(57)【要約】【課題】冷凍式エアドライヤの凝縮効率を高めて、冷凍コンプレッサの負荷を軽減することにより、冷凍式エアドライヤの省エネルギー化を図るとともに、冷凍式エアドライヤが発生する騒音を低減することで環境に配慮し、かつ、故障の原因となる使用部品を排除して故障の発生を少なくすることができる冷凍式エアドライヤを提供すること。【解決手段】コンプレッサ１により加圧した冷媒を凝縮器にて液化するとともに、この液化した冷媒をエバポレータ３の蒸発器３１にて気化し、エバポレータ３に導入した空気を冷却して水分を除去する冷凍式エアドライヤにおいて、コンプレッサ１の下流側に、冷媒を予備凝縮する自然放熱の１次凝縮器２を配設するとともに、この１次凝縮器２の下流側に、エバポレータ３から導出した空気により冷却することによって予備凝縮された冷媒を凝縮する２次凝縮器４を配設する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンプレッサにより加圧した冷媒を凝縮器にて液化するとともに、該液化した冷媒をエバポレータの蒸発器にて気化し、該エバポレータに導入した空気を冷却して水分を除去する冷凍式エアドライヤにおいて、前記コンプレッサの下流側に、冷媒を予備凝縮する自然放熱の１次凝縮器を配設するとともに、該１次凝縮器の下流側に、前記エバポレータから導出した空気により冷却することによって予備凝縮された冷媒を凝縮する２次凝縮器を配設したことを特徴とする冷凍式エアドライヤ。
【請求項２】
２次凝縮器の下流側と蒸発器の下流側とを連絡するバイパス路を形成し、該バイパス路に、蒸発器の温度を制御するバイパス弁を配設したことを特徴とする請求項１記載の冷凍式エアドライヤ。
【請求項３】
エバポレータの蒸発器の下流側とコンプレッサの上流側との間に蒸発器の蒸発圧力を一定に保持する圧力制御弁を配設したことを特徴とする請求項１記載の冷凍式エアドライヤ。
【請求項４】
２次凝縮器の下流側と蒸発器の上流側との間に蒸発器の蒸発圧力を一定に保持する膨張弁を配設したことを特徴とする請求項１記載の冷凍式エアドライヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍式エアドライヤに関し、特に、冷凍式エアドライヤの冷媒凝縮効率を高めることにより、凝縮器の強制空冷用ファンをなくして騒音を減らし、ファンの故障が原因となるトラブルを皆無にするとともに、凝縮器を自然冷却方式にすることで凝縮器の目詰まりによるトラブルの発生を防止することができる冷凍式エアドライヤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、図４に示すように、従来の冷凍式エアドライヤでは、蒸発温度制御にホットガスバイパス方式を採用しているものが殆どであり、この方式では、冷却負荷がない場合でも冷凍コンプレッサの吸込側の冷媒ガス温度が高くなることから、冷凍コンプレッサの負荷が過大になって冷凍回路全体の熱の発生量が大きくなり、これにより、専用ファンによって凝縮器を強制空冷させる必要があった。そのために、ファンモータやファン自体が発する騒音及び凝縮器の風切りによって生じる騒音が大きく、静寂環境での使用に問題があった。
【０００３】
さらに、従来の冷凍式エアドライヤでは、所定の温度まで冷却・除湿した空気を、入口空気と熱交換させて冷却効率を高める構造になっていることから、出口空気温度は入口空気温度より低くなるので、冷凍式エアドライヤ本来の目的である除湿のためのエネルギーの消費以外に、出口空気温度を下げるための無駄なエネルギーを消費していた。
また、その一方で、このように出口空気温度が低くなることにより、ドライヤが設置されている場所の空気中の湿分が出口配管の外周に結露して、配管を錆びさせたり水摘の落下で床面を汚すなどの不都合が生じていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の冷凍式エアドライヤが有する問題点に鑑み、冷凍式エアドライヤの凝縮効率を高めて、冷凍コンプレッサの負荷を軽減することにより、冷凍式エアドライヤの省エネルギー化を図るとともに、冷凍式エアドライヤが発生する騒音を低減することで環境に配慮し、かつ、故障の原因となる使用部品を排除して故障の発生を少なくすることができる冷凍式エアドライヤを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の冷凍式エアドライヤは、コンプレッサにより加圧した冷媒を凝縮器にて液化するとともに、該液化した冷媒をエバポレータの蒸発器にて気化し、該エバポレータに導入した空気を冷却して水分を除去する冷凍式エアドライヤにおいて、前記コンプレッサの下流側に、冷媒を予備凝縮する自然放熱の１次凝縮器を配設するとともに、該１次凝縮器の下流側に、前記エバポレータから導出した空気により冷却することによって予備凝縮された冷媒を凝縮する２次凝縮器を配設したことを特徴とする。
【０００６】
この冷凍式エアドライヤは、コンプレッサの下流側に、冷媒を予備凝縮する自然放熱の１次凝縮器を配設するとともに、該１次凝縮器の下流側に、エバポレータから導出した空気により冷却することによって予備凝縮された冷媒を凝縮する２次凝縮器を配設することから、従来の冷凍式エアドライヤの凝縮器に必須であった強制空冷用ファンをなくすことができ、これにより、ファン自体の騒音と送風による凝縮器の風切り音をなくし、静寂環境においても使用可能な低騒音を実現するとともに、ファンモータによる電気エネルギーの消費をなくして省電力化を図り、また、凝縮器を自然放熱式にすることにより、凝縮器のフィンピッチを従来のものより広くすることが可能となり、また、フィン方式のものに限らずドライヤキャビネットの外周壁を利用した簡単な放熱方式も使用可能となることから、凝縮器の目詰まりを起こり難くし、メンテナンスを容易にすることができる。
そして、エバポレータから導出した空気により２次凝縮器を冷却することにより、２次凝縮器において冷媒ガスと除湿処理後の空気とを熱交換させることができ、これにより、出口空気温度を入口空気温度より若干高くすることで、出口配管表面の結露を防止するとともに、冷凍負荷時に発生する熱を出口空気に吸収排出させることで冷媒ガスの凝縮効率を高めることができる。
【０００７】
また、２次凝縮器の下流側と蒸発器の下流側とを連絡するバイパス路を形成し、該バイパス路に、蒸発器の温度を制御するバイパス弁を配設することができる。
【０００８】
これにより、冷凍回路の温度制御にコールドガスバイパス方式を採用し、蒸発器の負荷状態に関係なく常にコンプレッサが吸い込む冷媒ガスの温度を一定の低温度に保つことができ、これにより、コンプレッサの負荷を軽減して余分な熱の発生を抑制することができる。
【０００９】
また、エバポレータの蒸発器の下流側とコンプレッサの上流側との間に蒸発器の蒸発圧力を一定に保持する圧力制御弁を配設することができる。
【００１０】
これにより、蒸発器での蒸発量に応じてコンプレッサが吸い込む冷媒ガスの量を制御、具体的には、蒸発器での蒸発量が少なくなればコンプレッサが吸い込む冷媒ガスの量が少なくなるようにして吸込圧力を低下させ、蒸発器の負荷状態に応じてコンプレッサの消費電力を低減して、省電力化を図ることができる。
【００１１】
また、２次凝縮器の下流側と蒸発器の上流側との間に蒸発器の蒸発圧力を一定に保持する膨張弁を配設することができる。
【００１２】
これにより、蒸発器での蒸発量に応じた冷媒ガスの量を膨張弁によって制御し、コンプレッサを介して循環する冷媒ガスの量を蒸発器の負荷状態に応じた量とすることで、無負荷時や負荷が小さい場合のコンプレッサの負荷を低減して、省電力化を図ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の冷凍式エアドライヤの実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１に、本発明の冷凍式エアドライヤの第１実施例の回路図を示す。
この冷凍式ドライヤは、コンプレッサ１により加圧した冷媒を凝縮器２、４にて液化するとともに、該液化した冷媒をエバポレータ３の蒸発器３１にて気化し、該エバポレータ３に導入した空気を冷却して水分を除去するように構成されている。
そして、この冷凍式エアドライヤは、前記コンプレッサ１の下流側に、冷媒を予備凝縮する自然放熱の１次凝縮器２を配設するとともに、該１次凝縮器２の下流側に、前記エバポレータ３から導出した空気により冷却することによって予備凝縮（１次凝縮）された冷媒を完全に凝縮する２次凝縮器４を配設している。
なお、２次凝縮器４とエバポレータ３の蒸発器３１との間には、冷媒の蒸発量を制限するためのキャピラリチューブ５が配設されている。
【００１５】
エバポレータ３は、導出した空気により２次凝縮器４を冷却するように、該エバポレータ３の空気出口を形成するとともに、２次凝縮器４の下流側と蒸発器３１の下流側とを連絡するバイパス路７を形成し、該バイパス路７に、蒸発器３１の温度を制御するバイパス弁６を配設している。
【００１６】
コンプレッサ１は、冷媒ガスを圧縮するもので、例えば、一般的なフロンガス用の冷凍コンプレッサを使用することができる。
【００１７】
１次凝縮器２は、冷凍式エアドライヤの内部を上昇する対流空気で冷媒ガスを冷却・凝縮させるようにした一般的なフィン方式の放熱器、あるいは、冷凍式エアドライヤのキャビネット外周からの放熱を利用した外壁放熱式の放熱器等を、両方又は片方備える自然放熱方式の凝縮器であり、強制空冷をしない自然冷却方式の凝縮器である。
また、２次凝縮器４は、冷凍式ドライヤの除湿処理後のまだ十分に冷たいエバポレータ３からの出口空気で強制的に冷却するようにした凝縮器である。
【００１８】
エパポレータ３は、入口空気を冷却・除湿するための冷媒対空気の熱交換器３ａと、この熱交換器３ａによって冷却され、低温になった空気で入口空気を予冷するための熱交換器３ｂとを備えて構成され、外周部は断熱材で熱遮断されている。
【００１９】
２次凝縮器４は、１次凝縮器２で１次冷却され、ある程度凝縮した冷媒ガスを完全に凝縮させるための凝縮器であるが、冷媒対空気の熱交換器としても機能している。
この２次凝縮器４で凝縮冷却された冷媒液は、エパポレータ３内の蒸発器３１で熱交換器３ａにより空気を冷却・除湿する。
熱交換器３ａにて冷却温度まで下がった低温空気は、エパポレータ３内にある空気対空気の熱交換器３ｂで入口空気を予冷する。
これにより、前記２次凝縮器４での熱交換は、入口温度と冷却温度のほぼ中間程度まで温度が上昇した、まだ比較的低温の空気を用いて行うことができる。
このように、冷媒ガスを冷凍式エアドライヤの除湿処理後の出口空気とさらに熱交換させることにより、出口空気温度を入口空気温度より僅かに高くすることで、出口空気配管の外周が結露しないようにすることができる。
一方、２次凝縮器４においては、キャビネット側板からの自然放熱に加え、上記のように、人口空気を冷却・除湿して低温になった空気と入口空気とを熱交換した入口空気より低い温度の空気で冷却するようにしたことから、空気負荷分に見合う必要な凝縮を容易に行うことができる。
【００２０】
次に、図１に基づいて、本実施例の冷凍式エアドライヤの冷凍サイクルについて説明する。
【００２１】
コンプレッサ１から吐出される高温の冷媒ガスは、自然放熱式の１次凝縮器２で１次凝縮され、さらに、エパポレータ３内の熱交換器３ｂから導出した低温空気と熱交換する２次凝縮器４で２次凝縮され、完全に液化する。
また、この２次凝縮器４をキャビネットの側板に密着させ、この側板からも自然放熱させるようにすれば、さらに凝縮効果を高めることができる。
この２次凝縮器４で完全に液化した冷媒液は、キャピラリーチューブ５で制限した適量の冷媒液を、エパポレータ３内の蒸発器３１で蒸発させて負荷空気を冷却・除湿する。
気化した冷媒ガスは、蒸発器３１の出口からコンプレッサ１の吸込口に戻る。
【００２２】
このとき、エパポレータ３内における熱交換器３ａの冷媒の蒸発温度の制御は、２次凝縮器４で液化した冷媒液をバイパス弁６で蒸発させ、コンプレッサ１の吸込口に戻すバイパス路７を設けることにより、熱交換器３ａ内の蒸発温度をバイパス弁６で設定した一定の蒸発温度を保つことができる。
【００２３】
このように、本実施例の冷凍式エアドライヤは、コンプレッサ１の下流側に、冷媒を予備凝縮する自然放熱の１次凝縮器２を配設するとともに、該１次凝縮器２の下流側に、前記エバポレータ３から導出した空気により冷却することによって予備凝縮された冷媒を凝縮する２次凝縮器４を配設することから、従来の冷凍式エアドライヤの凝縮器に必須であった強制空冷用ファンをなくして自然放熱式にすることができ、これにより、ファン自体の騒音と送風による凝縮器の風切り音をなくし、静寂環境においても使用可能な低騒音を実現するとともに、ファンモータによる電気エネルギーの消費をなくして省電力化を図り、また、凝縮器を自然放熱式にすることにより、凝縮器のフィンピッチを従来のものより広くすることが可能となり、また、フィン方式のものに限らずドライヤキャビネットの外周壁を利用した簡単な放熱方式も使用可能となることから、凝縮器の目詰まりを起こり難くし、メンテナンスを容易にすることができる。
そして、前記エバポレータ３から導出した空気により２次凝縮器４を冷却することにより、２次凝縮器４において冷媒ガスと除湿処理後の空気とを熱交換させることができ、これにより、出口空気温度を入口空気温度より若干高くすることで、出口配管表面の結露を防止するとともに、冷凍負荷時に発生する熱を出口空気に吸収排出させることで冷媒ガスの凝縮効率を高めることができる。
また、２次凝縮器４の下流側と蒸発器３１の下流側とを連絡するバイパス路７を形成し、該バイパス路７に、蒸発器３１の温度を制御するバイパス弁６を配設することにより、冷凍回路の温度制御にコールドガスバイパス方式を採用し、蒸発器３１の負荷状態に関係なく常にコンプレッサ１が吸い込む冷媒ガスの温度を一定の低温度に保つことができ、これにより、コンプレッサ１の負荷を軽減して余分な熱の発生を抑制することができる。
【００２４】
ところで、上記実施例の冷凍式エアドライヤにおいては、２次凝縮器４の下流側と蒸発器３１の下流側とを連絡するバイパス路７を形成し、該バイパス路７に、蒸発器３１の温度を制御するバイパス弁６を配設するようにしたが、バイパス路７を形成することに代えて、図２に示す本発明の冷凍式エアドライヤの第２実施例の回路図のように、エバポレータ３の蒸発器３１の下流側とコンプレッサ１の上流側との間に、蒸発器３１の蒸発圧力を一定に保持する圧力制御弁８を配設するようにすることができる。
これにより、蒸発器３１での蒸発量に応じてコンプレッサ１が吸い込む冷媒ガスの量を圧力制御弁８によって制御、具体的には、蒸発器３１での蒸発量が少なくなればコンプレッサ１が吸い込む冷媒ガスの量が少なくなるようにして吸込圧力を低下させ（これによって、蒸発器３１の圧力（及び温度）は一定に保持される。）、蒸発器３１の負荷状態に応じてコンプレッサ１の消費電力を低減して、省電力化を図ることができる。
【００２５】
また、図２に示す本発明の冷凍式エアドライヤの第２実施例におけるコンプレッサ１が吸い込む冷媒ガスの量を圧力制御弁８によって制御する方式に代えて、図３に示す本発明の冷凍式エアドライヤの第３実施例の回路図のように、２次凝縮器４の下流側とエバポレータ３の蒸発器３１の上流側との間に、蒸発器３１の蒸発圧力を一定に保持し、かつ、最適な冷媒量を供給する膨張弁９を配設するようにすることができる。
これにより、蒸発器３１での蒸発量に応じた冷媒ガスの量を膨張弁９によって制御し、コンプレッサ１を介して循環する冷媒ガスの量を蒸発器３１の負荷状態に応じた量とすることで、無負荷時や負荷が小さい場合のコンプレッサ１の負荷を低減して、省電力化を図ることができる。
【００２６】
以上、本発明の冷凍式エアドライヤについて、その実施例に基づいて説明したが、本発明の冷凍式エアドライヤは、上記実施例の記載に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜に変更することが可能である。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の冷凍式エアドライヤによれば、コンプレッサの下流側に、冷媒を予備凝縮する自然放熱の１次凝縮器を配設するとともに、該１次凝縮器の下流側に、エバポレータから導出した空気により冷却することによって予備凝縮された冷媒を凝縮する２次凝縮器を配設することから、従来の冷凍式エアドライヤの凝縮器に必須であった強制空冷用ファンをなくすことができ、これにより、ファン自体の騒音と送風による凝縮器の風切り音をなくし、静寂環境においても使用可能な低騒音を実現するとともに、ファンモータによる電気エネルギーの消費をなくして省電力化を図り、また、凝縮器を自然放熱式にすることにより、凝縮器のフィンピッチを従来のものより広くすることが可能となり、また、フィン方式のものに限らずドライヤキャビネットの外周壁を利用した簡単な放熱方式も使用可能となることから、凝縮器の目詰まりを起こり難くし、メンテナンスを容易にすることができる。
そして、前記エバポレータから導出した空気により２次凝縮器を冷却することにより、２次凝縮器において冷媒ガスと除湿処理後の空気とを熱交換させることができ、これにより、出口空気温度を入口空気温度より若干高くすることで、出口配管表面の結露を防止するとともに、冷凍負荷時に発生する熱を出口空気に吸収排出させることで冷媒ガスの凝縮効率を高めることができる。
【００２８】
また、２次凝縮器の下流側と蒸発器の下流側とを連絡するバイパス路を形成し、該バイパス路に、蒸発器の温度を制御するバイパス弁を配設することにより、冷凍回路の温度制御にコールドガスバイパス方式を採用し、蒸発器の負荷状態に関係なく常にコンプレッサが吸い込む冷媒ガスの温度を一定の低温度に保つことができ、これにより、コンプレッサの負荷を軽減して余分な熱の発生を抑制することができる。
【００２９】
また、エバポレータの蒸発器の下流側とコンプレッサの上流側との間に蒸発器の蒸発圧力を一定に保持する圧力制御弁を配設することにより、蒸発器での蒸発量に応じてコンプレッサが吸い込む冷媒ガスの量を制御、具体的には、蒸発器での蒸発量が少なくなればコンプレッサが吸い込む冷媒ガスの量が少なくなるようにして吸込圧力を低下させ、蒸発器の負荷状態に応じてコンプレッサの消費電力を低減して、省電力化を図ることができる。
【００３０】
また、２次凝縮器の下流側と蒸発器の上流側との間に蒸発器の蒸発圧力を一定に保持する膨張弁を配設することにより、蒸発器での蒸発量に応じた冷媒ガスの量を膨張弁によって制御し、コンプレッサを介して循環する冷媒ガスの量を蒸発器の負荷状態に応じた量とすることで、無負荷時や負荷が小さい場合のコンプレッサの負荷を低減して、省電力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の冷凍式エアドライヤの第１実施例を示す回路図である。
【図２】本発明の冷凍式エアドライヤの第２実施例を示す回路図である。
【図３】本発明の冷凍式エアドライヤの第３実施例を示す回路図である。
【図４】従来の冷凍式エアドライヤを示す回路図である。
【符号の説明】
１    コンプレッサ
２    １次凝縮器
３    エバポレータ
３１  蒸発器
３ａ  熱交換器
３ｂ  熱交換器
４    ２次凝縮器
５    キャピラリチューブ
６    バイパス弁
７    バイパス路
８    圧力制御弁
９    膨張弁
【図１】
2004216363.tif 000003
【図２】
2004216363.tif 000004
【図３】
2004216363.tif 000005
【図４】
2004216363.tif 000006