(57)【要約】【課題】洗濯時間が短く、洗濯性能を向上する。【解決手段】モータ１１等の駆動手段とヒータ等の加熱器１７の電力配分制御を行なうことによって、給水する水を最大限の電力で加熱して洗濯に適した適温の水を洗濯槽に供給することで、短時間で洗濯性能を高めることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗濯水を加熱する加熱器と、洗濯動作を行なう駆動手段と、前記駆動手段と前記加熱器の電力配分を制御する制御手段を備えた洗濯機。
【請求項２】
制御手段は、駆動手段動作中は加熱器の電力を抑制する請求項１記載の洗濯機。
【請求項３】
制御手段は、駆動手段動作中は加熱器を停止する請求項１記載の洗濯機。
【請求項４】
制御手段は、加熱器動作中は駆動手段の電力を抑制する請求項１記載の洗濯機。
【請求項５】
制御手段は、加熱器動作中は駆動手段を停止する請求項１記載の洗濯機。
【請求項６】
制御手段は、加熱器と駆動手段が同時運転をする場合に、両者の電力を抑制する請求項１記載の洗濯機。
【請求項７】
制御手段は、加熱器と駆動手段の電力の加算値が所定値を超えないように電力配分する請求項１から６のいずれか１に記載の洗濯機。
【請求項８】
加熱器は、水道水を直接加熱する構成とした請求項１から７のいずれか１項に記載の洗濯機。
【請求項９】
加熱器は、流路の下流側に設けた水温検知手段によって検出される水温が適温となるように、前記加熱器の通電量と通水量の少なくともひとつの制御を行なう適温制御機能を設けた請求項８記載の洗濯機。
【請求項１０】
加熱器は、棒状の発熱体の外周に設けた流路と、前記流路を構成するケースを備えた熱交換器とした請求項１から９のいずれか１項に記載の洗濯機。
【請求項１１】
発熱体は、シーズヒータとした請求項１０記載の洗濯機。
【請求項１２】
発熱体は、セラミックヒータとした請求項１０記載の洗濯機。
【請求項１３】
加熱器は、発熱体の外周に設けた流路と、前記流路を構成するケースと、前記流路に流向を旋回方向に変換する螺旋状のガイドを備えた熱交換器とした請求項１１または１２記載の洗濯機。
【請求項１４】
加熱器は、発熱体の外周に設けた流路と、前記流路を囲うケースと、少なくとも前記流路の一部に流速を速くする流速加速手段を備えた熱交換器とした請求項１３記載の洗濯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水を加熱して温水を供給する加熱器を備えた洗濯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の洗濯機は、図５に示すように、洗濯槽１の一部に湯沸し手段２を設け、洗濯槽１内に給水した水温を検知する検知手段３としての水温検知サーミスタを設け、この検知手段３からの情報に応じて前記湯沸し手段２を制御する制御装置（図示せず）を設けた構成としていた。給水経路には、水道栓４と、給水口５が設けられている。また、洗濯槽１および攪拌翼６を駆動するモータ７が備えられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記構成において、洗濯槽内の水温を水温検知サーミスタ３で検出し、あらかじめ設定された水温以下であれば、制御装置によってヒータが駆動され、洗濯槽１内の水温を暖めることによって、洗浄効果を高めた洗濯を実現する構成としているものである。
【特許文献１】特開平５−１６１７８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の構成では、電気容量に限界のあるヒータで湯を沸かす場合に長時間を要し、洗濯時間が長くなるという課題があった。また、モータとヒータの同時運転を想定すると、ヒータに許される容量は、ますます小さくなり、湯を沸かす時間はさらに長くなっていた。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、洗濯時間が短く、洗濯性能の高い洗濯ができる洗濯機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、モータ等の駆動手段とヒータ等の加熱器の電力配分制御を行なうようにしたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の洗濯機は、駆動手段と加熱器の電力配分を制御することにより、加熱器の容量を限界まで上げて洗濯水を加熱することができる。したがって、短時間で所望の温度の洗濯水が得られ、洗濯時間が短く、洗濯性能の高い洗濯ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
第１の発明は、洗濯水を加熱する加熱器と、洗濯動作を行なう駆動手段と、前記駆動手段と前記加熱器の電力配分を制御する制御手段を備えたことにより、加熱器の運転時の電力容量を限界まで上げて洗濯水を加熱することができる。したがって、短時間で所望の温度の洗濯水を得ることができる。また、所望の温水で洗濯を行なうことにより洗濯性能を高めることができる。
【０００９】
第２の発明は、特に第１の発明の制御手段を、駆動手段動作中は加熱器の電力を抑制するようにしたことにより、駆動手段動作中であっても洗濯水を許容範囲における最大限加熱することができる。
【００１０】
第３の発明は、特に第１の発明の制御手段を、駆動手段動作中は加熱器を停止するようにしたことにより、簡単な制御動作により電力容量の抑制ができ、かつ加熱器動作による洗濯動作を阻害することがない。
【００１１】
第４の発明は、特に第１の発明の制御手段を、加熱器動作中は駆動手段の電力を抑制するようにしたことにより、加熱器は最大加熱能力で運転でき、洗濯動作に関わりなく短時間に所望の温度の洗濯水を得ることができる。
【００１２】
第５の発明は、特に第１の発明の制御手段を、加熱器動作中は駆動手段を停止するようにしたことにより、簡単な制御動作により電力容量の抑制ができ、かつ洗濯動作による洗濯水加熱動作を阻害することがない。
【００１３】
第６の発明は、特に第１の発明の制御手段を、加熱器と駆動手段が同時運転をする場合に、両者の電力を抑制することにより、例えば水温が低い場合は、駆動手段の電力を少なめにし、加熱器の電力を多めにすることにより、洗濯水の加熱を優先し、逆に水温が高い場合は駆動手段の電力を多めにし、加熱器の電力を少なめにすることにより、洗濯動作を優先にするなど、電力を許容範囲に抑え、洗濯時間が短く、さらに洗濯効果を大きくすることができる。
【００１４】
第７の発明は、特に、第１から６のいずれかひとつの発明の制御手段を、加熱器と駆動手段の電力の加算値が所定値を超えないように電力配分することにより、所定値を電力容量の許容範囲内に設定すれば、加熱器の電力が許容電力範囲内で最大に設定できるので、洗濯水の加熱を短時間に終了できる。
【００１５】
第８の発明は、特に、第１から７の発明の加熱器を、水道水を直接加熱する構成としたことにより、水を瞬時に適温に調整することができ、保温するタンクが不要で小型化できるとともに保温ロスがなく高効率、低消費電力とすることができる。
【００１６】
第９の発明は、特に、第８の発明の加熱器を、流路の下流側に設けた水温検知手段によって検出される水温が適温となるように、前記加熱器の通電量と通水量の少なくともひとつの制御を行なう適温制御機能を設けた構成とすることにより、水を瞬時に設定された洗濯に適した水温に調整することができ、保温するタンクが不要で小型化できるとともに保温ロスがなく高効率、低消費電力とすることができる。
【００１７】
第１０の発明は、特に、第１から９の発明の加熱器を、棒状の発熱体の外周に設けた流路と、前記流路を構成するケースを備えた熱交換器とすることにより、発熱体と流路を一体とすることで小型化することができる。
【００１８】
第１１の発明は、特に、第１０の発明の発熱体を、シーズヒータとすることにより、低コストで、高信頼性かつ小型化を実現することができる。
【００１９】
第１２の発明は、特に、第１０の発明の発熱体は、セラミックヒータとすることにより、低コストで、高信頼性かつ小型化を実現することができる。
【００２０】
第１３の発明は、特に、第１１または第１２の発明の加熱器を、発熱体の外周に設けた流路と、前記流路を構成するケースと、前記流路に流向を旋回方向に変換する螺旋状のガイドを備えた熱交換器とすることにより、発熱体と水流との熱伝達性能が向上し、発熱体表面温度が低下する。したがって、発熱体の寿命や信頼性を高めることができる。
【００２１】
第１４の発明は、特に、第１３の発明の加熱器を、発熱体の外周に設けた流路と、前記流路を囲うケースと、少なくとも前記流路の一部に流速を速くする流速加速手段を備えた熱交換器とすることにより、発熱体と水流との熱伝達性能が向上し、発熱体表面温度が低下する。したがって、発熱体の寿命や信頼性を高めることができる。
【００２２】
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、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における洗濯機の構成図を示すものである。図１において、内槽８と攪拌翼９を内設し、洗濯水を貯留する洗濯槽１０と、駆動手段であるモータ１１と、モータ１１の回転を内槽８および攪拌翼９に選択的に伝える軸受１２と、水を供給する給水口１３と、給水口１３から洗濯槽１０に至る給水経路を主水路１４とバイパス経路１５に分岐する切換弁１６とを備え、前記バイパス経路１５の途中に加熱器１７を備えた構成としている。ここで、バイパス経路１５の下流に、温水吐出口１９側と、洗剤投入器２０側とに切換える切換弁１８を設けている。洗剤投入器２０は、溶けた洗剤が洗剤吐出口２１より吐出する構成になっている。
【００２４】
また、洗濯槽１０下部と、バイパス経路１５の加熱器１７上流側とを連通する吸入路２２を設け、入水切換弁２３によって、加熱器１７への給水を水道水からの水と洗濯槽１０からの水とに選択的に切換える。ここで選択された水は、ポンプ２４により流量制御して加熱器１７に供給する。水路の切換えや流量や温度の調整、および洗濯に関する制御は制御手段２５により行い、モータ１１と加熱器１７の両者の電力配分を制御する機能を備えている。
【００２５】
加熱器１７は、図２に示すように、流体としての水を加熱する発熱体としてのシーズヒータ２６と、シーズヒータ２６の外周を囲って流路２７を構成する円筒状のケース２８と、流路２７を螺旋状に構成するための乱流生成手段としてのガイドでバネ２９で構成されている。そして、入水口３０と、吐水口３１と、シーズヒータの電極端子３２、３３と、流路２７をシールするためのＯリング３４を備えている。また、図中の矢印は水の流れを示すもので、水をお湯に変換する熱交換器として構成されたものである。
【００２６】
また、図３に示すように、加熱器１７は円筒状に構成し、洗濯機のコーナ部３５に縦方向に設置して省スペースを図っている。そして、切換弁１６は、給水経路の主水路１４とバイパス経路１５との流量比を可変する流量比制御弁の機能を兼用するように構成したものである。
【００２７】
以上のように構成された洗濯機について、以下その動作、作用を説明する。まず、入水切換弁２３によってバイパス経路１５の水が加熱器１７に供給されるように設定する。そして、水道水は給水口１３から供給され、切換弁１６によって、一部の水が、バイパス経路１５に供給される。供給された水道水は、入水切換弁２３とポンプ２４を経て加熱器１７に供給され、ここで適温に加熱されるものである。
【００２８】
また、洗濯槽１０に貯まった洗濯水の温度が低い場合は、入水切換弁２３によって洗濯槽１０の洗濯水が加熱器１７に供給されるように設定する。そして、洗濯水はポンプ２４によって加熱器１７に供給され、ここで適温に加熱されて洗濯槽１０に戻るようにして、洗濯槽１０内の水温が所定温度になれば加熱器１７の運転を終了するものである。
【００２９】
このような構成において、洗濯機に通電できる容量は、家庭用の洗濯機の場合、分電盤のブレーカの関係上、１５００Ｗが上限とされている。そして、その中から加熱器１７に通電できる容量は、洗濯機に内蔵されているモータ１１などの電器部品への電力を差し引くと、さらに少なくなる。
【００３０】
そこで本発明の制御手段２５は、加熱器１７とモータ１１の電力の加算値が所定値（例えば１３００Ｗ）を超えない範囲で最大となるように電力配分するように制御する。洗濯槽１０に水道水を貯める場合のようにモータ１１の運転を行なっていない場合は、加熱器１７への電力を所定値（例えば１３００Ｗ）に設定し、洗濯中に洗濯水の温度が低い場合には、所定値からモータ１１の電力を差し引いた電力を加熱器１７の電力として設定する。
【００３１】
制御手段２５は、適温制御機能によって加熱器１７の下流側に設けた水温検知手段３６によって検出される水温が、洗濯に適した温度となるようにポンプ２４の流量を制御する。ポンプ２４の流量制御を行なっても設定温度より高い温度が出湯される場合は、加熱器１７の通電量を抑制するより制御する。
【００３２】
例えば、洗濯槽１０に水道水を貯める場合に１３００Ｗの電力が加熱器１７に使用できるとすると、水の温度を３０Ｋ上昇するには、約６２０ｍＬ／分程度が限界となる。それでは、約１０Ｌの容積を満水にするには約１６分の時間が必要となる。よって、洗濯に使用する水のすべてを給水時に加熱して適温にするには、不充分な容量であることがわかる。そこで、本発明では、給水経路から切換弁１６によってバイパス経路１５に一部の水を通水することで少ない水量の水を加熱して、洗剤などを溶かすための水として使用することとした。当然、洗濯に使用する水の水温を暖める役目もできることは周知のとおりである。そして、洗濯槽１０に給水が完了し、洗濯を開始した後も引き続き洗濯水を加熱するようにして、洗濯に適した温度が得られるようにした。
【００３３】
例えば、水温が５℃とすると、洗濯に使用する洗剤が溶けにくいので、水が加熱器１７で適温（例えば、３５℃）に加熱され、洗剤投入器２０から投入された洗剤とお湯を混合することで洗剤が溶けやすいようにするものである。そして、洗剤が溶けた適温の洗剤溶液を洗濯槽１０に吐出することで、洗剤が衣類に効率よく浸透し、かつ衣類の生地を傷めることなく洗濯を行うことができる。さらに、水を瞬間的に加熱して洗剤を溶かすお湯を作ることができるので、お湯を貯湯しておく無駄がなく、少ない消費電力で実現することができる。ここで、３５℃で例に挙げたが、水温は、火傷しない程度の温度（約４５℃以下）に適温制御機能を備えた制御回路により制御されている。
【００３４】
また、洗剤を溶かす以外にも、加熱器１７で加熱された温水は利用され、主水路１４の水と混合されることで、洗濯槽１０に吐出される水の温度を洗濯に適した水温にすることができ、汚れを効果的に落とす洗濯ができる。
【００３５】
さらに、加熱器１７で加熱された温水を直接洗濯槽１０に吐出することで、洗濯槽１０を加熱消毒して、殺菌や除菌の作用を得ることができるものである。もちろん、例え４５゜Ｃの温度であっても、洗濯槽１０の蓋（図示せず）が開いているときは、吐出しない制御として火傷などが発生しないようにしている。ただ、本格的な消毒の効果を得ようとした時は、温度（例えば、６０゜Ｃ程度）を更に上げて実施することも可能である。これも、水道水を直接加熱する加熱器を使用しているので、流量を絞ることで、即座に高温のお湯を作ることができ、高い消毒作用を得ることができる。
【００３６】
このようにポンプ２４によって、流量を調整することができるので、利用する流量に応じた水を加熱器１７に通水することができ、適温にする制御を的確に行うことができる。なお、水道水を直接加熱する場合の流量調節は、水道圧によって水量が得られるので、ポンプ２４の変わりに流量調整弁を用いてもよい。
【００３７】
また、加熱器のヒータに、スケールが付着しないように、螺旋状のガイドとしてのバネ２９を流路に巻き、流速を高める構成とした。すなわち、図２に示すように、ケース２８の中心から偏芯した側面位置に設けた入水口３０から入水し、シーズヒータ２６の外周に流れ込み、さらに、その外周に沿って螺旋状に配置したバネ２９によって、外周を螺旋状に旋回して流れ、再び側面に設けた吐出口３１より吐出されることになる。ここで、螺旋状に配置するバネ２９は、流速加速手段として作用する。すなわち、バネ２９のピッチ間を構成する流路断面積が、ケース２８とシーズヒータ２６の間に構成されたドーナツ状の流路の断面積より狭くなるようなピッチで旋回させるようにした。この結果、バネ２９に沿って螺旋状に流れる旋回流の流速は、バネがない場合に比べて加速されて速くなり、乱流が生成されることとなる。
【００３８】
また、ケース２８とシーズヒータ２６で囲まれた流路空間は、アスペクト比の大きな流路断面となり、流体が流れる距離が長くなると、徐々に整流効果が働き層流となりやすい特徴がある。しかし、本発明では、流れの方向が旋回流として、常に偏向していく流れであり、かつ流速を速くしているので乱流状態が継続し、シーズヒータ２６と流体である水の境界層の領域が非常に狭くなり、スケールなどが蓄積することを防止することができるのである。そして、円筒状のケースとしているので、洗濯槽のコーナ部に設置でき、加熱器を設けた構成でも、小型化を図ることができる。
【００３９】
なお、シーズヒータで説明したが、セラミックヒータを用いても同様の効果を得ることができる。図４に示すように、セラミックヒータの場合、筒状のセラミックヒータ３７とすることで、ヒータの内周、外周に流路３８、３９がそれぞれ設けられ、往復の流路の構成となる。このセラミックヒータ３７の内周の流路３８へは、水を供給する入水口４０を備え、外周の流路３９の最下流に吐出口を備えている。
【００４０】
また、セラミックヒータ３７の電極端子４２は、入水口４０方向に設けている。さらに、ケース底面に水抜栓４３を設けている。そして、セラミックヒータ３７の外周に旋回板４４を設けることで旋回流を構成し、スケールが付着しにくい構成としている。この旋回板４４は、シーズヒータ同様バネで構成することも可能である。さらに、入水口４０と吐出口４１の両方を上方向に設ける構成とすることで、給水経路との接続が一方向からでき、組立て取付けが簡単にできる。
【００４１】
以上の実施の形態１では、加熱器と駆動手段の電力の加算値が所定値を超えないように、加熱器の電力を変更して電力配分する構成としたが、加熱器の電力を優先してモータ等の駆動手段の電力を抑制してもよい。この場合は、洗濯動作は制限されるが、洗濯水の温度が、より早く所望温度に加熱でき、温度による洗濯性能が高まるので、総合的な洗濯性能が向上する場合がある。
【００４２】
また、加熱器と駆動手段の電力の加算値が所定値を超えないように、加熱器と駆動手段の両者の電力を変更して電力配分する構成としてもよい。この構成によれば、例えば洗濯槽内の水温が低い場合は、駆動手段の電力を少なめにし、加熱器の電力を多めにすることにより、洗濯水の加熱のための優先度を増し、温度による洗濯効果向上を優先させる。逆に水温が高い場合は駆動手段の電力を多めにし、加熱器の電力を少なめにすることにより、洗濯動作による洗濯効果向上を優先にするなど、電力を許容範囲に抑え、洗濯時間が短く、さらに洗濯効果を大きくすることができる。
【００４３】
さらに、加熱器を運転している場合に駆動手段の動作指示があった場合に、一旦加熱器の運転を停止したり、逆に駆動手段を運転している場合に加熱器の運転指示があった場合に、駆動手段の運転を停止したりしてもよい。この構成によれば加熱器と駆動手段とは切換制御すればいいので、制御構成や加熱器の運転ソフトが単純化できる。
【００４４】
また、縦置き全自動洗濯機で説明したが、横置きや斜め置きのドラム式洗濯機でも同様の考えで構成することが可能であることを付記しておく。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上のように、本発明にかかる洗濯機は、駆動手段と加熱器の電力配分を制御することにより、加熱器の容量を限界まで上げて洗濯水を加熱することができる。したがって、短時間で所望の温度の洗濯水が得られ、洗濯時間が短く、洗濯性能を高くすることが可能となるので、食器洗い機や洗車機等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態１における洗濯機の断面図
【図２】同洗濯機の加熱器の断面図
【図３】図１に示す洗濯機のＡ−Ａ断面図
【図４】同洗濯機の加熱器の他の例の断面図
【図５】従来の洗濯機の断面図
【符号の説明】
【００４７】
１０  洗濯槽
１１  モータ（駆動手段）
１７  加熱器
２５  制御手段
２６  シーズヒータ
２７  流路
２８  ケース
２９  バネ
３６  水温検知手段
３７  セラミックヒータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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