(57)【要約】      （修正有）【課題】乾燥工程に於ける熱効率の向上及び省エネルギ化を図る抄紙機用ドライヤを提供する。【解決手段】抄紙機に設けられる抄紙機用ドライヤ１であって、内部に空間が形成されたフード２と、該フード内に設けられ湿紙５が掛回される乾燥ドラム群４と、熱空気を前記フード内に供給する熱空気供給ライン１４と、湿紙から蒸発した蒸気と熱空気とを前記フード外に排出する混合空気排出ライン１６と、該混合空気排出ラインにより排出された混合空気を圧縮する圧縮機１７と、該圧縮機により圧縮された高圧混合空気を前記乾燥ドラム群に供給する混合空気供給ライン１８とを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
抄紙機に設けられる抄紙機用ドライヤであって、内部に空間が形成されたフードと、該フード内に設けられ湿紙が掛回される乾燥ドラム群と、熱空気を前記フード内に供給する熱空気供給ラインと、湿紙から蒸発した蒸気と熱空気とを前記フード外に排出する混合空気排出ラインと、該混合空気排出ラインにより排出された混合空気を圧縮する圧縮機と、該圧縮機により圧縮された高圧混合空気を前記乾燥ドラム群に供給する混合空気供給ラインとを具備することを特徴とする抄紙機用ドライヤ。
【請求項２】
前記フード外に設けられ、外気により乾燥後の乾紙を冷却する冷却ドラム群を更に具備し、該冷却ドラム群により乾紙と熱交換された外気を前記熱空気供給ラインに供給する請求項１の抄紙機用ドライヤ。
【請求項３】
前記混合空気排出ラインと前記混合空気供給ラインとに掛渡って設けられ、前記圧縮機に圧縮される前の混合空気を圧縮された後の高圧混合空気で予熱する熱交換器を更に具備する請求項１又は請求項２の抄紙機用ドライヤ。
【請求項４】
混合空気内の水蒸気濃度を検出する水分計測器と制御部とを更に具備し、該制御部は前記水分計測器により計測された水蒸気濃度に基づき前記圧縮機を駆動させ、高圧混合空気の圧縮機吐出圧を制御する請求項１〜請求項３のうちいずれかの抄紙機用ドライヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、抄紙機による抄造工程に於いて、湿紙の乾燥を行う抄紙機用ドライヤに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
抄紙機により抄造を行う際には、紙原料液であるパルプ懸濁液を網状のワイヤにより層状に保持することで湿紙を形成し、形成された湿紙を走行させながら水分を除去することで、抄造を行う様になっている。
【０００３】
抄造工程の１つである乾燥工程に於ける湿紙の乾燥方法の１つとして、箱状のフード内にて複数の乾燥ドラム内に蒸気を供給して乾燥ドラムを加熱し、該乾燥ドラムに湿紙を掛回して走行させることで湿紙を加熱する方法がある。この方法では、乾燥ドラムを介した湿紙と蒸気との熱交換により、蒸気が凝縮し潜熱が放出され、放出された潜熱によって湿紙を加熱することで湿紙が乾燥する様になっている。
【０００４】
又、フード内には、加熱装置にて加熱された熱空気が供給されている。熱空気の供給により、フード内の温度を下げることなく湿紙からの水分の蒸発を促進することができると共に、湿紙から蒸発した蒸気が熱空気と共にフード外へ排出されることで、フード内の湿度上昇を抑制している。
【０００５】
尚、紙１ｋｇを乾燥させる際には約３０００ｋＪの熱量が必要であり、従来の抄紙機用ドライヤの場合、フード内に供給される熱空気、及び乾燥ドラム内に供給される蒸気をフード内で約３０００ｋＪ分の熱交換が行われる様加熱していたが、熱交換により湿紙から蒸発した蒸気はフード内に供給される熱空気と共にそのまま抄紙機用ドライヤの外に排出される為、加熱装置にて加熱された熱空気の熱量、及び乾燥ドラム内に供給された蒸気との熱交換により湿紙から蒸発した蒸気の潜熱を回収することができず、熱効率が悪かった。
【０００６】
又、排出される蒸気の熱を回収する為、熱空気の供給過程及び蒸気の排出過程に熱交換器を設け、フード内に供給される加熱前の外気と、フードから排気される蒸気及び熱空気との間で熱交換を行うものもあるが、前記熱交換器で回収可能な熱量は１０％程度であり、熱空気の熱量や蒸気の潜熱の大部分を回収しきれないまま外部に排出していた。
【０００７】
尚、密閉型フード内に数カ所の仕切を設け、仕切により分割されたセクション毎に独立した給排気システムを設け、各セクション毎に給排気可能としたことで湿紙の乾燥効率の向上を図るドライヤフードとして、特許文献１に示されるものがある。
【０００８】
又、フード内で湿紙から蒸発した水蒸気の一部をフード排気として系外に排出し、吸引ロールに吸引された水蒸気の一部を除湿装置で除湿し、除湿された排気を再度フード内に給気することで、系外への排気量を減少させると共に系外からの給気量を減少させ、省エネルギ化を図る抄紙機用ドライヤのフード給排気装置として、特許文献２に示されるものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平５−３３２８４号公報
【特許文献２】特開平５−９８５９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は斯かる実情に鑑み、乾燥工程に於ける熱効率の向上及び省エネルギ化を図る抄紙機用ドライヤを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、抄紙機に設けられる抄紙機用ドライヤであって、内部に空間が形成されたフードと、該フード内に設けられ湿紙が掛回される乾燥ドラム群と、熱空気を前記フード内に供給する熱空気供給ラインと、湿紙から蒸発した蒸気と熱空気とを前記フード外に排出する混合空気排出ラインと、該混合空気排出ラインにより排出された混合空気を圧縮する圧縮機と、該圧縮機により圧縮された高圧混合空気を前記乾燥ドラム群に供給する混合空気供給ラインとを具備する抄紙機用ドライヤに係るものである。
【００１２】
又本発明は、前記フード外に設けられ、外気により乾燥後の乾紙を冷却する冷却ドラム群を更に具備し、該冷却ドラム群により乾紙と熱交換された外気を前記熱空気供給ラインに供給する抄紙機用ドライヤに係るものである。
【００１３】
又本発明は、前記混合空気排出ラインと前記混合空気供給ラインとに掛渡って設けられ、前記圧縮機に圧縮される前の混合空気を圧縮された後の高圧混合空気で予熱する熱交換器を更に具備する抄紙機用ドライヤに係るものである。
【００１４】
更に又本発明は、混合空気内の水蒸気濃度を検出する水分計測器と制御部とを更に具備し、該制御部は前記水分計測器により計測された水蒸気濃度に基づき前記圧縮機を駆動させ、高圧混合空気の圧縮機吐出圧を制御する抄紙機用ドライヤに係るものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、抄紙機に設けられる抄紙機用ドライヤであって、内部に空間が形成されたフードと、該フード内に設けられ湿紙が掛回される乾燥ドラム群と、熱空気を前記フード内に供給する熱空気供給ラインと、湿紙から蒸発した蒸気と熱空気とを前記フード外に排出する混合空気排出ラインと、該混合空気排出ラインにより排出された混合空気を圧縮する圧縮機と、該圧縮機により圧縮された高圧混合空気を前記乾燥ドラム群に供給する混合空気供給ラインとを具備するので、湿紙より蒸発した蒸気を排出することなく潜熱を回収することができ、熱効率の大幅な向上が図れると共に、蒸気及び外気を加熱する加熱装置を必要とせず、大幅な省エネルギ化を図ることができるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施例に係る抄紙機用ドライヤを示す概略構成図である。
【図２】本発明の第２の実施例に係る抄紙機用ドライヤを示す概略構成図である。
【図３】本発明の第３の実施例に係る抄紙機用ドライヤを示す概略構成図である。
【図４】本発明の第４の実施例に係る抄紙機用ドライヤを示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
【００１８】
図１に於いて、本発明の第１の実施例に係る抄紙機用ドライヤ１について説明する。尚、図１中、紙面に対して左側を上流側、紙面に対して右側を下流側とする。
【００１９】
図１中、２は内部に乾燥室を形成するフードであり、該フード２内には中空の乾燥ドラム３が複数、例えば上下に交互に配設された５つの乾燥ドラム３からなる乾燥ドラム群４が設けられている。前記フード２の上流側端と下流側端には、それぞれ湿紙５或は乾紙６が通過可能な開口部（図示せず）が形成され、前記フード２の上流側開口部を通過した湿紙５は各乾燥ドラム３に交互に掛回されながら走行することで乾燥され、下流側開口部を乾紙６として通過する様になっている。
【００２０】
前記フード２外部の上流側には、パルプ懸濁液より抄紙し、脱水した湿紙５を走行させる走行ドラム群（図示せず）が設けられており、前記フード２の直近には湿紙５を前記フード２内に導くガイドドラム７が設けられている。
【００２１】
前記フード２外部の下流側には中空の冷却ドラム８が複数、例えば上下に交互に配設された３つの冷却ドラム８からなる冷却ドラム群９が設けられ、該冷却ドラム群９と前記フード２との間には、上下方向に昇降し、乾燥後の乾紙６に適宜なテンションを与えるテンションドラム１１が設けられている。又、前記冷却ドラム群９の下流側には乾紙６を走行させる走行ドラム群（図示せず）が設けられ、前記冷却ドラム群９に隣接してガイドドラム１２が設けられている。
【００２２】
前記テンションドラム１１が上下に昇降することで、各ドラムに掛回されながら走行する湿紙５或は乾紙６のテンションが一定に保持される。
【００２３】
又、前記冷却ドラム８には、外気供給ライン１３が接続されると共に、前記冷却ドラム８は熱空気供給ライン１４を介して前記フード２と接続されており、前記熱空気供給ライン１４には電気加熱等による加熱機構１５が設けられている。前記外気供給ライン１３より供給される外気は、前記冷却ドラム８を介して乾紙６を冷却することで熱交換され、熱空気として前記熱空気供給ライン１４を通ってそのまま前記フード２内に供給されるか、或は前記加熱機構１５により、より昇温された状態で前記フード２内に供給される様になっている。尚、熱空気が前記冷却ドラム８によって充分加熱される場合には、前記加熱機構１５を省略してもよい。
【００２４】
尚、図１中では前記外気供給ライン１３と前記熱空気供給ライン１４がそれぞれ１つの前記冷却ドラム８に接続されているが、前記外気供給ライン１３と前記熱空気供給ライン１４は各冷却ドラム８にそれぞれ接続されてもよい。或は、前記外気供給ライン１３は下流側の冷却ドラム８に接続され、更に下流側の該冷却ドラム８から上流側の冷却ドラム８に向って順次外気供給ライン１３によって接続され、最も上流側の冷却ドラム８に前記熱空気供給ライン１４が接続される様にしてもよい。
【００２５】
又、前記フード２には前記熱空気供給ライン１４より供給された熱空気、及び湿紙５から蒸発した蒸気からなる混合空気を前記フード２外へ排出する混合空気排出ライン１６が接続され、該混合空気排出ライン１６は混合空気を圧縮する圧縮機１７に接続されている。
【００２６】
該圧縮機１７には前記乾燥ドラム３内に圧縮された高圧混合空気を供給する混合空気供給ライン１８が接続され、又前記乾燥ドラム３にはドレンライン１９が接続されている。高圧混合空気内の蒸気は、前記乾燥ドラム３を介した湿紙５との熱交換により凝縮し、凝縮した水分が前記ドレンライン１９を介して前記抄紙機用ドライヤ１の外部に排出される様になっている。
【００２７】
尚、図１中では前記混合空気供給ライン１８と前記ドレンライン１９がそれぞれ１つの前記乾燥ドラム３に接続されているが、前記混合空気供給ライン１８と前記ドレンライン１９は各乾燥ドラム３にそれぞれ接続されてもよい。或は、上流側の乾燥ドラム３から下流側の乾燥ドラム３に向って順次高圧混合空気が流れる様、各乾燥ドラム３が前記混合空気供給ライン１８によって接続される様にしてもよい。
【００２８】
次に、前記抄紙機用ドライヤ１による抄紙の乾燥工程について説明する。
【００２９】
乾燥工程では、先ず図示しない走行ローラ群により、所定の湿度及び温度、例えば前工程により水分を５０％程度迄脱水された３０℃程度の湿紙５が、前記ガイドドラム７を経て上流側開口部（図示せず）より前記フード２内へと供給される。その後、水分の含有率が５％〜６％程度迄乾燥されると共に８０℃〜９０℃迄加熱された乾紙６として前記フード２外に排出され、更に前記テンションドラム１１を経て前記冷却ドラム群９にて５０℃程度迄冷却された後、前記ガイドドラム１２を経て次工程に送出される。
【００３０】
次に、乾燥工程の詳細を説明する。前記外気供給ライン１３より前記冷却ドラム８内に常温、例えば３０℃程度の外気が１時間当り１００ｋｇ程度供給され、該冷却ドラム８に供給された外気は、該冷却ドラム８を交互に掛回された状態で走行する乾紙６と熱交換されることで予熱され、更に前記加熱機構１５により適宜加熱されることで、７０℃以上、好ましくは９５℃の熱空気として前記熱空気供給ライン１４を通って前記フード２内に供給される。尚、乾紙６との熱交換により外気が充分に加熱される場合には、前記加熱機構１５による加熱は行われない。
【００３１】
前記フード２内に供給された熱空気は、湿紙５より蒸発した蒸気と混合され、蒸気と熱空気との混合気体である混合空気として前記混合空気排出ライン１６より前記フード２外へ排出され、前記圧縮機１７に導入され、例えば１．５気圧に断熱圧縮される。
【００３２】
混合空気は、断熱圧縮による温度上昇により１５０℃以上、好ましくは２００℃迄昇温され、前記混合空気供給ライン１８より高圧の乾き蒸気との混合空気として前記乾燥ドラム３内に供給される。
【００３３】
前記乾燥ドラム３内に供給された高圧混合空気は、該乾燥ドラム３を介して湿紙５と熱交換される。高圧混合空気内の蒸気が凝縮することで、凝縮潜熱が放出され、凝縮潜熱により湿紙５が加熱される。又、凝縮し液化した水は、前記ドレンライン１９より前記抄紙機用ドライヤ１の外部へと排出される。又、蒸気が除去され、温度が低下した空気は図示しない排気ラインを介して放出される。
【００３４】
又、前記フード２の上流側開口部（図示せず）より供給された湿紙５は、前記乾燥ドラム３で加熱されることで水分が蒸発され、前記フード２の下流側開口部（図示せず）より乾紙６として排出される。
【００３５】
その後、乾紙６は前記外気供給ライン１３を介して前記冷却ドラム８に供給された常温の外気と、該冷却ドラム８を介して熱交換されることで冷却され、前記ガイドドラム１２を経て図示しない走行ドラムにより次工程へと送られ、湿紙５の乾燥工程が完了する。
【００３６】
紙１ｋｇの乾燥には、約３０００ｋＪの熱量が必要であるが、第１の実施例の場合、乾紙６との熱交換により加熱された熱空気、及び混合空気との熱交換により湿紙５より蒸発した蒸気は、混合空気として前記圧縮機１７により圧縮され、又高温且つ高圧となった高圧混合空気が排出されることなくそのまま前記乾燥ドラム３内に供給され、該乾燥ドラム３を介した湿紙５との熱交換により、該乾燥ドラム３内で凝縮し、潜熱を失い液化した水が前記ドレンライン１９より排出される。
【００３７】
従って、第１の実施例では、従来ではそのまま排出されていた排熱の大部分を占める蒸気の潜熱を回収することができ、熱量の総量の９割程度を回収することができるので、抄紙機の乾燥工程に於ける熱効率の大幅な向上を図ることができる。
【００３８】
又、第１の実施例では、外気を加熱する前記加熱機構１５は補助的に使用されるだけであり、乾紙６からの熱回収、及び前記圧縮機１７の断熱圧縮により外気及び蒸気の大部分の加熱を行っているので、使用されるのは前記圧縮機１７を駆動させる為の電力、紙１ｋｇ当りであれば２００ｋＪ程度の電力と前記加熱機構１５を駆動させる僅かな電力のみでよく、消費エネルギが従来と比較して１／１０以下となり大幅な省エネルギ化が図れ、コストの削減を図ることができる。
【００３９】
次に、図２に於いて、本発明の第２の実施例について説明する。尚、図２中、図１中と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。
【００４０】
第２の実施例では、混合空気排出ライン１６と混合空気供給ライン１８とに掛渡って熱交換器２１を設けている。
【００４１】
該熱交換器２１により混合空気と高圧混合空気との間で熱交換が行われ、圧縮機１７に供給される混合空気の予熱を行うことで、混合空気中の蒸気の過熱度を上げることができる。従って、混合空気内の蒸気が前記圧縮機１７内で凝縮し、圧縮効率が低下することを防止することができる。又、該圧縮機１７の部品腐食を防止することができ、抄紙機用ドライヤ１の耐久性を向上させることができる。
【００４２】
次に、図３に於いて、本発明の第３の実施例について説明する。尚、図３中、図２中と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。
【００４３】
第３の実施例では、第２の実施例より冷却ドラム群９が除かれ、外気供給ライン２２が直接フード２に接続される構成となっており、前記外気供給ライン２２に加熱機構２３が設けられている。
【００４４】
外気は前記外気供給ライン２２を介して前記フード２内に供給され、前記加熱機構２３によって所定の温度迄加熱される。
【００４５】
第３の実施例では、前記冷却ドラム群９（図２参照）を有さないので、抄紙機用ドライヤ１の小型化が図れると共に、製作コストの低減を図ることができる。
【００４６】
次に、図４に於いて、本発明の第４の実施例について説明する。尚、第４の実施例は第２の実施例の変形例であり、図４中、図２中と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。
【００４７】
第４の実施例では、水分計測器２４が混合空気排出ライン１６に設けられ、圧縮機駆動モータ２５が圧縮機１７に連結され、制御部２６が前記水分計測器２４及び前記圧縮機駆動モータ２５に電気的に接続されている。
【００４８】
前記水分計測器２４は、フード２より排出され、前記混合空気排出ライン１６を流れる混合空気中の水蒸気濃度を計測し、計測結果を前記制御部２６に送出する様になっている。
【００４９】
前記制御部２６は前記圧縮機駆動モータ２５を駆動制御し、該圧縮機駆動モータ２５によって前記圧縮機１７が駆動される。又、前記制御部２６には前記水蒸気濃度と圧縮機吐出圧とが関連付けられたデータが設定されると共に、前記制御部２６は前記水分計測器２４からの計測結果とデータに基づき前記圧縮機駆動モータ２５を介して前記圧縮機１７の吐出圧を所定の値となる様制御する様になっている。
【００５０】
乾燥工程に於いては、前記フード２より排出された混合空気内の水蒸気濃度が前記水分計測器２４によって計測され、計測結果が前記制御部２６に送出される。
【００５１】
該制御部２６は、前記水分計測器２４の計測結果とデータに基づき、所定の圧縮機吐出圧となる様、前記圧縮機駆動モータ２５を駆動させる。前記制御部２６によって前記圧縮機駆動モータ２５が駆動されることで、高圧混合空気の圧縮機吐出圧が所定の値に制御される。
【００５２】
第４の実施例では、混合空気の水蒸気濃度に基づき高圧混合空気の圧縮機吐出圧を制御することで、前記圧縮機１７に対する過剰な電力の供給を防止でき、より省エネルギ化を図ることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１              抄紙機用ドライヤ
２              フード
３              乾燥ドラム
４              乾燥ドラム群
５              湿紙
６              乾紙
８              冷却ドラム
９              冷却ドラム群
１４            熱空気供給ライン
１６            混合空気排出ライン
１７            圧縮機
１８            混合空気供給ライン
２１            熱交換器
２４            水分計測器
２６            制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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