JPH07505704A - 閉ループ乾燥方法およびシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 閉ループ乾燥方法およびシステム 発明の背景 本発明は物質を乾燥させるシステムおよび方法に関するものであり、更に詳しく いえば、空気のような加熱される乾燥媒体を用いて物質を乾燥させる乾燥システ ムに関するものである。

広範囲の産業において、使用前に、または焼却などの後続処理を行う前に、大量 の物質を乾燥させなければならない。それらの産業には木材産業、多くの食品加 工産業、製紙工業、廃棄物処理産業、および肥料製造工業が含まれるが、それだ けに限定されるものではない。そのような産業においては、比較的高温の空気を 物質に吹き付けて物質から水分を蒸発させることによって物質を乾燥させるのが 普通である。第１図を参照すると、周囲の空気はブロワ１２によって従来のシス テムの入口１０に引き入れられる。次いでブロワで空気を加熱器１４の上に送る 。

加熱器１４は空気をたとえば、１７０’Ｆの温度まで加熱する。

加熱された空気は重ねられている複数の乾燥トレイ１６の上を移動する。トレイ １６はシステム内で乾燥させる物質を、空気の流れる向きとは通常は逆である向 きに運ぶ。物質から水分を蒸発させた後、加熱されて飽和した空気はシステムの 出口１８を通って大気中に直接廃棄される。

このシステムは物質を適切に乾燥させるが、ｍ町空気が乾燥機の出口から放出さ れた時に、空気を加熱するために用いたエネルギーが全て失われるので効率が極 めて低い。実際に、７０’Ｆ（約２１．１℃）の周囲空気を乾燥のために１７０ ’Ｆ（約７６．７℃）まで加熱する典型的な工業システムにおいては、物質を所 要の水分レベルまで乾燥させるために１．０００．０ＯＯＢＴＵ／ｈ　ｒを消費 せねばならない。また、加熱された空気は、大気中に放出された時に熱汚染源と もなる。

乾燥機の効率を高くするために、空気が放出される際に失われる熱のいくらかを 回収する熱交換器を使用する別の種類の乾燥機が提案されている。第２図を参照 すると、それらのシステムは乾燥機の入口を出口に熱的に連結する再生式熱交換 器２゜を有する乾燥機を通常使用する。乾燥機の出口２２から放出される前の飽 和空気からの熱の一部を熱交換器２ｏで取り出し、取り出した熱を入り口２４か ら乾燥機に入る空気に移す。この作業中に、水分のいくらが飽和空気から凝縮し て、排出口２６を経てシステムから除去される。その間に、熱交換器によって加 熱された空気はブロワ２・７によって吸い込まれ、加熱器２８によって更に加熱 され、次いでトレイ２９の中に存在する物質を乾燥することによって飽和する。

それから飽和空気は熱交換器２０内を通り、その後で上記のようにして乾燥機か ら放出される。

このシステムは、以前は飽和空気の放出によって無駄になっていた熱が少な（と もいくらかは回収されるので、以前のシステムよりは効率が高い。空気を７０’ Ｆで乾燥機内部に取り込む通常のシステムでは、空気は熱交換器２ｏによって約 １２０″Ｆ（約４８．９℃）まで加熱されるので、空気の温度を所望の温度１７ ０″Ｆまで上昇させるためには、加熱器２８によって約５００，０ＯＯＢＴＵ／ ｈｒを消費する必要があるだけである。

無駄になっていた熱の一部をこのようにして回収するシステムは、効率の向上に もかかわらず、い（っかの欠点を依然として示す。

第１に、このシステムでは、熱交換器２ｏが廃棄される空気から全ての熱を回収 できず、かつ回収した熱を取り入れた空気に全て移すことができないので、依然 として効率が比較的低い。

実際に、蒸発がほとんどなく、したがって熱交換器２０に入る空気がもはや飽和 しなくなる乾燥段階の後の部分においては、システムに加えられる熱の大部分が 水分を蒸発させるためではなくて、空気を加熱するために使用されて、空気と共 に廃棄される。

もう１つの欠点は、乾燥空気を乾燥機から放出することによるものである。スラ ッジ、医療廃棄物などの多くの物質は乾燥中に空気への粒子の移行を拒み、した がって最良の場合でも悪臭が発生し、悪くすると環境中に病原菌をまき散らした り、有毒であったりする。上記のような種類のシステムにおいては、乾燥機から 放出される空気を、大気中に放出する前に面倒で費用がかさむ浄化作業にかけな ければならない。しかし、それらの操作を行っても、空気を大気中に放出する前 に、悪臭を放つ粒子や、を塩粒子、または病原菌をまき散らす全ての粒子が除去 されるという保証は得られないことが多い。

加熱空気は営業用または家庭用の衣類乾燥機において衣類を乾燥するためにも使 用される。第３図に示されている典型的な衣類乾燥機３０においては、ドラム３ ４がハウジング３２の内部に回転可能に装着され、モータ３６によって駆動され て回転する。ブロワ３８が空気を、通常建物の内部に向かって開いているハウジ ング３２の入口４０に送り込む。次いで空気をたとえば８０″Ｆ（約２６．７℃ ）の周囲温度から、たとえば、２００’Ｆ（約９３．３℃）の適当な乾燥温度ま で加熱要素４２によって加熱される。それから、そのように加熱された空気がド ラム３４中に入って、乾燥させる衣類４４に接触し、そこで衣類から水分を取り 、たとえば、１６０’Ｆ（約７１．１℃）の温度まで冷却される。それから、空 気は糸くず濾過器４６を通ってハウジング３２の出口４８から放出される。建物 内部の空気の不必要な加湿を避けるために、出口４８は建物の外部に通常連結さ れる。平均的な住宅用乾燥機の加熱要素は乾燥作業中に約５〜６Ｋｗのエネルギ ーを消費する。

上記システムは、衣類が比較的湿っている乾燥サイクルの初めのうちは最高効率 で動作しても、加熱要素４８によって空気に加えられる熱の約５０％が水の蒸発 に使用されるだけで、水分を含んでいる空気が大気中に放出された時に残りの５ ０％は無駄になる。衣類が比較的乾燥して乾燥サイクルが終わる頃には、空気に 加えられるエネルギーの１０％が水の蒸発に使用されるだけで、残りの９０％は 無駄になる。したがって、従来の乾燥機は空気を再循環できないために乾燥機で 衣類を乾燥させるために使用した熱の大きな部分を無駄にしている。更に、乾燥 に使用する空気は建物の内部から取り込まれ、乾燥機に取り込まれる前にしばし ば加熱または空気調和されるので、建物内部で空気調和するために使用されたエ ネルギーは、空気が乾燥機から建物の外部に放出された時に無駄になる。乾燥中 に建物から失われる空気を加熱または空気調和するために、さらにエネルギーを 消費しなければならない。

発明の概要 したがって、本発明の目的は既知のシステムより効率が高い物質乾燥システムを 提供することである。

本発明の別の目的は、比較的安（、悪臭を放つ粒子や有害な粒子を大気中に放出 する危険のない物質乾燥システムを提供することである。

本発明の第１の態様によれば、乾燥機は乾燥すべき物質を受ける乾燥区画を内部 に配置した閉したハウジングと、このハウジング内部に配置された加熱要素と、 加熱要素から乾燥区画を通って加熱要素に戻る閉ループ状に乾燥媒体を再循環さ せる手段とを含む。

乾燥機の効率を一層高くするために、ハウジング内部の乾燥区画と加熱要素の間 に再生式熱交換器を置くことができる。再生式熱交換器は、乾燥媒体を冷却およ び除湿する第１の部分と、乾燥媒体を再加熱する第２の部分とを有することがで きる。乾燥媒体を更に冷却および除湿するために、再生式熱交換器の第１の部分 と第２の部分の間に冷却器／凝縮器を設けることができる。再生式熱交換器の第 １の部分は第１のヒートバイブ熱交換器の蒸発器を構成し、再生式熱交換器の第 ２の部分は第１のヒートバイブ熱交換器の凝縮器を構成することが好ましい。冷 却器／凝縮器は、ハウジングの外側に凝縮器部分を有する第２のヒートバイブ熱 交換器の蒸発器部分を構成することが好ましい。

本発明の更に別の目的は、従来の既知の衣類乾燥機より効率が高く、乾燥機が設 置されている建物内部に存在する空気を加熱または空気調和するために使用され るエネルギーを無駄にしない衣類乾燥機を提供することである。

本発明のこの態様によれば、乾燥区画は乾燥すべき物質を受ける回転ドラムを含 む。ハウジングは、入口と出口で相互に連結された第１の区画と第２の区画に分 割されていることが好ましい。回転ドラムは第１の区画内に配置され、再生式熱 交換器と冷却器／凝縮器は第２の区画内に配置される。

本発明の別の目的は、従来の既知の方法より効率が高い物質乾燥法を提供するこ とである。

本発明の更に別の目的は、有害な粒子を大気中に放出する危険を最少の経費で解 消する物質乾燥法を提供することである。

本発明の上記の諸口的に従って、この物質乾燥法は、閉じているハウジングの乾 燥区画に物質を入れる第１のステップと、加熱装置で乾燥媒体を加熱する第２の ステップと、乾燥媒体を物質に接触させながら乾燥区画内部を移動させる第３の ステ・ノブと、乾燥媒体をハウジングから排出させることなしに乾燥媒体を加熱 要素まで運ぶ第４のステップとを含む。第２のステップから第４のステップまで の繰り返しが、乾燥媒体を大気中に放出せずに乾燥機内部を連続して再循環させ る、閉ループ乾燥サイクルを構成する。

本発明のその他の目的、特徴および利点は、当業者には以下の詳細な説明から明 らかであろう。ただし、詳細な説明および特定の例は、本発明の好適な実施例を 示すものであるが、単に例示のために示したものであって、限定するものではな いことを理解されたい。本発明の要旨を逸脱することなしに、本発明の範囲内で 数多くの変更修正を行うことができる。本発明はそれらの変更の全てを包含する ものである。

図面の簡単な説明 本発明の上記その他の目的は、添付図面を参照して行う以下の詳細な説明から本 発明が明確に理解されるにつれて、一層間らかになるであろう。図の全体を通じ て同様の参照番号は同様の部分を示すものとする。

第１図は第１の従来の乾燥機を概略的に示す。

第２図は第２の従来の乾燥機を概略的に示す。

第３図は従来の衣類乾燥機を概略的に示す。

第４図は本発明の好適な実施例に従って製作された乾燥機を概略的に示す。

第５図は本発明の好適な実施例に従って製作された衣類乾燥機を概略的に示す。

第６図は本発明の好適な実施例に従って製作された営業用コインランドリー乾燥 システムを概略的に示す。

第７図は本発明の好適な実施例を用いた危険な医療廃棄物の廃棄・衛生処理シス テムを概略的に示す。

第８図は、第４図に示されている本発明の実施例に従って製作された、冷却器／ 凝縮器を通常の蒸気圧縮ヒートパイプで置き換えた、乾燥シ不テムを概略的に示 す。

好適な実施例の詳細な説明 本発明によれば、乾燥機は閉じたシステムとして設計され、空気などの加熱した 乾燥媒体を用いて物質を乾燥する。その乾燥媒体は、大気中に放出されることな しに、乾燥機の乾燥区画内部を連続的に再循環されるので、システムの効率が向 上すると共に、汚染した蒸気が大気中に放出されることを阻止し、建物から乾燥 機にとり込まれる空気を加熱または空気調和するために必要なエネルギーを保存 する。システムの効率を一層向上させるために、空気を補充加熱器で再加熱し、 乾燥すべき物質まで再循環させる前に飽和空気から水分を凝縮して除去し、凝縮 熱を空気に戻す再生式熱交換器と冷却器／凝縮器が設けられる。乾燥区画は、そ の内部を重ねたトレイのラックが運ばれる閉じたトンネル、または回転ドラム、 あるいは、その他の任意の運び機構を含むことができる。

第４図を参照すると、営業用または工業用乾燥機１３０はブロワ１３２を含む。

このブロワは閉じたハウジング１３１の内部に設けられ、乾燥機内部で乾燥媒体 を閉ループ気流で矢印の向きに流す。空気は乾燥媒体として通常用いられるので 、用途によ１ては、極めて高い温度で乾燥が行われたとしても、乾燥される物質 が燃焼しないようにする、二酸化炭素など他の乾燥媒体を使用することが必要に なる。乾燥機は再生式熱交換器として機能する第１の熱交換器１４０と、大気冷 却器／凝縮器として機能する第２の熱交換器１５０と、補充加熱器１６０と、乾 燥すべき物質を、乾燥機の乾燥区画を構成している閉じたトンネルを運搬する複 数のトレイ１７０とを更に含む。それらの各要素の好適な構造および動作につい ては以下に詳細に説明する。

各熱交換器は、乾燥機の部分を流れる空気と、乾燥機の別の部分または乾燥機の 外部に存在する媒体との間で熱を交換するように設計される。この目的のために 広範囲の熱交換器を使用できるが、好適な熱交換器は、顕熱と潜熱を交換するい わゆる「ヒートパイプ熱交換器」である。そのような熱交換器の構造および動作 は周知であって、単に「ヒートパイプ」と呼ばれることがしばしばある。ヒート バイブ熱交換器は通常、相互に連結されて閉ループシステムを構成する凝縮器部 分と蒸発器部分を含む。凝縮器部分と蒸発器部分は、導管によって連結された別 々のコイルを含むことができ、またはパイプの下側の蒸発器部分内部の冷媒が蒸 発してパイプの中心をパイプの上側の凝縮器部分まで上昇して、そこで冷媒がパ イプの側面に凝結して、蒸発器部分に排出されるようにする１本のパイプを含む ことができる。ヒートバイブ熱交換器を流れる空気は蒸発器部分で冷却され、除 湿されてから、凝縮器によっである程度再加熱される。両方の種類のヒートバイ ブ熱交換器の構造と動作はそれ自体周知であ１て、１９８４年５月２５日にＫｈ ａｎｈＤｉｎｈに付与された米国特許第４，６０７，４９８号と、１９８７年１ ０月２０口にＫｈａｎｈ　Ｄｉｎｈに付与された米国特許第４，８２７，７３３ 号とに詳細に記載されている。

参照により両方の米国特許を本明細書に合体する。

好適な実施例においては、再生式熱交換器１４０を構成するヒートバイブ熱交換 器器は、乾燥トレイ１７０の下流側に配置される蒸発器部分１４２と、冷却器／ 凝縮器１５０と補充加熱器１６０の間に配置される凝縮器部分１４４とを含む。

空気から凝縮した水分を除去するために排出部１４６が設けられる。ヒートバイ ブ熱交換器が別々の蒸発器コイルと凝縮器コイルを有オるような種類のものであ るとすると、凝縮器を図示のように蒸発器部分の真上に配置する必要はなく、凝 縮した冷媒が凝縮器部分から蒸発器部分まで流れることができるように、少なく とも部分的に蒸発器部分の上に配置するだけでよい。更に、凝縮した冷媒を凝縮 器部分から蒸発器部分までポンプ送りするためのポンプを設ける場合は、蒸発器 部分を凝縮器部分の上に配置することもできる。

冷却器／凝縮器１５０を構成するヒートバイブ熱交換器は、ブロワ１３２と再生 式熱交換器１４０の凝縮器部分１４４との間に配置されている蒸発器部分１５２ と、ハウジングの外部に配置される凝縮器１５４とを含む。希望によっては、凝 縮器部分１５４と周囲の空気の間での熱の移動を容易にするためにファン１５６ を設けることができる。図では凝縮器部分１５４が蒸発器の真上に配置されてい るが、乾燥機１３０の外側の任意の便利な場所に凝縮器部分を配置できる。

重ねたトレイ１７０が通常のコンベヤの上に置かれる。そのコンベヤは乾燥すべ き物質を乾燥機内部を、乾燥機内部の空気の流れの向きとは逆の向きに運ぶ。物 質が希望の含水率でコンベヤの端部に到達するように、運ぶ長さとコンベヤの速 さを周知の方法で計算することができる。乾燥すべき物質を乾燥機のハウジング の閉じることができる開口部（図示せず）を通じてトレイまで送るこ七ができ、 またはコンベヤが乾燥機内部を封じられたようにして端から端まで延長している ならば、トレイが乾燥機内部に運ばれる前にトレイの上に置くことができる。

次に、第４図を参照してこのシステムの動作を説明する。

乾燥させる物質がトレイ１７０の上に置かれ、補充加熱器１６０によッテ、たと えば、１７０″Ｆ（約７６．７℃）の温度まで予め加熱された空気と接触させな がら物質を乾燥させるために十分な距離だけ、第４図で見て左へ運ばれる。

乾燥機の乾燥室内部の物質から水分を吸収した後で、加熱されて水分を含んだ空 気が再生式熱交換器１４０の蒸発器部分１４２を通って流れ、そこで熱の一部が 飽和空気から除去される。除去される熱の量は、空気の顕熱と潜熱の比に応じて 、その全熱の約３０％から約７０％である。熱の約５０％が除去される典型的な 動作においては、空気は約９０″Ｆ（約３２．２℃）の温度まで冷却され、空気 中の水分のいくらかは凝縮される。

凝縮した水は乾燥機から排出部１４６を通じて除去される。

蒸発器部分１４２を出た後で、依然として水分を含んでいる空気はブロワ１３２ によって吸い込まれ、それから冷却器／凝縮器１５０の蒸発器部分１５２を通さ れ、そこで凝縮によって水分が再び除去されその水分は排出部１５８を通じて乾 燥機１３０から排出される。冷却器／凝縮器１５０の蒸発器部分１５２によって 空気から吸収された熱は、凝縮器部分１５４を介して周囲の大気中に移動される 。実際に、空気は蒸発器部分において約９０’Ｆから約８０’Ｆ（約２６．７℃ ）まで典型的に冷却される。再生式熱交換器および冷却器／凝縮器から種々の温 度で液体を凝縮することによって、このシステムはシステムの種々の点において 種々の化学物質の凝縮と除去を続けることができる。

それから、除湿された空気は再生式熱交換器１４０の凝縮器部分１４４内部を通 り、そこでその空気は蒸発器部分１４２によって除去された熱を吸収して再加熱 される。典型的な動作においては、空気は凝縮器部分１４４との接触によって８ ０″Ｆから１３０’Ｆまで加熱される。それから、この空気は補充加熱器１６０ によって、希望する温度、たとえば、１７０″Ｆまで加熱される。それから加熱 された空気は乾燥機の部分に再循環され、そこで乾燥させる物質に接触し、この 操作が繰り返される。

再生式熱交換器の凝縮器部分１４４を出る空気の温度は従来のシステムに入る空 気の温度よりかなり高いので、空気の温度を希望の乾燥レベルまで上げるために 消費する必要がある熱はかなり少ない。実際に、開示している補充加熱器は、典 型的な産業用乾燥システムにおいてめられるレベルまで空気を加熱するためには 、約４００，０００Ｉ３ＴＵ／ｈｒを消費する必要があるだけである。また、乾 燥機内部の空気は大気中に決して放出されないので、有毒な汚染物質または悪臭 を放つ汚染物質を放出する危険はなくなる。

図示の実施例においては凝縮器部分１５４は大気と協働するが、この凝縮器部分 は、蒸発器部分１５２に接触している空気の温度より低い温度のどのような冷却 媒体とも熱交換できる。

更に、第８図に概略的に示されているように、第４図に示されているシステムの 冷却器／凝縮器を、冷却器／凝縮器として動作できる蒸発器１５２゛　と、シス テムの加熱器として動作できる凝縮器１６０°　とを有する従来の蒸気圧縮ヒー トポンプ１５０゛で置き換えることができる。蒸気圧縮ヒートポンプでは普通で あるように、冷媒は圧縮機Ｃで圧縮され、凝縮器１６０′で凝縮され、蒸発器１ ５２゛で蒸発され、閉ループで圧縮機Ｃへ再循環される。

第５図を参照すると、閉ループ衣料乾燥機を構成するために、ヒートバイブ熱交 換器を衣類乾燥機２３０の内部に設置することもできる。乾燥機２３０は、入口 ２４０と出口２４８で連結された第１の区画２３４と第２の区画２５０を有する 。モータ２３６によって駆動され、乾燥させる衣類２４４を受ける回転ドラム２ ３４が、補充加熱器２４２、糸くず濾過器２４６、およびブロワ２３８と共に第 １の区画２３２の内部に配置される。

第２の区画２５０の内部に、再生式熱交換器２５２が大気冷却器／凝縮器２５６ 、および凝縮した液体の排出部２５８と共に設けられる。

再生式熱交換器２５２は、蒸発器２５４と凝縮器部分２６０を有するヒートバイ ブ熱交換器を備えることが好ましい。冷却器／凝縮器２５６は任意の冷却要素に よって構成できるが、乾燥機の外部と協働する凝縮器部分（図示せず）を有する ヒートバイブ熱交換器の蒸発器部分を備えることが好ましい。ヒートバイブ熱交 換器の凝縮器部分は、乾燥機２３０が設置されている建物の内部または外部に配 置できる。

次に動作を説明する。温度がたとえば１４０’Ｆ（約６０℃）の比較的暖かくて 乾燥している空気がブロワ２３８によって第１の区画２３２の入口２４０中に入 れられ、補充加熱器２４２によって好適な乾燥温度、たとえば２００　’Ｆ−（ 約９−３．−３℃）まで加熱される。加熱された空気は乾燥機の回転ドラム２３ ４を通って取り入れられ、そこでその内部の衣類２４４から水分を吸収しながら 冷却される。糸くず濾過器２４６において濾過された後で、暖かく湿った空気が 第１の区画２３２の出口２４８からブロワ２３８を通じて取り入れられ、それか ら再生式熱交換器２５２の蒸発器部分２５４を通る。そこで熱の一部が飽和空気 から奪われる。奪われる熱量は空気の顕熱と潜熱の比に応じて変化する。典型的 な動作においては、空気は約１１０’ＦＣ約４３．３℃）まで冷却され、空気中 の水分の一部が凝縮されて乾燥機から排出部２５８を通じて除去される。

再生式熱交換器２５２の蒸発器部分２５４を出た後で、依然として湿っている空 気は冷却器／凝縮器２５６を通って流れ、そこで水分が更に凝縮して排出部２５ ８を通じて除去される。

空気から冷却器／凝縮器２６０によって吸収された熱は、乾燥機が設置されてい る建物の内部または外部へ移される。実際には、空気は冷却器／凝縮器２５Ｇの 内部で約１１０°Ｆから９０″Ｆ（約３２．２℃）に冷却される。

除湿された空気はそれから再生式熱交換器２５２の凝縮器部分２［０を通り、そ の凝縮器部分で、蒸発器部分２５４によって除去された熱を吸収する。典型的な 動作においては、空気は凝縮器部分２６０との接触によって９０″Ｆから１４０ ″Ｆまで加熱される。次いでこの空気は補充加熱器２４２によって所望の温度２ ００″Ｆ′まで加熱され、この操作が繰り返される。

上記システムは既存の住宅用乾燥機に後から取り付けることができ、または新し い乾燥機に組み込むことができる。また、このシステムは皿洗い機の乾燥サイク ル中に動作するように容易に改造できる。

ここで開示した衣類乾燥機は乾燥に使用した空気を再循環させ、空気に付加され た熱の少なくとも一部を再生するので、この乾燥機のエネルギー必要量はかなり 減少する。実際に、加熱要素が５Ｋｗ〜６Ｋｗである典型的な家庭用乾燥機にお いては、加熱要素は約２Ｋｗまで減少できる。これだけで家庭用乾燥機の典型的 な使用において約６２５Ｋｗｈ／年だけエネルギーが節約されることになる。更 に、ここに開示したシステムでは空気は乾燥機から排出されないので、加熱され た空気または空気調和された空気が、乾燥機が設置されている建物から失われる ことはない。これは重要なことである。というのは、通常の乾燥機は乾燥サイク ル中に１分間に約２００立方フイートの空気が排出され、かつ冬季および夏の月 に乾燥のために使用する空気を加熱すなわち空気調和するために平均して約１． ５Ｋｗｈの電力を必要とするからである。したがって、上記衣類乾燥機は典型的 な動作においては更に２００Ｋｗｈ／年を節約する。

営業用コインランドリーにおいては本発明を多岐管構造とした変形を使用できる 。第６図を参照して、営業用コインランドリー乾燥機６０１の入口と出口を多岐 管構造にして入口６０３と出口６０４を有する１つの閉じた室６０２を形成する 。装置６０５が製作され、それの内部のブロワ６１０が乾燥媒体を出口６０４を 通して取り込んで、乾燥媒体を入口６０３を通じて室６０２に再循環させる。乾 燥媒体はヒートバイブ再生式熱交換器システム６０６の蒸発器部分６０７を通り 、そこで冷却される。凝縮された水は排出部６０９を通じて排出される。それか ら乾燥媒体は、乾燥機の外部に設けられ、ファン６１８またはその他の冷却手段 によって冷却される凝縮器部分６１７を有する、別のヒートバイブ熱交換器シス テム６１５の冷却器凝縮器６１６を通じて循環させる。冷却器凝縮器６１６の凝 縮部分は乾燥媒体を更に冷却して水分を一層凝縮させ、それを排出部６０９を通 じて排出する。それから、冷却された乾燥媒体は凝縮器６０８を通ってそこで再 加熱されて、ガス加熱器６２０など通常の加熱器によって乾燥温度まで更に再加 熱される。それから乾燥媒体は他の乾燥サイクルのために室６０２に再循環して 戻される。使用中のドラムだけに乾燥媒体を入れるようにする制御装置と、蒸発 器６０７を通じて再循環される前に糸くずを乾燥媒体から除去するリント濾過器 は図示していない。

第７図を参照すると、第４図におけるシステムと同じ原理を用いた、病原菌を含 んでいる恐れがある医療廃棄物処理システムが示されている。廃棄物を入れるた めに開くことができる蓋７１０を有する気密ホッパー７１１はトラップドア７１ ２を有する。トラップドア７１２は開（と廃棄物をシュレッダ７１３の上に落と すことができる。シュレッダ７１３は廃棄物を小片７７０に刻む。通常は、蓋ど トラップドアは順次間いて気密を保つ。ローラ７１４によって動力を供給される コンベヤベルト７１５が刻まれた廃棄物またはロースタを、加熱器コイル７６０ からの高温の流れとは逆の向きに運ぶ。スチームからの熱がロースタを乾燥して 消毒する。消毒されたロースタ７１７はオーガ７１６の中に落ちる。オーガはロ ースタを廃棄用容器７１８中に放出する。水分を含んでいる空−気は濾過器バッ グ７１９の中を通り、それから再生式熱交換器ヒートパイプ７４０の蒸発器端部 ７４２を通る。そのヒートパイプでいくらかの水分が凝縮し、凝縮した水分は凝 縮排出部７４６を通って排出される。それから空気がブロワ７３２とヒートパイ プ熱交換器７５０の蒸発器部分７５２を通り、そこでより多くの水分が凝縮して 、凝縮水排出部７５８を通じて排出される。蒸発器部分７５２によって空気から 除去された熱はヒートパイプ７５０の凝縮器部分７５３に移される。その凝縮器 部分はファン７５６によって吹き付けられる大気空気によって冷却される。

それから空気は再生式熱交換器ヒートパイプ７４０の凝縮器部分７４３を通って 取り込まれ、そこで予熱されてから、加熱器７６０によって更に加熱されてサイ クルを再開する。

汚染した空気がシステムからユニットの外部に管理されないままで漏れることを 阻止するために、小型ブロワ７２１を用いてこの空気を濾過器７２０を通じて少 量吸い出し、システムを負圧に維持する。凝縮水排出部から排出された凝縮水と 小型ブロワによって排出される空気は、本発明の範囲に含まれない別の処理を必 要とすることがある。

上Ｎ４各システムにおいては再生式熱交換器および冷却器／凝縮器を単＝のヒー トバイブ熱交換器として各々示したが、実際には、各要素は横に並べて配置され 、共通のフィンによって連結される複数のヒートバイブ熱交換器で構成できるこ とを理解すべきである。更に、好適な実施例の補充加熱器はスチームコイルまた は電熱素子のような加熱コイルを含むが、再循環される空気を乾燥のために希望 温度まで上昇させることができる装置ならどのようなものでも使用できる。また 、ブロワは図示の位置に配置する必要はなく、それぞれの乾燥機を通じて閉ルー プで空気を取り込むことができる任意の場所に配置できる。更に、このシステム は、可変量の空気を再生式熱交換器と冷却器凝縮器の少なくとも一方をバイパス させて、乾燥させる製品の上の空気速度を高くできる。その目的のために追加の ブロワまたはファンを使用することもできる。ここで開示したヒートバイブ熱交 換器は空気−水熱交換器、またはヒートホイールのような脱水剤を備えた熱交換 器を含めて、記載された機能を達成できる任意の熱交換器で置き換えることがで きる。

ＦＩＧ、　１ 先行技術 ＦＩＧ、　３ 先行技術

Claims (28)

【特許請求の範囲】
1. １．（Ａ）花環すべき物質を乾燥媒体に接触させで受サるための乾燥区画が内部 に配置されている囲まれたハウジングと、（Ｂ）前記ハウジングの内部に配置さ れ、前記乾燥媒体を加熱する加熱要素と、 （Ｃ）自己再生式である再生式熱交換器を含み、前記ハウジング内部の前記乾燥 区画と前記加熱要素の間に配置されている、前記乾燥媒体を除湿する手段と、 （Ｄ）前記加熱要素から前記乾燥区画と前記除湿手段を通って前記加熱要素に戻 る閉ループ伏に前記乾燥媒体を再循環させる手段と を備える乾燥機。
2. ２．前記再生式熱交換器が、前記乾燥媒体を冷却および除湿する第１の部分と、 前記乾燥媒体を再加熱する第２の部分とを有し、前記除湿する手段が、前記再生 式熱交換器の前記第１の部分と前記第２の部分の間に配置された、前記乾燥媒体 を更に冷却および除湿する冷却器／擬縮器を更に備える、請求の範囲第１項に記 載の乾燥機。
3. ３．（Ａ）乾燥すべき物質を乾燥媒体に接触させて受けるための乾燥区画が内部 に配置されている囲まれたハウジングと、（Ｂ）前記ハウジングの内部に配置さ れた加熱要素と、（Ｃ）再生式熱交換器を含み、前記ハウジング内部の前記乾燥 区画と前記加熱要素の間に配置されている、前記乾燥媒体を除湿する手段と、 （Ｄ）前記加熱要素から前記乾燥区画と前記除湿手段を通って前記加熱要素に戻 る閉ループ状に前記乾燥媒体を再循環させる手段と を備え、前記再生式熱交換器が、前記乾燥媒体を冷却および除湿する第１の部分 と、前記乾燥媒体を再加熱する第２の部分とを有し、前記除湿手段が、前記再生 式熱交換器の前記第１の部分と前記第２の部分の間に配置された、前記乾燥媒体 を更に冷却および除湿する冷却器／凝縮器を更に備え、前記再生式熱交換器の前 記第１の部分が第１のヒートパイプ熱交換器の蒸発器部分を備え、 前記再生式熱交換器の前記第２の部分が第１のヒートパイプ熱交換器の凝縮器部 分を備え、 前記冷却器／凝縮器が第２のヒートパイプ熱交換器の蒸発器部分を備える乾燥機 。
4. ４．前記第２のヒートパイプ熱交換器がさらに前記ハウジングの外側に配置され た凝縮器部分を備える請求の範囲第３項に記載の乾燥機。
5. ５．前記ハウジングの外側に配置され、前記第２のヒートパイプ熱交換器の前記 凝縮器部分を通って冷却媒体を取り出す装置を更に備える請求の範囲第４項に記 載の乾燥機。
6. ６．前記乾燥区画が閉じたトンネルを備え、更にこのトンネルの内部に配置可能 で、前記乾燥すべき物質を受けるトレイを備える請求の範囲第２項に記載の乾燥 機。
7. ７．前記乾燥区画が閉じたトンネルを備え、更に前記乾燥区画内部に配置され、 前記乾燥すべき物質を受ける、重ね合わされた復数のトレイを備える請求の範囲 第２項に記載の乾燥機。
8. ８．前記乾燥区画が、乾燥すべき前記物質を受ける回転ドラムを備える請求の範 囲第２項に記載の乾燥機。
9. ９．前記ハウジングが、入口と出口によって相互に連結される第１の区画と第２ の区画に分割される請求の範囲第８項に記載の乾燥機。
10. １０．前記回転ドラムが前記第１の区画内に配置され、前記再生式熱交換器およ び前記冷却器／凝縮器が前記第２の区画内に配置される請求の範囲第９項に記載 の乾燥機。
11. １１．前記再循環手段がブロワを備える請求の範囲第２項に記載の乾燥機。
12. １２．前記乾燥媒体が空気を含む請求の範囲第１項に記載の乾燥機。
13. １３．前記乾燥媒体が空気以外の気体を含む請求の範囲第１項に記載の乾燥機。
14. １４．前記乾燥媒体が二酸化炭素を含む請求の範囲第１３項に記載の乾燥機。
15. １５．前記除湿手段が蒸気圧縮ヒートポンプの蒸発器を備える請求の範囲第１項 に記載の乾燥機。
16. １６．前記加熱要素が前記蒸気圧縮ヒートポンプの凝縮器を備える請求の範囲第 １項に記載の乾燥機。
17. １７．前記ハウジングからの汚染物の漏れを避けるために前記ハウジング内部に 負圧が発生される請求の範囲第１項に記載の乾燥機。
18. １８．（Ａ）閉じたハウジングの乾燥区画の内部に物質を挿入するステップと、 （Ｂ）加熱装置を介して乾燥媒体を加熱するステップと、（Ｃ）前記乾燥媒体を 前記物質に接触させて前記乾燥区画内を通って運ぶステップと、 （Ｄ）前記乾燥媒体を除湿するステップと、（Ｅ）前記乾燥媒体を前記ハウジン グから出すことなしに前記乾燥媒体を前記加熱要素へ戻すステップと、（Ｆ）前 記ステップ（Ｂ）〜（Ｅ）を繰り返すステップとを含む物質を乾燥する方法。
19. １９．前記乾燥媒体を前記再生式熱交換器を通って運ぶ前記ステップが、前記乾 燥媒体から熱を奪うことによってその乾燥媒体を冷却し、かつその乾燥媒体を除 湿する前記再生式熱交換器の第１の部分を通って運ぶステップと、前記奪った熱 を利用して前記乾燥媒体を再加熱する前記再生式熱交換器の第２の部分を通って 前記乾燥媒体を運ぶステップとを備え、前記乾燥媒体を除湿するステップが、前 記再生式熱交換器の前記第１の部分と前記第２の部分の間に配置された、前記乾 燥媒体を更に冷却および除湿する冷却器／凝縮器を通って前記乾燥媒体を運ぶス テップを更に備える請求の範囲第１８項に記載の方法。
20. ２０．前記乾燥媒体を前記再生式熱交換器および前記冷却器／凝縮器を通って運 ぶ前記ステップがそれぞれ、前記再加熱および前記除湿を行うために、前記乾燥 媒体をヒートパイプ熱交換器を通って運ぶステップを含む請求の範囲第１９項に 記載の方法。
21. ２１．前記物質を前記乾燥区画内部に挿入する前記ステップが、前記乾燥区画を 構成するトンネル内部に配置されているトレイの上に前記物質を置くステップを 含む請求の範囲第１９項に記載の方法。
22. ２２．前記乾燥媒体が前記トンネル内を流れる向きとは逆の向きに前記トレイを 前記トンネル内を通って運ぶステップを更に含む請求の範囲第２１項に記載の方 法。
23. ２３．前記物質を前記乾燥区画内部に挿入する前記ステップが、前記回転ドラム 内部に前記物質を置くステップを含む請求の範囲第１９項に記載の方法。
24. ２４．前記再生式熱交換器が冷却システムを含まない請求の範囲第１項に記載の 乾燥機。
25. ２５．前記乾燥媒体が、冷却システムを含まない再生式熱交換器を通って運ばれ る請求の範囲第１８項に記載の方法。
26. ２６．前記再生式熱交換器が可動部分のない熱交換器である請求の範囲第１項に 記載の乾燥機。
27. ２７．前記再生式熱交換器が外部動力を必要とせずに動作する請求の範囲第１項 に記載の乾燥機。
28. ２８．（Ａ）乾燥すべき物質を乾燥媒体に接触させて受けるための乾燥区画が内 部に配置されている囲まれたハウジングと、（Ｂ）ハウジングの内部に配置され 、前記乾燥媒体を加熱する加熱要素と、 （Ｃ）前記乾燥媒体を除湿し、かつその乾燥媒体から熱を奪う蒸発器と、奪った 熱を用いて前記乾燥媒体を加熱する凝縮器とを有するヒートパイプ熱交換器と、 （Ｄ）前記乾燥媒体が前記加熱要素と、前記乾燥区画と、前記ヒートパイプ熱交 換器とを通るように、前記乾燥媒体を閉ループ状に再循環させる手段と を備える乾燥機。