JP4690936B2

JP4690936B2 - 衣類乾燥機

Info

Publication number: JP4690936B2
Application number: JP2006129137A
Authority: JP
Inventors: 智西脇; 樹一嶋崎
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Consumer Electronics Holdings Corp; Toshiba Home Appliances Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Lifestyle Products and Services Corp
Priority date: 2006-05-08
Filing date: 2006-05-08
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2026-05-08
Also published as: JP2007300945A

Description

本発明は、衣類の乾燥用にヒートポンプを具えた衣類乾燥機に関する。

従来より、衣類乾燥機において、衣類の乾燥用にヒートポンプを具えたものは乾燥性能が良好であり、エネルギーの省減に効果があるものとして注目されている。このヒートポンプを具えた衣類乾燥機では、衣類を収容する乾燥室の空気を、ヒートポンプの蒸発器と凝縮器とを配設した通風路を通して循環させ、蒸発器で空気の冷却除湿を行い、凝縮器で空気の加熱を行なって乾燥室に逐次送り込み、そして又、衣類から水分を奪った空気を通風路に通すということを繰り返すことで衣類を漸次乾燥させるようにしている。
即ち、衣類を乾燥させる際に発生する水分を蒸発器で回収し、その折りに吸収した潜熱を圧縮機により高温の冷媒状態に変換することで、凝縮器において空気を加熱するエネルギーとして再使用する。従って、外部に対する僅かな放熱ロスがある以外、ほとんどエネルギーを逃がさず再利用できるため、効率の良い乾燥を実現できるようになっている。

更に、上記のような衣類乾燥機については、上記通風路を蒸発器と凝縮器との間の部分で遮断し、それに代わって通風路から分岐した吐風路の開放をすると共に、通風路に設けた吸気口を開放し、通風路外の空気をその吸気口から前記蒸発器を通し上記吐風路から機外に吐出させることで、衣類乾燥機が設置されている洗面室等のスペースの冷房を行う構成が提案されている（例えば特許文献１参照）。
特開平９−５６９９２号公報

そして、上記のように冷房を行う衣類乾燥機については、前記吐風路を通風路の蒸発器配設部分より上流側から分岐させ、通風路外の空気を通風路に設けた吸気口から乾燥運転時の空気流とは逆の流れで蒸発器を通し吐風路から機外に吐出させるものが考えられており、その一構成例を図６に示す。

図６において、１は乾燥室、２は通風路、３はヒートポンプの蒸発器、４はヒートポンプの凝縮器、５は乾燥室１の空気を実線矢印Ａで示すように通風路２を通して循環させる循環用送風機、６は吐風路、７は冷房運転時の吸気口、８は通風路２と吐風路６との通風切換をするダンパ、９は通風路２外の空気を破線矢印Ｂで示すように吸気口７から乾燥運転時の空気流とは逆の流れで蒸発器３を通し吐風路６から機外に吐出させる吐風用送風機を示す。
そして、乾燥運転時には、ダンパ８が図中実線で示す位置となり循環用送風機５が回転することで、図中に矢印Ａで示した方向に空気流が循環し、凝縮器４で加熱した温風を乾燥室１内に送り込む。一方、冷房運転時には、ダンパ８が図中二点鎖線で示す位置となり吐風用送風機９が回転することで、図中に矢印Ｂで示した方向に空気流が循環し、蒸発器３により冷却された冷風が吐風路６より外部に送風される。

上記構成の衣類乾燥機では、乾燥運転の終了時点を判定するため、乾燥室１に温風を流入させるための温風入口１０付近と、乾燥室１を通過した温風を流出させるための温風出口１１付近とに夫々温度センサ１２，１３を配置している。そして、これらの温度センサ１２，１３により検知される温度差の変化により、乾燥運転の終了時点を判定するようになっている。

即ち、図７（ａ）に示すように、温風入口１０より乾燥室（ドラム）１に流入する温風の温度は乾燥運転の開始直後から上昇し、乾燥運転中は略一定を維持する。一方、乾燥室１を経由して温風出口１１より流出する温風の温度は、乾燥室１内の洗濯物が乾く前はそれらに含まれている水分を蒸発させるために熱を奪われて低い状態が続く。そして、洗濯物の乾燥が進むと、流出する温風温度は次第に上昇するようになり、流入側の温風温度との差が縮小する。従って、この温度差を監視すれば、乾燥運転の終了時点を判定することが可能となる。
図７（ｂ）は、図７（ａ）の出入り口温度差を示す曲線を拡大して示すものである。例えば、温度差Δｔmの最大値をΔｔmaxを検出し、両者の比（Δｔm／Δｔmax）が２０％になった時点を乾燥運転の終了タイミングと定めて制御を行う。

ところで、冷房運転も可能に構成されている衣類乾燥機であれば、冷房運転時においても冷風の温度を検出して運転制御を行うことが好ましい。しかしながら、その場合、図中に矢印Ｂで示す冷気の流通路内に温度センサを追加する必要がありコストアップに繋がることから、従来、冷房運転の制御も併せて行うものは存在しなかった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、コストアップを回避して冷房運転時にも温度制御を行うことができる衣類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、本発明の衣類乾燥機は、乾燥室の空気を、ヒートポンプの蒸発器、凝縮器を配設した通風路を通して循環させることにより衣類を乾燥させる運転と、前記通風路の前記蒸発器配設部分より上流側から分岐した吐風路の開放をし、通風路外の空気を通風路に設けた吸気口から前記乾燥運転時の空気流とは逆の流れで前記蒸発器を通し前記吐風路から機外に吐出する冷房運転との選択を可能としたものにおいて、
前記乾燥運転時の空気流と、前記冷房運転時の空気流との双方が流通する風路内に、温度制御を行うための温度センサを配置することを特徴とする。
斯様に構成すれば、１つの温度センサにより検知される温度に基づき、乾燥運転時，冷房運転時の双方について温度制御を行うことが可能となる。

本発明の衣類乾燥機によれば、温度センサを余分に追加することなくコストアップを回避して、冷房運転時も温度制御を行うことができる。

以下、本発明をドラム式洗濯乾燥機に適用した場合の一実施例について図１乃至図５を参照して説明する。図１は、ドラム式洗濯乾燥機の全体構成について縦断側面を示すもので、外箱２１の内部には水槽２２を配設し、その水槽２２の内部には回転槽（ドラム）２３を配設している。
上記水槽２２及び回転槽２３は共に円筒状を成しており、前側（図中、左側）の端面部にそれぞれの開口部２４，２５を有している。このうち、回転槽２３の開口部２５は洗濯物（衣類）出し入れ用であり、それを水槽２２の開口部２４が囲繞している。又、水槽２２の開口部２４は、外箱２１の前面部に形成した洗濯物出し入れ用の開口部２６にベローズ２７で連ねており、外箱２１の開口部２６には扉２８を開閉可能に設けている。

回転槽２３には又、開口部２５の周囲に例えば液体封入形の回転バランサ２９を設け、周側部（胴部）の略全域に孔３０を形成している（一部のみ図示）。この孔３０は、洗濯時及び脱水時に通水孔として機能し、乾燥時には通風孔として機能するものである。加えて、回転槽２３の周側部の内面には複数のバッフル３１を突設しており、回転槽２３の後側の端面部には、その中心と同心となる環状配置により複数の温風導入口３２を形成している。

これに対して、水槽２２には、前側の端面部の上部（前記開口部２４より上方の部分）に温風出口３３を形成し、後側の端面部の上部に、上記温風導入口３２の回転軌跡に対向させて温風入口３４を形成している。このほか、水槽２２の底部の最後部には、排水口３５を形成しており、この排水口３５に水槽２２外で排水弁３６を接続し、更に、排水弁３６に排水ホース３７を接続して、これらにより水槽２２内の水を機外に排出するようにしている。

水槽２２の背面部にはモータ３８を取付けており、これの回転軸３９を水槽２２内に突入させて、その先端部に、前記回転槽２３の後側の端面部の中心部を取付けている。又、それにより、回転槽２３を水槽２２に同軸状で回転可能に支持している。即ち、モータ３８によるダイレクトドライブ方式を採用している。
尚、水槽２２は、複数のサスペンション４０（１つのみ図示）により前記外箱２１に弾性支持しており、その支持形態は、水槽２２の軸方向が前後となる横軸状で、しかも前上がりの傾斜状であり、従って、この水槽２２に上述のように支持された回転槽２３も、同形態となっている。モータ３８は、この場合アウターロータ形のブラシレスＤＣモータで構成されており、回転槽２３を回転させる駆動力を与えるようになっている。

水槽２２の下方（外箱２１の底面上）には、台板４１を配置し、この台板４１上に通風ダクト４２を配置している。この通風ダクト４２は、前端部の上部に吸風口４３を有しており、この吸風口４３に、前記水槽２２の温風出口３３を還風ダクト４４及び接続ホース４５を介して接続している。尚、還風ダクト４４は前記水槽２２の開口部２４の左側を迂回するように配管している。
一方、通風ダクト４２の後端部には循環用送風機４６のケーシング４７を連設しており、このケーシング４７の出口部４８を、接続ホース４９及び給風ダクト５０を介して、前記水槽２２の温風入口３４に接続している。尚、給風ダクト５０は前記モータ３８の左側を迂回するように配管している。これらの結果、還風ダクト４４、接続ホース４５、通風ダクト４２、循環用送風機４６のケーシング４７、接続ホース４９、給風ダクト５０により、前記水槽２２の温風出口３３と温風入口３４とを接続して通風路５１が設けられている。

尚、前記循環用送風機４６は、この場合、遠心ファンであり、ケーシング４７の内部に遠心羽根車５２を有しており、その遠心羽根車５２を回転させるモータ３８をケーシング４７の外部に有している。そして、通風路５１中、通風ダクト４２の内部には、前部に蒸発器５４を配置しており、後部に凝縮器５５を配置している。これらの蒸発器５４及び凝縮器５５は、いずれも詳しくは図示しないが、冷媒流通パイプに伝熱フィンを細かいピッチで多数配設して成るフィン付きチューブ形のもので、熱交換性に優れており、それらの伝熱フィンの各間を、前記通風ダクト４２を後述のように流れる風が通るようになっている。

更に、蒸発器５４及び凝縮器５５は、図２に示す圧縮機５６及び絞り弁（特には電子式の絞り弁）５７と共にヒートポンプ５８を構成するもので、このヒートポンプ５８においては、接続パイプ５９によって、圧縮機５６、凝縮器５５、絞り弁５７、蒸発器５４の順にこれらをサイクル接続しており（冷凍サイクル）、圧縮機５６が作動することによって冷媒を循環させるようになっている。

前記通風ダクト４２の蒸発器５４配設部分の上流側である前面部には、連通口６０を形成すると共に、この連通口６０により上記通風ダクト４２の前面部（蒸発器５４配設部分の上流側）から分岐させて吐風路６１を設けている。この吐風路６１は、前記外箱２１内の下部を前方へ、そして上方へと延びて、前方を指向するように設けており、従って、出口部６２は前方を指向して機外に臨んでいる。又、その出口部６２にはシャッタ６３を設けている。尚、シャッタ６３は、詳細には、下端部が支軸６４により前後に回動可能に支持され、図示を省略したモータや電磁石等の駆動装置の動力により回動されて出口部６２を開閉するようになっているが、後述する冷房運転時以外は出口部６２を閉鎖するようになっている。

一方、通風路５１における蒸発器５４と凝縮器５５との間の部分である通風ダクト４２の中間部の上壁には、吸気口６５を形成しており、又、吐風路６１の入口部である前記連通口６０には、切換ダンパ６６を設けている。この切換ダンパ６６は、詳細には、上端部が支軸６７により前後に回動可能に支持され、図示を省略したモータや電磁石など駆動装置の動力により回動されて、上記連通口６０の開放、閉鎖、ひいては吐風路６１の開放、閉鎖の切換えをし、同時に前記通風ダクト４２の吸風口４３の閉鎖、開放、ひいては通風路５１の閉鎖、開放の切換えをする風路切換装置として機能するようになっている。

更に、吐風路６１には吐風用送風機６８を設けている。この吐風用送風機６８は、この場合、横流ファンであり、多数の長尺状翼片を円筒状に配列して成る横流羽根車６９を吐風路６１の内部に配置し、それを回転させるモータ（図示省略）を吐風路６１の外部に並設している。尚、外箱２１の内上部には、洗濯乾燥機の制御に必要な電源系の制御部８１及び表示系の制御部８２と、水槽２２内に給水するための給水弁８３、給水ケース８４、及び給水ホース８５を配設している。

そして、温風入口３４の近傍には、図６に示す従来構成と同様にして第１温度センサ８６が配置されており、通風路５１の内部における蒸発器５４の前方には第２温度センサ（温度センサ）８７が配置されている。図３（ａ）は、第２温度センサ８７の配置状態を示す図１の部分拡大図を概略的に示すものである。第２温度センサ８７は、図３（ｃ）に示すようにサーミスタ８８で構成され、その先端部分にある本体が樹脂製のカバー８８ａによって覆われており、その本体に信号線８８ｂが接続されている。そして、第２温度センサ８７は、図３（ａ），（ｂ）に示すように円筒形のケース８９に、その上方から先端部分が上を向くように折り返された状態で挿入されている。

ケース８９は、図３（ｂ）に示すように、前方側，後方側に夫々スリット８９ａが形成されており（図示は前方側のみ）、内部のサーミスタ８８が流通する空気に晒されるようになっている。そして、そのケース８９は、通風路５１を構成する通風ダクト４２に上方側から挿入された状態で、蒸発器５４の前方に位置するように固定されている。尚、第１温度センサ８６も図３（ｂ）と同様に構成されている。このような配置形態を採用することで、サーミスタ８８の先端部（感熱部）の長手方向は、通風路５１内における空気の流通方向に対して垂直に交差するように配置されている。

そして、第２温度センサ８６については、冷房運転時に冷気に晒された後、その運転が終了すると外気が含む湿度により結露が発生する場合がある。このような状態が継続的に繰り返されると、サーミスタ８８にマイグレーションが生じるおそれがある。しかし、本実施例では、第２温度センサ８６は乾燥運転時には温風に晒されて乾燥されるため、除湿されるようになる。

また、比較的低温の環境下で乾燥運転を開始した場合には、衣類等が含んでいた水分がサーミスタの表面で結露し、水滴が残留するおそれもある。このように水滴が残留すると、実際には温度センサ周辺の空気温度が変化していても、水滴の熱容量が大きいためその温度変化に追従することができず、温度検知の応答性が悪化することが考えられる。これに対して、本実施例では、第２温度センサ８６を図３（ａ）に示すように、サーミスタ８８の本体である先端部分が上方を向くように配置するので、温度検知部分に水滴が付着することを防止できるようになっている。

図４には、制御装置９１を中心に示す制御系の機能ブロック図である。この制御装置９１は、前記外箱２１の内部に配設され、例えばマイクロコンピュータで構成されており、洗濯乾燥機の運転全般を制御する制御手段として機能する。又、この制御装置９１には、洗濯乾燥機の運転に係る操作を使用者がするための操作パネルなど操作部９２から各種操作信号が入力されると共に、前記水槽２２内の水位を検知するように設けた水位センサ９３から水位検知信号が入力される。更に、制御装置９１には、温度センサ８６，８７から各々の温度検知信号が入力されると共に、モータ３８，圧縮機５６の回転を夫々検知するように設けた回転センサ９４，９５から回転検知信号が入力され、過電流検出用の電流センサからは電流検知信号が入力されている。

制御装置９１は、乾燥させるべき衣類の量も検知するようになっており、その衣類量の検知は、例えば衣類を収容した回転槽２３を回転させたときの回転速度が所定の回転速度に達するまでの所要時間を測定し、その所要時間が長いほど、回転槽２３の回転負荷が大きく収容された衣類の量が多いと判断するように行なう。そして、回転槽２３の回転速度は、回転センサ９４により検知されるモータ３８の回転数、即ち回転槽２３の回転数を制御装置９１が所要時間で除する演算をすることにより算出される。
しかして、制御装置９１は、それらの入力並びにあらかじめ記憶された制御プログラムに基づいて、水槽２２内（回転槽２３内）に給水するように設けた給水弁３６と、前記回転槽２３駆動用のモータ３８、水槽２２内（回転槽２３内）から排水するように設けた排水弁３６、圧縮機５６、循環用並びに吐風用送風機４６，６８、及び絞り弁５７を、駆動回路９６を介して駆動制御する。

次に、上記構成の洗濯乾燥機の作用を述べる。操作部９２により標準的な運転コースが選択されると、制御装置９１は最初に洗濯（洗い及びすすぎ）運転を開始させる。この洗濯運転では、給水弁８３から給水ケース８４及び給水ホース８５を経て水槽２２内に給水する動作が行われ、続いて、モータ３８が作動されることにより、回転槽２３が低速で正逆両方向に交互に回転される。
洗濯運転が終了すると、次に、脱水運転が開始される。この脱水運転では、水槽２２内の水を排出した後、回転槽２３を高速で一方向に回転させる動作が行われる。これにより、回転槽２３内の洗濯物は遠心脱水される。

脱水運転が終了すると、次に、乾燥運転が実行される。この乾燥運転では、切換ダンパ６６が、図１に実線で示すように、通風ダクト４２の吸風口４３を開放し、連通口６０を閉鎖するようにセットされる。この状態で、回転槽２３を低速で正逆両方向に回転させつつ、循環用送風機４６のモータ３８を作動させる。すると、遠心羽根車５２の送風作用で、図１に実線矢印Ａで示すように、水槽２２内の空気が温風出口３３から通風路５１の還風ダクト４４及び接続ホース４５を経て通風ダクト４２内に流入する。

またこの時に、ヒートポンプ５８の圧縮機５６の作動が開始される。これにより、ヒートポンプ５８に封入した冷媒が圧縮されて高温高圧の冷媒となり、その高温高圧の冷媒が凝縮器５５に流れて、通風ダクト４２内の空気と熱交換する。その結果、通風ダクト４２内の空気が加熱され、反対に、冷媒の温度は低下して液化される。この液化された冷媒が、次に、絞り弁５７を通過して減圧された後、蒸発器５４に流入し、気化する。それにより、蒸発器５４は通風ダクト４２内の空気を冷却する。蒸発器５４を通過した冷媒は圧縮機５６に戻る。

これらにより、前記水槽２２内から通風ダクト４２内に流入した空気は、蒸発器５４で冷却されて除湿され、その後に凝縮器５５で加熱されて温風化される。そして、その温風が接続ホース４９、給風ダクト５０を経て、温風入口３４から水槽２２内に供給され、更に、温風導入口３２から回転槽２３内に供給される。回転槽２３内に供給された温風は洗濯物の水分を奪った後、前記温風出口３３から還風ダクト４４及び接続ホース４５を経て通風ダクト４２内に流入する。
かくして、蒸発器５４と凝縮器５５を有する通風ダクト４２と回転槽２３との間を空気が循環することにより、回転槽２３内の洗濯物が乾燥される。従って、この場合、回転槽２３内は乾燥室として機能する。

以上に対して、洗濯乾燥機が設置されたスペースの冷房を行うときには、切換ダンパ６６が通風ダクト４２の連通口６０を開放し、吸風口４３を閉鎖するように切換えられると共にシャッタ６３が開放され、この状態で、ヒートポンプ５８の圧縮機５６の作動が開始されると共に、吐風用送風機６８が作動される。
これらにより、図１に破線矢印Ｂで示すように、通風ダクト４２外の空気が吸気口６５から通風ダクト４２内に吸入されて、蒸発器５４を上述の乾燥運転時の空気流とは逆の流れで通り冷却される。そして、その冷却された空気が連通口６０から吐風路６１を通って機外の前方に吐出され、洗濯乾燥機が設置されたスペースの冷房を行う。尚、それに伴って、外箱２１が有する空気導入口（図示省略）からは、機外の空気が外箱２１内に吸い込まれる。

そして、本実施例の洗濯乾燥機は、上記のように冷房運転を行う際に、第２温度センサ８７により検知される温度に基づき図５に示すように温度制御を行うようになっている。即ち、冷房温度を一定に（図中に破線で示す目標温度）維持するように、第２温度センサ８７により例えば１分毎に空気温度を検知して、圧縮機５６の回転周波数を制御する。具体的には、例えば、冷風の温度が目標温度よりも低い場合は圧縮機５６の回転周波数を１０％上昇させ、逆に、冷風の温度が目標温度よりも高い場合は回転周波数を１０％低下させる。斯様に制御することで、図中に実線で示す実際の冷風温度が極力目標温度に近付くようにする。
また、本実施例の洗濯乾燥機は、乾燥運転については、従来と同様に図７に示す制御を行なう。この場合においても、第２温度センサ８７は、温風の通風路でもあるダクト４２内に位置しているので、図７に示す温風の吹出し温度を同様に検出することが可能となっている。

以上のように本実施例によれば、回転槽２３の空気を、ヒートポンプ５８の蒸発器５４、凝縮器５５を配設した通風路５１を通し循環させて回転槽２３に収容された衣類を乾燥させる運転と、通風路５１の蒸発器５４が配設された部分より上流側から分岐した吐風路６１を開放し、外部の空気を吸気口６５から乾燥運転時の空気流とは逆の流れで蒸発器５４を通し、吐風路６１から機外に吐出する冷房運転と行う洗濯乾燥機において、乾燥運転時の空気流と冷房運転時の空気流との双方が流通する通風路５１内に、温度制御を行うための第２温度センサ８７を配置した。

従って、第１温度センサ８６に、もう１つの第２温度センサ８７を加えるだけで、当該センサ８７により検知される温度に基づき、乾燥運転時，冷房運転時の双方について温度制御を行うことができるので、温度センサを余分に追加することなくコストアップを回避できる。
また、第２温度センサ８７をサーミスタ８８で構成し、そのサーミスタ８８を、通風路５１内において、感熱部の長手方向が空気流の流通方向に対して交差するように配置したので、流通する空気に対して検温部が晒される面積が大きくなり、温度検知をより確実に行うことができる。

本発明は上記し図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形が可能である。
第２温度センサ８７は、必ずしもサーミスタ８８の感熱部の長手方向が空気の流通方向に対して交差するように配置する必要はない。構造的な制約などがある場合には、適宜配置を変更すれば良い。
第２温度センサのみで乾燥運転の終了時点を検出可能であれば、第１温度センサ８６は削除しても良い。
所謂ドラム式の洗濯乾燥機に限らず、縦型の洗濯乾燥機に適用しても良い。
洗濯乾燥機に適用するものに限らず、衣類乾燥機に適用しても良い。

本発明の一実施例を示す洗濯乾燥機の縦断側面図ヒートポンプのサイクル構成図（ａ）は第２温度センサの配置状態を示す図１の部分拡大図、（ｂ）は第２温度センサの斜視図、（ｃ）はサーミスタを示す図制御系の機能ブロック図冷房運転時の温度制御を説明する図従来例を示す図１相当図（ａ）は乾燥運転時の温度制御を説明する図、（ｂ）は（ａ）の出入り口温度差を示す曲線を拡大して示す図

符号の説明

図面中、２３は回転槽（乾燥室）、５１は通風路、５４は蒸発器、５５は凝縮器、５８はヒートポンプ、６１は吐風路、６２は出口部、６５は吸気口、８７は第２温度センサ、８８はサーミスタを示す。

Claims

乾燥室の空気を、ヒートポンプの蒸発器、凝縮器を配設した通風路を通して循環させることにより衣類を乾燥させる運転と、前記通風路の前記蒸発器配設部分より上流側から分岐した吐風路の開放をし、通風路外の空気を通風路に設けた吸気口から前記乾燥運転時の空気流とは逆の流れで前記蒸発器を通し前記吐風路から機外に吐出する冷房運転との選択を可能としたものにおいて、
前記乾燥運転時の空気流と、前記冷房運転時の空気流との双方が流通する風路内に、温度制御を行うための温度センサを配置することを特徴とする衣類乾燥機。
温度センサは、サーミスタで構成されており、
前記サーミスタは、風路内において、感熱部の長手方向が空気流の流通方向に対して交差するように配置されることを特徴とする請求項１記載の衣類乾燥機。