JP2004313765A - 乾燥装置及びその運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】乾燥用空気を冷却することで、乾燥用空気の熱量増加による冷凍サイクルへの影響を回避することにより、安定した冷凍サイクルで運転が行える乾燥装置及びその運転方法を提供すること。
【解決手段】冷媒が、圧縮機１、放熱器２、絞り装置３、蒸発器４の順に循環するヒートポンプ装置を備え、前記放熱器２で加熱された空気を乾燥室５に導き、前記乾燥室５から出た空気を冷却装置７にて冷却し、前記冷却装置７で冷却した空気を前記蒸発器４にて除湿し、前記蒸発器４で除湿した空気を再び前記放熱器２にて加熱する乾燥装置であって、前記圧縮機１の入力を検出する圧縮機入力検出手段８と、前記圧縮機入力検出手段８からの検出値を用いて前記冷却装置７の冷却量を制御する冷却量制御手段９とを備えたことを特徴とする乾燥装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、冷媒が、圧縮機、放熱器、絞り装置、蒸発器の順に循環するヒートポンプ装置を備え、放熱器で加熱された空気を乾燥室に導き、乾燥室から出た空気を冷却装置にて冷却し、冷却装置で冷却した空気を蒸発器にて除湿し、蒸発器で除湿した空気を再び放熱器にて加熱する乾燥装置及びその運転方法に関する。

一般家庭にて使用される電気式衣類乾燥機は、乾燥に必要な熱源として電気ヒータを用いており、家庭用のコンセントの電流容量からその熱量には限界があり、衣類乾燥時間短縮の障害となっていた。また、衣類乾燥に使用された熱は、再利用されることなく外部へ排出されていたのでエネルギーを無駄にしていた。
従来の衣類乾燥機として、ヒートポンプ装置を衣類乾燥の熱源として用いるとともに、乾燥用空気の一部を本体の外へ排出することで、低電力でかつ高除湿率の衣類乾燥機が提案されている（例えば特許文献１参照）。図１２は、特許文献１に記載された従来の衣類乾燥装置である。
この乾燥装置において、回転ドラム２２は、乾燥装置の本体２１内にて回転自在に設けられて内部の衣類３９を乾燥するための乾燥室であり、モータ２７によってドラムベルト３５を介して駆動される。送風機２３は、矢印Ｍで示される流れ方向に、乾燥用空気を回転ドラム２２からフィルタ２４及び回転ドラム側吸気口２５を通して循環ダクト２６へ送るためのものであり、モータ２７によってファンベルト２８を介して駆動される。
また、循環ダクト２６内に置かれた蒸発器２９は、冷媒を蒸発させることによって乾燥用空気を冷却除湿し、凝縮器３０は、冷媒を凝縮させることによって循環ダクト２６内を流れる乾燥用空気を加熱する。そして、加熱された乾燥用空気は、循環ダクト２６に導かれて再び乾燥室に戻る。圧縮機３１は、冷媒に圧力差を生じさせ、キャピラリチューブ等からなる絞り装置３２は、冷媒の圧力差を維持する。そして、これら蒸発器２９、凝縮器３０、圧縮機３１、及び絞り装置３２を配管３３で接続してヒートポンプ装置を構成している。
特開平７−１７８２８９号公報（第４−５頁、図１）

しかしながら、このような乾燥装置で乾燥を行う場合、乾燥用空気の温度、本体と外部との熱交換ロス、乾燥物に含まれる水分量などが乾燥時間の経過とともに徐々に変化するため、外部に放出すべき最適な熱量を常に制御する必要があった。また、放出すべき最適な熱量よりも熱を多く外部に捨ててしまう場合は乾燥時間が長くなってしまい、消費電力量が増加してしまう。
また、乾燥用空気の熱量が増加しすぎると、ヒートポンプ装置の冷凍サイクルにおける圧力が上昇してしまい、安定した冷凍サイクルでの運転が行えないという課題がある。

そこで、本発明は、乾燥用空気を冷却することで、乾燥用空気の熱量増加による冷凍サイクルへの影響を回避することにより、安定した冷凍サイクルで運転が行える乾燥装置及びその運転方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、乾燥物の乾燥時間を短縮することができる乾燥装置及びその運転方法を提供することを目的とする。
更に、本発明は、信頼性の高い乾燥装置及びその運転方法を提供することを目的とする。

請求項１記載の本発明の乾燥装置は、冷媒が、圧縮機、放熱器、絞り装置、蒸発器の順に循環するヒートポンプ装置を備え、前記放熱器で加熱された空気を乾燥室に導き、前記乾燥室から出た空気を冷却装置にて冷却し、前記冷却装置で冷却した空気を前記蒸発器にて除湿し、前記蒸発器で除湿した空気を再び前記放熱器にて加熱する乾燥装置であって、前記圧縮機の入力を検出する圧縮機入力検出手段と、前記圧縮機入力検出手段からの検出値を用いて前記冷却装置の冷却量を制御する冷却量制御手段とを備えたことを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の乾燥装置において、前記放熱器の出口空気温度を検出する出口空気温度検出手段と、前記出口空気温度検出手段からの検出値を用いて前記圧縮機の圧縮能力を制御する冷凍サイクル制御手段とを備えたことを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項２に記載の乾燥装置において、前記冷凍サイクル制御手段では、前記出口空気温度検出手段からの検出値を用いて前記絞り装置の絞り度を制御することを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項１に記載の乾燥装置において、前記圧縮機の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段と、前記吐出圧力検出手段からの検出値を用いて前記圧縮機の圧縮能力を制御する冷凍サイクル制御手段とを備えたことを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項４に記載の乾燥装置置において、前記冷凍サイクル制御手段では、前記吐出圧力検出手段からの検出値を用いて前記絞り装置の絞り度を制御することを特徴とする。
請求項６記載の本発明は、請求項１に記載の乾燥装置において、前記蒸発器の冷媒温度を検出する蒸発器温度検出手段と、前記蒸発器の入口空気温度を検出する入口空気温度検出手段と、前記蒸発器の入口空気湿度を検出する入口空気湿度検出手段と、前記入口空気温度検出手段からの検出値と前記入口空気湿度検出手段からの検出値によって決定した露点温度に基づいて前記圧縮機の圧縮能力を制御する冷凍サイクル制御手段とを備えたことを特徴とする。
請求項７記載の本発明は、請求項６に記載の乾燥装置において、前記冷凍サイクル制御手段では、前記入口空気温度検出手段からの検出値と前記入口空気湿度検出手段からの検出値によって決定した露点温度に基づいて前記絞り装置の絞り度を制御することを特徴とする。
請求項８記載の本発明の乾燥装置の運転方法は、冷媒が、圧縮機、放熱器、絞り装置、蒸発器の順に循環するヒートポンプ装置を備え、前記放熱器で加熱された空気を乾燥室に導き、前記乾燥室から出た空気を冷却装置にて冷却し、前記冷却装置で冷却した空気を前記蒸発器にて除湿し、前記蒸発器で除湿した空気を再び前記放熱器にて加熱する乾燥装置の運転方法であって、前記圧縮機の入力が増加すると前記冷却装置の冷却量を増加させ、前記圧縮機の入力が減少すると前記冷却装置の冷却量を減少させることを特徴とする。
請求項９記載の本発明の乾燥装置の運転方法は、冷媒が、圧縮機、放熱器、絞り装置、蒸発器の順に循環するヒートポンプ装置を備え、前記放熱器で加熱された空気を乾燥室に導き、前記乾燥室から出た空気を冷却装置にて冷却し、前記冷却装置で冷却した空気を前記蒸発器にて除湿し、前記蒸発器で除湿した空気を再び前記放熱器にて加熱する乾燥装置の運転方法であって、前記放熱器の出口空気温度が所定の温度を超えると前記圧縮機の圧縮能力を小さくし、前記放熱器の出口空気温度が所定の温度以下となると前記圧縮機の圧縮能力を大きくすることを特徴とする。
請求項１０記載の本発明は、請求項９に記載の乾燥装置の運転方法において、前記放熱器の出口空気温度が所定の温度を超えると前記絞り装置の絞り度を大きくし、前記放熱器の出口空気温度が所定の温度以下となると前記絞り装置の絞り度を小さくすることを特徴とする。
請求項１１記載の本発明の乾燥装置の運転方法は、冷媒が、圧縮機、放熱器、絞り装置、蒸発器の順に循環するヒートポンプ装置と、前記蒸発器の冷媒温度を検出する蒸発器温度検出手段と、前記蒸発器の入口空気温度を検出する入口空気温度検出手段と、前記蒸発器の入口空気湿度を検出する入口空気湿度検出手段とを備え、前記放熱器で加熱された空気を乾燥室に導き、前記乾燥室から出た空気を冷却装置にて冷却し、前記冷却装置で冷却した空気を前記蒸発器にて除湿し、前記蒸発器で除湿した空気を再び前記放熱器にて加熱する乾燥装置の運転方法であって、前記入口空気温度検出手段からの検出値と前記入口空気湿度検出手段からの検出値によって露点温度を算出し、算出した前記露点温度と前記蒸発器温度検出手段で検出した冷媒温度とを比較し、検出した前記冷媒温度が前記露点温度よりも高い場合には前記圧縮機の圧縮能力を大きくし、検出した前記冷媒温度が所定の温度よりも低い場合には前記圧縮機の圧縮能力を小さくすることを特徴とする。
請求項１２記載の本発明は、請求項１１に記載の乾燥装置の運転方法において、検出した前記冷媒温度が前記露点温度よりも高い場合には前記絞り装置の絞り度を小さくし、検出した前記冷媒温度が所定の温度よりも低い場合には前記絞り装置の絞り度を大きくすることを特徴とする。
請求項１３記載の本発明は、請求項８から請求項１２のいずれかに記載の乾燥装置の運転方法において、前記圧縮機の吐出圧力が所定の圧力を越えた場合には前記圧縮機の圧縮能力を小さくすることを特徴とする。
請求項１４記載の本発明は、請求項１３に記載の乾燥装置の運転方法において、前記圧縮機の吐出圧力が所定の圧力を越えた場合には前記絞り装置の絞り度を大きくすることを特徴とする。
請求項１５記載の本発明は、請求項１から請求項７のいずれかに記載の乾燥装置において、前記冷媒として二酸化炭素を用い、高圧側圧力が臨界圧を超える圧力で運転することを特徴とする。
請求項１６記載の本発明は、請求項８から請求項１２のいずれかに記載の乾燥装置の運転方法において、前記冷媒として二酸化炭素を用い、高圧側圧力が臨界圧を超える圧力で運転することを特徴とする。

本発明の乾燥装置によれば、圧縮機の入力を検出し、冷却装置の冷却量を制御することにより、外部へ放出する熱量を常に調整できるので、運転開始から安定した冷凍サイクル運転を行いつつ、乾燥時間をより短縮させて省エネルギー化を図ることができる。
また、本発明の乾燥装置によれば、放熱器の出口空気温度に応じて圧縮機の圧縮能力及び絞り装置の絞り度を制御することで、運転開始直後からの放熱器出口温度即ち乾燥用空気温度の立ち上がり速度を早くしつつ、出口空気温度が高くなるにつれて圧縮比の小さな冷凍サイクルにすることで、圧縮機の所要動力を小さくさせて省エネルギー化を図ることができる。
また、本発明の乾燥装置によれば、圧縮機の吐出圧力を検出し、圧縮機の圧縮能力及び絞り装置の絞り度を制御することによって、吐出圧力の調整を迅速に行うことが可能となるので、圧縮機及び乾燥装置の信頼性をより確実に確保しつつ、乾燥運転開始直後の乾燥用空気温度を早く上昇させることができる。
また、蒸発器の冷媒温度と蒸発器の入口空気温度及び入口空気湿度を検出して、絞り装置の絞り度及び圧縮機の圧縮能力を制御することにより、蒸発器での除湿を確実に行いつつ、着霜の発生を回避することができるので、より短時間での乾燥を可能とし、信頼性の高い高効率な乾燥装置の運転を行うことができる。
さらに、ヒートポンプ装置は高サイド圧力においては超臨界圧力で運転することによって、さらに乾燥用空気温度を高くすることができるので、乾燥時間を短縮させることが可能となり、高効率な乾燥装置の運転を行うことができる。

本発明の第１の実施の形態による乾燥装置は、圧縮機の入力を検出する圧縮機入力検出手段と、圧縮機入力検出手段からの検出値を用いて冷却装置の冷却量を制御する冷却量制御手段とを備えたものである。本実施の形態によれば、圧縮機入力に応じて乾燥用空気を冷却することができ、圧縮機入力に相当する熱量を外部に排出することができ、冷凍サイクルの圧力を所定の圧力に保つことができる。
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態による乾燥装置において、放熱器の出口空気温度を検出する出口空気温度検出手段と、出口空気温度検出手段からの検出値を用いて圧縮機の圧縮能力を制御する冷凍サイクル制御手段とを備えたものである。本実施の形態によれば、放熱器の出口空気温度に応じて圧縮機を制御することで、例えば運転開始直後は、放熱器出口温度の上昇、すなわち乾燥空気温度の立ち上がり速度を早くしつつ、蒸発器での冷媒温度を低下させることで除湿する水分量を多くすることができ、乾燥時間を短縮させることができる。
本発明の第３の実施の形態は、第２の実施の形態による乾燥装置において、冷凍サイクル制御手段では、出口空気温度検出手段からの検出値を用いて絞り装置の絞り度を制御するものである。本実施の形態によれば、例えば出口空気温度が高くなるにつれて圧縮比の小さな冷凍サイクルにすることで、圧縮機への入力を低下させて省エネルギー化を図ることができる。
本発明の第４の実施の形態は、第１の実施の形態による乾燥装置において、圧縮機の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段と、吐出圧力検出手段からの検出値を用いて圧縮機の圧縮能力を制御する冷凍サイクル制御手段とを備えたものである。本実施の形態によれば、圧縮機の吐出冷媒圧力を検出して、圧縮機を制御することで、吐出圧力の調整を迅速に行うことが可能となり、圧縮機や乾燥装置の信頼性をより確実に確保しつつ、特に乾燥運転開始直後の乾燥空気温度を早く上昇させることができる。
本発明の第５の実施の形態は、第４の実施の形態による乾燥装置において、冷凍サイクル制御手段では、吐出圧力検出手段からの検出値を用いて絞り装置の絞り度を制御するものである。本実施の形態によれば、絞り装置を制御することで、吐出圧力の調整を更に迅速に行うことが可能となり、圧縮機や乾燥装置の信頼性をより確実に確保しつつ、特に乾燥運転開始直後の乾燥空気温度を早く上昇させることができる。
本発明の第６の実施の形態は、第１の実施の形態による乾燥装置において、蒸発器の冷媒温度を検出する蒸発器温度検出手段と、蒸発器の入口空気温度を検出する入口空気温度検出手段と、蒸発器の入口空気湿度を検出する入口空気湿度検出手段と、入口空気温度検出手段からの検出値と入口空気湿度検出手段からの検出値によって決定した露点温度に基づいて圧縮機の圧縮能力を制御する冷凍サイクル制御手段とを備えたものである。本実施の形態によれば、蒸発器の冷媒温度、入口空気温度、及び入口空気湿度を検出して、圧縮機を制御することにより、蒸発器での除湿を確実に行いつつ、着霜の発生を回避することができるので、より短時間での乾燥を可能とし、信頼性の高い高効率な運転を行うことができる。
本発明の第７の実施の形態は、第６の実施の形態による乾燥装置において、冷凍サイクル制御手段では、入口空気温度検出手段からの検出値と入口空気湿度検出手段からの検出値によって決定した露点温度に基づいて絞り装置の絞り度を制御するものである。本実施の形態によれば、蒸発器の冷媒温度、入口空気温度、及び入口空気湿度を検出して、絞り装置を制御することにより、蒸発器での除湿を確実に行いつつ、着霜の発生を回避することができるので、より短時間での乾燥を可能とし、信頼性の高い高効率な運転を行うことができる。
本発明の第８の実施の形態による乾燥装置の運転方法は、圧縮機の入力が増加すると冷却装置の冷却量を増加させ、圧縮機の入力が減少すると冷却装置の冷却量を減少させるものである。本実施の形態によれば、圧縮機の入力に応じて乾燥用空気を冷却することができ、圧縮機入力に相当する熱量を外部に排出することができ、冷凍サイクルの圧力を所定の圧力に保つことができる。
本発明の第９の実施の形態による乾燥装置の運転方法は、放熱器の出口空気温度が所定の温度を超えると圧縮機の圧縮能力を小さくし、放熱器の出口空気温度が所定の温度以下となると圧縮機の圧縮能力を大きくするものである。本実施の形態によれば、放熱器の出口空気温度に応じて圧縮機を制御することで、例えば運転開始直後は、放熱器出口温度の上昇、すなわち乾燥空気温度の立ち上がり速度を早くしつつ、蒸発器での冷媒温度を低下させることで除湿する水分量を多くすることができ、乾燥時間を短縮させることができる。
本発明の第１０の実施の形態は、第９の実施の形態における乾燥装置の運転方法において、放熱器の出口空気温度が所定の温度を超えると前記絞り装置の絞り度を大きくし、前記放熱器の出口空気温度が所定の温度以下となると前記絞り装置の絞り度を小さくするものである。本実施の形態によれば、放熱器の出口空気温度に応じて絞り装置を制御することで、例えば運転開始直後は、放熱器出口温度の上昇、すなわち乾燥空気温度の立ち上がり速度を早くしつつ、蒸発器での冷媒温度を低下させることで除湿する水分量を多くすることができ、乾燥時間を短縮させることができる。また、出口空気温度が高くなるにつれて圧縮比の小さな冷凍サイクルにすることで、圧縮機への入力を低下させて省エネルギー化を図ることができる。
本発明の第１１の実施の形態による乾燥装置の運転方法は、入口空気温度検出手段からの検出値と入口空気湿度検出手段からの検出値によって露点温度を算出し、算出した露点温度と蒸発器温度検出手段で検出した冷媒温度とを比較し、検出した冷媒温度が露点温度よりも高い場合には圧縮機の圧縮能力を大きくし、検出した冷媒温度が所定の温度よりも低い場合には圧縮機の圧縮能力を小さくするものである。本実施の形態によれば、蒸発器の冷媒温度、入口空気温度、及び入口空気湿度を検出して、圧縮機を制御することにより、蒸発器での除湿を確実に行いつつ、着霜の発生を回避することができるので、より短時間での乾燥を可能とし、信頼性の高い高効率な運転を行うことができる。
本発明の第１２の実施の形態は、第１１の実施の形態における乾燥装置の運転方法において、検出した冷媒温度が露点温度よりも高い場合には絞り装置の絞り度を小さくし、検出した冷媒温度が所定の温度よりも低い場合には絞り装置の絞り度を大きくするものである。本実施の形態によれば、蒸発器の冷媒温度、入口空気温度、及び入口空気湿度を検出して、絞り装置を制御することにより、蒸発器での除湿を確実に行いつつ、着霜の発生を回避することができるので、より短時間での乾燥を可能とし、信頼性の高い高効率な運転を行うことができる。
本発明の第１３の実施の形態は、第８から第１２の実施の形態による乾燥装置の運転方法において、圧縮機の吐出圧力が所定の圧力を越えた場合には圧縮機の圧縮能力を小さくするものである。本実施の形態によれば、吐出圧力の調整を迅速に行うことが可能となり、圧縮機や乾燥装置の信頼性をより確実に確保しつつ、特に乾燥運転開始直後の乾燥空気温度を早く上昇させることができる。
本発明の第１４の実施の形態は、第１３の実施の形態による乾燥装置の運転方法において、圧縮機の吐出圧力が所定の圧力を越えた場合には圧縮機の圧縮能力を小さくするとともに絞り装置の絞り度を大きくするものである。本実施の形態によれば、吐出圧力の調整を迅速に行うことが可能となり、圧縮機や乾燥装置の信頼性をより確実に確保しつつ、特に乾燥運転開始直後の乾燥空気温度を早く上昇させることができる。
本発明の第１５の実施の形態は、第１から第７の実施の形態による乾燥装置において、冷媒として二酸化炭素を用い、高圧側圧力が臨界圧を超える圧力で運転するものである。本実施の形態によれば、放熱器の冷媒の入口側温度が同一温度であれば、フロン冷媒に比べてより高い出口空気温度を得ることが可能になり、乾燥時間の短縮を図ることができる。
本発明の第１６の実施の形態は、第８から第１２の実施の形態による乾燥装置の運転方法において、冷媒として二酸化炭素を用い、高圧側圧力が臨界圧を超える圧力で運転するものである。本実施の形態によれば、放熱器の冷媒の入口側温度が同一温度であれば、フロン冷媒に比べてより高い出口空気温度を得ることが可能になり、乾燥時間の短縮を図ることができる。

以下、本発明の乾燥装置の一実施例について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明による第１実施例の乾燥装置を示す構成図である。本実施例の乾燥装置は、例えばフロンまたは二酸化炭素等の冷媒を作動流体とし、圧縮機１、放熱器２、絞り装置３、蒸発器４を順に配管１９にて接続したヒートポンプ装置を備えている。また乾燥装置は、放熱器２で加熱した乾燥用空気１７によって衣類などの乾燥物１０を乾燥する乾燥室５と、乾燥用空気１７を送風する送風機６と、乾燥用空気１７を冷却する冷却装置７とを備えている。乾燥用空気１７は、送風機６によって、放熱器２、乾燥室５、冷却装置７、及び蒸発器４を、ダクト１６を介して循環する。また乾燥装置は、圧縮機１の入力を検出する圧縮機入力検出手段８と、検出した圧縮機入力に基づいて冷却装置７の冷却量を制御する冷却量制御手段９とを備えている。

以下にこの乾燥装置の動作について説明する。
まず乾燥すべき乾燥物１０を乾燥室５内に入れる。次に送風機６を回転させると乾燥用空気１７の流れが生じる。乾燥用空気１７は、放熱器２で加熱されて乾燥室５に入り、乾燥室５内の乾燥物１０から水分を奪うことにより多湿となった後、送風機６により冷却装置７に送られて冷却され、蒸発器４へ運ばれる。蒸発器４に運ばれた乾燥用空気は除湿され、更に放熱器２へ運ばれ、この放熱器２で再び加熱された後、乾燥室５に運ばれる。この乾燥サイクルによって、乾燥物１０が乾燥する。
ここでヒートポンプ装置における冷凍サイクルを考えると、放熱器２にて乾燥用空気１７に放熱する熱量は、圧縮機１の入力分に相当する熱量だけ蒸発器４にて乾燥用空気１７から奪う熱量より多くなる。従って、乾燥用空気の循環を継続すると、乾燥用空気全体の持つ熱量が増加するとともにヒートポンプ装置内の冷媒の持つ熱量が増え、冷媒圧力が高くなり、やがて圧縮機１のモータトルクを超えてしまう。従って、ヒートポンプ装置を安全に運転するには、圧縮機１の入力に相当する乾燥用空気の熱量を、冷却装置７によって排出することが必要となる。

図２を用いて、冷却装置７の冷却量制御手段９の動作について説明する。
図２は、圧縮機１の入力と、外部に熱を放出するための冷却装置７の冷却ファン風量設定値（例えばファン電圧）の関係を表している。すなわち、圧縮機入力検出手段８によって圧縮機１の入力Ｘが検知されると、その入力に相当する熱量を外部に放出するための冷却ファン風量設定値はＹであると判定できる。したがって、この図２の関係式に基づいて冷却装置７の冷却量設定値をＹとなるように制御することにより、圧縮機１の入力に相当する熱量を外部に排出することができ、冷凍サイクルの圧力を所定の圧力に保つことができる。

このように、圧縮機１の入力を検出し、冷却装置７の冷却量を制御することにより、外部へ放出する熱量を常に調整できるので、運転開始から安定した冷凍サイクル運転を行いつつ、乾燥時間をより短縮させて省エネルギー化を図ることができる。

図３は、本発明による第２実施例の乾燥装置を示す構成図であり、本実施例の乾燥装置の構成について、第１実施例と異なる点を説明する。なお、以下の実施例の説明においても同様である。
第２実施例の乾燥装置は、第１実施例の構成に、放熱器２の出口空気温度を検出する出口空気温度検出手段１１と、この出口空気温度に基づいて圧縮機１の圧縮能力及び絞り装置３の絞り度を制御する冷凍サイクル制御手段１８とを備えている。
上記出口空気温度検出手段１１は、例えば温度センサからなり、放熱器２の出口側の乾燥用空気１７の温度を検出する。冷凍サイクル制御手段１８は、例えば圧縮機を駆動する電動機の運転周波数を調節して、圧縮機１の圧縮能力を制御する手段と、例えば膨張弁からなる絞り装置３の絞り度を制御する手段とからなる。尚、本第２実施例の冷凍サイクル制御手段１８は、後述する第３実施例から第５実施例の冷凍サイクル制御手段１８を含めて、冷却量制御手段９を制御するものであってもよい。

以下にこの乾燥装置の動作について説明する。
図４は、放熱器２の出口空気温度と、絞り装置３の開度および圧縮機１の圧縮能力（例えば運転周波数）の関係を示す図、図５は、本実施例による乾燥装置の動作を説明するための冷凍サイクルのモリエル線図である。
ヒートポンプ装置の運転が開始された直後は、放熱器２の出口空気温度は低いため、絞り装置３の開度は小さく、圧縮機１の運転周波数は大きくなるように制御する。これにより、放熱器２の熱交換量を大きくすることができるので、より早く放熱器２の出口空気温度を高くすることができる。また、絞り装置３の開度を小さくすることにより、蒸発器４の冷媒温度が低下するので除湿する水分量を多くすることができ、乾燥時間を短縮させることができる。また、運転開始から所定時間が経過し、放熱器２の出口空気温度が高くなるにつれて、絞り装置３の開度は大きく、圧縮機１の運転周波数は小さくなるように制御する。すなわち、放熱器２の出口温度が高い場合は、放熱器２に与えられる熱交換量は小さくなるように絞り装置３の開度を大きくしつつ、圧縮機１の運転周波数は小さくなるようにすることで、図５で示すように、ＡサイクルからＢサイクルのように圧縮比が小さく、安全かつＣＯＰ（成績係数）の高い冷凍サイクルに移行させることができる。

このように、放熱器２の出口空気温度に応じて絞り装置３の開度および圧縮機１の運転周波数を制御することで、運転開始直後からの放熱器２の出口温度すなわち乾燥空気温度の立ち上がり速度を早くしつつ、出口空気温度が高くなるにつれて圧縮比の小さな冷凍サイクルにすることで、圧縮機１の所要動力を小さくさせて省エネルギー化を図ることができる。
なお、上記説明では放熱器２の出口空気温度の変化とともに圧縮機１と絞り装置３とを制御する場合で説明したが、段階的な制御でもよく、また、放熱器２の出口空気温度が、あらかじめ設定した第１の所定の温度に到達するまでは、圧縮機１の圧縮能力を大きくするとともに絞り装置３の絞り度を小さくするように制御し、放熱器２の出口空気温度が、あらかじめ設定した第２の所定の温度を超えると圧縮機１の圧縮能力を小さくするとともに絞り装置３の絞り度を大きくするように制御してもよい。

図６は、本発明による第３実施例の乾燥装置を示す構成図であり、図７は、本実施例による乾燥装置の制御フローチャートである。
第３実施例の乾燥装置は、圧縮機１の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段１２と、検出した吐出圧力に基づいて圧縮機１の圧縮能力及び絞り装置３の絞り度を制御する冷凍サイクル制御手段１８とを備えている。

以下にこの乾燥装置の動作について説明する。
図７に示すように、冷凍サイクル制御手段１８は、ステップ４１で、吐出圧力検出手段１２にて検出した吐出圧力Ｐｍと、狙いの上限設定圧力Ｐｘ（例えば１２ＭＰａ）を比較する。そして、ＰｍがＰｘより大きい場合には、吐出圧力が圧縮機の信頼性基準値を超えていると判定して、ステップ４２に移り、圧縮機１の圧縮能力を小さくし、絞り装置３の絞り度を大きくする制御を実行した後、ステップ４１に戻る。このことにより、吐出圧力の低下を迅速かつ大幅に行うことができる。また、ＰｍがＰｘ以下の場合には、ステップ４１に戻る。

このように第３実施例の乾燥装置において、圧縮機１の吐出圧力を検出し、検出した吐出圧力に基づいて圧縮機１の圧縮能力及び絞り装置３の絞り度を制御することによって、吐出圧力そのものを直接制御することが可能となり、吐出圧力の調整を素早く行うことができる。従って、吐出圧力の異常上昇時に迅速且つ確実に対応ができ、圧縮機および乾燥装置の信頼性を向上することができる。
尚、本第３実施例を第２実施例の乾燥装置と組み合わせて用いれば、運転開始直後の乾燥空気温度を素早く上昇させることができると共に、迅速且つ確実に元の吐出圧力に戻すことができ、安心して乾燥装置を運転することができる。

図８は、本発明による第４実施例の乾燥装置を示す構成図であり、図９は、本実施例による乾燥装置の制御フローチャートである。
第４実施例の乾燥装置は、蒸発器４の冷媒温度を検出する蒸発器温度検出手段１３と、蒸発器４の入口空気温度を検出する入口空気温度検出手段１４と、蒸発器４の入口空気湿度を検出する入口空気湿度検出手段１５と、検出した蒸発器温度及び露点温度に基づいて圧縮機１の圧縮能力及び絞り装置３の絞り度を制御する冷凍サイクル制御手段１８とを備えたものである。

以下にこの乾燥装置の動作について説明する。
図９に示すように、冷凍サイクル制御手段１８は、ステップ５１で、入口空気温度検出手段１４にて検出した温度と、入口空気湿度検出手段１５にて検出した湿度から、露点温度Ｔｒ（例えば２℃）を算出する。そして、ステップ５２に進み、蒸発器温度検出手段１３にて検出した蒸発器温度Ｔｅと、露点温度Ｔｒを比較する。
そして、ＴｅがＴｒ以上の場合には、蒸発器４は除湿できない状態であると判定し、ステップ５４に移り、絞り装置３の絞り度を小さく、圧縮機１の圧縮能力を大きくするように制御して、ステップ５１に戻る。この判定・制御動作により、蒸発器４での冷媒温度が下がり露点温度以下となるので、蒸発器４における除湿が可能になる。
また、ステップ５２でＴｅがＴｒよりも小さい場合には、ステップ５３に進み、蒸発器温度Ｔｅと、着霜判定設定値（例えば０℃）を比較する。そして、Ｔｅが設定値以上の場合には、蒸発器４は着霜していない状態であると判定し、ステップ５１に戻る。
一方、ステップ５３でＴｅが設定値よりも小さい場合には、蒸発器４は着霜の可能性がある状態と判定し、ステップ５５に進む。そして、絞り装置３の絞り度を大きく、圧縮機１の圧縮能力を小さくするように制御して、ステップ５１に戻る。この判定・制御動作により、蒸発器４での冷媒温度が上がり、着霜を回避するので、蒸発器４における熱伝達率の低下及び通風抵抗の増加を防止することができる。

このように本第４実施例の乾燥装置において、蒸発器４の蒸発器温度及び入口空気の露点温度を検出して、絞り装置３の絞り度および／または圧縮機１の圧縮能力を制御することにより、蒸発器４での除湿を確実に行いつつ、着霜の発生を回避することができるので、より短時間での乾燥を可能とし、信頼性の高い高効率な乾燥装置及びその運転方法を提供することができる。

本発明による第５実施例の乾燥装置について、図１０及び図１１を参照して説明する。図１０は、第１から第４実施例のヒートポンプ装置に、冷媒として二酸化炭素を用い、高圧側圧力が臨界圧を超える圧力で運転する、第５実施例の乾燥装置の放熱器における冷媒と空気の温度変化を示す概略図、図１１は、フロン冷媒を用いた場合の、放熱器２における冷媒と空気の温度変化を示した概略図である。
即ち、図１１に示すように、フロン冷媒の場合、放熱器２で冷媒は過熱状態から気液二相状態となり、過冷却状態と状態変化して空気と熱交換し、放熱器２における空気側出口温度はＣまで上昇する。
これに対して、図１０に示すように、二酸化炭素を冷媒として用い、高圧側圧力が臨界圧を超える圧力で運転する場合には、放熱器２における熱交換は気液の相変化を伴わない。従って、空気側出口温度と冷媒側入口温度の温度差Δｔを、フロン冷媒の場合の温度差ΔＴよりも、小さくすることができ、放熱器２の出口空気温度はＤとなる。即ち、冷媒側入口温度Ｔｏが同一温度であれば、二酸化炭素冷媒の場合の出口空気温度Ｄは、フロン冷媒の場合の出口空気温度Ｃよりも高くすることができる。

このように第５実施例の乾燥装置では、ヒートポンプ装置に、放熱器２の熱交換が超臨界状態で行える冷媒として二酸化炭素を用いることによって、乾燥用空気１７の温度をさらに高くすることができるので、乾燥時間をさらに短縮させることが可能となり、乾燥効率の高い乾燥装置を提供することができる。

本発明にかかる乾燥装置は、衣類乾燥、浴室乾燥等の用途に有用である。また食器乾燥や、生ゴミ処理乾燥等の用途にも応用できる。

本発明による第１実施例の乾燥装置を示す構成図 第１実施例における圧縮機の入力と冷却装置の冷却量の関係図 本発明による第２実施例の乾燥装置を示す構成図 第２実施例における放熱器の出口空気温度と、圧縮機の圧縮能力及び絞り装置の絞り度の関係図 第２実施例における冷凍サイクルを示すモリエル線図 本発明による第３実施例の乾燥装置を示す構成図 第３実施例における乾燥装置の制御フローチャート 本発明による第４実施例の乾燥装置を示す構成図 第４実施例における乾燥装置の制御フローチャート 本発明による第５実施例の乾燥装置の放熱器における冷媒と空気の温度変化を示す図 フロン冷媒を用いた場合の乾燥装置の放熱器における冷媒と空気の温度変化を示す図 従来技術の乾燥装置を示す構成図

符号の説明

１ 圧縮機
２ 放熱器
３ 絞り装置
４ 蒸発器
５ 乾燥室
６ 送風機
７ 冷却装置
８ 圧縮機入力検出手段
９ 冷却量制御手段
１０ 乾燥物
１１ 出口空気温度検出手段
１２ 吐出圧力検出手段
１３ 蒸発器温度検出手段
１４ 入口空気温度検出手段
１５ 入口空気湿度検出手段
１６ ダクト
１７ 乾燥用空気
１８ 冷凍サイクル制御手段

Claims (16)

1. 冷媒が、圧縮機、放熱器、絞り装置、蒸発器の順に循環するヒートポンプ装置を備え、前記放熱器で加熱された空気を乾燥室に導き、前記乾燥室から出た空気を冷却装置にて冷却し、前記冷却装置で冷却した空気を前記蒸発器にて除湿し、前記蒸発器で除湿した空気を再び前記放熱器にて加熱する乾燥装置であって、前記圧縮機の入力を検出する圧縮機入力検出手段と、前記圧縮機入力検出手段からの検出値を用いて前記冷却装置の冷却量を制御する冷却量制御手段とを備えたことを特徴とする乾燥装置。
2. 前記放熱器の出口空気温度を検出する出口空気温度検出手段と、前記出口空気温度検出手段からの検出値を用いて前記圧縮機の圧縮能力を制御する冷凍サイクル制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
3. 前記冷凍サイクル制御手段では、前記出口空気温度検出手段からの検出値を用いて前記絞り装置の絞り度を制御することを特徴とする請求項２に記載の乾燥装置。
4. 前記圧縮機の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段と、前記吐出圧力検出手段からの検出値を用いて前記圧縮機の圧縮能力を制御する冷凍サイクル制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
5. 前記冷凍サイクル制御手段では、前記吐出圧力検出手段からの検出値を用いて前記絞り装置の絞り度を制御することを特徴とする請求項４に記載の乾燥装置。
6. 前記蒸発器の冷媒温度を検出する蒸発器温度検出手段と、前記蒸発器の入口空気温度を検出する入口空気温度検出手段と、前記蒸発器の入口空気湿度を検出する入口空気湿度検出手段と、前記入口空気温度検出手段からの検出値と前記入口空気湿度検出手段からの検出値によって決定した露点温度に基づいて前記圧縮機の圧縮能力を制御する冷凍サイクル制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
7. 前記冷凍サイクル制御手段では、前記入口空気温度検出手段からの検出値と前記入口空気湿度検出手段からの検出値によって決定した露点温度に基づいて前記絞り装置の絞り度を制御することを特徴とする請求項６に記載の乾燥装置。
8. 冷媒が、圧縮機、放熱器、絞り装置、蒸発器の順に循環するヒートポンプ装置を備え、前記放熱器で加熱された空気を乾燥室に導き、前記乾燥室から出た空気を冷却装置にて冷却し、前記冷却装置で冷却した空気を前記蒸発器にて除湿し、前記蒸発器で除湿した空気を再び前記放熱器にて加熱する乾燥装置の運転方法であって、前記圧縮機の入力が増加すると前記冷却装置の冷却量を増加させ、前記圧縮機の入力が減少すると前記冷却装置の冷却量を減少させることを特徴とする乾燥装置の運転方法。
9. 冷媒が、圧縮機、放熱器、絞り装置、蒸発器の順に循環するヒートポンプ装置を備え、前記放熱器で加熱された空気を乾燥室に導き、前記乾燥室から出た空気を冷却装置にて冷却し、前記冷却装置で冷却した空気を前記蒸発器にて除湿し、前記蒸発器で除湿した空気を再び前記放熱器にて加熱する乾燥装置の運転方法であって、前記放熱器の出口空気温度が所定の温度を超えると前記圧縮機の圧縮能力を小さくし、前記放熱器の出口空気温度が所定の温度以下となると前記圧縮機の圧縮能力を大きくすることを特徴とする乾燥装置の運転方法。
10. 前記放熱器の出口空気温度が所定の温度を超えると前記絞り装置の絞り度を大きくし、前記放熱器の出口空気温度が所定の温度以下となると前記絞り装置の絞り度を小さくすることを特徴とする請求項９に記載の乾燥装置の運転方法。
11. 冷媒が、圧縮機、放熱器、絞り装置、蒸発器の順に循環するヒートポンプ装置と、前記蒸発器の冷媒温度を検出する蒸発器温度検出手段と、前記蒸発器の入口空気温度を検出する入口空気温度検出手段と、前記蒸発器の入口空気湿度を検出する入口空気湿度検出手段とを備え、前記放熱器で加熱された空気を乾燥室に導き、前記乾燥室から出た空気を冷却装置にて冷却し、前記冷却装置で冷却した空気を前記蒸発器にて除湿し、前記蒸発器で除湿した空気を再び前記放熱器にて加熱する乾燥装置の運転方法であって、前記入口空気温度検出手段からの検出値と前記入口空気湿度検出手段からの検出値によって露点温度を算出し、算出した前記露点温度と前記蒸発器温度検出手段で検出した冷媒温度とを比較し、検出した前記冷媒温度が前記露点温度よりも高い場合には前記圧縮機の圧縮能力を大きくし、検出した前記冷媒温度が所定の温度よりも低い場合には前記圧縮機の圧縮能力を小さくすることを特徴とする乾燥装置の運転方法。
12. 検出した前記冷媒温度が前記露点温度よりも高い場合には前記絞り装置の絞り度を小さくし、検出した前記冷媒温度が所定の温度よりも低い場合には前記絞り装置の絞り度を大きくすることを特徴とする請求項１１に記載の乾燥装置の運転方法。
13. 前記圧縮機の吐出圧力が所定の圧力を越えた場合には前記圧縮機の圧縮能力を小さくすることを特徴とする請求項８から請求項１２のいずれかに記載の乾燥装置の運転方法。
14. 前記圧縮機の吐出圧力が所定の圧力を越えた場合には前記絞り装置の絞り度を大きくすることを特徴とする請求項１３に記載の乾燥装置の運転方法。
15. 前記冷媒として二酸化炭素を用い、高圧側圧力が臨界圧を超える圧力で運転することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の乾燥装置。
16. 前記冷媒として二酸化炭素を用い、高圧側圧力が臨界圧を超える圧力で運転することを特徴とする請求項８から請求項１２のいずれかに記載の乾燥装置の運転方法。
    

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