JPH0381069B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、低温度で乾燥しなければならない物
質例えば、食品、医薬品、粉粒体剤、汚泥等を処
理するための空気を除湿乾燥するためのヒートポ
ンプ装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、低温度で乾燥しなければならない物質例
えば食品、医薬品、粉粒体剤、汚泥等の乾燥にお
ける除湿は、一般には塩化リチユームやエチレン
グリコール等の溶液をスプレーして空気と熱交換
して除湿空気を作つているが、吸湿して稀釈した
溶液は、コンセントレータによつて加熱して濃縮
し更に空冷によつて冷却している。また、被乾燥
物の前冷却室は別に設けた冷凍機を使用してい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来技術ではクリーニングタワーによるフアン
動力、ポンプ動力等と加熱濃縮のための余分の濃
縮装置が必要となる。また、溶液は循環空気に混
つて飛散してしまうので、常に溶液を補給しなけ
ればならないし、溶液は消耗品であり、更に加熱
と濃縮に必要な熱はボイラ効率から言つても80％
以下の熱効率である。したがつて、装置の維持管
理は大変厄介なものであり、経済的にも負担が大
きい。また、空気中に混入した塩化リチユームや
エチレングリコール等が被乾燥物に付着すると言
うような欠点もあり、腐敗の弊害もあつた。ま
た、加熱のためにはボイラを、冷却のためには冷
凍機を、それぞれ備えなければならないので、省
エネルギ上問題であり、設備費もかさむ等の欠点
があつた。本発明は、これらの欠点を解決しよう
とするものであつて、除湿のために塩化リチユー
ムやエチレングリコール等を使用せず、冷凍式除
湿方式を採用し、低温除湿乾燥空気を作つて送風
または循環し、また同時にヒートポンプ利用の加
熱を行うことにより、省エネルギを達成し、従来
技術の欠点を解消することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

前記の問題点を解決するための手段として、本
発明のヒートポンプ装置は、乾燥空気による乾燥
室と乾燥空気を作る空気チヤンバーと空気チヤン
バー内の加熱及び冷却手段としての少くとも二組
の逆カルノーサイクルの手段を有し、乾燥室と空
気チヤンバーとは乾燥空気を導入する回路と吸湿
空気を環流させる回路とを以て連結され、また、
空気チヤンバー内には、その空気チヤンバーの空
気入口側及び空気出口側にそれぞれ最も近い位置
に、二次逆カルノーサイクルの吸熱用熱交換器と
発熱用熱交換器とを設け、更に一次逆カルノーサ
イクルの吸熱用熱交換器と発熱用熱交換器とを、
前記二次逆カルノーサイクルの吸熱用熱交換器と
発熱用熱交換器のそれぞれ内側に設ける。

〔作用〕

空気チヤンバー内において、吸湿した循環空気
または外気を二組のヒートポンプ装置を用いて先
ず冷却除湿し、次にこれを前記ヒートポンプ装置
を用いて加熱して適宜の温度に調整して乾燥室に
導入する。

二次逆カルノーサイクルの一次逆カルノーサイ
クルの吸熱用熱交換器と発熱用熱交換器を相互に
特定の配置におくことにより、両サイクルの圧縮
比を何れも小とし、加熱及び冷却の成績係数を共
に大とする。

〔発明の実施例〕

本発明の１実施例を第１図により説明する。本
実施例は所謂「空気循環式閉サイクル方式」と
「外気（新鮮空気）取入式開放サイクル方式」に
併用できる。

１は乾燥室であつて、乾燥されるべき物例えば
食品、医薬品、粉粒体剤、汚泥等の原料６がコン
ベヤにより乾燥室１の予冷前室２に導入され、均
一粉砕機３により均質粒にされてネツトコンベヤ
４上に供給され、乾燥室１内を移動中に乾燥され
食品、医薬品、粉粒体剤、汚泥等の完成品７とな
つて導出される。乾燥室１内は上下の隔板１４，
１５により多数の区劃１６に分割され、各区劃１
６内を上下方向に空気が流れるようになつてい
る。

乾燥室１の乾燥空気の導入は次のように行をわ
れる。先ず、５〜７℃の冷風は送風機９により流
入管１１ａ，１１ｂを経て予冷前室２に流入され
る。30〜40℃／６ｇ／Kgの低温乾燥空気は送風機
８により流入管１３ａ，１３ｂを経て３箇の区劃
１６に分流して乾燥を行い、更に流入管１３ｃか
ら３箇の他の区劃１６に分流して乾燥を行つた
後、環流管１３ｄから流出し、フイルタ７０で除
塵され送風機８ａによつて循環空気ダクト１８か
ら再び空気チヤンバー１７に流入される。

次に空気チヤンバー１７について説明する。空
気チヤンバー１７内には空気流れの方向に、プレ
クーラ２１、第１クーラ２２、第２クーラ２３、
エリミネータ２４、中間加熱器５４、リヒータ２
５、温水ヒータ２６がそれぞれ設けられている。
循環空気ダクト１８から空気チヤンバー１７に35
℃／13.5ｇ／Kgの吸湿空気が流入し、プレクーラ
２１で19℃に予冷され、第１クーラ２２で15.5℃
に冷却され水分を凝縮され、次いで第２クーラ２
３により6.5℃まで冷却され、更に水分を凝縮さ
れ、エリミネータ２４において水分を除去され
る。２８はドレントラツプである。次いで除湿空
気は中間加熱器５４とリヒータ２５において加熱
された後、更に温水ヒータ２６により加熱されて
40〜50℃／６ｇ／Kgの乾燥空気となる。この乾燥
空気は流入管１３ａ，１３ｂを経て再び乾燥室１
内に導入される。

次に、空気チヤンバー１７を流れる空気からの
または空気に対しての熱の授受について説明す
る。

プレクーラ２１とリヒータ２５とは、ポンプ３
０によつて冷媒機（エチレングリコールまたはブ
ライン等）が循環するように閉サイクルに形成さ
れており、リヒータ２５内で冷媒は6.5℃の冷風
によつて約11.5℃まで冷却されてポンプ３０によ
りプレクーラ２１に流入し、35℃の吸湿空気を予
冷し30℃前後の冷媒液となつてリヒータ２５に戻
り、6.5℃の空気を中間加熱器５４を経て約25℃
まで昇温させる。

Ｈは高段側の二次逆カルノーサイクル即ちヒー
トポンプサイクルで、冷媒は圧縮機３１で圧縮さ
れ温水加熱器（凝縮器）３２で凝縮し、液冷媒は
液管６２を経て中間冷却器としての放熱器（凝縮
器）３５に流入し、冷却された液冷媒は液管６４
を通り主膨脹弁３３を介して第１クーラ２２に流
入して蒸発し、プレクーラ２１により流出した19
℃の空気を15.5℃まで冷却した後、再び圧縮機３
１に吸入される。Ｒは低段側の一次逆カルノーサ
イクル即ち冷凍サイクルで、圧縮機３４で圧縮さ
れた冷媒は、三方弁４７ｃを介してガス管６０か
ら中間加熱器５４に導入され第２クーラ２３から
の空気を加熱して自らは冷却され一部凝縮し、ガ
ス管５３を経て放熱器３５に流入し、次いでガス
管６１を通り、蒸発圧力調整弁３７を経て第１ク
ーラ２２からの冷媒とともに圧縮機３１に吸入さ
れる。ガス管５３から放熱器３５に流入した液冷
媒は、弁４９を経て液管６２の冷媒に合流する。
また液管６４から分流した液冷媒は液管５２を経
て熱交換器３０に流入し冷却され、次いで膨脹弁
３６を経て第２クーラ２３に流入して蒸発し、第
１クーラ２２より流出した15.5℃の空気を更に
6.5℃まで冷却する。蒸発した冷媒は、蒸発圧力
調整弁３８を経て熱交換器３０に流入し、冷熱を
与えた後、再び圧縮機３４に吸入される。

吸湿空気の導入側の第１クーラ２２の蒸発温度
は10℃前後であり、第２クーラ２３の蒸発温度は
０℃かそれより僅かに高い。これは０℃以下では
熱交換器のフインコイルに霜が付着し弊害となる
からである。

空気チヤンバー１７の出口における空気の加熱
は、次のように行われる。ヒートポンプサイクル
Ｈの温水加熱器３２で約42℃±２℃まで加熱され
た温水は循環ポンプ４６により温水管４５、温水
管４５ａを経て温水ヒータ２６に流入する。４７
は温水供給電動三方弁で、温水の流量を調整す
る。温水ヒータ２６で放熱した温水は還流管４
４，４４ａを経て温水加熱器３２に戻る。温水供
給電動三方弁４７から分岐した温水は放熱器４８
によつてヒートポンプの余分の熱を系外に放出し
て、乾燥空気の送風温度を適温に保持調整する。

以上の実施例は、空気が乾燥室１と空気チヤン
バー１７を閉サイクルで循環する方式であるが、
乾燥室１から出る吸湿空気の湿度より外気の湿度
が低いときは、外気を送風機８ａにより新鮮空気
取入口５０から、直接空気チヤンバー１７に吸入
し、吸湿空気は吸湿空気出口５１から排出し、外
気取入式開放サイクル方式とすることもできる。
しかし、一般には外気を取入れ排出を繰返す場合
は、雑菌、塵埃が混入する恐れが多く、また品物
を酸化させる弊害もあるので注意を必要である。

第２図は第１図の実施例を部分的に変更した第
２の実施例である。第１の実施例においては、ヒ
ートポンプサイクルＨの圧縮機３１から吐出され
た高圧冷媒は、空気チヤンバー１７の出口にある
温水ヒータ２６から還流管４４ａを経て還流する
温水（温度が低下している）により冷却される温
水加熱器（凝縮器）３２内で凝縮するように構成
されているが、第２の実施例においては、前記高
圧冷媒は、ガス管４５，４５ａを経て直接に冷媒
凝縮器２６ａに流入して冷却凝縮されるように構
成されている点において、第１の実施例と異なる
が、その他の構成においては同一であるので、そ
の説明は省略する。

第３図は第１の実施例（第１図）を部分的に変
更した第３の実施例である。第１図と同一符号部
分はそれと同一名称の同一構造の部分であり、そ
の機能も同一であるからその説明を省略する。こ
の実施例においては、中間冷却器としての放熱器
（凝縮器）３５を補助的に外気または井水により
冷却する手段を付設した点において、第１の実施
例と異なつている。すなわち、放熱器３５は冷却
水配管３９，４０、ポンプ４２を介して外気放熱
器（クーリングタワー）４１に連結され、井水５
６がポンプ５５、井水流入管５７を介して冷却水
配管４０に、また井水流出管５８が冷却水配管３
９に、夫々連結され、外気または井水の何れか一
方に切換えることができるようになつている。し
たがつて、中間加熱器５４を使用しない場合に、
三方弁４７ｃを切換えて圧縮機３４より吐出され
た冷媒を直接に中間冷却器としての放熱器３５に
流入させ、外気放熱器４１または井水５６の冷却
系統を運転して、それを冷却させることができ
る。また、この実施例では、液管６２及び６５の
弁を適宜調整することにより、温水加熱器３２で
凝縮した冷媒液の一部が、放熱器３５に流入する
ことなく液管６５，６６を経て第１クーラ２２に
流入し、前記冷媒液の他部のみが液管６２、放熱
管３５、液管６７，６３を経て第２クーラ２３に
流入できるようにした点においても第１の実施例
と異なつている。

第４図は第３の実施例を部分的に変更した第４
の実施例である。この実施においては、高段側の
ヒートポンプサイクルＨと低段側に冷凍サイクル
Ｒが冷媒の流れの上では全く切離された別個のも
のとなり、また放熱器３５ａと中間加熱器５４が
冷凍サイクルＲにおいてパラレルに系統に組込ま
れている点において第３の実施例と異なつてい
る。この実施例によれば、ヒートポンプサイクル
Ｈと冷凍シイクルＲにおいて夫々に異なる冷媒を
使用することができる。その他の構成においては
第３の実施例と同一であるので、その説明を省略
する。

〔発明の効果〕

本発明は、除湿のために塩化リチユームやエチ
レングリコール等を使用せず、冷凍式除湿方式を
採用し、低温の乾燥空気を作つて送風または循環
し、ヒートポンプによる除湿効率を上げ省エネル
ギ効率を計ることができ、同時に冷風乾燥のため
の冷凍機を用いているときは原料の冷却を行うこ
ともできる。そして加湿した循環空気または外気
をヒートポンプを用いて冷却して除湿し、更にヒ
ートポンプによる加熱によつて乾燥室に吹出口条
件まで空気を加熱し、相対湿度を下げて省エネル
ギの乾燥を計ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明のそれぞれ異なる
実施例の系統図である。 １……乾燥室、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ……乾
燥空気を空気チヤンバーから乾燥室に導入する回
路としての流入管、１３ｄ……吸湿空気を乾燥室
から空気チヤンバーに還流させる回路としての還
流管、１７……空気チヤンバー、１８……吸湿空
気を乾燥室から空気チヤンバーに還流させる回路
としての循環空気ダクト、２２……吸熱用熱交換
器としての第１クーラ、２３……吸熱用熱交換器
としての第２クーラ、２６……発熱用熱交換器と
しての温水ヒータ、５４……発熱用熱交換器とし
ての中間加熱器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 乾燥空気による乾燥室、乾燥空気を作る空気
   チヤンバー、前記乾燥空気を前記空気チヤンバー
   から前記乾燥室に導入する回路及び吸湿空気を前
   記乾燥室から前記空気チヤンバーに還流させる回
   路、少くとも二組の逆カルノーサイクル、前記空
   気チヤンバー内に前記逆カルノーサイクルの吸熱
   用熱交換器及び発熱用熱交換器を具備し、二次逆
   カルノーサイクルの吸熱用熱交換器を前記空気チ
   ヤンバーの空気入口側に最も近く設置し、前記二
   次逆カルノーサイクルの発熱用熱交換器を前記空
   気チヤンバーの空気出口側に最も近く設置し、一
   次逆カルノーサイクルの吸熱用熱交換器と発熱用
   熱交換器を前記二次逆カルノーサイクルの対応す
   る吸熱用熱交換器と発熱用熱交換器のそれぞれ内
   側に設置したことを特徴とする空気の除湿乾燥用
   のヒートポンプ装置。 ２ 二次逆カルノーサイクルの発熱用熱交換器が
   温水ヒータであることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の空気除湿乾燥用のヒートポンプ装
   置。 ３ 二次逆カルノーサイクルの発熱用熱交換器が
   冷媒凝縮器であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の空気除湿乾燥用のヒートポンプ装
   置。 ４ 一次逆カルノーサイクル及び二次逆カルノー
   サイクルの吸熱用熱交換器が冷媒蒸発器であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３
   項の何れかに記載の空気の除湿乾燥用のヒートポ
   ンプ装置。 ５ 一次逆カルノーサイクルの発熱用熱交換器が
   圧縮機からの吐出冷媒ガスの熱を利用する中間加
   熱器であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項ないし第４項の何れかに記載の空気の除湿乾燥
   用のヒートポンプ装置。 ６ 一次逆カルノーサイクルの中間加熱器と二次
   逆カルノーサイクルの圧縮機の吸入側との間に中
   間冷却器としての放熱器を設けたことを特徴する
   特許請求の範囲第１項ないし第５項の何れかに記
   載の空気の除湿乾燥用のヒートポンプ装置。 ７ 一次逆カルノーサイクルの圧縮機と蒸発器と
   の間に中間加熱器と放熱器をパラレルに設けたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項、第３項な
   いし第５項の何れかに記載の空気の除湿乾燥用の
   ヒートポンプ装置。 ８ 二次逆カルノーサイクルを高段側サイクルと
   し一次逆カルノーサイクルを低段側サイクルとし
   て二段または二元圧縮機に構成したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項ないし第７項の何れか
   に記載の空気の除湿乾燥用のヒートポンプ装置。 ９ 空気チヤンバーの空気入口側と空気出口側に
   それぞれ熱交換器を設け、熱媒が流通する密閉循
   環路を形成したことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項ないし第８項の何れかに記載の空気の除湿
   乾燥用のヒートポンプ装置。 １０ 吸湿空気を乾燥室から空気チヤンバーに環
   流させる回路に外気導入口と吸湿空気排出口とを
   設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項な
   いし第９項の何れかに記載の空気の除湿乾燥用の
   ヒートポンプ装置。 １１ 空気チヤンバー内における一次逆カルノー
   サイクルの吸熱用熱交換器の出口側の冷風を乾燥
   室の前室または予冷室に導入するようにしたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第１０
   項の何れかに記載の空気除湿乾燥用のヒートポン
   プ装置。 １２ 第一次逆カルノーサイクルの冷媒をＲ１２
   またはＲ２２とし第二次逆カルノーサイクルの冷
   媒をＲ１１４としたことを特徴とする特許請求の
   範囲第７項記載の空気の除湿乾燥用のヒートポン
   プ装置。