(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記制御手段は、前記送風機を前記通常回転数より高い回転数で回転させた後、前記ヒートポンプの起動時から所定時間が経過すると前記送風機の回転数を低下させることを特徴とする請求項1に記載の衣類乾燥機。
【背景技術】
【0002】
従来より、衣類乾燥機において、洗濯物等の衣類の乾燥用にヒートポンプを備えたものは、加熱用ヒータを備えたものに比べて乾燥効率が良く、省エネルギーの効果があるとして注目されている。
【0003】
ヒートポンプを備えた衣類乾燥機では、衣類を収容する乾燥室内に連通する循環風路を設け、この循環風路内に、乾燥室内の空気を循環風路を通して循環させるための送風機と、ヒートポンプの蒸発器及び凝縮器を配設している。
【0004】
ヒートポンプは、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、圧縮機から吐出された高温高圧のガス冷媒を放熱させて液化させるための凝縮器と、凝縮器を通った冷媒を減圧する減圧手段と、液化した冷媒を気化させる蒸発器とを配管によって順次接続して構成しており、圧縮機を駆動させることにより、冷媒を循環させるようになっている。
【0005】
そして、凝縮器で放出された熱により加熱された循環風路内の空気を乾燥室内に送り込み、そして衣類から水分を奪った空気を循環風路内の蒸発器において冷却することにより除湿し、除湿した空気を再び凝縮器で加熱して乾燥室に供給するということを繰り返すことにより、衣類を乾燥させるようにしている。
【0006】
ところで、上記のような衣類乾燥機では、冬場のように設置雰囲気の温度が低い場合、ヒートポンプの運転開始直後に循環風路内を流れる空気の温度が低いため、冷媒の気化熱により蒸発器の温度が0℃以下となって蒸発器に結露した水分が凍結する、いわゆる着霜が生じることがある。蒸発器に着霜が生じると、霜が蒸発器を通過する空気の抵抗となり循環風路を流れる風量が低下するため、乾燥性能が低下するとともに、凝縮器で加熱された空気が蒸発器に充分に供給されず蒸発器の着霜が進行して乾燥性能が一層低下することがある。
【0007】
これに対して、蒸発器の温度を検出する手段が所定値以下の温度を検出したときに、ヒートポンプを通過した空気をバイパスダクトへ流れるように切り替え、該空気を乾燥室へ供給せずにヒートポンプへ戻す運転を行ったり、送風機を逆転させて蒸発器の着霜を防止することが提案されている(例えば、下記特許文献1参照)。
【発明を実施するための形態】
【0013】
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について、図面を参照して説明する。
【0014】
本実施形態は、
図1及び
図2に示すような洗濯機と衣類乾燥機とを兼ねたドラム式の洗濯乾燥機に関するものであり、ほぼ矩形箱状の外箱1と、その下部に設けられた台板2とから外郭が構成されている。外箱1の前面部1aには前上がりの傾斜状をなしており、そのほぼ中央部に円形の開口部からなる洗濯物出入口3が形成されている。外箱1の前面部1aには、ヒンジ5を介して扉4が横方向に回動可能に設けられ、その扉4により洗濯物出入口3が開閉される。前面部1aにおける洗濯物出入口3の上方位置には、洗濯機の各種操作を設定したり運転状況を表示する操作表示パネル6が設けられ、その操作表示パネル6の側方に引き出し式の洗剤投入ケース7が設けられている。
【0015】
外箱1内には、
図2に示すように、前面が開口し後面が閉塞されたほぼ円筒状の水槽8が配設されている。この水槽8は、前面の開口部が洗濯物出入口3に連通するように、水槽8の軸方向が前後方向の横軸状態であって後下がりにやや傾斜した状態で台板2上に弾性支持機構9を介して弾性的に支持されている。
【0016】
水槽8は、給水弁18を介して水槽8の上部に設けられた給水口70より水道水等の水が機外から供給され、水槽8の底部に設けられた排水口73より排水弁19を介して水槽8内の水を機外へ排水できるように構成されている。また、水槽8は、前面の開口部や給水口70や排水口73以外に、前端部の上部に温風出口10と、後端部の上部に温風入口11が設けられている。
【0017】
水槽8内には、前面が開口し後面が閉塞された円筒状の回転ドラム14が回転可能に配設されている。回転ドラム14は、その軸方向が前後方向の横軸状態であって後下がりにやや傾斜した状態で水槽8内に配設されている。回転ドラム14の周壁には通水及び通風が可能な孔15が多数形成されており、この孔15によって回転ドラム14の内部が水槽8と連通している。回転ドラム14の内周壁には、バッフル16が複数個設けられている。回転ドラム14の前面開口部も洗濯物出入口3に連通しており、回転ドラム14は洗濯物出入口3から投入される衣類を収容する。回転ドラム14は、水槽8の背面に設けられたモータ17により回転駆動される。このような構成の回転ドラム14は、洗い行程時には洗濯槽として、脱水行程時には脱水槽として、さらに乾燥行程時には衣類を収容する乾燥室として機能する。
【0018】
図2〜
図4に示すように、水槽8に設けられた温風出口10及び温風入口11には、循環風路20が連通接続されており、この循環風路20を通して水槽8(回転ドラム14)内の空気を循環可能としている。循環風路20は、水槽8の温風出口10に接続された還風ダクト24と、水槽8の温風入口11に接続された給風ダクト30と、還風ダクト24の下端と給風ダクト30の下端とを接続する熱交換ダクト22とを備える。
【0019】
熱交換ダクト22は、水槽8の下方に位置する台板2上に載置されており、その内部に蒸発器34と、蒸発器34から熱交換ダクト22の下流側へ離間して配置された凝縮器35と、循環風路20を通じて水槽8内の空気を循環供給する送風機26とが配設されている。
【0020】
蒸発器34及び凝縮器35は、冷媒流通パイプに伝熱フィンを所定ピッチで多数配設して成るフィン付きチューブ形のもので、送風機26の送風作用にて水槽8内の空気が、
図2及び
図4に矢印で示すように循環風路20内を流れ、蒸発器34及び凝縮器35の伝熱フィンの各間を流通する。
【0021】
図4に示すように、蒸発器34及び凝縮器35は、凝縮器35に供給する冷媒を圧縮する圧縮機36、凝縮器35から吐出された冷媒を減圧するキャピラリーチューブからなる減圧手段37とともにヒートポンプ38を構成する。なお、本実施形態では、減圧手段37としてキャピラリーチューブを用いる場合について説明するが、キャピラリーチューブに換えて流量制御弁を用いてもよい。
【0022】
ヒートポンプ38は、接続パイプによって圧縮機36、凝縮器35、減圧手段37、蒸発器34の順にこれらを接続して冷凍サイクルを構成しており、圧縮機36の作動により冷媒が循環することで、蒸発器34は熱交換ダクト22内を流れる空気を冷却し除湿し、凝縮器35は蒸発器34で除湿された空気を加熱する。なお、圧縮機36と減圧手段37は、熱交換ダクト22の外部に配設されている。
【0023】
循環風路20の内部には、ドラム入口温度センサ28、ドラム出口温度センサ32等の各種センサが配設されている。ドラム入口温度センサ28は、給風ダクト30内に配設され凝縮器35と熱交換することで暖められた空気の温度を検知する。ドラム出口温度センサ32は、温風出口10と蒸発器34との間に位置する還風ダクト24内に設けられ、水槽8から循環風路20内に流れ込んだ空気の温度を検知する。
【0024】
ヒートポンプ38には、凝縮器35の温度を検知する凝縮器温度センサ40が凝縮器35に配設され、蒸発器34の冷媒出口付近に蒸発器34の温度を検出する蒸発器温度センサ42が設けられている。
【0025】
また、外箱1の内部には、洗濯乾燥機の設置雰囲気の温度(外気温)Trを検出する外気温センサ43が設けられている。
【0026】
図5には、制御装置13を示している。この制御装置13は、例えばマイクロコンピュータとメモリーとを備え、外箱1の内部に配設され洗濯乾燥機の作動全般を制御する制御手段として機能するようになっている。
【0027】
この制御装置13には、操作表示パネル6に設けられた各種操作スイッチより各種操作信号が入力されると共に、各温度センサ28,32,40,42,43からはそれぞれ温度検出信号が入力されるようになっている。
【0028】
そして、制御装置13は、上記各種信号の入力と、あらかじめメモリーに記憶した制御プログラムに基づいて、給水弁18、モータ17、送風機26、圧縮機36、及び排水弁19を、駆動回路44を介して制御する。
【0029】
次に、上記構成の洗濯乾燥機の動作の一例を説明する。
【0030】
まず、洗濯乾燥機の概略的な動作について説明する。使用者により操作表示パネル6の操作ボタンが操作されて運転のコースが設定され、運転開始が指示されると、洗濯乾燥機は、設定された運転のコースに応じた洗濯運転、乾燥運転、或いはその両運転を続けて行う洗濯乾燥運転を実行する。その1つとして、洗濯乾燥運転の実行が開始された場合には、洗濯行程、脱水行程、乾燥行程を順に実行する。
【0031】
洗濯行程では、給水弁18を開放させることにより水槽8内に水を供給した後、回転ドラム14を低速で回転させる動作が行われる。脱水行程では、排水弁19を開放させて水槽8内の水を排出した後、回転ドラム14を高速で回転させる動作が行われる。
【0032】
乾燥行程では、制御装置13が、モータ17を作動させ、洗い、すすぎ後の湿った衣類が収容された回転ドラム14を低速で正逆両方向に回転させつつ、回転ドラム14内に温風を供給する動作が行われる。
【0033】
回転ドラム14内に温風を供給する動作は、送風機26を駆動させつつヒートポンプを動作させることで行われるが、制御装置13は、圧縮機36の動作を開始してヒートポンプ38を起動する際に、気温センサ43で外気温Trを検出し、検出された温度Trに応じて送風機26の回転数を決定する。この実施形態では、制御装置13は、
図6に示すようなテーブルにしたがってヒートポンプ38の起動時の外気温Trが所定温度より低くなると、ヒートポンプ38が安定して動作している時に設定する送風機26の通常回転数N
0(通例えば、4600rpm)より高い回転数に設定する。
【0034】
具体的には、制御装置13は、ヒートポンプ38の起動時に外気温センサ43で検出された外気温Trが、10℃以上15℃未満の場合に送風機26の回転数を通常回転数N
0より高い回転数N
1(例えば、4800rpm)に設定し、5℃以上10℃未満の場合に回転数N
2(例えば、5000rpm)に設定し、5℃未満の場合に回転数N
3(例えば、5300rpm)に設定する。なお、外気温センサ43で検出された外気温Trが15℃以上の場合、制御装置13は、送風機26の回転数を通常回転数N
0と同じ回転数に設定する。
【0035】
ヒートポンプ38が起動すると、ヒートポンプ38に封入された冷媒が圧縮機36により圧縮されて高温高圧の冷媒となり、その高温高圧の冷媒が凝縮器35に流れて、熱交換ダクト22内の空気と熱交換する。その結果、熱交換ダクト22内の空気は加熱され、冷媒は冷却され液化する。この液化された冷媒が、次に、減圧手段37を通って減圧された後、蒸発器34に流入し気化することで、蒸発器34は熱交換ダクト22内の空気を冷却する。蒸発器34を通過した冷媒は圧縮機36に戻り、再び圧縮されて高温高圧の冷媒となる。
【0036】
上記したヒートポンプ38及び送風機26の動作によって、水槽8内から回転ドラム14内へ進入した空気は、衣類を乾燥させることにより水分を含んだ状態となり、この湿った空気が温風出口10から循環風路20の熱交換ダクト22内に流入した後、蒸発器34で冷却されて除湿され、その後に凝縮器35で加熱されて温風化される。
【0037】
凝縮器35で加熱された温風は、給風ダクト30を経て温風入口11から水槽8内に供給され、更に、孔15から回転ドラム14内に供給される。回転ドラム14内に供給された温風は、衣類の水分を奪って衣類を乾燥させた後、再び、温風出口10から還風ダクト24を経て熱交換ダクト22内に流入するように循環する。
【0038】
そして、制御装置13は、ヒートポンプ38の起動時から所定時間t1(例えば、30分間)が経過すると、ヒートポンプ38の起動時の外気温Trが5℃未満の場合、ヒートポンプ38の起動時に設定した送風機26の回転数N
3をこれより低い回転数N
2に低下させ、所定時間t1から更に時間が経過してヒートポンプ38の起動時から所定時間t2(例えば、50分間)が経過すると、送風機26の回転数N
2を更に回転数N
1に低下させ、ヒートポンプ38の起動時からの経過時間に応じて段階的に送風機26の回転数を低下させる。
【0039】
また、制御装置13は、ヒートポンプ38の起動時の外気温Trが5℃以上10℃未満の場合、ヒートポンプ38の起動時から所定時間t1が経過すると、送風機26の回転数N
2をこれより低い回転数N
1に低下させ、ヒートポンプ38の起動時から所定時間t2が経過すると、送風機26の回転数N
1を更に回転数N
0に低下させ、ヒートポンプ38の起動時の外気温Trが10℃以上15℃未満の場合、ヒートポンプ38の起動時から所定時間t2が経過すると、送風機26の回転数N
1を回転数N
0に低下させる。なお、制御装置13は、ヒートポンプ38の起動時の外気温Trが15℃より高い場合、ヒートポンプ38の起動時からの経過時間に関わらず送風機26の回転数を通常回転数N
0に保持する。
【0040】
次に、乾燥行程における制御装置13の作用について
図7に基づいて説明する。
図7は、乾燥行程における送風機26の回転数と各種温度センサの検出温度を示す図であって、ここでは、ヒートポンプ38の起動時に外気温センサ43で検出された外気温Trが5℃以上10℃未満の場合を例示する。
【0041】
制御装置13は、外気温センサ43で検出された外気温Trと
図6に示すテーブルに基づいて、送風機26を回転数N
2で回転させるとともに、圧縮機36の動作を開始してヒートポンプ38を起動して乾燥行程を開始する。
【0042】
圧縮機36の動作直前における蒸発器34や凝縮器35や循環風路20内の空気の温度は、外気温Trとほぼ等しい温度になっているが、圧縮機36の動作を開始すると、蒸発器34に液体の冷媒が流れ込み急激に気化するため、蒸発器34の温度が0度以下まで急激に低下することがあり、蒸発器34が着霜しやすい状態となる。
【0043】
本実施形態では、送風機26の回転数が通常回転数N
0より高い回転数N
2に設定されており、蒸発器34が循環風路20を循環する空気と熱交換する熱量を大きくすることができるため、蒸発器34の温度低下を抑えて蒸発器34の着霜を防ぐことができ、循環風路20を循環する空気量(風量)が低下することがなくなる。その結果、凝縮器35と熱交換することで暖められた空気が循環風路20内を充分に循環することで、ドラム入口温度センサ28やドラム出口温度センサ32で検出される循環風路20を循環する空気温度が上昇するにつれて、循環風路20の熱交換ダクト22に設けられた蒸発器34や凝縮器35の温度も上昇する。
【0044】
そして、ヒートポンプ38の起動時から所定時間t1が経過すると、循環風路20内を循環する空気の温度が起動時に比べてある程度上昇しており、蒸発器34の着霜を防止する熱量の確保に必要な風量が減少するため送風機26の回転数を低下させる。ヒートポンプ38の起動時から所定時間t2が経過すると、循環風路20内を循環する空気の温度が更に上昇しているため、送風機26の回転数を更に低下させる。
【0045】
以上のような本実施形態では、ヒートポンプ38の起動時において、外気温センサ43で検出された外気温Trが所定温度より低いと、通常回転数N
0より高い回転数で送風機26を回転させるため、外気温Trが低い状況であっても循環風路20を循環する空気が蒸発器34に付与する熱量を大きくして蒸発器34の着霜を防止することができ、循環風路20を循環する空気量(風量)の低下を防止することができる。そのため、ドラム入口温度センサ28やドラム出口温度センサ32で検出される循環風路20を循環する空気温度が衣類の乾燥に適した温度に早期に到達し、ヒートポンプを速やかに立ち上げることができる。
【0046】
しかも、ヒートポンプ38の起動時から所定時間t1が経過すると送風機26の回転数を低下させるため、蒸発器34の着霜を防止するのに必要な熱量を確保しつつ送風機26の回転数を低下させることができ、送風機26による消費電力や騒音を低減することができる。
【0047】
なお、本実施形態では、ヒートポンプ38の起動後、送風機26の回転数を段階的に低下させたが、
図8に例示するように、乾燥行程が終了するまでヒートポンプ38の起動時に決定した回転数で送風機26を回転させ続けてもよい。
【0048】
また、本実施形態では、外気温Trを複数の温度帯に分割し、各温度帯毎に設定する送風機26の回転数を予め定めているが、各温度帯に設定する回転数は、少なくともその温度帯において、好ましくは、その温度帯より低い温度において蒸発器34の着霜を防止するのに必要な熱量を確保することができる風量から定めることができる。例えば、ヒートポンプ38の起動時におけるの外気温Trが5℃以上10℃未満の場合に設定する送風機26の回転数として、少なくとも5℃において、好ましくはこれより低い温度(例えば、3℃)の外気温度下において、予め実験を行い蒸発器34の着霜を防止することができる回転数に設定することができる。
【0049】
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について、図面を参照して説明する。
【0050】
上記した第1実施形態では、ヒートポンプ38の起動時において、外気温センサ43で検出された外気温Trが所定温度より低いと、通常回転数N
0より高い回転数で送風機26を回転させ、その後、ヒートポンプ38の起動時からの所定時間に応じて送風機26の回転数を段階的に低下させたが、本実施形態では、
図9に示すように、蒸発器温度センサ42で検出される蒸発器34の温度Teに基づいて送風機26の回転数を段階的に低下させる。
【0051】
具体的には、第1実施形態と同様、まず制御装置13は、ヒートポンプ38の起動時に外気温センサ43で検出された外気温Trが、15℃以上の場合、10℃以上15℃未満の場合、5℃以上10℃未満の場合、5℃未満の場合に、送風機26の回転数をそれぞれ通常回転数N
0、回転数N
1、回転数N
2、回転数N
3に設定する。
【0052】
そして、制御装置13は、ヒートポンプ38の起動時の外気温Trが5℃未満の場合、ヒートポンプ38の起動後に蒸発器温度センサ42で検出された蒸発器34の温度Teが2℃以上4℃未満になると、送風機26の回転数N
3をこれより低い回転数N
2に低下させ、更に、蒸発器34の温度Teが4度以上になると更に回転数N
1に低下させる。
【0053】
また、制御装置13は、ヒートポンプ38の起動時の外気温Trが5℃以上10℃未満の場合、ヒートポンプ38の起動後に蒸発器温度センサ42で検出された蒸発器34の温度Teが2℃以上4℃未満になると、送風機26の回転数N
2をこれより低い回転数N
1に低下させ、ヒートポンプ38の起動時の外気温Trが10℃以上15℃未満の場合、ヒートポンプ38の起動後に蒸発器温度センサ42で検出された蒸発器34の温度Teが2℃以上4℃未満になると、送風機26の回転数N
1をこれより低い通常回転数N
0に低下させる。
【0054】
このような本実施形態では、蒸発器34の温度Teが所定温度より大きくなると送風機26の回転数を低下させるため、蒸発器34に着霜がないことを確認しながら送風機26の回転数を低下させることができ、送風機26による消費電力や騒音を低減することができる。なお、その他の構成及び作用効果は第1の実施形態と同様であり、詳細な説明は省略する。
【0055】
なお、本実施形態では、制御装置13が、
図9に例示するようなテーブルにしたがって、蒸発器温度センサ42で検出される蒸発器34の温度Teが所定温度より大きくなると、ヒートポンプ38の起動時に設定した送風機26の回転数を段階的に低下させる場合について説明したが、
図10に例示するようなテーブルにしたがって、凝縮器温度センサ40で検出される凝縮器35の温度Tcが所定温度より大きくなると送風機26の回転数を段階的に低下させたり、あるいは、
図11に例示するようなテーブルにしたがって、ドラム入口温度センサ28で検出される凝縮器35と熱交換することで暖められた循環風路20内の空気の温度Tdiが所定温度より大きくなると送風機26の回転数を段階的に低下させてもよい。このような場合であっても、蒸発器34の着霜を防止するのに必要な熱量を確保しつつ送風機26の回転数を低下させることができ、送風機26による消費電力や騒音を低減することができる。
【0056】
以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。