JPS6244299A - 回転数制御衣類乾燥機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （５）産業上の利用分野 本発明はファ、ンを回転数制御して回転ドラム内の被乾
燥衣類（以下衣類と略称）をその乾燥工程中の乾燥８期
間のおのおのに対応した最適の乾燥用熱風（以下熱風と
略称）の風量と温度を供給して短時間に効果的に乾燥さ
せる回転数制御衣類乾燥機に関するものである。

（ロ）従来の技術 従来の衣類乾燥機においては、衣類を収納した回転ドラ
ム内へ定速回転駆動ζこよるファンにより乾燥開始から
終了するまでの乾燥工程中の全期間を通じて熱風が乾燥
の３期間の各特性とは無関係に一定風量と、設定値に対
して大きい変動幅の温度で供給されていたか、又はファ
ン駆動電動機に流れる電流を制御する回転数制御による
ファンにより熱風の吸気温度の変化によって熱風風量を
、乾燥の３期間の各特性とは無関係に初期風量を設定し
、且つ設定値に対して大きい変動幅の温度で乾燥を行な
っていた。

（ｑ発明が解決しようとする問題点 一般に衣類乾燥機において、回転ドラムせるがその乾燥
工程は乾燥を開始して衣類の温度が上昇する予熱期間と
、衣類の温度がほぼ一定で最も乾燥効率の良い期間の恒
率乾燥期間と、衣類に含まれた水分の大部分が奪われ再
び衣類の温度が上昇する減率乾燥期間とに区別されるい
わゆる乾燥の３期間を経てその乾燥工程が終了する。こ
の乾燥の３期間の各期間中の衣類の乾燥速度と供給され
る熱風風量及び熱風温度との間に一定の相関関係があり
、各期間中のおのおのに対応した最適の熱風風量及び熱
風温度を供給することができれば各期間中のおのおのの
衣類の乾燥速度が早くなり従って短時間内に良好な衣類
の乾燥が行われる。

併し従来の衣類乾燥機においては、定速回転駆動のファ
ンにより乾燥工程中、熱風を乾燥の３期間の各特性とは
無関係に一定の風量と大まかな温度で乾燥を行なうか、
又は熱風の吸気温度の変化によってファンにより供給さ
れる熱風風量を乾燥の３期間の各特性とは無関係に初期
風量を設定し、且つ大まかな温度で乾燥を行なっていた
ため、乾燥の３期間の各期間のおのおのに対応した最適
熱風風量及び熱風温度で効果的な衣類の乾燥速度で乾燥
が必ずしも行われておらず、従っていづれの場合におい
てもその乾燥速度が適当でなく、その乾燥工程中に要す
る乾燥時間も長く、運転費（電力式）も割高とな、るな
どの問題があった。

ｑ問題点を解決するための手段 以上の問題点を解決するため、本発明はファン駆動電動
機をインバータ装置などにより回転数制御して回転ドラ
ム内の衣類を、その乾燥工程中に経過する予熱期間、恒
率乾燥期間、減率乾燥期間の乾燥の３期間のおのおのに
対応した最適の熱風風量で供給し、同時にヒータにより
加熱した熱風を乾燥の３期間のおのおのに対応した最適
の熱風温度で供給し、且つその設定値に対する修正調整
のための間欠的なＯＮ・ＯＦＦ作動、又はそれに準ずる
作動による微小変動に対してファンを回転数制御して熱
風の供給風量を連動して微小変動させて修正追随するこ
とにより、常に供給する熱風温度を、その設定値に対す
る修正微小変動幅を極力最小ニ且つ最適となるように制
御してエネルギーロスを少なく、短時間内に良好な乾燥
状態に制御することができるようにしたものである。

（ト）作　　用 前記の如く衣類乾燥機において、衣類を早く効果的に乾
燥させるためには、ファン駆動型、動機を回転数制御し
て乾燥の３期間のおのおのに対応した最適の熱風風量と
精度の温度を効果的に制御して供給することである。

本発明の作用の要点は、衣類の乾燥の初期の予熱期間に
おける乾燥速度は、供給される熱風の質量速度の約０．
８乗に比例し、次の中期の恒率乾燥期間における乾燥速
度は、その熱風の質量速度の約０．５乗に比例するため
、ある程度の質量速度（２〜３　Ｋ９／５ｅａ−ｙｎ’
）までは質量速度が増すと急に乾燥速度が大きくなるが
、それ以上高速になってもあまり乾燥が早くはならな゛
い特性をあり、終期の減率乾燥期間における乾燥速度は
、その熱風の質量速度の約０．８乗に比例して変化する
ことに着目して、予熱期間、減率乾燥期間における質量
速度（即ちファン回転数）は可能な限り最高に、恒率乾
燥期間における質量速度は必要以上に高くしてもその効
果が期待薄であり又制限があることなどからせいぜい上
限近い値に設定することである。

次に乾燥の３期間の全期間を通して、それぞれの乾燥速
度はおよそ熱風温度と衣類温度との差の１乗に比例して
変化するため、熱風温度の乾燥速度に与える影響は風量
より大であり、従って熱風温度は可能な限り最高に設定
して供給することである。但しその温度は衣類のこげつ
きなどを防止するため、その許容最高温度に制限があり
、又減率乾燥期間においては衣類温度が上昇してくるの
で、特にその終了近くなると熱風温度と衣類温度との差
の値が極めて小さくなり、従って０．８乗に比例する質
量速度（即ち風量）の影響度の方がむしろ大となる。

そして恒率乾燥期間から減率乾燥期間へ移る時点での乾
燥率は約９０％であるから乾燥仕上り状態を制御するの
は実質的に減率乾燥期間において行なうことである。従
って予熱期間、恒率乾燥期間における熱風温度は可能な
限り許容最高温度近くまで設定し、減率乾燥期間におい
ては、衣類の種類、乾燥の仕上り程度などに応じたきめ
細かな温度に設定して供給することである。

更に温度は風量よりも優先されることから、ピータによ
り加熱された熱風をその設定値に対する精度アップのた
め間欠的なＯＮ・ＯＦＦ作動、又はそれに準ずる作動（
ヒートポンプ加熱方式の場合の冷媒流量制御の作動など
）による微小変動に対してファンを回転数制御して熱風
の供給風量を連動して微小変動させて修正追随して、熱
風温度が高くなる場合には風量を多く、低　（くなる場
合には風量を少くなるように微小調整制御して、常に供
給する熱風の温度を、その設定値に対する修正微小変動
幅を極力最小に精度良く最適となるように制御すること
である。

なおファンの回転数を変化させた場合、風量はその変化
の１乗に比例して変化するが、動力はその変化の３乗に
比例して変化するため、ファンの回転数の変化はへアン
駆動電動機の動力に激しい変化を与えることに留意して
、乾燥の３期間のおのおのにおける質量速度（即ちファ
ン回転数）の設定を行なうべきである。

以上の如く、乾燥３期間の各期間中の衣類の乾燥速度に
それぞれ最も効果的な最適熱風風量と温度を設定値の最
小微小変動幅で供給して短時間内にエネルギーロスも少
く割安な運転費（電力式）で良好な衣類の乾燥を得るこ
とにある。

０実施例 本発明の実施例を図面にもとづいて説明する。第１図は
以上の説明にもとづいて衣類の乾燥工程中の乾燥の３期
間のおのおのに対応した最適の熱風の質量速度（風量）
、温度、及び温度のその設定値に対する修正微小変動と
それに対しての質量速度の修正追随微小変動により常に
最適の熱風の温度と風量（質量速度）を設定値の最小微
小変動幅に制御された一例を示す図である。

即ちこの図において、熱風温度は予熱期間、恒率乾燥期
間においては一例としてその衣類に許容される最高温度
（８０’Ｃ）に、減率乾燥期間においては、その途中か
らａの如く、乾燥仕上り最適温度（約６０’Ｃ）に設定
して衣類の化繊類が熱による変形、変質、シワなどを生
じたり、過乾燥状態になるのを防止せしめた曲線を示し
ている。

なお、通常はｂの如く示す。一方、熱風の供給風量即ち
質量速度は、ファン駆動電動機の動力をオーバーするこ
とのないように考慮して、予熱期間においては許容最高
動力に近い質量速度の値として約８Ｋｑ　／ｓｅｃ・扉
（熱風温度８０’Ｃ１密度０．９１２７に９／ゴ、回転
ドラム直径０．５　ｍの場合、平均風速８．７　ｍ　／
ｓｅｃ　、風量９６．７／ｍｉｎ　）恒率乾燥期間にお
いては制限質量速度の上限に近い質量速度の値として約
４　Ｋｇ　／５ｅｃ−ｖｌ　（同条件の場合、平均風速
４．３　ｍ　／ｓｅｃ　、風量４８７７／／ｍ１ｎ）、
減率乾燥期間においては、予熱期間のそれと同じく質量
速度の値として約３　Ｋｇ　／　ｓｅｃ　−ｎ？　（同
条件の場合、平均風速８゜７ｍ／ｓｅｅ、風量９６　ｙ
／ｍ１ｎ）に設定する。

但し減率乾燥期間の途中から乾燥仕上りの如何によって
はその質量速度の設定値を変更することもあり得る。又
上記の全ての値は一例であって、衣類の種類、量、衣類
乾燥機の性能、その他によってはこれらの値は異なるこ
ともあり得る。更に上記の各熱風温度の設定値に対する
修正調整のための熱風加熱用ヒータの間欠的なＯＮ・Ｏ
ＦＦ作動、又はそれに準ずる作動（ヒートポンプ加熱方
式の場合の冷媒流量制御の作動など）による微小変動に
対して、ファンをインバータ装置などにより回転数制御
して熱風の供給風量を連動して微小変動させて修正追随
して、熱風温度が高くなる場合には風量を多く、低くな
るように微小調整制御して、熱風温度と風量を、それら
の設定値に封子る修正微小変動幅を極力最小にするよう
制御され、・乾燥３期間の各期間中の衣類の乾燥速度に
、それぞれ最も効果的な最適熱風風量と温度を設定値の
最小微小変動幅で供給して短時間内にきめ細かく乾燥が
行われる。

又、乾燥の３期間のそれぞれの移行の境界点で熱風質量
速度の設定値が変化しても、熱風の温度及び湿度がその
影響を受けて変化しないようにヒータ及び除湿器（除湿
器がある場合）の能力もこれをカバーして作動制御する
ようにされている。

なお、恒率乾燥期間から減率乾燥期間へ移る時点での乾
燥率は約９０％であるから乾燥仕上りを制御するのは実
質的に減率乾燥期間において行なう。即ち前記の化繊類
の変形、シワ、過乾燥などの防止、最終仕上りのアイロ
ン掛けの必要のあるものの乾燥仕上げ、温風乾燥の必要
のあるものの乾燥仕上げなど、いづれも暉率乾燥期間に
おいて行なう。

次に第２図より第５図までの各図は第１図に対する補足
的な説明図である。以下各図について説明する。

第２図は衣類の乾燥工程を示す乾燥特性曲線で、予熱期
間、恒率乾燥期間、減率乾燥期間の乾燥３期間の経過中
の衣類温度、乾燥率、含水率の乾燥時間に対する変化の
曲線を示す。−例として恒率乾燥期間における衣類の温
度は約５０°Ｃ，減率乾燥期間の終了時のその温度は約
８０°Ｃである。そして衣類のこげ始め温度はＪＩＳ試
験布、タオル寝巻き、糸くず等が２５０°Ｃ１綿塵１７
０’Ｃである。又恒率乾燥期間から減率乾燥期間へ移る
時点での乾燥率は約９０％、含水率（即ち限界含水率）
は約８％である。

予熱期間においては、衣類からの除湿は殆んど行われず
、与えられた熱は殆んど衣類とそれに浸透する水分の温
度上昇に消費される。その温度上昇は熱風の流速による
強制対流によっての衣類と浸透水分への伝熱であり、円
管型の回転ドラム内の衣類への熱風流の熱伝達とみなさ
れる。その熱風の流れはレイノルズ数Ｒｅ＞４０００で
あるのＲｐ＝ｈ（ｔ−ｔｒ）　　　−−−−（１）ｈ　
＝　０．０１５６０　ｐＧ”８／Ｄ””−−−（２）ｈ
　：境膜伝熱係数　１ｃｃａ７１／ｈ　ｒ　−ｙ）ｌ　
−’Ｃも　：熱風温度　　　°Ｃ ｔｆ：衣類表面温度　′Ｃ Ｃｐ：熱風定圧比熱　ｋｃａＶＫｇｏＣＧ　：熱風質量
速度　Ｋｇ　／　ｈｒ　−ｙｒｌＧ　＝　（’−ｕ Ｄ　＝回転ドラム内径ｍ Ｃ：熱風密度　　　Ｋ９／／７ｆ′ Ｕ　：熱風平均風速　ｍ／ＳｅＣ 即ち、上式（１）、（２）より予熱乾燥速度Ｒｐζ境風
質量速度Ｇの０．８乗に比例し、熱風温度と衣類温度と
の差（ｔｌｆ）の１乗に比例する。従って質量速度Ｇ及
び熱風温度ｔを増すと、共にほぼ比例して予熱乾燥速度
Ｒｐが大きくなるが、熱風温度ｔの増加の方がより大き
く影響する。

恒率乾燥期間においては、与えられた熱は殆んど蒸発潜
熱として消費され、水分蒸発に使用されるので衣類の温
度はほぼ一定で最も効率よく除湿が行われる。

恒率乾燥速度Ｒｃ　（Ｋｇ／ｓ　ｅ　ｃ−ｙｄ）とすれ
ばＲｅ　＝　ｈ　（−）　　　−−一−（３）λ旨 ｈ：境膜伝熱係数ｋｃａｇ／ｓｅｃ　７”Ｃｔ：熱風温
度　　°Ｃ ｔ、：熱風湿球温度（衣類温度）°Ｃ Ｘｙ：　ｔ、に於ける蒸発潜熱　ｋｃａｌ／ＫｇＧ：熱
風質量速度に９／Ｗｆ Ｇ＝（’−ｕ Ｃ：熱風密度　　ＫＪｇｆ Ｕ：熱風平均風速ｍ／ＳｅＣ 回転ドラム内の衣類は回転ドラムの回転に伴なって常に
下から上へすくいかき上げられ、適当な高さの所で程よ
く落下して転動攪拌されており、従って熱風は衣類布面
に平行及び直角にほぼ同等に流れており（４）式を平均
化して（３）式より恒率乾燥速度ＲＣは熱風質量速度Ｇ
の約０．５乗に比例し、熱風温度と衣類温度との差（１
−１１）の１乗に比例する。従っである程度の質量速度
Ｇ（２〜、　３　Ｋｇ　／　ｓ　ｅｃ　−７ｙｌ　）ま
では質量速度Ｇが増すと急に恒率乾燥速度Ｒｅが大きく
なるがそれ以上高速になってもあまり乾燥が早くはなら
ない。又その質量速度Ｇの制限値は（４）式を平均化す
ると、下限０．　ｇ　Ｋｇ　／ｓｅｅ−ｍから上限４．
９　Ｋｇ　／　５ｅｃ−ｉである。−万態風温度むを上
昇させると乾燥が早くなる。

減率乾燥期間においては、与えられる熱の消費は蒸発潜
熱に消費される割合が徐々に減少し、温度上昇に消費さ
れる割合が徐々に増加してゆき、且つ乾燥速度も次第に
減少し遂に乾燥条件と平衡する含水率及び衣類温度に到
達して乾燥が終了する。

減率乾燥速度Ｒｄ　（Ｋｇ／　ｈｒ−７７２′）とすれ
ば近似的に ｈｃｘＧ”　　　　　　　　　　−（６）ｈ：境膜伝熱
係数ｋｃａｌ／ｓ　ｅｃ−ｙｆ’Ｃば：含水率　　　Ｋ
９−水先べ９−乾き衣類鴫：平衡含水率 げ。：限界含水率 注：他は全て前記と同様 即ち上式（５）、（６）より減率乾燥速度Ｒｄは熱風質
量速度Ｇの０．８乗に比例し、熱風温度と衣類温度との
差（ｔ−ｔＴＡ：）の１乗に比例する。従って熱風質量
速度Ｇ及び熱風温度ｔを増すと、共にほぼ比例して減率
乾燥速度別が大きくなるが乾燥の終りに近づくと（を−
鶴）の値が極めて小さくなるので、この段階では熱風質
量速度Ｇの増加の方が大きく影響する。減率乾燥期間の
乾燥仕上げにより子′、ｂ′、Ｃの如く示される。

なお、乾燥工程中の乾燥の３期間の進行状態を判定する
のは排気（熱風出側）温度検出器により検知される排気
（熱風出側）温度の変化率と乾燥時間を測定するタイマ
−の出力により行なうなどの方法で行なう。

第３図は熱風質量速度Ｇに対するＧの１乗（Ｇ’）、０
．８乗（Ｇｏ°８）、０．５乗（Ｇｏ・５）、０．３７
乗（ＧＯ，３７）の各埴の変化状態を示す。

図から分かる如く、Ｇｏ・５、Ｇｏ・３７の値はＧＪ＝
。

２〜３Ｋｇ／ｓｅｃ−ｍ位まではＧが増すとその値は急
に大きくなるがそれ以上Ｇが増してもＧ０゛５、Ｇ０°
３７の曲線は水平に近く寝てしまって、殆んど大きくは
ならない。併しＧ０°８Ｇ′の値はＧが増してもその曲
線はかなりの勾配で上ってゆくのでＧが増せば増す程、
その値はかなり大きくなってゆく。

従って予熱乾燥速度Ｒｐ、減率乾燥速度Ｒｄは共に熱風
質量速度Ｇの０．８乗、即ちＧ０°８に比例するのでＧ
を大きくした場合の影響は大きく、特に減率乾燥期間の
進行に伴って（ｔ　　ｔｙ）の値が小さくなってゆくの
でＧの影響が極めて大きいことが分る。一方、恒率乾燥
速度Ｒｃは熱風質量速度Ｇの０．５乗、即ちＧ　に比例
するのでＧを必要以上に大きくしても、その影響は小さ
く、且つＧの上限に制限があることも考えれば、Ｇをあ
まり大きくするのはエネルギーロスのみ生じて、あまり
得策でないことが分かる。

第４図はファンの回転数を変化させた場合の性能の変化
を示す図で式で示すと次の如くなる。

ファン回転数ｎ１、の時、風量Ｑ１、圧力Ｐ１、動力Ｌ
１、ファン回転数ｎ２の時、風量Ｑ２、圧力Ｐ２　、動
力Ｌ２とすれば 即ち上式（７）式より、ファンの回転数ｎを変化させた
場合、風量Ｑはその変化の１乗に比例して変化するが°
動力りはその変化の３乗に比例して変化するため、ファ
ンの回転数ｎの変化はファン駆動電動機の動力りに激し
い変化を与えろことが分かる。従ってファンの回転数制
御により風量制御する際、ファン駆動電動機の定格動力
をオーバーしない範囲内で行なうことが大切であり、若
しオーバーする場合は定格動力のアップを計らなければ
ならない。

第５図は本発明の一実施例を示すファンの回転数制御衣
類乾燥機の概略構成を示したものである。■はファン、
２はファン駆動電動機、３は熱風、４は回転ドラム、５
は回転ドラム駆動Ｔ動機、６は衣類、７は回転ドラム４
の内面の衣類６かき上げ用バッフル、８はヒータ（ヒー
トポンプ式の場合は凝縮器）、９．１０はそれぞれ熱風
入側出側の温度検出器で正温度特性抵抗素子等で構成さ
れている。１１は乾燥センサーである。なお、除湿式乾
燥機の場合の除湿器（ヒートポンプ式の場合は蒸発器゛
）などは図示されていない。

その動作として回転ドラム４の回転に伴なって収納され
た衣類６がバッフル７により、下から上へすくいかき上
げられて適当な高さの所で程よく落下して転動攪拌され
ほぐされ乾燥しやすい状態にさせられ、そしてそこへ除
湿後（除湿式衣類乾燥機の場合）ヒータ８によって再加
熱された高温低湿の熱風３がファン駆動電動機２により
回転数制御されたファン１により設定された風量と温度
で回転ドラム４内の衣類６に供給され、平行流と直交流
の乱流域の状態で乾燥工程が行われてゆく。

０発明の効果 以上の説明により、本発明のファンの回転数制御衣類乾
燥機の効果として、ファン駆動電動機をインバータ装置
などにより回転数制御することにより、回転ドラム内の
衣類へ、その乾燥工程中に経過する乾燥の３期間のおの
おのに対応した最適の熱風風量を供給すると共に、乾燥
の３期間のおのおのに対応した最適の熱風温度をその設
定ｔに対する修正調整のためのヒータの間欠的なＯＮ・
ＯＦＦ作動、又はそれに準ずる作動による微小変動に対
して、ファンの回転数制御により熱風の供給風量を連動
して微小変動させて修正追随することにより、常（こ設
定値に対して最小の修正微小変動幅で最適の熱風の温度
と風量を制御して供給することにより、効果的に短時間
内に、きめ細かく且つエネルギーロスも少なく、従って
運転費（電力式）も割安となり、良好な乾燥効率で衣類
の乾燥が行われる。

【図面の簡単な説明】 第１図は衣類の乾燥工程中の乾燥の３期間のおのおのに
対応した最適の熱風の供給質量速度、温度の一例を示す
図。 第２図は衣類の乾燥工程を示す乾燥特性曲線。 第３図は熱風質量速度Ｇに対するＧｌ、　Ｇ０°８Ｇ　
　、Ｇ　　の各値の変化状態を示す図。 第４図はファンの回転数を変化させた場合の性能の変化
を示す図。 第５図は本発明の回転数制御衣類乾燥機の一例を示す概
略構成図。 である。 １：ファン ２：ファン駆動電動機 ３：熱　風 ４：回転ドラム ５：回転ドラム駆動電動機 ６：衣類 ７：バッフル ８：ヒータ ９：入口側熱風温度検出器 、１０：出口側熱風温度検出器　。 １１：乾燥センサー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被乾燥衣類を収納して、これを回転させながら転動
   攪拌する回転ドラム内へ、ファンにより乾燥用熱風を供
   給する衣類乾燥機において、このファンを回転駆動する
   ファン駆動電動機を回転数制御してファンによる乾燥用
   熱風の供給風量を制御できるようにして、このファンを
   回転数制御することにより回転ドラム内の被乾燥衣類を
   、その乾燥工程中に経過する予熱期間、恒率乾燥期間、
   減率乾燥期間の乾燥の３期間のおのおのに対応した最適
   の乾燥用熱風風量を供給して効果的な乾燥状態に制御す
   ることを特徴とする回転数制御衣類乾燥機。 ２、ヒータにより加熱した乾燥用熱風を、前記乾燥の３
   期間のおのおのに対応した最適の乾燥用熱風温度で供給
   し、且つその設定値に対する修正調整のための間欠的な
   ＯＮ・ＯＦＦ作動、又はそれに準ずる作動による微小変
   動に対して前記ファンを回転数制御して乾燥用熱風の供
   給風量を連動して微小変動させて修正追随することによ
   り、常に供給する乾燥用熱風の温度をその設定値に対す
   る修正微小変動幅を極力最小に且つ最適となるように制
   御することを特徴とする回転数制御衣類乾燥機。