JP5302284B2 - 乾燥装置 - Google Patents
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Description
本発明は、乾燥装置に関するものである。更に詳しくは、主に乾燥食品の製造に使用され、乾燥室内部の水分を取り込んだ雰囲気と共に乾燥室外部へ排出される廃熱を一部回収して、乾燥用空気を予熱するための熱源として利用し、乾燥用空気を所要の温度まで加熱するための燃料の消費量を削減することができる乾燥装置に関する。
例えば干しシイタケや切り干し大根などの乾燥食品を製造するために、乾燥室の内部に乾燥床部を有する乾燥装置が使用されている。このような乾燥装置の一般的な構造は、乾燥室外の新鮮な空気を取り込み、この空気を石油バーナーなどの燃焼装置で加熱し、加熱した空気を乾燥床部に収容している食品へ送給し、食品に含まれる水分を空気に取り込んで食品を乾燥させ、乾燥室内部の水分を含む雰囲気を乾燥室外部へ排出するというものである。
前記乾燥装置は、水分を含む雰囲気を乾燥室外部へ排出する際に、雰囲気の温度を高めている熱も同時に排出しており、熱を有効に利用する観点からはきわめて効率が悪い。このため、食品を乾燥させる所要温度の乾燥用空気をつくるための燃料費もそれ相応のものが必要になる。これを解消し、燃料費を削減するための一つの方法として、乾燥室の少なくとも天井部を透光性のある材料で形成して乾燥室内部に太陽光が入るようにし、太陽熱を乾燥のための空気を加熱する熱源として利用することが考えられる。このように、乾燥装置において、物品を乾燥させるための熱源として太陽熱を利用するものとしては、例えば特許文献１に開示された「太陽熱パッシブ利用木材乾燥装置」がある。
特許文献１に記載の木材乾燥装置は、農業用ビニールハウス枠を改良した乾燥室<1>を有し、乾燥室<1>は、北側を頂点として南側に緩やかに傾斜した屋根構造を持ち、北側壁を除き、屋根と三側壁の東側壁、西側壁、南側壁は二重の透明フイルム<2>で被われている。屋根と南側壁は仕切フイルム<19>で東西に二分され、さらにそれらが透明フイルム<2>で南北方向に並列に六つの空気通路<7>に仕切られており、二重の透明フイルム<2,2>間に断熱材<8>を介して空気層<9>を形成して、その内側に集熱空間<10>を空けてもう一枚の透明フイルム<11>で被い、透明フイルム<11>の上に炭素繊維シート<12>を浮かせて載せ、半透過性にしてあり、太陽熱のパッシブ利用による木材の低温乾燥を行うものであり、曇天日や夜間など太陽不照時用として、薪などの木質バイオマスを燃料とする燃焼熱を用いて床暖房により太陽熱を補完する輻射乾燥を行う温水床暖房パネル<25>及び燃焼熱を用いて温風乾燥を行うファンコンベクター<F3,F4>を備えている。
しかしながら、前記従来の木材乾燥装置には、次のような課題があった。
すなわち、この木材乾燥装置は、構造的には前記食品の乾燥用として転用することは可能である。木材乾燥装置においては、木材を乾燥させるために太陽熱やファンコンベクターからの燃焼熱が利用されて空気が加熱されるが、この加熱された空気が木材の水分を取り込んだ後、乾燥のための十分な熱量を保持したまま乾燥室外部へ排出されてしまう。このため、熱を有効に利用する観点からは効率がよいとはいえず、その点においては前記した一般の食品用乾燥装置と変わりがない。
すなわち、この木材乾燥装置は、構造的には前記食品の乾燥用として転用することは可能である。木材乾燥装置においては、木材を乾燥させるために太陽熱やファンコンベクターからの燃焼熱が利用されて空気が加熱されるが、この加熱された空気が木材の水分を取り込んだ後、乾燥のための十分な熱量を保持したまま乾燥室外部へ排出されてしまう。このため、熱を有効に利用する観点からは効率がよいとはいえず、その点においては前記した一般の食品用乾燥装置と変わりがない。
（本発明の目的）
本発明は、乾燥室内部の水分を取り込んだ雰囲気と共に乾燥室外部へ排出される廃熱を一部回収して、乾燥用空気を予熱するための熱源として利用し、乾燥用空気を所要の温度まで加熱するための燃料の消費量を削減することができる、乾燥食品などを乾燥させる乾燥装置を提供することを目的とする。
本発明は、乾燥室内部の水分を取り込んだ雰囲気と共に乾燥室外部へ排出される廃熱を一部回収して、乾燥用空気を予熱するための熱源として利用し、乾燥用空気を所要の温度まで加熱するための燃料の消費量を削減することができる、乾燥食品などを乾燥させる乾燥装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために本発明が講じた手段は次のとおりである。
（１）本発明は、
乾燥室と、
前記乾燥室内部の雰囲気を乾燥室外部へ排出する排気手段と、
前記乾燥室外部の空気を乾燥室内部に導入する外気導入手段と、
該外気導入手段で導入した空気と前記乾燥室内部の雰囲気中の廃熱との熱交換を行うことにより前記空気を予熱する空気予熱手段と、
該空気予熱手段で予熱された空気を被乾燥物を乾燥させるための所要の温度に加熱する空気加熱手段と、
を備え、
前記空気予熱手段が外管と内管又は外管と芯部材で構成された廃熱回収管であり、該廃熱回収管は、内管又は芯部材と、前記乾燥室内部の雰囲気中の廃熱で加温された前記外管との間の通気路に前記外気導入手段で導入した空気を通し、該空気を前記外管に接触させて熱交換を行うものであり、
前記廃熱回収管の下側には、前記外管の表面に結露して外管に沿って伝い落ちる結露水を集める樋部材を有する、乾燥装置である。
（１）本発明は、
乾燥室と、
前記乾燥室内部の雰囲気を乾燥室外部へ排出する排気手段と、
前記乾燥室外部の空気を乾燥室内部に導入する外気導入手段と、
該外気導入手段で導入した空気と前記乾燥室内部の雰囲気中の廃熱との熱交換を行うことにより前記空気を予熱する空気予熱手段と、
該空気予熱手段で予熱された空気を被乾燥物を乾燥させるための所要の温度に加熱する空気加熱手段と、
を備え、
前記空気予熱手段が外管と内管又は外管と芯部材で構成された廃熱回収管であり、該廃熱回収管は、内管又は芯部材と、前記乾燥室内部の雰囲気中の廃熱で加温された前記外管との間の通気路に前記外気導入手段で導入した空気を通し、該空気を前記外管に接触させて熱交換を行うものであり、
前記廃熱回収管の下側には、前記外管の表面に結露して外管に沿って伝い落ちる結露水を集める樋部材を有する、乾燥装置である。
（２）本発明は、
乾燥室内部の雰囲気を乾燥室外部へ排出する排気手段は、上部の排気ファン及び下部の排気ファンを備える、
前記（１）の乾燥装置である。
乾燥室内部の雰囲気を乾燥室外部へ排出する排気手段は、上部の排気ファン及び下部の排気ファンを備える、
前記（１）の乾燥装置である。
（３）本発明は、
乾燥室の少なくとも天部に太陽光を採り入れるための採光部が設けられている、
前記（１）又は（２）の乾燥装置である。
乾燥室の少なくとも天部に太陽光を採り入れるための採光部が設けられている、
前記（１）又は（２）の乾燥装置である。
（４）本発明は、
乾燥室内部に被乾燥物を収容する乾燥床部が設けられている、
前記（１）、（２）又は（３）の乾燥装置である。
乾燥室内部に被乾燥物を収容する乾燥床部が設けられている、
前記（１）、（２）又は（３）の乾燥装置である。
（削除）
(削除)
（作用）
本発明に係る乾燥装置の作用を説明する。なお、ここでは、説明で使用する各構成要件に、後述する実施の形態において各部に付与した符号を対応させて付与するが、この符号は、特許請求の範囲の各請求項に記載した符号と同様に、あくまで内容の理解を容易にするためであって、各構成要件の意味を上記各部に限定するものではない。
本発明に係る乾燥装置の作用を説明する。なお、ここでは、説明で使用する各構成要件に、後述する実施の形態において各部に付与した符号を対応させて付与するが、この符号は、特許請求の範囲の各請求項に記載した符号と同様に、あくまで内容の理解を容易にするためであって、各構成要件の意味を上記各部に限定するものではない。
乾燥装置は、外気導入手段(20,21,22,23,24)で導入した乾燥室(1)外部の空気を空気予熱手段(21)によって乾燥室(1)内部の雰囲気中の廃熱との熱交換を行うことによって予熱し、予熱された空気を空気加熱手段(3)によって被乾燥物を乾燥させるための所要の温度に加熱する。そして、加熱された空気が乾燥室(1)内部の乾燥床部(4)へ供給される。この空気には、乾燥床部(4)に収容されている切り干し大根の材料などの被乾燥物から水分が取り込まれ、乾燥室(1)内部に充満する雰囲気となる。
この雰囲気中には、被乾燥物から空気中に取り込まれた水分と空気加熱手段(3)で付与された熱量を保持しており、この水分と熱量（廃熱）は雰囲気と共に排気手段(12,13)によって乾燥室(1)外部へ排出される。また、乾燥室(1)内部の雰囲気は、排気手段(12,13)で排出方向へ送られる途中において廃熱回収管(21)などの空気予熱手段に接触し、前記したように外気導入手段(20,21,22,23,24)で導入した空気と熱交換を行うことにより空気を予熱することができる。このように、乾燥室(1)内部の水分を多く含む雰囲気が外気と順次入れ替わることにより、被乾燥物は徐々に乾燥し、切り干し大根などの乾燥食品をつくることができる。
乾燥室(1)内部の、本来であれば水分を取り込んだ雰囲気と共に乾燥室(1)外部へ排出される廃熱を、廃熱回収管(21)などの空気予熱手段によって一部回収し、乾燥用空気を予熱するための熱源として利用することができる。これにより、乾燥用空気を所要の温度まで加熱するための空気加熱手段(3)の燃料の消費量を削減することができる。
空気予熱手段が外管と内管又は外管と芯部材で構成された廃熱回収管(21)であり、該廃熱回収管(21)は、内管(211)又は芯部材と、乾燥室(1)内部の雰囲気中の廃熱で加温された外管(210)との間の通気路(212)に外気導入手段(20,21,22,23,24)で導入した空気を通し、該空気を外管(210)に接触させて熱交換を行うものは、通気路(212)を通る空気は、廃熱回収管(21)が単管である場合と比較して、平均的に、廃熱と太陽熱で加温され温度が高くなる外管(210)により近い所を通ることになるので、通気路(212)を通る空気を高効率で加温して予熱することができる。
乾燥室(1)の少なくとも天部に太陽光を採り入れるための採光部(11)が設けられているものは、空気予熱手段(21)の熱源として、乾燥室(1)内部の雰囲気中の廃熱に加えて太陽熱を利用することができるようになるので、特に晴天時においては、空気を予熱する能力をさらに高めることができる。
本発明は、乾燥食品などを乾燥させる乾燥装置において、乾燥室内部の水分を取り込んだ雰囲気と共に乾燥室外部へ排出される廃熱を、廃熱回収管などの空気予熱手段によって一部回収して、乾燥用空気を予熱するための熱源として利用することにより、乾燥用空気を所要の温度まで加熱するための空気加熱手段の燃料の消費量をより削減することができる。
このように、本発明は、乾燥装置の廃熱に含まれる熱エネルギーと太陽熱エネルギーを有効に利用することで燃料の消費量をより削減し、化石燃料など由来の温室効果ガス（ＣＯ2）の排出を抑制し、地球温暖化の抑制に寄与することができる。
このように、本発明は、乾燥装置の廃熱に含まれる熱エネルギーと太陽熱エネルギーを有効に利用することで燃料の消費量をより削減し、化石燃料など由来の温室効果ガス（ＣＯ2）の排出を抑制し、地球温暖化の抑制に寄与することができる。
本発明を図面に示した実施の形態に基づき詳細に説明する。
図１乃至図３を参照する。
図１乃至図３を参照する。
乾燥装置Ａは、主に食品の乾燥を行って、例えば切り干し大根や干しシイタケなどの乾燥食品を製造するための装置として使用されるものであるが、これに限定されるものではなく、木材など他の物品の乾燥を行うための装置として使用することもできる。
乾燥装置Ａは、被乾燥物を収容する乾燥床部４を有する乾燥室１と、乾燥室１外部の空気を乾燥室１内部に導入し、導入した空気と乾燥室１内部の雰囲気中の廃熱との熱交換を行うことにより空気の予熱を行う外気導入装置２及び予熱された空気を被乾燥物を乾燥させるための所要の温度に加熱し前記乾燥床部４へ送る空気加熱装置３を備えている。
乾燥室１は、幅方向両側の側壁１０、１０及び奥行き方向両側の側壁部１０ａ、１０ａを有している。各側壁部１０、１０ａは所要高さに形成されている。なお、各側壁部１０、１０ａや床１００に断熱材を張設するなどして断熱層を設けることもできる。各側壁部１０、１０ａの上部には、上部を塞ぐ採光部１１が形成されている。採光部１１は、図１に示すように乾燥室１の幅方向中央部が最も高く、幅方向両側の側壁１０、１０へ向けて下り傾斜する勾配を設けた、いわゆる切妻型に形成されている。採光部の形状は、この切妻型に限定するものではなく、北から南に下がり傾斜させることで採光効果が高いとされる片勾配型など、他の屋根構造を採用することもできる。
また、採光部１１は、透光性を有するガラス板で形成されており、乾燥室１内部に太陽光を採り入れることができる。なお、採光部１１の材料は、ガラスに限定するものではなく、例えば透光性を有する合成樹脂製の板やフィルム又はシートなどを採用することができる。乾燥室１の大きさや構造は特に限定するものではなく、乾燥装置Ａの規模又は乾燥能力などに合わせて適宜設定されるものである。
また、乾燥室１内部の採光部１１近傍には、伸展することで採光部１１を下方から覆う合成樹脂製のシートで形成された可動幕１９が設けられている。可動幕１９は、手動又は自動で開閉自在であり、通常は採光部１１の幅方向両端部の下側に移動させて畳まれており（図１で実線で図示）、必要に応じて伸展される（図１で想像線で図示）。また、可動幕１９の伸展時においては、採光部１１と可動幕１９の間に空気の層（符号省略）が形成されるようにしてある。
なお、本実施の形態では、可動幕１９の開閉方向は採光部１１の幅方向であるが、長さ方向にした構造とすることもできる。また、可動幕１９の材料としては、本実施の形態では合成樹脂製のシートを使用しているが、断熱性が必要十分であれば、例えば濃色で目の細かなネットなど、他の材料を使用することもできる。
採光部１１の内面側の枠部材（図示省略）には、後述する空気導入ダクト２０を挟んで両側に、所要数の循環ファン１４が取り付けられている。各循環ファン１４は、図１に示すように後述する空気導入ダクト２０寄りに配され、その吹き出し方向は、下方の廃熱回収管２１の軸線方向と上下方向にやや角度をもって、かつ後述する各空気分配ダクト２２へ向け下り傾斜するように設定されている。
乾燥室１の奥行き方向両端部の側壁部１０ａ、１０ａの上端部分には、それぞれ排気口１２が形成されており、各排気口１２には排気ファン１３が設けられている。各排気口１２の外側には、各排気口１２を開閉することができるシャッター１８が取り付けられている。また、乾燥室１の奥行き方向両端部の側壁部１０ａ、１０ａの下端部分には、それぞれ二箇所に並設して排気口１５が形成されており、各排気口１５には排気ファン１６が設けられている。
乾燥装置Ａの運転時において、乾燥室１内部の高湿で廃熱を含む雰囲気は、後述するように、被乾燥物の乾燥の具合をみながら、或いはタイマー制御などにより、必要に応じて排気ファン１３、１６の運転、停止及びシャッター１７、１８の開閉を行うことで、排気口１２、１５から乾燥室１外部へ所要の風量で排出される。
乾燥室１内部には、外気導入装置２が配置されている。外気導入装置２は、乾燥室１の側壁部１０ａ、１０ａの上部の前記各排気口１２の下側から空気を導入する空気導入ダクト２０を備えている。空気導入ダクト２０は、側壁部１０ａ、１０ａ間に架設され、両端部が側壁部１０ａ、１０ａを貫通して乾燥室１外部へ開口しており、開口部には吸気口が下にあるフード２５が取り付けられている。
なお、本実施の形態では、空気導入ダクト２０からの外気の導入は、後述する吸気ファン２４の吸引力によるが、流通経路である各管内の空気流通時の抵抗に対処するために、空気導入ダクト２０の両端開口部に吸気ファンを設けて外気の導入を助けるようにしてもよい。
なお、本実施の形態では、空気導入ダクト２０からの外気の導入は、後述する吸気ファン２４の吸引力によるが、流通経路である各管内の空気流通時の抵抗に対処するために、空気導入ダクト２０の両端開口部に吸気ファンを設けて外気の導入を助けるようにしてもよい。
また、乾燥室１内部の上部の各側壁部１０、１０寄りには、空気分配ダクト２２が側壁部１０ａ、１０ａ間に架設されている。空気分配ダクト２２は、その両端部が各側壁部１０、１０への取付部において閉塞されている。前記空気導入ダクト２０と各空気分配ダクト２２は、空気予熱手段である多数の廃熱回収管２１によって接続されている。各廃熱回収管２１は、各空気分配ダクト２２へ前記採光部１１と所要の間隔をおいて平行に、下り傾斜して設けられている。各廃熱回収管２１は、所要数の吊設用バンド２１９（図３に図示）によって、上方の採光部１１の枠部材（図示省略）に吊設されている。
各廃熱回収管２１は、外管２１０と内管２１１で構成された二重管構造である。外管２１０は、変形性のある蛇腹状の薄肉のアルミ管で形成され、内管２１１は亜鉛メッキ薄肉螺旋鋼管で形成されている。また、外管２１０の外面には、太陽熱を採り込む際に熱を吸収しやすくすると共に、外管２１０の耐久性を向上させるために、アルミニウムの陽極酸化皮膜（アルマイト又はブラックアルマイト）を施してもよい。
前記空気導入ダクト２０と各空気分配ダクト２２は、各外管２１０によって接続され、相互に連通している。内管２１１は、外管２１０の中心部に中心軸が互いにほぼ同じになるように配されている。内管２１１の中心位置の位置決めは、内管２１１の外面に固定された所要数のスペーサ２１３によって行われる。内管２１１の長さは外管２１０とほぼ同じであり、内管２１１の両端部は閉塞されている。内管２１１は、変形性のある外管２１１を直線状に支える機能を有している。
外管２１０と、それより径小な内管２１１の間には、通気路２１２が各廃熱回収管２１の全長にわたり設けられている。外管２１０は、前記したように蛇腹管であり、長さ方向の断面形状は波状である。これにより、外管２１０の外面と内面の表面積を単に円筒形状のものと比べて大きくしており、外面が接触する雰囲気側と内面が接触する導入空気側との熱交換効率を高めることができるようにしている。また、内管２１１は、前記したように螺旋管であり、外表面の螺旋部で空気の流れを助けるようにしている。
各外管２１０を吊設している各吊設用バンド２１９の下側には、取付具（符号省略）により樋部材２１４が取り付けられている。樋部材２１４は、横断面形状がＶ字形であり、外管２１０の全長にわたり設けられている。各樋部材２１４の各空気分配ダクト２２側の下端部は、各空気分配ダクト２２の下部に沿って設けられた樋部材２２０につながっている。樋部材２２０の両端部は、側壁部１０ａ、１０ａを貫通しており、後述するように結露水を乾燥室１外部へ排出することができる。
外管２１０としては、強度及び熱伝導性に優れ、熱交換効率が十分であれば、セラミックやガラス、合成樹脂など金属以外の材料を採用することもできる。外管２１０は、凹凸のない円筒管とすることもできるし、熱交換効率をさらによくするために、細かな凹凸部を設けて内面又は外面の表面積をより大きくすることもできる。なお、内管２１１の代替として、例えば発泡樹脂で外管２１０の内径より径小で丸棒状に形成された芯部材などの中実体を使用することもできる。
前記各空気分配ダクト２２には、多数の吸気管２３が下方へ向けて接続されている。各吸気管２３により、各空気分配ダクト２２と後述する空気加熱装置３の上部吸気側に設けられている吸気ファン２４とが相互に連通している。この構造によれば、吸気ファン２４によって空気が引かれると、前記空気導入ダクト２０から乾燥室１外部の新鮮な空気が導入される。なお、符号２３０は密封カバーであり、吸気管２３と吸気ファン２４の間で空気が漏れないようにするものである。
側壁部１０、１０側の床１００上には、多数の空気加熱装置３が設置されている。空気加熱装置３は、本実施の形態では吸気管２３の二本当たり一台が設置されている。空気加熱装置３一台当たりの吸気管２３の本数、空気加熱装置３の台数については、乾燥装置Ａの大きさ、規模に合わせて適宜設定することができる。
空気加熱装置３は、石油バーナなどの燃焼装置（図示省略）が内蔵されており、燃焼装置の燃焼ガスの熱により、吸気ファン２４で空気加熱装置３上部から導入される予熱されている空気を被乾燥物を乾燥させるのに適した温度に加熱することができる。また、予熱された空気は、燃焼装置の燃焼用としても一部が使用される。なお、空気加熱装置３の燃焼装置などの加熱手段としては、バイオマス燃料を使用したもの、地熱を使用したもの、ヒートポンプ、太陽熱を使用したもの、電熱ヒーターなど、公知の各手段を採用することもできる。
加熱された空気は、温風供給管３０によって後述する乾燥床部４の温風路４２に供給される。符号３１は、空気加熱装置３の燃焼装置の燃焼ガスを煙突３２から排気する前に、燃焼装置に取り入れる燃焼用の外気に燃焼ガスの熱を熱交換によって一部取り込むための廃熱回収器である。
なお、前記吸気ファン２４、循環ファン１４、排気ファン１３、１６及びシャッター１７、１８は、乾燥室１内部の各所に温度センサ及び湿度センサ（何れも図示省略）を設けて、各センサからの情報を基に作動、停止、開閉などの制御を自動的に行い、被乾燥物５の乾燥効率を高める構造とすることもできる。
なお、前記吸気ファン２４、循環ファン１４、排気ファン１３、１６及びシャッター１７、１８は、乾燥室１内部の各所に温度センサ及び湿度センサ（何れも図示省略）を設けて、各センサからの情報を基に作動、停止、開閉などの制御を自動的に行い、被乾燥物５の乾燥効率を高める構造とすることもできる。
乾燥室１内部の床１００上には、所要数の乾燥床部４が設置されている。各乾燥床部４は、床枠４０を備えている。床枠４０には、多数の通気孔（符号省略）が形成された床板４１が設けられ、床板４１の下には空間部である温風路４２が形成されている。温風路４２には、前記したように空気加熱装置３の温風供給管３０が接続されている。なお、切り干し大根の材料などの被乾燥物５は、図１に示すように床板４１の上に適宜量が収容される。
（作用）
図１乃至図３を参照し、本実施の形態に係る乾燥装置Ａの作用を説明する。
まず、乾燥床部４に適宜量の切り干し大根の材料などの被乾燥物５を収容する。
次に、空気加熱装置３の燃焼装置に点火し、外気導入装置２の吸気ファン２４と排気ファン１３、１６及び循環ファン１４を作動させる。各シャッター１７、１８は開けられている。なお、排気ファン１３、１６については、被乾燥物５の乾燥が進み水分量が減ると、後述するように適宜間欠運転又は停止するよう制御が行われる。このような制御により、排気ファン１３、１６を稼働させるエネルギーを常時運転の場合と比較して削減することができる。
図１乃至図３を参照し、本実施の形態に係る乾燥装置Ａの作用を説明する。
まず、乾燥床部４に適宜量の切り干し大根の材料などの被乾燥物５を収容する。
次に、空気加熱装置３の燃焼装置に点火し、外気導入装置２の吸気ファン２４と排気ファン１３、１６及び循環ファン１４を作動させる。各シャッター１７、１８は開けられている。なお、排気ファン１３、１６については、被乾燥物５の乾燥が進み水分量が減ると、後述するように適宜間欠運転又は停止するよう制御が行われる。このような制御により、排気ファン１３、１６を稼働させるエネルギーを常時運転の場合と比較して削減することができる。
これにより、乾燥室１外部の空気（外気）が空気導入ダクト２０を通して導入される。導入された空気は、各廃熱回収管２１を通る際に、後述するように乾燥室１内部の雰囲気の廃熱及び採光部１１から採り入れられる太陽光の熱を取り込むことによって所要の温度まで加温され、空気加熱装置３に導入される空気の予熱が行われる。
予熱された空気は、空気分配ダクト２２から各吸気管２３を通り、各空気加熱装置３へ送られる。空気加熱装置３は、予熱された空気を燃焼装置によって被乾燥物５を乾燥させるための所要の温度（例えば６０℃）に加熱する。そして、加熱された空気は、温風供給管３０を通り乾燥床部４の温風路４２へ供給され、床板４１の各通気孔を通り抜けて被乾燥物５の間の小さい空間部を通り、乾燥床部４の上方へ抜けて上昇する。この空気には、乾燥床部４に収容されている被乾燥物５から水分が水蒸気として取り込まれ、乾燥室１内部に充満する雰囲気となる。
この雰囲気は、その中に被乾燥物５から取り込まれた水蒸気と共に空気加熱装置３で付与された熱量を保持しているが、被乾燥物５に含まれている水分が水蒸気に変わる際に気化熱として多量の熱量を消費しているため、被乾燥物５を通過した雰囲気の温度は低下しており、湿度は100％近くまで上がっていると思われる。したがって、乾燥装置Ａの運転の初期においては、雰囲気に含まれる水蒸気はほぼ飽和状態で推移すると思われるので、被乾燥物５に入る乾燥用空気の湿度に影響が出ないように、前記水蒸気と熱（廃熱）を含む雰囲気は、上部側の排気ファン１３によって排気口１２から順次乾燥室１外部へ排出される。
乾燥室１内部の雰囲気は、高い温度の雰囲気が上昇することと、太陽熱によって、乾燥室１上部の採光部１１近傍の温度が高くなる。この温度の高い雰囲気は、排気ファン１３によって排気口１２方向へ引かれる途中において、廃熱回収管２１の外管２１０に継続的に接触し、外管２１０を加温する。また、外管２１０は、乾燥室１の採光部１１から採り入れられる太陽光の熱（太陽熱）によっても加温されている。さらには、前記したように間欠運転が行われる際には、排気ファン１３が停止しているときも稼働しているときもあるが、循環ファン１４が稼働することによって、高い温度の雰囲気は廃熱回収管２１へ送られ、外管２１０を加温する。なお、循環ファン１４を間欠運転するよう制御することもできる。
なお、運転によって被乾燥物５の乾燥が進み、いわゆる半乾き状態になると、空気加熱装置３を間欠運転する制御が行われる。これにより空気加熱装置３の燃焼装置が停止している場合は、廃熱回収管２１で予熱された空気がそのまま乾燥床部４へ供給されるが、予熱された空気は温度が上がることによって湿度が低下し、飽和水蒸気量のキャパシティー（水分を取り込む能力）が上がっており、良好な乾燥能力を発揮することができる。
また、廃熱回収管２１によって、雰囲気と、雰囲気の温度より低い導入空気との熱交換を行うことにより、高温高湿の雰囲気は冷やされ、水蒸気が凝縮することによって外管２１０の表面に結露が起こる。また、水蒸気が凝縮し水に変化するときに大量の熱（凝縮熱）が放出され、その一部又は多くは廃熱回収管２１の通気路２１２を通る空気に取り込まれて空気を予熱する熱源となる。
また、例えば曇天時など、採光部１１から採り込まれる太陽光が十分でない場合においては、廃熱回収管２１による熱交換で温度が下がった雰囲気は太陽熱でほとんど加温されることなく下降することがある。この下降する雰囲気は、例えば外管２１０に沿うように伝い落ち、また結露したことで除湿され、湿度が低くなっており、下降途中の雰囲気との間で、ある程度の熱交換を行うと共に湿度を下げながら乾燥室１の底部に移動する。さらには、乾燥室１内部の雰囲気は、側壁１０、１０ａなどでも多少の熱交換が行われており、これによって温度が低下した雰囲気は乾燥室１の底部に移動することになる。
このようにして乾燥室１下部に生じた低い温度の雰囲気溜まりは、下部の排気ファン１６によって排気口１５から乾燥室１外部へ排出される。この場合は、上部の排気ファン１３で雰囲気を排出する場合と比較して、雰囲気の温度がより低い分だけ熱量の排出を低減して、雰囲気中の熱を乾燥のために無駄なく使用することができる。また、下降した雰囲気の一部は周囲の雰囲気（乾燥用空気）と混じり合って加温され、乾燥室１上部へ上昇し廃熱回収管２１での熱交換を行うよう循環する。
したがって、乾燥室１上部の排気ファン１３と下部の排気ファン１６の稼働を好適に制御することで、雰囲気に含まれる水蒸気と熱量の乾燥室１外部への排出量を被乾燥物５の乾燥に最も適した制御を行うことが可能になる。なお、排気ファン１３、１６が停止しているときに、シャッター１７、１８を閉じることで、排気口１２、１５からの自然吸排気を止めることにより、雰囲気の出入りをより細かに制御することができる。
なお、乾燥室１内部の上部の採光部１１近傍にたまった雰囲気は、前記したように廃熱回収管２１で結露を起こすことで除湿され、合わせて太陽光の輻射熱で加温される。それと共に、除湿された雰囲気の一部は、廃熱回収管２１の外管２１０の太陽光で加熱された部分に接触することで加温される。このようにしてつくられた湿度が低く温度が高い雰囲気は、強制ファン等を使って被乾燥物へ直接当てるようにして、被乾燥物の乾燥を促進するために利用することもできる。
前記のように外管２１０の表面に結露した結露水は、外管２１０の表面を伝って外管２１０下部に取り付けられている樋部材２１４に集められ、さらに空気分配ダクト２２の下部に沿って設けられている樋部材２２０を通り、乾燥室１外部へ排出される。このように、雰囲気中から結露によって水分が除かれることにより、雰囲気の湿度が低下する。
夜間など乾燥装置Ａの運転を停止しているとき、又は運転時において冬期などの寒冷時或いは雨天時など太陽熱による加温がほとんど望めない場合は、前記可動幕１９を閉じてガラス板である採光部１１を通して乾燥室１外部へ熱が逃げるのを低減し、熱の有効利用を図ることができる。さらに、乾燥装置Ａの運転を停止しているときにも、外管２１０表面で冷やされて結露した結露水は、前記と同様に樋部材２１４から樋部材２２０を通り、乾燥室１外部へ排出される。
また、特に空気導入ダクト２０の両入口に近い廃熱回収管２１においては、導入される空気が外気温に近いことにより、雰囲気との温度差が大きく、より効率的な熱交換が可能である。このように、乾燥室１内部の水分を多く含む雰囲気が外気と順次入れ替わることにより、被乾燥物５は徐々に乾燥し、切り干し大根などの乾燥食品をつくることができる。
なお、廃熱回収管２１の構造は、外管２１０と内管２１１で構成されているため、通気路２１２を通る空気は、廃熱回収管２１が単管である場合と比較して、平均的に、廃熱と太陽熱で加温され温度が高くなる外管２１０により近い所を通る。したがって、通気路２１２を通る空気を高効率で加温して予熱することができる。
このように、乾燥装置Ａは、乾燥室１内部の本来であれば水分を取り込んだ雰囲気と共に乾燥室１外部へ排出される廃熱を、廃熱回収管２１によって一部回収し、乾燥用空気を予熱するための熱源として利用することができる。これにより、乾燥用空気を所要の温度まで加熱するための空気加熱装置３の燃料の消費量を削減することができる。
ここで、前記廃熱回収管２１とほぼ同等の構造を有する測定モデル６を使用して、測定モデル６の熱交換性能を測定した結果を説明する。
なお、このように測定することにより、前記乾燥装置Ａに組み込まれた廃熱回収管２１の熱交換性能を擬似的に測定することができる。
なお、このように測定することにより、前記乾燥装置Ａに組み込まれた廃熱回収管２１の熱交換性能を擬似的に測定することができる。
測定モデル６の構造は図４に示す通りである。
測定モデル６は、全長が3.8ｍのモデル本体６０を有している。モデル本体６０は、外管６１の下側に樋部材が設けられていない点を除き、前記廃熱回収管２１と同等の構造を有している。外管６１の外径は200ｍｍであり、内管（図４では見えない）の外径は120ｍｍである。また、廃熱回収管２１と同様に、外管６１は蛇腹状の薄肉のアルミ管で形成され、内管は亜鉛メッキ薄肉螺旋鋼管で形成されている。
測定モデル６は、全長が3.8ｍのモデル本体６０を有している。モデル本体６０は、外管６１の下側に樋部材が設けられていない点を除き、前記廃熱回収管２１と同等の構造を有している。外管６１の外径は200ｍｍであり、内管（図４では見えない）の外径は120ｍｍである。また、廃熱回収管２１と同様に、外管６１は蛇腹状の薄肉のアルミ管で形成され、内管は亜鉛メッキ薄肉螺旋鋼管で形成されている。
モデル本体６０は、その両端側が支持部材６２で水平に支持されている。モデル本体６０の前端部（図４において左端部）と後端部には、それぞれ下方へ垂れた曲管６３、６５が接続されている。モデル本体６０の前端部の曲管６３の前端部には、吸気ファン６４が取り付けられている。
水平に支持されたモデル本体６０は、想像線で表した合成樹脂製のカバーフィルム６６によって、載置面との間に空間部が形成されるようにして覆われている。この空間部内部には、ヒーター（電気コンロ）６７が収容されている。このヒーター６７によって、空間部内部に所要の温度の雰囲気がつくられる。
測定モデル６又はその近傍には、測定モデル６の曲管６３の吸気口を通る空気の温度、湿度を測定するセンサＳ２（ch1が温度、ch2が湿度）、モデル本体６０後端部の通気路（図４では見えない）を通る空気の温度、湿度を測定するセンサＳ１（ch5が温度、ch6が湿度）、モデル本体６０中間部の近傍の外気（雰囲気）の温度、湿度を測定するセンサＳ３（ch3が温度、ch4が湿度）及び測定モデル６の曲管６５の排気口を通る空気の温度、湿度を測定するセンサＳ４（ch7が温度、ch8が湿度）が設置されている。
そして、前記測定モデル６を晴天の屋外に設置し、ヒーター６７によってカバーフィルム６６内部側の空間部の温度を所要の温度に上昇させ、モデル本体６０を実験用の所要の温度、湿度を有する雰囲気内に設置し、吸気ファン６４を作動させて測定モデル６の熱交換能力の実験を行った。
図５は測定モデル６の通気路を通る管内風量が250ｍ3/ｈのときの吸気口、通気路内部、雰囲気及び排気口の温度の推移を示すグラフ、
図６は同じく管内風量が250ｍ3/ｈのときの吸気口、通気路内部、雰囲気及び排気口の湿度の推移を示すグラフである。
また、図７は測定モデル６の通気路の管内風量が780ｍ3/ｈのときの吸気口、通気路内部、雰囲気及び排気口の温度の推移を示すグラフ、
図８は同じく管内風量が780ｍ3/ｈのときの吸気口、通気路内部、雰囲気及び排気口の湿度の推移を示すグラフである。
図６は同じく管内風量が250ｍ3/ｈのときの吸気口、通気路内部、雰囲気及び排気口の湿度の推移を示すグラフである。
また、図７は測定モデル６の通気路の管内風量が780ｍ3/ｈのときの吸気口、通気路内部、雰囲気及び排気口の温度の推移を示すグラフ、
図８は同じく管内風量が780ｍ3/ｈのときの吸気口、通気路内部、雰囲気及び排気口の湿度の推移を示すグラフである。
前記各グラフを参照して測定モデル６の熱交換性能を測定した結果を説明する。
まず、図５に示した管内風量が250ｍ3/ｈのときの吸気口、通気路内部、雰囲気及び排気口の温度の平均値は、吸気口（ch1）が25.5℃、通気路内部（ch5）が32.0℃、雰囲気（ch3）が53.9℃、排気口（ch7）が38.1℃であり、吸気口から導入された空気の温度が排気口では、12.6℃上昇しており、測定モデル６の内外で十分な熱交換が行われていることが分かった。
まず、図５に示した管内風量が250ｍ3/ｈのときの吸気口、通気路内部、雰囲気及び排気口の温度の平均値は、吸気口（ch1）が25.5℃、通気路内部（ch5）が32.0℃、雰囲気（ch3）が53.9℃、排気口（ch7）が38.1℃であり、吸気口から導入された空気の温度が排気口では、12.6℃上昇しており、測定モデル６の内外で十分な熱交換が行われていることが分かった。
次に、図６に示した管内風量が250ｍ3/ｈのときの吸気口、通気路内部、雰囲気及び排気口の湿度の平均値は、吸気口（ch2）が53.4％、通気路内部（ch6）が31.0％、雰囲気（ch4）が72.3％、排気口（ch8）が25.8％であり、吸気口から導入された空気の温度が排気口に到達するまで上昇するにつれて湿度が27.6％低くなり、予熱されることで飽和水蒸気量のキャパシティーが上がっていることが分かった。
また、図７に示した管内風量が780ｍ3/ｈのときの吸気口、通気路内部、雰囲気及び排気口の温度の平均値は、吸気口（ch1）が26.5℃、通気路内部（ch5）が31.8℃、雰囲気（ch3）が55.1℃、排気口（ch7）が33.4℃であり、吸気口から導入された空気の温度が排気口では、6.9℃上昇しており、前記風量が比較的小さい場合と比較して多少は劣るが、測定モデル６の内外で十分な熱交換が行われていることが分かった。
さらに、図８に示した管内風量が780ｍ3/ｈのときの吸気口、通気路内部、雰囲気及び排気口の湿度の平均値は、吸気口（ch2）が53.4％、通気路内部（ch6）が33.7％、雰囲気（ch4）が45.1％、排気口（ch8）が33.7％であり、吸気口から導入された空気の温度が排気口に到達するまで上昇するにつれて湿度が19.7％低くなり、前記風量が比較的小さい場合と比較して多少は劣るが、予熱されることで飽和水蒸気量のキャパシティーが上がっていることが分かった。
なお、本明細書で使用している用語と表現は、あくまでも説明上のものであって、なんら限定的なものではなく、本明細書に記述された特徴およびその一部と等価の用語や表現を除外する意図はない。また、本発明の技術思想の範囲内で、種々の変形が可能であるということは言うまでもない。
Ａ 乾燥装置
１ 乾燥室
１０、１０ａ 側壁
１１ 採光部
１２ 排気口
１３ 排気ファン
１４ 循環ファン
１５ 排気口
１６ 排気ファン
１７ シャッター
１８ シャッター
１９ 可動幕
１００ 床
２ 外気導入装置
２０ 空気導入ダクト
２１ 廃熱回収管
２１０ 外管
２１１ 内管
２１２ 通気路
２１３ スペーサ
２１４ 樋部材
２２ 空気分配ダクト
２２０ 樋部材
２３ 吸気管
２３０ 密封カバー
２４ 吸気ファン
２５ フード
３ 空気加熱装置
３０ 温風供給管
３１ 廃熱回収器
３２ 煙突
４ 乾燥床部
４０ 床枠
４１ 床板
４２ 温風路
５ 被乾燥物
６ 測定モデル
６１ 外管
６０ モデル本体
６２ 支持部材
６３ 曲管
６４ 吸気ファン
６５ 曲管
６６ カバーフィルム
６７ ヒーター
Ｓ１ センサ
Ｓ２ センサ
Ｓ３ センサ
Ｓ４ センサ
１ 乾燥室
１０、１０ａ 側壁
１１ 採光部
１２ 排気口
１３ 排気ファン
１４ 循環ファン
１５ 排気口
１６ 排気ファン
１７ シャッター
１８ シャッター
１９ 可動幕
１００ 床
２ 外気導入装置
２０ 空気導入ダクト
２１ 廃熱回収管
２１０ 外管
２１１ 内管
２１２ 通気路
２１３ スペーサ
２１４ 樋部材
２２ 空気分配ダクト
２２０ 樋部材
２３ 吸気管
２３０ 密封カバー
２４ 吸気ファン
２５ フード
３ 空気加熱装置
３０ 温風供給管
３１ 廃熱回収器
３２ 煙突
４ 乾燥床部
４０ 床枠
４１ 床板
４２ 温風路
５ 被乾燥物
６ 測定モデル
６１ 外管
６０ モデル本体
６２ 支持部材
６３ 曲管
６４ 吸気ファン
６５ 曲管
６６ カバーフィルム
６７ ヒーター
Ｓ１ センサ
Ｓ２ センサ
Ｓ３ センサ
Ｓ４ センサ
Claims (4)
- 乾燥室と、
前記乾燥室内部の雰囲気を乾燥室外部へ排出する排気手段と、
前記乾燥室外部の空気を乾燥室内部に導入する外気導入手段と、
該外気導入手段で導入した空気と前記乾燥室内部の雰囲気中の廃熱との熱交換を行うことにより前記空気を予熱する空気予熱手段と、
該空気予熱手段で予熱された空気を被乾燥物を乾燥させるための所要の温度に加熱する空気加熱手段と、
を備え、
前記空気予熱手段が外管と内管又は外管と芯部材で構成された廃熱回収管であり、該廃熱回収管は、内管又は芯部材と、前記乾燥室内部の雰囲気中の廃熱で加温された前記外管との間の通気路に前記外気導入手段で導入した空気を通し、該空気を前記外管に接触させて熱交換を行うものであり、
前記廃熱回収管の下側には、前記外管の表面に結露して外管に沿って伝い落ちる結露水を集める樋部材を有する、
乾燥装置。 - 乾燥室内部の雰囲気を乾燥室外部へ排出する排気手段は、上部の排気ファン及び下部の排気ファンを備える、
請求項１記載の乾燥装置。 - 乾燥室の少なくとも天部に太陽光を採り入れるための採光部が設けられている、
請求項１又は２記載の乾燥装置。 - 乾燥室内部に被乾燥物を収容する乾燥床部が設けられている、
請求項１、２又は３記載の乾燥装置。
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