JP2020062210A - 乾燥機、制御装置、及び制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】電磁波を照射することにより乾燥対象物を乾燥する乾燥機をより適切に制御する技術を提供する。【解決手段】洗濯乾燥機５０は、乾燥対象物を収容する回転槽１と、回転槽１に収容された乾燥対象物に含有される水分を加熱して乾燥対象物を乾燥するために回転槽１に電磁波を照射するマイクロ波照射部３１と、マイクロ波照射部３１と回転槽１の間に設けられ、電磁波の強度を検知するマイクロ波検知部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、衣類などの乾燥対象物を乾燥する乾燥機、その乾燥機を制御する制御装置、及び制御プログラムに関する。

衣類乾燥機や洗濯乾燥機の乾燥性能の高速化を図る方法として、衣類の水分を加熱する熱源にマイクロ波を用いる方法がある（例えば、特許文献１参照）。この方法によれば、衣類にマイクロ波を照射し、衣類の水分を直接加熱することで、すばやく衣類の水分を蒸発させることができるため、従来のヒータやヒートポンプを用いた温風乾燥と比較して、短時間で衣類を乾燥させることができる。

図１４は、特許文献１に記載された従来の衣類乾燥機のブロック図である。この衣類乾燥機は、衣類にマイクロ波を照射するマイクロ波照射手段１０１と、衣類を収納する衣類庫１０２と、衣類庫１０２内に外気を取り込み衣類庫１０２内の空気を送り出す送風機１０３と、衣類を乾燥するためのヒータ１０４と、マイクロ波照射手段１０１を制御するマイクロ波制御手段１０５と、マイクロ波の反射の状態を感知するマイクロ波反射検知手段１０６と、マイクロ波制御手段１０５を制御する制御回路１０７を備えたものである。

この構成の衣類乾燥機は、マイクロ波により、衣類繊維に付着した水を直接加熱することにより、衣類の含水率が約３０％以下の場合に衣類の乾燥時間を短縮することができる。また、衣類に金属ボタンなどがついている場合、マイクロ波の反射波に異常が生じたことを検知して、マイクロ波の照射を停止することができる。

特開２００８−０００２４９号公報

衣類庫１０２内に収納された衣類にボタンやファスナーなどの金属がついている場合、衣類庫１０２内のマイクロ波の電界強度が強くなってスパークが生じると危険であるため、金属がついた衣類が収納されている場合であってもスパークの発生をより低減させることが可能な技術が不可欠である。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、電磁波を照射することにより乾燥対象物を乾燥する乾燥機をより適切に制御する技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の乾燥機は、乾燥対象物を収容する槽と、槽に収容された乾燥対象物に含有される水分を加熱して乾燥対象物を乾燥するために槽に電磁波を照射する照射部と、照射部と槽の間に設けられ、電磁波の強度を検知する検知部と、を備える。

本発明の別の態様は、制御装置である。この装置は、槽に収容された乾燥対象物に含有される水分を加熱して乾燥対象物を乾燥するために槽に電磁波が照射されたときに、槽から反射された反射波の強度を取得する強度取得部と、強度取得部により取得された反射波の強度に応じて、槽に電磁波を照射する照射部の出力を調整する出力調整部と、を備える。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、電磁波を照射することにより乾燥対象物を乾燥する乾燥機をより適切に制御する技術を提供することができる。

実施の形態１に係る洗濯乾燥機の構成を概略的に示す縦断面図である。 実施の形態１に係るマイクロ波加熱装置の構成を示す図である。 実施の形態１に係るマイクロ波制御装置の構成を示す図である。 マイクロ波検知部により検知された反射波の強度の例を示す図である。 出力調整部によるマイクロ波照射部の出力の調整の例を示す図である。 実施の形態２に係るマイクロ波制御装置の構成を示す図である。 実施の形態２に係る洗濯乾燥機のマイクロ波検知部により検知された反射波の強度の例を示す図である。 実施の形態２に係る洗濯乾燥機のマイクロ波検知部により検知された反射波の強度の平均値と含水量の関係を示す図である。 実施の形態３に係るマイクロ波加熱装置の構成を示す図である。 実施の形態３に係るマイクロ波制御装置の構成を示す図である。 実施の形態４に係る洗濯乾燥機の構成を示す図である。 実施の形態４に係る水分量推定装置の構成を示す図である。 実施の形態４に係る水分量推定装置に備えられるマイクロ波制御装置の構成を示す図である。 特許文献１に記載された従来の衣類乾燥機のブロック図である。

第１の発明の乾燥機は、乾燥対象物を収容する槽と、槽に収容された乾燥対象物に含有される水分を加熱して乾燥対象物を乾燥するために槽に電磁波を照射する照射部と、照射部と槽の間に設けられ、電磁波の強度を検知する検知部と、を備える。この態様によると、照射部と槽の間における電磁波の強度をより精確に検出することができるので、槽の内部の電磁波の強度をより的確に制御することができる。

第２の発明は、第１の発明において、検知部は、槽から反射された反射波の強度を検知するように構成されたものである。この態様によると、照射部と槽の間における電磁波の強度をより精確に検出することができるので、槽の内部の電磁波の強度をより的確に制御することができる。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、照射部は、２．４５ＧＨｚ帯又は９１５ＭＨｚ帯の周波数の電磁波を槽に照射し、検知部は、２．４５ＧＨｚ帯又は９１５ＭＨｚ帯の周波数の反射波の強度を検知するように構成されたものである。この態様によると、マイクロ波加熱装置が利用可能な周波数帯のマイクロ波を利用して、槽の内部の電磁波の強度を精確に検出することができる。

第４の発明は、第１から第３のいずれかの発明において、槽から反射された反射波を槽へ反射する反射部を更に備え、検知部は、反射部と槽の間に設けられるように構成されたものである。この態様によると、エネルギーロスを低減し、乾燥効率を向上させることができる。

第５の発明は、第１から第４のいずれかの発明において、照射部を制御する制御部を更に備え、制御部は、検知部により検知された反射波の強度を取得する強度取得部と、強度取得部により取得された反射波の強度に応じて、照射部の出力を調整する出力調整部と、を備えるように構成されたものである。この態様によると、槽の内部の電磁波の強度をより的確に制御し、スパークの発生を抑えることができる。

第６の発明は、第５の発明において、出力調整部は、強度取得部により取得された反射波の強度が所定値を超えた場合に、照射部の出力を下げるように構成されたものである。この態様によると、槽の内部の電磁波の強度をより的確に制御し、スパークの発生を抑えることができる。

第７の発明は、第５又は第６の発明において、照射部は、槽に照射する電磁波の周波数を変更可能であり、制御部は、乾燥対象物の乾燥中に照射部が槽に照射する電磁波の周波数を変更する周波数変更部を更に備え、強度取得部は、乾燥対象物の乾燥中に、異なる複数の周波数の電磁波のそれぞれの反射波の強度を検知部から取得し、出力調整部は、強度取得部により取得された異なる複数の周波数の電磁波のそれぞれの反射波の強度に応じて、照射部の出力を調整するように構成されたものである。この態様によると、照射部と槽の間における電磁波の強度をより精確に検出することができるので、槽の内部の電磁波の強度をより的確に制御し、スパークの発生を抑えることができる。

第８の発明は、第５又は第６の発明において、異なる複数の周波数の電磁波を槽に照射する第２の照射部を更に備え、制御部は、乾燥対象物の乾燥中に第２の照射部が槽に照射する電磁波の周波数を変更する周波数変更部を更に備え、強度取得部は、乾燥対象物の乾燥中に、異なる複数の周波数の電磁波のそれぞれの反射波の強度を検知部から取得し、出力調整部は、強度取得部により取得された異なる複数の周波数の電磁波のそれぞれの反射波の強度に応じて、照射部の出力を調整するように構成されたものである。この態様によると、槽の内部の電磁波の強度をより的確に制御し、スパークの発生を抑えることができる。

第９の発明は、第８の発明において、第２の照射部は、照射部が槽に照射する電磁波とは異なる周波数の電磁波を槽に照射するように構成されたものである。この態様によると、槽の内部の電磁波の強度をより的確に制御し、スパークの発生を抑えることができる。

第１０の発明は、第８又は第９の発明において、第２の照射部は、照射部よりも低い強度の電磁波を槽に照射するように構成されたものである。この態様によると、低出力の照射部を利用可能であるので、乾燥機の製造コストを低減させることができる。

第１１の発明は、第７から第１０のいずれかの発明において、出力調整部は、異なる複数の周波数の電磁波のそれぞれの反射波の強度の平均値が所定値を超えた場合に、照射部の出力を低くするように構成されたものである。この態様によると、槽の内部の電磁波の強度をより的確に制御し、スパークの発生を抑えることができる。

第１２の発明は、第５から第１１のいずれかの発明において、制御部は、槽に照射された電磁波の強度と、槽から反射された反射波の強度との比に基づいて、乾燥対象物に含有される水分の量を推定する水分量推定部を更に備えるように構成されたものである。この態様によると、乾燥対象物に含有される水分の量をより精確に推定することができる。

第１３の発明は、第１２の発明において、出力調整部は、水分量推定部により推定された水分の量が所定値を下回った場合に、照射部の出力を下げるように構成されたものである。この態様によると、槽の内部の電磁波の強度をより的確に制御し、スパークの発生を抑えることができる。また、水分の量が乾燥完了とされる所定値まで少なくなったときに、照射部の出力を停止し、制御部は、乾燥工程を終了させることができる。

第１４の発明は、第１から第１３のいずれかの発明において、槽は、洗濯物を収容し、収容された洗濯物を洗浄水で洗濯可能に設けられ、照射部は、槽に収容された洗濯物を洗濯する際には、洗浄水を加熱するために槽に電磁波を照射し、槽に収容された乾燥対象物を乾燥する際には、乾燥対象物に含有される水分を加熱するために槽に電磁波を照射するように構成されたものである。この態様によると、洗濯及び乾燥の効率及び効果を向上させることができる。

第１５の発明は、照射部から槽に電磁波を照射して槽に収容された洗濯物又は乾燥対象物に含有される水分を加熱することにより洗濯物又は乾燥対象物を加熱殺菌する機能を有するように構成されたものである。この態様によると、乾燥機の付加価値を向上させることができる。

第１６の発明の制御装置は、槽に収容された乾燥対象物に含有される水分を加熱して乾燥対象物を乾燥するために槽に電磁波が照射されたときに、槽から反射された反射波の強度を取得する強度取得部と、強度取得部により取得された反射波の強度に応じて、槽に電磁波を照射する照射部の出力を調整する出力調整部と、を備える。この態様によると、槽の内部の電磁波の強度をより的確に制御し、スパークの発生を抑えることができる。また、水分の量が乾燥完了とされる所定値まで少なくなったときに、照射部の出力を停止し、乾燥工程を終了させることができる。

第１７の発明の制御プログラムは、コンピュータを、槽に収容された乾燥対象物に含有される水分を加熱して乾燥対象物を乾燥するために槽に電磁波が照射されたときに、槽から反射された反射波の強度を取得する強度取得部、強度取得部により取得された反射波の強度に応じて、槽に電磁波を照射する照射部の出力を調整する出力調整部、として機能させる。この態様によると、槽の内部の電磁波の強度をより的確に制御し、スパークの発生を抑えることができる。

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。また、複数の実施の形態に記載された内容において、可能な範囲で組み合わされることは問題ない。

［実施の形態１］
図１は、実施の形態１に係る洗濯乾燥機の構成を概略的に示す縦断面図である。本実施の形態の洗濯乾燥機５０は、衣類などの洗濯物を洗濯して乾燥する機能を有しており、洗濯機能のみを実行する洗濯機としても、乾燥機能のみを実行する乾燥機としても、洗濯機能と乾燥機能を実行する洗濯乾燥機としても機能する。

図１に示されるように、洗濯乾燥機５０は、洗浄水が溜められる有底円筒形状に形成された水槽３を備えている。水槽３は、その下方に設けられたダンパ４によって筐体２（本体）内に揺動自在に支持されている。衣類などの洗濯物（乾燥機能に言及するときは「乾燥対象物」ともいう）が収容される回転槽１が、水槽３内に回転自在に設けられている。この回転槽１は、有底円筒形状に形成されている。回転槽１は、その回転軸を水平に対して前上がりに傾斜させて設けられている。

水槽３の背面には、駆動モータ６が取り付けられている。この駆動モータ６は、回転槽１を回転軸まわりに正方向及び逆方向に回転させる。洗濯乾燥機５０は、駆動モータ６の駆動による回転槽１の回転によって、回転槽１内に収容された洗濯物に対し、撹拌たたき洗浄、すすぎ、及び乾燥を行なう。

筐体２の前部には、回転槽１及び水槽３の開口端側に対向させて扉体５が設けられている。使用者は、扉体５を開くことによって回転槽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の前部開口部の縁部には全周にわたって、弾性を有するシール部材が備えられている。使用者が扉体５を閉じると、シール部材が扉体５によって押圧され、弾性変形することによって、水槽３の機外に対する水密性及び気密性が確保される。

給水管１３が水槽３の上部に接続されている。給水弁１２が給水管１３の途中に設けられている。給水弁１２は、給水管１３を経由して水槽３内に水を供給する。また、排水管１１が水槽３の最下部に接続されている。排水弁１０が排水管１１の途中に設けられている。排水弁１０は、水槽３内の水を排水管１１を経由して機外に排出する。

水槽３の下方には、ダンパ４が設けられている。ダンパ４は、水槽３を支えるとともに、脱水時等に、回転槽１内の衣類の偏りなどに起因して発生する水槽３の振動を減衰させる。このダンパ４には、布量検知部（図示せず）が取り付けられている。布量検知部は、回転槽１内の衣類などによる重量変化によって、ダンパ４の軸が上下に変位する変位量を検知する。洗濯乾燥機は、この布量検知部によって検知された変位量に基づいて、回転槽１内の衣類の量を検知する。

また、洗濯乾燥機５０は、水槽３及び回転槽１内の空気を循環させる循環風路７と、回転槽１内の衣類の水分を加熱するマイクロ波加熱装置３０とを備えている。乾燥対象物を加熱する加熱部を構成するマイクロ波加熱装置３０は、水槽３内に設けられたマイクロ波照射口３２からマイクロ波を照射し、回転槽１内の衣類の水分を加熱する。

循環風路７は、乾燥工程において衣類を乾燥させるための空気循環風路として構成されている。空気循環風路には、水槽３及び回転槽１が含まれる。循環風路７は、水槽３の上部側面に設けられた吹出口８（乾燥用空気吹出口）と水槽３の後部側面に設けられた排出口９（乾燥用空気排出口）と水槽３とに接続させて設けられている。

送風ファン１６が、送風装置として、循環風路７内に設けられている。送風ファン１６は、水槽３及び回転槽１内の乾燥用空気を循環風路７内に循環させる。

循環風路７には、吸気風路１４と排気風路１５とが、それぞれ接続されている。吸気風路１４は、筐体２内の空気を循環風路７内に取り込むものである。排気風路１５は、循環風路７内の空気を循環風路７外に排出するものである。吸気風路１４及び排気風路１５の循環風路７に接続されていない側の端部は、それぞれ循環風路７外に解放されている。排気風路１５は、吸気風路１４より乾燥用空気の流れの上流側に設けられている。また、排気風路１５を設けずに、排水管１１を通して、空気を循環風路７外に排出してもよい。

循環風路７には、乾燥用空気を加熱するヒータ１７が組み込まれている。このヒータ１７は、吸気風路１４より下流側で、水槽３の吹出口より手前に設けられている。このヒータ１７もマイクロ波加熱装置３０と同様に乾燥対象物を加熱する加熱部を構成し、マイクロ波加熱装置３０と同時に、又はマイクロ波加熱装置３０に代えて通電される。なお、加熱部により乾燥対象物を加熱する方法としては、マイクロ波により直接加熱する方法、ヒータなどにより循環する空気を加熱したり、回転槽１の内壁を加熱したりして間接的に加熱する方法などがあり、特に限定するものではない。

本実施の形態の洗濯乾燥機５０は、マイクロ波加熱装置３０からマイクロ波照射口３２を介して回転槽１に照射されるマイクロ波により乾燥対象物を乾燥するが、乾燥対象物の衣類などにボタンやファスナーなどの金属がついていてスパークが発生した場合、又は、スパークが発生する可能性が高い場合には、マイクロ波加熱装置３０から回転槽１に照射するマイクロ波の出力を低減させ、又は停止して、ヒータ１７による乾燥に切り替える。

次に乾燥空気の流れについて説明する。送風ファン１６が駆動されると、回転槽１内で洗濯物から奪われた水分によって多湿状態となった乾燥用空気は、水槽３の側面下部に設けられた排出口９を通って、循環風路７又は排気風路１５に流入する。排気風路１５を設けない場合は、循環風路７又は排水管１１に流入する。排気風路１５に流入した空気は、循環風路７外に排気される。一方、循環風路７に流入した空気は、送風ファン１６によってヒータ１７に向けて送られ、ヒータ１７が動作している場合は、ヒータ１７によって加熱される。

吸気風路１４は、送風ファン１６の吸気側の循環風路７に連通するように設けられている。吸気風路１４は、また、ヒータ１７より上流側の循環風路７に連通するように設けられている。したがって、吸気風路１４から吸気された循環風路７外の空気は、循環風路７側へ流れた乾燥用空気と混合された後、ヒータ１７を通過する。この際に、ヒータが動作している場合、混合された空気は、ヒータ１７によって加熱される。また、循環風路７外の空気が乾燥用空気に混合されることにより、混合前と比較して混合後の乾燥用空気の湿度は低くなる。

ヒータ１７を通過した空気は、吹出口８を通過して、再び回転槽１内に吹き出される。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や給水弁１２、給水管１３及び排水弁１０は備えられていない。そして、回転する回転槽１と循環風路７との接続は、フェルトなどのシール部材に回転槽１が摺動するように構成されている。

流入温度検知部１８が、循環風路７内の吹出口８近傍又はヒータ１７近傍に設けられている。流入温度検知部１８は、回転槽１に流入する乾燥用空気の温度を検知する。流入温度検知部１８は、例えばサーミスタ等によって構成される。

制御装置２０が筐体２内に備えられている。制御装置２０は、送風ファン１６及びマイクロ波加熱装置３０等を制御する。制御装置２０は、また、駆動モータ６、給水弁１２、排水弁１０等を制御し、洗浄、すすぎ、乾燥の各工程を逐次実行する。

図２は、実施の形態１に係るマイクロ波加熱装置３０の構成を示す。マイクロ波加熱装置３０は、マイクロ波を照射するマイクロ波照射部３１と、照射されたマイクロ波を導く導波管３４と、導波管３４の先端で水槽３内に設けられるマイクロ波照射口３２と、マイクロ波照射部３１から照射するマイクロ波の出力を調整するマイクロ波制御装置４０と、マイクロ波照射部３１とマイクロ波照射口３２の間に設けられ、回転槽１から反射されたマイクロ波の一部又は全部を反射して回転槽１に照射する反射部３３と、反射部３３とマイクロ波照射口３２の間に設けられ、反射部３３とマイクロ波照射口３２の間の位置におけるマイクロ波の強度を検知するマイクロ波検知部３６とを有している。

マイクロ波照射部３１は、マグネトロンなどのマイクロ波発振器であり、マイクロ波加熱装置が使用可能な２．４５ＧＨｚ帯の周波数の電磁波を発振する。なお、ＩＳＭ（Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｍｅｄｉｃａｌ）バンドとして割り当てられた２．４５ＧＨｚ帯に限られるものではなく、同様に割り当てられた９１５ＭＨｚ帯などの周波数の電磁波でもよい。マイクロ波制御装置４０により任意の出力に調整されたマイクロ波がマイクロ波照射部３１から照射される。照射されたマイクロ波は、導波管３４及びマイクロ波照射口３２を通じて、回転する回転槽１内に照射され、衣類などの乾燥対象物に含有される水分を加熱する。この際に、送風ファン１６から回転槽１内の衣類に乾燥用空気を送風することにより、乾燥対象物から蒸発した水分は、乾燥用空気とともに、排出口９から排気風路１５を通じて水槽３外へ排出される。もしくは排水管１１を通じて水槽３外へ排出される。これにより、衣類の乾燥が促進される。

回転槽１内に照射されたマイクロ波のうち、乾燥対象物に含有される水分により吸収されなかったマイクロ波の一部は、反射波として、回転槽１からマイクロ波照射口３２を通じてマイクロ波照射部３１に戻る。マイクロ波照射部３１に戻ったマイクロ波は、熱に変換され排熱として処理される。

マイクロ波検知部３６は、マイクロ波照射部３１が照射する２．４５ＧＨｚ帯の周波数のマイクロ波を検知可能であり、回転槽１から反射されてマイクロ波照射部３１に戻る反射波の強度を検知する。後述するように、回転槽１に照射された電磁波の強度と、回転槽１から反射された反射波の強度との比に基づいて、乾燥対象物に含有される水分の量を推定する場合には、マイクロ波検知部３６は、回転槽１に照射されるマイクロ波の強度も検知する。この場合、マイクロ波検知部３６は、一般的な方向性結合器のように、マイクロ波照射部３１から回転槽１の方向へ進むマイクロ波の入射波の強度と、回転槽１からマイクロ波照射部３１の方向へ進むマイクロ波の反射波の強度とを別々に検知可能であってもよい。また、複数のマイクロ波検知部３６が設けられ、入射波及び反射波を別々に検知可能であってもよい。

反射部３３は、回転槽１から反射されてマイクロ波照射部３１に戻る方向へ進む反射波の一部又は全部を反射して、マイクロ波照射部３１から照射されたマイクロ波と共に、再度、回転槽１内へ入射させる。これにより、エネルギーロスを低減し、乾燥時間を短縮することができる。マイクロ波検知部３６は、回転槽１と反射部３３との間に設置されているため、反射部３３の影響を受けることなく、回転槽１から反射されるマイクロ波の反射波の強度を精度良く検知できる。

図３は、実施の形態１に係るマイクロ波制御装置４０の構成を示す。マイクロ波制御装置４０は、マイクロコンピュータ、マイクロコントローラ、集積回路などのハードウェアにより実現される。

マイクロ波制御装置４０は、強度取得部４１、出力調整部４２、及び水分量推定部４３を備える。これらの構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩなどにより実現され、ソフトウエア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、又はハードウエアとソフトウエアの組合せなど、いろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。

マイクロ波制御装置４０は、制御装置２０により制御される洗浄工程、すすぎ工程、又は乾燥工程において、制御装置２０からの指示にしたがってマイクロ波照射部３１を制御する。マイクロ波制御装置４０は、洗浄工程において洗浄水を加熱したり、すすぎ工程においてすすぎ水を加熱したり、乾燥工程において乾燥対象物に含有される水分を加熱したり、洗濯物又は乾燥対象物に付着している菌を加熱殺菌したりするために、マイクロ波照射部３１から回転槽１へマイクロ波を照射させる。なお、洗浄水又はすすぎ水を加熱するときには、これらが溜められる水槽３にマイクロ波を照射させてもよい。

強度取得部４１は、マイクロ波検知部３６により検知されたマイクロ波の強度を取得する。出力調整部４２は、強度取得部４１により取得された反射波の強度に応じて、マイクロ波照射部３１の出力を調整する。具体的には、出力調整部４２は、強度取得部４１により取得された反射波の強度が所定値を超えた場合に、マイクロ波照射部３１の出力を下げる。これにより、回転槽１内における電界強度の上昇を的確に検知してマイクロ波照射部３１の出力を下げることができるので、回転槽１内の乾燥対象物に含まれる金属などによるスパークの発生を抑制することができる。

水分量推定部４３は、回転槽１から反射された反射波の強度に基づいて、又は、回転槽１に照射された入射波の強度と回転槽１から反射された反射波の強度との比に基づいて、乾燥対象物に含有される水分の量を推定する。例えば、入射波及び反射波の強度の比に基づく場合、水分量推定部４３は、入射波の強度と反射波の強度を独立して検知可能なマイクロ波検知部３６から強度取得部４１により取得された入射波の強度と反射波の強度との比を変数とする数式や、強度比と水分量の対応関係を示すテーブル又はグラフなどを使用して、入射波と反射波の強度比から残存している水分量を推定する。入射波と反射波の強度比から水分量を推定するための数式、テーブル、又はグラフは、マイクロ波制御装置４０に備えられた記憶装置に予め格納される。

出力調整部４２は、水分量推定部４３により推定された水分の量が所定値を下回った場合に、マイクロ波照射部３１の出力を下げてもよい。回転槽１内の乾燥対象物に含有される水分の量が少なくなると、水分により吸収されるマイクロ波の量が減少するので、同じ強度のマイクロ波を回転槽１内に照射し続けると回転槽１内の電界強度が高くなってスパークが生じやすくなる。このようなときであっても、回転槽１内に照射するマイクロ波の出力を下げることにより、スパークが生じる可能性を低減させることができる。水分の量は、強度取得部４１により取得された反射波の強度に基づいて算出されるので、この場合も、出力調整部４２は、強度取得部４１により取得された反射波の強度に応じてマイクロ波照射部３１の出力を調整していることになる。

図４は、マイクロ波検知部３６により検知された反射波の強度と含水量の例を示す。照射するマイクロ波の出力は一定としている。含水量は、例えば、回転槽１に設けられたロードセルなどにより測定された乾燥対象物の重量から求めることが可能である。乾燥対象物の含水量が減少するにつれて、回転槽１内に照射されたマイクロ波を吸収する水分が減少する。これにより、回転槽１内の電界強度が上昇するとともに、反射波の強度も上昇する。回転槽１内の電界強度が上昇すると、回転槽１内に存在する金属によりスパークが発生する可能性も上昇するので、出力調整部４２は、回転槽１内の電界強度がスパークを生じるほど高くなる前に、回転槽１内に照射するマイクロ波の出力を下げる。これにより、乾燥の効率を維持しつつ、スパークの発生を抑制することができる。なお、水分量推定部４３は、乾燥対象物の乾燥の度合いを算出し、出力調整部４２は、この度合いに基づいてマイクロ波の出力を調整してもよい。

図５は、乾燥対象物と乾燥時間において、出力調整部４２によるマイクロ波照射部３１の出力の調整の例を示す。乾燥工程が開始されてから、乾燥対象物に比較的多くの水分が含有されている間は、回転槽１に照射された電磁波の多くが水分に吸収されて加熱に寄与するので、回転槽１内の電界強度は過度に高くならず、反射波の強度も低い。このときは、乾燥対象物に金属のボタンやファスナーなどがついていたとしても、スパークが発生する可能性は低いので、任意の出力の電磁波がマイクロ波照射部３１から照射されてもよい。マイクロ波照射部３１の出力は、乾燥対象物に含有されると推定される水分量、回転槽１に設けられたロードセルなどにより測定された乾燥対象物の重量、使用者により設定された乾燥時間、室温、湿度などに応じて決定されてもよい。

水分量推定部４３により推定された水分の量が所定値を下回った場合、出力調整部４２は、マイクロ波照射部３１の出力を下げる。出力調整部４２は、図５に示すように、複数の閾値を用いて段階的にマイクロ波照射部３１の出力を下げてもよい。また、出力調整部４２は、水分量が少なくなるにつれて連続的にマイクロ波照射部３１の出力を下げてもよい。

出力調整部４２が反射波の強度に応じてマイクロ波照射部３１の出力を調整する場合も、同様に、反射波の強度が所定値を上回った場合にマイクロ波照射部３１の出力を下げてもよいし、複数の閾値を用いて段階的にマイクロ波照射部３１の出力を下げてもよいし、反射波の強度が上昇するにつれて連続的にマイクロ波照射部３１の出力を下げてもよい。逆に、反射波の強度が減少したときには、出力調整部４２は、マイクロ波照射部３１の出力を上げることにより乾燥効率を向上させてもよい。

水分量推定部４３により推定された水分量は、制御装置２０が洗濯乾燥機５０の運転を制御するために使用されてもよい。例えば、制御装置２０は、水分量が乾燥完了とされる所定値まで少なくなったときに、マイクロ波照射部３１の出力を停止し、乾燥工程を終了させてもよい。乾燥工程を終了させるか否かを判定するための水分量の閾値は、乾燥対象物の種類に応じて定められてもよいし、使用者による設定を受け付けてもよい。例えば、含有される水分の量を比較的多めに残して、しっとりとした肌触りに仕上げたい乾燥対象物は、閾値を高めに設定し、乾燥対象物に含有される水分の量が比較的多い状態で乾燥を終了させてもよい。また、例えば、制御装置２０は、マイクロ波照射部３１の出力を停止してから、送風運転を実行するなどしたのち、乾燥工程を終了させてもよい。

このように、反射波の強度から推定される回転槽１内の電界強度や、入射波と反射波の強度比から推定される回転槽１内の含水量に応じて、マイクロ波照射部３１の出力を調整することにより、回転槽１内の電界強度が過度に高くなるのを防ぎ、スパークの発生を抑えることができる。また、乾燥工程の全域において、乾燥対象物に付いている金属からのスパークを適切に抑えつつ、マイクロ波により乾燥対象物に含有された水分を直接加熱することを可能にするので、乾燥効率を向上させ、乾燥時間を短縮することができる。そして、水分量が乾燥完了とされる所定値まで少なくなったときに、マイクロ波照射部３１の出力を停止し、乾燥工程を終了させることができる。

［実施の形態２］
図６は、実施の形態２に係るマイクロ波制御装置４０の構成を示す。実施の形態２に係るマイクロ波制御装置４０は、図３に示した実施の形態１に係るマイクロ波制御装置４０の構成に加えて、マイクロ波照射部３１から回転槽１に照射するマイクロ波の周波数を変更する周波数変更部４４を備える。その他の構成及び動作は、実施の形態１と同様である。実施の形態１と異なる点について主に説明する。

実施の形態１では、マグネトロンなど、周波数が可変でないマイクロ波発振器をマイクロ波照射部３１として使用することが想定されていた。このため、マイクロ波検知部３６は、マイクロ波照射部３１から一定の周波数のマイクロ波が照射されたときの反射波の強度を検知した。しかし、実施の形態２では、異なる複数の周波数のマイクロ波を発振可能な半導体素子などをマイクロ波照射部３１として使用し、マイクロ波照射部３１から回転槽１に照射するマイクロ波の周波数を周波数変更部４４により変更することができる。このため、マイクロ波検知部３６は、異なる複数の周波数のマイクロ波を回転槽１に照射したときの反射波をそれぞれ検知する。

周波数変更部４４は、洗浄、すすぎ、又は乾燥運転中の任意のタイミングにおいて、マイクロ波照射部３１から回転槽１に照射されるマイクロ波の周波数を変化させる。これにより、回転槽１内に照射されたマイクロ波の伝播経路が変化し、マイクロ波が乾燥対象物へ照射される角度や、回転槽１内のマイクロ波の強度の分布が変化するので、反射波の強度もそれに応じて変化する。

図７は、実施の形態２に係る洗濯乾燥機５０のマイクロ波検知部３６により検知された反射波の周波数とその強度の例を示す。照射するマイクロ波の出力は一定としている。図７に示される（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、マイクロ波の照射を開始してから２０分後、６０分後の反射波の強度分布を示す。マイクロ波の照射時間が長くなるにつれて、反射波の強度は全体的に強くなっているが、反射波の強度のピークの位置や形状が変化している。このため、特定の周波数に着目すると、照射時間の経過に伴って強度が強くなっていない周波数もある。そのような周波数の反射波のみをマイクロ波検知部３６により検知する場合、精確に水分量を推定することができない場合がある。

さらに、マイクロ波照射部３１から回転槽１に照射されたマイクロ波の伝播経路は周波数によって異なるので、回転槽１内で水分により吸収されずにマイクロ波照射部３１へ戻る反射波の強度は、回転槽１内の乾燥対象物に含有される水分量だけでなく、回転槽１内での乾燥対象物の位置や水分の分布にも依存する。そのため、回転槽１内における乾燥対象物や水分の分布状況によって、回転槽１内の電界強度又は水分量と、マイクロ波検知部３６により検知される反射波の強度との間の相関関係に誤差が生じうる。

本実施の形態では、強度取得部４１は、周波数変更部４４によりマイクロ波照射部３１から異なる複数の周波数のマイクロ波を回転槽１に照射させたときの反射波の強度をそれぞれ取得する。出力調整部４２は、取得した反射波の強度の平均値又は積分値に基づいてマイクロ波の出力を調整する。これにより、乾燥対象物や水分の分布の変化に起因する反射波の強度の変動を平滑化することができるので、より精確に回転槽１内の電界強度や水分量を推定することができ、より適切にマイクロ波の出力を調整することができる。さらに、複数の周波数で反射波の強度を取得して平滑化する上記動作を短時間に複数回繰り返すことにより、さらに精確に水分量を推定してマイクロ波の出力を調整することができる。

図８は、実施の形態２に係る洗濯乾燥機５０のマイクロ波検知部３６により検知された反射波の強度の平均値と含水量の関係を示す。照射するマイクロ波の出力は一定としている。洗濯乾燥機５０の定格容量に対して、１００％、５０％、２５％の衣類を乾燥したときの反射波の強度の平均値と含水量の関係はほぼ同じであり、乾燥対象物の量によらず、同じ曲線を用いて反射波の強度の平均値から含水量を推定することができることが示された。

周波数変更部４４は、洗浄、すすぎ、又は乾燥運転中、所定のタイミング、例えば所定の間隔で定期的に、異なる複数の周波数のマイクロ波をマイクロ波照射部３１から回転槽１に照射させる。周波数変更部４４は、周波数を所定の間隔で段階的又は連続的に変更し、所定の範囲を走査してもよい。例えば、図７に示すように、２．４５ＧＨｚを中心に、所定の範囲で周波数を走査してもよい。この場合、ＩＳＭバンドを考慮すれば、２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚの範囲で可能である。強度取得部４１は、それぞれの周波数のマイクロ波が回転槽１に照射されたときに、反射波の強度をマイクロ波検知部３６から取得する。水分量推定部４３は、異なる複数の周波数の反射波の平均値を算出し、図８に示した曲線の近似方程式を用いて含水量を推定する。出力調整部４２は、水分量推定部４３により推定された水分量に応じて、マイクロ波照射部３１の出力を調整する。

このように、本実施の形態の技術によれば、より精確に回転槽１内の水分量を推定することができるので、回転槽１内の電界強度が過度に高くなるのを防ぎ、スパークの発生を抑えることができる。また、乾燥工程の全域において、乾燥対象物に付いている金属からのスパークを適切に抑えつつ、マイクロ波により乾燥対象物に含有された水分を直接加熱することを可能にするので、乾燥効率を向上させ、乾燥時間を短縮することができる。

［実施の形態３］
図９は、実施の形態３に係るマイクロ波加熱装置３０の構成を示す。実施の形態３に係るマイクロ波加熱装置３０は、図２に示したマイクロ波加熱装置３０の構成に加えて、第２のマイクロ波照射部３７を備える。第２のマイクロ波照射部３７は、実施の形態２で説明したマイクロ波照射部３１と同様、半導体素子などにより構成された周波数可変のマイクロ波照射部である。その他の構成及び動作は、実施の形態１と同様である。

図１０は、実施の形態３に係るマイクロ波制御装置４０の構成を示す。実施の形態３に係るマイクロ波制御装置４０において、マイクロ波照射部３１は、実施の形態１のマイクロ波照射部３１と同様、発振するマイクロ波の周波数が可変でないマグネトロンなどにより構成されており、２．４５ＧＨｚ帯のマイクロ波を回転槽１に照射して回転槽１内の水分を加熱する。第２のマイクロ波照射部３７は、実施の形態２のマイクロ波照射部３１と同様、発振するマイクロ波の周波数が可変な半導体素子などにより構成されており、主に、回転槽１内の電界強度や水分量を推定するために使用される。

実施の形態３では、第２のマイクロ波照射部３７がマイクロ波照射部３１とは別に設けられている。第２のマイクロ波照射部３７の設置場所は、回転槽１にマイクロ波を照射できる場所であれば、特に限定されない。第２のマイクロ波照射部３７は、マイクロ波照射部３１が回転槽１に照射する２．４５ＧＨｚ帯のマイクロ波とは異なる周波数の電磁波を回転槽１に照射してもよい。第２のマイクロ波照射部３７が、回転槽１内の水分の量を推定するために回転槽１内に照射する電磁波は、水により吸収されうる電磁波であれば任意の周波数の電磁波であってもよい。具体的には、ＩＳＭバンドの周波数帯が存在する１０ＭＨｚ〜２５ＧＨｚの電磁波が好ましい。

また、第２のマイクロ波照射部３７は、マイクロ波照射部３１よりも低い強度の電磁波を回転槽１に照射してもよい。第２のマイクロ波照射部３７は、回転槽１内の水分を加熱するために設けられているのではないから、回転槽１内の水分を加熱するのに必要な強度のマイクロ波を回転槽１に照射する必要はなく、マイクロ波検知部３６が反射波を検知することができる程度の強度のマイクロ波を回転槽１に照射すればよい。そのため、第２のマイクロ波照射部３７として、小型で低出力な半導体素子を利用することができる。これにより、洗濯乾燥機５０の製造コストを低減することができる。

［実施の形態４］
図１１は、実施の形態４に係る洗濯乾燥機５０の構成を示す。実施の形態４に係る洗濯乾燥機５０は、図１に示した実施の形態１に係る洗濯乾燥機５０の構成のうち、マイクロ波加熱装置３０に代えて、水分量推定装置６０を備える。

図１２は、実施の形態４に係る水分量推定装置６０の構成を示す。実施の形態４に係る水分量推定装置６０は、図９に示した実施の形態３に係るマイクロ波加熱装置３０の構成のうち、マイクロ波照射部３１及び反射部３３を省略したものである。

図１３は、実施の形態４に係る水分量推定装置６０に備えられるマイクロ波制御装置４０の構成を示す。実施の形態４に係るマイクロ波制御装置４０は、図１０に示した実施の形態３に係るマイクロ波制御装置４０の構成のうち、出力調整部４２を省略したものである。

実施の形態４に係る洗濯乾燥機５０は、従来の乾燥機と同様に、ヒータ１７により加熱した乾燥空気を回転槽１内に送風することにより乾燥対象物を乾燥するものであり、乾燥対象物に含有される水分量を推定するために第２のマイクロ波照射部３７を使用する。第２のマイクロ波照射部３７は、実施の形態２で説明したように、発振するマイクロ波の周波数を変更可能な半導体素子などにより構成されることが望ましい。また、マグネトロンにより発振されたマイクロ波の周波数を周波数変調器などにより変調してもよい。これにより、より高い精度で乾燥対象物に含有される水分量を推定することができる。半導体素子は、一般に、マグネトロンなどのマイクロ波発振器よりも高価であるが、実施の形態３で説明したように、第２のマイクロ波照射部３７として比較的安価である低出力な半導体素子を利用可能であるから、洗濯乾燥機５０の製造コストを抑えることができる。

以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

なお、本発明の適用範囲は、上記実施の形態において説明されたドラム式の衣類乾燥機（洗濯乾燥機）に限定されるものではない。例えば、ドラム式以外の吊り干し乾燥方式やパルセータ方式の縦型洗濯乾燥機等に適用されてもよい。

１ 回転槽、２ 筐体、３ 水槽、４ ダンパ、５ 扉体、６ 駆動モータ、７ 循環風路、８ 吹出口、９ 排出口、１０ 排水弁、１１ 排水管、１２ 給水弁、１３ 給水管、１４ 吸気風路、１５ 排気風路、１６ 送風ファン、１７ ヒータ、１８ 流入温度検知部、２０ 制御装置、３０ マイクロ波加熱装置、３１ マイクロ波照射部、３２ マイクロ波照射口、３３ 反射部、３４ 導波管、３６ マイクロ波検知部、３７ 第２のマイクロ波照射部、４０ マイクロ波制御装置、４１ 強度取得部、４２ 出力調整部、４３ 水分量推定部、４４ 周波数変更部、５０ 洗濯乾燥機、６０ 水分量推定装置。

Claims (17)

1. 乾燥対象物を収容する槽と、
   前記槽に収容された前記乾燥対象物に含有される水分を加熱して前記乾燥対象物を乾燥するために前記槽に電磁波を照射する照射部と、
   前記照射部と前記槽の間に設けられ、電磁波の強度を検知する検知部と、
   を備えることを特徴とする乾燥機。
2. 前記検知部は、前記槽から反射された反射波の強度を検知する
   ことを特徴とする請求項１に記載の乾燥機。
3. 前記照射部は、２．４５ＧＨｚ帯又は９１５ＭＨｚ帯の周波数の電磁波を前記槽に照射し、
   前記検知部は、２．４５ＧＨｚ帯又は９１５ＭＨｚ帯の周波数の反射波の強度を検知する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の乾燥機。
4. 前記槽から反射された反射波を前記槽へ反射する反射部を更に備え、
   前記検知部は、前記反射部と前記槽の間に設けられる
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の乾燥機。
5. 前記照射部を制御する制御部を更に備え、
   前記制御部は、
   前記検知部により検知された反射波の強度を取得する強度取得部と、
   前記強度取得部により取得された反射波の強度に応じて、前記照射部の出力を調整する出力調整部と、を備える
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の乾燥機。
6. 前記出力調整部は、前記強度取得部により取得された反射波の強度が所定値を超えた場合に、前記照射部の出力を下げる
   ことを特徴とする請求項５に記載の乾燥機。
7. 前記照射部は、前記槽に照射する電磁波の周波数を変更可能であり、
   前記制御部は、前記乾燥対象物の乾燥中に前記照射部が前記槽に照射する電磁波の周波数を変更する周波数変更部を更に備え、
   前記強度取得部は、前記乾燥対象物の乾燥中に、異なる複数の周波数の電磁波のそれぞれの反射波の強度を前記検知部から取得し、
   前記出力調整部は、前記強度取得部により取得された異なる複数の周波数の電磁波のそれぞれの反射波の強度に応じて、前記照射部の出力を調整する
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載の乾燥機。
8. 異なる複数の周波数の電磁波を前記槽に照射する第２の照射部を更に備え、
   前記制御部は、前記乾燥対象物の乾燥中に前記第２の照射部が前記槽に照射する電磁波の周波数を変更する周波数変更部を更に備え、
   前記強度取得部は、前記乾燥対象物の乾燥中に、異なる複数の周波数の電磁波のそれぞれの反射波の強度を前記検知部から取得し、
   前記出力調整部は、前記強度取得部により取得された異なる複数の周波数の電磁波のそれぞれの反射波の強度に応じて、前記照射部の出力を調整する
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載の乾燥機。
9. 前記第２の照射部は、前記照射部が前記槽に照射する電磁波とは異なる周波数の電磁波を前記槽に照射する
   ことを特徴とする請求項８に記載の乾燥機。
10. 前記第２の照射部は、前記照射部よりも低い強度の電磁波を前記槽に照射する
    ことを特徴とする請求項８又は９に記載の乾燥機。
11. 前記出力調整部は、異なる複数の周波数の電磁波のそれぞれの反射波の強度の平均値が所定値を超えた場合に、前記照射部の出力を低くする
    ことを特徴とする請求項７から１０のいずれかに記載の乾燥機。
12. 前記制御部は、前記槽に照射された電磁波の強度と、前記槽から反射された反射波の強度との比に基づいて、前記乾燥対象物に含有される水分の量を推定する水分量推定部を更に備える
    ことを特徴とする請求項５から１１のいずれかに記載の乾燥機。
13. 前記出力調整部は、前記水分量推定部により推定された水分の量が所定値を下回った場合に、前記照射部の出力を下げる
    ことを特徴とする請求項１２に記載の乾燥機。
14. 前記槽は、洗濯物を収容し、収容された洗濯物を洗浄水で洗濯可能に設けられ、
    前記照射部は、前記槽に収容された洗濯物を洗濯する際には、前記洗浄水を加熱するために前記槽に電磁波を照射し、前記槽に収容された乾燥対象物を乾燥する際には、前記乾燥対象物に含有される水分を加熱するために前記槽に電磁波を照射する
    ことを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載の乾燥機。
15. 前記照射部から前記槽に電磁波を照射して前記槽に収容された洗濯物又は乾燥対象物に含有される水分を加熱することにより前記洗濯物又は前記乾燥対象物を加熱殺菌する機能を有することを特徴とする請求項１４に記載の乾燥機。
16. 槽に収容された乾燥対象物に含有される水分を加熱して前記乾燥対象物を乾燥するために前記槽に電磁波が照射されたときに、前記槽から反射された反射波の強度を取得する強度取得部と、
    前記強度取得部により取得された反射波の強度に応じて、前記槽に電磁波を照射する照射部の出力を調整する出力調整部と、
    を備えることを特徴とする制御装置。
17. コンピュータを、
    槽に収容された乾燥対象物に含有される水分を加熱して前記乾燥対象物を乾燥するために前記槽に電磁波が照射されたときに、前記槽から反射された反射波の強度を取得する強度取得部、
    前記強度取得部により取得された反射波の強度に応じて、前記槽に電磁波を照射する照射部の出力を調整する出力調整部、
    として機能させるための制御プログラム。