JP2004135753A - 洗濯乾燥機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ヒートポンプ装置と、放熱器21と内槽35と吸熱器23とを連結して乾燥用空気を循環させる風路28と、前記風路28に送風する送風機29とを備え、内槽35内の衣類19に接触後、前記吸熱器23に至るまでに乾燥用空気の熱を外部に放出する冷却手段30を設けたものである。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般家庭で使用される洗濯と乾燥を同一槽で行う洗濯乾燥機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、衣類を乾燥する機器としてはヒータを熱源にするもの以外に、ヒートポンプ装置を熱源に用いたものがある(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
図9は、前記公報に記載された従来の衣類乾燥機の構成を示すものである。図9において、1は衣類乾燥機本体、2は本体1内にて回転自在に設けられた乾燥庫として使用される回転ドラムで、モータ3によってドラムベルト4を介して駆動される。5は本体1の前面に設けた衣類投入口、6は循環ダクトで乾燥用空気を導く通路である。7は乾燥用空気を回転ドラム2から循環ダクト6へ送るための送風機であり、モータ3によってファンベルト8を介して駆動される。9は送風機7のケーシングであり、回転ドラム2の後面に設けられ、中央部には吸気口10を有している。11は回転ドラム2及び送風機7を回転自在に支持する軸である。
【0004】
12は冷媒を蒸発させ乾燥用空気を冷却除湿する吸熱器、13は冷媒を凝縮させ乾燥用空気を加熱する放熱器、14は冷媒を圧縮する圧縮機、15は冷媒の圧力を減圧して冷媒の圧力差を維持するためのキャピラリチューブ等の絞り手段、16は冷媒が通る配管であり、上記吸熱器12、放熱器13、圧縮機14、絞り手段15、これらを連結する配管16でヒートポンプ装置を構成している。
【0005】
17は放熱器13で加熱された乾燥用空気の一部を本体1外へ排出するための排気口である。18はこの循環ダクト6の途中の吸熱器12の近くに設けた排水口であり、吸熱器12での熱交換で発生した乾燥用空気の結露水を排出する。19は乾燥すべき衣類である。
【0006】
ヒートポンプ装置を用いることによって、衣類19に当たった後の乾燥用空気から顕熱および潜熱を吸熱器12で回収し、放熱器13において再び乾燥用空気を加熱するための熱量に利用できるため、より少ない入力で所定量の衣類19の乾燥が可能となる。なお、矢印Aは乾燥用空気の流れを示している。
【0007】
次に、その動作を説明する。まず、乾燥すべき衣類19を回転ドラム2内に置く。次に、モータ3を回転させると、回転ドラム2及び送風機7が回転して乾燥用空気の流れAが生じる。乾燥用空気は、回転ドラム2内の衣類19から水分を奪って多湿となった後、送風機7により循環ダクト6内を通ってヒートポンプ装置の吸熱器12へ運ばれる。
【0008】
吸熱器12で低温の冷媒に熱を奪われた乾燥用空気は除湿され、更に放熱器13へ運ばれ、前記吸熱器12で吸熱された熱量に、圧縮機14からの熱量が加わって高温となった冷媒からの放熱で加熱され、再び回転ドラム2内へと循環される。以上の繰り返しで衣類19は乾燥していく。
【0009】
ここで、ヒートポンプ装置における冷媒の冷凍サイクルを考えると、放熱器13から乾燥用空気へ放出される熱量は、吸熱器12にて乾燥用空気から奪う熱量に、圧縮機14が消費する電力にほぼ相当する分だけ多くなるため、乾燥用空気をそのまま循環すると、乾燥用空気全体の持つ熱量が増えるとともに、ヒートポンプ装置内の冷媒の持つ熱量が増え、その圧力が高くなる。
【0010】
より高温高圧となった冷媒を圧縮するため、圧縮機14のモータ負荷が増えて、やがて限度を超える恐れがあるため、通常は過負荷防止装置(図示せず)が作動して圧縮機14が停止する。過負荷防止装置が復帰するには時間がかかるため、その間ヒートポンプ装置が作動せず、乾燥が進まない。
【0011】
したがって、ヒートポンプ装置を安全に安定して運転するには、乾燥用空気の熱量の一部を本体1外へ排出しつつ乾燥を行わなくてはならない。従来例によれば、放熱器13から出た高温低湿の乾燥用空気の一部を排気口17から本体1の外へ排出し、外部に最小限の水分しか漏らさずに熱を逃がすことで、安全で安定したヒートポンプ装置の運転を実現している。
【0012】
【特許文献1】
特開平7−178289号公報
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の構成では、放熱器13で加熱した高温低湿の乾燥用空気の一部を外部に排気するため、結果的には、衣類乾燥に必要な熱量以上の熱量を、放熱器13において乾燥用空気に与えることになる。より多くの熱量を放出する分、放熱器13の能力も大きくする必要がある。具体的には、より放熱面積が広くなるように放熱器13の大きさが大きくなる。あるいは、乾燥用空気へ多くの熱量を移動させるために温度差を確保するように冷媒温度を高くするなど、乾燥に必要な熱量という観点からは、ムダな熱量を扱う構成になっている。
【0014】
また、衣類に当たって、衣類19から水分を奪った乾燥用空気は、衣類19に顕熱を十分に与えて、乾燥で発生する水蒸気を含んで、相対湿度100%になることはなく、温度(顕熱)はまだ高い。従って、吸熱器12において、衣類19から蒸発した水分を全て結露水として回収するには、乾燥用空気からまず顕熱を奪い、さらに、水蒸気の持つ潜熱を奪わなければならない。吸熱器12では、顕熱と潜熱のトータルの熱量(エンタルピ)を奪う必要があり、必要能力が大きくなる。
【0015】
熱量について、具体的な例を示して説明する。所定量の衣類を所定時間で乾燥するために必要な熱量が2200ワットで、圧縮機14で冷媒に加わる熱量が600ワット相当の場合、放熱器13での放熱量は2800ワットになる。放熱器13を通過後の乾燥用空気の一部を排気口17から外部に排気した後、乾燥用空気の熱量が2200ワットとなり、衣類19に当たる。衣類19の水分を蒸発させるため乾燥用空気の温度(顕熱)は低下するが、同量の熱量(潜熱)を有する水蒸気が空気に含まれる。
【0016】
衣類に当たる前と同等の熱量(エンタルピ)2200ワットを有する乾燥空気が吸熱器12に送られる。この乾燥用空気を冷却して、衣類19から蒸発した水分を結露水として回収するには、吸熱器12で2200ワットの吸熱が必要となる。吸熱器12で2200ワット、放熱器13で2800ワットの熱量の吸放熱が必要となる。
【0017】
本発明は、洗濯乾燥機において、上記従来の衣類乾燥機の課題を解決するもので、十分な除湿を実現して、水分の放出を抑えながら熱を外部に放出し、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器および吸熱器で扱う熱量を少なく抑えることを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、ヒートポンプ装置と、放熱器と乾燥庫に相当する内槽と吸熱器とを連結して乾燥用空気を循環させる風路と、前記風路に送風する送風機とを備え、内槽内の衣類に接触後、前記吸熱器に至るまでに乾燥用空気の熱を外部に放出する冷却手段を設けたものである。これにより、吸熱器の上流で乾燥用空気の熱を冷却手段によってあらかじめ外部に放出し、吸熱器でさらに冷却して十分に除湿する。
【0019】
通常、衣類に当たって、衣類から水分を奪った乾燥用空気の温度はまだ高いが、乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ冷却手段によって外部に放出することで、吸熱器では所定の吸熱量で潜熱を奪って十分な除湿が実現でき、乾燥用空気を外部に排気しないため水分の外部への放出はない。また、放熱器では乾燥に必要な熱量以上に放熱する必要がなくなる。
【0020】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1に記載の発明は、圧縮機と圧縮後の高温高圧の冷媒の熱を放熱する放熱器と高圧の冷媒の圧力を減圧するための絞り手段と減圧されて低圧となった冷媒が周囲から熱を奪う吸熱器とを冷媒が循環するように管路で連結したヒートポンプ装置と、衣類を入れる内槽と、内槽を回転自在に支持して内槽を囲むように設けて洗濯時には洗濯水を溜めて乾燥時には乾燥用空気の通路となる外槽と、前記放熱器から内槽と外槽を経て前記吸熱器へと循環する乾燥用空気を導く風路と、乾燥用空気を送風する送風機とを備え、前記内槽内の衣類に接触後、前記吸熱器に至るまでに乾燥用空気の熱を外部に放出する冷却手段を設けたものであり、吸熱器の前で衣類を通過後の乾燥用空気の熱をあらかじめ外部に放出し、吸熱器でさらに冷却して除湿する。衣類通過後の乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、外部に湿気を放出することなく、乾燥空気を循環させることができるものである。
【0021】
また、放熱器から衣類までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器および吸熱器で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするもので、放熱器や吸熱器のサイズなどを小さくすることができる。
【0022】
請求項2に記載の発明は、上記請求項1に記載の発明において、冷却手段は、外槽と吸熱器の間に設けた風路を冷却風路として、該冷却用風路および外槽の外壁に冷却用空気を送る冷却用送風機を有したものであり、乾燥用空気が通過する外槽と冷却用風路と冷却用送風機によって強制的に冷却することができる。吸熱器の前で乾燥用空気の熱をあらかじめ外部に放出し、吸熱器でさらに冷却除湿する。乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、水分の放出をなく熱を外部に放出して乾燥用空気を循環させることができる。
【0023】
また、放熱器から衣類まで外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器および吸熱器で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【0024】
請求項3に記載の発明は、上記請求項1に記載の発明において、冷却手段の外槽もしくは冷却用風路は、波形状に形成した外壁、もしくは複数のリブを設けた外壁を有したものであり、特別な熱交換器を必要とせずに、放熱面積を広げて冷却用空気と乾燥用空気の熱交換を効率よく行うことができる。吸熱器の前で乾燥用空気の熱をあらかじめ外部に放出し、吸熱器でさらに冷却除湿する。乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、水分の放出がなく熱を外部に放出して乾燥用空気を循環させることができる。
【0025】
また、放熱器から衣類までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器および吸熱器で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【0026】
請求項4に記載の発明は、上記請求項2または3に記載の発明において、冷却手段は、冷却用空気の風量増減手段を有し、乾燥開始後の所定時間は冷却用空気を流さないようにしたものであり、乾燥開始後、乾燥用空気の温度が低く、冷却手段によって熱を放出しなくても、ヒートポンプ装置の負荷が限度を超える恐れがないので、制御手段によって風量増減手段を制御し、所定時間は冷却用空気の風量をゼロ、もしくは、少量にコントロールすることができる。冷却手段での放熱を制限する分、乾燥用空気の温度上昇が速くなり、乾燥が速く進む。所定時間経過後は、冷却用空気の風量を増やすことによって、吸熱器の上流で乾燥用空気の熱を外部に放出し、吸熱器でさらに冷却除湿する。乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、水分の放出がなく熱を外部に放出して乾燥用空気を循環させることができる。
【0027】
また、放熱器から衣類までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器および吸熱器で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【0028】
請求項5に記載の発明は、上記請求項4に記載の発明において、風量増減手段は、冷却用空気の風路を開閉する風路開閉弁と弁駆動手段を有したものであり、乾燥用空気の送風機のモータと冷却用空気の送風機のモータを兼用している場合のように、送風機のモータを制御して冷却用空気のみ送風量をコントロールすることができない場合に有効である。
【0029】
請求項6に記載の発明は、上記請求項4または5に記載の発明において、冷却手段は、冷却用空気の風量増減手段と、温度検知手段を有し、乾燥用空気が所定温度に到達するまで冷却用空気を流さないようにしたものであり、乾燥開始後、または、冬期で本体周囲温度が低いために、乾燥用空気の温度上昇が低い場合には、冷却手段によって熱を放出しなくても、ヒートポンプ装置の負荷が限度を超える恐れがないので、温度検知手段からの情報を基に制御手段によって風量増減手段を制御して、所定温度範囲では冷却用空気の風量をゼロ、もしくは、少量にコントロールすることができる。冷却手段での放熱を制限する分、乾燥用空気の温度上昇が速くなり、乾燥が速く進む。所定温度以上に到達した後は、冷却用空気の風量を増やすことによって、吸熱器の上流で乾燥用空気の熱を外部に放出し、吸熱器でさらに冷却除湿する。乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、水分の放出がなく熱を外部に放出して乾燥用空気を循環させることができる。
【0030】
また、放熱器から衣類までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器および吸熱器で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【0031】
請求項7に記載の発明は、上記請求項1に記載の発明において、冷媒は、超臨界状態で作用する冷媒を用いたものであり、放熱器における冷媒の温度を高く設定することが可能であり、よって、放熱器を通過する乾燥用空気も高温にできる。所定の乾燥能力の空気を得るために温度を高くした分は風量を少なくすることができるため、乾燥用空気が通過する部材や風路の圧力損失が少なくなる。従って、吸熱器の上流で乾燥用空気の熱を外部に放出するために設けた熱交換器などの冷却手段による圧力損失の増加分を軽減することができ、乾燥用空気を送風する送風機などが、より少ない能力や小型の送風機を使用することが可能になるなど、冷却手段を含んだ構成がより容易に実現可能になる。よって、吸熱器の上流側で、乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、水分の放出がなく熱を外部に放出して乾燥用空気を循環させることができる。
【0032】
また、放熱器から衣類までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器および吸熱器で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【0033】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。なお、従来例と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【0034】
(実施例1)
図1は本発明の第1の実施例の洗濯乾燥機の構成を示す要部断面図である。図1において、20は圧縮機、21は圧縮後の高温高圧の冷媒の熱を放熱する放熱器、22は高圧の冷媒の圧力を減圧するための膨張弁、もしくは、キャピラリーチューブからなる絞り手段、23は減圧されて低圧となった冷媒が周囲から熱を奪う吸熱器であり、圧縮機20、放熱器21、絞り手段22、吸熱器23を順に接続して再び圧縮機20に冷媒が循環するように管路24で連結したヒートポンプ装置を具備している。
【0035】
28は乾燥用空気の風路で、衣類を入れる内槽35と、内槽35を回転自在に支持し内槽35を囲むように設けられ洗濯時には洗濯水を溜めて乾燥時には乾燥用空気の通路となる外槽34と、前記放熱器から内槽35と外槽34を経て前記吸熱器23へと循環する乾燥用空気を導く。29は風路28に設けた送風機で、乾燥用空気を送風する。30は内槽35と吸熱器23の間に設けた冷却手段で、波形プレートの直交型熱交換器50と冷却用送風機51を有し、乾燥用空気の熱を外部に放出する。31は乾燥用空気の冷却によって発生した結露水の排水口である。なお、矢印Bは乾燥用空気の流れを示している。
【0036】
筐体32は、内部に複数のサスペンション33によって弾性的に吊り下げた外槽34を設け、脱水時の振動をサスペンション33によって吸収する構成としている。外槽34の内部に内槽35を、洗濯・脱水軸36を中心に回転可能に配設し、内槽35の内底部には衣類19を撹拌する回転翼37を回転自在に配設している。また、内槽35の周壁には小孔38を多数設けている。上方には流体バランサ39を設けている。
【0037】
モータ(駆動手段)40は、外槽34の底部に取り付けられ、その回転力はクラッチ41を切り換えることによって洗濯・脱水軸36に伝達される。洗濯軸36aは回転翼37と、脱水軸36bは内槽35に連結されている。回転翼37は外周部に外周方向に高くなる略鍋型の形状をし、衣類撹拌用の突出リブを有している。乾燥行程においては、回転翼37の回転による遠心力と突出リブの撹拌力によって衣類19を上方へと舞い上げる。
【0038】
送風機29は、放熱器21によって加熱された乾燥用空気を、伸縮自在の上部蛇腹状ホース42を通して吐出口43から内槽35内に送風するもので、筐体32の略上方に設けている。乾燥用空気は、内槽35および外槽34を通過して、外槽34の下部の排出口44に接続した下部蛇腹状ホース45を通り、冷却手段30を通過する。
【0039】
46は排水弁で、外槽34の底部に位置している。外槽34からの排水と下部蛇腹状ホース45からの結露水は、排水管47を通して排水弁46に導かれ、排水口31から機外へ排水される。外槽カバー48は外槽34の上面を略気密的に覆うもので、この外槽カバー48に中蓋49を開閉自在に設け、衣類19の出し入れを可能にしている。
【0040】
上記構成において動作を説明する。乾燥行程では、モータ40を駆動して回転翼37を回転させ、衣類19に遠心力を与えることにより、衣類19を外へはね飛ばすように衣類19を撹拌する。この撹拌を繰り返しながら、送風機29と圧縮機20が作動する。送風機29によって乾燥用空気が循環する。放熱器21からの放熱で乾燥用空気を加熱し、温風にして、上部蛇腹状ホース42を通して乾燥庫となる内槽35内へと送り込む。
【0041】
この乾燥用空気は、内槽35内で衣類19と接触した乾燥用空気は衣類19から水分を奪って衣類19を乾燥する。衣類19の水分を奪った後、内槽35から外槽34の内側へ出た後、下部蛇腹状ホース45、風路28を通過して、冷却手段30へ至る。
【0042】
冷却手段30において主に顕熱を放出して冷えた乾燥用空気は、さらに吸熱器23において冷却され、結露して除湿される。結露水は、閉じていた排水弁46が所定時間開かれ、下部蛇腹状ホース45、排水管47、排水弁46を通過して排水口31から排水される。
【0043】
一方、ヒートポンプ装置では、圧縮機20で圧縮された高温高圧の冷媒の熱が放熱器21で放熱される。さらに、高圧の冷媒が絞り手段22で減圧されて低圧低温となり、吸熱器23で乾燥用空気から熱を奪い再び圧縮機20に戻る。
【0044】
本発明の衣類乾燥装置の乾燥用空気の温湿度と、ヒートポンプ装置での吸熱・放熱の熱量について、具体的な例を示して、その作用と効果を説明する。
【0045】
衣類乾燥に必要な熱量が2200ワットで、ヒートポンプ装置での安全で安定した放熱量も2200ワットとすると、圧縮機20で冷媒に加わる熱量が600ワット相当の場合、放熱量を2200ワット相当の熱量に抑えるには、吸熱器21での吸熱量は1600ワットにする必要がある。
【0046】
一方、乾燥用空気においては、例えば、加熱前の乾燥用空気の温湿度が20℃で100%(相対湿度)の場合、放熱器21で2200ワットで加熱されると、乾燥用空気は、風量が1分間当たり2立方メートルの場合、約74℃、6%となる。この乾燥用空気を衣類19に当てて、10分間で212グラムの水分を衣類19から奪うと、乾燥用空気は約52℃、28%になる。
【0047】
この空気を冷却手段30で予め冷却せずに吸熱器23で冷却した場合、もとの20℃、100%の状態にもどすには、吸熱器23で2200ワットの熱量を奪う必要がある。
【0048】
しかし、本発明のように、冷却手段30で予め600ワット相当の熱を奪うと、乾燥用空気は約37℃、59%となり、これを吸熱器23で1600ワットの吸熱を行うと、乾燥用空気は約20℃、100%となる。これは、衣類19から奪った水分を100%除湿したことになる。
【0049】
以上のように、乾燥用空気の熱量、特に、顕熱を冷却手段30によってあらかじめ外部に放出することで、吸熱器23では乾燥用空気から必要な熱量1600ワットを奪うだけで十分な除湿が実現できる。
【0050】
また、放熱器21から衣類19までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器21から与えられたほぼ全ての熱量2200ワットをもった乾燥用空気が衣類に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器21および吸熱器23で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【0051】
また、洗濯乾燥機は、洗濯から乾燥まで連続して実行することができ、さらに、乾燥庫である内槽35が上部に開口しており、衣類19の取り出しが容易である。
【0052】
なお、本実施例で示す放熱器21および吸熱器23は、フィンチューブ型の熱交換器を図示しているが、その他チューブ管同士を連続接続した形状の熱交換器などでも同様であり、熱交換器の形状を限定するものではない。
【0053】
また、本発明の各実施例では、衣類乾燥装置を搭載した機器として、槽への投入口が上方を向いて回転軸が略垂直のいわゆる縦型洗濯乾燥機を例に説明したが、槽への投入口が横方向を向いて回転軸が略水平のいわゆるドラム式洗濯乾燥機の場合でも同様である。
【0054】
(実施例2)
図2は本発明の第2の実施例の洗濯乾燥機の構成を示す要部断面図である。実施例1と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。図2に示すように、冷却手段30は、外槽34と吸熱器23の間に設けた風路を冷却用風路52として、該冷却用風路52および外槽34の外壁に冷却用空気を送る冷却用送風機51を有している。なお、矢印Cは冷却用空気の流れを示している。
【0055】
衣類19と接触後の乾燥用空気が通過する外槽34と冷却用風路52を通過する間に、冷却用送風機51から強制的に送風される外部の冷却用空気によって冷却することができる。吸熱器23の前で乾燥用空気の熱をあらかじめ外部に放出し、吸熱器23でさらに冷却除湿する。乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器23では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、水分の放出がなく熱を外部に放出して乾燥用空気を循環させることができる。
【0056】
また、放熱器21から衣類19まで外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器21から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類19に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器21および吸熱器23で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【0057】
(実施例3)
図3は本発明の第3の実施例の洗濯乾燥機の構成を示す要部断面図である。実施例1、2と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。図3に示すように、外槽34もしくは冷却用風路52は、波形状に形成もしくは複数のリブを設けた外壁53を有しており、波形状やリブによって外壁53の放熱面積が広がっており、特別な熱交換器を必要とせずに、冷却用空気と乾燥用空気の熱交換を効率よく行うことができる。
【0058】
吸熱器23の前で乾燥用空気の熱をあらかじめ外部に放出し、吸熱器23でさらに冷却除湿する。乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器23では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、水分の放出をなく熱を外部に放出して乾燥用空気を循環させることができる。
【0059】
また、放熱器21から衣類までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器21から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器21および吸熱器23で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【0060】
(実施例4)
本発明の第4の実施例の洗濯乾燥機は、冷却手段30が、冷却用空気の風量増減手段(図示せず)と、乾燥開始後の所定時間は冷却用空気を流さない制御を行う制御手段(図示せず)を有するもので、風量増減手段は、実施例1〜3に記載した冷却用送風機51に対して、制御手段が行う駆動電圧制御などによる運転制御で実現するものである。
【0061】
図4は、本発明の第4の実施例の風量増減手段を制御して、冷却手段30を制御する場合のフローチャートである。図4のフローチャートで、制御手段55の(図5に図示)動作を説明する。ただし、説明は、衣類乾燥の制御に関連する部分だけであり、洗濯・脱水工程などに関する部分は含まないものである。
【0062】
乾燥が開始されると、ステップS1で経過時間を測るため計時を開始し、ステップS2、S3で送風機29を作動して乾燥用空気を流し、圧縮機20も作動して、乾燥が始まる。ステップS4で所定時間が経過したかを判定する。乾燥工程の開始直後では、放熱器21の放熱が少なくて加熱が十分でないため、乾燥用空気は所定温度に到達していない。
【0063】
ステップS5で風量増減手段を制御して冷却用空気の送風を停止、もしくは、風量減少を行う。ステップS6でその他の通常制御を行い、ステップS4での判定を繰り返す。所定時間になればステップS7に移行する。ステップS7では、風量増減手段を制御して冷却用空気の風量増加を行う。以降、ステップS8で通常の制御を行って乾燥を継続する。
【0064】
以上のように、乾燥開始後、乾燥用空気や冷媒の温度が低く、冷却手段30によって熱を放出しなくても、ヒートポンプ装置の負荷が限度を超える恐れがないので、制御手段55により風量増減手段を制御し、所定時間は冷却用空気の風量をゼロ、もしくは、少量にコントロールすることができる。冷却手段30での放熱を制限する分、乾燥用空気の温度上昇が速くなり、乾燥が速く進む。
【0065】
所定時間経過後は、冷却用空気の風量を増やすことによって、吸熱器23の上流で乾燥用空気の熱を外部に放出し、吸熱器23でさらに冷却除湿することができる。乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器23では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。
【0066】
また、放熱器21から衣類までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器21から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類19に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器21および吸熱器23で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【0067】
(実施例5)
図5は本発明の第5の実施例の洗濯乾燥機の風量増減手段58を示す構成図である。実施例1〜4と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。図5において、風量増減手段58は、冷却用空気の吸気口を開閉する風路開閉弁56と、この風路開閉弁56を駆動する弁駆動手段57を有する。冷却手段30で冷却するには、弁駆動手段57を作動して風路開閉弁56を図5に示す位置に移動する。
【0068】
前記実施例4に記載のように、乾燥開始初期等で冷却が必要でないときは、風路開閉弁56を閉じるように動作させることにより、冷却用送風機51が動作しても冷却用空気が送風されないようにすることができる。特に、冷却用送風機51と送風機29の駆動用モータを1台で兼用する構成の場合には、乾燥用空気の風量を変えることなく、冷却用空気の風量をコントロールすることが可能である。
【0069】
なお、実施例では風路開閉弁56を吸気側に設けたが吐出側でも同様であり、特に限定するものではない。
【0070】
(実施例6)
本発明の第6の実施例の洗濯乾燥機は、冷却手段30が、冷却用空気の風量増減手段58と、サーミスタなどの温度検知手段59(図5に図示)を有し、乾燥用空気が所定温度に到達するまでは、風量増減手段58をコントロールして冷却用空気を流さないように制御を行う制御手段55(図5に図示)を有するものである。
【0071】
温度検知手段59は、乾燥用空気が流れる風路28内に配設し、放熱器21を通過した直後の温度を検知する。ただし、風路28内の乾燥用空気の温度は、送風機29の吹き出し口、外槽34の出口など、それぞれの箇所で互いに相関があり、また、管路24を流れる冷媒温度にも相関があるため、温度検知位置を放熱器21直後の空気温度に限定するものではない。また、風量増減手段は、前記実施例4に記載したような、冷却用送風機51に対して、制御手段が行う駆動電圧制御などによる運転制御で実現するものであってもよい。
【0072】
図6は、本発明の第6の実施例の風量増減手段58を制御して、冷却手段30を制御する場合のフローチャートである。図6のフローチャートで、制御手段55の動作を説明する。ただし、説明は、乾燥時の制御に関連する部分だけであり、洗濯・脱水工程などに関する部分は含まないものである。
【0073】
乾燥が開始されると、ステップS11、S12で送風機29を作動して乾燥用空気を流し、圧縮機20も作動して、乾燥が始まる。ステップS13で温度検知を開始し、ステップS14で所定温度に到達したかを判定する。乾燥工程の開始直後では、放熱器21の放熱が少なくて加熱が十分でないため、乾燥用空気や冷媒は所定温度に到達していない。ステップS15で風量増減手段58を制御して冷却用空気の送風を停止、もしくは、風量減少を行う。
【0074】
ステップS16でその他の通常制御を行い、ステップS13での温度検知とステップS14での判定を繰り返す。所定温度になればステップS17に移行する。ステップS17では、風量増減手段58を制御して冷却用空気の風量増加を行う。以降、ステップS18で通常の制御を行って乾燥を継続する。
【0075】
以上のように、乾燥開始後、または、冬期で本体周囲温度が低いために、乾燥用空気や冷媒の温度が低く、冷却手段30によって熱を放出しなくても、ヒートポンプ装置の負荷が限度を超える恐れがないので、温度検知手段59からの情報を基に、制御手段55によって風量増減手段54もしくは58を制御し、所定温度範囲では冷却用空気の風量をゼロ、もしくは、少量にコントロールすることができる。
【0076】
冷却手段30での放熱を制限する分、乾燥用空気の温度上昇が速くなり、乾燥が速く進む。所定温度到達後は、冷却用空気の風量を増やすことによって、吸熱器23の上流で乾燥用空気の熱を外部に放出し、吸熱器23でさらに冷却除湿することができる。乾燥用空気の熱量、特に顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器23では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。
【0077】
また、放熱器21から衣類までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器21から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類19に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器21および吸熱器23で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【0078】
(実施例7)
本発明の実施例7では、冷媒を二酸化炭素のように超臨界状態で作用するものを用いる。従来、冷媒のR22やR134aなどフルオロカーボン系のように、高圧側条件を臨界圧力未満のサイクルで用いるヒートポンプ装置では、冷媒の凝縮が発生するため、空気との熱交換を行う領域において冷媒の温度が凝縮温度で一定となる部分が多く、空気との熱交換においても、凝縮温度近辺が上限温度となり、通常は、臨界温度よりも20〜30℃低い温度で設計される。上記に挙げた従来の冷媒では、通常60〜65℃以下で使用される。従って、この冷媒と熱交換を行う乾燥用空気の放熱器21を通過後の温度は60〜65℃程度が上限となる。
【0079】
図7は、上記臨界温度以下で使用する場合の冷媒温度60と空気温度61の変化を示す。矢印は冷媒および空気の流れ方向である。例えばR134aの冷媒では、高圧側約1.68MPaで、凝縮温度60℃となる。放熱器21に入る前後の冷媒温度は通常これよりも高い温度であるが、放熱器21においては、空気側に放熱されて温度が下がり、冷媒の状態が気体から液体に変わる二相域領域になり、凝縮温度の60℃で一定となる。この間、冷媒からは凝縮熱が放熱され、乾燥用空気が温められる。乾燥用空気の温度は、放熱器手前の温度が例えば20℃として、冷媒から熱をもらって温度を上昇させる。冷媒が気相の状態では60℃よりも高温となっているが、熱の移動には温度差が必要であり、空気の温度上昇は60℃程度となる。
【0080】
しかし、二酸化炭素などを冷媒として用いて、超臨界状態で作用するようなサイクルのヒートポンプ装置の場合には、凝縮温度の制限を超えた温度での熱交換が可能である。従って、放熱器21を通過後の乾燥用空気の温度が実施例1で示したような75℃になるように設計することも可能である。
【0081】
図8は、冷媒として二酸化炭素を超臨界で使用する場合の冷媒温度62と空気温度63の変化を示す。例えば高圧側約11.5MPaで、冷媒の温度は約90℃から30℃に変化する。この間、冷媒から放熱され、乾燥用空気が温められる。乾燥用空気の温度は、放熱器手前の温度が例えば20℃として、冷媒から熱をもらって温度を上昇させる。冷媒の温度が90℃と高温のため、空気の温度上昇は75℃程度となる。
【0082】
以上のように、超臨界状態で作用する冷媒を用いてヒートポンプ装置のサイクルを設計すれば、放熱器21における冷媒の温度を高く設定することが可能であり、よって、放熱器21を通過する乾燥用空気も高温にできる。所定の乾燥能力の空気を得るために温度を高くした場合は風量を少なくすることができる。例えば60℃で風量が1分間当たり2.7立方メートル必要であったものが、75℃では、風量が1分間当たり、2立方メートルでよいことになる。
【0083】
風量を少なくすることができれば、乾燥用空気が通過する熱交換器などの部材や風路の圧力損失が少なくなる。従って、吸熱器23の上流で乾燥用空気の熱を外部に放出するために設けた熱交換器などの冷却手段30による圧力損失の増加分を軽減することができ、乾燥用空気を送風する送風機29などが、より少ない能力や小型の送風機を使用することが可能になるなど、冷却手段30を含んだ構成がより容易に実現可能になる。
【0084】
よって、吸熱器21の上流で、乾燥用空気の熱量、特に顕熱をあらかじめ外部に放出することによって、吸熱器23では乾燥用空気から必要な熱量を奪うだけで十分な除湿が実現できる。従って、水分の放出を少なく抑えながら熱を外部に放出することができる。
【0085】
また、放熱器21から衣類までは外部に熱を積極的に放出することがなく、放熱器21から与えられたほぼ全ての熱量をもって乾燥用空気が衣類に当たる。従って、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器21および吸熱器23で扱う熱量を少なく抑えることを可能とするものである。
【0086】
【発明の効果】
以上のように本発明の請求項1〜7に記載の発明によれば、冷却手段によって、乾燥用空気の熱量、特に、顕熱をあらかじめ外部に放出することができる。したがって、吸熱器では所定の吸熱量で潜熱を奪って十分な除湿が実現でき、また、放熱器では乾燥に必要な熱量以上に放熱する必要がなくなり、安全で安定したヒートポンプ装置の運転が実現できるとともに、放熱器および吸熱器で扱う熱量を少なく抑える効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の洗濯乾燥機の要部断面図
【図2】本発明の第2の実施例の洗濯乾燥機の要部断面図
【図3】本発明の第3の実施例の洗濯乾燥機の要部断面図
【図4】本発明の第4の実施例の洗濯乾燥機の制御を示すフローチャート
【図5】本発明の第5の実施例の洗濯乾燥機の要部断面図
【図6】本発明の第6の実施例の洗濯乾燥機の制御を示すフローチャート
【図7】従来の衣類乾燥機におけるヒートポンプ装置の放熱器における冷媒と空気の温度変化を示す図
【図8】本発明の第7の実施例の洗濯乾燥機におけるヒートポンプ装置の放熱器における冷媒と空気の温度変化を示す図
【図9】従来の衣類乾燥機を示す断面図
【符号の説明】
20 圧縮機
21 放熱器
22 絞り手段
23 吸熱器
24 管路
28 風路
29 送風機
30 冷却手段
34 外槽
35 内槽
Claims (7)
- 圧縮機と圧縮後の高温高圧の冷媒の熱を放熱する放熱器と高圧の冷媒の圧力を減圧するための絞り手段と減圧されて低圧となった冷媒が周囲から熱を奪う吸熱器とを冷媒が循環するように管路で連結したヒートポンプ装置と、衣類を入れる内槽と、内槽を回転自在に支持し内槽を囲むように設けて洗濯時には洗濯水を溜めて乾燥時には乾燥用空気の通路となる外槽と、前記放熱器から内槽と外槽を経て前記吸熱器へと循環する乾燥用空気を導く風路と、乾燥用空気を送風する送風機とを備え、内槽内の衣類に接触後、前記吸熱器に至るまでに乾燥用空気の熱を外部に放出する冷却手段を設けた洗濯乾燥機。
- 冷却手段は、外槽と吸熱器の間に設けた風路を冷却用風路として、該冷却用風路および外槽の外壁に冷却用空気を送る冷却用送風機を有した請求項1記載の洗濯乾燥機。
- 外槽もしくは冷却用風路は、波形状に形成した外壁、もしくは複数のリブを設けた外壁を有した請求項2記載の洗濯乾燥機。
- 冷却手段は、冷却用空気の風量増減手段を有し、乾燥開始後の所定時間は冷却用空気を流さないようにした請求項2または3記載の洗濯乾燥機。
- 風量増減手段は、冷却用空気の風路を開閉する風路開閉弁と弁駆動手段を有した請求項4記載の洗濯乾燥機。
- 冷却手段は、冷却用空気の風量増減手段と、温度検知手段を有し、乾燥用空気が所定温度に到達するまで冷却用空気を流さないようにした請求項4または5記載の洗濯乾燥機。
- 冷媒は、超臨界状態で作用する冷媒を用いた請求項1記載の洗濯乾燥機。
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