(57)【要約】【課題】ヒートポンプを熱源に用いて乾燥用温風の条件を制御することにより、少ない消費電力で、短時間に乾燥でき、しかも乾燥シワの少ない衣類乾燥装置を提供する。【解決手段】圧縮能力可変手段４５により圧縮機４１の圧縮能力を制御することにより、送風機１２で回転槽５へ供給される空気温度を所定温度以下になるようにして衣類４の乾燥時のシワを低減する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾燥室と、圧縮機および圧縮された冷媒の熱を放熱する放熱器および高圧の冷媒の圧力を減圧するための絞り手段および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と、前記放熱器で加熱した空気を前記乾燥室へ供給する送風手段と、前記圧縮機の圧縮能力を変化させる圧縮能力可変手段とを有し、前記送風手段により乾燥室へ供給される空気温度が所定温度以下になるように前記圧縮能力可変手段を制御する衣類乾燥装置。
【請求項２】
送風手段により乾燥室へ供給される空気温度を７０℃以下に設定した請求項１記載の衣類乾燥装置。
【請求項３】
送風手段により乾燥室へ供給される空気温度に応じて圧縮能力可変手段を制御する請求項１または２記載の衣類乾燥装置。
【請求項４】
運転中の雰囲気温度に応じて圧縮能力可変手段を制御する請求項１または２記載の衣類乾燥装置。
【請求項５】
ヒートポンプ装置の冷媒温度に応じて圧縮能力可変手段を制御する請求項１または２記載の衣類乾燥装置。
【請求項６】
送風手段により乾燥室へ供給される空気が乾燥室から排出された後再び送風手段に戻るように構成した循環風路を有し、前記循環風路中の気温度に応じて圧縮能力可変手段を制御する請求項１または２記載の衣類乾燥装置。
【請求項７】
圧縮能力可変手段は、圧縮機のモータの回転数を制御するモータ制御手段を有する請求項１〜６のいずれか１項に記載の衣類乾燥装置。
【請求項８】
冷媒は、超臨界状態で作用する冷媒を用いた請求項１〜７のいずれか１項に記載の衣類乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、衣類の乾燥を行う衣類乾燥機、または洗濯と乾燥を同一槽で行う乾燥機能付き洗濯機に具備される衣類乾燥装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、衣類を乾燥する機器としてはヒータを熱源にするもの以外に、ヒートポンプ装置を熱源に用いたものがある（例えば、特許文献１参照）。図１０は、このような従来の衣類乾燥装置の構成を示すものである。以下、その構成について説明する。
【０００３】
図１０において、１０１は衣類乾燥機の本体、１０２は本体１０１内にて回転自在に設けられた乾燥庫として使用される回転ドラムで、モータ１０３によってドラムベルト１０４を介して駆動される。１０５は本体１０１の前面に設けた衣類投入口、１０６は循環ダクトで乾燥用空気を導く通路である。１０７は乾燥用空気を回転ドラム１０２から循環ダクト１０６へ送るための送風機であり、モータ１０３によってファンベルト１０８を介して駆動される。１０９は送風機１０７のケーシングであり、回転ドラム１０２の後面に設けられ、中央部には吸気口１１０を有している。１１１は回転ドラム１０２及び送風機１０７を回転自在に支持する軸である。
【０００４】
１１２は冷媒を蒸発させ乾燥用空気を冷却除湿する吸熱器、１１３は冷媒を凝縮させ乾燥用空気を加熱する放熱器、１１４は冷媒を圧縮する圧縮機、１１５は冷媒の圧力を減圧して冷媒の圧力差を維持するためのキャピラリーチューブ等の絞り手段、１１６は冷媒が通る配管であり、上記吸熱器１１２、放熱器１１３、圧縮機１１４、絞り手段１１５、これらを連結する配管１１６でヒートポンプ装置を構成している。１１７は放熱器１１３で加熱された乾燥用空気の一部を本体１０１外へ排出するための排気口である。１１８はこの循環ダクト１０６の吸熱器１１２の近くに設けた排水口であり、吸熱器１１２での熱交換で発生した乾燥用空気の結露水を排出する。１１９は乾燥すべき衣類である。
【０００５】
次に、その動作を説明する。まず、乾燥すべき衣類１１９を回転ドラム１０２内に置く。次に、モータ１０３を回転させると、回転ドラム１０２及び送風機１０７が回転して乾燥用空気の流れ１２０が生じる。乾燥用空気は、回転ドラム１０２内の衣類１１９から水分を奪って多湿となった後、送風機１０７により循環ダクト１０６内を通ってヒートポンプ装置の吸熱器１１２へ運ばれる。吸熱器１１２で低温の冷媒に熱を奪われた乾燥用空気は除湿され、更に放熱器１１３へ運ばれ、前記吸熱器１１２で吸熱された熱量に、圧縮機１１４からの熱量が加わって高温となった冷媒からの放熱で加熱され、再び回転ドラム１０２内へと循環される。以上の繰り返しで衣類１１９は乾燥していく。
【０００６】
ヒートポンプ装置を用いることによって、衣類１１９に当たった後の乾燥用空気から顕熱および潜熱を吸熱器１１２で回収し、放熱器１１３において再び乾燥用空気を加熱するための熱量に利用できるため、電熱ヒータによる加熱よりも少ない入力で同量の衣類を同じ時間で乾燥することが可能となる。さらに、家庭用コンセントの電流容量から、電熱ヒータでの出力可能な熱量は限界があるが、ヒートポンプ装置を用いれば、より少ない入力でより多くの出力が得られるため、より多くの加熱量で乾燥して時間短縮も実現できる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−１７８２８９号公報（第２−４頁、第１図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に、衣類乾燥装置においては、衣類に乾燥シワが付きやすいという問題があった。衣類乾燥装置では、衣類を撹拌しながら温風を当てて乾燥を行うので、衣類が十分に伸展されないまま乾燥が進み、乾燥後に折りシワが残ってしまうものである。この乾燥シワの付き具合は乾燥条件によって改善されることが分かっており、乾燥シワをなるべく少なくした衣類乾燥装置が求められている。
【０００９】
従来のヒートポンプ式の衣類乾燥装置では、安定運転を行うために冷媒温度に対しては配慮し、これを制御するものはあっても、乾燥用温風の条件を制御して乾燥シワを減少させるものはなかった。
【００１０】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、ヒートポンプを熱源に用いた衣類乾燥装置において、乾燥用温風の条件を制御して乾燥シワを減少させることを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明は、乾燥室と、圧縮機および圧縮された冷媒の熱を放熱する放熱器および高圧の冷媒の圧力を減圧するための絞り手段および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と、前記放熱器で加熱した空気を前記乾燥室へ供給する送風手段と、前記圧縮機の圧縮能力を変化させる圧縮能力可変手段とを有し、前記送風手段により乾燥室へ供給される空気温度が所定温度以下になるように前記圧縮能力可変手段を制御するものである。
【００１２】
これにより、ヒートポンプのメリットを生かして、少ない消費電力で、短時間に乾燥でき、しかも乾燥時のシワを少なくした衣類乾燥装置を実現したものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、乾燥室と、圧縮機および圧縮された冷媒の熱を放熱する放熱器および高圧の冷媒の圧力を減圧するための絞り手段および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と、前記放熱器で加熱した空気を前記乾燥室へ供給する送風手段と、前記圧縮機の圧縮能力を変化させる圧縮能力可変手段とを有し、前記送風手段により乾燥室へ供給される空気温度が所定温度以下になるように前記圧縮能力可変手段を制御するものであり、乾燥時のシワを少なくすることができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、送風手段により乾燥室へ供給される空気温度を７０℃以下に設定したものであり、衣類に当てる温風条件を最適にして、乾燥時のシワを低減することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、上記請求項１または２に記載の発明において、送風手段により乾燥室へ供給される空気温度に応じて圧縮能力可変手段を制御するものであり、衣類に当てる温風温度を直接制御することにより確実に乾燥時のシワを低減することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、上記請求項１または２に記載の発明において、運転中の雰囲気温度に応じて圧縮能力可変手段を制御するものであり、衣類に当てる温風条件を改善して、乾燥時のシワを低減することができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、上記請求項１または２に記載の発明において、ヒートポンプ装置の冷媒温度に応じて圧縮能力可変手段を制御するものであり、衣類に当てる温風条件を改善して、乾燥時のシワを低減することができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、上記請求項１または２に記載の発明において、送風手段により乾燥室へ供給される空気が乾燥室から排出された後再び送風手段に戻るように構成した循環風路を有し、前記循環風路中の気温度に応じて圧縮能力可変手段を制御するものであり、衣類に当てる温風条件を改善して、乾燥時のシワを低減することができる。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、上記請求項１〜６に記載の発明において、圧縮能力可変手段は、圧縮機のモータの回転数を制御するモータ制御手段を有するものであり、圧縮機の能力をきめ細かく制御できるのでより少ないエネルギーでより短時間で衣類の乾燥が可能になる。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、上記請求項１〜７に記載の発明において、冷媒は、超臨界状態で作用する冷媒を用いたものであり、高温の乾燥用空気を得ることができるので、小型で効率よく衣類を乾燥することができる。
【００２１】
【実施例】
以下本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００２２】
（実施例１）
図１は本実施例の洗濯乾燥機の外観斜視図で、図２は筐体１の背面１ｂ方向から見た断面図を示す。図３は図２のＺ−Ｚ線に沿って切断した断面図である。また、図４は本実施例のヒートポンプ装置の構成と乾燥用空気の流れを示すシステム概念図である。
【００２３】
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。水槽３の内部には、衣類４を収容する円筒状で横軸型の回転槽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。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に連結されている。
【００２４】
１２は送風手段を構成する送風機で、筐体１の上面１ｃと側面１ｄが成す隅部空間に位置するように、水槽３の上部に設けられている。送風機１２は水槽３の外面に設けた給気ダクト２０と連通し、給気ダクト２０の給気ダクト入口２１から入った空気を矢印ｃの方向に送風して給気口１４から回転槽５内に供給する。また、水槽３の外面には、水槽３の背面部の排気口１６と連通する排気ダクト２２を設け、回転槽５および水槽３を通過して排気口１６から出てきた空気を矢印ｄのように排気ダクト出口２３へ導出する。
【００２５】
水槽３の下部には、ヒートポンプ装置を構成する熱交換器からなる吸熱器３０に矢印ａの方向に空気を流す吸熱器風路３１と、同様に熱交換器からなる放熱器３２に矢印ｂの方向に空気を流す放熱器風路３３とが水平方向に並べて配設され、この吸熱器風路３１と放熱器風路３３とは循環ダクト３４で連通して吸熱器３０および放熱器３２を通過する空気が直線的に流れるようになっている。
【００２６】
この吸熱器風路３１と放熱器風路３３と循環ダクト３４は一体に構成され、筐体１内の取付けベース３５に固定されている。そして、吸熱器風路３１の入口と排気ダクト出口２３とは蛇腹状の伸縮可能なフレキシブルホース３６を介して連通している。放熱器風路３３の出口と給気ダクト入口２１も同様に蛇腹状の伸縮可能なフレキシブルホース３７を介して連通している。また、吸熱器風路３１の入口部には、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エアフィルター３８を着脱可能に設けている。さらに、吸熱器風路３１の下流側の下部には、除湿水を排出する排出口３９を設けている。
【００２７】
このように、送風機１２で送風される乾燥用空気は、図４の矢印４０に示すように、給気ダクト２０を通り給気口１４から回転槽５内に入り、回転槽５内の衣類４を通過した後、排気口１６から出て、排気ダクト２２を通って吸熱器風路３１の吸熱器３０を通過し、循環ダクト３４を介して放熱器風路３３の放熱器３２を通過して送風機１２へ戻り、循環するようになっている。
【００２８】
また、ヒートポンプ装置は、圧縮機４１、および圧縮された冷媒の熱を放熱する放熱器３２、および高圧の冷媒の圧力を減圧するための絞り弁やキャピラリーチューブ等からなる絞り手段４２、および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３０とを冷媒が循環するように管路４３で連結されており、冷媒は矢印４４の方向に流れて循環し、ヒートポンプサイクルを実現する。この冷媒にはエアコンや冷蔵庫で使用されるフロン系のものを用いても良いが、炭酸ガスを冷媒とすればさらに高温の熱を放出することが可能となり、衣類の乾燥に適する。
【００２９】
圧縮能力可変手段４５は、給気ダクト２０内の空気温度を検知する温度検知手段４６と接続され（矢印ｅ）、この温度検知手段４６の出力に応じて圧縮機４１の能力を制御する。本実施例の圧縮機４１は、図５に示すように、密閉容器５０内に２つのロータリピストン５１と、これを回転駆動するマグネットロータ５２とステータ５３と回転軸５４からなるブラシレスモータと、軸受け５５、５６とを備えている。冷媒は吸入管５７からシリンダ内に入りロータリピストン５１で圧縮されブラシレスモータ部を通過して吐出管５８から吐出される。圧縮能力可変手段４５は、ステータ５３のコイル５３ａに供給する電源の周波数をインバータ回路により変更することによりロータ５２の回転数を増減して圧縮能力を可変にしている。
【００３０】
以上のような構成において、本実施例の動作について説明する。洗浄工程では、排水弁１０を閉じた状態で水槽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を回転させて洗浄を行う。このとき、排気ダクト２２内には一部の洗浄水が入るが、排気ダクト２２は途中経路を上方に持ち上げた形状になっているので、排気ダクト出口２３まで洗浄水が出ることはなく、吸熱器３０に洗浄水が浸入することがない。
【００３１】
また、洗浄後の濯ぎ工程でも、洗浄工程と同様に水槽３内に給水され、回転槽５を回転させて衣類４の濯ぎを行うが、吸熱器３０に濯ぎ水が浸入することはない。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。
【００３２】
乾燥工程では、ヒートポンプ装置の圧縮機４１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４２、吸熱器３０を循環する。放熱器３２では高圧状態で冷媒の熱が放出され、吸熱器３０では絞り手段４２で減圧されて低圧状態で冷媒へ熱が吸収される。このとき送風機１２が作動し、放熱器３２の放熱により加熱された温風が給気ダクト２０を通って給気口１４から回転槽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。
【００３３】
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、湿った状態で水槽３の排気口１６を経て排気ダクト２２、フレキシブルホース３６を通り、エアフィルター３８を通過してリント等の異物が除去され、吸熱器風路３１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、循環ダクト３４を通って放熱器風路３３に入り、放熱器３２で再び加熱され温風となってフレキシブルホース３７、給気ダクト２０を通り、送風機１２へと循環する。一方、吸熱器３０で結露した除湿水は、底部の排出口３９から機外へ排出される。
【００３４】
圧縮機４１は温度検知手段４６の出力に応じて圧縮能力可変手段４５により回転数が制御され、回転槽５内に送風される空気温度が７０℃以下になるようにしている。すなわち、圧縮機４１は乾燥工程の開始時には最大能力で作動するが、回転槽５内に送風される空気温度が上がるにしたがって能力を低下させて７０℃以上にならないようにしている。
【００３５】
発明者らは、回転槽５内に送風される温風条件と、その条件で乾燥した衣類のシワの付き具合との関係を実験により調べ、図６に示すような結果を得た。すなわち、定性的には温風の温度が低いほど、また湿度が高いほど乾燥シワが少なくなる。定量的には温風温度が７０℃以下であれば極端に乾燥シワが多くならないことが分かった。また、衣類の乾燥率が９０％以上に達した場合の温風条件が、乾燥シワに大きく影響することが分かっている。したがって、特に乾燥工程の後半における温風条件が乾燥シワの付き具合を決定づける。
【００３６】
このように、圧縮機４１の回転数を制御して回転槽５内に送風される空気温度が７０℃以下になるようにしているため、乾燥後のシワを低減することができるものである。また、ヒートポンプサイクルを用いて、乾燥用空気を循環させることによって再利用しているため、無駄な放熱がなく環境への影響も少ない。また、低温のエネルギーから熱を回収して、冷媒によって熱を移動させているだけなので効率が良く、排出空気の回収によるエネルギーの有効利用により省エネを実現できる。また、乾燥時間の短縮も図ることができる。
【００３７】
（実施例２）
図７は、本発明の実施例２の構成と乾燥用空気の流れを示すシステム概念図である。本実施例では、温度検知手段４６が温風循環風路外の雰囲気温度を検知するように取付けられている。実施例１とは、この温度検知手段４６の取付け位置が異なるのみで、他の構成は実施例と同様であり、同一構成要件は同一符号を符している。
【００３８】
温度検知手段４６は例えば筐体１外の外気の温度を検知するので、この温度検知手段４６の出力に応じて圧縮能力可変手段４５によって圧縮機４１の回転数を制御することにより、回転槽５内に送風される空気温度を７０℃以下に制御できるものであり、乾燥後のシワを低減することができる。
【００３９】
（実施例３）
図８は、本発明の実施例２の構成と乾燥用空気の流れを示すシステム概念図である。本実施例では、温度検知手段４６がヒートポンプ装置の冷媒管路４３に取付けられており、放熱器３２の出口部分の冷媒温度を検知する。実施例１とは、この温度検知手段４６の取付け位置が異なるのみで、他の構成は実施例と同様であり、同一構成要件は同一符号を符している。
【００４０】
ヒートポンプ装置の冷媒温度を検知する温度検知手段４６の出力に応じて圧縮能力可変手段４５によって圧縮機４１の回転数を制御することにより、回転槽５内に送風される空気温度を７０℃以下に制御できるものであり、乾燥後のシワを低減することができる。
【００４１】
（実施例４）
図９は、本発明の実施例２の構成と乾燥用空気の流れを示すシステム概念図である。本実施例では、温度検知手段４６が循環ダクト３４中の雰囲気温度を検知するように取付けられている。実施例１とは、この温度検知手段４６の取付け位置が異なるのみで、他の構成は実施例と同様であり、同一構成要件は同一符号を符している。
【００４２】
循環風路中の空気温度を検知する温度検知手段４６の出力に応じて圧縮能力可変手段４５によって圧縮機４１の回転数を制御することにより、回転槽５内に送風される空気温度を７０℃以下に制御できるものであり、乾燥後のシワを低減することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ヒートポンプを熱源に用いた衣類乾燥装置において、より少ない消費電力で、より短時間に乾燥でき、しかも乾燥シワの少ない非常にすぐれた衣類乾燥装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における衣類乾燥機の外観斜視図
【図２】同衣類乾燥機の要部断面図
【図３】同衣類乾燥機の要部断面図
【図４】同衣類乾燥機のシステム概念図
【図５】同衣類乾燥機の圧縮機の断面図
【図６】衣類乾燥機の温風条件とシワの関係を示す特性図
【図７】本発明の実施例２における衣類乾燥機のシステム概念図
【図８】本発明の実施例３における衣類乾燥機のシステム概念図
【図９】本発明の実施例４における衣類乾燥機のシステム概念図
【図１０】従来の洗濯乾燥機の断面図
【符号の説明】
１  筐体
３  水槽
４  衣類
５  回転槽
１２  送風機
３０  吸熱器
３２  放熱器
３４  循環ダクト
４１  圧縮機
４２  絞り手段
４３  管路
４５  圧縮能力可変手段
４６  温度検知手段
【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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