JP3179469U

JP3179469U - 乾燥システム

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Publication number: JP3179469U
Application number: JP2012005155U
Authority: JP
Inventors: 健司福宮; 浩花島
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-08-23
Filing date: 2012-08-23
Publication date: 2012-11-01
Anticipated expiration: 2022-08-23

Abstract

【課題】省エネ性に優れた乾燥装置を提供する。
【解決手段】乾燥システム１０は、対象物ＸＡ１に気体を当てて乾燥させるシステムである。この乾燥システム１０は、対象物ＸＡ１を収容するキルン１１と、このキルン１１に供給する気体を、太陽熱を利用して加熱する加熱手段１６と、を備えている。加熱手段１６は、太陽熱を利用して液体を加熱する太陽熱集熱器２５と、キルン１１に供給する気体の経路となる加熱用送気管３０内に、太陽熱集熱器２５で加熱された液体の熱を当該気体に移動させる加熱用熱交換器２９と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本考案は、木材チップ等の対象物を乾燥させる乾燥システムに関する。

化石燃料の価格高騰やＣＯ_２削減に対する意識の高まりにより、代替燃料となるバイオマス燃料が脚光を浴びている。バイオマス燃料の一つとして木質ペレットがある。木質ペレットは、木材チップを乾燥させてから団塊状に圧縮成型したものである。木材チップの乾燥は、木材チップを収容したキルン（窯）に乾燥した高温の空気を供給し、当該木材チップを撹拌しながら行われる（非特許文献１参照）。

ＷＥＬＨＯＵＳＥ、［online］、ＴＯＰ＞取扱い商品＞木質バイオマスプラント＞チップ乾燥機、［平成２４年４月９日検索］、インターネット（ＵＲＬ：http://www.welhouse.jp/web/article/plant/plant.htm）

乾燥した高温の空気は、灯油や重油等の燃料をボイラーで燃焼することで生成される。このように、木質ペレットは、燃料を燃やしたりして作ることになるので、代替燃料としての価値が高いとはいえない。このため、木材チップを乾燥させる乾燥システムについては、省エネ性に優れていることが望まれている。

なお、この点は、木材チップを乾燥させる場合に限らず、生ゴミ、肥料、お茶殻等、その他の各種対象物を乾燥させる場合に共通して望まれている。

本考案は、上記課題を鑑みてなされたものであり、省エネ性に優れた乾燥システムを提供することを目的とする。

（１）本考案は、対象物に気体を当てて乾燥させる乾燥システムであって、前記対象物を収容するキルンと、前記キルンに供給する前記気体を、太陽熱を利用して加熱する加熱手段と、を備えることを特徴とする、乾燥システムである。

本考案によれば、太陽熱を利用することで燃料を燃焼することなく対象物を乾燥させることができるので、省エネ性を高めることができる。

具体的に、本考案に係る乾燥システムで１時間当たり１トンの木材チップを、含水率５０％から１５％に乾燥させる場合、従来の重油炊きボイラーで乾燥させる場合と比較して、１時間当たりの使用エネルギー量を３６．１［ｋＷｈ］削減することができる。これにより、１時間当たりのコストを３４４．５［円／ｈ］削減することができると共に、１時間当たりのＣＯ_２排出量を２９７［ＣＯ_２−ｋｇ］削減することができる。

（２）本考案はまた、前記加熱手段は、太陽熱を利用して液体を加熱する太陽熱集熱器と、前記キルンに供給する前記気体の経路内に、前記太陽熱温水器で加熱された前記液体の経路を形成することで、該液体の熱を該気体に移動させる加熱用熱交換器と、を備えることを特徴とする、上記（１）に記載の乾燥システムである。

上記考案によれば、ポンプを駆動して太陽熱集熱器から液体を送るだけで、キルンに供給する気体を加熱することができる。このため、省エネ性が極めて高い。また、太陽熱集熱器の設置台数を増やすことで、気体の加熱効率を簡単に高めることができる。すなわち、対象物の乾燥効率を簡単に高めることができるので、省エネ性を簡単に高めることができる。

（３）本考案はまた、前記対象物に当てた前記気体を、前記キルンから回収してから再び前記加熱手段で加熱した上で前記キルンに供給するように循環させる循環手段、を備えることを特徴とする、上記（１）又は（２）に記載の乾燥システムである。

上記考案によれば、一旦加熱された気体を再利用するので、少ない熱量で対象物を乾燥させることができる。このため、加熱手段に高い能力が要求されることはない。加熱手段が太陽熱集熱器を備える場合には、太陽熱集熱器の設置台数がむやみに増えることを防止できる。また、循環する気体を利用するので、キルン外部の塵埃が対象物に混入したり付着したりすることを防止できる。

（４）本考案はまた、前記加熱手段で加熱する前記気体を、地中冷熱を利用して除湿する除湿手段、を備えることを特徴とする、上記（１）〜（３）のいずれかに記載の乾燥システムである。

上記考案によれば、地中冷熱を利用することでヒートポンプ等を用いることなく冷熱源を確保できるので、また、気体を一旦除湿することで対象物の乾燥効率を高めることができるので、省エネ性をさらに高めることができる。

（５）本考案はまた、前記除湿手段は、前記加熱手段で加熱する前記気体の経路内に、該気体に地中冷熱を移動させる除湿用熱交換器を備えることを特徴とする、上記（４）に記載の乾燥システムである。

（６）本考案はまた、前記除湿手段は、地下水をくみ上げる揚水機を備え、前記除湿用熱交換器は、前記加熱手段で加熱する前記気体の経路内に、前記揚水機によってくみ上げられた地下水の経路を形成することで、該地下水の冷熱を該気体に移動させることを特徴とする、上記（５）に記載の乾燥システムである。

上記考案によれば、揚水機を駆動して地下水を送るだけで、加熱手段で加熱する気体を除湿することができる。このため、省エネ性が極めて高い。

（７）本考案はまた、前記キルンは、太陽光が照射されて加熱されることを特徴とする、上記（１）〜（６）のいずれかに記載の乾燥システムである。

上記考案によれば、対象物の乾燥効率を高めることができるので、省エネ性をさらに高めることができる。

（８）本考案はまた、前記キルンは、ビニールハウス内又はガラスハウス内に設置されることを特徴とする、上記（７）に記載の乾燥システムである。

上記考案によれば、キルンの加熱効率を高めることができる。これにより、対象物の乾燥効率を高めることができるので、省エネ性をさらに高めることができる。

本考案の上記（１）〜（８）に記載の乾燥システムによれば、省エネ性を高めることができる。すなわち、当該乾燥システムは、省エネ性に優れている。

本考案の第１実施形態に係る乾燥システムの概略図である。本考案の第２実施形態に係る乾燥システムの概略図である。

以下、図面を参照して、本考案の第１及び第２実施形態に係る乾燥システムについて詳細に説明する。

［第１実施形態］まず、図１を用いて、第１実施形態に係る乾燥システム１０の構成について説明する。図１は、乾燥システム１０の概略図である。なお、本図及び以降の図において、一部の構成を適宜省略して、図面を簡略化する。

図１に示す乾燥システム１０は、対象物ＸＡ１に空気等の気体を当てて乾燥させるシステムであり、熱源として太陽熱を利用すると共に冷熱源として地中冷熱を利用する。この乾燥システム１０は、主要な構成がビニールハウスＹＡ１内に設置されており、太陽熱を有効に利用する。

対象物ＸＡ１は、木材チップ、生ゴミ、肥料、お茶殻等、あらゆる物品のうちのいずれであってもよい。ビニールハウスＹＡ１は、太陽熱を蓄える機能を有している。なお、ビニールハウスＹＡ１は、これに代えて、ガラスハウスであってもよい。

乾燥システム１０は、キルン１１と、回収用送風機１２と、サイクロン１３と、除湿手段１４と、供給用送風機１５と、加熱手段１６と、循環手段１７と、制御ユニット（図示省略）と、を備えている。

乾燥システム１０は、制御ユニットによって統括的に制御される。すなわち、乾燥システム１０の各部は、制御ユニットの制御下において動作して、その動作状況が制御ユニットによって管理される。

キルン１１は、対象物ＸＡ１を収容する窯である。このキルン１１は、水平軸回りに回転可能に設けられ、回転することで対象物ＸＡ１を撹拌する。また、キルン１１は、対象物ＸＡ１に当てる気体の導入口１１ａと、対象物ＸＡ１に当てた気体の導出口１１ｂと、を備えている。以上のキルン１１は、対象物ＸＡ１を撹拌しながら、当該対象物ＸＡ１に気体を当てて乾燥させる。

回収用送風機１２は、例えばプレート型のものであり、キルン１１内の気体を回収し、サイクロン１３内に送り込む。この回収用送風機１２は、供給用送風機１５と共に、乾燥システム１０内の気体を循環させる。

サイクロン１３は、回収用送風機１２によって送り込まれた気体を旋回させて、当該気体に含まれる蒸気の一部を液化する。液化した水等の液体は、サイクロン１３の下方から排出される。サイクロン１３で旋回した気体は、除湿手段１４を構成する除湿用送気管２２内に送り込まれる。

除湿手段１４は、加熱手段１６で加熱する気体を、地中冷熱を利用して除湿しておく手段である。具体的に、除湿手段１４は、揚水機１９と、除湿用配管２０と、除湿用熱交換器２１と、除湿用送気管２２と、ドレン液タンク２３と、貯水槽２４と、を備えている。

揚水機１９は、既存の水井戸等から地下水をくみ上げる。具体的に、揚水機１９は、動力源となるポンプ１９ａと、流量を調節する弁（図示省略）と、流量を計測する流量計（図示省略）と、等を備えている。なお、本発明は、揚水機１９で地下水をくみ上げる構成に限定されず、Ｕチューブ等の配管を水井戸等に挿入し、水等の液体を循環して地中冷熱だけを取り出す構成としてもよい。このような構成については、第２実施形態として後述する。

除湿用配管２０は、揚水機１９によってくみ上げられた地下水の経路を構成する。この除湿用配管２０は、銅管、ステンレス管、又は水道用鋼管からなる。

除湿用熱交換器２１は、除湿用配管２０に連続するラジエータコイルである。この除湿用熱交換器２１は、加熱手段１６で加熱する気体の経路となる除湿用送気管２２内に、揚水機１９によってくみ上げられた地下水の経路を形成する。また、除湿用熱交換器２１は、地下水の冷熱を、加熱手段１６で加熱する気体に移動させ、当該気体に含まれる蒸気を液化する。すなわち、除湿用熱交換器２１は、加熱手段１６で加熱する気体を除湿する。液化した水等の液体は、除湿用送気管２２からドレン液タンク２３に排出される。

貯水槽２４には、除湿用熱交換器２１で冷熱が奪われた地下水が放出される。除湿用熱交換器２１で冷熱が奪われた地下水は、貯水槽２４に代えて、水路（図示省略）等に放出されるようにしてもよい。

供給用送風機１５は、回収用送風機１２と同様、例えばプレート型のものであり、除湿用熱交換器２１で除湿された気体を、加熱手段１６を構成する加熱用送気管３０内に送り込む。

加熱手段１６は、キルン１１に供給する気体を、太陽熱を利用して加熱する手段である。具体的に、加熱手段１６は、太陽熱集熱器２５と、加熱用配管２６と、加熱用熱交換器２９と、加熱用送気管３０と、ストレージタンク２７と、ボイラー２８と、を備えている。

太陽熱集熱器２５は、太陽熱を利用して水等の液体を加熱することで太陽熱を集熱する装置である。この太陽熱集熱器２５は、建築物の屋根や地面等、太陽光が当たる場所に設置される。

具体的に、太陽熱集熱器２５は、筏状に並べられた複数のガラス管と、各ガラス管の内部に個別に配設された複数のヒートパイプと、各ガラス管の一端側（図面における下側）を個別に塞ぐ複数のキャップと、各ガラス管の他端側（図面における上側）を束ね、各ガラス管と共に貯水槽を構成する角管と、を備えている。

ガラス管は、二重構造の真空ガラス管であり、内部に蓄えた水が外気温の影響を受けることを防止する。ヒートパイプは、水と比較して伝導率が高い素材でできており、高い集熱性能を有する。角管は、両端に加熱用送気管３０が繋がれており、一端から他端に向けて液体が流れる。

以上の太陽熱集熱器２５によれば、ガラス管の内部に蓄えられた液体は太陽熱で熱されて水蒸気等の気体となり、角管まで上昇する。気体の熱は、加熱用送気管３０から角管の内部に流れ込んだ液体に移動する。気体は液体に戻り、ガラス管を下降する。気体の熱が移動した液体は、加熱用送気管３０を循環する。これにより、太陽熱が、加熱用熱交換器２９やストレージタンク２７に移動する。このような太陽熱集熱器２５には、株式会社アグリクラスター（埼玉県さいたま市）が市販するハイブリッドソーラーシステム（商品名）を応用できる。

加熱用配管２６は、太陽熱集熱器２５によって加熱された液体の経路を構成する。この加熱用配管２６は、銅管、ステンレス管、又は水道用鋼管からなる。また、加熱用配管２６は、液体を流す動力源となるポンプ２６ａ等を備えている。

ストレージタンク２７は、水等の液体を蓄えている。このストレージタンク２７には、加熱用配管２６が引き込まれてから引き出されている。これにより、ストレージタンク２７は、加熱用配管２６を流れる液体と、自身が蓄える液体と、の間で熱交換をする。すなわち、ストレージタンク２７は、加熱用配管２６を流れる液体が、自身が蓄える液体よりも高温の場合、ストレージタンク２７内の液体を加熱して温熱を蓄える。一方、加熱用配管２６を流れる液体が、自身が蓄える液体よりも低温の場合、ストレージタンク２７内に蓄えていた熱を、加熱用配管２６を流れる液体に放出する。なお、このストレージタンク２７は、オプションとしての構成であり、必要に応じて設置される。すなわち、加熱手段１６は、ストレージタンク２７を備えていなくてもよい。

ボイラー２８は、太陽熱が不足している場合等に、薪やチップ等の燃料を燃焼して、熱を発生させる。このボイラー２８には、枝分かれした加熱用配管２６が引き込まれてから引き出されている。これにより、ボイラー２８は、加熱用配管２６を流れる液体を加熱する。なお、このボイラー２８は、オプションとしての構成であり、必要に応じて設置される。すなわち、加熱手段１６は、ボイラー２８を備えていなくてもよい。

加熱用熱交換器２９は、加熱用配管２６に連続するラジエータコイルである。この加熱用熱交換器２９は、キルン１１に供給する気体の経路となる加熱用送気管３０内に、太陽熱集熱器２５で加熱された液体の経路を形成する。また、加熱用熱交換器２９は、太陽熱集熱器２５で加熱された液体の熱を、キルン１１に供給する気体に移動させ、当該気体を高温にする。すなわち、加熱用熱交換器２９は、キルン１１に供給する気体を加熱する。

循環手段１７は、回収用送風機１２、サイクロン１３、除湿手段１４、供給用送風機１５、加熱手段１６を連続させるダクト管である。この循環手段１７は、例えば、ポリプロピレンと合成ゴムを混合した材料からなり、耐熱性を有する。以上の循環手段１７は、対象物ＸＡ１に当てた気体を、キルン１１から回収してから再び加熱手段１６で加熱した上でキルン１１に供給するように循環させる経路となる。

次に、図１を用いて、乾燥システム１０における気体の流れを説明する。

まず、導入口１１ａからキルン１１内に供給された気体は、対象物ＸＡ１を加熱して、当該対象物ＸＡ１を乾燥させる。対象物ＸＡ１に含まれる水分は、水蒸気となり、気体と共に導出口１１ｂからキルン１１内から回収される。

そして、キルン１１内から回収された気体は、サイクロン１３で旋回する。これにより、気体に含まれる蒸気の一部が液化される。すなわち、気体が除湿される。

また、サイクロン１３で旋回することで除湿された気体は、除湿手段１４に送り込まれる。気体は、除湿手段１４を構成する除湿用配管２０内において、除湿用熱交換器２１を通過する。これにより、気体は、除湿用熱交換器２１を流れる地下水によって冷却される。気体に含まれる蒸気は、液化する。すなわち、気体が除湿される。

さらに、除湿用熱交換器２１を通過することで除湿された気体は、循環手段１７を経由して、加熱手段１６に送り込まれる。気体は、加熱手段１６を構成する加熱用配管２６内において、加熱用熱交換器２９を通過する。これにより、気体は、加熱用熱交換器２９を流れる高温の液体によって加熱される。

その後、加熱用熱交換器２９を通過することで加熱された気体は、導入口１１ａからキルン１１内に供給される。気体は、上記の流れを繰り返し、乾燥システム１０内を循環する。

このように、乾燥システム１０によれば、太陽熱を利用することで燃料を燃焼することなく対象物ＸＡ１を乾燥させることができるので、省エネ性を高めることができる。

具体的に、乾燥システム１０で１時間当たり１トンの木材チップを、含水率５０％から１５％に乾燥させる場合、従来の重油炊きボイラーで乾燥させる場合と比較して、１時間当たりの使用エネルギー量を３６．１［ｋＷｈ］削減することができる。これにより、１時間当たりのコストを３４４．５［円／ｈ］削減することができると共に、１時間当たりのＣＯ_２排出量を２．９７［ＣＯ_２−ｋｇ］削減することができる。

そして、ポンプ２６ａを駆動して太陽熱集熱器２５から液体を送るだけで、キルン１１に供給する気体を加熱することができる。このため、省エネ性が極めて高い。また、太陽熱集熱器２５の設置台数を増やすことで、気体の加熱効率を簡単に高めることができる。すなわち、対象物ＸＡ１の乾燥効率を簡単に高めることができるので、省エネ性を簡単に高めることができる。

また、循環手段１７を備え、一旦加熱された気体を再利用するので、少ない熱量で対象物ＸＡ１を乾燥させることができる。このため、加熱手段１６に高い能力が要求されることはない。結果、太陽熱集熱器２５の設置台数がむやみに増えることを防止できる。また、循環する気体を利用するので、キルン１１外部の塵埃が対象物ＸＡ１に混入したり付着したりすることを防止できる。

さらに、除湿手段１４を備え、地中冷熱を利用することでヒートポンプ等を用いることなく冷熱源を確保できるので、また、気体を一旦除湿することで対象物ＸＡ１の乾燥効率を高めることができるので、省エネ性をさらに高めることができる。

そして、揚水機１９を駆動して地下水を送るだけで、加熱手段１６で加熱する気体を除湿することができる。このため、省エネ性が極めて高い。

また、キルン１１は、太陽光が照射されて加熱されるので、対象物ＸＡ１の乾燥効率を高めることができる。結果、省エネ性をさらに高めることができる。

さらに、キルン１１は、ビニールハウスＹＡ１内又はガラスハウス内に設置されるので、キルン１１の加熱効率を高めることができる。これにより、対象物ＸＡ１の乾燥効率を高めることができるので、省エネ性をさらに高めることができる。

本考案は、上記実施形態に限られるものではなく、その趣旨及び技術思想を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

すなわち、上記実施形態において、各構成の位置、大きさ、形状、材質、向き、順序、数量等は適宜変更できる。例えば、太陽熱集熱器２５の台数は、２台以上であってもよい。この場合、複数台の太陽熱集熱器２５は、加熱用配管２６によって直列に繋いでも並列に繋いでもよい。

［第２実施形態］次に、図２を用いて、第２実施形態に係る乾燥システム４０の構成について説明する。図２は、乾燥システム４０の概略図である。

なお、第２実施形態に係る乾燥システム４０の特徴部分のみを説明し、第１実施形態に係る乾燥システム４０と同様の構成、作用及び効果についての説明は適宜省略する。

乾燥システム４０は、第１実施形態の除湿手段１４に代えて、除湿手段４１を備えている。除湿手段４１は、ヒートポンプ４２と、除湿用配管４３，４４と、除湿用熱交換器４５と、除湿用送気管２２と、ドレン液タンク２３と、貯水槽２４と、を備えている。

ヒートポンプ４２は、地中から地中冷熱を取得する除湿用配管４３内の水等の液体と、除湿用熱交換器２１に繋がる除湿用配管４４内の水等の液体と、の間で熱を移動させる。すなわち、ヒートポンプ４２は、除湿用配管４３内の液体の冷熱を、除湿用配管４４内の液体に移動させる。これにより、除湿用配管４４内の液体が冷却される。除湿用配管４３，４４は、銅管、ステンレス管、又は水道用鋼管からなる。

除湿用熱交換器４５は、加熱手段１６で加熱する気体の経路となる除湿用送気管２２内に、地中冷熱を導入する。すなわち、除湿用熱交換器４５は、地中冷熱を、加熱手段１６で加熱する気体に移動させ、当該気体に含まれる蒸気を液化する。さらに言い換えると、除湿用熱交換器４５は、加熱手段１６で加熱する気体を除湿する。

１０乾燥システム
１１キルン
１４除湿手段
１６加熱手段
１７循環手段
１９揚水機
２１除湿用熱交換器
２５太陽熱集熱器
２９加熱用熱交換器
ＸＡ１対象物
ＹＡ１ビニールハウス

Claims

対象物に気体を当てて乾燥させる乾燥システムであって、
前記対象物を収容するキルンと、
前記キルンに供給する前記気体を、太陽熱を利用して加熱する加熱手段と、を備えることを特徴とする、
乾燥システム。
前記加熱手段は、
太陽熱を利用して液体を加熱する太陽熱集熱器と、
前記キルンに供給する前記気体の経路内に、前記太陽熱集熱器で加熱された前記液体の経路を形成することで、該液体の熱を該気体に移動させる加熱用熱交換器と、を備えることを特徴とする、
請求項１に記載の乾燥システム。
前記対象物に当てた前記気体を、前記キルンから回収してから再び前記加熱手段で加熱した上で前記キルンに供給するように循環させる循環手段、を備えることを特徴とする、
請求項１又は２に記載の乾燥システム。
前記加熱手段で加熱する前記気体を、地中冷熱を利用して除湿する除湿手段、を備えることを特徴とする、
請求項１〜３のいずれかに記載の乾燥システム。
前記除湿手段は、
前記加熱手段で加熱する前記気体の経路内に、該気体に地中冷熱を移動させる除湿用熱交換器を備えることを特徴とする、
請求項４に記載の乾燥システム。
前記除湿手段は、
地下水をくみ上げる揚水機を備え、
前記除湿用熱交換器は、前記加熱手段で加熱する前記気体の経路内に、前記揚水機によってくみ上げられた地下水の経路を形成することで、該地下水の冷熱を該気体に移動させることを特徴とする、
請求項５に記載の乾燥システム。
前記キルンは、太陽光が照射されて加熱されることを特徴とする、
請求項１〜６のいずれかに記載の乾燥システム。
前記キルンは、ビニールハウス内又はガラスハウス内に設置されることを特徴とする、
請求項７に記載の乾燥システム。