(57)【要約】【課題】乾燥性能を維持し、ファンからの騒音を低減して乾燥運転時の騒音を低減する。【解決手段】主板１３、環状の支持板１４および多数の後退翼１５からなる多翼ターボファン１６と、前記多翼ターボファン１６を収容する支持板１４側にベルマウス状の吸込口１７を有し、前記多翼ターボファン１６の周囲を舌部１８を基点として渦巻き状の壁面１９で囲んだケーシング２０とで送風手段１２を構成し、外槽３、回転槽５、ヒートポンプ装置３３、空気循環路とを含めた乾燥用空気の循環経路での圧力損失が１００〜１５０ｍｍＡｑであり、乾燥運転時の風量が２．０〜３．０ｍ３／ｍｉｎとしたものである。【選択図】図１
2008104478.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体に弾性支持された外槽と、前記外槽内に回転可能に設けられた回転槽と、前記回転槽を回転させる駆動手段と、衣類乾燥用空気の除湿と加熱を行うヒートポンプ装置と、前記ヒートポンプ装置によって加熱された空気を前記回転槽内へ供給し、循環させる空気循環路と、前記空気循環路に乾燥用空気を送風する送風手段とを備え、前記送風手段は、主板、環状の支持板および多数の後退翼からなる多翼ターボファンと、前記多翼ターボファンを収容する前記支持板側にベルマウス状の吸込口を有し、前記多翼ターボファンの周囲を舌部を基点として渦巻き状の壁面で囲んだケーシングとで構成され、前記外槽、前記回転槽、前記ヒートポンプ装置および前記空気循環路を含めた乾燥用空気の循環経路での圧力損失が１００〜１５０ｍｍＡｑであり、乾燥運転時の風量が２．０〜３．０ｍ３／ｍｉｎとした洗濯乾燥機。
【請求項２】
ヒートポンプ装置を筐体内の背面下部に設け、前記ヒートポンプ装置の空気循環路に送風手段の吸込口を開放するように設けた請求項１記載の洗濯乾燥機。
【請求項３】
ファンの外径を、１３０〜１４０ｍｍとした請求項１または２記載の洗濯乾燥機。
【請求項４】
送風手段の動作回転数を、圧縮機の動作回転数と、少なくとも１０Ｈｚ以上離した請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗濯乾燥機。
【請求項５】
圧縮機の動作回転数を２０〜９０Ｈｚとし、送風手段の動作回転数を１００Ｈｚ以上とした請求項１〜４のいずれか１項に記載の洗濯乾燥機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプを用いて洗濯・脱水と乾燥を同一の回転槽内で行う洗濯乾燥機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のドラム式洗濯乾燥機は図１２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水槽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。水槽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回転槽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。
【０００３】
回転槽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、回転槽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。水槽３および回転槽５の前面側にも同様の開口部３ａ、５ｂを有し、この水槽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。水槽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。
【０００４】
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から回転槽５内に送風供給するものである。循環ダクト１５は、回転槽５および水槽３を通過した湿った乾燥用空気の除湿を行うもので、一端を水槽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。
【０００５】
上記構成において、洗濯運転を行う場合は、扉７を開いて回転槽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、水槽３および回転槽５内に所定量の水が供給されると、駆動モータ６が作動し回転槽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、汚れた水が回転槽５および水槽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、上記と同様に水槽３および回転槽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、回転槽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。
【０００６】
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により低速で回転槽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から回転槽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、回転槽５の小孔５ａから水槽３内を通過して排気口１６を経て循環ダクト１５へ至る。
【０００７】
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、回転槽５、水槽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、回転槽５内の衣類４を乾燥させることができる。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【特許文献１】特開平７−１７８２８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、ヒートポンプ装置を設けることによって、乾燥用空気の循環経路である送風回路内には通常のダクト抵抗のみでなく、ヒートポンプ装置による抵抗も追加される。また、洗濯乾燥機においては、衣類などから出る糸埃等を除去するためのフィルターが設けられていたり、筐体の小型化のために、その筐体内の限られたスペースにヒートポンプ装置や送風機を設けようとした場合、送風回路のダクト断面積を小型化したり、ヒートポンプ装置を小型化し、かつ、ヒートポンプ装置内の吸熱器、放熱器の性能を向上するためにフィンピッチを詰める等の対策により、送風回路内のダクトの送風抵抗が増加する。
【００１１】
さらに、洗濯乾燥機の場合、送風回路がほぼ全閉かつ循環するクローズな状態になっているために、それによってもダクト抵抗が増加するというような要因が存在する。こういった条件の中で、使用される送風機は、小型かつ、高圧力で、さらに衣類をできるだけ短時間で乾燥させるために高風量であることが求められる。
【００１２】
一般的に、小型で高圧、高風量の送風機としては、多翼で翼形状が回転方向に対して前傾しているファン（以下、多翼前傾ファンと表現する）が使用されている。しかしながら、多翼前傾ファンは、翼間で剥離が生じやすく、そのために、圧力―風量特性（ＱＨ特性）をグラフ（横軸は風量、縦軸は圧力をとる）で描いた時に、その曲線の中に正の勾配を持つ領域（曲線が山形になっている）、あるいは、風量軸に対して水平になる領域が存在し、それにより、送風機の動作圧力点が正の勾配や、水平な位置にある場合は、風量が変動し、不安定になることがある（以下、サージング現象とする）。そのために、多翼前傾ファンは騒音が大きくなる傾向にある。
【００１３】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、乾燥性能を維持し、ファンからの騒音を低減して乾燥運転時の騒音を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記従来の課題を解決するために、本発明の洗濯乾燥機は、送風手段は、主板、環状の支持板および多数の後退翼からなる多翼ターボファンと、前記多翼ターボファンを収容する前記支持板側にベルマウス状の吸込口を有し、前記多翼ターボファンの周囲を舌部を基点として渦巻き状の壁面で囲んだケーシングとで構成され、前記外槽、前記回転槽、前記ヒートポンプ装置および前記空気循環路を含めた乾燥用空気の循環経路での圧力損失が１００〜１５０ｍｍＡｑであり、乾燥運転時の風量が２．０〜３．０ｍ３／ｍｉｎとしたものである。
【００１５】
これによって、小型で、必要な圧力、風量等の性能条件を満たし、乾燥性能を維持し、乾燥運転時の騒音を低減することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の洗濯乾燥機は、乾燥性能を維持し、乾燥運転時の騒音を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
第１の発明は、筐体に弾性支持された外槽と、前記外槽内に回転可能に設けられた回転槽と、前記回転槽を回転させる駆動手段と、衣類乾燥用空気の除湿と加熱を行うヒートポンプ装置と、前記ヒートポンプ装置によって加熱された空気を前記回転槽内へ供給し、循環させる空気循環路と、前記空気循環路に乾燥用空気を送風する送風手段とを備え、前記送風手段は、主板、環状の支持板および多数の後退翼からなる多翼ターボファンと、前記多翼ターボファンを収容する前記支持板側にベルマウス状の吸込口を有し、前記多翼ターボファンの周囲を舌部を基点として渦巻き状の壁面で囲んだケーシングとで構成され、前記外槽、前記回転槽、前記ヒートポンプ装置および前記空気循環路を含めた乾燥用空気の循環経路での圧力損失が１００〜１５０ｍｍＡｑであり、乾燥運転時の風量が２．０〜３．０ｍ３／ｍｉｎとしたことにより、小型で高圧力、高風量の性能を有する多翼前傾ファンと比べて、翼間での剥離を減少し、前記課題で示したような、サージング現象を解消することができ、騒音性能を向上させることができる。さらに、前記ファンは、前記外槽、前記回転槽、前記ヒートポンプ装置、前記空気循環路とを含めた乾燥用空気の循環経路での圧力損失が、１００〜１５０ｍｍＡｑという圧力損失が高い条件下でも、多翼前傾ファンとほぼ同等の大きさで、ユーザーに要望される洗濯から乾燥に要する時間の指標である約１４０分を満たすための風量２．０〜３．０ｍ３／ｍｉｎ（その時の乾燥用空気の温度は６０〜７５℃とする）を出すことができる。これらにより、乾燥用空気の循環経路での圧力損失が高い場合であっても、乾燥性能を維持し、前記ファンからの騒音を低減することで、乾燥運転時の騒音を低減することができる。
【００１８】
第２の発明は、特に、第１の発明のヒートポンプ装置を筐体内の背面下部に設け、前記ヒートポンプ装置の空気循環路に送風手段の吸込口を開放するように設けたことにより、送風手段の吸気側の騒音をヒートポンプ装置により消音することで騒音を低減させ、さらに、乾燥運転時に音源となる前記ヒートポンプ装置と前記ファンを、洗濯乾燥機を使用するユーザーの耳の位置から遠ざけることによって、騒音が聞こえ難くすることができる。
【００１９】
第３の発明は、特に、第１または２の発明のファンの外径を、１３０〜１４０ｍｍとしたことにより、外槽やヒートポンプ装置の大きさを小さくしたり、筐体を大きくすることなく、送風手段を限られたスペースに設けることができ、送風手段の騒音性能を向上させることができ、乾燥性能を維持し、乾燥運転時の騒音を低減することができる。
【００２０】
第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明の送風手段の動作回転数を、圧縮機の動作回転数と、少なくとも１０Ｈｚ以上離したことにより、送風手段の回転数と、圧縮機の動作回転数が近接することによって生じるうなりによる騒音を解消することができ、乾燥運転時の騒音を低減することができる。
【００２１】
第５の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明の圧縮機の動作回転数を２０〜９０Ｈｚとし、送風手段の動作回転数を１００Ｈｚ以上としたことにより、乾燥運転時に、風量や周囲環境によって変動する圧縮機の回転数に影響を受けることなく、送風手段の回転数と、圧縮機の動作回転数が近接することによって生じるうなりによる騒音を解消することができ、乾燥性能を維持し、乾燥運転時の騒音を低減することができる。
【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、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。
【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乾燥機の断面図、図２はその背面図である。また、図３は多翼ターボファン、図４は送風手段を示す図である。
【００２４】
図１および図２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。外槽３の内部には、衣類４を収容する円筒状の回転槽５を回転可能に設け、駆動モータ６により回転駆動される。回転槽５は洗濯工程においては洗濯室となり、乾燥工程においては乾燥室となる。ここで、筐体１内において外槽３及び回転槽５は、前面よりも背面が下がるように傾斜して設けられており、回転槽５の回転軸方向が水平方向から２０〜３０度傾斜している（外槽３は開口部３ａが地面に対して水平に設置されていても良い）。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。
【００２５】
外槽３および回転槽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に連結されている。また、外槽３には溢水口５０が設けられ、所定の水位以上に水が供給された場合には、溢れた水は溢水ホース５１を介して排水ホース１１へ流れて機外に排出される。
【００２６】
送風手段１２は、図３、図４に示すように主板１３、環状の支持板１４および多数の後退翼１５からなる多翼ターボファン１６（図では羽根数省略する）と、前記多翼ターボファン１６を収容する前記支持板１４側にベルマウス状の吸込口１７を有し、多翼ターボファン１６の周囲を舌部１８を基点として渦巻き状の壁面１９で囲んだケーシング２０で構成されている。
【００２７】
また、図１に示すように外槽３の背面下部の筐体１内の空きスペース６０には、乾燥用空気を暖める熱源として利用される、吸熱器３０、放熱器３１および圧縮機３２で構成されるヒートポンプ装置３３が設けられている。吸熱器３０及び放熱器３１はヒートポンプ装置の冷媒と乾燥用空気とで熱交換を行うフィン＆チューブ型の熱交換器からなる。
【００２８】
送風手段１２の設置場所については、図２に示すように、筐体１内の背面下部に設けられたヒートポンプ装置３３の側面に取り付けることによって設置する。これは、送風手段１２の吸込口１７が、ヒートポンプ装置３３内に開口しており、吸熱器３０及び放熱器３１を流れてきた空気は、送風手段１２の吸込口１７へと至るように構成されている。
【００２９】
送風手段１２は、外槽３の外面に設けた給気ダクト２１（空気循環路）と連通し、給気ダクト２１の給気ダクト入口２２から入った乾燥用空気を矢印イ方向に送風して給気口２３から回転槽５内に供給する。また、外槽３の外面には、外槽３の上方に設けられた排気口２４と連通する排気ダクト２５（空気循環路）を設け、回転槽５および外槽３を通過して排気口２４から出てきた空気を、矢印ロ方向に流れて排気ダクト入口２６から排気ダクト出口２７へと導出する。
【００３０】
また、送風手段１２と給気ダクト入口２２とは、蛇腹状の伸縮可能な可撓性材料からなる給気口ホース４１を介して連通し、排気口２６と排気ダクト入口２４も同様に、蛇腹状の伸縮可能な可撓性材料からなる排気口ホース４２を介して連通しており、外槽３の振動がヒートポンプ装置３３へと伝達されることを防いでいる。
【００３１】
また、空気循環路の途中には、空気中の異物を除去するフィルター手段として合繊ネット等からなるリントフィルター４３を着脱可能に設けている。このように、ヒートポンプ装置３３を筐体１内の背面下部に設け、さらにその側面に送風手段１２の吸込口１７が開放するように設けることによって、筐体１内の空きスペース６０を有効に利用し、コンパクトに洗濯乾燥機を構成できる。
【００３２】
さらに、乾燥運転時の騒音低減に関しては、送風手段１２の吸込口１７側で発生する吸気による騒音は、ヒートポンプ装置３３が消音器の役割をすることで消音され、さらに、乾燥運転時に音源となるヒートポンプ装置３３や送風手段１２をユーザーの耳の位置からできるだけ遠ざけることによって、騒音を聞こえにくくし、洗濯乾燥機の乾燥運転時の騒音性能を向上させることができる。また、送風手段１２の吐出口側の騒音も外槽３が消音器の役割をすることで消音されている。
【００３３】
次に、上記で示したような洗濯乾燥機における乾燥用空気の風路内の圧力損失について示す。上記のようなヒートポンプ装置３３を利用した洗濯乾燥機の場合、筐体１内の限られたスペースにヒートポンプ装置３３や送風手段１２を設けるために、送風回路のダクト断面積を小型化したり、ヒートポンプ装置３３を小型化し、かつヒートポンプ装置３３内の吸熱器３０、放熱器３１の性能を向上するためにフィンピッチを詰める等の対策により、送風回路内のダクト抵抗が増加する傾向にある。
【００３４】
また、上記のリントフィルター４３が風路の抵抗になることによっても、圧力損失が増加する。さらに、洗濯乾燥機の場合、送風回路がほぼ全閉かつ循環するクローズな状態になっているために、例えば、送風回路内のどこかで圧力変動が発生した場合、それが、送風回路内全域に及んでしまうために、それによっても圧力損失が増加するというような要因が存在する。
【００３５】
実際に、本発明において図１および図２に示すように洗濯乾燥機を構成した場合において、空気循環路の風路の長さ、断面積、曲がり部、拡大、縮小部等の風路の構成要素を考慮して圧力損失を計算すると、以下のようになる（この時の洗濯乾燥機の筐体の大きさ（外形寸法）は、幅約６５０ｍｍ、奥行き約７００ｍｍ、高さ１０００〜１１００ｍｍとする。これは、現在市販されている衣類容量８〜９ｋｇ用洗濯乾燥機の標準的な大きさのものである）。
【００３６】
計算は、図５および図６に示すように、図１および図２で示す洗濯乾燥機の空気循環路をＡ〜Ｆの部分に分けて、それぞれの部分の圧力損失を計算した。Ａ〜Ｆの部分に見られる風路の構成要素は、それぞれ、Ａ：給気口ホースの持つ蛇腹形状、Ｂ：給気ダクトのストレート部、曲がり部、Ｃ：回転槽、Ｄ：排気口ホースの持つ蛇腹形状、排気ダクトのストレート部、曲がり部、Ｅ：排気ダクト、Ｆ：ヒートポンプ装置となっており、各構成要素における圧力損失の計算は下記を参考にして行った。
【００３７】
（風路のストレート部）
圧力損失＝λ×Ｌ×ρ×ｖ２／２／ｄ
ここで、λは摩擦係数、Ｌはダクト長さ、ρは空気密度、ｖは流速、ｄは円形断面の場合直径を示し、それ以外はｄ＝４ｍとし、ｍ＝（ダクト断面積）／（ダクト断面におけるダクト周の長さ）とする。摩擦係数λは、レイノルズ数とダクト壁面粗さの関数である。
【００３８】
（風路の蛇腹部）
圧力損失＝λ×Ｌ×ρ×ｖ２／２／ｄ
（風路の拡大部）
圧力損失＝（１−（Ａ１／Ａ２））２×ρ×Ｖ１２／２
ここで、Ａ１は上流側面積、Ａ２は下流側面積、Ｖ１は上流側流速である。
【００３９】
（風路の縮小部）
圧力損失＝η×ρ×Ｖ２２／２
ここで、ηは損失係数で、以下の式から計算する。
η＝０．４３１１６−０．１７２×（Ａ２／Ａ１）−０．６２８５×（Ａ２／Ａ１）２＋０．３７１×（Ａ２／Ａ１）３
Ｖ２は下流側流速である。
【００４０】
（風路の曲がり部）
圧力損失＝σ×ρ×ｖ２／２
σ＝０．００５２×０．０００８７１×（β）＋０．０００１４７２×（β）２
βは曲がり角である。
ヒートポンプ装置３３や外槽３（回転槽５）の圧力損失については、実験により得た数値を利用した。
【００４１】
以上、これらの式から、Ａ〜Ｆの各部分の圧力損失を計算し、それぞれを合計した結果、循環経路での圧力損失は約１００ｍｍＡｑとなった。この計算で得た値に対して、実際に本実施の形態のように構成した洗濯乾燥機において、全空気循環路の圧力損失を計測した結果約１５０ｍｍＡｑとなっていた。これは、計算においては、細かな風路の急拡大部、風路の急縮小部、ディフューザ部等による圧力損失を考慮しなかったことと、フィルター部の圧力損失を考慮しなかったためと考えられる。
【００４２】
これらのことから本実施の形態で示している構成で、かつ外形寸法も上記で示したとおりの大きさで考えた場合、実際の洗濯乾燥機においても、ダクトの急拡大、急縮小部等を極力なくしたり、リントフィルター４３部の構造を見直すことによって、空気循環路の圧力損失を計算結果とほぼ同等の値にできると考えられる。このことから本実施の形態のように洗濯乾燥機を構成する場合、その風路内の圧力損失はおよそ１００〜１５０ｍｍＡｑとして考える。
【００４３】
また、ヒートポンプ装置を用いた洗濯機乾燥機は、乾燥用空気を暖める熱源としてヒータを利用したものに比べて、低温かつ短時間で衣類を乾燥できることが特徴とされているが、その時の乾燥用空気の温度を約６０℃〜７５℃として、乾燥時間約９０分とした場合、乾燥時間と空気温度を示す図７から、必要な風量は約２．０〜３．０ｍ３／ｍｉｎとなっている。
【００４４】
ここで、乾燥時間を９０分としている理由について説明する。従来の洗濯乾燥機において、衣類を洗い、乾燥運転を完了するまでに要する時間はおよそ１９０分であった。しかし、それでは、ユーザーが午前中に衣類を洗濯し、乾燥まで完了するには時間がかかりすぎるため、洗濯乾燥機を利用して、衣類を洗濯から乾燥まで完了させるためには、夜に洗濯をする機会が多くなる。しかし、夜に洗濯をすることは騒音の面からも非常に問題があり、ユーザーからは外出するまでの午前中に洗濯を乾燥まで完了したいという要望がある。
【００４５】
ユーザーが起床して、外出するまでに洗濯を乾燥まで完了するためには、それらを約１４０分で完了させる必要があると言われており、洗濯から乾燥を完了するまでの洗い、すすぎ、脱水、乾燥という工程を考える際、従来の洗濯乾燥機では、脱水までに約５０分要することから、乾燥は約９０分で完了する必要がある。
【００４６】
次に、乾燥用空気の温度を６０℃〜７５℃としている理由について説明する。乾燥用空気の温度については、低ければ低い程、衣類にしわがつきにくく良いとされているが、低すぎるとその分、同風量条件の下では、乾燥時間がかかってしまい、また、乾燥時間短縮のために風量を上げようとしても、風量を上げた分だけ騒音が増える。また、ヒートポンプ装置の除湿能力の点からも、６０℃以下とすることは非常に難しい。
【００４７】
次に、７５℃以下である理由について説明する。冷媒の種類にもよるが、本実施の形態で使用している代替フロン冷媒では、冷媒の臨界点が約８０℃ぐらいであり、それ以上の温度で使用すると、効率が悪くなってしまう。そういった理由から７５℃としている。また、現在、冷媒としてＣＯ２が利用されることもあるが、コストが高くなるという問題がある。
【００４８】
次に、本発明で使用している多翼ターボファン１６について示す。一般的にファンの種類を選ぶ際には、下記の（１）式で示す比速度Ｒｓより選定する。
Ｒｓ＝Ｎ×Ｑ１／２／（Ｐｔ／γ）３／４  （１）
ここで、Ｎはファンの回転数［ＲＰＭ］、Ｑは風量［ｍ３／ｍｉｎ］、Ｐｔはファンの全圧［ｍｍＡｑ］、γは空気の比重量［ｋｇ／ｍ３］を示す。この（１）式に、本発明の洗濯機の乾燥運転時のおよその条件である圧力損失（１２０ｍｍＡｑ）、風量（２．０〜３．０ｍ３／ｍｉｎ）、回転数（＝５０００ＲＰＭ）の値を代入すると（例として圧力損失１２０ｍｍＡｑ、風量２．０ｍ３／ｍｉｎを代入する）、
Ｒｓ＝５０００×２．０１／２／（１２０／１．２）３／４≒２３０
となり、この比速度の値と、小型であるということを考慮した場合、選定されるファンは、多翼前傾ファンが当てはまる。しかし、上記でも示したように、多翼前傾ファンは、翼間での剥離等が関連するサージング現象により、騒音が大きくなる傾向にある。
【００４９】
そこで、本発明では、使用するファンとして、多翼で後退翼を有するターボファンを利用する。ターボファンは、同寸法の多翼前傾ファンと比べて、翼間での風の流れが翼に沿いやすくスムーズであるため翼間での剥離が生じにくく、サージング現象が起こりにくいという特徴がある。また、効率も良い。しかし、反面、圧力や風量は出にくい。そこで、同寸法の多翼前傾ファンと比べて、翼の枚数を増やし多翼化することによって、圧力や、風量の性能を向上させた。
【００５０】
ここで、同寸法の多翼前傾ファン、ターボファン、多翼ターボファンのＱＨ特性（圧力―風量特性）の傾向を示す図を図８に示す。多翼前傾ファンは実線、ターボファンは破線、多翼ターボファンは点線で示している。図８から、多翼前傾ファンは一部の領域で曲線が水平になっている領域が見られる。これは圧力や風量が変動するサージング現象によるものと考えられるが、このサージング現象が生じる原因について、多翼前傾ファンでは、翼間での剥離が生じやすく、この剥離点では渦が発生し、それに伴い圧力変動を生じ、風量が変動する。これらが原因となり、騒音も増加する。そこで、翼間での剥離を生じさせないために、翼間での風の流れが翼に沿いやすいターボファンを使用すると、翼間での剥離が解消され、サージング現象も起こりにくくなる。
【００５１】
しかし、図８に示すように、同寸法、同翼枚数のターボファンでは、多翼前傾ファンに比べて動作点で必要な性能が得られない。そこで、このターボファンをさらに多翼化する（同寸法の多翼前傾ファンに比べて翼枚数を増やす）ことによって、動作点で必要な性能が得られるようにする。実際には、ファン１６の外径１４０ｍｍで翼枚数５０枚であったものを翼枚数８０〜１００枚（最適な翼枚数はファンの内径や翼１５の傾き角度、翼１５の高さによる）にすることによって、図８に示す通り、必要な性能が得られる。これ以上に翼枚数を増やすと、逆に騒音性能が悪化した。これは、翼間の幅が狭くなりすぎることによって翼間での風速が速くなったことによるものと考えられる。この動作点での必要な性能が得られた多翼前傾ファンおよび多翼ターボファンの騒音性能を示す周波数分析図を図９に示す。
【００５２】
また、図９からは、特に４００〜４０００Ｈｚ付近の騒音値が多翼ターボファン１６では騒音値が小さくなっていることが確認できる。この帯域の周波数の騒音は比較的、耳に感じやすい音であることからも、本発明の多翼ターボファン１６は騒音性能が向上されていることが確認できる。ここで、ファン単体の騒音特性を計測する際のファンの動作点は、そのファンを洗濯乾燥機で使用する時の動作点と一致させている。騒音が低減されている４００〜４０００Ｈｚでは、主にファンの翼間での剥離による騒音やそれに伴うサージング現象が解消されることによって、騒音が低減されていると考えられる。
【００５３】
また、多翼ターボファン１６の翼枚数については、上記で示した外形の下では、寸法以外のファン内径や翼の傾き角度、翼高さを適当に変えることによって、６０〜１００枚であれば、上記とほぼ同等性能を有する多翼ターボファンを構成できる。翼枚数が６０枚以下では、必要な風量、圧力性能を出せず、翼枚数を１００枚以上にした場合、翼間の幅が狭くなりすぎることによって、翼間での風速が速くなり、騒音性能が悪くなる。
【００５４】
また、本発明の多翼ターボファン１６は、図８のＱＨ特性から、送風回路内の圧力損失が１００〜１５０ｍｍＡｑであっても、上記で示した乾燥時間内に乾燥を終了するための風量条件２．０〜３．０ｍ３／ｍｉｎを満たしている。また、本発明の多翼ターボファン１６は、図３で示すように、環状の支持板を、ファンの内側から外側に向かって、ファンの高さが小さくなるように傾斜させることによって、ファンに入ってくる風の流れが急に曲げられることによって、支持板側に風が流れないこと、さらに、支持板側が低圧となり、主板側から出た流れが支持板側に逆流することによって生じる支持板側での剥離を解消することができ、さらに騒音性能を向上させることができる。
【００５５】
また、制御手段４８は、駆動モータ６や排水弁１０、送風手段１２及び圧縮機３２等を駆動して洗濯、脱水、乾燥工程を制御する。
【００５６】
以上のような構成において、次に、この動作について説明する。洗濯工程では、排水弁１０を閉じた状態で外槽３内に所定の水位に達するまで給水を行い、駆動モータ６により衣類４と洗浄水の入った回転槽５を回転させて衣類４の洗濯を行う。また、洗濯後の濯ぎ工程でも、洗濯工程と同様に外槽３内に給水を行い、回転槽５を回転させて衣類４の濯ぎを行う。脱水工程では、排水弁１０を開いて機外へ水を排水した後、駆動モータ６により衣類４の入った回転槽５を高速回転して脱水する。
【００５７】
乾燥工程では、ヒートポンプ装置３３の圧縮機３２を作動させると、冷媒が圧縮され、この圧力により放熱器３１、絞り手段（図示せず）、吸熱器３０を循環する。放熱器３１では冷媒の圧縮で熱が放出され、吸熱器３０では絞り手段で減圧されて低圧となった冷媒により熱が吸収される。このとき送風手段１２が作動し、放熱器３１の放熱により加熱された温風が給気ダクト２１を通って給気口２３から外槽３及び回転槽５内に送風される。回転槽５は駆動モータ６により回転駆動され衣類４は上下に撹拌される。
【００５８】
回転槽５内に送風された温風は、この衣類４の隙間を通るときに水分を奪い、湿った状態で外槽３の排気口２６を経て排気ダクト２４を通り、リントフィルター４３を通過してリント等の異物が除去され、熱交換風路２８（空気循環路）に至る。この湿った温風は、吸熱器３０を通過する際に顕熱と潜熱が奪われて除湿され、乾いた空気と除湿水に分離される。この乾いた空気は、放熱器３１で再び加熱され温風となって圧縮機容器を通過して送風手段１２へと循環する。
【００５９】
このようにヒートポンプ装置３３を用いることにより、吸熱器３０で吸熱した熱を冷媒で回収して再び放熱器３１で放熱して、圧縮機３２に入力したエネルギー以上の熱量を衣類４に与えることができるので、乾燥時間の短縮と省エネを実現することが可能になる。
【００６０】
また、送風手段１２として、上記で示した多翼ターボファン１６を利用することによって、一般に小型、高圧力、高風量で使用される多翼前傾ファンで発生しやすいファンの翼間での剥離やサージング現象を解消することによって、送風手段１２からの騒音を低減させることができる。また、風路内の圧力損失が１００〜１５０ｍｍＡｑという圧力損失のもとでも圧力や風量等の性能も必要な能力を満たしている。
【００６１】
以上のように、本実施の形態では、ヒートポンプ装置３３を有する洗濯乾燥機の送風手段１２として多翼ターボファン１６を用いることによって、筐体１内に送風手段１２をコンパクトに収容し、乾燥運転時に乾燥用空気が通過する送風回路内の圧力損失が１００〜１５０ｍｍＡｑの条件のもとでも、乾燥時間約９０分を満たすための風量２．０〜３．０ｍ３／ｍｉｎを出す事ができ、かつ、多翼前傾ファンを使用した時に比べて騒音性能を向上させることができ、その結果、乾燥性能を維持したまま、騒音を低減することができる。
【００６２】
（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態においては、多翼ターボファン１６の外径を１３０ｍｍ〜１４０ｍｍに限定することにより、実施の形態１で示した、洗濯乾燥機の外形寸法を大きくすることなく、コンパクトに送風手段１２を収容し、送風手段１２の騒音性能を向上させることができる。
【００６３】
多翼ターボファン１６の外径を１３０〜１４０ｍｍとする理由について説明する。ここで、図１０は送風手段１２の設置状態を示す洗濯乾燥機の左側面図である。実施の形態１で示したように、洗濯乾燥機の外形寸法は、衣類の洗濯容量にもよるが、ユーザーの洗濯容量の大容量化の要望から衣類容量を８〜９ｋｇとすると、およそ幅約６５０ｍｍ、奥行き約７００ｍｍ、高さ約１０００〜１１００ｍｍである。
【００６４】
また、実施の形態１で示したように、ヒートポンプ装置３３を筐体１の背面下部に設置し、その側面に送風手段１２を設置しようとする場合、送風手段１２の大きさのうち最も制限される部分は図１０のＨ部である。洗濯乾燥機の外形を上記の寸法とし、衣類４を収容するための最低限必要な回転槽５（外槽３）の大きさも大体決まっていることを考えると、送風手段１２（ケーシング２０）のＨ部の長さは、およそ２００ｍｍぐらいである。
【００６５】
図１０では、送風手段１２と外槽３との間に少しスペースが設けられているが、これは、脱水時に回転槽５が振動することによって、回転槽５と送風手段１２やヒートポンプ装置３３が衝突しないようにするためである。これ以上に送風手段１２の設置スペースを増やすためには、筐体１の奥行き方向の寸法を増やす必要があるが、これは、洗濯機を家庭に設置するために設ける防水パンの大きさが決まっていることからも、奥行き方向の大きさを大きくすることはほとんど不可能である。
【００６６】
以上のことから、送風手段１２のＨ部の長さＨは最大でも２００ｍｍ程度に限定される。ここで、送風手段１２のＨ部の長さは、Ｈを図１１に示すようにｒ１とｒ２に分割して算出する（Ｈ＝ｒ１＋ｒ２）。図１１は、送風手段１２を示す図である。ｒ１、ｒ２は以下の式より算出する。
ｒ＝Ｄ／２＋ｔａｎ（αｃ）×π×Ｄ×θ／３６０
ここで、ｒ１はθ＝３６０°を、ｒ２はθ＝１８０°を代入して計算する。その他の係数については、Ｄはファン１６の外径、αｃはケーシング２０の拡大角である。θは図１１に示すように角度をとる。
【００６７】
この式からわかるようにケーシング２０の寸法は、ファン１６の外径Ｄと拡大角αｃから計算できる。ここで、ケーシング２０の寸法Ｈが２００ｍｍ以下で最もその値に近い値となる、ファン１６の外径Ｄ＝１４０ｍｍ、拡大角αｃ＝５°としてｒ１、ｒ２を計算すると、それぞれｒ１≒１０８、ｒ２＝８９となり、これらからＨ＝ｒ１＋ｒ２＝１９７（＜２００）となる。これ以上ファン１６の外径Ｄを大きくするためには、拡大角αｃをさらに小さくすれば良いが、そうすると送風手段１２の性能が低下した。以上のことより、ケーシング２０のＨ部の寸法を２００ｍｍ以下とするためには、ファン１６の外径Ｄは最大でも１４０ｍｍとすれば構成できる。
【００６８】
次に、ファン１６の外径の下限界を１３０ｍｍとする理由について説明する。ファン１６の外形を１３０ｍｍ以下とし、外径が１４０ｍｍと同等の性能を出すためにファン１６の回転数を増加させた場合、ファン１６単体の騒音値が２ｄＢ以上増加した。外径が１３０ｍｍ〜１４０ｍｍの間でファンの寸法を小さくした場合は、必要な性能を得るために回転数を大きくした場合でも、騒音値の増加は２ｄＢ以内であった。ファン１６の外径を小さくした場合の騒音値の増加の原因については、ファン１６の回転数増加によるものもあるが、外径を小さくしたことにより、翼間での風路面積が小さくなることによって、翼間での風速が速くなり、そのため、風速の６乗で大きくなる音の成分により、騒音値が大きくなってしまっていると考えられる。
【００６９】
このことから、外径を１３０ｍｍ以下にすると、翼間での風速増加の影響が強くなり、騒音値が顕著に増加すると考えられる。その騒音値の増加量が２ｄＢ以上となると、実際に聞いた時にかなりうるさく感じられると思われる。以上のような理由から、ファン１６の外径を１３０〜１４０ｍｍとした。
【００７０】
以上のようにする結果、筐体１の大きさを大きくすることなく、また、ヒートポンプ装置を小さくして、その能力を下げたり、圧力損失を増加させることなく、コンパクトに送風手段１２を設置することができ、その結果、乾燥性能を維持したまま、騒音性能を向上させることができる。
【００７１】
（実施の形態３）
本発明の第３の実施の形態では、実施の形態１あるいは２に示した洗濯乾燥機において、乾燥運転時の送風手段１２の動作回転数を、圧縮機３２の動作回転数と少なくとも１０Ｈｚ以上離すことによって、送風手段１２の動作回転数と、圧縮機３２の動作回転数が近接することによって生じるうなりによる騒音を解消することができ、乾燥運転時の騒音を低減することができる。
【００７２】
うなり現象について説明する。ある二つの物体が、振動数（周波数）ｆａ、ｆｂ（単位はＨｚ）、振幅Ｘａ、Ｘｂでそれぞれ周期運動しているとする。そして、この二つの周波数ｆａ、ｆｂが近接していて、その差がｆａ、ｆｂに比べてずっと小さい場合、うなり現象が発生する。うなりは、振動数｜ｆａ−ｆｂ｜Ｈｚ、最大振幅｜Ｘａ＋Ｘｂ｜、最小振幅｜Ｘａ−Ｘｂ｜で、生じる。これが、うなり音となって騒音が発生する。よって、このような騒音が発生しないようにするためには、二つの物体の振動数を近接しないようにする必要がある。
【００７３】
本発明で示しているようなヒートポンプ装置３３を利用した洗濯乾燥機では、乾燥運転中に、ヒートポンプ装置３３内の圧縮機３２と、送風手段１２が同時に作動している。そして、圧縮機３２と送風手段１２の動作回転数が近接した場合は、上記のようなうなりが生じ、騒音となる。ここで、うなりが発生しないようにするためには、圧縮機３２と送風手段１２の動作回転数近接しないようにする必要がある。実際には、うなりが発生しないようにするためには、圧縮機３２と送風手段の動作回転数を１０Ｈｚ以上離す必要がある。それ以下になると、うなりが発生してしまう。
【００７４】
本発明のようにヒートポンプ装置３３を洗濯乾燥機の乾燥運転時の空気が循環する送風回路内で使用する場合、まずは、乾燥用空気の温度を目標値（７０℃ぐらい）に達するまで圧縮機３２は高い回転数（９０Ｈｚ）で動く。その後、空気の温度が目標値に達した後は、乾燥用空気の風量や雰囲気温度等の条件により回転数を変動させる。乾燥運転をしているとどうしても、空気循環路内で衣類の糸くず等により目詰まりが起こり、圧力損失が増えて風量が低下し、その結果、熱交換ができず乾燥用空気の温度が上がりすぎてしまう。
【００７５】
それを抑えるために圧縮機３２の回転数を下げるというような制御がされている。実際には、乾燥運転中は、圧縮機３２の回転数は、２０〜９０Ｈｚぐらいの間で変動する。よって、送風手段１２と圧縮機３２の動作回転数を１０Ｈｚ以上離すためには、送風手段１２の回転数を１０Ｈｚ以下とするか、１００Ｈｚ以上にする必要があるが、１０Ｈｚ以下では、本発明で示すような小型のファン１６では、必要な風量が出せないため、送風手段１２の回転数は１００Ｈｚ以上にしなければならない。
【００７６】
以上のようなことから、送風手段１２の動作回転数を１００Ｈｚ以上にすることによって、送風手段１２は必要な能力を出す事ができ、かつ乾燥運転時に、圧縮機３２と送風手段１２の動作回転数が近接することによって生じるうなりの現象が発生させないことによって、騒音性能を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
以上のように、本発明にかかる洗濯乾燥機は、衣類乾燥時の乾燥性能を低下させることなく、騒音性能を向上することができ、ヒートポンプ装置を備えた洗濯乾燥機等の用途に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】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】同洗濯乾燥機の背面図
【図３】（ａ）同洗濯乾燥機の多翼ターボファンの平面図（ｂ）同側面図
【図４】（ａ）同洗濯乾燥機の送風手段の平面図（ｂ）同側面図
【図５】同洗濯乾燥機の空気循環路の分割を示す断面図
【図６】同洗濯乾燥機の空気循環路の分割を示す背面図
【図７】同洗濯乾燥機の乾燥時間と空気条件の関係図
【図８】同洗濯乾燥機の多翼ターボファンのＰ−Ｑ線図
【図９】同洗濯乾燥機の多翼ターボファンの騒音周波数分析図
【図１０】本発明の実施の形態２における送風手段の設置状態を示す図
【図１１】同洗濯乾燥機の送風手段の拡大図
【図１２】従来の洗濯乾燥機の断面図
【符号の説明】
【００７９】
１  筐体
３  外槽
５  回転槽
６  駆動モータ
１２  送風手段
１３  主板
１４  支持板
１５  後退翼
１６  多翼ターボファン
１７  吸込口
２０  ケーシング
３３  ヒートポンプ装置
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
2008104478.tif 000010
【図９】
2008104478.tif 000011
【図１０】
2008104478.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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