JP2005016779A

JP2005016779A - 乾燥装置

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Publication number: JP2005016779A
Application number: JP2003179188A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Kusumaru; 雄一藥丸; Tomoichiro Tamura; 朋一郎田村; Fumitoshi Nishiwaki; 文俊西脇
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-09-26
Filing date: 2003-06-24
Publication date: 2005-01-20
Also published as: WO2004029516A1; CN1695029A; JP2004116899A; EP1550829A4; EP1550829A1; US20050204755A1

Abstract

【課題】大型化を抑制し、さらなる高効率化を実現するヒートポンプ方式の乾燥装置を提供することを目的とする。
【解決手段】乾燥装置は、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、放熱器２で加熱された乾燥用空気を乾燥対象１６に導き、乾燥対象１６から水分を奪った乾燥用空気を蒸発器４で冷却除湿した後、再び放熱器２で加熱して乾燥用空気として再利用する構成を有し、蒸発器４で乾燥用空気が除湿されて発生するドレン水を、放熱器２に滴下あるいは噴霧する構成を有することにより、放熱器２にて乾燥用空気との顕熱交換及びドレン水との潜熱交換を行わせて放熱器２の熱伝達を促進し、放熱器２を小型化する。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮機、放熱器、絞り装置、蒸発器を環状に接続して構成するヒートポンプ装置を備えた乾燥装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般家庭にて使用される電気式の衣類乾燥機は、乾燥に必要な熱量は電気ヒータで電気エネルギーから変換されたものであり、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、エネルギー的に無駄があった。
従来の衣類乾燥機としては、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８は、特許文献１に記載された従来の乾燥装置である。
図に示す乾燥装置おいて、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３６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を通って循環ダクト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。この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。また乾燥用空気の一部は、排気口３４から本体２１外へ排出される。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膨張機構３２は、冷媒の圧力差を維持する。そして、これらの蒸発器２９、凝縮器３０、圧縮機３１、及び膨張機構３２を配管３３で接続し、その配管３３に冷媒を流してヒートポンプ装置を構成している。
一方、上記ヒートポンプ装置の冷媒として、ＨＣＦＣ冷媒（分子中に塩素、水素、フッ素、炭素の各原子を含む冷媒）や、ＨＦＣ冷媒（分子中に水素、フッ素、炭素の各原子を含む冷媒）が従来使われてきたが、オゾン層破壊あるいは地球温暖化に直接的に影響するので、これらの代替冷媒として、自然界に存在する炭化水素や二酸化炭素（以下ＣＯ_２と記す）などの自然冷媒への転換が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−１７８２８９号公報（第４−５頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の乾燥装置では、電気ヒータによる加熱をヒートポンプによる加熱に代替することで、必要な電気エネルギーを削減できるが、少なくとも冷凍サイクルを構成する圧縮機、凝縮器、膨張機構、蒸発器を設けることが必須要件であり、電気ヒータを用いた乾燥装置に比べて構成要素が多く、装置が大型化するので、小型化しなければならないという課題があった。
特に、ヒートポンプ装置の冷凍サイクルを考えると、凝縮器から乾燥用空気へ放出する熱量は、蒸発器にて乾燥用空気から吸い上げる熱量に、圧縮機の消費電気エネルギーに相当する熱量を加えた熱量であるため、一般的に凝縮器の大きさを蒸発器よりも著しく大きくする必要があり、ヒートポンプを用いた乾燥装置の大きさが増大する要因になっていた。
一方、オゾン層破壊あるいは地球温暖化に直接的に影響しないＣＯ_２などの自然冷媒を用いて、さらに地球温暖化への間接的な影響を小さくするための省エネルギー化を実現しなければならないという課題があった。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みて成されたものであり、冷媒としてＣＯ_２等の冷凍サイクルの放熱側で超臨界状態となりうる冷媒を用いた場合にも、装置の大型化を抑制し、さらなる高効率化を実現するヒートポンプ方式の乾燥装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
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、前記放熱器に水を滴下あるいは噴霧する撒水機構と、前記蒸発器と前記放熱器の間の空気に含まれる水分を回収する回収機構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、前記撒水機構は、前記蒸発器で前記空気が除湿されて発生するドレン水を、滴下あるいは噴霧することを特徴とする。
請求項３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、前記蒸発器を前記放熱器の上方に設置し、当該蒸発器による除湿で発生したドレン水を前記放熱器に滴下あるいは噴霧する撒水機構と、前記蒸発器と前記放熱器の間の空気に含まれる水分を回収する回収機構とを備えたことを特徴とする。
請求項４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、第１の蒸発器、第２の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前記第１の蒸発器及び前記第２の蒸発器にて除湿し、前記第１の蒸発器及び前記第２の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、前記第１の蒸発器による除湿で発生したドレン水を排出する排水機構と、前記第２の蒸発器による除湿で発生したドレン水を前記放熱器に滴下あるいは噴霧する撒水機構と、前記第２の蒸発器と前記放熱器の間の空気に含まれる水分を回収する回収機構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に記載の乾燥装置において、前記ヒートポンプ装置は、前記冷媒が前記第２の蒸発器をバイパスするバイパス回路を有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から請求項５のいずれかに記載の乾燥装置において、前記ヒートポンプ装置は、前記放熱器に流す前記冷媒の温度を水の沸点以上の温度とすることを特徴とする。
請求項７記載の本発明は、請求項１から請求項６のいずれかに記載の乾燥装置において、前記ヒートポンプ装置は、高圧側圧力が超臨界圧力となるように運転することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態による乾燥装置は、放熱器に水を滴下あるいは噴霧する撒水機構と、蒸発器と放熱器の間の空気に含まれる水分を回収する回収機構とを備えたものである。本実施の形態によれば、放熱器に水を滴下あるいは噴霧することにより、顕熱に加えて潜熱の熱交換が行われ放熱器の熱伝達が促進されるので、放熱器の小型化を図ることができる。また、蒸発器で完全に除湿し切れない水分を回収することにより、乾燥対象の水分除去を促進させることができる。
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、撒水機構は、蒸発器で空気が除湿されて発生するドレン水を、滴下あるいは噴霧するものである。本実施の形態によれば、蒸発器での低温のドレン水を利用することにより、放熱器の冷媒温度とより大きな温度差で潜熱交換を行うことができ、さらに放熱器の小型化を図ることができる。
本発明の第３の実施の形態による乾燥装置は、蒸発器を放熱器の上方に設置し、当該蒸発器による除湿で発生したドレン水を放熱器に滴下あるいは噴霧する撒水機構と、蒸発器と放熱器の間の空気に含まれる水分を回収する回収機構とを備えたものである。本実施の形態によれば、重力を利用して、蒸発器のドレン水を放熱器に滴下あるいは噴霧することにより、水の供給やポンプ動力を要することなく、熱伝達を促進して放熱器の小型化を図り、また、蒸発器で完全に凝縮できない水分を回収することにより、乾燥対象の水分除去を促進させることができる。
本発明の第４の実施の形態による乾燥装置は、第１の蒸発器による除湿で発生したドレン水を排出する排水機構と、第２の蒸発器による除湿で発生したドレン水を放熱器に滴下あるいは噴霧する撒水機構と、第２の蒸発器と放熱器の間の空気に含まれる水分を回収する回収機構とを備えたものである。本実施の形態によれば、撒水機構にて第２の蒸発器のドレン水を放熱器に滴下あるいは噴霧することにより、熱伝達を促進して放熱器の小型化を図り、排水機構にて第１の蒸発器のドレン水を確実に外部に排出し、且つ、回収機構にて完全に凝縮できない水分をより確実に回収することにより、乾燥対象の水分除去に要する時間を短縮させて省エネルギー化を図ることができる。
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、ヒートポンプ装置は、冷媒が第２の蒸発器をバイパスするバイパス回路を有するものである。本実施の形態によれば、冷媒が第２の蒸発器に流れないので、放熱器にドレン水が滴下されることはなく、放熱器で再蒸発する水分を抑制することができ、乾燥対象の水分除去を確実に行うことができる。
本発明の第６の実施の形態は、第１から第５の実施の形態による乾燥装置において、ヒートポンプ装置は、放熱器に流す冷媒の温度を水の沸点以上の温度とするものである。本実施の形態によれば、水の沸点以上の温度とすることにより、放熱器に滴下するドレン水の温度を高温にすることができ、放熱器のフィンに発生するカビなどの成長を抑制または減少させることができる。
本発明の第７の実施の形態は、第１から第６の実施の形態による乾燥装置において、ヒートポンプ装置は、高圧側圧力が超臨界圧力となるように運転するものである。本実施の形態によれば、例えばＣＯ_２冷媒を用いて超臨界状態にすると、放熱器では相変化せずに熱交換が行われるので、乾燥空気温度を高くすることができ、乾燥時間をより短縮させることができる。
【０００８】
【実施例】
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。
（第１実施例）
図１は、本発明の第１実施例の乾燥装置を示す構成図である。図に示す第１実施例の乾燥装置において、圧縮機１と、放熱器２と、絞り装置３と、蒸発器４とを順に配管で接続し、冷媒を実線矢印で示すように流すことによりヒートポンプ装置を構成する。また、乾燥室５と、循環ダクト６と、送風ファン７と、撒水機構８と、ドレン水受け９と、回収機構１０とを備える。
そして、白抜き矢印Ｍのように循環する乾燥用空気は、送風ファン７で送られて、乾燥室５の下方から循環ダクト６内に入り、蒸発器４、放熱器２の順に通り抜けて、乾燥室５の上方へ流れる構成とする。即ち、蒸発器４を放熱器２の風上側で、放熱器２の下方に設置する。
また、配管等にて外部から水を供給するための撒水機構８を、放熱器２の風下側で、重力方向に放熱器２の上部に設置する。さらに、ドレン水受け９を蒸発器４の風上側で、重力方向に蒸発器４の下部に設置する。そして、回収機構１０を放熱器２と蒸発器４の間に設置する構成としている。
【０００９】
次に、上記構成の乾燥装置の動作について説明する。
ヒートポンプ装置の運転が開始されると、冷媒は、圧縮機１で圧縮されて高温高圧の状態となり、放熱器２で蒸発器４を出た乾燥用空気と熱交換して、乾燥用空気を加熱することにより冷却される。そして、絞り装置３で減圧されて低温低圧の状態となり、蒸発器４で乾燥対象１６を経た乾燥用空気と熱交換して乾燥用空気を冷却し、乾燥用空気に含まれた水分を凝縮、除湿することにより、冷媒は加熱されて、再び圧縮機１に吸入される。
一方、乾燥用空気は、蒸発器４で冷却除湿された後に、放熱器２で加熱されて高温低湿となり、送風ファン７によって乾燥室５に送られ、乾燥対象１６に強制的に接触させられる。この際に、乾燥対象１６から水分を奪って多湿状態となり、蒸発器４で再び冷却除湿される。以上のような動作を繰り返すことにより、乾燥室５の内部に入れた乾燥対象１６から水分を奪う乾燥動作を行うことができる。
また、撒水機構８は、上方から放熱器２に水を滴下あるいは噴霧する。また、ドレン水受け９は、蒸発器４から落下してきたドレン水を受けて、貯まったドレン水を外部に排出する。さらに、回収機構１０は、放熱器２と蒸発器４の間の乾燥用空気を低温の外気に触れさせて、当該乾燥用空気に含まれる水分を回収する。
【００１０】
本実施例の乾燥装置では、撒水機構８を用いて放熱器２に水を滴下あるいは噴霧する構成であるため、安定して一定量の水を放熱器２全面にわたり均一に撒くことが可能となる。このため、放熱器２全面で均一に水の液膜が形成される。すなわち、放熱器２では乾燥用空気との顕熱交換及び水との潜熱交換が行なわれ、伝熱が促進されることになる。その結果、放熱器２での熱交換量が増大し、放熱器２内を流れる冷媒との熱伝達が促進されることから、放熱器２の大きさを一層小型化することが可能となる。したがって、ヒートポンプ装置の小型化を図ることができる。
また、蒸発器４で冷却され乾燥用空気が除湿されて凝縮生成した水分は、ドレン水受け９に滴下して外部に排出されるが、蒸発器４の風下側の空気中の水分を、低温の外気と接触するような位置に配置した回収機構１０によって凝縮させ、外部に排出することにより、さらに乾燥対象１６中の水分の除去を促進させることができる。また、回収機構１０は、外気と接触させることのみによらず、ファンなどで強制的に冷却する構成でも良く、より乾燥対象１６の乾燥を促進させることができる。
また、放熱器２での熱伝達が促進されることから、放熱器２出口での冷媒温度が低下して蒸発器４での冷却能力が増大し、省エネルギーとなる。さらに、冷媒の放熱側で超臨界状態となる遷臨界冷凍サイクルとなるため、放熱器２出口での冷媒温度が低下することから、冷凍サイクルＣＯＰを大きく向上できる効果も有しているので、さらに省エネルギー化を図ることが可能となる。
また、乾燥用空気を乾燥対象１６に対して強制的に上方から下方に流して両者を接触させ、乾燥対象１６から水分を奪って乾燥させ、乾燥対象１６の下方からヒートポンプ乾燥機に流す構成であるため、縦型の乾燥機付き洗濯機にヒートポンプ乾燥機を適応しやすいという特徴も有する。
【００１１】
（第２実施例）
以下、本発明の第２実施例について、図面を参照しながら説明する。図２は、本発明の第２実施例の乾燥装置を示す構成図である。なお、図２の第２実施例において、図１の第１実施例と共通の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
第２実施例の乾燥装置は、第１実施例の構成と比べて、ドレン水受け９に貯められたドレン水を、ポンプ１４で汲み上げて配管等にて給水し、放熱器２に滴下あるいは噴霧するための撒水機構８ａが異なる。
本実施例の乾燥装置では、蒸発器４で凝縮生成された低温のドレン水を、放熱器２に滴下あるいは噴霧するため、より放熱器２の冷媒温度と大きな温度差で潜熱交換を行い、ヒートポンプ装置の高圧側の圧力を低減させることができるので、圧縮機の所要動力低減すなわちヒートポンプ装置の省エネルギー化を図ることが可能となる。
【００１２】
（第３実施例）
以下、本発明の第３実施例について、図面を参照しながら説明する。図３は、本発明の第３実施例の乾燥装置を示す構成図である。なお、図３の第３実施例において、図１の第１実施例と共通の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
第３実施例の乾燥装置は、第１実施例の構成と比べて、乾燥用空気を循環させる構成と、撒水機構とが異なる。
即ち、乾燥用空気は、乾燥室５の上方から循環ダクト６内に入り、蒸発器４、放熱器２の順に通り抜け、送風ファン７で送られて、乾燥室５の下方へ循環して流れる構成とする。
そして、蒸発器４を放熱器２の風上側で、重力方向に放熱器２の上方に設置し、蒸発器４による除湿で発生したドレン水を、重力や風力で放熱器２に滴下させることで撒水機構を構成する。さらに、ドレン水受け９を放熱器２の風下側で、重力方向に放熱器２の下部に設置し、蒸発器４から落下して放熱器２を通過したドレン水をドレン水受け９にて貯める構成としている。
【００１３】
次に、上記構成の乾燥装置の動作について説明する。
ヒートポンプ装置の運転が開始されると、冷媒は、圧縮機１で圧縮されて高温高圧の状態となり、放熱器２で蒸発器４を出た乾燥用空気と熱交換して、乾燥用空気を加熱することにより冷却される。そして、絞り装置３で減圧されて低温低圧の状態となり、蒸発器４で乾燥対象１６を経た乾燥用空気と熱交換して乾燥用空気を冷却し、乾燥用空気に含まれた水分を凝縮、除湿することにより、冷媒は加熱されて、再び圧縮機１に吸入される。
一方、乾燥用空気は、蒸発器４で冷却除湿された後に、放熱器２で加熱されて高温低湿となり、送風ファン７によって乾燥室５に送られ、乾燥対象１６に強制的に接触させられる。この際に、乾燥対象１６から水分を奪って多湿状態となり、蒸発器４で再び冷却除湿される。以上のような動作を繰り返すことにより、乾燥室５の内部に入れた乾燥対象１６から水分を奪う乾燥動作を行うことができる。
また、撒水機構によって、蒸発器４で生成されたドレン水を重力等により上方から放熱器２に滴下する。また、ドレン水受け９に貯められたドレン水は、外部に排出される。さらに、第１実施例と同様に、回収機構１０は、放熱器２と蒸発器４の間に流れる乾燥用空気を低温の外気に触れさせて、当該乾燥用空気に含まれる水分を回収する動作を行う。
【００１４】
本実施例の乾燥装置では、蒸発器４で乾燥対象１６を経た多湿の乾燥用空気と熱交換して、乾燥用空気を冷却し、乾燥用空気に含まれた水分を蒸発器４のフィン表面に凝縮させ、その結果生じるドレン水を、重力及び送風によるせん断力を利用して、放熱器２に滴下する構成としたことにより、放熱器２では乾燥用空気との顕熱交換及びドレン水との潜熱交換が行われることになり、伝熱が促進される。その結果、放熱器２での熱交換量が増大し、放熱器２内を流れる冷媒との熱伝達が促進されることから、放熱器２の大きさを蒸発器４の大きさと同程度にし、乾燥装置を小型化することが可能となる。
また、第１実施例または第２実施例の構成と比較して、水の供給や、ポンプ動力を要することなく、重力及び送風によるせん断力のみで放熱器２に水を接触させることができるので、さらに、乾燥装置の小型化と省エネルギー化を図ることができる。
【００１５】
なお、第１から第３実施例では、膨張弁を絞り装置３に用いた構成で説明したが、キャピラリチューブを用いても同様の効果が得られることは言うまでもない。
また、第３実施例では、蒸発器４で生じるドレン水を利用する構成の撒水機構を説明したが、この構成に限るものではなく、第１実施例及び第２実施例と同様に、外部からの水の供給や、ポンプ動力を用いる構成の撒水機構であっても、同じ効果を有することは言うまでもない。
【００１６】
（第４実施例）
以下、本発明の第４実施例について、図面を参照しながら説明する。図４は、本発明の第４実施例の乾燥装置を示す構成図である。なお、図４の第４実施例において、図３の第３実施例と共通の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
第４実施例の乾燥装置は、第３実施例の構成と比べて、第１の蒸発器４ａ及び第２の蒸発器４ｂと、第１の循環ダクト６ａ及び第２の循環ダクト６ｂと、第１のドレン水受け９ａ及び第２のドレン水受け９ｂとを備える点が異なる。
即ち、乾燥用空気は、乾燥室５の上方から第１の循環ダクト６ａ内に入り、第１の蒸発器４ａを通り抜ける。その後、第２の循環ダクト６ｂ内に入り、第２の蒸発器４ｂ、放熱器２の順に通り抜け、送風ファン７で送られて、乾燥室５の下方へ循環して流れる構成とする。
また、第１の蒸発器４ａを第２の蒸発器４ｂの風上側に設置する。
また、第１のドレン水受け９ａを第１の蒸発器４ａの風下側で、重力方向に第１の蒸発器４ａの下部に設置し、第１の蒸発器４ａによる除湿で発生したドレン水を、第１のドレン水受け９ａにて受け、貯まったドレン水を外部に排出するための排水機構を構成する。
そして、第２の蒸発器４ｂを放熱器２の風上側で、重力方向に放熱器２の上方に設置し、第２の蒸発器４ｂによる除湿で発生したドレン水を、重力や風力で放熱器２に滴下させることで撒水機構を構成する。
さらに、ドレン水受け９ｂを放熱器２の風下側で、重力方向に放熱器２の下部に設置し、第２の蒸発器４ｂから落下して放熱器２を通過したドレン水を、第２のドレン水受け９ｂにて貯める構成としている。
【００１７】
次に、上記構成の乾燥装置の動作について説明する。
ヒートポンプ装置の運転が開始されると、冷媒は、圧縮機１で圧縮されて高温高圧の状態となり、放熱器２で第２の蒸発器４ｂを出た乾燥用空気と熱交換して、乾燥用空気を加熱することにより冷却される。そして、絞り装置３で減圧され、低温低圧の状態となり、第１の蒸発器４ａ及び第２の蒸発器４ｂで乾燥対象１６を経た乾燥用空気と熱交換し、乾燥用空気を冷却し、乾燥用空気に含まれた水分を凝縮、除湿することにより、冷媒は加熱されて、再び圧縮機１に吸入される。
一方、乾燥用空気は、第１の蒸発器４ａ及び第２の蒸発器４ｂで冷却除湿された後に、放熱器２で加熱されて高温低湿となり、送風ファン７によって乾燥室５に送られ、乾燥対象１６に強制的に接触させられる。この際に、乾燥対象１６から水分を奪って多湿状態となり、第１の蒸発器４ａ及び第２の蒸発器４ｂで再び冷却除湿される。以上のような動作を繰り返すことにより、乾燥室５の内部に入れた乾燥対象１６から水分を奪う乾燥動作を行うことができる。
また、撒水機構によって、第２の蒸発器４ｂで生成されたドレン水を重力等により上方から放熱器２に滴下する。また、第２のドレン水受け９ｂに貯められたドレン水は、外部に排出される。さらに、第１実施例と同様に、回収機構１０は、第２の蒸発器４ｂと放熱器２の間に流れる乾燥用空気を低温の外気に触れさせて、当該乾燥用空気に含まれる水分を回収する動作を行う。
【００１８】
本実施例の乾燥装置では、第１の蒸発器４ａの下方に第１のドレン水受け９ａを設け、第２の蒸発器４ｂの下方に放熱器２を配置するものである。この構成により、乾燥対象１６を経た多湿の乾燥用空気は、第１の蒸発器４ａと熱交換し、第１の蒸発器４ａによって凝縮生成された水分は、第１のドレン水受け９ａに滴下して外部に排出される。そして、第１の蒸発器４ａと熱交換した後の乾燥用空気は、第２の蒸発器４ｂと熱交換し、第２の蒸発器４ｂによって凝縮生成された水分は、放熱器２に滴下することにより、放熱器２では乾燥用空気との顕熱交換及びドレン水との潜熱交換が行われることになり、伝熱が促進される。その結果、放熱器２での熱交換量が増大し、放熱器２内を流れる冷媒との熱伝達が促進されることから、放熱器２の大きさを蒸発器の大きさと同程度にし、乾燥装置を小型化することが可能となる。
その上、このように蒸発器を第１の蒸発器４ａと第２の蒸発器４ｂに分割することにより、第１の蒸発器４ａで凝縮生成された水分は、第１のドレン水受け９ａから確実に外部に排出することができる。したがって、第３実施例と比較して、回収機構１０では完全に凝縮できない水分をより確実に回収することができるので、乾燥対象１６の水分除去に要する時間を短縮させ、さらに省エネルギー化を図ることができる。
【００１９】
（第５実施例）
以下、本発明の第５実施例について、図面を参照しながら説明する。図５は、本発明の第５実施例の乾燥装置を示す構成図である。なお、図５の第５実施例において、図４の第４実施例と共通の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
第５実施例の乾燥装置は、第４実施例の構成と比べて、バイパス回路を備える点が異なる。
即ち、バイパス回路は、第１の蒸発器４ａと第２の蒸発器４ｂの間に設けられた三方弁１２と、三方弁１２と圧縮機１の入口を接続したバイパス配管１３とから構成される。
【００２０】
次に、上記構成の乾燥装置の動作について説明する。
ヒートポンプ装置の運転が開始されると、冷媒は、圧縮機１で圧縮されて高温高圧の状態となり、放熱器２で第２の蒸発器４ｂを出た乾燥用空気と熱交換して、乾燥用空気を加熱することにより冷却される。そして、絞り装置３で減圧され、低温低圧の状態となる。さらに、第１の蒸発器４ａで乾燥対象１６を経た乾燥用空気と熱交換して加熱された後に、三方弁１２でＡ方向の方へ流され、第２の蒸発器４ｂに流入し、再び乾燥用空気と熱交換して、乾燥用空気に含まれた水分を凝縮、除湿することにより、冷媒は加熱されて、圧縮機１に吸入される。
一方、乾燥用空気は、第１の蒸発器４ａ及び第２の蒸発器４ｂで冷却除湿された後に、放熱器２で加熱されて高温低湿となり、送風ファン７によって乾燥室５に送られ、乾燥対象１６に強制的に接触させられる。この際に、乾燥対象１６から水分を奪って多湿状態となり、第１の蒸発器４ａ及び第２の蒸発器４ｂで再び冷却除湿される。
また、ヒートポンプ運転開始からＴ分（例えば６０分）が経過した後、三方弁１２をＢ方向に切り替わるように制御することによって、冷媒は、第１の蒸発器４ａで熱交換した後に、バイパス配管１３の方へ流されて、圧縮機１に吸入される。したがって、第２の蒸発器４ｂには冷媒が流れないため、放熱器２にドレン水が滴下されることはなく、放熱器２で再蒸発する水分を抑制することができる。以上のような動作を繰り返すことにより、乾燥室５の内部に入れた乾燥対象１６から水分を奪う乾燥動作を行うことができる。
【００２１】
本実施例の乾燥装置では、三方弁１２とバイパス配管１３とから成るバイパス回路を設け、流れ方向を替えることにより、ヒートポンプ運転開始から一定時間が経過した後は、放熱器２で再蒸発する水分を抑制することができるので、乾燥対象１６の水分の除去を確実に行うことができる。
【００２２】
なお、上記第１から第５実施例の乾燥装置において、ヒートポンプ装置の放熱器２に流す冷媒の温度を水の沸点以上の温度とする構成（図示・説明を省略）であっても良い。本構成によれば、放熱器２に滴下するドレン水の温度を水の沸点以上の温度に加熱することができる。これにより、放熱器２のフィンに発生するカビなどの成長を抑制または減少させることができる。
【００２３】
（第６実施例）
本発明の第６実施例について、図６及び図７を用いて説明する。図６は、第１から第５実施例のヒートポンプ装置に、高圧側の圧力が超臨界状態となるような冷媒（例えばＣＯ_２）を用いた場合の、第６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であり、図７は、フロン冷媒を用いた場合の、放熱器における冷媒と空気の温度変化を示す図である。
すなわち、図７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、過冷却状態と状態変化して空気と熱交換し、放熱器２における空気出口温度はＣまで上昇する。
一方、高圧側の圧力が超臨界状態となり、放熱器２の熱交換が超臨界状態で行えるＣＯ_２のような冷媒の場合は、図６に示すように、放熱器２では相変化せずに熱交換が行われる。そのため、空気出口温度と冷媒入口温度の温度差Δｔを、フロン冷媒を用いた場合の温度差ΔＴよりも小さくすることができ、放熱器２の空気出口温度はＤとなる。即ち、冷媒入口温度Ｔｏが同一温度であれば、ＣＯ_２冷媒を用いた場合の空気出口温度Ｄを、フロン冷媒を用いた場合の空気出口温度Ｃよりも高くすることができる。従って、乾燥対象１６から水分を奪う能力が増大し、短時間で乾燥を行うことが可能となる。
【００２４】
本６実施例の乾燥装置では、ヒートポンプ装置の高圧側の圧力を超臨界圧力で運転することによって、さらに乾燥空気温度を高くすることができる。従って、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。
なお、上記実施例で説明した乾燥装置は、衣類乾燥機や浴室乾燥機だけではなく、食器乾燥機や、生ゴミ処理乾燥機などとして利用することもできる。
【００２５】
【発明の効果】
以上述べたところから明らかなように、本発明の乾燥装置によれば、撒水機構を用いて、放熱器に水を滴下あるいは噴霧する構成としたため、放熱器では乾燥用空気との顕熱交換及びドレン水との潜熱交換が行われることになり、その結果、放熱器での熱交換量が増大し、放熱器内を流れる冷媒との熱伝達が促進されることから、放熱器を小型化し、ヒートポンプ方式の乾燥装置の小型化を図ることができる。また、放熱器での熱伝達が促進されることから、冷媒としてＣＯ_２等の冷凍サイクルの放熱側で超臨界状態となりうる冷媒を用いた場合に、放熱器出口での冷媒温度が低下すること、及び蒸発器の冷却能力が増大することから、さらに高効率なヒートポンプ方式の乾燥装置を実現することが可能となる。
また、本発明の乾燥装置によれば、蒸発器で凝縮生成された低温のドレン水を放熱器に滴下あるいは噴霧することにより、放熱器の冷媒温度とより大きな温度差で潜熱交換を行い、ヒートポンプ装置の高圧側の圧力を低減させることができるので、圧縮機の所要動力低減すなわちヒートポンプ装置の省エネルギー化を図ることが可能となる。
また、本発明の乾燥装置によれば、蒸発器で凝縮生成したドレン水を、重力及び送風によるせん断力を利用して、放熱器に滴下する構成としたことにより、水の供給や、ポンプ動力を要することなく、重力及び送風によるせん断力のみで放熱器に水を接触させることができるので、さらに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、蒸発器を第１の蒸発器と第２の蒸発器に分割することにより、第１の蒸発器で凝縮生成された水分は、ドレン水受けで確実に外部に排出することができるので、回収機構では完全に凝縮できない水分をより確実に回収し、乾燥対象の水分除去に要する時間を短縮させて、さらに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、第１の蒸発器と第２の蒸発器の間に三方弁を設け、流れ方向を替えることにより、ヒートポンプ運転開始から一定時間後の放熱器での再蒸発する水分を抑制することができるので、乾燥対象の水分の除去を確実に行うことができる。
また、本発明の乾燥装置によれば、放熱器に流れる冷媒は、水の沸点以上の温度とすることにより、放熱器に滴下するドレン水の温度を加熱させて、放熱器のフィンに発生するカビなどの成長を抑制または減少させることができる。
また、本発明の乾燥装置によれば、ヒートポンプ装置は高圧側圧力においては超臨界圧力で運転することによって、さらに乾燥空気温度を高くすることができるので、乾燥時間をより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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の乾燥装置を示す構成図
【図２】本発明の第２実施例の乾燥装置を示す構成図
【図３】本発明の第３実施例の乾燥装置を示す構成図
【図４】本発明の第４実施例の乾燥装置を示す構成図
【図５】本発明の第５実施例の乾燥装置を示す構成図
【図６】本発明の第６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
【図７】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
【図８】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
４ａ第１の蒸発器
４ｂ第２の蒸発器
５乾燥室
６循環ダクト
６ａ第１の循環ダクト
６ｂ第２の循環ダクト
７送風ファン
８、８ａ撒水機構
９ドレン水受け
９ａ第１のドレン水受け
９ｂ第２のドレン水受け
１０回収機構
１２三方弁
１３バイパス配管
１４ポンプ
１６乾燥対象

Claims

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、前記放熱器に水を滴下あるいは噴霧する撒水機構と、前記蒸発器と前記放熱器の間の空気に含まれる水分を回収する回収機構とを備えたことを特徴とする乾燥装置。
前記撒水機構は、前記蒸発器で前記空気が除湿されて発生するドレン水を、滴下あるいは噴霧することを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
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、前記蒸発器を前記放熱器の上方に設置し、当該蒸発器による除湿で発生したドレン水を前記放熱器に滴下あるいは噴霧する撒水機構と、前記蒸発器と前記放熱器の間の空気に含まれる水分を回収する回収機構とを備えたことを特徴とする乾燥装置。
冷媒が、圧縮機、放熱器、絞り装置、第１の蒸発器、第２の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前記第１の蒸発器及び前記第２の蒸発器にて除湿し、前記第１の蒸発器及び前記第２の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、前記第１の蒸発器による除湿で発生したドレン水を排出する排水機構と、前記第２の蒸発器による除湿で発生したドレン水を前記放熱器に滴下あるいは噴霧する撒水機構と、前記第２の蒸発器と前記放熱器の間の空気に含まれる水分を回収する回収機構とを備えたことを特徴とする乾燥装置。
前記ヒートポンプ装置は、前記冷媒が前記第２の蒸発器をバイパスするバイパス回路を有することを特徴とする請求項４に記載の乾燥装置。
前記ヒートポンプ装置は、前記放熱器に流す前記冷媒の温度を水の沸点以上の温度とすることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の乾燥装置。
前記ヒートポンプ装置は、高圧側圧力が超臨界圧力となるように運転することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の乾燥装置。