JPS61291871A - 空気の除湿乾燥用のヒ−トポンプ装置 - Google Patents

空気の除湿乾燥用のヒ−トポンプ装置

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JPS61291871A
JPS61291871A JP60132683A JP13268385A JPS61291871A JP S61291871 A JPS61291871 A JP S61291871A JP 60132683 A JP60132683 A JP 60132683A JP 13268385 A JP13268385 A JP 13268385A JP S61291871 A JPS61291871 A JP S61291871A
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JP
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air
drying
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reverse carnot
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関 敏彦
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、低温度で乾燥しなければならない物質例えば
、食品、医薬品、粉粒体剤、汚泥等を処理するための空
気を除湿乾燥するためのヒートポンプ装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、低温度で乾燥しなければならない物質例えば食品
、医薬品、粉粒体剤、汚泥等の乾燥における除湿は、一
般には塩化リチュームやエチレングリコール等の溶液を
スプレーして空気と熱交換して除湿空気を作っているが
、吸湿して稀釈した溶液は、コンセントレータによって
加熱して濃縮し更に空冷によって冷却している。また、
被乾燥物の前途u1室は別に設けた冷凍機を使用してい
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来技術ではクーリングタワーによるファン動力、ポン
プ動力等と加熱濃縮のための余分の濃縮装置が必要とな
る。また、溶液は循環空気に混って飛散してしまうので
、常に溶液を補給しなければならないし、溶液は消耗品
であり、更に加熱と濃縮に必要な熱はボイラ効率から言
っても80%以下の熱′効率である。したがって、装置
の維持管理は大変厄介なものであり、経済的にも負担が
大きい。また、空気中に混入した塩化リチュームやエチ
レングリコール等が被乾燥物に付着すると言うような欠
点もあり、腐敗の弊害もあった。また、加熱のためには
ボイラを、冷却のためには冷凍機を、それぞれ備えなけ
ればならないので、省エネルギ上問題であり、設備費も
かさむ等の欠点があった。本発明は、これらの欠点を解
決しようとするものであって、除湿のために塩化リチュ
ームやエチレングリコール等を使用せず、冷凍式除湿方
式を採用し、低温除湿乾燥空気を作って送風または循環
し、また同時にヒートポンプ利用の加熱を行うことによ
り\省エネルギを達成し、従来技術の欠点を解消するこ
とを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
前記の問題点を解決するための手段として、本発明のヒ
ートポンプ装置は、乾燥空気による乾燥室と乾燥空気を
作る空気チャンバーと空気チャンバー内の加熱及び冷却
手段としての少くとも二組の逆カルノーサイクルの手段
を有し、乾燥室と空気チVンバーとは乾燥空気を導入す
る回路と吸湿空気を還流させる回路とを以て連結され、
また、空気チャンバー内には、その空気チャンバーの空
気入口側及び空気出口側にそれぞれ最も近い位nに、二
次逆カルノーサイクルの吸熱用熱交換器と発熱用熱交換
器とを設け、更に一次逆カルノーサイクルの吸熱用熱交
換器と発熱用熱交換器とを、前記二次逆カルノーサイク
ルの吸熱用熱交換器と発熱用熱交換器のそれぞれ内側に
設ける。
〔作用] ・  空気チャンバー内において、吸湿した循環空気ま
たは外気を二組のヒートポンプ装置を用いて先ず冷却除
湿し、次にこれを前記ヒートポンプ装置を用いて加熱し
て適宜の温度に調整して乾燥室に導入する。
二次逆カルノーサイクルと一次逆カルノーサイクルの吸
熱用熱交換器と発熱用熱交換器を相互に特定の配置にお
くことにより、両サイクルの圧縮比を何れも小とし、加
熱及び冷却の成績係数を共に大とする。
〔発明の実施例〕
本発明の1実施例を第1図により説明する。本実施例は
所謂「空気循環式閉サイクル方式」と「外気(新鮮空気
)取入式開放サイクル方式」に併用できる。
1は乾燥室であって、乾燥されるべき物例えば食品、医
薬品、粉粒体剤、汚泥等の原料6がコンベヤにより乾燥
室1の予冷前室2に導入され、均一粉砕機3により均質
粒にされてネットコンベヤ4上に供給され、乾燥室1内
を移動中に乾燥され食品、医薬品、粉粒体剤、汚泥等の
完成品7となって導出される。乾燥室1内は上下の隔板
14.15により多数の区劃16に分割され、各区1I
I116内を上下方向に空気が流れるようになっている
乾燥室1の乾燥空気の導入は次のように行われる。先ず
、5〜7℃の冷風は送Jl1機9により流入管11a 
、 11bを経て予冷前室2に流入される630〜b により流入管13a 、 13bを経て3箇の区fII
116に分流して乾燥を行い、更に流入管13Cから3
箇の他の区劃16に分流して乾燥を行った後、還流管1
3dから流出し、フィルタ70で除塵され送ff1機8
aによりて循環空気ダクト18から再び空気チャンバー
17に流入される。
次に空気チャンバー17について説明する。空気チャン
バー17内には空気流れの方向に、プレクーラ21、第
1クーラ22、第2クーラ23、エリミネータ24、中
間加熱器54、リヒータ25、温水ヒータ26がそれぞ
れ設けられている。循環空気ダクト18から空気チャン
バー17に35℃/13.5g/Ngの吸湿空気が流入
し、プレクーラ21で19℃に予冷され、第1り〜う2
2で15.5℃に冷却され水分を凝縮され、次いで第2
クーラ23により6.5℃まで冷却され、更に水分を凝
縮され、エリミネータ24において水分を除去される。
28はドレントラップである。次いで除湿空気は中間加
熱器54とリヒータ25において加熱された後、更に温
水ヒータ2Gにより加熱されて40〜b 燥空気となる。この乾燥空気は流入管13a 、 13
bを経て再び乾燥室1内に導入される。
次に、空気チャンバー17を流れる空気からのまたは空
気に対しての熱の授受について説明する。
プレクーラ21とリヒータ25とは、ポンプ30によっ
て冷媒液(エチレングリコールまたはブライン等)が循
環するように閉サイクルに形成されており、リピータ2
5内で冷媒は6.5℃の冷風によって約11.5℃まで
冷却されてポンプ30によりプレクーラ21に流入し、
35℃の吸湿空気を予冷し30℃前後の冷媒液となって
リヒータ25に戻り、6.5℃の空気を中間加熱器54
を経て約25℃まで昇温させる。
Hは高段側の二次逆カルノーサイクル即ちヒートポンプ
サイクルで、冷媒は圧縮機31で圧縮され温水加熱器(
凝縮器)32で凝縮し、液冷媒は液管62を経て中間冷
却器としての放熱器(凝縮器)35に流入し、冷却され
た液冷媒は液管64を通り主膨服弁33を介して第1ク
ーラ22に流入し゛て蒸発し、プレクーラ21により流
出した19℃の空気を15゜5℃まで冷却した後、再び
圧縮8131に吸入される。
Rは低段側の一次逆カルノーサイクル即ち冷凍サイクル
で、圧縮機34で圧縮された冷媒は、三方弁47cを介
してガス管60から中間加熱器54に導入され第2クー
ラ23からの空気を加熱して自らは冷却され一部凝縮し
、ガス管53を経て放熱器35に流入し、次いでガス管
61を通り、蒸発圧力調整弁37を経て第1クー522
からの冷媒とともに圧縮機31に吸入される。ガス管5
3から放熱器35に流入した液冷媒は、弁49を経て液
管G2の冷媒に合流する。また液管64から分流した液
冷媒は液管52を経て熱交換器30に流入し冷却され、
次いで膨張弁36を経て第2クーラ23に流入して蒸発
し、第1クーラ22より流出した15.5℃の空気を更
に6.5℃まで冷却する。蒸発した冷媒は、蒸発圧力調
整弁38を経て熱交換器30に流入し、冷熱を与えた後
、再び圧縮機34に吸入される。
吸湿空気の導入側の第1クーラ22の蒸発温度は10℃
前後であり、第2クーラ23の蒸発温度は0℃かそれよ
り僅かに高い。これは0℃以下では熱交換器のフィンコ
イルに霜が付着し弊害となるからである。
空気チャンバー17の出口における空気の加熱は、次の
ように行われる。ヒートポンプサイクルト(の渇水加熱
器32で約42℃±2℃まで加熱された渇水は循環ポン
プ46により温水管45、温水管45aを経て渇水ヒー
タ26に流入する。41は温水供給電動三方弁で、温水
の流量を調整する。温水ヒータ26で放熱した温水は還
流管44.44aを経て渇水加熱器32に戻る。渇水供
給電動三方弁47から分岐した温水は放熱器48によっ
てヒートポンプの余分の熱を系外に放出して、乾燥空気
の送風温度を適温に保持調整する。
以上の実施例は、空気が乾燥室1と空気チャンバー17
を閉サイクルで循環する方式であるが、乾燥室1から出
る吸湿空気の湿度より外気の湿度が低いときは、外気を
送風機8aにより新鮮空気取入口50から、直接空気チ
ャンバー17に吸入し、吸湿空気は吸湿空気出口51か
ら排出し、外気取入式開放サイクル方式とすることもで
きる。しかし、一般には外気を取入れ排出を繰返す場合
は、雑菌、塵埃が混入する恐れが多く、また品物を酸化
させる弊害もあるので注意が必要である。
第2図は第1図の実施例を部分的に変更した第2の実施
例である。第1の実施例においては、ヒートポンプサイ
クルHの圧縮機31から吐出された高圧冷媒は、空気チ
ャンバー17の出口にある温水ヒータ26から還流管4
4aを経て還流する温水(温度が低下している)により
冷却される渇水加熱器(″m縮器)32内で凝縮するよ
うに構成されているが、第2の実施例においては、前記
高圧冷媒は、ガス管45.458を経て直接に冷媒凝縮
器26aに流入して冷却凝縮されるように構成されてい
る点において、第1の実施例と異なるが、その他の構成
においては同一であるので、その説明は省略する。
第3図は第1の実施例(第1図)を部分的に変更した第
3の実施例である。第1図と同一符号部分はそれと同一
名称の同一構造の部分であり、その機能も同一であるか
らその説明を省略する。この実施例においては、中間冷
却器としての放熱器(凝縮器)35を補助的に外気また
は井水により冷却する手段を付設した点において、第1
の実施例と異なっている。すなわち、放熱器35は冷却
水配管39.40.ポンプ42を介して外気放熱器(ク
ーリングタワー)41に連結され、井水56がポンプ5
5、井水流入管57を介して冷却水配管40に、また井
水流出管58が冷却水配管39に、夫々連結され、外気
または井水の何れか一方に切換えることができるように
なっている。したがって、中間加熱器54を使用しない
場合に、三方弁47cを切換えて圧縮機34より吐出さ
れた冷“媒を直接に中間冷却器としての放熱器35に流
入させ、外気放熱器41または井水5Gの冷却系統を運
転して、それを冷却させることができる。また、この実
施例では、液管62及び65の弁を適宜調整することに
より、温水加熱器32で凝縮した冷媒液の一部が、放熱
器35に流入することなく液管65.66を経て第1ク
ーラ22に流入し、前記冷媒液の他部のみが液管62、
放熱器35、液管G7.63を経て第2クーラ23に流
入できるようにした点においても第1の実施例と異なっ
ている。
第4図は第3の実施例を部分的に変更した第4の実施例
である。この実施例においては、高段側のヒートポンプ
サイクルHと低段側の冷凍サイクルRが冷媒の流れの上
では全(切離された別個のものとなり、また放熱器35
aと中間加熱器54が冷凍サイクルRにおいてパラレル
に系統に組込まれている点において第3の実施例と異な
っている。
この実施例によれば、ヒートポンプサイクルHと冷凍サ
イクルRにおいて夫々に異なる冷媒を使用することがで
きる。その他の構成においては第3の実施例と同一であ
るので、その説明を省略する。
(発明の効果) 本発明は、除湿のために塩化リチュームやエチレングリ
コール等を使用せず、冷凍式除湿方式を採用し、低温の
乾燥空気を作って送風または循環し、ヒートポンプによ
る除湿効率を上げ省エネルギ効率を計ることができ1.
同時に冷風乾燥のための冷凍機を用いているときは原料
の冷却を行うこともできる。そして加湿した循環空気ま
たは外気をヒートポンプを用いて冷却して除湿し、更に
ヒートポンプによる加熱によって乾燥室に吹出口条件ま
で空・気を加熱し、相対湿度を下げて省エネルギの乾燥
を計ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1・図ないし第4図は本発明のそれぞれ異なる実施例
の系統図である。 1・・乾燥室、13a 、 13b 、 13c −−
乾燥空気を空気チャンバーから乾燥室に導入する回路と
しての流入管、13d ・・吸湿空気を乾燥室から空気
チャンバーに還流させる回路としての還流管、11・・
空気チャンバー、18・・吸湿空気を乾燥室から空気チ
ャンバーに還流させる回路としての循環空気ダクト、2
2・・吸熱用熱交換器としての第1クーラ、23・・吸
熱用熱交換器としての第2クーラ、26・・発熱用熱交
換器としての温水ヒータ、54・・発熱用熱交換器とし
ての中間加熱器。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)乾燥空気による乾燥室、乾燥空気を作る空気チャ
    ンバー、前記乾燥空気を前記空気チャンバーから前記乾
    燥室に導入する回路及び吸湿空気を前記乾燥室から前記
    空気チャンバーに還流させる回路、少くとも二組の逆カ
    ルノーサイクル、前記空気チャンバー内に前記カルノー
    サイクルの吸熱用熱交換器及び発熱用熱交換器を具備し
    、二次逆カルノーサイクルの吸熱用熱交換器を前記空気
    チャンバーの空気入口側に最も近く設置し、前記二次逆
    カルノーサイクルの発熱用熱交換器を前記空気チャンバ
    ーの空気出口側に最も近く設置し、一次逆カルノーサイ
    クルの吸熱用熱交換器と発熱用熱交換器を前記二次逆カ
    ルノーサイクルの対応する吸熱用熱交換器と発熱用熱交
    換器のそれぞれ内側に設置したことを特徴とする空気の
    除湿乾燥用のヒートポンプ装置。
  2. (2)二次逆カルノーサイクルの発熱用熱交換器が温水
    ヒータであることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の空気除湿乾燥用のヒートポンプ装置。
  3. (3)二次逆カルノーサイクルの発熱用熱交換器が冷媒
    凝縮器であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の空気の除湿乾燥用のヒートポンプ装置。
  4. (4)一次逆カルノーサイクル及び二次逆カルノーサイ
    クルの吸熱用熱交換器が冷媒蒸発器であることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項ないし第3項の何れかに記載
    の空気の除湿乾燥用のヒートポンプ装置。
  5. (5)一次逆カルノーサイクルの発熱用熱交換器が圧縮
    機からの吐出冷媒ガスの熱を利用する中間加熱器である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第4項の
    何れかに記載の空気の除湿乾燥用のヒートポンプ装置。
  6. (6)一次逆カルノーサイクルの中間加熱器と二次逆カ
    ルノーサイクルの圧縮機の吸入側との間に中間冷却器と
    しての放熱器を設けたことを特徴する特許請求の範囲第
    1項ないし第5項の何れかに記載の空気の除湿乾燥用の
    ヒートポンプ装置。
  7. (7)一次逆カルノーサイクルの圧縮機と蒸発器との間
    に中間加熱器と放熱器をパラレルに設けたことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項、第3項ないし第5項の何れ
    かに記載の空気の除湿乾燥用のヒートポンプ装置。
  8. (8)二次逆カルノーサイクルを高段側サイクルとし一
    次逆カルノーサイクルを低段側サイクルとして二段また
    は二元圧縮機に構成したことを特徴とする特許請求の範
    囲第1項ないし第7項の何れかに記載の空気の除湿乾燥
    用のヒートポンプ装置。
  9. (9)空気チャンバーの空気入口側と空気出口側にそれ
    ぞれ熱交換器を設け、熱媒が流通する密閉循環路を形成
    したことを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第8
    項の何れかに記載の空気の除湿乾燥用のヒートポンプ装
    置。
  10. (10)吸湿空気を乾燥室から空気チャンバーに還流さ
    せる回路に外気導入口と吸湿空気排出口とを設けたこと
    を特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第9項の何れ
    かに記載の空気の除湿乾燥用のヒートポンプ装置。
  11. (11)空気チャンバー内における一次逆カルノーサイ
    クルの吸熱用熱交換器の出口側の冷風を乾燥室の前室ま
    たは予冷室に導入するようにしたことを特徴とする特許
    請求の範囲第1項ないし第10項の何れかに記載の空気
    除湿乾燥用のヒートポンプ装置。
  12. (12)第一次逆カルノーサイクルの冷媒をR12また
    はR22とし第一次逆カルノーサイクルの冷媒をR11
    4としたことを特徴とする特許請求の範囲第7項記載の
    空気の除湿乾燥用のヒートポンプ装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105716410A (zh) * 2016-03-23 2016-06-29 青岛大学 山楂饼及糖块热泵干燥机及其系统
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