JPH06184978A - ウェブ材料の対流式乾燥システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ウェブを囲む各乾燥装置半部内のコンパクト
なパッケージに気流システムを組み込むことによって乾
燥性能を高めるとともに、エネルギ及び電力消費の効率
を高める。 【構成】 被覆処理されたウェブを乾燥する対流式の乾
燥装置はウェブの進行経路の片側に少なくとも一つのモ
ジュールを有している。モジュールはウェブの進行経路
の方向に開放された第１チャンパと、隣接する閉鎖され
た第２チャンバに区分されたハウジングを備えている。
相互に間隔を隔てたノズル・アセンブリが第１チャンバ
内のウェブ進行経路を横切って横に延びている。ノズル
・アセンブリは給気ダクトによって第２チャンバ内の空
気加熱及び循環装置に接続されている。給気ダクトはウ
ェブの進行経路のほぼ中心で、第２チャンバと連通する
狭い給気部分から、マズル・アセンブリと連通する広く
された吹出し端部に向かって漸次分岐している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般にウェブ材料の対流
式乾燥システムに関し、特に前記システムを使用した改
良された浮動式乾燥装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この数十年、用紙、特に薄紙及びコート
紙の乾燥を増強するために対流式の乾燥が利用されてき
た。用紙のコーティングに際してウェブが乾燥炉を通過
するとき乾燥用エアクッションに支持される浮動式の乾
燥装置が開発された。このようにして、後続のキャリヤ
・ロール及び乾燥用シリンダ上での「ピッキング」が生
じない程度に充分にコーティングが乾燥するまで、ウェ
ブと乾燥用部品との接触が回避される。浮動式乾燥装置
は更にウェブの両面に制約なく同時に熱流を供給するの
で、適切な用途では強力な乾燥が可能である。

【０００３】従来形の浮動式乾燥装置が図１に参照符号
１０で概略的に図示されている。この乾燥装置は間を通
過するウェブ「Ｗ」の両側に配置された上部及び下部モ
ジュール１０ａと１０ｂを備えている。内部部品のそれ
ほど重要ではない相違点を除けば、乾燥モジュール１０
ａと１０ｂは基本的に対称である。従って、主として上
部モジュール１０ａの内部部品を参照して説明を続け
る。

【０００４】乾燥はウェブの各側に配設された、代表し
て参照符号１２で示すノズル配列によって行われる。給
気ダクト１６によって空気が送られる並行ヘッダ１４か
ら加熱空気がノズルへと移送される。空気がウェブの近
傍でノズルから排出されたのち、同様のリターン・ダク
トが１８が空気を収集する。

【０００５】エネルギを節減するため、リターン・ダク
ト１８によって収集された乾燥用空気は、熱源２０を通
って外部ダクト２２，２６及び２８のシステムを経てフ
ァン３０によって循環させれる。その際に、空気の比較
的少ない部分が排気ファン３４によってダクト３２を経
て大気中に排気される。乾燥の均一性とウェブ支持の安
定性を保証するのに必要である、ノズルからの均一な気
流配分を達成するために、ヘッダと内部の給気ダクト及
びリターン・ダクトは熱源及び外部ダクトと同様に必然
的に大型でかさばる。従って、対流式乾燥装置の設備コ
ストの大部分は給気及び戻しシステムが占めることが理
解されよう。システム構造全体がこのような空気処理の
必要性によって著しく制約される。更に、これらの乾燥
装置を収納するスペースも相当なものであり、この場合
もその理由の大半は循環システムと関連する外部ダクト
に因るものである。

【０００６】外部配管系製紙施設に統合することによっ
て、特に幾つかの分離した対流式乾燥ゾーンが含まれる
場合には極めて複雑な構造になる。配管系は長く、大き
い内部容積と圧力低下を伴うことが多い。圧力低下によ
って、給気ファンの圧力定格出力と電力消費が高まる。
容積が大きいことによって、バーナが始動するのに必要
なパージ時間が長くなる。

【０００７】ウェブの破断、又はその他の被覆処理動作
の中断中に、空気システムが待機モードで動作を継続で
きるように、バイパス・ダクト３６と制御ダンパ３８を
使用することは広く行われている。ノズル間のウェブの
位置を調整し、且つ、ウェブの両面の乾燥状態の基準に
するために、ウェブの上下の乾燥装置ごとに平衡ダンパ
４０が使用される。乾燥装置のハウジング内の圧力を制
御するためにバーナ室上の補給空気ダンパ４４と連携し
て排気ダンパ４２が使用され、且つ、広範な湿度制御を
行うことができ、それによって乾燥中のウェブ温度を調
整することができる。このような代表的な設備における
システム装備が特殊であるため、上記のダンパの全てに
容易にアクセスすることが困難である。従って、ダンパ
を遠隔オペレータによって適合させるか、単にダンパを
無視するしかないが、前者は設備コストが嵩み、後者の
場合は性能を最適にする機会が破棄される。

【０００８】ウェブが破断した後の清掃に乾燥装置内部
にアクセスする際、乾燥モジュールの一方を他方に対し
て離す伸縮装置が設けられる。図１の構成では、その伸
縮システムは上部乾燥モジュール１０ａを持ち上げるよ
うに乾燥装置の４隅に配置された空気圧シリンダ４６で
ある。

【０００９】このような持ち上げ操作の間に外部空気ダ
クトの継続性を確保するため、乾燥モジュール１０ａへ
の入口の適宜な位置に伸縮自在の可撓コネクタ４８が設
けられる。これらのコネクタは時間と共に劣化する傾向
があり、その結果漏れが生じて乾燥性能を損なう。その
上、可撓コネクタの緩慢な物理的崩壊により生ずる塵埃
がノズル内で循環し、ノズル内の気流を次第に制限する
ことがある。この塵埃は除去することが困難であり、従
って保守コストが著しく高くなる。金属性の波形コネク
タを代用しても、設備コストが大幅に高くなる。

【００１０】上記のような従来形の乾燥装置によるウェ
ブの乾燥は空気の速度、温度及び湿度によって影響を受
ける。ウェブは被覆処理され、片側だけが湿っているこ
とが多い。このような場合、湿潤（被覆処理）面と乾燥
（非処理）面で用いられる乾燥パラメタがある程度の柔
軟性を有していることが望ましい。しかし、図１に示し
たような種類の従来のシステムでは、ウェブの両面が同
じ熱源２０からの空気で乾燥される。従って、乾燥用空
気の温度と湿度は同じである。平衡用ダンパを使用する
ことによってウェブの片側での気流速度を変えることは
できるが、これは制御パラメタのなかでは重要性が最も
低いパラメタである。ウェブの両側の温度と湿度を変え
ることの方がはるかに望ましいであろう。しかし、従来
のシステムでは、そのためには２つの気流システムが必
要であり、それによって外部装備が更に複雑になり、コ
ストが著しく増大するのみならず、設置の問題が更に複
雑になる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記に鑑み、本発明の
主要な課題はウェブを囲む各乾燥装置半部内のコンパク
トなパッケージに気流システムを組み込むことができ
る、特に広い用途向きの改良形の対流式乾燥装置の構造
を提供することにある。

【００１２】本発明の別の課題は乾燥装置を包括的に制
御するために必要なダンパの数を最小限にすることにあ
る。

【００１３】本発明の更に別の課題は乾燥用空気を移送
するために使用される配管系内の可撓コネクタの必要を
なくすることにある。

【００１４】本発明の別の課題はウェブの上下に別個の
気流システムを経済的且つ実際的に使用して、製品の品
質と製造速度を高めるため、乾燥の制御の柔軟性を最大
にすることにある。

【００１５】 ページ 本発明のその他の課題にはウェブに加えられる気流と熱
伝達の均一性に関して乾燥性能を高めるとともに、エネ
ルギ及び電力消費の効率を高めることにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の対流式乾燥装置
は別個の、独立して動作可能な気流システムをウェブの
両側に位置する各乾燥モジュールに統合するものであ
る。各乾燥モジュール内の相互接続用の気流通路は極め
てコンパクトであり、空気損が最小限で、気流の旋回が
機敏で効率がよく、且つ流れ距離が短い空気管理を行う
ように設計されている。給気ファンは各乾燥モジュール
の内部に配設し、ファン駆動機構は乾燥装置の駆動側か
ら片持式に配設されている。従来のようにダンパを使用
した場合とは異なり、ファン駆動速度が可変であること
により速度と供給の平衡制御が達成される。好ましい熱
源は直線形のバーナであり、これは極めて短い炎で小さ
いスペース内で良好に空気を混合するので、バーナ室を
給気ダクトと一体化することができる。給気ダクトは乾
燥装置の長手方向の大部分に沿って各モジュールの並列
形装置の中心に加熱された空気を拡散させる。加熱空気
は両先細マニホルドを経てノズルのオリフィスに移送さ
れ、この両先細マニホルドによって気流の横方向の均一
性が高まり、同時に中間のヘッダが必要なくなる。戻り
気流はマニホルドの間の先細経路に戻され、各モジュー
ルの駆動側で給気スァンの吸込口に送られる。気流を循
環させるために用いられる配管系に可撓コネクタは使用
されない。温度が異なる気流相互間の空気表面は分流損
失を防止するために遮断される。排気用コネクタ、補給
空気及びバーナ制御装置も給気ファン駆動装置と共に各
乾燥モジュールの駆動側に統合して配設される。

【００１７】

【実施例】さて図２−図１１を参照すると、本発明に従
った対流式乾燥装置の実施例が参照符号５２を付して図
示されている。乾燥装置は移動するウェブ「Ｗ」の経路
「Ｐ」の片側に配設された少なくとも一つの装備モジュ
ール５４ａを備えている。乾燥装置が経路Ｐの反対側に
対応する装備モジュール５４ｂを更に備えることが好ま
しい。内部部品のそれほど重要ではない相違を除けば、
モジュール５４ａと５４ｂはそれぞれ同一であるので、
以下の説明では主として上部モジュール５４ａに関して
行うが、下部モジュール５４ｂにも同じ説明が該当する
ことが理解されよう。

【００１８】モジュール５４ａは側壁６０，６２によっ
て相互に連結され、上部壁６４で閉じられた正面及び背
面壁５６，５８を有する保温ハウジングを備えている。
ハウジングの底部はウェブの経路Ｐの方向に開放されて
いる。並列形機械の補強材６６が上部壁６４と側壁６
０，６２との接合部に設けられてある。この補強材は底
部が開放されたハウジング構造に撓み強さ及び捩じり強
さを付与する。

【００１９】内部ハウジング仕切り６８は背面壁５８と
平行に延び、ハウジング内部を第１チャンバＡと第２チ
ャンバＢとに区分している。第１チャンバＡはウェブ経
路Ｐと直面し、経路Ｐの方向に開放されている。第２チ
ャンバＢは経路Ｐを越えて延び、その底部は底壁７０に
よって閉鎖されている。

【００２０】給気ダクト７２は第２チャンバＢから第１
チャンバＡ内部へと延びている。ダクト７２は仕切り６
８を貫いて延びるバーナ室７２を形成する比較的狭い吸
込み端部と、分岐中間部７２ｂと、第１チャンバＡとウ
ェブ進行経路Ｐの双方のほぼ中心に位置する比較的広い
吹出し端部７２ｃとを有している。

【００２１】ノズル・アセンブリ７４は第１ハウジング
・チャンバＡ内で経路Ｐを横切るように延びている。ノ
ズル・アセンブリは代表的には、異なる熱膨張を許容す
るピン及びブラケット・アセンブリによってハウジング
の正面壁５６と、内部仕切り６８との間に取付けられて
いる。このようなアセンブリ７６の一つが図８に示され
ている。これはそれぞれのノズル・アセンブリ７４の端
部から突起したピン７８を有している。ピン７８は隣接
するハウジング壁５６に固定されたＵ形の支持ブラケッ
ト８０内の穴に滑動自在に入れられている。この構成に
よって、ハウジング構造全体に対するノズル・アセンブ
リの熱膨張と収縮が許容される。

【００２２】各ノズル・アセンブリ７４はウェブ経路Ｐ
に密接した下の空気バー部８２と、上のマニホルド部８
４とから成っている。図９に示すように、空気バー部８
２はマニホルド部８４の内部と連通した一対のスロット
状オリフィス８６を形成している。図４に示すように、
各マニホルド８４部は断面形状が中心部が最大で端部が
最小になるように両方向に向かって先細構造にされてい
る。各マニホルド部分の中心は給気ダクト７２の吹出し
端部７２ｃに取り付けられ、給気口８８を経て給気ダク
ト内部と連通している。

【００２３】給気ダクト７２の内部にはマニホルド部分
８４の給気口８８に導く広がる流路を形成する、相互に
角度を以て配置され間隔を隔てた複数個の仕切板９０か
ら成る第１拡散装置を備えることが好ましい。この仕切
板９０は給気ダクト７２を通って給気口８８を経てオリ
フィス８６へと流れる空気の配分をより均一にする役割
を果たす。仕切板９０は更に給気ダクト７２の構造上の
完全性を保持する役割も果たす。

【００２４】マニホルド部８４は更に入口８８からＶ字
形に形成された有孔仕切板９２の形式の第２拡散装置を
備えることが好ましい。有孔仕切板９２はオリフィス８
６へと流れる気流の均一性を更に高めるための偏向翼と
して機能する。

【００２５】遮蔽されたされたリターン・ダクト９４が
ノズル・アセンブリ７４の間に装入されている。図１０
に最も明解に示すように、各リターン・ダクト９４はノ
ズル・アセンブリの両先細の形状と適合する両先細の遮
蔽側壁９６を備えている。ダクト９４は有孔底壁９８と
遮蔽された上部壁１００とを有し、上部壁の中央部は給
気ダクト７２の吹出し端部７２ｃと接続され、その下に
延びている。出口１０２が各ダクト９４の上壁１００の
給気ダクトの吹出し端部７２ｃの両側の位置に設けられ
ている。

【００２６】密閉板１０４，１０６がそれぞれハウジン
グの正面壁５６と内部仕切り６８から延びて、ノズル・
アセンブリ７４の傾斜した上面と、その間に装入された
リターン・ダクト９４を覆っている。密閉板１０４、１
０６はノズル・アセンブリ７４及びリターン・ダクト９
４と連携してハウジング・チャンバＡの上部内に戻りプ
レナム１０８を形成する。

【００２７】乾燥用空気は給気ダクト７２を通って図４
に概略的に示した方向に流れ、そこで仕切板９０によっ
てノズル・アセンブリ７４の給気口８８に配分される。
乾燥用空気は、その給気口を経て各ノズル・アセンブリ
に入り、次に更にオリフィス８６へと配分するために有
孔仕切板９２によって拡散される。ノズルのオリフィス
８６を出た後、乾燥用空気はウェブＷの近傍を流れ、そ
の後ウェブの近傍から離れて、有孔底壁８８を経てリタ
ーン・ダクト９４に入る。次に乾燥用空気はリターン・
ダクト９４を通って流れ、出口１０２を経て戻りプレナ
ム１０８内に入る。

【００２８】給気ファンの給気口１１０と排気口１１２
が仕切り６８内に設けられている。給気口１１０は短い
有孔ダクト１１６によって遠心ファン１１４に接続され
ている。有孔ダクト１１６とファン１１４は双方とも第
２チャンバＢ内に配設されている。

【００２９】内部の排気ダクト１１８は給気口１１０の
近傍からハウジングの側壁６２へと延び、排気口１１２
へと続いている。排気口は遠心排気ファン１２２に接続
され、この遠心排気ファンは排気ダクト１２４に接続さ
れている。給気ファン１１４と排気ファン１２２用の速
度可変式駆動モータ１２６，１２８がハウジングの背面
壁５８から片持式に配設されている。

【００３０】特に図７及び図１１を参照すると、ファン
１１４の回転軸が給気ダクト７２の長手方向と平行であ
ることが分かる。空気はファンによってファンの軸線に
沿って吸込まれ、周囲方向に拡散用エルボ１３２に続く
吐出しスクロール１３０へと送られる。エルボ１３２は
ファンからの吐出し空気を有効に収集し、９０°回転さ
せた後、第２エルボ１３４に送られる。このエルボは空
気を更に９０°回転させて、給気ダクト７２のバーナ室
７２ａへと送る。拡散用エルボ１３２内の偏向翼１３６
はファンからの吹出し空気を均等に区分して、遠心ファ
ンによる不均一な空気供給特性を修正する用に構成さ
れ、配置されている。

【００３１】ガス供給による直線形バーナは給気ダクト
７２のバーナ室７２ａ内に配設されている。バーナ１３
８は付加的な仕切板１４０によって支持され（図４）、
この仕切板はエルボ１３４を２つの流路に分岐させ、バ
ーナの両側に等量の空気が流れるようにする。バーナ１
３８はシステムを循環する乾燥用空気を再加熱するのに
必要な熱源を供給する。管状補強材１４１が仕切板９２
の自由端を補強し、且つ、バーナ１３８の炎からの放射
熱によって仕切板が損傷することを防止する。

【００３２】補給用の空気はダンパにより制御される給
気口１４２を経て第２チャンバＢに入る。この第２チャ
ンバから補給空気は給気ファン１１４の吸込み側の有孔
ダクト１１６を経てシステム内に入る。排気空気は排気
口１２２に続いている内部排気ダクト１１８内に吸込ま
れることにより、給気ファン給気口１１０の近傍位置で
システムから排気される。

【００３３】ウェブ経路Ｐの両側に２つのモジュール５
４ａ及び５４ｂが使用される場合は、乾燥装置内部にア
クセスする必要がある場合に上部乾燥モジュール５４ａ
を持ち上げるためにピストン／シリンダ装置１４４又は
その類似物を使用することができる。

【００３４】

【発明の効果】前記に鑑み、本発明が多くの新規且つ高
度の有利な機構を組み入れていることが専門家には理解
されよう。例えは、各乾燥モジュール５４ａ，５４ｂに
完全に独立した動作が可能な気流システムを統合して、
図１に示した従来形の乾燥装置には必要であるコストが
高い外部配管、ダンパ及び関連する制御機構の必要性を
完全になくすることができる。内部の相互接続された気
流経路は極めてコンパクトであり、方向転換の効率が良
く、流れ距離が短いことにより、圧力損は最小限であ
る。このコンパクトさによってパイパス配管の必要性が
なくなる。速度と供給の平衡制御は速度可変の駆動機構
１２６，１２８によって達成されるので、従来のような
ダンパは必要なくなる。管路形のバーナ１３８によっ
て、極めて短い炎によって極めて小さいスペースで良好
な混合が行われることにより、バーナを給気ダクト７２
の一部を形成するバーナ室７２ａ内に配設することがで
きる。加熱された空気はウェブＷの進行経路Ｐの中心で
チャンバＡの機械相互間の中心に効率良く配分される。
両先細構造のノズル・アセンブリ７０によってウェブに
対する空気配分の均一さが更に高まり、同時に図１の従
来形の構造で参照符号１４で示した種類の中間ヘッダを
設ける必要がなくなる。移動自在の乾燥モジュール５４
ａから続く排気管路、ガス及び電力供給用に必要な場合
を除き、外部の可撓コネクタも排除される。しかし、コ
ネクタが必要な場合でも、可撓コネクタが劣化しても、
その結果発生する塵埃はシステムを循環せずに簡単に排
出されるので問題にはならない。保温処理されたリター
ン・ダクト９４によって入り気流と出気流との分流によ
る熱損失が防止され、供給される空気の温度の機械相互
間の均一性と、ウェブの乾燥速度が促進され、同時に効
率も高まる。

【００３５】内部排気ダクト１１８によって排気流が給
気ファン１１４への給気口１１０の近傍に収集されるの
で、排気流の速度の変化によりノズル・アセンブリへの
戻り気流の配分が変わることが防止される。補給空気は
給気ファン１１４の吸込み側の有孔ダクト１１６を経て
均一にシステム内に導入される。

【００３６】図２に示した実施例では、２つの独立して
動作可能なモジュール５４ａ，５４ｂがウェブの両側で
使用される。この構成によって、ウェブの各面で独立し
て空気の速度、温度及び湿度を容易に変更し、制御する
ことができるので、乾燥工程の制御性が大幅に拡張され
る。

【００３７】前述の本発明の実施例の趣旨と範囲から離
れることなく上記実施例の種々の変更と修正が可能であ
る。例えば、開示した管路形のバーナ１８３とは異なる
別の加熱装置を使用してもよい。このような別の加熱装
置には循環気流内の同じ位置又は別の位置に配設したス
チーム・コイルが含まれよう。しかし、最も重要な点
は、加熱された空気が個々のノズル・アセンブリに入る
前に、適切な混合と、ほぼ均一に上昇する温度が保証さ
れるように、熱源を給気ダクトの吹出し端部の充分に前
の位置に配置することである。

【００３８】その他の変更には排気ファンを図示した位
置とは別の位置、例えば乾燥モジュールから更に離し
て、排気ダクト１２４の更に下流位置に配置換えするこ
とも含まれよう。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の対流式乾燥装置の一部破断した斜視図で
ある。

【図２】本発明に従った対流式乾燥装置の、これも一部
破断した斜視図である。

【図３】図面を明解にする目的で上壁と別の内部部品を
一部破断した、図２に示した乾燥装置の拡大上面図であ
る。

【図４】図３の４−４線沿った更に拡大した断面図であ
る。

【図５】図３の５−５線に沿った更に拡大した断面図で
ある。

【図６】図３の６−６線に沿った更に拡大した断面図で
ある。

【図７】図３の７−７線に沿った更に拡大した断面図で
ある。

【図８】図４の８−８線に沿った拡大断面図である。

【図９】図４の９−９線に沿った拡大断面図である。

【図１０】リターン・ダクト及び隣接するノズル・アセ
ンブリの斜視図である。

【図１１】乾燥モジュールの第２室に収納された部品の
斜視図である。

【符号の説明】

５４ａ 上部モジュール ５４ｂ 下部モジュ
ール ５８ 背面壁 ６０ 側壁 ６２ 側壁 ６４ 上壁 ６８ 仕切り ７０ 底壁 ７２ｃ 吹出し端部 ７４ ノズル・ア
センブリ ８２ 空気バー部 ８４ マニホルド
部 ８６ オリフィス ８８ 給気口 ９０ 仕切板 ９２ 有孔仕切板 ９４ リターン・ダクト ９６ 側壁 Ａ 第１チャンバ Ｂ 第２チャン
バ Ｗ ウェブ Ｐ ウェブ経路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デビット・エイ・リーマン アメリカ合衆国 01602 マサチューセッ ツ州・ウスター・ウエストブルック ロー ド・34

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 経路に沿って移動するウェブを乾燥する
   対流式乾燥装置であって、前記乾燥装置が前記経路の片
   側に配列された少なくとも一つの装備モジュールを有
   し、前記モジュールが、 前記経路方向に開放された第１チャンバと閉鎖された隣
   接の第２チャンバとに内部が区分されたハウジングと、 前記第２チャンバから前記第１チャンバへと延び、前記
   経路のほぼ中央に吹出し端部を有する給気ダクトと、 前記第１チャンバ内で前記経路を横切って延びた複数個
   の互いに間隔を隔てて設けられ、各々が前記給気ダクト
   の吹出し端部に接続され、前記給気ダクトから送られた
   空気を前記経路に沿って移動するウェブに吹付けるノズ
   ル・アセンブリと、 前記第１チャンバから空気を引込み、且つその引込まれ
   た空気を前記給気ダクトへと向けて、前記ノズル・アセ
   ンブリを経て前記第１チャンバ内に再誘導するための第
   ２チャンバに設けられた循環装置と、 前記循環装置によって前記ノズル・アセンブリに向けら
   れた空気を加熱するヒータ装置、とを備えたことを特徴
   とする対流式乾燥装置。