JP2010046297A - 洗濯乾燥機及び乾燥機 - Google Patents

Abstract

【課題】
少ない電力で安定した乾燥運転が可能な洗濯乾燥機を提供する。
【解決手段】
ドラム出口の多湿空気を吸熱器で除湿した後、放熱器で再加熱して温風を作り出すヒートポンプの吸熱器と放熱器を循環空気用ファンの近傍に設置する。吸熱器上流側で循環空気の一部を循環風路外に排気するとともに、同風量の循環風路外の周囲空気を、循環空気用ファンのモータ部を取り囲む排熱回収ダクト内を通過させて過熱させたのちに、吸熱器と放熱器の間で給気させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、乾燥にヒートポンプを用いる洗濯乾燥機及び乾燥機に関する。

洗濯乾燥機における乾燥運転では、ドラムに供給する空気は高温低湿な空気である。高温低湿な空気を作り出すためにヒートポンプを用いた場合、ドラム出口の空気をヒートポンプの吸熱器で吸熱除湿させた後、放熱器にて再加熱させる方式が、従来のヒータ式に比べ、消費電力を大幅に削減でき、除湿のための冷却水を節水できることから好ましい。しかしながら上記閉ループで循環させると、ヒートポンプの入力分だけ、凝縮熱量が蒸発熱量を上回るため、循環させている乾燥用空気の温度は上昇し、ヒートポンプサイクルの凝縮温度と蒸発温度も上昇しつづけ、ヒートポンプを安定させて運転できない。そこでヒートポンプによる乾燥性能を低下させずに安定運転を持続させる方法として、洗濯槽からヒートポンプに戻す循環空気の一部を外気と置換させて冷却する方法（特開２００６−２０４５４８号）や、別の熱媒体と熱交換させて冷却する方法がある（特開２００５−２７７６８号）。

特開２００６−２０４５４８号公報 特開２００５−２７７６８号公報

しかしながら、前者の方法では、周囲外気を直接循環風路内に取り込むため、再加熱のための熱量がより多く必要となる。さらに吸熱器上流側にてドラム出口空気と周囲外気を混合させる方式では、ドラム出口空気温湿度に対して、吸熱器入口空気温度が高く、湿度が低くなるため、吸熱器内を流れる冷却媒体の圧力が低くなり、同じ冷媒循環量に対して圧縮機入力が増大してしまう。また、ドラム出口空気の一部を吸熱器上流にて一部排気し、吸熱器から放熱器に向かう循環空気内に、排気と同量の外気を取り込む方式においても、放熱器による加熱量は蒸気方式と変わらず、多くの冷却媒体の循環量が必要となり消費電力が上がってしまう。

一方、水冷方式では、除湿に冷却水を必要とするため、節水できない。

そこで本発明は、吸熱器における循環空気を効率よく除湿し、さらに放熱器での再加熱量を減らすことにより、少ない消費電力でヒートポンプと循環空気用ファンを効率よく運転して、安定した乾燥運転が持続可能な洗濯乾燥機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、乾燥時に内部が乾燥室となる外槽と、前記外槽内に回転自在に配置され、洗濯物を収容する回転ドラムと、冷却媒体を圧縮する圧縮機，圧縮された冷却媒体の熱を放熱する放熱器，冷却媒体の圧力を減圧する減圧手段、及び、減圧された冷却媒体が周囲から熱を吸収する吸熱器を有し、冷却媒体が圧縮及び膨張を繰り返しながら循環するように構成されたヒートポンプと、を備え、乾燥時に空気が、前記放熱器，前記外槽，前記吸熱器，前記放熱器の順で循環する循環風路を形成する洗濯乾燥機において、前記吸熱器及び前記放熱器の近傍に設けられ、前記乾燥時に空気を循環させる送風手段と、前記吸熱器と前記放熱器の間の前記循環風路内に外気を給気する手段を備えたことを特徴とする。

吸熱器入口空気の絶対湿度は、ドラム出口空気の絶対湿度と同等なため、吸熱器での除湿量を落とさずに、ヒートポンプの放熱器での循環空気の加熱量を減らすことができるため、ヒートポンプを効率の良い状態で運転できる。

本発明によれば、前記吸熱器と前記放熱器の間の前記循環風路内に外気を給気する手段を備えたことにより、吸熱器入口空気の絶対湿度は、ドラム出口空気の絶対湿度と同等なため、吸熱器での除湿量を落とさずに、ヒートポンプの放熱器での循環空気の加熱量を減らすことができるため、ヒートポンプを効率の良い状態で運転できる。

図１は、本発明の洗濯乾燥機の基本構成を示した斜視図であり、図２は、その背面図である。さらに図３はヒートポンプサイクルの冷却媒体と循環空気フローを模式的に示した図である。図３に示すように、ヒートポンプサイクル３は、圧縮機４，放熱器５，吸熱器６，膨張手段７から主に構成されている。圧縮機４はドラム２背面下部に配置させ、吸熱器６と放熱器５はドラム２上部の循環空気風路内に吸熱器６，放熱器５の順に循環空気１５が通過するように設けてある。膨張手段７は放熱器５から吸熱器６に流れる冷却媒体を膨張させるため、放熱器５と吸熱器６を結ぶ冷媒配管１８内に設けてある。すなわち、冷却媒体の流れは以下のようになる。圧縮機４で圧縮された高温高圧ガスを放熱器５にて空気と熱交換させる。その後膨張手段７で減圧させたのち、冷媒を吸熱器６にて蒸発させて、低圧ガスを圧縮機４に戻す。ここで吸熱器にて冷媒が蒸発する際に循環空気は冷却除湿され、凝縮器にて再加熱されることになる。さらに循環空気用ファン１２は、図１，図２に示すように、吸熱器６と放熱器５近傍の洗濯乾燥機１上部に設け、循環空気用ファン１２のモータ部１３を取り囲み、一端を循環空気風路外とする給気口９、もう一端を吸熱器６と放熱器５の間の循環空気風路に接続させた接続口１０とする排熱回収ダクト８を設けてある。循環空気風路と前記排熱回収ダクト８の接続部には、循環風路内にごみの侵入をふせぐ給気フィルタ１１を設けてある。給気フィルタ１１は、本実施例では洗濯乾燥機１の前部から着脱可能な構成となっている（図１参照）。またドラム２出口から吸熱器６に流入させる循環空気風路から、風路外へ循環空気の一部を排気させる排気口１４を循環空気風路に設けてある。すなわち、循環空気の流れは以下のようになる。ドラム２下部にあるドラム吸出し口１７からの多湿の空気を吸熱器６にて冷却除湿する前に、循環空気の一部を循環風路外に排気口１４から排気する。このため、吸熱器６入口の空気湿度は、ドラム吸出し口１７からの多湿の空気と同等に高く維持できるため、吸熱器６での冷却除湿熱量のうち、除湿潜熱量を大きくできる。吸熱器６通過後の循環空気１５内に、排気量と同量の周囲空気２０を取り込む。周囲空気２０は、取り込まれる前に排熱回収ダクト８を通過するため、循環空気用ファン１２のモータ部１３の排熱で加熱される。すなわち、絶対湿度は周囲空気２０に等しく、周囲空気２０よりも顕熱のみ多くなった空気を取り込むことができる。これにより吸熱器６通過後の空気に対して、湿度は低く乾球温度の高い空気を放熱器５に送入できるため、放熱器５での循環空気１５の再加熱量を小さくできる。以上の熱収支をヒートポンプ３側からみると、吸熱器６での冷却媒体の熱交換は、上記のように多湿の空気との熱交換となるため、蒸発圧力を高くできる。一方、放熱器５での循環空気の再加熱量は小さくできるため、冷却媒体の循環量を少なくできる。よって圧縮機４は、蒸発圧力が高く、圧縮機回転数の低い運転となるため、より効率の良い運転ができ、圧縮機入力を小さくできる。冷却媒体の循環量が少なくなるが、前記のように吸熱器６では多湿空気との熱交換となり、循環空気からの除湿量はほとんど低下しないため、衣類からの蒸発速度は維持できる。もし、電力節約よりも乾燥時間の短縮を重視する場合は、圧縮機入力を従来の運転入力まで上げて、放熱器５出口の温風温度を高くすることができるため、衣類からの蒸発速度を上げることができ、乾燥時間の短縮ができる。循環空気用ファン１２のモータ部１３は、循環風路内に取り込む周囲空気２０により強制的に冷却できるため、常に温度の低い効率の良い運転ができるため、循環空気用ファン１２の消費電力も小さくすることができる。

本実施例では、循環空気からの一部排気量と、排熱回収ダクト８からの周囲空気２０の給気量は、吸熱器６から放熱器５を通る空気側圧力損失と排熱回収ダクト８を通過する圧力損失のバランスから決まるが、排気口１４もしくは排熱回収ダクト８の給気口９にダンパを設けて、圧力損失を任意に変えて、給排気量を変えても本質的な効果に違いはない。

本実施例では、周囲空気２０を洗濯乾燥機１筐体の外部から取り込む構成となっているが、もし、筐体内の上部空気が周囲外気よりも温度が高い場合には、前記筐体内空気を排熱回収ダクト８を通して吸熱器６と放熱器５の間に給気しても、本発明の目的から逸脱したものではない。

また、循環風路と排熱回収ダクト８との接続部に設けた給気フィルタ１１は、本実施例では洗濯乾燥機１の前部から着脱可能な構成となっているが、洗濯乾燥機１の構成上、側面からの着脱とし、排熱回収ダクト８の接続口１０が吸熱器６，放熱器５の側面側となっても本質的な効果に違いはない。

さらに、吸熱器６手前の多湿空気をそのまま周囲へ排気した場合、周囲環境に対して著しい結露を生じる場合には、除湿した後の排気が好ましい。この場合の除湿手段としては、外気による空冷，冷却水による水冷どちらでも差し支えない。

また本実施例では、ドラム２から吸熱器６への循環空気はドラム２背面下部に設けたドラム吸出し口１７から吸出し、除湿，再加熱させたのち、ドラム２上部前面に設けたドラム吹入れ口１６から吹き入れる構成であるが、吹入れ口をドラム上部背面にするなど、吹き入れ口と吸出し口の位置をドラム上下面，前背面いずれに複数個設けても、本質的な効果に違いはない。

吸熱器と放熱器の近傍に循環空気用ファンを設ける。さらに循環空気用ファンのモータ部を取り囲み、一端を循環空気風路外、もう一端を吸熱器と放熱器の間の循環空気風路と接続させた排熱回収ダクトを設ける。ドラム出口から吸熱器に流入させる循環空気風路から、風路外へ循環空気の一部を排気させる排気口を設ける。これにより、吸熱器上流側にて、循環空気の一部を循環風路外に排気し、同量の空気を吸熱器と放熱器の間から、循環空気用ファンの排熱を回収した後に取り込む。

このような構成とすることにより、ドラム出口空気の一部を吸熱器上流にて一部排気し、排気と同量の周囲空気を循環空気用ファンの排熱を吸熱させて温度上昇させた後に、吸熱器から放熱器に向かう循環空気内に取り込むことができる。吸熱器入口空気の絶対湿度は、ドラム出口空気の絶対湿度と同等なため、吸熱器での除湿量を落とさずに、ヒートポンプの放熱器での循環空気の加熱量を減らすことができるため、ヒートポンプを効率の良い状態で運転できる。さらに、循環空気用ファンのモータ部を冷却できるため、循環空気用ファンを効率よく運転することができる。

本実施例よれば、吸熱器と放熱器の近傍に循環空気用ファンを設ける。さらに循環空気用ファンのモータ部を取り囲み、一端を循環空気風路外、もう一端を吸熱器と放熱器の間の循環空気風路と接続させた排熱回収ダクトを設ける。ドラム出口から吸熱器に流入させる循環空気風路から、風路外へ循環空気の一部を排気させる排気口を設ける。これにより、吸熱器上流側にて、循環空気の一部を循環風路外に排気し、同量の空気を吸熱器と放熱器の間から、循環空気用ファンの排熱を回収した後に取り込む。

このような構成とすることにより、ドラム出口空気の一部を吸熱器上流にて一部排気し、排気と同量の周囲空気を循環空気用ファンの排熱を吸熱させて温度上昇させた後に、吸熱器から放熱器に向かう循環空気内に取り込むことができる。吸熱器入口空気の絶対湿度は、ドラム出口空気の絶対湿度と同等なため、吸熱器での除湿量を落とさずに、ヒートポンプの放熱器での循環空気の加熱量を減らすことができるため、ヒートポンプを効率の良い状態で運転できる。さらに、循環空気用ファンのモータ部を冷却できるため、循環空気用ファンを効率よく運転することができる。

本発明の実施例の洗濯乾燥機の基本構成斜視図である。 図１の実施例の背面図である。 本発明のヒートポンプサイクルの冷却媒体及び循環空気フローの模式図である。

符号の説明

１ 洗濯乾燥機
２ ドラム
３ ヒートポンプ
４ 圧縮機
５ 放熱器
６ 吸熱器
７ 膨張手段
８ 排熱回収ダクト
９ 給気口
１０ 接続口
１１ 給気フィルタ
１２ 循環空気用ファン
１３ モータ部
１４ 排気口
１５ 循環空気
１６ ドラム吹入れ口
１７ ドラム吸出し口
１８ 冷媒配管
１９ 循環空気ダクト
２０ 周囲空気

Claims (6)

1. 乾燥時に内部が乾燥室となる外槽と、前記外槽内に回転自在に配置され、洗濯物を収容する回転ドラムと、冷却媒体を圧縮する圧縮機，圧縮された冷却媒体の熱を放熱する放熱器，冷却媒体の圧力を減圧する減圧手段、及び、減圧された冷却媒体が周囲から熱を吸収する吸熱器を有し、冷却媒体が圧縮及び膨張を繰り返しながら循環するように構成されたヒートポンプと、を備え、乾燥時に空気が、前記放熱器，前記外槽，前記吸熱器，前記放熱器の順で循環する循環風路を形成する洗濯乾燥機において、
   前記吸熱器及び前記放熱器の近傍に設けられ、前記乾燥時に空気を循環させる送風手段と、前記吸熱器と前記放熱器の間の前記循環風路内に外気を給気する手段を備えたことを特徴とする洗濯乾燥機。
2. 請求項１において、
   前記給気される外気は、前記送風手段の周囲を経由することを特徴とする洗濯乾燥機。
3. 乾燥時に内部が乾燥室となる外槽と、前記外槽内に回転自在に配置され、洗濯物を収容する回転ドラムと、冷却媒体を圧縮する圧縮機，圧縮された冷却媒体の熱を放熱する放熱器，冷却媒体の圧力を減圧する減圧手段、及び、減圧された冷却媒体が周囲から熱を吸収する吸熱器を有し、冷却媒体が圧縮及び膨張を繰り返しながら循環するように構成されたヒートポンプと、を備え、乾燥時に空気が、前記放熱器，前記外槽，前記吸熱器，前記放熱器の順で循環する洗濯乾燥機において、
   前記吸熱器及び前記放熱器の近傍に循環空気用ファンを設け、循環空気の一部を前記吸熱器上流側で循環風路外に排気し、この排気した空気と同量の周囲空気を、前記循環空気用ファンの排熱を回収させたのちに、前記吸熱器と前記放熱器の間の循環風路内に給気することを特徴とする洗濯乾燥機。
4. 請求項３記載の洗濯乾燥機において、
   循環空気用ファンのモータ部を取り囲み、一端を洗濯乾燥機筐体外に開口し、もう一端を前記吸熱器と前記放熱器の間の循環風路に接続させた排熱回収ダクトを設け、且つ排熱回収ダクトから前記吸熱器と前記放熱器の間の循環風路内に接続する手前に筐体外部から着脱可能な除塵のためのフィルタを設けたことを特徴とする洗濯乾燥機。
5. 請求項３又は４に記載の洗濯乾燥機において、
   前記吸熱器及び前記放熱器，循環空気用ファンを前記ドラムの上部に設け、且つ前記ドラムへの循環空気の供給を前記ドラムの前方側としたことを特徴とする洗濯乾燥機。
6. 回転自在に配置され、洗濯物を収容する回転ドラムと、冷却媒体を圧縮する圧縮機，圧縮された冷却媒体の熱を放熱する放熱器，冷却媒体の圧力を減圧する減圧手段、及び、減圧された冷却媒体が周囲から熱を吸収する吸熱器を有し、冷却媒体が圧縮及び膨張を繰り返しながら循環するように構成されたヒートポンプと、を備え、乾燥時に空気が、前記放熱器，前記回転ドラム，前記吸熱器，前記放熱器の順で循環する循環風路を形成する乾燥機において、
   前記吸熱器及び前記放熱器の近傍に設けられ、前記乾燥時に空気を循環させる送風手段と、前記吸熱器と前記放熱器の間の前記循環風路内に外気を給気する手段を備えたことを特徴とする乾燥機。

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