JP2006266607A - 浴室乾燥装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来、水分吸着手段の再生用ヒータにＰＴＣヒータを用いた浴室乾燥装置においては、ＰＴＣヒータの特性上、浴室の空気の温度が上昇すると、再生用ヒータの出力が低下し、除湿能力が低下するために浴室の乾燥時間或いは衣類を浴室に干した場合は衣類乾燥時間が長かった。また、完全に乾燥する間際で除湿能力が低下し、短時間で乾燥させるには大きな課題となっていた。
【解決手段】 本発明では、総消費電力が制限される条件下において、使用可能な電力を最大限利用して浴室の空気に熱量を与えることで、除湿による浴室の乾燥能力が低下しても、浴室内の空気の温度を高めて飽和水蒸気量を増加させ、浴室内の水分の気化を促進させて、さらに、その高温多湿の空気を換気することで、浴室の乾燥時間或いは浴室内に衣類を干した場合は衣類乾燥時間を短縮する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、空気中の水分を吸着するロータを用いた除湿機能を備えた浴室乾燥装置に関する発明である。

特許文献１には、吸湿器を用いて被乾燥物を乾燥し、吸湿器の再生を熱回収を行って効率良く行うことにより、乾燥効率を大きく向上でき、ヒータ入力の増大なしで乾燥時間を短縮する乾燥機が記載されている。

特許文献２には、回転型除湿用素子の再生処理を行う加熱手段と除湿した空気を加熱する加熱手段を設け、回転型除湿用素子による室内の除湿・乾燥処理や回転型除湿用素子の再生処理を効率良く行う除湿乾燥装置が記載されている。
特開昭６１−１０６１９８号公報 特開平９−２９０５２号公報

特許文献１の乾燥機は被乾燥物の収納庫と吸湿器（水分吸着手段）との間で形成された乾燥用空気の第１の循環経路と、乾燥用空気を前記第１の循環経路内で循環させるファンと、前記吸湿器と再生用ヒータと再生に用いた再生用空気から熱回収するとともに水分を凝縮させて除去する凝縮器との間で形成した第２の循環経路と、再生用空気を第２の循環経路内で循環させるファンとを備え、前期凝縮器において再生空気より熱回収し高温となった空気を吸湿器に供給したものである。そのため、再生用空気から熱回収した熱では、被乾燥物の収納庫或いは部屋で低湿の空気を乾燥に充分な高温の状態で空気を循環させることができない問題があった。

特許文献２の除湿乾燥装置は室内の湿潤空気の除湿処理・乾燥処理・回転型除湿用素子（水分吸着手段）の再生処理が効率良く行えるように、再生用ヒータと、除湿した空気を暖める暖房用ヒータを備えたものである。しかし、家庭で使用する場合には、除湿乾燥装置が使用できる総消費電力は決まっており、その中で消費電力を多く必要とするヒータを複数個使用していおり、それらの消費電力を制御する手段を設けていないため、効率の良い室内空気の除湿及び暖房のバランスをとることがでない問題があった。

また、特許文献１及び特許文献２に示した装置の水分吸着手段の再生手段に、ヒータの表面温度が規定温度（キューリ点）以上になると急激に電気抵抗値が増加し、この特性により自己温度制御機能をもった定温発熱体であるＰＴＣヒータを用いた場合、ヒータが高温になりすぎて発火する危険性が少なくなる反面、一定量の空気を流入させる時、吸気した空気の温度が高温になるにつれて、ＰＴＣヒータの電気抵抗値が増加し、水分吸着手段に流す空気に充分な熱量を与えることができず、水分の脱着能力が低下、つまり除湿能力が低下、そして乾燥能力が低下していく問題があった。

本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり浴室内の空気を乾燥するために、浴室空気中の水分を吸着するデシカント（乾燥剤）ロータを用いた除湿機能と、浴室空気を暖める暖房機能を備えた浴室乾燥装置において、除湿機能が有する再生手段の出力に応じて、暖房機能の有する加熱手段の出力を制御することで、使用できる消費電力内で電力を効率良く生かして、浴室を乾燥することを目的としている。

前記課題を解決するために、請求項１に記載した発明にあっては、浴室内の空気を取込み、浴室内に戻す第一の経路部と、浴室内の空気を取込み、浴室外に排出する第二の経路部と、前記第一の経路部内に空気の流れを形成する第一の送風手段と、前記第二の経路部内に空気の流れを形成する第二の送風手段と、前記第一の経路部と前記第二の経路部に面して配置された回転する水分吸着手段と、前記第二の経路部において、前記水分吸着手段よりも上流側に配置された、前記水分吸着手段に吸着した水分を脱着する再生用ＰＴＣヒータと、前記第一の経路部において、前記水分吸着手段よりも下流側に配置された、除湿した浴室内の空気を暖める暖房用ヒータと、前記暖房用ヒータの出力を制御する制御手段と、浴室内の空気の温度上昇に伴う、前記再生用ＰＴＣヒータの消費電力の減少を検知する検知手段とを備え、前記制御手段は、総消費電力が制限される条件下で、前記検知手段により検知された消費電力の減少分の少なくとも一部を暖房用ヒータの電力に与えることを特徴とする浴室乾燥装置を提供する。

本発明の好ましい態様にあっては、請求項２に記載したように、前記制御手段は、前記検知手段の除湿能力低下時における前記再生用ＰＴＣヒータの消費電力の検知情報に基づいて、第二の送風手段の出力を制御することを特徴とする請求項１記載の浴室乾燥装置を提供する。

本発明の好ましい態様にあっては、請求項３に記載したように、浴室内の空気の換気手段を備え、制御手段は、再生用ＰＴＣヒータの消費電力が規定値を下回り、規定時間経過後に浴室外から空気を取込み浴室内の空気を屋外へ排気して浴室を換気することを特徴とする請求項１及び２記載の浴室乾燥装置を提供する。

請求項１に係る発明にあっては、使用可能な電力を効率よく利用して浴室の空気に熱量を与えることで、除湿による浴室の乾燥能力が低下しても、浴室内の空気の温度を高めて飽和水蒸気量を増加させ、浴室内の水分の気化を促進させることで、浴室の乾燥時間或いは浴室内に衣類を干した場合は衣類乾燥時間を短縮することができる。

請求項２に係る発明にあっては、第二の送風手段の出力により送風手段の風量を制御することができる。また、再生用ＰＴＣヒータは特性上、風量により熱量及び消費電力が変化する。従って、第二の送風手段で再生用ＰＴＣヒータの熱量及び消費電力を制御することができる。
尚、本発明の構成では、第二の送風手段の出力を低下させることにより暖房用ヒータに消費電力を偏らせることができる。よって、検知手段の再生用ＰＴＣヒータの消費電力検出に基づく運転制御により、再生用ＰＴＣヒータと暖房用ヒータの熱量及び消費電力を調整することができる。

請求項３に係る発明にあっては、浴室内の空気が高温時における除湿運転において、再生用ＰＴＣヒータはその特性上、浴室の空気に与えることができる熱量が少なくなるために消費電力量が少なくなり、総消費電力量の大部分は暖房用ヒータに費やされる。そのため、浴室の暖房能力は向上するが除湿能力は低下して行く一方となる。そこで、浴室内の空気の換気を行うことで、水分を多く含んだ高温の浴室の空気を屋外へ排気し、浴室外から空気を取入れて浴室の空気の温度を下げることで、浴室乾燥装置の除湿能力を回復することができ、その結果浴室の乾燥時間或いは浴室内に衣類を干した場合は衣類乾燥時間を短縮することができる。

以下、本発明の実施の形態例について、図１及び図２を参照しつつ、本発明を詳細に説明する。

本形態例に係る浴室乾燥装置１は、図１及び図２に示すように、水分を含む浴室内の空気１１を取込み、水分を除去（除湿）した空気を浴室内に戻す第一経路部２と、前記水分を浴室外に排出する第二経路部３と、前記第一経路部２内に空気の流れを形成する第一送風手段４と、前記第二経路部３内に空気の流れを形成する第二送風手段５と、前記第一経路部２と前記第二経路部３に面して配置された回転する水分吸着ロータ９と、前記第二経路部３の流れに関して、前記水分吸着ロータ９の再生部９ａよりも上流に配置された前記水分吸着ロータ９に吸着した水分を脱着して、水分を吸着できるように再生する再生用ＰＴＣヒータ６と、前記第一経路部２の流れに関して、前記水分吸着ロータ９の水分吸着部９ｂよりも下流に配置された、除湿した浴室内の空気を暖める暖房用ヒータ７と、前記暖房用ヒータ７の出力を制御する制御手段１８と、浴室内の空気の温度上昇に伴う、再生用ＰＴＣヒータ６の消費電力の減少を検知する検知手段１７を備えて、除湿及び暖房により浴室内を乾燥させる浴室乾燥装置であって、前記制御手段１８は、一般的な家庭のように浴室乾燥機が使用できる総消費電力が制限される条件下、で、前記検知手段１７により検知された消費電力の減少分の少なくとも一部を暖房用ヒータ７の電力に与える。
尚、再生用ＰＴＣヒータ６と暖房用ヒータ７の消費電力を合わせた総消費電力が浴室乾燥運転中は常時一定になるように運転して、使用可能な電力を最大限利用して浴室の空気に熱量を与えることが望ましい。
尚、図示はしないが、本形態例においては送風手段を二個用いているところを、管状経路１９の入口から水分吸着ロータ９の間に送風手段を設けることで一つにすることも可能である。

本形態例に係る浴室乾燥装置１の水分吸着ロータ９は図１及び図２に示すように、管状通路１９を仕切板８によって第一経路部２と第二経路部３に仕切っている。水分吸着ロータ９は仕切板８と同一面内にある軸１０を中心として仕切板３と直行する面内で回転可能とされている。そして、水分吸着ロータは管状通路１９内で回転すると、ロータの各部が第一経路部２と第二経路部３との間、即ち再生部９ａと水分吸着部９ｂを循環することになる。
尚、水分吸着ロータ９はセラミックペーパでハニカム状に構成された基材に、親水性ゼオライト、シリカゲル、活性アルミナ等の親水性吸着剤を担持した回転可能なロータを使用すると良い。

第一送風手段４により発生させた第一経路部２内の空気の流れは、まず浴室１５より空気を吸気して水分吸着ロータ９の水分吸着部９ｂを通過させて除湿処理を行う。次に、除湿処理後の空気を暖房用ヒータ７により加熱して浴室１５へ排気、即ち浴室１５内を循環している。
尚、暖房用ヒータ７としてはニクロム線ヒータやシーズヒータ等が挙げられるが、これらヒータに限らず、要は浴室内に排気する空気を加熱・暖房する手段であれば良い。
暖房用ヒータに用いる最適なヒータは、水分吸着ロータ９の再生に使用するヒータ同様に発火の可能性が少ないＰＴＣヒータを用いることが望ましい。ただし、前述したようなＰＴＣヒータの特性から、最大限の熱量を浴室内の空気に与えて効率的に浴室内の乾燥を行うには、再生用ＰＴＣヒータ６よりも空気に与えることが出来る熱量が多いＰＴＣヒータを用いる必要がある。

第二送風手段５により発生させた第二経路部３内の空気の流れは、まず浴室１５より空気を吸気して、再生用ＰＴＣヒータに流入させる。次に、再生用ＰＴＣヒータ６によって加熱した空気を水分吸着ロータ９の再生部９ａを通過させて水分吸着ロータ９の再生部９ａに吸着した水分を脱着、水蒸気として放出させることで再生する。そして、水分再生後の空気１２を屋外へ排気している。
尚、図２に示すように水分再生後の空気１２の排気量だけ浴室１５に設けたガラリ１６から浴室外の空気１４を給気することで、浴室内の給排気のバランスをとっている。
尚、ガラリ１６は浴室の換気を効率よく行うために浴室の壁面及び出入り口のドアの下部に配置することが望ましい。
尚、浴室外の空気とは洗面所及びキッチン及び居間の等の屋内空気、或いは屋外空気のことを指す。

図１及び図２に示す、第二送風手段５は第二経路部３の流れに関して、再生用ＰＴＣヒータ６の下流に設置されているが、設置される場所は下流に限らず、第二経路部３内に空気流を発生させることができる場所であれば良い。ただし、第二送風手段５の熱的負荷を考慮する場合は、熱的負荷が少ない再生用ＰＴＣヒータ６の上流に配置することが望ましい。

本形態例に係る浴室乾燥装置１は、図２に示すように検知手段１７により再生用ＰＴＣヒータ６の消費電力を常時監視及び検知し、その検知情報を制御手段１８に入力している。尚、検知情報の流れを破線の矢印で示している。制御手段１８は検知手段１７の検知情報に基づいて第二送風手段５及び暖房用ヒータの作動信号を出力して、それぞれの運転を制御している。尚、出力の流れを一点鎖線の矢印で示している。

本形態例に係る浴室乾燥装置１の検知手段１７は、再生用ＰＴＣヒータ６の電圧及び電流を検出することにより、消費電力の低下量を検知することが望ましい。
尚、上記した電流及び電圧検知による検知方法だけでなく、再生用ＰＴＣヒータ６の消費電力の低下量を検知するために、第二経路部３内を流れる空気の温度・湿度・流量等から検知しても良い。要は再生用ＰＴＣヒータ６の消費電力量が低下した時にどれだけの消費電力量が低下したかを検知すれば良く、上述した検知方法に限らない。

本形態例に係る浴室乾燥装置１は、上述のように構成され作用するため、使用可能な電力を効率よく利用して浴室の空気に熱量を与えることで、除湿による浴室の乾燥能力が低下しても、浴室内の空気の温度を高めて飽和水蒸気量を増加させ、浴室内の水分の気化を促進させることで、浴室の乾燥時間或いは浴室内に衣類を干した場合は衣類乾燥時間を短縮することができるため、これまで浴室を乾燥するために使用していた消費電力量よりも少なくすることができる。

本形態例に係る浴室乾燥装置１は、図１及び図２に示すように実施例１に記載した浴室乾燥装置において、制御手段１８は、検知手段１７の除湿能力低下時における再生用ＰＴＣヒータ６の消費電力の検知情報に基づいて、第二送風手段５の出力を制御する。

一般的に、ＰＴＣヒータはヒータの表面温度が規定温度（キューリ点）以上になると急激に電気抵抗値が増加し、この特性により自己温度制御機能をもった定温発熱体であることが知られている。そのため、ＰＴＣヒータに流入する空気により多くの熱量を与えるには流入させる空気の流量を多くしなければならない。また、流量を多くしすぎても、ＰＴＣヒータと空気との接触時間が短くなり、流入する空気に十分に熱量が伝わらなくなる。
尚、一般的に送風手段は送風手段の出力によって、発生する空気の流量が変化する。
よって、水分吸着ロータ９の再生に使用する空気の熱量は再生用ＰＴＣヒータ６に流入する空気の流量、即ち第二送風手段５出力に依存する。

本形態例に係る浴室乾燥装置１は、上述のように構成され作用するため、第二送風手段５の出力を低下させて流入させる空気の流量を減少させると暖房用ヒータ７に消費電力を偏らせることができる。逆に、第二送風手段５の出力を上昇させて流入させる空気の流量を増加させると再生用ＰＴＣヒータ６に消費電力を偏らせることができる。ただし、上述したようにＰＴＣヒータに流入する空気の流量を多くしすぎても、ＰＴＣヒータとそれに流入する空気との接触時間が短くなり、流入する空気に十分に熱量が伝わらなくなるため、消費電力を再生用ＰＴＣヒータ６に偏らせても、この場合は再生能力の向上にはならない。
よって、検知手段１７の再生用ＰＴＣヒータ６の消費電力検出に基づく運転制御により、再生用ＰＴＣヒータ６と暖房用ヒータ７の熱量及び消費電力を調整することができ、これにより浴室乾燥装置１の最適な再生運転及び除湿運転さらに暖房運転を行うことができる。
また、最適な再生運転及び除湿運転さらに暖房運転を行うことで、浴室を乾燥するために使用する消費電力量を少なくすることができ省エネルギーである。

本形態例に係る浴室乾燥装置１は、図１及び図２に示すように実施例１及び実施例２に記載した浴室乾燥装置において、制御手段１８は、再生用ＰＴＣヒータ６の消費電力が規定値を下回り、規定時間経過後に浴室内に備え付けられたガラリから浴室外の空気を取込み浴室内の空気を屋外へ排気して浴室を換気する。

ここで、再生用ＰＴＣヒータ６の消費電力が規定値を下回る状態とは、浴室内の空気が高温となり、再生能力及び除湿能力が落ちて暖房用ヒータ７に消費電力が偏っており、再生用ＰＴＣヒータ６に流入してきた空気に熱を充分に与えることができないため、再生用ＰＴＣヒータ６の消費電力が規定の消費電力値よりも低くなっている状態のことを指す。

本形態例に係る浴室乾燥装置１における再生用ＰＴＣヒータ６と暖房用ヒータ７の消費電力の推移の一例について図３を用いて説明する。

再生用ＰＴＣヒータ６の消費電力の推移を実線、暖房用ヒータの消費電力の推移を破線で示す。
浴室乾燥装置１により浴室内の乾燥運転を行うと、再生用ＰＴＣヒータ６はＥ３［Ｗ］の消費電力を使用している。また、浴室内の空気を暖める暖房用ヒータ７はＥ１［Ｗ］の消費電力を使用している。（０〜Ｔ１）
尚、Ｅ３とＥ１を足し合せた消費電力値［Ｗ］は制限される総消費電力内である。
時間が経過すると共に、浴室内の空気の温度が上昇する。そのため、再生空気を浴室内から吸気する本構成では、再生用ＰＴＣヒータ６に流入する空気の温度も上昇することになる。
前述したように、ＰＴＣヒータはヒータ表面温度の最高温度が決まっている。よって、ＰＴＣヒータに流入する空気の温度が高温になるに従って、その空気に与えることができる熱量は少なくなり、その結果、Ｔ１［秒］経過後は再生用ＰＴＣヒータ６の消費電力が減少する現象が生じる。また、暖房用ヒータ７の消費電力は増加していく。（Ｔ１〜Ｔ２）
さらに時間が経過すると、再生用ＰＴＣヒータ６の消費電力が規定の消費電力Ｅ２を下回る。その時間をＴ２とし、この時間より規定時間Ａ［秒］が経過するＴ３まで浴室の乾燥運転を行い、浴室内の水分を空気中に十分に揮発させる。（Ｔ２〜Ｔ３）
Ｔ３を経過すると、浴室乾燥装置１は浴室の換気運転を規定時間Ｂ［秒］が経過するＴ４まで行い、浴室内の高温高湿の空気を浴室外に排気する。換気運転により、再生用ＰＴＣヒータ６に流入する空気の温度及び湿度が低下し、再生用ＰＴＣヒータ６の消費電力がＥ３まで回復、つまり、再生空気に与えることができる熱量を回復することで、除湿能力を回復する。（Ｔ３〜Ｔ４）

本形態例に係る浴室乾燥装置１を連続的に運転させた例を図４に示すフロー図を用いて説明する。

浴室乾燥装置１は、主電源をＯＮにすると装置が作動を開始する（Ｓ１）。
浴室乾燥装置１は、水分吸着ロータ９、第一送風手段４、第二送風手段５、再生用ＰＴＣヒータ６、暖房用ヒータ７を作動させて連続的に浴室１５の乾燥運転を行う（Ｓ２）。
浴室乾燥装置１は総消費電力が制限される条件下において、使用可能な電力を最大限利用して浴室の空気に熱量を与えることで、除湿による浴室の乾燥能力が低下しても、浴室内の空気の温度を高めて飽和水蒸気量を増加させ、浴室内の水分の気化を促進させる。
浴室乾燥装置１は、検知手段１７によって再生用ＰＴＣヒータ６の消費電力を監視及び検知する（Ｓ３）。
浴室乾燥装置１は、検知手段１７が再生用ＰＴＣヒータ６の消費電力が規定値以上と検知している間は、連続的に乾燥運転を行う（Ｓ３〜Ｓ２）。
浴室乾燥装置１は、検知手段１７が再生用ＰＴＣヒータ６の消費電力が規定値未満と検知した時に、規定時間の間、浴室の乾燥運転を行う（Ｓ３〜Ｓ４）。この時、浴室内の空気は高温高湿となり、空気中に含まれる飽和水蒸気量は極めて多い状態となっている（Ｓ４）。
浴室乾燥装置１は、規定時間の間、浴室の換気運転を行って、水分をたくさん含む高温多湿の空気を屋外へ排気する（Ｓ５）。
浴室乾燥装置１は、規定時間の間、換気運転を行った後、再び連続的に浴室の乾燥運転を行う。（Ｓ５〜Ｓ２）
尚、ここで換気運転とは少なくとも再生用ＰＴＣヒータ６及び暖房用ヒータ７の出力を低下或いは停止させて、第二送風手段５を使用して浴室の空気を屋外へ排気することを指す。

本形態例に係る浴室乾燥装置１は、上述のように構成され作用するため、浴室内の空気の換気を行うことで、水分を多く含んだ高温の浴室の空気を屋外へ排気し、浴室外から空気を取入れて浴室の空気の温度及び湿度を下げることで、浴室乾燥装置の除湿能力を回復することができ、その結果、浴室の乾燥時間或いは浴室内に衣類を干した場合は衣類乾燥時間を短縮することができる。また、浴室の乾燥に使用する消費電力量を少なくすることができ省エネルギーである。

本形態例に係る浴室乾燥装置１の運転は、上記に示した連続運転をした場合のみに限らない。

本発明に係る浴室乾燥装置は浴室乾燥装置だけでなく、吸着手段と、前記吸着手段の再生に使うＰＴＣヒータと、空気を加熱する暖房用ヒータとを少なくとも備えていれば、浴室だけではなく屋内で使用する除湿機或いは空気清浄機のような装置にも適応することができる。

本発明の実施例１乃至実施例３に示す構成図である。 本発明の実施例１乃至実施例３に示す構成の概略図である。 本発明の実施例３の各ヒータにおける消費電力の推移を示す図である。 本発明の実施例３の運転方法を示すフロー図である。

符号の説明

１…浴室乾燥装置
２…第一経路部
３…第二経路部
４…第一送風手段
５…第二送風手段
６…再生用ＰＴＣヒータ
７…暖房用ヒータ
８…仕切版
９…水分吸着ロータ
９ａ…再生部
９ｂ…水分吸着部
１０…水分吸着ロータの軸
１１…浴室内の空気
１２…水分再生処理後の空気
１３…除湿及び加熱処理後の空気
１４…浴室外の空気
１５…浴室
１６…ガラリ
１７…検知手段
１８…制御手段
１９…管状通路

Claims (3)

1. 浴室内の空気を取込み、浴室内に戻す第一の経路部と、
   浴室内の空気を取込み、浴室外に排出する第二の経路部と、
   前記第一の経路部内に空気の流れを形成する第一の送風手段と、
   前記第二の経路部内に空気の流れを形成する第二の送風手段と、
   前記第一の経路部と前記第二の経路部に面して配置された回転する水分吸着手段と、
   前記第二の経路部において、前記水分吸着手段よりも上流側に配置された、前記水分吸着手段に吸着した水分を脱着する再生用ＰＴＣヒータと、
   前記第一の経路部において、前記水分吸着手段よりも下流側に配置された、除湿した浴室内の空気を暖める暖房用ヒータと、
   前記暖房用ヒータの出力を制御する制御手段と、
   浴室内の空気の温度上昇に伴う、前記再生用ＰＴＣヒータの消費電力の減少を検知する検知手段とを備え、
   前記制御手段は、総消費電力が制限される条件下で、前記検知手段により検知された消費電力の減少分の少なくとも一部を暖房用ヒータの電力に与えることを特徴とする浴室乾燥装置。
2. 前記制御手段は、前記検知手段の除湿能力低下時における前記再生用ＰＴＣヒータの消費電力の検知情報に基づいて、前記第二の送風手段の出力を制御することを特徴とする請求項１記載の浴室乾燥装置。
3. 前記制御手段は、前記再生用ＰＴＣヒータの消費電力が規定値を下回り、規定時間経過後に浴室外から空気を取込み浴室内の空気を屋外へ排気して浴室を換気することを特徴とする請求項１及び２記載の浴室乾燥装置。
   
   

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