JP2004236965A - 衣類乾燥装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】省エネや時短に適した乾燥条件で、かつ、投入した熱量を有効的に衣類に与えるとともに、安全で安定したヒートポンプ装置の運転と、より省エネルギー化を実現する。
【解決手段】乾燥庫２７から吸熱器２３に至るまでの間で乾燥用空気の熱の一部を外部に放出する第一熱バランス手段２９、もしくは、放熱器２１から吸熱器２３までの間で冷媒の熱の一部を外部に放出する第二熱バランス手段４２の、少なくともいずれか一方の熱バランス手段と、圧縮機２０の圧縮能力を変化させる圧縮能力可変手段３３と、乾燥空気もしくはヒートポンプ装置の状態を検知する状態検知手段３４と、前記圧縮能力可変手段３３を変化させるとともに前記熱バランス手段の放熱量を制御する制御手段３５とを具備したものである。
【選択図】 図１
【解決手段】乾燥庫２７から吸熱器２３に至るまでの間で乾燥用空気の熱の一部を外部に放出する第一熱バランス手段２９、もしくは、放熱器２１から吸熱器２３までの間で冷媒の熱の一部を外部に放出する第二熱バランス手段４２の、少なくともいずれか一方の熱バランス手段と、圧縮機２０の圧縮能力を変化させる圧縮能力可変手段３３と、乾燥空気もしくはヒートポンプ装置の状態を検知する状態検知手段３４と、前記圧縮能力可変手段３３を変化させるとともに前記熱バランス手段の放熱量を制御する制御手段３５とを具備したものである。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般家庭で使用される洗濯と乾燥を同一槽で行う乾燥機能付き洗濯機、もしくは、乾燥のみを行う衣類乾燥機に具備される衣類乾燥装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、衣類を乾燥する機器としてはヒータを熱源にするもの以外に、ヒートポンプ装置を熱源に用いたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１４は、前記特許文献１に記載された従来の衣類乾燥装置の構成を示すものである。以下、その構成について説明する。
【０００４】
図１４において、１は衣類乾燥機の本体、２は本体１内にて回転自在に設けられた乾燥庫として使用される回転ドラムで、モータ３によってドラムベルト４を介して駆動される。５は本体１の前面に設けた衣類投入口、６は循環ダクトで乾燥用空気を導く通路である。７は乾燥用空気を回転ドラム２から循環ダクト６へ送るための送風機であり、モータ３によってファンベルト８を介して駆動される。９は送風機７のケーシングであり、回転ドラム２の後面に設けられ、中央部には吸気口１０を有している。１１は回転ドラム２及び送風機７を回転自在に支持する軸である。
【０００５】
１２は冷媒を蒸発させ乾燥用空気を冷却除湿する吸熱器、１３は冷媒を凝縮させ乾燥用空気を加熱する放熱器、１４は冷媒を圧縮する圧縮機、１５は冷媒の圧力を減圧して冷媒の圧力差を維持するためのキャピラリーチューブ等の絞り手段、１６は冷媒が通る配管であり、上記吸熱器１２、放熱器１３、圧縮機１４、絞り手段１５、これらを連結する配管１６でヒートポンプ装置を構成している。
【０００６】
１７は放熱器１３で加熱された乾燥用空気の一部を本体１外へ排出するための排気口である。１８はこの循環ダクト６の途中の吸熱器１２の近くに設けた排水口であり、吸熱器１２での熱交換で発生した乾燥用空気の結露水を排出する。１９は乾燥すべき衣類である。
【０００７】
ヒートポンプ装置を用いることによって、衣類１９に当たった後の乾燥用空気から顕熱および潜熱を吸熱器１２で回収し、放熱器１３において再び乾燥用空気を加熱するための熱量に利用できるため、電熱ヒータによる加熱よりも少ない入力で同量の衣類を同じ時間で乾燥することが可能となる。さらに、家庭用コンセントの電流容量から、電熱ヒータでの出力可能な熱量は限界があるが、ヒートポンプ装置を用いれば、より少ない入力でより多くの出力が得られるため、より多くの加熱量で乾燥して時間短縮も実現できる。なお、矢印Ａは乾燥用空気の流れを示している。
【０００８】
次に、その動作を説明する。まず、乾燥すべき衣類１９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７が回転して乾燥用空気の流れＡが生じる。乾燥用空気は、回転ドラム２内の衣類１９から水分を奪って多湿となった後、送風機７により循環ダクト６内を通ってヒートポンプ装置の吸熱器１２へ運ばれる。
【０００９】
吸熱器１２で低温の冷媒に熱を奪われた乾燥用空気は除湿され、更に放熱器１３へ運ばれ、前記吸熱器１２で吸熱された熱量に、圧縮機１４からの熱量が加わって高温となった冷媒からの放熱で加熱され、再び回転ドラム２内へと循環される。以上の繰り返しで衣類１９は乾燥していく。
【００１０】
ここで、ヒートポンプ装置における冷媒の冷凍サイクルを考えると、放熱器１３から乾燥用空気へ放出される熱量は、吸熱器１２にて乾燥用空気から奪う熱量に、圧縮機１４が消費する電力にほぼ相当する分だけ多くなるため、乾燥用空気をそのまま循環すると、乾燥用空気全体の持つ熱量が増えるとともに、ヒートポンプ装置内の冷媒の持つ熱量が増え、その圧力が高くなる。
【００１１】
より高温高圧となった冷媒を圧縮するため、圧縮機１４のモータ負荷が増えて、やがて限度を超える恐れがあり、通常は過負荷防止装置（図示せず）が作動して圧縮機１４が停止する。過負荷防止装置が復帰するには時間がかかるため、その間ヒートポンプ装置が作動せず、乾燥が進まない。
【００１２】
したがって、ヒートポンプ装置を安全に安定して運転するには、乾燥用空気の熱量の一部を本体１外へ排出しつつ乾燥を行わなくてはならない。従来例によれば、放熱器１３から出た高温低湿の乾燥用空気の一部を排気口１７から本体１の外へ排出することで、外部に最小限の水分しか漏らさずに熱を逃がすことで、安全で安定したヒートポンプ装置の運転を実現している。
【００１３】
【特許文献１】
特開平７−１７８２８９号公報（第２−４頁、第１図）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の構成では、放熱器１３で加熱した高温低湿の乾燥用空気の一部を衣類に当てる前に外部に排気する構成のため、結果的には、省エネ性を損ねているという課題を有していた。また、一般に、より小さい出力でゆっくり乾燥する方が、より大きい出力で短時間で乾燥するよりも省エネで乾燥することができるが、あまり時間をかけすぎると反対に、送風機や回転ドラムを回転するエネルギーなどの総量が増えて圧縮機を含めたトータルの必要エネルギーが増加する場合がある。
【００１５】
衣類の乾燥には、構成や乾燥用空気の風量などによってそれぞれ、省エネと時短のバランスを考慮した、より適切な乾燥条件になるような制御が必要である。従来の構成では、ヒートポンプ装置を安全で安定した状態で運転することだけを目的に外部排気量や圧縮機の能力制御をしており、より省エネにする制御がなされていないという課題を有していた。
【００１６】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、より適した乾燥条件で、かつ、投入した熱量を有効的に衣類に与えるとともに熱を外部に放出し、安全で安定したヒートポンプ装置の運転と、より省エネルギー化を実現することを目的とするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、乾燥庫から吸熱器に至るまでの間で乾燥用空気の熱の一部を外部に放出する第一熱バランス手段、もしくは、放熱器から吸熱器までの間で冷媒の熱の一部を外部に放出する第二熱バランス手段の少なくともいずれか一方の熱バランス手段と、圧縮機の圧縮能力を変化させる圧縮能力可変手段と、乾燥空気もしくはヒートポンプ装置の状態を検知する状態検知手段と、前記圧縮能力可変手段を変化させるとともに前記熱バランス手段の放熱量を制御する制御手段とを具備したものである。
【００１８】
これにより、圧縮能力可変手段によって圧縮機の圧縮能力を変化させて、放熱器からの放熱量を調整して、省エネ乾燥に適した空気条件を実現すると共に、圧縮能力可変手段による圧縮機の圧縮能力変化に対して変動する投入熱量に応じて、熱バランス手段が、衣類通過後の乾燥用空気の有する熱量の一部、もしくは、高温高圧の冷媒の熱を放熱する放熱器において乾燥用空気に熱を与えた後の冷媒の有する熱量の一部を外部に放出するものとなる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、圧縮機と圧縮後の高温高圧の冷媒の熱を放熱する放熱器と高圧の冷媒の圧力を減圧するための絞り手段と減圧されて低圧となった冷媒が周囲から熱を奪う吸熱器とを冷媒が循環するように管路で連結したヒートポンプ装置と、乾燥用空気を前記放熱器を備えた加熱手段と衣類を入れた乾燥庫を経て前記吸熱器へと導き再び放熱器に戻す送風機および風路と、前記乾燥庫から吸熱器に至るまでの間で乾燥用空気の熱の一部を外部に放出する第一熱バランス手段、もしくは、前記放熱器から吸熱器までの間で冷媒の熱の一部を外部に放出する第二熱バランス手段の、少なくともいずれか一方の熱バランス手段と、前記圧縮機の圧縮能力を変化させる圧縮能力可変手段と、乾燥空気もしくはヒートポンプ装置の状態を検知する状態検知手段と、前記圧縮能力可変手段を変化させるとともに前記熱バランス手段の放熱量を制御する制御手段とを具備したものであり、圧縮能力可変手段で圧縮機の圧縮能力を変化させて、放熱器からの放熱量を調整して、省エネ乾燥に適した空気条件を実現すると共に、圧縮能力可変手段による圧縮機の圧縮能力に応じて変化する圧縮機の入力や送風機の入力から得られる熱量と、周囲温度などに応じて変化する本体や各構成手段からの自然放熱量に対応して、熱バランス手段によって、衣類通過後の乾燥用空気の有する熱量、もしくは、放熱器で乾燥用空気に熱を与えた後の冷媒の有する熱量の一部を外部に放出する。
【００２０】
従来例のように放熱器から熱を得て高温となった乾燥用空気の一部を衣類に当てる前に外部に排気することがなくて、冷媒の温度と圧力の過昇を抑え、圧縮機の過負荷を防いで、安全で安定したヒートポンプ装置の運転を可能として、より省エネ効果の高い乾燥ができる。
【００２１】
請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、制御手段は、乾燥開始時に熱バランス手段の放熱量を抑制し、その後、所定時間経過後、もしくは状態検知手段からの情報に応じて放熱量を増加させるようにしたものであり、乾燥初期の乾燥空気や冷媒の温度の立ち上がり途中では、より速く温度が上昇するように熱バランス手段からの放熱量を最小限にする。よって放熱ロスが少なくなり、より省エネで乾燥を行うことが可能となる。
【００２２】
請求項３に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、制御手段は、短時間乾燥モードと省エネ乾燥モードの切換手段を有し、圧縮能力可変手段に対して、短時間乾燥モード時は圧縮機の圧縮能力を増大させ、省エネ乾燥モード時は圧縮機の圧縮能力を所定値まで減じるようにしたものであり、より小さい出力でゆっくり乾燥する方が、より大きい出力で短時間で乾燥するよりも省エネで乾燥することができるが、あまり時間をかけすぎると反対に、送風機や回転ドラムを回転するエネルギーなどの総量が増えて圧縮機を含めたトータルの必要エネルギーが増加する場合がある。衣類の乾燥には、構成や乾燥用空気の風量などによってそれぞれ、省エネと時短のバランスを考慮した、より適切な乾燥制御が必要である。短時間乾燥モードでは、圧縮機の能力を増大させて乾燥時間の短縮を図り、省エネモードでは、圧縮機の能力を所定値まで減じることによって、トータルの必要エネルギーを最小にする。
【００２３】
請求項４に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、制御手段は、乾燥開始時に圧縮機の圧縮能力を増大させ、その後、所定時間経過後、もしくは状態検知手段からの情報に応じて、圧縮機の圧縮能力を所定値まで減じるようにしたものであり、乾燥初期の乾燥空気や冷媒の温度の立ち上がり途中では、圧縮機の能力を増大させて放熱器での加熱量を大きくして、より速く温度を上昇させる。この間、熱バランス手段からの放熱は少なく抑制されており、無駄なく温度上昇ができる。立ち上がり時間を短縮することで、より速く乾燥できる。
【００２４】
請求項５に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、加熱手段は、放熱器以外にヒータを備え、制御手段は、乾燥開始時に前記ヒータを発熱させるとともに熱バランス手段の放熱量を抑制し、その後、所定時間経過後、もしくは状態検知手段からの情報に応じて、前記ヒータの発熱を停止するようにしたものであり、乾燥初期の乾燥空気や冷媒の温度の立ち上がり途中では、放熱器での加熱量にヒータでの加熱を加えて、より速く温度を上昇させる。この間、熱バランス手段からの放熱は少なく抑制されており、無駄なく温度上昇ができる。立ち上がり時間を短縮することで、より速く乾燥できる。
【００２５】
請求項６に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、第一熱バランス手段は、衣類通過後の乾燥空気に対して、乾燥庫から吸熱器に至るまでの乾燥用空気の一部もしくは全部を外部に排気する排気口と、外部の空気を吸熱器の上流もしくは吸熱器の下流から吸気する吸気口を有するものであり、衣類通過後の乾燥空気と外部空気との温度差によって、乾燥空気の有する熱量の一部を外部に放熱するもので、放熱器から熱を得て高温となった乾燥用空気の一部を衣類に当てる前に外部に排気することなく、冷媒の温度と圧力の過昇を抑え、圧縮機の過負荷を防いで、安全で安定したヒートポンプ装置の運転を可能として、より省エネ効果の高い乾燥ができる。
【００２６】
請求項７に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、第一熱バランス手段は、衣類通過後の乾燥空気に対して、乾燥庫から吸熱器に至るまでの乾燥用空気の一部を外部に排気する排気口と、外部の空気を吸熱器の上流もしくは吸熱器の下流から吸気する吸気口を有し、かつ、前記排気口から吸気口に至るまでの乾燥用空気を、外部の空気もしくは水と熱交換する熱交換部を有するものであり、衣類通過後の乾燥空気と外部空気もしくは外部水との温度差によって、乾燥空気の有する熱量の一部を外部に放熱するもので、放熱器から熱を得て高温となった乾燥用空気の一部を衣類に当てる前に外部に排気することなく、冷媒の温度と圧力の過昇を抑え、圧縮機の過負荷を防いで、安全で安定したヒートポンプ装置の運転を可能として、より省エネ効果の高い乾燥ができる。
【００２７】
請求項８に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、冷媒は、超臨界状態で作用する冷媒を用いたものであり、放熱器における冷媒の温度を高く設定することが可能であり、よって、放熱器を通過する乾燥用空気も高温にできる。所定放熱量ではより高温の乾燥用空気の方が乾燥時間が短くなり、結果、トータルの必要エネルギーが少なくて済み、省エネになる。
【００２８】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。なお、従来例と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２９】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１の衣類乾燥装置を示す系統図である。図１において、２０は圧縮機、２１は圧縮後の高温高圧の冷媒の熱を放熱する放熱器、２２は高圧の冷媒の圧力を減圧するための膨張弁、もしくは、キャピラリーチューブからなる絞り手段、２３は減圧されて低圧となった冷媒が周囲から熱を奪う吸熱器であり、圧縮機２０、放熱器２１、絞り手段２２、吸熱器２３を順に接続して再び圧縮機２０に冷媒が循環するように管路２４で連結したヒートポンプ装置を具備している。
【００３０】
２５は乾燥用空気を流す風路で、乾燥用空気を加熱する放熱器２１を備えた加熱手段２６と、衣類を入れた乾燥庫２７と、乾燥用空気から吸熱する吸熱器２３とを連結するように構成している。２８は風路２５に送風する送風機、２９は乾燥庫２７と吸熱器２３の間の風路２５に設けた第一熱バランス手段で、熱交換器３０と冷却用送風機３１を具備しており、乾燥用空気の熱を外部に放出する。３２は乾燥用空気の冷却によって発生した結露水の排水手段としての排水口である。なお、矢印Ｂは乾燥用空気の流れを、矢印Ｃは冷却用の外部空気の流れを示している。
【００３１】
３３は圧縮機２０の圧縮能力を変化させる圧縮能力可変手段で、圧縮機の駆動電圧を制御するインバータ回路などから構成される。３４はヒートポンプ装置の状態を検知する状態検知手段で、圧縮機２０の冷媒吐出近くの管路２４の表面温度を検知するサーミスタからなる。３５は前記圧縮機２０と送風機２８と熱バランス手段２９と圧縮能力可変手段３４を制御する制御手段である。
【００３２】
以上のように構成された衣類乾燥装置について、以下、その動作、作用を説明する。まず、乾燥を開始すると、送風機２８と圧縮機２０が作動する。送風機２８によって乾燥用空気が放熱器２１を通過して、放熱器２１からの放熱で加熱されて、温風になって乾燥庫２７に送られる。乾燥庫２７内で衣類１９と接触した乾燥用空気は衣類１９から水分を奪って衣類１９を乾燥する。
【００３３】
乾燥用空気は、蒸発のための熱量として顕熱をあたえるため温度が低下するが、衣類から放出されたほぼ同等の潜熱を有する水蒸気を含んで高湿の空気となる。衣類１９と接触する前後の乾燥用空気のエンタルピはほぼ一定である。高湿となった乾燥用空気は、風路２５に設けられた第一熱バランス手段２９を通過する間に冷却される。
【００３４】
第一熱バランス手段２９において主に顕熱を放出して冷えた乾燥用空気は、さらに吸熱器２３において冷却され、潜熱を奪われ結露して除湿される。除湿されて絶対湿度が低下した乾燥用空気は、再び放熱器２１で加熱される。一方、ヒートポンプ装置では、圧縮機２０で圧縮された高温高圧の冷媒の熱が放熱器２１で放熱される。
【００３５】
さらに、高圧の冷媒が絞り手段２２で減圧されて低圧低温となり、吸熱器２３で乾燥用空気から熱を奪い再び圧縮機２０に戻る。冷媒によって吸熱器２３で奪った熱量に圧縮機２０の入力から得られる熱量を加えた熱量が、放熱器２１から放出される。
【００３６】
乾燥に適した圧縮機２０の能力を調整するとともに、圧縮能力に応じて変化する圧縮機２０の入力や送風機２７の入力から得られる熱量と、周囲温度などに応じて変化する本体や各構成手段からの自然放熱量に対応して、冷却用送風機３１の送風量が変化して、第一熱バランス手段２９から外部に放熱される。第一熱バランス手段２９からの放熱熱量が少ない場合は、圧縮機２０から吐出される冷媒の温度が上昇し、圧力も上がり、放熱器２１を通る乾燥空気の温度も上昇する。状態検知手段３４の値が所定値を越えないように、第一熱バランス手段２９の放熱量を調整する。
【００３７】
第一熱バランス手段２９から衣類通過後の乾燥用空気の有する熱量の一部を外部に放出するので、従来例のように放熱器２１から熱を得て高温となった乾燥用空気の一部を衣類１９に当てる前に外部に排気することがなくて、冷媒の温度と圧力の過昇を抑え、圧縮機２０の過負荷を防いで、安全で安定したヒートポンプ装置の運転を可能として、より省エネ効果の高い乾燥ができる。
【００３８】
さらに、効率的に乾燥するため、状態検知手段３４の値に基づいて、熱バランス手段によって放熱器２１を通過後の乾燥用空気の温度を上限となる高温に保ちながら、圧縮機２０の圧縮能力を小さくして行くと、吸熱器２３での吸熱量、放熱器２１での加熱量、圧縮機２０の入力が共に降下する。
【００３９】
吸熱器２３での除湿量が少なくなって吸熱器２３を通過後の乾燥用空気の絶対湿度は高くなる。放熱器２１を通過後の乾燥用空気の温度は上限値で一定でも、絶対湿度が高いため相対湿度が上昇しており、乾燥時間としては長くなるが、圧縮機２０の入力は減少するため、乾燥終了までの消費電力量は減少する。
【００４０】
より小さい出力でゆっくり乾燥する方が、より大きい出力で短時間で乾燥するよりも省エネで乾燥することができる。しかし、あまり時間をかけすぎると反対に、送風機２８や回転ドラムを回転するエネルギーなどの総量が増えて圧縮機２０を含めたトータルの必要エネルギーが増加する場合がある。乾燥用空気の風量などに応じて、省エネと時短のバランスを考慮した制御ができるものであり、省エネ性を高めることができる。
【００４１】
なお、本実施例で示す熱交換器３０は、プレートフィン付きチューブ型熱交換器や波形プレートの直交型熱交換器にすることができ、特にその形態を限定するものではなく、また、風路２５そのものを熱交換器代わりにして、外部空気をその外壁に当てる構成でもよい。
【００４２】
さらに、放熱器２１および吸熱器２３は、フィンチューブ型の熱交換器を図示しているが、その他チューブ管同士を連続接続した形状の熱交換器なども同様であり、熱交換器の形状を限定するものではない。
【００４３】
状態検知手段３４は、放熱器２１を通る途中の管路２４の表面温度を検知するサーミスタ、放熱器２１通過直後の風路２５内部に設置した乾燥用空気の温度を検知するサーミスタ、もしくは、圧縮機２０の冷媒吐出近くの管路２４内の圧力を検知する圧力センサでもよい。
【００４４】
（実施例２）
図２は本発明の実施例２の衣類乾燥装置を示す系統図である。なお、前記実施例と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４５】
図２において、３６は乾燥庫２７と吸熱器２３の間の風路２５に設けた第一熱バランス手段で、風路２５の外壁に略密着して熱的に接触する給水管３７と、これに冷却水を通す流量調整可能な給水弁３８を有している。
【００４６】
上記構成によれば、風路２５の外壁と給水管３７を介して、衣類通過後の乾燥用空気を水で冷却するものであり、乾燥用空気から熱を奪った水は、排水口３２から外部に排出される。
【００４７】
（実施例３）
図３は本発明の実施例３の衣類乾燥装置を示す系統図である。なお、前記実施例と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４８】
図３において、３９は乾燥庫２７と吸熱器２３の間の風路２５に設けた第一熱バランス手段で、風路２５の内部に外部から冷却水を噴霧する給水管４０と、冷却水の流量調整可能な給水弁４１を有している。
【００４９】
上記構成によれば、風路２５の内部において、衣類通過後の乾燥用空気を水で直接冷却するものであり、乾燥用空気から熱を奪った水は、排水口３２から外部に排出される。
【００５０】
（実施例４）
図４は本発明の実施例４の衣類乾燥装置を示す系統図である。なお、前記実施例と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５１】
図４において、４２は放熱器２１通過後、絞り手段２２に至るまでの管路２４に設けた第二熱バランス手段で、風路２５の外部に、冷媒と空気を熱交換する熱交換器４３と冷却用送風手段４４を有している。
【００５２】
上記構成によれば、放熱器２１で冷媒から乾燥用空気に熱を与えた後の管路２４において、冷媒の熱の一部を外部に放出するものであり、冷媒の温度上昇を低減することができる。
【００５３】
（実施例５）
図５は本発明の実施例５の衣類乾燥装置を示す系統図である。なお、前記実施例と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５４】
図５において、４５は放熱器２１通過後、絞り手段２２に至るまでの管路２４に設けた第二熱バランス手段で、冷媒と冷却水を熱交換する水タンク４６と給水弁４７を有している。熱交換後の冷却水は排水管４８から排水口３２に排水される。
【００５５】
上記構成によれば、放熱器２１で冷媒から乾燥用空気に熱を与えた後の管路２４において、冷媒の熱の一部を外部に放出するものであり、冷媒の温度上昇を低減することができる。
【００５６】
なお、前記実施例１〜５では、第一熱バランス手段と第二熱バランス手段は個別に設けた例を示しているが、第一熱バランス手段と第二熱バランス手段の両方を共に設けて熱バランス手段とする場合もある。
【００５７】
（実施例６）
図６は本発明の実施例６の衣類乾燥装置の制御手段のフローチャートである。なお、前記実施例と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５８】
制御手段３５は、乾燥開始時に第一熱バランス手段や第二熱バランス手段からなる熱バランス手段を停止するなど放熱量を最小にし、その後、所定時間経過後もしくは状態検知手段３４からの乾燥空気の温度の情報に応じて放熱量を増加させ、その後、圧縮機２０や送風機２８の入力から得られる熱量と本体や各構成手段からの自然放熱される熱量とに対応して、状態検知手段３４からの値が所定値で安定するように放熱量を制御するものである。図６で、制御手段３５の動作を説明する。
【００５９】
乾燥運転が開始されると、ステップＳ１で経過時間を測るため計時を開始し、ステップＳ２、Ｓ３で乾燥用の送風機２８と圧縮機２０を作動して乾燥を始める。ステップＳ４で熱バランス手段の放熱量を最小にする。ステップＳ５で計時結果もしくは状態検知手段３４からの情報を入力し、所定時間が経過したか、もしくは、乾燥用空気が所定温度に到達したかを判定する。
【００６０】
乾燥工程の開始直後では、放熱器２１の放熱が少なくて加熱が十分でないため、乾燥用空気は所定温度に到達していない。ステップＳ４とＳ５を繰り返して、所定時間経過後もしくは状態が所定値に達した場合は、ステップＳ６に移行する。ステップＳ６では、熱バランス手段の放熱量を増加させる。ステップＳ７とＳ８とＳ９によって、状態検知手段の値が所定値で安定するように熱バランス手段の放熱量を増減させ、ステップＳ１０で、乾燥終了などの次のステップ移行の要求があるまでこれを続けるものである。
【００６１】
以上のような動作によって、乾燥初期の乾燥空気や冷媒の温度の立ち上がり途中では、より速く温度が上昇するように熱バランス手段からの放熱量を最小限にする。よって放熱ロスが少なくなり、より省エネで乾燥を行うことが可能となる。
【００６２】
なお、本実施例では、状態検知手段３４は、放熱器２１通過直後の風路２５内部に設置した乾燥用空気の温度を検知する場合を示したが、放熱器２１を通る途中の管路２４の表面温度を検知する、もしくは、圧縮機２０の冷媒吐出近くの管路２４内の圧力を検知する場合でも同様である。
【００６３】
（実施例７）
図７は本発明の実施例７の衣類乾燥装置の制御手段のフローチャートである。なお、前記実施例と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６４】
制御手段３５は、短時間乾燥モードと省エネ乾燥モードの切換手段（図示せず）を有し、圧縮能力可変手段３３に対して、短時間乾燥モード時は圧縮機２０の圧縮能力を最大にし、省エネ乾燥モード時には圧縮機２０の圧縮能力を所定値まで減じる制御を行うものである。
【００６５】
図７で、制御手段３５の動作を説明する。乾燥運転が開始されると、ステップＳ１で経過時間を測るため計時を開始し、ステップＳ２で乾燥用の送風機２８を作動する。ステップＳ３では、モードを確認する。省エネモードではステップＳ４に移行して圧縮能力を所定値にする。省エネモードでなければ短時間乾燥モードとしてステップＳ５で圧縮能力を最大とする。ステップＳ６で熱バランス手段の放熱量を最小にする。
【００６６】
ステップＳ７で計時結果もしくは状態検知手段３４からの情報を入力し、所定時間が経過したか、もしくは、乾燥用空気が所定温度に到達したかを判定する。乾燥工程の開始直後では、放熱器２１の放熱が少なくて加熱が十分でないため、乾燥用空気は所定温度に到達していない。ステップＳ６とＳ７を繰り返して、所定時間経過後もしくは状態が所定値に達した場合は、ステップＳ８に移行する。
【００６７】
熱バランス手段の放熱量は圧縮機２０の能力などに対応しながら、ステップＳ８とＳ９とＳ１０において、状態検知手段の値が所定値で安定するように熱バランス手段の放熱量を増減させる。ステップＳ１１で、乾燥終了などの次のステップ移行の要求があるまでこれを続けるものである。
【００６８】
より小さい出力でゆっくり乾燥する方が、より大きい出力で短時間で乾燥するよりも省エネで乾燥することができるが、あまり時間をかけすぎると反対に、送風機２８や回転ドラムを回転するエネルギーなどの総量が増えて圧縮機２０を含めたトータルの必要エネルギーが増加する場合がある。衣類の乾燥には、構成や乾燥重量によってそれぞれ、省エネと時短のバランスを考慮した、より適切な乾燥制御が必要である。
【００６９】
上記のような動作によって、短時間乾燥モードでは、圧縮機２０の能力を最大として乾燥時間の短縮を図り、省エネモードでは、圧縮機２０の能力を所定値まで減じることによって、トータルの必要エネルギーが最小にして、省エネ性を高めることができる。
【００７０】
なお、本実施例では、状態検知手段３４は、放熱器２１通過直後の風路２５内部に設置した乾燥用空気の温度を検知する場合を示したが、放熱器２１を通る途中の管路２４の表面温度を検知する、もしくは、圧縮機２０の冷媒吐出近くの管路２４内の圧力を検知する場合でも同様である。
【００７１】
（実施例８）
図８は本発明の実施例８の衣類乾燥装置の制御手段のフローチャートである。なお、前記実施例と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７２】
本発明の衣類乾燥装置の制御手段３５は、省エネ乾燥モード時には、乾燥開始時に圧縮機２０の圧縮能力を最大にし、その後、所定時間経過後もしくは状態検知手段３４からの情報に応じて、圧縮機の圧縮能力を所定値まで減じる制御を行うものである。
【００７３】
図８で、制御手段３５の動作を説明する。乾燥運転が開始されると、ステップＳ１で経過時間を測るため計時を開始し、ステップＳ２、Ｓ３で乾燥用の送風機２８と圧縮機２０を作動して乾燥を始める。圧縮機２０は圧縮能力可変手段３３で最大能力で運転される。ステップＳ４で熱バランス手段の放熱量を最小にする。ステップＳ５で計時結果もしくは状態検知手段３４からの情報を入力し、所定時間が経過したか、もしくは、乾燥用空気が所定温度に到達したかを判定する。
【００７４】
乾燥工程の開始直後では、放熱器２１の放熱が少なくて加熱が十分でないため、乾燥用空気は所定温度に到達していない。ステップＳ４とＳ５を繰り返して、所定時間経過後もしくは状態が所定値に達した場合は、ステップＳ６に移行する。ステップＳ６では、モードを確認する。省エネモードではステップＳ７に移行して圧縮能力を所定値まで減じる。省エネモードでなければ短時間乾燥モードとしてステップＳ８で引き続き圧縮能力を最大とする。
【００７５】
熱バランス手段の放熱量は圧縮機２０の能力などに対応しながら、ステップＳ９とＳ１０とＳ１１において、状態検知手段の値が所定値で安定するように熱バランス手段の放熱量を増減させる。ステップＳ１２で、乾燥終了などの次のステップ移行の要求があるまでこれを続けるものである。
【００７６】
上記のような動作によって、乾燥初期の乾燥空気や冷媒の温度の立ち上がり途中では、圧縮機２０の能力を最大にして放熱器での加熱量を大きくして、より速く温度を上昇させる。この間、熱バランス手段からの放熱は最小であり、無駄なく温度上昇ができる。立ち上がり時間を短縮することで、より速く乾燥できるとともに、短時間乾燥モードでは、圧縮機２０の能力を最大として乾燥時間の短縮を図り、省エネモードでは、圧縮機２０の能力を所定値まで減じることによって、トータルの必要エネルギーを最小にして、省エネ性を高めることができる。
【００７７】
なお、本実施例では、状態検知手段３４は、放熱器２１通過直後の風路２５内部に設置した乾燥用空気の温度を検知する場合を示したが、放熱器２１を通る途中の管路２４の表面温度を検知する、もしくは、圧縮機２０の冷媒吐出近くの管路２４内の圧力を検知する場合でも同様である。
【００７８】
（実施例９）
図９は本発明の実施例９の衣類乾燥装置の制御手段のフローチャートである。なお、前記実施例と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７９】
加熱手段２６は、放熱器２１以外に図５に示すようなヒータ４９を備え、制御手段３５は、乾燥開始時に該ヒータ４９を発熱させるとともに熱バランス手段の放熱量を最小にし、その後、所定時間経過後もしくは状態検知手段３４からの情報に応じて、該ヒータ４９の発熱を停止する制御を行うものである。
【００８０】
図９で、制御手段３５の動作を説明する。乾燥運転が開始されると、ステップＳ１で経過時間を測るため計時を開始し、ステップＳ２、Ｓ３で乾燥用の送風機２８と圧縮機２０を作動して乾燥を始める。圧縮機２０は圧縮能力可変手段３３で最大能力で運転される。ステップＳ４でヒータ４９を作動させて加熱量を補う。ステップＳ５で熱バランス手段の放熱量を最小にする。ステップＳ６で計時結果もしくは状態検知手段３４からの情報を入力し、所定時間が経過したか、もしくは、乾燥用空気が所定温度に到達したかを判定する。
【００８１】
乾燥工程の開始直後では、放熱器２１の放熱が少なくて加熱が十分でないため、乾燥用空気は所定温度に到達していない場合がある。ステップＳ５とＳ６を繰り返して、所定時間経過後もしくは状態が所定値に達した場合は、ステップＳ７に移行してヒータ４９を停止しする。ステップＳ８では、モードを確認する。省エネモードではステップＳ９に移行して圧縮能力を所定値まで減じる。省エネモードでなければ短時間乾燥モードとしてステップＳ１０で引き続き圧縮能力を最大とする。
【００８２】
熱バランス手段の放熱量は圧縮機２０の能力などに対応しながら、ステップＳ１１とＳ１２とＳ１３において、状態検知手段の値が所定値で安定するように熱バランス手段の放熱量を増減させる。ステップＳ１４で、乾燥終了などの次のステップ移行の要求があるまでこれを続けるものである。
【００８３】
上記のような動作によって、乾燥初期の乾燥空気や冷媒の温度の立ち上がり途中では、圧縮機２０の能力を最大にして放熱器２１での加熱量を大きくするとともにヒータ４９を作動することによって、より速く温度を上昇させる。この間、熱バランス手段からの放熱は最小であり、無駄なく温度上昇ができる。立ち上がり時間を短縮することで、より速く乾燥できるとともに、短時間乾燥モードでは、圧縮機２０の能力を最大として乾燥時間の短縮を図り、省エネモードでは、圧縮機２０の能力を所定値まで減じることによって、トータルの必要エネルギーを最小にして、省エネ性を高めることができる。
【００８４】
なお、ヒータ４９は、電気ヒータ以外の燃焼式ヒータや温水ヒータでも同様であり、特に限定するものではない。
【００８５】
また、本実施例では、状態検知手段３４は、放熱器２１通過直後の風路２５内部に設置した乾燥用空気の温度を検知する場合を示したが、放熱器２１を通る途中の管路２４の表面温度を検知する、もしくは、圧縮機２０の冷媒吐出近くの管路２４内の圧力を検知する場合でも同様である。
【００８６】
（実施例１０）
図１０は本発明の実施例１０の衣類乾燥装置を示す系統図である。なお、前記実施例と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００８７】
図１０において、５０は乾燥庫２７と吸熱器２３の間の風路２５に設けた第一熱バランス手段で、風路２５の上流側に排気口５１と開閉ダンパ５２、これよりも下流側で、かつ、吸熱器２３の上流側に吸気口５３と開閉ダンパ５４を有している。
【００８８】
以上のように構成された衣類乾燥装置について、以下、その動作、作用を説明する。放熱器２１を通過して熱量を与えられた乾燥用空気は衣類１９から水分を奪って衣類１９を乾燥させる。乾燥用空気は、水分蒸発のための熱量として顕熱をあたえるため温度が低下するが、衣類から放出されたほぼ同等の潜熱を有する水蒸気を含んで高湿の空気となるため、放熱器２１で熱量を与えられて上昇した乾燥用空気のエンタルピは、衣類１９と接触する前後で、ほぼ維持される。
【００８９】
高湿となった乾燥用空気は、風路２５に設けられた第一熱バランス手段５０を通過して、一部もしくは全部が排気口５１を通して外部に排気される。排気された風量に応じて吸気口５３から乾燥用空気よりもエンタルピの小さい外部空気が流入する。放熱器２１での放熱量の変化や外部空気の温湿度変化によるエンタルピの大小に応じて、開閉ダンパ５２、５４の開口度合いがコントロールされる。
【００９０】
第一熱バランス手段５０において外気と混ざって熱量を放出した乾燥用空気は、さらに吸熱器２３において冷却され、顕熱と潜熱を奪われ結露して除湿される。除湿されて絶対湿度が低下した乾燥用空気は、再び放熱器２１で加熱される。
【００９１】
第一熱バランス手段５０おいて衣類通過後の乾燥用空気の有する熱量の一部を外部に放出するので、従来のように放熱器２１から熱を得て高温となった乾燥用空気の一部を衣類１９に当てる前に外部に排気することがなく、冷媒の温度と圧力の過昇を抑え、圧縮機２０の過負荷を防いで、安全で安定したヒートポンプ装置の運転を可能として、より省エネ効果の高い乾燥ができる。
【００９２】
（実施例１１）
図１１は本発明の実施例１１の衣類乾燥装置を示す系統図である。なお、前記実施例と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００９３】
図１１において、５５は乾燥庫２７と吸熱器２３の間の風路２５に設けた第一熱バランス手段で、風路２５の上流側に排気口５１と開閉ダンパ５２、これよりも下流側で、かつ、吸熱器２３の下流側に吸気口５６と開閉ダンパ５７を有している。
【００９４】
以上のように構成された衣類乾燥装置について、以下、その動作、作用を説明する。放熱器２１を通過して熱量を与えられた乾燥用空気は衣類１９から水分を奪って衣類１９を乾燥させる。乾燥用空気は、水分蒸発のための熱量として顕熱をあたえるため温度が低下するが、衣類から放出されたほぼ同等の潜熱を有する水蒸気を含んで高湿の空気となるため、放熱器２１で熱量を与えられて上昇した乾燥用空気のエンタルピは、衣類１９と接触する前後で、ほぼ維持される。
【００９５】
高湿となった乾燥用空気は、風路２５に設けられた第一熱バランス手段５５を通過して、一部もしくは全部が排気口５１を通して外部に排気される。排気された風量に応じて吸気口５６から乾燥用空気よりもエンタルピの小さい外部空気が流入する。放熱器２１での放熱量の変化や外部空気の温湿度変化によるエンタルピの大小に応じて、開閉ダンパ５２、５７の開口度合いがコントロールされる。
【００９６】
第一熱バランス手段５５の排気口５１において外部へ熱量を放出し風量も減少した乾燥用空気は、さらに吸熱器２３において冷却され、顕熱と潜熱を奪われ結露して除湿される。除湿されて絶対湿度が低下した乾燥用空気は、吸熱器２３の下流において吸気口５６から流入する外部空気と混ざって再び放熱器２１で加熱される。外部空気は吸熱器２３を通過しないため、吸熱器２３での空気から冷媒に移動する熱量はより少なくなり、熱量放出の効果がさらに高まる。
【００９７】
第一熱バランス手段５５において衣類通過後の乾燥用空気の有する熱量の一部を外部に放出するので、従来例のように放熱器２１から熱を得て高温となった乾燥用空気の一部を衣類１９に当てる前に外部に排気するがことなくて、冷媒の温度と圧力の過昇を抑え、圧縮機２０の過負荷を防いで、安全で安定したヒートポンプ装置の運転を可能として、より省エネ効果の高い乾燥ができる。
【００９８】
（実施例１２）
図１２は本発明の実施例１２の衣類乾燥装置を示す系統図である。なお、前記実施例と同じ構成のものは同一符号を付して図面による詳細な説明は省略する。
【００９９】
図１２において、第一熱バランス手段５５ａは、乾燥庫２７と吸熱器２３の間の風路２５の上流側に排気口５１と開閉ダンパ５２、これよりも下流側に吸気口５６と開閉ダンパ５７を有し、かつ、上記排気口５１から吸気口５６に至るまでの乾燥用空気を外部の空気と熱交換する熱交換部２９ａを有する。熱交換部２９ａは、熱交換器３０と冷却用送風機３１を具備している。
【０１００】
乾燥用空気の排気口５１からの排気による放熱では、衣類から蒸発した湿気も同時に排出するため、熱バランスのために排気量を多くすると湿気の放出量が多くなり、外部周辺の空気条件が多湿となって不具合が発生する場合が考えられる。排気による放熱と外部空気による冷却を併用することによってこの不具合を軽減することができる。特に、排気後の風量が減少した乾燥用空気を冷却すれば、風量が多い場合よりも風量差が大きくなって冷却しやすい。
【０１０１】
第一熱バランス手段５５ａにおいて衣類通過後の乾燥用空気の有する熱量の一部を外部に放出するので、放熱器２１から熱を得て高温となった乾燥用空気の一部を衣類１９に当てる前に外部に排気するがことなく、冷媒の温度と圧力の過昇を抑え、圧縮機２０の過負荷を防いで、安全で安定したヒートポンプ装置の運転を可能として、より省エネ効果の高い乾燥ができる。
【０１０２】
なお、熱交換部２９ａは空気式を示しているが、水と熱交換する水冷式熱交換器でもよい。また、吸気口５６は吸熱器２３の下流側に設けた場合を図示しているが、上流側に設けた場合でも同様である。
【０１０３】
（実施例１３）
本発明の実施例１３では、冷媒を二酸化炭素のように超臨界状態で作用するものを用いる。従来、冷媒のＲ２２やＲ１３４ａなどフルオロカーボン系のように、高圧側条件を臨界圧力未満のサイクルで用いるヒートポンプ装置では、冷媒の凝縮が発生するため、空気との熱交換を行う領域において冷媒の温度が凝縮温度で一定となる部分が多く、空気との熱交換においても、凝縮温度近辺が上限温度となり、通常は、臨界温度よりも２０〜３０℃低い温度で設計される。上記に挙げた従来の冷媒では、通常６０〜６５℃以下で使用される。従って、この冷媒と熱交換を行う乾燥用空気の放熱器２１を通過後の温度は６０〜６５℃程度が上限となる。
【０１０４】
図１５は、放熱器２１における熱交換器での上記臨界温度以下で使用する場合の冷媒温度６０と空気温度６１の変化を示す。矢印は冷媒および空気の流れ方向である。例えばＲ１３４ａの冷媒では、高圧側約１．６８ＭＰａで、凝縮温度６０℃となる。放熱器２１に入る手前の冷媒温度は通常これよりも高い温度であるが、放熱器２１においては、空気側に放熱されて温度が下がり、冷媒の状態が気体から液体に変わる二相域領域になり、凝縮温度の６０℃で一定となる。
【０１０５】
この間、冷媒からは凝縮熱が放熱され、乾燥用空気が温められる。乾燥用空気の温度は、放熱器手前の温度が例えば２０℃として、冷媒から熱をもらって温度を上昇させる。冷媒が気相の状態では６０℃よりも高温となっているが、熱の移動には温度差が必要であり、空気の温度上昇は６０℃程度となる。
【０１０６】
しかし、二酸化炭素などを冷媒として用いて、超臨界状態で作用するようなサイクルのヒートポンプ装置の場合には、凝縮温度の制限を超えた温度での熱交換が可能である。従って、放熱器２１を通過後の乾燥用空気の温度が６０℃よりも高くすることも可能である。
【０１０７】
図１３は、冷媒として二酸化炭素を超臨界で使用する場合の冷媒温度６２と空気温度６３の変化を示す。例えば高圧側約１１．５ＭＰａで、冷媒の温度は約９０℃から３０℃に変化する。この間、冷媒から放熱され、乾燥用空気が温められる。乾燥用空気の温度は、放熱器手前の温度が例えば２０℃として、冷媒から熱をもらって温度を上昇させる。冷媒がの温度が９０℃と高温のため、空気の温度上昇は７４℃程度となる。
【０１０８】
以上のように、超臨界状態で作用する冷媒を用いてヒートポンプ装置のサイクルを設計すれば、放熱器２１における冷媒の温度を高く設定することが可能であり、よって、放熱器２１を通過する乾燥用空気も高温にできる。一般に、所定放熱量ではより高温の乾燥用空気の方が乾燥時間が短くなり、結果、トータルの必要エネルギーが少なくて済み、省エネになる。
【０１０９】
【発明の効果】
以上のように本発明の請求項１〜８に記載の発明によれば、より適した乾燥条件で、かつ、投入した熱量を有効的に衣類に与えるとともに熱を外部に放出し、安全で安定したヒートポンプ装置の運転と、より省エネルギー化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の衣類乾燥装置の系統図
【図２】本発明の実施例２の衣類乾燥装置の系統図
【図３】本発明の実施例３の衣類乾燥装置の系統図
【図４】本発明の実施例４の衣類乾燥装置の系統図
【図５】本発明の実施例５の衣類乾燥装置の系統図
【図６】本発明の実施例６の衣類乾燥装置の制御手段のフローチャート
【図７】本発明の実施例７の衣類乾燥装置の制御手段のフローチャート
【図８】本発明の実施例８の衣類乾燥装置の制御手段のフローチャート
【図９】本発明の実施例９の衣類乾燥装置の制御手段のフローチャート
【図１０】本発明の実施例１０の衣類乾燥装置の系統図
【図１１】本発明の実施例１１の衣類乾燥装置の系統図
【図１２】本発明の実施例１２の衣類乾燥装置の系統図
【図１３】本発明の実施例１３の衣類乾燥装置の放熱器における冷媒と空気の温度変化を示す図
【図１４】従来の衣類乾燥機の断面図
【図１５】従来の衣類乾燥機におけるヒートポンプ装置の放熱器における冷媒と空気の温度変化を示す図
【符号の説明】
２０ 圧縮機
２１ 放熱器
２２ 絞り手段
２３ 吸熱器
２４ 管路
２５ 風路
２６ 加熱手段
２７ 乾燥庫
２８ 送風機
２９、３６、３９、５０、５５ 第一熱バランス手段
３０、４３ 熱交換器
３１、４４ 冷却用送風機
３３ 圧縮能力可変手段
３４ 状態検知手段
３５ 制御手段
３７、４０ 給水管
３８、４１、４７ 給水弁
４２、４５ 第二熱バランス手段
４６ 水タンク
４８ 排水管
４９ ヒータ
５１ 排気口
５２、５４、５７ 開閉ダンパ
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般家庭で使用される洗濯と乾燥を同一槽で行う乾燥機能付き洗濯機、もしくは、乾燥のみを行う衣類乾燥機に具備される衣類乾燥装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、衣類を乾燥する機器としてはヒータを熱源にするもの以外に、ヒートポンプ装置を熱源に用いたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１４は、前記特許文献１に記載された従来の衣類乾燥装置の構成を示すものである。以下、その構成について説明する。
【０００４】
図１４において、１は衣類乾燥機の本体、２は本体１内にて回転自在に設けられた乾燥庫として使用される回転ドラムで、モータ３によってドラムベルト４を介して駆動される。５は本体１の前面に設けた衣類投入口、６は循環ダクトで乾燥用空気を導く通路である。７は乾燥用空気を回転ドラム２から循環ダクト６へ送るための送風機であり、モータ３によってファンベルト８を介して駆動される。９は送風機７のケーシングであり、回転ドラム２の後面に設けられ、中央部には吸気口１０を有している。１１は回転ドラム２及び送風機７を回転自在に支持する軸である。
【０００５】
１２は冷媒を蒸発させ乾燥用空気を冷却除湿する吸熱器、１３は冷媒を凝縮させ乾燥用空気を加熱する放熱器、１４は冷媒を圧縮する圧縮機、１５は冷媒の圧力を減圧して冷媒の圧力差を維持するためのキャピラリーチューブ等の絞り手段、１６は冷媒が通る配管であり、上記吸熱器１２、放熱器１３、圧縮機１４、絞り手段１５、これらを連結する配管１６でヒートポンプ装置を構成している。
【０００６】
１７は放熱器１３で加熱された乾燥用空気の一部を本体１外へ排出するための排気口である。１８はこの循環ダクト６の途中の吸熱器１２の近くに設けた排水口であり、吸熱器１２での熱交換で発生した乾燥用空気の結露水を排出する。１９は乾燥すべき衣類である。
【０００７】
ヒートポンプ装置を用いることによって、衣類１９に当たった後の乾燥用空気から顕熱および潜熱を吸熱器１２で回収し、放熱器１３において再び乾燥用空気を加熱するための熱量に利用できるため、電熱ヒータによる加熱よりも少ない入力で同量の衣類を同じ時間で乾燥することが可能となる。さらに、家庭用コンセントの電流容量から、電熱ヒータでの出力可能な熱量は限界があるが、ヒートポンプ装置を用いれば、より少ない入力でより多くの出力が得られるため、より多くの加熱量で乾燥して時間短縮も実現できる。なお、矢印Ａは乾燥用空気の流れを示している。
【０００８】
次に、その動作を説明する。まず、乾燥すべき衣類１９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７が回転して乾燥用空気の流れＡが生じる。乾燥用空気は、回転ドラム２内の衣類１９から水分を奪って多湿となった後、送風機７により循環ダクト６内を通ってヒートポンプ装置の吸熱器１２へ運ばれる。
【０００９】
吸熱器１２で低温の冷媒に熱を奪われた乾燥用空気は除湿され、更に放熱器１３へ運ばれ、前記吸熱器１２で吸熱された熱量に、圧縮機１４からの熱量が加わって高温となった冷媒からの放熱で加熱され、再び回転ドラム２内へと循環される。以上の繰り返しで衣類１９は乾燥していく。
【００１０】
ここで、ヒートポンプ装置における冷媒の冷凍サイクルを考えると、放熱器１３から乾燥用空気へ放出される熱量は、吸熱器１２にて乾燥用空気から奪う熱量に、圧縮機１４が消費する電力にほぼ相当する分だけ多くなるため、乾燥用空気をそのまま循環すると、乾燥用空気全体の持つ熱量が増えるとともに、ヒートポンプ装置内の冷媒の持つ熱量が増え、その圧力が高くなる。
【００１１】
より高温高圧となった冷媒を圧縮するため、圧縮機１４のモータ負荷が増えて、やがて限度を超える恐れがあり、通常は過負荷防止装置（図示せず）が作動して圧縮機１４が停止する。過負荷防止装置が復帰するには時間がかかるため、その間ヒートポンプ装置が作動せず、乾燥が進まない。
【００１２】
したがって、ヒートポンプ装置を安全に安定して運転するには、乾燥用空気の熱量の一部を本体１外へ排出しつつ乾燥を行わなくてはならない。従来例によれば、放熱器１３から出た高温低湿の乾燥用空気の一部を排気口１７から本体１の外へ排出することで、外部に最小限の水分しか漏らさずに熱を逃がすことで、安全で安定したヒートポンプ装置の運転を実現している。
【００１３】
【特許文献１】
特開平７−１７８２８９号公報（第２−４頁、第１図）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の構成では、放熱器１３で加熱した高温低湿の乾燥用空気の一部を衣類に当てる前に外部に排気する構成のため、結果的には、省エネ性を損ねているという課題を有していた。また、一般に、より小さい出力でゆっくり乾燥する方が、より大きい出力で短時間で乾燥するよりも省エネで乾燥することができるが、あまり時間をかけすぎると反対に、送風機や回転ドラムを回転するエネルギーなどの総量が増えて圧縮機を含めたトータルの必要エネルギーが増加する場合がある。
【００１５】
衣類の乾燥には、構成や乾燥用空気の風量などによってそれぞれ、省エネと時短のバランスを考慮した、より適切な乾燥条件になるような制御が必要である。従来の構成では、ヒートポンプ装置を安全で安定した状態で運転することだけを目的に外部排気量や圧縮機の能力制御をしており、より省エネにする制御がなされていないという課題を有していた。
【００１６】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、より適した乾燥条件で、かつ、投入した熱量を有効的に衣類に与えるとともに熱を外部に放出し、安全で安定したヒートポンプ装置の運転と、より省エネルギー化を実現することを目的とするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、乾燥庫から吸熱器に至るまでの間で乾燥用空気の熱の一部を外部に放出する第一熱バランス手段、もしくは、放熱器から吸熱器までの間で冷媒の熱の一部を外部に放出する第二熱バランス手段の少なくともいずれか一方の熱バランス手段と、圧縮機の圧縮能力を変化させる圧縮能力可変手段と、乾燥空気もしくはヒートポンプ装置の状態を検知する状態検知手段と、前記圧縮能力可変手段を変化させるとともに前記熱バランス手段の放熱量を制御する制御手段とを具備したものである。
【００１８】
これにより、圧縮能力可変手段によって圧縮機の圧縮能力を変化させて、放熱器からの放熱量を調整して、省エネ乾燥に適した空気条件を実現すると共に、圧縮能力可変手段による圧縮機の圧縮能力変化に対して変動する投入熱量に応じて、熱バランス手段が、衣類通過後の乾燥用空気の有する熱量の一部、もしくは、高温高圧の冷媒の熱を放熱する放熱器において乾燥用空気に熱を与えた後の冷媒の有する熱量の一部を外部に放出するものとなる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、圧縮機と圧縮後の高温高圧の冷媒の熱を放熱する放熱器と高圧の冷媒の圧力を減圧するための絞り手段と減圧されて低圧となった冷媒が周囲から熱を奪う吸熱器とを冷媒が循環するように管路で連結したヒートポンプ装置と、乾燥用空気を前記放熱器を備えた加熱手段と衣類を入れた乾燥庫を経て前記吸熱器へと導き再び放熱器に戻す送風機および風路と、前記乾燥庫から吸熱器に至るまでの間で乾燥用空気の熱の一部を外部に放出する第一熱バランス手段、もしくは、前記放熱器から吸熱器までの間で冷媒の熱の一部を外部に放出する第二熱バランス手段の、少なくともいずれか一方の熱バランス手段と、前記圧縮機の圧縮能力を変化させる圧縮能力可変手段と、乾燥空気もしくはヒートポンプ装置の状態を検知する状態検知手段と、前記圧縮能力可変手段を変化させるとともに前記熱バランス手段の放熱量を制御する制御手段とを具備したものであり、圧縮能力可変手段で圧縮機の圧縮能力を変化させて、放熱器からの放熱量を調整して、省エネ乾燥に適した空気条件を実現すると共に、圧縮能力可変手段による圧縮機の圧縮能力に応じて変化する圧縮機の入力や送風機の入力から得られる熱量と、周囲温度などに応じて変化する本体や各構成手段からの自然放熱量に対応して、熱バランス手段によって、衣類通過後の乾燥用空気の有する熱量、もしくは、放熱器で乾燥用空気に熱を与えた後の冷媒の有する熱量の一部を外部に放出する。
【００２０】
従来例のように放熱器から熱を得て高温となった乾燥用空気の一部を衣類に当てる前に外部に排気することがなくて、冷媒の温度と圧力の過昇を抑え、圧縮機の過負荷を防いで、安全で安定したヒートポンプ装置の運転を可能として、より省エネ効果の高い乾燥ができる。
【００２１】
請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、制御手段は、乾燥開始時に熱バランス手段の放熱量を抑制し、その後、所定時間経過後、もしくは状態検知手段からの情報に応じて放熱量を増加させるようにしたものであり、乾燥初期の乾燥空気や冷媒の温度の立ち上がり途中では、より速く温度が上昇するように熱バランス手段からの放熱量を最小限にする。よって放熱ロスが少なくなり、より省エネで乾燥を行うことが可能となる。
【００２２】
請求項３に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、制御手段は、短時間乾燥モードと省エネ乾燥モードの切換手段を有し、圧縮能力可変手段に対して、短時間乾燥モード時は圧縮機の圧縮能力を増大させ、省エネ乾燥モード時は圧縮機の圧縮能力を所定値まで減じるようにしたものであり、より小さい出力でゆっくり乾燥する方が、より大きい出力で短時間で乾燥するよりも省エネで乾燥することができるが、あまり時間をかけすぎると反対に、送風機や回転ドラムを回転するエネルギーなどの総量が増えて圧縮機を含めたトータルの必要エネルギーが増加する場合がある。衣類の乾燥には、構成や乾燥用空気の風量などによってそれぞれ、省エネと時短のバランスを考慮した、より適切な乾燥制御が必要である。短時間乾燥モードでは、圧縮機の能力を増大させて乾燥時間の短縮を図り、省エネモードでは、圧縮機の能力を所定値まで減じることによって、トータルの必要エネルギーを最小にする。
【００２３】
請求項４に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、制御手段は、乾燥開始時に圧縮機の圧縮能力を増大させ、その後、所定時間経過後、もしくは状態検知手段からの情報に応じて、圧縮機の圧縮能力を所定値まで減じるようにしたものであり、乾燥初期の乾燥空気や冷媒の温度の立ち上がり途中では、圧縮機の能力を増大させて放熱器での加熱量を大きくして、より速く温度を上昇させる。この間、熱バランス手段からの放熱は少なく抑制されており、無駄なく温度上昇ができる。立ち上がり時間を短縮することで、より速く乾燥できる。
【００２４】
請求項５に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、加熱手段は、放熱器以外にヒータを備え、制御手段は、乾燥開始時に前記ヒータを発熱させるとともに熱バランス手段の放熱量を抑制し、その後、所定時間経過後、もしくは状態検知手段からの情報に応じて、前記ヒータの発熱を停止するようにしたものであり、乾燥初期の乾燥空気や冷媒の温度の立ち上がり途中では、放熱器での加熱量にヒータでの加熱を加えて、より速く温度を上昇させる。この間、熱バランス手段からの放熱は少なく抑制されており、無駄なく温度上昇ができる。立ち上がり時間を短縮することで、より速く乾燥できる。
【００２５】
請求項６に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、第一熱バランス手段は、衣類通過後の乾燥空気に対して、乾燥庫から吸熱器に至るまでの乾燥用空気の一部もしくは全部を外部に排気する排気口と、外部の空気を吸熱器の上流もしくは吸熱器の下流から吸気する吸気口を有するものであり、衣類通過後の乾燥空気と外部空気との温度差によって、乾燥空気の有する熱量の一部を外部に放熱するもので、放熱器から熱を得て高温となった乾燥用空気の一部を衣類に当てる前に外部に排気することなく、冷媒の温度と圧力の過昇を抑え、圧縮機の過負荷を防いで、安全で安定したヒートポンプ装置の運転を可能として、より省エネ効果の高い乾燥ができる。
【００２６】
請求項７に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、第一熱バランス手段は、衣類通過後の乾燥空気に対して、乾燥庫から吸熱器に至るまでの乾燥用空気の一部を外部に排気する排気口と、外部の空気を吸熱器の上流もしくは吸熱器の下流から吸気する吸気口を有し、かつ、前記排気口から吸気口に至るまでの乾燥用空気を、外部の空気もしくは水と熱交換する熱交換部を有するものであり、衣類通過後の乾燥空気と外部空気もしくは外部水との温度差によって、乾燥空気の有する熱量の一部を外部に放熱するもので、放熱器から熱を得て高温となった乾燥用空気の一部を衣類に当てる前に外部に排気することなく、冷媒の温度と圧力の過昇を抑え、圧縮機の過負荷を防いで、安全で安定したヒートポンプ装置の運転を可能として、より省エネ効果の高い乾燥ができる。
【００２７】
請求項８に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、冷媒は、超臨界状態で作用する冷媒を用いたものであり、放熱器における冷媒の温度を高く設定することが可能であり、よって、放熱器を通過する乾燥用空気も高温にできる。所定放熱量ではより高温の乾燥用空気の方が乾燥時間が短くなり、結果、トータルの必要エネルギーが少なくて済み、省エネになる。
【００２８】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。なお、従来例と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２９】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１の衣類乾燥装置を示す系統図である。図１において、２０は圧縮機、２１は圧縮後の高温高圧の冷媒の熱を放熱する放熱器、２２は高圧の冷媒の圧力を減圧するための膨張弁、もしくは、キャピラリーチューブからなる絞り手段、２３は減圧されて低圧となった冷媒が周囲から熱を奪う吸熱器であり、圧縮機２０、放熱器２１、絞り手段２２、吸熱器２３を順に接続して再び圧縮機２０に冷媒が循環するように管路２４で連結したヒートポンプ装置を具備している。
【００３０】
２５は乾燥用空気を流す風路で、乾燥用空気を加熱する放熱器２１を備えた加熱手段２６と、衣類を入れた乾燥庫２７と、乾燥用空気から吸熱する吸熱器２３とを連結するように構成している。２８は風路２５に送風する送風機、２９は乾燥庫２７と吸熱器２３の間の風路２５に設けた第一熱バランス手段で、熱交換器３０と冷却用送風機３１を具備しており、乾燥用空気の熱を外部に放出する。３２は乾燥用空気の冷却によって発生した結露水の排水手段としての排水口である。なお、矢印Ｂは乾燥用空気の流れを、矢印Ｃは冷却用の外部空気の流れを示している。
【００３１】
３３は圧縮機２０の圧縮能力を変化させる圧縮能力可変手段で、圧縮機の駆動電圧を制御するインバータ回路などから構成される。３４はヒートポンプ装置の状態を検知する状態検知手段で、圧縮機２０の冷媒吐出近くの管路２４の表面温度を検知するサーミスタからなる。３５は前記圧縮機２０と送風機２８と熱バランス手段２９と圧縮能力可変手段３４を制御する制御手段である。
【００３２】
以上のように構成された衣類乾燥装置について、以下、その動作、作用を説明する。まず、乾燥を開始すると、送風機２８と圧縮機２０が作動する。送風機２８によって乾燥用空気が放熱器２１を通過して、放熱器２１からの放熱で加熱されて、温風になって乾燥庫２７に送られる。乾燥庫２７内で衣類１９と接触した乾燥用空気は衣類１９から水分を奪って衣類１９を乾燥する。
【００３３】
乾燥用空気は、蒸発のための熱量として顕熱をあたえるため温度が低下するが、衣類から放出されたほぼ同等の潜熱を有する水蒸気を含んで高湿の空気となる。衣類１９と接触する前後の乾燥用空気のエンタルピはほぼ一定である。高湿となった乾燥用空気は、風路２５に設けられた第一熱バランス手段２９を通過する間に冷却される。
【００３４】
第一熱バランス手段２９において主に顕熱を放出して冷えた乾燥用空気は、さらに吸熱器２３において冷却され、潜熱を奪われ結露して除湿される。除湿されて絶対湿度が低下した乾燥用空気は、再び放熱器２１で加熱される。一方、ヒートポンプ装置では、圧縮機２０で圧縮された高温高圧の冷媒の熱が放熱器２１で放熱される。
【００３５】
さらに、高圧の冷媒が絞り手段２２で減圧されて低圧低温となり、吸熱器２３で乾燥用空気から熱を奪い再び圧縮機２０に戻る。冷媒によって吸熱器２３で奪った熱量に圧縮機２０の入力から得られる熱量を加えた熱量が、放熱器２１から放出される。
【００３６】
乾燥に適した圧縮機２０の能力を調整するとともに、圧縮能力に応じて変化する圧縮機２０の入力や送風機２７の入力から得られる熱量と、周囲温度などに応じて変化する本体や各構成手段からの自然放熱量に対応して、冷却用送風機３１の送風量が変化して、第一熱バランス手段２９から外部に放熱される。第一熱バランス手段２９からの放熱熱量が少ない場合は、圧縮機２０から吐出される冷媒の温度が上昇し、圧力も上がり、放熱器２１を通る乾燥空気の温度も上昇する。状態検知手段３４の値が所定値を越えないように、第一熱バランス手段２９の放熱量を調整する。
【００３７】
第一熱バランス手段２９から衣類通過後の乾燥用空気の有する熱量の一部を外部に放出するので、従来例のように放熱器２１から熱を得て高温となった乾燥用空気の一部を衣類１９に当てる前に外部に排気することがなくて、冷媒の温度と圧力の過昇を抑え、圧縮機２０の過負荷を防いで、安全で安定したヒートポンプ装置の運転を可能として、より省エネ効果の高い乾燥ができる。
【００３８】
さらに、効率的に乾燥するため、状態検知手段３４の値に基づいて、熱バランス手段によって放熱器２１を通過後の乾燥用空気の温度を上限となる高温に保ちながら、圧縮機２０の圧縮能力を小さくして行くと、吸熱器２３での吸熱量、放熱器２１での加熱量、圧縮機２０の入力が共に降下する。
【００３９】
吸熱器２３での除湿量が少なくなって吸熱器２３を通過後の乾燥用空気の絶対湿度は高くなる。放熱器２１を通過後の乾燥用空気の温度は上限値で一定でも、絶対湿度が高いため相対湿度が上昇しており、乾燥時間としては長くなるが、圧縮機２０の入力は減少するため、乾燥終了までの消費電力量は減少する。
【００４０】
より小さい出力でゆっくり乾燥する方が、より大きい出力で短時間で乾燥するよりも省エネで乾燥することができる。しかし、あまり時間をかけすぎると反対に、送風機２８や回転ドラムを回転するエネルギーなどの総量が増えて圧縮機２０を含めたトータルの必要エネルギーが増加する場合がある。乾燥用空気の風量などに応じて、省エネと時短のバランスを考慮した制御ができるものであり、省エネ性を高めることができる。
【００４１】
なお、本実施例で示す熱交換器３０は、プレートフィン付きチューブ型熱交換器や波形プレートの直交型熱交換器にすることができ、特にその形態を限定するものではなく、また、風路２５そのものを熱交換器代わりにして、外部空気をその外壁に当てる構成でもよい。
【００４２】
さらに、放熱器２１および吸熱器２３は、フィンチューブ型の熱交換器を図示しているが、その他チューブ管同士を連続接続した形状の熱交換器なども同様であり、熱交換器の形状を限定するものではない。
【００４３】
状態検知手段３４は、放熱器２１を通る途中の管路２４の表面温度を検知するサーミスタ、放熱器２１通過直後の風路２５内部に設置した乾燥用空気の温度を検知するサーミスタ、もしくは、圧縮機２０の冷媒吐出近くの管路２４内の圧力を検知する圧力センサでもよい。
【００４４】
（実施例２）
図２は本発明の実施例２の衣類乾燥装置を示す系統図である。なお、前記実施例と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４５】
図２において、３６は乾燥庫２７と吸熱器２３の間の風路２５に設けた第一熱バランス手段で、風路２５の外壁に略密着して熱的に接触する給水管３７と、これに冷却水を通す流量調整可能な給水弁３８を有している。
【００４６】
上記構成によれば、風路２５の外壁と給水管３７を介して、衣類通過後の乾燥用空気を水で冷却するものであり、乾燥用空気から熱を奪った水は、排水口３２から外部に排出される。
【００４７】
（実施例３）
図３は本発明の実施例３の衣類乾燥装置を示す系統図である。なお、前記実施例と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４８】
図３において、３９は乾燥庫２７と吸熱器２３の間の風路２５に設けた第一熱バランス手段で、風路２５の内部に外部から冷却水を噴霧する給水管４０と、冷却水の流量調整可能な給水弁４１を有している。
【００４９】
上記構成によれば、風路２５の内部において、衣類通過後の乾燥用空気を水で直接冷却するものであり、乾燥用空気から熱を奪った水は、排水口３２から外部に排出される。
【００５０】
（実施例４）
図４は本発明の実施例４の衣類乾燥装置を示す系統図である。なお、前記実施例と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５１】
図４において、４２は放熱器２１通過後、絞り手段２２に至るまでの管路２４に設けた第二熱バランス手段で、風路２５の外部に、冷媒と空気を熱交換する熱交換器４３と冷却用送風手段４４を有している。
【００５２】
上記構成によれば、放熱器２１で冷媒から乾燥用空気に熱を与えた後の管路２４において、冷媒の熱の一部を外部に放出するものであり、冷媒の温度上昇を低減することができる。
【００５３】
（実施例５）
図５は本発明の実施例５の衣類乾燥装置を示す系統図である。なお、前記実施例と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５４】
図５において、４５は放熱器２１通過後、絞り手段２２に至るまでの管路２４に設けた第二熱バランス手段で、冷媒と冷却水を熱交換する水タンク４６と給水弁４７を有している。熱交換後の冷却水は排水管４８から排水口３２に排水される。
【００５５】
上記構成によれば、放熱器２１で冷媒から乾燥用空気に熱を与えた後の管路２４において、冷媒の熱の一部を外部に放出するものであり、冷媒の温度上昇を低減することができる。
【００５６】
なお、前記実施例１〜５では、第一熱バランス手段と第二熱バランス手段は個別に設けた例を示しているが、第一熱バランス手段と第二熱バランス手段の両方を共に設けて熱バランス手段とする場合もある。
【００５７】
（実施例６）
図６は本発明の実施例６の衣類乾燥装置の制御手段のフローチャートである。なお、前記実施例と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５８】
制御手段３５は、乾燥開始時に第一熱バランス手段や第二熱バランス手段からなる熱バランス手段を停止するなど放熱量を最小にし、その後、所定時間経過後もしくは状態検知手段３４からの乾燥空気の温度の情報に応じて放熱量を増加させ、その後、圧縮機２０や送風機２８の入力から得られる熱量と本体や各構成手段からの自然放熱される熱量とに対応して、状態検知手段３４からの値が所定値で安定するように放熱量を制御するものである。図６で、制御手段３５の動作を説明する。
【００５９】
乾燥運転が開始されると、ステップＳ１で経過時間を測るため計時を開始し、ステップＳ２、Ｓ３で乾燥用の送風機２８と圧縮機２０を作動して乾燥を始める。ステップＳ４で熱バランス手段の放熱量を最小にする。ステップＳ５で計時結果もしくは状態検知手段３４からの情報を入力し、所定時間が経過したか、もしくは、乾燥用空気が所定温度に到達したかを判定する。
【００６０】
乾燥工程の開始直後では、放熱器２１の放熱が少なくて加熱が十分でないため、乾燥用空気は所定温度に到達していない。ステップＳ４とＳ５を繰り返して、所定時間経過後もしくは状態が所定値に達した場合は、ステップＳ６に移行する。ステップＳ６では、熱バランス手段の放熱量を増加させる。ステップＳ７とＳ８とＳ９によって、状態検知手段の値が所定値で安定するように熱バランス手段の放熱量を増減させ、ステップＳ１０で、乾燥終了などの次のステップ移行の要求があるまでこれを続けるものである。
【００６１】
以上のような動作によって、乾燥初期の乾燥空気や冷媒の温度の立ち上がり途中では、より速く温度が上昇するように熱バランス手段からの放熱量を最小限にする。よって放熱ロスが少なくなり、より省エネで乾燥を行うことが可能となる。
【００６２】
なお、本実施例では、状態検知手段３４は、放熱器２１通過直後の風路２５内部に設置した乾燥用空気の温度を検知する場合を示したが、放熱器２１を通る途中の管路２４の表面温度を検知する、もしくは、圧縮機２０の冷媒吐出近くの管路２４内の圧力を検知する場合でも同様である。
【００６３】
（実施例７）
図７は本発明の実施例７の衣類乾燥装置の制御手段のフローチャートである。なお、前記実施例と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６４】
制御手段３５は、短時間乾燥モードと省エネ乾燥モードの切換手段（図示せず）を有し、圧縮能力可変手段３３に対して、短時間乾燥モード時は圧縮機２０の圧縮能力を最大にし、省エネ乾燥モード時には圧縮機２０の圧縮能力を所定値まで減じる制御を行うものである。
【００６５】
図７で、制御手段３５の動作を説明する。乾燥運転が開始されると、ステップＳ１で経過時間を測るため計時を開始し、ステップＳ２で乾燥用の送風機２８を作動する。ステップＳ３では、モードを確認する。省エネモードではステップＳ４に移行して圧縮能力を所定値にする。省エネモードでなければ短時間乾燥モードとしてステップＳ５で圧縮能力を最大とする。ステップＳ６で熱バランス手段の放熱量を最小にする。
【００６６】
ステップＳ７で計時結果もしくは状態検知手段３４からの情報を入力し、所定時間が経過したか、もしくは、乾燥用空気が所定温度に到達したかを判定する。乾燥工程の開始直後では、放熱器２１の放熱が少なくて加熱が十分でないため、乾燥用空気は所定温度に到達していない。ステップＳ６とＳ７を繰り返して、所定時間経過後もしくは状態が所定値に達した場合は、ステップＳ８に移行する。
【００６７】
熱バランス手段の放熱量は圧縮機２０の能力などに対応しながら、ステップＳ８とＳ９とＳ１０において、状態検知手段の値が所定値で安定するように熱バランス手段の放熱量を増減させる。ステップＳ１１で、乾燥終了などの次のステップ移行の要求があるまでこれを続けるものである。
【００６８】
より小さい出力でゆっくり乾燥する方が、より大きい出力で短時間で乾燥するよりも省エネで乾燥することができるが、あまり時間をかけすぎると反対に、送風機２８や回転ドラムを回転するエネルギーなどの総量が増えて圧縮機２０を含めたトータルの必要エネルギーが増加する場合がある。衣類の乾燥には、構成や乾燥重量によってそれぞれ、省エネと時短のバランスを考慮した、より適切な乾燥制御が必要である。
【００６９】
上記のような動作によって、短時間乾燥モードでは、圧縮機２０の能力を最大として乾燥時間の短縮を図り、省エネモードでは、圧縮機２０の能力を所定値まで減じることによって、トータルの必要エネルギーが最小にして、省エネ性を高めることができる。
【００７０】
なお、本実施例では、状態検知手段３４は、放熱器２１通過直後の風路２５内部に設置した乾燥用空気の温度を検知する場合を示したが、放熱器２１を通る途中の管路２４の表面温度を検知する、もしくは、圧縮機２０の冷媒吐出近くの管路２４内の圧力を検知する場合でも同様である。
【００７１】
（実施例８）
図８は本発明の実施例８の衣類乾燥装置の制御手段のフローチャートである。なお、前記実施例と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７２】
本発明の衣類乾燥装置の制御手段３５は、省エネ乾燥モード時には、乾燥開始時に圧縮機２０の圧縮能力を最大にし、その後、所定時間経過後もしくは状態検知手段３４からの情報に応じて、圧縮機の圧縮能力を所定値まで減じる制御を行うものである。
【００７３】
図８で、制御手段３５の動作を説明する。乾燥運転が開始されると、ステップＳ１で経過時間を測るため計時を開始し、ステップＳ２、Ｓ３で乾燥用の送風機２８と圧縮機２０を作動して乾燥を始める。圧縮機２０は圧縮能力可変手段３３で最大能力で運転される。ステップＳ４で熱バランス手段の放熱量を最小にする。ステップＳ５で計時結果もしくは状態検知手段３４からの情報を入力し、所定時間が経過したか、もしくは、乾燥用空気が所定温度に到達したかを判定する。
【００７４】
乾燥工程の開始直後では、放熱器２１の放熱が少なくて加熱が十分でないため、乾燥用空気は所定温度に到達していない。ステップＳ４とＳ５を繰り返して、所定時間経過後もしくは状態が所定値に達した場合は、ステップＳ６に移行する。ステップＳ６では、モードを確認する。省エネモードではステップＳ７に移行して圧縮能力を所定値まで減じる。省エネモードでなければ短時間乾燥モードとしてステップＳ８で引き続き圧縮能力を最大とする。
【００７５】
熱バランス手段の放熱量は圧縮機２０の能力などに対応しながら、ステップＳ９とＳ１０とＳ１１において、状態検知手段の値が所定値で安定するように熱バランス手段の放熱量を増減させる。ステップＳ１２で、乾燥終了などの次のステップ移行の要求があるまでこれを続けるものである。
【００７６】
上記のような動作によって、乾燥初期の乾燥空気や冷媒の温度の立ち上がり途中では、圧縮機２０の能力を最大にして放熱器での加熱量を大きくして、より速く温度を上昇させる。この間、熱バランス手段からの放熱は最小であり、無駄なく温度上昇ができる。立ち上がり時間を短縮することで、より速く乾燥できるとともに、短時間乾燥モードでは、圧縮機２０の能力を最大として乾燥時間の短縮を図り、省エネモードでは、圧縮機２０の能力を所定値まで減じることによって、トータルの必要エネルギーを最小にして、省エネ性を高めることができる。
【００７７】
なお、本実施例では、状態検知手段３４は、放熱器２１通過直後の風路２５内部に設置した乾燥用空気の温度を検知する場合を示したが、放熱器２１を通る途中の管路２４の表面温度を検知する、もしくは、圧縮機２０の冷媒吐出近くの管路２４内の圧力を検知する場合でも同様である。
【００７８】
（実施例９）
図９は本発明の実施例９の衣類乾燥装置の制御手段のフローチャートである。なお、前記実施例と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７９】
加熱手段２６は、放熱器２１以外に図５に示すようなヒータ４９を備え、制御手段３５は、乾燥開始時に該ヒータ４９を発熱させるとともに熱バランス手段の放熱量を最小にし、その後、所定時間経過後もしくは状態検知手段３４からの情報に応じて、該ヒータ４９の発熱を停止する制御を行うものである。
【００８０】
図９で、制御手段３５の動作を説明する。乾燥運転が開始されると、ステップＳ１で経過時間を測るため計時を開始し、ステップＳ２、Ｓ３で乾燥用の送風機２８と圧縮機２０を作動して乾燥を始める。圧縮機２０は圧縮能力可変手段３３で最大能力で運転される。ステップＳ４でヒータ４９を作動させて加熱量を補う。ステップＳ５で熱バランス手段の放熱量を最小にする。ステップＳ６で計時結果もしくは状態検知手段３４からの情報を入力し、所定時間が経過したか、もしくは、乾燥用空気が所定温度に到達したかを判定する。
【００８１】
乾燥工程の開始直後では、放熱器２１の放熱が少なくて加熱が十分でないため、乾燥用空気は所定温度に到達していない場合がある。ステップＳ５とＳ６を繰り返して、所定時間経過後もしくは状態が所定値に達した場合は、ステップＳ７に移行してヒータ４９を停止しする。ステップＳ８では、モードを確認する。省エネモードではステップＳ９に移行して圧縮能力を所定値まで減じる。省エネモードでなければ短時間乾燥モードとしてステップＳ１０で引き続き圧縮能力を最大とする。
【００８２】
熱バランス手段の放熱量は圧縮機２０の能力などに対応しながら、ステップＳ１１とＳ１２とＳ１３において、状態検知手段の値が所定値で安定するように熱バランス手段の放熱量を増減させる。ステップＳ１４で、乾燥終了などの次のステップ移行の要求があるまでこれを続けるものである。
【００８３】
上記のような動作によって、乾燥初期の乾燥空気や冷媒の温度の立ち上がり途中では、圧縮機２０の能力を最大にして放熱器２１での加熱量を大きくするとともにヒータ４９を作動することによって、より速く温度を上昇させる。この間、熱バランス手段からの放熱は最小であり、無駄なく温度上昇ができる。立ち上がり時間を短縮することで、より速く乾燥できるとともに、短時間乾燥モードでは、圧縮機２０の能力を最大として乾燥時間の短縮を図り、省エネモードでは、圧縮機２０の能力を所定値まで減じることによって、トータルの必要エネルギーを最小にして、省エネ性を高めることができる。
【００８４】
なお、ヒータ４９は、電気ヒータ以外の燃焼式ヒータや温水ヒータでも同様であり、特に限定するものではない。
【００８５】
また、本実施例では、状態検知手段３４は、放熱器２１通過直後の風路２５内部に設置した乾燥用空気の温度を検知する場合を示したが、放熱器２１を通る途中の管路２４の表面温度を検知する、もしくは、圧縮機２０の冷媒吐出近くの管路２４内の圧力を検知する場合でも同様である。
【００８６】
（実施例１０）
図１０は本発明の実施例１０の衣類乾燥装置を示す系統図である。なお、前記実施例と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００８７】
図１０において、５０は乾燥庫２７と吸熱器２３の間の風路２５に設けた第一熱バランス手段で、風路２５の上流側に排気口５１と開閉ダンパ５２、これよりも下流側で、かつ、吸熱器２３の上流側に吸気口５３と開閉ダンパ５４を有している。
【００８８】
以上のように構成された衣類乾燥装置について、以下、その動作、作用を説明する。放熱器２１を通過して熱量を与えられた乾燥用空気は衣類１９から水分を奪って衣類１９を乾燥させる。乾燥用空気は、水分蒸発のための熱量として顕熱をあたえるため温度が低下するが、衣類から放出されたほぼ同等の潜熱を有する水蒸気を含んで高湿の空気となるため、放熱器２１で熱量を与えられて上昇した乾燥用空気のエンタルピは、衣類１９と接触する前後で、ほぼ維持される。
【００８９】
高湿となった乾燥用空気は、風路２５に設けられた第一熱バランス手段５０を通過して、一部もしくは全部が排気口５１を通して外部に排気される。排気された風量に応じて吸気口５３から乾燥用空気よりもエンタルピの小さい外部空気が流入する。放熱器２１での放熱量の変化や外部空気の温湿度変化によるエンタルピの大小に応じて、開閉ダンパ５２、５４の開口度合いがコントロールされる。
【００９０】
第一熱バランス手段５０において外気と混ざって熱量を放出した乾燥用空気は、さらに吸熱器２３において冷却され、顕熱と潜熱を奪われ結露して除湿される。除湿されて絶対湿度が低下した乾燥用空気は、再び放熱器２１で加熱される。
【００９１】
第一熱バランス手段５０おいて衣類通過後の乾燥用空気の有する熱量の一部を外部に放出するので、従来のように放熱器２１から熱を得て高温となった乾燥用空気の一部を衣類１９に当てる前に外部に排気することがなく、冷媒の温度と圧力の過昇を抑え、圧縮機２０の過負荷を防いで、安全で安定したヒートポンプ装置の運転を可能として、より省エネ効果の高い乾燥ができる。
【００９２】
（実施例１１）
図１１は本発明の実施例１１の衣類乾燥装置を示す系統図である。なお、前記実施例と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００９３】
図１１において、５５は乾燥庫２７と吸熱器２３の間の風路２５に設けた第一熱バランス手段で、風路２５の上流側に排気口５１と開閉ダンパ５２、これよりも下流側で、かつ、吸熱器２３の下流側に吸気口５６と開閉ダンパ５７を有している。
【００９４】
以上のように構成された衣類乾燥装置について、以下、その動作、作用を説明する。放熱器２１を通過して熱量を与えられた乾燥用空気は衣類１９から水分を奪って衣類１９を乾燥させる。乾燥用空気は、水分蒸発のための熱量として顕熱をあたえるため温度が低下するが、衣類から放出されたほぼ同等の潜熱を有する水蒸気を含んで高湿の空気となるため、放熱器２１で熱量を与えられて上昇した乾燥用空気のエンタルピは、衣類１９と接触する前後で、ほぼ維持される。
【００９５】
高湿となった乾燥用空気は、風路２５に設けられた第一熱バランス手段５５を通過して、一部もしくは全部が排気口５１を通して外部に排気される。排気された風量に応じて吸気口５６から乾燥用空気よりもエンタルピの小さい外部空気が流入する。放熱器２１での放熱量の変化や外部空気の温湿度変化によるエンタルピの大小に応じて、開閉ダンパ５２、５７の開口度合いがコントロールされる。
【００９６】
第一熱バランス手段５５の排気口５１において外部へ熱量を放出し風量も減少した乾燥用空気は、さらに吸熱器２３において冷却され、顕熱と潜熱を奪われ結露して除湿される。除湿されて絶対湿度が低下した乾燥用空気は、吸熱器２３の下流において吸気口５６から流入する外部空気と混ざって再び放熱器２１で加熱される。外部空気は吸熱器２３を通過しないため、吸熱器２３での空気から冷媒に移動する熱量はより少なくなり、熱量放出の効果がさらに高まる。
【００９７】
第一熱バランス手段５５において衣類通過後の乾燥用空気の有する熱量の一部を外部に放出するので、従来例のように放熱器２１から熱を得て高温となった乾燥用空気の一部を衣類１９に当てる前に外部に排気するがことなくて、冷媒の温度と圧力の過昇を抑え、圧縮機２０の過負荷を防いで、安全で安定したヒートポンプ装置の運転を可能として、より省エネ効果の高い乾燥ができる。
【００９８】
（実施例１２）
図１２は本発明の実施例１２の衣類乾燥装置を示す系統図である。なお、前記実施例と同じ構成のものは同一符号を付して図面による詳細な説明は省略する。
【００９９】
図１２において、第一熱バランス手段５５ａは、乾燥庫２７と吸熱器２３の間の風路２５の上流側に排気口５１と開閉ダンパ５２、これよりも下流側に吸気口５６と開閉ダンパ５７を有し、かつ、上記排気口５１から吸気口５６に至るまでの乾燥用空気を外部の空気と熱交換する熱交換部２９ａを有する。熱交換部２９ａは、熱交換器３０と冷却用送風機３１を具備している。
【０１００】
乾燥用空気の排気口５１からの排気による放熱では、衣類から蒸発した湿気も同時に排出するため、熱バランスのために排気量を多くすると湿気の放出量が多くなり、外部周辺の空気条件が多湿となって不具合が発生する場合が考えられる。排気による放熱と外部空気による冷却を併用することによってこの不具合を軽減することができる。特に、排気後の風量が減少した乾燥用空気を冷却すれば、風量が多い場合よりも風量差が大きくなって冷却しやすい。
【０１０１】
第一熱バランス手段５５ａにおいて衣類通過後の乾燥用空気の有する熱量の一部を外部に放出するので、放熱器２１から熱を得て高温となった乾燥用空気の一部を衣類１９に当てる前に外部に排気するがことなく、冷媒の温度と圧力の過昇を抑え、圧縮機２０の過負荷を防いで、安全で安定したヒートポンプ装置の運転を可能として、より省エネ効果の高い乾燥ができる。
【０１０２】
なお、熱交換部２９ａは空気式を示しているが、水と熱交換する水冷式熱交換器でもよい。また、吸気口５６は吸熱器２３の下流側に設けた場合を図示しているが、上流側に設けた場合でも同様である。
【０１０３】
（実施例１３）
本発明の実施例１３では、冷媒を二酸化炭素のように超臨界状態で作用するものを用いる。従来、冷媒のＲ２２やＲ１３４ａなどフルオロカーボン系のように、高圧側条件を臨界圧力未満のサイクルで用いるヒートポンプ装置では、冷媒の凝縮が発生するため、空気との熱交換を行う領域において冷媒の温度が凝縮温度で一定となる部分が多く、空気との熱交換においても、凝縮温度近辺が上限温度となり、通常は、臨界温度よりも２０〜３０℃低い温度で設計される。上記に挙げた従来の冷媒では、通常６０〜６５℃以下で使用される。従って、この冷媒と熱交換を行う乾燥用空気の放熱器２１を通過後の温度は６０〜６５℃程度が上限となる。
【０１０４】
図１５は、放熱器２１における熱交換器での上記臨界温度以下で使用する場合の冷媒温度６０と空気温度６１の変化を示す。矢印は冷媒および空気の流れ方向である。例えばＲ１３４ａの冷媒では、高圧側約１．６８ＭＰａで、凝縮温度６０℃となる。放熱器２１に入る手前の冷媒温度は通常これよりも高い温度であるが、放熱器２１においては、空気側に放熱されて温度が下がり、冷媒の状態が気体から液体に変わる二相域領域になり、凝縮温度の６０℃で一定となる。
【０１０５】
この間、冷媒からは凝縮熱が放熱され、乾燥用空気が温められる。乾燥用空気の温度は、放熱器手前の温度が例えば２０℃として、冷媒から熱をもらって温度を上昇させる。冷媒が気相の状態では６０℃よりも高温となっているが、熱の移動には温度差が必要であり、空気の温度上昇は６０℃程度となる。
【０１０６】
しかし、二酸化炭素などを冷媒として用いて、超臨界状態で作用するようなサイクルのヒートポンプ装置の場合には、凝縮温度の制限を超えた温度での熱交換が可能である。従って、放熱器２１を通過後の乾燥用空気の温度が６０℃よりも高くすることも可能である。
【０１０７】
図１３は、冷媒として二酸化炭素を超臨界で使用する場合の冷媒温度６２と空気温度６３の変化を示す。例えば高圧側約１１．５ＭＰａで、冷媒の温度は約９０℃から３０℃に変化する。この間、冷媒から放熱され、乾燥用空気が温められる。乾燥用空気の温度は、放熱器手前の温度が例えば２０℃として、冷媒から熱をもらって温度を上昇させる。冷媒がの温度が９０℃と高温のため、空気の温度上昇は７４℃程度となる。
【０１０８】
以上のように、超臨界状態で作用する冷媒を用いてヒートポンプ装置のサイクルを設計すれば、放熱器２１における冷媒の温度を高く設定することが可能であり、よって、放熱器２１を通過する乾燥用空気も高温にできる。一般に、所定放熱量ではより高温の乾燥用空気の方が乾燥時間が短くなり、結果、トータルの必要エネルギーが少なくて済み、省エネになる。
【０１０９】
【発明の効果】
以上のように本発明の請求項１〜８に記載の発明によれば、より適した乾燥条件で、かつ、投入した熱量を有効的に衣類に与えるとともに熱を外部に放出し、安全で安定したヒートポンプ装置の運転と、より省エネルギー化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の衣類乾燥装置の系統図
【図２】本発明の実施例２の衣類乾燥装置の系統図
【図３】本発明の実施例３の衣類乾燥装置の系統図
【図４】本発明の実施例４の衣類乾燥装置の系統図
【図５】本発明の実施例５の衣類乾燥装置の系統図
【図６】本発明の実施例６の衣類乾燥装置の制御手段のフローチャート
【図７】本発明の実施例７の衣類乾燥装置の制御手段のフローチャート
【図８】本発明の実施例８の衣類乾燥装置の制御手段のフローチャート
【図９】本発明の実施例９の衣類乾燥装置の制御手段のフローチャート
【図１０】本発明の実施例１０の衣類乾燥装置の系統図
【図１１】本発明の実施例１１の衣類乾燥装置の系統図
【図１２】本発明の実施例１２の衣類乾燥装置の系統図
【図１３】本発明の実施例１３の衣類乾燥装置の放熱器における冷媒と空気の温度変化を示す図
【図１４】従来の衣類乾燥機の断面図
【図１５】従来の衣類乾燥機におけるヒートポンプ装置の放熱器における冷媒と空気の温度変化を示す図
【符号の説明】
２０ 圧縮機
２１ 放熱器
２２ 絞り手段
２３ 吸熱器
２４ 管路
２５ 風路
２６ 加熱手段
２７ 乾燥庫
２８ 送風機
２９、３６、３９、５０、５５ 第一熱バランス手段
３０、４３ 熱交換器
３１、４４ 冷却用送風機
３３ 圧縮能力可変手段
３４ 状態検知手段
３５ 制御手段
３７、４０ 給水管
３８、４１、４７ 給水弁
４２、４５ 第二熱バランス手段
４６ 水タンク
４８ 排水管
４９ ヒータ
５１ 排気口
５２、５４、５７ 開閉ダンパ
Claims (8)
- 圧縮機と圧縮後の高温高圧の冷媒の熱を放熱する放熱器と高圧の冷媒の圧力を減圧するための絞り手段と減圧されて低圧となった冷媒が周囲から熱を奪う吸熱器とを冷媒が循環するように管路で連結したヒートポンプ装置と、乾燥用空気を前記放熱器を備えた加熱手段と衣類を入れた乾燥庫を経て前記吸熱器へと導き再び放熱器に戻す送風機および風路と、前記乾燥庫から吸熱器に至るまでの間で乾燥用空気の熱の一部を外部に放出する第一熱バランス手段、もしくは、前記放熱器から吸熱器までの間で冷媒の熱の一部を外部に放出する第二熱バランス手段の少なくともいずれか一方の熱バランス手段と、前記圧縮機の圧縮能力を変化させる圧縮能力可変手段と、乾燥空気もしくはヒートポンプ装置の状態を検知する状態検知手段と、前記圧縮能力可変手段を変化させるとともに前記熱バランス手段の放熱量を制御する制御手段とを具備した衣類乾燥装置。
- 制御手段は、乾燥開始時に熱バランス手段の放熱量を抑制し、その後、所定時間経過後、もしくは状態検知手段からの情報に応じて放熱量を増加させるようにした請求項１記載の衣類乾燥装置。
- 制御手段は、短時間乾燥モードと省エネ乾燥モードの切換手段を有し、圧縮能力可変手段に対して、短時間乾燥モード時は圧縮機の圧縮能力を増大させ、省エネ乾燥モード時は圧縮機の圧縮能力を所定値まで減じるようにした請求項１記載の衣類乾燥装置。
- 制御手段は、乾燥開始時に圧縮機の圧縮能力を増大させ、その後、所定時間経過後、もしくは状態検知手段からの情報に応じて、圧縮機の圧縮能力を所定値まで減じるようにした請求項１記載の衣類乾燥装置。
- 加熱手段は、放熱器以外にヒータを備え、制御手段は、乾燥開始時に前記ヒータを発熱させるとともに熱バランス手段の放熱量を抑制し、その後、所定時間経過後、もしくは状態検知手段からの情報に応じて、前記ヒータの発熱を停止するようにした請求項１記載の衣類乾燥装置。
- 第一熱バランス手段は、衣類通過後の乾燥空気に対して、乾燥庫から吸熱器に至るまでの乾燥用空気の一部もしくは全部を外部に排気する排気口と、外部の空気を吸熱器の上流もしくは吸熱器の下流から吸気する吸気口を有する請求項１記載の衣類乾燥装置。
- 第一熱バランス手段は、衣類通過後の乾燥空気に対して、乾燥庫から吸熱器に至るまでの乾燥用空気の一部を外部に排気する排気口と、外部の空気を吸熱器の上流もしくは吸熱器の下流から吸気する吸気口を有し、かつ、前記排気口から吸気口に至るまでの乾燥用空気を、外部の空気もしくは水と熱交換する熱交換部を有する請求項１記載の衣類乾燥装置。
- 冷媒は、超臨界状態で作用する冷媒を用いた請求項１記載の衣類乾燥装置。
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