JP2007143711A - 衣類乾燥除湿機 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒートポンプを利用した衣類乾燥と室内除湿の両方の機能を併せ持つ衣類乾燥除湿機を提案すること。
【解決手段】乾燥室１を内部に配し、乾燥室１への衣類投入口２、給気口３および排気口４が形成された筐体５と、圧縮機６、凝縮器７、絞り装置８および蒸発器９が連結された冷媒回路１０を備えたヒートポンプ装置と、給気口３から取り込んだ空気を、凝縮器７、乾燥室１、蒸発器９および排気口４の順に流す風路１１とを備え、凝縮器７と蒸発器９との間の風路１１に連通し、筐体５の外部の空気を蒸発器９へ流入させる第２給気口として衣類投入口２を利用する衣類乾燥除湿機。
【選択図】図１

Description

本発明は、衣類の乾燥と室内の除湿を行うことが可能な衣類乾燥除湿機、またはそれらに洗濯機能の付いた衣類乾燥除湿機に関する。

乾燥熱源としてヒータやヒートポンプなどを利用した洗濯乾燥機や衣類乾燥機が既に知られている。ヒータ方式は消費電力量が多いことに加え、衣類に１００℃程度の温風をあて乾燥させるため衣類の劣化や縮みなどの課題がある。これに対して、ヒートポンプ式はヒータ式に比べ、冷媒の潜熱を用いて乾燥させるため効率が良く、消費電力量が小さい。また、衣類にあたる温風もヒータ方式に較べて低く抑えることができ、衣類の劣化や縮みが少ないという利点を有している。なお、衣類乾燥にヒートポンプを用いた例として、例えば、特許文献１または特許文献２が挙げられる。

特開平１−２１２５９９号公報 特開２００４−３２９７５５号公報

衣類乾燥機が置かれる場所は洗面所や浴室の近くが多く、室内の他の空間より湿度が高いことが多いが、そこで除湿を行うためには、従来は洗濯機や衣類乾燥機とは別に除湿器を設置することが必要となっていた。
本発明はこの点と上記ヒートポンプを利用した衣類乾燥機に着目してなされもので、ヒートポンプを利用した衣類乾燥と室内除湿の両方の機能を併せ持つ衣類乾燥除湿機を提案するものである。

本発明の衣類乾燥除湿機は、乾燥室を内部に配し、前記乾燥室への衣類投入口、給気口および排気口が形成された筐体と、圧縮機、凝縮器、絞り装置および蒸発器が連結された冷媒回路を備えたヒートポンプ装置と、前記給気口から取り込んだ空気を、前記凝縮器、前記乾燥室、前記蒸発器および前記排気口の順に流す風路とを備え、前記凝縮器と前記蒸発器との間の前記風路に連通し、前記筐体の外部の空気を前記蒸発器へ流入させる第２給気口が前記筐体に開閉可能に設けられているものである。

また、乾燥室を内部に配し、前記乾燥室への衣類投入口、給気口および排気口が形成された筐体と、圧縮機、凝縮器、絞り装置および蒸発器が連結された冷媒回路を備えたヒートポンプ装置と、前記給気口から取り込んだ空気を、前記凝縮器、前記乾燥室、前記蒸発器および前記排気口の順に流す風路とを備え、前記圧縮機の冷媒出力側に前記冷媒回路の冷媒の流れ方向を逆転する方向切換装置が配置され、前記凝縮器と前記蒸発器の作用を互いに交換可能としているものである。

さらに、乾燥室を内部に配し、前記乾燥室への衣類投入口、給気口および排気口が形成された筐体と、圧縮機、凝縮器、絞り装置および蒸発器が連結された冷媒回路を備えたヒートポンプ装置と、前記蒸発器、前記凝縮器、前記乾燥室および前記蒸発器の順に空気を循環可能な風路と、前記風路の前記乾燥室と前記蒸発器との間の連通を遮断して、前記乾燥室と前記排気口、前記蒸発器と前記給気口とをそれぞれ連通させる風路変更手段とを備えているものである。

上記のような構成の衣類乾燥除湿機によれば、ヒートポンプ装置により発生する熱で温められた温風を乾燥室に流入させて衣類の乾燥が行えることに加えて、風路を介して排気口から排気させることで、衣類乾燥除湿機が置かれた室内の除湿も可能となる。

実施の形態１．
（構成）
図１は本発明の実施の形態１に係る衣類乾燥除湿機の衣類乾燥時の模式図（ａ）と除湿時の模式図（ｂ）である。この衣類乾燥除湿機は、乾燥室１を構成する回転ドラムを内部に配し、乾燥室１への衣類投入口２、外部から内部へ空気を取込む給気口３、内部から外部へ空気を排出する排気口４が形成された筐体５を備える。回転ドラムはモータなどにより駆動される。衣類投入口２は筐体５の立面に形成されて、その立面に沿って上下方向にスライドする開閉蓋２Ａを備えている。また、圧縮機６、凝縮器（第１熱交換器）７、絞り装置８および蒸発器（第２熱交換器）９が順に連結された冷媒回路１０を備えたヒートポンプ装置と、給気口３から取り込んだ空気を、凝縮器７、乾燥室１、蒸発器９および排気口４の順に流す風路（ダクト）１１とを備えている。
さらに、凝縮器７と蒸発器９との間の風路１１に連通し、筐体５の外部の空気を蒸発器９へ流入させる第２給気口（この例では衣類投入口２がこれを兼用している）が筐体５に、開閉可能に設けられている。

なお、給気口３と排気口４の位置は図示の例に限定されるものではなく、給気と排気に適した任意の位置に形成してよい。また、冷媒回路１０に使用する冷媒は、Ｒ６００ａ(イソブタン)、Ｒ１３４ａなどのHFC系の冷媒やその混合冷媒、あるいはイソブタン以外の可燃性冷媒や二酸化炭素などの自然冷媒を用いることができる。これらの事項は、後述する実施の形態２〜４においても同様に適用できる。

圧縮機６は例えばロータリタイプの圧縮構造を有し、インバータにより駆動するモータが内蔵してあり、ピストンの回転数を変えて圧縮能力を調整することができる。
絞り装置７は例えばオリフィスとニードルで構成された膨張弁であり、特にその絞り開度を自由に調整することができるようになっているものが好ましい。
また、風路１１の凝縮器７の近傍には蒸発器用送風機７Ａが、蒸発器９の近傍には蒸発器用送風機９Ａがそれぞれ設置されており、インバータタイプのモータなどにより駆動されて、その送風量を調整することが可能となっている。
なお、図示してはいないが、蒸発器９の底面にはドレン水を受けるドレン皿が設置されており、ドレン皿は排水経路に樹脂製のパイプ等で接続されている。

（衣類乾燥運転）
次に、上記衣類乾燥除湿機を利用した衣類乾燥運転の作用について説明する。乾燥室（回転ドラム）１に衣類が投入され衣類投入口２の開閉扉２Ａが閉じられると、回転ドラムが駆動用のモータにより回転し数秒間運転する。このとき、モータにかかるトルクを電流と電圧より算出し、回転ドラム内の乾燥負荷量を検知する。検知したトルクと負荷量の関係より、予め設定された回転ドラムの回転数および凝縮器用送風機７Ａおよび蒸発器用送風機９Ａの回転数でそれぞれ運転を開始し、次いで圧縮機６が駆動する。この際、予め室温度検知装置により検知された温度を基に圧縮機６の回転数を決定するものとする。

圧縮機６により圧縮された冷媒は高温高圧の過熱蒸気冷媒となって圧縮機６を吐出し、凝縮器７に流れ込む。凝縮器７では給気口３から取り込まれて、圧縮機４を冷却し、筐体３内部で発生した熱により室温より温度が上昇した空気と冷媒とが熱交換を行って、冷媒は冷却され凝縮液化する。凝縮器７で凝縮液化した冷媒は続いて絞り装置８で減圧され、低温二相冷媒となって蒸発器９に流れ込む。蒸発器９では乾燥室１から流出した中温の空気により加熱され蒸発気化する。このようにして蒸発気化した冷媒は蒸気冷媒となって圧縮機６に吸入されて再び圧縮され、ヒートポンプサイクルを形成する。

次に衣類乾燥時の風路１１における空気の流れを説明する。給気口３から筐体５内に流れ込んだ空気（例えば２０℃程度の室内空気）は、筐体５内に設置された圧縮機６と凝縮器用送風機７Ａのモータ、蒸発器用送風機９Ａのモータなどが発生する熱により加熱され３０℃程度まで温度が上昇する。その空気はさらに、凝縮器７にて冷媒と熱交換して温度上昇した後（例えば６０〜６５℃程度となった後）、風路１１を介して乾燥室１に入り、そこで衣類の乾燥に供される。すなわち、空気は乾燥室１内の濡れた衣類の温度を上昇させ、さらに水分を蒸発させ４０℃程度の空気となって乾燥室１から流出し、風路１１を経由し、３５℃程度となって蒸発器９に流れ込む。蒸発器９では冷媒回路１０の冷媒と熱交換を行って水分を奪われ、温度も室温程度となって、排気口４から筐体５の外部に吹き出される。

なお、乾燥工程が進むと、乾燥室１内の衣類はその室内全体に広がり乾燥室１を通過する空気流量が低下する。このときヒートポンプ装置の凝縮温度が上昇し、圧縮機６の運転範囲を超えようとする。これに備えて、ここでは凝縮器７に設置された凝縮温度検知装置により検知された温度が、予め設定された値より大きくなった場合は、圧縮機６の回転数を低下させるように制御されている。反対に、予め設定された温度より凝縮温度が低くなった場合は、圧縮機６の回転数を大きくするように制御されている。

（除湿運転）
次に、上記衣類乾燥除湿機を利用した除湿運転の作用について説明する。衣類乾燥除湿機を除湿に使用する際には、第２給気口である衣類投入口２の開閉扉２Ａを開状態とする。なお、除湿時においても、ヒートポンプ装置の冷媒の流れは乾燥時と同様である。
除湿時、給気口３から筐体５内に流れ込んだ空気（例えば２０℃程度の室温空気）は、筐体５内に設置された圧縮機６と凝縮器用送風機７Ａのモータ、蒸発器用送風機９Ａのモータなどが発生する熱により加熱され、さらに凝縮器７にて冷媒と熱交換して温度上昇した後（例えば４０〜５０℃程度となった後）、風路１１を介して乾燥室１に入り、そこで、衣類投入口２から筐体５内に流入する空気と混合される。その混合された空気は乾燥室１から流出し、風路１１を経由し蒸発器９に流れ込む。蒸発器９に入った空気は、そこで冷媒回路１０の冷媒と熱交換を行って水分を奪われ、温度も室温程度まで低下させられて、排気口４から筐体５の外部に吹き出されて、室内の除湿に供される。

上記のようにして除湿を行うと以下のような効果が得られる。すなわち、凝縮器７を通過した空気は高温で低相対湿度（絶対湿度は変わらず）となっているので、凝縮器７を通過した空気が外気と混合した後蒸発器９へ流入する場合は、混合しない場合と較べて、蒸発器９における比エンタルピ変化が同じ場合に、より大きな絶対湿度変化を得ることができる。このことを図２の湿り空気線図を用いて示す。図２において、（１）の矢印が凝縮器７から出た空気をそのまま蒸発器９に流した場合の蒸発器９における空気変化であり、（２）の矢印が凝縮器７から出た空気を外気と混合させた後、蒸発器９に流した場合の蒸発器９における空気変化である。図２からは、（１）に較べて（２）の方が、蒸発器９から出る空気の絶対湿度が減少しており、除湿能力が高まっていることが分かる。
また、実施の形態１では、衣類投入口２を第２給気口としたので、第２給気口を別途設ける場合に較べて、製品を安価にできる。さらに、衣類投入口２の開閉扉２Ａを上下方向にスライドする構成としているので、旋回扉に比べて空間が有効に利用できる。

実施の形態２．
図３は本発明の実施の形態２を示す衣類乾燥除湿機の模式図である。この衣類乾燥除湿機は、ヒートポンプ装置を構成する絞り装置８として、絞りの程度（開度）が異なる２つの絞り装置８Ａ，８Ｂ（例えば膨張弁）を冷媒回路１０に並列に配置し、切換装置１４により、それらの絞り装置を衣類の乾燥運転と室内の除湿運転に対応して切り換え可能としている点を除いて、図１の衣類乾燥除湿機と同じ構成である。ここでは、利用者の運転操作の入力により自動的に流路切換装置１４が作動し、絞り装置８Ａ，８Ｂが切り換わるように設定されているものとする。なお、図１の場合には、１つの絞り装置８で構成し、その開度を調整可能としていた。
衣類乾燥運転では乾燥室１へ流入する空気を高温とする方が効果があるため、凝縮器７の温度が高くなるように、蒸発器９の蒸発温度も高くなるような絞り装置を使用し、一方除湿運転では、蒸発器９を通過する空気の温度を下げることが効果的であるため、蒸発器９の蒸発温度を下げるような絞り装置を使用するように絞り装置８Ａ，８Ｂを切り換えて使用する。この場合、冷媒回路１０に並列する絞り装置は２つ以上としてもよい。
ここで説明した実施の２における絞り装置の構成は、後述する実施の形態３〜４においても適用することができる。

実施の形態３．
図４は本発明の実施の形態３に係る衣類乾燥除湿機の衣類乾燥時の模式図（ａ）と除湿時の模式図（ｂ）である。この衣類乾燥除湿機は、ヒートポンプ装置を構成する冷媒回路１０の圧縮機６の冷媒出力側に、冷媒回路１０の冷媒の流れ方向を逆転する方向切換装置（ここでは四方弁１２）が配置されている点を除いて、図１の衣類乾燥除湿機と同じ構成である。なお、実施の形態３では、混同を避けるため、符号７を第１熱交換器、符号９を第２熱交換器として説明する。
衣類乾燥運転は、実施の形態１の場合と同様に行う。これに対して除湿運転は、衣類投入口２を閉じた状態とし、且つ四方弁１２により冷媒の流れ方向を衣類乾燥運転時とは逆の方向、すなわち、冷媒を圧縮機６、第２熱交換器９、絞り装置８、第１熱交換器７、圧縮機６の順に循環させ、第１熱交換器７と第２熱交換器９の作用が衣類乾燥運転時とは互いに交換するようにヒートポンプ装置を動作させる。従って、除湿運転時は、第１熱交換器（衣類乾燥運転時の凝縮器）７が蒸発器として作用し、第２熱交換器（衣類乾燥運転時の蒸発器）９が凝縮器として作用する。これにより、除湿運転時には、蒸発器として作用する第１熱交換器７の入り口空気温度が外気温度に近くなり、図５の湿り空気線図の矢印（３）に示すように、蒸発器（第１熱交換器７）の絶対温度変化が大きくとれて、高い除湿能力を有するようになる。

実施の形態４．
図６は本発明の実施の形態４に係る衣類乾燥除湿機の衣類乾燥時の模式図（ａ）と除湿時の模式図（ｂ）である。この衣類乾燥除湿機は、乾燥室１を構成する回転ドラムを内部に配し、乾燥室１への衣類投入口２、外部から内部へ空気を取込む給気口３、内部から外部へ空気を排出する排気口４が形成された筐体５を備える。回転ドラムはモータなどにより駆動される。衣類投入口２は筐体５の立面に形成されて、その立面に沿って上下方向にスライドする開閉蓋２Ａを備えている。また、圧縮機６、凝縮器（第１熱交換器）７、絞り装置８および蒸発器（第２熱交換器）９が順に連結された冷媒回路１０を備えたヒートポンプ装置を備えている。
また、実施の形態４においては、蒸発器９、凝縮器７、乾燥室１および蒸発器９の順に空気を循環させることができる風路１１を備えるとともに、乾燥室１と蒸発器９とを直接繋いでいる風路（ダクト）の連通を遮断して、乾燥室１と排気口４、蒸発器９と給気口３とをそれぞれ連通させる風路変更手段（ここでは風路変更扉１３）を備えている。

実施の形態４の衣類乾燥除湿機を利用した衣類乾燥運転は、実施の形態１の場合と同様にヒートポンプ装置を動作させることにより、空気を蒸発器９、凝縮器７、乾燥室１および蒸発器９の順に循環させて行う（図６（ａ）参照）。
一方、実施の形態４の衣類乾燥除湿機を利用した除湿運転は、風路変更扉１３を利用して、乾燥室１と蒸発器９とを直接繋いでいる風路（ダクト）の連通を遮断するとともに、乾燥室１と排気口４、蒸発器９と給気口３とをそれぞれ連通させた１パスの風路１１を構成する。そして、ヒートポンプ装置を動作させるとともに、給気口３から内部に取り込んだ空気を、蒸発器９、凝縮器７、乾燥室１を経て、排気口４から排気させて、衣類乾燥除湿機の置かれた空間の除湿を行う（図６（ｂ）参照）。なお、ここでは、風路変更扉１３が、利用者の運転操作の入力により自動的に作動するように設定されているものとする。これにより、蒸発器９に流入する空気は外気温度となり、蒸発器９における空気の比エンタルピ変化において、高い絶対湿度変化が得られて、高い除湿能力を有するようになる。

上記のような実施の形態１〜４の衣類乾燥除湿機によれば、ヒートポンプ装置により発生する熱で温められた温風を乾燥室１に流入させて衣類の乾燥が行えることに加えて、風路１１を介して排気口４から排気を行うことで、衣類乾燥除湿機が置かれた室内の除湿も可能となる。

実施の形態１に係る衣類乾燥除湿機の衣類乾燥時の模式図（ａ）と除湿時の模式図（ｂ）。 実施の形態１に係る衣類乾燥除湿機の効果を示す湿り空気線図。 実施の形態２に係る衣類乾燥除湿機の模式図。 実施の形態３に係る衣類乾燥除湿機の衣類乾燥時の模式図（ａ）と除湿時の模式図（ｂ）。 実施の形態３に係る衣類乾燥除湿機の効果を示す湿り空気線図。 実施の形態４に係る衣類乾燥除湿機の衣類乾燥時の模式図（ａ）と除湿時の模式図（ｂ）。

符号の説明

１ 乾燥室（回転ドラム）、２ 衣類投入口、２Ａ 開閉扉、３ 給気口、４ 排気口、５ 筐体、６ 圧縮機、７ 凝縮器（第１熱交換器）、７Ａ 凝縮器用送風機、８，８Ａ，８Ｂ 絞り装置、９ 蒸発器（第２熱交換器）、９Ａ 蒸発器用送風機、１０ 冷媒回路、１１ 風路（ダクト）、１２ 四方弁、１３ 風路変更扉、１４ 流路切換装置。

Claims (7)

1. 乾燥室を内部に配し、前記乾燥室への衣類投入口、給気口および排気口が形成された筐体と、
   圧縮機、凝縮器、絞り装置および蒸発器が連結された冷媒回路を備えたヒートポンプ装置と、
   前記給気口から取り込んだ空気を、前記凝縮器、前記乾燥室、前記蒸発器および前記排気口の順に流す風路とを備え、
   前記凝縮器と前記蒸発器との間の前記風路に連通し、前記筐体の外部の空気を前記蒸発器へ流入させる第２給気口が前記筐体に開閉可能に設けられていることを特徴とする衣類乾燥除湿機。
2. 前記衣類投入口を前記第２給気口としていることを特徴とする請求項１記載の衣類乾燥除湿機。
3. 前記衣類投入口は前記筐体の立面に形成されて、上下方向にスライドする開閉蓋を備えていることを特徴とする請求項１または２記載の衣類乾燥除湿機。
4. 乾燥室を内部に配し、前記乾燥室への衣類投入口、給気口および排気口が形成された筐体と、
   圧縮機、凝縮器、絞り装置および蒸発器が連結された冷媒回路を備えたヒートポンプ装置と、
   前記給気口から取り込んだ空気を、前記凝縮器、前記乾燥室、前記蒸発器および前記排気口の順に流す風路とを備え、
   前記圧縮機の冷媒出力側に前記冷媒回路の冷媒の流れ方向を逆転する方向切換装置が配置され、前記凝縮器と前記蒸発器の作用を互いに交換可能としていることを特徴とする衣類乾燥除湿機。
5. 乾燥室を内部に配し、前記乾燥室への衣類投入口、給気口および排気口が形成された筐体と、
   圧縮機、凝縮器、絞り装置および蒸発器が連結された冷媒回路を備えたヒートポンプ装置と、
   前記蒸発器、前記凝縮器、前記乾燥室および前記蒸発器の順に空気を循環可能な風路と、
   前記風路の前記乾燥室と前記蒸発器との間の連通を遮断して、前記乾燥室と前記排気口、前記蒸発器と前記給気口とをそれぞれ連通させる風路変更手段と、
   を備えていることを特徴とする衣類乾燥除湿機。
6. 前記絞り装置はその絞りの程度を変更可能とされており、衣類乾燥運転と除湿運転に対応して変更されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の衣類乾燥除湿機。
7. 前記絞り装置は絞り程度の異なる複数の絞り装置が並置されて構成され、それらが衣類乾燥運転と除湿運転に対応して切り換え使用されることを特徴とする請求項６記載の衣類乾燥除湿機。
   

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