乾燥装置、その改造方法及び改造装置
【課題】ヒートポンプ装置を用いた乾燥装置において、乾燥空気の温度や風量の頻繁な変動に対しても、高い熱効率を維持し、安定した運転を可能とする。
【解決手段】第２の乾燥空気供給路３０の一端に設けられた大気取入口３１から、送風ファン３４で外気ａを吸入し、ヒートポンプ装置４０の凝縮器４０４で加熱し、加熱した乾燥空気を第１の乾燥空気供給路１４に供給する。第１の乾燥空気供給路１４に設けられた給気ファン２２ａ〜ｃで乾燥空気を乾燥器１２の乾燥室１６ａ〜ｃに供給する。送風ファン３４の送風量と給気ファン２２ａ〜ｃの送風量との差分を大気開放口２８の空気の出し入れで許容する。風量センサ７８及び温度センサ８０の検出値に基づいて、コントローラ８２で送風ファン３４の送風量を制御する。
【解決手段】第２の乾燥空気供給路３０の一端に設けられた大気取入口３１から、送風ファン３４で外気ａを吸入し、ヒートポンプ装置４０の凝縮器４０４で加熱し、加熱した乾燥空気を第１の乾燥空気供給路１４に供給する。第１の乾燥空気供給路１４に設けられた給気ファン２２ａ〜ｃで乾燥空気を乾燥器１２の乾燥室１６ａ〜ｃに供給する。送風ファン３４の送風量と給気ファン２２ａ〜ｃの送風量との差分を大気開放口２８の空気の出し入れで許容する。風量センサ７８及び温度センサ８０の検出値に基づいて、コントローラ８２で送風ファン３４の送風量を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ装置を用いた乾燥装置、及び既設乾燥装置をヒートポンプ装置を用いた乾燥装置に改造する方法、及び該改造方法によって改造された乾燥装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
グラビア印刷機、塗工機等は、食品や日用品の包装印刷、及び薄型テレビ、太陽電池等で使用する機能性フィルム等を生産する機器である。これらの機器では、フィルム等に印刷やコーティングを行なう際に、顔料や塗工液等の主成分を有機溶剤や水で希釈し、フィルム等に塗布する。その後、有機溶剤や水を熱によって除去し、フィルム等を乾燥させる。また、ラミネート加工機は、フィルム等に有機溶剤で希釈した接着剤を均一に塗付し、その後、有機溶剤を熱によって除去し、ラミネートフィルム等を乾燥させる。フィルム等の乾燥のために熱風を用い、熱風は、蒸気や燃料の燃焼を熱源として加熱された空気を用いている。
【０００３】
グラビア印刷機等に用いられた従来の乾燥装置を図６により説明する。従来の乾燥装置１００は、複数の乾燥室１０６ａ〜ｃを備えた乾燥器１０２と、乾燥室１０６ａ〜ｃに、分岐管１０４ａ〜ｃを介して乾燥空気を供給する乾燥空気供給路１０４とを備えている。各乾燥室に乾燥空気を吹き出すノズル１０８が設けられ、乾燥空気供給路１０４は、一端に空気取入口１１０を備え、空気取入口１１０から吸入された外気ａからごみ等の夾雑物を除去するエアフィルタ１１２と、乾燥空気を加熱する熱風発生器１１４が設けられている。熱風発生器１１４は、バーナで燃料を燃焼して、空気取入口１１０から吸入された空気を加熱している。熱風発生器１１４の代わりに、蒸気ヒーターを用いた乾燥器も用いられている。
【０００４】
分岐管１０４ａ〜ｃは乾燥室１０６ａ〜ｃに設けられた多数のノズル１０８に接続されている。分岐管１０４ａ〜ｃには、外気ａを乾燥空気供給路１０４に吸入する給気ファン１１６ａ〜ｃが設けられている。乾燥室１０６ａ〜ｃには、フィルム等の被乾燥物ｆが出入する出入口が設けられている。
【０００５】
かかる構成において、給気ファン１１６ａ〜ｃによって空気取入口１１０から外気ａが導入され、導入された外気ａは熱風発生器１１４で加熱され、加熱された乾燥空気は、乾燥室１０６ａ〜ｃでノズル１０８から被乾燥物ｆに向かって吹き出され、被乾燥物ｆを乾燥する。乾燥空気は乾燥室毎に温度が調整される。各分岐管１０４ａ〜ｃを流れる乾燥空気の温度は、給気管１１８ａ〜ｃから供給される外気ａの量で調整される。あるいは各分岐路毎に加熱器を設けて、乾燥室毎に供給する乾燥空気の温度を変えるようにしてもよい。乾燥室１０６ａ〜ｃで乾燥に供した後の排気ｅは、排気路１２０から排気される。
【０００６】
特許文献１には、グラビア印刷機の乾燥装置が開示されている。この乾燥装置は、印刷面にインキが転移され、ガイドロールに案内されて走行する基材（プラスチックフィルムを主体とした軟包装材等）に対し、走行方向に配置された複数のノズルから、オーブンヒータ等で加熱された熱風を放出してインキを乾燥するものである。前記ノズルの風量を、基材の走行方向下流側に向かって徐々に多くし、皮張り現象（インキ表面のみが蒸発乾燥され、内部は未乾燥状態となる現象）を防止している。
【０００７】
特許文献２には、ラミネート加工機の乾燥装置が開示されている。この乾燥装置は、ラミネート加工され、ガイドロールで案内された基材が走行する乾燥室と、乾燥室内に基材の走行方向に沿って複数配置され、基材に向かって熱風を吹き付ける吹付ノズルと、電熱又は蒸気を熱源とし、該吹付ノズルに熱風を供給する加熱装置とを備えている。この乾燥装置では、乾燥用熱風の大部分を循環させ、反復使用して熱効率を向上させるようにしている。
【０００８】
乾燥空気の温度は、生産性に繋がる乾燥速度及び皮張り現象の回避等の観点から選定される。通常、グラビア印刷では、例えば、５０〜７０℃の乾燥空気が乾燥室に供給され、ラミネート加工では６０〜８０℃、塗工機では、塗工液及び有機溶剤の量が多いため、１００〜１２０℃程度の乾燥空気が乾燥室に供給される。
【０００９】
乾燥空気の加熱には、前述のように、電熱加熱や蒸気加熱、あるいは燃料燃焼による加熱を行なっている。これらの加熱方法に対する省エネ対策は、乾燥器から排出される排気ガスと乾燥用空気とをガス―ガスプレート式熱交換器で熱回収する方式がある。しかし、この省エネ手段は、排気ガスの温度が低いため、熱回収効率が悪い。また、装置の大型化を招くと共に、ダクトのレイアウト上の問題がある。
【００１０】
一方、衣類の乾燥や、その他の産業用乾燥装置に、加熱手段としてヒートポンプ装置を用いた乾燥装置が提案されている。この乾燥装置は、前記加熱手段に比べ、高い熱効率を得ることができる。例えば、特許文献３には、ＣＯ２を冷媒とし、空気加熱器及び水熱源蒸発器等から構成されるヒートポンプ装置を備えた熱風発生器で加熱された高温空気を木材、海産物、工業部品等の乾燥に用いることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−１７８２３５号公報
【特許文献２】特開昭６２−１１０７７７号公報
【特許文献３】特開２０１０−２８１５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
グラビア印刷機では、印刷物が代わるたびに版、インクの交換や、色調の校正が必要であるため、装置の稼動、停止を繰り返す。また、印刷物が変わると、印刷の色数が増減したり、印刷ライン速度が増減するため、乾燥空気の温度や風量を頻繁に変える必要がある。また、ラミネート加工機や塗工機においても、フィルムの厚みやフィルム層の数、又は塗工液の量などに応じて乾燥空気の温度や風量を頻繁に変える必要がある。ヒートポンプ装置を用いた乾燥装置をこれらの装置に適用する場合、乾燥空気の温度や風量の頻繁な変動に対応しながら、安定運転を可能にする必要がある。
【００１３】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、ヒートポンプ装置を用いた乾燥装置において、乾燥空気の温度や風量の頻繁な変動に対しても、高い熱効率を維持し、安定した運転を可能とする乾燥装置を実現することを目的とする。また、バーナーや蒸気ヒーター等の加熱装置を用いた従来の乾燥装置から、ヒートポンプ装置を用いた乾燥装置に改造する場合に、既設の機器を大幅改造することなく、そのまま利用することで、改造を容易にかつ低コストで可能にすることを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
かかる目的を達成するため、本発明の乾燥装置は、被乾燥物が出入りする乾燥室を備えた乾燥器と、該乾燥器に送られる乾燥空気を加熱するヒートポンプ装置とを備えた乾燥装置において、一端に空気取入口を有し、ヒートポンプ装置の空気加熱器を経由して乾燥器まで導設され、ヒートポンプ装置と乾燥器との間に大気開放口を有する乾燥空気供給路と、ヒートポンプ装置の蒸発器に熱源水循環路が接続され、該蒸発器で冷却された熱源水を冷熱源とする冷却装置と、大気開放口より下流側の乾燥空気供給路に設けられ、ヒートポンプ装置で加熱された乾燥空気を乾燥器に供給する第１の送風機と、大気開放口より上流側の乾燥空気供給路に設けられ、空気取入口から空気を取り入れヒートポンプ装置の空気加熱器に供給する第２の送風機と、大気開放口と第１の送風機との間の乾燥空気供給路に設けられた空気流量センサ及び空気温度センサと、空気流量センサ及び空気温度センサの検出値に基づいて、ヒートポンプ装置の運転を制御すると共に、第２の送風機の送風量を制御するコントローラと、を備え、第１の送風機と第２の送風機との送風量の差を大気開放口の空気の出し入れで調整するようにしたものである。
【００１５】
本発明装置では、ヒートポンプ装置の蒸発器に、熱源水循環路を接続すると共に、蒸発器で冷却された熱源水を冷熱源とする冷却装置を設けたことで、ヒートポンプ装置のフル稼働及び安定稼働を可能とする。これによって、外気から取り込んだ乾燥用空気を乾燥に必要な高温空気に加熱できる。また、大気開放口から外気を取り込んた場合でも、乾燥用空気を余裕をもって乾燥に必要な高温に保持できる。さらに、冷却装置を乾燥器側設備に必要な空調装置や生産ラインの冷却装置として用いることができる。
【００１６】
また、第１の送風機と第２の送風機とを備え、夫々別々に稼動させることで、乾燥器に必要な乾燥空気の風量の確保と、ヒートポンプ装置の安定稼動とを可能にしている。また、前記空気流量センサ及び空気温度センサの検出値に基づいて、コントローラでヒートポンプ装置の運転又は第２の送風機の送風量を制御することで、乾燥器に必要な温度及び風量の乾燥空気の安定供給を可能している。さらに、乾燥空気供給路に大気開放口を設け、第１の送風機と第２の送風機との送風量の差を大気開放口の空気の出し入れで調整することで、乾燥器が要求する乾燥空気の温度及び風量の頻繁な変動に対応可能にすると共に、ヒートポンプ装置の省エネ安定運転を可能にすると共に、装置全体の安全性を高めることができる。
【００１７】
なお、前記空気流量センサは、直接空気流量を検出せず、乾燥空気の圧力又は流速を検出し、それらの検出値から間接的に乾燥空気の流量を求める構成のものでもよい。また、本発明では、ヒートポンプ装置の冷媒として、ＣＯ２，代替フロンを用いることができる。ＣＯ２を用いた場合、ＣＯ２は空気加熱器で凝縮せず、代替フロンを用いた場合、代替フロンは空気加熱器で凝縮する。
【００１８】
本発明装置において、ヒートポンプ装置と大気開放口との間の乾燥空気供給路に、開度調整可能な空気流量調整ダンパーを設け、コントローラで空気温度センサの検出値が設定温度になるように空気流量調整ダンパーの開度を調整するようにするとよい。乾燥器に供給する乾燥空気の温度は、ヒートポンプ装置の運転や第２の送風機の送風量を制御することでも調整できるが、前記空気流量調整ダンパーを設けることで、乾燥空気の温度を応答性良くかつ広範囲で設定温度に調整できるようになる。そのため、乾燥空気の頻繁な温度変動の要求に対して早い対応が可能になる。
【００１９】
本発明装置において、ヒートポンプ装置と大気開放口との間の乾燥空気供給路に、開度調整可能な大気開放ダンパーを設け、コントローラで大気開放ダンパーの開度を調整し、大気開放ダンパー上流側の乾燥空気供給路の空気圧力を調整するようにするとよい。これによって、頻繁な乾燥空気の要求風量の変動に対して早い対応が可能になる。
【００２０】
本発明装置において、大気開放口の下流側乾燥空気供給路に補助空気加熱器を設けるとよい。これによって、頻繁な乾燥空気の要求温度の変動に対して早い対応が可能になる。そのため、本発明装置は、特に、乾燥空気の要求温度や要求風量が頻繁に変動するグラビア印刷機、ラミネート加工機、塗工機に付設される乾燥装置に用いるとよい。
【００２１】
本発明の乾燥装置の改造方法は、被乾燥物を乾燥するための乾燥空間を備えた乾燥器と、一端に第１の空気取入口を有し、他端が乾燥器まで導設された第１の乾燥空気供給路と、該第１の乾燥空気供給路に設けられた第１の送風機及び第１の空気加熱器とを備えた乾燥装置の改造方法において、第１の乾燥空気供給路にヒートポンプ装置を併設し、一端に第２の空気取入口を有する第２の乾燥空気供給路をヒートポンプ装置の第２の空気加熱器に接続すると共に、他端を前記第１の空気取入口下流側の第１の乾燥空気供給路に接続する第１工程と、第２の乾燥空気供給路に、第２の空気取入口から空気を取り入れ、該空気を第２の空気加熱器を経由して第２の乾燥空気供給路に供給する第２の送風機を設ける第２工程と、第１の空気取入口の下流側で第１の送風機及び第１の空気加熱器の上流側の第１の乾燥空気供給路に、空気流量センサ及び空気温度センサを取り付ける第３工程と、ヒートポンプ装置の蒸発器に、該蒸発器で冷却される熱源水循環路を接続すると共に、該熱源水循環路を流れる熱源水を冷熱源とする冷却装置を設ける第４工程と、空気流量センサ及び空気温度センサの検出値に基づいて、ヒートポンプ装置の運転を制御すると共に、第２の送風機の送風量を制御するコントローラを設ける第５工程とからなるものである。
【００２２】
本発明の改造方法によって、電熱ヒータや蒸気加熱を加熱源とし、あるいは燃料燃焼式熱風発生器を加熱源とした既存の乾燥装置から、熱効率が良いヒートポンプ装置を用いた乾燥装置に改造できる。しかも、既存の機器を大幅改造することなく、ほぼそのまま利用でき、ヒートポンプ装置等の新設機器を既存機器に追設するだけでよいので、改造工程を短期間かつ低コストで終了できる。
【００２３】
また、第４工程で、熱源水循環路及び該熱源水循環路を流れる熱源水を冷熱源とする冷却装置を設けることで、ヒートポンプ装置のフル稼働及び安定稼働を可能とし、外気から取り込んだ乾燥用空気を乾燥に必要な高温空気に加熱できる。また、第１の空気取入口から外気を取り込んだ場合でも、乾燥用空気を余裕をもって乾燥に必要な高温に保持できる。さらに、冷却装置を乾燥器側設備に必要な空調装置や生産ラインの冷却装置として用いることができる。
【００２４】
本発明の改造方法において、ヒートポンプ装置下流側の第２の乾燥空気供給路に、コントローラで空気温度センサの検出値が設定温度になるように開度調整される空気流量調整ダンパーを設ける第６工程をさらに付加するとよい。これによって、乾燥空気の温度を応答性良くかつ広範囲で設定温度に調整できるようになる。そのため、頻繁な乾燥空気の要求温度の変動に対して早い対応が可能になる。
【００２５】
本発明の改造方法において、ヒートポンプ装置下流側の第２の乾燥空気供給路に、コントローラで開度調整され、下流側の第２の乾燥空気供給路の空気圧力を調整する大気開放ダンパーを設ける第７工程をさらに付加するとよい。これによって、頻繁な乾燥空気の要求風量の変動に対して早い対応が可能になる。
【００２６】
本発明の改造方法によって改造された乾燥装置は、既存の乾燥装置を構成する機器を大幅改造することなく、既存の機器をそのまま利用して製作できるので、改造費が低コストで済む。また、前記本発明の乾燥装置で得られる前述の作用効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の乾燥装置によれば、ヒートポンプ装置を用いて、熱効率を高め、ヒートポンプ装置の水熱源蒸発器に、蒸発器で冷却された熱源水を冷熱源とする冷却装置を設けたことで、ヒートポンプ装置のフル稼働及び安定稼働を可能にする。これによって、大気開放口から外気を取り込んた場合でも、被乾燥物の乾燥に必要な乾燥用空気の温度及び風量を余裕をもって確保でき、かつ冷却装置を乾燥器側設備に必要な空調装置や生産ラインの冷却装置として用いることができる。
【００２８】
また、第１の送風機によって乾燥器に必要な乾燥空気の風量の確保し、第２の送風機によってヒートポンプ装置の安定稼動を可能にしている。また、空気流量センサ、空気温度センサ及びこれらの検出値に基づいて、コントローラでヒートポンプ装置の運転を制御すると共に、第２の送風機の送風量を制御することで、乾燥器に必要な温度及び風量の乾燥空気を供給可能している。さらに、乾燥空気供給路に設けられた大気開放口で、第１の送風機と第２の送風機との送風量の差を調整しているので、乾燥器が要求する乾燥空気の温度及び風量の頻繁な変動に対して、早い対応が可能であり、かつ装置全体の安全性を高めることができる。
【００２９】
こうして、乾燥器の季節や製品に応じた運転条件の変動、又は乾燥器の頻繁な発停が行なわれるグラビア印刷機、ラミネート加工機、塗工機等の乾燥装置に適用されても早い対応が可能であり、かつ安定運転が可能である。
【００３０】
また、本発明の改造方法によれば、既存の設備の大幅な改造を要せず、既設の機器をそのまま利用できるので、熱効率が良いヒートポンプ装置を用いた乾燥装置への改造が短期間かつ低コストで実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明装置の一実施形態に係る乾燥装置の全体構成図である。
【図２】前記乾燥装置の運転手順を示すフローチャートである。
【図３】前記乾燥装置の運転方法を示すフローチャートである。
【図４】前記乾燥装置の乾燥空気温度調整時の運転方法を示す線図である。
【図５】前記乾燥装置の乾燥空気圧力調整時の運転方法を示す線図である。
【図６】従来の乾燥装置の全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
【００３３】
（実施形態１）
本発明装置の一実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。図１は本実施形態の乾燥装置１０の全体構成を示す。図１において、乾燥器１２は、例えば、ラミネート加工機の乾燥器であり、直列配置された３個の乾燥室１６ａ〜ｃを備え、乾燥室１６ａ〜ｃは、ラミネートされるフィルムに接着剤が塗布された後、乾燥処理されるフィルムｆが出入する出入口を備えている。第１の乾燥空気供給路１４が分岐路１４ａ〜ｃに分かれて、乾燥室１６ａ〜ｃの内部に配設された多数のノズル１８に接続されている。
【００３４】
分岐路１４ａ〜ｃには、蒸気又は電熱ヒータ等を熱源とする補助空気加熱器２０ａ〜ｃ及び給気ファン２２ａ〜ｃが設けられている。乾燥室１６ａ〜ｃには排気路２４ａ〜ｃが設けられ、排気路２４ａ〜ｃは主排気路２４に接続されている。主排気路２４には排気ファン２６が設けられている。第１の乾燥空気供給路１４の一端には大気開放口２８が設けられている。また、大気開放口２８の下流側には、乾燥空気中の夾雑物を除去するエアフィルタ２９が設けられている。大気開放口２８とエアフィルタ２９間の第１の乾燥空気供給路１４に、第２の乾燥空気供給路３０が接続されている。第２の乾燥空気供給路３０の他端は、エアフィルタ３２を備えた空気取入口３１が設けられている。
【００３５】
空気取入口３１の下流側には、送風ファン３４及び送風ファン３４の回転数を変更可能とするインバータ装置３６が設けられている。送風ファン３４の下流側には、ヒートポンプ装置４０が設けられている。ヒートポンプ装置４０は、冷媒循環路４００に、圧縮機４０２、空気加熱器４０４、膨張弁４０６及び蒸発器４０８が介設され、ＣＯ２を冷媒とするヒートポンプサイクルを構成している。第２の乾燥空気供給路３０は、空気加熱器４０４に接続されている。ＣＯ２冷媒は、圧縮機４０２で高温高圧となり、大気取入口３１から第２の乾燥空気供給路３０に取り込まれた外気ａは、空気加熱器４０４でＣＯ２冷媒と熱交換して加熱される。ＣＯ２冷媒は膨張弁４０６で減圧され、蒸発器４０８に送られる。
【００３６】
蒸発器４０８には、送水路４２ａ及び返水路４２ｂからなり、熱源水が循環する主循環路４２が接続されている。送水路４２ａには熱源水の温度を検出する温度センサ４４が装着されている。温度センサ４４の下流側送水路４２ａに、第１分岐送水路４６ａ及び第１分岐返水路４６ｂからなる第１分岐循環路４６と、第２分岐送水路５０ａ及び第２分岐返水路５０ｂからなる第２分岐循環路５０とが接続されている。第１分岐循環路４６は、例えば、空調機や冷凍機等の空調冷却装置４８に接続され、第２分岐循環路５０は、例えば、冷却塔や空冷チラー等の生産冷却装置５２に接続されている。空調冷却装置４８及び生産冷却装置５２は、ラミネート加工機等の生産ラインに設けられている。
【００３７】
返水路４２ｂには、熱源水を矢印方向に循環させる熱源水ポンプ５４が設けられ、熱源水ポンプ５４の回転数を可変とし、熱源水の流量を可変とするインバータ装置５６が設けられている。熱源水は、空調冷却装置４８及び生産冷却装置５２に冷却媒体として供給される。生産冷却装置５２に、生産冷却装置５２に供給された熱源水の温度を検出する温度センサ５８が設けられ、返水路４２ｂに熱源水の温度を検出する温度センサ６０が設けられている。第２分岐送水路５０ａには、熱源水を生産冷却装置５２又はバイパス路６２に切替え供給可能な三方弁６４が設けられている。温度センサ５８及び６０の検出値がコントローラ６６に入力され、コントローラ６６は、これらの検出値を設定温度にするため、三方弁６４の動作を制御する。
【００３８】
ヒートポンプ装置４０の下流側で、第２の乾燥空気供給路３０には、乾燥空気の圧力を検出する圧力センサ６８が設けられている。圧力センサ６８の下流側には大気開放口７０と、大気開放口７０の開閉及び開度調整を行なう大気開放ダンパー７２が設けられている。大気開放口７０の下流側には、第２の乾燥空気供給路３０の流量を調整して乾燥空気の温度を調整する温度調整ダンパー７４が設けられている。
【００３９】
第１の乾燥空気供給路１４には、大気開放口２８の近傍に温度センサ７６が設けられている。また、エアフィルタ２９の下流側に、乾燥空気の流量を検出する風量センサ７８及び乾燥空気の温度を検出する温度センサ８０が設けられている。風量センサ７８は、例えばピトー管を用い、乾燥空気の流速を検出している。あるいは、例えば、乾燥空気の圧力を検出するセンサを設け、その検出値から乾燥空気の流量を演算する構成のものでもよい。
【００４０】
かかる構成において、送風ファン３４により空気取入口３１から外気ａを取り込み、エアフィルタ３２で夾雑物を除去し清浄空気とする。ヒートポンプ装置４０の空気加熱器４０４で清浄空気を加熱する。加熱された乾燥空気は、必要に応じて補助空気加熱器２０ａ〜ｃで再加熱され、給気ファン２２ａ〜ｃによって乾燥室１６ａ〜ｃに供給される。ラミネート加工されたフィルムｆは、乾燥室１６ａ〜ｃで乾燥空気によって乾燥処理される。
【００４１】
蒸発器４０８で冷却され、送水路４２ａに送られた熱源水の温度を温度センサ４４で検出し、この検出値がコントローラ８２に入力される。熱源水が空調冷却装置４８及び生産冷却装置５２で設定温度（例えば、空調冷却装置４８で７℃、生産冷却装置５２で２５℃）になるように、コントローラ８２でインバータ装置５６を制御し、主循環路４２を流れる熱源水の流量を調整する。この時、蒸発器４０８における熱回収効率の低下を防ぐため、熱源水の流量は必要最低流量以上に保持される。
【００４２】
蒸発器４０８の必要回収熱量に対し、空調冷却装置４８から供給できる熱量が少ない場合、不足熱量を生産冷却装置５２で補うようにする。冷却におけるエネルギー消費量は、空調冷却装置４８のほうが大きい。よって、ヒートポンプ装置４０からの熱源水送水は、優先的に空調冷却装置４８へ供給し、空調冷却装置４８の停止により、より多くの省エネルギー量を得ることが可能である。
【００４３】
夏期などで空調冷却装置４８の冷却負荷が十分大きいとき、空調冷却装置４８から出る熱源水は適正な温度（例えば１２℃）となり、ヒートポンプ装置４０が熱効率の良い運転状態となる。しかし、中間期や冬期などで空調冷却装置４８の冷却負荷が不足するとき、空調冷却装置４８から出る熱源水は不適正な温度（１２℃未満〜７℃）となる。そのため、ヒートポンプ装置４０の運転が困難になるか、あるいは熱源水の熱量不足から、熱源水の流量を増加させる必要が生じ、消費電力量が増加する。これらの不具合いをなくすため、生産冷却装置５２から熱源水に熱量を供給するようにしている。
【００４４】
生産冷却装置５２に供給された熱源水の温度を温度センサ５８で検出し、設定温度（例えば２５℃）となるように、コントローラ６６で三方弁６４を制御し、熱源水を生産冷却装置５２又はバイパス路６２に切替え供給する。また、温度センサ６０で返水路４２ｂの熱源水温度を検出し、送水路４２ａと返水路４２ｂを流れる熱源水の温度差が適正温度（例えば５℃）となるように、三方弁６４を制御する。
【００４５】
これらの制御により、送水路４２ａ及び返水路４２ｂを流れる熱源水の温度を、ヒートポンプ装置４０の省エネ運転に最適な温度に制御でき、これによって、季節や乾燥器１２の運転条件の変化に対応して、ヒートポンプ装置４０の省エネ運転を可能にする。
【００４６】
送風ファン３４で外気ａが空気取入口３１から取り込まれ、エアフィルタ３２を経て清浄空気となる。この清浄空気は空気加熱器４０４でＣＯ２冷媒によって加熱される。加熱された乾燥空気は、第２の乾燥空気供給路３０から第１の乾燥空気供給路１４及び分岐路１４ａ〜ｃを経て、乾燥器１２の乾燥室１６ａ〜ｃに供給される。各乾燥室１６ａ〜ｃに必要な乾燥空気量は給気ファン２２ａ〜ｃの稼動によって設定される。給気ファン２２ａ〜ｃは、ラミネート加工機のオペレータにより手動発停される。第２の乾燥空気供給路３０の送風量と給気ファン２２ａ〜ｃの送風量の合計との差は、大気開放口２８の外気の出し入れによって調整される。
【００４７】
乾燥装置１０の運転手順を図２により説明する。まず、ラミネート加工機等の生産機及び乾燥装置１０が運転を開始する（Ｓ１０）。生産機が運転中であり（Ｓ１２）、かつ乾燥装置１０も運転中のときであって（Ｓ１４）、（乾燥器１２の必要乾燥空気量）＞（ヒートポンプ装置４０で加熱後の乾燥空気量）のとき（Ｓ１６）、給気ファン２２ａ〜ｃの送風量と、送風ファン３４の送風量との差分の空気量を大気開放口２８から吸い込む（Ｓ１８）。（乾燥器１２の必要乾燥空気量）＜（ヒートポンプ装置４０で加熱後の乾燥空気量）のとき（Ｓ１６）、大気開放口２８から差分の空気量を吹き出す（Ｓ２０）。生産機が運転中であり（Ｓ１２）、かつ乾燥装置１０が停止又は故障しているとき（Ｓ１４）、大気開放口２８から乾燥空気を吸い込む（Ｓ２２）。
【００４８】
乾燥空気が第１の乾燥空気供給路１４に流入するとき、エアフィルタ２９で夾雑物が除去される。エアフィルタ２９を通過した乾燥空気の温度が不足しているとき、補助空気加熱器２０ａ〜ｃで温度不足分を加熱する。乾燥空気は給気ファン２２ａ〜ｃによってノズル１８から吹き出し、フィルムｆを乾燥させる。乾燥処理後の乾燥空気は、乾燥処理によって生じた有機溶剤等と共に、排気ファン２６によって、排気路２４ａ〜ｃ及び主排気路２４から外部に排出される。排気ガスは脱臭装置（図示省略）で処理した後、大気に放出される。なお、補助空気加熱器２０ａ〜ｃは、分岐路１４ａ〜ｃ毎に設けられているが、代わりに、１個の補助空気加熱器又は１個の熱風発生器を第１の乾燥空気供給路１４に設けるようにしてもよい。
【００４９】
風量センサ７８の検出値によって、コントローラ８２で給気ファン２２ａ〜ｃが稼動状態であることを判定し、送風ファン３４及びヒートポンプ装置４０の運転を開始する。また、風量センサ７８の検出値から、コントローラ８２で給気ファン２２ａ〜ｃが停止していると判定したとき、送風ファン３４及びヒートポンプ装置４０を停止させる。また、圧力センサ６８の検出値に応じて、コントローラ８２でインバータ装置３６を制御し、送風ファン３４の送風量を制御する。
【００５０】
給気ファン２２ａ〜ｃの停止を判定する別の判定手段として、温度センサ７６の検出値から判定するようにしてもよい。給気ファン２２ａ〜ｃが停止するか、あるいは給気ファン２２ａ〜ｃの送風量より送風ファン３４の送風量が多いとき、加熱された乾燥空気が大気開放口２８から流出する。温度センサ７６の検出値により、加熱された乾燥空気の流出の有無を判定できる。
【００５１】
乾燥空気の温度制御及び圧力制御の方法を図３により説明する。大気開放口２８の下流側乾燥空気の温度制御は、温度調整ダンパー７４の開度制御によって行なう。ヒートポンプ装置４０の下流側乾燥空気の圧力制御は、高い圧力設定で送風ファン３４の風量制御によって圧力制御を行なう。また、高い圧力設定で大気開放ダンパー７２の開度制御によって圧力制御を行なう。この操作を図で示したのが図５である。
【００５２】
例えば、温度センサ８０で検出する乾燥空気の温度が、乾燥器１２で必要とする温度より高いとき、コントローラ８２で温度調整ダンパー７４を作動させ、第２の乾燥空気供給路３０の乾燥空気の流量を低減する。これによって、大気開放口２８から不足分の空気が吸入されるので、乾燥空気の温度が低下し、設定温度となる。このとき、ヒートポンプ装置下流側乾燥空気の圧力が増加するが、このときの圧力制御方法を図５に示す。圧力センサ７８で乾燥空気圧を検出し、乾燥空気圧を一定に保持するために、コントローラ８２でインバータ装置３６を制御し、送風ファン３４の送風量を制御する。送風ファン３４の風量増減は、ヒートポンプ装置４０による乾燥空気の温度制御が追従できるように、インバータ装置３６に加減速時間を設ける。
【００５３】
急激な圧力変動が起こったときなど、送風ファン３４の風量増減による乾燥空気の圧力制御が追従できないとき、コントローラ８２で大気開放ダンパー７２を制御して、大気開放口７０の開度を制御し、乾燥空気圧を一定に保持する。図４は、大気開放口２８の下流側乾燥空気の温度と温度調整ダンパー７４の開度との関係を示す。乾燥空気の温度が設定温度になるように温度調整ダンパー７４の開度を制御する。乾燥空気の温度が設定温度より高いときは、温度調整ダンパー７４の開度を絞って設定温度にする。
【００５４】
本実施形態によれば、ヒートポンプ装置４０を用いることで、蒸気や電熱ヒータを加熱源とする加熱器、又は燃料燃焼方式の熱風発生器等と比べて、熱効率を向上できる。また、給気ファン２２ａ〜ｃによって乾燥器１２に必要な乾燥空気の風量を確保でき、送風ファン３４によって、ヒートポンプ装置４０の安定稼動に必要な乾燥空気の風量を確保できる。
【００５５】
また、ヒートポンプ装置４０の冷媒としてＣＯ２を用いると共に、ヒートポンプ装置４０の蒸発器４０８に、主循環路４２を接続すると共に、蒸発器４０８で冷却された熱源水を冷熱源とする空調冷却装置４８及び生産冷却装置５２を設けたことで、蒸発器４０８の十分な熱回収を可能とし、そのため、ヒートポンプ装置４０のフル稼働及び安定稼働を可能とする。これによって、外気ａから取り込んだ乾燥用空気を乾燥に必要な高温空気に加熱できる。また、大気開放口２８から外気を取り込んた場合でも、乾燥用空気を余裕をもって乾燥に必要な高温に保持できる。さらに、空調冷却装置４８及び生産冷却装置５２をラミネート加工機等の生産ラインで必要な空調装置や冷却装置として用いることができる。
【００５６】
また、三方弁６４、温度センサー５８，６０及びコントローラ６６を設けたことで、送水路４２ａを流れる熱源水と、返水路４２ｂを流れる熱源水との温度差を最も熱効率が高い温度差に制御できる。そのため、乾燥器１２の季節や運転条件の変化に対応したヒートポンプ装置４０の省エネ運転が可能になる。
【００５７】
また、給気ファン２２ａ〜ｃと送風ファン３４との送風量の差を、大気開放口２８で空気を出し入れすることで許容するようにしているので、乾燥器１２の運転条件の変動や運転の停止時に、給気ファン２２ａ〜ｃと送風ファン３４との間の風量増減のタイムラグを吸収できると共に、ヒートポンプ装置４０が故障した時でも、大気開放口２８から乾燥器１２に乾燥空気を供給できる。このように、ラミネート加工機等の乾燥器１２が要求する乾燥空気の温度及び風量の頻繁な変動に対して、早い対応が可能になると共に、乾燥装置全体の安全性を高めることができる。
【００５８】
また、風量センサ７８によって給気ファン２２ａ〜ｃと送風ファン３４との送風量の差を検出し、この検出値に基づいて送風ファン３４の風量を調整しているので、乾燥器１２で必要とする乾燥空気の風量の頻繁な変動に対し、早い対応が可能である。また、温度センサ８０で大気開放口２８の下流側の乾燥空気の温度を検出し、この検出値が設定温度となるように、温度調整ダンパー７４の開度制御を行なっているので、乾燥器１２が必要とする乾燥空気の温度の頻繁な変動に対しも、早い対応で乾燥空気の温度を精度良く調整できる。
【００５９】
また、大気開放口７０と、大気開放口７０の開度を調整可能な大気開放ダンパー７２を設け、ヒートポンプ装置４０で加熱した後の乾燥空気の圧力を送風ファン３４の風量増減で制御すると共に、送風ファン３４の風量増減で追従できない圧力変動に対しては、大気開放ダンパー７２の開度制御で行なうので、乾燥器１２で要求する乾燥空気の急激な圧力変動に対しも、早い対応が可能になる。
【００６０】
また、給気ファン２２ａ〜ｃに補助空気加熱器２０ａ〜ｃを設けているので、乾燥器１２の乾燥空気の温度条件の変更に対して、早い対応が可能となる。また、ヒートポンプ装置４０の冷媒として、ＣＯ２を用いているので、乾燥空気をラミネート加工されたフィルムｆの乾燥に必要な６０〜８０℃の温度に容易に加熱できる。
【００６１】
本実施形態では、補助空気加熱器２０ａ〜ｃを設けているが、本発明では、補助空気加熱器２０ａ〜ｃは、必ずしも設けなくともよい。また、冷媒としてＣＯ２の代わりに、代替フロンを用いることができる。また、主排気路２４にガス―水熱交換器を設け、熱源水によって排気ｅの保有熱を回収するようにしてもよい。また、井戸水、排気路に設けられた脱臭装置の排熱、コージェネレーション排熱、又は大気等から熱源水に熱回収させるようにしてもよい。
【００６２】
（実施形態２）
次に、本発明の改造方法の一実施形態を図１及び図６を参照して説明する。本実施形態は、図６に示す従来の乾燥装置１００を、図１に示す乾燥装置１０に改造する例である。まず第１ステップとして、乾燥空気供給路１０４に隣接してヒートポンプ装置４０を併設する。次に、一端にエアフィルタ３２付き空気取入口３１を備えた第２の乾燥空気供給路３０を、ヒートポンプ装置４０の空気加熱器４０４に接続すると共に、第２の乾燥空気供給路３０の他端を空気取入口１１０とエアフィルタ１１２との間の第１の乾燥空気供給路１０４に接続する。
【００６３】
次に、第２ステップとして、空気取入口３１とヒートポンプ装置４０との間の第２の乾燥空気供給路３０に、送風ファン３４を介設する。次に、第３ステップとして、エアフィルタ１１２と熱風発生器１１４との間の第１の乾燥空気供給路１０４に、風量センサ７８及び温度センサ８０を装着する。次に、第４ステップとして、蒸発器４０８に接続される熱源水の主循環路４２、第１分岐循環路４６、第２分岐循環路５０、空調冷却装置４８、生産冷却装置５２、及び熱源水ポンプ５４等の付帯設備で構成される熱源水の熱回収設備を設置する。
【００６４】
次に、第５ステップとして、第２の乾燥空気供給路３０に温度調整ダンパー７４を設ける。次に、第６ステップとして、第２の乾燥空気供給路３０に、大気開放口７０、大気開放ダンパー７２及び圧力センサ６８を設ける。次に、第７ステップとして、乾燥装置１０の各種センサの検出値が入力され、これら検出値に基づいて乾燥装置１０の機器類を制御するコントローラ８２を設ける。こうして、図１に示す乾燥装置１０に改造できる。なお、空気取入口１１０は、図１の大気開放口２８として使用される。
【００６５】
本実施形態によれば、従来の乾燥装置１００を構成する機器類をほとんど手を加えることなく、ほぼそのまま利用して、乾燥装置１０に改造できる。そのため、既設の機器を有効利用できると共に、改造工程を短縮でき、かつ改造費が低コストで済む。また、給気ファン２２ａ〜ｃの運転又は停止の判定手段として、給気ファン２２ａ〜ｃの運転信号や給気ファン２２ａ〜ｃに取り付けられたフロースイッチからの信号で判定する場合、新たな電気配線工事が必要になるが、前記実施形態のように、風量センサ７８や温度センサ７６の検出値により判定する方式では、新たな電気配線工事を必要としない。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明によれば、ヒートポンプ装置を用いて熱効率が高く、かつ乾燥空気の温度や風量の頻繁な変動に対しても、安定した運転を可能とする乾燥装置を実現できる。
【符号の説明】
【００６７】
１０，１００ 乾燥装置
１２，１０２ 乾燥器
１４ 第１の乾燥空気供給路
１４ａ〜ｃ、１０４ａ〜ｃ 分岐路
１６ａ〜ｃ、１０６ａ〜ｃ 乾燥室
１８，１０８ ノズル
２０ａ〜ｃ 補助空気加熱器
２２ａ〜ｃ 給気ファン（第１の送風機）
２４ 主排気路
２４ａ〜ｃ 排気路
２６ 排気ファン
２８，７０ 大気開放口
２９，３２，１１２ エアフィルタ
３０ 第２の乾燥空気供給路
３１，１１０ 空気取入口
３４ 送風ファン（第２の送風機）
３６，５６ インバータ装置
４０ ヒートポンプ装置
４００ 冷媒循環路
４０２ 圧縮機
４０４ 空気加熱器
４０６ 膨張弁
４０８ 蒸発器
４２ 主循環路
４２ａ 送水路
４２ｂ 返水路
４４，５８，６０，７６，８０ 温度センサ
４６ 第１分岐循環路
４６ａ 第１分岐送水路
４６ｂ 第１分岐返水路
４８ 空調冷却装置
５０ 第２分岐循環路
５０ａ 第２分岐送水路
５０ｂ 第２分岐返水路
５２ 生産冷却装置
５４ 熱源水ポンプ
６２ バイパス路
６４ 三方弁
６６，８２ コントローラ
６８ 圧力センサ
７２ 大気開放ダンパー
７４ 温度調整ダンパー（空気流量調整ダンパー）
７８ 風量センサ
１０４ 乾燥空気供給路
１１４ 熱風発生器
ａ 外気
ｅ 排気
ｆ フィルム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ装置を用いた乾燥装置、及び既設乾燥装置をヒートポンプ装置を用いた乾燥装置に改造する方法、及び該改造方法によって改造された乾燥装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
グラビア印刷機、塗工機等は、食品や日用品の包装印刷、及び薄型テレビ、太陽電池等で使用する機能性フィルム等を生産する機器である。これらの機器では、フィルム等に印刷やコーティングを行なう際に、顔料や塗工液等の主成分を有機溶剤や水で希釈し、フィルム等に塗布する。その後、有機溶剤や水を熱によって除去し、フィルム等を乾燥させる。また、ラミネート加工機は、フィルム等に有機溶剤で希釈した接着剤を均一に塗付し、その後、有機溶剤を熱によって除去し、ラミネートフィルム等を乾燥させる。フィルム等の乾燥のために熱風を用い、熱風は、蒸気や燃料の燃焼を熱源として加熱された空気を用いている。
【０００３】
グラビア印刷機等に用いられた従来の乾燥装置を図６により説明する。従来の乾燥装置１００は、複数の乾燥室１０６ａ〜ｃを備えた乾燥器１０２と、乾燥室１０６ａ〜ｃに、分岐管１０４ａ〜ｃを介して乾燥空気を供給する乾燥空気供給路１０４とを備えている。各乾燥室に乾燥空気を吹き出すノズル１０８が設けられ、乾燥空気供給路１０４は、一端に空気取入口１１０を備え、空気取入口１１０から吸入された外気ａからごみ等の夾雑物を除去するエアフィルタ１１２と、乾燥空気を加熱する熱風発生器１１４が設けられている。熱風発生器１１４は、バーナで燃料を燃焼して、空気取入口１１０から吸入された空気を加熱している。熱風発生器１１４の代わりに、蒸気ヒーターを用いた乾燥器も用いられている。
【０００４】
分岐管１０４ａ〜ｃは乾燥室１０６ａ〜ｃに設けられた多数のノズル１０８に接続されている。分岐管１０４ａ〜ｃには、外気ａを乾燥空気供給路１０４に吸入する給気ファン１１６ａ〜ｃが設けられている。乾燥室１０６ａ〜ｃには、フィルム等の被乾燥物ｆが出入する出入口が設けられている。
【０００５】
かかる構成において、給気ファン１１６ａ〜ｃによって空気取入口１１０から外気ａが導入され、導入された外気ａは熱風発生器１１４で加熱され、加熱された乾燥空気は、乾燥室１０６ａ〜ｃでノズル１０８から被乾燥物ｆに向かって吹き出され、被乾燥物ｆを乾燥する。乾燥空気は乾燥室毎に温度が調整される。各分岐管１０４ａ〜ｃを流れる乾燥空気の温度は、給気管１１８ａ〜ｃから供給される外気ａの量で調整される。あるいは各分岐路毎に加熱器を設けて、乾燥室毎に供給する乾燥空気の温度を変えるようにしてもよい。乾燥室１０６ａ〜ｃで乾燥に供した後の排気ｅは、排気路１２０から排気される。
【０００６】
特許文献１には、グラビア印刷機の乾燥装置が開示されている。この乾燥装置は、印刷面にインキが転移され、ガイドロールに案内されて走行する基材（プラスチックフィルムを主体とした軟包装材等）に対し、走行方向に配置された複数のノズルから、オーブンヒータ等で加熱された熱風を放出してインキを乾燥するものである。前記ノズルの風量を、基材の走行方向下流側に向かって徐々に多くし、皮張り現象（インキ表面のみが蒸発乾燥され、内部は未乾燥状態となる現象）を防止している。
【０００７】
特許文献２には、ラミネート加工機の乾燥装置が開示されている。この乾燥装置は、ラミネート加工され、ガイドロールで案内された基材が走行する乾燥室と、乾燥室内に基材の走行方向に沿って複数配置され、基材に向かって熱風を吹き付ける吹付ノズルと、電熱又は蒸気を熱源とし、該吹付ノズルに熱風を供給する加熱装置とを備えている。この乾燥装置では、乾燥用熱風の大部分を循環させ、反復使用して熱効率を向上させるようにしている。
【０００８】
乾燥空気の温度は、生産性に繋がる乾燥速度及び皮張り現象の回避等の観点から選定される。通常、グラビア印刷では、例えば、５０〜７０℃の乾燥空気が乾燥室に供給され、ラミネート加工では６０〜８０℃、塗工機では、塗工液及び有機溶剤の量が多いため、１００〜１２０℃程度の乾燥空気が乾燥室に供給される。
【０００９】
乾燥空気の加熱には、前述のように、電熱加熱や蒸気加熱、あるいは燃料燃焼による加熱を行なっている。これらの加熱方法に対する省エネ対策は、乾燥器から排出される排気ガスと乾燥用空気とをガス―ガスプレート式熱交換器で熱回収する方式がある。しかし、この省エネ手段は、排気ガスの温度が低いため、熱回収効率が悪い。また、装置の大型化を招くと共に、ダクトのレイアウト上の問題がある。
【００１０】
一方、衣類の乾燥や、その他の産業用乾燥装置に、加熱手段としてヒートポンプ装置を用いた乾燥装置が提案されている。この乾燥装置は、前記加熱手段に比べ、高い熱効率を得ることができる。例えば、特許文献３には、ＣＯ２を冷媒とし、空気加熱器及び水熱源蒸発器等から構成されるヒートポンプ装置を備えた熱風発生器で加熱された高温空気を木材、海産物、工業部品等の乾燥に用いることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−１７８２３５号公報
【特許文献２】特開昭６２−１１０７７７号公報
【特許文献３】特開２０１０−２８１５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
グラビア印刷機では、印刷物が代わるたびに版、インクの交換や、色調の校正が必要であるため、装置の稼動、停止を繰り返す。また、印刷物が変わると、印刷の色数が増減したり、印刷ライン速度が増減するため、乾燥空気の温度や風量を頻繁に変える必要がある。また、ラミネート加工機や塗工機においても、フィルムの厚みやフィルム層の数、又は塗工液の量などに応じて乾燥空気の温度や風量を頻繁に変える必要がある。ヒートポンプ装置を用いた乾燥装置をこれらの装置に適用する場合、乾燥空気の温度や風量の頻繁な変動に対応しながら、安定運転を可能にする必要がある。
【００１３】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、ヒートポンプ装置を用いた乾燥装置において、乾燥空気の温度や風量の頻繁な変動に対しても、高い熱効率を維持し、安定した運転を可能とする乾燥装置を実現することを目的とする。また、バーナーや蒸気ヒーター等の加熱装置を用いた従来の乾燥装置から、ヒートポンプ装置を用いた乾燥装置に改造する場合に、既設の機器を大幅改造することなく、そのまま利用することで、改造を容易にかつ低コストで可能にすることを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
かかる目的を達成するため、本発明の乾燥装置は、被乾燥物が出入りする乾燥室を備えた乾燥器と、該乾燥器に送られる乾燥空気を加熱するヒートポンプ装置とを備えた乾燥装置において、一端に空気取入口を有し、ヒートポンプ装置の空気加熱器を経由して乾燥器まで導設され、ヒートポンプ装置と乾燥器との間に大気開放口を有する乾燥空気供給路と、ヒートポンプ装置の蒸発器に熱源水循環路が接続され、該蒸発器で冷却された熱源水を冷熱源とする冷却装置と、大気開放口より下流側の乾燥空気供給路に設けられ、ヒートポンプ装置で加熱された乾燥空気を乾燥器に供給する第１の送風機と、大気開放口より上流側の乾燥空気供給路に設けられ、空気取入口から空気を取り入れヒートポンプ装置の空気加熱器に供給する第２の送風機と、大気開放口と第１の送風機との間の乾燥空気供給路に設けられた空気流量センサ及び空気温度センサと、空気流量センサ及び空気温度センサの検出値に基づいて、ヒートポンプ装置の運転を制御すると共に、第２の送風機の送風量を制御するコントローラと、を備え、第１の送風機と第２の送風機との送風量の差を大気開放口の空気の出し入れで調整するようにしたものである。
【００１５】
本発明装置では、ヒートポンプ装置の蒸発器に、熱源水循環路を接続すると共に、蒸発器で冷却された熱源水を冷熱源とする冷却装置を設けたことで、ヒートポンプ装置のフル稼働及び安定稼働を可能とする。これによって、外気から取り込んだ乾燥用空気を乾燥に必要な高温空気に加熱できる。また、大気開放口から外気を取り込んた場合でも、乾燥用空気を余裕をもって乾燥に必要な高温に保持できる。さらに、冷却装置を乾燥器側設備に必要な空調装置や生産ラインの冷却装置として用いることができる。
【００１６】
また、第１の送風機と第２の送風機とを備え、夫々別々に稼動させることで、乾燥器に必要な乾燥空気の風量の確保と、ヒートポンプ装置の安定稼動とを可能にしている。また、前記空気流量センサ及び空気温度センサの検出値に基づいて、コントローラでヒートポンプ装置の運転又は第２の送風機の送風量を制御することで、乾燥器に必要な温度及び風量の乾燥空気の安定供給を可能している。さらに、乾燥空気供給路に大気開放口を設け、第１の送風機と第２の送風機との送風量の差を大気開放口の空気の出し入れで調整することで、乾燥器が要求する乾燥空気の温度及び風量の頻繁な変動に対応可能にすると共に、ヒートポンプ装置の省エネ安定運転を可能にすると共に、装置全体の安全性を高めることができる。
【００１７】
なお、前記空気流量センサは、直接空気流量を検出せず、乾燥空気の圧力又は流速を検出し、それらの検出値から間接的に乾燥空気の流量を求める構成のものでもよい。また、本発明では、ヒートポンプ装置の冷媒として、ＣＯ２，代替フロンを用いることができる。ＣＯ２を用いた場合、ＣＯ２は空気加熱器で凝縮せず、代替フロンを用いた場合、代替フロンは空気加熱器で凝縮する。
【００１８】
本発明装置において、ヒートポンプ装置と大気開放口との間の乾燥空気供給路に、開度調整可能な空気流量調整ダンパーを設け、コントローラで空気温度センサの検出値が設定温度になるように空気流量調整ダンパーの開度を調整するようにするとよい。乾燥器に供給する乾燥空気の温度は、ヒートポンプ装置の運転や第２の送風機の送風量を制御することでも調整できるが、前記空気流量調整ダンパーを設けることで、乾燥空気の温度を応答性良くかつ広範囲で設定温度に調整できるようになる。そのため、乾燥空気の頻繁な温度変動の要求に対して早い対応が可能になる。
【００１９】
本発明装置において、ヒートポンプ装置と大気開放口との間の乾燥空気供給路に、開度調整可能な大気開放ダンパーを設け、コントローラで大気開放ダンパーの開度を調整し、大気開放ダンパー上流側の乾燥空気供給路の空気圧力を調整するようにするとよい。これによって、頻繁な乾燥空気の要求風量の変動に対して早い対応が可能になる。
【００２０】
本発明装置において、大気開放口の下流側乾燥空気供給路に補助空気加熱器を設けるとよい。これによって、頻繁な乾燥空気の要求温度の変動に対して早い対応が可能になる。そのため、本発明装置は、特に、乾燥空気の要求温度や要求風量が頻繁に変動するグラビア印刷機、ラミネート加工機、塗工機に付設される乾燥装置に用いるとよい。
【００２１】
本発明の乾燥装置の改造方法は、被乾燥物を乾燥するための乾燥空間を備えた乾燥器と、一端に第１の空気取入口を有し、他端が乾燥器まで導設された第１の乾燥空気供給路と、該第１の乾燥空気供給路に設けられた第１の送風機及び第１の空気加熱器とを備えた乾燥装置の改造方法において、第１の乾燥空気供給路にヒートポンプ装置を併設し、一端に第２の空気取入口を有する第２の乾燥空気供給路をヒートポンプ装置の第２の空気加熱器に接続すると共に、他端を前記第１の空気取入口下流側の第１の乾燥空気供給路に接続する第１工程と、第２の乾燥空気供給路に、第２の空気取入口から空気を取り入れ、該空気を第２の空気加熱器を経由して第２の乾燥空気供給路に供給する第２の送風機を設ける第２工程と、第１の空気取入口の下流側で第１の送風機及び第１の空気加熱器の上流側の第１の乾燥空気供給路に、空気流量センサ及び空気温度センサを取り付ける第３工程と、ヒートポンプ装置の蒸発器に、該蒸発器で冷却される熱源水循環路を接続すると共に、該熱源水循環路を流れる熱源水を冷熱源とする冷却装置を設ける第４工程と、空気流量センサ及び空気温度センサの検出値に基づいて、ヒートポンプ装置の運転を制御すると共に、第２の送風機の送風量を制御するコントローラを設ける第５工程とからなるものである。
【００２２】
本発明の改造方法によって、電熱ヒータや蒸気加熱を加熱源とし、あるいは燃料燃焼式熱風発生器を加熱源とした既存の乾燥装置から、熱効率が良いヒートポンプ装置を用いた乾燥装置に改造できる。しかも、既存の機器を大幅改造することなく、ほぼそのまま利用でき、ヒートポンプ装置等の新設機器を既存機器に追設するだけでよいので、改造工程を短期間かつ低コストで終了できる。
【００２３】
また、第４工程で、熱源水循環路及び該熱源水循環路を流れる熱源水を冷熱源とする冷却装置を設けることで、ヒートポンプ装置のフル稼働及び安定稼働を可能とし、外気から取り込んだ乾燥用空気を乾燥に必要な高温空気に加熱できる。また、第１の空気取入口から外気を取り込んだ場合でも、乾燥用空気を余裕をもって乾燥に必要な高温に保持できる。さらに、冷却装置を乾燥器側設備に必要な空調装置や生産ラインの冷却装置として用いることができる。
【００２４】
本発明の改造方法において、ヒートポンプ装置下流側の第２の乾燥空気供給路に、コントローラで空気温度センサの検出値が設定温度になるように開度調整される空気流量調整ダンパーを設ける第６工程をさらに付加するとよい。これによって、乾燥空気の温度を応答性良くかつ広範囲で設定温度に調整できるようになる。そのため、頻繁な乾燥空気の要求温度の変動に対して早い対応が可能になる。
【００２５】
本発明の改造方法において、ヒートポンプ装置下流側の第２の乾燥空気供給路に、コントローラで開度調整され、下流側の第２の乾燥空気供給路の空気圧力を調整する大気開放ダンパーを設ける第７工程をさらに付加するとよい。これによって、頻繁な乾燥空気の要求風量の変動に対して早い対応が可能になる。
【００２６】
本発明の改造方法によって改造された乾燥装置は、既存の乾燥装置を構成する機器を大幅改造することなく、既存の機器をそのまま利用して製作できるので、改造費が低コストで済む。また、前記本発明の乾燥装置で得られる前述の作用効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の乾燥装置によれば、ヒートポンプ装置を用いて、熱効率を高め、ヒートポンプ装置の水熱源蒸発器に、蒸発器で冷却された熱源水を冷熱源とする冷却装置を設けたことで、ヒートポンプ装置のフル稼働及び安定稼働を可能にする。これによって、大気開放口から外気を取り込んた場合でも、被乾燥物の乾燥に必要な乾燥用空気の温度及び風量を余裕をもって確保でき、かつ冷却装置を乾燥器側設備に必要な空調装置や生産ラインの冷却装置として用いることができる。
【００２８】
また、第１の送風機によって乾燥器に必要な乾燥空気の風量の確保し、第２の送風機によってヒートポンプ装置の安定稼動を可能にしている。また、空気流量センサ、空気温度センサ及びこれらの検出値に基づいて、コントローラでヒートポンプ装置の運転を制御すると共に、第２の送風機の送風量を制御することで、乾燥器に必要な温度及び風量の乾燥空気を供給可能している。さらに、乾燥空気供給路に設けられた大気開放口で、第１の送風機と第２の送風機との送風量の差を調整しているので、乾燥器が要求する乾燥空気の温度及び風量の頻繁な変動に対して、早い対応が可能であり、かつ装置全体の安全性を高めることができる。
【００２９】
こうして、乾燥器の季節や製品に応じた運転条件の変動、又は乾燥器の頻繁な発停が行なわれるグラビア印刷機、ラミネート加工機、塗工機等の乾燥装置に適用されても早い対応が可能であり、かつ安定運転が可能である。
【００３０】
また、本発明の改造方法によれば、既存の設備の大幅な改造を要せず、既設の機器をそのまま利用できるので、熱効率が良いヒートポンプ装置を用いた乾燥装置への改造が短期間かつ低コストで実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明装置の一実施形態に係る乾燥装置の全体構成図である。
【図２】前記乾燥装置の運転手順を示すフローチャートである。
【図３】前記乾燥装置の運転方法を示すフローチャートである。
【図４】前記乾燥装置の乾燥空気温度調整時の運転方法を示す線図である。
【図５】前記乾燥装置の乾燥空気圧力調整時の運転方法を示す線図である。
【図６】従来の乾燥装置の全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
【００３３】
（実施形態１）
本発明装置の一実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。図１は本実施形態の乾燥装置１０の全体構成を示す。図１において、乾燥器１２は、例えば、ラミネート加工機の乾燥器であり、直列配置された３個の乾燥室１６ａ〜ｃを備え、乾燥室１６ａ〜ｃは、ラミネートされるフィルムに接着剤が塗布された後、乾燥処理されるフィルムｆが出入する出入口を備えている。第１の乾燥空気供給路１４が分岐路１４ａ〜ｃに分かれて、乾燥室１６ａ〜ｃの内部に配設された多数のノズル１８に接続されている。
【００３４】
分岐路１４ａ〜ｃには、蒸気又は電熱ヒータ等を熱源とする補助空気加熱器２０ａ〜ｃ及び給気ファン２２ａ〜ｃが設けられている。乾燥室１６ａ〜ｃには排気路２４ａ〜ｃが設けられ、排気路２４ａ〜ｃは主排気路２４に接続されている。主排気路２４には排気ファン２６が設けられている。第１の乾燥空気供給路１４の一端には大気開放口２８が設けられている。また、大気開放口２８の下流側には、乾燥空気中の夾雑物を除去するエアフィルタ２９が設けられている。大気開放口２８とエアフィルタ２９間の第１の乾燥空気供給路１４に、第２の乾燥空気供給路３０が接続されている。第２の乾燥空気供給路３０の他端は、エアフィルタ３２を備えた空気取入口３１が設けられている。
【００３５】
空気取入口３１の下流側には、送風ファン３４及び送風ファン３４の回転数を変更可能とするインバータ装置３６が設けられている。送風ファン３４の下流側には、ヒートポンプ装置４０が設けられている。ヒートポンプ装置４０は、冷媒循環路４００に、圧縮機４０２、空気加熱器４０４、膨張弁４０６及び蒸発器４０８が介設され、ＣＯ２を冷媒とするヒートポンプサイクルを構成している。第２の乾燥空気供給路３０は、空気加熱器４０４に接続されている。ＣＯ２冷媒は、圧縮機４０２で高温高圧となり、大気取入口３１から第２の乾燥空気供給路３０に取り込まれた外気ａは、空気加熱器４０４でＣＯ２冷媒と熱交換して加熱される。ＣＯ２冷媒は膨張弁４０６で減圧され、蒸発器４０８に送られる。
【００３６】
蒸発器４０８には、送水路４２ａ及び返水路４２ｂからなり、熱源水が循環する主循環路４２が接続されている。送水路４２ａには熱源水の温度を検出する温度センサ４４が装着されている。温度センサ４４の下流側送水路４２ａに、第１分岐送水路４６ａ及び第１分岐返水路４６ｂからなる第１分岐循環路４６と、第２分岐送水路５０ａ及び第２分岐返水路５０ｂからなる第２分岐循環路５０とが接続されている。第１分岐循環路４６は、例えば、空調機や冷凍機等の空調冷却装置４８に接続され、第２分岐循環路５０は、例えば、冷却塔や空冷チラー等の生産冷却装置５２に接続されている。空調冷却装置４８及び生産冷却装置５２は、ラミネート加工機等の生産ラインに設けられている。
【００３７】
返水路４２ｂには、熱源水を矢印方向に循環させる熱源水ポンプ５４が設けられ、熱源水ポンプ５４の回転数を可変とし、熱源水の流量を可変とするインバータ装置５６が設けられている。熱源水は、空調冷却装置４８及び生産冷却装置５２に冷却媒体として供給される。生産冷却装置５２に、生産冷却装置５２に供給された熱源水の温度を検出する温度センサ５８が設けられ、返水路４２ｂに熱源水の温度を検出する温度センサ６０が設けられている。第２分岐送水路５０ａには、熱源水を生産冷却装置５２又はバイパス路６２に切替え供給可能な三方弁６４が設けられている。温度センサ５８及び６０の検出値がコントローラ６６に入力され、コントローラ６６は、これらの検出値を設定温度にするため、三方弁６４の動作を制御する。
【００３８】
ヒートポンプ装置４０の下流側で、第２の乾燥空気供給路３０には、乾燥空気の圧力を検出する圧力センサ６８が設けられている。圧力センサ６８の下流側には大気開放口７０と、大気開放口７０の開閉及び開度調整を行なう大気開放ダンパー７２が設けられている。大気開放口７０の下流側には、第２の乾燥空気供給路３０の流量を調整して乾燥空気の温度を調整する温度調整ダンパー７４が設けられている。
【００３９】
第１の乾燥空気供給路１４には、大気開放口２８の近傍に温度センサ７６が設けられている。また、エアフィルタ２９の下流側に、乾燥空気の流量を検出する風量センサ７８及び乾燥空気の温度を検出する温度センサ８０が設けられている。風量センサ７８は、例えばピトー管を用い、乾燥空気の流速を検出している。あるいは、例えば、乾燥空気の圧力を検出するセンサを設け、その検出値から乾燥空気の流量を演算する構成のものでもよい。
【００４０】
かかる構成において、送風ファン３４により空気取入口３１から外気ａを取り込み、エアフィルタ３２で夾雑物を除去し清浄空気とする。ヒートポンプ装置４０の空気加熱器４０４で清浄空気を加熱する。加熱された乾燥空気は、必要に応じて補助空気加熱器２０ａ〜ｃで再加熱され、給気ファン２２ａ〜ｃによって乾燥室１６ａ〜ｃに供給される。ラミネート加工されたフィルムｆは、乾燥室１６ａ〜ｃで乾燥空気によって乾燥処理される。
【００４１】
蒸発器４０８で冷却され、送水路４２ａに送られた熱源水の温度を温度センサ４４で検出し、この検出値がコントローラ８２に入力される。熱源水が空調冷却装置４８及び生産冷却装置５２で設定温度（例えば、空調冷却装置４８で７℃、生産冷却装置５２で２５℃）になるように、コントローラ８２でインバータ装置５６を制御し、主循環路４２を流れる熱源水の流量を調整する。この時、蒸発器４０８における熱回収効率の低下を防ぐため、熱源水の流量は必要最低流量以上に保持される。
【００４２】
蒸発器４０８の必要回収熱量に対し、空調冷却装置４８から供給できる熱量が少ない場合、不足熱量を生産冷却装置５２で補うようにする。冷却におけるエネルギー消費量は、空調冷却装置４８のほうが大きい。よって、ヒートポンプ装置４０からの熱源水送水は、優先的に空調冷却装置４８へ供給し、空調冷却装置４８の停止により、より多くの省エネルギー量を得ることが可能である。
【００４３】
夏期などで空調冷却装置４８の冷却負荷が十分大きいとき、空調冷却装置４８から出る熱源水は適正な温度（例えば１２℃）となり、ヒートポンプ装置４０が熱効率の良い運転状態となる。しかし、中間期や冬期などで空調冷却装置４８の冷却負荷が不足するとき、空調冷却装置４８から出る熱源水は不適正な温度（１２℃未満〜７℃）となる。そのため、ヒートポンプ装置４０の運転が困難になるか、あるいは熱源水の熱量不足から、熱源水の流量を増加させる必要が生じ、消費電力量が増加する。これらの不具合いをなくすため、生産冷却装置５２から熱源水に熱量を供給するようにしている。
【００４４】
生産冷却装置５２に供給された熱源水の温度を温度センサ５８で検出し、設定温度（例えば２５℃）となるように、コントローラ６６で三方弁６４を制御し、熱源水を生産冷却装置５２又はバイパス路６２に切替え供給する。また、温度センサ６０で返水路４２ｂの熱源水温度を検出し、送水路４２ａと返水路４２ｂを流れる熱源水の温度差が適正温度（例えば５℃）となるように、三方弁６４を制御する。
【００４５】
これらの制御により、送水路４２ａ及び返水路４２ｂを流れる熱源水の温度を、ヒートポンプ装置４０の省エネ運転に最適な温度に制御でき、これによって、季節や乾燥器１２の運転条件の変化に対応して、ヒートポンプ装置４０の省エネ運転を可能にする。
【００４６】
送風ファン３４で外気ａが空気取入口３１から取り込まれ、エアフィルタ３２を経て清浄空気となる。この清浄空気は空気加熱器４０４でＣＯ２冷媒によって加熱される。加熱された乾燥空気は、第２の乾燥空気供給路３０から第１の乾燥空気供給路１４及び分岐路１４ａ〜ｃを経て、乾燥器１２の乾燥室１６ａ〜ｃに供給される。各乾燥室１６ａ〜ｃに必要な乾燥空気量は給気ファン２２ａ〜ｃの稼動によって設定される。給気ファン２２ａ〜ｃは、ラミネート加工機のオペレータにより手動発停される。第２の乾燥空気供給路３０の送風量と給気ファン２２ａ〜ｃの送風量の合計との差は、大気開放口２８の外気の出し入れによって調整される。
【００４７】
乾燥装置１０の運転手順を図２により説明する。まず、ラミネート加工機等の生産機及び乾燥装置１０が運転を開始する（Ｓ１０）。生産機が運転中であり（Ｓ１２）、かつ乾燥装置１０も運転中のときであって（Ｓ１４）、（乾燥器１２の必要乾燥空気量）＞（ヒートポンプ装置４０で加熱後の乾燥空気量）のとき（Ｓ１６）、給気ファン２２ａ〜ｃの送風量と、送風ファン３４の送風量との差分の空気量を大気開放口２８から吸い込む（Ｓ１８）。（乾燥器１２の必要乾燥空気量）＜（ヒートポンプ装置４０で加熱後の乾燥空気量）のとき（Ｓ１６）、大気開放口２８から差分の空気量を吹き出す（Ｓ２０）。生産機が運転中であり（Ｓ１２）、かつ乾燥装置１０が停止又は故障しているとき（Ｓ１４）、大気開放口２８から乾燥空気を吸い込む（Ｓ２２）。
【００４８】
乾燥空気が第１の乾燥空気供給路１４に流入するとき、エアフィルタ２９で夾雑物が除去される。エアフィルタ２９を通過した乾燥空気の温度が不足しているとき、補助空気加熱器２０ａ〜ｃで温度不足分を加熱する。乾燥空気は給気ファン２２ａ〜ｃによってノズル１８から吹き出し、フィルムｆを乾燥させる。乾燥処理後の乾燥空気は、乾燥処理によって生じた有機溶剤等と共に、排気ファン２６によって、排気路２４ａ〜ｃ及び主排気路２４から外部に排出される。排気ガスは脱臭装置（図示省略）で処理した後、大気に放出される。なお、補助空気加熱器２０ａ〜ｃは、分岐路１４ａ〜ｃ毎に設けられているが、代わりに、１個の補助空気加熱器又は１個の熱風発生器を第１の乾燥空気供給路１４に設けるようにしてもよい。
【００４９】
風量センサ７８の検出値によって、コントローラ８２で給気ファン２２ａ〜ｃが稼動状態であることを判定し、送風ファン３４及びヒートポンプ装置４０の運転を開始する。また、風量センサ７８の検出値から、コントローラ８２で給気ファン２２ａ〜ｃが停止していると判定したとき、送風ファン３４及びヒートポンプ装置４０を停止させる。また、圧力センサ６８の検出値に応じて、コントローラ８２でインバータ装置３６を制御し、送風ファン３４の送風量を制御する。
【００５０】
給気ファン２２ａ〜ｃの停止を判定する別の判定手段として、温度センサ７６の検出値から判定するようにしてもよい。給気ファン２２ａ〜ｃが停止するか、あるいは給気ファン２２ａ〜ｃの送風量より送風ファン３４の送風量が多いとき、加熱された乾燥空気が大気開放口２８から流出する。温度センサ７６の検出値により、加熱された乾燥空気の流出の有無を判定できる。
【００５１】
乾燥空気の温度制御及び圧力制御の方法を図３により説明する。大気開放口２８の下流側乾燥空気の温度制御は、温度調整ダンパー７４の開度制御によって行なう。ヒートポンプ装置４０の下流側乾燥空気の圧力制御は、高い圧力設定で送風ファン３４の風量制御によって圧力制御を行なう。また、高い圧力設定で大気開放ダンパー７２の開度制御によって圧力制御を行なう。この操作を図で示したのが図５である。
【００５２】
例えば、温度センサ８０で検出する乾燥空気の温度が、乾燥器１２で必要とする温度より高いとき、コントローラ８２で温度調整ダンパー７４を作動させ、第２の乾燥空気供給路３０の乾燥空気の流量を低減する。これによって、大気開放口２８から不足分の空気が吸入されるので、乾燥空気の温度が低下し、設定温度となる。このとき、ヒートポンプ装置下流側乾燥空気の圧力が増加するが、このときの圧力制御方法を図５に示す。圧力センサ７８で乾燥空気圧を検出し、乾燥空気圧を一定に保持するために、コントローラ８２でインバータ装置３６を制御し、送風ファン３４の送風量を制御する。送風ファン３４の風量増減は、ヒートポンプ装置４０による乾燥空気の温度制御が追従できるように、インバータ装置３６に加減速時間を設ける。
【００５３】
急激な圧力変動が起こったときなど、送風ファン３４の風量増減による乾燥空気の圧力制御が追従できないとき、コントローラ８２で大気開放ダンパー７２を制御して、大気開放口７０の開度を制御し、乾燥空気圧を一定に保持する。図４は、大気開放口２８の下流側乾燥空気の温度と温度調整ダンパー７４の開度との関係を示す。乾燥空気の温度が設定温度になるように温度調整ダンパー７４の開度を制御する。乾燥空気の温度が設定温度より高いときは、温度調整ダンパー７４の開度を絞って設定温度にする。
【００５４】
本実施形態によれば、ヒートポンプ装置４０を用いることで、蒸気や電熱ヒータを加熱源とする加熱器、又は燃料燃焼方式の熱風発生器等と比べて、熱効率を向上できる。また、給気ファン２２ａ〜ｃによって乾燥器１２に必要な乾燥空気の風量を確保でき、送風ファン３４によって、ヒートポンプ装置４０の安定稼動に必要な乾燥空気の風量を確保できる。
【００５５】
また、ヒートポンプ装置４０の冷媒としてＣＯ２を用いると共に、ヒートポンプ装置４０の蒸発器４０８に、主循環路４２を接続すると共に、蒸発器４０８で冷却された熱源水を冷熱源とする空調冷却装置４８及び生産冷却装置５２を設けたことで、蒸発器４０８の十分な熱回収を可能とし、そのため、ヒートポンプ装置４０のフル稼働及び安定稼働を可能とする。これによって、外気ａから取り込んだ乾燥用空気を乾燥に必要な高温空気に加熱できる。また、大気開放口２８から外気を取り込んた場合でも、乾燥用空気を余裕をもって乾燥に必要な高温に保持できる。さらに、空調冷却装置４８及び生産冷却装置５２をラミネート加工機等の生産ラインで必要な空調装置や冷却装置として用いることができる。
【００５６】
また、三方弁６４、温度センサー５８，６０及びコントローラ６６を設けたことで、送水路４２ａを流れる熱源水と、返水路４２ｂを流れる熱源水との温度差を最も熱効率が高い温度差に制御できる。そのため、乾燥器１２の季節や運転条件の変化に対応したヒートポンプ装置４０の省エネ運転が可能になる。
【００５７】
また、給気ファン２２ａ〜ｃと送風ファン３４との送風量の差を、大気開放口２８で空気を出し入れすることで許容するようにしているので、乾燥器１２の運転条件の変動や運転の停止時に、給気ファン２２ａ〜ｃと送風ファン３４との間の風量増減のタイムラグを吸収できると共に、ヒートポンプ装置４０が故障した時でも、大気開放口２８から乾燥器１２に乾燥空気を供給できる。このように、ラミネート加工機等の乾燥器１２が要求する乾燥空気の温度及び風量の頻繁な変動に対して、早い対応が可能になると共に、乾燥装置全体の安全性を高めることができる。
【００５８】
また、風量センサ７８によって給気ファン２２ａ〜ｃと送風ファン３４との送風量の差を検出し、この検出値に基づいて送風ファン３４の風量を調整しているので、乾燥器１２で必要とする乾燥空気の風量の頻繁な変動に対し、早い対応が可能である。また、温度センサ８０で大気開放口２８の下流側の乾燥空気の温度を検出し、この検出値が設定温度となるように、温度調整ダンパー７４の開度制御を行なっているので、乾燥器１２が必要とする乾燥空気の温度の頻繁な変動に対しも、早い対応で乾燥空気の温度を精度良く調整できる。
【００５９】
また、大気開放口７０と、大気開放口７０の開度を調整可能な大気開放ダンパー７２を設け、ヒートポンプ装置４０で加熱した後の乾燥空気の圧力を送風ファン３４の風量増減で制御すると共に、送風ファン３４の風量増減で追従できない圧力変動に対しては、大気開放ダンパー７２の開度制御で行なうので、乾燥器１２で要求する乾燥空気の急激な圧力変動に対しも、早い対応が可能になる。
【００６０】
また、給気ファン２２ａ〜ｃに補助空気加熱器２０ａ〜ｃを設けているので、乾燥器１２の乾燥空気の温度条件の変更に対して、早い対応が可能となる。また、ヒートポンプ装置４０の冷媒として、ＣＯ２を用いているので、乾燥空気をラミネート加工されたフィルムｆの乾燥に必要な６０〜８０℃の温度に容易に加熱できる。
【００６１】
本実施形態では、補助空気加熱器２０ａ〜ｃを設けているが、本発明では、補助空気加熱器２０ａ〜ｃは、必ずしも設けなくともよい。また、冷媒としてＣＯ２の代わりに、代替フロンを用いることができる。また、主排気路２４にガス―水熱交換器を設け、熱源水によって排気ｅの保有熱を回収するようにしてもよい。また、井戸水、排気路に設けられた脱臭装置の排熱、コージェネレーション排熱、又は大気等から熱源水に熱回収させるようにしてもよい。
【００６２】
（実施形態２）
次に、本発明の改造方法の一実施形態を図１及び図６を参照して説明する。本実施形態は、図６に示す従来の乾燥装置１００を、図１に示す乾燥装置１０に改造する例である。まず第１ステップとして、乾燥空気供給路１０４に隣接してヒートポンプ装置４０を併設する。次に、一端にエアフィルタ３２付き空気取入口３１を備えた第２の乾燥空気供給路３０を、ヒートポンプ装置４０の空気加熱器４０４に接続すると共に、第２の乾燥空気供給路３０の他端を空気取入口１１０とエアフィルタ１１２との間の第１の乾燥空気供給路１０４に接続する。
【００６３】
次に、第２ステップとして、空気取入口３１とヒートポンプ装置４０との間の第２の乾燥空気供給路３０に、送風ファン３４を介設する。次に、第３ステップとして、エアフィルタ１１２と熱風発生器１１４との間の第１の乾燥空気供給路１０４に、風量センサ７８及び温度センサ８０を装着する。次に、第４ステップとして、蒸発器４０８に接続される熱源水の主循環路４２、第１分岐循環路４６、第２分岐循環路５０、空調冷却装置４８、生産冷却装置５２、及び熱源水ポンプ５４等の付帯設備で構成される熱源水の熱回収設備を設置する。
【００６４】
次に、第５ステップとして、第２の乾燥空気供給路３０に温度調整ダンパー７４を設ける。次に、第６ステップとして、第２の乾燥空気供給路３０に、大気開放口７０、大気開放ダンパー７２及び圧力センサ６８を設ける。次に、第７ステップとして、乾燥装置１０の各種センサの検出値が入力され、これら検出値に基づいて乾燥装置１０の機器類を制御するコントローラ８２を設ける。こうして、図１に示す乾燥装置１０に改造できる。なお、空気取入口１１０は、図１の大気開放口２８として使用される。
【００６５】
本実施形態によれば、従来の乾燥装置１００を構成する機器類をほとんど手を加えることなく、ほぼそのまま利用して、乾燥装置１０に改造できる。そのため、既設の機器を有効利用できると共に、改造工程を短縮でき、かつ改造費が低コストで済む。また、給気ファン２２ａ〜ｃの運転又は停止の判定手段として、給気ファン２２ａ〜ｃの運転信号や給気ファン２２ａ〜ｃに取り付けられたフロースイッチからの信号で判定する場合、新たな電気配線工事が必要になるが、前記実施形態のように、風量センサ７８や温度センサ７６の検出値により判定する方式では、新たな電気配線工事を必要としない。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明によれば、ヒートポンプ装置を用いて熱効率が高く、かつ乾燥空気の温度や風量の頻繁な変動に対しても、安定した運転を可能とする乾燥装置を実現できる。
【符号の説明】
【００６７】
１０，１００ 乾燥装置
１２，１０２ 乾燥器
１４ 第１の乾燥空気供給路
１４ａ〜ｃ、１０４ａ〜ｃ 分岐路
１６ａ〜ｃ、１０６ａ〜ｃ 乾燥室
１８，１０８ ノズル
２０ａ〜ｃ 補助空気加熱器
２２ａ〜ｃ 給気ファン（第１の送風機）
２４ 主排気路
２４ａ〜ｃ 排気路
２６ 排気ファン
２８，７０ 大気開放口
２９，３２，１１２ エアフィルタ
３０ 第２の乾燥空気供給路
３１，１１０ 空気取入口
３４ 送風ファン（第２の送風機）
３６，５６ インバータ装置
４０ ヒートポンプ装置
４００ 冷媒循環路
４０２ 圧縮機
４０４ 空気加熱器
４０６ 膨張弁
４０８ 蒸発器
４２ 主循環路
４２ａ 送水路
４２ｂ 返水路
４４，５８，６０，７６，８０ 温度センサ
４６ 第１分岐循環路
４６ａ 第１分岐送水路
４６ｂ 第１分岐返水路
４８ 空調冷却装置
５０ 第２分岐循環路
５０ａ 第２分岐送水路
５０ｂ 第２分岐返水路
５２ 生産冷却装置
５４ 熱源水ポンプ
６２ バイパス路
６４ 三方弁
６６，８２ コントローラ
６８ 圧力センサ
７２ 大気開放ダンパー
７４ 温度調整ダンパー（空気流量調整ダンパー）
７８ 風量センサ
１０４ 乾燥空気供給路
１１４ 熱風発生器
ａ 外気
ｅ 排気
ｆ フィルム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被乾燥物が出入りする乾燥室を備えた乾燥器と、該乾燥器に送られる乾燥空気を加熱するヒートポンプ装置とを備えた乾燥装置において、
一端に空気取入口を有し、前記ヒートポンプ装置の空気加熱器を経由して前記乾燥器まで導設され、該ヒートポンプ装置と乾燥器との間に大気開放口を有する乾燥空気供給路と、
前記ヒートポンプ装置の蒸発器に熱源水循環路が接続され、該蒸発器で冷却された熱源水を冷熱源とする冷却装置と、
前記大気開放口より下流側の乾燥空気供給路に設けられ、ヒートポンプ装置で加熱された乾燥空気を前記乾燥器に供給する第１の送風機と、
前記大気開放口より上流側の乾燥空気供給路に設けられ、前記空気取入口から空気を取り入れヒートポンプ装置の空気加熱器に供給する第２の送風機と、
前記大気開放口と第１の送風機との間の乾燥空気供給路に設けられた空気流量センサ及び空気温度センサと、
前記空気流量センサ及び前記空気温度センサの検出値に基づいて、ヒートポンプ装置の運転を制御すると共に、第２の送風機の送風量を制御するコントローラと、を備え、
第１の送風機と第２の送風機との送風量の差を前記大気開放口の空気の出し入れで調整するようにしたことを特徴とする乾燥装置。
【請求項２】
前記ヒートポンプ装置と前記大気開放口との間の乾燥空気供給路に、開度調整可能な空気流量調整ダンパーを設け、前記コントローラで前記空気温度センサの検出値が設定温度になるように空気流量調整ダンパーの開度を調整するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
【請求項３】
前記ヒートポンプ装置と前記大気開放口との間の乾燥空気供給路に、開度調整可能な大気開放ダンパーを設け、前記コントローラで前記大気開放ダンパーの開度を調整し、大気開放ダンパー上流側の乾燥空気供給路の空気圧力を調整するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
【請求項４】
前記大気開放口の下流側乾燥空気供給路に補助空気加熱器を設けたことを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
【請求項５】
グラビア印刷機、ラミネート加工機又は塗工機の乾燥装置として用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の乾燥装置。
【請求項６】
被乾燥物を乾燥するための乾燥空間を備えた乾燥器と、一端に第１の空気取入口を有し、他端が前記乾燥器まで導設された第１の乾燥空気供給路と、該第１の乾燥空気供給路に設けられた第１の送風機及び第１の空気加熱器とを備えた乾燥装置の改造方法において、
前記第１の乾燥空気供給路にヒートポンプ装置を併設し、一端に第２の空気取入口を有する第２の乾燥空気供給路をヒートポンプ装置の第２の空気加熱器に接続すると共に、他端を前記第１の空気取入口大気開放口下流側の第１の乾燥空気供給路に接続する第１工程と、
前記第２の乾燥空気供給路に、前記第２の空気取入口から空気を取り入れ、該空気を前記第２の空気加熱器を経由して第２の乾燥空気供給路に供給する第２の送風機を設ける第２工程と、
前記第１の空気取入口の下流側で第１の送風機及び第１の空気加熱器の上流側の第１の乾燥空気供給路に、空気流量センサ及び空気温度センサを取り付ける第３工程と、
前記ヒートポンプ装置の蒸発器に、該蒸発器で冷却される熱源水循環路を接続すると共に、該熱源水循環路を流れる熱源水を冷熱源とする冷却装置を設ける第４工程と、
前記空気流量センサ及び前記空気温度センサの検出値に基づいて、ヒートポンプ装置の運転を制御すると共に、第２の送風機の送風量を制御するコントローラを設ける第５工程とからなることを特徴とする乾燥装置の改造方法。
【請求項７】
前記ヒートポンプ装置下流側の第２の乾燥空気供給路に、前記コントローラで前記空気温度センサの検出値が設定温度になるように開度調整される空気流量調整ダンパーを設ける第６工程を付加することを特徴とする請求項６に記載の乾燥装置の改造方法。
【請求項８】
前記ヒートポンプ装置下流側の第２の乾燥空気供給路に、前記コントローラで開度調整され、下流側の第２の乾燥空気供給路の空気圧力を調整する大気開放ダンパーを設ける第７工程を付加することを特徴とする請求項６又は７に記載の乾燥装置の改造方法。
【請求項９】
乾燥装置が請求項６〜８のいずれかの項に記載の乾燥装置の改造方法によって改造されたものであることを特徴とする乾燥装置の改造装置。
【請求項１】
被乾燥物が出入りする乾燥室を備えた乾燥器と、該乾燥器に送られる乾燥空気を加熱するヒートポンプ装置とを備えた乾燥装置において、
一端に空気取入口を有し、前記ヒートポンプ装置の空気加熱器を経由して前記乾燥器まで導設され、該ヒートポンプ装置と乾燥器との間に大気開放口を有する乾燥空気供給路と、
前記ヒートポンプ装置の蒸発器に熱源水循環路が接続され、該蒸発器で冷却された熱源水を冷熱源とする冷却装置と、
前記大気開放口より下流側の乾燥空気供給路に設けられ、ヒートポンプ装置で加熱された乾燥空気を前記乾燥器に供給する第１の送風機と、
前記大気開放口より上流側の乾燥空気供給路に設けられ、前記空気取入口から空気を取り入れヒートポンプ装置の空気加熱器に供給する第２の送風機と、
前記大気開放口と第１の送風機との間の乾燥空気供給路に設けられた空気流量センサ及び空気温度センサと、
前記空気流量センサ及び前記空気温度センサの検出値に基づいて、ヒートポンプ装置の運転を制御すると共に、第２の送風機の送風量を制御するコントローラと、を備え、
第１の送風機と第２の送風機との送風量の差を前記大気開放口の空気の出し入れで調整するようにしたことを特徴とする乾燥装置。
【請求項２】
前記ヒートポンプ装置と前記大気開放口との間の乾燥空気供給路に、開度調整可能な空気流量調整ダンパーを設け、前記コントローラで前記空気温度センサの検出値が設定温度になるように空気流量調整ダンパーの開度を調整するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
【請求項３】
前記ヒートポンプ装置と前記大気開放口との間の乾燥空気供給路に、開度調整可能な大気開放ダンパーを設け、前記コントローラで前記大気開放ダンパーの開度を調整し、大気開放ダンパー上流側の乾燥空気供給路の空気圧力を調整するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
【請求項４】
前記大気開放口の下流側乾燥空気供給路に補助空気加熱器を設けたことを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
【請求項５】
グラビア印刷機、ラミネート加工機又は塗工機の乾燥装置として用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の乾燥装置。
【請求項６】
被乾燥物を乾燥するための乾燥空間を備えた乾燥器と、一端に第１の空気取入口を有し、他端が前記乾燥器まで導設された第１の乾燥空気供給路と、該第１の乾燥空気供給路に設けられた第１の送風機及び第１の空気加熱器とを備えた乾燥装置の改造方法において、
前記第１の乾燥空気供給路にヒートポンプ装置を併設し、一端に第２の空気取入口を有する第２の乾燥空気供給路をヒートポンプ装置の第２の空気加熱器に接続すると共に、他端を前記第１の空気取入口大気開放口下流側の第１の乾燥空気供給路に接続する第１工程と、
前記第２の乾燥空気供給路に、前記第２の空気取入口から空気を取り入れ、該空気を前記第２の空気加熱器を経由して第２の乾燥空気供給路に供給する第２の送風機を設ける第２工程と、
前記第１の空気取入口の下流側で第１の送風機及び第１の空気加熱器の上流側の第１の乾燥空気供給路に、空気流量センサ及び空気温度センサを取り付ける第３工程と、
前記ヒートポンプ装置の蒸発器に、該蒸発器で冷却される熱源水循環路を接続すると共に、該熱源水循環路を流れる熱源水を冷熱源とする冷却装置を設ける第４工程と、
前記空気流量センサ及び前記空気温度センサの検出値に基づいて、ヒートポンプ装置の運転を制御すると共に、第２の送風機の送風量を制御するコントローラを設ける第５工程とからなることを特徴とする乾燥装置の改造方法。
【請求項７】
前記ヒートポンプ装置下流側の第２の乾燥空気供給路に、前記コントローラで前記空気温度センサの検出値が設定温度になるように開度調整される空気流量調整ダンパーを設ける第６工程を付加することを特徴とする請求項６に記載の乾燥装置の改造方法。
【請求項８】
前記ヒートポンプ装置下流側の第２の乾燥空気供給路に、前記コントローラで開度調整され、下流側の第２の乾燥空気供給路の空気圧力を調整する大気開放ダンパーを設ける第７工程を付加することを特徴とする請求項６又は７に記載の乾燥装置の改造方法。
【請求項９】
乾燥装置が請求項６〜８のいずれかの項に記載の乾燥装置の改造方法によって改造されたものであることを特徴とする乾燥装置の改造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−６８３６３（Ｐ２０１３−６８３６３Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０７２７２（Ｐ２０１１−２０７２７２）
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（５９３１９３４６８）日本電技株式会社 (5)
【出願人】（０００１４８３５７）株式会社前川製作所 (267)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（５９３１９３４６８）日本電技株式会社 (5)
【出願人】（０００１４８３５７）株式会社前川製作所 (267)
【Ｆターム（参考）】
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