JP2016019654A - 衣類乾燥機 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機の負荷を軽減できて、更なる運転効率の向上を図ることが可能な衣類乾燥機を提供する。
【解決手段】衣類乾燥機は、乾燥室と、循環風路と、送風機と、ヒートポンプを備え、ヒートポンプの凝縮器と蒸発器を循環風路に配設している。循環風路に当該循環風路内を流れる循環空気の一部を循環風路外へ排出する第１の排気口、および循環風路外の空気を循環風路内へ吸入する吸気口を設ける。循環風路にあって温風出口と蒸発器との間に位置させて循環風路内を流れる循環空気の一部を循環風路外へ排出する第２の排気口を設けるとともに、その第２の排気口を開閉する開閉手段を設けた。
【選択図】図１

Description

本実施形態は、衣類乾燥機に関する。

近年、衣類乾燥機としては、衣類の洗濯から乾燥まで自動的に行うことができるドラム式の洗濯乾燥機が普及している。このドラム式の洗濯乾燥機においては、乾燥用の加熱源に電気ヒータを用いるヒータ式と、冷凍サイクルの凝縮器による放熱と蒸発器による冷却除湿を利用したヒートポンプ式とがある。

ヒートポンプ式のものでは、圧縮機、凝縮器、絞り装置、蒸発器をサイクル接続した冷凍サイクルを備えていて、このうちの凝縮器と蒸発器を、衣類を収容する乾燥室に接続した循環風路内に配設している。また、循環風路には、乾燥室内の空気を循環風路を通して循環させる送風機が配設されている。冷凍サイクルが運転されると、圧縮機から吐出された冷媒は高温高圧の状態で凝縮器に入り、その後、絞り装置を介して低温低圧となって蒸発器に入り再び圧縮機に戻るという循環を繰り返す。そして、循環風路を通る空気が凝縮器で加熱され温風化されて乾燥室に入り、乾燥室内の衣類を温める。衣類から湿気を奪った空気が循環風路へ出て蒸発器により冷却除湿される。これを繰り返すことで乾燥が進行する。このような構成のものでは、凝縮器で温風を生成し、蒸発器で除湿を行うため、衣類の乾燥を効果的に行うことができる。このため、ヒートポンプ式のものでは、ヒータ方式に比べ、温度レベルが低くて乾燥ができるため衣類の傷みが少なく、また、大幅な電気代の低減と乾燥時間の短縮を可能とする利点がある。

特開２０１１−９２３２９号公報

このような特徴を有するヒートポンプ方式ではあるが、更なる運転効率の向上が求められている。
そこで、圧縮機の負荷を軽減できて、更なる運転効率の向上を図ることが可能な衣類乾燥機を提供する。

本実施形態の衣類乾燥機は、温風入口および温風出口を有し内部に乾燥対象の衣類を収容する乾燥室と、この乾燥室の外側において温風入口および温風出口に接続して設けられた循環風路と、乾燥室内の空気を循環風路を通して循環させる送風機と、圧縮機、凝縮器、冷媒の流量を制御する絞り装置、蒸発器を順に接続して冷凍サイクルを構成し、このうち凝縮器および蒸発器を循環風路中に配設して構成されるヒートポンプと、を備える。この衣類乾燥機は、循環風路を流れる循環空気を凝縮器により加熱して温風入口から乾燥室内に供給し、温風出口から循環風路に出た循環空気を蒸発器により冷却除湿する構成である。循環風路に当該循環風路内を流れる循環空気の一部を循環風路外へ排出する第１の排気口、および循環風路外の空気を循環風路内へ吸入する吸気口を設ける。さらに、循環風路にあって温風出口と蒸発器との間に位置させて循環風路内を流れる循環空気の一部を循環風路外へ排出する第２の排気口を設けるとともに、その第２の排気口を開閉する開閉手段を設けた。

一実施形態による洗濯乾燥機（衣類乾燥機）の循環風路およびヒートポンプの概略構成を模式的に示す図 洗濯乾燥機を背面側から見た概略的な破断背面図 図２中Ｘ３−Ｘ３線に沿う概略的な破断右側面図 乾燥行程における凝縮器の温度変化と除湿水量の変化を概略的に示す図 乾燥行程の途中で第２の排気口を開閉制御した場合における凝縮器と蒸発器の温度変化を示す図 比較例を示すもので、乾燥行程の途中で第２の排気口を開閉制御しない場合における凝縮器と蒸発器の温度変化を示す図

以下、ドラム式の洗濯乾燥機に適用した一実施形態について図面を参照して説明する。図２および図３に示すように、洗濯乾燥機の筐体１は矩形の箱状をなしていて、前面１ａ（図３において左側）が前下がりにやや傾斜している。その前面１ａには、図示はしないが洗濯物出入口が形成されているとともに、その洗濯物出入口を開閉する扉２が設けられている。筐体１の内部には、水槽３が配設されている。この水槽３は、軸方向が前後方向（図３において左右方向）に向く横軸形で、後面が閉塞された円筒状をなしていて、図示しないサスペンションを介して前上がりの傾斜状態に配設されている。この水槽３は、乾燥室としても機能する。この水槽３の前面開口部は、べローズ４を介して前記洗濯物出入口に接続されている。

水槽３内には、回転槽であるドラム５が回転可能に収容されている。このドラム５も、水槽３と同様に軸方向が前後方向を向く横軸形で、後面が閉塞された円筒状をなしていて、前上がりの傾斜状態に配設されている。このドラム５の周壁部および背面部には、通水および通風が可能な孔６が多数形成されている。このドラム５の周壁部の内面には、図示はしないが、洗濯物を持ち上げて撹拌するためのバッフルが設けられている。このドラム５の前面開口部は水槽３の前面開口部とともに洗濯物出入口に連通している。このドラム５内には、洗濯物出入口を通して衣類（洗濯物）が出し入れ可能に収容される。

水槽３の背面部には、ドラム５を回転させるモータ７が配設されている。このモータ７は、例えばアウターロータ形のＤＣブラシレスモータからなり、ドラム５をダイレクトに回転駆動する構成となっている。ドラム５は、洗濯時には洗濯槽として、脱水時には脱水槽として、そして乾燥時には乾燥槽として機能する。

水槽３には、背面部の上部に温風入口８が形成され、周壁部の前部の上部に温風出口９が形成されている。水槽３の外側には、筐体１内に位置させて循環風路１０が設けられている。この循環風路１０は、乾燥室として機能する水槽３の温風入口８と温風出口９との間を接続し、水槽３内の空気を循環させるためのものである。この循環風路１０は、一端部が温風入口８に接続された乾燥室入口ダクト１１と、一端部が温風出口９にフィルタケース１２を介して接続された乾燥室出口ダクト１３と、これら乾燥室入口ダクト１１と乾燥室出口ダクト１３間に設けられた乾燥ユニット用ダクト１４と、送風機１５のファンケーシング１６と、を備えている。

送風機１５は、ファンケーシング１６と、このファンケーシング１６内に設けられた送風羽根１７と、この送風羽根１７を回転駆動するファンモータ１８を備えている。ファンケーシング１６は吸入口１６ａと吐出口１６ｂを有していて、吸入口１６ａが乾燥ユニット用ダクト１４の端部に接続され、吐出口１６ｂが乾燥室入口ダクト１１の下端部に接続されている。乾燥ユニット用ダクト１４および送風機１５は、筐体１内の下部後部において水槽３の下方に位置させて配置されている。前記フィルタケース１２内にはリントフィルタ２０が着脱可能に設けられている。このリントフィルタ２０は、温風出口９からフィルタケース１２側に出た空気に含まれたリントを捕獲する。

乾燥室出口ダクト１３の他端部は、後方から下方へ延び、筐体１内の下部において乾燥ユニット用ダクト１４の一端部に接続されている。乾燥ユニット用ダクト１４内には、加熱手段として機能する凝縮器２１と、除湿手段として機能する蒸発器２２が配設されている。このうち凝縮器２１は、蒸発器２２と送風機１５との間に配置され、蒸発器２２は、凝縮器２１の上流側となる乾燥室出口ダクト１３寄りに配置されている。これら凝縮器２１および蒸発器２２は、ヒートポンプ２３の一部を構成する。

ヒートポンプ２３は、図１に示すように、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機２４と、圧縮機２４から吐出された高温高圧の冷媒を放熱して凝縮する凝縮器２１と、凝縮器２１を通過した冷媒の流量を制御する絞り装置２５と、この絞り装置２５を通過した冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器２２を配管２６によりサイクル接続して冷凍サイクルを構成している。このヒートポンプ２３において、圧縮機２４の出口付近には吐出用温度センサ２７が設けられ、凝縮器２１には凝縮器用温度センサ２８が設けられ、蒸発器２２の入口付近には蒸発器入口用温度センサ２９が設けられ、圧縮機２４の入口付近には蒸発器出口用温度センサ３０が設けられている。また、循環風路１０において、温風入口８付近には乾燥室入口用温度センサ３１が設けられ、温風出口９付近には乾燥室出口用温度センサ３２が設けられている。

乾燥ユニット用ダクト１４には、蒸発器２２で除湿した除湿水を貯留するドレンタンク３３（図２参照）が設けられているとともに、このドレンタンク３３内に貯留された除湿水を機外へ排出するためのドレンポンプ３４（図３参照）が設けられている。また、図１および図２において、乾燥ユニット用ダクト１４の上部には、蒸発器２２の上流側近傍に位置させて開口部からなる第１の排気口３６が設けられ、蒸発器２２と凝縮器２１との間に位置させて開口部からなる吸気口３７が設けられている。

そして、乾燥室出口ダクト１３の上部の側部には、リントフィルタ２０の下流側に位置させて開口部からなる第２の排気口３８が設けられているとともに、この第２の排気口３８に連通する排気ダクト３９が設けられている。排気ダクト３９には、第２の排気口３８を開閉する開閉手段を構成するダンパ装置４０が設けられている。このダンパ装置４０は、第２の排気口３８を開閉するダンパ板４１と、このダンパ板４１を回動させるダンパモータ４２により構成されている。ダンパモータ４２は、例えばパルスモータにより構成されている。

排気ダクト３９は、一端部３９ａが第２の排気口３８を介して乾燥室出口ダクト１３内に連通し、他端部３９ｂが上方へ立ち上がるように一旦屈曲した状態で側方へ向けて延びていて、その他端部３９ｂの上面が、筐体１の天井壁１ｂの内面に下方から接触した状態となっている。排気ダクト３９の他端部３９ｂの上面には、開口部からなる通気口４３が複数個形成され、また、筐体１の天井壁１ｂには、それら通気口４３に対応する部位に当該通気口４３に連通する通気口４４が複数個形成されている。

ここで、第２の排気口３８の開口面積Ｓ２は、前記第１の排気口３６の開口面積Ｓ１より大に設定している（Ｓ２＞Ｓ１）。具体的には、第１の排気口３６の開口面積Ｓ１は、２ｍｍ×２００ｍｍ＝４００ｍｍ^２であり、第２の排気口３８の開口面積Ｓ２は、２０ｍｍ×５０ｍｍ＝１０００ｍｍ^２である。また、排気ダクト３９における通気口４３の合計の開口面積、および筐体１の天井壁１ｂにおける通気口４４の合計の開口面積は、第２の排気口３８の開口面積Ｓ２よりも大きく設定している。

筐体１の前面１ａの上部には、図示はしないが操作パネルが設けられている。この操作パネルには、操作部や表示部が設けられている。筐体１内の前部の下部には、制御手段を構成する制御装置４５（図３参照）が設けられている。この制御装置４５は、マイクロコンピュータを主体に構成されていて、洗濯乾燥機の動作全般を制御する機能を備えている。なお、この洗濯乾燥機には、図示はしないが、洗濯する際に水槽３内へ給水する給水手段や、水槽３内の水を機外へ排出する排水手段が設けられている。

上記構成において、ドラム５内に収容された衣類（洗濯物）を乾燥させる乾燥行程について説明する。乾燥行程では、モータ７によりドラム５を低速回転で正逆両方向に回転させるとともに、ヒートポンプ２３の圧縮機２４、および送風機１５を通電駆動させることでスタートする。この乾燥行程がスタートするときには、第２の排気口３８は、ダンパ装置４０のダンパ板４１により閉鎖状態としておく。

このうち、ドラム５を低速回転で正逆両方向に回転させることで、ドラム５内の洗濯物が撹拌される。また、送風機１５が通電駆動され、その送風作用により、乾燥室である水槽３内の空気が、図１〜図３の実線矢印で示すように循環風路１０を通して循環される。さらに、圧縮機２４の運転に伴い、循環風路１０を通る空気が凝縮器２１により加熱されて温風化され、その温風が温風入口８から水槽３内、ひいてはドラム５内に供給され、ドラム５内の衣類が温風と接触して温められる。衣類を温めて水分を奪った温風は、温風出口９からフィルタケース１２、乾燥室出口ダクト１３を通り、乾燥ユニット用ダクト１４側へ流れる。このとき、フィルタケース１２を通る空気に含まれたリントは、リントフィルタ２０にて捕獲される。

そして、乾燥ユニット用ダクト１４側へ流れた温風は、蒸発器２２を通過する過程で冷却されて除湿される。除湿された温風は、再び凝縮器２１を通過する際に加熱される。これを繰り返すことで、ドラム５内の衣類の乾燥が進行する。蒸発器２２で除湿された除湿水は、ドレンタンク３３に貯留される。ドレンタンク３３に貯留された除湿水は、一定時間ごとにドレンポンプ３４により機外へ排出される。

この乾燥行程中、第１の排気口３６から一定量の循環空気が循環風路１０外へ排出され、同量の空気が吸気口３７から循環風路１０内へ導入される（図１および図２の点線矢印参照）。この吸排気量は循環風路１０中の圧力バランスにより決定され、常時吸排気を行うことで安定した運転が可能となる。この安定運転中、蒸発器２２による除湿水量は凝縮器２１の温度上昇に伴い増加し、その後低下傾向を示す。図４には、凝縮器２１の温度と除湿水量の関係が示されている。

圧縮機２４の負荷量（吐出圧力）は、除湿水量と同様の傾向を示し、凝縮器２１の温度が制御温度（安定域）に達した付近で最大となり、その後除湿水量の低下に伴い（乾燥の進行に伴い）徐々に減少して行くことになる。

そこで、本実施形態においては、制御装置４５は、乾燥行程が進行してドラム５内の空気が高温高湿状態で、凝縮器２１の温度（凝縮器用温度センサ２８の検知温度）が所定温度、例えば６２℃に達したことを検知したら、圧縮機２４の負荷量が最大付近に達したと判断し、ダンパ装置４０のダンパモータ４２を駆動して第２の排気口３８を所定時間断続的に開閉させる制御を開始する（図５の時間ｔ１参照）。第２の排気口３８の開閉制御としては、例えば１分開／１０分サイクル（１０分に１分間開放させるサイクル）で行う。

ここで、ダンパ板４１を、図１、図２において二点鎖線で示す位置に回動させ、第２の排気口３８を開放させると、循環風路１０を流れる高温高湿の循環空気の一部が第２の排気口３８から排気ダクト３９を通り、通気口４３，４４から筐体１外（機外）へ排出される（図１、図２の二点鎖線の矢印参照）。このように第２の排気口３８を開放させることで、循環風路１０から循環風路外へ排出される循環空気の量が増えるとともに、その分吸気口３７から循環風路１０内へ吸入される吸気量も増えるようになる。乾燥運転において、この第２の排気口３８の開閉制御を行う期間は、例えば時間制御とし、第２の排気口３８を閉鎖した状態でその制御を終わる。図５において、第２の排気口３８を開放させることに伴い、凝縮器２１の温度および蒸発器２２の温度がやや低下し、第２の排気口３８を閉鎖することに伴い、凝縮器２１の温度および蒸発器２２の温度はやや上昇するように変化する。

このように、ドラム５内の空気が高温高湿状態で、圧縮機２４の負荷量が最大付近に達したと判断したところで、第２の排気口３８を断続的に開閉制御することで、冷凍サイクル運転が不安定となる乾燥負荷の大幅な増減が抑えられ、断続的に除湿負荷量を減少させることができる。

ちなみに、第２の排気口３８の開閉制御を行わない場合には、図６に比較例として示すように、凝縮器２１の温度は７０℃以上まで上昇してしまい、圧縮機２４の回転数を強制的に下げるか、停止させる制御が必要となる。圧縮機２４の回転数を強制的に下げるか、停止させると、冷凍サイクルの運転が不安定となり、乾燥時間も長くなり、その分消費電力量も増加し、効率が低下することになる。

この点、本実施形態によれば、上記したような制御を行うことで、冷凍サイクル運転が不安定となる乾燥負荷の大幅な増減が抑えられ、断続的に除湿負荷量を減少させることができる。これにより、圧縮機２４の負荷を軽減でき、安定した冷凍サイクルの運転が可能となり、乾燥時間が長くなることを防止でき、ひいては消費電力量の増加も抑えることが可能となり、一層効率的な運転が可能となる。

上記した実施形態によれば、次のような作用効果を得ることができる。
乾燥行程中、循環風路１０に設けた第１の排気口３６および吸気口３７により、循環空気の吸排気を常時行い、乾燥負荷増大時に、循環風路１０に設けた第２の排気口３８をダンパ装置４０により開放して吸排気量を増加させることで、圧縮機２４の負荷軽減を図ることができる。これにより、乾燥負荷増大時の圧縮機２４の負荷を軽減でき、乾燥時間が長くなることを防止でき、ひいては消費電力量の増加も抑えることが可能となり、一層効率的な運転が可能となる。

第２の排気口３８の開口面積Ｓ２は、第１の排気口３６の開口面積Ｓ１より大きく設定している。これにより、第２の排気口３８を開放して高湿空気を循環風路１０から循環風路外へ排出する際に、常時開放している第１の排気口３６と吸気口３７の圧力バランスの変動により、第２の排気口３８の閉鎖時の吸排気量よりも多くの吸排気量が得られる。これにより、第１の排気口３６からの排出量に影響されることなく、確実に乾燥負荷の低減効果が得られる。

循環風路１０には温風出口９の下流側に位置させてリントフィルタ２０が配設され、第２の排気口３８は、リントフィルタ２０より下流側に存している。これにより、第２の排気口３８を開放して循環風路１０内の空気を風路外へ排出する際に、リントを捕獲した後の空気を風路外へ排出することになるので、リントが循環風路１０の外へ飛散することを防止できる。

第２の排気口３８には、当該第２の排気口３８から排出される空気を筐体１外へ導く排気ダクト３９が接続されている。これによれば、第２の排気口３８から排出される高温高湿の空気を、確実に筐体１の外部へ排出させることができ、排出した高温高湿空気を再度吸入することを防止できる。

排気ダクト３９は、筐体１を構成する天井壁１ｂと接触して配置されているので、排気ダクト３９を通る高温高湿の空気は、筐体１の天井壁１ｂとの間で熱交換が行われ易くなり、通気口４３，４４から排出される空気の温度および湿度を低下させることが可能となる。これにより、洗濯乾燥機の設置場所周囲の環境を不快にすることを抑制することが可能となる。

ダンパ装置４０は、乾燥行程中に第２の排気口３８を所定時間断続的に開閉動作する。これにより、第２の排気口３８を閉鎖した状態で、循環風路１０を通る循環空気の高湿度化が増し、圧縮機２４の負荷量が増大した時に第２の排気口３８を開放することで、高湿空気を効果的に放出することができる。

ダンパ装置４０は、凝縮器２１の温度が所定温度、例えば６２℃に達したら第２の排気口３８の断続的な開閉動作を開始する。これにより、循環空気の高湿度化が増し、圧縮機２４の負荷量が増大した時に、効果的なタイミングで高湿空気を放出させることができる。

この場合、圧縮機２４の負荷が増大していることを検知する手段としては、凝縮器２１の温度に代えて、凝縮器２１から乾燥室である水槽３の温風入口８までの間の温度、例えば乾燥室入口用温度センサ３１の検知温度が５７℃に達したら、ダンパ装置４０による第２の排気口３８の断続的な開閉動作を開始させるようにしてもよい。これによっても、上記と同様な作用効果を得ることができる。

（その他の実施形態）
実施形態では洗濯から乾燥まで行うことができる洗濯乾燥機を例示したが、洗濯機能がない衣類乾燥機であってもよい。
洗濯乾燥機としても、ドラム式の洗濯乾燥機に限られず、水槽および回転槽の軸方向が上下方向を向いた縦軸形の洗濯乾燥機にも適用できる。

以上説明したように、本実施形態の衣類乾燥機によれば、乾燥行程中、循環風路に設けた第１の排気口および吸気口により、循環空気の吸排気を常時行い、乾燥負荷増大時に、循環風路に設けた第２の排気口をダンパ装置により開放して吸排気量を増加させることで、圧縮機の負荷軽減を図ることができる。これにより、乾燥負荷増大時の圧縮機の負荷を軽減でき、乾燥時間が長くなることを防止でき、ひいては消費電力量の増加も抑えることが可能となり、一層効率的な運転が可能となる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

図面中、１は筐体、１ｂは天井壁（壁）、３は水槽（乾燥室）、８は温風入口、９は温風出口、１０は循環風路、１５は送風機、２０はリントフィルタ、２１は凝縮器、２２は蒸発器、２３はヒートポンプ、２４は圧縮機、２５は絞り装置、２８は凝縮器用温度センサ、３１は乾燥室入口用温度センサ、３６は第１の排気口、３７は吸気口、３８は第２の排気口、３９は排気ダクト、４０はダンパ装置（開閉手段）、４１はダンパ板、４２はダンパモータ、４３，４４は通気口、４５は制御装置（制御手段）を示す。

Claims (8)

1. 温風入口および温風出口を有し内部に乾燥対象の衣類を収容する乾燥室と、
   この乾燥室の外側において前記温風入口および温風出口に接続して設けられた循環風路と、
   前記乾燥室内の空気を前記循環風路を通して循環させる送風機と、
   圧縮機、凝縮器、冷媒の流量を制御する絞り装置、蒸発器を順に接続して冷凍サイクルを構成し、このうち前記凝縮器および蒸発器を前記循環風路中に配設して構成されるヒートポンプと、を備え、
   前記循環風路を流れる循環空気を前記凝縮器により加熱して前記温風入口から前記乾燥室内に供給し、前記温風出口から前記循環風路に出た循環空気を前記蒸発器により冷却除湿する構成の衣類乾燥機において、
   前記循環風路に当該循環風路内を流れる循環空気の一部を循環風路外へ排出する第１の排気口、および循環風路外の空気を循環風路内へ吸入する吸気口を設け、前記循環風路にあって前記温風出口と前記蒸発器との間に位置させて循環風路内を流れる循環空気の一部を循環風路外へ排出する第２の排気口を設けるとともに、その第２の排気口を開閉する開閉手段を設けた衣類乾燥機。
2. 前記第２の排気口の開口面積は、前記第１の排気口の開口面積より大きく設定されている請求項１記載の衣類乾燥機。
3. 前記循環風路には前記温風出口の下流側に位置させてリントフィルタが配設され、前記第２の排気口は、前記リントフィルタより下流側に存している請求項１または２記載の衣類乾燥機。
4. 前記乾燥室および前記循環風路は筐体内に配置され、
   前記第２の排気口には、当該第２の排気口から排出される空気を前記筐体外へ導く排気ダクトが接続されている請求項１から３のいずれか一項記載の衣類乾燥機。
5. 前記排気ダクトは、前記筐体を構成する壁と接触して配置されている請求項４記載の衣類乾燥機。
6. 前記開閉手段は、衣類の乾燥行程中に前記第２の排気口を所定時間断続的に開閉動作する請求項１から５のいずれか一項記載の衣類乾燥機。
7. 前記開閉手段は、前記凝縮器の温度が所定温度に達したら断続的な開閉動作を開始する請求項１から６のいずれか一項記載の衣類乾燥機。
8. 前記開閉手段は、前記凝縮器から前記乾燥室の前記温風入口までの間の温度が所定温度に達したら断続的な開閉動作を開始する請求項１から６のいずれか一項記載の衣類乾燥機。

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