JP4952833B2 - 衣類乾燥機 - Google Patents

Description

本発明は、衣類をドラムに収容し乾燥する衣類乾燥機、さらには洗濯、濯ぎ、脱水、の機能を持つ衣類洗濯乾燥機に関するものである。

従来、衣類乾燥機または乾燥機能を有する衣類洗濯乾燥機では、乾燥運転を短くするために種種の制御方法が提案されている。その中で乾燥用空気の流量制御として、ヒータの発停回数を抑制するために、ドラムからの排気温度が所定の目標温度となるに応じて、送風ファン駆動モータによる回転数を増加させるもの（例えば特許文献１）がある。さらには、ヒートポンプ装置と空気循環風路を備え、冷媒および循環空気の温度が過度に上昇し圧縮機が過負荷となることを目的に、循環風路外への放熱を行うために風量を制御するもの（例えば特許文献２）もある。

特開２００４−３４４２３８号公報 特開２００４−３２９７５５号公報

従来の提案は、ヒータや圧縮機の発停抑制を目的としたものであり、乾燥工程の途中から送風ファンの回転数を増加させる、風量を増加させるものである。しかしながら、乾燥工程において、衣類は乾燥度が増加するとともに膨らみ通風抵抗が高くなる。また衣類から飛散するリントを捕獲するリントフィルタの目詰まりも進み、その点からも通風抵抗が増加する。そのような状況において送風ファンの回転数を増加させた場合は、発生する空力騒音も増加する。乾燥工程では長い時間を要するために、低騒音であることの重要性が高い。乾燥を行う環境の騒音快適性維持の為に騒音をある所定レベルに抑えつつ、乾燥工程の途中から送風ファン駆動モータの回転数を増加させる制御を行うためには、乾燥初期の送風ファン駆動モータの回転数を低く、つまり風量を低く設定する必要があり、結果乾燥能力を十分に得ることができないという問題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、設置場所の騒音環境を損なわずに高い乾燥能力を備える衣類乾燥機、および衣類洗濯乾燥機を得ることを目的としたものである。

この発明に係る衣類乾燥機は、水槽と、前記水槽内に配設されたドラムと、前記ドラム内に温風を流入させる風路と、前記風路内の温風を送り出す送風ファンと、前記送風ファンの回転数を制御する制御部と、前記ドラムから排気される空気の温度を検出する排気温度センサと、を備え、前記ドラム内に収容された衣類を乾燥させる衣類乾燥機であって、前記制御部は、乾燥開始時の前記送風ファンの回転数を乾燥終了時の前記送風ファンの回転数よりも大きい値となるように制御するとともに、送風ファンの回転数を乾燥開始時のものから乾燥終了時のものへと下げるタイミングを、排気温度センサの検出温度に基づいて制御するものである。

この発明に係る衣類乾燥機は、乾燥開始時の送風ファンの回転数を乾燥終了時の送風ファンの回転数よりも大きい値となるように制御したので、乾燥工程の騒音値を規定したレベルに保持したまま乾燥開始時の風量を大きくでき、乾燥能力の拡大を図ることができる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る衣類乾燥機の構成を示す図である。同図において、１は本体、２は水槽、３は乾燥される衣類を収容するドラムであり、円筒面および円筒側面には気流を通過させる、また排水や脱水時に水を通過させる多数の小孔を備える。４はドラムを回転させるドラム用モータ、５はドラム内を流れる気流を起こすための送風ファン、６は空気の温度を上昇させる電気ヒータなどの加熱源を含む加熱装置、７は水槽給気口、８は水槽排気口、９は衣類から放出されたリントを捕獲するリントフィルタ、１０は衣類から奪った水分を含む高湿空気の水分を除去する除湿装置、１１は制御部であり、送風ファン５の回転数を制御する。１２は本体周囲空気温度検知装置、１３はドラム排気空気温度検知装置である。また白抜き矢印は空気の流れを示す。

以上のように構成された衣類乾燥機について動作の説明をする。先ず空気の流れを中心に説明する。制御部１１により制御される回転数で回転する送風ファン５の作用により起こる気流は、加熱装置６により温度が上昇する。温度が上昇した高温空気は水槽給気口７を通り水槽内のドラム３へ入る。ドラム３はドラム用モータ４により回転し、収容された衣類を攪拌する。衣類は攪拌されながら高温空気と接触し、水分を奪われる。衣類から水分を奪い高湿となった空気は水槽排気口８を通り、ドラム３および水槽２から排出される。排出された空気には衣類から放出されたリントが含まれており、リントはリントフィルタ９にて捕獲される。衣類から奪った水分は除湿装置１０により除湿される。

次に、乾燥工程における送風ファン５の回転数制御の説明を行う前に、乾燥工程を衣類の乾燥度が進む時系列に細分化する加熱期、恒率乾燥期、減率乾燥期について説明しておく。乾燥工程は乾燥開始から、加熱期、恒率乾燥期、減率乾燥期の順に進行し、乾燥終了となる。加熱期では、加熱装置６により生成された熱量のほとんどが衣類やドラム３や水槽２の温度を上げることに費やされる。衣類の温度が高くなると衣類に含まれる水分の蒸発速度が大きくなる。次に恒率乾燥機では、水槽内への投入熱量と、衣類の蒸発熱量、水槽２からの放熱熱量がほぼ釣り合い衣類に含まれる水分の蒸発速度の変化量は小さくなる。減率乾燥期では、衣類に含まれる水分量が少なく、衣類の温度が上昇する。なおこれら細分化された期の境界は厳密に分離できるものではない。

次に、送風ファン５にかかる通風抵抗負荷に関して説明する。乾燥開始時の衣類は、脱水工程により圧縮された状態となっている。加熱期では衣類は攪拌されながら加熱され、ドラム内でほぐれていく。ほぐれた衣類は容積が大きくなるため、ドラム３の内部の通風抵抗が大きくなる。また乾燥が進行するに伴い、衣類からリントが放出され、リントを捕獲するリントフィルタ９の通風抵抗も大きくなる。このリントの放出は衣類の乾燥に伴って増加し、減率乾燥期において最も放出しやすい。これらのことから、送風ファン５から加熱装置６、ドラム３、リントフィルタ９、除湿装置１０を通過する空気の通風抵抗は風量を一定とした場合、図２に示すように、乾燥工程の進行に伴い上昇する。特に、加熱期、減率乾燥期における通風抵抗の増加が恒率乾燥機に比較して大きい。なお図２の横軸は次に示す式で定義する乾燥度を採っている。
乾燥度（％）＝１００×（（衣類重量）)−（十分に乾燥した衣類重量））／（十分に乾燥した衣類重量）
通常、乾燥開始時の乾燥度は７０％〜８０％であり、乾燥終了時の乾燥度は１００％である。

次に、乾燥工程における送風ファン５の回転数制御について述べる。本発明の衣類乾燥機では、送風ファン回転数は乾燥開始時に高く、乾燥終了時に低く制御されている。このように送風ファン５の回転数が制御された場合の特性を図３を用いて説明する。図３は、乾燥工程全体で３通りの送風ファン回転数を設定し、順次低い回転数とする制御の例を示している。乾燥開始時から乾燥度が高まるに伴い、先に述べたように通風抵抗が増加するために、空力騒音も増加する。本発明では、送風ファン回転数を段階的に低下させる制御により、空力騒音に要求される所定レベル以下の条件下のもとで、送風ファン回転数が乾燥工程全体で一定の場合に比べて、乾燥工程終了時の送風ファン回転数設定時に至るまでの間、送風ファン回転数を高く設定できる。

以上のように、本実施の形態では、乾燥工程において乾燥開始の送風ファン回転数を乾燥終了時の送風ファン回転数よりも高くなるように制御しているので、乾燥空気の風量を高くすることができ、所定レベル以下の空力騒音のもとで、ドラム３へより多くの熱量を投入でき、結果として乾燥時間を短縮することができる。

図３では、送風ファン５の回転数を３段階に制御する例を示したが、図４に示すように２段階の場合にも、乾燥工程全体を一定回転とする場合に比べて、乾燥工程の騒音を所定レベル以下とした場合に乾燥開始時からの風量を高く設定でき、乾燥時間を短縮する効果を得ることができる。

送風ファン回転数を制御するタイミングに関して述べる。空力騒音は通風抵抗と密接な関係があるために、通風抵抗の変化率に合わせて、送風ファン回転数を制御することが望ましい。つまり、加熱期、恒率乾燥期、減率乾燥期に合わせた制御を行うことが好ましい。衣類の乾燥程度を直接検知することは困難であるが、以下に述べるような間接的に検知する手段がある。ドラム３から排気される空気の湿度は、乾燥度が高くなるにつれて低くなる。ドラム３から排気される空気の湿度を検知し、その値をもとに送風ファン回転数を制御する方法がある。このとき、湿度変化の変動を過敏に捉えないために測定された温度データは、移動平均などの処理を行うと良い。衣類の乾燥度とドラム３から排気される空気の湿度との相関は高く、衣類乾燥度を精度高く検知することができる。

また、衣類の乾燥度を検知し、送風ファン回転数を決定する他の手段としては、温度を計測し、乾燥度を間接的に検知して送風ファン回転数を制御する方法もある。例えば、ドラム３に給気される空気温度とドラム３から排気される空気温度との差や、ドラム３から排気される空気温度と本体周囲の空気温度との差から衣類の乾燥度を検知する方法がある。このとき、温度変化の変動を過敏に捉えないために、測定された温度データは移動平均などの処理を行うと良い。この場合、温度を計測するセンサは、湿度計測するセンサよりも安価であるために、製品の製造コストを低く抑えることができる。図１では、本体周囲空気温度検知装置１２、ドラム排気空気温度検知装置１３を備えた構成を示している。

また、更に簡単には、各送風ファン回転数の運転時間を予め設定しておき、制御する方法もある。

実施の形態２．
実施の形態２は、衣類乾燥に用いる空気を加熱する手段としてヒートポンプを用いるものである。図５は、本発明の実施の形態２における衣類乾燥機の構成である。実施の形態１と同一記号の部分は同一の構成要素である。図において、１４は圧縮機、１５は凝縮器、１６は冷媒絞り装置、１７は蒸発器、１８は凝縮冷媒温度検知手段、さらには、衣類乾燥度検知手段（図示せず）、ドラム３に収容された乾燥衣類負荷量検知手段（図示せず）を有する。なお白抜き矢印は空気の流れを示し、黒塗り矢印はヒートポンプ装置の冷媒の流れを示す。

本体１内部には、実施の形態２の特徴として、圧縮機１４、凝縮器１５、冷媒絞り装置１６、蒸発器１７が設置され、それらは順次管路で接続され、ヒートポンプを構成している。空気側は、凝縮器１５、送風ファン５、水槽給気口７、ドラム３、水槽排気口８、リントフィルタ９、蒸発器１７を経由し再び凝縮器１５へ流入する経路となっている。制御部６は、送風ファン５の回転数の制御のみならず、圧縮機１４の運転周波数の制御、ドラム３の回転数の制御も行う。

次に、動作について説明する。検知手段により検知された乾燥衣類負荷量により予め設定されたドラム回転数、送風ファン回転数でそれぞれ運転を開始する。次いで、圧縮機１４が駆動する。この際、予め本体周囲温度検知手段１２により検知された本体周囲温度、乾燥衣類負荷量、送風ファン回転数をもとに、圧縮機運転周波数を決定している。乾燥工程中において、圧縮機１４の運転周波数は、凝縮冷媒温度検知手段１８により検知される凝縮冷媒温度が予め設定された温度範囲になるように制御される。送風ファン回転数は、衣類乾燥度検知手段により検知される衣類乾燥度に応じて制御される。衣類乾燥度が低い乾燥開始時の送風ファン回転数を乾燥度が高い乾燥終了時の送風ファン回転数よりも高くなるように制御されている。

乾燥衣類負荷量の検知には、ドラム用モータ４の電流値から導出されるトルクから検知する方法、一定速度の回転駆動の後、惰性回転数から検知する方法などがある。衣類乾燥度の検知には、実施の形態１で述べたようにドラム３から排気される空気の湿度から検地する方法、ドラム３から流出する空気温度とドラム３へ流入する空気温度または本体周囲の空気温度との差から検知する方法などがある。

次に、空気の流れに沿って説明する。凝縮器１５を通過する空気は、約６５℃まで温度上昇し、水槽給気口７を通りドラム内へ流入する空気は約６０℃となり、衣類と接触し衣類の水分を蒸発させた後、約４０℃となり、水槽排気口８を通り、その後蒸発器１７にて、除湿、冷却される。衣類と接触する空気温度は、加熱源に電気ヒータを用いた場合は約９０℃となるが、それに比して加熱源にヒートポンプの凝縮器１５を用いた場合は低い。そのため、衣類乾燥能力を高めるために電気ヒータを用いた場合よりも高い風量が必要となる。電気ヒータを用いた場合は、約１m^3/min程度であるのに対して、ヒートポンプの凝縮器１５を用いた場合は２〜３m^3/minを要する。なお、ここで示したおよその空気温度は恒率乾燥期におけるものを例に説明している。

実施の形態２では、実施の形態１と同様に、衣類乾燥度が低い乾燥開始時の送風ファン回転数を乾燥度が高い乾燥終了時の送風ファン回転数よりも高くなるように制御しているために、乾燥工程の騒音を所定レベル以下に保ちつつ、乾燥開始時から乾燥工程の途中まで高い風量を得て、乾燥時間を短縮することができる。実施の形態２では、先に述べたように加熱源に電器ヒータよりも温度が低いヒートポンプの凝縮器１５を用いているために、所要風量が高い。そのために全体の騒音に対して空力騒音が占める割合が高く、本実施の形態の送風ファン回転数制御を用いた衣類乾燥機では、風量増加、衣類乾燥時間短縮の効果がより大きくなる。さらに、風量増加は凝縮器冷媒温度を抑制する効果を有し、圧縮機周波数をより高く設定できる。このことは、更にドラム内へ投入する熱量を高め、衣類乾燥時間を短縮する効果を高めることを意味する。

図６に、図５とは異なる風路構成の場合の例を示す。図において１９は本体給気口、２０は本体排気口である。空気は本体給気口１９から取り入れられ、凝縮器１５、ドラム３、リントフィルタ９、蒸発器１７、を経由して、本体排気口２０から本体１の外へ排気される。

このような構成とした場合には、凝縮器１５へ流入する空気温度がヒートポンプの状態に因らず安定するために、ヒートポンプの状態つまり圧縮機１４の運転を安定させることができ、運転の信頼性を高めることができる。そして、この風路構成の場合には、本体給気口１９と本体排気口２０が、特に図６の場合は送風ファン５に近い本体排気口２０が本体１の外へ開口しているために空力騒音は大きくなる。そのために、全体の騒音に対して空力騒音が占める割合がさらに高く、本実施の形態の送風ファン回転数制御を用いた衣類乾燥機では、風量増加、衣類乾燥時間短縮の効果がより顕著になる。

実施の形態３．
実施の形態３は、実施の形態１，２で説明した衣類乾燥機に洗濯、濯ぎ、脱水機能を加えて、衣類洗濯乾燥機とするものである。この場合、衣類乾燥機として得られる実施の形態１，２の効果は同様に得ることができるので、本実施の形態の衣類洗濯乾燥機では、乾燥工程の騒音を乾燥工程の騒音を所定レベル以下に保ちつつ、乾燥開始時から乾燥工程の途中まで高い風量を得て、乾燥時間を短くすることができる。また、衣類洗濯乾燥機の場合は、洗濯開始前つまり衣類が乾燥した状態にて衣類負荷量の検知を行うことができるので、送風ファン５の回転数、またヒートポンプを用いる場合には圧縮機１４の周波数制御をより精度良く行うことができる。

実施の形態１に係る衣類乾燥機の構成を示す図である。 衣類の乾燥度と通風抵抗を示す図である。 送風ファン回転数の制御例を説明する図である。 送風ファン回転数の制御例を説明する図である。 実施の形態２に係る衣類乾燥機の構成を示す図である。 実施の形態２に係る衣類乾燥機の別の構成を示す図である。

１ 本体
２ 水槽
３ ドラム
４ ドラム用モータ
５ 送風ファン
６ 加熱装置
７ 水槽給気口
８ 水槽排気口
９ リントフィルタ
１０ 除湿装置
１１ 制御部
１２ 本体周囲空気温度検知装置
１３ ドラム排気空気温度検知装置
１４ 圧縮機
１５ 凝縮器
１６ 冷媒絞り装置
１７ 蒸発器
１８ 凝縮冷媒温度検知手段
１９ 本体給気口
２０ 本体排気口

Claims (2)

1. 水槽と、前記水槽内に配設されたドラムと、前記ドラム内に温風を流入させる風路と、前記風路内の温風を送り出す送風ファンと、前記送風ファンの回転数を制御する制御部と、前記ドラムから排気される空気の温度を検出する排気温度センサと、周囲の空気温度を検出する周囲温度センサを備え、前記ドラム内に収容された衣類を乾燥させる衣類乾燥機であって、
   前記制御部は、前記排気温度センサと周囲温度センサとの検出温度差に基づいて、送風
   ファンの回転数を乾燥開始時のものから乾燥終了時のものへと下げるタイミングを制御す
   ることを特徴とする衣類乾燥機。
2. 前記ドラムに吸気される空気の温度を検出する吸気温度センサを備え、
   前記制御部は、前記排気温度センサと吸気温度センサとの検出温度差に基づいて、送風ファンの回転数を乾燥開始時のものから乾燥終了時のものへと下げるタイミングを制御す
   ることを特徴とする請求項１記載の衣類乾燥機。

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