JPH0627631B2 - 乾燥空気制御方法 - Google Patents

乾燥空気制御方法

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JPH0627631B2
JPH0627631B2 JP61001790A JP179086A JPH0627631B2 JP H0627631 B2 JPH0627631 B2 JP H0627631B2 JP 61001790 A JP61001790 A JP 61001790A JP 179086 A JP179086 A JP 179086A JP H0627631 B2 JPH0627631 B2 JP H0627631B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、穀物等を最適な状態に乾燥するための乾燥空
気制御方法に関するものである。
(従来の技術) 従来の除湿乾燥においては、乾燥空気の温度管理がほと
んどであり、乾燥の重要な要素である相対湿度の管理を
行つているものは少ない。一部、湿度センサを用いて湿
度管理を行つているものはあるが、湿度センサ自体が高
価であつたり、経年変化が大きく、寿命が短いので安定
した状態で湿度測定ができず、湿度測定による制御は実
際に不可能である。
また、被乾燥物に最適な乾燥空気の温度と、相対湿度と
は大気の影響を大きくうける。すなわち、大気は時々刻
々と変化しているので、被乾燥物に最適な温度と相対湿
度とを、その都度割り出して設定し、制御することは煩
雑な作業であることから実際には行なわれていない。
この種の乾燥空気の制御方法としては、本出願人提出の
特開昭59-247910 号公報の除湿機の使用方法がある。こ
の方法を実施する装置としては、第2図に示すように、
通常のヒートポンプの構成の除湿機19がある。空気流入
側に蒸発器3を設け、この蒸発器3に間隔をおいて凝縮
器4を設け、蒸発器3と凝縮器4との間に冷媒を循環さ
せるために圧縮機5と減圧装置6とが配管によつて接続
されている。凝縮器4の空気の下流側には送風器12が設
けられることによつて送風可能となつている。上記の各
機器のうち、蒸発器3の空気の上流側には外気の温度を
検出するための外気温度センサ13が取り付けられ、外気
が蒸発器3を通過し、冷却された空気の温度を検出する
ために、蒸発器3の下流側に第1温度センサ14が取り付
けられ、さらに空気が凝縮器4を通過し、加温された空
気の温度を検出する第2温度センサ15が凝縮器4の下流
側に取り付けられている。これらの各温度センサ13,14,
15は、制御装置18は電気的に接続されることによつて、
あらかじめ計算によつて求めた除湿効率が最大値を示す
ように、上記した温度センサ13,14,15が検出する温度T,
T1,T2 に対する条件式を定め、駆動部8によつて、外気
通路7のダンパ9を開閉しながら、常に除湿量が最大と
なるように運転する除湿機の使用方法である。
(発明が解決しようとする問題点) 上記の方法は、除湿機を運転する際、被乾燥物から最大
の除湿量を得るための除湿機の使用方法であり、被乾燥
物の平衡含水率を考慮した乾燥空気の制御方法を考える
場合、この方法をさらに改良した制御方法が必要であ
る。
そこで、本発明は通常の除湿機に流入する外気温度と、
蒸気器により冷却除湿された空気の温度と、凝縮器によ
る凝縮熱を含む下流側の空気の温度と、を検出し、この
各検出温度から相対湿度を算出することによつて、各種
の被乾燥物に適した相対湿度を有する乾燥空気と比較す
ることができるので、これにより、被乾燥物に適した乾
燥空気を発生させる乾燥空気制御方法を提供することを
目的とする。
(問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するために、本発明の特徴は、圧縮機、
凝縮器、減圧装置、蒸発器等を備え、吸入空気を前記蒸
発器によって冷却除湿した後、前記凝縮器の凝縮熱によ
って加熱したその乾燥空気を送風器によって送風する乾
燥方法において、 前記吸入空気の温度と、前記蒸発器後の空気の温度と、
前記凝縮器後の空気の温度と、の各温度検出信号に基づ
いて、所定風量のときの前記送風器通過後の乾燥空気の
相対湿度を演算し、該送風器通過後の乾燥空気の相対湿
度が、被乾燥物に適した相対湿度と一致するように、送
風量または圧縮機を制御したことを特徴とする。
また、望ましくは、送風器を通過した乾燥空気の相対湿
度が、被乾燥物の平衡含水率に対応するものである。
(作 用) このように構成したこれら方法の発明において、以下の
ように作用する。すなわち、外気温度、冷却除湿された
空気の温度、凝縮器の下流側の空気の温度からの各箇所
の相対湿度を演算する。これにより、送風量を変えるこ
とによって、送風器を通った乾燥空気の相対湿度を被乾
燥物に適した相対湿度にすることができる。
また、外気温度が氷結温度以下にある場合、あるいは大
気の相対湿度が低い場合は、圧縮機の効率を下げて目的
とする乾燥空気の相対湿度を得ることができる。さら
に、送風量を変えずに目的とする相対湿度を得ることが
できる。
(実施例) 以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ま
ず、第1図は、本発明による乾燥空気制御方法を実行す
るための除湿乾燥装置1の概略であつて、その一実施例
を示すものである。ケース2内には、矢印で示す空気の
流入口側に蒸発器3が取り付けられ、蒸発器3から内方
へ間隔をおいて、凝縮器4が取り付けられている。凝縮
器4の空気の下流側には電動モータと共に圧縮機5が取
り付けられ、上記の各機器は配管によつて接続され、蒸
発器3と凝縮器4との間には減圧装置6が配管によつて
接続されている。ケース2内には前記外気流入口以外に
外気を直接取り込まれる外気通路7が形成されており、
その通路7内に駆動部8に連結されたダンパ9が取り付
けられて、通路7の開口面積を調節可能にしている。ケ
ース2内の凝縮器4の下流側から延びた位置には、開口
断面を微調整可能に駆動部10と共にダンパ11が取り付け
られ、ダンパ11から、さらに延びたケース2内の終端近
くには、送風器12が取り付けられている。そして上記蒸
発器3の空気の上流側には、外気温度を検出するための
外気湿度センサ13が設けられ、蒸発器3の下流側には、
その冷却除湿後の空気温度検出のために第1温度センサ
14が設けられている。凝縮器4の下流側には、同じく凝
縮熱によつて加温された空気の温度検出のために第2温
度センサ15が設けられ、さらに送風器12の空気の上流と
下流の両側には、送風器による送風空気の温度上昇検出
のために、第3温度センサ16および第4温度センサ17が
設けられている。上記の各温度センサ13,14,15,16,17、
圧縮機5、送風器12、各ダンパ9,11の駆動部8,10は制御
装置18は電気的に接続されることによつて、動作可能と
なつている。この制御装置18は上記した各機器を作動さ
せるたに周知の電磁開閉器、リレー等と共に例えば、マ
イクロコンピュータにプログラミングされた演算機能を
備えているものである。
次に、本発明の乾燥空気の制御方法について述べること
にする。この制御方法は、各箇所に設けられた温度セン
サ13,14,15,16,17の検出温度を用いてその各相対湿度を
求めるための上記制御装置18の演算機能による演算と、
被乾燥物に適した相対湿度を求めるための演算と、の二
つからなるものである。まず、温度センサ13,14,15だけ
を用いて相対湿度の演算を説明する。第1図に示すよう
に、外気温度センサ13と、第1および第2温度センサ1
4,15 が検出した温度をt,t1,t2 とする。各温度センサ1
3,14,15 の位置で空気の絶対湿度を、それぞれx,x1,x2
とし、風量をGとすると、各位置における空気のエン
タルビi,i1i2 は、略して、次式から求まる。
i=G(Gpt+γx) i=G(Cpt+γx) (1) i=G(Cpt+γx) ただし、Cp:空気の比熱=0.24kcal/kg℃ γ:水蒸気の蒸発潜熱=597.3kcal/Kg凝縮器4では絶
対湿度の変化はないので x=x (2) となる。蒸発器3における冷却負荷をQ1とし、除湿量を
Δxとすると、 Q1=G(i−i1)=G(GpΔt+γΔx) (3) ただし、 Δt=t−t1 Δx=x−x1 一方、凝縮器4により加熱された空気の大気(吸入空
気)に対するエネルギー変化は、圧縮機5の仕事をwと
すると、 w=G(i−i)=G(GpΔt−γΔx) (4) ただし、 Δt=t2−t Δx=x−x2=x−x1 となる。これより冷却能力kは(3)式と(4)式より となる。冷却能力Kは、また一般的に次式で求められ
る。
ここで、η:圧縮器の能率、一般に0.5 Δt :熱交換器による温度差、一般に15、よつ
て、(5)式を除湿量Δxについて次式にまとめ、(6)式の
解を代入することで除湿量Δxが算出される。
次に、蒸発器3によつて熱交換された空気は、蒸発器3
により除湿されていることから、蒸発器3後の空気の温
度をほぼ露点温度と見なし、この時の相対湿度を100 %
とすると、既存のグラフ(湿り空気線図)を利用して蒸
発後の絶対湿度Xを求めることができる。
したがつて、吸入空気の絶対湿度xは、 x=x1+Δx (8) となる。各温度センサ13,14,15が位置する絶対湿度と温
度がわかることによつて相対湿度は、簡単に求まる。そ
の各相対湿度をそれぞれF,F,Fとすると、 F=f(t,x) F=f(t1,x1)=100 (9) F=f(t2,x1) として求めることができる。
次に、被乾燥物に適した相対湿度の演算とその制御方法
について説明する。被乾燥物の平衡含水率をMeとし、乾
燥空気の温度をt、相対湿度をFとすると、例えば、ヘ
ンダーソン(Henderson )の式によれば、次の関係が成
り立つ。
1−F=exp(-ATMeN) (10) ただし、 AおよびNは物質係数 T:絶対温度=t+273.5 よつて、Meを被乾燥物の仕上げ水分とすると、乾燥空気
の温度がわかれば、その時に最適な相対湿度を求めるこ
とができる。
したがつて、乾燥空気の温度に対する被乾燥物の最適な
相対湿度が求まれば、上記した各温度センサ13,14,15に
よつて乾燥空気の温度t,t1,t2と、相対湿度F,F1,F2
とを鑑識し、これに加えて、第3よおび第4温度センサ
16,17 の温度検出を考慮したながら、送風器12による送
風量を制御すことによつて、大気の変化の影響をあまり
受けることなく、その時の大気条件に応じた被乾燥物に
最適な乾燥空気を作り出すことができる。
以上、乾燥空気の制御方法について述べたが、次にその
作用を説明する。第1図を参照しながら、まず空気は蒸
発器3により除湿冷却された後、凝縮器4によつて加熱
される一次空気と、ダンパ9から取り込まれた二次空気
とがダンパ11の手前で混合され、ダンパ11を経て、送風
器12によつて、乾燥空気として送風される。この時、各
温度センサ13,14,15,16,17が検出した温度をそれぞれ、
t,t1,t2,t3,t4とし、一次空気の風量をG1、二次空気の
風量をG2、総風量をGとすると、次式が成り立つ。
t3=Ght2+(1−Gh)t (11) ただし、 一次空気の風量比これより一次空気の風量比Ghは、 ただし、Δt =t2−t,Δt =t3−t よつて、絶対湿度x3は、同様にして x3=Ghx2+(1−Gh)x (13) より ただし、 Δx=x2-x=x1−x として求まる。x,x1,x2,x3,x4は各温度センサ13,14,15,
16,17の位置における空気の絶対湿度を表わす。
送風器12による絶対湿度の変化はないので x4=x3 (15) よつて、絶対湿度と温度とがわかるので、各箇所の空気
の相対湿度を下記の通り全て求まる。
大 気 F=f(x,t) 蒸発器後 F1=f(x1,t1 )=100 凝縮器後 F2=f(x2,t2 ) (16) 混 合 後 F3=f(x3,t3 ) 送風器出口 F4=f(x3,t4 ) このようにして被乾燥物に最適な乾燥空気を送風でき
る。
制御装置は上記の演算機能と各機器の作動させる役目を
もつが、各種被乾燥物の平衡含水率を選択できると共
に、初期乾燥と仕上乾燥とに切換えができるようになつ
ている。すなわち、乾燥の初期においては、温度と相対
湿度の空気条件よりも送風量に重点をおきダンパ11を全
開にして、できるだけ風量を多くする。仕上乾燥におい
ては、送風量よりも相対湿度に重点をおき、最大効率運
転を行ないながら、一方では、乾燥空気の温度と相対湿
度とを監視して、設定された被乾燥物に最適な仕上げ相
対湿度になるように、ダンパ11を制御して送風量の調節
を行なう。さらに、温度t1の監視により、蒸発器3の氷
結防止を備えている。すなわち温度t1が氷結温度に達す
ると、ダンパ9の制御により、蒸発器3を通過する風量
を増やし、氷結を防止する。ダンパ9を全閉しても温度
が氷結度以下である場合は圧縮器5を停止させる。な
お、送風量制御は送風器12の回転数の制御、またはダン
パ11の開口面積の制御のいずれでも良い。
また、大気を取り込んで除湿乾燥するため、大気の相対
湿度が乾燥に最適な相対湿度よりも低い場合には、圧縮
機5を制御して凝縮器4を通過した空気の温度を所望す
る相対湿度と一致するように調整する。これにより、乾
燥過剰を防止することができると共に、圧縮器5の運転
費が節約できる。
(発明の効果) 以上述べたことから、本発明は、各所に設けた温度セン
サによって、それぞれの箇所の相対湿度が演算結果によ
り明らかになるので湿度計を必要とせず、乾燥空気の最
適な相対湿度を送風量の制御で得ることができる。ま
た、圧縮器を制御しても各筒所の温度を変更でき、最適
な相対湿度を得ることができるので電力を節約できる。
また、各種被乾燥物に適した相対湿度を持った乾燥空気
を作り出すことができるので、大気の変化に影響されず
乾燥品質を良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の乾燥空気制御方法を実行するための
装置の略縦断面図、 第2図は、従来の除湿機の使用方法を実行するための装
置の略縦断面図である。 1……防湿乾燥装置 3……蒸発器 4……凝縮器 5……圧縮機 6……減圧装置 12……送風器 13……外気温度センサ 14……第1温度センサ 15……第2温度センサ 16……第3温度センサ 17……第4温度センサ 18……制御装置

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器等を備
    え、吸入空気を前記蒸発器によって冷却除湿した後、前
    記凝縮器の凝縮熱によって加熱したその乾燥空気を送風
    器によって送風する乾燥方法において、 前記吸入空気の温度と、前記蒸発器後の空気の温度と、
    前記凝縮器後の空気の温度と、の各温度検出信号に基づ
    いて、所定風量のときの前記送風器通過後の乾燥空気の
    相対湿度を演算し、該送風器通過後の乾燥空気の相対湿
    度が、被乾燥物に適した相対湿度と一致するように、送
    風量または圧縮機を制御したことを特徴とする乾燥空気
    制御方法。
  2. 【請求項2】前記相対湿度が、被乾燥物の平衡含水率に
    対応するものであることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項に記載の乾燥空気制御方法。
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