JP2019199032A - 木質チップ乾燥システム - Google Patents

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【課題】少ないエネルギーで木質チップの乾燥を行う木質チップ乾燥システムを提供する。【解決手段】多孔板11によって上側の木質チップ収容室12と下側の空気ダクト室13とに仕切られたコンテナ10と、空気ダクト室13に外気を導入する送風機15と、空気ダクト室13の中に配置されて導入された外気を加温するヒータ14と、外部の熱源19と熱交換してヒータ14に供給される温水を加温する熱交換器17と、を有し、多孔板11の複数の孔は空気ダクト室13と木質チップ収容室12とを連通し、送風機15によって空気ダクト室13に導入された外気は、ヒータ14によって加温されて多孔板11の孔から木質チップ収容室12に流入して木質チップ20を乾燥させる。【選択図】図1

Description

本発明は、木質チップ乾燥システムの構造に関する。
近年、木質チップ等の木質バイオマスを燃料として有効利用することが進められている。木材を破砕した木質チップは水分量が多く、そのまま燃料として利用する場合には課題が多いので、木質チップを乾燥して燃料として用いることが多い。このため、木質チップを乾燥させるいろいろな方法が提案されている。
例えば、特許文献1には、コンテナの底及び側壁に熱風を噴出するパイプを取り付け、このパイプからコンテナの中に収容した木質チップに熱風を吹きかけて木質チップの乾燥を行う木質チップの乾燥用コンテナが提案されている。
また、特許文献2には、ボイラ等の燃焼機器の熱で空気を加温し、加温した空気を送風機でコンテナの底に配置したダクトに送り込み、コンテナの中に収容した木質チップ等の乾燥を行う乾燥用コンテナが提案されている。
特開2017−132146号公報 特許第5802301号公報
ところで、木質チップを乾燥させるには空気を加温するための熱エネルギー、送風機を駆動するための電力などのエネルギーが必要となるが、できるだけ少ないエネルギーで木質チップの乾燥を行うことが求められている。
そこで、本発明は、少ないエネルギーで木質チップの乾燥を行うことを目的とする。
本発明の木質チップ乾燥システムは、多孔板によって上側の木質チップ収容室と下側の空気ダクト室とに仕切られた開放箱型のコンテナと、前記空気ダクト室に外気を導入する送風機と、前記空気ダクト室の中に配置されて導入された前記外気を加温するヒータと、外部の熱源と熱交換して前記ヒータに供給される熱媒体を加温する熱交換器と、を有し、前記多孔板の複数の孔は前記空気ダクト室と前記木質チップ収容室とを連通し、前記送風機によって空気ダクト室に導入された前記外気は、前記ヒータによって加温されて前記多孔板の前記孔から前記木質チップ収容室に流入して木質チップを乾燥させること、を特徴とする。
このように、送風機によって空気ダクト室に冷たい外気を導入し、導入した空気をヒータによって加温して木質チップ収容室に流入させて木質チップを乾燥させるので、特許文献1、2に記載されたように加温した空気を送風機でコンテナ内に送り込む場合に比べて、送風機の駆動に必要な電力を削減することができ、より少ないエネルギーで木質チップの乾燥を行うことができる。
本発明の木質チップ乾燥システムにおいて、前記コンテナの前記木質チップ収容室の上側に取り付けられて前記木質チップ収容室の上側を覆う蓋と、前記蓋に接続されて前記木質チップ収容室からの排気を排出する排気ダクトと、前記送風機と前記空気ダクト室との間に配置され、前記排気ダクトが接続されて前記送風機が導入する前記外気と前記木質チップ収容室からの前記排気との間で熱交換を行って前記空気ダクト室に導入する前記外気の温度を上昇させる予熱ヒータと、を有することとしてもよい。
このように、コンテナの木質チップ収容室からの排気と外気との間で熱交換を行うようにするので、木質チップ収容室空の廃熱を回収して木質チップの乾燥に用いることができる。これにより、木質チップの乾燥に用いられなかった熱がコンテナの上部から外気に放出されてしまう特許文献1、2に記載された乾燥用コンテナに比べて、外気を加温するための熱エネルギーを削減することができ、より少ないエネルギーで木質チップの乾燥を行うことができる。
本発明の木質乾燥システムにおいて、前記予熱ヒータは、前記木質チップ収容室からの前記排気の潜熱によって前記外気の温度を上昇させることとしてもよい。
このように、予熱ヒータで木質チップ収容室からの排気中の水分がドレンになるまで熱交換を行うことにより、排気の潜熱からより多くの熱エネルギーを回収することができる。これにより、より少ないエネルギーで木質チップの乾燥を行うことができる。
本発明の木質チップ乾燥システムにおいて、前記外部の熱源は温水または蒸気あるいは排ガスであることとしてもよい。
このように、多様な熱源を用いて木質チップの乾燥を行うことができるので、本発明の木質チップ乾燥システムを様々な場所に設置することが可能となる。
本発明は、少ないエネルギーで木質チップの乾燥を行うことができる。
実施形態の木質チップ乾燥システムの構成を示す系統図である。 図1に示すA部の拡大断面図である。 他の実施形態の木質チップ乾燥システムの構成を示す系統図である。 他の実施形態の木質チップ乾燥システムの構成を示す系統図である。 他の実施形態の木質チップ乾燥システムの構成を示す系統図である。 他の実施形態の木質チップ乾燥システムの構成を示す系統図である。
以下、図面を参照しながら本発明の木質チップ乾燥システム100について説明する。図1に示すように、木質チップ乾燥システム100は、コンテナ10と、ヒータ14と送風機15と、熱交換器17とを備えている。
図1に示すように、コンテナ10は上面が開放された開放箱型で、金属製の多孔板11によって上側の木質チップ収容室12と下側の空気ダクト室13とに仕切られている。木質チップ収容室12の内部には、木質チップ20が収容されている。空気ダクト室13の内部の多孔板11の下面にはヒータ14が取り付けられている。コンテナ10の下部の側面には、ダクト16を介して外気を空気ダクト室13に導入する送風機15が取り付けられている。
ヒータ14はチューブの中に熱媒体である温水を流し、外部のフィンで温水の熱を放熱させて外側の空気を加温するものである。熱交換器17は、外部の熱源19から供給された温度の高い熱媒体とヒータ14に供給する熱媒体である温水との間で熱交換し、ヒータ14に供給する温水を加温するものである。熱交換器17は、プレート式熱交換器であってもよい。
ヒータ14と熱交換器17の一方の側とを循環する流路は、ヒータ14による外気の加温系統を構成し、熱交換器17の他方の側と熱源19とを循環する流路は、熱源19によるヒータ14に供給される温水の加温系統を構成する。ヒータ14による外気の加温系統には温水を循環させるポンプ18が設けられている。
図2に示すように、多孔板11には複数の孔11aが設けられており、孔11aは、空気ダクト室13と木質チップ収容室12とを連通している。多孔板11の下側に取り付けられたヒータ14の周囲は、空気ダクト室13に導入された外気が必ずヒータ14を通るように、カバー14aで囲まれている。
送風機15によって空気ダクト室13に導入された冷たい外気は、ヒータ14を通って加温されて多孔板11の孔11aから木質チップ収容室12に流入する。そして、加温された空気は木質チップ20を乾燥させる。また、加温された空気の熱により多孔板11が加温され、多孔板11からの熱伝導により木質チップ20が加温、乾燥される。このため、本実施形態の木質チップ乾燥システム100は、特許文献1、2に記載されたように加温した空気を送風機でコンテナ内に送り込む場合に比べて、送風機15の駆動に必要な電力を削減することができ、より少ないエネルギーで木質チップ20の乾燥を行うことができる。
また、木質チップ乾燥システム100は、ヒータ14による外気の加温系統と、熱源19によるヒータ14に供給される温水の加温系統とを熱交換器17によって区分しているので、熱源19として、例えば、後で説明するような温水ボイラ41を用いたり、蒸気ボイラ43を用いたり、温水ボイラ41の排ガスを用いたりすることができる。
次に図3を参照しながら他の実施形態の木質チップ乾燥システム200について説明する。先に図1、2を参照して説明した木質チップ乾燥システム100と同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。
図3に示すように、木質チップ乾燥システム200は、木質チップ乾燥システム100に、蓋31と、排気ダクト32と、予熱ヒータ33とを追加したものである。また、図3には、図1に示した熱源19の具体例として温水ボイラ41を用いる場合を図示した。
蓋31は、コンテナ10の木質チップ収容室12の上側に取り付けられて木質チップ収容室12の上側を覆う片流れ屋根形状の覆いであり、図3に示すように、送風機15の配置されている側に向かって上方向に傾斜している。蓋31の送風機15の側の端面には排気ダクト32が取り付けられている。排気ダクト32は、送風機15とダクト16との間に配置された予熱ヒータ33に接続されている。予熱ヒータ33は、送風機15が導入する外気と木質チップ収容室12からの排気との間で熱交換を行って空気ダクト室13に導入する外気の温度を上昇させるものである。予熱ヒータ33は、例えば、プレート式の熱交換器であってもよい。なお、蓋31の形状は、片流れ屋根形状に限定されず、例えば、四角屋根形状でもよいし、三角屋根形状でもよい。
また、予熱ヒータ33は木質チップ収容室12からの排気中の水分の一部がドレンになるまで熱交換を行い、排気の潜熱によって外気を加温する。この際、ドレンになった水分は、予熱ヒータ33の底部のドレンパン34に溜まり、下部に排出される。
また、本実施形態の木質チップ乾燥システム200では、熱源19としてバイオマス燃料等を燃焼させて温水利用施設42に温水を供給する温水ボイラ41の温水を利用している。
以上のように構成された木質チップ乾燥システム200の動作について説明する。
冷たい外気は、送風機15によって予熱ヒータ33に流入し、予熱ヒータ33で木質チップ収容室12からの排気と熱交換して加温された状態となってダクト16から空気ダクト室13に導入される。加温された空気は、ヒータ14を通って更に加温されて多孔板11の孔11aから木質チップ収容室12に流入する。木質チップ収容室12に流入した温度の高い加温空気は木質チップ20を乾燥させ、排気は蓋31で集められて排気ダクト32に導かれる。この際、排気の温度は、ヒータ14を通過した際の温度より低いものの、外気温度よりも高い温度を維持している。外気よりも温度の高い排気は、排気ダクト32から予熱ヒータ33に流入し、送風機15から流入する温度の低い外気と熱交換する。温度の低い外気と熱交換して温度が低下した排気は予熱ヒータ33から外気に排出される。また、排気中の水分の一部は凝縮してドレンとなって予熱ヒータ33のドレンパン34に溜まり、予熱ヒータ33の下側に排出される。また、温度の高い加温空気の熱により多孔板11が加温され、多孔板11からの熱伝導により木質チップ20が加温、乾燥される。
このように、本実施形態の木質チップ乾燥システム200は、送風機15によって冷たい外気を導入するので、特許文献1、2に記載されたように加温した空気を送風機でコンテナ内に送り込む場合に比べて、送風機15の駆動に必要な電力を削減することができる。更に、外気よりも温度が高い木質チップ収容室12からの排気と外気とを熱交換させて排気の熱を回収するので、ヒータ14による外気の加温に用いるエネルギーを削減することができる。更に、予熱ヒータ33は、排気中の水分がドレンとなるまで外気と熱交換することにより、排気の潜熱により外気を加温する。これにより、外気の加温に用いるエネルギーを更に削減することができる。更に、多孔板11からの熱伝導によって木質チップ20を加熱、乾燥させることができる。このように、本実施形態の木質チップ乾燥システム200は、特許文献1、2に記載されたようなコンテナに比べて、より少ないエネルギーで木質チップ20の乾燥を行うことができる。
次に、図4、5を参照しながら、他の実施形態の木質チップ乾燥システム300、400について説明する。先に図3を参照して説明した木質チップ乾燥システム200と同様の部位には同様の符号を付して説明は省略する。
本実施形態の木質チップ乾燥システム300は、図3を参照して説明した木質チップ乾燥システム200の熱源19をバイオマス燃料等を燃料として蒸気発電設備44に駆動用の蒸気を供給する蒸気ボイラ43と、蒸気ボイラ43からの蒸気によって熱交換器17に流入する温水を加温するシェルアンドチューブ型の熱交換器45とで構成したものである。
図4に示す蒸気ボイラ43からの蒸気は、熱交換器45に流入して熱交換器17に流れる加温用の温水を加温し、温度の高い温水とする。蒸気は、熱交換器45の中で凝縮してドレンとなり、外部に排出される。
本実施形態の木質チップ乾燥システム400は、図3を参照して説明した木質チップ乾燥システム200の熱源19をバイオマス燃料等を燃料とする温水ボイラ41と、温水ボイラ41の排ガスと熱交換して熱交換器17に流入する温水を加温する熱交換器46とで構成したものである。
図5に示す温水ボイラ41の排ガスは、熱交換器46で熱交換器17に流れる加温用の温水を加温し、温度の高い温水とする。排ガスは、熱交換器46で熱交換して温度が下がり外部に排出される。木質チップ乾燥システム400は、温水ボイラ41の排ガスからの熱回収によって熱交換器17に流れる加温用の温水を加温するので、より少ないエネルギーで木質チップ20の乾燥を行うことができる。
以上説明した、木質チップ乾燥システム200、300、400は、先に説明した木質チップ乾燥システム100と同様、ヒータ14による外気の加温系統と、熱源19によるヒータ14に供給される温水の加温系統とを熱交換器17によって区分しているので、熱源19として、温水ボイラ41を用いたり、蒸気ボイラ43からの蒸気で加温した温水を用いたり、温水ボイラ41の排ガスの熱で加温した温水を用いたりすることができる。このように、木質チップ乾燥システム200、300、400は、多様な熱源19を用いて木質チップ20の乾燥を行うことができるので、本発明の木質チップ乾燥システムを様々な場所に設置することが可能となる。
次に図6を参照して他の実施形態である木質チップ乾燥システム500について説明する。木質チップ乾燥システム500は、図1を参照して説明した木質チップ乾燥システム100において、熱源19として自動車50の排ガス、エンジン51の冷却水を用いるようにして、コンテナ10を自動車50の荷台に搭載し、送風機15を小型にして空気ダクト室13の内部に組み込んだものである。先に、図1を参照して説明した木質チップ乾燥システム100と同様の部位には同様の符号を付して説明は省略する。
図6に示すように、自動車50には、エンジン51と、ラジェータ52とが搭載されている。エンジン51とラジェータ52とを接続する一方の配管55にはポンプ53が配置され、他方の配管54には、エンジン51の冷却水と熱交換してヒータ14に供給する温水を加温する熱交換器57が取り付けてられている。また、エンジン51の排ガス管56にもエンジン51の排ガスと熱交換してヒータ14に供給する温水を加温する熱交換器59が取り付けられている。
木質チップ乾燥システム500は、自動車50が走行中にエンジン51の冷却水、排ガスとヒータ14に供給する温水とを熱交換させてヒータ14に温度の高い温水を供給して木質チップ20を乾燥するようにしたものである。
木質チップ乾燥システム500は、自動車50の冷却水、排ガスの熱を再利用して木質チップ20を乾燥させるので、少ないエネルギーで木質チップ20を乾燥させることができる。また、木質チップ乾燥システム500は、自動車50の走行中に木質チップ20の乾燥を行うことができる。
10 コンテナ、11 多孔板、11a 孔、12 木質チップ収容室、13 空気ダクト室、14 ヒータ、14a カバー、15 送風機、16 ダクト、17,45,46,57,59 熱交換器、18 ポンプ、19 熱源、20 木質チップ、31 蓋、32 排気ダクト、33 予熱ヒータ、34 ドレンパン、41 温水ボイラ、42 温水利用施設、43 蒸気ボイラ、44 蒸気発電設備、50 自動車、51 エンジン、52 ラジェータ、53 ポンプ、54,55 配管、56 排ガス管、100,200,300,400,500 木質チップ乾燥システム。

Claims (4)

  1. 多孔板によって上側の木質チップ収容室と下側の空気ダクト室とに仕切られた開放箱型のコンテナと、
    前記空気ダクト室に外気を導入する送風機と、
    前記空気ダクト室の中に配置されて導入された前記外気を加温するヒータと、
    外部の熱源と熱交換して前記ヒータに供給される熱媒体を加温する熱交換器と、を有し、
    前記多孔板の複数の孔は前記空気ダクト室と前記木質チップ収容室とを連通し、前記送風機によって前記空気ダクト室に導入された前記外気は、前記ヒータによって加温されて前記多孔板の前記孔から前記木質チップ収容室に流入して木質チップを乾燥させること、
    を特徴とする木質チップ乾燥システム。
  2. 請求項1に記載の木質チップ乾燥システムであって、
    前記コンテナの前記木質チップ収容室の上側に取り付けられて前記木質チップ収容室の上側を覆う蓋と、
    前記蓋に接続されて前記木質チップ収容室からの排気を排出する排気ダクトと、
    前記送風機と前記空気ダクト室との間に配置され、前記排気ダクトが接続されて前記送風機が導入する前記外気と前記木質チップ収容室からの前記排気との間で熱交換を行って前記空気ダクト室に導入する前記外気の温度を上昇させる予熱ヒータと、を有すること、
    を特徴とする木質チップ乾燥システム。
  3. 請求項2に記載の木質チップ乾燥システムであって、
    前記予熱ヒータは、前記木質チップ収容室からの前記排気の潜熱によって前記外気の温度を上昇させること、
    を特徴とする木質チップ乾燥システム。
  4. 請求項1から3のいずれか1項に記載の木質チップ乾燥システムであって、
    前記外部の熱源は温水または蒸気あるいは排ガスであること、
    を特徴とする木質チップ乾燥システム。
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