JP2001248940A - ヒートポンプを用いた浴室衣類乾燥装置及び浴室衣類乾燥方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温の除湿空気を吹出すことで高い乾燥能力
を発揮する。 【解決手段】 浴室から吸入した空気をまず除湿器１６
に通して除湿する。除湿器１６から出た空気を、続いて
加熱器５に通して吸入時の温度より高い温度に加熱し
て、浴室へ吐出する。制御装置３１は、除湿器１６と加
熱器５は同時に運転し、吸入空気と吐出空気との間の蒸
気圧差が常に所定値以上になるように、分配弁３の開度
や圧縮機１の回転数を調節して除湿器１６と加熱器５の
パワーを制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、浴室内に吊るした
衣類や浴室自体を乾燥するための装置に関し、特にヒー
トポンプを用いた浴室衣類乾燥装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平５−３４０１４号や特開平５‐３
４０６６号に記載された従来の装置は、ヒートポンプの
加熱暖房運転と冷房除湿運転の交互の繰り返しで浴室内
の衣類及び浴室を乾燥する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の装置の冷房除湿
は、吸入空気を過冷却除湿してからほぼ元の温度まで再
加熱して浴室に吹出すという方法で行う。そのため、冷
房除湿時には、浴室に吹出される空気は除湿はされてい
てもその温度はほぼ元の温度であるため、より高温の空
気がもつより高い乾燥能力を発揮することはできない。

【０００４】また、従来の装置は、加熱と冷却を交互に
繰り返すことによるヒートショックを浴室に加えるた
め、ダニやカビの生育を妨げるという利点がある反面、
熱膨張と熱収縮の繰り返しで浴室建材が傷みやすい。特
にユニットバスのように密閉性の良い浴室は、熱膨張と
熱収縮の影響を大きく受ける。

【０００５】また、昇温（例えば３０分）、高温保持
（例えば１０分）、冷却（例えば３０分）、低温保持
（例えば１０分）という４ステップから１回のサイクル
がなり、このサイクルを複数回繰り返すため、全体の工
程が長時間にわたる。加えて、全体工程が長時間にわた
る分、浴室や機器への畜熱ロスや浴室外への放熱ロスな
ども大きくなる。

【０００６】また、高温保持の状態から冷却を行なって
いる間に、衣類や浴室や機器などに水蒸気の再凝縮が起
きてしまう。

【０００７】従って、本発明の目的は、ヒートポンプを
用いた浴室衣類乾燥装置において、高温の除湿空気を吹
出すことで高い乾燥能力を発揮することにある。

【０００８】本発明の別の目的は、ヒートポンプを用い
た浴室衣類乾燥装置において、浴室建材の傷みを減らす
ことである。

【０００９】本発明のまた別の目的は、ヒートポンプを
用いた浴室衣類乾燥装置において、全体の工程に要する
時間を短くすることである。

【００１０】本発明の更に別の目的は、ヒートポンプを
用いた浴室衣類乾燥装置において、衣類や浴室などでの
水蒸気の再凝縮を防止することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に従うヒートポン
プを用いた浴室衣類乾燥装置は、浴室から吸入した空気
を除湿するヒートポンプを用いた除湿器と、この除湿器
を通過した空気を、除湿器への吸入空気の温度より高い
温度に加熱して前記浴室へ吐出する加熱器と、除湿器と
加熱器とを同時に運転する制御装置とを備える。

【００１２】好適な実施形態では、加熱器が、除湿器の
ヒートポンプと冷媒回路を部分的に共有するヒートポン
プを用いて加熱を行うものであり、加熱器と除湿器とが
冷媒回路的に並列に設けられ、そして、加熱器と除湿器
へ冷媒を分配する分配弁が設けられている。この構成に
よれば、加熱器と除湿器を同時に運転しつつ、分配弁に
より加熱器と除湿器への冷媒分配率を調節することで加
熱器と除湿器のパワーのバランスを制御し、時々の浴室
の温度や湿度などの状態に対して最適な加熱と除湿のパ
ワーバランスで効果的に乾燥操作を行うことが可能であ
る。

【００１３】加熱器もヒートポンプを用いて加熱を行う
ものであり、除湿器のヒートポンプも加熱器のヒートポ
ンプも共に浴槽の熱を回収するようになっている。

【００１４】好適な実施形態では、制御装置は、浴室か
ら吸入される空気と浴室へ吐出される空気との間の蒸気
圧差を所定値以上にするように除湿器と加熱器を制御す
る。

【００１５】好適な実施形態では、制御装置は、浴室か
ら吸入される空気の温度と、浴室から吸入される空気と
浴室へ吐出される空気との間の蒸気圧差とに基づいて、
除湿器と加熱器を制御する。

【００１６】好適な実施形態では、制御装置は、浴室か
ら吸入される空気の温度が所定値以下のときには、加熱
器の運転を除湿器の運転より優先して行う。例えば、吸
入空気の温度が低すぎて除湿効果が期待できない場合に
は、除湿器の運転に先行して（又は、除湿器より大きな
パワーで）加熱器の運転を行って、まずは浴室の気温を
除湿効果が期待できる温度まで上昇させ、その後に、除
湿と加熱の調和的な同時運転を行って効果的に乾燥す
る。

【００１７】本発明に従うヒートポンプを用いた浴室衣
類乾燥方法は、浴室から空気を吸入してヒートポンプを
用いて除湿する除湿ステップと、除湿された空気を、浴
室から吸入したときより高い温度に加熱して浴室へ吐出
する加熱ステップと、前記除湿ステップと前記加熱ステ
ップと同時に行う制御ステップとを備える。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態にか
かる浴室衣類乾燥装置の構成を示す回路図である。

【００１９】図において、実線が冷媒と浴槽湯の経路を
示しており、破線が制御の為に検出される温度や湿度な
どの物理量と制御信号の伝達経路を示し、また、太い矢
印は空気の流れを示している。この浴槽衣類乾燥装置
は、２つの冷媒回路を有している。第一の冷媒回路は、
圧縮機１から分配弁３で第一凝縮器（加熱器）５へ進
み、第一膨張弁７と第一蒸発器（熱回収器）９を順に経
由して圧縮機１へ戻る回路である。第二の冷媒回路は、
圧縮機１から分配弁３で第二凝縮器（再加熱器）１１へ
進み、第二膨張弁１３及び第二蒸発器（冷却器）１５を
順に経由して、逆止弁１７を通じて第一蒸発器（熱回収
器）９に入り圧縮機１へ戻る回路である。

【００２０】要するに、加熱器（第一凝縮器）５と熱回
収器（第一蒸発器）９を有した加熱・熱回収回路（上記
第一の冷媒回路）と、再加熱器（第二凝縮器）１１と冷
却器（第二蒸発器）１５とこれらを結ぶ第二膨張弁１３
とからなる除湿器１６を有した除湿回路（上記第二の冷
媒回路）とが、冷媒回路に関して並列（空気の流れに沿
っては直列に）に設けられている。圧縮機１から出た冷
媒管は、分配弁３で、加熱器５へ向うものと再加熱器１
１に向うものの二手に分岐する。また、除湿器１６を出
た冷媒管は、逆止弁１７を通じて、加熱・熱回収回路の
熱回収器９のすぐ上流に合流する。

【００２１】また、浴槽２１から浴湯循環ポンプ２３を
通って熱回収器９に入り再び浴槽２１へ戻る浴湯循環回
路が設けられている。この回路を通じて浴槽２１から送
られてくる浴湯の熱を熱回収器９が回収する。

【００２２】浴室内の空気を循環させるためにファン２
５が設けられている。このファン２５は、浴室内の空気
を吸ってまず除湿器１６冷却器１５と再加熱器１１に順
に通し、続いて加熱器５に通してから浴室に吹出す。

【００２３】この浴室衣類乾燥装置の運転時の冷媒と空
気の流れは次の通りである。

【００２４】圧縮機１で加圧された高温の冷媒蒸気のう
ち、分配弁３で二手に分かれた一方が加熱器５に入り、
加熱器５を通る空気を加熱する。加熱器５を通過した冷
媒は空気入り口温度近傍まで冷やされており、次に第一
膨張弁７を経由して熱回収器９へ入り、浴湯からの熱を
吸収して浴湯温度を下げ、自らは蒸発して圧縮機１へ戻
される。

【００２５】一方、圧縮機１からの高圧高温の冷媒蒸気
のうち、分配弁３で二手に分れた他方は除湿器１６の再
加熱器１１に入り、空気流での上流に位置する冷却器１
５で冷やされた空気の温度をほぼ元の温度（浴室から吸
入した時の温度）まで回復するために再加熱器１１で放
熱し、続いて第二膨張弁１３を経由して冷却器１５へ入
る。冷却器１５では、冷媒は空気からの熱を吸収して、
空気を冷却し、自らは蒸発して、熱回収器９を通じて圧
縮機１へ戻される。

【００２６】浴室内の空気は、まず、除湿器１６に吸い
込まれて冷却器１５に通され、ここで、過冷却温度まで
冷却され、その空気中の水蒸気が冷却器１５の表面で結
露し、空気中の水分が減少し、その結果、飽和状態の冷
たい空気になる。冷却器１５を出た冷たい空気は次に除
湿器１６の再加熱器１１に通され、ここで、ほぼ元の温
度（浴室から吸入したときの温度）まで暖められる。再
加熱器１１を出た空気は次に加熱器５に通され、ここ
で、さらに高い温度まで加熱される。この高温の除湿さ
れた空気が、浴室に吹き出される。

【００２７】浴室に吹出された高温の空気の熱は、浴室
内の放熱による熱量損失を補い、かつ、衣類などの被乾
燥物からの水分蒸発による熱量損失を補うことに使用さ
れる。また、浴室に吹出された空気は、浴室から吸い込
まれたときの元の状態よりも、除湿されて水蒸気分圧が
低くなっているため、衣類などの被乾燥物からの水蒸気
分圧勾配が一定値以上に保たれ、結果として蒸発速度の
減衰を起こさずに乾燥が実行される。

【００２８】運転中、分配弁３の冷媒分配率を制御する
ために、制御装置３１と温湿度検出器３３と蒸気圧差計
測器３５が設けられている。温湿度検出器３３は、除湿
器１６の吸入空気と除湿器１６の吹出し空気の双方の温
度と湿度を検出する。蒸気圧差計測器３５は、温湿度検
出器３３の検出値に基づいて、上記吸入空気と上記吹出
し空気との間の蒸気圧差を計算する。制御装置３１は、
温湿度検出器３３から上記吸入空気の温度を入力し、蒸
気圧差計測器３５から上記蒸気圧差を入力する。そし
て、制御装置３１は、入力した吸気温度と水蒸気圧差か
ら、水蒸気圧差を大きくするために加熱運転と除湿運転
のどちらを促進する方が有効かを判断し、加熱運転を促
進すべきときには加熱器５により多くの冷媒を分配する
よう、また除湿運転を促進すべきときには除湿器１６に
より多くの冷媒を分配するよう、分配弁３の弁位置を調
節する。この制御により、吸入空気と吹出し空気との間
の蒸気圧差は所定値以上に保たれ、常に良好な乾燥作用
が維持される。

【００２９】なお、図１に示すように、ヒートポンプを
用いた加熱器と除湿器を並列に設け、これら加熱器と除
湿器へ冷媒を分配する分配弁を設ける構成としたことに
より、単一経路に冷媒を循環させ除湿と加熱を交互に繰
り返す従来システムとは異なり除湿と加熱を同時に運転
することができる。

【００３０】図２は、制御装置３１の制御処理の流れを
示す。この図２に示した制御動作は周期的に繰り返し実
行される。

【００３１】この制御では、まず、吸気温度（つまり、
浴室の気温）ｔを基準値ｔ０と比較する（Ｓ１）。吸気
温度ｔが基準値ｔ０より低いことは、吸気温度ｔが低す
ぎて除湿運転の効果が期待できないことを意味する。そ
の場合、優先的に昇温加熱を行って除湿運転が有効にな
る温度まで浴室気温を上昇させるべく、制御はステップ
Ｓ２へ進み分配弁３の開度を小さくする（ここで、分配
弁３の開度は除湿器１６へ分岐する側のそれで示し、よ
って、開度を小さくするとは、加熱器５に供給する冷媒
量を増加させることを意味する）。これにより、加熱運
転のパワーが増加し、浴室内の気温が上昇し相対湿度が
低下し、除湿運転の効果が期待できる状態が形成されて
いく。

【００３２】ステップＳ１で吸気温度ｔが基準値ｔ０以
上であれば、除湿運転の効果が期待できる気温である。
その場合、制御はステップＳ３へ進んで、吸入空気と吹
出し空気との間の水蒸気圧差Δｐと基準値Δｐ０とを比
較する。水蒸気圧差Δｐが基準値Δｐ０より小さいこと
は、除湿運転のパワーが小さすぎて除湿効果が十分に現
れていないことを意味する。この場合、除湿運転を促進
するべく、制御はステップＳ４以下へ進み、分配弁３の
現在の開度が１００％でなければ、ステップＳ５で分配
弁３の開度を増加させる（除湿器１６への冷媒分配量を
増加させる）。また、分配弁３の現在の開度が既に１０
０％であれば、ステップＳ６でその１００％の開度を維
持する（除湿器１６を最大パワーで運転する）。

【００３３】ステップＳ３の判断で水蒸気圧差Δｐが基
準値Δｐ０以上であれば、十分な除湿効果が現われてい
ることを意味するから、その運転状態を維持すべく、制
御はステップＳ７へ進んで、分配弁３の現在の開度を維
持する。

【００３４】以上の制御動作を周期的に繰り返すことに
より、浴室内の気温ｔを基準値ｔ０以上に保ちつつ、吸
入空気と吹出し空気との間の蒸気圧差Δｐを基準値Δｐ
０以上に維持するように、除湿運転と加熱運転が調和的
に同時に実行され、結果として、効果的な乾燥操作を継
続的に行うことができる。

【００３５】なお、上述した分配弁３の開度を調節する
制御に代えて、またはこの制御と組み合わせて、圧縮機
１の負荷分担の制御（例えば、圧縮機１の回転数の制
御）も行うようにしてもよい。例えば、図２のステップ
Ｓ２の昇温加熱を促進する場合には圧縮機１の回転数を
増加させるというようにである。

【００３６】図３は、本発明の別の実施形態にかかる浴
室衣類乾燥装置の構成を示す回路図である。図１と共通
の要素には同じ参照番号を付してある。

【００３７】この浴槽衣類乾燥装置では、第一の冷媒回
路つまり加熱・熱回収回路の構成は図１の実施形態と基
本的に同じであるが、分配弁３が圧縮機１と加熱器５と
の間の高圧側配管ではなく、第一膨張弁７と熱回収器９
との間の低圧側配管に配置されている。そして、その低
圧側の分配弁３から分岐して冷却器（第二蒸発器）１１
に入り逆止弁１７を経由して圧縮機１へ戻る経路から第
二の冷媒回路（除湿回路）が構成されている。つまり、
加熱・熱回収回路と除湿回路とが凝縮器５と膨張弁７を
共有している。故に、図１の実施形態における第二の凝
縮器１１及び第二膨張弁１３は存在しない。この浴槽衣
類乾燥装置では、加熱・熱回収回路と除湿回路とが共有
する凝縮器（加熱器）５が、図１に示した実施形態の第
一の凝縮器（加熱器）５と第二の凝縮器（再加熱器）１
１の両方の機能、つまり冷却器１１で過冷却除湿された
空気の温度を元の温度まで回復させるだけでなく更に高
い温度へ引き上げる機能を行う。制御装置３１は、基本
的に図２に示したと同様の制御を行う。

【００３８】上述した２つの実施形態では、除湿と加熱
の同時運転による乾燥操作を行うため、室内全体の空気
を加熱する必要は無く、理想的には被乾燥物と除湿加熱
ユニットを循環する空気にのみ熱量を与え、建物躯体や
機器への無駄な蓄熱をなくし、建物躯体を通じての室外
への放熱もないようにすることができる。そうするため
に、浴室内の被乾燥物のみを通るような空気流路を浴室
内の形成するように、空気の吸入口と吹出し口の配置及
び吹出し方向などを設計することが望ましい。例えば、
浴室の中央部に被乾燥物たる衣類が吊るされるとするな
らば、浴室の低い位置の壁面から衣類のある中央部に向
かって斜め上向きに除湿及び加熱された空気を吹出すこ
とで、その空気を衣類に対して直接的に当て且つ下から
上へと通過させ、そして、その衣類を通過して昇ってき
た空気を、浴室の天井中央部やその周囲や壁面の高い位
置などから吸い込むというような配置にすることができ
る。そのようにすると、吹出し空気は主に被乾燥物たる
衣類に対して作用し、建物躯体の加熱などに無駄使いさ
れてしまう熱損失を極小に抑えることができる。結果と
して、従来の部屋全体を加熱する方式の乾燥装置より
も、高効率な省電力の乾燥装置を提供することができ
る。

【００３９】上記実施形態によれば、外気への室内空気
の放出なしに、つまり換気を行うことなしに、乾燥操作
が行えるので、換気による外気への室内熱量の放出がな
く、その分省電力である。

【００４０】また、乾燥に要する時間が従来より短縮さ
れるので、乾燥に要する全体エネルギーが大幅に少なく
なる。

【００４１】また、加熱昇温と冷却降温の繰り返しによ
るヒートショックを浴室建材に与えないので浴室自体の
傷みを最小化できる。

【００４２】また、機器や衣類への水蒸気の再凝縮も殆
どない。

【００４３】以上、本発明の一実施形態を説明したが、
上記の実施形態はあくまで本発明の説明のための例示で
あり、本発明を上記実施形態にのみ限定する趣旨ではな
い。従って、本発明は、その要旨を逸脱することなし
に、上記実施形態以外の様々な形態でも実施することが
できる。例えば、除湿回路と加熱回路とは互いに独立し
た冷媒回路であってもよい。加熱回路はヒートポンプで
はなしに、電熱線などの他のタイプの電気ヒータであっ
てもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる浴室衣類乾燥装置
の構成を示す回路図。

【図２】制御装置３１の処理を示すフローチャート。

【図３】本発明の別の実施形態にかかる浴室衣類乾燥装
置の構成を示す回路図。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ３ 分配弁 ５ 第一凝縮器（加熱器） ７ 第一膨張弁 ９ 第一蒸発器（熱回収器） １１ 第二凝縮器（再加熱器） １３ 第二膨張弁 １５ 第二蒸発器（冷却器） ３１ 制御装置 ３３ 温湿度検出器 ３５ 蒸気圧差計測器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3L113 AA01 AB02 AC22 CA08 CA09 CA20 CB14 DA02 4L019 BA02 BA03 EA04 EB01 EB04

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 浴室から吸入した空気を除湿するヒート
   ポンプを用いた除湿器と、 前記除湿器を通過した空気を、前記除湿器への吸入空気
   の温度より高い温度に加熱して前記浴室へ吐出する加熱
   器と、 前記除湿器と前記加熱器とを同時に運転する制御装置と
   を備えたヒートポンプを用いた浴室衣類乾燥装置。
2. 【請求項２】 前記加熱器が、前記除湿器のヒートポン
   プと冷媒回路を部分的に共有するヒートポンプを用いて
   加熱を行うものであり、 前記加熱器と前記除湿器とが冷媒回路的に並列に設けら
   れ、 前記加熱器と前記除湿器へ冷媒を分配する分配弁を有す
   る請求項１記載の浴室衣類乾燥装置。
3. 【請求項３】 前記加熱器がヒートポンプを用いて加熱
   を行うものであり、前記除湿器のヒートポンプも前記加
   熱器のヒートポンプも共に浴槽の熱を回収するようにな
   っている請求項１及び２のいずれか一項記載の浴室衣類
   乾燥装置。
4. 【請求項４】 前記制御装置が、前記浴室から吸入され
   る空気と前記浴室へ吐出される空気との間の蒸気圧差を
   所定値以上にするように前記除湿器と前記加熱器を制御
   する請求項１〜３のいずれか一項記載の浴室衣類乾燥装
   置。
5. 【請求項５】 前記制御装置が、前記浴室から吸入され
   る空気の温度と、前記浴室から吸入される空気と前記浴
   室へ吐出される空気との間の蒸気圧差とに基づいて、前
   記除湿器と前記加熱器を制御する請求項１〜３のいずれ
   か一項記載の浴室衣類乾燥装置。
6. 【請求項６】 前記制御装置が、前記浴室から吸入され
   る空気の温度が所定値以下のとき、前記加熱器の運転を
   前記除湿器の運転より優先して行う請求項１〜３のいず
   れか一項記載の浴室衣類乾燥装置。
7. 【請求項７】 浴室から空気を吸入してヒートポンプを
   用いて除湿する除湿ステップと、 除湿された空気を、浴室から吸入したときより高い温度
   に加熱して浴室へ吐出する加熱ステップと、 前記除湿ステップと前記加熱ステップと同時に行う制御
   ステップとを備えたヒートポンプを用いた浴室衣類乾燥
   方法。