JP3767489B2

JP3767489B2 - 乾燥庫

Info

Publication number: JP3767489B2
Application number: JP2002032597A
Authority: JP
Inventors: 宏康桑沢; 直人有吉; 光男福田; 秋広林
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-08-06
Filing date: 2002-02-08
Publication date: 2006-04-19
Anticipated expiration: 2022-02-08
Also published as: JP2003121073A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物品を乾燥状態に保存するための乾燥庫に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
食品等を乾燥保存するための乾燥庫は大きく分けて、塩化カルシウムやペレット状のシリカゲルの乾燥剤に庫内の湿気を吸湿させて庫内を乾燥雰囲気にするものと、特開平４―１１４７１４号公報に示されているように吸着材を備えた除湿部に庫内の空気を循環させて吸着材に吸湿させて庫内を乾燥雰囲気にするものとがある。塩化カルシウムを乾燥剤に使った乾燥庫では、塩化カルシウムが吸収した湿気は塩分を含んだ水となり、この水を処理する必要があるうえ、吸湿剤の補充も必要なため、扱い難く使いにくい。また、ペレット状のシリカゲルを乾燥剤として使った乾燥庫は、水も溜まらず、一度吸湿した乾燥剤に熱を加えて放湿させることによって再生させることができるが、乾燥雰囲気の保持が難しく、庫内を乾燥雰囲気にするのに時間がかかるものである。特開平４―１１４７１４号公報に示されている乾燥庫は、可逆的な吸放湿機能を備えた吸湿材に庫内の空気を送風機により循環させて庫内を乾燥雰囲気にするため、短時間で庫内を乾燥雰囲気にすることができ、吸湿材に温風を通すことで吸湿した吸湿材を再生することができ、扱い易く使いやすい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、可逆的な吸放湿機能を備えた吸湿材を設置した乾燥庫においては、吸湿材の吸湿と再生とを風路の切換えによって交番させるため、庫内が頻繁に開閉されている状態にあり、こうした庫内を乾燥雰囲気に維持するために費やすエネルギーが多く効率が悪いといった問題点がある。
【０００４】
本発明は、係る従来の問題点を解決するためになされたものであって、その課題とするところは、可逆的な吸放湿機能を備えた除湿器を使った効率の良い使い易い乾燥庫を開発することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を達成するために請求項1の発明は、可逆的な吸放湿機能を備え静止状態に置かれた除湿器の除湿と再生の交番を、制御手段によって少なくとも除湿経路の出入口を開閉するモーター駆動の開閉ダンパ機構の動作角度を、その出入口を閉止する角度より大きく制御して高気密状態に閉止する手段を採用する。
【０００６】
前記課題を達成するために請求項２の発明は、可逆的な吸放湿機能を備え静止状態に置かれた除湿器の除湿と再生の交番を、制御手段によって行なわせるとともに、再生時については送風機の停止を加熱手段の停止より若干遅らせるようにする手段を採用する。
【０００７】
前記課題を達成するために請求項３の発明は、可逆的な吸放湿機能を備え静止状態に置かれた除湿器の除湿と再生の交番を、制御手段によって、湿度センサーの出力値に基づいて除湿経路の導通とともに送風機の運転による除湿運転と、再生経路の導通とともに送風機及び加熱手段の運転による再生運転とに交番するようにするとともに、加熱手段の運転／停止の度に湿度センサーの出力値を制御手段により監視し、その出力値が連続して複数回変化が少ないとき、除湿部の運転を停止し、運転停止を表示するようにする手段を採用する。
【００１０】
前記課題を達成するために請求項４の発明は、請求項３に係る前記手段における湿度センサーの出力値を、微分して微分値が微少になった時点で、除湿から再生に交番するようにする手段を採用する。
【００１２】
前記課題を達成するために請求項５の発明は、請求項３又は請求項４のいずれかに係る前記手段における除湿運転から再生運転に交番させる湿度センサーの出力値を、相対湿度３０％程度に設定する手段を採用する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１〜図９によって示す本実施の形態は、食品等の物品を乾燥保存するための乾燥庫に関するものである。この乾燥庫は、乾燥室１と乾燥室１の空気を乾燥雰囲気に加工する除湿部２とから構成されている。乾燥室１は、前面の開放した外箱３に抜き差しできる引出し式の密閉箱構造として構成され、上部に回動やスライドにより開閉できる開閉蓋４が装着されている（図１，図３参照）。上部での開放は、乾燥室１への物品の出し入れがし易く使いやすい。乾燥室１の前面は、図１に示すように外方へ張出しの有る前パネル５で構成され、上部の張出し部分の左右に一つずつ開口部６が設けられている。外箱３には乾燥室１を差込んだ状態で、乾燥室１の開閉蓋４と差込み部分の天板との間に前後方向に続く二列の通風路７が天板の中央に設けられた隔壁８により画成される（図３，図４参照）。この二列の通風路７はそれぞれ乾燥室１の前パネル５の二個の開口部６にそれぞれ連絡するようになっている。
【００１７】
除湿部２は、吸着除湿装置によって構成され外箱３内における乾燥室１の背後に設けられている。吸着除湿装置は、空気を通す直線状の多数の通路９を持ち、可逆的な吸放湿機能を備えた静止状態におかれた除湿器１０と、除湿器１０の通路９に通風させる送風機１１と、除湿器１０に通す空気を昇温させ得る加熱手段とを直列状に組込んだ風路１２を、六面体の外殻１３内に構成したものである（図２参照）。吸着除湿装置の風路１２の入口１４，１５と出口１６，１７はそれぞれ隣接する外殻１３の二面に対形態に開口されている。外殻１３内には一方の入口１４から風路１２を経て一方の出口１６に至る除湿経路と、他方の入口１５から風路１２を経て他方の出口１７に至る再生経路と、バイパス１８が設けられている。バイパス１８は、再生経路における除湿器１０及び加熱手段を迂回する経路として構成され、その出口１９は、再生経路の出口１７近傍に出口１７と同じ向きに開口されている。
【００１８】
除湿経路と再生経路の各入口１４，１５と各出口１６，１７並びにバイパス１８の出口１９には、それぞれその口縁に気密保持部材が装着されていて、一つの開閉ダンパ機構によって開閉される。開閉ダンパ機構は、ステッピングモーター２０の回転軸上に、入口開閉ブレード２１と出口開閉ブレード２２とバイパス開閉ブレード２３を一列に並べて取付けた構成で、再生経路を開通させたときには、バイパス１８を開通させ、除湿経路は遮断する。
【００１９】
除湿経路の入口１４と出口１６は共に乾燥室１に気密を保持した状態に連絡され、再生経路の入口１５と出口１７は、外箱３の二列の通風路７にそれぞれ連絡され、乾燥室１の前パネル５の各開口部６を通じてそれぞれ庫外に連絡している。
【００２０】
除湿器１０は、セラミックス等の無機質繊維にシリカゲル等の吸湿剤を重合反応を利用して、結合させたコルゲート構造材やハニカム構造材を積層して、被処理空気を通す直線状の多数の通路９が全体にわたって分布する直方体状に構成したものである。各通路９は平行状でそれらの開口端は全て除湿器１０の対向する二面に開口している。
【００２１】
加熱手段は、図５に示すように等間隔に開けられた矩形の通風孔２４を有する放熱板２５に、電気絶縁性と耐熱性のあるプラスチック皮膜を施した熱効率の良いコードヒーター２６に通断電手段としての温度ヒューズとサーモスタットを設けて密着させた安全構造が採られ、除湿器１０の前段において風路１２を横断する状態に組付けられている。加熱手段としては、正特性サーミスタを用いることもできる。除湿器１０と外殻１３との間には断熱空気層又は多泡性の断熱樹脂の断熱構造２９が設けられ、再生時に効率よく除湿器１０を加熱するようになっている。
【００２２】
コードヒーター２６及び送風機１１並びにステッピングモーター２０は、除湿部２に組込まれたマイクロコンピューターを搭載した制御手段３０によりそれぞれその運転が制御される。制御手段３０には、図６に示すように乾燥室１内に配備された湿度センサー３１が入力側に接続され、出力側にはヒーター駆動回路３２と、モーター駆動回路３３と、送風機駆動回路３４のほか設定手段３５や運転表示手段３６が接続されている。
【００２３】
この乾燥庫は、開閉ダンパ機構によって除湿経路と再生経路を交互に開閉させ、除湿器１０に除湿過程と再生過程とを交番させることにより乾燥室１内を乾燥雰囲気にすることができる。乾燥室１内を除湿する除湿運転は、ステッピングモーター２０を回転させ、再生経路の入口１５及び出口１７並びにバイパス１８の出口１９を、入口開閉ブレード２１及び出口開閉ブレード２２並びにバイパス開閉ブレード２３によって閉止しておいて、送風機１１を運転させることにより常温下で行なわれる。即ち、開放された除湿経路により乾燥室１内に循環気流が形成され、除湿器１０を通過するたびに湿気が分子状態で除湿器１０に吸着され、乾燥室１内は迅速に乾燥雰囲気になる。
【００２４】
水の分子を吸着するにつれ除湿器１０の吸着能は低下するので、除湿器１０を再生過程において再生させる再生運転が行なわれる。除湿器１０の再生は、ステッピングモーター２０を回転させ、除湿経路の入口１４及び出口１６を、入口開閉ブレード２１及び出口開閉ブレード２２によって閉止し、バイパス１８の出口１９を開放させ、送風機１１を運転させ、コードヒーター２６に通電させることにより１４０℃ほどの高温下で行なわれる。即ち、開放された再生経路により庫外の空気が前パネル５の開口部６を経て入口１５から吸込まれ、放熱板２５を通過することにより加熱され除湿器１０の通路９を通ることで除湿器１０の水分子が放出される。吸込まれた庫外の空気の一部は、放熱板２５を通過せずにバイパス１８に流れ、出口１９から流れ出て再生経路に合流して出口１７から外箱３の通風路７を通って乾燥室１の前パネル５の開口部６から庫外へ排出される。除湿器１０を再生した空気は高温多湿であるが、バイパス１８を流れてくる常温の空気と混合するため、庫外へ排出される空気の温度は低くなっている。これにより、再生時に台所等設置場所の室内雰囲気の阻害が抑制される。
【００２５】
こうして再生された除湿器１０に除湿経路を開けて乾燥室１内の空気を通すことにより、再び乾燥室１内の湿気を吸着し、乾燥室１内を乾燥雰囲気にすることができる。除湿器１０と外殻１３との間は断熱空気層又は多泡性の断熱樹脂による断熱構造２９となっているので周囲への放熱は少なく加熱効率は良い。
【００２６】
制御手段３０は、図７のフローチャートで示す制御アルゴリズムに従って除湿運転と再生運転とを交番させ乾燥運転を行なう。即ち、電源の投入とともに制御手段３０は、図７のフローチャートにおけるステップ♯１で湿度センサー３１の出力値Ｄの読込みを行ない、ステップ♯２へ進み湿度センサー３１の出力値Ｄが設定手段３５によって予め設定された設定値Ｄ０以上かどうかを判定する。ここでＤ０は、略３０％の湿度に対する値である。Ｄ≧Ｄ０であればステップ♯３へ進み、そうでなければステップ♯１の処理に戻る。ステップ♯３では再生運転を開始する処理とともにマイクロコンピューターのプログラムで構成された再生タイマー３７のカウントを開始する処理をして、ステップ♯４へ進む。ステップ♯４では所定時間Ｔ１が経過したかどうかを判定し、経過したらステップ♯５へ進み、経過していなければステップ♯４の処理を繰返す。
【００２７】
ステップ♯５ではコードヒーター２６をオフする処理をしてステップ♯６へ進む。ステップ♯６では所定時間Ｔ２が経過したかどうかを判定し、経過していればステップ♯７で送風機１１を停止する処理をしてステップ♯８へ進み、経過していなければステップ♯６の処理を繰返す。ステップ♯８では除湿運転を開始する処理とともにマイクロコンピューターのプログラムで構成された除湿タイマー３８のカウントを開始する処理をしてステップ♯９へ進む。ステップ♯９では湿度センサー３１の出力値Dを微分し変化率ΔDの算出処理をし、ステップ♯１０へ進む。ステップ♯１０では湿度センサー３１の出力値Dの変化率ΔDが０かどうかの判定を行ない、変化率ΔDが０であればステップ♯１２の処理でカウンターのカウントを開始する処理をしてステップ♯１３へ進む。ステップ♯１３ではカウンターのカウント数Ｎが例えば五回かどうかを判定する。Ｎ＝五回でなければステップ♯３の処理に戻る。ステップ♯１０で変化率ΔD＝０でなければステップ♯１１へ進む。ステップ♯１１では所定時間Ｔ３が経過したかどうかを判定し、経過したらステップ♯１へ戻り、経過していなければステップ♯９の処理に戻る。ステップ♯１３でＮ＝五であればカウンターをクリヤーしてステップ♯１４で運転を停止する処理をして、ステップ♯１５で運転停止を運転表示手段３６に表示する処理をして終了する。
【００２８】
除湿運転をしても湿度センサー３１の出力値Ｄに変化がない場合、乾燥室１の開閉蓋４が開いたままになっているか、除湿部２の故障が考えられるので運転を停止して、それをLＥＤの点灯や液晶等による運転表示手段３６で表示して利用者に報知する。ここで、Ｄ０を、略３０％の湿度に対する値に設定したのは、乾燥庫内の湿度を略３０％に維持し、食品の鮮度をより良く保つためである。油脂類の酸化に対する水分の作用が最も少ない条件で、具体的には食品中での水の平衡相対湿度である水分活性であり、水分活性は周囲雰囲気の相対湿度と略同じである。
【００２９】
再生運転と除湿運転の交番においては開閉ダンパ機構により再生経路と除湿経路の切換えが行なわれるが、このとき制御手段３０は、モーター駆動回路３３を介してステッピングモーター２０の動作角度を、外殻１３の形状から決定される各出入口１６，１７，１４，１５を閉止する角度より７．５度程度大きくなるように制御する。これにより、除湿経路と再生経路の各入口１４，１５及び出口１６，１７並びにバイパス１８の出口１９は、閉止時においては入口開閉ブレード２１及び出口開閉ブレード２２ならびにバイパス開閉ブレード２３が気密保持部材を押圧する状態になり、高気密状態で閉止される。この部分の気密の良し悪しは、乾燥庫の効率を大きく左右するものであり、気密が悪いと庫内の乾燥雰囲気の形成も保持もできにくくなる。
【００３０】
除湿器１０の吸湿能力は温度に影響され、温度が低い程吸湿能力が高い特性を有するが、その水分子を吸着する力は、吸湿材と水分子との引合う力である。そして、除湿器１０の常温での水分子を吸着する容量はその質量の約１０％である。しかしながら、一つの除湿器１０に対して通風とともに除湿と再生とを交番させることによって乾燥室１内を乾燥雰囲気にする場合には、除湿器１０が飽和状態になるまで吸湿することは事実上なく、飽和状態近くまで吸湿させてから再生に移行したのでは、時間がかかり除湿効率は極めて悪くなる。本実施の形態では、効率改善策としてステップ♯１１における所定時間Ｔ３を、除湿器１０の質量の約５％を占める水分子を吸着できる時間として設定している。例えば、除湿器１０の質量が３０ｇであれば、所定時間Ｔ３は１５分に設定する。これにより、除湿器１０が最も効果的に吸湿するときに除湿運転を行ない効率良く除湿器１０に吸湿させることができる（図８参照）。
【００３１】
除湿器１０の再生は、吸着した水分子を熱によって切離し、送風によって搬出することであり、吸着された水分子は熱によって激しく運動し、吸湿材から離脱する。このとき例えば、空気温度８０℃の水分子の除湿器１０における吸着量は、除湿器１０の質量の約１％程である。除湿器１０の水分子が殆ど完全になくなるまで再生運転をさせるのでは、時間がかかり再生効率は極めて悪くなる。本実施の形態では、再生運転の効率改善策として、ステップ♯４における再生タイマー３７による所定時間Ｔ１を除湿運転時間Ｔ３の半分の時間Ｔ３／２に設定し、除湿器１０が最も効果的に放湿するときに再生運転を行ない効率良く除湿器１０の再生を行なうようにしている（図９参照）。
【００３２】
また、ステップ♯５でコードヒーター２６をオフし、ステップ♯７までの間の所定時間Ｔ２（Ｔ１+１．５分）まで送風機１１を運転させることにより、再生運転で加熱された除湿器１０を冷却して吸湿能の高い状態にして除湿運転に移行させることができ、相反する過程である除湿運転と再生運転の交番時の効率も改善される。
【００３３】
ステップ♯９で湿度センサー３１の出力値Ｄを微分し変化率ΔDの算出処理をし、ステップ♯１０で変化率ΔDが０かどうかの判定を行ない、変化率ΔDが０であれば再生運転させることにより、除湿機能が低下し殆ど除湿を果さなくなっている除湿器１０での除湿運転を停止して再生運転に移行させることができ、効率よく乾燥室１を乾燥雰囲気にすることができる。変化率の判定基準は０とする方が簡単ではあるが、０に近い数値を基準としても実用上の問題はない。
【００３４】
この乾燥庫は、乾燥食品の保存に好適であるが、用途としては食品以外の物品の乾燥保存や、ドライフラワーの製造等、物品の乾燥加工にも使うことができる。制御に拘らない機構部分については除湿経路及び再生経路の入口１４，１５と出口１６，１７及びバイパス１８の出口１９の位置関係から単一の開閉ダンパ機構により開閉の切換えができる構成であるため、乾燥庫の小型化と開閉ダンパ機構の制御系の簡素化が実現できる。
【００３５】
実施の形態２．
図１０によって示す本実施の形態は、実施の形態１で示した乾燥庫の除湿部２の除湿経路と再生経路の入口１４，１５と出口１６，１７を開閉する開閉ダンパ機構に関するものであり、それ以外の構成は、実施の形態１のものと同じである。従って、実施の形態１のものと同じ部分については、実施の形態１のものと同じ符号を用い、それらについての説明は省略する。
【００３６】
本実施の形態の乾燥庫では、除湿経路と再生経路の各入口１４，１５と各出口１６，１７は、図１０に示すように二つの独立した開閉ダンパ機構によって開閉させる。各開閉ダンパ機構は、各ステッピングモーター２０によって回転する各アームに、入口開閉ブレード２１と出口開閉ブレード２２及びバイパス開閉ブレード２３が取付けられた構成とする。このように開閉ダンパ機構を二つにすることにより、入口開閉ブレード２１と各入口１４，１５への係合、出口開閉ブレード２２の各出口１６，１７への係合が確実にできる。そして、断熱構造２９や外殻１３および送風機１１を貫通する連結軸を無くすことができるので、構造を簡素化でき、貫通部からの空気漏れも無くすことができる。二つのステッピングモーター２０は、順次動作させるか並行に動作させる。これにより、各ステッピングモーター２０の駆動回路は一つの回路で構成でき、コストの低減と動作の信頼性が得られる。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１又は請求項２の発明によれば、可逆的な吸放湿機能を備えた除湿器を使った効率の良い乾燥庫が得られる。
【００４１】
請求項３の発明によれば、乾燥室の状態変化がない場合には、運転を停止しそれを報知できるので、使い易いものとなる。
【００４２】
請求項４及び請求項５の発明によれば、乾燥室の食品をより良い状態に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の乾燥庫の要部を示す斜視図である。
【図２】実施の形態１の乾燥庫の除湿部の構成を示す断面図である。
【図３】実施の形態１の乾燥庫の要部を示す縦断側面図である。
【図４】実施の形態１の乾燥庫の要部を示す正面図である。
【図５】実施の形態１の乾燥庫の加熱手段の一部を示す正面側斜視図である。
【図６】実施の形態１の乾燥庫の制御系のブロック構成図である。
【図７】実施の形態１の乾燥庫の制御動作を示すフローチャートである。
【図８】実施の形態１の乾燥庫の除湿器の除湿時の水分子吸着量と時間との関係を示す説明図である。
【図９】実施の形態１の乾燥庫の除湿器の再生時の水分子吸着量と時間との関係を示す説明図である。
【図１０】実施の形態２の乾燥庫の要部を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
１乾燥室、２除湿部、１０除湿器、１１送風機、１２風路、１３外殻、１４，１５入口、１６，１７出口、１８バイパス、１９出口、２０ステッピングモーター、２１入口開閉ブレード、２２出口開閉ブレード、３０制御手段、３１湿度センサー、３７
再生タイマー、３８除湿タイマー。

Claims

空気を通す直線状の多数の通路を有し、可逆的な吸放湿機能を備え静止状態に置かれた除湿器と、この除湿器の前記通路に通風させる送風機と、前記除湿器に通す空気を昇温させ得る加熱手段とを組込んだ風路を外殻内に構成し、この風路を経路とする出入口を持つ除湿経路と、同風路を経路とする前記出入口とは別の外部に連絡する出入口を持つ再生経路とを構成し、前記除湿経路と再生経路とをモーターで動作する開閉ダンパ機構によって交互に通断させる除湿部と、この除湿部の前記除湿経路の前記出入口に連絡され、外部とは区切られた物品の出し入れ可能の乾燥室と、前記開閉ダンパ機構及び前記加熱手段並びに前記送風機を制御する制御手段とを備え、この制御手段により、前記除湿経路の導通とともに前記送風機の運転による除湿運転と、前記再生経路の導通とともに前記送風機及び加熱手段の運転による再生運転とを行ない、かつ少なくとも前記除湿経路の出入口を開閉する開閉ダンパ機構の動作角度を、その出入口を閉止する角度より大きくして高気密状態に閉止するようにした乾燥庫。
空気を通す直線状の多数の通路を有し、可逆的な吸放湿機能を備え静止状態に置かれた除湿器と、この除湿器の前記通路に通風させる送風機と、前記除湿器に通す空気を昇温させ得る加熱手段とを組込んだ風路を外殻内に構成し、この風路を経路とする出入口を持つ除湿経路と、同風路を経路とする前記出入口とは別の外部に連絡する出入口を持つ再生経路とを構成し、前記除湿経路と再生経路とをモーターで動作する開閉ダンパ機構によって交互に通断させる除湿部と、この除湿部の前記除湿経路の前記出入口に連絡され、外部とは区切られた物品の出し入れ可能の乾燥室と、前記開閉ダンパ機構及び前記加熱手段並びに前記送風機を制御する制御手段とを備え、この制御手段により、前記除湿経路の導通とともに前記送風機の運転による除湿運転と、前記再生経路の導通とともに前記送風機及び加熱手段の運転による再生運転とを行ない、かつ再生運転においては前記送風機の停止を前記加熱手段の停止より若干遅らせるようにした乾燥庫。
空気を通す直線状の多数の通路を有し、可逆的な吸放湿機能を備え静止状態に置かれた除湿器と、この除湿器の前記通路に通風させる送風機と、前記除湿器に通す空気を昇温させ得る加熱手段とを組込んだ風路を外殻内に構成し、この風路を経路とする出入口を持つ除湿経路と、同風路を経路とする前記出入口とは別の外部に連絡する出入口を持つ再生経路とを構成し、前記除湿経路と再生経路とをモーターで動作する開閉ダンパ機構によって交互に通断させる除湿部と、この除湿部の前記除湿経路の前記出入口に連絡され、外部とは区切られた物品の出し入れ可能の湿度センサーを配した乾燥室と、前記開閉ダンパ機構及び前記加熱手段並びに前記送風機を制御する制御手段とを備え、この制御手段により、前記湿度センサーの出力値に基づいて前記除湿経路の導通とともに前記送風機の運転による除湿運転と、前記再生経路の導通とともに前記送風機及び加熱手段の運転による再生運転とに交番するようにするとともに、前記加熱手段の運転／停止の度に前記湿度センサーの出力値を前記制御手段により監視し、その出力値が連続して複数回変化が少ないとき、前記除湿部の運転を停止し、運転停止を表示するようにした乾燥庫。
請求項３に記載の乾燥庫であって、湿度センサーの出力値の短時間における変化率を算出し、その変化率が微少になった時点で、除湿運転から再生運転に交番するようにした乾燥庫。
請求項３又は請求項４のいずれかに記載の乾燥庫であって、除湿運転から再生運転に交番させる湿度センサーの出力値を、相対湿度３０％程度に設定した乾燥庫。