードライヤー等に通して予備乾燥
させているのが通例である。

【０００３】上記ホッパードライヤーによる予備乾燥で
は、最適な乾燥条件となるように、乾燥ホッパー内の成
形材料に対して高温のエアを、理論上計算された時間に
経験上得た安心な時間を加えた時間、つまり許容水分率
以下に脱湿するのに必要な時間に亘って供給し続けて乾
燥するものである。しかも、このホッパードライヤーで
は温度センサはあるものの、水分率を測定する湿度セン
サ（露点計も含む。以下同じ。）と温度センサの検出に
基づいて水分率を制御する制御手段は設けられていない
のが通例である。従って、この場合には、材料の種類、
保管状態、乾燥ホッパーへの充填量など他の乾燥条件に
よって、許容水分率範囲内より低くなり過ぎて過乾燥状
態となったり、又は高くなり過ぎて未乾燥状態のままで
あることがあった。前者の過乾燥状態の場合には、成形
機の射出圧力が高くなるとか、材料の分子が小さくなる
とか、或いは添加剤が飛散してしまうなどして、成形不
良の原因となる。このような成形品の品質低下のほか
に、材料が過乾燥状態の場合には必要以上の加熱エネル
ギーを費消した分だけ加熱エネルギーが無駄であった。
後者の未乾燥状態の場合には、成形機の射出圧力は低く
なり射出作業は速くなるが、前述したような物性の低下
等の成形不良の原因となる。

【０００４】上記ホッパードライヤーによる乾燥方式の
欠点を幾分でも解消するものとして、特開平４ー５００
５号公報に示されたプラスチック成形材料の乾燥装置
（方法）が提案されている。

【０００５】この特開平４ー５００５号公報記載のもの
は、プラスチック成形材料を加熱乾燥する撹拌槽と、コ
ンプレッサーやドライヤーや流量調節器等からなる乾燥
エアー供給装置と、前記撹拌槽の排気口付近に設けた排
気路と、該排気路に設けた温度センサ及び湿度センサ
と、この温度センサ及び湿度センサに接続され、絶対湿
度（露点も含む。本明細書ではこの意味に解すべきであ
る。）を演算するとともにプラスチック乾燥装置を制御
するコントローラとを備え、前記排気路上のエアーの絶
対湿度が所定の乾燥状態以下となったことを検知し、プ
ラスチック乾燥装置の乾燥操作を自動的に停止するよう
にしたものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記特開平
４ー５００５号公報記載のものによれば、撹拌槽の排気
路上のエアーの絶対湿度が所定の乾燥状態以下になった
ことを検知し、乾燥装置の乾燥操作を自動的に停止する
ものであるため、材料が過乾燥状態になることが回避さ
れる。しかし、この従来例の場合には、所定の絶対湿度
になった時点で乾燥操作（例えば熱風の供給など）を停
止するものであるから、バッチ式の材料乾燥にしか適用
されず、材料を連続的に供給しながら乾燥する連続乾燥
式の材料乾燥としては行えないという難点がある。

【０００７】この発明は、上述した連続乾燥式において
最適な水分管理をして適切な乾燥ができるように、過乾
燥状態や未乾燥状態を防止して、成形品等の製品の品質
向上と省エネルギー化を図る。さらには乾燥済み材料の
供給先である成形機における射出圧力や温度等の成形状
態の変動値が検出できるとともに、成形条件の安定化を
はかり、成形品の品質保証を行うことを目的に材料の水
分管理が行えるようにしたものを提供しようとするもの
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、この発明の請求項１記載の粉粒体材料の乾燥装置
は、乾燥すべき材料を収容する乾燥ホッパーと、該乾燥
ホッパー内に材料乾燥用の熱風を送り込む空気源と、前
記空気源から送気路と乾燥ホッパーを経て排気路までの
適所に設けた温度センサと湿度センサとを、少なくとも
備えた粉粒体材料の乾燥装置であって、前記湿度センサ
の検出値に基づいて、前記乾燥ホッパー内に供給される
材料の充填量を調節して目標の含水率が得られるように
材料のレベル位置を移動可能としたレベル計を設けたこ
とを特徴とする。

【０００９】また、この発明の請求項２記載の粉粒体材
料の乾燥装置は、乾燥すべき材料を収容する乾燥ホッパ
ーと、該乾燥ホッパー内に材料乾燥用の熱風を送り込む
空気源と、前記空気源から送気路と乾燥ホッパーを経て
排気路までの適所に設けた温度センサと湿度センサと
を、少なくとも備えた粉粒体材料の乾燥装置であって、
前記湿度センサの検出値に基づいて、前記乾燥ホッパー
内に供給される材料の充填量を調節して目標の含水率が
得られるように材料のレベル位置を移動可能としたレベ
ル計と、前記乾燥ホッパー内に供給される熱風の風量を
調節して目標の含水率が得られるようにした風量調節手
段とを設けたことを特徴とする。ここで、風量調節手段
としては風量調節弁またはインバーター等を用いるとよ
い。

【００１０】請求項３記載のように、湿度センサとして
は、空気源と加熱手段間に設けた第１湿度センサと、乾
燥ホッパーの材料出口近傍に設けた第２湿度センサと、
乾燥ホッパーの排気口近傍に設けた第３湿度センサとを
少なくとも備え、前記第２湿度センサにより検出された
絶対湿度から第１湿度センサにより検出された絶対湿度
を差し引き、その差分値に基づき乾燥ホッパーの材料出
口近傍における含水率を算出し、その算出含水率を目標
含水率に一致するように、レベル計と風量調節手段の一
方または両方を作動させるようにする方が好ましい。

【００１１】上記のように、第２湿度センサにより検出
された絶対湿度から第１湿度センサにより検出された絶
対湿度を差し引き、その差分値に基づき乾燥ホッパーの
材料出口近傍における含水率を算出することができ、水
分計の代用となる。従って、一般に用いられている水分
測定器を用いると、装置が大掛かりとなるばかりか、高
価となるが、上記構成によれば、簡易で安価な手段で材
料の水分が容易に測定できる。この場合、前記算出含水
率を目標含水率に一致するように、レベル計と風量調節
手段の一方または両方を作動して、適正な含水率になる
ように制御する。

【００１２】なお、本明細書で、第１湿度センサ、第２
湿度センサ、第３湿度センサ、その他の湿度センサに
は、露点計を含む。

【００１３】請求項４記載のように、湿度センサとして
は、空気源と加熱手段間に設けた第１湿度センサと、乾
燥ホッパーの材料出口近傍に設けた第２湿度センサと、
乾燥ホッパーの排気口近傍に設けた第３湿度センサとを
少なくとも備え、前記第３湿度センサにより検出された
絶対湿度から第１湿度センサにより検出された絶対湿度
を差し引き、その差分値に基づき乾燥ホッパーの材料出
口近傍における含水率を算出し、この算出含水率を目標
含水率に一致するように、レベル計と風量調節手段の一
方または両方を作動させるようにする方が好ましい。

【００１４】上記のように、第３湿度センサにより検出
された絶対湿度から第１湿度センサにより検出された絶
対湿度を差し引き、その差分値に基づき乾燥ホッパーの
排気口近傍における含水率を算出する。つまり、排気口
付近においてブランク値（初期水分値）より乾燥された
水分量を把握し、外気湿度（露点）が判れば、その平衡
含水率が予め測定できる。そこで、前記水分量と平衡含
水率との差に基づき、該排気口付近からいくら水分が排
出されたが判る。このようにして算出した含水率を目標
含水率に一致するように、レベル計と風量調節手段の一
方または両方を作動して、適正な含水率になるように制
御する。

【００１５】

【作用】乾燥ホッパー内に供給された乾燥すべき材料を
乾燥用ガスにより加熱すると、該材料は水分量に応じて
蒸発され、その蒸発された水分量に見合うだけ上記乾燥
用ガスは水分を含むことになる。そこで、上記乾燥用ガ
スの乾燥ホッパーへの供給から排出までの任意個所にお
いて、温度センサと湿度センサにより乾燥用ガスの温度
と湿度を検出する。

【００１６】次に、上記温度と湿度の検出値に基づい
て、レベル計や風量調節手段等の制御手段の操作によっ
て、乾燥ホッパー内に供給された材料の過乾燥状態や未
乾燥状態を回避するように、材料の水分管理を適正に行
なうものである。

【００１７】前記制御手段として移動式のレベル計を用
いた場合には、検出した材料の含水率が目標含水率より
高いときには、上記移動式のレベル計を上動して乾燥ホ
ッパー内への材料の充填量を増加させ、材料の滞留時間
つまり乾燥時間を長くして乾燥度を高め目標の含水率と
なるようにする。逆に、検出した材料の含水率が目標含
水率よりも低いときには、上記レベル計を下動して乾燥
ホッパー内への材料の充填量を減少させ材料の滞留時間
（乾燥時間）を短くして、乾燥度を低くし過乾燥となら
ないように、目標の含水率となるようにする。

【００１８】制御手段として風量調節手段を用いた場合
は、検出した材料の含水率が目標含水率よりも高いとき
には、送気路へ供給される熱風量を増大するように風量
調節手段の操作により調節し、乾燥度を高め目標の含水
率となるようにする。逆に、検出した材料の含水率が目
標含水率より低い場合には、上記熱風量を風量調節手段
の操作により減少させ、乾燥度を低くし過乾燥とならな
いように目標の含水率となるようにする。

【００１９】制御手段としてサーモスタット等の温度調
節手段を用いた場合は、検出した材料の含水率が目標含
水率よりも高いときには、温度調節手段の操作により、
乾燥ホッパー内へ供給される熱風の温度を上げて目標の
含水率となるようにする。逆に、検出した材料の含水率
が目標含水率より低いときには、該温度調節手段の操作
により、上記熱風温度を下げて目標の含水率となるよう
にする。

【００２０】制御手段として湿度調節手段を用いた場合
は、検出した材料の含水率が目標含水率よりも高いとき
には、上記湿度調節手段の操作により、乾燥ホッパー内
へ供給される乾燥用ガスの湿度を上げて目標の含水率と
なるようにする。逆に、検出した材料の含水率が目標含
水率より低いときには、該湿度調節手段の操作により、
上記乾燥用ガスの湿度を下げて目標の含水率となるよう
にする。

【００２１】上記レベル計、風量調節手段、温度調節手
段、湿度調節手段は、適宜に組み合わせて用い、材料充
填量、熱風量、乾燥用ガスの温度又は湿度を任意に加減
することもできる。

【００２２】また、この発明は、乾燥ホッパーの下流側
に接続された成形機における、成形の際の圧力や温度や
時間等の成形に影響を与える成形状態の変動値を検出す
る。この検出値に基づき、前述したレベル計や風量調節
手段や温度調節手段や湿度調節手段等の制御手段によっ
て、前述と同様に、乾燥ホッパー内に供給された材料の
過乾燥状態や未乾燥状態を回避して、材料の水分管理を
適正に行うことができる。なお、前記成形状態の変動値
とは、射出成形や押出し成形の際の圧力や温度や時間等
の成形に影響を与える各種要因の値をいう。

【００２３】

【第１実施例】この発明に係る乾燥装置の第１実施例を
概略構成図である図１に基づいて以下に説明する。１は
乾燥すべき材料を収容する乾燥ホッパーであって、この
乾燥ホッパー１の天板部２には材料捕集容器３が設けら
れており、該材料捕集容器３に接続された材料吸引ブロ
ワ４の気力により、貯槽５に収容されている材料Ｍを吸
引ノズル６及び輸送管７を経て前記材料捕集容器３に吸
引輸送し、材料捕集容器３内の材料Ｍはダンパー８を開
くことにより乾燥ホッパー１内に供給される。

【００２４】乾燥ホッパー１の側壁部９には送気路１０
ともなる乾燥用ガス導管１１が接続され、該乾燥用ガス
導管１１の先端には加熱手段１２が、また送気路１０の
先端側には低露点の除湿エアを供給するように除湿ユニ
ット１３が、それぞれ取り付けられている。除湿ユニッ
ト１３には送気路１０と導通できるように空気源１４が
設けてある。この空気源１４からのエア（ガス）を吸着
剤１５で除湿して、得られた低露点の除湿エア（ガス）
を加熱手段１２で加熱し、この加熱エア（ガス）を乾燥
用ガス導管１１の噴出口１１ａから乾燥ホッパー１内に
供給して、同乾燥ホッパー１内の材料を乾燥する。

【００２５】除湿ユニット１３には、再生用空気源１６
と再生ヒータ１７と再生導管１８からなる、吸着剤１５
再生用の再生手段が設けられており、１９は再生温度を
制御するための熱電対などからなる温度センサである。
除湿ユニット１３は図１に示される構成に限らず、その
他任意に設計変更できる。

【００２６】前記空気源１４の吸気口１４ａは、乾燥ホ
ッパー１の天板部２に形成した排気口２０と、排気路２
１を形成する排気管２２で接続されている。従って、除
湿ユニット１３の空気源１４から吸着剤１５、加熱手段
１２、乾燥ホッパー１、排気口２０を経て前記空気源１
４に戻るラインは、送気路１０及び排気路２１を介して
クローズド式の循環回路イを形成している。図中の２３
は冷却器を示す。

【００２７】乾燥ホッパー１で乾燥された材料Ｍは、ダ
ンパー２５を開くことにより材料出口２４から系外に排
出されるが、この実施例では、プラスチック成形機２６
に排出するようにしてあり、同成形機２６で乾燥済みの
材料が射出成形されて所望の成形品が得られるようにな
っている。

【００２８】前記循環回路イの適所には、温度センサと
湿度センサ（露点計も含む）が設けらている。この実施
例では、湿度センサとしては、除湿ユニット１３（空気
源１４）と加熱手段１２間に設けた第１湿度センサＤ１
と、乾燥ホッパー１の材料出口２４近傍に設けた第２湿
度センサＤ２と、乾燥ホッパー１の排気口２０近傍に設
けた第３湿度センサＤ３と、冷却器２３より上流の排気
路２１に設けた第４湿度センサＤ４と、材料出口雰囲気
用（外気用）の第５湿度センサＤ５とを備えている。そ
のほか、図示していないが材料出口２４と成形機２６間
や、その他の個所に設けてもよい。これらの湿度センサ
（特にＤ２、Ｄ３、Ｄ４）で材料の含水率が測定される
理由は、乾燥ホッパー１内で加熱乾燥される材料からは
その水分量に応じた蒸発があるため、排気口２０から循
環回路イへ排出されて行くエア（乾燥用ガス）の絶対湿
度は材料の水分量に対応した値を示すからである。な
お、材料出口２４付近にオンライン水分計２７を設ける
こともできる。

【００２９】温度センサとしては、この実施例では、加
熱手段１２により加熱された乾燥温度を検出するため、
該加熱手段１２と乾燥ホッパー１間の乾燥用ガス導管１
１に設けた第１温度センサＴ１と、排気口２０近辺に設
けた第２温度センサＴ２と、乾燥ホッパー１内に収納さ
れた材料Ｍの上部の温度を検出する第３温度センサＴ３
とを備えている。そのほか、図示していないが、乾燥ホ
ッパー１には収容される材料Ｍの高さに応じて高さ方向
に階段状に温度センサを多数設けることができる。例え
ば、上記温度センサＴ２によれば、乾燥ホッパー１内の
温度分布が推定でき熱履歴も判る。熱履歴が判ると乾燥
速度が判るため材料の水分率が明らかになる。

【００３０】前述の各湿度センサＤ１〜Ｄ５と各温度セ
ンサＴ１〜Ｔ３とはコントローラ３０に電気的に接続さ
れ、各湿度センサＤ１〜Ｄ５と各温度センサＴ１〜Ｔ３
の計測データが入力されるようになっている（図１の２
点鎖線参照）。コントローラ３０には、図示しないが、
演算回路、比較回路、温度設定回路、湿度設定回路及び
駆動回路等が接続されている。従って、コントローラ３
０では、各湿度センサＤ１〜Ｄ５と各温度センサＴ１〜
Ｔ３とから乾燥用ガス（エア）の湿度と温度の計測値が
入力されてから、絶対湿度が演算され、その絶対湿度の
実測値と目標値とを比較して、目標値になるように出力
信号を発信してレベル計４０や風量調節手段５０を駆動
し、乾燥用ガス（エア）の絶対湿度を目標値に制御する
（図１の２点鎖線参照）。これによって、前記乾燥用ガ
スの絶対湿度は材料の水分量に対応した値を示すことか
ら、材料の水分量を所望の値に調節することができるの
である。

【００３１】レベル計４０は、前記湿度センサＤ１〜Ｄ
５のいずれか１つ以上のものの検出値に基づいて、前記
乾燥ホッパー１内に供給される材料Ｍの充填量を調節し
て目標の含水率が得られるように材料のレベル位置を移
動可能とするものである。検出した材料の含水率が目標
含水率よりも高い場合には、上記移動式のレベル計４０
を上方へ移動して（図１の実線で示すレベル計４０の位
置のとき）、乾燥ホッパー１内への材料Ｍの充填量を増
加させ材料の滞留時間つまり乾燥時間を長くして、乾燥
度を高め、目標の含水率とあるようにする。逆に、検出
した材料の含水率が目標含水率よりも低い場合には、上
記レベル計４０を下方へ移動して（図１の鎖線で示すレ
ベル計４０の位置のとき）、乾燥ホッパー１内への材料
Ｍの充填量を減少させ材料の滞留時間（乾燥時間）を短
くして、乾燥度を低くし過乾燥とならないように、目標
の含水率となるようにする。

【００３２】風量調節手段５０は、前記湿度センサＤ１
〜Ｄ５のいずれか１つ以上のものの検出値に基づいて、
前記乾燥ホッパー１内に供給される熱風の風量を調節し
て目標の含水率が得られるようにするものである。この
風量調節手段５０としては、図１に示しているように風
量調整弁５１や図示していないがインバータであっても
よく、風量調節できるものであれば他のものでもよい。
同図で風量調節手段５０は、風量調整弁５１と、該風量
調整弁５１を駆動するモータ５２とからなり、コントロ
ーラ３０からの出力信号をモータ５２が受けて、風量調
整弁５１の絞り度を任意に変更することによって、空気
源１４から除湿ユニット１３や加熱手段１２を経て乾燥
ホッパー１内に供給される熱風量を自動的に調節できる
ようになっている。しかし、モータ５２を設けることな
く手動で熱風量を調節するように設計変更することもで
きる。検出した材料の含水率が目標含水率よりも高い場
合には、送気路１０及び乾燥用ガス導管１１へ供給され
る熱風量を増大するように風量調節手段５０の操作によ
り調節し、乾燥度を高め目標の含水率となるようにす
る。逆に、検出した材料の含水率が目標含水率より低い
場合には、上記熱風量を風量調節手段５０の操作により
減少させ、乾燥度を低くし過乾燥とならないように目標
の含水率となるようにする。

【００３３】レベル計４０と風量調節手段５０とは、ど
ちらか一方だけを選択的に使用することもできるととも
に、両方を同時に使用することもできる。

【００３４】第２湿度センサＤ２により検出された絶対
湿度から第１湿度センサＤ１により検出された絶対湿度
を差し引き、その差分値に基づき乾燥ホッパー１の材料
出口２４近傍における含水率を算出し、この算出含水率
を目標含水率に一致するように、レベル計４０と風量調
節手段５０の一方または両方を作動させるようにすると
よい。上記差分値に基づき材料出口近傍の含水率（水分
率、水分量）を算出することができ、水分計の代用とな
る。

【００３５】今、図１において、空気源１４の風量が８
０ｍ^３／Hr、第１湿度センサＤ１による検出露点がー４
０°Ｃ、乾燥ホッパー１における乾燥温度が１００°
Ｃ、乾燥処理能力が２０ｋｇ／Hr、第２湿度センサＤ２
による検出露点がー３６°Ｃ、第３湿度センサＤ３によ
る検出露点が５°Ｃ（平均値）であったとする。する
と、１００°Ｃの空気の密度は０．９４６ｋｇ’／ ｍ
^３であるから、各湿度センサによる絶対湿度（湿り空気
中の水分量（ｋｇ）／湿り空気中の乾き空気量（ｋ
ｇ’）は、次の通りとなる。 第１湿度センサＤ１による絶対湿度＝０．１１６１×１０ー3ｋｇ／ｋｇ’・ ・イ 第２湿度センサＤ２による絶対湿度＝０．１７４５×１０^ー3ｋｇ／ｋｇ’・ ・ロ 第３湿度センサＤ３による絶対湿度＝５．３９９ ×１０^ー3ｋｇ／ｋｇ’・ ・ハ

【００３６】（１） 第２湿度センサＤ２による絶対湿
度から第１湿度センサＤ１による絶対湿度の差から判る
こと。 上記ロ−イ＝（０．１７４５×１０^ー3−０．１１６１×１０^ー3）ｋｇ／ｋｇ ’＝ ０．０５８４×１０^ー3ｋｇ／ｋｇ’・・ニ 故に、上記ニに示しただけ水分率が増加したことにな
る。一方、８０ｍ^３／Hrのエアが供給されているので、
これを重量に換算すると、 ８０ｍ^３／Hr×０．９４６ｋｇ’／ｍ^３＝７５．６８ｋｇ’／Hr・・ホ の重量のエアが流れていることになる。そこで、上記ニ
の水分率を単位時間当りの水分増加量に直すと、 単位時間当りの水分増加量＝ニ×ホ ＝０．０５８４×１０ｍ^ー３ｋｇ／ｋｇ’×７５．６８ｋｇ’／Hr ＝４．４１９７×１０^ー3ｋｇ／Hr・・へ このヘの水分増加量は２０ｋｇ／Hrで処理されている材
料から発生したものであるから、乾燥ホッパー１の材料
出口付近で乾燥された水分率は、 蒸発水分量(ｋｇ ／Hr) ／材料の重量(ｋｇ／Hr) ＝４．４１９７×１０^ー3ｋｇ／Hr÷２０ ＝０．２２×１０^ー3＝０. ０００２２ ＝０．０２２（％） ＝２２０ｐｐｍ・・ト となる。すなわち、乾燥ホッパー１の材料出口２４付近
では、２２０ｐｐｍの乾燥が進んだことが判る。つま
り、材料から２２０ｐｐｍの水分が乾燥されたことにな
る。

【００３７】以上の通り、第２湿度センサＤ２より検出
された絶対湿度から第１湿度センサＤ１により検出され
た絶対湿度を差し引いた差分値が、所定値より高い場合
には、材料が未乾燥状態で乾燥中であることを示す。こ
の時には、警報を表示させたり、あるいは前述したレベ
ル計４０のレベル位置を上動して乾燥ホッパー１内への
材料の滞留時間（乾燥時間）を長くし、目標の含水率と
なるようにする。または、風量調節手段５０により乾燥
ホッパー１内へ供給される熱風量を増加させて、目標の
含水率となるようにする。

【００３８】上記差分値が所定値より低い場合には、材
料が過乾燥状態であることが判る。この時にも、警報を
表示させたり、前述したときとは逆に、レベル計４０の
レベル位置を下動して乾燥ホッパー１内への材料の滞留
時間（乾燥時間）を短くし、目標の含水率となるように
する。または、風量調節手段５０により乾燥ホッパー１
内へ供給される熱風量を減少させて、目標の含水率とな
るようにする。含水率の適正値を知るには、別途水分測
定してその時の露点値で含水率をコントロールするよう
にする。

【００３９】第３湿度センサＤ３により検出された絶対
湿度から第１湿度センサＤ１により検出された絶対湿度
を差し引き、その差分値に基づき乾燥ホッパー１の材料
出口２４近傍における含水率を算出し、この算出含水率
を目標含水率に一致するように、レベル計４０と風量調
節手段５０の一方または両方を作動させるようにすると
よい。

【００４０】前記〔００４３〕において記載したものと
同一の条件・数値のもとで、第３湿度センサＤ３による
絶対湿度から第１湿度センサＤ１による絶対湿度の差か
ら判ることについて以下に説明する。 第３湿度センサＤ３による絶対湿度−第１湿度センサＤ１による絶対湿度 ＝（５．３９９×１０^ー3−０．１１６１×１０^ー3）ｋｇ／ｋｇ’ ＝５．２８６××１０^ー3ｋｇ／ｋｇ’・・チ 故に、上記チに示しただけ水分率が増加したことにな
る。そこで、上記チの水分率を単位時間当りの水分増加
量に直すと、 単位時間当りの水分増加量＝チ×ホ ＝５．２８６×１０^ー3ｋｇ／ｋｇ’×７５．６８ｋｇ’／Hr ＝４００．０４４５×１０^ー3ｋｇ／Hr・・リ このリの水分増加量は２０ｋｇ／Hrで処理されている材
料から発生したものであるから、乾燥ホッパー１の排気
口２０付近で乾燥された水分率は、 蒸発水分量(ｋｇ／Hr) ／材料の重量(ｋｇ／Hr) ＝４００．０４４５×１０^ー3ｋｇ／Hr÷２０ ＝２０．００２２×１０^ー3≒０．０２ ＝２（％）・・ヌ 上記ヌより、排気口２０からは材料の乾燥前の水分値で
ある初期水分値である（ブランク値）から２％の水分が
乾燥されたことが判る。

【００４１】初期水分値（ブランク値）は、外気露点
（図１では例えば第５湿度センサＤ５による露点）が判
れば、材料の平衡含水率が事前に測定できるので、初期
水分値（ブランク値）が例えば３％とすると、３％−２
％＝１％が排出されたことになる。粉砕機や、材料をロ
ット替えした時の初期水分の変化も、露点差による乾燥
水分量の変化と、同じ傾向になっているので、初期水分
の変化をつかめる。

【００４２】以上の通り、第３湿度センサＤ３より検出
された絶対湿度から第１湿度センサＤ１により検出され
た絶対湿度を差し引いた差分値が、高い（大きい）場合
には、蒸発水分が系からどんどん排出されていること、
つまり乾燥速度が速いこと、又は材料の初期水分が大で
あること、或いは材料の供給量が大であることを意味す
るし、材料が未乾燥状態で乾燥中であることを示す。こ
の時には、警報を表示させたり、あるいは前述したレベ
ル計４０のレベル位置を上動して乾燥ホッパー１内への
材料の滞留時間（乾燥時間）を長くし、目標の含水率と
なるようにする。または、風量調節手段５０により乾燥
ホッパー１内へ供給される熱風量を増加させて、目標の
含水率となるようにする。

【００４３】上記差分値が所定値より低い場合には、材
料が過乾燥状態であることが判る。この時にも、警報を
表示させたり、前述したときとは逆に、レベル計４０の
レベル位置を下動して乾燥ホッパー１内への材料の滞留
時間（乾燥時間）を短くし、目標の含水率となるように
する。または、風量調節手段５０により乾燥ホッパー１
内へ供給される熱風量を増加させて、目標の含水率とな
るようにする。

【００４４】同一乾燥条件で乾燥速度が速くなったとい
うことは、含水率の高い材料を乾燥したことを示すが、
このことは、図４の乾燥曲線と図５の乾燥特性曲線を見
れば判る。すなわち、高い含水率のときは、図４の乾燥
時間のカーブの傾斜は急で、図５では乾燥速度が高い位
置にある。低い含水率になるに従って、図４の乾燥時間
のカーブの傾斜は緩やかになって乾燥時間が掛り、図５
では乾燥速度が順次に低く（遅く）なって行くのであ
る。

【００４５】なお、乾燥ホッパー１の下流側に接続され
た成形機２６における射出圧力や射出温度や時間等の成
形状態の変動要素のデータは、コントローラ３０に入力
され、その入力された変動要素の実測値と所望の目標値
（設定値）とを比較する。その実測値が、例えば射出圧
力を一例に示すと図３のａのように適正値のときには、
材料の含水率は正常であると推定されるので、射出や押
出等の成形操作を継続して行なうようにする。その実測
値が図３のｂのように目標値より高い射出圧力の場合に
は、材料の含水率は許容含水率より低く過乾燥状態であ
り、また実測値が図３のｃのように目標値より低い射出
圧力の場合には、材料の含水率は許容含水率より高く未
乾燥状態であると、推定できる。従って、上記ｂ、ｃの
場合に成形操作を行うと成形不良品が発生する。

【００４６】そこで、上記図３のｂ、ｃのように成形機
２６の射出圧力等の成形状態の変動要素が適正範囲外
（つまり異常）のときには、警報を発するようにする。
または、上記成形機２６における成形状態の変動値を検
出し、その検出値に基づきレベル計４０のレベル位置を
移動して乾燥ホッパー１内に供給される材料の充填量を
調節して、材料の水分管理を行なうようにする。或い
は、前記検出値に基づき乾燥ホッパー内に供給される乾
燥用ガスの風量を風量調節手段５０により調節して、材
料の水分管理を行なうようにする。また、前記レベル計
４０と風量調節手段５０との両方を同時に調節して材料
の水分管理をすることもできる。さらには、上記検出値
に基づき、サーモスタット等の温度調節手段（図示せ
ず）により乾燥用ガスの温度を調節するとか、除湿装置
（図示せず）により乾燥用ガスの湿度を調節することも
できる。

【００４７】この発明の第１実施例である前記乾燥装置
を用いて本発明の第１の乾燥方法について以下に説明す
る。 （１） 乾燥ホッパー１には乾燥用ガスを供給して材料
Ｍを乾燥し、乾燥済みの乾燥用ガスは排気ガスとして該
乾燥ホッパー１から排出される。 （２） その間に、この乾燥用ガスの供給から排出後ま
での任意個所における温度と湿度とを温度センサ（Ｔ１
〜Ｔ３・・・）と湿度センサ（Ｄ１〜Ｄ５・・・）によ
り検出する。 （３） 次に、その検出値、特に湿度センサ（Ｄ１〜Ｄ
５・・・）の検出値に基づいて、レベル計４０の材料の
レベル位置を移動して、乾燥ホッパー１内に供給される
材料の充填量を調節し、材料に対する目標の含水率を得
るようにする。

【００４８】本発明の第２の乾燥方法は、上記（１）と
（２）の操作を同様に行うが、最後の目標の含水率を得
る操作は異なる。すなわち、最後の操作としては、特に
湿度センサ（Ｄ１〜Ｄ５・・・）の検出値に基づいて、
風量調節手段５０により乾燥ホッパー１内に供給される
熱風の風量を調節し、材料に対する目標の含水率を得る
ようにする。

【００４９】本発明の第３の乾燥方法は、上記（１）と
（２）の操作を同様に行うが、最終の目標の含水率を得
る操作は異なる。すなわち、最後の操作としては、特に
湿度センサ（Ｄ１〜Ｄ５・・・）の検出値に基づいて、
前記温度調節手段（図示せず）により乾燥用ガスの温度
を調節することにより、前記除湿装置等の湿度調節手段
（図示せず）により乾燥用ガスの湿度を調節することに
より、それぞれ材料に対する目標の含水率を得るように
する。

【００５０】本発明の第４の乾燥方法は、（１） 乾燥
ホッパー１の下流側に接続された成形機２６における射
出成形や押出し成形の際の圧力や温度や時間等の成形に
影響を与える成形状態の変動要素の値を検出する。
（２） その検出値に基づいて、レベル計４０の材料の
レベル位置を移動して、乾燥ホッパー１内に供給される
材料の充填量を調節し、材料に対する目標の含水率を得
るようにする。

【００５１】本発明の第５の乾燥方法は、上記（１）の
操作を同様に行うが、目標の含水率を得る操作として
は、前記成形状態の変動値の検出に基づき、風量調節手
段５０により乾燥ホッパー内に供給される乾燥用ガスの
風量を調節し、材料に対する目標の含水率を得るように
する。

【００５２】

【第２実施例】図２は、この発明の第２実施例の乾燥装
置であって、概略構成図を示す。この第２実施例のもの
は、図１の第１実施例のものと比べて、送気路１０と排
気路２１とがクローズドに接続した循環回路イとしてい
ない点、除湿ユニット１３及びコントローラ３０が設け
られていない点、風量調節手段５０の位置が異なる点、
温度センサ及び湿度センサの個数及び取付位置が異なる
点において、相違するが、その他の構成は略同様として
いるので、詳細な説明を省略するとともに、便宜上同一
符合を付している。

【００５３】乾燥ホッパー１には第２、第３、第４の温
度センサＴ２、Ｔ３、Ｔ４を設けるとともに、排気路２
１はワンパス（オープン）式にしている。外気用の湿度
センサＤ５を設けてもよい。送気路１０の一端には空気
源１４が接続されているとともに、加熱手段１２側には
風量調節手段５０たる風量調整弁５１が接続されてい
る。湿度センサは、図１と同様な位置に第１、第２、第
３の湿度センサＤ１、Ｄ２、Ｄ３をそれぞれ備えてい
る。

【００５４】レベル計４０は、湿度センサ（Ｄ１〜Ｄ３
・・・）のいずれか１つ以上のものの検出値に基づい
て、前記乾燥ホッパー１内に供給される材料Ｍの充填量
を調節して目標の含水率が得られるように材料のレベル
位置を移動可能とするものである。検出した材料の含水
率が目標含水率よりも高い場合には、上記移動式のレベ
ル計４０を上方へ移動して（図２の実線で示すレベル計
４０の位置のとき）、乾燥ホッパー１内への材料Ｍの充
填量を増加させ材料の滞留時間つまり乾燥時間を長くし
て、乾燥度を高め、目標の含水率となるようにする。逆
に、検出した材料の含水率が目標含水率よりも低い場合
には、上記レベル計４０を下方へ移動して（図２の鎖線
で示すレベル計４０の位置のとき）、乾燥ホッパー１内
への材料Ｍの充填量を減少させ材料の滞留時間（乾燥時
間）を短くして、乾燥度を低くし過乾燥とならないよう
に、目標の含水率となるようにする。

【００５５】風量調節手段５０は、前記湿度センサＤ１
〜Ｄ３のいずれか１つ以上のものの検出値に基づいて、
前記乾燥ホッパー１内に供給される熱風の風量を調節し
て目標の含水率が得られるようにするものである。検出
した材料の含水率が目標含水率よりも高い場合には、送
気路１０及び乾燥用ガス導管１１へ供給される熱風量を
増大するように風量調節手段５０の操作により調節し、
乾燥度を高め目標の含水率となりようにする。逆に、検
出した材料の含水率が目標含水率が低い場合には、上記
熱風量を風量調節手段５０の操作により減少させ、乾燥
度を低くし過乾燥とならないように目標の含水率となる
ようにする。

【００５６】レベル計４０と風量調節手段５０とは、ど
ちらか一方だけを選択的に使用することもできるととも
に、両方を同時に使用することもできる。

【００５７】図２の各温度センサＴ１〜Ｔ４、各湿度セ
ンサＤ１〜Ｄ３、レベル計４０、風量調節手段５０は、
図１に示したようにコントローラ３０に接続して、レベ
ル計４０と風量調節手段５０が自動制御されるようにす
る方が好ましい。

【００５８】

【発明の効果】（１） 請求項１の発明によれば、乾燥
ホッパーと空気源と温度センサと湿度センサを少なくと
も備えるとともに、乾燥ホッパー内の材料のレベル位置
を移動可能としたレベル計を設け、前記湿度センサの検
出値に基づいて、乾燥ホッパー内に供給される材料の充
填量を調節して目標の含水率が得られるようにしている
から、材料の含水率が適正値以上または以下になると、
直ちに材料の充填量を調節して、適正値（目標値）の含
水率になるように水分管理するため、材料を連続的に供
給しながら乾燥する連続乾燥式の材料乾燥として実施で
きる。しかも、上述の如く材料の充填量の調節によるだ
けで、過乾燥状態や未乾燥状態が解消されを生ずること
もなくなり成形品等の製品の品質が向上できる。さら
に、材料の過乾燥が防止できるので、乾燥のために要す
る熱エネルギが少なくなり経費節減に寄与できる。

【００５９】（２） 請求項２の発明によれば、請求項
１において、レベル計のほかに風量調節手段を併設した
ものであり、レベル計と風量調節手段を選択的に或いは
同時に使用できるため、適正な含水率を保持でき、材料
の乾燥不良が一層効果的に解消でき、製品の品質向上と
消費エネルギの節減が一層向上され得る。

【００６０】（３） 請求項３の発明によれば、第２湿
度センサにより検出された絶対湿度から第１湿度センサ
により検出された絶対湿度を差し引き、その差分値に基
づき乾燥ホッパーの材料出口近傍における含水率を算出
するようにしているから、従来の高価で大掛かりな水分
測定器を用いることなく、簡易で安価な湿度センサによ
り材料の水分が容易に測定できる。この場合、前記算出
含水率を目標含水率に一致するように、レベル計と風量
調節手段の一方または両方を作動させて、適切な含水率
になるように制御する。

【００６１】（４） 請求項４の発明によれば、第３湿
度センサにより検出された絶対湿度から第１湿度センサ
により検出された絶対湿度を差し引き、その差分値に基
づき乾燥ホッパーの材料出口近傍における含水率を算出
し、この算出含水率を目標含水率に一致するように、レ
ベル計と風量調節手段の一方または両方を作動させてい
るから、材料が一層適正な含水率になるように制御する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る乾燥装置の第１実施例の概略構成
図である。

【図２】本発明に係る乾燥装置の第２実施例の概略構成
図である。

【図３】材料の水分と射出圧力との関係を示すグラフで
ある。

【図４】含水率と乾燥時間との関係を示すグラフであ
る。

【図５】含水率と乾燥速度との関係を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１ 乾燥ホッパー １０ 送気路 １２ 加熱手段 １３ 除湿ユニット １４ 空気源 ２０ 排気口 ２１ 排気路 ２２ 排気管 ２４ 材料出口 ２６ 成形機 ３０ コントローラ ４０ レベル計 ５０ 風量調節手段 ５１ 風量調節弁 Ｄ１ 第１湿度センサ Ｄ２ 第２湿度センサ Ｄ３ 第３湿度センサ Ｄ４ 第４湿度センサ Ｄ５ 第５湿度センサ Ｔ１ 第１温度センサ Ｔ２ 第２温度センサ Ｔ３ 第３温度センサ Ｍ 材料 イ 循環回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ２６Ｂ 25/22 Ｆ２６Ｂ 25/22 Ｚ (72)発明者 松井 治 大阪府大阪市中央区谷町６丁目５番26号 (56)参考文献 特開 昭62−162880（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−135853（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−197791（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−150777（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−5005（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−83870（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−103463（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−227213（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−344383（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−94101（ＪＰ，Ａ) 実公 平１−36581（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F26B 21/08 - 21/12 F26B 25/00,25/22 B29B 13/06

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 乾燥すべき材料を収容する乾燥ホッパー
   と、該乾燥ホッパー内に材料乾燥用の熱風を送り込む空
   気源と、前記空気源から送気路と乾燥ホッパーを経て排
   気路までの適所に設けた温度センサと湿度センサとを、
   少なくとも備えた粉粒体材料の乾燥装置であって、 前記湿度センサの検出値に基づいて、前記乾燥ホッパー
   内に供給される材料の充填量を調節して目標の含水率が
   得られるように材料のレベル位置を移動可能としたレベ
   ル計を設けたことを特徴とする粉粒体材料の乾燥装置。
2. 【請求項２】 乾燥すべき材料を収容する乾燥ホッパー
   と、該乾燥ホッパー内に材料乾燥用の熱風を送り込む空
   気源と、前記空気源から送気路と乾燥ホッパーを経て排
   気路までの適所に設けた温度センサと湿度センサとを、
   少なくとも備えた粉粒体材料の乾燥装置であって、 前記湿度センサの検出値に基づいて、前記乾燥ホッパー
   内に供給される材料の充填量を調節して目標の含水率が
   得られるように材料のレベル位置を移動可能としたレベ
   ル計と、前記乾燥ホッパー内に供給される熱風の風量を
   調節して目標の含水率が得られるようにした風量調節手
   段とを設けたことを特徴とする粉粒体材料の乾燥装置。
3. 【請求項３】 湿度センサとしては、空気源と加熱手段
   間に設けた第１湿度センサと、乾燥ホッパーの材料出口
   近傍に設けた第２湿度センサと、乾燥ホッパーの排気口
   近傍に設けた第３湿度センサとを少なくとも備え、 前記第２湿度センサにより検出された絶対湿度から第１
   湿度センサにより検出された絶対湿度を差し引き、その
   差分値に基づき乾燥ホッパーの材料出口近傍における含
   水率を算出し、この算出含水率を目標含水率に一致する
   ように、レベル計と風量調節手段の一方または両方を作
   動させるようにした請求項１または２の粉粒体材料の乾
   燥装置。
4. 【請求項４】 湿度センサとしては、空気源と加熱手段
   間に設けた第１湿度センサと、乾燥ホッパーの材料出口
   近傍に設けた第２湿度センサと、乾燥ホッパーの排気口
   近傍に設けた第３湿度センサとを少なくとも備え、 前記第３湿度センサにより検出された絶対湿度から第１
   湿度センサにより検出された絶対湿度を差し引き、その
   差分値に基づき乾燥ホッパーの材料出口近傍における含
   水率を算出し、この算出含水率を目標含水率に一致する
   ように、レベル計と風量調節手段の一方または両方を作
   動させるようにした請求項１または２の粉粒体材料の乾
   燥装置。