JP2008048810A - 衣類乾燥装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒートポンプ装置を設けた洗濯乾燥機は、乾燥の進行に伴い、槽内の空気温度が上昇すると、ヒートポンプ装置の動作圧力が上昇し、圧縮機への電流の増加や、圧縮機への負荷が増大する。
【解決手段】凝縮器２１と蒸発器２３を接続する送風路の中間に外気を利用した空気熱交換器又は除湿水を利用した水熱交換器からなる補助冷却手段２４を設置して、凝縮器２１の入口空気温度の上昇を抑制し、凝縮温度上昇による圧縮機負荷の増大を防止する。
【選択図】図２

Description

本発明は一般家庭にて使用される洗濯乾燥機に関するものである。

従来のドラム式の洗濯乾燥機は図５に示すような構成であった。以下、その構成について説明する。図５に示すように、筐体１の内部には、複数のサスペンション２によって弾性的に支持された円筒状の外槽３を設け、洗濯・脱水時の振動をサスペンション２によって吸収する構成としている。外槽３の内部には、洗濯または乾燥対象物４（以下、衣類という）を収容する円筒状で横軸型の内槽５を回転可能に配設し、駆動モータ６により回転軸６ａを回転させて回転駆動する。

内槽５の内壁には衣類を撹拌する複数のバッフル（図示せず）が設けられ、内槽５の周壁には小孔５ａを多数設けている。筐体１の前面には衣類４を出し入れする開口部１ａと、これを開閉する扉７が設けられている。外槽３および内槽５の前面側にも同様の開口部３ａ、５ｂを有し、この外槽３の開口部３ａはベローズ８によって筐体１の開口部１ａと水密に連結されている。外槽３の底部には洗濯水を排出する排水口９を有し、排水弁１０を介して排水ホース１１に連結され、その先端部は機外に導出されている。

送風機１２は、ヒータ１３によって加熱された温風を給気口１４から内槽５内に送風供給するものである。循環ダクト１５は、内槽５および外槽３を通過した湿った乾燥用空気の除湿を行うもので、一端を外槽３の下部の排気口１６に接続し、他端を送風機１２に接続している。給水弁１７は、水道の蛇口等に接続された給水ホース１８からの給水を制御する。

上記構成において、洗濯運転を行う場合は、扉７を開いて内槽５内へ衣類４および洗剤を入れて運転を開始する。まず、給水弁１７が洗濯水側の給水口を開き、外槽３および内槽５内に所定量の水が供給されると、駆動モータ６が作動し内槽５が回転駆動され洗浄動作を行う。所定時間後、駆動モータ６が停止して排水弁１０が開き、汚れた水が内槽５および外槽３から排水され、排水ホース１１を介して機外の排水場所へ排水される。次に、上記と同様に外槽３および内槽５に水が供給され、すすぎ動作を行う。すすぎが終了すると排水弁１０が開いて排水された後、内槽５が駆動モータ６により高速で回転駆動されることにより、衣類４の脱水が行われる。

以上のように洗濯運転が終了すると、乾燥運転が開始する。乾燥工程では駆動モータ６により低速で内槽５を回転駆動させ衣類４を撹拌しながら、送風機１２により矢印１９の方向に送風された空気は、ヒータ１３で加熱されて温風となり、給気口１４から内槽５内へ送り込まれる。この温風は、衣類４の水分を奪った後、内槽５の小孔５ａから外槽３内を通過して排気口１６を経て循環ダクト１５へ至る。

このとき給水弁１７が冷却水側の給水口を開いており、循環ダクト１５内には冷却水が注水されている。衣類４の水分を奪って湿気を含んだ温風がこの循環ダクト１５内を通過するとき、冷却水により冷却されて水分の結露が起こり、湿った温風は除湿されて矢印に示すように再び送風機１２へ戻る。この冷却水および結露水は排水弁１０を介して機外へ排水される。この送風機１２、ヒータ１３、給気口１４、内槽５、外槽３、排気口１６、循環ダクト１５の循環経路で温風を循環させることにより、内槽５内の衣類４を乾燥させることができる。

上記従来の構成では、衣類４の乾燥に使用された熱は、循環ダクト１５の冷却水もしくは筐体１からの放熱によって全て外部に捨てられるものであり、再利用されることがなかった。

そこで、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された冷媒の熱を放熱する放熱器と、高圧の冷媒の圧力を減圧するための絞り手段と、減圧されて低圧となった冷媒が周囲から熱を奪う吸熱器とを冷媒が循環するように管路で連結したヒートポンプ装置を衣類乾燥機に設けることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この構成によれば、外部に放出される熱量を回収し、有効にエネルギーを利用して衣類の乾燥が行えることが分かっている。
特開平７−１７８２８９号公報

ヒートポンプ装置を設けた洗濯乾燥機は、上述したように圧縮機と凝縮器と膨張手段と蒸発器とを順次環状に接続したヒートポンプ装置により、槽内の空気の除湿及び加熱し、衣類を乾燥するが、ヒートポンプ装置の凝縮圧力及び蒸発圧力は、槽内の空気条件により決定されるため、乾燥の進行に伴い、槽内の空気温度が上昇すると、ヒートポンプ装置の動作圧力が上昇し、圧縮機への電流の増加や、圧縮機への負荷が増大することにより、安全性や信頼性の面で課題があった。

上記従来の課題を解決するために、本発明の衣類乾燥装置は、ヒートポンプ装置の作動圧力の過昇を防止するために、補助冷却手段を設けたものである。

これにより、凝縮器へ流入する空気温度を低減することが可能になり、凝縮圧力の過昇を防止できる。

本発明の衣類乾燥装置は、ヒートポンプ装置の動作圧力の過昇を防止でき、安全性や信頼性の面で多大な効果を有する。

請求項１に記載の発明は、筐体内に支持した外槽と、前記外槽内に回転自在に支持した内槽と、圧縮機と凝縮器と膨張手段と蒸発器とを順次環状に接続してなるヒートポンプ装置と、吐出風路と、排出風路と、送風機と、前記送風機により送風される空気を前記外槽、前記排出風路、前記蒸発器、前記凝縮器、前記送風機とを環状に接続してなる送風回路と、を備え、前記凝縮器と前記蒸発器を接続する前記送風回路中に補助冷却手段とを設けたことにより、ヒートポンプによる除湿と加温により、効果的に衣類の乾燥が行え、凝縮器の入口空気温度を降下することができ、槽内の温度上昇によって凝縮温度が上昇することを防止できる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、補助冷却手段として、独立した前記蒸発器から前記凝縮器に至る送風回路に、空気冷却器と、前記空気冷却器に外気を導入する第２の送風機とを設けたことより、槽内空気の温度変動に対しても温度変動が小さい空気を凝縮器に流すことができるため、凝縮圧力が安定したものにできる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、補助冷却手段として、前記蒸発器の下部に設置し底部に開口した取水口を有するドレンパンと、前記取水口より導入した水を送水するポンプと、水管とフィンからなる水熱交換器と、を設けたことにより、除湿水からも熱回収ができることでエネルギー効率を増加させることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。従来例と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。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における洗濯乾燥機の断面図、図２は、同実施の形態における洗濯乾燥機の冷凍サイクル図、図３は、同実施の形態における洗濯乾燥機の外気を熱源とする補助冷却器の斜視図、図４は、同実施の形態における洗濯乾燥機の除湿水を熱源とする補助冷却器の斜視図である。

２０は圧縮機、２１は凝縮器、２２はキャピラリチューブ、２３は蒸発器であり、圧縮機２０、凝縮器２１、キャピラリチューブ２２、蒸発器２３を順次環状に接続して、冷凍サイクルを形成する。

２４は補助冷却手段である。２５は排出風路、２６は吐出風路、２７は送風機である。外槽３、内槽５、排出風路２５、蒸発器２３、補助冷却手段２４、凝縮器２１、送風機２７、吐出風路２６は、順次環状に接続され閉じた風路を形成する。

補助冷却手段２４は、蒸発器２３で、冷却除湿した空気をさらに冷却する。この時、冷却熱源は、外気または、蒸発器２３で得られた除湿水である。

２８は空気熱交換器であり、複数の並設した空気流路２９Ａを有する隔壁３０を隣り合う空気流路２９Ｂが直行するように空気流路２９Ａ、２９Ｂが熱交換可能なように積層したものである。３１は第２の送風機であり、直行する空気熱交換器２８の空気流路２９の一方に外気を送風する。

３２は水熱交換器であり、フィン３３と水管３４よりなり、フィンアンドチューブ型の熱交換器となる。３５は底部に開口した取水口（図示せず）を有するドレンパン、３６は送水ポンプ、３７は送水パイプ、３８は排水パイプであり、ドレンパン３５は、蒸発器２３の下方に設置される。ドレンパン３５に設けた送水ポンプ３６、送水パイプ３７、水熱交換器３２の水管３４、排水パイプ３８を順次接続し、排水パイプ３８をドレンパン３５内に開口部を設置される。

３９は温度センサー、４０は補助冷却手段運転手段であり、温度センサー３９は、凝縮器２１の空気入口近傍の風路内に設置される。

次に上記構成の動作について説明する。

内槽５内の洗濯の終了した衣類４は、乾燥運転開始により、駆動モータ６により回転軸６ａを回転させて回転駆動する。同時に圧縮機２０、送風機２７が運転を開始する。圧縮機２０で圧縮された冷媒は、凝縮器２１で放熱凝縮し、キャピラリチューブ２２で断熱膨張し、蒸発器２３で、蒸発吸熱した後圧縮機２０に戻る。

この時、送風機２７により循環する空気は、外槽３、内槽５内の湿度の高い空気を蒸発器２３により冷却、除湿され、冷却除湿された空気は凝縮器２１により、加熱される。この高温低湿の空気が外槽３より内槽５に流れ、内部の湿った衣類４の乾燥を行う。この時空気は、衣類４に含まれる水分の蒸発潜熱により低温化、加湿され再び、蒸発器２３に導かれる。

衣類４の乾燥が進行すると、蒸発器２３に至る空気は、徐々に昇温低湿度化する。このため、蒸発器２３での冷媒蒸発温度は徐々に高温化し、これに伴い圧縮機２０に吸い込まれる冷媒の比体積が低くなること、及び圧縮比が低下していくことから、冷媒循環量が徐々に増加し、凝縮器２１での凝縮圧力が徐々に増大していく。

乾燥運転中、温度センサー３９が、圧縮機２０の信頼性に影響を与えると考えられる所定の凝縮器２１の入口空気温度を検知すると補助冷却手段運転手段４０は、補助冷却手段２４の作動を開始する。補助冷却手段２４の作動により、蒸発器２３を通過した空気は、補助冷却手段２４でさらに冷却され、凝縮器２１での凝縮温度を低下させる。

具体的には、補助冷却手段２４として、外気を利用する場合、第２の送風機３１が補助冷却手段運転手段４０により運転を開始する。空気熱交換器２８は、直行する複数の並設した空気流路２９が、隔壁３０を隔て、直行している。直行する一方の空気流路２９Ａには、蒸発器２３から凝縮器２１に至る空気が、他方の空気流路２９Ｂには第２の送風機３１より導入された温度の低い外気が流れる。この時、外槽３、内槽５内からの高温多湿の空気が蒸発器２３により、除湿、冷却されるが、空気熱交換器２８で、外気と熱交換し、さらに低温化されることにより、凝縮器２１での凝縮温度を過昇させない（図３参照）。

また、補助冷却手段２４として水熱源を利用する場合は、同様に送水ポンプ３６が、補助冷却手段運転手段４０により運転を開始する。この時、ドレンパン３５には、蒸発器２３にて除湿された除湿水が貯水されており、送水ポンプ３６はこの水を送水パイプ３７により、水熱交換器３２の水管３４へ送られる。これにより、除湿水は、水管３４の外に流れる蒸発器２３から凝縮器２１へ流れる空気と水管３４とフィン３３を介して熱交換を行う。これにより、凝縮器２１の入口空気温度は低下することになり、蒸発器２３入口空気温度が高くなっても、凝縮温度を低く抑えることができる（図４参照）。

以上のように、本実施の形態においては補助冷却手段を蒸発器と凝縮器の中間の風路に設置することにより、乾燥の進行により蒸発器の入口空気温度が上昇しても、補助冷却手段により凝縮器入口空気温度の上昇を抑制することができ、凝縮温度上昇による圧縮機負荷の増大による信頼性の低下を防止することができる。

以上のように、本発明にかかる衣類乾燥装置は、ヒートポンプ装置の動作圧力の過昇を防止でき、安全性や信頼性の面で多大な効果を有するので、洗濯乾燥機、衣類乾燥機、浴室乾燥機などの衣類の乾燥のみに留まらず、食品等の衣類以外のヒートポンプ式乾燥装置の用途にも適用可能である。

本発明の実施の形態１における洗濯乾燥機の断面図 同実施の形態における洗濯乾燥機の冷凍サイクル図 同実施の形態における洗濯乾燥機の外気を熱源とする補助冷却器の斜視図 同実施の形態における洗濯乾燥機の除湿水を熱源とする補助冷却器の斜視図 従来の洗濯乾燥機の断面図

符号の説明

１ 筐体
３ 外槽
５ 内槽
２０ 圧縮機
２１ 凝縮器
２２ キャピラリチューブ（膨張手段）
２３ 蒸発器
２４ 補助冷却手段
２５ 排出風路
２６ 吐出風路
２７ 送風機
２８ 空気熱交換器
２９Ａ 空気流路
２９Ｂ 空気流路
３１ 第２の送風機
３２ 水熱交換器
３３ フィン
３４ 水管
３５ ドレンパン
３６ 送水ポンプ
３７ 送水パイプ
３８ 排水パイプ

Claims (3)

1. 筐体内に支持した外槽と、前記外槽内に回転自在に支持した内槽と、圧縮機と凝縮器と膨張手段と蒸発器とを順次環状に接続してなるヒートポンプ装置と、吐出風路と、排出風路と、送風機と、送風機により送風される空気を前記外槽、前記排出風路、前記蒸発器、前記凝縮器、前記送風機とを環状に接続してなる送風回路と、を備え、前記凝縮器と前記蒸発器を接続する前記送風回路中に補助冷却手段を設けた衣類乾燥装置。
2. 前記補助冷却手段として、独立した前記蒸発器から前記凝縮器に至る送風回路に、空気冷却器と、前記空気冷却器に外気を導入する第２の送風機と、を設けた請求項１に記載の衣類乾燥装置。
3. 前記補助冷却手段として、前記蒸発器の下部に設置し底部に開口した取水口を有するドレンパンと、前記取水口より導入した水を送水する送水ポンプと、水管とフィンからなる水熱交換器と、を設けた請求項１に記載の衣類乾燥装置。

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