JP2012034816A - 除湿加温装置とそれを用いた衣類乾燥機 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で除湿水の排水異常を検知し、除湿水が溢れるのを防止する。
【解決手段】結露水を受けるドレンパン１３と、圧縮機２から吐出する冷媒の温度を測定する第１の冷媒温度測定装置１０と、放熱器３内の凝縮温度を測定する第２の冷媒温度測定装置１２と、第１の冷媒温度測定装置１０および第２の冷媒温度測定装置１２により測定した温度情報によって圧縮機２の運転を制御する制御装置９とを備え、第１の温度測定部８をドレンパン１３の溢水線より重力方向側のドレンパン１３内に設置するとともに、運転の開始時に第２の冷媒温度測定装置１２で測定した温度が所定の温度に上昇しているとき、第１の冷媒温度測定装置１０で測定した温度が所定の上昇量より少ない、または温度の上昇停止、または温度の低下のいずれかを検知すると、圧縮機２の運転を停止するようにしたものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、ヒートポンプ装置を用いた除湿加温装置と、それを用いた衣類の乾燥を行う衣類乾燥機に関するものである。

従来、この種の除湿加温装置５１は、図１０〜図１２に示すように、筐体５２内に圧縮機５３、放熱器５４、吸熱器５５および絞り手段５６とからなるヒートポンプ装置５７を備えている。圧縮機５３と放熱器５４とを繋ぐ配管５８に、圧縮機５３から吐出する冷媒の温度を測定するための温度測定部５９を設置している。吸熱器５５の下方には、吸熱器５５で除湿された除湿水を受けるドレンパン６０が設けてあり、このドレンパン６０に集められた除湿水を排水する排水口６１と、除湿水を検知する水位センサー６２が設けられている。

ヒートポンプ装置５７の動作は、圧縮機５３で高温高圧に圧縮された冷媒が配管５８を通って放熱器５４に入り、送風機（図示せず）で送風された空気と熱交換して空気が加温され、冷媒は冷却されて液化する。液化した高圧冷媒は絞り手段５６に入り減圧されて、低温低圧の液冷媒となり吸熱器５５に入る。送風機で送風された空気と熱交換して空気は冷却除湿され、冷媒は加熱され、蒸気冷媒となって圧縮機５３に戻る。

圧縮機５３の冷媒吐出温度が規定値を超えると、圧縮機５３内にある潤滑油の劣化が激しくなるため、圧縮機５３から吐出される冷媒の温度を温度測定部５９により測定し、冷媒吐出温度が規定値以上になると圧縮機５３を停止する安全対策が施されている。

また、吸熱器５５で除湿された除湿水は、重力によって吸熱器５５の下方に設けたドレンパン６０に滴下し、排水口６１から除湿加温装置５１外に排出される。ドレンパン６０には、排水口６１が異物によって目詰まりしたとき等、ドレンパン６０に溜まる除湿水の水位の上昇を検知する水位センサー６２が設けてあり、除湿水がドレンパン６０から溢れるのを防止している。

一方、空気の流れについて説明すると、送風機によって空気口６３から除湿加温装置５１に送り込まれた空気は、まず、吸熱器５５に入って冷却され、吸熱器５５の温度が空気の飽和温度以下になると吸熱器５５の表面に結露し、除湿される。その後、放熱器５４に入って加熱され、高温低湿の空気となって排気口６４から除湿加温装置５１を出る。

近年、省エネルギの観点から、衣類乾燥機にヒータに代えて、このようなヒートポンプ装置を用いた除湿加温装置が用いられるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

また、ヒートポンプ装置を用いた洗濯乾燥機において、除湿水の水位をサーミスタで検知することが考えられている（例えば、特許文献２参照）。

特開平７−１７８２８９号公報 特開２００６−２６２９２４号公報

しかしながら、前記従来の構成では、ドレンパン６０の除湿水を検知するために水位センサー６２を設けているため、水位センサー６２を設置するためのスペースが必要で装置が大型化するとともに、構成が複雑で高価になるという課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、簡単な構成で除湿水の排水異常を検知し、除湿水が溢れるのを防止することができる除湿加温装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の除湿加温装置は、ヒートポンプ装置の吸熱器で空気と熱交換して生じる結露水を受けるドレンパンと、圧縮機と放熱器を連結する配管に設けた第１の温度測定部によって冷媒の温度を測定する第１の冷媒温度測定装置と、前記放熱器内の凝縮温度を第２の温度測定部によって測定する第２の冷媒温度測定装置と、前記第１および第２の冷媒温度測定装置により測定した温度情報によって前記圧縮機の運転を制御する制御装置とを備え、前記第１の温度測定部を前記ドレンパンの溢水線より重力方向側の前記ドレンパン内に設置するとともに、前記制御装置は、運転の開始時に前記第２の冷媒温度測定装置で測定した温度が所定の温度に上昇しているとき、前記第１の冷媒温度測定装置で測定した温度が所定の上昇量より少ない、または温度の上昇停止、または温度の低下のいずれかを検知すると、前記圧縮機の運転を停止するようにしたものである。

これによって、運転の開始時に、排水不良等により結露水がドレンパン内に溜まり、凝縮温度よりも高い圧縮機からの吐出冷媒温度を測定する第１の冷媒温度測定装置の第１の温度測定部が結露水と接触すると、結露水の温度は冷媒の温度よりも大幅に低いため、測定温度が急激に低下する。このとき、第２の冷媒温度測定装置により測定される温度が正常に上昇していれば、ヒートポンプサイクルの動作変動により第１の冷媒温度測定装置で測定した温度が変化したのではなく、ドレンパン内の水位異常と判断することができ、専用の水位センサーを設けることなく、排水異常であることを検知することができるとともに、圧縮機の運転を停止することにより除湿の進行を停止し、運転中の結露水の溢水を防止することができる。

本発明の除湿加温装置は、運転の開始時に、簡単な構成で除湿水の排水異常を検知することができ、運転中に除湿水がドレンパンから溢れるのを防止することができる。

本発明の実施の形態１における除湿加温装置の上面図 同除湿加温装置のブロック図 同図１のＢ−Ｂ断面図 同除湿加温装置の冷媒の温度を示すグラフ 同除湿加温装置の動作を示すタイムチャート 同除湿加温装置の他の例の動作を示すタイムチャート 同除湿加温装置の他の例の動作を示すタイムチャート 本発明の実施の形態２における除湿加温装置の動作を示すタイムチャート 本発明の実施の形態３における除湿加温装置を備えた衣類乾燥機の要部断面図 従来の除湿加温装置の上面図 同除湿加温装置の側面図 同図１０のＡ−Ａ断面図

第１の発明は、圧縮機、放熱器、絞り手段、および吸熱器を冷媒が循環する配管により連結したヒートポンプ装置と、空気流入口から前記吸熱器および前記放熱器を通って空気流出口へ流れる風回路と、前記吸熱器で空気と熱交換して生じる結露水を受けるドレンパンと、前記圧縮機と前記放熱器を連結する配管に設けた第１の温度測定部によって冷媒の温度を測定する第１の冷媒温度測定装置と、前記放熱器内の凝縮温度を第２の温度測定部によって測定する第２の冷媒温度測定装置と、前記第１および第２の冷媒温度測定装置により測定した温度情報によって前記圧縮機の運転を制御する制御装置とを備え、前記第１の温度測定部を前記ドレンパンの溢水線より重力方向側の前記ドレンパン内に設置するとともに、前記制御装置は、運転の開始時に前記第２の冷媒温度測定装置で測定した温度が所定の温度に上昇しているとき、前記第１の冷媒温度測定装置で測定した温度が所定の上昇量より少ない、または温度の上昇停止、または温度の低下のいずれかを検知すると、前記圧縮機の運転を停止するようにしたことにより、運転の開始時に排水不良等により結露水がドレンパン内に溜まり、凝縮温度よりも高い圧縮機からの吐出冷媒温度を測定する第１の冷媒温度測定装置の第１の温度測定部が結露水と接触すると、結露水の温度は冷媒の温度よりも大幅に低いため、測定温度が急激に低下する。このとき、第２の冷媒温度測定装置により測定される温度が正常に上昇していれば、ヒートポンプサイクルの動作変動により第１の冷媒温度測定装置で測定した温度が変化したのではなく、ドレンパン内の水位異常と判断することができ、専用の水位センサーを設けることなく、排水異常であることを検知することができるとともに、圧縮機の運転を停止することにより除湿の進行を停止し、運転中の結露水の溢水を防止することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の制御装置は、第１の冷媒温度測定装置で測定した温度が所定の上昇量より少ない、または温度の上昇が停止、または温度の低下を検知すると、圧縮機の回転数を所定時間低下させ、前記第１の冷媒温度測定装置で測定した温度が、再び上昇しなければ、前記圧縮機の運転を停止するようにしたことにより、完全な排水不良でない場合、例えば、ドレンパンの排水口がリント等の堆積によって狭くなっている状態では、結露水の排水量が減少し、排水量以上の結露水が生成されると水位が上昇する。したがって、圧縮機の運転回転数を低下させて除湿能力を低減し、結露量を減少させて運転することにより、結露水がドレンパンから溢れることなく、運転を継続することができる。そして、圧縮機の運転回転数を所定時間低下させても、再び上昇しなければ、完全な排水不良であると判断し、圧縮機の運転を停止することで溢水を防止することができる。

第３の発明は、第１〜第３のいずれか１つの発明の除湿加温装置を搭載した衣類乾燥機であり、水位センサーを設けることなく、簡単な構成で排水異常を検知することができる衣類乾燥機を提供することができる。

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、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除湿加温装置の上面図、図２は、同除湿加温装置のブロック図、図３は、図１のＢ−Ｂ断面図である。

図１〜図３において、筐体１内に圧縮機２、放熱器３、絞り手段４および吸熱器５と、これらを冷媒が循環する配管６で繋いだヒートポンプ装置７が設置されている。圧縮機２と放熱器３とを繋ぐ配管６に、圧縮機２から吐出する冷媒の温度を測定する第１の温度測定部８を設けてあり、この第１の温度測定部８で測定した冷媒の温度は、圧縮機２の動作を制御する制御装置９の第１の冷媒温度測定装置１０に入力される。

また、放熱器３内に冷媒の凝縮温度を測定する第２の温度測定部１１を設けてあり、こ
の第２の温度測定部１１で測定した冷媒の温度は、制御装置９の第２の冷媒温度測定装置１２に入力される。

吸熱器５の下方には、吸熱器５で除湿された除湿水を受けるドレンパン１３が設けてあり、このドレンパン１３に集められた除湿水を排水する排水口１４を設けている。配管６は、圧縮機２と放熱器３とを繋ぐ部分の一部をドレンパン１３内の底部に近接配置し、サーミスタ等で構成した第１の温度測定部８は、ドレンパン１３から除湿水が溢れないように設定された溢水線Ｗより重力方向下側に、少なくともその一部または全部が位置するように配管６に取り付けられている。

ヒートポンプ装置７の基本的な動作は従来と同様であり、説明は簡略におこなう。圧縮機２で高温高圧に圧縮された冷媒は、配管６を通り第１の温度測定部８が取り付けられている部分を通って放熱器３に入る。放熱器３で送風機（図示せず）で送風された空気と熱交換して空気が加温され、冷媒は冷却されて液化する。液化した高圧冷媒は絞り手段４に入り、減圧されて低温低圧の液冷媒となり吸熱器５に入る。吸熱器５で送風機によって送風された空気と熱交換して空気は冷却除湿され、冷媒は加熱されて蒸気冷媒となり圧縮機２に戻る。

圧縮機２の冷媒吐出温度が規定値を超えると、圧縮機２内にある潤滑油の劣化が激しくなるため、圧縮機２から吐出される冷媒温度を第１の温度測定部８により測定し、冷媒吐出温度が規定値以上になると制御装置９によって圧縮機２の動作を停止するようにしている。

ヒートポンプサイクルでは、圧縮機２から吐出される冷媒の吐出温度は、凝縮温度より高い関係にあり、第１の冷媒温度すなわち冷媒の吐出温度（例えば、８０℃〜１００℃）は第１の温度測定部８で測定し、第２の冷媒温度すなわち冷媒の凝縮温度（例えば、６０℃〜７０℃）は第２の温度測定部１１で測定している。

第１の冷媒温度（冷媒の吐出温度）と第２の冷媒温度（冷媒の凝縮温度）は、圧縮機２の動作に連動して所定の範囲内で制御される。すなわち、図４に示すように、第１の温度測定部８で測定する第１の冷媒温度は、第１の所定範囲内に制御され、第２の温度測定部１１で測定する第２の冷媒温度は、吐出温度より低い第２の所定範囲内である。

一方、除湿加温装置によって除湿加温される空気の流れを説明すると、図示しない送風機によって筐体１に設けた空気流入口１５から除湿加温装置に送り込まれた空気は、まず、吸熱器５に入って冷却され、吸熱器５の温度が空気の飽和温度以下になると吸熱器５の表面に結露し、除湿される。その後、放熱器３に入って加熱され、高温低湿の空気となって空気流出口１６から除湿加温装置を出る風回路１７が構成されている。

ヒートポンプ装置７の動作により、吸熱器３で結露した除湿水はドレンパン１３に落下して集められ、最下部にある排水口１４から筺体１外に排出される。送風機で送風される空気にリント等の異物が含まれていると、吸熱器３で結露した除湿水に付着しドレンパン１３に溜まる。

排水口１４がリント等の異物によって目詰まりする等の排水不良が起きた場合、除湿水は排水口１４から排水されずにドレンパン１３に溜まる。ヒートポンプ装置７の動作により吸熱器３で結露した除湿水で水位が上昇し、やがて溢水線Ｗを超えるとドレンパン１３から除湿水が溢れて水漏れが生じる。圧縮機２と放熱器３とを繋ぐ配管６の一部をドレンパン１３内の底部に近接配置しているので、ドレンパン１３内の水位が上昇すると、その底部に配設された配管６の一部が結露水と接触し、溢水線Ｗを超える前に第１の温度測定
部８とともに配管６の一部が結露水と接触する。

ヒートポンプ装置７の運転開始時において、圧縮機２の起動により第１の温度測定部８で測定される第１の冷媒温度と、第２の温度測定部１１で測定される第２の冷媒温度は、ともに上昇するが、前記のような結露水の排水不良が発生すると、第１の温度測定部８が冷却されて測定温度が低下する。

このとき、第２の冷媒温度測定装置１２の第２の温度測定部１１で測定した冷媒凝縮温度、すなわち、第２の冷媒温度が正常に上昇していれば、圧縮機２の回転数変化等のヒートポンプサイクルの変動による温度低下ではなく、排水不良によるものであると判断することができ、圧縮機２の運転を制御する制御装置９により、圧縮機２の運転を停止させ、水漏れを防止することができる。つまり、冷媒の吐出温度と凝縮温度の両方の変化を監視することにより、排水異常を精度よく検知することができる。

図５は、運転開始時の立ち上がり過程の温度を示したもので、第１の温度測定部８で測定される第１の冷媒温度と、第２の温度測定部１１で測定される第２の冷媒温度は、ともに上昇する。ドレンパン１３内の水位がＷ１まで上昇した点Ｐで、第１の温度測定部８がドレンパン１３に溜まった結露水と接触すると、第２の温度測定部１１で測定される第２の冷媒温度が、安定的に上昇しているのに対し、第１の温度測定部８で測定される第１の冷媒温度が所定の上昇量より少なくなる。

この温度の上昇量の変化で排水異常を検知し、所定時間ｔ１後に圧縮機２の運転を停止する。結露水は、第１の温度測定部８が結露水と接触した水位がＷ１から、圧縮機２の運転を停止するまでにＷ２に上昇した状態で停止し、結露水の溢水による水漏れを防止することができる。すなわち、第２の温度測定部１１で測定した第２の冷媒温度が、安定的に上昇していれば、排水不良によるものであると判断することができ、排水異常を早期に精度よく検知し、圧縮機２の運転を停止して水漏れを防止することができる。

図６は、圧縮機２の回転数が図５の場合より少ないときの温度の変化を示したもので、ドレンパン１３内の水位がＷ１まで上昇した点Ｐで、第１の温度測定部８がドレンパン１３に溜まった結露水と接触すると、温度の上昇が停止している。これは、冷媒から第１の温度測定部８に与えられる熱量と、結露水に奪われる熱量とがバランスしていることによる。

図７は、圧縮機２の回転数がさらに少ないときの温度の変化を示したもので、第１の温度測定部８がドレンパン１３に溜まった結露水と点Ｐで接触した後、温度が接触時から低下している。これは、冷媒の循環量がさらに少なくなったことにより、冷媒から第１の温度測定部８に与えられる熱量が、結露水に奪われる熱量より少なくなったことによる。

運転開始後の立ち上がり過程において、上記のいずれかの状態を検知すると、所定時間ｔ１後に圧縮機２の運転を停止する。所定時間ｔ１は、温度上昇の変化が検知可能な時間であり、単位時間当たりの変化量から容易に検知することができる。点Ｐから排水の異常を検知して圧縮機２の運転を停止するまでの時間を短くすると、Ｗ１からの結露水の増加量を少なくすることができる。

以上のように、運転の開始時に、圧縮機２の回転数が異なっている場合でも、第１の温度測定部８で測定する温度変化を検知して排水異常を精度よく的確に検知することができる。特に、使用者が圧縮機２の能力を強／弱の切り替え、または、強〜弱を複数段階に任意に設定可能な場合に効果的である。

（実施の形態２）
図８は、本発明の第２の実施の形態における除湿加温装置の動作を示すタイムチャートである。本実施の形態の特徴は、圧縮機２をインバーター等の回転数を可変できる構成とし、制御装置９は、第１の冷媒温度測定装置１０で測定した温度が所定の上昇量より少ない、または温度の上昇が停止、または温度の低下を検知すると、圧縮機２の回転数を所定時間ｔ２低下させ、第１の冷媒温度測定装置１０で測定した温度が再び上昇しなければ、圧縮機２の運転を停止するようにしたことである。他の構成は実施の形態１と同じであり、同一の符号を付して詳細な説明は実施の形態１のものを援用する。

上記の構成により、完全な排水不良でない場合、例えば、ドレンパン１３の排水口１４がリント等の堆積によって狭くなっている状態では、結露水の排水量が減少し、排水量以上の結露水が生成されると水位が上昇する。したがって、圧縮機２の運転回転数を低下させて除湿能力を低減し、結露量を減少させて運転することにより、結露水は水位Ｗ２からＷ３への上昇量を少なくでき、ドレンパン１３から溢れることなく、運転を継続することができる。

そして、圧縮機２の運転回転数を所定時間ｔ２低下させても、再び上昇しなければ、完全な排水不良であると判断し、圧縮機２の運転を停止することで溢水を防止することができる。このとき、温度上昇の有無は、圧縮機２の運転回転数を低下させたときの温度を基準とする。つまり、運転回転数の低下で第１の冷媒温度も低下することから、低下した能力で第１の冷媒温度が上昇すると、結露水の水位が低下したと考えられる。

したがって、第１の冷媒温度の上昇を判定する基準値を、変更した圧縮機２の回転数に応じて設定することにより、圧縮機２の運転を精度よく制御することができる。

（実施の形態３）
図９は、本発明の第３の実施の形態における除湿加温装置を備えた衣類乾燥機の要部断面図である。除湿加温装置の構成は、実施の形態１のものと同じであり、同一の符号を付して詳細な説明は実施の形態１のものを援用する。

本実施の形態の衣類乾燥機は、洗濯機能を備えた洗濯乾燥機であり、洗濯、すすぎ、脱水に続いて乾燥までおこなうことができる。洗濯乾燥機の筐体２１内に洗濯水を溜める水槽２２が弾性支持され、この水槽２２内にドラム２３が回転可能に配設されている。ドラム２３は、洗濯槽、脱水槽、乾燥槽として機能する。ドラム２３の前面側には、衣類等の洗濯物をドラム２３内に出し入れする開口部２４が設けてあり、扉２５によって開閉することができる。ドラム２３の回転軸は前上がりに傾斜している。

ドラム２３は、水槽２２の背面側に取り付けたモータ２６によって正逆回転駆動され、洗濯およびすすぎ時は、投入された洗濯物の量に応じて設定された所定量の洗濯水を給水し、ドラム２３内の洗濯物を撹拌し、ドラム２３内で落下するたたき洗いの作用が洗濯物に及ぶ速度で、所定時間回転動作する。脱水時は、洗濯物に遠心力が作用しドラム２３の内周側面に張り付く高速で回転動作し、洗濯物から脱水された洗濯水は水槽２２から筐体２１外へ排出される。

さらに、乾燥時は、脱水時にドラム２３の内周側面に張り付いた洗濯物をほぐす動作に続いて、ドラム２３内で洗濯物を撹拌する動作をおこなう。このとき、除湿加温装置で除湿加温された乾燥用空気がドラム２３内に導入される。除湿加温装置の空気流出口１６から出た乾いた高温の乾燥用空気は、送風機２９によって水槽２２の背面側の上部に設けた導入口２７から水槽２２内に導入される。

ドラム２３の内周側面には多数の孔（図示せず）が設けてあり、この孔から水槽２２内に導入された乾燥用空気がドラム２３内に入り、ドラム２３内で撹拌されている洗濯物と接触する。洗濯物から水分を奪って多湿となった乾燥用空気は、ドラム２３の周側面に設けた多数の孔から出て水槽２２内に入り、水槽２２の前面側の上部に設けた導出口２８から空気流入口１５を通り、除湿加温装置の風回路１７を流れる。

空気流入口１５から除湿加温装置に送り込まれた空気は、吸熱器５で冷却除湿された後、放熱器３に入って加熱され、高温低湿の空気となって空気流出口１６から導入口２７へ導かれる。このように、除湿加温装置で除湿加温された乾燥用空気は、矢印イのように、導入口２７からドラム２３内に入り、導出口２８から除湿加温装置に戻る循環風路３０を循環し、ドラム２３内の洗濯物の乾燥を進行させる。

なお、本実施の形態では、洗濯機能を備えた洗濯乾燥機について説明したが、洗濯機能がなく、衣類の乾燥のみをおこなう衣類乾燥機でも同様である。

以上のように、本発明にかかる除湿加温装置は、運転の開始時に、簡単な構成で除湿水の排水異常を検知することができ、運転中に除湿水がドレンパンから溢れるのを防止することができるので、除湿加温装置および衣類乾燥機として有用である。

２ 圧縮機
３ 放熱器
４ 絞り手段
５ 吸熱器
６ 配管
７ ヒートポンプ装置
８ 第１の温度測定部
９ 制御装置
１０ 第１の冷媒温度測定装置
１１ 第２の温度測定部
１２ 第２の冷媒温度測定装置
１３ ドレンパン
１５ 空気流入口
１６ 空気流出口
１７ 風回路

Claims (3)

1. 圧縮機、放熱器、絞り手段、および吸熱器を冷媒が循環する配管により連結したヒートポンプ装置と、空気流入口から前記吸熱器および前記放熱器を通って空気流出口へ流れる風回路と、前記吸熱器で空気と熱交換して生じる結露水を受けるドレンパンと、前記圧縮機と前記放熱器を連結する配管に設けた第１の温度測定部によって冷媒の温度を測定する第１の冷媒温度測定装置と、前記放熱器内の凝縮温度を第２の温度測定部によって測定する第２の冷媒温度測定装置と、前記第１および第２の冷媒温度測定装置により測定した温度情報によって前記圧縮機の運転を制御する制御装置とを備え、前記第１の温度測定部を前記ドレンパンの溢水線より重力方向側の前記ドレンパン内に設置するとともに、前記制御装置は、運転の開始時に前記第２の冷媒温度測定装置で測定した温度が所定の温度に上昇しているとき、前記第１の冷媒温度測定装置で測定した温度が所定の上昇量より少ない、または温度の上昇停止、または温度の低下のいずれかを検知すると、前記圧縮機の運転を停止するようにした除湿加温装置。
2. 制御装置は、第１の冷媒温度測定装置で測定した温度が所定の上昇量より少ない、または温度の上昇が停止、または温度の低下を検知すると、圧縮機の回転数を所定時間低下させ、前記第１の冷媒温度測定装置で測定した温度が、再び上昇しなければ、前記圧縮機の運転を停止するようにした請求項１記載の除湿加温装置。
3. 請求項１または２記載の除湿加温装置を搭載した衣類乾燥機。