衣類乾燥機
【課題】ペルチェユニットの成績係数を全乾燥工程にわたって良好な値に維持し、消費電力の低減、乾燥時間の短縮を図る。
【解決手段】乾燥時に内部が乾燥室となる外槽と、この外槽内に回転自在に配置され洗濯物を収容する回転ドラムと、回転ドラムを駆動するモータと、回転ドラムを支持するとともに筐体をなす外枠と、加熱手段及び送風手段による温風を、回転ドラム内の洗濯物に送風するための送風路を有する乾燥装置と、外槽から排出される水を排出する排水ホースとを備えた乾燥機または洗濯乾燥機において、加熱手段の一つとして、放熱面により前記送風路内の空気を加熱するペルチェ素子を使用し、このペルチェ素子の吸熱面を送風路外に配置するとともに、送風路内に外枠内を通過し、回転ドラムを駆動するモータの排熱等により加熱された外気の導入量を吸気手段により調整する。
【解決手段】乾燥時に内部が乾燥室となる外槽と、この外槽内に回転自在に配置され洗濯物を収容する回転ドラムと、回転ドラムを駆動するモータと、回転ドラムを支持するとともに筐体をなす外枠と、加熱手段及び送風手段による温風を、回転ドラム内の洗濯物に送風するための送風路を有する乾燥装置と、外槽から排出される水を排出する排水ホースとを備えた乾燥機または洗濯乾燥機において、加熱手段の一つとして、放熱面により前記送風路内の空気を加熱するペルチェ素子を使用し、このペルチェ素子の吸熱面を送風路外に配置するとともに、送風路内に外枠内を通過し、回転ドラムを駆動するモータの排熱等により加熱された外気の導入量を吸気手段により調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衣類を乾燥する手段を備えた乾燥機又は洗濯乾燥機等の衣類乾燥機に関する。
【背景技術】
【０００２】
乾燥機又は洗濯から乾燥までを連続して行える洗濯乾燥機による衣類の乾燥は、送風ファンと熱源により高温・低湿度の空気を作り、これを洗濯槽内に吹込み、衣類の温度を高くし、衣類から水分を蒸発させ、蒸発した水分を機外へ排出することにより行う。これに関する従来技術として特許文献１ないし５がある。
【０００３】
蒸発した水分の除去方法としては、そのまま洗濯乾燥機外へ排出する排気方式（常に新しい空気を供給）と蒸発した水分を冷やし凝縮させて水分を除去する除湿方式（同じ空気を循環させる）がある。
下記特許文献１には、時間短縮と使用水量や消費電力を低減するため乾燥工程の前半に空冷または水冷除湿を行い、後半に周囲の乾燥した外気を導入し、洗濯物に吹付けた後の温風空気をそのまま排気することが示されている。
また、下記特許文献４、５には、ペルチェユニットの吸熱部で吸熱された冷却媒体を循環空気の冷却除湿に用い、放熱部を冷却除湿後の空気の加熱に用いることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１０４７１５号公報
【特許文献２】特開２００８−１１０１３５号公報
【特許文献３】実開平３−１２８０９４号公報
【特許文献４】特開２００６−１１５９５０号公報
【特許文献５】特開平８−５７１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、洗濯物に吹付けた後の温風空気をそのまま排気する従来技術では、時間短縮と使用水量や消費電力の低減を図ることはできるが、乾燥機または洗濯乾燥機周囲の室内に高湿な空気をそのまま排気してしまい、室内の環境を悪化させてしまう。
また同じ空気を循環させる方式において、ペルチェユニットを用いた従来技術では、乾燥初期ではペルチェユニットの吸熱側で吸熱された低温の冷却媒体を用いて循環空気を冷却するため、乾燥に必要な温風温度まで空気を再加熱する熱量が必要となる。
さらに乾燥が進むにしたがって、洗濯槽からの戻りの循環空気が温まるとペルチェユニットの放熱面温度と吸熱面温度の差が大きい運転となり、乾燥初期よりもペルチェユニットの成績係数が悪くなり、除湿能力が低下し、乾燥時間が延びてしまう。
また、ペルチェユニットの放熱側と吸熱側を、乾燥用空気の加熱と、乾燥後の空気の除湿に使用するため、設計上設置箇所に制約が生じ、配置上の自由度がないという問題点もある。
【０００６】
そこで、本発明は、循環ダクトを備え空気を循環させる構造を採用しながら、空気の一部または全量を外気から循環ダクト内に導入することにより、高湿な空気を室内へ排気することなく、しかも、循環ダクトを流れる空気が過度に温度上昇するのを防止することにより、ペルチェユニットの成績係数を全乾燥工程にわたって良好な値に維持し、消費電力の低減、乾燥時間の短縮を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の乾燥機または洗濯乾燥機においては、次のような技術的手段を講じた。すなわち、
（１）乾燥時に内部が乾燥室となる外槽と、該外槽内に回転自在に配置され洗濯物を収容する回転ドラムと、該回転ドラムを駆動するモータと、該回転ドラムを支持するとともに筐体をなす外枠と、加熱手段及び送風手段による温風を、前記回転ドラム内の洗濯物に送風するための循環ダクトを有する乾燥装置と、前記外槽から排出される水を排出する排水ホースとを備えた乾燥機または洗濯乾燥機において、前記加熱手段の一つは、放熱面により前記循環ダクト内の空気を加熱するペルチェ素子であり、前記ペルチェ素子の吸熱面を前記送風路外に配置するとともに、前記送風路内に前記外枠内を通過した後の外気の導入量を調整する吸気手段を設けた。
【０００８】
（２）上記の乾燥機または洗濯乾燥機において、前記吸気手段による外気の導入に合わせ、前記回転ドラム通過後の空気を、前記ペルチェ素子の吸熱面に供給する吸熱用媒体と熱交換させた後、前記排水ホースを介して外部に排出するようにした。
【０００９】
（３）上記の乾燥機または洗濯乾燥機において、前記吸気手段の開度を洗濯物の重量に応じた設定開度に予め制御し、乾燥工程の全期間において、該設定開度により定まる外気を導入するようにした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の上記（１）の技術的手段によれば、乾燥装置の温風形成用加熱手段としてペルチェ素子を利用した場合、吸気弁により、所定量の送風路内に外枠内を通過した後の外気が導入されるため、外枠内の排熱を吸収しつつ、ペルチェ素子の放熱面の過度な温度上昇が防止できる。さらにペルチェユニット吸熱面を循環ダクト内に設置せず、また吸熱面通過後の冷却水も循環ダクト内に流さないため、ペルチェ放熱面によるダクト内空気の加熱量を抑えられることにより、ペルチェ放熱面によるダクト内空気の加熱量が抑制され、ペルチェ入力を抑えた運転とすることができ、ほぼ乾燥全期間でペルチェ素子の成績係数を高く維持して、消費電力の低減、乾燥時間の短縮を実現することができる。
【００１１】
本発明の上記（２）の技術的手段によれば、さらに、回転ドラム通過後の空気を、ペルチェ素子の吸熱面に熱を供給する吸熱用媒体と熱交換させることにより、ペルチェ素子の吸熱面の過度な冷却を防止することができ、ペルチェ素子の成績係数を一層高く維持することができる。
【００１２】
本発明の上記（３）の技術的手段によれば、さらに、吸気手段の開度が洗濯物の重量に応じた設定開度に予め制御されるため、洗濯物の重量の変化にかかわらず、ペルチェ素子の成績係数を高く維持して、消費電力の低減、乾燥時間の短縮を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施例に係る洗濯乾燥機の斜視図を示す。
【図２】本発明の第１の実施例に係る洗濯乾燥機が乾燥工程にある際の断面図を示す。
【図３】ペルチェ素子の放熱面と吸熱面の温度差に対する最大成績係数の関係の模式図を示す。
【図４】本発明の第１の実施例で使用するペルチェユニットの斜視図を示す。
【図５】本発明の第１の実施例に係る洗濯乾燥機の乾燥工程における運転パターンを示す。
【図６】本発明の第１の実施例に係る洗濯乾燥機の制御装置のブロック図を示す。
【図７】本発明の第１の実施例に係る洗濯乾燥機の制御処理プログラムのフローチャートを示す。
【図８】本発明の第２の実施例に係る洗濯乾燥機が乾燥工程にある際の断面図を示す。
【図９】本発明の第２の実施例で使用する排熱回収熱交換器を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例を図面により説明する。
図１は、本発明の第１の実施例に係る洗濯乾燥機の斜視図を示し、ベース１の上部には鋼板と樹脂成形品で組合わされて筐体をなす外枠２が載せられている。この外枠２の正面には洗濯物３０を出し入れするドア３と前面カバー２２及び背面には背面カバー２３が設けられている。
【００１５】
図２は、本発明の第１の実施例に係るもので、回転ドラムに温風を送風して乾燥対象物である衣類から水分を蒸発させ、この水分を含んだ高湿空気を、排水ホースを介して機外に排気させる乾燥工程時の洗濯乾燥機の断面図を示す。
【００１６】
まず、洗濯乾燥機の概略構造及び洗濯脱水工程について説明する。
外枠２の内側には外槽２０が設けられており、下部の複数個のサスペンション２１により支持されている。
外槽２０の内側にある回転ドラム２９にはドア３を開けて投入された洗濯物３０があり、回転ドラム２９の開口部の外周には脱水時の洗濯物３０のアンバランスによる振動を低減するための流体バランサー３１が設けられている。
【００１７】
回転ドラム２９の内側には洗濯物３０を、上方まで持ち上げて自重で落下させる複数個のリフター３３が設けられており、この回転ドラム２９は回転ドラム用金属製フランジ３４に連結された主軸３５を介してドラム駆動用モータ３６に直結されている。
外槽２０の開口部には弾性体からなるゴム系のパッキン３８が取付けられており、外槽２０内とドア３との水密性を維持し、洗い，すすぎ及び脱水時の水漏れの防止が図られている。
また、回転ドラム２９には、側壁に遠心脱水及び通風用の多数の小孔（図示せず）を有しており、この小孔を通過した水は、外槽２０の底壁に開口した排水口３７及び排水弁８を介して排水ホース９に到り、下水に排出される。
【００１８】
乾燥装置６は、回転ドラム２９内の洗濯物３０に送風を導く送風路を構成する循環ダクト５と送風手段たるファン６１とペルチェユニット７０及びヒータ６２とから構成され、外槽２０と分離して外枠２に固定（図示せず）されている。
ペルチェユニット７０は外枠２内の最上方付近に配置され、ファン６１の上流側において、循環ダクト５の内部に後述する放熱フィン７２（図４）を有し、ファン６１に送給される空気を加熱する加熱手段を構成している。
【００１９】
そして、循環ダクト５と通風口３２は柔軟構造のベローズ４で略水平に接続し、ヒータ６２の出口と吹出しノズル１１は外槽２０の最上面から中心までの間に且つ外槽２０の中心より前面の位置に柔軟構造のベローズ７で外槽２０に対し略垂直に接続して外槽２０の振動を吸収している。排水口３７，ファン６１の吸気口及び吐出口には温度センサ（図示せず）が設けてある。
【００２０】
このように構成したドラム式洗濯乾燥機は、洗濯工程においては、回転ドラム２９内に洗濯物を投入し、排水弁８を閉じた状態で給水して外槽２０に洗濯水を溜め、回転ドラム２９を回転させて洗濯物３０を洗濯する。また、脱水工程においては、排水弁８を開いて外槽２０内の洗濯水を排水し、回転ドラム２９を回転させて遠心脱水する。
【００２１】
次に乾燥工程について説明する。
まず、ペルチェユニット７０の吸熱面側に設けた熱交換ユニット７４に通水するとともにペルチェユニット７０に通電する。そして、ペルチェユニット７０の放熱フィン７２の直上流側に設けた吸気弁１３を開くことにより、ベース１下部の隙間から外枠２の内部に吸込まれた外部空気１６は、外槽２０の側面を流れながら外槽２０、モータ３６，ファン６１の排熱を受けながら温められ、外槽２０の上面と外枠２の空間に溜められた高温の内部空気１４とともにファン６１へ吸込まれる。なお、吸気弁１３の開度調整については後述する。
【００２２】
吸込まれた外枠２の内部空気１４は洗濯物３０に吹付けられ、洗濯物３０から水分を奪い、湿潤して排水口３７、排水弁８から排水ホース９を通り、排水トラップ１０の水封じを破って排水孔３９に排出される。
なお、一般的な排水トラップの場合、水封じ高さは５０〜８０mm程度あるため、水封じを破るには排水ホース９側の圧力は約１０００Ｐａ以上必要となる。
また、排水孔３９からの下水管の臭気を抑えるため、水封じを破った後も高い圧力（所定以上の圧力）を確保する必要があり、排水ホース９からの排気による送風排気工程中は、常に高い圧力を保つようにファン６１を制御する。
【００２３】
熱交換ユニット７４に通水する吸熱用媒体としての水は、はじめ給水弁７８を開くことにより、上水道等外部から給水させ、熱交換ユニット７４を通過した水は外枠２内の下部に設けた貯水槽９０に溜めていく。そして、貯水槽９０に水が満たされるタイミングにおいて、給水弁７８を閉じ、三方弁１０１を戻り管側に切り換えるとともに、循環ポンプ９８を駆動させて、貯水槽９０に溜めた水をペルチェユニット７０の吸熱面側に設けた熱交換ユニット７４に送給する。
【００２４】
後述するように、循環させる水はペルチェ素子の吸熱面で吸熱されるにしたがい、その温度が低下していくため、乾燥時間が経過するにつれ、ペルチェ素子の吸熱面温度も除々に低下していき、成績係数は乾燥初期と比較して低下することになる。そこで、この実施例では、熱交換ユニット７４に接続された入口水パイプ７５には、ドラム駆動モータ３６等の排熱で暖まった枠体２内における上部の空気と熱交換させる排熱回収フィン７３が設けられており、極度な水温低下を防止するようにしている。
【００２５】
乾燥終了後は、排水孔３９側の圧力より排水ホース９側の圧力を高く保ちながら水封じを破らない圧力レベルまでファン６１の回転数を下げて、ペルチェユニット７０の吸熱で用いた吸熱用媒体として水を溜めた貯水槽９０の貯水弁９１を開いて流し、排水トラップ１０の水封じを回復させて乾燥工程終了となる。
このように、乾燥終了後に、排水ホース９側の圧力を所定以上に保ちながら排水ホースを経由して排水口３９に水を供給することにより、排水口３９からの臭気の逆流を抑えながら排水トラップ１０の水封じを回復させることができる。
なお、この排水トラップの回復は、下水管からの臭気が逆流しない程度に排水ホース９側の圧力が高く保たれていれば、乾燥運転の最後又は乾燥運転の終了後のいずれで行ってもよい。
【００２６】
次にペルチェ素子７１の成績係数について説明する。
図３は、ペルチェ素子７１の吸熱面と放熱面温度差に対する成績係数の変化を模式的に示したものであり、ここでいう成績係数は、放熱面での放熱量をペルチェ素子７１の電気入力で除したものである。
図３から分かるように、ペルチェ素子７１は、一般的に吸熱面と放熱面温度差が小さいほど吸熱面から放熱面へ効率よく熱をくみ上げることができ、温度差が大きくなるに従い、熱伝導などにより、効率は低下する。
【００２７】
そこで、本実施例では、ファン６１により循環ダクト５を介して回転ドラム２９内に送風される空気の一部もしくは全量を機外へ排気し、それと同量の空気を、吸気弁１３を介して外枠２内を通過した外気から吸気することにより、外枠２内の排熱を吸収しつつ、ペルチェユニット７０の放熱フィン７２を流れる空気を最適な温度に低下することができる。これにより、回転ドラム２９へ送風する空気をペルチェユニット７０で加熱させる際、放熱面温度をほぼ一定に保つことができ、ほぼ乾燥全期間で成績係数を高くさせた運転が可能となる。
【００２８】
図４は、本実施例で用いるペルチェユニット７０の概略構成図である。
ペルチェユニット７０はペルチェ素子７１と放熱面から放熱させるための放熱フィン７２、及び吸熱面に取り付けられ、貯水槽９０から入口水パイプ７５を介して供給される吸熱用媒体としての水から熱をくみ上げるための熱交換ユニット７４から主に構成されている。
前述のように、本実施例における乾燥工程では、常に外枠２内を通過させ、ドラム駆動用モータ３６等の排熱により暖められた周囲外気を、吸気弁１３を介して循環ダクト５に吸気させるとともに、その熱量を吸放熱面に設けた放熱フィン７３により回収して水が加熱されるため、放熱面温度をほぼ一定に保つことができる。
【００２９】
さらに、ペルチェ素子７１に高い成績係数を維持させるためには、熱交換ユニット７４に供給する吸熱用媒体として水の温度変化も抑えることが望ましい。
一般に、洗濯及び脱水時のドラム駆動用モータ３６からの排熱は、乾燥時には、外枠２内の空気の自然対流により外枠２内の上部に溜められる。また、ファン６１に内蔵されるファンモータは、主に乾燥時に使用されて発熱する。
したがって、ペルチェユニット７０の吸熱面に流す吸熱用媒体へ効率よく排熱回収させるには、ペルチェユニット７０を、ドラム駆動モータ３６よりも上部で、ファンモータ近傍に設けるのが好ましい。
【００３０】
以上のように本発明では、循環空気の加熱部と除湿部の熱源としてペルチェユニット７０を用いることに伴う制約がないため、ペルチェユニットの配置は、吸気弁の直下流側とし、循環ダクトよりも外枠２の上部とするのが最適であるが、乾燥工程がある程度進行すると、ドラム駆動用モータ３６からの排熱により、上部のみならず外枠２内全体がある程度加熱されるので、他の部品との配置関係によっては外枠２内のいずれに設けてもよい。
【００３１】
図５は、本実施例における乾燥工程の運転パターンと回転ドラムに送り込む温風温度の変化を模式的に示したものである。
前述のように、乾燥工程では、外槽２０の上面と外枠２との間の空間の空気を、吸気弁１３を介して吸気させ、ペルチェユニット７０で加熱した後、ドラムに送風する。温風は衣類を温め、衣類からはその一部の熱を費やして水分が蒸発する。
蒸発した水分を含んだ高湿空気を、吸気弁１３を介して吸気したのと同量、排水ホース９を経由して排気させる。
【００３２】
以上のように、常に周囲外気を導入し、ペルチェユニット７０により加熱して温風を形成するため、温風温度は乾燥中期ではほぼ一定にできる。それに応じて排水ホース９から排出される空気の排気温度も乾燥中期ではほぼ一定となる。
そして、衣類からの水分蒸発が進み、衣類に伝熱した熱量が蒸発に費やされずに衣類の温度上昇が進むと、温風との伝熱量も減り、排気温度は乾燥中期に比べて上昇してくるが、乾燥工程の末期であり、エネルギー損失はさほど大きくない。
【００３３】
図６は、洗濯乾燥機の制御装置１３８のブロック図である。
１５０はマイクロコンピュータで、各スイッチ１１２，１１３，１１３ａに接続される操作ボタン入力回路１５１や水位センサ１３４，温度センサ１５２と接続され、使用者のボタン操作や洗濯工程，乾燥工程での各種情報信号を受ける。マイクロコンピュータ１５０からの出力は、駆動回路１５４に接続され、給水電磁弁１１６，貯水弁９１、ドラム駆動用モータ３６，ペルチェユニット７０，ファン６１，ヒータ６２，吸気弁１３，給水弁７８などに接続され、これらの開閉や回転，通電を制御する。また、使用者に洗濯機の動作状態を知らせるための７セグメント発光ダイオード表示器１１４や発光ダイオード１５６，ブザー１５７に接続される。
前記マイクロコンピュータ１５０は、電源スイッチ１３９が押されて電源が投入されると起動し、図７に示すような洗濯及び乾燥の基本的な制御処理プログラムを実行する。
【００３４】
[洗濯工程及び脱水工程]
（１）ステップＳ１０１
洗濯乾燥機の状態確認及び初期設定を行う。
（２）ステップＳ１０２
操作パネル１０６の表示器１１４を点灯し、操作ボタンスイッチ１１３からの指示入力にしたがって洗濯／乾燥コースを設定する。指示入力がない状態では、標準の洗濯／乾燥コースまたは前回実施の洗濯／乾燥コースを自動的に設定する。例えば、操作ボタンスイッチ１１３ａを指示入力された場合は、乾燥の高仕上げコースを設定する。
（３）ステップＳ１０３
操作パネル１０６のスタートスイッチ１１２からの指示入力を監視して処理を分岐する。
（４）ステップＳ１０４
洗濯を実行する。洗濯は洗い，中間脱水，すすぎ，最終脱水を順次実行するが、通常のドラム式洗濯乾燥機と同様であるので、詳細な説明は省略する。
（５）ステップＳ１０５
洗濯乾燥コースが設定されているかどうかを確認して処理を分岐する。洗濯コースのみが設定されている場合は、運転を終了する。
（６）ステップＳ１０６
外槽２０の下部にある排水口３７とファン吸気口の初期温度を測定する。
（７）ステップＳ１０７
洗濯乾燥コースが設定されている場合は、高速脱水を実行する。高速脱水は、回転ドラム２９を高速で回転させ衣類から効果的に水分を脱水する（高速で遠心脱水）。本実施の形態例では、回転ドラムの回転数を毎分１７００回転程度に設定している。
（８）ステップＳ１０８
高速脱水を開始してから、規定の時間になったかどうかを確認して処理を分岐する。
【００３５】
[乾燥工程]
（９）ステップＳ１０９
温風温度、ペルチェユニット７０の吸熱用媒体の初期温度を測定する。
（１０）ステップＳ１１０
給水弁７８を開き、ペルチェユニット７０の熱交換ユニット７４に通水する。
（１１）ステップＳ１１１
乾燥工程を実行する。ファン６１は高速回転、吸気弁１３を開、ペルチェユニット７０に規定電圧を通電し、回転ドラム２９の正逆回転を繰り返し、回転ドラム２９内の衣類の位置を入れ換えながら、高温の温風を衣類に吹き付け、衣類全体の温度が上昇し衣類から水分が蒸発する。
なお、吸気弁１３の開度は、衣類の重量が大きいほど、大量の乾燥用空気が必要となることから、洗濯時間等を自動的に定めるため計測される衣類の重量と最適な吸気弁１３の開度との対応マップ等を使用して、あらかじめ衣類の重量に応じた設定開度とする方式や衣類重量に応じた温風温度となるように常に開度を制御する方式などで調節することにより、衣類の重量に応じた乾燥運転に適したペルチェユニット７０の放熱面温度を維持させることができる。
さらに、ペルチェユニット７０の放熱フィン７２を通過する空気の温度を測定し、最も効率のよい乾燥が行われるよう、ペルチェユニット７０への通電量及び吸気弁１３の開度を最適値にフィードバック制御するようにしてもよい。
（１２）ステップＳ１１２
乾燥開始からの経過時間が規定の時間になったかどうかを確認して処理を分岐する。
（１３）ステップＳ１１３
給水弁７８を閉じて、循環ポンプ９８を駆動させる。
（１４）ステップＳ１１４
乾燥開始からの経過時間が規定の時間になったかどうかを確認して処理を分岐する。
（１５）ステップＳ１１５
外槽下部排水口温度T1aと外気温度T2aを測定する(中間温度の設定)。
（１６）ステップＳ１１６
乾燥開始からの経過時間が規定の時間になったかどうかを確認して処理を分岐する。
（１７）ステップＳ１１７
終了判定のための外槽下部排水口温度T1ｂと外気温度T2bを測定する。
（１８）ステップＳ１１８
外槽下部排水口温度と外気温度の各々中間温度と終了判定温度との差を求め（ΔT1＝T1a-T1b, ΔT2=T2a-T2b）、さらにそれらの温度差（ΔT1-ΔT2）が規定温度以上であるかどうかを確認して処理を分岐する。
（１９）ステップＳ１１９
乾燥開始からの経過時間が規定の時間になったかどうかを確認して処理を分岐する。
【００３６】
[終了工程]
（２０）ステップＳ１２０
排気開始から規定の時間が経過した場合、もしくは中間温度と終了温度の差が規定の温度より大きくなった場合、洗濯物の乾燥度（＝乾布の質量／湿布の質量）が１.０以上となり乾燥が終了したと判断し、排水孔３９側の圧力より排水ホース９側の圧力を高く保ちながら水封じを破らない圧力レベルまでファン６１の回転数を下げた後、貯水槽９０の貯水弁９１を開いて水を流し、排水トラップ１０の水封じを回復させる。
（２１）ステップＳ１２１
貯水弁９１を開いてからの経過時間が規定の時間になったかどうかを確認して処理を分岐する。
（２２）ステップＳ１２２
水位センサ１３４の圧力が規定の圧力になったかどうかを確認して処理を分岐する。
（２３）ステップＳ１２３
貯水弁９１を開いてから規定の時間が経過した場合、もしくは水位センサ１３４の圧力が規定の圧力より大きくなった場合、排水トラップ１０の水封じが回復したと判断し、ファン６１を停止、モータ３６を停止、吸気弁１３を閉じ、貯水弁９１を閉じて乾燥工程が終了する。
【００３７】
このように構成した洗濯乾燥機は、乾燥工程全期間において、外枠２内の排熱を有効活用しつつ、ペルチェユニット７０の成績係数の高い条件での運転が可能となり、消費電力量を削減できる。
発明者の実験によると、衣類５kg，ペルチェ素子入力約４００Ｗ，風量約１.６ｍ3／minの条件において、乾燥工程約１２０分の運転パターンは、通常の水冷除湿乾燥と比較して消費電力量を約１５％削減できることが確認できた。
【００３８】
さらに、ファン６１へ吸込まれる筐体内部空気１４が外槽２０，モータ３６，ファン６１などの排熱により温められた場合、直接外部空気１６を吸込んだ場合と比較して乾燥工程の消費電力量全体の約５％を削減することが可能になった。
また、外部空気１６を吸込んでも排水ホース９より洗濯物３０の水分を排水孔３９に排出するため室内の環境を悪化させずに消費電力を削減することができる。
さらに、乾燥終了時に排水ホース９側の内圧を保ちながら排水トラップ１０の水封じを回復させるため、排水孔３９から逆流する下水の臭気が室内に漏れて環境を悪化させることはない。
【００３９】
図８は、本発明におけるペルチェユニット７０の吸熱側熱媒体の循環経路内に排熱回収熱交換器を設けた第２の実施例を示したものである。
本実施例では、貯水槽からの冷水とオーバーフロー管を通すドラムからの高湿空気とを熱交換させる排熱回収熱交換器９９をオーバーフロー管の一部に設けた構成となっている。ペルチェ素子７１の吸熱面に設けた熱交換ユニット７４に流す冷水は、貯水槽に水が溜まり次第、熱交換ユニット７４と貯水槽９０の間で循環させる。このため、冷水はペルチェユニット７０において吸熱されるに従い、温度は低下していく。このため、乾燥時間が経過するにつれ、ペルチェ素子７１の吸熱面温度も除々に低下していき、成績係数は乾燥初期と比較して低下する。このため、吸熱面に流す入口水パイプ７５には、ドラム駆動用モータ３６等の排熱で暖まった筐体内上部の空気と熱交換させる吸熱フィンが設けてある。
本実施例では、さらにオーバーフロー管１７から排気される高湿空気と貯水槽９０からの水とを、ペルチェユニット７０に流入させる前に熱交換させるため、ペルチェ素子７１吸熱面に設けた熱交換ユニット７４入口の冷水温度を上げることができる。これにより、ペルチェ素子吸熱面の温度低下を防ぐことができ、成績係数の低下をさらに防ぐことができる。
【００４０】
図９は、図８に示す本発明で用いる排熱回収熱交換器９９の具体例を示したものである。この排熱回収熱交換器９９は、オーバーフロー管１７の外周に、貯水槽９０からペルチェユニット７０の熱交換ユニット７４に冷水を戻す戻り管９７の一部を巻きつけた構成となっている。熱交換性能の向上のため、オーバーフロー管１７、戻り管９７ともに銅などの熱伝導性の良い材料が望ましい。またオーバーフロー管１７と戻り管９７の密着性の向上のため、オーバーフロー管１７には、戻り管９７の外周の略半分が収まるような凹凸(図示せず)を設けるのが好ましい。
【００４１】
なお、以上の実施例では、洗濯から乾燥までを一貫して行う洗濯乾燥機について述べたが、乾燥のみ行う乾燥機に適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上のとおり、本発明によれば、大きなコストアップを招くことなく、衣類乾燥のための加熱手段としてのペルチェ素子の成績係数を良好に維持することができ、消費電力の低減、乾燥時間の短縮の観点で優れた効果を奏することができ、乾燥機または洗濯乾燥機の省エネ技術として広く利用されることが期待される。
【符号の説明】
【００４３】
１ ベース
２ 外枠
３ ドア
４，７ ベローズ
５ 循環ダクト
６ 乾燥装置
８ 排水弁
９ 排水ホース
１０ 排水トラップ
１０ａ 穴
１１ 吹出しノズル
１２ 循環空気
１３ 吸気弁
１４ 筐体内部空気
１６ 外部空気
１７ オーバーフロー管
１８ 排気ホース
２０ 外槽
２１ サスペンション
２２ 前面カバー
２３ 背面カバー
２７ フィルタダクト
２９ 回転ドラム
３０ 洗濯物
３１ 流体バランサー
３２ 通風口
３３ リフター
３４ フランジ
３５ 主軸
３６ ドラム駆動用モータ
３７ 排水口
３８ パッキン
３９ 排水孔
４０ 送風ダクト
４０ａ 吹出し口
４２ 吸気口
５１ 冷却水供給管
５３ 循環空気
５９ フィルタ
６１ ファン
６２ ヒータ
６７ ブロワ
６８，１１６ 給水電磁弁
６９ 給水ホース
７０ ペルチェユニット
７１ ペルチェ素子
７２ 放熱フィン
７３ 排熱回収フィン
７４ 熱交換ユニット
７５ 入口水パイプ
７６ 出口水パイプ
７７ 前面支持パネル
７８ 給水弁
７９ 断熱材
８０ 排熱回収パイプ
８１ 循環ファン
８２ 吸気ダクト
８３ 三方弁
８４ 水位センサ
８５ 凝縮水トラップ
８６ 循環水ポンプ
８７ 排除弁
８８ 排水パイプ
８９ ダクト戻りパイプ
９０ 貯水槽
９１ 貯水弁
９３ バイパスパイプ
９４ 吸熱フィン
９５ オーバーフロー管
９６ 除湿リブ
９７ 戻り管
９８ 循環ポンプ
９９ 排熱回収熱交換器
１００ 外気温度サーミスタ
１０１ 三方弁
１３８ 制御装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衣類を乾燥する手段を備えた乾燥機又は洗濯乾燥機等の衣類乾燥機に関する。
【背景技術】
【０００２】
乾燥機又は洗濯から乾燥までを連続して行える洗濯乾燥機による衣類の乾燥は、送風ファンと熱源により高温・低湿度の空気を作り、これを洗濯槽内に吹込み、衣類の温度を高くし、衣類から水分を蒸発させ、蒸発した水分を機外へ排出することにより行う。これに関する従来技術として特許文献１ないし５がある。
【０００３】
蒸発した水分の除去方法としては、そのまま洗濯乾燥機外へ排出する排気方式（常に新しい空気を供給）と蒸発した水分を冷やし凝縮させて水分を除去する除湿方式（同じ空気を循環させる）がある。
下記特許文献１には、時間短縮と使用水量や消費電力を低減するため乾燥工程の前半に空冷または水冷除湿を行い、後半に周囲の乾燥した外気を導入し、洗濯物に吹付けた後の温風空気をそのまま排気することが示されている。
また、下記特許文献４、５には、ペルチェユニットの吸熱部で吸熱された冷却媒体を循環空気の冷却除湿に用い、放熱部を冷却除湿後の空気の加熱に用いることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１０４７１５号公報
【特許文献２】特開２００８−１１０１３５号公報
【特許文献３】実開平３−１２８０９４号公報
【特許文献４】特開２００６−１１５９５０号公報
【特許文献５】特開平８−５７１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、洗濯物に吹付けた後の温風空気をそのまま排気する従来技術では、時間短縮と使用水量や消費電力の低減を図ることはできるが、乾燥機または洗濯乾燥機周囲の室内に高湿な空気をそのまま排気してしまい、室内の環境を悪化させてしまう。
また同じ空気を循環させる方式において、ペルチェユニットを用いた従来技術では、乾燥初期ではペルチェユニットの吸熱側で吸熱された低温の冷却媒体を用いて循環空気を冷却するため、乾燥に必要な温風温度まで空気を再加熱する熱量が必要となる。
さらに乾燥が進むにしたがって、洗濯槽からの戻りの循環空気が温まるとペルチェユニットの放熱面温度と吸熱面温度の差が大きい運転となり、乾燥初期よりもペルチェユニットの成績係数が悪くなり、除湿能力が低下し、乾燥時間が延びてしまう。
また、ペルチェユニットの放熱側と吸熱側を、乾燥用空気の加熱と、乾燥後の空気の除湿に使用するため、設計上設置箇所に制約が生じ、配置上の自由度がないという問題点もある。
【０００６】
そこで、本発明は、循環ダクトを備え空気を循環させる構造を採用しながら、空気の一部または全量を外気から循環ダクト内に導入することにより、高湿な空気を室内へ排気することなく、しかも、循環ダクトを流れる空気が過度に温度上昇するのを防止することにより、ペルチェユニットの成績係数を全乾燥工程にわたって良好な値に維持し、消費電力の低減、乾燥時間の短縮を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の乾燥機または洗濯乾燥機においては、次のような技術的手段を講じた。すなわち、
（１）乾燥時に内部が乾燥室となる外槽と、該外槽内に回転自在に配置され洗濯物を収容する回転ドラムと、該回転ドラムを駆動するモータと、該回転ドラムを支持するとともに筐体をなす外枠と、加熱手段及び送風手段による温風を、前記回転ドラム内の洗濯物に送風するための循環ダクトを有する乾燥装置と、前記外槽から排出される水を排出する排水ホースとを備えた乾燥機または洗濯乾燥機において、前記加熱手段の一つは、放熱面により前記循環ダクト内の空気を加熱するペルチェ素子であり、前記ペルチェ素子の吸熱面を前記送風路外に配置するとともに、前記送風路内に前記外枠内を通過した後の外気の導入量を調整する吸気手段を設けた。
【０００８】
（２）上記の乾燥機または洗濯乾燥機において、前記吸気手段による外気の導入に合わせ、前記回転ドラム通過後の空気を、前記ペルチェ素子の吸熱面に供給する吸熱用媒体と熱交換させた後、前記排水ホースを介して外部に排出するようにした。
【０００９】
（３）上記の乾燥機または洗濯乾燥機において、前記吸気手段の開度を洗濯物の重量に応じた設定開度に予め制御し、乾燥工程の全期間において、該設定開度により定まる外気を導入するようにした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の上記（１）の技術的手段によれば、乾燥装置の温風形成用加熱手段としてペルチェ素子を利用した場合、吸気弁により、所定量の送風路内に外枠内を通過した後の外気が導入されるため、外枠内の排熱を吸収しつつ、ペルチェ素子の放熱面の過度な温度上昇が防止できる。さらにペルチェユニット吸熱面を循環ダクト内に設置せず、また吸熱面通過後の冷却水も循環ダクト内に流さないため、ペルチェ放熱面によるダクト内空気の加熱量を抑えられることにより、ペルチェ放熱面によるダクト内空気の加熱量が抑制され、ペルチェ入力を抑えた運転とすることができ、ほぼ乾燥全期間でペルチェ素子の成績係数を高く維持して、消費電力の低減、乾燥時間の短縮を実現することができる。
【００１１】
本発明の上記（２）の技術的手段によれば、さらに、回転ドラム通過後の空気を、ペルチェ素子の吸熱面に熱を供給する吸熱用媒体と熱交換させることにより、ペルチェ素子の吸熱面の過度な冷却を防止することができ、ペルチェ素子の成績係数を一層高く維持することができる。
【００１２】
本発明の上記（３）の技術的手段によれば、さらに、吸気手段の開度が洗濯物の重量に応じた設定開度に予め制御されるため、洗濯物の重量の変化にかかわらず、ペルチェ素子の成績係数を高く維持して、消費電力の低減、乾燥時間の短縮を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施例に係る洗濯乾燥機の斜視図を示す。
【図２】本発明の第１の実施例に係る洗濯乾燥機が乾燥工程にある際の断面図を示す。
【図３】ペルチェ素子の放熱面と吸熱面の温度差に対する最大成績係数の関係の模式図を示す。
【図４】本発明の第１の実施例で使用するペルチェユニットの斜視図を示す。
【図５】本発明の第１の実施例に係る洗濯乾燥機の乾燥工程における運転パターンを示す。
【図６】本発明の第１の実施例に係る洗濯乾燥機の制御装置のブロック図を示す。
【図７】本発明の第１の実施例に係る洗濯乾燥機の制御処理プログラムのフローチャートを示す。
【図８】本発明の第２の実施例に係る洗濯乾燥機が乾燥工程にある際の断面図を示す。
【図９】本発明の第２の実施例で使用する排熱回収熱交換器を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例を図面により説明する。
図１は、本発明の第１の実施例に係る洗濯乾燥機の斜視図を示し、ベース１の上部には鋼板と樹脂成形品で組合わされて筐体をなす外枠２が載せられている。この外枠２の正面には洗濯物３０を出し入れするドア３と前面カバー２２及び背面には背面カバー２３が設けられている。
【００１５】
図２は、本発明の第１の実施例に係るもので、回転ドラムに温風を送風して乾燥対象物である衣類から水分を蒸発させ、この水分を含んだ高湿空気を、排水ホースを介して機外に排気させる乾燥工程時の洗濯乾燥機の断面図を示す。
【００１６】
まず、洗濯乾燥機の概略構造及び洗濯脱水工程について説明する。
外枠２の内側には外槽２０が設けられており、下部の複数個のサスペンション２１により支持されている。
外槽２０の内側にある回転ドラム２９にはドア３を開けて投入された洗濯物３０があり、回転ドラム２９の開口部の外周には脱水時の洗濯物３０のアンバランスによる振動を低減するための流体バランサー３１が設けられている。
【００１７】
回転ドラム２９の内側には洗濯物３０を、上方まで持ち上げて自重で落下させる複数個のリフター３３が設けられており、この回転ドラム２９は回転ドラム用金属製フランジ３４に連結された主軸３５を介してドラム駆動用モータ３６に直結されている。
外槽２０の開口部には弾性体からなるゴム系のパッキン３８が取付けられており、外槽２０内とドア３との水密性を維持し、洗い，すすぎ及び脱水時の水漏れの防止が図られている。
また、回転ドラム２９には、側壁に遠心脱水及び通風用の多数の小孔（図示せず）を有しており、この小孔を通過した水は、外槽２０の底壁に開口した排水口３７及び排水弁８を介して排水ホース９に到り、下水に排出される。
【００１８】
乾燥装置６は、回転ドラム２９内の洗濯物３０に送風を導く送風路を構成する循環ダクト５と送風手段たるファン６１とペルチェユニット７０及びヒータ６２とから構成され、外槽２０と分離して外枠２に固定（図示せず）されている。
ペルチェユニット７０は外枠２内の最上方付近に配置され、ファン６１の上流側において、循環ダクト５の内部に後述する放熱フィン７２（図４）を有し、ファン６１に送給される空気を加熱する加熱手段を構成している。
【００１９】
そして、循環ダクト５と通風口３２は柔軟構造のベローズ４で略水平に接続し、ヒータ６２の出口と吹出しノズル１１は外槽２０の最上面から中心までの間に且つ外槽２０の中心より前面の位置に柔軟構造のベローズ７で外槽２０に対し略垂直に接続して外槽２０の振動を吸収している。排水口３７，ファン６１の吸気口及び吐出口には温度センサ（図示せず）が設けてある。
【００２０】
このように構成したドラム式洗濯乾燥機は、洗濯工程においては、回転ドラム２９内に洗濯物を投入し、排水弁８を閉じた状態で給水して外槽２０に洗濯水を溜め、回転ドラム２９を回転させて洗濯物３０を洗濯する。また、脱水工程においては、排水弁８を開いて外槽２０内の洗濯水を排水し、回転ドラム２９を回転させて遠心脱水する。
【００２１】
次に乾燥工程について説明する。
まず、ペルチェユニット７０の吸熱面側に設けた熱交換ユニット７４に通水するとともにペルチェユニット７０に通電する。そして、ペルチェユニット７０の放熱フィン７２の直上流側に設けた吸気弁１３を開くことにより、ベース１下部の隙間から外枠２の内部に吸込まれた外部空気１６は、外槽２０の側面を流れながら外槽２０、モータ３６，ファン６１の排熱を受けながら温められ、外槽２０の上面と外枠２の空間に溜められた高温の内部空気１４とともにファン６１へ吸込まれる。なお、吸気弁１３の開度調整については後述する。
【００２２】
吸込まれた外枠２の内部空気１４は洗濯物３０に吹付けられ、洗濯物３０から水分を奪い、湿潤して排水口３７、排水弁８から排水ホース９を通り、排水トラップ１０の水封じを破って排水孔３９に排出される。
なお、一般的な排水トラップの場合、水封じ高さは５０〜８０mm程度あるため、水封じを破るには排水ホース９側の圧力は約１０００Ｐａ以上必要となる。
また、排水孔３９からの下水管の臭気を抑えるため、水封じを破った後も高い圧力（所定以上の圧力）を確保する必要があり、排水ホース９からの排気による送風排気工程中は、常に高い圧力を保つようにファン６１を制御する。
【００２３】
熱交換ユニット７４に通水する吸熱用媒体としての水は、はじめ給水弁７８を開くことにより、上水道等外部から給水させ、熱交換ユニット７４を通過した水は外枠２内の下部に設けた貯水槽９０に溜めていく。そして、貯水槽９０に水が満たされるタイミングにおいて、給水弁７８を閉じ、三方弁１０１を戻り管側に切り換えるとともに、循環ポンプ９８を駆動させて、貯水槽９０に溜めた水をペルチェユニット７０の吸熱面側に設けた熱交換ユニット７４に送給する。
【００２４】
後述するように、循環させる水はペルチェ素子の吸熱面で吸熱されるにしたがい、その温度が低下していくため、乾燥時間が経過するにつれ、ペルチェ素子の吸熱面温度も除々に低下していき、成績係数は乾燥初期と比較して低下することになる。そこで、この実施例では、熱交換ユニット７４に接続された入口水パイプ７５には、ドラム駆動モータ３６等の排熱で暖まった枠体２内における上部の空気と熱交換させる排熱回収フィン７３が設けられており、極度な水温低下を防止するようにしている。
【００２５】
乾燥終了後は、排水孔３９側の圧力より排水ホース９側の圧力を高く保ちながら水封じを破らない圧力レベルまでファン６１の回転数を下げて、ペルチェユニット７０の吸熱で用いた吸熱用媒体として水を溜めた貯水槽９０の貯水弁９１を開いて流し、排水トラップ１０の水封じを回復させて乾燥工程終了となる。
このように、乾燥終了後に、排水ホース９側の圧力を所定以上に保ちながら排水ホースを経由して排水口３９に水を供給することにより、排水口３９からの臭気の逆流を抑えながら排水トラップ１０の水封じを回復させることができる。
なお、この排水トラップの回復は、下水管からの臭気が逆流しない程度に排水ホース９側の圧力が高く保たれていれば、乾燥運転の最後又は乾燥運転の終了後のいずれで行ってもよい。
【００２６】
次にペルチェ素子７１の成績係数について説明する。
図３は、ペルチェ素子７１の吸熱面と放熱面温度差に対する成績係数の変化を模式的に示したものであり、ここでいう成績係数は、放熱面での放熱量をペルチェ素子７１の電気入力で除したものである。
図３から分かるように、ペルチェ素子７１は、一般的に吸熱面と放熱面温度差が小さいほど吸熱面から放熱面へ効率よく熱をくみ上げることができ、温度差が大きくなるに従い、熱伝導などにより、効率は低下する。
【００２７】
そこで、本実施例では、ファン６１により循環ダクト５を介して回転ドラム２９内に送風される空気の一部もしくは全量を機外へ排気し、それと同量の空気を、吸気弁１３を介して外枠２内を通過した外気から吸気することにより、外枠２内の排熱を吸収しつつ、ペルチェユニット７０の放熱フィン７２を流れる空気を最適な温度に低下することができる。これにより、回転ドラム２９へ送風する空気をペルチェユニット７０で加熱させる際、放熱面温度をほぼ一定に保つことができ、ほぼ乾燥全期間で成績係数を高くさせた運転が可能となる。
【００２８】
図４は、本実施例で用いるペルチェユニット７０の概略構成図である。
ペルチェユニット７０はペルチェ素子７１と放熱面から放熱させるための放熱フィン７２、及び吸熱面に取り付けられ、貯水槽９０から入口水パイプ７５を介して供給される吸熱用媒体としての水から熱をくみ上げるための熱交換ユニット７４から主に構成されている。
前述のように、本実施例における乾燥工程では、常に外枠２内を通過させ、ドラム駆動用モータ３６等の排熱により暖められた周囲外気を、吸気弁１３を介して循環ダクト５に吸気させるとともに、その熱量を吸放熱面に設けた放熱フィン７３により回収して水が加熱されるため、放熱面温度をほぼ一定に保つことができる。
【００２９】
さらに、ペルチェ素子７１に高い成績係数を維持させるためには、熱交換ユニット７４に供給する吸熱用媒体として水の温度変化も抑えることが望ましい。
一般に、洗濯及び脱水時のドラム駆動用モータ３６からの排熱は、乾燥時には、外枠２内の空気の自然対流により外枠２内の上部に溜められる。また、ファン６１に内蔵されるファンモータは、主に乾燥時に使用されて発熱する。
したがって、ペルチェユニット７０の吸熱面に流す吸熱用媒体へ効率よく排熱回収させるには、ペルチェユニット７０を、ドラム駆動モータ３６よりも上部で、ファンモータ近傍に設けるのが好ましい。
【００３０】
以上のように本発明では、循環空気の加熱部と除湿部の熱源としてペルチェユニット７０を用いることに伴う制約がないため、ペルチェユニットの配置は、吸気弁の直下流側とし、循環ダクトよりも外枠２の上部とするのが最適であるが、乾燥工程がある程度進行すると、ドラム駆動用モータ３６からの排熱により、上部のみならず外枠２内全体がある程度加熱されるので、他の部品との配置関係によっては外枠２内のいずれに設けてもよい。
【００３１】
図５は、本実施例における乾燥工程の運転パターンと回転ドラムに送り込む温風温度の変化を模式的に示したものである。
前述のように、乾燥工程では、外槽２０の上面と外枠２との間の空間の空気を、吸気弁１３を介して吸気させ、ペルチェユニット７０で加熱した後、ドラムに送風する。温風は衣類を温め、衣類からはその一部の熱を費やして水分が蒸発する。
蒸発した水分を含んだ高湿空気を、吸気弁１３を介して吸気したのと同量、排水ホース９を経由して排気させる。
【００３２】
以上のように、常に周囲外気を導入し、ペルチェユニット７０により加熱して温風を形成するため、温風温度は乾燥中期ではほぼ一定にできる。それに応じて排水ホース９から排出される空気の排気温度も乾燥中期ではほぼ一定となる。
そして、衣類からの水分蒸発が進み、衣類に伝熱した熱量が蒸発に費やされずに衣類の温度上昇が進むと、温風との伝熱量も減り、排気温度は乾燥中期に比べて上昇してくるが、乾燥工程の末期であり、エネルギー損失はさほど大きくない。
【００３３】
図６は、洗濯乾燥機の制御装置１３８のブロック図である。
１５０はマイクロコンピュータで、各スイッチ１１２，１１３，１１３ａに接続される操作ボタン入力回路１５１や水位センサ１３４，温度センサ１５２と接続され、使用者のボタン操作や洗濯工程，乾燥工程での各種情報信号を受ける。マイクロコンピュータ１５０からの出力は、駆動回路１５４に接続され、給水電磁弁１１６，貯水弁９１、ドラム駆動用モータ３６，ペルチェユニット７０，ファン６１，ヒータ６２，吸気弁１３，給水弁７８などに接続され、これらの開閉や回転，通電を制御する。また、使用者に洗濯機の動作状態を知らせるための７セグメント発光ダイオード表示器１１４や発光ダイオード１５６，ブザー１５７に接続される。
前記マイクロコンピュータ１５０は、電源スイッチ１３９が押されて電源が投入されると起動し、図７に示すような洗濯及び乾燥の基本的な制御処理プログラムを実行する。
【００３４】
[洗濯工程及び脱水工程]
（１）ステップＳ１０１
洗濯乾燥機の状態確認及び初期設定を行う。
（２）ステップＳ１０２
操作パネル１０６の表示器１１４を点灯し、操作ボタンスイッチ１１３からの指示入力にしたがって洗濯／乾燥コースを設定する。指示入力がない状態では、標準の洗濯／乾燥コースまたは前回実施の洗濯／乾燥コースを自動的に設定する。例えば、操作ボタンスイッチ１１３ａを指示入力された場合は、乾燥の高仕上げコースを設定する。
（３）ステップＳ１０３
操作パネル１０６のスタートスイッチ１１２からの指示入力を監視して処理を分岐する。
（４）ステップＳ１０４
洗濯を実行する。洗濯は洗い，中間脱水，すすぎ，最終脱水を順次実行するが、通常のドラム式洗濯乾燥機と同様であるので、詳細な説明は省略する。
（５）ステップＳ１０５
洗濯乾燥コースが設定されているかどうかを確認して処理を分岐する。洗濯コースのみが設定されている場合は、運転を終了する。
（６）ステップＳ１０６
外槽２０の下部にある排水口３７とファン吸気口の初期温度を測定する。
（７）ステップＳ１０７
洗濯乾燥コースが設定されている場合は、高速脱水を実行する。高速脱水は、回転ドラム２９を高速で回転させ衣類から効果的に水分を脱水する（高速で遠心脱水）。本実施の形態例では、回転ドラムの回転数を毎分１７００回転程度に設定している。
（８）ステップＳ１０８
高速脱水を開始してから、規定の時間になったかどうかを確認して処理を分岐する。
【００３５】
[乾燥工程]
（９）ステップＳ１０９
温風温度、ペルチェユニット７０の吸熱用媒体の初期温度を測定する。
（１０）ステップＳ１１０
給水弁７８を開き、ペルチェユニット７０の熱交換ユニット７４に通水する。
（１１）ステップＳ１１１
乾燥工程を実行する。ファン６１は高速回転、吸気弁１３を開、ペルチェユニット７０に規定電圧を通電し、回転ドラム２９の正逆回転を繰り返し、回転ドラム２９内の衣類の位置を入れ換えながら、高温の温風を衣類に吹き付け、衣類全体の温度が上昇し衣類から水分が蒸発する。
なお、吸気弁１３の開度は、衣類の重量が大きいほど、大量の乾燥用空気が必要となることから、洗濯時間等を自動的に定めるため計測される衣類の重量と最適な吸気弁１３の開度との対応マップ等を使用して、あらかじめ衣類の重量に応じた設定開度とする方式や衣類重量に応じた温風温度となるように常に開度を制御する方式などで調節することにより、衣類の重量に応じた乾燥運転に適したペルチェユニット７０の放熱面温度を維持させることができる。
さらに、ペルチェユニット７０の放熱フィン７２を通過する空気の温度を測定し、最も効率のよい乾燥が行われるよう、ペルチェユニット７０への通電量及び吸気弁１３の開度を最適値にフィードバック制御するようにしてもよい。
（１２）ステップＳ１１２
乾燥開始からの経過時間が規定の時間になったかどうかを確認して処理を分岐する。
（１３）ステップＳ１１３
給水弁７８を閉じて、循環ポンプ９８を駆動させる。
（１４）ステップＳ１１４
乾燥開始からの経過時間が規定の時間になったかどうかを確認して処理を分岐する。
（１５）ステップＳ１１５
外槽下部排水口温度T1aと外気温度T2aを測定する(中間温度の設定)。
（１６）ステップＳ１１６
乾燥開始からの経過時間が規定の時間になったかどうかを確認して処理を分岐する。
（１７）ステップＳ１１７
終了判定のための外槽下部排水口温度T1ｂと外気温度T2bを測定する。
（１８）ステップＳ１１８
外槽下部排水口温度と外気温度の各々中間温度と終了判定温度との差を求め（ΔT1＝T1a-T1b, ΔT2=T2a-T2b）、さらにそれらの温度差（ΔT1-ΔT2）が規定温度以上であるかどうかを確認して処理を分岐する。
（１９）ステップＳ１１９
乾燥開始からの経過時間が規定の時間になったかどうかを確認して処理を分岐する。
【００３６】
[終了工程]
（２０）ステップＳ１２０
排気開始から規定の時間が経過した場合、もしくは中間温度と終了温度の差が規定の温度より大きくなった場合、洗濯物の乾燥度（＝乾布の質量／湿布の質量）が１.０以上となり乾燥が終了したと判断し、排水孔３９側の圧力より排水ホース９側の圧力を高く保ちながら水封じを破らない圧力レベルまでファン６１の回転数を下げた後、貯水槽９０の貯水弁９１を開いて水を流し、排水トラップ１０の水封じを回復させる。
（２１）ステップＳ１２１
貯水弁９１を開いてからの経過時間が規定の時間になったかどうかを確認して処理を分岐する。
（２２）ステップＳ１２２
水位センサ１３４の圧力が規定の圧力になったかどうかを確認して処理を分岐する。
（２３）ステップＳ１２３
貯水弁９１を開いてから規定の時間が経過した場合、もしくは水位センサ１３４の圧力が規定の圧力より大きくなった場合、排水トラップ１０の水封じが回復したと判断し、ファン６１を停止、モータ３６を停止、吸気弁１３を閉じ、貯水弁９１を閉じて乾燥工程が終了する。
【００３７】
このように構成した洗濯乾燥機は、乾燥工程全期間において、外枠２内の排熱を有効活用しつつ、ペルチェユニット７０の成績係数の高い条件での運転が可能となり、消費電力量を削減できる。
発明者の実験によると、衣類５kg，ペルチェ素子入力約４００Ｗ，風量約１.６ｍ3／minの条件において、乾燥工程約１２０分の運転パターンは、通常の水冷除湿乾燥と比較して消費電力量を約１５％削減できることが確認できた。
【００３８】
さらに、ファン６１へ吸込まれる筐体内部空気１４が外槽２０，モータ３６，ファン６１などの排熱により温められた場合、直接外部空気１６を吸込んだ場合と比較して乾燥工程の消費電力量全体の約５％を削減することが可能になった。
また、外部空気１６を吸込んでも排水ホース９より洗濯物３０の水分を排水孔３９に排出するため室内の環境を悪化させずに消費電力を削減することができる。
さらに、乾燥終了時に排水ホース９側の内圧を保ちながら排水トラップ１０の水封じを回復させるため、排水孔３９から逆流する下水の臭気が室内に漏れて環境を悪化させることはない。
【００３９】
図８は、本発明におけるペルチェユニット７０の吸熱側熱媒体の循環経路内に排熱回収熱交換器を設けた第２の実施例を示したものである。
本実施例では、貯水槽からの冷水とオーバーフロー管を通すドラムからの高湿空気とを熱交換させる排熱回収熱交換器９９をオーバーフロー管の一部に設けた構成となっている。ペルチェ素子７１の吸熱面に設けた熱交換ユニット７４に流す冷水は、貯水槽に水が溜まり次第、熱交換ユニット７４と貯水槽９０の間で循環させる。このため、冷水はペルチェユニット７０において吸熱されるに従い、温度は低下していく。このため、乾燥時間が経過するにつれ、ペルチェ素子７１の吸熱面温度も除々に低下していき、成績係数は乾燥初期と比較して低下する。このため、吸熱面に流す入口水パイプ７５には、ドラム駆動用モータ３６等の排熱で暖まった筐体内上部の空気と熱交換させる吸熱フィンが設けてある。
本実施例では、さらにオーバーフロー管１７から排気される高湿空気と貯水槽９０からの水とを、ペルチェユニット７０に流入させる前に熱交換させるため、ペルチェ素子７１吸熱面に設けた熱交換ユニット７４入口の冷水温度を上げることができる。これにより、ペルチェ素子吸熱面の温度低下を防ぐことができ、成績係数の低下をさらに防ぐことができる。
【００４０】
図９は、図８に示す本発明で用いる排熱回収熱交換器９９の具体例を示したものである。この排熱回収熱交換器９９は、オーバーフロー管１７の外周に、貯水槽９０からペルチェユニット７０の熱交換ユニット７４に冷水を戻す戻り管９７の一部を巻きつけた構成となっている。熱交換性能の向上のため、オーバーフロー管１７、戻り管９７ともに銅などの熱伝導性の良い材料が望ましい。またオーバーフロー管１７と戻り管９７の密着性の向上のため、オーバーフロー管１７には、戻り管９７の外周の略半分が収まるような凹凸(図示せず)を設けるのが好ましい。
【００４１】
なお、以上の実施例では、洗濯から乾燥までを一貫して行う洗濯乾燥機について述べたが、乾燥のみ行う乾燥機に適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上のとおり、本発明によれば、大きなコストアップを招くことなく、衣類乾燥のための加熱手段としてのペルチェ素子の成績係数を良好に維持することができ、消費電力の低減、乾燥時間の短縮の観点で優れた効果を奏することができ、乾燥機または洗濯乾燥機の省エネ技術として広く利用されることが期待される。
【符号の説明】
【００４３】
１ ベース
２ 外枠
３ ドア
４，７ ベローズ
５ 循環ダクト
６ 乾燥装置
８ 排水弁
９ 排水ホース
１０ 排水トラップ
１０ａ 穴
１１ 吹出しノズル
１２ 循環空気
１３ 吸気弁
１４ 筐体内部空気
１６ 外部空気
１７ オーバーフロー管
１８ 排気ホース
２０ 外槽
２１ サスペンション
２２ 前面カバー
２３ 背面カバー
２７ フィルタダクト
２９ 回転ドラム
３０ 洗濯物
３１ 流体バランサー
３２ 通風口
３３ リフター
３４ フランジ
３５ 主軸
３６ ドラム駆動用モータ
３７ 排水口
３８ パッキン
３９ 排水孔
４０ 送風ダクト
４０ａ 吹出し口
４２ 吸気口
５１ 冷却水供給管
５３ 循環空気
５９ フィルタ
６１ ファン
６２ ヒータ
６７ ブロワ
６８，１１６ 給水電磁弁
６９ 給水ホース
７０ ペルチェユニット
７１ ペルチェ素子
７２ 放熱フィン
７３ 排熱回収フィン
７４ 熱交換ユニット
７５ 入口水パイプ
７６ 出口水パイプ
７７ 前面支持パネル
７８ 給水弁
７９ 断熱材
８０ 排熱回収パイプ
８１ 循環ファン
８２ 吸気ダクト
８３ 三方弁
８４ 水位センサ
８５ 凝縮水トラップ
８６ 循環水ポンプ
８７ 排除弁
８８ 排水パイプ
８９ ダクト戻りパイプ
９０ 貯水槽
９１ 貯水弁
９３ バイパスパイプ
９４ 吸熱フィン
９５ オーバーフロー管
９６ 除湿リブ
９７ 戻り管
９８ 循環ポンプ
９９ 排熱回収熱交換器
１００ 外気温度サーミスタ
１０１ 三方弁
１３８ 制御装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾燥時に内部が乾燥室となる外槽と、該外槽内に回転自在に配置され洗濯物を収容する回転ドラムと、該回転ドラムを駆動するモータと、該回転ドラムを支持するとともに筐体をなす外枠と、加熱手段及び送風手段による温風を、前記回転ドラム内の洗濯物に送風するための循環ダクトを有する乾燥装置と、前記外槽から排出される水を排出する排水ホースとを備えた乾燥機または洗濯乾燥機において、
前記加熱手段の一つは、放熱面により前記送風路内の空気を加熱するペルチェ素子であり、前記ペルチェ素子の吸熱面を前記送風路外に配置するとともに、前記循環ダクト内に前記外枠内を通過した後の外気の導入量を調整する吸気手段を設けたことを特徴とする乾燥機または洗濯乾燥機。
【請求項２】
前記吸気手段による外気の導入に合わせ、前記回転ドラム通過後の空気を、前記ペルチェ素子の吸熱面に供給する吸熱用媒体と熱交換させた後、前記排水ホースを介して外部に排出するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の乾燥機または洗濯乾燥機。
【請求項３】
前記吸気手段の開度を洗濯物の重量に応じた設定開度に予め制御し、乾燥工程の全期間において、該設定開度により定まる外気を導入するようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の乾燥機または洗濯乾燥機。
【請求項１】
乾燥時に内部が乾燥室となる外槽と、該外槽内に回転自在に配置され洗濯物を収容する回転ドラムと、該回転ドラムを駆動するモータと、該回転ドラムを支持するとともに筐体をなす外枠と、加熱手段及び送風手段による温風を、前記回転ドラム内の洗濯物に送風するための循環ダクトを有する乾燥装置と、前記外槽から排出される水を排出する排水ホースとを備えた乾燥機または洗濯乾燥機において、
前記加熱手段の一つは、放熱面により前記送風路内の空気を加熱するペルチェ素子であり、前記ペルチェ素子の吸熱面を前記送風路外に配置するとともに、前記循環ダクト内に前記外枠内を通過した後の外気の導入量を調整する吸気手段を設けたことを特徴とする乾燥機または洗濯乾燥機。
【請求項２】
前記吸気手段による外気の導入に合わせ、前記回転ドラム通過後の空気を、前記ペルチェ素子の吸熱面に供給する吸熱用媒体と熱交換させた後、前記排水ホースを介して外部に排出するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の乾燥機または洗濯乾燥機。
【請求項３】
前記吸気手段の開度を洗濯物の重量に応じた設定開度に予め制御し、乾燥工程の全期間において、該設定開度により定まる外気を導入するようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の乾燥機または洗濯乾燥機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１２０７４６（Ｐ２０１１−１２０７４６Ａ）
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８１０９８（Ｐ２００９−２８１０９８）
【出願日】平成２１年１２月１１日（２００９．１２．１１）
【出願人】（３９９０４８９１７）日立アプライアンス株式会社 (3,043)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１１日（２００９．１２．１１）
【出願人】（３９９０４８９１７）日立アプライアンス株式会社 (3,043)
【Ｆターム（参考）】
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