JP4259189B2 - 洗濯乾燥機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般家庭にて使用される洗濯乾燥機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来例の構成及びその動作を図８に基づいて説明する。図８はドラム式の衣類乾燥機を示すもので、筐体１内に水平軸２を中心軸として回転する回転ドラム３が配置してある。上記回転ドラム３の前面に形成された衣類投入口４は筐体１の前面に開口しており、扉５で開閉されるようにしてある。
【０００３】
筐体１内には、回転ドラム３の内部に設定される乾燥室６を含む空気循環路７が構成してある。空気循環路７は、途中に乾燥室６、送風室８、熱交換室９などを有し、乾燥室６の空気がその背壁の回転ドラム側排気口１０から送風室８に流れ、次いで熱交換室９を通って乾燥室６の前方に設けた給気口１１から再度この乾燥室６に循環するようにしてある
。
【０００４】
送風室８にはファン１２が、熱交換室９には上流側に吸熱器１３、下流側に放熱器１４がそれぞれ配置してある。これら吸熱器１３、放熱器１４は圧縮機１５、キャピラリーチューブ等の膨張機構１６などでヒートポンプを構成しており、乾燥室６からの高湿空気が前記吸熱器１３で冷却されて除湿され、その後乾燥空気となって放熱器１４に至り、加熱され高温空気となる。そして、この高温空気は給気口１１から乾燥室６に供給され、その中の衣類Ａの乾燥に供される。１７はモータで、その回転はベルト１８、１９を介して回転ドラム３及びファン１２に伝達される。
【０００５】
ところで、空気循環路７内の空気をそのまま循環すると、その空気全体の持つ熱量が増えるとともにヒートポンプサイクル内の冷媒の持つ熱量が増え、その圧力が高くなり、やがて圧縮機１５に過負荷がかかる。これを回避するために、放熱器１４で加熱された高温空気の一部を放熱器１４から乾燥室６に至る空気循環路７に設けた排気口２０から排出して空気循環路７の外へと放熱させる構成としていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−１７８２８９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、放熱器で加熱した高温空気の一部を、乾燥室内の衣類の乾燥に寄与する前に排気口から排出させるため、衣類を乾燥させるという目的に対してエネルギーロスが大きいという問題があった。
【０００８】
本発明はこのような従来の構成の課題を解決しようとするもので、ヒートポンプを安全な状態に安定させるとともに、乾燥時間の短縮及び省エネルギーを達成することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、ヒートポンプ装置と、前記外槽、吸熱器、放熱器の順に空気が循環する送風路と、前記送風路に外気を吸入する吸気口と、前記外槽内の水を排水する排水部とを備え、乾燥行程において、冷媒温度が所定の温度に達すると、前記排水部に設けた排水弁を開いて前記送風路内の空気の一部を排気するとともに、前記吸気口から外気を吸入して冷媒温度を低下させ、冷媒温度が所定の温度まで低下すると、前記排水弁を閉じて冷媒温度を上昇させ、冷媒温度が所定の温度範囲となるように排水弁を開閉させるようにしたものである。
【００１０】
これにより、排気用の特別な手段を設けることなく、ヒートポンプ装置が最適状態となるように運転動作させることができるので、簡単な構成でヒートポンプ装置を安全な状態に安定させることができ、かつ、乾燥時間の短縮及び省エネルギーを図ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、筐体内に支持した外槽と、前記外槽内に支持した内槽と、圧縮機及び圧縮した冷媒の熱を放熱する放熱器及び高圧の冷媒の圧力を減圧する絞り手段及び減圧した冷媒が周囲から熱を奪う吸熱器とを冷媒が循環するように管路で連結したヒートポンプ装置と、前記外槽、吸熱器、放熱器の順に空気が循環する送風路と、前記送風路に外気を吸入する吸気口と、前記外槽内の水を排水する排水部とを備え、乾燥行程において、冷媒温度が所定の温度に達すると、前記排水部に設けた排水弁を開いて前記送風路内の空気の一部を排気するとともに、前記吸気口から外気を吸入して冷媒温度を低下させ、冷媒温度が所定の温度まで低下すると、前記排水弁を閉じて冷媒温度を上昇させ
、冷媒温度が所定の温度範囲となるように排水弁を開閉させるようにしたものであり、放熱器によって加熱した高温低湿空気が外槽内の衣類の乾燥に寄与した後に、高温高湿の空気となったところで排水部から排気し、放熱することができるので、新たに排気用の特別な手段を設ける必要がなく、ヒートポンプ装置が最適状態となるように運転動作させることができるので、簡単な構成でヒートポンプ装置を安全な状態に安定させることができ、かつ、素早く空気温度を立ち上げることができ、冷媒温度が過昇するのを回避するために圧縮機を断続運転したり、圧縮能力を落として運転させる必要が生じて乾燥時間が長くなるといったこともないので、乾燥時間の短縮及び省エネルギーを図ることができる。また、水に濡れることを前提とした排水部から高温高湿の空気を排気するので、そこで結露などが生じても問題がない。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、排水部からの排水を筐体外へと導く排水経路と排水部からの排気を筐体外へと導く排気経路とを接続したものであり、排水経路の先に排水トラップなどがあり、排水経路から排気できなくても、排気経路から確実に排気することができるため、ヒートポンプ装置を安全な状態に安定させることができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、上記請求項２に記載の発明において、排気経路は、その出口が洗濯行程において貯えられる外槽内の水の水位よりも高い位置となるように構成したものであり、外槽内に水を貯めたとき、あるいは排水弁を開いて排水した時に、排気経路から水が溢れ出すようなことがない。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
（実施例１）
図１〜図３に示すように、筐体３１内に複数のサスペンション３２によって弾性的に支持された円筒状の外槽３３が配置している。前記外槽３３の内部には、衣類３４を収容する円筒状の内槽３５を回転可能に設け、モータ３６により回転駆動される。前記内槽３５は、外槽３３と連通する複数の脱水孔３５ａを有している。外槽３３は、洗濯動作時は洗濯室、乾燥動作時は乾燥室として機能する。外槽３３の下部には排水部３７が設けられており、排水弁３８を開閉することにより、外槽３３内に給水された洗濯水の貯水と排水が切り換えられるように構成されている。
【００１６】
筐体３１の前面には衣類３４を出し入れする開口部３１ａと、これを開閉する扉３９が設けられている。また、筐体３１内には外槽３３を含む送風路４０が構成してある。送風路４０は、途中に外槽３３、往路ダクト４１、熱交換部４２、復路ダクト４３などを有する。前記外槽３３の空気は、送風路４０の途中に設けられた送風手段４４により、往路ダクト４１から熱交換部４２に流れ、次いで復路ダクト４３により前記外槽３３の前方まで導かれ、給気口４５から再度この外槽３３に循環するように構成している。
【００１７】
送風路４０において、熱交換部４２には上流側に吸熱器４６、下流側に放熱器４７が配置してある。これら吸熱器４６、放熱器４７は、冷媒を圧縮する圧縮機４８、高圧の冷媒の圧力を減圧するための絞り手段４９、これらを冷媒が循環するように連結する管路５０とともに、ヒートポンプ装置を構成している。
【００１８】
乾燥行程において、内槽３５内の濡れた衣類３４から水分を奪った後、外槽３３、往路ダクト４１を通過してきた高温多湿空気は、前記吸熱器４６で吸熱されることにより冷却除湿された後、放熱器４７に至り、放熱器４７で加熱され、高温低湿空気化する。そして、この高温低湿空気は復路ダクト４３を通過し、給気口４５から内槽３５内に供給され、
その中の衣類３４の乾燥に寄与する。なお、矢印Ｂは空気の流れ、矢印Ｃは管路を循環する冷媒の流れを示している。
【００１９】
ところで、放熱器４７により空気が加熱される熱量は、圧縮機４８の消費電力相当分と吸熱器４６で高温多湿空気から吸熱される熱量の和にほぼ等しい。このため、放熱器４７は圧縮機４８に入力した電力以上の出力を得て、空気を加熱することができる。
【００２０】
しかし、送風路４０内の空気をそのまま循環すると、その空気全体の持つ熱量は、圧縮機４８の消費電力相当分から自然放熱された熱量を差し引いた分だけ、蓄積し続けることになる。これとともに、ヒートポンプサイクル内の冷媒の持つ熱量も増え続け、冷媒の温度及び圧力が過昇し、やがて圧縮機４８に過負荷がかかる可能性がある。これを回避するために、前記送風路４０内へ外気を吸入させる吸気口５１を往路ダクト４１に設けており、排水弁３８を開くと、吸気口５１から外気を吸入し、排水部３７から外槽３３を通過した後の高温多湿空気を排気し、送風路４０外へと放熱できる構成としている。
【００２１】
吸気口５１は常に開口状態であるが、排水弁３８が閉じている間は、排水部３７からの排気がないため、吸気口５１からの吸気も生じない。つまり、乾燥工程において排水弁３８を開閉することにより、送風路４０を循環経路と一部開放経路とに切り換えることのできる構成となっている。ここにおいて、排水部３７と排水弁３８は洗濯機能において、必須の機構部品であるが、乾燥工程においてもこれを兼用できる構成としているため、吸気口５１を往路ダクト４１に設けるだけでよく、乾燥機能用にあらたに排気用の特別な手段や特別な切換え弁を設ける必要がない。
【００２２】
上記構成において動作を説明する。洗濯工程では、外槽３３内に洗濯水の給水を所定の水位に達するまで行い、モータ３６を駆動させることにより、衣類３４と洗濯水の入った内槽３５を回転させ、衣類３４を洗濯する。このとき、排水弁３８は閉じている。
【００２３】
その後、洗濯工程と同様にして衣類をすすぐすすぎ工程を経て、脱水工程では、排水弁３８を開くことにより排水部３７から排水し、衣類３４が入った内槽３５を高速で回転させる。これにより生じる遠心力により、衣類３４は内槽３５の内壁に押しつけられ、この遠心力で水分が衣類から分離されて脱水孔３５ａから外槽３３へと抜け、排水部３７から外部へと排水され、脱水工程が進行する。
【００２４】
乾燥工程では、ヒートポンプ装置の圧縮機４８を作動させることにより、冷媒を圧縮機４８、放熱器４７、絞り手段４９、吸熱器４６の順に循環させる。そして、送風手段４４を駆動させ、送風路４０内で空気を循環させる。同時に、モータ３６を駆動させることにより、内槽３５を回転させ、衣類３４を攪拌する。これにより、湿った衣類３４は攪拌されながら、放熱器４７により加熱された高温低湿空気と接触し、水分を奪われる。
【００２５】
内槽３５内の衣類３４から水分を奪った後の湿った空気は、脱水孔３５ａを通って外槽３３を通過した後、吸熱器４６に至り、これを通過するときに、顕熱と潜熱を吸熱され、冷却除湿される。除湿された後の空気は再び放熱器４７により加熱される。これを繰り返すことにより、内槽３５内の衣類３４の乾燥を進行させる。乾燥運転当初は、排水弁３８を閉じた状態で運転を行い、圧縮機４８の消費電力分から自然放熱される熱量を差し引いた分だけ、送風路４０内に熱量を蓄積させ、空気温度及び冷媒温度を素早く立ち上げる。
【００２６】
図４に示すように、冷媒温度が所定の温度に達すると、排水弁３８を開き、吸気口５１から外気を吸入し、外槽３３を通過した後の高温多湿空気を排水部３７から排気する。こうして、送風路４０外への放熱量を大きくし、冷媒温度を下げ、冷媒温度が過昇し圧縮機４８に過負荷がかかることを防止する。そして、冷媒温度が所定の温度まで下がると、再
び排水弁３８を閉じて、送風路４０内に熱量を蓄積させ、空気温度及び冷媒温度を上昇させるといったことを繰り返し、冷媒温度が所定温度範囲となるように排水弁を開閉させる。
【００２７】
これにより、ヒートポンプ装置が最適状態となるように、運転動作させることができ、空気温度及び冷媒温度が低くなりすぎて乾燥時間が長くなるといったこともなく、また、冷媒温度が過昇するのを回避するために圧縮機４８を断続運転したり、圧縮能力を落として運転させる必要が生じて乾燥時間が長くなるといったこともないので、乾燥時間の短縮及び省エネルギーを図ることができる。
【００２８】
また、素早く空気温度を立ち上げることができるので乾燥時間の短縮及び省エネルギーを図ることができる。また、衣類３４の乾燥に寄与した後の高温高湿度空気を排水部３７から排気するので、乾燥に寄与する前に排気する場合に比べて、衣類３４を乾燥させるという目的に対してエネルギーロスがなく、乾燥時間の短縮及び省エネルギーを図ることができる。ここで、高温高湿空気が排水部３７から排気されるため、結露が生じる可能性があるが、排水部３７や排水弁３８は洗濯排水用に必要な機構部品であるため、水に濡れることを前提として設計されており、問題がない。
【００２９】
以上述べたように、ヒートポンプ装置と、外槽、吸熱器、放熱器の順に空気が循環する送風路と、外槽から放熱器に至るまでの送風路に形成した外気を吸入する吸気口と、洗濯行程において外槽内の水を排水する排水部とを備え、乾燥行程において、前記排水部から送風路内の空気を排出するように構成したので、放熱器によって加熱した高温低湿空気が外槽内の衣類の乾燥に寄与した後に、高温高湿の空気となったところで排水部から排気し、放熱することができるので、新たに排気用の特別な手段を設ける必要がなく、簡単な構成でヒートポンプ装置を安全な状態に安定させることができ、かつ、乾燥時間の短縮及び省エネルギーを図ることができる。また、水に濡れることを前提とした排水口から高温高湿の空気を排気するので、そこで結露などが生じても問題がない。
【００３０】
また、乾燥工程において排水弁を開閉するように構成したので、送風路を循環経路と一部開放経路とに切り換える排水弁以外に、新たに特別な切換え弁を設ける必要がなく、簡単な構成で任意のタイミングで送風路から排気したり、排気を停止することができ、ヒートポンプ装置が最適な状態となるように送風路からの放熱を調整することができ、乾燥時間の短縮及び省エネルギーを図ることができる。
【００３１】
なお、本実施例では吸気口４８を外槽３３から吸熱器４６に至るまでの往路ダクト４１に形成しているが、これに限定されるものではなく、外槽３３から放熱器４７に至るまでの送風路４０の途中であれば、どこに形成してあっても同様の効果が得られる。
【００３２】
（実施例２）
図５において特徴とする構成は、洗濯工程において生じる排水部３７からの排水を筐体３１外へと導く排水経路５２と、乾燥工程において生じる排水部３７からの排気を筐体３１外へと導く排気経路５３とを設けたことである。排気経路５３から筐体３１外へと導かれる排気の出口は、洗濯工程において外槽３３内に貯められる水の最大の水位線５８よりも高い位置となるように構成されている。他の構成は実施例１と同じであり、省略する。
【００３３】
以上の構成により、排水経路５２の先に排水トラップなどがあり、排水経路５２から排気できなくても、排気経路５３から確実に排気することができるため、ヒートポンプ装置を安全な状態に安定させることができる。また、排水弁３８を開いて排水したい時に、排気経路５３に水のヘッドがかかり、排気経路５３の排気の出口から水が溢れ出すようなことがない。
【００３４】
なお、本実施例を説明する図５では、排水弁３８を排気経路５３の手前に設けており、外槽３３内に水を貯めている時に、排水弁３８が閉じていれば、排気経路５３内に水が侵入しない構成となっているが、これに限定されるものではなく、排気経路５３に水が貯まるような構成であっても、同様の効果が得られる。
【００３５】
（実施例３）
図６において特徴とする構成は、筐体３１の前方に、筐体３１外から外気を取り込む外気導入口５４を設け、外気導入口５４から吸気口５１まで外気を導く伸縮自在のチューブで構成される吸気経路５５を設け、外気導入口５４に着脱自在の吸気フィルター５６を設けたことである。吸気フィルター５６は、外気導入口５４から外気中の埃が侵入し、吸気経路５５を通過し、送風路４０内の吸熱器４６や放熱器４７に埃が付着することを防止するものであり、吸熱器４６や放熱器４７の熱交換性能が悪化することを防止する効果を持つ。他の構成は実施例１と同じであり、省略する。
【００３６】
脱水時において、外槽３３は脱水振動し、外槽３３に固定される吸気口５１もこれと同調して振動する。このとき、外気導入口５４は筐体３１に形成されているため、静止状態となっているが、吸気口５１と外気導入口５４をつなぐ吸気経路５５は、可撓性を有し伸縮自在に構成しているため、振動を吸収することが可能であり、吸気口５１、吸気経路５５及び外気導入口５４が破損するようなことはない。吸気フィルター５６は、使用者の立ち位置に近い筐体３１の前方に設けられた外気導入口５４に着脱自在に設けられているため、使用者は簡単に吸気フィルター５６を取り外し、たまった埃を容易に掃除することができる。
【００３７】
以上述べたように、筐体外から外気を取り込む外気導入口と、前記外気導入口から吸気口まで外気を導く吸気経路とを備え、前記外気導入口に埃の侵入を防止する吸気フィルターを設けたので、送風路内の吸熱器や放熱器に埃が付着して熱交換性能が悪化することを防止することができ、かつ、吸気フィルターにたまった埃を容易に掃除することができるので、常に十分な量の外気を吸入し、これにより排気を十分に行い、送風路からの放熱を十分に行うことができ、ヒートポンプ装置を安全な状態に安定させることができる。
【００３８】
また、吸気経路を伸縮自在のチューブで構成したので、吸気口が振動する箇所に形成され、外気導入口が静止箇所に形成されていても、チューブにより振動を吸収することができるので、吸気口、吸気経路及び外気導入口が振動により破損するようなことがない。
【００３９】
また、吸気フィルターを着脱自在としたので、使用者が吸気フィルターを取り外せるので、吸気フィルターにたまった埃を容易に掃除することができる。
【００４０】
（実施例４）
図７において特徴とする構成は、吸気口５１に逆止弁５７を設けたことである。他の構成は実施例１と同じであり、省略する。
【００４１】
これにより、排水弁３８を閉じた状態で、送風路４０を循環経路とし、送風路４０内に熱量を蓄積させ、空気温度及び冷媒温度を上昇させたいような時においても、送風路４０における予期せぬところから吸気が生じ、吸気口５１から送風路４０内の空気がもれることを防止することができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、放熱器によって加熱した高温低湿空気が外槽内の衣類の乾燥に寄与した後に、高温高湿の空気となったところで排水部から排気し放熱することが
できるので、簡単な構成でヒートポンプ装置を安全な状態に安定させることができるとともに、乾燥時間の短縮及び省エネルギーを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例１の洗濯乾燥機の一部切欠背面斜視図
【図２】 同洗濯乾燥機の要部断面図
【図３】 同洗濯乾燥機の乾燥サイクルを示す模式図
【図４】 同洗濯乾燥機の排水弁の制御状態を示すタイムチャート
【図５】 本発明の実施例２の洗濯乾燥機の要部断面図
【図６】 本発明の実施例３の洗濯乾燥機の一部切欠背面斜視図
【図７】 本発明の実施例４の洗濯乾燥機の要部断面図
【図８】 従来の衣類乾燥機の概略構成図
【符号の説明】
３１ 筐体
３３ 外槽
３５ 内槽
３７ 排水部
３８ 排水弁
４０ 送風路
４６ 吸熱器
４７ 放熱器
４８ 圧縮機
４９ 絞り手段
５０ 管路
５１ 吸気口
５２ 排水経路
５３ 排気経路
５４ 外気導入口
５５ 吸気経路
５６ 吸気フィルター
５７ 逆止弁

Claims (3)

1. 筐体内に支持した外槽と、前記外槽内に支持した内槽と、圧縮機及び圧縮した冷媒の熱を放熱する放熱器及び高圧の冷媒の圧力を減圧する絞り手段及び減圧した冷媒が周囲から熱を奪う吸熱器とを冷媒が循環するように管路で連結したヒートポンプ装置と、前記外槽、吸熱器、放熱器の順に空気が循環する送風路と、前記送風路に外気を吸入する吸気口と、前記外槽内の水を排水する排水部とを備え、乾燥行程において、冷媒温度が所定の温度に達すると、前記排水部に設けた排水弁を開いて前記送風路内の空気の一部を排気するとともに、前記吸気口から外気を吸入して冷媒温度を低下させ、冷媒温度が所定の温度まで低下すると、前記排水弁を閉じて冷媒温度を上昇させ、冷媒温度が所定の温度範囲となるように排水弁を開閉させるようにした洗濯乾燥機。
2. 排水部からの排水を筐体外へと導く排水経路と排水部からの排気を筐体外へと導く排気経路とを接続した請求項１記載の洗濯乾燥機。
3. 排気経路は、その出口が洗濯行程において貯えられる外槽内の水の水位よりも高い位置となるように構成した請求項２記載の洗濯乾燥機。

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