WO2008018245A1 - Heating dehumidifier - Google Patents

Description

明 細 書

加熱除湿装置

技術分野

[0001] この発明は、加熱除湿装置に関する。

背景技術

[0002] 近年、衣類などを洗濯から乾燥まで行う洗濯乾燥機の需要が伸びている。特に、少 量の洗濯物をすぐ乾燥させたかったり、屋外や室内で干す時間を短縮したり、 日中 に洗濯ができない場合には、夜間、衣類を洗濯し、脱水後、そのまま乾燥ができたり するので、使用者の生活スタイルに合わせた利便性が評価されてレ、る。

[0003] このような洗濯乾燥機などの加熱除湿装置にぉレ、て、従来用いられてレ、る洗濯物 の乾燥方式としては、一般に水分を含んだ洗濯物を収容した回転槽を回転しながら 、電気ヒータやガス等の加熱手段で加熱された温風を供給して乾燥を行っている。例 えば、特開昭 63— 122500号公報（特許文献 1)に記載されている水冷除湿式乾燥 機にぉレ、ては、乾燥中および/または乾燥後の高温多湿の空気は機外にそのまま 排出されるか、あるいは、機外の空気や水道水などの冷却除湿手段で、空冷される か、水冷されて熱交換除湿された後に、再び加熱手段に戻されるといった還流循環 が行われる。

[0004] 一般に、洗濯物の乾燥時間を短縮するには、例えば、ヒータなどの加熱手段の熱 容量を大きくすることが考えられるが、比例して消費電力量も増大する。

[0005] また、冷却水による熱交換除湿をすると水を多量に使うことになり乾燥時間に比例 して水の消費量も増大する。

[0006] そこで、例えば特開昭 60— 220097号公報（特許文献 2)には、消費電力と水の使 用量を軽減するために、洗濯物の乾燥に用いる空気の循環経路に、ヒートポンプ装 置の凝縮器 (上述した加熱手段に対応）と蒸発器 (上述した冷却除湿手段に対応)を 設け、熱および冷熱を有効活用する乾燥方式も提案されている。このヒートポンプを 用いた乾燥方式によれば、ヒータや水を使わずに空気の加熱および冷却除湿を行な えるため、消費電力量の削減と節水が可能となる。 [0007] 特開 2004— 215943号公報（特許文献 3)と特開 2005— 40316号公報（特許文 献 4)には、衣類を乾燥させるために用いられる空気循環路内の循環空気を排気す ることによって、循環空気の熱量が高くなることを防いで安全な状態に安定させる、ヒ ートポンプを用いた衣類乾燥機及び洗濯機能付き乾燥機が記載されてレ、る。

[0008] 特開 2006 _ 212117号公報（特許文献 5)には、ヒートポンプを用いた衣類乾燥機 において、乾燥運転を中断した場合に、圧縮機の動作を継続させる衣類乾燥装置が 記載されている。また、特開 2006— 61353号公報（特許文献 6)には、乾燥運転が 中断された場合には、その後、所定の時間は圧縮機の運転を停止する、ヒートポンプ を用いた衣類乾燥装置が記載されている。このようにすることにより、短時間に乾燥 運転と乾燥運転の中断が繰り返されるような場合に圧縮機にかかる負担を軽減し、ヒ ートポンプ装置による温風温度の復帰を早くしている。

[0009] 特開 2006— 272024号公報（特許文献 7)と特開 2005— 261703号公報（特許文 献 8)には、乾燥工程に入る前に、圧縮機の運転を予め開始しておいて乾燥工程に 力かる時間を短縮する、ヒートポンプを用いた洗濯乾燥機が記載されている。

特許文献 1 :特開昭 63— 122500号公報

特許文献 2 :特開昭 60— 220097号公報

特許文献 3：特開 2004— 215943号公報

特許文献 4 :特開 2005— 40316号公報

特許文献 5 :特開 2006— 212117号公報

特許文献 6 :特開 2006— 61353号公報

特許文献 7：特開 2006— 272024号公報

特許文献 8 :特開 2005— 261703号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0010] し力 ながら、ヒートポンプを用いた乾燥方式でも、冷媒を圧縮するためにコンプレ ッサなどの圧縮手段を新たに用いるため、動作時には音や振動が発生し、乾燥時に おける騒音が増大するといつた問題が生じる。また、コンプレッサに用いる冷媒の種 類によっては、廃棄後の処理にコストがかかるといった問題が生じる。カロえて、地球温 暖化防止の観点から電気製品の電力消費量の削減が今後益々必要となっており、 乾燥機や洗濯乾燥機においても、乾燥機能の向上と消費電力の低減がより一層求 められる。

[0011] また、乾燥機にヒートポンプを用いると、ヒートポンプの駆動によって循環空気の熱 量が上昇し、ヒートポンプの冷媒自体の温度が上昇して冷媒が高温化、高圧化する。 インバータ制御等によりヒートポンプの出力を制御することは可能であるが、出力を大 幅に下げることは極めて困難であり、循環空気の熱量が過大である場合でも、加える 熱量を小さくすることが難しい。また、高温化、高圧化した冷媒を圧縮して液化するた めには、ヒートポンプにかかる負担が大きくなる。そこで、特開 2004— 215943号公 報 (特許文献 3)と特開 2005— 40316号公報 (特許文献 4)に記載の乾燥機は、熱 量が高くなつた循環空気を外部に排気している力 ヒートポンプによって発生した不 要な熱量や循環空気に含まれる蒸気が乾燥機の設置されている室内に排出されて 、室内全体の熱量が上昇したり、排出された蒸気による結露が発生してしまうおそれ 力 ^sある。

[0012] ヒートポンプを用いる衣類乾燥機では、乾燥運転を中断したときに配管内の冷媒の 圧力状態が平衡状態に落ち着くまでと、乾燥運転を再開したときに冷媒が気化、液 化するまでにある程度の時間を要する。そのため、乾燥運転の中断後、短時間で乾 燥運転を再開させる場合には、特開 2006— 212117号公報（特許文献 5)に記載の 衣類乾燥機のように、乾燥運転を中断しているにもかかわらず、圧縮機の駆動を継 続する必要があり、無駄な電力を消費するうえ、圧縮機にかかる負担が大きい。一方 、特開 2006— 61353号公報（特許文献 6)に記載の衣類乾燥機のように、乾燥運転 を中断した場合には、その後、圧縮機の運転を一定時間行なわないこととすると、乾 燥運転の中断後に短時間で乾燥運転の再開を行なうことができない。

[0013] また、特開 2006— 272024号公報（特許文献 7)と特開 2005— 261703号公報（ 特許文献 8)に記載の洗濯乾燥機のように、乾燥工程に入る前に予め圧縮機を運転 させておくことによって、不要な熱や騒音が発生し、電力の消費量も大きくなつてしま う。

[0014] そこで、この発明の目的は、騒音が少なぐ効率のよい加熱除湿装置を提供するこ とである。

課題を解決するための手段

[0015] この発明に従った加熱除湿装置は、気体を流通させるための第一の風路と第二の 風路と、第一の風路を流通する気体を加熱するための第一の熱交換部と、第二の風 路を流通する気体を冷却するための第二の熱交換部と、発熱ヘッドと吸熱ヘッドとを 含むスターリングエンジンとを備え、第一の熱交換部は、スターリングエンジンの発熱 ヘッドで気体を加熱するように熱交換を行ない、第二の熱交換部は、スターリングェ ンジンの吸熱ヘッドで気体を冷却するように熱交換を行なう。

[0016] 従来、加熱除湿装置に用いられているヒートポンプにおいては、コンプレッサで冷 媒を圧縮して気体から液体に変化させる凝縮部と、冷媒を膨張させて液体から気体 に変化させる蒸発部とで熱交換を行なっている。すなわち、ヒートポンプにおいては、 冷媒は、凝縮部から管などを通って蒸発部へ移動して、液体から気体に変化し、蒸 発部から管などを通って凝縮部へ移動して、気体から液体へと変化することを繰り返 す必要がある。

[0017] 一方、スターリングエンジンは、シリンダ内でディスプレーサを往復運動させることに よって、ヘリウムなどの作動気体を圧縮空間内で圧縮して発熱ヘッドを加熱し、膨張 空間内で膨張させて吸熱ヘッドを冷却する。このように、スターリングエンジンにおい ては、作動気体は、気体状態のままで、圧縮空間と膨張空間の間のみを移動する。 圧縮空間と膨張空間は、例えば、一つのシリンダの両端に配置されるので、この場合 には、作動気体は気体状態のままでシリンダの一方の端部から他方の端部までの間 を往復する。

[0018] このように、スターリングエンジンにおいては、作動気体の移動距離が短ぐまた、冷 媒を気体と液体の間で状態変化させる必要もなレ、ために、スターリングエンジンの応 答性はヒートポンプよりも高レ、。例えば、スターリングエンジンの駆動を開始してから、 発熱ヘッドと吸熱ヘッドとが所定の温度になるまでに必要な時間は、ヒートポンプの 駆動を開始してから蒸発部と凝縮部とが所定の温度になるまでに必要な時間よりも 短い。

[0019] したがって、スターリングエンジンを用いることによって、乾燥運転開始前または乾 燥運転開始時に長時間の立ち上げ運転が不要であるので、ヒートポンプよりも制御 性が高ぐ省エネルギー性、すなわち、消費エネルギーを効果的に削減して省エネ ルギーを図りやすい加熱除湿装置が得られる。このように、スターリングエンジンを備 える加熱除湿装置は、加熱除湿装置の起動に要する時間を短くすることができるとと もに、加熱除湿装置の運転中に一旦、運転を中断した後、再び起動する場合に要す る日寺間ち短くすること力 Sできる。

[0020] また、従来の加熱除湿装置に用いられているヒートポンプの振動系は、冷媒の圧縮 と膨張にコンプレッサを使用するため、回転の振動を含む複雑な振動系である。一方 、スターリングエンジンは、ヒートポンプに比べて振動系が単純である。すなわち、スタ 一リングエンジンにおいては、ピストンとディスプレーサの往復という直線的な運動し か行なわれない。

[0021] このように、スターリングエンジンは、振動系が単純であるので、振動を吸収すること が容易である。例えば、ディスプレーサの振動の振動数の共振動数を固有振動数と して持つパネなどの吸振部材を備えることによって、簡単に振動を抑えることができる 。スターリングエンジンにおいては振動を簡単に抑えることができるので、振動による 騒音が発生しにくい。

[0022] このようにすることにより、振動、騒音を少なくすることができ、また、乾燥機が設置さ れている室内環境を悪化させることのない、使用性、すなわち、使用しやすぐ省ェ ネルギー性、すなわち、消費エネルギーを効果的に削減することができ、省エネルギ 一を図りやすい加熱除湿装置を提供することができる。

[0023] この発明に従った加熱除湿装置は、気体を第二の風路から第一の風路に流入させ るための循環路を備え、第二の風路内の気体は、第二の熱交換部において冷却さ れ、循環路を通って第一の風路に流入し、第一の熱交換部において加熱されること が好ましい。

[0024] このように、第二の風路内に流出した気体は、第二の熱交換部において冷却され、 循環路を通って第一の風路に流入し、第一の熱交換部において加熱されるので、効 率よく除湿することができる。

[0025] この発明に従った加熱除湿装置においては、発熱ヘッドは、第一の風路内に配置 されて、第一の熱交換部を構成することが好ましい。

[0026] このようにすることにより、発熱ヘッドと第一の熱交換部との間で熱の伝達を行なう 経路が不要となり、発熱ヘッドと第一の熱交換部との間の経路において熱が無駄に 消費されることを防止すること力 Sできる。

[0027] この発明に従った加熱除湿装置においては、第一の熱交換部は、発熱ヘッドに接 触するように配置されるフィンを含むことが好ましレ、。

[0028] このようにすることにより、フィンにおいて気体を効率よく熱交換することができる。ま た、加熱除湿装置を小型化することができる。

[0029] この発明に従った加熱除湿装置においては、第一の熱交換部は、気体を加熱する ための加熱部と、発熱ヘッドの熱を加熱部に伝導するための熱伝導媒体が流通する 熱伝導媒体流路とを有することが好ましレ、。

[0030] このようにすることにより、第一の熱交換部の位置や形状を、風路の形状などに合 わせて最適化することが容易になる。

[0031] この発明に従った加熱除湿装置においては、吸熱ヘッドは、第二の風路内に配置 されて、第二の熱交換部を構成することが好ましい。

[0032] このようにすることにより、吸熱ヘッドと第二の熱交換部との間で冷気の伝達を行な う経路が不要となり、吸熱ヘッドと第二の熱交換部との間の経路において冷気が無駄 に消費されることを防止することができる。

[0033] この発明に従った加熱除湿装置においては、第二の熱交換部は、吸熱ヘッドに接 触するように配置されるフィンを含むことが好ましレ、。

[0034] このようにすることにより、フィンにおいて気体を効率よく熱交換することができる。ま た、加熱除湿装置を小型化することができる。

[0035] この発明に従った加熱除湿装置においては、第二の熱交換部は、気体を冷却する ための冷却部と、吸熱ヘッドの熱を冷却部に伝導するための熱伝導媒体が流通する 熱伝導媒体流路とを有することが好ましレ、。

[0036] このようにすることにより、第二の熱交換部の位置や形状を、風路の形状などに合 わせて最適化することが容易になる。

[0037] この発明に従った加熱除湿装置は、発熱ヘッドと吸熱ヘッドとの間に配置される接 続管を備え、発熱ヘッドは、第一の風路内に配置されて、第一の熱交換部を構成し、 吸熱ヘッドは、第二の風路内に配置されて、第二の熱交換部を構成し、発熱ヘッドと 吸熱ヘッドとの間には接続管が設けられ、発熱ヘッドと吸熱ヘッドと接続管は同軸状 に配置されており、発熱ヘッドと吸熱ヘッドと接続管を循環路内に配することが好まし レ、。

[0038] このようにすることにより、循環路を短くして圧力欠損を抑えることができるとともに、 発熱ヘッドと吸熱ヘッドとが相互に与える熱影響を、接続管の周囲の空気層によって 低減させることができる。

発明の効果

[0039] 以上のように、この発明によれば、騒音が少なぐ効率のよい加熱除湿装置を提供 すること力 Sできる。

図面の簡単な説明

[0040] [図 1]この発明の実施形態 1—1として、本発明の加熱除湿装置を備えた洗濯乾燥機 の全体の外観を概略的に示す斜視図である。

[図 2]図 1の洗濯乾燥機を II一 II線の方向から見た断面を概略的に示す側断面図で ある。

[図 3]スターリングエンジンの全体の断面を示す断面図である。

[図 4]加熱除湿装置の本体の全体を示す斜視図である。

[図 5]洗濯乾燥機を図 2の V— V線の方向から見たときの概略を示す断面図である。

[図 6]この発明の実施形態 1—2として、洗濯乾燥機が備える加熱除湿装置の本体の 別の形態を示す斜視図である。

[図 7]この発明の実施形態 1—3として、洗濯乾燥機が備える加熱除湿装置の本体の 別の形態を示す斜視図である。

[図 8]この発明の実施形態 1ー4として、洗濯乾燥機が備える加熱除湿装置の本体の 別の形態を示す斜視図である。

[図 9]この発明の実施形態 1—5として、本発明の加熱除湿装置を備える洗濯乾燥機 の側断面を概略的に示す側断面図である。

[図 10]洗濯乾燥機を背面から見た断面を概略的に示す断面図である。 園 11]本発明の実施形態 2— 1に係る本発明の加熱除湿装置を備えたドラム式洗濯 乾燥機の給排水系の構成を示す断面図である。

園 12]本発明の実施形態 2—1に係る本発明の加熱除湿装置を備えたドラム式洗濯 乾燥機の乾燥処理系の構成を示す断面図である。

[図 13]図 12の要部拡大図である。

園 14]クラッチ機構の連結解除状態の概要図である。

園 15]図 13の Aより見たクラッチ機構および動力伝達機構の連結状態の概要図であ る。

[図 16]クランクシャフトの 0° 回転状態を示す要部拡大図である。

園 17]クランクシャフトの 90° 回転状態を示す要部拡大図である。

園 18]クランクシャフトの 180° 回転状態を示す要部拡大図である。

園 19]クランクシャフトの 270° 回転状態を示す要部拡大図である。

園 20]本発明の実施形態 2— 2に係る本発明の加熱除湿装置を備えた洗濯乾燥機 の縦断面図である。

[図 21]図 20の要部拡大図である。

[図 22]図 21の B— B断面図である。

園 23]クラッチ機構の連結解除状態の概要図である。

[図 24]図 21の C C断面図である。

園 25]図 24の状態からクランクシャフトが 90° 回転した状態を示す要部拡大図であ る。

園 26]図 24の状態からクランクシャフトが 180° 回転した状態を示す要部拡大図で ある。

園 27]図 24の状態からクランクシャフトが 270° 回転した状態を示す要部拡大図で ある。

園 28]本発明の実施形態 2— 3に係る本発明の加熱除湿装置を備えた洗濯乾燥機 の縦断面図である。

[図 29]図 28の要部拡大図である。

[図 30]図 29の D_D断面図である。 [図 31]クラッチ機構の連結解除状態の概要図である。

[図 32]連結歯車とスライド歯車の要部断面図であり、（a)はスライド歯車の上面図、（b )は（a)の F矢視図、 (c)は（a)の G矢視図、 (d)は伝達歯車の上面図、（e)は（d)の H 矢視図、（f)は（e)の I— I断面図、（g)は（e)の J—J断面図、（h)は（e)の K— K断面 図、（i)は（e)の L— L断面図である。

[図 33]図 29の E_E断面図である。

[図 34]図 33の状態からクランクシャフトが 90° 回転した状態を示す要部拡大図であ る。

[図 35]図 33の状態からクランクシャフトが 180° 回転した状態を示す要部拡大図で ある。

[図 36]図 33の状態からクランクシャフトが 270° 回転した状態を示す要部拡大図で ある。

[図 37]スターリングエンジンとヒートポンプの駆動開始直後から測定した、高温側の温 度の時間変化を示す図である。

[図 38]スターリングエンジンとヒートポンプの駆動開始から所定の温度に到達するま での、高温側の温度の時間変化を示す図である。

[図 39]スターリングエンジンとヒートポンプの駆動開始直後から測定した高温側の温 度について、 10秒間に変化する温度の時間変化を示す図である。

[図 40]スターリングエンジンとヒートポンプの駆動開始直後から 2分経過するまでに 10 秒間隔で測定した、スターリングエンジンの高温側と低温側、ヒートポンプの高温側と 低温側の温度の時間変化を示す図である。

符号の説明

24, 48 :熱交換部、 25, 41 :通風経路、 38a, 54a :吸熱ヘッド、 38b, 54b :発熱へ ッド、 100 :スターリングエンジン、 148 :再生器チューブ、 241 :温風経路部、 242 :湿 風経路部、 243 :循環経路部、 247 :水槽内温風経路部、 248 :水槽内湿風経路部、 400, 500, 600, 700 :カロ熱除湿装置、 410, 510, 610, 710 :スターリングェンジ ン、 411, 511, 611 , 711 :発熱ヘッド、 412, 512, 612, 712：吸熱ヘッド、 420, 5 20, 620, 720 :高温仴 IJ熱交換部、 421 , 621 :カロ熱フィン、 522, 722 :カロ熱部、 430 , 530, 630, 730 :低温佃 J熱交換咅、 532, 632 :冷去 P咅 431 , 731 :冷去 Pフィン、 5 23, 533, 633, 723 :熱伝導媒体流路。

発明を実施するための最良の形態

[0042] 以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

[0043] (実施形態 1一 1)

図 1は、この発明の実施形態 1—1として、本発明の加熱除湿装置を備えた洗濯乾 燥機の全体の外観を概略的に示す斜視図であり、図 2は、図 1の洗濯乾燥機を II II 線の方向から見た断面を概略的に示す側断面図である。

[0044] 図 1と図 2に示すように、洗濯乾燥機 200は、本体 210と、本体 210の内部に取り付 けられた水槽 220と、被乾燥対象物として洗濯物を収容するための容器として、水槽 220の内部で回転可能に支持された回転ドラム 230とを備える。

[0045] 本体 210の前面には外扉 201が取り付けられている。外扉 201の内側には、内扉 2 03が取り付けられている。外扉 201を開き、内扉 203を開くことによって本体 210の 前面に設けられた洗濯物投入口 202を通じて洗濯物を回転ドラム 230に投入、また は回転ドラム 230から取り出すことができ、内扉 203を閉じ、外扉 201を閉じることによ つて洗濯物投入口 202を塞ぐことができる。なお、内扉 203は回転ドラム 230内が視 認可能なように中央部が透明ガラスで作られているとともに、凹んだ器形状、いわゆ る洗面器形状を有している。洗濯物投入口 202側の水槽 220の周壁にはゴム等の弾 性体からなるドアパッキン 204が嵌め込まれて固着されてレ、る。内扉 203を閉じたとき にドアパッキン 204が内扉 203の周縁に密着して水槽 220が密閉されるようになって いる。

[0046] 回転ドラム 230は、水槽 220の内部で軸部 231を中心に回転するように支持されて いる。このようにしてドラム式洗濯乾燥機 200は、水槽 220と回転ドラム 230とから構 成された二重構造を有する。回転ドラム 230は、回転軸線方向の中央に内周壁面を 形成するドラム胴 232と、一方端に開口部を形成するドラム蓋 233と、他方端に内底 壁面を形成するドラム底 234とから構成され、一般的にステンレス鋼板から作られて いる。ドラム底 234には、軸部 231等の構造部品を取り付けかつ所望の荷重を支持 するためにリブ等の凹凸面がプレス加工によって形成され、底壁面の強度の向上が 図られている。回転ドラム 230の周壁と底部には給水、排水および通気のための多 数の小孔 235が設けられている。ドラム蓋 233の外周縁部には回転時の振動防止の ために流体バランサ 205が固着されている。軸部 231は、回転ドラム 230を回転させ るためのドラム回転駆動モータ 236のシャフトを備えている。ドラム回転駆動モータ 2 36は、インバータ回路により回転が制御される。水槽 220は上部からコイルばね（図 示せず）で、下部から防振ダンパー（図示せず）で弾性的に支持されている。水槽 22 0の上方には水道水に接続される給水経路 209が配されており、洗剤ケース 207を 介して水槽 220に接続されている。給水経路 209の経路途中には給水弁 208が設 けられており、水道水から水槽 220への供給が給水弁 208の開閉によって制御され る。水槽 220の底部には排水弁 206が設けられ、排水弁 206の開閉によって洗濯液 等が水槽 220から本体 210の外に排水できるようになつている。

[0047] 図 3は、スターリングエンジンの全体の断面を示す断面図である。

[0048] 図 3に示すように、スターリングエンジン 100の組立の中心となるのはシリンダ 110、 111である。シリンダ 110、 111の軸線は同一線上に並ぶ。シリンダ 110にはピストン 112が挿入され、シリンダ 111にはディスプレーサ 113が挿入される。ピストン 112及 びディスプレーサ 113は、スターリングエンジン 100の運転中、ガスベアリング機構に よりシリンダ 110、 111の内面に接触することなく往復運動する。ピストン 112とデイス プレーサ 113は所定の位相差を備えて動く。

[0049] ピストン 112の一方の端にはカップ状のマグネットホルダ 114が設けられる。デイス プレーサ 113の一方の端からはディスプレーサロッド 115が突出する。ディスプレー サロッド 115はピストン 112及びマグネットホルダ 114を軸線方向に自由にスライドで きるように貫通する。

[0050] シリンダ 110はピストン 112の動作領域にあたる部分の外側にリニアモータ 120を 保持する。リニアモータ 120は、コイル 121を備えた外側ヨーク 122と、シリンダ 110の 外周面に接するように設けられた内側ヨーク 123と、外側ヨーク 122と内側ヨーク 123 の間の環状空間に揷入されたリング状のマグネット 124と、外側ヨーク 122及び内側 ヨーク 123を所定の位置関係に保持する合成樹脂製エンドブラケット 125、 126を備 える。マグネット 124はマグネットホルダ 114に固定されている。 [0051] マグネットホルダ 114のハブの部分にはスプリング 130の中心部が固定される。ディ スプレーサロッド 115にはスプリング 131の中心部が固定される。スプリング 130、 13 1の外周部はエンドブラケット 126に固定される。スプリング 130、 131の外周部同士 の間にはスぺーサ 132が配置されており、これによりスプリング 130、 131は一定の距 離を保つ。スプリング 130、 131は円板形の素材にスパイラル状の切り込みを入れた ものであり、ディスプレーサ 113をピストン 112に対し所定の位相差（理想的には約 9 0° の位相差)をもたせて共振させる役割を果たす。

[0052] シリンダ 111のうち、ディスプレーサ 113の動作領域にあたる部分の外側には発熱 ヘッド 140と吸熱ヘッド 141が配置される。発熱ヘッド 140はリング状、吸熱ヘッド 14 1はキャップ状であって、いずれも銅や銅合金など熱伝導のよい金属からなる。発熱 ヘッド 140と吸熱ヘッド 141は、各々リング状の内部熱交換器 142、 143を介在させ た形でシリンダ 111の外側に支持される。内部熱交換器 142、 143はそれぞれ通気 性を有し、内部を通り抜ける作動ガスの熱を発熱ヘッド 140と吸熱ヘッド 141に伝え る。

[0053] 発熱ヘッド 140、シリンダ 110、 111、ピストン 112、ディスプレーサ 113、及び内部 熱交換器 142で囲まれる空間は圧縮空間 145となる。吸熱ヘッド 141、シリンダ 111 、ディスプレーサ 113、及び内部熱交換機 143で囲まれる空間は膨張空間 146とな る。

[0054] 内部熱交換器 142、 143の間には再生器 147が配置される。再生器 147は樹脂フ イルムを円筒形に卷回したものであり、フィルムの片面に微少な突起を多数点在させ てフィルム間に突起の高さ分の間隙を形成し、これを作動ガスの通り道としている。再 生器 147の外側を再生器チューブ 148が包み、発熱ヘッド 140と吸熱ヘッド 141の 間に気密通路を構成する。発熱ヘッド 140と再生器チューブ 148と吸熱ヘッド 141は 同軸状に配置される。なお、再生器チューブ 148は接続管の一例である。

[0055] リニアモータ 120、シリンダ 110、及びピストン 112を筒状の圧力容器 150が包む。

圧力容器 150の内部は背圧空間 151となる。圧力容器 150の周面には、リニアモー タ 120に電力を供給するための端子部 152と、内部に作動ガスを封入するためのパ ィプ 153が配置される。 [0056] 圧力容器 150の外面には動吸振器 160が取り付けられる。動吸振器 160は、圧力 容器 150の端面中央から突き出す軸 161と、軸 161に中心を固定された板状のスプ リング 162と、スプリング 162の周縁に配置されたマス（質量） 163と力 なる。スプリン グ 162は薄板状のスプリングを複数枚重ねたものである。

[0057] スターリングエンジン 100は次のように動作する。リニアモータ 120のコィノレ 121に 交流電流を供給する外側ヨーク 122と内側ヨーク 123の間にマグネット 124を貫通す る磁界が発生し、マグネット 124は軸方向に往復運動する。ピストン系（ピストン 112、 マグネットホルダ 114、マグネット 124、及びスプリング 130)の総質量と、スプリング 1 30のパネ定数とにより定まる共振周波数に一致する周波数の電力を供給することに より、ピストン系は滑らかな正弦波状の往復運動を開始する。

[0058] ディスプレーサ系（ディスプレーサ 113、ディスプレーサロッド 115、及びスプリング 1 31)にあっては、その総質量と、スプリング 131のパネ定数とにより定まる共振周波数 とピストン 112の駆動周波数とがー致するように設定する。

[0059] ピストン 112の往復運動により、圧縮空間 145では圧縮、膨張が繰り返される。この 圧力の変化に伴って、ディスプレーサ 113も往復運動を行なう。このとき、圧縮空間 1 45と膨張空間 146との間の流動抵抗等により、ディスプレーサ 113とピストン 112との 間には位相差が生じる。このようにしてフリーピストン構造のディスプレーサ 113はピ ストン 112と所定の位相差で同期して往復運動する。

[0060] 上記の動作により、圧縮空間 145と膨張空間 146との間にスターリングサイクルが 形成される。圧縮空間 145では等温圧縮変化に基づいて作動ガスの温度が上昇し、 膨張空間 146では等温膨張変化に基づいて作動ガスの温度が低下する。このため、 圧縮空間 145の温度は上昇し、膨張空間 146の温度は下降する。

[0061] 運転中に圧縮空間 145と膨張空間 146の間を行き来する作動ガスは、内部熱交換 器 142、 143を通過する際に、その有する熱を発熱ヘッド 140と吸熱ヘッド 141に伝 える。圧縮空間 145から再生器 147へ流れ込む作動ガスは高温であるため発熱へッ ド 140はカロ熱される。膨張空間 146から再生器 147へ流れ込む作動ガスは低温であ るため吸熱ヘッド 141は冷却される。

[0062] 再生器 147は、圧縮空間 145と膨張空間 146の熱を相手側の空間には伝えず、作 動ガスだけを通す働きをする。圧縮空間 145から内部熱交換器 142を経て再生器 1 47に入った高温の作動ガスは、再生器 147を通過するときにその熱を再生器 147に 与え、温度が下がった状態で膨張空間 146に流入する。膨張空間 146から内部熱 交換器 143を経て再生器 147に入った低温の作動ガスは、再生器 147を通過すると きに再生器 147から熱を回収し、温度が上がった状態で圧縮空間 145に流入する。 すなわち再生器 147は蓄熱手段としての役割を果たす。

[0063] ピストン 112とディスプレーサ 113が往復運動すると、スターリングエンジン 100に振 動が生じ、動吸振器 160がこの振動を抑える。

[0064] 図 4は、加熱除湿装置の本体の全体を示す斜視図である。

[0065] 図 4に示すように、加熱除湿装置 400の本体は、スターリングエンジン 410と、第一 の熱交換部として高温側熱交換部 420と、第二の熱交換部として低温側熱交換部 4 30とを備える。スターリングエンジン 410は、発熱ヘッド 411と吸熱ヘッド 412とを有 する。スターリングエンジン 410の構成と作用は、図 3に示すスターリングエンジン 10 0と同様である。高温側熱交換部 420は、フィンとして発熱ヘッド 411に接続された加 熱フィン 421を有し、低温側熱交換部 430は、フィンとして吸熱ヘッド 412に接続され た冷却フィン 431を有する。カロ熱フィン 421と冷去 Pフィン 431は、円盤状であり、中心 部分がそれぞれ発熱ヘッド 411と吸熱ヘッド 412に直接接続されている。冷却フィン 431と、カロ熱フィン 421と、スターリングエンジン 410は、ほぼ一直 f泉上に並ぶように 配置され、一体化されて加熱除湿装置 400の本体を構成している。加熱除湿装置 4 00は、この本体と、図 5に示す温風側経路部と湿風側経路部とから構成されている。

[0066] このように、加熱除湿装置 400においては、高温側熱交換部 420は、発熱ヘッド 41 1に接触されるように配置される加熱フィン 421を含み、低温側熱交換部 430は、吸 熱ヘッド 412に接触されるように配置される冷却フィン 431を含む。

[0067] このようにすることにより、加熱フィン 421と冷却フィン 431において気体を効率よく 熱交換すること力 Sできる。また、加熱除湿装置 400を小型化することができる。

[0068] 図 5は、洗濯乾燥機を図 2の V_V線の方向から見たときの概略を示す断面図であ る。

[0069] 図 2と図 5に示すように、洗濯乾燥機 200の本体 210の内部においては、回転ドラ ム 230の背面側に、温風経路部 241と湿風経路部 242が配置されている。温風経路 部 241と湿風経路部 242は、それぞれ、吸気口 245と排気口 246で水槽 220の内部 と連通している。温風経路部 241と湿風経路部 242は、水槽 220の下方においてほ ぼ直線状に延びている循環経路部 243を介して接続されている。循環経路部 243に は、加熱除湿装置 400の本体が、冷却フィン 431が湿風経路部 242側に、加熱フィ ン 421が温風経路部 241側となるように、設けられている。水槽 220の下方において 、湿風経路部 242の内部には、送風機構部 244が配置されている。

[0070] 図 2に示すように、水槽 220の内周壁面と回転ドラム 230のドラム胴 232の外周壁 面との間には水槽内温風経路部 247が設けられている。また、水槽 220の内周壁面 と回転ドラム 230のドラム胴 232及びドラム底 234は、水槽内湿風経路部 248を形成 している。水槽 220の下部には吸気口と排気口が設けられている。なお、排気口と吸 気口は、前面部や側面、または上部に設けられてもよい。図 5に示すように、排気口 は水槽 220の背面外部に設けられる湿風経路部 242を介して循環経路部 243に接 続されている。湿風経路部 242内には、送風機構部が配置されている。ほぼ直線状 に延びている循環経路部 243内には、スターリングエンジンを備える加熱除湿装置 4 00の本体が配置されている。より特定的には、加熱除湿装置 400の本体の発熱へッ ド 411と吸熱ヘッド 412と再生器チューブ 148が循環経路部 243内に配置されてい る。循環経路部 243は水槽 220の背面外部に設けられる温風経路部 241を介して吸 気口に接続されている。図 2中の二点鎖線の矢印は、風の流れる方向を示す。なお、 水槽内温風経路部 247、温風経路部 241、循環経路部 243の高温側熱交換部 420 までの経路は第一の風路の一例、水槽内湿風経路部 248、湿風経路部 242、循環 経路部 243の低温側熱交換部 430までの経路は第二の風路の一例、循環経路部 2 43の高温側熱交換部 420までの経路と低温側熱交換部 430までの経路との間の経 路が循環路の一例である。

[0071] 以上のように構成された洗濯乾燥機 200を用いて行なわれる洗い工程、すすぎェ 程、脱水工程および乾燥工程について、以下、工程順に説明する。

[0072] まず、外扉 201および内扉 203を開き、洗濯物投入口 202から洗濯物を投入した 後、内扉 203および外扉 201を閉じる。洗剤ケースに洗剤を入れて操作パネルを操 作する。これにより、外扉 201および内扉 203がロックされるとともに、給水弁 208が 開かれ、水が給水経路 209および洗剤ケース 207を経て水槽 220に供給される。図 示しない水位センサによって水槽 220内の水位が所定値になったことが検知されると 、給水弁 208が閉じられて、回転ドラム 230がドラム回転駆動モータ 236にて洗いェ 程用の回転チャートに従って回転される。このようにして洗い工程が開始される。

[0073] なお、回転ドラム 230の回転チャートに関しては、洗い工程、すすぎ工程、脱水ェ 程、乾燥工程の工程別に、あるいは、洗濯物の種類やコースに応じて、回転速度、 回転周期、反転周期等が異なる複数の回転チャートが予め設定されている。回転チ ヤートは、使用者によって選択され、または自動的に選択されるようにプログラムされ ている。

[0074] 洗い工程が終了すると、排水弁 206が開放されて洗濯液が本体の外に排出され る。排水が終了すると、回転ドラム 230は中間脱水工程用の回転チャートで高速回 転される中間脱水工程が行なわれる。中間脱水工程では回転ドラム 230の高速回転 による遠心力によって洗濯物に含まれた洗濯液は回転ドラム 230の周壁に設けられ た小孔 235を通じて水槽 220の内壁面へ吐出される。洗濯液は水槽 220の内壁面を 伝って下方に流下し、排水弁 206を介して本体の外に排出される。

[0075] 中間脱水工程が終了すると、プログラムはすすぎ工程に移行する。排水弁 206が 閉じられた後、給水弁 208が開放されて、水が洗剤ケースを経て水槽 220に供給さ れる。図示しない水位センサによって水槽 220内の水位が所定の値になったことが 検知されると、給水弁 208が閉じられて、回転ドラム 230がドラム回転駆動モータ 236 によってすすぎ工程用の回転チャートに従って回転される。中間脱水工程およびす すぎ工程は複数回繰り返された後、最終のすすぎ工程へと移行する。最終のすすぎ 工程では給水弁 208が開放されて、柔軟仕上剤を含んだ水が水槽 220に供給され る。

[0076] 最終のすすぎ工程が終了すると、排水弁 206が開放されてすすぎ液が本体 210の 外に排出される。排水が終了すると、回転ドラム 230が最終脱水工程用の回転チヤ ートに従って高速回転される、最終脱水工程が行なわれる。最終脱水工程では、中 間脱水工程と同様に回転ドラム 230の高速回転による遠心力によって洗濯物に含ま れたすすぎ液が回転ドラム 230の周壁に設けられた小孔 235を通じて水槽 220の内 壁面に吐出される。

[0077] 最終脱水工程が終了すると、乾燥工程に移行する。乾燥工程においては、回転ド ラム 230を回転させるとともに、加熱除湿装置 400と送風機構部 244とを駆動させる。

[0078] 加熱除湿装置 400のスターリングエンジン 410を駆動させると、カロ熱フィン 421にお レ、て気体が加熱されるように熱交換され、冷却フィン 431におレ、て気体が冷却される ように熱交換される。

[0079] 加熱除湿装置 400と送風機構部 244とを駆動させることによって、カロ熱フィン 421 で加熱された気体は、温風経路部 241を図 5中の二点鎖線の矢印で示すように流れ て、吸気口 245から水槽内温風経路部 247を通じて水槽 220の内部に流入し、水槽 220の内部に配置されている回転ドラム 230 (図 2)内に吹き込む。気体は、回転ドラ ム 230 (図 2)内の洗濯物に接触した後、小孔 235を通って、回転ドラム 230の外部に 流出し、水槽 220の下部に形成されている排気口 246を通って湿風経路部 242に排 気される。湿風経路部 242に排気された気体は、回転ドラム 230内の洗濯物に含ま れていた水分によって、湿度が高くなつている。湿気を含んだ気体は、図 5中の一点 鎖線の矢印で示すように流れて、冷却フィン 431に戻り、冷却フィン 431で冷却され て、除湿される。気体から取り除かれた水分は、冷却フィン 431の下方から排水管（ 図示しなレ、）を通って本体 210から排出される。除湿された気体は、循環経路部 243 を通って、カロ熱フィン 421に戻る。このサイクルを繰り返すことによって乾燥工程が行 なわれる。

[0080] このように、洗濯乾燥機 200は、洗濯物を収容するための回転ドラム 230と、回転ド ラム 230の内部に気体を流入させるための温風経路部 241と、回転ドラム 230の内 部から気体を流出させるための湿風経路部 242と、温風経路部 241を流通する気体 を加熱するための高温側熱交換部 420と、湿風経路部 242を流通する気体を冷却 するための低温側熱交換部 430と、発熱ヘッド 411と吸熱ヘッド 412とを含むスターリ ングエンジン 410とを備え、高温側熱交換部 420は、スターリングエンジン 410の発 熱ヘッド 411で気体を加熱するように熱交換を行なレ、、低温側熱交換部 430は、スタ 一リングエンジン 410の吸熱ヘッド 412で気体を冷却するように熱交換を行なう。 [0081] 従来、乾燥機に用いられているヒートポンプにおいては、コンプレッサで冷媒を圧縮 して気体から液体に変化させる凝縮部と、冷媒を膨張させて液体から気体に変化さ せる蒸発部とで熱交換を行なっている。すなわち、ヒートポンプにおいては、冷媒は、 凝縮部から管などを通って蒸発部へ移動して、液体から気体に変化し、蒸発部から 管などを通って凝縮部へ移動して、気体から液体へと変化することを繰り返す必要が ある。

[0082] 一方、スターリングエンジンは、シリンダ内でディスプレーサを往復運動させることに よって、ヘリウムなどの作動気体を圧縮空間内で圧縮して発熱ヘッドを加熱し、膨張 空間内で膨張させて吸熱ヘッドを冷却する。このように、スターリングエンジンにおい ては、作動気体は、気体状態のままで、圧縮空間と膨張空間の間のみを移動する。 圧縮空間と膨張空間は、例えば、一つのシリンダの両端に配置されるので、この場合 には、作動気体は気体状態のままでシリンダの一方の端部から他方の端部までの間 を往復する。

[0083] このように、スターリングエンジンにおいては、冷媒を気体と液体の間で状態変化さ せる必要がないために、スターリングエンジンの応答性はヒートポンプよりも高レ、。例 えば、スターリングエンジンの駆動を開始してから、発熱ヘッドと吸熱ヘッドとが所定 の温度になるまでに必要な時間は、ヒートポンプの駆動を開始してから蒸発部と凝縮 部とが所定の温度になるまでに必要な時間よりも短い。

[0084] したがって、スターリングエンジンを用いることによって、乾燥運転開始前または乾 燥運転開始時に長時間の立ち上げ運転が不要であるので、ヒートポンプよりも制御 性が高ぐ省エネルギー性、すなわち、消費エネルギーを削減しやすぐ省エネルギ 一を図りやすい乾燥機が得られる。このように、スターリングエンジンを備える乾燥機 は、乾燥機の起動に要する時間を短くすることができるとともに、ヒートポンプのように 冷媒が気体と液体の混合から均一な気体となるまでの時間を待つ必要がないため、 乾燥機の運転中に一旦、運転を中断した後、再び起動する場合に要する時間も短く すること力 Sできる。

[0085] また、従来の加熱除湿装置に用いられているヒートポンプの振動系は、冷媒の圧縮 と膨張にコンプレッサを使用するため、回転の振動を含む複雑な振動系である。一方 、スターリングエンジンは、ヒートポンプに比べて振動系が単純である。すなわち、スタ 一リングエンジンにおいては、ピストンとディスプレーサの往復という直線的な運動し か行なわれない。

[0086] このように、スターリングエンジンは、振動系が単純であるので、振動を吸収すること が容易である。例えば、ディスプレーサの振動の振動数の共振動数を固有振動数と して持つパネなどの吸振部材を備えることによって、簡単に振動を抑えることができる 。スターリングエンジンにおいては振動を簡単に抑えることができるので、振動による 騒音が発生しにくい。

[0087] このようにすることにより、振動、騒音を少なくすることができ、使用性、すなわち、使 用しやすぐ省エネルギー性、すなわち、消費エネルギーを効果的に削減することが でき、省エネルギーを図りやすい加熱除湿装置 400を提供することができる。

[0088] 加熱除湿装置 400は、気体を湿風経路部 242から温風経路部 241に流入させるた めの循環経路部 243を備え、気体は、低温側熱交換部 430において冷却され、循環 経路部 243を通って温風経路部 241に流入し、高温側熱交換部 420において加熱 される。

[0089] このように、湿風経路部 242に流出した気体は、低温側熱交換部 430において冷 却され、循環経路部 243を通って温風経路部 241に流入し、高温側熱交換部 420に おいて加熱されるので、効率よく除湿することができる。

[0090] 洗濯乾燥機 200は、回転ドラム 230を覆うように配置されて、水を収容するための水 槽 220を備え、回転ドラム 230は、水槽 220内において回転可能に支持され、回転ド ラム 230の内部に収容される洗濯物が回転ドラム 230内において洗濯されることが可 能であるように構成されてレ、る。

[0091] このようにすることにより、洗濯終了後、速やかに乾燥を行なうことができる。また、ス ターリングエンジン 410においては、高温部と低温部は、スターリングエンジン本体か ら配管で接続されるなどして別に形成されず、ヒートポンプに必要なコンプレッサと膨 張弁や高温部 (凝縮部）、低温部 (蒸発部）とを結ぶ冷媒を循環させる配管が必要な ぐ単純な構造であるので、洗濯中、特に脱水中に複雑で大きな振動の発生しやす い洗濯乾燥機 200が振動しても配管の破断や故障をしにくい、信頼性の高い洗濯乾 燥機 200を提供することができる。

[0092] 洗濯乾燥機 200においては、発熱ヘッド 411と吸熱ヘッド 412との間に再生器チュ ーブ 148が設けられ、発熱ヘッド 411と吸熱ヘッド 412と再生器チューブ 148は同軸 状に配されており、発熱ヘッド 411と吸熱ヘッド 412と再生器チューブ 148が循環路 内に配されるように構成されてレ、る。

[0093] このようにすることにより、循環路を短くして圧力欠損を抑えることができるとともに、 発熱ヘッド 411と吸熱ヘッド 412とが相互に与える熱影響を、再生器チューブ 148の 周囲の空気層によって低減させることができる。

[0094] この実施形態においては、加熱除湿装置を洗濯乾燥機に用いたが、この発明の加 熱除湿装置は、食器乾燥機や食器洗浄乾燥機、除湿機、浴室乾燥機などに用いら れてもよい。

[0095] (実施形態 1一 2)

図 6は、この発明の実施形態 1—2として、洗濯乾燥機が備える加熱除湿装置の本 体の別の形態を示す斜視図である。

[0096] 図 6に示すように、加熱除湿装置 500は、スターリングエンジン 510と、第一の熱交 換部として高温側熱交換部 520と、第二の熱交換部として低温側熱交換部 530とを 備える。スターリングエンジン 510は、発熱ヘッド 511と吸熱ヘッド 512とを有する。ス ターリングエンジン 510の構成と作用は、図 3に示すスターリングエンジン 100と同様 である。高温側熱交換部 520は、気体を加熱するための加熱部 522と、発熱ヘッド 5 11の熱を加熱部 522に伝導するための熱伝導媒体が流通する熱伝導媒体流路 52 3とを有する。低温側熱交換部 530は、気体を冷却するための冷却部 532と、吸熱へ ッド 512の熱を冷却部 532に伝導するための熱伝導媒体が流通する熱伝導媒体流 路 533を有する。熱伝導媒体としては、例えば、水が用いられる。加熱部 522と冷却 部 532は、この実施形態においては、どちらも板状としている力 他の形態であっても よい。また、熱伝導媒体流路 523と熱伝導媒体流路 533は、この実施形態において は管状としている力 他の形態であってもよい。加熱除湿装置 500は、この本体と、図 5に示す温風側経路部と湿風側経路部とから構成されている。

[0097] このように、加熱除湿装置 500においては、高温側熱交換部 520は、気体を加熱 するための加熱部 522と、発熱ヘッド 511の熱を加熱部 522に伝導するための熱伝 導媒体が流通する熱伝導媒体流路 523とを有する。また、低温側熱交換部 530は、 気体を冷却するための冷却部 532と、吸熱ヘッド 512の熱を冷却部 532に伝導する ための熱伝導媒体が流通する熱伝導媒体流路 533とを有する。

[0098] このようにすることにより、高温側熱交換部 520と低温側熱交換部 530の位置や形 状を、温風経路部 241 (図 5)と湿風経路部 242 (図 5)の形状などに合わせて最適化 することが容易になる。

[0099] 実施形態 1一 2の洗濯乾燥機 200のその他の構成と効果は、実施形態 1一 1と同様 である。

[0100] (実施形態 1一 3)

図 7は、この発明の実施形態 1—3として、洗濯乾燥機が備える加熱除湿装置の本 体の別の形態を示す斜視図である。

[0101] 図 7に示すように、加熱除湿装置 600は、スターリングエンジン 610と、第一の熱交 換部として高温側熱交換部 620と、第二の熱交換部として低温側熱交換部 630とを 備える。スターリングエンジン 610は、発熱ヘッド 611と吸熱ヘッド 612とを有する。ス ターリングエンジン 610の構成と作用は、図 3に示すスターリングエンジン 100と同様 である。

[0102] 高温側熱交換部 620は、フィンとして発熱ヘッド 611に接続された加熱フィン 621を 有する。加熱フィン 621は円盤状であり、中心部分が発熱ヘッド 611に、直接、接続 されている。

[0103] 低温側熱交換部 630は、気体を冷却するための冷却部 632と、吸熱ヘッド 612の 熱を冷却部 632に伝導するための熱伝導媒体が流通するための熱伝導媒体流路 6 33を有する。熱伝導媒体としては、例えば、水が用いられる。冷却部 632は、この実 施形態においては板状としているが、他の形態であってもよい。また、熱伝導媒体流 路 633は、この実施形態においては管状としている力 S、他の形態であってもよい。

[0104] 加熱除湿装置 600は、この本体と、図 5に示す温風側経路部と湿風側経路部とから 構成されている。

[0105] このように、加熱除湿装置 600においては、発熱ヘッド 611を温風経路部内に配す るように構成している。

[0106] このようにすることにより、発熱ヘッド 611と高温側熱交換部 620との間で熱の伝達 を行なう経路が不要となり、発熱ヘッド 611と高温側熱交換部 620との間の経路にお レ、て熱が無駄に消費されることを防ぐことができる。

[0107] 加熱除湿装置 600においては、高温側熱交換部 620は、発熱ヘッド 611に接触さ れるように配置される加熱フィン 621を含む。

[0108] このようにすることにより、加熱フィン 621において気体を効率よく熱交換することが できる。また、加熱除湿装置 600を小型化することができる。

[0109] また、加熱除湿装置 600においては、低温側熱交換部 630は、気体を冷却するた めの冷却部 632と、吸熱ヘッド 612の熱を冷却部 632に伝導するための熱伝導媒体 が流通する熱伝導媒体流路 633とを有する。

[0110] このようにすることにより、例えば、発熱ヘッド 611および加熱フィン 621と冷却部 63

2との風路上の距離を離して相互に与える熱影響を小さくすることが容易になる。また

、冷却部 632の余剰スペースへの配置等、冷却部 632の位置や形状を、湿風経路 部 242 (図 5)の形状や洗濯乾燥機 200の全体の部品配置などに合わせて最適化す ることが容易になる。

[0111] 実施形態 1 3の洗濯乾燥機 200のその他の構成と効果は、実施形態 1 1と同様 である。

[0112] (実施形態 1 4)

図 8は、この発明の実施形態 1 4として、洗濯乾燥機が備える加熱除湿装置の本 体の別の形態を示す斜視図である。

[0113] 図 8に示すように、加熱除湿装置 700は、スターリングエンジン 710と、第一の熱交 換部として高温側熱交換部 720と、第二の熱交換部として低温側熱交換部 730とを 備える。スターリングエンジン 710は、発熱ヘッド 711と吸熱ヘッド 712とを有する。ス ターリングエンジン 710の構成と作用は、図 3に示すスターリングエンジン 100と同様 である。

[0114] 高温側熱交換部 720は、気体を加熱するための加熱部 722と、発熱ヘッド 711の 熱を加熱部 722に伝導するための熱伝導媒体が流通するための熱伝導媒体流路 7 23とを有する。熱伝導媒体としては、例えば、水が用いられる。加熱部 722は、この 実施形態においては板状としている力 他の形態であってもよい。また、熱伝導媒体 流路 723は、この実施形態においては管状としている力 他の形態であってもよい。

[0115] 低温側熱交換部 730は、フィンとして吸熱ヘッド 712に接続された冷却フィン 731を 有する。冷却フィン 731は円盤状であり、中心部分が吸熱ヘッド 712に、直接、接続 されている。

[0116] 加熱除湿装置 700は、この本体と、図 5に示す温風側経路部と湿風側経路部とから 構成されている。

[0117] このように、加熱除湿装置 700においては、吸熱ヘッド 712を湿風経路部内に配す るように構成している。

[0118] このようにすることにより、吸熱ヘッド 712と低温側熱交換部 730との間で熱の伝達 を行なう経路が不要となり、吸熱ヘッド 712と低温側熱交換部 730との間の経路で熱 が無駄に消費されることを防止することができる。

[0119] また、このように、加熱除湿装置 700においては、低温側熱交換部 730は、吸熱へ ッド 712に接触されるように配置される冷却フィン 731を含む。

[0120] このようにすることにより、冷却フィン 731において気体を効率よく熱交換することが できる。また、加熱除湿装置 700を小型化することができる。

[0121] 加熱除湿装置 700においては、高温側熱交換部 720は、気体を加熱するための加 熱部 722と、発熱ヘッド 711の熱を加熱部 722に伝導するための熱伝導媒体が流通 する熱伝導媒体流路 723とを有する。

[0122] このようにすることにより、例えば、加熱部 722と吸熱ヘッド 712および冷却フィン 73

1との風路上の距離を離して相互に与える熱影響を小さくすることが容易になる。また

、加熱部 722の余剰スペースへの配置等といった、加熱部 722の位置や形状を、温 風経路部 241 (図 5)の形状や、洗濯乾燥機 200の全体の部品配置などに合わせて 最適化することが容易になる。

[0123] 実施形態 1 _4の洗濯乾燥機 200のその他の構成と効果は、実施形態 1 _ 1と同様 である。

[0124] (実施形態 1一 5) 図 9は、この発明の実施形態 1—5として、本発明の加熱除湿装置を備える洗濯乾 燥機の側断面を概略的に示す側断面図であり、図 10は、洗濯乾燥機を背面から見 た断面を概略的に示す断面図である。

[0125] 図 9と図 10に示すように、洗濯乾燥機 300は、本体 310と、本体 310の内部に取り 付けられた水槽 320と、被乾燥対象物として洗濯物を収容するための容器として、水 槽 320の内部で回転可能に支持された回転ドラム 330とを備える。

[0126] 本体 310の上面には外扉 301が取り付けられている。外扉 301を開くことによって 本体 310の上面に設けられた洗濯物投入口 302力ら水槽 320、回転ドラム 330に設 けられた投入口（図示せず）を通じて洗濯物を回転ドラム 330に投入、または回転ドラ ム 330から取り出すことができ、外扉 301を閉じることによって洗濯物投入口 302を塞 ぐことができる。

[0127] 回転ドラム 330は、水槽 320の内部で、ほぼ水平に伸びる軸部 331を中心に回転 するように支持されている。このようにしてドラム式洗濯乾燥機 300は、水槽 320と回 転ドラム 330とから構成された二重構造を有する。軸部 331は、回転ドラム 330の左 右両側に一つずつ配置され、回転ドラム 330を回転させるためのドラム回転駆動モ ータ 336のシャフトをそれぞれ備えている。なお、ドラム回転駆動モータは所望の駆 動力が得られれば、片側のみでもよい。

[0128] 水槽 320の内周壁面と回転ドラム 330の外周壁面とは、第一の風路として温風経 路部 341と、第二の風路として湿風経路部 342とを形成している。水槽 320の下部に は吸気口 345と排気口 346が設けられている。なお、吸気口 345、排気口 346は上 部や側面部に設けられてもよい。排気口 346と吸気口 345は、水槽 320の外部にお レ、て循環路として循環経路部 343を介して接続されている。循環経路部 343内には 、送風機構部 344と、スターリングエンジン 410を備える加熱除湿装置 400が配置さ れている。

[0129] 洗濯乾燥機 300の本体 310の内部においては、回転ドラム 330の側面側に、温風 経路部 341と湿風経路部 342が配置されている。温風経路部 341と湿風経路部 342 は、それぞれ、吸気口 345と排気口 346で水槽 320の内部と連通している。温風経 路部 341と湿風経路部 342は、水槽 320の下方において循環経路部 343を介して 接続されている。ほぼ直線状に延びている循環経路部 343には、加熱除湿装置 400 の本体が、冷却フィン 431が湿風経路部 342側に、加熱フィン 421が温風経路部 34 1側に配置されるように、設けられている。水槽 320の下方において、湿風経路部 34 2の内部には、送風機構部 344が配置されてレ、る。

[0130] 加熱除湿装置 400のスターリングエンジン 410を駆動させると、カロ熱フィン 421にお レ、て気体が加熱されるように熱交換され、冷却フィン 431におレ、て気体が冷却される ように熱交換される。

[0131] 加熱除湿装置 400と送風機構部 344とを駆動させることによって、カロ熱フィン 421 で加熱された気体は、温風経路部 341を図中の二点鎖線の矢印で示すように流れ て、吸気口 345から水槽 320の内部に流入し、水槽 320の内部に配置されている回 転ドラム 330内に吹き込む。気体は、回転ドラム 330内の洗濯物に接触した後、小孔 を通って、回転ドラム 330の外部に流出し、水槽 320の下部に形成されている排気口 346を通って湿風経路部 342に排気される。湿風経路部 342に排気された気体は、 回転ドラム 330内の洗濯物に含まれていた水分によって、湿度が高くなつている。湿 気を含む気体は、図中の一点鎖線の矢印で示すように流れて、冷却フィン 431に戻 り、冷却フィン 431で冷却されて、除湿される。気体から取り除かれた水分は、冷却フ イン 431の下方から排水管（図示しない）を通って本体 310から排水される。除湿され た気体は、循環経路部 343を通って、加熱フィン 421に戻る。このサイクルを繰り返 すことによって乾燥工程が行なわれる。

[0132] 実施形態 1 5の洗濯乾燥機 300のその他の構成と効果は、実施形態 1 1の洗 濯乾燥機 200と同様である。

[0133] (実施形態 2— 1)

以下、本発明の実施形態 2—1を図 11および図 12を用いて説明する。図 1 1は、本 発明の実施形態 2— 1に係る加熱除湿装置を備えるドラム式洗濯乾燥機の給排水経 路の構成を示す断面図、図 12は、本発明の実施形態 2— 1に係るドラム式洗濯乾燥 機の乾燥通風経路の構成を示す断面図である。

[0134] 図 11に示すように、略直方体の本体 1の前面には洗濯物を出し入れするための投 入口 laが形成されるとともに、投入口 laを開閉するためのドア 2がヒンジ機構にて回 動可能に設けられている。本体 1内には、一端に投入口 laと対向する開口 3aを有す る有底筒形状の水槽 3が、その背面に対して開口 3a側の方が高くなるように傾斜して 内装されており、この水槽 3の開口 3aと本体 1の投入口 laとはパッキン 4で水密に接 続されている。なお、水槽 3は、図示しないダンパーなどの支持装置により支持される ことで、揺動自在に配置されている。

[0135] 水槽 3内には、洗濯物を収容する回転槽 5が回転自在に内装されている。回転槽 5 はその回転軸方向の一端に開口 3aに対向する開口 5aを有した有底筒形状をなし、 その底面（背面）に対して開口 5a側の方が高くなるように傾斜させて配置している。 回転槽 5の開口周縁には流体バランサー 6が設けられ、回転槽 5の周壁には複数の 孔が設けられている。ドア 2を回動させて投入口 laを開放した状態において、回転槽 5内への洗濯物の投入および回転槽 5内からの洗濯物の取出は投入口 la、開口 3a 、開口 5aを介して行なわれる。

[0136] 回転槽 5の底面（背面）には、回転軸 5bが固定されており、水槽 3に軸受 5cを介し てその回転軸が斜めとなるように回転自在に支持されている。また、回転軸 5bの回転 槽が取り付けられている側とは反対側の端部には、ドラムプーリ 5dが取り付けられて いる。

[0137] 本体 1の背面上部には、本体 1の天面を一部低くした段部が設けられ、その段部に は水道からの水を本体 1内に導入する給水口 7が配されている。給水口 7の下流側 には図示しない給水弁が配されており、洗濯機の各部の動作を制御する図示しない 制御装置からの指示にしたがって給水弁が開閉されて、本体 1内への給水が制御さ れる。制御装置からの指示により給水弁が開放されると、給水口 7から本体 1内に水 道からの水が導入される。給水口 7を通過した水は、給水路 8を介して洗剤ケース 9 内に供給されて洗剤と混合された後、給水管 10を通って水槽 3内に供給される。

[0138] また、水槽 3の背面側下方には、水槽 3内に供給された水を本体 1外への排出経路 を構成する排水管 1 1が接続されている。水槽 3より排水管 11へと排出された水は、 フィルタ装置 12に配される排水フィルタ 12aよって糸屑等の異物が除去される。フィ ルタ装置 12には、エアトラップ 12bが設けられており、エアトラップ 12b内と連通する 導圧管 13の一端が接続されている。導圧管 13の他端には、水位センサ 14が接続さ れており、洗いやすすぎ時には、エアトラップ 12b内の空気の圧力を水位センサ 14 にて計測することにより水槽 3内の水位が検出される。フィルタ装置 12で異物が除去 された水は排水路 15へと流れ込む。排水路 15の下流側には排水弁 16が配されて おり、洗濯機の各部の動作を制御する図示しない制御装置からの指示にしたがって 排水弁 16が開閉されて、本体 1内からの排水が制御される。制御装置からの指示に より排水弁 16が開放されると、排水路 15の水が排水ホース 17を介して本体 1外へ排 出される。なお、排水路 15と排水ホース 17とが、排水経路の一部である。

[0139] 水槽の下部には、図 12に示すように、設置台 18が設けられており、その設置台 18 には、回転槽 5を回転駆動させる回転速度を制御可能なモータ 19が配されている。 モータ 19には、モータ軸 19aが取り付けられており、モータ軸 19aのモータ 19が取り 付けられている方とは反対側にモータプーリ 20が設けられている。このモータプーリ 20と回転槽プーリ 5dはベルト 21を介してモータプーリ 20の動力を回転槽プーリ 5d へと伝達可能なように掛け巻きされている。

[0140] モータ軸 19aには、クラッチ機構 22が挿通されており、モータ軸 19aの回転駆動力 をその下方に設けられた伝達機構部 23へと伝達する状態または伝達しない状態へ と切換可能に構成されている。この伝達機構部 23へと伝達された回転駆動力は、熱 交換部 24へと供給されて熱交換部 24の動力として使用される。クラッチ機構 22、伝 達機構部 23、熱交換部 24についてのより詳細な構成や動作については後述する。

[0141] 水槽の背面後方から下部、および前面前方にかけては回転槽 5内に投入された洗 濯物を乾燥させるための空気が循環する循環ダクトの一例である通風経路 (循環ダク ト） 25が設けられている。通風経路 25には、その経路中に通風経路 25の気流源であ る送風機 26および熱交換部 24が配されている。乾燥運転中において、水槽 3内の 空気は、排気口 25aを介して通風経路 25へと排出される。通風経路 25へと流れ込ん だ空気は、ファンの一例である送風機 26によって熱交換部 24へと送られ、後述する 吸熱ヘッド 38aで冷却除湿された後、発熱ヘッド 38bで加熱されて、給気口 25bから 再び水槽 3へと送られる。なお、通風経路 25の一部を水槽 3の背面の周縁部に沿つ て設けても良い。

[0142] 次に、クラッチ機構 22、伝達機構部 23および熱交換部 24の構成について図 13か ら図 15を用いて説明する。図 13は、図 12の要部を拡大した図、図 14は、クラッチ機 構 22の分解斜視図、図 15は、図 13を Aより見た図である。

[0143] クラッチ機構 22は、図 13に示すように、連動軸 27、クラッチ片 28、コイルバネ 29お よびソレノイド 30により構成される。連動軸 27は、モータ軸 19aに対して回転可能に 揷通されており、モータ 19に近い方が小径、遠い方が大径となるように構成されてい る。連動軸 27の小径な部分である小径部 27aは、図 14に示すように、 90° 毎に一 部が径方向に突出するように断面十字形状に形成されている。連動軸 27の大径な 部分である大径部 27bは、周囲が歯車状に形成されており、後述する第一の伝達歯 車 31へと動力伝達可能に連結している。連動軸 27の小径部 27aに隣接するとともに 連動軸 27の小径部 27aよりもモータ 19に近いところには、モータ軸 19aに一体に形 成される連結部 19bが形成されている。連結部 19bは、図 14に示すように、 90° 毎 に一部が径方向に突出するように断面十字形状に形成されており、連動軸 27の小 径部 27aと同じ形状を有している。クラッチ片 28は磁性体で構成されており、図 14に 示すように、その外周側は円周状に形成されるとともに、内周側は 90° 毎に一部が 径方向に窪むように形成され、この内周側に連動軸 27の小径部 27aおよび連結部 1 9bの外周が嵌合するように構成されている。連動軸 27の大径部 27bとクラッチ片 28 との間にはコイルパネ 29が圧縮配置されており、クラッチ片 28を連結部 19bのみと嵌 合させるように付勢している。クラッチ片 28の外周側には、図 13に示すように、磁力 を発生してクラッチ片 28に斥力を発生させるソレノイド 30が配されている。ソレノイド 3 0は、その駆動によりクラッチ片 28をコイルパネ 29の付勢力に抗して移動させ、後述 する図 16に示すように、クラッチ片 28を連結部 19bおよび小径部 27aと嵌合させて、 モータ 19の回転駆動力を伝達機構部 23へと伝達するようにその付勢力が調整され ている。

[0144] 伝達機構部 23は、図 13に示すように、第一の伝達歯車 31および第二の伝達歯車 32により構成される。第一の伝達歯車 31は、図 15に示すように、連動軸 27の大径 部 27bの下方に設けられるとともに、その外周の歯車と連動軸 27の大径部 27bの歯 車とが嵌合しており、連動軸 27の回転駆動力をその下方に配された第二の伝達歯 車 32へと伝達させる。第二の伝達歯車 32は、図 14に示すように、その回転軸方向 の一方側が小径の歯車である小径部 32a、他方側が大径の歯車である大径部 32bと なるように形成されている。第二の伝達歯車 32は、小径部 32aは第一の伝達歯車 31 、大径部 32bは後述するシャフト歯車 33と嵌合しており、第一の伝達歯車 31の回転 駆動力をシャフト歯車 33へと伝達させる。なお、クラッチ機構 22と伝達機構部 23とが 、伝達部の一例である。

[0145] 加熱除湿装置として熱交換部 24は、本実施の形態では、並列型 2ピストンのスター リング冷凍機を用いる。図 13に示すように、シャフト歯車 33、クランクシャフト 34、吸 熱側クランク 35a、発熱側クランク 35b、吸熱側ピストン 36a、発熱側ピストン 36b、低 温室 37a、高温室 37b、吸熱ヘッド 38a、発熱ヘッド 38bおよび再生器 39より構成さ れる。シャフト歯車 33は、第二の伝達歯車 32の大径部 32bの下方に配され、第二の 伝達歯車 32の大径部 32bの歯車と嵌合している。また、シャフト歯車 33は、製品の 前方側に向かって伸長するクランクシャフト 34がー体に取付られている。クランタシャ フト 34は、その 2箇所を設置台 18に回転可能に軸支され、この軸支された部分の間 には吸熱側クランク接続部 34aおよび発熱側クランク接続部 34bが設けられる。図 13 において、吸熱側クランク接続部 34aは上方に向けて凸、発熱側クランク接続部 34b は手前側に向けて凸となるように折り曲げられており、シャフト歯車 33が図 15に示す ように本体 1の後方より見て左回り（反時計回り）方向に回動することにより、吸熱側ク ランク接続部 34aに対して発熱側クランク接続部 34bが 90° 進んだ位相で回動し、 後述する吸熱ヘッド 38aが通風経路 25の空気の冷却、発熱ヘッド 38bが通風経路 2 5の空気の加熱を行なうように作動する。

[0146] 吸熱側クランク接続部 34aおよび発熱側クランク接続部 34bは、吸熱側クランク 35a および発熱側クランク 35bの一端と接続されてレ、る。吸熱側クランク 35aおよび発熱 側クランク 35bは、それぞれの他端に吸熱側ピストン 36aおよび発熱側ピストン 36bが 接続されている。吸熱側ピストン 36aおよび発熱側ピストン 36bの下方には、それぞ れ設置台 18を外郭とする水素やヘリウム等の気体が密封された低温室 37aおよび高 温室 37bが設けられており、吸熱側ピストン 36aと低温室 37a内面および発熱側ピス トン 36bと高温室 37b内面とは気密かつスライド可能に構成されている。低温室 37a および高温室 37bの下方の通風経路 25に突出した先端部は、通風経路 25の空気 を冷却する吸熱ヘッド 38aおよび通風経路 25の空気を加熱する発熱ヘッド 38bとし て機能する。吸熱ヘッド 38aおよび発熱ヘッド 38bは必ずしも通風経路 25内に突出 させる必要はないが、熱交換効率を向上させるために通風経路 25内に突出させるほ うが好ましい。この冷却および加熱機能については後述する。また、低温室 37aと高 温室 37bとはそれぞれの部屋を連通させる経路を有し、その経路には再生器 39が配 されている。再生器 39は、この周辺を通過する高温気体からの熱を蓄熱し、または蓄 熱した熱を低温気体に供給する作用を奏する。吸熱ヘッド 38aおよび発熱ヘッド 38b は、その配置方向が回転槽 5の回動軸の水平面への投影軸と一致するように配され ており、運転時に本体 1内で水槽 3と一体に振動する振動体の重心を下方に押し下 げて、より振動を低減させやすい構成としている。これにより、回転槽 5を高い位置に 配した場合でも静音化に貢献しつつ、洗濯物の取り出しをも容易に出来る。なお、設 置台 18がハウジングの一例である。

[0147] 次に、この洗濯乾燥機における動作について説明する。構成を備えた洗濯乾燥機 において、使用者が電源を入れ、投入口から回転槽 5内へ洗濯物を投入し、洗剤ケ ース 9に洗剤を投入した後、図示しない操作パネルのスタートスィッチの押圧により運 転をスタートすると、制御部は、給水口 7、給水路 8、洗剤ケース 9および給水管 10を 介して水槽 3へと給水を行なう。水槽 3内の水位が所定の水位まで達したことを水位 センサ 14が検知すると、制御部は、水槽 3内への給水を停止させて、モータ 19を駆 動させて回転槽 5を低速回転させて洗い工程を行う。

[0148] 洗い工程が終了すると、水槽 3内の水を排水管 11、フィルタ装置 12、排水路 15、 排水弁 16および排水ホース 17を介して機外へ排出させた後、回転槽 5を高速で回 転させて洗濯物に含まれる洗濯水の脱水を行なう。脱水工程が終了すると、再度、 水槽 3内への所定水位までの給水の後、回転槽 5を低速回転させる濯ぎ工程が開始 される。濯ぎ工程が完了すると、水槽 3内の洗濯水の排水後、脱水工程が行なわれる 。この濯ぎ工程と脱水工程が複数回繰り返された後、乾燥工程へと移行する。

[0149] 次に、本発明の実施形態 2—1の乾燥工程の要部の動作について図 16から図 19 を用いて説明する。図 16は、熱交換部 24へ回転駆動力を伝達するようにクラッチ機 構 22を切り換えた状態の要部拡大図、図 17は、図 16の状態からクランクシャフト 34 を 90° 回転させた状態の要部拡大図、図 18は、図 16の状態からクランクシャフト 34 を 180° 回転させた状態の要部拡大図、図 19は、図 16の状態からクランクシャフト 3 4を 270° 回転させた状態の要部拡大図である。

[0150] 乾燥工程が開始されると、送風機 26が駆動して通風経路 25内の送風が行なわれ るとともに、ソレノイド 30が駆動されてクラッチ片 28が連結部 19bおよび連動軸 27に 嵌合して、モータ 19の回転駆動力が連動軸 27に伝達可能となる。この状態でモータ 19を図 15に示すように右回りである矢印 a方向に回動させると、回転ネ曹 5が後方から 見て右回りに回動し、また、連動軸 27も同じ矢印 a方向に回動して、第一の伝達歯車 31を左回りである矢印 b方向に回動させる。第一の伝達歯車 31に伝達された回転駆 動力は、これに嵌合する第二の回転歯車 32へと伝達されて、第二の伝達歯車 32を 矢印 c方向に回動させる。矢印 c方向に回動する第二の伝達歯車 32は、シャフト歯車 33を矢印 d方向に回動させて熱交換部 24が駆動される。

[0151] 図 16の状態において、シャフト歯車 33が矢印 d方向に駆動されて図 17の状態にな る間に、吸熱側クランク接続部 34aおよび発熱側クランク接続部 34bは、吸熱側クラ ンク 35aおよび発熱側クランク 35bを下方へと押し込む方向へ駆動させ、 90度の位 相差がつけられた吸熱側ピストン 36aおよび発熱側ピストン 36bにより低温室 37a内 および高温室 37b内の気体を圧縮させる。このとき高温室 37bの気体の圧縮率は低 温室 37aに比べ非常に大きぐ高温室 37bの気体の圧力および温度は上昇するため 、発熱ヘッド 38bの温度は上昇するとともに、この高温室 37bの高圧で温度の上昇し た気体が再生器 39を介して低温室 37aに吹き込まれる。この高温室 37bの高圧で温 度が上昇した気体が再生器 39を通過するに際して、この気体の熱量は再生器 39に 蓄熱され、熱量が奪われて冷却した気体が低温室 37aへと吹き込まれて、低温室 37 aの温度を下降させる。

[0152] シャフト歯車 33の回動が進んで、図 17の状態から図 18の状態へと移行する間に は、吸熱側クランク接続部 34aは吸熱側クランク 35aを下方へ押し込む方向へ、発熱 側クランク接続部 34bは発熱側クランク 35bを上方へ持ち上げる方向へ駆動させ、吸 熱側ピストン 36aにより低温室 37a内の気体を圧縮、発熱側ピストン 36bにより高温室 37b内の気体を膨張させるため、低温室 37aの気体は再生器 39を通って急速に高 温室 37bへと移動する。このとき、高温室 37bへと移動する気体は再生器 39に蓄熱 された熱量によって加熱されて温度が上昇し、高温室 37b内の温度を上昇させる。

[0153] さらにシャフト歯車 33が回動して、図 18の状態から図 19の状態へと移行する間に は、吸熱側クランク接続部 34aおよび発熱側クランク接続部 34bは、吸熱側クランク 3 5aおよび発熱側クランク 35bを上方へと持ち上げる方向へ駆動させ、吸熱側ピストン 36aおよび発熱側ピストン 36bにより低温室 37a内および高温室 37b内の気体を膨 張させる。このとき低温室 37aの気体の膨張率は高温室 37bに比べ非常に大きぐ低 温室 37aの気体の圧力および温度は下降するため、吸熱ヘッド 38aの温度は下降す る。

[0154] さらにシャフト歯車 33が回動して、図 19の状態から図 16の状態へと移行する間に は、吸熱側クランク接続部 34aは吸熱側クランク 35aを上方へ持ち上げる方向へ、発 熱側クランク接続部 34bは発熱側クランク 35bを下方へ押し込む方向へ駆動させ、吸 熱側ピストン 36aにより低温室 37a内の気体を膨張、発熱側ピストン 36bにより高温室 37b内の気体を圧縮させるため、高温室 37bの気体は再生器 39を通って急速に低 温室 37aへと移動する。このとき、低温室 37aへと移動する気体の熱量は再生器 39 に蓄熱され、温度が低下した気体が低温室 37aへと吹き込まれる。このようにシャフト 歯車 33が回動することにより吸熱ヘッド 38aは冷去 P、発熱ヘッド 38bは発熱し、それ ぞれシャフト歯車 33の回転数に応じて温度が低下、上昇する。

[0155] 乾燥工程において、水槽 3内から排気口 25aを介して通風経路 25内に排出された 空気は、送風機 26を経て、吸熱ヘッド 38aへと送られる。吸熱ヘッド 38aへ送られた 空気は、吸熱ヘッド 38aにて冷却除湿された後、発熱ヘッド 38bへと送られる。発熱 ヘッド 38bへ送られた空気は、発熱ヘッド 38bにて加熱され、水槽 3内へと吹き込ま れて、回転槽内の洗濯物の水分を蒸発させて乾燥を進行させる。この後、図示しな い湿度センサや温度センサ等の検知により乾燥終了を検知して運転を終了させる。 吸熱ヘッド 38a下方の通風経路 25底部には、図示しない排水孔が設けられており、 底部吸熱ヘッド 38aに結露した水（ドレイン水）が滴下すると、この排水孔から通風経 路 25と排水ホース 17を結ぶドレイン用ホースにより排水される。

[0156] 以上のように、本発明の実施形態 2—1によれば、回転槽 5を回転させるモータ 19 のモータ軸 19aにクラッチ機構 22を設けることにより、モータ 19の回転駆動力を熱交 換部 24に伝達して熱交換部 24を作動させることができるので、逆スターリングサイク ルを作動させる電動機を別途設ける必要がなぐ省エネ性の高い洗濯機を提供する こと力 Sできる。また、通風経路 25を本体 1内下方に設けているので、本体 1天面と水 槽 3上端に大きな空間を設ける必要がなぐ水槽 3の配置高さを高くでき、洗濯物の 取り出しやすい洗濯機とすることができる。さらに、水槽 3の下方にその中心線に沿つ て重心が配置されているので、振動防止の錘としても作用させることができ、静音性 を高めることができる。また、通風経路 25の一部を熱交換部 24の下方、かつ排水路 15または排水ホース 17の上方、すなわち両者の間に配置しているので、熱交換部 により冷却除湿されたドレイン水の排水経路を短くでき、速やかに排水することができ る。

[0157] (実施形態 2— 2)

以下、本発明の実施形態 2— 2を図 20から図 23を用いて説明する。図 20は、本発 明の実施形態 2— 2に係る本発明の加熱除湿装置を備えるドラム式洗濯乾燥機の断 面図、図 21は図 20の要部拡大図、図 22は図 21における B— B断面図、図 23はモ ータ軸 40b周りの構成の分解斜視図である。なお、この実施形態 2— 2では、実施形 態 2—1と同じ構成については同じ符号を付すとともに説明を省略する。

[0158] 実施形態 2— 2において、水槽 3の背面には、モータの一例である駆動部 40および 通風経路 41が設けられている。駆動部 40は、図 21に示すように、外郭をモータカバ 一 40aにて覆われており、その内部に、一端が回転曹 5の背面中央部に連結された モータ軸 40bがベアリング 40cによって回転自在に支持されている。このモータ軸 40 bの他端には、ロータ 40dが取り付けられており、その外周側に設けられたステータ 4 0eによって回転駆動力を与えるインナーロータタイプのダイレクトドライブ方式の構成 を有している。また、モータ軸 40bには、そのモータ軸 40bの一部が大径となる連結 部 40fが設けられている。連結部 40fは、図 23に示すように、 90° 毎に一部が径方 向に突出するように断面十字形状に形成されてレ、る。

[0159] また、水槽 3の背面から周面にかけて、通風経路 41が設けられている。背面側に設 けられた通風経路 41は、水槽 3の背面の周縁部に略沿うように、駆動部 40を上方か ら右回り方向にその外周を取り囲むように配されており、背面上端から水槽 3周面を 前方に向かって伸長するように設けられている。通風経路 41は、図 22に示すように、 水槽 3内との連通口である排気口 41aと、通風経路 41の外郭であるケーシング 41bと 、水槽 3背面とケーシング 41bとの間で形成される水槽背面経路 41cと、通風経路 41 の気流源である送風機 41dと、水槽 3周面とケーシング 41bとの間で形成される水槽 周面経路 41eとで構成されている。水槽背面経路 41cには後述する熱交換部 48の 吸熱ヘッド 54aおよび発熱ヘッド 54bが突出して設けられており、吸熱ヘッド 54aおよ び発熱ヘッド 54bにより水槽背面経路 41cの空気が冷却除湿および加熱されて乾燥 に供される。また、図示しないが水槽周面経路 41eの水槽 3内への給気口は、通風 経路 41を通過した空気が回転槽 5の開口部 5aから回転槽 5内へと吹き込まれるよう に配されている。なお、送風機 41dが上記ファンの一例、水槽背面経路 41cと水槽周 面経路 41eとが上記循環ダクトの一例である。

[0160] モータ軸 40bの外周には、図 21に示すように、連結部 40fに隣接して連動軸 42が 回動可能に配されている。連動軸 42は、図 23に示すように、連結部 40fに隣接する 部分が小径、離れた部分が大径となるように構成されている。連動軸 42の小径な部 分である小径部 42aは、図 23に示すように、 90° 毎に一部が径方向に突出するよう に断面十字形状に形成され、連結部 40fと同形状に形成されている。対して、連動 軸 42の大径な部分である大径部 42bは、歯車状に形成されており、この歯車が後述 する伝達歯車 46と連結して、回転駆動力を伝達するようになっている。

[0161] 連結部 40fの外周には、図 21に示すように、クラッチ片 43が設けられている。クラッ チ片 43は磁性体で構成されており、図 23に示すように、その外周側は円周状に形 成されるとともに、内周側は 90° 毎に一部が径方向に窪むように形成され、この内周 側に連動軸 42の小径部 42aおよび連結部 40fの外周が嵌合するように構成されてい る。連動軸 42の大径部 42bとクラッチ片 43との間にはコイルバネ 44が圧縮配置され ており、クラッチ片 43を連結部 40fのみと嵌合させるように付勢している。クラッチ片 4 3の外周側には、図 21に示すように、磁力を発生してクラッチ片 43に斥力を発生させ るソレノイド 45が配されている。ソレノイド 45は、その駆動によりクラッチ片 43をコイル パネ 44の付勢力に抗して移動させ、クラッチ片 43を連結部 40fおよび連動軸 42双 方と嵌合させて、モータ軸 40bの回転駆動力を後述する伝達歯車 46へと伝達するよ うにその付勢力が調整されてレ、る。

[0162] 連動軸 42の大径部 42bの下方には、図 21に示すように、伝達歯車 46が配されて いる。伝達歯車 46は、その上方で連動軸 42の大径部 42bの歯車と連結し、また、そ の下方に設けられたクランク歯車 47の歯車部とも連結してレ、る。クランク歯車 47は、 小径の歯車部 47a (図 23の破線部）と、円盤状の大径部 47bと、大径部 47bの歯車 部 47aが設けられた面とは反対側の面から垂直方向に突出する円柱状のクランクピ ン 47cより構成されている。クランク歯車 47の下方には、図 21に示すように、熱交換 部 48が設けられている。なお、連動軸 42、クラッチ片 43、コイノレバネ 44、ソレノイド 4 5、伝達歯車 46およびクランク歯車 47が上記伝達部の一例である。

[0163] ここで、熱交換部 48について、図 24を用いて説明を行なう。図 24は、図 21の C— C断面図である。

[0164] 加熱除湿装置として熱交換部 48は、本実施の形態では、 V型 2ピストンのスターリ ング冷凍機を用いる。図 24に示すように、その外郭をモータカバー 40aと一体に構成 されるともに、吸熱側クランク 49a、発熱側クランク 49b、吸熱側クロスヘッド 50a、発 熱側クロスヘッド 50b、吸熱側ピストンピン 51 a、発熱側ピストンピン 5 lb、吸熱側ビス トン 52a、発熱側ピストン 52b、低温室 53a、高温室 53b、吸熱ヘッド 54a、発熱ヘッド 54b、低温室空気出入口 55a、高温室空気出入口 55b、低温空気通路 56a、高温空 気通路 56b、再生器 57を備えている。

[0165] 吸熱側クランク 49aおよび発熱側クランク 49bは、その一端がクランクピン 47cに回 動可能に連結している。一方、吸熱側クランク 49aおよび発熱側クランク 49bの他端 は、吸熱側クロスヘッド 50aおよび発熱側クロスヘッド 50bに回動可能に連結し、クラ ンクピン 47cより伝達される駆動部 40の回転駆動力を伝達する。吸熱側クロスヘッド 5 Oaおよび発熱側クロスヘッド 50bは、円筒状に形成されたモータカバー 40aの内周 面と揺動可能に内嵌されており、吸熱側クランク 49aおよび発熱側クランク 49bより伝 達される駆動力を、吸熱側クロスヘッド 50aおよび発熱側クロスヘッド 50bに接続され た吸熱側ピストンピン 51aおよび発熱側ピストンピン 51bへと、それぞれのピストンピン の軸方向に伝達する。吸熱側ピストンピン 51aおよび発熱側ピストンピン 51bは、その 軸方向が水槽 3背面方向より見て略直角となるように配されている。

[0166] また、吸熱側ピストンピン 51aおよび発熱側ピストンピン 51bは、その一端が吸熱側 クロスヘッド 50aおよび発熱側クロスヘッド 50bに接続され、他端が吸熱側ピストン 52 aおよび発熱側ピストン 52bに接続されてレ、る。吸熱側ピストン 52aおよび発熱側ビス トン 52bは、円筒状に形成されたモータカバー 40aの内周面と摺動可能に、かつ吸 熱側ピストン 52aおよび発熱側ピストン 52bとモータカバー 40aの内周面の間のそれ ぞれの摺動面が気密に封止されるように内嵌している。吸熱側ピストン 52aおよび発 熱側ピストン 52bの、吸熱側ピストンピン 51aおよび発熱側ピストンピン 51bとが取り付 けられた面とは反対側の面の側には、低温室 53aおよび高温室 53bが設けられてお り、その先端側が吸熱ヘッド 54aおよび発熱ヘッド 54bにより閉塞されている。

[0167] 低温室 53aおよび高温室 53bは、本体後方側に向かって開口する低温室空気出 入口 55aおよび高温室空気出入口 55bを有しており、それぞれ低温室空気出入口 5 5aおよび高温室空気出入口 55bを介して低温空気通路 56aおよび高温空気通路 5 6bに連通している。低温空気通路 56aおよび高温空気通路 56bの間の経路には、 再生器 57が接続されている。低温室 53a内の空気は、吸熱側ピストン 52aの動作に より低温室空気出入口 55a、低温空気通路 56a、再生器 57、高温空気通路 56b、高 温室空気出入口 55bを介して高温室 53bへ送られ、逆に、高温室 53b内の空気は、 発熱側ピストン 52bの動作により高温室空気出入口 55b、高温空気通路 56b、再生 器 57、低温空気通路 56a、低温室空気出入口 55aを介して低温室 53aへ送られる。 この際、再生器 57は、高温空気通路 56bから流れ込む空気の熱を吸収し、低温空 気通路 56aから流れ込む空気に熱を排出して、低温室 53a内の空気が低温、高温室 53bの空気が高温を維持するように作用する。

[0168] 次に、本発明の実施形態 2— 2の乾燥工程の要部の動作について図 22、図 24か ら図 27を用いて説明する。図 25は、図 24の状態からクランク歯車 47を 90° 回転さ せた状態の要部拡大図、図 26は、図 24の状態からクランク歯車 47を 180° 回転さ せた状態の要部拡大図、図 27は、図 24の状態からクランク歯車 47を 270° 回転さ せた状態の要部拡大図である。

[0169] 乾燥工程が開始されると、送風機 41dが駆動して通風経路 41内の送風が行なわれ るとともに、ソレノイド 45が駆動されてクラッチ片 43が連結部 40fおよび連動軸 42に 嵌合して、駆動部 40の回転駆動力が連動軸 42に伝達可能となる。この状態で駆動 部 40を図 22に示すように右回りである矢印 e方向に回動させると、回転槽 5が後方か ら見てモータ軸 40bを中心に右回りに回動し、また、連動軸 42も同じ矢印 e方向に回 動して、伝達歯車 46を左回りである矢印 f方向に回動させる。伝達歯車 46に伝達さ れた回転駆動力は、これに嵌合するクランク歯車 47を矢印 g方向に回動させて熱交 換部 48が駆動される。

[0170] 図 24の状態において、クランク歯車 47が図 22における矢印 g方向に駆動されて図 25の状態になる間に、吸熱側クランク 49aは、吸熱側クロスヘッド 50aを上方へ持ち 上げる方向へ、発熱側クランク 49bは、発熱側クロスヘッド 50bを下方へと押し込む方 向へ駆動させ、吸熱側ピストン 52aにより低温室 53a内の気体を膨張、発熱側ピスト ン 52bにより高温室 53b内の気体を圧縮させるため、高温室 53bの気体は再生器 57 を通って急速に低温室 53aへと移動する。このとき、低温室 53aへと移動する気体の 熱量は再生器 57に蓄熱され、温度が低下した気体が低温室 53aへと吹き込まれる。

[0171] クランク歯車 47の回動が進んで、図 25の状態から図 26の状態へと移行する間に は、吸熱側クランク 49aおよび発熱側クランク 49bは、吸熱側クロスヘッド 50aおよび 発熱側クロスヘッド 50bを上方へと持ち上げる方向へ駆動させ、吸熱側ピストン 52a および発熱側ピストン 52bにより低温室 53a内および高温室 53b内の気体を膨張さ せる。このとき低温室 53aの気体の膨張率は高温室 53bに比べ非常に大きぐ低温 室 53aの気体の圧力および温度は下降するため、吸熱ヘッド 54aの温度は下降する

[0172] クランク歯車 47の回動が進んで、図 26の状態から図 27の状態へと移行する間に は、吸熱側クランク 49aは吸熱側クロスヘッド 50aを下方へ押し込む方向へ、発熱側 クランク 49bは発熱側クロスヘッド 50bを上方へ持ち上げる方向へ駆動させ、吸熱側 ピストン 52aにより低温室 53a内の気体を圧縮、発熱側ピストン 52bにより高温室 53b 内の気体を膨張させるため、低温室 53aの気体は再生器 57を通って急速に高温室 53bへと移動する。このとき、高温室 53bへと移動する気体は再生器 57に蓄熱された 熱量によって加熱されて温度が上昇し、高温室 53b内の温度を上昇させる。 [0173] クランク歯車 47の回動が進んで、図 27の状態から図 24の状態へと移行する間に は、吸熱側クランク 49aおよび発熱側クランク 49bは、吸熱側クロスヘッド 50aおよび 発熱側クロスヘッド 50bを下方へと押し下げる方向へ駆動させ、吸熱側ピストン 52a および発熱側ピストン 52bにより低温室 53a内および高温室 53b内の気体を圧縮さ せる。このとき高温室 53bの気体の圧縮率は低温室 53aに比べ非常に大きぐ高温 室 53bの気体の圧力および温度は上昇するため、発熱ヘッド 54bの温度は上昇する とともに、この高温室 53bの高圧で温度の上昇した気体が再生器 57を介して低温室 53aに吹き込まれる。この高温室 53bの高圧で温度が上昇した気体が再生器 57を通 過するに際して、この気体の熱量は再生器 57に蓄熱され、熱量が奪われて冷却した 気体が低温室 53aへと吹き込まれて、低温室 53aの温度を下降させる。このようにクラ ンク歯車 47が回動することにより吸熱ヘッド 54aは冷却、発熱ヘッド 54bは発熱し、そ れぞれクランク歯車 47の回転数に応じて温度が低下、上昇する。

[0174] 乾燥工程において、水槽 3内から排気口 41aを介して通風経路 41内に排出された 空気は、送風機 4 Idを経て、吸熱ヘッド 54aへと送られる。吸熱ヘッド 54aへ送られた 空気は、吸熱ヘッド 54aにて冷却除湿された後、発熱ヘッド 54bへと送られる。発熱 ヘッド 54bへ送られた空気は、発熱ヘッド 54bにて加熱され、上述した給気口を介し て水槽 3内へと吹き込まれて、回転槽内の洗濯物の水分を蒸発させて乾燥を進行さ せる。この後、図示しない湿度センサや温度センサ等の検知により乾燥終了を検知し て運転を終了させる。吸熱ヘッド 54a下方の水槽背面経路 41c底部には、図示しな い排水孔が設けられており、吸熱ヘッド 54aに結露した水（ドレイン水）が滴下すると、 この排水孔から水槽背面経路 41cと排水ホース 17を結ぶドレイン用ホースにより排水 される。

[0175] 以上のように、本発明の実施形態 2— 2によれば、上述した実施形態 2— 2による作 用効果に加えて、水槽 3背面に設けられたダイレクトドライブ型の駆動部 40の下方の 空きスペースにクラッチ機構を介して熱交換部 48を、逆スターリングサイクルが略逆 V字状またはハの字となるように配することができるので、省スペースの洗濯機を提供 すること力 Sできる。

[0176] また、洗濯物の取り出しを容易にするために、水槽 3と回転槽 5の開口部が斜め上 方に向けて配置したドラム式洗濯機の構成に適用した場合には、水槽 3と本体 1の下 方スペースを有効利用できるとともに、駆動部 40の下方に熱交換部 48が配置される ので重心位置が低くなる。加えて、重量物となる駆動部 40のモータ軸 58bを通る垂 直な中心線を挟んで、熱交換部 48の吸熱ヘッド 54a側と発熱ヘッド 54b側が略逆 V 次状に配置されるので、振動防止の錘としても作用させることができ、静音性を高め ること力 Sできる。

[0177] (実施形態 2— 3)

以下、本発明の実施形態 2— 3を図 28から図 31を用いて説明する。図 28は、本発 明の実施形態 2— 3に係る本発明の加熱除湿装置を備えたドラム式洗濯乾燥機の断 面図、図 29は図 28の要部拡大図、図 30は図 29における D_ D断面図、図 31はモ ータ軸 58b周りの構成の分解斜視図である。なお、この実施形態 2— 3では、実施形 態 2— 2と同じ構成については同じ符号を付すとともに説明を省略する。

[0178] 実施形態 2— 3において、水槽 3の背面には、モータの一例である駆動部 58が設け られている。駆動部 58は、図 29に示すように、外郭をモータカバー 58aにて覆われ ており、その内部に、一端が回転ネ曹 5の背面中央部に連結されたモータ軸 58bがべ ァリング 58cによって回転自在に支持されている。このモータ軸 58bの他端には、口 ータ 58eが取り付けられており、その外周側に設けられたステータ 58dによって回転 駆動力を与えるアウターロータタイプのダイレクトドライブ方式の構成を有してようにな つている。また、モータ軸 58bには、そのモータ軸 58bの一部が大径となる連結部 58 fが設けられている。連結部 58fは、図 31に示すように、 90° 毎に一部が径方向に突 出するように断面十字形状に形成されてレ、る。

[0179] モータ軸 58bの外周には、図 29に示すように、連結部 58fに隣接して連動軸 59が 回動可能に配されている。連動軸 59は、連結部 58fに隣接する部分が小径、離れた 部分が大径となるように構成されている。連動軸 59の小径な部分である小径部 59a は、図 31に示すように、 90° 毎に一部が径方向に突出するように断面十字形状に 形成され、連結部 58fと同形状に形成されている。対して、連動軸 59の大径な部分 である大径部 59bは、歯車状に形成されており、この歯車が後述する連結歯車 63と 連結して、回転駆動力を伝達するようになってレ、る。 [0180] 連結部 58fの外周には、図 29に示すように、クラッチ片 60が設けられている。クラッ チ片 60は磁性体で構成されており、図 31に示すように、その外周側は円周状に形 成されるとともに、内周側は 90° 毎に一部が径方向に窪むように形成され、この内周 側に連動軸 59の小径部 59aおよび連結部 58fの外周が嵌合するように構成されてい る。連動軸 59の大径部 59bとクラッチ片 60との間にはコイルバネ 61が圧縮配置され ており、クラッチ片 60を連結部 58fのみと嵌合させるように付勢している。クラッチ片 6 0の外周側には、図 29に示すように、磁力を発生してクラッチ片 60に斥力を発生させ るソレノイド 62が配されている。ソレノイド 62は、その駆動によりクラッチ片 60をコイル パネ 61の付勢力に抗して移動させ、クラッチ片 60を連結部 58fおよび連動軸 59双 方と嵌合させて、モータ軸 58bの回転駆動力を後述する連結歯車 63へと伝達する。

[0181] 連動軸 59の大径部 59bの下方には、図 29に示すように、連結歯車 63が配されて いる。連結歯車 63は、その上方で連動軸 59の大径部 59bの歯車と連結し、また、そ の歯車軸方向に配されたスライド歯車 64とも連結している。スライド歯車 64は、その 下方で第 1の小伝達歯車 65または伝達歯車 67と連結し、この第 1の小伝達歯車 65 はその下方で第 2の小伝達歯車 66と連結している。また、第 2の小伝達歯車 66およ び伝達歯車 67はその下方でクランク歯車 68と連結している。クランク歯車 68は、小 径の歯車部 68a (図 31の破線部）と、円盤状の大径部 68bと、大径部の歯車部が設 けられた面とは反対側の面から垂直方向に突出する円柱状のクランクピン 68cより構 成されている。クランク歯車 68の下方には、図 29に示すように、熱交換部 48が設け られている。本実施の形態では、熱交換部 48は、実施形態 2— 2と同様に V型 2ビス トンのスターリング冷凍機を用いる。なお、連動軸 59、クラッチ片 60、コイルバネ 61、 ソレノイド 62、連結歯車 63、スライド歯車 64、第 1の小伝達歯車 65、第 2の小伝達歯 車 66、伝達歯車 67およびクランク歯車 68が上記伝達部の一例である。

[0182] ここで、連結歯車 63とスライド歯車 64について、図 32を用いて説明を行なう。図 32 の（a)はスライド歯車 64の上面図、（b)は（a)の F矢視図、（c)は（a)の G矢視図、（d) は連結歯車 63の上面図、（e)は（d)の H矢視図、 (f)は（e)の I一 I断面図、 (g)は（e) の J_J断面図、（h)は（e)の K_K断面図、（i)は（e)の L_L断面図である。

[0183] スライド歯車 64は、図 32 (a)〜（c)に示すように、歯車部 64bとその歯車部 64bの 一方の側面より歯車軸方向に伸長する円柱部 64aと、円柱部 64aの先端からその円 柱軸と垂直をなす方向に伸長する円柱状のピン部 64cとピン部 64cと反対方向に向 力 て伸長する円柱状のピン部 64dより構成される。連結歯車 63は、図 32 (d)〜（i) に示すように、歯車部 63bとその歯車部 63bの一方の側面より歯車軸方向に伸長す る円柱部 63aと、円柱部 63aの円柱軸方向に向けて設けられるとともに円柱部 64aが 揷入される穴部 63cと、穴部 63cの周面に垂直に螺旋状に穿たれてスライド歯車 64 のピン部 64dが揷入されるとともにピン部 64dが円柱部 64aの円柱軸周りに略 180度 スライド移動可能に形成されるスライド穴 63dと、穴部 63cの周面に垂直に螺旋状に 穿たれてスライド歯車 64のピン部 64cが揷入されるとともにピン部 64cが円柱部 64a の円柱軸周りに略 180度スライド移動可能に形成されるスライド穴 63eより構成される

[0184] 次に、連結歯車 63が連動軸 59より回転駆動力を与えられた場合の動作について 説明する。まず、連結歯車 63が第 1の小伝達歯車 65と連結している場合において、 連結歯車 63が連動軸 59より回転駆動力を与えられて、図 32 (e)における右周り（時 計回り）方向に回動すると、ピン部 64cはスライド穴 63e、ピン部 64dはスライド穴 63d を円柱部 64aの円柱軸周りに略 180度スライドして、円柱部 64aは穴部 63cより抜け る方向にスライド移動する。すなわち、歯車部 64bは、図 31における手前側へとスラ イド移動して第 1の小伝達歯車 65との連結が解除されるとともに伝達歯車 67と連結 するようになる。逆に、連結歯車 63が伝達歯車 67と連結している場合において、連 結歯車 63が連動軸 59より回転駆動力を与えられて、図 32 (e)における左周り（反時 計回り）方向に回動すると、ピン部 64cはスライド穴 63e、ピン部 64dはスライド穴 63d を円柱部 64aの円柱軸周りに略 180度スライドして、円柱部 64aは穴部 63cへと入る 方向にスライド移動する。すなわち、歯車部 64bは、図 31における奥側へとスライド 移動して伝達歯車 67との連結が解除されるとともに第 1の小伝達歯車 65と連結する ようになる。このようにして、駆動部 58の回動方向が正逆回転いずれの方向であって も、スライド歯車 64との連結を第 1の小伝達歯車 65または伝達歯車 67に切り換える ことによりクランク歯車 68の回転方向を一定方向とすることができる。

[0185] 次に、本発明の実施形態 2— 3の乾燥工程の要部の動作について図 33から図 36 を用いて説明する。図 33は、図 29における E—E断面図、図 34は、図 33の状態から クランク歯車 68を 90° 回転させた状態の要部拡大図、図 35は、図 33の状態からク ランク歯車 68を 180° 回転させた状態の要部拡大図、図 36は、図 33の状態からクラ ンク歯車 68を 270° 回転させた状態の要部拡大図である。

[0186] 乾燥工程が開始されると、送風機 41dが駆動して通風経路 41内の送風が行なわれ るとともに、ソレノイド 62が駆動されてクラッチ片 60が連結部 58fおよび連動軸 59に 嵌合して、駆動部 58の回転駆動力が連動軸 59に伝達可能となる。この状態で駆動 部 58の回転駆動力が連動軸 59→連結歯車 63→スライド歯車 64→伝達歯車 67 (ま たは第 1の小伝達歯車 65→第 2の小伝達歯車 66)→クランク歯車 68へと伝達される 。これにより、クランク歯車 68は、図 33における左回り（反時計回り）方向へと回動し て熱交換部 48が駆動される。

[0187] 図 33の状態において、クランク歯車 68が左回り（反時計回り）方向に駆動されて図 34の状態になる間に、吸熱側クランク 49aは、吸熱側クロスヘッド 50aを上方へ持ち 上げる方向へ、発熱側クランク 49bは、発熱側クロスヘッド 50bを下方へと押し込む方 向へ駆動させ、吸熱側ピストン 52aにより低温室 53a内の気体を膨張、発熱側ピスト ン 52bにより高温室 53b内の気体を圧縮させるため、高温室 53bの気体は再生器 57 を通って急速に低温室 53aへと移動する。このとき、低温室 53aへと移動する気体の 熱量は再生器 57に蓄熱され、温度が低下した気体が低温室 53aへと吹き込まれる。

[0188] クランク歯車 68の回動が進んで、図 34の状態から図 35の状態へと移行する間に は、吸熱側クランク 49aおよび発熱側クランク 49bは、吸熱側クロスヘッド 50aおよび 発熱側クロスヘッド 50bを上方へと持ち上げる方向へ駆動させ、吸熱側ピストン 52a および発熱側ピストン 52bにより低温室 53a内および高温室 53b内の気体を膨張さ せる。このとき低温室 53aの気体の膨張率は高温室 53bに比べ非常に大きぐ低温 室 53aの気体の圧力および温度は下降するため、吸熱ヘッド 54aの温度は下降する

[0189] クランク歯車 68の回動が進んで、図 35の状態から図 36の状態へと移行する間に は、吸熱側クランク 49aは吸熱側クロスヘッド 50aを下方へ押し込む方向へ、発熱側 クランク 49bは発熱側クロスヘッド 50bを上方へ持ち上げる方向へ駆動させ、吸熱側 ピストン 52aにより低温室 53a内の気体を圧縮、発熱側ピストン 52bにより高温室 53b 内の気体を膨張させるため、低温室 53aの気体は再生器 57を通って急速に高温室 53bへと移動する。このとき、高温室 53bへと移動する気体は再生器 57に蓄熱された 熱量によって加熱されて温度が上昇し、高温室 53b内の温度を上昇させる。

[0190] クランク歯車 68の回動が進んで、図 36の状態から図 33の状態へと移行する間に は、吸熱側クランク 49aおよび発熱側クランク 49bは、吸熱側クロスヘッド 50aおよび 発熱側クロスヘッド 50bを下方へと押し下げる方向へ駆動させ、吸熱側ピストン 52a および発熱側ピストン 52bにより低温室 53a内および高温室 53b内の気体を圧縮さ せる。このとき高温室 53bの気体の圧縮率は低温室 53aに比べ非常に大きぐ高温 室 53bの気体の圧力および温度は上昇するため、発熱ヘッド 54bの温度は上昇する とともに、この高温室 53bの高圧で温度の上昇した気体が再生器 57を介して低温室 53aに吹き込まれる。この高温室 53bの高圧で温度が上昇した気体が再生器 57を通 過するに際して、この気体の熱量は再生器 57に蓄熱され、熱量が奪われて冷却した 気体が低温室 53aへと吹き込まれて、低温室 53aの温度を下降させる。このようにクラ ンク歯車 68が回動することにより吸熱ヘッド 54aは冷却、発熱ヘッド 54bは発熱し、そ れぞれクランク歯車 68の回転数に応じて温度が低下、上昇する。

[0191] 乾燥工程において、水槽 3内から排気口 41aを介して通風経路 41内に排出された 空気は、送風機 4 Idを経て、吸熱ヘッド 54aへと送られる。吸熱ヘッド 54aへ送られた 空気は、吸熱ヘッド 54aにて冷却除湿された後、発熱ヘッド 54bへと送られる。発熱 ヘッド 54bへ送られた空気は、発熱ヘッド 54bにて加熱され、水槽 3内へと吹き込ま れて、回転槽内の洗濯物の水分を蒸発させて乾燥を進行させる。この後、図示しな い湿度センサや温度センサ等の検知により乾燥終了を検知して運転を終了させる。 吸熱ヘッド 54a下方の水槽背面経路 41c底部には、図示しない排水孔が設けられて おり、吸熱ヘッド 54aに結露した水（ドレイン水）が滴下すると、この排水孔から水槽背 面経路 41cと排水ホース 17を結ぶドレイン用ホースにより排水される。

[0192] 以上のように、本発明の実施形態 2— 3によれば、上述した実施形態 2— 1と 2— 2 による作用効果に加えて、駆動部 58を正逆回転させても、熱交換部 48を駆動させる クランク歯車 68の回転方向を一定方向とすることができる。これにより、例えば、乾燥 工程において、衣類などの絡まりを解くために回転槽 5を正逆回転させても、熱交換 部 48は逆スターリングサイクルを継続できるので、衣類などの乾燥むらを少なくし、乾 燥時間を短縮することができる。

[0193] また、本発明の実施形態 2 _：!〜 2— 3によれば、例えば、洗濯物を乾燥させるため の循環風の加熱に電気ヒータを用い、循環風の冷却除湿に水道水を用いる従来技 術に比較して、使用する電力は、モータの駆動電力のみとなり消費電力のより一層の 低減を実現することができる。また、水道水の使用量を削減することができる。

[0194] また、本発明の実施形態 2 _：!〜 2— 3によれば、例えば、洗濯物を乾燥させるため の循環風の加熱と、循環風の冷却除湿にヒートポンプを用いる従来技術に比較して 、使用する電力は、モータの駆動電力のみとなり、消費電力のより一層の低減を実現 すること力 Sできる。

[0195] 本発明の実施形態 2— :!〜 2— 3によれば、回転槽を回転させるモータの駆動電力 で、洗濯物の乾燥または、洗濯物の洗濯 ·脱水 ·乾燥が行えるので、従来の乾燥機ま たは洗濯乾燥機に比べて節水と消費電力のさらなる低減を実現することができる。

[0196] 特に、熱交換部として、スターリング冷凍機を用いた場合には、モータの回転カをス ターリング冷凍機に伝達する連動手段により逆スターリングサイクルを行レ、、スターリ ング冷凍機の低温室と高温室を用いて、洗濯物を乾燥させるための循環風の加熱と 、洗濯物から蒸発した水分を含んだ高温多湿の循環風を冷却除湿し、洗濯物の乾 燥を実現できる。

[0197] よって、水を使わず、消費電力をさらに低減することができる乾燥機または洗濯乾 燥機を提供することができる。

[0198] なお、上述した構成と制御は、洗濯乾燥機に限らず、乾燥機に適用してもよぐ回 転槽は横置き式に限らず、縦置き式であってもよぐさらにドラム式に限らない。

[0199] なお、この発明の実施形態 2 _：!〜 2 _ 3に基づレ、た乾燥機の技術的思想を要約 すると、以下のとおりである。

[0200] (1)この発明に従った乾燥機は、水槽と、水槽内に回転可能に設けられた回転槽と

、回転槽を回転させるモータと、水槽内を連通する循環ダクトと、水槽内の気体を循 環ダクトを介して循環させるファンと、循環ダクト内の空気を吸熱ヘッドで冷却し、発 熱ヘッドで加熱するように熱交換を行う熱交換部と、モータの回転力を、熱交換部を 動作させるための動力として伝達する伝達部とを備える。

[0201] (2)この発明に従った乾燥機においては、熱交換部は、水槽に設けられていること を特徴とする。

[0202] (3)この発明に従った乾燥機においては、熱交換部は、水槽の下方に設けられて レ、ることを特徴とする。

[0203] (4)この発明に従った乾燥機においては、熱交換部は、水槽の背面に設けられて レ、ることを特徴とする。

[0204] (5)この発明に従った乾燥機においては、熱交換部は、モータの下方に設けられて レ、ることを特徴とする。

[0205] (6)この発明に従った乾燥機においては、循環ダクトの少なくとも一部は、水槽の下 方に配置されてレ、ることを特徴とする。

[0206] (7)この発明に従った乾燥機においては、循環ダクトの少なくとも一部は、水槽の背 面に配置されてレ、ることを特徴とする。

[0207] (8)この発明に従った乾燥機においては、循環ダクトの少なくとも一部は、水槽の背 面の周縁部に沿って配置されていることを特徴とする。

[0208] (9)この発明に従った乾燥機は、循環ダクトの一部を、熱交換部と水槽内の液体を 排水する排水経路の一部との間に配したことを特徴とする。

[0209] (10)この発明に従った乾燥機においては、吸熱ヘッドおよび発熱ヘッドは、循環 ダクト内に突出していることを特徴とする。

[0210] (11)この発明に従った乾燥機においては、熱交換部は、スターリング冷凍機である ことを特徴とする。

[0211] (12)この発明に従った乾燥機においては、スターリング冷凍機は、半密閉型のハ ウジングと、ハウジング内に配設されたクランク軸と、クランク軸に連結する吸熱側クラ ンクと発熱側クランクと、各クランクに連結する吸熱側ピストンと発熱側ピストンと、内部 に作動ガスを密封し、クランク軸の回転に連動して各ピストンが往復運動する低温室 と高温室とを備え、クランク軸は、伝達部により回転することを特徴とする。

[0212] (13)この発明に従った乾燥機においては、吸熱ヘッドと発熱ヘッドは、循環ダクト に出没した低温室と高温室の一部であることを特徴とする。

[0213] (14)この発明に従った乾燥機においては、伝達部は、モータの回転軸にクラッチ を介して係合する連動軸と、連動軸に連結し、クランク軸を回転させる歯車とを有する ことを特徴とする。

[0214] (15)この発明に従った乾燥機においては、伝達部は、モータの回転が正回転また は逆回転しても、クランク軸を一方向に回転させることを特徴とする。

[0215] (16)この発明に従った乾燥機においては、伝達部は、モータの回転力を、クランク 軸に伝達し、スターリング冷凍機を逆スターリングサイクルで動作させることを特徴と する。

[0216] (17)この発明に従った乾燥機においては、各ピストンは、 90度の位相差がつけら れて往復運動することを特徴とする。

[0217] (18)この発明に従った乾燥機においては、クラッチは、モータの回転軸に設けた 第 1の嵌合部と、連動軸に設けた第 2の嵌合部との間に配されており、クラッチを、第

1の嵌合部側に付勢する付勢手段を、クラッチと連動軸の間に配したことを特徴とす る。

[0218] (19)この発明に従った乾燥機は、クラッチの周囲に磁界を発生する電磁コイルを 設け、電磁コイルに通電することで、クラッチを第 1の嵌合部と第 2の嵌合部の両方に 嵌合する位置へ移動させることを特徴とする。

[0219] (20)この発明に従った乾燥機においては、歯車は、連動軸に嚙合する第 1の伝達 歯車と、第 1の伝達歯車とクランク軸に設けたクランク歯車とに嚙合し、モータの回転 軸と反対方向に回転する第 2の伝達歯車で構成されることを特徴とする。

[0220] (21)この発明に従った乾燥機においては、クランク軸は、各クランクが接続する接 続部が 90度の位相差をつけて設けられたクランクシャフトと、クランクシャフトの一方 に設けられたクランク歯車から構成され、第 2の伝達歯車は、小径歯車と大径歯車が 重ねて構成されており、第 1の伝達歯車と小径歯車が嚙合し、クランク歯車と大径歯 車が嚙合するように配されてレ、ることを特徴とする。

[0221] (22)この発明に従った乾燥機においては、クランク軸は、各クランクが接続するピ ンがその一方に、歯車に嚙合するクランク歯車が他方に設けられてレ、ることを特徴と する。

[0222] (23)この発明に従った乾燥機においては、第 1の伝達歯車は、連動軸に常に連結 する連動歯車と、連動歯車の回転中心と位置を同じく重ねて設けられたスライド歯車 から構成され、スライド歯車は、連動歯車の回転方向に応じて、連動歯車との距離を 可変可能に設けられ、第 2の伝達歯車は、クランク歯車に常に嚙合し、回転位置が各 々異なる奇数の伝達歯車と、偶数の小伝達歯車との 2列から構成され、連動歯車が 一方向に回転する場合には、スライド歯車は伝達歯車と連結し、連動歯車が他方向 に回転する場合には、スライド歯車は小伝達歯車と連結することを特徴とする。

[0223] (24)この発明に従った乾燥機においては、低温室と高温室は、モータの回転軸中 心からみて、八の字状または逆 V字状に配置されてレ、ることを特徴とする。

[0224] (25)この発明に従った洗濯乾燥機は、上記のいずれかの乾燥機であって、被洗 濯物を回転槽に収容し、洗濯、脱水、乾燥のいずれ力、を実行することを特徴とする。

[0225] (26)この発明に従った洗濯乾燥機においては、回転槽の回転軸は、設置面に対 して略垂直であることを特徴とする。

[0226] (27)この発明に従った洗濯乾燥機においては、回転槽の回転軸は、設置面に対 して略水平または斜めであることを特徴とする。

実施例

[0227] 本発明の一つの実施の形態としての加熱除湿装置で用いられるスターリングェンジ ンの一例を用いて得られた制御性の高さについて説明する。

[0228] スターリングエンジンとヒートポンプを大気圧下で駆動させて、高温側、低温側を大 気中に開放状態にして、スターリングエンジンとヒートポンプの特性確認を行なった。 スターリングエンジンの高温側の温度を発熱ヘッドにぉレ、て測定し、低温側の温度を 吸熱ヘッドにおいて測定した。ヒートポンプの高温側の温度を凝縮器において測定し 、低温側の温度を蒸発器において測定した。測定された温度を 10秒毎に記録した。 室温は、約 27°Cであった。なお、一例として用いたスターリングエンジンの仕様は、 出力約 250W、冷媒はヘリウムである。また、一例として用いたヒートポンプの仕様は 、出力約 370W、冷媒は HCF'R134aである。

[0229] 図 37は、スターリングエンジンとヒートポンプの駆動開始直後から測定した、高温側 の温度の時間変化を示す図である。

[0230] 図 37に示すように、スターリングエンジンの高温部においては、スターリングェンジ ンの駆動開始直後から温度が上昇している。一方、ヒートポンプの高温部の温度は、 ヒートポンプの駆動開始直後にはほとんど変化せず、約 10秒経過後にゆるやかに上 昇し始める。

[0231] 図 38は、スターリングエンジンとヒートポンプの駆動開始から所定の温度に到達す るまでの、高温側の温度の時間変化を示す図である。所定の温度は 60°Cとした。

[0232] 図 38に示すように、スターリングエンジンの高温側は、駆動開始から 50秒で 60°C に達した。一方、ヒートポンプの高温側は、駆動開始から 230秒で 60°Cに達した。こ のように、スターリングエンジンの高温側は、ヒートポンプの高温側よりも速く所定の温 度に到達するため、スターリングエンジンを乾燥機に用いることによって、乾燥工程の 初期段階において高温の気体を洗濯物に接触させることができ、乾燥時間を短縮す ること力 Sできる。

[0233] 図 39は、スターリングエンジンとヒートポンプの駆動開始直後から測定した高温側 の温度について、 10秒間に変化する温度の時間変化を示す図である。

[0234] 図 39に示すように、スターリングエンジンは、駆動開始直後から温度変化量が大き ぐ応答性がよいことが分かった。一方、ヒートポンプは、駆動開始直後には温度変化 がほとんど測定されなかった。これは、ヒートポンプの冷媒が気液相間で状態変化を するためにある程度の時間を要する一方、スターリングエンジンは、作動気体が状態 変化する必要がなレ、ので、このような高レ、応答性が得られたと考えられる。

[0235] 図 40は、スターリングエンジンとヒートポンプの駆動開始直後から 2分経過するまで に 10秒間隔で測定した、スターリングエンジンの高温側と低温側、ヒートポンプの高 温側と低温側の温度の時間変化を示す図である。

[0236] 図 40に示すように、スターリングエンジンの駆動開始直後から、スターリングェンジ ンの高温側の温度は速やかに上昇し、スターリングエンジンの低温側の温度は速や かに下降して、駆動開始から 50秒後には、高温側が 60°C、低温側が _ 20°Cに達し た。その後も温度変化の速度がほとんど低下することなぐ駆動開始力も 2分後には、 高温側が 80°C、低温側が— 60°Cに達した。一方、ヒートポンプは、駆動開始直後に は高温側も低温側もほとんど温度変化がなぐ駆動開始から約 10秒後から 30秒後ま での間に高温側が約 35°C、低温側が約 10°Cに達した力 その後は温度変化量が減 少し、ゆるやかな温度変化を示した。駆動開始から 2分経過まで、高温側の温度はゆ るやかに上昇を続けて約 48°Cに達した力 S、低温側は約 8°Cからほとんど下がらなか つた。

[0237] このように、スターリングエンジンの応答性はヒートポンプよりも高レ、。また、スターリ ングエンジンは、ヒートポンプと比較して、制御可能な温度範囲が広レ、。例えば、スタ 一リングエンジンの駆動を開始してから高温側が 60°Cになるまでに必要な時間は、ヒ ートポンプの駆動を開始してから高温側が 60°Cになるまでに必要な時間の四分の一 以下であった。したがって、スターリングエンジンを用いることによって、ヒートポンプよ りも制御性が高い乾燥機が得られる。このように、スターリングエンジンを備える加熱 除湿装置は、加熱除湿装置の起動に要する時間を短くすることができるとともに、加 熱除湿装置の運転中に一旦、運転を中断した後、再び起動する場合に要する時間 も短くすること力 Sできる。

[0238] 以上に開示された実施の形態と実施例はすべての点で例示であって制限的なもの ではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態と実施例で はなぐ請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのす ベての修正と変形を含むものである。

産業上の利用可能性

[0239] この発明の加熱除湿装置は、衣類などを乾燥させるための洗濯乾燥機などに適用 することによって、騒音を抑えて効率よぐ衣類などの被乾燥対象物の加熱除湿を行 うことができる。

Claims

請求の範囲

[1] 気体を流通させるための第一の風路（241)と第二の風路（242)と、

前記第一の風路（241)を流通する気体を加熱するための第一の熱交換部（420，

520, 620, 720)と、

前記第二の風路（242)を流通する気体を冷却するための第二の熱交換部（430，

530, 630， 730)と、

究熱ヘッド（411 , 511, 611 , 711)と吸熱ヘッド（412, 512, 612, 712)とを含む スターリングエンジン（410, 510, 610, 710)とを備え、

前記第一の熱交換部（420, 520, 620, 720)は、前記スターリングエンジン（410 , 510, 610, 710)の発熱ヘッド（411, 511 , 611 , 711)で気体をカロ熱するように熱 交換を行ない、

前記第二の熱交換部（430, 530, 630, 730)は、前記スターリングエンジン（410 , 510, 610, 710)の吸熱ヘッド（412, 512, 612, 712)で気体を冷去 Pするように熱 交換を行なう、カロ熱除湿装置（400, 500, 600, 700)。

[2] 気体を前記第二の風路（242)から前記第一の風路（241)に流入させるための循 環路（243)を備え、

前記第二の風路（242)内の気体は、前記第二の熱交換部（430， 530, 630, 730 )において冷却され、前記循環路（243)を通って前記第一の風路（241)に流入し、 前記第一の熱交換部（420， 520, 620, 720)において加熱される、請求項 1に記載 のカロ熱除湿装置（400， 500, 600, 700)。

[3] 前記発熱ヘッド (411， 611)は、前記第一の風路（241)内に配置されて、前記第 一の熱交換部（420， 620)を構成する、請求項 1に記載の加熱除湿装置 (400， 60 0)。

[4] 前記第一の熱交換部（420， 620)は、前記発熱ヘッド (411 , 611)に接触するよう に配置されるフィン (421, 621)を含む、請求項 3に記載の加熱除湿装置 (400, 60 0)。

[5] 前記第一の熱交換部（520, 720)は、気体を加熱するための加熱部（522, 722) と、前記発熱ヘッド（511, 711)の熱を前記加熱部（522, 722)に伝導するための熱 伝導媒体が流通する熱伝導媒体流路（523, 723)とを有する、請求項 1に記載の加 熱除湿装置（500, 700)。

[6] 前記吸熱ヘッド (412， 712)は、前記第二の風路（242)内に配置されて、前記第 二の熱交換部（430， 730)を構成する、請求項 1に記載の加熱除湿装置 (400， 70 0)。

[7] 前記第二の熱交換部（430， 730)は、前記吸熱ヘッド (412, 712)に接触するよう に配置されるフィン (431， 731)を含む、請求項 6に記載の加熱除湿装置 (400, 70 0)。

[8] 前記第二の熱交換部（530， 630)は、気体を冷却するための冷却部（532， 632) と、前記吸熱ヘッド（512， 612)の熱を前記冷却部（532, 632)に伝導するための熱 伝導媒体が流通する熱伝導媒体流路（533, 633)とを有する、請求項 1に記載の加 熱除湿装置（500, 600)。

[9] 前記発熱ヘッド (411 )と前記吸熱ヘッド (412)との間に配置される接続管（148)を 備え、

前記発熱ヘッド (411 )は、前記第一の風路（241)内に配置されて、前記第一の熱 交換部（420)を構成し、

前記吸熱ヘッド (412)は、前記第二の風路（242)内に配置されて、前記第二の熱 交換部（430)を構成し、

前記発熱ヘッド (411 )と前記吸熱ヘッド (412)と前記接続管（148)は同軸状に配 置され、

前記発熱ヘッド (411 )と前記吸熱ヘッド (412)と前記接続管（148)は、前記循環 路（243)内に配置されてレ、る、請求項 2に記載の加熱除湿装置 (400)。