特許 7383257 圧縮システムおよび圧縮システムの制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-10

(45)【発行日】2023-11-20

(54)【発明の名称】圧縮システムおよび圧縮システムの制御方法

(51)【国際特許分類】

   F22B 3/00 20060101AFI20231113BHJP

   F22B 1/16 20060101ALI20231113BHJP

   F22B 35/00 20060101ALI20231113BHJP

【ＦＩ】

F22B3/00

F22B1/16 Z

F22B35/00 Z

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020005750

(22)【出願日】2020-01-17

(65)【公開番号】P2021113632

(43)【公開日】2021-08-05

【審査請求日】2022-10-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000149310

【氏名又は名称】株式会社大川原製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100107102

【弁理士】

【氏名又は名称】吉延 彰広

(74)【代理人】

【識別番号】100172498

【弁理士】

【氏名又は名称】八木 秀幸

(74)【代理人】

【識別番号】100164242

【弁理士】

【氏名又は名称】倉澤 直人

(72)【発明者】

【氏名】山崎 日出夫

(72)【発明者】

【氏名】八木 翼

【審査官】大谷 光司

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－０８１７１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０９０５８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０７０８８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２２Ｂ１／１６，３／００，３５／００

Ｆ０４Ｄ２７／００－２７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱量が変動する凝縮性ガスと液体とを熱交換することで該液体から蒸気を発生させる熱交換器と、
前記熱交換器が発生させた蒸気を回転体の回転数に応じた量だけ吸い込んで圧縮する圧縮機と、
前記熱交換器と前記圧縮機の間の気圧を検出する検出手段と、
前記回転数を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記検出手段が検出した前記気圧が基準範囲内にある場合は前記回転数を第１回転数に維持し、該気圧が該基準範囲の限界値である第１閾値に達したことを該検出手段が検出した場合は該回転数を該第１回転数とは異なる第２回転数に切り替えて該第２回転数を維持する制御を行うものであることを特徴とする圧縮システム。

【請求項2】

前記制御手段は、前記回転体が前記第２回転数で回転しているときに前記気圧が前記基準範囲内であって前記第１閾値とは異なる第２閾値に達したことを前記検出手段が検出した場合、該回転体を前記第１回転数に切り替えて維持する制御を行うものであることを特徴とする請求項１記載の圧縮システム。

【請求項3】

前記制御手段は、前記回転体が前記第２回転数で回転しているときに前記気圧が前記基準範囲外に設定された第３閾値に達したことを前記検出手段が検出した場合、前記第１回転数および該第２回転数とは異なる第３回転数に切り替えて該第３回転数を維持する制御を行うものであることを特徴とする請求項２記載の圧縮システム。

【請求項4】

前記基準範囲は、前記第３閾値と前記第２閾値の間の範囲よりも広い範囲であることを特徴とする請求項３記載の圧縮システム。

【請求項5】

前記第３回転数と前記第２回転数の回転数差は、該第２回転数と前記第１回転数の回転数差よりも大きな回転数差であることを特徴とする請求項３または４記載の圧縮システム。

【請求項6】

熱量が変動する凝縮性ガスと液体とを熱交換器により熱交換することで該液体から発生した蒸気を回転体の回転数に応じた量だけ吸い込んで送り出す圧縮機と、該熱交換器と該圧縮機の間の気圧を検出する検出手段とを備えた圧縮システムの制御方法において、
前記気圧を検出する検出工程と、
前記検出工程で検出した前記気圧が基準範囲内にある場合は前記回転数を第１回転数に維持する第１定回転運転工程と、
前記気圧が該基準範囲の限界値である第１閾値に達したことを前記検出手段が検出した場合に前記回転数を前記第１回転数とは異なる第２回転数に切り替えて該第２回転数を維持する第２定回転運転工程とを有することを特徴とする圧縮システムの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蒸気を吸い込んで圧縮する圧縮機を備えた圧縮システムおよびその制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

汚泥等の被処理物を乾燥させる乾燥設備では、乾燥機から排出された排出蒸気の熱を熱交換器で交換して同じく乾燥機から回収されたドレンを加熱し、そのドレンを再蒸発させて低圧の蒸気とし、その低圧の蒸気を１段目の圧縮機で吸引して圧縮した後、続く２段目の圧縮機でさらに高圧に圧縮し、高温高圧の蒸気として再利用する、いわゆる蒸気再圧縮（ＶＲＣ）技術が知られている（例えば、特許文献１等参照）。

【0003】

このＶＲＣ技術が採用された乾燥設備においては、熱交換器で発生させた蒸気を１段目の圧縮機によって吸い込むことで、熱交換器と１段目の圧縮機の間の気圧を大気圧よりも低下させている。ここで、熱交換器と１段目の圧縮機の間の気圧とは、熱交換器内にあるドレンが蒸発する部分の気圧を含む。そして、そのドレンが蒸発する部分の気圧が低下することで、熱交換器においてドレンが蒸発しやすくなる。しかし、乾燥機から排出される排出蒸気の熱量は、乾燥させる被処理物の種類や水分量等の物性、乾燥機内の被処理物の挙動、および乾燥機への被処理物の投入量等の要因によって変動する。また、熱交換器内にあるドレンの量も多少変動する場合がある。排出蒸気の熱量や熱交換器内にあるドレンの量が変動すると、熱交換器においてドレンに加わる熱量も変動し、結果として熱交換器で発生する蒸気の発生量も変動する。そして、熱交換器で発生する蒸気の発生量が多くなると、熱交換器と１段目の圧縮機まで間の気圧は上昇してしまい、逆に熱交換器で発生する蒸気の発生量が少なくなると、熱交換器と１段目の圧縮機の間の気圧は低下してしまう。このため、従来の乾燥設備では、熱交換器と、１段目の圧縮機と、熱交換器と１段目の圧縮機の間の気圧を検出する検出手段と、その検出手段の検出結果に応じて一段目の圧縮機を制御する制御手段とを備えた圧縮システムが採用されている。この圧縮システムでは、検出手段の検出結果に応じて１段目の圧縮機内に設けられた回転体（例えば、ロータ）の回転数を変更して１段目の圧縮機が吸い込む蒸気量を調整する駆動制御を行うことで、熱交換器と１段目の圧縮機の間の気圧を大気圧よりも低い一定気圧に維持している。なお、この１段目の圧縮機の駆動制御として、熱交換器と１段目の圧縮機の間の気圧に基づいたＰＩＤ制御が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１９－９０５７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、熱交換器で発生する蒸気の発生量は、短かな時間間隔で見ればほぼ常時変動しているため、上述の圧縮システムにおける駆動制御では、乾燥設備が動作している時間の多くにおいて１段目の圧縮機内の回転体は回転数の変更を繰り返すことになる。そして、回転体の回転数を変更するための加速および減速には多くの電力を消費する。このため、圧縮システムにおける消費電力が増大するという問題があった。

【0006】

なお、以上の記載では、圧縮システムを、水分等の蒸発成分を多く含む固体状の被処理物から蒸発成分の少ない乾燥物を得る乾燥設備に用いる場合について説明したが、液状体の被処理物から水分等の蒸発成分を蒸発させ、濃縮された液状物を得る濃縮設備についても同様の問題がある。

【0007】

本発明は上記事情に鑑み、消費電力を削減した圧縮システムおよび圧縮システムの制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明者らは、圧縮機の駆動制御と、熱交換器と１段目の圧縮機の間の気圧と、熱交換器において得られる蒸気量との関係について鋭意研究を重ねたところ、回転端の回転数を一定回転数に維持すると、熱交換器において得られる蒸気量が自然に安定すること、換言すれば蒸気量が自律的に収束することを見出して本発明を完成するに至った。

【0009】

すなわち、上記目的を解決する本発明の圧縮システムは、熱量が変動する凝縮性ガスと液体とを熱交換することで該液体から蒸気を発生させる熱交換器と、
前記熱交換器が発生させた蒸気を回転体の回転数に応じた量だけ吸い込んで圧縮する圧縮機と、
前記熱交換器と前記圧縮機の間の気圧を検出する検出手段と、
前記回転数を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記検出手段が検出した前記気圧が基準範囲内にある場合は前記回転数を第１回転数に維持し、該気圧が該基準範囲の限界値である第１閾値に達したことを該検出手段が検出した場合は該回転数を該第１回転数とは異なる第２回転数に切り替えて該第２回転数を維持する制御を行うものであることを特徴とする。

【0014】

また、本発明の圧縮システムにおいて、前記制御手段は、前記回転体が前記第２回転数で回転しているときに前記気圧が前記基準範囲内であって前記第１閾値とは異なる第２閾値に達したことを前記検出手段が検出した場合、該回転体を前記第１回転数に切り替えて維持する制御を行うものであってもよい。

【0015】

前記第１閾値と異なる前記第２閾値に達したことを検出した場合に前記第１回転数に切り替えているので、前記回転数の切り替えが頻繁に発生することが防止される。これにより、圧縮システムの動作が安定するとともに、該回転数の不要な切り替えによる消費電力の増加を防止できる。

【0016】

さらに、本発明の圧縮システムにおいて、前記制御手段は、前記回転体が前記第２回転数で回転しているときに前記気圧が前記基準範囲外に設定された第３閾値に達したことを前記検出手段が検出した場合、前記第１回転数および該第２回転数とは異なる第３回転数に切り替えて該第３回転数を維持する制御を行うものであってもよい。

【0017】

この態様によれば、前記第２回転数に切り替えた後も、万一前記気圧が前記基準範囲から離れていき第３閾値に達してしまった場合に第３回転数に切り替えることで、該気圧が該基準範囲からさらに離れてしまうことを抑制できる。

【0018】

またさらに、本発明の圧縮システムにおいて、前記基準範囲は、前記第３閾値と前記第２閾値の間の範囲よりも広い範囲であってもよい。

【0019】

前記基準範囲を広くすることで、前記回転数の切り替えが発生しにくくなるので、この圧縮システムの消費電力がより抑制できる。

【0020】

加えて、本発明の圧縮システムにおいて、前記第３回転数と前記第２回転数の回転数差は、該第２回転数と前記第１回転数の回転数差よりも大きな回転数差であってもよい。

【0021】

こうすることで、万一前記気圧が第３閾値に達してしまった場合、該気圧が該基準範囲からさらに離れてしまうことをより強く抑制し、速やかに該気圧を前記基準範囲に近づけることができる。

【0022】

また、上記目的を解決する本発明の圧縮システムの制御方法は、熱量が変動する凝縮性ガスと液体とを熱交換器により熱交換することで該液体から発生した蒸気を回転体の回転数に応じた量だけ吸い込んで送り出す圧縮機と、該熱交換器と該圧縮機の間の気圧を検出する検出手段とを備えた圧縮システムの制御方法において、
前記気圧を検出する検出工程と、
前記検出工程で検出した前記気圧が基準範囲内にある場合は前記回転数を第１回転数に維持する第１定回転運転工程と、
前記気圧が該基準範囲の限界値である第１閾値に達したことを前記検出手段が検出した場合に前記回転数を前記第１回転数とは異なる第２回転数に切り替えて該第２回転数を維持する第２定回転運転工程とを有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0024】

本発明の圧縮システムおよび圧縮システムの制御方法によれば、消費電力を削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の第１実施形態の乾燥設備の系統図である。

【図2】図１に示す乾燥設備を、熱交換器４と蒸気ブロワ５を中心に概略的に示したブロック図である。

【図3】図１に示す乾燥設備において、第１蒸気圧力センサが検出した気圧と蒸気ブロワのロータ回転数との関係を示す制御説明図である。

【図4】蒸気ブロワの動作の変形例を示す図３と同様の制御説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。本実施形態の説明では、水分等の蒸発成分を多く含む固体状の被処理物から蒸発成分の少ない乾燥物を得る乾燥設備に、本発明に係る圧縮システムを用いる場合を例にして説明する。

【0027】

図１は、圧縮システムが用いられた乾燥設備の系統図である。

【0028】

この乾燥設備Ｄ１では、乾燥機１と、集塵機２と、ドレンタンク３と、熱交換器４と、１段目の圧縮機である蒸気ブロワ５と、２段目の圧縮機である蒸気圧縮機６と、設備用ヘッダ７と、過熱ヒータ８と、制御手段９とを備えている。

【0029】

乾燥機１は、伝導伝熱型乾燥機であって、より具体的には、被処理物を連続処理できる連続式伝導伝熱乾燥機である。この乾燥機１は、乾燥室１１と、乾燥室１１内に配置された多管式加熱管１２を有する。乾燥室１１は、略円形あるいは略楕円形の横断面を有する中空状のものであり、不図示の機枠等によって水平方向に延在した状態で支持されている。以下、乾燥室１１が延在する方向を、延在方向と称することがある。乾燥室１１には、投入口１１１、排出口１１２、キャリア蒸気口１１３および排気口１１４が設けられている。投入口１１１は、汚泥等の被処理物を投入する口であり、図１に示す乾燥室１１における左側寄りであって、乾燥室１１の上端部分に設けられている。投入口１１１から投入された被処理物は、乾燥室１１内に滞留している間に、乾燥処理が施されることによって乾燥し、乾燥物になる。排出口１１２は、この乾燥物が排出される開口である。排出口１１２は、図１に示す乾燥室１１における右側寄りであって、乾燥室１１の底よりも高い位置に設けられている。排出口１１２には、ロータリーバルブ１１２１が設けられている。投入口１１１から投入された被処理物は、図１に示す乾燥室１１内を左側から右側に移動し、やがて排出口１１２から排出される。

【0030】

キャリア蒸気口１１３は、過熱ヒータ８によって得られた過熱蒸気であるキャリア蒸気を乾燥室１１内に導入する口である。過熱ヒータ８とキャリア蒸気口１１３との間には、キャリア蒸気（過熱蒸気）の温度を測定する温度センサ８５とキャリア蒸気温度計器８１が設けられている。キャリア蒸気温度計器８１は、温度センサ８５からの信号を受信する。そして、このキャリア蒸気温度計器８１のキャリア蒸気温度設定値に基づき過熱ヒータ８が制御される。なお、キャリア蒸気温度計器８１の機能を制御手段９が担い、キャリア蒸気温度計器８１を省略していてもよい。キャリア蒸気は、設備用ヘッダ７から供給される。図１においては乾燥用蒸気経路から分岐して流量調整弁８２を通って過熱ヒータ８に至る形でキャリア蒸気の経路が示されている。

【0031】

排気口１１４は、乾燥室１１内で被処理物が乾燥することで蒸発した蒸気を、キャリア蒸気口１１３から導入されたキャリア蒸気とともに乾燥室１１外に排出する口である。排気口１１４からは主に蒸気が排出されるが、この他に臭気成分や後述する非凝縮性ガスが含まれることもある。以後において排気口１１４から排出された気体を乾燥排気と称する。この乾燥排気は、凝縮性ガスの一例に相当する。排気口１１４には、集塵機２が接続されている。集塵機２にはバグフィルタ２１が設けられている。乾燥室１１から排出された乾燥排気は、集塵機２のバグフィルタ２１により微粉の除去等が行われた後、熱交換器４まで送られる。なお、この集塵機２には、バグフィルタ２１を清掃するためにの吹き付け機構２２が設けられており、乾燥排気がバグフィルタ２１に流れ込む方向（バグフィルタ２１の１次側）とは逆方向（バグフィルタ２１の２次側）から所定のタイミングで、微粉が付着したバグフィルタ２１の１次側に向けての過熱蒸気の吹き付けが行われ、付着した微粉が乾燥室１１内に払い落とされる。なお、吹き付け機構２２に供給される過熱蒸気は、設備用ヘッダ７から供される蒸気を不図示の温度制御装置で温度制御しながら不図示の過熱ヒータにより過熱することで得られるものである。

【0032】

多管式加熱管１２は、延在方向に沿った回転軸を中心に乾燥室１１内に回転自在に配置されたものであり、回転軸部分には中空の軸部材１２１が設けられている。多管式加熱管１２は、軸部材１２１が不図示のモータ等によって回転させられることで回転軸を中心に回転するものである。また、多管式加熱管１２は、軸部材１２１を中心にこの軸部材１２１の方向すなわち延在方向に並行に配置された複数の加熱管１２２ａから構成されている。これら複数の加熱管１２２ａは、回転軸を中心にして幾つかの同心円状に配列されており、同心円間あるいは同心円上に配列された加熱管１２２ａは、互いに所定の間隔をあけて配置されている。複数の加熱管１２２ａの延在方向両端部分それぞれには、加熱管１２２ａと連通する管板と鏡板から成る半球状のヘッダー１２３が設けられている。この両端部分のヘッダー１２３の間には、図示省略したが、ヘッダー１２３の回転方向に所定の間隔をあけて複数のアングル鋼材が架け渡されている。これらアングル鋼材には、延在方向に所定の間隔をあけて、不図示のリフタと送り羽根がそれぞれ複数設けられている。リフタは、多管式加熱管１２が回転すると、乾燥室１１内に滞留する被処理物を掻き上げるものである。送り羽根は、多管式加熱管１２が回転すると、乾燥室１１内に滞留する被処理物を排出口１１２側に送るものである。

【0033】

また、軸部材１２１の投入口側にはロータリージョイントを介して乾燥用蒸気が供給されてヘッダー１２３内に流れ込み、さらにヘッダー１２３から各加熱管１２２ａに流れ込むことにより各加熱管１２２ａが加熱される。また、ここでの乾燥用蒸気の一部は、乾燥室１１や集塵機２の保温用蒸気として、それぞれの外面に備えられたスチームトレース配管あるいは保温用ジャケット（以下、スチームトレース配管等という）にも供給される。

【0034】

本実施形態では、飽和蒸気が乾燥用蒸気として各加熱管１２２ａ内に送られる態様を採用しているため、各加熱管１２２ａは、延在方向において略一定の温度に加熱された状態が保たれる。各加熱管１２２ａに供給された乾燥用蒸気が凝縮して生じたドレンは、排出口側のヘッダー１２３内に流れ込み、さらにヘッダー１２３内に設けられた不図示のサイホン管に流れ込む。そして、サイホン管に流れ込んだドレンは、中空の軸部材１２１の排出口側端に接続されたロータリージョイントを通過して、詳しくは後述するドレンタンク３に回収される。なお、スチームトレース配管等で生じたドレンもまたドレンタンク３に回収される。このドレンタンク３に回収されたドレンは、液体の一例に相当する。乾燥室１１とドレンタンク３の間には、ニードル弁が内蔵されたスチームトラップ３１ａが設けられている。スチームトラップ３１ａは、膨張弁兼スチームトラップとして機能する。同様に、スチームトレース配管等とドレンタンク３の間には、ニードル弁が内蔵されたスチームトラップ３１ｂが設けられている。ドレンは、例えば、スチームトラップ３１ａ、３１ｂの１次側（上流側）であれば０．５ＭＰａＧの１５９℃である。一方、スチームトラップ３１ａ、３１ｂを通過したドレンは、一部が再蒸発（以下、再蒸発スチームと称することもある）し、例えば、約－０．０４ＭＰａＧの約８６℃まで温度低下する。

【0035】

ドレンタンク３に回収されたドレンは、ドレンポンプ３２によって、矢印ＳＬの経路で、三方弁３３を経由して、熱交換器４に送られる。熱交換器４は、熱交換器４内部にドレンが溜められる貯留部４１１（図２参照）が設けられている。この貯留部４１１は、三方弁３３を経由して供給されるドレンで常に液上限レベルまで満たされている。この種の熱交換器を当該分野では満液式熱交換器と称することがある。

【0036】

熱交換器４内の貯留部４１１は、熱交換器４に設けられた不図示の液位レベル計により概ね一定の液位となる様に三方弁３３の開度が制御され、余剰のドレンは矢印Ｃの経路でドレンタンク３に戻される。また、ドレンタンク３には上述の再蒸発スチームも流入し、該再蒸発スチームは、ドレンタンク３の上部から矢印ＳＡの経路で熱交換器４の貯留部４１１の上部であって蒸気が充満する空間部に送られる。なお、再蒸発スチームは熱交換器４ではなく直接蒸気ブロワ５に吸引させる経路を設けてもよい。すなわち、熱交換器４には、集塵機２を通過した乾燥排気が供給されるとともに、ドレンと再蒸発スチームが供給される。

【0037】

なお、ドレンタンク３には不図示の液位レベル計が設けられ、ドレンタンク３が一定の液位を越える場合には、ドレンタンク３からドレンが排水され、一定の液位を越えない様に制御される。

【0038】

図２は、図１に示す乾燥設備を、熱交換器４と蒸気ブロワ５を中心に概略的に示したブロック図である。

【0039】

図２の左端には乾燥機１が示され、図１に示すスチームトラップ３１ａ、３１ｂは、３１として弁の記号で記されている。

【0040】

図２に示す熱交換器４は、縦型（縦置き）であり、熱交換器４内には上下方向に延在した多数の円筒直管であるチューブ４２が設けられている。チューブ４２の上下の両端は管板４３に接続され、熱交換器４内では、この管板４３とチューブ４２により、乾燥排気は、ドレンや再蒸発スチームなどとは隔てられている。熱交換器４内には、ドレンを貯留する貯留部４１１が設けられており、この貯留部４１１には、上述のごとくドレンが常に満たされている。図２では、ドレンタンク３および熱交換器４におけるドレンを灰色で表している。各チューブ４２の断面形状は円形に限らず、矩形等であってもよい。多数のチューブ４２は、熱交換器４内の貯留部４１１に貯留されたドレンに浸かっている状態であり、各チューブ４２の内部を、乾燥排気が上から下に向かって通過することで、乾燥排気とドレンとの間で熱交換が行われ、ドレンは受熱により再蒸発して蒸気が発生し、この蒸気は再蒸発スチームと共に蒸気ブロワ５によって吸引される。一方、熱交換によって、乾燥排気は、凝縮水を生じ、図１に示すように、凝縮水は、第２ドレンポンプ９１１によって、矢印Ｙ１の経路で水処理施設等へ排水される。また、熱交換器４から流出した乾燥排気は第２熱交換器９２１に流れ込む。該第２熱交換器９２１は、不図示のクリーングタワーからの冷却水等が供給されており、これにより乾燥排気の水分がさらに凝縮される。該凝縮水も第２ドレンポンプ９１１により矢印Ｙ２の経路で水処理施設等に排水される。第２熱交換器９２１から流出した乾燥排気は排気ファン９２２により吸引され、乾燥排気に臭気成分が含まれる場合などでは不図示の脱臭設備等に排気される。

【0041】

図２に示すように、熱交換器４から蒸気を吸引する蒸気ブロワ５は、内部に２つのロータ５１を有するルーツ式圧縮機である。蒸気ブロワ５は、熱交換器４で発生させた蒸気を、ロータ５１の回転数に応じた量だけ吸い込んで圧縮するものである。このロータ５１は回転体の一例に相当し、蒸気ブロワ５は圧縮機の一例に相当する。熱交換器４から蒸気ブロワ５に繋がる蒸気の吸引経路には、熱交換器４と蒸気ブロワ５の間の気圧を検出する第１蒸気圧力センサ５２が配置されている。この第１蒸気圧力センサ５２は、検出手段の一例に相当する。なお、第１蒸気圧力センサ５２は、熱交換器４の貯留部４１１の上部であって蒸気が充満する空間部、すなわちドレンが蒸発する部分に配置してもよい。以下、このドレンが蒸発する部分をドレン蒸発部と称する。なお、熱交換器４と蒸気ブロワ５の間にある吸引経路とドレン蒸発部とは連続しておりほぼ同一の気圧になる。このため、熱交換器４と蒸気ブロワ５の間に配置した第１蒸気圧力センサ５２は、実質的にドレン蒸発部の気圧を測定しているとも言える。蒸気ブロワ５の動作は、第１蒸気圧力センサ５２の検出結果に応じて制御手段９によって制御される。蒸気ブロワ５の動作については後に詳述する。

【0042】

制御手段９は、ストレージなどの記憶手段と、ディスプレイなどの表示手段と、記憶手段にデータを記憶させたり記憶されたデータを書き換えるための入力手段とをそなえた制御装置である。記憶手段には、ロータ５１の回転数や後述する閾値などの各種設定値が記憶されている。また、記憶手段には、各種の演算やＰＩＤ制御等を行うプログラムが記憶されている。なお、制御手段９は、蒸気ブロワ５に内蔵されたものであってもよい。また、制御手段９は、リレー等を使った回路のみで構成されていてもよい。

【0043】

本実施形態の、熱交換器４と、蒸気ブロワ５と、第１蒸気圧力センサ５２と、制御手段９とが圧縮システムＰＳになる。

【0044】

蒸気ブロワ５は、熱交換器４で発生させた蒸気を吸引することで、ドレン蒸発部の気圧および熱交換器４から蒸気ブロワ５に繋がる蒸気の吸引経路の気圧を大気圧よりも低下させている。ドレン蒸発部の気圧を低下させることで、熱交換器４においてドレンが蒸発しやすくなる。また、熱交換器４内で発生する蒸気は大気圧以下の飽和蒸気であり、蒸気ブロワ５により昇圧される。なお、蒸気ブロワ５では、過熱度を制御するため注水が行われる場合がある。

【0045】

蒸気ブロワ５で昇圧された蒸気は、下流側の蒸気圧縮機６によってさらに昇圧され、高温高圧蒸気になる。蒸気圧縮機６は、スクリュー式圧縮機である。この蒸気圧縮機６においても、過熱度を制御するため注水が行われる場合がある。蒸気ブロワ５から蒸気圧縮機６に繋がる蒸気の通過経路には、その通過経路にある蒸気の気圧を検出する第２蒸気圧力センサ６２が配置されている。蒸気圧縮機６の動作は、第２蒸気圧力センサ６２の検出結果に応じて制御手段９によって制御される。蒸気圧縮機６の動作については後に詳述する。なお、この実施形態では、熱交換器４と、蒸気ブロワ５と、第１蒸気圧力センサ５２と、蒸気圧縮機６と、第２蒸気圧力センサ６２と、制御手段９とを備え、蒸気ブロワ５と蒸気圧縮機６を直列に並べた２段圧縮システムが形成されている。前段の蒸気ブロワ５は、大気圧以下での蒸気を吸引して大気圧程度に昇圧するために用いられるものであり、後段の蒸気圧縮機６は、大気圧程度の蒸気を高圧化するために用いられるものである。

【0046】

蒸気圧縮機６で得られた高温高圧蒸気は、設備用ヘッダ７に送られる。なお、図１に示すように、蒸気圧縮機６と設備用ヘッダ７の間には、逆止弁６１が設けられている。なお、蒸気圧縮機６と設備用ヘッダ７の間に蒸気の流量センサを設置してもよい。設備用ヘッダ７からは、乾燥用蒸気が、乾燥機１に向けて送られる。この設備用ヘッダ７には、不図示の補助蒸気ボイラによって加熱された補助蒸気が送られてくる配管ＳＰが接続されている。また、設備用ヘッダ７には、設備用ヘッダ７の圧力、つまり乾燥用蒸気の圧力を測定するヘッダ圧力センサ７５が設けられている。乾燥用蒸気圧力計器７１は、ヘッダ圧力センサ７５からの出力信号（圧力値）を受信して、予め設定されている圧力設定値とにより各種の演算やＰＩＤ制御信号等への変換とその制御信号の出力、圧力表示等を行なう。なお、乾燥用蒸気圧力計器７１の各機能を制御手段９が担い、乾燥用蒸気圧力計器７１を省略していてもよい。図１に示すように、補助蒸気が送られてくる配管ＳＰには、補助蒸気用制御弁７２が設けられている。

【0047】

また、本実施形態では、乾燥機１のキャリア蒸気口１１３に、キャリア蒸気と共に非凝縮性ガスが供給可能に接続されている。非凝縮性ガスは、少なくとも図１に示されたこの乾燥設備Ｄ１の範囲内における温度と圧力の下では液体にならない気体であり、具体的には、外気を用いてもよいし、窒素ガス等を用いてもよい。乾燥機１のキャリア蒸気口１１３に接続される非凝縮性ガスの供給経路には、非凝縮性ガス用制御弁７４が設けらており、この非凝縮性ガス用制御弁７４の開度が制御されることで、非凝縮性ガスの供給量が調整される。

【0048】

ここで、本実施形態の乾燥設備Ｄ１における、乾燥機１への乾燥用蒸気の供給制御について説明する。

【0049】

ヘッダ圧力センサ７５が検出した設備用ヘッダ７の圧力が、乾燥用蒸気圧力計器７１にて乾燥条件として最適な予め設定されている圧力設定値ＳＮに対して低ければ、乾燥用蒸気圧力計器７１からの制御信号により補助蒸気用制御弁７２が開かれて補助蒸気が供給される。その際、乾燥用蒸気圧力計器７１によって、圧力設定値ＳＮと設備用ヘッダ７の実際の圧力値との偏差により、ＰＩＤ制御信号等を用いて補助蒸気用制御弁７２の開度は制御される。なお、設備用ヘッダ７の乾燥用蒸気は、乾燥設備Ｄ１の起動時には補助蒸気を主にして賄われ、定常運転ではほとんどが蒸気圧縮機６からの高温高圧蒸気で賄われる。

【0050】

続いて非凝縮性ガスの供給制御に関して説明する。乾燥用蒸気の圧力は、通常はほぼ圧力設定値ＳＮに保たれている。しかし、蒸気ブロワ５が、後述する第１回転数Ｒ１（図３参照）とは異なる回転数で駆動された場合、乾燥用蒸気の圧力が圧力設定値ＳＮとは異なる圧力になってしまうことがある。非凝縮性ガスの供給制御は、設備用ヘッダ７の乾燥用蒸気の圧力が圧力設定値ＳＮとは異なる値になった場合、その圧力を圧力設定値ＳＮに戻すために行われる制御である。具体的には、圧力設定値ＳＮと設備用ヘッダ７の実際の圧力値との偏差により、乾燥用蒸気圧力計器７１からのＰＩＤ制御信号を用いて非凝縮性ガス用制御弁７４の開度が制御される。このＰＩＤ制御信号は上述の補助蒸気用制御弁７２の開度制御のＰＩＤ信号とは別途に演算されて出力されるものである。なお、この制御による非凝縮性ガスの供給は、高温高圧蒸気の圧力値、すなわち設備用ヘッダ７の圧力値が、圧力設定値ＳＮよりも若干低い圧力値から、圧力設定値ＳＮよりも高い圧力値により定まるある一定の圧力範囲内において、圧力設定値ＳＮと設備用ヘッダ７の圧力値との偏差に基づき行なうようにしてもよい。また、設備用ヘッダ７の圧力値が、圧力設定値ＳＮよりも低い圧力値状態から一定時間内に生じた圧力値の上昇速度（圧力上昇速度）が所定速度を超えた場合、圧力設定値ＳＮと設備用ヘッダ７の圧力値との偏差に基づき非凝縮性ガスの供給に関する制御が開始され、設備用ヘッダ７の圧力値が圧力設定値ＳＮを超えた後に圧力設定値ＳＮ未満となるまで本制御が継続されるようにしてもよい。

【0051】

また、上述したようなＰＩＤ制御信号による非凝縮性ガス用制御弁７４を制御する方法以外の方法として、乾燥用蒸気圧力計器７１が有するタイマー機能を用いる方法もある。具体的には、非凝縮性ガス用制御弁７４を全開にしておくタイマー時間Ｔ１と、全閉にしておくタイマー時間Ｔ２を乾燥用蒸気圧力計器７１に予め設定し、設備用ヘッダ７の乾燥用蒸気の圧力値が圧力設定値ＳＮを越えた場合に、タイマー時間Ｔ１とタイマー時間Ｔ２とに基づき非凝縮性ガス用制御弁７４を交互に全開と全閉を繰り返させる制御動作を行なわせる方法である。この制御中に、設備用ヘッダ７の圧力値が圧力設定値ＳＮ以下となった時点で、このタイマー時間Ｔ１とタイマー時間Ｔ２とによる制御は終了される。

【0052】

なお、非凝縮ガスの供給は蒸気ブロワから排出される蒸気量を抑えるためのものであるから、本発明の圧縮システムＰＳと併用されることにより、より本発明の圧縮システムＰＳにおける第１回転数Ｒ１（図３参照）を維持し易く省エネ効果を高めることができる。
この様にして、設備用ヘッダ７における乾燥用蒸気の圧力値を検知して、乾燥用蒸気圧力計器７１の制御信号に基づき、非凝縮性ガス用制御弁７４から非凝縮性ガスがキャリア蒸気口１１３を通じて乾燥室１１に供給され、キャリア蒸気に対しての非凝縮性ガスの混合量が調整される。

【0053】

非圧縮性ガスが混合されたキャリア蒸気には、乾燥室１１において被処理物が乾燥することで蒸発した蒸気が加わり乾燥排気として排気口１１４から排出される。乾燥排気は集塵機２を経て熱交換器４に向かい、熱交換器４内のチューブ４２を介してドレンと熱交換される。

【0054】

なお、非凝縮性ガスがキャリア蒸気に混合されると、熱交換器４の熱交換能力は低下し、乾燥排気からドレンに伝熱される熱量は急速に減少する。少量の非凝縮性ガスの混合によりこの効果は奏せられる。例えば、非凝縮性ガスを１％混合させると、熱交換器４における熱交換能力は約４０％低下し、１０％混合させると約８０％低下する。したがって、熱交換器４の熱交換能力の制御を、反応応答性良く効率的に行うことができる。この結果、熱交換器４でドレンから蒸発して蒸気ブロワ５に吸引される蒸気量が減少する。そして、最終的には、蒸気ブロワ５が、後に図３を用いて説明する第２低速回転数Ｒ４または第３低速回転数Ｒ５で駆動制御され、蒸気圧縮機６も同様の駆動制御が行われることで、蒸気圧縮機６で生成される高温高圧蒸気、すなわち、設備用ヘッダ７における乾燥用蒸気の圧力が圧力設定値ＳＮに速やかに収束することになる。

【0055】

つまり第１実施形態における乾燥設備Ｄ１によれば、設備用ヘッダ７における乾燥用蒸気の圧力が圧力設定値ＳＮよりも高圧になった場合、非凝縮性ガスをキャリア蒸気に混合することで速やかに乾燥用蒸気の圧力を低下させて乾燥機１へ供給する乾燥用蒸気の熱量を調整することができる。

【0056】

また、万一設備用ヘッダ７が圧力設定値ＳＮよりもはるかに過剰な圧力になった場合、乾燥用蒸気圧力計器７１の制御により調整弁７３が開かれて、過剰な蒸気は屋外等に大気放出などが行なわれるものであるが、上述した制御により設備用ヘッダ７の圧力は圧力設定値ＳＮに速やかに収束するため、屋外等への大気放出などの無駄を減らすことができる。さらにまた、従来であれば多管式加熱管１２に供給される乾燥用蒸気を直接調整する絞り弁９０１の操作が必要なくなる。

【0057】

次に、蒸気ブロワ５の動作について説明する。

【0058】

図３は、図１に示す乾燥設備において、第１蒸気圧力センサが検出した気圧と蒸気ブロワのロータ回転数との関係を示す制御説明図である。

【0059】

制御手段９は、第１蒸気圧力センサ５２が検出した熱交換器４と蒸気ブロワ５の間の気圧の情報を受信し、その気圧に対応して蒸気ブロワ５に内蔵されたロータ５１の回転数を制御する。この第１蒸気圧力センサ５２が気圧を検出する工程が検出工程の一例に相当する。なお、制御手段９は、ロータ５１を駆動するモータに加える電源周波数をインバータで制御することでロータ５１の回転数を制御するが、ロータ５１を駆動するモータとしてサーボモータを用いサーボ制御してもよい。図３に示すように、制御手段９は、第１蒸気圧力センサ５２が検出した気圧が基準範囲Ｗ１内にある場合には、ロータ５１が第１回転数Ｒ１に維持されるように蒸気ブロワ５を制御する。このロータ５１を第１回転数Ｒ１に維持する制御を実行する工程が定回転運転工程の一例に相当する。第１回転数Ｒ１は、乾燥設備Ｄ１の気相系のバランスを考慮して設定された、この圧縮システムＰＳに求められる蒸気量に基づいて決定された回転数である。具体的には、蒸気圧縮機６から設備用ヘッダ７に送られる高温高圧蒸気の量と、設備用ヘッダ７から送り出される乾燥用蒸気の量とがバランスする様に蒸気圧縮機６の設定回転数を決定し、そこから蒸気ブロワ５の第１回転数Ｒ１を決定している。基準範囲Ｗ１は、乾燥機１において乾燥させる一般的な被処理物（乾燥機１の投入口１１１から投入された物）の物性と一般的な投入量から計算される乾燥排気の熱量と、その熱量によって熱交換器４でドレンから蒸発する蒸気量とから想定される範囲である。ただし、この基準範囲Ｗ１は、経験則から求めた範囲であってもよく、乾燥設備Ｄ１全体のバランスを維持するために必要な気圧の限界値に安全率を乗じて得られる値を臨界値として設定した範囲であってよい。

【0060】

乾燥機１において乾燥させる被処理物の物性や投入量等の種々の要因によって乾燥排気の熱量は変動するので、熱交換器４で発生する蒸気量はその熱量に応じて変動する。そして、ドレン蒸発部の気圧もその発生する蒸気量に応じて変動する。これに対し、ロータ５１を第１回転数Ｒ１に維持すると、熱交換器４において発生した蒸気量が増加したときにはドレン蒸発部の気圧が高まるので、熱交換器４における蒸気の発生が抑制される方向に作用する。また、熱交換器４において発生した蒸気量が低下したときにはドレン蒸発部の気圧が低下するので、熱交換器４における蒸気の発生が促進される方向に作用する。これらによって、熱交換器４において得られる蒸気量は第１回転数Ｒ１に対応した蒸気量に収束していく。従って、通常は、ロータ５１を第１回転数Ｒ１に維持することで、圧縮システムＰＳに求められる蒸気量を熱交換器４において得ることができる。

【0061】

しかしながら、被処理物の物性や投入量等が想定を超えた場合などには、ドレン蒸発部の気圧が基準範囲Ｗ１を超えてしまうことも考えられる。そこで、制御手段９は、ロータ５１を第１回転数Ｒ１で回転させているときに、第１蒸気圧力センサ５２が検出した気圧が基準範囲Ｗ１の上限値である第１上限閾値ＵＴ１に達した場合、ロータ５１の回転数を第１回転数Ｒ１よりも回転数の多い第２高速回転数Ｒ２に変更して維持するように蒸気ブロワ５を制御する。この第１上限閾値ＵＴ１は、第１閾値の一例に相当し、第２高速回転数Ｒ２は、第２回転数の一例に相当する。第２高速回転数Ｒ２では、第１回転数Ｒ１のときと比較して、蒸気ブロワ５から送り出される蒸気量は増大するため、ドレン蒸発部の気圧を低下させる方向に作用する。この作用により、ドレン蒸発部の気圧が基準範囲Ｗ１を超えて上昇した場合でも、ドレン蒸発部の気圧を速やかに基準範囲Ｗ１内に戻すことができる。制御手段９は、ロータ５１の回転数を一旦第２高速回転数Ｒ２に変更した場合、第１蒸気圧力センサ５２が検出した気圧が第１高圧範囲Ｗ２にある間は第２高速回転数Ｒ２を維持する制御を行う。

【0062】

図３に示すように、第１高圧範囲Ｗ２の下限値である第２下限閾値ＬＴ２は、基準範囲Ｗ１の上限値である第１上限閾値ＵＴ１よりも低い圧力値である。すなわち、制御手段９は、ロータ５１が第２高速回転数Ｒ２で回転しているときにドレン蒸発部の気圧が基準範囲Ｗ１内であって第１上限閾値ＵＴ１とは異なる第２下限閾値ＬＴ２に達したことを第１蒸気圧力センサ５２が検出した場合、第１回転数Ｒ１に切り替えて維持する制御を行う。この第２下限閾値ＬＴ２は、第２閾値の一例に相当する。第２下限閾値ＬＴ２を第１上限閾値ＵＴ１よりも低い値にすることで、ロータ５１の回転数の切り替えが頻繁に発生する所謂チャタリングが防止される。これにより、圧縮システムＰＳの動作が安定するとともに、ロータ５１の回転数の不要な切り替えによる消費電力の増加を防止できる。

【0063】

制御手段９は、ロータ５１を第２高速回転数Ｒ２で回転させているときに、第１蒸気圧力センサ５２が検出した気圧が第１高圧範囲Ｗ２の上限値であり、第１上限閾値ＵＴ１よりも高い第２上限閾値ＵＴ２に達した場合、ロータ５１の回転数を第２高速回転数Ｒ２よりもさらに回転数の多い第３高速回転数Ｒ３に変更して維持するように蒸気ブロワ５を制御する。この第２上限閾値ＵＴ２は、第３閾値の一例に相当し、第３高速回転数Ｒ３は、第３回転数の一例に相当する。第３高速回転数Ｒ３では、第２高速回転数Ｒ２のときと比較して、蒸気ブロワ５から送り出される蒸気量はさらに増大するため、ドレン蒸発部の気圧をより低下させる方向に作用する。この作用により、ドレン蒸発部の気圧が第１高圧範囲Ｗ２を超えて上昇した場合でも、ドレン蒸発部の気圧を速やかに第１高圧範囲Ｗ２内に戻すことができる。制御手段９は、ロータ５１の回転数を一旦第３高速回転数Ｒ３に変更した場合、第１蒸気圧力センサ５２が検出した気圧が第２高圧範囲Ｗ３にある間は第３高速回転数Ｒ３を維持する制御を行う。

【0064】

第２高圧範囲Ｗ３の下限値である第３下限閾値ＬＴ３は、第１高圧範囲Ｗ２の上限値である第２上限閾値ＵＴ２よりも低い圧力値である。すなわち、制御手段９は、ロータ５１が第３高速回転数Ｒ３で回転しているときにドレン蒸発部の気圧が第１高圧範囲Ｗ２内であって第２上限閾値ＵＴ２とは異なる第３下限閾値ＬＴ３に達したことを第１蒸気圧力センサ５２が検出した場合、第２高速回転数Ｒ２に切り替えて維持する制御を行う。第３下限閾値ＬＴ３を第２上限閾値ＵＴ２よりも低い値にすることで、ロータ５１の回転数の切り替えが頻繁に発生する所謂チャタリングが防止される。これにより、圧縮システムＰＳの動作が安定するとともに、ロータ５１の回転数の不要な切り替えによる消費電力の増加を防止できる。

【0065】

制御手段９は、ロータ５１を第３高速回転数Ｒ３で回転させているときに、第１蒸気圧力センサ５２が検出した気圧が第２高圧範囲Ｗ３の上限値である第３上限閾値ＵＴ３に達した場合、異常を報知する。また、異常を報知した後または報知と同時に、圧縮システムＰＳの動作を停止してもよく、乾燥設備Ｄ１全体を停止させてもよい。

【0066】

基準範囲Ｗ１、第１高圧範囲Ｗ２、第２高圧範囲Ｗ３は、この順に沿って徐々に範囲が狭くなる。すなわち、基準範囲Ｗ１が最も広い範囲（すなわち第１上限閾値ＵＴ１と第１下限閾値ＬＴ１の差圧に相当する幅）に設定され、第２高圧範囲Ｗ３が最も狭い範囲に設定されている。基準範囲Ｗ１、第１高圧範囲Ｗ２、第２高圧範囲Ｗ３の範囲の広さを同一に設定してもよいが、基準範囲Ｗ１を広い範囲にすることで、ロータ５１の回転数の切り替えが発生しにくくなるので、圧縮システムＰＳの消費電力がより抑制できる。また、第３高速回転数Ｒ３と第２高速回転数Ｒ２の回転数差Ｈ２は、第２高速回転数Ｒ２と第１回転数Ｒ１の回転数差Ｈ１よりも大きな回転数差に設定されている。こうすることで、ドレン蒸発部の気圧が第２上限閾値ＵＴ２に達してしまった場合、ドレン蒸発部の気圧が基準範囲Ｗ１からさらに離れてしまうことをより強く抑制し、速やかにドレン蒸発部の気圧を基準範囲Ｗ１に近づけることができる。

【0067】

なお、図３にも示されている通り、第１上限閾値ＵＴ１、第２上限閾値ＵＴ２、第３上限閾値ＵＴ３、第２下限閾値ＬＴ２及び第３下限閾値ＬＴ３の設定値の大小関係は、第２下限閾値ＬＴ２＜第１上限閾値ＵＴ１＜第３下限閾値ＬＴ３＜第２上限閾値ＵＴ２＜第３上限閾値ＵＴ３の関係においてチャタリングを生ぜず、第１回転数Ｒ１、第２高速回転数Ｒ２及び第３高速回転数Ｒ３の間での回転数の変更が段階的に行われる。

【0068】

一方、制御手段９は、ロータ５１を第１回転数Ｒ１で回転させているときに、第１蒸気圧力センサ５２が検出した気圧が基準範囲Ｗ１の下限値である第１下限閾値ＬＴ１に達した場合、ロータ５１の回転数を第１回転数Ｒ１よりも回転数の少ない第２低速回転数Ｒ４に変更して維持するように蒸気ブロワ５を制御する。この第１下限閾値ＬＴ１は第１閾値の一例に相当し、第２低速回転数Ｒ４は第２回転数の一例に相当する。第２低速回転数Ｒ４では、第１回転数Ｒ１のときと比較して、蒸気ブロワ５から送り出される蒸気量は減少するため、ドレン蒸発部の気圧を上昇させる方向に作用する。この作用により、ドレン蒸発部の気圧が基準範囲Ｗ１よりも低下した場合でも、ドレン蒸発部の気圧を速やかに基準範囲Ｗ１内に戻すことができる。制御手段９は、ロータ５１の回転数を一旦第２低速回転数Ｒ４に変更した場合、第１蒸気圧力センサ５２が検出した気圧が第１低圧範囲Ｗ４にある間は第２低速回転数Ｒ４を維持する制御を行う。

【0069】

第１低圧範囲Ｗ４の上限値である第４上限閾値ＵＴ４は、基準範囲Ｗ１の下限値である第１下限閾値ＬＴ１よりも高い値である。すなわち、制御手段９は、ロータ５１が第２低速回転数Ｒ４で回転しているときにドレン蒸発部の気圧が基準範囲Ｗ１内であって第１下限閾値ＬＴ１とは異なる第４上限閾値ＵＴ４に達したことを第１蒸気圧力センサ５２が検出した場合、第１回転数Ｒ１に切り替えて維持する制御を行う。この第４上限閾値ＵＴ４は、第２閾値の一例に相当する。第４上限閾値ＵＴ４を第１下限閾値ＬＴ１よりも高い値にすることで、ロータ５１の回転数の切り替えが頻繁に発生する所謂チャタリングが防止される。これにより、圧縮システムＰＳの動作が安定するとともに、ロータ５１の回転数の不要な切り替えによる消費電力の増加を防止できる。

【0070】

制御手段９は、ロータ５１を第２低速回転数Ｒ４で回転させているときに、第１蒸気圧力センサ５２が検出した気圧が第１低圧範囲Ｗ４の下限値であり、第１下限閾値ＬＴ１よりも低い第４下限閾値ＬＴ４に達した場合、ロータ５１の回転数を第２低速回転数Ｒ４よりもさらに回転数の少ない第３低速回転数Ｒ５に変更して維持するように蒸気ブロワ５を制御する。この第４下限閾値ＬＴ４は、第３閾値の一例に相当し、第３低速回転数Ｒ５は、第３回転数の一例に相当する。第３低速回転数Ｒ５では、第２低速回転数Ｒ４のときと比較して、蒸気ブロワ５から送り出される蒸気量はさらに減少するため、ドレン蒸発部の気圧をより上昇させる方向に作用する。この作用により、ドレン蒸発部の気圧が第１低圧範囲Ｗ４よりも低下した場合でも、ドレン蒸発部の気圧を速やかに第１低圧範囲Ｗ４内に戻すことができる。制御手段９は、ロータ５１の回転数を一旦第３低速回転数Ｒ５に変更した場合、第１蒸気圧力センサ５２が検出した気圧が第２低圧範囲Ｗ５にある間は第３低速回転数Ｒ５を維持する制御を行う。

【0071】

第２低圧範囲Ｗ５の上限値である第５上限閾値ＵＴ５は、第１低圧範囲Ｗ４の下限値である第４下限閾値ＬＴ４よりも高い値である。すなわち、制御手段９は、ロータ５１が第３低速回転数Ｒ５で回転しているときにドレン蒸発部の気圧が第１低圧範囲Ｗ４内であって第４下限閾値ＬＴ４とは異なる第５上限閾値ＵＴ５に達したことを第１蒸気圧力センサ５２が検出した場合、第２低速回転数Ｒ４に切り替えて維持する制御を行う。第５上限閾値ＵＴ５を第４下限閾値ＬＴ４よりも高い圧力値にすることで、ロータ５１の回転数の切り替えが頻繁に発生する所謂チャタリングが防止される。これにより、圧縮システムＰＳの動作が安定するとともに、ロータ５１の回転数の不要な切り替えによる消費電力の増加を防止できる。

【0072】

制御手段９は、ロータ５１を第３低速回転数Ｒ５で回転させているときに、第１蒸気圧力センサ５２が検出した気圧が第２低圧範囲Ｗ５の下限値である第５下限閾値ＬＴ５よりも低下した場合、異常を報知する。また、異常を報知した後または報知と同時に、圧縮システムＰＳの動作を停止してもよく、乾燥設備Ｄ１全体を停止させてもよい。

【0073】

基準範囲Ｗ１、第１低圧範囲Ｗ４、第２低圧範囲Ｗ５は、この順に沿って徐々に範囲が狭くなる。すなわち、基準範囲Ｗ１が最も広い範囲に設定され、第２低圧範囲Ｗ５が最も狭い範囲に設定されている。基準範囲Ｗ１、第１低圧範囲Ｗ４、第２低圧範囲Ｗ５の範囲の広さを同一に設定してもよいが、基準範囲Ｗ１を広い範囲にすることで、ロータ５１の回転数の切り替えが発生しにくくなるので、圧縮システムＰＳの消費電力がより抑制できる。また、第３低速回転数Ｒ５と第２低速回転数Ｒ４の回転数差Ｈ４は、第２低速回転数Ｒ４と第１回転数Ｒ１の回転数差Ｈ３よりも大きな回転数差に設定されている。こうすることで、ドレン蒸発部の気圧が第４下限閾値ＬＴ４より低下してしまった場合、ドレン蒸発部の気圧が基準範囲Ｗ１からさらに離れてしまうことをより強く抑制し、速やかにドレン蒸発部の気圧を基準範囲Ｗ１に近づけることができる。
なお、図３にも示されている通り、第１下限閾値ＬＴ１、第４下限閾値ＬＴ４、第５下限閾値ＬＴ５、第４上限閾値ＵＴ４及び第５上限閾値ＵＴ５の設定値の大小関係は、第５下限閾値ＬＴ５＜第４下限閾値ＬＴ４＜第５上限閾値ＵＴ５＜第１下限閾値ＬＴ１＜第４上限閾値ＵＴ４の関係においてチャタリングを生ぜず、第１回転数Ｒ１、第２低速回転数Ｒ４及び第３低速回転数Ｒ５の間での回転数の変更が段階的に行われる。また、第２下限閾値ＬＴ２及び第４上限閾値ＵＴ４との関係においては第４上限閾値ＵＴ４＜第２下限閾値ＬＴ２である。

【0074】

蒸気圧縮機６も、制御手段９によって蒸気ブロワ５と同様の制御を行うことができる。すなわち、第１蒸気圧力センサ５２の代わりに第２蒸気圧力センサ６２が用いられる他は、蒸気ブロワ５と同じ図３に示した制御を行うことができる。ただし、第２蒸気圧力センサ６２が検出する、蒸気ブロワ５から蒸気圧縮機６に繋がる蒸気の通過経路の気圧は、蒸気ブロワ５から送り出される蒸気量によって定まるので、ドレン蒸発部の気圧よりも変動しにくい。従って、基準範囲を蒸気ブロワ５の基準範囲Ｗ１よりも広い範囲にしてもよく、第２高圧範囲Ｗ３および第２低圧範囲Ｗ５を省略してもよい。また、蒸気圧縮機６の動作を蒸気ブロワ５と同期させてもよい。

【0075】

本発明の乾燥設備Ｄ１は一例として上述したように構成されるものであり、以下に乾燥設備Ｄ１全体の運転方法についての一例を説明する。

【0076】

始めに排気ファン９２２とこの下流の不図示の設備が起動され、自動制御により乾燥室１１内の圧力が概ね大気圧程度（－０．０２～＋０．１ｋＰａＧ程度）に保たれる。また、第２ドレンポンプ９１１とこの下流の不図示の設備が起動される。第２熱交換器９２１には冷却水が供給される。

【0077】

次に、設備用ヘッダ７内が０．５ＭＰａＧ、約１５９℃となるように補助蒸気が乾燥用蒸気圧力計器７１に制御されて供給され、設備用ヘッダ７からの蒸気は、一部は多管式加熱管１２に乾燥用蒸気として、一部は乾燥室１１及び集塵機２に保温のために供給される。多管式加熱管１２は、不図示のモータの起動により回転され、回転した状態で蒸気が流れ込む。

【0078】

この多管式加熱管１２の加熱、乾燥室１１及び集塵機２の保温の段階では、多管式加熱管１２内やスチームトレース配管等内の空気などの非凝縮性ガスがドレンと共にドレンタンク３に流れ込む。この非凝縮性ガスは、ドレンタンク３の不図示の排出口よりドレンタンク３から放出される。なお、この様に本乾燥設備の起動時には不要である非凝縮性ガスを、乾燥設備Ｄ１外に放出する操作は、ドレンタンク３以外にも、不図示の適宜の箇所から適宜のタイミングで行なわれる。また、ドレンタンク３が一定の液位を越える場合には、ドレンタンク３からドレンは排水される。

【0079】

多管式加熱管１２内の不図示の温度センサが所定の温度に達した後、上述のドレンタンク３からの非凝縮性ガスの排出口は閉じられる。そして、ドレンポンプ３２が起動され、熱交換器４にドレンが供給される。

【0080】

次に、過熱ヒータ８が通電され、キャリア蒸気温度計器８１の制御により、設備用ヘッダ７からの蒸気の一部はキャリア蒸気として約１６０℃の状態で乾燥室１１に流れ込む。集塵機２の吹き付け機構２２に供給される設備用ヘッダ７からの蒸気は約０．４ＭＰａＧ、約２００℃の状態に調整され、適宜の時間間隔で吹き付けが開始される。これらの操作により起動段階で存在する乾燥室１１内や熱交換器４のチューブ４５内の空気などの非凝縮性ガスは排気ファン９２２により排出される。生じたドレンは第２ドレンポンプ９１１により排出される。

【0081】

次に、蒸気ブロワ５と蒸気圧縮機６が起動される。蒸気ブロワ５と蒸気圧縮機６は制御手段９によって上述した制御が行われる。この段階では既に熱交換器４からドレンの蒸発が生じているので、蒸気は蒸気ブロワ５に吸引される。起動段階で存在する蒸気ブロワ５内や蒸気圧縮機６内、これら前後の経路内の非凝縮性ガスも、適宜の排出口より放出され、一定時間後に排出口は閉じられる。

【0082】

次に、排出口１１２のロータリーバルブ１１２１が起動され、投入口１１１から被処理物として例えば下水汚泥が投入される。汚泥は多管式加熱管１２と接触して水分が蒸発され、蒸発した水分はキャリア蒸気と共に排気口１１４から集塵機２を経て乾燥排気として約１１２℃の状態で熱交換器４に流れ込む。

【0083】

なお、乾燥室１１内に被処理物がない空の状態から被処理物を投入する起動方法以外に、起動前に被処理物を乾燥室１１内にある程度に充填された状態から起動することもできる。また、起動前に乾燥室１１内に充填するものとして、乾燥物を充填しておくことでも構わない。

【0084】

被処理物は投入口１１１側から排出口１１２側に移動されつつ乾燥され、乾燥物として排出口１１２からロータリーバルブ１１２１を経て排出される。

【0085】

被処理物の投入は、少量の投入量から開始し、投入量の設定値になるように徐々に増加される。設定値に至った時点で起動段階を終え、定常運転の段階となる。

【0086】

乾燥設備Ｄ１が安定した状態で運転される場合、蒸気圧縮機６の吐出側では０．５ＭＰａＧ、約１５９℃の高温高圧蒸気が得られ、この蒸気は設備用ヘッダ７に供給される。設備用ヘッダ７の蒸気は、上述した乾燥用蒸気やキャリア蒸気などとして利用されることになる。

【0087】

しかしながら実際には被処理物は常に一定の物性とは限らず、また、乾燥室１１内における被処理物の分散状態等も変動する。この変動により、熱交換器４においてドレンが蒸発して生成する蒸気量も変動する。ここで、上述したように、被処理物の物性等が想定される範囲内である場合、蒸気ブロワ５のロータ５１を第１回転数Ｒ１に維持することで、熱交換器４において生成される蒸気量は第１回転数Ｒ１に対応した所望の蒸気量に収束していく。被処理物の物性等が想定される範囲を超えて変化する場合等には、熱交換器４において生成される蒸気量の変動が大きすぎて収束しきれずにドレン蒸発部の気圧が大きく上昇または大きく下降してしまうことがある。その場合、制御手段９は、上述したように、ロータ５１の回転数を段階的に変化させることで熱交換器４において生成される蒸気量を所望の蒸気量に近づける制御を行う。また、制御手段９は、蒸気圧縮機６においても同様の制御を行う。これらの制御により、蒸気圧縮機６の吐出側の高温高圧蒸気の蒸気量と圧力の増減が生じることがある。

【0088】

熱交換器４において生成される蒸気量が増加した状態が長期間継続した場合、設備用ヘッダ７の圧力が圧力設定値ＳＮを超えて高圧になる虞がある。過大に高圧になった場合、過剰な蒸気が調整弁７３から大気等に放出されることになる。しかし、非凝縮性ガスが混合された乾燥排気を用いることで、熱交換器４での熱交換が抑制されて、ドレンからの蒸発が抑えられる。これにより設備用ヘッダ７の圧力は圧力設定値ＳＮ以下に速やかに収束することになる。なお、乾燥設備Ｄ１を停止するときは、まず被処理物の投入を停止し、乾燥室１１内の被処理物が全て乾燥されるまで乾燥用蒸気とキャリア蒸気を供給する運転を継続し、続いて起動時とは逆の順序で各装置の停止と各所の弁の開閉が行なわれる。場合により、乾燥室１１内の被処理物を全て乾燥させない状態で各装置を停止し、乾燥室１１内に被処理物を残した状態で次の運転（起動）を行なうことも可能である。

【0089】

次に、蒸気ブロワ５の動作の変形例を説明する。以下の説明では、これまで説明した構成要素の名称と同じ構成要素や値の名称には、これまで用いた符号と同じ符号を付し、重複する説明は省略することがある。

【0090】

図４は、蒸気ブロワの動作の変形例を示す図３と同様の制御説明図である。

【0091】

図４に示すように、この変形例では、第３下限閾値ＬＴ３および第５上限閾値ＵＴ５の値が図３に示した蒸気ブロワ５の制御と異なる。具体的には、第３下限閾値ＬＴ３を第２下限閾値ＬＴ２と同一値に設定し、第５上限閾値ＵＴ５を第４上限閾値ＵＴ４と同一値に設定している。すなわち、制御手段９は、一旦第３高速回転数Ｒ３でロータ５１を回転させたら、第１蒸気圧力センサ５２が検出した気圧が第２下限閾値ＬＴ２（第３下限閾値ＬＴ３）になるまで第３高速回転数Ｒ３を維持し、第２下限閾値ＬＴ２に達したら、一気に第１回転数Ｒ１に変更して維持する。また、制御手段９は、一旦第３低速回転数Ｒ５でロータ５１を回転させたら、第１蒸気圧力センサ５２が検出した気圧が第４上限閾値ＵＴ４（第５上限閾値ＵＴ５）になるまで第３低速回転数Ｒ５を維持し、第４上限閾値ＵＴ４に達したら、一気に第１回転数Ｒ１に変更して維持する。

【0092】

この変形例では、図３に示した蒸気ブロワ５の制御に対して第３高速回転数Ｒ３で駆動する第２高圧範囲Ｗ３が広いので、第２上限閾値ＵＴ２以上に高まったドレン蒸発部の気圧を早期に基準範囲Ｗ１に戻すことができる。また、図３に示した蒸気ブロワ５の制御に対して第３低速回転数Ｒ５で駆動する第２低圧範囲Ｗ５が広いので、第４下限閾値ＬＴ４以下に低下したドレン蒸発部の気圧を早期に基準範囲Ｗ１に戻すことができる。

【0093】

本発明は上述の実施形態に限られることなく特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変更を行うことが出来る。

【0094】

例えば、乾燥機１は、多管式加熱管１２を有する連続式伝導伝熱型乾燥機であったが、撹拌部や回転軸部が間接加熱部を成す所謂パドルドライヤ等の連続式伝導伝熱型乾燥機であってもよい。

【0095】

また、熱交換器４は縦型（縦置き）であったが、横型（横置き）であってもよい。

【0096】

また、例えば、熱交換器４は、乾燥排気とドレンが気体通過部を介して熱交換できる態様であれば、満液式熱交換器でなくとも他の形式の熱交換器であってもよい。

【0097】

さらに、熱交換器４においてドレンと熱交換される蒸気は乾燥排気以外に他のプロセスによって生じさせた凝縮性ガスであってもよく、他のプロセスによって生じさせた凝縮性ガスと乾燥排気の混合ガスであってもよい。

【0098】

また、本実施形態では、基準範囲Ｗ１、高圧側に２段階、低圧側に２段階、合計で５つの範囲を設定し、第１蒸気圧力センサ５２が検出した気圧に応じて蒸気ブロワ５および蒸気圧縮機６を制御する例を示したが、高圧側および低圧側の少なくとも一方を省略してもよい。省略した場合、第１蒸気圧力センサ５２が検出した気圧が第１上限閾値ＵＴ１または第１下限閾値ＬＴ１に達しても第１回転数Ｒ１を維持し続け、気圧が第５上限閾値ＵＴ５または第５下限閾値ＬＴ５に達したら異常を報知する態様としてもよい。また、高圧側と低圧側それぞれの設定範囲の段階数は１段階でもよく、３段階以上であってもよく、さらに高圧側と低圧側の段階数が異なっていてもよい。

【0099】

またさらに、制御手段９に備えられた記憶手段に記憶されている第１回転数Ｒ１などの回転数や、第１上限閾値などの各種閾値および、その閾値によって定まる基準範囲Ｗ１などの各種範囲は、記憶手段に記憶されている値を書き換えることで変更可能なものであってもよい。

【0100】

以上の記載では、水分等の蒸発成分を多く含む固体状の被処理物から、蒸発成分の少ない乾燥物を得る場合について説明したが、本発明は、液状体の被処理物から水分等の蒸発成分を蒸発させ、濃縮された液状物を得る場合についても適用可能であり、この場合には、乾燥設備Ｄ１は濃縮設備になり、乾燥機１は濃縮機になり、乾燥室１１は濃縮室になる。また、乾燥用蒸気は濃縮用蒸気になり、乾燥物は濃縮物になる。

【0101】

なお、以上説明した各変形例の記載にのみ含まれている構成要件であっても、その構成要件を、他の変形例に適用してもよい。
以上説明した圧縮システムは、熱量が変動する凝縮性ガスと液体とを熱交換することで該液体から蒸気を発生させる熱交換器と、
前記熱交換器が発生させた蒸気を回転体の回転数に応じた量だけ吸い込んで圧縮する圧縮機と、
前記熱交換器と前記圧縮機の間の気圧を検出する検出手段と、
前記回転数を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記検出手段が検出した前記気圧が基準範囲内にある場合は前記回転数を第１回転数に維持する制御を行うものであることを特徴とする。
ここで、前記凝縮性ガスは、乾燥機から排出された排出蒸気であってもよく、前記液体は、乾燥機から回収されたドレンであってもよい。また、前記制御手段は、前記圧縮機に内蔵されたものであってもよく前記圧縮機とは別に設けられたものであってもよい。また、前記第１回転数は、記憶手段に記憶され、該記憶手段を書き換えることによって変更可能であってもよい。さらには、前記基準範囲は、記憶手段に記憶され、該記憶手段を書き換えることによって変更可能であってもよい。またさらには、前記基準範囲を超えた場合、異常を報知してもよい。
この圧縮システムによれば、前記気圧が前記基準範囲内にあるときは前記回転体の前記回転数を前記第１回転数に維持するので、この圧縮システムの消費電力を抑制できる。なお、前記第１回転数に維持していると、前記熱交換器において得られる蒸気量が増加したときには前記気圧が高まり、該熱交換器における蒸気の発生が抑制される方向に作用する。また、前記熱交換器において得られる蒸気量が低下したときには前記気圧が下がり、該熱交換器における蒸気の発生が促進される方向に作用する。これらによって、前記熱交換器において得られる蒸気量は前記第１回転数に応じた蒸気量に収束するので、該第１回転数を適切に設定することで、この圧縮システムに求められる蒸気量を得ることができる。
また、この圧縮システムにおいて、前記制御手段は、前記気圧が前記基準範囲の限界値である第１閾値に達したことを前記検出手段が検出した場合、該回転数を該第１回転数とは異なる第２回転数に切り替えて該第２回転数を維持する制御を行うものであってもよい。
こうすることで、万一前記気圧が前記基準範囲に達した場合でも、前記第２回転数に切り替えるので速やかに前記気圧を該基準範囲内に戻すことができる。
また、以上説明した圧縮システムの制御方法は、熱量が変動する凝縮性ガスと液体とを熱交換器により熱交換することで該液体から発生した蒸気を回転体の回転数に応じた量だけ吸い込んで送り出す圧縮機と、該熱交換器と該圧縮機の間の気圧を検出する検出手段とを備えた圧縮システムの制御方法において、
前記気圧を検出する検出工程と、
前記検出工程で検出した前記気圧が基準範囲内にある場合は前記回転数を第１回転数に維持する定回転運転工程とを有することを特徴とする。
この圧縮システムの制御方向によれば、前記気圧が前記基準範囲内にあるときは前記回転数を前記第１回転数に維持するので、圧縮システムの消費電力が抑制できる。

【符号の説明】

【0102】

４ 熱交換器
５ 蒸気ブロワ
５１ ロータ
５２ 第１蒸気圧力センサ
９ 制御手段
ＰＳ 圧縮システム
Ｒ１ 第１回転数
Ｗ 基準範囲

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】