JP2014014529A - ドラム式乾燥機 - Google Patents

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Keizo Kawamura
圭三 川村
Masao Imanari
正雄 今成
Taichiro Yamashita
太一郎 山下
Kosuke Sumiyoshi
宏介 住吉
Tsunetoshi Komatsu
常利 小松
Akinori Kaneko
哲憲 金子
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Abstract

【課題】衣類の乾燥の進度に応じて適切に風を吹き込み、乾燥仕上がりの向上と消費電力量の低減を実現させたドラム式乾燥機を提供する。
【解決手段】乾燥運転中に内部が乾燥室となる外槽20と、前記外槽20内に回転自在に配置され、衣類30を収容する回転ドラム29と、前記回転ドラム29を駆動するモータ36と、前記回転ドラム29に温風を送風するための吹出し口11、加熱手段62及び送風手段61を有する乾燥装置6とを備え、乾燥時に前記回転ドラム29を回転させながら乾燥空気12を吹き込むドラム式乾燥機において、乾燥の時間の経過とともに衣類30に吹付ける風向きを上に移動させる。
【選択図】 図2

Description

本発明は、衣類を乾燥する手段を備えたドラム式乾燥機に関する。
乾燥工程を行える乾燥機または洗濯工程から乾燥工程までを連続して行える洗濯乾燥機による衣類の乾燥は、送風ファンと熱源(ヒータ)により高温・低湿度の空気を作り、これを回転ドラム(洗濯槽)内に吹込み、衣類の温度を高くし、衣類から水分を蒸発させ、蒸発した水分を除湿して機外へ排出することにより行う。
特許文献1には、複数個の吹込み口に配されている風向板の傾斜角度を連続的に変えて風向きを変え、ドラムに収容されている衣類を短時間でムラなく乾燥させ乾燥時間の短縮を図る乾燥機が記載されている。
特開2011−239990号公報
上記特許文献1に記載の乾燥機では、具体的に、以下のように風向きを変えている。すなわち、乾燥初期段階では風向きを上下に連続的に変化させ、乾燥中期段階では風向きを上向きで維持し、乾燥終期段階では風向きを下向きで維持し、仕上げ段階及び冷却段階では風向きを再び上下に連続的に変化させている。しかし、このような風の当て方は、衣類の乾燥度合いに応じて適したものとなっておらず、乾燥仕上りや乾燥効率の面で十分とは言えない。
例えば、乾燥初期段階や乾燥中期段階では、乾いていない衣類が下方に溜まっているため、上向きの風を吹き込んでも衣類に効果的に当たらない。また、乾燥終期段階や仕上げ段階及び冷却段階では、乾燥が進み軽くなった衣類が上方に多く存在しているため、下向きの風を吹き込んでも衣類に効果的に当たらない。
本発明の目的は、衣類の乾燥の進度に応じて適切に風を吹き込み、乾燥仕上がりの向上と消費電力量の低減を実現させたドラム式乾燥機を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、乾燥運転中に内部が乾燥室となる外槽と、前記外槽内に回転自在に配置され、衣類を収容する回転ドラムと、前記回転ドラムを駆動するモータと、前記回転ドラムに温風を送風するための送風路、加熱手段及び送風手段を有する乾燥装置とを備え、乾燥時に前記回転ドラムを回転させながら空気を吹き込むドラム式乾燥機において、乾燥の時間の経過とともに衣類に吹付ける風向きを上に移動させた。
本発明によれば、衣類の乾燥の進度に応じて適切に風が吹き込まれ、乾燥仕上りの向上と消費電力量の低減を実現させたドラム式乾燥機を提供できる。
本発明の第1の実施形態に係る洗濯乾燥機の斜視図を示す。 本発明の第1の実施形態に係る洗濯乾燥機の右側面断面図であり、乾燥工程の前半を示す。 本発明の第1の実施形態に係る温風吹き出し口を設けた外槽カバーの正面図を示す。 本発明の第1の実施形態に係る洗濯乾燥機の右側面断面図であり、乾燥工程の中盤を示す。 本発明の第1の実施形態に係る洗濯乾燥機の右側面断面図であり、乾燥工程の後半を示す。 本発明の第1の実施形態に係る洗濯乾燥機の右側面断面図であり、乾燥工程の終了処理を示す。 本発明の第2の実施形態に係る洗濯乾燥機の右側面断面図であり、乾燥工程の前半を示す。 本発明の第2の実施形態に係る洗濯乾燥機の右側面断面図であり、乾燥工程の後半を示す。
以下、本発明を実施するための形態(以下「実施形態」という)について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る洗濯乾燥機の斜視図である。
第1の実施形態に係る洗濯乾燥機の筐体は、ベース1と、ベース1の上部に載せられた鋼板および樹脂成形品が組み合わされて構成された外枠2から構成されている。外枠2の正面には衣類30(図2参照)を出し入れするドア3と前面カバー22が設けられ、外枠2の背面には背面カバー23が設けられている。
図2と図4から図6は第1の実施形態に係る洗濯乾燥機の右側面断面図であり、図2は乾燥工程の前半を示し、図4は乾燥工程の中盤を示し、図5は乾燥工程の後半を示し、図6は乾燥工程の終了処理を示す。図3は温風吹出し口11を設けた外槽カバー20aの正面図を示す。 まず、図2を参照して、第1の実施形態に係る洗濯乾燥機の内部構造について説明する。
回転ドラム29は回転可能に支持されており、その外周壁および底壁に通水および通風のための多数の貫通孔を有し、前側端面に衣類を出し入れするための開口部が設けられている。洗濯乾燥機の使用者により、ドア3が開放され回転ドラム29に衣類30が投入される。開口部の外側には、回転ドラム29と一体の流体バランサ31を備えている。外周壁の内側には、軸方向に延びるリフタ33が複数個設けてあり、洗濯、乾燥時に回転ドラム29を回転すると、衣類はリフタ33と遠心力で外周壁に沿って持ち上がり、重力で落下するような動きを繰り返すタンブリング動作を行う。回転ドラム29の回転中心軸は、水平または開口部側が高くなるように、水平に対して0〜30°程度傾斜している。
円筒状の外槽20は、回転ドラム29を同軸上に内包し、前面は開口し、後側端面の外側中央にドラム駆動用モータ36を備える。ドラム駆動用モータ36の主軸35は、外槽20を貫通し、回転ドラム用金属製フランジ34を介して回転ドラム29と結合している。なお、ドラム駆動用モータ36は、制御装置100により回転速度が制御される。
外槽20の開口部には弾性体からなるゴム系のパッキン38が取付けられている。このパッキン38は、外槽20内とドア3との水密性を維持する役割をしている。これにより、洗い工程,すすぎ工程及び脱水工程時の水漏れの防止が図られている。また、外槽20は洗濯乾燥機が乾燥工程中には乾燥室として機能する。
外槽20の底面最下部には、排水孔37が設けてあり、排水ホース9と接続している。排水ホース9は、床面に設けられた排水トラップ10を有する排水口39に接続される。
排水孔37と排水ホース9との間には排水弁8が設けてあり、排水弁8を閉じて給水することで外槽20に水を溜め、また、排水弁8を開いて外槽20内の水を機外へ排出することができる。なお、排水弁8は制御装置100により開閉が制御される。
外槽20は、下側をベース1に固定されたサスペンション21により防振支持されている。
第1の実施形態に係る洗濯乾燥機は、除湿ダクト5と、送風手段たるファン61と加熱手段たるヒータ62を含む乾燥装置6とを備え、乾燥工程時に回転ドラム29内の衣類30を乾燥させる。なお、ファン61の回転速度とヒータ62のON/OFFは、制御装置100により制御される。
除湿ダクト5は、外枠2の背面内側に縦方向に設置され、ダクト下部は外槽20の背面下方に設けた通風口32に柔軟構造のベローズ4で略水平に接続されている。除湿ダクト5は、冷却水弁(図示せず)を開放することにより冷却水供給管51から冷却水52を流す水冷除湿機構(図示せず)を内蔵している。なお、冷却水弁は制御装置100により弁の開閉が制御される。冷却水52および結露水(水冷除湿機構により空気から除湿された水)は、除湿ダクト5の壁面を伝わって流下し通風口32から外槽20に入り排水孔37から排水ホース9を通り機外へ排出される。
除湿ダクト5の出口はファン61の吸気口と接続され、ファン61の吐出口はヒータ62と接続されている。ヒータ62の出口は、柔軟構造のベローズ7を介して、回転ドラム29の内部に向けて衣類30を乾燥させるための乾燥空気12を吹き出す吹出し口11と接続されている。
吹出し口11は、可動ノズル11aを内蔵し、この可動ノズル11aは制御モータ17(図3参照)を駆動し、歯車17aを介して枢軸17bを支点に角度を変えられる。可動ノズル11aの角度を変えることにより乾燥空気12の吹出し方向を任意に変えられる。なお、制御モータ17は、制御装置100により制御される。また、吹出し口11は、外槽カバー2dの前側から開口部2cに沿って設けてあり、内部に流路11b,11cが形成されている。吹出し口11の入口にはベローズ継手7が取り付けてあり、流路11cの出口にはスリット状の出口部11dが形成されている。吹出し口11の可動ノズル11aを開口部2cの内周面より内側に飛び出すように形成し、出口部11dが回転ドラム29内に向かって開口するようにしてある。このようにすることで、出口部11dから出た温風は直接回転ドラム29内の衣類に当てることが出来る。
なお、可動ノズル11aの飛び出し量が多すぎると、洗濯や乾燥時に衣類の動きを阻害するため、図3に示すように出口部11dを扁平のスリット形状として飛び出し量を小さくし、かつ開口部2cと可動ノズル11aの表面形状がスムーズに変化するようにしてある。また、流路11bと流路11cは無駄な突起や、急激な流れ方向の変化が無いようにし、かつ出口部11dに向かい流路面積が徐々に小さくなるようにしてある。こうすることで、高速の風が流路11b,11cを流れるときに発生する圧力損失や流体音を小さくすることが出来る。また、出口部11dで風速が拡がらずに高速風を保ちながら直接衣類30に吹付けることが可能となり衣類30からの水分の蒸発量が促進して乾燥性能が向上する。ここで、可動ノズル11aを含む吹出し口11は、回転ドラム29の前側に1つだけ設けたので、風量が分散されず風速が低下しないため、衣類の乾燥仕上りを高く維持できる。
除湿ダクト5の出口と、ファン61の吸気口との間には、吸気弁13が設けられている。図2,図4に示すように、吸気弁13を閉じることにより除湿ダクト5からの循環空気14がファン61に吸気される。また、図5に示すように、吸気弁13を開けることにより、除湿ダクト5からファン61への流路を閉塞し、筐体内部空気15がファン61に吸気される。なお、吸気弁13は、制御装置100により開閉が制御される。
排水孔37、ファン61の吸気口、および、ファン61の吐出口には温度センサ(図示せず)が設けられており、各温度センサで検出した値は制御装置100に送信される。
このように構成した第1の実施形態に係る洗濯乾燥機は、洗濯工程においては、回転ドラム29内に衣類30を投入し、排水弁8を閉じた状態で給水して外槽20に洗濯水を溜め、回転ドラム29を回転させて衣類30を洗濯する。
また、脱水工程においては、排水弁8を開いて外槽20内の洗濯水を排水し、回転ドラム29を回転させて衣類30を遠心脱水する。
以下、第1の実施形態に係る洗濯乾燥機の乾燥工程の各段階について、図2から図6を用いて説明する。
<乾燥工程:前半>乾燥工程の前半では、図2に示すように、第1の実施形態に係る洗濯乾燥機の制御装置100は、排水弁8を開いた状態とし、回転ドラム29を回転させると共に、ファン61を駆動させ、ヒータ62を通電させる。
なお、制御装置100は、回転ドラム29内の衣類30がタンブリング動作をするように、ドラム駆動用モータ36を制御する。
これにより、外槽20内の空気を通風口32から吸引して除湿ダクト5内を通過した後にヒータ62で加熱して吹出し口11から回転ドラム29内の衣類30に向けて吹込む乾燥空気12を生成する。
乾燥工程開始直後、衣類30は水分量が多いため回転ドラム29内の下側に溜まる。可動ノズル11aの角度を下側に向け、乾燥空気12が直接衣類30に吹付けられるようにしている。これにより、衣類30の温度が早く上がり乾燥時間が短縮される。
また、乾燥工程開始直後は回転ドラム29内の衣類30の温度は高くなっていない。そのため、衣類30からの蒸発量はあまり多くなく、加えて水冷除湿機構は、温度差による飽和水蒸気量の変化を用いて、高温多湿の空気を冷却することにより結露した水分を除湿するものであるため、乾燥工程の前半では、冷却水弁を開放せず、除湿ダクト5内部には冷却水供給管51から冷却水を流さない。
これにより、除湿性能の低い乾燥工程前半時における冷却水を節約し、加えて、ファン61に吸い込まれる循環空気14の温度が冷却水により低下しないので、循環空気14はヒータ62で再加熱され、吹出し口11から吹き出す乾燥空気12および衣類30の温度を上昇させるのに必要な時間を短縮する。
<乾燥工程:中盤>そして、乾燥工程の中盤では、図4に示すように、制御装置100は、乾燥工程の前半と同様に、回転ドラム29を回転させると共に、ファン61を運転してヒータ62を通電させる。加えて、制御装置100は、冷却水弁(図示せず)を開放し、冷却水供給管51から冷却水52を流す。
これにより、外槽20内の空気を通風口32から吸出して除湿ダクト5内を通過させて水冷除湿した後にヒータ62で加熱して吹出し口11から回転ドラム29内の衣類30に向けて吹込む高温低湿の乾燥空気12を生成する。
ここで、乾燥工程の前半および乾燥工程の中盤において衣類30の水分量は徐々に減少し、衣類容量6kgの場合、衣類30は回転ドラム29内の中央付近まで徐々に拡がってくる。これに伴い可動ノズル11aの角度を上側に移動してリフタ33と遠心力で外周壁に沿って持ち上がり重力で落下するときに拡がる衣類30に高速風の乾燥空気12を吹付ける。これにより、可動ノズル11aから吹き出される乾燥空気12と衣類30に当たる面積が拡がるため、衣類30からの水分の蒸発量が促進して乾燥性能が向上する。
<乾燥工程:後半>乾燥工程の後半では、図5に示すように、制御装置100は、ヒータ62をOFFにして冷却水弁を閉塞し冷却水52を止める。そして、吸気弁13を開く。
これにより、ベース1下部の隙間から吸込まれた外部空気16は、外槽20の側面を流れながら外槽20,ドラム駆動用モータ36,ファン61の排熱を受けて温められ、乾燥工程の中盤までに外槽20の上面と外枠2の空間に溜められた高温の筐体内部空気15とともにファン61へ吸込まれる。
吸込まれた筐体内部空気15は、吹出し口11から回転ドラム29内の衣類30に向けて吹込む高温低湿の乾燥空気12として衣類30に吹付けられ、衣類30から水分を奪い、湿潤して排水孔37から排水ホース9を通り、排水トラップ10の水封じを破って排水口39に排出される。これにより、衣類30からの水分は排気除湿される。
乾燥工程の後半では、衣類30は十分温められて水分が蒸発しているため、ヒータ加熱を止めて排気除湿を行うことにより、消費電力量の低減を図っている。
なお、一般的な排水トラップの場合、水封じの高さは50〜80mm程度あるため、水封じを破るには排水ホース9側の圧力は約1000Pa以上が必要となる。また、排水口39からの臭気を抑えるため、水封じを破った後も高い圧力(所定以上の圧力)を確保する必要があり、排水ホース9側による排気式乾燥中(第1の実施形態における排気工程の後半)は、高い圧力を保つようにファン61を制御する。
ここで、乾燥工程の後半において衣類30の水分量はさらに減少し、衣類容量6kgの場合、衣類30は回転ドラム29内の上部付近まで徐々に拡がってくる。これに伴い可動ノズル11aの角度をさらに上側に移動してリフタ33と遠心力で外周壁に沿って持ち上がり重力で落下するときに拡がる衣類30に高速風の乾燥空気12を吹付ける。これにより、可動ノズル11aから吹き出される乾燥空気12と衣類30に当たる面積が拡がるため、衣類30からの水分の蒸発量が促進して乾燥性能が向上する。
<乾燥工程:終了処理:水トラップ再生処理>図6は、第1の実施形態に係る洗濯乾燥機の右側面断面図であり、乾燥工程の終了処理を示す。
乾燥終了後は、図6に示すように、排水口39側の圧力より排水ホース9側の圧力を高く保ちながら水封じを破らない圧力レベルまでファン61の回転速度を下げて、冷却水弁(図示せず)を開放し、冷却水供給管51から冷却水52を流し、排水トラップ10の水封じを回復させて乾燥工程終了となる。
このように、乾燥終了後に、排水ホース9側の圧力を所定以上に保ちながら排水ホース9を経由して排水口39に水を供給することにより、排水口39からの臭気を抑えながら排水トラップ10の水封じを回復させることができる。
<まとめ>このように構成した洗濯乾燥機は、乾燥の進行とともに常時衣類30が拡がる付近に高速風の乾燥空気12を吹付けることにより、乾燥空気12と衣類30との接触する面積が増加して水分の蒸発量が促進され乾燥性能が向上する。これにより、消費電力量の低減と乾燥時間の短縮ができる。加えて、常時衣類30が拡がる付近に高速風を吹付けることにより、衣類30のしわが伸ばされ仕上がりが向上する。なお、可動ノズル11aの角度の制御は、衣類30の初期重量と乾燥時間の経過および各温度センサ(排水孔37、ファン61の吸気口、および、ファン61の吐出口)の値より衣類30の乾燥状況を判断し、乾燥状況に応じて可動ノズル11aの角度を下側から上側に徐々に移動していく。
さらに、乾燥工程の中盤までに衣類30,回転ドラム29,外槽20や外槽20の上面と外枠2の空間に溜められた筐体内部空気15などが蓄えた熱と乾いた外部空気16を用いた余熱乾燥により、乾燥工程の後半のヒータ62の消費電力量を削減することができる。
ここで、乾燥性能を向上させるためにリフタ33と遠心力で外周壁に沿って持ち上がり重力で落下するときに拡がる衣類30に高速風の乾燥空気12を吹付けて水分の蒸発量を促進させるには0.8m3/min以上の風量及び50m/s以上の風速が必要である。本実施形態例では、可動ノズル11aの出口部11dの面積250mm2(幅50×高さ5mmのスリット上)で、ファン61の羽根車径140mm、羽根厚さ7mmで回転数を毎分13500回転で運転している。これによりファン吐出圧力が約6500Paとなり、流量約1.4m3/minで風速約93m/sを得ている。なお、本実施形態では、可動ノズル11aを採用しているので、単に吹出し口11の出口に風向板を設けるのと異なり、風損が少なく、また風速分布が拡がり難いので、高速の風を吹出すのに好適である。
また、衣類6kg、ヒータ入力約600W、風量約1.5m3/min、冷却水量0.3〜0.5L/minの条件において、乾燥工程の後半でヒータ62をOFFにして、吸気弁13を開放し、吸気弁13から取り入れた外部空気16を衣類30に吹付ける排気乾燥は、排気乾燥を行わない場合と比較して、乾燥工程の消費電力量全体の約10〜20%を削減することができる。
さらに、ファン61へ吸込まれる筐体内部空気15が、外槽20、ドラム駆動用モータ36、ファン61などの排熱により温められた場合(余熱乾燥)、直接外部空気16を吸込んだ場合と比較して、乾燥工程の消費電力量全体の約5%を削減することができる。
また、外部空気16を吸込んでも排水ホース9から衣類30の水分を排水口39に排出するため、第1の実施形態に係る洗濯乾燥機が設置された室内の環境を悪化させずに消費電力を削減することができる。さらに、乾燥終了時に排水ホース9側の内圧を保ちながら排水トラップ10の水封じを回復させるため、排水口39からの臭気が室内に漏れて環境を悪化させることはない。
<変形例>なお、第1の実施形態に係る洗濯乾燥機は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。
例えば、上記実施形態の構成においては、吸気弁13を開放し、吸気弁13から取り入れた外部空気16を衣類30に吹付ける排気乾燥を行なっているが第2の実施形態として図7に示すように、吸気弁13を設けず、乾燥工程の前半では、第1の実施形態と同様、冷却水弁を開放せず、除湿ダクト5内部には冷却水供給管51から冷却水を流さない。そして、乾燥工程の中盤から後半では図8に示すように、冷却水弁(図示せず)を開放し、冷却水供給管51から冷却水52を流して衣類30から蒸発した水分を除湿して機外へ排出することにより衣類30の乾燥を行う。
このように構成した洗濯乾燥機は、第1の実施形態の排気乾燥による消費電力量の削減効果は得られないが吸気弁13を廃止して構造を簡略化できる。また、上記第1の実施形態の構成においては、乾燥工程の中盤に冷却水弁を開いて水冷除湿を行なっているが、乾燥工程に冷却水を使用しなくてもよい。この場合、乾燥空気12の温度が上昇して衣類30の温度が上がるため余熱乾燥時に用いられる熱容量が増加して、乾燥工程の消費電力量をさらに削減することができる。なお、冷却水による水冷除湿を使用しない場合、空冷によって除湿ダクト5や外槽20などの内壁面が除湿部となる。
また、本実施形態において、吹出し口11から回転ドラム29内へ吹き込まれる風の向きは、乾燥が進むにつれて下向きから上向きへ徐々に変化させるものであるが、具体的な風向きの制御はこれに限らない。例えば、下向きから上向きへと往復を繰り返すような風の吹き込み方であっても、乾燥度が高い場合の方が、時間平均で、上向きの割合が多くなるように制御することも考えられる。
更に、本実施形態の洗濯乾燥機は、乾燥工程の中盤において可動ノズル11aの角度を変えてドア3やパッキン38に乾燥空気12を吹付けて衣類30より先に表面を乾燥させることにより、衣類30から発生するリント(綿埃)の付着を低減することができる。
また、本実施形態の洗濯乾燥機は、形くずれの気になる物を乾燥させる場合、回転ドラム29を静止させて回転ドラム29の下側に衣類30を置き、可動ノズル11aの角度を下側に向けて直接乾燥させることにより、水分の蒸発量が促進され乾燥性能が向上する。これにより、消費電力量の低減と乾燥時間の短縮ができる。
なお、本実施形態では、加熱手段としてヒータ62を用いたが、これに限らず、ヒートポンプを用いても構わない。また、洗濯乾燥機に代えて、乾燥工程のみを行なう乾燥機に適用しても同様の効果を得ることができる。
1 ベース(筐体)
2 外枠(筐体)
2c 開口部
3 ドア
4,7 ベローズ
5 除湿ダクト
6 乾燥装置
8 排水弁
9 排水ホース
10 排水トラップ
11 吹出し口
11a 可動ノズル
12 乾燥空気
13 吸気弁
14,15 筐体内部空気
16 外部空気
20 外槽
20a 外槽カバー
21 サスペンション
22 前面カバー
23 背面カバー
29 回転ドラム
30 衣類
31 流体バランサ
32 通風口
33 リフタ
34 回転ドラム用金属製フランジ
35 主軸
36 ドラム駆動用モータ
37 排水孔
38 パッキン
39 排水口
51 冷却水供給管
52 冷却水
61 ファン(送風手段)
62 ヒータ(加熱手段)
100 制御装置

Claims (4)

  1. 乾燥運転中に内部が乾燥室となる外槽と、前記外槽内に回転自在に配置され、衣類を収容する回転ドラムと、前記回転ドラムを駆動するモータと、前記回転ドラムに温風を送風するための送風路、加熱手段及び送風手段を有する乾燥装置とを備え、乾燥時に前記回転ドラムを回転させながら空気を吹き込むドラム式乾燥機において、乾燥の時間の経過とともに衣類に吹付ける風向きが上に移動することを特徴とするドラム式乾燥機。
  2. 請求項1において、前記回転ドラムの前側に温風吹出し口を有し、この温風吹出し口を扁平のスリット形状とし、このスリット形状に向かい流路面積が徐々に小さくなるようにした吹出し口流路の角度を変えることを特徴とするドラム式乾燥機。
  3. 請求項1または2において、乾燥時に、前記回転ドラムに収容された衣類に直接、0.8m3/min以上の風量及び50m/s以上の風速を有する風を吹付けることを特徴とするドラム式乾燥機。
  4. 請求項1乃至3のいずれかにおいて、前記衣類に吹付ける風向きは、前記衣類の乾燥度を検知し、前記乾燥度の値に応じて風向きが上に移動 することを特徴とするドラム式乾燥機。
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