JP2016036482A - 乾燥機 - Google Patents

Abstract

【課題】乾燥終了のタイミングを確実に検知できる乾燥機を提供すること。【解決手段】乾燥対象を収容するドラムと、前記ドラムに連なる風路と、風路の内部に配置される蒸発器と、前記蒸発器により発生する除湿水を滴下させる滴下機構と、前記滴下機構より空間を滴下する除湿水を非接触で検知する除湿水センサとを備えたものである。これにより、乾燥室内の衣類が乾いたことを精度良く検知できる。さらに、従来技術である温度検知手段とは異なり、乾燥終了のタイミングを精度良く検知できるので、衣類の未乾燥や、過乾燥による布傷みや布縮みを防ぐことができる。【選択図】図１

Description

本発明は、衣類等の繊維製品の乾燥を行う乾燥機に関するものである。

近年、例えば家庭用の乾燥機においては、従来の加熱用のヒータを用いて乾燥運転を行うものに代えて、ヒートポンプを用いて乾燥運転を行う乾燥機が提供されてきている。この種の乾燥機は、圧縮機、凝縮器、キャピラリチューブ、蒸発器を冷媒管路により閉ループ状に接続してなるヒートポンプ（冷凍サイクル）を備えると共に、衣類が収容されたドラム内の空気を蒸発器及び凝縮器を順に通してドラム内に戻すための循環用通風路を備えて構成されている。この循環用通風路においては、循環ファンの駆動により、凝縮器で加熱された空気（温風）がドラム内に供給されて衣類（洗濯物）の水分を奪った後、蒸発器で冷却除湿され、再び凝縮器で加熱されるといった循環が行われる。

このヒートポンプを用いた乾燥は、ヒータを用いた乾燥に比べて、エネルギー効率に優れると共に、加熱温度が低く、しわや縮みが少ない等のメリットがある。

従来のこの種の乾燥機について、具体的に図４、図５、図６を用いて説明する。図４は従来の乾燥機の断面図、図５は従来の空気循環機構およびヒートポンプの概略構成を示す図、図６は、従来の乾燥機における乾燥運転時のドラム出入口の温度グラフである。

図４と図５において、衣類が収容される乾燥室１と、乾燥行程の実行時において、乾燥室１内の空気を通風ダクトを通して乾燥室１内に戻す循環を行わせる空気循環機構１４と、蒸発器１７及び凝縮器１８を通風ダクト内に配置してなるヒートポンプ２３と、乾燥室１に供給される入口空気温度及び排出される出口空気温度を検出するサーミスタ（温度センサ）２４及び２５と、入口空気温度と出口空気温度との温度差に基づいて乾燥終了を判断する制御手段２７を構成している。

蒸発器１７と凝縮器１８は、圧縮機２１などから、冷媒を循環するヒートポンプサイクルを構成するものであり、乾燥室１からの高湿空気は蒸発器１７で冷却・除湿され、絶対湿度が低下した空気は空気循環機構１４を介して凝縮器１８に至り、加熱され高温低湿空気となって給気口２０より乾燥室１内に吹き込み、衣類を乾燥する。

一方で、乾燥室１からの高湿空気に含まれる水分は蒸発器１７により冷却されると凝縮し除湿水となり除湿水タンク２９の底部に溜まり、排水ポンプ３０の動作により排水トラップ３１を経てホース接続口３２より機外に排水される。

上記した乾燥機の各機構は、コンピュータを主体としてなる制御手段２７により運転制御されるが、制御手段２７は、乾燥行程の終了を次のようにして判断する。即ち、前記通風路には、前記ドラムの入口部分の循環空気温度を検出する入口温度センサ（サーミスタ１）２５、及び、前記ドラムの出口部分の循環空気温度を検出する出口温度センサ（サーミスタ２）２４が設けられ、それら温度センサの信号が、制御手段２７に入力される。制御手段２７は、圧縮機の起動後（乾燥行程の開始後）、それら温度センサにより検出された入口空気温度と出口空気温度との温度差を常に監視する。

図６に示したように、乾燥運転を開始して（乾燥機の機体そのものが温まり）本格的に衣類の乾燥が進むと、乾燥室１の入口温度センサ２５が検知する温度は一定となる。一方で、ドラム内の湿った衣類は、ドラム入り口より入る熱せられた空気の温度を奪うため、出口温度センサ２４が検知する温度は、入り口温度センサ２５が検知する温度に比べてかなり低く、この２つの温度センサが検知する温度の差は、乾燥開始時はかなり差があるが、衣類の乾燥が進むにつれて徐々に小さくなり、温度差が所定量（例えば１０ｄｅｇ）より下回った場合、乾燥終了と判断するようにしている。

特開２０１２−２５４２０７号公報

しかしながら、従来の乾燥機では、２つの温度センサの検知する温度の差は、衣類の乾燥が進むにつれて徐々に小さくなるが、変化度合いはかなり小さくなる。

具体的には、図６に示したグラフであれば、実際に衣類が９割ほど乾いた（運転時間が６０分ぐらいの）タイミングから、実際に運転を終了させた（運転時間が１００分ぐらいの）タイミングまでは温度差値の変化度合いは極めて小さいため、さらに補足すると、この温度差値は乾燥機の設置される雰囲気温度に大きく影響を受けるので（例えば、寒い脱衣所に設置された場合、湿った衣類以外に外気温にも熱が奪われることで、長時間にわたり温度差値が大きいままである等、温度差検知のバラツキ要因が大きい理由から）衣類が乾いたと判断する乾燥終了の検知精度が低く、衣類が未乾燥のまま運転が終了したり、あるいは（この運転条件の場合、およそ７０分で衣類か乾いているにもかかわらず、乾燥終了を確信できたのは１００分目であるなど）運転時間が長くなって衣類が過乾燥となり布傷みや布縮みを引き起こすと言う課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、ドラム入り口と出口の温度差に影響を受けず、また、乾燥機の設置される雰囲気温度の影響を受けずに、乾燥終了のタイミングを確実に検知できる乾燥機を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために本発明の乾燥機は、乾燥対象を収容するドラムと、前記ドラムに連なる風路と、風路の内部に配置される蒸発器と、前記蒸発器により発生する除湿水を滴下させる滴下機構と、前記滴下機構より空間を滴下する除湿水を非接触で検知する除湿水センサとを備えたものである。

上記構成によれば、ヒートポンプ装置の凝縮器により熱せられた乾燥用空気は衣類を熱して蒸らされ、一方で、蒸らされた乾燥用空気は蒸発器により除湿されて除湿水になり、除湿水は滴下機構により空間を滴下し、制御手段は常に除湿水センサによる空間に滴下途中の除湿水を検知することで、乾燥室内の衣類が乾いたことを精度良く検知できる。さらに、従来技術である温度検知手段とは異なり、ドラム入り口と出口の温度差に影響を受けない上に、乾燥機の設置される環境の雰囲気温度の影響を受けずに、乾燥終了のタイミングを精度良く検知できる。

本発明の乾燥機は、乾燥室内の衣類が乾いたことを精度良く検知できる。さらに、従来技術である温度検知手段とは異なり、乾燥終了のタイミングを精度良く検知できるので、衣類の未乾燥や、過乾燥による布傷みや布縮みを防ぐことができる。

本発明の実施の形態１における乾燥機の断面図 同乾燥機における除湿水センサの一例である赤外線センサ構成図 同乾燥機における乾燥運転時のヒートポンプ除湿水の推移グラフ 従来の乾燥機の断面図 従来の乾燥機における空気循環機構およびヒートポンプの概略構成を示す図 従来の乾燥機における乾燥運転時のドラム出入口の温度グラフ

第１の発明は、乾燥対象を収容するドラムと、前記ドラムに連なる風路と、風路の内部に配置される蒸発器と、前記蒸発器により発生する除湿水を滴下させる滴下機構と、前記滴下機構より空間を滴下する除湿水を非接触で検知する除湿水センサとを備えたものである。

上記構成によれば、ヒートポンプ装置の凝縮器により熱せられた乾燥用空気は衣類を熱して蒸らされ、一方で、蒸らされた乾燥用空気は蒸発器により除湿されて除湿水になり、除湿水は滴下機構により空間を滴下し、制御手段は常に除湿水センサによる空間に滴下途中の除湿水を検知することで、乾燥室内の衣類が乾いたことを精度良く検知できる。さらに、従来技術である温度検知手段とは異なり、ドラム入り口と出口の温度差に影響を受けない上に、乾燥機の設置される環境の雰囲気温度の影響を受けずに、乾燥終了のタイミングを精度良く検知できる。

また第２の発明は、第１の発明において、前記滴下機構は、前記蒸発器の略下方に配設したことにより、蒸発器で除湿した水を蒸発器の下側に確実に滴下することが可能となり、非接触で検知する除湿水センサの検知精度を高めることができる。

また第３の発明は、第１または第２の発明において、前記除湿水センサは、前記蒸発器の略下方に配設したことにより、蒸発器の下方に滴下した除湿水を確実に検知することができる。

また第４の発明は、第１から第３のいずれかの発明において、前記除湿水センサは、水が滴下することで変化する透過度を検知する赤外線センサとしたことにより、比較的簡単な構成で滴下する除湿水の有無を検知することができる。

また第５の発明は、第１から第４のいずれかの発明において、前記除湿水センサからの情報を取り込んで乾燥運転を制御する制御手段を備え、前記制御手段は、前記除湿水センサにより除湿水の滴下が無くなったと判断した場合、乾燥を終了したと判定することにより、除湿水センサによる空間の除湿水通過を把握することで、乾燥室内の衣類が乾いたことを精度良く検知できる。

また第６の発明は、第５の発明において、前記制御手段は、乾燥運転開始より所定時間経過後から乾燥の終了を判定するようにしたことにより、乾燥初期に除湿水が検知されないからといって、乾燥運転の開始より間もないタイミングでの誤った乾燥終了検知を回避することができる。

また第７の発明は、第５の発明において、前記ドラムから排出され前記蒸発器で除湿される前の空気の温度を検知する温度検知手段を設けたことにより、乾燥終了のタイミングをより精度良く検知することができる。

また第８の発明は、第７の発明において、前記制御手段は、前記温度検知手段で検知した温度が所定の値を超えてから乾燥の終了を判定することにより、乾燥用空気による乾燥室内の衣類温度上昇が遅い場合においても、乾燥終了のタイミングを精度良く検知することができる。

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は本発明の実施の形態１における乾燥機の断面図、図２は同乾燥機における除湿水センサの一例である赤外線センサの構成図、図３は同乾燥機における乾燥運転時のヒートポンプ除湿水の推移グラフである。

図１において、外槽（乾燥室）１は乾燥機の筐体２の内部で複数のサスペンション機構３により弾性的に支持されている。ドラム４は、正面側に衣類５を出し入れする投入口６を有し、有底筒状に構成され、外槽１内に配設されている。このドラム４は、ドラム回転軸１１で回転可能に設けられ衣類５を収納するものであり、ドラム４の周壁７には複数の排出孔８を設け、ドラム４内の周壁７には衣類５を効率的に持ち上げるための攪拌バッフル９を備えている。外槽１とドラム４およびドラム回転軸１１は、水平に対して角度θ（例えば２０°）前上がりに傾けて配置されている。ただし、ドラム回転軸１１は水平であってもよい。

外槽１の外部には駆動手段１０を設けて、ドラム４を正逆回転させることができるように構成されている。筐体２の前面には衣類５を出し入れする略円形状の投入口６と、これを開閉する扉１２が設けられている。この投入口６と対向する外槽１の開口部はパッキン１３によって筐体２と気密構成を確保して連結されている。

外槽１にはドラム４を含んだ空気循環路（風路）１４が構成してある。空気循環路１４は、ドラム４の吹出し口である排気口１５から出た乾燥用空気が、リントフィルタ１６、蒸発器１７、凝縮器１８、送風機１９の順に通過して、ドラム４の吸込み口である給気口２０を介して再度ドラム内部へと循環するよう構成されている。この排気口１５および給気口２０は、洗濯乾燥機として構成される場合は、外槽１に洗濯水が溜められることとなるので、外槽１の最上水位よりも高い位置に設けられるが、乾燥機として構成される場合は、図１のように給気口２０が外槽１の下部にあってもよいし、排気口１５が外槽１の下部にあってもよく、どの位置であっても特に問題はない。

リントフィルタ１６は、衣類５から発生した循環空気に含まれる（毛や綿くずなどの）リントを捕捉することで、蒸発器１７、凝縮器１８、送風機１９でのリント堆積による不具合を防止するもので、使用者が衣類の乾燥機本体から脱着可能なように設けてある。

送風機１９は、送風機１９を駆動するファンモータ１９ａを具備しており、乾燥時にファンモータ１９ａを駆動することで、空気循環路１４を通じてドラム４内の衣類に送風することができる構成となっている。

蒸発器１７、凝縮器１８は冷媒が流れる配管と熱交換を促進させるフィンからなる熱交換器であり、冷媒を圧縮する圧縮機２１、高圧の冷媒を減圧する絞り手段２２などと合わせてヒートポンプ２３を構成している。

滴下機構２６は、ヒートポンプ２３の略下方底部または蒸発器１７の略下方底部に位置して、蒸発器１７により凝縮し除湿された除湿水を集めて排水タンク２９に滴下させるものであり、除湿水センサ２８は、滴下機構２６の略下方、すなわちヒートポンプ２３の略下方または蒸発器１７の略下方に取り付けられており、除湿水が滴下（空間を通過）したことを検知するものである。この適下機構２６は蒸発器１７により凝縮し除湿された除湿水を集める構成であればよく、蒸発器１７の下方の空気循環路１４の一部を下方に傾斜させるなど、除湿水が集まって蒸発器１７の略下方に流出あるいは適下する構成であればよい。

排水ポンプ３０は、除湿水タンク２９の底部に溜まった除湿水を排水トラップ３１を経由してホース接続口３２より機外に排水するものである。

除湿水センサ２８は除湿水が滴下機構２６から除湿水の滴下を非接触で検知できるものであれば、その形態や方式は特にこだわらないが、本発明では具体的な方式を挙げて説明する。

図２は除湿水センサ２８の１つの例である赤外線センサの構成図である。図２に示すように、滴下機構２６の略鉛直下方に１対の赤外線の出力部２８ａおよび入力部２８ｂを備え赤外線の出力が滴下（空間を落下）する除湿水に反射した場合、その反射光を利用して除湿水の透過度を入力部により検知する方法で、ヒートポンプ２３の蒸発器１７にて結露させ除湿した除湿水の発生有無を検知することができる構成になっている。

なお、他の方法として滴下機構２６に電極棒を取り付けて除湿水が通過したことを導電率の変化で検知する方法も考えられるが、除湿水には綿ゴミや毛などのリント（ごみ）が混じっているため電極棒（突起物）に引っかかることが懸念される、赤外線センサによる除湿水検知方式は空間を滴下する除湿水を検知するためリントの影響を受けにくいので、赤外線センサ検知方式が有利である。

以上のように構成された乾燥機について、以下にその動作、作用を説明する。

乾燥行程では、ドラム４が濡れた衣類５を内部に保有して回転している。凝縮器１８によって加熱された乾燥用空気は送風機１９によって送風され、給気口２０からドラム４内部に到着する。ドラム４に到着した乾燥用空気は濡れた衣類５と接触して衣類５は熱せられ乾かされる一方で、乾燥用空気は衣類に熱を奪われ湿気を多量に帯びた蒸れた状態となり排気口１５から外槽１を出ていき、ドラム４からの高湿空気は蒸発器１７で除湿および吸熱された後、凝縮器１８に至り、上記したように再び加熱されて高温低湿空気となってドラム４内へと供給されて衣類５を乾燥する。この過程が所定時間継続されて乾燥が進んでいくこととなる。

このとき、凝縮器１８から循環空気へ放出される熱エネルギーは圧縮機２１の消費電力相当分と蒸発器１７から吸熱される熱量の和にほぼ等しい。そのため、圧縮機２１へ入力した電力以上の出力が凝縮器１８から得られ、低消費電力で衣類５を乾燥できる。つまり、ヒートポンプ２３を用いた乾燥システムは、電熱ヒータを用いた乾燥システムよりも省エネ性に優れているといえる。

ここで、蒸発器１７による除湿について説明するが、ヒートポンプ２３を用いた乾燥運転中は、蒸発器１７の温度は５〜１５℃と常に冷たい状態になり、ドラム４から入ってきた衣類の湿気を吸った空気（蒸気）は蒸発器１７により急激に冷やされることで、蒸発器１７表面で結露して水滴が発生し蒸発器１７下方の滴下機構２６に集められて滴下する。ここで除湿水センサ２８は除湿水が空中を落下したことを検知し、制御手段２７は常に除湿水センサ２８の検知状態を把握している。

図３は、本発明の乾燥機における乾燥運転時のヒートポンプを用いて発生する除湿水の推移グラフである。このグラフは従来の乾燥機で乾燥させた同じ衣類を、本発明の乾燥機で乾燥させたものであり、制御手段２７は、除湿水センサ２８により除湿水が滴下機構２６より除湿水が落下したタイミングで「水通過あり」と言う信号を検知している旨をグラフにプロットしている。また、従来の乾燥機との終了検知タイミングを比較するため、従来の乾燥機と同様にドラム出入口の各々に温度検知手段であるサーミスタ１（図１では符号２４に図示）とサーミスタ２（図１では符号２５に図示）を取り付けて温度の推移もプロットしている。勿論、本発明ではこのサーミスタ１とサーミスタ２は必ずしも必須の構成ではない。

この図によれば、乾燥運転時では衣類５の乾燥に連動してヒートポンプ２３の蒸発器１７で結露した除湿水が発生し滴下機構２６より滴下（落下）していることが明確にわかるが、運転開始から約７０分経過した時点で急に除湿水センサ２８からの除湿水検知の信号がなくなる。これは、それ以上、凝縮器１８により加熱した乾燥用空気を衣類５に与えても一滴の除湿水すら発生しないと言うことであり、つまり、この運転の例で言えば除湿水センサ２８からの除湿水検知の信号がなくなった（例えば、図３の例でいえば運転開始から約７０分経過した）タイミングこそ乾燥運転の終了検知タイミングであり、制御手段２７は、このタイミングで乾燥終了を判断することができる。

このことにより、ヒートポンプ２３の凝縮器１８により熱せられた乾燥用空気は衣類５を熱して蒸らされ、一方で、蒸らされた乾燥用空気は蒸発器１７により除湿されて除湿水になり、除湿水は滴下機構２６により空間を滴下し、制御手段２７は常に除湿水センサ２８による空間の除湿水通過を把握することで、間接的にではあるが、乾燥室内の衣類が乾いたことを精度良く検知できる。さらに、温度検知手段を用いないので、ドラム入り口と出口の温度差に影響を受けない上に、乾燥機が設置される環境の雰囲気温度の影響も受けずに、乾燥終了のタイミングを精度良く検知できる。

また、図３によれば、運転開始後１０分程度は除湿水センサ２８による除湿水が検知されない。なぜならば、運転開始すると凝縮器１８によって加熱された乾燥用空気は送風機１９によりドラム４の衣類５に供給されるが、衣類が熱せられ、乾燥用空気が少なくとも濡れた状態になるまでは蒸発器１７で結露（除湿）がされないからである。このため、運転開始後１０分間程度、すなわち乾燥開始から所定時間までは、たとえ除湿水が検知できないからといって、乾燥終了検知をしないように制御されているので、乾燥初期に除湿水が検知されないからといって、乾燥運転の開始より間もないタイミングでの誤った乾燥終了検知を回避することができる。

ここまで述べた乾燥運転の終了検知は、ドラム出入口の温度を検知することなく、除湿水センサ２８を用いることで終了検知を可能とするものであるが、ドラム出口の温度を計測する温度検知手段２４（サーミスタ１）を加えることで、終了検知の精度を向上することができる。具体的には、一例として温度検知手段２４が４０℃を超えてから、除湿水センサ２８による乾燥の終了を判定するようにした。

このことにより、乾燥機が設置される環境の雰囲気温度が極端に低く、凝縮器による乾燥用空気の温度上昇が遅い、あるいは、乾燥用空気による乾燥室内の衣類温度上昇が遅い場合においても、乾燥終了のタイミングを精度良く検知することができる。

なお、ここまでは乾燥機について説明してきたが、本発明を洗濯乾燥機に適用した場合には、乾燥行程の前に洗い行程、すすぎ行程、脱水行程が存在し、この乾燥行程のときに上記の構成および動作を行えばよい。また洗濯乾燥機で乾燥行程のみを使用者が選択できるように設定しておけば、洗い行程やすすぎ行程、脱水行程を経ずに乾燥行程のみで上記の構成および動作を行えばよい。

以上のように、本発明にかかる乾燥機は、特にヒートポンプ装置を用いた乾燥運転において、温度検知手段を必ずしも用いなくても、衣類から除湿した水を検知することで衣類の乾燥終了を精度良く検知できる構成であるため、乾燥機のみならず、乾燥機能を備えた洗濯乾燥機等にも適用できる。

１ 外槽（乾燥室）
２ 筐体
３ サスペンション機構
４ ドラム
５ 衣類
６ 投入口
７ 周壁
８ 排出孔
９ 攪拌バッフル
１０ 駆動手段
１１ ドラム回転軸
１２ 扉
１３ パッキン
１４ 空気循環路（風路）
１５ 吹出し口（排気口）
１６ リントフィルタ
１７ 蒸発器
１８ 凝縮器
１９ 送風機
１９ａ ファンモータ
２０ 吸込み口（給気口）
２１ 圧縮機
２２ 絞り手段
２３ ヒートポンプ
２４ サーミスタ１
２５ サーミスタ２
２６ 滴下機構
２７ 制御手段
２８ 除湿水センサ
２９ 除湿水タンク
３０ 排水ポンプ
３１ 排水トラップ
３２ ホース接続口
３３ 操作部
３４ 表示部

Claims (8)

1. 乾燥対象を収容するドラムと、
   前記ドラムに連なる風路と、
   風路の内部に配置される蒸発器と、
   前記蒸発器により発生する除湿水を滴下させる滴下機構と、
   前記滴下機構より空間を滴下する除湿水を非接触で検知する除湿水センサとを備えた乾燥機。
2. 前記滴下機構は、前記蒸発器の略下方に配設した請求項１記載の乾燥機。
3. 前記除湿水センサは、前記蒸発器の略下方に配設した請求項１または２に記載の乾燥機。
4. 前記除湿水センサは、水が滴下することで変化する透過度を検知する赤外線センサとした請求項１〜３のいずれか１項に記載の乾燥機。
5. 前記除湿水センサからの情報を取り込んで乾燥運転を制御する制御手段を備え、前記制御手段は、前記除湿水センサにより除湿水の滴下が無くなったと判断した場合、乾燥を終了したと判定する請求項１〜４のいずれか１項に記載の乾燥機。
6. 前記制御手段は、乾燥運転開始より所定時間経過後から乾燥の終了を判定するようにした請求項５記載の乾燥機。
7. 前記ドラムから排出され前記蒸発器で除湿される前の空気の温度を検知する温度検知手段を設けた請求項５記載の乾燥機。
8. 前記制御手段は、前記温度検知手段で検知した温度が所定の値を超えてから乾燥の終了を判定する請求項７記載の乾燥機。