JP3893406B1 - Solar thermal passive wood drying equipment - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、太陽熱のパッシブ利用を主とし、不足する熱量を温水循環の補助加熱で補完して、ドラフトで排気させる太陽熱パッシブ利用木材乾燥装置に関する。
【解決手段】木材乾燥ハウスの屋根面5及び南面3の集熱部は、天井側を二重透明フイルム7で底面側を炭素繊維シート(CFシート)8、一重透明フイルム9で構成される空気通路10が形成されているので、太陽熱を集熱した炭素繊維シート(CFシート)8から熱を得た高温の空気が温風として南面3側から北面1側へ空気通路10を流れて室内へ排出されると共に、矢印で示すように該炭素繊維シート(CFシート)8を通過した透過日射が前記木材乾燥ハウスの室内を暖める。2個のファンコイルコンベクターFC2−1、FC2−2及び4個の室内ファンF3−1〜F3−4で室内の桟積製材の周囲を左回りに旋回しながら桟積製材の表面及び材間を通過して湿潤材の乾燥をつかさどる。
【選択図】図2The present invention relates to a solar thermal passive wood drying apparatus that mainly uses solar heat passively, supplements the insufficient amount of heat with auxiliary heating of hot water circulation, and exhausts it with a draft.
SOLUTION: The heat collecting portions of the roof surface 5 and the south surface 3 of the wood drying house are air composed of a double transparent film 7 on the ceiling side, a carbon fiber sheet (CF sheet) 8 on the bottom side, and a single transparent film 9. Since the passage 10 is formed, high-temperature air obtained from the carbon fiber sheet (CF sheet) 8 that has collected solar heat flows as warm air from the south surface 3 side to the north surface 1 side through the air passage 10 into the room. As it is discharged, the solar radiation passing through the carbon fiber sheet (CF sheet) 8 warms the interior of the wood drying house as indicated by the arrow. Two fan coil convectors FC2-1 and FC2-2 and four indoor fans F3-1 to F3-4 rotate counterclockwise around the indoor deck lumber, and the surface of the lumber lumber and between the lumber To control the drying of the wetting material.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、太陽熱のパッシブ利用を主とし、不足する熱量を温水循環の補助加熱で補完して、ドラフトで排気させる太陽熱パッシブ利用木材乾燥装置に関する。 The present invention relates to a solar heat passive wood drying apparatus that mainly uses solar heat passively, supplements a deficient amount of heat with auxiliary heating of hot water circulation, and exhausts it with a draft.
これまでは、太陽熱のアクティブ利用の木材乾燥は、屋根に強制循環式集熱器を設置してアクティブに利用する木材乾燥装置が主流である(特許文献1を参照)。
この太陽集熱乾燥技術は、炭素繊維シート(CFシート)を集熱材に使った集熱面積120m2の空気集熱器を屋根一杯に載せて、大型ファンで強制的に集熱し、得られた温風を乾燥室に導き攪拌して行う太陽熱のアクティブ利用である。
しかし、従来の木材乾燥装置は、イ.太陽熱の平均集熱効率が低い、ロ、ファンなどの動力費が高い、ハ、構造が複雑で建設費が高い、ニ、維持費が高い、ホ、乾燥コストが高い等の欠点があった。
Until now, the wood drying apparatus for active use of solar heat has been mainly a wood drying apparatus that is actively used by installing a forced circulation heat collector on the roof (see Patent Document 1).
The solar collector drying technique, the carbon fiber sheet (CF sheet) air heat collector heat collecting area 120 m 2 using a heat collecting member put full roof forcibly heating current in the large-sized fan, obtained This is the active use of solar heat that is conducted by directing hot air to the drying chamber and stirring it.
However, the conventional wood drying device is a. There are disadvantages such as low average heat collection efficiency of solar heat, high power cost of b, fan, etc., c, complicated structure and high construction cost, d, high maintenance cost, e, high drying cost.
本発明は、太陽熱のパッシブ利用を主とし、農業用ビニールハウスを改良したパッシブ方式で集熱し、不足する熱量を床暖パネルとファンコンベクターで保管して、断熱円筒のドラフトで排気させる太陽熱パッシブ利用木材乾燥装置を提供することを目的とする。 The present invention mainly uses solar heat passively, collects heat using an improved passive method for agricultural greenhouses, stores the shortage of heat in a floor warm panel and a fan convector , and exhausts it with a draft of a heat insulating cylinder. An object is to provide a wood drying apparatus.
本発明の太陽熱パッシブ利用木材乾燥装置は、二重透明フイルムに覆われた半蒲鉾型の農業用ビニールハウスのコンクリート土間に蓄熱層を介して床暖パネルを敷設して太陽熱をパッシブ集熱する木材乾燥ハウスを構成し、二重透明フイルムに覆われた屋根面及び南面の内側には空間をおいて一重透明フイルムを張り、前記空間の空気通路に炭素繊維シートを挿入して集熱部を形成し、前記木材乾燥ハウスの東西面は三重透明フイルム壁及び北面は不透明断熱壁とし、前記木材乾燥ハウス南側の東西隅にダクトファン、ダンパー及び送風管からなる一対の送風機器を配し、前記木材乾燥ハウス内外の空気を一定割合で混合して前記ダクトファンによって前記集熱部に送風して太陽熱を集熱した空気は温風となって集熱部開口から木材乾燥ハウス内に吹き出し、一方前記木材乾燥ハウス南側にファンコンベクターを上向きに配置し及びハウス北側に室内ファンを下向きに配置し、前記ファンコンベクター及び室内ファンの混合作用で生じた室内空気の循環による対流が桟積製材の乾燥をつかさどり、さらに前記木材乾燥ハウス北面に直立に外付けされたダンパー付き断熱円筒を設け、乾燥で生じた湿り空気は前記断熱円筒のドラフトによる吸引効果でパッシブ排気されるものである。
夜間及び日射の少ない日中は、木質燃料燃焼熱を熱源とする温水を前記床暖パネル及び前記ファンコンベクターに供給して床暖パネルからのふく射及びファンコンベクターからの対流によって乾燥熱量を補完するものである。
The solar heat passive wood drying apparatus of the present invention is a wood that passively collects solar heat by laying a floor warming panel through a heat storage layer between concrete soils of a semi-cylindrical agricultural greenhouse covered with a double transparent film. A dry house is constructed, a single transparent film is placed inside the roof surface and the south surface covered with a double transparent film, a single transparent film is stretched, and a carbon fiber sheet is inserted into the air passage of the space to form a heat collecting part The wood drying house has a triple transparent film wall on the east and west side and an opaque heat insulating wall on the north side, and a pair of blower devices including a duct fan, a damper and a blower pipe are arranged at the east and west corners on the south side of the wood drying house, The air inside and outside the drying house is mixed at a constant rate and blown to the heat collecting part by the duct fan to collect solar heat, which becomes hot air from the opening of the heat collecting part. A fancon vector is placed upward on the south side of the wood drying house and an indoor fan is placed downward on the north side of the house, and convection due to the circulation of indoor air generated by the mixing action of the fancon vector and the indoor fan is In addition to controlling the drying of the lumber, a heat insulating cylinder with a damper is installed on the north surface of the wood drying house, and the humid air generated by the drying is passively exhausted by the suction effect of the draft of the heat insulating cylinder. .
During the night and during the day when there is little solar radiation, hot water that uses wood fuel combustion heat as a heat source is supplied to the floor warming panel and the fancon vector, and the amount of drying heat is complemented by radiation from the floor warming panel and convection from the fancon vector. It is.
本発明の太陽熱パッシブ利用木材乾燥装置は、農業用ビニールハウスを改良したパッシブ方式であるため、イ、太陽熱の集熱効率が高い(通年平均で65%)、ロ、ファンなどの動力費は少ない(1kW程度)、ハ、補助熱量は木質燃料を用いた脱石油技術、ニ、構造が簡単で建設費が安い(床面積25m2で800万円程度)、ホ、維持費が安い、へ、乾燥コストが安い等、従来にないメリットと特徴がある。 The solar drying apparatus for passive use of solar heat according to the present invention is a passive method improved from an agricultural greenhouse, so that the heat collection efficiency of solar heat is high (65% on average throughout the year), and the cost of power for the fan, fan, etc. is low ( about 1 kW), Ha, auxiliary heat is petroleum technology using wood fuel, two, is cheap simple construction cost structure (floor area 25 m 2 about 800 million), ho, to maintenance costs are low, and dried There are advantages and features that are not available in the past, such as low cost.
本発明の太陽熱パッシブ利用木材乾燥装置の一実施例を図面に基づいて、以下に説明する。
図1の概略斜視図に示すように、本発明の太陽熱パッシブ利用木材乾燥装置に使用される木材乾燥ハウスは、農業用ビニールハウスを改良した四周囲の北面1、西面2、南面3、東面4をそれぞれ垂直面とした側面を持ち、屋根面5を北面1から南面3にかけて円弧面を持つ半蒲鉾型としたものである。
前記木材乾燥ハウスの屋根面5及び南面3は、二重透明フイルムで覆われ、また東西面2、3は三重透明フイルムで覆われ、北面1のみ不透明断熱壁である。
さらに、前記木材乾燥ハウスの北面1の東西両端にドラフトで排気させるパッシブ排気用の断熱円筒6を2本立設したものである。
前記木材乾燥ハウスの一般的な寸法は、間口(北面1、南面3)5.0m×奥行き(東面4、西面2)5.0m×高さ(北面1側)3.4mである。
なお、南面3側の高さは2.5mである。
One embodiment of the solar thermal passive wood drying apparatus of the present invention will be described below with reference to the drawings.
As shown in the schematic perspective view of FIG. 1, the wood drying house used in the solar thermal passive wood drying apparatus of the present invention has four surrounding
The
Furthermore, two
The general dimensions of the wood drying house are frontage (
The height on the
図2の左側断面図に示すように、前記木材乾燥ハウスの屋根面5及び南面3は、外側が二重透明フイルム7で覆われ、空気層(300mm厚さ)を挟んで炭素繊維シート(CFシート)8を張り、僅かな空間(20〜30mm)を保って内側からもう一枚の一重透明フイルム9で覆った集熱部を構成している。
したがって、前記集熱部は、天井側を二重透明フイルム7で、底面側を炭素繊維シート(CFシート)8、一重透明フイルム9で構成される空気通路10が形成される。
前記木材乾燥ハウスのコンクリート土間11(床面)は、蓄熱層(400mm)を介して床暖パネルFHを全面に敷設し、前記床暖パネルFHは木質燃料の燃焼熱を熱源に用いた温水ボイラーBHWからの温水を温水ポンプPHWで循環させて暖房する。
また、ファンコンベクターFCを南面3の裾部に2組配置し、前記床暖パネルFHと同様に木質燃料の燃焼熱を熱源に用いた温水ボイラーBHWからの温水を温水ポンプPHWで循環させて温風による対流乾燥を行う。
北面1の天井部には室内ファンF3を下向きに4個配置し、前記木材乾燥ハウスの室内空気をコンクリート土間11側に送風して室内空気を循環させる。
さらに、2本の前記断熱円筒6の下部に排気用のダンパーD3を各1個ずつ計2個配置すると共に、南面3の床面裾部に集熱用のダクトファンF1を対称的に2個と内外気切換用のダンパーD1、D2を各2個ずつ計4個設置する。
実際にはダンパーD1−1,D1−2は、図3に示すようにそれぞれハウス東面4、西面2に外向きに設置され、ダクトファンF1の軸方向から外気を吸入する。
なお、SRは日射計、TRは温度センサー、HRは湿度センサーである。
As shown in the left sectional view of FIG. 2, the
Therefore, the heat collecting part is formed with an
The concrete soil 11 (floor surface) of the wood drying house has a warm floor panel FH laid on the entire surface through a heat storage layer (400 mm), and the warm floor boiler FH is a warm water boiler that uses the combustion heat of wood fuel as a heat source. Warm water from the BHW is circulated by the hot water pump PHW for heating.
In addition, two sets of fancon vectors FC are arranged at the bottom of the
Four indoor fans F3 are arranged downward on the ceiling of the
In addition, two exhaust dampers D3 are arranged under each of the two
Actually, the dampers D1-1 and D1-2 are installed outward on the east surface 4 and the
SR is a pyranometer, TR is a temperature sensor, and HR is a humidity sensor.
図3の平面図に示すように、前記集熱部はフイルム隔壁14により中央で東西エリアに2分され、それぞれに3本の空気通路10(チャンネル)を有している。
東西のエリアが一体化された木材乾燥ハウス内には、前記ファンコンベクターFC2−1、FC2−2がそれぞれの東西エリア側に1個ずつ、室内ファンF3−1、F3−2及びF3−3、F3−4がそれぞれ2個ずつ配置される。
南面3の東西のサイドには、床面裾部に集熱用のダクトファンF1−1及びダンパーD1−1、D2−1とダクトファンF1−2及びダンパーD1−2、D2−2からなる送風機器の一対が東西に向き合って設置される。
なお、西面2側には搬入搬出用のドア12を設けており、南面3側にはダクトファンF1の送風を空気通路10(チャンネル)へ分配する送風管15を設けている。
As shown in the plan view of FIG. 3, the heat collecting part is divided into two east and west areas at the center by a
The east and west areas integrated timber drying in house, the fan convector FC2-1, FC2-2 is one for each of east and west area side, the indoor fan F3-1, F3-2 and F3-3, Two pieces of F3-4 are arranged.
On the east and west sides of the
In addition, the
次に、本発明の太陽熱パッシブ利用木材乾燥装置の操作動作を図面に基づいて、以下に説明する。
図2に示すように前記木材乾燥ハウスの屋根面5及び南面3の集熱部は、天井側を二重透明フイルム7で底面側を炭素繊維シート(CFシート)8、一重透明フイルム9で構成される空気通路10が形成されているので、太陽の日射が炭素繊維シート(CFシート)8を暖めると共に、矢印で示すように該炭素繊維シート(CFシート)8を通過した透過日射が前記木材乾燥ハウスの室内を暖める。
太陽熱を集熱した炭素繊維シート(CFシート)8から熱を得た高温の空気が温風として南面3側から北面1側へ空気通路10を流れて天井にある集熱部開口13から室内へ排出され、2個のファンコンベクターFC2−1、FC2−2及び4個の室内ファンF3−1〜F3−4で室内の桟積製材の周囲を図2に示す左回りに旋回しながら桟積製材の表面及び材間を通過して湿潤材の乾燥をつかさどる。
夜間及び日射の少ない日中は、床暖パネルFH及びファンコンベクターFC2−1、FC2−2のコイルに温水ポンプPHWで温水ボイラーBHWから温水が供給されて、日中同様、ふく射と対流で乾燥が促進される。
Next, the operation of the solar thermal passive wood drying apparatus of the present invention will be described below based on the drawings.
As shown in FIG. 2, the heat collecting part of the
High-temperature air that has obtained heat from a carbon fiber sheet (CF sheet) 8 that has collected solar heat flows as a hot air from the
Among small day night-time and solar radiation, floor heating panel FH and fan convector FC2-1, is supplied hot water from the hot water boiler BHW with warm water pump PHW the coil of FC2-2, similar daytime, is dried radiant and convective Promoted.
次いで、本発明の太陽熱パッシブ利用木材乾燥装置の制御・稼働法を(A)日中と(B)夜間別にそれぞれ説明する。
(A)太陽熱乾燥;早朝、日射計SRが日射を受けてその出力が設定値(10分間の平均値が0.02W)以上で、図3に示すダクトファンF1−1、F1−2が回転を開始し、同時にダンパーD1−1、D1−2が開へ、ダンパーD2−1、D2−2が閉へと逆比例制御で開閉する。
前記ダクトファンF1−1、F1−2は室内空気と室外空気を一定割合で吸い込んで集熱部に送風し、二重透明フイルム7を透過して炭素繊維シート(CFシート)8に吸収された太陽熱を空気に伝え、その熱が集熱部開口13から温風として室内に排出される。
前記集熱部の炭素繊維シート(CFシート)8は約3割の日射を透過し、透過日射は直接木材に照射されてふく射乾燥を行う。
日中の乾燥時には室温が40〜50℃に達するが、その際の相対湿度は乾燥に適する20〜30%程度の低湿度である。
夕方、日射が低下して(日中でも日射が陰って)日射計SRの出力が設定値(10分間の平均値が0.02kW)以下になると、図3に示すダンパーD1−1、D1−2は全閉、ダンパーD2−1、D2−2は全開となり、やがてダクトファンF1−1、F1−2は停止し、集熱も停止する。
翌朝、太陽からの日射を受けると(日中に日射が回復すると)ダクトファンF1−1、F1−2が起動し、再び同じ作動を繰り返す。
ダクトファンF1−1、F1−2で吸入された外気は温風となり木材からの水分を吸収し、湿り空気となってダンパーD3−1、D3−2(普通は常時開放)を経て断熱円筒6のドラフト作用でパッシブ排気される。
Next, the control and operation method of the solar thermal passive wood drying apparatus of the present invention will be described for (A) daytime and (B) nighttime respectively.
(A) Solar heat drying; early morning, the pyranometer SR is exposed to solar radiation and the output is equal to or higher than the set value (average value for 10 minutes is 0.02 W), and the duct fans F1-1 and F1-2 shown in FIG. 3 rotate. At the same time, the dampers D1-1 and D1-2 are opened and the dampers D2-1 and D2-2 are opened and closed by inverse proportional control.
The duct fans F <b> 1-1 and F <b> 1-2 suck indoor air and outdoor air at a constant rate, blown to the heat collecting unit, permeate the double transparent film 7, and are absorbed by the carbon fiber sheet (CF sheet) 8. Solar heat is transmitted to the air, and the heat is discharged into the room as warm air from the heat collecting portion opening 13.
The carbon fiber sheet (CF sheet) 8 in the heat collecting part transmits about 30% of solar radiation, and the transmitted solar radiation is directly applied to the wood to perform radiation drying.
At the time of drying in the daytime, the room temperature reaches 40 to 50 ° C., but the relative humidity at that time is a low humidity of about 20 to 30% suitable for drying.
In the evening, when the solar radiation is lowered (because the solar radiation is shaded even during the day), the output of the pyranometer SR becomes less than the set value (average value for 10 minutes is 0.02 kW), and the dampers D1-1 and D1-2 shown in FIG. Is fully closed, the dampers D2-1 and D2-2 are fully opened, the duct fans F1-1 and F1-2 are eventually stopped, and the heat collection is also stopped.
The next morning, when receiving solar radiation from the sun (when solar radiation recovers during the day), duct fans F1-1 and F1-2 are activated and repeat the same operation again.
The outside air sucked in by the duct fans F1-1 and F1-2 becomes warm air, absorbs moisture from the wood, becomes humid air, passes through dampers D3-1 and D3-2 (usually always open), and the
(B)燃焼熱乾燥;夜間の乾燥は、図2に示す木質燃料の温水ボイラーBHWで作られた60〜70℃の温水をファンコンベクターFC2−1、FC2−2のコイル及び床暖パネルFHに送水して室内を40〜50℃の温度に保つ。
その際、ファンコンベクターFC2−1、FC2−2のコイルから放熱は温風の対流で、また床暖パネルFHからの放熱はふく射と対流で木材を乾燥する。
日中でも日射が極度に不足するときは夜間同様に燃焼熱乾燥が行われる。
木材から蒸発した水分は湿り空気となって断熱円筒6(ダンパーD3−1、D3−2は開)を経て外気に排出され、不足空気はハウス構造の隙間及びダンパーD1−1、D1−2の隙間などから外気を吸入して補充される。
乾燥工程の間、ファンコンベクターFC2−1、FC2−2のファン及び室内ファンF3−1〜F3−4は常時回転し、図2の矢印で示すように対流が行われ、排気用のダンパーD3−1、D3−2は通常常時開放されている。
(B) Combustion heat drying; nighttime drying is performed by using 60-70 ° C. hot water made by the wood fuel hot water boiler BHW shown in FIG. 2 to the coils of the fancon vectors FC2-1 and FC2-2 and the floor warming panel FH. Water is supplied to keep the room at a temperature of 40-50 ° C.
At that time, the fan convector FC2-1, convection of heat radiation warm air from the coil of FC2-2, also the heat dissipation from the floor heating panel FH dries the wood radiation and convection.
When solar radiation is extremely short during the day, combustion heat drying is performed as in the night.
Moisture evaporated from the wood becomes moist air and is discharged to the outside air through the heat insulating cylinder 6 (the dampers D3-1 and D3-2 are opened), and the insufficient air is generated in the gaps of the house structure and the dampers D1-1 and D1-2. It is replenished by inhaling outside air through a gap.
During the drying process, the fan convector FC2-1, fan and indoor fan F3-1~F3-4 of FC2-2 is constantly rotated, the convection is performed as indicated by the arrows in FIG. 2, a damper for an exhaust D3- 1, D3-2 is normally open at all times.
(3)乾燥日数;嵩体積2.9m×1.8m×3.7m、実体積12m3の桟積製材を、冬場で1週間、夏場は5日間で含水率50%から20%(乾量基準)に乾燥させることができる。 (3) Drying days: Plumbing lumber with a bulk volume of 2.9m x 1.8m x 3.7m and an actual volume of 12m 3 will have a moisture content of 50% to 20% for one week in winter and five days in summer. Standard) can be dried.
1 北面
2 西面
3 南面
4 東面
5 屋根面
6 断熱円筒
7 二重透明フイルム
8 炭素繊維シート(CFシート)
9 一重透明フイルム
10 空気通路
11 コンクリート土間
12 ドア
13 集熱部開口
14 フイルム隔壁
15 送風管
1
9 Single
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