(57)【要約】【課題】合成樹脂ペレットなどのための除湿乾燥装置において、ヒートポンプを活用した熱交換を行って、所望の温度降下を確実に行うとともに必要な昇温も十分に行って、電気ヒータに要する電力の省力化を図る。【解決手段】通過する空気を除湿する除湿ユニット１１と、除湿ユニット１１を通過した除湿空気で合成樹脂ペレットＸを乾燥する乾燥ホッパー２１を備える。そして、除湿ユニット１１の出口から乾燥ホッパー２１の入口までを除湿空気供給ライン３１で接続し、乾燥ホッパー２１の排気口２３と除湿ユニット１１の入口を還流ライン３２で接続する。この還流ライン３２の中間部に、吸熱器４２と放熱器４３とを有するヒートポンプ４１の吸熱器４２を組み込む。一方、このヒートポンプの放熱器４３に、除湿空気供給ライン３１の電気ヒータ３１ａよりも上流側の部分を通す。【選択図】図１
2010197035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被乾燥物を乾燥する乾燥部の前段にヒートポンプが備えられ、
該ヒートポンプの放熱器が、前記乾燥部に向けて熱風を送る熱風供給ラインに設けられた
乾燥のための熱交換システム。
【請求項２】
前記ヒートポンプの低温側熱源が、工場内を流れる冷却液である
請求項１に記載の乾燥のための熱交換システム。
【請求項３】
通過する空気を除湿する除湿部と、該除湿部を通過した除湿空気で被乾燥物を乾燥する乾燥部を備えた乾燥のための熱交換システムであって、
前記乾燥部から前記除湿部へ向かう還流ラインに、該還流ラインを通る乾燥部からの排気を低温側熱源とするヒートポンプの吸熱器が備えられた
乾燥のための熱交換システム。
【請求項４】
前記ヒートポンプに備えられた放熱器が、前記除湿部から前記乾燥部に向けて除湿空気を送る除湿空気供給ラインに設けられ、
該除湿空気供給ラインのヒートポンプより下流側に、前記除湿空気を加熱する電気ヒータが備えられた
請求項３に記載の乾燥のための熱交換システム。
【請求項５】
前記除湿部に、該除湿部に対して熱風を送り込んで除湿部を再生させる再生ラインが接続され、
該再生ラインの除湿部より下流側部分と、再生ラインを通る気体を加熱する電気ヒータよりも上流側部分が熱交換器で接続された
請求項３または請求項４に記載の乾燥のための熱交換システム。
【請求項６】
前記除湿部に、該除湿部に対して熱風を送り込んで除湿部を再生させる再生ラインが接続され、
該再生ラインには、再生ラインを通る気体を加熱する電気ヒータが備えられるとともに、
前記ヒートポンプに備えられた放熱器が、前記再生ラインにおける前記電気ヒータよりも上流側部分に設けられた
請求項３に記載の乾燥のための熱交換システム。
【請求項７】
被乾燥物を乾燥する乾燥部の前段に、工場内を流れる冷却液を低温側熱源とするヒートポンプが備えられ、
該ヒートポンプの放熱器が、前記乾燥部に向けて熱風を送る熱風供給ラインに設けられた
乾燥装置。
【請求項８】
通過する空気を除湿する除湿部と、該除湿部を通過した除湿空気で被乾燥物を乾燥する乾燥部を備えた乾燥装置であって、
前記乾燥部から前記除湿部へ向かう還流ラインに、該還流ラインを通る乾燥部からの排気を低温側熱源とするヒートポンプの吸熱器が備えられた
乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、乾燥装置に関し、より詳しくは、省電力化が図れるような乾燥装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
乾燥、特に除湿乾燥は、合成樹脂ペレットをはじめ、農畜産物、水産物、木材等の乾燥に広く用いられている。これは、低湿度の除湿空気で乾燥すると、乾燥が良好に行え、乾燥操作も難しくなく、被乾燥物の損傷（たとえば熱分解や色調の変化、成分やフレーバのロス）を少なくするという利点があるからである。
【０００３】
前述例のような被乾燥物のうちの一つ、合成樹脂ペレットの除湿乾燥装置としては、下記特許文献１に開示されたものがある。
【０００４】
特許文献１の除湿乾燥装置は、図５に示したように、通過する空気を除湿すべく円筒状をなし低速で回転する除湿ユニット１０１と、この除湿ユニット１０１を通過して除湿された除湿空気によって被乾燥物たる合成樹脂ペレットを乾燥する乾燥ホッパー１０２を備えている。そして、除湿ユニット１０１と乾燥ホッパー１０２との間には、除湿空気を乾燥ホッパー１０２に供給するとともに、乾燥ホッパー１０２から排出された排気を除湿ユニット１０１に返す除湿循環ライン１０３と、この除湿循環ライン１０３における除湿ユニット１０１の手前で分岐して乾燥ホッパーの後段側に接続される冷却ライン１０４を有する。
【０００５】
除湿循環ライン１０３における乾燥ホッパー１０２の入口部分には、除湿空気を加熱するための電気ヒータ１０５が備えられる。また、除湿循環ライン１０３における乾燥ホッパー１０２より下流側であって除湿ユニット１０１より上流側には、乾燥ホッパー１０２側から順に、フィルタ１０６、アフタークーラ１０７、ブロア１０８が備えられる。アフタークーラ１０７は、乾燥ホッパー１０２から排出された高温の排気の温度を下げるためのものであり、重要である。このアフタークーラ１０７があることによってブロア１０８の損傷を回避できる。
【０００６】
前記除湿ユニット１０１は、周方向において除湿ゾーン１０１ａと冷却ゾーン１０１ｂと再生ゾーン１０１ｃに区分されており、前記除湿循環ライン１０３は除湿ゾーン１０１ａに連通され、前記冷却ライン１０４は冷却ゾーン１０１ｂに連通される。
【０００７】
また、これらのライン１０３，１０４とは別に、除湿ユニット１０１の再生ゾーン１０１ｃに連通される再生ライン１０９が備えられている。この再生ライン１０９は、除湿ユニット１０１の吸着材（図示せず）を再生するためのラインであり、除湿ユニット１０１に対して２００℃ほどの高温の熱風を供給する。このため熱風を生成すべく、電気ヒータ１１０と、送風のためのブロア１１１を備える。図中、１１２はフィルタである。
【０００８】
この除湿乾燥装置によれば、乾燥ホッパー１０２に除湿空気を供給する一方で、除湿空気を作る除湿ユニット１０１の再生をするので、除湿空気の生成能力を維持し、良好な除湿乾燥を行える。
【０００９】
ところが、除湿循環ライン１０３においては、ブロア１０８保護のためにアフタークーラ１０７を用いて排気の低温化を図った後、除湿空気を電気ヒータ１０５で加熱している。また、再生ライン１０９においては吸い込んだ常温の空気を電気ヒータ１１０で高温化している。いわば、場当たり的にそれぞれ独立に空気を冷やしたり熱したりするものであって、エネルギー効率は考慮されていなかった。
【００１０】
このため、下記特許文献２に開示されたような除湿乾燥装置が提案された。この除湿乾燥装置は、図６に示したように、図５の除湿乾燥装置における再生ライン１０９の上流側を、除湿循環ライン１０３の乾燥ホッパー１０２の排気口１０２ａ部分にまで延長して、適宜長さに渡って、除湿循環ライン１０３と再生ライン１０９を並設し、相互に並ぶ部分を熱交換器１１３にした構造である。
【００１１】
この熱交換器１１３は、図示しない、内管と外管からなる二重管で構成され、内管が再生ライン１０９を構成する。内管の一端部は外気に開放されている。また、内管と外管の間の空間に乾燥ホッパー１０２の排気口１０２ａが接続され、内管と外管の間の空間が前記除湿循環ライン１０３を構成する。
【００１２】
すなわち、乾燥ホッパー１０２の排気口１０２ａから排出された高温の排気は、内管と外管の間の空間を下流側に移動し、同時に、内管に吸い込まれた常温の外気も内管の中を下流側に移動する。この間に熱交換が行われ、乾燥ホッパー１０２から出る排気の温度はブロア１０８を損傷しない温度まで低下する一方、内管に吸い込まれた外気の温度はブロア１１１を損傷しない温度まで上昇する。つまり、除湿循環ライン１０３を通る排気の熱を再生ライン１０９での空気の昇温に利用している。これにより、再生ライン１０９の電気ヒータ１１０の省電力化を図り、熱エネルギーが節約できるというものである。
【００１３】
しかしながら、特許文献２のような熱交換器による熱利用は、高温側の熱を低温側に移動させるというものであり、熱交換の結果、双方の温度は均一化の方向に向かう。具体的には、たとえば除湿循環ライン１０３において、１２０℃の排気をブロア保護のために７０℃程度まで下げたと仮定した場合には、再生ライン１０９においては、常温の外気が７０℃近くまで上昇される。
【００１４】
このため、たとえば再生ライン１０９に入る空気の温度を排気の温度に近い温度まで上げることはできない。つまり、熱エネルギーを節約するといっても、高いほうから低いほうへ自然に熱を移動させることによって行うだけであって、電気ヒータの省電力化の点で、未だ改良の余地があった。もっとも、特許文献２に開示された構成では、２つのブロア１０８，１１１を保護するという目的を達成しなければならないので、再生ライン１０９に入る空気の温度を排気の温度に近い温度まで上げる必要はまったくない。
【００１５】
また、特許文献２の熱交換器１１３では、熱交換器１１３における排気の移動方向と吸い込まれる外気の移動方向が同一であり、対向流式の場合に比して熱交換効率が悪い。
【００１６】
しかも、特許文献２に開示されているような自然に熱を移動させる熱交換器１１３では、熱交換効率は、吸い込む外気の温度、送風量、熱交換器の長さによって定まるが、乾燥ホッパー１０２からの排気と吸い込まれる外気の双方の温度を、ブロア１０８，１１１の損傷を防ぐ所定温度以下に確実にすることは、前述のように効率が悪いことも相俟って、必ずしも容易ではない。
【００１７】
なお、下記特許文献３、特許文献４には、省電力化のためにヒートポンプを用いて被乾燥物（成形材料、生ゴミ）の乾燥を行うことが開示されている。すなわち、これらの乾燥は、ヒートポンプにおける放熱器を被乾燥物が収容される部分に配設した構成である。たとえば、下記特許文献３には、成形材料たる合成樹脂の乾燥をヒートポンプで行う金型温調装置が開示されており、この金型温調装置では、ヒートポンプの熱交換器（放熱器）が成形材料乾燥機の内部に収容され、前記放熱器が成形材料乾燥機の内部を加熱し、成形材料を乾燥させる旨と、ヒートポンプにより成形材料の乾燥を行うことで電熱ヒータを用いることなく成形材料の乾燥を行うことができ、消費電力を削減できる旨が記載されている。
【００１８】
しかし、このようにヒートポンプを構成する一部である放熱器を乾燥装置に組み込む構成では、熱エネルギーを伝えにくく、気体への伝熱設計の観点で、既存の乾燥装置に適用しにくい。つまり、既存の乾燥装置に関して熱エネルギーの効率化を図ることは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特許第２９２０５８９号公報
【特許文献２】特許第３９１４５６６号公報
【特許文献３】特開平２００５−７７３６号公報（図３、［００３０］〜［００３６］）
【特許文献４】特開平２００３−１８５３４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
そこで、この発明は、熱エネルギーを有効に利用して省電力化に資することを主たる課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
そのための手段は、被乾燥物を乾燥する乾燥部の前段にヒートポンプが備えられ、該ヒートポンプの放熱器が、前記乾燥部に向けて熱風を送る熱風供給ラインに設けられた乾燥のための熱交換システムである。前記ヒートポンプの低温側熱源には、工場内を流れる冷却液や前記乾燥部から排出される排気などを使用できる。
【００２２】
このシステムでは、熱風供給ラインを通って乾燥部に向かう熱風は、ヒートポンプの吸熱器を通過する時に熱を受けて温度が上昇する。ヒートポンプが熱を低エネルギーで積極的に移動させ、所望の熱風を生成する。ヒートポンプの低温側熱源に工場内を流れる冷却液や前記乾燥部から排出される排気などを使用すれば、不要な熱が有効に回収されてヒートポンプによる熱の移動に用いられることになる。
【００２３】
前記のようにヒートポンプの低温側熱源に工場内を流れる冷却液を用いた場合には、冷却液は通常、工場のインフラ的な設備として安定的に多量に使用されるものであるため、急激な温度変化もなく、熱収支の目処がたてやすく、安定的に活用できる。また、乾燥部から排出される排気を用いた場合には、プロセスとして密結合されたシステム内での熱エネルギーの移動となるため、ヒートポンプにかかわる熱収支が安定し、安定的に活用できる。
【００２４】
前記乾燥は除湿乾燥であるもよい。すなわち、通過する空気を除湿する除湿部と、該除湿部を通過した除湿空気で被乾燥物を乾燥する乾燥部を備えた乾燥のための熱交換システムであって、前記乾燥部から前記除湿部へ向かう還流ラインに、該還流ラインを通る乾燥部からの排気を低温側熱源とするヒートポンプの吸熱器が備えられた乾燥のための熱交換システムであってもよい。
【００２５】
このシステムでは、乾燥部から排出された排気は、還流ラインを通って除湿部に移動する途中におけるヒートポンプの吸熱器を通過する時に熱が奪われ、低温化する。そして、熱が奪われた排気は除湿部に移動する。
【００２６】
一方、ヒートポンプの放熱器を通る適宜の流体は、熱を受けて温度が上昇する。
【００２７】
還流ラインを通る排気の低温化と流体の高温化は、低エネルギーで熱を積極的に移動させるヒートポンプの動作制御によって所望の状態を得られる。
【００２８】
前記ヒートポンプに備えられた放熱器は、適宜のラインに設けられるが、たとえば前記除湿部から前記乾燥部に向けて除湿空気を送る除湿空気供給ラインに設けられて、該除湿空気供給ラインのヒートポンプより下流側に、前記除湿空気を加熱する電気ヒータが備えられるとよい。
【００２９】
前述のように還流ラインを通る排気は低温化される一方で、除湿空気供給ラインを通る除湿空気は温度上昇する。この温度上昇は、ヒートポンプの限界の範囲内で所望通りに行え、除湿空気を加熱する電気ヒータの負担を軽減する。
【００３０】
また、前述のようにヒートポンプの放熱器を除湿空気供給ラインに設けるなどした場合には、前記除湿部に、該除湿部に対して熱風を送り込んで除湿部を再生させる再生ラインを接続し、該再生ラインの除湿部より下流側部分と、再生ラインを通る気体を加熱する電気ヒータよりも上流側部分を熱交換器で接続するとよい。
【００３１】
除湿部を通過して再生作用を終えた熱風が通る再生ラインの下流側部分の熱は、熱交換器によって、再生ラインの上流側部分に移動し、その部分を通る気体は温度上昇する。このため、再生ラインで熱風を生成するための電気ヒータの負担が軽減される。また、再生ラインの電気ヒータは、一般に、除湿空気供給ラインの電気ヒータよりも小容量の電気ヒータでよいため、一般的な熱交換器でも気体の十分な温度上昇が可能である。再生ラインよりは低温でヒートポンプでの加熱に相応しい温度の空気を必要とする除湿空気供給ライン等にヒートポンプを接続するとともに、再生ラインには熱交換器を利用することによって、システム全体として熱エネルギーを有効に利用して省電力化に資することができる。
【００３２】
前述のような熱交換器の有無にかかわらず、前記ヒートポンプに備えられる放熱器は、再生ラインに設けることもできる。すなわち、前記除湿部に、該除湿部に対して熱風を送り込んで除湿部を再生させる再生ラインが接続され、該再生ラインには、再生ラインを通る気体を加熱する電気ヒータが備えられるとともに、前記ヒートポンプに備えられた放熱器が、前記再生ラインにおける前記電気ヒータよりも上流側部分に設けられた乾燥のための熱交換システムである。
【００３３】
乾燥部から排出された排気は、前述のごとく還流ラインを通って除湿部に移動する途中でヒートポンプにおいて熱が奪われ、低温化する。そして、低温化した排気は除湿部に移動する。
【００３４】
一方、ヒートポンプの放熱器を通る再生ラインの気体は、ヒートポンプにおいて熱を受けて温度が上昇し、さらに、電気ヒータで所定温度まで加熱されて、再生処理に用いられる。再生ラインを通る気体はヒートポンプで温度上昇するので、再生用の熱風生成を行う電気ヒータの省電力化を図ることができる。
【００３５】
別の手段は、被乾燥物を乾燥する乾燥部の前段に、工場内を流れる冷却液を低温側熱源とするヒートポンプが備えられ、該ヒートポンプの放熱器が、前記乾燥部に向けて熱風を送る熱風供給ラインに設けられた乾燥装置である。
【００３６】
前述のシステムの説明と同様に、ヒートポンプが、乾燥部に供給される熱風の温度を上げる。
【００３７】
乾燥が除湿乾燥である場合には、通過する空気を除湿する除湿部と、該除湿部を通過した除湿空気で被乾燥物を乾燥する乾燥部を備えた乾燥装置であって、前記乾燥部から前記除湿部へ向かう還流ラインに、該還流ラインを通る乾燥部からの排気を低温側熱源とするヒートポンプの吸熱器が備えられた乾燥装置であるとよい。
【００３８】
前述のシステムの説明と同様に、ヒートポンプが、乾燥部から排気される排気の温度を下げるとともに、ヒートポンプの放熱器側の温度を上昇させる。
【発明の効果】
【００３９】
以上のように、この発明によれば、ヒートポンプが低エネルギーで熱を積極的に移動して供給ラインを通る空気の温度を上昇させるので、熱エネルギーを有効に利用して省電力化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】除湿乾燥システムの全体のフロー図。
【図２】他の例に係る除湿乾燥システムの全体のフロー図。
【図３】他の例に係る乾燥システムのフロー図。
【図４】他の例に係る除湿乾燥システムの全体のフロー図。
【図５】従来例の除湿乾燥装置における全体のフロー図。
【図６】別の従来例の除湿乾燥装置における全体のフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
この発明を実施するための一形態を、以下図面を用いて説明する。  
図１は、除湿乾燥のための熱交換システムを示す全体のフロー図であり、この例においては、前記システムを用いて被乾燥物の一例としての粉粒体、特に合成樹脂ペレットの乾燥を行う、合成樹脂ペレットのための除湿乾燥装置について説明する。
【００４２】
この除湿乾燥装置は、除湿空気で樹脂ペレットＸの乾燥を行うもので、通過する空気を除湿する除湿ユニット１１と、この除湿ユニット１１を通過した除湿空気を導入して乾燥を行う乾燥部としての乾燥ホッパー２１を備える。
【００４３】
除湿ユニット１１は、ゼオライト等の吸着材をハニカム状に配して形成されており、周方向において除湿ゾーン１２と冷却ゾーン１３と再生ゾーン１４に区分されている。また、低速で回転するように制御されている。
【００４４】
乾燥ホッパー２１は、内部に合成樹脂ペレットＸを収容可能な筒状をなしており、前記除湿ユニット１１とともに、１個の除湿乾燥装置に組み込まれている。
【００４５】
このような除湿ユニット１１と乾燥ホッパー２１は、除湿ユニット１１を出た除湿空気を乾燥ホッパー２１に送るとともに除湿ユニット１１の再生を図るため、次の４つのラインで接続される。
【００４６】
まず第１に、除湿空気供給ライン３１である。この除湿空気供給ライン３１は、除湿ユニット１１の出口側から出た除湿空気を乾燥ホッパー２１に供給するラインで、始端が除湿ユニット１１の除湿ゾーン１２に連通され、終端が乾燥ホッパー２１の供給管２２に連通されている。この除湿空気供給ライン３１の終端側には、除湿空気を所定温度まで加熱する電気ヒータ３１ａが備えられる。樹脂ペレットＸの場合、樹脂の種類等によっても違うが、加熱はたとえば１００℃〜１５０℃程度になるように行われる。
【００４７】
第２に、還流ライン３２である。この還流ライン３２は、乾燥ホッパー２１から排出された熱を持った排気を除湿ユニット１１に移送するラインで、始端が乾燥ホッパー２１の排気口２３に連通され、終端が除湿ユニット１１の入口側における除湿ゾーン１２に連通される。
【００４８】
この還流ライン３２においては、除湿ユニット１１の手前において、第３のラインとして冷却ライン３３が分岐されている。この冷却ライン３３は、除湿ユニット１１の入口側における冷却ゾーン１３に連通され、冷却ゾーン１３の出口側から先は、前記還流ライン３２に接続されている。この冷却ライン３３は、除湿ユニット１１の吸着材を冷却する。吸着材は低温であるほうが除湿能力の向上が望めるからである。
【００４９】
第４に、再生ライン３４である。この再生ライン３４は、除湿ユニット１１の除湿ゾーン１４に高温の熱風を供給するためのラインで、除湿ユニット１１の除湿ゾーン１４に連通されている。連通は、前記還流ライン３２や冷却ライン３３の流れ方向とは逆になるように行われる。
【００５０】
これら４つのライン３１，３２，３３，３４のうち、前記還流ライン３２と前記除湿空気供給ライン３１がヒートポンプ４１によって接続されている。
【００５１】
ヒートポンプ４１は、周知のように吸熱器４２と放熱器４３とコンプレッサ４４と膨張器４５を備える。そしてこのヒートポンプ４１は、前記還流ライン３２で移送される排気を低温側熱源として利用して、排気の温度を下げる一方、除湿空気供給ライン３１を通る除湿空気を加熱するものである。
【００５２】
具体的には、還流ライン３２における前記冷却ライン３３との接続部分よりも下流側に前記ヒートポンプ４１の吸熱器４２を組み込み、除湿空気供給ライン３１の中間部に前記ヒートポンプ４１の放熱器４３を組み込む。還流ライン３２におけるヒートポンプ４１よりも上流側にはフィルタ３２ａが備えられ、下流側にはブロア３２ｂが備えられる。
【００５３】
そして、除湿空気供給ライン３１の電気ヒータ３１ａよりも下流側位置や、還流ライン３２におけるヒートポンプ４１への出入口、除湿空気供給ライン３１におけるヒートポンプ４１への出入口には、温度センサ（図示せず）やサーモスタット（図示せず）等が適宜設けられ、これらは電気ヒータ３１ａやヒートポンプ４１のコンプレッサ４４、温度調節計（図示せず）、電力操作器（図示せず）等に適宜接続され、乾燥ホッパー２１に供給される除湿空気の温度が、予め設定した温度になるように制御されている。
【００５４】
合成樹脂ペレットＸの乾燥では、乾燥ホッパー２１に供給される除湿空気の温度には、例えば１００℃〜１５０℃程度が必要である。また、還流ライン３２ではヒートポンプ４１よりも下流側にブロア３２ｂが備えられているため、このブロア３２ｂを損傷しない温度、例えば７０℃程度までに、移送される排気の温度を下げる必要がある。
【００５５】
前記再生ライン３４は、前記除湿空気供給ライン３１、還流ライン３２、冷却ライン３３から独立しており、再生ライン３４の除湿ユニット１１より下流側部分と、除湿ユニット１１より上流側の部分が、除湿ユニット１１よりも下流側部分において流れ方向が対向するように配される。そして、この対向部分が熱交換器３４ａを介して接続されている。
【００５６】
また、上流側における熱交換器３４ａよりも上流側には、上流側から順に、ブロア３４ｂ、フィルタ３４ｃが配設される。一方、熱交換器３４ａよりも下流側であって、除湿ユニット１１よりも上流側には、ブロア３４ｂによって送り込まれた外気を、除湿ユニット１１の再生に必要な所定温度まで加熱する電気ヒータ３４ｄが備えられている。
【００５７】
このように構成された除湿乾燥装置では、次のように除湿乾燥処理がなされる。まず、除湿空気供給ライン３１により、除湿ユニット１１を通過して除湿された除湿空気をヒートポンプ４１の放熱器４３に通して、ヒートポンプ４１の冷媒を介して温度上昇させ、所定温度まで上昇した除湿空気をさらに電気ヒータ３１ａで所定温度まで加熱して乾燥ホッパー２１に供給し、乾燥ホッパー２１内の合成樹脂ペレットＸを乾燥する。
【００５８】
乾燥ホッパー２１に供給されて水分を含んだ高温の排気は、乾燥ホッパー２１から還流ライン３２を通って排気される。排気は、フィルタ３２ａを通って異物が除去された後、ヒートポンプ４１の吸熱器４２を通り、ヒートポンプ４１の冷媒を介して熱を奪われ、ブロア３２ｂを損傷しない所定温度まで温度が下げられる。温度が下がった排気は、ブロア３２ｂによって除湿ユニット１１に送られ、除湿ゾーン１２において除湿がなされ、再び除湿空気供給ライン３１を通って循環される。
【００５９】
一方、ブロア３４ｂに吸い込まれて再生ライン３４に入り込んだ外気は、フィルタ３４ｃを通って異物が除去され、熱交換器３４ａで熱を受けて温度上昇し、この後さらに電気ヒータ３４ｄによって加熱される。加熱されて所定温度まで温度が上げられる。そして、除湿ユニット１１に供給され、除湿ユニット１１の再生を行う。
【００６０】
再生作用をして除湿ユニット１１から出た熱風は、熱交換器３４ａで熱を奪われ、再生ライン３４に入る外気の温度を上昇させるとともに、低温化されて排出される。
【００６１】
なお、ヒートポンプ４１による外気の加熱温度は、一般に前記排気の温度による影響を受けるものであるが、除湿乾燥装置の場合には乾燥ホッパー２１に供給される除湿空気の温度が一定に管理され、また工場内の雰囲気の変化も少ないので、除湿乾燥装置の場合には、特にそれらの影響を受けない。このため、特に複雑な制御をしなくとも安定した温度の加熱外気が得られる。
【００６２】
このように、排気を低温側熱源として用いたヒートポンプ４１により、排気の温度を所定温度まで下げる一方で、温度が必要な除湿空気供給ライン３１の空気には、可能な限りの熱エネルギーを与えることができる。具体的には１２０℃程度は可能である。このため、除湿空気供給ライン３１における電気ヒータ３１ａで温度上昇させなければならない上げ代を小さくすることができ、電気ヒータ３１ａの電力消費を抑えることができる。
【００６３】
また、乾燥ホッパー２１に供給される高温の除湿空気は、ヒートポンプ４１で所定温度まで上げられた後に電気ヒータ３１ａで温度上昇させられるので、所定温度に上げる主な作用を電気ヒータ３１ａに負担させることができる。このため、厳格な温度管理が比較的容易に行え、合成樹脂ペレットＸの限界温度を超えての過熱による分解や劣化を未然に防止できる。
【００６４】
さらに、再生ライン３４においても熱交換器３４ａによって熱エネルギーを有効に利用するので、全体として省電力化を図ることができる。
【００６５】
図２は、他の例に係る除湿乾燥のための熱交換システムを示す全体のフロー図であり、この例においては、前記４つのライン３１，３２，３３，３４のうち、前記還流ライン３２と前記再生ライン３４がヒートポンプ４１によって接続されており、前記還流ライン３２で移送される排気を低温側熱源として利用して、排気の温度を下げる一方、再生ライン３４に入る空気を加熱するものである。
【００６６】
以下に、構成を説明するが、図１に示したシステムの構成と同一又は同等の部位については同一の符号を付して、その詳しい説明を適宜省略する。
【００６７】
還流ライン３２のフィルタ３２ａとブロア３２ｂの間に前記ヒートポンプ４１の吸熱器４２を組み込み、再生ライン３４のフィルタ３４ｃと電気ヒータ３４ｄの間に前記ヒートポンプ４１の放熱器４３を組み込む。
【００６８】
そして、除湿空気供給ライン３１の電気ヒータ３１ａよりも下流側位置や、再生ライン３４の電気ヒータ３４ｄよりも下流側位置、還流ライン３２におけるヒートポンプ４１への出入口、再生ライン３４におけるヒートポンプ４１への出入口には、温度センサ（図示せず）やサーモスタット（図示せず）等が適宜設けられ、これらは各電気ヒータ３１ａ，３４ｄやヒートポンプ４１のコンプレッサ４４、温度調節計（図示せず）、電力操作器（図示せず）等に適宜接続され、乾燥ホッパー２１に供給される除湿空気や除湿ユニット１１に供給される再生のため空気の温度が、予め設定した温度になるように制御されている。
【００６９】
合成樹脂ペレットＸの乾燥では、乾燥ホッパー２１に供給される除湿空気の温度には、前述のように例えば１００℃〜１５０℃程度必要で、除湿ユニット１１に供給される熱風の温度には、例えば２００℃程度必要である。また、還流ライン３２ではヒートポンプ４１よりも下流側にブロア３２ｂが備えられているため、このブロア３２ｂを損傷しない温度、例えば７０℃程度までに、移送される排気の温度を下げる必要がある。一方で、再生ライン３４に送られる外気は、前記の２００℃により近い温度まで上げることが望ましいが、前記の条件では、たとえば１２０℃程度まで上げることは十分に可能である。
【００７０】
このように構成された除湿乾燥装置では、次のように除湿乾燥処理がなされる。まず、除湿空気供給ライン３１により、除湿ユニット１１を通過して除湿された除湿空気を電気ヒータ３１ａで所定温度まで加熱して乾燥ホッパー２１に供給し、乾燥ホッパー２１内の合成樹脂ペレットＸを乾燥する。乾燥ホッパー２１に供給されて水分を含んだ高温の排気は、乾燥ホッパー２１から還流ライン３２を通って排気される。排気は、フィルタ３２ａを通って異物が除去された後、ヒートポンプ４１の吸熱器４２を通り、ヒートポンプ４１の冷媒を介して熱を奪われ、ブロア３２ｂを損傷しない所定温度まで温度が下げられる。温度が下がった排気は、ブロア３２ｂによって除湿ユニット１１に送られ、除湿ゾーン１２において除湿がなされ、再び除湿空気供給ライン３１を通って循環される。
【００７１】
一方、ヒートポンプ４１の放熱器４３側では、ブロア３４ｂに吸い込まれて再生ライン３４に入り込んだ外気は、フィルタ３４ｃを通って異物を除去され、放熱器４３において冷媒を介して熱を受け、所定温度まで温度が上げられる。そして、ヒートポンプ４１から出た加熱された外気は、電気ヒータ３４ｄによって更に所定温度まで加熱されてから、除湿ユニット１１に供給され、除湿ユニット１１の再生を行う。
【００７２】
なお、ヒートポンプ４１による外気の加熱温度は、一般に前記排気や前記外気の温度による影響を受けるものであるが、除湿乾燥装置の場合には乾燥ホッパー２１に供給される除湿空気の温度が一定に管理され、また工場内の雰囲気の変化も少ないので、除湿乾燥装置の場合には、特にそれらの影響を受けない。このため、特に複雑な制御をしなくとも安定した温度の加熱外気が得られる。
【００７３】
このように、図２に示したような構成によっても、図１に示したシステムの場合と同様に、全体として熱エネルギーを有効に利用して、省電力化を図ることができる。
【００７４】
図３は、他の例に係る乾燥のための熱交換システムを示すフロー図であり、この例においては、除湿空気ではなく熱風によって、被乾燥物の一例としての合成樹脂ペレットＸを乾燥する乾燥装置について説明する。
【００７５】
以下に、構成を説明するが、図１又は図２に示したシステムの構成と同一又は同等の部位については同一の符号を付して、その詳しい説明を適宜省略する。
【００７６】
乾燥装置は、乾燥ホッパー２１を有し、この乾燥ホッパー２１には、熱風供給ライン３５が接続されている。熱風供給ライン３５の始端側にはブロア３５ａが設けられ、ブロア３５ａで吸い込んだ空気を所定温度に加熱するため、終端側には電気ヒータ３５ｂが備えられる。そして、この電気ヒータ３５ｂの上流側には、ヒートポンプ４１の放熱器４３が備えられる。
【００７７】
ヒートポンプ４１の低温側熱源としては、前記の例で示した乾燥ホッパー２１からの排気などの気体を用いることができる。また、工場内を流れる冷却液、たとえば冷却塔やアフタークーラ、チラー、その他の工場設備や工場内の装置に用いられる冷却液を用いることもできる。
【００７８】
このように構成された乾燥装置では、ブロア３５ａから吸い込まれた空気はヒートポンプ４１の放熱器４３から熱を受けて所定温度まで温度が上げられ、続いて電気ヒータ３５ｂによって更に所定温度まで加熱されてから乾燥ホッパー２１に供給され、合成樹脂ペレットＸの乾燥を行う。
【００７９】
このように、温度が必要な熱風供給ライン３５に吸い込まれた空気には、ヒートポンプ４１により、可能な限りの熱エネルギーを与えることができる。具体的には１２０℃程度は可能である。このため、熱風供給ライン３５における電気ヒータ３５ｂで温度上昇させなければならない上げ代を小さくすることができ、電気ヒータ３５ｂの電力消費を抑えることができる。この結果、省電力化を図ることができる。
【００８０】
また、乾燥ホッパー２１に供給される高温の熱風は、ヒートポンプ４１で所定温度まで上げられた後に電気ヒータ３５ｂで温度上昇させられるので、所定温度に上げる主な作用を電気ヒータ３５ｂに負担させることができる。このため、厳格な温度管理が比較的容易に行え、合成樹脂ペレットＸの限界温度を超えての過熱による分解や劣化を未然に防止できる。なお、ヒートポンプ４１の能力によっては、電気ヒータ３５ａを省略することも可能となる。
【００８１】
さらに、ヒートポンプ４１の低温側熱源として冷却液を用いたもの（水熱源式）の方が、空気熱源式のヒートポンプに比べて効率がよく、コンパクトに構成できるなどの利点を有する。また、冷却液は工場に不可欠なものであるので、使用しやすい。ヒートポンプ４１の放熱器４３を熱風供給ライン３５に備えるという構成によって既存の乾燥装置にも適用できる点からも、幅広い柔軟な適用が可能であり、たとえば工場全体というような広い範囲で全体的に熱の有効な移動を行い、省電力化に資することができる。
【００８２】
なお、被乾燥物としては、図１、図２で示したような除湿ユニット１１であるもよい。
【００８３】
図４は、他の例に係る除湿乾燥のための熱交換システムの全体を示すフロー図であり、この例においては、図１、図２に示した例と同じ合成樹脂ペレットＸの除湿乾燥装置について説明する。図１、図２に示した除湿乾燥装置との相違点は、除湿空気供給ライン３１と再生ライン３４にそれぞれヒートポンプ４１を備えた点と、それらのヒートポンプ４１の低温側熱源にアフタークーラの冷却液を利用した点である。
【００８４】
以下に、構成を説明するが、図１又は図２に示したシステムの構成と同一又は同等の部位については同一の符号を付して、その詳しい説明を適宜省略する。
【００８５】
この除湿乾燥装置は、除湿ユニット１１と乾燥ホッパー２１を備え、これらは除湿ユニット１１を出た除湿空気を乾燥ホッパー２１に送るとともに、除湿ユニット１１の再生を図るため、前記の例と同様に４つのライン（除湿空気供給ライ３１、還流ライン３２、冷却ライン３３、再生ライン３４）で接続される。
【００８６】
そして、前記のように除湿空気供給ライン３１と再生ライン３４にヒートポンプ４１が備えられ、各ライン３１，３４を通過する気体を加熱する。具体的には、各ヒートポンプ４１の放熱器４３がそれぞれのライン３１，３４に組み込まれている。また、これらヒートポンプ４１に低温側熱源を供給するために２本の低温側熱源供給ライン３６，３７が設けられている。
【００８７】
これらの低温側熱源供給ライン３６，３７は、還流ライン３２に設けられた前記のアフタークーラ５１の出口から各ヒートポンプ４１の吸熱器４２に延びる。前記アフタークーラ５１は、乾燥ホッパー２１から排出された熱を持った排気を除湿ユニット１１に移送する過程で排気から熱を奪うものである。ブロア３２ｂの前段に配置されて、ブロア３２ｂの損傷を防ぐという目的を有する。
【００８８】
この点について付言すると、乾燥ホッパー２１から出る熱い排気を、アフタークーラ５１を介して冷却し、ブロア３２ｂの損傷を防ぐとともに、ヒートポンプ４１の低温側熱源を生成してヒートポンプ４１の動作に利用するので、乾燥ホッパー２１から出る排気をヒートポンプ４１の低温側熱源として間接的に利用することになる。
【００８９】
このように、アフタークーラ５１から出る冷却液を低温側熱源として用いたヒートポンプ４１により、温度が必要な除湿空気供給ライン３１の空気と再生ライン３４の空気には、可能な限りの熱エネルギーを与えることができる。また、アフタークーラ５１から出る冷却液は、工場内のインフラ的に設備された安定した熱エネルギー源であるため、乾燥装置を構成するそれぞれの機能の都合で熱収支が変化しても、急激に温度が変化することはなく、安定的に活用できる。このため、除湿空気供給ライン３１と再生ライン３４における電気ヒータ３１ａ，３４ｄで温度上昇させなければならない上げ代を小さくすることができ、電気ヒータ３１ａ，３４ｄの電力消費を抑えることができる。
【００９０】
そのうえ、除湿空気供給ライン３１と再生ライン３４を流れる空気は、ヒートポンプ４１で所定温度まで上げられた後に電気ヒータ３１ａ，３４ｄで温度上昇させられるので、所定温度に上げる主な作用を電気ヒータ３１ａ，３４ｄに負担させることができる。このため、厳格な温度管理が比較的容易に行え、合成樹脂ペレットＸや除湿ユニット１１の吸着材が限界温度を超えてしまうことによる分解や劣化を未然に防止できる。
【００９１】
また、前記アフタークーラ５１が排気の温度を下げるので、ブロア３２ｂの損傷を確実に防げる。
【００９２】
このように、ブロア３２ｂの損傷を防ぎつつも、排気の熱を間接的に利用することで、全体として省電力化を図ることができる。
【００９３】
さらに、ヒートポンプ４１の低温側熱源として、冷却液を用いているので、空気熱源式のヒートポンプに比べて効率がよく、コンパクトに構成できるなどの利点を有する。
【００９４】
なお、ヒートポンプ４１の低温側熱源には、アフタークーラ５１以外の、例えばプレス機や放電加工機の冷却液として工場内を循環する冷却液を用いることも可能である。
【００９５】
この発明の構成と、前述の一形態の構成との対応において、  
この発明の熱風供給ラインは、図１及び図４の除湿空気供給ライン３１、図２及び図４の再生ライン３４、熱風供給ライン３５に対応し、  
以下同様に、  
除湿部は、前記除湿ユニット１１に対応し、  
被乾燥物は、合成樹脂ペレットＸ、図４の除湿ユニット１１に対応し、  
乾燥部は、乾燥ホッパー２１に対応するも、  
この発明は前述の構成のみに限定されるものではなく、その他の形態を採用することができる。
【００９６】
たとえば被乾燥物は、合成樹脂ペレット以外の粉粒体や各種の物であるもよく、また乾燥は、低温の除湿空気によるものであってもよい。
【００９７】
さらに、この発明の除湿乾燥の熱交換システムは、前述の除湿乾燥装置のような１個の装置のほかに、既存の装置同士を接続するような場合にも利用できる。
【符号の説明】
【００９８】
１１…除湿ユニット
２１…乾燥ホッパー
２３…排気口
３１…除湿空気供給ライン
３１ａ…電気ヒータ
３２…還流ライン
３４…再生ライン
３４ａ…熱交換器
３４ｄ…電気ヒータ
３５…熱風供給ライン
４１…ヒートポンプ
４２…吸熱器
４３…放熱器
Ｘ…合成樹脂ペレット
【図１】
2010197035.tif 000003
【図２】
2010197035.tif 000004
【図３】
2010197035.tif 000005
【図４】
2010197035.tif 000006
【図５】
2010197035.tif 000007
【図６】
2010197035.tif 000008