JP2008237496A - 衣類乾燥機 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクト化できる蓄熱手段にてヒートポンプによる乾燥運転の立ち上がり特性を良くする。
【解決手段】相変化蓄熱手段２７を具え、この相変化蓄熱手段２７にて、乾燥運転中にヒートポンプ２０で循環される冷媒から熱を吸収して蓄え、その蓄えた熱を次回のヒートポンプ運転時の冷媒に与えるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、衣類の乾燥をヒートポンプで行う衣類乾燥機に関する。

従来より、衣類乾燥機において、衣類の乾燥用にヒートポンプを具えたものは、乾燥性能が良く、エネルギーの省減に効果があるものとして注目されている。このヒートポンプを具えた衣類乾燥機においては、衣類を収容する乾燥室の空気を、ヒートポンプの、圧縮機とサイクル接続した蒸発器と凝縮器とを配設した通風路を通して循環させ、そのうちの蒸発器で空気の冷却除湿をし、凝縮器で空気の加熱をして、水槽内に逐次送り込み、そして又、衣類から水分を奪った空気を通風路に通すということを繰り返すことで、衣類を漸次乾燥させるようにしている。

従って、衣類を乾燥させる際に発生する水分を蒸発器で回収し、その折りに回収した潜熱を圧縮機により高温の冷媒状態に変換し、凝縮器で空気を加熱するエネルギーとして再使用する。このようにすることで、外部には僅かな放熱損失がある以外、ほとんどエネルギーを逃がさず再利用できる。従って、効率の良い乾燥を実現できるのである。
しかしながら、ヒートポンプによる乾燥運転の開始時には、システムの温度が低く、又、冷媒が油に溶け込む性質があってヒートポンプで循環される冷媒の量が不足するために、循環空気の温度を速やかには上げ切れず、いわゆる立ち上がり特性が良くなかった。

これに対して、ドライクリーニングの乾燥運転前の洗浄行程及び脱液行程で、ヒートポンプ運転をして循環される冷媒から水冷式熱交換器に貯留した水により熱を吸収して蓄え、その蓄えた熱を乾燥運転の冷媒に与えることにより、システムの温度上昇を促進すると共に冷媒量の不足を解消して、循環空気の温度上昇を早め、いわゆる立ち上がり特性を良くするものが考えられている（例えば特許文献１参照）。
特開２００６−１８１２１９号公報

しかしながら、上述のごとく考えられたものは、水で蓄熱するため、蓄熱密度が小さく、多くの水量が必要であり、それを貯留するタンク等も大きなものが必要となる。加えて、水に蓄えられた熱は放散しやすく、それを抑制するのに高い断熱性能が必要であって、一層大形化する。よって、それを限られたスペースに収めることも容易にはできないという問題点を有する。

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、従ってその目的は、コンパクト化できる蓄熱手段にてヒートポンプによる乾燥運転の立ち上がり特性を良くできる衣類乾燥機を提供するにある。

上記目的を達成するために、本発明の衣類乾燥機においては、乾燥室と、この乾燥室の空気を循環用送風機により乾燥室外に出して通風路を通し乾燥室に戻す循環を行わしめる循環装置と、この循環装置の前記通風路に蒸発器と凝縮器とを配設して、それらと圧縮機及び絞り器を、圧縮機、凝縮器、絞り器、蒸発器、及び圧縮機の順に接続することにより冷凍サイクルを構成したヒートポンプとを具え、衣類を乾燥させる乾燥運転を行うものにおいて、相変化蓄熱手段を設け、その相変化蓄熱手段にて、前記乾燥運転中に前記ヒートポンプで循環される冷媒から熱を吸収して蓄え、その蓄えた熱を次回のヒートポンプ運転時の冷媒に与えるようにしたことを特徴とする（請求項１の発明）。

相変化蓄熱手段は、パラフィンや水和塩等に代表されるもので、水の顕熱の４０倍の潜熱を得ることが可能なものであり、蓄熱密度も大きく、多くの量を必要としない。しかも、相変化蓄熱手段に蓄えられた熱は放散しにくく、高い断熱性能を必要ともしない。かくして、上記手段によれば、コンパクト化できる蓄熱手段にてヒートポンプによる乾燥運転の立ち上がり特性を良くすることができる。

以下、本発明を洗濯乾燥機に適用して、その第１実施例（第１の実施形態）につき、図１ないし図４を参照して説明する。
まず、図２に示すように、洗濯乾燥機全体の外殻を成す外箱１の前面（図で右側）には、洗濯物（衣類）出入口２を有していて、それをドア３により開閉するようにしている。

外箱１の内部には、水槽４を横軸状で前上がりの傾斜状に配設しており、水槽４の内部には、ドラム５を水槽４と平行で且つ同心状に配設している。ドラム５は多孔状を成しており（孔は一部のみを図示）、このドラム５を回転軸６で回転駆動するモータ７を水槽４の背部に取付けている。この結果、ドラム５は、内部５ａが、後述のごとく、洗濯室として機能すると共に、脱水室として機能し、そして乾燥室として機能するようになっている。

水槽４の下方には通風ケース８を配設しており、この通風ケース８の前部を、吸込側ダクト９を介して、水槽４の前部の上部に形成した排気口１０に連ねている。一方、通風ケース８の後部は、循環用送風機１１のケーシング１１ａ及び吐出側ダクト１２を介して、水槽４の奥部の上部に形成した給気口１３に連ねており、これらの吸込側ダクト９、通風ケース８、循環用送風機１１のケーシング１１ａ、及び吐出側ダクト１２により、通風路１４が組成されている。

又、循環用送風機１１は、上記ケーシング１１ａ内に送風羽根１１ｂを配設し、その送風羽根１１ｂを、ケーシング１１ａ外に配設したモータ１１ｃにより回転駆動するものであり、それによる送風作用で、ドラム５の内部５ａの空気を、矢印で示すように、上記通風路１４を通してドラム５外に出した後、ドラム５の内部５ａに戻す循環を行わしめるようになっており、もって、通風路１４と循環用送風機１１とによりドラム５の内部５ａの空気を循環させる循環装置１５が構成されている。

しかして、通風路１４中、特に通風ケース８の内部には、上記循環空気の出口側である前部に蒸発器１６を配設し、同空気の入口側である後部に凝縮器１７を配設している。これらの蒸発器１６及び凝縮器１７は、詳しくは図示しないが、ともに、蛇行状を成す例えば銅製の冷媒流通パイプに、例えばアルミニウム板製の伝熱フィンを多数接触させて取着して成るもので、それらの伝熱フィンの各間を、通風ケース８内を上述のごとく通る循環空気が流れるようになっている。

そして、それらの蒸発器１６及び凝縮器１７は、図１に示すように、圧縮機１８（この場合、ロータリー式）、及び絞り器である絞り弁（特には、この場合、電子式絞り弁）１９とで、ヒートポンプ２０を組成するもので、このヒートポンプ２０においては、基本的に、圧縮機１８−凝縮器１７−絞り弁１９−蒸発器１６−圧縮機１８の順に、それらを接続パイプ２１によって接続することにより、冷凍サイクルを構成している。

又、上記冷凍サイクルにおいて、圧縮機１８と凝縮器１７との間には、第１の開閉弁２２を介在させており、この第１の開閉弁２２と並列に、第２の開閉弁２３と蓄熱材用熱交換器２４との直列接続路を接続している。従って、この場合、冷凍サイクルの高圧側に蓄熱材用熱交換器２４を設けている。蓄熱材用熱交換器２４は、上記蒸発器１６及び凝縮器１７と同様に、蛇行状を成す例えば銅製の冷媒流通パイプに、例えばアルミニウム板製の伝熱フィンを多数接触させて取着して成るもので（これも詳しくは図示せず）、それを蓄熱槽２５に収容している。

上記蓄熱槽２５内には又、蓄熱材２６を注入しており、従って、蓄熱槽２５内では上記蓄熱材用熱交換器２４が蓄熱材２６に浸漬されている。蓄熱材２６は、この場合、図３に示す相変化蓄熱材（潜熱蓄熱材）のうち、相変化温度である融点が４４〔℃〕のパラフィン（Ｃ_２２Ｈ_４６）であり、この蓄熱材２６と上記蓄熱材用熱交換器２４及び蓄熱槽２５とで相変化蓄熱手段２７が構成されている。

なお、蓄熱槽２５はその周囲を断熱している。又、ヒートポンプ２０（冷凍サイクル）には冷媒（図示せず）を封入している。更に、圧縮機１８及び絞り弁１９は、図２には示さないが、通風ケース８外（外箱１内）に配設しており、相変化蓄熱手段２７は、図２に示すように、通風ケース８外のうちの凝縮器１７上方の部分に配設している。
このほか、図１にヒートポンプ２０と併せて示す通風ケース８の、蒸発器１６より後側（凝縮器１７との間）には、外気吸込口２８を形成しており、通風ケース８の、蒸発器１６より前側（吸込側ダクト９との間）には、排熱口２９を形成している。

図４には、前記外箱１の内部に設けた制御装置３０を示している。この制御装置３０は、例えばマイクロコンピュータから成るもので、洗濯乾燥機の作動全般を制御する制御手段として機能するものであり、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入力部３１より各種操作信号が入力されると共に、前記水槽４内の水位を検知するように設けた水位センサ３２から水位検知信号が入力され、前記蒸発器１６の入口部の温度、蒸発器１６の出口部の温度、凝縮器１７の温度、圧縮機１８の温度、圧縮機１８の出口部の温度、水槽４の排気口１０部分の温度、蓄熱槽２５の温度をそれぞれに検知する温度検知手段である温度センサ３３〜３９からそれぞれ温度検知信号が入力されるようになっている。

制御装置３０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、前記モータ７と、循環用送風機１１、圧縮機１８、絞り弁１９、給水弁４０、排水弁４１を、駆動回路４２を介して制御するようになっている。なお、給水弁４０は水槽４内に給水するように設けた給水路（図示せず）にあり、排水弁４１は水槽４内から排水するように設けた排水路（これも図示せず）にある。

次に、上記構成のものの作用を述べる。
まず、洗濯乾燥機の概略的な動作について説明する。使用者により図示しない操作パネルが操作されて運転コースが設定され、運転の開始が指示されると、洗濯乾燥機は、設定された運転コースに応じた洗濯運転、乾燥運転、或いはその両運転を続けて行う洗濯乾燥運転を実行する。その１つとして、洗濯乾燥運転の実行が開始された場合には、洗濯行程、脱水行程、乾燥行程が順に実行される。

洗濯行程では、水槽４内に給水した後、ドラム５を低速で回転させる動作が行われる。脱水行程では、水槽４内の水を排出した後、ドラム５を高速で回転させる動作が行われる。乾燥行程では、ドラム５を低速で回転させつつ、ドラム５の内部５ａに温風を供給する動作が行われる。

ドラム５の内部５ａに温風を供給する動作は、詳しくは、次のように行われる。すなわち、循環用送風機１１の駆動を開始し、それによって、ドラム５の内部５ａの空気が水槽４の排気口１０から吸込側ダクト９を経て通風ケース８内に流入した後、通風ケース８内、循環用送風機１１のケーシング１１ａ内及び吐出側ダクト１２を順に通って、水槽４の給気口１３からドラム５の内部５ａに戻される。

又、このときには、ヒートポンプ２０で、第１の開閉弁２２を開放し、第２の開閉弁２３を閉塞して、圧縮機１８を駆動する。それにより、冷媒（気体）が圧縮機１８で圧縮されて高温高圧となり、その高温高圧の冷媒が第１の開閉弁２２を通って凝縮器１７に流れ、通風ケース８内を通る空気と熱交換する。これにより、通風ケース８内を通る空気が加熱され、反対に、冷媒の温度は低下して液化される。この液化された冷媒が、次に、絞り弁１９を通って減圧された後、蒸発器１６に流入して気化する。それにより、蒸発器１６は通風ケース８内を通る空気を冷却する。蒸発器１６を通過した冷媒は圧縮機１８に戻る。

これらにより、前記ドラム５の内部５ａから通風ケース８内に流入した空気が、蒸発器１６で冷却されて除湿され、その後に凝縮器１７で加熱されて温風化される。そして、その温風が循環用送風機１１のケーシング１１ａ内及び吐出側ダクト１２を順に通って、水槽４の給気口１３からドラム５の内部５ａに供給される。

しかして、ドラム５の内部５ａに供給された温風は、洗濯物の水分を奪った後、前記水槽４の排気口１０から吸込側ダクト９を経て通風ケース８内に流入する。
かくして、蒸発器１６と凝縮器１７とを有する通風ケース８内とドラム５の内部５ａとの間を空気が循環することにより、ドラム５の内部５ａの洗濯物が乾燥される。従って、このときに、ドラム５の内部５ａは乾燥室として機能する。

なお、この乾燥行程中、圧縮機１８は、初期に、それの出口部の検知温度や凝縮器１７の検知温度に応じて、それらの温度が設定の温度に速やかに到達するように、回転数を上げる。又、絞り弁１９は、蒸発器１６の入口部の検知温度と出口部の検知温度との差により、絞り度を自動的に調整する。更に、圧縮機１８の回転速度と絞り弁１９の絞り度は、圧縮機１８の出口部の検知温度が１００℃前後となり、凝縮器１７の温度が７０℃前後となるように、調整する。

水槽４の排気口１０部分の検知温度が５０〜６０〔℃〕程度になると、乾燥行程は終了に近づく。このようになると、圧縮機１８の回転速度は減じられるようになり、ヒートポンプ２０として余力があることになる。このときに、前記第１の開閉弁２２を閉塞し、第２の開閉弁２３を開放させる。すると、圧縮機１８で圧縮されて高温高圧となった冷媒が、第２の開閉弁２３を通って相変化蓄熱手段２７、特にはそれの蓄熱材用熱交換器２４の冷媒流通パイプに流れる。

ここで、相変化蓄熱手段２７の上記蓄熱材用熱交換器２４を蓄熱槽２５内で浸漬した蓄熱材２６は、この場合、相変化温度である融点が４４〔℃〕のパラフィンであり、洗濯乾燥機が設置された室の温度が常温の２０〔℃〕であるとすると、このとき、凝縮器１７での凝縮温度は５０〔℃〕を超えているので、３０〔℃〕以上の温度差で冷媒は蓄熱材２６を加熱する。このときも、凝縮器１７の検知温度と圧縮機１８の出口部の検知温度とが設定温度になるように、絞り弁１９の絞り度と圧縮機１８の回転速度を調整する（例えば、圧縮機１８の回転速度は、それにインバータで印加する電源の周波数を６０〔Ｈｚ〕から１００〔Ｈｚ〕程度に上げることで、増加させる）。

これにより、残りの乾燥運転を行いながら、相変化蓄熱手段２７の蓄熱材２６に熱を吸収させて蓄えることができる。例えば、５〔ｋｇ〕のパラフィン（Ｃ_２２Ｈ_４６）では、潜熱が約４４〔Ｗｈ／ｋｇ〕の熱量であり、それが融解した場合は２２０〔Ｗｈ〕の熱が蓄えられる。この場合、圧縮機１８の排除容積は７〜９〔ｃｃ〕程度であり、乾燥終了時では１０００〔Ｗ〕程度の熱を蓄えることが可能であり、１５〔分〕程度で蓄熱が完了する。

蓄熱完了時には前記第１の開閉弁２２を開放し、第２の開閉弁２３を閉塞して、乾燥運転を継続し、最後は、例えば前記水槽４の排気口１０部分の検知温度に基づく乾燥終了の判断により、乾燥行程を終了（ドラム５、循環用送風機１１、圧縮機１８を停止）する。
蓄熱材２６は蓄熱槽２５で断熱されるため、一般的には１日後の、次回の乾燥運転を行うまで融点以上の温度を保つことができる。従って、その次回の乾燥運転を行うときには、蓄熱材２６に蓄熱がされた状態で、運転が行われることになる。

次回の乾燥運転を行うとき、蓄熱槽２５の検知温度により、蓄熱材２６の蓄熱の有無が判断される。蓄熱有りと判断されれば、乾燥行程の開始と同時に、第１の開閉弁２２を閉塞し、第２の開閉弁２３を開放させて、圧縮機１８を駆動する。これにより、圧縮機１８で圧縮された冷媒が、第２の開閉弁２３を通って相変化蓄熱手段２７、特にはそれの蓄熱材用熱交換器２４の冷媒流通パイプに流れる。このとき、相変化蓄熱手段２７の蓄熱材２６は蓄熱をしているので、蓄熱材用熱交換器２４の冷媒流通パイプに流れる冷媒には、蓄熱材２６が蓄えた熱が与えられる。

この場合、圧縮機１８から出たばかりの冷媒は、当初は温度が常温で、例えば２０〔℃〕程度であるが、蓄熱材２６の融点が４４〔℃〕であるので、２０〔℃〕以上の温度差があり、この蓄熱材２６から熱が与えられることにより、相変化蓄熱手段２７の出口部では４０〔℃〕近くまで昇温する。よって、凝縮器１７の温度が速く上がり、この凝縮器１７で加熱されてドラム５の内部５ａに供給される空気の温度も速く上がるため、ドラム５の内部５ａでの洗濯物からの水分の蒸発が促進され、ドラム５から出る空気の温度と絶対湿度とが高くなる。

そして、その結果、ドラム５から出た空気に含まれる水分の、蒸発器１６での凝縮も増え、該蒸発器１６での熱交換量が増えることにより、ヒートポンプ２０全体としても速く安定運転になる。かくして、いわゆる立ち上がり特性を良くでき、洗濯物の乾燥速度も速くできる。

圧縮機１８の出口部の検知温度が、蓄熱材２６の４４〔℃〕の相変化温度より高くなった場合か、蓄熱槽２５の検知温度が４０〔℃〕（蓄熱材２６の温度が相変化温度以下）になった場合には、前記第１の開閉弁２２を開放させ、第２の開閉弁２３を閉塞して、通常の乾燥運転に移る。そして、その後は、前述の各動作を行い、その中で、乾燥終了近傍では蓄熱運転を行う。

簡単な計算を試みる。６〔ｋｇ〕の洗濯物が８０〜１００〔％〕の乾燥率まで乾燥するとすると、洗濯物からの水分の蒸発量は約１．５〔ｋｇ〕である。水の蒸発潜熱を６２０〔Ｗｈ／ｋｇ〕と仮定すると、潜熱熱量は９３０〔Ｗｈ〕である。乾燥中の洗濯物や洗濯乾燥機の温度上昇、熱洩れなどにより、顕熱比を５０〔％〕と仮定すると、全必要温風熱量は１８６０〔Ｗｈ〕である。

これに対して、蓄熱熱量が前述の２２０〔Ｗｈ〕であるとすると、乾燥時間は約１０〔％〕短縮される（蓄熱時の熱損失は無視する）。この蓄熱量を水のような顕熱蓄熱材で蓄熱しようとすると、２０〔℃〕の水を４４〔℃〕まで上げるのに、水の比熱が０．８６〔Ｗｈ／ｋｇｋ〕であるとすれば、１８．９〔Ｗｈ／ｋｇ〕の蓄熱密度で、約４３〔％〕であり、同じ乾燥時間短縮を行うためには２倍以上の量が必要である。

この結果、蓄熱槽の大形化、重量の増加などの問題を生じる。又、顕熱蓄熱材は、熱放散の影響によって、容易に温度が下がるため、蓄熱利用時に冷媒との温度差が小さくなり、利用の速度も低下するという問題もあり、更に、その熱放散を抑制するのに高い断熱性能が必要であって、一層大形化する。よって、それを限られたスペースに収めることも容易にはできないという問題点を呈する。

その点、本実施例の相変化蓄熱材（潜熱蓄熱材）２６は、前記パラフィンに代表されるもので、水の顕熱の４０倍の潜熱を得ることが可能なものであり、蓄熱密度も大きく、多くの量を必要としない。しかも、相変化蓄熱材２６に蓄えられた熱は放散しにくく、高い断熱性能を必要ともしない。かくして、本実施例のものによれば、コンパクト化できる蓄熱手段にて、前述のごとくヒートポンプによる乾燥運転の立ち上がり特性を良くすることができるものであり、限られたスペースに収めることも容易にできる。
なお、相変化蓄熱材２６は、顕熱蓄熱材に比べて、量が同じであれば、２倍以上の乾燥時間短縮が可能である。

又、この場合、相変化蓄熱手段２７はヒートポンプ２０（冷凍サイクル）の高圧側に設けているが、この高圧側に設ける相変化蓄熱手段２７の蓄熱材２６としては、前述の、融点が４４〔℃〕のパラフィン（Ｃ_２２Ｈ_４６）以外に、相変化温度（融点）が高圧（高温）に対応する、４０〜６０〔℃〕のものであれば良いもので、例えば図３に示す、チオ硫酸ナトリウム水和物（Ｎａ_２Ｓ_２Ｏ_３ ５Ｈ_２Ｏ）や、酢酸ナトリウム水和物（ＣＨ_３ＣＯＯＨ ３Ｈ_２Ｏ）等であっても良い。

以上に対して、図５ないし図９は本発明の第２ないし第４実施例（第２ないし第４の実施形態）を示すもので、それぞれ、第１実施例と同一の部分には同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ述べる。

［第２実施例］
図５及び図６に示す第２実施例においては、前記第１の開閉弁２２に代わる第１の開閉弁５１を蒸発器１６と圧縮機１８との間に介在させ、この第１の開閉弁５１と並列に、前記第２の開閉弁２３に代わる第２の開閉弁５２と相変化蓄熱手段２７の蓄熱材用熱交換器２４との直列接続路を接続している。従って、この場合、冷凍サイクルの低圧（低温）側に蓄熱材用熱交換器２４を設けている。又、相変化蓄熱手段２７は通風ケース８外のうちの蒸発器１６上方の部分に配設している。

又、この場合の相変化蓄熱手段２７の蓄熱材２６は、図３に示す相変化蓄熱材のうち、融点（相変化温度）が１８〔℃〕のパラフィン（ｎ−Ｃ_１６Ｈ_３４）としている。なお、パラフィン（ｎ−Ｃ_１６Ｈ_３４）の潜熱量は、約１９４〔ｋＪ／ｋｇ〕（５３．８〔Ｗｈ／ｋｇ〕）である。
蓄熱材２６の融点は１８〔℃〕であるから、室温が２０℃であると、蓄熱材２６は室温で融解している可能性があるが、蓄熱材２６を収容した蓄熱槽２５は断熱されており、よって、蓄熱材２６は充分には融解されていないと考える。

従って、この場合も、最初は、蓄熱されていない蓄熱材２６に蓄熱する運転となるもので、回転するドラム５の内部５ａの空気を循環用送風機１１により通風路１４を通して循環させつつ、ヒートポンプ２０では、第１の開閉弁５１が開放され、第２の開閉弁５２が閉塞されて、圧縮機１８が駆動される。

これにより、前述同様に、冷媒が凝縮器１７に流れ、通風ケース８内を通る空気と熱交換することにより、その通風ケース８内を通る空気が加熱され、反対に、冷媒の温度は低下して液化される。この液化された冷媒が、次に、絞り弁１９を通って減圧された後、蒸発器１６に流入して気化する。それにより、蒸発器１６は通風ケース８内を通る空気を冷却する。蒸発器１６を通過した冷媒は圧縮機１８に戻る。

この運転で、蒸発器１６の温度は最初は０〔℃〕程度まで下がり、圧縮機１８の回転速度が高まってきて該圧縮機１８の出口温度が上昇し始めると、蒸発器１６の温度も徐々に上昇する。概ね、蒸発器１６の温度が２０〔℃〕程度、凝縮器１７の温度が７０〔℃〕程度で安定運転となる。蒸発器１６の温度が蓄熱材２６の相変化温度の１８〔℃〕より高くなり、且つ乾燥が終了間際になった時点で、第１の実施例と同様に、圧縮機１８にインバータで印加する電源の周波数は６０〔Ｈｚ〕程度に低下しており、圧縮機１８の回転速度を高める余裕がある。

そこで、第１の開閉弁５１を閉塞し、第２の開閉弁５２を開放させると同時に、上記圧縮機１８に印加する電源の周波数を１００〔Ｈｚ〕程度に上げて、絞り弁１９の絞り度を調整する。これにより、蒸発器１６を出た冷媒が蓄熱材用熱交換器２４の冷媒流通パイプに流れる。このとき、蒸発器１６出口の冷媒温度は約２０〜２２〔℃〕程度であり、約４〔℃〕の温度差で蓄熱材２６を融解させる。この場合、蓄熱量を第１実施例と同じく５〔ｋｇ〕とすると、熱容量は５４〔Ｗｈ／ｋｇ〕で、完全に融解すると、潜熱量は２７０〔Ｗｈ〕となる。ヒートポンプ２０としては８００〔Ｗ〕程度を蓄熱にまわせるため、２５〜３０〔分〕程度で融解できる。

蓄熱槽２５の検知温度が２０〔℃〕以上になると、上記蓄熱運転を停止し、前記第１の開閉弁５１を開放、第２の開閉弁５２を閉塞して、元の乾燥運転に戻る。そのとき、圧縮機１８に印加する電源の周波数や絞り弁１９の絞り度を再調整し、蒸発器１６の出口部における冷媒の温度が蒸発器１６の温度に対して５〜１０〔℃〕以上となるように制御する。

次回（翌日）の乾燥運転時には、第１実施例同様に、蓄熱槽２５の検知温度により、蓄熱材２６の蓄熱の有無を判断して、蓄熱有りと判断されれば、第１の開閉弁５１を閉塞し、第２の開閉弁５２を開放させて、ドラム５を回転させると共に、循環用送風機１１の駆動し、圧縮機１８を駆動する。

運転の立ち上がり時は、システムの温度が低くなっていることや、圧縮機１８の油の中に冷媒が溶け込むために、ヒートポンプ２０としては冷媒不足で、立ち上がり時に、蒸発器１６の温度は０〔℃〕まで下がり、蒸発器１６の出口に液冷媒が残る状態となる。しかし、蓄熱槽２５の蓄熱材２６に浸漬された蓄熱材用熱交換器２４の冷媒流通パイプに冷媒が流れるため、液冷媒が加熱されて容易にガス化するため、圧縮機１８の入口部が液冷媒で冷やされることもなく、圧縮機１８内の油は早く温度が上がり、よって、冷媒がサイクルに戻るのが早まり、圧縮機１８の回転数も高くでき、立ち上がりのヒートポンプ２０の温度上昇が早まる。これで圧縮機１８の入口温度が高まる分、圧縮機１８の出口や凝縮器１７温度が早く高くなる。

蓄熱槽２５の検知温度が蒸発器１６の温度より低くなった場合、例えば、蒸発器１６の温度が１８〔℃〕で、蓄熱槽２５の温度が１７〔℃〕になると、蓄熱利用運転を終了し、前記第１の開閉弁５１を開放、第２の開閉弁５２を閉塞する。後は、通常の乾燥運転となり、圧縮機１８に印加する電源の周波数と絞り弁１９の絞り度の調整を行って、乾燥運転を効率良く行う。そして、乾燥が終了近くになると、前述のように、蓄熱運転モードに移り、乾燥終了まで、蓄熱材２６に熱を蓄える。

この場合も簡単な計算を試みる。前述のように、６〔ｋｇ〕の洗濯物が８０〜１００〔％〕の乾燥率まで乾燥するとすれば、洗濯物からの水分の蒸発量は約１．５〔ｋｇ〕である。水の蒸発潜熱を６２０〔Ｗｈ／ｋｇ〕と仮定すると、潜熱熱量は９３０〔Ｗｈ〕である。乾燥中の洗濯物や洗濯乾燥機の温度上昇、熱洩れなどにより、顕熱比を５０〔％〕と仮定すると、全必要温風熱量は１８６０〔Ｗｈ〕である。

これに対して、潜熱の蓄熱熱量が前述の２７０〔Ｗｈ〕であるとすると、乾燥時間は約１５〔％〕短縮される（蓄熱時の熱損失は無視する）。この蓄熱量を水のような顕熱蓄熱材で蓄熱しようとすると、２０〔℃〕の水を２４〔℃〕まで上げるのに、水の比熱が０．８６〔Ｗｈ／ｋｇｋ〕であるとすれば、３．４〔Ｗｈ／ｋｇ〕の蓄熱密度で、これは前記５３．８〔Ｗｈ／ｋｇ〕の約７〔％〕であり、同じ乾燥時間短縮を行うためには１０倍以上の量が必要である。

この結果、蓄熱槽の大形化、重量の増加などの問題を生じる。よって、それを限られたスペースに収めることも容易にはできない。従って、顕熱形では、温度差が取れない場合は不向きである。

低温度で蓄熱するメリットは、温度が低い分、熱放散が少なく、断熱が容易となることである。又、立ち上がり時、リキッドバックサイクルといって、液冷媒が圧縮機１８を冷やしたり、圧縮機１８の弁や他の機構部でガス化することによる圧力変化で圧縮機１８にダメージを与えるということがなく、信頼性上の問題を生じることがないので、圧縮機１８の回転を高めて、安定時のような高い仕事を早くさせ得るし、圧縮機１８の油の温度を速く高めて、冷媒の溶け込みを少なくし、安定サイクルを速め得たり、液冷媒が油に溶けて油が薄まり、潤滑性を阻害するというようなおそれもなくし得る。

よって、本実施例では、コンパクト化できる蓄熱手段にて、限られたスペースに収めることが容易にできる上、従来の顕熱形蓄熱材では低温度蓄熱が難しかったのを可能にし得、低室温時でも立ち上がり性能の向上や圧縮機１８の信頼性の向上ができる。

又、この場合、相変化蓄熱手段２７はヒートポンプ２０（冷凍サイクル）の低圧側に設けているが、この低圧側に設ける相変化蓄熱手段２７の蓄熱材２６としては、前述の、融点が１８〔℃〕のパラフィン（ｎ−Ｃ_１６Ｈ_３４）以外に、相変化温度（融点）が低圧（低温）に対応する、０〔℃〕超で、４０〔℃〕未満であるのものであれば良いもので、例えば図３に示す、塩化カルシウム水和物（ＣａＣｌ_２ ６Ｈ_２Ｏ）や、硫酸ナトリウム水和物（Ｎａ_２ＳＯ_４ １０Ｈ_２Ｏ）、パラフィン（ｎ−Ｃ_１４Ｈ_３２）、パラフィン（ｎ−Ｃ_１６Ｈ_３４）、パラフィン（Ｃ_１８Ｈ_３８）、パラフィン（Ｃ_２０Ｈ_４２）等であっても良い。

［第３実施例］
図７に示す第３実施例においては、蒸発器１６と圧縮機１８との間に、上記第１の開閉弁５１を介在させ、この第１の開閉弁５１と並列に、上記第２の開閉弁５２と相変化蓄熱手段６１の第１の蓄熱材用熱交換器６２との直列接続路を接続すると共に、圧縮機１８と凝縮器１７との間に、前記第３の開閉弁６３を介在させ、この第３の開閉弁６３と並列に、第４の開閉弁６４と上記相変化蓄熱手段６１の第２の蓄熱材用熱交換器６５との直列接続路を接続している。

相変化蓄熱手段６１は、前記相変化蓄熱手段２７の蓄熱槽２５より大きな蓄熱槽６６の内部に、上記第１の蓄熱材用熱交換器６２と第２の蓄熱材用熱交換器６５とを収容すると共に、蓄熱材６７を注入して成るもので、その蓄熱材６７には、この場合、図３に示す相変化蓄熱材のうち、融点（相変化温度）が中温の３０〜４０〔℃〕のものとして、例えばパラフィン（Ｃ_２０Ｈ_４２）を使用している。なお、パラフィン（Ｃ_２０Ｈ_４２）の潜熱量は、６８．６〔Ｗｈ／ｋｇ〕）である。

第１の蓄熱材用熱交換器６２と第２の蓄熱材用熱交換器６５は、それぞれ、前記相変化蓄熱手段２７の蓄熱材用熱交換器２４と同様に、蛇行状を成す例えば銅製の冷媒流通パイプに、例えばアルミニウム板製の伝熱フィンを多数接触させて取着して成るもので、蓄熱槽６６はその周囲を断熱している。

この場合、蓄熱は、第１実施例と同様に、乾燥運転の終了間際で、高圧側の第３の開閉弁６３を閉塞し、第４の開閉弁６４を開放させる。そのとき、第１の開閉弁５１は開放させ、第２の開閉弁５２は閉塞する。これで、蓄熱材６７を融解する。蓄熱槽６６は断熱してあるため、翌日（次回の乾燥運転時）まで、融解状態を維持する。念のため、翌日の乾燥開始時は、蓄熱槽６６の検知温度により、蓄熱材６７の蓄熱の有無を判断する。この乾燥運転の開始と同時に蓄熱利用となるが、今度は、第１の開閉弁５１を閉塞し、第２の開閉弁５２を開放させる一方、第３の開閉弁６３を開放させ、第４の開閉弁６４を閉塞して、第２実施例と同様に低圧側で蓄熱の利用をする。すなわち、高圧側で先に蓄えた熱を低圧側で利用する。その蓄えた熱の利用は、第２実施例と同様である。そして、乾燥運転の終了間際で、再度蓄熱運転を開始するのは、第１実施例と同じである。

このものの効果としては、蓄熱時に中温の蓄熱ができるため、冷媒と蓄熱材６７の相変化温度との温度差を大きくでき、速く蓄熱できる。又、高温蓄熱に比べては、相変化温度が低い分、断熱を容易にできる。それでいて、放熱時には、低圧（低温）側の冷媒と蓄熱材６７の相変化温度との温度差を充分大きく取れるため、立ち上がりの速度を速くでき、第２実施例と同様の信頼性向上などの効果も得られる。

［第４実施例］
図８及び図９に示す第４実施例においては、ヒートポンプ２０の構成を第３実施例と同様としている。第３実施例と異なる点は、通風ケース８の前端部に吐気口７１を形成し、この吐気口７１部分に風路切換装置としてのダンパ７２を設けたのがその一つである。ダンパ７２は、図示しないモータにより回動支点部７２ａを中心に回動されることによって、吐気口７１を閉塞する位置ｘ（図８参照）と、吐気口７１を開放して通風ケース８と吸込側ダクト９との間を閉塞すると共に排熱口２９を閉塞する位置ｙ（図９参照）とに切換えられるようになっている。

又、通風ケース８の前方（図８及び図９では下方）には、吐気口７１に連ねて吹出ダクト７３を設けており、この吹出ダクト７３の内部に冷風用送風機７４、特にそれの図示しないモータによって回転駆動される送風羽根７４ａを配設している。なお、吹出ダクト７３は先端部が機外の前方に向かって開放している。

この第４実施例の、第３実施例と異なる点の他の一つは、配水管路７５を設けた構成である。この配水管路７５では、前述の給水弁４０に代えて図示しない水道の蛇口に接続される給水弁７６を給水源とし、これの２つある出口の１つ７６ａを前記凝縮器１７に配設した冷却手段である水冷配管７７の入口部７７ａに接続している。水冷配管７７は、詳細には、凝縮器１７の冷媒流通パイプに沿わせると共に伝熱フィンに接触させて配管したものであり、凝縮器１７、特にはそれの上記冷媒流通パイプを伝熱フィンを介して冷却するものである。この水冷配管７７の出口部７７ｂを二分岐して、その一方を第１の排水弁７８を介して注水ケース７９に接続している。

注水ケース７９は、水槽４の上方に配設したもので、上記給水弁７６の出口の他の１つ７６ｂをも直接接続しており、その給水弁７６の出口の他の１つ７６ｂから供給される水と、上記凝縮器１７の水冷配管７７を経た水とを、水槽４内に注水するようになっている。
水槽４からは、水槽４の下方に配設した第２の排水弁８０を介して家屋の排水口８１に排水するようになっており、その排水口８１には、前記凝縮器１７の水冷配管７７から前記第１の排水弁７８を経た水をも、更に第３の排水弁８２を介して排出するようになっている。

そして、前記水冷配管７７の出口部７７ｂから二分岐したうちの残り他方は、第４の排水弁８３を介して、相変化蓄熱手段６１の蓄熱槽６６内に配設した熱交換器８４を経、上記第１の排水弁７８と第３の排水弁８２との間の管路に接続している。
なお、熱交換器８４は、例えば蛇行状を成す例えば銅製の水流通パイプで構成している。又、この場合の蓄熱材６７には、相変化温度が２５〜３５〔℃〕のものを使用するものとする。

このものの通常の乾燥運転は第３実施例と同様であり、異なる点は冷風運転ができるところにある。その冷風運転は、洗濯機としての運転（洗濯運転、乾燥運転）が行われないときに実行できる。冷風運転の開始と共に、ダンパ７２は図９に示した位置ｙに切換えられる。又、ヒートポンプ２０では、蓄熱槽６６の検知温度が蓄熱材６７の相変化温度例えば３５℃より低い場合は、第１の開閉弁５１を開放させ、第２の開閉弁５２を閉塞する一方、第３の開閉弁６３を閉塞し、第４の開閉弁６４を開放させる。このとき、凝縮器１７の水冷配管７７には給水をしない。これで、圧縮機１８を駆動すると共に、冷風用送風機７４を駆動する。すると、図９に矢印で示すように、通風ケース８内には外気吸込口２８から外気が吸引され、それが蒸発器１６を通り冷却されて吐気口７１から吹出ダクト７３を通って機外の前方に吹き出される。

蓄熱槽６６の検知温度が相変化温度以上例えば４０℃以上になった場合は、前記第３の開閉弁６３を開放させ、第４の開閉弁６４を閉塞して、給水弁７６の出口７６ａを開き、凝縮器１７の水冷配管７７に給水弁７６からの給水を開始すると共に、第４の排水弁８３を開放、第１の排水弁７８を閉塞、第３の排水弁８２を開放、第２の排水弁８０を閉塞させる。

これにより、給水弁７６から供給される水が凝縮器１７の水冷配管７７に通されてそれの熱吸収（冷却）をするので、その分、蒸発器１６の温度降下が促進され、冷風の生成が無理なく行われる。又、このとき、凝縮器１７の水冷配管７７を通った水は、その後、蓄熱槽６６内の熱交換器８４に通され、この熱交換器８４にて上記凝縮器１７から吸収した熱を蓄熱材６７に与える。従って、蓄熱材６７は、ヒートポンプ２０を流通する冷媒の熱を吸収すると共に、凝縮器１７を冷却（熱吸収）した水からも熱を吸収して蓄える。

なお、この場合、蓄熱槽６６内の熱交換器８４を通って熱を吸収した水は、家屋の排水口８１に廃棄されると共に、注水ケース７９を通し水槽４に供給して溜められもするもので、それにより、水槽４内の水位が洗濯に適した水位に達すれば、第２の排水弁８０を開放させて余剰分の水を家屋の排水口８１に廃棄すれば良い。

設定した時限の冷風運転が終了すると、圧縮機１８と冷風用送風機７４とを停止させると共に、前記給水弁７６から凝縮器１７の水冷配管７７への給水を停止する。
この後、次回の乾燥運転では、第３実施例と同じく、蓄熱材６７に蓄えた熱を低圧（低温）側からヒートポンプ２０に吸熱するように、運転開始時、第１の開閉弁５１を閉塞し、第２の開閉弁５２を開放させる一方、第３の開閉弁６３を開放させ、第４の開閉弁６４を閉塞する。これにより、蒸発器１６から出た冷媒が蓄熱材６７から吸熱し、立ち上がりの特性が良くなる。又、このとき、ダンパ７２は図８に示した位置ｘに設定して、循環用送風機１１を駆動することにより、ドラム５の内部５ａの空気が蒸発器１６と凝縮器１７とを有する通風ケース８内を通されて循環し、洗濯物が乾燥される。

乾燥終了間際での蓄熱運転は、冷風運転との兼ね合いで、蓄熱槽６６の検知温度が蓄熱材６７の相変化温度（この場合、３５〔℃〕）に到達するまでで終了とする。その後は、通常の乾燥運転に戻す。このようにすることにより、いつでも、冷風運転時に蓄熱材６７により凝縮器１７の熱を吸収する上述の運転モードで冷風運転をスタートして、凝縮器１７の水冷配管７７への給水は途中から行う。なお、この運転と乾燥運転時の蓄熱運転は、外気温度を検知して、外気温度が２０〔℃〕以下では通常の蓄熱運転、２０〔℃〕以上では冷風用の蓄熱運転とするのが好ましい。

又、本実施例の場合、前記凝縮器１７の水冷配管７７に通して吸熱した水は、第１の排水弁７８を開放させると共に、第３の排水弁８２と第２の排水弁８０を閉塞することにより、注水ケース７９を通し水槽４に供給して溜めることもできるもので、そのほか、蓄熱材６７に蓄熱した上で、圧縮機１８を停止し、第４の排水弁８３を開放させ、第１の排水弁７８と第３の排水弁８２及び第２の排水弁８０を閉塞することにより、蓄熱材６７からに通してそれから吸熱した水も、同じく注水ケース７９を通し水槽４に供給して溜めることもできる。これらにより、洗濯を温水で効果的に行うことができる。

本実施例では、上述のように、水で凝縮器１７を冷却して、冷風運転を行うが、それをそのまま廃棄せず、蓄熱材６７に通して、凝縮器１７から吸収した熱を蓄熱材６７に与えるようにしているので、熱を無駄に捨てることがないという利点がある。又、その熱は、通常の乾燥や温水洗濯でも利用できるし、蓄熱を乾燥運転の終わりと冷風運転時の温水（凝縮器１７から熱を吸収した水）で行うことで、冷風時の温排水の有効利用もできる。

なお、全実施例を通じて、第１及び第２の開閉弁や、第３及び第４の開閉弁は、それらの各組をそれぞれ３方弁に変えて実施するようにしても良く、又、絞り弁１９で例示した絞り機はキャピラリチューブに変えて実施するようにしても良い。
そのほか、本発明は上記し且つ図面に示した実施例にのみ限定されるものではなく、特に洗濯乾燥機の全体としては、上述の横軸形に限られず、水槽及び回転槽を縦軸状に有する縦軸形であっても良いし、乾燥室は回転しなくても良い。又、本来的には洗濯乾燥機に限られず、乾燥機能のみを有する衣類乾燥機に適用できるなど、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得る。

本発明の第１実施例をヒートポンプとドラム及び通風路の関連構成で示す図 全体の概略的縦断側面図 相変化蓄熱材の種類を示す図 電気的構成のブロック図 本発明の第２実施例を示す図１相当図 図２相当図 本発明の第３実施例を示す図１相当図 本発明の第４実施例を示す図１相当図 冷風運転時状態の図１相当図

符号の説明

図面中、５ａはドラムの内部（乾燥室）、１１は循環用送風機、１４は通風路、１５は循環装置、１６は蒸発器、１７は凝縮器、１８は圧縮機、１９は絞り弁（絞り器）、２０はヒートポンプ、２７，６１は相変化蓄熱手段、７２はダンパ（風路切換装置）、７１は吐気口、７４は冷風用送風機、７７は水冷配管、８４は熱交換器を示す。

Claims (4)

1. 乾燥室と、
   この乾燥室の空気を循環用送風機により乾燥室外に出して通風路を通し乾燥室に戻す循環を行わしめる循環装置と、
   この循環装置の前記通風路に蒸発器と凝縮器とを配設して、それらと圧縮機及び絞り器を、圧縮機、凝縮器、絞り器、蒸発器、及び圧縮機の順に接続することにより冷凍サイクルを構成したヒートポンプとを具え、
   衣類を乾燥させる乾燥運転を行うものにおいて、
   相変化蓄熱手段を設け、その相変化蓄熱手段にて、前記乾燥運転中に前記ヒートポンプで循環される冷媒から熱を吸収して蓄え、その蓄えた熱を次回のヒートポンプ運転時の冷媒に与えるようにしたことを特徴とする衣類乾燥機。
2. 相変化蓄熱手段の相変化温度が４０〜６０〔℃〕で、ヒートポンプの高圧側で冷媒から熱を吸収するようにしたことを特徴とする請求項１記載の衣類乾燥機。
3. 相変化蓄熱手段の相変化温度が０〔℃〕超で、４０〔℃〕未満であることを特徴とする請求項１記載の衣類乾燥機
4. 外気を蒸発器で冷却して機外に吐出する冷風吹き出し機能を具え、その冷風の吹き出し時に凝縮器から熱を吸収し、その吸収した熱をも相変化蓄熱手段が蓄えるようにしたことを特徴とする請求項１記載の衣類乾燥機。

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