JP2005224490A - 洗濯乾燥機 - Google Patents

Abstract

【課題】洗濯乾燥機において、洗浄、乾燥性能を向上させるとともに省スペース性、低重量性、低騒音、低振動性に優れた機能を実現する。
【解決手段】洗濯乾燥機の送風回路内に、熱電モジュール、放熱器３２、吸熱器３０で構成した熱電モジュールユニット５４を設置した。熱電モジュールユニット５４を用いることにより、吸熱器３０で吸熱した熱を熱電モジュール５１で回収して再び放熱器３２で放熱して、熱電モジュール５１に入力したエネルギー以上の熱量を衣類４に与えることができるので、乾燥時間の短縮と省エネを実現することが可能になる。さらに熱電モジュールユニット５４は圧縮機に比べて小型軽量で騒音や振動の発信源が無いため、洗濯乾燥機本体の小型軽量化や低騒音、低振動化に貢献できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、洗濯・脱水と乾燥を同一回転槽内で行う洗濯乾燥機に関するものである。

従来のドラム式の洗濯乾燥機は図１２に示すような構成であった。以下、その構成について説明する。

図に示すように、筐体１の内部には、複数のサスペンション２によって弾性的に支持された円筒状の水槽３を設け、洗濯・脱水時の振動をサスペンション２によって吸収する構成としている。

水槽３の内部には、洗濯または乾燥対象物４（以下、衣類という）を収容する円筒状で横軸型の回転槽５を回転可能に配設し、駆動モータ６により回転軸６ａを回転させて回転駆動する。

回転槽５の内壁には衣類を撹拌する複数のバッフル（図示せず）が設けられ、回転槽５の周壁には小孔５ａを多数設けている。筐体１の前面には衣類４を出し入れする開口部１ａと、これを開閉する扉７が設けられている。

水槽３および回転槽５の前面側にも同様の開口部３ａ，５ｂを有し、この水槽３の開口部３ａはベローズ８によって筐体１の開口部１ａと水密に連結されている。水槽３の底部には洗濯水を排出する排水口９を有し、排水弁１０を介して排水ホース１１に連結され、その先端部は機外に導出されている。

送風機１２は、ヒータ１３によって加熱された温風を給気口１４から回転槽５内に送風供給するものである。循環ダクト１５は、回転槽５および水槽３を通過した湿った乾燥用空気の除湿を行うもので、一端を水槽３の下部の排気口１６に接続し、他端を送風機１２に接続している。給水弁１７は、水道の蛇口等に接続された給水ホース１８からの給水を制御する。

上記構成において、洗濯運転を行う場合は、扉７を開いて回転槽５内へ衣類４および洗剤を入れて運転を開始する。

まず、給水弁１７が洗濯水側の給水口を開き、水槽３および回転槽５内に所定量の水が供給されると、駆動モータ６が作動し回転槽５が回転駆動され洗浄動作を行う。

所定時間後、駆動モータ６が停止して排水弁１０が開き、汚れた水が回転槽５および水槽３から排水され、排水ホース１１を介して機外の排水場所へ排水される。

次に、上記と同様に水槽３および回転槽５に水が供給され、すすぎ動作を行う。すすぎが終了すると排水弁１０が開いて排水された後、回転槽５が駆動モータ６により高速で回転駆動されることにより、衣類４の脱水が行われる。

以上のように洗濯運転が終了すると、乾燥運転が開始する。乾燥工程では駆動モータ６により低速で回転槽５を回転駆動させ衣類４を撹拌しながら、送風機１２により矢印１９の方向に送風された空気は、ヒータ１３で加熱されて温風となり、給気口１４から回転槽５内へ送り込まれる。この温風は、衣類４の水分を奪った後、回転槽５の小孔５ａから水槽３内を通過して排気口１６を経て循環ダクト１５へ至る。

このとき給水弁１７が冷却水側の給水口を開いており、循環ダクト１５内には冷却水が注水されている。衣類４の水分を奪って湿気を含んだ温風がこの循環ダクト１５内を通過するとき、冷却水により冷却されて水分の結露が起こり、湿った温風は除湿されて矢印に示すように再び送風機１２へ戻る。

この冷却水および結露水は、排水弁１０を介して機外へ排水される。この送風機１２、ヒータ１３、給気口１４、回転槽５、水槽３、排気口１６、循環ダクト１５の循環経路で温風を循環させることにより、回転槽５内の衣類４を乾燥させることができる。

上記従来の構成では、衣類４の乾燥に使用された熱は、循環ダクト１５の冷却水もしくは筐体１からの放熱によって全て外部に捨てられるものであり、再利用されることがなかった。

そこで、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された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を衣類乾燥機に設けることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この構成によれば、衣類より蒸発させた水分を吸熱器に結露させることにより効率よく衣類の乾燥が行えることが分かっている。
特開平７−１７８２８９号公報

しかしながら、ヒートポンプ装置は、上述したように圧縮機と放熱器と絞り手段と吸熱器とを銅管などの管路で連結して高圧の冷媒を循環させるが、冷凍サイクルを構成するスペースが洗濯乾燥機本体に比べて大きくなるため洗濯乾燥機が大型化になることや、圧縮機を使用していることから重量の増加や、騒音、振動が増加するという課題の対策も不可欠であった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、洗浄、乾燥性能を向上させるとともに省スペース性、低重量性、低騒音、低振動性に優れた洗濯乾燥機を実現することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の洗濯乾燥機は、筐体内に弾性支持された水槽と、水槽内に回転可能に設けられ衣類を収容する回転槽と、通電の極性に応じて吸熱と放熱の相反する作用をする第１の面と、第２の面とを持った複数の熱電モジュールもしくは熱電モジュールと同じ特性を有する熱電素子チップ等の熱電変換デバイスを複数備え、第１の面と、第２の面とをその面の熱作用を促進する熱作用促進媒体と熱結合し、第１の面側及び第２の面側各々に熱作用促進媒体を含む風回路を構成し、同一風回路内に面する複数の熱電モジュールの面においてそれぞれ放熱及び吸熱の作用を行う放熱器及び吸熱器を具備し、送風手段によって前記放熱器で加熱した空気を前記回転槽内へ供給する給気口ホースと、送風手段によって前記回転槽内へ供給された空気を前記水槽外へ排出する排気口ホースとを具備し、給気口ホースは前記放熱器に空気を流す放熱器風路の出口と、排気口ホースは前記吸熱器に空気を流す吸熱器風路の入口とそれぞれ連結したものである。

これにより、熱電モジュールより構成される熱交換ユニットである熱電モジュールユニットを風回路内に設置することにより、洗浄、乾燥性能を向上させると共に省スペース性、低重量性、低騒音、低振動性に優れた洗濯乾燥機を実現することができるものである。

本発明の洗濯乾燥機は、洗浄、乾燥性能を向上させるとともに省スペース性、低重量性、低騒音、低振動性に優れた洗濯乾燥機を実現することができる。

第１の発明は、筐体内に弾性支持された水槽と、水槽内に回転可能に設けられ衣類を収容する回転槽と、通電の極性に応じて吸熱と放熱の相反する作用をする第１の面と、第２の面とを持った複数の熱電モジュールもしくは熱電モジュールと同じ特性を有する熱電素子チップ等の熱電変換デバイスを複数備え、第１の面と、第２の面とをその面の熱作用を促進する熱作用促進媒体と熱結合し、第１の面側及び第２の面側各々に熱作用促進媒体を含む風回路を構成し、同一風回路内に面する複数の熱電モジュールの面においてそれぞれ放熱及び吸熱の作用を行う放熱器及び吸熱器を具備し、送風手段によって前記放熱器で加熱した空気を前記回転槽内へ供給する給気口ホースと、送風手段によって前記回転槽内へ供給された空気を前記水槽外へ排出する排気口ホースとを具備し、給気口ホースは前記放熱器に空気を流す放熱器風路の出口と、排気口ホースは前記吸熱器に空気を流す吸熱器風路の入口とそれぞれ連結したものであり、熱電モジュールユニットを含む風回路を具備することにより、省スペース、低重量、低騒音、低振動を実現することができる。

第２の発明は、特に、第１の温水供給手段を有するものであり、洗濯乾燥機の洗濯及び濯ぎ性能を向上することができる。

第３の発明は、特に、第１又は２いずれか一つの発明の複数の熱電モジュールを具備する風回路が水槽に固定されているものであり、熱電モジュールユニットを含む風回路の省スペースが可能となり、洗濯乾燥機本体の小型、軽量化を実現することができる。

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか一つの発明の風回路内に風量調整を行うダンパーを具備するものであり、洗剤や洗濯水の原液、濯ぎ水、脱水時の排水が風回路に侵入することを防止することができるため熱交換器の腐食を防止できる。

第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか一つの発明の熱電モジュールの通電極性を切り換える切り換え手段を備えているものであり、通常乾燥運転時に放熱器である熱交換器を吸熱器にすることにより、熱交換器表面に結露水を発生させることによりリントを除去することができる。

第６の発明は、特に、第１〜５のいずれか一つの発明の通常乾燥運転時に対して逆方向に風を流す風路を構成したものであり、熱交換器の主に風上側に付着するリントを除去するのに有効である。

第７の発明は、特に、第１〜６のいずれか一つの発明の複数の熱電モジュールは断熱材を介して連結されているもので、熱電モジュール間の熱の移動が抑えられるため乾燥又は温水供給を効率よく行うことができる。

第８の発明は、特に、第１〜７のいずれか一つの発明の風回路の外周部は断熱材により構成されているものであり、放熱器又は吸熱器が風回路外の空気の熱の授受による影響を受けないため効率よく乾燥又は温水供給をすることができる。

第９の発明は、特に、第１〜８のいずれか一つの発明の外気温度センサーにより作動する熱電モジュールの数又は入力を制御するものであり、外気温度を検知することにより乾燥時の立ち上がり仕様を選択することが可能となり、あらゆる外気温度において乾燥の立ち上がり性を向上させるので乾燥性能に優れた洗濯乾燥機を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。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。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における洗濯乾燥機の外観斜視図で、図２は筐体１の背面１ｂ方向から見た断面図を示す。図３は図２のＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。また、図４は本実施の形態の熱電モジュールユニットの構成と乾燥用空気の流れを示すシステム概念図である。図５は温水供給時の制御パターン図、図６は熱電モジュールの概略断面図、図７は熱電モジュールユニットの概略断面図である。

図に示すように、筐体１の内部には、複数のサスペンション２によって弾性的に支持された円筒状の水槽３を設け、洗濯・脱水時の振動をサスペンション２によって吸収する。水槽３の内部には、衣類４を収容する円筒状で横軸型の回転槽５を回転可能に設け、駆動モータ６により回転駆動される。

筐体１の前面には衣類４を出し入れする開口部１ａと、これを開閉する扉７が設けられている。水槽３および回転槽５の前面側にも同様の開口部３ａ、５ｂを有し、この水槽３の開口部３ａはベローズ８によって筐体１の開口部１ａと水密に連結されている。水槽３の底部には洗濯水を排出する排水口９を有し排水弁１０に連結されている。

送風手段を構成する送風機１２は、筐体１の上面１ｃと側面１ｄが成す隅部空間に位置するように、水槽３の上部に設けられている。送風機１２は水槽３の外面に設けた給気ダクト２０と連通し、給気ダクト２０の給気ダクト入口２１から入った空気を矢印ｃの方向に送風して給気口１４から回転槽５内に供給する。

また、水槽３の外面には、水槽３の背面部の排気口１６と連通する排気ダクト２２を設け、回転槽５および水槽３を通過して排気口１６から出てきた空気を矢印ｄのように排気ダクト出口２３へ導出する。

水槽３の下部には、熱電モジュールユニット５４を構成する熱交換器からなる吸熱器３０に矢印ａの方向に空気を流す吸熱器風路３１と、同様に熱交換器からなる放熱器３２に矢印ｂの方向に空気を流す放熱器風路３３とが水平方向に並べて配設され、この吸熱器風路３１と放熱器風路３３とは循環ダクト３４で連通して吸熱器３０および放熱器３２を通過する空気が直線的に流れるようになっている。

この吸熱器風路３１と放熱器風路３３と循環ダクト３４は一体に構成され、筐体１内の取り付けべ一ス３５に固定されている。

吸熱器風路３１の入口と排気ダクト出口２３とは、蛇腹状の伸縮可能な可撓性材料からなる排気口ホース３６を介して連通している。放熱器風路３３の出口と給気ダクト入口２１も同様に、蛇腹状の伸縮可能な可撓性材料からなる給気口ホース３７を介して連通している。

また、吸熱器風路３１の入口部には、空気中の異物を除去するフィルター手段として合繊ネット等からなるエアフィルター３８を着脱可能に設けている。また風回路内に風量調整を行う給気ダンパー４０及び排気ダンパー４１を設けている。さらに、吸熱器風路３１の下流側の下部には、除湿水を排出する排出口３９を設けている。

送風機１２で送風される乾燥用空気は、図４の矢印４２に示すように、給気ダクト２０を通り給気口１４から給気ダンパー４０を通過して回転槽５内に入り、回転槽５内の衣類４を通過した後、排気ダンパー４１を通過して排気口１６から出て、排気ダクト２２を通って吸熱器風路３１の吸熱器３０を通過し、循環ダクト３４を介して放熱器風路３３の放熱器３２を通過して送風機１２へ戻り、循環するようになっている。

また、放熱器内には給水ホース３４が通っており、ｂ方向に水を流すことができる。放熱器３２の熱は給水ホース３４内の水に授受できるようになっており、給水バルブ３５を介して水槽３内に温水を供給できるようになっている。

また、図６に示すように、熱電モジュールユニヅト５４内に具備されている熱電モジュール４３は複数のＰ型半導体４４とＮ型半導体４５が設置され、はんだ層４６を介して銅電極４７で接合され、銅電極４７は２枚のアルミナセラミック４８と接合されている。

Ｐ型半導体４４、Ｎ型半導体４５は交互に直流電流が流れるように電気回路が構成され、Ｎ型半導体４５からＰ型半導体４４に電流が流れると双方の半導体を接続する銅電極４７側の面に吸熱の作用が発生し、反対側の面に放熱の作用が発生する。すなわち熱電モジュール４３は通電の極性に応じて吸熱と放熱の相反する作用をする第１の面４９と、第２の面５０とを持っている。

また図７に示すように、熱電モジュールユニット５４は熱電モジュールＡ５１ａの第１の面と第２の面に熱作用促進媒体として第１の吸熱器３０ａと第１の放熱器３２ａを密着固定した冷却ユニットＡ５２ａ、及び同一仕様の冷却ユニットＢ５２ｂ、冷却ユニヅトＣ５２ｃを内蔵している。各冷却ユニットは断熱材５５を介して直列に固定されている。３個の冷却ユニットの外周部である循環ダクト３４は断熱材で構成されている。

以上のような構成において、次に、この動作について説明する。洗浄工程では、排水弁１０を閉じた状態で水槽３内に所定の水位５７に達するまで給水を行い、駆動モータ６により衣類４と洗浄水の入った回転槽５を回転させて洗浄を行う。

このとき、風回路内に二つのダンパー４０，４１を設けているので、吸熱器３０に洗浄水が浸入しにくいようになっている。また、放熱器３２内には給水ホース３４が通っており、放熱器３２の熱を給水ホース３４内の水に授受できるので、給水バルブ３５を介して水槽３内に温水を供給できるようになっているので洗浄力や濯ぎ力を向上することができる。

また、洗浄後の濯ぎ工程でも、洗浄工程と同様に水槽３内に給水され、回転槽５を回転させて衣類４の濯ぎを行う。脱水工程では、排水弁１０を開いて機外へ水を排水した後、駆動モータ６により衣類４の入った回転槽５を高速回転して脱水する。

乾燥工程では、熱電モジュールユニット５４の熱電モジュール５１を作動させると、放熱器３２の放熱により加熱された温風が給気ダクト２０を通って給気口１４から回転槽５内に送風される。回転槽５は駆動モータ６により回転駆動され、衣類４は上下に撹拌される。

回転槽５内に送風された温風は、この衣類４の隙間を通るときに水分を奪い、湿った状態で水槽３の排気口１６を経て排気ダクト２２、排気口ホース３６を通り、エアフィルター３８を通過してリント等の異物が除去され、吸熱器風路３１に至る。

この湿った温風は、吸熱器３０を通過する際に顕熱と潜熱が奪われて除湿され、乾いた空気と除湿水に分離される。この乾いた空気は、循環ダクト３４を通って放熱器風路３３に入り、放熱器３２で再び加熱され温風となって給気口ホース３７、給気ダクト２０を通り、送風機１２へと循環する。一方、吸熱器３０で結露した除湿水は、底部の排出口３９から機外へ排出される。

このように熱電モジュールユニット５４を用いることにより、吸熱器３０で吸熱した熱を熱電モジュール５１で回収して再び放熱器３２で放熱して、熱電モジュール５１に入力したエネルギー以上の熱量を衣類４に与えることができるので、乾燥時間の短縮と省エネを実現することが可能になる。

さらに熱電モジュールユニット５４は圧縮機に比べて小型軽量で騒音や振動の発信源が無いため、洗濯乾燥機本体の小型軽量化や低騒音、低振動化に貢献できるものである。

また複数の熱電モジュール５１は断熱材５５を介して連結されているので熱電モジュール５１間の熱の移動が抑えられるため乾燥又は温水供給を効率よく行うことができる。

また、風回路の外周部を構成する循環ダクト３４は断熱材５６により構成されているので、放熱器３２又は吸熱器３０が風回路外の空気の熱の授受による影響を受けないため効率よく乾燥又は温水供給をすることができる。

また、熱電モジュール５１の通電極性を切り換える切り換え手段を備えているので通常乾燥運転時に放熱器３２の機能である熱交換器を吸熱器３０の機能にすることにより、熱交換器表面に結露水を発生させることによりリントを除去することができる。

以上のように、熱電モジュール５１より構成される熱交換ユニットである熱電モジュールユニット５４を風回路内に設置することにより、洗浄、乾燥性能を向上させると共に省スペース性、低重量性、低騒音、低振動性に優れた洗濯乾燥機を実現することができるものである。

なお、本実施の形態では、熱交換器の方式としてヒートシンクタイプをレイアウトしているが、熱交換方式としてはフィンチューブタイプを使用した液循環方式でもよく、又その場合熱交換器の方式としてはパラレルフロー、サーペンタイン、ドロンカップタイプを使用しても良い。

また給水ホースを放熱器内に通して熱交換させたが、ヒートシンクと給水ホースは熱作用促進媒体を介して熱結合させてもよい。また、熱電モジュールユニットは熱電モジュールを３個連結したが、３個に限らず複数個連結してもよい。

（実施の形態２）
図８及び図９は本発明の第２の実施の形態における洗濯乾燥機を示すものであり、第１の実施の形態と同一構成は同一符号を付して詳細な説明は省略する。

複数の熱電モジュール５１を具備する風回路が水槽に固定されている。これにより熱電モジュールユニット５４を含む風回路の省スペースが可能となり、洗濯乾燥機本体の小型、軽量化を実現することができる。

（実施の形態３）
図１０は本発明の第３の実施の形態における洗濯乾燥機を示すものであり、第１の実施の形態と同一構成は同一符号を付して詳細な説明は省略する。

通常乾燥運転時に対して逆方向に風を流す風路を構成している。これにより熱交換器の主に風上側に付着するリントを除去することができる。

（実施の形態４）
図１１は本発明の第４の実施の形態における洗濯乾燥機を示すものであり、第１の実施の形態と同一構成は同一符号を付して詳細な説明は省略する。

外気温度センサー５５により作動する熱電モジュール５１の数又は入力を制御するものである。これにより外気温度を検知することにより乾燥時の立ち上がり仕様を選択することが可能となり、あらゆる外気温度において乾燥の立ち上がり性を向上させるので乾燥性能に優れた洗濯乾燥機を実現することができる。

以上のように、本発明にかかる洗濯乾燥機は、送風回路内に熱電モジュールユニットを設置することにより、洗浄、乾燥性能を向上させるとともに省スペース性、低重量性、低騒音、低振動性に優れた機能を実現することができるので、乾燥、除湿を行う洗濯機等に有用である。

本発明の実施の形態１の洗濯乾燥機の外観斜視図 同洗濯乾燥機の要部断面図 同洗濯乾燥機の要部断面図 同洗濯乾燥機のシステム概念図 同洗濯乾燥機の温水供給時の制御パターン図 同洗濯乾燥機の熱電モジュールの概略断面図 同洗濯乾燥機の熱電モジュールユニットの概略断面図 本発明の実施の形態２の洗濯乾燥機の外観斜視図 同洗濯乾燥機の要部断面図 本発明の実施の形態３の洗濯乾燥機のシステム概念図 本発明の実施の形態４の洗濯乾燥機の制御パターン図 従来の洗濯乾燥機の断面図

符号の説明

１ 筐体
２ サスペンション
３ 水槽
５ 回転槽
１２ 送風機
３０ 吸熱器
３１ 吸熱器風路
３２ 放熱器
３３ 放熱器風路
３６ 排気口ホース
３７ 給気口ホース
３８ エアフィルター
３９ 排出口
５４ 熱電モジュールユニット

Claims (9)

1. 筐体内に弾性支持された水槽と、水槽内に回転可能に設けられ衣類を収容する回転槽と、通電の極性に応じて吸熱と放熱の相反する作用をする第１の面と、第２の面とを持った複数の熱電モジュールもしくは熱電モジュールと同じ特性を有する熱電素子チップ等の熱電変換デバイスを複数備え、第１の面と、第２の面とをその面の熱作用を促進する熱作用促進媒体と熱結合し、第１の面側及び第２の面側各々に熱作用促進媒体を含む風回路を構成し、同一風回路内に面する複数の熱電モジュールの面においてそれぞれ放熱及び吸熱の作用を行う放熱器及び吸熱器を具備し、送風手段によって前記放熱器で加熱した空気を前記回転槽内へ供給する給気口ホースと、送風手段によって前記回転槽内へ供給された空気を前記水槽外へ排出する排気口ホースとを具備し、給気口ホースは前記放熱器に空気を流す放熱器風路の出口と、排気口ホースは前記吸熱器に空気を流す吸熱器風路の入口とそれぞれ連結した洗濯乾燥機。
2. 温水供給手段を有する請求項１に記載の洗濯乾燥機。
3. 複数の熱電モジュールを具備する風回路が水槽に固定されている請求項１または２に記載の洗濯乾燥機。
4. 風回路内に風量調整を行うダンパーを具備する請求項１〜３のいずれか一項に記載の洗濯乾燥機。
5. 熱電モジュールの通電極性を切り換える切り換え手段を備えている請求項１〜４のいずれか一項に記載の洗濯乾燥機。
6. 通常乾燥運転時に対して逆方向に風を流す風路を構成した請求項１〜５のいずれか一項に記載の洗濯乾燥機。
7. 複数の熱電モジュールは断熱材を介して連結されている請求項１〜６のいずれか一項に記載の洗濯乾燥機。
8. 風回路の外周部は断熱材により構成されている請求項１〜７のいずれか一項に記載の洗濯乾燥機。
9. 外気温度センサーにより作動する熱電モジュールの数又は入力を制御する請求項１〜８のいずれか一項に記載の洗濯乾燥機。

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