JP2006220375A - 乾燥装置およびその運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒートポンプ式の乾燥装置において、乾燥に要する時間および電力を低減させる。
【解決手段】冷媒が圧縮機１２、放熱器１８、膨張機構１３及び蒸発器１０の順に循環するヒートポンプ装置を備え、送風機５を用いて放熱器１８により加熱し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１０で除湿し再び放熱器１８で加熱する乾燥装置であって、蒸発器１０入口の冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段１９と、この冷媒温度検出手段１９からの検出値を用いて乾燥対象１６の乾燥状態を判断する乾燥判断手段とを備えて、乾燥終了状態を的確に判断しそれに応じて乾燥装置の運転を停止することで、乾燥に要する時間及び電力の低減を可能とする。
【選択図】 図1

Description

本発明は、衣類乾燥や浴室乾燥、あるいは室内除湿などに用いるヒートポンプ式乾燥装置に関するものである。

従来のヒートポンプ式乾燥装置としては、ヒートポンプを熱源として用い、乾燥用空気を循環させているものがある（例えば特許文献１参照）。図９は、特許文献１に記載された従来の乾燥装置を示す構成図である。
図９において、乾燥装置の本体１には、モータ３によってドラムベルト４を介して駆動される、回転自在に設けられた乾燥室として使用される回転ドラム２が備えられている。送風機５は乾燥用空気を回転ドラム２からフィルタ６、回転ドラム側吸気口７を通して循環ダクト８へ送り、モータ３によってファンベルト９を介して駆動される。ヒートポンプ装置は、冷媒を蒸発させて乾燥用空気を除湿する蒸発器１０と、冷媒を凝縮させて乾燥用空気を加熱する凝縮器１１と、冷媒に圧力差を生じさせる圧縮機１２と、冷媒の圧力差を維持するためのキャピラリチューブ等の膨張機構１３と、冷媒が通る配管１４とで構成されている。また、凝縮器１１で加熱された乾燥用空気の一部は排気口１５により本体１の外へ排出される。なお、矢印Ｂは乾燥用空気の流れを示している。
以上のように構成された乾燥装置について、その動作を説明する。まず乾燥すべき乾燥対象１６を回転ドラム２内に置く。次にモータ３を回転させると回転ドラム２及び送風機５が回転して乾燥用空気の流れBが生じる。乾燥用空気は回転ドラム２内の乾燥対象１６から水分を奪った結果、多湿となった後、送風機５により循環ダクト８内を通ってヒートポンプ装置の蒸発器１０へ運ばれる。蒸発器１０に熱を奪われた乾燥用空気は除湿され、更に凝縮器１１へ運ばれて加熱された後、再び回転ドラム２内へ循環される。また、蒸発器１０で除湿されて生じたドレン水は循環ダクト８の途中に設けた排水口１７から排出される。以上の結果、乾燥対象１６は乾燥していく仕組みである。
特開平７−１７８２８９号公報

しかしながら、上記従来の構成では、乾燥対象の乾燥終了を直接検知することが不可能であり、例えば、乾燥装置の運転時間により乾燥終了判断を行う他なく、乾燥対象の種類（綿や化学繊維）による乾燥し易さの違いによって、実際の乾燥終了点と乾燥装置の運転を停止する点との間に時間的な大きな差が生じていた。これより、乾燥に要する電力を無駄に消費するという問題点を有していた。
また、ヒートポンプ装置の冷媒として現在使われているＨＦＣ冷媒（分子中に水素、フッ素、炭素の各原子を含む）が、地球温暖化に直接的に影響するとして、これらの代替として自然界に存在するＣＯ₂などの自然冷媒への転換が提案されている。しかし、ＣＯ₂冷媒を用いた場合は、ＨＦＣ冷媒と比較して、ヒートポンプシステムの理論効率が低く、ヒートポンプ式乾燥装置の運転効率が低下するという課題を有していた。そのため、地球温暖化に直接的に影響しないＣＯ₂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、高効率化を実現しなくてはならない。

したがって本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、乾燥対象の乾燥状態や乾燥終了を判断することを可能とすることを目的としている。
また、乾燥対象の乾燥状態に応じて運転することを可能とすることを目的としている。
そして、乾燥対象の乾燥終了を判断し、それに応じて乾燥装置の運転を停止することで、乾燥に要する電力を低減することを目的としている。
また、乾燥時間の短縮や地球温暖化の防止を図ることを目的としている。

請求項１記載の本発明の乾燥装置は、冷媒が循環し、少なくとも圧縮機、放熱器、蒸発器を有するヒートポンプ装置を備え、前記放熱器の熱により加熱された乾燥用空気を乾燥対象に導き、前記乾燥対象から水分を奪った前記乾燥用空気を前記蒸発器で除湿し、再び前記放熱器で加熱する乾燥装置であって、前記ヒートポンプ装置の冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段または冷媒圧力を検出する冷媒圧力検出手段と、前記冷媒温度検出手段からの検出値または前記冷媒圧力検出手段からの検出値を用いて前記乾燥対象の乾燥状態を判断する乾燥判断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、前記冷媒温度検出手段または前記冷媒圧力検出手段からの検出値が予め設定した所定値以下になると、乾燥対象の乾燥が終了したと判断することを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１に記載の乾燥装置において、前記乾燥判断手段では、前記冷媒温度検出手段または前記冷媒圧力検出手段からの検出値の単位時間当たりの変化量が予め設定した所定値以上になると、乾燥対象の乾燥が終了したと判断することを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項２または請求項３に記載の乾燥装置において、乾燥装置の周囲温度を検出する周囲温度検出手段を設け、前記乾燥判断手段では、前記周囲温度検出手段が検出した前記周囲温度に対応する周囲温度別の前記所定値を用いて、乾燥対象の乾燥終了を判断することを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項２から請求項４のいずれかに記載の乾燥装置において、前記乾燥判断手段では、乾燥開始から所定時間経過後の前記冷媒温度検出手段または前記冷媒圧力検出手段からの検出値により乾燥終了の判断することを特徴とする。
請求項６記載の本発明は、請求項２から請求項５のいずれかに記載の乾燥装置において、前記乾燥判断手段の乾燥終了の判断を元に、前記圧縮機を停止する制御手段を設けたことを特徴とする。
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の高圧側圧力を超臨界状態にして運転することを可能とする前記冷媒を用いたことを特徴とする。
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、膨張機構及び蒸発器の順に循環するヒートポンプ装置を備え、前記放熱器によって加熱した乾燥用空気を乾燥対象に導き、前記乾燥対象から水分を奪った前記乾燥用空気を前記蒸発器で除湿し、再び前記放熱器で加熱する乾燥装置の運転方法であって、前記ヒートポンプ装置の冷媒温度または冷媒圧力を検出し、前記冷媒温度または前記冷媒圧力の検出値から前記乾燥対象の乾燥状態を判断し、判断した前記乾燥状態を元に当該乾燥装置の運転を制御す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、前記乾燥状態が乾燥終了状態の場合は、少なくとも前記圧縮機を停止することを特徴とする。

本発明の乾燥装置によれば、ヒートポンプ装置の冷媒の温度もしくは冷媒の圧力を検出することで、乾燥対象の乾燥状態や乾燥終了を判断することができる。
そして、乾燥状態を判断することができるので、それに応じて乾燥装置を運転することができ、例えば圧縮機を停止することで、乾燥に要する時間及び電力の低減が可能となる。
また、二酸化炭素を冷媒に用いて乾燥に要する時間を短縮するとともに、地球温暖化を防止することができる。

本発明の第１の実施の形態による乾燥装置は、ヒートポンプ装置の冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段または冷媒圧力を検出する冷媒圧力検出手段のいずれか一方の手段と、冷媒温度検出手段からの検出値または冷媒圧力検出手段からの検出値を用いて乾燥対象の乾燥状態を判断する乾燥判断手段とを備えたものである。本実施の形態によれば、乾燥対象の乾燥状態を判断することが可能となる。
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、乾燥判断手段では、冷媒温度検出手段または冷媒圧力検出手段からの検出値が所定値以下になると、乾燥対象の乾燥が終了したと判断するものである。本実施の形態によれば、乾燥対象の乾燥終了を判断することができる。
本発明の第３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、乾燥判断手段では、冷媒温度検出手段または冷媒圧力検出手段からの検出値の単位時間当たりの変化量が所定値以上になると、乾燥対象の乾燥が終了したと判断するものである。本実施の形態によれば、乾燥対象の乾燥終了を判断することができる。
本発明の第４の実施の形態は、第２または第３の実施の形態による乾燥装置において、乾燥装置の周囲温度を検出する周囲温度検出手段を設け、乾燥判断手段では、周囲温度検出手段が検出した周囲温度に対応する周囲温度別の所定値を用いて、乾燥対象の乾燥終了を判断するものである。本実施の形態によれば、乾燥対象の乾燥終了を的確に判断することができる。
本発明の第５の実施の形態は、第２から第４の実施の形態による乾燥装置において、乾燥判断手段では、乾燥開始から所定時間経過後の冷媒温度検出手段または冷媒圧力検出手段からの検出値により乾燥終了の判断するものである。本実施の形態によれば、乾燥開始直後の誤った終了判断をなくすことができ、実用性を増すことができる。
本発明の第６の実施の形態は、第２から第５の実施の形態による乾燥装置において、乾燥判断手段の乾燥状態の判断を元に、圧縮機を停止する制御手段を設けたものである。本実施の形態によれば、乾燥状態や乾燥終了に応じて圧縮機を停止することで、乾燥に要する電力を低減することができる。
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、ヒートポンプ装置の高圧側圧力を超臨界状態にして運転することを可能とする冷媒を用いたものである。本実施の形態によれば、乾燥用空気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。そして、例えば二酸化炭素冷媒を用いれば、地球温暖化の防止を図ることもできる。
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、ヒートポンプ装置の冷媒温度または冷媒圧力を検出し、冷媒温度または冷媒圧力の検出値から乾燥対象の乾燥状態を判断し、判断した乾燥状態を元に当該乾燥装置の運転を制御するものである。本実施の形態によれば、乾燥対象の乾燥状態に応じた当該乾燥装置の運転が可能となる。
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、乾燥状態が乾燥終了状態の場合は、少なくとも圧縮機を停止するものである。本実施の形態によれば、電力低減を図ることができる。

以下、本発明の第１実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、背景技術と同一構成については同一符号を付す。
図１は、本発明の第１実施例の乾燥装置の構成図である。図２は、本実施例の乾燥装置における乾燥終了判断フローチャートである。
本実施例の乾燥装置の構成について説明する。
図１において、圧縮機１２と、放熱器１８と、膨張機構１３と、蒸発器１０とを配管１４で接続して冷媒を循環させることにより、ヒートポンプ装置を構成している。冷媒としては、放熱側（圧縮機１２吐出部〜放熱器１８〜膨張機構１３入口部）で超臨界状態となりうる冷媒、例えばＣＯ₂冷媒が封入されている。
また、本乾燥装置の循環ダクト８内に、蒸発器１０と放熱器１８と送風機５とを配設して、この送風機５を用いて放熱器１８の熱により加熱された乾燥用空気を乾燥対象１６（例えば衣類、浴室空間など）に導き、乾燥用空気で乾燥対象１６を乾燥する。この乾燥によって乾燥対象１６から水分を奪った乾燥用空気を蒸発器１０に導き、水分を含んだ乾燥用空気を蒸発器１０で除湿する。そして、除湿された乾燥用空気を放熱器１８で再び加熱する構成、即ち乾燥用空気を循環させる構成となっている。
さらに、本実施例の乾燥装置では、ヒートポンプ装置の冷媒温度としての蒸発器１０の入口冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段１９、またはヒートポンプ装置の冷媒圧力としての蒸発器１０の入口冷媒圧力を検出する冷媒圧力検出手段２０と、冷媒温度検出手段１９からの検出値、または冷媒圧力検出手段２０からの検出値を用いて乾燥対象１６の乾燥状態を判断する乾燥判断手段２１と、乾燥判断手段２１の乾燥状態の判断を元に乾燥装置の運転を制御する制御手段（図示せず）とを備えている。

本実施例の乾燥装置の動作について説明する。
図１において、冷媒は、圧縮機１２で圧縮されて高温高圧の状態となり、放熱器１８で蒸発器１０を出た乾燥用空気と熱交換して、乾燥用空気を加熱する。この加熱により冷媒は冷却され、膨張機構１３で減圧されて低温低圧の状態となる。この低温低圧の冷媒は、蒸発器１０で乾燥対象１６を経た乾燥用空気と熱交換して、乾燥用空気を冷却する。そして、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、再び圧縮機１２に吸入される。
一方、乾燥用空気は、蒸発器１０で除湿された後に、放熱器１８で加熱されて高温低湿となり、送風機５によって乾燥対象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、再び蒸発器１０で除湿される。以上が乾燥対象１６から水分を奪う乾燥動作の原理である。なお、図１中の実線の矢印は冷媒の流れ方向を示し、白抜きの矢印は空気の流れ方向を示している。

次に、乾燥終了判断動作について説明する。
図２に示すように、ステップ４０で冷媒温度検出手段１９からの検出値Ｔａと予め設定した所定値Ｔ₁を比較する。そして、ＴａがＴ₁以下である場合には、乾燥対象１６の乾燥が終了したと判断する。そして、例えば乾燥装置の運転を停止させる。一方、ＴａがＴ₁よりも大きい場合には、ステップ４０に戻る。
なお、本実施例では、乾燥装置の運転を制御する制御手段は乾燥装置の運転を停止させる制御を行うが、乾燥装置の運転を継続させる（例えば、圧縮機１２の出力を弱めて運転を継続させる、又は、圧縮機１２を停止するが送風機５の運転を継続させる）制御を行う構成でも良く、同様に電力低減が図られる。要は電力低減に結び付く運転制御であれば良い。

ここで、冷媒温度検出手段１９からの検出値Ｔａが所定値Ｔ₁以下である場合に、乾燥対象１６の乾燥が終了したと判断できる原理について説明する。図３は、本実施例の乾燥装置における乾燥時間と蒸発器入口冷媒温度の関係を示す図である。
ヒートポンプ式の乾燥装置の場合、乾燥が進むに連れて、蒸発器１０の入口冷媒温度は図３に示すような傾向を示す。つまり、乾燥が終了して定常状態になると蒸発器１０の入口冷媒温度はある一定値に落ち着くので、予め乾燥終了時点の蒸発器１０の入口における冷媒温度を把握しておけば、冷媒温度検出手段１９からの検出値を用いて、乾燥終了の判断を行うことができる。
なお、乾燥終了時点の冷媒温度を所定値Ｔ₁に設定すれば乾燥終了（１００％の乾燥状態）を判断するはことできるが、乾燥途中時点の冷媒温度を所定値Ｔｘに設定すれば、例えば７０％の乾燥状態を判断することも可能である。

このように本実施例の乾燥装置によって、冷媒の温度を検出することで、乾燥対象１６の乾燥状態を判断できる。そして、温度検出値が所定値Ｔ₁以下になると乾燥対象１６の乾燥が終了したと判断することができるので、それに応じて乾燥装置の運転を、例えば停止することで乾燥に要する電力の低減が可能となる。
なお、本実施例においては、冷媒温度検出手段１９を蒸発器１０の入口に設けたが、冷媒温度検出手段１９を設ける場所は如何なる場所でも乾燥終了を判断できる。これは、本実施例においては、乾燥用空気を循環して用いているためであり、蒸発器１０、放熱器１８における冷却、加熱量が一定であれば、ヒートポンプ装置の如何なる場所の冷媒温度も、図３と同様の温度変化の傾向を示すためである。ただし、冷媒温度検出手段１９を設ける場所によって、乾燥終了時点における冷媒温度の絶対値は異なるため、所定値Ｔ₁は、冷媒温度検出手段１９を設ける場所によって、個別に設定する必要がある。
また、乾燥装置の周囲温度を検出する周囲温度検出手段（図示せず）を設け、その検出した周囲温度に対応する周囲温度別の所定値Ｔ₁を用いて乾燥対象の乾燥終了を判断する構成でも良い。即ち、所定値Ｔ₁は周囲温度によって変化するため、事前に周囲温度別に（例えば夏場条件や冬場条件において）予め所定値Ｔ₁を設定し、蒸発器１０の入口冷媒温度が各周囲温度条件での所定値Ｔ₁になれば乾燥終了と判断することによって、さらに最適な乾燥終了判断ができる。従って、乾燥終了の判断が的確になり確実に電力低減を図ることができる。
また、本実施例ではドラム回転軸を水平としているが、本実施例における効果はドラム回転軸の角度に依存しない。

図４は、本実施例の乾燥装置における乾燥時間と蒸発器入口冷媒圧力の関係を示す図である。
冷媒温度検出手段１９を冷媒圧力検出手段２０に代替して、ヒートポンプ装置の冷媒圧力を検出する構成としても、図４に示すように冷媒温度と同様の傾向を示すため、冷媒温度の場合と同様にして乾燥対象１６の乾燥終了が判断できる。
つまり、図２の乾燥終了判断フローチャートにおいて検出値Ｔａ及び所定値Ｔ₁を置き換えて、冷媒圧力検出手段２０からの検出値Ｐａと予め設定した所定値Ｐ１を比較する。そして、ＰａがＰ１以下である場合には、乾燥対象１６の乾燥が終了したと判断し、乾燥装置の運転を停止させる。
ここで、冷媒圧力検出手段２０からの検出値Ｐａが所定値Ｐ１以下である場合に、乾燥対象１６の乾燥が終了したと判断できる原理について説明する。
ヒートポンプ式の乾燥装置の場合、乾燥が進むに連れて、蒸発器１０の入口冷媒圧力は図４に示すような傾向を示す。つまり、乾燥が終了して定常状態になると蒸発器１０の入口冷媒圧力はある一定値に落ち着くので、予め乾燥終了時点の蒸発器１０の入口における冷媒圧力を把握しておけば、冷媒圧力検出手段２０からの検出値を用いて、乾燥終了の判断を行うことができる。

上記構成の乾燥装置によっても、冷媒の圧力を検出することで、乾燥対象１６の乾燥状態を判断できる。そして、圧力検出値が所定値Ｐ１以下になると乾燥対象１６の乾燥が終了したと判断することができるので、それに応じて乾燥装置の運転を停止することで乾燥に要する電力の低減が可能となる。
なお、本構成においては、冷媒圧力検出手段２０を蒸発器１０の入口に設けるが、冷媒を検出する場所は如何なる場所でも乾燥終了を判断できる。これは乾燥用空気を循環して用いているためであり、蒸発器１０、放熱器１８における冷却、加熱量が一定であれば、ヒートポンプ装置の如何なる場所の冷媒圧力も、図４と同様の圧力変化の傾向を示すためである。ただし、冷媒圧力検出手段２０を設ける場所によって、乾燥終了時点における冷媒圧力の絶対値は異なるため、所定値Ｐ１は、冷媒圧力検出手段２０を設ける場所によって、個別に設定する必要がある。
また、所定値Ｐ１は周囲温度によって変化するため、事前に周囲温度別に（例えば夏場条件や冬場条件において）予め所定値Ｐ１を設定し、蒸発器１０の入口冷媒圧力が各周囲温度条件での所定値Ｐ１になれば乾燥終了と判断することによって、最適な乾燥終了判断ができる。

以下、本発明の第２実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図５は、本発明の第２実施例の乾燥装置における乾燥終了判断フローチャートである。図６は、本実施例の乾燥装置における乾燥時間と蒸発器入口冷媒温度の関係を示す図である。本実施例の乾燥装置の構成は、第１実施例と同一であるためその説明を省略し、第１実施例と異なる部分の動作について説明する。
まず、乾燥終了判断動作について説明する。
図５に示すように、ステップ５０で乾燥が開始してからの経過時間ｔと予め設定した時間ｔ₁とを比較する。そして、ｔがｔ₁より大きい場合にはステップ５０に移り、ｔがｔ₁より小さい場合にはステップ５１において、蒸発器１０の入口冷媒温度の単位時間当たりの変化量ΔＴａと予め設定した所定値α₁とを比較する。そして、ΔＴａがα₁以上の場合には乾燥終了と判断し、乾燥装置の運転を停止させる。一方、ΔＴａがα₁より小さい場合には、ステップ５１に戻る。

ここで、冷媒温度検出手段１９からの検出値の単位時間当たりの変化量ΔＴａが所定値α₁以上である場合に、乾燥対象１６の乾燥が終了したと判断できる原理について説明する。
乾燥対象１６の乾燥終了後は、蒸発器１０、放熱器１８における冷却、加熱量が一定であれば、乾燥装置の状態は定常となる。つまり、冷媒の温度変化もゼロとなる。したがって、冷媒温度検出手段１９からの検出値の単位時間当たりの変化量ΔＴａを用いて、乾燥対象１６の乾燥終了を判断できる。
また、蒸発器１０の入口冷媒温度の単位時間当たりの変化量ΔＴａを、蒸発器１０の入口冷媒温度がピーク値に達する時間ｔ₁の到達後の時間領域において判断する理由について説明する。
蒸発器１０の入口冷媒温度は、図６のように、乾燥開始（ａの位置）からサイクルが安定する（ｂの位置）まで増加していき、その後減少してある一定値（ｃの位置）にて落ち着くという傾向を示す。よって、時間の制約なしにΔＴａがα₁以上で乾燥終了としてしまうと、ヒートポンプサイクルを起動して、乾燥を開始してからサイクルが安定するまでの明らかに乾燥が終了していない時間領域で、乾燥終了と判断してしまう不具合が生じるからである。即ち、乾燥終了の誤判断が防止でき実用的である。
なお、時間ｔ₁の到達後において、ΔＴａがα₁以上となる時間領域は２カ所に在るが、後の方の時間領域におけるα₁以上で判断する。

このように本実施例の乾燥装置によって、冷媒温度の単位時間当たりの変化量を検出することで、乾燥対象１６の乾燥終了を判断できるので、それに応じて乾燥装置の運転を停止することで乾燥に要する電力の低減が可能となる。
なお、本実施例においては、冷媒温度検出手段１９を蒸発器１０の入口に設けるが、冷媒温度を検出する場所は如何なる場所でも乾燥終了を判断できる。これは、乾燥終了後は、乾燥装置の状態は定常となることから如何なる場所の冷媒温度も定常となるためである。
また、予め設定した時間ｔ₁を周囲温度別に設定しておくと、さらに最適な終了判断ができる。

ところで、冷媒温度検出手段１９を冷媒圧力検出手段２０に変更して、冷媒圧力を検出する構成としても、図４に示すように冷媒温度と同様の傾向を示すため、冷媒温度の場合と同様にして乾燥対象１６の乾燥終了が判断できる。
つまり、図５の乾燥終了判断フローチャートにおいて、時間ｔ₁、変化量ΔＴａ及び所定値α₁を置き換えて、乾燥が開始してからの経過時間ｔと蒸発器１０の入口冷媒圧力がピーク値に達する時間ｔ₂とを比較する。そして、ｔがｔ₂より大きい場合において、蒸発器１０の入口冷媒圧力の単位時間当たりの変化量ΔＰａと予め設定した所定値α₂を比較する。そして、ΔＰａがα₂より大きい場合には乾燥終了と判断し、乾燥装置の運転を停止させる。

ここで、冷媒圧力検出手段２０からの検出値の単位時間当たりの変化量ΔＰａが所定値α₂以上である場合に、乾燥対象１６の乾燥が終了したと判断できる原理について説明する。
乾燥対象１６の乾燥終了後は、蒸発器１０、放熱器１８における冷却、加熱量が一定であれば、乾燥装置の状態は定常となる。つまり、冷媒の圧力変化もゼロとなる。したがって、冷媒圧力検出手段２０からの検出値の単位時間当たりの変化量ΔＰａを用いて、乾燥対象１６の乾燥終了を判断できる。
また、蒸発器１０の入口冷媒圧力の単位時間当たりの変化量ΔＰａを、蒸発器１０の入口冷媒圧力がピーク値に達する時間ｔ₂の到達後の時間領域において評価する理由について説明する。
蒸発器１０の入口冷媒圧力は、図４のように、乾燥開始（ａ）からサイクルが安定する（ｂ）まで増加していき、その後減少してある一定値（ｃ）にて落ち着くという傾向を示す。よって、時間の制約なしにΔＰａがα₂以上で乾燥終了としてしまうと、ヒートポンプサイクルを起動して、乾燥を開始してからサイクルが安定するまでの明らかに乾燥が終了していない区間で、乾燥終了と判断してしまう不具合が生じるからである。

上記構成の乾燥装置によっても、冷媒圧力の単位時間当たりの変化量を検出することで、乾燥対象１６の乾燥終了を判断できるので、それに応じて乾燥装置の運転を停止することで乾燥に要する電力の低減が可能となる。
なお、本構成においては、冷媒圧力検出手段２０を蒸発器１０の入口に設けるが、冷媒圧力検出手段２０を設ける場所は如何なる場所でも良く、乾燥終了を判断できる。これは、乾燥終了後は、乾燥装置の状態は定常となることから如何なる場所の冷媒圧力も定常となるためである。
また、予め設定した時間ｔ₂を周囲温度別に設定しておくと、さらに最適な終了判断ができる。

以下、本発明の第３実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図７は、本発明の第３実施例の乾燥装置における放熱器の冷媒と空気の温度変化を示す図であり、第１実施例と第２実施例のヒートポンプ式の乾燥装置に、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放熱器における冷媒と空気の温度変化を示す概略図である。また、図８は、フロン冷媒を用いた場合の乾燥装置における放熱器の冷媒と空気の温度変化を示す図である。
即ち、図８に示すように、フロン冷媒の場合、放熱器１８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１８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７に示すように、二酸化炭素を冷媒として用い、ヒートポンプ装置の高圧側圧力を超臨界状態にして運転する場合には、放熱器１８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１８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。

このように本実施例の乾燥装置では、ヒートポンプ装置に、放熱器１８の熱交換が超臨界状態で行える冷媒として環境に優しい二酸化炭素を用いることによって、乾燥用空気の温度をより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、乾燥に要する電力を低減する効果を有し、衣類乾燥、浴室乾燥等の用途に有用である。また生ごみ、食品、食器、タオル、花卉、布団、その他工業製品の乾燥などにも利用できる。

本発明の第１実施例の乾燥装置の構成図 本実施例の乾燥装置における乾燥終了判断フローチャート 本実施例の乾燥装置における乾燥時間と蒸発器入口冷媒温度の関係を示す図 本実施例の乾燥装置における乾燥時間と蒸発器入口冷媒圧力の関係を示す図 本発明の第２実施例の乾燥装置における乾燥終了判断フローチャート 本実施例の乾燥装置における乾燥時間と蒸発器入口冷媒温度の関係を示す図 本発明の第３実施例の乾燥装置における放熱器の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における放熱器の冷媒と空気の温度変化を示す図 従来の乾燥装置を示す構成図

符号の説明

１ 本体
２ 回転ドラム
３ モータ
４ ドラムベルト
５ 送風機
６ フィルタ
７ 回転ドラム側吸気口
８ 循環ダクト
９ ファンベルト
１０ 蒸発器
１１ 凝縮器
１２ 圧縮機
１３ 膨張機構
１４ 配管
１５ 排気口
１６ 乾燥対象
１７ 排水口
１８ 放熱器
１９ 冷媒温度検出手段
２０ 冷媒圧力検出手段
２１ 乾燥判断手段

Claims (9)

1. 冷媒が循環し、少なくとも圧縮機、放熱器、蒸発器を有するヒートポンプ装置を備え、前記放熱器の熱により加熱された乾燥用空気を乾燥対象に導き、前記乾燥対象から水分を奪った前記乾燥用空気を前記蒸発器で除湿し、再び前記放熱器で加熱する乾燥装置であって、
   前記ヒートポンプ装置の冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段または冷媒圧力を検出する冷媒圧力検出手段と、前記冷媒温度検出手段からの検出値または前記冷媒圧力検出手段からの検出値を用いて前記乾燥対象の乾燥状態を判断する乾燥判断手段とを備えたことを特徴とする乾燥装置。
2. 前記乾燥判断手段では、前記冷媒温度検出手段または前記冷媒圧力検出手段からの検出値が予め設定した所定値以下になると、乾燥対象の乾燥が終了したと判断することを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
3. 前記乾燥判断手段では、前記冷媒温度検出手段または前記冷媒圧力検出手段からの検出値の単位時間当たりの変化量が予め設定した所定値以上になると、乾燥対象の乾燥が終了したと判断することを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
4. 乾燥装置の周囲温度を検出する周囲温度検出手段を設け、前記乾燥判断手段では、前記周囲温度検出手段が検出した前記周囲温度に対応する周囲温度別の前記所定値を用いて、乾燥対象の乾燥終了を判断することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の乾燥装置。
5. 前記乾燥判断手段では、乾燥開始から所定時間経過後の前記冷媒温度検出手段または前記冷媒圧力検出手段からの検出値により乾燥終了の判断することを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載の乾燥装置。
6. 前記乾燥判断手段の乾燥終了の判断を元に、前記圧縮機を停止する制御手段を設けたことを特徴とする請求項２から請求項５のいずれかに記載の乾燥装置。
7. 前記ヒートポンプ装置の高圧側圧力を超臨界状態にして運転することを可能とする前記冷媒を用いた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。
8. 冷媒が圧縮機、放熱器、膨張機構及び蒸発器の順に循環するヒートポンプ装置を備え、前記放熱器によって加熱した乾燥用空気を乾燥対象に導き、前記乾燥対象から水分を奪った前記乾燥用空気を前記蒸発器で除湿し、再び前記放熱器で加熱する乾燥装置の運転方法であって、
   前記ヒートポンプ装置の冷媒温度または冷媒圧力を検出し、前記冷媒温度または前記冷媒圧力の検出値から前記乾燥対象の乾燥状態を判断し、判断した前記乾燥状態を元に当該乾燥装置の運転を制御することを特徴とする乾燥装置の運転方法。
9. 前記乾燥状態が乾燥終了状態の場合は、少なくとも前記圧縮機を停止することを特徴とする乾燥装置の運転方法。
   

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