JP4602109B2

JP4602109B2 - 乾燥機

Info

Publication number: JP4602109B2
Application number: JP2005029257A
Authority: JP
Inventors: 弘次鹿島; 尚生巽; 真一郎川端
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Consumer Electronics Holdings Corp; Toshiba Home Appliances Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Lifestyle Products and Services Corp
Priority date: 2005-02-04
Filing date: 2005-02-04
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2025-02-04
Also published as: JP2006212265A

Description

本発明は、ヒートポンプを利用して回転ドラム内の衣類を乾燥する乾燥機に関する。

ヒートポンプは、冷凍サイクルの低温側から高温側に運ばれる熱流量を利用して加熱を行うシステムであり、石油などの化石燃料を燃やして熱エネルギーを得る従来のシステムに比べて効率が良く、環境への負荷が少ないといわれている。そこで、例えば特開２００３−２６５８７９号公報に示すように、ヒートポンプを利用して加熱した空気を回転ドラム内に供給することにより前記回転ドラム内の衣類を乾燥する洗濯乾燥機が考えられている。
特開２００３−２６５８７９号公報

しかし、ヒータを用いて空気を加熱した場合は、空気の温度を１４０〜１５０℃程度にすることができるのに対して、ヒートポンプを用いて空気を加熱してもその温度はせいぜい６０℃程度にしかならない。このため、乾燥時間が長くなってしまうという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ヒートポンプを用いて衣類を乾燥する構成において、乾燥性能の向上を図った乾燥機を提供することである。

本発明の乾燥機は、回転ドラムと、両端部が前記回転ドラムに接続された循環ダクトと、前記回転ドラムと前記循環ダクトの間で空気を循環させる送風機と、前記循環ダクト内に配置された蒸発器と、前記循環ダクト内のうち前記蒸発器よりも下流部に配置された凝縮器と、前記蒸発器、前記凝縮器と共にヒートポンプを構成する圧縮機及び減圧手段と、前記循環ダクトと前記回転ドラムとからなる循環風路のうち前記回転ドラムから前記蒸発器までの間に設けられ前記循環風路を循環する空気の一部を流出させる流出部と、前記循環風路のうち前記蒸発器から前記凝縮器までの間に設けられ周囲の空気を前記循環風路内に流入させる流入部と、前記循環ダクトのうち蒸発器よりも上流部に設けられた糸屑フィルタとを備え、前記流出部は、前記回転ドラムから前記糸屑フィルタまでの間に設けられた第１流出部と、前記糸屑フィルタから前記蒸発器までの間に設けられた第２流出部とから構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、送風機の送風作用により循環風路を空気が循環するときに、回転ドラムから蒸発器に向かう高温多湿な空気の一部が流出部から流出するため、前記蒸発器を通過する空気量が減少する。このため、蒸発器を通過した空気の低下温度が大きくなり、凝縮器に向かう空気の絶対湿度が低下する。一方、蒸発器を通過した低温低湿の空気が凝縮器に向かう間に循環風路の周囲の空気が流入口から循環風路内に流入し、低温低湿の空気と混ざり合う。循環風路の周囲の空気は蒸発器を通過した空気よりも温度が高いため、このような空気が循環風路に流入することにより凝縮器を通過した後、回転ドラムに戻される空気の温度が上昇すると共に相対湿度が低下する。従って、回転ドラム内における衣類からの水分の蒸発が促進され、乾燥効率が向上する。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面を参照しながら説明する。
（第１の実施形態）
図１ないし図４は本発明の第１の実施形態を示している。図１及び図２に示すように、本実施形態に係る乾燥機１は、乾燥機本体２と前記乾燥機本体２の下部に位置する機械室３とから構成されている。乾燥機本体２の内部は仕切板４によって前室５と後室６とに仕切られている。前記前室５の内部には回転ドラム７が配設されている。回転ドラム７の後面には軸７ａが固定されており、前記軸７ａは前記仕切板４の前面に固定された支持板８に軸受９を介して回転可能に支持されている。また、回転ドラム７の後面には多数の通気孔７ｂが形成されている。

前記回転ドラム７の内部には複数のバッフル１０が取り付けられている。また、回転ドラム７の前面中央には開口１１が設けられており、前記開口１１の周囲部には多数の通気孔１２が形成されている。一方、乾燥機本体２の前面には投入口１３が形成されていると共に前記投入口１３を開閉するドア１４が取付けられている。前記投入口１３と前記開口１１とは対向配置されており、前記投入口１３及び開口１１を通して回転ドラム７に衣類が出し入れされる。

前室５の下部にはモータ１５が固定されている。前記モータ１５の回転軸１５ａにはプーリ１６が取付けられており、前記プーリ１６と回転ドラム７との間に掛け渡されたベルト１７によってモータ１５の回転力が回転ドラム７に伝達されるようになっている。
前記機械室３には矩形筒状の空気通路１８が配置されている。空気通路１８は、その両端にそれぞれ入口１８ａ及び出口１８ｂを有していると共に、その内部に蒸発器２０、凝縮器２１、送風機の送風ファン２２が入口１８ａから出口１８ｂに向かって順に配置されている。空気通路１８のうち蒸発器２０の下部にはドレン口２３（排水口）が形成されている。更に、空気通路１８の上面のうち蒸発器２０と凝縮器２１との間には流入口２４（流入部に相当）が形成されている。

図３に示すように、蒸発器２０、凝縮器２１は、圧縮機２５及び減圧手段であるキャピラリーチューブ２６と共にヒートポンプ２７（冷凍サイクル）を構成している。蒸発器２０、圧縮機２５、凝縮器２１、キャピラリーチューブ２６は冷媒流通パイプ２８を介して接続されており、前記圧縮機２５が駆動されることにより冷媒が循環するように構成されている。

図１及び図２に示すように、前記空気通路１８の入口１８ａには排気ダクト３０が接続されている。前記排気ダクト３０は機械室３から当該機械室３と乾燥機本体２との仕切部３１を貫通して後室６内に延びており、仕切板４の中央部に設けられた排気口３２に接続されている。前記排気ダクト３０のうち前記入口１８ａ側の端部はＬ字状に折曲しており、前記折曲部のすぐ手前部分（上流部分）には流出口３３（流出部に相当）が形成されている。
一方、前記空気通路１８の出口１８ｂには給気ダクト３４が接続されている。前記給気ダクト３４は機械室３から上方に向かって延びており、乾燥機本体２の側面の上部に設けられた給気口３５に接続されている。

上記構成においては、次のように衣類の乾燥動作が行われる。即ち、まず、送風機が駆動され、送風ファン２２の送風作用により回転ドラム７内の空気が排気口３２から排気ダクト３０を経て空気通路１８に流入し、その後、給気ダクト３４を通って給気口３５から回転ドラム７内に戻るという循環を繰り返す。従って、回転ドラム７、排気ダクト３０、空気通路１８、給気ダクト３４から本発明の循環風路が構成される。また、排気ダクト３０、空気通路１８、給気ダクト３４から本発明の循環ダクトが構成される。

一方、ヒートポンプ２７を構成する圧縮機２５が駆動されると、高温高圧の冷媒が凝縮器２１に流れ、空気通路１８内の空気と熱交換する。これにより、冷媒の温度は低下して液化され、キャピラリーチューブ２６を通過した後、蒸発器２０に流入する。キャピラリーチューブ２６を通過する際に冷媒は減圧され、低温低圧の気液混合状態となる。また、凝縮器２１と熱交換して加熱された空気は給気ダクト３４を通って回転ドラム７内に流入する。

蒸発器２０に流入した冷媒は空気通路１８内の空気と熱交換する。これにより、排気ダクト３０を通して空気通路１８内に流入した高温高湿の空気は冷却され、空気中の水分が蒸発器２０の表面に結露する。蒸発器２０の表面に結露した水分はドレン口２３から排出される。また、蒸発器２０を通過した冷媒は温度上昇して圧縮機２５に戻る。

このように空気通路１８と回転ドラム７との間を空気が循環することにより、回転ドラム７内の湿った衣類は乾燥される。
ここで、送風機の送風作用により循環風路内を循環する空気の静圧について説明する。図４は、流出口３３及び流入口２４を設けていない場合の循環風路内の空気の静圧分布を示しており、図中、「ドラム」は回転ドラム７、「ファン」は送風ファン２２、「エバ」は蒸発器２０、「コンデ」は凝縮器２１を示している。図４に示すように、循環風路内を循環する空気の静圧は、送風ファン２２の送風作用により「ファン出口」で最も高くなり、循環風路を循環する間に徐々に低下する。従って、ファン入口における空気の静圧が最も低い。そして、ファン出口からエバ入口付近までは循環空気の静圧は大気圧よりも大きいが、蒸発器２０を通過する際の圧損によりエバ出口からコンデ（凝縮器）入口に至る間に循環空気の静圧が大気圧よりも小さくなる。

このように循環空気の静圧が大気圧よりも大きい部分に開口があると、循環風路内の空気は前記開口を通じて周囲に漏出する。一方、循環空気の静圧が大気圧よりも小さい部分に開口があると、循環風路の周囲の空気は前記開口を通じて循環風路内に流入する。
本実施形態は、このような循環風路内を循環する空気の静圧と大気圧との関係に着目したものであり、排気ダクト３０に設けた流出口３３からは循環風路内の空気の一部が周囲に漏出する。また、空気通路１８のうち蒸発器２０と凝縮器２１との間の部分に設けた流入口２４からは周囲の空気が空気通路１８内に流入する。

排気ダクト３０には回転ドラム７内で衣類から水分を奪った高温高湿の空気が流通する。従って、その一部が漏出して蒸発器２０に向かう空気量が低下すると、蒸発器２０を通過した空気の低下温度が大きくなり、凝縮器２１に向かう空気の絶対湿度が低下する。一方、蒸発器２０を通過した低温低湿の空気が凝縮器２１に向かう間に空気通路１８の周囲の空気が流入口２４から空気通路１８に流入し、低温低湿の空気と混ざり合う。空気通路１８の周囲の空気は、蒸発器２０を通過した空気よりも温度が高いため、このような空気が空気通路１８内に流入することにより凝縮器２１に向かう空気温度が上昇する。つまり、凝縮器２１を通過し、給気ダクト３４を通って回転ドラム７に戻される空気の温度が上昇すると共に相対湿度が低下する。この結果、回転ドラム７内における衣類からの水分の蒸発が促進され、乾燥効率が向上する。

このように本実施形態によれば、循環風路を循環する空気のうち回転ドラム７から蒸発器２０に向かう高温高湿の空気の一部を流出させ、蒸発器２０から凝縮器２１に向かう空気に周囲の空気を混入させることにより回転ドラム７に戻される空気温度を上昇させると共に相対湿度を低下させた。このため、乾燥効率の向上及び乾燥時間の短縮化を図ることができる。

また、流出口３３を設けて循環風路を循環する空気の一部を流出させたことにより空気通路１８内のうちドレン口２３の付近の静圧を大気圧に近づけることができる。このため、蒸発器２０で結露した水をドレン口２３から良好に排出させることができ、信頼性の向上を図ることができる。

尚、本実施形態では、流出口３３を排気ダクト３０の折曲部の手前付近に設けた。従って、排気ダクト３０内の空気の流通方向と流出口３３の開口面とがほぼ平行となる。このため、排気ダクト３０を流れる空気の多くが流出口３３から流出してしまうことがなく、循環風路を循環する空気量の減少により乾燥性能の低下を招くことを防止できる。

（第２の実施形態）
図５は本発明の第２の実施形態を示すものであり、第１の実施形態と異なるところを説明する。尚、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付している。本実施形態においては、流出口３３を空気通路１８のうち蒸発器２０の手前（上流部）の上面に設けている。上記構成においても、第１の実施形態と同一の作用、効果が得られる。

（第３の実施形態）
図６及び図７は本発明の第３の実施形態を示すものであり、第１の実施形態と異なるところを説明する。尚、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付している。この第３の実施形態では、空気通路１８のうち蒸発器２０の手前部にリントフィルタ４１を設けている。前記リントフィルタ４１は、空気通路１８に対して着脱可能に設けられている。また、空気通路１８のうち蒸発器２０とリントフィルタ４１との間の部分の上面には流出口４２が設けられている。本実施形態では、流出口３３は第１の流出部として機能し、流出口４２は第２の流出部として機能する。

上記構成によれば、回転ドラム７内の衣類から出たリント（糸屑）を含んだ空気が排気ダクト３０を通って空気通路１８内に流入すると、前記リントはリントフィルタ４１に捕獲される。このため、リントが蒸発器２０や凝縮器２１、送風ファン２２を通過することが防止される。

ところで、前記リントフィルタ４１にリントがほとんど詰まっていない状態では、前記リントフィルタ４１における圧損は小さいため、循環風路を流通する空気の静圧分布は第１の実施形態に示した場合とほぼ同じ傾向を示す（図４参照）。従って、循環風路を循環する空気は、回転ドラム７から蒸発器２０に至る間にその一部が流出口３３，４２から漏出し、循環風路の周囲の空気が流入口２４から循環風路に流入する。

ところが、前記リントフィルタ４１にリントが詰まってくると、リントフィルタ４１における圧損が大きくなるため、循環風路内の静圧分布は図７に示すようになる。図７は、リントフィルタ４１にリントが詰まった状態における循環風路内の空気の静圧分布を示すものであり、この場合も循環風路には流出口３３，４２及び流入口２４が設けられていないときの静圧分布を示す。

図７に示すように、循環風路を循環する空気の静圧は、リントフィルタ４１を通過することにより負圧となるため、空気通路１８内のうちリントフィルタ４１と蒸発器２０との間の静圧が大気圧よりも低くなる。この結果、流出口４２から周囲の空気が流入し、空気通路１８内のうちリントフィルタ４１と蒸発器２０との間の静圧が大気圧とほぼ同等になる。従って、循環風路内の循環風量を一定に確保することができ、リントフィルタ４１の目詰まりによる急激な乾燥効率の低下、乾燥時間の延長を防止できる。
また、空気通路１８内のうち蒸発器２０の手前部分における静圧を大気圧に近づけることができるため、ドレン口２３からの排水を良好に行うことができる。

（第４の実施形態）
図８は本発明の第４の実施形態を示すものであり、第１の実施形態と異なるところを説明する。尚、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付している。本実施形態においては、空気通路１８の上面のうち蒸発器２０の上部に位置する部分に遮蔽板５１を取付けている。

流出口３３から漏出する空気は湿気を含んでいるため、このような空気が流入口２４から空気通路１８内に流入すると、凝縮器２１、送風ファン２２を通過する空気の湿度が高くなってしまう。このため、給気ダクト３４から回転ドラム７に戻される空気の湿度が高くなり、流出口３３や流入口２４を設けたことにより乾燥性能（除湿性能）を向上させる効果が低下する。

これに対して、本実施形態では、循環風路の壁面のうち流出口３３と流入口２４との間に遮蔽板５１を設け、流出口３３から漏出した湿気を含んだ空気が流入口２４から空気通路１８内に戻ることを阻止するという流入阻止構造を採用したことにより、乾燥性能の一層の向上を図ることができる。

（第５の実施形態）
図９は本発明の第５の実施形態を示すものであり、第１の実施形態と異なるところを説明する。尚、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付している。本実施形態においては、空気通路１８の下面のうち蒸発器２０と凝縮器２１との間に位置する部分に流入口２４を設けている。

流出口３３から漏出する空気は比較的温度が高いため、専ら機械室３内の上部に存在し、機械室３内の下部を流通するものは少ない。従って、流入口２４を空気通路１８の下面に設けると、流出口３３と流入口２４との距離が大きくなるため、流出口３３から漏出した空気が流入口２４を通って空気通路１８内に流入することを防止できる。つまり、本実施形態では、流出口３３及び流入口２４を離間させて配置した構造が、流入阻止構造として機能する。

（第６の実施形態）
図１０は本発明の第６の実施形態を示すものであり、第１の実施形態と異なるところを説明する。尚、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付している。本実施形態においては、流入口２４に開閉手段としてのダンパ６１を設けている。前記ダンパ６１は、図示しないモータにより駆動されるようになっている。また、空気通路１８の上面のうち流入口２４の近傍及び空気通路１８内のうち蒸発器２０と凝縮器２１との間には、それぞれ温度センサ６２，６３が設置されている。

前記モータの駆動を制御する制御装置（図示せず）は前記温度センサ６２，６３の出力の比較に基づき前記モータを駆動し、ダンパ６１を開閉する。具体的には、空気通路１８の流入口２４近傍の外部温度が内部温度よりも低いときは、制御装置はダンパ６１を閉鎖して、流入口２４から空気通路１８内に空気が流入することを阻止する。一方、空気通路１８の流入口２４近傍の外部温度が内部温度よりも高いときは、制御装置はダンパ６１を開放し、流入口２４から空気通路１８内に外部の空気を流入させる。
上記構成によれば、流入口２４から低温の空気が取り込まれることにより凝縮器２１を通過した空気の温度上昇が抑えられ、かえって乾燥効率が低下することを防止できる。

（第７の実施形態）
図１１は本発明を洗濯乾燥機に適用した第７の実施形態を示すものであり、第１の実施形態と異なるところを説明する。尚、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付している。

図１１に示すように、洗濯乾燥機７１は略矩形箱状の洗濯機本体７２と、洗濯機本体７２の下部に設けられた機械室７３とを有している。洗濯機本体７２内には水槽７４がサスペンション７５を介して配設されており、前記水槽７４内には回転槽７６（回転ドラム）が配設されている。回転槽７６には、通気孔及び通水孔として機能する多数の孔（図示せず）が形成されている。前記水槽７４及び回転槽７６の前面には洗濯物投入口７７が設けられている。

前記機械室７３には前記空気通路１８が配置されている。前記水槽７４の前面部の上部には給気口７８が設けられていると共に後面部の下部には排気口７９が設けられている。空気通路１８の出口１８ｂと給気口７８とは給気ダクト３４により接続されており、空気通路１８の入口１８ａと排気口３２とは排気ダクト３０により接続されている。本実施形態においては、水槽７４（回転槽７６）、空気通路１８、給気ダクト３４、排気ダクト３０から循環風路が構成される。
そして、本実施形態においても、排気ダクト３０のうち前記入口１８ａ側の端部の折曲部近傍に流出口３３が形成され、空気通路１８の上面のうち蒸発器２０と凝縮器２１との間に流入口２４が形成されている。

上記洗濯乾燥機は、洗濯運転、乾燥運転が実行可能に構成されている。乾燥運転が実行されると、送風機の駆動が開始され、水槽７４内の空気が排気口７９から排気ダクト３０を経て空気通路１８内に流入した後、給気ダクト３４を通って給気口７８から水槽７４内に戻される。
一方、ヒートポンプ２７を構成する圧縮機２５（いずれも図３参照）の駆動が開始される。これにより高温高圧の冷媒が凝縮器２１に流れ、空気通路１８内の空気と熱交換する。これにより、冷媒の温度は低下して液化され、キャピラリーチューブ２６（図３参照）を通過した後、蒸発器２０に流入する。キャピラリーチューブ２６を通過する際に冷媒は減圧され、低温低圧の気液混合状態となる。また、凝縮器２１と熱交換して加熱された空気は給気ダクト３４を通って水槽７４内に流入する。

蒸発器２０に流入した冷媒は空気通路１８内の空気と熱交換する。これにより、排気ダクト３０を通して空気通路１８内に流入した湿った空気は冷却され、空気中の水分が蒸発器２０の表面に凝縮する。蒸発器２０の表面に凝縮した水分はドレン口（図示せず）から排出される。また、蒸発器２０を通過した冷媒は温度上昇して圧縮機２５に戻る。
このように空気通路１８と回転槽７６との間を空気が循環することにより、回転槽７６内の洗濯物は乾燥される。
従って、本実施形態においても第１の実施形態と同様の作用効果が得られる。

尚、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような変形が可能である。
流出口や流入口の形状や大きさ、位置は適宜変更することが可能である。
流出部は、排気ダクトや空気通路に形成される開口から構成する他、回転ドラムと排気ダクトとの接続部分に構造上有する隙間を利用しても良い。要は、循環風路のうち回転ドラムから蒸発器に至る間に循環風路内の空気の一部を漏出させる部分が存在すれば良い。

本発明の第１の実施形態を示す乾燥機の縦断側面図循環風路の構成を説明するための図ヒートポンプの構成を空気通路と共に示す図循環風路を通過する空気の静圧の変化を示す図本発明の第２の実施形態を示す図２相当図本発明の第３の実施形態を示す図２相当図図４相当図本発明の第４の実施形態を示す図２相当図本発明の第５の実施形態を示す図２相当図本発明の第６の実施形態を示す図２相当図本発明の第７の実施形態を示す洗濯乾燥機の概略的な正面図

符号の説明

図面中、１は乾燥機、７は回転ドラム、１８は空気通路（循環ダクト）、２３はドレン口（排水口）、２４は流入口（流入部）、３０は排気ダクト（循環ダクト）、３３は流出口（第１の流出部）、３４は給気ダクト（循環ダクト）、４１はリントフィルタ、４２は流出口（第２の流出部）、６１はダンパ（開閉手段）を示す。

Claims

回転ドラムと、
両端部が前記回転ドラムに接続された循環ダクトと、
前記回転ドラムと前記循環ダクトの間で空気を循環させる送風機と、
前記循環ダクト内に配置された蒸発器と、
前記循環ダクト内のうち前記蒸発器よりも下流部に配置された凝縮器と、
前記蒸発器、前記凝縮器と共にヒートポンプを構成する圧縮機及び減圧手段と、
前記循環ダクトと前記回転ドラムとからなる循環風路のうち前記回転ドラムから前記蒸発器までの間に設けられ前記循環風路を循環する空気の一部を流出させる流出部と、
前記循環風路のうち前記蒸発器から前記凝縮器までの間に設けられ周囲の空気を前記循環風路内に流入させる流入部と、
前記循環ダクトのうち蒸発器よりも上流部に設けられた糸屑フィルタとを備え、
前記流出部は、前記回転ドラムから前記糸屑フィルタまでの間に設けられた第１流出部と、前記糸屑フィルタから前記蒸発器までの間に設けられた第２流出部とから構成されていることを特徴とする乾燥機。
循環ダクトのうち蒸発器の下方部に設けられ蒸発器との間で熱交換した空気中の湿気が結露することにより生じた水を排出する排水口を備え、
流出部は、循環ダクト内のうち前記排水口の上流部に周囲の空気を流入させるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の乾燥機。
流出部から流出した循環風路内の空気が流入部から前記循環風路内に流入することを阻止する流入阻止構造を設けたことを特徴とする請求項１記載の乾燥機。
流入部を開閉する開閉手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の乾燥機。