JP5514480B2 - Drying system comprising a heat pump unit and a temperature raising device - Google Patents

Drying system comprising a heat pump unit and a temperature raising device Download PDF

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  • Drying Of Solid Materials (AREA)

Description

本発明は流動層乾燥機や回転ドラム式乾燥機等の連続式熱風乾燥装置に関するものであり、特に高温の乾燥気体が必要とされる乾燥機を乾燥システム全体としてエネルギー効率良く運転することのできるヒートポンプユニットと昇温装置とを具えた乾燥システムに係るものである。   The present invention relates to a continuous hot air drying apparatus such as a fluidized bed dryer or a rotating drum dryer, and in particular, a dryer that requires a high-temperature drying gas can be operated efficiently as an entire drying system. The present invention relates to a drying system including a heat pump unit and a temperature raising device.

近時、環境保全の取り組みが盛んになってきており、更にいわゆる省エネの観点から、乾燥装置において熱源としてヒートポンプユニットを適用することが試みられている。
具体的には、いわゆるバンド乾燥機に対して、フロン系の冷媒を使用したヒートポンプユニットが適用された装置が開発されている(例えば特許文献1参照)。
In recent years, environmental conservation efforts have become active, and from the viewpoint of so-called energy saving, it has been attempted to apply a heat pump unit as a heat source in a drying apparatus.
Specifically, an apparatus in which a heat pump unit using a chlorofluorocarbon refrigerant is applied to a so-called band dryer has been developed (see, for example, Patent Document 1).

ところで前記バンド乾燥機は、被処理物が乾燥室内に配されたネットコンベヤ等の軌道上を移動する際に、乾燥気体と接触して乾燥が行われるものであり、ネットコンベヤを多段に具えることにより、長時間での処理が可能とされたものである。
一方、比較的短時間で処理が行われる流動層乾燥機や回転ドラム式乾燥機等の連続式熱風乾燥装置においては、その熱源にヒートポンプユニットを適用することは現実的ではなかった。
By the way, the band dryer is provided with a plurality of stages of net conveyors in which drying is performed in contact with a dry gas when an object to be processed moves on a track such as a net conveyor disposed in a drying chamber. Thus, processing for a long time can be performed.
On the other hand, in a continuous hot air drying apparatus such as a fluidized bed dryer or a rotary drum dryer that performs processing in a relatively short time, it is not realistic to apply a heat pump unit to the heat source.

具体的には流動層乾燥機等にあっては、被処理物の乾燥機内での滞留時間(処理時間)が短く、更に乾燥初期の段階で高温の乾燥気体が必要とされるため、フロン系の冷媒を使用したヒートポンプでは得られる熱風の温度が50℃程度であり、短時間で乾燥するのに必要な温度が得られないことから、乾燥機を大型化する等して対応する必要があり、効率的な運転をすることができず、かえってコスト上昇を招いてしまうこととなるのである。   Specifically, in fluidized bed dryers, etc., the residence time (processing time) of the object to be processed in the dryer is short, and a high temperature dry gas is required at the initial stage of drying. In the heat pump using the above refrigerant, the temperature of the hot air obtained is about 50 ° C., and the temperature necessary for drying in a short time cannot be obtained. Therefore, it is impossible to operate efficiently, which leads to an increase in cost.

特許第3957652号公報Japanese Patent No. 3957665

本発明はこのような背景を認識してなされたものであって、連続式熱風乾燥装置に対して高温の乾燥気体を供給するための機器としてヒートポンプユニットを適用することを可能にするとともに、乾燥システム全体としてのエネルギー効率が高く、更に高エネルギー効率で安定した運転を行うことのできる、新規なヒートポンプユニットと昇温装置とを具えた乾燥システムの開発を技術課題としたものである。   The present invention has been made in view of such a background, and makes it possible to apply a heat pump unit as a device for supplying a high-temperature dry gas to a continuous hot-air drying apparatus, and to perform drying. The technical issue is the development of a drying system that includes a new heat pump unit and a temperature raising device that has high energy efficiency as a whole system and that can perform stable operation with high energy efficiency.

すなわち請求項1記載のヒートポンプユニットと昇温装置とを具えた乾燥システムは、乾燥機と、この乾燥機に乾燥気体を供給するための給気機構とを具えた乾燥システムにおいて、前記乾燥機は連続式熱風乾燥機であり、また前記給気機構はヒートポンプユニットを具えて成るものであり、更に前記給気機構には、ヒートポンプユニットにより昇温された乾燥気体を、更に昇温するための昇温装置が具えられ、前記ヒートポンプユニットにおける蒸発器に供給される熱源としての作用水に、前記昇温装置において用いられた熱媒体に残存する熱を回収するための熱回収機構が具えられていることを特徴として成るものである。 That is, the drying system comprising the heat pump unit and the temperature raising device according to claim 1 is a drying system comprising a dryer and an air supply mechanism for supplying a drying gas to the dryer. A continuous hot air dryer, and the air supply mechanism includes a heat pump unit, and the air supply mechanism further includes a heating gas for raising the temperature of the dry gas heated by the heat pump unit. And a heat recovery mechanism for recovering the heat remaining in the heat medium used in the temperature raising device in the working water as a heat source supplied to the evaporator in the heat pump unit . It is characterized by this.

更にまた請求項記載のヒートポンプユニットと昇温装置とを具えた乾燥システムは、前記要件に加え、前記作用水を、周辺設備から排出された温排水により昇温するための構成が具えられたことを特徴として成るものである。 Furthermore, the drying system comprising the heat pump unit and the temperature raising device according to claim 2 is provided with a configuration for raising the temperature of the working water by the warm waste water discharged from the peripheral equipment in addition to the above requirements. It is characterized by this.

更にまた請求項記載のヒートポンプユニットと昇温装置とを具えた乾燥システムは、前記要件に加え、前記ヒートポンプユニットにおける蒸発器に供給される作用水が、ヒートポンプユニットの最適動作温度域に調整されていることを特徴として成るものである。 Furthermore, in the drying system comprising the heat pump unit and the temperature raising device according to claim 3 , in addition to the above requirements, the working water supplied to the evaporator in the heat pump unit is adjusted to the optimum operating temperature range of the heat pump unit. It is characterized by being.

更にまた請求項記載のヒートポンプユニットと昇温装置とを具えた乾燥システムは、前記要件に加え、前記ヒートポンプユニットを複数基具えたことを特徴として成るものである。 Furthermore, the drying system comprising the heat pump unit and the temperature raising device according to claim 4 is characterized by comprising a plurality of the heat pump units in addition to the above requirements.

更にまた請求項記載のヒートポンプユニットと昇温装置とを具えた乾燥システムは、前記要件に加え、前記ヒートポンプユニットは、二酸化炭素を冷媒とするものであることを特徴として成るものである。
そしてこれら各請求項記載の発明の構成を手段として前記課題の解決が図られる。
In addition to the above requirements, the drying system including the heat pump unit and the temperature raising device according to claim 5 is characterized in that the heat pump unit uses carbon dioxide as a refrigerant.
The above problems can be solved by using the configuration of the invention described in each of the claims as a means.

まず請求項1記載の発明によれば、ヒートポンプユニットにより昇温される乾燥気体の温度を90℃程度とすることができ、更にこの乾燥気体を昇温装置によって、連続式熱風乾燥機に求められる温度まで昇温することができる。このため、高温の乾燥気体が必要とされる乾燥機である流動層乾燥機等の連続式乾燥機を適用した乾燥システムを構成することが可能となり、エネルギー効率の高い運転を行うことができる。
またヒートポンプユニットにおいて熱を放出した後の作用水に対して、昇温装置において用いられた熱媒体に残存する余剰な熱を供給することにより、乾燥システム全体のエネルギー効率がよりいっそう向上し、低ランニングコストでの運転が可能となる。
すなわち前記作用水の温度を高めることにより、ヒートポンプユニットに供給する作用水の量を低減することができ、この結果、乾燥システム全体のエネルギー効率が向上し、低ランニングコストでの運転が可能となる。
First, according to the first aspect of the invention, the temperature of the dry gas heated by the heat pump unit can be set to about 90 ° C., and the dry gas is required for the continuous hot air dryer by the temperature rising device. The temperature can be raised to a temperature. For this reason, it becomes possible to constitute a drying system to which a continuous dryer such as a fluidized bed dryer that is a dryer that requires a high-temperature dry gas is applied, and an operation with high energy efficiency can be performed.
In addition, by supplying surplus heat remaining in the heat medium used in the temperature raising device to the working water after the heat is released in the heat pump unit, the energy efficiency of the entire drying system is further improved and reduced. Driving at running cost is possible.
That is, by increasing the temperature of the working water, the amount of working water supplied to the heat pump unit can be reduced. As a result, the energy efficiency of the entire drying system is improved, and operation at a low running cost is possible. .

更にまた請求項記載の発明によれば、乾燥システムの周辺設備から排出される温排水等の余剰熱を有効利用することにより、乾燥システム全体のエネルギー効率の向上により、更なる低ランニングコストでの運転が可能となる。 Furthermore, according to the invention described in claim 2 , by effectively using surplus heat such as warm waste water discharged from the peripheral equipment of the drying system, the energy efficiency of the entire drying system is improved, thereby further reducing the running cost. Can be operated.

更にまた請求項記載の発明によれば、ヒートポンプユニットを効率良く稼働させることができ、低ランニングコストでの運転が促進される。 Furthermore, according to the invention described in claim 3 , the heat pump unit can be operated efficiently, and the operation at a low running cost is promoted.

更にまた請求項記載の発明によれば、乾燥気体の供給形態のバリエーションが増すため、被処理物の種類、性状、処理量や乾燥機の構成に応じて、乾燥気体の温度や風量を最適化し、良好な乾燥を行うことができる。 Furthermore, according to the invention described in claim 4 , since the variation of the supply form of the dry gas is increased, the temperature and the air volume of the dry gas are optimized according to the type, properties, throughput and configuration of the dryer. And good drying can be performed.

更にまた請求項記載の発明によれば、二酸化炭素を冷媒とすることにより、ヒートポンプユニットで昇温される乾燥気体の温度を高くすることができる。またこの乾燥気体を更に昇温装置によって昇温することにより、連続式熱風乾燥装置に、高いエネルギー効率を実現した運転を行わせることができる。 Furthermore, according to the invention described in claim 5 , by using carbon dioxide as a refrigerant, the temperature of the dry gas heated by the heat pump unit can be increased. Further, by further raising the temperature of the dry gas with a temperature raising device, the continuous hot air drying device can be operated to realize high energy efficiency.

本発明の乾燥システムを、二基のヒートポンプユニットが具えられるようにして構成した実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the Example which comprised the drying system of this invention so that two heat pump units might be provided. 昇温装置を示す骨格図である。It is a skeleton figure showing a temperature raising device. 本発明の乾燥システムを、一基のヒートポンプユニットが具えられるようにして構成した実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the Example which comprised the drying system of this invention so that one heat pump unit might be provided.

本発明のヒートポンプユニットと昇温装置とを具えた乾燥システムの形態は以下の実施例に示すとおりであるが、この実施例に対して本発明の技術的思想の範囲内において適宜変更を加えることも可能である。   The form of the drying system provided with the heat pump unit and the temperature raising device of the present invention is as shown in the following examples, but appropriate modifications are made to this example within the scope of the technical idea of the present invention. Is also possible.

本発明のヒートポンプユニットと昇温装置とを具えた乾燥システムS(以下、乾燥システムSと称す)は、乾燥機1と、この乾燥機1に乾燥気体Dを供給するための給気機構とを具えて成るものである。具体的には一例として図1に示すように、乾燥機1と、給気機構を構成するヒートポンプユニット2及び昇温装置5とが主要要素として具えて構成され、前記ヒートポンプユニット2に対して熱源としての作用水Mを供給するための作用水タンク4が接続される。
また本発明の乾燥システムSは、乾燥機1として連続式熱風乾燥機が適用されるものであり、乾燥機1内での被処理物Hの滞留時間(処理時間)が短く、更に乾燥初期の段階で高温の乾燥気体Dが必要とされる連続式の乾燥機1による乾燥処理を、ヒートポンプユニット2を用いながらもエネルギー効率が高く、更に安定した状態で行うことができるようにしたものである。
以下、これら乾燥システムSの構成要素について詳しく説明し、続いて乾燥システムSの作動態様を説明する。
A drying system S (hereinafter referred to as a drying system S) including a heat pump unit and a temperature raising device according to the present invention includes a dryer 1 and an air supply mechanism for supplying a drying gas D to the dryer 1. It is made up of. Specifically, as shown in FIG. 1, as an example, a dryer 1, a heat pump unit 2 and a temperature raising device 5 constituting an air supply mechanism are provided as main elements, and a heat source is provided for the heat pump unit 2. A working water tank 4 for supplying working water M is connected.
In the drying system S of the present invention, a continuous hot air dryer is applied as the dryer 1, the residence time (processing time) of the workpiece H in the dryer 1 is short, and further, the initial drying stage is performed. The drying process by the continuous dryer 1 that requires the high-temperature drying gas D at the stage can be performed in a more stable state with high energy efficiency while using the heat pump unit 2. .
Hereinafter, the components of the drying system S will be described in detail, and then the operation mode of the drying system S will be described.

まず前記乾燥機1は連続式熱風乾燥機の一例である流動層乾燥機が適用される。この乾燥機1は、筐体10内を乾燥のための処理空間とするものであり、処理空間を上下に分割するように設けられた通気板11の下方から乾燥気体Dが供給され、通気板11上に位置する被処理物Hに流動層を形成させながら乾燥を行うものである。
このため筐体10の下部には給気口12が形成され、また前方(図1中、左側)上部には投入口13が形成され、更に後方(図1中、右側)上部には排気口14が形成され、更に後方且つ通気板11よりも上方の個所に接続されるダクト10aに対して排出口15が形成される。
また乾燥機1の周辺機器として、吹込ファン16、サイクロン17及び排気ファン18が具えられるものであり、これらの接続状態については後程、詳しく説明する。
First, the dryer 1 is a fluidized bed dryer which is an example of a continuous hot air dryer. The dryer 1 uses the inside of the housing 10 as a processing space for drying. The drying gas D is supplied from below the ventilation plate 11 provided so as to divide the processing space vertically, and the ventilation plate 11 is dried while forming a fluidized bed on the workpiece H located on the substrate 11.
For this reason, an air inlet 12 is formed at the lower part of the casing 10, an inlet 13 is formed at the upper front (left side in FIG. 1), and an exhaust outlet at the upper rear (right side in FIG. 1). 14 is formed, and a discharge port 15 is formed with respect to the duct 10a connected further to the rear and above the vent plate 11.
Moreover, the blower fan 16, the cyclone 17, and the exhaust fan 18 are provided as peripheral equipment of the dryer 1, and these connection states are demonstrated in detail later.

なおこの実施例では、前記通気板11の中程に堰板11aが設けられ、ある程度乾燥の進んだ被処理物Hがこの堰板11aを乗り越えて次の乾燥段階に移行するような構成が採られるものであり、このため通気板11の下方空間も堰板11aの下方で分割され、それぞれの空間に給気口12A、12Bが形成されるようにした。更に図示は省略するが、前記堰板11aを上方に持ち上げることができる構成とし、適宜の時間間隔で解放することにより、被処理物Hの移動を行うようにしてもよい。
またこの実施例では、乾燥機1として流動層乾燥機が採用されたが、流動層造粒乾燥機、バンド乾燥機あるいは気流乾燥機等、他の連続式熱風乾燥機を採用することもできる。
In this embodiment, a configuration is adopted in which a dam plate 11a is provided in the middle of the ventilation plate 11, and the workpiece H that has been dried to some extent passes over the dam plate 11a and moves to the next drying stage. For this reason, the lower space of the ventilation plate 11 is also divided below the barrier plate 11a, and the air supply ports 12A and 12B are formed in the respective spaces. Further, although not shown in the figure, the workpiece H may be moved by releasing the barrier plate 11a upward at an appropriate time interval.
Further, in this embodiment, a fluidized bed dryer is adopted as the dryer 1, but other continuous hot air dryers such as a fluidized bed granulator dryer, a band dryer or an air dryer can also be adopted.

次に前記ヒートポンプユニット2について説明すると、このものは、凝縮器21と、膨張弁22と、蒸発器23と、圧縮機24とを具えてヒートポンプサイクルを形成するものであり、一例として二酸化炭素を冷媒とするものが採用される。なお前記冷媒として二酸化炭素を採用することにより、ヒートポンプユニット2で昇温される乾燥気体Dの温度を高くすることができるものである。因みに現状では、二酸化炭素を冷媒としたヒートポンプユニット2が、乾燥気体Dの温度を高くすることができるものとして実用化されているが、今後、他の冷媒を用いた同等の性能を有するヒートポンプユニット2が実用化された場合には、これを採用することもできる。
またこの実施例では、詳しくは後述するが、図1に示すようにヒートポンプユニット2が複数具えられるものであり、ヒートポンプユニット2及びその周辺機器の符号にアルファベット大文字の副番を付して区別するものとする。
Next, the heat pump unit 2 will be described. The heat pump unit 2 includes a condenser 21, an expansion valve 22, an evaporator 23, and a compressor 24 to form a heat pump cycle. As an example, carbon dioxide is used. A refrigerant is used. In addition, the temperature of the dry gas D heated by the heat pump unit 2 can be increased by employing carbon dioxide as the refrigerant. Incidentally, at present, the heat pump unit 2 using carbon dioxide as a refrigerant has been put into practical use as being capable of increasing the temperature of the dry gas D, but in the future, a heat pump unit having equivalent performance using other refrigerants will be used. When 2 is put into practical use, this can also be adopted.
Further, in this embodiment, as will be described in detail later, as shown in FIG. 1, a plurality of heat pump units 2 are provided. Shall.

また前記昇温装置5は図1及び図2(a)に示すように、一例としてプレートフィン式の熱交換器51を主要部材として構成されるものであり、この熱交換器51の内部には、複数の放熱フィン53が側周に具えられたパイプ52が配されている。そしてパイプ52内を通過する流体(蒸気等)と、流入口54から熱交換器51内に入り、流出口55から外部に出る過程において放熱フィン53に接する流体(乾燥気体D1)との間で熱交換が行われることとなる。   Further, as shown in FIG. 1 and FIG. 2A, the temperature raising device 5 includes, as an example, a plate fin type heat exchanger 51 as a main member. A pipe 52 provided with a plurality of radiating fins 53 on the side periphery is disposed. And between the fluid (steam, etc.) passing through the pipe 52 and the fluid (dry gas D1) in contact with the radiating fins 53 in the process of entering the heat exchanger 51 from the inlet 54 and exiting from the outlet 55 to the outside. Heat exchange will be performed.

そして図1に示すように、前記乾燥機1、ヒートポンプユニット2(2A、2B)、作用水タンク4及び昇温装置5を組み合わせて乾燥システムSが構成される。
すなわちこの実施例では、乾燥機1に対して温度の異なる乾燥気体D1、D2が給気口12A、12Bに対してそれぞれ供給される構成が採られるものである。
そしてヒートポンプユニット2A、2Bにおける凝縮器21の入力側に吹込ファン16A、16Bが管路Pによって接続され、また凝縮器21の出力側と、乾燥機1の給気口12A、12Bとの間が管路Pによって接続される。
またヒートポンプユニット2A、2Bにおける蒸発器23の入力側及び出力側が、管路Pによって作用水タンク4に接続されるものであり、蒸発器23の入力側と作用水タンク4との間にポンプ41が具えられる。
なお作用水タンク4には、内部に収容される作用水Mの温度を測定するための温度センサT1が具えられる。
And as shown in FIG. 1, the drying system S is comprised combining the said dryer 1, the heat pump unit 2 (2A, 2B), the working water tank 4, and the temperature raising apparatus 5. As shown in FIG.
That is, in this embodiment, a configuration is adopted in which dry gases D1 and D2 having different temperatures with respect to the dryer 1 are supplied to the air supply ports 12A and 12B, respectively.
And the blower fans 16A and 16B are connected to the input side of the condenser 21 in the heat pump units 2A and 2B by the pipe P, and between the output side of the condenser 21 and the air inlets 12A and 12B of the dryer 1. Connected by a pipe P.
In addition, the input side and the output side of the evaporator 23 in the heat pump units 2 </ b> A and 2 </ b> B are connected to the working water tank 4 by the pipe P, and the pump 41 is interposed between the input side of the evaporator 23 and the working water tank 4. Is provided.
The working water tank 4 is provided with a temperature sensor T1 for measuring the temperature of the working water M accommodated therein.

また前記パイプ52には図示しない適宜の蒸気発生装置から蒸気が供給されるものであり、この蒸気量を調節するための調節弁56が具えられる。
また熱交換器51と、乾燥機1における給気口12Aとの間の管路Pには、乾燥気体D1の温度を計測するための温度センサT2が具えられ、この温度センサT2の検出値に基づいて、適宜の制御装置によって前記調節弁56の開度が調整される。
またヒートポンプユニット2Aと、熱交換器51との間の管路Pには、乾燥気体D1の温度を計測するための温度センサT4が具えられ、この温度センサT4の検出値に基づいて、適宜の制御装置により圧縮機24の動作状態が調整され、温度センサT4によって検出される乾燥気体D1の温度が所定の値(一例として90℃)となるように自動制御される。
The pipe 52 is supplied with steam from an appropriate steam generator (not shown), and is provided with a regulating valve 56 for regulating the amount of steam.
The pipe P between the heat exchanger 51 and the air inlet 12A in the dryer 1 is provided with a temperature sensor T2 for measuring the temperature of the dry gas D1, and the detected value of the temperature sensor T2 Based on this, the opening degree of the control valve 56 is adjusted by an appropriate control device.
Further, the pipe line P between the heat pump unit 2A and the heat exchanger 51 is provided with a temperature sensor T4 for measuring the temperature of the dry gas D1, and an appropriate value is determined based on the detected value of the temperature sensor T4. The operation state of the compressor 24 is adjusted by the control device, and is automatically controlled so that the temperature of the dry gas D1 detected by the temperature sensor T4 becomes a predetermined value (for example, 90 ° C.).

更にヒートポンプユニット2Bにおける凝縮器21と給気口12Bとの間の管路Pには、乾燥気体D2の温度を計測するための温度センサT3が具えられ、この温度センサT3の検出値に基づいて、適宜の制御装置により圧縮機24の動作状態が調整され、温度センサT3によって検出される乾燥気体D2の温度が所定の値(一例として60℃)となるように自動制御される。
更に乾燥機1における排気口14に接続される管路Pに対してサイクロン17及び排気ファン18が具えられる。
Further, the pipe P between the condenser 21 and the air inlet 12B in the heat pump unit 2B is provided with a temperature sensor T3 for measuring the temperature of the dry gas D2, and based on the detected value of the temperature sensor T3. The operating state of the compressor 24 is adjusted by an appropriate control device, and is automatically controlled so that the temperature of the dry gas D2 detected by the temperature sensor T3 becomes a predetermined value (for example, 60 ° C.).
Furthermore, the cyclone 17 and the exhaust fan 18 are provided with respect to the pipe line P connected to the exhaust port 14 in the dryer 1.

またこの実施例では、ヒートポンプユニット2A、2Bにおける蒸発器23において熱を放出した後の作用水Mに対して、昇温装置5において用いられた熱媒体(蒸気、ドレン)に残存する余剰な熱を回収するための熱回収機構6が具えられる。
この熱回収機構6は、一例として前記昇温機構5と同様の構成が採られるものであり、図2(b)に示すように、パイプ62の側周に複数の放熱フィン63が具えられ、パイプ62内を通過する流体(蒸気、ドレン)と、放熱フィン63に接する流体(作用水M)との間で熱交換を行うプレートフィン式の熱交換器61により構成されるものであり、ヒートポンプユニット2A、2Bと作用水タンク4との間の管路Pに対して設けられる。
Further, in this embodiment, surplus heat remaining in the heat medium (steam, drain) used in the temperature raising device 5 with respect to the working water M after releasing heat in the evaporator 23 in the heat pump units 2A, 2B. A heat recovery mechanism 6 for recovering the heat is provided.
As an example, the heat recovery mechanism 6 has the same configuration as the temperature raising mechanism 5, and as shown in FIG. 2B, a plurality of radiating fins 63 are provided on the side periphery of the pipe 62. The heat pump includes a plate fin type heat exchanger 61 that performs heat exchange between a fluid (steam, drain) passing through the pipe 62 and a fluid (working water M) in contact with the radiating fin 63. It is provided with respect to the pipe line P between the units 2A, 2B and the working water tank 4.

なおこの実施例では、作用水タンク4に対しては、乾燥システムSの周辺設備から排出される温排水等から余剰熱を回収することができるように構成されるものであり、温排水がポンプ42によって作用水タンク4内に配されたパイプ43内を通過するように構成されている。
ここで前記周辺設備とは、乾燥システムSの周辺設備のみならず、例えば同じ工場内に設置された他の生産設備を構成する機器、更には他の工場内に設置された機器等をも含んだものとする。
In this embodiment, the working water tank 4 is configured such that surplus heat can be recovered from the warm drainage discharged from the peripheral equipment of the drying system S, and the warm drainage is pumped. 42 is configured to pass through a pipe 43 disposed in the working water tank 4.
Here, the peripheral equipment includes not only the peripheral equipment of the drying system S, but also, for example, equipment constituting other production equipment installed in the same factory, and equipment installed in another factory. It shall be.

本発明の乾燥システムSは、一例として上述したように構成されるものであり、以下、その作動態様について説明する。
(1)乾燥気体の流れ
初めに被処理物Hの乾燥に寄与する乾燥気体Dの流れについて説明する。
まず乾燥気体D1は、外気が吹込ファン16Aにより取り込まれ、次いでヒートポンプユニット2Aにおける凝縮器21によって昇温され(一例として90℃)、更に昇温装置5によって蒸気加熱を受けて昇温され(一例として120℃)、その後、給気口12Aから乾燥機1内に送り込まれる。
このように本発明によれば、二酸化炭素等を冷媒とするヒートポンプユニット2Aにより昇温される乾燥気体D1の温度を90℃程度の高温状態とすることができ、更にこの乾燥気体D1を昇温装置5によって流動層乾燥機1に求められる温度(一例として120℃)にまで昇温することができるため、乾燥機1として流動層乾燥機等が適用された乾燥システムSを構成した場合であっても、効率的に運転することが可能となるものである。
因みにヒートポンプユニット2Aとして、フロン系の冷媒が適用されたものを用いた場合には、ヒートポンプユニット2Aにより昇温される乾燥気体D1の温度は50℃程度にまでしかならない。そのため昇温装置5によって120℃にまで昇温することが求められる乾燥運転においては、フロン系の冷媒によるヒートポンプの場合、乾燥気体D1の昇温エネルギーに占めるヒートポンプの寄与率が低くなり、効率的な運転を行うことできなくなってしまう。
The drying system S of the present invention is configured as described above as an example, and the operation mode thereof will be described below.
(1) Flow of dry gas First, the flow of the dry gas D that contributes to the drying of the workpiece H will be described.
First, the outside gas is taken in by the blower fan 16A, and then the dry gas D1 is heated by the condenser 21 in the heat pump unit 2A (90 ° C. as an example), and further heated by steam heating by the heating device 5 (one example). As 120 ° C.) and then fed into the dryer 1 through the air supply port 12A.
Thus, according to the present invention, the temperature of the dry gas D1 heated by the heat pump unit 2A using carbon dioxide or the like as a refrigerant can be set to a high temperature state of about 90 ° C., and further the temperature of the dry gas D1 is increased. This is a case where a drying system S to which a fluidized bed dryer or the like is applied as the dryer 1 because the temperature can be raised to the temperature required for the fluidized bed dryer 1 (120 ° C. as an example) by the apparatus 5. However, it is possible to operate efficiently.
Incidentally, when a heat pump unit 2A to which a chlorofluorocarbon refrigerant is applied is used, the temperature of the dry gas D1 raised by the heat pump unit 2A is only about 50 ° C. For this reason, in a drying operation in which it is required to raise the temperature to 120 ° C. by the temperature raising device 5, in the case of a heat pump using a chlorofluorocarbon refrigerant, the contribution rate of the heat pump to the temperature rising energy of the dry gas D1 is reduced, which is efficient. You will not be able to drive properly.

一方、乾燥気体D2は、外気が吹込ファン16Bにより取り込まれ、次いでヒートポンプユニット2Bにおける凝縮器21によって昇温され(一例として60℃)、その後、給気口12Bから乾燥機1内に送り込まれる。
そして被処理物Hに作用した乾燥気体D1、D2は、被処理物Hから水分等の揮発分を蒸発させて温度が低下した状態(一例として66℃)で排気口14から乾燥機1の外部に排気される。
On the other hand, as for the dry gas D2, outside air is taken in by the blower fan 16B, and then the temperature is raised by the condenser 21 in the heat pump unit 2B (60 ° C. as an example), and then sent into the dryer 1 from the air supply port 12B.
The dry gases D1 and D2 that have acted on the object to be processed H are vaporized from the object to be processed H by evaporating volatile components such as moisture, and the temperature is lowered (for example, 66 ° C.). Exhausted.

(2)ヒートポンプユニットの作用
ここでヒートポンプユニット2による乾燥気体Dの昇温プロセスについて説明する。
ヒートポンプユニット2においては、蒸発器23において外部の熱を冷媒(二酸化炭素等)に取り込み、更に圧縮機24により昇温した後、凝縮器21において熱を乾燥気体Dに供給することにより乾燥気体Dの昇温が行われる。そしてこのような蒸発器23における外部熱源としては、作用水タンク4から供給される作用水Mが供されるものであって、蒸発器23に供給された作用水Mは、冷媒(二酸化炭素等)の気化にエネルギーを奪われて温度が低下した状態で蒸発器23から排出される。
(2) Action of heat pump unit Here, the temperature raising process of the dry gas D by the heat pump unit 2 will be described.
In the heat pump unit 2, the external heat is taken into the refrigerant (carbon dioxide or the like) in the evaporator 23, the temperature is further raised by the compressor 24, and then the heat is supplied to the dry gas D in the condenser 21. Is raised. And as the external heat source in such an evaporator 23, the working water M supplied from the working water tank 4 is provided, and the working water M supplied to the evaporator 23 is a refrigerant (carbon dioxide or the like). ) Is exhausted from the evaporator 23 in a state where the temperature is lowered due to the loss of energy.

(3)作用水への熱の取り込み
そして作用水Mは蒸発器23から作用水タンク4に戻されるため、作用水タンク4内に貯留される作用水Mの温度は低下することとなるが、この作用水Mを再度ヒートポンプユニット2における熱源として供するためには、再び昇温する必要がある。
このために本発明では、ヒートポンプユニット2A及びヒートポンプユニット2Bの蒸発器23から排出される作用水Mに、熱交換器51から排出される蒸気あるいはドレンに残存する熱量を、熱回収機構6(熱交換器61)によって回収するようにした。
更にパイプ43内に、乾燥システムSの周辺設備から排出される温排水等を通過させることにより、作用水タンク4内の作用水Mに対して温排水等から余剰熱を回収するようにした。
このようにして昇温された作用水Mは、再度ヒートポンプユニット2に送られて乾燥気体D1、D2の昇温に供されるため、作用水Mが持つ熱エネルギーを高めることにより、ヒートポンプユニット2に供給する作用水Mの量を低減することができる。この結果、乾燥システムS全体のエネルギー効率が向上し、低ランニングコストでの運転が可能となる。
(3) Incorporation of heat into the working water And since the working water M is returned from the evaporator 23 to the working water tank 4, the temperature of the working water M stored in the working water tank 4 is lowered. In order to use this working water M again as a heat source in the heat pump unit 2, it is necessary to raise the temperature again.
For this reason, in the present invention, the amount of heat remaining in the steam or drain discharged from the heat exchanger 51 in the working water M discharged from the evaporator 23 of the heat pump unit 2A and the heat pump unit 2B is converted into the heat recovery mechanism 6 (heat It was made to collect | recover by the exchanger 61).
Further, excess heat is recovered from the warm drainage or the like for the working water M in the working water tank 4 by passing warm drainage or the like discharged from the peripheral equipment of the drying system S through the pipe 43.
Since the working water M heated in this way is sent again to the heat pump unit 2 to be used for raising the temperature of the dry gases D1 and D2, by increasing the thermal energy of the working water M, the heat pump unit 2 The amount of the working water M supplied to can be reduced. As a result, the energy efficiency of the entire drying system S is improved, and operation at a low running cost is possible.

このとき、作用水タンク4内の作用水Mの温度が常時一定水温となるように(一例として12℃)、温度センサT1の検出値に応じて、図示しない適宜の制御装置によってパイプ43を通過する温排水の量が調整される。
またヒートポンプ2には効率的に運転するための最適動作温度域が存在し、作用水Mの温度がこの最適動作温度近傍(一例として12℃)となるように設定されることにより、ヒートポンプユニット2は効率良く運転されることとなる。このため乾燥システムS全体のエネルギー効率が向上するのである。
At this time, the working water M in the working water tank 4 passes through the pipe 43 by an appropriate control device (not shown) according to the detected value of the temperature sensor T1 so that the temperature of the working water M is always constant (12 ° C. as an example). The amount of hot wastewater to be adjusted is adjusted.
The heat pump 2 has an optimum operating temperature range for efficient operation, and the temperature of the working water M is set to be close to the optimum operating temperature (for example, 12 ° C.), whereby the heat pump unit 2 Will be operated efficiently. For this reason, the energy efficiency of the whole drying system S improves.

(4)被処理物の乾燥
そして乾燥機1に対して供給された食品原料等の被処理物Hは、まず給気口12Aから吹き込まれる乾燥気体D1(120℃)によって流動層が形成されるとともに、水分等の揮発分が除去される。
やがて被処理物Hは、乾燥の進行とともに自重が軽くなり、堰板11aを乗り越えて給気口12Bから吹き込まれる乾燥気体D2(60℃)の作用域に入り込み、更に乾燥が進行し、所望の乾燥状態となって排出口15から外部に排出される(〔0021〕で説明しているため、ここでの記載は省略する)。
一方、被処理物Hに作用した後の乾燥気体D1、D2は、排気口14から乾燥機1の外部に排気され、サイクロン17によって微粉が除去された後、 外部に排気される。
(4) Drying of the object to be processed In the object to be processed H such as food raw material supplied to the dryer 1, a fluidized bed is first formed by the dry gas D1 (120 ° C.) blown from the air inlet 12A. At the same time, volatile components such as moisture are removed.
Eventually, the workpiece H becomes lighter in weight as the drying progresses, gets over the barrier plate 11a, enters the working area of the dry gas D2 (60 ° C.) blown from the air supply port 12B, and further proceeds to the desired drying state. It is in a dry state and is discharged to the outside from the discharge port 15 (the description is omitted here since it is described in [0021]).
On the other hand, the dry gases D1 and D2 after acting on the workpiece H are exhausted to the outside of the dryer 1 from the exhaust port 14, fine powder is removed by the cyclone 17, and then exhausted to the outside.

〔他の実施例〕
本発明は上述した実施例を基本となる実施例とするものであるが、本発明の技術的思想に基づいて、以下に示すような形態を採ることもできる。
[Other Examples]
Although the present invention is based on the above-described embodiment, the present invention can take the following forms based on the technical idea of the present invention.

まず上述した基本となる実施例で示した乾燥システムSは、ヒートポンプユニット2を二基具えて構成されたものであったが、図3に示すように一基のヒートポンプユニット2を具えた構成としたり、更には図示は省略するが二基以上の複数機のヒートポンプユニット2を具えるようにしてもよい。
この場合、凝縮機21において昇温された乾燥気体D(90℃)を、管路Pを分岐することにより分流し、一方の乾燥気体Dを昇温装置5によって120℃に昇温し、乾燥気体D1として給気口12Aに供給するようにした。また他方の乾燥気体Dは、温度センサT3の検出値に基づいて、吹込ファン16Cによって混入される外気の量を調整することにより60℃とし、乾燥気体D2として給気口12Bに供給するようにした。
First, the drying system S shown in the basic embodiment described above is configured to include two heat pump units 2, but as illustrated in FIG. 3, the drying system S includes a single heat pump unit 2. Further, although not shown, two or more heat pump units 2 may be provided.
In this case, the drying gas D (90 ° C.) heated in the condenser 21 is branched by branching the pipe P, and one drying gas D is heated to 120 ° C. by the heating device 5 and dried. The gas D1 was supplied to the air inlet 12A. The other dry gas D is adjusted to 60 ° C. by adjusting the amount of outside air mixed by the blower fan 16C based on the detection value of the temperature sensor T3, and is supplied to the air inlet 12B as the dry gas D2. did.

また上述した基本となる実施例で示した乾燥システムSは、熱回収機構6を具えて構成されたものであったが、蒸発器23から作用水タンク4に戻される作用水4を昇温するための熱源を別途確保することができる場合には、熱回収機構6を設けることなく乾燥システムSを構成するような参考形態を採ることもできる。
更に前記昇温装置5に蒸気を供給する蒸気発生装置の熱源として、乾燥システムSの周辺設備から排出される温排水等から回収される余剰熱を利用するようにしてもよい。
Further, the drying system S shown in the basic embodiment described above is configured to include the heat recovery mechanism 6, but raises the temperature of the working water 4 returned from the evaporator 23 to the working water tank 4. In the case where a separate heat source can be secured, it is possible to adopt a reference form in which the drying system S is configured without providing the heat recovery mechanism 6.
Further, as the heat source of the steam generator that supplies the steam to the temperature raising device 5, surplus heat recovered from the warm drainage discharged from the peripheral equipment of the drying system S may be used.

S 乾燥システム
1 乾燥機
10 筐体
10a ダクト
11 通気板
11a 堰板
12 給気口
12A 給気口
12B 給気口
13 投入口
14 排気口
15 排出口
16A 吹込ファン
16B 吹込ファン
16C 吹込ファン
17 サイクロン
18 排気ファン
2 ヒートポンプユニット
2A ヒートポンプユニット
2B ヒートポンプユニット
21 凝縮器
22 膨張弁
23 蒸発器
24 圧縮機
4 作用水タンク
41 ポンプ
42 ポンプ
43 パイプ
5 昇温装置
51 熱交換器
52 パイプ
53 放熱フィン
54 流入口
55 流出口
56 調節弁
6 熱回収機構
61 熱交換器
62 パイプ
63 放熱フィン
64 流入口
65 流出口
D 乾燥気体
D1 乾燥気体
D2 乾燥気体
H 被処理物
M 作用水
P 管路
T1 温度センサ
T2 温度センサ
T3 温度センサ
T4 温度センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS S Drying system 1 Dryer 10 Housing 10a Duct 11 Ventilation plate 11a Dam plate 12 Air supply port 12A Air supply port 12B Air supply port 13 Input port 14 Exhaust port 15 Outlet port 16A Blow fan 16B Blow fan 16C Blow fan 17 Cyclone 18 Exhaust fan 2 Heat pump unit 2A Heat pump unit 2B Heat pump unit 21 Condenser 22 Expansion valve 23 Evaporator 24 Compressor 4 Working water tank 41 Pump 42 Pump 43 Pipe 5 Temperature rising device 51 Heat exchanger 52 Pipe 53 Radiation fin 54 Inlet port 55 Outlet 56 Control valve 6 Heat recovery mechanism 61 Heat exchanger 62 Pipe 63 Radiation fin 64 Inlet 65 Outlet D Drying gas D1 Drying gas D2 Drying gas H Processed substance M Working water P Pipe line T1 Temperature sensor T2 Temperature sensor T3 Temperature sensor T4 temperature sensor

Claims (5)

乾燥機と、この乾燥機に乾燥気体を供給するための給気機構とを具えた乾燥システムにおいて、前記乾燥機は連続式熱風乾燥機であり、また前記給気機構はヒートポンプユニットを具えて成るものであり、更に前記給気機構には、ヒートポンプユニットにより昇温された乾燥気体を、更に昇温するための昇温装置が具えられ、前記ヒートポンプユニットにおける蒸発器に供給される熱源としての作用水に、前記昇温装置において用いられた熱媒体に残存する熱を回収するための熱回収機構が具えられていることを特徴とするヒートポンプユニットと昇温装置とを具えた乾燥システム。 In a drying system including a dryer and an air supply mechanism for supplying a dry gas to the dryer, the dryer is a continuous hot air dryer, and the air supply mechanism includes a heat pump unit. Further, the air supply mechanism is provided with a temperature raising device for further raising the temperature of the dry gas heated by the heat pump unit, and acts as a heat source supplied to the evaporator in the heat pump unit. A drying system comprising a heat pump unit and a temperature raising device , wherein a heat recovery mechanism is provided for collecting heat remaining in the heat medium used in the temperature raising device in water . 前記作用水を、周辺設備から排出された温排水により昇温するための構成が具えられたことを特徴とする請求項記載のヒートポンプユニットと昇温装置とを具えた乾燥システム。 Drying system of the working water, equipped with a heat pump unit and a heated apparatus as claimed in claim 1, wherein the arrangement for raising the temperature by been heated effluent discharged from the peripheral equipment is provided. 前記ヒートポンプユニットにおける蒸発器に供給される作用水が、ヒートポンプユニットの最適動作温度域に調整されていることを特徴とする請求項1または2記載のヒートポンプユニットと昇温装置とを具えた乾燥システム。 3. A drying system comprising a heat pump unit and a temperature raising device according to claim 1, wherein the working water supplied to the evaporator in the heat pump unit is adjusted to an optimum operating temperature range of the heat pump unit. . 前記ヒートポンプユニットを複数基具えたことを特徴とする請求項1、2または3記載のヒートポンプユニットと昇温装置とを具えた乾燥システム。 4. A drying system comprising the heat pump unit according to claim 1, 2 or 3, and a temperature raising device, comprising a plurality of the heat pump units. 前記ヒートポンプユニットは、二酸化炭素を冷媒とするものであることを特徴とする請求項1、2、3または4記載のヒートポンプユニットと昇温装置とを具えた乾燥システム。 The said heat pump unit uses a carbon dioxide as a refrigerant | coolant, The drying system provided with the heat pump unit and temperature rising apparatus of Claim 1, 2, 3 or 4 characterized by the above-mentioned.
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