JP2015016184A - 衣類乾燥機 - Google Patents

Abstract

【課題】衣類乾燥機の乾燥能力の低下や冷凍サイクル装置のエネルギー効率の低下を抑制し、衣類乾燥機のエネルギー効率と性能を向上させる。
【解決手段】筐体２内に回転自在に設けられ衣類を収容する回転槽１と、回転槽１を含む空気循環回路（風路７）と、風路７を循環する乾燥用空気と熱交換を行う冷凍サイクル装置５０とを備え、冷凍サイクル装置５０は、圧縮機５１と、第１熱交換器５２と、レシーバ５３と、膨張機構５４と、第２熱交換器５５とを有し、これらの構成要素がこの順番で循環接続されており、風路７は、回転槽１と、第２熱交換器５５と、第１熱交換器５２と、送風装置（送風用ファン５）とを有し、これらの構成要素がこの順番で循環接続されており、レシーバは５３、レシーバ５３内の液冷媒を水で冷却する熱交換部５６と、熱交換部５６に給水する給水部５７とを有する衣類乾燥機。
【選択図】図２

Description

本発明は、衣類等の繊維製品の乾燥を行う衣類乾燥機及び洗濯機能を備えた衣類乾燥機に関する。

洗濯乾燥機や衣類乾燥機の高効率化を図る部として、衣類を乾燥させる乾燥装置に冷凍サイクル装置（ヒートポンプ装置）を搭載する方法があり、衣類の乾燥に使用された熱エネルギーを吸熱器にて回収し再利用することで、効率よく衣類の乾燥が行える。

図６は従来の衣類乾燥機の断面模式図で、図７は同衣類乾燥機の乾燥システム構成図である。この衣類乾燥機は、衣類を収容する回転ドラム１０１を含む循環ダクト１０２が構成され、乾燥装置に冷凍サイクル装置１０３が備えられている。冷凍サイクル装置１０３は、冷媒を圧縮する圧縮機１０４と、圧縮された冷媒の熱を放熱する放熱器１０５と、高圧の冷媒の圧力を減圧するための膨張部１０６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１０７とを冷媒が循環するように管路で連結されている。循環ダクト１０２には、乾燥用空気を循環させる送風機１０８と、冷凍サイクル装置１０３の放熱器１０５と吸熱器１０７とが設けられ、放熱器１０５は乾燥用空気を加熱し、吸熱器１０７は乾燥用空気を冷却除湿する。

この構成によれば、衣類より蒸発させた水分を吸熱器１０４に結露させると同時に、衣類の乾燥に使用した熱エネルギーを吸熱器１０４にて回収するため、熱エネルギーの損失を極めて少なくして、低電力で高除湿率の衣類の乾燥を行うことができる（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−１７８２８９号公報

しかしながら、従来の冷凍サイクル装置を搭載した衣類乾燥機では、乾燥用空気の循環ダクト内に放熱器にて空気を加熱する箇所と吸熱器にて空気を冷却する箇所とが存在することとなるが、冷凍サイクル装置の原理上、圧縮機を駆動させるための電気入力が、吸熱器にて回収した熱エネルギーに加算され放熱器より放熱される。その為、乾燥工程が進むにつれて乾燥空気用の風路及び回転槽内に、圧縮機への電気入力分の熱エネルギーが蓄積され、乾燥用空気の温度が上昇する。乾燥用空気の温度上昇が進行すると冷凍サイクル装置の高圧側の圧力と温度が上昇し、これが過度に進めば圧縮機の耐久性に悪影響を及ぼすことになる。その為、圧縮機を保護する目的で圧縮機運転周波数（回転数）を低下させたり、圧縮機を停止させたりする保護制御を行う必要があり、これにより冷凍サイクル装置の冷却能力（除湿能力）が低下し、衣類乾燥機の乾燥能力が低下するという問題があった。

更に、冷媒の特性上、乾燥用空気の温度上昇もしくは、冷却能力（除湿能力）の増加により、冷凍サイクル装置の高圧側の圧力が上昇した場合、放熱器に液化した冷媒の冷媒だまりが生じ易くなり、これにより放熱器の放熱能力が低下し、冷凍サイクル装置のエネルギー効率が低下する問題も生じていた。

本発明は、かかる事情に鑑み、衣類乾燥機の乾燥能力の低下や冷凍サイクル装置のエネルギー効率の低下を抑制し、衣類乾燥機のエネルギー効率と性能を向上させ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、筐体内に回転自在に設けられ衣類を収容する回転槽と、前記回転槽を含む空気循環回路と、前記空気循環回路を循環する乾燥用空気と熱交換を行う冷凍サイクル装置とを備え、前記冷凍サイクル装置は、圧縮機と、第１熱交換器と、レシーバと、膨張機構と、第２熱交換器とを有し、これらの構成要素がこの順番で循環接続されており、前記空気循環回路は、前記回転槽と、前記第２熱交換器と、前記第１熱交換器と、送風装置とを有し、これらの構成要素がこの順番で循環接続されており、前記レシーバは、前記レシーバ内の液冷媒を水で冷却する熱交換部と、前記熱交換部に給水する給水部とを有する。

この構成によって、冷凍サイクル装置の冷却能力（除湿能力）を増加させた場合に第１熱交換器に生じる液冷媒だまりを防ぐことで冷凍サイクル高圧側の圧力上昇を低減することができる。また、給水部によって、レシーバ内の高圧高温の冷媒を水冷する熱交換部を備えているので、レシーバ内の冷媒の冷却が可能になる。これにより、膨張機構へ流入する冷媒の過冷却度が大きくなり、第２熱交換器を流れる冷媒の冷却能力の増加が可能になる。

本発明の衣類乾燥機は、乾燥用空気の温度上昇による冷凍サイクル装置の高圧側の圧力上昇を防ぐことが可能となり、乾燥工程全般でエネルギー効率の向上が可能となる。

本発明の実施の形態に係る洗濯乾燥機の構成図 本発明の実施の形態１に係る洗濯乾燥機の乾燥システム構成図 本発明の実施の形態２に係る洗濯乾燥機の乾燥システム構成図 本発明の実施の形態３に係る洗濯乾燥機の乾燥システム構成図 本発明の実施の形態４に係る洗濯乾燥機の乾燥システム構成図 従来の衣類乾燥機の構成図 従来の衣類乾燥機の乾燥システム構成図

第１の発明は、筐体内に回転自在に設けられ衣類を収容する回転槽と、前記回転槽を含む空気循環回路と、前記空気循環回路を循環する乾燥用空気と熱交換を行う冷凍サイクル装置とを備え、前記冷凍サイクル装置は、圧縮機と、第１熱交換器と、レシーバと、膨張機構と、第２熱交換器とを有し、これらの構成要素がこの順番で循環接続されており、前記空気循環回路は、前記回転槽と、前記第２熱交換器と、前記第１熱交換器と、送風装置とを有し、これらの構成要素がこの順番で循環接続されており、前記レシーバは、前記レシーバ内の液冷媒を水で冷却する熱交換部と、前記熱交換部に給水する給水部とを有する衣類乾燥機である。

この構成によれば、冷凍サイクル装置の第１熱交換器と膨張機構との間にレシーバを備え、このレシーバによって乾燥用空気の温度上昇、もしくは、冷凍サイクル装置の冷却能力（除湿能力）を増加させた場合に第１熱交換器に生じる液冷媒だまりを防ぐことで冷凍サイクル高圧側の圧力上昇を低減することができる。また、給水手段によって、レシーバ内の高圧高温の冷媒を水冷する熱交換手段を備えているので、レシーバ内の冷媒の冷却が可能になる。これにより、膨張機構へ流入する冷媒の過冷却度が大きくなり、第２熱交換
器を流れる冷媒の冷却能力を増加する。結果、洗濯乾燥機に搭載する冷凍サイクル装置のエネルギー効率の改善、又は、乾燥能力を向上させ洗濯乾燥機の乾燥速度の向上を図ることが可能になる。この作用は、冷凍サイクルの高低圧力差が大きくなり温度差が大きくなるほど作用する効果が大きくなる。

さらに、レシーバ内の冷媒を水冷することにより、乾燥用空気経路及び回転槽内に蓄積される熱エネルギーを外部に放出可能になり、乾燥工程の進行に影響されず、乾燥空気温度の調節が可能になる。これにより、乾燥用空気の温度上昇による冷凍サイクル装置の高圧側の圧力上昇を防ぐことが可能となり、乾燥工程全般でエネルギー効率の向上が可能となる。

第２の発明は、第１の発明に加え、前記熱交換部に流入する水の温度を測定する第１温度センサと、前記熱交換部より流出する水の温度を測定する第２温度センサと、前記第１温度センサ及び前記第２温度センサの測定結果に基づいて、前記給水部の給水量を制御する制御器とを備えたものである。この構成によれば、第１温度センサと第２温度センサとの測定結果に基づいて熱交換部に流す水の量を調整し、レシーバ内の液冷媒の冷却状態を制御することができる。

第３の発明は、第１又は第２の発明に加え、前記膨張機構と前記第２熱交換器の間、もしくは前記第２熱交換器の経路途中の冷媒温度を測定する第３温度センサと、前記第３温度センサの測定結果に基づいて、前記給水部の給水量を制御する制御器とを備えたものである。この構成によれば、第３温度センサとの測定結果に基づいて熱交換部に流す水の量を調整し、レシーバ内の液冷媒の冷却状態を制御して圧縮機への悪影響を抑制し、信頼性を向上することができる。

第４の発明は、第１〜第３のいずれかの発明に加え、前記第２熱交換器に流入する乾燥用空気の湿度を測定する湿度センサと、前記湿度センサの測定結果に基づいて、前記給水部の給水量を制御する制御器とを備えたものである。この構成によれば、湿度センサの測定結果に基づいて熱交換部に流す水の量を調整し、レシーバ内の液冷媒の冷却状態を制御することができる。

第５の発明は、第１〜第４のいずれかの発明に加え、前記冷媒回路の膨張機構がキャピラリーチューブ等の細経管で構成されたものである。この構成によれば、膨張機構の小型化や、膨張機構を制御する制御器が不要になる等の効果があり、衣類乾燥機のエネルギー効率の向上を図り、冷凍サイクル装置の小型化を図ることができる。

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、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態に係る洗濯乾燥機の構成図で、概略縦断面を示す。図２は、本発明の実施の形態１に係る洗濯乾燥機の乾燥システム構成図である。なお、本実施の形態では洗濯乾燥機を用いて説明するが、洗濯乾燥機は衣類乾燥機に含まれる。

図１において、衣類乾燥機は、筐体２内に回転自在に設けられ衣類を収容する回転槽１と、回転槽１を含む空気循環回路を構成する風路７と、風路７を循環する乾燥用空気と熱交換を行う冷凍サイクル装置５０とを備えている。衣類を収容する回転槽１は、筐体２内に揺動自在に支持された水槽３内に回転自在に配設されている。水槽３の背面には、回転槽１の回転軸を前上がりに傾斜して回転させる駆動モータ６が取り付けられており、駆動モータ６の駆動により回転槽１が回転し、回転槽１内に投入された衣類の撹拌たたき洗い
、および乾燥動作などを行なう。

筐体２の前部には、回転槽１の開口端側に対向させて扉体１５が設けられており、使用者は、扉体１５を開くことで、回転槽１に対して洗濯物（衣類）を出し入れすることができる。また、水槽３の上部には、給水弁１３が設けられた給水管１４が接続され、水槽３の最下部には、排水弁１１が設けられた排水管１２が接続されている。水槽３の下方には、水槽３を支えるとともに、脱水時等の回転槽１内の衣類の偏りなどで発生する水槽３の振動を減衰させるダンパ４が設けられている。このダンパ４には、支持する水槽３内の衣類などによる重量変化で、ダンパ４の軸が上下に変位する変位量を検知して衣類の量を検知する布量検知部（図示せず）が取り付けられている。

乾燥工程において衣類を乾燥させるために、水槽３および回転槽１内の乾燥用空気を送風装置の送風用ファン５によって循環させる風路７が空気循環回路として構成されている。風路７には、冷凍サイクル装置５０の２つの熱交換器が組み込まれている。回転槽１内で洗濯物から水分を奪って多湿状態となった乾燥用空気は、水槽３の側面上部に設けられた排出口６を通って、冷凍サイクル装置５０の第２熱交換器５５で冷却及び除湿される。第２熱交換器５５で冷却及び除湿された乾燥用空気は、冷凍サイクル装置５０の第１熱交換器５２で加熱される。加熱された乾燥用空気は、風路７の途中に配置された送風用ファン５から吹出し口８通過して、再び回転槽１内に吹出す。

また、回転槽１に流入する乾燥用空気の温度を検知するサーミスタ等の流入温度検知部９を備えており、流入温度検知部９は、風路７の吹出口８近傍または第１熱交換器５２近傍に設けられている。送風用ファンモータ１０は、乾燥中に働く送風用ファン５を回転駆動する。また、送風用ファンモータ１０は、例えば、インバータ等の制御器によって回転速度などの回転動作が制御されている。

次に、図２を参照して、本実施の形態１の洗濯乾燥機に搭載された冷凍サイクル装置５０の構成と乾燥用空気の流れについて説明する。この冷凍サイクル装置５０は、圧縮機５１、第１熱交換器５２、レシーバ５３、膨張機構５４、第２熱交換器５５を有し、これらの構成要素がこの順番で環状に循環接続されることによって形成されている。さらにレシーバ５３には、レシーバ５３内の液冷媒を水により冷却する熱交換部５６と、熱交換部５６に給水する給水部５７とが設けられている。冷凍サイクル装置５０の冷媒回路を循環する冷媒としては、例えば、Ｒ４０７Ｃ等の非共沸混合冷媒、Ｒ４１０Ａ等の擬似共沸混合冷媒、又は単一冷媒を用いることができる。

まず、冷凍サイクル装置５０の冷媒回路の冷媒の流れについて説明する。圧縮機５１で圧縮された過熱状態の高圧ガス冷媒は、圧縮機５１から吐出され、第１熱交換器５２に流入する。冷媒は第１熱交換器５２を流れる際に冷却される。そのため、レシーバ５３に流入する冷媒は過冷却状態の高圧液冷媒である。レシーバ５３内の液冷媒は、給水部５７により供給される、例えば水道水などによって冷却される。レシーバ５３内で冷却された液冷媒は、膨張機構５４において膨張して低圧状態となり、第２熱交換器５５へ流入する。冷媒は、第２熱交換器５５を流れる際に蒸発して周囲の空気を冷却する。第２熱交換器５５から流出した冷媒は、圧縮機５１に吸入され、圧縮機５１において再び圧縮される。このようにして、冷媒が冷媒回路を循環する。

次に、乾燥用空気の流れについて説明する。回転槽１内で洗濯物から水分を奪って多湿状態となった乾燥用空気は、水槽３の側面上部に設けられた排出口６を通って、第２熱交換器５５で冷却及び除湿される。第２熱交換器５５で冷却及び除湿された乾燥用空気は、第１熱交換器５２で加熱される。加熱された乾燥用空気は、風路７の途中に配置された送風用ファン５から吹出し口８通過して、再び回転槽１内に吹出す。

以上のように構成された洗濯乾燥機について、以下その作用を説明する。乾燥用空気の温度上昇や、洗濯乾燥機の冷却能力（除湿能力）の増加によって、冷凍サイクル高圧側の圧力及び温度が上昇すると、第１熱交換器５２に液化した冷媒だまりが生じ易くなり、これにより冷凍サイクル装置のエネルギー効率が低下する。また、更に冷凍サイクル高圧側の圧力上昇が進むと、圧縮機５１の故障を防ぐため圧縮機５１の周波数（回転数）を低下させる。最悪の場合には、圧縮機５１を停止させることになる。

本実施の形態１によれば、レシーバ５３の作用により第１熱交換器５２への液化した冷媒だまりを防ぎ、冷凍サイクル装置の高圧側の圧力上昇が低減する。さらにレシーバ５３内の冷媒を給水部５７によって供給する水によって冷却することで、レシーバ５３から流出する冷媒の過冷却度が大きくなり、洗濯乾燥機の冷却能力（除湿能力）が向上する。その結果、洗濯乾燥機に搭載する冷凍サイクル装置のエネルギー効率の改善、又は、乾燥能力を向上させ洗濯乾燥機の乾燥速度の向上を図ることが可能になる。この作用は、冷凍サイクルの高低圧力差が大きくなり温度差が大きくなるほど、作用する効果が大きくなる。

熱交換部５６には、第１温度センサ５８及び第２温度センサ５９が配置されている。第１温度センサ５８は、レシーバ５３内の冷媒と熱交換を行う前の水の温度を測定する。第２温度センサ５９は、レシーバ５３内の冷媒と熱交換を行った後の水の温度を測定する。

制御器６０は、第１温度センサ５８及び第２温度センサ５９の測定結果に基づいて、熱交換部５６に供給する水量を決定する。制御器６０は、第１温度センサ５８で測定された温度と第２温度センサ５９で測定された温度との差が所定の閾値以下なるように給水部５７の給水量を制御する。これにより、水回路を流れる水の量が調整され、レシーバ内の液冷媒の冷却状態を制御することができる。制御器６０は、典型的には、内部メモリ及びＣＰＵ等を有するマイクロコンピュータで構成されている。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２に係る洗濯乾燥機の乾燥システム構成図である。図３を参照しつつ、実施の形態２に係る洗濯乾燥機について説明する。なお、本実施の形態２に係る洗濯乾燥機は、以下で特に説明する部分を除き、実施の形態１に係る洗濯乾燥装置と同様に構成されている。

本実施の形態２の冷凍サイクル装置５０は、膨張機構５４と第２熱交換器５５の間の流路、または、図示しない第２熱交換器５５の流路途中に、第３温度センサ６１が配置されている。第３温度センサ６１は、膨張機構５４において膨張して低圧状態となった冷媒の温度を測定する。

制御器６０による給水部５７の給水量の制御について詳細に説明する。まず、制御器６０は、第３温度センサ６１で測定された温度が所定の閾値以上なるように給水部５７の給水量を制御する。

冷凍サイクル装置５０は、使用中の環境温度が低い場合、圧縮機５１を起動させた直後に低圧側の圧力が極端に低くなり、圧縮機５１の信頼性に悪影響を及ぼす場合がある。これは、膨張機構５４へ流入する冷媒が二相状態のときに生じ易い。その為、膨張機構５４へ流入する冷媒の過冷却度を大きくする目的で、第３温度センサ６１で測定した冷媒の温度が所定の閾値以下の場合は、閾値以上となるように給水部５７の給水量を制御する。このようにして、圧縮機５１への悪影響を抑制し、信頼性を向上することができる。

（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３に係る洗濯乾燥機の乾燥システム構成図である。図４を参照しつつ、実施の形態３に係る洗濯乾燥機について説明する。なお、本実施の形態３に係る洗濯乾燥機は、以下で特に説明する部分を除き、実施の形態１に係る洗濯乾燥装置と同様に構成されている。

本実施の形態３の冷凍サイクル装置５０は、第２熱交換器５５に流入する乾燥用空気の湿度を測定する湿度センサ６２を有している。

制御器６０による給水部５７の給水量の制御について詳細に説明する。まず、制御器６０は、湿度センサ６２で測定された相対湿度が所定の閾値以上なるように給水部５７の給水量を制御する。

一般的には、同じ水分量を空気から除湿する場合、空気の相対湿度が高いほど、除湿に必要な冷却能力は小さくなる。そのため、本実施の形態により乾燥用空気の温度上昇を抑制し、第２熱交換器５５に流入する乾燥用空気の相対湿度上昇させることで、乾燥運転時の冷凍サイクル装置５０のエネルギー効率の向上を図ることができる。

（実施の形態４）
図５は、本発明の実施の形態４に係る洗濯乾燥機の乾燥システム構成図である。図５を参照しつつ、実施の形態４に係る洗濯乾燥機について説明する。なお、本実施の形態４に係る洗濯乾燥機は、以下で特に説明する部分を除き、実施の形態１に係る洗濯乾燥装置と同様に構成されている。

本実施の形態４の冷凍サイクル装置５０は、膨張機構５４が、例えばキャピラリーチューブ等の細径管６３で構成されている。膨張機構に細径管６３を設けた場合、開度調節が不可能なため、冷凍サイクル装置の冷却能力を増加させた場合の、冷凍サイクル高圧側の圧力上昇による、エネルギー効率の低下が開度調整可能な膨張機構を設けた冷凍サイクル装置に比べ大きくなる。しかし、物理的に、細径管は、細径管を通過する前後の冷媒の圧力差が同等であれば、細径管に流入する冷媒の過冷却度が大きいほど、キャピラリーチューブを通過する冷媒量が増加する特性があるため、本実施の形態４の構成を利用することで細径管へ流入する冷媒の過冷却度が大きくなり、細径管を通過する冷媒量が増加し、冷凍サイクル高圧側の圧力低減効果が作用することになる。

また、冷凍サイクル装置を搭載した洗濯乾燥機は、従来のヒータを搭載した乾燥装置に比べて構成要素が多く、限られた容積の洗濯乾燥機に収納するために、小型化を図る必要があり、しばしば小型化の手段として、冷凍サイクル装置の膨張機構に開度調整不可能な例えばキャピラリーチューブ等の細径管が用いられる。これにより、膨張機構の小型化や、膨張機構を制御する制御器が不要になる等の効果がある。このように本実施の形態４によれば、洗濯乾燥機のエネルギー効率の向上を図り、冷凍サイクル装置の小型化を図ることが可能となる。

以上、実施の形態を説明したが、実施の形態１〜３の各種センサの使用については、これらを組み合わせて使用してもよい。特に、実施の形態４については、膨張機構で開度調整を行わないので、レシーバ５３で的確に過冷却を制御することは特に有効である。

本発明に係る衣類乾燥機は、家庭用及び業務用の洗濯乾燥機等の衣類を乾燥する衣類乾燥機の用途に適用できる。

１ 回転槽
２ 筐体
３ 水槽
５ 送風用ファン
７ 風路
５０ 冷凍サイクル装置
５１ 圧縮機
５２ 第１熱交換器
５３ レシーバ
５４ 膨張機構
５５ 第２熱交換器
５６ 熱交換部
５７ 給水部
５８ 第１温度センサ
５９ 第２温度センサ
６０ 制御器
６１ 第３温度センサ
６２ 湿度センサ
６３ 細径管

Claims (5)

1. 筐体内に回転自在に設けられ衣類を収容する回転槽と、前記回転槽を含む空気循環回路と、前記空気循環回路を循環する乾燥用空気と熱交換を行う冷凍サイクル装置とを備え、前記冷凍サイクル装置は、圧縮機と、第１熱交換器と、レシーバと、膨張機構と、第２熱交換器とを有し、これらの構成要素がこの順番で循環接続されており、前記空気循環回路は、前記回転槽と、前記第２熱交換器と、前記第１熱交換器と、送風装置とを有し、これらの構成要素がこの順番で循環接続されており、前記レシーバは、前記レシーバ内の液冷媒を水で冷却する熱交換部と、前記熱交換部に給水する給水部とを有する衣類乾燥機。
2. 前記熱交換部に流入する水の温度を測定する第１温度センサと、前記熱交換部より流出する水の温度を測定する第２温度センサと、前記第１温度センサと前記第２温度センサの測定結果に基づいて、前記給水部の給水量を制御する制御器とを備えた請求項１に記載の衣類乾燥機。
3. 前記膨張機構と前記第２熱交換器の間、もしくは前記第２熱交換器の経路途中の冷媒温度を測定する第３温度センサと、前記第３温度センサの測定結果に基づいて、前記給水部の給水量を制御する制御器とを備えた請求項１又は２に記載の衣類乾燥機。
4. 前記第２熱交換器に流入する乾燥用空気の湿度を測定する湿度センサと、前記湿度センサの測定結果に基づいて、前記給水部の給水量を制御する制御器とを備えた請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の衣類乾燥機。
5. 前記膨張機構が、キャピラリーチューブ等の細径管で構成された請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の衣類乾燥機。

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