JP6389563B2 - ヒートポンプシステム、洗濯乾燥機及び乾燥機 - Google Patents

Description

本発明は、ヒートポンプによる加熱除湿の分野に関し、具体的にはヒートポンプシステム、洗濯乾燥機及び乾燥機に関する。

従来技術における乾燥機は、排気式乾燥機と凝縮式乾燥機とを含む。排気式乾燥機と凝縮式乾燥機とは、いずれも筺体内のドラムに空気流入通路と空気流出通路とが接続されている。排気式乾燥機と凝縮式乾燥機との相違点は、排気式乾燥機の空気流入通路内には洗濯槽内に流入される空気を加熱するための加熱器が取り付けられているが、凝縮式乾燥機の空気流入通路と空気流出通路とが連通して風路を形成し、風路内には洗濯槽内に流入される空気を加熱するための加熱装置及び加熱装置により加熱された空気をドラム内に送り込むファンが取り付けられているだけでなく、洗濯槽内から流出された高温ガスを降温させる凝縮装置が取り付けられていることである。同様に、従来の洗濯乾燥機の乾燥システムも乾燥機と同様である。

従来技術において、多数の排気式乾燥機又は洗濯乾燥機は、乾燥過程においてヒートポンプ乾燥方式を採用し、ヒートポンプ乾燥方式が採用された洗濯乾燥機又は乾燥機におけるヒートポンプシステムが、風路を流れる空気を除湿・加熱するために用いられる。ヒートポンプシステムは、管路を介して順次に連通されて冷媒循環回路を形成する蒸発器、圧縮機、凝縮器及び絞り装置を含む。ヒートポンプシステムの蒸発器は、風路の吸込口に設置され、ヒートポンプシステム内の冷媒が蒸発器内に入る際に、液体冷媒を気体冷媒に蒸発させる。この過程で、蒸発器は、周囲の熱を吸収し、風路内の凝縮装置として、風路を流れる空気を凝縮させるために用いられる。ヒートポンプシステムの凝縮器は、前記ファンと蒸発器との間の風路内に位置し、ヒートポンプシステム内の冷媒が凝縮器内に入る際に、高温高圧の気体冷媒を低温高圧の気体冷媒に変化させる。この際、凝縮器は、外界に熱を放出し、風路内の加熱装置として、風路を流れる空気を加熱するために用いられる。

しかしながら、従来技術におけるヒートポンプ乾燥方式を採用するドラム式洗濯乾燥機又は乾燥機は、例えば０℃のような低温環境下で、衣類を濯ぐ水の温度も０℃よりわずかに高いだけであるため、乾燥の開始階段において、洗濯槽／乾燥槽内から吹き出された空気の温度が０℃に近い。この場合、ヒートポンプシステムにおける蒸発器内の冷媒の飽和圧力下での飽和温度が０℃よりはるかに低く、圧縮機システムの負荷が低くなり、入力電力が小さい。ところが、空気を乾燥させる熱が圧縮機システムの電力の入力に由来するため、洗濯槽／乾燥槽内の温度の上昇も極めて緩やかであり、衣類を乾燥させる効率に不利である。更に、蒸発温度が長時間にわたって０℃以下に維持される低温環境において、ドラム内から吹き出された湿り空気が蒸発器と接触すると、蒸発器のフィンの表面に凝結し大量の霜となり、蒸発器の有効面積が少なくなり、且つ循環風路における風の循環が塞がれる。よって、圧縮機システムの冷媒は、蒸発器において完全に気化できず、液体状態の冷媒が圧縮機の吸気管に沿って圧縮機に入り、圧縮機の故障を起こす。

従来の解决手段において、１．凝縮器の後ろに補助加熱管（ワイヤ）を増設し、凝縮器で加熱された空気が加熱管（ワイヤ）により再加熱され、低温環境下で高い乾燥温度が得られるが、エネルギー消費レベルが高くなる。２．インバータ圧縮機を採用し、低温下で又は乾燥を加速する必要がある場合に、高い運転周波数で動作するが、コストが大いに増加する。３．大容量の圧縮機を使用するが、常温下で排出量の大きい圧縮機を使用すると、エネルギー消費が高い。４．複数の吐出室を有する圧縮機を採用するが、当該手段も同様にランニングコストを増加させる。

以上の説明から、従来技術に存在する衣類の乾燥効率が低く、圧縮機が故障しやすい課題を解決するために、新しいヒートポンプシステムが必要になる。

これに鑑み、本発明は、低温環境下での圧縮機の負荷上昇速度を向上させることができるヒートポンプシステムを提供することを目的とする。

また、本発明は、上記ヒートポンプシステムが内設され、衣類の乾燥効率を向上させることができる洗濯乾燥機を提供することをもう一つの目的とする。

本発明は、上記ヒートポンプシステムが内設され、衣類の乾燥効率を向上させることができる乾燥機を提供することを更にもう一つの目的とする。

管路を介して順次に連通されて冷媒循環回路を形成する蒸発器、圧縮機、凝縮器及び冷媒調整サブシステムを含むヒートポンプシステムであって、前記冷媒調整サブシステムは、蒸発器と凝縮器との間に並列に接続された第１分岐路と第２分岐路とを含み、前記第１分岐路は、出口が蒸発器の管入口と繋がる第１絞り装置、及び前記第１絞り装置と凝縮器との間に位置する液体貯蔵装置を含み、前記第２分岐路に第２絞り装置が直列に接続されており、前記液体貯蔵装置と前記第１絞り装置との間の第１分岐路に、チェック弁が設置されているヒートポンプシステム。

好ましくは、前記第２分岐路と第１分岐路とは、切換弁を介して前記凝縮器の管出口と繋がる。

好ましくは、前記凝縮器と液体貯蔵装置との間の第１分岐路、及び第２絞り装置と凝縮器との間の第２分岐路に、電磁弁がそれぞれ設置されている。

好ましくは、前記第１絞り装置は第１毛細管であり、前記第２絞り装置は第２毛細管であり、前記第１毛細管の長さが第２毛細管の長さより短い。

好ましくは、前記第１絞り装置及び第２絞り装置は、同一の電子膨張弁であり、前記電子膨張弁の開度の大きさが調整可能である。

好ましくは、前記第１絞り装置及び第２絞り装置はいずれも電子膨張弁であり、全ての電子膨張弁の開度の大きさが調整可能である。

好ましくは、前記第２絞り装置と電磁弁との間の第２分岐路に、チェック弁が設置されている。

外槽と、吸込口及び吹出口が外槽の後部及び前部にそれぞれ接続され、外槽と一つの閉回路を形成し、ファンが内設されている風路と、前記外槽内に設置された内槽とを含む洗濯乾燥機であって、以上のいずれか一項に記載のヒートポンプシステムを更に含み、前記ヒートポンプシステムの蒸発器は、前記風路の吸込口に設置されて、風路を流れる空気を凝縮させるために用いられ、前記ヒートポンプシステムの凝縮器は、前記ファンと蒸発器との間の風路内に位置して、風路を流れる空気を加熱するために用いられる、洗濯乾燥機。

筺体と、前記筺体内に取り付けられた乾燥槽と、吸込口及び吹出口が乾燥槽の後部及び前部にそれぞれ接続され、乾燥槽と一つの閉回路を形成し、ファンが内設されている風路とを含む乾燥機であって、以上のいずれか一項に記載のヒートポンプシステムを更に含み、前記ヒートポンプシステムの蒸発器は、前記風路の吸込口に設置されて、風路を流れる空気を凝縮させるために用いられ、前記ヒートポンプシステムの凝縮器は、前記ファンと蒸発器との間の風路内に位置して、風路を流れる空気を加熱するために用いられる、乾燥機。

好ましくは、前記ファンと前記風路の吹出口との間の風路内に補助電気加熱装置が設置されている。

（１）ヒートポンプシステムの冷媒調整サブシステムは、蒸発器と凝縮器との間に並列に接続された第１分岐路と第２分岐路とを含み、前記第１分岐路は、出口が蒸発器の管入口と繋がる第１絞り装置、及び前記第１絞り装置と凝縮器との間に位置する液体貯蔵装置を含み、前記第２分岐路に第２絞り装置が直列に接続されている。環境温度が高い場合に、冷媒の流れ方向は圧縮機、凝縮器、第１分岐路（液体貯蔵装置、第１絞り装置）、蒸発器、圧縮機である。環境温度が低い場合に、冷媒の流れ方向は圧縮機、凝縮器、第２分岐路（第２絞り装置）、蒸発器、圧縮機である。そこで、温度が高い場合には、冷媒を収容する空間が液体貯蔵装置により大きくなるため、圧力負荷が急速に上昇せず、温度が低い場合には、冷媒が凝縮器から第２絞り装置のみを経て蒸発器に入り、冷媒を収容する空間が小さくなるため、圧縮機負荷が急速に上昇する。よって、低温環境下での圧縮機の負荷上昇速度を向上させることができる。

（２）前記第１毛細管の長さが第２毛細管の長さより短く、即ち第２毛細管の長さがより長い。低温状態で毛細管をより長く設置するのは、当該環境下での蒸発器の過熱度に合わせるためである。これにより、圧力が急速に上昇して蒸発器に入る冷媒が多すぎることで蒸発が不完全になることはなく、液体状態の冷媒が圧縮機吸気管に沿って圧縮機に入ることに起因する圧縮機の故障が避けられる。

本発明の実施例における技術的手段を更に明確に説明するために、以下、本発明の実施例の説明に必要な図面を簡単に説明する。明らかに、以下に記載された図面は本発明の幾つかの実施例に過ぎず、当業者にとって、創造的な労働を行わない前提で、本発明の実施例の内容とこれらの図面に基づいて他の図面を得ることが可能である。

本発明の装置の実施例に係るヒートポンプシステムの構成模式図である。 本発明の装置の実施例に係る乾燥機の構成模式図である。

１−冷媒調整サブシステム、２−凝縮器、３−蒸発器、４−圧縮機、５−風路、６−筺体、７−乾燥槽、１１−第１分岐路、１２−第２分岐路、１１１−第１絞り装置、１１２−第１チェック弁、１１４−液体貯蔵装置、１１６−第１電磁弁、１２１−第２絞り装置、１２２−第２電磁弁、５１−吸込口、５２−吹出口、５３−補助電気加熱装置、５４−ファン、５５−フィルター。

本発明が解决しようとする技術的課題、採用する技術的手段及び達成する技術的效果を更に明確にするために、以下、図面を参照しながら本発明の実施例の技術的手段を更に詳述する。明らかに、ここに記載された実施例は、本発明の一部の実施例に過ぎず、全ての実施例ではない。本発明の実施例を基に、当業者が創造的な労働を行わない前提で得た全ての他の実施例は、本発明の保護範囲に含まれる。

本態様は、新たな視点から従来技術に存在する低温下での圧縮機負荷という課題を解决する。図１は、本発明の装置の実施例に係るヒートポンプシステムの構成模式図である。図１に示すように、当該ヒートポンプシステムは、管路を介して順次に連通されて冷媒循環回路を形成する蒸発器３、圧縮機４、凝縮器２及び冷媒調整サブシステム１を含む。その中、前記冷媒調整サブシステム１は、蒸発器３と凝縮器２との間に並列に接続された第１分岐路１１と第２分岐路１２とを含む。

前記第１分岐路１１は、出口が蒸発器３の管入口と繋がる第１絞り装置１１１、及び前記第１絞り装置１１１と凝縮器２との間に位置して冷媒を貯蔵するための液体貯蔵装置１１４を含む。

前記第２分岐路１２に第２絞り装置１２１が直列に接続されている。

本実施例において、好ましい態様として、前記第２分岐路１２と第１分岐路１１とは、切換弁を介して前記凝縮器２の管出口と繋がる。切換弁は、コントローラに接続され、コントローラから受信された信号に基づいて、冷媒が第１分岐路１１又は第２分岐路１２を流れるように、凝縮器２から流出した冷媒の流れ方向を制御する。従って、切換弁を採用する目的は、冷媒の二つの流れ方向を切り換えるように制御することである。

もちろん、本発明は、以上の態様に限定されず、別の好ましい態様として、前記凝縮器２と液体貯蔵装置１１４との間の第１分岐路１１に第１電磁弁１１６を設置し、前記第２絞り装置１２１と凝縮器２の管出口との間の第２分岐路１２に第２電磁弁１２２を設置してもよい。前記第１電磁弁１１６と第２電磁弁１２２とは、いずれもコントローラに接続され、コントローラは、第１電磁弁１１６又は第２電磁弁１２２のオン／オフを制御することによって、冷媒が第１分岐路１１又は第２分岐路１２を流れるように、凝縮器２から流出した冷媒の流れ方向を制御する。従って、電磁弁を採用する目的も、冷媒の二つの流れ方向を切り換えるように制御することである。

以下、ヒートポンプシステムの動作過程を説明する。

環境温度が高い場合に、冷媒の流れ方向は、圧縮機４から流出した高温高圧の気体冷媒が凝縮器２を流れるという形になり、凝縮器２の凝縮作用により、冷媒が液体凝縮剤になる。この過程で、凝縮器２は外界へ放熱し、液体凝縮剤が切換弁を経て液体貯蔵装置１１４に入る。冷媒は、液体貯蔵装置１１４に一時的に貯蔵されてから、液体貯蔵装置１１４から第１絞り装置１１１を経て蒸発器３に入る。蒸発器３は、液体冷媒を蒸発させ、気体冷媒に変化させる。この過程で、蒸発器３は周囲の熱を吸収し、気体冷媒が管路に沿って圧縮機４に入る。

環境温度が低い場合に、冷媒の流れ方向は、圧縮機４から流出した高温高圧の気体冷媒が凝縮器２を流れるという形になり、凝縮器２の凝縮作用により、冷媒が液体凝縮剤になる。この過程で、凝縮器２は外界へ放熱し、液体凝縮剤が切換弁を経て第２分岐路１２に入り、第２分岐路１２に沿って第２絞り装置１２１に入ってから、蒸発器３へ流れる。蒸発器３は、液体冷媒を蒸発させ、気体冷媒に変化させる。この過程で、蒸発器３は周囲の熱を吸收し、気体冷媒が管路に沿って圧縮機４に入る。

従って、温度が高い場合には、冷媒が液体貯蔵装置１１４の空間に収容されるため、圧力負荷が急速に上昇しない。温度が低い場合には、圧縮機４が起動し、まず、液体貯蔵装置１１４内の冷媒が圧縮機４の作用下で冷凍システムに還流するように切換弁をオフし、その後、冷媒が乾燥過程の循環を行うように、切換弁によって冷媒の流れ方向を第２分岐路１２に切り換える。この分岐路において冷媒を収容する空間が小さいため、圧縮機４の負荷が急速に上昇する。

本実施例において、好ましい態様としては、前記第１絞り装置１１１は第１毛細管であり、前記第２絞り装置１２１は第２毛細管である。

本実施例において、好ましい態様としては、前記第１毛細管の長さが第２毛細管の長さより短い。第２毛細管をより長く設置するのは、低温状態下での蒸発器３の過熱度に合わせるためである。これにより、圧力が急速に上昇して蒸発器３に入る冷媒が多すぎることで蒸発が不完全になることはない。

もちろん、前記第１絞り装置１１１及び第２絞り装置１２１の選択はこれに限定されず、前記第１絞り装置１１１及び第２絞り装置１２１は、それぞれ電子膨張弁を使用してもよい。二つの分岐路における電子膨張弁は、それぞれコントローラに接続され、コントローラから送信された指令信号に基づいて自身の開度を調整する。第１分岐路１１における電子膨張弁の正常動作時の開度は、第２分岐路１２における電子膨張弁の正常動作時の開度より大きい。

前記第１絞り装置１１１及び第２絞り装置１２１は、同一の電子膨張弁を使用してもよい。電子膨張弁は、コントローラに接続され、コントローラから送信された指令信号に基づいて自身の開度を調整する。システムにおいて異なる分岐路が使用される場合に、電子膨張弁の開度も異なる。一般的に、第１分岐路１１の正常動作時の電子膨張弁の開度は、第２分岐路１２の正常動作時の電子膨張弁の開度より大きい。

本実施例において、好ましい態様としては、前記液体貯蔵装置１１４と第１絞り装置１１１との間の第１分岐路１１に第１チェック弁１１２が設置されている。第１チェック弁１１２は、冷媒が低温モード運転中に液体貯蔵装置１１４内に還流することを避ける作用を果たす。

本実施例において、第２分岐路１２における第２電磁弁１２２から第２毛細管までの距離が大きければ、前記第２絞り装置１２１と第２電磁弁１２２との間の第２分岐路１２に第２チェック弁を設置してもよい。これにより、環境温度が高い状態下で冷媒又は潤滑油が管路内に集まることが避けられる。

本実施例において、好ましい態様としては、前記液体貯蔵装置１１４は液体貯蔵タンクである。もちろん、液体貯蔵装置は、これに限定されず、他の液体貯蔵装置を選択してもよい。

本出願は、乾燥機を更に提供する。図２に示すように、前記乾燥機は、筺体６、風路５及び前記筺体６内に取り付けられた乾燥槽７を含み、前記風路５の吸込口５１及び吹出口５２は、乾燥槽７の後部及び前部にそれぞれ接続され、前記風路５は乾燥槽７と一つの閉回路を形成し、前記風路５にファン５４が内設されている。前記乾燥機は、上記のヒートポンプシステムを更に含み、前記ヒートポンプシステムの蒸発器３は、前記風路５の吸込口５１に設置され、風路５内の凝縮装置として、風路５を流れる空気を凝縮させるために用いられる。前記ヒートポンプシステムの凝縮器２は、前記ファン５４と蒸発器３との間の風路５内に位置し、風路５内の加熱装置として、風路５を流れる空気を加熱するために用いられる。

本実施例において、好ましい態様としては、前記ファン５４と前記風路５の吹出口５２との間の風路５内に補助電気加熱装置５３が設置され、風路５を流れる空気を更に加熱するために用いられる。

本実施例において、好ましい態様としては、前記風路５の吸込口５１にフィルター５５が設置され、前記フィルター５５は、乾燥槽７から風路５内に入った空気を濾過することにより、空気中の毛くず等の雑物が風路５に入ることを防止し、風路５内の清潔・衛生を保証することができる。

前記乾燥機の乾燥過程において、ファン５４により、空気を風路５及び乾燥槽７内を循環流動するように駆動するとともに、ヒートポンプシステムの凝縮器２によりその位置を通過する空気を加熱し、熱い空気が乾燥槽７に入り、衣類に含まれる水気を蒸発させて取り去る。その後、水気を含有する空気が、ヒートポンプシステムの蒸発器３を通過し、蒸発器３で周囲の熱を吸收することにより、周囲の空気が冷たくなり、熱い空気における水気が冷却されて凝結し液体水となり、水道水とともに機外に排出される。水気が除去された乾燥空気は、ヒートポンプシステムの凝縮器２により再加熱され、且つ乾燥槽７に再び入って衣類を乾燥させる。この過程は、衣類が乾燥するまで繰り返される。

本出願は、洗濯乾燥機を更に提供する。前記洗濯乾燥機は、外槽、吸込口及び吹出口が外槽の後部及び前部にそれぞれ接続され、外槽と一つの閉回路を形成し、ファンが内設されている風路及び前記外槽内に設置された内槽を含む。前記洗濯乾燥機は、以上の何れか一項に記載のヒートポンプシステムを更に含み、前記ヒートポンプシステムの蒸発器３は、前記風路の吸込口に設置され、風路内の凝縮装置として、風路を流れる空気を凝縮させるために用いられる。前記ヒートポンプシステムの凝縮器２は、前記ファン５４と蒸発器３との間の風路内に位置し、風路内の加熱装置として、風路を流れる空気を加熱するために用いられる。

本実施例において、好ましい態様としては、前記ファンと前記風路の吹出口との間の風路内に補助電気加熱装置が設置され、風路を流れる空気を更に加熱するために用いられる。

前記洗濯乾燥機の乾燥過程は、前記乾燥機の乾燥過程と同様であり、ここで、説明を省略する。

なお、上記説明は本発明の好適な実施例及び使用される技術原理に過ぎない。当業者は、本発明がここに記載された特定の実施例に限定されず、当業者により、本発明の保護範囲を逸脱しない範囲で、各種の明らかな変更、調整及び置換を行うことができるということを理解すべきである。そのため、以上の実施例により本発明を詳述したが、本発明は以上の実施例に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない場合に、他の均等な実施例をより多く含んでもよく、本発明の範囲は、添付された特許請求の範囲によって決定される。

Claims (10)

1. 管路を介して順次に連通されて冷媒循環回路を形成する蒸発器、圧縮機、凝縮器及び冷媒調整サブシステムを含むヒートポンプシステムであって、
   前記冷媒調整サブシステムは、蒸発器と凝縮器との間に並列に接続された第１分岐路と第２分岐路とを含み、
   前記第１分岐路は、出口が蒸発器の管入口と繋がる第１絞り装置、及び前記第１絞り装置と凝縮器との間に位置する液体貯蔵装置を含み、
   前記第２分岐路に第２絞り装置が直列に接続されており、
   前記液体貯蔵装置と前記第１絞り装置との間の第１分岐路に、チェック弁が設置されている、ことを特徴とするヒートポンプシステム。
2. 前記第２分岐路と第１分岐路とは、切換弁を介して前記凝縮器の管出口と繋がる、ことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプシステム。
3. 前記凝縮器と液体貯蔵装置との間の第１分岐路、及び第２絞り装置と凝縮器との間の第２分岐路に、電磁弁がそれぞれ設置されている、ことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプシステム。
4. 前記第１絞り装置は第１毛細管であり、前記第２絞り装置は第２毛細管であり、前記第１毛細管の長さが第２毛細管の長さより短い、ことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプシステム。
5. 前記第１絞り装置及び第２絞り装置は、同一の電子膨張弁であり、前記電子膨張弁の開度の大きさが調整可能である、ことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプシステム。
6. 前記第１絞り装置及び第２絞り装置はいずれも電子膨張弁であり、全ての電子膨張弁の開度の大きさが調整可能である、ことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプシステム。
7. 前記第２絞り装置と電磁弁との間の第２分岐路に、チェック弁が設置されている、ことを特徴とする請求項３に記載のヒートポンプシステム。
8. 外槽と、
   吸込口及び吹出口が外槽の後部及び前部にそれぞれ接続され、外槽と一つの閉回路を形成し、ファンが内設されている風路と、
   前記外槽内に設置された内槽とを含む洗濯乾燥機であって、
   請求項１から７のいずれか一項に記載のヒートポンプシステムを更に含み、前記ヒートポンプシステムの蒸発器は、前記風路の吸込口に設置されて、風路を流れる空気を凝縮させるために用いられ、前記ヒートポンプシステムの凝縮器は、前記ファンと蒸発器との間の風路内に位置して、風路を流れる空気を加熱するために用いられる、ことを特徴とする洗濯乾燥機。
9. 筺体と、
   前記筺体内に取り付けられた乾燥槽と、
   吸込口及び吹出口が乾燥槽の後部及び前部にそれぞれ接続され、乾燥槽と一つの閉回路を形成し、ファンが内設されている風路とを含む乾燥機であって、
   請求項１から７のいずれか一項に記載のヒートポンプシステムを更に含み、前記ヒートポンプシステムの蒸発器は、前記風路の吸込口に設置されて、風路を流れる空気を凝縮させるために用いられ、前記ヒートポンプシステムの凝縮器は、前記ファンと蒸発器との間の風路内に位置して、風路を流れる空気を加熱するために用いられる、ことを特徴とする乾燥機。
10. 前記ファンと前記風路の吹出口との間の風路内に補助電気加熱装置が設置されている、ことを特徴とする請求項９に記載の乾燥機。

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