JP7216728B2 - タンブル乾燥機 - Google Patents

Description

本開示は、ハウジングと、ハウジングの前側からアクセス可能であり且つ中心軸回りを回転可能であるハウジング内のドラムと、ドラムを通過する処理空気の流れを生成するためのファン装置と、ドラムに入る前に処理空気を乾燥させるためのヒートポンプと、を備え、ヒートポンプが、冷媒流体ループを形成する、圧縮機、凝縮器、膨張弁、及び蒸発器を備える、タンブル乾燥機に関する。

斯かるタンブル乾燥機は例えば欧州特許出願公開第３１１８３６５号明細書に示されており、斯かるタンブル乾燥機に関連する一つの課題はそれらのエネルギ効率を如何にしてさらに改善するかである。

従って、本開示の一つの目的は効率を改善したタンブル乾燥機を提供することである。この目的は請求項１に規定されるようにタンブル乾燥機によって実現される。より具体的には、回転可能なドラムが、空気入口開口を備えた円形後方壁と、空気出口開口を備えたラジアル円筒壁と、を備えており、圧縮機が圧縮機の出力を変更できるインバータによって駆動されるように適合されている。膨張弁も制御可能である。斯かる構成によれば、乾燥機の前方ドアが開かれてもドラムを通る高処理空気流を維持できる。同時に、圧縮機と膨張弁は状況に応じて変化するヒートポンプ効果を提供するように制御されて効率を改善できる。

蒸発器は冷媒流体流を蒸発器の異なる部分に向けて複数の副流に分流する分流器を備えているとよい。制御可能な膨張弁は分流器に取付けられているとよい。膨張弁と分流器の間の密接した接続が冷媒を異なる副流に均等に分流する層流を提供する。ひいては、これがより効率的な蒸発器を提供する。

膨張弁と分流器との間の導管は直線であるとよく、好ましくは１００ｍｍ未満の長さを有するとよい。

膨張弁及び圧縮機は、第一圧力センサ及び第二圧力センサと、第一温度センサ及び第二温度センサと、からのセンサデータに基づきコントローラによって制御されるとよい。第一圧力センサ及び第一温度センサは膨張弁から圧縮機までの冷媒流体流の中に配置されているとよく、一方で、第二圧力センサ及び第二温度センサは圧縮機から膨張弁までの冷媒流体流の中に配置されているとよい。斯かるセンサ装置によれば、コントローラがヒートポンプ回路の高温及び低温と高圧及び低圧の双方を認識するため、ヒートポンプを所望のヒートポンプサイクルエンベロープに制御できる。これがヒートポンプ動作の効率を改善できる。

膨張弁から圧縮機までの及び／又は圧縮機から膨張弁までのヒートポンプ回路の経路の各々において交換用センサを受けるように適合されたねじ接続が設けられているとよい。これにより、故障しているセンサを物理的に取外さずに、場合によってはヒートポンプ回路内の冷媒を殆ど取除かずに、正常に機能しない圧力センサ又は温度センサを交換できる。代わりに、交換用センサを単にねじ接続に取付けて温度データ又は圧力データを記録するだけである。

インバータはヒートポンプ流によって冷却されるヒートシンクを備えているとよく、これがインバータ電子機器の効率的な冷却を提供しヒートポンプ乾燥処理で消費されたエネルギの一部を再利用する。

第一の例では、ヒートポンプ流が冷媒流でよく、ヒートシンクは蒸発器と圧縮機との間の吸込ラインによって冷却される。そして、吸込ラインのループがヒートシンクに埋込まれているとよい。ヒートポンプ回路は断熱シェルに封入されているとよく、吸込ラインが断熱シェルから出てヒートシンクに到達するとよい。

別の例では、ヒートポンプ流が処理空気流でよく、ヒートシンクは蒸発器を出る処理空気流によって冷却される。ヒートポンプ回路は断熱シェルに封入されているとよく、ヒートシンクがシェルの内側に到達するとよい。インバータ電子機器はシェルの外側の比較的乾燥した環境に配置されているとよい。

タンブル乾燥機のドラムはドアを介してアクセス可能であり、圧縮機の制御は冷媒流を維持するように適合されているとよく、即ち、ドアが開かれたときは圧縮機のスイッチを入れた状態に維持し、一方で、冷媒流を低減させるだけである。これは、ドア等を開いて頻繁に洗濯物を追加又は取除く場合に圧縮機の開始／停止サイクルをより少なくすることを意味する。但し、ドアを開く前に冷媒流を３０～６０％の流れに低減させるとよい。ドアが予め定めた時間間隔、例えば１分間開かれているときには圧縮機のスイッチをその後に切るとよい。

ヒートポンプは断熱シェルに封入されているとよく、凝縮器とドラムの入口との間のシェルに開口が設けられているとよい。これは電子機器等を収納する空間に高温多湿の空気を押込む原因となり得るドラム内の過剰圧力を回避するのに役立つ。対応する開口が外部ハウジングに設けられているとよい。

ドラムの円筒外周の外側の空間はフィルタに通じるダクトとして構成されるとよい。これは、かなりの流域で空気流の制限を比較的小さくでき、高容量を可能にする。

糸くずを空気流から除去するためのフィルタがドラムの下方に配置されていてもよい。これにより、ドラムの円筒直径と実質的に同じ幅で、ドラムの深さと同じ深さの大型フィルタの使用が可能になる。これが比較的小さな流量制限を提供する。

タンブル乾燥機の斜視図を示す。 ヒートポンプを備えたタンブル乾燥機の断面図を示す。 図２のタンブル乾燥機のヒートポンプ装置の斜視図を示す。 図３のヒートポンプ回路を概略的に示す。 動作サイクルを示す。 図３の部分Ａを拡大して示す。 ヒートポンプ流冷却インバータの第一の例を示す。 ヒートポンプ流冷却インバータの第一の例を示す。 ヒートポンプ流冷却インバータの第一の例を示す。 ヒートポンプ流冷却インバータの第一の例を示す。 ヒートポンプ流冷却インバータの第二の例を示す。 タンブル乾燥機ドラムを示す。 図３の拡大部分Ｂを示す。

本開示は概して洗濯物のエネルギ効率の良い乾燥を実現するためにヒートポンプが設けられたタンブル乾燥機に関する。タンブル乾燥機１の一例が図１に示されている。タンブル乾燥機１は前側３を備えたハウジング２を有し、前側３にヒンジ７で取付けられたドア５又はハッチが設けられ、湿った洗濯物を投入できるタンブル乾燥機ドラムへのアクセスを提供する。

図２はヒートポンプ装置を備えたタンブル乾燥機の断面図を示している。ヒートポンプタンブル乾燥機では、洗濯物を乾燥させる処理空気がタンブル乾燥機の外囲い内で殆ど循環できるが、次に示すように外側とのある程度の空気の交換が可能であるとよい。図２は斯かるタンブル乾燥機の構成要素並びに処理空気流路２１を断面で示している。言及したように、タンブル乾燥機は湿った洗濯物が配置されるドラム１１を備えている。ドラム１１が回転している間、比較的乾燥した処理空気流２１がそこを通って供給される。流れは、図示した場合にはドラム１１の下方の空間に配置されるファン１３又は送風機によって提供される。

タンブル乾燥機は、蒸発器１５、圧縮機１７、凝縮器１９、及び膨張弁１６（図３参照）を備えたヒートポンプ装置を含んでいる。それ自体は周知の通り、冷媒は、圧縮機１７によってヒートポンプ装置に強制的に通され、凝縮器１９で放出されるエネルギを蒸発器１５で集める。

図２に示すように、高温多湿の空気がファン１３によって有孔ドラム１１から抽出される空気流２１が実現される。空気流はファン１３に到達する前にフィルタ１２を通過して蒸発器１５に到達し、これがその中の水分を凝縮して液体の水にするように空気流を冷却する。この水はタンブル乾燥機の底部に集められてそこからチューブ（図示せず）を介して排出されるとよい。ヒートポンプ冷媒流を得るために圧縮機１７が設けられている。

現時点でより冷たく水が少ない処理空気流２１はタンブル乾燥機の後部に送られて空気を再び加熱する凝縮器１９を続いて通過する。その後、加熱された乾燥空気は水を洗濯物から再び吸収可能なドラム１１の中に再び導入される。ヒートポンプは、例えば発泡プロピレン、ＥＰＰで作製された断熱シェル２３に封入されるとよい。これは周囲空間に漏れる熱を少なくするため、タンブル乾燥機のエネルギ効率を改善する。

本タンブル乾燥機は、例えばエネルギ効率及び／又は容量の増加を提供する幾つかの改善を含んでいる。図示された例では、主に業務用又は共用洗濯設備での使用を意図した高容量タンブル乾燥機が示されている。斯かるタンブル乾燥機は、ドラムを通る処理空気流を提供するために、その円形後方壁に空気入口開口と、そのラジアル円筒壁、特にその前部に空気出口開口と、を備えたドラム１１を備えるとよい。これは、前壁ドア５に関連して配置されたフィルタ付き出口ではなく、ドラムの下方に配置された糸くず除去フィルタ１２と結合されるとよい。但し大部分については、本明細書に記載した改善を、週に数回の使用を意図した一般的な家庭用タンブル乾燥機に関連して使用してもよい。

図３は図２のタンブル乾燥機のヒートポンプ装置の斜視図を示しており、図４は図３のヒートポンプのヒートポンプ回路２５を概略的に示している。この例では、圧縮機１７がインバータ制御モータ２７によって駆動されるように適合されている。インバータ２９が設けられることにより、圧縮機１７の出力を変化させることができる。これは、圧縮機のスイッチを入れたり切ったりしてそれらの動作を制御するだけのシステムとは対照的である。さらに、膨張弁１６が制御可能であり、一般的に電子膨張弁ＥＥＶである。

圧縮機１７及び膨張弁１６は幾つかの入力に基づきコントローラ３１によって制御される。従って圧縮機１７の制御信号Ｃと膨張弁１６の制御信号Ｖが提供される。

ヒートポンプ回路２５は、第一圧力センサ３３及び第二圧力センサ３５と、第一温度センサ３７及び第二温度センサ３９と、を備えているとよい。第一圧力センサ３３及び第一温度センサ３７は、膨張弁１６から圧縮機１７までの冷媒流体流の中、即ち回路の低温側に配置されている。第二圧力センサ３５及び第二温度センサ３７は圧縮機１７から膨張弁１６までの冷媒流体流の中、即ち回路２５の高温側に配置されている。

これにより、例えば最適なエネルギ効率でヒートポンプ装置を制御できる。図５は、圧縮機ａ、凝縮器ｂ、膨張弁ｃ、及び蒸発器ｄの影響を受け、一方で、エネルギＷが処理空気流２１から取除かれて戻される（図５参照）、動作サイクルを概略的に示している。サイクルの高温と低温並びに高圧と低圧の知識があれば、状況に応じて図５に示す動作サイクルエンベロープの最適な制御を実現できる。これは、最大出力を提供するだけでなく、それを低減させることを意味する場合がある。一般に、膨張弁は圧縮機の出力と一致するように制御される。例えば、乾燥処理中に空気流が乾燥し始めると、ドラムを出るときに流れから回収されるエネルギが少なくなる。これは圧縮機の毎分回転数を対応して低減させるコントローラによって検知できる。その結果、圧縮機の使用電力を少なくし冷却に要される損失の程度をより少なくする。この方法でかなりの量のエネルギを節約できる。

さらに、ドア５が開かれた場合、ドアセンサ／スイッチ５９（図４参照）によって検知するとよく、圧縮機１７の出力を低減してよいが、そのスイッチを完全に切るのではなく圧縮機１７を駆動させると有利である。例えば、圧縮機の毎分回転数の観点からドアが開く前の出力の３０～６０％に圧縮機の出力を低減するとよい。一般にドアが開かれたときは圧縮機１７が１１０～５０Ｈｚになるとよい。これは例えば通常使用中の開始／停止サイクルの数を低減できるため圧縮機の耐久性を改善できる。但し、ドアが開かれたときはドラムの回転を完全に停止するとよい。それでもなお処理空気流を維持できる。

ドアが予め定めた時間間隔開かれているときには、ファン装置１３と同様に圧縮機１７のスイッチを切る。

また例えば、ドラム１１を出るときに処理空気流２１の中の湿度センサ６１から検知した湿度に基づきヒートポンプ回路２５を制御することも可能である。これにより、例えばあるタイプの布地では好ましいとされ得る残留湿度を洗濯物に残すことが可能になる。また、他の布地に好ましいとされ得る、予め規定された最大処理空気温度で処理サイクルを実現することも可能である。

図６は図３の部分Ａを拡大して示している。即ち凝縮器１９から膨張弁１６へフィルタ４１を介して通じるヒートポンプ回路の一部が示されている。図６に示すように、ヒートポンプ回路２５から分岐する接続４３が設けられている。この接続４３は、図示した状態でプラグ接続されるねじ付き端部を有している。但し、回路のこの部分において温度センサ３９又は圧力センサ３５（図４参照）が故障した場合、ねじ接続を使用して交換用センサを取付けることができ、メンテナンスを簡易化できる。ヒートポンプ回路に元々設けられていた温度センサと圧力センサは回路に組込まれていてよく、正常に機能しないセンサはその位置に残し、一方で、そのリード線は代わりに交換用センサに接続される。斯かるねじ接続は、他のドラム構成を備えたタンブル乾燥機、例えばドラム出口がタンブル乾燥機ドアに配置されたタンブル乾燥機等でも役立つ。

圧縮機モータ２７（図４参照）を制御するインバータ２９のスイッチング回路は適切な機能を確保するために放散を要する熱を発生する。これは、タンブル乾燥機の他の電子機器、例えば制御ユニット３１の電子機器等にも当てはまる。通常、これは電子機器をヒートシンクに接続して周囲空間に熱を放散するだけで行われる。本開示はヒートポンプ流を使用してこの冷却を改善することを提案する。これは、インバータ及び任意の他の電子機器の非常に効率的な冷却を提供し、タンブル乾燥機全体のエネルギ効率をさらに改善する。ヒートポンプ流はヒートポンプの冷媒の流れ又はヒートポンプによって乾燥された空気の流れでよい。

図７～図１０はヒートポンプ流冷却インバータの第一の例を示している。この場合、タンブル乾燥機の後方から見たヒートポンプ装置を示す図７に示す通り、ヒートポンプ回路内の冷媒を蒸発器１５から圧縮機１７へ導くための吸込ライン４５を使用して電子機器を冷却する。この吸込ライン４５は断熱シェル２３から引出されて外部ループを提供する。電子機器は吸込ライン４５が通過するヒートシンクブロック４７に取付けられるとよい。冷却すべき電子機器は図８の側面図で最も良く分かるようにヒートシンクブロック４７の両側に配置するとよい。

図９は吸込ライン４５が露出した図７と同じ図を示しており、図１０は図９の部分Ｃを拡大して示している。図１０を参照すると、ヒートシンクブロック４７は吸込ラインループ４５を封入するように取付けられた２つの半部分を備えるとよい。吸込ラインの一部を封入するのに適した溝が、例えばアルミニウム製の固体金属ブロックであるヒートシンクブロック４７の半部分に機械加工されるとよい。溝の中に熱伝達ペーストを設けてヒートシンクからの熱伝導を高めることが可能であるが、これは必ずしも必要ではない。このようにして、ヒートシンクブロック４７から吸込ライン４５へ非常に効果的な熱の伝達が行われ、電子機器が非常に効率的に冷却されるようになる。さらに、吸込ラインにおける冷たい冷媒流が圧縮機に到達する前に加熱され、ヒートポンプ効率をさらに改善する。

図１１はヒートポンプ流でインバータを冷却する代替案を示している。図１１では、断熱シェルの後方壁が取除かれてヒートポンプ装置の内部を露出している。この例では、インバータ２９の電子機器が断熱シェル２３の壁を貫通するヒートシンクブロック４９に取り付けられている。これにより、ヒートシンク４９の他端がシェルの内側の処理空気流２１の中に達することができる。一般にヒートシンクは、蒸発器と圧縮機との間、即ち流路のより冷たい部分の空気流の中に突出する。これもまた、インバータ電子機器の効率的な冷却と、さもなければタンブル乾燥機で損失するだろう熱の再利用と、を提供する。インバータ２９の電子機器は湿度がより低いシェル２３の外側に配置されているとよい。

図７～図１１に示す冷却装置は、他のドラム構成のタンブル乾燥機、例えばドラム出口がタンブル乾燥機のドアに配置されたタンブル乾燥機等でも役立つことに留意されたい。

図７に戻ると、外部シェル２３の開口５１が示されている。この開口５１は凝縮器１９の上方に配置されていて処理空気経路２１をこの位置でシェル２３の外側の周囲空間に接続する。これは、ドラム１１に達する空気流のいかなる過剰圧力も低減できることを意味し、さもなければ斯かる過剰圧力が、湿った空気を、装置、例えば好ましくは乾燥した状態に維持すべきボールベアリング又は電子機器に強制的に送ってしまうため、有用である。図２に示すように、対応する開口６０を外部ハウジング２に設けて暖かい空気をタンブル乾燥機から排出させてもよい。

図１２はタンブル乾燥機ドラム１１を示している。ドラムは、空気入口開口を備えた円形後方壁５３と、指示された領域６２に空気出口開口を備えたラジアル円筒壁５５と、を有している。この領域は同時に重要な出口を提供する幾つかの開口／穴を備えるとよい。空気流がドラム１１の空間の殆どを通過するように円筒部の開口をドラムの前部に配置すると有利になるだろう。但し、タンブル乾燥機ドア５（図１参照）に接続された出口は必要でないため、ドアが一時的に開かれても空気流２１をドラム１１の中に流すことが可能である。例えばユーザが湿った洗濯物をドラム１１にさらに追加したり又は洗濯物をそこから取出したりする場合、処理を実行し続けることができるが、適切には低レベルである。これは、圧縮機の開始／停止の回数を低減させ、その耐久性を改善できる。ドアが予め定めた時間間隔開かれていると、ヒートポンプのスイッチが切られる。

後方入口からドラムの外部の円筒外周に配置された出口へ通過するタンブル乾燥機ドラム１１の流れによれば、フィルタ１２（図２参照）がドラムの下方に配置されるとよく、ドラムとフィルタ装置との間の領域の大部分を占めるとよい。これにより、大型で高容量のフィルタの使用と高処理空気流が可能になる。さらに、空気が出口領域６２の開口によって構成されたかなりの流域を通ってドラム１１から排出されるため、開口がドアに配置される場合と比べて流量制限を低減できる。さらに、ドラムの円筒外周の外側の空間はほぼ全体がドラム１１の下方の糸くずフィルタに通じるダクトとして使用できる。このようにして、ドラムを通る流量を増大でき、高容量ヒートポンプタンブル乾燥機で特に役立つ。

好ましくは出口開口の９０％以上をドラムの円筒部分の前半分に配置するとよい。

図１３は図３の拡大部分Ｂを示している。膨張弁１６からの冷媒流を、蒸発器の異なる部分に送られる幾つかの副流５８に分流する分流器５７が示されている。図示される通り、ソレノイド５４によって電子的に制御される制御可能な膨張弁１６が直線導管５６によって分流器５７に接続されている。これは乱れが少ない層流が分流器５７に到達することを意味する。その結果、流れは蒸発器１５の異なる部分に達する副流５８の間で均等に分流される。好ましくは、この効果をさらに改善するために、導管５６が短い、例えば１００ｍｍより短いとよい。

本開示は、前述の実施形態に制限されず、添付の特許請求の範囲内で異なる方法に変更及び改変できる。

Claims (14)

1. ハウジング（２）と、前記ハウジングの前側（３）からアクセス可能であり且つ中心軸回りに回転可能である前記ハウジング内のドラム（１１）と、前記ドラムを通過する処理空気の流れを生成するためのファン装置（１３）と、前記ドラムに入る前に前記処理空気を乾燥させるためのヒートポンプと、を備え、前記ヒートポンプが、冷媒流体ループを形成する、圧縮機（１７）、凝縮器（１９）、膨張弁（１６）、及び蒸発器（１５）を備え、前記ファン装置（１３）が前記ドラム（１１）と前記蒸発器（１５）との間の前記処理空気の流れの中に配置されている、タンブル乾燥機（１）であって、
   前記回転可能なドラム（１１）が、空気入口開口を備えた円形後方壁（５３）と、空気出口開口を備えた円筒壁（５５）と、を備えており、
   前記圧縮機（１７）が前記圧縮機の出力を変更できるインバータ（２９）によって駆動されるように適合されており、
   前記膨張弁（１６）が制御可能であり、
   前記インバータがヒートポンプ流によって冷却されるヒートシンク（４７；４９）を備え、
   前記ヒートシンク（４９）が前記蒸発器（１５）を出る処理空気流（２１）によって冷却され、
   ヒートポンプ回路（２５）が断熱シェル（２３）に封入されており、前記ヒートシンク（４９）が前記断熱シェル（２３）の内側に部分的に配置され、
   前記インバータの電子機器が前記断熱シェル（２３）の外側に配置されていることを特徴とするタンブル乾燥機。
2. 前記蒸発器（１５）が冷媒流体流を前記蒸発器（１５）の異なる部分に向けて複数の副流（５８）に分流する分流器（５７）を備えており、前記制御可能な膨張弁（１６）が前記分流器に取付けられ、前記膨張弁（１６）と前記分流器（５７）が直線の導管（５６）によって接続され、前記膨張弁（１６）と前記分流器（５７）との間の前記導管（５６）の長さが１００ｍｍ未満である、請求項１に記載のタンブル乾燥機。
3. 前記膨張弁（１６）及び前記圧縮機（１７）は、第一圧力センサ（３３）及び第二圧力センサ（３５）と、第一温度センサ（３７）及び第二温度センサ（３９）と、からのセンサデータに基づきコントローラ（３１）によって制御され、前記第一圧力センサ（３３）及び前記第一温度センサ（３７）が前記膨張弁（１６）から前記圧縮機（１７）までの冷媒流体流の中に配置されており、前記第二圧力センサ（３５）及び前記第二温度センサ（３９）が前記圧縮機（１７）から前記膨張弁（１６）までの冷媒流体流の中に配置されている、請求項１又は２に記載のタンブル乾燥機。
4. 前記膨張弁（１６）から前記圧縮機（１７）までのヒートポンプ回路（２５）、又は前記圧縮機（１７）から前記膨張弁（１６）までのヒートポンプ回路（２５）、又はその双方のヒートポンプ回路（２５）の経路のいずれかにおいて交換用センサを受けるように適合された少なくとも一つのねじ接続部（４３）が設けられている、請求項３に記載のタンブル乾燥機。
5. 前記ヒートシンク（４７）が前記蒸発器（１５）と前記圧縮機（１７）との間の吸込ライン（４５）によって冷却される、請求項４に記載のタンブル乾燥機。
6. 前記吸込ライン（４５）のループが前記ヒートシンク（４７）に埋込まれている、請求項５に記載のタンブル乾燥機。
7. ヒートポンプ回路（２５）が断熱シェル（２３）に封入されており、前記吸込ライン（４５）が前記断熱シェルから出て前記ヒートシンク（４７）に達する、請求項５又は請求項６に記載のタンブル乾燥機。
8. 前記ドラム（１１）の内部がドア（５）を介してアクセス可能であり、前記圧縮機（１７）の制御は前記ドアが開くと冷媒流を変化させ、一方で、冷媒流のスイッチを入れたままにするように適合されている、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のタンブル乾燥機。
9. 前記ドアが開かれる前に前記冷媒流が３０～６０％に低減される、請求項８に記載のタンブル乾燥機。
10. 前記ドアが予め定めた時間開いたままである場合に前記圧縮機（１７）のスイッチが続いて切られる、請求項９に記載のタンブル乾燥機。
11. 前記ヒートポンプが断熱シェル（２３）に封入されており、前記凝縮器（１９）と前記ドラム（１１）の入口との間の前記断熱シェルに開口が設けられている、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のタンブル乾燥機。
12. 前記開口に対応する開口（６０）が外部の前記ハウジング（２）に設けられている、請求項１１に記載のタンブル乾燥機。
13. 前記ドラム（１１）の円筒外周の外側の空間（６４）がフィルタ（１２）に通じるダクトとして構成されている、請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載のタンブル乾燥機。
14. フィルタ（１２）が前記ドラム（１１）の下方に配置されている、請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載のタンブル乾燥機。

Images