JP2006116004A

JP2006116004A - 乾燥機、洗濯乾燥機およびそれらの運転方法

Info

Publication number: JP2006116004A
Application number: JP2004305943A
Authority: JP
Inventors: Kimito Ono; 公人小野; Kazuyoshi Tomochika; 一善友近
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2004-10-20
Filing date: 2004-10-20
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2024-10-20
Also published as: US20060080974A1; JP4326445B2; EP1650343A1; CN1763294A

Abstract

【課題】
液バックを防止すると共に、冷凍サイクルが定常状態になるまでの時間を短縮し、延いては、乾燥に要する時間を大幅に短縮できる省エネルギーな乾燥機を提供する。
【解決手段】
被乾燥物を収容する乾燥室１１０と、圧縮装置１２０と放熱器１３０と減圧装置１４０と吸熱器１５０とを順次環状に配管接続した冷媒回路１６０と、乾燥室１１０の空気が放熱器１３０及び吸熱器１５０と熱交換して循環する空気循環経路１７０と、空気循環経路１７０に設けられ、空気を循環させる空気循環手段１８０と、を備える乾燥機１００において、冷媒回路１６０の減圧装置１４０から圧縮装置１２０までの配管の少なくとも一部が空気循環経路１７０内部に設けられると共に、空気循環経路１７０に加熱手段１９０を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍サイクルを利用して被乾燥物を乾燥する乾燥機に関し、詳細には、乾燥運転の始動時において、冷媒が液体の状態で圧縮装置に吸入されてしまうことを防止し、安定的かつ短時間で定常状態にすることのできる乾燥機に関するものである。

従来、一般的な乾燥機は、電気ヒータやガス燃焼ヒータを熱源とし、外気をこれらの電気ヒータやガス燃焼ヒータの熱源にて加熱して高温空気とした後、被乾燥物が収容された乾燥室に吹き出して、乾燥室内の被乾燥物を乾燥するものであった。そして、被乾燥物を乾燥させた乾燥室内の高温空気は外部に排出されていた。このような乾燥機においては、被乾燥物が乾燥するまでに長時間を要するため、被乾燥物を乾燥させるためのエネルギー消費量も多くなり、電気代やガス代等のエネルギーコストが高騰してしまう問題があった。

これに対し、特許文献１における乾燥機は、冷媒に二酸化炭素を用いた冷凍サイクルを利用して、ガスクーラによって加熱した空気を乾燥室へ導入し、被乾燥物から水分を蒸発させた後、この空気を蒸発器で結露させて除湿し循環させることによって、水分を水蒸気の状態で乾燥室外へ排気することなく、且つ、乾燥に要する時間を短縮することができるものである。
特開２００４−１４１６５０号公報

しかしながら、上記の冷凍サイクルを利用した乾燥機では、起動時に、冷媒が液体の状態で圧縮装置に吸入されてしまう、所謂、液バックという現象が起こる可能性があり、これにより、圧縮装置を破損させてしまう、あるいは、圧縮装置の寿命を著しく低下させてしまうという問題があった。また、ヒータを熱源とする乾燥機に比べ、冷媒回路が定常状態になるまでに時間がかかるという問題があった。

そこで、本発明は、液バックを防止すると共に、冷凍サイクルが定常状態になるまでの時間を短縮し、延いては、乾燥に要する時間を大幅に短縮できる省エネルギーな乾燥機を提供することを目的とする。

本発明は上記の目的を達成するためになされたものであり、請求項１に記載の発明は、被乾燥物を収容する乾燥室と、圧縮装置と放熱器と減圧装置と吸熱器とを順次環状に配管接続した冷媒回路と、乾燥室の空気が放熱器及び吸熱器と熱交換して循環する空気循環経路と、空気循環経路に設けられ、空気を循環させる空気循環手段と、を備える乾燥機において、冷媒回路の減圧装置から圧縮装置までの配管の少なくとも一部が空気循環経路内部に設けられると共に、空気循環経路に加熱手段を備えることを特徴とする。また、請求項２に記載の発明は、請求項１記載の乾燥機において、圧縮装置が停止しているときに、冷媒回路に封入された冷媒が液体状態または気液混合状態であることを特徴とする。請求項１または２記載の乾燥機によれば、液バック現象を防止し、圧縮装置の耐久性を向上させることができる。更に、冷凍サイクルが定常状態になるまでの時間を短縮することができ、乾燥時間を短縮することが可能となる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の乾燥機において、冷媒回路を流通する冷媒が二酸化炭素であることを特徴とする。冷媒に二酸化炭素を利用することにより、請求項１または２記載の発明による効果に加え、放熱器において熱を多く得ることができ、乾燥時間を更に短縮することが可能となる。また、自然冷媒であるので環境に優しく、しかも不燃性を有するので、乾燥機に利用する冷媒として非常に適している。

請求項４に記載の発明は、洗濯乾燥機であって、請求項１から３のいずれかに記載の乾燥機を備えることを特徴とする。現在、普及の進んでいる洗濯乾燥機に上記の乾燥機を利用することにより、請求項１から３のいずれかに記載の発明による効果に加え、洗いから乾燥までの時間を大幅に短縮することが可能となる。

請求項５に記載の発明は、被乾燥物を収容する乾燥室と、圧縮装置と放熱器と減圧装置と吸熱器とを順次環状に配管接続した冷媒回路と、乾燥室の空気が放熱器及び吸熱器と熱交換して循環する空気循環経路と、空気循環経路に設けられ、空気を循環させる空気循環手段と、を備える乾燥機であって、冷媒回路の減圧装置から圧縮装置までの配管の少なくとも一部が空気循環経路内部に設けられると共に、空気循環経路に加熱手段を備える乾燥機の運転方法において、冷媒回路に封入された冷媒の状態を推定する冷媒状態推定手段を備え、冷媒状態推定手段により推定された冷媒の状態に応じて、圧縮装置を起動する前に加熱手段を起動することを特徴とする。請求項５記載の乾燥機の運転方法によれば、液バック現象を防止し、圧縮装置の耐久性を向上させることができる。更に、冷凍サイクルが定常状態になるまでの時間を短縮することができ、乾燥時間を短縮することが可能となる。

請求項６に記載の発明は、請求項５記載の乾燥機の運転方法において、冷媒状態推定手段は、冷媒の温度を直接あるいは間接的に検出する冷媒温度検出手段を備え、冷媒温度検出手段により検出された冷媒の温度から冷媒の状態を推定することを特徴とする。請求項６記載の発明によれば、請求項５記載の発明による効果に加え、温度という比較的検出容易なパラメータにより冷媒の状態を推定することができるので、本発明を低コストで実現することが可能となる。また、この冷媒温度検出手段を、乾燥室開閉時の安全装置である温度センサと兼用すれば、更に、低コスト化を図ることが可能となる。

請求項７に記載の発明は、洗濯乾燥機の運転方法であって、洗濯ステップと、乾燥ステップと、を有し、乾燥ステップに冷凍サイクルを利用する洗濯乾燥機の運転方法において、乾燥ステップの直前のステップと並行して実行され、冷媒を所定温度以上に加熱するプレヒートステップを有することを特徴とする。ここで、洗濯ステップは、通常、洗い工程、すすぎ工程、脱水工程などから構成される。請求項７記載の発明によれば、液バック現象を防止し、圧縮装置の耐久性を向上させることができる。更に、冷凍サイクルが定常状態になるまでの時間を短縮することができ、乾燥時間を短縮することが可能となる。

請求項８に記載の発明は、請求項７記載の洗濯乾燥機の運転方法において、プレヒートステップは、冷媒回路の外部から熱の供給を受けて冷媒を所定温度以上にする第１のプレヒートステップと、冷媒回路を起動して冷媒回路を定常状態にする第２のプレヒートステップと、を有することを特徴とする。請求項８記載の発明によれば、請求項７記載の発明による効果に加え、冷凍サイクルが定常状態になるまでの時間を非常に短縮することができる。

本発明は、圧縮装置への液バック現象を防止し、圧縮装置の耐久性を向上させることができる。また、冷凍サイクルが定常状態になるまでの時間を短縮することができ、延いては、乾燥時間を短縮することができるので、省エネルギーな乾燥機を提供することが可能となる。

本発明に係る乾燥機１００の構成について、図１を用いて詳細に説明する。

図１は、本実施の形態に係る乾燥機１００の構成を表した模式図であり、乾燥機１００は、被乾燥物を収容する乾燥室１１０と、圧縮装置として内部中間圧の２段圧縮式コンプレッサ１２０と、放熱器としてガスクーラ１３０と、減圧装置として膨張弁１４０と、吸熱器としてエバポレータ１５０と、コンプレッサ１２０、ガスクーラ１３０、膨張弁１４０及びエバポレータ１５０を環状に接続し、冷媒として二酸化炭素を用いる冷媒回路１６０と、乾燥室１１０の空気が循環する空気循環経路１７０と、この空気を循環させる空気循環手段としてターボファン１８０と、冷凍サイクルの起動時に冷媒を加熱すると同時に空気循環経路１７０を循環する空気を加熱する加熱手段として電気ヒータ１９０と、を備えている。

コンプレッサ１２０から吐出される冷媒は、定常状態であれば、図２に示すグラフの点ａに位置し、冷媒が二酸化炭素の場合、吐出圧力約１０〜１２ＭＰａ、吐出温度約１００〜１３０℃（本実施の形態では１１ＭＰａ、１３０℃）でガスクーラ１３０に送られる。そして、ガスクーラ１３０にて空気によって約４０〜６０℃（本実施の形態では点ｂは５０℃）まで冷却され、膨張弁１４０へと送られる。一方、ガスクーラ１３０を通過した空気は約８０〜１００℃まで加熱され、乾燥室１１０にて被乾燥物の乾燥に利用される（図１）。加熱された空気温度は安全装置としての温度センサ１９２で監視されており、約８０〜１００℃まで加熱された空気は、乾燥室１１０に入り、被乾燥物から水分を奪い、温度約６０〜８０℃、湿度約４０〜７０％（空気中に保持される水蒸気量は１気圧換算で約５２〜２０５ｇ／ｍ³）となって乾燥室１１０から排出される。

膨張弁１４０で減圧された冷媒は、約３〜４ＭＰａ（本実施の形態では点ｃは３．５ＭＰａ）でエバポレータ１５０へ送られ、乾燥室１１０から排出された空気から熱を奪って（点ｄ）、コンプレッサ１２０へと戻る（点ｅ≒点ｄ）。このとき、エバポレータ１５０から出た冷媒と膨張弁１４０前段の冷媒との熱交換を行う（図示しない）中間熱交換器を配置すると、図２における点ｂが点ｂ’の位置に移行するので、より効率的な冷凍サイクルを実現することが可能となる。一方、エバポレータ１５０にて約２０〜４０℃まで熱を奪われた空気は、例えば３０℃のときの飽和水蒸気量は約３０ｇ／ｍ³であるので、飽和水蒸気量を超える水分（約３２〜１７５ｇ／ｍ³）を水蒸気として保持することができず、エバポレータ１５０にて結露して除湿される。この水は、ドレン１５２から乾燥機１００の外部へ排出される。

エバポレータ１５０にて除湿された空気は、ターボファン１８０により、再びガスクーラ１３０へと送られる。本発明は、この空気が循環する空気循環経路１７０中にコンプレッサ１２０も配置することにより、ガスクーラ１３０に入る前の空気を予備加熱すると共に、コンプレッサ１２０を空冷することが可能となる。これにより、コンプレッサ１２０の廃熱も空気の加熱に利用することができ、しかも、コンプレッサ１２０が高温異常になることを防ぐこともできるので、コンプレッサ１２０の耐久性向上と乾燥時間を短縮できる省エネルギーな乾燥機を実現できる。

冷凍サイクルが定常状態で運転しているときには、冷媒も空気も上記のように循環するが、冷凍サイクルが停止すると、冷媒は図３のハッチングで示す平衡圧の約４〜７ＭＰａ、温度約１０〜３０℃で冷媒回路１６０の中で保持されることになる。このような条件下では、二酸化炭素の場合、気液混合状態で冷媒回路１６０中に保持されるため、冷凍サイクルの起動時において、冷媒が液体の状態でコンプレッサ１２０に吸入される、所謂、液バック現象が起こり、コンプレッサ１２０が損傷してしまう虞がある。そこで、本発明では、電気ヒータ１９０を空気循環経路１７０の中の、エバポレータ１５０からコンプレッサ１２０の間の冷媒回路１６０に近いところに配置する。

冷凍サイクルを起動する前に、ターボファン１８０と電気ヒータ１９０とを起動させ空気循環経路１７０中の空気を温める。本発明において冷媒回路１６０の配管の大半は、空気循環経路１７０中を通るように配設されているので、電気ヒータ１９０によって空気を温めることによって、被乾燥物の予備乾燥を行うと同時に、冷媒回路１６０中の冷媒も温められる。冷媒が二酸化炭素の場合、図４のハッチングで示すように圧力が約４〜７ＭＰａであっても、温度が約３０℃以上であれば、気体となるので、液バック現象が起こる可能性を回避することができる。特に、コンプレッサ１２０への液バック現象を防止するためには、空気循環経路１７０の中の、エバポレータ１５０からコンプレッサ１２０の間の冷媒回路１６０に近いところに電気ヒータ１９０を配置することが有効である。

そして、冷媒の温度が３０℃以上となったところで電気ヒータ１９０を停止して、冷凍サイクルを起動する。あるいは、真夏時のように外気温が３０℃を超えているような場合には、冷媒も３０℃を超えていると考えられるので、電気ヒータ１９０を起動することなく、冷凍サイクルを起動すればよい。上記のような乾燥機１００の構成を実現するための具体的な構造を、図５〜７を用いて説明する。

図５、６は本発明を適用した乾燥機として、洗濯運転と洗濯運転終了後の乾燥運転を実行する洗濯乾燥機２００の内部構成図、図７は乾燥ユニットＵの部分を取り出した状態の洗濯乾燥機２００の内部構成図をそれぞれ示している。

この洗濯乾燥機２００は、衣類等の被洗濯物（この被洗濯物が乾燥運転における被乾燥物となる。）を洗濯、及び、乾燥するために使用するもので、外郭を形成する本体２０１（図５、６は本体２０１のケース内を透視している。）の上面中央部には被洗濯物を納出するための開閉扉２０２が取り付けられており、開閉扉２０２の側方の本体２０１上面には各種の操作スイッチや表示部が配設された図示しない操作パネルが設けられている。

この本体２０１内には、円筒の軸を左右方向として配設された貯水可能な円筒状樹脂製の外槽ドラム２０３とこの外槽ドラム２０３の内側に設置され洗濯槽と脱水槽を兼ねる円筒状ステンレス製の内槽ドラム２０４から成るドラム本体Ｄが設けられている。内槽ドラム２０４は、外槽ドラム２０３の側壁（図５の奥側）に装着された図示しない駆動モータの軸に連結され、当該軸に連結された内槽ドラム２０４の軸である回転軸を中心とし、内槽ドラム２０４は外槽ドラム２０３内で回転可能に保持されている。そして、この内槽ドラム２０４の内部が被洗濯物を収容する乾燥室２１０とされる。

外槽ドラム２０３の上部には、開閉扉２０２に対応して被洗濯物を納出するための図示しない水密性の外槽開閉蓋が設けられている。また、内槽ドラム２０４の全周壁には、空気及び水が流通可能な多数の透孔（図示されない）が形成されている。また、この内槽ドラム２０４の停止位置は規定されており、この停止時に外槽ドラム２０３の外槽開閉蓋に対応する位置（上面）には被洗濯物を納出するための図示しない内槽開閉蓋を有している。

上述した駆動モータは、洗濯運転及び洗濯運転終了後の乾燥運転において、左右水平方向の軸を中心として内槽ドラム２０４を回転させるためのモータである。この駆動モータは、図５の奥側に装着されており、駆動モータにより乾燥運転時においては洗濯運転時に比べて低速にて内槽ドラム２０４を回転させるように制御されている。図５の手前側の駆動モータの軸の一端には内部中空の中空部２０６が形成されており、この中空部２０６の図示しない空気流入口２０８を介して後述する空気循環経路２７０と内槽ドラム２０４内とが連通されている。

本体２０１の上部には、内槽ドラム２０４内に給水するための給水手段としての図示しない給水通路が設けられており、この給水通路の一端は給水バルブを介して水道などの給水源に接続されている。この給水バルブは制御装置にて開閉が制御される。また、給水通路の他端は、外槽ドラム２０３に接続されて内部と連通しており、制御装置にて給水バルブが開放されると、内槽ドラム２０４内（乾燥室２１０）に給水源から水（水道水）が供給されるように構成されている。また、本体２０１の下部には、内槽ドラム２０４内（乾燥室２１０）の水を排出するための排水手段としての図示しない排水通路が設けられており、この排水通路の一端は、制御装置にて開閉を制御される排水バルブを介して外槽ドラム２０３の最底部と連通している。また、排水通路の他端は、洗濯乾燥機２００の外部に導出され、排水溝等に至る。

本体２０１内には外槽ドラム２０３の後側から側方に渡って前述した空気循環経路２７０が構成されている。この空気循環経路２７０は、空気循環手段としてのターボファン２８０により放熱器としてのガスクーラ２３０と熱交換した空気を内槽ドラム２０４内（乾燥室２１０）に送風し、この内槽ドラム２０４内（乾燥室２１０）を経た空気を吸熱器としてのエバポレータ２５０と熱交換させるためのものであり、流入側ダクト部材２７２と、流出側ダクト部材２７４と、後述する乾燥ユニットＵ内に形成された空気通路２７６等から構成されている。

流入側ダクト部材２７２の一端は、中空部２０６の空気流入口２０８を介して内槽ドラム２０４内（乾燥室２１０）と連通するように外槽ドラム２０３に接続固定されており、他端は乾燥ユニットＵ内に形成された空気通路２７６の出口２７６Ｂに接続固定されている。また、流出側ダクト部材２７４の一端は、内槽ドラム２０４内（乾燥室２１０）と連通するように外槽ドラム２０３に接続固定されており、他端は空気通路２７６の入口２７６Ａに接続固定されている。なお、両ダクト部材２７２、２７４は金属若しくは耐熱性の合成樹脂から構成されている。また、ダクト部材２７２、２７４の他端（空気通路の出口２７６Ｂ及び入口２７６Ａと接続される側）は先端に向かって若干細くなる形状とされている。

乾燥ユニットＵは、図７に示すように、コンプレッサ２２０、ガスクーラ２３０、減圧装置としての膨張弁２４０、エバポレータ２５０を順次環状に配管接続してなる冷媒回路２６０と、上述したターボファン２８０と、電気ヒータ２９０により構成されている。そして、洗濯乾燥機２００の乾燥ユニットＵは冷媒回路２６０、ターボファン２８０及び電気ヒータ２９０を一体に構成して、ターボファン２８０のモータ部を除く他の部分を断熱性部材で覆った箱体２０９内に収容してカセットとし、ドラム本体Ｄの下部の重心下方における所定範囲内に装着する。この箱体２０９の一側面には、空気通路２７６の入口２７６Ａと出口２７６Ｂとが形成されている。入口２７６Ａ及び出口２７６Ｂは円筒状の孔であり、この孔の全周に渡ってゴムなどのシール部材２７８が取り付けられている。本実施の形態において、入口２７６Ａ及び出口２７６Ｂは円筒状の孔を一つ設けたが、孔の数は、一つではなく、複数個設けても良い。一つであれば、乾燥ユニットＵを本体２０１にセットする際に、位置決めが容易であり、複数個であれば、この部分での空気抵抗を小さくすることができる。また、この乾燥ユニットＵと本体２０１とは、図示しない配線ソケットにより電気的にも接続され、乾燥ユニットＵ内のコンプレッサ２２０、膨張弁２４０、ターボファン２８０及び電気ヒータ２９０の動作制御や電力供給は、本体２０１から配線ソケットを介して行われる。

箱体２０９内は、断熱性の仕切部材２７６Ｃにより区画されており、この仕切部材２７６Ｃにて区画された箱体２０９の一方に前記空気通路２７６の入口２７６Ａ、他方に空気通路２７６の出口２７６Ｂが位置するものとされている。そして、図７において、箱体２０９内の手前側の仕切部材２７６Ｃには、仕切部材２７６Ｃにて区画された一方の箱体（エバポレータ２５０側箱体２０９Ａ）内と他方の箱体（ガスクーラ２３０側箱体２０９Ｂ）内とを連通するための連通孔２７６Ｄが形成されている。これにより、箱体２０９内には、入口２７６Ａからエバポレータ側箱体２０９Ａ内に流入した空気が連通孔２７６Ｄを経てガスクーラ側箱体２０９Ｂ内に入り、出口２７６Ｂから流出する空気経路２７６が構成される。

そして、仕切部材２７６Ｃにて区画されたエバポレータ側箱体２０９Ａ内の奥には、エバポレータ２５０が設置されており、手前にはターボファン２８０が設置されている。このターボファン２８０により、乾燥運転時に、ガスクーラ側箱体２０９Ｂ内に設けられたガスクーラ２３０と熱交換して加熱された乾燥用空気を内槽ドラム２０４内（乾燥室２１０）に送風し、内槽ドラム２０４内（乾燥室２１０）を循環させてエバポレータ２５０に戻るように構成されている。また、ターボファン２８０は、連通孔２７６Ｄと隣接して設けられており、吸込口は前記エバポレータ２５０側、吐出口は連通孔２７６Ｄ側となるように設置され、空気通路２７６内の空気は、エバポレータ側箱体２０９Ａから必ずターボファン２８０を介してガスクーラ側箱体２０９Ｂに流入するようターボファン２８０の吐出口と連通孔２７６Ｄは隙間を塞がれている。

仕切部材２７６Ｃにて区画されたガスクーラ側箱体２０９Ｂ内の奥にはガスクーラ２３０が設置され、手前にはコンプレッサ２２０が設置されている。このコンプレッサ２２０は連通孔２７６Ｄと隣接する空気経路２７６内に設けられている。即ち、コンプレッサ２２０は、ターボファン２８０から吐出された空気が連通孔２７６Ｄを経てコンプレッサ２２０を通過するように設置されている。このような構成により、ターボファン２８０の運転によって、内槽ドラム２０４内（乾燥室２１０）を循環し被洗濯物を乾燥させた後の空気は、空気循環経路２７０の流出側ダクト部材２７４を経て入口２７６Ａから仕切部材２７６Ｃにより区画されたエバポレータ側箱体２０９Ａ内の空気経路２７６に流入する。そして、エバポレータ２８０と熱交換して冷却され、除湿された後、手前側の空気経路２７６内に設けられたターボファン２８０に吸い込まれて連通孔２７６Ｄからガスクーラ側箱体２０９Ｂ内に流入する。更に、コンプレッサ２２０の周囲を通過して出口２７６Ｂ側の空気通路２７６に設けられたガスクーラ２３０と熱交換して加熱された後、出口２７６Ｂから出て流入側ダクト部材２７２を経て内槽ドラム２０４内（乾燥室２１０）に流入する。

ここで、ドラム本体Ｄは内槽ドラム２０４の回転により振動・変位を生じるため、振動、騒音の低減のために振動吸収機能を有するサスペンションＳを介して本体２０１の底面に位置するベースＢ上に固定されている。即ち、回転する内槽ドラム２０４は、外槽ドラム２０３及びサスペンションＳを介してベースＢ上に取り付けられるかたちとなる。また、冷媒回路２６０内には、冷媒として二酸化炭素が所定量封入されており、冷媒回路２６０の高圧側は超臨界圧力となる。なお、駆動モータの運転、給水通路の給水バルブの開閉、排水通路の排水バルブの開閉、コンプレッサ２２０の運転、膨張弁２４０の絞り調整、ターボファン２８０の風量は、図示しない制御装置で行い、更に、制御装置は内槽ドラム２０４内に収容された被洗濯物が変色及び損傷しないようにガスクーラ２３０を経た乾燥用空気の温度も制御する。

次に、洗濯乾燥機２００における実施例１の動作を、図８〜図１４を用いて説明する。

図８に示すように、内槽ドラム２０４内（乾燥室２１０）に被洗濯物と当該被洗濯物の量に応じた所定量の洗剤が投入され、前述した操作スイッチのうちの電源スイッチ及びスタートスイッチが操作されると、制御装置は洗い運転（Ｓ１１）を開始する。そして、制御装置は図示しない給水通路の給水バルブを開いて給水通路を開放する。これにより、給水源から内槽ドラム２０４内（乾燥室２１０）に水が供給される。尚、このとき排水通路の排水バルブは制御装置により閉じられている。内槽ドラム２０４内（乾燥室２１０）に所定量の水が溜まると、制御装置は給水バルブを閉じて給水通路を閉塞する。これにより、給水源からの水の供給が停止される。

次に、制御装置により本体２０１の側面に形成された駆動モータが通電起動されて軸が回転し、軸に取り付けられた内槽ドラム２０４が外槽ドラム２０３内で回転し始め、洗い運転（Ｓ１１）が開始される。洗い運転（Ｓ１１）の開始から所定時間経過すると、制御装置により駆動モータが停止され、排水通路の排水バルブが開放されて内槽ドラム２０４（即ち、外槽ドラム２０３内）の水（洗濯水）が排出されていく。そして、図９に示すように、内槽ドラム２０４内（乾燥室２１０）の水が排出されると、制御装置は再び駆動モータを作動し、被洗濯物の脱水を行う。この脱水運転（Ｓ１２）を所定時間実行した後、制御装置は排水通路の排水バルブを閉じる。

次に、図１０に示すように、制御装置はすすぎ運転（Ｓ１３）に移行し、給水通路の給水バルブを開いて給水通路を開放する。これにより、給水源から内槽ドラム２０４内（乾燥室２１０）に再び水が供給される。内槽ドラム２０４内（乾燥室２１０）に所定量の給水が行われると、制御装置は給水バルブを閉じ、給水通路を閉塞する。これにより、給水源からの水の供給が停止される。そして、駆動モータの回転動作を所定時間繰り返してすすぎを行った後、制御装置は駆動モータを停止し、排水通路の排水バルブを開いて内槽ドラム２０４内（乾燥室２１０）のすすぎ水を排水通路に排出する。内槽ドラム２０４内（乾燥室２１０）のすすぎ水が排出されると、制御装置は再び駆動モータを作動し、前述同様に内槽ドラム２０４を回転させて、図１１に示すように、被洗濯物の脱水を行う脱水運転（Ｓ１４）に移行する。

脱水運転中に制御装置は、内槽ドラム２０４（乾燥室２１０）入口近傍の空気循環経路２７０に設けられた温度センサ２９２によって測定された空気の温度を監視し、この温度センサ２９２が３０℃より低い場合、ターボファン２８０及び電気ヒータ２９０を起動し、プレヒート運転（Ｓ１５）を開始する（図１２参照）。本実施例では、ターボファン２８０は約２．０〜２．５ｍ³／ｍｉｎ．の送風容量を有し、電気ヒータ２９０は定格出力６５０Ｗのものを用いたので、乾燥運転の約５分前にプレヒート運転（Ｓ１５）を開始することにより、循環空気の温度を３０℃以上にすることができる。従って、乾燥運転の５分前にプレヒート運転（Ｓ１５）を開始すれば、コンプレッサ２２０を起動するタイミングは温度センサ２９２に拠らずに乾燥運転（Ｓ１６）を開始するという流れにすることも可能である。しかし、温度センサ２９２は、開閉扉２０２及び開閉蓋２０６を安全に開閉するための安全装置として、常に内槽ドラム２０４内（乾燥室２１０）空気の温度を監視しているので、図１３に示すように、コンプレッサ２２０起動のタイミングも温度センサ２９２からの出力に応じて行う方が、より液バック現象の危険性を回避しやすい。一方、真夏のときのように外気温が３０℃を越え、ある一定の間隔（本実施例の場合、２０秒〜１分間隔）で温度を監視する温度センサ２９２が、ある一定時間以上（本実施例の場合、３分間以上）３０℃以上を示すような場合には、プレヒート運転（Ｓ１５）は行わず、脱水行程を所定時間実行した後、制御装置は駆動モータによって内槽ドラム２０４を回転させて乾燥運転（Ｓ１６）に移行する。

以上をまとめると、図１４に示すように、本実施例の洗濯乾燥機２００は、操作スイッチのうちの電源スイッチ及びスタートスイッチが操作されると、制御装置によって全自動で洗い運転（Ｓ１１）、脱水運転（Ｓ１２）、すすぎ運転（Ｓ１３）、脱水運転（Ｓ１４）、乾燥運転（Ｓ１６）を行う。そして、温度センサ２９２によって洗濯乾燥機２００内の温度を監視することにより、液バック現象が起こる虞がある場合には、プレヒート（Ｓ１５）を行うように制御されている。

図７に戻り、この乾燥運転（Ｓ１６）では、コンプレッサ２２０から吐出された高温、高圧のガス冷媒は、ガスクーラ２３０で放熱した後、膨張弁２４０に至る。ここまで冷媒は凝縮せず、冷媒回路２６０の高圧側は超臨界圧力となっている。膨張弁２４０に至った冷媒は、そこで減圧され、その過程で液化した後、次にエバポレータ２５０に流入し、そこで周囲から吸熱し、蒸発してコンプレッサ２２０に吸い込まれるという循環を行うようになる。ターボファン２８０の運転により、ガスクーラ２３０における高温、高圧の冷媒の放熱によって加熱され、高温となった乾燥用空気は空気循環経路２７０の流入側ダクト部材２７２から出て中空部２０６に流入する。中空部２０６に流入した乾燥用空気は空気流入口２０８から内槽ドラム２０４内に流入する。内槽ドラム２０４内（乾燥室２１０）に流入した乾燥用空気は内槽ドラム２０４内（乾燥室２１０）に収容された被乾燥物を暖めて水分を蒸発させ、被乾燥物を乾燥させる。被乾燥物を乾燥させて水分を含んだ空気は、内槽ドラム２０４（乾燥室２１０）を経て図示しない空気流出口から内槽ドラム２０４外に排気され、空気循環経路２７０の流出側ダクト部材２７４内を通過し、入口２７６Ａから箱体２０９内に形成された空気通路２７６内に流入し、そこに設けられたエバポレータ２５０に導入されて通過する。

内槽ドラム２０４（乾燥室２１０）からの空気に含まれる水分（被乾燥物から蒸発した水分）は、エバポレータ２５０を通過する過程でエバポレータ２５０表面に結露し、水滴となって落下する。落下した水滴は図示しないドレンパイプ２５２を介して、排水通路から外部の排水溝などに排出される。このエバポレータ２５０で水分が取り除かれて乾燥した空気は、ターボファン２８０に吸い込まれた後、連通孔２７６Ｄを経て、コンプレッサ２２０の周囲を通過する。このとき、エバポレータ２５０にて冷却され、ターボファン２８０に吸い込まれてガスクーラ側箱体２０９Ｂに流入した空気が、コンプレッサ２２０の周囲を通過することにより、運転により加熱したコンプレッサ２２０を冷却することができるようになり、コンプレッサ２２０の耐久性が向上すると共に、コンプレッサ２２０の廃熱を被乾燥物の乾燥に利用することができるようになる。

また、コンプレッサ２２０を冷却した空気はガスクーラ２３０に流入して加熱される。そして、空気通路２７６の出口２７６Ｂから出て流入側ダクト部材２７２に入り、軸の中空部２０６に送風され、前述同様に、内槽ドラム２０４内（乾燥室２１０）に流入して内槽ドラム２０４内（乾燥室２１０）の被乾燥物から水分を奪って乾燥させる循環を繰り返す。このような乾燥運転が制御装置にて所定時間実行されることにより、乾燥室２１０の被乾燥物は完全に乾燥される。このように、空気循環経路２７０内の空気をガスクーラ２３０で加熱し、エバポレータ２５０で除湿することで被乾燥物を効率的に乾燥させることができるようになる。また、二酸化炭素のように冷媒回路の高圧側が超臨界圧力となる冷媒を用いることで、ガスクーラ２３０において大なる加熱能力を得ることができるようになる。

次に、洗濯乾燥機２００における実施例２の動作を、図１５〜図１９を用いて説明する。

図１５に示すように、基本的な動作は実施例１と同様であるが、脱水運転（Ｓ２４）以降の動作が実施例１と異なるので、実施例１と同様の動作をする洗い運転（Ｓ２１）からすすぎ運転（Ｓ２３）までの説明は省略し、脱水運転（Ｓ２４）以降について説明する。

図１６に示すように、脱水運転（Ｓ２４）中に制御装置はプレヒート運転（Ｓ２５）を開始する。このプレヒート運転（Ｓ２５）は、図１７に示すように、電気ヒータ２９０を起動する第一段プレヒートとコンプレッサ２２０を起動する第二段プレヒートとに分かれる。まず、内槽ドラム２０４（乾燥室２１０）入口近傍の空気循環経路２７０に設けられた温度センサ２９２が３０℃より低い場合、ターボファン２８０及び電気ヒータ２９０を起動（第一段プレヒート）し、プレヒート運転（Ｓ２５）を開始する（図１８参照）。本実施例では、ターボファン２８０は送風容量約２．０〜２．５ｍ³／ｍｉｎ．、電気ヒータ２９０の定格出力６５０Ｗのものを用い、第二段プレヒートに必要な時間を考慮すると、乾燥運転の約１０分前にプレヒート運転（Ｓ２５）を開始する。温度センサ２９２が３分間以上３０℃以上を示すところまで循環空気の温度が上昇したら、電気ヒータ２９０を停止し、コンプレッサ２２０を起動（第二段プレヒート）する。

制御装置は、コンプレッサ２２０の回転数を可変可能なインバータを有しており、本実施例では、コンプレッサ２２０をある一定時間（本実施例の場合、２０秒間〜１分間）かけて３０Ｈｚまで回転数を上げ、３０Ｈｚである一定時間（本実施例の場合、３０秒間〜１分３０秒間）運転した後、ある一定時間（本実施例の場合、２０秒間〜１分間）かけて６０Ｈｚまで回転数を上げるようにしている。コンプレッサ２２０の回転数が６０Ｈｚまで上昇した後、冷凍サイクルが定常状態となるまでに通常３分程度かかることから、第二段プレヒートに必要な時間が合計５分程度となり、従って、乾燥運転の１０分前にプレヒート運転（Ｓ２５）を開始することが望ましい。また、実施例１でも述べたように、真夏のときなど外気温が３０℃を越え、ある一定の間隔（本実施例の場合、２０秒〜１分間隔）で温度を監視する温度センサ２９２が、ある一定時間以上（本実施例の場合、３分間以上）３０℃以上を示すような場合には、第一段プレヒートは行わず、第二段プレヒートからプレヒート運転（Ｓ２５）となる。そして、プレヒート運転（Ｓ２５）と並行して行われる脱水行程が所定時間実行されると、制御装置は駆動モータにより内槽ドラム２０４を回転させて乾燥運転（Ｓ２６）に移行する（図１９参照）。

本発明を実施するための最良の形態としては、ドラム式の乾燥室を持つ衣類用の乾燥機、特に、洗濯乾燥機を用いて説明を行ったが、本発明はこれに限らず、食器用の乾燥機（食器洗い乾燥機）、除湿機、浴室乾燥機などにも利用可能である。

本発明の乾燥機の構成を表した模式図である。本発明の冷凍サイクルが定常状態で運転しているときのＰ−ｈ線図である。本発明の冷凍サイクルが停止しているときのＰ−ｈ線図である。本発明の冷凍サイクルを起動する前に加温した場合のＰ−ｈ線図である。本発明の乾燥機の斜視図である。本発明の乾燥機の図５とは異なる視点からの斜視図である。本発明の乾燥機における乾燥ユニットの斜視図である。本発明の実施例１における洗濯運転のフローチャートである。本発明の実施例１における脱水運転のフローチャートである。本発明の実施例１におけるすすぎ運転のフローチャートである。本発明の実施例１におけるすすぎ運転後の脱水運転のフローチャートである。本発明の実施例１におけるプレヒート運転のフローチャートである。本発明の実施例１における乾燥運転のフローチャートである。本発明の実施例１の洗濯乾燥機における全体のフローチャートである。本発明の実施例２の洗濯乾燥機における全体のフローチャートである。本発明の実施例２におけるすすぎ運転後の脱水運転のフローチャートである。本発明の実施例２におけるプレヒート運転中の制御を時系列的に表した制御フロー図である。本発明の実施例２におけるプレヒート運転のフローチャートである。本発明の実施例２における乾燥運転のフローチャートである。

符号の説明

１００、２００乾燥機（洗濯乾燥機）
１１０、２１０乾燥室
１２０、２２０コンプレッサ
１３０、２３０ガスクーラ
１４０、２４０膨張弁
１５０、２５０エバポレータ
１６０、２６０冷媒回路
１７０、２７０空気循環経路
１８０、２８０ターボファン
１９０、２９０電気ヒータ
２０１本体
２０２開閉扉
２０３外槽ドラム
２０４内槽ドラム
２０６中空部
２０８空気流入口
２０９箱体
２７２吐出側のダクト部材
２７４吸込側のダクト部材
２７６空気通路
２７８シール部材
２９２温度センサ

Claims

被乾燥物を収容する乾燥室と、圧縮装置と放熱器と減圧装置と吸熱器とを順次環状に配管接続した冷媒回路と、前記乾燥室の空気が前記放熱器及び前記吸熱器と熱交換して循環する空気循環経路と、前記空気循環経路に設けられ、前記空気を循環させる空気循環手段と、を備える乾燥機において、
前記冷媒回路の前記減圧装置から前記圧縮装置までの配管の少なくとも一部が前記空気循環経路内部に設けられると共に、前記空気循環経路に加熱手段を備えることを特徴とする乾燥機。
前記圧縮装置が停止しているときに、前記冷媒回路に封入された冷媒が液体状態または気液混合状態であることを特徴とする請求項１記載の乾燥機。
前記冷媒回路を流通する冷媒が二酸化炭素であることを特徴とする請求項１または２記載の乾燥機。
請求項１から３のいずれかに記載の乾燥機を備えることを特徴とする洗濯乾燥機。
被乾燥物を収容する乾燥室と、圧縮装置と放熱器と減圧装置と吸熱器とを順次環状に配管接続した冷媒回路と、前記乾燥室の空気が前記放熱器及び前記吸熱器と熱交換して循環する空気循環経路と、前記空気循環経路に設けられ、前記空気を循環させる空気循環手段と、を備える乾燥機であって、前記冷媒回路の前記減圧装置から前記圧縮装置までの配管の少なくとも一部が前記空気循環経路内部に設けられると共に、前記空気循環経路に加熱手段を備える乾燥機の運転方法において、
前記冷媒回路に封入された冷媒の状態を推定する冷媒状態推定手段を備え、
前記冷媒状態推定手段により推定された冷媒の状態に応じて、前記圧縮装置を起動する前に前記加熱手段を起動することを特徴とする乾燥機の運転方法。
前記冷媒状態推定手段は、
前記冷媒の温度を直接あるいは間接的に検出する冷媒温度検出手段を備え、
前記冷媒温度検出手段により検出された前記冷媒の温度から前記冷媒の状態を推定することを特徴とする請求項５記載の乾燥機の運転方法。
洗濯ステップと、乾燥ステップと、を有し、前記乾燥ステップに冷凍サイクルを利用する洗濯乾燥機の運転方法において、
前記乾燥ステップの直前のステップと並行して実行され、冷媒を所定温度以上に加熱するプレヒートステップを有することを特徴とする洗濯乾燥機の運転方法。
前記プレヒートステップは、
冷媒回路の外部から熱の供給を受けて前記冷媒を所定温度以上にする第１のプレヒートステップと、
前記冷媒回路を起動して冷媒回路を定常状態にする第２のプレヒートステップと、
を有することを特徴とする請求項７記載の洗濯乾燥機の運転方法。