JP2007075335A - 乾燥装置 - Google Patents

Abstract

【課題】手を乾かす乾燥装置は、瞬間的に大きな電力を必要とするため、電源容量の小さい回路には複数台設置できない。このため瞬時電力を低減する方法として、補助電源を併用する方法があるが、鉛蓄電池、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の蓄電池を使用する場合は、寿命が短いため頻繁に交換しなければならないという問題点があった。
【解決手段】補助電源として、瞬時的に大電力を供給できる電気二重層キャパシタを利用し、電気二重層キャパシタに貯蔵された電力を、手乾燥時に高圧空気流発生装置あるいは高圧空気流加熱用ヒータのいずれかに電力を供給するように構成したことにより、商用電源からの瞬間最大使用電力を低減した。

【選択図】図１

Description

本発明は、洗浄後の濡れた被乾燥体、特に手を高速空気流により吹き飛ばして乾燥させる乾燥装置に関するものである。

洗浄後の濡れた手を乾燥させる乾燥装置としては、高圧空気流発生装置により生成される高圧空気流を電気ヒータで加熱し、温風の高速空気流として吹き出させて、挿入部に入れられた手に付着した水滴を吹き飛ばすものがあり、これにより、効果的に手を乾燥させることができる（例えば、特許文献１参照。）。

ヒータにより温風が充分加熱されていない初期段階でも、手に気化熱による冷風感を与えずに手の乾燥を行うために、温風とは別に、輻射熱や赤外線を手に照射する構造が提案されている（例えば、特許文献２又は特許文献３参照。）。

手乾燥時には瞬時的に、大電流が必要であるため、通常の２０Ａブレーカの１回路では、複数の乾燥装置が設置できない。これを補うため、商用電源の他に蓄電池を併用するものがある。この蓄電池により送風機もしくは温風ヒータに電力を供給し、電源容量が小さい場合でも複数の乾燥装置の設置が可能となる（例えば、特許文献４参照。）。

また、洗浄後の濡れた手を完全に乾かすには、３０秒近く持続させる必要があり、省エネルギーにつなげることが難しかった。タオルを併用すると手の乾燥時間を短縮させることが可能になる。そこで、タオルで先に手を拭いて、濡れたタオルを乾燥機で乾燥させる方法が提案されている（例えば、特許文献５又は特許文献６参照。）。

特開平１０−７５９１５号公報（４頁、図１） 特開２００３−２７５１３２号公報（３頁、図１） 特開２００４−８１８７８号公報（４頁、図１） 特開２００４−２８３４６２号公報（３頁、図１） 特開平５−３２９０６５号公報（２頁、図１） 特開平９−２８６１４号公報（３頁、図２）

従来の手を乾かす乾燥装置にあっては、瞬間的に必要な電力量が大きく、電源容量の問題から業務用に通常用いられている最大２０Ａのブレーカには、乾燥装置を１台しか接続することができず、例えば、男女のトイレに１台ずつ設置したくても、同じ２０Ａのブレーカにつながっている場合には２台設置できないという問題点があった。このため、補助電源として蓄電池を併用する方法が提案されているが、鉛蓄電池、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの蓄電池は、いずれも瞬間的に大電力を出すことが難しく、充放電の可能回数も１０００回程度と少なく、１日１００回以上使用される乾燥装置では、蓄電池を頻繁に交換する必要があるという問題があった。

本発明は、乾燥装置において必要な瞬時的に大電力を供給できる補助電源を併用することにより、商用電源から供給される瞬間最大使用電力量を低減することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明に係る乾燥装置においては、被乾燥体を収納する挿入部と、高圧空気流発生装置と、発生された高圧空気流を加熱するヒータと、上記挿入部に配設され、上記加熱された高圧空気流を高速空気流として吹き出させる空気流吹出し孔と、電力を貯蔵する電気二重層キャパシタとを備え、上記高圧空気流を発生する装置と上記高圧空気流を加熱するヒータに供給される電力のうち、少なくとも一つを上記電気二重層キャパシタに貯蔵された電力により供給するように構成したものである。

本発明に係る乾燥装置よれば、補助電源として電気二重層キャパシタを利用しているので、電気二重層キャパシタに貯蔵した電力を、高圧空気流発生装置又は高圧空気流を加熱するヒータのうち、少なくとも一つに瞬時的に供給することで、商用電源からの瞬間最大利用電力量を低減することができるという効果がある。また、電気二重層キャパシタは充放電寿命が長く、交換する必要がないという効果もある。これにより、一つの２０Ａブレーカ回路に複数の乾燥装置を接続することが可能になる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。各図において同一の符号は、同一又は相当部分を示す。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における電気二重層キャパシタを用いた乾燥装置の構成を示す透視斜視図である。図２は、本発明の実施の形態１における乾燥装置を示す透視側面図である。また、図３は、本発明の実施の形態１における乾燥装置を示す平面断面図である。
まず、本発明に使用する電気二重層キャパシタについて説明する。
電気二重層キャパシタは、セパレータを挟んで互いに対向する分極性電極（正極及び負極）を設け、電解液中において分極性電極の表面に形成される電気二重層の静電容量を利用したものである。電気二重層キャパシタは、アルミコンデンサのような一般のキャパシタに比べて極めて大きな静電容量が得られることが特徴で、電子機器のバックアップ用の用途や、家電機器やコピー機の電力貯蔵、自動車のアイドルストップ時の始動用電源、ハイブリッド自動車の電源、風力や太陽光発電のピークシェービングや平準化のための電力貯蔵用の用途まで、幅広い利用が始まっており、省エネルギーや炭酸ガスの削減に役立つキーデバイスとして期待されている。
電気二重層キャパシタは、ボタン型、積層型、巻回型などの形状の違いはあるが、いずれの場合も、活性炭などのカーボン粒子を主とする分極性電極から成る正極及び負極と、これらの両極を隔てるセパレータとを、外装ケース内で交互に積層して、電解液（電解質を溶液に溶かしたものや、イオン性液体など）を含浸して構成されている。
電気二重層キャパシタは、充放電に際して化学反応を伴わないため、大電流を瞬時に充放電でき、充放電効率が良いという利点がある。また、１０万回以上の充放電が可能であり、寿命が１０年以上で信頼性が高いという利点もある。

図１において、１は乾燥装置であり、１には電気回路部２が備えられ、電気回路部２には商用電源（図示せず）と電気二重層キャパシタ３が接続されている。さらに、第１の送風機４と第２の送風機５は電気回路部２により制御されている。第１の送風機および第２の送風機５により発生された高圧空気流６は送風路７に導入される。送風路７には、加熱用の温風ヒータ８と補助ヒータ９が配置されている。送風路７の出口には、遮蔽回転板１０が配置され、高圧空気流６は空気流吹出し管１１に導かれ、空気流吹出し管１１に設けられた空気流吹出し孔１２から高速空気流１３が吹き出される。空気流吹出し管１１の近傍には、遠赤外線ヒータ１４と温度センサ１５が配置されている。また、乾燥装置１の下方前方には挿入部１７の手挿入口１６が設けられ、底部には水滴の受皿１８と排水管１９が設置されている。側面下方には、排気口２０が設けられており、導風板２１が取り付けられている。

次に実施の形態１における乾燥装置の動作について、図１から図５を参照して説明する。図４は、実施の形態１における乾燥装置の遮蔽回転板の構造を示す図である。図５は、実施の形態１における乾燥装置の送風路内部の圧力と空気流吹出し孔から風量の関係を示す図である。
まず、手２２を洗った後、挿入口１６から挿入部１７に手を入れると挿入センサ（図示せず）により乾燥装置１が作動する。電気回路部２からの指令により、商用電源から高圧空気流発生装置である第１の送風機４と高圧空気流を加熱するヒータであるヒータ８へ電力が供給される。また、電気二重層キャパシタ３からは高圧空気流発生装置である第２の送風機５、高圧空気流を加熱するヒータである補助ヒータ９あるいは遠赤外線ヒータ１４のうち、予め設定されたいずれかに、あるいは複数に電力が供給される。それ以外は必要に応じて商用電源から電力が供給される。第１の送風機４と第２の送風機５で発生された高圧空気流６は、送風路７に導かれ、温風ヒータ８と補助温風ヒータ９で加熱された後、高圧空気流６を周期的に遮蔽する手段である遮蔽回転板１０で流路が遮られ圧力が高められる。その後、空気流吹出し管１１の空気流吹出し孔１２から温風の高速空気流１３として、手２２に吹き付けられ、手２２についた水滴を吹き飛ばす、併せて遠赤外線ヒータ１４により乾燥を早める。吹き飛ばされた水滴は受皿１８で集められ、排水管１９により排出される。このとき、排気口２０と導風板２１により高圧空気流１３の流れが調整される。

電気二重層キャパシタ３を放電させた後、電気二重層キャパシタ３には、商用電源から電気回路部２を介して、５秒間かけて充電される。すなわち、５秒以上間隔が空けば、再度、電気二重層キャパシタ３からの放電が可能になる。通常、手乾燥に一人あたり８秒程度かかるが、交代時間を考えると、充電に必要な時間を確保することができる。
ここで、電気回路部２は、電気二重層キャパシタ３の充放電の切り替えや放電の電圧調整を行うと共に商用電源からの電気二重層キャパシタ３への充電を制御する。充電は非使用時に行われ、使用開始時の瞬時に電気二重層キャパシタ３を放電させ、第２の送風機５、補助ヒータ９あるいは遠赤外線ヒータ１４のいずれか、あるいは複数に電力を供給することにより、商用電源の瞬間最大利用電力量の低減を図ることができる。

図４に示すように、高圧空気流を周期的に遮蔽する手段としての遮蔽回転板１０には、開口部２３が設けられており、モータ（図示せず）により回転軸２４を中心に回転する。開口部２３が高圧空気流６の流路と重なると温風が吹き出すが、それ以外の位置では、流路が塞がれて、内部圧力２５が高まる。図５に、送風路７の出口部の内部圧力２５と空気流吹出し管１１の空気流吹出孔１２での風量２６との関係を、遮蔽回転板１０を２Ｈｚで回転させた場合について調べた結果を示す。遮蔽回転板１０の開口部２３が温風の流路と重なる直前まで、高圧空気流６はヒータ８などがある送風路７空間に閉じ込められ、内部圧力２５が高められる。この間に高圧空気流６は、ヒータ８や補助ヒータ９から熱を受け取り、充分に加熱される。遮蔽回転板１０の開口部２３が温風の流路と重なった時に、内部圧力２５は開放され、空気流吹出し孔１２からの風量２６は最大となる。
その風量２６は、開口部２３の面積と開口部がない面積の比率で決定され、その比が１：１の場合、２倍近くにまで増大される。従って、間欠的に空気流吹出し孔１２から高速空気流１３を吹き出させることにより、手２２についた水滴を吹き飛ばす能力を高めることができる。これにより、送風機の電力を下げても、手に付着した水滴を吹き飛ばすだけの運動量が確保され、省エネルギー効果が得られる。最大消費電力量の低減と省エネルギー効果によって業務用だけではなく、家庭用の乾燥装置としての利用も十分可能となる。この実施の形態１では、遮蔽円板１０の回転数は２Ｈｚ（ヘルツ）、すなわち１秒間に２回回転する場合について説明したが、開口率や送風機の能力により調整することが可能である。

以上説明したように、実施の形態１に示す乾燥装置では、必要な電力のうち第２の送風機５、補助ヒータ９、遠赤外線ヒータ１４の少なくとも一つに、充電された電気二重層キャパシタの電力を供給することにより、商用電源の瞬間最大使用電力量を低減できることから電源容量の小さい回路でも使用でき、また、複数台の乾燥装置の接続が可能となる効果を奏する。補助電源として蓄電池を併用した場合、鉛蓄電池、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの蓄電池は、いずれも瞬間的に大電力を出力することが難しく、充放電の可能回数も１０００回程度と少なく、１日１００回以上使用される乾燥装置では、蓄電池を頻繁に交換する必要があるのに対して、補助電源に電気二重層キャパシタを使用することにより、蓄電池を使用する場合に比べて、充放電寿命が長く交換頻度を大幅に低減できる効果も期待できる。
このように、商用電源と電気二重層キャパシタを組合せることにより、環境条件に応じて電力供給を最適化することにより、電力消費量を低減でき、省エネルギー効果もある。

なお、瞬間的な電力供給が必要な手乾燥装置において、本発明で使用される電気二重層キャパシタとしては、１０秒以内で充放電を繰り返すことのできる瞬発力型の電気二重層キャパシタが望ましく、例えば、指月電機（株）の瞬発力型の電気二重層キャパシタセル（ＦＡＲＡＤＣＡＰセル：正規化内部抵抗１．２ΩＦ）を用いることができる。電気二重層キャパシタで供給する電力は５００Ｗで５秒間である。電気二重層キャパシタの瞬発力を示す目安として、電気容量（Ｆ）と内部抵抗（Ω）を掛けた正規化内部抵抗で示されることが多く、本発明の電気二重層キャパシタに適しているのは、５ΩＦ、望ましくは、２ΩＦ以下の正規化内部抵抗を持った電気二重層キャパシタである。しかし、正規化内部抵抗が小さくなると、容量が小さくなり、電力供給の持続時間を維持できなくなるので、０．１ΩＦ程度が下限になる。

実施の形態２．
図６は、実施の形態２における乾燥装置の電気二重層キャパシタからの電力供給を示すフロー図である。なお、実施の形態２における乾燥装置の構成は、実施の形態１の手乾燥装置１と同様であり、説明を省略する。
次に、実施の形態２の動作について説明する。
実施の形態２における乾燥装置１においては、第２の送風機５、補助ヒータ９あるいは遠赤外線ヒータ１４のいずれに電気二重層キャパシタからの電力を供給するかを、図６のフロー図に従って、温度センサ１５で検出された温度により決定するものである。
例えば、Ｔ１を１０℃、Ｔ２を２５℃に設定すると、挿入部１７に取り付けた温度センサ１５により検出された温度がＴ１（１０℃）を下回っていれば、遠赤外線ヒータ１４に５秒間電力を供給する。また、Ｔ１（１０℃）からＴ２（２５℃）の間であれば、補助ヒータ９に５秒間電力を供給する。さらに、Ｔ２（２５℃）を上回っていれば、第２送風機５に５秒間電力を供給する。このように、温度に合わせて電気二重層キャパシタ３から電力を遠赤外線ヒータ１４、補助ヒータ９あるいは第２の送風機５へ供給先を変更することにより、温度環境や季節に応じて、快適で最適な乾燥条件に合わせて電力供給を行うことが可能になり、併せて、商用電源の瞬時最大使用電力量を低減できる効果がある。
なお、温度の判定は、挿入部の温度でなくてもよく、外気温を用いて行ってもよい。また、単に切り替えスイッチをつけておいて、季節によって手動で切り替えても良い。

遠赤外線ヒータ１４は必ずしも必要ではないが、外気温が低い時には、遠赤外線ヒータ１４で直接的に手を暖めることが有効である。外気温が高すぎる場合には、冷風感を与えることが望ましく、第２の送風機５の風量を高めることで冷風感が得られるようにすると共に、より速やかに水滴を吹き飛ばすことが可能になる。そのいずれでもない場合には、補助ヒータ９で高圧空気流を暖めることが冷風感を与えないために有効である。

実施の形態３．
図７は、本発明の実施の形態３における乾燥装置を示す透視側面図である。
実施の形態３における乾燥装置１には、タオル懸吊部２７が備えられており、タオル２８をそのまま、もしくは２つ折りにして掛けるように構成されている。なお、実施の形態３における乾燥装置１の他の構成は、実施の形態１と同様であり、説明を省略する。

次に、実施の形態３の動作について、図７を参照して説明する。
まず、手２２を洗った後、タオル２８の両側から両手を挿入部１７に差し込む。手２２が挿入されたことを、挿入部１７の手前と奥に設置された２つの光学式の挿入センサ（図示せず）によって検知し、手２２が手前と奥に差し込まれたことを確認して温風１３が吹き出し、手２２についた水滴を吹き飛ばす。吹き飛ばされた水滴は、タオル２８があるために手前には吹き出ずに、挿入部１７の下部の受皿１８に集められ排水管１９から排水される。温風は側面の導風板２１に沿って、側面の排気口２０から排出される。手２２の水滴が吹き飛ばされたら、完全に乾燥する前に、手２２を手前に引いてタオル２８で手２２を拭く。これにより、手を完全に乾燥することができ、あらためてハンカチを取り出して拭く必要がない。温風で吹き飛ばす時間は５秒程度あればよく、従来の８〜１０秒よりも大幅に短縮されることにより、省エネルギー効果が得られる。タオルは、通常、壁際にかけられていて、片面が壁によって通気性が悪くなって乾燥させにくいが、本発明の実施の形態２では、手の乾燥の度に、乾燥した高温空気にさらされるので、人が立ち退いた後も、その熱や乾燥空気で、使用されたタオルが速やかに乾燥される。タオルを使用して手を拭いた後、タオルを乾燥させる従来の方式に比べて、手の乾燥時間は同程度で、使用電力量は半分以下になった。これは、タオルに含まれる水分が少ないためである。
排気の方向は、設置場所の状況によって、側面左右の可動式の導風板２１を使って自由に変更できる。完全に導風板２１を閉じることもできるが、両側面を閉じると排気が前面から出てくることにより、タオル２８を巻き上げて人の顔にかかってしまう可能性がある。従って、排気は前面からではなく、側面からの排気が望ましい。

実施の形態４．
図８は、本発明の実施の形態４による乾燥装置を示す平面断面図である。
実施の形態４による乾燥装置は、実施の形態１と同様の乾燥装置であるが、壁２９に設けられた空間３０にすっぽりと埋め込む、いわゆるビルトインタイプのものである。壁２９には、乾燥装置１を半分以上埋め込む空間３０と共に、排気空間３１が設けられており、乾燥装置側面の開口部３２から、排気空間３１を通じて温風が排気される。これにより、トイレや洗面所など狭い空間に乾燥装置を設置することができる。これは、特に家庭の洗面所に設置する場合に適した形態であり、洗面所の空間を広く確保することが可能になる。なお、乾燥装置１の側面の上部を用いて第１の送風機４あるいは第２の送風機５への吸気口を設けても良い。

実施の形態５．
図９は、本発明の実施の形態５における乾燥装置を示す側面断面図である。
実施の形態５による乾燥装置３２は、台所のシンク３３の横に設置できるようにしたもので、水道の蛇口３４の近くに、温風噴射口３５があり、センサ３６により手２２を検知することにより作動する。乾燥装置３２と実施の形態１の乾燥装置１と異なる部分は、乾燥装置３２の内部には挿入部は無く、シンク３３がその代わりとなっていることである。洗い物をした後、手をかざすだけで、温風が出て、水を吹き飛ばすことが可能であるので、乾燥装置３２は台所では特に有効である。また、手だけではなく、皿等の食器の簡単な水切りをする場合にも利用できる。台所では、手が荒れるのを防ぐため、手袋をして洗い物をする場合が多いが、その場合、必ずしも完全に乾燥させる必要はなく、手袋に付着した水を吹き飛ばす程度で十分である。洗い物の後、手袋をした状態で手をかざし、水を切った後、手袋を外すことができる。素手で洗っている場合にも、乾燥装置で水を切ってから手を拭けばいいので、タオルが水で濡れた状態になることがない。

また、実施の形態５における乾燥装置は、台所のシンクだけではなく、洗面所のシンクや、電車や駅のトイレや洗面所などさまざまなところで利用することができるという利点を有している。

なお、実施の形態１から５では、第１の送風機４とヒータ８を商用電源から供給するものとして、説明したが、電気二重層キャパシタから第１の送風機４とヒータ８にも電力供給が選択できるような構成であってもよい。また、必ずしも図６で説明した順序で電気二重層キャパシタからの電力供給を切り替える必要はなく、必要に応じて複数に供給しても構わない。このように、商用電源と電気二重層キャパシタを組合せることにより、環境条件に応じて電力供給を最適化することにより、電力消費量を低減でき、省エネルギー効果もある。

さらに、実施の形態１から５では、第１の送風機４と第２の送風機５、ヒータ８と補助ヒータ９と、送風機およびヒータがそれぞれ２台ずつある場合について説明したが、必ずしも２台ずつでなくてもよく、使用環境、乾燥能力に応じて必要な台数を具備していればよく、電気二重層キャパシタからの電力供給も商用電源の容量を考慮して決めればよい。

実施の形態１における電気二重層キャパシタを用いた乾燥装置の構成を示す透視斜視図である。 実施の形態１における乾燥装置を示す透視側面図である。 実施の形態１における乾燥装置を示す平面断面図である。 実施の形態１における乾燥装置の遮蔽回転板の構造を示す図である。 実施の形態１における乾燥装置の送風路内部の圧力と空気流吹出し孔からの風量の関係を示す図である。 実施の形態２における乾燥装置の電気二重層キャパシタからの電力供給を示すフロー図である。 実施の形態３による乾燥装置を示す平面断面図である。 実施の形態４による乾燥装置を示す平面断面図である。 実施の形態５による乾燥装置を示す側面断面図である。

符号の説明

１ 乾燥装置、３ 電気二重層キャパシタ、４ 第１の送風機、５ 第２の送風機、６ 高圧空気流、７ 送風路、８ ヒータ、９ 補助ヒータ、１０ 遮蔽回転板、１１ 空気流吹出し管、１２ 空気流吹出し孔、１３ 高速空気流、１４ 遠赤外線ヒータ、１７ 挿入部、２０ 排気口、２１ 導風板、２３ 開口部、２７ タオル懸吊部、３３ シンク

Claims (9)

1. 被乾燥体を収納する挿入部と、
   高圧空気流発生装置と、
   上記高圧空気流発生装置により発生された高圧空気流を加熱するヒータと、
   上記挿入部に配設され、上記加熱された高圧空気流を高速空気流として吹き出させる空気流吹出し孔と、
   電力を貯蔵する電気二重層キャパシタと、を備え、
   上記高圧空気流発生装置と上記高圧空気流を加熱するヒータに供給される電力のうち、少なくとも一つは上記電気二重層キャパシタに貯蔵された電力により供給されることを特徴とする乾燥装置。
2. 高圧空気流発生装置と高圧空気流を加熱するヒータを複数備え、上記高圧空気流発生装置と高圧空気流を加熱するヒータのうち、その少なくとも一つは電気二重層キャパシタに貯蔵された電力により動作させることを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
3. 高圧空気流発生装置と高圧空気流を加熱するヒータに供給される電力を、商用電源又は電気二重層キャパシタのいずれかの電力からの供給に切り替え可能とすることを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
4. 挿入部及び／又は外気の温度を測定する温度センサを備え、電気二重層キャパシタに貯蔵した電力の供給先を、上記温度センサにより検出された温度に基づいて、高圧空気流発生装置又は高圧空気流を加熱するヒータのいずれかに切り替えることを特徴とする請求項３に記載の乾燥装置。
5. 高圧空気流を周期的に遮蔽する手段を備え、高速空気流が間欠的に空気流吹出し孔から吹き出す構成にしたことを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
6. 高圧空気流を周期的に遮蔽する手段は、送風路の途中に配置され、一部に開口部を設けた遮蔽回転板によることを特徴とする請求項５に記載の乾燥装置。
7. 挿入部の側面下部に、排気口と、排気の流れを導く導風板と、を備え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. 挿入部の手前の正面部にタオルを吊るす懸吊部を備えた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。
9. 台所又は洗面所のシンクを挿入部として利用し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。
   

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