JP2004089415A - 衣類乾燥装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】十分な除湿を実現して、水分の放出を少なく抑えながら熱を外部に放出し、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器および吸熱器で扱う熱量を少なく抑える。
【解決手段】ヒートポンプ装置と、外部に開口した吸気口２５から導入した乾燥用空気を、放熱器２１から衣類を入れた乾燥庫２６を経て吸熱器２３へと導いた後、排気口２７から外部に排気する風路２８と、乾燥用空気を吸排気する送風機２９とを備え、前記乾燥庫２６と吸熱器２３の間に乾燥用空気の熱を外部に放出する冷却手段３０を設けたものである。
【選択図】 図１
【解決手段】ヒートポンプ装置と、外部に開口した吸気口２５から導入した乾燥用空気を、放熱器２１から衣類を入れた乾燥庫２６を経て吸熱器２３へと導いた後、排気口２７から外部に排気する風路２８と、乾燥用空気を吸排気する送風機２９とを備え、前記乾燥庫２６と吸熱器２３の間に乾燥用空気の熱を外部に放出する冷却手段３０を設けたものである。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般家庭で使用される洗濯と乾燥を同一槽で行う乾燥機能付き洗濯機、もしくは、乾燥のみを行う衣類乾燥機に具備される衣類乾燥装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のヒートポンプ装置を用いた衣類乾燥機としては、例えば、特開平７−１７８２８９号公報に記載されているようなものがあった。図１６は、前記公報に記載された衣類乾燥機の構成を示すものである。
【０００３】
図１６において、１は衣類乾燥機本体、２は本体１内にて回転自在に設けられた乾燥庫として使用される回転ドラムで、モータ３によってドラムベルト４を介して駆動される。５は本体１の前面に設けた衣類投入口、６は循環ダクトで乾燥用空気を導く通路である。７は乾燥用空気を回転ドラム２から循環ダクト６へ送るための送風機であり、モータ３によってファンベルト８を介して駆動される。９は送風機７のケーシングであり、回転ドラム２の後面に設けられ、中央部には吸気口１０を有している。１１は回転ドラム２及び送風機７を回転自在に支持する軸である。
【０００４】
１２は冷媒を蒸発させ乾燥用空気を冷却除湿する吸熱器、１３は冷媒を凝縮させ乾燥用空気を加熱する放熱器、１４は冷媒を圧縮する圧縮機、１５は冷媒の圧力を減圧して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絞り手段、１６は冷媒が通る配管であり、上記吸熱器１２、放熱器１３、圧縮機１４、絞り手段１５、これらを連結する配管１６でヒートポンプ装置を構成している。
【０００５】
１７は放熱器１３で加熱された乾燥用空気の一部を本体１外へ排出するための排気口である。１８はこの循環ダクト６の途中の吸熱器１２の近くに設けた排水口であり、吸熱器１２での熱交換で発生した乾燥用空気の結露水を排出する。１９は乾燥すべき衣類である。
【０００６】
ヒートポンプ装置を用いることによって、衣類１９に当たった後の乾燥用空気から顕熱および潜熱を吸熱器１２で回収し、放熱器１３において再び乾燥用空気を加熱するための熱量に利用できるため、より少ない入力で所定量の衣類１９の乾燥が可能となる。なお、矢印Ａは乾燥用空気の流れを示している。
【０００７】
次に、その動作を説明する。まず、乾燥すべき衣類１９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７が回転して乾燥用空気の流れＡが生じる。乾燥用空気は、回転ドラム２内の衣類１９から水分を奪って多湿となった後、送風機７により循環ダクト６内を通ってヒートポンプ装置の吸熱器１２へ運ばれる。
【０００８】
吸熱器１２で低温の冷媒に熱を奪われた乾燥用空気は除湿され、更に放熱器１３へ運ばれ、前記吸熱器１２で吸熱された熱量に、圧縮機１４からの熱量が加わって高温となった冷媒からの放熱で加熱され、再び回転ドラム２内へと循環される。以上の繰り返しで衣類１９は乾燥していく。
【０００９】
ここで、ヒートポンプ装置における冷媒の冷凍サイクルを考えると、放熱器１３から乾燥用空気へ放出される熱量は、吸熱器１２にて乾燥用空気から奪う熱量に、圧縮機１４が消費する電力にほぼ相当する分だけ多くなるため、乾燥用空気をそのまま循環すると、乾燥用空気全体の持つ熱量が増えるとともに、ヒートポンプ装置内の冷媒の持つ熱量が増え、その圧力が高くなる。
【００１０】
より高温高圧となった冷媒を圧縮するため、圧縮機１４のモータ負荷が増えて、やがて限度を超える恐れがあるため、通常は過負荷防止装置（図示せず）が作動して圧縮機１４が停止する。過負荷防止装置が復帰するには時間がかかるため、その間ヒートポンプ装置が作動せず、乾燥が進まない。
【００１１】
したがって、ヒートポンプ装置を安全に安定して運転するには、乾燥用空気の熱量の一部を本体１外へ排出しつつ乾燥を行わなくてはならない。従来例によれば、放熱器１３から出た高温低湿の乾燥用空気の一部を排気口１７から本体１の外へ排出し、外部に最小限の水分しか漏らさずに熱を逃がすことで、安全で安定したヒートポンプ装置の運転を実現している。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の構成では、放熱器１３で加熱した高温低湿の乾燥用空気の一部を外部に排気するため、結果的には、衣類乾燥に必要な熱量以上の熱量を、放熱器１３において乾燥用空気に与えることになる。より多くの熱量を放出する分、放熱器１３の能力も大きくする必要がある。具体的には、より放熱面積が広くなるように放熱器１３の大きさが大きくなる。あるいは、乾燥用空気へ多くの熱量を移動させるために温度差を確保するように冷媒温度を高くするなど、乾燥に必要な熱量という観点からは、ムダな熱量を扱う構成になっている。
【００１３】
また、衣類に当たって、衣類１９から水分を奪った乾燥用空気は、衣類１９に顕熱を十分に与えて、乾燥で発生する水蒸気を含んで、相対湿度１００％になることはなく、温度（顕熱）はまだ高い。従って、吸熱器１２において、衣類１９から蒸発した水分を全て結露水として回収するには、乾燥用空気からまず顕熱を奪い、さらに、水蒸気の持つ潜熱を奪わなければならない。吸熱器１２では、顕熱と潜熱のトータルの熱量（エンタルピ）を奪う必要があり、必要能力が大きくなる。
【００１４】
熱量について、具体的な例を示して説明する。所定量の衣類を所定時間で乾燥するために必要な熱量が２２００ワットで、圧縮機１４で冷媒に加わる熱量が６００ワット相当の場合、放熱器１３での放熱量は２８００ワットになる。放熱器１３を通過後の乾燥用空気の一部を排気口１７から外部に排気した後、乾燥用空気の熱量が２２００ワットとなり、衣類１９に当たる。衣類１９の水分を蒸発させるため乾燥用空気の温度（顕熱）は低下するが、同量の熱量（潜熱）を有する水蒸気が空気に含まれる。
【００１５】
衣類に当たる前と同等の熱量（エンタルピ）２２００ワットを有する乾燥空気が吸熱器１２に送られる。この乾燥用空気を冷却して、衣類１９から蒸発した水分を結露水として回収するには、吸熱器１２で２２００ワットの吸熱が必要となる。吸熱器１２で２２００ワット、放熱器１３で２８００ワットの熱量の吸放熱が必要となる。
【００１６】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、十分な除湿を実現して、水分の放出を少なく抑えながら熱を外部に放出し、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器および吸熱器で扱う熱量を少なく抑えることを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、ヒートポンプ装置と、外部に開口した吸気口から導入した乾燥用空気を、前記放熱器から衣類を入れた乾燥庫を経て前記吸熱器へと導いた後、排気口から外部に排気する風路と、乾燥用空気を吸排気する送風機とを備え、前記乾燥庫と吸熱器の間に乾燥用空気の熱を外部に放出する冷却手段を設けたものである。
【００１８】
これにより、吸熱器の上流で乾燥用空気の熱を冷却手段によってあらかじめ外部に放出し、吸熱器でさらに冷却して十分に除湿した後、乾燥用空気を外部へ排気する。衣類に当たって、衣類から水分を奪った乾燥用空気の顕熱はまだ高い。乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ冷却手段によって外部に放出することで、吸熱器では所定の吸熱量で潜熱を奪って十分な除湿が実現でき、放熱器では乾燥に必要な熱量以上に放熱する必要がなくなる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、圧縮機と圧縮後の高温高圧の冷媒の熱を放熱する放熱器と高圧の冷媒の圧力を減圧するための絞り手段と減圧されて低圧となった冷媒が周囲から熱を奪う吸熱器とを冷媒が循環するように管路で連結したヒートポンプ装置と、外部に開口した吸気口から導入した乾燥用空気を、前記放熱器から衣類を入れた乾燥庫を経て前記吸熱器へと導いた後、排気口から外部に排気する風路と、乾燥用空気を吸排気する送風機とを備え、前記乾燥庫と吸熱器の間に乾燥用空気の熱を外部に放出する冷却手段を設けたものであり、吸熱器の前で衣類を通過後の乾燥用空気の熱をあらかじめ外部に放出し、吸熱器でさらに冷却除湿した後、外部へ排気することができる。衣類通過後の乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、水分の放出を少なく抑えながら熱を外部に放出することができる。
【００２０】
また、放熱器から衣類までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器および吸熱器で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするもので、放熱器や吸熱器のサイズなどを小さくすることができる。
【００２１】
請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、冷却手段は、乾燥庫と吸熱器の間の風路に設けた熱交換器と、前記熱交換器に冷却用空気を送る冷却用送風機を有したものであり、乾燥用空気が通過する熱交換器と冷却用送風機によって強制的に冷却することができる。吸熱器の前で乾燥用空気の熱をあらかじめ外部に放出し、吸熱器でさらに冷却除湿した後の空気を外部へ排気することができる。乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、水分の放出を少なく抑えながら熱を外部に放出することができる。また、放熱器から衣類まで外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器および吸熱器で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【００２２】
請求項３に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、冷却手段は、乾燥庫と吸熱器の間に設けた風路を熱交換器とし、乾燥用空気が通過する風路の外周を囲むように冷却用空気が通過する冷却風路を設けたものであり、冷却風路で乾燥用空気が通過する風路の周囲を囲むことによって、特別な熱交換器を必要とせずに、冷却用空気と乾燥用空気の熱交換を効率よく行うことができる。吸熱器の前で乾燥用空気の熱をあらかじめ外部に放出し、吸熱器でさらに冷却除湿した後の空気を外部へ排気することができる。乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、水分の放出を少なく抑えながら熱を外部に放出することができる。また、放熱器から衣類までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器および吸熱器で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【００２３】
請求項４に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、冷却手段は、乾燥庫と吸熱器の間に設けた風路を熱交換器とし、乾燥用空気が通過する乾燥風路と側壁を共用する冷却用空気が通過する冷却風路を設けるとともに、前記側壁は、波形もしくは蛇腹状に形成したものであり、空気と壁面との接触を良好にして、特別な熱交換器を必要とせずに、冷却用空気と乾燥用空気の熱交換を効率よく行うことができる。吸熱器の前で乾燥用空気の熱をあらかじめ外部に放出し、吸熱器でさらに冷却除湿した後の空気を外部へ排気することができる。乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、水分の放出を少なく抑えながら熱を外部に放出することができる。また、放熱器から衣類までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器および吸熱器で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【００２４】
請求項５に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、冷却手段は、乾燥庫と吸熱器の間の風路に設けた熱交換ファンにより構成したものであり、熱交換ファンを通過する空気は、乾燥用空気と冷却用空気とがファンの羽の表裏で熱的に接触するが、互いに混合されないように分離されているもので、冷却用空気を送風するための冷却用送風機を別途設ける必要がなく、ファン部で回転するため通常の固定の熱交換器よりも乾燥用空気に対する圧力損失が少なく、冷却用空気と乾燥用空気の熱交換を効率よく行うことができる。吸熱器の前で乾燥用空気の熱をあらかじめ外部に放出し、吸熱器でさらに冷却除湿した後の空気を外部へ排気することができる。乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、水分の放出を少なく抑えながら熱を外部に放出することができる。
【００２５】
また、放熱器から衣類までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器および吸熱器で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【００２６】
請求項６に記載の発明は、上記請求項１〜５に記載の発明において、冷却手段の冷却用空気は、吸熱器を通過した後の乾燥用空気としたものであり、夏期などで本体周囲の外部空気の温度が高い場合には、乾燥用空気との温度差が十分取れない。外部空気を冷却用空気と利用する場合と比較して、吸熱器で冷却除湿された後の空気は外部空気よりも低温になるため、より高い冷却性能が得られる。また、冷却用空気を送風するための冷却用送風機を別途設ける必要がない。よって、吸熱器の上流で乾燥用空気の熱を外部に放出し、吸熱器でさらに冷却除湿した後の空気を外部へ排気することができる。乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、水分の放出を少なく抑えながら熱を外部に放出することができる。
【００２７】
また、放熱器から衣類までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器および吸熱器で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【００２８】
請求項７に記載の発明は、上記請求項２〜６に記載の発明において、冷却手段は、冷却用空気の風量増減手段を有し、乾燥開始後の所定時間は冷却用空気を流さないようにしたものであり、乾燥開始後、乾燥用空気の温度が低く、冷却手段によって熱を放出しなくても、ヒートポンプ装置の負荷が限度を超える恐れがないので、制御手段によって風量増減手段を制御し、所定時間は冷却用空気の風量をゼロ、もしくは、少量にコントロールすることができる。冷却手段での放熱を制限する分、乾燥用空気の温度上昇が速くなり、乾燥が速く進む。所定時間経過後は、冷却用空気の風量を増やすことによって、吸熱器の上流で乾燥用空気の熱を外部に放出し、吸熱器でさらに冷却除湿した後の空気を外部へ排気することができる。乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、水分の放出を少なく抑えながら熱を外部に放出することができる。
【００２９】
また、放熱器から衣類までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器および吸熱器で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【００３０】
請求項８に記載の発明は、上記請求項２〜６に記載の発明において、冷却手段は、冷却用空気の風量増減手段と、温度検知手段を有し、乾燥用空気が所定温度に到達するまで冷却用空気を流さないようにしたものであり、乾燥開始後、または、冬期で本体周囲温度が低いために、乾燥用空気の温度上昇が低い場合には、冷却手段によって熱を放出しなくても、ヒートポンプ装置の負荷が限度を超える恐れがないので、温度検知手段からの情報を基に制御手段によって風量増減手段を制御して、所定温度範囲では冷却用空気の風量をゼロ、もしくは、少量にコントロールすることができる。冷却手段での放熱を制限する分、乾燥用空気の温度上昇が速くなり、乾燥が速く進む。所定温度以上に到達した後は、冷却用空気の風量を増やすことによって、吸熱器の上流で乾燥用空気の熱を外部に放出し、吸熱器でさらに冷却除湿した後の空気を外部へ排気することができる。乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、水分の放出を少なく抑えながら熱を外部に放出することができる。
【００３１】
また、放熱器から衣類までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器および吸熱器で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【００３２】
請求項９に記載の発明は、上記請求項７または８に記載の発明において、風量増減手段は、冷却用空気の吸気口を開閉する吸気口開閉弁と弁駆動手段を有したものであり、乾燥用空気の送風機と冷却用空気の送風機を兼用している場合のように、送風機のモータを制御して冷却用空気のみ送風量をコントロールすることができない場合に有効である。
【００３３】
請求項１０に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、冷媒は、超臨界状態で作用する冷媒を用いたものであり、放熱器における冷媒の温度を高く設定することが可能であり、よって、放熱器を通過する乾燥用空気も高温にできる。所定の乾燥能力の空気を得るために温度を高くした分は風量を少なくすることができるため、乾燥用空気が通過する部材や風路の圧力損失が少なくなる。従って、吸熱器の上流で乾燥用空気の熱を外部に放出するために設けた熱交換器などの冷却手段による圧力損失の増加分を軽減することができ、乾燥用空気を送風する送風機などが、より少ない能力や小型の送風機を使用することが可能になるなど、冷却手段を含んだ構成がより容易に実現可能になる。よって、吸熱器の上流側で、乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、水分の放出を少なく抑えながら熱を外部に放出することができる。また、放熱器から衣類までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器および吸熱器で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【００３４】
【実施例】
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。なお、従来例と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３５】
（実施例１）
図１は本発明の第１の実施例の衣類乾燥装置を示す構成図である。図１において、２０は圧縮機、２１は圧縮後の高温高圧の冷媒の熱を放熱する放熱器、２２は高圧の冷媒の圧力を減圧するための膨張弁、もしくは、キャピラリーチューブからなる絞り手段、２３は減圧されて低圧となった冷媒が周囲から熱を奪う吸熱器であり、圧縮機２０、放熱器２１、絞り手段２２、吸熱器２３を順に接続して再び圧縮機２０に冷媒が循環するように管路２４で連結したヒートポンプ装置を具備している。
【００３６】
２８は乾燥用空気の風路で、外部に開口した吸気口２５から導入した乾燥用空気を、放熱器２１から衣類１９を入れた乾燥庫２６へ導き、さらに、吸熱器２３へと導いた後、排気口２７から外部に排気する。２９は風路２８に設けた送風機で、吸気口２５から風路２８内に乾燥用空気を吸気し、排気口２７から排気する。３０は乾燥庫２６と吸熱器２３の間に設けた冷却手段で、乾燥用空気の熱を外部に放出する。３１は乾燥用空気の冷却によって発生した結露水の排水口である。なお、矢印Ｂは乾燥用空気の流れを示している。
【００３７】
以上のように構成された衣類乾燥装置について、以下その動作、作用を説明する。まず、乾燥を開始すると、送風機２９と圧縮機２０が作動する。送風機２９によって吸気口２５から外部の空気が乾燥用空気として導入される。放熱器２１からの放熱で乾燥用空気を加熱し、温風にして乾燥庫２６に送る。乾燥庫２６内で衣類１９と接触した乾燥用空気は衣類１９から水分を奪って衣類１９を乾燥する。
【００３８】
乾燥用空気は、蒸発のための熱量として顕熱をあたえるため温度が低下するが、ほぼ同等の潜熱を有する水蒸気を含んで高湿の空気となる。衣類１９と接触する前後の乾燥用空気のエンタルピはほぼ一定である。高湿となった乾燥用空気は風路２８に設けられた冷却手段３０を通過する間に周囲の空気に熱を自然放出して冷却される。
【００３９】
冷却手段３０において主に顕熱を放出して冷えた乾燥用空気は、さらに吸熱器２３において冷却され、結露して除湿される。除湿されて絶対湿度が低下した乾燥用空気は、排気口２７から外部に排気される。一方、ヒートポンプ装置では、圧縮機２０で圧縮された高温高圧の冷媒の熱が放熱器２１で放熱される。さらに、高圧の冷媒が絞り手段２２で減圧されて低圧低温となり、吸熱器２３で乾燥用空気から熱を奪い再び圧縮機２０に戻る。
【００４０】
本発明の衣類乾燥装置の乾燥用空気の温湿度と、ヒートポンプ装置での吸熱・放熱の熱量について、具体的な例を示して、その作用と効果を説明する。
【００４１】
衣類乾燥に必要な熱量が２２００ワットで、ヒートポンプ装置での安全で安定した放熱量も２２００ワットとすると、圧縮機２０で冷媒に加わる熱量が６００ワット相当の場合、放熱量を２２００ワット相当の熱量に抑えるには、吸熱器２１での吸熱量は１６００ワットにする必要がある。
【００４２】
一方、乾燥用空気においては、例えば、外部空気の温湿度が２０℃で６５％（相対湿度）の場合、放熱器２１で２２００ワットで加熱されると、乾燥用空気は、風量が１分間当たり２立方メートルの場合、約７４．３℃、４．１％となる。この乾燥用空気を衣類１９に当てて、１０分間で２５０グラムの水分を衣類１９から奪うと、乾燥用空気は約４７．７℃、２８．６％になる。
【００４３】
この空気を冷却手段３０で予め冷却せずに吸熱器２３で冷却した場合、吸熱器２３では１６００ワットの熱量を乾燥用空気から奪うので、乾燥用空気は約２０．６℃、１００％となり、１０分間では１１３グラムの結露が発生する。これは、衣類１９から奪った水分の約４５．２％に相当する。
【００４４】
しかし、本発明のように、冷却手段３０で予め６００ワット相当の熱を奪うと、乾燥用空気は約３３．２℃、６２％となり、これを吸熱器２３で１６００ワットの吸熱を行うと、乾燥用空気は約１５．７５℃、１００％となる。これは、衣類１９から奪った水分の約８３．８％に相当し、除湿による結露水が多い分、排気口２７から乾燥用空気とともに放出する水分量が少なくなる。
【００４５】
以上のように、乾燥用空気の熱量、特に、顕熱を冷却手段３０によってあらかじめ外部に放出することで、吸熱器２３では乾燥用空気から必要な熱量１６００ワットを奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、水分の放出を少なく抑えながら熱を外部に放出することができる。また、放熱器２１から衣類１９までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器２１から与えられたほぼ全ての熱量２２００ワットをもった乾燥用空気が衣類に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器２１および吸熱器２３で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【００４６】
なお、本実施例で示す放熱器２１および吸熱器２３は、フィンチューブ型の熱交換器を図示しているが、その他チューブ管同士を連続接続した形状の熱交換器などでも同様であり、熱交換器の形状を限定するものではない。
【００４７】
図２は本発明の第１の実施例の衣類乾燥装置を、従来例と同様のタンブラー式衣類乾燥機に搭載した構成を示す要部断面図である。なお、従来例と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４８】
図２において、吸気口２５から吸い込まれた乾燥用空気は、放熱器２１で加熱されて乾燥庫である回転ドラム２６内へ送られ、衣類１９から水分を奪った結果多湿となった後、送風機２９により風路２８内を通る。風路２８に設けられた冷却手段３０を通過する間に周囲の空気に熱を放出して冷却される。冷却手段３０において主に顕熱を放出して冷えた乾燥用空気は、さらに吸熱器２３において冷却され、結露して除湿される。除湿されて絶対湿度が低下した乾燥用空気は、排気口２７から外部に排気される。結露水は、排気口２７から排水される。
【００４９】
以上のように、乾燥用空気の熱量、特に、顕熱を冷却手段３０によってあらかじめ外部に放出することで、吸熱器２３では乾燥用空気から必要な熱量を奪い十分な除湿を実現する。従って、水分の放出を少なく抑えながら熱を外部に放出することができる。また、放熱器２１から衣類１９までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器２１から与えられたほぼ全ての熱量を捨てることなく乾燥用空気が衣類に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器２１および吸熱器２３で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【００５０】
図３は本発明の第１の実施例の衣類乾燥装置を洗濯乾燥機に搭載した構成を示す要部断面図である。
【００５１】
筐体３２は、内部に複数のサスペンション３３によって弾性的に吊り下げた外槽３４を設け、脱水時の振動をサスペンション３３によって吸収する構成としている。外槽３４の内部には、洗濯物および乾燥対象物の衣類１９を収容する乾燥庫に相当する内槽３５を、洗濯・脱水軸３６を中心に回転可能に配設し、内槽３５の内底部に衣類１９を撹拌する回転翼３７を回転自在に配設している。また、内槽３５の周壁には小孔３８を多数設けている。上方には流体バランサ３９を設けている。
【００５２】
モータ（駆動手段）４０は、外槽３４の底部に取り付けられ、その回転力はクラッチ４１を切り換えることによって洗濯・脱水軸３６に伝達される。洗濯軸３６ａは回転翼３７と、脱水軸３６ｂは内槽３５に連結されている。回転翼３７は外周部に外周方向に高くなる略鍋型の形状をし、衣類撹拌用の突出リブを有している。乾燥行程においては、回転翼３７の回転による遠心力と突出リブの撹拌力によって衣類１９を上方へと舞い上げる。
【００５３】
送風機２９は、放熱器２１によって加熱された乾燥用空気を、伸縮自在の上部蛇腹状ホース４２を通して吐出口４３から内槽３５内に送風するもので、筐体３２の略上方に設けている。乾燥用空気は、内槽３５および外槽３４を通過して、外槽３４の下部の排出口４４に接続した下部蛇腹状ホース４５を通り、冷却手段３０を通過する。
【００５４】
４６は排水弁で、外槽３４の底部に位置している。外槽３４からの排水と下部蛇腹状ホース４５からの結露水は、排水管４７を通して排水弁４６に導かれ、排水口３１から機外へ排水される。外槽カバー４８は外槽３４の上面を略気密的に覆うもので、この外槽カバー４８に中蓋４９を開閉自在に設け、衣類１７の出し入れを可能にしている。冷却手段３０は、吸熱器２３の上流の風路２８に設けられ、筐体３２の外部に露出して、周囲の外部空気に放熱する。
【００５５】
上記構成において動作を説明する。乾燥行程では、モータ４０を駆動して回転翼３６を回転させ、衣類１９に遠心力を与えることにより、衣類１９を外へはね飛ばすように衣類１９を撹拌する。この撹拌を繰り返しながら、送風機２９と圧縮機２０が作動する。送風機２９は乾燥用空気を吸気口２５から吸気し、放熱器２１の放熱で温風にし、上部蛇腹状ホース４２を通して乾燥庫となる内槽３５内へと送り込む。
【００５６】
この乾燥用空気は、衣類１９の水分を奪った後、内槽３５から外槽３４の内側へ出た後、下部蛇腹状ホース４５、風路２８を通過して、冷却手段３０へ至る。乾燥用空気は冷却手段３０と吸熱器２３で冷却されて結露し、除湿後、排気口２７から外部に排出される。結露水は、閉じていた排水弁４６が所定時間開かれ、下部蛇腹状ホース４５、排水管４７、排水弁４６を通過して排水口３１から排水される。
【００５７】
以上のように、乾燥用空気の熱量、特に、顕熱を冷却手段３０によってあらかじめ外部に放出することで、吸熱器２３では乾燥用空気から必要な熱量を奪い十分な除湿を実現する。従って、水分の放出を少なく抑えながら熱を外部に放出することができる。また、放熱器２１から衣類１９までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器２１から与えられたほぼ全ての熱量を捨てることなく乾燥用空気が衣類に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器２１および吸熱器２３で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【００５８】
また、衣類乾燥装置は、洗濯乾燥機に設けているので、洗濯から乾燥まで連続して実行することができ、さらに、乾燥庫である内槽３５が上部に開口しており、衣類１９の取り出しが容易である。
【００５９】
なお、本発明の各実施例では、衣類乾燥装置を搭載した機器として、槽への投入口が上方を向いて回転軸が略垂直のいわゆる縦型洗濯乾燥機を例に説明したが、槽への投入口が横方向を向いて回転軸が略水平のいわゆるドラム式洗濯乾燥機の場合でも同様である。
【００６０】
（実施例２）
図４は本発明の第２の実施例の衣類乾燥装置を示す構成図である。実施例１と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６１】
図４に示すように、冷却手段３０は、乾燥庫２６と吸熱器２３の間の風路２８に設けた熱交換器５０と、冷却用空気を送って冷却する冷却用送風機５１を有している。なお、矢印Ｃは冷却用空気の流れを示している。乾燥用空気が風路２８を通過する際に、風路２８に設けた熱交換器５０に、冷却用送風機５１で吸気口５８から取り入れた冷却用の外部空気を送ることによって、強制的に冷却することができる。
【００６２】
吸熱器２３の前で乾燥用空気の熱をあらかじめ外部に放出し、吸熱器２３でさらに冷却除湿した後の空気を外部へ排気することができる。乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器２３では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、水分の放出を少なく抑えながら熱を外部に放出することができる。
【００６３】
また、放熱器２１から衣類１９に至るまでは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器２１から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器２１および吸熱器２３で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【００６４】
なお、本発明の実施例では、熱交換器５０は、プレートフィン付きチューブ型熱交換器や、波形プレートの直交型熱交換器にすることもできる。
【００６５】
（実施例３）
図５は本発明の第３の実施例の衣類乾燥装置を示す構成図である。実施例１、２と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６６】
図５に示すように、冷却手段３０が、乾燥庫２６と吸熱器２３の間に設けた風路２８を熱交換器３０として利用し、乾燥用空気が通過する風路２８の外周を囲むように設けた冷却用空気が通過する冷却風路５２を有するもので、吸気口５８から取り入れた冷却用空気が流れる冷却風路５２で、乾燥用空気が通過する風路２８の周囲を囲むことによって、特別な熱交換器を必要とせずに、冷却用空気と乾燥用空気の熱交換を効率よく行うことができる。吸熱器２３の前で乾燥用空気の熱をあらかじめ外部に放出し、吸熱器２３でさらに冷却除湿した後の空気を外部へ排気することができる。
【００６７】
乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器２３では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、水分の放出を少なく抑えながら熱を外部に放出することができる。また、放熱器２３から衣類までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器２３から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器２１および吸熱器２３で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【００６８】
（実施例４）
図６は本発明の第４の実施例の衣類乾燥装置を示す構成図である。実施例１〜３と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６９】
図６に示すように、冷却手段３０は、乾燥庫２６と吸熱器２３の間に設けた風路５３を熱交換器として、乾燥用空気が通過する風路５３と側壁を共用する冷却用空気が通過する冷却風路５４とを有し、前記側壁は、波形もしくは蛇腹形状をしたものである。図７は、風路５３と冷却風路５４を図６のＡ−Ａ断面で示したものあり、側壁の形状を示す。風路５３と冷却風路５４の側壁を共用し、かつ、側壁の形状を波形、もしくは、蛇腹形状にすることによって、空気と壁面との接触面積を増やして熱交換を良好にし、特別な熱交換器を必要とせずに、冷却用空気と乾燥用空気の熱交換を効率よく行うことができる。
【００７０】
吸熱器２３の前で乾燥用空気の熱をあらかじめ外部に放出し、吸熱器２３でさらに冷却除湿した後の空気を外部へ排気することができる。乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器２３では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、水分の放出を少なく抑えながら熱を外部に放出することができる。また、放熱器２１から衣類までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器２１から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器２１および吸熱器２３で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【００７１】
（実施例５）
図８は本発明の第５の実施例の衣類乾燥装置を示す構成図である。実施例１〜４と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７２】
図８に示すように、冷却手段３０は、乾燥庫２６と吸熱器２３の間の風路２８に設けた熱交換ファン５５を有しており、熱交換ファン５５を通過する空気は、乾燥用空気と冷却用空気とが熱交換ファン５５の羽の表裏で熱的に接触するが、互いに混合されないように周縁部５６で分離されているもので、冷却用空気を送風するための送風機と熱交換器を別途設ける必要がなく、ファン部が回転するため、通常の固定の熱交換器より、乾燥用空気に対する圧力損失が少なく、冷却用空気と乾燥用空気の熱交換を効率よく行うことができる。
【００７３】
５７は駆動用のモータである。吸熱器２３の前で乾燥用空気の熱をあらかじめ外部に放出し、吸熱器２３でさらに冷却除湿した後の空気を外部へ排気することができる。乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器２３では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、水分の放出を少なく抑えながら熱を外部に放出することができる。
【００７４】
また、放熱器２１から衣類までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器２１から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器２１および吸熱器２３で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【００７５】
なお、熱交換ファン５５およびその駆動用のモータ５７で、乾燥用空気を送る送風機と兼用することも可能である。
【００７６】
（実施例６）
図９は本発明の第６の実施例の衣類乾燥装置を示す構成図である。実施例１〜５と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７７】
図９において、冷却手段３０の冷却用空気は、吸熱器２３を通過後の乾燥用空気とするもので、排気口２７が風路２８に設けた冷却手段３０の冷却用空気の吸気口５８に接続されている。夏期などで本体周囲の外部空気の温度が高い場合には、乾燥用空気との温度差が十分取れない。外部空気を冷却用空気と利用する場合と比較して、吸熱器２３で冷却除湿された後の空気は外部空気よりも低温になるため、より高い冷却性能が得られる。
【００７８】
また、冷却用空気を送風するための送風機を別途設ける必要がない。よって、吸熱器２３の上流で乾燥用空気の熱を外部に放出し、吸熱器２３でさらに冷却除湿した後の空気を外部へ排気することができる。乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器２３では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、水分の放出を少なく抑えながら熱を外部に放出することができる。
【００７９】
また、放熱器２１から衣類１９までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器２１から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類１９に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器２１および吸熱器２３で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【００８０】
なお、実施例６の冷却手段３０は、実施例１に記載した冷却手段３０について図示しているが、実施例２〜５の冷却手段に対しても同様である。
【００８１】
（実施例７）
本発明の第７の実施例の衣類乾燥装置は、冷却手段３０が、冷却用空気の風量増減手段（図示せず）と、乾燥開始後の所定時間は冷却用空気を流さない制御を行う制御手段（図示せず）を有するもので、風量増減手段は、実施例２〜４に記載した冷却用の送風機５１、および、実施例５に記載した熱交換ファン５５の駆動用のモータ５７に対して、制御手段が行う駆動電圧制御などによる運転制御で実現するものである。
【００８２】
図１０は、本発明の第７および第９の実施例の風量増減手段５９を制御して、冷却手段３０を制御する場合のフローチャートである。
【００８３】
図１０のフローチャートで、制御手段６０の動作を説明する。ただし、説明は、衣類乾燥装置の制御に関連する部分だけであり、洗濯乾燥機における洗濯・脱水工程などに関する部分は含まないものである。
【００８４】
乾燥が開始されると、ステップＳ１で経過時間を測るため計時を開始し、ステップＳ２、Ｓ３で送風機２９を作動して乾燥用空気を流し、圧縮機２０も作動して、乾燥が始まる。ステップＳ４で所定時間が経過したかを判定する。乾燥工程の開始直後では、放熱器２１の放熱が少なくて加熱が十分でないため、乾燥用空気は所定温度に到達していない。
【００８５】
ステップＳ５で風量増減手段５９を制御して冷却用空気の送風を停止、もしくは、風量減少を行う。ステップＳ６でその他の通常制御を行い、ステップＳ４での判定を繰り返す。所定時間になればステップＳ７に移行する。ステップＳ７では、風量増減手段５９を制御して冷却用空気の風量増加を行う。以降、ステップＳ８で通常の制御を行って乾燥を継続する。
【００８６】
以上のように、乾燥開始後、乾燥用空気や冷媒の温度が低く、冷却手段３０によって熱を放出しなくても、ヒートポンプ装置の負荷が限度を超える恐れがないので、制御手段６０により風量増減手段５９を制御し、所定時間は冷却用空気の風量をゼロ、もしくは、少量にコントロールすることができる。冷却手段３０での放熱を制限する分、乾燥用空気の温度上昇が速くなり、乾燥が速く進む。
【００８７】
所定時間経過後は、冷却用空気の風量を増やすことによって、吸熱器２３の上流で乾燥用空気の熱を外部に放出し、吸熱器２３でさらに冷却除湿した後の空気を外部へ排気することができる。乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器２３では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、水分の放出を少なく抑えながら熱を外部に放出することができる。
【００８８】
また、放熱器２１から衣類までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器２１から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類１９に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器２１および吸熱器２３で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【００８９】
（実施例８）
本発明の第８の実施例の衣類乾燥装置は、冷却手段３０が、冷却用空気の風量増減手段５９と、サーミスタなどの温度検知手段６１（図１２および図１３に図示）を有し、乾燥用空気が所定温度に到達するまでは、風量増減手段５９をコントロールして冷却用空気を流さないように制御を行う制御手段６０（図１２および図１３に図示）を有するものである。
【００９０】
温度検知手段６１は、乾燥用空気が流れる風路２８内に配設し、放熱器２１を通過した直後の温度を検知する。ただし、風路２８内の乾燥用空気の温度は、送風機２９の吹き出し口、乾燥庫２６の出口通過後など、それぞれの箇所で互いに相関があり、また、管路２４を流れる冷媒温度にも相関があるため、温度検知位置を放熱器２１直後の空気温度に限定するものではない。
【００９１】
図１１は、本発明の第８および第９の実施例の風量増減手段５９を制御して、冷却手段３０を制御する場合のフローチャートである。
【００９２】
図１１のフローチャートで、制御手段６０の動作を説明する。ただし、説明は、衣類乾燥装置の制御に関連する部分だけであり、洗濯乾燥機における洗濯・脱水工程などに関する部分は含まないものである。
【００９３】
乾燥が開始されると、ステップＳ１１で温度検知を開始し、ステップＳ１２、Ｓ１３で送風機２９を作動して乾燥用空気を流し、圧縮機２０も作動して、乾燥が始まる。ステップＳ１４で所定温度に到達したかを判定する。乾燥工程の開始直後では、放熱器２１の放熱が少なくて加熱が十分でないため、乾燥用空気や冷媒は所定温度に到達していない。ステップＳ１５で風量増減手段５９を制御して冷却用空気の送風を停止、もしくは、風量減少を行う。
【００９４】
ステップＳ１６でその他の通常制御を行い、ステップＳ１４での判定を繰り返す。所定温度になればステップＳ１７に移行する。ステップＳ１７では、風量増減手段５９を制御して冷却用空気の風量増加を行う。以降、ステップＳ１８で通常の制御を行って乾燥を継続する。
【００９５】
以上のように、乾燥開始後、または、冬期で本体周囲温度が低いために、乾燥用空気や冷媒の温度が低く、冷却手段３０によって熱を放出しなくても、ヒートポンプ装置の負荷が限度を超える恐れがないので、温度検知手段６１からの情報を基に、制御手段６０によって風量増減手段５９を制御し、所定温度範囲では冷却用空気の風量をゼロ、もしくは、少量にコントロールすることができる。
【００９６】
冷却手段３０での放熱を制限する分、乾燥用空気の温度上昇が速くなり、乾燥が速く進む。所定温度到達後は、冷却用空気の風量を増やすことによって、吸熱器２３の上流で乾燥用空気の熱を外部に放出し、吸熱器２３でさらに冷却除湿した後の空気を外部へ排気することができる。乾燥用空気の熱量、特に顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器２３では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、水分の放出を少なく抑えながら熱を外部に放出することができる。
【００９７】
また、放熱器２１から衣類までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器２１から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類１９に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器２１および吸熱器２３で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【００９８】
（実施例９）
図１２は本発明の第９の実施例の衣類乾燥装置の風量増減手段５９を示す構成図である。実施例１〜８と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００９９】
図１２において、風量増減手段５９は、冷却用空気の吸気口５８を開閉する吸気口開閉弁６２と弁駆動手段６３を有する。冷却手段３０で冷却するには、弁駆動手段６３を作動して吸気口開閉弁６１を図１２に示す位置に移動する。吸熱器２３を通過後の乾燥用空気は排気口２７を通過して冷却空気を導入する吸気口５８に流れ、風路２８を流れる冷却前の乾燥用空気と熱交換を行う。乾燥用空気は送風機２９で送られており、別途、冷却用送風機を必要としない。
【０１００】
しかしながら、前記実施例７および実施例８で記載のように、乾燥開始初期等で冷却が必要でないときは、吸気口開閉弁６２で吸気口５８を閉じるように動作させることにより、乾燥用空気の送風を止めずに、冷却用空気が冷却手段３０を通過せずに乾燥用空気を外部に排気することができるようにしている。
【０１０１】
特に、実施例５に示したように、冷却手段３０として熱交換ファン５５を用いて、さらに、送風機２９を兼用とした構成の場合には、図１３に示すように、吸気口開閉弁６２と弁駆動手段６３のモータを有する風量増減手段５９を用いることで、熱交換ファン５５を止めずに、冷却用空気の風量をコントロールすることが可能である。
【０１０２】
（実施例１０）
本発明の実施例１０では、冷媒を二酸化炭素のように超臨界状態で作用するものを用いる。従来、冷媒のＲ２２やＲ１３４ａなどフルオロカーボン系のように、高圧側条件を臨界圧力未満のサイクルで用いるヒートポンプ装置では、冷媒の凝縮が発生するため、空気との熱交換を行う領域において冷媒の温度が凝縮温度で一定となる部分が多く、空気との熱交換においても、凝縮温度近辺が上限温度となり、通常は、臨界温度よりも２０〜３０℃低い温度で設計される。上記に挙げた従来の冷媒では、通常６０〜６５℃以下で使用される。従って、この冷媒と熱交換を行う乾燥用空気の放熱器２１を通過後の温度は６０〜６５℃程度が上限となる。
【０１０３】
図１４は、上記臨界温度以下で使用する場合の冷媒温度６４と空気温度６５の変化を示す。矢印は冷媒および空気の流れ方向である。例えばＲ１３４ａの冷媒では、高圧側約１．６８ＭＰａで、凝縮温度６０℃となる。放熱器２１に入る手前の冷媒温度は通常これよりも高い温度であるが、放熱器２１においては、空気側に放熱されて温度が下がり、冷媒の状態が気体から液体に変わる二相域領域になり、凝縮温度の６０℃で一定となる。
【０１０４】
この間、冷媒からは凝縮熱が放熱され、乾燥用空気が温められる。乾燥用空気の温度は、放熱器手前の温度が例えば２０℃として、冷媒から熱をもらって温度を上昇させる。冷媒が気相の状態では６０℃よりも高温となっているが、熱の移動には温度差が必要であり、空気の温度上昇は６０℃程度となる。
【０１０５】
しかし、二酸化炭素などを冷媒として用いて、超臨界状態で作用するようなサイクルのヒートポンプ装置の場合には、凝縮温度の制限を超えた温度での熱交換が可能である。従って、放熱器２１を通過後の乾燥用空気の温度が実施例１で示したような７５℃になるように設計することも可能である。
【０１０６】
図１５は、冷媒として二酸化炭素を超臨界で使用する場合の冷媒温度６６と空気温度６７の変化を示す。例えば高圧側約１１．５ＭＰａで、冷媒の温度は約９０℃から３０℃に変化する。この間、冷媒から放熱され、乾燥用空気が温められる。乾燥用空気の温度は、放熱器手前の温度が例えば２０℃として、冷媒から熱をもらって温度を上昇させる。冷媒がの温度が９０℃と高温のため、空気の温度上昇は７５℃程度となる。
【０１０７】
以上のように、超臨界状態で作用する冷媒を用いてヒートポンプ装置のサイクルを設計すれば、放熱器２１における冷媒の温度を高く設定することが可能であり、よって、放熱器２１を通過する乾燥用空気も高温にできる。所定の乾燥能力の空気を得るために温度を高くした場合は風量を少なくすることができる。例えば６０℃で風量が１分間当たり２．７立方メートル必要であったものが、７５℃では、風量が１分間当たり、２立方メートルでよいことになる。
【０１０８】
風量を少なくすることができれば、乾燥用空気が通過する熱交換器などの部材や風路の圧力損失が少なくなる。従って、吸熱器２３の上流で乾燥用空気の熱を外部に放出するために設けた熱交換器などの冷却手段３０による圧力損失の増加分を軽減することができ、乾燥用空気を送風する送風機２９などが、より少ない能力や小型の送風機を使用することが可能になるなど、冷却手段３０を含んだ構成がより容易に実現可能になる。
【０１０９】
よって、吸熱器２１の上流で、乾燥用空気の熱量、特に顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器２３では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、水分の放出を少なく抑えながら熱を外部に放出することができる。
【０１１０】
また、放熱器２１から衣類までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器２１から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器２１および吸熱器２３で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【０１１１】
【発明の効果】
以上のように本発明の請求項１〜１０に記載の発明によれば、冷却手段によって、乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ外部に放出することができる。したがって、吸熱器では所定の吸熱量で潜熱を奪って十分な除湿が実現でき、また、放熱器では乾燥に必要な熱量以上に放熱する必要がなくなり、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器および吸熱器で扱う熱量を少なく抑える効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の衣類乾燥装置を示す構成図
【図２】同衣類乾燥装置を搭載したタンブラー式衣類乾燥機の要部断面図
【図３】同衣類乾燥装置を搭載した洗濯乾燥機の要部断面図
【図４】本発明の第２の実施例の衣類乾燥装置を示す構成図
【図５】本発明の第３の実施例の衣類乾燥装置を示す構成図
【図６】本発明の第４の実施例の衣類乾燥装置を示す構成図
【図７】同衣類乾燥装置の冷却手段の風路を示す断面図
【図８】本発明の第５の実施例の衣類乾燥装置を示す構成図
【図９】本発明の第６の実施例の衣類乾燥装置を示す構成図
【図１０】本発明の第７の実施例の衣類乾燥装置の制御を示すフローチャート
【図１１】本発明の第８の実施例の衣類乾燥装置の制御を示すフローチャート
【図１２】本発明の第９の実施例の衣類乾燥装置の風量増減手段を示す構成図
【図１３】同衣類乾燥装置の風量増減手段を実施例５に使用した場合の構成図
【図１４】従来の衣類乾燥機におけるヒートポンプ装置の放熱器における冷媒と空気の温度変化を示す図
【図１５】本発明の第１０の実施例の衣類乾燥装置の放熱器における冷媒と空気の温度変化を示す図
【図１６】従来の洗濯乾燥機を示す断面図
【符号の説明】
２０ 圧縮機
２１ 放熱器
２２ 絞り手段
２３ 吸熱器
２４ 管路
２５ 吸気口
２６ 乾燥庫
２７ 排気口
２８ 風路
２９ 送風機
３０ 冷却手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般家庭で使用される洗濯と乾燥を同一槽で行う乾燥機能付き洗濯機、もしくは、乾燥のみを行う衣類乾燥機に具備される衣類乾燥装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のヒートポンプ装置を用いた衣類乾燥機としては、例えば、特開平７−１７８２８９号公報に記載されているようなものがあった。図１６は、前記公報に記載された衣類乾燥機の構成を示すものである。
【０００３】
図１６において、１は衣類乾燥機本体、２は本体１内にて回転自在に設けられた乾燥庫として使用される回転ドラムで、モータ３によってドラムベルト４を介して駆動される。５は本体１の前面に設けた衣類投入口、６は循環ダクトで乾燥用空気を導く通路である。７は乾燥用空気を回転ドラム２から循環ダクト６へ送るための送風機であり、モータ３によってファンベルト８を介して駆動される。９は送風機７のケーシングであり、回転ドラム２の後面に設けられ、中央部には吸気口１０を有している。１１は回転ドラム２及び送風機７を回転自在に支持する軸である。
【０００４】
１２は冷媒を蒸発させ乾燥用空気を冷却除湿する吸熱器、１３は冷媒を凝縮させ乾燥用空気を加熱する放熱器、１４は冷媒を圧縮する圧縮機、１５は冷媒の圧力を減圧して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絞り手段、１６は冷媒が通る配管であり、上記吸熱器１２、放熱器１３、圧縮機１４、絞り手段１５、これらを連結する配管１６でヒートポンプ装置を構成している。
【０００５】
１７は放熱器１３で加熱された乾燥用空気の一部を本体１外へ排出するための排気口である。１８はこの循環ダクト６の途中の吸熱器１２の近くに設けた排水口であり、吸熱器１２での熱交換で発生した乾燥用空気の結露水を排出する。１９は乾燥すべき衣類である。
【０００６】
ヒートポンプ装置を用いることによって、衣類１９に当たった後の乾燥用空気から顕熱および潜熱を吸熱器１２で回収し、放熱器１３において再び乾燥用空気を加熱するための熱量に利用できるため、より少ない入力で所定量の衣類１９の乾燥が可能となる。なお、矢印Ａは乾燥用空気の流れを示している。
【０００７】
次に、その動作を説明する。まず、乾燥すべき衣類１９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７が回転して乾燥用空気の流れＡが生じる。乾燥用空気は、回転ドラム２内の衣類１９から水分を奪って多湿となった後、送風機７により循環ダクト６内を通ってヒートポンプ装置の吸熱器１２へ運ばれる。
【０００８】
吸熱器１２で低温の冷媒に熱を奪われた乾燥用空気は除湿され、更に放熱器１３へ運ばれ、前記吸熱器１２で吸熱された熱量に、圧縮機１４からの熱量が加わって高温となった冷媒からの放熱で加熱され、再び回転ドラム２内へと循環される。以上の繰り返しで衣類１９は乾燥していく。
【０００９】
ここで、ヒートポンプ装置における冷媒の冷凍サイクルを考えると、放熱器１３から乾燥用空気へ放出される熱量は、吸熱器１２にて乾燥用空気から奪う熱量に、圧縮機１４が消費する電力にほぼ相当する分だけ多くなるため、乾燥用空気をそのまま循環すると、乾燥用空気全体の持つ熱量が増えるとともに、ヒートポンプ装置内の冷媒の持つ熱量が増え、その圧力が高くなる。
【００１０】
より高温高圧となった冷媒を圧縮するため、圧縮機１４のモータ負荷が増えて、やがて限度を超える恐れがあるため、通常は過負荷防止装置（図示せず）が作動して圧縮機１４が停止する。過負荷防止装置が復帰するには時間がかかるため、その間ヒートポンプ装置が作動せず、乾燥が進まない。
【００１１】
したがって、ヒートポンプ装置を安全に安定して運転するには、乾燥用空気の熱量の一部を本体１外へ排出しつつ乾燥を行わなくてはならない。従来例によれば、放熱器１３から出た高温低湿の乾燥用空気の一部を排気口１７から本体１の外へ排出し、外部に最小限の水分しか漏らさずに熱を逃がすことで、安全で安定したヒートポンプ装置の運転を実現している。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の構成では、放熱器１３で加熱した高温低湿の乾燥用空気の一部を外部に排気するため、結果的には、衣類乾燥に必要な熱量以上の熱量を、放熱器１３において乾燥用空気に与えることになる。より多くの熱量を放出する分、放熱器１３の能力も大きくする必要がある。具体的には、より放熱面積が広くなるように放熱器１３の大きさが大きくなる。あるいは、乾燥用空気へ多くの熱量を移動させるために温度差を確保するように冷媒温度を高くするなど、乾燥に必要な熱量という観点からは、ムダな熱量を扱う構成になっている。
【００１３】
また、衣類に当たって、衣類１９から水分を奪った乾燥用空気は、衣類１９に顕熱を十分に与えて、乾燥で発生する水蒸気を含んで、相対湿度１００％になることはなく、温度（顕熱）はまだ高い。従って、吸熱器１２において、衣類１９から蒸発した水分を全て結露水として回収するには、乾燥用空気からまず顕熱を奪い、さらに、水蒸気の持つ潜熱を奪わなければならない。吸熱器１２では、顕熱と潜熱のトータルの熱量（エンタルピ）を奪う必要があり、必要能力が大きくなる。
【００１４】
熱量について、具体的な例を示して説明する。所定量の衣類を所定時間で乾燥するために必要な熱量が２２００ワットで、圧縮機１４で冷媒に加わる熱量が６００ワット相当の場合、放熱器１３での放熱量は２８００ワットになる。放熱器１３を通過後の乾燥用空気の一部を排気口１７から外部に排気した後、乾燥用空気の熱量が２２００ワットとなり、衣類１９に当たる。衣類１９の水分を蒸発させるため乾燥用空気の温度（顕熱）は低下するが、同量の熱量（潜熱）を有する水蒸気が空気に含まれる。
【００１５】
衣類に当たる前と同等の熱量（エンタルピ）２２００ワットを有する乾燥空気が吸熱器１２に送られる。この乾燥用空気を冷却して、衣類１９から蒸発した水分を結露水として回収するには、吸熱器１２で２２００ワットの吸熱が必要となる。吸熱器１２で２２００ワット、放熱器１３で２８００ワットの熱量の吸放熱が必要となる。
【００１６】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、十分な除湿を実現して、水分の放出を少なく抑えながら熱を外部に放出し、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器および吸熱器で扱う熱量を少なく抑えることを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、ヒートポンプ装置と、外部に開口した吸気口から導入した乾燥用空気を、前記放熱器から衣類を入れた乾燥庫を経て前記吸熱器へと導いた後、排気口から外部に排気する風路と、乾燥用空気を吸排気する送風機とを備え、前記乾燥庫と吸熱器の間に乾燥用空気の熱を外部に放出する冷却手段を設けたものである。
【００１８】
これにより、吸熱器の上流で乾燥用空気の熱を冷却手段によってあらかじめ外部に放出し、吸熱器でさらに冷却して十分に除湿した後、乾燥用空気を外部へ排気する。衣類に当たって、衣類から水分を奪った乾燥用空気の顕熱はまだ高い。乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ冷却手段によって外部に放出することで、吸熱器では所定の吸熱量で潜熱を奪って十分な除湿が実現でき、放熱器では乾燥に必要な熱量以上に放熱する必要がなくなる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、圧縮機と圧縮後の高温高圧の冷媒の熱を放熱する放熱器と高圧の冷媒の圧力を減圧するための絞り手段と減圧されて低圧となった冷媒が周囲から熱を奪う吸熱器とを冷媒が循環するように管路で連結したヒートポンプ装置と、外部に開口した吸気口から導入した乾燥用空気を、前記放熱器から衣類を入れた乾燥庫を経て前記吸熱器へと導いた後、排気口から外部に排気する風路と、乾燥用空気を吸排気する送風機とを備え、前記乾燥庫と吸熱器の間に乾燥用空気の熱を外部に放出する冷却手段を設けたものであり、吸熱器の前で衣類を通過後の乾燥用空気の熱をあらかじめ外部に放出し、吸熱器でさらに冷却除湿した後、外部へ排気することができる。衣類通過後の乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、水分の放出を少なく抑えながら熱を外部に放出することができる。
【００２０】
また、放熱器から衣類までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器および吸熱器で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするもので、放熱器や吸熱器のサイズなどを小さくすることができる。
【００２１】
請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、冷却手段は、乾燥庫と吸熱器の間の風路に設けた熱交換器と、前記熱交換器に冷却用空気を送る冷却用送風機を有したものであり、乾燥用空気が通過する熱交換器と冷却用送風機によって強制的に冷却することができる。吸熱器の前で乾燥用空気の熱をあらかじめ外部に放出し、吸熱器でさらに冷却除湿した後の空気を外部へ排気することができる。乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、水分の放出を少なく抑えながら熱を外部に放出することができる。また、放熱器から衣類まで外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器および吸熱器で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【００２２】
請求項３に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、冷却手段は、乾燥庫と吸熱器の間に設けた風路を熱交換器とし、乾燥用空気が通過する風路の外周を囲むように冷却用空気が通過する冷却風路を設けたものであり、冷却風路で乾燥用空気が通過する風路の周囲を囲むことによって、特別な熱交換器を必要とせずに、冷却用空気と乾燥用空気の熱交換を効率よく行うことができる。吸熱器の前で乾燥用空気の熱をあらかじめ外部に放出し、吸熱器でさらに冷却除湿した後の空気を外部へ排気することができる。乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、水分の放出を少なく抑えながら熱を外部に放出することができる。また、放熱器から衣類までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器および吸熱器で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【００２３】
請求項４に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、冷却手段は、乾燥庫と吸熱器の間に設けた風路を熱交換器とし、乾燥用空気が通過する乾燥風路と側壁を共用する冷却用空気が通過する冷却風路を設けるとともに、前記側壁は、波形もしくは蛇腹状に形成したものであり、空気と壁面との接触を良好にして、特別な熱交換器を必要とせずに、冷却用空気と乾燥用空気の熱交換を効率よく行うことができる。吸熱器の前で乾燥用空気の熱をあらかじめ外部に放出し、吸熱器でさらに冷却除湿した後の空気を外部へ排気することができる。乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、水分の放出を少なく抑えながら熱を外部に放出することができる。また、放熱器から衣類までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器および吸熱器で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【００２４】
請求項５に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、冷却手段は、乾燥庫と吸熱器の間の風路に設けた熱交換ファンにより構成したものであり、熱交換ファンを通過する空気は、乾燥用空気と冷却用空気とがファンの羽の表裏で熱的に接触するが、互いに混合されないように分離されているもので、冷却用空気を送風するための冷却用送風機を別途設ける必要がなく、ファン部で回転するため通常の固定の熱交換器よりも乾燥用空気に対する圧力損失が少なく、冷却用空気と乾燥用空気の熱交換を効率よく行うことができる。吸熱器の前で乾燥用空気の熱をあらかじめ外部に放出し、吸熱器でさらに冷却除湿した後の空気を外部へ排気することができる。乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、水分の放出を少なく抑えながら熱を外部に放出することができる。
【００２５】
また、放熱器から衣類までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器および吸熱器で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【００２６】
請求項６に記載の発明は、上記請求項１〜５に記載の発明において、冷却手段の冷却用空気は、吸熱器を通過した後の乾燥用空気としたものであり、夏期などで本体周囲の外部空気の温度が高い場合には、乾燥用空気との温度差が十分取れない。外部空気を冷却用空気と利用する場合と比較して、吸熱器で冷却除湿された後の空気は外部空気よりも低温になるため、より高い冷却性能が得られる。また、冷却用空気を送風するための冷却用送風機を別途設ける必要がない。よって、吸熱器の上流で乾燥用空気の熱を外部に放出し、吸熱器でさらに冷却除湿した後の空気を外部へ排気することができる。乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、水分の放出を少なく抑えながら熱を外部に放出することができる。
【００２７】
また、放熱器から衣類までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器および吸熱器で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【００２８】
請求項７に記載の発明は、上記請求項２〜６に記載の発明において、冷却手段は、冷却用空気の風量増減手段を有し、乾燥開始後の所定時間は冷却用空気を流さないようにしたものであり、乾燥開始後、乾燥用空気の温度が低く、冷却手段によって熱を放出しなくても、ヒートポンプ装置の負荷が限度を超える恐れがないので、制御手段によって風量増減手段を制御し、所定時間は冷却用空気の風量をゼロ、もしくは、少量にコントロールすることができる。冷却手段での放熱を制限する分、乾燥用空気の温度上昇が速くなり、乾燥が速く進む。所定時間経過後は、冷却用空気の風量を増やすことによって、吸熱器の上流で乾燥用空気の熱を外部に放出し、吸熱器でさらに冷却除湿した後の空気を外部へ排気することができる。乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、水分の放出を少なく抑えながら熱を外部に放出することができる。
【００２９】
また、放熱器から衣類までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器および吸熱器で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【００３０】
請求項８に記載の発明は、上記請求項２〜６に記載の発明において、冷却手段は、冷却用空気の風量増減手段と、温度検知手段を有し、乾燥用空気が所定温度に到達するまで冷却用空気を流さないようにしたものであり、乾燥開始後、または、冬期で本体周囲温度が低いために、乾燥用空気の温度上昇が低い場合には、冷却手段によって熱を放出しなくても、ヒートポンプ装置の負荷が限度を超える恐れがないので、温度検知手段からの情報を基に制御手段によって風量増減手段を制御して、所定温度範囲では冷却用空気の風量をゼロ、もしくは、少量にコントロールすることができる。冷却手段での放熱を制限する分、乾燥用空気の温度上昇が速くなり、乾燥が速く進む。所定温度以上に到達した後は、冷却用空気の風量を増やすことによって、吸熱器の上流で乾燥用空気の熱を外部に放出し、吸熱器でさらに冷却除湿した後の空気を外部へ排気することができる。乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、水分の放出を少なく抑えながら熱を外部に放出することができる。
【００３１】
また、放熱器から衣類までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器および吸熱器で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【００３２】
請求項９に記載の発明は、上記請求項７または８に記載の発明において、風量増減手段は、冷却用空気の吸気口を開閉する吸気口開閉弁と弁駆動手段を有したものであり、乾燥用空気の送風機と冷却用空気の送風機を兼用している場合のように、送風機のモータを制御して冷却用空気のみ送風量をコントロールすることができない場合に有効である。
【００３３】
請求項１０に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、冷媒は、超臨界状態で作用する冷媒を用いたものであり、放熱器における冷媒の温度を高く設定することが可能であり、よって、放熱器を通過する乾燥用空気も高温にできる。所定の乾燥能力の空気を得るために温度を高くした分は風量を少なくすることができるため、乾燥用空気が通過する部材や風路の圧力損失が少なくなる。従って、吸熱器の上流で乾燥用空気の熱を外部に放出するために設けた熱交換器などの冷却手段による圧力損失の増加分を軽減することができ、乾燥用空気を送風する送風機などが、より少ない能力や小型の送風機を使用することが可能になるなど、冷却手段を含んだ構成がより容易に実現可能になる。よって、吸熱器の上流側で、乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、水分の放出を少なく抑えながら熱を外部に放出することができる。また、放熱器から衣類までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器および吸熱器で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【００３４】
【実施例】
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。なお、従来例と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３５】
（実施例１）
図１は本発明の第１の実施例の衣類乾燥装置を示す構成図である。図１において、２０は圧縮機、２１は圧縮後の高温高圧の冷媒の熱を放熱する放熱器、２２は高圧の冷媒の圧力を減圧するための膨張弁、もしくは、キャピラリーチューブからなる絞り手段、２３は減圧されて低圧となった冷媒が周囲から熱を奪う吸熱器であり、圧縮機２０、放熱器２１、絞り手段２２、吸熱器２３を順に接続して再び圧縮機２０に冷媒が循環するように管路２４で連結したヒートポンプ装置を具備している。
【００３６】
２８は乾燥用空気の風路で、外部に開口した吸気口２５から導入した乾燥用空気を、放熱器２１から衣類１９を入れた乾燥庫２６へ導き、さらに、吸熱器２３へと導いた後、排気口２７から外部に排気する。２９は風路２８に設けた送風機で、吸気口２５から風路２８内に乾燥用空気を吸気し、排気口２７から排気する。３０は乾燥庫２６と吸熱器２３の間に設けた冷却手段で、乾燥用空気の熱を外部に放出する。３１は乾燥用空気の冷却によって発生した結露水の排水口である。なお、矢印Ｂは乾燥用空気の流れを示している。
【００３７】
以上のように構成された衣類乾燥装置について、以下その動作、作用を説明する。まず、乾燥を開始すると、送風機２９と圧縮機２０が作動する。送風機２９によって吸気口２５から外部の空気が乾燥用空気として導入される。放熱器２１からの放熱で乾燥用空気を加熱し、温風にして乾燥庫２６に送る。乾燥庫２６内で衣類１９と接触した乾燥用空気は衣類１９から水分を奪って衣類１９を乾燥する。
【００３８】
乾燥用空気は、蒸発のための熱量として顕熱をあたえるため温度が低下するが、ほぼ同等の潜熱を有する水蒸気を含んで高湿の空気となる。衣類１９と接触する前後の乾燥用空気のエンタルピはほぼ一定である。高湿となった乾燥用空気は風路２８に設けられた冷却手段３０を通過する間に周囲の空気に熱を自然放出して冷却される。
【００３９】
冷却手段３０において主に顕熱を放出して冷えた乾燥用空気は、さらに吸熱器２３において冷却され、結露して除湿される。除湿されて絶対湿度が低下した乾燥用空気は、排気口２７から外部に排気される。一方、ヒートポンプ装置では、圧縮機２０で圧縮された高温高圧の冷媒の熱が放熱器２１で放熱される。さらに、高圧の冷媒が絞り手段２２で減圧されて低圧低温となり、吸熱器２３で乾燥用空気から熱を奪い再び圧縮機２０に戻る。
【００４０】
本発明の衣類乾燥装置の乾燥用空気の温湿度と、ヒートポンプ装置での吸熱・放熱の熱量について、具体的な例を示して、その作用と効果を説明する。
【００４１】
衣類乾燥に必要な熱量が２２００ワットで、ヒートポンプ装置での安全で安定した放熱量も２２００ワットとすると、圧縮機２０で冷媒に加わる熱量が６００ワット相当の場合、放熱量を２２００ワット相当の熱量に抑えるには、吸熱器２１での吸熱量は１６００ワットにする必要がある。
【００４２】
一方、乾燥用空気においては、例えば、外部空気の温湿度が２０℃で６５％（相対湿度）の場合、放熱器２１で２２００ワットで加熱されると、乾燥用空気は、風量が１分間当たり２立方メートルの場合、約７４．３℃、４．１％となる。この乾燥用空気を衣類１９に当てて、１０分間で２５０グラムの水分を衣類１９から奪うと、乾燥用空気は約４７．７℃、２８．６％になる。
【００４３】
この空気を冷却手段３０で予め冷却せずに吸熱器２３で冷却した場合、吸熱器２３では１６００ワットの熱量を乾燥用空気から奪うので、乾燥用空気は約２０．６℃、１００％となり、１０分間では１１３グラムの結露が発生する。これは、衣類１９から奪った水分の約４５．２％に相当する。
【００４４】
しかし、本発明のように、冷却手段３０で予め６００ワット相当の熱を奪うと、乾燥用空気は約３３．２℃、６２％となり、これを吸熱器２３で１６００ワットの吸熱を行うと、乾燥用空気は約１５．７５℃、１００％となる。これは、衣類１９から奪った水分の約８３．８％に相当し、除湿による結露水が多い分、排気口２７から乾燥用空気とともに放出する水分量が少なくなる。
【００４５】
以上のように、乾燥用空気の熱量、特に、顕熱を冷却手段３０によってあらかじめ外部に放出することで、吸熱器２３では乾燥用空気から必要な熱量１６００ワットを奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、水分の放出を少なく抑えながら熱を外部に放出することができる。また、放熱器２１から衣類１９までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器２１から与えられたほぼ全ての熱量２２００ワットをもった乾燥用空気が衣類に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器２１および吸熱器２３で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【００４６】
なお、本実施例で示す放熱器２１および吸熱器２３は、フィンチューブ型の熱交換器を図示しているが、その他チューブ管同士を連続接続した形状の熱交換器などでも同様であり、熱交換器の形状を限定するものではない。
【００４７】
図２は本発明の第１の実施例の衣類乾燥装置を、従来例と同様のタンブラー式衣類乾燥機に搭載した構成を示す要部断面図である。なお、従来例と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４８】
図２において、吸気口２５から吸い込まれた乾燥用空気は、放熱器２１で加熱されて乾燥庫である回転ドラム２６内へ送られ、衣類１９から水分を奪った結果多湿となった後、送風機２９により風路２８内を通る。風路２８に設けられた冷却手段３０を通過する間に周囲の空気に熱を放出して冷却される。冷却手段３０において主に顕熱を放出して冷えた乾燥用空気は、さらに吸熱器２３において冷却され、結露して除湿される。除湿されて絶対湿度が低下した乾燥用空気は、排気口２７から外部に排気される。結露水は、排気口２７から排水される。
【００４９】
以上のように、乾燥用空気の熱量、特に、顕熱を冷却手段３０によってあらかじめ外部に放出することで、吸熱器２３では乾燥用空気から必要な熱量を奪い十分な除湿を実現する。従って、水分の放出を少なく抑えながら熱を外部に放出することができる。また、放熱器２１から衣類１９までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器２１から与えられたほぼ全ての熱量を捨てることなく乾燥用空気が衣類に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器２１および吸熱器２３で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【００５０】
図３は本発明の第１の実施例の衣類乾燥装置を洗濯乾燥機に搭載した構成を示す要部断面図である。
【００５１】
筐体３２は、内部に複数のサスペンション３３によって弾性的に吊り下げた外槽３４を設け、脱水時の振動をサスペンション３３によって吸収する構成としている。外槽３４の内部には、洗濯物および乾燥対象物の衣類１９を収容する乾燥庫に相当する内槽３５を、洗濯・脱水軸３６を中心に回転可能に配設し、内槽３５の内底部に衣類１９を撹拌する回転翼３７を回転自在に配設している。また、内槽３５の周壁には小孔３８を多数設けている。上方には流体バランサ３９を設けている。
【００５２】
モータ（駆動手段）４０は、外槽３４の底部に取り付けられ、その回転力はクラッチ４１を切り換えることによって洗濯・脱水軸３６に伝達される。洗濯軸３６ａは回転翼３７と、脱水軸３６ｂは内槽３５に連結されている。回転翼３７は外周部に外周方向に高くなる略鍋型の形状をし、衣類撹拌用の突出リブを有している。乾燥行程においては、回転翼３７の回転による遠心力と突出リブの撹拌力によって衣類１９を上方へと舞い上げる。
【００５３】
送風機２９は、放熱器２１によって加熱された乾燥用空気を、伸縮自在の上部蛇腹状ホース４２を通して吐出口４３から内槽３５内に送風するもので、筐体３２の略上方に設けている。乾燥用空気は、内槽３５および外槽３４を通過して、外槽３４の下部の排出口４４に接続した下部蛇腹状ホース４５を通り、冷却手段３０を通過する。
【００５４】
４６は排水弁で、外槽３４の底部に位置している。外槽３４からの排水と下部蛇腹状ホース４５からの結露水は、排水管４７を通して排水弁４６に導かれ、排水口３１から機外へ排水される。外槽カバー４８は外槽３４の上面を略気密的に覆うもので、この外槽カバー４８に中蓋４９を開閉自在に設け、衣類１７の出し入れを可能にしている。冷却手段３０は、吸熱器２３の上流の風路２８に設けられ、筐体３２の外部に露出して、周囲の外部空気に放熱する。
【００５５】
上記構成において動作を説明する。乾燥行程では、モータ４０を駆動して回転翼３６を回転させ、衣類１９に遠心力を与えることにより、衣類１９を外へはね飛ばすように衣類１９を撹拌する。この撹拌を繰り返しながら、送風機２９と圧縮機２０が作動する。送風機２９は乾燥用空気を吸気口２５から吸気し、放熱器２１の放熱で温風にし、上部蛇腹状ホース４２を通して乾燥庫となる内槽３５内へと送り込む。
【００５６】
この乾燥用空気は、衣類１９の水分を奪った後、内槽３５から外槽３４の内側へ出た後、下部蛇腹状ホース４５、風路２８を通過して、冷却手段３０へ至る。乾燥用空気は冷却手段３０と吸熱器２３で冷却されて結露し、除湿後、排気口２７から外部に排出される。結露水は、閉じていた排水弁４６が所定時間開かれ、下部蛇腹状ホース４５、排水管４７、排水弁４６を通過して排水口３１から排水される。
【００５７】
以上のように、乾燥用空気の熱量、特に、顕熱を冷却手段３０によってあらかじめ外部に放出することで、吸熱器２３では乾燥用空気から必要な熱量を奪い十分な除湿を実現する。従って、水分の放出を少なく抑えながら熱を外部に放出することができる。また、放熱器２１から衣類１９までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器２１から与えられたほぼ全ての熱量を捨てることなく乾燥用空気が衣類に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器２１および吸熱器２３で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【００５８】
また、衣類乾燥装置は、洗濯乾燥機に設けているので、洗濯から乾燥まで連続して実行することができ、さらに、乾燥庫である内槽３５が上部に開口しており、衣類１９の取り出しが容易である。
【００５９】
なお、本発明の各実施例では、衣類乾燥装置を搭載した機器として、槽への投入口が上方を向いて回転軸が略垂直のいわゆる縦型洗濯乾燥機を例に説明したが、槽への投入口が横方向を向いて回転軸が略水平のいわゆるドラム式洗濯乾燥機の場合でも同様である。
【００６０】
（実施例２）
図４は本発明の第２の実施例の衣類乾燥装置を示す構成図である。実施例１と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６１】
図４に示すように、冷却手段３０は、乾燥庫２６と吸熱器２３の間の風路２８に設けた熱交換器５０と、冷却用空気を送って冷却する冷却用送風機５１を有している。なお、矢印Ｃは冷却用空気の流れを示している。乾燥用空気が風路２８を通過する際に、風路２８に設けた熱交換器５０に、冷却用送風機５１で吸気口５８から取り入れた冷却用の外部空気を送ることによって、強制的に冷却することができる。
【００６２】
吸熱器２３の前で乾燥用空気の熱をあらかじめ外部に放出し、吸熱器２３でさらに冷却除湿した後の空気を外部へ排気することができる。乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器２３では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、水分の放出を少なく抑えながら熱を外部に放出することができる。
【００６３】
また、放熱器２１から衣類１９に至るまでは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器２１から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器２１および吸熱器２３で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【００６４】
なお、本発明の実施例では、熱交換器５０は、プレートフィン付きチューブ型熱交換器や、波形プレートの直交型熱交換器にすることもできる。
【００６５】
（実施例３）
図５は本発明の第３の実施例の衣類乾燥装置を示す構成図である。実施例１、２と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６６】
図５に示すように、冷却手段３０が、乾燥庫２６と吸熱器２３の間に設けた風路２８を熱交換器３０として利用し、乾燥用空気が通過する風路２８の外周を囲むように設けた冷却用空気が通過する冷却風路５２を有するもので、吸気口５８から取り入れた冷却用空気が流れる冷却風路５２で、乾燥用空気が通過する風路２８の周囲を囲むことによって、特別な熱交換器を必要とせずに、冷却用空気と乾燥用空気の熱交換を効率よく行うことができる。吸熱器２３の前で乾燥用空気の熱をあらかじめ外部に放出し、吸熱器２３でさらに冷却除湿した後の空気を外部へ排気することができる。
【００６７】
乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器２３では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、水分の放出を少なく抑えながら熱を外部に放出することができる。また、放熱器２３から衣類までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器２３から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器２１および吸熱器２３で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【００６８】
（実施例４）
図６は本発明の第４の実施例の衣類乾燥装置を示す構成図である。実施例１〜３と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６９】
図６に示すように、冷却手段３０は、乾燥庫２６と吸熱器２３の間に設けた風路５３を熱交換器として、乾燥用空気が通過する風路５３と側壁を共用する冷却用空気が通過する冷却風路５４とを有し、前記側壁は、波形もしくは蛇腹形状をしたものである。図７は、風路５３と冷却風路５４を図６のＡ−Ａ断面で示したものあり、側壁の形状を示す。風路５３と冷却風路５４の側壁を共用し、かつ、側壁の形状を波形、もしくは、蛇腹形状にすることによって、空気と壁面との接触面積を増やして熱交換を良好にし、特別な熱交換器を必要とせずに、冷却用空気と乾燥用空気の熱交換を効率よく行うことができる。
【００７０】
吸熱器２３の前で乾燥用空気の熱をあらかじめ外部に放出し、吸熱器２３でさらに冷却除湿した後の空気を外部へ排気することができる。乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器２３では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、水分の放出を少なく抑えながら熱を外部に放出することができる。また、放熱器２１から衣類までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器２１から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器２１および吸熱器２３で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【００７１】
（実施例５）
図８は本発明の第５の実施例の衣類乾燥装置を示す構成図である。実施例１〜４と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７２】
図８に示すように、冷却手段３０は、乾燥庫２６と吸熱器２３の間の風路２８に設けた熱交換ファン５５を有しており、熱交換ファン５５を通過する空気は、乾燥用空気と冷却用空気とが熱交換ファン５５の羽の表裏で熱的に接触するが、互いに混合されないように周縁部５６で分離されているもので、冷却用空気を送風するための送風機と熱交換器を別途設ける必要がなく、ファン部が回転するため、通常の固定の熱交換器より、乾燥用空気に対する圧力損失が少なく、冷却用空気と乾燥用空気の熱交換を効率よく行うことができる。
【００７３】
５７は駆動用のモータである。吸熱器２３の前で乾燥用空気の熱をあらかじめ外部に放出し、吸熱器２３でさらに冷却除湿した後の空気を外部へ排気することができる。乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器２３では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、水分の放出を少なく抑えながら熱を外部に放出することができる。
【００７４】
また、放熱器２１から衣類までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器２１から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器２１および吸熱器２３で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【００７５】
なお、熱交換ファン５５およびその駆動用のモータ５７で、乾燥用空気を送る送風機と兼用することも可能である。
【００７６】
（実施例６）
図９は本発明の第６の実施例の衣類乾燥装置を示す構成図である。実施例１〜５と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７７】
図９において、冷却手段３０の冷却用空気は、吸熱器２３を通過後の乾燥用空気とするもので、排気口２７が風路２８に設けた冷却手段３０の冷却用空気の吸気口５８に接続されている。夏期などで本体周囲の外部空気の温度が高い場合には、乾燥用空気との温度差が十分取れない。外部空気を冷却用空気と利用する場合と比較して、吸熱器２３で冷却除湿された後の空気は外部空気よりも低温になるため、より高い冷却性能が得られる。
【００７８】
また、冷却用空気を送風するための送風機を別途設ける必要がない。よって、吸熱器２３の上流で乾燥用空気の熱を外部に放出し、吸熱器２３でさらに冷却除湿した後の空気を外部へ排気することができる。乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器２３では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、水分の放出を少なく抑えながら熱を外部に放出することができる。
【００７９】
また、放熱器２１から衣類１９までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器２１から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類１９に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器２１および吸熱器２３で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【００８０】
なお、実施例６の冷却手段３０は、実施例１に記載した冷却手段３０について図示しているが、実施例２〜５の冷却手段に対しても同様である。
【００８１】
（実施例７）
本発明の第７の実施例の衣類乾燥装置は、冷却手段３０が、冷却用空気の風量増減手段（図示せず）と、乾燥開始後の所定時間は冷却用空気を流さない制御を行う制御手段（図示せず）を有するもので、風量増減手段は、実施例２〜４に記載した冷却用の送風機５１、および、実施例５に記載した熱交換ファン５５の駆動用のモータ５７に対して、制御手段が行う駆動電圧制御などによる運転制御で実現するものである。
【００８２】
図１０は、本発明の第７および第９の実施例の風量増減手段５９を制御して、冷却手段３０を制御する場合のフローチャートである。
【００８３】
図１０のフローチャートで、制御手段６０の動作を説明する。ただし、説明は、衣類乾燥装置の制御に関連する部分だけであり、洗濯乾燥機における洗濯・脱水工程などに関する部分は含まないものである。
【００８４】
乾燥が開始されると、ステップＳ１で経過時間を測るため計時を開始し、ステップＳ２、Ｓ３で送風機２９を作動して乾燥用空気を流し、圧縮機２０も作動して、乾燥が始まる。ステップＳ４で所定時間が経過したかを判定する。乾燥工程の開始直後では、放熱器２１の放熱が少なくて加熱が十分でないため、乾燥用空気は所定温度に到達していない。
【００８５】
ステップＳ５で風量増減手段５９を制御して冷却用空気の送風を停止、もしくは、風量減少を行う。ステップＳ６でその他の通常制御を行い、ステップＳ４での判定を繰り返す。所定時間になればステップＳ７に移行する。ステップＳ７では、風量増減手段５９を制御して冷却用空気の風量増加を行う。以降、ステップＳ８で通常の制御を行って乾燥を継続する。
【００８６】
以上のように、乾燥開始後、乾燥用空気や冷媒の温度が低く、冷却手段３０によって熱を放出しなくても、ヒートポンプ装置の負荷が限度を超える恐れがないので、制御手段６０により風量増減手段５９を制御し、所定時間は冷却用空気の風量をゼロ、もしくは、少量にコントロールすることができる。冷却手段３０での放熱を制限する分、乾燥用空気の温度上昇が速くなり、乾燥が速く進む。
【００８７】
所定時間経過後は、冷却用空気の風量を増やすことによって、吸熱器２３の上流で乾燥用空気の熱を外部に放出し、吸熱器２３でさらに冷却除湿した後の空気を外部へ排気することができる。乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器２３では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、水分の放出を少なく抑えながら熱を外部に放出することができる。
【００８８】
また、放熱器２１から衣類までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器２１から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類１９に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器２１および吸熱器２３で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【００８９】
（実施例８）
本発明の第８の実施例の衣類乾燥装置は、冷却手段３０が、冷却用空気の風量増減手段５９と、サーミスタなどの温度検知手段６１（図１２および図１３に図示）を有し、乾燥用空気が所定温度に到達するまでは、風量増減手段５９をコントロールして冷却用空気を流さないように制御を行う制御手段６０（図１２および図１３に図示）を有するものである。
【００９０】
温度検知手段６１は、乾燥用空気が流れる風路２８内に配設し、放熱器２１を通過した直後の温度を検知する。ただし、風路２８内の乾燥用空気の温度は、送風機２９の吹き出し口、乾燥庫２６の出口通過後など、それぞれの箇所で互いに相関があり、また、管路２４を流れる冷媒温度にも相関があるため、温度検知位置を放熱器２１直後の空気温度に限定するものではない。
【００９１】
図１１は、本発明の第８および第９の実施例の風量増減手段５９を制御して、冷却手段３０を制御する場合のフローチャートである。
【００９２】
図１１のフローチャートで、制御手段６０の動作を説明する。ただし、説明は、衣類乾燥装置の制御に関連する部分だけであり、洗濯乾燥機における洗濯・脱水工程などに関する部分は含まないものである。
【００９３】
乾燥が開始されると、ステップＳ１１で温度検知を開始し、ステップＳ１２、Ｓ１３で送風機２９を作動して乾燥用空気を流し、圧縮機２０も作動して、乾燥が始まる。ステップＳ１４で所定温度に到達したかを判定する。乾燥工程の開始直後では、放熱器２１の放熱が少なくて加熱が十分でないため、乾燥用空気や冷媒は所定温度に到達していない。ステップＳ１５で風量増減手段５９を制御して冷却用空気の送風を停止、もしくは、風量減少を行う。
【００９４】
ステップＳ１６でその他の通常制御を行い、ステップＳ１４での判定を繰り返す。所定温度になればステップＳ１７に移行する。ステップＳ１７では、風量増減手段５９を制御して冷却用空気の風量増加を行う。以降、ステップＳ１８で通常の制御を行って乾燥を継続する。
【００９５】
以上のように、乾燥開始後、または、冬期で本体周囲温度が低いために、乾燥用空気や冷媒の温度が低く、冷却手段３０によって熱を放出しなくても、ヒートポンプ装置の負荷が限度を超える恐れがないので、温度検知手段６１からの情報を基に、制御手段６０によって風量増減手段５９を制御し、所定温度範囲では冷却用空気の風量をゼロ、もしくは、少量にコントロールすることができる。
【００９６】
冷却手段３０での放熱を制限する分、乾燥用空気の温度上昇が速くなり、乾燥が速く進む。所定温度到達後は、冷却用空気の風量を増やすことによって、吸熱器２３の上流で乾燥用空気の熱を外部に放出し、吸熱器２３でさらに冷却除湿した後の空気を外部へ排気することができる。乾燥用空気の熱量、特に顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器２３では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、水分の放出を少なく抑えながら熱を外部に放出することができる。
【００９７】
また、放熱器２１から衣類までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器２１から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類１９に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器２１および吸熱器２３で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【００９８】
（実施例９）
図１２は本発明の第９の実施例の衣類乾燥装置の風量増減手段５９を示す構成図である。実施例１〜８と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００９９】
図１２において、風量増減手段５９は、冷却用空気の吸気口５８を開閉する吸気口開閉弁６２と弁駆動手段６３を有する。冷却手段３０で冷却するには、弁駆動手段６３を作動して吸気口開閉弁６１を図１２に示す位置に移動する。吸熱器２３を通過後の乾燥用空気は排気口２７を通過して冷却空気を導入する吸気口５８に流れ、風路２８を流れる冷却前の乾燥用空気と熱交換を行う。乾燥用空気は送風機２９で送られており、別途、冷却用送風機を必要としない。
【０１００】
しかしながら、前記実施例７および実施例８で記載のように、乾燥開始初期等で冷却が必要でないときは、吸気口開閉弁６２で吸気口５８を閉じるように動作させることにより、乾燥用空気の送風を止めずに、冷却用空気が冷却手段３０を通過せずに乾燥用空気を外部に排気することができるようにしている。
【０１０１】
特に、実施例５に示したように、冷却手段３０として熱交換ファン５５を用いて、さらに、送風機２９を兼用とした構成の場合には、図１３に示すように、吸気口開閉弁６２と弁駆動手段６３のモータを有する風量増減手段５９を用いることで、熱交換ファン５５を止めずに、冷却用空気の風量をコントロールすることが可能である。
【０１０２】
（実施例１０）
本発明の実施例１０では、冷媒を二酸化炭素のように超臨界状態で作用するものを用いる。従来、冷媒のＲ２２やＲ１３４ａなどフルオロカーボン系のように、高圧側条件を臨界圧力未満のサイクルで用いるヒートポンプ装置では、冷媒の凝縮が発生するため、空気との熱交換を行う領域において冷媒の温度が凝縮温度で一定となる部分が多く、空気との熱交換においても、凝縮温度近辺が上限温度となり、通常は、臨界温度よりも２０〜３０℃低い温度で設計される。上記に挙げた従来の冷媒では、通常６０〜６５℃以下で使用される。従って、この冷媒と熱交換を行う乾燥用空気の放熱器２１を通過後の温度は６０〜６５℃程度が上限となる。
【０１０３】
図１４は、上記臨界温度以下で使用する場合の冷媒温度６４と空気温度６５の変化を示す。矢印は冷媒および空気の流れ方向である。例えばＲ１３４ａの冷媒では、高圧側約１．６８ＭＰａで、凝縮温度６０℃となる。放熱器２１に入る手前の冷媒温度は通常これよりも高い温度であるが、放熱器２１においては、空気側に放熱されて温度が下がり、冷媒の状態が気体から液体に変わる二相域領域になり、凝縮温度の６０℃で一定となる。
【０１０４】
この間、冷媒からは凝縮熱が放熱され、乾燥用空気が温められる。乾燥用空気の温度は、放熱器手前の温度が例えば２０℃として、冷媒から熱をもらって温度を上昇させる。冷媒が気相の状態では６０℃よりも高温となっているが、熱の移動には温度差が必要であり、空気の温度上昇は６０℃程度となる。
【０１０５】
しかし、二酸化炭素などを冷媒として用いて、超臨界状態で作用するようなサイクルのヒートポンプ装置の場合には、凝縮温度の制限を超えた温度での熱交換が可能である。従って、放熱器２１を通過後の乾燥用空気の温度が実施例１で示したような７５℃になるように設計することも可能である。
【０１０６】
図１５は、冷媒として二酸化炭素を超臨界で使用する場合の冷媒温度６６と空気温度６７の変化を示す。例えば高圧側約１１．５ＭＰａで、冷媒の温度は約９０℃から３０℃に変化する。この間、冷媒から放熱され、乾燥用空気が温められる。乾燥用空気の温度は、放熱器手前の温度が例えば２０℃として、冷媒から熱をもらって温度を上昇させる。冷媒がの温度が９０℃と高温のため、空気の温度上昇は７５℃程度となる。
【０１０７】
以上のように、超臨界状態で作用する冷媒を用いてヒートポンプ装置のサイクルを設計すれば、放熱器２１における冷媒の温度を高く設定することが可能であり、よって、放熱器２１を通過する乾燥用空気も高温にできる。所定の乾燥能力の空気を得るために温度を高くした場合は風量を少なくすることができる。例えば６０℃で風量が１分間当たり２．７立方メートル必要であったものが、７５℃では、風量が１分間当たり、２立方メートルでよいことになる。
【０１０８】
風量を少なくすることができれば、乾燥用空気が通過する熱交換器などの部材や風路の圧力損失が少なくなる。従って、吸熱器２３の上流で乾燥用空気の熱を外部に放出するために設けた熱交換器などの冷却手段３０による圧力損失の増加分を軽減することができ、乾燥用空気を送風する送風機２９などが、より少ない能力や小型の送風機を使用することが可能になるなど、冷却手段３０を含んだ構成がより容易に実現可能になる。
【０１０９】
よって、吸熱器２１の上流で、乾燥用空気の熱量、特に顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器２３では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、水分の放出を少なく抑えながら熱を外部に放出することができる。
【０１１０】
また、放熱器２１から衣類までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器２１から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器２１および吸熱器２３で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【０１１１】
【発明の効果】
以上のように本発明の請求項１〜１０に記載の発明によれば、冷却手段によって、乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ外部に放出することができる。したがって、吸熱器では所定の吸熱量で潜熱を奪って十分な除湿が実現でき、また、放熱器では乾燥に必要な熱量以上に放熱する必要がなくなり、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器および吸熱器で扱う熱量を少なく抑える効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の衣類乾燥装置を示す構成図
【図２】同衣類乾燥装置を搭載したタンブラー式衣類乾燥機の要部断面図
【図３】同衣類乾燥装置を搭載した洗濯乾燥機の要部断面図
【図４】本発明の第２の実施例の衣類乾燥装置を示す構成図
【図５】本発明の第３の実施例の衣類乾燥装置を示す構成図
【図６】本発明の第４の実施例の衣類乾燥装置を示す構成図
【図７】同衣類乾燥装置の冷却手段の風路を示す断面図
【図８】本発明の第５の実施例の衣類乾燥装置を示す構成図
【図９】本発明の第６の実施例の衣類乾燥装置を示す構成図
【図１０】本発明の第７の実施例の衣類乾燥装置の制御を示すフローチャート
【図１１】本発明の第８の実施例の衣類乾燥装置の制御を示すフローチャート
【図１２】本発明の第９の実施例の衣類乾燥装置の風量増減手段を示す構成図
【図１３】同衣類乾燥装置の風量増減手段を実施例５に使用した場合の構成図
【図１４】従来の衣類乾燥機におけるヒートポンプ装置の放熱器における冷媒と空気の温度変化を示す図
【図１５】本発明の第１０の実施例の衣類乾燥装置の放熱器における冷媒と空気の温度変化を示す図
【図１６】従来の洗濯乾燥機を示す断面図
【符号の説明】
２０ 圧縮機
２１ 放熱器
２２ 絞り手段
２３ 吸熱器
２４ 管路
２５ 吸気口
２６ 乾燥庫
２７ 排気口
２８ 風路
２９ 送風機
３０ 冷却手段
Claims (10)
- 圧縮機と圧縮後の高温高圧の冷媒の熱を放熱する放熱器と高圧の冷媒の圧力を減圧するための絞り手段と減圧されて低圧となった冷媒が周囲から熱を奪う吸熱器とを冷媒が循環するように管路で連結したヒートポンプ装置と、外部に開口した吸気口から導入した乾燥用空気を、前記放熱器から衣類を入れた乾燥庫を経て前記吸熱器へと導いた後、排気口から外部に排気する風路と、乾燥用空気を吸排気する送風機とを備え、前記乾燥庫と吸熱器の間に乾燥用空気の熱を外部に放出する冷却手段を設けた衣類乾燥装置。
- 冷却手段は、乾燥庫と吸熱器の間の風路に設けた熱交換器と、前記熱交換器に冷却用空気を送る冷却用送風機を有した請求項１記載の衣類乾燥装置。
- 冷却手段は、乾燥庫と吸熱器の間に設けた風路を熱交換器とし、乾燥用空気が通過する風路の外周を囲むように冷却用空気が通過する冷却風路を設けた請求項１記載の衣類乾燥装置。
- 冷却手段は、乾燥庫と吸熱器の間に設けた風路を熱交換器とし、乾燥用空気が通過する乾燥風路と側壁を共用する冷却用空気が通過する冷却風路を設けるとともに、前記側壁は、波形もしくは蛇腹状に形成した請求項１記載の衣類乾燥装置。
- 冷却手段は、乾燥庫と吸熱器の間の風路に設けた熱交換ファンにより構成した請求項１記載の衣類乾燥装置。
- 冷却手段の冷却用空気は、吸熱器を通過した後の乾燥用空気とした請求項１〜５のいずれか１項に記載の衣類乾燥装置。
- 冷却手段は、冷却用空気の風量増減手段を有し、乾燥開始後の所定時間は冷却用空気を流さないようにした請求項２〜６のいずれか１項に記載の衣類乾燥装置。
- 冷却手段は、冷却用空気の風量増減手段と、温度検知手段を有し、乾燥用空気が所定温度に到達するまで冷却用空気を流さないようにした請求項２〜６のいずれか１項に記載の衣類乾燥装置。
- 風量増減手段は、冷却用空気の吸気口を開閉する吸気口開閉弁と弁駆動手段を有した請求項７または８記載の衣類乾燥装置。
- 冷媒は、超臨界状態で作用する冷媒を用いた請求項１記載の衣類乾燥装置。
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