JPH0838795A - 乾燥装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】オゾン層破壊能力のない作動媒体を使用した乾
燥装置を提供する。又、高温の乾燥空気を冷凍装置で得
ることのできる乾燥装置を提供する。 【構成】乾燥室２と、圧縮機４、凝縮器５、蒸発器７、
絞り装置６および送風装置８を備えた冷凍装置３が設け
られ、冷凍装置３に用いられる作動媒体が、炭素Ｃｎ、
水素Ｈｍ、 弗素Ｆｐ、 酸素Ｏｑの化合物であってかつ
ｎ≧１、 ｍ≧０、 ｐ≧１、 ｑ≧０の条件を満たす単
一の媒体、もしくは前記条件を満たす化合物を２種類以
上混合した媒体であるとともに、送風装置８により乾燥
室２、蒸発器７、凝縮器５の順に空気を循環するように
風路を構成した。又、前記作動媒体の標準沸点が―１８
℃以上で、かつ臨界温度が１０５℃以上である。 【効果】オゾン層の保護ができ、高温の空気を乾燥室に
供給することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は乾燥装置、衣類乾燥装
置、洗濯機と乾燥装置とを一体に設けたもの、浴室乾燥
機などの乾燥装置に係わり、特にオゾン層を破壊しない
媒体を用いた乾燥装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の乾燥装置としては、例え
ば特開平１―２３０３９７号公報に記載されているもの
があり、従来のこの種の乾燥装置を図５により説明す
る。図５に示すように、乾燥装置１では、被乾燥物を入
れる乾燥室２と、圧縮機４、凝縮器５、蒸発器６、冷媒
減圧部材（図示せず）からなる冷凍装置および送風機８
を有して、乾燥室内の空気の水分を冷凍装置により除去
するように構成している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の乾
燥装置にあっては、冷凍装置の作動媒体としてＲ１１、
Ｒ１２、Ｒ２２、Ｒ１１３、Ｒ１１４などを用いてい
る。一方、オゾン層保護のために、オゾン層破壊能力を
持つクロロフルオロカーボン（Chlorofluorocarbon）系
の化合物、すなわち上記したＲ１１、Ｒ１２、Ｒ１１
３、Ｒ１１４などは、国際条約のモントリオール議定書
により１９９５年末で生産中止となる。また、ハイドロ
クロロフルオロカーボン（Hydrochlorofluorocarbon）
系の化合物、すなわち上記したＲ２２なども２０３０年
に全廃となり、これらに変わる作動媒体が必要であり、
今後は、オゾン層を破壊しない媒体を用いる必要があ
る。

【０００４】又、オゾン層破壊能力が無く、乾燥装置で
必要とされる高温の凝縮温度が、従来の冷凍空調機器と
同等程度の作動圧力で得られるような作動媒体は、炭素
の数が２個以上の化合物が多い。このような作動媒体は
熱力学的物性値の特性上、圧縮機吐出ガスが過熱ガス領
域に入らず、二相領域に入る場合がある。このため、圧
縮過程で液圧縮が生じるため圧縮機の信頼性を損なう問
題がある。

【０００５】本発明の第１の目的は、オゾン層破壊能力
のない作動媒体を使用した乾燥装置を提供することにあ
る。

【０００６】本発明の第２の目的は、高温の乾燥空気を
冷凍装置で得ることのできる乾燥装置を提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るため本発明の乾燥装置は、乾燥室と、圧縮機、凝縮
器、蒸発器、絞り装置および送風装置を備えた冷凍装置
が設けられ、該冷凍装置に用いられる作動媒体が、炭素
Ｃｎ、水素Ｈｍ、弗素Ｆｐ、酸素Ｏｑの化合物であって
かつｎ≧１、ｍ≧０、ｐ≧１、ｑ≧０の条件を満たす単
一の媒体、もしくは前記条件を満たす化合物を２種類以
上混合した媒体であるとともに、前記送風装置により前
記乾燥室、蒸発器、凝縮器の順に空気を循環するように
風路を構成したことを特徴とするものである。

【０００８】又、前記循環する空気が、前記凝縮器で加
熱されて高温で低湿度となり、前記乾燥室で洗濯後の衣
類などの被乾燥物を乾燥し、高湿度となった後前記蒸発
器で冷却されて除湿され、前記凝縮器で加熱されるもの
である上記第２の目的を達成するため本発明の乾燥装置
は、前記作動媒体の標準沸点が―１８℃以上で、かつ臨
界温度が１０５℃以上であるものである。又、前記冷凍
装置の蒸発器と圧縮機との間及び前記凝縮器と絞り装置
との間に熱交換器を設けたものである。又、前記凝縮器
として作用する熱交換器が、作動媒体の流れと空気流れ
とを直交流ないし対向流に配置されているものであっ
て、２種類以上混合した媒体を用いる場合は、蒸発器と
して作用する熱交換器が、作動媒体の流れと空気流れを
直交流ないし対向流に配置されているものである。又、
前記凝縮器として作用する熱交換器が、作動媒体の過熱
域が流れる部分を分離して空気流れに対して上流側に配
置されたものである。又、前記凝縮器、蒸発器などの熱
交換器が抗菌処理や防黴処理を施されているものであ
る。又、前記蒸発器の吸い込み空気温度を検出して、該
検出温度が設定された第一の温度より高い場合は、圧縮
機の容量を減少させる容量制御を行い、前記検出温度が
設定された第二の温度より高い場合は、圧縮機の容量を
増加させる容量制御を行うものである。

【０００９】

【作用】上記のように、冷凍装置の作動媒体としてオゾ
ン層を破壊しない媒体を用いて空気の加熱、除湿を行う
ので、乾燥装置を運転した場合など冷媒が漏れてもオゾ
ン層を破壊しない。 又、媒体として沸点が―１８℃以
上でかつ臨界温度が１０５℃以上の条件を満たすものを
用いているので、高温の凝縮温度を圧縮機の吐出圧力を
余り高めずに得ることができ、高温の乾燥空気を得られ
る。

【００１０】又、冷凍装置の蒸発器と圧縮機との間及び
凝縮器と絞り装置との間に液ガスの熱交換器を設けてい
るので、冷凍サイクルの効率を低下させずに圧縮機の吸
入ガスの過熱度を大きくとり、吐出ガスの過熱度を保持
することができる。

【００１１】又、凝縮器として作用する熱交換器が、作
動媒体の流れと空気流れを直交流ないし対向流に配置し
ているので、凝縮熱交換器の圧縮機の吐出ガスの過熱域
が流れる部分を空気流れに対して上流側に配置している
ので、凝縮器の出口空気温度を高温にすることができ、
凝縮温度部分で加熱された空気をさらに圧縮機吐出ガス
の高温の過熱域により昇温できる。又、蒸発器吸い込み
空気温度を検出して、この検出値が設定した第一の温度
より高い場合、圧縮機の容量を減少させる制御を行って
いるので、乾燥の終了段階において、被乾燥物の水分の
量が減少してくるため、乾燥室からの戻り空気温度が上
昇し、圧縮機吐出圧力や圧縮機動力が増加して、過負荷
運転となるのを防止できる。又、蒸発器吸い込み空気温
度を検出して、この検出値が設定した第二の温度より低
い場合に圧縮機の容量を増加させる制御を行うので、乾
燥の開始時期において、乾燥室、被乾燥物の温度が低い
場合に迅速に供給空気温度を上昇させることができる。

【００１２】又、高湿度の環境下では、凝縮器、蒸発器
などの熱交換器に菌や黴の繁殖が生じやすいが、熱交換
器に抗菌処理や防黴処理を施しているので、高湿度の環
境下で使用しても菌や黴の繁殖を防止できる。

【００１３】

【実施例】本発明の一実施例を衣類乾燥装置を例にと
り、図１から図４により説明する。図１は、衣類乾燥装
置の横断面図、図２は、作動媒体のモリエ線図、図３
は、本実施例の乾燥装置の冷凍装置のサイクル構成を示
す図、図４は、本実施例の熱交換器における作動媒体と
空気の流れを示す図である。

【００１４】図１に示すように、衣類乾燥装置の箱体１
の中には衣類などの被乾燥物を収納する乾燥室２、冷凍
装置３が設けられている。冷凍装置３は、圧縮機４、凝
縮器５、絞り装置６、蒸発器７、送風装置８などから構
成されている。乾燥室２には、室内に開口する空気の供
給口９と乾燥室２から空気を吸入する吸入口１０が設け
られており、吸入口１０から供給口９の間には風路１１
が形成され、この風路１１に送風装置８、蒸発器７、凝
縮器５が配置されている。乾燥室２は図示のようにドラ
ムなどで形成され、例えば送風装置８と同軸に取り付け
られたモータで回転駆動される。

【００１５】送風装置８により乾燥室２の空気吸入口１
０からで吸入された高温で高湿度の空気は、冷凍装置３
の蒸発器７で冷却され除湿される。除湿された水分は、
ドレンとして乾燥装置の箱体１の外部に排出される。冷
却され除湿された空気は、凝縮器５により再び加熱され
て高温で低湿度の空気となり、空気供給口９から乾燥室
２内に供給され、衣類などの被乾燥物を乾燥して、再び
高湿度の空気となり吸入口１０から風路１１に吸入され
る。

【００１６】一方、作動媒体は、冷凍装置３の圧縮機４
で圧縮され高温で高圧のガスとなり、凝縮器５に流入
し、ここで風路１１の低温の空気を加熱して放熱して液
化する。液化した作動媒体は、絞り装置６により低圧に
減圧された後、蒸発器７に流入し、ここで高温の空気を
冷却して除湿し、吸熱してガス化して圧縮機４に吸入さ
れる。 この冷凍装置３に使用されている作動媒体は、
オゾン層破壊の原因となっている塩素および臭素を含ま
ない化合物、すなわち炭素Ｃｎ、水素Ｈｍ、弗素Ｆｐ、
酸素Ｏｑからなる化合物である。本実施例の冷凍装置３
では、上記の化合物のうち、ｎ≧１、ｍ≧０、ｐ≧１、
ｑ≧０の条件を満たすものを単一の媒体として使用する
か、この条件を満足する化合物を２種類以上混合して使
用している。このような作動媒体は、オゾン層破壊能力
を持たないものである。このような媒体の具体例を表１
に示す。

【００１７】 ここで、衣類乾燥機の場合、衣類を比較的短い時間で高
率良く乾燥させるために、高温の空気を乾燥室に供給す
る必要があり、電熱ヒータを用いた衣類乾燥機では空気
を１００℃以上に加熱して供給している。冷凍装置３を
本実施例のように蒸気圧縮式の冷凍サイクルで構成した
場合、１００℃以上の高温を得るためには、作動媒体の
臨界温度は１００℃以上であることが必要である。熱交
換器で空気と作動媒体とが熱交換する際に必要な温度差
は約５℃であることを考慮すると、作動媒体の臨界温度
は、１０５℃以上である必要がある。

【００１８】又、作動する圧力を一般に用いられる冷
凍、空調装置と同等程度とすることにより、現在使用さ
れている圧縮機を大きく設計変更をすることなく用いる
ことが可能となる。又、凝縮温度が１００℃近傍と高い
ため、この時の飽和圧力が３ＭＰａ以下であることが圧
縮機の摺動や耐圧構造の点で好ましい。従って、標準沸
点が―１８℃以上の低圧の作動媒体を用いることが好ま
しい。又、高圧の作動媒体と低圧の作動媒体とを２種類
以上混合することにより、高圧の作動媒体と低圧の作動
媒体の中間の特性を有する作動媒体が得られるが、この
場合も、標準沸点は上記した理由から―１８℃以上が好
ましい。

【００１９】一方、このような媒体は、炭素の数が２個
以上である化合物が多く、作動媒体の熱力学的物性値の
特性上、図２のモリエ線図に示すように、圧縮機４の吐
出ガス１２が過熱ガス領域１３にならず、二相領域１４
に入る場合がある。このため、圧縮過程で液圧縮が生じ
ることとなり圧縮機の信頼性を損なう。このため、圧縮
機４の吸入ガスの過熱度を大きくとり、吐出ガス１２の
過熱度をとるようにすることが必要であるが、通常はこ
のようにすると、冷凍サイクルの効率は低下する。 こ
の問題を解消するために本実施例では、図３に示すよう
に、冷凍装置３の蒸発器６と圧縮機４との間と、凝縮器
５と絞り装置７との間に液ガス熱交換器１５を設けてい
る。このように構成することにより、圧縮機４の吸入ガ
スは、凝縮器５の出口の比較的高温である作動媒の液と
熱交換して過熱される。一方、凝縮器５の出口の作動媒
体の液は、冷却されるため、作動媒体の単位質量流量当
たりの冷却能力は増加し、冷凍装置３の効率を向上する
ことができる。

【００２０】又、凝縮器５の出口の空気温度を高温にす
るために、凝縮温度部分で加熱された空気をさらに高温
の圧縮機４の吐出ガスの過熱域により昇温する。このた
め、図４に示すように凝縮器５として作用する熱交換器
で、作動媒体の流れ方向と空気流れ方向とを直交流ない
し対向流にになるように配置している。さらに、圧縮機
４の吐出ガスの過熱域が流れる部分を分離して、空気流
れに対して上流側に配置している。このように構成する
ことにより、圧縮機４の吐出ガスのより高温の過熱領域
を、高温の空気を得るために有効に利用できる。

【００２１】混合した作動媒体を用いる場合は、混合媒
体は、一般に非共沸の特性を示し、作動媒体のの相変化
時に温度勾配が生じる。この場合は、凝縮器５のみなら
ず蒸発器７においても作動媒体と熱交換器を通過する空
気とを対向流化することにより、熱交換器の性能を向上
することができる。

【００２２】又、本実施例の衣類乾燥装置ような高湿度
の環境下では、凝縮器５、蒸発器７などの熱交換器に菌
や黴の繁殖が生じやすいため、熱交換器に抗菌処理や防
黴処理を施している。

【００２３】又、乾燥過程が終了する段階においては、
乾燥室２の水分の量は減少してくるため、乾燥室２から
吸入口１０を通って風路１１に吸入される空気の温度が
上昇する。そのため、このままの状態で運転を続ける
と、圧縮機４の吐出圧力および圧縮機動力が増加して過
負荷運転となる。この問題を解消するために、本実施例
では、蒸発器７の吸い込み空気温度を検出して、この検
出した空気温度が、設定された第一の温度より高い場合
には、圧縮機４を容量制御して圧縮機の容量を減少させ
る制御を行う。

【００２４】又、乾燥の開始時期において、乾燥室２や
被乾燥物の温度が低い時に、供給する空気温度を迅速に
上昇させるために、本実施例では、蒸発器７の吸い込み
空気温度を検出して、この検出された温度が、設定され
た第二の温度より低い場合には、圧縮機を容量制御して
圧縮機容量を増加させる制御を行う。ここで、圧縮機の
容量制御を行う具体的な手段として、インバータなどに
より圧縮機４を回転数制御を行うもの、あるいは圧縮機
４をオン／オフ制御して断続的に運転するもの、複数台
の圧縮機の運転台数を制御するもの、圧縮機４の吸入ガ
スを絞って行うものなどがある。

【００２５】以上、衣類乾燥装置を一例にとり説明した
が、本発明の乾燥装置は、これに限られるものではな
く、衣類乾燥装置と洗濯機が一体となったもの、浴室乾
燥機、一般に用いられている産業用の乾燥装置にも適用
できるものである。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の乾燥装置
によれば、乾燥機の冷凍装置の作動媒体をオゾン層破壊
能力のない媒体としたので、オゾン層保護することがで
きるという効果がある。

【００２７】また、上記の媒体として標準沸点が―１８
℃以上でかつ臨界温度が１０５℃以上の化合物を用いる
ため、冷凍装置の作動圧力を現状の冷凍空調機器と近づ
けることができ、現状の圧縮機を大きく設計変更する事
なく使用できるという効果がある。

【００２８】また、冷凍装置の蒸発器と圧縮機との間及
び凝縮器と絞り装置との間に熱交換器を設けるため、圧
縮機吐出ガスが二相領域に入ることがなく、圧縮機過程
で液圧縮が生じないため圧縮機の信頼性を向上できると
いう効果がある。

【００２９】また、凝縮器として作用する熱交換器で、
作動媒体の流れと空気流れを直交流ないし対向流に配置
するため、圧縮機の吐出ガスの過熱域が流れる部分を空
気流れに対して上流側に配置するため、凝縮器出口空気
温度を高温にできるという効果がある。

【００３０】また、熱交換器に抗菌処理や防黴処理を施
こしているため、高湿度の環境下でも、凝縮器、蒸発器
などの熱交換器に菌や黴の繁殖が生じないという効果が
ある。

【００３１】また、このため蒸発器吸い込み空気温度
が、設定した第一の温度より高い場合、圧縮機の容量減
少させる制御を行うため、乾燥の終了段階において、圧
縮機が過負荷運転とならないという効果がある。

【００３２】また、蒸発器吸い込み空気温度が設定した
第二の温度より低い場合に圧縮機の容量を増加させる制
御を行うため、乾燥の開始時期において、供給空気温度
を迅速に上昇させることができるという効果がある。

【００３３】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である乾燥装置の横断面図で
ある。

【図２】作動媒体のモリエ線図である。

【図３】本実施例の乾燥装置の冷凍装置のサイクル構成
を示す図である。

【図４】本実施例の熱交換器における作動媒体と空気の
流れを示す図である。

【図５】従来の乾燥装置を示す横略断面図である。

【符号の説明】

１…乾燥装置の箱体、２…乾燥物を収納する乾燥室、３
…冷凍装置、４…圧縮機、５…凝縮器、６…絞り装置、
７…蒸発器、８…送風装置、９…乾燥室の空気供給口、
１０…乾燥室の空気吸入口、１１…風路、１２…圧縮機
の吐出ガス、１３…過熱ガス領域、１４…二相領域、１
５…液ガス熱交換器。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】乾燥室と、圧縮機、凝縮器、蒸発器、絞り
   装置および送風装置を備えた冷凍装置が設けられ、該冷
   凍装置に用いられる作動媒体が、炭素Ｃｎ、水素Ｈｍ、
   弗素Ｆｐ、酸素Ｏｑの化合物であってかつｎ≧１、ｍ≧
   ０、ｐ≧１、ｑ≧０の条件を満たす単一の媒体、もしく
   は前記条件を満たす化合物を２種類以上混合した媒体で
   あるとともに、前記送風装置により前記乾燥室、蒸発
   器、凝縮器の順に空気を循環するように風路を構成した
   ことを特徴とする乾燥装置。
2. 【請求項２】前記作動媒体の標準沸点が―１８℃以上
   で、かつ臨界温度が１０５℃以上である請求項１に記載
   の乾燥装置。
3. 【請求項３】前記冷凍装置の蒸発器と圧縮機との間及び
   前記凝縮器と絞り装置との間に熱交換器を設けた請求項
   １又は２に記載の乾燥装置。
4. 【請求項４】前記凝縮器として作用する熱交換器が、作
   動媒体の流れと空気流れとを直交流ないし対向流に配置
   されているものであって、２種類以上混合した媒体を用
   いる場合は、蒸発器として作用する熱交換器が、作動媒
   体の流れと空気流れを直交流ないし対向流に配置されて
   いる請求項１から３のいずれかに記載の乾燥装置。
5. 【請求項５】前記凝縮器として作用する熱交換器が、作
   動媒体の過熱域が流れる部分を分離して空気流れに対し
   て上流側に配置されたものである請求項１から３のいず
   れかに記載の乾燥装置。
6. 【請求項６】前記凝縮器、蒸発器などの熱交換器が抗菌
   処理や防黴処理を施されている請求項１又は２に記載の
   乾燥装置。
7. 【請求項７】前記蒸発器の吸い込み空気温度を検出し
   て、該検出温度が設定された第一の温度より高い場合
   は、圧縮機の容量を減少させる容量制御を行い、前記検
   出温度が設定された第二の温度より高い場合は、圧縮機
   の容量を増加させる容量制御を行う請求項１又は２に記
   載の乾燥装置。
8. 【請求項８】前記循環する空気が、前記凝縮器で加熱さ
   れて高温で低湿度となり、前記乾燥室で洗濯後の衣類な
   どの被乾燥物を乾燥し、高湿度となった後前記蒸発器で
   冷却されて除湿され、前記凝縮器で加熱されるものであ
   る請求項１に記載の乾燥装置。