JP2009228953A - ヒートポンプ式乾燥装置 - Google Patents

Abstract

【課題】省エネルギー化が図られ、蒸発器に付着する霜を確実に除去するとともに、蒸発器に空気を循環させて、低露点の空気を除湿でき、効率的な乾燥を達成することのできる、ヒートポンプ式乾燥装置を提供すること。
【解決手段】圧縮機５、凝縮器６、膨張弁７および第１蒸発器８または第２蒸発器９が接続される冷媒ライン１０と、ブロワ４、凝縮器６、乾燥ホッパ３および第１蒸発器８または第２蒸発器９が接続される空気ライン１１と、３方弁３１と、第１開閉弁２９と、第２開閉弁３０と、ＣＰＵ５０とを設ける。ＣＰＵ５０は、冷媒ライン１０に接続されている第１蒸発器８を、冷媒ライン１０に接続されていない第２蒸発器９に切り替えるように、３方弁３１を第２位置にセットし、かつ、空気ライン１１に接続されている第１蒸発器８を、空気ライン１１に接続されていない第２蒸発器９に切り替えるように、第１開閉弁２９を閉鎖し、第２開閉弁３０を開放する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒートポンプ式乾燥装置に関し、詳しくは、ヒートポンプユニットを備え、樹脂の乾燥に用いられるヒートポンプ式乾燥装置に関する。

従来より、圧縮機、放熱器、絞り機構、蒸発器が接続された冷媒回路を備えるヒートポンプユニットを備える乾燥装置が知られている。例えば、圧縮機、放熱器、絞り機構、第１の蒸発器および第２の蒸発器の順に、冷媒が循環するヒートポンプ装置を備える乾燥装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５−１６７７９号公報

特許文献１で提案される乾燥装置のヒートポンプ装置は、第１の蒸発器および第２の蒸発器によって、衣類乾燥用途などの乾燥においては、空気中の水分を効率的に除去できる。一方で、露点０℃未満の低露点の乾燥空気で乾燥対象物、例えば、成形加工前の樹脂を乾燥する場合には、乾燥空気を０℃未満に冷却する必要がある。かかる場合には、空気中の水分が霜となってこれらの蒸発器に付着してしまう。そうすると、これらの蒸発器に付着する霜は、冷媒と空気との熱交換を阻害するため、これらの蒸発器の霜を除去する必要がある。蒸発器の霜を除去するには、例えば、冷媒回路内で冷媒を逆方向に循環させることによって、圧縮機から吐出された高温高圧のガス冷媒を蒸発器に供給して、その温熱によってかかる霜を除去することが試案される。しかしながら、このような除霜運転中は、乾燥を中断せざるを得なくなり、効率的な乾燥を図ることができないという不具合がある。

本発明の目的は、エネルギー効率の高い熱媒体を乾燥装置へ応用することにより、省エネルギー化が図られたヒートポンプ式乾燥装置を提供し、また、蒸発器に付着する霜を確実に除去するとともに、蒸発器に空気を循環させて、低露点の空気を除湿でき、効率的な乾燥を達成することのできる、ヒートポンプ式乾燥装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のヒートポンプ式乾燥装置は、圧縮機、凝縮器、膨張弁および複数の蒸発器を備えるヒートポンプユニットと、樹脂が乾燥される乾燥槽と、前記乾燥槽に空気を送風するための送風手段と、前記圧縮機、前記凝縮器、前記膨張弁および任意の前記蒸発器を接続し、熱媒体が循環される熱媒体ラインと、前記送風手段、前記凝縮器、前記乾燥槽および任意の前記蒸発器を接続し、空気が循環される空気ラインと、前記熱媒体ラインに接続される前記蒸発器を切り替えるための熱媒体切替手段と、前記空気ラインに接続される前記蒸発器を切り替えるための空気切替手段と、前記熱媒体切替手段および前記空気切替手段を制御するための制御手段とを備え、前記制御手段は、前記熱媒体ラインに接続されている任意の前記蒸発器を、前記熱媒体ラインに接続されていない他の前記蒸発器に切り替えるように、前記熱媒体切替手段を制御し、かつ、前記空気ラインに接続されている任意の前記蒸発器を、前記空気ラインに接続されていない他の前記蒸発器に切り替えるように、前記空気切替手段を制御することを特徴としている。

このヒートポンプ式乾燥装置によれば、熱媒体ラインに接続されている任意の蒸発器に霜が付着する場合には、制御手段により熱媒体切替手段が制御されて、熱媒体ラインでは、任意の蒸発器から、他の蒸発器に接続が切り替えられる。また、制御手段により空気切替手段が制御されて、空気ラインでは、任意の蒸発器から、他の蒸発器に接続が切り替えられる。

そのため、切替後の任意の蒸発器には、熱媒体および水分を多量に含む空気の供給が停止される。そのため、霜のさらなる発生を防止でき、かつ、周囲からの伝熱により、任意の蒸発器の温度が上昇するので、蒸発器に付着する霜を確実に除去することができる。
一方で、切替後の他の蒸発器には、熱媒体および水分を多量に含む空気が供給される。そのため、他の蒸発器によって、任意の蒸発器から引き続いて、空気の除湿を継続することができる。

その結果、霜のさらなる発生を防止し、かつ、蒸発器に付着する霜を確実に除去することができながら、空気の除湿を継続することができる。そのため、省エネルギー化を図りながら、低露点の空気を乾燥させて、樹脂の乾燥効率を高めることができる。
また、本発明のヒートポンプ式乾燥装置では、前記蒸発器には、前記蒸発器の温度を検知するための温度検知手段が設けられ、前記制御手段は、前記温度検知手段の温度検知に基づいて、前記熱媒体切替手段および前記空気切替手段を制御することが好適である。

このヒートポンプ式乾燥装置によれば、制御手段は、温度検知手段の、霜が発生する所定温度の温度検知に基づいて、熱媒体切替手段および空気切替手段を制御する。そのため、温度検知手段の温度検知に基づいて、蒸発器の霜の発生を検知した後、熱媒体切替手段および空気切替手段を切り替えることができるので、蒸発器における霜を効率的に除去することができる。

また、本発明のヒートポンプ式乾燥装置では、前記制御手段には、前記熱媒体切替手段および前記空気切替手段を切り替える時間を測定するための時間測定手段が設けられ、前記制御手段は、前記時間測定手段の時間測定に基づいて、前記熱媒体切替手段および前記空気切替手段を制御することが好適である。
このヒートポンプ式乾燥装置によれば、制御手段は、時間測定手段の時間測定に基づいて、熱媒体切替手段および空気切替手段を制御する。そのため、時間測定手段の、霜が発生する所定時間の時間測定に基づいて、蒸発器の霜の発生を検知した後、熱媒体切替手段および空気切替手段を切り替えることができるので、蒸発器における霜を簡単かつ効率的に除去することができる。

また、本発明のヒートポンプ式乾燥装置では、前記空気ラインには、前記空気ラインに接続されていない前記蒸発器に、空気を供給するための供給手段が設けられていることが好適である。
このヒートポンプ式乾燥装置によれば、供給手段により、空気ラインに接続されていない他の蒸発器に空気を供給できるので、その蒸発器の温度を上昇させて、蒸発器に付着する霜を有効かつ確実に除去することができる。

また、本発明のヒートポンプ式乾燥装置では、前記空気ラインに接続されていない前記蒸発器に供給される空気は、前記空気ラインに循環する空気に対して、５〜９５％であることが好適である。
このヒートポンプ式乾燥装置によれば、蒸発器に付着する霜をより一層有効かつ確実に除去することができる。

また、本発明のヒートポンプ式乾燥装置では、前記空気ラインには、空気が複数の前記蒸発器を迂回するための蒸発側バイパスが設けられていることが好適である。
供給手段により、空気ラインに接続されていない他の蒸発器に空気を供給して、その蒸発器に付着する霜を除去する場合に、空気ラインに接続されていない他の蒸発器に空気が過度に供給されるときには、霜が融けることにより生じる水滴が空気中に混入されて、再び、空気ラインを循環する場合がある。

しかし、このヒートポンプ式乾燥装置によれば、空気を蒸発側バイパスに流入させて、空気が蒸発器を迂回することにより、霜から生じる水滴が混入された空気の循環を防止して、低露点の空気を循環させることができる。
また、本発明のヒートポンプ式乾燥装置では、前記空気ラインには、前記乾燥槽の上流側かつ前記凝縮器の下流側において、空気を加熱するための加熱手段が接続されていることが好適である。

このヒートポンプ式乾燥装置では、加熱手段により、空気ラインに流れる空気をさらに高温に加熱することができ、高い乾燥温度が必要とされる樹脂の効率のよい乾燥を達成することができる。
また、本発明のヒートポンプ式乾燥装置では、前記空気ラインには、前記乾燥槽の下流側かつ前記蒸発器の上流側において、揮発成分を除去するための除去手段が接続されていることが好適である。

乾燥槽から供給される空気には、水以外に、樹脂に含有される微量のモノマーや添加剤などの揮発成分が混入している場合があり、その場合には、蒸発器の表面に付着して、熱交換率が低下する場合がある。
しかし、このヒートポンプ式乾燥装置では、除去手段により、揮発成分を除去して、揮発成分の蒸発器への付着を防止することができる。そのため、蒸発器の熱交換率の低下を防止して、低露点の空気を循環させることができる。

また、本発明のヒートポンプ式乾燥装置では、前記空気ラインには、空気が前記凝縮器を迂回するための凝縮側バイパスが設けられていることが好適である。
このヒートポンプ式乾燥装置によれば、乾燥ホッパ内の空気が所定温度を超過した場合に、空気を凝縮側バイパスに流入して、空気が凝縮器を迂回することにより、凝縮器による空気の過度の加熱を防止することができる。

また、本発明のヒートポンプ式乾燥装置では、前記圧縮機は、前記熱媒体を多段で昇圧することが好適である。
このヒートポンプ式乾燥装置によれば、圧縮機の負担を軽減しながら、効率よく熱媒体を圧縮することができる。

本発明のヒートポンプ式乾燥装置によれば、霜のさらなる発生を防止し、かつ、蒸発器に付着する霜を確実に除去することができながら、空気の除湿を継続することができる。そのため、省エネルギー化を図りながら、低露点の空気を乾燥して、樹脂の乾燥効率を高めることができる。

図１は、本発明のヒートポンプ式乾燥装置の一実施形態を示す装置構成図である。
このヒートポンプ式乾燥装置１は、ヒートポンプユニット２を熱源および冷却源として用いることにより、図示しない樹脂を、脱湿乾燥するための乾燥システムとして構成されている。
樹脂としては、特に限定されず、例えば、成形機に用いられる成形材料となる樹脂などが用いられ、その形状は、好ましくは、粉粒体状（ペレット状）である。

このヒートポンプ式乾燥装置１は、ヒートポンプユニット２と、乾燥槽としての乾燥ホッパ３と、送風手段としてのブロワ４と、熱媒体（以下、熱媒体を「冷媒」という場合がある。）ライン１０と、空気ライン１１と、熱媒体切替手段としての３方弁３１と、空気切替手段としての第１開閉弁２９および第２開閉弁３０と、制御手段としてのＣＰＵ５０とを備えている。

ヒートポンプユニット２は、ヒートポンプ式乾燥装置１の下部に設置され、圧縮機５と、凝縮器６と、膨張弁７と、第１蒸発器８および第２蒸発器９とを備えている。
圧縮機５は、冷媒を圧縮して、冷媒を高温にするために設けられている。圧縮機５は、ＣＰＵ５０に接続されている。圧縮機５としては、例えば、往復式圧縮機、好ましくは、冷媒を多段で昇圧する、多段昇圧往復式圧縮機（具体的には、２段昇圧往復式圧縮機）が用いられる。多段昇圧往復式圧縮機であれば、圧縮機５にかかる負荷（トルク）を軽減しながら、効率よく冷媒を圧縮することができる。

凝縮器６は、送風される空気を、高温の冷媒を熱源として加熱するために設けられている。具体的には、凝縮器６は、高温の冷媒が通過する加熱源通路２１と、加熱源通路２１と対向配置され、送風される空気が通過する送風側通路２６とを備えている。凝縮器６では、加熱源通路２１と送風側通路２６との間で熱交換される。
膨張弁７は、冷媒を膨張（減圧）させて、冷媒を低温にするために設けられている。

第１蒸発器８および第２蒸発器９は、送風される空気中の水分を、低温の冷媒を冷却源として除去（除湿）するために設けられ、互いに大略同一の装置構成とされている。また、第１蒸発器８および第２蒸発器９は、後述する冷媒ライン１０および空気ライン１１において並列状にそれぞれ配置されている。第１蒸発器８は、低温の冷媒が通過する冷却源側第１通路１９と、冷却源側第１通路１９と対向配置され、送風される空気が通過する除湿側第１通路２７とを備えている。第１蒸発器８では、冷却源側第１通路１９と空気側第１通路２７との間で熱交換される。

また、第１蒸発器８には、冷却源側第１通路１９の外表面の温度を測定するための温度検知手段としての第１温度センサ２４が設けられている。第１温度センサ２４の配置は、特に限定されず、例えば、冷却源側第１通路１９の外表面から０．５〜１．０ｍｍの間隔を隔てて配置されている。第１温度センサ２４は、ＣＰＵ５０に接続されている。
また、第２蒸発器９は、低温の冷媒が通過する冷却源側第２通路２０と、冷却源側第２通路２０と対向配置され、送風される空気が通過する除湿側第２通路２８とを備えている。第２蒸発器９では、冷却源側第２通路２０と空気側第２通路２８との間で熱交換される。

また、第２蒸発器９には、冷却源側第２通路２０の外表面の温度を測定するための温度検知手段としての第２温度センサ２５が設けられている。第２温度センサ２５の配置は、特に限定されず、例えば、冷却源側第２通路２０の外表面から０．５〜１．０ｍｍの間隔を隔てて配置されている。また、第２温度センサ２５は、ＣＰＵ５０に接続されている。
そして、冷媒ライン１０は、圧縮機５と、凝縮器６と、膨張弁７と、第１蒸発器８または第２蒸発器９とを接続しており、冷媒ライン１０には、冷媒が循環されている。

冷媒としては、公知のヒートポンプに用いられる冷媒であれば特に限定されず、例えば、二酸化炭素、例えば、クロロフルオロカーボンなどのフロン類などが用いられる。好ましくは、二酸化炭素が用いられる。
冷媒ライン１０では、圧縮機５と、凝縮器６と、膨張弁７と、第１蒸発器８または第２蒸発器９とが、次の各ラインによりそれぞれ接続されている。すなわち、冷媒ライン１０において、圧縮機５と凝縮器６とが、第１圧縮ライン１５Ａにより接続され、凝縮器６と膨張弁７とが、第２圧縮ライン１５Ｂにより接続されている。また、冷媒ライン１０において、膨張弁７と第１蒸発器８または第２蒸発器９とが、第１減圧ライン１６Ａにより接続され、第１蒸発器８または第２蒸発器９と圧縮機５とが、第２減圧ライン１６Ｂにより接続されている。

また、第１減圧ライン１６Ａは、上流側が膨張弁７に接続される一方、下流側が２本の分岐ライン（減圧第１分岐ライン１７Ａおよび減圧第２分岐ライン１８Ａ）に分岐され、減圧第１分岐ライン１７Ａに第１蒸発器８の冷却源側第１通路１９が接続され、減圧第２分岐ライン１８Ａに第２蒸発器９の冷却源側第２通路２０が接続されている。
第２減圧ライン１６Ｂは、下流側が圧縮機５に接続される一方、上流側が２本の分岐ライン（減圧第３分岐ライン１７Ｂおよび減圧第４分岐ライン１８Ｂ）に分岐され、減圧第３分岐ライン１７Ｂに第１蒸発器８の冷却源側第１通路１９が接続され、減圧第４分岐ライン１８Ｂに第２蒸発器９の冷却源側第２通路２０が接続されている。また、第２減圧ライン１６Ｂの分岐部分には、３方弁３１が設けられている。

これにより、冷媒ライン１０は、ヒートポンプユニット２の閉回路として構成されている。
３方弁３１は、冷媒ライン１０に対する冷却源側第１通路１９または冷却源側第２通路２０を選択的に切り替えるために設けられている。
乾燥ホッパ３は、ヒートポンプ式乾燥装置１の上側に設置されており、乾燥される樹脂が一時的に貯留される。

また、乾燥ホッパ３では、乾燥ホッパ３内に臨むように配置され、ブロワ４の送風による空気（除湿された高温の空気）を乾燥ホッパ３に通気するための空気入口４１と、乾燥ホッパ３の上部に配置され、通気後の空気（水分を多量に含む空気）を第１蒸発器８または第２蒸発器９に流入させるための空気出口４２とが設けられている。
また、乾燥ホッパ３には、その上部に、例えば、気力輸送機などから樹脂を供給する供給ラインが接続される供給口（図示せず）と、その下部に、成形機などに樹脂を供給するための排出ラインが接続される排出口（図示せず）とが設けられている。また、乾燥ホッパ３の内部には、第３温度センサ４５が設けられている。第３温度センサ４５は、ＣＰＵ５０に接続されている。

ブロワ４は、ヒートポンプユニット２の横（側部。なお、図１においては、ヒートポンプユニット２の下に表されている。）に設置され、乾燥ホッパ３に空気を送風するために設けられている。
そして、空気ライン１１は、ブロワ４と、凝縮器６と、乾燥ホッパ３と、第１蒸発器８または第２蒸発器９とを接続しており、空気ライン１１には、空気が循環されている。

空気ライン１１では、ブロワ４と、凝縮器６と、乾燥ホッパ３と、第１蒸発器８または第２蒸発器９とが、次の各ラインによりそれぞれ接続されている。すなわち、空気ライン１１において、ブロワ４と凝縮器６とが、第１加熱ライン２３Ａにより接続され、凝縮器６と乾燥ホッパ３とが、第２加熱ライン２３Ｂにより接続されている。また、空気ライン１１において、乾燥ホッパ３と第１蒸発器８または第２蒸発器９とが、第１除湿ライン２２Ａにより接続され、第１蒸発器８または第２蒸発器９とブロワ４とが、第２除湿ライン２２Ｂにより接続されている。

また、第１加熱ライン２３Ａおよび第２加熱ライン２３Ｂには、凝縮器６に流入する空気を迂回させるための凝縮側バイパスとしての第３バイパス１２が設けられている。すなわち、第３バイパス１２は、第１加熱ライン２３Ａの空気の流れ方向途中から分岐し、第２加熱ライン２３Ｂの空気の流れ方向途中に接続されている。また、第３バイパス１２には、第３開閉弁３６が設けられている。第３開閉弁３６は、ＣＰＵ５０に接続されている。

また、第１除湿ライン２２Ａは、上流側が乾燥ホッパ３に接続される一方、下流側が２本の分岐ライン（除湿第１分岐ライン４３Ａおよび除湿第２分岐ライン４４Ａ）に分岐され、除湿第１分岐ライン４３Ａに除湿側第１通路２７が接続され、除湿第２分岐ライン４４Ａに除湿側第２通路２８が接続されている。
また、第２除湿ライン２２Ｂは、下流側がブロワ４に接続される一方、上流側が２本の分岐ライン（除湿第３分岐ライン４３Ｂおよび除湿第４分岐ライン４４Ｂ）に分岐され、除湿第３分岐ライン４３Ｂに除湿側第１通路２７が接続され、除湿第４分岐ライン４４Ｂに除湿側第２通路２８が接続されている。

第１開閉弁２９および第２開閉弁３０は、第１蒸発器８および第２蒸発器９を切り替えるために設けられ、大略同一の装置構成とされている。また、第１開閉弁２９および第２開閉弁３０は、第１除湿ライン２２Ａの２本の分岐ラインにそれぞれに設けられている。 具体的には、第１開閉弁２９は、除湿第１分岐ライン４３Ａの空気の流れ方向途中に介装されている。また、第２開閉弁３０は、除湿第２分岐ライン４４Ａの空気の流れ方向途中に介装されている。

また、第１除湿ライン２２Ａの２本の分岐ラインには、供給手段としての第１バイパス１３および第２バイパス１４がそれぞれ設けられている。
第１バイパス１３は、除湿第１分岐ライン４３Ａにおいて、空気が第１開閉弁２９を迂回するように設けられている。具体的には、第１バイパス１３は、除湿第１分岐ライン４３Ａの第１開閉弁２９に対する上流側から分岐し、除湿第１分岐ライン４３Ａの第１開閉弁２９に対する下流側に接続している。また、第１バイパス１３の空気の流れ方向途中には、第１絞り弁３４が設けられている。第１絞り弁３４は、開度によって、第１バイパス１３を通過し、第１蒸発器８に供給される空気の流量を調整する流量調節弁である。

第２バイパス１４は、除湿第２分岐ライン４４Ａにおいて、空気が第２開閉弁３０を迂回するように設けられている。具体的には、第２バイパス１４は、除湿第２分岐ライン４４Ａの第２開閉弁３０に対する上流側から分岐し、除湿第２分岐ライン４４Ａの第２開閉弁３０に対する下流側に接続している。また、第２バイパス１４の空気の流れ方向途中には、第２絞り弁３５が設けられている。第２絞り弁３５は、開度によって、第２バイパス１４を通過し、第２蒸発器９に供給される空気の流量を調整する流量調節弁である。

なお、第１除湿ライン２２Ａには、その上流側に、第１フィルタ５１および除去手段としてのオイルセパレータ３３が介在されている。
すなわち、第１フィルタ５１は、乾燥ホッパ３から供給される空気中に少量含まれる粉塵を除去するために設けられている。また、オイルセパレータ３３は、乾燥ホッパ３から供給される空気中に少量含まれる揮発成分（オイル成分）を主に除去するために設けられており、具体的には、乾燥ホッパ３の下流側、より具体的には、第１フィルタ５１の下流側で、第１除湿ライン２２Ａの分岐部分より上流側に配置されている。また、オイルセパレータとしては、例えば、フィルタ式を用いることができる。

また、第２除湿ライン２２Ｂには、その下流側に、第２フィルタ５２が介在されている。
すなわち、第２フィルタ５２は、第１蒸発器８および第２蒸発器９から供給される空気中に少量含まれる霧状成分を除去するために設けられている。
また、第２加熱ライン２３Ｂには、必要により、仮想線で示す加熱手段としての補助ヒータ３２が介在されている。具体的には、補助ヒータ３２は、凝縮器６における送風側通路２６の空気の加熱を補助するために設けられ、第２加熱ライン２３Ｂの空気の流れ方向途中であって、乾燥ホッパ３の上流側かつ凝縮器６の下流側に配置されている。

次に、このヒートポンプ式乾燥装置１を用いて、樹脂を乾燥する方法について説明する。
このヒートポンプ式乾燥装置１では、所定量の樹脂が、図示しない供給ラインを介して供給口から、常時、乾燥ホッパ３に供給され、所定時間滞留後、図示しない排出口から排出ラインへ排出される。

そして、この方法では、圧縮機５およびブロワ４を起動させる。なお、圧縮機５およびブロワ４を起動する前に、３方弁３１を、減圧第４分岐ライン１８Ｂと第２減圧ライン１６Ｂとの間が閉鎖され、減圧第２分岐ライン１７Ｂと第２減圧ライン１６Ｂとの間が開放される位置（第１位置）にセットする。これと同時に、第１開閉弁２９を開放し、第２開閉弁３０を閉鎖する。

また、第１絞り弁３４および第２絞り弁３５も、圧縮機５およびブロワ４を起動する前に、所定の開度に調整しておく。
すなわち、第１開閉弁２９を開放し、第２開閉弁３０を閉鎖するときには、空気ライン１１に流れる空気に対して、例えば、５〜９５％、好ましくは、５〜８０％、さらに好ましくは、５〜２０％の空気が、第２開閉弁３０を迂回して、第２バイパス１４を通過するように、第２絞り弁３５の開度を調整する。

一方、第２開閉弁３０を開放し、第１開閉弁２９を閉鎖するときには、空気ライン１１に流れる空気に対して、例えば、５〜９５％、好ましくは、１０〜８０％、さらに好ましくは、５〜２０％の空気が、第１開閉弁２９を迂回して、第１バイパス１３を通過するように、第１絞り弁３４の開度を調整する。
そして、冷媒ライン１０では、圧縮機５の起動により、冷媒が循環される。

すなわち、圧縮機５が冷媒を圧縮することによって、冷媒を加熱し、高温にされた冷媒が、第１圧縮ライン１５Ａを介して、凝縮器６に至る。凝縮器６では、加熱源通路２１を加熱源として、送風側通路２６の空気を加熱する。なお、凝縮器６において加熱された空気の温度は、例えば、１２０℃以上（通常、１６０℃以下）である。次いで、凝縮器６から排出される冷媒が、第２圧縮ライン１５Ｂを介して、膨張弁７に至る。そして、膨張弁７により、冷媒が膨張されて、冷媒が冷却される。

次いで、低温にされた冷媒が、第１減圧ライン１６Ａの上流側および減圧第１分岐ライン１７Ａを介して、第１蒸発器８に至る。第１蒸発器８では、冷却源側第１通路１９を冷却源として、除湿側第１通路２７の空気を除湿する。除湿された空気の温度は、例えば、−２０℃以下、具体的には、−４０〜−２０℃である。次いで、除湿側第１通路２７から排出された冷媒が、減圧第３分岐ライン１７Ｂおよび第２減圧ライン１６Ｂの下流側を介して、圧縮機５に至る。これより、第１蒸発器８が接続されている冷媒ライン１０において、冷媒の循環が継続される。

一方、空気ライン１１では、ブロワ４の起動により、空気が循環される。
すなわち、ブロワ４により送風される空気が、第１加熱ライン２３Ａを介して、凝縮器６に至る。凝縮器６では、加熱源通路２１によって、送風側通路２６の空気が加熱され、次いで、凝縮器６から排出された高温の空気が、第２加熱ライン２３Ｂおよび空気入口４１を介して、乾燥ホッパ３に導入される。

次いで、乾燥ホッパ３では、高温の空気が樹脂に吹き付けられ、次いで、水分を多量に含む空気が、空気出口４２から排出されて、樹脂が乾燥される。この乾燥では、第３温度センサ４５により、乾燥ホッパ３の内部温度を測定する。なお、その後、水分を多量に含む空気は、第１除湿ライン２２Ａの途中（除湿第１分岐ライン４３Ａと除湿第２分岐ライン４４Ａとの分岐部分）に至る。

なお、空気中に少量含まれる粉塵は、第１フィルタ５１に接続され、空気中に少量含まれるオイル成分は、オイルセパレータ３３により除去される。
そして、第１開閉弁２９が開放されているので、空気は、除湿第１分岐ライン４３Ａを介して、第１蒸発器８の除湿側第１通路２７に至る。そして、第１蒸発器８では、冷却源側第１通路１９によって、除湿側第１通路２７の空気が除湿され、次いで、第１蒸発器８から排出され、除湿された空気が、除湿第２分岐ライン４３Ｂおよび第２除湿ライン２２Ｂの下流側を介して、ブロワ４に至る。これにより、第１蒸発器８が接続されている空気ライン１１において、空気が循環されて、空気が継続して乾燥される。

なお、空気中に少量含まれる霧状成分は、第２フィルタ５２に除去される。第１開閉弁２９が開放され、第２開閉弁３０が閉鎖される一方、第１バイパス１４の第２絞り弁３５が上記した開度に設定されているので、空気の一部が、上記の割合で、第２開閉弁３０を迂回して、第２バイパス１４を通過して、第２蒸発器９に供給される。
また、第１蒸発器８では、水分を多量に含む空気の除湿中に、第１温度センサ２４によって、冷却源側第１通路１９の外表面を測定している。

そして、第１温度センサ２４による測定温度が、冷却源側第１通路１９の外表面に霜が付着していることを示す温度を測定したときに、ＣＰＵ５０により３方弁３１が制御されて、冷媒ライン１０では、第１蒸発器８の冷却側第１通路１９を、第２蒸発器９の冷却側第２通路２０に接続が切り替えられる。なお、冷却源側第１通路１９の外表面に霜が付着していることを示す温度は、第１蒸発器８における第１温度センサ２４および冷却源側第１通路１９の相対配置などによって応じて適宜設定され、例えば、２０℃以下、好ましくは、１０℃以下、さらに好ましくは、０℃以下に設定される。

具体的には、３方弁３１を、第１位置から、減圧第３分岐ライン１７Ｂと第２減圧ライン１６Ｂとの間が閉鎖され、減圧第４分岐ライン１８Ｂと第２減圧ライン１６Ｂとの間が開放される位置（第２位置）にセットする。
また、同時に、ＣＰＵ５０により、第１開閉弁２９および第２開閉弁３０が制御されて、空気ライン１１では、第１蒸発器８の除湿側第１通路２７から、第２蒸発器９の除湿側第２通路２８に接続が切り替えられる。具体的には、第２開閉弁３０を開放し、第１開閉弁２９を閉鎖する。

そのため、切替後の第１蒸発器８には、冷媒の供給が停止される。そのため、霜のさらなる発生を防止できると同時に、空気の一部が第１バイパス１３介して第１蒸発器８の冷却源側第１通路１９に流入して、さらに、周囲からの伝熱により、第１蒸発器８の温度が上昇するので、第１蒸発器８に付着する霜を確実に除去することができる。
一方で、切替後の第２蒸発器９には、冷媒および水分を多量に含む空気が供給される。そのため、第２蒸発器９によって、第１蒸発器８から引き続いて、空気の除湿を継続することができる。

その結果、霜のさらなる発生を防止すると同時に、第１蒸発器８に付着する霜を確実に除去することができながら、空気の除湿を継続することができる。そのため、省エネルギー化を図りながら、低露点の空気を乾燥して、樹脂の乾燥効率を高めることができる。
また、ＣＰＵ５０は、第１温度センサ２４の温度測定に基づいて、３方弁３１の切替と、第１開閉弁２９および第２開閉弁３０の切替とを制御する。そのため、第１温度センサ２４の温度測定に基づいて、第１蒸発器８の霜の発生を検知した後、３方弁３１と、第１開閉弁２９および第２開閉弁３０とを切り替えることができるので、第１蒸発器８における霜を効率的に除去することができる。

さらに、上記した切替後には、第１バイパス１３により、第１蒸発器８に空気を供給できるので、第１蒸発器８の温度を上昇させて、第１蒸発器８に付着する霜を有効かつ確実に除去することができる。
さらに、上記した切替後には、第１蒸発器８に供給される空気が、空気ライン１に循環する空気に対して、５〜９５％である場合には、第１蒸発器８に付着する霜をより一層有効かつ確実に除去することができる。

次いで、第２蒸発器９では、第２温度センサ２５による測定温度が、冷却源側第２通路２０の外表面に霜が付着していることを示す温度を測定したときに、ＣＰＵ５０により３方弁３１が制御されて、冷媒ライン１０では、第２蒸発器９の冷却側第２通路２０を、第１蒸発器８の冷却側第１通路１９に接続が切り替えられる。冷却源側第２通路２０の外表面に霜が付着していることを示す温度は、上記と同様である。

具体的には、３方弁３１を、第２位置から第１位置にセットする。同時に、ＣＰＵ５０により、第１開閉弁２９および第２開閉弁３０が制御されて、空気ライン１１では、第２蒸発器９の除湿側第２通路２８から、第１蒸発器８の除湿側第１通路２７に接続が切り替えられる。具体的には、第１開閉弁２９を開放し、第２開閉弁３０を閉鎖する。
その後、この３方弁３１の切替と、第１開閉弁２９および第２開閉弁３０の切替とを繰り返し実施することにより、第１蒸発器８と第２蒸発器９とを選択的に切り替えることにより、継続的に空気が脱湿乾燥される。

なお、乾燥ホッパ３において、第３温度センサ４５が所定温度に満たないことを測定した場合には、ＣＰＵ５０によって、必要により設けられる補助ヒータ３２が制御されて、第２加熱ライン２３Ｂを流れる空気を補助的に加熱することができ、高い乾燥温度が必要とされる樹脂の効率のよい乾燥を達成することができる。
一方、乾燥ホッパ３において、第３温度センサ４５が所定温度を超過したことを測定した場合には、ＣＰＵ５０によって、第３バイパス１２の第３開閉弁３６を大気開放させて、凝縮器６による空気の過度の加熱を防止することができる。あるいは、ＣＰＵ５０によって、圧縮機５による冷媒の圧縮量を低減させて、凝縮器６における熱交換量を低減させて、空気の過度の加熱を防止することもできる。

なお、上記した説明では、複数の蒸発器として、第１蒸発器８および第２蒸発器９の２つの蒸発器を設けたが、その数は用途および目的に応じて適宜選択され、例えば、３つ以上設けることもできる。
また、図示しないが、オイルセパレータ３３に代えて、第３蒸発器を設けることもできる。なお、図示しない第３蒸発器は、第１蒸発器８や第２蒸発器９と同様に構成されている。この第３蒸発器により、乾燥ホッパ３から供給される空気中に少量含まれる揮発成分（オイル成分）を除去する。

また、上記した説明では、ＣＰＵ５０は、第１蒸発器８における第１温度センサ２４による温度測定に基づいて制御したが、例えば、図示しないが、ＣＰＵ５０に設けられ、３方弁３１と、第１開閉弁２９および第２開閉弁３０とを切り替える所定時間を測定するための、図示しない時間測定手段としてのタイマーを用いることができる。
第１開閉弁２９および第２開閉弁３０を切り替える所定時間としては、例えば、第１蒸発器８の能力に応じて適宜設定され、例えば、１０〜１２０分間、好ましくは、３０〜６０分間に設定される。

タイマーを用いれば、その時間測定に基づいて、第１蒸発器８の霜の発生を検知した後、３方弁３１と、第１開閉弁２９および第２開閉弁３０とを時間制御により切り替えることができるので、第１蒸発器８における霜を簡単かつ効率的に除去することができる。
また、上記した説明では、３方弁３１の切替と、第１開閉弁２９および第２開閉弁３０の切替とを同時に実施したが、例えば、３方弁３１の切替から、所定時間経過後に、第１開閉弁２９および第２開閉弁３０の切替を実施することもできる。３方弁３１の切替から、第１開閉弁２９および第２開閉弁３０の切替までの所定時間は、例えば、 〜 分、好ましくは、 〜 分である。

３方弁３１の切替、すなわち、３方弁３１の第１位置から第２位置への切替直後から、第２開閉弁３０の開放および第１開閉弁２９の閉鎖までの所定時間においては、第１蒸発器８の冷却源側第１通路１９に、まだ低温の冷媒が残存している。そして、その低温の冷媒を冷却源と利用して、第１蒸発器８の除湿側第１通路２７を通過する空気を除湿することができる。そのため、省エネルギー化を図ることができる。

図２は、本発明のヒートポンプ式乾燥装置の他の実施形態を示す装置構成図である。なお、上記した各部に対応する部分については、図２において同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
上記した説明では、乾燥ホッパ３の樹脂の供給方向上流側に、樹脂用ヒータなどを設けていないが、例えば、図２に示すように、乾燥ホッパ３内に挿入される熱風ライン３７の供給方向上流側に樹脂用ヒータ３９を設けることができる。

これにより、熱風ライン３７では、樹脂用ヒータ３９により空気が加熱され、乾燥ホッパ３（または後述する第２乾燥ホッパ３８）で、樹脂に熱風が吹き付けられることにより、樹脂を加熱して効率的に乾燥することができる。
さらに、上記した説明では、乾燥槽として、１つの乾燥ホッパ３を例示して説明したが、例えば、図２に示すように、２つの乾燥ホッパ、つまり、第１乾燥ホッパ３と、第２乾燥ホッパ３８とを直列的に設けることができる。

第２乾燥ホッパ３８は、第１乾燥ホッパ３の樹脂の供給方向上流側に設けられており、第１乾燥ホッパ３と、供給ライン４０を介して接続されている。
これにより、第２乾燥ホッパ３８では、熱風ライン３７から供給される熱風によって樹脂が加熱され、その後、樹脂が、供給ライン４０を介して第１ホッパ３に供給されて、空気ライン１１から供給され、除湿された空気によって、乾燥される。そのため、これら第１乾燥ホッパ３および第２乾燥ホッパ３８により、より効率的に樹脂を脱湿乾燥することができる。

なお、図１および図２の仮想線で示すように、第１除湿ライン２２Ａおよび第２除湿ライン２２Ｂに、空気が第１蒸発器８および第２蒸発器９を迂回するための蒸発側バイパスとしての第４バイパス４８を設けることができる。また、第４バイパス４８は、第１フィルタ５１とオイルセパレータ３３との間の第１除湿ライン２２Ａから分岐し、第２フィルタ５２とブロワ４との間の第２除湿ライン２２Ｂに接続されている。
また、第４バイパス４８には、図１および図２の仮想線で示すように、第４開閉弁４９が設けられている。第４開閉弁４９は、ＣＰＵ５０に接続されている。

そして、第１蒸発器８の除湿側第１通路２７から、第２蒸発器９の除湿側第２通路２８に接続が切り替えられて、第１バイパス１３により、第１蒸発器８の除湿側第１通路２７に空気を供給して、除湿側第１通路２７に付着する霜を除去する場合に、除湿側第１通路２７に空気が過度に供給されるときには、霜が融けることにより生じる水滴（水）が空気中に混入されて、再び、空気ライン１１を循環する場合がある。

しかし、このヒートポンプ式乾燥装置１によれば、第４開閉弁４９がＣＰＵ５０に制御されて、第４開閉弁４９を開放させて、第４バイパス４８に空気を流入させて、空気が除湿側第１通路２７（および除湿側第２通路２８）を迂回することにより、霜から生じる水滴（水）が混入された空気の循環を防止して、低露点の空気を循環させることができる。

図１は、本発明のヒートポンプ式乾燥装置の一実施形態（１つの乾燥ホッパが設けられる態様）を示す装置構成図である。 図２は、本発明のヒートポンプ式乾燥装置の他の実施形態（第１乾燥ホッパおよび第２乾燥ホッパが設けられる態様）を示す装置構成図である。

符号の説明

１ ヒートポンプ式乾燥装置
２ ヒートポンプユニット
３ 乾燥ホッパ（第１乾燥ホッパ）
４ ブロワ
５ 圧縮機
６ 凝縮器
７ 膨張弁
８ 第１蒸発器
９ 第２蒸発器
１０ 冷媒ライン（熱媒体ライン）
１２ 第３バイパス
１３ 第１バイパス
１４ 第２バイパス
２４ 第１温度センサ
２５ 第２温度センサ
２９ 第１開閉弁
３０ 第２開閉弁
３１ ３方弁
３２ 補助ヒータ
３３ オイルセパレータ
３８ 第２乾燥ホッパ
４８ 第４バイパス
５０ ＣＰＵ

Claims (10)

1. 圧縮機、凝縮器、膨張弁および複数の蒸発器を備えるヒートポンプユニットと、
   樹脂が乾燥される乾燥槽と、
   前記乾燥槽に空気を送風するための送風手段と、
   前記圧縮機、前記凝縮器、前記膨張弁および任意の前記蒸発器を接続し、熱媒体が循環される熱媒体ラインと、
   前記送風手段、前記凝縮器、前記乾燥槽および任意の前記蒸発器を接続し、空気が循環される空気ラインと、
   前記熱媒体ラインに接続される前記蒸発器を切り替えるための熱媒体切替手段と、
   前記空気ラインに接続される前記蒸発器を切り替えるための空気切替手段と、
   前記熱媒体切替手段および前記空気切替手段を制御するための制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記熱媒体ラインに接続されている任意の前記蒸発器を、前記熱媒体ラインに接続されていない他の前記蒸発器に切り替えるように、前記熱媒体切替手段を制御し、かつ、前記空気ラインに接続されている任意の前記蒸発器を、前記空気ラインに接続されていない他の前記蒸発器に切り替えるように、前記空気切替手段を制御することを特徴とする、ヒートポンプ式乾燥装置。
2. 前記蒸発器には、前記蒸発器の温度を検知するための温度検知手段が設けられ、
   前記制御手段は、前記温度検知手段の温度検知に基づいて、前記熱媒体切替手段および前記空気切替手段を制御することを特徴とする、請求項１に記載のヒートポンプ式乾燥装置。
3. 前記制御手段には、前記熱媒体切替手段および前記空気切替手段を切り替える時間を測定するための時間測定手段が設けられ、
   前記制御手段は、前記時間測定手段の時間測定に基づいて、前記熱媒体切替手段および前記空気切替手段を制御することを特徴とする、請求項１に記載のヒートポンプ式乾燥装置。
4. 前記空気ラインには、前記空気ラインに接続されていない前記蒸発器に、空気を供給するための供給手段が設けられていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のヒートポンプ式乾燥装置。
5. 前記空気ラインに接続されていない前記蒸発器に供給される空気は、前記空気ラインに循環する空気に対して、５〜９５％であることを特徴とする、請求項４に記載のヒートポンプ式乾燥装置。
6. 前記空気ラインには、空気が複数の前記蒸発器を迂回するための蒸発側バイパスが設けられていることを特徴とする、請求項４に記載のヒートポンプ式乾燥装置。
7. 前記空気ラインには、前記乾燥槽の上流側かつ前記凝縮器の下流側において、空気を加熱するための加熱手段が接続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ヒートポンプ式乾燥装置。
8. 前記空気ラインには、前記乾燥槽の下流側かつ前記蒸発器の上流側において、空気中の揮発成分を除去するための除去手段が接続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ヒートポンプ式乾燥装置。
9. 前記空気ラインには、空気が前記凝縮器を迂回するための凝縮側バイパスが設けられていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載のヒートポンプ式乾燥装置。
10. 前記圧縮機は、前記熱媒体を多段で圧縮することを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載のヒートポンプ式乾燥装置。

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