JP2009066113A - 衣類用乾燥装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の衣類用乾燥装置は、乾燥運転終了時に送風ファンの回転数を低下させているため、乾燥運転時間が長くなるという課題があった。
【解決手段】乾燥運転開始時から所定期間は送風ファン１１を相対的に高速回転させ、その後、送風ファン１１を相対的に低速回転させ、乾燥運転終了前の所定期間は送風ファン１１を相対的に高速回転させるファン制御手段１２を設ける。
【効果】乾燥運転の序盤は、加熱された空気を大量に処理槽内へ供給でき、立ち上がり性能を向上させることができる。乾燥運転中盤では、送風ファンの消費電力量を抑え、かつ、運転音を低減させることができる。乾燥運転終盤では、衣類の乾燥を促進させ、乾燥完了までの時間を短縮できる。
【選択図】図２

Description

この発明は、衣類を乾燥させるための衣類乾燥機や、洗濯機能が付加された洗濯乾燥機等の衣類用乾燥装置に関する。

衣類用乾燥装置の従来技術の一例は、特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された衣類乾燥機は、乾燥運転開始時の送風ファンの回転数を、乾燥運転終了時の送風ファンの回転数よりも大きい値となるように制御することを特徴としている（特許文献１の請求項１参照）。特許文献１に記載の衣類乾燥機では、乾燥運転開始時の送風ファンの回転数を大きくし、乾燥運転終了時の送風ファンの回転数を小さくすることで、乾燥運転中の送風ファンによる騒音の低減を図るようにしている（特許文献１の段落［０００４］［０００５］参照）。
特開２００７−８２８６３号公報

特許文献１に記載の従来の衣類乾燥機では、乾燥運転終了時には送風ファンの回転数を低下させるため、衣類の乾燥完了までに時間を要し、乾燥時間が長引いてしまうという課題があった。
この発明は、かかる課題を解決するためになされたもので、消費電力が小さく、しかも乾燥運転時間を短くできる衣類用乾燥装置を提供することを主たる目的とする。

この発明は、また、送風ファンの回転速度を、乾燥運転の開始時、中盤および終了時でそれぞれ適切に制御することによって、全体として乾燥運転時間を短くでき、しかも電力を浪費しない衣類用乾燥装置を提供することを他の目的とする。

請求項１記載の発明は、乾燥させる衣類を収容するための処理槽と、前記処理槽内に一端および他端が連通され、処理槽内の空気を一端から取り出して他端から処理槽内へ戻すための循環風路と、前記循環風路の空気を循環させるための送風ファンと、前記循環風路を循環される空気を除湿し、かつ、加熱する手段と、乾燥運転開始時から所定期間は前記送風ファンを相対的に高速回転させ、その後、前記送風ファンを相対的に低速回転させ、乾燥運転終了前の所定期間は前記送風ファンを相対的に高速回転させるファン制御手段と、を含むことを特徴とする衣類用乾燥装置である。

請求項２記載の発明は、前記循環風路の他端から処理槽内へ流入される空気の温度を検知する流入空気温度検知手段を有し、前記ファン制御手段は、乾燥運転開始時からの流入空気温度検知手段の検知温度変化に基づいて、前記送風ファンを相対的に高速回転から低速回転に切り換えることを特徴とする、請求項１記載の衣類用乾燥装置である。
請求項３記載の発明は、前記循環風路の一端から流出される空気の温度を検知するための流出空気温度検知手段を有し、前記ファン制御手段は、前記流出空気温度検知手段の検知温度変化に基づいて、相対的に低速回転させている送風ファンを相対的に高速回転に切り換えることを特徴とする、請求項１または２記載の衣類用乾燥装置である。

請求項４記載の発明は、前記循環風路を循環される空気を除湿し、かつ、加熱する手段は、ヒートポンプ装置を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の衣類用乾燥装置である。

請求項１記載の発明によれば、乾燥運転開始時から所定期間は送風ファンを相対的に高速回転させることで、乾燥運転開始時から所定期間は、加熱された空気を大量に処理槽内へ供給することができ、処理槽内に収容された湿った衣類と加熱空気との熱交換を促進して、立ち上がり性能を向上させることができる。そして、乾燥運転開始時から所定期間経過後の乾燥運転中盤では、送風ファンを相対的に低速回転させるので、消費電力量を抑えることができる。また、送風ファンを低速回転させることにより、運転音を低減させることができる。

より具体的には、乾燥運転中盤では、加熱空気により、処理槽および循環風路自身も温められ、処理槽内へ流入する加熱空気の温度が安定する。このため、送風ファンの回転数を低下させて処理槽に流入する加熱空気の流量を減らしても、加熱空気の温度は安定しており、全体としての熱量（温度×空気流量）は大きく変化しないため、乾燥性能が低下することはない。よって、乾燥運転の中盤では、乾燥性能を維持したまま、送風ファンの回転速度を低下させて、消費電力の低減が図れる。

乾燥運転の終了近く、すなわち乾燥運転終盤には、衣類に含まれる水分量が減少し、乾燥の進行度合いが遅くなる。そこで、乾燥運転終了前の所定期間は、再度、送風ファンを相対的に高速回転させることで、衣類の乾燥を促進させて、乾燥完了までの時間を短縮することができる。
請求項２記載の発明によれば、処理槽へ流入する加熱空気（温風）の温度を検知することにより、乾燥運転の立ち上がり性能を把握することができ、ファン制御手段が、送風ファンの回転数を高速回転から低速回転に切り換えるタイミングを正しく把握することができる。

請求項３記載の発明によれば、処理槽から流出する空気の温度を検知する流出空気温度検知手段が備えられているので、乾燥運転の進行具合、特に乾燥運転が終了に近づいているか否かを把握することができる。そしてこれにより、ファン制御手段が、送風ファンの回転速度を再び増加させるタイミングを、乾燥運転の進行状況に応じて正しく判断することができる。

請求項４記載の発明によれば、循環風路を循環される空気の除湿および加熱が、ヒートポンプ装置で行われる。この場合において、乾燥運転開始時から所定期間、すなわち乾燥運転の序盤では、送風ファンを相対的に高速回転させ、ヒートポンプの放熱部と乾燥用空気の熱交換量を増やし、熱容量の大きな処理槽、循環風路および衣類に対して、より多くの熱量を与えることができ、乾燥運転の立ち上がり性能を向上させることができる。

一方、乾燥運転中盤では、ヒートポンプ、処理槽および循環風路などが温まり、処理槽へ流入する温風の温度が安定するので、送風ファンの回転数を相対的に低下させても、乾燥性能の低下はほとんどない。
そして、乾燥運転終了前の所定期間、すなわち乾燥運転終盤には、再び送風ファンを相対的に高速回転させることにより、衣類に残った水分蒸発を促進して、乾燥の仕上げを迅速に行うことができ、全体として乾燥運転時間を短縮することができる。

以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明をする。
図１は、この発明の一実施形態に係る洗濯乾燥機における乾燥機能部の構成を示す図解的な図である。
図１を参照して、この洗濯乾燥機１には、洗濯して乾燥させる衣類２を収容するための処理槽３が備えられている。処理槽３は、洗濯時に水を溜めるための外槽および外槽内に回転自在に設けられたドラムを含んでおり、ドラム内に衣類２が収容される。

処理槽３には、その外側に配置された循環風路４が連通されている。循環風路４の一端４１は、処理槽３の一側部に連通されており、循環風路４の他端４２は、処理槽３の他側部に連通されている。これにより、処理槽３内の空気は、循環風路４の一端４１から取り出され、循環風路４を通り、循環風路４の他端４２から処理槽３内へ戻ることができる。 循環風路４の一部は熱交換風路部５を構成している。熱交換風路部５には、ヒートポンプ装置の少なくとも吸熱器６および放熱器８が組み込まれている。ヒートポンプ装置は、吸熱器６、圧縮機７、放熱器８および膨張弁（減圧装置）９を含んでおり、これらが冷媒配管１０で接続されていて、冷媒の循環回路が構成されている。吸熱器６および放熱器８は、それぞれ、通気面が循環風路４内に存在するように設けられており、循環風路４を循環する空気と熱交換を行うようにされている。

さらに、循環風路４（熱交換風路部５）には送風ファン１１が設けられている。送風ファン１１が回転することにより、循環風路４内の空気が移動され、処理槽３内の空気が循環風路４を通って循環される。なお、図１では、送風ファン１１は、吸熱器６および放熱器８の間に配置された例が示されているが、これは単なる一例であり、送風ファン１１は、循環風路４内における任意の位置に設けることが可能である。

ヒートポンプ装置は、熱交換風路部５において、循環される空気に対して、次のように熱交換作用を行う。すなわち、処理槽３から流出する空気の熱を吸熱器６が奪い、空気を冷やして空気中の水分を凝縮させて除湿を行う。除湿された空気は、放熱器８へ与えられ、放熱器８との熱交換によって加熱される。そして処理槽３へと戻る。
吸熱器６には、膨張弁９により急激に圧力が下げられて温度が低下した低温の冷媒が与えられるので、吸熱器６では、低温の冷媒が循環風路４（熱交換風路部５）の空気を熱交換によって冷却する。そしてその冷媒は冷媒配管１０を通って圧縮機７へ与えられる。圧縮機７で圧縮された冷媒は温度が上昇し、温度が高くなった冷媒は放熱器８へ与えられる。放熱器８では高温冷媒と空気との熱交換が行われ、循環風路４（熱交換風路部５）を流れる空気が加熱される。そして冷媒は冷媒配管１０を通って膨張弁９へと移動し、再び圧力が下げられて低温の冷媒になる。

熱交換風路部５では、以上のように、吸熱器６および放熱器８により流れる空気との間で熱交換が行われ、空気の除湿および加熱が達成される。
送風ファン１１は、回転することによって循環風路４内の空気を循環させるもので、その回転数に応じて空気の循環風量が変化する。この実施形態では、送風ファン１１の回転数（回転速度）を制御するためのファン制御部１２が備えられている。

さらに、循環風路４の一端４１、すなわち処理槽３の出口側には、処理槽３から流出する空気温度を検知するための流出空気温度センサ１３が備えられている。また、循環風路４の他端４２には、処理槽３へ流入する空気の温度を検知するための流入空気温度センサ１４が備えられている。流出空気温度センサ１３および流入空気温度センサ１４の検知温度はファン制御部１２へ与えられ、後述するように、送風ファン１１の回転速度の切り換え制御に利用することができる。

図２は、図１に示す洗濯乾燥機１のファン制御部１２により行われる送風ファン１１の回転速度の切り換え制御の内容を示すグラフである。
図２のグラフの横軸は乾燥時間を示し、縦軸は送風ファン１１の回転数を示している。この実施形態の特徴は、図２に示すように、乾燥運転の序盤（乾燥運転開始時から所定期間）は、送風ファン１１を所定の高回転数（回転数２）で回転させ、乾燥運転の中盤は、送風ファン１１を所定の低回転数（回転数１）で回転させ、乾燥運転の終盤（乾燥運転終了前の所定期間）は、送風ファン１１を再び所定の高回転数（回転数２）で回転させるように、送風ファン１１の運転速度を切り換えていることである。

序盤、中盤および終盤の区切りは、時間によって設定することもできるし、後述するように、流出空気温度センサ１３、流入空気温度センサ１４の少なくとも一方の検知温度に基づいて設定することも可能である。
図２に示すように、乾燥運転中盤において、送風ファン１１の回転数を低くすることにより、乾燥運転中盤の送風ファン１１の消費電力量を低減させることができる。また、乾燥運転中盤の運転音を低減させることもできる。

一方、乾燥運転序盤の送風ファン１１の回転数を高くすることにより、乾燥運転開始時の立ち上がり性能を向上させることができる。また、乾燥運転終盤の送風ファン１１の回転数を高くすることにより、乾燥運転の最後の詰めを確実にして、乾燥完了までの時間を短縮できる。
図３は、実験により確認した送風ファン１１の回転数の違いによる乾燥率の変化を示すグラフである。図３のグラフの横軸は乾燥時間（ｍｉｎ）を示し、縦軸は乾燥率（％）を示している。

ここに乾燥率とは、次式で定義されるものである。
乾燥率（％）＝（衣類の質量／乾燥運転後の衣類の質量）×１００
図３のグラフは、図１に示す洗濯乾燥機１において、処理槽３に３Ｋｇの衣類を収容し、送風ファン１１を、回転数１および回転数２で回転させたときの、乾燥時間と乾燥率との関係を示している。回転数１は、送風量が２．０ｍ³ ／ｍｉｎの回転数、回転数２は、送風量が２．３ｍ³ ／ｍｉｎの回転数である。

図４は、送風ファン１１の回転数の違いによる乾燥速度を示すグラフであり、横軸が乾燥時間（ｍｉｎ）、縦軸は乾燥速度（％／ｍｉｎ）である。図４においても、回転数１は２．０ｍ³ ／ｍｉｎの風量、回転数２は２．３ｍ³ ／ｍｉｎの風量である。
図３に示すように、送風ファン１１を、回転数１に固定して運転した場合、および、回転数２に固定して運転した場合の、乾燥時間と乾燥率との関係を見ると、乾燥運転開始後３０分経過するまでは、回転数２の方が回転数１の場合よりも乾燥率が高く、３０分から４０分の間は、回転数１も回転数２もほぼ同等の乾燥率であり、４０分以降は、回転数２の方が回転数１よりも乾燥率が良いことがわかる。

また、図４からは、回転数１の場合は、乾燥運転の中盤で乾燥速度が高まるが、序盤および終盤では乾燥速度が遅いことがわかる。一方、回転数２の場合は、乾燥時間のほぼ全体にわたって、ほぼ均等な乾燥速度を示すことがわかる。
このように、送風ファン１１が相対的に大きな回転数２の場合は、相対的に小さな回転数１の場合と比較して、乾燥運転序盤の乾燥の進行が速く、かつ、終盤においても進行速度が速いことがわかる。そして乾燥運転の中盤においては、回転数１でも回転数２でも大きな差がないことが理解できる。

よって、この実験で確認した結果から、この実施形態では、図２で示すように、送風ファン１１の回転数を運転の序盤、中盤および終盤において切り換えることにより、より効率的な乾燥運転を達成できるようにした。
なお、図２に示す送風ファン１１の回転数の切り換えにおいて、図３のデータからは、序盤を０〜３０分、中盤を３０分〜４０分、終盤を４０分〜５０分と設定することが可能である。また、図４からは、序盤を０〜１５分、中盤を１５〜３０分、終盤を３０分〜５０分と設定することが可能である。

さらに図３および図４を総合して考え、序盤を０〜１５分、中盤を１５〜４０分、終盤を４０〜５０分と設定することも可能である。
このように、序盤、中盤、終盤の区切りは、時間で設定することができる。
次に、序盤、中盤、終盤の区切りを、流出空気温度センサ１３および／または流入空気温度センサ１４の検知温度に基づいて設定する場合について説明をする。

図５および図６は、図１に示す洗濯乾燥機１において衣類乾燥を行う場合の送風ファン１１の回転数と、流出空気温度センサ１３により検知される空気温度（出口空気温度）、流入空気温度センサ１４により検知される空気温度（入口空気温度）および吸熱器６を通過した後の空気温度の関係を示すグラフであり、いずれも、横軸が乾燥時間（ｓｅｃ）、縦軸が温度（℃）を示している。

図５では、送風ファン１１の回転数を常に一定にした場合（回転数２で一定）の乾燥時間の経過に伴う空気温度変化が示され、図６では、送風ファン１１の回転数を図２に示すように切り換えた場合の乾燥時間の経過に伴う空気温度変化が示されている。
図６においては、乾燥運転開始から６００秒（１０分）までを回転数２で、６００秒（１０分）から１５００秒（２５分）までを回転数１で、１５００秒（２５分）から２１００秒（３５分）までを再び回転数２で回転させている。なお、回転数１および回転数２は、前述と同様、風量２．０ｍ³ ／ｍｉｎの回転数、および、風量２．３ｍ³ ／ｍｉｎの回転数である。

図５に示すように、流入空気温度センサ１４で検知される入口空気温度は、乾燥運転開始から約６０℃近くまで急激に立ち上がり、その後８０℃程度まで緩やかに変化する。それゆえ、流入空気温度センサ１４の検知温度がたとえば６０℃（または６０℃〜７０℃程度）になったことに基づいて、送風ファン１１の回転数を低くするように切り換えることが可能である。

一方、流出空気温度センサ１３で検知される出口空気温度は、図５に示すように２０℃から５０℃程度まで乾燥時間の経過に伴って一定の割合で増加する。
よって、たとえば、流出空気温度センサ１３が３０℃〜４０℃を検知したことに基づいて送風ファン１１の回転数を下げ、４５℃〜５５℃を検知したことに基づいて、再度回転数を上げるという制御を行うことができる。

このように、乾燥運転における序盤、中盤および終盤の区切りは、流出空気温度センサ１３および／または流入空気温度センサ１４の検知温度に基づいて設定することができる。
さらに、図５から、吸熱器６を通過した後の空気温度は、乾燥運転開始から約２００秒で温度低下から温度上昇へと変化し、約１５００秒で温度上昇から定温度へと変化していることがわかる。よって、吸熱器６を通った空気の温度を検知する温度センサを設け、吸熱器６を通過後の空気温度に基づいて、乾燥運転の序盤、中盤および終盤を定め、それによって送風ファン１１の回転数を切り換えるように制御することも可能である。

上述した実施形態は、洗濯乾燥機１における乾燥機能部の構成に基づいて説明したが、この発明は、洗濯乾燥機１のための乾燥機能部に適用できる他、独立した機器としての衣類乾燥機にも適用することができる。
さらに、循環風路内を循環する空気を除湿し、かつ、加熱する装置としては、この実施形態で説明したヒートポンプ装置に限らず、循環する空気を水で冷却して除湿し、ヒータ（たとえば半導体ヒータ、蒸気ヒータ、ガスヒータ等）で空気を加熱する構成のものにも適用することができる。

この発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。

この発明の一実施形態に係る洗濯乾燥機における乾燥機能部の構成を示す図解的な図である。 図１に示す洗濯乾燥機１のファン制御部１２により行われる送風ファン１１の回転速度の切り換え制御の内容を示すグラフである。 送風ファン１１の回転数の違いによる乾燥率の変化を示すグラフである。 送風ファン１１の回転数の違いによる乾燥速度を示すグラフである。 送風ファン１１の回転数を常に一定にした場合の乾燥時間の経過に伴う空気温度変化を示すグラフである。 送風ファン１１の回転数を乾燥運転の序盤、中盤および終盤で切り換えた場合の乾燥運転の経過に伴う空気温度変化を示すグラフである。

符号の説明

１ 洗濯乾燥機
３ 処理槽
４ 循環風路
５ 熱交換風路部
６ 吸熱器
８ 放熱器
１１ 送風ファン
１２ ファン制御部
１３ 流出空気温度センサ
１４ 流入空気温度センサ
４１ 循環風路の一端
４２ 循環風路の他端

Claims (4)

1. 乾燥させる衣類を収容するための処理槽と、
   前記処理槽内に一端および他端が連通され、処理槽内の空気を一端から取り出して他端から処理槽内へ戻すための循環風路と、
   前記循環風路の空気を循環させるための送風ファンと、
   前記循環風路を循環される空気を除湿し、かつ、加熱する手段と、
   乾燥運転開始時から所定期間は前記送風ファンを相対的に高速回転させ、その後、前記送風ファンを相対的に低速回転させ、乾燥運転終了前の所定期間は前記送風ファンを相対的に高速回転させるファン制御手段と、
   を含むことを特徴とする衣類用乾燥装置。
2. 前記循環風路の他端から処理槽内へ流入される空気の温度を検知する流入空気温度検知手段を有し、
   前記ファン制御手段は、乾燥運転開始時からの流入空気温度検知手段の検知温度変化に基づいて、前記送風ファンを相対的に高速回転から低速回転に切り換えることを特徴とする、請求項１記載の衣類用乾燥装置。
3. 前記循環風路の一端から流出される空気の温度を検知するための流出空気温度検知手段を有し、
   前記ファン制御手段は、前記流出空気温度検知手段の検知温度変化に基づいて、相対的に低速回転させている送風ファンを相対的に高速回転に切り換えることを特徴とする、請求項１または２記載の衣類用乾燥装置。
4. 前記循環風路を循環される空気を除湿し、かつ、加熱する手段は、ヒートポンプ装置を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の衣類用乾燥装置。

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