JP2008075987A

JP2008075987A - 乾燥装置

Info

Publication number: JP2008075987A
Application number: JP2006257043A
Authority: JP
Inventors: Kuniyoshi Tai; 久仁義田井; Masaru Nakai; 勝中井
Original assignee: YONDEN ENERGY SERVICE KK; Shikoku Electric Power Co Inc
Current assignee: YONDEN ENERGY SERVICE KK; Shikoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2006-09-22
Filing date: 2006-09-22
Publication date: 2008-04-03

Abstract

【課題】糖分を多く含む果物や野菜などであっても短期間で十分に乾燥させることのできる乾燥装置を提供する。
【解決手段】乾燥庫１内の被乾燥物を乾燥させる乾燥装置であって、乾燥庫１内の空気を冷却して除湿する蒸発器１１と、冷却除湿された空気を加熱するヒータ１４と、このヒータ１４で加熱された乾燥空気を前記被乾燥物に送風するとともに、乾燥庫１内の空気を蒸発器１１およびヒータ１４を通過させる送風機１５とを備えている。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば食品等を乾燥させる乾燥装置に関する。

従来から、食品を乾燥させる冷風乾燥機が知られている（特許文献１参照）。

かかる冷風乾燥機は、庫内に冷却器と再熱器とを設け、圧縮機から吐出された高温冷媒を凝縮器にて凝縮し、減圧して冷却器に流入させることにより庫内を冷却するものである。また、高温冷媒を再熱器に流入させて庫内を加熱し、再熱器による加熱作用および冷却器による冷却作用により庫内を乾燥させるようになっている。
特開平７−１５１４６７号公報

しかしながら、このような冷風乾燥機にあっては、乾燥庫内の温度が１５°Ｃないし３０°Ｃの範囲で使用されるため、食品を十分に乾燥させることができなかった。また、高温冷媒を再熱器に流入させて乾燥庫内を加熱するため、乾燥庫内を高温にすることができず、４０°Ｃ以上の温度に上げることは困難である。例え４０°Ｃに上げても、糖分を多く含む果物や野菜などの食品の場合、水分の蒸発が悪いことにより乾燥を開始してからある程度時間が経過すると、その食品の乾燥が進まなくなり、食品を十分に乾燥させることができない。

例えば、スライスした玉葱を４０°Ｃで乾燥した場合、乾燥庫内の湿度は２０％までしか低下せず、しかも、乾燥を開始してから２４時間経過しても玉葱は含水率が１６％までしか乾燥しなかった。その後、３日間連続乾燥しても玉葱の含水率は１５.４％までしか下がらず、その玉葱を粉末加工することができなかった。

この発明の目的は、糖分を多く含む果物や野菜などであっても短期間で十分に乾燥させることのできる乾燥装置を提供することにある。

請求項１の発明は、乾燥庫内の被乾燥物を乾燥させる乾燥装置であって、
前記乾燥庫内の空気を冷却して除湿する冷却除湿手段と、
冷却除湿された空気を加熱する加熱手段と、
この加熱手段で加熱された乾燥空気を前記被乾燥物に送風するとともに、乾燥庫内の空気を前記冷却除湿手段および加熱手段を通過させる送風手段とを備えていることを特徴とする。

この発明によれば、糖分を多く含む果物や野菜などであっても短時間で十分に乾燥させることができる。

以下、この発明に係る乾燥装置の実施の形態である実施例を図面に基づいて説明する。

図１および図２は断熱材で形成された乾燥装置の乾燥庫１を示したものである。この乾燥庫１の前壁部１Ａには開口２,３が形成され、この開口２,３にはドアＤ１,Ｄ２が開閉自在に取り付けられている。また、乾燥庫１の上部には冷凍装置本体３０が設けられている。なお、冷凍装置本体３０は別置きであってもよい。そして、乾燥庫１と冷凍装置本体３０とで乾燥装置が構成されている。

また、乾燥庫１の右側壁部１Ｄの外側には制御盤４０が設けられており、この制御盤４０には、設定温度や乾燥時間や後述する送風機１５,２０,２１の風量などを設定するタッチパネル式の操作パネル４１（図４参照）と、現在値をデジタル表示する表示パネル４２（図４参照）が設けられている。

乾燥庫１内には、前壁部１Ａと後壁部１Ｂとの間に横架した仕切壁４,５が設けられており、仕切壁４の下端と床１Ｃとの間には所定の高さの隙間Ｈ１が形成されている。また、仕切壁５の下端は床１Ｃに当接している。

仕切壁４と左側壁部１Ｅとの間には風路Ｆ１が形成され、この風路Ｆ１に一対の攪拌送風機（送風手段）２０,２１が設けられている。

仕切壁４,５間には、果物や野菜などの被乾燥物を収納する複数の乾燥ボックス６が着脱可能に取り付けられており、乾燥ボックス６の底や蓋にはメッシュ６ａが形成されている。

乾燥庫１の右側壁部１Ｄには上下方向に延びたダクト１０が設けられており、このダクト１０の上部８は天井壁７に沿って仕切壁４の上端の上方位置の近傍まで延びている。そして、ダクト１０の上部８と仕切壁５の上端との間には所定の隙間Ｈ２が形成されている。

ダクト１０の下部の開口１０Ａには、乾燥庫１内の空気を冷却する蒸発器（冷却除湿手段）１１が設けられており、この蒸発器１１の下には受皿１２が設けられている。この受皿１２は蒸発器１１の冷却によって結露した水を受けるものである。

受皿１２には排水管１３が連結され、受皿１２に溜まった水が排水管１３を介して乾燥庫１外に排水されるようになっている。

また、ダクト１０内には、蒸発器１１の上にヒータ１４と、このヒータ１４の上方位置に送風機１５とが設けられている。

図３は乾燥装置の構成を示したブロック図である。図３において、３１は凝縮器、３２は圧縮機、３３は膨張弁、３４は送風機であり、蒸発器１１と圧縮機３２とが吸入圧力調整弁３５およびアキュームレーター３６を介して接続されている。

吸入圧力調整弁３５は、圧縮機３２に流入する冷媒の温度を１０°Ｃ以下にするもので、圧縮機３２のオーバーロードを防止するためのものである。すなわち、吸入圧力調整弁３５は、蒸発器１１が吐出する冷媒の温度の高低に拘わらず、圧縮機３２に流入する冷媒の温度を１０°Ｃ以上にならないように絞られている。

アキュームレーター３６は、圧縮機３２への冷媒の液バックを防止するためのものであり、圧縮機３２に流入する冷媒の液体とガスの混合比を一定にするものである。

また、凝縮器３１で凝縮された冷媒の一部を圧縮機３２の吸入側へ戻す戻り流路３７が設けられており、この戻り流路３７にはインジェクション用電磁弁３８とキャピラリーチューブ３９とが設けられている。

インジェクション用電磁弁３８は、圧縮機３２の冷媒の吐出温度を検出する温度センサＳａが所定温度以上を検出したとき開成して、凝縮した冷媒液をキャピラリーチューブ３９を介して圧縮機３２の吸入側へ戻すものである。

キャピラリーチューブ３９は、液化した冷媒を膨張させて気化させるものであり、この気化により温度が低下した冷媒を圧縮機３２の流入側へ流入させることにより圧縮機３２の冷媒の吐出温度の上昇を抑えるものである。

凝縮器３１と蒸発器１１との間には膨張弁３３および電磁弁４１が設けられている。

膨張弁３３は、蒸発器１１の冷媒の吐出温度を検出する温度センサＳｂの検出に応じて弁の開度を調整するようになっている。すなわち、冷媒の温度上昇に応じて膨張弁３３の開度が大きくなる。

そして、蒸発器１１と凝縮器３１と圧縮機３２と膨張弁３３などとで除湿サイクル（冷凍サイクル）が構成される。また、凝縮器３１,圧縮機３２,送風機３４,吸入圧力調整弁３５およびアキュームレーター３６等が冷凍装置本体３０内に設けられている。

図４は乾燥装置の制御系の構成を示したブロック図である。図４において、Ｓ１は乾燥庫１内の温度を検出する温度センサであり、この温度センサＳ１は図１に示すように例えばダクト１０の開口１０Ａに設けられている。

５０は温度センサＳ１の検出温度や操作パネル４１の操作に応じてヒータ１４や送風機１５,２０,２１や冷凍機を制御する制御装置である。この制御装置５０は、送風機１５をインバータ制御して蒸発器１１およびヒータ１４を通過する風量、すなわちダクト１０内を流れる風量を調整する風量調整手段としての機能を有する。

送風機１５は、冷凍サイクルの運転に対して適正に制御装置５０により自動調整され、低温時には風量を増加して冷媒の液バックを防止し、高温時には風量を落としてオーバーロードを防止する。
［動作］
次に、上記のように構成される乾燥装置の動作について説明する。

先ず、スライスした玉葱（被乾燥物）を複数の乾燥ボックス６に入れ、これら乾燥ボックス６を図１に示すように仕切壁４,５間にセットする。そして、制御盤４０の操作パネル４１を操作して乾燥温度や乾燥時間を設定するとともに冷凍サイクルを駆動させる。

制御装置５０は、送風機１５,２０,２１を駆動させるとともに温度センサＳ１の検出温度に基づいてヒータ１４の通電を制御する。この制御は例えば比例制御で行う。

また、制御装置５０は、温度センサＳ１の検出温度に基づいて送風機１５の送風量が制御される。立ち上がり時では、温度センサＳ１の検出温度が低いことにより、制御装置５０は送風機１５の回転数を上げて風量を大きくし、冷媒の液バックを防止する。

制御装置５０は、温度センサＳ１の検出温度が上昇していくにしたがって送風機１５の送風量を下げていく。そして、温度センサＳ１の検出温度が例えば３０°Ｃに達すると、設定された乾燥温度に対応した送風量となるように送風機１５を所定の一定の周波数で駆動する。例えば、乾燥庫１１内の温度を５０°Ｃに設定すれば周波数Ｆ１で送風機１５が駆動され、６０°Ｃに設定すればＦ１より小さい周波数Ｆ２（Ｆ１＞Ｆ２）で送風機１５が駆動され、設定温度が６０°Ｃのときの風量は設定温度が５０°Ｃのときの風量より小さくなる。

送風機１５の駆動により、ダクト１０の開口１０Ａへ空気が吸い込まれて蒸発器１１により冷却される。この冷却により結露が生じ、この結露した水が受皿１２に溜まり、この水が排水管１３により乾燥庫１外へ排出される。すなわち、乾燥庫１内の空気は蒸発器１１により冷却除湿される。

この冷却除湿された空気はヒータ１４により加熱され、加熱乾燥空気となって図１に示す風路Ｋ１を通り、さらに矢印Ｑ１で示すように風路Ｆ１へ流れていく。そして、攪拌送風機２０,２１により加熱乾燥空気が攪拌されながら矢印Ｑ２で示すように最下方位置にある乾燥ボックス６の下に送り込まれ、この加熱乾燥空気が各乾燥ボックス６を通って上方へ流れていく。

この加熱乾燥空気が各乾燥ボックス６を流れていくことにより、各乾燥ボックス６に入れられたスライス玉葱の水分が蒸発していく。

そして、各乾燥ボックス６を通る加熱乾燥空気のほとんどが矢印Ｑ４で示すように再度風路Ｆ１へ流れていき、この加熱乾燥空気は矢印Ｑ１,Ｑ２,Ｑ４で示すように循環して流れていく。この加熱乾燥空気の循環によりスライス玉葱は水分がさらに蒸発して除々に乾燥していく。

スライス玉葱の水分の蒸発により、各乾燥ボックス６を通った加熱乾燥空気の湿度が高くなっていき、その一部が矢印Ｑ３で示すようにダクト１０の開口１０Ａへ吸い込まれていく。

ここでは、矢印Ｑ２から矢印Ｑ３へ流れる風量は約１０％であり、矢印Ｑ４へ流れる風量は約９０％である。

このように、ダクト１０内の風量すなわち蒸発器１１を通過する風量を少なくすることにより、高温の空気を確実に冷却除湿することができ、しかも冷凍サイクルを安定して運転することができることになる。

ダクト１０の開口１０Ａへ吸い込まれた加熱乾燥空気は蒸発器１１により冷却される。この冷却により結露が生じ、この結露した水が受皿１２に溜まり、この水が排水管１３により乾燥庫１外へ排出される。このため、乾燥庫１内の湿度が低下していく。

蒸発器１１により冷却された空気はヒータ１４により加熱されて、上記と同様にして加熱乾燥空気となって送風機１５によりダクト１０の風路Ｋ１から矢印Ｑ１で示すように風路Ｆ１へ流れていき、上記の動作が繰り返し行われる。

この実施例では、ヒータ１４によって乾燥庫１内の空気を加熱するので、５０°Ｃ〜８０°Ｃの高温にすることができ、しかもヒータ１４の通電を比例制御するので、乾燥庫１内の温度を一定に維持することができる。

また、乾燥庫１内の温度が５０°Ｃ〜８０°Ｃの高温であっても、蒸発器１１を通過する風量が少なくなるように制御装置５０は送風機１５を制御するので、高温の空気を確実に冷却除湿することができる。さらに、蒸発器１１から吐出される冷媒の温度が高くなった場合、膨張弁３３の開度が大きくなり、冷媒の流れる流量が増加されるので、高温の空気を確実に冷却除湿することができる。

さらに、吸入圧力調整弁３５が、蒸発器１１から吐出される冷媒の温度に拘わらず圧縮機３２に流入する冷媒の温度を１０°Ｃ以下にするので、圧縮機３２のオーバーロードを防止することができ、しかも、圧縮機３２の冷媒吐出温度が所定温度以上になると、インジェクション用電磁弁３８が開成して、凝縮器３１から吐出される凝縮した冷媒液をキャピラリーチューブ３９を介して圧縮機３２の吸入側へ戻すので、圧縮機３２の冷媒の吐出温度の上昇を抑えることができる。

このため、乾燥庫１内の温度が５０°Ｃ〜８０°Ｃの高温であっても冷凍サイクルを安全に且つ安定して連続運転することができ、冷凍サイクルに不具合を発生させることなく高温の空気を連続乾燥させることができる。

図５は乾燥温度が５０°Ｃの場合、乾燥庫１内の温度と乾燥庫１内の湿度と経過時間との関係をグラフで示したものである。このグラフから分かるように、開始時から５時間経過までは乾燥庫１内の乾燥が急速に進み、湿度が１０％まで低下する。その後、湿度は１０％でほぼ一定となる。

また、図６は乾燥温度が６０°Ｃの場合、乾燥庫１内の温度と乾燥庫１内の湿度と経過時間との関係をグラフで示したものである。このグラフから分かるように、開始時から２時間経過までは乾燥庫１内の乾燥が急速に進み、湿度が１０％まで低下する。その後、湿度は１０％でほぼ一定となる。

図７ないし図１０に示す表１ないし表４は、上記の乾燥装置の乾燥結果を示したものである。

図７の表示１は、乾燥温度が５０°Ｃ、スライス玉葱の重量が３８３０ｇの場合で、乾燥時間が４時間と１８.５時間と２１時間のときの、スライス玉葱の重量と歩留率と含水率とをそれぞれ示したものである。この表１から分かるように、乾燥時間が２１時間という短時間で含水率が９.７％まで進み、スライス玉葱の乾燥が十分に行われており、粉末にすることも可能である。

図８の表２は、乾燥温度が６０°Ｃ、スライス玉葱の重量が３４４０ｇの場合で、乾燥時間が１４時間と１７時間のときの、スライス玉葱の重量と歩留率と含水率とをそれぞれ示したものである。この表２から分かるように、乾燥時間が１７時間という短時間で含水率が１０.３％まで進み、スライス玉葱の乾燥が十分に行われており、粉末にすることも可能である。

図９の表３は、乾燥温度が６０°Ｃ、トマト（被乾燥物）の中玉および小玉を１／２と１／４にそれぞれカットしたものの重量と歩留率と含水率とをそれぞれの乾燥時間毎に示したものである。この表３から分かるように、トマトをスライスしない場合でも乾燥させることができ、ドライトマトとして利用できる。トマトは図１１に示すトレー６０に載置する。トレー６０には図示しないメッシュが形成されている。

図１０の表４は、桃（被乾燥物）を溶液（砂糖２０％、クエン酸０.３％、亜硫酸ナトリウム０.５％）に２時間漬け込み、この桃を乾燥させた結果を示したものである。すなわち、桃の重量と歩留率と含水率とをそれぞれの乾燥時間毎に示したものである。この表から分かるように、２３時間の乾燥で含水率を１０.５％にすることができ、ドライフルーツを短時間で生成することができる。トマトや桃は図１１に示すトレー６０に載置する。

これら表１ないし表４から分かるように、高温の乾燥した空気を被乾燥物に吹き付けるものであるから、被乾燥物を確実に短時間で十分に乾燥させることができる。

この発明に係る乾燥装置の乾燥庫の構成を示した断面図である。図１の乾燥庫の平断面図である。乾燥装置の構成を示すブロック図である。乾燥装置の制御系の構成を示すブロック図である。乾燥庫内の温度と湿度と時間との関係を示したグラフである。乾燥庫内の温度と湿度と時間との関係を示した他のグラフである。所定の乾燥温度に対して、スライス玉葱の重量と乾燥時間と歩留率と含水率とをそれぞれ示した表である。異なる所定の乾燥温度に対して、スライス玉葱の重量と乾燥時間と歩留率と含水率とをそれぞれ示した表である。トマトの重量と乾燥時間と歩留率と含水率とをそれぞれ示した表である。桃の重量と乾燥時間と歩留率と含水率とをそれぞれ示した表である。他の例を示した説明図である。

符号の説明

１乾燥庫
１１蒸発器（冷却除湿手段）
１４ヒータ（加熱手段）
１５送風機（送風手段）

Claims

乾燥庫内の被乾燥物を乾燥させる乾燥装置であって、
前記乾燥庫内の空気を冷却して除湿する冷却除湿手段と、
冷却除湿された空気を加熱する加熱手段と、
この加熱手段で加熱された乾燥空気を前記被乾燥物に送風するとともに、乾燥庫内の空気を前記冷却除湿手段および加熱手段を通過させる送風手段とを備えていることを特徴とする乾燥装置。
前記送風手段の送風量を乾燥庫内の温度に応じて調整する風量調整手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
前記冷却除湿手段は、５０°Ｃないし８０°Ｃの高温の空気を冷凍サイクルの蒸発器で冷却することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の乾燥装置。
前記蒸発器と前記冷凍機の圧縮機との間に吸入圧力調整弁とアキュームレーターを接続したことを特徴とする請求項３に記載の乾燥装置。
前記冷凍機の凝縮器で凝縮された冷媒の一部を前記圧縮機の吸入側へ戻すことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の乾燥装置。
前記冷媒の一部をインジェクション用電磁弁とキャピラリーチューブを介して戻すことを特徴とする請求項５に記載の乾燥装置。