JP2021179301A - 低温条件に適した多様なエネルギー相互補完のヒートポンプ乾燥装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低温条件に多様なエネルギー相互補完のヒートポンプ乾燥装置を提供する。【解決手段】低温条件に多様なエネルギー相互補完のヒートポンプ乾燥装置を開示する。該装置が運転する時、特に、冬季の低温条件下では太陽エネルギーで作った温水が第２蒸発器に送られ、冷媒を加熱してヒートポンプに補助熱源を提供し、ヒートポンプの全体的な生成熱量を増加させ、低温条件のヒートポンプ低効率という技術的課題を解決し、また、太陽エネルギーのみで熱を供給し、ヒートポンプの凝縮器、ガス−水熱交換器を介して同時または別々に運転に投入して乾燥空気を加熱し、複数の方法、多様なエネルギーによる乾燥目的を達成する。ヒートポンプと太陽エネルギーを組み合わせて利用することにより、さらにヒートポンプ乾燥の運転効率を向上させ、電力消費を低減し、汚染物質の排出も減らす。【選択図】図１

Description

本発明は、エネルギー総合利用分野に属し、特に、低温条件に適した多様なエネルギー相互補完のヒートポンプ乾燥装置に関する。

ヒートポンプ乾燥は、その省エネと環境保全の特性により、益々多くの分野で広く使用されている。ヒートポンプ乾燥は、比較的高い運転効率を有するが、やはり大量の電力を必要とされる。各分野でのヒートポンプ乾燥の推進と応用は、電力需要の増加につながり、特に電力使用のピーク期に多数のヒートポンプ乾燥システムが稼働すると、電力使用のピーク値を急増させ、他の電力需要に影響を与え、電力負荷のピークとオフピークの差を増大させる。一方、中国の電力生産の大部分（約７０％）は石炭火力発電であるため、プロセス中に大量の汚染物質が排出され、環境の質が低下する。太陽光エネルギーは、クリーンで再生可能なエネルギーである。それは乾燥工程で使用され、ヒートポンプ装置と組み合わせて太陽光エネルギーとヒートポンプの複合乾燥を実行し、ヒートポンプの助けを借りて、高品位熱源になり、太陽光エネルギーとヒートポンプエネルギーの相相互補完完を実現し、エネルギーを大幅に節約することができる。

ただしヒートポンプが熱をつくる時、その熱をつくる性能は、低温熱源の特性と密接に関係し、冬季の低温条件で運転する時、ヒートポンプ乾燥装置が蒸発側に必要な低温安定熱源を確保することが難しく、使用中の乾燥ユニットの蒸発温度が低くなり、システム運転の圧縮比が大きすぎて電力消費が増加し、省エネ効果が低下し、実用化に影響を及ぼす。研究によると、蒸発温度が１℃低下し、ヒートポンプの成績係数が３％低下し、蒸発温度が低すぎると、低圧保護のためにユニットが運転しなくなる。

本発明の目的は、上記の先行技術の不足を克服し、冬季の低温条件下での従来技術のヒートポンプ乾燥装置の熱効率が低いという技術的課題を解決し、同時に多様なエネルギーを相互補完して乾燥効率を向上できるための低温条件に適した多様なエネルギー相互補完のヒートポンプ乾燥装置を提供することである。

上記目的を達成するために本発明では、次のような技術的手段を講じた。
低温条件に適した多様なエネルギー相互補完のヒートポンプ乾燥装置であって、冷媒回路と、水回路と、空気回路と、を備え、冷媒回路は、圧縮機19と、凝縮器20と、スロットルバルブ21と、第１蒸発器22と、第２蒸発器23と、を備える。圧縮機19出口は、凝縮器20入口に連なり、凝縮器20出口がスロットルバルブ21入口に連なり、スロットルバルブ21出口の一経路が第１蒸発器22の入口に連なり、他経路が第２蒸発器23入口に連なり、第１蒸発器22及び第２蒸発器23の出口が圧縮機19入口に連なる。

水回路は、第１グローブバルブ10と、第２グローブバルブ11と、第３グローブバルブ12と、第４グローブバルブ13と、循環水ポンプ14と、ソーラーコレクター15と、ガス−水熱交換器26と、第２蒸発器23と、バイパスバルブ27と、蓄熱槽28と、を備える。ソーラーコレクター15出口の一経路は、蓄熱槽28入口に連なり、他経路がバイパスバルブ27入口に連なり、蓄熱槽28の下側出口が第１グローブバルブ10入口、第３グローブバルブ12入口、バイパスバルブ27出口に連なり、第１グローブバルブ10出口がガス−水熱交換器26入口に連なり、ガス−水熱交換器26出口が第２グローブバルブ11入口に連なり、第３グローブバルブ12出口が第２蒸発器23入口に連なり、第２蒸発器23出口が第４グローブバルブ13入口に連なり、第４グローブバルブ13出口及び第２グローブバルブ11出口が循環水ポンプ14入口に連なり、循環水ポンプ14出口がソーラーコレクター15入口に連なる。

空気回路は、風路100と、第１ダンパー1と、第２ダンパー2と、第３ダンパー3と、第４ダンパー4と、第５ダンパー5と、第６ダンパー6と、第７ダンパー7と、第８ダンパー8と、第９ダンパー9と、循環ファン16と、電気ヒータ17と、乾燥キャビネット18と、凝縮器20と、ガス−水熱交換器26と、バッフル板24と、貯液タンク25と、を備える。風路100内に第１ダンパー1〜第９ダンパー9が設けられて空気通路の開閉を制御し、第１蒸発器22と第１グローブバルブ10との間の第１蒸発器22に近い箇所に空気内の水蒸気が風路に入るのを遮断するためのバッフル板24が設けられ、貯液タンク25が第１蒸発器22の下方に配置され、第１蒸発器22で発生する凝縮水を受けて貯めるために用いられる。

本発明によって提供される技術原理は、以下の通りである。
本発明は、太陽エネルギーとヒートポンプに基づく低温条件に適した新型多様なエネルギー相互補完の乾燥システムを提案し、ヒートポンプと太陽エネルギーを組み合わせて利用することにより、さらにヒートポンプ乾燥の運転効率を向上させ、電力消費を低減し、汚染物質の排出も減らす。

該装置が運転する時、特に、冬季の低温条件下では太陽エネルギーで作った温水が第２蒸発器に送られ、冷媒を加熱してヒートポンプに補助熱源を提供し、ヒートポンプの全体的な生成熱量を増加させ、低温条件のヒートポンプ低効率という技術的課題を解決し、また、太陽エネルギーのみで熱を供給し、ヒートポンプの凝縮器、ガス−水熱交換器を介して同時または別々に運転に投入して乾燥空気を加熱し、複数の方法、多様なエネルギーによる乾燥目的を達成する。該装置運転の作動媒体には、冷媒、温水及び空気の３つがあり、各々冷媒回路、ソーラー温水回路及び乾燥風路の空気通路を形成する。

冷媒回路内において、圧縮機は、仕事をして発生した高温高圧の冷媒蒸気を凝縮器に入らせた後、凝縮器内において熱を放出して低温低圧の液体になり、凝縮器が放出する熱量を乾燥空気に供給し、冷媒がスロットルバルブを通じて流量調整した後、並列運転または別々に運転できる第１蒸発器及び第２蒸発器に入り、第１蒸発器は除湿の役割を果たし、第２蒸発器が太陽熱を吸収してヒートポンプ全体の生成熱を増加する役割を果たし、冷媒が蒸発器内で吸熱して気化して圧縮機に入り、冷凍サイクルが完了する。

ソーラー温水回路内において、ソーラーコレクターは、太陽熱を吸収した後で水を加熱し、蓄熱槽に送るか、直接加熱に用い、蓄熱槽が夜間または太陽エネルギーが不足している時にシステムに熱量を供給する。ソーラー温水回路内の温水は、ガス−水熱交換器に入り、風路内の乾燥空気を直接加熱することで、昇温させることができ、また第２蒸発器に入って冷媒を加熱し、蒸発器に補助低位熱源を提供し、低温側吸熱量を増やしてユニットの運転条件をさらに改善し、ヒートポンプユニットの生成熱を向上させる。

乾燥風路の空気通路内に異なるダンパーを設けて空気の流れの方向を変えることで、異なる乾燥運転モードを実現し、乾燥空気は、凝縮器とガス−水熱交換器の順に通過して吸熱できるか、どちらか一方だけで吸熱した後乾燥キャビネットに入ることができ、それでも温度が要件を満たしていない時、電気ヒータをオンにして、空気の温度をさらに上げることができる。第１蒸発器の除湿は、乾燥空気中の水分量を低減し、乾燥・除湿能力を高めることができる。

研究によると、蒸発温度が１℃低下し、ヒートポンプ成績係数が３％低下し、蒸発温度が低すぎると、低圧保護のため、ユニットが作動できなくなる。したがって、本発明の設計革新は、装置の組み合わせ設計特徴を通じて圧縮機の効果を増さないという前提において、第２蒸発器と太陽熱を直列に接続して低温条件下の熱効率を向上することによって、第１蒸発器の熱効率を向上させ、単一の第１蒸発器の低温条件下での熱効率が不十分な問題を解決し、同時に、本発明は、風路設計を通じて太陽エネルギーのガス−水熱交換器と凝縮器と第１蒸発器との間の複数の風路の組み合わせを利用して調整して、複数の乾燥モードを得、装置乾燥の熱効率を向上させる。

１．本発明は、ソーラーコレクター、蓄熱槽を利用して温水を生成並びに蓄えてから第２蒸発器に送って熱を供給し、ヒートポンプ蒸発器の蒸発温度を上げ、特に、屋外の気温が比較的低い時、第２蒸発器のエネルギー補給を通じて、ヒートポンプユニットの正常な運転を保障し、広範囲な周囲温度変化へのユニットの適応性を高め、ユニットの適用気候地域を拡大させ、その運転効率と熱供給量も向上させるだけではなく、電力消費を削減でき、システムの高効率運転を実現して、良好な省エネ効果を奏する。

２．本発明は、一方でソーラーコレクター、蓄熱槽、ガス−水熱交換器等の構成要素を通じて太陽エネルギーを最大限に利用して乾燥空気を加熱し、他方で、ヒートポンプの凝縮器を介して乾燥空気を加熱して、乾燥空気の２つの熱源の保障を実現し、運転時、ダブル熱源を使用して乾燥空気を加熱したり、太陽エネルギーまたはヒートポンプ凝縮器の熱源を単独で使用して空気を加熱したりできる。太陽エネルギーによる加熱を優先的に採用して省エネ効果をさらに向上させることができる以外に、ダブル熱源の共同加熱とヒートポンプのみの乾燥温度範囲（一般的に５０℃以下）を比較すると、その乾燥温度は１０〜４０℃以上増やすことができ、乾燥温度も最高で９０℃に達することができる。従来の乾燥と比較して、本発明は、より広い乾燥温度範囲を有するため、複数の原料に適すことができ、面向対象範囲をより広くさせることが分かる。

３．本発明は、空気回路ダンパーの制御を通じて、空気が凝縮器及びガス−水熱交換器を通って流れる空気の順次変換または別個の流通を実現し、ヒートポンプ凝縮器とガス−水熱交換器の直列接続、ガス−水熱交換器とヒートポンプ凝縮器の直列接続、ヒートポンプ凝縮器とガス−水熱交換器の並列接続、ヒートポンプ凝縮器の単独加熱、ガス−水熱交換器の単独加熱および電気加熱補助等の複数の運転モードを実現でき、技術的手段によって特に、低温条件にある時、異なる乾燥温度範囲の調整制御を確保する。

４．本発明のデュアル蒸発器の並列接続は、乾燥装置の除湿機能を確保するだけではなく、システムに予備のクリーンな低位熱源を提供し、ユニットの安定かつ高効率運転に有利である。

５．本発明は、蓄熱槽を設けており、太陽熱源が十分であるときに過剰な熱エネルギーを蓄え、使用を調整し、太陽エネルギーの最大限使用を確保し、電力消費を減らし、一次エネルギー消費量を効果的に低減する。

６．本発明は、第１蒸発器を通じて乾燥空気を露点温度まで冷却して水分を析出して貯液タンクに流すことができ、乾燥空気に運ばれる水分を回収でき、無断排出を防ぎ、安全や環境保全に有利である。乾燥システムを果物や野菜の乾燥に用いる時、乾燥空気中に芳香類物質が含まれ、貯液タンク内に回収して、果物や野菜の水を得て芳香類物質を抽出できる。

添付図面は、本発明の技術的手段をさらに理解するために用いられ、明細書の一部を構成し、本出願の具体的実施形態とともに、本発明の技術的手段を解釈するために用いられ、本発明の技術的手段を限定するものではない。

図１ 本発明の完全な構造の模式図である。

以下、本発明の好ましい実施形態を示す添付図面を参照しつつ、本発明をさらに詳細に描写する。当業者は、ここで描写される本発明を修正し、依然として本発明の有利な効果を奏することができることを理解されたい。したがって、以下の描写は、本発明を限定するものではなく、当業者に広く知られていると理解されるべきである。

明確にするため、実際の実施例のすべての特徴を描写しない。以下の描写において、不必要な詳細により本発明を混乱させる可能性があるため、公知の機能及び構造を詳細に描写しない。 実際の実施例の開発において、開発者の特定の目標を達成するため、多数の実施の詳細を作成しなければならないことを考慮すべきである。

以下、本発明の目的、特徴をより分かりやすくするため、本発明の具体的実施形態を、添付図面を参照しつつさらに説明する。添付図面は非常に簡略化された形式を採用し、不正確な比例を使用し、これらは本発明の実施例を説明するのを便利かつ明確に支援する目的でのみ使用されることに留意されたい。

図１に示すように、低温条件に適した多様なエネルギー相互補完のヒートポンプ乾燥装置であって、冷媒回路と、水回路と、空気回路と、を備え、冷媒回路は、圧縮機１９と、凝縮器２０と、スロットルバルブ２１と、第１蒸発器２２と、第２蒸発器２３と、を備える。圧縮機１９出口は、凝縮器２０入口に連なり、凝縮器２０出口がスロットルバルブ２１入口に連なり、スロットルバルブ２１出口の一経路が第１蒸発器２２の入口に連なり、他経路が第２蒸発器２３入口に連なり、第１蒸発器２２及び第２蒸発器２３の出口が圧縮機１９入口に連なる。

水回路は、第１グローブバルブ１０と、第２グローブバルブ１１と、第３グローブバルブ１２と、第４グローブバルブ１３と、循環水ポンプ１４と、ソーラーコレクター１５と、ガス−水熱交換器２６と、第２蒸発器２３と、バイパスバルブ２７と、蓄熱槽２８と、を備える。ソーラーコレクター１５出口の一経路は、蓄熱槽２８入口に連なり、他経路がバイパスバルブ２７入口に連なり、蓄熱槽２８の下側出口が第１グローブバルブ１０入口、第３グローブバルブ１２入口、バイパスバルブ２７出口に連なり、第１グローブバルブ１０出口がガス−水熱交換器２６入口に連なり、ガス−水熱交換器２６出口が第２グローブバルブ１１入口に連なり、第３グローブバルブ１２出口が第２蒸発器２３入口に連なり、第２蒸発器２３出口が第４グローブバルブ１３入口に連なり、第４グローブバルブ１３出口及び第２グローブバルブ１１出口が循環水ポンプ１４入口に連なり、循環水ポンプ１４出口がソーラーコレクター１５入口に連なる。

空気回路は、風路１００と、第１ダンパー１と、第２ダンパー２と、第３ダンパー３と、第４ダンパー４と、第５ダンパー５と、第６ダンパー６と、第７ダンパー７と、第８ダンパー８と、第９ダンパー９と、循環ファン１６と、電気ヒータ１７と、乾燥キャビネット１８と、凝縮器２０と、ガス−水熱交換器２６と、バッフル板２４と、貯液タンク２５と、を備える。風路１００内に第１ダンパー１〜第９ダンパー９が設けられて空気通路の開閉を制御し、第１蒸発器２２と風路１００との間に空気内の水蒸気が風路に入るのを遮断するためのバッフル板２４が設けられ、貯液タンク２５が第１蒸発器２２の下方に配置され、第１蒸発器２２で発生する凝縮水を受けて貯めるために用いられる。

乾燥装置は、ダンパーの開閉を通じて乾燥空気の流れ方向を変え、以下の動作モードを有する。

モード１：太陽エネルギー＋ヒートポンプのダブル熱源並列接続モード
この時、第１ダンパー１、第２ダンパー２、第８ダンパー８、第９ダンパー９、第１グローブバルブ１０、第２グローブバルブ１１、第３グローブバルブ１２、第４グローブバルブ１３、循環水ポンプ１４、循環ファン１６は、均しくオンになり、第３ダンパー３、第４ダンパー４、第５ダンパー５、第６ダンパー６、第７ダンパー７がオフになり、乾燥キャビネット１８の吸込空気温度が要件を満たさない場合、電気ヒータ１７もオンになり、要件を満たした場合にオフになる。バイパスバルブ２７は、開閉させることができる。バイパスバルブ２７が開かれると、ソーラーコレクター１５からの流出水の一部は蓄熱槽２８内に蓄えられ、一部がバイパスバルブ２７を介して温水が供給され、この時蓄熱槽２８も温水供給に関与する。バイパスバルブ２７が閉じられると、蓄熱槽２８から温水が供給される。

モード１の運転時、冷媒回路中において、冷媒が圧縮機１９の作用において、高温高圧の冷媒蒸気となり、凝縮器２０内において熱を放出した後でスロットルバルブ２１に入り、スロットルバルブ２１によって流量を調整した後、低温低圧の気液混合物となり、次に冷媒の一部は第１蒸発器２２に流れ込み、他の部分が第２蒸発器２３に流れ込み、冷媒が第１蒸発器２２及び第２蒸発器２３で吸熱して気化した後で圧縮機に還流することで、この部分の冷凍循環を完了する。

ソーラー水回路内において、バイパスバルブ２７が開かれると、ソーラーコレクター１５はエネルギーを吸収した後で水を加熱し、得られた温水の一部が蓄熱槽２８に入って蓄えられ、温水の別の部分がバイパスバルブ２７及び第１グローブバルブ１０を経由してガス−水熱交換器２６に入る。バイパスバルブ２７が閉められると、蓄熱槽２８から供給される温水の一部は、ガス−水熱交換器２６に入り、高温温水はガス−水熱交換器２６で熱を放出して乾燥空気を加熱してから第２グローブバルブ１１を経由して流出される。温水の別の部分は、第３グローブバルブ１２を経由して第２蒸発器２３に入り、温水が第２蒸発器２３内で冷媒を加熱し、降温後の温水が第４グローブバルブ１３を通った後で第２グローブバルブ１１から流出された温水と混合され、その後循環水ポンプ１４の駆動下でソーラーコレクター１５に還流することで、温水回路循環を完了する。

空気回路内において、第１蒸発器２２によって除湿されてバッフル板２４を通過した乾燥空気は、循環ファン１６の駆動下で、バッフル板２４を介して２つの経路に分かれ、各々第１ダンパー１及び第２ダンパー２を経由して凝縮器２０及びガス−水熱交換器２６に入り、乾燥空気が各々凝縮器２０及びガス−水熱交換器２６内で吸熱して昇温して分かれた後第８ダンパー８及び第９ダンパー９を通過した後で合流し、循環ファン１６及び電気ヒータ１７を経由して乾燥キャビネット１８に入り、乾燥キャビネット１８の吹き出し空気が第１蒸発器２２に入ることで、原料の乾燥を完了する。

モード２：太陽エネルギー＋ヒートポンプのダブル熱源直列接続モード１
この時、第１ダンパー１、第４ダンパー４、第５ダンパー５、第６ダンパー６、第８ダンパー８が均しく開かれ、第２ダンパー２、第３ダンパー３、第７ダンパー７、第９ダンパー９が閉められ、その他のバルブ及び機器の起動状況がモード１と同じで、すなわち、第１グローブバルブ１０、第２グローブバルブ１１、第３グローブバルブ１２、第４グローブバルブ１３、循環水ポンプ１４、循環ファン１６は均しくオンになる。バイパスバルブ２７は、開閉させることができる。バイパスバルブ２７が開かれると、ソーラーコレクター１５からの流出水の一部は蓄熱槽２８内に蓄えられ、一部がバイパスバルブ２７を介して温水が供給され、この時蓄熱槽２８も温水供給に関与する。バイパスバルブ２７が閉じられると、蓄熱槽２８から温水が供給される。乾燥キャビネット１８の吸込空気温度が設定値より低い時、電気ヒータ１７がオンになり、低くない場合オフになる。

モード２の運転時、冷媒回路及び温水回路の運転方式は、モード１で記載したものと同じである。

空気回路内において、第１蒸発器２２によって除湿された乾燥空気は、循環ファン１６の駆動下で、バッフル板２４、第１ダンパー１を経由して凝縮器２０に入り、凝縮器２０内で吸熱して昇温した後で第６ダンパー６、第５ダンパー５及び第４ダンパー４の順を経由してガス−水熱交換器２６に入り、さらに吸熱して昇温され、次に第８ダンパー８、循環ファン１６及び電気ヒータ１７を経由して乾燥キャビネットに入ることで、原料の乾燥を完了する。

モード３：太陽エネルギー＋ヒートポンプのダブル熱源直列接続モード２
この時、第２ダンパー２、第３ダンパー３、第５ダンパー５、第７ダンパー７、第９ダンパー９は均しく開かれ、第１ダンパー１、第４ダンパー４、第６ダンパー６、第８ダンパー８が均しく閉じられ、その他のバルブ及び機器の起動状況がモード１と同じで、すなわち、第１グローブバルブ１０、第２グローブバルブ１１、第３グローブバルブ１２、第４グローブバルブ１３、循環水ポンプ１４、循環ファン１６は均しくオンになる。乾燥キャビネット１８の吸込空気温度が設定値より低い時、電気ヒータ１７がオンになり、低くない場合オフになる。バイパスバルブ２７は、開閉させることができる。バイパスバルブ２７が開かれると、ソーラーコレクター１５からの流出水の一部は蓄熱槽２８内に蓄えられ、一部がバイパスバルブ２７を介して温水が供給され、この時蓄熱槽２８も温水供給に関与する。バイパスバルブ２７が閉じられると、蓄熱槽２８から温水が供給される。

この時、冷媒回路及び温水回路の運転方式は、モード１で記載したものと同じである。

空気回路において、運転時第１蒸発器２２によって除湿された乾燥空気は、循環ファン１６の駆動下で、バッフル板２４、第２ダンパー２を経由してガス−水熱交換器２６に入り、ガス−水熱交換器２６内で吸熱して昇温した後第７ダンパー７、第５ダンパー５、第３ダンパー３を経由して凝縮器２０に入り、さらに吸熱して昇温し、次に第９ダンパー９、循環ファン１６及び電気ヒータ１７を経由して乾燥キャビネットに入ることで、原料の乾燥を完了する。

モード４：ヒートポンプ単一の熱源の太陽エネルギー補助モード
この時、冷媒回路の運転方式は、モード１と同じである。太陽熱は、空気を加熱するために冷媒に熱を供給し、システムの蒸発温度を上げることで、ヒートポンプ運転の成績係数をアップさせる。高い乾燥空気温度が必要ない場合は、ダンパーの開閉を通じて、気体を単一の熱源にのみ流すようにし、エネルギーを効果的に節約できる。

凝縮器２０を単一の熱源として使用する場合、第１ダンパー１、第９ダンパー９は開かれ、第２ダンパー２、第３ダンパー３、第４ダンパー４、第５ダンパー５、第６ダンパー６、第７ダンパー７、第８ダンパー８が均しく閉じられ、水回路内の第３グローブバルブ１２、第４グローブバルブ１３、循環水ポンプ１４、循環ファン１６がオンになり、第１グローブバルブ１０、第２グローブバルブ１１が閉じられる。バイパスバルブ２７は、開閉させることができる。バイパスバルブ２７が開かれると、ソーラーコレクター１５からの流出水の一部は蓄熱槽２８内に蓄えられ、一部がバイパスバルブ２７を介して温水が供給され、この時蓄熱槽２８も温水供給に関与する。バイパスバルブ２７が閉じられると、蓄熱槽２８から温水が供給される。乾燥キャビネット１８の吸込空気温度が設定値より低い時、電気ヒータ１７がオンになり、低くない場合オフになる。

この時、冷媒回路は、は、モード１で記載したものと同じである。

ソーラー水回路内において、バイパスバルブ２７が開かれると、ソーラーコレクター１５はエネルギーを吸収した後で水を加熱し、得られた温水の一部が蓄熱槽２８に入って蓄えられ、温水の別の部分がバイパスバルブ２７を経由して第３グローブバルブ１２に入る。バイパスバルブ２７が閉められると、蓄熱槽２８から供給される温水は、第３グローブバルブ１２を経由して第２蒸発器２３に入り、温水が第２蒸発器２３内で冷媒と熱交換し、降温後の温水が第４グローブバルブ１３を経過して流出した後循環水ポンプ１４の駆動下でソーラーコレクター１５に還流することで、温水回路サイクルを完了する。

空気回路内において、第１蒸発器２２によって除湿された乾燥空気は、循環ファン１６の駆動下で、バッフル板２４、第１ダンパー１を経由して凝縮器２０に入り、凝縮器２０内で吸熱して昇温した後で第９ダンパー９、循環ファン１６及び電気ヒータ１７を経由して乾燥キャビネットに入ることで、原料の乾燥を完了する。

モード５：太陽エネルギー熱源乾燥モード
この時、ヒートポンプシステムは、稼働しない。圧縮機１９が停止する。

第２ダンパー２、第８ダンパー８は、開かれ、第１ダンパー１、第３ダンパー３、第４ダンパー４、第５ダンパー５、第６ダンパー６、第７ダンパー７、第９ダンパー９が閉じられ、水回路内の第３グローブバルブ１２、第４グローブバルブ１３が閉じられ、第１グローブバルブ１０、第２グローブバルブ１１、循環水ポンプ１４、循環ファン１６をオンになる。バイパスバルブ２７は、開閉させることができる。バイパスバルブ２７が開かれると、ソーラーコレクター１５からの流出水の一部は蓄熱槽２８内に蓄えられ、一部がバイパスバルブ２７を介して温水が供給され、この時蓄熱槽２８も温水供給に関与する。バイパスバルブ２７が閉じられると、蓄熱槽２８のみから温水が供給される。乾燥キャビネット１８の吸込空気温度が設定値より低い時、電気ヒータ１７がオンになり、低くない場合オフになる。

この時、冷媒回路内の冷媒は、流動しない。

ソーラー水回路内において、バイパスバルブ２７が開かれると、ソーラーコレクター１５はエネルギーを吸収した後で水を加熱し、得られた温水の一部が蓄熱槽２８に入って蓄えられ、温水の別の部分がバイパスバルブ２７及び第１グローブバルブ１０を経由してガス−水熱交換器２６に入る。蓄熱槽２８の水位が要件を満たした後、その流出水はバイパスバルブ２７の流出水と混合した後にガス−水熱交換器２６に入り、バイパスバルブ２７が閉じられると、蓄熱槽２８から供給される温水はガス−水熱交換器２６に入り、高温温水がガス−水熱交換器２６において熱を放熱して乾燥空気を加熱してから第２グローブバルブ１１を経由して流出され、循環水ポンプ１４の駆動下で、ソーラーコレクター１５に還流することで温水回路サイクルを完了する。

空気回路において、乾燥キャビネット１８の吹き出し空気は、第１蒸発器２２、バッフル板２４及び第２ダンパー２を経由してガス−水熱交換器２６に入り、ガス−水熱交換器２６内で吸熱して昇温した後第８ダンパー８、循環ファン１６及び電気ヒータ１７を経由して乾燥キャビネット１８に入ることで原料の乾燥を完了する。

第１蒸発器２２は、フィンチューブ式熱交換器、プレートフィン式熱交換器であり得、第２蒸発器２３が二重管式熱交換器、シェルアンドチューブ式熱交換器、プレート式換熱器であり得る。２つの蒸発器の入口管に各々電磁弁を取り付け、２つの電磁弁を同時または別々に開くように調整制御することにより、第１蒸発器２２及び第２蒸発器２３の並列または別個の運転を実現することができる。

本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではない。本発明の精神と原則を脱しない範囲において種々の改良変更、均等物の置換をなし得ることは、本発明の保護範囲内に含めるものであるのが勿論である。

１００ 風路
１０ 第１グローブバルブ
１ 第１ダンパー
１１ 第２グローブバルブ
１２ 第３グローブバルブ
１３ 第４グローブバルブ
１４ 循環水ポンプ
１５ ソーラーコレクター
１６ 循環ファン
１７ 電気ヒータ
１８ 乾燥キャビネット
１９ 圧縮機
２０ 凝縮器
２ 第２ダンパー
２１ スロットルバルブ
２２ 第１蒸発器
２３ 第２蒸発器
２４ バッフル板
２５ 貯液タンク
２６ ガス−水熱交換器
２７ バイパスバルブ
２８ 蓄熱槽
３ 第３ダンパー
４ 第４ダンパー
５ 第５ダンパー
６ 第６ダンパー
７ 第７ダンパー
８ 第８ダンパー
９ 第９ダンパー

Claims (3)

1. 低温条件に適した多様なエネルギー相互補完のヒートポンプ乾燥装置であって、冷媒回路と、水回路と、空気回路と、を備え、
   前記冷媒回路は、圧縮機（１９）と、凝縮器（２０）と、スロットルバルブ（２１）と、第１蒸発器（２２）と、第２蒸発器（２３）と、を備え、前記圧縮機（１９）出口は、前記凝縮器（２０）入口に連なり、前記凝縮器（２０）出口が前記スロットルバルブ（２１）入口に連なり、前記スロットルバルブ（２１）出口の一経路が前記第１蒸発器（２２）の入口に連なり、他経路が前記第２蒸発器（２３）入口に連なり、前記第１蒸発器（２２）及び前記第２蒸発器（２３）の出口が前記圧縮機（１９）入口に連なり、
   前記水回路は、第１グローブバルブ（１０）と、第２グローブバルブ（１１）と、第３グローブバルブ（１２）と、第４グローブバルブ（１３）と、循環水ポンプ（１４）と、ソーラーコレクター（１５）と、ガス−水熱交換器（２６）と、前記第２蒸発器（２３）と、バイパスバルブ（２７）と、蓄熱槽（２８）と、を備え、前記ソーラーコレクター（１５）出口の一経路は、前記蓄熱槽（２８）入口に連なり、他経路が前記バイパスバルブ（２７）入口に連なり、前記蓄熱槽（２８）の下側出口が前記第１グローブバルブ（１０）入口、前記第３グローブバルブ（１２）入口、前記バイパスバルブ（２７）出口に連なり、前記第１グローブバルブ（１０）出口が前記ガス−水熱交換器（２６）入口に連なり、前記ガス−水熱交換器（２６）出口が前記第２グローブバルブ（１１）入口に連なり、前記第３グローブバルブ（１２）出口が前記第２蒸発器（２３）入口に連なり、前記第２蒸発器（２３）出口が前記第４グローブバルブ（１３）入口に連なり、前記第４グローブバルブ（１３）出口及び前記第２グローブバルブ（１１）出口が前記循環水ポンプ（１４）入口に連なり、前記循環水ポンプ（１４）出口が前記ソーラーコレクター（１５）入口に連なり、
   前記空気回路は、風路（１００）を備え、前記風路（１００）内に空気通路の開閉を制御するための第１ダンパー（１）、第２ダンパー（２）、第３ダンパー（３）、第４ダンパー（４）、第５ダンパー（５）、第６ダンパー（６）、第７ダンパー（７）、第８ダンパー（８）及び第９ダンパー（９）が設けられ、空気回路は、循環ファン（１６）と、電気ヒータ（１７）と、乾燥キャビネット（１８）と、前記凝縮器（２０）と、前記ガス−水熱交換器（２６）と、バッフル板（２４）と、貯液タンク（２５）と、をさらに備え、前記第１蒸発器（２２）と前記第１グローブバルブ（１０）との間の前記第１蒸発器（２２）に近い箇所に空気内の水蒸気が風路（１００）に入るのを遮断するための前記バッフル板（２４）が設けられ、前記貯液タンク（２５）が前記第１蒸発器（２２）の下方に配置され、前記第１蒸発器（２２）で発生する凝縮水を受けて貯めるために用いられ、
   かつ前記冷媒回路、前記水回路及び前記空気回路の作動媒体は、それぞれ冷媒、水及び空気である、
   ことを特徴とする、多様なエネルギー相互補完のヒートポンプ乾燥装置。
2. 前記第１蒸発器（２２）は、フィンチューブ式熱交換器またはプレートフィン式熱交換器であり、前記第２蒸発器（２３）が二重管式熱交換器またはシェルアンドチューブ式熱交換器またはプレート式換熱器であることを特徴とする、請求項１に記載の低温条件に適した多様なエネルギー相互補完のヒートポンプ乾燥装置。
3. 前記第１蒸発器（２２）及び／または前記第２蒸発器（２３）の入口管に電磁弁が取り付けられることを特徴とする、請求項１に記載の多様なエネルギー相互補完のヒートポンプ乾燥装置。

Images