JP2006284168A

JP2006284168A - 繊維形状の物品を乾燥させる方法及び装置

Info

Publication number: JP2006284168A
Application number: JP2006096240A
Authority: JP
Inventors: Torsten Koch; トルステン・コッホ
Original assignee: Hauni Maschinenbau GmbH
Current assignee: Koerber Technologies GmbH
Priority date: 2005-04-01
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2006-10-19
Also published as: US20060218814A1; EP1707910A2; CN1840998A; EP1707910A3; DE102005015781A1; EP1707910A9

Abstract

【課題】この出願は、パイプ配管（１４〜１６，１９，２１）を通って流れるプロセスガスフローを用いて、繊維形状の物品を乾燥させる方法であって、発熱量を制御することが可能な加熱器（１８）を用いて、このパイプ配管を通って流れるプロセスガスを加熱することと、加熱器（１８，３１）とこの加熱器を迂回するバイパス配管（２６）を通って流れるプロセスガスの質量流量の比率を設定することが可能であり、プロセスガスフローの一部をバイパス配管（２６）に誘導することとを含む方法に関する。更に、この出願は、この方法に対応する乾燥装置に関する。
【解決手段】この方法は、加熱器（１８，３１）とバイパス配管（２６）を通って流れるプロセスガスの質量流量の設定比率に従って、加熱器（１８，３１）の発熱量を制御することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、請求項１と１２の上位概念に記載した、繊維形状の物品を乾燥させる方法及び装置に関する。

そのような装置は、特許文献１により周知であり、その装置は、標準バイパスとそれと並行した第二の予備バイパスとを備えている。熱消費部の温度に従って、標準バイパスを通って流れるプロセスガスの質量流量を制御している。燃焼器が発生する廃ガスの温度に従って、燃焼器用の燃料と燃焼空気を制御している。熱交換器の後のプロセスガスフローの温度に従って、燃焼器用のバラスト空気を制御している。標準バイパスを通って流れるプロセスガスの質量流量を低下させると、熱交換器の壁面温度を上昇させてしまい、従って、熱交換器の活動が大きく低下するために、プロセスガスフローの温度制御を著しく遅延させ、そのため乾燥装置の効率を低下させることとなる。
ドイツ特許明細書第３３０５６７０−Ｃ２号

この発明の課題は、高速な制御と効率的な動作を可能とする乾燥方法及び乾燥装置を提供することである。

この課題は、この発明にもとづく請求項１と１２の特徴により解決される。この発明にもとづき加熱器の発熱量を制御することによって、特に、加熱器を通るプロセスガスの質量流量の変化に適合させることが可能となる。この発明は、加熱器を通るプロセスガスの質量流量を変化させることにより、プロセスガスの温度に関する制御時間を延ばすことができ、燃焼器の発熱量の制御によって、それと逆方向に作用させることができるという知見にもとづく。

制御とは、必ずしも調節を伴わない制御を意味するものではなく、調節を伴う制御として構成することも可能である。従って、この出願の範囲内で、制御とは、制御と調節の両方又は一方と解釈する。発熱量の制御は、様々な形で、例えば、燃焼空気の供給、燃料の供給、バラスト空気の中の一つ以上の制御により実施することができる。

この発明を、特に、大きな流量のために反応が非常に不活発になった熱交換器を用いた、間接的な加熱による加熱器に対して応用することは、特に有効である。

有利な実施構成では、加熱器から出て来るプロセスガスの温度に従った加熱器の発熱量の所定の有利な制御に関する目標値を、加熱器を通るプロセスガスの設定された質量流量に応じて変化させる。

更なる有利な特徴は、従属請求項と以下における添付図面と関連した有利な実施例の記述から明らかとなる。

図１に図示した乾燥装置は、パイプ形状のフロー形乾燥機１０を備えており、このフロー形乾燥機には、１３０°Ｃ〜５００°Ｃの温度の蒸気成分、特に熱気又は高温の蒸気（過熱蒸気）を含む又は含まない高温のプロセスガスが貫流する。フロー形乾燥機１０は、プロセスガスが矢印の方向に流れる配管系の一部である。フロー形乾燥機１０は、乾燥させるたばこ製品１２に対する投入口１１を供えている。たばこ製品１２は、プロセスガスフローによって一緒に連れて行かれ、その際にフロー形乾燥機１０内で乾燥される。乾燥されたたばこ製品は、分離機１３を用いて高温のガスから分離され、この高温のガスは、パイプ配管１４〜１６と圧縮機１７を通って、熱交換器１８に送られる。熱交換器１８を用いて、プロセスガスは、所望の乾燥用温度に加熱されて、乾燥プロセスによって失われた熱を再び供給される。このために、熱交換器１８には、燃焼器３１によって生成した燃焼ガスフロー３２を用いて、熱を供給している。加熱されたプロセスガスは、供給配管１９を通して、フロー形乾燥機１０に送られる。

熱交換器１８と並行して、流動抵抗２５、例えば、絞り弁を備えた、プロセスガスフローの一部用のバイパス配管２６が配備されている。熱交換器１８又はバイパス配管２６を通って流れるプロセスガスフローの配分量は、熱配管１６内に配置された弁２２又はバイパス配管２６内に配置された弁２３を用いて設定することができる。これらの弁２２，２３は、それぞれほぼ閉じた位置（例えば、ガスの質量流量の１０％）とほぼ完全に開いた位置（例えば、ガスの質量流量の９０％）の間で調節することができる。この調節範囲は、ガスの質量流量全体の２０％〜８０％とすることもできる。弁２２と２３は、一方の弁の開放が、必然的に他方の弁の閉鎖に作用するとともに、その逆にも作用する（複式弁）ように、例えば、接続手段２４を用いて、互いに機械的に接続することができる。しかし、この発明は、決して、それに限定されるものではない。プロセスガスの質量流量の比率は、専ら熱配管１６内に配置された弁２２を用いるか、専らバイパス配管２６内に配置された弁２３を用いるか、調節可能な独立した二つの弁２２，２３を用いるか、その他の手法により設定することもできる。

弁２２，２３を調節することによって、還流配管１５，１６を通って流れる比較的冷たい還流プロセスガスと熱交換器１８により加熱された熱いプロセスガスの間の混合比率を様々に設定することができる。例えば、還流配管１４，１５内のプロセスガスの温度が、１４０°Ｃであり、配管部分２１内の熱交換器１８により加熱された熱いプロセスガスの温度が２６０°Ｃである場合、弁２２，２３の位置を変えることによって、供給配管１９内の動作温度は、基本的に１５２°Ｃ（熱交換器１８を通るガスの質量流量が１０％、バイパス配管２６を通るガスの質量流量が９０％の場合）と２４８°Ｃ（熱交換器１８を通るガスの質量流量が９０％、バイパス配管２６を通るガスの質量流量が１０％の場合）の間の範囲内で設定することができる。

供給配管１９内の第一の温度プローブを用いて測定した温度が、目標値入力２９により設定する目標値動作温度となるように、第一の制御機構２７を用いて、弁２２，２３の位置を制御する。加熱されたプロセスガスフローと冷却されたプロセスガスフローの混合による温度変化は、高速に起こるので、この第一の制御系は、高速な温度制御である。

ここで、例えば、供給配管１９内のプロセスガスの動作温度を低下させるために、弁２２，２３を相応に調節することによって、熱交換器１８を通る流量を低減した場合、還流加熱器内のパイプの壁面温度が、従って熱交換器１８から出て来るプロセスガスの温度も上昇する。この効果は、プロセスガスの動作温度を所望の通り低下させることと反対に作用し、従って、前述した第一の制御系を用いたプロセスガスの動作温度の制御を妨げることとなる。従って、有利には、燃焼器３１の発熱量を制御するための第二の制御器３０を用いた第二の制御系を規定し、その制御系によって、第二の温度プローブ３３を用いて測定した、熱交換器１８の後の配管部分２１内の温度を、一定に、即ち、相応の目標値入力３４により設定された目標値温度に、例えば、２６０°に保持する。弁２２，２３を相応に調節することによって、熱交換器１８を通る流量を低下させる前記の例では、第二の制御系の制御は、燃焼器の出力を比較的高速に低下させることとなる。即ち、熱交換器内の温度変化、特に熱交換器のパイプの壁面温度を、ほぼ一定に保持することができ、その結果第二の制御系における相応の制御は、高速に反応する。

第二の制御系における制御範囲を拡大するとともに、制御時間を低減するために、第二の制御機構３０に関する目標値を、弁２２，２３の位置に応じて変化させるものと規定する。図１の例では、このことを、本来の目標値信号３６に弁２２，２３の位置に応じた信号３７を合算（目標値への加算）する別個の追加機構３５を用いて行っている。

一つの例により、この目標値への加算の機能方法を説明する。この場合、還流配管１４，１５内のプロセスガスの温度が１４０°Ｃであり、配管部分２１内の熱交換器１８により加熱された熱いプロセスガスの温度を、ともかく第二の制御系を用いて、２６０°Ｃの目標値に制御する。プロセスガスの質量流量の５０％が、熱交換器１８を通って、残る５０％がバイパス配管２６を通って流れるように、弁２２，２３の位置を設定する。従って、先ずは供給配管１９内のプロセスガスの動作温度を２００°Ｃに制御する。そこで、供給配管１９内の動作温度の２００°Ｃへの低下を行う場合、前述した通り、第一の制御系を用いて、弁２２，２３を相応に調節することによって、熱交換器１８を通る流量を低下させる。ここで、熱交換器１８を通るプロセスガスの質量流量が、所定の値、有利にはプロセスガスの質量流量全体の３０％、更に有利には早くもプロセスガスの質量流量全体の３７％を下回ったら、第二の制御機構３０に関して、本来の２６０°Ｃの目標値を、相応の信号３７の加算によって低下させ、そうすることによって、燃焼器３１の発熱量を直接低下させている。従って、その結果、熱交換器１８を通るプロセスガスの質量流量を調節した後で、燃焼器３１の発熱量の必要な低下を非常に高速に、特に第二の制御系だけを用いた場合よりも相当に速く行うことができる。そうすることによって、熱交換器の壁面の温度変化に対して、初めから逆方向に作用することとなる。別の言い方をすると、目標値への加算の目的は、熱交換器内のパイプの壁面温度を出来る限り一定に保持することである。全体として、こうすることにって、制御時間が大幅に短縮される。

この場合、燃焼器３１の発熱量を低下させることは、供給配管１９内のプロセスガスの動作温度を低下させることを目指しており、そのことは、第一の制御系にもとづき、弁２２，２３の調節を引き起こして、熱交換器１８を通るプロセスガスの質量流量を再び増大させるものである。第一と第二の制御系の逆方向の動作手法により、これらの弁は、それらの極端な位置から、例えば、熱交換器１８を通るプロセスガスの質量流量全体の平均値、例えば５０％の回りの±２０％、有利には±１３％に対応する最適な平均的動作範囲内の位置に向けた方向に再び戻される。この動作範囲内では、熱交換器１８への流量の比率は、ほぼ一定であり、確実で効率的な制御を可能とするものである。更に、第一と第二の制御系の逆方向の動作手法により、制御時間の短縮を実現することができる。

有利には、熱交換器１８を通って流れるプロセスガスの質量流量が、プロセスガスの質量流量全体に比べて小さくなるに従って、より大きく目標値を低下させる。このことは、例えば、線形的に行うことができるが、この発明は、決してそれに限定されるものではない。第一の制御器２７，２８への出来る限り速い逆方向の制御を考慮して、目標値への加算機能を選択的又は経験的に決定するのが、特に有利である。

前述したことは、供給配管１９内のプロセスガスの動作温度を上昇させる場合に相応に転用することができる。

前述した目標値への加算を、別のものに置き換えることが可能である。例えば、それに関する別の追加機構３５を必要とすることなく、弁２２，２３を制御し、弁２２，２３のその時点の位置を保存しているプログラミング可能な制御器が、相応の目標値信号を生成して、第二の制御機構３０の目標値入力３４に送ることができる。

たばこ製品用乾燥装置の模式図

符号の説明

１０フロー形乾燥機
１１たばこ製品投入口
１２たばこ製品
１３分離機
１４，１６パイプ配管
１７圧縮機
１８熱交換器
１９供給配管
２１配管部分
２２，２３弁
２４接続手段
２５流動抵抗
２６バイパス配管
２７，２８第一の制御器（機構）
２９第一の制御器（機構）２７の目標値入力
３０第二の制御器（機構）
３１燃焼器
３２燃焼ガスフロー
３３第二の温度プローブ
３４第二の制御器（機構）３０の目標値入力
３５追加機構
３６本来の目標値信号
３７弁２２，２３の位置に応じた信号

Claims

パイプ配管（１４〜１６，１９，２１）を通って流れるプロセスガスフローを用いて、繊維形状の物品を乾燥させる方法であって、発熱量を制御することが可能な加熱器（１８）を用いて、このパイプ配管を通って流れるプロセスガスを加熱することと、加熱器（１８，３１）とこの加熱器を迂回するバイパス配管（２６）を通って流れるプロセスガスの質量流量の比率を設定することが可能であり、プロセスガスフローの一部をバイパス配管（２６）に誘導することとを含む方法において、
加熱器（１８，３１）とバイパス配管（２６）を通って流れるプロセスガスの質量流量の設定比率に従って、加熱器（１８，３１）の発熱量を制御することを特徴とする方法。
加熱器（１８，３１）から出て来るプロセスガスの温度に従って、加熱器（１８，３１）の発熱量を制御することを特徴とする請求項１に記載の方法。
当該の加熱器（１８，３１）の発熱量の制御が、当該の加熱器（１８，３１）を通るプロセスガスの設定された質量流量によって影響を受けることを特徴とする請求項２に記載の方法。
当該の加熱器（１８，３１）の発熱量の制御に関する目標値を、当該の加熱器（１８，３１）を通るプロセスガスの設定された質量流量に従って変化させることを特徴とする請求項２又は３に記載の方法。
加熱器（１８，３１）を通って流れるプロセスガスの質量流量の低下に従って、当該の加熱器（１８，３１）の発熱量を低下させることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載の方法。
加熱器（１８，３１）を通って流れるプロセスガスの質量流量の上昇に従って、当該の加熱器（１８，３１）の発熱量を上昇させることを特徴とする請求項１から５までのいずれか一つに記載の方法。
当該の加熱器（１８，３１）の発熱量を、加熱器（１８，３１）を通って流れるプロセスガスの質量流量がより小さくなるに従って、より大きく低下させ、加熱器（１８，３１）を通って流れるプロセスガスの質量流量がより大きくなるに従って、より大きく上昇させることを特徴とする請求項５又は６に記載の方法。
当該の加熱器（１８，３１）の発熱量の制御に関して、プロセスガスの質量流量が平均値から２０％以上、有利には１３％以上変位した場合に、目標値への加算を実行することを特徴とする請求項１から７までのいずれか一つに記載の方法。
当該の加熱器（１８，３１）とバイパス配管（２６）を通って流れるプロセスガスの質量流量の比率を、乾燥用に使用するプロセスガスの温度に従って制御することを特徴とする請求項１から８までのいずれか一つに記載の方法。
加熱器（１８，３１）が、パイプ配管内に配置された熱交換器（１８）を備えていることを特徴とする請求項１から９までのいずれか一つに記載の方法。
加熱器（１８，３１）を通って流れるプロセスガスの質量流量の変化にもとづく熱交換器（１８）内の壁面温度の変化が、出来る限り小さいままに推移するように、当該の加熱器（１８，３１）の発熱量を制御することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
パイプ配管（１４〜１６，１９，２１）を通って流れるプロセスガスフローを用いて、繊維形状の物品を乾燥させる装置であって、このパイプ配管を通って流れるプロセスガスを加熱するための、このパイプ配管内に設けられた、その発熱量を制御することが可能である加熱器（１８，３１）と、この加熱器（１８．３１）を迂回する、プロセスガスフローの一部のためのバイパス配管（２６）と、加熱器（１８，３１）とバイパス配管（２６）を通って流れるプロセスガスの質量流量の比率を設定するための制御可能な機器（２２，２３）とを備えた装置において、
この装置が、加熱器（１８，３１）とバイパス配管（２６）を通って流れるプロセスガスの質量流量の設定比率に従って、加熱器（１８，３１）の発熱量を制御するための制御手段（３５）を備えていることを特徴とする装置。
加熱器（１８，３１）の発熱量を制御して、加熱器（１８，３１）から出て来るプロセスガスの温度を一定にするための制御系（３０，３３）を配備していることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
制御手段（３５）が、制御系（３０，３３）に影響を与えるように構成されていることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
当該の加熱器（１８，３１）を通るプロセスガスの設定された質量流量に従って、制御系（３０，３３）の目標値を変化させるように、制御手段（３５）が構成されていることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の装置。
加熱器（１８，３１）が、当該のパイプ配管内に配置された熱交換器（１８）を備えていることを特徴とする請求項１２から１５までのいずれか一つに記載の装置。
当該の加熱器（１８，３１）とバイパス配管（２６）を通って流れるプロセスガスの質量流量の比率を設定するための機器（２２，２３）が、少なくとも一つの調節可能な弁を備えていることを特徴とする請求項１２から１６までのいずれか一つに記載の装置。
弁（２２；２３）の位置に従って、当該の加熱器（１８，３１）の発熱量の制御を行うことを特徴とする請求項１７に記載の装置。
当該の加熱器（１８，３１）とバイパス配管（２６）を通って流れるプロセスガスの質量流量の比率を、乾燥用に使用するプロセスガスの温度に従って制御するための制御系（２７，２８）を配備していることを特徴とする請求項１２から１８までのいずれか一つに記載の装置。