JP2007330674A - 洗濯乾燥機 - Google Patents

Abstract

【課題】適正な乾燥運転状態までの立ち上がり時間を短縮でき、しかも省電力で実現できるようにする。
【解決手段】水槽２内部にはドラム３が設けられ、このドラム３内を空気が通るように空気循環路１９が構成されている。この空気循環路１９にはドラム３に空気を供給して循環させるようになっており、ドラム３へ供給する空気を温風化し該ドラム３から戻る温風を除湿するために圧縮機２５、蒸発器２７及び凝縮器２６を有するヒートポンプサイクル２４を備えている。圧縮機２５内部のモータの巻線に該モータが回転しないような通電をして予熱を行なう構成としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、洗濯物乾燥にヒートポンプサイクルを用いる洗濯乾燥機に関する。

洗濯乾燥機では、洗濯物の乾燥効率アップひいては省エネルギー化を図るためにヒートポンプサイクルを備えたものがある。このヒートポンプサイクルは、冷媒を圧縮機で圧縮し、凝縮器で凝縮し、蒸発器で蒸発させるように循環させるようにしている。そして、回転槽内を空気が通るように構成された空気循環路に、ヒートポンプサイクルの蒸発器と凝縮器とを配設した構成としている。乾燥行程においては、洗濯物を収容した回転槽に供給する空気を前記凝縮器で加熱して温風化し、該回転槽から戻る温風を蒸発器で除湿して再度凝縮器に戻すことを繰り返し、洗濯物（衣類）を乾燥するようにしている。

ところで、上記ヒートポンプサイクルでは、冷媒や、ヒートポンプサイクル構成機器の熱容量が大きいことから、乾燥行程において、ヒートポンプサイクルの起動開始からすぐには効果的な凝縮作用（放熱作用）や蒸発作用（冷却作用）が得られず、適正な乾燥運転状態までの立ち上がりに時間がかかることがあった。この対策として、乾燥行程開始前に、前記圧縮機を予め運転してヒートポンプサイクルを起動させておく構成、いわゆるプリヒート構成としたものがある（例えば特許文献１）。
特開２００５−５２５４４号公報

しかし、上記特許文献１に記載されたプリヒート構成では、圧縮機が備えた電動系（圧縮機モータ）が通電駆動されることで圧縮機構系が圧縮動作をすることから、ヒートポンプサイクル全体が稼動するため、圧縮機に常にヒートポンプサイクル負荷がかかり、使用電力が増加し、また圧縮機の寿命も短くなる問題がある。

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、乾燥行程において、適正な乾燥運転状態までの立ち上がり時間を短縮でき、しかも省電力で実現できる洗濯乾燥機を提供するにある。

本発明の洗濯乾燥機は、水槽と、前記水槽内部に設けられた回転槽と、この回転槽内を空気が通るように構成された空気循環路と、この空気循環路に設けられて前記回転槽に空気を供給して循環させる送風機と、前記回転槽へ供給する空気を温風化し該回転槽から戻る温風を除湿するために圧縮機、蒸発器及び凝縮器を有するヒートポンプサイクルとを備え、洗い〜乾燥の各行程を実行するものにおいて、
前記圧縮機内部のモータの巻線に該モータが回転しないような通電をして予熱を行なうようにしたところに特徴を有する。

本発明は、圧縮機内部のモータの巻線に該モータが回転しないような通電をして予熱を行なうようにしたことにより、ヒートポンプサイクル全体を稼動させることなく、乾燥行程でのヒートポンプサイクルの稼動立ち上がり時間を短縮できて、適正な乾燥運転状態までの立ち上がり時間を短縮でき、省電力に寄与できる。

以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明する。図１は、本実施例に係る洗濯乾燥機の全体構成を示している。前記洗濯乾燥機は、外箱１と、外箱１の内部に図示しないサスペンションを介して配設された円筒状の水槽２と、前記水槽２内に配設された円筒状の回転槽たるドラム３とを備えている。前記外箱１の前面には洗濯物出し入れ用の開口４及び前記開口４を開閉する扉５が設けられている。

前記水槽２の前端部には、中央に開口６を有する水槽カバー７が装着されている。前記開口６はベローズ８によって外箱１の開口４に連結されている。また、水槽２の前端部の上部には温風出口９が形成されており、後端部の上部には温風入口１０が形成されている。この温風入口１０はドラム３内と連通している。更に、水槽２の底部の最後部には排水口１１が形成されている。前記排水口１１には排水パイプ１２が接続されている。

前記ドラム３は水槽２と同様、前上がりに傾斜した状態で配設されている。前記ドラム３の周壁部（胴部）には、ほぼ全域にわたって孔１３が形成されている（図２では一部のみ図示する）。前記孔１３は、通水孔及び通風孔として機能する。
前記水槽２の後部ほぼ中央部には前記ドラム３をダイレクトに回転させるためのドラムモータ１４が設けられており、このドラムモータ１４はアウターロータ形のブラシレスＤＣモータである。

前記外箱１の底部を構成する台板１５上には、フィルタケース１６、通風ダクト１７、送風機１８などが設けられている。
空気循環路１９は、排気ダクト２０と、蛇腹状の接続ホース２１と、前記フィルタケース１６と、通風ダクト１７と、送風機１８のケーシングと、蛇腹状の接続ホース２２と、接続ダクト２３とを順に接続して構成されている。前記排気ダクト２０は前記温風出口９に接続され、接続ダクト２３は温風入口１０に接続されている。従って、空気循環路１９は、空気がドラム３内を通って循環する構成である。前記送風機１８は、この空気循環路１９に設けられており、空気を矢印Ａで示すように、前記温風入口１０を介して前記ドラム３内に供給し、温風出口９から回収して戻すように循環させる。

さらに前記台板１５上には、ヒートポンプサイクル２４の構成部品である圧縮機２５、凝縮器２６及び蒸発器２７が設けられている。蒸発器２７は、通風ダクト１７内においてフィルタケース１６の風下側に設けられ、この蒸発器２７の風下側に凝縮器２６が設けられている。なお、これら凝縮器２６及び蒸発器２７の外側ケーシングは通風ダクト１７の一部を構成している。

ヒートポンプサイクル２４は、図２に示すように、圧縮機２５の吐出部２５ａと吸入部２５ｂとの間に、前記凝縮器２６及び膨張弁２４ａ並びに蒸発器２７を順に接続して構成されている。このヒートポンプサイクル２４内には冷媒が封入されている。このヒートポンプサイクル２４では、圧縮機２５が作動すると、圧縮機２５により冷媒が圧縮されて吐出され、凝縮器２６にて凝縮（放熱）し、膨張弁２４ａを経て、蒸発器２７で蒸発（吸熱）して圧縮機２５に戻る循環がなされるようになっている。

前記圧縮機２５は、図３に示すように、ケース２５ｃの内部に、圧縮機のモータである圧縮機モータ２８と、この圧縮機モータ２８により回転駆動される冷媒圧縮機構部２９とを有してなる。圧縮機モータ２８は、三相の巻線３０ｕ、３０ｖ、３０ｗを備えたステータ３０と、永久磁石回転子３１とを備えたＤＣブラシレスモータから構成されている。前記冷媒圧縮機構部２９は、圧縮機モータ２８により偏心ローラ２９ａが回転して、容積が変化し、これによって冷媒の吸い込み、圧縮及び吐出が行われる。なお、ケース２５ａ内下部には潤滑油が収容されている。

図４は、ドラムモータ１４及び圧縮機モータ２８の駆動制御系及び洗濯乾燥運転の制御系を概略的に示すものである。まず、圧縮機モータ２８の駆動制御装置２８Ａについて説明する。インバータ回路３２は、６個のＩＧＢＴ（スイッチング素子）３３ａ〜３３ｆを三相ブリッジ接続して構成されており、各ＩＧＢＴ３３ａ〜３３ｆのコレクタ−エミッタ間には、フライホイールダイオード３４ａ〜３４ｆが接続されている。

下アーム側のＩＧＢＴ３３ｄ、３３ｅ、３３ｆのエミッタは、電流検出手段としてのシャント抵抗３５ｕ、３５ｖ、３５ｗを介してグランドに接続されている。また、ＩＧＢＴ３３ｄ、３３ｅ、３３ｆのエミッタとシャント抵抗３５ｕ、３５ｖ、３５ｗとの共通接続点は、夫々レベルシフト回路３６を介して制御回路４１に接続されている。
レベルシフト回路３６はオペアンプなどを含んで構成されており、シャント抵抗３５ｕ〜３５ｗの端子電圧を増幅すると共にその増幅信号の出力範囲が正側に収まるようにバイアスを与える。

インバータ回路３２の入力側には駆動用電源回路３７が接続されている。駆動用電源回路３７は、１００Ｖの交流電源３８を、ダイオードブリッジで構成される全波整流回路３９及び直列接続された２個のコンデンサ４０ａ、４０ｂにより倍電圧全波整流し、約２８０Ｖの直流電圧をインバータ回路３２に供給する。そして、インバータ回路３２の出力端子は、圧縮機モータ２８の各相巻線３０ｕ、３０ｖ、３０ｗに接続されている。

制御回路４１は、レベルシフト回路３６を介して得られる圧縮機モータ２８の巻線３０ｕ〜３０ｗに流れる電流を検出し、その電流値に基づいて、２次側の回転磁界の位相及び回転角速度を推定すると共に、三相電流を直交座標変換及びｄｑ(direct-quadrature) 座標変換することで励磁電流成分、トルク電流成分を得る。そして、制御回路４１は外部より速度指令が与えられると、推定した位相及び回転角速度並びに電流成分に基づいて、電流指令を生成し、それを電圧指令に変換すると直交座標変換及び三相座標変換を行なう。最終的には、駆動信号がＰＷＭ信号として生成され、駆動回路４２及びインバータ回路３２を介して圧縮機モータ２８の巻線３０ｕ〜３０ｗに出力される。つまり、圧縮機モータ２８はベクトル制御される。

また、駆動用電源回路３７とインバータ回路３２との間には電圧検出手段としての分圧抵抗回路４３が接続されており、この分圧抵抗回路４３により圧縮機モータ２８の入力電圧を検出して、制御回路４１に与える。

この制御回路４１は、マイクロコンピュータ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換回路及びＰＷＭ回路を含んで構成されている。
前記ドラムモータ１４の駆動制御装置１４Ａも前記圧縮機モータ２８の駆動制御装置２８Ａとほぼ同様の構成であり、同一部分には同一符号を付して異なる部分について説明する。このドラムモータ１４の駆動制御装置１４Ａにおける制御回路４１は、洗濯乾燥運転全般を制御する制御装置４４に含まれている。

この制御装置４４は、洗濯乾燥運転制御用のマイクロコンピュータ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを含んで構成されている。この制御装置４４には、図示しない操作パネルが有した各種操作スイッチから成る操作部４５より各種操作信号が入力されると共に、水槽２内の水位を検知する水位検知手段である水位センサ４６から水位検知信号が入力されるようになっている。

そして、制御装置４４は、上記各種信号の入力並びにあらかじめ記憶した制御プログラムに基づいて、ドラムモータ１４、圧縮機モータ２８、給水弁４７と、排水弁４８、膨張弁２４ａ、送風機１８の送風機モータ１８ａ、表示部４９を制御するようになっている。
なおドラムモータ１４の駆動制御装置１４Ａにおいて、駆動用電源回路３７の出力側には、定電圧回路５０が接続されている。この定電圧回路５０は制御機器に対して制御電源を与えるものである。

前記制御装置４４は、洗い〜乾燥の各行程を制御するとともに、圧縮機２５に対して予熱制御を行うようになっており、以下、これについて図５及び図６を参照しながら説明する。図５には制御装置４４が実行する制御内容のフローチャートが示されており、このフローチャートは、図示しない運転開始スイッチのオンに基づいてスタートする。図６には、圧縮機２５の圧縮機モータ２８の入力電力制御状況、圧縮機モータ２８の回転状況及び圧縮機２５の温度状況が示されている。

制御装置４４は、上記運転開始スイッチがオンされると、洗い行程（ステップＳ１、ステップＳ２）を実行する。ステップＳ１では、給水弁４７による水槽２内への給水を実行し、ステップＳ２では、ドラムモータ１４を所定の洗いモードで、正逆回転させてドラム３を正逆回転して洗い動作を開始する。

この後、ステップＳ３で、圧縮機モータ２８の巻線３０ｕ、３０ｖ、３０ｗの２相の巻線に直流電流を流し（予熱通電モード）、もって、圧縮機モータ２８が回転しないような通電をして予熱を行なう。この場合、巻線３０ｕ、３０ｖ、３０ｗの直流抵抗分は低いので、約８［Ａ］（アンペア）で４０［Ｗ］（ワット）の加熱力が出力されることになる。この４０Ｗの加熱力（消費電力）を維持するように制御する。この予熱通電により圧縮機２５が内部から徐々に温度上昇してゆき、冷媒温度や、圧縮機２５内部の潤滑油温度が上昇してゆく。特に潤滑油の粘性が低下してゆく。

ステップＳ４で洗い終了条件成立が判断されると（例えば設定洗い時間に達すると）、ステップＳ５でこの洗いモードでのドラムモータ１４の運転を終了し、この洗い行程を終了する。
そして、ステップＳ６ですすぎ行程を実行する。このすすぎ行程は、ドラム３を高速回転する脱水と、給水とを行った後、所定のすすぎモードでドラムモータ１４を正逆回転することを行う。

ステップＳ７で、すすぎ終了条件成立が判断されると（設定すすぎ時間に達すると）、ステップＳ８で、すすぎモードでのドラムモータ１４の運転を終了し、このすすぎ行程を終了する。
そして、ステップＳ９で乾燥行程が開始される。すなわち、圧縮機モータ２８の巻線３０ｕ、３０ｖ、３０ｗに所定の転流モードで電流を転流して圧縮機モータ２８を回転起動し、ヒートポンプサイクル２４を運転する。且つ、送風機モータ１８ａを駆動し、且つ、ドラムモータ１４を乾燥モードで正逆回転駆動する。

上記ヒートポンプサイクル２４においては、圧縮機モータ２８が起動して圧縮機２５が作動すると、圧縮機２５により冷媒が圧縮されて吐出され、凝縮器２６にて凝縮（放熱）し、膨張弁２４ａを経て、蒸発器２７で蒸発（吸熱）して圧縮機２５に戻る循環がなされる。これと同時に送風機モータ１８ａにより、送風機１８が運転されて空気循環路１９内の空気が矢印Ａで示したように、循環する。このとき、この循環空気は凝縮器２６で加熱されてドラム３内に供給され、ドラム３内の洗濯物の乾燥に供給し、該ドラム３から回収された空気（温風）は蒸発器２７により除湿され、そして再度凝縮器で加熱されることが繰り返される。

ステップＳ１０で、乾燥終了条件成立が判断されると（例えば設定乾燥時間に達すると）、ステップＳ１１で冷風運転（ドラムモータ１４は冷風モードで正逆回転、圧縮機モータ２８は停止、送風機モータ１８ａは駆動継続）を実行する。ステップＳ１２この冷風運転の終了条件成立が判定されると（例えば設定された冷風運転時間に達すると）、ステップＳ１３でドラムモータ１４及び送風機モータ１８ａを停止（冷風運転停止）して乾燥行程を終了する。

このような洗い〜乾燥の各行程の実行時において、圧縮機２５の温度は、洗い行程開始後の予熱通電により、図６（ｃ）のように初期温度から徐々に上昇する。この場合、圧縮機モータ２８は図６（ａ）に示したように、回転停止したままにあり、ヒートポンプサイクル２４は運転されていない。そして、乾燥行程開始時に圧縮機モータ２８が起動（回転）されると、起動電流が流れるが、既に冷媒温度や圧縮機２５温度が上昇していることから、起動電流が流れる時間は短縮されている。

しかも、予熱通電期間での消費電力も少ない。すなわち、図７には、本実施例での前述の予熱通電はせずに、乾燥行程開始時に圧縮機モータを起動した場合（従来の場合）の、圧縮機モータの入力電力制御状況、圧縮機モータの回転状況及び圧縮機の温度状況が示されているが、この図７と、本実施例の図６との比較から分かるように、本実施例のほうが起動電流など電流値全体の積算値が小さく、予熱通電による消費電力を加味しても、本実施例のほうが消費電力の低減化が図られている。従って、本実施例によれば、適正な乾燥運転状態までの立ち上がり時間を短縮でき、乾燥時間の短縮に寄与でき、しかも省電力で実現できる。

なお、本発明は上記実施例に限定されず、次のように変更して実施しても良い。
上記実施例では、洗い行程の開始後に圧縮機モータ２８に対する予熱通電を行うようにしたが、例えば、モータの巻線の温度を巻線抵抗値により検出し、温度が低いことが判断されたときに予熱を行なうにしても良い。すなわち、図４に示した分圧抵抗回路４３により検出した圧縮機モータ２８の印加電圧と、前記シャント抵抗３５ｕ、３５ｖ、３５ｗにより検出した入力電流値とに基づいて該圧縮機モータ２８の巻線３０ｕ、３０ｖ、３０ｗの抵抗値を演算（検出）する。この抵抗値は温度と相関関係を示すから、この抵抗値で示される温度が低い時（基準値より低い時）に、上述の予熱通電を行うようにしても良い。

このようにすると、適正な乾燥運転状態までの立ち上がり時間が長くなることが予測される状況であることを自動的に検出でき、そして自動的に予熱通電を行うことができる。さらに、温度センサを用いずに温度を測定できるので、ヒートポンプサイクル２４の圧縮機２５に好適する。つまり、ヒートポンプサイクル２４の圧縮機２５では内部に潤滑油を収容すると共に冷媒が封入されているから、温度センサなどのセンサ類を圧縮機２５内に配設することが困難であるが、圧縮機モータ２８の印加電圧と入力電流とから抵抗値ひいては温度を検出することは非常に有効である。

本発明の一実施例を示す洗濯乾燥機の縦断側面図 ヒートポンプサイクル構成を示す図 圧縮機の縦断側面図 駆動系及び制御系を示す電気構成図 制御内容のフローチャート （ａ）は圧縮機モータの回転状況、（ｂ）は圧縮機モータの入力電力制御状況、（ｃ）は圧縮機の温度状況をそれぞれ示すタイムチャート 従来例を示す図６相当図

符号の説明

図面中、２は水槽、３はドラム（回転槽）、１４はドラムモータ、１８は送風機、１９は空気循環路、２４ヒートポンプサイクル、２５は圧縮機、２６は凝縮器、２７は蒸発器、２８は圧縮機モータ、２８Ａは駆動制御装置、２９は冷媒圧縮機構部、３０ｕ、３０ｖ、３０ｗは巻線、３２はインバータ回路、４１は制御回路、４４は制御装置を示す。

Claims (2)

1. 水槽と、前記水槽内部に設けられた回転槽と、この回転槽内を空気が通るように構成された空気循環路と、この空気循環路に設けられて前記回転槽に空気を供給して循環させる送風機と、前記回転槽へ供給する空気を温風化し該回転槽から戻る温風を除湿するために圧縮機、蒸発器及び凝縮器を有するヒートポンプサイクルとを備え、洗い〜乾燥の各行程を実行するものにおいて、
   前記圧縮機内部のモータの巻線に該モータが回転しないような通電をして予熱を行なうことを特徴とする洗濯乾燥機。
2. モータの巻線の温度を巻線抵抗値により検出し、温度が低いことが判断されたときに予熱を行なうことを特徴とする請求項１記載の洗濯乾燥機。
   

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