JP4108072B2

JP4108072B2 - 乾燥機

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Publication number: JP4108072B2
Application number: JP2004260003A
Authority: JP
Inventors: 昌也只野; 哲也増田; 隆広中村; 雅文西野; 信弘浅田; 充長縄
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2004-09-07
Filing date: 2004-09-07
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2024-09-07
Also published as: US7322123B2; JP2006075217A; EP1637641A3; US20060053651A1; CN1746418A; CN1746418B; EP1637641A2

Description

本発明は、被乾燥物を収容する収容室を備え、該収容室内において前記被乾燥物の乾燥運転を実行する乾燥機に関するものである。

従来、係る乾燥機は電気ヒータやガス燃焼ヒータを熱源とし、外気をこれらの電気ヒータや燃焼ヒータによって加熱して高温空気とした後、被乾燥物が収容された収容室内に吹き出して、収容室内の被乾燥物を乾燥させるものであった。そして、被乾燥物を乾燥させた収容室内の高温空気は外部に排出されていた。

しかしながら、このような電気ヒータやガス燃焼ヒータなどを使用している乾燥機においては、収容室内に送出される高温空気は、収容室外の温度が低く湿気を含む外気が使用されるため、被乾燥物が乾燥するまでに長時間を要する。従って、被乾燥物を乾燥させるためのエネルギー消費量も多くなり、電気代やガス代などのエネルギーコストが高騰してしまう問題があった。

そこで、衣類乾燥機では、圧縮機、加熱コイル、膨張弁及び冷却コイルから成り、熱交換媒体を循環可能としたヒートポンプを利用し、前記加熱コイルにて加熱された高温空気にて被乾燥物を乾燥させ、当該被乾燥物から蒸発した湿気は冷却コイルに凝結させて除湿し、この凝結した水分は廃棄するものも開発されている（特許文献１参照）。
特開平１１−９９２９９号公報

一方、衣類乾燥機において乾燥を行う被乾燥物には、熱により変質し易い素材により構成される衣類などもある。このような被乾燥物は、乾燥運転時における熱風により損傷し易いため、乾燥運転時に収容室内に吐出する熱風の温度を下げる必要がある。そこで、従来のヒートポンプを利用した衣類乾燥機において、圧縮機の運転周波数を制限し、収容室内に供給される空気と熱交換を行うガスクーラ（放熱器）の高温高圧冷媒の温度を下げることが考えられる。しかしながら、係る場合には、ヒートポンプを構成する冷媒回路の高圧側において圧力低下が生じることから、低圧側の圧力が上昇し、蒸発器の冷媒蒸発温度の上昇を招く。そのため、係る蒸発器と熱交換を行う収容室からの空気を十分に冷却することができず、被乾燥物から蒸発した湿気を凝結させて除湿することができないという問題が生じる。特に、洗浄液として石油系溶剤などを使用するドライクリーナでは、十分な溶剤回収ができず、溶剤の回収率が低下し、つぎ足す溶剤の量の増大によりランニングコストの上昇を招く問題がある。

請求項１の発明は、被乾燥物を収容する収容室と、圧縮機、放熱器、膨張手段及び蒸発器等から冷媒回路が構成されたヒートポンプとを備え、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器、膨張手段、蒸発器へと流すと共に、放熱器から収容室内を経て蒸発器に空気を循環させることにより、収容室内において被乾燥物を乾燥させる乾燥機において、膨張手段に入る冷媒の熱を奪うための排熱手段と、該排熱手段における排熱量及び圧縮機の能力を可変制御する制御手段とを備え、該制御手段は、通常乾燥モードとデリケート乾燥モードの少なくとも二種類の乾燥モードを有し、デリケート乾燥モードでは、収容室への吐出空気温度を通常乾燥モードよりも低く設定して圧縮機の能力を制御すると共に、排熱手段における排熱量を増大させるものである。

請求項２の発明は、被乾燥物を収容する収容室と、圧縮機、放熱器、膨張手段及び蒸発器等から冷媒回路が構成されたヒートポンプとを備え、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器、膨張手段、蒸発器へと流すと共に、放熱器から収容室内を経て蒸発器に空気を循環させることにより、収容室内において被乾燥物を乾燥させる乾燥機において、膨張手段に入る冷媒の熱を奪うための排熱手段と、該排熱手段における排熱量及び膨張手段における絞り量を可変制御する制御手段とを備え、該制御手段は、通常乾燥モードとデリケート乾燥モードの少なくとも二種類の乾燥モードを有し、デリケート乾燥モードでは、収容室への吐出空気温度を通常乾燥モードよりも低く設定して膨張手段における絞り量を制御すると共に、排熱手段における排熱量を増大させるものである。

請求項３の発明は、上記各発明において、排熱手段は、膨張手段に入る冷媒を水冷、又は、空冷すると共に、制御手段は、水冷に用いる冷却水量、又は、空冷に用いる風量を制御することにより、排熱手段における排熱量を制御するものである。

請求項４の発明は、上記各発明において、制御手段は、蒸発器を経た空気温度を既定値に維持するよう排熱手段における排熱量を制御するものである。

請求項５の発明は、上記各発明において、制御手段は、乾燥モードの終了後、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器には流さず、排熱手段、膨張手段、蒸発器へと流して収容室に吐出される空気温度を低下させるクールダウンモードを実行すると共に、乾燥モードの終了前に排熱手段における排熱量を増大させるものである。

請求項１の発明の乾燥機は、被乾燥物を収容する収容室と、圧縮機、放熱器、膨張手段及び蒸発器等から冷媒回路が構成されたヒートポンプとを備え、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器、膨張手段、蒸発器へと流すと共に、放熱器から収容室内を経て蒸発器に空気を循環させることにより、収容室内において被乾燥物を乾燥させるものであって、膨張手段に入る冷媒の熱を奪うための排熱手段と、該排熱手段における排熱量及び圧縮機の能力を可変制御する制御手段とを備え、該制御手段は、通常乾燥モードとデリケート乾燥モードの少なくとも二種類の乾燥モードを有し、デリケート乾燥モードでは、収容室への吐出空気温度を通常乾燥モードよりも低く設定して圧縮機の能力を制御すると共に、排熱手段における排熱量を増大させるので、高圧圧力を通常運転時よりも低い目標値に合わせると同時に、冷媒循環量減少による冷却能力低下を補うことができるので、蒸発器における所定の冷却能力を確保しながら、収容室への吐出空気温度を下げることができる。これにより、デリケートな乾燥が可能となり、乾燥時における被乾燥物への負荷を軽減することができるようになる。

請求項２の発明の乾燥機は、被乾燥物を収容する収容室と、圧縮機、放熱器、膨張手段及び蒸発器等から冷媒回路が構成されたヒートポンプとを備え、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器、膨張手段、蒸発器へと流すと共に、放熱器から収容室内を経て蒸発器に空気を循環させることにより、収容室内において被乾燥物を乾燥させるものであって、膨張手段に入る冷媒の熱を奪うための排熱手段と、該排熱手段における排熱量及び膨張手段における絞り量を可変制御する制御手段とを備え、該制御手段は、通常乾燥モードとデリケート乾燥モードの少なくとも二種類の乾燥モードを有し、デリケート乾燥モードでは、収容室への吐出空気温度を通常乾燥モードよりも低く設定して膨張手段における絞り量を制御すると共に、排熱手段における排熱量を増大させるので、高圧圧力を通常運転時よりも低い目標値に合わせると同時に、冷媒循環量減少による冷却能力低下を補うことができるので、蒸発器における所定の冷却能力を確保しながら、収容室への吐出空気温度を下げることができる。これにより、デリケートな乾燥が可能となり、乾燥時における被乾燥物への負荷を軽減することができるようになる。

請求項３の発明の乾燥機は、上記各発明に加えて、排熱手段は、膨張手段に入る冷媒を水冷、又は、空冷することにより、冷媒から熱を効果的に奪うことができる。また、係る発明において、制御手段は、水冷に用いる冷却水量、又は、空冷に用いる風量を制御することにより、排熱手段における排熱量を制御するので、排熱量を容易且つ正確に制御することができるようになる。

請求項４の発明の乾燥機は、上記各発明に加えて、制御手段は、蒸発器を経た空気温度を既定値に維持するよう排熱手段における排熱量を制御するので、蒸発器における洗浄液の回収能力を確保することができる。

請求項５の発明の乾燥機は、上記各発明に加えて、制御手段は、乾燥モードの終了後、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器には流さず、排熱手段、膨張手段、蒸発器へと流して収容室に吐出される空気温度を低下させるクールダウンモードを実行すると共に、乾燥モードの終了前に排熱手段における排熱量を増大させるので、クールダウンモード開始直後に排熱量不足によって圧縮機の吐出冷媒温度が異常に上昇する不都合を効果的に防止することができる。

これにより、ヒートポンプを構成する機器の長寿命化を図ることができるようになると共に、圧縮機が保護停止に至る不都合を解消することができるようになる。

本発明は、従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、蒸発器における所定の蒸発温度を確保しながら、デリケートな乾燥を実現し、乾燥時における被乾燥物への負荷を軽減することができる乾燥機を提供するものである。以下、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。

図１は本発明を適用した乾燥機の一実施例として、例えば洗濯液として石油系溶剤を使用するドライクリーナ１の概略構成図を示している。図において、２は周壁に多数の透孔を形成した円筒形のドラムであり、このドラム２内の収容室２Ａにおいて洗浄液により衣類の洗濯を行い、その後の乾燥も行うものである。このドラム２は図示しないドラムモータによって例えば３０〜５０ｒｐｍの速度で回転される。

また、このドラム２には、収容室２Ａ内への洗浄液の供給・排出を行う図示しない洗浄液循環路が接続されており、この洗浄液循環路中には図示しない洗浄液タンク、洗浄液ポンプ、フィルタ、洗浄液温度制御槽等が接続されている。洗浄液ポンプが運転されると、洗浄液タンク内から洗浄液がドラム２に供給され、ドラム２内の洗浄液は洗浄液ポンプを経てフィルタを通り、洗浄液温度制御槽に送られる。そして、この洗浄液温度制御槽を経た洗浄液は洗浄液タンクに戻る循環を繰り返す。なお、実施例における洗浄液としては環境に優しいシリコン（溶剤）を用いる。

一方、３はヒートポンプ装置であり、冷媒回路４で構成されている。冷媒回路４は圧縮機５、電磁弁７、８、放熱器としてのガスクーラ９、膨張手段としてのキャピラリーチューブ１０、蒸発器１１等から構成されている。ここで、本実施例で使用する圧縮機５は内部中間圧型多段圧縮式のロータリコンプレッサであり、図示しない密閉容器内に電動要素と、この電動要素にて駆動される第１の回転圧縮要素（１段目）及び第２の回転圧縮要素（２段目）が設けられている。そして、冷媒導入管１６から圧縮機５の第１の回転圧縮要素に低圧冷媒が導入され、冷媒吐出管１７から第２の回転圧縮要素で圧縮された高温高圧の冷媒が圧縮機５外に吐出される構成とされている。

そして、圧縮機５の冷媒吐出管１７は、二方に分岐し、それぞれが電磁弁７、８に接続されている。電磁弁７の出口はガスクーラ９に接続され、ガスクーラ９を出た配管１２は排熱手段としての水冷式熱交換器１３内を経てキャピラリーチューブ１０に接続されている。また、電磁弁８の出口はガスクーラ９を出た配管１２（水冷式熱交換器１３の入口側）に接続されている。

前記水冷式熱交換器１３には水道配管１４からの冷却水が流通されて配管１２内を通過する冷媒を冷却する。なお、１５は水冷式熱交換器１３への通水量を制御する水量調節弁であり、例えばステップモータ弁などにより構成される。他方、前記ガスクーラ９は後述する空気循環経路１８と交熱的に配設されている。

そして、キャピラリーチューブ１０の出口は、前記蒸発器１１に接続され、該蒸発器１１の出口は圧縮機５の冷媒導入管１６を介して圧縮機５の吸込側に接続されている。また、係る蒸発器１１は前記空気循環経路１８と交熱的に配設されている。

また、本実施例のドライクリーナ１では、上述した冷媒回路４に加えて、圧縮機５から吐出された高温・高圧冷媒を前記洗浄液温度制御槽と図示しない放熱パイプにおいて熱交換するように配設されると共に、キャピラリーチューブ１０から出た低圧冷媒を洗浄液温度制御槽と図示しない蒸発パイプにおいて熱交換するように配設される図示しない回路が設けられているものとする。そして、この冷媒回路４内には二酸化炭素（ＣＯ₂）が冷媒として所定量、本実施例では、後述するデリケート乾燥モードの運転時に目標となる低圧圧力が実現できる量として、通常の冷媒封入量よりも少ない量が封入されている。また、圧縮機５の運転及び水量調節弁１５は運転モード設定手段２１や記憶手段２２などを備えた制御装置（制御手段）２０により制御されている。

一方、図中において空気循環経路１８は、ドラム２内に乾燥用の空気を循環するためのものであり、ドラム２から図示しないファン、蒸発器１１、ガスクーラ９を順次経てドラム２に帰還する空気経路を構成している。そして、ファンが運転されると、ドラム２内の空気が吸引されて蒸発器１１に至り、そこで熱交換した後、ガスクーラ９と熱交換してドラム２内に吹き出される循環を繰り返す。なお、蒸発器１１を出た空気循環経路１８にはトラップ１８Ａが構成され、このトラップ１８Ａは前記洗浄液タンク内に連通されている。

なお、前記制御装置２０はドライクリーナ１の制御を司る制御手段であり、前記駆動モータの運転、洗浄液ポンプの運転、圧縮機５の運転、電磁弁７、８の開閉、水量調節弁１５の流水量調整等を制御している。更に、制御装置２０はドラム２の収容室２Ａ内に収容された被洗濯物が変色及び損傷しないように吐出冷媒圧力と各機器が収容されるケースの温度に基づいて圧縮機５の運転周波数を制御する。更に、キャピラリーチューブ１０の入口冷媒温度に基づき、所定の温度となるように水量調節弁１５による通水量を制御する。

以上の構成で、次に図２乃至図９を参照して実施例のドライクリーナ１の動作を説明する。ドライクリーナ１の制御装置２０は運転開始後、洗浄工程−脱液工程−回収・乾燥工程の各運転工程を所定の時間プログラムに沿って順次実行する。そして、各運転工程の進行に従ってヒートポンプ装置３を、予備加熱（プレヒート）モード−溶剤冷却モード−空気加熱・溶剤冷却モード−乾燥モード−（予備冷却モード）−クールダウンモードの各モードで順次運転する。特に、本発明では、制御装置２０は、乾燥モードとして通常乾燥モードと、通常乾燥モードよりも収容室２Ａへの吐出空気温度が低いデリケート乾燥モードの二種類の乾燥モードを有しており、これら乾燥モードの選択は、上述した運転モード設定手段２１により設定可能なものとする。

（１）洗浄工程
先ず、洗浄工程では制御装置２０はドラム２を前記３０〜５０ｒｐｍの速度で回転（正転・反転を繰り返す）させ、洗浄液ポンプを運転して洗浄液循環路を介し、ドラム２内に洗浄液を循環させる。このドラム２の回転と洗浄液によってドラム２内に投入された衣類を洗浄していく。この洗浄工程の開始から制御装置２０はヒートポンプ装置３を予備加熱モードとする。この予備加熱モードでは、制御装置２０は冷媒回路４の電磁弁７、８を閉じ、上述した如き圧縮機５からの冷媒を洗浄液温度制御槽へ導く図示しない電磁弁を開く。

そして、冷媒回路４の圧縮機５を運転する。圧縮機５が運転されると、圧縮されて超臨界状態とされた高温・高圧の二酸化炭素冷媒は、圧縮機５の吐出側から冷媒吐出管１７に吐出され、図示しない電磁弁を経て洗浄液温度制御槽に配設される図示しない放熱パイプに流入する。そこで、高温冷媒は放熱して洗浄液温度制御槽内に循環されている洗浄液を加熱する。この放熱パイプで放熱した冷媒は依然超臨界状態のままキャピラリーチューブ１０に流入し、そこで減圧される過程で液化していく。

そして、次に冷媒は洗浄液温度制御槽に配設される図示しない蒸発パイプに流入し、そこで蒸発して洗浄液温度制御槽から吸熱してそれを冷却する。その後、冷媒は圧縮機５の吸込側に吸い込まれることになる。この運転によって圧縮機５の温度は上昇する。また、洗浄液温度制御槽では放熱パイプによる加熱と蒸発パイプによる冷却が同時に行われることになるが、冷媒回路４の圧縮機５に投入された電力分の熱によって洗浄液温度制御槽内に循環される洗浄液の温度は徐々に上昇していく。これによって、ドラム２内における衣類の洗浄効果も向上する。特に、冬場の早朝などには洗浄液の温度を上げて洗浄能力を迅速に確保することができるようになる。

（２）脱液工程
制御装置２０は所定の時間プログラムの洗浄工程を終了すると、次に脱液工程に移行する。この脱液工程では、ドラム２を迂回する経路に洗浄液循環路を切り換えて洗浄液ポンプを運転すると共に、図示しない排液弁を開いてドラム２内の洗浄液を排出する。そして、ドラム２を例えば６００〜７００ｒｐｍの拘束で回転（正転）させ、衣類からの脱液を行う。

この脱液工程に移行後、前記予備加熱モードで洗浄液温度制御槽の温度が所定の温度まで上昇したら、制御装置２０はヒートポンプ装置３を溶剤冷却モードとする。この溶剤冷却モードでは、制御装置２０は冷媒回路４の洗浄液温度制御槽へ向かう回路の電磁弁及び電磁弁７を閉じ、電磁弁８を開く。また、水量調節弁１５を開いて水道配管１４から水冷式熱交換器１３に通水する。

そして、冷媒回路４の圧縮機５を運転すると、圧縮されて超臨界状態とされた高温・高圧の二酸化炭素冷媒は、圧縮機５の吐出側から冷媒吐出管１７に吐出され、電磁弁８を経て配管１２に流入する。冷媒はこの配管１２内を通過する過程で水冷式熱交換器１３に流通されている水道水によって冷却され、超臨界状態のままキャピラリーチューブ１０に流入し、そこで減圧される過程で液化していく。

次に冷媒は洗浄液温度制御槽と交熱的に設けられた蒸発パイプに流入し、そこで蒸発して洗浄液温度制御槽から吸熱してそれを冷却する。なお、キャピラリーチューブ１０から流出された冷媒が洗浄液温度制御槽と交熱的に設けられた蒸発パイプに流入するか、蒸発器１１に流入するかは、それぞれの上流側に設けられる図示しない電磁弁を切り換えることにより制御されるものとする。

その後、蒸発パイプから流出した冷媒は圧縮機５の吸込側に吸い込まれることになる。制御装置２０は洗浄液温度制御槽の温度が所定の温度以上の場合には蒸発パイプに入る冷媒温度を所定の温度とするように圧縮機５の運転周波数を制御する。洗浄液温度制御槽の温度が前記所定の温度以下となったら圧縮機５の運転周波数を低下させ、洗浄液温度制御槽の温度が更に低下するようであれば圧縮機５を停止する。また、水量調節弁１５によってキャピラリーチューブ１０の入口冷媒温度を所定の温度とするように水冷式熱交換器１３への通水量を制御する。

そして、脱液工程を終了する直前（例えば数分前）に制御装置２０はヒートポンプ装置３を空気加熱・溶剤冷却モードとする。この空気加熱・溶剤冷却モードでは、制御装置２０は冷媒回路４の洗浄液温度制御槽へ向かう回路の電磁弁及び電磁弁８を閉じ、電磁弁７を開く。また、水量調節弁１５を開いて水道配管１４から水冷式熱交換器１３に通水する。

そして、冷媒回路４の圧縮機５を運転すると、圧縮されて超臨界状態とされた高温・高圧の二酸化炭素冷媒は、圧縮機５の吐出側から冷媒吐出管１７に吐出され、電磁弁７を経てガスクーラ９に流入する。冷媒はそこで放熱し、当該ガスクーラ９周囲の空気循環経路１８内の空気を加熱する。

冷媒はそこで冷却され、超臨界状態のままガスクーラ９から出て配管１２に流入する。冷媒はそこで水冷式熱交換器１３と熱交換を行い、更に放熱する。そして、冷媒は、更に冷却され、超臨界状態のまま配管１２から出てキャピラリーチューブ１０に流入し、そこで減圧される過程で液化していく。そして、次に冷媒は蒸発器１１に流入し、そこで蒸発して空気循環経路１８内の空気から吸熱してそれを冷却する。その後、冷媒は冷媒導入管１６を介して圧縮機５の吸込側に吸い込まれることになる。更に、水量調節弁１５によってキャピラリーチューブ１０の入口冷媒温度を所定の温度とするように水冷式熱交換器１３への通水量を制御する。脱液工程は所定の時間プログラムで実行され、この空気加熱・溶剤冷却モードの途中で終了する。

（３）回収・乾燥工程
脱液工程が終了すると、制御装置２０は次に回収・乾燥工程に移行する。この回収・乾燥工程で、制御装置２０は図示しないファンを運転すると共に、ドラム２を回転する。ファンが運転されると、空気循環経路１８内の空気が前述の如く蒸発器１１を経てガスクーラ９に順次送られる。このガスクーラ９には、前述の如く冷媒回路４の高温・高圧冷媒が循環されるので、空気はここで熱交換して加熱され、温度が上昇した後、ドラム２内に吹き出される。この高温の空気によってドラム２内の衣類から洗浄液を蒸発させる。

ドラム２内で洗浄液を蒸発させた空気はドラム２内からファンにより吸引され、蒸発器１１に送られる循環を繰り返す。そして、制御装置２０はヒートポンプ装置３を乾燥モードとする。ここで、ヒートポンプ装置３の乾燥モードは、上述した如く通常乾燥モードとデリケート乾燥モードの何れかを選択することができ、通常乾燥モードでは、収容室２Ａへの吐出空気温度を例えば＋９０℃に、デリケート乾燥モードでは、＋５０℃に設定することができる。なお、制御装置２０は空気加熱・溶剤冷却モードから通常乾燥モードに移行する前に、水量調節弁１５によって水冷式熱交換器１３への通水量を一旦減らし、或いは、停止して後述する空気循環経路１８内の循環空気の温度上昇を促進する。

そして、その後の乾燥モードでは、制御装置２０は冷媒回路４の洗浄液温度制御槽へ向かう回路の電磁弁及び電磁弁８を閉じ、電磁弁７を開く。また、水量調節弁１５を開いて水道配管１４から水冷式熱交換器１３に前述の如く通水する。

そして、冷媒回路４の圧縮機５を運転すると、圧縮されて超臨界状態とされた高温・高圧の二酸化炭素冷媒は、圧縮機５の吐出側から冷媒吐出管１７に吐出され、電磁弁７を経てガスクーラ９に流入する。冷媒はそこで放熱し、当該ガスクーラ９周囲の空気循環経路１８内を循環する空気を加熱する。そして、この加熱された空気が前述の如くドラム２内に吐出されて衣類を乾燥させる。

一方、冷媒はそこで冷却され、超臨界状態のままガスクーラ９から出て配管１２に流入し、水冷式熱交換器１３で水冷して温度を下げる。なお、この水冷式熱交換器１３における排熱量の制御の詳細は、後述する。キャピラリーチューブ１０に流入し、そこで減圧される過程で液化していく。そして、次に冷媒は蒸発器１１に流入し、そこで蒸発して当該蒸発器１１周囲の空気循環経路１８内を循環する空気から吸熱して冷却する。この冷却によって空気中に蒸発した洗浄液は蒸発器１１表面に凝結する。そして、この蒸発器１１の表面にて液化した洗浄液はトラップ１８Ａから洗浄液タンク内に回収されることになる。このような、衣類の加熱と洗浄液の回収によってドラム２内の衣類は効率的に乾燥されていく。その後、冷媒は圧縮機５の吸込側に吸い込まれることになる。

ここで、上述した乾燥モードの詳細な制御について図３乃至図６を参照して説明する。図３は乾燥時における圧縮機周波数と排熱量制御のフローチャート図、図４は図３における各異常フラグ成立を示すフローチャート図である。

制御装置２０は、初めステップＳ１において予め運転モード設定手段により設定された運転モードが通常乾燥モードであるか、デリケート乾燥モードであるかを判断する。設定された運転モードが通常乾燥モードである場合には、ステップＳ２に進み、圧縮機５を通常乾燥用の初期設定値とする。即ち、係る通常乾燥モードでは、目標とするドラム２の入口空気温度と現在の検出温度を比較した後で圧縮機５を一度に変化させる周波数を大きめとし、水量調節弁１５を一度に変化させる開度を大きめとする。そして、乾燥開始時は、被乾燥物としての衣類は溶剤を多く含んでいるため、その蒸発潜熱によりドラム２の出口空気温度は低く、水冷式熱交換器１３における格別な排熱の必要がないため、開始時は、水量調節弁１５は、通水を少量に控えた所定の開度とする。以後、圧縮機５は、ドラム２の入口空気温度が例えば＋９０℃となるように制御されるものとする。

その後、図３におけるＡを経てステップＳ３に進み、収容室２Ａ内の被乾燥物の乾燥が終了したか否かを判断する。終了した場合には、ステップＳ４に進み、圧縮機５の運転を停止し、乾燥モードを終了する。他方、乾燥が終了していない場合には、ステップＳ５に進み、異常フラグ２が成立したか否かを判断する。

ここで、異常フラグ２の成立、更には、図３において後述する異常フラグ１の成立に至る動作について図４を参照して説明する。先ず、制御装置２０は、各異常フラグの成立を監視する動作として図４におけるＣを経てステップＳ４０に進み、圧縮機５の入力が圧縮機５の運転周波数が圧縮機５を停止する必要がある保護レベル（以下、規定値２）に到達しているか否かを判断する。ステップＳ４０において規定値２に到達している場合には、ステップＳ４１に進み、異常フラグ２が成立したものとする。他方、ステップＳ４０において規定値２に到達していない場合には、ステップＳ４２に進み、圧縮機５からの吐出冷媒温度が規定値２に到達しているか否かを判断する。ステップＳ４２において規定値２に到達している場合には、ステップＳ４１に進み、異常フラグ２が成立したものとする。他方、ステップＳ４２において規定値２に到達していない場合には、ステップＳ４３に進み、圧縮機５のケース温度が規定値２に到達しているか否かを判断する。ステップＳ４３において規定値２に到達している場合には、ステップＳ４１に進み、異常フラグ２が成立したものとする。

次に、ステップＳ４３において規定値２に到達していない場合、及び、ステップＳ４１において異常フラグ２を成立させた後、制御装置２０は、ステップＳ４４に進む。ステップＳ４４では、圧縮機５の入力が圧縮機５を停止するほどではないが能力を抑制する必要がある保護レベル（以下、規定値１）に到達しているか否かを判断する。ステップＳ４４において規定値１に到達している場合には、ステップＳ４５に進み、異常フラグ１が成立したものとする。他方、ステップＳ４４において規定値１に到達していない場合には、ステップＳ４６に進み、圧縮機５からの吐出冷媒温度が規定値１に到達しているか否かを判断する。ステップＳ４６において規定値１に到達している場合には、ステップＳ４５に進み、異常フラグ１が成立したものとする。他方、ステップＳ４６において規定値１に到達していない場合には、ステップＳ４７に進み、圧縮機５のケース温度が規定値１に到達しているか否かを判断する。ステップＳ４７において規定値１に到達している場合には、ステップＳ４５に進み、異常フラグ１が成立したものとする。

制御装置２０は、ステップＳ４７において規定値１に到達していない場合、及びステップＳ４５において異常フラグ１を成立させた後は、再びＣに戻り、以後も、各異常フラグの成立を監視する動作を繰り返す。

他方、制御装置２０は、ステップＳ５において、上述した如き異常フラグ２が成立している場合には、ステップＳ４に進み、圧縮機５の運転を停止し、乾燥モードを終了する。他方、異常フラグ２が成立していない場合には、ステップＳ６に進み、上述した如き異常フラグ１が成立したか否かを判断する。

制御装置２０は、ステップＳ６において異常フラグ１が成立している場合には、ステップＳ７に進み、圧縮機５の能力、即ち、周波数を下げ、ステップＳ９に進む。他方、ステップＳ６において異常フラグ１が成立していない場合には、ステップＳ８に進み、圧縮機５の能力、即ち、周波数を上げ、ステップＳ９に進む。

その後、制御装置２０は、ステップＳ９において、蒸発器１１にて冷却された後の空気循環経路１８の空気温度（以下、冷却後空気温度）が、所定の温度、例えば＋１５℃以上であるか否かを判断し、冷却後空気温度が＋１５℃以上である場合には、収容室２Ａ内の空気温度が十分に冷却されていないとしてステップＳ１０に進み、水冷式熱交換器１３の排熱量を上げるため、水量調節弁１５の開度を大きくする。ステップＳ９において、冷却後空気温度が＋１５℃以上でない場合には、収容室２Ａ内の空気温度が十分に冷却されているとしてステップＳ１１に進み、水冷式熱交換器１３の排熱量を下げるため、水量調節弁１５の開度を小さくする。

これにより、特に、乾燥終了時などに空気循環経路１８内の循環空気に熱がこもることにより必要となる冷却能力を、冷却後空気温度が＋１５℃となるように排熱量を制御することで、効果的に循環空気内のこもり排熱を解消することができる。

以後、制御装置２０は、乾燥モードの運転時間が終了するまで、ステップＳ１０及びステップＳ１１からステップＳ１２に進み、再びＡに戻り、上述した如き制御を繰り返す。これにより、通常乾燥モードによって、ガスクーラ９の入口冷媒温度を約＋１００℃に維持することができると共に、蒸発器１１の入口冷媒温度を約＋５℃に維持することができる。そのため、収容室２Ａ内に吐出される空気の温度（ドラム入口空気温度）を約＋９０℃に維持することができ、冷却後空気温度を約＋１５℃に維持することができるようになり、効率的な乾燥運転を実現することができる。

なお、図５には、上から順に、通常乾燥モードにおける時間に対する溶剤残量を示す図、時間に対する圧縮機５の回転数及び水量調節弁１５の開度を示す図、時間に対するドラム入口空気温度及び冷却後空気温度を示す図、時間に対するガスクーラ９入口冷媒温度及び蒸発器１１入口冷媒温度を示す図を示す。

他方、ステップＳ１において、設定された運転モードがデリケート乾燥モードである場合には、ステップＳ２０に進み、圧縮機５をデリケート乾燥用の初期設定値とする。即ち、係るデリケート乾燥モードでは、目標とするドラム入口空気温度と現在の検出温度を比較した後で、圧縮機５を一度に変化させる周波数を通常乾燥モード時と比較して小さめとし、水量調節弁１５を一度に変化させる開度を通常乾燥モードと比較して小さめとする。そして、乾燥開始時は被乾燥物としての衣類は溶剤を多く含んでいるため、その蒸発潜熱により、ドラム２の出口空気温度は低く、水冷式熱交換器１３における格別な排熱の必要がないため、開始時は、水量調節弁１５は、通水を少量に控えた所定の開度とする。

その後、図３におけるＢを経てステップＳ２１に進み、収容室２Ａ内の衣類の乾燥が終了したか否かを判断する。終了した場合には、ステップＳ２２に進み、圧縮機５の運転を停止し、乾燥モードを終了する。他方、乾燥が終了していない場合には、ステップＳ２３に進み、前記異常フラグ２が成立したか否かを判断する。

制御装置２０は、ステップＳ２３において、異常フラグ２が成立している場合には、ステップＳ２２に進み、圧縮機５の運転を停止し、乾燥モードを終了する。他方、異常フラグ２が成立していない場合には、ステップＳ２４に進み、異常フラグ１が成立したか否かを判断する。

制御装置２０は、ステップＳ２４において異常フラグ１が成立している場合には、ステップＳ２５に進み、圧縮機５の能力、即ち、周波数を下げ、ステップＳ２６に進む。他方、ステップＳ２４において異常フラグ１が成立していない場合には、ステップＳ２６に進み、ドラム入口空気温度が＋５０℃以下であるか否かを判断する。

ステップＳ２６において、ドラム入口空気温度が＋５０℃以下である場合には、ステップＳ２７に進み、ドラム２（収容室２Ａ）内の空気温度が＋５０℃に達していないとして圧縮機５の能力、即ち、周波数を上げ、ステップＳ２９に進む。他方、ステップＳ２６において、ドラム入口空気温度が＋５０℃より高い場合には、ステップＳ２８に進み、ドラム２（収容室２Ａ）内の空気温度が＋５０℃に達しているとして圧縮機５の能力、即ち、周波数を下げ、ステップＳ２９に進む。

その後、制御装置２０は、ステップＳ２９において、蒸発器１１にて冷却された後の空気循環経路１８の空気温度、即ち、冷却後空気温度が、所定の温度、例えば＋１５℃以上であるか否かを判断し、冷却後空気温度が＋１５℃以上である場合には、収容室２Ａ内の空気温度が十分に冷却されていないとしてステップＳ３１に進み、水冷式熱交換器１３の排熱量を上げるため、水量調節弁１５の開度を大きくする。これにより、水冷式熱交換器１３における排熱量が増大することで、過冷却を大きくとることができ、キャピラリーチューブ１０における膨張前冷媒の密度を大きくすることができる。そのため、高圧側圧力を所定の既定値に維持しつつ、低圧側圧力を下げ、蒸発器１１における蒸発温度を下げることができるようになる。

他方、ステップＳ２９において、冷却後空気温度が＋１５℃以上でない場合には、収容室２Ａ内の空気温度が十分に冷却されているとしてステップＳ３０に進み、水冷式熱交換器１３の排熱量を下げるため、水量調節弁１５の開度を小さくする。

以後、制御装置２０は、乾燥モードの運転時間が終了するまで、ステップＳ３０及びステップＳ３１からステップＳ３２に進み、再びＢに戻り、上述した如き制御を繰り返す。これにより、デリケート乾燥モードによって、ガスクーラ９の入口冷媒温度を約＋６０℃に維持することができると共に、蒸発器１１の入口冷媒温度を約＋１０℃に維持することができる。そのため、ドラム入口空気温度を約＋５０℃に維持することができ、冷却後空気温度を＋１５℃に維持することができるようになり、比較的、低い温度にて乾燥運転を実現することができる。なお、図６には、上から順に、デリケート乾燥モードにおける時間に対する溶剤残量を示す図、時間に対する圧縮機５の回転数及び水量調節弁１５の開度を示す図、時間に対するドラム入口空気温度及び冷却後空気温度を示す図、時間に対するガスクーラ９入口冷媒温度及び蒸発器１１入口冷媒温度を示す図を示す。

以上詳述したように、本実施例では、乾燥モードとして通常乾燥モードとデリケート乾燥モードの何れかを選択することができるため、通常乾燥モードにおいて、短時間にて、効率的に衣類の乾燥を行うことができると共に、デリケート乾燥モードにおいて、より低い温度にて衣類の乾燥を行うことができることとなり、熱に弱い素材にて構成される衣類の乾燥をも実現することができる。

特に、デリケート乾燥モードでは、水冷式熱交換器１３における通水量を水量調節弁１５にて通常乾燥モードよりも増加させることで、排熱量を増大させることができ、冷媒回路４の高圧側圧力を低下させずに所定の高い値に維持して低圧側圧力の上昇を防ぐことができるようになる。特に、本実施例では、デリケート乾燥モードにおいて、蒸発器１１を経た空気温度を既定値、例えば、＋１５℃に維持するように水量調節弁１５によって通水量を制御しているため、蒸発器１１における所定の蒸発温度、即ち、本実施例で用いられる洗浄液としての溶剤を回収するための必要とされる約＋１５℃を確保することができ、確実な溶剤回収を実現できる。また更に、収容室２Ａへの吐出空気温度を下げることができ、デリケートな乾燥が可能となる。

なお、本実施例では、デリケート乾燥モードにおいて、排熱量制御及び圧縮機５の能力制御をすることで、ドラム入口空気温度を約＋５０℃に、冷却後空気温度を約＋１５℃に維持し、効果的なデリケートな乾燥を実現しているが、これ以外にも、図７に示すような構成としてデリケート乾燥モードを行っても良いものとする。

即ち、図７における構成では、上記構成におけるキャピラリーチューブ１０を貨幣制御が可能な電子式の膨張弁２３とし、圧縮機５は、定速圧縮機とする。そして、乾燥モードを通常乾燥モードとした場合には、定速圧縮機が過負荷にならない範囲で膨張弁２３を最小の絞り量として運転を行う。これに対し、デリケート乾燥モードとした場合には、水量調節弁１５による排熱量制御を行うと共に、圧縮機５の運転周波数を変更してドラム入口空気温度を制御する代わりに、膨張弁２３の絞り量を可変制御することで、ドラム入口空気温度を制御する。

これにより、膨張弁２３による絞り量の可変制御と、水量調節弁による通水量の制御により、通常乾燥モードに比して、排熱量を増大させることができ、冷媒回路４の高圧側圧力を低下させずに所定の高い値に維持して低圧側圧力の上昇を防ぐことができるようになる。そのため、係る場合においても、デリケート乾燥モードにて、蒸発器１１を経た空気温度を既定値、例えば、＋１５℃に維持するように水量調節弁１５によって通水量を制御しているため、蒸発器１１における所定の蒸発温度、即ち、本実施例で用いられる洗浄液としての溶剤を回収するための必要とされる約＋１５℃を確保することができ、確実な溶剤回収を実現できる。また更に、収容室２Ａへの吐出空気温度を下げることができ、デリケートな乾燥が可能となる。

以上詳述した如き通常乾燥モード若しくはデリケート乾燥モードの何れかの乾燥モードを所定の時間プログラムで実行した後、乾燥モードの終了間際に、制御装置２０はヒートポンプ装置３を予備冷却モードとする。この予備冷却モードでは、制御装置２０は、ファン及び圧縮機５は、前段の乾燥モードと継続して運転を行うと共に、水量調節弁１５を全開として水道配管１４から水冷式熱交換器１３に通水する。

そして、冷媒回路４の圧縮機５を運転すると、圧縮されて超臨界状態とされた高温・高圧の二酸化炭素冷媒は、図８の左側に示す如く、圧縮機５の吐出側から冷媒吐出管１７に吐出され、電磁弁７、ガスクーラ９を経て配管１２に流入する。冷媒はガスクーラ９を通過する過程で、空気循環経路１８を循環する空気によって冷却され、更に、配管１２内を通過する過程で、水冷式熱交換器１３に流通されている水道水によって冷却され、排熱を廃棄して超臨界状態のままキャピラリーチューブ１０に流入し、そこで減圧される過程で液化していく。

このとき、予備冷却モードでは、水冷式熱交換器１３の通水量が最大量にまで増大されているため、効果的にヒートポンプ装置３内でこもる熱を捨てることができる。

次に冷媒は蒸発器１１に流入し、当該蒸発器１１に通風されている空気循環経路１８内の空気から吸熱してそれを冷却する。その後、冷媒は圧縮機５の吸込側に吸い込まれることになる。

そして、制御装置２０は、冷媒回路４の温度若しくは、空気循環経路１８の温度の何れかの温度を監視し、当該温度が所定温度以下となった状態で、予備冷却モードからクールダウンモードに移行する。なお、係る予備冷却モードからクールダウンモードへの移行は、時間プラグラムによって行っても良いものとする。

クールダウンモードでは、制御装置２０は、ファンを継続して運転すると共に、冷媒回路４の電磁弁７を閉じ、電磁弁８を開く。また、水量調節弁１５は、予備冷却モードから継続して全開とし、水道配管１４から水冷式熱交換器１３に通水する。

そして、冷媒回路４の圧縮機５を運転すると、圧縮されて超臨界状態とされた高温・高圧の二酸化炭素冷媒は、図８の右側に示す如く、圧縮機５の吐出側から冷媒吐出管１７に吐出され、電磁弁８を経て配管１２に流入する。冷媒はこの配管１２内を通過する過程で水冷式熱交換器１３に流通されている水道水によって冷却され、排熱を廃棄して超臨界状態のままキャピラリーチューブ１０に流入し、そこで減圧される過程で液化していく。このように水冷式熱交換器１３で冷媒を冷却することで、ヒートポンプ装置３内でこもる熱を廃棄して空気冷却能力を向上させることができるようになる。

そして、次に冷媒は蒸発器１１に流入し、当該蒸発器１１に通風されている空気循環経路１８内の空気から吸熱してそれを冷却する。その後、冷媒は圧縮機５の吸込側に吸い込まれることになる。制御装置２０は、吐出冷媒圧力とケース温度制限内で圧縮機５を最大周波数とする。また、蒸発器１１の入口冷媒温度が所定の温度となるように水量調節弁１５の弁開度を制御する。

空気循環経路１８内を循環される空気は蒸発器１１と熱交換して冷却される。一方、ガスクーラ９には冷媒が流れないので加熱能力は無くなる。これにより、空気循環経路１８内を循環される空気の温度は低下していき、ドラム２内の衣類の温度を下げていく。そして、このクールダウンモードを所定の時間プログラムで実行した後、制御装置２０は運転を停止するものである。

これに対し、従来のドライクリーナ１００のヒートポンプ装置１０３では、図１０及び図１１に示すように乾燥モードにおいてガスクーラ９にて放熱された後、更に余分な排熱を水冷式熱交換器１３において放熱された冷媒は、クールダウンモードに移行した際に、電磁弁７を開、電磁弁８を閉としていたものを、電磁弁７を閉、電磁弁８を開とすることで、水冷式熱交換器１３のみで放熱を行うこととなる。

これにより、モードを変更した直後に水量調節弁１５によって水冷式熱交換器１３への通水量を増大させても、増大させている段階では一時的な排熱量不足が生じていた。そのため、蒸発器１１の温度が上昇し、圧縮機５の吸込ガス温度が上昇し、更には、圧縮機５のケース温度の上昇、圧縮機５の吐出冷媒温度の上昇が発生することとなる。水量調節弁１５による通水量の増大によって排熱処理が進行することで、各部の温度は低下し、衣類の温度も低下して、取出可能な温度とすることができるが、この一時的な排熱量不足が生じている間に、図１２に示すように圧縮機５の吐出冷媒温度が許容温度、例えば＋１３０℃を越えてしまうこととなり、ヒートポンプ装置１０３の短命化を招く問題があった。

しかしながら、本実施例では、上述したように、乾燥モードから直接クールダウンモードに移行することなく、乾燥モードから予備冷却モードを経てクールダウンモードに移行する。そのため、一旦、予備冷却モードにおいて、水冷式熱交換器における排熱量を増大させることで、図９に示すように圧縮機５の吐出冷媒温度や圧縮機５の吸込冷媒温度を下げることができ、従来のようにクールダウンモード開始直後に排熱量不足によって圧縮機５の吐出冷媒温度が異常に上昇する不都合を防止することができる。これにより、ヒートポンプ装置３の構成機器の長寿命化を図ることができると共に、圧縮機５が高温となることで、保護停止に至る不都合を解消することができるようになる。

なお、本実施例では、予備冷却モードとして乾燥モードの終了間際に、水冷式熱交換器における排熱量の増大を行って、クールダウンモードにおける圧縮機５の異常な温度上昇を防止しているが、これ以外にも、予備冷却モードとして乾燥モードの終了間際に、例えば冷媒流量調整弁やガスクーラのバイパス弁などにより構成される各電磁弁７、８への冷媒の流量比率変更手段により、クールダウンモードにおける圧縮機５の異常な温度上昇を防止しても良いものとする。

なお、本実施例では、排熱量を制御する手段として、水冷式熱交換器１３への通水量を制御する水量調節弁１５を用いているが、これ以外にも、排熱量制御手段として、送風機などを用い、空冷に用いる風量制御を行っても良いものとする。これにより、冷媒からの熱を効果的に奪うことができ、上述した如き効果的にデリケートな乾燥を実現することができる。また、水量調節や風量調整を行うことで、排熱量を容易且つ正確に制御することができる。

また、本実施例ではシリコンを洗浄液（溶剤）として用いたが、それに限らず、従来の石油系溶剤を用いた場合にも本発明は有効である。

また、本実施例では、図示しない洗浄液循環路を設けたドライクリーナを例として挙げているが、それに限らず、従来のヒートポンプ装置を用いた乾燥機であっても本発明は有効である。

更にまた、本実施例では、ヒートポンプ装置３を構成する冷媒回路には、冷媒として二酸化炭素を用いているが、これ以外であっても良いものとする。

ドライクリーナの概略構成図である。図１のドライクリーナの運転工程を説明する図である。図１のドライクリーナの乾燥時における圧縮機周波数と排熱量制御のフローチャート図である。図３における各異常フラグ成立を示すフローチャート図である。通常乾燥モードにおける時間の経過に対する温度などの変化を示す図である。デリケート乾燥モードにおける時間の経過に対する温度などの変化を示す図である。他の実施例としてのドライクリーナの概略構成図である。予備冷却モード及びクールダウンモードの状態を示すドライクリーナの概略構成図である。乾燥モードからクールダウンモードへのモード移行時における圧縮機吐出冷媒温度及び圧縮機吸込冷媒温度の変化を示す図である。従来のドライクリーナの運転工程を説明する図である。従来のクールダウンモードの状態を示すドライクリーナの概略構成図である。図１１のモード移行時における圧縮機吐出冷媒温度及び圧縮機吸込冷媒温度の変化を示す図である。

符号の説明

１ドライクリーナ
２ドラム
２Ａ収容室
３ヒートポンプ装置
４冷媒回路
５圧縮機
７、８電磁弁
９ガスクーラ（放熱器）
１０キャピラリーチューブ（膨張手段）
１１蒸発器
１２配管
１３水冷式熱交換器
１４水道配管
１５水量調節弁
１６冷媒導入管
１７冷媒吐出管
１８空気循環経路
２０制御装置
２１運転モード設定手段
２２記憶手段

Claims

被乾燥物を収容する収容室と、圧縮機、放熱器、膨張手段及び蒸発器等から冷媒回路が構成されたヒートポンプとを備え、前記圧縮機から吐出された冷媒を放熱器、膨張手段、蒸発器へと流すと共に、前記放熱器から収容室内を経て蒸発器に空気を循環させることにより、前記収容室内において前記被乾燥物を乾燥させる乾燥機において、
前記膨張手段に入る冷媒の熱を奪うための排熱手段と、該排熱手段における排熱量及び前記圧縮機の能力を可変制御する制御手段とを備え、
該制御手段は、通常乾燥モードとデリケート乾燥モードの少なくとも二種類の乾燥モードを有し、前記デリケート乾燥モードでは、前記収容室への吐出空気温度を前記通常乾燥モードよりも低く設定して前記圧縮機の能力を制御すると共に、前記排熱手段における排熱量を増大させることを特徴とする乾燥機。
被乾燥物を収容する収容室と、圧縮機、放熱器、膨張手段及び蒸発器等から冷媒回路が構成されたヒートポンプとを備え、前記圧縮機から吐出された冷媒を放熱器、膨張手段、蒸発器へと流すと共に、前記放熱器から収容室内を経て蒸発器に空気を循環させることにより、前記収容室内において前記被乾燥物を乾燥させる乾燥機において、
前記膨張手段に入る冷媒の熱を奪うための排熱手段と、該排熱手段における排熱量及び前記膨張手段における絞り量を可変制御する制御手段とを備え、
該制御手段は、通常乾燥モードとデリケート乾燥モードの少なくとも二種類の乾燥モードを有し、前記デリケート乾燥モードでは、前記収容室への吐出空気温度を前記通常乾燥モードよりも低く設定して前記膨張手段における絞り量を制御すると共に、前記排熱手段における排熱量を増大させることを特徴とする乾燥機。
前記排熱手段は、前記膨張手段に入る冷媒を水冷、又は、空冷すると共に、前記制御手段は、水冷に用いる冷却水量、又は、空冷に用いる風量を制御することにより、前記排熱手段における排熱量を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２の乾燥機。
前記制御手段は、前記蒸発器を経た空気温度を既定値に維持するよう前記排熱手段における排熱量を制御することを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３の乾燥機。
前記制御手段は、前記乾燥モードの終了後、前記圧縮機から吐出された冷媒を前記放熱器には流さず、排熱手段、膨張手段、蒸発器へと流して前記収容室に吐出される空気温度を低下させるクールダウンモードを実行すると共に、前記乾燥モードの終了前に前記排熱手段における排熱量を増大させることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４の乾燥機。