(57)【要約】  乾燥装置は、冷媒が、圧縮機、放熱器、絞り装置、及び蒸発器を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を乾燥対象に導き、乾燥対象から水分を奪った乾燥用空気を蒸発器で除湿する構成と、ヒートポンプ装置のスーパーヒートを検出するスーパーヒート検出器と、スーパーヒート検出器からの検出値を用いて絞り装置の流路抵抗を制御する絞り装置制御器とを備えて、スーパーヒート検出器からの検出値が所定範囲内となるように絞り装置制御器を制御することにより、乾燥の進行度に適応したスーパーヒート値とすることができ、安全で高効率なヒートポンプ運転が可能となる。
2007528975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象を乾燥する乾燥装置であって、
圧縮機、放熱器、膨脹機構、蒸発器を配管を介して冷媒が循環し、
前記放熱器で加熱された乾燥用空気を乾燥対象に導き、前記乾燥対象に導かれた前記乾燥用空気を前記蒸発器で除湿し、除湿された乾燥用空気を加熱して前記乾燥用空気に戻すことができる乾燥用空気流路と、
前記放熱器で加熱された前記乾燥空気の一部を、前記乾燥対象に接触せず、前記蒸発器にバイパスするバイパス回路と
を備えたことを特徴とする乾燥装置。
【請求項２】
前記パイパス回路内に流入する前記乾燥用空気の流量を検出することができるバイパス回路流量検出器と、
前記バイパス回路流量検出器により検出された値を用いて前記バイパス回路内に流入する前記乾燥用空気流量を調整することができるバイパス空気流量調整器と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
【請求項３】
前記圧縮機の冷媒吸入温度と前記蒸発器の冷媒蒸発温度との差であるス−パ−ヒ−トを検出することができるスーパーヒート検出器と、
前記スーパーヒート検出器装置により検出された値を用いて前記バイパス回路内に流入する前記乾燥用空気量を調整するバイパス空気流量調整器と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
【請求項４】
前記バイパス回路を流れる前記乾燥用空気が前記圧縮機と前記蒸発器間の前記配管の一部と熱交換することを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
【請求項５】
前記蒸発器で除湿された前記乾燥用空気の温度を検出することができる温度検出器と、
前記温度検出器により検出された値を用いて前記バイパス回路内に流入する前記乾燥用空気の流量を調整することができるバイパス空気流量調整器と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
【請求項６】
前記バイパス回路を通過した前記乾燥用空気が前記乾燥対象を通過した前記乾燥用空気の合流地点に関して、前記バイパス回路を通過した前記乾燥用空気が前記乾燥対象を通過した前記乾燥用空気の重力方向における合流地点の下部から合流することを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
【請求項７】
前記乾燥用空気流路に、冷媒を保持することができる冷媒保持容器を備えたことを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
【請求項８】
前記冷媒保持容器を、前記乾燥用空気流路内の前記放熱器下流から前記蒸発器上流までの間に配置したことを特徴とする請求項７に記載の乾燥装置。
【請求項９】
前記圧縮機、前記放熱器、前記膨張機構は、高圧サイドを超臨界状態として運転することを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
【請求項１０】
冷媒が循環する配管を介して圧縮機、放熱器、膨脹機構、蒸発器を有するヒートポンプと、
前記放熱器で加熱された乾燥用空気を乾燥対象に導き、前記乾燥対象に導かれた前記乾燥用空気を前記蒸発器で除湿し、除湿された乾燥用空気を加熱して乾燥用空気に戻すことができる乾燥用空気流路と、
前記放熱器で加熱された前記乾燥空気の一部を、前記乾燥対象に接触せず、前記蒸発器にバイパスするバイパス回路と
を備えたことを特徴とするヒートポンプ式乾燥装置。
【請求項１１】
前記パイパス回路内に流入する前記乾燥用空気の流量を検出することができるバイパス回路流量検出器と、
前記バイパス回路流量検出器により検出された値を用いて前記バイパス回路内に流入する前記乾燥用空気流量を調整することができるバイパス空気流量調整器と
を備えたことを特徴とする請求項１０に記載のヒートポンプ式乾燥装置。
【請求項１２】
前記圧縮機の冷媒吸入温度と前記蒸発器の冷媒蒸発温度との差であるス−パ−ヒ−トを検出することができるスーパーヒート検出器と、
前記スーパーヒート検出器により検出された値を用いて前記バイパス回路内に流入する前記乾燥用空気量を調整するバイパス空気流量調整器と
を備えたことを特徴とする請求項１０に記載のヒートポンプ式乾燥装置。
【請求項１３】
前記バイパス回路を流れる前記乾燥用空気が前記圧縮機と前記蒸発器間の前記配管の一部と熱交換することを特徴とする請求項１０に記載のヒートポンプ式乾燥装置。
【請求項１４】
前記蒸発器で除湿された前記乾燥用空気の温度を検出することができる温度検出器と、
前記温度検出器により検出された値を用いて前記バイパス回路内に流入する前記乾燥用空気の流量を調整することができるバイパス空気流量調整器と
を備えたことを特徴とする請求項１０に記載のヒートポンプ式乾燥装置。
【請求項１５】
前記バイパス回路を通過した前記乾燥用空気が前記乾燥対象を通過した前記乾燥用空気の合流地点に関して、前記バイパス回路を通過した前記乾燥用空気が前記乾燥対象を通過した前記乾燥用空気の重力方向における合流地点の下部から合流することを特徴とする請求項１０に記載のヒートポンプ式乾燥装置。
【請求項１６】
冷媒を保持する乾燥空気流路に配置された冷媒保持容器を備えたことを特徴とする請求項１０に記載のヒートポンプ式乾燥装置。
【請求項１７】
前記冷媒保持容器を、前記乾燥用空気流路内の前記放熱器下流から前記蒸発器上流までの間に配置したことを特徴とする請求項１６に記載のヒートポンプ式乾燥装置。
【請求項１８】
前記ヒートポンプは、高圧サイドを超臨界状態として運転することを特徴とする請求項１０に記載のヒートポンプ式乾燥装置。
【請求項１９】
回路内の乾燥対象の乾燥方法であって、
空気を除湿、加熱して高温低湿の乾燥用空気を得て、
乾燥用空気の一部を回路を通過させて乾燥対象に接触させ、
乾燥用空気の他の一部を乾燥対象と接触させることを回避させるバイパス回路を通過させ、
乾燥対象と接触した乾燥用空気の一部とバイパス回路を通過した空気の他の一部とを混合して空気を得る
ことを特徴とする乾燥方法。
【請求項２０】
バイパス回路を通過した乾燥用空気の流量を調整することを特徴とする請求項１９に記載の乾燥方法。
【請求項２１】
除湿後の空気温度を検出し、検出温度でバイパス回路を通過した乾燥用空気の前記流量調整器を制御する
ことを特徴とする請求項２０に記載の乾燥方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は衣類乾燥、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、乾燥装置、及び乾燥方法に関するものである。
【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るものがあった（例えば特許文献１参照）。図６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ものである。
図６において、衣類乾燥装置本体１は、本体１内にて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を有し、モータ３によってドラムベルト４を介して駆動される。乾燥用空気を回転ドラム２からフィルタ１１、回転ドラム側吸気口１０を通って循環ダクト１８へ送るための送風機２２は、モータ３によってファンベルト８を介して駆動される。冷媒を蒸発させ乾燥用空気を除湿する蒸発器２３、冷媒を凝縮させて乾燥用空気を加熱する凝縮器２４、冷媒に圧力差を生じさせる圧縮機２５、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２６、冷媒が通る配管２７でヒートポンプ装置を構成している。排気口２８は、凝縮器２４で加熱された乾燥用空気の一部を本体１外へ排出するものである。なお、矢印Ｂは乾燥用空気の流れを示している。
次に上述の従来装置の動作を説明する。まず乾燥すべき衣類２１を回転ドラム２内に置く。次にモータ３を動作させると回転ドラム２及び送風機２２が回転し、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２１から水分を奪った結果、多湿となり、送風機２２により循環ダクト１８内を通ってヒートポンプ装置の蒸発器２３へ運ばれる。蒸発器２３に熱を奪われた乾燥用空気は除湿され、更に凝縮器２４へ運ばれて加熱された後、回転ドラム２内へ戻される。循環ダクト１８の途中に設けた排気口１９は、蒸発器２３で発生して除湿されたドレン水を排出する。以上の結果、衣類２１は乾燥していく仕組みである。
【特許文献１】特開平７−１７８２８９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、前記従来の構成では、高温雰囲気下または低風量条件下でのヒートポンプ運転時に圧縮機が液圧縮を行う課題を有していた。
ここで、高温雰囲気下でのヒートポンプ運転時に圧縮機が液圧縮を行う状況について説明する。循環ダクトを有するヒートポンプ式乾燥装置においては、圧縮機への外部電源からの入力と、ダクト内循環空気から外気への放熱量は等しくなる。つまり、圧縮機への入力が一定であれば、雰囲気温度と循環ダクト内空気の平均温度の差は常に一定となる。したがって、雰囲気温度が上昇すれば、循環ダクト内空気の平均温度が上昇することとなる。これに起因して、圧縮機が吸入する冷媒圧力が上昇すると、吐出する冷媒圧力も上昇し、圧縮機の許容圧力を超過する。そこで、その対策として、現状製品では高温雰囲気下では圧縮機の入力（周波数）を低下させている。この方法により、ダクト内空気の平均温度を低下させ、圧縮機の許容圧力を維持しているが、一方で、圧縮機における周波数低下により、冷媒循環量が低下するため、蒸発器の熱交換量が低下し、蒸発器において冷媒が完全に気化されないという課題が生じる。この蒸発器出口に残存する液冷媒が、圧縮機液圧縮の原因となる。圧縮機が液圧縮を行えば、圧縮機に許容値を超えた応力がかかり、構成部品の破損という事態を招く恐れがある。
次に、低風量条件下でのヒートポンプ運転時に圧縮機が液圧縮を行う条件について説明する。風量が低下すると、放熱器、蒸発器における空気側熱伝達率が低下する。このため、同じ熱交換量を確保するために必要な空気と冷媒の温度差が拡大し、圧縮機吸入圧力は低下し、吐出圧力は上昇する。この場合も高温雰囲気下での運転時と同様に、圧縮機の許容圧力を維持するために、圧縮機の入力（周波数）を低下させる制御が行われ、結果として蒸発器において冷媒が完全に気化されないという課題が生じる。
さらに、前記従来の構成では、低温雰囲気下または低風量条件下でのヒートポンプ運転起動時には蒸発器圧力、即ち、蒸発器温度が低下するため、蒸発器に着霜するという課題を有していた。
次に、低温雰囲気下でのヒートポンプ運転時に蒸発器圧力が低下する条件について説明する。先述の通り、圧縮機への入力が同じであれば、雰囲気温度と循環ダクト内空気の平均温度の差は常に一定となる。したがって、雰囲気温度が低下すれば、循環ダクト内空気の平均温度が低下する。これに起因して、圧縮機が吐出、吸入する冷媒圧力が低下し、蒸発器での冷媒温度が０℃を下回り、蒸発器に着霜が生じるという課題を有している。
次に、低風量条件下でのヒートポンプ運転時に蒸発器圧力が低下する原理について説明する。先述の通り、風量が低下すると、圧縮機吸入圧力は低下し、吐出圧力は上昇する。吸入圧力の低下により、蒸発器での冷媒温度が０℃を下回り、蒸発器に着霜が生じるという課題を有している。
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る。
したがって、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】
本発明は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、高／低温雰囲気下や低風量条件下においても、圧縮機の液冷媒圧縮及び蒸発器圧力低下を回避し、さらなる高効率化を実現するヒートポンプ式乾燥装置を提供することを目的とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
本発明の第１の実施の形態による乾燥装置は、対象を乾燥する乾燥装置であって、圧縮機、放熱器、膨脹機構、蒸発器を配管を介して冷媒が循環するし、放熱器で加熱された乾燥用空気を乾燥対象に導き、乾燥対象に導かれた乾燥用空気を蒸発器で除湿し、除湿された乾燥用空気を加熱して乾燥用空気に戻すことができる乾燥用空気流路と、放熱器で加熱された乾燥空気の一部を、乾燥対象に接触せず、蒸発器にバイパスするバイパス回路とを備えたものである。
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、パイパス回路内に流入する乾燥用空気の流量を検出することができるバイパス回路流量検出器と、流量検出器により検出された値を用いてバイパス回路内に流入する乾燥用空気流量を調整することができるバイパス空気流量調整器とを備えたものである。
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、圧縮機の冷媒吸入温度と前記蒸発器の冷媒蒸発温度との差であるス−パ−ヒ−トを検出することができるスーパーヒート検出器と、スーパーヒート検出器により検出された値を用いてバイパス回路内に流入する乾燥用空気量を調整するバイパス空気流量調整器とを備えたものである。
本発明の第４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、バイパス回路を流れる乾燥用空気が圧縮機と蒸発器間の配管の一部と熱交換するものである。
本発明の第５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、蒸発器で除湿された乾燥用空気の温度を検出することができる温度検出器と、温度検出器により検出された値を用いてバイパス回路内に流入する乾燥用空気の流量を調整することができるバイパス空気流量調整器とを備えたものである。
本発明の第６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、バイパス回路を通過した乾燥用空気が乾燥対象を通過した乾燥用空気の合流地点に関して、バイパス回路を通過した乾燥用空気が乾燥対象を通過した乾燥用空気の重力方向における合流地点の下部から合流するものである。
本発明の第７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、乾燥用空気流路に、冷媒を保持することができる冷媒保持容器を備えたものである。
本発明の第８の実施の形態は、第７の実施の形態による乾燥装置において、冷媒保持容器を、前記乾燥用空気流路内の前記放熱器下流から前記蒸発器までの間に配置したものである。
本発明の第９の実施の形態は、第１の実施の形態によるヒートポンプ式乾燥装置において、圧縮機、放熱器、膨張機構は、高圧サイドを超臨界状態として運転するものである。
本発明の第１０の実施の形態のヒートポンプ式乾燥装置は、冷媒が循環する配管を介して圧縮機、放熱器、膨脹機構、蒸発器を有するヒートポンプと、放熱器で加熱された乾燥用空気を乾燥対象に導き、乾燥対象に導かれた乾燥用空気を蒸発器で除湿し、除湿された乾燥用空気を加熱して乾燥用空気に戻すことができる乾燥用空気流路と、放熱器で加熱された乾燥空気の一部を、乾燥対象に接触せず、蒸発器にバイパスするバイパス回路とを備えたものである。
本発明の第１１の実施の形態は、第１０の実施の形態によるヒートポンプ式乾燥装置において、パイパス回路内に流入する乾燥用空気の流量を検出することができるバイパス回路流量検出器と、バイパス回路流量検出器により検出された値を用いてバイパス回路内に流入する乾燥用空気流量を調整することができるバイパス空気流量調整器とを備えたものである。
本発明の第１２の実施の形態は、第１０の実施の形態によるヒートポンプ式乾燥装置において、圧縮機の冷媒吸入温度と蒸発器の冷媒蒸発温度との差であるス−パ−ヒ−トを検出することができるスーパーヒート検出器と、スーパーヒート検出器により検出された値を用いてバイパス回路内に流入する乾燥用空気量を調整するバイパス空気流量調整器とを備えたものである。
本発明の第１３の実施の形態は、第１０の実施の形態によるヒートポンプ式乾燥器において、バイパス回路を流れる乾燥用空気が圧縮機と蒸発器間の配管の一部と熱交換するものである。
本発明の第１４の実施の形態は、第１０の実施の形態によるヒートポンプ式乾燥装置において、蒸発器で除湿された乾燥用空気の温度を検出することができる温度検出器と、温度検出器により検出された値を用いてバイパス回路内に流入する乾燥用空気の流量を調整することができるバイパス空気流量調整器とを備えたものである。
本発明の第１５の実施の形態は、第１０の実施の形態によるヒートポンプ式乾燥装置において、バイパス回路を通過した乾燥用空気が乾燥対象を通過した乾燥用空気の合流地点に関して、バイパス回路を通過した乾燥用空気が乾燥対象を通過した乾燥用空気の重力方向における合流地点の下部から合流するものである。
本発明の第１６の実施の形態は、第１０の実施の形態によるヒートポンプ式乾燥装置において、冷媒を保持する乾燥空気流路に配置された冷媒保持容器を備えたものである。
本発明の第１７の実施の形態は、第１６の実施の形態によるヒートポンプ式乾燥装置において、冷媒保持容器を、乾燥用空気流路内の放熱器下流から蒸発器上流までの間に配置したものである。
本発明の第１８の実施の形態は、第１０の実施の形態によるヒートポンプ式乾燥装置において、ヒートポンプは、高圧サイドを超臨界状態として運転するものである。
本発明の第１９の実施の形態による乾燥方法は、回路内の乾燥対象の乾燥方法であって、空気を除湿、加熱して高温低湿の乾燥用空気を得て、乾燥用空気の一部を回路を通過させて乾燥対象に接触させ、乾燥用空気の他の一部を乾燥対象と接触させることを回避させるバイパス回路を通過させ、乾燥対象と接触した乾燥用空気の一部とバイパス回路を通過した空気の他の一部とを混合して空気を得るものである。
本発明の第２０の実施の形態は、第１９の実施の形態による乾燥方法において、バイパス回路を通過した乾燥用空気の流量を調整するものである。
本発明の第２１の実施の形態は、第２０の実施の形態による乾燥方法において、除湿後の空気温度を検出し、検出温度でバイパス回路を通過した乾燥用空気の流量調整を制御するものである。
【実施例】
【０００６】
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。
（実施例１）
図１は本発明の実施例１におけるヒートポンプ式乾燥装置の構成図である。図１において、圧縮機３１、放熱器３２、膨張機構として設けた膨張弁３３、蒸発器３４、冷媒保持容器３５を順に配管３６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〜膨張弁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３７は乾燥対象を示す。対象とは、例えば、衣類、浴室空間、その他乾燥を必要とする物などである。３８は送風ファン、３９はバイパス回路、４０はバイパス回路内空気流量検出器、４１は例えばバイパス空気流量調整器としての開閉弁である。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。
次に実施例１の動作について説明する。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、乾燥用空気を加熱することにより冷媒は冷却され、膨張弁３３で減圧され、低温低圧の状態となり、蒸発器３４で乾燥対象３７を経た乾燥用空気と熱交換する。乾燥用空気を冷却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、再び圧縮機３１に吸入される。したがって、乾燥用空気流路内において、蒸発器３４で除湿された乾燥用空気は、放熱器３２で加熱されて高温低湿となる。高温低湿となった乾燥用空気は、送風ファン３８によって乾燥対象３７に強制的に接触させられた際に、乾燥対象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３７から水分を奪う乾燥動作である。
本実施例１では、放熱器３２で加熱された乾燥用空気の一部を、乾燥対象３７と接触せず、蒸発器３４の入口にバイパスするバイパス回路３９を備えた構成としているため、蒸発器３４の入口空気が持つエンタルピを増加させることが可能となる。これは、バイパス回路３９の方が乾燥対象を経る回路よりも放熱が小さく、より高温の空気を蒸発器３４に供給可能であることに起因する。蒸発器３４の入口空気が有するエンタルピが増加することで、蒸発器３４における熱交換量が増加し、スーパーヒート増加、蒸発器圧力上昇効果を得ることが可能となる。したがって、従来例の課題であった圧縮機液圧縮、蒸発器圧力低下を回避し、ヒートポンプサイクルを安全な状態で運転することができる。
また、本実施例１では、バイパス回路３９内にバイパス回路内空気流量検出器４０と、検出された値を用いてバイパス回路３９内に流入する乾燥用空気流量を調整可能な開閉弁４１を備えた構成としている。
かかる構成では、バイパス回路３９の空気流量が乾燥対象３７の通風抵抗に依存して変動することなく、常に所定の流量を流すことが可能となる。
また、本実施例１では、バイパス回路３９を通過した乾燥用空気が乾燥対象３７を通過した乾燥用空気の合流地点に関して、バイパス回路３９を通過した乾燥用空気が乾燥対象３７を通過した乾燥用空気の重力方向における合流地点の下部から合流する構成としている。
かかる構成では、バイパス回路３９を通過した乾燥用空気と乾燥対象３７を通過した乾燥用空気の混合が均一に行われる。これは、乾燥対象３７を通過した乾燥用空気と比較してバイパス回路３９を通過した乾燥用空気の比重が小さいことに起因する。バイパス回路３９を通過した乾燥用空気と乾燥対象３７を通過した乾燥用空気の混合が均一に行われることにより、蒸発器３４入口における乾燥用空気の温度分布が均一となり、蒸発器３４の能力と性能を最大限に発揮することが可能となる。
また、本実施例では、乾燥用空気流路内の放熱器下流と蒸発器上流の間にヒートポンプ装置内の冷媒を保持する冷媒保持容器３５を備えている。
かかる構成では、ヒートポンプ式乾燥装置が運転可能な温度、風量範囲を増加させることが可能となる。これは、冷媒保持容器３５に余剰液冷媒が保持され、圧縮機への液バックを回避できるためである。また、冷媒保持容器３５を乾燥用空気流路内の放熱器下流側に配置することで、冷媒保持容器が放熱器通過後の温風により加熱され、液冷媒の蒸発見込みが促進されるため、より圧縮機への液バック回避の効果が大きくすることが可能となる。
また、ＣＯ2冷媒を用いた場合は、放熱側が超臨界状態となり、放熱器３２で高温のＣＯ2冷媒と乾燥空気が熱交換する熱交換効率を高くすることができるため、放熱側に凝縮域が存在するHFＣ冷媒と比較して乾燥用空気は高温に昇温される。したがって、バイパス回路に流入する乾燥用空気が有するエンタルピーが大きくなり、圧縮機液圧縮回避、蒸発器圧力上昇効果が増大する。つまり、ヒートポンプ式乾燥装置が運転可能な温度、風量領域をさらに増加させることが可能となる。
なお、本実施例１では、膨張弁を用いる場合について説明したが、キャピラリチューブなどの膨脹機構でも同様の効果を得ることができる。
（実施例２）
【０００７】
図２は本発明の実施例２におけるヒートポンプ式乾燥装置の構成図である。図２において、図１と共通の構成要素については同一の符号を付し、説明を省略する。圧縮機３１、放熱器３２、膨張弁３３、蒸発器３４を順に配管３６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。
本実施例では、放熱器３２と蒸発器３４間のダクト内に蒸発器３４で除湿された乾燥用空気温度を検出する温度センサ４２と検出された値を用いてバイパス回路内に流入する乾燥用空気流量を調整可能な開閉弁４１を備えている。
かかる構成によれば、温度センサ４２で検出された値から、蒸発器３４の圧力（蒸発温度）を算出できる。これは、蒸発器３４の圧力と蒸発器３４で除湿された乾燥用空気温度には図３に示すような相関関係があり、一方を検出すれば他方は一意的に決定されるためである。さらに、開閉弁４１を用いれば、算出された蒸発器３４の圧力値に応じて、バイパス回路内に流入する乾燥用空気流量を調整することが可能となる。つまり、開閉弁４１の開度を調整すれば、蒸発器３４の入口空気が有するエンタルピを制御でき、蒸発器３４の圧力を制御できる。このため、ヒートポンプ式乾燥装置の起動から乾燥終了に至るまで、開閉弁４１の開度調整を行い、蒸発器３４の圧力を最適制御することで、蒸発器圧力低下を回避し、さらに乾燥時間短縮による省エネを実現することができる。
次に、蒸発器圧力の制御法に関して詳細に説明する。ヒートポンプ式乾燥装置起動時は、ダクト内空気温度が低く、蒸発器３４の入口空気が有するエンタルピが低い。したがって、蒸発器３４の圧力が低下するため、圧縮機３１への入力は蒸発器３４で除湿された乾燥用空気が０℃以上となる値に制限される。圧縮機３４への入力の低下は、ダクト内空気に伝わる正味の熱量の低下を意味するため、ダクト内空気温度の立ち上がり速度見込みは低下する。しかし、本実施例では、ヒートポンプ式乾燥装置立ち上げ時は開閉弁４３を全開とし、バイパス回路３８内空気流量を最大とすることで、従来例よりも、蒸発器３４の入口空気温度を高めることが可能となる。したがって、圧縮機３１への入力を増加させることが可能となり、ダクト内空気温度の立ち上がり速度を増加させることができる。また、ダクト内空気温度が目標値に達した後は、開閉弁４１の開度を調整し、蒸発器３４の圧力を最適な圧力に制御することで、従来例と比較して乾燥時間低減、即ち、省エネを実現する。なお、一般的に、蒸発器３４の圧力が高いほど、圧縮比（圧縮機３１の吐出圧力と吸入圧力の比）低下により、圧縮機３１の性能は向上する（性能向上要因）。しかし、同時に、蒸発器３４における除湿能力が低下する（性能低下要因）。つまり、蒸発器３４の圧力には、圧縮機性能特性と除湿能力特性に依存した最適値が存在することとなる。
なお、外気温度を検出する外気温度センサを用いることによっても、蒸発器圧力を制御することが可能である。これは、予め、外気温度、開閉弁４１の開度と蒸発器圧力の関係をテーブル化しておけば、外気温度センサで検出された値に応じて、開閉弁４１の開度を決定すれば、蒸発器圧力を任意に設定できるためである。さらに、外気温度センサの代用として、乾燥用空気温度を検出する乾燥用空気温度センサを用いた場合でも同様の効果が得られる。
（実施例３）
【０００８】
図４は本発明の第３の実施例におけるヒートポンプ式乾燥装置の構成図である。図４において、図１と共通の構成要素については同一の符号を付し、説明を省略する。圧縮機３１、放熱器３２、膨張弁３３、蒸発器３４を順に配管３６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。
本実施例では、放熱器３２で加熱された乾燥用空気の一部を乾燥対象３７と接触せず、蒸発器３４の入口にバイパスするバイパス回路３９と蒸発器３４の入口冷媒温度を検出する温度センサ４３と蒸発器３４の出口冷媒温度を検出するスーパーヒート検出器（例えば、温度センサ４４）とスーパーヒート検出器により検出された値を用いてバイパス回路内に流入する乾燥用空気流量を調整可能な開閉弁４１を備えている。
かかる構成によれば、検出されたスーパーヒート値に応じて、バイパス回路内に流入する乾燥用空気流量を調整することが可能となる。つまり、開閉弁４１の開度を調整すれば、蒸発器３４の入口空気が有するエンタルピを制御でき、スーパーヒート値を制御できる。このため、ヒートポンプ式乾燥装置の起動から乾燥終了に至るまで、開閉弁４１の開度調整を行い、スーパーヒート値を最適制御することで、圧縮機液圧縮を回避し、さらに乾燥時間短縮による省エネを実現することができる。
次に、スーパーヒート制御法に関して詳細に説明する。ヒートポンプ式乾燥装置においては、効率、安全性の観点から最適なスーパーヒートが存在する。効率的には蒸発器におけるスーパーヒートがゼロの状態（蒸発器出口冷媒の状態が飽和蒸気線上）が最も優れているが、圧縮機液圧縮防止のために安全上の余裕を考慮し、スーパーヒート１０ｄｅｇ程度を最適値とする場合が多い。しかしながら、ヒートポンプ式乾燥装置においては、起動時から乾燥終了時に至るまで乾燥用空気温度条件が変動するため、スーパーヒートも変動する。それに伴い、ヒートポンプの効率が低下し、また、圧縮機３１が液圧縮を行う危険が生じる。しかし、本実施例では、検出されたスーパーヒートの値に応じて、開閉弁４１の開度を変化させ、バイパス回路３９に流入する乾燥用空気量を変化させることでスーパーヒートの値を目標値近傍に収束させることが可能となる。これにより、ヒートポンプ装置を安全かつ高効率な状態で運転することが可能となる。なお、本実施例ではスーパーヒート検出器として蒸発器３４の入口、出口に温度センサを設ける構成としたが、圧縮機３１の吸入圧力を検出する圧力センサと蒸発器３４の出口温度を検出する温度センサを設ける構成としても同様の効果が得られる。
（実施例４）
【０００９】
図５は本発明の第４の実施例におけるヒートポンプ式乾燥装置の構成図である。図５において、図１と共通の構成要素については同一の符号を付し、説明を省略する。圧縮機３１、放熱器３２、膨張弁３３、蒸発器３４を順に配管３６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。
本実施例では、バイパス回路３９内にバイパス回路３９を流れる乾燥用空気が圧縮機３１と蒸発器３４間の配管の一部と熱交換する空気−冷媒熱交換器４５（例えばフィンチューブ式熱交換器）を備えた構成としている。
かかる構成によれば、冷媒は蒸発器３４に加えて空気−冷媒熱交換器４５においても乾燥用空気に加熱されることとなり、蒸発器３４の伝熱面積増加と同様の効果が得られる。これにより、スーパーヒート増加、蒸発器３４の圧力上昇効果が増大する。よって、ヒートポンプ式乾燥装置が運転可能な温度、風量領域を増加させることが可能となる。
なお、本実施例に開閉弁４１を追加し、バイパス回路内に流入する乾燥用空気流量を調整し、ヒートポンプ式乾燥装置の最適運転を実施すれば、上記効果に加えて、省エネ効果も得られる。
【産業上の利用可能性】
【００１０】
本発明にかかるヒートポンプ式乾燥装置は、放熱器で加熱された乾燥空気の一部を乾燥対象と接触せず、蒸発器入口にバイパスするバイパス回路を有し、衣類乾燥、浴室乾燥、その他の乾燥や除湿等の用途に有用である。また食器乾燥や、生ゴミ処理乾燥等の用途にも応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施例１におけるヒートポンプ式乾燥装置の構成図
【図２】本実施例２におけるヒートポンプ式乾燥装置の構成図
【図３】蒸発器圧力と蒸発器で除湿された乾燥用空気温度の関係を示す図
【図４】本実施例３におけるヒートポンプ式乾燥装置の構成図
【図５】本実施例４におけるヒートポンプ式乾燥装置の構成図
【図６】従来のヒートポンプ式乾燥装置の構成図
【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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【国際調査報告】
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