JP6321893B2 - 乾燥機及び絶対湿度差センサ - Google Patents

Description

本発明は、湿度センサを備える乾燥対象物の乾燥機、および乾燥機の中の湿度を検知するのに好適な湿度センサに関する。

近年の洗濯機は洗濯と乾燥の両機能を兼ね備えた洗濯乾燥機が主流を占めている。洗濯乾燥機の乾燥方式にはヒーター式とヒートポンプ式が知られている。
ヒーター式では、供給路を経由して、ヒーター（加熱部）で加熱した空気を乾燥ドラムに送り込み、乾燥対象物が含んでいた水分を奪い取る。乾燥ドラムからの排出された空気は、排気路を経由して冷却パイプ部（冷却部）に送り込まれ、結露し水分が除去される。

一方、ヒートポンプ式は、冷媒を圧縮する圧縮機、加熱側熱交換器、膨張弁、冷却側熱交換器からなる熱循環機構を備えたものであり、圧縮機が冷媒を圧縮すると、その圧縮熱によって加熱側熱交換器（加熱部）の温度が上がる。乾燥ドラムに送り込まれる空気はここで加熱され、供給路を通して乾燥ドラムに送り込まれる。続いて、冷媒は、膨張弁で解放されると温度降下し、冷却側熱交換器（冷却部）を冷却する。乾燥ドラムから排出された空気は、排気路を経由して、この冷却部に送り込まれ、結露し水分が除去される。

２つの乾燥方式を比較すると、加熱空気を生成する加熱部、乾燥ドラムに加熱空気を供給する供給路、湿気を含んだ空気を乾燥ドラムから排出する排出路、排気から水分を除去する冷却部を、共通に備える。

洗濯乾燥機には、例えば、特許文献１に記載されるものがある。当該乾燥機は相対湿度を、湿度センサを用いて検知するのではなく、温度センサで検知した温度値をベースにして求めている。つまり、温度と相対湿度の対応表を予め不揮発性メモリに記憶させておき、その表から湿度値を取り込んでいる。このような間接的検知の検知精度は、湿度センサを用いて直接検知する精度に比べて劣る。このために、実際の湿度の値よりも大きい値に誤検知することによって乾燥対象物を過度に乾燥させて生地を傷めてしまったり、逆に、実際の湿度の値よりも小さい値に誤検知することによって生乾き状態で乾燥終了させてしまったりする課題を残していた。

また、洗濯乾燥機の供給路や排出路では、湿度差を検知するためのセンサを取り付けるにはスペースにあまり余裕がなく構造も入り組んでいるので、これらのセンサの取付ける作業は容易なことではなかった。この点においても改善が望まれていた。

特開２０１４−１２０７４号公報

上記課題に鑑み、本発明においては、乾燥機の中の湿度を、湿度センサを用いて直接検知することによって、過乾燥や乾燥不足が起こらず、かつ、湿度センサの取付けが容易な乾燥機を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の乾燥機は、乾燥対象物を収容する乾燥ドラムと、乾燥ドラムの内部に加熱された空気である給気を送り込む供給路と、乾燥ドラムの内部から排出された空気である排気を引き込む排出路と、給気の湿度である第一湿度を検知する第一湿度検知センサと、排気の湿度である第二湿度を検知する第二湿度検知センサと、を有する湿度差センサと、を備え、湿度差センサは、第一検知室と、第一検知室に収容される第一感熱素子と、給気の一部が第一検知室に供給される第一通気窓と、を有する第一湿度検知センサと、第一検知室に隣接する第二検知室と、第二検知室に収容される第二感熱素子と、排気の一部が第二検知室に供給される第二通気窓と、を有する第二湿度検知センサと、を備える。第一通気窓は、給気が流れる向きと異なる向きに開口し、第二通気窓は、排気が流れる向きと異なる向きに開口する。

本発明の乾燥機が備える湿度差センサは、給気を第一通気窓に導く第一管路と排気を第二通気窓に導く第二管路を備える、ことが好ましい。

本発明の乾燥機は、湿度差センサの配置について、少なくとも以下の第一形態と第二形態を含む。
なお、第一形態及び第二形態ともに、排出路から受けた排気を加熱して給気を生成する加熱源を備え、かつ、生成した給気を供給路に送る加熱ユニットを備えることを前提とする。
第一形態における湿度差センサは、加熱ユニットの内部において、給気が通る領域に配置される。そして、第一湿度検知センサは、第一通気窓を通って第一検知室に供給されることで第一湿度を検知し、第二湿度検知センサは、加熱源よりも上流側において得た排気が、第二管路で導かれ、かつ、第二通気窓を通って第二検知室に供給されることで第二湿度を検知する。
第二管路によって排気を給気側の領域に導くことで、排気と給気の湿度を給気側の一箇所に集約された領域で検知することが可能になる。

次に、第二形態における湿度差センサは、加熱ユニットの内部において、排気が通る領域に配置される。そして、第一湿度検知センサは、加熱源よりも下流側において得た給気が、第一管路で導かれ、かつ、給気が第一通気窓を通って第一検知室に供給されることで第一湿度を検知し、第二湿度検知センサは、排気が第二通気窓を通って第二検知室に供給されることで、第二湿度を検知する。
第一管路によって給気を排気側の領域に導くことでも、排気と給気の湿度を排気側の一箇所に集約された領域で検知することができる。

本発明の乾燥機において、第一湿度検知センサと第二湿度検知センサで、絶対湿度の差を検知する絶対湿度差センサを構成することが好ましい。これにより、相対湿度センサを用いた場合のように絶対湿度に変換する手間を省くことができる。

本発明の乾燥機において、乾燥の程度を判定する手法として、以下の第一形態と第二形態を含む。
第一形態は、判定部が、絶対湿度差センサで検知した絶対湿度の差と、所定値との比較に基づいて、乾燥の程度を判定する。
また、第二形態は、判定部が、絶対湿度差センサで検知した絶対湿度の差の時間変化率と、所定値との比較に基づいて、乾燥の程度を判定する。
判定部は、いずれの形態であっても、その判定結果に基づいて、乾燥機の動作の停止または継続を決定することができる。

本発明の乾燥機は、ヒートポンプ方式、又は、ヒーター方式のいずれの加熱方式を採用しても、同様の効果を得ることができる。
本発明における湿度差センサは、好ましくは、第一湿度検知センサが、絶対湿度の基準信号を生成する第一基準素子を備え、第二湿度検知センサが、絶対湿度の基準信号を生成する第二基準素子を備え、第一検知室に隣接する第一密閉室に第一基準素子が設けられ、第二検知室に隣接する第二密閉室に第二基準素子が設けられる。

本発明は、上述した乾燥機に好適な絶対湿度差センサを提供する。
本発明の絶対湿度差センサは、ヒートポンプ方式、又は、ヒーター方式の乾燥機に取り付けて用いられ、前記乾燥機の乾燥室に接続される給気管及び排気管のそれぞれを流れる排気と給気の絶対湿度差を検知する。
本発明の絶対湿度差センサは、第一検知室と、第一検知室に収容される第一感熱素子と、給気の一部が第一検知室に供給される第一通気窓と、を有する第一湿度検知センサと、第一検知室に隣接する第二検知室と、第二検知室に収容される第二感熱素子と、排気の一部が第二検知室に供給される第二通気窓と、を有する第二湿度検知センサと、を備える。
本発明における第一通気窓は、給気管を給気が流れる向きと異なる向きに開口し、また、本発明における第二通気窓は、排気管を排気が流れる向きと異なる向きに開口する。

本発明の絶対湿度差センサにおいて、第一感熱素子と第二感熱素子を隣接辺に含むブリッジ回路を備え、第一感熱素子に第一検知空気を接触させ、第二感熱素子に第二検知空気を接触させたときのブリッジ回路の不平衡電圧によって、第一検知空気と第二検知空気の絶対湿度の差を検知する、ことができる。

本発明の絶対湿度差センサにおいて、第一湿度検知センサは、絶対湿度の基準信号を生成する第一基準素子を備え、第二湿度検知センサは、絶対湿度の基準信号を生成する第二基準素子を備え、第一検知室に隣接する第一密閉室に第一基準素子が設けられ、第二検知室に隣接する第二密閉室に第二基準素子が設けられる。

また、本発明の絶対湿度差センサにおいては、給気を第一通気窓に導く第一管路と排気を第二通気窓に導く第二管路との一方又は双方を備えることが好ましい。そうすることで、異なる地点の検知空気の絶対湿度を検知できる。
本発明の絶対湿度差センサは、第一湿度検知センサと第二湿度検知センサが組付けられる単一のケースを備える、ことができる。
本発明の絶対湿度差センサは、第一湿度検知センサと第二湿度検知センサで、絶対湿度の差を検知する絶対湿度差センサを構成し、絶対湿度の差と所定値との比較に基づいて乾燥の程度を判定する判定要素を備える、ことができる。
本発明の絶対湿度差センサは、第一湿度検知センサと第二湿度検知センサで、絶対湿度の差を検知する絶対湿度差センサを構成し、絶対湿度の差の時間変化率と所定値との比較に基づいて乾燥の程度を判定する判定要素を備える、ことができる。

本発明の乾燥機によれば、給気と排気の湿度差を、第一湿度検知センサと第二湿度センサを備える湿度差センサにより、直接的に検知するので、検知された温度に基づく湿度によって乾燥を判定するのに比べて、湿度を正確に判定できる。したがって、本発明の乾燥機によれば、適切な乾燥状態で乾燥を終了できる。
しかも本発明の乾燥機によれば、第一湿度検知センサと第二湿度検知センサを、一箇所に集約して設けるので、二つの湿度検知センサを別々の離れた場所に設けるのに比べて、センサの取付け作業が容易であるとともに取付けスペースも少なくてもすむ。
また、本発明の乾燥機によれば、第一湿度検知センサと第二湿度検知センサを一箇所に集約して設けるので、二つの湿度検知センサの周囲の温度を同じと看做すことができる。したがって、二つの湿度検知センサが相対湿度センサの場合には、検知した相対湿度を絶対湿度に換算するのに必要な温度センサが一つですむ。

本発明の第一実施形態に係わるヒートポンプ式の乾燥機を示す図である。 第一実施形態に係る絶対湿度差センサの概略構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ‘断面図である。 第一実施形態の変形例に係わるヒートポンプ式の乾燥機を示す図である。 第一実施形態の絶対湿度差センサで検知した湿度のモニタリングの一例を示すグラフである。 本発明の第二実施形態に係る絶対湿度差センサの概略構成を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）はブリッジ回路、（ｃ）は湿度差の検出結果の一例を示すグラフである。 第二実施形態の絶対湿度差センサにおいて感熱素子両端の電位差のモニタリングの一例を示すグラフである。 第一実施形態に係るヒーター式の乾燥機を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。

［第一実施形態］
図１は本発明の第一実施形態に係るヒートポンプ方式の乾燥機１００の概略構成を示している。
乾燥機１００は、空気を循環させる循環風路１０と、乾燥対象物等を乾燥させる乾燥室２１を有する乾燥ドラム２０と、ヒートポンプ式乾燥機ユニット３０と、を備える。
給気側の位置Ｐ１には、給気と排気の絶対湿度差を検知する絶対湿度差センサ１（Ｓ１，Ｓ２）が備えられている。

［ヒートポンプ式乾燥機ユニット３０］
ヒートポンプ式乾燥機ユニット３０は、冷媒を圧縮する圧縮機３１と、加熱側熱交換器３２と、膨張弁３３と、冷却側熱交換器３４と、を有する冷媒循環経路を備える。
ヒートポンプ式乾燥機ユニット３０において、圧縮機３１によって圧縮された高温の冷媒が加熱側熱交換器３２を通過する過程で、周囲の空気と熱交換することで周囲の空気を加熱する。加熱側熱交換器３２を通過した冷媒は、膨張弁３３を通過して断熱膨張することによって低温とされてから冷却側熱交換器３４を通過するが、この過程で、周囲の空気と熱交換することで周囲の空気を冷却し、除湿する。そして、冷却側熱交換器３４を通過した冷媒は、再び圧縮機３１で圧縮された後に、加熱側熱交換器３２に向けて吐出される、という熱循環サイクルが行われる。加熱側熱交換器３２は、本発明の請求項３の加熱源にあたる。
ヒートポンプ式乾燥機ユニット３０は、加熱側熱交換器３２の側に出口ファン３５ａを、また、冷却側熱交換器３４の側に入口ファン３５ｂを備えている。出口ファン３５ａ及び入口ファン３５ｂは、加熱側熱交換器３２で加熱された空気を乾燥ドラム２０の内部に送り込み、乾燥ドラム２０の中で湿度が増加した空気を排出路１２に引き込み、さらに、排出路１２で受けた空気を、再び、冷却側熱交換器３４の側に引き込む、という空気循環の流れを形成する。
なお、以上では、出口ファン３５ａと入口ファン３５ｂの両方を設ける例を説明したが、出口ファン３５ａと入口ファン３５ｂのいずれか一方でも、同様の空気循環を形成することができる。また、必要に応じて他の送風手段を用いることもできる。

［乾燥ドラム２０］
乾燥ドラム２０は、乾燥対象物を乾燥させる乾燥室２１を備えるとともに、加熱空気が供給される供給路１１と、乾燥ドラム２０の中で乾燥対象物から水分を奪った空気が排出される排出路１２に接続されている。

［循環風路１０］
循環風路１０は、ヒートポンプ式乾燥機ユニット３０内の空気通路と、供給路１１と、乾燥ドラム２０内の乾燥室２１と、排出路１２とで構成される。
加熱側熱交換器３２で加熱された空気は、供給路１１を通って乾燥ドラム２０内に給気として供給される。給気は、乾燥ドラム２０の中で乾燥対象物から水分を奪い、排気として排出路１２に排出され、再び、ヒートポンプ式乾燥機ユニット３０の冷却側熱交換機３４の側に戻される。

［絶対湿度差センサ１（Ｓ１，Ｓ２）］
絶対湿度差センサ１は、乾燥ドラム２０に供給される給気の湿度と乾燥ドラム２０から排出される排気の湿度との差を検知するものであり、給気の湿度を検知する第一湿度検知センサＳ１と排気の湿度を検知する第二湿度検知センサＳ２を備える。絶対湿度差センサ１は、第一湿度検知センサＳ１と第二湿度検知センサＳ２のそれぞれが、絶対湿度センサをなしている。

絶対湿度差センサ１は、図２に示すように、単一のケース３の中に、第一湿度検知センサＳ１と第二湿度検知センサＳ２が組みつけられている。ケース３は、第一検知室７ａと、第一密閉室７ｂと、第二検知室８ａと、第二密閉室８ｂの、四つの空間に区分されている。
第一湿度検知センサＳ１は、第一検知室７ａに第一感熱素子ｓ１が収容され、また、第一密閉室７ｂに第一基準素子ｔ１が収容されており、各素子にはリード線９が接続され、リード線９にはハーメチックシールが施されている。
第一検知室７ａには第一通気窓ｈ１が設けられ、後述するように、検知対象である給気がこの第一通気窓ｈ１を通って第一検知室７ａに入る。また、第一密閉室７ｂは、露点が氷点下を示す乾燥空気により満たされており、第一基準素子ｔ１は、絶対湿度の低い環境、典型的には絶対湿度がゼロの環境に置かれる。つまり、第一感熱素子ｓ１は第一基準素子ｔ１に比べて絶対湿度の高い環境に置かれる。
第一感熱素子ｓ１と第一基準素子ｔ１は、駆動電圧が印加されると例えば２００℃前後の同じ温度に自己加熱する。絶対湿度が高い第一感熱素子ｓ１の方が空気への熱放散定数が大きいことから温度が低くなり、電気抵抗が大きくなる。そのため、第一感熱素子ｓ１と第一基準素子ｔ１の電気抵抗に差異が生じ、第一検知室７ａに入った給気の絶対湿度（第一湿度）を検知できる。
第二湿度検知センサＳ２も同様であり、第二検知室８ａに第二感熱素子ｓ２が収容され、また、第二密閉室８ｂに第二基準素子ｔ２が収容されており、各素子にはリード線９が接続され、リード線９にはハーメチックシールが施されている。
第二検知室８ａには第二通気窓ｈ２が設けられ、後述するように、検知対象である排気がこの第二通気窓ｈ２を通って第二検知室８ａに入る。また、第二密閉室８ｂもまた、露点が氷点下を示す乾燥空気により満たされている。
第二感熱素子ｓ２と第二基準素子ｔ２に駆動電圧を印加すれば、第一湿度検知センサＳ１と同様に、第二感熱素子ｓ２と第二基準素子ｔ２の電気抵抗の相違に基づいて、第二検知室８ａに入った排気の絶対湿度（第二湿度）を検知できる。

なお、以上の絶対湿度差センサ１は、単体のケース３を四つの空間に仕切る例を示したが、第一湿度検知センサＳ１と第二湿度検知センサＳ２を個別の二つのケースとして作製してから両者を組み合わせてもよい。または、第一検知室７ａ、第一密閉室７ｂ、第二検知室８ａ、第二密閉室８ｂのそれぞれについて四つのケースを用意し、各素子を組み込んでから組み合わせてもよい。

第一湿度検知センサＳ１の検出回路は、第一感熱素子ｓ１と第一基準素子ｔ１を隣接辺に含むブリッジ回路（図示せず）からなり、その不平衡電圧が両者の置かれた環境の湿度差に応じた信号として出力される。この場合、第一基準素子ｔ１の側は絶対湿度がゼロであるので、この素子の端子電圧が基準信号となり、ブリッジ回路に出力される不平衡電圧は、第一検知室７ａの絶対湿度ゼロに対する湿度差、つまり絶対湿度に対応する信号が出力される。
第二湿度検知センサＳ２も同様であり、第二湿度検知センサＳ２の検出回路は、第二感熱素子ｓ２と第二基準素子ｔ２を隣接辺に含むブリッジ回路（図示せず）からなり、その不平衡電圧が両者の置かれた環境の湿度差に応じた信号として出力される。この場合、第二基準素子ｔ２の側は絶対湿度がゼロであるので、この不平衡電圧は、第二検知室８ａの絶対湿度ゼロに対する湿度差、つまり絶対湿度に対応する信号が出力される。
絶対湿度差センサ１は、第一湿度検知センサＳ１が検知した絶対湿度（第一湿度）に対応する電気信号と、第二湿度検知センサＳ２が検知した絶対湿度（第二湿度）に対応する電気信号を、図１に示すように、信号ケーブル５１を介して判定部５０に伝送する。判定部５０では、第一湿度に対応する電気信号と第二湿度に対応する電気信号を処理して両者の差に対応する絶対湿度差の値を求め、乾燥の状態を判定する。

［絶対湿度差センサ１の設置と検知空気の誘導］
絶対湿度差センサ１は、図１及び図２に示すように、ヒートポンプ式乾燥機ユニット３０の加熱側熱交換器３２と出口ファン３５ａの間の位置Ｐ１に設置される。加熱側熱交換器３２を通過して生成される給気は、この位置Ｐ１を通る。
絶対湿度差センサ１には、図１に示すように、給気を第一湿度検知センサＳ１に導く第一管路４１と、排気を第二湿度検知センサＳ２に導く第二管路４２と、が接続されている。
第一管路４１は、一方端に開口４１ａ、他方端に開口４１ｂをそれぞれ有し、一方端は加熱側熱交換器３２に向けて配置され、他方端は出口ファン３５ａに向けて配置されている。第一管路４１は、図２に示すように、ケース３に接続され、第一通気窓ｈ１を介し第一検知室７ａに連通している。
第一検知空気である給気は、開口４１ａから第一管路４１に採取される。採取された第一検知空気は、出口ファン３５ａの負圧で吸引され、第一湿度検知センサＳ１に向かって流れる。この第一検知空気は、第一湿度検知センサＳ１に達すると、第一管路４１と第一検知室７ａを連通する第一通気窓ｈ１を介して、その一部が、第一検知室７ａに入って第一感熱素子ｓ１と接触する。これにより、絶対湿度（第一湿度）が検知される。第一検知空気は、その後、第一管路４１の他方端の開口４１ｂから供給路１１に排出され、給気と合流する。

第二管路４２は、一方端に開口４２ａ、他方端に開口４２ｂをそれぞれ有し、一方端は入口ファン３５ｂに向けて配置され、他方端は出口ファン３５ａに向けて配置されている。第二管路４２は、図２に示すように、ケース３に接続され、第二通気窓ｈ２を介し第二検知室８ａに連通している。
第二検知空気である排気は、開口４２ａから第二管路４２に採取される。採取された第二検知空気は、出口ファン３５ａの負圧で吸引され、第二湿度検知センサＳ２に向かって流れる。この第二検知空気は、第二湿度検知センサＳ２に達すると、第二管路４２と第二検知室８ａを連通する第二通気窓ｈ２を介して、その一部が、第二検知室８ａに入って第二感熱素子ｓ２と接触する。これにより、絶対湿度（第二湿度）が検知される。第二検知空気は、その後、第二管路４２の他方端の開口４２ｂから供給路１１に排出され、給気と合流する。
なお、第二管路４２は、冷却側熱交換器３４及び加熱側熱交換器３２との干渉を避けるように、ヒートポンプ式乾燥機ユニット３０の内部を配管されることが好ましい。

［乾燥機１００の動作］
以下、乾燥機１００の動作について説明する。
乾燥機１００で乾燥対象物を乾燥するには、加熱側熱交換器３２で温められた空気を、出口ファン３５ａによって供給路１１に送り出し、供給路１１を経由して乾燥ドラム２０の中に給気する。給気された乾燥用の空気は、乾燥ドラム２０の乾燥室２１で乾燥対象物に接触して水分を奪い、乾燥室２１から排出路１２に向けて排気される。排気は、入口ファン３５ｂに吸い込まれて冷却側熱交換器３４を通過する過程で冷却されるので、排気に含まれていた湿気が結露により除湿される。除湿された空気は、加熱側熱交換器３２を通過することで再び加熱された空気、つまり給気として供給路１１に送り出される。

乾燥機１００は、以上のサイクルを繰り返すことによって、乾燥対象物から水分を奪い乾燥を促進する。このサイクルにおいて、乾燥対象物の水分が多い間は、乾燥室２１に供給される給気と排出路１２に戻る排気との湿度差が大きいが、乾燥が進むに連れてこの湿度差が小さくなる。乾燥機１００は、この湿度差を継続的に検知することにより、乾燥の程度を判定する。以下、この手順を説明する。

［絶対湿度差センサ１の動作］
乾燥機１００は絶対湿度差センサ１を備えることにより、供給路１１と排出路１２の空気の絶対湿度を検知することができる。検出情報は、乾燥機１００が備える判定部５０に送られ、判定部５０は、検出情報に基づいて乾燥の状態を判定して、乾燥機１００の動作の停止または継続を決定する。
次に、絶対湿度差センサ１がその乾燥過程を監視しながら乾燥の程度を判定する手順を、ヒートポンプ式乾燥機ユニット３０を備える乾燥機１００を用いて測定した例に基づいて説明する。

［測定例］
この測定は、ヒートポンプ式乾燥機ユニット３０を備える洗濯乾燥機を用いて行ったものである。洗濯を終えた所定量の洗濯物を脱水して乾燥対象物とし、これを乾燥ドラム２０の乾燥室２１に投入して乾燥させた。乾燥の間、絶対湿度差センサ１の出力の波形を観察した。

図４（ａ）にその結果を示す。
なお、図４（ａ）において、ｆ１は第一湿度検知センサＳ１が検知した給気の絶対湿度（第一湿度）、ｆ２は第二湿度検知センサＳ２が検知した排気の絶対湿度（第二湿度）、ｆは両者の差を示している。

図４（ａ）より、絶対湿度ｆ１、絶対湿度ｆ２はともに、乾燥開始直後から比較的急激に下降する領域Ｉ、その後、緩やかに上昇する領域ＩＩ、そしてピークに到達後は、再び、緩やかに下降する領域ＩＩＩ、最後に、両者の差がほぼ一定に維持される領域ＩＶ、を変遷する。

図４（ａ）より、絶対湿度ｆ１と絶対湿度ｆ２は、下降及び上昇の挙動に相関性が観察される。この傾向は、領域ＩＩと領域ＩＩＩにおいて顕著である。

一方、絶対湿度差ｆは、領域Ｉにおいて急激に上昇した後は、領域ＩＩではほぼ一定の値で推移し、領域ＩＩＩにおいては単調に下降する傾向を示し、そして領域ＩＶにおいては低くかつ一定で推移する。以上の傾向は、Ｙ軸を拡大した図４（ｂ）を参照すればより明確になる。以下、図４（ｂ）を参照しながら、絶対湿度差ｆの挙動と乾燥状態の関係を説明する。

［領域Ｉ,ＩＩ,ＩＩＩ,ＩＶの乾燥状態］
乾燥の開始からまもない領域Ｉは、乾燥対象物が含んでいた水分が急激に給気に奪われ乾燥が急速に進むので、給気と排気の湿度差が大きくなるものと推認される。

乾燥の開始から時間の経過した領域ＩＩでは、乾燥対象物中に水分がまだ十分に残っているため、位置Ｐ２と位置Ｐ１の絶対湿度差が大きい。

さらに乾燥の開始から時間の経過した領域ＩＩＩは、乾燥対象物中の水分が少なくなるので、給気と排気の絶対湿度が小さくなる。これに伴って、給気と排気の湿度差も小さくなるものと推認される。

さらに乾燥の開始から時間の経過した領域ＩＶにおいては、乾燥対象物が含む水分が極めて少なくなるので、排気の絶対湿度も給気と同じ程度になるために、給気と排気の湿度差が微小になるものと推認される。つまり、この湿度差が微小になることを検知すれば、乾燥機１００の運転を終了すべき状態になったことを判定できる。

［乾燥状態を判定する方法１］
上述したように、乾燥対象物の乾燥が進むと、位置Ｐ２における排気の湿度ｆ２と、位置Ｐ１における給気の絶対湿度ｆ１の差が小さくなる。
そこで、判定部５０は、下記の式（１）と、下記の式（１）の演算結果と比較する判定値ｆ０とを、記憶するとともに、式（１）の演算結果と判定値ｆ０を、式（２）に基づいて比較することで乾燥状態の判定を行う。

ｆ＝ｆ２−ｆ１ （ｇ／ｍ^３） （１）
ｆ１：湿度センサＳ１が検知する絶対湿度の値
ｆ２：湿度センサＳ２が検知する絶対湿度の値
ｆ≦ｆ０ （２）

判定部５０は、式（２）を満たすと乾燥が完了したものと判定し、乾燥機１００の動作停止を指示する。一方、判定部５０は、式（２）を満たさなければ、乾燥がいまだ不十分と判定して、乾燥機１００の動作継続を指示する。これにより、乾燥機１００は、乾燥物を過剰に乾燥したり、または、乾燥不足にもかかわらず乾燥機１００の動作を停止したりすることがない。

［乾燥終了を判定する方法２］
また、図４（ｂ），（ｃ）を参照すれば判るように、乾燥対象物が乾燥する過程では、絶対湿度差ｆの時間変化率Ｃが変化する。したがって、この時間変化率Ｃと予め定められた判定値Ｃ０を比較することによって、乾燥機１００の動作停止又は継続を決定することもできる。

［第一実施形態の変形例］
図３は第一実施形態の変形例に係るヒートポンプ方式の乾燥機１０１の概略構成を示したものである。この変形例は、絶対湿度差センサ１（Ｓ１，Ｓ２）が、ヒートポンプ式乾燥機ユニット３０の冷却側熱交換器３４および入口ファン３５ｂの上流側に設けられている点で、乾燥機１００と相違する。この場合、第一管路４１は、図３に示すように、加熱側熱交換器３２と冷却側熱交換器３４を迂回して配設され、加熱側熱交換器３２より下流側から給気を吸い込んで第一湿度検知センサＳ１に導く。また、第二管路４２は、入口ファン３５ｂよりも上流側から排気を吸い込んで第二湿度検知センサＳ２に導く。いずれにしろ、第一管路４１は加熱側熱交換器３２を通過した給気を取り込み、第二管路４２は冷却側熱交換器３４を通過する前の排気を取り込む。
絶対湿度差センサ１（Ｓ１，Ｓ２）は、このように設置されても、第一実施形態と同様に給気と排気の湿度差を正確に検知できる。
なお、図３において、図１の乾燥機１００と同様の構成については、図１と同じ符号を付している。

［第一実施形態の作用・効果］
乾燥機１００（１０１）によれば、給気と排気の湿度を直接検知するので、温度を検知した値から湿度値を照合するよりも、乾燥の程度を正確に判定できる。
乾燥機１００では、給気と排気の絶対湿度差を一箇所に集約して設けた絶対湿度差センサ１又は絶対湿度差センサ２によっても検知できるので、センサの取付け作業が容易であり、取付けスペースも少なくてすむ。また、乾燥機１００では、乾燥状態を判定する判定部５０を備えているので、過乾燥や乾燥不足を起こすことがない。
また、乾燥機１００によれば、第一湿度検知センサと第二湿度検知センサの周囲温度を同じと看做すことができるので、二つの湿度検知センサが相対湿度を検知する場合には、検知した相対湿度を絶対湿度に換算するのに必要な温度センサが一つですむ。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態に係る絶対湿度差センサ２を、図５及び図６を参照しながら説明する。
第一実施形態の絶対湿度差センサ１は、第一湿度検知センサＳ１及び第二湿度検知センサＳ２のそれぞれが感熱素子と基準素子を備えるので合計で４つの感熱素子が必要であったのに対し、第二実施形態の絶対湿度差センサ２は、２つの感熱素子のみで第一湿度検知センサＳ１及び第二湿度検知センサＳ２が構成される。絶対湿度差センサ２は、第一湿度検知センサＳ１と第二湿度検知センサＳ２の二つの要素で、絶対湿度差センサを構成する。

［絶対湿度差センサ２の構成］
絶対湿度差センサ２は、図５（ａ）に示すように、単一のケース３の中に、第一湿度検知センサＳ１と第二湿度検知センサＳ２が組み付けられている。ケース３は、第一検知室７ａと第二検知室８ａの二つの空間に区分されている。
第一湿度検知センサＳ１は、第一検知室７ａ、第一感熱素子ｓ１および第一通気窓ｈ１を備え、第二湿度検知センサＳ２は、第二検知室８ａ、第二感熱素子ｓ２および第二通気窓ｈ２を備える。

第一検知室７ａと第二検知室８ａはケース３の中に隣接して設けられ、第一検知室７ａには第一管路４１が取付けられ、第二検知室８ａには第二管路４２が取付けられる。
第一検知室７ａには、第一感熱素子ｓ１が、ハーメチックシールされたリード線９に接続されて収容される。第二検知室８ａにも同様に、第二感熱素子ｓ２が、ハーメチックシールされたリード線９に接続されて収容される。
第一管路４１は、ケース３に接続され、第一通気窓ｈ１を介して第一検知室７ａに連通する。第一管路４１が導く第一検知空気は、第一通気窓ｈ１を介して、その一部が、第一検知室７ａに入って第一感熱素子ｓ１と接触する。
同様に、第二管路４２も、ケース３に接続され、第二通気窓ｈ２を介して第二検知室８ａに連通する。第二管路４２が導く第二検知空気は、第二通気窓ｈ２介して、その一部が、第二検知室８ａ入って第二感熱素子ｓ２と接触する。
また、第一湿度検知センサＳ１と第二湿度検知センサＳ２は隣接して設けられているので、第一湿度検知センサＳ１と第二湿度検知センサＳ２は同じ温度の環境下に置かれているものと見做すことができる。

以上のように構成した絶対湿度差センサ２の信号処理のためのブリッジ回路を図５（ｂ）に示す。ブリッジ回路は、直流電源Ｅ、第一感熱素子ｓ１の抵抗ＳＲ１、第二感熱素子ｓ２の抵抗ＳＲ２、ブリッジの対辺を構成する抵抗Ｒ３及びＲ４、回路電流を調節する直列抵抗Ｒｓを回路素子にして構成されている。なお、第一感熱素子ｓ１と第二感熱素子ｓ２はともに、リード線９を介してこのブリッジ回路と電気的に接続され、直流電源Ｅから供給される電力によって２００℃前後に自己加熱される。このブリッジ回路では、第一感熱素子ｓ１と第二感熱素子ｓ２が等しい絶対湿度状態、例えば、両者ともに絶対湿度がゼロのときには接続中点Ａ，Ｂ間の電位差がゼロになるように抵抗Ｒ３，Ｒ４が予め調整されている。

［絶対湿度差センサ２の動作］
以上のように構成される絶対湿度差センサ２に対し、異なる湿度を持った空気が、第一検知室７ａと第二検知室８ａに誘導されて、第一感熱素子ｓ１と第二感熱素子ｓ２にそれぞれ接触すると、空気が含有する水分量に応じてブリッジ回路の抵抗値ＳＲ１、ＳＲ２が変化する。この変化は、接続中点Ａ，Ｂ間の不平衡電圧として検出され、湿度差が大きいほど大きな値になる。これにより絶対湿度差を検知できる。

[絶対湿度差センサ２の設置]
以上述べた絶対湿度差センサ２を、第一実施形態で述べた絶対湿度差センサ１の代わりに、乾燥機１００のＰ２の位置に設置し、乾燥過程を監視した例を説明する。
なお、ここでは、絶対湿度差センサ１でモニタリングしたときと同じヒートポンプ式乾燥機ユニット３０、及び、同じ量の同じ乾燥対象物を用いて行っている。つまり、絶対湿度差センサ１から絶対湿度差センサ２への変更以外は、図４で説明した一連の手順と同様に行われている。

図４（ｃ）に、この絶対湿度差センサ２を用いて、位置Ｐ１と位置Ｐ２の絶対湿度の差を検知したときの絶対湿度差ｆのグラフ例を示す。
絶対湿度差ｆは、図４（ｂ）の場合と同様の変化傾向を示し、乾燥の進行とともに、それぞれの特徴である領域Ｉ〜ＩＶの各領域を有している。つまり、この絶対湿度差センサ２は、第一実施形態の絶対湿度差センサ１と同様の機能を果たしていると認められる。

［温度検知信号の出力］
図６は、ブリッジ回路の接続中点Ａと端子Ｎの間、つまり、第一感熱素子ｓ１の両端の電位差ｖと、絶対湿度差センサ２に隣接して備える温度センサ（図示せず）が検知した温度Ｔを、同時にモニタリングした結果を示す。電位差ｖと温度Ｔを対比すると判るように、温度センサが検知した温度Ｔと電位差ｖには、逆相関関係が成立しており、電位差ｖの値から温度Ｔを特定できる。

以上、説明したように、第二実施形態の絶対湿度差センサ２によれば、ブリッジ回路の接続中点Ａと、接続中点Ｂと端子間に絶対湿度差に対応する出力信号が得られるとともに、第一感熱素子ｓ１の抵抗ＳＲ１の端子間には温度に対応する出力信号が得られる。従って、第二実施形態の絶対湿度差センサ２は、湿度差と温度の両方を同時に検知することが可能である。この温度信号は、乾燥機１００の過熱を監視するためや乾燥機１００を制御するための制御情報として活用することができる。
なお、この温度に対応する出力信号は、もう一方の第二感熱素子ｓ２の抵抗ＳＲ２の端子間にも同様に現れることが確認されているので、何れをも温度信号として活用できる。

[第二実施形態の作用・効果]
絶対湿度差センサ２は、異なる二つの地点から検知空気を導くことのできる第一管路４１と第二管路４２を備えているので、例えば、当該二つの地点以外の一箇所に集約して設けることにより、当該二つの地点の絶対湿度差を検知することができる。
絶対湿度差センサ２は、感熱素子が２個で足りるので、絶対湿度差センサ１に比べて、コストを抑えることができる。加えて、それぞれの感熱素子を収容する空間が第一検知室７ａと第二検知室８ａの二つで足りるので、絶対湿度差センサ２を小さくできる。
また、絶対湿度差センサ２は、第一感熱素子ｓ１の抵抗ＳＲ１、第二感熱素子ｓ２の抵抗ＳＲ２のいずれもの端子間に、環境温度に対応した電位差が現れるので、温度検知を兼ねたセンサとして利用することができる。

上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。

例えば、図７に示すように本発明はヒーター式の乾燥機６０にも適用できる。
この乾燥機６０は、ヒーター式乾燥機ユニット６１に水道水により排気を除湿する冷却器６３が設けられ、冷却器６３で冷却された排気を電熱板６２が加熱して給気を生成する。絶対湿度差センサ１、又は、絶対湿度差センサ２は、冷却器６３を通過する前の排気を取り込む第一管路４１と、冷却器６３を通過した後の排気を取り込む第一管路４２と、を備えている。
なお、図７において、図１の乾燥機１００と同様の構成については、図１と同じ符号を付している。

また、以上では、乾燥対象物を乾燥する空気が循環することを前提にする例を説明したが、本発明の乾燥機は、乾燥する空気が循環しない形式の乾燥機にも適用することができる。

１００，１０１ 乾燥機
１０ 循環風路
１１ 供給路
１２ 排出路
１３ 排気口
２０ 乾燥ドラム
２１ 乾燥室
３０ ヒートポンプ式乾燥機ユニット
３１ 圧縮機
３２ 加熱側熱交換器
３３ 膨張弁
３４ 冷却側熱交換器
３５ａ 出口ファン
３５ｂ 入口ファン
４１ 第一管路
４１ａ,４１ｂ 開口
４２ 第二管路
４２ａ，４２ｂ 開口
５０ 判定部
５１ 信号ケーブル
６０ 乾燥機
６１ ヒーター式乾燥機ユニット
６２ 電熱板
Ｐ１ 供給路上の位置
Ｐ２ 排出路上の位置
Ｓ１、Ｓ２ 第一湿度検知センサ、第二湿度検知センサ
１、２ 絶対湿度差センサ
３ ケース
ｈ１，ｈ２ 第一通気窓、第二通気窓
ｓ１、ｓ２ 第一感熱素子、第二感熱素子
ｔ１、ｔ２ 第一基準素子、第二基準素子
７ａ、８ａ 第一検知室、第二検知室
７ｂ、８ｂ 第一密閉室、第二密閉室
９ リード線

Claims (16)

1. 乾燥対象物を収容する乾燥ドラムと、
   前記乾燥ドラムの内部に加熱された空気である給気を送り込む供給路と、
   前記乾燥ドラムの内部から排出された空気である排気を引き込む排出路と、
   前記給気の湿度である第一湿度を検知する第一湿度検知センサと、
   前記排気の湿度である第二湿度を検知する第二湿度検知センサと、を有する湿度差センサと、を備え、
   前記湿度差センサは、
   第一検知室と、前記第一検知室に収容される第一感熱素子と、前記給気の一部が前記第一検知室に供給される第一通気窓と、を有する第一湿度検知センサと、
   前記第一検知室に隣接する第二検知室と、前記第二検知室に収容される第二感熱素子と、前記排気の一部が前記第二検知室に供給される第二通気窓と、を有する第二湿度検知センサと、を備え、
   前記第一通気窓は、前記給気が流れる向きと異なる向きに開口し、
   前記第二通気窓は、前記排気が流れる向きと異なる向きに開口する、
   ことを特徴とする乾燥機。
2. 前記給気を前記第一通気窓に導く第一管路と前記排気を前記第二通気窓に導く第二管路を備える、
   請求項１に記載の乾燥機。
3. 前記排出路から受けた前記排気を加熱して前記給気を生成する加熱源を備え、かつ、生成した前記給気を前記供給路に送る加熱ユニットを備え、
   前記湿度差センサは、
   前記加熱ユニットの内部において、前記給気が通る領域に配置され、
   前記第一湿度検知センサは、
   前記給気が前記第一通気窓を通って前記第一検知室に供給されることで前記第一湿度を検知し、
   前記第二湿度検知センサは、
   前記加熱源よりも上流側において得た前記排気が、前記第二管路で導かれ、かつ、前記第二通気窓を通って前記第二検知室に供給されることで前記第二湿度を検知する、
   請求項２に記載の乾燥機。
4. 前記排出路から受けた前記排気を加熱して前記給気を生成する加熱源を備え、かつ、生成した前記給気を前記供給路に送る加熱ユニットを備え、
   前記湿度差センサは、
   前記加熱ユニットの内部において、前記排気が通る領域に配置され、
   前記第一湿度検知センサは、
   前記加熱源よりも下流側において得た前記給気が、前記第一管路で導かれ、かつ、前記給気が前記第一通気窓を通って前記第一検知室に供給されることで前記第一湿度を検知し、
   前記第二湿度検知センサは、
   前記排気が前記第二通気窓を通って前記第二検知室に供給されることで、前記第二湿度を検知する、
   請求項２に記載の乾燥機。
5. 前記第一湿度検知センサと前記第二湿度検知センサで、絶対湿度の差を検知する絶対湿度差センサを構成する、
   請求項１〜４の何れか一項に記載の乾燥機。
6. 前記絶対湿度の差と、所定値との比較に基づいて乾燥の程度を判定する判定部を備える、
   請求項５に記載の乾燥機。
7. 前記絶対湿度の差の時間変化率と、所定値との比較に基づいて乾燥の程度を判定する判定部を備える、
   請求項５に記載の乾燥機。
8. 前記給気の加熱方式が、ヒートポンプ方式、又は、ヒーター方式である、
   請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の乾燥機。
9. 前記第一湿度検知センサは、絶対湿度の基準信号を生成する第一基準素子を備え、
   前記第二湿度検知センサは、絶対湿度の基準信号を生成する第二基準素子を備え、
   前記第一検知室に隣接する第一密閉室に前記第一基準素子が設けられ、
   前記第二検知室に隣接する第二密閉室に前記第二基準素子が設けられる、
   請求項２〜請求項８のいずれか一項に記載の乾燥機。
10. ヒートポンプ方式、又は、ヒーター方式の乾燥機に取り付けて用いられ、前記乾燥機の乾燥室に接続される給気管及び排気管のそれぞれを流れる排気と給気の絶対湿度差を検知する絶対湿度差センサであって、
    前記絶対湿度差センサは、
    第一検知室と、前記第一検知室に収容される第一感熱素子と、前記給気の一部が前記第一検知室に供給される第一通気窓と、を有する第一湿度検知センサと、
    前記第一検知室に隣接する第二検知室と、前記第二検知室に収容される第二感熱素子と、前記排気の一部が前記第二検知室に供給される第二通気窓と、を有する第二湿度検知センサと、を備え、
    前記第一通気窓は、前記給気管を前記給気が流れる向きと異なる向きに開口し、
    前記第二通気窓は、前記排気管を前記排気が流れる向きと異なる向きに開口する、
    ことを特徴とする絶対湿度差センサ。
11. 前記第一感熱素子と前記第二感熱素子を隣接辺に含むブリッジ回路を備え、
    前記第一感熱素子に第一検知空気を接触させ、前記第二感熱素子に第二検知空気を接触させたときの前記ブリッジ回路の不平衡電圧によって、前記第一検知空気と前記第二検知空気の絶対湿度の差を検知する、
    請求項１０に記載の絶対湿度差センサ。
12. 前記第一湿度検知センサは、絶対湿度の基準信号を生成する第一基準素子を備え、
    前記第二湿度検知センサは、絶対湿度の基準信号を生成する第二基準素子を備え、
    前記第一検知室に隣接する第一密閉室に前記第一基準素子が設けられ、
    前記第二検知室に隣接する第二密閉室に前記第二基準素子が設けられる、
    請求項１０又は請求項１１に記載の絶対湿度差センサ。
13. 前記給気を前記第一通気窓に導く第一管路と前記排気を前記第二通気窓に導く第二管路との一方又は双方を備える、
    請求項１０〜請求項１２のいずれか一項に記載の絶対湿度差センサ。
14. 前記第一湿度検知センサと前記第二湿度検知センサが組付けられる単一のケースを備える、
    請求項１０〜請求項１３のいずれか一項に記載の絶対湿度差センサ。
15. 前記第一湿度検知センサと前記第二湿度検知センサで、絶対湿度の差を検知する前記絶対湿度差センサを構成し、
    前記絶対湿度の差と所定値との比較に基づいて乾燥の程度を判定する判定要素を備える、
    請求項１０〜請求項１４のいずれか一項に記載の絶対湿度差センサ。
16. 前記第一湿度検知センサと前記第二湿度検知センサで、絶対湿度の差を検知する前記絶対湿度差センサを構成し、
    前記絶対湿度の差の時間変化率と所定値との比較に基づいて乾燥の程度を判定する判定要素を備える、
    請求項１０〜請求項１４のいずれか一項に記載の絶対湿度差センサ。

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