JP2011067237A - 衣類乾燥装置および同装置を備えた洗濯乾燥機 - Google Patents

Abstract

【課題】コンプレッサー駆動の消費電力を低減することができる衣類乾燥装置を提供すること。
【解決手段】冷媒圧力検知手段２４（２５）により検知した冷媒圧力の値の上昇に応じて、モータ電流位相を進める方向に制御するもので、冷媒圧力つまりモータに加わる負荷トルクに合った最適電流位相で制御することにより、コストアップをすることなく、乾燥運転時に必要とされる消費電力量を低減した衣類乾燥装置を実現することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、一般家庭で使用される洗濯と乾燥を同一槽で行う洗濯乾燥機や、乾燥のみを行う衣類乾燥機に搭載される衣類乾燥装置に関するものである。

近年、家庭用のドラム式洗濯乾燥機においてはヒートポンプを搭載した商品が主流になりつつある。これは従来のヒーター加熱・水冷除湿式に比べ、圧倒的な省エネ（消費電力約半減）や衣類を傷めない低温乾燥、乾燥時間の短縮、使用水量ゼロなどの優れた点が評価されていると考えられる。また直近においては、ＣＯ２排出削減を達成するための国家レベルでのエコ推進施策や、身近な事として認知されつつある自然破壊・地球温暖化等の社会問題の一般化により、エコに対する消費者の関心・意識は急激に高まっている。このような時代変化の中、ドラム式洗濯乾燥機についても省エネ化が進んでいるとはいえ、電化製品としては絶対消費電力量がまだまだ高く、より一層の消費電力量削減が求められている。

ドラム式洗濯乾燥機において洗濯乾燥を行った場合、乾燥における消費電力量がその大部分を占め、また乾燥中においてはコンプレッサーの駆動がその半分以上を占めている。よりいっそうの省エネ化をめざすためには、この部分の改善が必要不可欠である。

また、冷媒の圧力を検知する冷媒圧力検知手段を備え、冷媒圧力が所定の値より低い場合にはモータ内からの発熱量を増やすためにモータの効率が最大とならないように制御する衣類乾燥装置が知られている（特許文献１参照）。

特開２００８−１８３２９８号公報

しかしながら、乾燥とは所定の水分量を衣類から取り去る仕事を行うことであり、所定のコンプレッサー回転数を少なくとも維持しないと除湿能力が足らず、乾燥が大幅に長くなる又は完了できない。このため容易に省エネ目的でコンプレッサー回転数を下げることはできない。衣類と空気の接触効率や循環風量のＵＰなどの性能向上については最適化が進んでおり、また製品のサイズやコストとの兼ね合いもあり大幅な良化は見込めない。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、コストアップをすることなく、寄与度の高いコンプレッサー駆動の消費電力を低減することができる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、モータと、前記モータにより駆動される圧縮機と、圧縮された冷媒の熱を放熱する放熱器と、高圧の冷媒の圧力を減圧する絞り手段と、減圧されて低圧となった冷媒で周囲から熱を奪う吸熱器と、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と、冷媒の圧力を検知する冷媒圧力検知手段と、衣類を収容する乾燥庫と、乾燥用空気を送風する送風手段と、前記乾燥用空気を前記放熱器と前記乾燥庫を経て前記吸熱器へと導き再び放熱器に戻す循環風路と、前記モータの動作を制御する制御手段とを具備し、前記制御手段は、前記冷媒圧力検知
手段により検知した冷媒圧力の値の上昇に応じて、モータ電流位相を進める方向に制御するものである。

これにより、冷媒圧力つまりモータに加わる負荷トルクに合った最適電流位相で制御することにより、コストアップをすることなく、乾燥運転時に必要とされる消費電力量を低減した衣類乾燥装置を実現することができる。

本発明の衣類乾燥装置は、コストアップをすることなく乾燥運転時のコンプレッサー駆動消費電力を低減し、衣類乾燥装置の省エネ性能を向上することができる。

本発明の実施の形態１における洗濯乾燥機の側断面図 本発明におけるヒートポンプ方式乾燥機の動作原理図 同洗濯乾燥機に搭載した圧縮機に内包されたモータの電流位相とモータ効率の特性図

第１の発明は、モータと、前記モータにより駆動される圧縮機と、圧縮された冷媒の熱を放熱する放熱器と、高圧の冷媒の圧力を減圧する絞り手段と、減圧されて低圧となった冷媒で周囲から熱を奪う吸熱器と、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と、冷媒の圧力を検知する冷媒圧力検知手段と、衣類を収容する乾燥庫と、乾燥用空気を送風する送風手段と、前記乾燥用空気を前記放熱器と前記乾燥庫を経て前記吸熱器へと導き再び放熱器に戻す循環風路と、前記モータの動作を制御する制御手段とを具備し、前記制御手段は、前記冷媒圧力検知手段により検知した冷媒圧力の値の上昇に応じて、モータ電流位相を進める方向に制御するもので、冷媒圧力つまりモータに加わる負荷トルクに合った最適電流位相で制御することにより、コストアップをすることなく、乾燥運転時に必要とされる消費電力量を低減した衣類乾燥装置を実現することができる。

第２の発明は、モータと、前記モータにより駆動される圧縮機と、圧縮された冷媒の熱を放熱する放熱器と、高圧の冷媒の圧力を減圧する絞り手段と、減圧されて低圧となった冷媒で周囲から熱を奪う吸熱器と、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と、冷媒の圧力を検知する冷媒圧力検知手段と、衣類を収容する乾燥庫と、乾燥用空気を送風する送風手段と、前記乾燥用空気を前記放熱器と前記乾燥庫を経て前記吸熱器へと導き再び放熱器に戻す循環風路と、前記モータの動作を制御する制御手段と、タイマーとを具備し、乾燥運転開始からの経過時間に応じて前記モータ電流位相を進める方向に変化させることを特徴とするものであり、所定の乾燥運転シーケンスを運転した場合の冷媒圧力の上昇を想定したテーブルを事前に決めておき、経過時間に合わせてモータの電流位相を制御することでコストアップをすることなく消費電力量を低減した衣類乾燥装置を実現することができる。

第３の発明は、第１または２の発明における制御手段がモータの電流位相を段階的に変化させることとしたもので、モータの電流位相を急変させることがなく、安定して運転することのできる衣類乾燥装置を実現することができる。

第４の発明は、第１〜３のいずれか１つの発明における制御手段が前記モータの回転数に応じて電流位相を設定するもので、コンプレッサーの回転数が高く設定されるほど冷媒圧力は上がりやすいため、これに合ったモータ電流位相に制御することで、コストアップをすることなく消費電力量を低減した衣類乾燥装置を実現することができる。

第５の発明は、第１〜４のいずれか１つの発明における冷媒圧力検知手段が冷媒温度検知手段であることを特徴とするものであり、冷媒凝縮温度を計測しその値から冷媒圧力を推定することでこれに合ったモータ電流位相に制御する。これによりコストアップをすることなく消費電力量を低減した衣類乾燥装置を実現することができる。

第６の発明は、第１〜４のいずれか１つの発明における冷媒圧力検知手段が乾燥用空気温度検知手段であることを特徴とするものであり、放熱器近傍の循環風路に配設された空気温度計測サーミスタの値から冷媒凝縮温度を、さらには冷媒圧力を推定することでこれに合ったモータ電流位相に制御する。これによりコストアップをすることなく消費電力量を低減した衣類乾燥装置を実現することができる。

第７の発明は、第１〜６のいずれか１つの発明において、循環風路内に配設されたリントフィルタの目詰まり検知手段を具備し、リントフィルタの目詰まりに応じて前記モータの電流位相の変化度合いを変化させるものである。乾燥を行うと衣類の細かい繊維くずがリントフィルタに蓄積し、もし掃除を怠ると循環風量が低下し、冷媒圧力はより上がりやすくなる。よって、リントフィルタの目詰まり程度に合わせてこれに合ったモータ電流位相に制御することで、コストアップをすることなく消費電力量を低減した衣類乾燥装置を実現することができる。

第８の発明は、第１〜７のいずれか１つの発明において、雰囲気温度測定手段を具備し、雰囲気温度に応じて前記モータの電流位相の変化度合いを変化させるものである。衣類乾燥装置の設置場所によっては、高温または低温下にさらされる事が十分に考えられる。例えば低温環境下においては、機体の運転による冷媒温度の上昇は遅くなる。つまり冷媒圧力はより上がりにくくなる。よって、雰囲気温度に合わせてこれに合ったモータ電流位相に制御することで、コストアップをすることなく消費電力量を低減した衣類乾燥装置を実現することができる。

第９の発明は、第１〜８のいずれか１つの発明において、衣類重量検知手段を具備し、衣類重量に応じて前記モータの電流位相の変化度合いを変化させるものである。乾燥させる衣類の量が例えば少ない場合、吸熱器において除湿吸熱されにくくなり、冷媒温度の上昇はより緩やかになる。よって、衣類重量に合わせてこれに合ったモータ電流位相に制御することで、コストアップをすることなく消費電力量を低減した衣類乾燥装置を実現することができる。

第１０の発明は、第１〜第９のいずれか１つの発明の衣類乾燥装置を備えた洗濯乾燥機であり、コストアップをすることなく、乾燥運転時に必要とされる消費電力量を低減した洗濯乾燥機を実現することができる。

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、本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衣類乾燥装置を搭載した洗濯乾燥機の側断面図、図２は本発明におけるヒートポンプ方式乾燥機の動作原理図である。図１および２において構成を以下に説明する。

本実施の形態における洗濯乾燥機の洗濯乾燥機本体１（以下「本体１」という）内には、洗濯槽２があり、ドラム用モータ３が取り付けられている。洗濯槽２は両側面のサスペンション４によって保持されて本体１に取り付けられている。衣類５を収容する乾燥庫となる回転ドラム６は、ドラム用モータ３と軸を介して直結されており、洗濯槽２内に回転
自在に取り付けられている。洗濯槽２と回転ドラム６の前面開口部には、衣類５を投入するためのドア７が設けられている。本体１と洗濯槽２の間の隙間はベローズ８とドアパッキング９によって空気が本体１内部や機外に漏れないように略密封されている。回転ドラム６の側壁には洗濯水や乾燥用空気が出入りする複数のドラム孔１０、底面部にはドラム開口部１１が設けられている。

洗濯槽開口部１２は、洗濯槽２側面内壁に設けられており、そこからリントフィルタ１３を構成したフィルタケース１４および除湿乾燥ユニット１５間は風路を介して連通されている。洗濯槽開口部１６は、洗濯槽２底面に設けられており、除湿乾燥ユニット１５間も風路を介して連通されている。除湿乾燥ユニット１５の洗濯槽開口部１６接続側出口には、送風機１７が一体に配設されており、洗濯槽開口部１６方向に空気を送風する。送風機１７によって、洗濯槽２および回転ドラム６内の空気を、風路を介して除湿乾燥ユニット１５内を通過させながら閉空間で循環することが可能である。

除湿乾燥ユニット１５は、気化した冷媒を圧縮する圧縮機１８と、圧縮後の高温高圧の冷媒の熱を放熱する放熱器１９と、高圧の冷媒の圧力を減圧するためのキャピラリーチューブからなる絞り手段２０と、減圧されて低圧となった冷媒が周囲から熱を奪う吸熱器２１を順に接続して再び圧縮機１８に冷媒が循環するように管路２２で連結して構成されている。圧縮機１８は、図示しないＩＰＭモータを内包している。洗濯排水路２３は、洗濯時の排水を流すものである。乾燥時に吸熱器２１で発生した結露水は、排水ポンプ（図示せず）によって洗濯排水路２３につながれている。

冷媒温度検知手段２４は、放熱器１９の中間にあたる管路２２上に近接して備えられ、冷媒の温度を検知する。乾燥用空気温度検知手段２５は循環風路内の洗濯槽開口部１６ 手前に設置され、乾燥用空気の温度を検知する。制御手段（図示せず）は、圧縮機１８に内包されるモータの動作を制御する。

以上のように構成された洗濯乾燥機について、以下その動作、作用を説明する。
洗濯、すすぎ、脱水までの洗濯工程で、水を溜める場合は、排水弁２６により、洗濯排水路２３側を閉じ、水供給バルブ（図示せず）から洗濯槽２に水が供給され、水が溜められる。回転ドラム６がプログラムされた回転数で連続または間欠的に回転し、洗浄やすすぎが行なわれる。この間、衣類５は回転ドラム６の回転によって持ち上げられ落下する。排水する場合は、排水弁２６により洗濯排水路２３側が開かれ、洗濯槽２の水が洗濯排水路２３と排水弁２６を通過して排水管から機外に排水される。

乾燥工程では、排水弁２６により洗濯排水路２３側が閉じられ、圧縮機１８、送風手段１７及び回転ドラム６を駆動するモータ３が運転される。送風手段１７の運転によって、洗濯槽２および回転ドラム６内の空気を、風路を介して除湿乾燥ユニット１５内を通過させながら閉空間で循環する。衣類５は、あらかじめ設定された回転数で連続又は間欠的に回転する回転ドラム６によって撹拌される。

圧縮機１８の運転によって管路２２内を冷媒が循環して、放熱器１９で高温高圧の冷媒の熱を放熱して循環する乾燥用空気を加熱する。加熱された乾燥用空気は送風手段１７によって洗濯槽２内に送り込まれ、回転ドラム６の底面部に設けた開口部１１を通過して衣類５に当たり、衣類５から水分を奪って、多湿の空気となって回転ドラム６の側壁に設けた多数の孔１０を通過し、洗濯槽２の開口部１２を経て除湿乾燥ユニット１５に戻ってくる。この多湿の空気は、除湿乾燥ユニット１５に設けられた除湿手段としての吸熱器２１で冷却除湿される。除湿された乾燥用空気は放熱器３６に送られて加熱され、再び送風手段１７によって洗濯槽２内に送り込まれる。乾燥運転中は、乾燥用空気の温度が所定温度Ｔで一定になるよう制御手段（図示せず）によりモータの運転を制御する。

本体１が室温に馴染んだ状態で乾燥運転を開始した場合、除湿乾燥ユニット１５も室温であるため、圧縮機１８に内包されたモータに入力される電力により冷媒を加熱し、そのエネルギーをもとに乾燥用空気を加熱することになるが、冷媒の温度が低いと冷媒の圧力も低く、そのためモータが必要とするトルクも少なくなる。また、乾燥用空気の温度が所定温度Ｔに達した後は、温度を一定に保つようモータの回転数を制御する。例えば、ある回転数Ｒで回転している場合に乾燥用空気の温度が所定温度Ｔより高くなった場合は回転数を下げ、逆に、乾燥用空気の温度が所定温度Ｔより低くなった場合は回転数を上げる、といった制御を行う。

さて、本実施の形態の圧縮機１８はＩＰＭモータを採用しており、モータのトルクは磁石トルクとリアクタンストルクの合成トルクであり、両者はそれぞれ進角値の関数となっている。ここで最小損失となるモータ電流位相の進角値は負荷トルクによって異なるため、乾燥運転における冷媒圧力の変動（つまり負荷トルクの変動）に合わせて最適な進角値を設定することで、モータ駆動効率を高め消費電力を低減することができる。

この関係を図３に示す。モータの回転数を一定（４５ｒｐｓ）にした時に、負荷トルクが高くなるほど最高効率の進角度も進むことが分かる。つまり実際の乾燥運転においても、負荷トルクに相当する冷媒圧力の値に合わせて、進角度を可変に設定することで、常に最適効率の運転を可能とすることができる。この冷媒圧力は、例えばコンプレッサーの回転数が高く設定されるほど冷媒圧力は上がりやすく、風量つまりリントフィルタの目詰まりが進むと冷媒圧力はより上がりやすくなる。また例えば低温環境下においては、機体の運転による冷媒温度の上昇はつまり冷媒圧力はより上がりにくくなる。さらに衣類の量においても例えば少ない場合、吸熱器において除湿吸熱されにくくなり、冷媒温度の上昇つまり冷媒圧力の上昇はより緩やかになる。各種条件によってこのような傾向を示すため、これに合った制御を制御手段にて行う。

なお、乾燥の動作基本シーケンスは事前に決まっており、通常使用における冷媒圧力の変動は事前に推測できるため、圧力や温度のフィードバックを受けて制御せずに、コースによって決まる時間経過に応じて進角度を進めていく制御においても、十分な消費電力低減効果が期待できる。例えば、乾燥運転開始直後は冷媒圧０．６０ＭＰａ付近で進角１８度、運転開始５０分後には冷媒圧１．２０ＭＰａ付近で進角２０度、運転開始８０分後には冷媒圧１．８０ＭＰａ付近で進角２２度、といった具合である。

また、電流位相を変更する際、短時間で変化させると、モータが脱調し、圧縮機１８の運転が停止するおそれがある。この場合の変化は急変させずに段階的に行うとよい。

以上のように、本実施の形態によれば、制御手段によって例えば冷媒圧力検知手段により検知した冷媒圧力の値に応じて、モータの電流位相を制御することで、冷媒圧力つまりモータに加わる負荷トルクに合った最適電流位相で制御することにより、コストアップをすることなく、乾燥運転時に必要とされる消費電力量を低減した衣類乾燥装置を提供することができる。

なお、本実施の形態では、乾燥用空気の温度を検知し、所定温度Ｔで一定になるよう制御するとしているが、乾燥用空気の温度と冷媒の温度は高い相関性があるため、冷媒の温度を検知し、第２の所定温度Ｔ２で一定になるよう制御するとしても同様の効果を得ることができる。また、冷媒の温度は冷媒圧力と高い相関性があるので、乾燥用空気温度検知手段２５や冷媒温度検知手段２４を用いて、容易かつ安価に冷媒圧力検知手段を構成することができる。

また、本実施の形態では洗濯乾燥機を例に説明したが、衣類の乾燥のみを行う衣類乾燥機に於いても同様の効果が得られるのは言うまでも無い。

以上のように、本発明にかかる衣類乾燥装置は、コストアップをすることなく乾燥運転時に必要とされる消費電力量を低減することができるもので、一般家庭で使用される洗濯と乾燥を同一槽で行う乾燥機能付き洗濯機や乾燥のみを行う衣類乾燥機に広く適用できる。

２ 洗濯槽
５ 衣類
６ 回転ドラム（乾燥庫）
１５ 除湿乾燥ユニット
１７ 送風手段
１８ 圧縮機
１９ 放熱器
２０ 絞り手段
２１ 吸熱器
２２ 管路
２４ 冷媒温度検知手段（冷媒圧力検知手段）
２５ 乾燥用空気温度検知手段（冷媒圧力検知手段）

Claims (10)

1. モータと、前記モータにより駆動される圧縮機と、圧縮された冷媒の熱を放熱する放熱器と、高圧の冷媒の圧力を減圧する絞り手段と、減圧されて低圧となった冷媒で周囲から熱を奪う吸熱器と、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と、冷媒の圧力を検知する冷媒圧力検知手段と、衣類を収容する乾燥庫と、乾燥用空気を送風する送風手段と、前記乾燥用空気を前記放熱器と前記乾燥庫を経て前記吸熱器へと導き再び放熱器に戻す循環風路と、前記モータの動作を制御する制御手段とを具備し、前記制御手段は、前記冷媒圧力検知手段により検知した冷媒圧力の値の上昇に応じて、モータ電流位相を進める方向に制御することを特徴とする衣類乾燥装置。
2. モータと、前記モータにより駆動される圧縮機と、圧縮された冷媒の熱を放熱する放熱器と、高圧の冷媒の圧力を減圧する絞り手段と、減圧されて低圧となった冷媒で周囲から熱を奪う吸熱器と、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と、冷媒の圧力を検知する冷媒圧力検知手段と、衣類を収容する乾燥庫と、乾燥用空気を送風する送風手段と、前記乾燥用空気を前記放熱器と前記乾燥庫を経て前記吸熱器へと導き再び放熱器に戻す循環風路と、前記モータの動作を制御する制御手段と、タイマーとを具備し、
   乾燥運転開始からの経過時間に応じて前記モータ電流位相を進める方向に変化させることを特徴とする衣類乾燥装置。
3. 前記制御手段は、前記モータの電流位相を段階的に変化させることを特徴とした請求項１または２項に記載の衣類乾燥装置。
4. 前記制御手段は、前記モータの回転数に応じて電流位相を設定する請求項１〜３のいずれか１項に記載の衣類乾燥装置。
5. 前記冷媒圧力検知手段は、冷媒温度検知手段であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の衣類乾燥装置。
6. 前記冷媒圧力検知手段は、乾燥用空気温度検知手段であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の衣類乾燥装置。
7. 前記循環風路内に配設されたリントフィルタの目詰まり検知手段を具備し、リントフィルタの目詰まりに応じて前記モータの電流位相の変化度合いを変化させる請求項１〜６のいずれか１項に記載の衣類乾燥装置。
8. 雰囲気温度測定手段を具備し、雰囲気温度に応じて前記モータの電流位相の変化度合いを変化させる請求項１〜６のいずれか１項に記載の衣類乾燥装置。
9. 衣類重量検知手段を具備し、衣類重量に応じて前記モータの電流位相の変化度合いを変化させる請求項１〜６のいずれか１項に記載の衣類乾燥装置。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の衣類乾燥装置を備えたことを特徴とする洗濯乾燥機。