JP2012205630A - 洗濯乾燥機 - Google Patents

Abstract

【課題】乾燥運転開始後の起ち上がり性能を高めて、乾燥性能を向上させる。
【解決手段】洗濯用の水を溜める水槽３と、水槽３内に回転可能に設けたドラム２と、圧縮機１０、補助熱交換器１２、放熱器８、膨張弁１１、および吸熱器７を冷媒が循環するように冷媒パイプ１３で連結したヒートポンプシステムと、吸熱器７と放熱器８およびドラム２を通風連結する送風経路６と、送風経路６に乾燥用空気を送風する送風装置９と、機外から水槽３へ水を供給する給水経路１４と、補助熱交換器１２を内包するとともに水槽３から排水弁１８を通して排出された水を通過させる熱交換槽１７と、熱交換槽１７の水を機外へ排出する排水経路１７ｂと、洗濯および乾燥運転を実行する制御装置２４とを備え、制御装置２４は、乾燥運転を開始する前に洗濯に使用した水により冷媒を加熱するようにしたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、衣類等の洗濯と乾燥をおこなう洗濯乾燥機に関するものである。

従来、ヒートポンプシステムを搭載し、ヒータなどを使用した場合と比較して消費エネルギーを低減して衣類を乾燥させることが可能な洗濯乾燥機が提案されている。このような洗濯乾燥機の課題の１つとして、乾燥を開始した直後から初期にかけて、衣類や衣類を収容するドラムの温度が低いために、本来衣類の水分を蒸発させるための乾燥風の熱が、ドラム等の加熱のために使われてしまい、乾燥の起ち上がり性能が低下しているという課題がある。

上記課題を解決するために、例えば、蓄熱材を用いて冷媒を加熱することが考えられている（例えば、特許文献１参照）。また、ヒータを用いて冷媒を加熱することが考えられている（例えば、特許文献２参照）。

図６は、特許文献１に記載された従来の洗濯乾燥機を示したものである。図に示すように、衣類を収容するドラム４０と、水を溜める水槽４１と、圧縮機４２、吸熱器４３、膨張弁４４、放熱器４５、第二の放熱器４６とで冷凍サイクルを構成しているヒートポンプシステムと、水槽４１と吸熱器４３、放熱器４５を連通接続した乾燥風経路４７と、乾燥風経路４７に送風する送風装置４８とからなり、第二の放熱器４６は蓄熱材４９中に設置されている。

このような洗濯乾燥機によると、洗濯中にヒートポンプシステムを駆動し、第二の放熱器４６の熱を周囲の蓄熱材４９に移動させて貯めておくことで、乾燥工程が開始されるとこの蓄熱材４９により温められた冷媒が放熱器４５を加熱し、乾燥風の温度を素早く上昇させることができる。

図７は、特許文献２に記載された従来の洗濯乾燥機を示したものである。図に示すように、衣類を収容するドラム５０と、水を貯める水槽５１と、圧縮機５２、吸熱器５３、膨張弁５４、放熱器５５とで冷凍サイクルを構成しているヒートポンプシステムと、水槽５１と吸熱器５３、放熱器５５を連通接続した乾燥風経路５６と、乾燥風経路５６に送風する送風装置５７とからなり、圧縮機５２はヒータ５８で巻回されている。

このような洗濯乾燥機によると、乾燥を開始する前にヒータ５８に通電し、圧縮機５２内の冷媒を加熱して、乾燥開始直後の乾燥効率を向上させることができる。

特開２００６−１８１２１９号公報 特開２００７−６１２６４号公報

しかしながら、特許文献１、２に記載の構成では、洗濯中にヒートポンプシステムやヒータを駆動させる必要があり、余分なエネルギーが必要となるという問題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、余分なエネルギーや水を使用することな
く、乾燥開始直後のヒートポンプの乾燥性能を向上させた洗濯乾燥機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の洗濯乾燥機は、吸熱器と放熱器およびドラムを通風連結する送風経路と、前記送風経路に乾燥用空気を送風する送風装置と、機外から水槽へ水を供給する給水経路と、補助熱交換器を内包するとともに前記水槽から排水弁を通して排出された水を通過させる熱交換槽と、前記熱交換槽の水を機外へ排出する排水経路と、洗濯および乾燥運転を実行する制御装置とを備え、前記制御装置は、乾燥運転を開始する前に洗濯に使用した水により冷媒を加熱するようにしたものである。

これによって、捨てられる洗濯排水の熱エネルギーにより吸熱器内の冷媒を加熱し、乾燥工程が開始されるとすぐに乾燥用空気を加熱することが可能となり、消費するエネルギーや水を余分に使用することなく乾燥運転開始後の起ち上がり性能を高めて、乾燥性能を向上させることができる。

本発明の洗濯乾燥機は、乾燥運転開始後の起ち上がり性能を高めて、乾燥性能を向上させることができる。

本発明の実施の形態１における洗濯乾燥機の要部断面図 同洗濯乾燥機の冷媒温度の変化を示す図 同洗濯乾燥機の動作を示すタイムチャート 本発明の実施の形態２における洗濯乾燥機の要部断面図 本発明の実施の形態３における洗濯乾燥機の要部断面図 従来の洗濯乾燥機の要部断面図 従来の他の例の洗濯乾燥機の要部断面図

第１の発明は、洗濯用の水を溜める水槽と、前記水槽内に回転可能に設けたドラムと、圧縮機、補助熱交換器、放熱器、膨張弁、および吸熱器を冷媒が循環するように冷媒パイプで連結したヒートポンプシステムと、前記吸熱器と前記放熱器および前記ドラムを通風連結する送風経路と、前記送風経路に乾燥用空気を送風する送風装置と、機外から前記水槽へ水を供給する給水経路と、前記補助熱交換器を内包するとともに前記水槽から排水弁を通して排出された水を通過させる熱交換槽と、前記熱交換槽の水を機外へ排出する排水経路と、洗濯および乾燥運転を実行する制御装置とを備え、前記制御装置は、乾燥運転を開始する前に洗濯に使用した水により冷媒を加熱するようにしたことにより、排水される洗濯水の熱を補助熱交換器の中を通る冷媒に伝達し、乾燥工程が開始されるとすぐに乾燥風を加熱することが可能となり、乾燥性能を向上させるとともに、吸熱器あるいは放熱器に直接洗濯排水を接触させないので、長く使い続けても乾燥性能が低下しない洗濯乾燥機を提供することが可能となる。また、送風経路内の吸熱器や放熱器を浸水させないので、乾燥初期に吸熱器や放熱器に付着した水に奪われることがなくなり、乾燥性能を向上させることが可能となる。

第２の発明は、特に、第１の発明に加えて、熱交換槽は、洗濯排水を貯留可能に構成したことにより、長時間洗濯排水が補助熱交換器と接することができるので、より確実に洗濯排水の熱で冷媒を加熱し、乾燥性能を向上させることができる。

第３の発明は、特に、第２の発明に加えて、熱交換槽に溜まった水を撹拌する撹拌装置
を備えたことにより、貯まった洗濯排水と補助熱交換器との熱交換がより効率よく行われるので、さらに冷媒温度を高温にすることができ、乾燥効率を高めることができる。

第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明に加えて、熱交換槽は、水槽と一体的に構成したことにより、乾燥中に温まった水槽や、水槽内の空気の熱が、水槽の壁面を通して外部へ放熱されるのを低減することができ、乾燥性能を向上させることができる。

第５の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明に加えて、補助熱交換器は、吸熱器または放熱器より下方に配置したことにより、補助熱交換器で加熱された冷媒は自然対流が生じてより上方の吸熱器あるいは放熱器の中の冷媒と入れ替わることで、冷媒経路内の冷媒全体の温度が上昇しやすくなり、乾燥開始前に冷媒の温度を効果的に高めて、さらに初期の乾燥効率を高めることができる。

第６の発明は、特に、第１〜第５のいずれか１つの発明に加えて、制御装置は、洗濯に使用した水で冷媒を加熱している間に圧縮機を駆動するようにしたことにより、ヒートポンプシステム内のまだ加熱されていない冷媒を補助熱交換器内に移動させることで、ヒートポンプシステム内の冷媒を満遍なく加熱することができ、さらに初期の乾燥効率を高めることができる。

第７の発明は、特に、第１〜第６のいずれか１つの発明に加えて、ヒートポンプシステムは、冷媒が圧縮機、補助熱交換器、放熱器、膨張弁、および吸熱器を循環する第１のサイクルと、冷媒が前記第１のサイクルの補助熱交換器を経由しない第２のサイクルを選択的に切り替えるサイクル切替弁を設けたことにより、乾燥時に補助熱交換器で冷媒が周囲の空気と熱を伝達することで、冷媒を不必要に加熱、冷却して、乾燥用空気の加熱、冷却効率を低下させることを低減し、さらに乾燥効率を高めることができる。

第８の発明は、特に、第１〜第７のいずれか１つの発明に加えて、排水弁は、水槽の水を熱交換槽へ導く状態と、直接機外へ排出する直接排出経路と連通する状態と、閉止状態とを選択可能に構成したことにより、水道水と変わらない温度のすすぎの排水を熱交換槽内に導入して冷媒温度を下げてしまうことをなくし、乾燥効率の低下を防止した洗濯乾燥機を提供することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における洗濯乾燥機の要部断面図、図２は、同洗濯乾燥機の冷媒温度の変化を示す図、図３は、同洗濯乾燥機の動作を示すタイムチャートである。

図１〜図３において、洗濯乾燥機の本体１と、衣類等の洗濯物を収容するドラム２と、ドラム２の外側に配置された洗濯用の水を溜める水槽３と、水槽３の背面側に固定されたドラム２を回転させるモータ４と、ドラム２の前方を閉じるドア５を有している。モータ４は、水槽３の背面を貫通した回転軸２ａを介してドラム２と連結されており、ドラム２は水平軸を中心に回転駆動するように構成されている。モータ４は、ブラシレス直流モータで構成され、インバータ制御によって回転速度が自在に変化させることができるようになっている。

本体１内には、乾燥用空気を循環させる送風経路６が設けられている。送風経路６内に
は乾燥風の流れの上流側から順に、吸熱器７、放熱器８、送風装置９が設置されている。送風経路６の両端は、いずれも水槽３の上部と連通接続されている。また、本体１内には圧縮機１０および膨張弁１１が設けられている。

圧縮機１０で圧縮された冷媒は、補助熱交換器１２、放熱器８、膨張弁１１、吸熱器７を冷媒パイプ１３によって順にループ状に接続されており冷凍サイクルを形成している。補助熱交換器１２は第２の放熱器の役割を果たしている。

吸熱器７および放熱器８、補助熱交換器１２は冷媒パイプ１３が蛇行し、これらの冷媒パイプ１３に多数の伝熱フィン（図示せず）を接触させるように構成されている。少なくとも補助熱交換器１２の冷媒パイプ１３および伝熱フィンは、硬度の高い水に接触しても腐食や汚れの固着が生じにくい素材、あるいは、表面状態で構成されている。

伝熱フィンは、例えば、金属のフィラなどを加えて熱伝導性を高めた樹脂で構成されている。冷媒パイプ１３は、例えば、銅パイプの表面に樹脂コーティングされている。吸熱器７および放熱器８は、送風経路６内の略最下位置に配置されている。

ドラム２は、有底略円筒形であり、略水平軸周りに回転し、前面に設けた開口部２ｂは開閉自在なドア５と対向するように構成されている。ドラム２の周側面にドラム２の内外を貫通するように多数の孔２ｃを備えている。また、ドラム２の内周側面には、洗濯物をモータ４の回転に伴って上方向に持ち上げる複数のバッフル２ｄを内方へ突設している。

水槽３には、水槽３と本体１外の水栓Ａを連通接続する給水経路１４が接続されている。水栓Ａは室温と略同等の常温の水道水等を洗濯乾燥機に供給する。給水経路１４の途中には、洗剤や漂白剤などを供給する水に混入させるための洗剤ケース（図示せず）と、水槽３への給水と停止をおこなう給水弁１５が設けられている。

水槽３内の底部には、洗濯水を加熱するヒータ１６が設けられている。排出口３ａは水槽３の略最下部に設けてあり、水槽３内の水を排出する際は水のほぼ全てが排出される構成となっている。水槽３の排出口３ａ側に、熱交換槽１７が排水弁１８を挟んで接続されている。

熱交換槽１７の内側には補助熱交換器１２が設けられている。補助熱交換器１２は、放熱器８よりも下方に配置されている。熱交換槽１７への洗濯排水の入り口は複数孔１７ａから構成されており、これらの複数孔１７ａは、補助熱交換器１２の略直上に構成されている。補助熱交換器１２を加熱した後の洗濯排水は、熱交換槽１７の出口から排水経路１７ｂを通って機外へ排出される。

また、排水弁１８には直接機外へとつながる直接排水経路１９と連通接続されており、排水弁１８は、水槽３からの水を熱交換槽１７側へ導く状態（この状態を状態Ｂと呼ぶ）と、直接機外へと排出する直接排出経路１９と連通する状態（この状態を状態Ｃと呼ぶ）と、閉止状態の３つの状態に切り替えることができる。

洗濯乾燥機の本体１の最外郭は外郭壁２０からなっている。水槽３の振動を抑え、水槽３の振動を外郭壁２０に伝達することを低減するために、水槽３の上部に吊下げバネ２１を設け、ダンパ２２を水槽３と外郭壁２０との間に設けて水槽３を下方から弾性支持している。さらに、外郭壁２０の底面には、本体１を床に設置する弾性体の脚２３を取り付けている。

本体１内の上方前部には、モータ４、送風装置９、圧縮機１０、給水弁１５、ヒータ１
６、排水弁１８などを制御する制御装置２４が設けられている。制御装置２４は、洗い、すすぎ、脱水、乾燥の各工程を逐次制御する。使用者は操作ボタン（図示せず）を操作することにより、所望の運転が可能である。

以上のように構成された洗濯乾燥機について、以下その動作、作用について説明する。衣類の洗濯および乾燥プログラムの実行による動作の詳細を説明する。まず、洗濯の手順の概要を示す。洗濯は、洗い工程およびすすぎ工程、脱水工程からなる。

洗い工程では、使用者は、最初にドア５を開放してドラム２内に衣類等の洗濯物を収容した後ドア５を閉じ、操作ボタンを押して所望の運転プログラムを選択して運転を開始させる。

制御装置２４は、ドア５が閉じられていることを確認した後、モータ４を駆動させて、回転数などから衣類の量を判定する。その後、制御装置２４は、給水弁１５を開放して水槽３内に水を溜め始める。給水弁１５を通って水槽３に供給される水は洗剤ケースを通過しており、このとき、排水弁１８は閉じた状態とする。水を溜めながら、制御装置２４はモータ４を駆動させることで、衣類を満遍なく濡らしておく。同時に制御装置２４は、ヒータ１６により水槽３に溜められた洗濯水の加熱を開始する。

水槽３に所定の水量が溜まると、制御装置２４は給水弁１５を閉じ、モータ４を正転、反転を繰り返すなど、所定のプログラムにしたがってドラム２を回転させ、たたき洗いの作用によって衣類の汚れを落とす。

水槽３に溜められた洗濯水の温度は、温度検知手段（図示せず）によって検知され、制御装置２４は、この温度検知手段によって検知した水槽３内の水温が、所定の温度（例えば、４０℃）になると、ヒータ１６への通電を停止する。洗濯を行い、所定の時間が経過すると、制御装置２４は、排水弁１８を開いて洗剤や汚れと共に洗濯水を水槽３から排出する。

洗い工程が終了すると、次にすすぎ工程に移行する。制御装置２４は、給水弁１５を開放して水栓Ａと水槽３を連通させ、再び水槽３に水を供給する。所定の量の水を水槽３内に供給すると給水弁１５を閉じる。この間、排水弁１８は閉じたままで制御されている。

水槽３に水を貯めた状態で制御装置２４はモータ４を駆動させ、ドラム２を回転させて衣類に付着している洗剤成分や汚れ成分を汚れていない水の中へと移動させて汚れを落とす。所定の時間が経過すると、排水弁１８を開いてすすぎ水を水槽３から排水弁１８、直接排水経路１９を介して機外へ排出する。すすぎ工程では、制御装置２４はヒータ１６に通電しない。すすぎ工程では、給水、モータ駆動、排水のサイクルを複数回おこなう。

すすぎ排水を熱交換槽１７へ導くと、熱交換槽１７および補助熱交換器１２が冷却されてしまうが、本実施の形態では、直接排水経路１９を通してすすぎ排水を機外へ排出し、熱交換槽１７にすすぎ排水を導かない。

すすぎ工程が終了すると、次に脱水工程を実行する。制御装置２４は、モータ４を駆動させてドラム２を高速で回転させる（例えば、１４００ｒ／ｍｉｎ）。このとき、ドラム２の回転数が増加していくにつれて、衣類に付加される遠心力が強まっていくため、衣類はドラム２の内周壁面に張り付いていく。

そして、衣類に含まれる水分は、遠心力によってドラム２の孔２ｃを通して外側に移動し、遠心力により水槽３の内側に飛ばされる。これにより、衣類に含まれる水分のある程
度は除去される。脱水された水は、制御装置２４が排水弁１８を開いて直接排水経路１９と連通させることで水槽３から直接に機外へ排出される。

次に、洗濯排水の熱を利用して冷媒を加熱する方法について説明する。制御装置２４が排水弁１８を状態Ｂに開くと、洗濯排水は熱交換槽１７に流れ込む。洗濯の排水が水槽３から排出されると、洗濯排水は熱交換槽１７の入り口である複数孔１７ａを通って補助熱交換器１２の一部に滴下され、補助熱交換器１２の内側を流れている冷媒を加熱する。

補助熱交換器１２が一般的に使われているアルミニウム製や銅製の伝熱フィンや冷媒パイプで構成されていると、長期間の使用により、伝熱フィンや冷媒パイプ１３の表面で腐食が生じたり、汚れが固着するなどの不具合が比較的起こりやすいが、本実施の形態では、樹脂製の伝熱フィンおよび樹脂コーティングされた冷媒パイプ１３を使用しているので、腐食が生じにくく、汚れも固着し難い。

補助熱交換器１２に滴下された洗濯排水は、その後、熱交換槽１７の出口から排水経路１７ｂを通って機外へ自然に排出される。補助熱交換器１２は、放熱器８となだらかに上昇する冷媒パイプ１３によって接続されている。補助熱交換器１２内で洗濯排水により加熱された冷媒は温度差によって上昇し始める。

ヒートポンプサイクルのうち、加熱されているのは補助熱交換器１２内の冷媒だけであるので、ほかの部分よりも高温になった冷媒は徐々に放熱器８の方へと上昇していく。一方、他の部分から温度の低い冷媒が補助熱交換器１２に移動してくるので、ヒートポンプシステムに含まれる多くの冷媒が熱交換槽１７内で加熱されることになる。

次に、乾燥工程の手順の概要を説明する。洗い、すすぎ、脱水を完了した後、衣類の乾燥運転を実行する。乾燥工程が開始されると制御装置２４は圧縮機１０を駆動させる。圧縮機１０は、冷媒を圧縮して冷媒パイプ１３内を放熱器８側へと送り出す。放熱器８では冷媒よりも低温の乾燥用空気に冷媒の熱を移動させることで、冷媒の温度は低下する。

その後、冷媒は膨張弁１１に到達し、液化する。液化した冷媒は吸熱器７で比較的高温の乾燥用空気の熱を吸収して冷媒の温度が上昇し、冷媒は再び圧縮機１０に到達する。一方、乾燥用空気の視点で考えると、水槽３から送風経路６に入り込んだ乾燥用空気は、図１の矢印イに示す方向に循環する。

ドラム２内で湿った衣類により湿度が高くなった空気は吸熱器７によって冷却される。冷却された乾燥空気の温度に対応して飽和絶対湿度は低下するので、乾燥空気に溶け込めなくなった水分が吸熱器７に付着することになる。このように冷却された乾燥空気が放熱器８によって再び加熱されることで、温度に対応して飽和絶対湿度は上昇し、相対的な湿度は低下し低湿度の乾燥空気となって、送風装置９を通過して再び水槽３内に戻される。

次に、洗濯排水によって吸熱器７および放熱器８を温めることによるヒートポンプシステムへの影響について説明する。図２において、破線は、従来のヒートポンプシステムの冷媒温度を示しており、放熱器８に入る直前位置の冷媒温度と、吸熱器７の出口直後位置の冷媒温度を示している。乾燥運転が開始されると、初期温度Ｄ（略室温）から冷媒の温度が変化していき、ある程度の温度になると安定的になる。

冷媒温度が略一定になるまでの状態を遷移状態と呼ぶ。この状態の間に、冷媒は初期温度から安定的な状態に達するまで徐々に温度が変化していく。その後、吸熱器７および放熱器８と乾燥用空気との熱交換が行われ、冷媒温度が略一定の状態となり、これを安定状態と呼ぶ。乾燥効率が低くなるのはこの起動直後の遷移状態でのことである。遷移状態で
乾燥効率が低下するのは、放熱器８側冷媒の温度が高くなく、また吸熱器７側冷媒の温度が低くないため、乾燥用空気との熱交換ができないためである。

実線は、洗濯排水によってヒートポンプシステムを温めた場合のヒートポンプシステムの冷媒温度である。当然、乾燥運転を開始する時点で、初期温度Ｅは従来の初期冷媒温度Ｄに比べて上昇している。そのため、放熱器８側冷媒温度は、従来よりも短時間で安定状態に達することができる。一方、吸熱器７側冷媒温度が安定状態に達するまでの時間は延びている。

乾燥運転の開始直後は、まず、乾燥用空気を加熱することが求められる。乾燥用空気が高温にならないと飽和絶対湿度が上昇せず、衣類の水分が乾燥用空気に蒸発しないため、衣類が乾かない。放熱器８側の冷媒温度が早く高温になり、吸熱器７側の冷媒が遅く低温になるということは、乾燥空気を加熱するうえで非常に適した状態である。

以上のように、本実施の形態の洗濯乾燥機は、熱交換槽１７において洗濯排水と補助熱交換器１２との間で熱交換し、乾燥運転を開始する前に冷媒を加熱することで、乾燥開始直後の乾燥効率の低い遷移状態を短縮し、乾燥効率を向上し、より短時間かつ省エネルギーで乾燥が可能な洗濯乾燥機を提供することが可能となる。また、洗濯排水や水等を直接吸熱器７および放熱器８に接触させないので、吸熱器７や放熱器８に汚れが付着して長い時間後に乾燥効率が低下したり、乾燥時に吸熱器７や放熱器８に液体が付着していて、吸熱器７や放熱器８の熱が付着した液体に奪われて乾燥効率が低下してしまうことを防いで信頼性の高い洗濯乾燥機を提供することが可能となる。

また、本実施の形態の洗濯乾燥機は、補助熱交換器１２よりも放熱器８や吸熱器７を上方に配置することで、補助熱交換器１２で加熱された冷媒が上昇移動する自然対流が生じ、ヒートポンプシステム全体の冷媒が加熱されやすくなり、より乾燥初期の乾燥効率を向上させることが可能となる。

また、本実施の形態の洗濯乾燥機は、水槽３の水を熱交換槽１７を通さず、直接機外へ排出する直接排水経路１９を設けることで、洗濯排水で加熱された補助熱交換器１２を水道水と同等の温度であるすすぎ水で冷却してしまうことを防止し、乾燥性能の低下を抑えることが可能となる。

なお、水栓Ａから温水が供給される場合には、ヒータ１６はなくても問題ない。また、水栓Ａは建物に設置された水道栓に限定するものではなく、風呂水などの供給部であってもよい。

（実施の形態２）
図４は、本発明の第２の実施の形態における洗濯乾燥機の要部断面図である。本実施の形態の特徴は、ヒートポンプシステムの冷媒が、圧縮機１０、補助熱交換器１２、放熱器８、膨張弁１１、および吸熱器７を循環する第１のサイクルと、第１のサイクルの補助熱交換器１２を経由しない第２のサイクルを選択的に切替可能に構成したものである。他の構成は実施の形態１と同じであり、同一の構成に同一の符号を付して、詳細な説明は実施の形態１のものを援用する。

図４において、熱交換槽１７の出口に熱交換槽排水弁２５を設け、熱交換槽１７に洗濯排水を貯留可能に構成している。ヒートポンプシステムは、圧縮機１０を補助熱交換器１２を介して放熱器８と連結し、その後膨張弁１１、吸熱器７と順次連結した第１のサイクルと、圧縮機１０と放熱器８を直接連結する第２のサイクルとを選択可能なように、冷媒パイプ１３の２ヶ所（圧縮機１０と補助熱交換器１２との間と、補助熱交換器１２と放熱
器８との間）にサイクル切替弁２６を設けている。制御装置２４は、このサイクル切替弁２６を制御し、第１のサイクルと第２のサイクルを自在に切り替えることができる。

以上のように構成された洗濯乾燥機について、以下その動作、作用について説明する。基本的な動作は、実施の形態１と同様であるので実施の形態１のものを援用する。まず、洗い、すすぎ、脱水時の動作について説明する。制御装置２４は、洗濯が終了すると排水弁１８を状態Ｂにして洗濯排水を熱交換槽１７へ導く。このとき制御装置２４は、熱交換槽排水弁２５を閉止しているので、熱交換槽１７に洗濯排水が溜まり始める。

制御装置２４は、熱交換槽１７に一定時間洗濯排水を供給した後は、排水弁１８を状態Ｃに切替えて、直接排水経路１９を通して洗濯排水を機外へと排出する。洗濯量が多い場合などの理由で洗濯排水が多い場合は、必要な水量以外は熱交換槽１７を通さずに排出する。

制御装置２４は、洗濯が開始されるとサイクル切替弁２６を動作させて補助熱交換器１２を含んだ第１のサイクルが働くように制御する。洗濯排水が熱交換槽１７に導入されると、洗濯排水によって補助熱交換器１２が浸水し加熱され始める。補助熱交換器１２が浸水して一定時間（補助熱交換器１２内の冷媒がある程度加熱されるのに必要な時間）が経過すると、制御装置２４は圧縮機１０を短時間駆動させる。

圧縮機１０を駆動させる時間は、おおよそ補助熱交換器１２内の温められた冷媒がヒートポンプシステム内のその他の部分に移動し、補助熱交換器１２内の冷媒温度が低くなるまでの時間である。このように圧縮機１０の駆動を１回ないし複数回行うことで、ヒートポンプシステム全体の冷媒を加熱することができる。

その後、乾燥が開始される前後に制御装置２４は、サイクル切替弁２６を動作させて第２のサイクルが働くように制御する。サイクル切替弁２６がなく、実施の形態１のようなヒートポンプサイクルであると、乾燥工程が開始されると放熱器８および補助熱交換器１２の両方で放熱する。

放熱器８の熱は乾燥空気に与えられるので、乾燥に寄与するが、補助熱交換器１２の熱は熱交換槽１７内の空気を加熱するだけなので、乾燥には直接寄与しないし、熱交換槽１７での放熱量が増えると放熱器８側での放熱量が減少し、乾燥用空気の加熱量が減ってしまう。そこで、本実施の形態では、乾燥初期には乾燥用空気をできるだけ速く加熱したいため、制御装置２４は第２のサイクルでヒートポンプシステムを駆動し、熱交換槽１７での放熱を低減する。

一方、乾燥が始まって一定時間が経過した以降は、冷媒の温度と圧力が高まりすぎて圧縮機１０を定期的に停止する必要が生じる場合がある。このような段階になると、制御装置２４は、第１のサイクルが働くようにサイクル切替弁２６を切り替えて、補助熱交換器１２でも放熱することで、圧縮機１０を停止しなくてもよくなり、より短時間で乾燥を終えることが可能となる。

以上のように、熱交換槽１７に洗濯排水を貯留可能に構成することにより、洗濯排水と補助熱交換器１２との間で熱交換が充分におこなえるようになり、冷媒をより高温にすることが可能となるので、乾燥開始直後の乾燥効率を高くすることが可能となり、より短時間で効率よく乾燥させることが可能となる。

また、洗濯排水で補助熱交換器１２を加熱している状態で圧縮機１０を駆動させることにより、ヒートポンプシステム内の冷媒を移動させ、システム全体の冷媒を加熱すること
が可能となるので、乾燥開始直後の乾燥効率をより高くすることが可能となり、より短時間で効率よく乾燥させることが可能となる。

また、サイクル切替弁２６を設けてヒートポンプシステムのサイクルを補助熱交換器１２を含むものと、含まないものとに切り替えられるようにすることで、乾燥の段階や状態に合わせて放熱量を調整することができるようになり、乾燥効率をより高くすることが可能となり、より短時間で効率よく乾燥させることが可能となる。

（実施の形態３）
図５は、本発明の第３の実施の形態における洗濯乾燥機の要部断面図である。本実施の形態の特徴は、風呂水を供給源とする本体１外の水栓Ｆと水槽３を風呂水供給経路２８で連通接続し、洗い工程では水栓Ｆからの風呂水を使用し、すすぎ工程では水栓Ａからの水道水を用いるようにしたものである。他の構成は実施の形態１と同じであり、同一の構成に同一の符号を付して、詳細な説明は実施の形態１のものを援用する。

図５において、熱交換槽１７は水槽３の下部に一体的に設けられており、熱交換槽１７の内側下部には撹拌装置２７が設置されている。撹拌装置２７はポンプからなり、熱交換槽１７内の水を吸込んで、熱交換槽１７内に吐き出すように構成されている。水槽３と熱交換槽１７は排水弁１８を介して連通接続されている。排水弁１８は、補助熱交換器１２の直上以外の場所に構成されている。補助熱交換器１２は、熱交換槽１７の底面から一定程度の距離（例えば５ｃｍ）を離して配置されている。また、図示しないが、排水弁１８には機外へと直接排水する経路が接続されている。

風呂水を供給源とする洗濯乾燥機の本体１外の水栓Ｆと接続されている。水栓Ｆと水槽３は、水栓Ａと水槽３を連通接続する給水経路１４とは別の風呂水供給経路２８で連通接続されており、この間に洗剤や漂白剤などを供給する水に混入させるための洗剤ケース（図示せず）と風呂水弁２９が設けられている。洗剤ケースは水栓Ａと水栓Ｆのいずれにも繋がり共通となっている。なお、本実施の形態における洗濯乾燥機には洗濯に用いる水を加熱するためのヒータは搭載されていない。

以上のように構成された洗濯乾燥機について、以下その動作、作用について説明する。基本的な動作は前記の実施の形態と同様であるので省略する。本実施の形態における洗濯乾燥機は、洗い工程では水栓Ｆからの風呂水を使用し、すすぎ工程では水栓Ａからの水道水を用いる。

洗濯について説明する。洗い工程が終わると、制御装置２４は排水弁１８を状態Ｂに開放して、洗濯排水を熱交換槽１７へと導く。制御装置２４は、このとき熱交換槽排水弁２５を閉じているので、洗濯排水は熱交換槽１７に溜まり始める。熱交換槽１７に洗濯排水が溜まると、制御装置２４は撹拌装置２７を動作させる。撹拌装置２７を動作させることで、熱交換槽１７に溜まった洗濯排水は撹拌され、補助熱交換器１２との間で効率よく熱交換がおこなわれる。

熱交換槽１７には、すすぎ工程および脱水工程の間、洗濯排水が貯留される。脱水工程では、モータ４は高い回転数でドラム２を回転させることで、衣類に働く遠心力を利用して衣類から水分を離脱させる。このとき、ドラム２内の衣類が偏在しているとドラム２が激しく振動し、引いては洗濯乾燥機の本体１までもが振動することになる。

しかし、水槽３と一体的に熱交換槽１７が構成され、しかも熱交換槽１７内には一定量（例えば３０Ｌ）の水が存在すると、この水が重りとなり水槽３の振動を低減させる効果がある。水槽３の振動を低減させると、結果として洗濯乾燥機の本体１の振動を低減する
ことができる。

また、熱交換槽１７には洗濯温度とほぼ同じ温水が貯留されているため、水道水ですすぎを行っても水槽３の温度が冷えにくい。その結果、乾燥を開始する際に温風の熱が冷えた水槽３に奪われることを低減することができる。

次に、乾燥工程について説明する。ヒートポンプシステム内の冷媒温度が安定状態になり、放熱器８によって加熱された乾燥空気がドラム２内の衣類を乾燥させるのであるが、ドラム２や水槽３、衣類の温度が低い場合には、乾燥空気の熱がまずドラム２や水槽３、衣類を加熱するために使われてしまい、乾燥空気の温度が低下してしまうので、十分に蒸気を吸収できなくなってしまい、ドラム２や水槽３、衣類の温度が乾燥空気と同等の温度になるまで乾燥効率が低下してしまう。本実施の形態の洗濯乾燥機は、水槽３の温度はすすぎ後も常温よりも高い状態で維持できるので、乾燥空気によって水槽３を加熱する時間が短くできる。

以上のように、本実施の形態の洗濯乾燥機は、熱交換槽１７に撹拌装置２７を設けたものであり、洗濯排水の熱を効率よく補助熱交換器１２に伝えることができ、冷媒を高温に加熱して、乾燥効率をさらに向上させることができる。

また、熱交換槽１７を水槽３と一体的に構成することで、水槽３からの放熱を減らして水槽３の温度を乾燥初期まで高く維持することができるので、乾燥空気の熱を奪わず乾燥効率を向上させることができる。

なお、本実施の形態において、水槽３に洗濯水を加熱するためのヒータを設けると、風呂水が供給されない場合でも洗濯水を加熱することができる。

なお、上記すべての実施の形態において、吸熱器７や放熱器８を含むヒートポンプシステム全体の置き場所は、必ずしも本体１内の下部でなくてもよく、水槽３の上方や側方、背面側など、本体１内の他の場所に配置されていてもよい。

なお、上記すべての実施の形態において、ドラム２を水平軸周りに回転させて洗濯する洗濯方式を採用しているが、ドラム２が垂直軸周りに回転する縦型洗濯方式など他の洗濯方式でも、洗濯排水で冷媒を予熱する構成は変わらないので同様の効果が得られる。

なお、上記すべての実施の形態において、伝熱フィンおよび冷媒パイプ１３はその表面において腐食などの問題が生じずに全体的に熱伝導性の良い物質で構成されていればよい。そのため、伝熱フィン全体が熱伝導性のよい樹脂でできていてもよいし、金属製の伝熱フィンの表面に腐食などを抑えるためのコーティングが施されていたり、酸化膜が形成されているなどの構成でもよい。

なお、上記全ての実施の形態において、水槽３と熱交換槽１７との間に洗濯排水に含まれるゴミや糸くずなどを除去するフィルタを備えてもよい。さらに、このフィルタを使用者が容易に取り外して掃除することが可能であるとさらによい。

以上のように、本発明にかかる洗濯乾燥機は、乾燥運転開始後の起ち上がり性能を高めて、乾燥性能を向上させることができるので、洗濯乾燥機として有用である。

２ ドラム
３ 水槽
６ 送風経路
７ 吸熱器
８ 放熱器
９ 送風装置
１０ 圧縮機
１１ 膨張弁
１２ 補助熱交換器
１３ 冷媒パイプ
１４ 給水経路
１７ 熱交換槽
１８ 排水弁
１７ｂ 排水経路
２４ 制御装置

Claims (8)

1. 洗濯用の水を溜める水槽と、前記水槽内に回転可能に設けたドラムと、圧縮機、補助熱交換器、放熱器、膨張弁、および吸熱器を冷媒が循環するように冷媒パイプで連結したヒートポンプシステムと、前記吸熱器と前記放熱器および前記ドラムを通風連結する送風経路と、前記送風経路に乾燥用空気を送風する送風装置と、機外から前記水槽へ水を供給する給水経路と、前記補助熱交換器を内包するとともに前記水槽から排水弁を通して排出された水を通過させる熱交換槽と、前記熱交換槽の水を機外へ排出する排水経路と、洗濯および乾燥運転を実行する制御装置とを備え、前記制御装置は、乾燥運転を開始する前に洗濯に使用した水により冷媒を加熱するようにした洗濯乾燥機。
2. 熱交換槽は、洗濯排水を貯留可能に構成した請求項１記載の洗濯乾燥機。
3. 熱交換槽に溜まった水を撹拌する撹拌装置を備えた請求項２記載の洗濯乾燥機。
4. 熱交換槽は、水槽と一体的に構成した請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗濯乾燥機。
5. 補助熱交換器は、吸熱器または放熱器より下方に配置した請求項１〜４のいずれか１項に記載の洗濯乾燥機。
6. 制御装置は、洗濯に使用した水で冷媒を加熱している間に圧縮機を駆動するようにした請求項１〜５のいずれか１項に記載の洗濯乾燥機。
7. ヒートポンプシステムは、冷媒が圧縮機、補助熱交換器、放熱器、膨張弁、および吸熱器を循環する第１のサイクルと、冷媒が前記第１のサイクルの補助熱交換器を経由しない第２のサイクルを選択的に切り替えるサイクル切替弁を設けた請求項１〜６のいずれか１項に記載の洗濯乾燥機。
8. 排水弁は、水槽の水を熱交換槽へ導く状態と、直接機外へ排出する直接排出経路と連通する状態と、閉止状態とを選択可能に構成した請求項１〜７のいずれか１項に記載の洗濯乾燥機。

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