JP4631740B2 - 洗濯乾燥機 - Google Patents

Description

本発明は、洗濯、脱水と乾燥を同一回転槽内で行う洗濯乾燥機に関するものである。

従来のこの種の洗濯乾燥機について、図７を用いて説明する。図に示すように、従来の洗濯乾燥機の本体４１の内部には、複数の弾性体４２によって支持された円筒状の水槽４３を設け、洗濯・脱水時の振動を吸収する構成となっている。水槽４３の内部には、衣類など洗濯または乾燥の対象となる乾燥物４４（以下、衣類という）を収容する円筒状の回転槽４５が駆動モータ４６により回転されるよう構成され、回転槽４５の周壁には多数の小孔４５ａが設けられている。

本体４１の前面には衣類４４を出し入れする開口部４１ａと、これを開閉する扉４７が設けられている。水槽４３および回転槽４５の前面側にも同様の開口部４３ａ、４５ｂを有し、この水槽４３の開口部４３ａはベローズ４８によって本体４１の開口部４１ａと水密に連結されている。水槽４３の底部には洗濯水を排出する排水口４９を有し、排水弁５０を介して排水ホース５１に連結され、その先端部は機外に導出されている。

さらに、冷媒を圧縮する圧縮機５２と、圧縮された冷媒の凝縮熱を放熱する放熱器５３と、高圧の冷媒の圧力を減圧するための減圧手段５４と、減圧されて低圧となった冷媒が周囲から熱を奪う吸熱器５５とを冷媒が循環するように管路５６で連結したヒートポンプ装置５７が設けられている。さらに、回転槽４５の小孔４５ａおよび水槽４３に設けた排気口４３ｂより出て、吸熱器５５、放熱器５３を通過し、水槽４３の吸気口４３ｃより再度水槽４３および回転槽４５へ戻る循環風路５８が構成され、循環風路５８内に設けた送風機５９により送風の循環が行われる。また、給水弁６０は水道の蛇口６１にホース６２で接続されている。

上記構成において、洗濯運転を行う場合は、扉４７を開いて回転槽４５内へ衣類４４および洗剤を入れて運転を開始する。まず、給水弁６０が洗濯水側の給水口を開き、水槽４３および回転槽４５内に所定量の水が供給されると、駆動モータ４６が作動し回転槽４５が回転駆動され洗浄を行う。所定時間後、駆動モータ４６が停止して排水弁５０が開き、汚れた水が水槽４３および回転槽４５から排水され、機外の排水場所へ排出される。

次に、上記と同様に水槽４３および回転槽４５に水が供給され、すすぎ動作を行う。すすぎが終了すると排水弁５０が開いて排水された後、水槽４３が駆動モータ４６により高速で回転駆動されることにより、衣類４４の脱水が行われる。

以上のように洗濯運転が終了すると、衣類４４の乾燥運転が開始する。乾燥工程では駆動モータ４６により低速で回転槽４５を回転駆動させ衣類４４を撹拌する。このとき同時に、ヒートポンプ装置５７の圧縮機５２の運転と送風機５９の運転により循環風路５８内の空気は、吸熱器５５で吸熱され、冷却除湿される。その後、放熱器５３で加熱され、除湿された温風が、吸気口４３ｃから水槽４３内へ送り込まれる。

この除湿された温風は、衣類４４の水分を奪った後、回転槽４５の小孔４５ａから水槽４３内を通過して排気口４３ｂを経て循環風路５８へ至る。そして除湿された水は排水弁５０を介して機外へ排水される。循環風路５８と回転槽４５の間を空気が循環することにより衣類４４の除湿乾燥が行われる。このような構成のヒートポンプ装置を利用した衣類乾燥機は、例えば、特許文献１に示すものが開示されている。
特開平７−１７８２８９号公報

上記特許文献１に開示されている衣類乾燥機は、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された冷媒の熱を放熱する放熱器と、高圧の冷媒の圧力を減圧するための減圧手段と、減圧されて低圧となっ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を設け、エネルギーを有効に回収利用して衣類を乾燥するものである。そのためヒータ等の加熱手段を用いて乾燥させる場合に比べ大幅に消費エネルギーを削減することができる。

また、洗濯時の洗浄性能を向上させるために、使用する洗浄水の温度を高め、洗剤の活性を向上させ、汚れ等が洗浄水中に溶解しやすい状態とすることはすでに周知の事実である。

そして、乾燥時にはヒートポンプ装置を使用し消費エネルギーを効率よく使用することができるが、洗濯やすすぎに用いる水は、ヒータ等の加熱手段や、給湯器等を接続し、直接温水を投入する方法を用いて温水を作り出していた。

しかし、このような加熱方法では、熱変換効率が１以下であるため、温水を作り出すために多くのエネルギーと時間を必要としていた。このことを解決する方法としてヒートポンプ装置により温水を作る方法が考えられる。しかし、従来のヒートポンプ装置を設けた洗濯乾燥機の場合、上述したように衣類の乾燥時のみにヒートポンプ装置が使用され、乾燥時は大幅な省エネが期待できるが、洗濯やすすぎ時の洗濯水の加熱にヒートポンプ装置を利用したものはなかった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、乾燥時に限らず、洗濯やすすぎ時においても温水や温風を効率よく水槽内に供給し、衣類や洗浄水の温度を高く保ち、省エネで洗浄性能も優れた洗濯乾燥機を提供することを目的としている。

上記従来の課題を解決するために、本発明の洗濯乾燥機は、本体内に支持された水槽と、前記水槽内に回転自在に設けられた回転槽と、圧縮機および吸熱器、減圧手段、放熱器を冷媒の通る管路で連結したヒートポンプ装置と、前記回転槽内の空気を前記吸熱器から前記放熱器を経て、前記回転槽へ循環させる循環風路と、前記循環風路に乾燥用空気を送風する送風手段と、前記ヒートポンプ装置等を制御する制御手段とを備え、前記放熱器の少なくとも一部を前記水槽内に構成し、前記循環風路の吸熱器の上流側に外気と通じる吸気風路を設けるとともに、前記吸熱器の下流側に、外気と通じる排気風路を設けたものである。

これにより、乾燥時は循環風路を通過する空気を吸熱器で除湿し、さらに放熱器で加熱し、回転槽の衣類に当てることにより衣類の水分を蒸発させ乾燥を行うことができる。このとき、ヒートポンプ装置により、吸熱器では空気中の水分を凝縮させるときの凝縮熱を奪い、放熱器において乾燥した空気に熱を与え、空気の相対湿度を大幅に低下させ、その空気を衣類に当てているため、乾燥空気を必要以上に高温にする必要はなく、エネルギー効率よく乾燥ができる。

また、洗濯やすすぎ時はヒートポンプ装置により吸気風路より導入した空気から吸熱器で空気の熱を奪い、その熱を放熱器に運び洗濯水やすすぎ水を加熱することができる。このことにより、ヒータ等の熱源を使用しなくても洗濯水やすすぎ水を温めることができ、エネルギー効率を高めた洗濯やすすぎが可能となる。

また、水槽内で直接洗浄水や循環空気が放熱器と接触し、熱交換するため冷媒の熱を効率的に洗浄水に伝達できる。さらに、洗浄水を温めるための送水経路を設ける必要もなく、簡単な構成でコンパクトに構成できる。さらにまた、洗浄水温を高く保つことにより、洗浄性能が優れ、省エネ性の高い洗濯乾燥機が実現できるものでもある。

本発明の洗濯乾燥機は、洗濯やすすぎ時にヒートポンプ装置の熱により衣類や洗浄水の温度を高くすることができ、高効率でエネルギーの消費量が少なく、洗濯効果を高めることができる。

第１の発明は、本体内に支持された水槽と、前記水槽内に回転自在に設けられた回転槽と、圧縮機および吸熱器、減圧手段、放熱器を冷媒の通る管路で連結したヒートポンプ装置と、前記回転槽内の空気を前記吸熱器から前記放熱器を経て、前記回転槽へ循環させる循環風路と、前記循環風路に乾燥用空気を送風する送風手段と、前記ヒートポンプ装置等を制御する制御手段とを備え、前記放熱器の少なくとも一部を前記水槽内に構成し、前記循環風路の吸熱器の上流側に外気と通じる吸気風路を設けるとともに、前記吸熱器の下流側に、外気と通じる排気風路を設けたことにより、洗濯やすすぎ時にはヒートポンプ装置により吸気風路より導入した空気から吸熱器で熱を奪い、その熱を放熱器に運び洗濯水やすすぎ水を加熱することにより、ヒータ等のエネルギー源をほとんど用いずにエネルギー効率の高い洗濯やすすぎが可能となる。また、水槽内で直接洗浄水や循環空気が放熱器と接触し、熱交換するため冷媒の熱を効率的に洗浄水に伝達できる。また、洗浄水を温めるための送水経路を設ける必要もなく、簡単な構成でコンパクトに構成できる。さらにまた、高効率で洗浄水温を高く保つことができるため、洗浄性能が優れ、省エネ性の高い洗濯乾燥機が実現できるものでもある。

第２の発明は、第１の発明の吸気風路および排気風路に仕切り手段を設け、制御手段は、乾燥時において、前記仕切り手段は吸気風路側および排気風路側を閉じるようにしたことにより、乾燥時は循環風路を乾燥用空気が循環し、外気に熱を捨てることなく有効に活用でき、また、洗濯やすすぎ時は、外気より積極的に空気を導入し、その熱を洗浄水を温めるのに利用することができるため、ヒートポンプ装置の入力に対し、それ以上の熱を水温上昇のために与えることができるものである。

第３の発明は、第１の発明に加えて、吸気風路および排気風路に設けた仕切り手段と、吸熱器上流側の循環風路の空気温度を検知する温度検知手段と、外気温度を検知する外気温度検知手段を設け、制御手段は、循環空気の温度が、外気温度より高い場合、前記仕切り手段により前記吸気風路および排気風路を閉じるようにしたことにより、吸熱器で奪う熱を温度の高い側の空気より奪うことができるため、効率よく熱を奪い、洗浄や乾燥に使用することができるものである。

第４の発明は、第１〜第３のいずれかの発明のヒートポンプ装置の放熱器は、少なくとも一部を水槽内底部に設け、少なくとも一部は水槽の外側の循環風路内に設けたことにより、水槽底部の洗浄水が溜まる部分に放熱器を構成し、放熱器と洗浄水が直接接触して熱交換するため、熱交換効率を高めることができる。また、洗濯やすすぎ時は放熱器で洗浄水を温めると同時に、水槽の外側の放熱器部分から回転槽内に温風を循環させることができるため、衣類の温度を早く上昇させ、汚れを浮き上がらせた後、洗浄水をかけて洗浄することにより汚れを落ち易くすることができるものである。

第５の発明は、第１〜第３のいずれかの発明のヒートポンプ装置の放熱器は、水槽の外側に設け、前記水槽の内部とは熱交換部を介して連結したことにより、放熱器の熱交換部が直接洗浄水と接触することがなく、洗浄水により放熱器が腐食する心配もなくなる。また、熱交換部で熱交換するため熱交換効率も低下することなく、洗浄水を温めることができる。

第６の発明は、第１〜第３のいずれかの発明に加えて、ヒートポンプ装置の圧縮機を冷却する冷却用送風手段と、前記圧縮機の下流側に前記ヒートポンプ装置の吸熱器と連通する冷却風路を設け、前記冷却用送風手段により前記圧縮機に供給された空気が前記冷却風路を通して前記吸熱器を通過するようにしたことにより、圧縮機で発生した廃熱が吸熱器を通過するようになるため、ヒートポンプ装置の効率を高めることができるとともに、放熱器での洗浄水の加熱能力を増加させることができるため、洗浄時間や洗浄性能を向上させることができる。

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、本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洗濯乾燥機の縦断面の簡略図である。図１に示すように、洗濯乾燥機の本体１の内部には、複数の弾性体２によって支持された円筒状の水槽３を設け、洗濯・脱水時の振動を吸収する構成となっている。水槽３の内部には、衣類など洗濯または乾燥の対象となる衣類４を収容する円筒状の回転槽５が駆動モータ６により回転されるよう構成され、回転槽５の周壁には多数の小孔５ａが設けられている。

本体１の前面には衣類４を出し入れする開口部１ａと、これを開閉する扉７が設けられている。水槽３および回転槽５の前面側にも同様の開口部３ａ、５ｂを有し、この水槽３の開口部３ａはベローズ８によって本体１の開口部１ａと水密に連結されている。水槽３の底部には洗濯水を排出する排水口９を有し、排水弁１０を介して排水ホース１１に連結され、その先端部は機外に導出されている。

さらに、冷媒を圧縮する圧縮機１２と、圧縮された冷媒の凝縮熱を放熱する放熱器１３と、高圧の冷媒の圧力を減圧するための減圧手段１４と、減圧されて低圧となった冷媒が周囲から熱を奪う吸熱器１５とを冷媒が循環するように管路１６で連結したヒートポンプ装置１７が設けられ、放熱器１３の一部または全部は水槽３内に設置されている。

さらに、回転槽５の小孔５ａおよび水槽３に設けた排気口３ｂより出て、吸熱器１５、放熱器１３を通過し、水槽３の給気口３ｃより再度水槽３および回転槽５へ戻る循環風路１８が構成され、循環風路１８内に設けた送風機（送風手段）１９により乾燥用空気の循環送風が行われる。また、吸熱器１５の上流側の循環風路１８ａには、外気とつながる吸気風路２０と、吸熱器１５および送風機１９の下流側の循環風路１８ｂには同様に外気とつながる排気風路２１が設けられている。また、給水弁２２は水道の蛇口２３に接続されたホース２４で接続されている。

上記構成において、洗濯運転を行う場合は、扉７を開いて回転槽５内へ衣類４および洗剤を入れて運転を開始する。まず、給水弁２２が洗濯水側の給水口を開き、水槽３および回転槽５内に所定量の水が供給されると、駆動モータ６が作動し回転槽５が回転駆動され洗濯動作を行う。このとき、ヒートポンプ装置１７の圧縮機１２の運転と送風機１９の運転を行うことにより、吸気風路２０より外気を取り入れ、循環風路１８ａの空気は、吸熱器１５で吸熱され、空気中の水分は冷却凝縮され、凝縮熱を奪い、排気風路２１より本体１の外に排気される。

この熱を管路１６内の冷媒が運び、放熱器１３で水槽３内の洗浄水を加熱し、同時に循環風路１８内の空気も加熱する。このことにより、洗浄水の温度や衣類４の温度が上昇し、温度上昇のない場合に比べ、洗浄性能が大幅にアップする。さらに、所定時間洗浄後、駆動モータ６が停止して排水弁１０が開き、汚れた水が水槽３および回転槽５から排水され、機外の排水場所へ排水される。

次に、上記と同様に水槽３および回転槽５に水が供給され、すすぎ動作を行う。同様に、ヒートポンプ装置１７が運転され、すすぎ水の温度を上昇させ、すすぎの性能も向上させることができる。すすぎが終了すると排水弁１０が開いて排水された後、回転槽５が駆動モータ６により高速で回転駆動されることにより、衣類４の脱水が行われる。

以上のように洗濯、すすぎ、および脱水運転が終了すると、次に乾燥運転を開始する。乾燥工程では、駆動モータ６により低速で回転槽５を回転駆動させ衣類４を撹拌しながら、ヒートポンプ装置１７の圧縮機１２の運転と送風機１９の運転により、循環風路１８内の空気は吸熱器１５で吸熱されて冷却除湿され、放熱器１３で加熱されて給気口３ｃから水槽３内へ送り込まれる。この除湿された温風は、衣類４の水分を奪った後、回転槽５の小孔５ａから水槽３内を通過して排気口３ｂを経て循環風路１８へ至る。そして除湿された水は排水弁１０を介して機外へ排水される。このように、循環風路１８と回転槽５の間を空気が循環することにより衣類４の乾燥が行われる。

このことにより、乾燥工程での消費エネルギー削減効果のみならず、洗浄やすすぎ工程においてもヒートポンプ装置１７を有効に活用できる構成となっているため、洗浄性能やすすぎ性能を向上させることができるものである。

なお、駆動モータ６、ヒートポンプ装置１７、送風機１９等の駆動を制御するとともに、洗濯、すすぎ、脱水、乾燥の各工程は、設定されたプログラムに基いて制御手段（図示せず）により逐次運転するものである。

（実施の形態２）
図２は、本発明の第２の実施の形態における洗濯乾燥機の縦断面の簡略図である。図２に示すように、循環風路１８より分岐して外気につながるように設けられた吸気風路２０および排気風路２１には、各々仕切り手段２４、２５が設けられている。この仕切り手段２４、２５は洗濯時とすすぎ時は開き、吸気風路２０および排気風路２１を介して外気と連通する。また、乾燥工程時は閉じて外気と遮断され、循環風路１８を乾燥用空気が流れる構成となっている。

この構成により、乾燥時は循環風路１８を乾燥用空気が循環し、外気に熱を捨てることなく有効に空気の熱を活用でき、洗濯時やすすぎ時は、外気より積極的に空気を導入し、その熱をヒートポンプ装置１７の吸熱器１５により吸熱し、放熱器１３により外気の熱分を加えて洗浄水を温めることができるため、大量の熱をヒートポンプ装置１７により運ぶことができ、ヒートポンプ装置１７の入力以上の熱を水温上昇のために与えることができるものである。

さらに、この仕切り手段２４、２５の代わりに切り換え手段（図示せず）を循環風路１８と吸気風路２０および排気風路２１との分岐部に設け、洗濯時やすすぎ時は循環風路１８側を閉じ、乾燥工程中は吸気風路２０および排気風路２１側を閉じる構成としても同様の作用、効果となる。

また、吸熱器１５上流の循環風路１８の空気温度を検知する温度検知手段２８と、外気の温度を検知する外気温度検知手段２９が設けられている。温度検知手段２８で検知した循環空気の温度が、外気温度検知手段２９で検知した外気温度より高い場合、制御手段によってそれぞれの仕切り手段２４、２５を閉じるように制御する。

この構成により、吸熱器１５で吸熱する場合、循環風路１８側の空気か、外気かどちらか高い方の温度より熱を奪うことができるため、効率よく熱を奪い、放熱器１３により洗浄水や循環空気に熱を与え、洗浄や乾燥を効率的に行うことができるものである。なお、図３のように放熱器１３が水槽５底部の水中に完全に沈んだ状態でも同様の作用、効果がある。

（実施の形態３）
次に、図４に基いて実施の形態３における洗濯乾燥機について説明する。図４は、実施の形態３における洗濯乾燥機の縦断面の簡略図である。図４のように、ヒートポンプ装置１７の放熱器１３の一部分を水槽３の底部に設け、他の部分は水槽３外側の循環風路１８内に設けている。

この構成により、放熱器１３と洗浄水が直接接触して熱交換するため、熱交換効率を高めることができるとともに、洗濯時やすすぎ時は、放熱器１３で洗浄水を温めると同時に回転槽５内に温風を循環させることができるため、衣類４の温度を速く上昇させ、汚れを浮き上がらせた後、洗浄水をかけて洗浄することにより汚れが落ちやすくなる等の効果がある。

（実施の形態４）
次に、図５に基いて実施の形態４における洗濯乾燥機について説明する。図５は、実施の形態４における洗濯乾燥機の縦断面の簡略図である。ヒートポンプ装置１７の放熱器１３は水槽３の外側に設け、水槽３の内部とは熱交換部３０を介して連通するように設けた構成としている。

この構成により、放熱器１３の熱交換部３０が直接洗浄水と接触することがなく、洗浄水により放熱器１３が腐食する心配もなくなる。また、熱交換部３０で熱交換するため熱交換効率も低下することなく、洗浄水を温めることができるものでもある。

（実施の形態５）
次に、図６に基いて実施の形態５における洗濯乾燥機について説明する。図６は、実施の形態５における洗濯乾燥機の縦断面の簡略図である。

ヒートポンプ装置１７の圧縮機１２を冷却する冷却用送風機３１を設け、前記圧縮機１２の下流側に前記ヒートポンプ装置１７の吸熱器１５を通過させる冷却風路３２を設けている。この構成により、圧縮機１２で発生した廃熱が放熱器１３を通過するようになるため、ヒートポンプ装置１７の効率を高めることができるとともに、放熱器１３での洗浄水の加熱能力を増加させることができるため、洗浄時間や洗浄性能を向上させることができる。

以上のように、本発明にかかる洗濯乾燥機は、ヒートポンプ装置を使用した加熱、除湿手段を使用して、洗浄水の加熱と低温での乾燥が可能であるため、衣類の傷みが少なく、効率よく乾燥させることができるもので、食品機器やその他の分野において低温での乾燥が必要な乾燥機器等への用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における洗濯乾燥機の縦断面の簡略図 本発明の実施の形態２における洗濯乾燥機の縦断面の簡略図 同洗濯乾燥機の他の例の縦断面の簡略図 本発明の実施の形態３における洗濯乾燥機の縦断面の簡略図 本発明の実施の形態４における洗濯乾燥機の縦断面の簡略図 本発明の実施の形態５における洗濯乾燥機の縦断面の簡略図 従来の洗濯乾燥機の縦断面の簡略図

符号の説明

１ 本体
３ 水槽
５ 回転槽
６ 駆動モータ
１２ 圧縮機
１３ 放熱器
１４ 減圧手段
１５ 吸熱器
１７ ヒートポンプ装置
１８ 循環風路
１９ 送風機
２０ 吸気風路
２１ 排気風路
２２ 給水弁
２４、２５ 仕切り手段
２８ 温度検知手段
２９ 外気温度検知手段

Claims (6)

1. 本体内に支持された水槽と、前記水槽内に回転自在に設けられた回転槽と、圧縮機および吸熱器、減圧手段、放熱器を冷媒の通る管路で連結したヒートポンプ装置と、前記回転槽内の空気を前記吸熱器から前記放熱器を経て、前記回転槽へ循環させる循環風路と、前記循環風路に乾燥用空気を送風する送風手段と、前記ヒートポンプ装置等を制御する制御手段とを備え、前記放熱器の少なくとも一部を前記水槽内に構成し、前記循環風路の吸熱器の上流側に外気と通じる吸気風路を設けるとともに、前記吸熱器の下流側に、外気と通じる排気風路を設けた洗濯乾燥機。
2. 吸気風路および排気風路に仕切り手段を設け、制御手段は、乾燥時において、前記仕切り手段は吸気風路側および排気風路側を閉じるようにした請求項１記載の洗濯乾燥機。
3. 吸気風路および排気風路に設けた仕切り手段と、吸熱器上流側の循環風路の空気温度を検知する温度検知手段と、外気温度を検知する外気温度検知手段を設け、制御手段は、循環空気の温度が、外気温度より高い場合、前記仕切り手段により前記吸気風路および排気風路を閉じるようにした請求項１記載の洗濯乾燥機。
4. ヒートポンプ装置の放熱器は、少なくとも一部を水槽内底部に設け、少なくとも一部は水槽の外側の循環風路内に設けた請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗濯乾燥機。
5. ヒートポンプ装置の放熱器は、水槽の外側に設け、前記水槽の内部とは熱交換部を介して連結した請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗濯乾燥機。
6. ヒートポンプ装置の圧縮機を冷却する冷却用送風手段と、前記圧縮機の下流側に前記ヒートポンプ装置の吸熱器と連通する冷却風路を設け、前記冷却用送風手段により前記圧縮機に供給された空気が前記冷却風路を通して前記吸熱器を通過するようにした請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗濯乾燥機。