JP3970731B2 - 乾燥システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、含水物の乾燥システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の乾燥システムとしては、乾燥器とヒートポンプとを組み合わせたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、上記従来の乾燥システムについて図面を参照しながら説明する。
【０００４】
図４に示すように、従来の乾燥システムは、耐圧密閉容器状に構成された乾燥器１とヒートポンプ式チラーユニット２とを有する。乾燥器１には、被乾燥物を投入する投入口３と乾燥物を取り出す排出口４が設けられると共に乾燥を促進させるために被乾燥物を撹拌する撹拌装置５と補助加熱装置６が装備されている。
【０００５】
撹拌装置５は、スクリュー７とスクリュー７を回転駆動するモーター８とからなり、スクリュー７は下方の被乾燥物を上方に持ち上げて乾燥器１側壁内周面に沿って落下させることができるように、周縁が乾燥器１の側壁内周面と若干間隔を有し、しかも上方に延びるに従ってその間隔が漸増するように形成されている。補助加熱装置６については後述する。
【０００６】
また、乾燥器１は、上部から水蒸気排出通路９が取り出されると共に側壁部に水ジャケット１０が設けられる。水蒸気排出通路９は、端末が大気に開放されており、中途部には廃熱回収器１１と水封式真空ポンプ１２が介設される。
【０００７】
水ジャケット１０には、第１の循環ポンプ１３を介装する熱媒循環路１４が接続される。従って水ジャケット１０循環流動する熱媒を乾燥器１と熱交換して乾燥器１を加熱する乾燥器加熱用熱交換器を構成する。尚、熱媒は温水である。
【０００８】
廃熱回収器１１は、乾燥器１と水封式真空ポンプ１２との間において水蒸気排出通路９に設けられ、内部に水蒸気排出通路９を蛇行状に通すと共に第２の循環ポンプ１５を介装する冷媒循環路１６を接続する。
【０００９】
水封式真空ポンプ１２は、円形ケーシングと該ケーシング内に偏心して取り付けられた羽根車とにより本体を構成して、ケーシング内に適当量の水を入れた従来周知の構造形態を有し、羽根車を回転させると水が遠心力によりケーシングと同心の円形状の水膜を作り、これにより水膜と隣接する羽根と羽根とによって密閉された空間が生じ、羽根車が回転するにしたがって空間が容積変化して、吸入、圧縮、排出を連続的に行うものである。
【００１０】
一方、ヒートポンプ式チラーユニット２はフロン等の冷媒を封入した閉塞循環管路にコンプレッサー１７とキャピラリーチューブ１８を介装したヒートポンプ１９に、その冷媒の流動方向においてコンプレッサー１７とキャピラリーチューブ１８の間に凝縮器２０、キャピラリーチューブ１８とコンプレッサー１７の間に蒸発器２１を備えており、熱媒循環路１４が凝縮器２０内を、冷媒循環路１６が蒸発器２１内を夫々貫通して設けられる。
【００１１】
而して、斯る真空乾燥処理装置は、乾燥器１内に例えば、生ゴミ等の被乾燥物を入れて密閉し、水封式真空ポンプ１２を駆動させ、乾燥器１内を水の沸点が外気温と同等になるまで減圧して、ヒートポンプ１９のコンプレッサー１７を駆動させると、ヒートポンプ１９がキャピラリーチューブ１８の部分の通過抵抗によりコンプレッサー１７とキャピラリーチューブ１８の間では高圧となり、冷媒の凝縮が起こって温度が上昇し、キャピラリーチューブ１８とコンプレッサー１７の間では低圧となって冷媒の蒸発が起こり温度が低下する。
【００１２】
ヒートポンプ１９で発生する冷熱をチラーユニット２の蒸発器２１において冷媒循環路１６を循環流動する水と熱交換して、水の熱を吸収し水を冷却すると共に、ヒートポンプ１９の温熱をチラーユニット２の凝縮器２０で熱媒循環路１４を循環流動する温水と熱交換して温水を加熱する。
【００１３】
チラーユニット２の凝縮器２０で加熱された温水は、乾燥器加熱用熱交換器１０へ流れて乾燥器１を加熱し、その加熱エネルギーにより乾燥器１内部の被乾燥物を温めて水分を蒸発させる。
【００１４】
これにより乾燥器１内の蒸気圧力が高まり、乾燥器１内の水蒸気は水封式真空ポンプ１２の作動と相俟って水蒸気排出通路９へ吸引される。
【００１５】
一方、チラーユニット２の蒸発器２１で冷却された冷水は、廃熱回収器１１へ流れて、水蒸気排出通路９を流れる水蒸気から廃熱を回収してこれを凝縮する。
【００１６】
これにより、水蒸気は、容積を小さくされ水封式真空ポンプ１２を介してドレン水として排出される。従って、乾燥器１内部において蒸発が連続的に起こり被乾燥物が乾燥する。
【００１７】
この装置にあっては、乾燥器１はその加熱のためにヒートポンプ１９の温熱を水と熱交換して間接的に利用し、廃熱回収器１１は水蒸気の廃熱回収及び凝縮のためにヒートポンプ１９の冷熱を水と熱交換して間接的に利用する。即ち、乾燥器１内部で蒸発のために消費した熱エネルギーは廃熱回収器１１で回収され、ヒートポンプ１９で元の乾燥器１へ戻され、リサイクル利用される。
【００１８】
また、乾燥の最終段階において、被乾燥物をカラッと乾燥させる必要がある場合には補助加熱装置６を使用する。
【００１９】
この補助加熱装置６は遠赤外線を発生するチューブ型ガスバーナーであり、被乾燥物をカラッと乾燥させる必要がある場合以外にも冬場において運転初期の段階で冷水の温度が低すぎて運転不能になることを防ぐため一時的に使用する場合もある。
【００２０】
補助加熱装置６を併用すると乾燥器１と廃熱回収器１１へ送り込まれる熱エネルギーのバランスが崩れるため、ファン等からなる補助放熱器（図示せず）を熱媒循環路１４に設けて余分の熱を放出するようになす。
【００２１】
以上より、従来の乾燥システムを用いて生ゴミを乾燥した場合には、一般的な真空乾燥の効果として、低温乾燥により乾燥終了後に直ちに容易に回収可能である、水分の大幅減少により軽量化できる、真空時の特定種細菌の死滅により衛生的である、薬品等を使用しないため、回収したゴミは肥料や飼料として再利用も可能あると共に焼却も容易となる、蒸発され取り除かれる水分は言わば蒸留水であるので、そのまま放流しても水質汚染の心配がない等の効果がある。
【００２２】
さらに、上記効果に加えて、エネルギーを大気中に放散して無駄に消費することがなく非常に経済的であり、被乾燥物から蒸発した水蒸気は廃熱回収器で凝縮して容積を小さくするので、水封式真空ポンプの排出効率が高くなり、小型小能力のポンプを用いることができ、装置全体の小型化や低価格化を図ることは勿論、電力使用などのランニングコストの低減を狙ったものである。
【００２３】
【特許文献１】
特公平７−３５９４６号公報
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の乾燥システムでは、使用初期には水蒸気排気通路９の水封式真空ポンプ１２手前に凝縮水が無いことから、水封式真空ポンプ１２の排気能力が低下し、所定真空に到達するのに時間がかかる。あるいは、最悪事態では、熱媒循環路１４の熱媒により加熱された乾燥器１内温度にて乾燥器１内の被乾燥物の水分が蒸発するに至る蒸発圧力まで減圧せず、乾燥時間が極端に遅くなる。
【００２５】
このように圧力が所定圧力まで減圧されない時は、被乾燥物の水分の蒸発温度が熱媒循環路１４の熱媒の温度より高くなるため、被乾燥物の水分蒸発時の蒸発潜熱を与えることができず、熱媒循環路１４の熱媒は熱量を多く奪われないままヒートポンプ１９の凝縮器２０にリターンする。
【００２６】
これにより、凝縮器２０にてヒートポンプ１９内の冷媒の凝縮潜熱を奪う能力が低下しヒートポンプ１９の効率が低下する。仮に、このような使用初期に能力を合わせて設計した場合は、通常時に能力不足となるのは言うまでもない。
【００２７】
また、両者を満足するシステムを組んでいると仮定すると、熱媒の能力過多となる使用初期に十分に被乾燥物に熱を伝えるために乾燥器１と熱媒循環路１４との熱交換面積を多くとる必要があり非常に大型化し、通常時は無駄になる。
【００２８】
更に、水封式真空ポンプ１２は油拡散式真空ポンプやドライ真空ポンプと比較すると高価であることに加えて、乾燥処理中は水封式ポンプ１２は連続運転であることから消耗が激しく寿命が短くなる。
【００２９】
また、従来例には特にヒートポンプ１９内の冷媒については記載はないが、フロンを使用するのが一般的であり、この場合は凝縮器２０の凝縮温度は５０℃程度であり、この温度で少なくとも乾燥器１内の被乾燥物の水分を蒸発するためには、乾燥器１と熱媒循環路１４との熱交換面積を大きくとり且つ乾燥器１内の圧力を約１０ｋＰａ程度に減圧するか、あるいは、乾燥器１内の圧力を１０ｋＰａより更に減圧して、その減圧分に相当する水の蒸発温度と熱媒との温度差増加分だけ乾燥器１と熱媒循環路１４との熱交換面積を小さくするかの対策が必要であるため、前者では乾燥器１と熱媒循環路１４との熱交換面積及び熱媒循環路１４と凝縮器２０との熱交換面積の大型化に伴うコストアップや装置の大型化してしまうという課題があり、後者では高能力真空ポンプが必要であると共に、乾燥器１や水蒸気排出通路９等の減圧される部分は強固な耐圧構造が必要であり高価である。
【００３０】
このことから、運転初期の早期減圧による乾燥処理時間の短縮化、安価な真空ポンプ利用による低イニシャルコスト化、真空ポンプの稼動時間短縮における省エネルギー化と寿命延命化やヒートポンプの効率的運転による低ランニングコスト化が求められてるという課題があった。
【００３１】
本発明は、上記従来の課題に鑑み、一般的な真空乾燥による効果及び従来例における効果に加えて、低ランニングコストや低イニシャルコストで乾燥時間を短縮する乾燥システムを提供することを目的とする。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の請求項１記載の乾燥システムの発明は、被乾燥物が投入される耐圧密閉構造状の乾燥器と、前記乾燥器から蒸発した水分が溜まるように配置されたタンクと、前記乾燥器の上部と前記タンクを連通する水蒸気排出通路と、ヒートポンプと、前記水蒸気排出通路の一部または全部と前記ヒートポンプの冷熱発生側とが熱交換する廃熱回収器と、前記廃熱回収器から前記タンクの間に位置する水蒸気排出通路途中に設置された第１の弁と、前記タンク下方に位置しタンク内部と外部とを連通する排液経路途中に設置された第２の弁と、減圧手段と、前記第１の弁と前記第２の弁の間の配管もしくは前記タンクより分岐して前記減圧手段とを配管した分岐配管と、前記分岐配管の途中に設置された第３の弁と、前記乾燥器内の圧力を検知する第１の圧力センサと、前記タンク内の圧力を検知する第２の圧力センサと、前記タンク内に貯留した水の水位を検知する水位センサと、前記乾燥器に投入された被乾燥物の温度を検出する温度センサとを備え、前記ヒートポンプの温熱発生側の一部は前記乾燥器に伝熱するように配置され、前記廃熱回収器部分の前記水蒸気排出通路は下流側が常に上流側の下方に位置する構成であり、前記タンクは廃熱回収器の下方に設置された乾燥システムであって、前記ヒートポンプが停止状態で前記第１の弁と前記第３の弁が開で前記第２の弁が閉にて前記減圧手段を作動させて被乾燥物が投入された密閉状態の前記乾燥器内と前記水蒸気排出通路と前記タンク内とを前記第１の圧力センサの検知する前記乾燥器内の圧力が所定圧力未満になるまで減圧し、前記乾燥器内の減圧動作で前記第１の圧力センサの検知する前記乾燥器内の圧力が所定圧力未満になると、前記第３の弁を閉にして前記減圧手段を停止し前記ヒートポンプを動作させ、前記減圧手段が停止中で前記ヒートポンプが動作中に、前記水位センサの検知する前記タンク内に貯留した水の水位が最高水位を超えた場合もしくは前記第１の圧力センサの検知する前記乾燥器内の圧力が所定圧力を超えた場合は、前記水位センサの検知する前記タンク内に貯留した水の水位が所定水位未満になるまで前記第１の弁を閉に前記第２の弁を開にして前記タンク内に貯留した水を外部に排水し、前記タンク内の排水動作で前記水位センサの検知する前記タンク内に貯留した水の水位が所定水位未満になると、前記第２の弁を閉に前記第３の弁を開にして前記減圧手段を作動させて前記タンク内を前記第２の圧力センサの検知する前記タンク内の圧力が所定圧力未満になるまで減圧し、前記タンク内の減圧動作で前記第２の圧力センサの検知する前記タンク内の圧力が所定圧力未満になると、前記第１の弁を開に前記第３の弁を閉にして前記減圧手段を停止し、前記減圧手段が停止中で前記ヒートポンプが動作中に、前記温度センサの検知する前記被乾燥物の温度が所定温度を超えると前記ヒートポンプを停止することを特徴とするものである。
【００３３】
上記構成において、使用初期は第１の弁及び第３の弁を開、第２の弁を閉の状態で減圧手段を作動させる。そして、ヒートポンプを作動させた場合の温熱側温度以下の温度にて水が蒸発する蒸発圧力以下の所定圧力まで乾燥器内圧力を減圧した後、ヒートポンプを作動させる。その後は、ヒートポンプの温熱が乾燥器に伝熱し、その熱で被乾燥物の水分が蒸発する。そして、蒸発した水蒸気は廃熱回収器にてヒートポンプの冷熱側の冷熱にて冷却凝縮する。
【００３４】
本発明では、運転初期に所定圧力に減圧した後にヒートポンプを作動してヒートポンプの凝縮器の温熱源を乾燥時の水蒸気発生用熱源として利用し、冷熱源を水蒸気凝縮用熱源として利用することで所定圧力を維持する。
【００３５】
これにより、使用初期及び運転初期において、乾燥器内の空気は外気温相当の低温の飽和空気または不飽和空気であるため減圧手段は油拡散真空ポンプやその他の多くの種類の真空ポンプが利用可能でありイニシャルコストが低減すると共に、早期に所定圧力に減圧できるので乾燥時間が短縮する。更に、ヒートポンプ作動時は所定圧力に減圧した後に行うので効率の良いポイントでヒートポンプを運転することが可能となり省エネルギーとなり低ランニングコストとなる。
【００３６】
また、本発明は、廃熱回収器部分の水蒸気排出通路が下流側が常に上流側の下方に位置する構成であり、タンクが廃熱回収器の下方に設置されたものである。
【００３７】
上記構成において、乾燥器から蒸発した水蒸気は水蒸気排出通路の廃熱回収器入口部分から冷却凝縮し、凝縮した水は未凝縮水蒸気と共に水蒸気排出通路の廃熱回収器出口側となる後流側に流れる。そして、水蒸気排出通路の廃熱回収器出口部分にて水蒸気の多くは凝縮水となりタンク落下して一時貯留される。そして、被乾燥物が乾燥して運転終了した後にタンク内に貯留された水を外部に排出する。
【００３８】
本発明では、水蒸気排出通路等の減圧手段の排気経路に前回運転修了後の残水量が少なくなり、運転初期における減圧手段作動時の減圧手段への水分吸気量が減少するため、強固な耐水性を有する減圧手段を使用しなくても良く、その場合はメンテナンス期間が延長する。
【００３９】
これにより、運転初期に早期に所定圧力に減圧できるので乾燥時間が短縮し、加えて、水蒸気排出通路等の減圧手段の排気経路に前回運転修了後の残水量が少なくなり、運転初期における減圧手段作動時の減圧手段への水分吸気量が減少するため、強固な耐水性を有しないポンプであってもメンテナンス期間が延長し、更なる低ランニングコストとなる。
【００４０】
また、本発明は、ヒートポンプが停止状態で第１の弁と第３の弁が開で第２の弁が閉にて減圧手段を作動させて被乾燥物が投入された密閉状態の乾燥器内と水蒸気排出通路とタンク内とを第１の圧力センサの検知する乾燥器内の圧力が所定圧力（ヒートポンプを作動させた場合の温熱側温度以下の温度にて水が蒸発する蒸発圧力以下の所定圧力）未満になるまで減圧し、乾燥器内の減圧動作で第１の圧力センサの検知する乾燥器内の圧力が所定圧力未満になると、第３の弁を閉にして減圧手段を停止しヒートポンプを動作させる。減圧手段が停止中でヒートポンプが動作中に、水位センサの検知するタンク内に貯留した水の水位が最高水位を超えた場合もしくは第１の圧力センサの検知する乾燥器内の圧力が所定圧力を超えた場合は、水位センサの検知するタンク内に貯留した水の水位が所定水位未満になるまで第１の弁を閉に第２の弁を開にしてタンク内に貯留した水を外部に排水し、タンク内の排水動作で水位センサの検知するタンク内に貯留した水の水位が所定水位未満になると、第２の弁を閉に第３の弁を開にして減圧手段を作動させてタンク内を第２の圧力センサの検知するタンク内の圧力が所定圧力未満になるまで減圧し、タンク内の減圧動作で第２の圧力センサの検知するタンク内の圧力が所定圧力未満になると、第１の弁を開に第３の弁を閉にして減圧手段を停止させる。また、減圧手段が停止中でヒートポンプが動作中に、温度センサの検知する被乾燥物の温度が所定温度を超えると前記ヒートポンプを停止する。
【００４１】
ヒートポンプの温熱により乾燥器から蒸発した水蒸気は廃熱回収器にてヒートポンプの冷熱側の冷熱にて冷却凝縮する。凝縮した水はタンクに一時貯留される。また、乾燥器内圧力上昇を抑制しながらタンク内の水を定期的に外部に排出する。
【００４２】
これにより、凝縮水を定期的に外部に排水することでタンクを小型化でき、更なる低イニシャルコストとなり省スペースとなると共に、減圧手段は稼動が断続運転となるため省エネルギーとなり寿命も延命するので更なる低ランニングコストとなる。
【００４３】
また、請求項２記載の乾燥システムの発明は、請求項１の発明において、ヒートポンプはコンプレッサーと凝縮器と膨張機構と蒸発器とを機能的に環状に配管して内部に二酸化炭素冷媒を封入した冷却サイクルである。
【００４４】
上記構成において、万が一にヒートポンプ内の冷媒が漏洩した場合、環境負荷が極めて小さいと共に、発火の危険性を低減できる。更に、近年、二酸化炭素冷媒を使用した給湯用ヒートポンプが商品化されており、温熱側温度が最高９０℃となるため、本乾燥システムに適用した場合、乾燥器内圧力が従来と同真空度であれば被乾燥物の減圧下での蒸発温度と凝縮器との温度差が大きくなるので凝縮器と乾燥器との伝熱面積を小さくでき省スペースとなり、あるいは、凝縮器と被乾燥物の蒸発温度とを同温度差と設計するならば乾燥器内圧力を上昇できるので減圧手段の低能力化が可能で低イニシャルコストとなる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の乾燥システムの実施の形態について、図１から図３を用いて説明する。なお、従来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。
【００４６】
（実施の形態１）
本発明による実施の形態１について、図面を参照しながら説明する。
【００４７】
図１は本発明の実施の形態１における乾燥システムの概略構成図、図２は同実施の形態の乾燥システムの動作を示すフローチャートである。
【００４８】
図１に示すように、本実施の形態の乾燥システムは、タンク２２、第１の弁２３、第２の弁２４、減圧手段２５、第３の弁２６、ヒートポンプ１９を構成する膨張機構２７、乾燥器１内の圧力を検知する第１の圧力センサ２８、タンク２２内に水が無い場合最低部を測定可能な位置に設置されてタンク２２内に貯留した水の水位を検知する水位センサ２９、乾燥器１に投入された被乾燥物の温度を測定可能な位置に設置された温度センサ３０、タンク２２内の圧力を検知する第２の圧力センサ３１を有する。また、水位検知手段２９はタンク２２内の貯留水が無い場合は０ mm を示す。
【００４９】
そして、本実施の形態の乾燥システムは、耐圧密閉構造状の乾燥器１と、乾燥器１から蒸発した水分が溜まるように配置されたタンク２２と、乾燥器１の上部とタンク２２を連通する水蒸気排出通路９と、ヒートポンプ１９と、水蒸気排出通路９の一部または全部とヒートポンプ１９の冷熱発生側とが熱交換する廃熱回収器１１と、廃熱回収器１１からタンク２２の間に位置する水蒸気排出通路９の途中に設置された第１の弁２３と、タンク２２の下方に位置しタンク２２内部と外部とを連通する排液経路途中に設置された第２の弁２２と、減圧手段２５と、タンク２２より分岐して減圧手段２５とを配管した分岐配管と、この分岐配管の途中に設置された第３の弁２６とを備え、ヒートポンプ１９の温熱発生側の一部である凝縮器２０が乾燥器１に伝熱するように配置されたものである。
【００５０】
また、図１に示すように、廃熱回収器１１部を含むそれより下流に位置する水蒸気排出通路９は下流側、つまり、タンク２２側になるにつれて下方に位置するように設置されている。更に、タンク２２は廃熱回収器１１より下方に設置され、タンク２２の排水経路、つまり、第２の弁２４が設置されタンク２２と外部を連通する配管経路はタンク２２の下方に取り付けられている。つまり、廃熱回収器１１部分の水蒸気排出通路９を下流側が常に上流側の下方に位置する構成とし、タンク２２を廃熱回収器１１の下方に設置したものである。
【００５１】
また、図２において、図示しないタイマーカウンタにてカウントする初期排水時間をＨで、第１の圧力センサ２８の出力値である乾燥器内圧力値をＰ１で、水位検出手段２９にて検出するタンク水位をＬで、減圧手段２５とタンク２２を配管する配管経路のタンク２２の接合部高さ未満のタンク最高水位をＡで、温度センサ３０にて検出する被乾燥物温度をＴで、第２の圧力センサ３１にて検出するタンク内圧力をＰ２で、それぞれ、表している。
【００５２】
ＳＴＥＰ１では、減圧手段２５がＯＦＦ（停止）、第１の弁２３が開、第２の弁２４及び第３の弁２６が開、ヒートポンプ１９がＯＦＦしてる状態を図示しないタイマーカウンタにてカウントした一定時間である初期排水時間Ｈ１だけ維持する。
【００５３】
ＳＴＥＰ２では、第１の弁２３及び第３の弁２６が開、第２の弁２４が閉、ヒートポンプ１９がＯＦＦ、減圧手段２５がＯＮ（作動）する状態を、乾燥器内圧力値Ｐ１が３ｋＰａ未満に減圧されるまで維持する。
【００５４】
ＳＴＥＰ３では、第１の弁２３が開、第２の弁２４及び第３の弁２６が閉、減圧手段２５がＯＦＦ、ヒートポンプ１９がＯＮの状態を、タンク水位ＬがＡmmを越えるか、あるいは、乾燥器内圧力Ｐ１が３ｋＰａを越えるか、あるいは、乾燥器内圧力Ｐ１が３ｋＰａ以下で且つ被乾燥物温度Ｔが３０℃以下まで維持する。
【００５５】
ＳＴＥＰ４では、減圧手段２５がＯＦＦ、第１の弁２３及び第３の弁２６が閉、第２の弁２４が開、ヒートポンプ１９がＯＦＦの状態を、タンク水位Ｌが１mm未満となるまで維持する。
【００５６】
ＳＴＥＰ５では、減圧手段２５がＯＮ、第１の弁２３及び第２の弁２４が閉、第３の弁２６が開、ヒートポンプ１９がＯＦＦの状態を、タンク内圧力Ｐ２が３ｋＰａ未満に減圧するまで維持する。
【００５７】
ＳＴＥＰ６では、減圧手段２５がＯＦＦ、第１の弁２３及び第３の弁２６が閉、第２の弁２４が開、ヒートポンプ１９がＯＦＦの状態を、タンク水位Ｌが１mm未満になるまで維持する。
【００５８】
ＳＴＥＰ７では、減圧手段２５がＯＦＦ、第１の弁２３が開、第２の弁２４及び第３の弁２６が閉、ヒートポンプ１９がＯＦＦの状態である。
【００５９】
以上のように構成された乾燥システムについて、以下にその動作を説明する。
【００６０】
まず、第１の弁２３が開放、第２の弁２４及び第３の弁２６が閉状態、減圧手段２５やヒートポンプ１９等の各機器が停止状態において、図示しない被乾燥物を乾燥器１の投入口３より乾燥器１に投入し、図示しない蓋を閉めて密閉する。
【００６１】
そして、図示しない操作パネルの乾燥開始ボタンを押すと乾燥処理が開始されＳＴＥＰ１となり、閉状態であった第２の弁２４は開状態となり、第１の弁２３は開状態のまま維持し、第３の弁２６は閉状態から開状態となり、乾燥処理停止中に貯留した少量の水が第２の弁２４を通って外部に排水される。そして、初期排水時間Ｈ経過後にＳＴＥＰ２に移行して第１の弁２３及び第３の弁２６は開状態を維持して第２の弁２４が閉となると共に減圧手段２５が作動し、乾燥器１、水蒸気排出通路９、タンク２２の空気を外部に排出して減圧する。
【００６２】
第１の圧力センサ２８により検出した乾燥器内圧力Ｐ１が３ｋＰａ未満になるとＳＴＥＰ３に入り、第３の弁２６を閉にし減圧手段２５を停止すると共に、コンプレッサー１７を駆動させてヒートポンプ１９内部の冷媒をコンプレッサー１７で圧縮して凝縮器２０、膨張機構２７、蒸発器２１と流通させて一般的な蒸気圧縮式の冷却サイクルを作動する。このヒートポンプ１９の作動により凝縮器２０は高温となり、蒸発器２１は低温となる。そして、凝縮器２０は２４℃を超える温度で乾燥器１内を加熱し、被乾燥物の水分は３ｋＰａの蒸発温度２４℃以上にて蒸発する。蒸発した水蒸気は水蒸気排出通路９を通って廃熱回収器１１部分にてヒートポンプ１９の蒸発器２１の冷却により凝縮して水となる。そして、凝縮した水は下方に位置する下流側配管に流れる。廃熱回収器１１の下流側に進むに従い水蒸気の割合が減少して凝縮水の割合が増加し、廃熱回収器１１の出口部分の水蒸気排出通路９ではほとんどが水となって円滑にタンク２２に流れて貯留され、被乾燥物の水分をタンク２２へ移動させることで乾燥を行う。
【００６３】
そして、タンク水位Ｌが最高水位Ａmmを越えると、減圧手段２５への配管内への水の流入防止のためにＳＴＥＰ４へ移行し、タンク水位ＬがＡmm以下であっても、被乾燥物の蒸発温度が上昇して凝縮器２０との温度差がとれないために伝熱量が減少して水分乾燥が阻害されるのを防止するため、つまり、被乾燥物の蒸発温度を２４℃に維持して凝縮器２０の熱で蒸発できるようにするために、温度差乾燥器内圧力Ｐ１が３ｋＰａを越えるとＳＴＥＰ４へ移行する。
【００６４】
また、３ｋＰａ以下では水の蒸発温度は２４℃以下であることから、乾燥器内圧力Ｐ１が３ｋＰａ以下で被乾燥物温度Ｔが３０℃の条件では被乾燥物の水蒸発が終了したと判断するとＳＴＥＰ６へ移行する。つまり、タンク水位ＬがＡmm以下で且つ乾燥器内圧力Ｐ１が３ｋＰａ以下で温度センサ３０の被乾燥物温度Ｔが３０℃を越えると、ＳＴＥＰ６へ移行する。
【００６５】
そして、ＳＴＥＰ４に移行した場合は、ヒートポンプが停止して、第１の弁２３は閉状態となり、第２の弁２４は開状態となり、タンク内に貯留した水が外部に排水され、タンク２２内の水のほとんどが排水されると、タンク水位Ｌは１mm未満となりＳＴＥＰ５へ移行する。このとき、排水が円滑に行われるように配管内径及び第２の弁２４の口径は所定以上の大きさであることと、タンク２２の最高水位は減圧手段２５のタンク２２との接続位置より低い位置に設定されていることは言うまでもない。尚、タンク２２の排水用の配管や第２の弁２４の内径を大きくとれない場合は、円滑に排水を行うため別途タンク２２と外部を連通する配管とその配管途中に開閉弁を設けて、タンク２２の排水時にその弁を開放しても良い。
【００６６】
ＳＴＥＰ５では、第２の弁２４は閉状態となり、第３の弁２６は開状態となり、減圧手段２５が作動して、乾燥器１内への大気流入を防止、つまり、乾燥器内圧力Ｐ１の３ｋＰａ以下を維持するために、第１の弁２３を開放する前にタンク２２内を減圧し、タンク内圧力Ｐ２が３ｋＰａ以下に減圧されるとＳＴＥＰ３に戻り、同様の動作を繰り返す。
【００６７】
また、ＳＴＥＰ６に移行した場合は、ヒートポンプが停止して、第１の弁２３は閉状態となり、第２の弁２４は開状態となり、タンク２２内の水を外部に排水し、タンク水位Ｌが１mm未満となると排水が完了したと判断してＳＴＥＰ７へ移行する。
【００６８】
ＳＴＥＰ７では、乾燥器１及び水蒸気排出通路９及びタンク２２内の空気やガスと外部空気との対流が無いように外部と連通する可能性のある第２の弁２４及び第３の弁２６を閉し、水蒸気排出通路９の少量の残留水がタンク２２に貯留するように第１の弁２３は開放した状態で次回の乾燥開始まで維持し、乾燥処理の全工程を終了する。
【００６９】
以上より、減圧手段２５は乾燥運転初期の空気を排出するため、水分を吸引する量が従来に対して格段に減少し、従来では使用できなかった真空ポンプを使用可能にできることや、従来にて使用は可能であってもメンテナンス期間が極端に短くなるような真空ポンプのメンテナンス期間を格段に延長できる。
【００７０】
よって、減圧手段２５選定時に幅広い方式のものから選ぶことができるので安価なものを選定可能となる。また、メンテナンス回数が減少する。また、減圧後にヒートポンプ１９を作動させるので効率の良いサイクルでヒートポンプ１９が運転して省エネルギーとなる。
【００７１】
このように、安価な減圧手段２５を利用可能となりイニシャルコストが低減すると共に、減圧手段２５のメンテナンス期間延長と効率的ヒートポンプ１９の運転によりランニングコストが低減する。
【００７２】
尚、被乾燥物が生ゴミ等のように悪臭を放つ可能性がある物の乾燥では、停止中は第２ の弁２４を閉状態で維持するため、悪臭が外部に流出しないと共に、処理中においても乾燥時間短縮により悪臭が低減する。
【００７３】
また、減圧手段２５の逆流防止には第３の弁２６を用いているが、第１の弁２３と一体化して、必要機能を有する３方弁を用いてもよい。
【００７４】
また、本発明の形態のヒートポンプ１９の膨張機構２７はキャピラリーや膨張弁等が利用可能であり、膨張弁を利用時は被乾燥物の量や投入時の温度が変化した場合等の凝縮器２０の負荷変動に対応し易くなる。つまり、膨張弁の絞り量を変化させることで冷媒の凝縮圧力を変化させて凝縮温度を所定の温度にでき、凝縮器２０の負荷変動やヒートポンプ１９のサイクル変動時においても、常に被乾燥物との温度差を得るように制御が容易となり、熱交換が円滑となる。
【００７５】
また、運転初期における減圧手段２５の作動時の減圧手段２５への水分吸気量が更に減少するため、強固な耐水性を有しないものであってもメンテナンス期間が延長し、更なる低ランニングコストとなる。
【００７６】
また、減圧手段２５は油拡散真空ポンプやその他の多くの種類の真空ポンプが利用可能であり低イニシャルコストとなると共に、早期に所定圧力に減圧できるので乾燥時間が短縮し、ヒートポンプ２５の作動時は所定圧力に減圧した後に行うので効率の良いポイントでヒートポンプ１９を運転でき省エネルギーとなり低ランニングコストとなるといった効果に加えて、凝縮水を定期的に外部に排水することでタンク２２を小型化でき、更なる低イニシャルコストとなり省スペースとなると共に、減圧手段２５は稼動が断続運転となるため省エネルギーとなり寿命も延命するので更なる低ランニングコストとなる。
【００７７】
（実施の形態２）
本発明による実施の形態２について、図面を参照しながら説明する。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。
【００７８】
図３は本発明の実施の形態２における乾燥システムの概略構成図である。
【００７９】
図３において、ヒートポンプ１９内には二酸化炭素が冷媒として封入されている。乾燥器１と凝縮器２０との熱交換面は小型化されている。
【００８０】
以上のように構成された乾燥システムについて、以下にその動作を説明する。
【００８１】
ヒートポンプ１９の運転時は凝縮器２０の二酸化炭素冷媒の入口と出口の平均温度は約７０℃であり、乾燥器１内の圧力は３ｋＰａであるため被乾燥物の水分の蒸発中は約２４℃で安定するので、凝縮器２０と被乾燥物温度との温度差が大きい状態で乾燥する。
【００８２】
これにより、同乾燥時間であれば乾燥器１と凝縮器２０との熱交換面積を小さくでき低コスト化とコンパクト化が可能であり、同熱交換面積ならば乾燥時間の短縮化が可能となる。
【００８３】
なお、本実施の形態では、従来と同じ乾燥器内圧力３ｋＰａであり、被乾燥物の水分蒸発温度が２４℃であるが、例えば、熱交換面積を従来と同じにした場合、つまり、凝縮器２０と乾燥器１内の温度差を従来と同じにした場合は、従来のフロン冷媒やＨＣ冷媒を用いたときの凝縮温度は約５０℃以下であり、５０℃とすると従来の凝縮器２０と乾燥器１内との温度差は約２６℃となるのに対し、二酸化炭素冷媒のヒートポンプ１９では凝縮器２０の平均温度が７５℃とすると乾燥器１内の被乾燥物の蒸発温度は５１℃で良いことになる。
【００８４】
つまり、乾燥器１内の圧力は約１３ｋＰａで良いことになり、耐圧真空構造面で簡素化できると共に減圧手段の低能力化も可能となる。更に、乾燥器１の被乾燥物から蒸発した水蒸気は廃熱回収器１１に至るまでの水蒸気排出通路９が断熱されている場合、廃熱回収器１１に入るときの温度は約５０℃であり、従来の２４℃に対して温度が高いので蒸発器２１との温度差が大きくなるので、その分に相当する廃熱回収器１１の蒸発器２１と水蒸気排出通路９との熱交換面積を小さくできる。
【００８５】
以上説明したように、減圧手段２５は油拡散真空ポンプやその他の多くの種類の真空ポンプが利用可能であり低イニシャルコストとなると共に、早期に所定圧力に減圧できるので乾燥時間が短縮し、ヒートポンプ１９の作動時は所定圧力に減圧した後に行うので効率の良いポイントでヒートポンプ１９を運転でき省エネルギーとなり低ランニングコストとなるといった実施の形態１の効果に加えて、万が一にヒートポンプ１９内の冷媒が漏洩した場合、環境負荷が極めて小さいと共に、発火の危険性を低減できる。
【００８６】
また、乾燥器１内の圧力が従来と同真空度であれば、凝縮器２０と乾燥器１との伝熱面積を小さくでき省スペースとなり、凝縮器２０と被乾燥物の蒸発温度とを同温度差と設計するならば、低能力な減圧手段２５の適用にて低イニシャルコストとなる。
【００８７】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の請求項１記載の乾燥システムの発明によれば、運転初期に所定圧力に減圧した後にヒートポンプを作動してヒートポンプの凝縮器の温熱源を乾燥時の水蒸気発生用熱源として利用し、冷熱源を水蒸気凝縮用熱源として利用することで所定圧力を維持するので、減圧手段は油拡散真空ポンプやその他の多くの種類の真空ポンプが利用可能でありイニシャルコストが低減すると共に、早期に所定圧力に減圧できるので乾燥時間が短縮するという効果がある。更に、ヒートポンプ作動時は所定圧力に減圧した後に行うので効率の良いポイントでヒートポンプを運転でき省エネルギーとなり低ランニングコストとなるという効果がある。
【００８８】
また、廃熱回収器部分の水蒸気排出通路は下流側が常に上流側の下方に位置する構成としたので、強固な耐水性を有する減圧手段を使用しなくても良く、強固な耐水性を有しないポンプであってもメンテナンス期間が延長し、更なる低ランニングコストとなるという効果がある。
【００８９】
また、凝縮水を定期的に外部に排水することでタンクを小型化でき、また、減圧手段は稼動が断続運転となるため省エネルギーとなり寿命も延命するので更なる低ランニングコストとなるという効果がある。
【００９０】
また、請求項２記載の乾燥システムの発明によれば、ヒートポンプはコンプレッサーと凝縮器と膨張機構と蒸発器とを機能的に環状に配管して内部に二酸化炭素冷媒を封入した冷却サイクルであるであるので、万が一にヒートポンプ内の冷媒が漏洩した場合、環境負荷が極めて小さいと共に、発火の危険性を低減できるという効果がある。また、乾燥器内圧力が従来と同真空度であれば凝縮器と乾燥器との伝熱面積を小さくでき省スペースとなり、凝縮器と被乾燥物の蒸発温度とを同温度差と設計するならば低能力な減圧手段の適用にて低イニシャルコストとなるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１における乾燥システムの概略構成図
【図２】 同実施の形態による乾燥システムの動作を示すフローチャート
【図３】 本発明の実施の形態２における乾燥システムの概略構成図
【図４】 従来の乾燥システムの概略構成図
【符号の説明】
１ 乾燥器
９ 水蒸気排出通路
１１ 廃熱回収器
１７ コンプレッサー
１９ ヒートポンプ
２０ 凝縮器
２１ 蒸発器
２２ タンク
２３ 第１の弁
２４ 第２の弁
２５ 減圧手段
２６ 第３の弁
２７ 膨張機構
２８ 第１の圧力センサ
２９ 水位センサ
３０ 温度センサ
３１ 第２の圧力センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、含水物の乾燥システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の乾燥システムとしては、乾燥器とヒートポンプとを組み合わせたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、上記従来の乾燥システムについて図面を参照しながら説明する。
【０００４】
図４に示すように、従来の乾燥システムは、耐圧密閉容器状に構成された乾燥器１とヒートポンプ式チラーユニット２とを有する。乾燥器１には、被乾燥物を投入する投入口３と乾燥物を取り出す排出口４が設けられると共に乾燥を促進させるために被乾燥物を撹拌する撹拌装置５と補助加熱装置６が装備されている。
【０００５】
撹拌装置５は、スクリュー７とスクリュー７を回転駆動するモーター８とからなり、スクリュー７は下方の被乾燥物を上方に持ち上げて乾燥器１側壁内周面に沿って落下させることができるように、周縁が乾燥器１の側壁内周面と若干間隔を有し、しかも上方に延びるに従ってその間隔が漸増するように形成されている。補助加熱装置６については後述する。
【０００６】
また、乾燥器１は、上部から水蒸気排出通路９が取り出されると共に側壁部に水ジャケット１０が設けられる。水蒸気排出通路９は、端末が大気に開放されており、中途部には廃熱回収器１１と水封式真空ポンプ１２が介設される。
【０００７】
水ジャケット１０には、第１の循環ポンプ１３を介装する熱媒循環路１４が接続される。従って水ジャケット１０循環流動する熱媒を乾燥器１と熱交換して乾燥器１を加熱する乾燥器加熱用熱交換器を構成する。尚、熱媒は温水である。
【０００８】
廃熱回収器１１は、乾燥器１と水封式真空ポンプ１２との間において水蒸気排出通路９に設けられ、内部に水蒸気排出通路９を蛇行状に通すと共に第２の循環ポンプ１５を介装する冷媒循環路１６を接続する。
【０００９】
水封式真空ポンプ１２は、円形ケーシングと該ケーシング内に偏心して取り付けられた羽根車とにより本体を構成して、ケーシング内に適当量の水を入れた従来周知の構造形態を有し、羽根車を回転させると水が遠心力によりケーシングと同心の円形状の水膜を作り、これにより水膜と隣接する羽根と羽根とによって密閉された空間が生じ、羽根車が回転するにしたがって空間が容積変化して、吸入、圧縮、排出を連続的に行うものである。
【００１０】
一方、ヒートポンプ式チラーユニット２はフロン等の冷媒を封入した閉塞循環管路にコンプレッサー１７とキャピラリーチューブ１８を介装したヒートポンプ１９に、その冷媒の流動方向においてコンプレッサー１７とキャピラリーチューブ１８の間に凝縮器２０、キャピラリーチューブ１８とコンプレッサー１７の間に蒸発器２１を備えており、熱媒循環路１４が凝縮器２０内を、冷媒循環路１６が蒸発器２１内を夫々貫通して設けられる。
【００１１】
而して、斯る真空乾燥処理装置は、乾燥器１内に例えば、生ゴミ等の被乾燥物を入れて密閉し、水封式真空ポンプ１２を駆動させ、乾燥器１内を水の沸点が外気温と同等になるまで減圧して、ヒートポンプ１９のコンプレッサー１７を駆動させると、ヒートポンプ１９がキャピラリーチューブ１８の部分の通過抵抗によりコンプレッサー１７とキャピラリーチューブ１８の間では高圧となり、冷媒の凝縮が起こって温度が上昇し、キャピラリーチューブ１８とコンプレッサー１７の間では低圧となって冷媒の蒸発が起こり温度が低下する。
【００１２】
ヒートポンプ１９で発生する冷熱をチラーユニット２の蒸発器２１において冷媒循環路１６を循環流動する水と熱交換して、水の熱を吸収し水を冷却すると共に、ヒートポンプ１９の温熱をチラーユニット２の凝縮器２０で熱媒循環路１４を循環流動する温水と熱交換して温水を加熱する。
【００１３】
チラーユニット２の凝縮器２０で加熱された温水は、乾燥器加熱用熱交換器１０へ流れて乾燥器１を加熱し、その加熱エネルギーにより乾燥器１内部の被乾燥物を温めて水分を蒸発させる。
【００１４】
これにより乾燥器１内の蒸気圧力が高まり、乾燥器１内の水蒸気は水封式真空ポンプ１２の作動と相俟って水蒸気排出通路９へ吸引される。
【００１５】
一方、チラーユニット２の蒸発器２１で冷却された冷水は、廃熱回収器１１へ流れて、水蒸気排出通路９を流れる水蒸気から廃熱を回収してこれを凝縮する。
【００１６】
これにより、水蒸気は、容積を小さくされ水封式真空ポンプ１２を介してドレン水として排出される。従って、乾燥器１内部において蒸発が連続的に起こり被乾燥物が乾燥する。
【００１７】
この装置にあっては、乾燥器１はその加熱のためにヒートポンプ１９の温熱を水と熱交換して間接的に利用し、廃熱回収器１１は水蒸気の廃熱回収及び凝縮のためにヒートポンプ１９の冷熱を水と熱交換して間接的に利用する。即ち、乾燥器１内部で蒸発のために消費した熱エネルギーは廃熱回収器１１で回収され、ヒートポンプ１９で元の乾燥器１へ戻され、リサイクル利用される。
【００１８】
また、乾燥の最終段階において、被乾燥物をカラッと乾燥させる必要がある場合には補助加熱装置６を使用する。
【００１９】
この補助加熱装置６は遠赤外線を発生するチューブ型ガスバーナーであり、被乾燥物をカラッと乾燥させる必要がある場合以外にも冬場において運転初期の段階で冷水の温度が低すぎて運転不能になることを防ぐため一時的に使用する場合もある。
【００２０】
補助加熱装置６を併用すると乾燥器１と廃熱回収器１１へ送り込まれる熱エネルギーのバランスが崩れるため、ファン等からなる補助放熱器（図示せず）を熱媒循環路１４に設けて余分の熱を放出するようになす。
【００２１】
以上より、従来の乾燥システムを用いて生ゴミを乾燥した場合には、一般的な真空乾燥の効果として、低温乾燥により乾燥終了後に直ちに容易に回収可能である、水分の大幅減少により軽量化できる、真空時の特定種細菌の死滅により衛生的である、薬品等を使用しないため、回収したゴミは肥料や飼料として再利用も可能あると共に焼却も容易となる、蒸発され取り除かれる水分は言わば蒸留水であるので、そのまま放流しても水質汚染の心配がない等の効果がある。
【００２２】
さらに、上記効果に加えて、エネルギーを大気中に放散して無駄に消費することがなく非常に経済的であり、被乾燥物から蒸発した水蒸気は廃熱回収器で凝縮して容積を小さくするので、水封式真空ポンプの排出効率が高くなり、小型小能力のポンプを用いることができ、装置全体の小型化や低価格化を図ることは勿論、電力使用などのランニングコストの低減を狙ったものである。
【００２３】
【特許文献１】
特公平７−３５９４６号公報
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の乾燥システムでは、使用初期には水蒸気排気通路９の水封式真空ポンプ１２手前に凝縮水が無いことから、水封式真空ポンプ１２の排気能力が低下し、所定真空に到達するのに時間がかかる。あるいは、最悪事態では、熱媒循環路１４の熱媒により加熱された乾燥器１内温度にて乾燥器１内の被乾燥物の水分が蒸発するに至る蒸発圧力まで減圧せず、乾燥時間が極端に遅くなる。
【００２５】
このように圧力が所定圧力まで減圧されない時は、被乾燥物の水分の蒸発温度が熱媒循環路１４の熱媒の温度より高くなるため、被乾燥物の水分蒸発時の蒸発潜熱を与えることができず、熱媒循環路１４の熱媒は熱量を多く奪われないままヒートポンプ１９の凝縮器２０にリターンする。
【００２６】
これにより、凝縮器２０にてヒートポンプ１９内の冷媒の凝縮潜熱を奪う能力が低下しヒートポンプ１９の効率が低下する。仮に、このような使用初期に能力を合わせて設計した場合は、通常時に能力不足となるのは言うまでもない。
【００２７】
また、両者を満足するシステムを組んでいると仮定すると、熱媒の能力過多となる使用初期に十分に被乾燥物に熱を伝えるために乾燥器１と熱媒循環路１４との熱交換面積を多くとる必要があり非常に大型化し、通常時は無駄になる。
【００２８】
更に、水封式真空ポンプ１２は油拡散式真空ポンプやドライ真空ポンプと比較すると高価であることに加えて、乾燥処理中は水封式ポンプ１２は連続運転であることから消耗が激しく寿命が短くなる。
【００２９】
また、従来例には特にヒートポンプ１９内の冷媒については記載はないが、フロンを使用するのが一般的であり、この場合は凝縮器２０の凝縮温度は５０℃程度であり、この温度で少なくとも乾燥器１内の被乾燥物の水分を蒸発するためには、乾燥器１と熱媒循環路１４との熱交換面積を大きくとり且つ乾燥器１内の圧力を約１０ｋＰａ程度に減圧するか、あるいは、乾燥器１内の圧力を１０ｋＰａより更に減圧して、その減圧分に相当する水の蒸発温度と熱媒との温度差増加分だけ乾燥器１と熱媒循環路１４との熱交換面積を小さくするかの対策が必要であるため、前者では乾燥器１と熱媒循環路１４との熱交換面積及び熱媒循環路１４と凝縮器２０との熱交換面積の大型化に伴うコストアップや装置の大型化してしまうという課題があり、後者では高能力真空ポンプが必要であると共に、乾燥器１や水蒸気排出通路９等の減圧される部分は強固な耐圧構造が必要であり高価である。
【００３０】
このことから、運転初期の早期減圧による乾燥処理時間の短縮化、安価な真空ポンプ利用による低イニシャルコスト化、真空ポンプの稼動時間短縮における省エネルギー化と寿命延命化やヒートポンプの効率的運転による低ランニングコスト化が求められてるという課題があった。
【００３１】
本発明は、上記従来の課題に鑑み、一般的な真空乾燥による効果及び従来例における効果に加えて、低ランニングコストや低イニシャルコストで乾燥時間を短縮する乾燥システムを提供することを目的とする。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の請求項１記載の乾燥システムの発明は、被乾燥物が投入される耐圧密閉構造状の乾燥器と、前記乾燥器から蒸発した水分が溜まるように配置されたタンクと、前記乾燥器の上部と前記タンクを連通する水蒸気排出通路と、ヒートポンプと、前記水蒸気排出通路の一部または全部と前記ヒートポンプの冷熱発生側とが熱交換する廃熱回収器と、前記廃熱回収器から前記タンクの間に位置する水蒸気排出通路途中に設置された第１の弁と、前記タンク下方に位置しタンク内部と外部とを連通する排液経路途中に設置された第２の弁と、減圧手段と、前記第１の弁と前記第２の弁の間の配管もしくは前記タンクより分岐して前記減圧手段とを配管した分岐配管と、前記分岐配管の途中に設置された第３の弁と、前記乾燥器内の圧力を検知する第１の圧力センサと、前記タンク内の圧力を検知する第２の圧力センサと、前記タンク内に貯留した水の水位を検知する水位センサと、前記乾燥器に投入された被乾燥物の温度を検出する温度センサとを備え、前記ヒートポンプの温熱発生側の一部は前記乾燥器に伝熱するように配置され、前記廃熱回収器部分の前記水蒸気排出通路は下流側が常に上流側の下方に位置する構成であり、前記タンクは廃熱回収器の下方に設置された乾燥システムであって、前記ヒートポンプが停止状態で前記第１の弁と前記第３の弁が開で前記第２の弁が閉にて前記減圧手段を作動させて被乾燥物が投入された密閉状態の前記乾燥器内と前記水蒸気排出通路と前記タンク内とを前記第１の圧力センサの検知する前記乾燥器内の圧力が所定圧力未満になるまで減圧し、前記乾燥器内の減圧動作で前記第１の圧力センサの検知する前記乾燥器内の圧力が所定圧力未満になると、前記第３の弁を閉にして前記減圧手段を停止し前記ヒートポンプを動作させ、前記減圧手段が停止中で前記ヒートポンプが動作中に、前記水位センサの検知する前記タンク内に貯留した水の水位が最高水位を超えた場合もしくは前記第１の圧力センサの検知する前記乾燥器内の圧力が所定圧力を超えた場合は、前記水位センサの検知する前記タンク内に貯留した水の水位が所定水位未満になるまで前記第１の弁を閉に前記第２の弁を開にして前記タンク内に貯留した水を外部に排水し、前記タンク内の排水動作で前記水位センサの検知する前記タンク内に貯留した水の水位が所定水位未満になると、前記第２の弁を閉に前記第３の弁を開にして前記減圧手段を作動させて前記タンク内を前記第２の圧力センサの検知する前記タンク内の圧力が所定圧力未満になるまで減圧し、前記タンク内の減圧動作で前記第２の圧力センサの検知する前記タンク内の圧力が所定圧力未満になると、前記第１の弁を開に前記第３の弁を閉にして前記減圧手段を停止し、前記減圧手段が停止中で前記ヒートポンプが動作中に、前記温度センサの検知する前記被乾燥物の温度が所定温度を超えると前記ヒートポンプを停止することを特徴とするものである。
【００３３】
上記構成において、使用初期は第１の弁及び第３の弁を開、第２の弁を閉の状態で減圧手段を作動させる。そして、ヒートポンプを作動させた場合の温熱側温度以下の温度にて水が蒸発する蒸発圧力以下の所定圧力まで乾燥器内圧力を減圧した後、ヒートポンプを作動させる。その後は、ヒートポンプの温熱が乾燥器に伝熱し、その熱で被乾燥物の水分が蒸発する。そして、蒸発した水蒸気は廃熱回収器にてヒートポンプの冷熱側の冷熱にて冷却凝縮する。
【００３４】
本発明では、運転初期に所定圧力に減圧した後にヒートポンプを作動してヒートポンプの凝縮器の温熱源を乾燥時の水蒸気発生用熱源として利用し、冷熱源を水蒸気凝縮用熱源として利用することで所定圧力を維持する。
【００３５】
これにより、使用初期及び運転初期において、乾燥器内の空気は外気温相当の低温の飽和空気または不飽和空気であるため減圧手段は油拡散真空ポンプやその他の多くの種類の真空ポンプが利用可能でありイニシャルコストが低減すると共に、早期に所定圧力に減圧できるので乾燥時間が短縮する。更に、ヒートポンプ作動時は所定圧力に減圧した後に行うので効率の良いポイントでヒートポンプを運転することが可能となり省エネルギーとなり低ランニングコストとなる。
【００３６】
また、本発明は、廃熱回収器部分の水蒸気排出通路が下流側が常に上流側の下方に位置する構成であり、タンクが廃熱回収器の下方に設置されたものである。
【００３７】
上記構成において、乾燥器から蒸発した水蒸気は水蒸気排出通路の廃熱回収器入口部分から冷却凝縮し、凝縮した水は未凝縮水蒸気と共に水蒸気排出通路の廃熱回収器出口側となる後流側に流れる。そして、水蒸気排出通路の廃熱回収器出口部分にて水蒸気の多くは凝縮水となりタンク落下して一時貯留される。そして、被乾燥物が乾燥して運転終了した後にタンク内に貯留された水を外部に排出する。
【００３８】
本発明では、水蒸気排出通路等の減圧手段の排気経路に前回運転修了後の残水量が少なくなり、運転初期における減圧手段作動時の減圧手段への水分吸気量が減少するため、強固な耐水性を有する減圧手段を使用しなくても良く、その場合はメンテナンス期間が延長する。
【００３９】
これにより、運転初期に早期に所定圧力に減圧できるので乾燥時間が短縮し、加えて、水蒸気排出通路等の減圧手段の排気経路に前回運転修了後の残水量が少なくなり、運転初期における減圧手段作動時の減圧手段への水分吸気量が減少するため、強固な耐水性を有しないポンプであってもメンテナンス期間が延長し、更なる低ランニングコストとなる。
【００４０】
また、本発明は、ヒートポンプが停止状態で第１の弁と第３の弁が開で第２の弁が閉にて減圧手段を作動させて被乾燥物が投入された密閉状態の乾燥器内と水蒸気排出通路とタンク内とを第１の圧力センサの検知する乾燥器内の圧力が所定圧力（ヒートポンプを作動させた場合の温熱側温度以下の温度にて水が蒸発する蒸発圧力以下の所定圧力）未満になるまで減圧し、乾燥器内の減圧動作で第１の圧力センサの検知する乾燥器内の圧力が所定圧力未満になると、第３の弁を閉にして減圧手段を停止しヒートポンプを動作させる。減圧手段が停止中でヒートポンプが動作中に、水位センサの検知するタンク内に貯留した水の水位が最高水位を超えた場合もしくは第１の圧力センサの検知する乾燥器内の圧力が所定圧力を超えた場合は、水位センサの検知するタンク内に貯留した水の水位が所定水位未満になるまで第１の弁を閉に第２の弁を開にしてタンク内に貯留した水を外部に排水し、タンク内の排水動作で水位センサの検知するタンク内に貯留した水の水位が所定水位未満になると、第２の弁を閉に第３の弁を開にして減圧手段を作動させてタンク内を第２の圧力センサの検知するタンク内の圧力が所定圧力未満になるまで減圧し、タンク内の減圧動作で第２の圧力センサの検知するタンク内の圧力が所定圧力未満になると、第１の弁を開に第３の弁を閉にして減圧手段を停止させる。また、減圧手段が停止中でヒートポンプが動作中に、温度センサの検知する被乾燥物の温度が所定温度を超えると前記ヒートポンプを停止する。
【００４１】
ヒートポンプの温熱により乾燥器から蒸発した水蒸気は廃熱回収器にてヒートポンプの冷熱側の冷熱にて冷却凝縮する。凝縮した水はタンクに一時貯留される。また、乾燥器内圧力上昇を抑制しながらタンク内の水を定期的に外部に排出する。
【００４２】
これにより、凝縮水を定期的に外部に排水することでタンクを小型化でき、更なる低イニシャルコストとなり省スペースとなると共に、減圧手段は稼動が断続運転となるため省エネルギーとなり寿命も延命するので更なる低ランニングコストとなる。
【００４３】
また、請求項２記載の乾燥システムの発明は、請求項１の発明において、ヒートポンプはコンプレッサーと凝縮器と膨張機構と蒸発器とを機能的に環状に配管して内部に二酸化炭素冷媒を封入した冷却サイクルである。
【００４４】
上記構成において、万が一にヒートポンプ内の冷媒が漏洩した場合、環境負荷が極めて小さいと共に、発火の危険性を低減できる。更に、近年、二酸化炭素冷媒を使用した給湯用ヒートポンプが商品化されており、温熱側温度が最高９０℃となるため、本乾燥システムに適用した場合、乾燥器内圧力が従来と同真空度であれば被乾燥物の減圧下での蒸発温度と凝縮器との温度差が大きくなるので凝縮器と乾燥器との伝熱面積を小さくでき省スペースとなり、あるいは、凝縮器と被乾燥物の蒸発温度とを同温度差と設計するならば乾燥器内圧力を上昇できるので減圧手段の低能力化が可能で低イニシャルコストとなる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の乾燥システムの実施の形態について、図１から図３を用いて説明する。なお、従来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。
【００４６】
（実施の形態１）
本発明による実施の形態１について、図面を参照しながら説明する。
【００４７】
図１は本発明の実施の形態１における乾燥システムの概略構成図、図２は同実施の形態の乾燥システムの動作を示すフローチャートである。
【００４８】
図１に示すように、本実施の形態の乾燥システムは、タンク２２、第１の弁２３、第２の弁２４、減圧手段２５、第３の弁２６、ヒートポンプ１９を構成する膨張機構２７、乾燥器１内の圧力を検知する第１の圧力センサ２８、タンク２２内に水が無い場合最低部を測定可能な位置に設置されてタンク２２内に貯留した水の水位を検知する水位センサ２９、乾燥器１に投入された被乾燥物の温度を測定可能な位置に設置された温度センサ３０、タンク２２内の圧力を検知する第２の圧力センサ３１を有する。また、水位検知手段２９はタンク２２内の貯留水が無い場合は０ mm を示す。
【００４９】
そして、本実施の形態の乾燥システムは、耐圧密閉構造状の乾燥器１と、乾燥器１から蒸発した水分が溜まるように配置されたタンク２２と、乾燥器１の上部とタンク２２を連通する水蒸気排出通路９と、ヒートポンプ１９と、水蒸気排出通路９の一部または全部とヒートポンプ１９の冷熱発生側とが熱交換する廃熱回収器１１と、廃熱回収器１１からタンク２２の間に位置する水蒸気排出通路９の途中に設置された第１の弁２３と、タンク２２の下方に位置しタンク２２内部と外部とを連通する排液経路途中に設置された第２の弁２２と、減圧手段２５と、タンク２２より分岐して減圧手段２５とを配管した分岐配管と、この分岐配管の途中に設置された第３の弁２６とを備え、ヒートポンプ１９の温熱発生側の一部である凝縮器２０が乾燥器１に伝熱するように配置されたものである。
【００５０】
また、図１に示すように、廃熱回収器１１部を含むそれより下流に位置する水蒸気排出通路９は下流側、つまり、タンク２２側になるにつれて下方に位置するように設置されている。更に、タンク２２は廃熱回収器１１より下方に設置され、タンク２２の排水経路、つまり、第２の弁２４が設置されタンク２２と外部を連通する配管経路はタンク２２の下方に取り付けられている。つまり、廃熱回収器１１部分の水蒸気排出通路９を下流側が常に上流側の下方に位置する構成とし、タンク２２を廃熱回収器１１の下方に設置したものである。
【００５１】
また、図２において、図示しないタイマーカウンタにてカウントする初期排水時間をＨで、第１の圧力センサ２８の出力値である乾燥器内圧力値をＰ１で、水位検出手段２９にて検出するタンク水位をＬで、減圧手段２５とタンク２２を配管する配管経路のタンク２２の接合部高さ未満のタンク最高水位をＡで、温度センサ３０にて検出する被乾燥物温度をＴで、第２の圧力センサ３１にて検出するタンク内圧力をＰ２で、それぞれ、表している。
【００５２】
ＳＴＥＰ１では、減圧手段２５がＯＦＦ（停止）、第１の弁２３が開、第２の弁２４及び第３の弁２６が開、ヒートポンプ１９がＯＦＦしてる状態を図示しないタイマーカウンタにてカウントした一定時間である初期排水時間Ｈ１だけ維持する。
【００５３】
ＳＴＥＰ２では、第１の弁２３及び第３の弁２６が開、第２の弁２４が閉、ヒートポンプ１９がＯＦＦ、減圧手段２５がＯＮ（作動）する状態を、乾燥器内圧力値Ｐ１が３ｋＰａ未満に減圧されるまで維持する。
【００５４】
ＳＴＥＰ３では、第１の弁２３が開、第２の弁２４及び第３の弁２６が閉、減圧手段２５がＯＦＦ、ヒートポンプ１９がＯＮの状態を、タンク水位ＬがＡmmを越えるか、あるいは、乾燥器内圧力Ｐ１が３ｋＰａを越えるか、あるいは、乾燥器内圧力Ｐ１が３ｋＰａ以下で且つ被乾燥物温度Ｔが３０℃以下まで維持する。
【００５５】
ＳＴＥＰ４では、減圧手段２５がＯＦＦ、第１の弁２３及び第３の弁２６が閉、第２の弁２４が開、ヒートポンプ１９がＯＦＦの状態を、タンク水位Ｌが１mm未満となるまで維持する。
【００５６】
ＳＴＥＰ５では、減圧手段２５がＯＮ、第１の弁２３及び第２の弁２４が閉、第３の弁２６が開、ヒートポンプ１９がＯＦＦの状態を、タンク内圧力Ｐ２が３ｋＰａ未満に減圧するまで維持する。
【００５７】
ＳＴＥＰ６では、減圧手段２５がＯＦＦ、第１の弁２３及び第３の弁２６が閉、第２の弁２４が開、ヒートポンプ１９がＯＦＦの状態を、タンク水位Ｌが１mm未満になるまで維持する。
【００５８】
ＳＴＥＰ７では、減圧手段２５がＯＦＦ、第１の弁２３が開、第２の弁２４及び第３の弁２６が閉、ヒートポンプ１９がＯＦＦの状態である。
【００５９】
以上のように構成された乾燥システムについて、以下にその動作を説明する。
【００６０】
まず、第１の弁２３が開放、第２の弁２４及び第３の弁２６が閉状態、減圧手段２５やヒートポンプ１９等の各機器が停止状態において、図示しない被乾燥物を乾燥器１の投入口３より乾燥器１に投入し、図示しない蓋を閉めて密閉する。
【００６１】
そして、図示しない操作パネルの乾燥開始ボタンを押すと乾燥処理が開始されＳＴＥＰ１となり、閉状態であった第２の弁２４は開状態となり、第１の弁２３は開状態のまま維持し、第３の弁２６は閉状態から開状態となり、乾燥処理停止中に貯留した少量の水が第２の弁２４を通って外部に排水される。そして、初期排水時間Ｈ経過後にＳＴＥＰ２に移行して第１の弁２３及び第３の弁２６は開状態を維持して第２の弁２４が閉となると共に減圧手段２５が作動し、乾燥器１、水蒸気排出通路９、タンク２２の空気を外部に排出して減圧する。
【００６２】
第１の圧力センサ２８により検出した乾燥器内圧力Ｐ１が３ｋＰａ未満になるとＳＴＥＰ３に入り、第３の弁２６を閉にし減圧手段２５を停止すると共に、コンプレッサー１７を駆動させてヒートポンプ１９内部の冷媒をコンプレッサー１７で圧縮して凝縮器２０、膨張機構２７、蒸発器２１と流通させて一般的な蒸気圧縮式の冷却サイクルを作動する。このヒートポンプ１９の作動により凝縮器２０は高温となり、蒸発器２１は低温となる。そして、凝縮器２０は２４℃を超える温度で乾燥器１内を加熱し、被乾燥物の水分は３ｋＰａの蒸発温度２４℃以上にて蒸発する。蒸発した水蒸気は水蒸気排出通路９を通って廃熱回収器１１部分にてヒートポンプ１９の蒸発器２１の冷却により凝縮して水となる。そして、凝縮した水は下方に位置する下流側配管に流れる。廃熱回収器１１の下流側に進むに従い水蒸気の割合が減少して凝縮水の割合が増加し、廃熱回収器１１の出口部分の水蒸気排出通路９ではほとんどが水となって円滑にタンク２２に流れて貯留され、被乾燥物の水分をタンク２２へ移動させることで乾燥を行う。
【００６３】
そして、タンク水位Ｌが最高水位Ａmmを越えると、減圧手段２５への配管内への水の流入防止のためにＳＴＥＰ４へ移行し、タンク水位ＬがＡmm以下であっても、被乾燥物の蒸発温度が上昇して凝縮器２０との温度差がとれないために伝熱量が減少して水分乾燥が阻害されるのを防止するため、つまり、被乾燥物の蒸発温度を２４℃に維持して凝縮器２０の熱で蒸発できるようにするために、温度差乾燥器内圧力Ｐ１が３ｋＰａを越えるとＳＴＥＰ４へ移行する。
【００６４】
また、３ｋＰａ以下では水の蒸発温度は２４℃以下であることから、乾燥器内圧力Ｐ１が３ｋＰａ以下で被乾燥物温度Ｔが３０℃の条件では被乾燥物の水蒸発が終了したと判断するとＳＴＥＰ６へ移行する。つまり、タンク水位ＬがＡmm以下で且つ乾燥器内圧力Ｐ１が３ｋＰａ以下で温度センサ３０の被乾燥物温度Ｔが３０℃を越えると、ＳＴＥＰ６へ移行する。
【００６５】
そして、ＳＴＥＰ４に移行した場合は、ヒートポンプが停止して、第１の弁２３は閉状態となり、第２の弁２４は開状態となり、タンク内に貯留した水が外部に排水され、タンク２２内の水のほとんどが排水されると、タンク水位Ｌは１mm未満となりＳＴＥＰ５へ移行する。このとき、排水が円滑に行われるように配管内径及び第２の弁２４の口径は所定以上の大きさであることと、タンク２２の最高水位は減圧手段２５のタンク２２との接続位置より低い位置に設定されていることは言うまでもない。尚、タンク２２の排水用の配管や第２の弁２４の内径を大きくとれない場合は、円滑に排水を行うため別途タンク２２と外部を連通する配管とその配管途中に開閉弁を設けて、タンク２２の排水時にその弁を開放しても良い。
【００６６】
ＳＴＥＰ５では、第２の弁２４は閉状態となり、第３の弁２６は開状態となり、減圧手段２５が作動して、乾燥器１内への大気流入を防止、つまり、乾燥器内圧力Ｐ１の３ｋＰａ以下を維持するために、第１の弁２３を開放する前にタンク２２内を減圧し、タンク内圧力Ｐ２が３ｋＰａ以下に減圧されるとＳＴＥＰ３に戻り、同様の動作を繰り返す。
【００６７】
また、ＳＴＥＰ６に移行した場合は、ヒートポンプが停止して、第１の弁２３は閉状態となり、第２の弁２４は開状態となり、タンク２２内の水を外部に排水し、タンク水位Ｌが１mm未満となると排水が完了したと判断してＳＴＥＰ７へ移行する。
【００６８】
ＳＴＥＰ７では、乾燥器１及び水蒸気排出通路９及びタンク２２内の空気やガスと外部空気との対流が無いように外部と連通する可能性のある第２の弁２４及び第３の弁２６を閉し、水蒸気排出通路９の少量の残留水がタンク２２に貯留するように第１の弁２３は開放した状態で次回の乾燥開始まで維持し、乾燥処理の全工程を終了する。
【００６９】
以上より、減圧手段２５は乾燥運転初期の空気を排出するため、水分を吸引する量が従来に対して格段に減少し、従来では使用できなかった真空ポンプを使用可能にできることや、従来にて使用は可能であってもメンテナンス期間が極端に短くなるような真空ポンプのメンテナンス期間を格段に延長できる。
【００７０】
よって、減圧手段２５選定時に幅広い方式のものから選ぶことができるので安価なものを選定可能となる。また、メンテナンス回数が減少する。また、減圧後にヒートポンプ１９を作動させるので効率の良いサイクルでヒートポンプ１９が運転して省エネルギーとなる。
【００７１】
このように、安価な減圧手段２５を利用可能となりイニシャルコストが低減すると共に、減圧手段２５のメンテナンス期間延長と効率的ヒートポンプ１９の運転によりランニングコストが低減する。
【００７２】
尚、被乾燥物が生ゴミ等のように悪臭を放つ可能性がある物の乾燥では、停止中は第２ の弁２４を閉状態で維持するため、悪臭が外部に流出しないと共に、処理中においても乾燥時間短縮により悪臭が低減する。
【００７３】
また、減圧手段２５の逆流防止には第３の弁２６を用いているが、第１の弁２３と一体化して、必要機能を有する３方弁を用いてもよい。
【００７４】
また、本発明の形態のヒートポンプ１９の膨張機構２７はキャピラリーや膨張弁等が利用可能であり、膨張弁を利用時は被乾燥物の量や投入時の温度が変化した場合等の凝縮器２０の負荷変動に対応し易くなる。つまり、膨張弁の絞り量を変化させることで冷媒の凝縮圧力を変化させて凝縮温度を所定の温度にでき、凝縮器２０の負荷変動やヒートポンプ１９のサイクル変動時においても、常に被乾燥物との温度差を得るように制御が容易となり、熱交換が円滑となる。
【００７５】
また、運転初期における減圧手段２５の作動時の減圧手段２５への水分吸気量が更に減少するため、強固な耐水性を有しないものであってもメンテナンス期間が延長し、更なる低ランニングコストとなる。
【００７６】
また、減圧手段２５は油拡散真空ポンプやその他の多くの種類の真空ポンプが利用可能であり低イニシャルコストとなると共に、早期に所定圧力に減圧できるので乾燥時間が短縮し、ヒートポンプ２５の作動時は所定圧力に減圧した後に行うので効率の良いポイントでヒートポンプ１９を運転でき省エネルギーとなり低ランニングコストとなるといった効果に加えて、凝縮水を定期的に外部に排水することでタンク２２を小型化でき、更なる低イニシャルコストとなり省スペースとなると共に、減圧手段２５は稼動が断続運転となるため省エネルギーとなり寿命も延命するので更なる低ランニングコストとなる。
【００７７】
（実施の形態２）
本発明による実施の形態２について、図面を参照しながら説明する。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。
【００７８】
図３は本発明の実施の形態２における乾燥システムの概略構成図である。
【００７９】
図３において、ヒートポンプ１９内には二酸化炭素が冷媒として封入されている。乾燥器１と凝縮器２０との熱交換面は小型化されている。
【００８０】
以上のように構成された乾燥システムについて、以下にその動作を説明する。
【００８１】
ヒートポンプ１９の運転時は凝縮器２０の二酸化炭素冷媒の入口と出口の平均温度は約７０℃であり、乾燥器１内の圧力は３ｋＰａであるため被乾燥物の水分の蒸発中は約２４℃で安定するので、凝縮器２０と被乾燥物温度との温度差が大きい状態で乾燥する。
【００８２】
これにより、同乾燥時間であれば乾燥器１と凝縮器２０との熱交換面積を小さくでき低コスト化とコンパクト化が可能であり、同熱交換面積ならば乾燥時間の短縮化が可能となる。
【００８３】
なお、本実施の形態では、従来と同じ乾燥器内圧力３ｋＰａであり、被乾燥物の水分蒸発温度が２４℃であるが、例えば、熱交換面積を従来と同じにした場合、つまり、凝縮器２０と乾燥器１内の温度差を従来と同じにした場合は、従来のフロン冷媒やＨＣ冷媒を用いたときの凝縮温度は約５０℃以下であり、５０℃とすると従来の凝縮器２０と乾燥器１内との温度差は約２６℃となるのに対し、二酸化炭素冷媒のヒートポンプ１９では凝縮器２０の平均温度が７５℃とすると乾燥器１内の被乾燥物の蒸発温度は５１℃で良いことになる。
【００８４】
つまり、乾燥器１内の圧力は約１３ｋＰａで良いことになり、耐圧真空構造面で簡素化できると共に減圧手段の低能力化も可能となる。更に、乾燥器１の被乾燥物から蒸発した水蒸気は廃熱回収器１１に至るまでの水蒸気排出通路９が断熱されている場合、廃熱回収器１１に入るときの温度は約５０℃であり、従来の２４℃に対して温度が高いので蒸発器２１との温度差が大きくなるので、その分に相当する廃熱回収器１１の蒸発器２１と水蒸気排出通路９との熱交換面積を小さくできる。
【００８５】
以上説明したように、減圧手段２５は油拡散真空ポンプやその他の多くの種類の真空ポンプが利用可能であり低イニシャルコストとなると共に、早期に所定圧力に減圧できるので乾燥時間が短縮し、ヒートポンプ１９の作動時は所定圧力に減圧した後に行うので効率の良いポイントでヒートポンプ１９を運転でき省エネルギーとなり低ランニングコストとなるといった実施の形態１の効果に加えて、万が一にヒートポンプ１９内の冷媒が漏洩した場合、環境負荷が極めて小さいと共に、発火の危険性を低減できる。
【００８６】
また、乾燥器１内の圧力が従来と同真空度であれば、凝縮器２０と乾燥器１との伝熱面積を小さくでき省スペースとなり、凝縮器２０と被乾燥物の蒸発温度とを同温度差と設計するならば、低能力な減圧手段２５の適用にて低イニシャルコストとなる。
【００８７】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の請求項１記載の乾燥システムの発明によれば、運転初期に所定圧力に減圧した後にヒートポンプを作動してヒートポンプの凝縮器の温熱源を乾燥時の水蒸気発生用熱源として利用し、冷熱源を水蒸気凝縮用熱源として利用することで所定圧力を維持するので、減圧手段は油拡散真空ポンプやその他の多くの種類の真空ポンプが利用可能でありイニシャルコストが低減すると共に、早期に所定圧力に減圧できるので乾燥時間が短縮するという効果がある。更に、ヒートポンプ作動時は所定圧力に減圧した後に行うので効率の良いポイントでヒートポンプを運転でき省エネルギーとなり低ランニングコストとなるという効果がある。
【００８８】
また、廃熱回収器部分の水蒸気排出通路は下流側が常に上流側の下方に位置する構成としたので、強固な耐水性を有する減圧手段を使用しなくても良く、強固な耐水性を有しないポンプであってもメンテナンス期間が延長し、更なる低ランニングコストとなるという効果がある。
【００８９】
また、凝縮水を定期的に外部に排水することでタンクを小型化でき、また、減圧手段は稼動が断続運転となるため省エネルギーとなり寿命も延命するので更なる低ランニングコストとなるという効果がある。
【００９０】
また、請求項２記載の乾燥システムの発明によれば、ヒートポンプはコンプレッサーと凝縮器と膨張機構と蒸発器とを機能的に環状に配管して内部に二酸化炭素冷媒を封入した冷却サイクルであるであるので、万が一にヒートポンプ内の冷媒が漏洩した場合、環境負荷が極めて小さいと共に、発火の危険性を低減できるという効果がある。また、乾燥器内圧力が従来と同真空度であれば凝縮器と乾燥器との伝熱面積を小さくでき省スペースとなり、凝縮器と被乾燥物の蒸発温度とを同温度差と設計するならば低能力な減圧手段の適用にて低イニシャルコストとなるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１における乾燥システムの概略構成図
【図２】 同実施の形態による乾燥システムの動作を示すフローチャート
【図３】 本発明の実施の形態２における乾燥システムの概略構成図
【図４】 従来の乾燥システムの概略構成図
【符号の説明】
１ 乾燥器
９ 水蒸気排出通路
１１ 廃熱回収器
１７ コンプレッサー
１９ ヒートポンプ
２０ 凝縮器
２１ 蒸発器
２２ タンク
２３ 第１の弁
２４ 第２の弁
２５ 減圧手段
２６ 第３の弁
２７ 膨張機構
２８ 第１の圧力センサ
２９ 水位センサ
３０ 温度センサ
３１ 第２の圧力センサ
Claims (2)
- 被乾燥物が投入される耐圧密閉構造状の乾燥器と、前記乾燥器から蒸発した水分が溜まるように配置されたタンクと、前記乾燥器の上部と前記タンクを連通する水蒸気排出通路と、ヒートポンプと、前記水蒸気排出通路の一部または全部と前記ヒートポンプの冷熱発生側とが熱交換する廃熱回収器と、前記廃熱回収器から前記タンクの間に位置する水蒸気排出通路途中に設置された第１の弁と、前記タンク下方に位置しタンク内部と外部とを連通する排液経路途中に設置された第２の弁と、減圧手段と、前記第１の弁と前記第２の弁の間の配管もしくは前記タンクより分岐して前記減圧手段とを配管した分岐配管と、前記分岐配管の途中に設置された第３の弁と、前記乾燥器内の圧力を検知する第１の圧力センサと、前記タンク内の圧力を検知する第２の圧力センサと、前記タンク内に貯留した水の水位を検知する水位センサと、前記乾燥器に投入された被乾燥物の温度を検出する温度センサとを備え、前記ヒートポンプの温熱発生側の一部は前記乾燥器に伝熱するように配置され、前記廃熱回収器部分の前記水蒸気排出通路は下流側が常に上流側の下方に位置する構成であり、前記タンクは廃熱回収器の下方に設置された乾燥システムであって、
前記ヒートポンプが停止状態で前記第１の弁と前記第３の弁が開で前記第２の弁が閉にて前記減圧手段を作動させて被乾燥物が投入された密閉状態の前記乾燥器内と前記水蒸気排出通路と前記タンク内とを前記第１の圧力センサの検知する前記乾燥器内の圧力が所定圧力未満になるまで減圧し、
前記乾燥器内の減圧動作で前記第１の圧力センサの検知する前記乾燥器内の圧力が所定圧力未満になると、前記第３の弁を閉にして前記減圧手段を停止し前記ヒートポンプを動作させ、
前記減圧手段が停止中で前記ヒートポンプが動作中に、前記水位センサの検知する前記タンク内に貯留した水の水位が最高水位を超えた場合もしくは前記第１の圧力センサの検知する前記乾燥器内の圧力が所定圧力を超えた場合は、前記水位センサの検知する前記タンク内に貯留した水の水位が所定水位未満になるまで前記第１の弁を閉に前記第２の弁を開にして前記タンク内に貯留した水を外部に排水し、
前記タンク内の排水動作で前記水位センサの検知する前記タンク内に貯留した水の水位が所定水位未満になると、前記第２の弁を閉に前記第３の弁を開にして前記減圧手段を作動させて前記タンク内を前記第２の圧力センサの検知する前記タンク内の圧力が所定圧力未満になるまで減圧し、
前記タンク内の減圧動作で前記第２の圧力センサの検知する前記タンク内の圧力が所定圧力未満になると、前記第１の弁を開に前記第３の弁を閉にして前記減圧手段を停止し、
前記減圧手段が停止中で前記ヒートポンプが動作中に、前記温度センサの検知する前記被乾燥物の温度が所定温度を超えると前記ヒートポンプを停止することを特徴とする乾燥システム。 - ヒートポンプはコンプレッサーと凝縮器と膨張機構と蒸発器とを機能的に環状に配管して内部に二酸化炭素冷媒を封入した冷却サイクルである請求項１記載の乾燥システム。
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