JPH02146475A - 乾燥装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は木材、食品、工業製品など水分を含む物品を乾
燥させるのにヒートポンプを利用した乾燥装置に関する
ものである。

（従来の技術） 乾燥装置にヒートポンプを利用する例は、財団法人省エ
ネルギーセンター刊行の「工業用ヒートポンプ」　（高
田秋−・四十宮眞次著、昭和５９年５月３１日）などに
おいて知られている。そして従来は蒸気圧縮式ヒートポ
ンプを利用し、そこで汲み出される熱エネルギで乾燥用
空気を昇温させるタイプのものが一般であった。しかし
この場合には、圧縮機駆動用の動力源が必要であって、
太陽熱や産業排熱などの熱源のみを利用するシステムに
は通さない。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は太陽熱や比較的低温の産業排熱を利用した効率
の良い乾燥装置を提供することを目的とする。

このような目的のため、第１種吸収式ヒートポンプを利
用した乾燥装置が提案されたことがあったが、熱効率に
すぐれるものの（理論的には成績係数を２近くまでもっ
ていける。）、乾燥に必要な温度以上の高熱源が必要で
あるという致命的欠陥がある。

そこで本発明者は昇温タイプの第２種吸収式ヒートポン
プ（吸収式ヒートトランスフォーマ）を乾燥装置に利用
することに着目した。これによれば熱源として太陽熱な
どの低温熱源から高温の熱を取り出すことができ、ラン
ニングコストの安い乾燥装置を提供することができる。

しかし第２種吸、収弐ヒートポンプの熱効率は低く、理
論的には成績係数が０．５以下であるという問題点を有
している。このため例えば太陽熱を熱源として用いると
すれば、太陽光収集器が大型となり、設備費などのイニ
シアルコストが高くなるという問題がある。

そこで本発明は、第２種吸収式ヒートポンプを利用した
乾燥装置でありながら、システム全体の成績係数を１近
くまで高め、熱効率を改善してイニシアルコストの低減
を図ることを課題としたのである。

（課題を解決するための手段） 本発明は上記課題を解決するため、過熱蒸気乾燥システ
ム、第２種吸収式ヒートポンプシステム及び熱供給シス
テムからなり、熱供給システムから第２種吸収式ヒート
ポンプシステムの蒸発器内の作動媒体に熱エネルギが与
えられ、第２種吸収式ヒートポンプシステムの吸収器で
発止する吸収熱によって過熱蒸気乾燥システムの過熱蒸
気に熱エネルギが与えられ、過熱蒸気乾燥システムから
排出される過熱蒸気から第２種吸収式ヒートポンプシス
テムの再生器内の吸収溶液に潜熱を含む熱エネルギが与
えられるように構成されたことを特徴とする。

（作　用） 本発明は図面に示すように、第２種吸収式ヒートポンプ
システムＢを利用しているので、熱供給システムＣの比
較的低温の熱源を利用して、過熱蒸気乾燥システムＡの
乾燥用過熱蒸気ａを高温状態に加熱することができる。

又過熱蒸気乾燥システムＡから排出される過熱蒸気すか
ら再生器９内の吸収溶液（稀溶液）　ｄｃに潜熱を含む
熱エネルギが与えられ、吸収溶液ｄｃに吸収された作動
媒体Ｃを分離するために用いられる。

このように吸収溶液ｄｃに吸収された作動媒体Ｃを分離
するための熱エネルギとして、過熱蒸気乾燥システムＡ
の排出エネルギを利用することができ、しかも過熱蒸気
を用いている利点によって潜熱という状態でエネルギを
効果的に回収することにより、装置全体のシステム成績
係数を高めることができ、これを１に近づけることが可
能である。

（実施例） 図面に示す本発明の実施例は、過熱蒸気乾燥システムＡ
１第２種吸収式ヒートポンプシステムＢ及びソーラ式熱
供給システムＣから主構成されるものであって、太陽熱
利用により被乾燥物を乾燥させる乾燥装置に係るもので
ある。

過熱蒸気乾燥システムＡは乾燥室１内に配置した木材、
食品など水分を含む被乾燥物２を過熱水蒸気ａで乾燥さ
せるものである。このシステムＡは、乾燥室１、乾燥室
１内の過熱水蒸気ａを循環させるＶ＆環バイブ３、乾燥
室Ｉ内の余剰水蒸気すを排出させる排出パイプ４を備え
ている。循環パイプ３は第２種吸収弐ヒートポンプシス
テムＢの吸収器８内を通過している。又循環パイプ３の
途中にはポンプ５が配されて、過熱水蒸気ａを乾燥室１
→吸収器８→乾燥室ｌという経路で循環させている。前
記排出パイプ４は乾燥室ｌ内の圧力を一定に保つ圧力調
整弁６を備えると共に、その下流位置において第２種吸
収弐ヒートポンプシステムＢの再生器９内を通過してい
る。

かくしてこのシステムＡによれば、過熱水蒸気ａが吸収
器８を通過する間に加熱され、そのときに与えられた熱
エネルギによって乾燥室１内の被乾燥物２を乾燥させる
。この際、被乾燥物２から水蒸気が発生し、且つ前記熱
エネルギによって乾燥室１の圧力が高まるので、乾燥室
１内の圧力を一定に保つため過熱水蒸気の一部すは排出
パイプ４に送り出される。過熱水蒸気の残部ａは循環パ
イプ３を通じて循環する。排出パイプ４に送り出された
過熱水蒸気すは再生器９を通過する際に熱エネルギ（顕
熱及び潜熱）を放出し、凝縮された状態で系外に排出さ
れる。

乾燥室１内の温度、圧力は例えば１５０°Ｃ，７６０ｍ
ｍＦ１ｇと設定するとよい。又乾燥効率を向上させるた
めに乾燥室１内の過熱水蒸気ａをファンなどによって撹
拌するとよい。更に水蒸気に溶剤としての働きのあるア
セトン蒸気などを混合してもよい。或いは水蒸気に代え
てアルコール類の過熱蒸気を用いることも可能である。

第２種吸収式ヒートポンプシステムＢは、高圧側（高圧
側といっても大気圧以下に設定することが一般である。

）に配された蒸発器７と吸収器８を備えると共に、低圧
側に配された再生器９と凝縮器１０とを備えている。吸
収器８と再生器９とは、絞り弁１１を備えた稀溶液送路
１２及びポンプ１３を備えた濃溶液退路１４で連通され
ている。凝縮器１０と蒸発器７とは、ポンプ１５を備え
た作動媒体退路１６で連通されている。又蒸発器７と吸
収器８、及び再生器９と凝縮器１０とは夫々通路１７．
１８によって連通している。前記稀溶液送路１２と前記
濃溶液退路１４とは溶液熱交換器１９を通過して、ここ
で熱交換を行う。

蒸発器７には熱供給システムＣの温水パイプ２４が通過
しており、ここからの熱エネルギの供給を受ける。他方
、凝縮器１０には、冷却水通路２１が通過しており、冷
却されて熱エネルギを奪われる。なお、２０は冷却水を
供給するためのポンプである。

このシステムＢの作動媒体（冷媒）Ｃとしては水（Ｈ，
Ｏ）が用いられ、吸収剤としてリチウム・ブロマイド（
ＬｉＢｒ）が用いられる。従ってＬｉＢｒ水溶液が吸収
溶液となり、例えば６６Ｗ％ＬｉＢｒ水溶液を濃溶液ｄ
、これに作動媒体（水）Ｃが吸収溶解された６４Ｗ％Ｌ
ｉＢｒ水溶液を稀溶液ｄｃとした状態で用いることがで
きる。なお、吸収溶液としてＮＨ３水溶液などを用いる
ことも可能である。

蒸発器７では熱供給システムＣから与えられた熱エネル
ギによって作動媒体（水）Ｃを低圧下で伝熱管表面で蒸
発させる（例えば５００ｍｍｈ、８９’Ｃ）。蒸発器７
で蒸気となった作動媒体Ｃは蒸発器７と吸収器８との微
小圧力差で通路１７を通って吸収器８内に移動し、伝熱
管表面を均一に流れている吸収溶液（濃溶２ｆｆｌ）ｄ
に吸収される。

この吸収過程で発生する熱エネルギは前述のように過熱
蒸気乾燥システムＡにおける循環パイプ３を流れる過熱
水蒸気ａに与えられ、これを加熱するのである。

作動媒体（水）に含有して希釈化された吸収溶液（稀）
各法）ｄｃは稀溶液送路１２を通り、その間絞り弁１１
で減圧され、且つ溶液熱交換器１９を通過して再生器９
に送られる。前記稀溶液ｄｃは、濃溶液退路１４内の濃
溶液ｄと溶液熱交換器１９において熱交換し、熱エネル
ギを与えられて再生器９での分離が効率的に行なわれる
状態となる。再生器９に流入した稀溶液ｄｃは、過熱蒸
気乾燥システムＡの排出パイプ４を流れる過熱水蒸気す
から熱エネルギを与えられて、水蒸気（作動媒体）Ｃと
濃溶液ｄとに分離される。前記過熱水蒸気すの熱エネル
ギは従来捨てられていたものであるが、本発明ではこれ
を有効利用している。しかも過熱水蒸気すはこの再生器
９を通過する間に顕熱を放出すると共に凝縮時の潜熱を
も放出するので、前記分離に用いられる熱エネルギは多
大なものとなる。

濃溶液ｄは濃溶液退路１４を通り、ポンプ１３で昇圧さ
れると共に溶液熱交換器１９を通過して吸収器８にリタ
ーンされる。溶液熱交換器１９を通過する際に前記濃溶
液ｄは熱エネルギを放出することは既に述べた通りであ
る。他方、再生器９内の水蒸気（作動媒体）Ｃは微小圧
力差により通路１８を通って凝縮器１０内に移動する。

この凝縮器１０内には冷却水通路２１が導かれていて、
水蒸気（作動媒体）Ｃは冷却されて水となる。この水は
作動媒体退路１６を通り、ポンプ１５で昇圧された状態
で蒸発器７にリターンされてここで再利用される。

ソーラ式熱供給システムＣは、太陽熱収集器２２、前記
蒸発器７内を通過する温水パイプ２４及び温水ｅを循環
させるポンプ２３からなり、温水ｅが太陽熱収集器２２
と温水パイプ２４との間を循環する。太陽熱によって暖
められた温水ｅは、蒸発器７内でその熱エネルギを作動
媒体Ｃに与え、自らは冷却されて太陽熱収集器２２に戻
る。

上記構成の乾燥装置において、各エレメントの条件の１
例を図面に書き込んで示している。

上記実施例では、比較的低温のソーラ式熱供給システム
Ｃから得られる熱源を、第２種吸収式ヒートポンプシス
テムＢによって高温化された熱源に変換し、これを利用
して過熱蒸気乾燥システムＡにおいて過熱蒸気を得てい
る。そしてこの過熱蒸気で被乾燥物を乾燥させるのであ
るが、それに伴い排出される高温蒸気をそのまま系外に
排出させるのではなく、第２種吸収式ヒートポンプシス
テムＢの再生器９において顕熱放出に加え潜熱放出とい
う形でその熱エネルギを効率よく回収している。

本発明においては熱供給システムＣとしてソーラ式以外
のもの、例えば排気ガス、工業排熱などを利用するもの
を用いることが可能である。

（発明の効果） 本発明によれば、太陽熱や比較的低温の産業排熱を利用
できランニングコストが低廉であると共に、システム全
体の熱効率も比較的高く（第２種吸収式ヒートポンプを
用いたものとしてハ最高に近い）、設備費などのイニシ
アルコストを低く抑えることができる乾燥装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】 図面は本発明の実施例を示すシステム図である。 Ａ−・−・−−−−−−・過熱蒸気乾燥システムＢ−−
−−−−−−−−・第２種吸収弐ヒートポンプシステム
ｃ−−−一−・−−一−−熱供給システム１−・−・−
・・・−乾燥室 ７・−・−・・−・−蒸発器 ８・−・−・・・・−吸収器 ９・・・−・・−再生器 ・−凝縮器 過熱蒸気 排出過熱蒸気 作動媒体 吸収溶液（濃溶液） 稀溶液 供給熱エネルギ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）過熱蒸気乾燥システム、第２種吸収式ヒートポン
   プシステム及び熱供給システムからなり、熱供給システ
   ムから第２種吸収式ヒートポンプシステムの蒸発器内の
   作動媒体に熱エネルギが与えられ、第２種吸収式ヒート
   ポンプシステムの吸収器で発生する吸収熱によって過熱
   蒸気乾燥システムの過熱蒸気に熱エネルギが与えられ、
   過熱蒸気乾燥システムから排出される過熱蒸気から第２
   種吸収式ヒートポンプシステムの再生器内の吸収溶液に
   潜熱を含む熱エネルギが与えられるように構成されたこ
   とを特徴とする乾燥装置。