JP2015047344A - 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乾燥性能を向上させる。
【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を含む風路７（空気循環回路）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と放熱器としての第１熱交換器５２と膨張機構５３と吸熱器としての第２熱交換器５４とを有し、これらの構成要素がこの順番で循環接続され、第２熱交換器５４は、第２熱交換器５４を冷却する冷却水を供給する給水部５５Ａを有する衣類乾燥機である。
【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機能を備えた衣類乾燥機（洗濯乾燥機）に関する。

衣類乾燥機や洗濯乾燥機の乾燥性能の高効率化を図る手段として、衣類を乾燥させる乾燥装置に冷凍サイクル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手段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１０７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１０７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洗濯乾燥機では、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用空気の循環ダクト及び回転ドラム内に、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。

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乾燥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、前記第２熱交換器は、前記第２熱交換器を冷却する冷却水を供給する給水部を有する。

この構成によって、第２熱交換器に供給される冷却水が第２熱交換器を冷却するため、第２熱交換器内の冷媒温度を下げることが可能になり、第２熱交換器内部の圧力及び温度が低下し、第２熱交換器に流入する空気を冷却する冷却能力が向上する。結果として空気循環回路内の熱エネルギーを吸収し、乾燥工程後半や、乾燥装置の除湿能力を増加させた場合に生じる、空気循環回路内の過度な温度上昇を低減する事が可能となる。これにより冷凍サイクル装置の高圧側及び低圧側の圧力上昇を低減させることが可能となり、冷凍サイクル装置のエネルギー効率が向上する。

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と乾燥性能の向上が可能となる。

本発明の実施の形態における洗濯乾燥機の構成図 本発明の実施の形態１における洗濯乾燥機の乾燥システムの構成図 本発明の実施の形態２における洗濯乾燥機の第２熱交換器と給水部の構成図 本発明の実施の形態３における洗濯乾燥機の第２熱交換器と給水部の構成図 本発明の実施の形態４における洗濯乾燥機の第２熱交換器と給水部の構成図 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、前記第２熱交換器は、前記第２熱交換器を冷却する冷却水を供給する給水部を有する。

この構成によって、第２熱交換器に供給される冷却水が、第２熱交換器を冷却するため、第２熱交換器内の冷媒温度を下げることが可能になり、第２熱交換器内部の圧力及び温度が低下し、第２熱交換器に流入する空気を冷却する冷却能力が向上する。結果として空気循環回路内の熱エネルギー吸収し、乾燥工程後半や、乾燥装置の除湿能力を増加させた場合に生じる空気循環回路内の過度な温度上昇を低減する事が可能となる。これによりヒートポンプ高圧側及び低圧側の圧力上昇を低減させることが可能となり、ヒートポンプのエネルギー効率が向上する。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と乾燥性能の向上が可能となる。

第２の発明は、第１の発明に加え、前記第２熱交換器は、冷媒が流れる配管と、空気と接触するフィンとで構成され、前記給水部は、前記第２熱交換器の上部より冷却水を供給するとともに、前記第２熱交換器の循環空気流入部より第１の所定寸法だけ空気の流れ方向に対して下流側の前記第２熱交換器に冷却水を供給するものである。この構成によれば
、第２熱交換器に流入する乾燥用空気が第２熱交換器を冷却する冷却水より吸湿する水分量を低減させることができ、第２熱交換器において余分な除湿量を増やすことなく第２熱交換器を冷却することができる。

第３の発明は、第１の発明に加え、前記第２熱交換器は、冷媒が流れる配管と、空気と接触するフィンとで構成され、前記給水部は、前記第２熱交換器の上部より冷却水を供給するとともに、前記第２熱交換器の循環空気流入部より、前記第１の所定寸法より大きい第２の所定寸法だけ空気の流れ方向に対して下流側の前記第２熱交換器に冷却水を供給するものである。この構成によれば、第２熱交換器に流入する乾燥用空気が第２熱交換器を冷却する冷却水より吸湿する水分量が第２の発明に比べ、更に低減させることができ、第２熱交換器において余分な除湿量を増やすことなく第２熱交換器を冷却することができる。

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、本発明は、以下の実施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おける洗濯乾燥機の構成図で、概略縦断面を示す。図２は、同洗濯乾燥機の乾燥システムの構成図である。本実施の形態では洗濯乾燥機を用いて説明するが、洗濯乾燥機は洗濯機能を有する衣類乾燥機であって衣類乾燥機に含まれる。

図１と図２において、洗濯乾燥機は、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て洗浄水を溜める水槽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１７が設けられており、使用者は、扉体１７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。また、水槽３の上部には、第１給水弁１３が設けられた第１給水管１５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。

なお、洗濯機能を有しない衣類乾燥機においては、洗浄水を溜める水槽３や第１給水弁１３、第１給水管１５および排水弁１１などは有していない。

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の第１熱交換器５２と第２熱交換器５４との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１８を通って、冷凍サイクル装置５０の第２熱交換器５４で冷却及び除湿される。第２熱交換器５４で冷却及び除湿された乾燥用空気は、すぐに第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から吹出口８を通過して、再び回転槽１内に吹出す。

また、第２熱交換器５４の上部には、第１給水管１５から分岐して第２給水管１６及び第２給水弁１４が設けられ、第２熱交換器５４に上部に設けられた給水部５５Ａに接続されている。第２熱交換器５４の下部には、第２熱交換器５４より流出する冷却水と除湿水を風路７の外へ排出する除湿水排水経路５６が設けられている。さらに、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及び冷却水の流れについて説明する。冷凍サイクル装置５０は、圧縮機５１、放熱器としての第１熱交換器５２、膨張機構５３、吸熱器としての第２熱交換器５４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冷媒回路が形成されている。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、後述する第２熱交換器５４で冷却された乾燥用空気により冷却されて高圧液冷媒となる。

第１熱交換器５２より流出した冷媒は、膨張機構５３において膨張して低圧状態となり、第２熱交換器５４へ流入する。冷媒は、第２熱交換器５４を流れる際に蒸発して回転槽１を出た乾燥用空気を冷却して除湿する。同時に、第２熱交換器５４の上部に設けられた給水部５５Ａより供給された冷却水が第２熱交換器５４を流れる際に冷却される。冷媒は、低圧ガス冷媒となる。第２熱交換器５４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。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。

次に、第２熱交換器５４の冷却水の流れについて説明する。冷却水は、第２給水管１６の流路途中に設けられた第２給水弁１４が開放状態のときに、第２熱交換器５４上部に設けられた給水部５５Ａへ流入する。第２給水弁１４は、例えば開度調節可能な電動弁であってもよい。給水部５５Ａより供給された冷却水は、第２熱交換器５４の上部より流下する際に第２熱交換器５４を冷却する。第２熱交換器５４より流出した冷却水は、除湿水排水経路５６へ流入して除湿水と共に風路７の外へ排出される。

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１８を通って、吸熱器である第２熱交換器５４で冷却及び除湿される。第２熱交換器５４で冷却及び除湿された乾燥用空気は、直後に放熱器である第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から吹出口８通過して、再び回転槽１内に吹き出す。

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。乾燥工程の進行により生じる乾燥用空気の温度上昇、特に乾燥工程終盤の乾燥用空気の過度な温度上昇は、第２熱交換器５４での除湿量の低下や、冷凍サイクル装置５０のエネルギー効率が低下する。また、乾燥用空気の過度な温度上昇は、冷凍サイクル装置５０の高圧側圧力を大きく上昇させる。最悪の場合には、圧縮機５１の故障を防ぐため、保護制御により圧縮機５１を停止させることになる。

本実施の形態１によれば、給水部５５Ａにより供給される冷却水が、第２熱交換器５４を冷却することで、風路７内の熱エネルギー吸収し、除湿水排水経路５６より風路７の外
へ流出することにより、風路７内の過度な温度上昇を低減する事が可能となる。さらに、第１熱交換器５２および第２熱交換器５４内の冷媒温度を下げることが可能になる。これにより、第１熱交換器５２および第２熱交換器５４内部の圧力及び温度が低下し、第２熱交換器５４に流入する空気を冷却する冷却能力が向上し、第２熱交換器５４での除湿量が増加する。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。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における洗濯乾燥機の第２熱交換器と給水部の構成図である。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。

第２熱交換器５４は、冷媒が流れる配管５４Ｂと空気と接触するフィン５４Ｆとで構成されている。給水部５５Ｂは、第２熱交換器５４の循環空気流入部５４Ａよりも、空気の流れ方向に対して第１の所定寸法ｄ１だけ下流側の第２熱交換器５４に冷却水を供給する。第２熱交換器５４へ流入した冷却水は、第２熱交換器５４を流下する際に第２熱交換器５４を冷却する。第２熱交換器５４より流出した冷却水は、除湿水排水経路５６へ流入し、除湿水と共に風路７の外へ排出される。第２熱交換器５４に流入直後の乾燥用空気の温度は露点温度よりも高い状態にあるため、第２熱交換器５４を冷却する冷却水によって乾燥用空気が加湿されることがある。その場合、第２熱交換器５４での余分な除湿量が生じ、衣類の乾燥速度を低下させる。

本実施の形態２によれば、循環空気流入部５４Ａよりも空気の流れ方向に対して第１の所定寸法ｄ１だけ下流側の第２熱交換器５４に冷却水が供給されることにより、乾燥用空気が第２熱交換器５４により冷却され、その乾球温度が低くなり、かつ、乾燥用空気の露点温度に近づいた状態になってから第２熱交換器５４を冷却する冷却水と接触するため、実施の形態１より乾燥用空気が吸湿する水分量を低減させることができる。これにより、第２熱交換器５４において余分な除湿量を減少させて、かつ、第２熱交換器５４を冷却水により冷却することができる。

（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３における洗濯乾燥機の第２熱交換器と給水部の構成図である。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２に係る洗濯乾燥装置と同様に構成されている。

第２熱交換器５４は、冷媒が流れる配管５４Ｂと空気と接触するフィン５４Ｆとで構成されている。給水部５５Ｃは、第２熱交換器５４の循環空気流入部５４Ａよりも、空気の流れ方向に対して第１の所定寸法ｄ１より大きい第２の所定寸法ｄ２だけ下流側の第２熱交換器５４に冷却水を供給する。具体的には、図４に示すように、第２熱交換器５４の循環空気流入部５４Ａ側の１列目の冷媒が流れる配管５４Ｂよりも下流側の第２熱交換器５４に冷却水を供給する。また、さらに大きい第２の所定寸法ｄ２として、図５に示すように、給水部５５Ｄは、第２熱交換器５４の循環空気流入部５４Ａから循環空気流出部５４Ｃまでの空気の流れ方向の寸法Ｌに対して３０％以上の寸法だけ循環空気流入部５４Ａよりも下流側の第２熱交換器５４に冷却水を供給する。

第２熱交換器５４へ流入した冷却水は、第２熱交換器５４を流下する際に第２熱交換器５４を冷却する。第２熱交換器５４より流出した冷却水は、除湿水排水経路５６へ流入し、除湿水と共に風路７の外へ排出される。第２熱交換器５４に流入直後の乾燥用空気の温
度は露点温度よりも高い状態にあるため、第２熱交換器５４を冷却する冷却水によって乾燥用空気が加湿されることがある。その場合、第２熱交換器５４での余分な除湿量が生じ、衣類の乾燥速度を低下させる。

本実施の形態３によれば、循環空気流入部５４Ａよりも空気の流れ方向に対して第１の所定寸法ｄ１より大きい第２の所定寸法ｄ２だけ下流側の第２熱交換器５４に冷却水が供給されることにより、乾燥用空気が第２熱交換器５４により冷却され、その乾球温度がより低くなり、かつ、乾燥用空気の露点温度により近づいた状態になってから第２熱交換器５４を冷却する冷却水と接触するため、実施の形態２より乾燥用空気が吸湿する水分量をより低減させることができる。これにより、第２熱交換器５４において余分な除湿量を減少させて、かつ、第２熱交換器５４を冷却水により冷却することができる。なお、第２の所定寸法ｄ２が大きくなるほど、この作用による効果は大きくなる。

本開示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することができる。

１ 回転槽
２ 筐体
３ 水槽
５ 送風用ファン
７ 風路
１４ 第２給水弁
１６ 第２給水管
５０ 冷凍サイクル装置
５１ 圧縮機
５２ 第１熱交換器
５３ 膨張機構
５４ 第２熱交換器
５４Ａ 循環空気流入部
５４Ｂ 配管
５５Ａ、５５Ｂ、５５Ｃ、５５Ｄ 給水部
５６ 除湿水排水経路

Claims (3)

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、前記第２熱交換器は、前記第２熱交換器を冷却する冷却水を供給する給水部を有する衣類乾燥機。
2. 前記第２熱交換器は、冷媒が流れる配管と、空気と接触するフィンとで構成され、前記給水部は、前記第２熱交換器の上部より冷却水を供給するとともに、前記第２熱交換器の循環空気流入部より第１の所定寸法だけ空気の流れ方向に対して下流側の前記第２熱交換器に冷却水を供給する請求項１記載の衣類乾燥機。
3. 前記第２熱交換器は、冷媒が流れる配管と、空気と接触するフィンとで構成され、前記給水部は、前記第２熱交換器の上部より冷却水を供給するとともに、前記第２熱交換器の循環空気流入部より、前記第１の所定寸法より大きい第２の所定寸法だけ空気の流れ方向に対して下流側の前記第２熱交換器に冷却水を供給する請求項１記載の衣類乾燥機。

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