JP4705549B2 - 洗濯乾燥機 - Google Patents

Description

本発明は、水槽内に水平方向もしくは水平方向から傾斜した方向に回転自在に支持された回転ドラム内で、洗濯、すすぎ、脱水、乾燥の各工程を行う洗濯乾燥機に関する。

ドラム式洗濯乾燥機は、一般的に、多数の透孔が形成され洗濯物を収容して回転駆動される回転ドラム２が水槽内に設けられ、この水槽内の給水、排水及び回転ドラムの回転の制御により洗濯、すすぎ、脱水の各工程を実施する。さらに、送風手段である送風ファンにより水槽内の空気を、除湿手段、加熱手段を備えた循環送風経路を通して循環させることにより洗濯物の乾燥工程を実施するようになっている。

ここで、除湿手段、加熱手段は一例として、圧縮機と冷媒回路で接続した空気調和機を構成する蒸発器、凝縮器で構成され、送風手段により水槽内の空気を循環送風経路に導入して蒸発器及び凝縮器を順次に通して熱交換することで除湿後に加熱した渇いた高温空気とし、これを水槽内に送風して回転ドラム内の洗濯物に曝すことを繰り返し、効率よく乾燥させられるようにしている。

上記のような洗濯乾燥機には、洗濯動作において回転ドラムを回転駆動する第１のモータと、第１のモータに電力を供給する第１のパワー素子と、乾燥工程においてヒートポンプ用の圧縮機を回転駆動する第２のモータと、第２のモータに電力を供給する第２のパワー素子とを備えている。第１のパワー素子と第２のパワー素子とは、各々独立した回路基板に実装されている。

また、洗濯乾燥機における２つのモータに供給される電力は非常に高く、モータ動作時、パワー素子は高い熱を発生する。このようなパワー素子駆動時に発生する熱を放熱させるために、パワー素子には放熱板（ヒートシンク）が装着されている。特許文献１には、パワー素子に装着される放熱板の構成が開示されている。

特許文献１に開示されている放熱板の構成は、放熱効果を高くするとともに放熱板が占める割合を少なくするために、パワー素子に取り付けられる第１の放熱板と、第１の放熱板に取り付けられ電子ユニットを覆うように配されている第２の放熱板とを備えている。
特開平１１−２６７３９５号公報

しかしながら特許文献１に開示されている放熱板を、２つのモータ及び２つのパワー素子を搭載した洗濯乾燥機に搭載した場合、第１のパワー素子と第２のパワー素子とに、各々独立して放熱板を搭載する必要がある。このような構成では部品点数が多くなりコストアップにつながってしまうという問題点がある。また、第１及び第２のパワー素子のそれぞれにおいて高い放熱効果を得ようとすると、放熱板が大型化してしまい、洗濯乾燥機が大型化してしまうという問題点がある。

本発明は、上記問題点を鑑み、複数のパワー素子を備えた構成において、高い放熱効果、低コスト、小型化を実現できる洗濯乾燥機を実現することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の洗濯乾燥機は、水槽内に回転可能に配され、内部に洗濯物を収容可能なドラムと、前記ドラムを回転させる第１のモータと、前記第１のモータに電力を供給する第１のパワー素子と、前記水槽内の空気を除湿及び加熱する圧縮器と、前記圧縮器を回転させる第２のモータと、前記第２のモータに電力を供給する第２のパワー素子とを備え、前記水槽内に給水及び排水を行い、前記洗濯物が収納されている前記ドラムを前記第１のモータで回転駆動することで洗濯、すすぎ、脱水の各工程を実施し、脱水工程時に前記ドラムを高速回転させるとともに、前記圧縮器を前記第２のモータで回転駆動することで前記水槽内の空気を除湿及び加熱して、前記ドラム内に放出する乾燥工程を実施し、前記乾燥工程時に前記ドラムを前記脱水工程の高速回転時よりも低速で回転させ、前記脱水工程時よりも低い電力を前記第１のパワー素子から前記第１のモータに供給する洗濯乾燥機であって、前記第１のパワー素子と前記第２のパワー素子とに結合された単一の放熱板を備えたものである。

本発明は、複数のパワー素子を備えた洗濯乾燥機において、高い放熱効果、低コスト、小型化を実現できる。

すなわち、本発明の洗濯乾燥機に搭載される放熱板は、その表面積が、従来の複数の放熱板の総表面積よりも小さいため、小型化することができる。したがって、洗濯乾燥機を小型化することができる。

また、複数のパワー素子の放熱タイミングが分散されているので、１つのパワー素子が放熱する時の放熱容量を、従来よりも大きく確保することができ、高い放熱効果を得ることができる。

本発明の洗濯乾燥機は、前記第１及び第２のパワー素子は、基板上に並んで配列され、その配列方向に沿った側面にリード端子が配され、前記放熱板は、前記第１及び第２のパワー素子との接合面に隣接する部分に、前記リード端子との間の間隔を広げるように切り欠き部が形成されている構成としてもよい。この構成により、組立時にリード端子とプリント基板における接続孔とを組立作業者が目視可能であるため、組立性を向上させることができる。

また、前記第１及び第２のパワー素子は、同一基板上に実装されている構成としてもよい。この構成により、プリント基板の枚数を少なくすることができ、コストダウンすることができる。

（実施の形態１）
〔１．洗濯乾燥機の基本構成〕
図１は、ドラム式洗濯乾燥機の側面図である。図２は、ドラム式洗濯乾燥機の背面図である。図１及び図２は、便宜上、内部構造がわかるように描画している。

ドラム式洗濯乾燥機は、図１に示すように、多数の透孔８が形成され洗濯物を収容して回転駆動される回転ドラム２が水槽３内に設けられ、一般に、この水槽３内の給水、排水及び前記回転ドラム２の回転の制御により洗濯、すすぎ、脱水の各工程（以下、この３つの工程を併せて「洗濯運転」と称する）を実施すると共に、送風手段である送風ファン１５により水槽３内の空気を、除湿手段、加熱手段を備えた循環送風経路５を通して循環させることにより洗濯物の乾燥工程を実施するようになっている。

ここで、除湿手段、加熱手段は一例として、圧縮機と冷媒回路で接続した空気調和機を構成する蒸発器、凝縮器で構成され、送風手段により水槽内の空気を循環送風経路に導入して蒸発器及び凝縮器を順次に通して熱交換することで除湿後に加熱した渇いた高温空気とし、これを水槽内に送風して回転ドラム内の洗濯物に曝すことを繰り返し、効率よく乾燥させられるようにしている。以下、さらに詳しく構成を説明する。

図１に示すドラム式洗濯乾燥機１は、洗濯乾燥機本体４４内に図示しないサスペンション構造によって水槽３が宙吊り状態に配設され、水槽３内に有底円筒形に形成された回転ドラム２がその軸心方向を正面側から背面側に向けて下向きに傾斜させて配設されている。水槽３の正面側には回転ドラム２の開口端に通じる衣類出入口１１が形成され、洗濯乾燥機本体４４の正面側に形成された上向き傾斜面に設けられた開口部を開閉可能に閉じる扉９を開くことにより、前記衣類出入口１１を通じて回転ドラム２内に対して洗濯物を出し入れすることができる。扉９が上向き傾斜面に設けられているため、洗濯物を出し入れする作業を腰を屈めることなく実施でき、一般には横向きにある開口部から洗濯物を出し入れするドラム式洗濯機の作業性の悪さが改善されている。

回転ドラム２には、その周面に水槽３内に通じる多数の透孔８が形成され、内周面の複数位置に攪拌突起（図示せず）が設けられている。この回転ドラム２は水槽３の背面側に取り付けられたモータ７によって正転及び逆転方向に回転駆動される。また、水槽３には、注水管路１２及び排水管路１３が配管接続され、図示しない注水弁及び排水弁の制御によって水槽３内への注水及び排水がなされる。

扉９を開いて回転ドラム２内に洗濯物及び洗剤を投入してドラム式洗濯乾燥機１の運転を開始させると、水槽３内には注水管路１２から所定量の注水がなされ、モータ７により回転ドラム２が回転駆動されて洗濯工程が開始される。回転ドラム２の回転により、回転ドラム２内に収容された洗濯物は回転ドラム２の内周壁に設けられた攪拌突起によって回転方向に持ち上げられ、持ち上げられた適当な高さ位置から落下する攪拌動作が繰り返されるので、洗濯物には叩き洗いの作用が及んで洗濯がなされる。所要の洗濯時間の後、汚れた洗濯液は排水管路１３から排出され、回転ドラム２を高速回転させる脱水動作により洗濯物に含まれた洗濯液を脱水し、その後、水槽３内に注水管路１２から注水してすすぎ工程が実施される。このすすぎ工程においても回転ドラム２内に収容された洗濯物は回転ドラム２の回転により攪拌突起４により持ち上げられて落下する攪拌動作が繰り返されてすすぎ洗いが実施される。

このドラム式洗濯乾燥機１には、回転ドラム２内に収容した洗濯物を乾燥する機能が設けられ、図１、図２に示すような水槽３内の空気を排気して除湿し、加熱した乾燥した空気を再び水槽３内に送風する既述した循環送風経路５が形成されている。この循環送風経路５の途中には図１に示すように蒸発器３１などの除湿手段、凝縮器３２などの加熱手段、及び送風手段である送風ファン１５が設けられるのが既述したように一般的である。この送風ファン１５を回転駆動することにより、循環送風経路５に空気の流れが発生して、洗濯物を収容した回転ドラム２内の空気は、透孔８を通じて水槽３から送風ファン１５側への循環空気導入管路１６に排気され、送風ファン１５の上流に位置する蒸発器３１に水分を結露させて除湿することと、既述したように４００℃程度に昇温する凝縮器３２との熱交換により加熱することとで、常に乾燥した高温の空気とされる。この乾燥した高温の空気は、送風ファン１５から水槽３への送風管路３３に送り出されて、水槽３内に送風される。水槽３内に送風された高温の乾燥空気は、透孔８を通じて回転ドラム２内に入って、衣類などの洗濯物に曝されながら水槽３へと抜け、再度循環空気導入管路１６へと導入され、以上の循環送風経路５での空気の循環の繰り返しにより乾燥工程が実施される。

なお、蒸発器３１及び凝縮器３２は、これらに冷媒を循環させる冷媒回路で接続した圧縮機３７と共に、１つの器体３８に収容した図１に示すような空気調和機３９として取り扱い、この空気調和機３９の導入空気を除湿及び加熱した後に排気する排気口４１側に送風ファン１５の吸気口４２側を相互間の防振構造部を有して結合し一体化している。これにより、圧縮機３７、蒸発器３１、凝縮器３２が器体３８への収納により一纏めになった大量生産向きの機器となった空気調和機３９と送風ファン１５との２つの単独機器の結合で４つの機器、つまり圧縮機３７、蒸発器３１、凝縮器３２、送風ファン１５のそれぞれを循環送風経路５の一部をなして所定の機能を達成する空調・送風ユニット８１として関係付けられる。なお、乾燥手段は、蒸発器３１，凝縮器３２、圧縮機３７及び送風ファン１５で構成される。

〔２．パワー素子ユニットの構成〕
上記のように構成されている洗濯乾燥機には、洗濯運転時及び乾燥工程において回転ドラム２を回転駆動する第１のモータ（図１におけるモータ７）と、乾燥工程においてヒートポンプ用の圧縮機３７（コンプレッサー）を回転駆動する第２のモータとを備えている。また、各モータを駆動するパワー素子ユニットが搭載されている。パワー素子ユニットは、第１のモータへ電力を供給する第１のパワー素子２０１と、第２のモータへ電力を供給する第２のパワー素子２０１と、放熱板２０３とを備えている。

図３は、実施の形態１におけるパワー素子ユニットの構成を示す側面図である。図４は、パワー素子ユニットの別の角度から見た側面図であり、図３における矢印Ａに示す方向から見た図である。

図３及び図４において、電源回路を構成するコンデンサなどの各種電子部品（不図示）が実装されているプリント基板２０４に、第１のパワー素子２０１と第２のパワー素子２０２とが実装されている。

第１のパワー素子２０１は、第１のモータ（不図示）に電力を供給する素子である。第２のパワー素子２０２は、第２のモータに電力を供給する素子である。また、第１のパワー素子２０１は、略一直線上に並んだ複数のリード端子２０１ａが、略平行に２列配されている。リード端子２０１ａは、第１のパワー素子２０１をプリント基板２０４に実装する際、プリント基板２０４に形成されている接続孔に挿通され、プリント基板２０４の裏面に形成されている導体パターンに半田付けによって電気的に接続される。また、第２のパワー素子２０２は、略一直線上に並んだ複数のリード端子２０２ａが、略平行に２列配されている。リード端子２０２ａは、第２のパワー素子２０２をプリント基板２０４に実装する際、プリント基板２０４に形成されている接続孔に挿通され、プリント基板２０４の裏面に形成されている導体パターンに半田付けによって電気的に接続される。

第１のパワー素子２０１及び第２のパワー素子２０２は、モータを高速で回転駆動する必要があるため、動作時には大きな電力をモータへ供給するとともに、素子自体が高熱を発する。このような熱を放熱させるために、第１のパワー素子２０１及び第２のパワー素子２０２には、一つの放熱板２０３が装着されている。また、本実施の形態では、プリント基板２０４において、第１のパワー素子２０１と第２のパワー素子２０２とが互いに近接するように実装されている。これにより、放熱板２０３の大きさを極力小さくすることができる。

放熱板２０３は、伝熱材で形成され、例えばアルミニウムなどの金属で形成されている。また、放熱板２０３は、横長の略直方体形状に形成され、その底面（接合面）が第１のパワー素子２０１及び第２のパワー素子２０２の上面に伝熱可能に結合されている。本実施の形態では、ネジによって両者を固定した。また、底面は、その幅寸法が、第１のパワー素子２０１及び第２のパワー素子２０２におけるリード端子間の幅寸法以下となるように形成されている。また、放熱板２０３の上面には、複数の放熱フィンが形成され、放熱効果を高めている。なお、本実施の形態の放熱板２０３は、前述した従来の２個の放熱板（２つのパワー素子のそれぞれに独立して配された放熱板）の総放熱容量よりも、小さい放熱容量を有する。すなわち、本実施の形態の放熱板２０３は、従来の２個の放熱板を合わせた大きさ（体積、表面積）よりも小さく形成されている。ただし、従来の２個の放熱板を構成する１個あたりの放熱板の大きさ及び放熱容量は、本実施の形態の放熱板２０３よりも小さい。

また、図４に示すように、放熱板２０３の底面において、リード端子２０１ａ及び２０２ａ（図４ではリード端子２０１ａのみ図示）に対向する部位に、略矩形の切り欠き部２０３ａが形成されている。切り欠き部２０３ａを形成することで、放熱板２０３が装着されている第１のパワー素子２０１及び第２のパワー素子２０２をプリント基板２０４に実装する際に、リード端子２０１ａ及び２０２ａが目視可能であるため、リード端子２０１ａ及び２０２ａをプリント基板２０４に形成されている接続孔に挿入しやすく、組立性を向上させることができる。また、切り欠き部２０３ａ内に、他の電子部品などを配置させることができるため、高密度な実装が可能になり、回路基板の小型化が可能になる。ひいては、洗濯乾燥機の小型化に貢献する。なお、切り欠き部２０３ａは、必ずしも形成する必要はなく、高い放熱効果及び放熱板の小型化できるという効果のみを得ようするのであれば形成しなくてもよい。また、切り欠き部２０３ａの形状は、図４に示すような略矩形に限らず、テーパ形状や湾曲形状であっても同様の効果を得ることができる。

次に、放熱動作について説明する。

まず、洗濯運転時、回転ドラム２を回転駆動するため、制御回路（不図示）は、第１のパワー素子２０１を動作させる。第１のパワー素子２０１は、インバーター制御に基づいて、回転ドラム２を回転駆動可能な第１のモータに電力を供給する。これにより、第１のモータが駆動して回転ドラム２を回転させることができ、洗濯工程、すすぎ工程、脱水工程から構成される洗濯動作を実行させることができる。この時、第１のパワー素子２０１で発生した熱は、放熱板２０３に伝達され、放熱される。洗濯運転時は、第１のパワー素子２０１のみが動作し、第２のパワー素子２０２は動作していないため、第１のパワー素子２０１から発生する熱のみが放熱板２０３から放熱される。すなわち、第１のパワー素子２０１は、放熱板２０３における２素子分の放熱容量を１素子で利用できるため、放熱効果が大きい。

また、乾燥工程時は、ドラム２を低速回転させるとともに、圧縮機３７を回転駆動させる。したがって、制御回路は第１のパワー素子２０１と第２のパワー素子２０２とを動作させる。第１のパワー素子２０１は、ドラム２を低速回転させるために、第１のモータ（図１のモータ７）に低い電力を供給する。また、第２のパワー素子２０２は、インバーター制御に基づいて、圧縮機３７を回転駆動可能な第２のモータに電力を供給する。これにより、第１のモータによってドラム２を低速回転させながら、第２のモータによって圧縮機３７を回転させることができ、循環送風経路５内で発生させた温風をドラム２内に放出させて、ドラム２内の洗濯物を乾燥させることができる。この時、第１のパワー素子２０１及び第２のパワー素子２０２で発生した熱は、放熱板２０３に伝達され、放熱される。すなわち、乾燥工程時は、第１のパワー素子２０１から発生する熱と、第２のパワー素子２０２から発生する熱とを放熱板２０３から放熱させるが、乾燥工程時における第１のパワー素子２０１の発熱量は少量であるため、第２のパワー素子２０２は放熱板２０３におけるほぼ２素子分の放熱容量を１素子で利用できる。

次に、本実施の形態のパワー素子ユニットの組み立て方法について説明する。

図３及び図４に示すパワー素子ユニットを組み立てる際は、まず、放熱板２０３の底面上に第１のパワー素子２０１と第２のパワー素子２０２とを、ネジで締結固定する。この時、リード端子２０１ａ及び２０２ａが、放熱板２０３の底面に対して相対向する方向へ突出するように固定する。

次に、放熱板２０３が固定されている第１のパワー素子２０１及び第２のパワー素子２０２のリード端子２０１ａ及び２０２ａを、プリント基板２０４に形成されている接続孔に挿通させる。本実施の形態では、組立作業者による手作業にて挿通される。この時、放熱板２０３は、その底面の幅寸法がリード端子間の幅寸法以下になるように切り欠き部２０３ａが形成されているため、作業者はリード端子２０１ａ及び２０２ａを接続孔に挿通させる際、リード端子２０１ａ及び２０２ａと接続孔とを目視確認しながら作業を行うことができる。

次に、プリント基板２０４の裏面における接続孔近傍に形成されている導体パターンと、リード端子２０１ａ及び２０２ａとを半田付けして、両者を電気的に接続する。これにより、パワー素子ユニットが完成する。

〔３．実施の形態の効果、他〕
以上のように本実施の形態によれば、第１のパワー素子ユニット２０１と第２のパワー素子ユニット２０２とを、単一のプリント基板２０４に実装する構成であるため、プリント基板の枚数を削減でき、コストダウン及び洗濯乾燥機１の小型化が可能になる。

また、単一の放熱板２０３を第１のパワー素子２０１と第２のパワー素子２０２とに装着する構成であるため、放熱板２０３の数を削減することができ、コストダウンが可能になる。

また、放熱板２０３を、従来のように２個のパワー素子のそれぞれに独立して装着される放熱板を合わせた放熱容量よりも小さくすることができるため、パワー素子ユニットを小さくすることができ、洗濯乾燥機１を小さくすることができる。なお、放熱板２０３の放熱容量は、従来の２個の放熱板を構成する１個の放熱板の放熱容量よりも大きく形成されているため、本実施の形態のように第１のパワー素子２０１と第２のパワー素子２０２とは同時に動作しない構成においては、パワー素子１つ当たりの放熱容量が大きく確保され、それによる放熱効果は大きい。すなわち、洗濯運転時は第１のパワー素子２０１が放熱板２０３を占有して放熱を行い、乾燥工程時は第２のパワー素子２０２がほぼ放熱板２０３を占有して放熱を行うことができ、放熱板１つあたりの放熱容量が従来の放熱板よりも大きいため、高い放熱効果を得ることができる。

また、放熱板２０３に切り欠き部２０３ａが形成されていることにより、放熱板２０３が装着された第１のパワー素子２０１及び第２のパワー素子２０２を、プリント基板２０４に実装させる際、作業者においてリード端子２０１ａ及び２０２ａと接続孔とが目視可能であるため、リード端子２０１ａ及び２０２ａと接続孔との位置を把握しやすく、作業性を向上させることができる。また、切り欠き部２０３ａ内に、他の電子部品などを配置させることができるため、プリント基板２０４に実装される電子部品を高密度に実装することができ、プリント基板２０４を小型化することができる、

本発明は、回転ドラムモータ用のパワー素子と、コンプレッサーモータ用のパワー素子のように、互いに異なる期間に動作するパワー素子を放熱させる放熱板を備えた洗濯乾燥機に有用である。

本発明の実施の形態１における洗濯乾燥機の側面図 実施の形態１における洗濯乾燥機の背面図 実施の形態１におけるパワー素子ユニットの側面図 実施の形態１におけるパワー素子ユニットの側面図

１ ドラム式洗濯乾燥機
２０１ 第１のパワー素子
２０２ 第２のパワー素子
２０１ａ、２０２ａ リード端子
２０３ 放熱板
２０３ａ 切り欠き部
２０４ プリント基板

Claims (3)

1. 水槽内に回転可能に配され、内部に洗濯物を収容可能なドラムと、
   前記ドラムを回転させる第１のモータと、
   前記第１のモータに電力を供給する第１のパワー素子と、
   前記水槽内の空気を除湿及び加熱する圧縮機と、
   前記圧縮機を回転させる第２のモータと、
   前記第２のモータに電力を供給する第２のパワー素子とを備え、
   前記水槽内に給水及び排水を行い、前記洗濯物が収納されている前記ドラムを前記第１のモータで回転駆動することで洗濯、すすぎ、脱水の各工程を実施し、脱水工程時に前記ドラムを高速回転させるとともに、
   前記圧縮機を前記第２のモータで回転駆動することで前記水槽内の空気を除湿及び加熱して、前記ドラム内に放出する乾燥工程を実施し、前記乾燥工程時に前記ドラムを前記脱水工程の高速回転時よりも低速で回転させ、前記脱水工程時よりも低い電力を前記第１のパワー素子から前記第１のモータに供給する洗濯乾燥機であって、
   前記第１のパワー素子と前記第２のパワー素子とに結合された単一の放熱板を備えたことを特徴とする洗濯乾燥機。
2. 前記第１及び第２のパワー素子は、基板上に並んで配列され、その配列方向に沿った側面にリード端子が配され、前記放熱板は、前記第１及び第２のパワー素子との接合面に隣接する部分に、前記リード端子との間の間隔を広げるように切り欠き部が形成されている請求項１記載の洗濯乾燥機。
3. 前記第１及び第２のパワー素子は、同一基板上に実装されている請求項１記載の洗濯乾燥機。
   

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