JP2014079391A - 衣類乾燥機 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒートポンプ装置の冷媒が循環する管路を簡略化し、コンパクトに構成する。
【解決手段】衣類等を収容する乾燥室１０から排出された乾燥用空気を乾燥室１０へ循環させる循環風路１１と、循環風路１１に送風する送風機９と、圧縮機１と凝縮器２と絞り手段３と蒸発器４とを冷媒が循環するように冷媒管５で連結したヒートポンプ装置６と、凝縮器２の端部から突出した冷媒管５を収容する水受け１２部と、水受け部１２に冷却水を給水する冷却水給水手段と、水受け部１２内に配設した冷媒温度検知手段１９と、乾燥運転を制御する制御手段２０とを備え、制御手段２０は、冷媒温度検知手段１９の出力に応じて水受け部１２に冷却水を給水するようにしたことにより、冷媒管の温度の高い導入部を冷却し、冷媒温度検知手段の出力に応じて効果的に排熱することができ、冷媒が循環する冷媒管を簡略にし、ヒートポンプ装置をコンパクトに構成することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、衣類等の乾燥をおこな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（例えば、特許文献１参照）。

図６は、特許文献１に記載された従来の衣類乾燥機を示すものである。図６に示すように、圧縮機５１、凝縮器５２、排熱器５３、絞り手段５４および蒸発器５５を冷媒が循環するように管路５６で連結したヒートポンプ装置５７を有している。乾燥用空気を流す風回路５８は、乾燥用空気を加熱する凝縮器５２と、乾燥用空気を送風する送風機５９と、衣類等の乾燥対象物を入れた乾燥庫６０と、乾燥用空気を冷却し除湿する蒸発器５５とを連結するように構成されている。排熱器５３は、凝縮器５２と絞り手段５４との間の管路５６に配設されており、給水弁６１と水タンク６２から構成されている。

給水弁６１から水タンク６２へ給水することにより、水タンク６２内に配設されている管路５６内の冷媒と水タンク６２内の水とが熱交換され、水タンク６２内の水は排水管６３から排水口６４へ排出され、冷媒の熱の一部を外部に排熱する。また、圧縮機５１の冷媒吐出付近の管路５６に取り付けられたサーミスタ６５により、圧縮機５１から吐出される冷媒の温度を検知し、制御手段６６によって圧縮機５１と給水弁６１の動作を制御している。乾燥用空気は矢印Ａで示す方向へ流れている。

以上のように構成された衣類乾燥機の動作について説明する。まず、乾燥を開始すると圧縮機５１および送風機５９が作動する。送風機５９によって乾燥用空気が凝縮器５２を通過して、凝縮器５２からの放熱で加熱されて温風となり乾燥庫６０に送られる。乾燥庫６０内で衣類と接触した乾燥用空気は衣類から水分を奪って衣類の乾燥を進行させる。

乾燥用空気は、蒸発のための熱量として顕熱を与えられるため温度が低下するが、衣類から放出されたほぼ同等の潜熱を有する水蒸気を含んで高湿の空気となる。衣類と接触する前後の乾燥用空気のエンタルピはほぼ一定である。高湿となった乾燥用空気は、蒸発器５５において冷却され、潜熱を奪われ結露して除湿される。除湿されて絶対湿度が低下した乾燥用空気は、再び凝縮器５２で加熱され風回路５８を循環する。

一方、ヒートポンプ装置５７は、圧縮機５１で圧縮された高温高圧のガス冷媒が凝縮器５２で乾燥用空気に熱を奪われ凝縮し液化する。次に、凝縮器５２を出た冷媒は排熱器５３に入り、水タンク６２内に溜められた水と熱交換する。熱交換した水タンク６２内の水は排水管６３から排水口６４へ排出され、冷媒の熱の一部は外部に排熱される。

次に、高圧の冷媒が絞り手段５４で減圧され、低温低圧となり、蒸発器５５で乾燥用空気から熱を奪い再び圧縮機５１に戻る。冷媒によって蒸発器５５で奪った熱量に圧縮機５１の入力から得られる熱量を加えた熱量が、凝縮器５２から放熱されるが、排熱器５３によって圧縮機５１の入力に相当する熱量を予め外部に放出するため、凝縮器５２からの排熱量は一定の値でバランスしている。冷媒は矢印Ｂで示す方向に流れている。

特開２００４−２３９５４９号公報

しかしながら、前記従来の構成では、凝縮器５２から排熱器５３までの配管、および排熱器５３から絞り手段５４までの配管が必要であり、ヒートポンプ装置をコンパクトに構成することが難しく、これを搭載する衣類乾燥機が大型化す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、冷媒が循環する管路を簡略化して排熱可能なヒートポンプ装置の小型化を実現し、コンパクトな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、衣類等を収容する乾燥室と、前記乾燥室から排出された乾燥用空気を前記乾燥室へ循環させる循環風路と、前記循環風路に送風する送風機と、圧縮機と凝縮器と絞り手段と蒸発器とを冷媒が循環するように冷媒管で連結したヒートポンプ装置と、前記凝縮器の端部から突出した前記冷媒管を収容する水受け部と、前記水受け部に冷却水を給水する冷却水給水手段と、前記水受け部内に配設した冷媒温度検知手段と、乾燥運転を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記冷媒温度検知手段の出力に応じて前記水受け部に冷却水を給水するようにしたものである。

これによって、冷媒管の温度の高い導入部を冷却して効果的に排熱することができるとともに、冷媒が循環する冷媒管を簡略にして排熱量を精度よく検知することができ、排熱可能なヒートポンプ装置をコンパクトに構成することができる。

本発明の衣類乾燥機は、冷媒が循環する冷媒管を簡略にして排熱量を精度よく検知することができ、排熱可能なヒートポンプ装置を小型化して、コンパクトな衣類乾燥機を実現することができる。

本発明の実施の形態１における衣類乾燥機の系統図 同衣類乾燥機のヒートポンプ装置の要部構成図 同衣類乾燥機のヒートポンプ装置の要部断面図 同衣類乾燥機のブロック構成図 同衣類乾燥機のヒートポンプ装置の冷却水供給動作を示すタイムチャート 従来の衣類乾燥機の系統図

第１の発明は、衣類等を収容する乾燥室と、前記乾燥室から排出された乾燥用空気を前記乾燥室へ循環させる循環風路と、前記循環風路に送風する送風機と、圧縮機と凝縮器と絞り手段と蒸発器とを冷媒が循環するように冷媒管で連結したヒートポンプ装置と、前記凝縮器の端部から突出した前記冷媒管を収容する水受け部と、前記水受け部に冷却水を給水する冷却水給水手段と、前記水受け部内に配設した冷媒温度検知手段と、乾燥運転を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記冷媒温度検知手段の出力に応じて前記水受け部に冷却水を給水するようにしたことにより、冷媒管の温度の高い導入部を冷却し、冷媒温度検知手段の出力に応じて効果的に排熱することができ、冷媒が循環する冷媒管を簡略にし、ヒートポンプ装置をコンパクトに構成することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、前記凝縮器への冷媒管の導入部を、前記凝
縮器の下部に配設すると共に、前記冷媒温度検知手段を前記水受け部内の下方に位置するように設けたことにより、水受け部内に少量の水を貯留して導入部を冷却することができるとともに、導入部の排熱量を精度よく検知することができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明の水受け部には、冷却水を給水する流入弁と、冷却水を排水する流出弁とを設けたことにより、水受け部内に少量の水を貯留して導入部を冷却することができるとともに、水受け部への給水量、或いは、水受け部内に供給した水に浸かる時間を可変することによって、排熱量を調整することができる。

第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明の水受け部は、凝縮器の端部に設け蒸発器と連結した端板と、前記端板から突出した冷媒管を覆うように設けたカバーとを有することにより、水受け部の小型化と構成の簡略化が可能となる。

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衣類乾燥機の系統図、図２は、同衣類乾燥機のヒートポンプ装置の要部構成図、図３は、同衣類乾燥機のヒートポンプ装置の要部断面図、図４は、同衣類乾燥機のブロック構成図、図５は、同衣類乾燥機のヒートポンプ装置の冷却水供給動作を示すタイムチャートである。

図１〜図５において、衣類乾燥機は、冷媒を圧縮する圧縮機１と、圧縮後の高温高圧の冷媒の熱を放熱する凝縮器２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３と、減圧されて低圧となった冷媒が周囲から熱を奪う蒸発器４を順に接続し、再び圧縮機１に冷媒が循環するように冷媒管５で連結したヒートポンプ装置６が設けられている。

凝縮器２は、乾燥用空気を加熱する加熱部７と、冷媒の熱を排熱する排熱部８とから構成されており、加熱部７と、乾燥用空気を送風する送風機９と、衣類等の被乾燥物を入れる乾燥室１０と、乾燥用空気から吸熱する蒸発器４とを環状に接続した循環風路１１が設けられている。また、排熱部８は循環風路１１の外に設けている。

矢印Ｃは、乾燥用空気が循環風路１１を流れる方向を示しており、矢印Ｄは、冷媒が冷媒管５を流れる方向を示している。

排熱部８は、冷却水を溜める水受け部１２と、水道１３に接続され、水受け部１２への冷却水の給水と停止を行う冷却水給水手段として流入弁１４と、水受け部１２内の冷却水の流出と停止を行う冷却水排水手段として流出弁１５が設けられている。

水受け部１２は、凝縮器２の一方の端部に端板１６を設け、端板１６から突出した冷媒管５が覆われるようにカバー１７が取り付けられている。また、圧縮機１から凝縮器２への冷媒管５の導入部１８は、凝縮器２の下部に設けられるとともに、水受け部１２内の下方に設けられている。

水受け部１２は、冷却水を水道１３から水受け部１２内へ給水する流入弁１４と、水受け部１２内の水を排水する流出弁１５の開閉によって、所定量の冷却水を溜めることができ、端板１６から突出した冷媒管５を冷却することができる。

ここで、圧縮機１から凝縮器２への冷媒管５の導入部１８を、水受け部１２内に配設し
た構成としているため、圧縮機１から吐出された高温の冷媒が通る冷媒管５を冷却水によって冷却可能となるので、効果的に排熱することが可能となる。

また、凝縮器２への冷媒管５の導入部１８を、凝縮器２の下部に配設し、水受け部１２内の下方に位置するように構成しているため、水受け部１２内に多量の水を溜めることなく、少量の水によって圧縮機１から吐出されて高温となった冷媒管５の導入部１８を冷却することが可能となるので、冷却水の節水が可能となる。

また、排熱部８は、水受け部１２の流入側に流入弁１４を設けるとともに、流出側に流出弁１５を設け、冷却水の貯留と排水が可能となる構成としたため、水受け部１２に水を溜めて、導入部１８を冷却することが可能である。

また、水受け部１２に溜める水量と、導入部１８の浸水時間を加減することにより、排熱量を調整することができ、効率よく冷却を行うことができる。

また、凝縮器２の少なくとも一方の端部に蒸発器４と連結した端板１６を設け、端板１６から突出した冷媒管５を覆うように、端板１６にカバー１７を取付けて水受け部１２を構成したことにより、排熱部８を小型化したヒートポンプ装置６の簡略化が可能となり、コンパクトな衣類乾燥機を実現することが可能である。

水受け部１２内には、ヒートポンプ装置６の状態を検知するために、圧縮機１から凝縮器２への冷媒管５の導入部１８に冷媒の温度を検知する冷媒温度検知手段１９が設けられている。

この冷媒温度検知手段１９によって、冷媒の温度が高くなる導入部１８の温度を検知することができるとともに、冷却水を給水した時には排熱量を検知することが可能となるので、圧縮機１が高温になり過負荷がかかることを防止することができるとともに、排熱量を検知することによって適切な排熱量を制御することが可能となるので、効率の良い冷却が可能となり、ヒートポンプ装置６の状態を安定した状態に維持して、効率の良い乾燥を行うことができる。

さらに、冷媒温度検知手段１９は、水受け部１２内の下方に位置するように構成されているため、水受け部１２内に少量の水を入れた場合においても、排熱量を精度よく検知することが可能となり、効率よく冷却することが可能となる。

制御手段２０は、乾燥運転を制御するとともに、冷媒温度検知手段１９からの出力に応じて、流入弁１４と流出弁１５の開閉を行い、水受け部１２への冷却水の給水と排水を制御するよう構成されている。

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、乾燥運転を開始すると、送風機９と圧縮機１が作動する。送風機９によって循環風路１１に送風された乾燥用空気が凝縮器２の加熱部７を通過して加熱され、温風となって乾燥室１０に送られる。乾燥室１０内で衣類と接触した乾燥用空気は衣類から水分を奪って衣類を乾燥する。

衣類の乾燥は、乾燥検知手段２１によって検知される。乾燥検知手段２１は、乾燥室１０に流入する乾燥風の温度を検知する第１の温度検知手段２１ａと、乾燥室１０から流出した乾燥風の温度を検知する第２の温度検知手段２１ｂで構成され、各々乾燥室１０近傍の循環風路１１内に設けられており、これらの出力から所定の乾燥度を検知するまで、乾燥運転を継続する。

乾燥用空気は、蒸発のための熱量として顕熱を与えられるため温度が低下するが、衣類から放出されたほぼ同等の潜熱を有する水蒸気を含んで高湿の空気となる。衣類と接触する前後の乾燥用空気のエンタルピはほぼ一定である。高湿となった乾燥用空気は、蒸発器４において冷却され、潜熱を奪われ結露して除湿され、除湿されて絶対湿度が低下した乾燥用空気は、再び加熱部７で加熱される。

一方、ヒートポンプ装置６では、圧縮機１で圧縮された高温高圧の冷媒の熱が加熱部７で乾燥用空気に熱を与え凝縮するとともに、排熱部８において、流入弁１４から水受け部１２へ給水された冷却水と冷媒とが熱交換を行うことによって一部の熱が放出される。

次に、高圧の冷媒が絞り手段３で減圧され、低温低圧となり、蒸発器４で乾燥用空気から熱を奪い再び圧縮機１に戻る。冷媒によって蒸発器４で奪った熱量に圧縮機１の入力から得られる熱量を加えた熱量が、凝縮器２から放熱されるが、圧縮機１の入力に相当する熱量を排熱部８から排熱し、あらかじめ外部に放出しているため、加熱部７からの加熱量は一定の値でバランスしている。

これにより、冷媒温度と冷媒圧力の過昇を抑え、圧縮機１の過負荷を防止することができるので、安全で安定したヒートポンプサイクルを実現することができ、コンパクトで省エネ効果の高い衣類乾燥機を実現することができる。

ここで、排熱部８の制御方法について述べる。図５は、排熱部８における冷却水供給動作を示すタイムチャートである。図５において、横軸に乾燥運転開始からの時間、縦軸に圧縮機１の回転数、冷媒温度検知手段１９で検知した冷媒温度、流入弁１４と流出弁１５の開閉動作をそれぞれ示している。

まず、送風機９を作動させ、乾燥運転を開始させると（Ｔ０）、圧縮機１が所定回転数Ｒで作動し、流入弁１４および流出弁１５を閉じることにより、水受け部１２内に冷却水がない状態において、排熱部８からの排熱量は最少となる。

そして、乾燥運転の進行にともない乾燥用空気の温度が上昇し、冷媒温度検知手段１９により検知した冷媒の温度が上昇し、冷媒温度検知手段１９からの出力により、冷媒温度が所定温度Ｋ１に到達したことが検知されると、冷媒の温度を安定させるように流入弁１４と流出弁１５を動作させる。

すなわち、流入弁１４を開けて流出弁１５を閉じた状態（Ｔ１）にすることによって、水受け部１２内に給水した冷却水が溜まるように制御し、冷媒温度検知手段１９からの出力に基づいて流入弁１４と流出弁１５を開閉させる。

これにより、冷媒温度検知手段１９からの出力値が所定値で安定するように、排熱部８からの排熱量を増減させるものである。このとき、給水量の増減により排熱量を増減させてもよく、また、冷媒管が冷却水に浸かる時間を増減させて排熱量を調整するようにしてもよい。

このように、冷媒温度検知手段１９からの温度情報に応じて排熱量を制御することにより、冷媒温度の過昇を抑えるとともに、冷媒温度も安定させることができるので、圧縮機１の過負荷を防止するとともに、安定した効率よい乾燥運転をすることができ、省エネ効果の高い乾燥運転を実現することができる。

ここで、何らかの理由により冷媒温度が所定温度Ｋ２を下回ると、流入弁１４を閉じて
流出弁１５を開ける（Ｔ２）ことにより、水受け部１２内の冷却水の排水を行い、冷媒温度は再び上昇を始め、冷媒温度が所定温度Ｋ１に達すると、再び流入弁１４を開け流出弁１５を閉じる（Ｔ３）ことにより、冷却水の給水を行い、冷媒温度を安定させるように、Ｔ１〜Ｔ２と同様に制御を行う。

以上のように、冷媒温度が所定温度Ｋ１に到達すると、水受け部１２に給水し水を溜めて排熱を行う構成としているため、乾燥運転開始後の初期段階などで、冷媒温度が所定温度Ｋ１まで達していない場合には、水受け部１２に給水されないので、排熱部８で必要以上に放熱されることがなく、効率のよい衣類乾燥を行うことができる。

また、排熱部８から放熱させる熱量よりも、圧縮機１の入力に相当する熱量の方が大きい場合は、圧縮機１の回転数を下げることによって、圧縮機１の入力に相当する熱量と、排熱部８から放熱される熱量とをバランスさせることができ、冷媒温度の過昇を防止して効率の高い乾燥を実現させることができる。

以上のような動作によって、乾燥運転の初期における乾燥空気や冷媒温度の立ち上がり途中では、より速く温度が上昇するように排熱部８からの排熱量を最小限にする。よって放熱ロスが少なくなり、より省エネで乾燥を行うことが可能となる。また、乾燥が進んで冷媒温度が上昇すると、冷却水を給水して冷媒を冷却し排熱することによって、効率よく乾燥を行うことができる。

以上のように、制御手段２０は、冷媒温度検知手段１９の出力に応じて水受け部１２に冷却水を給水するようにしたものであり、別途排熱器を設ける必要がなく、冷媒管５の温度の高い導入部１８を冷却して効果的に排熱することができるとともに、冷媒温度の高い導入部１８において排熱量を精度よく検知することが可能となり、凝縮器２の一部を排熱部８として利用することができ、冷媒が循環する冷媒管５を簡略にして、ヒートポンプ装置６をコンパクトに構成することができる。

なお、乾燥室１０を構成するドラムを水槽内に設け、水槽内に洗濯水を給水する給水装置と、水槽内の洗濯水を排水する排水装置を設け、洗濯機能と乾燥機能を備えた洗濯乾燥機としても実施可能であり、同様の効果を得ることができる。

また、乾燥室１０は、回転可能なドラムで構成するほか、衣類等の乾燥対象物を吊下げた状態で乾燥させる構成であってもよい。

以上のように、本発明にかかる衣類乾燥機は、冷媒が循環する冷媒管を簡略にすることができ、ヒートポンプ装置を小型化することができるので、ヒートポンプ装置を有する家庭用機器および業務用機器の用途にも適用できる。

１ 圧縮機
２ 凝縮器
３ 絞り手段
４ 蒸発器
５ 冷媒管
６ ヒートポンプ装置
９ 送風機
１０ 乾燥室
１１ 循環風路
１２ 水受け部
１４ 流入弁
１５ 流出弁
１８ 導入部
１９ 冷媒温度検知手段
２０ 制御手段

Claims (4)

1. 衣類等を収容する乾燥室と、前記乾燥室から排出された乾燥用空気を前記乾燥室へ循環させる循環風路と、前記循環風路に送風する送風機と、圧縮機と凝縮器と絞り手段と蒸発器とを冷媒が循環するように冷媒管で連結したヒートポンプ装置と、前記凝縮器の端部から突出した前記冷媒管を収容する水受け部と、前記水受け部に冷却水を給水する冷却水給水手段と、前記水受け部内に配設した冷媒温度検知手段と、乾燥運転を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記冷媒温度検知手段の出力に応じて前記水受け部に冷却水を給水するようにしたことを特徴とする衣類乾燥機。
2. 前記凝縮器への冷媒管の導入部を、前記凝縮器の下部に配設すると共に、前記冷媒温度検知手段を前記水受け部内の下方に位置するように設けた請求項１に記載の衣類乾燥機。
3. 前記水受け部には、冷却水を給水する流入弁と、冷却水を排水する流出弁とを設けた請求項１または２に記載の衣類乾燥機。
4. 前記水受け部は、凝縮器の端部に設け蒸発器と連結した端板と、前記端板から突出した冷媒管を覆うように設けたカバーとを有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の衣類乾燥機。