(57)【要約】【課題】冷凍サイクルとゼオライトを用いた除湿乾燥機において、放熱部温度だけでなく、外気温度や風量を加味することで吸湿体への温度影響を補正し、より効率的に除湿を行うことができる除湿乾燥機の提供を目的としている。【解決手段】冷凍サイクル４とゼオライト等の除湿体１０を用いた除湿乾燥機本体３において、放熱部６に温度検知手段２３を設け、風量と運転時間から、除湿乾燥機本体に流入する空気を演算し放熱部６から受ける熱量に応じて、加熱手段１５の出力を制御し、効率のよい除湿乾燥機が得られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気口と吐出口を設けてある本体ケースの中に、前記吸気口から吸い込んだ空気を通過させて湿気を吸収する吸湿部と加熱した空気を通過させて吸収した湿気を放出させる放湿部を有する回転式の吸湿体と、前記放湿部に通過させる空気を加熱する放熱部と前記放湿部が放湿した空気から吸熱をする吸熱部を有する冷凍サイクルと前記吸気口から吸い込んで前記吐出口から空気を送風する送風手段を備え、前記吸気口から吐出口への風路は、前記吸気口から吸気した空気を前記放熱部と前記放熱部の下流側に配置した加熱手段と前記放湿部とへ通過させて、前記吸湿体の乾燥を行なう再生風路と、前記放湿部を通過した空気を前記吸熱部と吸湿部とへ通過させて除湿を行なう除湿風路を直列にして備えて前記吐出口から除湿した空気を吹出す風路と、前記吸気口から吸気した空気を放熱部へ通過させて前記吐出口から温風を吹出す温風風路を形成した除湿乾燥機において、前記吸気口の付近に配置して部屋の温湿度を検知する温湿度検知手段と、前記放熱部に配置して温度を検知する放熱温度検知手段を設け、さらに、前記加熱手段の出力を制御する加熱出力制御手段と、前記送風手段の風量を制御する送風制御手段と、前記放熱部の温度検知結果から空気中に放熱された熱量を演算する演算手段と、前記風量とその送風時間を記憶する風量時間記憶手段から構成される制御部を備えたものであり、前記制御部は、前記温湿度検知手段の検知した部屋の温湿度と前記風量時間記憶手段の記憶した風量と送風時間から除湿乾燥機の吸湿体に流入する空気量を求め、放熱熱量演算手段にて算出された熱量を加味した上で、前記放湿部に流入する空気を一定の温度に調整するように前記加熱手段の出力を制御して前記吸湿体を乾燥する除湿乾燥機。
【請求項２】
前記加熱手段の出力をより正確に制御するために、加熱部付近に加熱部温度検知手段を設け、その検知結果を元に加熱手段を制御する制御部を設けた請求項１記載の除湿乾燥機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般家庭や事務所等で使用される除湿乾燥機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の除湿乾燥機は、ゼオライト等で構成される吸湿体に送風ファンにより部屋の空気を流入することで除湿していた。ただし、このままだと吸湿体中の吸湿容量が飽和してしまうと除湿効果がなくなるため、吸湿容量回復のため、加熱手段を設け、この熱により吸湿体に吸着した水分を分離し、その後気化した水分を室温にて結露させタンクにためる方法があった。しかし、この方法だと、加熱手段の出力により消費電力が高くなってしまうこと、低温高湿時での除湿能力は高いが、高温高湿の環境下では、圧縮機の吸熱器により結露させる方法より除湿効率が悪いという課題があった。これを解消するために、吸気口と吐出口を有する本体ケースと、この本体ケース内に設けられた冷凍サイクルとを備え、前記冷凍サイクルは、圧縮機と、圧縮機の下流に順次設けた放熱器、膨張手段、吸熱器とにより形成し、前記吸気口から本体ケース内に吸気した空気を放熱器、吸熱器を順次介して吐出口へと送風する送風手段を設けると共に、この送風手段の風路であって、放熱器と吸熱器の間に吸湿体を設けていた。この吸湿体は除湿ロータと除湿ロータ駆動手段を備え、放熱器と吸熱器の間に除湿ロータの放湿部を設け、この除湿ロータの吸湿部は吸熱器と吐出口の間に設け、前記放熱器と前記除湿ロータの放湿部との間の風路には加熱手段を設けた構成となっている。すなわち、従来の物においては、放熱器と、更に加熱手段で室内空気を加熱し、その加熱空気を除湿ロータの放湿部に送風することにより、除湿ロータの水分を加熱空気に放出させ、除湿ロータを再生する。そして、その水分を含んだ加熱空気を、まず吸熱器で結露させ、除湿を行い、その除湿した空気を、除湿ロータの吸湿部に送風することにより、更に除湿を行うことで年間を通しての除湿能力と高い除湿効率が得られる。
【０００３】
さらに、この構成に対し、消費電力を抑えるために、放熱器の温度を検知する温度センサと除湿ロータを加熱する加熱手段の出力調節する加熱量制御手段を設けることで放熱器の温度に応じて加熱手段の出力を変動し効率を上げるものがある（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２１４７０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような従来の除湿乾燥機では、外気温度の影響による放熱部や加熱部への影響や、除湿乾燥機本体に流入する外部空気の流入量による吸湿体への影響などを加味していないため実際の加熱手段の温度が除湿ロータからの水分分離に必要な温度に達していなかったり、逆に風量が少ないときに加熱しすぎてしまい不要な電力を消耗してしまう可能性があった。
【０００６】
本発明は、放熱部温度だけでなく、外気温度や風量を加味することで吸湿体への温度影響を補正し、より効率的に除湿を行うことができる除湿乾燥機の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、吸気口と吐出口を設けてある本体ケースの中に、前記吸気口から吸い込んだ空気を通過させて湿気を吸収する吸湿部と加熱した空気を通過させて吸収した湿気を放出させる放湿部を有する回転式の吸湿体と、前記放湿部に通過させる空気を加熱する放熱部と前記放湿部が放湿した空気から吸熱をする吸熱部を有する冷凍サイクルと前記吸気口から吸い込んで前記吐出口から空気を送風する送風手段を備え、前記吸気口から吐出口への風路は、前記吸気口から吸気した空気を前記放熱部と前記放熱部の下流側に配置した加熱手段と前記放湿部とへ通過させて、前記吸湿体の乾燥を行なう再生風路と、前記放湿部を通過した空気を前記吸熱部と吸湿部とへ通過させて除湿を行なう除湿風路を直列にして備えて前記吐出口から除湿した空気を吹出す風路と、前記吸気口から吸気した空気を放熱部へ通過させて前記吐出口から温風を吹出す温風風路を形成した除湿乾燥機において、前記吸気口の付近に配置して部屋の温湿度を検知する温湿度検知手段と、前記放熱部に配置して温度を検知する放熱温度検知手段を設け、さらに、前記加熱手段の出力を制御する加熱出力制御手段と、前記送風手段の風量を制御する送風制御手段と、前記放熱部の温度検知結果から空気中に放熱された熱量を演算する演算手段と、前記風量とその送風時間を記憶する風量時間記憶手段から構成される制御部を備えたものであり、前記制御部は、前記温湿度検知手段の検知した部屋の温湿度と前記風量時間記憶手段の記憶した風量と送風時間から除湿乾燥機の吸湿体に流入する空気量を求め、放熱熱量演算手段にて算出された熱量を加味した上で、前記放湿部に流入する空気を一定の温度に調整するように前記加熱手段の出力を制御して前記吸湿体を乾燥することを特徴としたものである。これにより、所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、外気温度や風量・放熱部の温度を加味して吸湿体の温度を演算するため、吸湿体の再生に必要な消費電力を抑えつつ、加熱部回りを加熱しすぎて不安全になることを防止する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１の除湿乾燥機の構成図
【図２】本発明の実施の形態１の除湿乾燥機の除湿風路の構成図
【図３】本発明の実施の形態１の各素子をつなぐブロック図
【図４】本発明の実施の形態１の熱関係を表す図
【図５】本発明の実施の形態１の除湿乾燥機の制御ブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の請求項１記載の除湿乾燥機は、吸気口と吐出口を設けてある本体ケースの中に、前記吸気口から吸い込んだ空気を通過させて湿気を吸収する吸湿部と加熱した空気を通過させて吸収した湿気を放出させる放湿部を有する回転式の吸湿体と、前記放湿部に通過させる空気を加熱する放熱部と前記放湿部が放湿した空気から吸熱をする吸熱部を有する冷凍サイクルと前記吸気口から吸い込んで前記吐出口から空気を送風する送風手段を備え、前記吸気口から吐出口への風路は、前記吸気口から吸気した空気を前記放熱部と前記放熱部の下流側に配置した加熱手段と前記放湿部とへ通過させて、前記吸湿体の乾燥を行なう再生風路と、前記放湿部を通過した空気を前記吸熱部と吸湿部とへ通過させて除湿を行なう除湿風路を直列にして備えて前記吐出口から除湿した空気を吹出す風路と、前記吸気口から吸気した空気を放熱部へ通過させて前記吐出口から温風を吹出す温風風路を形成した除湿乾燥機において、前記吸気口の付近に配置して部屋の温湿度を検知する温湿度検知手段と、前記放熱部に配置して温度を検知する放熱温度検知手段を設け、さらに、前記加熱手段の出力を制御する加熱出力制御手段と、前記送風手段の風量を制御する送風制御手段と、前記放熱部の温度検知結果から空気中に放熱された熱量を演算する演算手段と、前記風量とその送風時間を記憶する風量時間記憶手段から構成される制御部を備えたものであり、前記制御部は、前記温湿度検知手段の検知した部屋の温湿度と前記風量時間記憶手段の記憶した風量と送風時間から除湿乾燥機の吸湿体に流入する空気量を求め、放熱熱量演算手段にて算出された熱量を加味した上で、前記放湿部に流入する空気を一定の温度に調整するように前記加熱手段の出力を制御して前記吸湿体を乾燥するものである。
【００１１】
これにより、制御部は、除湿機本体が部屋の温湿度と風量から、内部の吸湿体へ流入する空気量を演算することで、放熱器の温度上昇のバックデータと実際の放熱器の温度を比較し、その温度差から放熱器から吸湿体に流入する熱量を演算し、加熱出力制御手段によって加熱手段の出力調整をするので、効率的に吸湿体を再生できるという効果が得られる。
【００１２】
また、請求項２記載の除湿乾燥機は、前記加熱手段の出力をより正確に制御するために、加熱手段付近に加熱部温度検知手段を設け、その検知結果を元に加熱手段を制御する制御部を設けたものである。
【００１３】
これにより、加熱手段の温度を正確に把握することができるため、加熱手段の出力精度を上げることができるため、より効率的な運転ができる効果が得られる。
【００１４】
（実施の形態１）
実施の形態１の構成について図を用いて説明する。
【００１５】
図１において除湿乾燥機本体３に吸気口１と吐出口２を設ける。
【００１６】
除湿乾燥機本体３内部には、冷媒を圧縮する圧縮機５とその冷媒の通り道に冷媒を圧縮した際に、発生する熱を放熱する放熱部６を設け、その後、圧縮された冷媒を膨張させる膨張手段７と膨張された冷媒が廻りから吸熱する部分である吸熱部８を通したあと圧縮機５に戻す冷凍サイクル４を備えている。
【００１７】
この冷凍サイクル４の放熱部６は吸気口１のすぐ下流側に設けられ、その後の風路は洗濯した衣類を乾かすために温まった風を送風するための温風風路２１と、除湿風路１７の２つに分けられている。
【００１８】
これらの風路のうち温風風路２１は放熱部６で暖められ空気を直接外部に出すように、送風手段９を通り、その後吐出口２から排出するように構成されている。
【００１９】
また、除湿風路１７は、図２に示すように、放熱部６の後、ゼオライトやシリカゲル等から構成される円盤型の除湿体１０中の一部を通過するが、除湿体１０の上流に設けられた加熱手段１５により空気は温められ、外部の空気は通過する。
【００２０】
さらに除湿体１０に含まれている水分を同時に分離し、下流にある吸熱部８を通過する際にこれらの水分を結露させタンク２２に回収し、その後、再度除湿体１０の別の部分を通過し、送風手段９を介して外部に放出される構成である。
【００２１】
ここで、除湿体１０は円盤型であり、ステッピングモータ等で構成される除湿体駆動手段１２により、除湿体１０は回転する構成になっている。
【００２２】
尚、吸熱部８を通った後に、再度除湿体１０に通す理由は、吸熱部８に結露した水分のうち一部が、再度気化し湿度が上がってしまうため、除湿体１０を通すことで外部に放出される空気を乾燥したものとなる。また、温風風路２１を設けたのも、外部に放出される空気温度を高めることで、衣類乾燥の効率を上げるためである。
【００２３】
また、以後、除湿体１０中の加熱手段１５に面する領域を放湿部１１とし、吸湿部１４下流の部分を吸湿部１４とする。
【００２４】
そして今回の発明では、現行のこの除湿乾燥機の構成に対し、冷凍サイクル４の放熱部６と吸熱部８中にそれぞれ放熱器温度検知手段１９と吸熱器温度検知手段２０を設ける。
【００２５】
さらに、送風手段９の影響を受けない場所に部屋の温度を検出する温度検知手段２３と部屋の湿度を検出する湿度検知手段２４を設け、除湿乾燥機本体３中に温度検知手段２３と湿度検知手段２４から検知結果を読み込む制御部１６を設ける。
【００２６】
次に、制御部１６の構成についてブロック図にて図３に示す。
【００２７】
制御部１６は、室内や放熱部６の温度を読み取り、制御に必要なパラメータを演算し、圧縮機５と除湿体駆動手段１２のＯＮ／ＯＦＦの制御と加熱手段１５と送風手段９の出力を制御する演算・出力部２５と今回の制御に必要な事前データを記憶しておくための記憶手段２７と電源ラインから運転時間の計測に必要となってくるゼロクロス検知部２６、そして送風制御手段１３と加熱制御手段１８とで構成されている。尚、請求項記載の風量時間記憶手段はある風量での運転時間をゼロクロス検知部２６から測定し、記憶手段２７へ記憶する構成となっている。
【００２８】
送風制御手段は、トライアックとコンデンサの組み合わせを複数個用意しＡＣモータにつなげＯＮするトライアックを切替える方法や、ＰＷＭ式のＤＣモータにて風量を制御する方法が挙げられる。
【００２９】
また、加熱制御手段についても、トライアックとニクロム抵抗による加熱装置を位相制御により印加する電流を変動させる構成があげられる。
【００３０】
次に、本発明における演算方法について説明する。
【００３１】
今回の発明での各素子から発生する熱量との関係図を図４に示す。放熱部６から発生し除湿風路に流入する熱量をＱ１１とし、加熱手段１５から流入する熱量をＱｍとする。
【００３２】
このとき、放湿部１１に流入する空気が必要とする熱量をＱａとしたとき、下記式が成り立つ。
【００３３】
Ｑａ＝Ｑｍ＋Ｑ１１・・・・・（１）
上記熱量の内、放熱部６から発生し除湿風路に流入する熱量Ｑ１１の演算方法について説明する。
【００３４】
放熱部６から発生し除湿風路に流入する熱量Ｑ１１を求めるためには、記憶手段２７にベースとなるパラメータを記憶しておく必要がある。例えば、冷凍サイクル４出力は、リレーなどによりＯＮ／ＯＦＦしかできないものであるので、出力は入力周波数により変動してしまうため、放熱部６の温度上昇結果を各電源周波数の温湿度毎の無風状態のものを記憶しておく。そして、電源ＯＮ時に運転時間の計測のためのゼロクロス信号と室内の温湿度を検知し、その後放熱部の温度上昇値を読み込む。
【００３５】
例えば、ＡＣ１００Ｖ５０ＨｚにてＯＮしておいて、部屋の温湿度２５℃５０％、無風状態での単位時間ΔＴ１時間経過した放熱器の温度上昇がＫ１であるなどの情報を制御部１６は、読み込む。
【００３６】
ここで、除湿乾燥機本体３の冷凍サイクル４と送風手段９をＯＮした後の、単位時間ΔＴ１での温度上昇がＫ２だった場合、〔Ｋ１−Ｋ２〕分が風の流れにより奪われたことになる。
【００３７】
尚、実際のエネルギー量は放熱部６の熱容量と質量の積Ｇに依存されるため、風量により奪われたエネルギーは〔Ｇ・（Ｋ１−Ｋ２）〕となる。エネルギーは後風路に伝わるが、２つの風路があるため、風の流れる割合を考慮しなくてはならない。
【００３８】
たとえば、一部の温風風路２１を抜け、残りは除湿風路１７を通る。このとき、その割合は、本体の構成により変化するが、それぞれ、Ｎ21、Ｎ18とする。そして、除湿体１０のへ向かう熱の比率もこの割合に比例するので、除湿体１０の放湿部１１へ向かう熱量Ｑ１１下記のように表せる。
【００３９】
Ｑ11＝Ｇ・（Ｋ１−Ｋ２）・Ｎ18／（  Ｎ21  ＋Ｎ18）  ・・・・（２）
この熱量Ｑ11に加熱手段１５で発生させた熱量を加えた熱量が、放湿部１１での水の分離に使用される。
【００４０】
次に、放湿部１１に流入する空気が必要とする熱量Ｑａの演算方法について説明する。
【００４１】
まず、除湿体１０に含まれる水分量が飽和していた場合、その水分の分離に必要な空気の温度をＫとし、そのときの室温をＫａとする。除湿体１０から、水分を分離させるために放熱部６と加熱手段１５は空気温度を〔Ｋ−Ｋａ〕上昇させなければならないが、空気の量は送風手段９の風量に依存される。
【００４２】
そこで、送風手段９が段階的に切替え可能であるときは、風速を確認し、記憶手段２７に記憶しておく。
【００４３】
例えば、ある風量に設定したときの吸気口１付近での風速が、〔Ｖ（ｍ／ｓ）〕であった場合、この風速での運転時間ΔＴ１、除湿体１０の面積をＳとしたとき、除湿風路１７を通過した空気量は、〔Ｖ・ΔＴ１・Ｎ18・Ｓ〕となる。空気の単位体積あたりの熱容量ａであるため、放湿部１１に流入する空気が必要とする熱量Ｑａは、下記のように表せる。
【００４４】
Ｑａ＝ΔＴ１・Ｎ18・Ｖ・Ｓ・ａ・（Ｋ−Ｋａ）・・・・（３）
次に、加熱手段１５から流入する熱量Ｑｍの演算方法について説明する。
【００４５】
加熱手段１５の温度制御値をＫmとし、Ｋmに制御したとき、加熱手段１５に流れる空気により冷却された後の加熱手段１５の温度をＫ15とする。加熱手段１５の熱容量と質量の積をＦとした場合、加熱手段１５から流入する熱量Ｑｍは下記のように表せる。
【００４６】
Ｑｍ＝Ｆ・（Ｋm−Ｋ15）・・・・（４）
Ｋmは無風時の温度上昇値であり、Ｋ15は風の影響により変動するが加熱手段１５の消費電力をＰｍとしたときの、それぞれ
Ｋm＝Ｃｍ・Ｐｍ・・・・・（５）
Ｋ15＝Ｃ15・Ｐｍ・・・・・・（６）
とあらわせる。このとき、Ｃｍ及びＣ15はそれぞれ無風時および送風時の熱抵抗を表している。Ｃ15は、変数であり風量により変動するため、送風手段９の風量設定ごとに測定して記憶手段に記憶しておく必要がある。
【００４７】
ここで、本発明では、加熱手段１５を制御するため、制御に必要なパラメータはＰｍである。（１）〜（６）の式から求めるＫmの値は下記のように示すことができる。
Ｐｍ＝｛  Ｖ・ΔＴ１・Ｎ18・Ｓ・ａ・（Ｋ−Ｋａ）−  Ｇ・（Ｋ１−Ｋ２）・Ｎ18／（  Ｎ21  ＋Ｎ18）｝／  Ｆ・（Ｃｍ−Ｃ15）・・・・・・・（７）
尚、加熱手段１５の消費電力Ｐｍ以外の各パラメータについては、構造や材質により変化するものであるため、事前に実機で測定し、記憶手段２７に記憶しておく必要がある。尚、上記式（７）の内、Ｓ、ａ、Ｇ、Ｃｍは定数であり、その他は、風量によって値が変わる変数となる。
【００４８】
次に、本発明の除湿乾燥機の動作及び制御方法について図５をもとに説明する。はじめに除湿乾燥機本体３の電源がＯＮしたときに、温度検知手段２３が室温Ｋａを確認した上で制御部１６内の演算・出力部２５は記憶手段２７から上記式（７）のパラメータの内、水分の分離に必要な空気の温度をＫとしたときの室温Ｋａの環境下での放熱器温度検知手段１９がＫ１を読み込んだ後、冷凍サイクル４や送風手段９、そして加熱手段１５をＯＮし、除湿運転を始める。このとき、制御部１６内の演算・出力部２５はゼロクロス検知部２６でもって送風手段９による風量の運転時間の測定を開始する（ここまでの動作をＳＴＥＰ１とする）。尚、このとき加熱手段１５は所定の温度に設定しておく。この温度に関しては、室温ごとのバックデータを取って置き、実験的に効率がよい温度に設定しておくのが好ましい。その後、所定の風量での運転時間がΔＴ１経過したか判定する。この動作をＳＴＥＰ２とする。このとき、同じ風量で運転時間がΔＴ１経過したときは、次のＳＴＥＰに移行するが、運転時間ΔＴ１経過前に使用者が風量を変化させた場合は、それまでの運転時間をリセットしＳＴＥＰ２を繰り返す。次にＳＴＥＰ２よりΔＴ１経過したものと判定した場合は、放熱器温度検知手段１９が放熱部６の温度上昇値Ｋ２を計測し、制御部１６内の演算・出力部２５は記憶手段２７と通信し、温度検知手段２３にて測定した現状の温度Ｋａの状況下での現在の風量での上記式（７）のパラメータ（Ｎ18、Ｖ、Ｎ21、Ｃ15）を読み込み、上記式（７）に代入することでＰｍをもとめ、加熱制御手段１８により加熱手段１５の出力を制御する。その後、電源ＯＦＦするまでΔＴ１周期でＳＴＥＰ２〜四の制御を繰り返す。このような制御を行うことで、除湿体１０の再生において無駄な電力を消費することなく運転することが可能となる。
【００４９】
尚、加熱手段１５の制御に関し、今回求めたＰｍの出力になるよう電力を制御する。なお、この電流制御の例としては、トライアックの位相制御により加熱手段１５に流れる電流を変動させる方式が上げられる。尚、本実施の形態の加熱手段１５の制御に関しては、加熱手段１５の近傍にサーミスタなどの温度検知手段を設けることで、サーミスタが目標温度になるように位相制御できるため、より正確に制御できる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、冷凍サイクルとデシカントを用いた除湿乾燥機に適応できるものである。
【符号の説明】
【００５１】
１    吸気口
２    吐出口
３    除湿乾燥機本体
４    冷凍サイクル
５    圧縮機
６    放熱部
７    膨張手段
８    吸熱部
９    送風手段
１０  除湿体
１１  放湿部
１２  除湿体駆動手段
１３  送風制御手段
１４  吸湿部
１５  加熱手段
１６  制御部
１７  除湿風路
１８  加熱制御手段
１９  放熱器温度検知手段
２１  温風風路
２２  タンク
２３  温度検知手段
２４  湿度検知手段
２５  演算・出力部
２６  ゼロクロス検知部
２７  記憶手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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