JP4443965B2 - 衣類乾燥機 - Google Patents

Description

本発明は、業務用や一般家庭用や業務用として洗濯作業などに使用される衣類乾燥機に関するものである。

従来、この種の衣類乾燥機は、蒸発器で除湿された空気を凝縮器を通し、乾燥空気として回転ドラムに循環させて乾燥を行う（例えば、特許文献１参照）。図４は、特許文献１に記載された従来の衣類乾燥機の断面図を示すものである。図４に示すように、本体１内に、回転ドラム２、モータ３、送風機２２、循環ダクト１８、蒸発器２３、凝縮器２４、圧縮機２５、絞り装置２６、インバータ回路３２を設け、インバータ回路３２によって圧縮機２５を駆動しつつ、回転ドラム２内に入れられた洗濯物などの被乾燥物２１に送風機２２により矢印で示したような風を当て、蒸発器２３で除湿された空気を、凝縮器２４へ導き、乾燥空気として再び回転ドラム２内に循環させ、乾燥空気の一部は排気口２８から外部に排出する構成のものであった。
特開平７−１７８２８９号公報

しかしながら、前記従来の構成では、圧縮機２５を駆動する駆動回路であるインバータ回路３２、および回転ドラム２を回転駆動するモータ３に電力を供給する駆動回路についての記述は特になく、家庭用としては、一般に使用される１００Ｖ５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚの交流電源から、独立してモータ３とインバータ回路３２が接続されているものと考えられ、モータ３に電流を供給する駆動回路から発生する損失熱と、圧縮機２５を駆動する駆動回路であるインバータ回路３２から発生する損失熱については、例えば、それぞれの損失パワーに応じて必要となる放熱器などを、それぞれ独立して設けて損失熱を処理した場合には、別々に設けるための形状がかさばること、およびコストが高くなるという課題を有していた。

本発明は上記課題を解決するもので、衣類を入れて回転する回転庫モータ、および、圧縮機の駆動を行う駆動回路が発生する損失熱を、共通の放熱器で処理することにより、脱水時と乾燥時における熱を合理的に処理し、形状が小さく、コストの低い衣類乾燥機を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の衣類乾燥機は、衣類を収納する回転庫と、前記回転庫を回転する回転庫モータと、圧縮機を有するヒートポンプサイクルと、第１の制御素子を有し前記回転庫モータを駆動する第１の駆動回路と、第２の制御素子を有し前記圧縮機を駆動する第２の駆動回路と、前記第１の制御素子と前記第２の制御素子を取り付けた共通の放熱器を有し、前記回転庫内で衣類の脱水および乾燥を行う衣類乾燥機であって、前記脱水時においては、前記第１の駆動回路により前記回転庫モータを駆動して前記回転庫を高速で回転させ、前記乾燥時においては、前記第１の駆動回路により前記回転庫モータを駆動して前記回転庫を低速で左右交互に回転させるとともに、前記第２の駆動回路により前記圧縮機を駆動するようにし、前記乾燥時における前記第１の駆動回路の損失は、前記脱水時における前記第１の駆動回路の損失より小であり、かつ、前記放熱器の放熱性能は、前記脱水時における前記第１の駆動回路の損失、および前記乾燥時における前記第１の駆動回路と前記第２の駆動回路の損失計より大としたものである。

これによって、第１の駆動回路と第２の駆動回路のそれぞれから発せられる損失熱は、共通の放熱器から放熱され、脱水中および乾燥中のいずれにおいても共通の放熱器が有効に利用され、形状が小で、低コストでありながら第１の制御素子と第２の制御素子の温度を効果的に抑えることができるものとなる。

本発明の衣類乾燥機は、第１の駆動回路と第２の駆動回路のそれぞれから発せられる損失熱を共通の放熱器から放熱させることにより、小型で低コストの装置を実現することができるものとなる。

第１の発明は、衣類を収納する回転庫と、前記回転庫を回転する回転庫モータと、圧縮機を有するヒートポンプサイクルと、第１の制御素子を有し前記回転庫モータを駆動する第１の駆動回路と、第２の制御素子を有し前記圧縮機を駆動する第２の駆動回路と、前記第１の制御素子と前記第２の制御素子を取り付けた共通の放熱器を有し、前記回転庫内で衣類の脱水および乾燥を行う衣類乾燥機であって、前記脱水時においては、前記第１の駆動回路により前記回転庫モータを駆動して前記回転庫を高速で回転させ、前記乾燥時においては、前記第１の駆動回路により前記回転庫モータを駆動して前記回転庫を低速で左右交互に回転させるとともに、前記第２の駆動回路により前記圧縮機を駆動するようにし、前記乾燥時における前記第１の駆動回路の損失は、前記脱水時における前記第１の駆動回路の損失より小であり、かつ、前記放熱器の放熱性能は、前記脱水時における前記第１の駆動回路の損失、および前記乾燥時における前記第１の駆動回路と前記第２の駆動回路の損失計より大としたことにより、第１の駆動回路と第２の駆動回路のそれぞれから発せられる損失熱を共通の放熱器から放熱させることにより、小型、低コストとすることができるものとなる。

第２の発明は、特に請求項１に記載の第１の制御素子および第２の制御素子の温度を検知する温度検知手段を有し、乾燥時において、前記温度検知手段の出力が所定値に達した場合、圧縮機の速度を低下させる構成とすることにより、第１の駆動回路と第２の駆動回路のそれぞれから発せられる損失熱を共通の放熱器から放熱させることにより、小型、低コストとすることができる上、乾燥中に何らかの事情により第１の制御素子や第２の制御素子の温度上昇が大きくなった場合でも、圧縮機の能力は多少低下させても引き続き乾燥動作を継続させることができるので、装置の信頼性を保ちつつ運転を続けることができるものとなる。

第３の発明は、特に請求項１または２に記載の構成に加えて給水手段を有し、前記給水手段から供給された水で、回転庫内で衣類の洗濯を行う構成とすることにより、洗濯から乾燥までを１台で行うことができる極めて便利なものとすることができる。

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。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における衣類乾燥機の回路図を示すものである。図１において、衣類４１を収納する回転庫４２、この回転庫４２の回転軸に直軸に接続され回転庫を回転する回転庫モータ４３、圧縮機４４と熱交換器４５、４６とキャピラリチューブ４７を有するヒートポンプサイクル４８が設けられている。さらに、熱交換器４５、４６と回転庫４２の間の空気を通風路５０内に循環して移動させる送風手段５１を有している。

なお、熱交換器４５は冷媒を蒸発させることにより、空気から冷媒に熱を吸い込ませる作用から蒸発器などとも呼ばれ、一方熱交換器４６は逆に冷媒から空気に熱を与える作用をするもので、凝縮器と言われることもあるが、特に使用する冷媒は各種のフロンなどに限定されるものではなく、例えば二酸化炭素（ＣＯ_２）を超臨界状態として使用するもの
などでも良く、ガスクーラーなどであってもかまわない。

そして、回転庫モータ４３を駆動する第１の駆動回路５５と、圧縮機４４を駆動する第２の駆動回路５６が接続されており、共通の放熱器５７が設けられている。第１の整流回路５８は、倍電圧形であって第１の駆動回路５５に約２５０Ｖの直流電圧を供給し、第２の整流回路５９も、やはり倍電圧形であるが第２の駆動回路５６の方に２３０Ｖの直流電圧を供給するものとなっている。

本実施の形態においては、２つの整流回路、すなわち第１の整流回路５８と第２の整流回路５９を設け、それぞれ第１の駆動回路５５と第２の駆動回路５６に直流電圧を供給させる構成としていることから、後述するような乾燥中における圧縮機４４の運転中に回転庫モータ４３を起動させるというような第１の駆動回路５５と第２の駆動回路５６の同時運転を行っても、それぞれの駆動回路に入力される直流電圧は相互の影響がほとんどないので、回転速度が不安定になったり、唸ったりすることがなく、高品位な装置の実現がなされるという効果を上げているものである。

ただし、本実施の形態のように別々に整流回路を設ける構成でなく、単一の整流回路からの出力電圧を第１の駆動回路５５と第２の駆動回路５６に並列に接続して供給してもよく、その場合の整流回路が共通の放熱器５７に取り付けられている構成であれば、損失熱が放熱器５７から放熱させることができる。

また、本実施の形態のような第１の整流回路５８と第２の整流回路５９の一方あるいは両方が共通の放熱器５７に取り付けられていない構成や、単一の整流回路としていて、それを共通の放熱器５７に取り付けていない構成であったとしても、第１の駆動回路５５と第２の駆動回路５６については、損失熱が共通の放熱器５７から放熱させることができるものとなり、合理的な放熱効果が得られるものとなる。

さらに、本実施の形態においては、フィルタ回路６０と電源プラグ６１が設けられており、電源高調波と端子雑音を抑えつつ、第１の整流回路５８と第２の整流回路５９に交流電源を供給する構成となっている。

サーミスタを用いた温度検知手段６２は、放熱器５７に取り付けられており、検知した温度信号を第２の駆動回路５６に出力していて、９０℃に達した場合には、第２の駆動回路５６は、圧縮機４４の速度を低下させて圧縮機４４への供給電気パワーを低下させるものとなっている。これにより、何らかの原因で、放熱器５７の温度が上昇した場合、圧縮機４４の運転周波数が低下することで、第２の駆動回路５６の損失パワーも減少し、放熱器５７の温度は９０℃程度に保たれるものとなる。

よって、放熱器５７に取り付けられた各構成要素の温度過昇による破壊などを防ぐことができ、高い信頼性を確保するとともに、多少の乾燥性能の低下はあるものの引き続き乾燥動作を継続させることができるものとなる。

また、給水手段６３が、水道管６４および開閉により水道管６４からの水を入れたり止めたりする給水弁６５によって構成され、給水手段６３から水が回転庫４２に供給され、回転庫４２内で衣類４１の洗濯および脱水も行うものとなっている。排水６８は、回転庫４２の下部に設けられていて、閉状態では回転庫４２内に水を蓄えて洗濯や濯ぎが行われ、開状態になった場合には、回転庫４２の内部から水を配水管６９に捨て去るものとなっている。

図２は、本実施の形態の衣類乾燥機の詳細回路図を示している。１００Ｖの５０Ｈｚま
たは６０Ｈｚを受ける電源プラグ６１が接続されるフィルタ回路６０は、１０アンペアのヒューズ８０、コンデンサ８１、８２、８３、珪素鋼板のコアを用いたノーマルチョークコイル８５、フェライトコアを用いたコモンチョークコイル８６を有していて、コモンチョークコイル８６からの出力は、第１の整流回路５８に接続されている。なお、コンデンサ８２、８３の接続点からは大地にアース線８４を接続するための端子Ｅが設けられている。

また、フィルタ回路６０は、フェライトコアを用いたコモンチョークコイル８７、ＥＩ形の積層珪素鋼板コアに１本のエナメル線を巻いて構成したチョークコイル８８も有していて、その出力が第２の整流回路５９に接続されている。このように、本実施の形態では第１の整流回路５８と第２の整流回路５９のそれぞれの入力に接続するためのチョークコイルが別々に設けられていることから、相互のノイズによる悪影響をなくし、極めて安定性の高い運転が行えるものとなっている。

第１の整流回路５８は、４本のダイオードをブリッジ接続で組んだ全波の整流素子９０と、整流素子９０の出力に接続した電解式のコンデンサ９９、９２で構成され、倍電圧整流動作をすることにより、第１の駆動回路５５に直流電圧を供給するものとなっている。一方、第２の整流回路５９についても同様に、４本のダイオードをブリッジ接続で組んだ全波の整流素子９３と、整流素子９３の出力に接続した電解式のコンデンサ９４、９５で構成され、倍電圧整流動作をすることにより、第２の駆動回路５６に直流電圧を供給するものとなっている。

６個の第１の制御素子１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６が第１の駆動回路５５に用いられているが、これは絶縁ゲート形のトランジスタ（ＩＧＢＴ）およびコレクタ・エミッタ間に逆並列接続したダイオードを有する一種の半導体スイッチング素子であって、これらの第１の制御素子は、ドライブ１０７によってオンオフされる構成となっており、一般に３相６石形のインバータ回路などと称される構成を用いている。

第２の駆動回路５６についても同様であって、６個の第２の制御素子１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６が用いられ、ドライブ１１７によってオンオフされる構成となっている。

ただし、それぞれの第１の制御素子１０１〜１０６、および第２の制御素子１１１〜１１６は、特にＩＧＢＴに限定されるものではなく、バイポーラ・トランジスタ、ＭＯＳＦＥＴなどであってもよく、半導体の材料についてもシリコン、炭化珪素（ＳｉＣ）などであってよく、第１の駆動回路５５および第２の駆動５６として直流を入力して、回転庫モータ４３および圧縮機４４を駆動するものであればどのような構成でもかまわず、例えば単相交流など３相出力以外のものや、インバータ回路の構成以外のチョッパ回路で構成したものであってもかまわず、要は、回転庫モータ４３および圧縮機４４の運転を制御し、同時に損失熱を発生するものであれば、どのような構成のものであってもかまわない。

本実施の形態では、共通の放熱器５７には、第１の制御素子１０１〜１０６、第２の制御素子１１１〜１１６、第１の整流素子９０、第２の整流素子９３が取り付けられており、これらの素子において発生する損失による熱が、放熱器５７から大気中に放熱される構成となっている。

サーミスタを用いて構成した温度検知手段６２は、放熱器５７に取り付けられていることから、第１の制御素子１０１〜１０６、および第２の制御素子１１１〜１１６の温度を検知することができるものとなっている。温度検知手段６２の出力が所定値である９０℃に達した場合には、温度信号を受けた第２のドライブ回路１１７は、圧縮機の速度を低下
させる動作を行うものとなる。

これによって圧縮機４４に供給される電気パワーが減少し、第２の駆動回路５６を構成する第２の制御素子１１１〜１１６の損失熱が減少し、温度検知手段６２の出力信号が９０℃程度に収まるように運転が継続され、乾燥動作が続くものとなる。

本実施の形態においては、送風手段５１は第１の整流回路５８からの直流電圧が供給される第３の駆動回路１２０と、その出力に接続された３相のファンモータ１２１によって構成されたものを使用しているが、第３の駆動回路もまた３相６石のインバータ回路の構成となっている。

制御回路１２５、１２６は、それぞれ第１の駆動回路５５と、第２の駆動回路５６の制御回路であって、運転周波数などをコントロールするものとなっている。また、制御回路１２５は、第３の駆動回路１２０のコントロールと、制御回路１２６との通信により、洗濯と乾燥の一連の動作を実現させるものとなっている。

電源回路１２７、１２８は、それぞれコンデンサ９２、９３の両端から直流電圧を受けて動作するスイッチング式のもので、１５Ｖおよび５Ｖの直流電源を、それぞれ第１の駆動回路５５、第２の駆動回路５６、制御回路１２５、１２６のおのおのへと供給しているものである。

本実施の形態では、第１の駆動回路５５と第２の駆動回路５６とはマイナス端子側の電位に差が生じているので、制御回路１２５、１２６間の通信は電気的な絶縁を確保できるように、発光素子と受光素子を内蔵したフォトカプラ１３０、１３１を用いた通信経路が設けられていて、制御回路１２５からは圧縮機４４の速度設定値が制御回路１２６へと送られ、また、実際の回転速度やエラー情報などが制御回路１２６から逆に制御回路１２５へという方向に戻されて送信されるものとなっている。

図３は、衣類乾燥機の制御素子の損失波形図である。図３（ア）は、第１の駆動回路５５を構成する第１の制御素子１０１〜１０６での損失熱Ｐ１の変化を示し、図３（イ）では、第２の駆動回路５６を構成する第２の制御素子１１１〜１１６での損失熱Ｐ２の変化を示したものとなっている。

本実施の形態の衣類乾燥機では、基本的に第１の駆動回路５５は、洗濯時には毎分６０回転で、回転庫４２を時計回り、反時計回り、また時計回りといったように交互に反対方向に駆動し、脱水時においては、毎分１０００回転まで回転庫４２を時計方向に回転駆動するものである。なお、洗濯時の期間中にはすすぎを行うため、やはり脱水時と同様に毎分１０００回転で回転庫４２を駆動する期間を有している。また、第２の駆動回路は、乾燥時に圧縮機４４を駆動するものである。

図３に見られるように、脱水時においては、回転庫４２の速度が毎分１０００回転程度というかなりの高速回転となる状況で、最高で第１の駆動回路５５は約１０Ｗの損失となる。なお、この時の第１の駆動回路５５の入力パワーとしては、最大時でおよそ３００Ｗ程度となる。

一方、乾燥時においては、回転庫４２が洗濯時と同様に左右交互の回転で速度としては、毎分６０回転程度での駆動となることから、第１の駆動回路５５の損失は、２Ｗ程度と脱水時と比較して、ぐっと小さい値となる。

乾燥時においては、圧縮機４４が第２の駆動回路５６によって駆動されるが、乾燥に要
する時間を例えば２時間以内というように短くするためには、第２の駆動回路５６の入力パワーを８００Ｗ程度という、かなり大きな値まで入れることが必要となり、その際の第２の制御素子１１１〜１１６の損失Ｐ２が１６Ｗとなる。

放熱器５７は、常温の室温条件下において、９０℃まで上がった状態で、２２Ｗまでの熱を大気中に有効に逃がすことができる性能を有しており、本実施の形態では、乾燥時には第１の駆動回路５５と第２の駆動回路５６の損失計は、１８Ｗとなり、これに第１の整流素子９０と第２の整流素子９３からの損失を加えても、２２Ｗ以下となる。つまり、放熱器５７の放熱量は、乾燥時における第１の制御素子１０１〜１０６と第２の制御素子１１１〜１１６の放熱量以下としているので、温度が過剰に上昇することなく、合理的に放熱器５７からの放熱がなされるものとなる。

もし、共通の放熱器５７を使用しない場合であれば、第１の制御素子１０１〜１０６には１０Ｗ、第２の制御素子１１１〜１１６には１６Ｗの放熱器をそれぞれ取り付ける必要があり、さらに第１の整流素子９０、第２の整流素子９３の放熱も必要となれば、さらにこれらにも放熱器が必要となり、部品点数が増えて形状も大となり、コストも高いものとなるところであるが、本実施例では共通の放熱器５７による合理的な放熱がなされるため、その分小形、低コストとなり、部品点数も削減することができるものとなる。

また、本実施の形態においては、給水手段６３も設けていて洗濯も可能となっているが、洗濯時に第１の制御素子１０１〜１０６から発生する損失熱についても、１０Ｗ程度以下であるため、問題ない温度に抑えることが可能である。

また本実施の形態においては、回転庫４２は回転軸を水平としているが、必ずしも水平の回転軸に限定されるものではなく、例えば、一般に縦形と呼ばれるような垂直軸で脱水時に回転する回転庫を有するものや、回転軸を水平に対して、２０〜３０度程度傾斜して設け、衣類の出し入れが行いやすいようにしたものなどであってもかまわず、回転庫内に例えばパルセータなどの他の機構部品などの構成要素をさらに設けて洗濯時に効果的な洗濯ができるような構成にしたものであってもよい。

以上のように、本発明にかかる衣類乾燥機は、脱水時と乾燥時における熱を合理的に処理することができ、形状が小さく、低コストを実現するために有用である。

本発明の実施の形態１における衣類乾燥機の断面図 同衣類乾燥機の回路図 同衣類乾燥機の制御素子の損失波形図 従来の衣類乾燥機の断面図

４２ 回転庫
４３ 回転庫モータ
４８ ヒートポンプサイクル
１０１〜１０６ 第１の制御素子
５５ 第１の駆動回路
１１１〜１１６ 第２の制御素子
５６ 第２の駆動回路
５７ 放熱器
９０ 第１の整流素子
５８ 第１の整流回路
９３ 第２の整流素子
５９ 第２の整流回路
６２ 温度検知手段
６３ 給水手段

Claims (3)

1. 衣類を収納する回転庫と、前記回転庫を回転する回転庫モータと、圧縮機を有するヒートポンプサイクルと、第１の制御素子を有し前記回転庫モータを駆動する第１の駆動回路と、第２の制御素子を有し前記圧縮機を駆動する第２の駆動回路と、前記第１の制御素子と前記第２の制御素子を取り付けた共通の放熱器を有し、前記回転庫内で衣類の脱水および乾燥を行う衣類乾燥機であって、前記脱水時においては、前記第１の駆動回路により前記回転庫モータを駆動して前記回転庫を高速で回転させ、前記乾燥時においては、前記第１の駆動回路により前記回転庫モータを駆動して前記回転庫を低速で左右交互に回転させるとともに、前記第２の駆動回路により前記圧縮機を駆動するようにし、前記乾燥時における前記第１の駆動回路の損失は、前記脱水時における前記第１の駆動回路の損失より小であり、かつ、前記放熱器の放熱性能は、前記脱水時における前記第１の駆動回路の損失、および前記乾燥時における前記第１の駆動回路と前記第２の駆動回路の損失計より大とした衣類乾燥機。
2. 第１の制御素子および第２の制御素子の温度を検知する温度検知手段を有し、乾燥時において、前記温度検知手段の出力が所定値に達した場合、圧縮機の速度を低下させる請求項１記載の衣類乾燥機。
3. 給水手段を有し、前記給水手段から供給された水で、回転庫内で衣類の洗濯を行う請求項１または２に記載の衣類乾燥機。

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