(57)【要約】【課題】ヒートポンプにより発生される冷媒による加熱源と冷却源とを用いることにより、低消費電力で効率よくベーパーラインの形成が可能となる蒸気乾燥システムを提供する。【解決手段】ヒートポンプ回路２０は、コンプレッサ２１と加熱コイル２２と膨張弁２３と冷却コイル２４、２５とを具備し、乾燥、貯液槽１０は、排気ダクト３０を具備し、冷却コイル２４、２５は、乾燥、貯液槽１０内と排気ダクト３０内に配置され、膨張弁２３において発生した冷却源となる冷媒が、排気ダクト３０内の冷却コイル２５を通過した後、乾燥、貯液槽１０内の冷却コイル２４を通過する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾燥、貯液槽とヒートポンプ回路とを有し、
前記ヒートポンプ回路は、コンプレッサと加熱コイルと膨張弁と冷却コイルとを具備し、前記乾燥、貯液槽は、排気ダクトを具備し、
前記冷却コイルは、前記乾燥、貯液槽内と前記排気ダクト内に配置され、前記膨張弁において発生した冷却源となる冷媒が、前記排気ダクト内の前記冷却コイルを通過した後、前記乾燥、貯液槽内の前記冷却コイルを通過することを特徴とする蒸気乾燥システム。
【請求項２】
乾燥、貯液槽とヒートポンプ回路と放熱コイル部とを有し、
前記ヒートポンプ回路は、コンプレッサと加熱コイルと膨張弁と冷却コイルと放熱コイルと複数の切り替え弁とを具備し、
前記放熱コイルは前記放熱コイル部に配置され、前記加熱コイルは前記乾燥、貯液槽内に配置され、
乾燥動作中は、前記コンプレッサおいて発生した加熱源となる冷媒の一部が、前記複数の切り替え弁により制御されて、前記放熱コイル部の前記放熱コイルを通過し、
前記乾燥動作が終了すると、前記コンプレッサおいて発生した加熱源となる前記冷媒の全てが、前記複数の切り替え弁により制御されて前記放熱コイル部の前記放熱コイルを通過して前記膨張弁へ供給され、前記膨張弁において発生した冷却源となる前記冷媒が、前記複数の切り替え弁により制御されて、前記乾燥、貯液槽内に配置された前記加熱コイルを通過することを特徴とする蒸気乾燥システム。
【請求項３】
請求項２に記載の蒸気乾燥システムにおいて、前記乾燥、貯液槽が、排気ダクトを具備し、
前記冷却コイルは、前記乾燥、貯液槽内と前記排気ダクト内に配置され、前記膨張弁において発生した冷却源となる冷媒が、前記排気ダクト内の前記冷却コイルを通過した後、前記乾燥、貯液槽内の前記冷却コイルを通過することを特徴とする蒸気乾燥システム。
【請求項４】
前記冷媒がフッ素系の冷媒であって４０℃〜１２０℃の沸点を有し、前記コンプレッサと前記膨張弁により、前記加熱コイルの加熱温度を８０℃〜１５０℃、前記冷却コイルの冷却温度を−１０℃〜２０℃に制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の蒸気乾燥システム。
【請求項５】
前記加熱コイル及び前記冷却コイルの材質が、ステンレス鋼、石英、或いはフッ素系樹脂のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の蒸気乾燥システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶剤を用いた蒸気乾燥に係り、詳しくは、ヒートポンプの冷媒を加熱源と冷却源として用いることにより、低消費電力で効率よくベーパーラインの形成が可能となる蒸気乾燥システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、従来の蒸気乾燥装置の構成を示す装置構成図である。図５において、蒸気乾燥装置３００は、乾燥、貯液槽１０と加熱ヒーター部８０とチラーユニット部９０とを有している。乾燥、貯液槽１０は、受溝１２と水分離機１３とを具備し、受溝１２の上方には冷却コイル２４を、下方にはパイプヒーター８５を具備している。冷却コイル２４はパイプによりチラーユニット部９０に接続されている。パイプヒーター８５は、加熱ヒーター部８０と電気的に接続されている。
【０００３】
乾燥、貯液槽１０の下部に蓄えられた溶剤４０は、パイプヒーター８５により加熱されて気化し、チラーユニット部９０から冷却コイル２４に供給される冷却水または冷媒により凝縮されることにより、ベーパーライン５０を形成する。凝縮した溶剤４０は、受溝１２を経由したのち、水分離器１３により空気中の水分の持込を除去した上で乾燥、貯液槽１０の下部に回収され、再利用される。
【０００４】
被乾燥物（図示せず）が、乾燥、貯液槽１０のベーパーライン５０より下部に挿入されると、気化した溶剤４０は、被乾燥物の表面で凝縮し被乾燥物の表面を洗い流す。このとき、前工程で洗浄処理をしている場合は、被乾燥物表面に付着している洗浄液との置換が行われる。被乾燥物が気化熱により温まると、凝縮した溶剤４０が再び気化することにより、被乾燥物が乾燥される。乾燥が終了すると、被乾燥物は取り出される。
【０００５】
この一連の動作において、チラーユニット部９０と加熱ヒーター部８０とには独立した電力が供給され、乾燥のための熱源の還元に関する手段を持たない。このため、冷却用の電力と、加熱用の電力とがそれぞれ独自に消費され、不要な電力消費が行なわれるという問題がある。また、装置運転終了時には、気化したガスの放散を防止するため、溶剤４０の自然冷却が完了するまで、長時間に渡りチラーユニット部９０を稼動する必要があり、電力を大量に消費する結果となっている。
【０００６】
特許文献１には、下端側を貯湯槽とし、内部を真空ポンプに接続した本体と、本体内の貯湯槽の上方に配置された被処理物を収納した処理室と、処理室に連通させた真空ポンプと、貯湯槽内に配置した熱交換器を具備するヒートポンプユニットとを備え、貯湯槽の熱媒水をヒートポンプユニットにより加熱し、熱媒水の蒸気により処理室の表面を加熱してランニングコストを低減できる真空乾燥処理装置についての記載がある。
【特許文献１】特開２００４−２８３８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、ヒートポンプにより発生される冷媒による加熱源と冷却源とを用いることにより、低消費電力で効率よくベーパーラインの形成が可能となる蒸気乾燥システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の蒸気乾燥システムは、乾燥、貯液槽とヒートポンプ回路とを有し、ヒートポンプ回路は、コンプレッサと加熱コイルと膨張弁と冷却コイルとを具備し、乾燥、貯液槽は、排気ダクトを具備し、冷却コイルは、乾燥、貯液槽内と排気ダクト内に配置され、膨張弁において発生した冷却源となる冷媒が、排気ダクト内の冷却コイルを通過した後、乾燥、貯液槽内の冷却コイルを通過することを特徴とする。
【０００９】
本発明の蒸気乾燥システムは、乾燥、貯液槽とヒートポンプ回路と放熱コイル部とを有し、ヒートポンプ回路は、コンプレッサと加熱コイルと膨張弁と冷却コイルと放熱コイルと複数の切り替え弁とを具備し、放熱コイルは放熱コイル部に配置され、加熱コイルは乾燥、貯液槽内に配置され、乾燥動作中は、コンプレッサおいて発生した加熱源となる冷媒の一部が、複数の切り替え弁により制御されて、放熱コイル部の放熱コイルを通過し、乾燥動作が終了すると、コンプレッサおいて発生した加熱源となる冷媒の全てが、複数の切り替え弁により制御されて放熱コイル部の放熱コイルを通過して膨張弁へ供給され、膨張弁において発生した冷却源となる冷媒が、複数の切り替え弁により制御されて、乾燥、貯液槽内に配置された前記加熱コイルを通過することを特徴とする。
【００１０】
本発明の上記蒸気乾燥システムにおいて、乾燥、貯液槽が、排気ダクトをさらに具備し、冷却コイルは、乾燥、貯液槽内と排気ダクト内に配置され、膨張弁において発生した冷却源となる冷媒が、排気ダクト内の冷却コイルを通過した後、乾燥、貯液槽内の冷却コイルを通過することを特徴とする。
【００１１】
本発明の蒸気乾燥システムにおいて、冷媒がフッ素系の冷媒であって４０℃〜１２０℃の沸点を有し、コンプレッサと膨張弁により、加熱コイルの加熱温度を８０℃〜１５０℃、冷却コイルの冷却温度を−１０℃〜２０℃に制御することを特徴とする。
【００１２】
本発明の蒸気乾燥システムにおいて、加熱コイル及び冷却コイルの材質が、ステンレス鋼、石英、或いはフッ素系樹脂のいずれかであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ヒートポンプにより発生される冷媒による加熱源と冷却源とを用いることにより、運転時には低消費電力で効率よくベーパーラインを形成し、運転終了動作時には気化したガスの放散の停止を早め、電力の消費を軽減することを可能とし、且つ、溶剤の回収効率を向上させることが可能となる蒸気乾燥システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施例を示す蒸気乾燥システムのシステム構成図である。図１において、蒸気乾燥システム１００−１は、乾燥、貯液槽１０とヒートポンプ回路２０とを有している。ヒートポンプ回路２０は、コンプレッサ２１と加熱コイル２２と膨張弁２３と冷却コイル２４、２５とを具備している。乾燥、貯液槽１０は、排気ダクト３０及び受溝１２を具備している。
【００１５】
加熱コイル２２は、コンプレッサ２１と膨張弁２３とにパイプにより接続されている。冷却コイル２５の一端は、同様にパイプにより膨張弁２３に接続されて、排気ダクト３０内に配置され、且つ、他端は、冷却コイル２４の一端に接続されている。冷却コイル２４は、乾燥、貯液槽１０内に配置され、その他端はコンプレッサ２１に接続されている。また、乾燥、貯液槽１０の下部は、加熱コイル２２が浸漬するように溶剤４０で満たされている。
【００１６】
コンプレッサ２１において圧縮されて発生した熱により加熱源となる冷媒が、実線で示される矢印の方向に加熱コイル２２を通過する。これにより溶剤４０は気化し、貯液槽１０内に充満する。つぎに、加熱コイル２２を通過した冷媒４０は、膨張弁２３において断熱膨張して熱を失い、冷却源となる。この冷媒が、排気ダクト３０内の冷却コイル２５を実線で示される矢印の方向に通過した後、乾燥、貯液槽１０内の冷却コイル２４を通過し、貯液槽１０内に充満した溶剤４０を凝縮させる。
【００１７】
貯液槽１０内に充満した溶剤４０は凝縮されることにより、ベーパーライン５０を形成し、凝縮した溶剤４０は、受溝１２を経由して乾燥、貯液槽１０の下部に回収され、再利用される。被乾燥物（図示せず）が、乾燥、貯液槽１０のベーパーライン５０の層に挿入されると、気化した溶剤４０は、被乾燥物の表面で凝縮する。被乾燥物が気化熱により温まると、凝縮した溶剤４０が再び気化することにより、被乾燥物が乾燥される。乾燥が終了すると、被乾燥物は取り出される。このように、供給される電力は、コンプレッサ２１に供給されるだけとなり、低消費電力で効率よくベーパーライン５０の形成が可能となる。
【００１８】
この一連の動作において、凝縮し切れなかった溶剤４０は、排気ダクト３０側に吸引され、冷却コイル２５により凝縮される。この凝縮された溶剤４０は、破線の矢印で示される方向にパイプを経由して、乾燥、貯液槽１０の下部に回収され再利用される。冷却コイル２５を通過する冷媒は、乾燥、貯液槽１０内の冷却コイル２４を通過する前に通過するため、冷却能力が高く、排気ダクト３０に吸引された僅かな溶剤を凝縮することができる。これにより、高価な溶剤の回収効率を向上させることが可能となる。また使用される冷媒は、フッ素系の冷媒であって４０℃〜１２０℃の沸点を有し、コンプレッサ２１と膨張弁２３により、加熱コイル２２の加熱温度を８０℃〜１５０℃、冷却コイル２５の冷却温度を−１０℃〜２０℃に制御する。このフッ素系の冷媒は、例えばＨＣＦＣ、ＨＦＥ、又はＨＦＣの何れであっても良い。また溶剤４０は、ＩＰＡ又はＨＦＣ、ＨＣＦＣ、ＨＦＥ等のフッ素系溶剤の何れであっても良い。
【００１９】
図２は、本発明の第２の実施例を示す蒸気乾燥システムのシステム構成図である。図２において、図１とは異なる放熱コイル部とヒートポンプ回路の構成だけを説明し、乾燥、貯液槽１０の構成は省略する。ヒートポンプ回路２０は、コンプレッサ２１と加熱コイル２２と膨張弁２３と冷却コイル２４と放熱コイル２６と複数の切り替え弁ａ〜ｆとを具備している。放熱コイル２６は放熱コイル部６０に配置されている。
【００２０】
図３は、切り替え弁の動作を示す運転状態表である。図２、３において、連続運転時は、コンプレッサ２１において圧縮されて発生した熱により加熱源となる冷媒が、実線で示される矢印の方向に切り替え弁ａ、ｂを通過し、切り替え弁ｆは閉じているため、加熱コイル２２と、放熱コイル部６０の放熱コイル２６を通過する。これにより溶剤４０は気化し、貯液槽１０内に充満する。
【００２１】
また、切り替え弁ｂは半開しているため、加熱源となる冷媒に一部が放熱コイル２６を通過し、放熱コイル部６０において加熱源となる熱源の一部を失う。これにより加熱コイル２２を通過する冷媒の量を制御できるため、冷却コイル２４での熱交換が効率よく行われるよう、溶剤４０を加熱し過ぎないように熱容量を調節することができる。
【００２２】
加熱コイル２２を通過した冷媒４０は、切り替え弁ｄが閉じているため、切り替え弁ｃを通過し、放熱コイル２６を通過した冷媒と合流する。合流した冷媒は、膨張弁２３において断熱膨張して熱を失い、冷却源となる。この冷媒が、乾燥、貯液槽１０内の冷却コイル２４を通過し、貯液槽１０内に充満した溶剤４０を凝縮させ、ベーパーライン５０を形成し、凝縮した溶剤４０は、受溝１２を経由して乾燥、貯液槽１０の下部に回収され、再利用される。冷却コイル２４を通過した冷媒は、切り替え弁ｆが閉じているため切り替え弁ｅを通過し、切り替え弁ｄが閉じているため、そのままコンプレッサ２１へ向かい、再び圧縮加熱される。このヒートサイクルが連続して行なわれ、図１の場合と同様に、被乾燥物の乾燥が連続して行なわれる。
【００２３】
運転終了動作時においては、コンプレッサ２１を出た冷媒は、切り替え弁ａが閉じているため、開放されている切り替え弁ｂを通過する。そして放熱コイル２６を通過した冷媒は、切り替え弁ｃが閉じているため、そのまま膨張弁２３に向かい、膨張弁２３において断熱膨張して熱を失い、冷却源となる。冷却源となった冷媒は、冷却コイル２４を通過し、切り替え弁ｅが閉じて、切り替え弁ｆが開いて、且つ、切り替え弁ａが閉じているため、そのまま加熱コイル２２に向かい、溶剤４０を冷却し、運転終了後の溶媒４０の温度を素早く降下させる。加熱コイル２２を通過した冷媒は、切り替え弁ｃが閉じて、切り替え弁ｄが開いているため、そのままコンプレッサ２１へ向かい、再び圧縮加熱される。溶剤４０が所定の温度に降下すると、このヒートサイクルは終了する。
【００２４】
このように連続運転時には、切り替え弁ｂを調整することにより、加熱コイル２２を通過する冷媒の量を制御して、溶剤４０全体の熱容量を調節することが可能となり、ベーパーライン５０における気化した溶剤４０と、冷却コイル２４との熱交換効率をバランスよく高効率化できる。さらに、運転終了動作時には、膨張弁２３を通過した冷媒の冷却源を、加熱コイル２２を通過させて冷却手段として用いることにより、気化したガスの放散の停止を早め、溶剤４０の自然冷却が完了するまでの時間が短縮されるため、電力の消費を軽減することが可能となる。また、実施例２の蒸気乾燥システムに実施例１の蒸気乾燥システムの排気ダクト部３０の機能を追加することにより、高価な溶剤４０の回収効率を向上させることができる。
【００２５】
図４は、本発明を適用したワンサイクル蒸気洗浄乾燥装置の構成図である。図４において、ワンサイクル蒸気洗浄乾燥装置２００は、洗浄、乾燥槽１１の内部が、仕切板１５により洗浄槽と乾燥槽の２つの槽に分割され、洗浄槽側には超音波発生手段７０が配備されているところが、図１又は図２とは異なっている。洗浄槽側に被洗浄物が溶剤４０中に浸漬されると、超音波発生手段７０による超音波洗浄が開始され、被洗浄物の洗浄が行なわれる。洗浄が終了すると、被洗浄物は乾燥槽側に移動し、図１又は図２の場合と同様の工程で乾燥される。このように、被洗浄物の洗浄と乾燥を、ワンサイクルで行なうことができる。
【００２６】
以上説明したように本発明によれば、運転時にはヒートポンプにより発生される冷媒による加熱源と冷却源とを用いることにより、低消費電力で効率よくベーパーラインを形成し、運転終了動作時には気化したガスの放散の停止を早め、電力の消費を軽減することを可能とし、且つ、溶剤の回収効率を向上させることができる蒸気乾燥システムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１の実施例を示す蒸気乾燥システムのシステム構成図。
【図２】本発明の第２の実施例を示す蒸気乾燥システムのシステム構成図。
【図３】切り替え弁の動作を示す運転状態表。
【図４】本発明を適用したワンサイクル蒸気洗浄乾燥装置の構成図。
【図５】従来の蒸気乾燥装置の構成を示す装置構成図。
【符号の説明】
【００２８】
１０  乾燥、貯液槽
１１  洗浄、乾燥槽
１２  受溝
１３  水分離器
２０  ヒートポンプ回路
２１  コンプレッサ
２２  加熱コイル
２３  膨張弁
２４、２５  冷却コイル
２６  放熱コイル
３０  排気ダクト
４０  溶剤
５０  ベーパーライン
６０  放熱コイル部
７０  超音波発生手段
８０  加熱ヒーター部
９０  チラーユニット部
１００−１、２  蒸気乾燥システム
２００  ワンサイクル蒸気洗浄乾燥装置
３００  従来の蒸気乾燥装置
ａ〜ｆ  切り替え弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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