JPH08338685A - 乾燥装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷熱、温熱のバランスの変化の対応度の高い
乾燥装置を提供する。 【構成】 傍熱式の乾燥装置において、冷温熱発生装置
(5) の蒸発ユニット(25)から発生された冷熱を伝達する
冷水循環回路(7a),(7b) と凝縮ユニット(21)から発生さ
れた温熱を伝達する温水循環回路(9a),(9b) とを接続
し、凝縮器(3) で必要な冷熱量の変化と乾燥容器(1) で
必要な温熱量の変化に応じて、冷水循環回路(7a),(7b)
内の冷水と温水循環回路(9a),(9b) 内の温水とを相互に
移動させる少なくとも一対のバータ回路(41a),(41b) と
が備えられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、乾燥装置に関し、特
に厨芥等の被乾燥物を収容加熱し、その水分を蒸発して
乾燥させる真空乾燥装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】厨芥等の被乾燥物を収容した乾燥容器を
真空に減圧して沸点を下げる一方、ヒートポンブを用い
て、その温熱により乾燥容器を加熱して被乾燥物より水
分を蒸発させると共にこの蒸発した水分をヒートポンプ
で発生する冷熱により凝縮した水に戻し、この水分を装
置外に排出する真空乾燥装置が知られている。

【０００３】図４は、このような真空乾燥装置の概略構
成を示した図である。図を参照して、真空乾燥装置は、
大きくは厨芥等の被乾燥物が収容される密閉容器状の乾
燥容器(1) と、乾燥容器(1) に蒸気排出管(11)を介して
接続される凝縮器(3) と、ヒートポンプ式チラーユニッ
ト等からなる冷温熱発生装置(5) と、凝縮器(3) 及び蒸
気排出管(11)を介して乾燥容器(1) の内部を真空状態に
するための真空ポンプ(33)とから構成される。

【０００４】冷温熱発生装置(5) は圧縮機(19)を中心と
して、凝縮ユニット(21)と、膨張弁(23)と、蒸発ユニッ
ト(25)とから構成され、各々その中に例えばフロン等の
冷媒が封入される冷媒管(20a) 〜 (20d)によって相互に
接続されている。蒸発ユニット(25)の出口と凝縮器(3)
の入口には往き冷水管(7a)が接続され、蒸発ユニット(2
5)の入口と凝縮器(3) の出口には戻り冷水管(7b)が接続
されており、戻り冷水管(7b)にはポンプ(27)が設置さ
れ、ポンプ(27)の上流側には膨張タンク(13)が、その下
流側には水流スイッチ(28)が取付けられている。

【０００５】一方、凝縮ユニット(21)の出口と乾燥容器
(1) の入口とには往き温水管(9a)が接続され、凝縮ユニ
ット(21)の入口と乾燥容器(1) の出口とには戻り温水管
(9b)が接続されている。戻り温水管(9b)には膨張タンク
(15)が設置され、その下流側には水流スイッチ(30)とフ
ァンクーリングユニット(17)が取付けられている。又、
凝縮器(3) の下部にはポンプ(31)が取付けられ、その下
流に凝縮器(3) に設けられた水位検知器(39)と連動して
開閉する電磁弁(37)が取付けられている。更に、真空ポ
ンプ(33)は、逆止弁(34)を介して排気管(36)によって凝
縮器(3) に接続され、その下流側には排出ベント(35)が
設けられている。

【０００６】以下この従来の真空乾燥容器の動作につい
て簡単に説明する。被乾燥物が乾燥容器(1) に収容され
乾燥処理が開始されると、真空ポンプ(33)がＯＮとな
り、乾燥容器(1) の内部の水蒸気を含んだ空気を蒸気排
出管(11)及び凝縮器(3) を介して排出する。これによっ
て、乾燥容器(1) 内部は負圧になり、その沸点が下がり
被乾燥物からの水分が蒸発し易い状態となる。

【０００７】一方、冷温熱発生装置(5) では圧縮機(19)
が動作を開始し、冷媒の圧縮、凝縮、膨張、蒸発の各工
程により、蒸発ユニット(25)においては、ポンプ(27)の
動作によって往き冷水管(7a)および戻り冷水管(7b)を循
環する水に対して冷熱を与える。この冷熱は凝縮器(3)
において乾燥容器(1) から、蒸気排出管(11)を介して流
入する水蒸気を冷やし、そこで凝縮させる。この凝縮水
は、水位検知器(39)によって所定水位が検知されると、
電磁弁(37)を”開”としてポンプ(31)によって装置外に
排出される。又、凝縮ユニット(21)においては、ポンプ
(29)の動作によって往き温水管(9a)および戻り温水管(9
b)を循環する水に対して温熱を与える。この温熱は乾燥
容器(1) において被乾燥物を熱し、水分の蒸発を促進す
る。このようにして、従来の真空乾燥装置は厨芥等の被
乾燥物を加熱乾燥してその水分を除去している。

【０００８】図５は、図４で示した冷温熱発生装置(5)
における冷媒（ここではＲ−２２）のエンタルピと圧力
との関係を冷媒圧力と共に表した図である。図を参照し
て、曲線ＡＢは圧縮機(19)による圧縮工程に対応し、直
線ＢＣは凝縮ユニット(21)による凝縮工程に対応し、直
線ＣＤは膨張弁(23)による膨張工程に対応し、直線ＤＣ
は蒸発ユニット(25)による蒸発工程に対応する。なお、
図の斜線部は、圧縮機(19)による冷媒の断熱圧縮による
仕事に相当したものであり、直線ＢＥに対応する温熱量
（Ｑ₃ ）は、装置外に排出する必要がある熱量である。

【０００９】従って、蒸発工程（ＤＡ）では、冷熱Ｑ₁
が発生され、凝縮工程（ＥＡ）では温熱Ｑ₂ が発生す
る。定常運転では、熱量Ｑ₁ ＝熱量Ｑ₂ となり、熱量Ｑ
₃ はファンクーリングユニット(17)において装置外に放
熱される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の真
空乾燥装置では、定常運転状態では余り問題とならない
が、被乾燥物の乾燥容器内での蒸気発生量の急激な変化
等による冷熱、温熱の必要量のバランスが崩れた場合の
対応が不十分であった。図６は図４の装置において、乾
燥容器(1) に収容された被乾燥物からの水分の蒸発量、
即ち、ポンプ（３１）によって排出される排水量の時間
的変化を示した図である。

【００１１】図を参照して、真空乾燥装置の運転が開始
されても、すぐには蒸発は起こらず、時間Ｔの間は温水
管(9a),(9b) を介して与えられ、温熱は被乾燥物の昇温
に使われる。そして、被乾燥物の温度が徐々に上がると
実線に示されているように蒸発が始まる。そして、時刻
Ｔ₁ までは排水量は急激に増加するがその時刻を過ぎる
と、被乾燥物の保有水分の減少のために排水量は減少し
だす。然し、排水量の減少は破線で示すような理想的な
暫減カーブとはならず、区間Ｔ₁ 〜Ｔ₂ のように急激に
変化し、その後徐々に変化する。そのため、そのような
区間では特に温熱と冷熱の必要量のバランスが崩れるこ
とになる。

【００１２】例えば温熱に比べて冷熱が多く必要である
ときに冷熱が不足すると、乾燥容器(1) 内の被乾燥物か
ら蒸発した水分が全て凝縮器(3) で凝縮されず、その一
部が排出ベント(35)を介して装置外に排出されることに
なる。このような未凝縮状態の水分を含んだ空気の大気
放散は、臭気上からも好ましいものではない。一方、運
転開始から冷水、温水の定常温度までの到達時間も被乾
燥物、乾燥容器、凝縮器等の熱的特性や外気温度によっ
て大きく左右され、冷熱、温熱のバランスが崩れた状態
が長く続く要因にもなる。更に被乾燥物の乾燥が進み乾
燥容器の加熱負荷が減少したとき余分な温熱をファンク
ーリングユニットによってのみ放熱する方式だと、クー
リングユニットの容量を大きくしなければならない。

【００１３】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、冷熱、温熱のバランスの変化に
対して対応度の高い乾燥装置を提供することを目的とす
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明にかかる
乾燥装置は、傍熱式の乾燥装置であって、厨芥等の被乾
燥物を収容する乾燥容器と、乾燥容器内で発生する蒸気
を排出するために乾燥容器に接続される凝縮器と、冷媒
を循環させることによって、冷熱を発生する蒸発ユニッ
トと温熱を発生する凝縮ユニットとを含む冷温熱発生装
置と、凝縮器と蒸発ユニットとを冷水が循環するように
接続し、蒸発ユニットで発生された冷熱を凝縮器に付与
する冷水循環回路と、乾燥容器と凝縮ユニットとを温水
が循環するように接続し、凝縮ユニットで発生された温
熱を乾燥容器に付与する温水循環回路と、冷水循環回路
と温水循環回路とを接続し、凝縮器で必要な冷熱量の変
化と乾燥容器で必要な温熱量の変化に応じて、冷水循環
回路内の冷水と温水循環回路内の温水とを相互に移動さ
せるバータ手段とを備えたものである。

【００１５】請求項２の発明にかかる乾燥装置は、請求
項１の乾燥装置において、冷水循環回路が、蒸発ユニッ
トの出口から凝縮器の入口に向かう往き冷水管と凝縮器
の出口から蒸発ユニットの入口に向かう戻り冷水管とか
らなり、温水循環回路は、凝縮ユニットの出口から乾燥
容器の入口に向かう往き温水管と乾燥容器の出口から凝
縮ユニットの入口に向かう戻り温水管とからなり、バー
タ手段は、戻り冷水管と往き温水管とを接続する往きバ
ータ回路と、戻り冷水管と戻り温水管とを接続する戻り
バータ回路とからなるものである。

【００１６】請求項３の発明にかかる乾燥装置は、請求
項２の乾燥装置において、バータ手段が、更に往き冷水
管と戻り温水管とを接続する第２の往きバータ回路を備
えたものである。請求項４の発明にかかる乾燥装置は、
請求項２又は、請求項３の乾燥装置において、戻りバー
タ回路に膨張タンクが接続されたものである。

【００１７】

【作用】請求項１の発明においては、バ−タ手段によっ
て、冷熱量の変化と温熱量の変化に応じて冷水と温水と
が相互に移動する。請求項２の発明においては、請求項
１の発明の作用に加えて、往きバータ回路と戻りバータ
回路を介して冷水と温水とが移動する。

【００１８】請求項３の発明においては、請求項２の発
明の作用に加えて、第２の往きバー回路を介して冷水が
温水循環回路に移動する。請求項４の発明においては、
請求項２又は請求項３の発明の作用に加えて、冷熱循環
回路と温熱循環回路との各々に膨張タンクを設置するこ
とを不要とする。

【００１９】

【発明の効果】請求項１の発明は以上説明したとおり、
バ−タ手段によって、冷熱量の変化と温熱量の変化に応
じて冷水と温水とが相互に移動するので、被乾燥物の乾
燥状況に応じて必要な冷熱量と温熱量とのバランスが変
わった場合でも適切な対応が可能となり、冷温熱発生装
置に過剰な負荷をかけない。

【００２０】請求項２の発明は以上説明したとおり、請
求項１の発明の効果に加えて、往きバータ回路と戻りバ
ータ回路を介して冷水と温水とが移動するので冷水循環
回路と温水循環回路の何れか一方にのみ冷水又は温水が
過剰となることはない。請求項３の発明は以上説明した
とおり、請求項２の発明の効果に加えて、第２の往きバ
ータ回路を介して冷水が温水循環回路に移動するので、
冷熱、温熱の必要量の変化に対応できる範囲が増大す
る。

【００２１】請求項４の発明は以上説明したとおり、請
求項２又は請求項３の発明の効果に加えて、冷熱循環回
路と温熱循環回路との各々に膨張タンクを設置すること
を不要とするので、乾燥装置の経済性に寄与する。

【００２２】

【実施例】図１はこの発明の第１の実施例による真空乾
燥装置の構成を示した図である。図を参照して、その構
成について説明するが、ここでは図４で示した従来の真
空乾燥装置と比べた場合の相違点について主に説明す
る。図を参照して、戻り冷水管(7b)のノードＮ１と戻り
温水管(9b)のノードＮ３との間に戻りバータ回路(41b)
が設けられ、戻り冷水管(7b)のノードＮ２と戻り温水管
(9b)のノードＮ４との間に往きバータ回路(41a) が設け
られる。往きバータ回路(41a) には電磁弁(43)が取付け
られ、電磁弁(43)の開閉は戻り冷水管(7b)の蒸発ユニッ
ト(25)の入口側のノードＮ７の温度を検知する温調器(4
4)によって制御される。又、戻り温水管(9b)のファンク
ーリングユニット(17)の入口側のノードＮ５と凝縮ユニ
ット(21)の入口側のノードＮ６との間にはバイパス管(4
8)が設けられ、そこにはファンクーリングユニット(17)
の必要能力を調整するための圧力調整弁(47)が取付けら
れる。更に戻り温水管(9b)のノードＮ３の上流側には圧
力調整弁(45)が取付けられている。この圧力調整弁(45)
は冷水側のポンプ(27)の吸い込み圧力と温水側のポンプ
(29)の吸い込み圧力とを均一にして、定常運転時に不用
意に戻りバータ回路(41b) を介して冷水、又は温水が移
動しないようにするためである。

【００２３】次に、第１の実施例による真空乾燥装置に
よる動作について説明する。定常状態における運転では
バータ回路は働かず、図４で示した従来の真空乾燥装置
と同様の運転が行なわれる。そこで、例えば被乾燥物に
とって温熱に比べて冷熱が少なくてよい非定常状態を考
える。このとき冷温熱発生装置(5) において発生される
温熱Ｑ₂ と冷熱Ｑ₁ とは先の図５でに述べたようにほぼ
同等の熱量である。従って、このまま必要な温熱をベー
スに運転を続けると、冷熱が余ってくることになる。そ
のため凝縮器(3) で使用される冷熱は定常時に比べて少
なくなるため、蒸発ユニット(25)に戻る冷水の温度は余
り高くはならず、低温のまま蒸発ユニット(25)に流入す
るので蒸発ユニット(25)で冷水が結氷して蒸発ユニット
(25)を損傷するおそれがある。そこで、この実施例では
戻り冷水管(7b)のノードＮ７の温度が所定温度（例えば
８．５℃）より低い旨を温調器(44)が検知すると、電磁
弁(43)を”開”として往き温水管(9a)から温水を往きバ
ータ回路(41a) を介して冷水管(7b)に流入させる。これ
によって戻りの冷水の温度が所定温度以下で蒸発ユニッ
ト(25)に戻ることはなく、冷温熱発生装置(5) の装置が
保護される。

【００２４】これに対して、冷熱に比べて温熱が足りな
い非定常状態では、冷温熱発生装置(5) の全体の冷熱、
温熱発生量を高めると、先のように冷熱が余る弊害が生
じ、この場合、バータ回路(41)を用いて温水を冷水側に
流入させると温熱不足を解消することができない。その
場合は、圧力調整弁(47)を用いて温水の所定量をファン
クーリングユニット(17)（通常は戻り温水管(9b)のノー
ドＮ８の温度が４５．５℃以上になるとＯＮとなる）を
所定量バイパスさせることによって温熱を有効利用す
る。即ち、ファンクーリングユニット(17)は、もともと
冷温熱発生装置(5) の圧縮機(19)の仕事量に加熱負荷の
変動を見越した余裕分を加えたものに対応した熱を大気
放熱する。そのためこの大気放出分の熱量を圧力調整弁
(47)によって、乾燥用に有効利用しようとするものであ
る。なお、大気放出分の熱量は、ファンクーリングユニ
ット(17)のファンの回転を制御することによっても乾燥
用に利用することができる。

【００２５】図２は、この発明の第２の実施例による真
空乾燥装置の構成を示した図である。この実施例では、
先の実施例における真空乾燥装置の構成に加えて、往き
冷水管(7a)のノードＮ９と戻り温水管(9b)のノードＮ１
０との間に第２の往きバータ回路(41c) を設け、その往
きバータ回路(41c) に電磁弁(49)を取付けたものであ
る。そして、電磁弁(49)は、冷水の蒸発ユニット(25)へ
の戻り側のノードＮ７の温度を検知する温調器(50)と温
水の凝縮ユニット(21)への戻り側のノードＮ８の温度を
検知する温調器(51)とによって、その開閉が制御され
る。尚、バータ回路(41b) は先の実施例では冷水側から
温水側への一方通行であったが、この実施例では、電磁
弁(43)、電磁弁(49)の働きによって冷水側から温水側
へ、又は温水側から冷水側へと、自由に冷温水が移動す
る。このように先の実施例と異なり、電磁弁(49)の開条
件が温水の戻り温度（例えば４６℃以上）のみならず、
冷水の戻り温度（例えば１０．５℃以下）をも制御条件
にしているのは以下の理由による。

【００２６】被乾燥物からの蒸発が減少し、温熱が余っ
て温水の戻り温度が所定温度より上昇した場合、ファン
クーリングユニット(17)の負荷を減少させるために、往
き冷水管(7a)から冷水を温水側に供給すると凝縮器(3)
での冷熱が不足するおそれがある。そのような状態で運
転を続けると凝縮器(3) で水蒸気が完全に凝縮せずに未
凝縮状態の水分を含んだ空気が大気に放出されるおそれ
がある。従って、冷水を温水側に流入させるには、冷水
の戻り温度が所定温度以下、即ち、凝縮器(3)での未凝
縮状態が発生しないことをも条件に電磁弁(49)を開けよ
うとするためである。このようにすることによって、加
熱負荷の減少に伴う放熱に冷水のの熱量を利用できるの
で、先の第１の実施例の装置に比べてファンクーリング
ユニット(17)の容量を小さく（図５で言えば熱量Ｑ₃ 相
当で良い）することが可能になる。

【００２７】図３は、この発明の第３の実施例による真
空乾燥装置の膨張タンク回りの構成を示した斜視図であ
る。先の第１及び第２の実施例では、膨張タンクは冷水
管及び温水管の各々の戻り配管に設けられていた。この
実施例では第１又は第２の実施例の真空乾燥装置におい
て戻りバータ回路にのみ膨張タンクを設けることを特徴
としている。

【００２８】図を参照して、バータ回路(41b) のほぼ中
央に接続管(42)を介して膨張タンク(14)が取付けられて
おり、従来のように戻り冷水管(7b)及び戻り温水管(9b)
の各々には膨張タンクが設けられていない。なお、接続
管(42)のバータ回路(41b) の接続部のノードＮ１１と戻
り温水管(9b)のノードＮ２との間には、検流計(53)が取
付けられている。この検流計(53)はその流量を観察しな
がら、初期状態における圧力調整弁(45)を調整してポン
プ(27)の吸い込み圧力とポンプ(29)の吸い込み圧力とを
均一にして、通常時における冷水又は温水のバータ回路
(41b) を介しての流れ込みを防止しようとするものであ
る。ここで、この検流計(53)に代えてバータに連動する
電磁弁を設けられることが考えられるが、電磁弁を使用
しないのは以下の理由による。即ち、仮に電磁弁がその
開動作にトラブルが生じたときでも非定常状態になると
冷水又は温水が移動する．そのときバータ回路(41b) を
介して温水又は冷水が戻らなくなってしまい、膨張タン
クから温水又は冷水があふれ出ることを防止するためで
ある。

【００２９】尚、上記各実施例では、真空乾燥装置に本
願発明を適用しているが、真空ポンプを用いることなく
乾燥を行なうような乾燥装置にも、同様にこの発明の思
想が適用できることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例による真空乾燥装置の
構成を示す図である。

【図２】この発明の第２の実施例による真空乾燥装置の
構成を示す図である。

【図３】この発明の第３の実施例による真空乾燥装置の
膨張タンク回りの構成を示す斜視図である。

【図４】従来の真空乾燥装置の構成を示す図である。

【図５】従来の真空乾燥装置の冷温熱発生装置における
冷媒のエンタルピとその圧力変化との関係を示した図で
ある。

【図６】従来の真空乾燥装置における、被乾燥物からの
水分の蒸発量の変化を示した図である。

【符号の説明】

(1) 乾燥容器 (3) 凝縮器 (5) 冷温熱発生装置 (7a),(7b) 冷水管 (9a),(9b) 温水管 (14) 膨張タンク (21) 凝縮ユニット (25) 蒸発ユニット (41a),(41b) バータ回路 (42) 接続管 尚、各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 傍熱式の乾燥装置であって、 厨芥等の被乾燥物を収容する乾燥容器と、 前記乾燥容器内で発生する蒸気を排出するために前記乾
   燥容器に接続される凝縮器と、 冷媒を循環させることによって、冷熱を発生する蒸発ユ
   ニットと温熱を発生する凝縮ユニットとを含む冷温熱発
   生装置と、 前記凝縮器と前記蒸発ユニットとを冷水が循環するよう
   に接続し、前記蒸発ユニットで発生された冷熱を前記凝
   縮器に付与する冷水循環回路と、 前記乾燥容器と前記凝縮ユニットとを温水が循環するよ
   うに接続し、前記凝縮ユニットで発生された温熱を前記
   乾燥容器に付与する温水循環回路と、 前記冷水循環回路と前記温水循環回路とを接続し、前記
   凝縮器で必要な冷熱量の変化と前記乾燥容器で必要な温
   熱量の変化に応じて、前記冷水循環回路内の冷水と前記
   温水循環回路内の温水とを相互に移動させるバータ手段
   とを備えた、乾燥装置。
2. 【請求項２】 前記冷水循環回路は、前記蒸発ユニット
   の出口から前記凝縮器の入口に向かう往き冷水管と前記
   凝縮器の出口から前記蒸発ユニットの入口に向かう戻り
   冷水管とからなり、 前記温水循環回路は、前記凝縮ユニットの出口から前記
   乾燥容器の入口に向かう往き温水管と前記乾燥容器の出
   口から前記凝縮ユニットの入口に向かう戻り温水管とか
   らなり、前記バータ手段は、前記戻り冷水管と前記往き
   温水管とを接続する往きバータ回路と、前記戻り冷水管
   と前記戻り温水管とを接続する戻りバータ回路とからな
   る、請求項１記載の乾燥装置。
3. 【請求項３】 前記バータ手段は、更に前記往き冷水管
   と前記戻り温水管とを接続する第２の往きバータ回路を
   備えた、請求項２記載の乾燥装置。
4. 【請求項４】 前記戻りバータ回路に膨張タンクが接続
   された、請求項２又は請求項３記載の乾燥装置。