JP2011200365A - 洗濯乾燥機 - Google Patents

Abstract

【課題】乾燥性能の向上と消費電力量を低減する洗濯乾燥機および乾燥機を提供することを目的とする。
【解決手段】乾燥運転中に内部が乾燥室となる外槽２０と、洗濯物３０を収容する回転ドラム２９と、回転ドラム２９を駆動するモータ３６と、回転ドラム２９に温風を送風するための送風路１１、加熱手段６２及び送風手段６１を有する乾燥装置６と、外槽２０から排出される水を排出する排水手段８とを備え、乾燥運転中に、空気が送風手段６１、加熱手段６２、送風路１１、外槽２０、送風手段６１の順で循環する洗濯乾燥機であって、乾燥運転中に、回転ドラム２９から排出される空気を排気し、排気の後の洗濯物３０に温風を吹付ける送風路１１の出口面積を、排気の前の送風路１１の出口面積より大きくする出口面積可変手段と、排気の後の送風路１１の出口風速を、排気の前の送風路１１の出口風速より小さくする風速可変手段とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、洗濯乾燥機に関する。

乾燥工程を行える乾燥機または洗濯工程から乾燥工程までを連続して行える洗濯乾燥機による衣類の乾燥は、送風ファンと熱源（ヒータ）とにより高温・低湿度の空気を作り、これを回転ドラム（洗濯槽）内に吹き込み、衣類の温度を高くして衣類から水分を蒸発させ、蒸発した水分を除湿して機外へ排出することにより行う。

特許文献１には、乾燥工程の序盤では、空気通過断面積を大きくして大風量の風を送風機の少ない回転速度で吹き込み、乾燥工程の中盤以降では、空気通過断面積を小さくして送風機を大きな回転速度で回転させて風速と風量を高め、大電力運転で発生した熱を温風に付与し、乾燥時間の短縮と消費電力の抑制を図る洗濯乾燥機が記載されている。

また、特許文献２には、時間短縮と使用水量や消費電力を低減するため乾燥工程の前半に空冷または水冷除湿を行い、乾燥工程後半に周囲の乾燥した外気を給気し、洗濯物に吹付けた後の温風空気をそのまま排気する洗濯乾燥機が記載されている。

特開２００９−２５４６１５号公報 特開２００８−１０４７１５号公報

しかしながら、乾燥工程の序盤に空気通過断面積を大きくして送風した場合、洗濯物に吹付ける風速が低下して洗濯物からの水分の蒸発量が減少し、乾燥性能が低下する。
また、乾燥工程の後半に周囲の乾燥した外気を給気し、洗濯物に吹付けた後の温風空気をそのまま排気するときに空気通過断面積を小さくし、送風機を大きな回転速度で回転させて風速と風量を高めた場合、ファン動力が増え消費電力量が増加してしまう。

そこで、本発明は乾燥性能の向上と消費電力量を低減する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に本発明は、乾燥運転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、前記回転ドラムを駆動するモータと、前記回転ドラムに温風を送風するための送風路、加熱手段及び送風手段を有する乾燥装置と、前記外槽から排出される水を排出する排水手段とを備え、乾燥運転時に、空気が前記送風手段、前記加熱手段、前記送風路、前記外槽、前記送風手段の順で循環する洗濯乾燥機であって、乾燥運転中に、前記回転ドラムから排出される空気を排気し、前記排気の後の前記洗濯物に温風を吹付ける前記送風路の出口面積を、前記排気の前の前記送風路の出口面積より大きくする出口面積可変手段と、前記排気の後の前記送風路の出口風速を、前記排気の前の前記送風路の出口風速より小さくする風速可変手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、乾燥性能の向上と消費電力量を低減する洗濯乾燥機を提供することができる。

本実施形態に係る洗濯乾燥機の斜視図である。 本実施形態に係る洗濯乾燥機の右側面断面図であり、乾燥工程の前半を示す。 本実施形態に係る洗濯乾燥機の右側面断面図であり、乾燥工程の中盤を示す。 本実施形態に係る洗濯乾燥機の右側面断面図であり、乾燥工程の後半を示す。 本実施形態に係る洗濯乾燥機の乾燥工程における運転状態を示す図である。 本実施形態に係る洗濯乾燥機の乾燥工程における洗濯物の温度変化を示す図である。 本実施形態に係る洗濯乾燥機の右側面断面図であり、乾燥工程終了後の処理を示す。

以下、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係る洗濯乾燥機の斜視図である。
本実施形態に係る洗濯乾燥機の筐体は、ベース１と、ベース１の上部に載せられた鋼板および樹脂成形品が組み合わされて構成された外枠２と、から構成されている。
外枠２の正面には洗濯物３０（図２参照）を出し入れするドア３と前面カバー２２が設けられ、外枠２の背面には背面カバー２３が設けられている。

図２から図４は本実施形態に係る洗濯乾燥機の右側面断面図であり、図２は乾燥工程の前半を示し、図３は乾燥工程の中盤を示し、図４は乾燥工程の後半を示す。
まず、図２を参照して、本実施形態に係る洗濯乾燥機の内部構造について説明する。

回転ドラム２９は回転可能に支持されており、その外周壁および底壁に通水および通風のための多数の貫通孔を有し、前側端面に衣類を出し入れするための開口部が設けられている。洗濯乾燥機の使用者により、ドア３が開放され回転ドラム２９に洗濯物３０が投入される。開口部の外側には、回転ドラム２９と一体の流体バランサ３１を備えている。外周壁の内側には、軸方向に延びるリフタ３３が複数個設けてあり、洗濯、乾燥時に回転ドラム２９を回転すると、衣類はリフタ３３と遠心力で外周壁に沿って持ち上がり、重力で落下するような動きを繰り返すタンブリング動作を行う。回転ドラム２９の回転中心軸は、水平または開口部側が高くなるように、水平に対して０〜３０°程度傾斜している。

円筒状の外槽２０は、回転ドラム２９を同軸上に内包し、前面は開口し、後側端面の外側中央にドラム駆動用モータ３６を備える。ドラム駆動用モータ３６の主軸３５は、外槽２０を貫通し、回転ドラム用金属製フランジ３４を介して回転ドラム２９と結合している。なお、ドラム駆動用モータ３６は、制御装置１００により回転速度が制御される。
外槽２０の開口部には弾性体からなるゴム系のパッキン３８が取付けられている。このパッキン３８は、外槽２０内とドア３との水密性を維持する役割をしている。これにより、洗い工程，すすぎ工程及び脱水工程時の水漏れの防止が図られている。また、外槽２０は洗濯乾燥機が乾燥工程中には乾燥室として機能する。
外槽２０の底面最下部には、排水口３７が設けてあり、排水ホース９と接続している。排水ホース９は、床面に設けられた排水トラップ１０を有する排水口３９に接続される。
排水口３７と排水ホース９との間には排水弁８が設けてあり、排水弁８を閉じて給水することで外槽２０に水を溜め、また、排水弁８を開いて外槽２０内の水を機外へ排出することができる。なお、排水弁８は制御装置１００により開閉が制御される。
外槽２０は、下側をベース１に固定されたサスペンション２１により防振支持されている。

本実施形態に係る洗濯乾燥機は、除湿ダクト５と、送風手段たるファン６１と加熱手段たるヒータ６２を含む乾燥装置６とを備え、乾燥工程時に回転ドラム２９内の洗濯物３０を乾燥させる。なお、ファン６１の回転速度とヒータ６２のＯＮ／ＯＦＦは、制御装置１００により制御される。

除湿ダクト５は、外枠２の背面内側に縦方向に設置され、ダクト下部は外槽２０の背面下方に設けた通風口３２に柔軟構造のベローズ４で略水平に接続されている。除湿ダクト５は、冷却水弁（図示せず）を開放することにより冷却水供給管５１から冷却水５２（図３参照）を流す水冷除湿機構（図示せず）を内蔵している。なお、冷却水弁は制御装置１００により弁の開閉が制御される。冷却水５２および結露水（水冷除湿機構により空気から除湿された水）は、除湿ダクト５の壁面を伝わって流下し通風口３２から外槽２０に入り排水口３７から排水ホース９を通り機外へ排出される。

除湿ダクト５の出口はファン６１の吸気口と接続され、ファン６１の吐出口はヒータ６２と接続されている。ヒータ６２の出口は、柔軟構造のベローズ７を介して、回転ドラム２９の内部に向けて洗濯物３０を乾燥させるための乾燥空気１２を吹き出す吹出しノズル１１と接続されている。

吹出しノズル１１は、切替弁１１ａを内蔵し、切替弁１１ａを切り替えることにより、吹出しノズル１１の開口面積を小さくする状態（図２，図３参照）と、吹出しノズル１１の開口面積を大きくする状態（図４参照）とを切り替え可能に構成されている。なお、切替弁１１ａは、制御装置１００により制御される。

また、除湿ダクト５の出口と、ファン６１の吸気口との間には、吸気弁１３が設けられている。図２，図３に示すように、吸気弁１３を閉じることにより除湿ダクト５からの循環空気１４がファン６１に吸気される。また、図４に示すように、吸気弁１３を開けることにより、除湿ダクト５からファン６１への流路を閉塞し、筐体内部空気１５がファン６１に吸気される。なお、吸気弁１３は、制御装置１００により開閉が制御される。

このように構成した本実施形態に係る洗濯乾燥機は、洗濯工程においては、回転ドラム２９内に洗濯物３０を投入し、排水弁８を閉じた状態で給水して外槽２０に洗濯水を溜め、回転ドラム２９を回転させて洗濯物３０を洗濯する。
また、脱水工程においては、排水弁８を開いて外槽２０内の洗濯水を排水し、回転ドラム２９を回転させて洗濯物３０を遠心脱水する。

以下、本実施形態に係る洗濯乾燥機の乾燥工程の各段階について、図２から図４、および図５（ａ）を用いて説明する。
＜乾燥工程：前半＞
乾燥工程の前半では、図２および図５（ａ）に示すように、本実施形態に係る洗濯乾燥機の制御装置１００は、排水弁８を開いた状態とし、回転ドラム２９を回転させると共に、ファン６１を駆動させ、ヒータ６２を通電させる。
なお、制御装置１００は、回転ドラム２９内の洗濯物３０がタンブリング動作をするように、ドラム駆動用モータ３６を制御する。
これにより、外槽２０内の空気を通風口３２から吸引して除湿ダクト５内を通過した後にヒータ６２で加熱して吹出しノズル１１から回転ドラム２９内の洗濯物３０に向けて吹込む乾燥空気１２を生成する。

乾燥工程開始直後は、回転ドラム２９内の洗濯物３０の温度は高くなっていない。そのため、洗濯物３０からの蒸発量はあまり多くなく、加えて水冷除湿機構は、温度差による飽和水蒸気量の変化を用いて、高温多湿の空気を冷却することにより結露した水分を除湿するものであるため、乾燥工程の前半では、冷却水弁を開放せず、除湿ダクト５内部には冷却水供給管５１から冷却水を流さない。
これにより、除湿性能の低い乾燥工程前半時における冷却水を節約し、加えて、ファン６１に吸い込まれる循環空気１４の温度が冷却水により低下しないので、循環空気１４はヒータ６２で再加熱され、吹出しノズル１１から吹き出す乾燥空気１２および洗濯物３０の温度を上昇させるのに必要な時間を短縮する。

＜乾燥工程：中盤＞
そして、乾燥工程の中盤では、図３および図５（ａ）に示すように、制御装置１００は、乾燥工程の前半と同様に、回転ドラム２９を回転させると共に、ファン６１を運転してヒータ６２を通電させる。加えて、制御装置１００は、冷却水弁（図示せず）を開放し、冷却水供給管５１から冷却水５２を流す。
これにより、外槽２０内の空気を通風口３２から吸出して除湿ダクト５内を通過させて水冷除湿した後にヒータ６２で加熱して吹出しノズル１１から回転ドラム２９内の洗濯物３０に向けて吹込む高温低湿の乾燥空気１２を生成する。

ここで、乾燥工程の前半および乾燥工程の中盤において、制御装置１００は、吹出しノズル１１の開口面積は、後述する乾燥工程の後半における吹出しノズル１１の開口面積よりも小さくなるように、吹出しノズル１１に内蔵された切替弁１１ａを切り替える。加えて制御装置１００は、ファン６１の回転速度を後述する乾燥工程の後半におけるファン６１の回転速度よりも高く設定する。
これにより、吹出しノズル１１から吹き出される乾燥空気１２の風速は大きくなり、洗濯物３０からの水分の蒸発量を促進させながら乾燥性能を増加させることができる。
ただし、吹出しノズル１１の開口面積が小さくなることによりノズル静圧が高くなる。そのため、風量は少なくなるように設定することにより、ノズル静圧と風量の積によって決まるファン６１の動力（即ち、ファン６１の消費電力量）が増加するのを防ぐ。

＜乾燥工程：後半＞
乾燥工程の後半では、図４および図５（ａ）に示すように、制御装置１００は、ヒータ６２をＯＦＦにして冷却水弁を閉塞し冷却水５２を止める。そして、吸気弁１３を開く。
これにより、ベース１下部の隙間から吸込まれた外部空気１６は、外槽２０の側面を流れながら外槽２０，ドラム駆動用モータ３６，ファン６１の排熱を受けながら温められ、乾燥工程の中盤までに外槽２０の上面と外枠２の空間に溜められた高温の筐体内部空気１５とともにファン６１へ吸込まれる。
吸込まれた筐体内部空気１５は、吹出しノズル１１から回転ドラム２９内の洗濯物３０に向けて吹込む高温低湿の乾燥空気１２として洗濯物３０に吹付けられ、洗濯物３０から水分を奪い、湿潤して排水口３７から排水ホース９を通り、排水トラップ１０の水封じを破って排水口３９に排出される。これにより、洗濯物３０からの水分は排気除湿される。

ここで、乾燥工程の後半において、吹出しノズル１１の開口面積は、後述する乾燥工程の中盤における吹出しノズル１１の開口面積よりも大きくなるように、吹出しノズル１１に内蔵された切替弁１１ａを制御装置１００によって切り替える。この様に、風路抵抗を下げることにより、吹出しノズル１１から吹き出される乾燥空気１２の風量を増加させて洗濯物３０から水分を短時間で排出して乾燥性能を増加させることができる。加えて、制御装置１００は、ファン６１の回転速度を乾燥工程の中盤におけるファン６１の回転速度よりも低く設定する。
これにより、ファン６１の動力の増加を抑えて吹出しノズル１１から吹き出される乾燥空気１２の風量を増加させることができるため、洗濯乾燥機全体の消費電力量を低減することができる。

＜洗濯物の温度変化＞
図６を用いて、本実施形態に係る洗濯乾燥機の乾燥工程における洗濯物の温度変化について説明する。
本実施形態に係る洗濯乾燥機は、脱水工程終了後の乾燥工程の前半では、制御装置１００によりヒータ６２に通電して吹出しノズル１１から温風（乾燥空気１２）を回転ドラム２９の内部に吹き込み、洗濯物３０の温度を上昇（予熱）させる。

乾燥工程の中盤では、洗濯物３０全体の温度が上昇し洗濯物３０から水分が蒸発する（恒率乾燥）。乾燥工程の中盤までのファン６１とヒータ６２の消費電力量を一定とした場合、ノズル開口面積を小さく、かつ、ファン回転速度を高くして風量より風速を大きくしたほうが洗濯物３０からの蒸発が促進され乾燥性能が良くなる。

乾燥工程の後半では、洗濯物３０は十分温められて水分が蒸発しているため、ヒータ加熱を止めて排気除湿を行うことにより（減率乾燥）、消費電力量の低減を図っている。このとき、蒸発した水分を排気するため風速より風量を多くして排気することにより短時間で洗濯物３０を乾燥させることができ、消費電力量の低減が図られる。

なお、一般的な排水トラップの場合、水封じの高さは５０〜８０ｍｍ程度あるため、水封じを破るには排水ホース９側の圧力は約１０００Ｐａ以上が必要となる。また、排水口３９からの臭気を抑えるため、水封じを破った後も高い圧力（所定以上の圧力）を確保する必要があり、排水ホース９側による排気式乾燥中（本実施形態における排気工程の後半）は、高い圧力を保つようにファン６１を制御する。

＜乾燥工程：終了処理：水トラップ再生処理＞
図７は、本実施形態に係る洗濯乾燥機の右側面断面図であり、乾燥工程終了後の処理を示す。
乾燥終了後は、図７および図５（ａ）に示すように、排水口３９側の圧力より排水ホース９側の圧力を高く保ちながら水封じを破らない圧力レベルまでファン６１の回転速度を下げて、冷却水弁（図示せず）を開放し、冷却水供給管５１から冷却水５２を流し、排水トラップ１０の水封じを回復させて乾燥工程終了となる。

このように、乾燥終了後に、排水ホース９側の圧力を所定以上に保ちながら排水ホース９を経由して排水口３９に水を供給することにより、排水口３９からの臭気を抑えながら排水トラップ１０の水封じを回復させることができる。

＜まとめ＞
このように構成した洗濯乾燥機は、乾燥工程の中盤までに洗濯物３０，回転ドラム２９，外槽２０や外槽２０の上面と外枠２の空間に溜められた筐体内部空気１５などが蓄えた熱と乾いた外部空気１６を用いた余熱乾燥により、乾燥工程の後半のヒータ６２の消費電力量を削減することができる。

ここで、衣類６ｋｇ、ヒータ入力約６００Ｗ、風量約１.５ｍ³／ｍｉｎ、冷却水量０.３〜０.５Ｌ／ｍｉｎの条件において、乾燥工程の後半でヒータ６２をＯＦＦにして、吸気弁１３を開放し、吸気弁１３から取り入れた外部空気１６を洗濯物３０に吹付ける排気乾燥は、排気乾燥を行わない場合と比較して、乾燥工程の消費電力量全体の約１０〜２０％を削減することができる。

さらに、ファン６１へ吸込まれる筐体内部空気１５が、外槽２０、ドラム駆動用モータ３６、ファン６１などの排熱により温められた場合（余熱乾燥）、直接外部空気１６を吸込んだ場合と比較して、乾燥工程の消費電力量全体の約５％を削減することができる。

また、外部空気１６を吸込んでも排水ホース９から洗濯物３０の水分を排水口３９に排出するため、本実施形態に係る洗濯乾燥機が設置された室内の環境を悪化させずに消費電力を削減することができる。さらに、乾燥終了時に排水ホース９側の内圧を保ちながら排水トラップ１０の水封じを回復させるため、排水口３９からの臭気が室内に漏れて環境を悪化させることはない。

≪変形例≫
なお、本実施形態に係る洗濯乾燥機は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。
例えば、上記実施形態の構成においては、乾燥工程の中盤に冷却水弁を開いて水冷除湿を行なっているが（図３、図５（ａ）参照）、図５（ｂ）に示すように、乾燥工程に冷却水を使用しなくてもよい。この場合、乾燥空気１２の温度が上昇して洗濯物３０の温度が上がるため余熱乾燥時に用いられる熱容量が増加して、乾燥工程の消費電力量をさらに削減することができる。なお、冷却水による水冷除湿を使用しない場合、空冷によって除湿ダクト５や外槽２０などの内壁面が除湿部となる。

また、本実施形態の洗濯乾燥機は、吹出しノズル１１に内蔵された切替弁１１ａによりノズル開口面積の大小を切り替える構成としたが、これに変えて、バイメタルなどの温風温度によって可変する材料によりノズル開口面積の大小を切り替える構成としてもよい。
即ち、循環空気１４がヒータ６２により加熱され、吹出しノズル１１から吹出される乾燥空気１２の温度が高温となる場合には（図２、図３参照）、吹出しノズル１１の開口面積を小さくするように変形する。一方、ヒータ６２により加熱されない場合には（図４参照）、吹出しノズル１１の開口面積を大きくするように変形する。
このような、バイメタルなどの温風温度によって可変する材料を用いることにより、切替弁１１ａの駆動部の簡略化およびコスト低減が図られる。

また、本発明を洗濯乾燥機に変えて、乾燥工程を行なう乾燥機に適用しても同様の効果を得ることができる。

１ ベース（筐体）
２ 外枠（筐体）
３ ドア
４ ベローズ
５ 除湿ダクト
６ 乾燥装置
７ ベローズ
８ 排水弁（排水手段）
９ 排水ホース
１０ 排水トラップ
１１ 吹出しノズル（送風路）
１１ａ 切替弁（出口面積可変手段）（風速可変手段）
１２ 乾燥空気
１３ 吸気弁
１４ 循環空気
１５ 筐体内部空気
１６ 外部空気
２０ 外槽
２１ サスペンション
２２ 前面カバー
２３ 背面カバー
２９ 回転ドラム
３０ 洗濯物
３１ 流体バランサ
３２ 通風口
３３ リフタ
３４ 回転ドラム用金属製フランジ
３５ 主軸
３６ ドラム駆動用モータ
３７ 排水口
３８ パッキン
３９ 排水口
５１ 冷却水供給管
５２ 冷却水
６１ ファン（送風手段）
６２ ヒータ（加熱手段）
１００ 制御装置

Claims (4)

1. 乾燥運転中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、
   前記回転ドラムを駆動するモータと、
   前記回転ドラムに温風を送風するための送風路、加熱手段及び送風手段を有する乾燥装置と、
   前記外槽から排出される水を排出する排水手段と、を備え、
   乾燥運転中に、空気が前記送風手段、前記加熱手段、前記送風路、前記外槽、前記送風手段の順で循環する洗濯乾燥機であって、
   乾燥運転中に、前記回転ドラムから排出される空気を排気し、
   前記排気の後の前記洗濯物に温風を吹付ける前記送風路の出口面積を、前記排気の前の前記送風路の出口面積より大きくする出口面積可変手段と、
   前記排気の後の前記送風路の出口風速を、前記排気の前の前記送風路の出口風速より小さくする風速可変手段と、を備える
   ことを特徴とする洗濯乾燥機。
2. 前記排気の後の前記送風手段の回転速度を、前記排気の前の前記送風手段の回転速度より低くする
   ことを特徴とする請求項１に記載の洗濯乾燥機。
3. 乾燥運転中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、
   前記回転ドラムを駆動するモータと、
   前記回転ドラムに温風を送風するための送風路、加熱手段及び送風手段を有する乾燥装置と、
   前記外槽から排出される水を排出する排水手段と、を備え、
   乾燥運転中に、空気が前記送風手段、前記加熱手段、前記送風路、前記外槽、前記送風手段の順で循環する洗濯乾燥機であって、
   乾燥運転中に、前記回転ドラムから排出される空気を排気し、
   前記洗濯乾燥機は、
   前記排気の後の前記洗濯物に吹付ける空気温度によって、前記送風路の出口面積を可変する出口面積可変手段を、さらに備える
   ことを特徴とする洗濯乾燥機。
4. 前記出口面積可変手段は、温度によって変形する部材によって出口面積が可変する
   ことを特徴とする請求項３に記載の洗濯乾燥機。

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