JP2021511091A - タンブル乾燥機 - Google Patents

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Abstract

本開示は、回転可能なドラム11と、ドラムに入る処理空気を乾燥させるためのヒートポンプと、を備えたタンブル乾燥機1に関し、ヒートポンプは、凝縮器19、圧縮機17、及び蒸発器15を備える。エネルギ効率を改善するために、回転ドラムは、空気入口開口を備えた円形後方壁と、空気出口開口を備えたラジアル円筒壁と、を備えており、圧縮機17は圧縮機の出力を変更できるインバータ29によって駆動されるように適合されており、膨張弁16が制御可能である。これにより、ヒートポンプ装置を最適なヒートポンプサイクルエンベロープに制御できる。【選択図】図2

Description

本開示は、ハウジングと、ハウジングの前側からアクセス可能であり且つ中心軸回りを回転可能であるハウジング内のドラムと、ドラムを通過する処理空気の流れを生成するためのファン装置と、ドラムに入る前に処理空気を乾燥させるためのヒートポンプと、を備え、ヒートポンプが、冷媒流体ループを形成する、圧縮機、凝縮器、膨張弁、及び蒸発器を備える、タンブル乾燥機に関する。
斯かるタンブル乾燥機は例えば欧州特許出願公開第3118365号明細書に示されており、斯かるタンブル乾燥機に関連する一つの課題はそれらのエネルギ効率を如何にしてさらに改善するかである。
従って、本開示の一つの目的は効率を改善したタンブル乾燥機を提供することである。この目的は請求項1に規定されるようにタンブル乾燥機によって実現される。より具体的には、回転可能なドラムが、空気入口開口を備えた円形後方壁と、空気出口開口を備えたラジアル円筒壁と、を備えており、圧縮機が圧縮機の出力を変更できるインバータによって駆動されるように適合されている。膨張弁も制御可能である。斯かる構成によれば、乾燥機の前方ドアが開かれてもドラムを通る高処理空気流を維持できる。同時に、圧縮機と膨張弁は状況に応じて変化するヒートポンプ効果を提供するように制御されて効率を改善できる。
蒸発器は冷媒流体流を蒸発器の異なる部分に向けて複数の副流に分流する分流器を備えているとよい。制御可能な膨張弁は分流器に取付けられているとよい。膨張弁と分流器の間の密接した接続が冷媒を異なる副流に均等に分流する層流を提供する。ひいては、これがより効率的な蒸発器を提供する。
膨張弁と分流器との間の導管は直線であるとよく、好ましくは100mm未満の長さを有するとよい。
膨張弁及び圧縮機は、第一圧力センサ及び第二圧力センサと、第一温度センサ及び第二温度センサと、からのセンサデータに基づきコントローラによって制御されるとよい。第一圧力センサ及び第一温度センサは膨張弁から圧縮機までの冷媒流体流の中に配置されているとよく、一方で、第二圧力センサ及び第二温度センサは圧縮機から膨張弁までの冷媒流体流の中に配置されているとよい。斯かるセンサ装置によれば、コントローラがヒートポンプ回路の高温及び低温と高圧及び低圧の双方を認識するため、ヒートポンプを所望のヒートポンプサイクルエンベロープに制御できる。これがヒートポンプ動作の効率を改善できる。
膨張弁から圧縮機までの及び/又は圧縮機から膨張弁までのヒートポンプ回路の経路の各々において交換用センサを受けるように適合されたねじ接続が設けられているとよい。これにより、故障しているセンサを物理的に取外さずに、場合によってはヒートポンプ回路内の冷媒を殆ど取除かずに、正常に機能しない圧力センサ又は温度センサを交換できる。代わりに、交換用センサを単にねじ接続に取付けて温度データ又は圧力データを記録するだけである。
インバータはヒートポンプ流によって冷却されるヒートシンクを備えているとよく、これがインバータ電子機器の効率的な冷却を提供しヒートポンプ乾燥処理で消費されたエネルギの一部を再利用する。
第一の例では、ヒートポンプ流が冷媒流でよく、ヒートシンクは蒸発器と圧縮機との間の吸込ラインによって冷却される。そして、吸込ラインのループがヒートシンクに埋込まれているとよい。ヒートポンプ回路は断熱シェルに封入されているとよく、吸込ラインが断熱シェルから出てヒートシンクに到達するとよい。
別の例では、ヒートポンプ流が処理空気流でよく、ヒートシンクは蒸発器を出る処理空気流によって冷却される。ヒートポンプ回路は断熱シェルに封入されているとよく、ヒートシンクがシェルの内側に到達するとよい。インバータ電子機器はシェルの外側の比較的乾燥した環境に配置されているとよい。
タンブル乾燥機のドラムはドアを介してアクセス可能であり、圧縮機の制御は冷媒流を維持するように適合されているとよく、即ち、ドアが開かれたときは圧縮機のスイッチを入れた状態に維持し、一方で、冷媒流を低減させるだけである。これは、ドア等を開いて頻繁に洗濯物を追加又は取除く場合に圧縮機の開始/停止サイクルをより少なくすることを意味する。但し、ドアを開く前に冷媒流を30〜60%の流れに低減させるとよい。ドアが予め定めた時間間隔、例えば1分間開かれているときには圧縮機のスイッチをその後に切るとよい。
ヒートポンプは断熱シェルに封入されているとよく、凝縮器とドラムの入口との間のシェルに開口が設けられているとよい。これは電子機器等を収納する空間に高温多湿の空気を押込む原因となり得るドラム内の過剰圧力を回避するのに役立つ。対応する開口が外部ハウジングに設けられているとよい。
ドラムの円筒外周の外側の空間はフィルタに通じるダクトとして構成されるとよい。これは、かなりの流域で空気流の制限を比較的小さくでき、高容量を可能にする。
糸くずを空気流から除去するためのフィルタがドラムの下方に配置されていてもよい。これにより、ドラムの円筒直径と実質的に同じ幅で、ドラムの深さと同じ深さの大型フィルタの使用が可能になる。これが比較的小さな流量制限を提供する。
タンブル乾燥機の斜視図を示す。 ヒートポンプを備えたタンブル乾燥機の断面図を示す。 図2のタンブル乾燥機のヒートポンプ装置の斜視図を示す。 図3のヒートポンプ回路を概略的に示す。 動作サイクルを示す。 図3の部分Aを拡大して示す。 ヒートポンプ流冷却インバータの第一の例を示す。 ヒートポンプ流冷却インバータの第一の例を示す。 ヒートポンプ流冷却インバータの第一の例を示す。 ヒートポンプ流冷却インバータの第一の例を示す。 ヒートポンプ流冷却インバータの第二の例を示す。 タンブル乾燥機ドラムを示す。 図3の拡大部分Bを示す。
本開示は概して洗濯物のエネルギ効率の良い乾燥を実現するためにヒートポンプが設けられたタンブル乾燥機に関する。タンブル乾燥機1の一例が図1に示されている。タンブル乾燥機1は前側3を備えたハウジング2を有し、前側3にヒンジ7で取付けられたドア5又はハッチが設けられ、湿った洗濯物を投入できるタンブル乾燥機ドラムへのアクセスを提供する。
図2はヒートポンプ装置を備えたタンブル乾燥機の断面図を示している。ヒートポンプタンブル乾燥機では、洗濯物を乾燥させる処理空気がタンブル乾燥機の外囲い内で殆ど循環できるが、次に示すように外側とのある程度の空気の交換が可能であるとよい。図2は斯かるタンブル乾燥機の構成要素並びに処理空気流路21を断面で示している。言及したように、タンブル乾燥機は湿った洗濯物が配置されるドラム11を備えている。ドラム11が回転している間、比較的乾燥した処理空気流21がそこを通って供給される。流れは、図示した場合にはドラム11の下方の空間に配置されるファン13又は送風機によって提供される。
タンブル乾燥機は、蒸発器15、圧縮機17、凝縮器19、及び膨張弁16(図3参照)を備えたヒートポンプ装置を含んでいる。それ自体は周知の通り、冷媒は、圧縮機17によってヒートポンプ装置に強制的に通され、凝縮器19で放出されるエネルギを蒸発器15で集める。
図2に示すように、高温多湿の空気がファン13によって有孔ドラム11から抽出される空気流21が実現される。空気流はファン13に到達する前にフィルタ12を通過して蒸発器15に到達し、これがその中の水分を凝縮して液体の水にするように空気流を冷却する。この水はタンブル乾燥機の底部に集められてそこからチューブ(図示せず)を介して排出されるとよい。ヒートポンプ冷媒流を得るために圧縮機17が設けられている。
現時点でより冷たく水が少ない処理空気流21はタンブル乾燥機の後部に送られて空気を再び加熱する凝縮器19を続いて通過する。その後、加熱された乾燥空気は水を洗濯物から再び吸収可能なドラム11の中に再び導入される。ヒートポンプは、例えば発泡プロピレン、EPPで作製された断熱シェル23に封入されるとよい。これは周囲空間に漏れる熱を少なくするため、タンブル乾燥機のエネルギ効率を改善する。
本タンブル乾燥機は、例えばエネルギ効率及び/又は容量の増加を提供する幾つかの改善を含んでいる。図示された例では、主に業務用又は共用洗濯設備での使用を意図した高容量タンブル乾燥機が示されている。斯かるタンブル乾燥機は、ドラムを通る処理空気流を提供するために、その円形後方壁に空気入口開口と、そのラジアル円筒壁、特にその前部に空気出口開口と、を備えたドラム11を備えるとよい。これは、前壁ドア5に関連して配置されたフィルタ付き出口ではなく、ドラムの下方に配置された糸くず除去フィルタ12と結合されるとよい。但し大部分については、本明細書に記載した改善を、週に数回の使用を意図した一般的な家庭用タンブル乾燥機に関連して使用してもよい。
図3は図2のタンブル乾燥機のヒートポンプ装置の斜視図を示しており、図4は図3のヒートポンプのヒートポンプ回路25を概略的に示している。この例では、圧縮機17がインバータ制御モータ27によって駆動されるように適合されている。インバータ29が設けられることにより、圧縮機17の出力を変化させることができる。これは、圧縮機のスイッチを入れたり切ったりしてそれらの動作を制御するだけのシステムとは対照的である。さらに、膨張弁16が制御可能であり、一般的に電子膨張弁EEVである。
圧縮機17及び膨張弁16は幾つかの入力に基づきコントローラ31によって制御される。従って圧縮機17の制御信号Cと膨張弁16の制御信号Vが提供される。
ヒートポンプ回路25は、第一圧力センサ33及び第二圧力センサ35と、第一温度センサ37及び第二温度センサ39と、を備えているとよい。第一圧力センサ33及び第一温度センサ37は、膨張弁16から圧縮機17までの冷媒流体流の中、即ち回路の低温側に配置されている。第二圧力センサ35及び第二温度センサ37は圧縮機17から膨張弁16までの冷媒流体流の中、即ち回路25の高温側に配置されている。
これにより、例えば最適なエネルギ効率でヒートポンプ装置を制御できる。図5は、圧縮機a、凝縮器b、膨張弁c、及び蒸発器dの影響を受け、一方で、エネルギWが処理空気流21から取除かれて戻される(図5参照)、動作サイクルを概略的に示している。サイクルの高温と低温並びに高圧と低圧の知識があれば、状況に応じて図5に示す動作サイクルエンベロープの最適な制御を実現できる。これは、最大出力を提供するだけでなく、それを低減させることを意味する場合がある。一般に、膨張弁は圧縮機の出力と一致するように制御される。例えば、乾燥処理中に空気流が乾燥し始めると、ドラムを出るときに流れから回収されるエネルギが少なくなる。これは圧縮機の毎分回転数を対応して低減させるコントローラによって検知できる。その結果、圧縮機の使用電力を少なくし冷却に要される損失の程度をより少なくする。この方法でかなりの量のエネルギを節約できる。
さらに、ドア5が開かれた場合、ドアセンサ/スイッチ59(図4参照)によって検知するとよく、圧縮機17の出力を低減してよいが、そのスイッチを完全に切るのではなく圧縮機17を駆動させると有利である。例えば、圧縮機の毎分回転数の観点からドアが開く前の出力の30〜60%に圧縮機の出力を低減するとよい。一般にドアが開かれたときは圧縮機17が110〜50Hzになるとよい。これは例えば通常使用中の開始/停止サイクルの数を低減できるため圧縮機の耐久性を改善できる。但し、ドアが開かれたときはドラムの回転を完全に停止するとよい。それでもなお処理空気流を維持できる。
ドアが予め定めた時間間隔開かれているときには、ファン装置13と同様に圧縮機17のスイッチを切る。
また例えば、ドラム11を出るときに処理空気流21の中の湿度センサ61から検知した湿度に基づきヒートポンプ回路25を制御することも可能である。これにより、例えばあるタイプの布地では好ましいとされ得る残留湿度を洗濯物に残すことが可能になる。また、他の布地に好ましいとされ得る、予め規定された最大処理空気温度で処理サイクルを実現することも可能である。
図6は図3の部分Aを拡大して示している。即ち凝縮器19から膨張弁16へフィルタ41を介して通じるヒートポンプ回路の一部が示されている。図6に示すように、ヒートポンプ回路25から分岐する接続43が設けられている。この接続43は、図示した状態でプラグ接続されるねじ付き端部を有している。但し、回路のこの部分において温度センサ39又は圧力センサ35(図4参照)が故障した場合、ねじ接続を使用して交換用センサを取付けることができ、メンテナンスを簡易化できる。ヒートポンプ回路に元々設けられていた温度センサと圧力センサは回路に組込まれていてよく、正常に機能しないセンサはその位置に残し、一方で、そのリード線は代わりに交換用センサに接続される。斯かるねじ接続は、他のドラム構成を備えたタンブル乾燥機、例えばドラム出口がタンブル乾燥機ドアに配置されたタンブル乾燥機等でも役立つ。
圧縮機モータ27(図4参照)を制御するインバータ29のスイッチング回路は適切な機能を確保するために放散を要する熱を発生する。これは、タンブル乾燥機の他の電子機器、例えば制御ユニット31の電子機器等にも当てはまる。通常、これは電子機器をヒートシンクに接続して周囲空間に熱を放散するだけで行われる。本開示はヒートポンプ流を使用してこの冷却を改善することを提案する。これは、インバータ及び任意の他の電子機器の非常に効率的な冷却を提供し、タンブル乾燥機全体のエネルギ効率をさらに改善する。ヒートポンプ流はヒートポンプの冷媒の流れ又はヒートポンプによって乾燥された空気の流れでよい。
図7〜図10はヒートポンプ流冷却インバータの第一の例を示している。この場合、タンブル乾燥機の後方から見たヒートポンプ装置を示す図7に示す通り、ヒートポンプ回路内の冷媒を蒸発器15から圧縮機17へ導くための吸込ライン45を使用して電子機器を冷却する。この吸込ライン45は断熱シェル23から引出されて外部ループを提供する。電子機器は吸込ライン45が通過するヒートシンクブロック47に取付けられるとよい。冷却すべき電子機器は図8の側面図で最も良く分かるようにヒートシンクブロック47の両側に配置するとよい。
図9は吸込ライン45が露出した図7と同じ図を示しており、図10は図9の部分Cを拡大して示している。図10を参照すると、ヒートシンクブロック47は吸込ラインループ45を封入するように取付けられた2つの半部分を備えるとよい。吸込ラインの一部を封入するのに適した溝が、例えばアルミニウム製の固体金属ブロックであるヒートシンクブロック47の半部分に機械加工されるとよい。溝の中に熱伝達ペーストを設けてヒートシンクからの熱伝導を高めることが可能であるが、これは必ずしも必要ではない。このようにして、ヒートシンクブロック47から吸込ライン45へ非常に効果的な熱の伝達が行われ、電子機器が非常に効率的に冷却されるようになる。さらに、吸込ラインにおける冷たい冷媒流が圧縮機に到達する前に加熱され、ヒートポンプ効率をさらに改善する。
図11はヒートポンプ流でインバータを冷却する代替案を示している。図11では、断熱シェルの後方壁が取除かれてヒートポンプ装置の内部を露出している。この例では、インバータ29の電子機器が断熱シェル23の壁を貫通するヒートシンクブロック49に取り付けられている。これにより、ヒートシンク49の他端がシェルの内側の処理空気流21の中に達することができる。一般にヒートシンクは、蒸発器と圧縮機との間、即ち流路のより冷たい部分の空気流の中に突出する。これもまた、インバータ電子機器の効率的な冷却と、さもなければタンブル乾燥機で損失するだろう熱の再利用と、を提供する。インバータ29の電子機器は湿度がより低いシェル23の外側に配置されているとよい。
図7〜図11に示す冷却装置は、他のドラム構成のタンブル乾燥機、例えばドラム出口がタンブル乾燥機のドアに配置されたタンブル乾燥機等でも役立つことに留意されたい。
図7に戻ると、外部シェル23の開口51が示されている。この開口51は凝縮器19の上方に配置されていて処理空気経路21をこの位置でシェル23の外側の周囲空間に接続する。これは、ドラム11に達する空気流のいかなる過剰圧力も低減できることを意味し、さもなければ斯かる過剰圧力が、湿った空気を、装置、例えば好ましくは乾燥した状態に維持すべきボールベアリング又は電子機器に強制的に送ってしまうため、有用である。図2に示すように、対応する開口60を外部ハウジング2に設けて暖かい空気をタンブル乾燥機から排出させてもよい。
図12はタンブル乾燥機ドラム11を示している。ドラムは、空気入口開口を備えた円形後方壁53と、指示された領域62に空気出口開口を備えたラジアル円筒壁55と、を有している。この領域は同時に重要な出口を提供する幾つかの開口/穴を備えるとよい。空気流がドラム11の空間の殆どを通過するように円筒部の開口をドラムの前部に配置すると有利になるだろう。但し、タンブル乾燥機ドア5(図1参照)に接続された出口は必要でないため、ドアが一時的に開かれても空気流21をドラム11の中に流すことが可能である。例えばユーザが湿った洗濯物をドラム11にさらに追加したり又は洗濯物をそこから取出したりする場合、処理を実行し続けることができるが、適切には低レベルである。これは、圧縮機の開始/停止の回数を低減させ、その耐久性を改善できる。ドアが予め定めた時間間隔開かれていると、ヒートポンプのスイッチが切られる。
後方入口からドラムの外部の円筒外周に配置された出口へ通過するタンブル乾燥機ドラム11の流れによれば、フィルタ12(図2参照)がドラムの下方に配置されるとよく、ドラムとフィルタ装置との間の領域の大部分を占めるとよい。これにより、大型で高容量のフィルタの使用と高処理空気流が可能になる。さらに、空気が出口領域62の開口によって構成されたかなりの流域を通ってドラム11から排出されるため、開口がドアに配置される場合と比べて流量制限を低減できる。さらに、ドラムの円筒外周の外側の空間はほぼ全体がドラム11の下方の糸くずフィルタに通じるダクトとして使用できる。このようにして、ドラムを通る流量を増大でき、高容量ヒートポンプタンブル乾燥機で特に役立つ。
好ましくは出口開口の90%以上をドラムの円筒部分の前半分に配置するとよい。
図13は図3の拡大部分Bを示している。膨張弁16からの冷媒流を、蒸発器の異なる部分に送られる幾つかの副流58に分流する分流器57が示されている。図示される通り、ソレノイド54によって電子的に制御される制御可能な膨張弁16が直線導管56によって分流器57に接続されている。これは乱れが少ない層流が分流器57に到達することを意味する。その結果、流れは蒸発器15の異なる部分に達する副流58の間で均等に分流される。好ましくは、この効果をさらに改善するために、導管56が短い、例えば100mmより短いとよい。
本開示は、前述の実施形態に制限されず、添付の特許請求の範囲内で異なる方法に変更及び改変できる。

Claims (20)

  1. ハウジング(2)と、前記ハウジングの前側(3)からアクセス可能であり且つ中心軸回りに回転可能である前記ハウジング内のドラム(11)と、前記ドラムを通過する処理空気の流れを生成するためのファン装置(13)と、前記ドラムに入る前に前記処理空気を乾燥させるためのヒートポンプと、を備え、前記ヒートポンプが、冷媒流体ループを形成する、圧縮機(17)、凝縮器(19)、膨張弁(16)、及び蒸発器(15)を備える、タンブル乾燥機(1)であって、
    前記回転可能なドラム(11)が、空気入口開口を備えた円形後方壁(53)と、空気出口開口を備えたラジアル円筒壁(55)と、を備えており、
    前記圧縮機(17)が前記圧縮機の出力を変更できるインバータ(29)によって駆動されるように適合されており、
    前記膨張弁(16)が制御可能であることを特徴とするタンブル乾燥機。
  2. 前記蒸発器(15)が冷媒流体流を前記蒸発器(15)の異なる部分に向けて複数の副流(58)に分流する分流器(57)を備えており、前記制御可能な膨張弁(16)が前記分流器に取付けられている、請求項1に記載のタンブル乾燥機。
  3. 前記膨張弁(16)と前記分流器(57)との間の導管(56)が直線である、請求項2に記載のタンブル乾燥機。
  4. 前記膨張弁(16)と前記分流器(57)との間の導管の長さが100mm未満である、請求項2又は3に記載のタンブル乾燥機。
  5. 前記膨張弁(16)及び前記圧縮機(17)は、第一圧力センサ(33)及び第二圧力センサ(35)と、第一温度センサ(37)及び第二温度センサ(39)と、からのセンサデータに基づきコントローラ(31)によって制御され、前記第一圧力センサ(33)及び前記第一温度センサ(37)が前記膨張弁(16)から前記圧縮機(17)までの冷媒流体流の中に配置されており、前記第二圧力センサ(35)及び前記第二温度センサ(39)が前記圧縮機(17)から前記膨張弁(16)までの冷媒流体流の中に配置されている、請求項1から4のいずれか一項に記載のタンブル乾燥機。
  6. 前記膨張弁(16)から前記圧縮機(17)までの、又は前記圧縮機(17)から前記膨張弁(16)までの、又はその双方のヒートポンプ回路(25)の経路のいずれかにおいて交換用センサを受けるように適合された少なくとも一つのねじ接続(43)が設けられている、請求項5に記載のタンブル乾燥機。
  7. 前記インバータがヒートポンプ流によって冷却されるヒートシンク(47;49)を備える、請求項1から6のいずれか一項に記載のタンブル乾燥機。
  8. 前記ヒートシンク(47)が前記蒸発器(15)と前記圧縮機(17)との間の吸込ライン(45)によって冷却される、請求項7に記載のタンブル乾燥機。
  9. 前記吸込ライン(45)のループが前記ヒートシンク(47)に埋込まれている、請求項8に記載のタンブル乾燥機。
  10. ヒートポンプ回路が断熱シェル(23)に封入されており、前記吸込ライン(45)が前記断熱シェルから出て前記ヒートシンク(47)に達する、請求項8又は9に記載のタンブル乾燥機。
  11. 前記ヒートシンク(49)が前記蒸発器(15)を出る処理空気流(21)によって冷却される、請求項7に記載のタンブル乾燥機。
  12. ヒートポンプ回路(25)が断熱シェル(23)に封入されており、前記ヒートシンク(49)が前記シェルの内側に部分的に配置されている、請求項11に記載のタンブル乾燥機。
  13. 前記インバータの電子機器が前記シェル(23)の外側に配置されている、請求項12に記載のタンブル乾燥機。
  14. 前記ドラム(11)の内部がドア(5)を介してアクセス可能であり、前記圧縮機(17)の制御は前記ドアが開くと冷媒流を変化させ、一方で、冷媒流のスイッチを入れたままにするように適合されている、請求項1から13のいずれか一項に記載のタンブル乾燥機。
  15. 前記ドアが開かれる前に前記冷媒流が30〜60%に低減される、請求項14に記載のタンブル乾燥機。
  16. 前記ドアが予め定めた時間開いたままである場合に前記圧縮機(17)のスイッチが続いて切られる、請求項15に記載のタンブル乾燥機。
  17. 前記ヒートポンプが断熱シェル(23)に封入されており、前記凝縮器(19)と前記ドラム(11)の入口との間の前記シェルに開口が設けられている、請求項1から16のいずれか一項に記載のタンブル乾燥機。
  18. 対応する開口(60)が外部の前記ハウジング(2)に設けられている、請求項17に記載のタンブル乾燥機。
  19. 前記ドラム(11)の円筒外周の外側の空間(64)がフィルタ(12)に通じるダクトとして構成されている、請求項1から18のいずれか一項に記載のタンブル乾燥機。
  20. フィルタ(12)が前記ドラム(11)の下方に配置されている、請求項1から19のいずれか一項に記載のタンブル乾燥機。
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