(57)【要約】【課題】騒音が少なく、効率のよい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、温風経路部２４１を流通する気体を加熱するための高温側熱交換部４２０と、湿風経路部２４２を流通する気体を冷却するための低温側熱交換部４３０と、径がほぼ一定の循環経路部２４３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とを備え、高温側熱交換部４２０は、発熱ヘッド１４０と発熱ヘッド１４０に接触するように配置される加熱フィン４２１とを含み、低温側熱交換部４３０は、吸熱ヘッド１４１と吸熱ヘッド１４１に接触するように配置される冷却フィン４３１とを含み、加熱フィン４２１の総表面積は冷却フィン４３１の総表面積よりも大きく、気体が流れる方向に垂直な方向において、高温側熱交換部４２０の断面積は低温側熱交換部４３０の断面積とほぼ等しい。【選択図】図５
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【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、
径がほぼ一定であって、気体を前記第二の風路から前記第一の風路に流入させるための循環路と、
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を備え、
前記第一の熱交換部は、前記発熱ヘッドと、前記発熱ヘッドに接触するように配置される高温側フィンとを含み、
前記第二の熱交換部は、前記吸熱ヘッドと、前記吸熱ヘッドに接触するように配置される低温側フィンとを含み、
前記第一の熱交換部に含まれる前記高温側フィンの総表面積は、前記第二の熱交換部に含まれる前記低温側フィンの総表面積よりも大きく、
気体が流れる方向に垂直な方向において、前記第一の熱交換部の断面積は、前記第二の熱交換部の断面積とほぼ等しい、加熱除湿装置。
【請求項２】
気体が流れる方向において、前記第一の熱交換部の長さは、前記第二の熱交換部の長さよりも長い、請求項１に記載の加熱除湿装置。
【請求項３】
前記第一の熱交換部に含まれる前記高温側フィンの枚数は、前記第二の熱交換部に含まれる前記低温側フィンの枚数よりも多い、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】
前記第一の熱交換部と前記第二の熱交換部と前記循環路は、所定の軸方向に並べられて配置されている、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】
前記第一の熱交換部においては、気流の流れる方向に延びる複数の前記高温側フィンが、前記発熱ヘッドを中心として放射状に延び、円周方向に互いに間隔を開けて配置され、前記第二の熱交換部においては、気流の流れる方向に延びる複数の前記低温側フィンが、前記吸熱ヘッドを中心として放射状に延び、円周方向に互いに間隔を開けて配置され、気流の流れる方向に沿った前記高温側フィンの長さは、気流の流れる方向に沿った前記低温側フィンの長さよりも長い、請求項４に記載の加熱除湿装置。
【請求項６】
前記第一の熱交換部においては、気流の流れる方向に延びる複数の前記高温側フィンが、気流の流れる方向にほぼ直交する方向に積層され、前記第二の熱交換部においては、気流の流れる方向に延びる複数の前記低温側フィンが、気流の流れる方向にほぼ直交する方向に積層され、気流の流れる方向に沿った前記高温側フィンの長さは、気流の流れる方向に沿った前記低温側フィンの長さよりも長い、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。
【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】
近年、衣類などの洗濯から乾燥までを行うことができる洗濯乾燥機の需要が伸びている。特に、少量の洗濯物をすぐ乾燥させたかったり、屋外や室内で干す時間を短縮したり、日中に洗濯ができない場合には、夜間、衣類を洗濯し、脱水後、そのまま乾燥ができたりするので、使用者の生活スタイルに合わせた利便性が評価されている。
【０００３】
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。例えば、特開昭６３−１２２５００号公報（特許文献１）に記載されている水冷除湿式乾燥機においては、洗濯物に接触して湿気を含んだ乾燥中および／または乾燥後の高温多湿の空気は、そのまま乾燥機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。
【０００４】
一般に、洗濯物の乾燥時間を短縮するには、例えば、ヒータなどの加熱手段の熱容量を大きくすることが考えられるが、加熱手段の熱容量の大きさに比例して消費電力量も増大する。また、冷却水による熱交換除湿をすると水を多量に使うことになり、乾燥時間に比例して水の消費量が増大する。
【０００５】
そこで、例えば特開昭６０−２２００９７号公報（特許文献２）と特開昭６４−３２８９３号公報（特許文献３）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】特開昭６３−１２２５００号公報
【特許文献２】特開昭６０−２２００９７号公報
【特許文献３】特開昭６４−３２８９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。また、コンプレッサに用いる冷媒の種類によっては、廃棄後の処理にコストがかかるといった問題が生じる。加えて、地球温暖化防止の観点から電気製品の電力消費量の削減が今後益々必要となっており、乾燥機や洗濯乾燥機においても、乾燥機能の向上と消費電力の低減がより一層求められる。
【０００７】
本発明の発明者らは、これらの課題を解決するために、２００７年４月４日に出願された特願２００７−０９８１８７号に記載されているスターリングエンジンを用いた加熱除湿装置を発明した。
【０００８】
従来、加熱除湿装置に用いられているヒートポンプにおいては、コンプレッサで冷媒を圧縮して気体から液体に変化させる凝縮部と、冷媒を膨張させて液体から気体に変化させる蒸発部とで熱交換を行なっている。すなわち、ヒートポンプにおいては、冷媒は、凝縮部から管などを通って蒸発部へ移動して、液体から気体に変化し、蒸発部から管などを通って凝縮部へ移動して、気体から液体へと変化することを繰り返す必要がある。
【０００９】
一方、スターリングエンジンは、シリンダ内でピストンおよびディスプレーサを往復運動させることによって、ヘリウムなどの作動気体を圧縮空間内で圧縮して発熱ヘッドを加熱し、膨張空間内で膨張させて吸熱ヘッドを冷却する。このように、スターリングエンジンにおいては、作動気体は、気体状態のままで、圧縮空間と膨張空間の間のみを移動する。圧縮空間と膨張空間は、例えば、一つのシリンダの両端に配置されるので、この場合には、作動気体は気体状態のままでシリンダの一方の端部から他方の端部までの間を往復する。
【００１０】
このように、スターリングエンジンにおいては、冷媒を気体と液体の間で状態変化させる必要がないために、スターリングエンジンの応答性はヒートポンプよりも高い。例えば、スターリングエンジンの駆動を開始してから、発熱ヘッドと吸熱ヘッドとが所定の温度になるまでに必要な時間は、ヒートポンプの駆動を開始してから蒸発部と凝縮部とが所定の温度になるまでに必要な時間よりも短い。
【００１１】
したがって、スターリングエンジンを用いることによって、乾燥運転開始前または乾燥運転開始時に長時間の立ち上げ運転が不要であるので、ヒートポンプよりも制御性が高く、省エネルギー性が高い、すなわち、消費エネルギーを効果的に削減して省エネルギーを図りやすい加熱除湿装置が得られる。このように、スターリングエンジンを備える加熱除湿装置は、加熱除湿装置の起動に要する時間を短くすることができるとともに、加熱除湿装置の運転中に一旦、運転を中断した後、再び起動する場合に要する時間も短くすることができる。
【００１２】
また、スターリングエンジンは、ヒートポンプよりも出力の制御範囲が広い。ヒートポンプに用いるインバータコンプレッサでは、出力を３０％〜１００％の範囲で制御することが可能であるが、スターリングエンジンでは、理論的には、出力を０％〜１００％の範囲で制御することができる。そのため、乾燥工程の後期から終期にかけて、循環空気の余剰な熱量を過大に増やすことがないので、循環空気を外部に排気する必要がない。
【００１３】
また、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、ピストンおよび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。
【００１４】
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。
【００１５】
このようにすることにより、振動、騒音を少なくすることができ、また、加熱除湿装置が設置されている室内環境を悪化させることのない、使用性が高い、すなわち、使用しやすく、省エネルギー性が高い、すなわち、消費エネルギーを効果的に削減することができ、省エネルギーを図りやすい加熱除湿装置を提供することができる。
【００１６】
スターリングエンジンを用いる加熱除湿装置においては、発熱ヘッドに接続される高温側の熱交換器で気体が加熱され、吸熱ヘッドに接続される低温側の熱交換器で気体が冷却除湿される。スターリングエンジンを用いる加熱除湿装置においては、気体の流れる方向に垂直な方向において、高温側の熱交換器の断面積が、低温側の熱交換器の断面積よりも大きくなるように構成されている。これは、スターリングエンジンにおいては、高温側の熱交換器から発生する熱量が、低温側の熱交換器によって吸熱される熱量よりも大きいためである。スターリングエンジンを用いる加熱除湿装置においては、加熱除湿される空気は、低温側の熱交換器で除湿され、高温側の熱交換器で加熱されるため、気体は低温側の熱交換器と高温側の熱交換器との両方を通過する。気体の流れる方向に垂直な方向において、高温側の熱交換器の断面積と低温側の熱交換器の断面積とが異なると、気体が流通する風路の径が一定とならない。そのため、風路内において通風抵抗が大幅に大きくなり、通風ロスが大きくなったり、送風に伴って発生する騒音が大きくなったりするという問題がある。また、風路の径が一定とならないために気流を均一化することができないので、熱交換損失が大きくなるという問題がある。
【００１７】
そこで、この発明の目的は、騒音が少なく、効率のよい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】
【００１８】
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、径がほぼ一定であって、気体を第二の風路から第一の風路に流入させるための循環路と、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を備え、第一の熱交換部は、発熱ヘッドと、発熱ヘッドに接触するように配置される高温側フィンとを含み、第二の熱交換部は、吸熱ヘッドと、吸熱ヘッドに接触するように配置される低温側フィンとを含み、第一の熱交換部に含まれる高温側フィンの総表面積は、第二の熱交換部に含まれる低温側フィンの総表面積よりも大きく、気体が流れる方向に垂直な方向において、第一の熱交換部の断面積は、第二の熱交換部の断面積とほぼ等しい。
【００１９】
このように、第一の熱交換部に含まれる高温側フィンの総表面積は、第二の熱交換部に含まれる低温側フィンの総表面積よりも大きく、気体が流れる方向に垂直な方向において、第一の熱交換部の断面積は、第二の熱交換部の断面積とほぼ等しくすることによって、風路の断面積を変化させることなく、第一の熱交換部の放熱量を大きくすることができる。そのため、第一の熱交換部の放熱量と第二の熱交換部の吸熱量とのバランスを保ちながら、通風抵抗を最小にすることができる。通風抵抗を小さくすることができるので、空気を循環させるためのポンプ等の動力を低減することができ、ポンプ等から発生する騒音を抑えることができる。また、風路の断面積の変化が少ないので、風路内において気流の乱れが最小限になる。このように、気流の乱れを小さくすることができるので、気流に伴って発生する騒音を低減することができる。さらにまた、風路の断面積の変化が少ないので、空気の流れが風路の内部でほぼ均一になる。そのため、フィンを通過する空気の速度がほぼ均一になるので、熱交換効率を極大化、安定化させることが可能である。
【００２０】
このようにすることにより、騒音が少なく、効率のよい加熱除湿装置を提供することができる。
【００２１】
この発明に従った加熱除湿装置においては、気体が流れる方向において、第一の熱交換部の長さは、第二の熱交換部の長さよりも長いことが好ましい。
【００２２】
このようにすることにより、簡単にフィンの総表面積を大きくすることができる。
【００２３】
この発明に従った加熱除湿装置においては、第一の熱交換部に含まれる高温側フィンの枚数は、第二の熱交換部に含まれる低温側フィンの枚数よりも多いことが好ましい。
【００２４】
このようにすることにより、簡単にフィンの総表面積を大きくすることができる。
【００２５】
この発明に従った加熱除湿装置においては、第一の熱交換部と第二の熱交換部と循環路は、所定の軸方向に並べられて配置されていることが好ましい。
【００２６】
このようにすることにより、循環路を短くすることができるので、循環路内における圧力欠損を抑えることができる。
【００２７】
この発明に従った加熱除湿装置においては、第一の熱交換部においては、気流の流れる方向に延びる複数の高温側フィンが、発熱ヘッドを中心として放射状に延び、円周方向に互いに間隔を開けて配置され、第二の熱交換部においては、気流の流れる方向に延びる複数の低温側フィンが、吸熱ヘッドを中心として放射状に延び、円周方向に互いに間隔を開けて配置され、気流の流れる方向に沿った高温側フィンの長さは、気流の流れる方向に沿った低温側フィンの長さよりも長いことが好ましい。
【００２８】
このようにすることにより、簡単にフィンの総表面積を大きくすることができる。
【００２９】
この発明に従った加熱除湿装置においては、第一の熱交換部においては、気流の流れる方向に延びる複数の高温側フィンが、気流の流れる方向にほぼ直交する方向に積層され、第二の熱交換部においては、気流の流れる方向に延びる複数の低温側フィンが、気流の流れる方向にほぼ直交する方向に積層され、気流の流れる方向に沿った高温側フィンの長さは、気流の流れる方向に沿った低温側フィンの長さよりも長いことが好ましい。
【００３０】
このようにすることにより、簡単にフィンの総表面積を大きくすることができる。
【発明の効果】
【００３１】
以上のように、この発明によれば、騒音が少なく、効率のよい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】
【００３２】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３３】
図１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２は、図１の洗濯乾燥機をＩＩ−ＩＩ線の方向から見た断面を概略的に示す側断面図である。
【００３４】
図１と図２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、被乾燥対象物として洗濯物を収容するための容器として、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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。このようにして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。
【００３７】
図３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。
【００３８】
図３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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
図４は、加熱除湿ユニットの全体を示す斜視図である。
【００５５】
図４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３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。高温側熱交換部４２０と低温側熱交換部４３０は、円盤状であり、加熱フィン４２１と冷却フィン４３１の中心部分が、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。なお、加熱フィン４２１は高温側フィンの一例、冷却フィン４３１は低温側フィンの一例である。
【００５６】
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。
【００５７】
加熱除湿ユニット４００の高温側熱交換部４２０と低温側熱交換部４３０は、どちらも複数の板状のフィンを含む。高温側熱交換部４２０の複数の加熱フィン４２１は、ほぼ長方形の板状のフィンで、発熱ヘッド１４０を中心にして放射状に延び、円周方向に互いに間隔を開けて配置されている。低温側熱交換部４３０の複数の冷却フィン４３１は、ほぼ長方形の板状のフィンで、吸熱ヘッド１４１を中心にして放射状に延び、円周方向に互いに間隔を開けて配置されている。したがって、気体は、加熱フィン４２１と冷却フィン４３１の面に沿って、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とを結ぶ軸に沿って流れて、高温側熱交換部４２０と低温側熱交換部４３０を通過することができる。
【００５８】
加熱除湿ユニット４００の高温側熱交換部４２０の径Ｒｈと、低温側熱交換部４３０の径Ｒｃは、ほぼ同じ大きさであるように形成されている。また、加熱フィン４２１の気流が流れる方向の長さＬｈ、すなわち、高温側熱交換部４２０の気流が流れる方向の長さＬｈは、冷却フィン４３１の気流が流れる方向の長さＬｃ、すなわち、低温側熱交換部４３０の気流が流れる方向の長さＬｃよりも長いように形成されている。
【００５９】
図５は、洗濯乾燥機を図２のＶ−Ｖ線の方向から見たときの概略を示す断面図である。
【００６０】
図２と図５に示すように、洗濯乾燥機２００の本体２１０の内部においては、回転ドラム２３０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。
【００６１】
図２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５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２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から、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から、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、循環経路部２４３の高温側熱交換部４２０と低温側熱交換部４３０との間の経路が循環路の一例である。
【００６２】
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、以下、工程順に説明する。
【００６３】
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。洗剤ケース２０７に洗剤を入れて操作パネルを操作する。これにより、外扉２０１および内扉２０３がロックされるとともに、給水弁２０８が開かれ、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。図示しない水位センサによって水槽２２０内の水位が所定値になったことが検知されると、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。
【００６４】
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。
【００６５】
洗い工程が終了すると、排水弁２０６が開放されて洗濯液が本体の外に排出される。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。
【００６６】
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。図示しない水位センサによって水槽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。
【００６７】
最終のすすぎ工程が終了すると、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。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。
【００６８】
最終脱水工程が終了すると、乾燥工程に移行する。乾燥工程においては、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と送風機構部２４４とを駆動させる。
【００６９】
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。
【００７０】
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５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２）内に吹き込む。気体は、回転ドラム２３０（図２）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５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。
【００７１】
図６は、この発明の第１実施形態として、スターリングエンジンの逆スターリングサイクルのＴＳ線図（絶対温度―エントロピー線図）を示す図である。
【００７２】
スターリングエンジン１００の逆スターリングサイクルを、図３から図６を用いて説明する。
【００７３】
図３、図４と図６に示すように、スターリングエンジン１００においては、外部より動力を与えて、作動ガスを圧縮空間１４５で圧縮（Ｃ→Ｄ）し、高温化した作動ガスの熱を、高温側熱交換部４２０の発熱ヘッド１４０を通じて外部へ放出する。作動ガスは、圧縮空間１４５から再生器１４７を通って膨張空間１４６へ移動する（Ｄ→Ａ）。次に、作動ガスを膨張（Ａ→Ｂ）させ、低温化した作動ガスによって、低温側熱交換部４３０の吸熱ヘッド１４１を通じて外部の熱を吸収する。作動ガスは、膨張空間１４６から再生器１４７を通って圧縮空間１４５へ移動する（Ｂ→Ｃ）。このようにして、逆スターリングサイクルの１サイクルが完了する。作動ガスが圧縮空間１４５から膨張空間１４６に移動する過程（Ｄ→Ａ）と、膨張空間１４６から圧縮空間１４５に移動する過程（Ｂ→Ｃ）においては、作動ガスは、蓄熱部の役割をする再生器１４７を通過するので、圧縮空間１４５と膨張空間１４６におけるそれぞれの温度を維持しながら作動ガスを移動させることができる。このようにすることにより、効率のよいサイクルとなる。
【００７４】
図６に示すＴＳ線図においては、Ａ（温度Ｔｃ，エントロピーＳａ）、Ｂ（温度Ｔｃ，エントロピーＳｂ）、Ｂ’（温度Ｔｏ，エントロピーＳｂ）、Ａ’（温度Ｔｏ，エントロピーＳａ）で囲まれる面積は、作動ガスが膨張する時に外部から吸熱する熱量Ｑｃを表す。一方、Ｃ（温度Ｔｈ，エントロピーＳｃ）、Ｄ（温度Ｔｈ，エントロピーＳｄ）、Ｄ’（温度Ｔｏ，エントロピーＳｄ）、Ｃ’（温度Ｔｏ，エントロピーＳｃ）で囲まれる面積は、作動ガスが圧縮される時に外部に放出する熱量Ｑｈを表す。
【００７５】
温度が高い作動ガスは、高い内部エネルギーを持つ。図６に示す逆スターリングサイクルでは、外部からエネルギー、すなわち、ピストン１１２を、作動ガスを圧縮させるように動かすための仕事量をＣ→Ｄ行程において与えて、気体の状態を、Ａ→Ｂ行程における気体の低温度状態からＣ→Ｄ行程における高エネルギー状態へ引き上げている。すなわち、Ｃ→Ｄ行程におけるエネルギー放出量は、Ａ→Ｂ行程におけるエネルギー吸収量とピストン１１２の圧縮仕事の総和に相当する。
【００７６】
また、温度差が大きいほど、ＱｈとＱｃとの差が広がるので外部仕事量が多くなり、逆に温度差が小さくなるほど外部仕事量が少なくてすみ、作動ガスの温度が高ければ高いほど、熱サイクルの効率が高くなる。
【００７７】
図７は、スターリングエンジンを備える加熱除湿ユニットの一例を参考として示す図である。
【００７８】
図７に示すように、加熱除湿ユニット９００においては、加熱フィン９２１を含む円盤状の高温側熱交換部９２０の径Ｒｈを、冷却フィン９３１を含む円盤状の低温側熱交換部９３０の径Ｒｃよりも大きくして、加熱フィン９２１を通した放熱量Ｑｈ（図６）が冷却フィン９３１を通した吸熱量Ｑｃ（図６）よりも大きくなるようにすることができる。加熱フィン９２１の気流方向の長さＬｈと、冷却フィン９３１の気流方向の長さＬｃはほぼ同じであるように形成されている。この発明の第１実施形態の加熱除湿ユニット４００と同様に、高温側熱交換部９２０においては、複数の加熱フィン９２１は、発熱ヘッド１４０を中心にして放射状に延び、円周方向に互いに間隔を開けて配置され、低温側熱交換部９３０においては、複数の冷却フィン９３１は、吸熱ヘッド１４１を中心にして放射状に延び、円周方向に互いに間隔を開けて配置されている。したがって、気体は、加熱フィン９２１と冷却フィン９３１の面に沿って、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とを結ぶ軸に沿って流れて、高温側熱交換部９２０と低温側熱交換部９３０を通過することができる。
【００７９】
しかしながら、このように、高温側熱交換部９２０の径Ｒｈと低温側熱交換部９３０の径Ｒｃが異なることによって、気体が流通する風路の径が一定とならない。そのため、風路内において通風抵抗が大幅に大きくなり、通風ロスが大きくなったり、送風に伴って発生する騒音が大きくなったりするという問題がある。また、風路の径が一定とならないために空気流を均一化することができないので、熱交換損失が大きくなる。
【００８０】
本発明の第１実施形態として洗濯乾燥機２００においては、図４に示すように、加熱除湿ユニット４００のスターリングエンジン１００に接続されている高温側熱交換部４２０の径Ｒｈと低温側熱交換部４３０の径Ｒｃはほぼ等しくなるように形成されている。一方、加熱フィン４２１の気流方向の長さＬｈ、すなわち、高温側熱交換部４２０の気流方向の長さＬｈは、冷却フィン４３１の気流方向の長さＬｃ、すなわち、低温側熱交換部４３０の気流方向の長さＬｃよりも長く形成されている。
【００８１】
図８は、この発明の第１実施形態として、洗濯乾燥機が備える加熱除湿ユニットの全体と、加熱除湿ユニットを通過する気流の流れを模式的に示す断面図である。
【００８２】
図８に示すように、加熱除湿ユニット４００は、ケーシング４５０の内部に、加熱フィン４１２と冷却フィン４３１がそれぞれ発熱ヘッド１４０と吸熱ヘッド１４１に直接、接続されたスターリングエンジン１００が配置されて構成されている。
【００８３】
ケーシング４５０の冷却フィン４３１側、すなわち、低温側熱交換部４３０側には、湿風経路部２４２が接続され、ケーシング４５０の加熱フィン４２１側、すなわち、高温側熱交換部４２０側には、温風経路部２４１が接続されている。低温側熱交換部４３０と高温側熱交換部４２０との間には、循環経路部２４３が形成されている。循環経路部２４３は、低温側熱交換部４３０から高温側熱交換部４２０までの間において、ほぼ一定の径を有する。気流は、図中の二点鎖線で示すように、湿風経路部２４２から加熱除湿ユニット４００のケーシング４５０の内部に流入し、冷却フィン４３１を通過する際に冷却フィン４３１によって除湿され、循環経路部２４３を通って加熱フィン４２１を通過して加熱され、温風経路部２４１に流出する。
【００８４】
加熱除湿ユニット４００の加熱フィン４２１と冷却フィン４３１は、図４に示す加熱除湿ユニット４００の加熱フィン４２１と冷却フィン４３１と同様の形状に構成されており、気体の流れに垂直な方向において、高温側熱交換部４２０の径は低温側熱交換部４３０の径とほぼ同じ大きさである。また、高温側熱交換部４２０の気流方向の長さ、すなわち、加熱フィン４２１の気流方向の長さは、低温側熱交換部４３０の長さ、すなわち、冷却フィン４３１の気流方向の長さよりも長いように形成されている。そのため、高温側熱交換部４２０が含む加熱フィン４２１の総表面積は、低温側熱交換部４３０が含む冷却フィン４３１の総表面積よりも大きい。したがって、高温側熱交換部４２０の放熱量Ｑｈ（図６）は、低温側熱交換部４３０の吸熱量（Ｑｃ）よりも大きくすることができる。
【００８５】
加熱フィン４２１と、循環経路部２４３と、冷却フィン４３１は、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とを結ぶ軸上に、並べて配置されている。そのため、冷却フィン４３１と加熱フィン４２１との距離が最短となり、循環経路部２４３を短くすることができる。循環経路部２４３を短くすることによって、循環経路部２４３における圧力損失を抑えることができる。
【００８６】
図９は、この発明の第１実施形態として、洗濯乾燥機が備える加熱除湿ユニットの別の例の全体と、加熱除湿ユニットを通過する気流の流れを模式的に示す断面図である。
【００８７】
図９に示す加熱除湿ユニット４００が図８に示す加熱除湿ユニット４００と異なる点としては、加熱フィン４２１は、スターリングエンジン１００の形状に沿うように、スターリングエンジン１００の本体側に延長されていてもよい。高温側熱交換部４２０は、複数の加熱フィン４２１を含むが、一枚の加熱フィン４１２は、上底が下底よりも短いほぼ台形の板状に形成され、上底が高温側熱交換部４２０の中心の発熱ヘッド１４０側に、下底が円周側に向けられて配置されている。冷却フィン４３１は、ほぼ長方形の板状に形成されている。気流方向においては、加熱フィン４２１、すなわち、高温側熱交換部４２０の長さは、冷却フィン４３１、すなわち、低温側熱交換部４３０の長さよりも長いように形成されている。このようにすることによっても、高温側熱交換部４２０が含む加熱フィン４２１の総表面積を、低温側熱交換部４３０が含む冷却フィン４３１の総表面積よりも大きくすることができる。したがって、高温側熱交換部４２０の放熱量Ｑｈ（図６）は、低温側熱交換部４３０の吸熱量Ｑｃ（図６）よりも大きくすることができる。
【００８８】
図９に示す加熱除湿ユニット４００のその他の構成は、図８に示す加熱除湿ユニット４００と同様である。
【００８９】
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、温風経路部２４１を流通する気体を加熱するための高温側熱交換部４２０と、湿風経路部２４２を流通する気体を冷却するための低温側熱交換部４３０と、径がほぼ一定であって、気体を湿風経路部２４２から温風経路部２４１に流入させるための循環経路部２４３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とを備え、高温側熱交換部４２０は、発熱ヘッド１４０と、発熱ヘッド１４０に接触するように配置される加熱フィン４２１とを含み、低温側熱交換部４３０は、吸熱ヘッド１４１と、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とを含み、高温側熱交換部４２０に含まれる加熱フィン４２１の総表面積は、低温側熱交換部４３０に含まれる冷却フィン４３１の総表面積よりも大きく、気体が流れる方向に垂直な方向において、高温側熱交換部４２０の断面積は、低温側熱交換部４３０の断面積とほぼ等しい。
【００９０】
このように、高温側熱交換部４２０に含まれる加熱フィン４２１の総表面積は、低温側熱交換部４３０に含まれる冷却フィン４３１の総表面積よりも大きく、気体が流れる方向に垂直な方向において、高温側熱交換部４２０の断面積は、低温側熱交換部４３０の断面積とほぼ等しくすることによって、風路の断面積の変化を抑えて、高温側熱交換部４２０の放熱量を大きくすることができる。そのため、高温側熱交換部４２０の放熱量と低温側熱交換部４３０の吸熱量とのバランスを保ちながら、通風抵抗を最小にすることができる。通風抵抗を小さくすることができるので、空気を循環させるためのポンプ等の動力を低減することができ、ポンプ等から発生する騒音を抑えることができる。また、風路の断面積の変化が少ないので、風路内において気流の乱れが最小限になる。このように、気流の乱れを小さくすることができるので、気流に伴って発生する騒音を低減することができる。さらにまた、風路の断面積の変化が少ないので、空気の流れが風路の内部でほぼ均一になる。そのため、フィンを通過する空気の速度がほぼ均一になるので、熱交換効率を極大化、安定化させることが可能である。
【００９１】
このようにすることにより、騒音が少なく、効率のよい洗濯乾燥機２００を提供することができる。
【００９２】
また、洗濯乾燥機２００においては、気体が流れる方向において、高温側熱交換部４２０の長さは、低温側熱交換部４３０の長さよりも長い。
【００９３】
このようにすることにより、簡単にフィンの総表面積を大きくすることができる。
【００９４】
また、洗濯乾燥機２００においては、高温側熱交換部４２０と低温側熱交換部４３０と循環経路部２４３は、所定の軸方向に並べられて配置されている。
【００９５】
このようにすることにより、循環経路部２４３を短くすることができるので、循環経路部２４３内における圧力欠損を抑えることができる。
【００９６】
また、洗濯乾燥機２００においては、高温側熱交換部４２０においては、気流の流れる方向に延びる複数の加熱フィン４２１が、発熱ヘッド１４０を中心として円周方向に互いに間隔を開けて放射状に配置され、低温側熱交換部４３０においては、気流の流れる方向に延びる複数の冷却フィン４３１が、吸熱ヘッド１４１を中心として円周方向に互いに間隔を開けて放射状に配置され、気流の流れる方向に沿った加熱フィン４２１の長さは、気流の流れる方向に沿った冷却フィン４３１の長さよりも長い。
【００９７】
このようにすることにより、簡単にフィンの総表面積を大きくすることができる。
【００９８】
（第２実施形態）
図１０は、この発明の第２実施形態として、洗濯乾燥機が備える加熱除湿ユニットの全体と、加熱除湿ユニットを通過する気流の流れを模式的に示す断面図である。図１０の（Ｂ）は、図１０の（Ａ）に示す加熱除湿ユニットの風路をＢ−Ｂ線の方向から見た断面図である。
【００９９】
図１０に示すように、加熱除湿ユニット４００においては、図８または図９に示す第１実施形態の加熱除湿ユニット４００と異なる点として、加熱フィン４２１と冷却フィン４３１は、気流の流れる方向にほぼ直交する方向に積層されて、加熱フィン４２１の枚数は、冷却フィン４３１の枚数よりも多いように構成されている。また、高温側熱交換部４２０と低温側熱交換部４３０と循環経路部２４３は、発熱ヘッド１４０と吸熱ヘッド１４１とを結ぶ軸に沿って並べられて配置されていない。
【０１００】
加熱除湿ユニット４００の冷却フィン４３１側、すなわち、低温側熱交換部４３０側には、湿風経路部２４２が接続され、加熱除湿ユニット４００の加熱フィン４２１側、すなわち、高温側熱交換部４２０側には、温風経路部２４１が接続されている。低温側熱交換部４３０と高温側熱交換部４２０との間には、循環経路部２４３が形成されている。循環経路部２４３は、低温側熱交換部４３０から高温側熱交換部４２０までの間において、ほぼ一定の径を有する。気流は、図中の二点鎖線で示すように、湿風経路部２４２から加熱除湿ユニット４００の内部に流入し、冷却フィン４３１を通過する際に冷却フィン４３１によって除湿され、循環経路部２４３を通って加熱フィン４２１を通過して加熱され、温風経路部２４１に流出する。
【０１０１】
加熱除湿ユニット４００の加熱フィン４２１と冷却フィン４３１は、どちらもほぼ長方形の板状に形成されて、発熱ヘッド１４０と吸熱ヘッド１４１とを結ぶ軸に沿った方向に積層されている。したがって、気体は、加熱フィン４２１と冷却フィン４３１の面に沿って、発熱ヘッド１４０と吸熱ヘッド１４１とを結ぶ軸に垂直な方向に流れる。気体の流れに垂直な方向において、高温側熱交換部４２０の径は低温側熱交換部４３０の径とほぼ同じ大きさである。また、高温側熱交換部４２０の気流方向の長さ、すなわち、加熱フィン４２１の気流方向の長さと、低温側熱交換部４３０の長さ、すなわち、冷却フィン４３１の気流方向の長さは、ほぼ同じであるように形成されている。しかしながら、加熱フィン４２１の枚数が冷却フィン４３１の枚数よりも多いので、高温側熱交換部４２０が含む加熱フィン４２１の総表面積は、低温側熱交換部４３０が含む冷却フィン４３１の総表面積よりも大きくなる。したがって、高温側熱交換部４２０の放熱量Ｑｈ（図６）は、低温側熱交換部４３０の吸熱量Ｑｃ（図６）よりも大きくすることができる。
【０１０２】
このように、この発明の第２実施形態の洗濯乾燥機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、温風経路部２４１を流通する気体を加熱するための高温側熱交換部４２０と、湿風経路部２４２を流通する気体を冷却するための低温側熱交換部４３０と、径がほぼ一定であって、気体を湿風経路部２４２から温風経路部２４１に流入させるための循環経路部２４３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とを備え、高温側熱交換部４２０は、発熱ヘッド１４０と、発熱ヘッド１４０に接触するように配置される加熱フィン４２１とを含み、低温側熱交換部４３０は、吸熱ヘッド１４１と、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とを含み、高温側熱交換部４２０に含まれる加熱フィン４２１の総表面積は、低温側熱交換部４３０に含まれる冷却フィン４３１の総表面積よりも大きく、気体が流れる方向に垂直な方向において、高温側熱交換部４２０の断面積は、低温側熱交換部４３０の断面積とほぼ等しい。
【０１０３】
このように、高温側熱交換部４２０に含まれる加熱フィン４２１の総表面積は、低温側熱交換部４３０に含まれる冷却フィン４３１の総表面積よりも大きく、気体が流れる方向に垂直な方向において、高温側熱交換部４２０の断面積は、低温側熱交換部４３０の断面積とほぼ等しくすることによって、風路の断面積の変化を抑えて、高温側熱交換部４２０の放熱量を大きくすることができる。そのため、高温側熱交換部４２０の放熱量と低温側熱交換部４３０の吸熱量とのバランスを保ちながら、通風抵抗を最小にすることができる。通風抵抗を小さくすることができるので、空気を循環させるためのポンプ等の動力を低減することができ、ポンプ等から発生する騒音を抑えることができる。また、風路の断面積の変化が少ないので、風路内において気流の乱れが最小限になる。このように、気流の乱れを小さくすることができるので、気流に伴って発生する騒音を低減することができる。さらにまた、風路の断面積の変化が少ないので、空気の流れが風路の内部でほぼ均一になる。そのため、フィンを通過する空気の速度がほぼ均一になるので、熱交換効率を極大化、安定化させることが可能である。
【０１０４】
このようにすることにより、騒音が少なく、効率のよい洗濯乾燥機２００を提供することができる。
【０１０５】
またこのように、第２実施形態の加熱除湿ユニット４００を備える洗濯乾燥機２００においては、高温側熱交換部４２０に含まれる加熱フィン４２１の枚数は、低温側熱交換部４３０に含まれる冷却フィン４３１の枚数よりも多い。
【０１０６】
このようにすることにより、簡単にフィンの総表面積を大きくすることができる。
【０１０７】
第２実施形態の加熱除湿ユニット４００を備える洗濯乾燥機のその他の構成と効果は、第１実施形態の加熱除湿ユニット４００を備える洗濯乾燥機と同様である。
【０１０８】
（第３実施形態）
図１１は、この発明の第３実施形態として、洗濯乾燥機が備える加熱除湿ユニットの全体と、加熱除湿ユニットを通過する気流の流れを模式的に示す断面図である。図１１の（Ｂ）は、図１１の（Ａ）に示す加熱除湿ユニットの風路をＢ−Ｂ線の方向から見た断面図である。
【０１０９】
図１１に示すように、第３実施形態の加熱除湿ユニット４００においては、図８または図９に示す第１実施形態の加熱除湿ユニット４００と異なる点として、高温側熱交換部４２０と低温側熱交換部４３０と循環経路部２４３は、発熱ヘッド１４０と吸熱ヘッド１４１とを結ぶ軸に沿って並べられて配置されていなくてもよい。
【０１１０】
加熱除湿ユニット４００の冷却フィン４３１側、すなわち、低温側熱交換部４３０側には、湿風経路部２４２が接続され、加熱除湿ユニット４００の加熱フィン４２１側、すなわち、高温側熱交換部４２０側には、温風経路部２４１が接続されている。低温側熱交換部４３０と高温側熱交換部４２０との間には、循環経路部２４３が形成されている。循環経路部２４３は、低温側熱交換部４３０から高温側熱交換部４２０までの間において、ほぼ一定の径を有する。気流は、図中の二点鎖線で示すように、湿風経路部２４２から加熱除湿ユニット４００の内部に流入し、冷却フィン４３１を通過する際に冷却フィン４３１によって除湿され、循環経路部２４３を通って加熱フィン４２１を通過して加熱され、温風経路部２４１に流出する。
【０１１１】
加熱除湿ユニット４００の加熱フィン４２１と冷却フィン４３１は、どちらも長方形の板状に形成されて、発熱ヘッド１４０と吸熱ヘッド１４１とを結ぶ軸に沿った方向に積層されている。したがって、気体は、加熱フィン４２１と冷却フィン４３１の面に沿って、発熱ヘッド１４０と吸熱ヘッド１４１とを結ぶ軸に垂直な方向に流れる。気体の流れに垂直な方向において、高温側熱交換部４２０の径は低温側熱交換部４３０の径とほぼ同じ大きさである。また、高温側熱交換部４２０の気流方向の長さ、すなわち、加熱フィン４２１の気流方向の長さは、低温側熱交換部４３０の長さ、すなわち、冷却フィン４３１の気流方向の長さよりも長くなるように形成されている。したがって、高温側熱交換部４２０が含む加熱フィン４２１の総表面積は、低温側熱交換部４３０が含む冷却フィン４３１の総表面積よりも大きくなる。このようにして、高温側熱交換部４２０の放熱量Ｑｈ（図６）は、低温側熱交換部４３０の吸熱量Ｑｃ（図６）よりも大きくすることができる。
【０１１２】
このように、第３実施形態の洗濯乾燥機２００においては、高温側熱交換部４２０においては、気流の流れる方向に延びる複数の加熱フィン４２１が、気流の流れる方向にほぼ直交する方向に積層され、低温側熱交換部４３０においては、気流の流れる方向に延びる複数の冷却フィン４３１が、気流の流れる方向にほぼ直交する方向に積層され、気流の流れる方向に沿った加熱フィン４２１の長さは、気流の流れる方向に沿った冷却フィン４３１の長さよりも長い。
【０１１３】
このようにすることにより、簡単にフィンの総表面積を大きくすることができる。
【０１１４】
第３実施形態の加熱除湿ユニット４００を備える洗濯乾燥機のその他の構成と効果は、図８または図９に示す加熱除湿ユニット４００を備える洗濯乾燥機と同様である。
【０１１５】
第１実施形態から第３実施形態においては、加熱除湿装置を洗濯乾燥機に用いたが、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。
【０１１６】
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】
【０１１７】
【図１】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る。
【図２】図１の洗濯乾燥機をＩＩ−ＩＩ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３】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４】加熱除湿ユニットの本体の全体を示す斜視図である。
【図５】洗濯乾燥機を図２のＶ−Ｖ線の方向から見たときの概略を示す断面図である。
【図６】この発明の第１実施形態として、スターリングエンジンの逆スターリングサイクルのＴＳ線図（絶対温度―エントロピー線図）を示す図である。
【図７】スターリングエンジンを備える加熱除湿ユニットの一例を参考として示す図である。
【図８】この発明の第１実施形態として、洗濯乾燥機が備える加熱除湿ユニットの全体と、加熱除湿ユニットを通過する気流の流れを模式的に示す断面図である。
【図９】この発明の第１実施形態として、洗濯乾燥機が備える加熱除湿ユニットの別の例の全体と、加熱除湿ユニットを通過する気流の流れを模式的に示す断面図である。
【図１０】この発明の第２実施形態として、洗濯乾燥機が備える加熱除湿ユニットの全体と、加熱除湿ユニットを通過する気流の流れを模式的に示す断面図である。
【図１１】この発明の第３実施形態として、洗濯乾燥機が備える加熱除湿ユニットの全体と、加熱除湿ユニットを通過する気流の流れを模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【０１１８】
１００：スターリングエンジン、１４０：発熱ヘッド、１４１：吸熱ヘッド、２００：洗濯乾燥機、２４１：温風経路部、２４２：湿風経路部、２４３：循環経路部、４２０：高温側熱交換部、４２１：加熱フィン、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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