JP2005318917A

JP2005318917A - 衣類乾燥機

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Publication number: JP2005318917A
Application number: JP2004137074A
Authority: JP
Inventors: Mikio Tawara; 己紀夫田原; Hidetaka Yabuuchi; 秀隆藪内; Shigeharu Nakamoto; 重陽中本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-05-06
Filing date: 2004-05-06
Publication date: 2005-11-17
Anticipated expiration: 2024-05-06
Also published as: EP1593770B1; ATE502153T1; TWI320811B; TW200536984A; CN2740644Y; EP1593770A3; CN100507136C; US20050246920A1; ES2359063T3; KR20050107270A; CN1693572A; JP4286712B2; KR100764344B1; EP1593770A2; DE602004031821D1

Abstract

【課題】ヒートポンプ装置を安全な状態に安定させるとともに、衣類乾燥に必要な熱エネルギーを無駄に放出することなく、乾燥時間の短縮及び省エネルギーを達成する。
【解決手段】外槽（乾燥室）３から吸熱器３０を通り放熱器３２を経て外槽３に導くように乾燥用空気を循環させる空気循環路の、外槽３と吸熱器３０の間に排気口２６を設け、前記乾燥室から吸熱器に向けて空気循環路を流れる乾燥用空気の一部を空気循環路外へ排出するようにしたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、衣類の乾燥を行う衣類乾燥機及び洗濯機能を備えた衣類乾燥機に関するものである。

従来のドラム式衣類乾燥機は図１４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、外装ケース６１内に水平軸６２を中心軸として回転する回転ドラム６３が配置してある。上記回転ドラム６３の前面に形成された衣類投入口６４は外装ケース６１の前面に開口しており、扉６５で開閉されるようにしてある。外装ケース６１内には、回転ドラム６３の内部に設定される乾燥室６６を含む空気循環路６７が構成してある。空気循環路６７は、途中に乾燥室６６、送風室６８、熱交換室６９などを有し、乾燥室６６の空気がその背壁の回転ドラム側排気口７０から送風室６８に流れ、次いで熱交換室６９を通って乾燥室６６の前方に設けた給気口７１から再度この乾燥室６６に循環するようにしてある。

送風室６８にはファン７２が設けられ、熱交換室６９には上流側に吸熱器７３、下流側に放熱器７４がそれぞれ配置してある。これら吸熱器７３、放熱器７４は圧縮機７５、キャピラリーチューブ等の膨張機構７６などでヒートポンプ装置を構成しており、乾燥室６６からの高湿空気が前記吸熱器７３で冷却されて除湿され、その後乾燥空気となって放熱器７４に至り、加熱され高温空気となる。そして、この高温空気は給気口７１から乾燥室６６に供給され、その中の衣類Ａの乾燥に供される。７７はモータで、その回転はベルト７８、７９を介して回転ドラム６３及びファン７２に伝達される。

ところで、空気循環路６７内の空気をそのまま循環すると、その空気全体の持つ熱量が増えるとともにヒートポンプサイクル内の冷媒の持つ熱量が増え、その温度及び圧力が高くなり、やがて圧縮機７５に過負荷がかかり、ヒートポンプ装置を安全な状態に安定させることができない。そこで、放熱器７４から乾燥室６６に至る空気循環路６７に排気口８０を設け、この排気口８０から放熱器７４で加熱された高温空気の一部を排出して空気循環路６７の外へと放熱するようにした循環式のものが考えられている（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−１７８２８９号公報

しかしながら、上記従来の構成では乾燥室６６の手前で放熱器７４にて加熱された乾燥用空気を排出していたために、衣類乾燥に必要な熱エネルギーを無駄に放出し、効率良く衣類を乾燥することができないという課題があった。

本発明はこのような従来の構成の課題を解決しようとするもので、ヒートポンプ装置を安全な状態に安定させるとともに、乾燥時間の短縮及び省エネルギーを達成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、本発明の衣類乾燥機は、乾燥室から吸熱器を通り放熱器を経て乾燥室に導くように乾燥用空気を循環させる空気循環路とを具備し、前記乾燥室と吸熱器の間の空気循環路に排気口を設け、前記空気循環路を前記乾燥室から吸熱器に向けて流れる乾燥用空気の一部を空気循環路外へ排出するようにしたものである。

これにより、ヒートポンプ装置を安全な状態に安定させるとともに、衣類乾燥に必要な熱エネルギーを無駄に放出することなく、乾燥時間の短縮及び省エネルギーを達成することができる。

本発明の衣類乾燥機は、ヒートポンプ装置を安全な状態に安定させるとともに、乾燥時間の短縮及び省エネルギーを達成することができる。

第１の発明は、乾燥室と、圧縮機及び圧縮した冷媒の熱を放熱する放熱器及び高圧の冷媒の圧力を減圧する絞り手段及び減圧され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、前記乾燥室から吸熱器を通り放熱器を経て乾燥室に導くように乾燥用空気を循環させる空気循環路とを具備し、前記乾燥室と吸熱器の間の空気循環路に排気口を設け、前記空気循環路を前記乾燥室から吸熱器に向けて流れる乾燥用空気の一部を空気循環路外へ排出するようにしたことにより、乾燥室を通過した後の空気を外部へ排出することができるため、衣類乾燥に必要な熱エネルギーを無駄に放出することなく、効率良く衣類を乾燥させることができ、乾燥時間を短縮して省エネルギーを達成することができるとともに、ヒートポンプ装置を安全な状態に安定させることができる。

第２の発明は、空気循環路に外気を取り入れる吸気口を設け、前記吸気口を乾燥室と放熱器の間に配設し前記空気循環路を前記乾燥室から放熱器に向けて流れる乾燥用空気に外気を混入するようにしたことにより、空気循環路に取り入れた外気を放熱器を通過させて加熱することができ、乾燥室に供給される乾燥用空気の温度が低くなるのを防止すことができる。

第３の発明は、排気口を乾燥室と吸気口の間に設けたことにより、空気循環路内に外気を取り入れる前の高温の空気を排気するため、空気循環路の外への放熱量を十分に確保することができ、冷媒の温度及び圧力の過昇による圧縮機への過負荷を抑え、ヒートポンプ装置をより安全な状態に安定させることができる。

第４の発明は、吸気口を乾燥室と吸熱器の間に設けたことにより、機外から空気循環路に取り入れた空気を吸熱器で除湿することができ、除湿した空気を放熱器で加熱することができる。

第５の発明は、吸気口を乾燥室と排気口の間に設けたことにより、乾燥室を通過した後の高温の空気に吸気口から取り入れた外気を混合させて、低温高湿空気にして排気口から外部へ排出することができるため、機体周囲の温度上昇を少なくして空気循環路の外へ放熱することができる。

第６の発明は、空気循環路内に送風する送風機を設け、前記送風機を吸気口と排気口の間に設けて乾燥用空気が前記吸気口から排気口に向けて流れるようにしたことにより、大気に対して吸気口は負圧に、排気口は正圧になるため、確実に吸気と排気を行うことができ、ヒートポンプ装置を安全な状態に安定させることができる。

第７の発明は、吸気口及び排気口の少なくとも一方に、吸気及び排気の量を調整する調整弁を設けたことにより、機体の周囲温度が低く空気循環路からの自然放熱量が大きいときは、吸気及び排気の量を少なくして、排気口からの放熱量を小さくし、機体の周囲温度が高く空気循環路からの自然放熱量が小さいときは、吸気及び排気の量を多くして、排気口からの放熱量を大きくするなど、空気循環路からのトータルの放熱量を常に適正量とすることでヒートポンプ装置を適正な状態に保つことができ、乾燥時間の短縮及び省エネルギーを達成することができる。

第８の発明は、調整弁は、乾燥初期において吸気及び排気の量が小となるように設定したことにより、乾燥初期において排気口からの放熱量を少なくすることができるため、乾燥室内に供給される空気の温度を素早く上昇させることができ、乾燥時間を短縮することができる。

第９の発明は、ヒートポンプ装置の状態を検知する状態検知手段を設け、前記状態検知手段の出力に応じて調整弁を制御するようにしたことにより、ヒートポンプ装置の状態を常に監視しながら排気口からの放熱量を調整することで、ヒートポンプ装置を適正な状態に保つことができ、乾燥時間の短縮及び省エネルギーを達成することができる。

第１０の発明は、圧縮機の圧縮能力を変化させる圧縮能力可変手段を設け、状態検知手段の出力に応じて、調整弁及び圧縮能力可変手段を制御するようにしたことにより、ヒートポンプ装置の状態を常に監視しながら排気口からの放熱量及び圧縮能力を調整することができ、ヒートポンプ装置をより適正な状態に保つことができる。

第１１の発明は、圧縮能力可変手段は、乾燥初期において圧縮機の圧縮能力が大となるようにしたことにより、乾燥初期において、乾燥室内に供給される空気の温度を素早く上昇させることができ、乾燥時間を短縮することができる。

第１２の発明は、状態検知手段は、空気循環路内の空気の温度を検知するようにしたことにより、ヒートポンプ装置の状態を常に監視しながら、ヒートポンプ装置を適正な状態に保つように制御することができる。

第１３の発明は、状態検知手段は、冷媒の温度を検知するようにしたことにより、ヒートポンプ装置の状態を常に監視しながら、ヒートポンプ装置を適正な状態に保つように制御することができる。

第１４の発明は、状態検知手段は、冷媒の圧力を検知するようにしたことにより、ヒートポンプ装置の状態を常に監視しながら、ヒートポンプ装置を適正な状態に保つように制御することができる。

第１５の発明は、空気循環路を乾燥室から吸熱器に向けて流れる乾燥用空気に含まれるリントを捕捉するフィルターを設け、前記フィルターを乾燥室と吸熱器の間に設けたことにより、乾燥中に乾燥室内の衣類から発生したリントが吸熱器及び放熱器に至るのを防止することができる。

第１６の発明は、フィルターを乾燥室と排気口の間に設けたことにより、乾燥中に乾燥室内の衣類から発生したリントが、吸熱器及び放熱器に至るのを防止することができるとともに、リントが排気口から外部へ飛散するのを防止することができる。

第１７の発明は、フィルターを吸気口と排気口の間に設けたことにより、乾燥中に乾燥室内の衣類から発生したリント及び吸気口から侵入してきた外気中の埃が、吸熱器及び放熱器に至るのを防止することができるとともに、リントが排気口から外部へ飛散するのを防止することができる。

第１８の発明は、フィルターを吸気口と送風機の間に設けたことにより、乾燥中に乾燥室内の衣類から発生したリント及び吸気口から侵入してきた外気中の埃が、送風機、吸熱器及び放熱器に至るのを防止することができるとともに、リントが排気口から外部へ飛散するのを防止することができる。

第１９の発明は、冷媒は、超臨界状態で作用する冷媒を用いたことにより、放熱器における冷媒の温度を高く設定することが可能となり、放熱器により加熱された後に乾燥室へと供給される空気も高温にできるため、乾燥時間を短縮することができ、省エネルギーを実現することができる。

第２０の発明は、洗濯水が貯留可能な外槽と、前記外槽内に回転自在に設けた内槽を備え、前記内槽内に収容した衣類の洗濯を可能にしたことにより、衣類の洗濯から乾燥までを同一槽内で一貫して行うことができる。

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。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機能を備えた衣類乾燥機の断面図、図２はその背面図、図３は、図２のＢ−Ｂ断面図、図４は、本実施の形態のヒートポンプ装置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。

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外槽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。外槽３の内部には、衣類４を収容する円筒状の内槽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。外槽３は洗濯工程においては、衣類４の洗濯室となり、乾燥工程においては、衣類４の乾燥室となる。

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。外槽３および内槽５の前面側にも同様の開口部３ａ、５ｂを有し、この外槽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。外槽３の底部には洗濯水を排出する排水口９を有し、排水経路を開閉する排水弁１０に連結されている。洗濯時は排水弁１０が閉じられ、外槽３内に所定量の洗濯水を溜めることができる。送風ファン１２は、図１に示すように筐体１の上方に設けられている。

送風ファン１２（送風機）は、内槽５及び外槽３を通過してきた空気を外槽３の上方に設けられた排気口１６から吸込み、外槽３の背面に設けられた排気ダクト２２内を送風させ、矢印ｄのように排気ダクト入口２４から排気ダクト出口２３へと導出する。また、外槽３の外面には給気ダクト２０が設けられ、給気ダクト入口２１から入った乾燥用空気を矢印ｃの方向に送風して給気口１４から外槽３及び内槽５内に供給する。

外槽３の背面下部には、ヒートポンプ装置を構成する熱交換器からなる吸熱器３０及び放熱器３２が配設されており、筐体１内の空きスペースを有効利用して収容されている。熱交換風路３１は、送風ファン１２により送風される空気を矢印ａの方向に吸熱器３０から放熱器３２へと流すためのものであり、図２及び図３に示すように、筐体１の左右方向に圧縮機４１を吸熱器３０及び放熱器３２と並べて熱交換風路３１の内部に収容している。熱交換風路３１の入口側は排気ダクト出口２３と連通され、出口側は給気ダクト入口２１と連通されている。

送風ファン１２で送風される乾燥用空気は、図４の矢印４０に示すように、排気ダクト２２を通り、熱交換風路３１内の吸熱器３０及び放熱器３２を通過した後、給気ダクト２０を通り、給気口１４から外槽３及び内槽５内に入り、内槽５内の衣類４を通過した後、排気口１６を通って再び送風ファン１２へと戻り、循環するようになっている。つまり、外槽３と排気ダクト２２、熱交換風路３１及び吸気ダクト２０は空気循環路を形成している。

外槽３から吸熱器３０に至るまでの空気循環路を流れる空気の一部を、空気循環路外へ排気する排気口２６が設けられ、より具体的には排気ダクト２２の途中に排気口２６を設けている。外槽３から放熱器３２に至るまでの空気循環路に外気を吸気する吸気口２５が設けられている。吸気口２５は外槽３と放熱器３２の間に位置し、より具体的には、外槽３から吸熱器３０に至るまでの排気ダクト２２の途中に設けられ、外槽３と排気口２６の間に位置している。

送風ファン１２は吸気口２５と排気口２６の間に位置するように構成している。また、排気ダクト２２の途中には、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フィルター３５が着脱可能に設けられている。フィルター３５は外槽３と吸熱器３０間に位置して設けられている。そして、このフィルター３５は外槽３と排気口２６の間に位置し、また、吸気口２５と排気口２６の間に位置し、吸気口２５と送風ファン１２の間でもある位置に存在する。

給気ダクト２０と給気ダクト入口２１とは、蛇腹状の伸縮可能な可撓性材料からなる給気ホース３３を介して連通し、排気口１６と排気ダクト入口２４も同様に、蛇腹状の伸縮可能な可撓性材料からなる排気ホース３４を介して連通しており、外槽３の振動がヒートポンプ装置へと伝達されることを防いでいる。また、熱交換風路３１の下部には、吸熱器３０からの除湿水を貯めるドレン水容器３６が設けられており、ドレン水容器３６に貯まった水は排出口（図示せず）から機体外へと排出される。

また、ヒートポンプ装置は、圧縮機４１、および圧縮された冷媒の熱を放熱する放熱器３２、および高圧の冷媒の圧力を減圧するための絞り弁や毛細管等からなる絞り手段４２、および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３０とを冷媒が循環するように管路４３で連結されており、冷媒は図４の矢印４４の方向に流れて循環し、ヒートポンプサイクルを実現する。また、制御手段４８は駆動モータ６や排水弁１０、送風ファン１２及び圧縮機４１等を駆動して洗濯、脱水、乾燥工程を制御する。

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。洗濯工程では、排水弁１０を閉じた状態で外槽３内に所定の水位に達するまで給水を行い、駆動モータ６により衣類４と洗浄水の入った内槽５を回転させて衣類４の洗濯を行う。また、洗濯後の濯ぎ工程でも、洗濯工程と同様に外槽３内に給水を行い、内槽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の入った内槽５を高速回転して脱水する。

乾燥工程では、ヒートポンプ装置の圧縮機４１を作動させると、冷媒が圧縮され、この圧力により放熱器３２、絞り手段４２、吸熱器３０を循環する。放熱器３２では冷媒の圧縮で熱が放出され、吸熱器３０では絞り手段４２で減圧されて低圧となった冷媒により熱が吸収される。このとき送風ファン１２が作動し、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から外槽３及び内槽５内に送風される。内槽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。

内槽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、湿った状態で外槽３の排気口１６を経て排気ダクト２２を通り、熱交換風路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、放熱器３２で再び加熱され温風となる。吸熱器３０で結露した除湿水は、ドレン水容器３６に貯まり、排出口から機外へ排出される。上記動作を繰り返すことにより、衣類４の乾燥を進行させる。

送風ファン１２の運転に伴い、送風ファン１２の吸込み口側に存在する吸気口２５は大気に対して負圧になり、吹出し口側に存在する排気口２６は大気に対して正圧となる。このため、確実に外気は吸気口２５から空気循環路内に吸気され、排気口２６からは空気循環路内の空気の一部が機体外へと排出される。これにより、排気口２６から排気とともに放熱が行われ、ヒートポンプサイクル内の冷媒の持つ熱量の蓄積を防止することができるので、圧縮機４１に過負荷をかけることなくヒートポンプ装置を安全な状態に安定させることができる。

このとき、排気口２６から排出される空気は外槽３及び内槽５を通過して、衣類４の乾燥に寄与した後の空気であるため、熱エネルギーを無駄に放出することなく、効率良く衣類を乾燥させることができる。また、排気口２６から排出される空気は、吸気口２５から吸気した外気と混合された後の低温高湿空気となるため、機体周囲の温度上昇を抑えることができる。

また、外槽３及び内槽５を通過してきた空気中には衣類４から出たリントが含まれているが、フィルター３５がこれを回収し、リントが送風ファン１２、吸熱器３０及び放熱器３２に至ることを防止するとともに、排気口２６から機体外へと飛散することも防止している。フィルター３５はこれと同時に、吸気口２５から吸気した外気中に含まれる埃を回収し、埃が送風ファン１２、吸熱器３０及び放熱器３２に至ることも防止している。

このようにヒートポンプ装置を用いることにより、吸熱器３０で吸熱した熱を冷媒で回収して再び放熱器３２で放熱して、圧縮機４１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。

以上のように、外槽３から吸熱器３０を通り放熱器３２を経て再び外槽３に導くように乾燥用空気を循環させる空気循環路を備え、前記外槽３と吸熱器３０の間の空気循環路に排気口２６を設け、前記外槽３から吸熱器３０に向けて流れる乾燥用空気の一部を空気循環路外へ排出するようにしたので、衣類４を通過した後の空気を外部へ排出することができ、衣類乾燥に必要な熱エネルギーを無駄に放出することなく、効率良く衣類４を乾燥させることができる。

また、空気循環路に外気を取り入れる吸気口２５を外槽３と放熱器３２の間に配設し、前記外槽３から放熱器３２に向けて空気循環路を流れる乾燥用空気に外気を混合させるようにしたので、空気循環路に取り入れた外気を放熱器を通過させて加熱することができ、乾燥室に供給される乾燥用空気の温度が低くなるのを防止すことができる。

また、外槽３と吸熱器３０の間にフィルター３５を設けたので、乾燥中に内槽５内の衣類４から発生したリントが吸熱器３０及び放熱器３２に至るのを防止することができ、吸熱器３０及び放熱器３２へのリントの付着により熱交換効率が低下するのを防止することができる。

なお、本実施の形態では洗濯から乾燥までを同一の槽内で自動で行う洗濯機能付の衣類乾燥機にヒートポンプ装置を搭載したときの例について述べているが、これに限定されるものではなく、乾燥のみを行う衣類乾燥機であっても同様の効果が得られる。

また、本実施の形態ではドレン水容器３６内の除湿水を排出する手段として排出口を設けているが、排水ポンプを設けて水を排出するようにしても良い。

（実施の形態２）
図５は、本発明の第２の実施の形態における洗濯機能を備えた衣類乾燥機の断面図、図６はその背面図、図７は、本実施の形態のヒートポンプ装置の構成と乾燥用空気の流れを示すシステム概念図、図８は、本実施の形態の洗濯機能を備えた衣類乾燥機の状態検知手段の出力と調整弁の制御状態を示す図、図９は本実施の形態の洗濯乾燥機の状態検知手段の出力と調整弁及び圧縮能力可変手段の制御状態を示す図である。なお、第１の実施の形態と同一構成要件は同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図６に示すように、送風ファン１２は筐体１内の下部において、熱交換風路３１の側面に取り付けられており、その吸込み口を熱交換風路３１内に開口している。熱交換風路３１内を流れる空気は吸熱器３０、放熱器３２を通過した後、送風ファン１２の吸込み口へと至るように構成されている。送風ファン１２は、その吹出し口を蛇腹状の伸縮可能な可撓性材料からなる給気ホース３３を介して給気ダクト２１入口と連通しており、温風を矢印ｃのように給気ダクト２０内に送風し、給気口１４から外槽３及び内槽５内に供給し、内槽５内の衣類４を乾燥させる。

外槽３から吸熱器３０に至るまでの排気ダクト２２の途中には、空気循環路内に外気を吸気する吸気口２５と、空気循環路外へ空気を排気する排気口２６が設けられており、排気口２６は外槽３と吸気口２５の間に位置している。吸気口２５には吸気量を調整する調整弁２７が設けられ、調整弁２７への通電をＯＮすると開いて外気を吸気し、通電をＯＦＦすると閉じて外気を吸気しないように構成している。

図７に示すように、空気循環路内の放熱器３２の下流側には、状態検知手段４５が設けられており、放熱器３２により加熱された空気の温度を検知することで、放熱器３２内の管路４３内を流れる冷媒の温度を推定し、ヒートポンプ装置の状態を検知することができる。

４６は圧縮機４１の圧縮能力を変化させる圧縮能力可変手段であり、圧縮機４１の駆動電圧を制御するインバータ回路などから構成される。制御手段４８は、状態検知手段４５の出力に応じて調整弁２７や圧縮能力可変手段４６を制御することができる。

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。乾燥工程において、制御手段４８は圧縮機４１を作動させると同時に送風ファン１２を運転させる。乾燥工程の初期において、制御手段４８は調整弁２７への通電をＯＦＦしており、吸気口２５から外気は吸気されない。吸気が行われないため、排気口２６からの排気も止まっており、空気循環路外への放熱は、空気循環路の壁面からの自然放熱のみとなっている。このため、空気循環路内の空気は、熱量を素早く蓄積していき、外槽３内に供給される空気の温度を素早く上昇させる。

また、制御手段４８は、乾燥工程の初期において圧縮機４１の圧縮能力が最大となるように圧縮能力可変手段４６を動作させるため、放熱器３２内の管路４３内の冷媒温度も素早く上昇し、これと熱交換した後に外槽３内に供給される空気の温度の上昇はさらに早くなる。このため、乾燥工程の初期における乾燥能力を向上させることができ、乾燥時間を短縮することができる。

乾燥開始から所定の時間が経過すると、空気循環路内の空気に熱量が十分に蓄積され、冷媒の温度及び圧力が上昇し、圧縮機４１にかかる負荷が大きくなってくる。図８に示すように状態検知手段４５により検知した空気循環路内の空気の温度がＴ１に達すると、制御手段４８は調整弁２７への通電をＯＮし、吸気口２５から空気循環路内に外気を吸気する。同時に、排気口２６からは吸気量と同等分となる排気が生じ、排気口２６から空気循環路外への放熱が行われる。

これにより、冷媒の温度及び圧力が過昇して圧縮機４１に過負荷がかかることを防止し、ヒートポンプ装置を安全な状態に安定させることができる。このとき、排気口２６から排出される空気は外槽３及び内槽５を通過して、衣類４の乾燥に寄与した後の空気であるため、熱エネルギーを無駄に放出することなく、効率良く衣類を乾燥させることができる。また、排気口２６から排出される空気は、外気を吸気する前の高温の空気であるため、空気循環路外への放熱量を十分に確保することができる。

図８に示すように、排気口２６からの放熱が十分に行われ、状態検知手段４５により検知した空気循環路内の空気の温度が徐々に下がり、Ｔ２の温度まで低下すると、制御手段４８は調整弁２７への通電をＯＦＦして空気循環路内の空気に熱量を再び蓄積させていく。これにより、外槽３内に供給される空気の温度が低下しすぎて衣類４の乾燥能力が低下することを防止する。

以降、制御手段４８は状態検知手段４５の検知する温度がＴ１からＴ２までの所定温度範囲となるように、調整弁２７への通電のＯＮ／ＯＦＦを繰り返す。機体の周囲温度が低くて空気循環路からの自然放熱量が大きいような場合には、調整弁２７への通電をＯＦＦする時間が長くなり、排気口２６からの放熱量は小さくなる。機体の周囲温度が高くて空気循環路からの自然放熱量が小さいような場合には、調整弁２７への通電をＯＮする時間が長くなり、排気口２６からの放熱量は大きくなる。このような制御により、空気循環路からのトータルの放熱量を常に適正量とすることでヒートポンプ装置を適正な状態に保つことができ、乾燥時間の短縮及び省エネルギーを達成することができる。

機体の周囲温度が非常に高いような場合、吸気口２５から吸気される外気温度は非常に高く、空気循環路の壁面からの自然放熱量は小さい。このような場合、調整弁２７への通電をＯＮして空気循環路外へ放熱を行っても、図９に示すように状態検知手段４５の検知する温度がＴ１よりもさらに上昇するようなことが発生する可能性がある。このような場合、状態検知手段４５の検知する温度がＴ３に達すると、制御手段４８は圧縮能力可変手段４６により圧縮機４１の圧縮能力を下げる。これにより放熱器３２内の管路４３内の冷媒の温度上昇が止まり、これと熱交換した後に外槽３内に供給される空気の温度上昇も止まる。以降、制御手段４８は状態検知手段４５の検知する温度がＴ３となるように、圧縮能力可変手段４６を制御する。これにより、ヒートポンプ装置を常に適正な状態に保つことができる。

以上のように、外槽３、吸熱器３０、放熱器３２の順に空気が循環する空気循環路と、外槽３から吸熱器３０に至るまでの空気循環路に設けられ、空気循環路内に外気を吸気する吸気口２５と、空気循環路外へ空気を排気する排気口２６とを備え、外槽３と吸気口２５の間に排気口２６を設けたので、外槽３を通過した後の空気を外部へ排出することができるため、衣類乾燥に必要な熱エネルギーを無駄に放出することなく、効率良く衣類を乾燥させることができる。また、外気を吸気する前の高温の空気を排気するため、空気循環路の外への放熱量を十分に確保することができ、冷媒の温度及び圧力の過昇による圧縮機４１への過負荷を抑え、ヒートポンプ装置をより安全な状態に安定させることができる。

また、吸気口２５に、吸気及び排気の量を調整する調整弁２７を設けたので、機体の周囲温度が低くて空気循環路からの自然放熱量が大きい場合は、吸気及び排気の量を少なくして、排気口２６からの放熱量を小さくし、機体の周囲温度が高くて空気循環路からの自然放熱量が小さい場合は、吸気及び排気の量を多くして、排気口２６からの放熱量を大きくするなど、空気循環路からのトータルの放熱量を常に適正量とすることでヒートポンプ装置を適正な状態に保つことができ、乾燥時間の短縮及び省エネルギーを達成することができる。

また、調整弁２７を乾燥初期において吸気及び排気の量が小となるように制御するので、乾燥初期において排気口２６からの放熱量を最小とすることができるため、外槽３内に供給される空気の温度を素早く立ち上げることができ、乾燥時間を短縮することができる。

また、ヒートポンプ装置の状態を検知する状態検知手段４５を備え、状態検知手段４５の出力に応じて調整弁２７を制御するので、ヒートポンプ装置の状態を常に監視しながら排気口２６からの放熱量を調整することで、ヒートポンプ装置を適正な状態に保つことができ、乾燥時間の短縮及び省エネルギーを達成することができる。

また、圧縮機４１の圧縮能力を変化させる圧縮能力可変手段４６を備え、状態検知手段４５の出力に応じて、調整弁２７及び圧縮能力可変手段４６を制御するので、ヒートポンプ装置の状態を常に監視しながら排気口２６からの放熱量及び圧縮能力を調整することができ、ヒートポンプ装置をより適正な状態に保つことができる。

また、圧縮能力可変手段４６を乾燥初期において圧縮機４１の圧縮能力が大となるように制御するので、乾燥初期において、外槽３内に供給される空気の温度を素早く立ち上げることができ、乾燥時間を短縮することができる。

また、状態検知手段４５は空気循環路内の空気の温度を検知するので、ヒートポンプ装置の状態を常に監視しながら、ヒートポンプ装置を適正な状態に保つように制御することができる。

なお、本実施の形態では、吸気口２５を吸熱器３０の上流側に配設しているが、これに限定されるものではなく、吸気口２５を吸熱器３０と放熱器３２の間に配設しても同様の効果が得られる。また、調整弁２７を吸気口２５に設けているが、これに限定されるものではなく、排気口２６に設けても同様の効果が得られるものであり、吸気口２５と排気口２６の少なくとも一方に設けてあればよい。

（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機能を備えた衣類乾燥機のヒートポンプ装置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。第１及び２の実施の形態と同一構成要件は、同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図１０において特徴とする構成は、状態検知手段４５は冷媒の温度を検知するものであり、例えば、放熱器３２を通る管路４３に取り付けられており、管路４３の中を流れる冷媒の温度を検知することができる。制御手段４８は、状態検知手段４５の検知した冷媒温度が所定の温度範囲に収まるように、調整弁２７及び圧縮能力可変手段４６を制御する。これにより、ヒートポンプ装置の状態を常に監視しながら排気口２６からの放熱量及び圧縮能力を調整することができ、ヒートポンプ装置を適正な状態に保つことができる。

以上述べたように、状態検知手段４５は、冷媒の温度を検知するので、ヒートポンプ装置を適正な状態に保つように調整弁２７及び圧縮能力可変手段４６を制御することができる。

（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機能を備えた衣類乾燥機のヒートポンプ装置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。第１及び２の実施の形態と同一構成要件は、同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図１１において特徴とする構成は、状態検知手段４５は冷媒の圧力を検知するものであり、例えば、圧縮機４１から放熱器３２に至る管路４３に設けられており、管路４３の中を流れる冷媒の圧力を検知することができる。制御手段４８は、状態検知手段４５の検知した冷媒圧力が所定の圧力範囲に収まるように、調整弁２７及び圧縮能力可変手段４６を制御する。これにより、ヒートポンプ装置の状態を常に監視しながら排気口２６からの放熱量及び圧縮能力を調整することができ、ヒートポンプ装置を適正な状態に保つことができる。

以上述べたように、状態検知手段４５は、冷媒の圧力を検知するので、ヒートポンプ装置を適正な状態に保つように調整弁２７及び圧縮能力可変手段４６を制御することができる。

（実施の形態５）
本発明の第５の実施の形態の洗濯機能を備えた衣類乾燥機では、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３２を通過後の温度は６０〜６５℃程度が上限となる。

図１２は、放熱器３２における熱交換器での上記臨界温度以下で使用する場合の冷媒温度５０と空気温度５１の変化を示すグラフである。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３２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３２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。

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。

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３２を通過後の乾燥用空気の温度が６０℃よりも高くすることも可能である。

図１３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５２と空気温度５３の変化を示すグラフである。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。冷媒の温度が９０℃と高温のため、空気の温度上昇は７４℃程度となる。

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３２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３２を通過した後に外槽３内に供給される乾燥用空気も高温にできる。一般に、所定放熱量ではより高温の乾燥用空気の方が乾燥時間が短くなり、結果、トータルの必要エネルギーが少なくて済む。これにより、乾燥時間の短縮と省エネルギーを達成することができる。

以上のように、本発明にかかる衣類乾燥機は、ヒートポンプ装置を安全な状態に安定させるとともに、乾燥時間の短縮及び省エネルギーを達成することができ、衣類の乾燥を行う衣類乾燥機及び洗濯機能を備えた衣類乾燥機に有用である。

本発明の実施の形態１の洗濯機能を備えた衣類乾燥機の断面図同衣類乾燥機の背面図同衣類乾燥機の図２のＢ−Ｂ断面図同衣類乾燥機のシステム概念図本発明の実施の形態２の洗濯機能を備えた衣類乾燥機の断面図同衣類乾燥機の背面図同衣類乾燥機のシステム概念図同衣類乾燥機の状態検知手段の出力と調整弁の制御状態を示すタイムチャート同衣類乾燥機の状態検知手段の出力と調整弁及び圧縮能力可変手段の制御状態を示すタイムチャート本発明の実施の形態３の洗濯機能を備えた衣類乾燥機のシステム概念図本発明の実施の形態４の洗濯機能を備えた衣類乾燥機のシステム概念図冷媒を臨界温度以下で使用する場合の冷媒温度と空気温度の変化を示すグラフ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と空気温度の変化を示すグラフ従来の衣類乾燥機の断面図

符号の説明

１筐体
３外槽（乾燥室）
１２送風ファン（送風機）
２５吸気口
２６排気口
２７調整弁
３０吸熱器
３２放熱器
３５フィルター
４１圧縮機
４２絞り手段
４３管路
４５状態検知手段
４６圧縮能力可変手段

Claims

乾燥室と、圧縮機及び圧縮した冷媒の熱を放熱する放熱器及び高圧の冷媒の圧力を減圧する絞り手段及び減圧され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、前記乾燥室から吸熱器を通り放熱器を経て乾燥室に導くように乾燥用空気を循環させる空気循環路とを具備し、前記乾燥室と吸熱器の間の空気循環路に排気口を設け、前記空気循環路を前記乾燥室から吸熱器に向けて流れる乾燥用空気の一部を空気循環路外へ排出するようにした衣類乾燥機。
空気循環路に外気を取り入れる吸気口を設け、前記吸気口を乾燥室と放熱器の間に配設し前記空気循環路を前記乾燥室から放熱器に向けて流れる乾燥用空気に外気を混入するようにした請求項１記載の衣類乾燥機。
排気口を乾燥室と吸気口の間に設けた請求項２記載の衣類乾燥機。
吸気口を乾燥室と吸熱器の間に設けた請求項２記載の衣類乾燥機。
吸気口を乾燥室と排気口の間に設けた請求項２記載の衣類乾燥機。
空気循環路内に送風する送風機を設け、前記送風機を吸気口と排気口の間に設けて乾燥用空気が前記吸気口から排気口に向けて流れるようにした請求項２記載の衣類乾燥機。
吸気口及び排気口の少なくとも一方に、吸気及び排気の量を調整する調整弁を設けた請求項２記載の衣類乾燥機。
調整弁は、乾燥初期において吸気及び排気の量が小となるように設定した請求項７記載の衣類乾燥機。
ヒートポンプ装置の状態を検知する状態検知手段を設け、前記状態検知手段の出力に応じて調整弁を制御するようにした請求項７または８記載の衣類乾燥機。
圧縮機の圧縮能力を変化させる圧縮能力可変手段を設け、状態検知手段の出力に応じて、調整弁及び圧縮能力可変手段を制御するようにした請求項９記載の衣類乾燥機。
圧縮能力可変手段は、乾燥初期において圧縮機の圧縮能力が大となるようにした請求項１０記載の衣類乾燥機。
状態検知手段は、空気循環路内の空気の温度を検知するようにした請求項９記載の衣類乾燥機。
状態検知手段は、冷媒の温度を検知するようにした請求項９記載の衣類乾燥機。
状態検知手段は、冷媒の圧力を検知するようにした請求項９記載の衣類乾燥機。
空気循環路を乾燥室から吸熱器に向けて流れる乾燥用空気に含まれるリントを捕捉するフィルターを設け、前記フィルターを乾燥室と吸熱器の間に設けた請求項１または２記載の衣類乾燥機。
フィルターを乾燥室と排気口の間に設けた請求項１５記載の衣類乾燥機。
フィルターを吸気口と排気口の間に設けた請求項１５記載の衣類乾燥機。
フィルターを吸気口と送風機の間に設けた請求項１５記載の衣類乾燥機。
冷媒は、超臨界状態で作用する冷媒を用いた請求項１〜１８のいずれか１項に記載の衣類乾燥機。
洗濯水が貯留可能な外槽と、前記外槽内に回転自在に設けた内槽を備え、前記内槽内に収容した衣類の洗濯を可能にした請求項１〜１９のいずれか１項に記載の衣類乾燥機。