JP2012205630A - 洗濯乾燥機 - Google Patents
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Abstract
【課題】乾燥運転開始後の起ち上がり性能を高めて、乾燥性能を向上させる。
【解決手段】洗濯用の水を溜める水槽3と、水槽3内に回転可能に設けたドラム2と、圧縮機10、補助熱交換器12、放熱器8、膨張弁11、および吸熱器7を冷媒が循環するように冷媒パイプ13で連結したヒートポンプシステムと、吸熱器7と放熱器8およびドラム2を通風連結する送風経路6と、送風経路6に乾燥用空気を送風する送風装置9と、機外から水槽3へ水を供給する給水経路14と、補助熱交換器12を内包するとともに水槽3から排水弁18を通して排出された水を通過させる熱交換槽17と、熱交換槽17の水を機外へ排出する排水経路17bと、洗濯および乾燥運転を実行する制御装置24とを備え、制御装置24は、乾燥運転を開始する前に洗濯に使用した水により冷媒を加熱するようにしたものである。
【選択図】図1
【解決手段】洗濯用の水を溜める水槽3と、水槽3内に回転可能に設けたドラム2と、圧縮機10、補助熱交換器12、放熱器8、膨張弁11、および吸熱器7を冷媒が循環するように冷媒パイプ13で連結したヒートポンプシステムと、吸熱器7と放熱器8およびドラム2を通風連結する送風経路6と、送風経路6に乾燥用空気を送風する送風装置9と、機外から水槽3へ水を供給する給水経路14と、補助熱交換器12を内包するとともに水槽3から排水弁18を通して排出された水を通過させる熱交換槽17と、熱交換槽17の水を機外へ排出する排水経路17bと、洗濯および乾燥運転を実行する制御装置24とを備え、制御装置24は、乾燥運転を開始する前に洗濯に使用した水により冷媒を加熱するようにしたものである。
【選択図】図1
Description
本発明は、衣類等の洗濯と乾燥をおこなう洗濯乾燥機に関するものである。
従来、ヒートポンプシステムを搭載し、ヒータなどを使用した場合と比較して消費エネルギーを低減して衣類を乾燥させることが可能な洗濯乾燥機が提案されている。このような洗濯乾燥機の課題の1つとして、乾燥を開始した直後から初期にかけて、衣類や衣類を収容するドラムの温度が低いために、本来衣類の水分を蒸発させるための乾燥風の熱が、ドラム等の加熱のために使われてしまい、乾燥の起ち上がり性能が低下しているという課題がある。
上記課題を解決するために、例えば、蓄熱材を用いて冷媒を加熱することが考えられている(例えば、特許文献1参照)。また、ヒータを用いて冷媒を加熱することが考えられている(例えば、特許文献2参照)。
図6は、特許文献1に記載された従来の洗濯乾燥機を示したものである。図に示すように、衣類を収容するドラム40と、水を溜める水槽41と、圧縮機42、吸熱器43、膨張弁44、放熱器45、第二の放熱器46とで冷凍サイクルを構成しているヒートポンプシステムと、水槽41と吸熱器43、放熱器45を連通接続した乾燥風経路47と、乾燥風経路47に送風する送風装置48とからなり、第二の放熱器46は蓄熱材49中に設置されている。
このような洗濯乾燥機によると、洗濯中にヒートポンプシステムを駆動し、第二の放熱器46の熱を周囲の蓄熱材49に移動させて貯めておくことで、乾燥工程が開始されるとこの蓄熱材49により温められた冷媒が放熱器45を加熱し、乾燥風の温度を素早く上昇させることができる。
図7は、特許文献2に記載された従来の洗濯乾燥機を示したものである。図に示すように、衣類を収容するドラム50と、水を貯める水槽51と、圧縮機52、吸熱器53、膨張弁54、放熱器55とで冷凍サイクルを構成しているヒートポンプシステムと、水槽51と吸熱器53、放熱器55を連通接続した乾燥風経路56と、乾燥風経路56に送風する送風装置57とからなり、圧縮機52はヒータ58で巻回されている。
このような洗濯乾燥機によると、乾燥を開始する前にヒータ58に通電し、圧縮機52内の冷媒を加熱して、乾燥開始直後の乾燥効率を向上させることができる。
しかしながら、特許文献1、2に記載の構成では、洗濯中にヒートポンプシステムやヒータを駆動させる必要があり、余分なエネルギーが必要となるという問題があった。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、余分なエネルギーや水を使用することな
く、乾燥開始直後のヒートポンプの乾燥性能を向上させた洗濯乾燥機を提供することを目的とする。
く、乾燥開始直後のヒートポンプの乾燥性能を向上させた洗濯乾燥機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、本発明の洗濯乾燥機は、吸熱器と放熱器およびドラムを通風連結する送風経路と、前記送風経路に乾燥用空気を送風する送風装置と、機外から水槽へ水を供給する給水経路と、補助熱交換器を内包するとともに前記水槽から排水弁を通して排出された水を通過させる熱交換槽と、前記熱交換槽の水を機外へ排出する排水経路と、洗濯および乾燥運転を実行する制御装置とを備え、前記制御装置は、乾燥運転を開始する前に洗濯に使用した水により冷媒を加熱するようにしたものである。
これによって、捨てられる洗濯排水の熱エネルギーにより吸熱器内の冷媒を加熱し、乾燥工程が開始されるとすぐに乾燥用空気を加熱することが可能となり、消費するエネルギーや水を余分に使用することなく乾燥運転開始後の起ち上がり性能を高めて、乾燥性能を向上させることができる。
本発明の洗濯乾燥機は、乾燥運転開始後の起ち上がり性能を高めて、乾燥性能を向上させることができる。
第1の発明は、洗濯用の水を溜める水槽と、前記水槽内に回転可能に設けたドラムと、圧縮機、補助熱交換器、放熱器、膨張弁、および吸熱器を冷媒が循環するように冷媒パイプで連結したヒートポンプシステムと、前記吸熱器と前記放熱器および前記ドラムを通風連結する送風経路と、前記送風経路に乾燥用空気を送風する送風装置と、機外から前記水槽へ水を供給する給水経路と、前記補助熱交換器を内包するとともに前記水槽から排水弁を通して排出された水を通過させる熱交換槽と、前記熱交換槽の水を機外へ排出する排水経路と、洗濯および乾燥運転を実行する制御装置とを備え、前記制御装置は、乾燥運転を開始する前に洗濯に使用した水により冷媒を加熱するようにしたことにより、排水される洗濯水の熱を補助熱交換器の中を通る冷媒に伝達し、乾燥工程が開始されるとすぐに乾燥風を加熱することが可能となり、乾燥性能を向上させるとともに、吸熱器あるいは放熱器に直接洗濯排水を接触させないので、長く使い続けても乾燥性能が低下しない洗濯乾燥機を提供することが可能となる。また、送風経路内の吸熱器や放熱器を浸水させないので、乾燥初期に吸熱器や放熱器に付着した水に奪われることがなくなり、乾燥性能を向上させることが可能となる。
第2の発明は、特に、第1の発明に加えて、熱交換槽は、洗濯排水を貯留可能に構成したことにより、長時間洗濯排水が補助熱交換器と接することができるので、より確実に洗濯排水の熱で冷媒を加熱し、乾燥性能を向上させることができる。
第3の発明は、特に、第2の発明に加えて、熱交換槽に溜まった水を撹拌する撹拌装置
を備えたことにより、貯まった洗濯排水と補助熱交換器との熱交換がより効率よく行われるので、さらに冷媒温度を高温にすることができ、乾燥効率を高めることができる。
を備えたことにより、貯まった洗濯排水と補助熱交換器との熱交換がより効率よく行われるので、さらに冷媒温度を高温にすることができ、乾燥効率を高めることができる。
第4の発明は、特に、第1〜第3のいずれか1つの発明に加えて、熱交換槽は、水槽と一体的に構成したことにより、乾燥中に温まった水槽や、水槽内の空気の熱が、水槽の壁面を通して外部へ放熱されるのを低減することができ、乾燥性能を向上させることができる。
第5の発明は、特に、第1〜第4のいずれか1つの発明に加えて、補助熱交換器は、吸熱器または放熱器より下方に配置したことにより、補助熱交換器で加熱された冷媒は自然対流が生じてより上方の吸熱器あるいは放熱器の中の冷媒と入れ替わることで、冷媒経路内の冷媒全体の温度が上昇しやすくなり、乾燥開始前に冷媒の温度を効果的に高めて、さらに初期の乾燥効率を高めることができる。
第6の発明は、特に、第1〜第5のいずれか1つの発明に加えて、制御装置は、洗濯に使用した水で冷媒を加熱している間に圧縮機を駆動するようにしたことにより、ヒートポンプシステム内のまだ加熱されていない冷媒を補助熱交換器内に移動させることで、ヒートポンプシステム内の冷媒を満遍なく加熱することができ、さらに初期の乾燥効率を高めることができる。
第7の発明は、特に、第1〜第6のいずれか1つの発明に加えて、ヒートポンプシステムは、冷媒が圧縮機、補助熱交換器、放熱器、膨張弁、および吸熱器を循環する第1のサイクルと、冷媒が前記第1のサイクルの補助熱交換器を経由しない第2のサイクルを選択的に切り替えるサイクル切替弁を設けたことにより、乾燥時に補助熱交換器で冷媒が周囲の空気と熱を伝達することで、冷媒を不必要に加熱、冷却して、乾燥用空気の加熱、冷却効率を低下させることを低減し、さらに乾燥効率を高めることができる。
第8の発明は、特に、第1〜第7のいずれか1つの発明に加えて、排水弁は、水槽の水を熱交換槽へ導く状態と、直接機外へ排出する直接排出経路と連通する状態と、閉止状態とを選択可能に構成したことにより、水道水と変わらない温度のすすぎの排水を熱交換槽内に導入して冷媒温度を下げてしまうことをなくし、乾燥効率の低下を防止した洗濯乾燥機を提供することが可能となる。
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洗濯乾燥機の要部断面図、図2は、同洗濯乾燥機の冷媒温度の変化を示す図、図3は、同洗濯乾燥機の動作を示すタイムチャートである。
図1は、本発明の第1の実施の形態における洗濯乾燥機の要部断面図、図2は、同洗濯乾燥機の冷媒温度の変化を示す図、図3は、同洗濯乾燥機の動作を示すタイムチャートである。
図1〜図3において、洗濯乾燥機の本体1と、衣類等の洗濯物を収容するドラム2と、ドラム2の外側に配置された洗濯用の水を溜める水槽3と、水槽3の背面側に固定されたドラム2を回転させるモータ4と、ドラム2の前方を閉じるドア5を有している。モータ4は、水槽3の背面を貫通した回転軸2aを介してドラム2と連結されており、ドラム2は水平軸を中心に回転駆動するように構成されている。モータ4は、ブラシレス直流モータで構成され、インバータ制御によって回転速度が自在に変化させることができるようになっている。
本体1内には、乾燥用空気を循環させる送風経路6が設けられている。送風経路6内に
は乾燥風の流れの上流側から順に、吸熱器7、放熱器8、送風装置9が設置されている。送風経路6の両端は、いずれも水槽3の上部と連通接続されている。また、本体1内には圧縮機10および膨張弁11が設けられている。
は乾燥風の流れの上流側から順に、吸熱器7、放熱器8、送風装置9が設置されている。送風経路6の両端は、いずれも水槽3の上部と連通接続されている。また、本体1内には圧縮機10および膨張弁11が設けられている。
圧縮機10で圧縮された冷媒は、補助熱交換器12、放熱器8、膨張弁11、吸熱器7を冷媒パイプ13によって順にループ状に接続されており冷凍サイクルを形成している。補助熱交換器12は第2の放熱器の役割を果たしている。
吸熱器7および放熱器8、補助熱交換器12は冷媒パイプ13が蛇行し、これらの冷媒パイプ13に多数の伝熱フィン(図示せず)を接触させるように構成されている。少なくとも補助熱交換器12の冷媒パイプ13および伝熱フィンは、硬度の高い水に接触しても腐食や汚れの固着が生じにくい素材、あるいは、表面状態で構成されている。
伝熱フィンは、例えば、金属のフィラなどを加えて熱伝導性を高めた樹脂で構成されている。冷媒パイプ13は、例えば、銅パイプの表面に樹脂コーティングされている。吸熱器7および放熱器8は、送風経路6内の略最下位置に配置されている。
ドラム2は、有底略円筒形であり、略水平軸周りに回転し、前面に設けた開口部2bは開閉自在なドア5と対向するように構成されている。ドラム2の周側面にドラム2の内外を貫通するように多数の孔2cを備えている。また、ドラム2の内周側面には、洗濯物をモータ4の回転に伴って上方向に持ち上げる複数のバッフル2dを内方へ突設している。
水槽3には、水槽3と本体1外の水栓Aを連通接続する給水経路14が接続されている。水栓Aは室温と略同等の常温の水道水等を洗濯乾燥機に供給する。給水経路14の途中には、洗剤や漂白剤などを供給する水に混入させるための洗剤ケース(図示せず)と、水槽3への給水と停止をおこなう給水弁15が設けられている。
水槽3内の底部には、洗濯水を加熱するヒータ16が設けられている。排出口3aは水槽3の略最下部に設けてあり、水槽3内の水を排出する際は水のほぼ全てが排出される構成となっている。水槽3の排出口3a側に、熱交換槽17が排水弁18を挟んで接続されている。
熱交換槽17の内側には補助熱交換器12が設けられている。補助熱交換器12は、放熱器8よりも下方に配置されている。熱交換槽17への洗濯排水の入り口は複数孔17aから構成されており、これらの複数孔17aは、補助熱交換器12の略直上に構成されている。補助熱交換器12を加熱した後の洗濯排水は、熱交換槽17の出口から排水経路17bを通って機外へ排出される。
また、排水弁18には直接機外へとつながる直接排水経路19と連通接続されており、排水弁18は、水槽3からの水を熱交換槽17側へ導く状態(この状態を状態Bと呼ぶ)と、直接機外へと排出する直接排出経路19と連通する状態(この状態を状態Cと呼ぶ)と、閉止状態の3つの状態に切り替えることができる。
洗濯乾燥機の本体1の最外郭は外郭壁20からなっている。水槽3の振動を抑え、水槽3の振動を外郭壁20に伝達することを低減するために、水槽3の上部に吊下げバネ21を設け、ダンパ22を水槽3と外郭壁20との間に設けて水槽3を下方から弾性支持している。さらに、外郭壁20の底面には、本体1を床に設置する弾性体の脚23を取り付けている。
本体1内の上方前部には、モータ4、送風装置9、圧縮機10、給水弁15、ヒータ1
6、排水弁18などを制御する制御装置24が設けられている。制御装置24は、洗い、すすぎ、脱水、乾燥の各工程を逐次制御する。使用者は操作ボタン(図示せず)を操作することにより、所望の運転が可能である。
6、排水弁18などを制御する制御装置24が設けられている。制御装置24は、洗い、すすぎ、脱水、乾燥の各工程を逐次制御する。使用者は操作ボタン(図示せず)を操作することにより、所望の運転が可能である。
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、作用について説明する。衣類の洗濯および乾燥プログラムの実行による動作の詳細を説明する。まず、洗濯の手順の概要を示す。洗濯は、洗い工程およびすすぎ工程、脱水工程からなる。
洗い工程では、使用者は、最初にドア5を開放してドラム2内に衣類等の洗濯物を収容した後ドア5を閉じ、操作ボタンを押して所望の運転プログラムを選択して運転を開始させる。
制御装置24は、ドア5が閉じられていることを確認した後、モータ4を駆動させて、回転数などから衣類の量を判定する。その後、制御装置24は、給水弁15を開放して水槽3内に水を溜め始める。給水弁15を通って水槽3に供給される水は洗剤ケースを通過しており、このとき、排水弁18は閉じた状態とする。水を溜めながら、制御装置24はモータ4を駆動させることで、衣類を満遍なく濡らしておく。同時に制御装置24は、ヒータ16により水槽3に溜められた洗濯水の加熱を開始する。
水槽3に所定の水量が溜まると、制御装置24は給水弁15を閉じ、モータ4を正転、反転を繰り返すなど、所定のプログラムにしたがってドラム2を回転させ、たたき洗いの作用によって衣類の汚れを落とす。
水槽3に溜められた洗濯水の温度は、温度検知手段(図示せず)によって検知され、制御装置24は、この温度検知手段によって検知した水槽3内の水温が、所定の温度(例えば、40℃)になると、ヒータ16への通電を停止する。洗濯を行い、所定の時間が経過すると、制御装置24は、排水弁18を開いて洗剤や汚れと共に洗濯水を水槽3から排出する。
洗い工程が終了すると、次にすすぎ工程に移行する。制御装置24は、給水弁15を開放して水栓Aと水槽3を連通させ、再び水槽3に水を供給する。所定の量の水を水槽3内に供給すると給水弁15を閉じる。この間、排水弁18は閉じたままで制御されている。
水槽3に水を貯めた状態で制御装置24はモータ4を駆動させ、ドラム2を回転させて衣類に付着している洗剤成分や汚れ成分を汚れていない水の中へと移動させて汚れを落とす。所定の時間が経過すると、排水弁18を開いてすすぎ水を水槽3から排水弁18、直接排水経路19を介して機外へ排出する。すすぎ工程では、制御装置24はヒータ16に通電しない。すすぎ工程では、給水、モータ駆動、排水のサイクルを複数回おこなう。
すすぎ排水を熱交換槽17へ導くと、熱交換槽17および補助熱交換器12が冷却されてしまうが、本実施の形態では、直接排水経路19を通してすすぎ排水を機外へ排出し、熱交換槽17にすすぎ排水を導かない。
すすぎ工程が終了すると、次に脱水工程を実行する。制御装置24は、モータ4を駆動させてドラム2を高速で回転させる(例えば、1400r/min)。このとき、ドラム2の回転数が増加していくにつれて、衣類に付加される遠心力が強まっていくため、衣類はドラム2の内周壁面に張り付いていく。
そして、衣類に含まれる水分は、遠心力によってドラム2の孔2cを通して外側に移動し、遠心力により水槽3の内側に飛ばされる。これにより、衣類に含まれる水分のある程
度は除去される。脱水された水は、制御装置24が排水弁18を開いて直接排水経路19と連通させることで水槽3から直接に機外へ排出される。
度は除去される。脱水された水は、制御装置24が排水弁18を開いて直接排水経路19と連通させることで水槽3から直接に機外へ排出される。
次に、洗濯排水の熱を利用して冷媒を加熱する方法について説明する。制御装置24が排水弁18を状態Bに開くと、洗濯排水は熱交換槽17に流れ込む。洗濯の排水が水槽3から排出されると、洗濯排水は熱交換槽17の入り口である複数孔17aを通って補助熱交換器12の一部に滴下され、補助熱交換器12の内側を流れている冷媒を加熱する。
補助熱交換器12が一般的に使われているアルミニウム製や銅製の伝熱フィンや冷媒パイプで構成されていると、長期間の使用により、伝熱フィンや冷媒パイプ13の表面で腐食が生じたり、汚れが固着するなどの不具合が比較的起こりやすいが、本実施の形態では、樹脂製の伝熱フィンおよび樹脂コーティングされた冷媒パイプ13を使用しているので、腐食が生じにくく、汚れも固着し難い。
補助熱交換器12に滴下された洗濯排水は、その後、熱交換槽17の出口から排水経路17bを通って機外へ自然に排出される。補助熱交換器12は、放熱器8となだらかに上昇する冷媒パイプ13によって接続されている。補助熱交換器12内で洗濯排水により加熱された冷媒は温度差によって上昇し始める。
ヒートポンプサイクルのうち、加熱されているのは補助熱交換器12内の冷媒だけであるので、ほかの部分よりも高温になった冷媒は徐々に放熱器8の方へと上昇していく。一方、他の部分から温度の低い冷媒が補助熱交換器12に移動してくるので、ヒートポンプシステムに含まれる多くの冷媒が熱交換槽17内で加熱されることになる。
次に、乾燥工程の手順の概要を説明する。洗い、すすぎ、脱水を完了した後、衣類の乾燥運転を実行する。乾燥工程が開始されると制御装置24は圧縮機10を駆動させる。圧縮機10は、冷媒を圧縮して冷媒パイプ13内を放熱器8側へと送り出す。放熱器8では冷媒よりも低温の乾燥用空気に冷媒の熱を移動させることで、冷媒の温度は低下する。
その後、冷媒は膨張弁11に到達し、液化する。液化した冷媒は吸熱器7で比較的高温の乾燥用空気の熱を吸収して冷媒の温度が上昇し、冷媒は再び圧縮機10に到達する。一方、乾燥用空気の視点で考えると、水槽3から送風経路6に入り込んだ乾燥用空気は、図1の矢印イに示す方向に循環する。
ドラム2内で湿った衣類により湿度が高くなった空気は吸熱器7によって冷却される。冷却された乾燥空気の温度に対応して飽和絶対湿度は低下するので、乾燥空気に溶け込めなくなった水分が吸熱器7に付着することになる。このように冷却された乾燥空気が放熱器8によって再び加熱されることで、温度に対応して飽和絶対湿度は上昇し、相対的な湿度は低下し低湿度の乾燥空気となって、送風装置9を通過して再び水槽3内に戻される。
次に、洗濯排水によって吸熱器7および放熱器8を温めることによるヒートポンプシステムへの影響について説明する。図2において、破線は、従来のヒートポンプシステムの冷媒温度を示しており、放熱器8に入る直前位置の冷媒温度と、吸熱器7の出口直後位置の冷媒温度を示している。乾燥運転が開始されると、初期温度D(略室温)から冷媒の温度が変化していき、ある程度の温度になると安定的になる。
冷媒温度が略一定になるまでの状態を遷移状態と呼ぶ。この状態の間に、冷媒は初期温度から安定的な状態に達するまで徐々に温度が変化していく。その後、吸熱器7および放熱器8と乾燥用空気との熱交換が行われ、冷媒温度が略一定の状態となり、これを安定状態と呼ぶ。乾燥効率が低くなるのはこの起動直後の遷移状態でのことである。遷移状態で
乾燥効率が低下するのは、放熱器8側冷媒の温度が高くなく、また吸熱器7側冷媒の温度が低くないため、乾燥用空気との熱交換ができないためである。
乾燥効率が低下するのは、放熱器8側冷媒の温度が高くなく、また吸熱器7側冷媒の温度が低くないため、乾燥用空気との熱交換ができないためである。
実線は、洗濯排水によってヒートポンプシステムを温めた場合のヒートポンプシステムの冷媒温度である。当然、乾燥運転を開始する時点で、初期温度Eは従来の初期冷媒温度Dに比べて上昇している。そのため、放熱器8側冷媒温度は、従来よりも短時間で安定状態に達することができる。一方、吸熱器7側冷媒温度が安定状態に達するまでの時間は延びている。
乾燥運転の開始直後は、まず、乾燥用空気を加熱することが求められる。乾燥用空気が高温にならないと飽和絶対湿度が上昇せず、衣類の水分が乾燥用空気に蒸発しないため、衣類が乾かない。放熱器8側の冷媒温度が早く高温になり、吸熱器7側の冷媒が遅く低温になるということは、乾燥空気を加熱するうえで非常に適した状態である。
以上のように、本実施の形態の洗濯乾燥機は、熱交換槽17において洗濯排水と補助熱交換器12との間で熱交換し、乾燥運転を開始する前に冷媒を加熱することで、乾燥開始直後の乾燥効率の低い遷移状態を短縮し、乾燥効率を向上し、より短時間かつ省エネルギーで乾燥が可能な洗濯乾燥機を提供することが可能となる。また、洗濯排水や水等を直接吸熱器7および放熱器8に接触させないので、吸熱器7や放熱器8に汚れが付着して長い時間後に乾燥効率が低下したり、乾燥時に吸熱器7や放熱器8に液体が付着していて、吸熱器7や放熱器8の熱が付着した液体に奪われて乾燥効率が低下してしまうことを防いで信頼性の高い洗濯乾燥機を提供することが可能となる。
また、本実施の形態の洗濯乾燥機は、補助熱交換器12よりも放熱器8や吸熱器7を上方に配置することで、補助熱交換器12で加熱された冷媒が上昇移動する自然対流が生じ、ヒートポンプシステム全体の冷媒が加熱されやすくなり、より乾燥初期の乾燥効率を向上させることが可能となる。
また、本実施の形態の洗濯乾燥機は、水槽3の水を熱交換槽17を通さず、直接機外へ排出する直接排水経路19を設けることで、洗濯排水で加熱された補助熱交換器12を水道水と同等の温度であるすすぎ水で冷却してしまうことを防止し、乾燥性能の低下を抑えることが可能となる。
なお、水栓Aから温水が供給される場合には、ヒータ16はなくても問題ない。また、水栓Aは建物に設置された水道栓に限定するものではなく、風呂水などの供給部であってもよい。
(実施の形態2)
図4は、本発明の第2の実施の形態における洗濯乾燥機の要部断面図である。本実施の形態の特徴は、ヒートポンプシステムの冷媒が、圧縮機10、補助熱交換器12、放熱器8、膨張弁11、および吸熱器7を循環する第1のサイクルと、第1のサイクルの補助熱交換器12を経由しない第2のサイクルを選択的に切替可能に構成したものである。他の構成は実施の形態1と同じであり、同一の構成に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。
図4は、本発明の第2の実施の形態における洗濯乾燥機の要部断面図である。本実施の形態の特徴は、ヒートポンプシステムの冷媒が、圧縮機10、補助熱交換器12、放熱器8、膨張弁11、および吸熱器7を循環する第1のサイクルと、第1のサイクルの補助熱交換器12を経由しない第2のサイクルを選択的に切替可能に構成したものである。他の構成は実施の形態1と同じであり、同一の構成に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。
図4において、熱交換槽17の出口に熱交換槽排水弁25を設け、熱交換槽17に洗濯排水を貯留可能に構成している。ヒートポンプシステムは、圧縮機10を補助熱交換器12を介して放熱器8と連結し、その後膨張弁11、吸熱器7と順次連結した第1のサイクルと、圧縮機10と放熱器8を直接連結する第2のサイクルとを選択可能なように、冷媒パイプ13の2ヶ所(圧縮機10と補助熱交換器12との間と、補助熱交換器12と放熱
器8との間)にサイクル切替弁26を設けている。制御装置24は、このサイクル切替弁26を制御し、第1のサイクルと第2のサイクルを自在に切り替えることができる。
器8との間)にサイクル切替弁26を設けている。制御装置24は、このサイクル切替弁26を制御し、第1のサイクルと第2のサイクルを自在に切り替えることができる。
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、作用について説明する。基本的な動作は、実施の形態1と同様であるので実施の形態1のものを援用する。まず、洗い、すすぎ、脱水時の動作について説明する。制御装置24は、洗濯が終了すると排水弁18を状態Bにして洗濯排水を熱交換槽17へ導く。このとき制御装置24は、熱交換槽排水弁25を閉止しているので、熱交換槽17に洗濯排水が溜まり始める。
制御装置24は、熱交換槽17に一定時間洗濯排水を供給した後は、排水弁18を状態Cに切替えて、直接排水経路19を通して洗濯排水を機外へと排出する。洗濯量が多い場合などの理由で洗濯排水が多い場合は、必要な水量以外は熱交換槽17を通さずに排出する。
制御装置24は、洗濯が開始されるとサイクル切替弁26を動作させて補助熱交換器12を含んだ第1のサイクルが働くように制御する。洗濯排水が熱交換槽17に導入されると、洗濯排水によって補助熱交換器12が浸水し加熱され始める。補助熱交換器12が浸水して一定時間(補助熱交換器12内の冷媒がある程度加熱されるのに必要な時間)が経過すると、制御装置24は圧縮機10を短時間駆動させる。
圧縮機10を駆動させる時間は、おおよそ補助熱交換器12内の温められた冷媒がヒートポンプシステム内のその他の部分に移動し、補助熱交換器12内の冷媒温度が低くなるまでの時間である。このように圧縮機10の駆動を1回ないし複数回行うことで、ヒートポンプシステム全体の冷媒を加熱することができる。
その後、乾燥が開始される前後に制御装置24は、サイクル切替弁26を動作させて第2のサイクルが働くように制御する。サイクル切替弁26がなく、実施の形態1のようなヒートポンプサイクルであると、乾燥工程が開始されると放熱器8および補助熱交換器12の両方で放熱する。
放熱器8の熱は乾燥空気に与えられるので、乾燥に寄与するが、補助熱交換器12の熱は熱交換槽17内の空気を加熱するだけなので、乾燥には直接寄与しないし、熱交換槽17での放熱量が増えると放熱器8側での放熱量が減少し、乾燥用空気の加熱量が減ってしまう。そこで、本実施の形態では、乾燥初期には乾燥用空気をできるだけ速く加熱したいため、制御装置24は第2のサイクルでヒートポンプシステムを駆動し、熱交換槽17での放熱を低減する。
一方、乾燥が始まって一定時間が経過した以降は、冷媒の温度と圧力が高まりすぎて圧縮機10を定期的に停止する必要が生じる場合がある。このような段階になると、制御装置24は、第1のサイクルが働くようにサイクル切替弁26を切り替えて、補助熱交換器12でも放熱することで、圧縮機10を停止しなくてもよくなり、より短時間で乾燥を終えることが可能となる。
以上のように、熱交換槽17に洗濯排水を貯留可能に構成することにより、洗濯排水と補助熱交換器12との間で熱交換が充分におこなえるようになり、冷媒をより高温にすることが可能となるので、乾燥開始直後の乾燥効率を高くすることが可能となり、より短時間で効率よく乾燥させることが可能となる。
また、洗濯排水で補助熱交換器12を加熱している状態で圧縮機10を駆動させることにより、ヒートポンプシステム内の冷媒を移動させ、システム全体の冷媒を加熱すること
が可能となるので、乾燥開始直後の乾燥効率をより高くすることが可能となり、より短時間で効率よく乾燥させることが可能となる。
が可能となるので、乾燥開始直後の乾燥効率をより高くすることが可能となり、より短時間で効率よく乾燥させることが可能となる。
また、サイクル切替弁26を設けてヒートポンプシステムのサイクルを補助熱交換器12を含むものと、含まないものとに切り替えられるようにすることで、乾燥の段階や状態に合わせて放熱量を調整することができるようになり、乾燥効率をより高くすることが可能となり、より短時間で効率よく乾燥させることが可能となる。
(実施の形態3)
図5は、本発明の第3の実施の形態における洗濯乾燥機の要部断面図である。本実施の形態の特徴は、風呂水を供給源とする本体1外の水栓Fと水槽3を風呂水供給経路28で連通接続し、洗い工程では水栓Fからの風呂水を使用し、すすぎ工程では水栓Aからの水道水を用いるようにしたものである。他の構成は実施の形態1と同じであり、同一の構成に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。
図5は、本発明の第3の実施の形態における洗濯乾燥機の要部断面図である。本実施の形態の特徴は、風呂水を供給源とする本体1外の水栓Fと水槽3を風呂水供給経路28で連通接続し、洗い工程では水栓Fからの風呂水を使用し、すすぎ工程では水栓Aからの水道水を用いるようにしたものである。他の構成は実施の形態1と同じであり、同一の構成に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。
図5において、熱交換槽17は水槽3の下部に一体的に設けられており、熱交換槽17の内側下部には撹拌装置27が設置されている。撹拌装置27はポンプからなり、熱交換槽17内の水を吸込んで、熱交換槽17内に吐き出すように構成されている。水槽3と熱交換槽17は排水弁18を介して連通接続されている。排水弁18は、補助熱交換器12の直上以外の場所に構成されている。補助熱交換器12は、熱交換槽17の底面から一定程度の距離(例えば5cm)を離して配置されている。また、図示しないが、排水弁18には機外へと直接排水する経路が接続されている。
風呂水を供給源とする洗濯乾燥機の本体1外の水栓Fと接続されている。水栓Fと水槽3は、水栓Aと水槽3を連通接続する給水経路14とは別の風呂水供給経路28で連通接続されており、この間に洗剤や漂白剤などを供給する水に混入させるための洗剤ケース(図示せず)と風呂水弁29が設けられている。洗剤ケースは水栓Aと水栓Fのいずれにも繋がり共通となっている。なお、本実施の形態における洗濯乾燥機には洗濯に用いる水を加熱するためのヒータは搭載されていない。
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、作用について説明する。基本的な動作は前記の実施の形態と同様であるので省略する。本実施の形態における洗濯乾燥機は、洗い工程では水栓Fからの風呂水を使用し、すすぎ工程では水栓Aからの水道水を用いる。
洗濯について説明する。洗い工程が終わると、制御装置24は排水弁18を状態Bに開放して、洗濯排水を熱交換槽17へと導く。制御装置24は、このとき熱交換槽排水弁25を閉じているので、洗濯排水は熱交換槽17に溜まり始める。熱交換槽17に洗濯排水が溜まると、制御装置24は撹拌装置27を動作させる。撹拌装置27を動作させることで、熱交換槽17に溜まった洗濯排水は撹拌され、補助熱交換器12との間で効率よく熱交換がおこなわれる。
熱交換槽17には、すすぎ工程および脱水工程の間、洗濯排水が貯留される。脱水工程では、モータ4は高い回転数でドラム2を回転させることで、衣類に働く遠心力を利用して衣類から水分を離脱させる。このとき、ドラム2内の衣類が偏在しているとドラム2が激しく振動し、引いては洗濯乾燥機の本体1までもが振動することになる。
しかし、水槽3と一体的に熱交換槽17が構成され、しかも熱交換槽17内には一定量(例えば30L)の水が存在すると、この水が重りとなり水槽3の振動を低減させる効果がある。水槽3の振動を低減させると、結果として洗濯乾燥機の本体1の振動を低減する
ことができる。
ことができる。
また、熱交換槽17には洗濯温度とほぼ同じ温水が貯留されているため、水道水ですすぎを行っても水槽3の温度が冷えにくい。その結果、乾燥を開始する際に温風の熱が冷えた水槽3に奪われることを低減することができる。
次に、乾燥工程について説明する。ヒートポンプシステム内の冷媒温度が安定状態になり、放熱器8によって加熱された乾燥空気がドラム2内の衣類を乾燥させるのであるが、ドラム2や水槽3、衣類の温度が低い場合には、乾燥空気の熱がまずドラム2や水槽3、衣類を加熱するために使われてしまい、乾燥空気の温度が低下してしまうので、十分に蒸気を吸収できなくなってしまい、ドラム2や水槽3、衣類の温度が乾燥空気と同等の温度になるまで乾燥効率が低下してしまう。本実施の形態の洗濯乾燥機は、水槽3の温度はすすぎ後も常温よりも高い状態で維持できるので、乾燥空気によって水槽3を加熱する時間が短くできる。
以上のように、本実施の形態の洗濯乾燥機は、熱交換槽17に撹拌装置27を設けたものであり、洗濯排水の熱を効率よく補助熱交換器12に伝えることができ、冷媒を高温に加熱して、乾燥効率をさらに向上させることができる。
また、熱交換槽17を水槽3と一体的に構成することで、水槽3からの放熱を減らして水槽3の温度を乾燥初期まで高く維持することができるので、乾燥空気の熱を奪わず乾燥効率を向上させることができる。
なお、本実施の形態において、水槽3に洗濯水を加熱するためのヒータを設けると、風呂水が供給されない場合でも洗濯水を加熱することができる。
なお、上記すべての実施の形態において、吸熱器7や放熱器8を含むヒートポンプシステム全体の置き場所は、必ずしも本体1内の下部でなくてもよく、水槽3の上方や側方、背面側など、本体1内の他の場所に配置されていてもよい。
なお、上記すべての実施の形態において、ドラム2を水平軸周りに回転させて洗濯する洗濯方式を採用しているが、ドラム2が垂直軸周りに回転する縦型洗濯方式など他の洗濯方式でも、洗濯排水で冷媒を予熱する構成は変わらないので同様の効果が得られる。
なお、上記すべての実施の形態において、伝熱フィンおよび冷媒パイプ13はその表面において腐食などの問題が生じずに全体的に熱伝導性の良い物質で構成されていればよい。そのため、伝熱フィン全体が熱伝導性のよい樹脂でできていてもよいし、金属製の伝熱フィンの表面に腐食などを抑えるためのコーティングが施されていたり、酸化膜が形成されているなどの構成でもよい。
なお、上記全ての実施の形態において、水槽3と熱交換槽17との間に洗濯排水に含まれるゴミや糸くずなどを除去するフィルタを備えてもよい。さらに、このフィルタを使用者が容易に取り外して掃除することが可能であるとさらによい。
以上のように、本発明にかかる洗濯乾燥機は、乾燥運転開始後の起ち上がり性能を高めて、乾燥性能を向上させることができるので、洗濯乾燥機として有用である。
2 ドラム
3 水槽
6 送風経路
7 吸熱器
8 放熱器
9 送風装置
10 圧縮機
11 膨張弁
12 補助熱交換器
13 冷媒パイプ
14 給水経路
17 熱交換槽
18 排水弁
17b 排水経路
24 制御装置
3 水槽
6 送風経路
7 吸熱器
8 放熱器
9 送風装置
10 圧縮機
11 膨張弁
12 補助熱交換器
13 冷媒パイプ
14 給水経路
17 熱交換槽
18 排水弁
17b 排水経路
24 制御装置
Claims (8)
- 洗濯用の水を溜める水槽と、前記水槽内に回転可能に設けたドラムと、圧縮機、補助熱交換器、放熱器、膨張弁、および吸熱器を冷媒が循環するように冷媒パイプで連結したヒートポンプシステムと、前記吸熱器と前記放熱器および前記ドラムを通風連結する送風経路と、前記送風経路に乾燥用空気を送風する送風装置と、機外から前記水槽へ水を供給する給水経路と、前記補助熱交換器を内包するとともに前記水槽から排水弁を通して排出された水を通過させる熱交換槽と、前記熱交換槽の水を機外へ排出する排水経路と、洗濯および乾燥運転を実行する制御装置とを備え、前記制御装置は、乾燥運転を開始する前に洗濯に使用した水により冷媒を加熱するようにした洗濯乾燥機。
- 熱交換槽は、洗濯排水を貯留可能に構成した請求項1記載の洗濯乾燥機。
- 熱交換槽に溜まった水を撹拌する撹拌装置を備えた請求項2記載の洗濯乾燥機。
- 熱交換槽は、水槽と一体的に構成した請求項1〜3のいずれか1項に記載の洗濯乾燥機。
- 補助熱交換器は、吸熱器または放熱器より下方に配置した請求項1〜4のいずれか1項に記載の洗濯乾燥機。
- 制御装置は、洗濯に使用した水で冷媒を加熱している間に圧縮機を駆動するようにした請求項1〜5のいずれか1項に記載の洗濯乾燥機。
- ヒートポンプシステムは、冷媒が圧縮機、補助熱交換器、放熱器、膨張弁、および吸熱器を循環する第1のサイクルと、冷媒が前記第1のサイクルの補助熱交換器を経由しない第2のサイクルを選択的に切り替えるサイクル切替弁を設けた請求項1〜6のいずれか1項に記載の洗濯乾燥機。
- 排水弁は、水槽の水を熱交換槽へ導く状態と、直接機外へ排出する直接排出経路と連通する状態と、閉止状態とを選択可能に構成した請求項1〜7のいずれか1項に記載の洗濯乾燥機。
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US20140109435A1 (en) * | 2012-10-22 | 2014-04-24 | Hyuksoo Lee | Laundry treating apparatus having expansion valve which is variable according to the driving mode |
JP2014147550A (ja) * | 2013-02-01 | 2014-08-21 | Panasonic Corp | ドラム式洗濯機 |
CN105829597A (zh) * | 2013-12-20 | 2016-08-03 | Bsh家用电器有限公司 | 用于利用衣物处理机的废水的热的装置 |
JP2018143363A (ja) * | 2017-03-02 | 2018-09-20 | シャープ株式会社 | 洗濯機 |
-
2011
- 2011-03-29 JP JP2011071624A patent/JP2012205630A/ja not_active Withdrawn
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