JP2003336970A

JP2003336970A - 冷風乾燥装置

Info

Publication number: JP2003336970A
Application number: JP2002141383A
Authority: JP
Inventors: Takashi Iwamoto; 隆志岩本
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 2002-05-16
Filing date: 2002-05-16
Publication date: 2003-11-28

Abstract

(57)【要約】【課題】エネルギー効率の高い冷風乾燥装置を提供
する。【解決手段】マイクロガスタービン２０の電力を
冷却装置４０と送風機１１３、１３に供給し、排熱を、
排熱駆動式冷却装置３０と排熱回収温水器３５を同時に
動かすために使用する。排熱駆動式冷却装置３０で発生
する冷熱は、予冷却部１５において、主冷却部１６への
処理空気を予備冷却するために利用し、排熱回収温水器
３５の温熱は、後加熱部１８において、主加熱部１７で
加熱された空気をさらに昇温するために利用する。【効果】マイクロガスタービンで発生させる電力
及び排熱を利用して冷風乾燥装置全体の稼働が可能にな
り、環境に優れたシステムにおいて高いエネルギー効率
により冷風乾燥処理を行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エネルギー効率を
向上させた冷風乾燥装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、乾物の製造や種々物品の乾燥等に
冷風乾燥装置が用いられている。この冷風乾燥装置１０
０を図５に基づいて説明する。該乾燥装置１００は、被
乾燥物２００を収納する乾燥室１１０を有しており、該
乾燥室１１０は、空気導入部１１１と空気排出部１１２
とを有している。該空気排出部１１２には乾燥室１１０
内の空気を乾燥室外に吹き出す循環ファン１１３が設け
られており、該乾燥室１１０を囲むようにして密閉した
乾燥装置本体１０１が設けられている。該乾燥装置本体
１０１内には、冷風乾燥部１２０が配置されており、該
冷風乾燥部１２０には、乾燥室１１０から処理する空気
を取り入れる処理空気取入れ部１２１と、冷風乾燥処理
した空気を乾燥室１１０と乾燥装置本体１０１との間の
空間に吹き出す空気吹出し部１２２とを備えており、該
空気吹出し部１２２には送風機１２３が設けられてい
る。また、冷風乾燥部１２０では、処理空気の流れ方向
において、圧縮式冷凍機１３０の蒸発器１３１を利用し
た冷却部が上流側に配置され、圧縮式冷凍機１３０の凝
縮器１３２を利用した再加熱部が下流側に配置されてい
る。また、上記凝縮器１３２で処理空気と熱交換した冷
媒をさらに過冷却するために、冷却水を供給する冷却塔
１３３が乾燥装置本体１０１の外部に設置されている。

【０００３】上記従来の冷風乾燥装置の作用、動作につ
いて説明すると、乾燥室１１０内で湿度を多く含んだ空
気（図６示ａ）は、空気取入れ部１２１を通して冷風乾
燥部１２０に取り入れられ、蒸発器１３１と熱交換され
る。蒸発器１３１には、膨張弁（図示しない）を介して
液化した冷媒が供給されており、該冷媒が蒸発すること
により冷熱が発生する。この冷熱により処理空気の乾球
温度は図６に示すようにｃ点まで冷却され、それに伴い
処理空気の湿度が低下する。この湿度の低下量が除湿量
となる。

【０００４】次いで除湿冷却された空気は、凝縮器１３
２との熱交換に供される。凝縮器１３２では、上記蒸発
器１３１で蒸発した冷媒が商用電源で稼働する圧縮機
（図示しない）で圧縮された後、供給されており、冷媒
は高温高圧状態にある。この冷媒と、比較的低温である
上記の除湿冷却された空気とを熱交換させると、上記空
気は加熱されて図６示ｅまで昇温する。空気と熱交換し
た冷媒は、さらに冷却塔１３３から供給される冷却水に
よって過冷却され、前記した図示しない膨張弁に供給さ
れる。この経路を循環することにより継続的に空気の冷
風乾燥を行うことができる。

【０００５】上記冷風乾燥部１２０により処理された空
気は、送風機１２３によって空気吹出し部１２２から冷
風乾燥装置本体１０１内に吹き出され、本体１０１内の
空気と混合されて降温、加湿され、図６示ｆの状態にな
る。送風機１２３は乾燥室１１０内の通気速度を上げて
乾燥速度を増加させることと、乾燥むらをなくす働きを
している。上記の混合された空気は、空気導入部１１１
を通して乾燥室１１０内に導入され、乾燥室１１０内で
被乾燥物２００より水分を取りながら蒸発潜熱で温度が
下がり湿球温度が一定の状態でａになり、再度、空気取
り入れ部１２１より冷風乾燥部１２０に取り入れられて
冷風乾燥処理される。このサイクルを繰り返すことによ
り乾燥室１１０内の被乾燥物の冷風乾燥処理が行われ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記したよう
な従来の冷風装置は、非常に大きな電気容量の冷凍機を
使用することが必要であり、大量に電力を消費している
点が問題点である。例えば、時間当たり６０リッターの
除湿能力を有する冷風乾燥装置で考えると、冷凍機動力
は約２０ｋＷ、送風ファン動力約２０ｋＷで合計約４０
ｋＷの電力量が必要となる。

【０００７】本発明は、この種の冷風乾燥装置のエネル
ギー効率を向上させて省エネルギー化を図ることがねら
いであり、これによりエネルギーコストの削減を図ると
同時に、炭酸ガスの排出抑制、化石燃料の使用削減をは
かり地球環境問題やエネルギー枯渇問題にも寄与するこ
とが目的である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち、上記課題を解
決するため本発明の冷風乾燥装置のうち、請求項１記載
の発明は、被乾燥物を収納する乾燥室と、該乾燥室内の
空気を取り入れて冷却し除湿する冷却部と、該冷却部で
除湿冷却された空気を再加熱して乾燥室内に還流させる
再加熱部と、排熱によって駆動される排熱駆動式冷却装
置を備えており、該排熱駆動式冷却装置により生成され
る冷熱が前記冷却部での冷却の全部または一部に用いら
れ、前記再加熱部での加熱の全部または一部に排熱が用
いられるように構成されていることを特徴とする。

【０００９】請求項２記載の冷風乾燥装置は、請求項１
記載の冷風乾燥装置の発明において、前記排熱は、燃料
の燃焼によって発電を行うマイクロガスタービンで発生
する排熱ガスにより得られるものであることを特徴とす
る。

【００１０】請求項３記載の冷風乾燥装置は、請求項１
または２に記載の冷風乾燥装置の発明において、再加熱
部で用いられる排熱は、排熱駆動式冷却装置で排出され
たものであることを特徴とする。

【００１１】請求項４記載の冷風乾燥装置は、請求項１
〜３のいずれかに記載の冷風乾燥装置の発明において、
前記排熱駆動式冷却装置は、水素吸蔵合金を収容して水
素の吸放出を可能とする高温側水素吸蔵合金容器を有
し、該高温側水素吸蔵合金容器と熱交換するべく排熱ガ
スまたは冷却用熱媒が選択的に用いられる高温側熱交換
器を備え、さらに水素吸蔵合金を収容して水素の吸放出
を可能とする低温側水素吸蔵合金容器を有し、該低温側
水素吸蔵合金容器と熱交換するべく冷熱用熱媒が導入さ
れる低温側熱交換器を備えており、前記高温側水素吸蔵
合金容器と低温側水素吸蔵合金容器とは水素移動可能に
連結され、前記低温側熱交換器で冷熱を受けた前記冷熱
用熱媒によって直接または間接的に冷熱が供給されるも
のであることを特徴とする。

【００１２】請求項５記載の冷風乾燥装置は、請求項１
〜４のいずれかに記載の冷風乾燥装置の発明において、
冷媒圧縮機と蒸発器と凝縮器とを有する圧縮式冷却装置
を備えており、前記蒸発器で得られる冷熱が前記冷却部
での冷却の一部に用いられ、前記凝縮器で得られる熱が
前記再加熱部での加熱の一部に用いられることを特徴と
する。

【００１３】請求項６記載の冷風乾燥装置は、請求項１
〜５のいずれかに記載の冷風乾燥装置の発明において、
冷媒圧縮機と蒸発器と凝縮器とを有する圧縮式冷却装置
を備えており、前記蒸発器で発生する冷熱が前記冷却部
での冷却の一部に用いられ、前記凝縮器で発生する凝縮
熱が前記再加熱部での加熱の一部に用いられることを特
徴とする。

【００１４】請求項７記載の冷風乾燥装置は、請求項１
〜６のいずれかに記載の冷風乾燥装置の発明において、
前記冷却部は、処理空気の流れ方向において多段に構成
されていることを特徴とする。

【００１５】請求項８記載の冷風乾燥装置は、請求項１
〜７のいずれかに記載の冷風乾燥装置の発明において、
前記再加熱部は、処理空気の流れ方向において多段に構
成されていることを特徴とする。

【００１６】請求項９記載の冷風乾燥装置の発明は、請
求項５または６に記載の冷風乾燥装置の発明において、
前記冷却部は、処理空気の流れ方向において上流側とな
る予冷却部と下流側となる主冷却部とを有し、前記再加
熱部は、処理空気の流れ方向において上流側となる主加
熱部と下流側となる後加熱部とを有しており、前記冷却
部のうち、予冷却部では、該排熱駆動式冷却装置により
生成される冷熱により冷却され、主冷却部では、前記圧
縮式冷却装置の蒸発器で発生する冷熱により冷却され、
再加熱部のうち、主加熱部では、前記圧縮式冷却装置の
凝縮器で発生する熱により加熱され、後加熱部では、排
熱により加熱されるように構成されていることを特徴と
する。

【００１７】すなわち、本発明によれば、排熱を利用し
て駆動される排熱駆動式冷却装置を備えており、該冷却
装置で得られる冷熱により冷却部において処理空気の除
湿冷却がなされ、再加熱部において除湿冷却した処理空
気が排熱により再加熱されるので、エネルギー効率の良
い冷風乾燥処理が可能になる。

【００１８】上記排熱駆動式冷却装置を駆動する排熱
は、例えば、請求項２に記載するように、燃料の燃焼に
よって発電を行うマイクロガスタービンで発生する排熱
ガスにより得ることができる。また、処理空気の再加熱
には、排熱駆動式冷却装置を駆動する排熱と同種のもの
を用いてもよく、また、請求項３に記載するように排熱
駆動式冷却装置を駆動した後、排出される排熱を利用す
るものであってもよい。

【００１９】上記排熱駆動式冷却装置としては、請求項
４に記載するように水素吸蔵合金における水素の吸放出
を利用して冷熱を発生させるものが好適である。該排熱
駆動式冷却装置によれば、排熱を利用して高いエネルギ
ー効率で冷熱を発生させることができる。また、上記排
熱駆動式冷却装置では、高温側の容器と低温側の容器を
備え、これらを一対にして動作するが、一対の容器で
は、冷熱を発生する工程と、低温側の水素吸蔵合金に水
素を吸収させる再生工程とが必要になるため、冷熱の発
生は断続的になる。このため、高温側の容器と低温側の
容器を備える対を２以上として、各対での動作サイクル
をずらすことで連続的な冷熱の発生を行うこともでき
る。

【００２０】さらに、本発明の装置では、排熱駆動式冷
却装置に加えて、請求項５に記載するように圧縮式冷却
装置を備えるものであってもよい。該圧縮式冷却装置
は、通常、電力により稼働する圧縮機を有しており、該
圧縮機は、請求項６に記載するようにマイクロガスター
ビンで発電された電力により稼働するものとすることが
できる。そして該マイクロガスタービンで発生した排熱
ガスは、排熱駆動式冷却装置における駆動源として用い
ることができる。この排熱ガスは、冷却装置で直接熱交
換して駆動源とするものでもよく、また、蒸気等の適宜
の熱媒に受熱させた後、冷却装置で熱交換するようにし
たものでもよい。

【００２１】なお、上記冷却部は、請求項７に記載する
ように処理空気の流れ方向において多段に構成すること
ができる。例えば、第１冷却部、第２冷却部…というよ
うに２段以上で構成できる。多段とした冷却部では、各
段でそれぞれ冷却能力を異なるものとすることもでき、
いずれかを主冷却部、他を予冷却部や副冷却部という形
で役割を与えることもできる。

【００２２】また、上記再加熱部においても同様に請求
項８に記載するように、処理空気の流れ方向において多
段に構成することができ、例えば、第１再加熱部、第２
再加熱部…というように２段以上で構成できる。多段と
した再加熱部では、各段でそれぞれ加熱能力を異なるも
のとして、いずれかを主加熱部、他を後加熱部や副加熱
部という形で役割を与えることもできる。上記のように
冷却部や再加熱部を多段に構成すると、各多段冷却部の
冷却能や加熱能は比較的小さくすることができ、より効
率の良い冷却手段や加熱手段を用いることが可能にな
る。

【００２３】また、請求項９に記載するように冷却部に
予冷却部と主冷却部とを設け、加熱部に主加熱部と後加
熱部とを設け、これらの各部の冷却および加熱を排熱駆
動式冷却装置と圧縮式冷却装置とで役割を分担すること
により、高いエネルギー効率において冷風乾燥処理を行
うことができる。特に圧縮式冷却装置の圧縮機をマイク
ロガスタービンで発電した電力により稼働させ、このマ
イクロガスタービンで発生する排熱ガスで排熱駆動式冷
却装置を稼働させ、該排熱駆動式冷却装置で発生する冷
熱で予冷却部において処理空気を除湿冷却し、さらに、
圧縮式冷却装置の蒸発部で発生する冷熱で主冷却部にお
いて処理空気を除湿冷却し、その後、圧縮式冷却装置の
凝縮部で得られる熱で主加熱部で処理空気を再加熱し、
さらに排熱駆動式冷却装置で発生する排熱で後加熱部で
処理空気を再加熱するように構成すれば、顕著に高いエ
ネルギー効率で冷風乾燥処理を行うことができる。

【００２４】すなわちマイクロガスタービンの電力は冷
却装置と送風機に供給し、排熱は、排熱駆動式の冷却装
置と排熱回収温水器を同時に動かすために使用すること
ができる。排熱駆動式の冷却装置で発生する冷熱は蒸発
器への処理空気を予備冷却するために利用し、排熱回収
温水器の温熱は凝縮器で加熱された空気をさらに昇温す
るために利用することができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下に、マイクロガスタービン
と、該マイクロガスタービンの電力で稼働される圧縮式
冷却装置と、マイクロガスタービンで発生する排熱ガス
で駆動される、水素吸蔵合金を利用した排熱駆動式冷却
装置とを組み合わせた冷風乾燥装置を図１〜図４に基づ
いて説明する。なお、従来の冷風乾燥装置１００と同様
の構成については同一の符号を付して、その説明を簡略
化または省略する。

【００２６】冷風乾燥装置１は、被乾燥物２００を収納
する乾燥室１１０を有し、該乾燥室１１０には、空気導
入部１１１と空気排出部１１２と循環ファン１１３とが
設けられている。乾燥装置本体１０１内には、冷風乾燥
部１０が配置されており、該冷風乾燥部１０には、乾燥
室１１０から処理する空気を取り入れる処理空気取入れ
部１１と、冷風乾燥処理した空気を乾燥室１１０と乾燥
装置本体１０１との間の空間に吹き出す空気吹出し部１
２とを備えており、該空気吹出し部１２には送風機１３
が設けられている。また、冷風乾燥部１０には、処理空
気の流れ方向において、排熱駆動式冷却装置から供給さ
れる冷熱によって処理空気を除湿冷却する予冷却部１
５、圧縮式冷却装置４０の蒸発器で得られる冷熱を利用
する主冷却部１６、圧縮式冷却装置４０の凝縮器で得ら
れる熱を利用する主加熱部１７、排熱駆動式冷却装置か
ら排出される排熱を利用する後加熱部１８とが設けられ
ている。

【００２７】また、図中２０は、冷風乾燥装置外部に設
置されたマイクロガスタービンであり、化石燃料等の燃
料を燃焼させて内部のガスタービン部２１で発電機２２
を動作させて発電するものである、上記燃料の燃焼によ
り発生する排熱ガスは、排気部２３から排出され、後述
する排熱駆動式冷却装置３０に供給されている。マイク
ロガスタービン２０で発電された電力は、後述する圧縮
式冷却装置４０の圧縮機４１に供給される他、前記した
循環ファン１１３、送風機１３および冷風乾燥装置のそ
の他の機器（冷却水ポンプ等）の稼働に利用される。

【００２８】次に、上記排熱駆動式冷却装置３０を図２
に基づいて詳細に説明する。前記マイクロガスタービン
２０の排気部２３には、ガス経路切替器３０２を介して
途中で２路に分岐する排熱ガス移送管３０１が接続され
ており、各分岐路にはそれぞれ容器形状の高温側熱交換
器３０３ａ、３０３ｂが接続されている。上記高温側熱
交換器３０３ａ、３０３ｂは、高温側水素吸蔵合金粉末
を収容した多数の筒部で構成される水素吸蔵合金容器３
０４ａ、３０４ｂを内部に備えており、該容器３０４
ａ、３０４ｂでは通気材（図示しない）の配置等により
水素の通気が可能になっている。水素吸蔵合金容器３０
４ａ、３０４ｂには、それぞれ水素移動管３１０ａ、３
１０ｂが接続されており、これら水素移動管３１０ａ、
３１０ｂは、高温側熱交換器３０３ａ、３０３ｂ外に伸
長して後述する低温側熱交換器３２０ａ、３２０ｂに接
続されている。

【００２９】また、高温側熱交換器３０３ａ、３０３ｂ
には、内部の水素吸蔵合金容器３０４ａ、３０４ｂを冷
却できるように、それぞれ冷却水供給管３０５ａ、３０
５ｂが接続されており、各冷却水供給管３０５ａ、３０
５ｂにはそれぞれ開閉弁３０６ａ、３０６ｂを設けて、
給水の断続が可能になっている。各冷却水供給管３０５
ａ、３０５ｂは、それぞれの開閉弁３０６ａ、３０６ｂ
の上流側で合流してポンプ１３４を介して冷却塔１３３
の出側に接続されている。また、高温側熱交換器３０３
ａ、３０３ｂには、上記冷却水供給管３０５ａ、３０５
ｂを通して供給され、水素吸蔵合金容器３０５ａ、３０
５ｂを冷却した後の冷却水を熱交換器外に排出する排水
管３０７ａ、３０７ｂが接続されており、これら排水管
３０７ａ、３０７ｂは、排水タンク３０８で合流した
後、ポンプ１３５を介して上記冷却塔１３３の戻り側に
接続されており、冷却用に供給した冷却水が還流するよ
うに構成されている。

【００３０】また、高温側熱交換器３０３ａ、３０３ｂ
には、内部に導入された排熱ガスを外部に排出する排ガ
スダクト３０９ａ、３０９ｂが接続されており、これら
ダクト３０９ａ、３０９ｂは、経路切替器３５１を介し
て温水器３５に接続されている。該温水器３５は、排ガ
スと水との熱交換が行われるように構成されており、熱
交換により得られる温水を前記した後加熱部１８に供給
されている。

【００３１】また、水素移動管３１０ａ、３１０ｂを介
して高温側熱交換器３０４ａ、３０４ｂに接続された低
温側熱交換器３２０ａ、３２０ｂは、内部に水素吸蔵合
金容器３２１ａ、３２１ｂが設けられており、該容器３
２１ａ、３２１ｂと水素移動管３１０ａ、３１０ｂとが
水素移動可能に接続されている。上記水素吸蔵合金容器
３２１ａ、３２１ｂ内には、水素吸蔵合金粉末が通気可
能に収容されている。なお、前記水素吸蔵合金容器３０
４ａ、３０４ｂに収容された水素吸蔵合金と、水素吸蔵
合金容器３２１ａ、３２１ｂに収容された水素吸蔵合金
には、高温側と低温側で互いに所望の水素平衡圧差を得
られる等の観点から適宜の組成を有する合金を選択す
る。

【００３２】また、低温側熱交換器３２０ａ、３２０ｂ
には、水素吸蔵合金容器３２１ａ、３２１ｂに冷熱用熱
媒または冷却用熱媒を接触させるために、該熱媒を導入
する熱媒導入管３２２ａ、３２２ｂと、該熱媒を排出す
る熱媒排出管３２３ａ、３２３ｂとが接続されている。
上記熱媒導入管３２２ａ、３２２ｂ、熱媒排出管３２３
ａ、３２３ｂは低温側熱交換器３２０ａ、３２０ｂ外に
伸張しており、熱媒排出管３２３ａに三方弁３２５ａの
１ポートが接続されている。該三方弁３２５ａの他ポー
トの一つは冷却水タンク３３０の返流側に接続され、さ
らに他のポートには冷熱用熱媒タンク３４０の返流側に
接続されている。熱媒導入管３２２ａは、三方弁３２６
ａ、３２６ｂの１ポートにそれぞれ接続され、三方弁３
２６ａの他ポートの一つは熱媒ポンプ３４１を介して前
記冷熱用熱媒タンク３４０の送流側に接続され、さらに
他のポートには低温側熱交換器３２０ｂに接続された熱
媒導入管３２２ｂが接続されている。

【００３３】また、三方弁３２６ｂの他の一つのポート
には同じく熱媒導入管３２２ｂが接続され、さらに他の
ポートには、冷却液ポンプ３３１を介して冷却水タンク
３３０の送流側が接続されている。また、熱媒排出管３
２３ｂは、三方弁３２５ｂの１ポートに接続されてお
り、三方弁３２５ｂの他の一つのポートには冷却水タン
ク３３０の返流側が接続され、さらに他のポートは冷熱
用熱媒タンク３４０の返流側に連結されている。

【００３４】この装置では、高温側の熱交換器と低温側
の熱交換器をそれぞれ２つ有しており、対となる熱交換
器を２組備えており、各組で交互に冷凍出力が発生す
る。以下に、その具体的な動作について説明する。マイ
クロガスタービン２０では、天然ガス等の燃料を導入
し、これを燃焼させてガスタービン部２１を作動させ、
その出力によって発電機２２を駆動して発電する。この
電力は後述する圧縮機４１等に供給される。

【００３５】上記ガスタービン部２１では燃料の燃焼に
よって３００℃程度の排熱を有する排熱ガスが発生す
る。排熱ガスは、排気部２３から排熱ガス移送管３０１
を通してマイクロガスタービン２０外に排出され、ガス
経路切替器３０２を通して高温側熱交換器３０３ａまた
は３０３ｂに導入される。図１では、高温側熱交換器３
０３ａ側に連通し、高温側熱交換器３０３ｂ側は経路が
遮断された状態にある。また、このとき、高温側熱交換
器３０３ａの水素吸蔵合金容器３０４ａ内の水素吸蔵合
金には水素が吸蔵されており、高温側熱交換器３０３ｂ
の水素吸蔵合金容器３０４ａ内の水素吸蔵合金では水素
が放出された状態にあるものとする。また、低温側で
は、低温側熱交換器３２０ａの水素吸蔵合金容器３２１
ａ内の水素吸蔵合金では水素が放出され、低温側熱交換
器３２０ｂの水素吸蔵合金容器３２１ｂ内の水素吸蔵合
金には水素が吸蔵されている状態にあるものとする。

【００３６】排熱ガス移送管３０１内を進行する排熱ガ
スは、ガス経路切替器３０２に従って高温側熱交換器３
０３ａ側に導入され、水素吸蔵合金容器３０４ａと熱交
換し、排ガスダクト３０９ａから排出される。なお、こ
の排ガスは排ガスダクト３０９ａを通り、前記ガス経路
切替器３０２と連動する経路切替器３５１を介して温水
器３５へと送られ、水と熱交換して温水を得る。なお、
経路切替器３５１は、ガス経路切替器３０２が切り替わ
って排熱ガスが導入される側の熱交換器に対応して、該
熱交換器から排出される排ガスが温水器３５に導入され
るように経路を切り替える。この温水器３５では、例え
ば約６０℃の温水を発生させることができる。

【００３７】水素合金容器３０４ａでは、上記排熱ガス
との熱交換により内部の水素吸蔵合金を加熱する。加熱
された水素吸蔵合金では、吸蔵されていた水素が放出さ
れる。該水素は平衡圧によって水素移動管３１０ａを通
して低温側熱交換器３２０ａへと移動し、該低温側熱交
換器３２０ａの水素吸蔵合金容器３２１ａ内の水素吸蔵
合金によってこの水素が吸蔵される。なお、この際に
は、三方弁３２５ａ、３２５ｂ、３２６ａ、３２６ｂの
操作によって熱媒導入管３２２ａ、熱媒排出管３２３ａ
を冷却水タンク３３０に接続し、冷却水を熱交換器３２
０ａ内に導入して水素合金容器３２１ａ内の水素吸蔵合
金を冷却し、水素の吸蔵を促す。この工程は、低温側の
水素吸蔵合金を再生する工程に当たり、後工程で冷熱を
発生させる準備段階に当たる。

【００３８】一方、高熱側熱交換器３０３ｂ側では、上
記工程が前工程として既になされており、水素吸蔵合金
から水素が放出された状態にあり、水素は水素合金容器
３２１ｂ内の水素吸蔵合金に吸蔵されている状態にあ
る。高温側熱交換器３０３ｂでは、上記と同様にして排
熱ガスで加熱された後の状態にあり、水素吸蔵合金容器
３０４ｂおよび内部の水素吸蔵合金も高温の状態にあ
る。この状態で、上記工程と並行して弁３０６ｂを開き
（弁３０６ａは閉じた状態にある）、冷却水供給管３０
５ｂと冷却塔１３３とを接続し、ポンプ１３４により冷
却塔１３３から冷却水を送流し、水素吸蔵合金容器３０
４ａと冷却水とで熱交換をして水素吸蔵合金容器３０４
ｂおよび該容器３０４ｂ内部の水素吸蔵合金を冷却す
る。容器との熱交換がなされた冷却水は、冷却水排出管
３０７ｂを通して冷却水回収タンク３０８に回収され、
ポンプ１３５によって冷却塔１３３に返流される。

【００３９】水素吸蔵合金容器３０４ｂでは、上記冷却
によって内部の水素吸蔵合金の水素平衡圧が下がり、水
素の吸引力が発生する。この吸引力は、水素移動管３１
０ｂを通して低温側の水素吸蔵合金容器３２１ｂへと伝
わる。水素吸蔵合金容器３２１ｂでは、この吸引力によ
って水素を吸蔵している水素吸蔵合金から水素が放出さ
れ、この水素は水素移動管３１０ｂを通して高温側の水
素合金容器３０４ｂ内の水素吸蔵合金に吸蔵される。水
素吸蔵合金容器３２１ｂでは、上記水素の放出によって
冷熱が発生する。低温側熱交換器３２０ｂでは、三方弁
３２５ａ、３２５ｂ、３２６ａ、３２６ｂの操作によっ
て熱媒導入管３２２ｂ、熱媒排出管３２３ｂを冷熱熱媒
タンク３４０に接続し、熱媒導入管３２２ｂ、熱媒排出
管３２３ｂを介して循環する冷熱用熱媒に冷熱を伝達す
る。この熱媒は熱媒タンク３４０に還流するので、これ
を前記した予冷却部１５に供給して冷却作用を得る。例
えば、熱媒として水を用いて約１０℃の冷水を発生させ
ることができる。上記では、高温側熱交換器３０３ａ、
低温側熱交換器３２０ａ間で再生工程を行い、高温側熱
交換器３０３ｂ、低温側熱交換器３２０ｂ間で冷熱発生
工程を行ったが、上記工程を完了した後は、高温側熱交
換器３０３ａ、低温側熱交換器３２０ａ間における工程
と、高温側熱交換器３０３ｂ、低温側熱交換器３２０ｂ
間における工程を逆にして、冷熱発生、再生工程を行う
ことができる。そして、高温側熱交換器３０３ａ、低温
側熱交換器３２０ａおよび高温側熱交換器３０３ｂ、低
温側熱交換器３２０ｂにおいて上記動作を交互に行うこ
とによって冷熱を連続して得て予冷却部１５に供給する
ことができる。

【００４０】上記のように、この冷却装置では、マイク
ロガスタービンから発生する排熱ガスによって冷却出力
を効率よく発生させることができ、全体としてエネルギ
ー利用効率が非常に大きなエネルギー発生装置を得るこ
とができる。また、環境面においても環境を害すことな
く冷却出力を得ることができ、環境性が優れたマイクロ
ガスタービンと相まって環境面においても優れた装置と
いえる。

【００４１】次に、本発明の冷風乾燥装置に備えられる
圧縮機冷却装置４０を図３に基づいて説明する。この圧
縮式冷却装置４０では、上記マイクロガスタービン２０
で発生させた電力により駆動される圧縮機４１を備えて
おり、圧縮式冷却装置４０内を循環する冷媒をこの圧縮
機４１で高温高圧に圧縮する。該圧縮機４１の出力側に
は、処理空気との熱交換を可能にした第１凝縮器４２が
接続されており、該第１凝縮器４２が主加熱部１７を構
成している。該第１凝縮器４２の出力側には、冷却塔１
３３から供給される冷却水と熱交換される第２凝縮器４
３が接続されており、該第２凝縮器４２の出力側に、液
化した冷媒を貯留する冷媒液貯留部４４の入側が接続さ
れている。この冷媒液貯留部４４の出側には膨張弁４５
の入側が接続されており、該膨張弁４５の出側に空気と
の熱交換を可能にした蒸発器４６が接続されている。該
蒸発器４６が主冷却部１６を構成している。前記蒸発器
４６の出力側には前記圧縮機４１が接続されており、こ
の経路に従って冷媒が循環するように構成されている。

【００４２】この圧縮式冷却装置４０の動作を説明する
と、冷媒貯留部４４に貯留された高圧で液状態の冷媒
は、膨張弁４５に移送されると、減圧されて蒸発しやす
い状態になる。この中圧冷媒液は蒸発器４６に送られる
と、蒸発により冷熱を発生し、空気を除湿冷却すること
ができる。該蒸発器４６で気化した冷媒ガスは、圧縮機
４１で圧縮され、高温高圧の冷媒ガスとなる。該高温高
圧の冷媒ガスは、第１凝縮器４２に送られ、ここで比較
的低温の空気と熱交換されて、湿り蒸気の状態になる。
一方、空気は、冷媒ガスの熱によって加熱される。湿り
蒸気の状態となった冷媒ガスは、第２凝縮器４３に送ら
れ、ここで冷却塔１３３から供給される冷却水によって
冷却され、過冷されて高圧状態の冷媒液となる。この冷
媒液は冷媒貯留部４４に送られて貯留される。冷媒が上
記経路を循環することにより上記動作が連続して行われ
る。

【００４３】次に、本発明の冷風乾燥装置全体の動作に
ついて説明する。乾燥室１１０内で湿度を多く含んだ空
気（図４示ａ）は、空気取入れ部１１を通して冷風乾燥
部１０に取り入れられ、予冷却部１５と熱交換されて予
冷される。該予冷却部１５は前記したように排熱駆動式
冷却装置３０で得られる冷熱が供給されており、図４示
ｂに示す温度にまで冷却される。この際の温度低下は比
較的小さく、飽和蒸気圧以下であるので湿度は予冷前と
同程度に保たれている。上記予冷空気は、次いで、主冷
却部１６で冷却される。該主冷却部１６は、前述したよ
うに圧縮式冷却装置４０の蒸発器４６により冷熱が供給
されており、処理空気がさらに冷却され、飽和蒸気圧に
達して図４に示すようにｃ点まで除湿冷却される。

【００４４】次いで除湿冷却された空気は、主加熱部１
７に送られ、該主加熱部で再加熱される。この主加熱部
１７では、上記したように第１凝縮器１３２との熱交換
がなされ、除湿冷却空気を加熱して図４示ｄまで昇温さ
せる。この再加熱空気は、さらに後加熱部１８で昇温さ
せる。この後加熱部１８では、上記したように温水器３
５で発生した温水との熱交換が可能になっており、処理
空気は、適度に加熱されて図４示ｅまで昇温する。

【００４５】上記冷風乾燥部１０により処理された空気
は、送風機１３によって空気吹出し部１２から冷風乾燥
装置本体１０１内に吹き出され、本体１０１内の空気と
混合されて昇温、加湿され、図４示ｆの状態になり、乾
燥室１０１内に入り、被乾燥物２００より水分を取りな
がら蒸発潜熱で温度が下がり湿球温度が一定の状態でａ
になる。このサイクルを繰り返すことにより乾燥室１１
０内の被乾燥物２００の冷風乾燥処理が効率的に行われ
る。なお、本発明の冷風乾燥装置では、ａ→ｂの冷却に
より除湿冷却のための圧縮式冷凍機の負荷が低減され、
ｄ→ｅの加熱により相対湿度が下がり乾燥効率を向上さ
せる。

【００４６】また、マイクロガスタービンで発生させる
電力及び排熱を利用して冷風乾燥装置全体の稼働が可能
になり、環境に優れたシステムにおいて高いエネルギー
効率で冷風乾燥処理を行うことができる。

【００４７】本発明の冷風乾燥装置において、例えば、
時間当たり６０リッターの除湿能力を有する冷風乾燥装
置を想定する。３０ｋＷ発電のマイクロガスタービンと
その排熱で駆動する１４ｋＷの水素吸蔵合金冷却装置と
２５ｋＷの温水器を組合わせたシステムを構築すること
により圧縮式冷凍機に必要とされる動力は約１０ｋＷに
なり、その他の動力とあわせて３０ｋＷが必要となる。
一方、従来の冷風乾燥装置では、同程度の除湿能力を得
るための消費電力は４０ｋＷであるので約２５％の省電
力になる。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の冷風乾燥
装置によれば、被乾燥物を収納する乾燥室と、該乾燥室
内の空気を取り入れて冷却し除湿する冷却部と、該冷却
部で除湿冷却された空気を再加熱して乾燥室内に還流さ
せる再加熱部と、排熱によって駆動される排熱駆動式冷
却装置を備えており、該排熱駆動式冷却装置により生成
される冷熱が前記冷却部での冷却の全部または一部に用
いられ、前記再加熱部での加熱の全部または一部に排熱
が用いられるように構成されているので、排熱を利用し
て効率的で、かつ環境面に優れた冷風乾燥処理を可能に
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態における冷風乾燥装置の
全体を示す概略図である。

【図２】同じく排熱駆動式冷却装置を説明する経路図
である。

【図３】同じく圧縮式冷却装置を説明する経路図であ
る。

【図４】同じく冷風乾燥処理による処理空気の温度お
よび湿度変化を示すグラフである。

【図５】従来の冷風乾燥装置の全体を示す概略図であ
る。

【図６】同じく冷風乾燥処理による処理空気の温度お
よび湿度変化を示すグラフである。

【符号の説明】

１冷風乾燥装置１０冷風乾燥部１１空気取り入れ部１２空気吹出し部１３送風機１５予冷却部１６主冷却部１７主加熱部１８後加熱部２０マイクロガスタービン２１ガスタービン部２２発電機２３排気部３０排熱駆動式冷却装置３０１排熱ガス移送管３０２ガス経路切替器３０３ａ高温側熱交換器３０３ｂ高温側熱交換器３０４ａ水素吸蔵合金容器３０４ｂ水素吸蔵合金容器３０９ａ排ガスダクト３０９ｂ排ガスダクト３１０ａ水素移動管３１０ｂ水素移動管３２０ａ低温側熱交換器３２０ｂ低温側熱交換器３２１ａ水素吸蔵合金容器３２１ｂ水素吸蔵合金容器３３０冷却水タンク３４０冷熱用熱媒タンク３５温水器４０圧縮式冷却装置４１圧縮機４２第１凝縮器４３第２凝縮器４４冷媒貯留部４５膨張弁４６蒸発器１０１冷風乾燥装置本体１１０乾燥室１３３冷却塔２００被乾燥物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ２５Ｂ 29/00 ４２１Ｆ２５Ｂ 29/00 ４２１４３１４３１ＡＦ２６Ｂ 21/04 Ｆ２６Ｂ 21/04 Ｄ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被乾燥物を収納する乾燥室と、該乾燥室
内の空気を取り入れて冷却し除湿する冷却部と、該冷却
部で除湿冷却された空気を再加熱して乾燥室内に還流さ
せる再加熱部と、排熱によって駆動される排熱駆動式冷
却装置を備えており、該排熱駆動式冷却装置により生成
される冷熱が前記冷却部での冷却の全部または一部に用
いられ、前記再加熱部での加熱の全部または一部に排熱
が用いられるように構成されていることを特徴とする冷
風乾燥装置。
【請求項２】前記排熱駆動式冷却装置を駆動する排熱
は、燃料の燃焼によって発電を行うマイクロガスタービ
ンで発生する排熱ガスにより得られるものであることを
特徴とする請求項１記載の冷風乾燥装置。
【請求項３】再加熱部で用いられる排熱は、排熱駆動
式冷却装置で排出されたものであることを特徴とする請
求項１または２に記載の冷風乾燥装置。
【請求項４】前記排熱駆動式冷却装置は、水素吸蔵合
金を収容して水素の吸放出を可能とする高温側水素吸蔵
合金容器を有し、該高温側水素吸蔵合金容器と熱交換す
るべく排熱ガスまたは冷却用熱媒が選択的に用いられる
高温側熱交換器を備え、さらに水素吸蔵合金を収容して
水素の吸放出を可能とする低温側水素吸蔵合金容器を有
し、該低温側水素吸蔵合金容器と熱交換するべく冷熱用
熱媒が導入される低温側熱交換器を備えており、前記高
温側水素吸蔵合金容器と低温側水素吸蔵合金容器とは水
素移動可能に連結され、前記低温側熱交換器で冷熱を受
けた前記冷熱用熱媒によって直接または間接的に冷熱が
供給されるものであることを特徴とする請求項１〜３の
いずれかに記載の冷風乾燥装置。
【請求項５】冷媒圧縮機と蒸発器と凝縮器とを有する
圧縮式冷却装置を備えており、前記蒸発器で得られる冷
熱が前記冷却部での冷却の一部に用いられ、前記凝縮器
で得られる熱が前記再加熱部での加熱の一部に用いられ
ることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の冷
風乾燥装置。
【請求項６】マイクロガスタービンで発電された電力
により稼働される圧縮機を備えていることを特徴とする
請求項５記載の冷風乾燥装置。
【請求項７】前記冷却部は、処理空気の流れ方向にお
いて多段に構成されていることを特徴とする請求項１〜
６のいずれかに記載の冷風乾燥装置。
【請求項８】前記再加熱部は、処理空気の流れ方向に
おいて多段に構成されていることを特徴とする請求項１
〜７のいずれかに記載の冷風乾燥装置。
【請求項９】前記冷却部は、処理空気の流れ方向にお
いて上流側となる予冷却部と下流側となる主冷却部とを
有し、前記再加熱部は、処理空気の流れ方向において上
流側となる主加熱部と下流側となる後加熱部とを有して
おり、前記冷却部のうち、予冷却部では、該排熱駆動式
冷却装置により生成される冷熱により冷却され、主冷却
部では、前記圧縮式冷却装置の蒸発器で発生する冷熱に
より冷却され、再加熱部のうち、主加熱部で、前記圧縮
式冷却装置の凝縮器で発生する熱により加熱され、後加
熱部では、排熱により加熱されるように構成されている
ことを特徴とする請求項５または６に記載の冷風乾燥装
置。