(57)【要約】【課題】乾燥に要する時間及び電力の低減を可能とする乾燥装置を提供する。【解決手段】乾燥装置は、冷媒が、圧縮機３１、放熱器３２、絞り装置３３、蒸発器３４の順に配管３５を介して循環する構成のヒートポンプ装置と、放熱器３２により加熱された乾燥用空気で乾燥対象３６を乾燥し、この乾燥によって水分を含んだ乾燥用空気を蒸発器３４で除湿する構成とを含み、蒸発器３４と放熱器３２間の乾燥用空気通路４２内に外気を導入する外気導入口３８と、外気導入口３８からの外気導入量を調整する外気導入量調整手段３９と、外気温度を検出する外気温度検出手段４０と、外気導入量調整手段３９を操作する制御手段４１とを備えて、外気温度に応じて低湿な外気を乾燥用空気通路４２内に導入して乾燥に利用することにより、乾燥に要する時間及び電力の低減を実現する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒が、圧縮機、放熱器、絞り装置、蒸発器の順に循環する構成のヒートポンプ装置と、前記放熱器の熱により加熱された乾燥用空気で乾燥対象を乾燥し、この乾燥によって水分を含んだ前記乾燥用空気を前記蒸発器で除湿する構成とから成る乾燥装置であって、
前記蒸発器と前記放熱器間の乾燥用空気通路内に外気を導入する外気導入口と、前記外気導入口からの外気導入量を調整する外気導入量調整手段とを備えたことを特徴とする乾燥装置。
【請求項２】
外気の温度Ｔｏｕｔを検出する外気温度検出手段と、前記外気導入量調整手段を操作する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記外気温度Ｔｏｕｔが所定値α以下の場合は、前記外気導入量調整手段を開けて前記乾燥用空気通路内に外気を導入する制御を行い、前記外気温度Ｔｏｕｔが所定値αを超える場合は、前記外気導入量調整手段を閉じて前記乾燥用空気通路内に外気を導入しない制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
【請求項３】
外気の温度Ｔｏｕｔを検出する外気温度検出手段と、前記蒸発器出口の空気温度Ｔｅｖａを検出する蒸発器出口空気温度検出手段と、前記外気導入量調整手段を操作する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記外気温度Ｔｏｕｔが前記空気温度Ｔｅｖａ以下の場合は、前記外気導入量調整手段を開けて前記乾燥用空気通路内に外気を導入する制御を行い、前記外気温度Ｔｏｕｔが前記空気温度Ｔｅｖａを超える場合は、前記外気導入量調整手段を閉じて前記乾燥用空気通路内に外気を導入しない制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
【請求項４】
乾燥開始からの経過時間を検出する乾燥時間検出手段を備え、
前記制御手段は、乾燥開始から所定時間ｔ１が経過した時点で外気を導入する制御を開始することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の乾燥装置。
【請求項５】
乾燥開始からの経過時間を検出する乾燥時間検出手段を備え、
前記制御手段は、乾燥開始から所定時間ｔ２が経過した後に、開けた前記外気導入量調整手段を閉じて、前記乾燥用空気通路内に外気を導入しない制御を行うことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の乾燥装置。
【請求項６】
乾燥開始からの経過時間を検出する乾燥時間検出手段と、前記蒸発器入口の空気温度を検出する蒸発器入口空気温度検出手段とを備え、
前記制御手段は、乾燥開始から所定時間ｔ３が経過した後に、前記蒸発器入口空気温度検出手段からの検出値の単位時間当たりの変化量ｄＴ／ｄｔを測定し、当該変化量ｄＴ／ｄｔが所定値β以下となった場合、開けた前記外気導入量調整手段を閉じて、前記乾燥用空気通路内に外気を導入しない制御を行うことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の乾燥装置。
【請求項７】
前記蒸発器出口空気温度検出手段を前記外気導入口よりも前記蒸発器側に設けたことを特徴とする請求項３に記載の乾燥装置。
【請求項８】
前記ヒートポンプ装置の高圧サイドを超臨界状態にして運転することを可能とする前記冷媒を用い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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衣類乾燥や浴室乾燥、あるいは室内除湿などに用いるヒートポンプ式乾燥装置及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のヒートポンプ式乾燥装置としては、ヒートポンプを熱源として用い、乾燥用空気を循環させている衣類乾燥機がある（例えば特許文献１参照）。図１１は、特許文献１に記載された従来のヒートポンプ式乾燥装置を示す構成図である。
図１１の衣類乾燥機においては、その本体１内に回転自在に設けられた乾燥室として使用される回転ドラム２が、モータ３によってドラムベルト４を介して駆動される。そして、乾燥用空気を回転ドラム２からフィルタ６と回転ドラム側吸気口７とを通して循環ダクト８へ送るための送風機５が、モータ３によってファンベルト９を介して駆動される構成となっている。
ヒートポンプ装置は、冷媒を蒸発させて乾燥用空気を除湿する蒸発器１０と、冷媒を凝縮させて乾燥用空気を加熱する凝縮器１１と、冷媒に圧力差を生じさせる圧縮機１２と、冷媒の圧力差を維持するためのキャピラリチューブ等の膨張機構１３と、冷媒が通る配管１４とで構成されている。また、凝縮器１１で加熱された乾燥用空気の一部は排気口１５により本体１の外へ排出される。なお、矢印Ｂは乾燥用空気の流れを示している。
次にその動作を説明する。まず乾燥すべき衣類１６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５が回転して乾燥用空気の流れＢが生じる。乾燥用空気は回転ドラム２内の衣類１６から水分を奪った結果多湿となった後、送風機５により循環ダクト８内を通ってヒートポンプ装置の蒸発器１０へ運ばれる。蒸発器１０に熱を奪われた乾燥用空気は除湿され、更に凝縮器１１へ運ばれて加熱された後、再び回転ドラム２内へ循環される。また、蒸発器１０で除湿されて生じたドレン水は循環ダクト８の途中に設けた排水口１７から排出される。以上の結果、衣類１６は乾燥していく仕組みになっている。
【特許文献１】特開平７ー１７８２８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の構成では、外気を循環ダクト８内に導入する手段を備えておらず、外気の低湿空気を乾燥に利用できなかった。したがって、さらなる乾燥時間短縮を実現する乾燥装置ではなかった。
また、ヒートポンプ装置の冷媒として現在使われているＨＦＣ冷媒（分子中に水素、フッ素、炭素の各原子を含む）が、地球温暖化に直接的に影響するとして、これらの代替として自然界に存在する二酸化炭素（以下、ＣＯ2）などの自然冷媒への転換が提案されている。しかし、ＣＯ2冷媒を用いた場合は、ＨＦＣ冷媒と比較して、ヒートポンプシステムの理論効率が低く、ヒートポンプ式乾燥装置の運転効率が低下するという課題を有していた。そのために、地球温暖化に直接的に影響しないＣＯ2などの自然冷媒を用いて、さらに地球温暖化への間接的な影響を小さくするための省エネルギー化、高効率化を実現しなくてはならない。
【０００４】
したがって本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、冷媒としてＣＯ2等のヒートポンプサイクルの放熱側で超臨界状態となりうる冷媒を用いた場合に、外気の低湿空気を乾燥に利用して、従来例と比較して、乾燥に要する時間、電力を削減することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の本発明の乾燥装置は、冷媒が、圧縮機、放熱器、絞り装置、蒸発器の順に循環する構成のヒートポンプ装置と、前記放熱器の熱により加熱された乾燥用空気で乾燥対象を乾燥し、この乾燥によって水分を含んだ前記乾燥用空気を前記蒸発器で除湿する構成とから成る乾燥装置であって、前記蒸発器と前記放熱器間の乾燥用空気通路内に外気を導入する外気導入口と、前記外気導入口からの外気導入量を調整する外気導入量調整手段とを備えたことを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の乾燥装置において、外気の温度Ｔｏｕｔを検出する外気温度検出手段と、前記外気導入量調整手段を操作する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記外気温度Ｔｏｕｔが所定値α以下の場合は、前記外気導入量調整手段を開けて前記乾燥用空気通路内に外気を導入する制御を行い、前記外気温度Ｔｏｕｔが所定値αを超える場合は、前記外気導入量調整手段を閉じて前記乾燥用空気通路内に外気を導入しない制御を行うことを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１に記載の乾燥装置において、外気の温度Ｔｏｕｔを検出する外気温度検出手段と、前記蒸発器出口の空気温度Ｔｅｖａを検出する蒸発器出口空気温度検出手段と、前記外気導入量調整手段を操作する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記外気温度Ｔｏｕｔが前記空気温度Ｔｅｖａ以下の場合は、前記外気導入量調整手段を開けて前記乾燥用空気通路内に外気を導入する制御を行い、前記外気温度Ｔｏｕｔが前記空気温度Ｔｅｖａを超える場合は、前記外気導入量調整手段を閉じて前記乾燥用空気通路内に外気を導入しない制御を行うことを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項２または請求項３に記載の乾燥装置において、乾燥開始からの経過時間を検出する乾燥時間検出手段を備え、前記制御手段は、乾燥開始から所定時間ｔ１が経過した時点で外気を導入する制御を開始することを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項２または請求項３に記載の乾燥装置において、乾燥開始からの経過時間を検出する乾燥時間検出手段を備え、前記制御手段は、乾燥開始から所定時間ｔ２が経過した後に、開けた前記外気導入量調整手段を閉じて、前記乾燥用空気通路内に外気を導入しない制御を行うことを特徴とする。
請求項６記載の本発明は、請求項２または請求項３に記載の乾燥装置において、乾燥開始からの経過時間を検出する乾燥時間検出手段と、前記蒸発器入口の空気温度を検出する蒸発器入口空気温度検出手段とを備え、前記制御手段は、乾燥開始から所定時間ｔ３が経過した後に、前記蒸発器入口空気温度検出手段からの検出値の単位時間当たりの変化量ｄＴ／ｄｔを測定し、当該変化量ｄＴ／ｄｔが所定値β以下となった場合、開けた前記外気導入量調整手段を閉じて、前記乾燥用空気通路内に外気を導入しない制御を行うことを特徴とする。
請求項７記載の本発明は、請求項３に記載の乾燥装置において、前記蒸発器出口空気温度検出手段を前記外気導入口よりも前記蒸発器側に設けたことを特徴とする。
請求項８記載の本発明は、請求項１から請求項７のいずれかに記載の乾燥装置において、前記ヒートポンプ装置の高圧サイドを超臨界状態にして運転することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の乾燥装置によれば、低湿空気を乾燥用空気通路内に導入し、乾燥に利用するので、従来例と比較して、乾燥に要する時間、電力が削減できる。
また、二酸化炭素を冷媒に用いて地球温暖化を回避することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の第１の実施の形態による乾燥装置は、冷媒が、圧縮機、放熱器、絞り装置、蒸発器の順に循環する構成のヒートポンプ装置と、放熱器の熱により加熱された乾燥用空気で乾燥対象を乾燥し、この乾燥によって水分を含んだ乾燥用空気を蒸発器で除湿する構成とから成り、蒸発器と放熱器間の乾燥用空気通路内に外気を導入する外気導入口と、外気導入口からの外気導入量を調整する外気導入量調整手段とを備えたものである。本実施の形態によれば、外気を導入して乾燥に利用することにより、乾燥に要する時間及び電力を低減することができる。
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態による乾燥装置において、外気の温度Ｔｏｕｔを検出する外気温度検出手段と、外気導入量調整手段を操作する制御手段とを備え、制御手段は、外気温度Ｔｏｕｔが所定値α以下の場合は、外気導入量調整手段を開けて乾燥用空気通路内に外気を導入する制御を行い、外気温度Ｔｏｕｔが所定値αを超える場合は、外気導入量調整手段を閉じて乾燥用空気通路内に外気を導入しない制御を行うものである。本実施の形態によれば、乾燥に低湿な外気を利用することが可能となり、さらなる時間短縮及び電力低減が図られる。
本発明の第３の実施の形態は、第１の実施の形態による乾燥装置において、外気の温度Ｔｏｕｔを検出する外気温度検出手段と、蒸発器出口の空気温度Ｔｅｖａを検出する蒸発器出口空気温度検出手段と、外気導入量調整手段を操作する制御手段とを備え、制御手段は、外気温度Ｔｏｕｔが空気温度Ｔｅｖａ以下の場合は、外気導入量調整手段を開けて乾燥用空気通路内に外気を導入する制御を行い、外気温度Ｔｏｕｔが空気温度Ｔｅｖａを超える場合は、外気導入量調整手段を閉じて乾燥用空気通路内に外気を導入しない制御を行うものである。本実施の形態によれば、より正確に低湿な外気のみを利用することができる。
本発明の第４の実施の形態は、第２または第３の実施の形態による乾燥装置において、乾燥開始からの経過時間を検出する乾燥時間検出手段を備え、制御手段は、乾燥開始から所定時間ｔ１が経過した時点で外気を導入する制御を開始するものである。本実施の形態によれば、外気導入の判定における誤判定を回避することができる。
本発明の第５の実施の形態は、第２または第３の実施の形態による乾燥装置において、乾燥開始からの経過時間を検出する乾燥時間検出手段を備え、制御手段は、乾燥開始から所定時間ｔ２が経過した後に、開けた外気導入量調整手段を閉じて、乾燥用空気通路内に外気を導入しない制御を行うものである。本実施の形態によれば、減率乾燥期間には外気導入を停止するので、乾燥時間の短縮化に結び付けられる。
本発明の第６の実施の形態は、第２または第３の実施の形態による乾燥装置において、乾燥開始からの経過時間を検出する乾燥時間検出手段と、蒸発器入口の空気温度を検出する蒸発器入口空気温度検出手段とを備え、制御手段は、乾燥開始から所定時間ｔ３が経過した後に、蒸発器入口空気温度検出手段からの検出値の単位時間当たりの変化量ｄＴ／ｄｔを測定し、この変化量ｄＴ／ｄｔが所定値β以下となった場合、開けた外気導入量調整手段を閉じて、乾燥用空気通路内に外気を導入しない制御を行うものである。本実施の形態によれば、減率乾燥期間に移行した時点で正確に外気導入を止めることが可能となり、さらに乾燥時間の短縮を図ることができる。
本発明の第７の実施の形態は、第３の実施の形態による乾燥装置において、蒸発器出口空気温度検出手段を外気導入口よりも蒸発器側に設けたものである。本実施の形態によれば、蒸発器出口の空気温度Ｔｅｖａの誤検出を回避することができる。
本発明の第８の実施の形態は、第１から第７の実施の形態による乾燥装置において、ヒートポンプ装置の高圧サイドを超臨界状態にして運転することを可能とする冷媒を用いたものである。本実施の形態によれば、放熱器における乾燥用空気の熱交換効率を高くし、乾燥時間をさらに短縮することができる。
【実施例１】
【０００８】
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。図１は、本発明の第１実施例における乾燥装置の構成図であり、図２は、本実施例の制御フローチャートである。
図１の本実施例の乾燥装置において、圧縮機３１と、放熱器３２と、絞り装置３３と、蒸発器３４とを順に配管３５を介して接続し、冷媒を封入することにより、ヒートポンプ装置を構成している。冷媒としては、放熱側（圧縮機３１吐出部〜放熱器３２〜絞り装置３３入口部）で超臨界となりうる冷媒、例えばＣＯ2冷媒が封入されている。
また、本乾燥装置の乾燥用空気通路４２内に、蒸発器３４と放熱器３２と送風ファン３７とを配設して、この送風ファン３７を用いて放熱器３２の熱により加熱された乾燥用空気を乾燥対象３６（例えば衣類、浴室空間など）に導き、乾燥用空気で乾燥対象３６を乾燥する。この乾燥によって乾燥対象３６から水分を奪った乾燥用空気を蒸発器３４に導き、水分を含んだ乾燥用空気を蒸発器３４で除湿する。そして、除湿された乾燥用空気を放熱器３２で再び加熱する構成、即ち乾燥用空気を循環させる構成となっている。
さらに、本実施例の乾燥装置は、蒸発器３４と放熱器３２間の乾燥用空気通路４２に設けられて外気を導入する外気導入口３８と、この外気導入口３８からの外気導入量を調整する外気導入量調整手段３９と、外気の温度を検出する外気温度検出手段４０と、外気導入量調整手段３９を操作する制御手段４１とを備え、制御手段４１によって、外気温度検出手段４０からの検出値に応じて外気導入量調整手段３９を操作し、外気導入口３８から乾燥用空気通路４２内への外気導入量を制御する構成である。なお、図１中の実線矢印は冷媒流れを、また白抜き矢印は乾燥用空気の流れを示す。
【０００９】
次にその動作について説明する。
ヒートポンプ装置の冷媒は、圧縮機３１で圧縮されて高温高圧の状態となり、放熱器３２で蒸発器３４を出た乾燥用空気と熱交換して、乾燥用空気を加熱する。この加熱により冷媒は冷却され、絞り装置３３で減圧されて低温低圧の状態となる。この低温低圧の冷媒は、蒸発器３４で乾燥対象３６を経た乾燥用空気と熱交換して、乾燥用空気を冷却する。そして、乾燥用空気に含まれた水分を凝縮、除湿することにより、冷媒は加熱されて、再び圧縮機３１に吸入される。
したがって、乾燥用空気は蒸発器３４で除湿された後に、放熱器３２で加熱されて高温低湿となり、送風ファン３７によって乾燥対象３６に強制的に接触させられる。この際に、乾燥対象３６から水分を奪って多湿状態となり、再び蒸発器３４で除湿される。以上が乾燥対象３６から水分を奪う乾燥動作の原理である。
【００１０】
以下に、本実施例における外気導入量の制御フローを説明する。
図２に示すように、ステップ６１において外気温度Ｔｏｕｔを測定した後、ステップ６２にて外気温度Ｔｏｕｔと予め設定した所定値αを比較する。そして、外気温度Ｔｏｕｔが所定値α以下の場合は、ステップ６３にて外気導入量調整手段３９を開けて、外気導入口３８から乾燥用空気通路４２内に外気を導入する制御を行う。
一方、外気温度Ｔｏｕｔが所定値αより大きい場合は、ステップ６４にて外気導入量調整手段３９を閉じて、乾燥用空気通路４２内に外気を導入しない制御を行う。なお、ステップ６３からステップ６１に戻る制御フロー（破線表示）を追加する構成でも良い。また、上記比較判定を、外気温度Ｔｏｕｔが所定値αより小さい（Ｙｅｓの場合）と外気温度Ｔｏｕｔが所定値α以上（Ｎｏの場合）の組み合わせに置き換えた構成でも良く、後述の各実施例における制御フローの各種比較判定に関しても同様である。
本実施例では、所定値αを、実験によって予め測定して設定し、一例として、蒸発器３４出口側の空気温度以下の値（例えば１０℃）に設定すれば、外気を導入した場合の乾燥用空気は、外気を導入しない場合の乾燥用空気の湿度よりも低湿となる。これは、外気と合流させる前の蒸発器３４出口側における乾燥用空気は常に相対湿度１００％の状態であり、導入した外気と合流させた後の乾燥用空気は相対湿度１００％以下であることによる。
これより、外気温度（検出値）Ｔｏｕｔが所定値α以下の場合は、外気を蒸発器３４と放熱器３２間の乾燥用空気通路４２内に導入することで、外気と合流させた後の蒸発器３４出口側での乾燥用空気の湿度を低下させることが可能である。したがって、外気を導入することによって、乾燥対象３６と接触させる乾燥用空気の湿度を従来例と比較して、低下させることが可能となる。
【００１１】
即ち、乾燥対象３６の乾燥速度は、乾燥用空気の湿度に依存し、乾燥用空気の湿度が低いほど乾燥速度が増加するため、本実施例の乾燥装置によって、乾燥に要する時間及び電力を削減することができる。
さらに、本実施例の乾燥装置では、ＣＯ2冷媒を用いた遷臨界冷凍サイクルとしたため、従来のＨＦＣ冷媒を用いた亜臨界冷凍サイクルの場合と比較して、放熱器３２におけるＣＯ2冷媒と乾燥用空気の熱交換効率を高くすることができ、熱交換量を増加させることが可能であるため、乾燥時間をさらに短縮できる。
なお、外気温度検出手段４０と制御手段４１とを備えず、外気を導入する外気導入口３８（例えば、開口孔）に、形状記憶合金等で作られて自ら温度に応じて外気導入量を調整する機能を有する外気導入量調整手段３９（例えば、自動開閉弁）を設ける構成でも良く、本実施例と同様な作用効果が得られる。
【実施例２】
【００１２】
図３は、本発明の第２実施例における乾燥装置の構成図であり、図４は、本実施例の制御フローチャートである。本実施例の乾燥装置の構成について、第１実施例と異なる点を説明する。
第２実施例の乾燥装置は、第１実施例の乾燥装置に、乾燥開始からの経過時間を検出する乾燥時間検出手段４３を備えている。
本実施例では、制御手段４１により、乾燥時間検出手段４３及び外気温度検出手段４０からの検出値に応じて外気導入量調整手段３９を操作し、乾燥用空気通路４２内への外気導入量を制御する構成としている。
【００１３】
以下に、本実施例における外気導入量の制御フローを説明する。
図４に示すように、ステップ７１において外気温度Ｔｏｕｔを測定し、ステップ７２において予め設定した所定値αと比較する。そして、外気温度Ｔｏｕｔが所定値αより大きい場合は、ステップ７６にて外気導入量調整手段３９を閉じ、乾燥用空気通路４２内に外気を導入しない制御を行う。
一方、外気温度Ｔｏｕｔが所定値α以下の場合は、ステップ７３に移り、乾燥開始からの経過時間ｔを計測する。そして、ステップ７４にて経過時間ｔと予め設定した所定時間ｔ２を比較する。経過時間ｔが所定時間ｔ２以下の場合は、ステップ７５にて外気導入量調整手段３９を開放して、乾燥用空気通路４２内に外気を導入する制御を行った後、ステップ７３に戻る。なお、ステップ７３に戻らず、ステップ７５からステップ７１に戻る制御フロー（破線表示）であっても良い。
一方、経過時間ｔが所定時間ｔ２より大きい場合は、ステップ７６にて外気導入量調整手段３９を閉じ、乾燥用空気通路４２内に外気を導入しない制御を行う。
【００１４】
一般的に、温風を用いて固体を乾燥させる場合、乾燥対象３６の含水率は、乾燥の進行に伴い、図５の乾燥時間と乾燥対象含水率の関係に示されたような変化をすることが知られている。ここで、図５に示す減率乾燥期間では、蒸発面と乾燥対象表面の間の乾燥層が伝熱抵抗となり、乾燥用空気から蒸発面に存在する水分への伝熱量が低下する。つまり、減率乾燥期間では、外気導入を止めて乾燥用空気温度を増加させることが乾燥時間短縮に対して効果がある。
そこで、本実施例の乾燥装置では、乾燥過程が定率乾燥期間から減率乾燥期間に移行する時間を予め実験的に求め、それを所定時間ｔ２（例えば６０分）に設定し、所定時間ｔ２以降の期間（減率乾燥期間）には、外気導入を行わない制御とすることで、乾燥進行度に合わせた外気導入制御が可能となり、さらに乾燥に要する時間及び電力を削減できる。
【実施例３】
【００１５】
図６は、本発明の第３実施例における乾燥装置の構成図であり、図７は、本実施例の制御フローチャートである。本実施例の乾燥装置の構成について、第１実施例と異なる点を説明する。
第３実施例の乾燥装置は、第１実施例の乾燥装置に、乾燥開始からの経過時間を検出する乾燥時間検出手段４３と、乾燥対象３６〜蒸発器３４間の、すなわち蒸発器３４入口側の乾燥用空気温度を検出する蒸発器入口空気温度検出手段４４とを備えている。
本実施例では、制御手段４１により、蒸発器入口空気温度検出手段４４、乾燥時間検出手段４３及び外気温度検出手段４０からの検出値に応じて外気導入量調整手段３９を操作し、乾燥用空気通路４２内への外気導入量を制御する構成としている。
【００１６】
以下にこの乾燥装置の動作について説明する。
図７に示すように、ステップ８１において乾燥開始からの経過時間ｔを計測し、ステップ８２において経過時間ｔと予め設定した所定時間ｔ３を比較する。経過時間ｔが所定時間ｔ３より小さい場合はステップ８１に戻る。
そして、経過時間ｔが所定時間ｔ３以上の場合は、ステップ８３に移り、蒸発器入口空気温度の単位時間当たりの変化量ｄＴ／ｄｔを測定する。次に、ステップ８４において、変化量ｄＴ／ｄｔと予め設定した所定値βを比較し、変化量ｄＴ／ｄｔが所定値β以下の場合は、ステップ８８にて外気導入量調整手段３９を閉じる制御を行う。
一方、変化量ｄＴ／ｄｔが所定値βより大きい場合は、ステップ８５に移り、外気温度Ｔｏｕｔを測定した後、ステップ８６において、外気温度Ｔｏｕｔと予め設定した所定値γを比較する。外気温度Ｔｏｕｔが所定値γより大きい場合は、ステップ８８にて外気導入量調整手段３９を閉じる制御を行う。
一方、外気温度Ｔｏｕｔが所定値γ以下の場合は、ステップ８７にて外気導入量調整手段３９を開ける制御を行った後、ステップ８３に戻る。
【００１７】
本実施例では、蒸発器入口空気温度検出手段４４からの検出値の単位時間当たりの変化量ｄＴ／ｄｔを用いて、乾燥進行度判定を行っている。その原理について説明する。
乾燥対象３６の乾燥終了後は、蒸発器３４における冷却量と放熱器３２における加熱量とが一定であれば、乾燥装置の状態は定常となる。つまり、乾燥過程の蒸発器入口空気温度変化は、図８に示す乾燥時間と蒸発器入口空気温度の関係のようになる。
従って、蒸発器出口空気温度の単位時間当たりの変化量を用いれば、乾燥対象３６の乾燥進行度を把握することができる。
そこで、本実施例では、乾燥進行度の判定を乾燥開始から所定時間ｔ３を経過した時点で開始している。これは、図のように蒸発器入口空気温度Ｔが、乾燥開始のａ点からサイクルが安定するｂ点まで増加していき、その後減少して、変化量ｄＴ／ｄｔが所定値βとなるｃ点（即ち、減率乾燥期間に移行する点）に達して、ある一定値の温度になるｄ点で落ち着くという傾向を示すためである。即ち、乾燥進行度の判定を所定時間ｔ３の経過時点から開始することで、誤判定することなく、正確に乾燥進行度を把握できる。なお、ｄＴ／ｄｔがβとなる時点は２回に在るが、後に来る２回目の点を本実施例の所定値βと設定する。
【００１８】
以上、本実施例の乾燥装置により、蒸発器入口空気温度から乾燥進行度をより正確に把握できるため、乾燥状態が減率乾燥期間に移行したと判定された後は、外気導入を行わない制御とすることで、乾燥に要する時間及び電力を削減できる。
なお、本実施例においては、乾燥用空気温度を乾燥対象３６〜蒸発器３４間で検出する構成としたが、乾燥用空気温度を検出する場所は如何なる場所でも良く、乾燥対象３６の乾燥進行度を判定できる。これは、本実施例においては、乾燥用空気を循環して用いているためであり、蒸発器３４及び放熱器３２におけるそれぞれの冷却量及び加熱量が一定であれば、如何なる場所の乾燥用空気温度も、図８と同様の温度変化の傾向を示すためである。
【実施例４】
【００１９】
図９は、本発明の第４実施例における乾燥装置の構成図であり、図１０は、本実施例の制御フローチャートである。本実施例の乾燥装置の構成について、第１実施例と異なる点を説明する。
第４実施例の乾燥装置は、第１実施例の乾燥装置に、乾燥開始からの経過時間を検出する乾燥時間検出手段４３と、蒸発器３４〜放熱器３２間の乾燥用空気温度を検出する蒸発器出口空気温度検出手段４５とを備えている。
本実施例では、制御手段４１により、蒸発器出口空気温度検出手段４５、乾燥時間検出手段４３及び外気温度検出手段４０からの検出値に応じて外気導入量調整手段３９を操作し、乾燥用空気通路４２内への外気導入量を制御する構成としている。
【００２０】
以下にこの乾燥装置の動作について説明する。
図１０に示すように、ステップ９１において乾燥開始からの経過時間ｔを計測し、ステップ９２において経過時間ｔと予め設定した所定時間ｔ１を比較する。経過時間ｔが所定時間ｔ１より小さい場合は、ステップ９１に戻る。
そして、経過時間ｔが所定時間ｔ１以上の場合は、ステップ９３に移り、蒸発器出口空気温度Ｔｅｖａと外気温度Ｔｏｕｔを測定する。次に、ステップ９４において、ＴｏｕｔとＴｅｖａを比較し、外気温度Ｔｏｕｔが蒸発器出口空気温度Ｔｅｖａ以下の場合は、ステップ９５にて外気導入量調整手段３９を開放する制御を行った後、ステップ９３に戻る。
一方、外気温度Ｔｏｕｔが蒸発器出口空気温度Ｔｅｖａより大きい場合は、ステップ９６にて外気導入量調整手段３９を閉じる制御を行う。
本実施例では、外気温度Ｔｏｕｔが蒸発器出口空気温度Ｔｅｖａ以下の場合に、外気を導入する制御を行っている。外気温度Ｔｏｕｔが蒸発器出口空気温度以下の場合は、外気湿度は必ず蒸発器出口空気湿度以下となる。これは、蒸発器出口空気の相対湿度は常に１００％であるためである。また、実測の蒸発器出口の空気温度Ｔｅｖａを比較判定に用いるので、第１実施例の所定値αとの比較判定に比べて、変化する実際の状態に対応できる。したがって、より正確に、蒸発器出口空気よりも低湿な外気を乾燥用空気通路４２内に導入できる。
また、外気導入の判定をサイクルが安定する乾燥開始から所定時間ｔ１を経過した後で開始することにより、その誤判定を回避できる。なお、本実施例の所定時間ｔ１は、第３実施例の所定時間ｔ３と同じ値であっても良い。
さらに、本実施例では、蒸発器出口空気温度検出手段４５を外気導入口３８よりも蒸発器３４側（外気導入口３８よりも上流側）に設けている。これより、蒸発器出口空気温度検出手段４５が、外気と合流した後の乾燥用空気温度を検出することを、言い換えれば蒸発器出口空気温度Ｔｅｖａの誤検出を回避している。
【００２１】
以上、本実施例の乾燥装置によって、より正確に、蒸発器出口空気よりも低湿な外気のみを乾燥用空気通路４２内に導入できるため、乾燥に要する時間及び電力を削減できる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明にかかる乾燥装置は、乾燥に要する時間、電力が削減できる効果を有し、衣類乾燥、浴室乾燥等の用途に有用である。また生ごみ、食品、食器、タオル、花卉、布団、その他工業製品の乾燥などにも利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施例における乾燥装置の構成図
【図２】本実施例の制御フローチャート
【図３】本発明の第２実施例における乾燥装置の構成図
【図４】本実施例の制御フローチャート
【図５】乾燥時間と乾燥対象含水率の関係を示す図
【図６】本発明の第３実施例における乾燥装置の構成図
【図７】本実施例の制御フローチャート
【図８】乾燥時間と蒸発器入口空気温度の関係を示す図
【図９】本発明の第４実施例における乾燥装置の構成図
【図１０】本実施例の制御フローチャート
【図１１】従来のヒートポンプ式乾燥装置の構成図
【符号の説明】
【００２４】
３１  圧縮機
３２  放熱器
３３  絞り装置
３４  蒸発器
３５  配管
３６  乾燥対象
３７  送風ファン
３８  外気導入口
３９  外気導入量調整手段
４０  外気温度検出手段
４１  制御手段
４２  乾燥用空気通路
４３  乾燥時間検出手段
４４  蒸発器入口空気温度検出手段
４５  蒸発器出口空気温度検出手段
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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