JP2016508596A - 乾燥装置 - Google Patents

Abstract

繊維性材料（又は粒状材料）を乾燥するための乾燥装置が開示されている。当該乾燥装置は、第１のガス流および繊維性材料を加熱するように構成された加熱器を備え、第１のガス流は吸気口で乾燥装置に流入するように構成され、前記ガス流は蒸気を含む。第１のガス流から繊維性材料を分離して第２のガス流を形成するための分離器が設けられ、ファンおよびダクトが、第２のガス流をプロセス加熱器と蒸気注入装置へと再循環させるように構成されている。流量変更装置は、第１のガス流におけるガス流れを変更して、ガス流とタバコ製品の間の熱伝達および物質移動の増大により乾燥機能を向上（改善）するように構成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、繊維性又は粒状の材料を乾燥するための乾燥装置および方法に関し、とりわけ、たばこ葉またはたばこ葉の一部といった繊維性材料を乾燥する乾燥装置および方法に関するが、それに限定されない。

たばこ葉は、一次たばこ加工で紙巻たばこ製造用に加工処理される。紙巻たばこ製造に適したたばこ粒子（小片）を提供するために、たばこ葉の積層部分が圧縮され、次いで、裁刻機で裁刻される。一般的にたばこ材料の取扱特性および充填特性を改善するために、繊維性のたばこ材料から水分が除去される。

たばこ産業界では、紙巻たばこ製造および包装に適したレベルまで紙巻たばこ充填材の含水量を減少させるために、フラッシュ乾燥機（ｆｌａｓｈ ｄｒｙｅｒ）としても知られる気流運搬乾燥機（ｐｎｅｕｍａｔｉｃ ｃｏｎｖｅｙｉｎｇ ｄｒｙｅｒ）を使用することが知られている。このような乾燥機の一般原則は、たばこ製品が、高温ガスの流れによって通路に沿って運搬されるというものである。ガスの流れは、通路内でたばこ製品が分散および乾燥される環境をもたらす。次いでたばこ製品は、何らかの手段でガス流から分離される。製品乾燥は、ガス流とたばこ製品との間の熱伝達および物質移動により行われる。運搬用ガスとして、過熱流、空気、空気と二酸化炭素の混合物、または他の燃焼成分を伴う空気を使用することが知られている。

たばこは、紙巻たばこのもっとも高価な構成要素であることから、製造者には、既定の重量のタバコから製造されうる紙巻たばこの数を最大化する方法でたばこを加工処理する、という強い動機がある。裁刻たばこ製品をより低い密度で生成することは、出発製品の既定の重量からより多くの生産量（収量）をもたらす。フラッシュ乾燥機としても知られる気流運搬乾燥機、および、乾燥媒体としての過熱流による本乾燥は、他の乾燥方法を用いた結果（場合）よりも、より低密度の裁刻タバコによる収量改善をもたらす。

図１は、従来の乾燥装置１００（例えば気流運搬乾燥機）を示している。この乾燥装置１００は、プロセス加熱器１０と、製品供給装置１と、材料の排出および解放を制御する装置を備え、本例では当該解放装置は回転エアロック２を備え、更に（乾燥装置１００は）乾燥ダクト３、分離器および別の回転エアロック、並びに排出装置５を備える。典型的には、分離器はサイクロン式分離器４である。格納されたたばこ製品は乾燥装置を通り、供給装置１によって含水（又は湿潤）たばこ製品の流れが生成される。次いで、含水たばこ製品は回転エアロック２を通過し、製品はダクト３へと分散し、ガスと固体の混合物が、ダクト３に沿って、高温ガスの運搬流によってサイクロン式分離器４へと運搬される。高温ガスはたばこ製品に熱を与え、たばこの水分の一部を蒸発させる。サイクロン式分離器４は、たばこ製品の乾燥固体（乾燥固形分）をガス流から分離する。乾燥されたたばこ製品は、エアロック５を通じて排出され、次いで、必要に応じて、紙巻たばこ製造プロセスの次の段階へと運搬される。

図１に示される従来の乾燥装置は更に、運搬ガス流を捕捉し再循環させる構成要素を備える。乾燥装置は、ファン６、排気口７、収集ダクト８および蒸気注入装置をさらに備える。サイクロン式分離器４を出たガス流は、プロセス加熱器１０または他の熱源（熱交換器）に向けて再循環させるためにファン６へ搬送され、そして再び乾燥ダクト３へ搬送される。蒸気は、適切な制御バルブ９および流量計測システムを介して本システムに注入される。ファン６は、ダクト８に沿ってガス流を運搬するのに十分な圧力を生成するように動作する。余剰ガス（返流したガスの一部）は排気口７で排出または放出され、システムの物質収支を維持する。余剰ガスは、エアロックや蒸気注入における不可避的な空気の内部漏出、および、本来水分を含むたばこ製品からの水分蒸発に起因する。図１に図示される例では、余剰ガスは大気中に排出されるよう示されているが、ガスは放出前に処理または浄化され得る。例は、蒸気放出からあらゆる不純物、臭気、汚染物を除去するために、凝結（凝縮）または、例えば化学洗浄などの洗浄を含む。

米国特許第８０３７６２０号公報 米国特許第５２５２０６１号公報 米国特許第４８５９２４８号公報

気流運搬乾燥機による密度低下および生産量向上（収量改善）は、熱が乾燥ガスから製品へと伝導される速度の関数であるところの乾燥プロセスの速度（迅速性）に起因する。高速の熱伝達は、穏やかな熱伝達により発生される蒸気圧と比較して、たばこの細胞マトリックス内に、より高い蒸気圧を生じさせるであろう。内部蒸気圧が周囲の蒸気圧よりも高い場合、細胞マトリックスは膨張しやすく、結果として、乾燥プロセスの最中および乾燥プロセス後に、たばこ製品の密度低下をもたらす。乾燥ガスとたばこ製品の間の熱伝達は、乾燥ガスの多数の要因、とりわけ熱力学特性によって決定される。というのも、熱力学特性は、ガスが乾燥機を通って運搬される時、製品の各粒子表面を包囲するガスの境界層の熱伝達特性に影響を及ぼすためである。

上記の乾燥装置は大型（嵩高）であってもよい。フラッシュ乾燥機の物理的サイズ、とりわけその高さは、望ましい処理能力、水分除去量および効率性に密接に関係する。それゆえ、乾燥機の全体のサイズおよび資本コストを低減できるよう、乾燥ガスと製品の間の熱伝達の改善すること、および、たばこのような繊維性製品の乾燥のための代替装置および方法を提供することを目的とする。

第１の特徴によると、本発明は、繊維性または粒状の材料を乾燥する乾燥装置を提供し、当該乾燥装置は、
第１のガス流および繊維性材料を加熱するように構成された加熱器であって、第１のガス流は吸気口で乾燥装置に流入するように構成されると共に蒸気を含んでいる、加熱器と、
第１のガス流から前記繊維性材料を分離して第２のガス流を形成するための分離器と、
第２のガス流をプロセス加熱器および蒸気注入装置へ再循環させるように構成されたファンおよびダクトと、
第１のガス流におけるガス流れを変更するように構成された流量変更装置(flow variation apparatus)と、を備えている。

米国特許第８０３７６２０号、米国特許第５２５２０６１号および米国特許第４８５９２４８号は、商業用乾燥機について記述しており、穀物や木片チップなどの有機材料の乾燥の熱伝達を増進するために、ガス流のパルス化（脈動化）を適用している。これらの乾燥機では、有機材料を直接加熱する脈動的な高温ガスの流れを生成するパルス燃焼器またはパルスジェットエンジンによって、バーナー流をパルス化すること、即ち、脈動するガス流が生成される。他の有機材料の例とは異なり、たばこの乾燥では、燃焼排ガスを製品に接触させることは、一般には許容できない。なぜなら、燃焼排ガスの化学成分は加工されるたばこの味または喫煙特性に悪影響を及ぼすと考えられるからである。たばこ乾燥機の設計は、より高い温度はタバコの味に悪影響を及ぼすという観点により影響される。高温度は、たばこに含まれる糖分およびでんぷん成分を燃焼するため、風味を取り去ってしまう。ただし、より高い乾燥温度は、製品への増大された熱伝達速度により、たばこの膨張をより大きくしやすい。

本発明は、パルス燃焼器の関連使用を伴うことなく、脈動的ガス流の熱力学上の利点および他のプロセス上の利点を活用する流量変更装置を利用するものである。本発明は気流運搬乾燥機またはフラッシュ乾燥機を参照して記述されている。本発明および特許請求された各種構成形態は、乾燥される製品に対する熱伝達が対流性であるような他の乾燥装置にも適している。１つの例は、熱伝達の方法として搬送ガスまたは流動化ガスを利用した流動層乾燥機である。

一実施形態では、流量変更装置は周期的に流れを変更するように構成される。ガス流の循環は、熱伝達を補助しながらたばこ製品を反復して加熱する効果を有する。この流れの変更（又は変動）は、速度変更（速度変動）、圧力変更（圧力変動）、または速度および圧力の組み合わせの形式を取りうる。

流量変更装置は、プロセスガス（処理ガス）の流れを脈動させ、一実施形態での熱伝達を向上させる働きをするように構成されている。流量変更装置は、製品が乾燥機を通って運搬（搬送）される時、製品の各粒子表面を包囲するガスの境界層を分解および撹拌するパルスを、プロセスガスの流れの中に生成する。このことは、プロセスガス間、およびたばこ製品への熱伝達速度を増大させ、より低密度のタバコに向上した風味特性をもたらすという上記の利点を確保しつつ、より低いプロセスガス温度での製品の膨張性を向上させる。

したがって、本装置は、プロセスガスを直接加熱するパルス燃焼器の関連使用を伴うことなく、流動速度の変更（変動）を伴う脈動的ガス流の、熱力学上の及び他のプロセス上の利点を利用することを追求するものである。

一実施形態では、流量変更装置は、０．３Ｈｚから２００Ｈｚの周波数範囲で流れを変更（変動）するように構成され、０．３ＨＺから５Ｈｚの周波数範囲で流れを変更（変動）できるように構成される。ここでは、典型的には０．３Ｈｚから５Ｈｚの範囲の低周波ではあるがそれに限定されない範囲で作動させることにより、乾燥装置内でのたばこ流が周期的に減速し次いで加速されるように、交互に作り出すことが可能となる。この周期的な速度低下（減速）は２つの機能を実行する。即ち第１に、たばこ製品とガス流の間の相対速度が増大するため、熱伝達が増大する。第２に、たばこ製品が乾燥機内に滞留する時間が増加し、結果として生じる風味の便益をもたらすより低温で乾燥プロセスを行うことを可能にする。本発明において、流量変更および周期的変動をもたらす装置の配置位置は、サイクロン排気装置の出口であり、または熱交換器の出口であってもよい。流量の変更（変動）は、速度変更（速度変動）、圧力変更（圧力変動）、または速度および圧力の組み合わせの形式を取りうる。

実施形態では、流量変更装置は機械装置を備える。以下に記載の実施形態では、第１のガス流および繊維性材料は、プロセス（乾燥処理）の流れの方向を有し、流量変更装置はプロセスの流れの方向に対して直角な回転軸を有する回動自在なディスクまたはチョッパーを有する。これにより、まっすぐな流量変更装置が可能となり、ディスクは第１のガス流のプロセス流れのための、少なくとも１つの開口部を備える。ディスクは既存の乾燥装置に据え付けることが可能である。一実施形態のディスクは、第１のガス流のプロセス流れのための、複数の開口部を備える。多数の開口部は、ガス流やたばこ等の繊維性製品の通過を促進し、例えば、万が一、（一つの）開口部が詰まったり、または塞がれたりした場合にも有用である。

また、第１のガス流および繊維性材料がプロセスの流れの方向を有し、且つ、流量変更装置はプロセスの流れ方向に対して直角な回転軸を有する回動自在のダンパー板を備えてなる実施形態も説明されている。ダンパー板は、流量変更装置にとって便利で信頼性の高い構造物である。

より高周波の流れ変動が必要な一実施形態では、流量変更装置は空気圧駆動式の音波放射器(sound emitter)を備える。別の実施形態では、流量変更装置は電気駆動式の音波放射器を備える。

プロセスガスと製品の間の熱伝達は、繊維性材料の生成物粒子に直接隣接し且つ包囲する気体分子の境界層内で関連する条件に関係する。熱交換システムに応用される、例えば音響振動などのより高周波の流れ変動は、ガスの境界層の破壊または破砕により、著しく増大した熱伝達を結果的にもたらす。例えば、一実施形態では２０Ｈｚから４００Ｈｚの範囲の、さらなる高周波の流れ変動を乾燥装置システムに提供するために、電気駆動式、または空気圧駆動式の音波放射器または音響ホーンが使用される。

乾燥装置において、蒸気生成および加熱のステップは、相当量のエネルギー投入を要する。加えて、システム内の様々なポイントにおける空気の流入は、結果として乾燥ガスの蒸気含有量を希釈することとなり、（乾燥ガスは）システムに注入する蒸気量を増加することにより補われる。乾燥プロセスから得られた排気ガスおよび過剰ガスからの熱エネルギーは、熱交換器を使用することで回収されうる、と考えらえてきた。一実施形態では、乾燥装置は、第２のガス流から第１の蒸気成分と水成分を凝縮および分離し、さらに低圧で第２の蒸気成分を生成するように構成された熱交換器、並びに、第２の蒸気成分を圧縮し、蒸気成分を吸気口（入口）に戻すように構成されたコンプレッサを備える。
一実施形態では、乾燥装置は更に、第２のガス流を圧縮するように構成されたコンプレッサと、第２のガス流から蒸気成分と水成分を凝縮および分離し、さらに低圧で第２の蒸気成分を生成して第２の蒸気成分を入口へと戻すように構成された熱交換器を備える。これは、乾燥装置または乾燥機からの排気のエネルギー含量の回収が可能であり、該エネルギー含量が再利用のために乾燥装置に返還されることを意味する。

製品品質に関する配慮により、たばこ乾燥機の乾燥媒体として、過熱蒸気の使用を決定する傾向があった。これらの乾燥機では、空気の流入を最小化することにより、および、たばこ製品自体の水分を蒸発することで生成される蒸気を補うべくプロセスへと蒸気を注入することにより、乾燥ガスにおける蒸気の高濃度が実現される。

このような乾燥機内で低酸素レベルを維持することが望ましい。なぜなら、火災のリスクを防ぎ、および製品の表面酸化を防止することにより製品の品質が向上するからである。

乾燥プロセスからの排気は、製品から蒸発した水分と、内部的な漏洩空気、注入蒸気を含む。排気は大気圧に近い圧力であり、製品から蒸発した水分のエンタルピーのため、大量のエネルギー含量を有する。

乾燥装置の排気条件は、温度約１５０℃、絶対圧１バールにおいて、体積で９０％の蒸気と１０％の空気を含有することである。熱交換器を使用すると、熱エネルギーがこのようなガス流から回収されうるが、回収されたエネルギーの温度は、相対的に低く、プロセスガスの凝縮温度を大きく下回り、大気圧下で１００℃を下回るであろう。

ガス流が過熱蒸気を含むシステムが記述されている。ここで、回収されたエネルギーの温度を使用しやすいレベルにまで上昇させることが望ましく、従って、圧縮段階をプロセスに導入することが必要である。同時係属中の国際公開第ＷＯ２０１０／０９４９１３号公報に記載されているような熱交換器が採用されうる。その熱交換器は、低圧で水から蒸気を生成し、次いで、結果としてできる低大気圧蒸気を、プロセスへの注入に適した圧力に圧縮することができる。この実施形態では、コンプレッサは、プロセスの排気からの粒子や塵で汚染されていない、清浄な蒸気を取り扱うことのみに必要とされ、一方で、より大型のコンプレッサはその入口でのより低いガス密度を調整することが求められる。熱交換器の使用により、回収された熱で生成された蒸気が、空気、または、加工される製品の品質に影響しうる他の物質で汚染されないことが保証される。

記述される乾燥装置において、乾燥装置は、第１のガス流に追加の蒸気を導入するように構成された装置をさらに備えている。追加の蒸気は、一実施形態では、当該乾燥装置の外部にある代替源からのものである。記述される一実施形態は、最適な機能特性のために、１バール未満、好ましくは０．３バールから０．７バールの範囲のガス流の圧力を有するように熱交換器が構成されることを含む。上記のように、一実施形態はコンプレッサを備え、最適な動作は、ガス流を１バールより大きな圧力、好ましくは１．１バールから１．５バールの範囲に圧縮するように構成されたコンプレッサによって生じる。

一実施形態において、乾燥装置は、第１のガス流の平均速度からのガス速度変動の振幅が０から２０ｍ／秒の範囲となる状態で、第１のガス流のガス流れを変更する流量変更装置を含んでいる。

第２の特徴から見られるような本発明に従えば、本発明の乾燥装置を使用した繊維性製品の乾燥方法が提供される。

本発明のさらに好ましい特徴は、添付の特許請求の範囲で定義されており、乾燥ガスと製品の間の熱伝達を増大するために、フラッシュ乾燥機内のプロセスガスの流れが周期的に変更されるプロセスを含む。また、乾燥機内の製品滞留時間が増加するように、フラッシュ乾燥機内のプロセスガスの流れが周期的に変更されるプロセスが含まれる。また、フラッシュ乾燥機内のプロセスガスの流れが、０．３Ｈｚから２００Ｈｚの範囲の周波数を使用して周期的に変更されるプロセスが含まれる。

本発明の実施形態は、例としてのみ、添付の図面を参照して以下に説明する。

図１は、先行技術の乾燥装置の概略図である。 図２は、本発明の乾燥装置の概略図である。 図３は、本発明の第１の実施形態に従った、図１の乾燥装置の一部の概略図である。 図４は、プロセスの流れの方向に平行な、図３の乾燥装置の一部の概略図である。 図５は、本発明の第２の実施形態に従った、図１の乾燥装置の一部の概略図である。 図６は、第３の実施形態に従った、本発明の乾燥装置の概略図である。 図７は、本発明に従ったガス速度と動作を示すグラフである。 図８は、代替的な構成での本発明の乾燥装置の概略図である。 図９は、更に別の代替的な構成での本発明の乾燥装置の概略図である。

図１〜図９を参照しつつ、従来公知の乾燥装置の一タイプおよび本発明の乾燥装置について説明する。公知の乾燥装置の構造および作動方法の詳細のいくつかは先に述べられており、詳細な説明の概要は以下の通りである。たばこ製品をガス流で運搬および分散するダクト３内で、含水（湿潤状態の）たばこ製品から水分が除去される。サイクロン式分離器４は、たばこ製品を排気ガスから分離するように動作し、その排気ガスは処理および浄化または再循環され得る。

本発明の実施形態の乾燥装置２００、３００、４００、５００は、図１に示される装置１００と実質的に同様の構成要素をいくつか含んでいるため、同様の特徴は同一の参照番号を使用して参照される。図２を参照すると、本発明の第１の実施形態に従った乾燥装置２００が示されており、回転エアロック２に先んじて、プロセスガスのダクト３内に位置する流量変更装置２０を有している。流量変更装置はサイクロン式分離器の後に位置されてもよい。

流量変更装置２０は図３に示される実施形態で、回動自在ディスク２１の機械的手段を備えるように示されている。ディスク２１はプロセスガスの流れ方向４０に対して平行な軸２２を有する装置に回転可能に据え付けられている。ディスクは軸２２を中心に据え付けられる。複数の孔２３がディスクの外周に位置し、これらの孔の間に複数のランド部または固体領域２４が存在する。プロセスガスダクト３は、ディスク２１と据え付け用の軸２２を収容する。

図４は、流量変更装置の断面図を示すと共に、ディスク２１を駆動して該ディスクに軸２２の周囲を回転させるための駆動手段５０を伴ったディスク２１を示す。この実施形態で、駆動手段は可変速度モータ５０である。ディスク２１は可変速度モータ５０のシャフトに直接据え付けられている。固定ハウジング６０はディスク２１を包囲するように構成され、ディスク２１をプロセスガスダクト３に連結する役割をし、流量変更装置ユニット内への、あるいは該ユニットからのガス漏洩を防ぐ。

使用時、ディスク２１はモータ５０で駆動され、プロセスガスダクト３と横方向に交差する。方向４０に向かって移動するプロセスガスは、孔２３がダクト３と揃っている場合、孔２３を通過でき、または、ディスク２１の固体ランド部２４がダクト３と揃っている場合、流れは妨害される。流れの波形は、ディスク２１上の孔の形状またはパターンに応じて変化しうる。流れにおける変更の頻度はディスク２１の回動速度によって、増加または減少可能である。

流量変更装置の別の実施形態が図５に示される。この流量変更装置は、プロセスガスダクト３の製品の送り込みポイントより前、またはサイクロン式分離器の後に配置されたダンパー板２５であって、プロセスガス流方向４０に対して直角な回動軸２６を有するダンパー板２５である。ダンパー板２５は長辺Ｌと短辺Ｈを有する長方形の板である。形状およびサイズは、互いに補うように（相補的に）選択されるが、プロセスダクト３の切断面（交差面）の高さおよび幅の内法と同一の形状ではない。ここでは、プロセスガスダクト３は直方体の形状で示される。ダンパー板２５は、駆動モータ、またはダンパー板２５を駆動して回動させる装置に取付けられ且つ連結される。

使用時、板が回動するにつれ、板はダクト３でのガス流の遮断と流通を交互に行う。板２５の領域がダクト３の断面積と等しいまたは近似する場合、最小流量は実質的にゼロになろう。板２５の領域がダクト３の領域よりも若干小さい場合、最小流量は比例的に最大流量に近づくであろう。

図７は、ダクトの高さまたは直径ＨＨに対する、幅寸法Ｗの変更による効果を図示している。速度グラフ２７は、ダクト高さＨＨに対する板幅Ｈの割合が６６％の場合の効果を表し、グラフ２８は、板幅Ｈがダクト高さＨＨの５０％に等しい場合の効果を表し、グラフ２９はダクト高さＨＨの２２％である板幅Ｈの効果を表している。これらのグラフでは、プロセスガスのファン速度は、全体を通じて同一の平均ガス流量を提供するように調整されていることが想定されている。同様の効果が、図３に示されるディスク２１を伴う実施形態の、全面積に対する開口面積の割合を変更することにより得られうる。グラフ中の速度および時間の数字は例示を目的としており、これらの値に限定されない。

上記のように、典型的には０．３Ｈｚから５Ｈｚの範囲の低周波ではあるがそれに限定されない範囲で操作することにより、乾燥装置内でのたばこ流が周期的に減速と加速を交互的に繰り返す状況を作り出すことが可能となる。この周期的又は循環的な速度低下は、２つの機能を実行する。即ち第１に、たばこ（製品）とガス流の間の相対速度が増大するため、熱伝達が増大する。第２に、たばこ（製品）が乾燥機内に滞留する時間が増加し、結果的に風味（維持）に有益な、より低温で乾燥プロセスを行うことを可能にする。

図６には、ダクト３に配置された流量変更装置２０を含む、別の乾燥装置３００が示される。ここでは、流量変更装置は、例えば、スウェーデン国マルメ(Malmo)のＫｏｃｋｕｍ Ｓｏｎｉｃｓ社製のＩＫＴ１５０／３６０のような空気圧駆動式音波放射器などの音波放射器(sound emitter)９０を備える。かかる音波放射器は、図６に示されるように、製品の送り込み位置の前の分岐ダクトを用いて、乾燥ダクトシステムに接続され得る。使用時、音波放射器は、ダクト３に沿って移動するプロセスガス流を変更する高周波パルスの流れを生成するであろう。１つまたはそれ以上の上記の流量変更装置２０が、１つの乾燥システムおよび乾燥装置で使用されうることが想定される。このように、流れの低周波振動は、回動ディスク２１またはダンパー２５の機械的手段によって生成され、より高周波の音響振動は空気圧駆動式の音波放射器９０によって生成される。

別の実施形態では、ディスク２１、板２５および音波放射器９０として説明された流量変更装置２０はまた、図８及び図９に示された乾燥装置４００、５００で使用されてもよい。なお、乾燥装置４００、５００は、排気ガス流を凝結（凝縮）するための熱交換器１２をさらに備え、アクセス吸気口１１、アクセス排気口１３、１４、コンプレッサ１６および蒸気監視装置１７を有する。好ましい実施形態では、上記監視装置は蒸気流量計であり、コンプレッサは回動式ローブコンプレッサ（ｌｏｂｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ）である。乾燥装置は更に、分離して独立した蒸気供給器１９、および追加的な蒸気をプロセス蒸気注入ライン１５に提供するための蒸気注入システムを備える。蒸気注入システムは、流量計１８、及び、蒸気監視装置１７に対して応答する流量制御バルブ９を備える。

乾燥機中の必要な低酸素濃度を維持するために、蒸気は適切な制御バルブおよび流量計測システムを介してシステムへと注入される。それについての例は当業者によく知られるところである。

装置４００、５００は、従来の装置１００について上述したようなやり方で動作する。乾燥装置１００とは対照的に、７の地点における乾燥装置４００からの排気ガスは、熱交換器１２のシェル（殻、外殻）側の入口１１に供給される水１１を蒸発させる熱を（当該排気ガスが）提供するところの熱交換器１２に向かう。レベルセンサ制御器（図示略）は、電熱面は被覆されるものの、熱交換器１２からプロセス蒸気注入ライン１５へと水が放出されること（可能性）がないように、熱交換器１２内の水位を維持する。熱交換器１２内の圧力は、大気圧未満に維持され、好ましい実施形態では絶対圧０．５バールに維持される。陰圧（負圧）がコンプレッサ１６によって生成される。この低圧において、６５℃から７５℃の間であって、７０℃前後の温度の熱交換器によって蒸気が生成され、これにより、排気ガス中の蒸気の潜熱含量を回収する。言い換えると、乾燥プロセスの排気ガス混合物における熱エネルギーは、熱交換器１２を用いて低圧の蒸気を生成するのに使用される。

この、水や他の内容物を含まない低圧蒸気は、次いでコンプレッサ１６によって機械的に圧縮され、プロセスガスに注入され、所望の蒸気濃度を維持する。低圧蒸気は、コンプレッサ１６によって絶対圧１バールより大きい圧力に圧縮される。１バールを超える圧力は、プロセスライン、乾燥プロセスおよびプロセス加熱器段階１０に蒸気を注入して戻すのに適していることが判明している。ダクト３および分離器４に注入される蒸気流れは、蒸気流量計１７からのフィードバックに従い、コンプレッサ１６の速度を変更することによって制御される。コンプレッサ１６からの蒸気流量が望ましい蒸気流量を下回る場合、分離した供給源１９からの追加的蒸気の適切な流れを供給するために、流量計１８及び流量制御バルブ９からなるところの独立した蒸気注入システムが使用され得る。この好ましい実施形態では、分離供給源１９は中央ボイラー設備であり、それは総蒸気注入流量を既定の望ましいレベルにまで導くべく蒸気を提供する。すべての排気流が熱交換器によって凝結（凝縮）されるわけではない。とりわけ排気ガスの空気含量は、熱交換器１２の凝縮器から排気口１４を介して放出される。排気口７および１４における排気ガスおよび過剰ガスは、飽和状態の熱交換器１２から放出されることから、蒸気成分を含む。上記のとおり、排気ガスは、ガスを浄化し、および／または悪臭成分を除去するために、追加の処理を要する場合がある。また、水は、出口１３にて熱交換器１２から排出される（熱交換器では、凝結にかかる潜熱を出しながら水が凝縮する）。「ガス流」という言葉によって、我々は、たばこ製品、ガス、蒸気、不純物、および場合によっては水を、システムを通じて運搬（搬送）するところの乾燥装置での流体流動を意味するものである。

図９を参照すると、本発明の更なる実施例に従った、流量変更装置２０を伴う乾燥装置５００が示されている。本発明の実施形態の乾燥装置４００、５００は実質的に同様であり、同様の特徴は同一の参照番号を用いて参照される。乾燥装置５００の構成は、コンプレッサ１６が熱交換器１２の上流に位置している点で、乾燥装置４００とは異なる。コンプレッサ１６、つまりは乾燥の圧縮段階は、熱交換器１２の前で起きる。この実施形態では、蒸気から空気を除去するために、この好ましい実施形態の熱交換器１２のような手段により、排気ガスは、乾燥プロセスに蒸気として再注入される直前に再圧縮される。したがって、回収されたガスおよびエネルギーの温度は、乾燥プロセスでの使用に有益なレベルにまで上昇される。

本発明の範囲を逸脱することなく、上記の実施形態に対し様々な修正がなされてもよい。異なる数の乾燥段階、またはコンプレッサ、または熱交換手段があってもよい。２つ以上の分離器があってもよい。さらに、運転施設から完全に外部の容器または供給器のような、他のタイプの独立蒸気源が使用されてもよい。エネルギー回収の効率は必要に応じて最適化することができ、数多くの詳細な設計上の考慮事項に依存する。乾燥されるべき材料は、繊維性または粒状であってもよく、有機材料を含んでもよい。ここで、ダクトは円で示されている。別の形状のダクトが使用されてもよい。例えば、円形または長方形などのいかなる使いやすい断面であってもよい。空気圧駆動式の音波放射器が説明されているが、これは電気的に駆動されてもよく、または他の手段、他のエネルギー供給、または他の周波数帯域で駆動されてもよい。

図７中、「Gas Velocity m/s」は、ガス速度 ｍ／秒、「Time (Seconds)」は、時間（秒）。

Claims (15)

1. 繊維性または粒状の材料を乾燥する乾燥装置であって、
   第１のガス流および繊維性材料を加熱するように構成された加熱器であって、当該第１のガス流は吸気口で乾燥装置に流入するように構成され、当該ガス流は蒸気を含んでいる、加熱器と、
   前記第１のガス流から前記繊維性材料を分離して第２のガス流を形成する分離器と、
   前記第２のガス流を前記プロセス加熱器および蒸気注入装置へと再循環させるように構成されたファン及びダクトと、
   前記第１のガス流におけるガス流れを変更するように構成された流量変更装置と、
   を備えることを特徴とする乾燥装置。
2. 前記流量変更装置は、前記ガス流れを周期的に変更するように構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
3. 前記流量変更装置は、プロセスガス（処理ガス）の流れを脈動させ、熱伝達を向上させる働きをするように構成されている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の乾燥装置。
4. 前記流量変更装置は、０．３Ｈｚ〜２００Ｈｚの周波数範囲で前記ガス流れを変更するように構成されている、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の乾燥装置。
5. 前記流量変更装置は、０．３Ｈｚ〜５Ｈｚの周波数範囲で前記ガス流れを変更するように構成されている、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の乾燥装置。
6. 前記流量変更装置は機械装置を備える、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に請求項に記載の乾燥装置。
7. 前記第１のガス流および前記繊維性材料は、プロセス（乾燥処理）の流れの方向を有しており、
   前記流量変更装置は、プロセスの流れの方向に対して直交する回転軸を有する回動自在なディスクまたはチョッパーを備える、ことを特徴とする請求項６に記載の乾燥装置。
8. 前記ディスクは、前記第１のガス流のプロセス流れのための、少なくとも１つの開口部を備える、ことを特徴とする請求項７に記載の乾燥装置。
9. 前記ディスクは、前記第１のガス流のプロセス流れのための、複数の開口部を備える、ことを特徴とする請求項７又は８に記載の乾燥装置。
10. 前記第１のガス流および前記繊維性材料は、プロセス（乾燥処理）の流れの方向を有しており、
    前記流量変更装置は、プロセスの流れの方向に対して直交する回転軸を有する回動自在なダンパー板を備える、ことを特徴とする請求項６に記載の乾燥装置。
11. 前記流量変更装置は、空気圧駆動式の音波放射器を備えている、ことを特徴とする請求項６に記載の乾燥装置。
12. 前記流量変更装置は、電気駆動式の音波放射器を備えている、ことを特徴とする請求項６に記載の乾燥装置。
13. 前記流量変更装置は、第１のガス流の平均速度からのガス速度変動の振幅が０〜２０ｍ／秒の範囲となる状態で、第１のガス流のガス流れを変更するように作動する、ことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に請求項に記載の乾燥装置。
14. 請求項１〜１３のいずれか一項に記載の乾燥装置を使用する、ことを特徴とする繊維性材料を乾燥する方法。
15. 添付の図面に準拠して実質的にここに記載されている乾燥装置。

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