JP4004632B2 - 廃ガス再循環を行う、材料ウエブ用の乾燥装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃ガス再循環を行う、材料ウエブ用の乾燥装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工業級乾燥装置の連続的な乾燥過程のための制御装置が既にヨーロッパ特許公開第０７２３１２６号から公知である。段階的な加熱を行う連続乾燥装置内で溶剤で負荷された空気が循環する。溶剤で負荷された空気の最適な制御のための方法が開示されている。溶剤および溶剤化合物をベースとする種々の生成物の凝縮は有効に低減され、または全く阻止される。凝縮の低減に加えて、乾燥装置内の雰囲気の強力で一様な混合が得られ、これによって安全性が高められ、かつ乾燥過程は簡単にされる、それというのも高い溶剤濃度を持つ領域が減少せしめられるからである。周囲空気が乾燥装置内で加熱され、かつ溶剤で負荷された空気と混合される。この混合された空気は乾燥装置の第１のゾーンへ供給される。この手段では露出炎（offene Flamme）が比較的冷たい外部からの空気によって冷却される。
【０００３】
後燃焼装置への廃ガス容量の著しい低減はヨーロッパ特許公開第０７２３１２６号による手段では達成することができない。この手段では外部空気が、バーナーの露出炎を冷却し、かつ揮発性の溶剤残滓の分解を回避するために利用される。バーナー内における燃焼空気混合物の滞在時間は揮発性の溶剤成分を完全に燃焼させるには十分ではない。
【０００４】
ヨーロッパ特許第０２６４６３７号は材料ウエブ用の連続乾燥装置、特にオフセット乾燥装置に関する。材料ウエブを片側または両側で加熱空気を負荷する吹込みノズルが設けられ、少なくとも１つの、吹込みノズルへ循環空気を供給する送風機と少なくとも１つの、ガスを供給される循環空気用の加熱装置と循環空気用の後燃焼装置とを備える。材料ウエブのための入り口スリットと出口スリットが設けられ、これらのスリットの少なくとも１つで材料ウエブの案内平面の上下に混合室が設けられており、混合室内で入り口スリットおよび場合により出口スリットを介して流入する新鮮な空気が後燃焼装置の熱ガスと混合される。乾燥装置内部への排気口が設けられており、それぞれ乾燥装置のガスと循環空気を供給される加熱装置と後燃焼装置とはユニットにまとめられていて、乾燥装置ケーシング内に閉じられた燃焼室を有する。
【０００５】
ヨーロッパ特許第０２６４６３７号からのこの解決手段によれば、加熱装置および後燃焼装置へそれぞれ乾燥装置のガスおよび循環空気が供給され、乾燥装置内部には閉じられた燃焼室が配置されている。この手段を用いて廃ガスの代わりに空気が加熱装置へ再度供給され、これによって後燃焼装置へ供給される容量は著しくは減少しない。したがって後燃焼装置のガス消費は同様に注目に値するほどには減少せしめることはできない。
【０００６】
ヨーロッパ特許公開第０３２６２２７号には材料ウエブのための乾燥装置が開示される。特にオフセット印刷機用に配慮されたこの乾燥装置は材料ウエブ用の入り口スリットと出口スリットとを備えるケーシングを持つ。ケーシングは吹込みノズルを備え、吹込みノズルは単数または複数のベンチレーターを介して乾燥装置内部から循環空気を供給される。ケーシングはさらに乾燥装置内の雰囲気を変えるためにバーナーを備えた加熱装置を包含する。ケーシングの内部は仕切り（Unterteilung）によって加熱ゾーンと蒸発ゾーンに分割されている。加熱装置はさらにもう１つのゾーンを有し、このゾーンから加熱された空気の１部分が排気開口を経て加熱ゾーンへ供給され、他方加熱された空気の残りの部分は周囲空気へ導かれる。蒸発ゾーン内の雰囲気は加熱装置のバーナーのための燃焼空気として使用される。
【０００７】
この手段では全廃ガス容量が後燃焼装置へ供給され、この本発明による手段によって経済的な解決が提案されている。
【０００８】
ＭＥＧの１９９６年７月５日付けの社誌“ＭＥＧオペレーティング・デスクリプションＳＤＥ”（MEG Operating Description SDE）（ＭＣ１０頁）から複数のゾーンに分割された乾燥装置が公知である。第１のゾーン内でウエブ温度は燃焼室からの加熱された空気の供給によって上昇する。次いで溶剤の蒸発が始まる。溶剤の蒸発は乾燥装置の第２のゾーン内で終了せしめられる。第２ののゾーンは第１のゾーンから開口を持つ鉛直方向の仕切りによって分離されている。必要な熱エネルギーは仕切り内の開口を通って第１のゾーンから第２のゾーン内への加熱された空気が移動することによって可能にされる。溶剤は廃ガスベンチレーターを介して吹き出され、エネルギーもゾーン間で輸送する。この手段では廃ガスは乾燥装置から直接導出されるので、別個の廃ガスベンチレーターおよび循環空気ベンチレーターが使用される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、乾燥装置の運転時のエネルギー消費を決定的に低下させることである。本発明のもう１つの課題は、後燃焼装置へ供給される廃ガス体積流を著しく減少させ、こうして後バーナーにおけるエネルギー消費も減らすことである。最後に本発明の課題は、付加的なベンチレーターまたは補助バーナーを必要とすることなしに、乾燥装置に簡単で確実なエネルギー輸送を設けることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、本発明によれば、請求項１の特徴によって解決される。
【００１１】
【発明の効果】
本発明による手段によれば、有利に、廃ガス体積流の大部分がプロセス空気バーナーへ導かれ、ここで十分に長い滞在時間によって廃ガス中の揮発性の有機成分を燃焼させることができる。プロセス空気バーナーは乾燥装置内部における雰囲気に対して遮蔽されているので、揮発性有機成分の分解が起こることはない。さらにプロセス空気バーナーを通っての乾燥装置内部への廃ガス循環の程度によって熱的な後燃焼装置へ供給される廃ガスの割合を低減することができる。このようにして乾燥装置のため並びに後燃焼装置のための燃料コストを著しく減少させることができる。
【００１２】
本発明の基礎を成す思想の有利な構成においては、乾燥装置は複数の、または１つのみ、または２つのゾーンを有していてよい。更に乾燥装置は並流原理（ウエブ走行方向と空気の流れ方向が同一に向けられる）でもまた向流原理（ウエブ走行方向と空気の流れ方向とが逆）でも運転することができる。バーナーは有利にはプロセス空気バーナーとして構成され、これは空気比λ＞１でもって作業する。廃ガスの体積流は、操作可能な調節部材によって制御され、調節部材は例えば管システム内に取り付けることができる。あるいは操作可能な調節部材はまた廃ガス管路内にも取り付けることができる。
【００１３】
有利には加熱されたガスの加熱エネルギーを管システムによって乾燥装置の個々のゾーンへ供給することができる。この管システムの横断面は乾燥装置の長さにわたって見て減少してよい。管システムの異なる区分の移行箇所には、加熱されたガスを乾燥装置の個別のゾーンへ導くために排気開口が設けられる。加熱されたガスの１部分は乾燥装置の冷却ゾーンへ導くこともできる。
【００１４】
操作可能な調節部材は温度検出部材、熱電対を介して制御することができ、これらは例えば材料ウエブの温度を測定する。あるいは温度検出部材または熱電対は乾燥装置の適当なゾーン内に配置してもよい。エネルギー供給を制御する調節部材も測定された温度に依存して操作することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明による乾燥工程の略示図である。材料ウエブ２のための乾燥装置１は、入り口開口４と出口開口５を備え、これらを通って材料ウエブ２が矢印３で示されたウエブ走行方向で移動する。管システム１５の第１の管区分１５．１内部にバーナーユニット１４が組み付けられている。廃ガスは廃ガス管路２８を通って後燃焼装置（略示）４１へ導かれる。後燃焼装置４１内には、廃ガスの質が所要の標準に相当するように廃ガスの質を改善するためバーナー１４が配置されている。後燃焼装置４１の外部には燃料供給部２９が配置されている。
【００１６】
操作可能な調節部材２７（これは調節ユニット２７．１と結合されている）を用いて廃ガスの大部分（５０％まで）を後燃焼装置４１内へ導くことができ、これに対応する量はバーナーユニット１４が取り付けられた第１の管区分１５，１へ導くことができる（図１による例では約５０％）。乾燥装置の内室６内にはベンチレーター２６が配置され、ベンチレーターは廃ガスを送風する；新鮮な空気が出口開口５の上方の開口２５を通って乾燥装置の内室６内へ達する。
【００１７】
バーナーユニット１４を収容した第１の管区分１５．１は比較的長い管として構成されているので、プロセスガスの滞在時間を著しく延長させることができ、そのため揮発性の溶剤成分を完全に燃焼することができる。このようにしてプロセスガスを、９５％を上回るまでの揮発性の溶剤が燃焼される程完全に燃焼することができ、これについては以下で詳説される。廃ガスの大部分はバーナーユニット１４へ再循環されるので、後燃焼装置４１へ供給されるのは残りの廃ガス部分だけでよい。したがって後燃焼装置内で投入されるエネルギー分は低減せしめられる、それというのもこれは後燃焼装置へ送られる廃ガスの量に依存するからである。
【００１８】
図２〜図５による乾燥装置に関して、図示の各乾燥装置が向流原理（im Gegenstromprinzip）で運転されること、すなわちウエブ走行方向とガスの流れ方向とが互いに逆であることが留意されるべきである。もちろん本発明による手段は、並流モード（im Gleichstrommodus）で運転される、すなわちウエブ走行方向と流れ方向とが同一方向である乾燥装置でも使用することができる。
【００１９】
図２は乾燥装置の簡単に示した図である。
【００２０】
乾燥装置１のケーシング６の内部には入り口開口４と出口開口５とが設けられこれらを通って材料ウエブ２が矢印３の方向に移動する。バーナーユニット１４、例えばプロセス空気バーナーは第１の管区分１５．１内のプロセスガスを温度約７００℃へ加熱する。第１の管区分１５．１は炎とプロセスガスを乾燥装置内部の雰囲気に対して、一部蒸発した揮発性の溶剤成分に対して遮蔽されており、したがって揮発性溶剤成分の分解が起こることはない。更に第１の管区分１５．１の全長に沿って温度約７００℃が維持され得るので、この温度の加熱されたガスが第１のゾーン７の第１の循環空気ベンチレーター１０へ供給される。ベンチレーター１０は熱ガスを第１のゾーン内の循環空気と混合し、かつこれを第１のノズルセクション１２へ導く。
【００２１】
第１のゾーン７内にはベンチレーター２６が配置されていて、操作可能な調節部材２７が組み付けられた管システム１５，２８へ廃ガスを供給する。操作可能な調節部材２７によって後燃焼装置４１並びに管システム１５内のバーナーユニット１４へ送られる廃ガスの量を調節し、かつ制御することができる。これは、後燃焼装置４１への廃ガス量を低減し、ここでの燃焼コストを節約する利点を提供する。後燃焼装置４１へのエネルギー供給は直接この供給廃ガス量に依存する。本発明のもう１つの重要な利点は、バーナーユニット１４の燃料消費量を低減するという事情であり、これは、後燃焼装置４１へ送られない残った廃ガス体積流がプロセス空気バーナー１４へ供給されるからである。第１の管区分１５．１の長さのためにここでのプロセスガスの滞在時間は約０．２秒まで延長せしめられる。これにより加熱されたガスのより良好なコンディショニングを達成することができる、それというのも第１の管区分１５．１の長さは、炎が既に第１のゾーン７内で一部蒸発した溶剤と接触することも阻止するからである。このことはまた、揮発性の溶剤の分解が阻止される結果をもたらす。第１の管区分１５．１の長さは、この第１の管区分１５．１内での、廃ガス内に依然として含まれている溶剤の完全燃焼を可能にする。したがって溶剤に内在するエネルギーを乾燥装置のためのエネルギー源として利用することができる。バーナーユニットはプロセス空気バーナーであるので、このバーナーは化学量論的量を上回る空気比λ＞１で運転することができる。
【００２２】
図３は材料ウエブの上下に加熱ゾーンを備える乾燥装置を示す。
【００２３】
この構成ではプロセス空気バーナー１４がそれぞれ材料ウエブ２の各側で第１の管区分１５．１内に収容されている。循環空気ベンチレーター１０，１１がそれぞれ管区分１５．１から熱ガスを供給される。循環空気ベンチレーター１０，１１はノズルセクション１２，１３へそれぞれ循環空気ガス混合物を供給する。乾燥装置の加熱ゾーンである第１のゾーン７内にはベンチレーター２６が配置されており、図１に関連して説明されたようにそれぞれ操作可能な調節部材２７，２７．１によって制御され、廃ガスを後燃焼装置４１かまたはプロセス空気バーナー１４へ導く。調節部材２７のための調節ユニット２７．１の制御は温度センサ３５（例えば赤外線センサ）または熱電対３８，３９によって行うことができ、これらは乾燥装置の第１のゾーン７内に配置される。第１の管区分１５．１内に、プロセスガスの温度を測定し、かつプロセス空気バーナー１４を調整する調整ユニット３２を制御するために熱電対３３，３４を設けることができる。
【００２４】
調整ユニット３２を介して、エネルギー供給部２９から管路３０を経てプロセス空気バーナー１４へのエネルギーの供給が制御される。熱電対３３，３４は第１の管区分１５．１の端部で温度を測定する。
【００２５】
図４は本発明の別の実施形を示す。短縮された乾燥装置は加熱ゾーン７と冷却ゾーン９を備える。次の図５に示されたような溶剤を蒸発するゾーン８は省略されている。したがって溶剤を蒸発するゾーン８の機能は付加的に加熱ゾーン７が受け持つ。第１のゾーン７内には廃ガスのためのベンチレーター２６が配置されている。３方向弁として作られた、調節ユニット２７．１を介して操作される、操作可能な調節部材２７は廃ガスの管システム１５への再循環を制御する。既に図３による実施例との関係で説明されたように、操作可能な調節部材２７の調節ユニット２７．１は赤外線センサ３５によって測定された温度または第１のゾーン７内に配置された熱電対３８，もしくは３９に依存して制御される。第２のゾーン８を欠くために乾燥装置１のケーシング６はかなりより短く構成されているので、管システム１５も２つの区分、すなわち第１のバーナー区分１５．１並びにもう１つの区分１５．２とを持つにすぎない。
【００２６】
図５は乾燥装置のケーシング内に冷却ゾーンの前に第１と第２のゾーンを持つ乾燥装置を示す。乾燥装置１の内部で材料ウエブ２の表面は、ウエブが加熱され、かつ溶剤がケーシング６内で蒸発されることによって乾燥される。ケーシング６は材料ウエブ２のための入り口開口４と出口開口５とを持ち、材料ウエブは図４で矢印で示されたように、ウエブ走行方向３に移動する。
【００２７】
加熱されたガスは第１の管区分１５．１から第２の管区分１５．２への移行部内で管システム１５から第１のゾーンへ、すなわち第１の循環空気ベンチレーター１０および１１へ導かれる。図５に示された第２のゾーン８，すなわち溶剤を蒸発するゾーンは第２の循環空気ベンチレーター１６，１７を備え、加熱されたガスはこれらのベンチレーターへ第２の管区分１５．２と第３の管区分１５．３との間の移行部から導かれる。加熱されたガスはノズルセクション１８，１９へ導かれ、ノズルセクションは材料ウエブ２をこれに接触せずに案内する。最後に加熱されたガスは管システム１５から冷却ゾーン９へ導かれ、ここで第３の管区分１５．３の端部から出る。冷却ゾーン９も循環空気ベンチレーター２０，２１を備えており、これらのベンチレーターは冷却ゾーン９のノズルセクション２２，２３へ加熱されたガスを供給する。ケーシング６は冷却ゾーン９の領域内に開口２４を設けられており、開口は図５に矢印で示されたように、循環空気ベンチレーター２０，２１を用いて新鮮な空気の流入を可能にする。
【００２８】
管システム１５からの加熱されたガスは循環空気ベンチレーター１０，１１；１６，１７；および２０，２１によって再循環せしめられる。管システム１５は上述のように管区分１５．１，１５．２および１５．３を備え、これらの区分はそれぞれ直列に接続されている。これらは乾燥装置１の全長にわたる、簡単で確実な熱輸送を可能にする。このようにして高いまたは低い温度レベルを持つポケットの形成が著しく減少せしめられ、更に管システム内における燃焼混合物の比較的長い滞在により温度レベルを低下せしめることができる。ゾーン７内の循環空気ベンチレーターの他にそこにはもう１つのベンチレーター２６が設けられ、これは廃ガス管路２８並びにプロセス空気バーナー１４を収容した管システム１５と結合されている。廃ガスはベンチレーター２６を用いて後燃焼装置４１へ続く廃ガス管路２８内へ直接、または管システム１５を通ってプロセス空気バーナー１４へプロセスガスとして供給することができる。ゾーン７から再循環される廃ガスの量は操作可能な調節部材２７の位置に依存し、調節部材は３方向弁として廃ガス管路２８と管システム１５との間で作用する。
【００２９】
加熱されたガスは第１のゾーン、加熱ゾーンへ導かれ、上下のベンチレーター１０，１１が材料ウエブ２を溶剤の蒸発前に適切に加熱する。したがってゾーン７内のベンチレーター２６でもって廃ガスをプロセス空気バーナー１４へ導くことができる。調節ユニット２７．１を介して操作される、操作可能な調節部材２７が図４に示された位置を取ると、廃ガスの大部分は浄化され、かつ乾燥装置内で再度利用される。第１のゾーン７の上下の循環空気ベンチレーター１０，１１によって導かれた加熱されたガスは材料ウエブ２を加熱し、この加熱されたガスは溶剤を負荷されていない。ガスは第１の管区分１５．１内での比較的長い滞在時間のために完全に燃焼される。したがって加熱されたガスは容易にプロセス空気バーナー１４（これらは上下の管システム１５内に収容することができる）へ再循環することができる。
【００３０】
操作可能な調節部材２７のための調節ユニット２７．１は赤外線センサ３５と結合されており、センサはケーシング６内の温度を測定する。測定温度が一定の閾値を越えると、操作可能な調節部材２７は廃ガス管路２８を少し大きく開き、その結果管システム１５へ導かれる再循環される廃ガス流は減少せしめられる。しかし温度センサ３５が一定の閾値を下回る温度を記録すると、操作可能な調節部材２７は図４に示された位置を正確に取る。この例では管システム１５，すなわち第１の管区分１５．１内の加熱されたガスの温度は熱電対３３によって測定することができる。熱電対３３は第１の管区分１５．１の端部で加熱されたガスの温度を測定する。調節ユニット３２は、エネルギー供給部２９からバーナーユニット１４へのエネルギー管路３０内に設けられた弁３１を制御するために温度の測定値に依存して作動することができる。
【００３１】
管システム１５内でバーナーユニット１４に１対の圧力変換器（Druckgeber）３６が配設され、圧力変換器は燃焼前後の圧力を測定する。第１のゾーン７内で廃ガスベンチレーター２６にもう１つの圧力変換器３７が配設されている。更に材料ウエブ２の両側には別の熱電対３８もしくは３９が設けられている。これらの熱電対３８，３９によって測定された温度は、操作可能な調節部材２７の位置に影響を与えるためにこの調節部材のための調節ユニット２７．１の制御に使用される。この構成は操作可能な調節部材２７の赤外線センサ３５を介しての制御に対する別手段である。
【００３２】
詳細には述べないが、ゾーン８，すなわち溶剤を蒸発するゾーンおよび冷却ゾーン９のベンチレーター１７，２１も、乾燥装置の全長にわたるプロセス管理を提供するために熱電対を備えていてよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による乾燥装置概念の略示図である。
【図２】乾燥装置の簡単に示された図である。
【図３】材料ウエブの両側に加熱ゾーンを持つ、しかし冷却ゾーンを備えない乾燥装置の図である。
【図４】第１と第２のゾーンを備えた本発明による乾燥装置の縦断面図である。
【図５】第１のゾーンと冷却ゾーンを備えた乾燥装置の縦断面図である。
【符号の説明】
１ 乾燥装置、 ２ 材料ウエブ、 ４ 入り口開口、 ５ 出口開口、 ６ケーシング、 ７，８，９ ゾーン、 １０，１１，１６，１７，２０，２１，２６ ベンチレーター、 １２，１３，１８，１９，２２，２３ ノズルセクション、 １４ バーナーユニット、 １５ 管システム、 １５．１，１５．２，１５．３ 管区分、 ２４ 開口、 ２７ 調節部材、 ２７．１ 調節ユニット、 ２８ 廃ガス管路、 ３０ 管路、 ３１ 弁、 ３２ 調整ユニット、 ３３，３４，３８，３９ 熱電対、 ３５ 赤外線センサ、 ３６，３７，４０ 圧力変換器、 ４１ 後燃焼装置

Claims (18)

1. 材料ウエブの片側または両側に熱を供給する材料ウエブのための乾燥装置であって、材料ウエブのための入り口開口と出口開口を持つケーシングを備えており、かつ少なくとも１つのベンチレーターおよび少なくとも１つの加熱装置を用いて加熱されたガスが発生せしめられるように構成された形式のものにおいて、廃ガスの大部分が、乾燥装置（１）内の雰囲気に対して遮蔽されたバーナーユニット（１４，１５．１）のためのプロセスガスとして利用され、かつプロセスガスが加熱されたガスとして乾燥装置の内部（６）へ再び供給される前に、プロセスガスが、揮発性溶剤の完全な燃焼に十分な温度レベルで十分な滞在時間保持されるように構成されていることを特徴とする、廃ガス再循環を行う、材料ウエブ用の乾燥装置。
2. バーナーユニット（１４）がプロセス空気バーナーである、請求項１記載の乾燥装置。
3. 廃ガス体積流が操作可能な調節部材（２７，２７．１）によって制御される、請求項１記載の乾燥装置。
4. 乾燥装置（１）が複数のゾーン（７，８，９）を有している、請求項１記載の乾燥装置。
5. 乾燥装置（１）が向流原理で運転可能である、請求項１記載の乾燥装置。
6. 乾燥装置（１）が並流原理で運転可能である、請求項１記載の乾燥装置。
7. 操作可能な調節部材（２７，２７．１）が管システム（１５）内に配置されている、請求項３記載の乾燥装置。
8. 操作可能な調節部材（２７，２７．１）が廃ガス管路（２８）内に配置されている、請求項３記載の乾燥装置。
9. 熱エネルギーが乾燥装置（１）の適切なゾーン（７，８，９）へ送られる、請求項２記載の乾燥装置。
10. 熱エネルギーが管システム（１５）によって分配される、請求項９記載の乾燥装置。
11. 管システム（１５）が管区分（１５．１，１５．２，１５．３）を有し、これらの各横断面が管システム（１５）の長さにわたって減少している、請求項１０記載の乾燥装置。
12. 加熱されたガスが第１の管区分（１５．１）から第２の管区分（１５．２）への移行領域で第１のベンチレーター（１０，１１）へ供給される、請求項１０記載の乾燥装置。
13. 管システム（１５）が個別のゾーン（７，８，９）に対応する流出開口を管システム（１５）内に有している、請求項１０記載の乾燥装置。
14. 加熱されたガスの１部分が冷却ゾーン（９）へ供給される、請求項１０記載の乾燥装置。
15. 操作可能な調節部材（２７，２７．１）が温度測定部材（３５；３８，３９）を介して制御可能である、請求項３記載の乾燥装置。
16. 温度測定部材（３５）が材料ウエブ（２）の温度を測定する、請求項１５記載の乾燥装置。
17. 温度測定部材（３８，３９）が乾燥装置（１）の適切なゾーン（７，８，９）内に取り付けられている、請求項１５記載の乾燥装置。
18. 乾燥装置（１）へのエネルギー供給を制御する調節ユニットが乾燥装置（１）のゾーン（７，８，９）の１つの温度または材料ウエブ（２）の温度に依存して操作される、請求項１記載の乾燥装置。

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