JP2004229954A - Drum type washer/drier - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エネルギー効率の高いヒートポンプを用いて洗濯物を乾燥できるようにしたドラム式洗濯乾燥機に関する。
【0002】
【従来の技術】
今日、洗濯,脱水,乾燥を自動で行う洗濯乾燥機が市場に提供されはじめ、その中でも洗濯物の出入れの利便性を考えたドラム式洗濯乾燥機が市場に提供され始めている(特許文献1参照)。
【0003】
このようなドラム式洗濯乾燥機は、水をためる外槽、該外槽の中に設けられて洗濯物が投入される回転式ドラム、外槽とドラムとの間に形成されたダクト内に配置されて洗濯脱水が完了した洗濯物を乾燥させる乾燥機構等を主要構成としている。
【0004】
この乾燥機構は、ダクトを流動する空気の湿分を結露させて除湿する除湿部、該除湿部で除湿された空気を加熱して温風にする加熱部、ドラムの空気が除湿部から加熱部を介して、またドラムに戻るように循環させる送風機等を備えている。
【0005】
空気の除湿は、給水口から供給される水に当該空気が触れて冷却され、これにより結露することにより行われる。このため、水と空気とが効率的に触れあえるように、板面が空気の流動方向に対して略垂直に設定された複数の冷却板が設けられ、この冷却板に沿って水が流下するように形成されている。
【0006】
また、加熱部は電気ヒータを備えて、除湿部で除湿された空気を加熱して温風にしている。
【0007】
そして、ドラムに洗濯物と水を入れて、当該ドラムを回転させることにより洗濯が行われ、その後排水してドラムを高速回転させて脱水が行われる。
【0008】
脱水が完了すると、ドラムを回転させて洗濯物をほぐしながら乾燥機構を動作させて洗濯物の乾燥を行う。洗濯物の乾燥は、送風機によりダクトを介してドラム内の空気を循環させ、その際に空気が除湿部を通過して除湿が行われ、その空気が加熱部で加熱されて温風となってドラムに戻ることで行われる。
【0009】
【特許文献1】
特開平11−114292号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したドラム式洗濯乾燥機では、空気を冷却して除湿するために水を用い、この空気を加熱して温風にするために電気ヒータを用いているため、エネルギーの無駄が多く、高い乾燥効率を達成することが困難であった。
【0011】
即ち、冷却部における冷却板は、水と空気とが効率的に熱接触できるように、その板面が空気の流動方向に対して略垂直になるように設けられている。このため空気の流動抵抗が大きくなり、当該冷却板の数を余り多くすることができず、効率的に除湿を行うことが困難であった。
【0012】
また、このように除湿部では空気を結露させる熱源として市水等の水を用いているため、水と空気との温度差を大きくすることができず(冬場でも水は0℃以下になることは少ない)、除湿効率を高めることができないと共に、その際の水は使い捨てであるため経済性が悪くなっていた。
【0013】
さらに、加熱部では電気ヒータにより空気を加熱するが、その際にヒータ温度を必要以上に高くしても空気を効率的に加熱することが難しく、安全性の観点からも好ましくない。
【0014】
空気を効率的に加熱するためには、適度なヒータ温度で均一に加熱することが好ましく、このためには空気との熱接触面積を増やすことが必要になる。
【0015】
熱接触面積を増やすために、例えばニクロム線からなる電気ヒータの場合には、当該ニクロム線を沢山用いる必要が生じるが、ニクロム線はそれ自身形状保持できないのでニクロム線を支持するための部材も多くなり、かかる部材による空気の流動抵抗が大きくなってしまう。
【0016】
無論、ニクロム線ではなく発熱プレートのような部材であっても、そのプレートを1枚づつ支持することが必要な場合には同様の問題が生じる。
【0017】
このように、除湿効率や加熱効率が悪いため乾燥効率を向上させることが困難であった。
【0018】
そこで、本発明は、乾燥効率を高めたドラム式洗濯乾燥機を提供することを目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項1にかかる発明は、外槽内に設けられたドラムに洗濯物を入れ、当該ドラムを揺動させることにより洗濯すると共に、洗濯が完了すると脱水し、その後にドラムと外槽との間を通って該ドラムに設けられた空気出口と空気入口とを連結するダクト内に設けられた乾燥ユニットを駆動して、空気出口からの空気を結露させて除湿し、当該除湿された空気を加熱し温風として当該ドラムに流入させることにより、ドラム内の洗濯物を乾燥させるドラム式洗濯乾燥機において、乾燥ユニットが、冷媒を圧縮する圧縮機と、該圧縮機から圧縮された冷媒が供給されて、当該冷媒の熱で空気を加熱する高温側熱交換器と、該高温側熱交換器からの冷媒を膨張させる膨張弁と、該膨張弁からの冷媒と空気出口からの空気とが熱交換して、当該空気を結露させて除湿する低温側熱交換器とを備えるヒートポンプを有して、乾燥効率を高めたことを特徴とする。
【0020】
請求項2にかかる発明は、冷媒が二酸化炭素冷媒であることを特徴とする。
【0021】
請求項3にかかる発明は、高温側熱交換器及び低温側熱交換器が、空気と熱交換する複数のフィンと、冷媒の循環する冷媒管が固着されると共に、フィンが固着された冷媒管プレートとを備え、該冷媒管プレートがダクトの一部をなすことを特徴とする。
【0022】
請求項4にかかる発明は、高温側熱交換器は、洗濯時や濯ぎ時に水が浸らない位置の設けられていることを特徴とする。
【0023】
請求項5にかかる発明は、低温側熱交換器は、洗濯時や濯ぎ時に水が浸らない位置の設けられていることを特徴とする。
【0024】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図を参照して説明する。図1は、本発明が適用されるドラム式洗濯乾燥機の概略構成を示す側面図であるり、図2は当該ドラム乾燥機の用いられる後述の乾燥ユニットを構成するヒートポンプの回路を示す模式図である。
【0025】
ドラム式洗濯乾燥機1は、前板に開閉可能なドア5を有する外箱2、外箱2内に配設されて水を貯留する略円筒形の外槽3、外槽3内に横軸周りに回転可能(図1で紙面に垂直な方向を回転軸の方向とする)に配設される円筒形のドラム4、外槽3内の水を排水する図示しない排水ユニット、ドラム4を回転駆動する図示しない駆動ユニット、外槽3内の水を排水した状態でドラム4内に収納されている洗濯された洗濯物を乾燥させる乾燥ユニット8を備えている。
【0026】
ドラム4の側面には、当該ドラム4内の空気が乾燥ユニット8に流入する口をなす空気出口6、乾燥ユニット8からの空気が当該ドラム4に入るための口をなす空気入口7が設けられている。
【0027】
乾燥ユニット8は、図1及び図2に示すように、ダクト9、ヒートポンプ16、空気を循環させる送風機17を主要構成としている。なお、図2において、点線矢印は空気の流動方向を示し、実線矢印は冷媒の流れを示している。
【0028】
ダクト9は、外槽3とドラム4との間の空間に設けられて、空気出口6と空気入口7とを連通し、このダクト9内に送風機17が設けられて、ドラム4の空気を空気出口6から吸気して、ダクト9を介して空気入口7から当該ドラム4内に吹込むように循環させている。
【0029】
ヒートポンプ16は、冷媒を圧縮する圧縮機10、該圧縮機10で圧縮された冷媒と空気とを熱交換させて当該空気を加熱する高温側熱交換器26、該高温側熱交換器26で熱交換した冷媒を膨張させる膨張弁27、該膨張弁27で膨張した冷媒と空気とを熱交換させて、当該空気を冷却する低温側熱交換器28、高温側熱交換器26及び低温側熱交換器28を備えて、高温側熱交換器26、低温側熱交換器28及び送風機17がダクト9に設けられてる。
【0030】
高温側熱交換器26や低温側熱交換器28は、洗濯時や濯ぎ時に張られる水に浸らない位置が好ましい。この理由については後述する。
【0031】
このような高温側熱交換器26や低温側熱交換器28は略同じ構成である。そこで、以下の説明においては、これらを特に区別する必要がない場合には、熱交換器29と総称して記載する。
【0032】
図3は、この熱交換器29の概略構成を示す部分破断斜視図で、略外槽3と一体形成された凹状部材18にネジ19でネジ止め等して取付けられた冷媒管プレート36を有し、この冷媒管プレート36の一方の面には冷媒が循環する冷媒管37がロウ付等により密に熱接触して取付けられ、また他方の面には複数のフィン38がロウ付等により密に熱接触して取付けられている。
【0033】
なお、図3において太矢印は空気の流動方向を示し、細矢印は冷媒の流れを示して、空気の流動方向と冷媒の流動方向は逆方向(対向流)になるように設けられると共に、フィン38の面は空気の流れに沿うように設けられている。
【0034】
これにより空気の流動抵抗を小さくできると共に、空気と冷媒とが対向流をなすので効率的に熱交換できるようになっている。
【0035】
後述するように、このフィン38は金属により形成されているため、自分で姿勢を保持することが可能である。従って、フィン38の数を増やことが容易で、この点からも熱交換効率を高めることが可能になっている。
【0036】
冷媒管プレート36の組付けは、フィン38が凹状部材18の凹部に填めるように当該冷媒管プレート36を挿入して、凹状部材18と冷媒管プレート36とをネジ19でネジ止めすることにより行われる。
【0037】
図2にも示すように、ダクト9は空気出口6と空気入口7とを連通して風路を形成するものであるが、冷媒管プレート36と凹状部材18とにより囲まれる空間は、このダクト9の一部をなしている。
【0038】
外槽3と一体形成された凹状部材18は、当該外槽3と同じ材料(例えば、樹脂)により形成され、冷媒管プレート36やフィン38は、ステンレス、キュプロニッケル、銅、アルミニューム等の金属で形成されている。
【0039】
近年、電解水により洗剤を用いないで洗濯する技術が提案されている。このような電解水を用いる場合には、その中に含まれる次亜塩素酸等により銅やアルミニューム等が腐食してしまうので、ステンレス、キュプロニッケルの耐食性の高い金属を用いて冷媒管プレート36、フィン38やネジ19を形成することが好ましい。
【0040】
無論、かかる電解水を用いない場合には、冷媒管プレート36やフィン38を銅、アルミニュームで形成することが好ましく、これらの材料を用いることによりコストダウンが可能になる。
【0041】
図4は、圧縮機10の概略構成を示す断面図で、本発明では冷媒として二酸化炭素冷媒を使用しているが、ヒートポンプを用いたドラム式洗濯乾燥機1としての必須要件ではなく、従来の冷媒(HFC冷媒やR−20冷媒等)を用いることも可能である。
【0042】
しかし、二酸化炭素冷媒は、従来用いられているHFC冷媒よりも高温を得ることが容易であり、またR−20冷媒のように塩素を含まないためオゾン層の破壊が生じないといった利点があるため好ましい。
【0043】
当該圧縮機10は、駆動手段であるモータ11、このモータ11の下方に設けられた圧縮手段12等を有して、これらが密閉ケース13内に収納された構成の2段ロータリ圧縮機である。
【0044】
なお、密閉ケース13の底部には潤滑油14が貯留しており、圧縮手段12における摺動部等を潤滑するようになっている。
【0045】
圧縮手段12は、前段圧縮要素20と後段圧縮要素30とから構成され、各圧縮要素20,30には吸入口21,31及び吐出口22,32が設けられている。
【0046】
また、密閉ケース13には連結管40が設けられている。この連結管40の一端は、密閉ケース13内の空間と連通し、他端は後段圧縮要素30の吸入口31と連通している。そして、この連結管40の途中に放熱器41が設けられている。
【0047】
前段圧縮要素20と後段圧縮要素30における圧縮機構は略同じ構成で、各圧縮要素20,30には円筒状のシリンダ23,33内にローラ24,34が配設されている。このローラ24,34は円筒状に形成され、その内側にクランク25,35が配設されると共に、ローラ24,34の外側面に図示しないベーンが当接して吸気室と圧縮室とが区画されている。
【0048】
なお、前段圧縮要素20のローラ24と後段圧縮要素30のローラ34とは、各ローラ24,34が偏心回転運動することにより発生する振動が相殺されるように、回転位相が180度ずれて設けられている。
【0049】
クランク25,35は、モータ11の回転軸15に固着して(又は一体形成されて)設けられているので、このクランク25,35の回転によりローラ24,34は偏心回転運動し、これに追従してベーンが変位して吸気室と圧縮室との空間容積が変動して二酸化炭素冷媒を吸気圧縮する。
【0050】
圧縮室の縮小に伴い二酸化炭素冷媒は圧縮されて、図示しない吐出バルブで規定される吐出圧に達すると二酸化炭素冷媒は吐出口22,32から吐出される。
【0051】
なお、後段圧縮要素30の吐出口32は、密閉ケース13内の空間と連通していないが、前段圧縮要素20の吐出口22は密閉ケース13内の空間と連通している。
【0052】
このような構成で、先ず外槽3内に市水等の水を所要量貯溜すると共に洗濯物をドラム4に入れてドラム4を回動(揺動運動も含む)させて洗濯を行う。
【0053】
この後、外槽3内の水を排水ユニットにより一旦排水してから、水を供給しながらドラム4を回動させることにより、洗濯物の濯ぎ、脱水を行い、乾燥を行う。
【0054】
洗濯物を乾燥させる際には、乾燥ユニット8を駆動する。これによりヒートポンプ16が動作すると共に送風機17が動作する。また、ドラム4が揺動運動を開始して洗濯物を攪拌する。
【0055】
ヒートポンプ16が動作すると圧縮機10により二酸化炭素冷媒が圧縮されて高温高圧の二酸化炭素冷媒となる。この高温高圧の二酸化炭素冷媒は、高温側熱交換器26に供給されて空気と熱交換し、当該空気を加熱して温風とする。
【0056】
この温風は、ドラム4に吹込まれて、洗濯物の湿分を取込むことにより(湿度の高い空気となることにより)当該洗濯物を乾燥させる。
【0057】
一方、高温側熱交換器26で熱交換した二酸化炭素冷媒は、膨張弁27で膨張し低温側熱交換器28に供給されて空気と熱交換することにより蒸発する。
【0058】
このときの蒸発潜熱は、空気から与えられる。従って、空気の温度が下がり、これにより飽和蒸気量が少なくなって、当該空気に含まれる過飽和蒸気が結露する。結露した水は、フィン38に沿って滴下し、排水される。
【0059】
その後、この空気は、先に述べたように高温側熱交換器26で加熱され、温風となってドラム4に吹込まれる。
【0060】
このようにダクト9の一部をなす冷媒管プレート36を二酸化炭素冷媒の作用により冷却又は加熱して、当該ダクト9を流動する空気の除湿及び加熱を行うため、効率的な乾燥を行うことが可能になる。
【0061】
なお、先に高温側熱交換器26や低温側熱交換器28が、洗濯時や濯ぎ時に水に浸らないようにすることが好ましいことを述べた。
【0062】
これは、洗濯時や濯ぎ時に高温側熱交換器26や低温側熱交換器28が水に浸ると、そのときに付着した水がフィン38間をブリッジした状態で残り、この状態で乾燥運転を行うと、低温側熱交換器28の温度が0℃以下になるため凍結して、空気の流動抵抗を高めてしまうためである。
【0063】
また、この付着した水が凍結するにはその分の余分のエネルギー必要になり、またこの付着した水を高温側熱交換器26で蒸発させるにはその分の余分のエネルギー必要になってしまうが、かかるエネルギーは本来は不要なエネルギーである。
【0064】
また、圧縮機10は外槽3の外側に配設されるため、かかる浸水による不都合は発生しないが、送風機17はダクト9内に設けられるため、高温側熱交換器26や低温側熱交換器28に付着していた水が送風機17の運転開始と同時に多量に吸込まれ(送風機17側に送られ)て該送風機17を濡らして、当該送風機17を故障させてしまうことが予期される。
【0065】
さらに、低温側熱交換器28で除湿された空気は高温側熱交換器26で加熱されるが、このとき高温側熱交換器26が洗濯時等において浸水する構成であると、そのとき付着した水分により低温側熱交換器28で除湿された空気が再び湿ってしまう事態が予期される。
【0066】
以上のことから、少なくとも高温側熱交換器26は浸水しない位置に設けることが好ましく、さらには高温側熱交換器26のみならず低温側熱交換器28も浸水しない位置に設けることが好ましい。
【0067】
なお、上記説明では、高温側熱交換器26及び低温側熱交換器28は、図3に示すように、冷媒管プレート36に蛇行した冷媒管37を融着等して固着し、これを凹状部材18に取付ける構成であり、このとき冷媒管プレート36は平板状の部材であった。
【0068】
しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図5に示すような構成であってもよい。図5は、冷媒管プレート36及び冷媒管37の構成を模式的に示した図で、図3に示す構成に対応した模式図が図5(a)である。
【0069】
また図5(b)は、冷媒管プレート36を凹状(コ字状)に形成し、その周りに冷媒管37を固着した場合の模式図であり、図5(c)は冷媒管プレート36を筒状(ロ字状)に形成し(分割形成を含む)、その周りを取巻くように冷媒管37を固着した場合の模式図である。
【0070】
図5(a)に示す構成の場合には、外槽3に形成された凹状部材18に冷媒管プレート36を取付けるだけでよいので製造や組立が容易になる利点がある。
【0071】
また、図5(b)示す構成の場合には、任意の箇所の外槽3に冷媒管プレート36を取付けることが可能になるので組立が容易になる利点がある。
【0072】
さらに、図5(c)に示す構成の場合には、対向する2面の冷媒管プレート36でフィン38と熱伝達が行われるため、図5(a)や図5(b)の場合に比べ効率的に熱伝達が行え、乾燥効率が向上する利点がある。
【0073】
ところで、上記説明では、空気の流動方向と二酸化炭素冷媒の流動方向が対向流をなすように、図3に示す構成を採用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図6に示す構成も可能である。
【0074】
図6(a)と図6(b)とは、空気の流動方向及び二酸化炭素冷媒の流動方向が逆の関係になっており、図3に示す構成は図6(a)に対応している。
【0075】
但し、図4に示すような前段圧縮要素20で圧縮した二酸化炭素冷媒を密閉ケース13内に吐出し、これを後段圧縮要素30に供給して、さらに当該後段圧縮要素30で圧縮して機外に吐出す構成の圧縮機10を用いる場合には、図3に示す構成の対向流とすることが好ましい。
【0076】
一般的に、二酸化炭素冷媒を圧縮する際に、潤滑油14がこの二酸化炭素冷媒に取込まれる。1段圧縮の場合(圧縮要素が1の場合)は、圧縮された二酸化炭素冷媒は空間容積の大きな密閉ケース13内に吐出されて、その後圧縮機10から吐出される。
【0077】
このとき、二酸化炭素冷媒が密閉ケース13内に吐出されることにより十分か空間容積の中で潤滑油と冷媒とが分離されて潤滑油だけが密閉ケース13内に留まり、少量しか圧縮機10から吐出されない。
【0078】
しかし、図4に示したような2段圧縮の場合には、前段圧縮要素20で圧縮された二酸化炭素冷媒は密閉ケース13内に吐出されるので問題はないが、後段圧縮要素30で圧縮された二酸化炭素冷媒は、そのまま圧縮機10から吐出されてしまうので、大量の潤滑油14もこれに伴い圧縮機10から吐出されてしまうことになる。
【0079】
従って、二酸化炭素冷媒が下から上に向って流動する図6(b)のような構成の場合、蛇行した冷媒管37に潤滑油14が貯まりやすくなるが、図6(a)のような構成では二酸化炭素冷媒は上から下に向って流動するので、冷媒管37に貯まり難くなる。
【0080】
このような観点から、多段圧縮要素を持つ圧縮機10で、最終段で圧縮された二酸化炭素冷媒がそのまま吐出される構成の圧縮機10の場合には、図3すなわち図6(a)に示す構成の対向流にすることが好ましい。
【0081】
次に、本発明の第2の実施の形態を図を参照して説明する。なお、第1の実施の形態と同一構成に関しては同一符号を用いて説明を適宜省略する。
【0082】
第1の実施の形態では、高温側熱交換器26及び低温側熱交換器28におけるフィン38の間隔は同じ間隔であり、かつ、全てのフィン38は同じ寸法に形成している。
【0083】
低温側熱交換器28では、空気に含まれる湿分を結露させて除湿するが、この結露水はフィン38に付着し、これが成長して隣接するフィン38間をブリッジするようになる場合が生じる。
【0084】
フィン38間は空気の流路であるため、このフィン38間を結露水がブリッジして塞いでしまうと、空気の流路が狭くなって流動抵抗が増大し、乾燥効率の低下を招いてしまう。
【0085】
無論、このフィン38間隔を十分大きくすると、ブリッジの発生は完全に防止できるが、このように大きな寸法に設定すると空気と熱交換するフィン38の数が少なくなり熱交換効率が低下する問題が生じる。
【0086】
従って、ブリッジの発生を抑制し、かつ、熱交換効率の低下を抑制する最適なフィン38間隔が存在するが、このフィン38間隔はフィン38の材質や表面状態により決る塗れ特性、空気の流速等により決るので、一概に規定することは困難である。
【0087】
本願発明者は、圧延アルミニュームのフィン38を用い、従来の構成において用いられている送風機で空気を送風した場合、フィン38の間隔を約2mm以上にするとブリッジの発生が抑制され、かつ、熱交換効率の低下を抑制することが可能であることを見いだした。
【0088】
なお、本発明は、フィン38の間隔を所定値以上にするものに限定されず、例えば図7に示すように、フィン38の寸法(空気の流動方向の寸法)を異なる寸歩にしてもよい。
【0089】
図7に示す構成は、空気が流入する側(以下、下流領域という)、除湿された空気が流出する側(以下、上流領域という)、下流領域と上流領域の間の領域(以下、中流領域という)のフィン38間隔が、上流領域に向って狭くなるように、フィン38の寸法を変えて配置した構成となっている。
【0090】
これにより、湿分が多量に含まれたドラム4からの流入した直後の空気は、下流領域で大まかに除湿され、中流領域で除去できる湿分の除湿が略完了し、上流領域で除去できる湿分の除湿が完了するようになり、空気抵抗を増大させることなく、結露水によるブリッジの発生が抑制できる。
【0091】
なお、結露水はフィン38を伝って流下する。下流側の領域では、当該領域で結露した結露水に加え流下してきた結露水も存在する。これらを考慮して、各領域のフィン38の寸法を決めることが好ましい。
【0092】
次に、本発明の第3の実施の形態を図を参照して説明する。なお、第1及び第2の実施の形態と同一構成に関しては同一符号を用いて説明を適宜省略する。
【0093】
これまで説明した各実施の形態では、空気の流動抵抗を可能な限り小さくすることを主目的として、フィン38を凹凸のない平板により形成していた。
【0094】
しかし、凹凸のない平板状のフィン38では、空気の流動抵抗は小さくできるものの、熱交換効率の観点からはあまり好ましくない。
【0095】
これは、空気が平行に並んだフィン38に沿って流動してしまうため、フィン38に接する空気は熱交換が進むものの、フィン38の略中間位置に位置する空気は熱交換が余り進まないためである。このように、空気が相を成して流れる状態を相流と記載する。
【0096】
そこで、本実施の形態では、図8に示すように、空気の流動方向と垂直な方向に複数の乱流誘導部42を設けて、フィン38間を流れる空気を乱し、これにより空気が略一様に熱交換できるようにしたものである。
【0097】
この乱流誘導部42としては、フィン38や冷媒管プレート36と同様の金属からなるパイプや棒等を用いるならば、空気の流れを乱しながらフィン38間の熱伝導が促進される利点がある。
【0098】
また、この乱流誘導部42としてパイプを用いる場合には、このパイプに二酸化炭素冷媒を循環させてもよい。
【0099】
なお、このような乱流誘導部42としては、図9に示すように、フィン38自体に凹凸、切欠、折曲げ等を設けて空気の流れを乱すようにしてもよい。
【0100】
図9(a)は、凹凸の形状として鱗状に凹凸43を設けた場合を例示し、図9(b)は切欠44を設けた場合を例示し、図9(c)は山谷状に折曲45を設けた場合を例示している。図9(d)は図9(c)のフィン38を横から見た場合の状態を示している。
【0101】
このように、フィン38に凹凸43、切欠44、折曲45等を設けることにより、空気の流れが乱されて、均一に熱交換できるようになる。
【0102】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、乾燥ユニットを冷媒を圧縮する圧縮機と、該圧縮機から圧縮された冷媒が供給されて、当該冷媒の熱で空気を加熱する高温側熱交換器と、該高温側熱交換器からの冷媒を膨張させる膨張弁と、該膨張弁からの冷媒と空気出口からの空気とが熱交換して、当該空気を結露させて除湿する低温側熱交換器とを備えるヒートポンプにより構成したので、乾燥効率を高めることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の説明に適用されるドラム式洗濯乾燥機の概略構成を示す側面図である。
【図2】ヒートポンプ回路の構成図である。
【図3】高温側熱交換器及び低温側熱交換器の構成を示す部分破断斜視図である。
【図4】圧縮機の断面図である。
【図5】図3に代る高温側熱交換器及び低温側熱交換器の構成を示す部分破断斜視図である。
【図6】空気の流れと冷媒の流れとの関係を示す図である。
【図7】第2の実施の形態の説明に適用される低温側熱交換器の構成を示す図である。
【図8】第3の実施の形態の説明に適用される高温側熱交換器及び低温側熱交換器の構成を示す図である。
【図9】図8に代る高温側熱交換器及び低温側熱交換器に用いるフィンの構成を示す図である。
【符号の説明】
1 ドラム洗濯乾燥機
3 外槽
4 ドラム
6 空気出口
7 空気入口
8 乾燥ユニット
9 ダクト
10 圧縮機
16 ヒートポンプ
17 送風機
18 凹状部材
26 高温側熱交換器
27 膨張弁
28 低温側熱交換器
29 熱交換器
36 冷媒管プレート
37 冷媒管
38 フィン
42 乱流誘導部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a drum-type washing / drying machine capable of drying laundry using a heat pump having high energy efficiency.
[0002]
[Prior art]
Today, washing and drying machines that automatically perform washing, dehydration, and drying have begun to be offered to the market, and among them, a drum-type washing and drying machine has been beginning to be offered to the market in consideration of the convenience of loading and unloading of laundry (Patent Document 1). reference).
[0003]
Such a drum type washing and drying machine is disposed in an outer tub for collecting water, a rotary drum provided in the outer tub and into which laundry is put, and a duct formed between the outer tub and the drum. The main structure is a drying mechanism for drying the laundry that has been washed and dewatered.
[0004]
The drying mechanism includes a dehumidifying unit that dehumidifies and dehumidifies the air flowing through the duct, a heating unit that heats the air dehumidified by the dehumidifying unit to generate hot air, and a heating unit that supplies air from the drum to the heating unit. And a blower that circulates back to the drum.
[0005]
Dehumidification of air is performed by contacting the air with water supplied from a water supply port to cool the air, thereby forming dew. For this reason, a plurality of cooling plates whose plate surfaces are set substantially perpendicular to the flow direction of the air are provided so that the water and the air can efficiently touch each other, and the water flows down along the cooling plates. It is formed as follows.
[0006]
The heating unit includes an electric heater, and heats the air dehumidified by the dehumidifying unit to generate hot air.
[0007]
Washing is performed by putting laundry and water into the drum and rotating the drum, and then draining the water and rotating the drum at high speed to perform dehydration.
[0008]
When the dehydration is completed, the drying mechanism is operated while rotating the drum to loosen the laundry, thereby drying the laundry. To dry the laundry, the air in the drum is circulated through a duct by a blower, and at that time, the air passes through the dehumidifying unit and is dehumidified, and the air is heated by the heating unit to become hot air. This is done by returning to the drum.
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-11-114292
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-mentioned drum type washer / dryer, water is used to cool and dehumidify the air, and an electric heater is used to heat the air to generate hot air. It was difficult to achieve high drying efficiency.
[0011]
That is, the cooling plate in the cooling unit is provided so that its plate surface is substantially perpendicular to the flow direction of the air so that the water and the air can be in efficient thermal contact. For this reason, the flow resistance of air becomes large and the number of the cooling plates cannot be increased so much that it is difficult to efficiently perform dehumidification.
[0012]
In addition, since water such as city water is used as a heat source for dew condensation in the dehumidifying section, the temperature difference between the water and the air cannot be increased. ), The efficiency of dehumidification could not be improved, and the water at that time was disposable, resulting in poor economic efficiency.
[0013]
Further, in the heating section, air is heated by an electric heater. However, even if the heater temperature is set higher than necessary, it is difficult to efficiently heat the air, which is not preferable from the viewpoint of safety.
[0014]
In order to heat the air efficiently, it is preferable to heat the air uniformly at an appropriate heater temperature. For this purpose, it is necessary to increase the thermal contact area with the air.
[0015]
In order to increase the thermal contact area, for example, in the case of an electric heater made of a nichrome wire, it is necessary to use a lot of the nichrome wire, but since the nichrome wire itself cannot maintain its shape, there are many members for supporting the nichrome wire. As a result, the flow resistance of the air by such a member increases.
[0016]
Of course, even if a member such as a heating plate is used instead of a nichrome wire, a similar problem occurs when it is necessary to support the plates one by one.
[0017]
As described above, it is difficult to improve the drying efficiency due to poor dehumidifying efficiency and heating efficiency.
[0018]
Then, an object of the present invention is to provide a drum type washing and drying machine with improved drying efficiency.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 puts laundry in a drum provided in an outer tub, performs washing by swinging the drum, and dehydrates when washing is completed. Driving a drying unit provided in a duct that connects an air outlet and an air inlet provided on the drum through a space between the drum and the outer tank to dehumidify and condense air from the air outlet, By heating the dehumidified air and flowing it into the drum as warm air, in a drum type washing and drying machine for drying laundry in the drum, a drying unit includes a compressor for compressing a refrigerant and a compressor for compressing a refrigerant. A compressed refrigerant is supplied, and a high-temperature heat exchanger that heats air with the heat of the refrigerant, an expansion valve that expands the refrigerant from the high-temperature heat exchanger, and a refrigerant and an air outlet from the expansion valve With air from And heat exchange, a heat pump and a low-temperature heat exchanger for dehumidifying by condensing the air, characterized in that enhanced drying efficiency.
[0020]
The invention according to
[0021]
According to a third aspect of the present invention, the high-temperature side heat exchanger and the low-temperature side heat exchanger have a plurality of fins that exchange heat with air and a refrigerant pipe through which the refrigerant circulates, and the fins are fixed to the refrigerant pipe. A refrigerant plate plate forming a part of the duct.
[0022]
The invention according to
[0023]
The invention according to
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration of a drum type washer / dryer to which the present invention is applied, and FIG. 2 is a schematic diagram showing a circuit of a heat pump constituting a later-described drying unit using the drum dryer. It is.
[0025]
The drum-type washing / drying machine 1 includes an
[0026]
On the side surface of the
[0027]
As shown in FIGS. 1 and 2, the drying unit 8 mainly includes a duct 9, a
[0028]
The duct 9 is provided in a space between the
[0029]
The
[0030]
The high-temperature
[0031]
Such a high-temperature
[0032]
FIG. 3 is a partially cutaway perspective view showing a schematic configuration of the
[0033]
In FIG. 3, thick arrows indicate the direction of air flow, thin arrows indicate the flow of refrigerant, and the air flow direction and the refrigerant flow direction are provided in opposite directions (counterflow). The
[0034]
Thereby, the flow resistance of the air can be reduced, and the air and the refrigerant form a counter flow, so that heat can be efficiently exchanged.
[0035]
As described later, since the
[0036]
The
[0037]
As shown in FIG. 2, the duct 9 connects the
[0038]
The
[0039]
In recent years, a technique of washing with electrolytic water without using a detergent has been proposed. When such electrolyzed water is used, copper or aluminum or the like is corroded by hypochlorous acid or the like contained therein. Therefore, the
[0040]
Of course, when such electrolyzed water is not used, it is preferable to form the
[0041]
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the
[0042]
However, the carbon dioxide refrigerant has the advantage that it is easier to obtain a higher temperature than the conventionally used HFC refrigerant, and has the advantage that the ozone layer is not destroyed because it does not contain chlorine unlike the R-20 refrigerant. preferable.
[0043]
The
[0044]
A lubricating
[0045]
The compression means 12 includes a first-
[0046]
Further, a
[0047]
The compression mechanism of the first-
[0048]
The
[0049]
Since the
[0050]
As the compression chamber is reduced, the carbon dioxide refrigerant is compressed, and when it reaches a discharge pressure specified by a discharge valve (not shown), the carbon dioxide refrigerant is discharged from the
[0051]
The
[0052]
With such a configuration, first, a required amount of water such as city water is stored in the
[0053]
Thereafter, the water in the
[0054]
When drying the laundry, the drying unit 8 is driven. Thereby, the
[0055]
When the
[0056]
The warm air is blown into the
[0057]
On the other hand, the carbon dioxide refrigerant that has exchanged heat in the high-temperature
[0058]
At this time, the latent heat of evaporation is provided by air. Therefore, the temperature of the air decreases, and the amount of the saturated steam decreases, and the supersaturated steam contained in the air condenses. The condensed water drops along the
[0059]
Thereafter, the air is heated by the high-temperature
[0060]
As described above, the
[0061]
It has been described earlier that it is preferable that the high-temperature
[0062]
This is because when the high-
[0063]
In addition, extra energy is required for freezing the attached water, and extra energy is required for evaporating the attached water in the high-temperature
[0064]
Further, since the
[0065]
Further, the air dehumidified by the low-temperature
[0066]
From the above, it is preferable that at least the high-temperature
[0067]
In the above description, as shown in FIG. 3, the high-temperature
[0068]
However, the present invention is not limited to this, and may have a configuration as shown in FIG. 5, for example. FIG. 5 is a diagram schematically showing the configuration of the
[0069]
FIG. 5B is a schematic diagram showing a case where the
[0070]
In the case of the configuration shown in FIG. 5A, there is an advantage that manufacturing and assembling become easy because it is only necessary to attach the
[0071]
In the case of the configuration shown in FIG. 5B, the
[0072]
Further, in the case of the configuration shown in FIG. 5C, heat is transferred to the
[0073]
By the way, in the above description, the configuration shown in FIG. 3 is adopted so that the flow direction of the air and the flow direction of the carbon dioxide refrigerant are opposed to each other. However, the present invention is not limited to this. The configuration shown is also possible.
[0074]
6A and FIG. 6B, the flow direction of the air and the flow direction of the carbon dioxide refrigerant have an opposite relationship, and the configuration shown in FIG. 3 corresponds to FIG. 6A. .
[0075]
However, the carbon dioxide refrigerant compressed by the first-
[0076]
Generally, when compressing the carbon dioxide refrigerant, the lubricating
[0077]
At this time, when the carbon dioxide refrigerant is discharged into the
[0078]
However, in the case of two-stage compression as shown in FIG. 4, there is no problem because the carbon dioxide refrigerant compressed by the first-
[0079]
Therefore, in the case of the configuration as shown in FIG. 6B in which the carbon dioxide refrigerant flows upward from the bottom, the lubricating
[0080]
From such a viewpoint, in the case of the
[0081]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
[0082]
In the first embodiment, the intervals between the
[0083]
In the low-temperature
[0084]
Since there is an air flow path between the
[0085]
Of course, if the
[0086]
Therefore, there is an optimum interval between the
[0087]
The inventor of the present application has proposed that when air is blown by a blower used in a conventional
[0088]
In the present invention, the distance between the
[0089]
The configuration shown in FIG. 7 includes a side on which air flows in (hereinafter, referred to as a downstream area), a side on which dehumidified air flows out (hereinafter, referred to as an upstream area), and a region between a downstream region and an upstream region (hereinafter, a midstream region). Of the
[0090]
As a result, the air immediately after flowing from the
[0091]
The dew water flows down the
[0092]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the same components as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted as appropriate.
[0093]
In each of the embodiments described above, the
[0094]
However, the
[0095]
This is because air flows along the
[0096]
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 8, a plurality of turbulent
[0097]
If a pipe or rod made of the same metal as the
[0098]
When a pipe is used as the
[0099]
Note that, as shown in FIG. 9, the
[0100]
FIG. 9A illustrates a case where the
[0101]
In this manner, by providing the
[0102]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a compressor that compresses a refrigerant in a drying unit, and a high-temperature side heat exchanger that is supplied with the compressed refrigerant from the compressor and heats air with the heat of the refrigerant And an expansion valve for expanding the refrigerant from the high-temperature side heat exchanger, and a low-temperature side heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant from the expansion valve and the air from the air outlet to condense and dehumidify the air. , The drying efficiency can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration of a drum type washing and drying machine applied to the description of a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a heat pump circuit.
FIG. 3 is a partially broken perspective view showing a configuration of a high-temperature side heat exchanger and a low-temperature side heat exchanger.
FIG. 4 is a sectional view of the compressor.
FIG. 5 is a partially cutaway perspective view showing a configuration of a high-temperature side heat exchanger and a low-temperature side heat exchanger instead of FIG. 3;
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the flow of air and the flow of refrigerant.
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a low-temperature side heat exchanger applied to the description of the second embodiment.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a high-temperature side heat exchanger and a low-temperature side heat exchanger applied to the description of the third embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a fin used in the high-temperature side heat exchanger and the low-temperature side heat exchanger instead of FIG. 8;
[Explanation of symbols]
1 drum washing and drying machine
3 outer tank
4 drums
6 Air outlet
7 Air inlet
8 Drying unit
9 Duct
10 Compressor
16 Heat pump
17 Blower
18 concave member
26 High-temperature side heat exchanger
27 expansion valve
28 Low-temperature heat exchanger
29 heat exchanger
36 Refrigerant tube plate
37 refrigerant pipe
38 Fins
42 Turbulence induction unit
Claims (5)
前記乾燥ユニットが、冷媒を圧縮する圧縮機と、
該圧縮機から圧縮された冷媒が供給されて、当該冷媒の熱で空気を加熱する高温側熱交換器と、
該高温側熱交換器からの冷媒を膨張させる膨張弁と、
該膨張弁からの冷媒と前記空気出口からの空気とが熱交換して、当該空気中の湿分を結露させて除湿する低温側熱交換器とを備えるヒートポンプを有することを特徴とするドラム式洗濯乾燥機。The laundry is put in a drum provided in the outer tub, the laundry is washed by rocking the drum, and dehydration is performed when the washing is completed, and then the drum passes through the space between the drum and the outer tub. The drying unit provided in the duct connecting the provided air outlet and the air inlet is driven to dehumidify the air from the air outlet by dew condensation, and heat the dehumidified air to generate hot air. In a drum-type washing and drying machine that dries laundry in the drum by flowing into the drum,
The drying unit, a compressor that compresses a refrigerant,
A high-temperature side heat exchanger that is supplied with a compressed refrigerant from the compressor and heats air with heat of the refrigerant,
An expansion valve for expanding the refrigerant from the high-temperature side heat exchanger,
A heat pump including a low-temperature side heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant from the expansion valve and the air from the air outlet to condense and dehumidify moisture in the air. Washing and drying machine.
前記冷媒の循環する冷媒管が固着されると共に、前記フィンが固着された冷媒管プレートとを備え、該冷媒管プレートが前記ダクトの一部をなすことを特徴とする請求項1又は2記載のドラム式洗濯乾燥機。The high-temperature side heat exchanger and the low-temperature side heat exchanger, a plurality of fins that exchange heat with the air,
The refrigerant pipe through which the refrigerant circulates is fixed, and a refrigerant pipe plate to which the fin is fixed is provided, and the refrigerant pipe plate forms a part of the duct. Drum type washer / dryer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003023068A JP2004229954A (en) | 2003-01-31 | 2003-01-31 | Drum type washer/drier |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2015055416A (en) * | 2013-09-12 | 2015-03-23 | オリオン機械株式会社 | Cooling device, temperature control device and temperature control dehumidification system |
CN114250610A (en) * | 2020-09-22 | 2022-03-29 | 云米互联科技(广东)有限公司 | Heat exchange assembly for dehumidifying device and clothes dryer |
-
2003
- 2003-01-31 JP JP2003023068A patent/JP2004229954A/en active Pending
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