JP7102655B2 - ボード状の材料を乾燥する乾燥装置用のノズルボックス - Google Patents

Description

本発明はノズルボックスに関し、ノズルボックスは、乾燥装置の中に、乾燥装置内の乾燥空気によって乾燥されるボードに対して横断方向に配置され、ノズルボックス内の乾燥空気が流れる方向に対して垂直な少なくとも１つの方向にテーパー形状を有し、複数のノズルが設けられ且つボードと向き合う乾燥面を有し、乾燥空気は、乾燥面に列を成して配置された複数のノズルからボードの上に流れ出る。

乾燥装置はボードの乾燥に役立ち、ボードは、乾燥装置に含まれる乾燥チャンバを通ってデッキに運ばれ得る。乾燥装置内のボードには、天井ユニットで生成された後に乾燥のために圧力チャンバを介してノズルボックスに導入される乾燥空気との接触が生じ得る。乾燥空気は、ボードから水分を吸収した後に、真空チャンバを介して排出され得る。

石膏ボードなどのボード状の材料の乾燥は、当該材料の上を流れる熱風の形で、主に対流熱伝達によって行われることが好ましい。通常、複数のデッキの上に配置されるボードは、ローラートラック又はフィルタベルトなどの運搬装置によって、乾燥器を通って運ばれる。従来技術によれば、乾燥設備は通常、循環空気を用いるモードで運転される。このモードでは、乾燥空気はボードに誘導され、毎回の接触後に加熱される。このように、空気中の水分濃度は増え続け、乾燥空気のごく一部が、水分及び煙道ガスを周辺領域に排出するために、周辺領域に排気として放出される。様々な乾燥器設計を差別化する特徴が、乾燥される材料の上を流れる気流の種類である。空気は本質的に、横流換気、縦流換気、又はいわゆる衝突噴流換気の形でボードに誘導され得る。

横流換気では、乾燥空気は、側面から、ボード状の材料の運搬方向に対して横断的に、乾燥される材料の上に送られる。乾燥空気は、乾燥される材料の上を通る間に冷え続けるので、幅に対して異なる乾燥速度になる。したがって、この方法は、石膏ボードなどの繊細な材料に用いることはできない。縦流換気では、乾燥空気は、乾燥器の長手軸に沿ってかなり長い距離を移動し、その間にボードの上を流れてボードを乾燥させるので、この過程でかなり冷える。したがって、乾燥空気は、乾燥空気の露点に近い低い温度で排出され得る。これは、エネルギー的見地から特に有利である。次いで、熱交換器による外気の加熱に、目標の方式で凝縮熱が用いられ得る。

衝突噴流換気では、乾燥空気は、乾燥設備の側面からノズルボックス（乾燥チャンバとも呼ばれる）に送られ、空気吹き出しノズルを介して、乾燥される材料の表面上に垂直方向に吹き付けられる。そこから、空気は乾燥設備の反対側に流れる。同様な設計で機能する乾燥器が、世界中で用いられている。そのような乾燥器の利点には、比較的短い複数の乾燥チャンバ（それぞれを個別に換気し加熱することができる）を有する設計によって、乾燥器の長さに対して所望の乾燥温度と環境とを自由に選択できるという事実が含まれる。したがって、乾燥条件は、乾燥される材料のニーズに適応可能である。乾燥器はさらに、例えば、製品を変える際に、優れた調整能力を有する。衝突噴流による良好な熱伝達によって、これらの乾燥器は、乾燥される材料の上を空気が流れる縦流換気を用いた類似の乾燥器より大幅に短くなるように作ることができる。ノズルボックスの傾きを調整することで、非常に均一な乾燥も、乾燥される材料の幅全体にわたって実現することができる。各チャンバの排気は、別々に排出され且つ収集される。これも、高い乾燥温度が一定のプロセスで必要とされるチャンバに適用されるので、その結果として、全体的に高い排気温度になる。熱交換器を用いる場合であっても、排気水分に含まれる凝縮熱を有意義な形で用いるのは、必ずしも可能ではない。

そのような、石膏ボードを乾燥する設備が、独国特許出願公開第１９４６６９６（Ａ）号に説明されている。可能な限り高い入熱と可能な限り均一な乾燥作用とが、乾燥される材料の幅全体にわたって保証される方式で、乾燥チャンバが構成される。

独国特許出願公開第２６１３５１２（Ａ１）号には、２段階乾燥方法を実装した乾燥装置が開示されている。第２の乾燥段階に用いる熱は、第１の乾燥段階の排気から、２つの乾燥段階の間に接続された熱交換器によって供給される。この設計において、第１の乾燥段階では、ボードが高い温度と高い空気湿度とで乾燥され、第２の乾燥段階では、比較的低い温度と低い空気湿度とで乾燥される。第１の段階では縦方向に換気され、第２の段階では横断的に換気される。

独国特許出願公開第１０２００９０５９８２２（Ｂ４）号には、ボードを乾燥する方法が開示されており、ボードは、複数の乾燥チャンバに分割された装置を通ってデッキに運ばれ、乾燥装置内のボードには衝突噴流換気による乾燥空気との接触が生じ、衝突噴流換気は、横断的に換気されるノズルボックスによって確保される。ここで乾燥装置は、乾燥設備の主要な乾燥段階又は最終的な乾燥段階である。乾燥設備は、独国特許出願公開第１０２００５０１７１８７（Ｂ４）号に開示されているように、衝突噴流換気の原理に従って動作する複数の乾燥区域を有することができる。

本発明の目的は、既存のノズルボックスを、同じファン出力で強い乾燥作用を実現し且つエネルギーを節約するために低い乾燥温度を用いることを可能にするような方法で、改良することである。

この目的は、請求項１に示す本発明に従って実現される。

乾燥面に対する１平方メートル当たりのノズルの総開口部の比率が、１．１％未満の値に減少した場合、本発明に従って提供されるように、乾燥性能の劣化が実際に起こることがある。しかしながら、同じ量の空気が存在する場合、空気排出速度が高くなり、このことは、乾燥作用の強化に関連する。ノズルでの圧力損失が結果として増え、これにより空気分配が促進されるが、電力消費が増える。したがって、独自の手段として空気の量を減らすならば、乾燥作用の劣化が予想されるであろう。しかしながら意外にも、乾燥面に対する１平方メートル当たりのノズルの総開口部の比率に関する、従来技術による標準的な値が減少すると、循環空気の量の減少によって、電力消費が従来技術による乾燥方法の場合よりも高くない乾燥モードが可能になるが、それにもかかわらず、乾燥作用は標準的な設計の場合よりもかなり強くなることが示されている。したがって、十分な乾燥作用が実現されると共に、電力消費は変わらない。

ノズルでの圧力損失が高いと、空気の量が減少することによって、乾燥領域全体の流れが滑らかになる。これらの条件の両方によって、デッキの数全体及び乾燥器幅全体にわたる空気分配が改善されるので、乾燥空気の効率のさらなる向上が最終的に実現される。

本発明に従って構成されるノズルボックスの有利な態様が、側面領域が極端に加熱されるボード区域の大幅な減少であることが判明した。さらに、本発明に従って構造化されたノズルボックスを備えた乾燥装置は、従来の乾燥装置の場合よりも手間をかけずに開始することができる。保守時間も減少する。さらに、ノズルボックスがそれぞれ互いに隣り合って配置された、複数のデッキで形成される乾燥チャンバ全体にわたり、空気分配が改善される。ノズルで生じる圧力損失が高いと、乾燥空気の循環空気が減少する。

全体的に、ボード状の材料、特に石膏ボードのより効率的な乾燥が結果として実現され、乾燥されるボードへの乾燥空気のより均一な分配が実現される。

本発明による装置を用いると、衝突噴流換気によって、従来技術と比較してエネルギー消費を減らして、ボード状の材料を徐々に乾燥することができる。

従属請求項には、有利な実施形態が示されている。

０．１３ｍ^３／ｍ^２未満という、１平方メートルの乾燥面に対する循環空気の量が、乾燥空気の均一な流れに有利に寄与する。

ノズルの直径が１０ｍｍ未満である場合も、均一な乾燥作用に有益である。

ノズルから出る乾燥空気の速度は、１７～２１ｍ／ｓであることが有利である。

ノズル間の間隔を、６０ｍｍを超えるように選択することによっても、気流がより均一になる。

ノズルは、ノズルボックスの長手方向に延在する３つの列に配置されることが有利である。

これらの列は、５５ｍｍから８０ｍｍの間隔を有することが有利である。

あるいは、ノズルボックスは垂直空間方向だけにテーパー形状を有するか、又はノズルボックスはさらに、ノズルボックス内の乾燥空気の流れ方向に対して、さらなる方向にテーパー構造を有する。

乾燥されるボード上への、ノズルボックスの熱放出の良好な向きを得るために、偏向プレートがさらにそれぞれ、ボードの２つの長手方向側に、ノズルの列から水平に、乾燥されるボードの方向に配置される。これらの結果として、ノズルボックスの側面領域の乾燥作用が改善される。その理由は、石膏ボードの方向に放射されたノズルボックスの熱が束ねられるからである。

ボードからのノズルの距離は、少なくとも２２ｍｍであることが好ましく、最大値は５０ｍｍに達する。

本発明はボードを乾燥させる乾燥装置に関し、ボードは、乾燥装置に含まれる乾燥チャンバを通ってデッキに運ばれ得る。乾燥装置内のボードには、天井ユニットで生成された後に乾燥のために圧力チャンバを介してノズルボックスに導入される乾燥空気との接触が生じ得る。乾燥空気は、ボードから水分を吸収した後に、真空チャンバを介して排出され得る。乾燥装置は、前述したことに示されているように設計された複数のノズルボックスを有することを特徴とする。

以下では、本発明によるノズルボックスが、例示的な実施形態を用いて、さらに説明される。

圧力チャンバ、乾燥チャンバ、及び真空チャンバを有する乾燥装置の長手方向の断面図である。

乾燥されるそれぞれのボードの間に重なり合って配置された、図１による２つのノズルボックスの側面図である。

乾燥されるボードと向き合う二重テーパー型ノズルボックスの側面の上面図である。

乾燥装置の真空チャンバと向き合う、図２によるノズルボックスの端部領域の等角図である。

矢印で流れる方向が示されている乾燥空気が、横断的に換気される石膏ボード冷却器の乾燥装置（図１）に流れる。予熱した外気が、燃焼用空気２として燃焼器１に供給される。燃焼器１で加熱された空気の圧力チャンバ５へのさらなる運搬が、再循環ファン４によって行われる。圧力チャンバ５は、空気を乾燥チャンバ６の個々のデッキに均等に分配するのに役立つ。このプロセスでは、空気はまず、ノズルボックス７に圧入され、そこから、ノズルボックスの上面又は底面に配置されたホールノズルを介して、乾燥される石膏ボード８又は他のボードの上に垂直方向に空気が吹き付けられる。ボード８は、支持ローラ上に置かれており、搬送装置（ここでは詳細は説明しない）によって、図１の視野平面に対して垂直の方向に運ばれる。支持ローラは、ノズルボックス７の間に且つその少し上に配置されるので、乾燥空気は支持ローラの間を通ってボード８の上に流れる。

天井ユニット１１から圧力チャンバ５への、また圧力チャンバ５からノズルボックス７を介してボード８に沿って真空チャンバ９への乾燥空気の最適な流れと導入を確保するために、圧力チャンバ５の幅は、真空チャンバ９の幅よりも大きい。ガイドプレート１２、１３、１４、及び１５が、気流を誘導するために設けられ得る。気流整流器１６が、気流を均一にする目的でさらに設けられる。

乾燥空気の一部（これはつまり、本質的には、燃焼ガス、外気、及び乾燥作用で生成する水蒸気に対応する）が、排気口１０を介して流出する。気流の循環路が燃焼器１で完了する。

２つのノズルボックス７（図２）がそれぞれ、乾燥される２つのボード７の間に配置される。これらは、真空チャンバ９と向き合う面に連結機能を提供する要素１７によって、互いに間隔を空けて配置されている。図３は、二重テーパー型ノズルボックス７´を示す。これは、ノズルボックス７とは対照的に、乾燥されるボード８に空気を流すノズル１８が設けられた平面の、真空チャンバ９の面にもテーパーが付けられている。

それぞれボード８と向き合う面において、各ノズルボックス７には、３つの列にそれぞれ配置されたノズル１８が設けられ、そこから乾燥空気がそれぞれのボード８に流れる。

真空チャンバ９と向き合う面において、ノズルボックス７は、端部プレート１９（図４）の上及び下にスロット２０を有し、そのスロットを通じて、埃をノズルボックス７から排出することができる。偏向プレート２１が、乾燥されるボード８と向き合うノズルボックス７の表面のそれぞれの長手方向側にさらに配置される。

Claims (12)

1. ノズルボックスであって、乾燥装置の中に、前記乾燥装置内の乾燥空気によって乾燥されるボードに対して横断方向に配置され、前記ノズルボックス内の前記乾燥空気が流れる方向に対して垂直な少なくとも１つの方向にテーパー形状を有し、複数のノズルが設けられ且つ前記ボードと向き合う乾燥面を有しており、
   前記乾燥空気は、乾燥面に列を成して配置された複数のノズルから前記ボードの上に流れ、前記乾燥面に対する１平方メートル当たりの前記複数のノズルの総開口部の比率が１．１％未満である、ノズルボックス。
2. 乾燥面１平方メートル当たりの再循環空気の量が０．１３ｍ^３／ｍ^２未満である、請求項１に記載のノズルボックス。
3. 前記複数のノズルは、直径が１０ｍｍ未満の開口部を有する、請求項１又は２に記載のノズルボックス。
4. 前記複数のノズルから出る前記乾燥空気の速度は、１７～２１ｍ／ｓである、請求項１から３のいずれか一項に記載のノズルボックス。
5. 前記複数のノズルは６０ｍｍを超える間隔を空けて配置される、請求項１から４のいずれか一項に記載のノズルボックス。
6. 前記複数のノズルは、前記ノズルボックスの長手方向に延在する３つの列に配置される、請求項１から５のいずれか一項に記載のノズルボックス。
7. 前記３つの列は、５５ｍｍから８０ｍｍの間隔を空けて配置される、請求項６に記載のノズルボックス。
8. 前記ノズルボックスは、垂直空間方向にだけテーパー形状を有する、請求項１から７のいずれか一項に記載のノズルボックス。
9. 前記ノズルボックスは、そのそれぞれの長手方向側に、前記複数のノズルから水平に、前記ボードの方向に偏向プレートを備える、請求項１から８のいずれか一項に記載のノズルボックス。
10. 前記複数のノズルの前記ボードからの距離が少なくとも２２ｍｍである、請求項１から９のいずれか一項に記載のノズルボックス。
11. 前記ノズルボックスは二重テーパー形状を有する、請求項１から１０のいずれか一項に記載のノズルボックス。
12. ボードを乾燥させる乾燥装置であって、前記ボードは、前記乾燥装置に含まれる乾燥チャンバを通ってデッキに運ばれることができ、前記乾燥装置内の前記ボードには、天井ユニットで生成された後に乾燥のために圧力チャンバを介してノズルボックスに導入される乾燥空気との接触が生じ得、前記乾燥空気は、前記ボードから水分を吸収した後に、真空チャンバを介して排出されることができ、
    前記乾燥装置は、請求項１から１１のいずれか一項に記載の複数のノズルボックスを備える、乾燥装置。

Images