JP2014064741A

JP2014064741A - 衣類処理装置

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Publication number: JP2014064741A
Application number: JP2012211824A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Komoto; 伸央甲元
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2012-09-26
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2014-04-17

Abstract

【課題】ヒートポンプ回路を用いた衣類乾燥において、乾燥性能を向上させる。
【解決手段】衣類を収容する回転ドラム３と、回転ドラム３内の空気を排気する送風ファン１５と、排気された空気を回転ドラムに循環させる空気循環路７と、空気循環路７内を通過する循環空気を冷却および加熱する熱源装置とを備え、熱源装置は、冷媒を圧縮する圧縮機１８と、循環空気を冷却し除湿する蒸発器１６と、除湿した循環空気を加熱する凝縮器１７と、凝縮器１７から蒸発器１６へ冷媒を導くキャピラリチューブ１９と、蒸発器１６から圧縮機１８へ冷媒を導くサクションパイプ２０とを有し、キャピラリチューブ１９とサクションパイプ２０の表面を接合したことにより、除湿能力が向上し、熱交換器のサイズ、循環空気の風量、圧縮機の回転数を変更することなく、衣類乾燥の性能が向上する。
【選択図】図１

Description

本発明は、洗濯後の非乾燥状態にある衣類、寝具等の乾燥を行う乾燥機能を有する衣類処理装置に関するものである。

従来、衣類乾燥装置において、乾燥手段にヒートポンプ装置を具備した衣類乾燥装置が知られている（特許文献１参照）。従来例の構成およびその動作を図８に基づいて説明する。

図８は、ドラム式の衣類乾燥機を示すもので、筐体１内に回転軸２を中心として回転する回転ドラム３を配置する。回転ドラム３の前面に形成された衣類投入口４は筐体１の前面に開口しており、扉５で開閉される。

筐体１内には、回転ドラム３の内部に設定される乾燥室６を含む空気循環路７が構成されている。空気循環路７は、途中に乾燥室６、送風室８、熱交換室９などを有し、空気循環路７を通過する循環空気は、乾燥室６の空気がその背壁の回転ドラム側排気口１０から送風室８に流れ、次いで熱交換室９を通って乾燥室６の前方に設けた給気口１１から再度この乾燥室６に循環する。

モータ１２は、その回転がベルト１３、１４を介して回転ドラム３及び送風ファン１５に伝達される。送風室８には送風ファン１５が、熱交換室９の内部には上流側に蒸発器１６、下流側に凝縮器１７がそれぞれ配置される。

また、ヒートポンプ装置は、蒸発器１６、凝縮器１７、圧縮機１８、キャピラリチューブ１９等からなる膨張機構を備えている。

以上のように構成された洗濯乾燥機について、以下その動作について説明する。

まず、空気循環路７を通過する循環空気は、乾燥室６を通過し高湿空気となって蒸発器１６で冷却されて除湿され、その後乾燥空気となって凝縮器１７に至り、ここで加熱され高温低湿空気となる。続いて、この高温低湿空気は、給気口１１から乾燥室６に供給され、その中の衣類Ａの乾燥に供される。

次に、熱交換室９のヒートポンプ回路における冷媒の状態変化を図９のモリエル線図を用いて説明する。

蒸発器１６により吸熱してエンタルピが増大した低圧ガス冷媒は、サクションパイプ２０を経由して、圧縮機１８にて圧縮され、よりエンタルピの大きな高温高圧のガス冷媒となる。

圧縮機１８により圧縮された高温高圧のガス冷媒は、凝縮器１７にて凝縮され、エンタルピが減少した中温高圧の液冷媒となる。凝縮器１７により凝縮された中温高圧の液冷媒は、キャピラリチューブ１９にて断熱的に減圧膨張（等エンタルピ変化）され、低温低圧の気液二相冷媒となる。

キャピラリチューブ１９により減圧膨張された低温低圧の気液二相冷媒は、蒸発器１６により吸熱してエンタルピが増大し、キャピラリチューブ１９の出口よりは高温であるも
のの低温低圧のガス冷媒となり、再び圧縮機１８へと吸入され、ヒートポンプ回路が形成される。

特開平７−１７８２８９号公報特開２００９−０３４３０６号公報

しかしながら、上記従来の構成にて、衣類乾燥の性能を向上させるべくヒートポンプの除湿性能を向上させるには、熱交換器のサイズを大きくして伝熱面積を増やすことや、乾燥用循環空気の風量を増やすことが必要であり、機器の寸法的な制約や騒音値の上昇などが問題となっていた。

また、ヒートポンプの除湿能力すなわち蒸発器熱交換量を向上させるために、冷媒流量の増大すなわち圧縮機の回転数を上昇させることは、逆に省エネ性能の悪化につながり、課題となっていた。

前記従来の課題を解決するために、本発明の衣類処理装置は、衣類を収容する回転ドラムと、前記回転ドラム内の空気を排気する送風ファンと、排気された空気を前記回転ドラムに循環させる空気循環路と、前記空気循環路内を通過する循環空気を冷却および加熱する熱源装置とを備え、前記熱源装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記循環空気を冷却し除湿する蒸発器と、除湿した前記循環空気を加熱する凝縮器と、前記凝縮器から前記蒸発器へ冷媒を導くキャピラリチューブと、前記蒸発器から前記圧縮機へ冷媒を導くサクションパイプとを有し、前記キャピラリチューブと前記サクションパイプの表面を接合したものである。

これによって、蒸発器における冷却能力すなわち除湿能力が向上するため、熱交換器のサイズ、循環空気の風量及び圧縮機の回転数を変更することなく衣類乾燥の性能を向上させることができる。

本発明の衣類処理装置は、ヒートポンプ回路内のキャピラリチューブとサクションパイプとを熱交換させることで、ヒートポンプの除湿性能が向上し、熱交換器のサイズ、循環空気の風量及び圧縮機の回転数を変更することなく衣類乾燥の性能を向上させることができる。

実施の形態１におけるヒートポンプ回路図実施の形態１における冷媒の状態変化を表すモリエル線図（ａ）実施の形態１におけるキャピラリチューブとサクションパイプとの接合状態を示す断面図（ｂ）同、他の例の接合状態を示す断面図（ｃ）同、他の例の接合状態を示す断面図実施の形態１におけるキャピラリチューブとサクションパイプとの接合状態の他の例を示す平面図実施の形態１におけるキャピラリチューブとサクションパイプとの接合状態の他の例を示す平面図実施の形態１におけるキャピラリチューブとサクションパイプとの接合状態の他の例を示す断面図キャピラリチューブの内径と長さの関係を例示した図従来および本実施の形態における衣類乾燥機の全体構成を示す側断面図従来のヒートポンプ回路における冷媒の状態変化を表すモリエル線図

第１の発明は、衣類を収容する回転ドラムと、前記回転ドラム内の空気を排気する送風ファンと、排気された空気を前記回転ドラムに循環させる空気循環路と、前記空気循環路内を通過する循環空気を冷却および加熱する熱源装置とを備え、前記熱源装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記循環空気を冷却し除湿する蒸発器と、除湿した前記循環空気を加熱する凝縮器と、前記凝縮器から前記蒸発器へ冷媒を導くキャピラリチューブと、前記蒸発器から前記圧縮機へ冷媒を導くサクションパイプとを有し、前記キャピラリチューブと前記サクションパイプの表面を接合したことにより、蒸発器における冷却能力すなわち除湿能力が向上するため、熱交換器のサイズ、循環空気の風量及び圧縮機の回転数を変更することなく衣類乾燥の性能を向上させることができ、乾燥時間の短縮と消費電力量の削減ができる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、前記キャピラリチューブと前記サクションパイプとを並設し、前記キャピラリチューブと前記サクションパイプとの内部を流れる冷媒が互いに対向する方向に流れるようにしたことにより、キャピラリチューブとサクションパイプの熱交換が効率的に行われ、蒸発器における除湿能力がより向上するため、衣類乾燥の性能をさらに向上させることができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明のキャピラリチューブをＵ字状に屈曲し、前記サクションパイプを挟持するようにしたことにより、接合部の面積が増大し、キャピラリチューブとサクションパイプの熱交換が効率的に行われ、蒸発器における除湿能力がより向上するため、衣類乾燥の性能をさらに向上させることができる。

第４の発明は、特に、第１または第２の発明のキャピラリチューブを、前記サクションパイプの入口近傍で螺旋状に巻き付けるようにしたことにより、接合部の面積が増大するだけでなく、配管内部を通過する冷媒の温度差が大きい場所で、双方の配管を接合状態にすることで、熱交換を効率よく行うことができ、蒸発器における除湿能力がより向上するため、衣類乾燥の性能をさらに向上させることができる。

第５の発明は、特に、第１の発明のキャピラリチューブが、前記サクションパイプの内部に配置される二重管構造としたことにより、キャピラリチューブとサクションパイプの熱交換が非常に効率的に行われ、蒸発器における除湿能力がより向上するため、衣類乾燥の性能をさらに向上させることができる。

第６の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明において、前記キャピラリチューブと前記サクションパイプとの接合部の周囲には断熱材を設けたことにより、キャピラリチューブやサクションパイプから外界への放熱量が減少し、熱交換が効率的に行われるため、蒸発器における除湿能力が向上、すなわち衣類乾燥の性能を向上させることができる。

第７の発明は、特に、第１〜第６のいずれか１つの発明において、前記キャピラリチューブによる冷媒の減圧量が、凝縮温度５０℃〜６５℃程度から蒸発温度２５℃〜４０℃程度の範囲となるように、前記キャピラリチューブの内径と長さを調整するようにしたことにより、衣類乾燥を良好に行うために必要となる温風温度や、衣類から取り除かれた湿り空気中の水分を効率的に結露させるために必要となる蒸発温度を維持した状態で、衣類乾
燥の性能を向上させることができる。

第８の発明は、特に、第１〜第７のいずれか１つの発明において、前記キャピラリチューブの内径を、φ０．５ｍｍ以上かつ前記サクションパイプの内径の１／２以下になるように設定したことにより、キャピラリチューブの内径を一定値以上とすることで、キャピラリチューブ内部を流れる冷媒の流速が抑制され、サクションパイプ内部を流れる冷媒との熱交換が断熱変化とならず、さらにキャピラリチューブの内径を一定値以下とすることで、衣類から取り除かれた湿り空気中の水分を結露させるために必要となる蒸発温度まで冷媒を減圧し、衣類乾燥の性能を向上させることができる。

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

（実施の形態１）
本実施の形態における衣類処理装置については、ドラム式の衣類乾燥機を用いて説明する。なお、衣類乾燥機の全体の構成については、図８と同様なので、説明は省略する。

図１は、本実施の形態における熱源装置としてのヒートポンプ回路図を示し、ヒートポンプ装置は、圧縮機１８と、凝縮器１７と、キャピラリチューブ１９と、蒸発器１６と、サクションパイプ２０を環状に連結した構成であり、特に、キャピラリチューブ１９とサクションパイプ２０は熱的に接触されている。

図２は、本実施の形態におけるモリエル線図を示し、キャピラリチューブ１９とサクションパイプ２０が接触している状態における冷媒の状態変化を表す。図２に示すように、キャピラリチューブ１９とサクションパイプ２０が接触し熱交換が行われると、キャピラリチューブ１９内の冷媒のエンタルピが減少しつつ減圧され、蒸発器熱交換量（除湿能力）が増加し、図中に示す如く除湿能力が増分するため、衣類乾燥の性能を向上させることができる。

常温レベルのヒートポンプ回路では、通常、キャピラリチューブ１９の入口冷媒温度Ｔｃａｐｉｉと、サクションパイプ２０の出口冷媒温度Ｔｓｕｃｏの間には、Ｔｃａｐｉｉ＞Ｔｓｕｃｏなる関係がある。よって、両者の熱交換が断熱変化とならないように冷媒の流速を抑制することで、キャピラリチューブ１９出口冷媒のエンタルピをキャピラリチューブ１９入口冷媒のエンタルピより小さくすることができ、ヒートポンプの除湿性能を向上させることができるものである。

ただし、キャピラリチューブ１９入口から出口へ向かっていく経路で、キャピラリチューブ１９内の冷媒温度＜サクションパイプ２０内の冷媒温度となってしまうと、これ以上、キャピラリチューブ１９とサクションパイプ２０の接触を継続しても、むしろ逆効果となってしまうので、注意する必要がある。

図３は、本実施の形態におけるキャピラリチューブとサクションパイプが熱的に接触状態にある接合状態を示す断面図である。図３（ａ）は、キャピラリチューブ１９とサクションパイプ２０を並設し、隣接させて、接触部片側をはんだ２１でパイプ表面を接合したもので、熱伝達性の高いはんだ２１を介して、キャピラリチューブ１９とサクションパイプ２０間の熱交換を効率よく行う。

図３（ｂ）は、並設したキャピラリチューブ１９とサクションパイプ２０の接触部両側をはんだ２１で接合したもので、図３（ａ）に比べ、はんだ２１面積が増えるので、キャピラリチューブ１９とサクションパイプ２０間の熱交換をより効率よく行うものである。

図３（ｃ）は、並設したキャピラリチューブ１９とサクションパイプ２０の表面を、例えばアルミテープのような熱伝導性の良い金属板２２で接合したもので、接合作業が短時間で容易に行うことができる。

図１において、キャピラリチューブ１９とサクションパイプ２０の内部における冷媒の流れが、互いに対向する方向に設定することで、キャピラリチューブ１９とサクションパイプ２０間の熱交換はより一層促されるようになる。キャピラリチューブ１９の入口から出口へ向かう経路と、サクションパイプ２０の出口から入口へ向かう経路とを、図１に示す如く接合することで、双方の配管の中を流れる冷媒が互いに対向する方向とすることができる。

図４は、本実施の形態におけるキャピラリチューブとサクションパイプの接合状態を示す平面図で、特に、キャピラリチューブ１９の長さがサクションパイプ２０の長さに比べてかなり長い場合について例示したものである。

図４に示すように、キャピラリチューブ１９の入口から出口へ向かう配管と、サクションパイプ２０の入口から出口へ向かう配管とのパイプ表面を接合する。サクションパイプ２０の出口近傍でキャピラリチューブ１９をＵ字状に屈曲し、サクションパイプ２０を挟持するようにすることで、サクションパイプ２０の入口へ向かって再びキャピラリチューブ１９とサクションパイプ２０を接合させるようにしている。

即ち、キャピラリチューブ１９とサクションパイプ２０の熱交換を、冷媒の流れが対向流となるように、キャピラリチューブ１９の入口→中間→出口の経路と、サクションパイプ２０の入口→出口→入口の経路とを接触させるようにして行うものである。

このようにすることで、双方の配管の中を流れる冷媒が互いに対向する方向とするだけでなく、接合部の面積が増大し、熱交換を効率よく行うことができる。

図５は、キャピラリチューブ１９の長さがサクションパイプ２０の長さに比べてかなり長い場合について、接合状態の他の例について例示したものである。

図５において、キャピラリチューブ１９は、サクションパイプ２０の入口近傍で螺旋状に巻き付けてある。このように、接合部の面積が増大するだけでなく、配管内部を通過する冷媒の温度差が大きい場所で、双方の配管を接合状態にすることで、熱交換を効率よく行うことができる。

図６は、キャピラリチューブ１９とサクションパイプ２０との接合状態の他の例を示す断面図で、サクションパイプ２０の内部にキャピラリチューブ１９を配置する二重管構造としたものである。これにより、熱交換を非常に効率的に行うことができる。

この二重管構造の製造においては、熱交換が行われる部分のみサクションパイプ２０の径を太くして、その中にキャピラリチューブ１９を通し、両端をヒートポンプ回路中のサクションパイプ２０の出入口に溶接などで接続する。

また、キャピラリチューブ１９とサクションパイプ２０の熱交換領域において、外界への放熱量を減少させるため、双方の配管の接合部分の周囲に断熱材を取付けると、熱交換の効率を高めることができる。

図７は、冷媒としてＲ１３４ａ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４１０Ａ、排除容積７．５ｃｃの圧縮
機を５０Ｈｚで運転した場合のキャピラリチューブの内径と長さの組合せ例を示す。

図７に示すように、冷媒の種類によって飽和状態の圧力と温度の関係といった物性が違うため、冷媒の種類によってキャピラリチューブの内径と長さの関係が異なる。また、使用される冷媒の種類、冷媒の流量、冷媒の封入量などによりキャピラリチューブの内径と長さの関係は異なる。

ここで、キャピラリチューブによる冷媒の減圧量が、凝縮温度５０℃〜６５℃程度から蒸発温度２５℃〜４０℃程度の範囲となるように、キャピラリチューブの内径と長さを調整するようにすることが好ましい。

凝縮温度に６５℃程度といった上限を設定するのは、衣類乾燥機の構成部品や圧縮機の信頼性を確保するためであり、５０℃程度といった下限を設定するのは、衣類乾燥を良好に行うために必要となる温風温度を確保するためである。

また、蒸発温度に４０℃程度といった上限を設定するのは、衣類から取り除かれた湿り空気中の水分を効率的に結露させるのに蒸発温度を一定温度以下にする必要があるためで、２５℃程度といった下限を設定するのは、衣類乾燥機の風路は空気循環装置→回転ドラム→蒸発器→凝縮器→（空気循環装置→）のように循環しており、蒸発温度を一定温度以上とすることで凝縮温度の低下を防ぎ、衣類乾燥を良好に行うのに必要となる温風温度を維持するためである。

また、圧縮機の構造や回転数、キャピラリチューブ前後の凝縮器や蒸発器の配管形状に依存する冷媒の流量によっても、キャピラリチューブの内径と長さの関係が異なる。

キャピラリチューブの内径は細過ぎると冷媒の流速が大きく断熱変化となり、また、太過ぎるとヒートポンプ回路における冷媒の高低圧差が小さくなり、衣類乾燥に適した状態が得られにくい。

キャピラリチューブの内径を、φ０．５ｍｍ以上で、サクションパイプの内径の１／２以下程度とすることが好ましい。キャピラリチューブの内径が一般的な冷凍回路のレベルであると、サクションパイプとの熱交換が十分に行われず、断熱的な変化となってしまうため、これを回避するために、一般的な冷凍回路のレベルより太く設定することで、確実に熱交換の効率を高めることができるようになる。

キャピラリチューブの内径にφ０．５ｍｍ以上といった下限値を設定するのは、キャピラリチューブ内部を流れる冷媒の流速を抑制し、サクションパイプ内部を流れる冷媒との熱交換を断熱変化とせず、また、凝縮温度の異常上昇や蒸発温度の異常降下、これに伴う消費電力量の増大を防ぐためである。

また、キャピラリチューブの内径にサクションパイプの内径の１／２以下程度といった上限値を設定するのは、減圧行程が不完全となり冷媒がただ通過しているような状態すなわちヒートポンプ回路上の高圧低圧差が小さすぎる状態を避けるためで、衣類乾燥を良好に行う温風温度や、衣類から取り除かれた湿り空気中の水分を効率的に結露させる蒸発温度を維持するために必要である。

以上のように、本実施の形態については、衣類乾燥機を例示して説明したが、乾燥機能を有する洗濯機のような洗濯乾燥機についても、熱源にヒートポンプを有するものであれば、当然、同様に効果を得ることができるものである。

以上のように、本発明にかかる衣類処理装置は、熱源装置に除湿能力を高めたヒートポンプを用い、特別な部品を追加することなく安価に衣類乾燥の性能を向上させることが可能となるので、衣類乾燥機や衣類の乾燥機能を有した洗濯機等の用途にも適用できる。

３回転ドラム
７空気循環路
１５送風ファン
１６蒸発器
１７凝縮器
１８圧縮機
１９キャピラリチューブ
２０サクションパイプ

Claims

衣類を収容する回転ドラムと、前記回転ドラム内の空気を排気する送風ファンと、排気された空気を前記回転ドラムに循環させる空気循環路と、前記空気循環路内を通過する循環空気を冷却および加熱する熱源装置とを備え、前記熱源装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記循環空気を冷却し除湿する蒸発器と、除湿した前記循環空気を加熱する凝縮器と、前記凝縮器から前記蒸発器へ冷媒を導くキャピラリチューブと、前記蒸発器から前記圧縮機へ冷媒を導くサクションパイプとを有し、前記キャピラリチューブと前記サクションパイプの表面を接合したことを特徴とする衣類処理装置。
前記キャピラリチューブと前記サクションパイプとを並設し、前記キャピラリチューブと前記サクションパイプとの内部を流れる冷媒が互いに対向する方向に流れるようにした請求項１に記載の衣類処理装置。
前記キャピラリチューブをＵ字状に屈曲し、前記サクションパイプを挟持するようにした請求項１または２に記載の衣類処理装置。
前記キャピラリチューブを、前記サクションパイプの入口近傍で螺旋状に巻き付けるようにした請求項１または２に記載の衣類処理装置。
前記キャピラリチューブが、前記サクションパイプの内部に配置される二重管構造とした請求項１に記載の衣類処理装置。
前記キャピラリチューブと前記サクションパイプとの接合部の周囲には、断熱材を設けた請求項１〜４のいずれか１項に記載の衣類処理装置。
前記キャピラリチューブによる冷媒の減圧量が、凝縮温度５０℃〜６５℃程度から蒸発温度２５℃〜４０℃程度の範囲となるように、前記キャピラリチューブの内径と長さを調整するようにした請求項１〜６のいずれか１項に記載の衣類処理装置。
前記キャピラリチューブの内径を、φ０．５ｍｍ以上かつ前記サクションパイプの内径の１／２以下になるように設定した請求項１〜７のいずれか１項に記載の衣類処理装置。