JP4290132B2

JP4290132B2 - 乾燥機

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Publication number: JP4290132B2
Application number: JP2005058676A
Authority: JP
Inventors: 伸央甲元; 宜意冨士本
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2005-03-03
Filing date: 2005-03-03
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2025-03-03
Also published as: JP2006239123A; KR20060096321A; CN1828204A; KR100656868B1; CN100420909C

Description

本発明は濡れた洗濯物を乾燥するための乾燥機に関し、更に詳しくは、水冷式の乾燥機に関する。なお、本発明に係る乾燥機は、乾燥のみを行う衣類乾燥機に適用できるほか、洗濯に引き続いて乾燥を行う洗濯乾燥機にも適用することができる。

ドラム式洗濯乾燥機は、水平軸又は傾斜軸を中心に円筒籠状のドラムを外槽の内部に回転自在に配置した構成を有し、ドラム内に洗濯物を収容して水を貯留した外槽内で回転させることによって洗濯物の叩き洗いやすすぎを行い、さらに洗濯の後には、外槽内に加熱空気を送り込むことによって濡れた洗濯物を乾燥させる。

こうした乾燥運転を行うために、ドラム式洗濯乾燥機では、外槽内に加熱空気を送り込む一方、濡れた洗濯物から吐き出された水蒸気を含む湿った空気を外槽の外側へと取り出し、水冷式の熱交換器を通して水蒸気を凝縮液化させることにより乾いた空気とし、その空気を再びヒータで加熱して外槽内へと送り込む、という循環風路を備える（特許文献１など参照）。そのため、こうした洗濯乾燥機では洗濯運転時のみならず、乾燥運転時にも除湿用冷却水として水道水を使用する。

近年、環境保護や省資源等の観点から洗濯乾燥機では節水性が重要視されており、洗濯運転時の使用水量を減らすのはもちろんのこと、乾燥運転時に使用する水の量を減らすことが大きな課題となっている。上記特許文献１に記載の従来の洗濯乾燥機でも、除湿効率を高めることで乾燥時に使用する水の使用量を抑える工夫がなされてはいるものの、それでも標準的な１回の洗濯及び乾燥運転を実行した場合、洗濯運転時の水の総使用量の半分程度の水を乾燥運転時に使用してしまう。従来、乾燥運転時の水の使用量はあまり注目されることがなかったが、乾燥機能が付いた洗濯乾燥機が広く使用されるようになってくるに伴い、乾燥運転時に使用する水量をさらに減らすことが強く要望されている。

特開２００３−２０５１９３号公報

本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その主な目的は、乾燥運転時に必要な除湿用冷却水の量を低減しながら高い熱交換効率を達成して、良好な乾燥を行うことができる乾燥機を提供することにある。

上記課題を解決するために成された第１発明は、乾燥対象である濡れた洗濯物が内部に収容される乾燥槽と、該乾燥槽内から空気を吸い込んで再び該乾燥槽内に送り込むための循環風路と、該循環風路内にあって前記乾燥槽より送られて来る湿った空気を冷却して水蒸気を凝縮液化させる除湿手段と、前記循環風路内で前記除湿手段よりも下流側にあって該除湿手段により除湿された空気を加熱する加熱手段と、を具備する乾燥機において、
前記除湿手段は、
前記循環風路の一部を成し、湿った空気を下方から上方へと流通させる除湿風路と、
該除湿風路内に除湿用の冷却水を供給する冷却水供給手段と、
前記除湿風路内で前記冷却水供給手段による冷却水の供給位置よりも下方にあって、該冷却水を対向する内壁面側に向かって放出させるために該除湿風路の内壁面に設けられた凸部と、
該凸部の下方にあって風路の横断面内で前記凸部の頂部から離れるほど空気流の速度が大きくなるように空気流の速度分布を生じさせる空気流生起手段と、
を有することを特徴としている。

また上記課題を解決するために成された第２発明は、乾燥対象である濡れた洗濯物が内部に収容される乾燥槽と、該乾燥槽内から空気を吸い込んで再び該乾燥槽内に送り込むための循環風路と、該循環風路内にあって前記乾燥槽より送られて来る湿った空気を冷却して水蒸気を凝縮液化させる除湿手段と、前記循環風路内で前記除湿手段よりも下流側にあって該除湿手段により除湿された空気を加熱する加熱手段と、を具備する乾燥機において、
前記除湿手段は、
前記循環風路の一部を成し、湿った空気を下方から上方へと流通させる除湿風路と、
該除湿風路内に上方から除湿用の冷却水を供給する冷却水供給手段と、
前記除湿風路内を上昇する空気流が有する力を該除湿風路内を流下する前記冷却水に作用させることにより、該除湿風路の横断面内を通過する空気流に交差する方向に膜状に水を広げた除湿領域を形成する除湿領域形成手段と、を備え
前記除湿領域形成手段は、
前記冷却水を斜め下方向に流下させて前記除湿風路内に放出する傾斜面を有して該除湿風路の内壁面から内方に突出する凸部と、
前記凸部の下方において前記除湿風路の横断面内で前記凸部の頂部から離れるほど空気流の速度が大きくなるように空気流の速度分布を生じさせる空気流生起手段と、から成ることを特徴としている。

例えば第１乃至第２発明に係る乾燥機がドラム式洗濯乾燥機に適用される場合には、前記乾燥槽は洗濯運転の際に水が貯留される外槽であり、洗濯物はこの外槽内に回転自在に配設されたドラム内に収容される。

第１乃至第２発明に係る乾燥機ではいずれも、乾燥運転時に、乾燥槽から循環風路の一部を構成する除湿風路内に湿った空気が流れ込み、その除湿風路内を下方から上方に向かう際に除湿手段で冷却されることにより水蒸気が凝縮液化（結露）して除去され、乾いた空気がその下流側の風路内に設けられた加熱手段で加熱された後に乾燥槽内へと送出される。なお、除湿風路は全体として上下方向に延伸するものであれば、垂直方向に延伸していても斜め方向に延伸していても構わない。

第１発明に係る乾燥機において、除湿手段にあっては、冷却水供給手段により上記除湿風路内へと供給された冷却水が該風路内を通過する空気と触れて熱交換することで除湿が行われる。例えば凸部はその上面が内方へ向かうに従い斜め下方に傾斜した傾斜面を有し、除湿風路の内壁面を伝い落ちた冷却水はこの凸部の傾斜面に沿って流下し、凸部の頂部付近から風路内に放出される。もし頂部付近で風路の横断面内の空気流の速度がほぼ均一であるとすると放出された水はそのまま落下するが、ここでは、空気流生起手段により、頂部から離れるほど空気流の速度が大きくなるように空気流の速度分布が生じている。そのため、凸部の頂部付近で傾斜面から離れた水に対し、頂部から離れるに従い上方向に吹き上げる力がより大きく作用し、それによって例えばちょうど膜ができるように水は凸部に対向する内壁面に向かって広がる。これにより、上昇して来る湿った空気はこの広がった水による除湿領域を横切る。その結果、空気に含まれる水蒸気は効率良く凝縮して液化する。なお、ここで言う水の「膜」とは必ずしも水が連続的に途切れなく続いたものとは限らず、また厚さも一定とは限らないものであるが、全体としては膜とみなすことができるものであり、以下の説明では便宜的に「膜」又は「水膜」と呼ぶ。

したがって第１発明に係る乾燥機によれば、高い除湿効率が達成されることで、同一水量の水を使用しても乾燥効率が高まり、同一程度の乾燥性能を得るために使用する水の総量を従来よりも減らすことができる。これにより、節水性を高めることができる。

また、乾燥槽から吐き出される湿った空気には糸屑等の微小な異物が混入していることがあるが、空気流が上記のように凸部付近に広がった水膜を横切るため、異物はここで捕捉され、冷却水や結露により生じた水によって押し流されて外部へ運び出される。したがって、こうした異物が加熱手段にまで達して焦げ付いたり、さらに再び乾燥槽内に戻って洗濯物に再付着したりすることを防止することもできる。

上記第１発明に係る乾燥機の一実施態様として、前記空気流生起手段は、湿った空気の流れを所定角度、例えば９０°程度、曲げて前記除湿風路に送り込む前記循環風路の一部を成す屈曲部であるものとすることができる。この構成の場合、除湿風路にあっては上記屈曲部の内側、つまり屈曲部を介して除湿風路に空気を送り込む風路が設けられている側の内壁に上記凸部を形成しておくものとする。

上記のように所定角度の屈曲部に沿って空気流が進行方向を変えると、その曲がりの内側では空気流の速度は低く、外側にいくほど速度が大きくなる。したがって、このような屈曲部を介して除湿風路に空気を送り込み、その除湿風路にあって屈曲部の内側になる側の内壁に凸部を形成しておけば、簡単な構成で以て上述したような、例えば膜状に水が広がった除湿領域を形成することができる。

また、前記除湿風路の横断面開口は細長い略矩形状であって、前記凸部は該横断面開口の短手方向に該風路の内壁が内方に突出したものである構成とするとよい。

この構成によれば、凸部の頂部とそれに対向する内壁面との距離が短く、その面近くまで水膜を広げることが容易である。その結果、凸部付近を通過する空気流の中で水膜を横切る割合が高くなり、除湿効率を高めることができる。

また第１発明に係る乾燥機においては、上述したように凸部の頂部付近で例えば膜状に広がる水の広がりが小さ過ぎると、除湿効率が上がらない。一方、水の広がりが大き過ぎて除湿風路の横断面開口全体をほぼ閉塞するまでになってしまうと、空気流に対する流れ抵抗となって風量が落ち、乾燥効率を低下させるおそれがある。こうしたことから、適度に水膜が広がるように条件を設定することが望ましい。空気流の流れの状態を表す指標値としてレイノルズ数が知られており、十分な除湿効果が得られるような条件をこの指標値を用いて定めると、本発明に係る乾燥機では、レイノルズ数が１．５×１０⁴〜４．０×１０⁴程度となるように前記凸部の位置の風路断面積及び風量を設定するとよい。ここで、風路断面積は例えば凸部の突出高さに依存し、風量は例えば循環風路内に空気を循環させるための送風用ブロアの回転速度に依存する。

また、前記凸部はその縦断面が、鉛直線を底辺とし頂部の角度が８０〜１００°程度である略二等辺三角形状、又はその略二等辺三角形の頂部を含む一部を切り出した形状とするとよい。

このように凸部の形状を適切に定めることにより、流下して来る冷却水やその上方で既に凝縮液化により生成された水を、除湿風路内に適度に広げて水膜を形成し、除湿効率を高めることができる。

また第１発明に係る乾燥機において、好ましくは、前記除湿風路内にあって前記凸部の上方には該除湿風路の内壁から内方に突出する上側凸部が形成され、前記冷却水供給手段により供給された冷却水が前記上側凸部に当たり跳ね返ってその上部空間に上部除湿領域を形成して成るものとするとよい。

この構成では、上方から落下した水の少なくとも一部は上側凸部に当たって細かい水滴に分裂して跳ね上がる。また、空気流は下方から上方向に向かって進行するから、分裂した水滴は空気流により吹き上げられ、細かい水滴が巻き上げられて集まった状態の上部除湿領域が形成される。この上部除湿領域では冷却水の実効的な表面積が広くなるとともに水滴の滞留時間も長いので、冷却水と湿った空気との熱交換が良好に行われる。そして、ここで一旦除湿に使用された冷却水と凝縮液化した水とが一緒になって上記凸部に流下し、そこで再利用されて湿った空気を除湿するのに寄与する。したがって、除湿効率が一層高まり、乾燥運転時の冷却水の使用をさらに減らすことができる。

第２発明に係る乾燥機においては、第１発明に係る乾燥機と同様に、前記冷却水を斜め下方向に流下させて前記除湿風路内に放出する傾斜面を有して該除湿風路の内壁面から内方に突出する凸部と、前記凸部の下方において該除湿風路の横断面内で前記凸部の頂部から離れるほど空気流の速度が大きくなるように空気流の速度分布を生じさせる空気流生起手段と、から成る除湿領域形成手段が、除湿風路内を上昇する空気流が有する力を該除湿風路内を流下する冷却水に作用させることにより、該除湿風路の横断面内を通過する空気流に交差する方向に膜状に水が広がった除湿領域を形成する。そして、湿った空気流がこの除湿領域を横切る際に該空気中の水蒸気は冷却されて凝縮液化する。

したがってこの第２発明に係る乾燥機によっても第１発明と同様に、高い除湿効率が達成されることで、同一水量の水を使用しても乾燥効率が高まり、同一程度の乾燥性能を得るために使用する水の総量を従来よりも減らすことができる。これにより、節水性を高めることができる。また、乾燥槽から吐き出される湿った空気中に混在している糸屑等の微小な異物を水膜で捕捉することにより、こうした異物が加熱手段にまで達して焦げ付いたり、再び乾燥槽内に戻って洗濯物に再付着したりすることを防止することもできる。

以下、本発明に係る乾燥機の一実施例であるドラム式洗濯乾燥機について、図面を参照して説明する。

まず図１に基づき、本実施例によるドラム式洗濯乾燥機の外観上の構成について説明する。図１は本実施例によるドラム式洗濯乾燥機の外観斜視図である。本実施例のドラム式洗濯乾燥機の外形を成す外箱１は、左右両側面と後面とが一体に形成され、前面、下面及び上面が開放された胴体部１ａと、胴体部１ａの上面に取り付けられた上面板１ｂと、胴体部１ａの前面を着脱可能に覆う前面板１ｃと、胴体部１ａが載置される台座部１ｄとから成る。胴体部１ａの上面は後部から前端に掛けて前下がり湾曲形状に形成されており、上面板１ｂも同様に前下がり湾曲形状に形成されている。

上面板１ｂの前端部から後部に掛けて左右方向の中央には、前後に長い大きな洗濯物投入口２が形成され、この洗濯物投入口２を開閉するために、前後方向にスライド移動自在である上蓋３が設けられている。上蓋３が図１に示すように閉鎖された状態では、使用者が右側方に配置された蓋開ボタン４を押すと、上蓋３が自動的に後方にスライド移動して洗濯物投入口２が全開する。開放した上蓋３を閉じる際には、使用者は上蓋３の前端部に設けられた把手３ａに指を掛けて手前に引き、上蓋３を前方にスライド移動させる。上蓋３が完全に閉鎖されると、図示しないラッチ機構によりラッチが掛かって使用者が指を話しても上蓋３は閉鎖状態を維持する。

上蓋３の右側には、前後方向に延伸して複数の操作キーや表示器が設けられた操作パネル５が配置され、上蓋３を挟んで操作パネル５と反対側の左方後方には、横開き式の蓋体で覆われた洗剤容器６が設けられている。さらに、洗剤容器６の後方には外部の給水栓等にホースを介して接続される水道水給水口７が設けられ、操作パネル５の後方には別のホースを介して風呂の浴槽内等に接続される風呂水給水口８が設けられている。

次に図２及び図３に基づき、本ドラム式洗濯乾燥機の内部構成について説明する。図２は内部構造を示す正面縦断面図、図３は内部構造を示す右側面縦断面図である。

外箱１の内部にあって台座部１ｄの上には、周面が略円筒形状で両端面がほぼ閉塞された外槽１１（本発明における乾燥槽に相当）が、胴体部１ａの左右側面にそれぞれ端面が対向する状態で、左右両側上方から吊下げ支持する図示しない二本のばねと、前後方向に外槽１１の下部を支え受ける２本のダンパ１２とにより適度に揺動自在に保持されている。外槽１１の内部には、多数の通水穴１４ａが穿孔された、周面が略円筒形状で両端面がほぼ閉塞された横型のドラム１４が、左右方向に延伸する水平軸線Ｃを中心に回転自在に設けられている。このドラム１４の内周面には、周方向に互いに等間隔（約１２０°）で３個のバッフル１４ｂが取り付けられている。

ドラム１４の左端面中央に固着された主軸１５は、外槽１１の左端面に固定された第１軸受ケース１７に保持される軸受１８により支承される。他方、ドラム１４の右端面中央に固着された補助軸１６は、外槽１１の右端面に固定された第２軸受ケース１９に保持される軸受２０により支承される。この主軸１５及び補助軸１６により、ドラム１４の回転軸である水平軸線Ｃが形成される。

外槽１１の左端面から左方へと突出した主軸１５の先端には、アウタロータ型の直流ブラシレスモータであるドラムモータ２１の円盤状のロータ２１ｂが固定され、一方、モータ台を兼ねる第１軸受ケース１７にはドラムモータ２１のステータ２１ａが固定され、ステータ２１ａとロータ２１ｂの磁石とは対面している。図示しない制御回路からステータ２１ａに駆動電流が供給されるとそれに応じてロータ２１ｂが回転し、主軸１５を介してロータ２１ｂと同一の回転速度で以てドラム１４が回転駆動される。

外槽１１の周面の上部から斜め前方にかけて、上面板１ｂの洗濯物投入口２と一致する位置に外槽開口１１ｇが形成され、外槽開口１１ｇを開閉するために、左右方向に水平に延在する軸を中心に後方に起立自在の内蓋２３が設けられている。また、ドラム１４の周面にもドラム開口１４ｃが形成され、このドラム開口１４ｃを開閉するために、前後に観音開き構造を有する２枚の蓋体から成るドラム蓋２５が設けられている。

ドラム１４は外槽１１内で回転可能であるから、少なくとも使用者がドラム１４内に洗濯物を出し入れする際には、ドラム開口１４ｃと外槽開口１１ｇとが径方向に一致した位置でドラム１４を停止させ、その状態を維持する必要がある。そこで、ドラム１４の位置を固定するために、外槽１１左端面にあってステータ２１ａの下方にはドラムロック装置２６が設けられ、該装置２６から上方に突出する係合ピンとドラムモータ２１のロータ２１ｂに形成されている係合凹部とが噛み合うことによって、ドラム１４が停止位置でロックされる。この状態において、使用者は上蓋３、内蓋２３及びドラム蓋２５を開放し、ドラム１４内を開放させて洗濯物を出し入れすることができる。

外槽１１の後部の中央よりやや上には給水管２７が接続され、この給水管２７は洗剤容器６に接続されている。図示しない給水バルブを開放すると、水道水給水口７に供給されている水道水が洗剤容器６を通り、給水管２７を経て外槽１１内に供給される。このとき、洗剤容器６内の所定位置に洗剤が収容されていれば、該洗剤は水とともに外槽１１内に投入される。

外槽１１の底部には排水口２８が設けられ、排水口２８は排水バルブ２９を介し、図示しない排水ホースを通して外部の排水溝へと接続されている。外槽１１内に水を貯留する際には排水バルブ２９は閉鎖されており、排水バルブ２９が開放されると、外槽１１内の水は排水口２８及び排水ホースを経て機外へと排出される。

ドラム１４を挟んでドラムモータ２１と反対側の、第２軸受ケース１９周囲の外槽１１右端面と胴体部１ａの右側面との間には、乾燥運転時に加熱した乾燥風を外槽１１の内部に循環供給するための循環風路３０が形成されている。次に、この循環風路３０について、図４〜図１０を参照して詳述する。

図４は循環風路を中心に描出した正面縦断面図、図５は内部構造を示す右側面図、図６は循環風路を中心に描出した上面横断面図、図７は循環風路の一部となる除湿風路の右側面外観図、図８は図７に示した除湿風路の正面外観図、図９は図７中のＢ−Ｂ’矢視線断面図、図１０は図７中のＡ−Ａ’矢視線断面図である。

外槽１１の胴部部材１１ａは左側端面がほぼ閉塞し、右側端面が開放した合成樹脂の一体成型品であって、水平軸線Ｃ方向の略中央下部に外槽１１内側に連通する排気出口１１ｂを有し、該排気出口１１ｂから水平軸線Ｃ方向に延伸して右側端面まで至る筒状の排気風路１１ｃが一体に形成されている。この排気出口１１ｂが乾燥運転時に外槽１１から水蒸気を含む湿った空気が排出される出口になり、排気風路１１ｃは循環風路３０の一部となる。

胴部部材１１ａの右側の開放端面には、この端面をほぼ閉塞する端面部材１１ｄが装着される。その端面部材１１ｄにあって上記排気風路１１ｃの開放端面に対応する箇所には円形状の開口１１ｅが形成されている。端面部材１１ｄには循環風路３０の一部を構成する合成樹脂製の風路部材３１が後述するように固定される。

図７及び図８に示すように、風路部材３１は、下端に側方に向けて略円形状に開放する開口３２を有し、ほぼ垂直方向に延伸する扁平筒状の側部垂直風路（本発明における除湿風路に相当）３３と、該側部垂直風路３３の上部に連通してほぼ水平から斜め上方に屈曲しつつ延伸する扁平筒状の後部水平風路３４とが一体化された形状を有する。側部垂直風路３３と後部水平風路３４との接続部よりも低い位置には冷却水供給口（本発明における冷却水供給手段に相当）３５が設けられ、ここに図示しない冷却水管が接続される。この冷却水管の上流に設けられた冷却水バルブが開放されると、該冷却水管を通して冷却水（水道水）が冷却水供給口３５から側部垂直風路３３内へと流れ込む。これにより、側部垂直風路３３は水蒸気を含んだ空気流を冷却して水蒸気を凝縮液化させるための熱交換部（除湿手段）として機能する。

風路部材３１は、その下端の開口３２が外槽１１の開口１１ｅに嵌合するように取り付けられ、側部垂直風路３３は外槽１１の右端面と胴体部１ａの右側面との間の空隙に配設され、後部水平風路３４は外槽１１の胴部の後方側と胴体部１ａの後面との間の空隙に配設される。

後部水平風路３４の出口端３６は前方に向いて開放しており、ブロア４１が内装されたブロア室４０の後方に接続される。ブロア室４０の前方、つまりブロア室４０を挟んで胴体部１ａの後面と反対側で且つ外槽１１の上部後方には、モータ軸に沿った軸線が水平軸線Ｃと略直交し且つ水平に延伸するようにブロアモータ４２が配置され、ブロアモータ４２のモータ軸とブロア４１とは直結されている。また、後部水平風路３４の出口端３６の後方、即ち、循環風路３０内であって冷却水供給口３５とブロア４１との間に、小径の通気孔３７が穿設されている。ブロア４１が回転駆動される際に、この通気孔３７は循環風路３０の外側の空気の採り入れ口として機能するが、詳細は後述する。

ブロア室４０の右側方には、ほぼ水平に延伸し外槽１１の右端面外側においてほぼ直角に前方に屈曲し、更に補助軸１６の上方で下方向にほぼ直角に屈曲した、循環風路３０の一部を構成するヒータハウジング４３が接続されている。ヒータハウジング４３の出口端は、第２軸受ケース１９に形成された開口１９ａに被さるように設けられている。このヒータハウジング４３内には、加熱手段としてシーズ線であるヒータ４４が配設されており、該ハウジング４３内を通過する空気を加熱する。

外槽１１の端面部材１１ｄにあって第２軸受ケース１９で覆われる部分には開口１１ｆが設けられており、第２軸受ケース１９の開口１９ａと外槽１１の開口１１ｆとを介して、ヒータハウジング４３と外槽１１内部とは連通している。したがって、この開口１１ｆが外槽１１内への熱風供給口として機能する。

ドラム１４の右端面の中央部には。外槽１１の開口１１ｆと対向するように吹出口１４ｄが形成されている。吹出口１４ｄは補助軸１６の周囲に放射状に複数形成されている。また、開口１１ｆと吹出口１４ｄの間は、外槽１１側に設けた複数の環状リブとドラム１４側に設けた複数の環状リブとによるラビリンス結合のシール部により気密性が高められている。

上記のように構成された循環風路３０において、ブロアモータ４２によりブロア４１が回転駆動されると、ブロア４１は後方側から吸い込んだ空気を側方に向けて吐き出す。そのため、ブロア室４０からヒータハウジング４３へと向かう空気流が形成され、ヒータハウジング４３を通過する間にヒータ４４により加熱された高温の空気流（熱風）が、外槽１１への熱風供給口である開口１１ｆを通して外槽１１内へと送り込まれる。さらには、吹出口１４ｄを通してドラム１４内へと熱風が流れ込む。

ドラム１４内に濡れた洗濯物が収容されている場合、ドラム１４内に入った熱風は洗濯物同士の隙間や洗濯物の繊維の隙間を通過し、その際に洗濯物から水分を奪う。そして、湿り気を十分に含んだ空気は主として通水穴１４ａを通ってドラム１４の外側へと出て、ドラム１４と外槽１１との隙間を通って排気出口１１ｂへと向かう。

排気出口１１ｂから外槽１１の外側へ取り出された、湿り気を多量に含む空気は、水平に延伸する排気風路１１ｃを通って側部垂直風路３３の入口である開口３２へと達し、側部垂直風路３３内を上昇する。上述したように側部垂直風路３３内には冷却水が供給されており、空気流の進行方向と対向する方向に冷却水は流れて来るため、湿った空気は冷却水との熱交換により急激に冷却される。その結果、空気に含まれる水蒸気は凝縮して水となり、側部垂直風路３３の内壁面に結露し、それを伝って流下する。したがって、側部垂直風路３３内の熱交換部を通過するに伴い空気は除湿され、乾いた空気となって後部水平風路３４を通りブロア室４０へと戻る。そして、ブロア４１により再びヒータハウジング４３へと送られ、ヒータ４４で再加熱される。

側部垂直風路３３の内壁面に結露した水は冷却水とともに、空気流とは反対に開口１１ｅから排気風路１１ｃ内へと流れ込み、排気風路１１ｃ底部の緩やかな傾斜に沿って外槽１１内へと流入する。そして、最終的には排水口２８を経て機外へと排出される。また、側部垂直風路３３内を流下した水の一部は、外槽１１の胴部部材１１ａに端面部材１１ｄを装着したときの隙間に形成される排水孔からも外槽１１へ流れ出る。

上述したように乾燥運転時には、外槽１１及び循環風路３０内を空気が循環し、その循環の過程で洗濯物から水分が奪われ、その水分は冷却水による冷却によって空気中から除去される。したがって、乾燥効率を高める１つの方法は、側部垂直風路３３内での除湿効率を高めることである。そこで、本実施例のドラム式洗濯乾燥機では、冷却水の流量をできるだけ抑えながら高い除湿効果を得るような特徴的な構成を採用し、これにより高い節水性と高い乾燥効率とを実現している。この点について詳細に述べる。

図７に示すように、側部垂直風路３３にあって冷却水供給口３５の直下の内壁は傾斜壁５０となっておりその傾斜壁５０の下端には風路内方に膨出した上部膨出部５１となっている。これにより、冷却水供給口３５から側部垂直風路３３内に放出された水は、傾斜壁５０に沿って流下した後、上部膨出部５１の突端を乗り越えて分散しながらシャワー状に落下する。

側部垂直風路３３の下方には、内壁面を風路内方に膨出させることにより管路の断面積を小さくした第１絞り部５２が形成され、さらにその第１絞り部の下方には第２絞り部５６が形成されている。

上側の第１絞り部５２は、本発明における上側凸部として、風路水平断面の短手方向に対向する両内壁面の一部が風路内方に膨出して開口部が狭まった第１膨出部５３と、風路水平断面の長手方向に対向する両内壁面が風路内方に膨出して開口部が狭まった第２膨出部５４とを有する。第１膨出部５３は長手方向全体に形成されていないため、短手方向の開口部幅は均一ではなく、幅広の部分と幅狭の部分とを有している。このような開口形状では、幅広の部分においては上昇する空気流が通過し易いため単位時間当たりの流量が大きい反面、流速は相対的に小さくなり、一方、幅狭の部分においては空気流が通りにくいため流速は相対的に大きくなる。そのため、第１絞り部５２の直上では空気流の流速が水平断面内で不均一になり、それによって複雑な乱流を生じる。更にまた、第１膨出部５３は、長手方向に水平ではなく、所定の角度を以て幅広の開口部の方向に下傾斜するように設けられている。

上記構成により、上述したようにシャワー状に落下して来た水の一部は第１及び第２膨出部５３、５４に当たって跳ね返り、さらに小さな水滴となって飛散する。このとき、第１膨出部５３が上述したように傾斜しているため、この第１膨出部５３の上面に当たった水は真上ではなく斜め上方に跳ね返る。また、上昇して来る空気流によって小さな水滴は吹き上げられるが、その空気流の流速が水平断面内で不均一で且つ複雑であることによって、水滴は巻き上げられて旋回する。

さらに、水滴同士が衝突したり、落下途中で側部垂直風路３３の内壁面に当たって方向を変えるものもあるため、水滴の軌道は一層複雑になり、第１絞り部５２の上方の風路内には、様々な大きさの水滴がバブリング状態で存在する水滴拡散域５５が本発明における上部除湿領域として形成される。この水滴拡散域５５では導入された水の多くが比較的長い時間留まり、また小さな水滴となっているため実効的な表面積が大きい。そのため、比較的少量の水であっても空気との熱交換が効率良く行われ、湿った空気を効率良く冷却して水蒸気の凝縮液化を促進させることができる。

上述したように主として第１絞り部５２の水滴拡散域５５で凝縮液化されて生じた水と冷却水とは、側部垂直風路３３の内壁面を伝い落ちて第２絞り部５６に達する。第２絞り部５６は、外槽１１側、つまり開口３２側に位置する内壁面のみが風路内方に膨出して開口部が狭まった膨出部（本発明における凸部に相当）５７から成る。膨出部５７は上面が風路内方に下傾斜した断面三角状になっており、その頂部の角度αは８０〜１００°程度の範囲に設定され、膨出部５７は鉛直線を底辺としたほぼ二等辺三角形となるように角度βが決められる。ここではα≒９０°、β≒１３５°に設定されている。また、膨出部５７の頂部の高さＨは風路の短手方向の内寸Ｌの約１／２に設定されており、この実施例では、空気の流れ状態を示す指標値であるレイノルズ数は２．５×１０⁴〜２．７×１０⁴程度になっている。これについては後で説明する。

この第２絞り部５６は、排気風路１１ｃ内をほぼ水平方向に進行してきた空気流が開口１１ｅ、３２を通過した後、上方にほぼγ＝９０°向きを変えて略鉛直上方に進行し始めた直後の位置に配置されている。このように空気流の進行方向がほぼ９０°曲がった場合、その曲がりの内側よりも外側のほうが流速が大きくなる。そのため、図１０に示すように、側部垂直風路３３内にあって第２絞り部５６のすぐ下の水平断面内では、上昇してくる空気流の速度は開口３２側で最も小さく、その対面側にいくに従い大きくなるという速度分布を持つ。即ち、ここでは、開口３２から側部垂直風路３３に連なる約９０°の曲がり角度を有する部分が本発明における空気流生起手段及び屈曲部に相当する。但し、この角度γは一例であって、或る程度以上の角度を有する屈曲部を形成すれば、横断面内での流速の不均一性を実現できる。

上述したように第２絞り部５６において膨出部５７の上側の傾斜に沿って水が伝い落ち、一方、下方から上記のように速度分布を有する空気流が上昇してくると、水に作用する重力による速度成分と空気流の速度成分とが釣り合い、図１０中に矢印で示すように、水は膨出部５７の頂部付近で膨出部５７を離れ、対向面に向かって斜めに上昇して風路内に広がる水膜５８を形成する（したがって、膨出部５７及び、開口３２から側部垂直風路３３に連なる約９０°の曲がり角度を有する部分とが本発明における除湿領域形成手段に相当する）。したがって、外槽１１から吐き出された湿った空気は上記水滴拡散域５５に達する前にこの水膜５８中を通過して冷却され、空気中の水蒸気が凝縮液化して除去される。もちろん、側部垂直風路３３内での除湿は上記２つの領域でのみ行われるわけではなく、それ以外の部分でも落下して来る冷却水で冷却されることで水蒸気は凝縮液化し、風路の内壁に結露する。

このように、本ドラム式洗濯乾燥機の構成では、ドラム１４内で洗濯物との熱交換により発生した水蒸気を多量に含む空気は側部垂直風路３３に入った後、第２絞り部５６により形成される水膜５８と、第１絞り部５２により形成される水滴拡散域５５とで主として２段階で冷却され、それぞれ水蒸気が凝縮液化して除去される。しかも、水膜５８で使用される水は水滴拡散域５５で一旦使用された水であるから、同じ水を利用して２回の除湿を行うことができる。それにより、単位時間当たりの除湿効率を向上させ、従来よりも冷却水を流す時間を短縮しても従来と同等の乾燥を達成することができる。

また、側部垂直風路３３内に送り込まれる空気流には洗濯物から出た糸屑等の微小な異物が混じっているが、空気流が水膜５８を通過する際にこうした異物は濡れて水と共に落下する。また、側部垂直風路３３を上昇する空気流にとっては、第１絞り部５２は流れ抵抗になるため、水膜５８で捕捉されない異物が空気流に乗って上昇して来たとしても、こうした異物は第１絞り部５２の下方で滞留する。そして、こうした異物は上方から流下して来る水に捉えられて、水と一緒に流下して機外へと排出される。したがって、乾燥運転時に洗濯物から舞い上がる糸屑等の異物がブロア４１やヒータ４４にまで達してこれらに付着することや、外槽１１内にまで循環して再び洗濯物に付着してしまうことを防止することができる。

ここで、膨出部５７の頂部の高さＨ等の条件の決め方について説明する。一般に、流体が管路を通過する際のレイノズル数は次の式で求まることが知られている。
レイノルズ数＝流体の管内断面平均速度[ｍ／ｓ]×管路内径[ｍ]／流体の動粘度[ｍ²／ｓ]

本ドラム式洗濯乾燥機において、第２絞り部５６における風路断面積は２７６７．３５[ｍｍ²]であり、乾燥運転時の平均風量は１．４４[ｍ³／分]、第２絞り部５６を通過する際の空気温度は６０〜７０℃、空気の動粘性係数は１９．３×１０^-6[ｍ²／ｓ]（６０℃時）、２０．３×１０^-6[ｍ²／ｓ]（７０℃時）である。これから、流速は約８．６７２６[ｍ／ｓ]、管路内径は０．０５９３６[ｍ]と計算できる。これを上式に入れて計算すると、レイノルズ数は空気温度６０℃のときに２６６７３．８６、空気温度７０℃のときに２５３５７．８８と求まる。このような条件の下では、十分に除湿効率が高まるような適当な大きさの水膜が形成される。実験によれば、或る程度満足できるような除湿効率を得るためには、１×１０⁴〜４×１０⁴程度のレイノルズ数とする必要がある。空気の流速を上記と同じに設定した場合、管路内径を調節することでレイノルズ数を上記範囲に収める必要があり、そこから算出すると膨出部５７の頂部の高さＨを内寸Ｌの１／３〜２／３程度の範囲にすればよいことが分かる。

なお、本発明者は実験により、上記構成で以て、衣類重量：６ｋｇ、定格条件（室温、水温ともに２０℃）の下で、特許文献１に記載された従来のドラム式洗濯乾燥機（上記例で第１絞り部５２のみを備えた場合）と比較して、同程度の乾燥性能を得るために乾燥運転時に冷却水の使用水量を約１４％減らせることを確認した。

また、本ドラム式洗濯乾燥機では、ブロア４１が回転駆動された際に循環風路３０内に空気が循環するが、上記のようにブロア４１の上手に通気孔３７が設けられているため、この通気孔３７を介して外気が採り入れられ、循環空気と一緒になってヒータ４４に達する。通常、この外気の温度は風路部材３１を経てブロア４１に戻って来る空気の温度よりも低く、しかも湿度も低い。そのため、外気が採り入れられると外気が無い場合に比べてヒータ４４による加熱後の空気の温度は少し下がるものの、ドラム１４内での洗濯物との熱交換効率は殆ど変わらず、上記側部垂直風路３３内での除湿効率が高まる。

また、通気孔３７を通して外気が採り入れられた分だけ外槽１１及び循環風路３０内から漏れ出す空気が増加する。外槽１１内からの空気の漏出は主として、洗濯運転の給水時に外槽１１内の空気を外部に逃がすための通気孔を通して生じるが、漏れ出すのは外気よりも湿度の高い空気であり、それによって外槽１１及び循環風路３０内の湿気は若干ではあるが減少する。これも乾燥効率を高めるのに寄与する。さらにまた、通気孔３７を通して循環風路３０が外部と連通することによって、循環風路３０内の流れ抵抗が小さくなり、ブロア４１の回転速度が同じであっても風量が増加する。それにより、洗濯物の乾燥は一層促進される。このように通気孔３７を設けることによっても、乾燥効率を高め、乾燥運転時に使用する冷却水の水量を減らすことができる。

通気孔３７の孔径は好ましくは３〜１０mmφ程度がよい。孔径がこれよりも小さいと、外気の採り入れ量が少なすぎて上記のような冷却水の節水の効果が殆どなく、逆に孔径が大きずぎると外気が低温高湿である場合に乾燥性能の低下が起こるためである。例えば、通気孔３７の孔径を６mmφとした場合、衣類重量：６ｋｇ、定格条件（室温、水温ともに２０℃）の下で、通気孔３７を設けない場合と比較して、同程度の乾燥性能を得るために乾燥運転時に冷却水の使用水量を約４０％減らせることを確認した。

なお、上記実施例は本発明の一例にすぎず、本発明の趣旨の範囲で適宜変更や修正を行えることは明らかである。

また、上記実施例は本発明をドラム式洗濯乾燥機に適用した例であるが、本発明はドラム式洗濯乾燥機のみならず、上述したように垂直軸又は垂直からやや傾斜した軸を中心に回転自在の有底円筒形状の洗濯脱水槽を備えた洗濯乾燥機にも適用可能であることは当然である。また、洗濯機能を有さず乾燥機能のみを有する衣類乾燥機にも適用できることも当然である。

本発明の一実施例によるドラム式洗濯乾燥機の外観斜視図。本実施例のドラム式洗濯乾燥機の内部構造を示す正面縦断面図。本実施例のドラム式洗濯乾燥機の内部構造を示す右側面縦断面図。本実施例のドラム式洗濯乾燥機における乾燥風路を中心に描出した正面縦断面図。本実施例のドラム式洗濯乾燥機の内部構造を示す右側面図。本実施例のドラム式洗濯乾燥機における乾燥風路を中心に描出した上面横断面図。本実施例のドラム式洗濯乾燥機において乾燥風路の一部となる除湿風路の右側面外観図。図７に示した除湿風路の正面外観図。図７中のＢ−Ｂ’矢視線断面図。図７中のＡ−Ａ’矢視線断面図。

符号の説明

１…外箱
１１…外槽
１１ａ…胴部部材
１１ｂ…排気出口
１１ｃ…排気風路
１１ｄ…端面部材
１１ｅ、１１ｆ…開口
１４…ドラム
３０…循環風路
３１…風路部材
３２…開口
３３…側部垂直風路
３４…後部水平風路
３５…冷却水供給口
３６…出口端
３７…通気孔
４０…ブロア室
４１…ブロア
４２…ブロアモータ
４３…ヒータハウジング
４４…ヒータ
５０…傾斜壁
５１…上部膨出部
５２…第１絞り部
５３…第１膨出部
５４…第２膨出部
５５…水滴拡散域
５６…第２絞り部
５７…膨出部
５８…水膜

Claims

乾燥対象である濡れた洗濯物が内部に収容される乾燥槽と、該乾燥槽内から空気を吸い込んで再び該乾燥槽内に送り込むための循環風路と、該循環風路内にあって前記乾燥槽より送られて来る湿った空気を冷却して水蒸気を凝縮液化させる除湿手段と、前記循環風路内で前記除湿手段よりも下流側にあって該除湿手段により除湿された空気を加熱する加熱手段と、を具備する乾燥機において、
前記除湿手段は、
前記循環風路の一部を成し、湿った空気を下方から上方へと流通させる除湿風路と、
該除湿風路内に除湿用の冷却水を供給する冷却水供給手段と、
前記除湿風路内で前記冷却水供給手段による冷却水の供給位置よりも下方にあって、該冷却水を対向する内壁面側に向かって放出させるために該除湿風路の内壁面に設けられた凸部と、
該凸部の下方にあって風路の横断面内で前記凸部の頂部から離れるほど空気流の速度が大きくなるように空気流の速度分布を生じさせる空気流生起手段と、
を有することを特徴とする乾燥機。
前記空気流生起手段は湿った空気を所定角度曲げて前記除湿風路に送り込む、前記循環風路の一部を成す屈曲部であることを特徴とする請求項１に記載の乾燥機。
前記除湿風路の横断面開口は細長い略矩形状であって、前記凸部は該横断面開口の短手方向に該風路の内壁が内方に突出したものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の乾燥機。
レイノルズ数が１．５×１０⁴〜４．０×１０⁴程度となるように前記凸部の位置の風路断面積及び風量が設定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の乾燥機。
前記凸部はその縦断面が、鉛直線を底辺とし頂部の角度が８０〜１００°程度である略二等辺三角形状、又はその略二等辺三角形の頂部を含む一部を切り出した形状であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の乾燥機。
前記除湿風路内にあって前記凸部の上方には該除湿風路の内壁から内方に突出する上側凸部が形成され、前記冷却水供給手段により供給された冷却水が前記上側凸部に当たり跳ね返ってその上部空間に上部除湿領域を形成して成ることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の乾燥機。
乾燥対象である濡れた洗濯物が内部に収容される乾燥槽と、該乾燥槽内から空気を吸い込んで再び該乾燥槽内に送り込むための循環風路と、該循環風路内にあって前記乾燥槽より送られて来る湿った空気を冷却して水蒸気を凝縮液化させる除湿手段と、前記循環風路内で前記除湿手段よりも下流側にあって該除湿手段により除湿された空気を加熱する加熱手段と、を具備する乾燥機において、
前記除湿手段は、
前記循環風路の一部を成し、湿った空気を下方から上方へと流通させる除湿風路と、
該除湿風路内に上方から除湿用の冷却水を供給する冷却水供給手段と、
前記除湿風路内を上昇する空気流が有する力を該除湿風路内を流下する前記冷却水に作用させることにより、該除湿風路の横断面内を通過する空気流に交差する方向に膜状に水を広げた除湿領域を形成する除湿領域形成手段と、を備え、
前記除湿領域形成手段は、
前記冷却水を斜め下方向に流下させて前記除湿風路内に放出する傾斜面を有して該除湿風路の内壁面から内方に突出する凸部と、
前記凸部の下方において前記除湿風路の横断面内で前記凸部の頂部から離れるほど空気流の速度が大きくなるように空気流の速度分布を生じさせる空気流生起手段と、から成ることを特徴とする乾燥機。