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公開番号2024036457
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-15
出願番号2024014003,2020561050
出願日2024-02-01,2019-01-22
発明の名称高温空気導入を用いたスルーエア乾燥システムおよび方法
出願人ヴァルメット・インコーポレーテッド
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類F26B 3/02 20060101AFI20240308BHJP(乾燥)
要約【課題】カーボンフットプリントを低減したTADシステムおよび方法を提供する。
【解決手段】物品を乾燥又は接着するシステムは、第1の加熱空気を生成するように構成された燃焼ヒータ、前記第1の加熱空気に作用して所望の温度の第2の加熱空気を生成する混合エレメント、前記第2の加熱空気を受け取るフード、および前記フードに包囲されて冷却空気を流出する有孔シリンダを含む、第1の空気流を生成する第1のコンポーネント群と、第3の加熱空気を生成するように構成された少なくとも1つの加熱エレメント、および前記少なくとも1つの加熱エレメントと流体連通して前記第3の加熱空気を前記第1の空気流へ導入させる少なくとも1つのファンを含む、第2の空気流を生成する第2のコンポーネント群と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
物品を乾燥又は接着するシステムであって、
第１の加熱空気を生成するように構成された燃焼ヒータ、
前記第１の加熱空気に作用して所望の温度の第２の加熱空気を生成する混合エレメント、
前記第２の加熱空気を受け取るフード、および
前記フードに囲まれて冷却空気を流出する有孔シリンダ
を含む、第１の空気流を生成する第１のコンポーネント群と、
第３の加熱空気を生成するように構成された少なくとも１つの加熱エレメント、および
前記少なくとも１つの加熱エレメントと流体連通して前記第３の加熱空気を前記第１の空気流へ導入させる少なくとも１つのファン
を含む、第２の空気流を生成する第２のコンポーネント群と、
を備える、システム。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記少なくとも１つの加熱エレメントに流入される空気が、周辺空気である、システム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記少なくとも１つの加熱エレメントに流入される空気が、前記冷却空気のうちの少なくとも副次的な部分である、システム。
【請求項４】
請求項３に記載のシステムにおいて、周辺空気が、前記少なくとも１つの加熱エレメントのうちのグリコール－空気熱交換器を通過する、システム。
【請求項５】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記少なくとも１つの加熱エレメントに流入される空気が、周辺空気と前記冷却空気のうちの少なくとも副次的な部分との組合せである、システム。
【請求項６】
請求項１に記載のシステムにおいて、さらに、
第４の加熱空気を生成するように構成された第２の燃焼ヒータ、前記第４の加熱空気に作用して所望の温度の第５の加熱空気を生成する第２の混合エレメント、前記第５の加熱空気を受け取る第２のフード、および前記第２のフードに包囲されて第２の冷却空気を流出する第２の有孔シリンダを含む、第３の空気流を生成する第３のコンポーネント群、
を備える、システム。
【請求項７】
請求項６に記載のシステムにおいて、前記少なくとも１つの加熱エレメントに流入される空気が、前記冷却空気のうちの少なくとも一部と前記第２の冷却空気のうちの少なくとも一部との組合せである、システム。
【請求項８】
請求項４に記載のシステムにおいて、前記冷却空気のうちの少なくとも一部が空気－グリコール熱交換器のグリコールを加熱するように用いられて、加熱された当該グリコールが前記グリコール－空気熱交換器のコイルに供給される、システム。
【請求項９】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記第２のコンポーネント群が、さらに、中間加熱空気を生成するグリコール－空気熱交換器、および前記中間加熱空気に作用して前記第３の加熱空気を生成する電気ヒータを含む、システム。
【請求項１０】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記第２の加熱空気を前記第１の空気流へ導入することで、前記燃焼ヒータで担うことが必要な燃焼量を減少させる、システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【背景技術】
【０００１】
「スルーエア技術」は、不織布ウェブ内に加熱空気（heated air）を流通させて繊維又はフィラメントを乾燥又は接着させることが可能なシステムや方法を指すのに用いられる用語である。例には、不織布製品（例えば、ティーバッグ、特殊紙等）の乾燥、ガラス繊維マットやろ紙や樹脂加工不織布の乾燥及び硬化、スパンボンド不織布の熱接着及び乾燥、水流交絡ウェブの乾燥、複合繊維を含む又は含まないジオテキスタイルの熱接着、芯地グレードの乾燥及び硬化、ならびに融着性バインダー繊維を含む吸収性コアの熱接着が含まれる。薄葉紙の乾燥はスルーエア技術の極めて重要な用途であり、スルーエア乾燥に関連するシステムや方法は一般的に「ＴＡＤ」の頭字語を使って呼称される。一部のスルーエアシステムは、天然ガスバーナを用いて熱エネルギーを当該システムに供給するものである。すなわち、このスルーエアシステムでは、物品（material）に対して当該物品を乾燥又は接着させることが可能な温度の空気を曝露させるのに、天然ガスバーナを使って当該空気の加熱を行い得る。
続きを表示（約 3,000 文字）【０００２】
「背景技術」の欄で上述したように、ＴＡＤシステムは、スルーエア技術システムという広義の上位概念（genus）のうちの重要な下位概念（species）の一つを指している。本明細書に開示する発明は、スルーエア技術のシステムや方法という上位概念に適用可能であるが、本明細書では簡略化のためにＴＡＤシステムや方法の文脈で説明するものとし得る。ＴＡＤシステムに関する大きな課題は、パフォーマンスや制御性や信頼性を損なわずに、ＴＡＤシステムに大量のエネルギー（例えば、２０～６０ＭＷ）を導入することや、ＴＡＤシステムの拡張や、圧力低下や、空気混合や、ターンダウン（turndown）や、一般的に使用される熱交換装置で（from）ＴＡＤに対して目標空気温度を実現することである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本開示は、カーボンフットプリントを低減したＴＡＤシステムを提供する。本開示にかかるＴＡＤシステムは、化石燃料の使用に関係した気候変動に対処する（mitigate）ものである。ＴＡＤシステムは、水力、バイオ燃料、太陽光、風力、熱回収、蒸気／凝縮物の熱交換などといった、代替エネルギー源やその他のカーボンニュートラルなエネルギー源を用い得る。
【０００４】
本開示にかかるＴＡＤシステムには、以下の利点が含まれる。すなわち、各種熱源や熱交換装置からの段階的なエネルギー印加，低減したカーボンフットプリント，天然ガスバーナをバックアップ用とした従来モードでのＴＡＤシステムの動作を可能にする独立したエネルギー供給システム，ＴＡＤ排気から低位（low grade）の熱を回収出来るという能
力,バーナや電熱交換器を含む幾つかの好適なエネルギー源からのエネルギー印加同士を
調節出来るという能力，アクセスし易さを含む易保守性（例えば、高温空気導入システムがＴＡＤシステムから分離していることにより、ＴＡＤシステムが動作中であっても、高温空気導入システムに対して保守を実施することが可能となる）,ＴＡＤ供給における温
度及び流量の一様性維持,複数のエネルギー源を用いることで各種エネルギー源（例えば
、ＴＡＤ排気からの熱回収、蒸気、凝縮物、ホットオイル、電気、その他の流体流（stream）等）に最も適した温度範囲を活用出来るという能力，ＴＡＤシステムを再設計又は再構築せずに追加の熱源や熱交換器を付設出来るという能力（例えば、既に設置されているＴＡＤシステムコンポーネントと直列に高温空気導入システムコンポーネントを補充することが可能である），既存のＴＡＤシステムへの据付けが可能であるという能力，および排気真空排出物（exhaust vacuum discharge）を高温空気導入システムのメイクアップ（
make-up：「補充手段」）として利用出来るという能力である。。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示では、カーボンニュートラルなエネルギー源を含む代替エネルギー源を用いた高温空気導入システムが、少なくとも１つのＴＡＤシステムへ高温空気を供給するように構成される。本開示にかかるＴＡＤシステムは、高温空気導入システムが動作中であるか否かにかかわらず使用することが可能なバーナ系統を備え得る。
【０００６】
本開示にかかるＴＡＤシステムの一部の態様は、今日知られているＴＡＤシステム動作方式（operations）に従って動作し得る。例えば、公知の（known）ファン速度やバーナ
出力を利用して、ＴＡＤのフードに流入される空気の温度や当該フード内への空気の流量が調節され得る。本明細書で説明するように、高温空気導入システムからＴＡＤシステム空気流へ空気を導入することにより、空気を所望の温度に加熱するのに必要なバーナのエネルギーが既知の技術に比べて減少し得るほか、ファン速度が既知の技術のものから変わり得る。
【０００７】
高温空気導入システムを動作させる間、バーナは、低い火炎出力で乾燥温度を制御するという役割を担い続け（retain）得る。代替的には、高温空気導入システムを動作させない場合には、ＴＡＤシステムが従来の単独動作モードで動作することになり得る。
【０００８】
本開示にかかる高温空気導入システムは、少なくとも１つのＴＡＤシステムと併用した際に、最大限の（full degree of）融通性をもたらし得る。当該少なくとも１つのＴＡＤシステムは、高温空気導入システムと関係なく使用されてもよいし、高温空気導入システムと協働で使用されてもよい。このような構成により、別個の（different）空気系統を
完全に分離させることが可能となって、アクセスや保守や始動やシャットダウンを互いに独立して行うことが出来るようになる。このようなシステム構成により、さらに、高温空気導入なしの従来の動作と高温空気導入有りの動作とのシームレスな切替えが、生産（例えば、物品の乾燥等）に悪影響を及ぼすことなく可能となる。
【０００９】
本開示の一態様は、物品を乾燥（又は接着）するシステムに関する。当該システムは、燃焼ヒータ、混合エレメント、フードおよび有孔シリンダにより、第１の空気流を生成するように構成されている。前記燃焼ヒータは、第１の加熱空気を生成するように構成されている。前記混合エレメントは、前記第１の加熱空気に作用して所望の温度の第２の加熱空気を生成する。本開示との関連での使用に適した混合エレメントの一例は、米国特許第７８６１４３７号に記載されている。同文献の全開示内容は、参照をもって本明細書に取り入れたものとする。前記フードは、前記第２の加熱空気を受け取る。前記有孔シリンダは、前記フードに包囲されて冷却空気を流出する。前記システムは、さらに、少なくとも１つの加熱エレメントおよび当該少なくとも１つの加熱エレメントと流体連通した少なくとも１つのファンにより、第２の空気流を生成するように構成されている。前記少なくとも１つの加熱エレメントは、第３の加熱空気を生成するように構成されている。前記少なくとも１つのファンは、前記第３の加熱空気を前記第１の空気流へ導入させる。前記燃焼ヒータは、前記第３の加熱空気と前記冷却空気のうちの少なくとも一部とに作用して前記第１の加熱空気を生成する。
【００１０】
本開示の他の態様は、物品を乾燥する方法に関する。当該方法は、冷却空気を生成する工程と、少なくとも１つの加熱エレメントを用いて第１の加熱空気を生成する工程と、前記冷却空気のうちの少なくとも一部と前記第１の加熱空気とを組み合わせて混合空気を生成する工程と、燃焼ヒータを用いて前記混合空気を加熱して第２の加熱空気を生成する工程と、前記第２の加熱空気を混合して所望の温度の第３の加熱空気を生成する工程と、前記第３の加熱空気を前記物品に曝露させることで前記冷却空気を生成する工程と、を備え
る。
（【００１１】以降は省略されています）

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