JP2009195361A - 衣類乾燥装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低外気温度の乾燥時に蒸発器の温度を高め、洗濯乾燥時間を短縮することができる。
【解決手段】衣類乾燥装置の熱源を、ヒートポンプ装置２０より構成し、低外気温時に蒸発器２１の温度を上げるように冷媒の流れを切換え、蒸発器２１における０℃以下の温度維持時間の短縮化をはかり、蒸発器２１への霜付き、氷への成長を抑制し、蒸発器２１の目詰まりに起因した通風阻害に伴う乾燥時間の長期化を防止し、乾燥時間の短縮化と、消費電力の削減をはかることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、洗濯後の非乾燥状態にある衣類、寝具等の乾燥を行う乾燥装置に関するものである。

従来のこの種乾燥装置の構成およびその動作を図６に基づいて説明する。

図６は、従来のドラム式の洗濯乾燥機を示すもので、筐体５１の内部に、複数のサスペンション５２によって弾性的に支持された円筒状の水槽５３を設け、洗濯・脱水時の振動をサスペンション５２によって吸収する構成としている。

また、水槽５３の内部には、衣類等の洗濯または乾燥の対象となるいわゆる被乾燥物５４（以下、衣類５４と称す）を収容する円筒状で横軸型の回転槽５５を回転可能に設け、駆動モータ５６により回転軸５６ａを回転させて回転駆動する。

回転槽５５の内壁には衣類５４を撹拌する複数のバッフル（図示せず）が設けられ、回転槽５５の周壁には小孔５５ａを多数設けている。

筐体５１の前面には、衣類５４を出し入れする開口部５１ａと、これを開閉する扉５７が設けられている。また、水槽５３および回転槽５５の前面側にもそれぞれ同様の開口部５３ａ、５５ｂを有し、さらに、水槽５３の開口部５３ａは、ベローズ５８によって筐体５１の開口部５１ａと水密に連結されている。

また、水槽５３の底部には、洗濯水を排出する排水口５９を有し、その排水口５９は、排水弁６０を介して排水ホース６１に連結され、その先端部は洗濯乾燥機の外に導出されている。

送風機６２は、ヒータ６３によって加熱された温風を給気口６４から回転槽５５内に送風供給するものである。

循環ダクト６５は、回転槽５５および水槽５３を通過し、湿った乾燥用空気の除湿を行うもので、一端を水槽５３の下部の排気口６６に接続し、他端を送風機６２に接続している。

給水弁６７は、水道の蛇口（図示せず）等に接続された給水ホース６８からの給水を制御する。

上記のように構成された従来の洗濯乾燥機の動作は、以下の通りである。

洗濯運転を行う場合は、扉５７を開いて回転槽５５内へ衣類５４および洗剤を入れて運転を開始する。

その運転は、まず、給水弁６７が洗濯水側の給水口（図示せず）を開き、水槽５３および回転槽５５内に所定量の水が供給されると、駆動モータ５６が作動し、回転槽５５が回転駆動され、洗浄動作を行う。

所定時間後、駆動モータ５６が停止して排水弁６０が開き、汚れた水が回転槽５５および水槽５３から排水され、排水ホース６１を介して洗濯乾燥機外の排水場所へ排水される。

次に、上記と同様に水槽５３および回転槽５５に水が供給され、濯ぎ動作を行う。

濯ぎが終了すると、排水弁６０が開いて排水された後、回転槽５５が駆動モータ５６により高速で回転駆動され、これによって衣類５４の脱水が行われる。

以上のように洗濯・濯ぎ運転が終了すると、乾燥運転が開始する。

乾燥工程では駆動モータ５６により低速で回転槽５５を回転駆動させ、衣類５４を撹拌しながら、ヒータ６３で加熱された温風が送風機６２により矢印ａ方向に送風され、送風路６９を通って給気口６４から矢印ｂに示す如く回転槽５５内へ送り込まれる。この温風は、衣類５４の水分を奪った後、回転槽５５の小孔５５ａから水槽５３内を通過し、排気口６６を経て循環ダクト６５へ至る。

このとき給水弁６７は、冷却水側の給水口を開いており、その結果、循環ダクト６５内には冷却水が注水されている。

衣類５４の水分を奪って湿気を含んだ温風は、循環ダクト６５内を通過するとき、冷却水により冷却されて水分の結露が起こり、湿った温風は前記結露によって除湿され、矢印ｃに示すように再び送風機６２へ戻る。

前記冷却水および結露水は排水弁６０を介して洗濯乾燥機外へ排水される。

このように、従来の洗濯乾燥機は、ヒータ６３、送風機６２、給気口６４、回転槽５５、水槽５３、排気口６６、循環ダクト６５の循環経路で温風を循環させることにより、回転槽５５内の衣類５４を乾燥させることができる。

しかしながら、上記従来の洗濯乾燥機の構成では、衣類５４の乾燥に使用された熱は、循環ダクト６５の冷却水もしくは筐体５１からの放熱によって全て外部に捨てられるものであり、再利用されることがなかった。

そこで、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された冷媒の熱を放熱する冷却器と、高圧の冷媒の圧力を減圧するための絞り手段と、減圧されて低圧となった冷媒で周囲から熱を奪う凝縮器とを、冷媒が循環するように管路で連結して構成したヒートポンプ装置を洗濯乾燥機に設けることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この構成によれば、衣類より蒸発させた水分を蒸発器に結露させることにより効率よく衣類の乾燥が行えると共に、衣類からの水分を含んだ温風の熱が蒸発器で吸収され、それが冷媒を介して圧縮機に送られ、圧縮器で暖められた冷媒の熱が凝縮器で放熱されて前記温風を再加熱することで、熱を有効に活用することができる。
特開平７−１７８２８９号公報

ヒートポンプ方式の衣類乾燥装置では、冷却器で湿った衣類の水分を除湿することで冷凍サイクルの蒸発源とし、圧縮機を駆動するための電気入力を加えて、凝縮器で空気を加熱することでさらに衣類の水分を蒸発させる動作を繰り返している。

しかしながら、上記従来のヒートポンプ方式の衣類乾燥装置では、衣類が温まり冷凍サイクルの凝縮源として利用できるまでに時間がかかり、この間、圧縮機の圧力が上昇しにくい状況が発生する。

したがって、衣類の温度が低い時、特に冬場等外気温度が低く、洗濯乾燥機そのものの温度が低いような場合には、冷凍サイクルを構成する蒸発器、凝縮器を循環する空気の温度も低くなり、この空気と熱交換するためには蒸発器を流れる冷媒の温度はさらにこの空気よりも低く制御しなければ、空気からのエネルギーを蒸発に供することができなくなる。

このため、循環する空気の温度が一定温度以上になるまでは、蒸発器を流れる冷媒の温度は０℃以下となり、このときに蒸発器で結露した水分は蒸発器の表面に霜、または氷となって付着するため、循環する空気の流れの抵抗となると共に、冷媒と空気の熱交換を妨げることとなる。

また、凝縮器では、循環する空気が下流側に進むにつれて冷却されるため、下流側の温度が最も低くなり、ここから霜、氷の成長が始まり、循環する空気の抵抗となると共に、冷媒と空気の熱交換を妨げることとなる。

さらに、循環する空気がある一定温度まで上昇するまでは、蒸発器表面では、発生した霜が成長、溶融を繰り返し、この溶融した水分は蒸発器の下面側に流れ落ちる間に再氷結してしまう。このため、前記再氷結した霜が循環する空気の抵抗となると共に、冷媒と空気の熱交換を妨げるという課題があった。

また、蒸発器に霜や氷が成長し、空気と冷媒の熱交換が十分できなくなると、冷媒は完全に蒸発せずに液の状態で圧縮機に吸入されることとなり、圧縮機の信頼性にも影響を及ぼすという課題もあった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、外気温度の低い状況でも蒸発器での霜や氷の成長を抑えた衣類乾燥装置を提供することを目的とするものである。

上記従来の課題を解決するために、本発明の衣類乾燥装置は、乾燥空間を形成する水槽内へ供給する乾燥空気の熱源となる冷媒循環回路を具備した衣類乾燥装置において、前記乾燥空気の温度が低温である場合に、前記冷媒循環回路を構成する蒸発器の蒸発容量を、通常時よりも大きくする容量切換え手段を設けたものである。

これにより、低外気温時あるいは乾燥空気温度が所定値以下の場合は、所定時間前記蒸発器の容量が大きくなり、その結果、蒸発温度を高く、もしくは温度の低下を鈍くすることができる。

したがって、蒸発器への霜の付着が抑制でき、霜の付着に起因する循環空気の通風抵抗の増大を抑制して、冷媒と空気の熱交換効率を高めることができる。その結果、非乾燥状態にある衣類より蒸発した水分が蒸発器に付着し易くなり、乾燥時間の短縮を可能として消費電力量を削減することができる。

さらに、空気と冷媒の熱交換が十分できるため、冷媒の蒸発が活性化され、圧縮機に液冷媒で吸入されることが抑制できるものである。

また、本発明の衣類乾燥装置は、乾燥空間を形成する水槽内へ供給する乾燥空気の熱源となる冷媒循環回路を具備した衣類乾燥装置において、前記冷媒循環回路を構成する蒸発器と熱交換を行う加熱手段を設け、さらに、前記乾燥空気の温度が低温である場合に、前記加熱手段を動作させる加熱制御手段を設けたものである。

かかることによっても、低外気温時あるいは乾燥空気温度が所定値以下の場合は、前記加熱手段の加熱作用によって蒸発器の温度を高めることができ、その結果、蒸発器への霜の付着が抑制でき、霜の付着に起因する循環空気の通風抵抗の増大を抑制して、冷媒と空気の熱交換効率を高めることができる。その結果、非乾燥状態にある衣類より蒸発した水分が蒸発器に付着し易くなり、乾燥時間の短縮を可能として消費電力量を削減することができる。

また、空気と冷媒の熱交換が十分できるため、冷媒の蒸発が活性化され、圧縮機に液冷媒で吸入されることが抑制できるもので、液圧縮に起因する圧縮機の破損を抑制することができるものである。

本発明の衣類乾燥装置は、低外気温度時等における運転開始時に、蒸発器が氷点以下の温度を維持する時間を短くすることができ、その結果、蒸発器での着霜や氷の成長を抑え、乾燥空気の循環を良好にして乾燥効率の低下を抑制し、乾燥時間の短縮化、消費電力の削減をはかることができ、さらに、蒸発器での冷媒の蒸発を促進することによって、圧縮機への液冷媒戻り、および液圧縮機に起因する圧縮機の破損を抑制することができるものである。

請求項１に記載の発明は、有底筒状の水槽を具備した本体と、前記水槽内に回転可能に配置された回転ドラムと、前記本体に設けられ、前記回転ドラムへの衣類等の投入を可能とする開口部と、前記開口部を開閉する蓋体と、前記水槽内の空気を循環させる空気循環装置を具備した衣類乾燥装置であって、前記空気循環装置を、少なくとも循環空気を冷却、加熱する熱源装置と、前記熱源装置を挟んで設けられ、両端が前記水槽内に開口した循環ダクトと、前記熱源装置または循環ダクトに設けられ、前記熱源装置からの空気を前記水槽内へ循環させる循環送風機より構成し、前記熱源装置を、圧縮機、凝縮器、減圧手段、蒸発器を具備した冷媒循環回路より構成し、さらに、前記本体内もしくは本体外の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段が所定値以下の低温度を検出したときに、前記蒸発器の蒸発容量を通常時よりも大きくする容量切換え手段を設けたものである。

かかる構成とすることにより、低外気温時あるいは乾燥空気温度が所定値以下の場合は、前記蒸発器の容量を大きくして蒸発温度の低下を鈍くすることができる。その結果、所定時間内における蒸発器が氷点以下の温度を維持する時間を短くし、前記蒸発器に霜が氷となって付着することが抑制でき、また前述の氷の成長に伴う循環空気の通風抵抗の増大を抑制して、冷媒と空気の熱交換効率を高めることができる。

したがって、非乾燥状態にある衣類等より蒸発した水分が露の状態で蒸発器に付着し易くなり、乾燥効率の低下を抑制して乾燥時間の短縮化、および消費電力量の削減を可能とすることができる。

さらに、前記蒸発器における蒸発容量の増大により、空気と冷媒の熱交換が十分できるため、冷媒の蒸発が活性化され、圧縮機における液冷媒の吸入を抑制して、これに起因する圧縮機の破損を防止することができるものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の衣類乾燥装置において、前記容量切換え手段を、前記蒸発器に設けられた拡大蒸発部と、前記拡大蒸発部への冷媒の流通を制御する蒸発弁装置より構成したものである。

かかる構成とすることにより、拡大蒸発部による蒸発作用が、圧縮機への戻り冷媒の蒸発を促進することになり、特に低外気温時あるいは乾燥空気温度が所定値以下の場合における圧縮機の液圧縮抑制の信頼性を高めることができる。

請求項３に記載の発明は、有底筒状の水槽を具備した本体と、前記水槽内に回転可能に配置された回転ドラムと、前記本体に設けられ、前記回転ドラムへの衣類等の投入を可能とする開口部と、前記開口部を開閉する蓋体と、前記水槽内の空気を循環させる空気循環装置を具備した衣類乾燥装置であって、前記空気循環装置を、少なくとも循環空気を冷却、加熱する熱源装置と、前記熱源装置を挟んで設けられ、両端が前記水槽内に開口した循環ダクトと、前記熱源装置または循環ダクトに設けられ、前記熱源装置からの空気を前記水槽内へ循環させる循環送風機より構成し、前記熱源装置を、圧縮機、凝縮器、減圧手段、蒸発器を具備した冷媒循環回路より構成し、さらに、前記蒸発器と熱交換可能に設けられた加熱手段と、前記本体内もしくは本体外の温度を検出する温度検出手段を具備し、前記温度検出手段が所定値以下の低温度を検出したときに、前記加熱手段を前記蒸発器と熱交換を行うように動作させる加熱制御手段を設けたものである。

かかる構成とすることにより、低外気温時あるいは乾燥空気温度が所定値以下の場合に、前記加熱手段によって前記蒸発器の温度を高め、所定時間における蒸発器が評点以下の温度を維持する時間を短くし、霜が氷となって前記蒸発器へ付着することを抑制することができる。その結果、霜の付着および氷への成長に起因する循環空気の通風抵抗の増大を抑制して、冷媒と空気の熱交換効率を高めることができる。

したがって、非乾燥状態にある衣類等より蒸発した水分を露として蒸発器に付着させ易くし、前記蒸発器における通風抵抗の増大を抑制することができる。その結果、前記通風抵抗の増大に起因する乾燥効率の低下を抑制し、乾燥時間の短縮化、および消費電力量の削減を可能とすることができる。

さらに、前記蒸発器の温度を高めることにより、蒸発器における冷媒の蒸発が活性化され、圧縮機における液冷媒の吸入を抑制して、これに起因する圧縮機の破損を防止することができるものである。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の衣類乾燥装置において、前記加熱手段を、前記蒸発器と熱交換可能に設けられた凝縮配管と、前記圧縮機の吐出冷媒が前記凝縮配管を流れるように制御する凝縮弁装置より構成したものである。

かかる構成とすることにより、冷媒循環回路のヒートポンプ作用にて前記蒸発器を加熱することができ、別途加熱ヒータ等を設ける構成に比較して、消費電力の削減が可能となる。

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

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における斜めドラム式洗濯乾燥機の断面図である。図２は、同斜めドラム式洗濯乾燥機のシステム構成を示す模式図である。図３は、同斜めドラム式洗濯乾燥機における低外気温時の制御内容を示すタイムチャートである。

図１に示すように、洗濯乾燥機の本体を構成する筐体１の内部には、複数のサスペンション２によって弾性的に支持された有底円筒状の水槽３が設けられ、洗濯、脱水時における水槽３の振動をサスペンション２によって吸収する構成となっている。

水槽３の内部には、周壁に多数の貫通穴５ａを有し、衣類４を収容する有底円筒状で横軸型の回転ドラム５が回転可能に設けられており、駆動モータ６により回転駆動される。筐体１の前面には、衣類４を出し入れする開口部１ａと、これを開閉する扉７が設けられている。

水槽３および回転ドラム５の前面側にもそれぞれ同様の開口部３ａ、５ｂを有し、この水槽３の開口部３ａはベローズ８等の適宜手段によって筐体１の開口部１ａと水密に連結されている。また、水槽３と回転ドラム５の間には、水槽３と回転ドラム５で形成される空間において開口部３ａ側と底部側を仕切るシール部材１２が設けられている。このシール部材１２は、回転ドラム５とは接触しないように微小な間隔を維持して配置されている。また、水槽３の底部には、水槽３内の洗濯水を排出する排水口３ｂが設けられ、排水弁９を有する排水ホース１０に連結されている。

送風手段を構成する送風機１１は、ファン１１ａとこれを駆動するモータ１１ｂを具備しており、筐体１の上面１ｂと水槽３により形成される隅部空間（筐体１の上部）に位置するように設けられている。筐体１の背面１ｃ下部には、ヒートポンプ装置２０（図２）を構成するフィンチューブ式の熱交換器からなる蒸発器（吸熱器）２１と凝縮器（放熱器）２３を近接して並設し、収納した熱交換風路２５が配置されている。

熱交換風路２５の内部には、矢印ｂの方向から蒸発器２１へ空気を流す吸熱器風路２２と、同様に凝縮器２３から矢印ｃの方向に空気が流れる放熱器風路２４が設けられている。

さらに、吸熱器風路２２は、送風機１１の吐出側に連通した吐出ダクト２６と連結され、また放熱器風路２４は、水槽３内に開口した給気ダクト２７と連結されている。

そして、水槽３と送風機１１の吸入側は、排気ダクト２８によって連結され、排気ダクト２８の途中には、乾燥に伴い飛散する洗濯屑、糸屑等を捕獲するフィルター２９が着脱可能に設けられている。

ここで、熱交換風路２５、吐出ダクト２６、給気ダクト２７、排気ダクト２８は、本発明の循環ダクトに相当するものである。

したがって、送風機１１で送風される乾燥用空気は、矢印ａで示すように、吐出ダクト２６から吸熱器風路２２へ流れ、蒸発器２１および凝縮器２３を通過し、矢印ｃで示すように給気ダクト２７へ流れ、矢印ｄで示すように給気ダクト２７を流れ、水槽３に設けた給気口（図示せず）から水槽３内へ流れる。

そして、回転ドラム５の周壁側へ流れ、シール部材１２で遮られて矢印ｅで示すように多数の貫通穴５ａから回転ドラム５へ流れ込み、矢印ｆで示すように水槽３の外部に設けられた排気口（図示せず）から排気ダクト２８を通り、送風機１１の吸入側へと戻り、以下、上述の流れを所定時間行う。

また、吐出ダクト２６には、送風機１１を流れる空気の温度を検出する温度検出器３０（本発明の温度検出手段に相当）が設けられている。この温度検出器３０は、サーミスタ等の温度検出素子を具備したものであり、本体内部の空気温度に限るものではなく、洗濯乾燥機が設置されている周辺の空気温度を検出するようにしてもよい。

図２に示す如く、ヒートポンプ装置（本発明の熱源装置に相当）２０は、圧縮機３１と凝縮器２３と減圧手段である電動式膨張弁３４と蒸発器２１を環状に連結した構成である。

そして、蒸発器２１には、その冷媒通路の一部に、蒸発作用を行うための冷媒通路をさらに長く形成する拡大蒸発部２１ａが接続されており、その接続部には、冷媒の流れを蒸発器２１において拡大蒸発部２１ａを流れる流路と、拡大蒸発部２１ａを短絡する流路に切換える三方弁（本発明の蒸発弁装置に相当）３２が設けられており、この三方弁３２は、温度検出器３０による検出温度が所定温度値（例えば、５℃）以下の場合に、容量切換え手段を構成する制御装置３３ａによって矢印Ｘ方向に回動し、図２の状態で停止するもので、通常は、反矢印Ｘ方向に回動しており、蒸発器２１の冷媒通路が短くなる状態に位置している。以下の説明においては、便宜上図２の状態にある三方弁３２の動作を閉動作と称し、反矢印Ｘ方向に回動する動作を開動作と称して説明する。

また、制御装置３３ａは、三方弁３２の切換え制御の他に、この切換え制御を所定時間ΔＴ１継続させた後に三方弁３２を閉動作から開動作へ制御するタイマー制御と、温度検出器３０の検出温度等に基づいて電動式膨張弁３４の開度を調整する制御、および圧縮機３１の回転数制御を行うもので、かかる制御により、ヒートポンプ装置２０の冷媒循環回路内圧力を適正に維持することができ、また電動式膨張弁３４の開度調整によって、圧縮機３１の過度な温度上昇も抑制することができる。ここでは、本発明に関係する制御内容について説明する。

次に、上記構成における洗濯乾燥機の主な動作について説明する。ここで、以下に説明する動作は、外気温度（洗濯乾燥機の周辺温度あるいは循環空気温度）が、比較的高い状態の場合である。

洗濯（洗浄）工程では、排水弁９を閉じた状態で給水弁（図示せず）を開放することにより、水槽３内への給水が行われる。そして水槽３内に所定の水位に達するまで給水を行い、駆動モータ６を駆動して衣類４と洗濯水の入った回転ドラム５を回転させて洗濯を行う。そして、洗濯を終了すると、排水弁９を開き、排水ホース１０より水槽３内の水を洗濯乾燥機の外へ排水する。

また、次の洗濯後の濯ぎ工程においても、前述の洗濯工程と同様に水槽３内に給水を行い、その後回転ドラム５を回転させて衣類４の濯ぎを行う。そして、濯ぎを終了すると、排水弁９を開き、排水ホース１０より水槽３内の水を洗濯乾燥機の外へ排水する。

さらに次の脱水工程では、排水弁９を開いて排水ホース１０より水槽３内の水を洗濯乾燥機の外へ排水した後、駆動モータ６により衣類４の入った回転ドラム５を一方向に高速回転してその遠心力により脱水する。

そして、前述の脱水工程が終了すると、乾燥工程に移る。この乾燥工程では、ヒートポンプ装置２０の圧縮機３１を作動させる。その結果、冷媒が圧縮され、この圧力により凝縮器２３、電動式膨張弁３４、蒸発器２１を循環する。凝縮器２３では冷媒の熱が放出され、蒸発器２１では電動式膨張弁３４で減圧されて低圧となった冷媒により熱が吸収される。これと並行して送風機１１が運転され、凝縮器２３の放熱により加熱された温風が給気ダクト２７を通って給気口から水槽３内に送風される。このとき、回転ドラム５は駆動モータ６により回転駆動され、衣類４は上下に撹拌されている。

したがって、送風機１１により、凝縮器２３によって加熱された乾燥用空気は、前記給気口から回転ドラム５内に送風される。回転ドラム５内に供給された温風は、衣類４の隙間を通るときに水分を奪い、湿った状態で水槽３の排気口を経て排気ダクト２８から送風機１１を通り、吐出ダクト２６から熱交換風路２５へと流れ、蒸発器２１に至る。

この湿った温風は、蒸発器２１を通過する際に顕熱と潜熱が奪われて除湿され、乾いた空気と結露水に分離される。

乾いた空気は、続いて凝縮器２３を通過する際にこの凝縮器２３で再び加熱されて温風となり、再び水槽３、回転ドラム５内へ供給され、以下、前述の循環を繰り返す。

一方、結露水は蒸発器２１に付着し、飽和して落下する量になると、下部に設けられた貯水室（図示せず）に貯水され、排水ポンプ（図示せず）により汲み上げられて排水ホース１０より機外へ排出される。

このように、衣類４等の乾燥にヒートポンプ装置２０を用いることにより、蒸発器２１で吸熱した熱を冷媒で回収して再び凝縮器２３で放熱して、圧縮機３１の入力エネルギー以上の熱量を衣類４に与えることができるため、乾燥効率を向上させることができる。したがって、乾燥時間の短縮と省エネルギーを実現することが可能になる。

上記乾燥工程において、外気温度（室内温度あるいは循環空気温度）が所定値以上、例えば５℃以上の温度であると、ヒートポンプ装置２０における電動式膨張弁３４は、制御装置３３ａによって設定された減圧動作を行い、蒸発器２１も所定の低温となるように作用する。

一方、外気温度が所定値（例えば、５℃）以下の温度の場合、所謂低外気温時に、同様の減圧度合いでヒートポンプ装置２０を運転すると、蒸発器２１が過渡に低温となり、その結果、衣類４等の水分を含んだ乾燥空気は、蒸発器２１を通過する際にその水分が凍結して霜となり、運転を継続すると、蒸発器２１が凍結し、水分を結露することができなくなると共に、蒸発器２１での通風ができなくなり、所謂フィンの目詰まり状態となって乾燥ができない状態となる。

次に、低外気温時における乾燥動作について説明する。ここで、洗濯工程から脱水工程については上記と同じであるため、説明を省略してここでは乾燥工程について説明する。

低外気温時は、温度検出器３０がその温度を検出しており、図３に示す如く三方弁３２は閉状態にある。その結果、蒸発器２１においては拡大蒸発部２１ａを含む流路長さとなり、蒸発器２１の容量が大きくなる。したがって、蒸発器２１の温度が高く（温度低下速度が遅く）なるため、蒸発器２１における冷媒の蒸発温度を高める状態となる。

このとき、電動式膨張弁３４の開度を若干大きめに制御しておくことにより、蒸発器２１へ流れる冷媒温度も若干高い状態となり、蒸発器２１の過渡の冷却作用（低温化）を抑制することができる。

かかる状態において、送風機１１および圧縮機３１を運転すると、冷媒は凝縮器２３、電動式膨張弁３４、蒸発器２１と流れ、圧縮機３１へ戻る。この冷媒流れにおいて、蒸発器２１では、拡大蒸発部２１ａの形成によって蒸発器２１の温度低下を鈍らせることとなり、換言すると、蒸発器２１が０℃以下の温度を維持する時間を極力短くすることができ、その結果、循環する乾燥空気に含まれる水分が蒸発器２１に付着し、霜となることが抑制される。

また、蒸発器２１の拡大蒸発部２１ａによる蒸発容量の増大により、蒸発器２１を流れる冷媒は蒸発（ガス化）が促進されるため、戻り冷媒の液化に伴う圧縮機３１の液圧縮も抑制でき、圧縮機３１の破損を防止することができる。

加えて、電動式膨張弁３４による減圧度合いを小さくすることにより、蒸発器２１の急激な低温化（０℃以下）を維持しないように抑制することができる。

その状態において、圧縮機３１の運転周波数がｆ１、ｆ２、ｆ３と徐々に高く制御され、圧縮機３１の入力エネルギーが徐々に増加すると、それに伴って凝縮器２３の温度が徐々に高くなり、循環する乾燥空気の温度も徐々に高くなる。

そして、制御装置３３ａにより所定時間ΔＴ１が計測されると、三方弁３２が開動作となり、蒸発器２１の冷媒通路が短く形成される。その結果、蒸発器２１を流れる冷媒は温度が低くなり、蒸発器２１は、循環する乾燥空気に含まれる水分が結露し易い温度に制御される。

これと並行して電動式膨張弁３４もその開度が制御され、冷媒回路の圧力は最適値に維持される。かかる状態は、ヒートポンプ装置２０が高い効率を発揮できる値に設定され、ヒートポンプ装置２０による放熱量、吸熱量が共に増加し、乾燥空気の湿度を低下して乾燥効率を高めることができる。

本実施の形態１においては、制御装置３３ａにタイマー機能を持たせ、所定時間ΔＴ１を計測した後に蒸発器２１の蒸発容量を通常時の容量に戻す制御としたが、温度検出器３０が検出する温度で凝縮能力を戻す制御とすることもできる。

すなわち、温度検出器３０が検出する吐出ダクト２６内の乾燥空気温度が、蒸発器２１に凍結が発生しない温度となったときに三方弁３２を開動作としても同様の作用効果が期待できるものである。

したがって、本実施の形態１よれば、低外気温時において特に乾燥工程の開始時における蒸発器２１の過渡の温度低下に起因する蒸発器２１への霜の付着と氷への成長、およびこれに起因する通風の阻害が防止でき、連続した乾燥工程を形成することができる。その結果、循環する乾燥空気の水分を少なくし、効率よく衣類等の被乾燥物を乾燥することができる。これにより、乾燥時間の短縮化がはかれ、消費電力の削減効果も期待できるものである。

また、温度検知器３０は、蒸発器２１を通過する前の空気温度を検出するため、回転ドラム５内の温度に近い温度を検出することになり、循環空気温度と所定値温度の検出がより精度よく行え、蒸発器２１の低温化抑制の信頼性を高めることができる。

なお、本実施の形態１においては、送風機１１および温度検知器３０を、吐出ダクト２６側に設ける構成としたが、破線で示す如く、給気ダクト２７側に設ける、あるいは熱源装置であるヒートポンプ装置２０に組込む構成としてもよい。

また、三方弁３２に代えて、複数の電磁開閉弁にて冷媒流路を切換えるようにしてもよい。

さらに、減圧手段は、減圧度合いが熱負荷に応じて変更できる電動式膨張弁３４に限るものではなく、キャピラリーチューブの如く、減圧度合いが一定の減圧手段を用いることもできる。

また、圧縮機３１は、インバータ制御装置により、その回転数（能力）が周知の如く制御されるものとしているが、一定速で運転される圧縮機であってもよい。

さらに、洗濯機能を具備しない、所謂衣類等の乾燥装置についても同様に実施できるものである。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。ここでは、先の実施の形態１と同一の構成要件については同一の符号を付し、また先の実施の形態１と相違する部分を主体に説明する。

図４は、本発明の実施の形態２における斜めドラム式洗濯乾燥機のシステム構成を示す模式図である。図５は、同斜めドラム式洗濯乾燥機における低外気温時の制御内容を示すタイムチャートである。

先の実施の形態１と相違する部分は、ヒートポンプ装置２０の構成であって、図４に示す如く、ヒートポンプ装置２０は、圧縮機３１と凝縮器２３と減圧手段である電動式膨張弁３４と蒸発器２１を環状に連結した構成は同じである。

そして、圧縮機３１の吐出側には、吐出側三方弁（本発明の凝縮弁装置に相当）３２ａが設けられ、また凝縮器２３と電動式膨張弁３４の間にも切換え三方弁（本発明の凝縮弁装置に相当）３２ｂが設けられている。

さらに、吐出側三方弁３２ａの一ポートと切換え三方弁３２ｂの一ポートには、蒸発器２１に近接あるいは接触（蒸発器２１への組込み形態を含む）する如く引き回され、蒸発器２１との熱交換を可能とする凝縮配管（本発明の加熱手段に相当）２３ａが接続されている。

したがって、圧縮機３１の吐出冷媒は、吐出側三方弁３２ａの動作により、凝縮器２３側へ流れる流路と、凝縮配管２３ａへ流れる流路に制御される。

また、切換え三方弁３２ｂは、その切換え動作により、凝縮器２１からの冷媒を電動式膨張弁３４へ流す流路と、凝縮配管２３ａからの冷媒を電動式膨張弁３４へ流す流路に制御する。

吐出側三方弁２３ａおよび切換え三方弁２３ｂは、温度検出器３０による検出温度が所定温度値（例えば、５℃）以下の場合に、制御装置３３ｂによって矢印Ｙ方向に回動し、図４の状態で停止するものである。

しかし、通常は、反矢印Ｙ方向に回動しており、圧縮機３１の吐出冷媒が凝縮器２３から電動式膨張弁３４へ流れるように位置している。

以下の説明においては、便宜上図４の状態にある三方弁３２ａ、３２ｂの動作を閉動作と称し、反矢印Ｙ方向に回動する動作を開動作と称して説明する。

また、本発明の加熱制御手段を構成する制御装置３３ｂは、先の実施の形態１と同様に、三方弁３２ａ、３２ｂの切換え制御の他に、この切換え制御を所定時間ΔＴ１継続させた後に三方弁３２ａ、３２ｂを閉動作から開動作へ制御するタイマー制御と、温度検出器３０の検出温度等に基づいて電動式膨張弁３４の開度も調整する制御を行うもので、かかる制御により、ヒートポンプ装置２０の冷媒循環回路内圧力を適正に維持することができ、また電動式膨張弁３４の開度調整によって、圧縮機３１の過度な温度上昇も抑制することができるものである。

なお、図１に基づく洗濯乾燥機の洗濯から乾燥までの工程動作、および洗濯乾燥機内部を循環する空気温度が所定値以上の場合の冷媒の流れ等については、先の実施の形態１と同じであり、以下の説明においては、低外気温時における乾燥動作について、先の実施の形態１と異なる制御内容について説明する。

低外気温（例えば、５℃以下）時は、温度検出器３０がその温度を検出しており、図５に示す如く吐出側三方弁３２ａ、切換え三方弁３２ｂは閉状態にある。かかる状態において、送風機１１および圧縮機３１を運転すると、圧縮機３１から吐出された高温、高圧の冷媒は、吐出側三方弁３２ａから凝縮配管２３ａへ流れ、熱交換可能に配置されている蒸発器２１と熱交換（蒸発器２１を加熱）し、電動式膨張弁３４によって減圧され、蒸発器２１を流れて圧縮機３１へ戻る流れとなる。

この冷媒流れにおいて、蒸発器２１では、凝縮配管２３ａとの熱交換作用によって蒸発器２１の温度低下を鈍らせることとなり、換言すると、蒸発器２１が０℃以下の温度を維持する時間を極力短くすることができ、その結果、循環する乾燥空気に含まれる水分が蒸発器２１に付着し、霜となることが抑制される。

このとき、電動式膨張弁３４の開度を若干大きめに制御しておくことにより、蒸発器２１へ流れる冷媒温度も若干高い状態となり、蒸発器２１の過渡の冷却作用（低温化）を抑制することができる。

また、蒸発器２１と凝縮配管２３ａの熱交換作用により、蒸発器２１を流れる冷媒は蒸発（ガス化）が促進されるため、戻り冷媒の液化に伴う圧縮機３１の液圧縮も抑制でき、圧縮機３１の破損を防止することができる。

加えて、電動式膨張弁３４による減圧度合いを小さくすることにより、蒸発器２１の急激な低温化（０℃以下）を維持しないように抑制することができる。

その状態において、圧縮機３１の運転周波数がｆ１、ｆ２、ｆ３と徐々に高く制御され、これに伴って圧縮機３１の入力エネルギーが徐々に増加することに起因して、凝縮器２３の温度が徐々に高くなり、循環する乾燥空気の温度も徐々に高くなる。

そして、制御装置３３ｂにより所定時間ΔＴ１が計測されると、吐出側三方弁３２ａ、切換え三方弁３２ｂがともに反矢印Ｙ方向に回動して開動作となり、圧縮機３１からの吐出冷媒は、全て凝縮器２３へ流れ、電動式膨張弁３４から蒸発器２１へ流れる流れとなり、凝縮配管２３ａと蒸発器２１の熱交換作用が終了する。その結果、蒸発器２１を流れる冷媒は温度が低くなり、蒸発器２１は、循環する乾燥空気に含まれる水分が結露し易い温度に制御される。

これと並行して電動式膨張弁３４もその開度が制御され、冷媒回路の圧力は最適値に維持される。かかる状態は、ヒートポンプ装置２０が高い効率を発揮できる値に設定され、ヒートポンプ装置２０による放熱量、吸熱量が共に増加し、乾燥空気の湿度を低下して乾燥効率を高めることができる。

本実施の形態２においても、制御装置３３ｂにタイマー機能を持たせ、所定時間ΔＴ１を計測した後に蒸発器２１の蒸発容量を通常時の容量に戻す制御としたが、温度検出器３０が検出する温度で凝縮能力を戻す制御とすることもできる。

したがって、本実施の形態２においても、低外気温時において特に乾燥工程の開始時における蒸発器２１の過渡の温度低下に起因する蒸発器２１への霜の付着と氷への成長、およびこれに起因する通風の阻害が防止でき、連続した乾燥工程を形成することができる。その結果、循環する乾燥空気の水分を少なくし、効率よく衣類等の被乾燥物を乾燥することができる。これにより、乾燥時間の短縮化がはかれ、消費電力の削減効果も期待できるものである。

また、温度検知器３０は、蒸発器２１を通過する前の空気温度を検出するため、回転ドラム５内の温度に近い温度を検出することになり、循環空気温度と所定値温度の検出がより精度よく行え、蒸発器２１の低温化抑制の信頼性を高めることができる。

なお、本実施の形態２においては、送風機１１および温度検知器３０を、吐出ダクト２６側に設ける構成としたが、破線で示す如く、給気ダクト２７側に設ける、あるいは熱源装置であるヒートポンプ装置２０に組込む構成としてもよい。

また、吐出側三方弁３２ａ、切換え三方弁３２ｂに代えて、複数の電磁開閉弁にて冷媒流路を切換えるようにしてもよい。

さらに、減圧手段は、減圧度合いが熱負荷に応じて変更できる電動式膨張弁３４に限るものではなく、キャピラリーチューブの如く、減圧度合いが一定の減圧手段を用いることもできる。

また、圧縮機３１は、インバータ制御装置により、その回転数（能力）が周知の如く制御されるものとしているが、一定速で運転される圧縮機であってもよい。

さらに、洗濯機能を具備しない、所謂衣類等の乾燥装置についても同様に実施できるものである。

本発明にかかるヒートポンプ方式の衣類乾燥装置は、低外気温度時に温度検出器の働きにより、一定時間冷媒の流れを変えるもので、外気温度の低い状況でも蒸発器での霜や氷の成長を抑えることができ、低外気温時、蒸発器に霜が付着し難く、循環する空気の抵抗とならないと共に、冷媒と空気の熱交換が妨げられない構成が得られ、衣類等の乾燥装置の他に穀物乾燥等、湿気を嫌う物品乾燥装置に広く適用できるものである。

本発明の実施の形態１における斜めドラム式洗濯乾燥機の断面図 同斜めドラム式洗濯乾燥機のシステム構成を示す模式図 同斜めドラム式洗濯乾燥機における低外気温時の制御内容を示すタイムチャート 本発明の実施の形態２における斜めドラム式洗濯乾燥機のシステム構成を示す模式図 同斜めドラム式洗濯乾燥機における低外気温時の制御内容を示すタイムチャート 従来のドラム式洗濯乾燥機の断面図

符号の説明

１ 筐体（本体）
１ａ 開口部
３ 水槽
４ 衣類
５ 回転ドラム
７ 扉（蓋体）
１１ 送風機
２０ ヒートポンプ装置（熱源装置）
２１ 蒸発器
２１ａ 拡大蒸発部
２３ 凝縮器
２３ａ 凝縮配管
２５ 熱交換風路（循環ダクト）
２６ 吐出ダクト（循環ダクト）
２７ 給気ダクト（循環ダクト）
２８ 排気ダクト（循環ダクト）
３０ 温度検出器（温度検出手段）
３１ 圧縮機
３２ 三方弁（蒸発弁装置）
３２ａ 吐出側三方弁（凝縮弁装置）
３２ｂ 切換え三方弁（凝縮弁装置）
３３ａ 制御装置（容量切換え手段）
３３ｂ 制御装置（加熱制御手段）
３４ 電動式膨張弁（減圧手段）

Claims (4)

1. 有底筒状の水槽を具備した本体と、前記水槽内に回転可能に配置された回転ドラムと、前記本体に設けられ、前記回転ドラムへの衣類等の投入を可能とする開口部と、前記開口部を開閉する蓋体と、前記水槽内の空気を循環させる空気循環装置を具備した衣類乾燥装置であって、前記空気循環装置を、少なくとも循環空気を冷却、加熱する熱源装置と、前記熱源装置を挟んで設けられ、両端が前記水槽内に開口した循環ダクトと、前記熱源装置または循環ダクトに設けられ、前記熱源装置からの空気を前記水槽内へ循環させる循環送風機より構成し、前記熱源装置を、圧縮機、凝縮器、減圧手段、蒸発器を具備した冷媒循環回路より構成し、さらに、前記本体内もしくは本体外の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段が所定値以下の低温度を検出したときに、前記蒸発器の蒸発容量を通常時よりも大きくする容量切換え手段を設けた衣類乾燥装置。
2. 前記容量切換え手段を、前記蒸発器に設けられた拡大蒸発部と、前記拡大蒸発部への冷媒の流通を制御する蒸発弁装置より構成した請求項１に記載の衣類乾燥装置。
3. 有底筒状の水槽を具備した本体と、前記水槽内に回転可能に配置された回転ドラムと、前記本体に設けられ、前記回転ドラムへの衣類等の投入を可能とする開口部と、前記開口部を開閉する蓋体と、前記水槽内の空気を循環させる空気循環装置を具備した衣類乾燥装置であって、前記空気循環装置を、少なくとも循環空気を冷却、加熱する熱源装置と、前記熱源装置を挟んで設けられ、両端が前記水槽内に開口した循環ダクトと、前記熱源装置または循環ダクトに設けられ、前記熱源装置からの空気を前記水槽内へ循環させる循環送風機より構成し、前記熱源装置を、圧縮機、凝縮器、減圧手段、蒸発器を具備した冷媒循環回路より構成し、さらに、前記蒸発器と熱交換可能に設けられた加熱手段と、前記本体内もしくは本体外の温度を検出する温度検出手段を具備し、前記温度検出手段が所定値以下の低温度を検出したときに、前記加熱手段を前記蒸発器と熱交換を行うように動作させる加熱制御手段を設けた衣類乾燥装置。
4. 前記加熱手段を、前記蒸発器と熱交換可能に設けられた凝縮配管と、前記圧縮機の吐出冷媒が前記凝縮配管を流れるように制御する凝縮弁装置より構成した請求項３に記載の衣類乾燥装置。

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