JPH07111037B2 - 乾燥装置 - Google Patents

乾燥装置

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JPH07111037B2
JPH07111037B2 JP62019563A JP1956387A JPH07111037B2 JP H07111037 B2 JPH07111037 B2 JP H07111037B2 JP 62019563 A JP62019563 A JP 62019563A JP 1956387 A JP1956387 A JP 1956387A JP H07111037 B2 JPH07111037 B2 JP H07111037B2
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drum
heater
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heat
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則之 赤坂
正紀 大曽根
善一 大藪
広明 久野
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、紙などのシート状物体の乾燥装置に関し、特
にシート状物体を回転ドラムに押付ける形式の乾燥装置
において、シート状物体の幅方向に水分率を効果的に制
御しうる乾燥装置に関するものである。
(従来の技術) 第2図は、例えば抄紙部(図示せず)から送られてきた
湿った紙1を千鳥状に配された複数の回転ドラム2,2…
に懸け渡して乾燥する様子を示す。キャンバス3は紙1
を回転ドラム2に押付けて紙を乾燥し易くするもので、
通気性のあるシートである。キャンバスロール4は回転
してキャンバス3を送り出す。
ドラム2はドラム内に導かれた蒸気により加熱される。
第3図はドラム内部の様子を示す図である。蒸気5はド
ラム2の1端面から蒸気管6を通ってドラム2の内部に
導かれる。蒸気5はドラム2の表面を加熱するために使
われ、蒸気の一部はドラム内にドレン7として貯まる。
貯まったドレン7はサイホン8を通してドラム内部とド
レン外部の差圧を利用してドラム2の他端面から外部に
蒸気と共に排出される。
ドラム内部では、蒸気の凝縮現象が起きており、凝縮熱
伝達率の大きいことから、蒸気からドラムへの熱伝達を
効率的に行っている。ここで、大きな凝縮熱伝達率を常
に得るためには、ドラム内部のドレン膜を薄く保つ必要
があり、効率的なドラム排出ができるようにドラム内部
と外部の差圧制御が行なわれている。
さて、一般に抄紙部から送られてくる紙の湿度は紙幅方
向に一様ではない。さらにドラム内部のドレン膜厚さも
紙幅方向に一様でないため、熱伝達率は紙幅方向で異な
り、各ドラム2,2…の表面温度も紙幅方向に一様でなく
なる。そのため、乾燥された紙の水分率も紙幅方向で一
様でなく、この紙の水分率のバラツキは、その紙に印刷
するときの品質を悪くするという欠点がある。
この欠点を無くすために、紙の幅方向の水分率を自由自
在に変えることができるように、紙幅方向に外部よりド
ラムを加熱する多数の加熱器を取付けることが行なわれ
る。第4図は同装置の概略側面図と正面図で、多数の加
熱器9,9…の取付状態を示している。加熱器9は、誘導
加熱を利用するもの、或は赤外線を利用するものが考え
られるが、いずれにしても加熱器9はドラム表面に外部
より熱流束を与えてドラム表面温度を局所的に上昇させ
て、その部分の紙の水分率を改善しようとするものであ
る。つまり、ドラム2の軸線に平行に並設した多数の各
加熱器9,9…のドラム表面に与える熱流束を紙幅方向で
変えることにより、紙幅方向の紙の水分率のバラツキを
改善して紙幅方向に一様な水分率をもつ紙を得ようとす
るものである。
加熱器9を用いドラム表面の所定部分に外部よりある熱
流束を与えて、その熱流束に対してドラム表面温度をよ
り大きく上昇させることは、その部分の紙の水分率を改
善する効果的な方法である。すなわち、ある熱流束に対
してドラム表面温度の上昇分が小さい程、与えた熱流束
による紙の水分率の改善率も悪くなる。したがって、加
熱器9がドラム表面に与えた熱流束に対して、出来るだ
け大きくドラム表面温度を上昇させることが望ましい。
ドラム表面に与えた熱流束により、ドラム表面温度がど
の程度変わるかを式を用いて説明する。
ドラム2は円筒であるが、一般に大きな直径をもつの
で、説明を簡単にするため平板であると仮定する。ドラ
ム壁での単位面積当りの熱流束qは次式で表わせる。
ここで、k:ドラム壁の熱伝導率 δ:ドラム壁の厚さ h:ドラム内面での凝縮熱伝達率 Ti:ドラム壁内面温度 To:ドラム壁外面温度 Ts:ドラム内蒸気温度 一方、加熱器9がドラム表面に外部より与える熱流束を
Q、ドラム表面より紙に伝わる熱流束をQoとすると、ド
ラム壁での熱流束qとの間に、次の熱平衡式が成立つ。
Qo=Q+q (2) 紙に伝わる熱量Qoは、次式で表わせる。
Qo=hc(To−Tp) (3) ここで、hc:紙とドラム表面間の熱伝達率 Tp:紙の温度 いま、上記(1)(2)(3)式から加熱器9が与える
熱流束の変化量ΔQに対するドラム表面温度の変化量Δ
Toを得るには、まず次式が成立つ。
Δq=−hΔTi (5) ΔQo=ΔQ+Δq (6) ΔQo=hcΔTo (7) Δは、それぞれの量の変化量を示す。ここでは、ドラム
内蒸気温度Tsおよび紙温度Tpは変化しないとした。
(4)(5)式よりΔTiを消去すると、次式を得る。
(6)(7)(8)式より次式が成立つ。
(9)式より加熱器9が外部より与える熱流束変化量Δ
Qによるドラム表面温度の上昇量ΔToは、次式で表わせ
る。
(10)式より、加熱器9が与える熱流束に対して出来る
だけ大きなドラム表面温度の上昇を得るには熱抵抗 が大きければ大きい程よい。
このうち、熱抵抗 は、紙とドラム表面の間の状態によって定まるもので、 を大きくすることは難しい。また、熱抵抗 はドラム壁の熱伝導によるもので、ドラム壁の熱伝導率
kおよびドラム壁厚さδで定まる。そして、ドラム壁の
熱伝導率kは使用金属で定まり、ドラム壁厚さδは強度
上の理由で定まるから、それらを無視して熱抵抗 を大きくすることも難しい。
一方、熱抵抗 を大きくすることは、ドラム内面での凝縮熱伝達率hを
小さくすることで達成される。しかし、このことは蒸気
からドラムへの熱伝達を効率的に行うことと矛盾する。
すなわち、従来の蒸気加熱によるドラムに加熱器9を付
加しても、凝縮熱伝達率hが大きいために、加熱器9が
外部よりドラム表面に加える熱流束に対してドラム表面
温度の効果的な上昇が得られない。
以上の考察から理解されるように、紙幅方向の水分率を
制御するには、上記の如き蒸気加熱されるドラムに対し
て加熱器を付加して加熱することは効果的ではない。
(発明が解決しようとする問題点) つまり、従来のように内部から蒸気加熱されたドラム表
面を外部から加熱器によって更に加熱しても、蒸気の凝
縮熱伝達率が大きいため、逆に有効には働かないという
問題点を有していた。
本発明は、この問題点を解決すべく開発されたもので、
ドラム内面での熱伝達率を下げるようにし、かつ同内面
を常温以上に保持させ、外部加熱器による熱流束変化量
に対するドラム表面温度の上昇量を大にする乾燥装置を
提供しようとするものである。
(問題点を解決するための手段) このため、本発明はシート状物体の水分率を下げるため
に、シート状物体が押し付けられ内部から加熱される回
転ドラムを有する乾燥装置において、同回転ドラムに外
部より熱流束を与える加熱器と、同回転ドラムの内部に
配されドラム内面での熱伝達率を小さくするのに有効な
部材又は媒体と、同部材又は媒体を常温以上に保持する
ヒータとを有することを構成とし、これを上記問題点の
解決手段とするものである。
(作用) 本発明では、ドラム内面での熱伝達率を小さくするのに
有効な部材又は媒体と、同部材又は媒体を常温以上に保
持するヒータを設けることにより、ドラム表面温度を一
定に保持することができると共に、加熱器の与える熱流
束に対するドラム表面の温度上昇を効果的に均一化する
ことができる。
(実施例) 以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明す
る。第1図(a)(b)はそれぞれ異なる実施例を示す
もので、まず第1図(a)に示す例について述べる。同
図に示すように回転ドラム2の内壁面に断熱材10を貼り
付ける。ドラム表面温度は、紙の水分率を下げるため
に、常温より高く、通常は60℃以上に保つ必要があるた
め、断熱材の温度も常温以上に保持する必要がある。そ
のため、断熱材の中にヒータ11を埋め込み、断熱材を保
温する。こうすることにより、ドラム表面温度を一定に
保持すると共に加熱器9の与える熱流束に対するドラム
表面の温度上昇が効果的なものとなる。
以下ドラム内に蒸気を導いたときと、ドラム内を高温空
気で満たしたときの加熱器によるドラム表面温度の外部
加熱によるドラム表面温度の上昇量の差を、ドラム壁に
おける熱伝導解析計算を行うことにより明らかにする。
計算条件は次の通りである。
ドラム外径 1520mm ドラム内径 1480mm ドラム周速度 600m/min 紙接触角度 θ=180゜ ドラム内蒸気温度 125℃ ドラム内空気温度 125℃ 蒸気の凝縮熱伝達率 hv=1700kcal/m2 h℃ 空気の自然対流熱伝達率 ha=25kcal/m2 h℃ 紙とドラム表面の熱伝達率 hc=500kcal/m2 h℃ 加熱器発生熱流束 10900kcal/m2 h ここで加熱器は、第5図に示すように1/4円周に亘って
熱流束を与えると仮定する。
以上の条件で熱伝導解析計算をした結果、第6図及び第
7図に示すようなドラム壁温度を得た。
第6図はドラム内に蒸気を導いた場合である。図中破線
は加熱器9による外部熱流束を与え内場合を示し、実線
は加熱器9による外部熱流束を与えた場合を示してい
る。同図からドラム表面温度は加熱器によって1.5℃し
か上昇していないことが分かる。第7図はドラム内に空
気を満たした場合である。図中破線は加熱器による外部
熱流束を与えない場合、実線は加熱器による外部熱流束
を与えた場合を示している。同図からドラム表面温度
は、加熱器によって11.5℃上昇していることが分かる。
この熱伝導解析により、ドラム内部を高温空気で満たす
方がドラム内に蒸気を導くよりも、加熱器の外部加熱が
有効に作用してドラム表面温度の上昇を大きくすること
ができる。
以上述べた結果は厳密な熱伝導計算によるものである
が、近似的には(10)式により加熱器の効果的作用を裏
付けることができる。
(i)ドラム内に蒸気を導く場合 (10)式の各変数に対しては前記計算条件と同じ値を使
う。
hc=500kcal/m2 h℃ h=hv=1700kcal/m2 h℃ k=45kcal/mh℃ δ=0.02m 加熱器による熱流束変化量ΔQについては、次のように
考える。加熱器による加熱面積はドラム表面の1/4円周
であるが、この近似計算では紙とドラムの接触部分に一
様に拡がっていると考える。このとき、加熱器による熱
流束変化ΔQは、次のようになる。
ΔQ=10900/2=5450kcal/m2 h 従って、加熱器熱流束変化ΔQによるドラム表面温度の
上昇量ΔToとなる。厳密にはドラム表面温度の上昇量は1.5℃であ
る。
(ii)ドラム内の空気を満たした場合 (10)式の各変数に対して次の値を使う。
hc=500kcal/m2 h℃ h=ha=25kcal/m2 h℃ k=45kcal/mh℃ δ=0.02m ΔQ=5450kcal/m2 h 従って、加熱器熱流束変化ΔQによるドラム表面温度の
上昇量ΔToとなる。厳密にはドラム表面温度の上昇量は11.5℃であ
る。
以上の結果より、ドラム内に空気を充満させた場合はド
ラム内の蒸気を導いた場合に比較して加熱器による外部
加熱がより大きなドラム表面温度の上昇につながること
が判明した。
従って、紙幅方向の水分率を局所的に改善するために加
熱器を使う場合には、ドラム内に蒸気を導くより、熱伝
達率の悪い空気を使う方がドラム表面の温度上昇を効果
的に助長することが判る。
次に、他の実施例を第1図(b)に基づいて説明する
と、同例ではドラム内に適当な気体、例えば空気を充満
させる。また、ドラム壁温度を常温以上に保つ必要があ
るため内部の気体を常温以上に保つためのヒータ13をド
ラム内部に内蔵する。これにより、加熱器9に対して上
記実施例と同様の作用、効果を発揮することができる。
(発明の効果) 以上、詳細に説明した如く本発明によれば、ドラム内面
での熱伝達率が小さい、例えば空気等をドラム内部に充
填し、これをヒータにより常温以上に保持しつつ、外部
の加熱器でドラム表面を加熱するようにしたので、ドラ
ムの外部に取付けたドラム加熱器によるドラム表面に与
える熱流束に対して効果的なドラム表面の温度上昇を得
ることができ、この加熱器からの熱流束量をドラム幅方
向で制御することによりドラムに接するシート状物体の
幅方向における水分率分布を効果的に均一化することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)(b)はそれぞれ本発明の異なる実施例を
示す乾燥ドラム部の側断面図、第2図は従来の紙乾燥装
置の概略側面図、第3図は従来の回転ドラムの断面図、
第4図(a)(b)は加熱器を取付けた回転ドラム正面
図と側面図、第5図は外部加熱器と回転ドラムの配置を
示す側断面図、第6図は従来の蒸気加熱式回転ドラムの
昇温図、第7図は本発明が適用されたときの回転ドラム
昇温図である。 図の主要部分の説明 1……紙、2……回転ドラム 9……加熱器、10……断熱材 11,13……ヒータ、12……空気などの媒体
フロントページの続き (72)発明者 久野 広明 広島県広島市西区観音新町4丁目6番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (56)参考文献 特開 昭58−4892(JP,A) 特開 昭58−18498(JP,A) 実公 昭57−50316(JP,Y2)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シート状物体の水分率を下げるために、シ
    ート状物体が押し付けらる内部から加熱される回転ドラ
    ムを有する乾燥装置において、同回転ドラムに外部より
    熱流束を与える加熱器と、同回転ドラムの内部に配され
    ドラム内面での熱伝達率を小さくするのに有効な部材又
    は媒体と、同部材又は媒体を常温以上に保持するヒータ
    とを有することを特徴とする乾燥装置。
JP62019563A 1987-01-29 1987-01-29 乾燥装置 Expired - Lifetime JPH07111037B2 (ja)

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JP62019563A JPH07111037B2 (ja) 1987-01-29 1987-01-29 乾燥装置

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JP62019563A JPH07111037B2 (ja) 1987-01-29 1987-01-29 乾燥装置

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JPS63190090A JPS63190090A (ja) 1988-08-05
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ID=12002765

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JP62019563A Expired - Lifetime JPH07111037B2 (ja) 1987-01-29 1987-01-29 乾燥装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6113290Y2 (ja) * 1980-09-04 1986-04-24
IT1144234B (it) * 1981-06-16 1986-10-29 Belot Italia Spa Apparecchiatura per il riscaldamento della parete cilindrica di un cilindro rotante di una macchina per la fabbricazione della carta
JPS5818498A (ja) * 1981-07-23 1983-02-03 日本電機工業株式会社 ドライヤ

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