JP2020069054A - 洗濯乾燥機 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却水の水温や室温に影響されることなく洗濯物の乾燥状態を判定することができ、洗濯物が乾かないなどの乾燥不良を抑止可能な洗濯機を提供する。【解決手段】筐体と、筐体内に支持され内部に洗濯水を溜める外槽と、外槽内に垂直軸を中心に回転自在に支持され洗濯物を収容する洗濯槽と、洗濯槽の底部に設置した回転翼と、洗濯槽及び回転翼を回転させる駆動部と、洗濯槽内に供給する空気を加熱する加熱部と、冷却水を給水することにより温風を冷却する水冷除湿部と、乾燥工程中に相対湿度を検出する湿度検出部と駆動部、加熱部、及び水冷除湿部を制御する制御部と、を有し、制御部は、水冷除湿部による除湿を開始するまでに湿度検出部で検出された相対湿度から最大値を算出し、算出された最大値と現在の相対湿度の検出値から変化量を算出し、算出された変化量が予め定めた任意の判定値以上となった場合に、加熱部による空気の加熱を停止する。【選択図】 図３

Description

本発明は、衣類等の洗濯を行う洗濯機に関する。

従来、洗濯乾燥機では、温風の循環経路内に温風の温度を検知するセンサと、循環経路内の湿気を含んだ温風を冷却水により冷却して熱交換した後の冷却水の温度を検知するセンサを設置し、複数のセンサが検知した温度の差を用いて洗濯物が乾燥したと判断する。

このような温度を検知するセンサにより乾燥運転を終了させる洗濯乾燥機が特許文献１に記載されている。

上記洗濯物乾燥方法を採用した洗濯乾燥機においては、洗濯脱水槽内に供給された温風の温度と、冷却水が給水された熱交換器で熱交換された後の排水の温度とを測定し、それらの温度変化の差が所定値以上となった場合に洗濯物が乾燥したと判断している。

特許第５０９７１５７号公報

しかしながら、特許文献１には冷却水による除湿方式では、冷却水として使用する水の温度が温度変化に影響してしまい、洗濯物の乾ききらない状態でも乾いたと判断する可能性や、洗濯物が完全に乾いた状態でもまだ乾いていないと判断する可能性があった。また、冷却水の代わりに室内の空気を用いて除湿する空冷除湿方式では、室温が温度変化に影響してしまい、洗濯物の乾燥状態を誤判断する可能性があった。

本発明の目的は、冷却水の水温や室温に影響されることなく洗濯物の乾燥状態を判定することができ、洗濯物が乾かないなどの乾燥不良を抑止可能な洗濯機を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明の洗濯機は、筐体と、筐体内に支持され内部に洗濯水を溜める外槽と、外槽内に垂直軸を中心に回転自在に支持され洗濯物を収容する洗濯槽と、洗濯槽の底部に設置した回転翼と、洗濯槽及び回転翼を回転させる駆動部と、洗濯槽内に供給する空気を加熱する加熱部と、冷却水を給水することにより温風を冷却する水冷除湿部と、乾燥工程中に相対湿度を検出する湿度検出部と駆動部、加熱部、及び水冷除湿部を制御する制御部と、を有し、制御部は、水冷除湿部による除湿を開始するまでに湿度検出部で検出された相対湿度から最大値を算出し、算出された最大値と現在の相対湿度の検出値から変化量を算出し、算出された変化量が予め定めた任意の判定値以上となった場合に、加熱部による空気の加熱を停止する構成とする。

本発明によれば、冷却水の水温や室温に影響されることなく洗濯物の乾燥状態を判定することができるので、洗濯物が乾かないなどの乾燥不良を抑止できる。

本発明の洗濯乾燥機に係る縦断面を示す図である。 本発明の洗濯乾燥機に係る機能構成を示す図である。 本発明の洗濯乾燥機に係る乾燥工程中の温度と相対湿度変化を示す図である。 本発明の洗濯乾燥機に係る乾燥工程中の温風温度変化を示す図である。 本発明の洗濯乾燥機に係る異常状態時の乾燥工程中の温度と相対湿度変化を示す図である。

以下、本発明の実施形態による洗濯乾燥機について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

以下、本発明の一実施例を図１、図２、図３、図４、図５に沿って説明する。

図１は、本発明の実施形態による洗濯乾燥機の構造を示す縦断面図であり、図２は、本発明の実施形態による洗濯乾燥機の機能構成図である。

洗濯乾燥機の筐体である外枠１内には、洗濯水を溜める外槽２が外枠１の上端四隅部から垂下させた４本の吊り部材（図示せず）で防振支持され、外枠１内の中心部に縦向きに配置されている。外槽２内に配置される洗濯槽３は、ステンレス鋼板を用いて、軸方向に長い有底円筒形状に形成されている。洗濯槽３の周壁には、通水及び通風のための貫通穴７が形成される。

洗濯槽３内の内底面部の中央には、洗濯物を撹拌して洗い運転、すすぎ運転、乾燥運転などを行う回転翼６が回転自在に設けられている。回転翼６は、駆動装置８によって回転駆動され、正回転／逆回転を繰り返して洗い運転、すすぎ運転、乾燥運転などを行う。脱水運転時には、洗濯槽３と回転翼６は一体的に高速回転し、洗濯物に含まれる水分が脱水される。

駆動部である駆動装置８は、可逆回転型のコンデンサ分相単相誘導電動機、インバータ駆動電動機などを使用した駆動電動機と電磁操作クラッチ機構と遊星歯車減速機構を内蔵し、駆動電動機と電磁操作クラッチ機構を制御することによって、洗濯槽３を静止させた状態で回転翼６を繰り返し正逆（往復）回転させる撹拌駆動モードと、洗濯槽３と回転翼６を一体的に同一方向に回転させる脱水駆動モードとを選択的に実行する駆動機能を有する。

外枠１内の後側部には、排気接続部２４により外槽２と接続された循環接続部である循環ダクト１８が設置されており、循環ダクト１８の風路内には、乾燥工程において洗濯物から蒸発した水分を含む温風を、冷却水で冷却して除湿するための水冷除湿板２０が設置され、循環している温風に含まれる糸くずなどを除去する乾燥フィルタ（図示せず）が着脱可能に設置され、白抜き矢印で示すように、外槽２から排気接続部２４を通り、循環ダクト１８の下から上方向に向かう温風の流れを形成する送風供給部である送風機１９と、冷却されて除湿した後の循環温風を加熱するための加熱部であるヒータ１７とが設けられている。ヒータ１７により加熱された空気は送風ダクト２６を通り洗濯槽３内に温風を供給する。循環ダクト１８と送風機１９間の風路内に循環空気の湿度を検出する湿度検出部である温湿度センサ２８が設置されている。

送風ダクト２６内には、加熱した温風の温度を検出する温風温度検出部である温風温度センサ２１が設置されており、ヒータ１７の加熱を制御するために利用する。

循環ダクト１８には洗濯槽３から排出され循環ダクト１８内を循環する温風の温度を検出する循環温度検出部である循環温度センサ２２を設置し、排気接続部２４には冷却水の流れる位置に水温検出部である水温センサ２３を設置し、冷却して凝縮回収された結露水を含む冷却水の温度を検出する。

温湿度センサ２８は、循環空気の湿度を検出する部分と温度を検出する部分で構成されており、検出した値から相対湿度を算出する。温湿度センサ２８の温度を検出する部分は、循環ダクト１８内を循環する温風の温度を検出しているため、循環温度センサ２２の代わりとして利用することも可能である。
洗濯運転時は、水温センサ２３により、洗濯水、または、すすぎ水の水温を検出し、検出した水温により洗い工程や、すすぎ工程の制御内容を変更することに利用することも可能である。

制御部９は、マイクロコンピュータ３７を中心に構成される。

マイクロコンピュータ３７は、表示パネル１６と、給水ユニット１１と、排水弁１４を制御する機能を有する。また、モータ駆動回路３１を介して駆動装置８のモータ３２を駆動制御し、クラッチ駆動回路３３を介してクラッチ機構３４を切り替え、ヒータスイッチ３５のＯＮ／ＯＦＦを制御することによりヒータ１７の通電を制御し、強／弱／オフを制御し、ファン駆動回路３６を介して送風機１９を制御する機能を有する。

図３は、乾燥工程中に温湿度センサ２８で検出した相対湿度と温度の変化の簡略的に説明した図である。乾燥運転の開始点Ａから点Ｂまでの区間を区間１、点Ｂから点Ｃまでの区間を区間２、点Ｃ以降を区間３とする。制御部９は、点Ａでヒータ１７に通電を開始するとともに、送風機１９を起動して洗濯槽３内に温風の供給を開始する。温風が供給されると洗濯槽３と洗濯槽３内に収容された水分を含んだ洗濯物は温められ、循環ダクト１８内を循環する温風の温度、および相対湿度が上昇する。制御部９は、区間１の間で相対湿度の最大値Ｈａを算出する。相対湿度は、本来なら１００％となるはずであるが、温湿度センサ２８の検出精度や制御部９を構成している電子部品の制度などにより相対湿度が１００％にならない場合もあるために最大値Ｈａを算出する。

制御部９は、区間２では点Ｂで給水ユニット１１を制御し、冷却水（水道水）を水冷除湿部である水冷除湿板２０に給水を開始する。水冷除湿板２０は、循環ダクト１８の下から上方向に向かって循環する温風を、毎分０．２から０．５Ｌ給水される冷却水の接触面積を増やすための蛇行したリブ（図示せず）を有しており、温風を効率よく冷却でき、除湿性能を向上する構造としている。湿気を含んだ温風は水冷除湿板２０により結露点まで冷やされて凝縮し、相対湿度の最大値Ｈａより下がり始め、その後、緩やかな変化となる。洗濯物に含まれる水分が減少してくると、循環ダクト１８内を循環する温風の相対湿度も下がりだし、相対湿度の最大値Ｈａから判定値Ｒｈ０減少した相対湿度Ｈｂとなった点Ｃを検出すると、制御部９は、洗濯物が乾いたと判断し、ヒータ１７による加熱を停止し、洗濯物や洗濯槽３内を冷却する送風運転を行う（区間３）。

つまり、制御部９は、水冷除湿板２０による除湿を開始するまでに温湿度センサ２８で検出された相対湿度から最大値Ｈａを算出し、その最大値Ｈａと現在の相対湿度の検出値から変化量を算出し、算出された変化量が予め定めた任意の判定値以上となった場合に、加熱部であるヒータ１７による空気の加熱を停止する。このような制御を行うことで、冷却水の水温や室温に影響されることなく洗濯物の乾燥状態を判定することができ、洗濯物が乾かないなどの乾燥不良を抑止できる。

たとえば、相対湿度の最大値Ｈａを１００％、判定値Ｒｈ０を６０とした場合、相対湿度Ｈｂは４０％となり、温湿度センサ２８が相対湿度４０％を検出したとき、洗濯物は乾いたと判断する。本実施例では、１つの判定値Ｒｈ０として説明したが、複数個の判定値から任意の判定値を選択して設定することで、洗濯物の乾き具合を調整することも可能となる。

図４は、乾燥工程中に温風温度センサ２１で検出した温風の温度変化と水冷除湿を開始するタイミングを簡略的に説明した図であり、図４（ａ）は、経過時間により水冷除湿を開始する場合を示し、図４（ｂ）は、本発明による循環温風の温度により水冷除湿を開始する場合を示す。点線１は水道水の水温が３５℃、実線１は水温２０℃、破線１は水温１０℃を示しており、室温は２０℃、洗濯物の量は４ｋｇで、室温と洗濯物の量は同じ条件である。

制御部９は、時間ｔ経過した時点で給水ユニット１１を制御し、水冷除湿を開始するが、点線１では温風温度が点１となり、実線１では点２、破線１では点３と水温により、温風の温度に違いがでてしまう。破線１では点２より低い点３から水冷除湿を開始するので、洗濯槽３や洗濯物が十分に温められていないため、洗濯物が乾くまでの時間が長くなり、消費電力量や水道水の使用量が増えてしまう。

点線１では、点２より高い点３まで水冷除湿を開始しないので、洗濯槽３や洗濯物は暖められ過ぎてヒータ１７の温度が高くなり過ぎ、温度保護のためのヒータ制御を実施してしまう。

本発明による循環温風の温度により水冷除湿を開始する場合、制御部9は、循環温風が温度Ｔに達した時点で水冷除湿を開始するため、点線１は時間ｔ１経過した点１から水冷除湿を開始し、実線１は時間ｔ２経過した点２から、破線１は時間ｔ３経過した点３から水冷除湿を開始する。つまり、制御部９は、温風温度センサ２１で検出した温風温度が予め定めた所定の温度Ｔ以上になったときに、水冷除湿センサ２０を制御して冷却水を給水することで水冷除湿を開始する。この制御により、水温により洗濯槽３や洗濯物の温まり具合を合わせることができるため、それ以降の乾燥運転に大きな違いがなくなり、洗濯物の乾き具合のばらつきを抑える事ができる。

図５は、異常状態時、乾燥工程中に温湿度センサ２８で検出した相対湿度と温度の変化の簡略的に説明した図であり、図５（ａ）は洗濯物が入っていない状態を示し、図５（ｂ）は乾燥フィルタが糸くずにより塞がり、温風が循環できない状態を示す。

図５（ａ）に示すように、乾燥開始の点Ａから洗濯槽３や循環ダクト１８などに付着している水分が蒸発し、徐々に相対湿度が低下し始める。制御部９は、時間ｔ１が経過した点Ｍから、単位時間（たとえば１分間）経過した時間ｔ２の点Ｎの相対湿度変化量Ｒｈ１を算出する。この変化量Ｒｈ１が任意の判定値（たとえば１０）以上なら、異常状態であると判断し、その後の乾燥運転を極少量負荷に対応した異常処理を実行する。通常の乾燥運転でも洗濯物が乾いたと判断して終了するが、その場合の運転時間が、たとえば６０分で終了する時、異常処理を実行した場合は、３５分で終了することができるため、消費電力量や水道水の使用量を抑えることができる。

図５（ｂ）に示すように、乾燥開始の点Ａから循環する温風は微量であるため、温度の上昇は緩やかで、相対湿度は下がり始める。

水冷除湿を開始する前に制御部９は、時間ｔ１が経過した点Ｍから、単位時間（たとえば１分間）経過した時間ｔ２の点Ｎの相対湿度変化量Ｒｈ１を算出する。この変化量Ｒｈ１が任意の判定値（たとえば１０）以上なら、異常状態であると判断し、乾燥フィルタの目詰まりに対応した異常処理を実行する。つまり、温湿度センサ２８にて乾燥工程の開始時から相対湿度を検出し、制御部９は、検出された相対湿度の単位時間あたりの変化量Ｒｈ１を算出し、その変化量Ｒｈ１が任意の判定値以上となった場合に異常状態と判断し、通常の乾燥制御から異常時の運転制御（乾燥フィルタの目詰まりに対応した異常処理など）に切り替える。この状態では、洗濯物が乾かないで終了する可能性があるため、早い段階で異常状態をお知らせし、乾燥フィルタの清掃を促すことができる。図５（ａ）と図５（ｂ）は、水冷除湿を開始してから相対湿度が急激に低下する現象を捕らえるか、水冷除湿を開始する前に相対湿度が急激に低下する現象を捉えるかの違いであり、異常処理を選択して実行することができる。

以上、本実施例によれば、冷却水の水温や室温、温湿度センサ２８の精度に影響されることなく、洗濯物の乾燥状態を判定でき、洗濯物が乾かないなどの乾燥不良を防ぐとともに、洗濯物の入れ忘れや乾燥フィルタの掃除を忘れた場合などの異常状態を判断することが可能となる。

１ 外枠
２ 外槽
３ 洗濯槽
６ 回転翼
８ 駆動装置
９ 制御部
１７ ヒータ
１８ 循環ダクト
１９ 送風機
２０ 水冷除湿板
２１ 温風温度センサ
２２ 循環温度センサ
２３ 水温センサ
２４ 排気接続部
２５ 排水ホース
２８ 温湿度センサ

Claims (3)

1. 筐体と、
   前記筐体内に支持され内部に洗濯水を溜める外槽と、
   前記外槽内に垂直軸を中心に回転自在に支持され洗濯物を収容する洗濯槽と、
   前記洗濯槽の底部に設置した回転翼と、
   前記洗濯槽及び前記回転翼を回転させる駆動部と、
   前記洗濯槽内に供給する空気を加熱する加熱部と、
   冷却水を給水することにより温風を冷却する水冷除湿部と、
   乾燥工程中に前記相対湿度を検出する湿度検出部と、
   前記駆動部、前記加熱部、及び前記水冷除湿部を制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、前記水冷除湿部による除湿を開始するまでに前記湿度検出部で検出された相対湿度から最大値を算出し、算出された前記最大値と現在の相対湿度の検出値から変化量を算出し、算出された前記変化量が予め定めた任意の判定値以上となった場合に、前記加熱部による空気の加熱を停止することを特徴とする洗濯機。
2. 前記洗濯槽内に供給する空気の温度を検出する温風温度検出部を有し、
   前記制御部は、前記温風温度検出部で検出した温風温度が所定の温度以上になったときに、前記水冷除湿部を制御して冷却水を給水することで水冷除湿を開始することを特徴とする請求項１に記載の洗濯機。
3. 前記制御部は、乾燥工程の開始時から前記湿度検出部で検出された相対湿度の単位時間あたりの変化量を算出し、前記変化量が任意の判定値以上となった場合に異常状態と判断し、通常の乾燥制御から異常時の運転制御に切り替えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の洗濯機。
   
   

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