JP2007000386A - 衣類乾燥装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒートポンプ装置を搭載した衣類乾燥機において、ヒートポンプ装置および風路構成を筐体内の空きスペースにコンパクトに収容する。
【解決手段】熱交換風路３１内においてヒートポンプ装置の吸熱器３０および放熱器３２の通風面３０ａと３２ａとを対向させ、乾燥用空気を吸熱器３０に対しては上方から下方に、放熱器３２に対しては下方から上方に流れるように形成して、放熱器３２から出た乾燥用空気が吸熱器３０と放熱器３２の上方を水平方向に流れる横風路３１ａを設けたもので、熱交換風路３１の構成が小型化できるとともに、乾燥用空気を流す風路構成もコンパクトにできるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は一般家庭にて使用される衣類乾燥機または洗濯機能が付加された洗濯乾燥機等の衣類乾燥装置に関するものである。

従来のドラム式の洗濯乾燥機は図５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・脱水時の振動は防振支持するサスペンション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。

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はゴム等のベローズ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。

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。

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および洗剤を投入して運転を開始する。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が回転駆動されると衣類の回転、反転運動を生じ、洗浄動作が行われる。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、遠心力により衣類４の脱水が行われる。

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。乾燥行程では駆動モータ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ａ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。

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、冷却水との熱交換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ｂ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。

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無い為にエネルギー効率が悪いという課題があった。

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判っている。
特開平７−１７８２８９号公報

しかしながら、ヒートポンプ装置を設けた衣類乾燥機および洗濯乾燥機は、上述したように圧縮機と放熱器と絞り手段と吸熱器とを銅管などの管路で連結したヒートポンプ装置と、吸熱器および放熱器に風を流すための風路等を必要とし、図５に記したヒータ式の衣類乾燥機および洗濯乾燥機と比較して構成部品が多く、実装を可能とするためには、筐体外形寸法を大きくするか、筐体内の空きスペースを有効に利用してこれら構成部品をコンパクトに収容しなければならないという課題を有していた。本発明は、上記従来の課題を解決するもので、ヒートポンプ装置および風路構成を筐体内の空きスペースにコンパクトに収容することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の衣類乾燥装置は、熱交換風路内において吸熱器および放熱器の通風面を対向させて配置し、乾燥用空気が吸熱器に対しては上方から下方に、放熱器に対しては下方から上方に流れるように形成するとともに、放熱器を通過した乾燥用空気が吸熱器と放熱器の上方を水平方向に流れる様に構成した横風路を有するものである。更に、熱交換風路内に傾斜して配設した吸熱器下方の空スペースに、結露水を一時的に貯める貯水室を構成する。

これにより、吸熱器、放熱器を収容する熱交換風路が小型化できるとともに、吸熱器で冷却されて結露した結露水を貯める貯水室の容量を大きく構成しても全体のサイズはコンパクトにできるものである。

本発明の衣類乾燥装置は、エネルギー有効活用を可能とするヒートポンプ装置および風路構成を、筐体を大型化する事なく、筐体内部にコンパクトに収容することができる。

第１の発明の衣類乾燥装置は、衣類を収容する乾燥室と、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と、送風手段により送風される乾燥用空気を吸熱器から放熱器へと流した後に乾燥室へと導く熱交換風路とを具備し、前記熱交換風路内において前記吸熱器および放熱器の通風面を対向させ、乾燥用空気が吸熱器に対しては上方から下方に、放熱器に対しては下方から上方に流れるように形成するとともに、放熱器から出た乾燥用空気が吸熱器と放熱器の上方を水平方向に流れる横風路を設けたものであり、ヒートポンプ装置を構成する吸熱器よび放熱器をコンパクトに配置することができる。

第２の発明は、特に第１の発明のヒートポンプ装置の圧縮機は、熱交換風路の上方に配設した横風路の下方に配置したものであり、該圧縮機を本体内に効率よく収容することができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明のヒートポンプ装置の吸熱器は、その放熱器側の通風面の法線方向を水平より下を向くように配置したものであり、吸熱器で結露した結露水の落下を促進して結露水を効率よくその下方に構成した貯水室へ回収できる。

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の結露水を貯水する貯水室は、ヒートポンプ装置の吸熱器の下部の熱交換風路内に設けたものであり、熱交換風路を小型化しても貯水室の容量を大きく形成することができる。

第５の発明は、特に、第４の発明の衣類乾燥装置は、貯水室と連通し前記貯水室に貯水した結露水を排水するためのポンプ排水管と、前記排水管の途中に設けられ前記貯水した結露水を吸引する排水ポンプとを備え、前記ポンプ排水管の一部は、洗濯水が貯留する水槽の最高水位より上方に位置するよう配設されたものであり、洗濯運転時に洗濯水が貯水室に流入して貯水室から溢れることを防止することができる。

第６の発明は、特に、第５の発明の貯水室の貯水容量は、排水ポンプの出口と接続したポンプ排水経路内に貯まった水量より大きく形成したもので、万一、排水ポンプが停止してポンプ排水経路内の水が貯水室に逆流しても貯水室から溢れることを防止することができる。

第７の発明は、特に、第４〜６のいずれか１つの発明の乾燥用空気を送風する送風手段は、乾燥室と熱交換風路とを接続する通風路の吸熱器の上流側に配置されたものであり、乾燥運転時には送風手段が作動することにより熱交換風路の内圧が上昇するので貯水室内の水を円滑に排出することができる。

第８の発明は、特に、第４〜７のいずれか１つの発明の吸熱器下方に設けた貯水室は、その内部に前記貯水室内の水の量を検知する水量検知手段を配置したものであり、貯水室の水が溢れる等のトラブルを事前に対処して防止することができる。

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。従来例と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。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。

（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であり、図２はその背面図である。また、図３は本実施の形態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。

図１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、その水槽３は、洗濯・脱水時の振動をサスペンション２によって防振支持されている。水槽３の内部には、衣類４を収容する有底円筒状の回転槽５を回転可能に設け、その回転槽５は、駆動モータ６により回転駆動される。外周壁に多数の小孔５ａを形成した回転槽５は、洗濯行程においては洗濯室となり、乾燥行程においては乾燥室となる。回転槽５の回転軸方向を水平方向から２０〜３０度傾斜して構成させている為、筐体１内において水槽３および回転槽５は前面よりも背面が下がった、いわゆる斜めドラム駆動の水槽を構成している。

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、ゴム等のベローズ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、水槽３内の洗濯水は、排水弁１０に連結された排水ホース１１を介して機外に排水することができる。

送風手段を構成する送風機１２は、水槽３の上部の排気口１６と、この排気口１６に連通する排気ダクト２０との間に設けられ、回転槽５および水槽３内の空気を排気口１６から吸引し、矢印ｃの方向に送風する。一方、図２の背面図で判るように、水槽３の外面に設けた給気ダクト２１は、水槽３の給気口１４と連通している。

水槽３の背面下部には、ヒートポンプ装置を構成する吸熱器３０および放熱器３２を収容する熱交換風路３１が設けられている。吸熱器３０および放熱器３２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り、それぞれの通風面３０ａと３２ａを対向させるとともに通風面の法線方向が水平より傾くように配置している。

熱交換風路３１の構成は、送風機１２にて送風された乾燥用空気が矢印ｄのように吸熱器３０に対しては上方から下方に、放熱器３２に対しては下方から上方に流れるようにしている。そして、放熱器３２を通過後下方から上方に流れた空気は熱交換風路３１上方の横風路３１ａを水平方向に流れて、給気ダクト２１内を図２の矢印ｅの方向に流れて吸気口１４から水槽３内へ流入するようになっている。

なお、横風路３１ａの出口と給気ダクト２１の入口とは、蛇腹状の伸縮可能な可撓性材料からなる給気口ホース３３にて気密的に連通し、同様に、排気口１６と排気ダクト２０の接続部分も蛇腹状の伸縮可能な可撓性材料からなる排気口ホース３４を介して気密的に連通している。この構成の目的はサスペンション２にて防振支持されている水槽３の振動が熱交換風路３１に収容されたヒートポンプ装置へ直接伝達されるのを防ぎつつ、空気等の流体を水密的に送風する経路を構成するためである。

また、排気ダクト２０の通風経路途中には、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３５を着脱可能に設けており、異物が送風機１２および吸熱器３０や放熱器３２等のヒートポンプ装置へ侵入し機能低下に陥ることを防止している。

熱交換風路３１内の吸熱器３０の下部には、吸熱器３０内を空気が通過する際、冷却により生じる結露水を貯める貯水室３６が設けられている。貯水室３６には遠心ポンプからなる排水ポンプ３７が取付けられ、排水ポンプ３７の出口はポンプ排水管３８を介して水槽３の上部後方に設けた排水孔３９に接続している。これにより貯水室３６に貯まった結露水は一旦水槽３内に入り、排水口９、排水弁１０、排水ホース１１を経由して機外へ排出される。排水孔３９は水槽３の上部に配置しているので、水槽３内部に所定量以上の水が供給された場合でも洗濯水が貯水室３６に逆流することがなく、またポンプ排水管３８内に洗濯水が浸入することがないので、管内に洗濯水中の汚れが付着して排水不能を生じるといったこともない。

また、貯水室３６の貯水容量は、ポンプ排水管３８の内容量より大きく構成する。これは、ポンプ３７が排水後に停止した際、ポンプ排水管３８内の残留した水が逆流することで、貯水室３６から結露水が溢れ出ることはないようにするためである。

図２に示すように、ヒートポンプ装置を構成する圧縮機４１は、横風路３１ａの下に筐体１に対して左右方向に熱交換風路３１と並べて隣接するように配設されている。圧縮機容器４５は圧縮機４１を収容するケースである。

このように熱交換風路３１内で吸熱器３０と放熱器３２とを対向して配置し、吸熱器３０の下方スペースに貯水室３６を配し、熱交換風路３１の上部で横方向に横風路３１ａを、更に圧縮機４１を横風路３１ａの下方でかつ熱交換風路３１に隣接して配置することにより、これらを一体化することも可能になりコンパクトに構成でき、筐体１の背面下方の空間に効率よく収納することが可能となる。

図３に示すように、送風機１２で送風される乾燥用空気は、給気ダクト２１を通り給気口１４から水槽３および回転槽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２０を通って熱交換風路３１内の吸熱器３０および放熱器３２を通過して再び給気ダクト２１へ戻る、循環風路を構成するようになっている。

また、ヒートポンプ装置は、圧縮機４１、圧縮された冷媒の熱を放熱する放熱器３２、高圧の冷媒の圧力を減圧するための絞り弁や毛細管等からなる絞り手段４２、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、および冷媒が循環する管路４３とから成り、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している。

また、制御手段４８は、駆動モータ６、排水弁１０、送風機１２および圧縮機４１等の動作を制御するとともに、洗濯、脱水、乾燥などの一連の行程を逐次制御するマイクロコンピューター等から成る。

以上のような洗濯乾燥機の構成において、次に、この動作について説明する。洗濯行程では、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、洗剤を投入し駆動モータ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、洗濯後のすすぎ行程でも、洗濯行程と同様に水槽３内に給水を行い、回転槽５を回転させて衣類４のすすぎを行う。脱水行程では、排水弁１０を開いて水槽３内の水を機外へ排水した後、駆動モータ６により衣類４の入った回転槽５を高速回転せしめて遠心力脱水を行う。

乾燥行程では、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３２、絞り手段４２、吸熱器３０を循環する。放熱器３２では冷媒の圧縮で熱が放出され、吸熱器３０では絞り手段４２で減圧されて低圧となった冷媒により熱が吸収される。このとき送風機１２を作動させると、放熱器３２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１４から水槽３および小孔５ａ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、これによって衣類４は上下に撹拌される。回転槽５内に送風された温風は、この撹拌されている衣類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２０に至る途中でリントフィルター３５を通過してリント等の異物が除去されつつ熱交換風路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、放熱器３２で再び加熱され温風となって吸気ダクト２１から吸気口１４を経て、回転槽５、衣類４を通過し、再び送風機１２へと循環する。

吸熱器３０で分離された除湿水は、下方の貯水室３６に貯まるが、ここに貯まった水は、一定時間毎に排水ポンプ３７を動作させることによりポンプ配水管３８を介して水槽３内に送水され、排水口９、排水弁１０を通って排水ホース１１から機外へ排出される。このとき、送風機１２の作動にて送風された空気は、上記の循環を繰り返しながら吸熱器３０および貯水室３６等の熱交換風路３１内部の内圧を上昇せしめるので、貯水室３６内の除湿水の排水ポンプ３７からの排水をより円滑におこなうことができる。

このようにヒートポンプ装置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３２で放熱して、圧縮機４１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、乾燥時間の短縮とエネルギーの有効活用を実現することが可能になる。

なお、本実施の形態１では、洗濯から乾燥までを自動で行える洗濯乾燥機にヒートポンプ装置を搭載した構成としているが、乾燥のみの衣類乾燥機にヒートポンプ装置を搭載した構成であっても、同様の効果が得られる。

また、本実施の形態１では、排水ポンプ３７の吐出側はポンプ排水管３８を介して水槽３の上部後方に設けた排水孔３９に接続しているが、必ずしも水槽５排水孔３９に接続することはない。これはこの排水構成を簡単に構成する場合であって、たとえばポンプ排水管３８の一部を水槽３の図１に図示した最高水位ｈより上方に一旦上げたのち水槽３の排水口９あるいは排水弁１０に接続すれば、水槽３に所定量以上の水が供給された場合でも洗濯水が貯水室３６に逆流すること無く実現できる。ただし、排水口９からポンプ排水管３８内に洗濯水が浸入し洗濯排水中の異物が逆流する場合があるので、異物侵入防止のフィルターなどを逆流防止弁などと共に構成すれば対応可能である。これにより排水管３８を振動等で可動する水槽３に接続する必要が無くなり、技術的にも簡略に構成ができる。

（実施の形態２）
図４は本発明の第２の実施の形態における熱交換風路３１の断面図を示すものであり、第１の実施の形態と同一構成要件は同一符号を付して詳細な説明は省略する。

本実施の形態２の貯水室３６内には複数の検知電極５４が取付けられ、その複数の検知電極５４は、水密的に接続したリード線５５によって制御手段４８と電気的に接続されている。制御手段４８は、検知電極５４間の電気抵抗を監視しており、貯水室３６の水位が上昇すると検知電極５４が水と接触して検知電極５４間の電気抵抗が変化するので、水の貯水状態を検知できる。

したがって、排水ポンプ３７を動作させているにもかかわらず、貯水室３６の水位が上昇した場合には、制御手段４８は、排水ポンプ３７の故障、ポンプ排水管３８の詰まり当の異常が発生したと判断して、圧縮機４１と送風機１２を停止させることにより、ヒートポンプ作用、熱交換等を中止し、貯水室３６の水が溢れることを防止するものである。

以上のように、本発明にかかる衣類乾燥装置は、筐体内の空きスペースとなる乾燥室の背面下部にヒートポンプ装置および風路構成をコンパクトに収容することが可能となるので、エネルギー効率が優れた家庭用洗濯乾燥機や乾燥機を実現できる。

本発明の実施の形態１の洗濯乾燥機の断面図 同洗濯乾燥機の背面図 同洗濯乾燥機のシステム概念図 本発明の実施の形態２の洗濯乾燥機の要部断面図 従来の洗濯乾燥機の断面図

符号の説明

４ 衣類
５ 回転槽（乾燥室）
１２ 送風機（送風手段）
３０ 吸熱器
３０ａ 吸熱器通風面
３１ 熱交換風路
３１ａ 横風路
３２ 放熱器
３２ａ 放熱器通風面
４１ 圧縮機
４２ 絞り手段
４３ 管路

Claims (8)

1. 衣類を収容する乾燥室と、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と、送風手段により送風される乾燥用空気を吸熱器から放熱器へと流した後に乾燥室へと導く熱交換風路とを備え、前記熱交換風路は、その内部において前記吸熱器および放熱器の通風面を対向させ、前記乾燥用空気が吸熱器に対しては上方から下方に、放熱器に対しては下方から上方に流れるように形成するとともに、放熱器から出た乾燥用空気が吸熱器と放熱器の上方を略水平方向に流れる横風路を設けた衣類乾燥装置。
2. ヒートポンプ装置の圧縮機は、熱交換風路の上方に配設した横風路の下方に配置した請求項１記載の衣類乾燥装置。
3. ヒートポンプ装置の吸熱器は、その放熱器側の通風面の法線方向を水平より下を向くように配置した請求項１または２に記載の衣類乾燥装置。
4. 結露水を貯水する貯水室は、ヒートポンプ装置の吸熱器の下部の熱交換風路内に設けた請求項１〜３のいずれか１項に記載の衣類乾燥装置。
5. 貯水室と連通し前記貯水室に貯水した結露水を排水するためのポンプ排水管と、前記排水管の途中に設けられ前記貯水した結露水を吸引する排水ポンプとを備え、前記ポンプ排水管の一部は、洗濯水が貯留する水槽の最高水位より上方に位置するよう配設された請求項４に記載の衣類乾燥装置。
6. 貯水室の貯水容量は、排水ポンプの出口と接続したポンプ排水経路内に貯まった水量より大きく形成した請求項５に記載の衣類乾燥装置。
7. 乾燥用空気を送風する送風手段は、乾燥室と熱交換風路とを接続する通風路の吸熱器の上流側に配置された請求項４〜６のいずれか１項に記載の衣類乾燥装置。
8. 吸熱器下方に設けた貯水室は、その内部に前記貯水室内の水の量を検知する水量検知手段を配置した請求項４〜７のいずれか１項に記載の衣類乾燥装置。

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