JP2014076182A - 衣類乾燥機 - Google Patents

Abstract

【課題】環境温度変化の影響を受けず、ヒートポンプ装置の立ち上がり特性をよくする。
【解決手段】ヒートポンプ装置２１と、衣類を収容し乾燥させる乾燥室２８と、乾燥室２８内にヒートポンプ装置２１により加熱された温風を供給する送風手段２９と、送風手段２９により送風される乾燥用空気を吸熱器２５から放熱器２３へと流した後に乾燥室２８へと導く送風路２７と、乾燥運転を制御する制御手段３１と、圧縮機２２の熱を吸収して蓄える化学反応蓄熱手段３０とを備え、化学反応蓄熱手段３０は、乾燥運転中に圧縮機２２の熱を吸収して蓄え、その蓄えた熱を次回の乾燥運転の開始時に圧縮機２２に与え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、この種の衣類乾燥機は、ヒートポンプ装置を用いたものが考えられている。ヒートポンプ装置は、圧縮機、放熱器、絞り手段および吸熱器を冷媒が循環するように管路で連結されており、圧縮機により高温高圧に圧縮された冷媒が放熱器に入り、乾燥室に送風する風路を流れる空気と熱交換して空気を加温し、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に入り、減圧されて低温低圧の液冷媒となって吸熱器に入り、風路を流れる空気と熱交換して空気を除湿冷却し、冷媒は加熱されて蒸気冷媒となり、圧縮機に戻り循環する。このようにして、乾燥室に加温乾燥空気を循環させることで、乾燥室に収容した衣類を乾燥させるようにしている。

しかしながら、ヒートポンプ装置による乾燥運転の初期は、吸熱器に流入する空気温度は低く、圧縮機の入力で徐々に加熱されて温度が上昇していく。そして、乾燥運転の後期では空気温度は高くなり、ヒートポンプ装置を安全な状態に安定させるために、風路を流れる空気の一部を排出して温度の低い外気を風路に導入し、圧縮機の余分な入力を排出するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

また、乾燥運転の初期は、循環する空気温度の上昇速度が遅く、立ち上がり特性が悪いという問題があった。

そこで、相変化蓄熱手段を設け、乾燥運転中にヒートポンプ装置の管路を循環する冷媒から熱を吸収して蓄え、その蓄えた熱を、次回の運転時の冷媒に与えるようにすることが考えられている（例えば、特許文献２参照）。

図８は、特許文献２に記載された従来の衣類乾燥機システム概念図を示すものである。図８において、圧縮機１と放熱器２との間に、第１の開閉弁３と、この第１の開閉弁３と並列に、第２の開閉弁４と相変化蓄熱手段５に浸漬した蓄熱材用熱交換器６との直列接続路を接続したものであり、この相変化蓄熱手段５により、乾燥運転中にヒートポンプ装置７の管路８を循環する冷媒から熱を吸収して蓄え、その蓄えた熱を次回のヒートポンプ運転時の冷媒に与えるようにしたものである。

特開２００４−２１５９４３号公報 特開２００８−２３７４９６号公報

しかしながら、前記従来の構成では、相変化蓄熱手段５を用いているため、飽和温度よりも低い温度では放熱してしまい、特に、立ち上がり時が遅く蓄熱利用が必要な、例えば冬季のような低温環境で使用する場合に、十分な熱量が得られないという課題があった。また、十分な熱量を得ようとすると、蓄熱材の断熱を強化しなければならず、装置が大型化するといった課題が生じる。また、飽和温度との温度差が大きくなくても、次回の運転までの間隔が長時間に亘ると放熱してしまい、十分な熱量が得られない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、環境温度変化の影響を受けることなく、ヒートポンプ装置の立ち上げ特性をよくして、消費電力量を低減できる衣類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、本発明の衣類乾燥機は、ヒートポンプ装置と、衣類を収容し乾燥させる乾燥室と、前記乾燥室内に前記ヒートポンプ装置により加熱された温風を供給する送風手段と、前記送風手段により送風される乾燥用空気を前記吸熱器から前記放熱器へと流した後に前記乾燥室へと導く送風路と、乾燥運転を制御する制御手段と、前記圧縮機の熱を吸収して蓄える化学反応蓄熱手段とを備え、前記化学反応蓄熱手段は、乾燥運転中に前記圧縮機の熱を吸収して蓄え、その蓄えた熱を次回の乾燥運転の開始時に前記圧縮機に与えるようにしたものである。

これによって、環境温度が変化しても放熱することがなく、また、環境温度の影響を受けないため、次回の運転までに時間が経過した場合にも放熱することがなく、次回の乾燥運転時に蓄熱した熱量を放熱することができ、ヒートポンプ装置の温度の立ち上がりを早くして、消費電力量を低減することができる。

本発明の衣類乾燥機は、ヒートポンプ装置の温度の立ち上がりを早くして、乾燥運転時の消費電力量を低減することができる。

本発明の実施の形態１の衣類乾燥機のシステム概念図 同衣類乾燥機のブロック構成図 同衣類乾燥機の動作と圧縮機の温度変化を示すタイムチャート 同衣類乾燥機の他の例の動作と圧縮機の温度変化を示すタイムチャート 本発明の実施の形態２の衣類乾燥機のシステム概念図 同衣類乾燥機の他の例のシステム概念図 本発明の実施の形態３の衣類乾燥機の動作と圧縮機の温度変化を示すタイムチャート 従来の衣類乾燥機のシステム概念図

第１の発明の衣類乾燥機は、冷媒を圧縮す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ための絞り手段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とを冷媒が循環するように管路で連結したヒートポンプ装置と、衣類を収容する乾燥室と、前記乾燥室内に前記ヒートポンプ装置により加熱された温風を供給する送風手段と、前記送風手段により送風される乾燥用空気を前記吸熱器から前記放熱器へと流した後に前記乾燥室へと導く送風路と、乾燥運転を制御する制御手段と、前記圧縮機の熱を吸収して蓄える化学反応蓄熱手段とを備え、前記化学反応蓄熱手段は、乾燥運転中に前記圧縮機の熱を吸収して蓄え、その蓄えた熱を次回の乾燥運転の開始時に前記圧縮機に与えるようにしたことにより、ヒートポンプ装置の温度の立ち上がりを早くして、消費電力量を低減することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、化学反応蓄熱手段に水を供給する給水手段を設け、前記給水手段により前記化学反応蓄熱手段に水を供給することによる反応熱で放熱し、乾燥運転後半の余剰の熱で水を蒸発して再生するようにしたことにより、安価で供給しやすい水と反応し放熱、蓄熱を行うため、安価な構成で消費電力量を低減することが
できる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、化学反応蓄熱手段に水を供給する給水手段を設け、前記給水手段は、ヒートポンプ装置で除湿された除湿水を前記化学反応蓄熱手段に供給するようにしたことにより、除湿水を有効活用し、水道水の使用を少なくすることができる。

第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明において、送風路に外気を導入する流入口を設け、前記流入口を圧縮機の近傍に配設し、化学反応蓄熱手段の再生時に生じた蒸気が送風路内に流れるようにしたことにより、再生時に生じた蒸気を、その下流側に設けた吸熱器で除湿することができ、再生時に発生する湿気が機外へ排出されるのを防止することができる。

第５の発明は、特に、第４の発明において、送風路に外気を導入する流入口に開閉弁を設け、前記流入口を開閉自在に構成したことにより、乾燥運転の開始時に流入口を開閉弁で閉じることができ、送風路への外気の流入を阻止して、ヒートポンプ装置の温度の立ち上がりを早くすることができる。

第６の発明は、特に、第１〜第５のいずれか１つの発明において、制御手段は、圧縮機の起動時に、給水手段により化学反応蓄熱手段に給水し、前記圧縮機を加熱するようにしたことにより、ヒートポンプ装置の温度の立ち上がりを早くすることができ、消費電力量を低減することができる。

第７の発明は、特に、第１〜第５いずれか１つの発明において、制御手段は、給水手段により化学反応蓄熱手段に給水し、圧縮機を加熱した後、前記圧縮機を起動するようにしたことにより、ヒートポンプ装置の温度の立ち上がりを早くすることができ、消費電力量を低減することができる。

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衣類乾燥機のシステム概念図、図２は、同衣類乾燥機のブロック構成図、図３は、同衣類乾燥機の動作と圧縮機の温度変化を示すタイムチャートである。

図１〜図３において、ヒートポンプ装置２１は、圧縮機２２と、放熱器２３と、膨張弁（絞り手段）２４と、吸熱器２５の順に内部を冷媒が流れる管路２６により連結して構成されている。乾燥用空気が流れる送風路２７は、ヒートポンプ装置２１内の吸熱器２５と放熱器２３と衣類を収容する乾燥室２８の順に連通接続して構成されており、送風路２７内に設置した送風機（送風手段）２９で乾燥用空気を送風循環させている。

圧縮機２２には、化学反応蓄熱材（化学反応蓄熱手段）３０が隣接して設けられ、圧縮機２２の下部を取り巻くように取り付けている。化学反応蓄熱材３０は、乾燥運転時に発生する圧縮機２２の熱を吸収して蓄え、水を供給することによる反応熱で放熱する。化学反応蓄熱材３０は塩化カルシウムを用いている。

なお、本実施の形態では、安価な塩化カルシウムを用いているが、このほか、ゼオライト、臭化カルシウム、塩化鉄（ＩＩ）、塩化鉄（ＩＩＩ）、臭化マグネシウム、塩化マグネシウムなど、水分と反応して発熱し、水分を除去することにより吸熱するものであれば
よい。

以上のように構成された衣類乾燥機について、以下その動作、作用を説明する。まず、ヒートポンプ装置２１の動作について説明する。圧縮機２２により、高温高圧に圧縮された冷媒が管路２６を通って放熱器２３に入り、送風路２７を矢印Ａ方向へ流れる乾燥用空気と熱交換して空気は加温され、冷媒は冷却されて液化する。

液化した高圧冷媒は、膨張弁２４に入って減圧され、低温低圧の液冷媒となって吸熱器２５に入り、送風路２７を流れる乾燥用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２２に戻る。矢印Ｂは冷媒の流れ方向を示している。

一方、送風機２９で送風路２７に送風された乾燥風は、乾燥室２８内の衣類から水分を奪って乾燥させ、多湿な空気となってヒートポンプ装置２１に入る。ヒートポンプ装置２１内では、まず、吸熱器２５で冷却除湿された後、放熱器２３へと流入して加温され、高温低湿の乾いた空気となって送風機２９へと戻り、乾燥室２８とヒートポンプ装置２１の間を循環し、衣類の乾燥を進行させる。

乾燥運転を制御する制御手段３１は、冷媒の温度を検知する冷媒温度検知手段３２の出力により、冷媒の温度が安定した状態を保つように圧縮機２２の駆動を制御する。冷媒温度検知手段３２は、冷媒が流れる放熱器２３の管路２６に設けている。

乾燥運転の初期では、衣類の水分量が多いため低温多湿な空気が吸熱器２５に流入し、十分に除湿しきれないまま、放熱器２３で加熱されるため、空気の温度上昇も小さく、圧縮機２２の温度上昇も遅い。

制御手段３１は、図３に示すように、この乾燥運転の初期に、給水手段３３で化学反応蓄熱材３０に給水することにより、化学反応蓄熱材３０から前回の乾燥運転で蓄積した熱を放熱し（ｔ１〜ｔ２）、圧縮機２２を加熱するようにしている。これにより、圧縮機２２の温度上昇が早くなり、乾燥時間が短くなるので消費電力量を抑えることができる。

また、乾燥工程の後期では、吸熱器２５に流入する空気は衣類の水分も少なくなり、圧縮機２２の入力分加熱されているため、温度が高く、相対湿度が低くなる。この空気が吸熱器２５でさらに除湿され、放熱器２３で加熱されるため、放熱器２３から出る空気は乾燥工程中比較的高温で相対湿度が低くなる。

このときの圧縮機２２の入力分の加熱の一部が、化学反応蓄熱材３０より水分を蒸発させて蓄熱する（ｔ３〜ｔ４）。そして、次回の乾燥運転に使うようにしている。従来、ヒートポンプ装置２１を安全な状態に安定させるために、熱の一部を排出していたが、熱量を蓄熱することができるため、新たにエネルギを投入するものではなく、乾燥性能にも影響を及ぼすことはない。

以上のように、本実施の形態においては、冷媒を圧縮する圧縮機２２と圧縮された冷媒の熱を放熱する放熱器２３と高圧の冷媒の圧力を減圧するための絞り手段２４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２５とを冷媒が循環するように管路２６で連結したヒートポンプ装置２１と、衣類を収容し乾燥させる乾燥室２８と、乾燥室２８内にヒートポンプ装置２１により加熱された温風を供給する送風手段２９と、送風手段２９により送風される乾燥用空気を吸熱器２５から放熱器２３へと流した後に乾燥室２８へと導く送風路２７と、乾燥運転を制御する制御手段３１と、圧縮機２２の熱を吸収して蓄える化学反応蓄熱手段３０とを備え、化学反応蓄熱手段３０は、乾燥運転中に圧縮機２２の熱を吸収して蓄え、その蓄えた熱を次回の乾燥運転の開始時に圧縮機２２に与えるように
したものであり、ヒートポンプ装置２１の温度の立ち上がりを早くして、乾燥運転時間を短縮し、消費電力量を低減することができる。

なお、本実施の形態では、水和反応による発熱、吸熱作用を利用したが、このほか、水の脱離・吸着、水酸化反応等の化学反応を用いても同じ効果が得られる。

また、化学反応蓄熱材３０へ供給する水は、水道水のほか、吸熱器２５で吸熱する際に生じる除湿水を用いることで、水道水を使用することなく化学反応蓄熱材３０より放熱させることができる。

図４は、本実施の形態の他の例の動作と圧縮機の温度変化を示すタイムチャートであり、洗濯から乾燥まで連続して行うことができる洗濯乾燥機において、洗濯工程と乾燥工程を続けて運転を行う際は、化学反応蓄熱材３０に蓄熱された熱量の放熱を洗濯工程から開始し、乾燥運転のみを行うときと同様に、圧縮機２２の起動時に行うことで、同様の効果が得られる。

（実施の形態２）
図５は、本発明の第２の実施の形態における衣類乾燥機のシステム概念図である。本実施の形態の特徴は、送風路２７に外気を導入する流入口３４を設け、この流入口３４を圧縮機２２の近傍に形成したものである。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５において、実施の形態１と同様に、乾燥運転の後半で、圧縮機２２の入力分の加熱の一部が化学反応蓄熱材３０より水分を蒸発させて蓄熱する。送風路２７に外気を導入する流入口３４を圧縮機２２の近傍に設けている。

そして、吸熱器２５と放熱器２３の間、すなわち、吸熱器２５の下流で放熱器２３の上流の送風路２７に排出口３５を設け、送風路２７を流れる循環空気の一部を排出するようにしている。

上記の構成により、流入口３４から送風路２７に流入した外気とともに、化学反応蓄熱材３０の再生時に発生した蒸気が送風路２７内を流れ、その下流側の送風路２７に設けた吸熱器２５を通過させて除湿することができ、再生時に発生する湿気が機外へ排出されるのを防止することができる。

図６は、本実施の形態の他の例のシステム概念図を示したものであり、流入口３４に開閉弁３６を設け、送風路２７に外気を導入する流入口３４を開閉自在に構成したものである。これにより、乾燥運転の開始時に流入口３４を開閉弁３６で閉じることにより、送風路２７への外気の流入を阻止することができ、ヒートポンプ装置２１の温度の立ち上がりを早くして、消費電力量を低減することができる。

以上のように、本実施の形態においては、化学反応蓄熱材３０に蓄熱された熱量は、次回の乾燥運転が開始され、乾燥工程の初期に前述したように放熱し、圧縮機２２を加熱するため温度上昇を早急に行え、再生時に発生する湿気を吸熱器２５で除湿した後、湿気の少ない空気を機外へ排出するようにしたものであり、乾燥運転時間を短縮し、消費電力量を低減することができる。

（実施の形態３）
図７は、本発明の第３の実施の形態における衣類乾燥機の動作と圧縮機の温度変化を示すタイムチャートである。本実施の形態の特徴は、給水手段３３により化学反応蓄熱材３
０に給水し、圧縮機２２を加熱した後に、圧縮機２２を起動す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。

実施の形態１と同様に、乾燥運転の初期に、給水手段３３により化学反応蓄熱材３０に給水することにより、化学反応蓄熱材３０から前回の乾燥運転で蓄積した熱を放熱し（ｔ１〜ｔ２）、圧縮機２２を加熱する。この加熱する時間を圧縮機２２が起動する前に行うことで、図７に示すように、圧縮機２２の温度上昇が早くなり、乾燥時間が短くなるので消費電力量を抑えることができる。

このように、化学反応蓄熱材３０に蓄熱された熱量は、次回の乾燥運転が開始され乾燥工程前に放熱し、圧縮機２２を加熱するため温度上昇を早急に行え、乾燥運転時間を短縮し、消費電力量を大幅に低減することができる。

以上のように、本発明にかかる衣類乾燥機は、ヒートポンプ装置の温度の立ち上がりを早くして、乾燥運転時の消費電力を低減することができるので、衣類乾燥機として有用である。

２１ ヒートポンプ装置
２２ 圧縮機
２３ 放熱器
２４ 膨張弁（絞り手段）
２５ 吸熱器
２６ 管路
２７ 送風路
２８ 乾燥室
２９ 送風機（送風手段）
３０ 化学反応蓄熱材（化学反応蓄熱手段）
３１ 制御手段
３３ 給水手段

Claims (7)

1. 冷媒を圧縮す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ための絞り手段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とを冷媒が循環するように管路で連結したヒートポンプ装置と、
   衣類を収容する乾燥室と、
   前記乾燥室内に前記ヒートポンプ装置により加熱された温風を供給する送風手段と、
   前記送風手段により送風される乾燥用空気を前記吸熱器から前記放熱器へと流した後に前記乾燥室へと導く送風路と、
   乾燥運転を制御する制御手段と、
   前記圧縮機の熱を吸収して蓄える化学反応蓄熱手段とを備え、
   前記化学反応蓄熱手段は、乾燥運転中に前記圧縮機の熱を吸収して蓄え、
   その蓄えた熱を次回の乾燥運転の開始時に前記圧縮機に与えるようにした衣類乾燥機。
2. 化学反応蓄熱手段に水を供給する給水手段を設け、前記給水手段により前記化学反応蓄熱手段に水を供給することによる反応熱で放熱し、乾燥運転後半の余剰の熱で水を蒸発して再生するようにした請求項１記載の衣類乾燥機。
3. 化学反応蓄熱手段に水を供給する給水手段を設け、前記給水手段は、ヒートポンプ装置で除湿された除湿水を前記化学反応蓄熱手段に供給するようにした請求項１または２記載の衣類乾燥機。
4. 送風路に外気を導入する流入口を設け、前記流入口を圧縮機の近傍に配設し、化学反応蓄熱手段の再生時に生じた蒸気が送風路内に流れるようにした請求項１〜３のいずれか１項に記載の衣類乾燥機。
5. 送風路に外気を導入する流入口に開閉弁を設け、前記流入口を開閉自在に構成した請求項４記載の衣類乾燥機。
6. 制御手段は、圧縮機の起動時に、給水手段により化学反応蓄熱手段に給水し、前記圧縮機を加熱するようにした請求項１〜５のいずれか１項に記載の衣類乾燥機。
7. 制御手段は、給水手段により化学反応蓄熱手段に給水し、圧縮機を加熱した後、前記圧縮機を起動するようにした請求項１〜５のいずれか１項に記載の衣類乾燥機。

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