(57)【要約】【課題】騒音が少なく、熱交換性能の低下を容易に防止可能な加熱除湿装置を提供する。【解決手段】洗濯乾燥機２００は、温風経路部２４１と湿風経路部２４２と高温側熱交換部４２０と低温側熱交換部４３０と、動吸振器１６０と発熱ヘッド１４０と吸熱ヘッド１４１を含むスターリングエンジン１００と、吸熱ヘッド１４１に接触して配置される冷却フィン４３１と副制御部３２０を備える。高温側熱交換部４２０は発熱ヘッド１４０で温風経路部２４１内の気体を加熱するように、低温側熱交換部４３０は吸熱ヘッド１４１で湿風経路部２４２内の気体を冷却するように熱交換を行なう。副制御部３２０は、スターリングエンジン１００の振動が動吸振器１６０に吸収される基準周波数と、基準周波数よりも周波数が大きい第一の振動周波数と基準周波数よりも周波数が小さい第二の振動周波数とによって駆動されるようにスターリングエンジン１００の駆動周波数を変更する。【選択図】図７
2008307155.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体を流通させるための第一の風路と第二の風路と、
前記第一の風路を流通する気体を加熱するための第一の熱交換部と、
前記第二の風路を流通する気体を冷却するための第二の熱交換部と、
振動を吸収するための動吸振器と発熱ヘッドと吸熱ヘッドとを含むスターリングエンジンと、
前記吸熱ヘッドに接触するように配置されるフィンと、
前記スターリングエンジンが、基準周波数と、前記基準周波数と異なる振動周波数とによって駆動されるように、前記スターリングエンジンの駆動周波数を変更するための駆動周波数変更手段とを備え、
前記第一の熱交換部は、前記スターリングエンジンの発熱ヘッドで気体を加熱するように熱交換を行ない、
前記第二の熱交換部は、前記スターリングエンジンの吸熱ヘッドで気体を冷却するように熱交換を行ない、
前記吸熱ヘッドは、前記第二の風路内に配置されて、前記第二の熱交換部を構成し、
前記基準周波数は、前記基準周波数で駆動される前記スターリングエンジンの振動が前記動吸振器によって吸収される周波数であり、
前記振動周波数は、前記基準周波数よりも周波数が大きい第一の振動周波数と、前記基準周波数よりも周波数が小さい第二の振動周波数の少なくともいずれか一方を含む、加熱除湿装置。
【請求項２】
前記振動周波数は、前記第一の振動周波数と前記第二の振動周波数の両方を含む、請求項１に記載の加熱除湿装置。
【請求項３】
前記第二の振動周波数は、前記スターリングエンジンの出力がほぼ最大となる周波数である、請求項１または請求項２に記載の加熱除湿装置。
【請求項４】
前記第一の風路の内部または前記第二の風路の内部の少なくとも一方の温度を検知するための温度検知手段を備え、
前記駆動周波数変更手段は、前記温度検知手段によって検知される温度が所定の時間よりも長い時間にわたって所定の温度よりも低い場合に、前記スターリングエンジンが前記振動周波数で駆動されるように駆動周波数を変更することが可能であるように構成されている、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の加熱除湿装置。
【請求項５】
前記発熱ヘッドまたは前記吸熱ヘッドの少なくとも一方の温度を検知するための温度検知手段を備え、
前記駆動周波数変更手段は、前記温度検知手段によって検知される温度が、所定の時間よりも長い時間にわたって所定の温度よりも低い場合に、前記スターリングエンジンが前記振動周波数で駆動されるように駆動周波数を変更することが可能であるように構成されている、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の加熱除湿装置。
【請求項６】
前記駆動周波数変更手段は、前記スターリングエンジンが駆動を開始する時から所定の時間、前記振動周波数で駆動され、所定の時間の経過後は前記基準周波数で駆動されるように駆動周波数を変更することが可能であるように構成されている、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の加熱除湿装置。
【請求項７】
前記スターリングエンジンの駆動電力が相対的に小さい第一の加熱除湿工程と、前記スターリングエンジンの駆動電力が相対的に大きい第二の加熱除湿工程のいずれかを使用者が選択するための選択手段を備え、
前記駆動周波数変更手段は、使用者によって前記第一の加熱除湿工程が選択されている場合には、前記振動周波数が前記第一の振動周波数となるように駆動周波数を変更し、使用者によって前記第二の加熱除湿工程が選択されている場合には、前記振動周波数が前記第二の振動周波数となるように駆動周波数を変更することが可能であるように構成されている、請求項２から請求項６までのいずれか１項に記載の加熱除湿装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、加熱除湿装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、衣類などの乾燥を行なう乾燥機などの加熱除湿装置においては、水分を含んだ洗濯物を収容した回転槽を回転しながら、電気ヒータやガス等の加熱手段で加熱された温風を供給して乾燥を行っている。また、洗濯物に接触して湿気を含んだ空気は、そのまま加熱除湿装置の外部に排出されたり、または、外部の空気や水道水を用いた冷却除湿手段で冷却されて熱交換除湿された後に加熱手段に戻される還流循環が行なわれたりしている。
【０００３】
例えば、特開２００５−２８７６１３号公報（特許文献１）と特開２００６−１７４８９５号公報（特許文献２）には、洗濯物の乾燥に用いる空気の循環経路にヒートポンプ装置の凝縮器（放熱器）と蒸発器（吸熱器）を設けた洗濯乾燥機が記載されている。ヒートポンプ装置の凝縮器は加熱手段に対応し、蒸発器は冷却除湿装置に対応する。ヒートポンプを用いた乾燥方式によれば、ヒータや水を使用せずに空気の加熱および冷却除湿を行うことができるため、電気ヒータやガスを加熱手段として用いる乾燥方式と比べて、消費電力量の削減と節水が可能となる。
【特許文献１】特開２００５−２８７６１３号公報
【特許文献２】特開２００６−１７４８９５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、ヒートポンプを用いた乾燥方式では、冷媒を圧縮するためにコンプレッサなどの圧縮手段を用いる必要がある。コンプレッサの動作時には音や振動が発生するため、乾燥時における騒音が増大するといった問題が生じる。
【０００５】
また、特開２００５−２８７６１３号公報（特許文献１）と特開２００６−１７４８９５号公報（特許文献２）に記載の洗濯乾燥機のように、ヒートポンプを用いる従来の加熱除湿装置においては、フィン等に水滴が付着して熱交換器の熱交換性能が低下することを防ぐために、熱交換器を傾斜させて配置しているが、熱交換器を傾斜させても、水滴を十分に除去することができず、熱交換器の熱交換性能の低下を十分に防ぐことはできない。そのため、従来のヒートポンプを用いる加熱除湿装置においては、熱交換器の熱交換性能が低下することによって、乾燥時間が長くなるなどの問題がある。
【０００６】
そこで、この発明の目的は、騒音が少なく、熱交換性能の低下を容易に防止することのできる加熱除湿装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に従った加熱除湿装置は、気体を流通させるための第一の風路と第二の風路と、第一の風路を流通する気体を加熱するための第一の熱交換部と、第二の風路を流通する気体を冷却するための第二の熱交換部と、振動を吸収するための動吸振器と発熱ヘッドと吸熱ヘッドとを含むスターリングエンジンと、吸熱ヘッドに接触するように配置されるフィンと、スターリングエンジンが、基準周波数と、基準周波数と異なる振動周波数とによって駆動されるように、スターリングエンジンの駆動周波数を変更するための駆動周波数変更手段とを備え、第一の熱交換部は、スターリングエンジンの発熱ヘッドで気体を加熱するように熱交換を行ない、第二の熱交換部は、スターリングエンジンの吸熱ヘッドで気体を冷却するように熱交換を行ない、吸熱ヘッドは、第二の風路内に配置されて、第二の熱交換部を構成し、基準周波数は、基準周波数で駆動されるスターリングエンジンの振動が動吸振器によって吸収される周波数であり、振動周波数は、基準周波数よりも周波数が大きい第一の振動周波数と、基準周波数よりも周波数が小さい第二の振動周波数の少なくともいずれか一方を含む。
【０００８】
従来の加熱除湿装置に用いられているヒートポンプの振動系は、冷媒の圧縮と膨張にコンプレッサを使用するため、回転の振動を含む複雑な振動系である。一方、スターリングエンジンは、ヒートポンプに比べて振動系が単純である。すなわち、スターリングエンジンにおいては、ピストンとディスプレーサの往復という直線的な運動しか行なわれない。
【０００９】
このように、スターリングエンジンは、振動系が単純であるので、振動を吸収することが容易である。例えば、ディスプレーサおよびピストンを所定の振動数にて振動させたときにスターリングエンジン本体と共振する振動数を固有振動数として持つ錘付きバネなどの吸振部材を動吸振器として備えることによって、簡単に振動を抑えることができる。スターリングエンジンにおいては振動を簡単に抑えることができるので、振動による騒音が発生しにくい。
【００１０】
また、スターリングエンジンは、振動系が単純であるので、スターリングエンジンの本体を積極的に振動させることも容易である。
【００１１】
さらに、この発明の加熱除湿装置によれば、熱交換性能の低下を容易に防止することができる。この発明の加熱除湿装置のこのような作用効果について、一例を挙げて以下に説明する。
【００１２】
図１は、スターリングエンジンのディスプレーサおよびピストンを駆動する周波数（以後、スターリングエンジンを駆動する周波数と呼ぶ）と、スターリングエンジンの本体の振動の大きさとの関係を示す図である。
【００１３】
図１に示すように、スターリングエンジンと動吸振器とが共振する周波数としての基準周波数ｆ０（Ｈｚ）でスターリングエンジンを駆動する場合には、スターリングエンジンの本体の振動は小さく、本発明の加熱除湿装置に用いられるスターリングエンジンの一つの実施例では、１０μｍ程度の振幅で振動する。スターリングエンジンの本体の振動は、スターリングエンジンを駆動する周波数である振動周波数が基準周波数ｆ０（Ｈｚ）から大きい側である第一の振動周波数、または、基準周波数ｆ０（Ｈｚ）から小さい側である第二の振動周波数のいずれにずれても大きくなる。上記のスターリングエンジンの一つの実施例では、第一の振動周波数を基準周波数ｆ０（Ｈｚ）よりも周波数が１（Ｈｚ）大きい周波数ｆ０＋１（Ｈｚ）とした場合には、スターリングエンジン本体の振動の大きさは７０μｍ程度になる。また、第二の振動周波数を基準周波数ｆ０（Ｈｚ）よりも周波数が１（Ｈｚ）小さい周波数ｆ０−１（Ｈｚ）とした場合には、スターリングエンジン本体の振動の大きさは１００μｍ程度になる。なお、周波数ｆ０＋１（Ｈｚ）は第一の振動周波数の一例、周波数ｆ０−１（Ｈｚ）は第二の振動周波数の一例である。
【００１４】
このように、動吸振器を備えて、基準周波数で振動するときのスターリングエンジン本体の振動を動吸振器によって吸収されるように構成されているスターリングエンジンは、振動周波数を基準周波数よりも大きな周波数または小さな周波数に変更することによって、スターリングエンジンの本体を振動させることができる。なお、このときのスターリングエンジンの本体の振動の大きさは、振動周波数を基準周波数からどれだけ変更するのかによって異なるので、振動周波数を変更することによって、スターリングエンジンの本体の振動の大きさを適宜変えることができる。
【００１５】
スターリングエンジンを備える加熱除湿装置によって加熱除湿を行なう場合には、第一の熱交換部において、スターリングエンジンの発熱ヘッドで第一の風路を流通する気体が加熱されるように熱交換され、第二の熱交換部において、スターリングエンジンの吸熱ヘッドで第二の風路を流通する気体が冷却されるように熱交換される。第二の熱交換部においては、吸熱ヘッドに接触するように配置されるフィンで湿気を含む空気が冷却されることによって空気から水分が除去され、この水分がフィンに水滴として付着する。この状態で、スターリングエンジンを基準周波数と異なる振動周波数で駆動すると、スターリングエンジンの本体は基準周波数での駆動時よりも大きく振動し、吸熱ヘッドに接触するように配置されるフィンも振動するので、フィンに付着している水滴を効率よく除去することができる。
【００１６】
このようにすることにより、騒音が少なく、熱交換性能の低下を容易に防止することのできる加熱除湿装置を提供することができる。
【００１７】
この発明に従った加熱除湿装置においては、振動周波数は、第一の振動周波数と第二の振動周波数の両方を含むことが好ましい。
【００１８】
図２は、スターリングエンジンを駆動する周波数と、スターリングエンジンの本体の振動の大きさと、スターリングエンジンの冷凍加温能力の変化割合と、スターリングエンジンのエネルギー消費効率（ＣＯＰ）との関係を示す図である。
【００１９】
図２に示すように、スターリングエンジンの冷凍加温能力、すなわち、スターリングエンジンの出力は、スターリングエンジンの基準周波数ｆ０（Ｈｚ）よりも周波数が小さい周波数でスターリングエンジンが駆動される場合に最大となる。すなわち、スターリングエンジンを基準周波数ｆ０（Ｈｚ）よりも周波数が小さい第二の振動周波数で駆動することによって、スターリングエンジンの本体の振動を増大させるとともにスターリングエンジンの出力を増加させることができる。
【００２０】
一方、スターリングエンジンのエネルギー消費効率（ＣＯＰ）は、スターリングエンジンの基準周波数ｆ０（Ｈｚ）よりも周波数が大きい周波数でスターリングエンジンが駆動される場合に最大となる。すなわち、スターリングエンジンを基準周波数ｆ０（Ｈｚ）よりも周波数が大きい第一の振動周波数で駆動することによって、スターリングエンジンの本体の振動を増大させるとともにスターリングエンジンのエネルギー消費効率（ＣＯＰ）を高めることができる。
【００２１】
このように、振動周波数を変更することによってスターリングエンジンの本体の振動の大きさを任意に制御することができ、また、基準周波数ｆ０（Ｈｚ）よりも周波数が大きい第一の振動周波数を駆動周波数とする場合にはスターリングエンジンのエネルギー消費効率（ＣＯＰ）を高めることができ、一方、基準周波数ｆ０（Ｈｚ）よりも周波数が小さい第二の振動周波数を駆動周波数とする場合にはスターリングエンジンの出力を高めることができる。
【００２２】
従って、例えば、夜間の運転のように騒音の発生を極力抑えたい場合には、基準周波数ｆ０（Ｈｚ）に近い振動周波数でスターリングエンジンを駆動することによって、スターリングエンジンの本体の振動を抑えて可能な限りの静音性を保ちつつ、フィンに付着している水滴を除去して熱交換効率の回復を図ることができる。また、例えば、短時間で熱交換効率を回復させたい場合には、基準周波数ｆ０（Ｈｚ）からある程度離れた振動周波数でスターリングエンジンを駆動することによって、スターリングエンジンの本体の振動を大きくしてフィンからの水滴の除去を促進させることができる。また、例えば、乾燥の進行を早めたい場合には、基準周波数ｆ０（Ｈｚ）よりも周波数が小さい第二の振動周波数を駆動周波数とすることによって、スターリングエンジンの冷凍加温能力を向上させ、第一の風路を流通する気体の温度を高めて乾燥を促進させることができる。また、例えば、乾燥時の消費電力を抑えたい場合には、基準周波数ｆ０（Ｈｚ）よりも周波数が大きい第一の振動周波数を駆動周波数とすることによって、ＣＯＰを高めて省エネルギー効果の高い乾燥運転を実現することができる。
【００２３】
このようにすることにより、騒音の発生を抑えた静音乾燥運転や、短時間で乾燥を行なう短時間乾燥運転や、消費電力を抑えて乾燥を行なう省エネ乾燥運転といった各種乾燥運転モードに対応することができる。
【００２４】
この発明に従った加熱除湿装置においては、第二の振動周波数は、スターリングエンジンの出力がほぼ最大となる周波数であることが好ましい。
【００２５】
図２に示すように、基準周波数ｆ０（Ｈｚ）よりも小さい周波数には、スターリングエンジンの冷凍加温能力が最大となる周波数がある。この周波数近辺で駆動されるとき、スターリングエンジンの出力がほぼ最大となる。従って、スターリングエンジンの基準周波数ｆ０（Ｈｚ）よりも周波数が小さい第二の振動周波数でスターリングエンジンを駆動させる場合には、スターリングエンジンの出力がほぼ最大となる周波数で駆動させることによって、フィンに付着した水滴を除去してフィンの熱交換効率を回復させるとともに、第一の風路を流通する気体の温度を高めて乾燥を促進させることができる。
【００２６】
この発明に従った加熱除湿装置は、第一の風路の内部または第二の風路の内部の少なくとも一方の温度を検知するための温度検知手段を備え、駆動周波数変更手段は、温度検知手段によって検知される温度が所定の時間よりも長い時間にわたって所定の温度よりも低い場合に、スターリングエンジンが振動周波数で駆動されるように駆動周波数を変更することが可能であるように構成されていることが好ましい。
【００２７】
このようにすることにより、温度検知手段によって検知される温度が所定の時間よりも長い時間にわたって所定の温度よりも低く、第一の熱交換部または第二の熱交換部の熱交換効率が低下している場合に、フィンに付着している水滴を除去して熱交換効率を回復させるためにスターリングエンジンを振動周波数で駆動してスターリングエンジンの本体を振動させることができるので、熱交換効率が低下していない場合にはスターリングエンジンの本体に余分な振動を発生させることがない。
【００２８】
この発明に従った加熱除湿装置は、発熱ヘッドまたは吸熱ヘッドの少なくとも一方の温度を検知するための温度検知手段を備え、駆動周波数変更手段は、温度検知手段によって検知される温度が、所定の時間よりも長い時間にわたって所定の温度よりも低い場合に、スターリングエンジンが振動周波数で駆動されるように駆動周波数を変更することが可能であるように構成されていることが好ましい。
【００２９】
このようにすることにより、発熱ヘッドまたは吸熱ヘッドの少なくとも一方の温度を検知することによって温度検知手段の応答が迅速に得られるので、温度検知手段の信頼性を高めることができる。また、発熱ヘッドまたは吸熱ヘッドの少なくとも一方の温度を検知するように温度検知手段を配置することによって、温度検知手段の配置が容易となる。
【００３０】
この発明に従った加熱除湿装置においては、駆動周波数変更手段は、スターリングエンジンが駆動を開始する時から所定の時間、振動周波数で駆動され、所定の時間の経過後は基準周波数で駆動されるように駆動周波数を変更することが可能であるように構成されていることが好ましい。
【００３１】
スターリングエンジンの駆動開始直後には、フィンに水滴が付着していても、発熱ヘッドや吸熱ヘッドの温度変化から熱交換効率の低下を検知することが困難である。
【００３２】
そこで、このようにすることにより、スターリングエンジンの駆動開始時において前回の乾燥運転時に付着した水滴がフィンに残留している場合にも、スターリングエンジンが駆動を開始する時から所定の時間、振動周波数で駆動することによって、フィンに付着している水滴を駆動開始時に除去して、駆動開始直後から高い熱交換効率を得ることができる。
【００３３】
この発明に従った加熱除湿装置は、スターリングエンジンの駆動電力が相対的に小さい第一の加熱除湿工程と、スターリングエンジンの駆動電力が相対的に大きい第二の加熱除湿工程のいずれかを使用者が選択するための選択手段を備え、駆動周波数変更手段は、使用者によって第一の加熱除湿工程が選択されている場合には、振動周波数が第一の振動周波数となるように駆動周波数を変更し、使用者によって第二の加熱除湿工程が選択されている場合には、振動周波数が第二の振動周波数となるように駆動周波数を変更することが可能であるように構成されていることが好ましい。
【００３４】
このようにすることにより、使用者の要求に合わせて、使用者が、スターリングエンジンの駆動電力が相対的に小さい第一の加熱除湿工程と、スターリングエンジンの駆動電力が相対的に大きい第二の加熱除湿工程のいずれかを選択することによって、騒音を抑えながら時間をかけて熱交換効率を回復させる場合と、短時間で熱交換効率を回復させる場合と、省エネルギー効果を高めて熱交換効率を回復させる場合のいずれの場合にも対応することができる。
【発明の効果】
【００３５】
以上のように、この発明によれば、騒音が少なく、熱交換性能の低下を容易に防止することのできる加熱除湿装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３７】
図３は、この発明のひとつの実施の形態として、洗濯乾燥機の全体の外観を概略的に示す斜視図であり、図４は、図３の洗濯乾燥機をＩＶ−ＩＶ線の方向から見た断面を概略的に示す側断面図である。
【００３８】
図３と図４に示すように、洗濯乾燥機２００は、本体２１０と、本体２１０の内部に取り付けられた水槽２２０と、水槽２２０の内部で回転可能に支持された回転ドラム２３０とを備える。洗濯乾燥機２００は、加熱除湿装置の一例である。
【００３９】
本体２１０の前面には外扉２０１が取り付けられている。外扉２０１の内側には、内扉２０３が取り付けられている。外扉２０１を開き、内扉２０３を開くことによって本体２１０の前面に設けられた洗濯物投入口２０２を通じて洗濯物を回転ドラム２３０に投入、または回転ドラム２３０から取り出すことができ、内扉２０３を閉じ、外扉２０１を閉じることによって洗濯物投入口２０２を塞ぐことができる。なお、内扉２０３は回転ドラム２３０内が視認可能なように中央部が透明ガラスで作られているとともに、凹んだ器形状、いわゆる洗面器形状を有している。洗濯物投入口２０２側の水槽２２０の周壁にはゴム等の弾性体からなるドアパッキン２０４が嵌め込まれて固着されている。内扉２０３を閉じたときにドアパッキン２０４が内扉２０３の周縁に密着して水槽２２０が密閉されるようになっている。
【００４０】
回転ドラム２３０は、水槽２２０の内部で軸部２３１を中心に回転するように支持されている。ドラム式洗濯乾燥機２００は、水槽２２０と回転ドラム２３０とから構成された二重構造を有する。回転ドラム２３０は、回転軸線方向の中央に内周壁面を形成するドラム胴２３２と、一方端に開口部を形成するドラム蓋２３３と、他方端に内底壁面を形成するドラム底２３４とから構成され、一般的にステンレス鋼板から作られている。ドラム底２３４には、軸部２３１等の構造部品を取り付けかつ所望の荷重を支持するためにリブ等の凹凸面がプレス加工によって形成され、底壁面の強度の向上が図られている。回転ドラム２３０の周壁と底部には給水、排水および通気のための多数の小孔２３５が設けられている。ドラム蓋２３３の外周縁部には回転時の振動防止のために流体バランサ２０５が固着されている。軸部２３１は、回転ドラム２３０を回転させるためのドラム回転駆動モータ２３６のシャフトを備えている。ドラム回転駆動モータ２３６は、インバータ回路により回転が制御される。水槽２２０は上部からコイルばね（図示せず）で、下部から防振ダンパー（図示せず）で弾性的に支持されている。水槽２２０の上方には水道水に接続される給水経路２０９が配されており、洗剤ケース２０７を介して水槽２２０に接続されている。給水経路２０９の経路途中には給水弁２０８が設けられており、水道水から水槽２２０への供給が給水弁２０８の開閉によって制御される。水槽２２０の底部には排水弁２０６が設けられ、排水弁２０６の開閉によって洗濯液等が水槽２２０から本体２１０の外に排水できるようになっている。
【００４１】
図５は、スターリングエンジンの全体の断面を示す断面図である。
【００４２】
図５に示すように、スターリングエンジン１００の組立の中心となるのはシリンダ１１０、１１１である。シリンダ１１０、１１１の軸線は同一線上に並ぶ。シリンダ１１０にはピストン１１２が挿入され、シリンダ１１１にはディスプレーサ１１３が挿入される。ピストン１１２及びディスプレーサ１１３は、スターリングエンジン１００の運転中、ガスベアリング機構によりシリンダ１１０、１１１の内面に接触することなく往復運動する。ピストン１１２とディスプレーサ１１３は所定の位相差を備えて動く。
【００４３】
ピストン１１２の一方の端にはカップ状のマグネットホルダ１１４が設けられる。ディスプレーサ１１３の一方の端からはディスプレーサロッド１１５が突出する。ディスプレーサロッド１１５はピストン１１２及びマグネットホルダ１１４を軸線方向に自由にスライドできるように貫通する。
【００４４】
シリンダ１１０はピストン１１２の動作領域にあたる部分の外側にリニアモータ１２０を保持する。リニアモータ１２０は、コイル１２１を備えた外側ヨーク１２２と、シリンダ１１０の外周面に接するように設けられた内側ヨーク１２３と、外側ヨーク１２２と内側ヨーク１２３の間の環状空間に挿入されたリング状のマグネット１２４と、外側ヨーク１２２及び内側ヨーク１２３を所定の位置関係に保持する合成樹脂製エンドブラケット１２５、１２６を備える。マグネット１２４はマグネットホルダ１１４に固定されている。
【００４５】
マグネットホルダ１１４のハブの部分にはスプリング１３０の中心部が固定される。ディスプレーサロッド１１５にはスプリング１３１の中心部が固定される。スプリング１３０、１３１の外周部はエンドブラケット１２６に固定される。スプリング１３０、１３１の外周部同士の間にはスペーサ１３２が配置されており、これによりスプリング１３０、１３１は一定の距離を保つ。スプリング１３０、１３１は円板形の素材にスパイラル状の切り込みを入れたものであり、ディスプレーサ１１３をピストン１１２に対し所定の位相差（理想的には約９０°の位相差）をもたせて共振させる役割を果たす。
【００４６】
シリンダ１１１のうち、ディスプレーサ１１３の動作領域にあたる部分の外側には発熱ヘッド１４０と吸熱ヘッド１４１が配置される。発熱ヘッド１４０はリング状、吸熱ヘッド１４１はキャップ状であって、いずれも銅や銅合金など熱伝導のよい金属からなる。発熱ヘッド１４０と吸熱ヘッド１４１は、各々リング状の内部熱交換器１４２、１４３を介在させた形でシリンダ１１１の外側に支持される。内部熱交換器１４２、１４３はそれぞれ通気性を有し、内部を通り抜ける作動ガスの熱を発熱ヘッド１４０と吸熱ヘッド１４１に伝える。
【００４７】
発熱ヘッド１４０、シリンダ１１０、１１１、ピストン１１２、ディスプレーサ１１３、及び内部熱交換器１４２で囲まれる空間は圧縮空間１４５となる。吸熱ヘッド１４１、シリンダ１１１、ディスプレーサ１１３、及び内部熱交換器１４３で囲まれる空間は膨張空間１４６となる。
【００４８】
内部熱交換器１４２、１４３の間には再生器１４７が配置される。再生器１４７は樹脂フィルムを円筒形に巻回したものであり、フィルムの片面に微少な突起を多数点在させてフィルム間に突起の高さ分の間隙を形成し、これを作動ガスの通り道としている。再生器１４７の外側を再生器チューブ１４８が包み、発熱ヘッド１４０と吸熱ヘッド１４１の間に気密通路を構成する。発熱ヘッド１４０と再生器チューブ１４８と吸熱ヘッド１４１は同軸状に配置される。
【００４９】
リニアモータ１２０、シリンダ１１０、及びピストン１１２を筒状の圧力容器１５０が包む。圧力容器１５０の内部は背圧空間１５１となる。圧力容器１５０の周面には、リニアモータ１２０に電力を供給するための端子部１５２と、内部に作動ガスを封入するためのパイプ１５３が配置される。
【００５０】
圧力容器１５０の外面には動吸振器１６０が取り付けられる。動吸振器１６０は、圧力容器１５０の端面中央から突き出す軸１６１と、軸１６１に中心を固定された板状のスプリング１６２と、スプリング１６２の周縁に配置されたマス（質量）１６３とからなる。スプリング１６２は薄板状のスプリングを複数枚重ねたものである。
【００５１】
スターリングエンジン１００は次のように動作する。リニアモータ１２０のコイル１２１に交流電流を供給する外側ヨーク１２２と内側ヨーク１２３の間にマグネット１２４を貫通する磁界が発生し、マグネット１２４は軸方向に往復運動する。ピストン系（ピストン１１２、マグネットホルダ１１４、マグネット１２４、及びスプリング１３０）の総質量と、スプリング１３０および内部ガスの圧縮に伴うガススプリングによる複合バネ定数とにより定まる共振周波数に一致する周波数の電力を供給することにより、ピストン系は滑らかな正弦波状の往復運動を開始する。
【００５２】
ディスプレーサ系（ディスプレーサ１１３、ディスプレーサロッド１１５、及びスプリング１３１）にあっては、その総質量と、スプリング１３１のバネ定数とにより定まる共振周波数とピストン１１２の駆動周波数とが一致するように設定する。
【００５３】
ピストン１１２の往復運動により、圧縮空間１４５では圧縮、膨張が繰り返される。この圧力の変化に伴って、ディスプレーサ１１３も往復運動を行なう。このとき、圧縮空間１４５と膨張空間１４６との間の流動抵抗等により、ディスプレーサ１１３とピストン１１２との間には位相差が生じる。このようにしてフリーピストン構造のディスプレーサ１１３はピストン１１２と所定の位相差で同期して往復運動する。
【００５４】
上記の動作により、圧縮空間１４５と膨張空間１４６との間にスターリングサイクルが形成される。圧縮空間１４５では等温圧縮変化に基づいて作動ガスの温度が上昇し、膨張空間１４６では等温膨張変化に基づいて作動ガスの温度が低下する。このため、圧縮空間１４５の温度は上昇し、膨張空間１４６の温度は下降する。
【００５５】
運転中に圧縮空間１４５と膨張空間１４６の間を行き来する作動ガスは、内部熱交換器１４２、１４３を通過する際に、その有する熱を発熱ヘッド１４０と吸熱ヘッド１４１に伝える。圧縮空間１４５から再生器１４７へ流れ込む作動ガスは高温であるため発熱ヘッド１４０は加熱される。膨張空間１４６から再生器１４７へ流れ込む作動ガスは低温であるため吸熱ヘッド１４１は冷却される。
【００５６】
再生器１４７は、圧縮空間１４５と膨張空間１４６の熱を相手側の空間には伝えず、作動ガスだけを通す働きをする。圧縮空間１４５から内部熱交換器１４２を経て再生器１４７に入った高温の作動ガスは、再生器１４７を通過するときにその熱を再生器１４７に与え、温度が下がった状態で膨張空間１４６に流入する。膨張空間１４６から内部熱交換器１４３を経て再生器１４７に入った低温の作動ガスは、再生器１４７を通過するときに再生器１４７から熱を回収し、温度が上がった状態で圧縮空間１４５に流入する。すなわち再生器１４７は蓄熱手段としての役割を果たす。
【００５７】
ピストン１１２とディスプレーサ１１３が往復運動すると、スターリングエンジン１００に振動が生じ、動吸振器１６０がこの振動を抑える。
【００５８】
スターリングエンジン１００は、基準周波数と、基準周波数よりも周波数が大きい第一の振動周波数と、基準周波数よりも周波数が小さい第二の振動周波数で駆動される。スターリングエンジン１００が基準周波数で駆動される場合には、スターリングエンジン１００の本体の振動は動吸振器１６０に吸収される。また、スターリングエンジン１００が第二の振動周波数で駆動される場合には、スターリングエンジン１００の出力が最大となるように構成されている。スターリングエンジン１００の駆動周波数は、図８に示す、洗濯乾燥機２００の副制御部３２０によって変更される。副制御部３２０（図８）は駆動周波数変更手段の一例である。
【００５９】
図６は、加熱除湿ユニットの全体を示す斜視図である。
【００６０】
図６に示すように、加熱除湿ユニット４００は、スターリングエンジン１００と、第一の熱交換部として高温側熱交換部４２０と、第二の熱交換部として低温側熱交換部４３０とを備える。スターリングエンジン１００は、発熱ヘッド１４０と吸熱ヘッド１４１とを有する。スターリングエンジン１００の構成と作用は、図５に示すスターリングエンジン１００と同様である。高温側熱交換部４２０は、発熱ヘッド１４０に接続された加熱フィン４２１を有し、低温側熱交換部４３０は、吸熱ヘッド１４１に接続された冷却フィン４３１を有する。加熱フィン４２１と冷却フィン４３１は、円盤状であり、中心部分がそれぞれ発熱ヘッド１４０と吸熱ヘッド１４１に直接接続されている。冷却フィン４３１と、加熱フィン４２１と、スターリングエンジン１００は、ほぼ一直線上に並ぶように配置され、一体化されて加熱除湿ユニット４００を構成している。冷却フィン４３１は、フィンの一例である。
【００６１】
このように、加熱除湿ユニット４００においては、高温側熱交換部４２０は、発熱ヘッド１４０に接触されるように配置される加熱フィン４２１を含み、低温側熱交換部４３０は、吸熱ヘッド１４１に接触されるように配置される冷却フィン４３１を含む。このようにすることにより、加熱フィン４２１と冷却フィン４３１において気体を効率よく熱交換することができる。また、加熱除湿ユニット４００を小型化することができる。
【００６２】
図７は、洗濯乾燥機を図４のＶＩＩ−ＶＩＩ線の方向から見たときの概略を示す断面図である。
【００６３】
図４と図７に示すように、洗濯乾燥機２００の本体２１０の内部においては、水槽２２０の背面側に、温風経路部２４１と湿風経路部２４２が配置されている。温風経路部２４１と湿風経路部２４２は、それぞれ、吸気口２４５と排気口２４６で水槽２２０の内部と連通している。温風経路部２４１と湿風経路部２４２は、水槽２２０の下方においてほぼ直線状に延びている循環経路部２４３を介して接続されている。循環経路部２４３には、加熱除湿ユニット４００が、冷却フィン４３１が湿風経路部２４２側に、加熱フィン４２１が温風経路部２４１側となるように、設けられている。水槽２２０の下方において、湿風経路部２４２の内部には、送風機構部２４４が配置されている。
【００６４】
図４に示すように、水槽２２０の内周壁面と回転ドラム２３０のドラム胴２３２の外周壁面との間には水槽内温風経路部２４７が設けられている。また、水槽２２０の内周壁面と回転ドラム２３０のドラム胴２３２及びドラム底２３４は、水槽内湿風経路部２４８を形成している。水槽２２０の下部には吸気口２４５と排気口２４６が設けられている。なお、排気口２４６と吸気口２４５は、前面部や側面、または上部に設けられてもよい。図７に示すように、排気口２４６は水槽２２０の背面外部に設けられる湿風経路部２４２を介して循環経路部２４３に接続されている。湿風経路部２４２内には、送風機構部２４４が配置されている。ほぼ直線状に延びている循環経路部２４３内には、スターリングエンジン１００を備える加熱除湿ユニット４００が配置されている。より特定的には、加熱除湿ユニット４００のスターリングエンジン１００の発熱ヘッド１４０と吸熱ヘッド１４１と再生器チューブ１４８が循環経路部２４３内に配置されている。循環経路部２４３は水槽２２０の背面外部に設けられる温風経路部２４１を介して吸気口２４５に接続されている。図７中の一点鎖線の矢印と、図４と図７中の二点鎖線の矢印は、風の流れる方向を示す。なお、水槽内温風経路部２４７、温風経路部２４１、循環経路部２４３の高温側熱交換部４２０までの経路は第一の風路の一例、水槽内湿風経路部２４８、湿風経路部２４２、循環経路部２４３の低温側熱交換部４３０までの経路は第二の風路の一例である。
【００６５】
図８は、この発明の一つの実施の形態にかかる洗濯乾燥機の制御関連の構成を示すブロック図である。
【００６６】
図８に示すように、洗濯乾燥機２００は、主制御部３１０と副制御部３２０を備える。操作部３１１と、ドアスイッチ３１４と、水位センサ３１５と、水温センサ３１６と、給気センサ３１７と、排気センサ３１８は、主制御部３１０に制御信号を送信する。表示部３１２とブザー３１３は、主制御部３１０から制御信号を受信する。ドラム回転駆動モータ２３６と、送風機駆動モータ３２１は、副制御部３２０と制御信号の送受信を行なう。加熱除湿ユニット４００と、給水弁２０８の洗濯用主給水弁２０８ａと、洗濯用補助給水弁２０８ｂと、排水装置３２２と、ドアロック３２３は、副制御部３２０から制御信号を受信する。主制御部３１０と副制御部３２０は、互いに制御信号の送受信を行なう。操作部３１１は選択手段の一例、給気センサ３１７と排気センサ３１８は温度検知手段の一例である。
【００６７】
給気センサ３１７は、図７に示す給気温度検出点２５１に設置され、温風経路部２４１から水槽２２０内に供給される気体の温度を検知して、主制御部３１０に制御信号を送信する。排気センサ３１８は図７に示す排気温度検出点２５２に設置され、水槽２２０から湿風経路部２４２に排気される気体の温度を検知して、主制御部３１０に制御信号を送信する。
【００６８】
図９は、この発明の一つの実施の形態として、洗濯乾燥機の乾燥工程における給気温度と排気温度の時間変化の一例を示す図である。
【００６９】
図９に示すように、給気センサ３１７によって検知される給気温度と、排気センサ３１８によって検知される排気温度は、乾燥工程に移行して回転ドラム２３０内の洗濯物から水分が蒸発し始めるまでの間は時間の経過と共に上昇し、その後、洗濯物から水分が蒸発している間は、ほぼ一定の温度に保たれる。洗濯物に含まれていた水分がほとんど蒸発してしまうと、給気温度は再び上昇し始める。このとき排気温度は、一旦、低下した後に再び上昇し始める。主制御部３１０は、給気センサ３１７によって給気温度がほぼ一定の状態から上昇に転じたことが検知されると、乾燥工程を終了し、その後一定時間、洗濯乾燥機２００の運転を継続した後、洗濯乾燥機２００の運転を終了する。主制御部３１０は、排気センサ３１８によって排気温度がほぼ一定の状態から一旦低下して再び上昇に転じたことが検知された場合に乾燥工程を終了してもよい。
【００７０】
図１０は、冷却フィンに水滴が付着した場合に、第一の振動周波数でスターリングエンジンを駆動するときの乾燥工程における給気温度と排気温度の時間変化の一例を示す図である。
【００７１】
図１０に示すように、乾燥工程において洗濯物から水分が蒸発し、水分を含んだ空気が冷却フィン４３１に接触して、空気中の水分が取り除かれて除湿が行われると、冷却フィン４３１には水滴が付着する。冷却フィン４３１に水滴が付着すると、低温熱交換部４３０の熱交換効率が低下する。その結果、低温側熱交換部４３０において、水槽２２０内から湿風経路部２４２に排出された空気を除湿する効率が低下し、水分を含んだままの空気が高温側熱交換部４２０の加熱フィン４２１に接触することになるので、温風経路部２４１に送風される空気の温度が十分に上がらなくなる。このように、冷却フィン４３１に水滴が付着して熱交換効率が低下すると、給気センサ３１７によって検知される給気温度も、排気センサ３１８によって検知される排気温度も低下する。図中の破線は、冷却フィン４３１に水が付着していない場合に予想される温度を示す。
【００７２】
給気センサ３１７または排気センサ３１８によって、このような給気温度または排気温度の低下が検知された場合、冷却フィン４３１に水が付着していない場合に予想される温度よりも温度が低い状態が、所定の時間よりも長い時間にわたって続いた場合には、スターリングエンジン１００を第一の振動周波数で駆動するように、副制御部３２０が加熱除湿ユニット４００を制御する。
【００７３】
スターリングエンジン１００が第一の振動周波数で駆動されると、スターリングエンジン１００の本体が振動してスターリングエンジン１００に接触するように配置されている冷却フィン４３１が振動して、冷却フィン４３１に付着している水滴が除去される。冷却フィン４３１に付着していた水滴が除去されると、高温側熱交換部４２０と低温側熱交換部４３０の熱交換効率が回復し、給気温度と排気温度が上昇し始める。
【００７４】
副制御部３２０は、所定の時間、スターリングエンジン１００を第一の振動周波数で振動させた後、スターリングエンジン１００の駆動周波数を基準周波数に戻すように加熱除湿ユニット４００を制御する。スターリングエンジン１００の駆動周波数が基準周波数に戻されると、給気温度と排気温度はゆるやかに上昇して、その後は冷却フィン４３１に水滴が付着していない場合と同様の時間変化をする。
【００７５】
図１１は、冷却フィンに水滴が付着した場合に、第二の振動周波数でスターリングエンジンを駆動するときの乾燥工程における給気温度と排気温度の時間変化の一例を示す図である。
【００７６】
図１１に示すように、乾燥工程において、上述したように、給気センサ３１７または排気センサ３１８によって給気温度または排気温度の低下が検知された場合、冷却フィン４３１に水が付着していない場合に予想される温度よりも温度が低い状態が、所定の時間よりも長い時間にわたって続いた場合には、スターリングエンジン１００を第二の振動周波数で駆動するように、副制御部３２０が加熱除湿ユニット４００を制御することもできる。
【００７７】
スターリングエンジン１００が第二の振動周波数で駆動されると、スターリングエンジン１００の本体が振動してスターリングエンジン１００に接触するように配置されている冷却フィン４３１が振動して、冷却フィン４３１に付着している水滴が除去される。冷却フィン４３１に付着していた水滴が除去されると、高温側熱交換部４２０と低温側熱交換部４３０の熱交換効率が回復し、給気温度と排気温度が上昇し始める。
【００７８】
スターリングエンジン１００を第二の振動周波数で駆動させると、スターリングエンジン１００の出力が最大となるので、給気温度と排気温度は急速に上昇し、冷却フィン４３１に水滴が付着していない場合に予想される温度を超える。
【００７９】
副制御部３２０は、所定の時間、スターリングエンジン１００を第二の振動周波数で振動させた後、スターリングエンジン１００の駆動周波数を基準周波数に戻すように加熱除湿ユニット４００を制御する。スターリングエンジン１００の駆動周波数が基準周波数に戻されると、給気温度と排気温度は冷却フィン４３１に水滴が付着していない場合に予想される温度に戻り、その後は冷却フィン４３１に水滴が付着していない場合に予想される温度の時間変化と同様の時間変化をする。
【００８０】
給気センサ３１７は、図６に示す発熱ヘッド温度検出点４４０に設置され、発熱ヘッド１４０の温度を直接、検知して、主制御部３１０に制御信号を送信してもよい。排気センサ３１８は、図６に示す吸熱ヘッド温度検出点４４１に設置され、吸熱ヘッド１４１の温度を直接、検知して、主制御部３１０に制御信号を送信してもよい。
【００８１】
図１２は、冷却フィンに水滴が付着した場合に、第一の振動周波数でスターリングエンジンを駆動するときの乾燥工程における給気温度と排気温度と、発熱ヘッドと吸熱ヘッドの温度の時間変化の一例を示す図である。
【００８２】
図１２に示すように、乾燥工程において、発熱ヘッド温度検出点４４０に設置された給気センサ３１７または吸熱ヘッド温度検出点４４１に設置された排気センサ３１８によって、発熱ヘッド１４０または吸熱ヘッド１４１の温度の低下が検知された場合、冷却フィン４３１に水が付着していない場合に予想される温度よりも温度が低い状態が、所定の時間よりも長い時間にわたって続いた場合には、スターリングエンジン１００を第一の振動周波数で駆動するように、副制御部３２０が加熱除湿ユニット４００を制御する。
【００８３】
スターリングエンジン１００が第一の振動周波数で駆動されると、スターリングエンジン１００の本体が振動して、スターリングエンジン１００に接触するように配置されている冷却フィン４３１が振動して、冷却フィン４３１に付着している水滴が除去される。冷却フィン４３１に付着していた水滴が除去されると、高温側熱交換部４２０と低温側熱交換部４３０の熱交換効率が回復し、発熱ヘッド１４０と吸熱ヘッド１４１の温度が上昇し始める。
【００８４】
副制御部３２０は、所定の時間、スターリングエンジン１００を第一の振動周波数で振動させた後、スターリングエンジン１００の駆動周波数を基準周波数に戻すように加熱除湿ユニット４００を制御する。スターリングエンジン１００の駆動周波数が基準周波数に戻されると、発熱ヘッド１４０と吸熱ヘッド１４１の温度はゆるやかに上昇して、その後は冷却フィン４３１に水滴が付着していない場合と同様の時間変化をする。
【００８５】
図１３と図１４は、この発明の一つの実施の形態にかかる、本発明の洗濯乾燥機の洗濯乾燥運転における制御処理を順に示すフローチャートである。
【００８６】
以上のように構成された洗濯乾燥機２００を用いて行なわれる洗い工程、すすぎ工程、脱水工程および乾燥工程について、図３から図８と図１３から図１４を用いて、以下、工程順に説明する。
【００８７】
ステップＳ００１においては、使用者は、洗濯乾燥機２００の電源を入れる。使用者は、まず、外扉２０１および内扉２０３を開き、洗濯物投入口２０２から洗濯物を投入した後、内扉２０３および外扉２０１を閉じる。内扉２０３および外扉２０１が閉じられると、ドアスイッチ３１４が主制御部３１０に制御信号を送信する。使用者は、洗剤ケース２０７に洗剤を入れて操作部３１１を操作する。使用者は、操作部３１１を操作することによって、スターリングエンジン１００の駆動電力が相対的に小さい第一の加熱除湿工程の一例として「省エネコース」、または、スターリングエンジン１００の駆動電力が相対的に大きい第二の加熱除湿工程の一例として「標準コース」を選択することができる。操作部３１１は、主制御部３１０に制御信号を送信して、主制御部３１０が副制御部３２０に制御信号を送信し、副制御部３２０がドアロック３２３に制御信号を送信して、外扉２０１および内扉２０３がロックされ、ステップＳ００２に進む。
【００８８】
ステップＳ００２の洗濯工程においては、洗い工程と、すすぎ工程と、脱水工程とが行なわれる。洗い工程においては、副制御部３２０が給水弁２０８を開くように制御して、水が給水経路２０９および洗剤ケース２０７を経て水槽２２０に供給される。水槽２２０に供給される水は、水温センサ３１６によって水温が検知され、所定の水温になるように水温を調整されてもよい。水位センサ３１５によって水槽２２０内の水位が所定値になったことが検知されると、副制御部３２０が給水弁２０８を閉じるように制御して、回転ドラム２３０がドラム回転駆動モータ２３６にて洗い工程用の回転チャートに従って回転される。このようにして洗い工程が開始される。
【００８９】
なお、回転ドラム２３０の回転チャートに関しては、洗い工程、すすぎ工程、脱水工程、乾燥工程の工程別に、あるいは、洗濯物の種類やコースに応じて、回転速度、回転周期、反転周期等が異なる複数の回転チャートが予め設定されている。回転チャートは、使用者によって選択され、または自動的に選択されるようにプログラムされている。
【００９０】
洗い工程が終了すると、副制御部３２０が排水装置３２２に制御信号を送信して、排水弁２０６が開放されて洗濯液が本体２１０の外に排出されるように制御する。排水が終了すると、回転ドラム２３０は中間脱水工程用の回転チャートで高速回転される中間脱水工程が行なわれる。中間脱水工程では回転ドラム２３０の高速回転による遠心力によって洗濯物に含まれた洗濯液は回転ドラム２３０の周壁に設けられた小孔２３５を通じて水槽２２０の内壁面へ吐出される。洗濯液は水槽２２０の内壁面を伝って下方に流下し、排水弁２０６を介して本体の外に排出される。
【００９１】
中間脱水工程が終了すると、プログラムはすすぎ工程に移行する。排水弁２０６が閉じられた後、給水弁２０８が開放されて、水が洗剤ケース２０７を経て水槽２２０に供給される。水位センサ３１５によって水槽２２０内の水位が所定の値になったことが検知されると、給水弁２０８が閉じられて、回転ドラム２３０がドラム回転駆動モータ２３６によってすすぎ工程用の回転チャートに従って回転される。中間脱水工程およびすすぎ工程は複数回繰り返された後、最終のすすぎ工程へと移行する。最終のすすぎ工程では給水弁２０８が開放されて、柔軟仕上剤を含んだ水が水槽２２０に供給される。
【００９２】
最終のすすぎ工程が終了すると、副制御部３２０が、排水装置３２２に制御信号を送信して、排水弁２０６が開放されてすすぎ液が本体２１０の外に排出されるように制御する。排水が終了すると、回転ドラム２３０が最終脱水工程用の回転チャートに従って高速回転される、最終脱水工程が行なわれる。最終脱水工程では、中間脱水工程と同様に回転ドラム２３０の高速回転による遠心力によって洗濯物に含まれたすすぎ液が回転ドラム２３０の周壁に設けられた小孔２３５を通じて水槽２２０の内壁面に吐出される。
【００９３】
最終脱水工程が終了すると、ステップＳ００３に進み、洗濯工程を終了し、主制御部３１０が表示部３１２とブザー３１３に制御信号を送信して、洗濯工程の終了を使用者に報知するように制御する。
【００９４】
ステップＳ００４では、副制御部３２０が、加熱除湿ユニット４００に制御信号を送信して、スターリングエンジン１００を、基準周波数よりも周波数が小さい第二の振動周波数を駆動周波数として駆動させるように制御する。
【００９５】
ステップＳ００５では、乾燥工程に移行する。乾燥工程においては、副制御部３２０が、ドラム回転駆動モータ２３６を制御して回転ドラム２３０を回転させるとともに、加熱除湿ユニット４００を駆動させ、送風機駆動モータ３２１を制御して送風機構部２４４とを駆動させる。
【００９６】
加熱除湿ユニット４００のスターリングエンジン１００を駆動させると、加熱フィン４２１において気体が加熱されるように熱交換され、冷却フィン４３１において気体が冷却されるように熱交換される。
【００９７】
加熱除湿ユニット４００と送風機構部２４４とを駆動させることによって、加熱フィン４２１で加熱された気体は、温風経路部２４１を図７中の二点鎖線の矢印で示すように流れて、吸気口２４５から水槽内温風経路部２４７を通じて水槽２２０の内部に流入し、水槽２２０の内部に配置されている回転ドラム２３０（図４）内に吹き込む。気体は、回転ドラム２３０（図４）内の洗濯物に接触した後、小孔２３５を通って、回転ドラム２３０の外部に流出し、水槽２２０の下部に形成されている排気口２４６を通って湿風経路部２４２に排気される。湿風経路部２４２に排気された気体は、回転ドラム２３０内の洗濯物に含まれていた水分によって、湿度が高くなっている。湿気を含んだ気体は、図７中の一点鎖線の矢印で示すように流れて、冷却フィン４３１に戻り、冷却フィン４３１で冷却されて、除湿される。気体から取り除かれた水分は、冷却フィン４３１の下方から排水管（図示しない）を通って本体２１０から排出される。除湿された気体は、循環経路部２４３を通って、加熱フィン４２１に戻る。このサイクルを繰り返すことによって乾燥工程が行なわれる。
【００９８】
ステップＳ００６では、副制御部３２０は、乾燥工程に移行した後、スターリングエンジン１００を第二の振動周波数で駆動開始してから所定の時間が経過したかどうかを確認する。スターリングエンジン１００を第二の振動周波数で駆動開始してから所定の時間が経過していなければ、ステップＳ００６に戻る。スターリングエンジン１００を第二の振動周波数で駆動開始してから所定の時間が経過していれば、ステップＳ００７に進み、副制御部３２０は、スターリングエンジン１００の駆動周波数が基準周波数となるように制御し、図１４のステップＳ００８に進む。
【００９９】
このように、洗濯乾燥機２００においては、副制御部３２０は、スターリングエンジン１００が駆動を開始する時から所定の時間、振動周波数で駆動され、所定の時間の経過後は基準周波数で駆動されるように駆動周波数を変更することが可能であるように構成されている。
【０１００】
スターリングエンジン１００の駆動開始直後には、冷却フィン４３１に水滴が付着していても、発熱ヘッド１４０や吸熱ヘッド１４１の温度変化から熱交換効率の低下を検知することが困難である。
【０１０１】
そこで、このようにすることにより、スターリングエンジン１００の駆動開始時において前回の乾燥運転時に付着した水滴が冷却フィン４３１に残留している場合にも、スターリングエンジン１００が駆動を開始する時から所定の時間、振動周波数で駆動することによって、冷却フィン４３１に付着している水滴を駆動開始時に除去して、駆動開始直後から高い熱交換効率を得ることができる。
【０１０２】
ステップＳ００８では、給気センサ３１７によって検知される給気温度が低下したかどうかを主制御部３１０が判断する。給気温度が低下していなければ、ステップＳ００８に戻る。給気温度が低下していれば、ステップＳ００９に進む。
【０１０３】
ステップＳ００９では、給気センサ３１７によって検知される給気温度が低下してから所定の時間が経過したかどうかを主制御部３１０が判断する。給気温度が低下してから所定の時間が経過していなければ、ステップＳ００９に戻る。給気温度が低下してから所定の時間が経過していれば、ステップＳ０１０に進む。
【０１０４】
ステップＳ０１０では、主制御部３１０は、使用者によって「省エネコース」が選択されているかどうかを判断する。「省エネコース」が選択されていれば、ステップＳ０１１に進み、スターリングエンジン１００を基準周波数よりも周波数が大きい第一の振動周波数で駆動するように、副制御部３２０が加熱除湿ユニット４００を制御し、ステップＳ０１３に進む。ステップＳ０１０において、「省エネコース」が選択されていなければ、ステップＳ０１２に進み、スターリングエンジン１００を基準周波数よりも周波数が小さい第二の振動周波数で駆動するように、副制御部３２０が加熱除湿ユニット４００を制御して、ステップＳ０１３に進む。
【０１０５】
ステップＳ０１３では、主制御部３１０が、給気センサ３１７によって検出される給気温度が所定の温度以上であるかどうかを判断する。給気センサ３１７によって検出される給気温度が所定の温度よりも低ければ、ステップＳ０１３に戻る。給気センサ３１７によって検出される給気温度が所定の温度以上であれば、スターリングエンジン１００の駆動周波数を基準周波数に戻すように副制御部３２０が加熱除湿ユニット４００を制御して、ステップＳ０１４に進む。
【０１０６】
ステップＳ０１４では、主制御部３１０が、給気センサ３１７によって検出される給気温度が所定の温度よりも高い状態が所定時間、継続したかどうかを確認する。給気センサ３１７によって検出される給気温度が所定の温度よりも高い状態が所定時間、継続していれば、ステップＳ０１５に進む。
【０１０７】
ステップＳ０１５では、主制御部３１０が、給気センサ３１７によって、給気温度が再び上昇して乾燥工程の終了が検知されたかどうかを確認する。乾燥工程が終了していなければ、ステップＳ００８に戻る。乾燥工程が終了していれば、ステップＳ０１６に進み、副制御部３２０が洗濯乾燥機２００の電源を切るように制御して、洗濯乾燥機２００の洗濯乾燥運転の制御処理を終了する。
【０１０８】
このように、洗濯乾燥機２００は、気体を流通させるための温風経路部２４１と湿風経路部２４２と、高温側熱交換部４２０と、低温側熱交換部４３０と、動吸振器１６０と発熱ヘッド１４０と吸熱ヘッド１４１とを含むスターリングエンジン１００と、冷却フィン４３１と、副制御部３２０とを備える。高温側熱交換部４２０は、温風経路部２４１を流通する気体を加熱する。低温側熱交換部４３０は、湿風経路部２４２を流通する気体を冷却する。動吸振器１６０は、スターリングエンジン１００の振動を吸収する。冷却フィン４３１は、吸熱ヘッド１４１に接触するように配置される。副制御部３２０は、スターリングエンジン１００が、基準周波数と、基準周波数と異なる振動周波数とによって駆動されるように、スターリングエンジン１００の駆動周波数を変更する。高温側熱交換部４２０は、スターリングエンジン１００の発熱ヘッド１４０で気体を加熱するように熱交換を行ない、低温側熱交換部４３０は、スターリングエンジン１００の吸熱ヘッド１４１で気体を冷却するように熱交換を行ない、吸熱ヘッド１４１は、湿風経路部２４２内に配置されて、低温側熱交換部４３０を構成する。基準周波数は、基準周波数で駆動されるスターリングエンジン１００の振動が動吸振器１６０によって吸収される周波数であり、振動周波数は、基準周波数よりも周波数が大きい第一の振動周波数と、基準周波数よりも周波数が小さい第二の振動周波数の少なくともいずれか一方を含む。
【０１０９】
従来の洗濯乾燥機に用いられているヒートポンプの振動系は、冷媒の圧縮と膨張にコンプレッサを使用するため、回転の振動を含む複雑な振動系である。一方、スターリングエンジン１００は、ヒートポンプに比べて振動系が単純である。すなわち、スターリングエンジン１００においては、ピストンとディスプレーサの往復という直線的な運動しか行なわれない。
【０１１０】
このように、スターリングエンジン１００は、振動系が単純であるので、振動を吸収することが容易である。例えば、ディスプレーサおよびピストンを所定の振動数にて振動させたときにスターリングエンジン１００の本体と共振する振動数を固有振動数として持つ錘付きバネなどの吸振部材を動吸振器１６０として備えることによって、簡単に振動を抑えることができる。スターリングエンジン１００においては振動を簡単に抑えることができるので、振動による騒音が発生しにくい。
【０１１１】
また、スターリングエンジン１００は、振動系が単純であるので、スターリングエンジン１００の本体を積極的に振動させることも容易である。
【０１１２】
このようにすることにより、動吸振器１６０を備えて、基準周波数で振動するときのスターリングエンジン１００本体の振動を動吸振器１６０によって吸収されるように構成されているスターリングエンジン１００は、スターリングエンジン１００の振動周波数を基準周波数よりも大きな周波数または小さな周波数に変更することによって、スターリングエンジン１００の本体を振動させることができる。なお、このときのスターリングエンジン１００の本体の振動の大きさは、振動周波数を基準周波数からどれだけ変更するのかによって異なるので、振動周波数を変更することによって、スターリングエンジン１００の本体の振動の大きさを適宜変えることができる。
【０１１３】
スターリングエンジン１００を備える洗濯乾燥機２００によって加熱除湿を行なう場合には、高温側熱交換部４２０において、スターリングエンジン１００の発熱ヘッド１４０で温風経路部２４１を流通する気体が加熱されるように熱交換され、低温側熱交換部４３０において、スターリングエンジン１００の吸熱ヘッド１４１で湿風経路部２４２を流通する気体が冷却されるように熱交換される。低温側熱交換部４３０においては、吸熱ヘッド１４１に接触するように配置される冷却フィン４３１で湿気を含む空気が冷却されて空気から水分が除去され、この水分が冷却フィン４３１に水滴として付着する。この状態で、スターリングエンジン１００を基準周波数と異なる振動周波数で駆動すると、スターリングエンジン１００の本体は基準周波数での駆動時よりも大きく振動し、吸熱ヘッド１４１に接触するように配置される冷却フィン４３１も振動するので、冷却フィン４３１が振動すると、冷却フィン４３１に付着している水滴を効率よく除去することができる。
【０１１４】
このようにすることにより、騒音が少なく、熱交換性能の低下を容易に防止することのできる洗濯乾燥機２００を提供することができる。
【０１１５】
また、洗濯乾燥機２００においては、振動周波数は、第一の振動周波数と第二の振動周波数の両方を含む。
【０１１６】
このようにすることにより、振動周波数を変更することによってスターリングエンジン１００の本体の振動の大きさを任意に制御することができ、また、基準周波数よりも周波数が大きい第一の振動周波数を駆動周波数とする場合にはスターリングエンジン１００のエネルギー消費効率（ＣＯＰ）を高めることができ、一方、基準周波数よりも周波数が小さい第二の振動周波数を駆動周波数とする場合にはスターリングエンジン１００の出力を高めることができる。
【０１１７】
従って、例えば、夜間の運転のように騒音の発生を極力抑えたい場合には、基準周波数に近い振動周波数でスターリングエンジン１００を駆動することによって、スターリングエンジン１００の本体の振動を抑えて可能な限りの静音性を保ちつつ、冷却フィン４３１に付着している水滴を除去して熱交換効率の回復を図ることができる。また、例えば、短時間で熱交換効率を回復させたい場合には、基準周波数からある程度離れた振動周波数でスターリングエンジンを駆動することによって、スターリングエンジン１００の本体の振動を大きくして冷却フィン４３１からの水滴の除去を促進させることができる。また、例えば、乾燥の進行を早めたい場合には、基準周波数よりも周波数が小さい第二の振動周波数を駆動周波数とすることによって、スターリングエンジン１００の冷凍加温能力を向上させ、温風経路部２４１を流通する気体の温度を高めて乾燥を促進させることができる。また、例えば、乾燥時の消費電力を抑えたい場合には、基準周波数よりも周波数が大きい第一の振動周波数を駆動周波数とすることによって、ＣＯＰを高めて省エネルギー効果の高い乾燥運転を実現することができる。なお、スターリングエンジン１００を第一の振動周波数で駆動するに際して、ＣＯＰが最大となる周波数近辺で駆動させることによって、冷却フィン４３１に付着した水滴を除去して冷却フィン４３１の熱交換効率を回復させるとともに、冷却フィン４３１の熱交換効率の回復の間の消費電力をさらに小さくすることができる。
【０１１８】
このようにすることにより、騒音の発生を抑えた静音乾燥運転や、短時間で乾燥を行なう短時間乾燥運転や、消費電力を抑えて乾燥を行なう省エネ乾燥運転といった各種乾燥運転モードに対応することができる。
【０１１９】
また、洗濯乾燥機２００においては、第二の振動周波数は、スターリングエンジン１００の出力がほぼ最大となる周波数である。
【０１２０】
スターリングエンジン１００の駆動周波数が基準周波数よりも小さい周波数においては、スターリングエンジン１００の冷凍加温能力が最大となる周波数がある。この周波数近辺で駆動されるとき、スターリングエンジン１００の出力がほぼ最大となる。従って、スターリングエンジン１００の基準周波数よりも周波数が小さい第二の振動周波数でスターリングエンジン１００を駆動させる場合には、スターリングエンジン１００の出力がほぼ最大となる周波数で駆動させることによって、冷却フィン４３１に付着した水滴を除去して冷却フィン４３１の熱交換効率を回復させるとともに、温風経路部２４１を流通する気体の温度を高めて乾燥を促進させることができる。
【０１２１】
また、洗濯乾燥機２００は、温風経路部２４１の内部の温度を検知するための給気センサ３１７と湿風経路部２４２の内部の温度を検知するための排気センサ３１８を備え、副制御部３２０は、給気センサ３１７または排気センサ３１８によって検知される温度が所定の時間よりも長い時間にわたって所定の温度よりも低い場合に、スターリングエンジン１００が振動周波数で駆動されるように駆動周波数を変更することが可能であるように構成されている。
【０１２２】
このようにすることにより、給気センサ３１７と排気センサ３１８によって検知される温度が所定の時間よりも長い時間にわたって所定の温度よりも低く、高温側熱交換部４２０または低温側熱交換部４３０の熱交換効率が低下している場合に、冷却フィン４３１に付着している水滴を除去して熱交換効率を回復させるためにスターリングエンジン１００を振動周波数で駆動してスターリングエンジン１００の本体を振動させることができるので、熱交換効率が低下していない場合にはスターリングエンジン１００の本体に余分な振動を発生させることがない。
【０１２３】
また、洗濯乾燥機２００は、発熱ヘッド１４０の温度を検知するための給気センサ３１７または吸熱ヘッド１４１の温度を検知するための排気センサ３１８を備え、副制御部３２０は、給気センサ３１７または排気センサ３１８によって検知される温度が、所定の時間よりも長い時間にわたって所定の温度よりも低い場合に、スターリングエンジン１００が振動周波数で駆動されるように駆動周波数を変更することが可能であるように構成されていてもよい。
【０１２４】
このようにすることにより、発熱ヘッド１４０または吸熱ヘッド１４１の温度を検知することによって給気センサ３１７または排気センサ３１８の応答が迅速に得られるので、給気センサ３１７または排気センサ３１８の信頼性を高めることができる。また、発熱ヘッド１４０または吸熱ヘッド１４１の温度を検知するように給気センサ３１７または排気センサ３１８を配置することによって、給気センサ３１７または排気センサ３１８の配置が容易となる。
【０１２５】
また、洗濯乾燥機２００は、スターリングエンジン１００の駆動電力が相対的に小さい「省エネコース」と、スターリングエンジン１００の駆動電力が相対的に大きい「標準コース」のいずれかを使用者が選択するための操作部３１１を備え、副制御部３２０は、使用者によって「省エネコース」が選択されている場合には、振動周波数が第一の振動周波数となるように駆動周波数を変更し、使用者によって「標準コース」が選択されている場合には、振動周波数が第二の振動周波数となるように駆動周波数を変更することが可能であるように構成されていることが好ましい。
【０１２６】
このようにすることにより、使用者の要求に合わせて、使用者が、スターリングエンジン１００の駆動電力が相対的に小さい「省エネコース」と、スターリングエンジン１００の駆動電力が相対的に大きい「標準コース」のいずれかを選択することによって、騒音を抑えながら時間をかけて熱交換効率を回復させる場合と、短時間で熱交換効率を回復させる場合と、省エネルギー効果を高めて熱交換効率を回復させる場合のいずれの場合にも対応することができる。
【０１２７】
この実施の形態においては、加熱除湿装置として洗濯乾燥機を用いたが、この発明の加熱除湿装置は、食器乾燥機や食器洗浄乾燥機、除湿機、浴室乾燥機などに用いられてもよい。
【０１２８】
以上に開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正と変形を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】スターリングエンジンを駆動する周波数と、スターリングエンジンの本体の振動の大きさとの関係を示す図である。
【図２】スターリングエンジンを駆動する周波数と、スターリングエンジンの本体の振動の大きさと、スターリングエンジンの冷凍加温能力の変化割合と、スターリングエンジンのエネルギー消費効率（ＣＯＰ）との関係を示す図である。
【図３】この発明の一つの実施の形態として、本発明の洗濯乾燥機の全体の外観を概略的に示す斜視図である。
【図４】図３の洗濯乾燥機をＩＶ−ＩＶ線の方向から見た断面を概略的に示す側断面図である。
【図５】スターリングエンジンの全体の断面を示す断面図である。
【図６】加熱除湿ユニットの全体を示す斜視図である。
【図７】洗濯乾燥機を図４のＶＩＩ−ＶＩＩ線の方向から見たときの概略を示す断面図である。
【図８】この発明の一つの実施の形態にかかる洗濯乾燥機の制御関連の構成を示すブロック図である。
【図９】この発明の一つの実施の形態として、洗濯乾燥機の乾燥工程における給気温度と排気温度の時間変化の一例を示す図である。
【図１０】冷却フィンに水滴が付着した場合に、第一の振動周波数でスターリングエンジンを駆動するときの乾燥工程における給気温度と排気温度の時間変化の一例を示す図である。
【図１１】冷却フィンに水滴が付着した場合に、第二の振動周波数でスターリングエンジンを駆動するときの乾燥工程における給気温度と排気温度の時間変化の一例を示す図である。
【図１２】冷却フィンに水滴が付着した場合に、第一の振動周波数でスターリングエンジンを駆動するときの乾燥工程における給気温度と排気温度と、発熱ヘッドと吸熱ヘッドの温度の時間変化の一例を示す図である。
【図１３】この発明の一つの実施の形態にかかる、本発明の洗濯乾燥機の洗濯乾燥運転における制御処理を順に示すフローチャートである。
【図１４】この発明の一つの実施の形態にかかる、本発明の洗濯乾燥機の洗濯乾燥運転における制御処理を順に示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１３０】
１００：スターリングエンジン、１４０：発熱ヘッド、１４１：吸熱ヘッド、１６０：動吸振器、２００：洗濯乾燥機、２４１：温風経路部、２４２：湿風経路部、３１１：操作部、３１７：給気センサ、３１８：排気センサ、３２０：副制御部、４２０：高温側熱交換部、４３０：低温側熱交換部、４３１：冷却フィン。
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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