JP2008136612A - 乾燥機及び洗濯乾燥機 - Google Patents
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Abstract
【課題】ヒートポンプ装置を用いた乾燥機において、乾燥運転における熱のこもりを効率よく解消する。
【解決手段】放熱器12により加熱された空気により、収容室5内において被乾燥物の乾燥運転を実行する乾燥機D1において、外部の水により空気を冷却して除湿する水冷除湿部17と、送風手段としてのファン16により、放熱器12から収容室5内を経て水冷除湿部17に送り、再び放熱器12に戻す空気循環を行わせるための空気循環経路20とを備え、吸熱器15により水冷除湿部17に供給する水を冷却する。
【選択図】図1
【解決手段】放熱器12により加熱された空気により、収容室5内において被乾燥物の乾燥運転を実行する乾燥機D1において、外部の水により空気を冷却して除湿する水冷除湿部17と、送風手段としてのファン16により、放熱器12から収容室5内を経て水冷除湿部17に送り、再び放熱器12に戻す空気循環を行わせるための空気循環経路20とを備え、吸熱器15により水冷除湿部17に供給する水を冷却する。
【選択図】図1
Description
本発明は、被乾燥物を収容する収容室を備え、ヒートポンプ装置の放熱器により加熱された空気により、収容室内において被乾燥物の乾燥運転を実行する乾燥機に関するものである。
従来の乾燥機は、本体内に回転自在に取り付けられた回転ドラム内に衣類等の被乾燥物を収容する収容室が構成され、当該収容室には乾燥用空気を送風するための空気経路が接続されている。そして、電気ヒータやガス燃焼ヒータを熱源とし、空気経路内の空気をこれらの電気ヒータや燃焼ヒータによって加熱して高温空気とした後、衣類等の被乾燥物が収容された収容室内に吹き出して、収容室内の被乾燥物を乾燥させるものであった。
しかしながら、このような電気ヒータやガス燃焼ヒータなどを熱源として使用する乾燥機では、係るヒータに通電する電力と実際に空気を加熱することができる熱量が等しく、被乾燥物を乾燥させるのに膨大な電力を消費するため、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。
そこで、近年コンプレッサ、放熱器、減圧装置及び吸熱器等を順次環状に配管接続してなる冷媒回路を備えたヒートポンプ装置を搭載し、空気経路内にヒートポンプ装置の放熱器及び吸熱器とを設けて、放熱器にて空気を加熱し、これを収容室に送風して、収容室内に収容された被乾燥物から水分を奪い、この被乾燥物から奪った水分を吸熱器にて凝結させて除湿し、再び放熱器にて加熱して収容室に送風することで、収容室内の被乾燥物を乾燥させる乾燥機が使用されて来ている。
しかしながら、このようなヒートポンプ装置を用いた乾燥機では、放熱器における放熱量は、吸熱器における吸熱量にコンプレッサの電気入力分の熱量が加わるため、乾燥用空気の循環を続けると、空気経路内の空気の温度が上昇してしまう。このため、被乾燥物の乾燥の進行に伴い、冷媒回路や空気経路内に徐々に熱が蓄積され、乾燥機内に熱がこもる不都合が生じていた。このように、乾燥機内に熱がこもると、機器の損傷を引き起こしたり、冷媒回路が過負荷状態に陥る等の恐れがあるので、安全保護のためにヒートポンプ装置のコンプレッサの運転を停止しなければならならず、その分、乾燥に時間を要するという問題が生じていた。
また、吸熱器の温度上昇により吸熱器における吸熱能力が低下するため、充分な冷却除湿能力を維持できないという問題も生じていた。
そこで、乾燥空気の一部を乾燥機の外部に排出させたり、外部空気と熱交換する放熱用の熱交換器を設けたり、或いは、収容室より風下側で放熱器より風上側となる空気経路内に吸熱器に加えて、冷却水を散布して経路内の空気を冷却する(第2の吸熱器)を設ける等により熱のこもりを解消する試みがなされていた(例えば、特許文献1参照)。
特開2004−236965号公報
しかしながら、乾燥空気の一部を乾燥機の外部に排出する場合、被乾燥物から水分を奪って湿った暖かい空気が乾燥機の外部に排出されるため、乾燥機が設置された室内の環境が悪化する問題が生じていた。また、外部空気と熱交換するための放熱用の熱交換器を設ける場合には、新たに熱交換器を設けたり、冷媒回路に流路を切り換えるための切換手段を設け無ければならないという問題が生じていた。
更にまた、収容室より風下側で放熱器より風上側となる空気経路内に冷却水を散布する第2の吸熱器を設けた場合には、空気経路内に吸熱器に加えてもう一つの第2の吸熱器を設ける必要があり装置が大型化するという不都合が生じていた。特に、空気経路内に吸熱器に加えてもう一つの第2の吸熱器を設けることで、空気経路内の空気の圧力損失が増大するため、当該空気経路内に設置する送風手段としてより能力の高いものを使用する必要があり、送風手段が大型化し、消費電力の高騰を招くと云った問題も生じていた。
本発明は係る従来の技術的課題を解決するためになされたものであり、ヒートポンプ装置を用いた乾燥機において、乾燥運転における熱のこもりを効率よく解消することを目的とする。
請求項1の発明の乾燥機は、被乾燥物を収容する収容室と、コンプレッサ、放熱器、減圧装置及び吸熱器等を順次環状に配管接続してなる冷媒回路を備えたヒートポンプ装置とを備え、放熱器により加熱された空気により、収容室内において被乾燥物の乾燥運転を実行するものであって、外部の水により空気を冷却して除湿する水冷除湿部と、送風手段により、放熱器から収容室内を経て水冷除湿部に送り、再び放熱器に戻す空気循環を行わせるための空気循環経路とを備え、吸熱器により水冷除湿部に供給する水を冷却することを特徴とする。
請求項2の発明の乾燥機は、被乾燥物を収容する収容室と、コンプレッサ、放熱器、減圧装置及び吸熱器等を順次環状に配管接続してなる冷媒回路を備えたヒートポンプ装置とを備え、放熱器により加熱された空気により、収容室内において被乾燥物の乾燥運転を実行するものであって、外部の水により空気を冷却して除湿する水冷除湿部と、送風手段により、放熱器から収容室内を経て水冷除湿部に送り、再び放熱器に戻す空気循環を行わせるための空気循環経路とを備え、吸熱器により水冷除湿部から出た水を冷却することを特徴とする。
請求項3の発明の乾燥機は、請求項1又は請求項2に記載の発明において吸熱器を二重管にて構成し、内側配管内に冷媒を流し、この内側配管と外側配管の間に水を流すと共に、当該水と冷媒の流れを対向流としたことを特徴とする。
請求項4の発明の乾燥機は、被乾燥物を収容する収容室と、コンプレッサ、放熱器、減圧装置及び吸熱器等を順次環状に配管接続してなる冷媒回路を備えたヒートポンプ装置とを備え、放熱器により加熱された空気により、収容室内において被乾燥物の乾燥運転を実行するものであって、外部の水により空気を冷却して除湿する水冷除湿部と、送風手段により、放熱器から収容室内を経て水冷除湿部及び吸熱器に送り、再び放熱器に戻す空気循環を行わせるための空気循環経路と、水冷除湿部への水の供給を制御する制御装置とを備え、この制御装置は、乾燥運転を開始した後の所定期間、水冷除湿部への水の供給を禁止することを特徴とする。
請求項5の発明の洗濯乾燥機は、被乾燥物を収容する収容室と、コンプレッサ、放熱器、減圧装置及び吸熱器等を順次環状に配管接続してなる冷媒回路を備えたヒートポンプ装置とを備え、収容室内において洗濯運転を実行した後、放熱器により加熱された空気を用い、収容室内において被乾燥物の乾燥運転を実行するものであって、外部の水により空気を冷却して除湿する水冷除湿部と、送風手段により、放熱器から収容室内を経て水冷除湿部に送り、再び放熱器に戻す空気循環を行わせるための空気循環経路と、水冷除湿部への水の供給とコンプレッサの運転を制御する制御装置とを備え、乾燥運転において、吸熱器により水冷除湿部に供給する水を冷却すると共に、制御装置は、洗濯運転の最終段階よりコンプレッサを起動し、且つ、当該コンプレッサを起動した後の所定期間、吸熱器を経た水の水冷除湿部への供給を禁止することを特徴とする。
請求項6の発明は、上記各発明の乾燥機又は洗濯乾燥機において水冷除湿部を経た水を貯留し、次回の乾燥運転において当該水冷式除湿部に供給することを特徴とする。
請求項7の発明は、上記各発明の乾燥機又は洗濯乾燥機において収容室内において洗濯運転を実行する機能を有すると共に、水冷除湿部を経た水を貯留し、洗濯運転において利用することを特徴とする。
請求項8の発明は、上記各発明の乾燥機又は洗濯乾燥機において収容室内において洗濯運転を実行する機能を有すると共に、洗濯運転で使用した水を貯留し、乾燥運転において水冷除湿部に供給することを特徴とする。
請求項1の発明によれば、被乾燥物を収容する収容室と、コンプレッサ、放熱器、減圧装置及び吸熱器等を順次環状に配管接続してなる冷媒回路を備えたヒートポンプ装置とを備え、放熱器により加熱された空気により、収容室内において被乾燥物の乾燥運転を実行する乾燥機において、外部の水により空気を冷却して除湿する水冷除湿部と、送風手段により、放熱器から収容室内を経て水冷除湿部に送り、再び放熱器に戻す空気循環を行わせるための空気循環経路とを備え、吸熱器により水冷除湿部に供給する水を冷却するので、ヒートポンプ装置を使った乾燥運転における熱のこもりを解消することができるようになる。特に、吸熱器で水冷除湿部への外部の水を冷却できるので、水冷除湿部における空気冷却能力が向上し、除湿効果をより一層高めることができるようになる。
請求項2の発明によれば、被乾燥物を収容する収容室と、コンプレッサ、放熱器、減圧装置及び吸熱器等を順次環状に配管接続してなる冷媒回路を備えたヒートポンプ装置とを備え、放熱器により加熱された空気により、収容室内において被乾燥物の乾燥運転を実行する乾燥機において、外部の水により空気を冷却して除湿する水冷除湿部と、送風手段により、放熱器から収容室内を経て水冷除湿部に送り、再び放熱器に戻す空気循環を行わせるための空気循環経路とを備え、吸熱器により水冷除湿部から出た水を冷却するので、ヒートポンプ装置を使った乾燥運転における熱のこもりを解消することができるようになる。特に、循環空気から熱吸収した水から吸熱器が吸熱するので、ヒートポンプ機能が向上するため、その分、吸熱器を小型化することも可能となる。
請求項3の発明では、上記各発明において吸熱器を二重管にて構成し、内側配管内に冷媒を流し、この内側配管と外側配管の間に水を流すと共に、当該水と冷媒の流れを対向流としたので、特に、ヒートポンプ装置の冷媒として二酸化炭素のように冷媒回路の高圧側が超臨界状態となる冷媒を用いた場合における熱交換能力を向上することができるようになる。
請求項4の発明によれば、被乾燥物を収容する収容室と、コンプレッサ、放熱器、減圧装置及び吸熱器等を順次環状に配管接続してなる冷媒回路を備えたヒートポンプ装置とを備え、放熱器により加熱された空気により、収容室内において被乾燥物の乾燥運転を実行する乾燥機において、外部の水により空気を冷却して除湿する水冷除湿部と、送風手段により、放熱器から収容室内を経て水冷除湿部及び吸熱器に送り、再び放熱器に戻す空気循環を行わせるための空気循環経路と、水冷除湿部への水の供給を制御する制御装置とを備えたので、吸熱器に加えて水冷除湿部により空気を冷却することができるようになる。これにより、ヒートポンプ装置を使った乾燥運転における放熱器の放熱量と吸熱器の吸熱量の差によって生じる熱のこもりを解消することができるようになる。
特に、制御装置は、乾燥運転を開始した後の所定期間、水冷除湿部への水の供給を禁止するので、収容室に吐出される空気を早期に高温とすることができる。これにより、乾燥運転開始時に乾燥能力を迅速に上昇させることができるようになる。
請求項5の発明によれば、被乾燥物を収容する収容室と、コンプレッサ、放熱器、減圧装置及び吸熱器等を順次環状に配管接続してなる冷媒回路を備えたヒートポンプ装置とを備え、収容室内において洗濯運転を実行した後、放熱器により加熱された空気を用い、収容室内において被乾燥物の乾燥運転を実行するものであって、外部の水により空気を冷却して除湿する水冷除湿部と、送風手段により、放熱器から収容室内を経て水冷除湿部に送り、再び放熱器に戻す空気循環を行わせるための空気循環経路と、水冷除湿部への水の供給とコンプレッサの運転を制御する制御装置とを備え、乾燥運転において、吸熱器により水冷除湿部に供給する水を冷却するので、ヒートポンプ装置を使った乾燥運転における熱のこもりを解消することができるようになる。
特に、吸熱器で水冷除湿部への外部の水を冷却できるので、水冷除湿部における空気冷却能力が向上し、除湿効果をより一層高めることができるようになる。更に、制御装置は、洗濯運転の最終段階よりコンプレッサを起動し、且つ、当該コンプレッサを起動した後の所定期間、吸熱器において外部の水から吸熱を行うと共に、吸熱器を経た水の水冷除湿部への供給を禁止するので、乾燥運転時の立ち上がりの迅速化を図ることができるようになり、乾燥時間の短縮に貢献することができるようになる。
更にまた、上記各発明において請求項6の如く水冷除湿部を経た水を貯留し、次回の乾燥運転において当該水冷式除湿部に供給するものとすれば、水冷除湿部を経た水を貯留して次回の乾燥運転で再利用することができる。これにより、水の消費量を削減することができるようになる。
また、上記各発明において請求項7の如く収容室内において洗濯運転を実行する機能を有すると共に、水冷除湿部を経た水を貯留し、洗濯運転において利用するものとすれば、水冷除湿部を経た水を貯留して次回の洗濯運転で再利用することができる。これにより、水の消費量を削減することができるようになる。
更に、上記各発明において請求項8の如く収容室内において洗濯運転を実行する機能を有すると共に、洗濯運転で使用した水を貯留し、乾燥運転において水冷除湿部に供給するものとすれば、洗濯で使った水を貯留して乾燥運転で再利用することができる。これにより、水の消費量をより一層削減することができるようになる。
次に、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。
図1は本発明を適用した乾燥機の一実施例として、乾燥運転を実行する乾燥機D1の系統図を示している。本実施例の乾燥機D1は、衣類等の被乾燥物を乾燥するために使用するもので、本体1内には、円筒の軸を水平方向として配置された円筒樹脂製の外槽ドラムと、この外槽ドラムの内側に配置され、円筒状ステンレス製の内槽ドラム(回転ドラム)からなるドラム本体2が設けられている。そして、この内槽ドラムの内部が被乾燥物を収容するための収容室5とされ、これも円筒の軸を水平方向として配置されると共に、この回転軸が外槽ドラムの側壁に装着された図示しない駆動モータの軸に連結され、この軸に連結された内槽ドラムの軸である回転軸を中心とし、内槽ドラムは外槽ドラム内で回転可能に保持されている。
本体1内のドラム本体2の側方には機械室9が構成され、この機械室9内に空気循環経路20が構成されている。この空気循環経路20の一端には入口20Aが形成され、この空気循環経路20の入口20Aは内槽ドラムの一側と連通している。また、空気循環経路20の他端には出口20Bが形成され、当該出口20Bの近傍の空気循環経路20内には後述するヒートポンプ装置10の放熱器12が設置されている。
そして、上記放熱器12と入口20Aとの間の空気循環経路20内には後述する水冷除湿部17が設置されている。
また、空気循環経路20内には送風手段としてのファン16が設けられており、空気循環経路20の出口20Bから内槽ドラム内の収容室5内に循環空気(乾燥用空気)を送風する。即ち、乾燥機D1は、乾燥運転時に収容室5内の空気をファン16により空気循環経路20内に循環させることにより、空気循環経路20の出口20B側に設けられた放熱器12との熱交換にて空気を加熱した後、内槽ドラム5内の収容室5に吐出する。そして、収容室5内を循環し、被乾燥物を乾燥させた後の空気は、入口20Aから空気循環経路20内に吸い込まれ、この入口20A側に設けられた水冷除湿部17と熱交換して冷却され、除湿される。その後、冷却除湿された空気は再びファン16に吸い込まれて放熱器12に送られ、収容室5内に吐出される構成とされている。即ち、ファン16により空気循環経路20内の空気は、放熱器12から収容室5内を経て水冷除湿部17に送られ、再び放熱器12に戻る循環が行われる。
上述した水冷除湿部17は、給水通路25を介して外部から供給された水により空気循環経路20内の空気を冷却して除湿するためのものである。給水通路25は水冷除湿部17にて一端が開口し、他端が空気循環経路20から出て吸熱器15の出口側に接続された給水配管26と、一端が乾燥機D1の外部の水道などの給水源に接続され、他端が乾燥機D1内に設けられた吸熱器15の入口側に接続された給水配管27と、吸熱器15内に形成された水通路からから成る。この吸熱器15は、上記水冷除湿部17に供給される水と冷媒回路内の冷媒とを熱交換して、給水源からの水を冷却するための熱交換器である。
前述したヒートポンプ装置10は、コンプレッサ11、放熱器12、減圧装置としての膨張弁14及び吸熱器15等を順次環状に配管接続してなる冷媒回路を備えて構成される。また、本実施例のヒートポンプ装置10の冷媒回路には、冷媒として二酸化炭素(CO2)が所定量封入されている。ここで、本実施例で使用するコンプレッサ11は、駆動要素としての図示しない電動要素と、この電動要素にて駆動される圧縮要素からなる圧縮機であり、乾燥機D1の機械室9内の空気循環経路20外部に設けられている。
そして、冷媒導入管30からコンプレッサ11の圧縮要素に低圧冷媒が導入され、当該圧縮要素にて圧縮された高温高圧の冷媒ガスがコンプレッサ11外部に吐出される構成とされている。
このコンプレッサ11の冷媒吐出管37は、空気循環経路20の出口20B側に設けられた放熱器12の入口に接続される。放熱器12を出た冷媒配管32は、膨張弁14の入口に接続され、膨張弁14を出た冷媒配管35は吸熱器15の入口に至り、吸熱器15の出口は冷媒導入管30と接続され、コンプレッサ11に至る。
ここで、上記吸熱器15は、前述したように冷媒回路内の冷媒と給水源からの水とを熱交換する水冷式の熱交換器である。本実施例の吸熱器15は内側の配管(内側配管)23とその外側に設けられた配管(外側配管)24から成る渦巻き状(図2)、或いは、蛇行状(図3)の二重管22にて構成された熱交換器であり、内側配管23内に冷媒が流れる冷媒通路が形成され、その外側となる内側配管23と外側配管24の間に水が流れる水通路が形成されている。
具体的には、二重管22は、内側配管23と、この内側配管23の外側に当該内側配管23と同一の軸心を有し、内側配管23の外径より内径の大きい外側配管24とから成るものであり、二重管22の一端には内側配管23の入口23Aが形成され、この入口23Aに膨張弁14から出た冷媒配管35が接続されている。同様に、二重管22の一端には、外側配管24の出口24Bが形成されて、この出口24Bには水冷除湿部17に至る給水通路25の給水配管26が接続されている。
そして、二重管22の他端には内側配管23の出口23Bが形成され、この出口23Bにコンプレッサ11の冷媒導入管30が接続されている。更に、二重管22の他端には外側配管24の入口24Aが形成され、この入口24Aには乾燥機D1の外部の給水源に至る給水通路25の給水配管27が接続されている。
これにより、膨張弁14からの冷媒は、二重管22の一端から吸熱器15内に流入し、内側配管23内を二重管22の一端から他端側へと流れることとなる。また、給水源からの水は、二重管22の他端から吸熱器15内に流入し、内側配管23と外側配管24の間を二重管22の他端から一端側へと流れることとなる。従って、当該吸熱器15において水と冷媒の流れは対向流となる。
一方、前記空気循環経路20には排水通路28の一端が接続され、当該排水通路28は、前記水冷除湿部17の下方に相当する空気循環経路20内にて開口し、ここから水冷除湿部17を経た水が空気循環経路20外に排出可能に構成されている。当該排水通路28の他端は例えば、乾燥機D1から出て排水溝等にて開口しており、水冷除湿部17を経た水は排水通路28を介して乾燥機D1を出て排水溝等に排出される。
尚、本実施例の乾燥機D1は、当該乾燥機D1の運転を司る制御手段としての制御装置70により、空気循環経路20内の空気温度やヒートポンプ装置10の冷媒回路内の冷媒温度などの温度情報や運転時間等に基づき、図示しない駆動モータの回転、コンプレッサ11の運転、膨張弁14の開度、給水源からの水の供給量、空気循環経路20のファン16の風量などが最適となるように制御されている。
以上の構成で次に乾燥機D1の動作を説明する。内槽ドラム内の収容室5に被乾燥物が投入され、図示しない操作スイッチ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70は被乾燥物の乾燥運転を開始する。即ち、制御装置70により空気循環経路20内のファン16及びヒートポンプ装置10のコンプレッサ11が起動され、同時に、給水通路25の給水配管27に設けられた図示しない弁装置が開放される。これにより、給水源から水が給水配管27を介して吸熱器15に供給される。また、コンプレッサ11の起動により、コンプレッサ11の圧縮要素に低温低圧の冷媒ガス(二酸化炭素冷媒)が吸い込まれて圧縮されて、高温高圧の冷媒ガスとなり、コンプレッサ11から吐出され、放熱器12に流入する。このとき、コンプレッサ11において冷媒は超臨界状態まで圧縮された状態で放熱器12に流入し、当該放熱器12では超臨界状態を維持したまま放熱し、冷媒の温度のみが低下する。
冷媒は上記放熱器12にて放熱した後、膨張弁14に至る。そして、当該膨張弁14にて冷媒が減圧され、その過程で気体液体の混在した二相混合状態となり、この状態で二重管22の一端に形成された内側配管23の入口23Aから吸熱器15内に流入する。そして、当該内側配管23の外側を流れる水から吸熱し、蒸発する。その後、冷媒は二重管22の他端に形成された内側配管23の出口23Bから吸熱器15を出て、コンプレッサ11に吸い込まれるサイクルを繰り返す。尚、吸熱器15において冷媒の吸熱作用により冷却された水は給水配管26を介して水冷除湿部17に供給される。
一方、前記ファン16の運転により、放熱器12における高温高圧の冷媒ガスの放熱によって加熱され、高温(空気温度は+90℃程)となった空気循環経路20内の乾燥用空気は出口20A側へと送風され、当該出口20Aから収容室5内に吐出される。収容室5に吐出された空気は収容室5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湿気を含んだ空気は、収容室5外に流出し、入口20Aから空気循環経路20内に戻る。このとき、収容室5を経て入口20Aから空気循環経路20内に戻る空気温度は乾燥運転開始直後(即ち、乾燥運転初期)には+30℃程である。そして、収容室5を経て空気循環経路20内に流入した空気は、水冷除湿部17を通過する。
このとき、収容室5からの空気に含まれる水分(被乾燥物から蒸発した水分)は水冷除湿部17を通過する過程で当該水冷除湿部17に供給された水に熱を奪われて凝結し、水滴となって水冷除湿部17に供給された前記水と共に落下する。そして、水冷除湿部17を経た水(即ち、被乾燥物から蒸発して水冷除湿部17にて凝結して水滴となった水及び水冷除湿部17に供給された給水源からの水)は排水通路28を介して排水溝などに排出される。
この水冷除湿部17で湿気が取り除かれて乾燥した空気は、ファン16に吸い込まれた後、放熱器12に向かって吐出され、当該放熱器12を通過する過程で放熱器12を流れる高温高圧の冷媒と熱交換して加熱される。そして、放熱器12にて加熱された空気は空気循環経路20の出口20Bから出て収容室5に吐出され、収容室5内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。
このように、外部の水により空気を冷却して除湿する水冷除湿部17と、ファン16により、放熱器12から収容室5内を経て水冷除湿部17に送り、再び放熱器12に戻す空気循環を行わせるための空気循環経路20とを備え、吸熱器15により水冷除湿部17に供給する水を冷却することで、ヒートポンプ装置10を使った乾燥運転における熱のこもりを解消することができるようになる。
即ち、従来のヒートポンプ装置を使った乾燥機では、空気を放熱器にて加熱し、収容室から出た湿気を含んだ空気をヒートポンプ装置の吸熱器により冷却して除湿していた。この場合、従来の乾燥機では、上述したように放熱器において冷媒と熱交換する熱媒体と吸熱器において冷媒と熱交換する熱媒体とが同じ空気循環経路内の空気であるため、放熱器における放熱量は、吸熱器における吸熱量に、コンプレッサの電気入力分の熱量が加わるため、乾燥用空気の循環を続けると、空気循環経路内の乾燥空気の温度が上昇してしまう。具体的には、乾燥運転初期には、収容室5を経て空気循環経路20内に戻る空気温度は+30℃程度であるが、乾燥運転が進行するに伴い放熱器の放熱量が吸熱器の吸熱量を上回るため、空気温度が上昇して、乾燥運転の終了間際には+60℃程まで上昇してしまう。従って、被乾燥物の乾燥の進行に伴い、冷媒回路や空気経路内に徐々に熱が蓄積され、乾燥機内に熱がこもる不都合が生じていた。
このように、乾燥機内に熱がこもると、機器の損傷を引き起こしたり、冷媒回路が過負荷状態に陥る恐れがあるので、安全保護のためにヒートポンプ装置のコンプレッサの運転を停止しなければならならず、その分、乾燥に時間を要するという問題が生じていた。また、吸熱器の温度上昇により吸熱器における吸熱能力が低下するため、充分な冷却除湿能力を維持できないという問題も生じていた。
このような問題を解消するため、乾燥空気の一部を乾燥機の外部に排出させた場合、被乾燥物から水分を奪って湿った暖かい空気が乾燥機の外部に排出されるため、乾燥機が設置された室内の環境が悪化する問題が生じていた。また、外部空気と熱交換する放熱用の熱交換器を設けた場合には、新たに熱交換器を設けたり、冷媒回路に流路を切り換えるための切換手段を設け無ければならないため、装置の大型化やコストの高騰を招くと云った問題が生じていた。
更に、収容室より風下側で放熱器より風上側となる空気経路内に冷却水を散布する第2の吸熱器を設けた乾燥機も開発されているが、空気経路内に吸熱器に加えてもう一つの第2の吸熱器を設ける必要があり、この場合にも装置が大型化するという不都合が生じていた。また、空気経路内に空気経路内に吸熱器に加えてもう一つの第2の吸熱器を設けることで、空気経路内の空気の圧力損失が増大するため、当該空気経路内に設置する送風手段としてより能力の高いものを使用する必要があり、送風手段が大型化し、消費電力の高騰を招くと云った問題も生じていた。
そこで、本実施例では、外部の水により空気を冷却して除湿する水冷除湿部17と、送ファン16により、放熱器12から収容室5内を経て水冷除湿部17に送り、再び放熱器12に戻す空気循環を行わせるための空気循環経路20とを備え、吸熱器15により水冷除湿部17に供給する水を冷却する。即ち、吸熱器15において冷媒と熱交換する熱媒体が給水源からの水となり、放熱器12において冷媒と熱交換する乾燥用空気とは異なる熱媒体となる。このため、放熱器により空気循環経路内の空気を加熱し、吸熱器により空気循環経路内の空気を冷却除湿する従来のヒートポンプ装置を用いた乾燥機のように乾燥運転における空気循環経路内の空気温度の上昇する不都合を解消することができる。これにより、被乾燥物の乾燥の進行した場合においても、水冷除湿部17にて外部からの水と空気循環経路20内の空気とを熱交換させて、空気の熱を水に捨てることができるので、熱のこもりを効果的に解消することができる。従って、従来のようにコンプレッサ11の能力を制限したり、停止することなく、コンプレッサ11の能力を高く維持することが可能となり、乾燥時間の短縮を図ることができるようになる。
特に、本実施例の如く水冷除湿部17に供給する外部からの水を吸熱器15で冷却した後、水冷除湿部17に供給することで、水冷除湿部17における空気冷却能力が向上する。これにより、当該水冷除湿部17における除湿効果をより一層高めることができる。
また、本実施例の構成では、空気循環経路20内に設置する熱交換器は放熱器12のみとなる。このため、従来の如く空気循環経路20内に2つの熱交換器(放熱器12及び吸熱器)を設けた場合と比して、吸熱器を設置しない分、循環する空気の圧力損失を減少することができる。従って、空気循環経路20内に設けるファン16の能力を従来の構成の乾燥機より低減することができ、消費電力を抑えることができるようになる。更に、従来より小型のファンを用いても充分に空気循環経路20内の空気を循環することが可能となるので、ファンの小型化を図ることができるようになる。
更にまた、本実施例の如く吸熱器15を二重管22にて構成し、内側配管23内に冷媒を流し、この内側配管23と外側配管24の間に水を流すと共に、当該水と冷媒の流れを対向流とすることで、特に、ヒートポンプ装置10の冷媒として二酸化炭素のように冷媒回路の高圧側が超臨界状態となる冷媒を用いた場合における熱交換能力を向上することができる。
尚、本実施例では、排水通路28の一端を空気循環経路20に接続してこの空気循環経路20内にて開口させると共に、他端の開口を乾燥機D1の外部の排水溝等に設けて、水冷除湿部17を経た水を空気循環経路20の外部に導出し、排水通路28を介して排水溝等に排出するものとしたが、これに限らず、水冷除湿部17を経た水を水冷除湿部を経た水を貯留し、次回の乾燥運転において当該水冷式除湿部17に供給するよう構成することも可能である。この場合、水冷除湿部を経た水を貯留する貯水タンクを設けて、排水通路28の他端を貯水タンクに接続する。更に、貯水タンク内に貯留された水を汲み上げて吸熱器15を経て水冷除湿部17に供給可能に構成する。
このように、水冷除湿部17を経た水を水冷除湿部を経た水を貯水タンクに貯留し、次回の乾燥運転において当該貯水タンク内に貯留された水を吸熱器15を介して水冷式除湿部17に供給すれば、水冷除湿部17を経た水を貯留して次回の乾燥運転で再利用することができる。これにより、水の消費量を削減することができるようになる。また、水冷除湿部17を経て貯水タンクに流入した直後の水は空気循環経路20内の空気により加熱された状態であるが、貯水タンク内に貯留することで、次回の乾燥運転時迄には充分に冷却することができるので、ヒートポンプ装置10に悪影響を及ぼすことなく再利用することが可能となる。
また、吸熱器15を介して水冷除湿部17に供給する水は、前述した水道水や貯水タンクに貯留された水冷除湿部17を経た水に限らず、他の水を利用することも可能である。例えば、風呂等で使用された水等、一度他の用途で使用した水を貯えておき、乾燥運転において吸熱器15を介して水冷除湿部17に供給するものとすれば、水を有効に再利用することができる。
更に、本実施例では吸熱器15を内側配管23とその外側に設けられた外側配管24を備えた二重管22から成る熱交換器により構成するものとしたが、本発明(請求項3に記載の発明以外)はこれに限定されること無く、他の形状の熱交換器を用いても差し支えない。
次に、本発明の乾燥機の他の実施例について図4を用いて説明する。図4は本発明を適用した乾燥機の他の実施例として、乾燥運転を実行する乾燥機D2の系統図を示している。本実施例の乾燥機D2は、上記実施例(実施例1)と同様に衣類等の被乾燥物を乾燥するために使用するものである。尚、図4において図1乃至図3と同一の符号が付されたものは図1乃至図3と同様、或いは、類似の効果若しくは作用を奏するものであるため、本実施例では説明を省略する。
図4において、57は本実施例の水冷除湿部であり、この水冷除湿部57は、前記実施例同様に放熱器12と入口20Aとの間の空気循環経路20内に設置されている。
この乾燥機D2は、乾燥運転時に内槽ドラム内の空気をファン16により空気循環経路20内に循環させることにより、空気循環経路20の出口20B側に設けられた放熱器12との熱交換にて空気を加熱した後、内槽ドラム5内の収容室5に吐出する。そして、収容室5内を循環し、被乾燥物を乾燥させた後の空気は、入口20Aから空気循環経路20内に吸い込まれ、この入口20A側に設けられた水冷除湿部57と熱交換して冷却され、除湿される。その後、冷却除湿された空気は再びファン16に吸い込まれて放熱器12に送られ、収容室5内に吐出される構成とされている。即ち、ファン16により、空気循環経路20内の空気は、放熱器12から収容室5内を経て水冷除湿部57に送られ、再び放熱器12に戻る循環が行われる。
そして、本実施例の水冷除湿部57は、給水通路25を介して供給される外部からの水により空気循環経路20内の空気を冷却して除湿するためのものである。給水通路25は水冷除湿部57にて一端が開口し、他端が空気循環経路20から出て、乾燥機D2の外部の水道などの給水源に接続されている。
また、空気循環経路20には排水通路58の排水配管58Aの一端が接続され、当該排水配管58Aは、水冷除湿部57の下方に相当する空気循環経路20内にて開口し、ここから水冷除湿部57を経た水が空気循環経路20外に排出可能に構成されている。そして、排水配管58Aの他端は吸熱器55の入口に接続されている。
尚、本実施例のヒートポンプ装置10は、コンプレッサ11、放熱器12、減圧装置としての膨張弁14及び吸熱器55等を順次環状に配管接続して成る冷媒回路を備えて構成される。また、ヒートポンプ装置10の冷媒回路内には、冷媒として二酸化炭素(CO2)が所定量封入されている。ここで、本実施例で使用するコンプレッサ11は、前記実施例同様に駆動要素としての図示しない電動要素と、この電動要素にて駆動される圧縮要素からなる圧縮機であり、乾燥機D2の機械室9内の空気循環経路20の外部に設けられている。
そして、冷媒導入管30からコンプレッサ11の圧縮要素に低圧冷媒が導入され、当該圧縮要素にて圧縮された高温高圧の冷媒ガスがコンプレッサ11外部に吐出される構成とされている。このコンプレッサ11の冷媒吐出管37は、空気循環経路20の出口20B側に設けられた放熱器12の入口に接続される。放熱器12を出た冷媒配管32は、膨張弁14の入口に接続され、膨張弁14を出た冷媒配管35は吸熱器55の入口に至り、吸熱器55の出口は冷媒導入管30と接続され、コンプレッサ11に至る。
ここで、本実施例の吸熱器55は、冷媒回路内の冷媒と、水冷除湿部57に供給された給水源からの水及び収容室5にて被乾燥物から蒸発し、水冷除湿部57にて凝結して水滴となった水とを熱交換する、即ち、冷媒と水冷除湿部17を経た水とを熱交換する水冷式の熱交換器である。この吸熱器55は前記実施例同様に内側の配管(内側配管)23とその外側に設けられた配管(外側配管)24を備えた渦巻き状(図2)、或いは、蛇行状(図3)の二重管22から成る熱交換器により構成され、内側配管23内に冷媒が流れる冷媒通路が形成され、その外側となる内側配管23と外側配管24の間に水が流れる水通路が形成されている。
そして、二重管22の一端には内側配管23の入口23Aが形成され、この入口23Aに膨張弁14から出た冷媒配管35が接続されている。更に、二重管22の一端には、外側配管24の出口24Bが形成されて、この出口24Bには排水通路58の排水配管58Bの一端が接続されている。
また、二重管22の他端には内側配管23の出口23Bが形成され、この出口23Bにコンプレッサ11の冷媒導入管30が接続されている。更に、二重管22の他端には外側配管24の入口24Aが形成され、この入口24Aには空気循環経路20に至る前記排水配管58Aが接続されている。
これにより、膨張弁14からの冷媒は、二重管22の一端から吸熱器15内に流入し、内側配管23内を二重管22の一端から他端側へと流れることとなる。また、水冷除湿部57を経た水は、排水通路58の排水配管58Aを介して二重管22の他端から吸熱器55内に流入し、内側配管23と外側配管24の間を二重管22の他端から一端側へと流れることとなる。従って、前記実施例同様に、当該吸熱器55においても水と冷媒の流れは対向流となる。
尚、本実施例の乾燥機D2は、制御装置70により空気循環経路20内の空気温度やヒートポンプ装置10の冷媒回路内の冷媒温度などの温度情報や運転時間等に基づき、図示しない駆動モータの回転、コンプレッサ11の運転、膨張弁14の開度、給水源からの水の供給量、空気循環経路20のファン16の風量などが最適となるように制御されている。
以上の構成で次に本実施例の乾燥機D2の動作を説明する。内槽ドラム内の収容室5に被乾燥物が投入され、図示しない操作スイッチ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70は被乾燥物の乾燥運転を開始する。即ち、制御装置70により給水通路25に設けられた図示しない弁装置が開放され、同時に空気循環経路20内のファン16及びヒートポンプ装置10のコンプレッサ11が起動される。これにより、給水源から水が給水通路25を介して水冷除湿部57に供給される。また、コンプレッサ11の起動により、コンプレッサ11の圧縮要素に低温低圧の冷媒ガス(二酸化炭素冷媒)が吸い込まれて圧縮されて、高温高圧の冷媒ガスとなり、コンプレッサ11から吐出され、放熱器12に流入する。このとき、コンプレッサ11において冷媒は超臨界状態まで圧縮された状態で放熱器12に流入し、当該放熱器12では超臨界状態を維持したまま放熱し、冷媒の温度のみが低下する。
冷媒は上記放熱器12にて放熱した後、膨張弁14に至る。そして、当該膨張弁14にて冷媒が減圧され、その過程で気体液体の混在した二相混合状態となり、この状態で二重管22の一端に形成された内側配管23の入口23Aから吸熱器55内に流入する。そして、当該内側配管23の外側を流れる水から吸熱し、蒸発する。その後、冷媒は二重管22の他端に形成された内側配管23の出口23Bから吸熱器55を出て、コンプレッサ11に吸い込まれるサイクルを繰り返す。
一方、前記ファン16の運転により、放熱器12における高温高圧の冷媒ガスの放熱によって加熱され、高温(空気温度は+90℃程)となった空気循環経路20内の乾燥用空気は出口20A側へと送風され、当該出口20Aから収容室5内に吐出される。収容室5に吐出された乾燥用空気は収容室5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湿気を含んだ空気は、収容室5外に流出し、入口20Aから空気循環経路20内に戻る。このとき、収容室5を経て入口20Aから空気循環経路20内に戻る空気温度は乾燥運転初期には+30℃程である。そして、収容室5を経て空気循環経路20内に流入した空気は、水冷除湿部57を通過する。
このとき、収容室5からの空気に含まれる水分(被乾燥物から蒸発した水分)は水冷除湿部57を通過する過程で当該水冷除湿部57に供給された水に熱を奪われて凝結し、水滴となって水冷除湿部57に供給された水と共に落下する。そして、水冷除湿部57を経た水(即ち、被乾燥物から蒸発して水冷除湿部57にて凝結して水滴となった水及び水冷除湿部57に供給された給水源からの水)は排水配管58Aを介して他端に形成された入口24Aから吸熱器55内に入り、当該水と対向して流れる冷媒と熱交換して冷却される。その後、二重管22の一端に形成された出口24Bから吸熱器55を出て排水通路58の排水配管58Bを経て排水溝などに排出される。
他方、水冷除湿部57で湿気が取り除かれて乾燥した空気は、ファン16に吸い込まれた後、放熱器12に向かって吐出され、当該放熱器12を通過する過程で放熱器12を流れる高温高圧の冷媒と熱交換して加熱される。そして、空気循環経路20の出口20Bから出て収容室5に吐出され、収容室5内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。
このように本実施例の如く外部の水により空気を冷却して除湿する水冷除湿部57と、ファン16により放熱器12から収容室5内を経て水冷除湿部57に送り、再び放熱器12に戻す空気循環を行わせるための空気循環経路20とを備え、吸熱器55により水冷除湿部57から出た水を冷却することで、ヒートポンプ装置10を使った乾燥運転における熱のこもりを解消することができるようになる。
即ち、吸熱器55において冷媒と熱交換する熱媒体が水冷除湿部57を経た水となり、放熱器12において冷媒と熱交換する乾燥用空気とは異なる熱媒体となる。このため、放熱器により空気循環経路内の空気を加熱し、吸熱器により空気循環経路内の空気を冷却除湿する従来のヒートポンプ装置を用いた乾燥機のように乾燥運転における空気循環経路内の空気温度が上昇する不都合を解消することができる。これにより、被乾燥物の乾燥の進行した場合においても、水冷除湿部57にて外部からの水と空気循環経路20内の空気とを熱交換させて、空気の熱を水に捨てることができるので、熱のこもりを効果的に解消することができる。従って、従来のようにコンプレッサ11の能力を制限したり、停止することなく、コンプレッサ11の能力を高く維持することが可能となり、乾燥時間の短縮を図ることができるようになる。
本実施例の構成では、上記実施例同様に空気循環経路20内に設置する熱交換器は放熱器12のみとなる。このため、従来の如く空気循環経路20内に2つの熱交換器(放熱器12及び吸熱器)を設けた場合と比して、吸熱器を設置しない分、循環する空気の圧力損失を減少することができる。従って、空気循環経路20内に設けるファン16の能力を従来の構成の乾燥機より低減することができ、消費電力を抑えることができるようになる。更に、従来より小型のファンを用いても充分に空気循環経路20内の空気を循環することが可能となるので、ファンの小型化を図ることができるようになる。
特に、本実施例の如く水冷除湿部57にて空気循環経路20内の空気と熱交換して加熱された水を吸熱器55に導入することで、当該吸熱器55を流れる冷媒は水冷除湿部57にて空気循環経路20内の循環空気から熱吸収して加熱された水から吸熱するので、吸熱器55において熱を汲み上げるヒートポンプ機能が向上する。従って、吸熱器55をその分、小型化することができる。
更に、本実施例の如く吸熱器55を二重管22にて構成し、内側配管23内に冷媒を流し、この内側配管23と外側配管24の間に水を流すと共に、当該水と冷媒の流れを対向流とすることで、前記実施例同様に、ヒートポンプ装置10の冷媒として二酸化炭素のように冷媒回路の高圧側が超臨界状態となる冷媒を用いた場合における熱交換能力を向上することができる。
尚、本実施例では、排水通路58の排水配管58Bの一端を吸熱器55に接続すると共に、他端の開口を乾燥機D2の外部の排水溝等に設けて、吸熱器55にて冷却された水を排水配管58Bを介して排水溝等に排出するものとしたが、これに限らず、吸熱器55にて冷却された水を貯留し、次回の乾燥運転において水冷式除湿部57に供給するよう構成することも可能である。この場合、吸熱器55にて冷却された水を貯留する貯水タンクを設けて、排水配管58Bの他端を貯水タンクに接続すると共に、貯水タンク内に貯留された水を汲み上げて水冷除湿部57に供給可能に構成する。
このように、吸熱器55にて冷却された水を貯水タンクに貯留し、次回の乾燥運転において当該貯水タンク内に貯留された水を水冷式除湿部57に供給すれば、吸熱器55にて冷却された水を貯留して次回の乾燥運転に再利用することができる。特に、貯水タンクから水冷除湿部57に供給される水は、吸熱器55にて冷媒と熱交換して冷却された水であるため、この水を水冷除湿部57に供給することで、水冷除湿部57における空気冷却能力が向上する。これにより、当該水冷除湿部57における除湿効果をより一層高めることができる。
また、水冷除湿部57に供給する水は、前述した水道水や貯水タンクに貯留された水冷除湿部57を経た後、吸熱器55にて冷却された水に限らず、他の水を利用することも可能である。例えば、風呂等で使用された水等、一度他の用途で使用された水を貯えておき、乾燥運転において水冷除湿部57に供給するものとすれば、水を有効に再利用することができる。
更に、本実施例では上記実施例同様に吸熱器15を内側配管23とその外側に設けられた外側配管24を備えた二重管22から成る熱交換器により構成するものとしたが、本発明(請求項3に記載の発明以外)はこれに限定されること無く、他の形状の熱交換器を使用しても差し支えない。
尚、上記各実施例では制御装置70は、空気循環経路20内のファン16及びヒートポンプ装置10のコンプレッサ11の起動と同時に給水通路25の弁装置を開放して、給水源からの水が水冷除湿部に供給するよう制御するものとしたが、制御装置70は、乾燥運転を開始した後の所定期間、水冷除湿部への水の供給を禁止するものとしても差し支えない。この場合の一例を図5を用いて説明する。図5は実施例1の乾燥機に乾燥運転を開始した後の所定期間、水冷除湿部への水の供給を禁止する制御動作を適用する場合の一実施例の乾燥機D3の系統図を示している。
尚、図5において図1乃至図4と同一の符号が付されたものは図1乃至図4と同様、或いは、類似の効果若しくは作用を奏するものであるため、この実施例では説明を省略する。図5において、50は水冷除湿部17を迂回するためのバイパス配管である。このバイパス配管50は、吸熱器15にて冷媒と熱交換して冷却された水を水冷除湿部17に流すこと無く、排水通路28に送るためのものであり、バイパス配管50の一端は給水配管26の途中部に接続され、他端は排水通路28の途中部に接続されている。
また、51は吸熱器15から出た水を水冷除湿部17に流すか否かを制御する水流路切換手段である。本実施例の水流路切換手段51は、バイパス配管50に設けられた切換弁50Vと給水配管26の上記バイパス配管50の接続点より下流側に配設された切換弁26Vにより構成され、両切換弁26V、50Vは乾燥機D3の制御を司る制御装置70に接続されている。そして、当該制御装置70により両切換弁26V、50Vの開閉が制御されている。即ち、乾燥運転を開始した後の所定期間、水冷除湿部17への水の供給を禁止するように制御装置70により水流路切換手段51が制御されている。
ここで、上記所定期間とは、乾燥運転を開始してからの時間の経過であっても良いし、冷媒回路内の何れかの冷媒温度、即ち、乾燥運転が開始してから冷媒回路内の何れかの冷媒温度が予め設定された所定温度に上昇する迄の期間であっても良い。また、乾燥運転を開始してから収容室5から吐出される空気循環経路20内の空気温度、即ち、空気循環経路20内の入口20A付近の空気温度が所定温度に上昇するまでの期間としても構わない。本実施例では所定期間を、乾燥運転を開始してから収容室5から吐出される空気循環経路20内の空気温度、即ち、空気循環経路20内の入口20A付近の空気温度が所定温度(例えば、+40℃)に上昇するまでの期間とする。
即ち、制御装置70は乾燥運転開始直後は水流路切換手段51の切換弁50Vを開放し、切換弁26Vを全閉する。これにより、吸熱器15を経た水は水冷除湿部17に流れること無く、全てバイパス配管50を経て排水通路28に流れることとなる。
そして、前記空気循環経路20内の入口20A付近の空気温度が所定温度(例えば、+40℃)に上昇すると、制御装置70は水流路切換手段51の切換弁50Vを全閉し、切換弁26Vを開放する。これにより、吸熱器15を経た水は水冷除湿部17に供給され、当該水冷除湿部17における空気の冷却及び除湿が開始される。
このように、乾燥運転を開始した後の所定期間、水冷除湿部17への水の供給を禁止することで、乾燥運転開始時における空気循環経路20内の空気温度の上昇を促進することができ、収容室5内に吐出される空気を早期に高温とすることができる。これにより、乾燥運転開始時に乾燥能力を迅速に上昇させることができるようになる。
尚、上記各実施例では吸熱器を空気循環経路20の外部に設けるものとしたが、図6に示すように空気循環経路20内に吸熱器を設けても構わない。即ち、本実施例の乾燥機D4は、ファン16により空気循環経路20内の空気を放熱器12から収容室5を経て水冷除湿部17及び吸熱器75に送り、再び放熱器12に戻すよう構成されている。尚、図6において上記図1乃至図5と同一の符号が付されたものは同様、或いは、類似の効果又は作用を奏するものとしてここでは説明を省略する。
この場合、吸熱器75は、冷媒回路内の冷媒と、水冷除湿部17に送られる水及び空気除湿部17を経た空気循環経路20内の空気の双方と熱交換して、給水源からの水を冷却し、且つ、空気循環経路20内の空気を冷却除湿する熱交換器である。この場合、吸熱器75において冷媒と熱交換する熱媒体が2つの熱媒体(乾燥用空気と給水源からの水)となる。従って、本実施例のように空気循環経路20内に水冷除湿部17と吸熱器75とを設けた場合にも、前記各実施例同様にヒートポンプ装置10を使った乾燥運転における放熱器12の放熱量と吸熱器75の吸熱量の差によって生じる熱のこもりを解消することができる。
特に、本実施例の構成では、空気循環経路20内を循環する空気を水冷除湿部17にて冷却除湿した後、更にその風下側となる吸熱器75にて冷却除湿することができるので、熱のこもりを効果的に解消することができる。従って、従来のようにコンプレッサ11の能力を制限したり、停止することなく、コンプレッサ11の能力を高く維持することが可能となり、乾燥時間の短縮を図ることができるようになる。
また、前記実施例3の如く水冷除湿部17を迂回するためのバイパス配管50と、吸熱器75から出た水を水冷除湿部17に流すか否かを制御する水流路切換手段51(切換弁50V及び切換弁26V)を設けて、乾燥運転を開始した後の所定期間、水冷除湿部17への水の供給を禁止するように制御装置70により水流路切換手段51を制御することで、乾燥運転開始時における空気循環経路20内の空気温度の上昇を促進することができ、収容室5内に吐出される空気を早期に高温とすることができる。これにより、乾燥運転開始時に乾燥能力を迅速に上昇させることができるようになる。
尚、上記各実施例では本発明を乾燥運転を実行する乾燥機に適用して説明したが、本発明はこれに限らず、収容室5内において洗濯運転を実行する機能を有する乾燥機、又は、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に適用することも可能である。この場合の一実施例について図7を用いて説明する。この実施例では、本発明を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Wに適用した場合の一例である。本実施例の洗濯乾燥機W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ある。尚、図7において前記図1乃至図6と同一の符号が付されたものは同様、或いは、類似の効果、若しくは、作用を奏するものである。
本体1内には、円筒の軸を水平方向として配置された貯水可能な円筒樹脂製の外槽ドラムと、この外槽ドラムの内側に配置され、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(回転ドラム)からなるドラム本体2が設けられている。そして、この内槽ドラムの内部が被洗濯物(被乾燥物)を収容するための収容室5とされ、これも円筒の軸を水平方向として配置されると共に、この回転軸が外槽ドラムの側壁に装着された図示しない駆動モータの軸に連結され、この軸に連結された内槽ドラムの軸である回転軸を中心とし、内槽ドラムは外槽ドラム内で回転可能に保持されている。
本体1の上部には、内槽ドラム内に給水するための給水手段としての給水通路65が設けられており、この給水通路65の一端は給水バルブ65Vを介して水道水などの給水源に接続されている。この給水バルブ65Vは制御装置70にて開閉が制御される。また、給水通路65の他端は、外槽ドラムに接続されて内部と連通しており、制御装置70にて給水バルブ65Vが開放されると、外槽ドラム内に設けられた内槽ドラム内の収容室5に給水源から水が供給されるように構成されている。
また、前記本体1の下部には、収容室5の水を排出するための排水手段としての排水通路67が設けられている。排水通路67は、一端が外槽ドラムの最底部と連通し、他端が貯水タンク90に至る排水配管68と、この排水配管68の途中部に一端が接続され、他端が排水溝に至る排水配管69から構成されている。そして、排水配管68の排水配管69の接続点より上流側には、制御装置70にて開閉を制御される排水バルブ68Vが設けられ、排水配管68と排水配管69の接続点には同様に制御装置70にて制御される三方弁67Vが介設されている。
上記貯水タンク90は、洗濯運転で使用した水を貯留するためのタンクである。当該貯水タンク90には、上述した排水通路68の他端が接続されて、収容室5から排出された水が当該排水配管68を介して貯水タンク90内に貯留可能とされている。三方弁67Vは収容室5から排出された水を貯水タンク90に流すか、排水溝に流すかを制御するための流路制御手段であり、例えば、洗濯運転のすすぎ行程において使用された水(洗濯水)を排水溝に排出し、洗濯運転のすすぎ行程において使用された水(すすぎ水)を貯水タンク90に貯留するよう制御装置70により制御されている。
また、貯水タンク90には給水通路25の給水配管27の途中部に至る給水配管95が接続されている。
本体1内のドラム本体2の側方には機械室9が構成され、この機械室9内に空気循環経路20が構成されている。尚、この空気循環経路20の構成は前記実施例1で説明した構成と同様であるためここでは説明を省略する。また、この空気循環経路20には排水通路28の排水配管28Aの一端が接続され、水冷除湿部17の下方に相当する空気循環経路20内にて開口し、ここから水冷除湿部17を経た水が空気循環経路20外に排出可能に構成されている。この排水配管28Aの他端は貯水タンク92に接続されている。
貯水タンク92は、水冷除湿部17を経た水を貯留するためのタンクであり、上記のように排水配管28Aの他端が接続されて、水冷除湿部17を経て空気循環経路20外に排出された水が当該排水配管28Aを介して貯水タンク92内に貯留可能とされている。排水配管28Aの途中部には三方弁28Vを介して排水溝に至る排水配管28Bが接続されている。三方弁28Vは、水冷除湿部17を経て空気循環経路20の外部に排出された水を貯水タンク92に流すか、排水溝に流すかを制御するための流路制御手段であり、制御装置70に接続されている。
また、貯水タンク92には給水通路65に至る給水配管97が接続され、更に、給水配管97の途中部には制御装置70に接続された三方弁97Vを介して給水通路25の給水配管27に至る給水配管98が接続されている。尚、本実施例の冷媒回路の構成は前記実施例1で説明した構成と同様であるため説明を省略する。
ここで、本実施例の洗濯乾燥機Wの制御装置70は、前記洗濯運転の最終段階より前記コンプレッサ11を起動する。洗濯運転の最終段階とは、洗濯運転を実行した後の乾燥運転に入る直前の段階である。例えば、脱水工程に移行すると同時、或いは、脱水工程に移行してから所定時間経過後に、制御装置70はコンプレッサ11を起動するものとする。本実施例では、制御装置70は脱水工程に移行すると同時にコンプレッサ11を起動するものとする。更に、制御装置70はコンプレッサ11を起動した後の所定期間、吸熱器15を経た水の水冷除湿部17への供給を禁止する。
上記所定期間とはコンプレッサ11を起動してからの時間の経過であっても良いし、冷媒回路内の何れかの冷媒温度、即ち、コンプレッサ11が起動してから冷媒回路内の何れかの冷媒温度が予め設定された所定温度に上昇する迄の期間であっても良い。また、洗濯運転の最終段階よりコンプレッサ11を起動してから、その後の乾燥運転に移行して、収容室5から吐出される空気循環経路20内の空気温度、即ち、空気循環経路20内の入口20A付近の空気温度が所定温度に上昇するまでの期間としても構わない。本実施例では所定期間を、乾燥運転に移行した後、収容室5から吐出される空気循環経路20内の空気温度、即ち、空気循環経路20内の入口20A付近の空気温度が所定温度(例えば、+40℃)に上昇するまでの期間とする。
以上の構成で次に洗濯乾燥機Wの動作を説明する。収容室5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、図示しない操作スイッチ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70は洗濯運転を開始する。これにより、制御装置70により給水通路65の給水バルブ65Vが開き、給水通路65が開放されて給水源から収容室5に水が供給される。尚、このとき排水通路68の排水バルブ68Vは制御装置70により閉じられている。
収容室5に所定量の水が溜まると、制御装置70は給水バルブ65Vを閉じて給水通路65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70により駆動モータが通電起動されて、前記軸が回転し、軸に取り付けられた内槽ドラムが外槽ドラム内で回転し始め、洗濯運転の洗濯行程が開始される。
洗濯行程の開始から所定時間経過すると、制御装置70により駆動モータが停止され、前記排水通路67の排水配管68の排水バルブ68Vが開放されて収容室5内(即ち、外槽ドラム内)の水(洗濯水)が排出されていく。このとき、当該洗濯運転の洗濯行程において制御装置70は収容室5内の水(洗濯水)が排水溝に排出されるよう三方弁67Vを制御している。これにより、収容室5内の水は、排水配管68、排水配管69を介して全て排水溝に排出される。
そして、収容室5内の水が排出されると、制御装置70は再び駆動モータを作動し、被洗濯物の脱水を行う。この脱水を所定時間実行した後、制御装置70は排水通路68の排水バルブ68Vを閉じる。
次に、制御装置70はすすぎ行程に移行し、給水通路65の給水バルブ65Vを開いて給水通路65を開放する。これにより、給水源から収容室5に再び水が供給される。収容室5に所定量の給水が行われると、制御装置70は給水バルブ65Vを閉じ、給水通路65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、前記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70は駆動モータを停止し、排水通路67の排水配管68の排水バルブ68Vを開いて収容室5内のすすぎ水を排水配管68に排出する。このとき、制御装置70は、収容室5内の水(すすぎ水)が排水溝に流れることなく貯水タンク90に流れるように三方弁67Vを制御する。これにより、収容室5内の水は、排水配管68を介して全て貯水タンク90に流入し、当該貯水タンク90内に貯留される。収容室5内のすすぎ水が排出されると、制御装置70は再び駆動モータを作動し、前述同様に内槽ドラムを回転させて、被洗濯物の脱水を行う脱水行程に移行する。
ここで、制御装置70は洗濯運転の脱水工程に移行すると、コンプレッサ11を起動すると同時に貯水タンク90に貯留された水を汲み上げて、或いは、給水通路27の給水バルブ27Vを開いて、水を吸熱器15に供給する動作を開始する。また、制御装置70は、水流路切換手段51の切換弁50Vを開放し、切換弁26Vを全閉する。
これにより、吸熱器15に供給された水は水冷除湿部17に流れること無く、全てバイパス配管50を経て排水通路28に流れる。このとき、制御装置70は、排水通路28の水が排水溝に流れることなく貯水タンク92に流れるように三方弁28Vを制御する。これにより、バイパス配管50を経て排水通路28に流入した水は、全て貯水タンク92に流入し、当該貯水タンク92内に貯留される。尚、当該脱水行程において制御装置70は、排水通路28の水を排水溝に流すように三方弁28Vを制御しても構わない。この場合には、バイパス配管50を経て排水通路28に流入した水は、全て排水溝に排出される。
また、コンプレッサ11の起動により、コンプレッサ11の圧縮要素に低温低圧の冷媒ガス(二酸化炭素冷媒)が吸い込まれて圧縮されて、高温高圧の冷媒ガスとなり、コンプレッサ11から吐出され、放熱器12に流入する。このとき、コンプレッサ11において冷媒は超臨界状態まで圧縮された状態で放熱器12に流入し、当該放熱器12では超臨界状態を維持したまま放熱し、冷媒の温度のみが低下する。
冷媒は上記放熱器12にて放熱した後、膨張弁14に至る。そして、当該膨張弁14にて冷媒が減圧され、その過程で気体液体の混在した二相混合状態となり、この状態で二重管22の一端に形成された内側配管23の入口23Aから吸熱器15内に流入する。そして、当該内側配管23の外側を流れる水から吸熱し、蒸発する。その後、冷媒は二重管22の他端に形成された内側配管23の出口23Bから吸熱器15を出て、コンプレッサ11に吸い込まれるサイクルを繰り返す。
一方、この脱水工程を所定時間実行した後、制御装置70は駆動モータにより内槽ドラムを回転させて乾燥運転に移行する。
この乾燥運転では、制御装置70により空気循環経路20内のファン16が起動される。これにより、放熱器12における高温高圧の冷媒ガスの放熱によって加熱され、高温(空気温度は+90℃程)となった空気循環経路20内の乾燥用空気は出口20A側へと送風され、当該出口20Aから収容室5内に吐出される。収容室5に吐出された乾燥用空気は収容室5に収容された被乾燥物を暖めて水分を蒸発させ、被洗濯物を乾燥させる。被乾燥物を乾燥させて湿気を含んだ空気は、収容室5外に流出し、入口20Aから空気循環経路20内に戻り、水冷除湿部17を通過する。
当該乾燥運転開始直後は、収容室5を経て入口20Aから空気循環経路20内に戻る空気温度は+30℃程であり、未だ、制御装置70により水冷除湿部17への水の供給が禁止されているので、空気は冷却除湿されることなく水冷除湿部17を通過し、ファン16に吸い込まれた後、放熱器12に向かって吐出される。そして、放熱器12を通過する過程で放熱器12を流れる高温高圧の冷媒と熱交換して加熱され、空気循環経路20の出口20Bから出て収容室5に吐出されて、入口20Aから空気循環経路20内に戻るサイクルを繰り返す。
そして、空気循環経路20内の入口20A付近の空気温度が所定温度(例えば、+40℃)に上昇すると、制御装置70は切換弁50Vを全閉して、切換弁26Vを開放する。これにより、吸熱器15を経た水が水冷除湿部17に供給される。水冷除湿部17への水の供給が開始されると、収容室5からの空気に含まれる水分(被乾燥物から蒸発した水分)は水冷除湿部17を通過する過程で当該水冷除湿部17に供給された水に熱を奪われて凝結し、水滴となって水冷除湿部17に供給された水と共に落下する。
この水冷除湿部17で湿気が取り除かれて乾燥した空気は、ファン16に吸い込まれた後、放熱器12に向かって吐出され、当該放熱器12を通過する過程で放熱器12を流れる高温高圧の冷媒と熱交換して加熱され、空気循環経路20の出口20Bから出て収容室5に吐出され、収容室5内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。
このように、外部の水により空気を冷却して除湿する水冷除湿部17と、ファン16により、放熱器12から収容室5内を経て水冷除湿部17に送り、再び放熱器12に戻す空気循環を行わせるための空気循環経路20とを備え、吸熱器15により水冷除湿部17に供給する水を冷却することで、上記各実施例同様にヒートポンプ装置10を使った乾燥運転における熱のこもりを解消することができるようになる。
従って、従来のようにコンプレッサ11の能力を制限したり、停止することなく、コンプレッサ11の能力を高く維持することが可能となり、乾燥時間の短縮を図ることができるようになる。
特に、本実施例の如く水冷除湿部17に供給する外部からの水を吸熱器15で冷却した後、水冷除湿部17に供給することで、水冷除湿部17における空気冷却能力が向上する。これにより、当該水冷除湿部17における除湿効果をより一層高めることができる。
更に、コンプレッサ11を起動した後の所定期間、吸熱器15を経た水の水冷除湿部17への供給を禁止することで、乾燥運転時の立ち上がりの迅速化を図ることができる。これにより、乾燥時間の短縮に貢献することができるようになる。
他方、水冷除湿部17を経た水(即ち、被乾燥物から蒸発して水冷除湿部17にて凝結して水滴となった水及び水冷除湿部17に供給された給水源からの水)は排水通路28の排水配管28Aを介して貯水タンク92に貯留される。そして、当該貯水タンク92内に貯留された水は、次回の洗濯運転、或いは、次回の乾燥運転において利用される。
即ち、洗濯運転において使用する場合には、洗濯運転が開始されると、制御装置70により貯水タンク92内に貯留された水が給水配管97、給水通路65を介して収容室5に供給される。このとき、制御装置70により給水バルブ65Vを閉じた状態として、収容室5に供給される水を貯水タンク92内に貯留された水のみとしても良いし、給水バルブ65Vを開いて、給水源からの水と貯水タンク92内に貯留された水との双方を収容室5に供給しても構わない。
また、乾燥運転において使用する場合には、乾燥運転が開始されると、制御装置70により貯水タンク92内に貯留された水が給水配管97、給水配管98、給水通路25の給水配管27、吸熱器15を介して水冷除湿部17に供給される。このとき制御装置70により給水バルブ27Vを閉じた状態として、吸熱器15に供給される水を貯水タンク92内に貯留された水のみとしても良いし、給水バルブ27Vを開いて、給水源からの水と貯水タンク92内に貯留された水との双方を水冷除湿部17に供給しても構わない。更に、給水源からの水と貯水タンク92内に貯留された水に加えて、貯水タンク90内に貯留された水も供給するものとすることも可能である。
尚、上記のように水冷除湿部17を経た水を排水通路28の排水配管28Aを介して貯水タンク92に貯留せずに、排水溝から排出するものとしても構わない。この場合には、制御装置70により排水通路28の水を排水溝に流すように三方弁28Vが制御される。これにより、水冷除湿部17を経た水は排水通路28の排水配管28A、排水配管28Bを介して全て排水溝に排出される。
以上詳述したように、水冷除湿部17を経た水を貯水タンク92に貯留し、次回の乾燥運転において当該貯水タンク92内に貯留された水を吸熱器15を介して水冷式除湿部17に供給すれば、水冷除湿部17を経た水を貯留して次回の乾燥運転で再利用することができる。これにより、水の消費量を削減することができるようになる。また、水冷除湿部17を経て貯水タンク92に流入した直後の水は空気循環経路20内の空気により加熱された状態であるが、貯水タンク92内に貯留することで、次回の乾燥運転時迄には充分に冷却することができるので、ヒートポンプ装置10に悪影響を及ぼすことなく再利用することが可能となる。
更に、上述の如く貯水タンク92に貯留された水を洗濯運転において利用するものとすれば、水冷除湿部17を経た水を次回の洗濯運転で再利用することができる。これにより、水の消費量を削減することができる。
更にまた、洗濯運転で使用した水を貯水タンク90に貯留し、乾燥運転において水冷除湿部17に供給することで、洗濯運転で使用した水を乾燥運転で再利用することができる。これにより、水の消費量をより一層削減することができるようになる。
また、乾燥運転において吸熱器15を介して水冷除湿部17に供給する水、或いは、洗濯運転において使用する水は、前述した水道水や貯水タンク90、92に貯留された水冷除湿部17を経た水に限らず、他の水を利用することも可能である。例えば、風呂等で使用された水(風呂水)等、一度他の用途で使用された水を貯えておき、乾燥運転、若しくは、洗濯運転において使用するものとすれば、水を有効に再利用することができる。
尚、上記各実施例では冷媒として二酸化炭素(CO2)を使用し、高圧側圧力を超臨界圧力として運転するものとしたが、本発明の乾燥機に使用可能な冷媒はこれに限らず、HFC(炭化フッ化水素)系の冷媒などを使用した場合であっても有効である。
D1、D2、D3、D4 乾燥機
W 洗濯乾燥機
1 本体
2 ドラム本体
5 収容室
10 冷媒回路
11 コンプレッサ
12 放熱器
14 膨張弁
15、55、75 吸熱器
16 ファン
17、57 水冷除湿部
20 空気循環経路
20A 入口
20B 出口
22 二重管
23 内側配管
23A 冷媒入口
23B 冷媒出口
24 外側配管
24A 水入口
24B 水出口
25、65 給水通路
26、27 給水配管
27V 切換弁
28、58、68 排水通路
30 冷媒導入管
32、35 冷媒配管
37 冷媒吐出管
50 バイパス配管
50V 切換弁
51 水流路切換手段
58A、58B、 排水配管
70 制御装置
W 洗濯乾燥機
1 本体
2 ドラム本体
5 収容室
10 冷媒回路
11 コンプレッサ
12 放熱器
14 膨張弁
15、55、75 吸熱器
16 ファン
17、57 水冷除湿部
20 空気循環経路
20A 入口
20B 出口
22 二重管
23 内側配管
23A 冷媒入口
23B 冷媒出口
24 外側配管
24A 水入口
24B 水出口
25、65 給水通路
26、27 給水配管
27V 切換弁
28、58、68 排水通路
30 冷媒導入管
32、35 冷媒配管
37 冷媒吐出管
50 バイパス配管
50V 切換弁
51 水流路切換手段
58A、58B、 排水配管
70 制御装置
Claims (8)
- 被乾燥物を収容する収容室と、コンプレッサ、放熱器、減圧装置及び吸熱器等を順次環状に配管接続してなる冷媒回路を備えたヒートポンプ装置とを備え、前記放熱器により加熱された空気により、前記収容室内において前記被乾燥物の乾燥運転を実行する乾燥機において、
外部の水により空気を冷却して除湿する水冷除湿部と、
送風手段により、前記放熱器から前記収容室内を経て前記水冷除湿部に送り、再び前記放熱器に戻す空気循環を行わせるための空気循環経路とを備え、
前記吸熱器により前記水冷除湿部に供給する水を冷却することを特徴とする乾燥機。 - 被乾燥物を収容する収容室と、コンプレッサ、放熱器、減圧装置及び吸熱器等を順次環状に配管接続してなる冷媒回路を備えたヒートポンプ装置とを備え、前記放熱器により加熱された空気により、前記収容室内において前記被乾燥物の乾燥運転を実行する乾燥機において、
外部の水により空気を冷却して除湿する水冷除湿部と、
送風手段により、前記放熱器から前記収容室内を経て前記水冷除湿部に送り、再び前記放熱器に戻す空気循環を行わせるための空気循環経路とを備え、
前記吸熱器により前記水冷除湿部から出た水を冷却することを特徴とする乾燥機。 - 前記吸熱器を二重管にて構成し、内側配管内に冷媒を流し、該内側配管と外側配管の間に水を流すと共に、当該水と冷媒の流れを対向流としたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の乾燥機。
- 被乾燥物を収容する収容室と、コンプレッサ、放熱器、減圧装置及び吸熱器等を順次環状に配管接続してなる冷媒回路を備えたヒートポンプ装置とを備え、前記放熱器により加熱された空気により、前記収容室内において前記被乾燥物の乾燥運転を実行する乾燥機において、
外部の水により空気を冷却して除湿する水冷除湿部と、
送風手段により、前記放熱器から前記収容室内を経て前記水冷除湿部及び前記吸熱器に送り、再び前記放熱器に戻す空気循環を行わせるための空気循環経路と、
前記水冷除湿部への水の供給を制御する制御装置とを備え、
該制御装置は、前記乾燥運転を開始した後の所定期間、前記水冷除湿部への水の供給を禁止することを特徴とする乾燥機。 - 被乾燥物を収容する収容室と、コンプレッサ、放熱器、減圧装置及び吸熱器等を順次環状に配管接続してなる冷媒回路を備えたヒートポンプ装置とを備え、前記収容室内において洗濯運転を実行した後、前記放熱器により加熱された空気を用い、前記収容室内において前記被乾燥物の乾燥運転を実行する洗濯乾燥機において、
外部の水により空気を冷却して除湿する水冷除湿部と、
送風手段により、前記放熱器から前記収容室内を経て前記水冷除湿部に送り、再び前記放熱器に戻す空気循環を行わせるための空気循環経路と、
前記水冷除湿部への水の供給と前記コンプレッサの運転を制御する制御装置とを備え、
前記乾燥運転において、前記吸熱器により前記水冷除湿部に供給する水を冷却すると共に、
前記制御装置は、前記洗濯運転の最終段階より前記コンプレッサを起動し、且つ、当該コンプレッサを起動した後の所定期間、前記吸熱器を経た水の前記水冷除湿部への供給を禁止することを特徴とする洗濯乾燥機。 - 前記水冷除湿部を経た水を貯留し、次回の前記乾燥運転において当該水冷式除湿部に供給することを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れかに記載の乾燥機又は洗濯乾燥機。
- 前記収容室内において洗濯運転を実行する機能を有すると共に、前記水冷除湿部を経た水を貯留し、前記洗濯運転において利用することを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れかに記載の乾燥機又は洗濯乾燥機。
- 前記収容室内において洗濯運転を実行する機能を有すると共に、前記洗濯運転で使用した水を貯留し、前記乾燥運転において前記水冷除湿部に供給することを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れかに記載の乾燥機又は洗濯乾燥機。
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CN102918198A (zh) * | 2010-06-07 | 2013-02-06 | 阿塞里克股份有限公司 | 热电热泵衣物干燥机 |
CN106247787A (zh) * | 2016-10-31 | 2016-12-21 | 黄剑春 | 热泵烘干总系统以及热泵烘干循环总系统 |
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CN114753090A (zh) * | 2022-04-29 | 2022-07-15 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种后筒冷凝蓄水结构、衣物处理装置及其控制方法 |
-
2006
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Cited By (5)
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CN106247787A (zh) * | 2016-10-31 | 2016-12-21 | 黄剑春 | 热泵烘干总系统以及热泵烘干循环总系统 |
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CN106247787B (zh) * | 2016-10-31 | 2018-12-21 | 黄剑春 | 热泵烘干总系统以及热泵烘干循环总系统 |
CN114753090A (zh) * | 2022-04-29 | 2022-07-15 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种后筒冷凝蓄水结构、衣物处理装置及其控制方法 |
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