JPS63111922A

JPS63111922A - 乾燥器

Info

Publication number: JPS63111922A
Application number: JP61258343A
Authority: JP
Inventors: Minoru Funato; 稔船渡; Nobuo Kikuchi; 伸夫菊地
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-10-31
Filing date: 1986-10-31
Publication date: 1988-05-17

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】［発明の目的コ（産業上の利用分野）本発明はプロセスガスを冷凍乾燥する乾燥器に関する。

（従来の技術）プロセスガスを冷凍乾燥するための乾燥器の好適な例に
原子カプラントの放射性気体廃棄物処理系統に用いられ
る排ガス乾燥器がある。この排ガス乾燥器を流れるプロ
セスガスは大部分空気であり、入口露点は約１０℃であ
るが、流量が４〜４ＯＮｍ３　／ｈの範囲で変化する。

上述した従来の排ガス乾燥器を第５図の系統構成図を参
照して説明する。

同図に示すように、容器１内に設けられた冷却部２には
、外部の冷凍機３より冷媒導入管４を介して冷媒が供給
され、冷媒戻り管５より熱交換を終った冷媒が冷凍機３
に戻される。この冷媒は冷凍Ｉａａ内の圧縮器６にて加
圧され高温高圧の冷媒ガスどなって凝縮器７にて冷却さ
れ、膨服弁８にて断熱膨張して低温低圧の冷媒液として
乾燥器の冷却部２に送られて蒸発することによりプロセ
スガスを冷却するものである。乾燥器に供給される冷媒
量は温度検出器９にて冷媒戻り温度を検知し、膨服弁８
の開度を負荷に応じてコントロールすることにより調節
される。

また、容器１内の除霜のため、圧縮器６を出たホットガ
スを直接冷媒部２に供給するためのホットガス導入管１
０が設けられている。

プロセスガスはガス入口管１１より容器１内に導入され
、冷却部２を通りながら冷凍乾燥され、ガス出口管１２
より容器１外へ排出される。このプロセスガスの出口温
度は温度検出器１３にて検出されするが、約−３０℃と
なるように運転される。従って、運転を継続すると冷却
部２にはプロセスガスの湿分が霜となって付着し、やが
て冷却効率を低下させるため除霜再生が必要となる。

除霜運転時はガス入口管１１に設けた入口弁１４及びガ
ス出口管１２に設けた出口弁１５を閉、また容器１下部
に接続されたドレン管１６に設けられたドレン弁１７を
開とし、プロセスガスの通気を止め、融けた霜をドレン
としてドレン管１６より図示しないドレン溜に排出する
。

このとき、プロセスガスの乾燥は並置された図示しない
他の乾燥器に切替えて続行される。

除霜の熱源はホットガス導入管１０より冷却部２に供給
されるホットガスにて行なわれるが、この冷媒流路の切
替えのため電磁弁１８．１９が設けられ、除霜運転時は
電磁弁１８が閉、電磁弁１９が開となる。

次に、除霜による冷却部２の温度変化を第６図を参照し
て説明する。第６図においてＡ及びＢは第５図４４　Ａ
　ＩＬＩ及び“Ｂ　ｏｐで示した冷却部２の最上部及び
最下部を示す。また、温度Ｔ１　は温度検出器９で検知
される冷媒戻り温度がこの温度に達した時除霜完了信号
を発するよう設定された除霜完了温度を示す。

なお、図中実線はホットガスの温度を、点線はその位置
の容器内温度を示す。

まず、除霜開始直後は冷却部には全面霜がついており、
第６図（イ）に示すように容器内は上方はど低温となっ
ており、ホットガスは急激に冷却されて出口では０℃以
下となる。

霜はホットガスにより暖められて間もなく０℃となり、
冷却部の伝熱管あるいはフィンの表面、即ち霜の内側よ
り徐々に融解されるが、上部はどホットガスとの温度差
が大きく熱交換効率がよいため早く融け、第６図（ロ）
に示すように溶は終ると、その部分の温度が上昇を始め
る（第６図（ロ）Ａ−０間）が、下部ではホットガスの
温度が下がってしまい、熱交換がほとんど行なわれない
部分（第６図（ロ）Ｄ−８間）もある。そこで、ボット
ガス循環量を多くすればホットガス温度をあまり下げず
に下部でも充分な熱交換が行なえるが、この場合冷媒戻
り温度による除霜完了の検知が難しくなり、また、冷凍
機容量が必要以上に大きくなって冷凍サイクルの安定が
難しくなるという問題が生じる。

除霜が進むにつれて第６図（ロ）のＣ点およびＤ点は右
方へ移動し、冷却品全体の除霜が終了すると容器内温度
、冷媒戻り温度とも上昇してゆき、第６図（ハ）に示す
ように冷媒戻り温度が設定温度Ｔ１　に達し、除霜完了
信号が発せられて圧縮機６を停止するとともに電磁弁１
９を閉にする。

以上は乾燥器の冷却運転時の負荷が充分大ぎく、冷却部
２全而にほぼ均一に着霜した場合の除霜プロセスである
。

ところが、乾燥器の冷却運転時負荷、即らプロセスガス
流量が少ないと、プロセスガスの冷却はガスの入口側、
即ち、冷却部２の下部でほとんど行なわれてしまうため
、着霜量は下部に多く、上部には極小量の霜しか付着し
ない。

このため冷却部上部の除霜は短時間で完了し、上部の容
器内温度の上昇が速く、従って上部ではホットガスの熱
交換効率が悪いためホットガス湿度が余り下がらず、第
６図（ニ）に示すように除霜に有効な熱交換部が短く、
冷媒戻り温度が高くなる。これが極端な場合は第６図（
ホ）に示すように、除霜が完了していないにも拘らず、
冷媒戻り温度がＴ１　に達し、除霜完了信号を発する恐
れがあった。

また、霜の融解が霜の内側からのみ行なわれるため、完
全に融けて水となる前に霜の固まりが容器１底部に落下
し、ドレンの排水を妨げる恐れもあった。

（発明が解決しようとする問題点）以上）ホべたように、従来の排ガス乾燥器は冷却運転時
の負荷が小さく着霜が冷却部下部に偏った場合、除霜時
の効率が悪く、除霜が不完全となり、ざらには除霜時霜
が固体状のまま冷却部より剥離し容器底部に落下してド
レンの排出を妨げる恐れがあった。

本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、その目的は
除霜効率が高くかつドレン排出性の良い乾燥器を提供す
ることにある。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明は上記目的を達成するために、容器内に設けられ
た冷却部の伝熱管に容器外部に設けられた冷凍機より冷
媒とホットガスとを個別に供給し、前記容器内に通気さ
れる被処理ガスの連続的な冷凍乾燥と、前記容器内の除
霜再生とを交互に行うように構成した乾燥器において、
前記容器下部にホットガス導入管の熱交換部を設けたこ
とを特徴とするものである。

（作　用）本発明によれば、容器に導入直後の高温のホットガスに
より最も着霜最の多い冷却品最下部に付着した霜を外表
面からも融かすとともに対流効果が得られ、除霜効率が
高められる。さらに、ドレン管接続部付近を暖めること
により容器底面に落下した霜を速やかに融かし、ドレン
排出が固体状の霜によって妨げられるのを防止すること
ができる。

（実施例）本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の概略構成図であり、同図において、容
器１の下部にはガス入口管１１が、その上部にはガス出
口管１２が接続され、その中間部分には内部を冷媒が流
れる伝熱管とフィン等で構成された冷却部２が設けられ
ている。その冷却部２には冷却運転時冷媒を供給するた
めの冷媒導入管４と除霜時ホットガスを供給するための
ホットガス導入管１０が上部にて伝熱管に接続され、冷
媒またはホットガスを冷凍機に戻すための冷媒戻り管５
が下部にて伝熱管に接続されている。また、容器１の最
底部にはドレン管１６が接続されている。

前記ホットガス導入管１０は冷却部２の下側の空間で冷
却部２の下面及びドレン管１６接続部上面に接近した位
置を通過するように曲げられた熱交換部２０を有してい
る。

次に、本実施例の作用について説明する。

冷却運転時は冷媒導入管４より冷却部２に低温の冷媒液
が供給され、ガス入口管１１より容器１内に導入された
プロセスガスが冷却部２内を上方へ通過する間に蒸発熱
を奪って冷却し、プロセスガス中の湿分を霜として冷却
部に付着させて除去し、冷媒は蒸発してガスとなり冷媒
戻り管５より冷凍機に循環する。

しかして、霜はプロセスガス流量が大、即ち熱負荷が大
の場合冷却部２仝面に付着するが、小鈎荷時には冷却部
２の下部に集中する。

以上述べた冷却運転時の作用は従来と変わりはない。霜
の付着による冷却効率低下を防止するため、一定時間冷
却運転を続行した後、入口管１１゜出口管１２に設けら
れた図示されない弁を閉にし、また、冷媒導入管４から
の冷媒液の供給を停止し、ホットガス導入管１０からホ
ットガスを供給して除・雷運転に入る。この時の各部の
温度状態を示したのが第２図（イ）で、符＠Ａ及びＢは
第１図の′“Ａ″部及び“Ｂ″部の位置を、またＥ−Ａ
間は第１図の熱交換部（２０）の範囲を示す。なお、第
２図において、実線はホットガス温度を、点線はその位
置の容器内空気温度を示す。

除霜開始直後は第２図（イ）に示すように、容器内は上
部程低温で、かつ全体的に０℃以下となっている。ホッ
トガス導入管１０を介して容器１内に導入された高温の
ボットガスは熱交換部２０にて放熱し、冷却部下部、即
ら“Ｂ　１１部を暖めてこの部分の温度上昇を速めると
ともにドレン管１６接続部付近の雰囲気温度も上昇させ
た後、冷却部２に供給され、冷却部２の伝熱管を通過し
ながら霜を内側より暖める。

除霜が進むと第２図（ロ）に示すように冷却部２の上部
（第２図（ロ）Ａ−０間）はホットガスの温度が高いた
め、及び小負荷時には着霜量が少いため早く霜が融け、
空気温度が上昇する。その下の部分（第２図（ロ）Ｃ−
Ｆ間）はまだ霜が融けきっていないため空気温度も０℃
である。さらに下部（第２図（ロ）Ｆ−８間）は熱交換
部２０の高温のホットガス（第２図（ロ）Ｅ−Ａ間）に
より雰囲気温度が高められ、霜は内側と外側から加熱さ
れることにより速やかに融け、“′Ｂ″部付近では空気
温度が上昇し、対流効果により更に上部の空気温度を上
昇させてゆく。

このようにして、冷却部２の霜は上部及び下部より効果
的に除霜され、やがて第２図（ハ）に示すように、ホッ
トガスの戻り温度が除霜完了温度Ｔ１　に達して除霜が
終了する。

この除霜の過程で冷却部２下品の霜は内側及び外側から
加熱されるため固体状のまま容器１底部へ落下すること
はあまりないが、そうした場合も容器１底部は熱交換部
２０にて暖められているため速やかに融け、ドレン排出
の妨げとなる恐れはない。

以上述べたように本実施例によれば、除霜時容器下部を
高温のホットガスで加熱することにより除霜効率が高め
られ、特に小負荷による冷却部下部に偏在する霜も完全
に除霜できる。

また、容器底部を暖めることにより落下した固体状の霜
を速やかに融かし、ドレン排出が霜で妨げられるのを防
止できる。

第３図は本発明の他の実施例の概略系統図を示すもので
、同図において２１及び２２は各々ドレン管１６接続部
近傍及び冷却部２最下部を加熱するための熱交換部であ
るが、管外表面にフィンを設けて放熱効果を高めること
により更に除霜効率向上を企ったものである。

第４図（イ）は本発明のさらに他の実施例の冷却部の詳
細を示した部分縦断面図であり、第４図（ロ）は同図（
イ）の側面図、第４図（ハ）は同図（イ）のＡ−Ａ断面
図である。側板２３内に伝熱管２４及びフィン２５を組
込んで構成した冷却部にホットガス導入管１０が貫通さ
れ、貫通部２６にはフィン２７が設けられて放熱効果を
高めている。なお、図中２８は冷媒集合管である。

この実施例においてはホットガス導入管を冷却部下部に
貫通させたことにより、冷却部下部の除霜能力を一層高
められる。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば乾燥器の除霜効率
を高め、かつ均一に除霜できるとともにドレン排出性を
良くすることができるので、乾燥器の信頼性向上が図れ
るというすぐれた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略構成図、第２図は第１
図の乾燥器の除霜時における各部の温度、分布の推移を
示す図、第３図は本発明の他の実施例の概略構成図、第
４図は本発明のざらに他の実施例の乾燥器の冷却部の部
分縦断面図、第５図は従来の９２燥器及び冷凍機の概略
構成図、第６図は第５図の乾燥器の大負荷時及び小負荷
時の除霜時の各部温度分布の推移を示す図である。１・・・容器、　　　　　２・・・冷却部３・・・冷凍
機、　　　　４・・・冷媒導入管５・・・冷媒戻り管、
　　６・・・圧縮機７・・・凝縮器、　　　　８・・・
膨張弁９．１３・・・湿度検出器１０・・・ホットガス導入管１１・・・ガス入口管、１２・・・ガス出口管１４・・
・入口弁、１６・・・ドレン管１７・・・ドレン弁、　
　　　１８．１９・・・電磁弁２０、２１．２２・・・
熱交換部２３・・・側板、２４・・・伝熱管２５、２７・・・フィン、２６・・・貫通部２８・・・
冷媒集合管代理人　弁理士　則　近　憲　佑同　　三俣弘文第　１　図第３図第２図（ハ）第４図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）容器内に設けられた冷却部の伝熱管に容器外部に
設けられた冷凍機より冷媒とホットガスとを個別に供給
し、前記容器内に通気される被処理ガスの連続的な冷凍
乾燥と、前記容器内の除霜再生とを交互に行うように構
成した乾燥器において、前記容器下部にホットガス導入
管の熱交換部を設けたことを特徴とする乾燥器。
（２）ホットガス導入管の熱交換部は冷却部の通気ガス
入口側近傍に設けられている特許請求の範囲第１項記載
の乾燥器。
（３）ホットガス導入管の熱交換部は容器のドレン排出
口近傍である特許請求の範囲第１項記載の乾燥器。
（４）ホットガス導入管の熱交換部はフィン付き管であ
る特許請求の範囲第１項記載の乾燥器。
（５）ホットガス導入管は冷却部の下部を貫通している
特許請求の範囲第１項記載の乾燥器。