JP2009095433A - ドラム式乾燥機およびドラム式洗濯乾燥機 - Google Patents

Abstract

【課題】洗濯物の乾燥時間を従来よりもより短縮できるドラム式乾燥機を提供する。
【解決手段】乾燥行程中に、ドラム４を回転速度ω_１で回転させることで、洗濯物５が適度な遠心力でドラム４の内周壁側へ押されるようにして、送気口１８付近に風路を形成し、かつドラム４を回転速度ω_１で回転駆動する時間を全乾燥行程の１５〜３２％の範囲に納めることにより、洗濯物５の密度の粗密箇所を適度に変化させて乾燥用空気流路を変化させることができて、効率的な乾燥行程を実現することができるため、乾燥行程にかかる時間を短縮することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、洗濯物をドラムに収納し乾燥を行うドラム式乾燥機および洗濯・乾燥を行うドラム式洗濯乾燥機に関するものである。

従来、この種の乾燥機には、洗濯物を収納するドラムで洗濯から乾燥まで行うドラム式洗濯乾燥機がある（例えば、特許文献１参照）。図１０は、従来のドラム式洗濯乾燥機の乾燥行程時のドラム回転シーケンスを示す図である。

乾燥行程には、乾燥行程の開始から排気温度および除湿水温度が徐々に上昇する予備乾燥期間（Ｔ１９〜Ｔ２３）と、排気温度および除湿水温度がそれぞれほぼ一定となる恒率乾燥期間（Ｔ２３〜Ｔ２５）と、排気温度が徐々に上昇し、除湿水温度が徐々に低下する減率乾燥期間（Ｔ２５〜Ｔ２６）とが含まれる。

予備乾燥行程開始時には、一定時間（Ｔ１９〜Ｔ２０）だけモータが所定の回転速度で正転される。この期間中のドラムの慣性モーメントを測定することにより、洗濯物の量（負荷量）を検知することができる。その後、モータは、約５０ｒｐｍで６０秒間正転した後、３秒間だけ停止し、約５０ｒｐｍで６０秒間反転して、再び３秒間停止するといった動作を繰り返す。

乾燥行程開始（Ｔ１９）から所定時間（例えば、９０分）が経過すると、モータの駆動が、約５０ｒｐｍで６０秒間正転した後、３秒間だけ停止し、約４０ｒｐｍで１８０秒間反転して、再び３秒間停止するといった動作の繰り返しに切り替わる（Ｔ２４）。このドラム駆動用モータ１２の駆動態様は、乾燥行程が終了するまで（Ｔ２６）維持される。
特開２００５−３４１６３号公報

しかしながら、前記従来の構成では、特に洗濯物の量がドラム式乾燥機製造メーカが指定する最大容量に近いほど洗濯物がドラム内で十分に動くことができず、乾燥行程の始まりから終わりまでドラム内での洗濯物の位置はほぼ不変であるため、ドラム内部で乾燥用空気がよく流れる送気口１８付近などにある洗濯物は早く乾くにも拘らず、送気口１８付近から遠い箇所にある洗濯物は乾燥するまでに非常に時間がかかり、全体としては非効率な乾燥行程を行っており、乾燥行程にかかる時間が長くなる課題があった。また、４０〜６０ｒｐｍといったタンブリング回転を単に繰り返すだけでは、ドラム内で洗濯物の間を通風していく経路が乾燥開始から終了までほぼ同じままであり、早く乾燥終了する洗濯物と遅く乾燥終了する洗濯物が混在して、乾燥の効率が悪いという課題があった。

前記従来の課題を解決するために、本発明のドラム式乾燥機は、乾燥行程中に、ドラムが、（数式１）１２．９＜ｄω_１ ^２／２＜４６．７（但し、ｄは、前記ドラムの内径［ｍ］、ω_１は、前記ドラムの回転速度［ｒａｄ／ｓ］）を満たす回転速度ω_１で、全乾燥行程の１５〜３２％を占める時間、回転駆動するものである。

これによって、ドラム内で洗濯物密度の粗密箇所を変化させて乾燥用空気流路を変化させていくことができるので、洗濯物を均一に乾燥させて効率的な乾燥行程を行うことができることとなる。

本発明のドラム式乾燥機は、洗濯物密度の粗密箇所を変化させて乾燥用空気流路を変化させていくことができるので、効率的な乾燥行程を実現することができ、乾燥行程にかかる時間を短縮することができる。

第１の発明は、洗濯物を収容するドラムと、前記ドラムを回転駆動するモータと、前記ドラムの前端面側または後端面側から乾燥用空気を供給する送風手段とを備え、乾燥行程中に、前記ドラムが、（数式１）１２．９＜ｄω_１ ^２／２＜４６．７（但し、ｄは、前記ドラムの内径［ｍ］、ω_１は、前記ドラムの回転速度［ｒａｄ／ｓ］）を満たす回転速度ω_１で、全乾燥行程の１５〜３２％を占める時間、回転駆動するドラム式乾燥機とすることにより、洗濯物が適度な遠心力でドラム外側へ押されるため、普段は洗濯物密度が密なドラム回転軸付近の洗濯物密度が粗になり、ドラム回転軸付近や送風手段を有するドラム端面の反対側への乾燥用空気通風が促進され、また、同様のドラム回転を繰り返すことによる特定箇所だけの乾燥促進を防ぎ、他の箇所の乾燥を促進するので、効率的な乾燥を行うことができる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、回転速度ω_１でのドラムの回転動作が一旦終了した後、もしくは始まる前に、前記ドラムが、（数式２）４．０＜ｄω_２ ^２／２＜９．７（但し、ω_２は、前記ドラムの回転速度［ｒａｄ／ｓ］）を満たす回転速度ω_２で、回転駆動するドラム式乾燥機とすることによって、低速回転駆動時の洗濯物同士のからみ合いを防ぎ、かつ洗濯物が遠心力によって押し付けられる力を極力弱めてドラム内の洗濯物密度差をなくしつつ、送風手段から送られる乾燥用空気を効率的に洗濯物に送ることができ、このドラム動作を上記第１の発明と組み合わせて行うことによって、乾燥用空気をドラム内のあらゆる洗濯物にまんべんなく送ることができて、乾燥の効率を向上させることができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、乾燥行程開始から起算して全乾燥行程の時間の１／３を占める初期乾燥行程中において、ドラムが回転速度ω_１で回転駆動する時間が、前記初期乾燥行程の４０〜９０％を占める時間であるドラム式乾燥機とすることによって、普段は洗濯物密度が密なドラム回転軸付近の洗濯物密度が粗になり、ドラム回転軸側からその反対側への乾燥用空気通風が促進される。そのため、乾燥行程初期からドラム内の洗濯物全体の温度を比較的均一に上げることができて、乾燥の効率を増すことができる。

第４の発明は、第１〜第３のいずれか１つの発明のドラム式乾燥機に、外槽内に給水する給水手段と、前記外槽内の水を排出する排水手段を設けることにより洗濯機能を備えたドラム式洗濯乾燥機とすることにより、洗濯、すすぎ、脱水、乾燥などの各行程を逐次行うため、使用者は容易な操作で衣類の洗濯、乾燥を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるドラム式乾燥機のドラム回転軸に水平な方向の断面図、図２は、同ドラム式乾燥機のドラムの一部切欠斜視図、図３と図４は、同ドラム式乾燥機のドラム回転軸に垂直な方向の断面図、図５と図６は、同ドラム式乾燥機の乾燥効率検討図、図７は、同ドラム式乾燥機のドラム回転パターンの１サイクル図である。

図１において、外槽１はドラム式乾燥機の筐体２の内部で複数のサスペンション機構３により弾性的に支持されている。ドラム４は、正面側に洗濯物５を出し入れする投入口６を有し、有底筒状に構成され、外槽１内に配設されている。前記ドラム４は、ドラム回転軸１１で回転可能に設けられ洗濯物５を収納するものであり、ドラム４の周壁７には複数の排出孔８を設け、ドラム４内の周壁７には洗濯物５を効率的に持ち上げるための撹拌バッフル９を備えている。外槽１とドラム４とドラム回転軸１１は、水平に対して角度θ（例えば、２０°）前上がりに傾けて配置されている。

外槽１の外部には駆動手段１０を設けて、ドラム４を正逆回転させるようになっている。筐体２の前面には洗濯物５を出し入れする略円形状の投入口１２と、これを開閉する扉１３が設けられている。前記投入口１２と対向する外槽１の開口部はパッキン１４によって筐体２と気密構成を確保して連結されている。

乾燥用空気をドラム４に供給する送風手段１５を筐体２の略上部に設け、加熱手段１６を送風手段１５の下流側に設けている。前記送風手段１５、加熱手段１６は循環風洞１７に設けている。前記循環風洞１７の下流側は、外槽１の内筒底部に設けられた送気口１８と連通し、上流側は、外槽１の周壁７に設けられた排気口１９と連通している。

ドラム４から排出される乾燥用空気は、排気口１９、循環風洞１７、送風手段１５、送気口１８、ドラム４を循環する構成になっている。以上の乾燥用空気の流れ（図１の矢印で示す）を循環空気経路１７ａとして構成している。

循環風洞１７には乾燥用空気を除湿するため冷却水を供給する冷却水供給口２０と、熱交換器２１が設けられている。洗濯物５と接触し多湿になった乾燥用空気は、前記熱交換器２１で冷却されて除湿される。冷却水、及び除湿された水は、筐体２外に排出される。

以上のように構成されたドラム式乾燥機について、以下にその動作、作用を説明する。乾燥行程では、ドラム４が濡れた洗濯物５を内部に保有して回転している。乾燥用空気は送風手段１５によって送風され、加熱手段１６を通過した後、送気口１８、通風部２５、通風孔２７の順に通風してドラム４内部に到着するか、通風部２５に通風した後、風路２２を介して別の通風部２５を経てドラム４内部に到着する。ドラム４に到着した乾燥用空気は濡れた洗濯物５と接触して洗濯物５を乾燥させた後、ドラム４を出て外槽１に設けられた排気口１９から外槽１を出ていく。

図２に示すように、特に洗濯物５の量がドラム式乾燥機製造メーカが指定する最大容量に近いほど洗濯物５がドラム４内で十分に動きにくく、乾燥行程の始まりから終わりまでドラム４内での洗濯物５の位置はほぼ不変であるため、図２に示すようにドラム４内部で乾燥用空気（図２の矢印で示す）がよく流れる送気口１８付近などにある洗濯物５は早く乾くにもかかわらず、送気口１８付近から遠い箇所にある洗濯物５は乾燥するまでに非常に時間がかかり、全体としては非効率な乾燥行程を行っており、乾燥行程にかかる時間が長くなっていた。

そこで、本実施の形態１においては、この乾燥行程中に、ドラム４の内径をｄ（図１参照。例えば、０．５ｍ）としたとき、ドラム４を、数式１を満たす回転速度ω_１（例えば、１２．０ｒａｄ／ｓ）で、回転駆動することにより、図３のように洗濯物５が適度な遠心力でドラム４外側へ押されるため、普段は洗濯物密度が密なドラム回転軸１１付近の洗濯物密度が粗になり、ドラム回転軸１１付近や送風手段を有するドラム４端面の反対側への乾燥用空気通風（図３の矢印で示す）が促進される。

なお、ｄω_１ ^２／２は、洗濯物５が回転運動するときの遠心力のうちの加速度（単位［ｍ／ｓ^２］）にあたり、この値を重力加速度９．８ｍ／ｓ^２と比較して、約１．３倍より大とすることで、洗濯物５がドラム４上側にあるときに重力による下向き方向の力に負けない遠心力効果を得ることができて、遠心力不足で洗濯物５の密度の粗密変化が小さくなることを防ぐことができる。さらに、ｄω_１ ^２／２を重力加速度の約４．８倍より小とすることで、ドラム４を回転速度ω_１で回転駆動しているときに洗濯物５を遠心力で抑えすぎることによる乾燥の効率低下を防ぐことができる。

また、ドラム４を回転速度ω_１で回転駆動する時間を全乾燥行程の１５〜３２％の範囲に納めることにより、同様のドラム４の回転を繰り返すことによる特定箇所だけの乾燥促進を防ぎ、他の箇所の乾燥を促進する。ここで、全乾燥行程とは、ドラム式乾燥機が乾燥運転を行っていることを表示し始めてから、乾燥終了を知らせるブザー（図示せず）が鳴り始めまでか、もしくは、フタロック（図示せず）が解除されるまでの、いずれか長い方の時間としている。フタロック解除とは乾燥終了後、ドラム式乾燥機の扉１３を開けることができ洗濯物５を取り出せる状態をいう。

図５は、同ドラム式乾燥機の乾燥効率検討図であり、横軸に全乾燥行程のうちドラム４を回転速度ω_１で回転駆動する時間の割合を示し、縦軸に乾燥時間（回転速度ω_１で駆動する時間が０％のときの乾燥時間を１とする）を示している。回転速度ω_１で回転駆動する時間を増加させるに従い、乾燥時間は短くなり、回転速度ω_１で回転駆動する時間が全乾燥行程の２３％程度であるとき、乾燥時間が最短となり、それ以上、回転速度ω_１で回転駆動する時間を増加させると、乾燥時間が長くなる傾向となる。そして、ここでは、ドラム４を回転速度ω_１で駆動する時間が全乾燥行程の中で全くないときと比較して、１０％以上の乾燥時間短縮効果がある（乾燥時間０．９以下）ことを目安として、ドラムを回転速度ω_１で回転駆動する時間を、上記したように全乾燥行程の１５〜３２％とするのが良いとした。ただし、図５に示したように、乾燥促進効果は連続的に変化するため、ここで示した範囲から若干ずれた場合でも、比較的良好な乾燥促進効果が得られる。

また、ドラム４の回転速度ω_１（例えば、１２．０ｒａｄ／ｓ）での回転駆動が一旦終了した後、ドラム４が数式２を満たす回転速度ω_２（例えば、５．０ｒａｄ／ｓ）で、回転駆動することによって、洗濯物５が遠心力によって押し付けられる力を極力弱めてドラム４内の洗濯物密度差をなくしつつ、送風手段１５から送られる乾燥用空気を効率的に洗濯物５に送ることができる。これらのドラム４の動作を組み合わせて行うことによって、乾燥用空気をドラム４内のあらゆる洗濯物５にまんべんなく送ることができて、乾燥の効率を向上させることができる。

なお、ｄω_２ ^２／２は、ｄω_１ ^２／２と同様に洗濯物５が回転運動するときの遠心力のうちの加速度（単位［ｍ／ｓ^２］）にあたり、この値を重力加速度９．８ｍ／ｓ^２と比較して約０．４倍より大として、かつ、約１．０倍より小とすることで、ドラム４が回転速度ω_２で回転駆動しているときの洗濯物５のからみ合いを防ぎつつ、ドラム４内の洗濯物５の密度差を極力小さくすることができるため、乾燥むらを防いで乾燥の効率を向上することができる。

さらに、乾燥行程開始から起算して全乾燥行程時間の１／３を占める初期乾燥行程中において、ドラム４が、回転速度ω_１で、その初期乾燥行程中の４０〜９０％を占める時間回転駆動することによって、普段は洗濯物５の密度が密なドラム回転軸１１付近の洗濯物５の密度が粗になり、ドラム回転軸１１側からその反対側、すなわち、通風部２５から投入口６への乾燥用空気の通風が促進される。そのため、乾燥行程初期からドラム４内の洗濯物５全体の温度を比較的均一に上げることができて、乾燥の効率を増すことができる。

図６は、同ドラム式乾燥機の乾燥効率検討図であり、横軸に乾燥行程開始から起算して全乾燥行程時間の１／３を占める行程の中でドラム回転数ω_１で駆動する時間の割合を示し、縦軸に乾燥時間（ドラム回転数ω_１で駆動する時間が０％のときの乾燥時間を１とする）を示している。回転速度ω_１で回転駆動する時間を増加させるに従い、乾燥時間は短くなり、回転速度ω_１で回転駆動する時間が全乾燥行程時間の１／３を占める行程の時間の６５％程度であるとき、乾燥時間が最短となり、それ以上、回転速度ω_１で回転駆動する時間を増加させると、乾燥時間が長くなる傾向となる。そして、ここでは、ドラム回転数ω_１で駆動する時間が全乾燥行程の中で全くないときと比較して、５％以上の乾燥時間短縮効果があることを目安として、ドラム回転数ω_１で回転駆動する時間を上記したように全乾燥行程時間の１／３を占める行程の４０〜９０％とするのが良いとした。ただし、図６に示したように乾燥促進効果は連続的に変化するため、ここで示した範囲から若干ずれた場合でも、比較的良好な乾燥促進効果が得られる。

なお、遠心力が洗濯物に与える効果を多く与えて乾燥効率を向上させる観点から、これらのドラム４の回転動作は、ドラム４の回転方向が切り替わる際などに生じるドラム４の回転休止をなるべく挟まず、長い周期で行うほうが良い。連続してドラム４の回転を回転速度ω_１から回転速度ω_２に切り替わる、または連続してドラム４の回転を回転速度ω_２から回転速度ω_１に切り替わるようにして、１分以上ドラム回転を停止させずに持続するのが好ましい。

例えば、図７（ａ）は、全乾燥行程が９０分に及ぶ場合の乾燥行程開始後０〜３０分のドラム回転パターンの１サイクル図、図７（ｂ）は、全乾燥行程が９０分に及ぶ場合の乾燥行程開始後３０〜９０分のドラム回転パターンの１サイクル図を示している。乾燥行程開始後０〜３０分（全乾燥行程の１／３に相当）では、ドラム回転数ω_１の占める割合を５０％（全乾燥行程の１／３を占める行程の４０〜９０％のひとつ）、また乾燥行程開始後３０〜９０分（乾燥行程終了まで）では、ドラム回転数ω_１の占める割合を１０％としており、ドラム回転数ω_１で回転駆動する時間は全乾燥行程の２３．３％（全乾燥行程の１５〜３２％のひとつ）としている。

以上のように、本実施の形態１においては、洗濯物５が適度な遠心力でドラム４外側へ押されるため、普段は密なドラム回転軸１１付近の洗濯物密度が粗になり、ドラム回転軸１１付近や送風手段を有するドラム４端面の反対側への乾燥用空気通風が促進される。また、同様のドラム回転を繰り返すことによる特定箇所だけの乾燥促進を防ぎ、他の箇所の乾燥を促進する。

また、洗濯物５が遠心力によって押し付けられる力を極力弱めてドラム４内の洗濯物密度差をなくしつつ、送風手段から送られる乾燥用空気を効率的に洗濯物５に送ることができる。これらのドラム動作を組み合わせて行うことによって、乾燥用空気をドラム４内のあらゆる洗濯物５にまんべんなく送ることができて、乾燥の効率を増すことができる。

さらに、普段は洗濯物密度が密なドラム回転軸１１付近の洗濯物密度を粗にすることができるので、ドラム回転軸１１付近や送風手段を有するドラム４端面の反対側への乾燥用空気通風が促進される。そのため、乾燥行程初期からドラム４内の洗濯物５全体の温度を比較的均一に上げることができて、乾燥の効率を増すことができる。その結果、乾燥行程にかかる時間を短縮することができる。

（実施の形態２）
図８は、本発明の実施の形態２のドラム回転パターンの正逆回転の１サイクル図を示したもので、ドラム４が回転速度ω_１（例えば、１２．０ｒａｄ／ｓ）で、上記１サイクルの半分、すなわち、半サイクルの２０％の時間、回転駆動した後、ドラム４が回転速度ω_２（例えば、５．０ｒａｄ／ｓ）で半サイクル終了まで回転駆動するものである。その後、同様のドラム回転パターンで反転するものである。他の構成は、実施の形態１と同じである。

全乾燥行程で、このようにドラムを回転駆動することにより、洗濯物５が適度な遠心力でドラム４外側へ押されるため、普段は洗濯物密度が密なドラム回転軸１１付近の洗濯物密度を粗にすることが確実にでき、ドラム回転軸１１付近や送風手段を有するドラム４端面の反対側への乾燥用空気通風（図３の矢印で示す）が促進される。その後、ドラム４を回転速度ω_２で回転させることにより、確実な乾燥を実行することができる。また、ドラム４が回転速度ω_１で回転駆動する時間を全乾燥行程の１５〜３２％の範囲に納めることにより、同様のドラム回転を繰り返すことによる特定箇所だけの乾燥促進を防ぎ、他の箇所の乾燥を促進する。

（実施の形態３）
図９は、本発明の第３の実施の形態の断面図を示すものであり、第１の実施の形態と同一構成要件は同一符号を付して詳細な説明は省略する。外槽１の底部には排水口２３を設け、排水口２３の下流には排水弁２４が設けられている。外槽１の上部には給水口２５、給水口２６が設けられている。

外槽１は、ドラム４の下部に水を貯めて洗濯が行えるようにしたものであり、ドラム４を覆うように配設される。また、給水口２５は投入口６側の上部に設けて、水は給水口２６を介して給水口２５まで流れて、ドラム４内に給水される。

洗濯時、洗濯物５はドラム４の周壁７に設けられた攪拌バッフル９によりドラム４の頂部近くまで持ち上げられ底部に叩き落されるというタンブリングが繰り返されることにより、洗濯物５の汚れを落とす。洗濯終了後、外槽１の底部に設けられた排水口２３から排水弁２４を介して外部へ排水される。

衣類の乾燥においては、実施の形態１および２により構成されるドラム式乾燥機と同様の乾燥の動作を行うので詳細は省略する。

本実施の形態３のドラム式洗濯乾燥機は、洗濯と乾燥を一連の作業として行うため、使用者は難解な操作を必要とせず、また洗濯物５を洗濯機から乾燥機へ運ぶ作業が不要となるなど利便性が向上する。なお、本実施の形態３のドラム式洗濯乾燥機は乾燥機として単独でも使用できる。

以上のように、本発明に関するドラム式乾燥機は、ドラム４に乾燥用空気が流入する際の乾燥の効率を増すことができるので、乾燥を必要とする生ごみ処理機等への用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１のドラム式乾燥機のドラム回転軸に水平な方向の断面図 同ドラム式乾燥機のドラムの一部切欠斜視図 同ドラム式乾燥機のドラム回転軸に垂直な方向の断面図 同ドラム式乾燥機のドラム回転軸に垂直な方向の断面図 同ドラム式乾燥機の乾燥効率検討図 同ドラム式乾燥機の乾燥効率検討図 （ａ）同ドラム式乾燥機の全乾燥行程が９０分に及ぶ場合の乾燥行程開始後０〜３０分のドラム回転パターンの１サイクル図（ｂ）同ドラム式乾燥機の全乾燥行程が９０分に及ぶ場合の乾燥行程開始後３０〜９０分のドラム回転パターンの１サイクル図 本発明の実施の形態２におけるドラム式洗濯乾燥機のドラム回転パターンの正逆回転の１サイクル図 本発明の実施の形態３におけるドラム式洗濯乾燥機の断面図 従来のドラム式乾燥機の乾燥行程時のドラム回転シーケンスを示す図

符号の説明

４ ドラム
５ 洗濯物
１８ 送気口

Claims (4)

1. 洗濯物を収容するドラムと、前記ドラムを回転駆動するモータと、前記ドラムの前端面側または後端面側から乾燥用空気を供給する送風手段とを備え、乾燥行程中に、前記ドラムが、下記数式を満たす回転速度ω_１で、全乾燥行程の１５〜３２％を占める時間、回転駆動するドラム式乾燥機。
   １２．９＜ｄω_１ ^２／２＜４６．７
   ｄは、前記ドラムの内径［ｍ］
   ω_１は、前記ドラムの回転速度［ｒａｄ／ｓ］
2. 回転速度ω_１でのドラムの回転動作が一旦終了した後、もしくは始まる前に、前記ドラムが、下記数式を満たす回転速度ω_２で、回転駆動する請求項１記載のドラム式乾燥機。
   ４．０＜ｄω_２ ^２／２＜９．７
   ω_２は、前記ドラムの回転速度［ｒａｄ／ｓ］
3. 乾燥行程開始から起算して全乾燥行程の時間の１／３を占める初期乾燥行程中において、ドラムが回転速度ω_１で回転駆動する時間が、前記初期乾燥行程の４０〜９０％を占める時間である請求項１または２に記載のドラム式乾燥機。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のドラム式乾燥機に、外槽内に給水する給水手段と、前記外槽内の水を排出する排水手段を設けることにより洗濯機能を備えたドラム式洗濯乾燥機。