JP2006300365A - 顕熱交換器付き熱風通気乾燥機の排熱利用装置および排熱利用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂乾燥タンク内に誘導される空気の温度を安定させながらヒータの電力も削減することができる顕熱交換器付き熱風通気乾燥機の排熱利用装置を提供する。
【解決手段】ブロワ１４により吸い込んだ外気をヒータ１５で加熱して熱風とし、この熱風を樹脂乾燥タンク１７内の熱可塑性樹脂の乾燥に利用する熱風通気乾燥機と、排気口から外気より温度の高い排熱の温空気（温風）を排出する周辺機器１０と、一方の通路が吸気ダクト１３によりブロア１４の吸気口と接続され、他方の通路が排熱利用排気ダクト１１により周辺機器１０の排気口に接続され、一方の通路を通過する外気と他方の通路を通過する温風とを熱交換させる顕熱交換器１２とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱可塑性樹脂を乾燥する顕熱交換器付き熱風通気乾燥機の排熱利用装置と排熱利用方法に関するものである。

従来、この種の技術はブロワにて外気を吸込み、ブロワにより導入した外気をヒータにて設定温度まで加熱して熱風とし、その熱風を樹脂乾燥タンク内に送風して熱可塑性樹脂の乾燥に利用し、その乾燥処理後の温度の下がった温風を排気フィルタにてろ過して外部へ排出している。

しかしながら、また、冬場のように外気温度と設定温度の差が大きい場合、ブロワにより誘導された外気を設定温度まで加熱するヒータの通電時間が長くなり、電力費がかさむという問題があった。

そこで、顕熱交換器を用いて外部に排出している排熱空気とブロワにより誘導される外気を顕熱交換し、外気を温空気にすることによって、誘導された温空気の温度と設定温度の差を小さくすることによりヒータの通電時間を短くし、電力の削減を行う熱風通気乾燥機の排熱回収方法が近年提案されている。

即ち、この排熱回収方法によれば、顕熱交換器によって外部に排出している排熱空気の熱だけを回収してブロワにより誘導される外気に伝達できるため、ヒータにて加熱する熱量を小さくできるので省エネルギーができる（例えば、特許文献１参照）。

図６から図７は、それぞれ特許文献１に記載された従来の顕熱交換器付き熱風通気乾燥機の排熱回収装置の正面図と側面図である。

図６から図７に示すように、顕熱交換器付き熱風通気乾燥機は、熱可塑性樹脂を乾燥した後の温空気の排出を行う樹脂乾燥タンク１と、排気口２と外気口３を設けた顕熱交換器４と、外気を吸込み排出するブロワ５と、排出された外気を設定温度まで加熱する加熱部６とから構成されている。

なお、顕熱交換器４は、排気ダクト７を介して樹脂乾燥タンク１と接続され、排熱回収吸気ダクト８を介してブロワ５と接続をされており、外気と排熱の顕熱交換を行う。

また、ブロワ５は、加熱部６および連結管９を介して樹脂乾燥タンク１と接続され、外気口３より外気を吸込み、顕熱交換器４により顕熱熱交換された温空気を加熱部６で設定温度まで加熱し樹脂乾燥タンク１へ排出する。

これにより、顕熱交換器付き熱風通気乾燥機は、排熱回収をすることができ、誘導された温空気の温度と設定温度の差を小さくすることによりヒータの通電時間を短くし、電力を削減することができる。

以上により、顕熱交換器付き熱風通気乾燥機は、樹脂乾燥タンク１から排出する排熱空気をブロワ５により誘導される外気に伝達することにより、温空気を加熱部６に送ることができるので、加熱部６にて加熱する熱量を小さくでき設定温度まで加熱する時間をその分だけ短縮することができる。
特開２０００−１１１２５３号公報

しかしながら、上記従来の構成では、樹脂乾燥タンク１から排出される排熱空気の温度が不安定で、樹脂乾燥タンク１内の熱可塑性樹脂の温度が設定温度まで昇温されておらず乾燥ができていない場合は、樹脂乾燥タンク１内に誘導された温空気は熱可塑性樹脂を乾燥するために熱を奪われ、樹脂乾燥タンク１から排出される温空気の温度は外気温度近傍となり、徐々に乾燥されてくると熱が奪われないため、樹脂乾燥タンク１から排出される温空気は温度が設定温度近傍まで上昇されるが、図示していないが乾燥された熱可塑性樹脂は生産のため樹脂乾燥タンク１外へ取り出され、乾燥されていない熱可塑性樹脂が樹脂乾燥タンク１内へ送り込まれると、再び、樹脂乾燥タンク１内に誘導された温空気は熱可塑性樹脂を乾燥させるために熱を奪われ外気温度近傍まで温度が下がり、また、徐々に乾燥されてくると樹脂乾燥タンク１から排出される温空気の温度は設定温度近傍まで上昇することを生産中は繰り返すため、回収できる熱量が不安定となりブロワ５より誘導される温空気の温度を常に、外気温度より高くできないという課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、樹脂乾燥タンク内に誘導される空気の温度を安定させながらヒータの電力も削減することができる顕熱交換器付き熱風通気乾燥機の排熱利用装置および排熱利用方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の顕熱交換器付き熱風通気乾燥機の排熱利用装置および排熱利用方法は、ブロワにより誘導される外気の加熱に、排気口から外気より温度の高い排熱（温風）を排出する周辺機器の排熱（温風）を利用するのである。

これにより、周辺機器の排熱（温風）を利用して、常にブロワにより吸い込まれる空気の温度を外気温より高くしてヒータの電力を削減することができるとともに、その温度を安定させることができる。

本発明の顕熱交換器付き熱風通気乾燥機の排熱利用装置および排熱利用方法によれば、周辺機器の排熱（温風）を利用して、常にブロワにより吸い込まれる空気の温度を外気温より高くしてヒータの電力を削減することができるとともに、その温度を安定させることができる。

請求項１に記載の顕熱交換器付き熱風通気乾燥機の排熱利用装置の発明は、ブロワにより吸い込んだ外気をヒータで加熱して熱風とし、前記熱風を樹脂乾燥タンク内の熱可塑性樹脂の乾燥に利用する熱風通気乾燥機と、排気口から外気より温度の高い温風を排出する周辺機器と、一方の通路が吸気ダクトにより前記ブロアの吸気口と接続され、他方の通路が排熱利用排気ダクトにより前記周辺機器の排気口に接続され、前記一方の通路を通過する外気と前記他方の通路を通過する温風とを熱交換させる顕熱交換器とを備えたことを特徴とする。

これによって、周辺機器の排熱（温風）を利用して、常にブロワにより吸い込まれる空気の温度を外気温より高くしてヒータの電力を削減することができるとともに、その温度を安定させることができる。

請求項２に記載の顕熱交換器付き熱風通気乾燥機の排熱利用装置の発明は、請求項１に記載の発明において、顕熱交換器で熱交換されて温度が上昇した外気を除湿する吸湿剤を前記顕熱交換器とブロワとの間の風路に設けたことを特徴とする。

これによって、除湿された温空気の絶対湿度が下がるので樹脂乾燥タンク内に入る水分量が下がり、乾燥時間を削減することができる。

請求項３に記載の顕熱交換器付き熱風通気乾燥機の排熱利用方法の発明は、ブロワにより吸い込んだ外気をヒータで加熱して熱風とし、前記熱風を樹脂乾燥タンク内の熱可塑性樹脂の乾燥に利用する熱風通気乾燥機の排熱利用方法であって、前記ブロワにより誘導される外気を周辺機器から排出される外気温度より高い温度の温風と、顕熱交換させることを特徴とする。

これによって、周辺機器の排熱（温風）を利用して、常にブロワにより吸い込まれる空気の温度を外気温より高くしてヒータの電力を削減することができるとともに、その温度を安定させることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本実施の形態１における顕熱交換器付き熱風通気乾燥機の排熱利用装置の構成図、図２は同実施の形態１の排熱利用装置の外気温度と周辺機器から排出する排熱空気温度と顕熱交換された温空気の温度と従来の排熱回収装置の排気フィルタから排出する排熱空気温度と顕熱交換された温空気の温度を比較した特性図、図３は同実施の形態１の排熱利用装置と従来の排熱回収装置の消費電力量を比較した特性図である。

図１において、周辺機器１０は外気温度より高い温度の排熱空気（温風）を排出する。排熱利用排気ダクト１１は排出された排熱空気（温風）を顕熱交換器１２へ誘導する。顕熱交換器１２は排熱利用排気ダクト１１により誘導された排熱空気と外気を顕熱交換し、外気を昇温し温空気にする。

吸気ダクト１３は温空気をブロワ１４へ誘導する。ブロワ１４は吸気ダクト１３により誘導された温空気を吸込み排出する。ヒータ１５は温空気（温風）を設定温度まで加熱して熱風とする。連結管１６は設定温度まで加熱された熱風を樹脂乾燥タンク１７へ誘導する。

樹脂乾燥タンク１７は連結管１６によりタンク内下部へ誘導された熱風によりタンク１７内に蓄えた熱可塑性樹脂を乾燥する。排気連結管１８は熱可塑性樹脂を乾燥させながらタンク内を上昇する温空気（温風）を排気フィルタ１９へ誘導する。排気フィルタ１９は排気連結管１８により誘導された温空気（温風）をろ過して外部へ排出する。

本実施の形態１の顕熱交換器付き熱風通気乾燥機の排熱利用装置は、図６から図７に示した従来の顕熱交換器付き熱風通気乾燥機の排熱回収装置の構成に、排気フィルタ１９からの排熱を回収利用する代わりに周辺機器１０からの熱を利用するために、さらに外気温度より高い温度の排熱空気を排出する周辺機器１０と、周辺機器１０より排出される排熱空気を誘導する排熱利用排気ダクト１１を設けたものである。

以上のように構成された顕熱交換器付き熱風通気乾燥機の排熱利用装置について、以下その動作、作用を図２を参照して説明する。

図２において、周辺機器１０から排出する排熱空気（温風）の温度は、従来装置の排気フィルタから排出する温空気（温風）の温度に比較して高く安定しているため、顕熱交換された温空気の温度も従来装置の顕熱交換された温空気の温度に比べて高く安定している。ハッチング部分の面積が従来装置と比較して削減できるヒータの加熱熱量と比例することになるため、消費電力を削減することができる例を示す。

以上のことから、周辺機器１０から排出される外気温度より高い温度の排熱空気（温風）と外気を顕熱交換することによって、常にブロワ１４により誘導される温空気の温度と設定温度の差を小さくすることにより、設定温度まで加熱する熱量を小さくできるので、ヒータ１５の通電時間を短くし、電力を削減することができる。

本実施の形態の顕熱交換器付き熱風通気乾燥機の排熱利用装置は、ブロワ１４により吸い込んだ外気をヒータ１５で加熱して熱風とし、この熱風を樹脂乾燥タンク１７内の熱可塑性樹脂の乾燥に利用する熱風通気乾燥機と、排気口から外気より温度の高い排熱の温空気（温風）を排出する周辺機器１０と、一方の通路が吸気ダクト１３によりブロア１４の吸気口と接続され、他方の通路が排熱利用排気ダクト１１により周辺機器１０の排気口に接続され、一方の通路を通過する外気と他方の通路を通過する温風とを熱交換させる顕熱交換器１２とを備えたことにより、周辺機器１０の排熱（温風）を利用して、常にブロワ１４により吸い込まれる空気の温度を外気温より高くしてヒータ１５の電力を削減することができるとともに、その温度を安定させることができる。

また、本実施の形態の顕熱交換器付き熱風通気乾燥機の排熱利用方法は、ブロワ１４により吸い込んだ外気をヒータ１５で加熱して熱風とし、この熱風を樹脂乾燥タンク１７内の熱可塑性樹脂の乾燥に利用する熱風通気乾燥機の排熱利用方法であって、ブロワ１４により誘導される外気を周辺機器１０から排出される外気温度より高い温度の排熱の温空気（温風）と、顕熱交換させることにより、周辺機器１０の排熱（温風）を利用して、常にブロワ１４により吸い込まれる空気の温度を外気温より高くしてヒータ１５の電力を削減することができるとともに、その温度を安定させることができる。

本実施の形態の顕熱交換器付き熱風通気乾燥機の排熱利用装置と従来の顕熱交換器付き熱風通気乾燥機の排熱回収装置の消費電力量の比較を図３に示すと、明らかに大幅な電力節約ができ、図示した部分の面積が節約されたことになり、従来の排熱回収装置の消費電力３．４ｋＷｈに対し、本発明の排熱利用装置の消費電力は１．８ｋＷｈとなり、従来比約４７．１％の消費電力量の削減となったことが確認できた。

（実施の形態２）
図４は本実施の形態２における顕熱交換器付き熱風通気乾燥機の排熱利用装置の構成図、図５は同実施の形態２の吸湿剤の相対湿度と吸湿率の関係を示す吸湿等温線図である。
なお、実施の形態１と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

本実施の形態２が実施の形態１と異なる点は、実施の形態１では顕熱交換された温空気は除湿せずにブロワに吸い込まれるが、本実施の形態２では顕熱交換された温空気は吸湿剤により除湿されブロアに吸込まれる点で異なる。

つまり、除湿された温空気が樹脂乾燥タンク内に送り込まれる。これにより、絶対湿度が高い天候が悪い状態でも、ブロワにより吸込まれる温空気の絶対湿度が低くなり熱可塑性樹脂を乾燥するので、除湿せずに温空気で熱可塑性樹脂を乾燥する場合に比べて乾燥時間が短くなる。

図４に示すように、本実施の形態は、実施の形態１の構成に加えて、顕熱交換器１２で熱交換されて温度が上昇した外気を除湿する吸湿剤２０を顕熱交換器１２とブロワ１４との間の風路（顕熱交換器１２の出口）に設けたものである。吸湿剤２０は顕熱交換された温空気を除湿する。

以上のように構成された顕熱交換器付き熱風通気乾燥機の排熱利用装置について、以下その動作、作用を図５を参照して説明する。

図５において、除湿剤２０は相対湿度が高くなれば吸湿率が高くなる特性がある。つまり、空気中の水分量が多くなるほど吸湿率が高くなる。絶対湿度が高い天候が悪い状態でも、除湿剤２０によりブロワ１４から吸込まれる温空気の絶対湿度が低くなり、樹脂乾燥タンク１７内の熱可塑性樹脂を乾燥するので、除湿せずに温空気で熱可塑性樹脂を乾燥する場合に比べて乾燥時間が短くなる。

以上のことから、顕熱交換された温空気を除湿することによって、樹脂乾燥タンク１７内の熱可塑性樹脂は絶対湿度の低い温空気で乾燥するため、除湿せずに温空気で熱可塑性樹脂を乾燥する場合と比較すると明らかに大幅な乾燥時間の節約ができ、従来比約５．０％の乾燥時間の削減となったことが確認できた。

以上のように、本発明にかかる顕熱交換器付き熱風通気乾燥機の排熱利用装置および排熱利用方法は、周辺機器の排熱（温風）を利用して、常にブロワにより吸い込まれる空気の温度を外気温より高くしてヒータの電力を削減することができるとともに、その温度を安定させることができるので、外気を利用した乾燥機や乾燥炉の省エネルギーの用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における顕熱交換器付き熱風通気乾燥機の排熱利用装置の構成図 同実施の形態の排熱利用装置の外気温度と周辺機器から排出する排熱空気温度と顕熱交換された温空気の温度と従来の排熱回収装置の排気フィルタから排出する排熱空気温度と顕熱交換された温空気の温度を比較した特性図 同実施の形態の排熱利用装置と従来の排熱回収装置の消費電力量を比較した特性図 本発明の本実施の形態２における顕熱交換器付き熱風通気乾燥機の排熱利用装置の構成図 同実施の形態の吸湿剤の相対湿度と吸湿率の関係を示す吸湿等温線図 従来の顕熱交換器付き熱風通気乾燥機の排熱回収装置の正面図 従来の顕熱交換器付き熱風通気乾燥機の排熱回収装置の側面図

符号の説明

１０ 周辺機器
１１ 排熱利用排気ダクト
１２ 顕熱交換器
１３ 吸気ダクト
１４ ブロワ
１５ ヒータ
１７ 樹脂乾燥タンク
２０ 吸湿剤

Claims (3)

1. ブロワにより吸い込んだ外気をヒータで加熱して熱風とし、前記熱風を樹脂乾燥タンク内の熱可塑性樹脂の乾燥に利用する熱風通気乾燥機と、排気口から外気より温度の高い温風を排出する周辺機器と、一方の通路が吸気ダクトにより前記ブロアの吸気口と接続され、他方の通路が排熱利用排気ダクトにより前記周辺機器の排気口に接続され、前記一方の通路を通過する外気と前記他方の通路を通過する温風とを熱交換させる顕熱交換器とを備えたことを特徴とする顕熱交換器付き熱風通気乾燥機の排熱利用装置。
2. 顕熱交換器で熱交換されて温度が上昇した外気を除湿する吸湿剤を前記顕熱交換器とブロワとの間の風路に設けたことを特徴とする請求項１記載の熱風通気乾燥機の排熱利用装置。
3. ブロワにより吸い込んだ外気をヒータで加熱して熱風とし、前記熱風を樹脂乾燥タンク内の熱可塑性樹脂の乾燥に利用する熱風通気乾燥機の排熱利用方法であって、前記ブロワにより誘導される外気を周辺機器から排出される外気温度より高い温度の温風と、顕熱交換させることを特徴とする顕熱交換器付き熱風通気乾燥機の排熱利用方法。

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