JP4982322B2 - 乾燥機及び洗濯乾燥機 - Google Patents

Description

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に関する。

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き込み、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。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結露させて水分を除去する除湿方式（同じ空気を循環させる）があるが、家庭用では洗濯乾燥機を設置した室内へ水分が出ることがない除湿方式が多く用いられている。

洗濯乾燥機には、（１）乾燥時間が短いこと、（２）消費電力が少ないこと、（３）乾燥の仕上がりがよい（衣類のしわが少ない）こと、（４）衣類へのダメージが少ないこと等が求められている。このうち、（１）と（２）に関しては、空気の流量や温度を乾燥の進み具合に応じて適切に制御することで乾燥を効率よく行う洗濯乾燥機がある。また、洗濯槽内での衣類の動きを良くして、衣類から効率よく水分を蒸発させるようにした洗濯乾燥機がある。さらに、除湿方式として水冷方式を利用し、冷却水を風路の壁面全体に均一に流れるようにして高温多湿の温風との熱交換効率を高めた洗濯乾燥機がある。（４）に関しては衣類の温度が上がりすぎないように温風の温度を制限した（ヒータの入力を抑える）低温乾燥コースを備えた洗濯乾燥機がある。（３）に関しては、しわは乾燥中に衣類が絡んだり捻れたりすることにより発生するため、衣類の絡みや捻れが起きにくい洗濯乾燥機がある。

特開昭６２−４４２９９号公報 特開平９−７７４号公報 特開２００５−０８０９４６号公報 特開２００２−３４６２７２号公報

絡みや捻れが無くても乾燥機の容積に対して衣類の量が多くなると、衣類が十分に広がることが出来なくなるため、衣類が折れ曲がったまま乾燥され、しわが発生する。一例として、市販されている衣類乾燥機（ドラム容積６２Ｌ，７７Ｌ，９９Ｌの３種類）で２kgの衣類を乾燥した時の衣類（綿のパジャマズボン）の写真を図１３に示す。ドラム容積が大きくなるほどしわが少なくなっているのが分かる。このように、容積が大きいほどしわを減少できることは従来から知られていたが、家庭用洗濯乾燥機では、設置場所の面積や設置場所への搬入路（廊下やドア）の制限から、洗濯乾燥機の大きさには限界があり、十分な容積を確保することは困難であった。このため、乾燥の仕上りを気にするような衣類は、他の一般の衣類と分け、衣類の量を少なくして乾燥するしか方法は無かった。しかし、時間のかかる乾燥を複数回行うことは現実的ではなく、このような衣類はつり干しで乾燥し、乾燥機は利用しない人が多かった。

本発明の目的は、ドラムの容積を大きくすることなく、乾燥の仕上りを向上した乾燥機又は洗濯乾燥機を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の特徴とするところは、
衣類が収容される回転ドラムと、この回転ドラムを駆動するモータと、前記回転ドラムを支持する筐体とを有し、乾燥運転する乾燥機／洗濯乾燥機において、前記乾燥運転中に、前記回転ドラム内に送風する手段を設け、前記送風する手段の一部として羽根車を用い、羽根車を収納する渦巻状の流路を設け、その流路の軸方向距離を徐々に大きくしたことを特徴とする。

本発明によれば、羽根車を収納する渦巻状の流路を設け、その流路の軸方向距離を徐々に大きくしたことで、送風手段の効率を高めることができる。

このように、本発明によれば効率の向上を図れ、高速の風を起こしても一定の効率を得ることが可能となるので、効率の課題を解決しながら乾燥運転中に衣類に高速の風を直接吹き付けることが可能となり、風により衣類が押し広げられ、衣類のしわが伸ばされて、しわの少ない乾燥仕上りを実現することが可能となる。

以下、本発明の一実施例について、図面を用いて説明する。

図１は本発明の一実施の形態例に係るドラム式洗濯乾燥機の外観図である。図２は内部の構造を示すために筐体の一部を切断して示した斜視図、図３は内部の構造を示すために背面カバーを取り外した背面図、図４は内部の構造を示す側面図、図５は内部の構造を示すために筐体の一部を切断して示した平面図である。

１は、外郭を構成する筐体である。筐体１は、ベース１ｈの上に取り付けられており、左右の側板１ａ，１ｂ，前面カバー１ｃ，背面カバー１ｄ，上面カバー１ｅ，下部前面カバー１ｆで構成されている。左右の側板１ａ，１ｂは、コの字型の上補強材（図示せず），前補強材（図示せず），後補強材（図示せず）で結合されており、ベース１を含めて箱状の筐体１を形成し、筐体として十分な強度を有している。

９は、前面カバー１ｃの略中央に設けた衣類を出し入れするための投入口を塞ぐドアで、前補強材に設けたヒンジで開閉可能に支持されている。ドア開放ボタン９ｄを押すことでロック機構（図示せず）が外れてドアが開き、ドアを前面カバー１ｃに押し付けることでロックされて閉じる。前補強材は、後述する外槽の開口部と同心に、衣類を出し入れするための円形の開口部を有している。

６は、筐体１の上部中央に設けた操作パネルで、電源スイッチ３９，操作スイッチ１２，１３，表示器１４を備える。操作パネル６は、筐体１下部に設けた制御装置３８に電気的に接続している。

３は、回転可能に支持された円筒状の洗濯兼脱水槽（回転ドラム）であり、その外周壁および底壁に通水および通風のための多数の貫通孔を有し、前側端面に衣類を出し入れするための開口部３ａを設けてある。開口部３ａの外側には洗濯兼脱水槽３と一体の流体バランサ３ｃを備えている。外周壁の内側には軸方向に延びるリフタ３ｂが複数個設けてあり、洗濯，乾燥時に洗濯兼脱水槽３を回転すると、衣類はリフタ３ｂと遠心力で外周壁に沿って持ち上がり、重力で落下するように動きを繰り返す。洗濯兼脱水槽３の回転中心軸は、水平または開口部３ａ側が高くなるように傾斜している。

２は、円筒状の外槽であり、洗濯兼脱水槽３を同軸上に内包し、前面は開口し、後側端面の外側中央にモータ４を取り付ける。モータ４の回転軸は、外槽２を貫通し、洗濯兼脱水槽３と結合している。前面の開口部には外槽カバー２ｄを設け、外槽内への貯水を可能としている。外槽カバー２ｄの前側中央には、衣類を出し入れするための開口部２ｃを有している。本開口部２ｃと前補強材３７に設けた開口部は、ゴム製のベローズ１０で接続しており、ドア９を閉じることで外槽２を水封する。外槽２底面最下部には、排水口２ｂが設けてあり、排水ホース２６が接続している。排水ホース２６の途中には排水弁（図示せず）が設けてあり、排水弁を閉じて給水することで外槽２に水を溜め、排水弁を開いて外槽２内の水を機外へ排出する。

外槽２は、下側をベース１ｈに固定されたサスペンション５（コイルばねとダンパで構成）で防振支持されている。また、外槽２の上側は上部補強部材に取り付けた補助ばね（図示せず）で支持されており、外槽２の前後方向へ倒れを防ぐ。

１９は、筐体１内の上部左側に設けた洗剤容器で、前部開口から引き出し式の洗剤トレイ７を装着する。洗剤類を入れる場合は、洗剤トレイ７を図１の二点鎖線で示すように引き出す。洗剤容器１９は、筐体１の上補強材に固定されている。

洗剤容器１９の後ろ側には、給水電磁弁１６や風呂水給水ポンプ１７、水位センサ（図示せず）など給水に関連する部品を設けてある。上面カバー１ｅには、水道栓からの給水ホース接続口１６ａ，風呂の残り湯の吸水ホース接続口１７ａが設けてある。洗剤容器１９は、外槽２に接続されており、給水電磁弁１６を開く、あるいは風呂水給水ポンプ１７を運転することで、外槽２に洗濯水を供給する。

２９は筐体１の背面内側に縦方向に設置した乾燥ダクトで、ダクト下部は外槽２の背面下方に設けた吸気口２ａにゴム製の蛇腹管Ｂ２９ａで接続される。乾燥ダクト２９内には、水冷除湿機構（図示せず）を内蔵しており、給水電磁弁１６から水冷除湿機構へ冷却水を供給する。冷却水は乾燥ダクト２９の壁面を伝わって流下し吸気口２ａから外槽２に入り排水口２ｂから排出される。

乾燥ダクト２９の上部は、筐体１内の上部右側に前後方向に設置したフィルタダクト２７に接続している。フィルタダクト２７の前面には開口部を有しており、この開口部に引き出し式の乾燥フィルタ８を挿入してある。乾燥ダクト２９からフィルタダクト２７へ入った空気は、乾燥フィルタ８のメッシュフィルタ８ａに流入し糸くずが除去される。乾燥フィルタ８の掃除は、乾燥フィルタ８を引き出してメッシュ式のフィルタ８ａを取り出して行う。また、フィルタダクト２７の乾燥フィルタ９挿入部の下面には開口部が設けてあり、この開口部は吸気ダクト３３が接続しており、吸気ダクト３３の他端は送風ユニット２８の吸気口と接続している。

送風ユニット２８は、駆動用のモータ２８ａ，ファン羽根車（図示せず），ファンケース２８ｂで構成されている。ファンケース２８ｂにはヒータ３１が内蔵されており、ファン羽根車から送られる空気を加熱する。送風ユニット２８の吐出口は温風ダクト３０に接続する。温風ダクト３０は、ゴム製の蛇腹管Ａ３０ａ，蛇腹管継ぎ手３０ｂを介して外槽カバー２ｄに設けた温風吹き出し口３２に接続している。本実施例では、送風ユニット２８が筐体１内の上部右側に設けてあるので、温風吹き出し口３２は外槽カバー２ｄの右斜め上の位置に設け、温風吹き出し口３２までの距離を極力短くするようにしてある。

排水口２ｂ，送風ユニット２８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。

本発明の特徴は、高速の風を衣類に直接当て、風の力で衣類に発生するしわを伸ばすことにある。このためには、高速の風を発生する送風ユニット２８とこの風を直接衣類に当てる温風吹き出し口３２が必要となる。送風ユニットに必要な性能に関しては、後述する。温風吹き出し口３２の詳細を図７，図８を用いて説明する。図７は温風吹き出し口２８設置部の外槽カバー２ｄの正面図、図８は図７の二点鎖線Ａ−Ａで切断して示した温風吹き出し口３２の断面図である。

温風吹き出し口３２は、外槽カバー２ｄの前側から開口部２ｃに沿って設けてあり、内部に流路３２ｂ，３２ｃが形成されている。温風吹き出し口３２の入口には蛇腹管継ぎ手３０ｂが取り付けてあり、流路３２ｃの出口にはノズル３２ｄが形成されている。洗濯兼脱水槽３と外槽カバー２ｄとのすき間に衣類が入り込まないよう、外槽カバー２ｄの開口部２ｃの内径と洗濯兼脱水槽３の開口部３ａの内径は、ほぼ同一に設定されている。このため、温風吹き出し口３２の出口部３２ａを開口部２ｃの内周面より内側に飛び出すように形成し、ノズル３２ｄが洗濯兼脱水槽３内に向かって開口するようにしてある。このようにすることで、ノズル３２ｄから出た温風は直接洗濯兼脱水槽３内の衣類に当てることが出来る。

なお、出口部３２ａの飛び出し量が多すぎると、洗濯や乾燥時に衣類の動きを阻害するため、図７に示すようにノズルを扁平のスリット形状として飛び出し量を小さくし、かつ開口部２ｃと出口部３２ａの表面形状がスムーズ変化するようにしてある。また、流路３２ｂと流路３２ｃは無駄な突起や、急激な流れ方向の変化が無いようにし、かつノズル３２ｄに向かい流路面積が徐々に小さくなるようにしてある。こうすることで、高速の風が流路３２ｂ，３２ｃを流れるときに発生する圧力損失や流体音を小さくすることが出来る。

乾燥運転時の風の流れは次のようになる。送風ユニット２８を運転し、ヒータ３１に通電すると、ノズル３２ｄから洗濯兼脱水槽３内に高速の温風が吹き込み（矢印４１）、湿った衣類に当たり、衣類を温め衣類から水分が蒸発する。高温多湿となった空気は、洗濯兼脱水槽３に設けた貫通孔から外槽２に流れ、吸気口２ａから乾燥ダクト２９に吸い込まれ、乾燥ダクト２９を下から上へ流れる（矢印４２）。乾燥ダクト２９の壁面には、水冷除湿機構からの冷却水が流れ落ちており、高温多湿の空気は冷却水と接触することで冷却除湿され、乾いた低温空気となりフィルタダクト２７へ入る（矢印４３）。フィルタダクト２７に設けたメッシュフィルタ８ａを通り糸屑が取り除かれ、吸気ダクト３３に入り、送風ユニット２８に吸い込まれる（矢印４４）。そして、ヒータ３１で再度加熱され、洗濯兼脱水槽３内に吹き込むように循環する。

図９は、上記のような乾燥運転を行った場合のノズル３２ｄを噴出する風速と乾燥後の衣類の仕上がり具合を調べた結果の一例である。風速と風量はモータ２８ａの回転数とノズル３２ｄの面積を変えることで調節した。なお、風速は、送風ユニット２８の流量圧力特性を測定した結果から計算した値である。流量圧力特性は、図１０に示す装置で測定を行った。均圧箱の吸気口と送風ユニット２８の吐出口にオリフィスを取り付け、オリフィスの直径とモータ２８ａの回転数を種々変えながら流量と送風ユニット２８の吸気口及び吐出口の圧力を測定し、流量圧力特性を求めた。そして、送風ユニット２８を洗濯乾燥機へ実装した時の送風ユニット２８の吸気口と吐出口の圧力を測定し、上記の流量圧力特性から流量を求め、この流量をノズル面積で割った値を風速とした。

実験条件は、図中に示すとおりであり、試験機は、直径６００mmで容積７５Ｌの洗濯兼脱水槽を有するドラム式洗濯乾燥機で、布量は２kgである。仕上りの評価は各種衣類で行ったが、最もしわ付きが顕著だった薄手の綿パジャマズボンの結果を示している。評価は目視による５段階の官能評価であるが、官能評価値に対する仕上がり具合の例を図１１に示す。上ノズルは、上述した位置にノズル３２ｄを設けた場合（外槽カバー２ｄの右斜め上の位置）、下ノズルは、外槽カバー２ｄの下部に設けた場合である。ノズル３２ｄからの風の吹き出し方向は、略洗濯兼脱水槽３の底壁中央に向くようにした。結果は、評価者３名の平均値である。

図から、
（Ａ）風速が高くなるにつれて仕上りがよくなる。しかし、風速が高すぎると逆に仕上りが悪化する（上ノズル１.５ｍ³／minのデータから）。
（Ｂ）同じ風速であれば流量が多い方が仕上りはよいが、流量１.５ｍ³／minと１.７ｍ³／minの差は小さい。
（Ｃ）同じ風速，流量で比較すると、下ノズルの方が上ノズルよりも仕上りがよい。
ことが分かる。このように、風速が高いほうが仕上りは良くなるが、流量もある程度多い方が良い。従って、どちらか一方を大きくするのではなく、両者のバランスを考えて設定するのが望ましい。具体的には、仕上りだけでなく、電流値（家庭用の商用電源の場合は、送風ユニット２８とヒータ３１，モータ４，制御装置３８の合計で１５Ａ以下）や乾燥性能，風が循環するダクトの流路面積，洗濯乾燥機への実装などを考慮して風速と流量を決定する必要がある。

官能評価値４以上であれば、乾燥後の衣類をそのまま着用しても不満が少ない。本実験機で官能評価値４以上とするためには、上ノズルの場合、流量１.５ｍ³／minで風速９０ｍ／ｓ以上が必要である。ただし、風速が高すぎると仕上りが悪化する傾向があるため、最高でも風速１３０ｍ／ｓ程度に抑えた方がよい。また、風速１００〜１２０ｍ／ｓで最も仕上りが良くなる。下ノズルの場合、流量１.５ｍ³／minで風速６０ｍ／ｓ以上が必要であるが、風速８０ｍ／ｓ以上では仕上がり具合がほとんど変わらないため、最大でも８０ｍ／ｓ程度でよい。上記の風速を出すためのノズル面積は、上ノズルの場合で１９０〜２８０mm²、下ノズルの場合で３１０〜４１５mm²以下となる。従って、送風ユニット２８には、上記面積のノズルから上記流量を流すだけの性能が必要である。本実施の形態例では、ノズル位置は上ノズル、ノズル面積２５０mm²（幅５０×高さ５mmのスリット上）で、送風ユニット２８はファン羽根車径１４０mm，羽根厚さ７mmで回転数を毎分１６０００回転で運転している。これによりファン吐出圧力が約７５００Ｐａ（空気温度３０℃時）となり、流量約１.５ｍ³／minで風速約１００ｍ／ｓを得ている。

しわがつきにくい衣類の場合は、上記の風速より低い値でも官能評価値４以上の仕上りが得られるが、種々の衣類を同時に乾燥するのが一般的であり、しわになりやすい衣類に合わせて風速を決定するほうが良い。

高速の風を衣類に当てることにより、衣類のしわが減少する理由について図１２を用いて述べる。図１２（ａ）はノズル３２ｄから出た高速の風４１が衣類に当たった時の模式図である。ここでは、衣類の背面に他の衣類がある場合を示している。風が衣類に当たると、衣類には風で押し広げられる力（矢印（１））と、衣類に当たった後流れ方向を変え衣類表面に沿って流れる風で左右に引っ張られる力（矢印（２））が作用する。この（１）と（２）の力で衣類のしわは伸ばされる。洗濯兼脱水槽３内の衣類の量が多い場合は、直接風が当たる衣類の周囲に他の衣類が多く自由に動きにくいため、主に（１）の力でしわが伸ばされる。衣類の量が少ない場合は、衣類が自由に動き、風が当たった衣類は風の流れ方向に押されながら吹き流しのようになり、衣類表面に沿って流れる風による（２）の力でしわが伸ばされる。衣類の量が少ない場合は、乾燥中に衣類が広がりしわは発生しにくいので、ここでは（１）の力について考える。

（１）の力Ｆは、図１２（ｂ）に示すように、ノズル３２ｄから吹き出す風の流量をＱ、風速をＶとすると、ＱとＶの積に比例する。また、ノズル３２ｄと衣類との距離をＸとすると、力ＦはＶに比例しＸに反比例する。ただし、ノズル３２ｄと衣類との距離が非常に近い場合（噴流のコア領域，円形ノズルの場合でノズルからノズル径の約６倍の位置まで）は、ＦはＸに関係なくＶに比例する。従って、Ｆを大きくするためには、流量Ｑを増やすか風速Ｖを増す、あるいはＸを小さくすればよい（衣類をノズルに近づける）。図８で示した仕上りの結果は、これで説明できる。

流量Ｑを増やすためには、送風ユニット２８のファンの回転数を高めたり、ファンの外径や羽根高さを増やしたりする必要がある。また、温風が通るダクトの面積を大きくして圧力損失を小さくした方が良い。特に、除湿に水を使用する水冷方式の場合、乾燥ダクト２９を流れる空気の流速が速すぎると、冷却水が風に吹き飛ばされる現象が発生する。冷却水がフィルタ８ａやヒータ３１まで到達すると、乾燥効率の大幅な低下につながるため、乾燥ダクト２９の流路面積を大きくすることが必須である。このため、流量を大幅に増やすと、ダクトや送風ユニットのサイズが大型化し、筐体１のサイズの大型化につながり、洗濯乾燥機を家庭へ設置しにくくなる。

一方、風速Ｖを増やすためには、送風ユニット２８を圧力タイプのものにしてノズル面積を小さくすればよい。送風ユニット２８として、一般的なターボファンを使用した場合、低い回転数でファン羽根車を大径化する方法と、ファン羽根車の径は小さいままで回転数を高くする方法とがあるが、高速回転化は、従来と同一の筐体に実装できる利点がある。

図８で示した仕上りの実験結果では、風速が高すぎると、仕上りが悪化する現象が見られた。このことは、上記では説明ができない。実験中の衣類の動きを観察すると、風速が高すぎると風の勢いで衣類が捩れるような現象が生じていることが分かった。従って、このことが仕上り悪化の原因である。

ノズル３２ｄと衣類の距離Ｘを小さくするためには、乾燥時に衣類が必ず通る場所の近くにノズル３２ｄを設ければよい。従って、ノズル３２ｄの位置は、リフタ３ｂが衣類を持ち上げる位置、すなわち洗濯兼脱水槽３の下側（外槽カバー２ｄの下側）に設ければよい。ノズルを下に設けることで、図８で示したように風速が６０ｍ／ｓ程度でも仕上りをよくすることができるため、ノズルが上にある場合に比べ送風ユニット２８の圧力や流量を低くすることができる（ファン羽根車の回転数を低くできる）という利点がある。また、ノズルが下にあると、風の吹き出し方向と重力の方向が逆になる。風が衣類に当たった時、衣類の自重のために衣類が逃げにくく、衣類に作用する力Ｆが減衰しないため、仕上りを一層良くできるという利点がある。

ノズル３２ｄを下側に設けた場合、乾燥ダクト２９や送風ユニット２８を外槽２の下側に設けた方が実装上コンパクトに出来る。しかし、洗濯時の洗濯水がノズル３２ｄから浸入し送風ユニット２８内へ流入するため、水の浸入防止機構を設ける、防水タイプの送風ユニットにするなどの対策が必要である。

本実施の形態例では、ノズル３２ｄを外槽カバー２ｄの右斜め上の位置に設けてあるため、洗濯水が浸入する心配はない。この場合、洗濯兼脱水槽３の回転数を適切に制御し、衣類をノズル３２ｄの近くまで持ち上がるようにし、できるだけ高速の風が衣類に当たるようにする必要がある。衣類は、洗濯兼脱水槽３の回転による遠心力とリフタ３ｂにより上方に持ち上がる。このため、回転数は洗濯兼脱水槽３の直径に応じて最適値があり、直径が大きいほど回転数は低くなる。ただし、重力で早く落下する衣類もあり、平均的なノズルと衣類の距離はノズルを下側に設けた場合より長くなるのは避けられないため、図８で示したようにノズル出口の風速を高める必要がある。

ここで、送風ユニット２８の詳細を説明する。図１５は送風ユニット２８の断面図である。図１６は主ファンケースを外した状態で羽根車を置いた状態の平面図である。図１７はファンカバーを取り除いた状態の平面図である。図１８は羽根車１０１の羽根１０１ｃの入口出口がわかるようにした断面図である。図１９は羽根車の断面図である。図２０は羽根車の平面図である。図２１は側板を取り除いた平面図である。

送風ユニット２８はモータ２８ａと羽根車１０１を内包する主ファンケース２８ｄとファンカバー２８ｅとからなるファンケース２８ｂとから構成されている。ファンカバー２８ｅには中央に円形の開口を持つ、断面が曲率を持った部分と円環状の部分と持つをベルマウス３３ａが設けられ、羽根車１０１の円環部１０１ｆとベルマウス３３ａの円環状の部分とが重なるように構成されている。このとき、ベルマウス３３ａの円環状の部分が内側に入る。

羽根車１０１は、モータ２８ａの回転軸１０２に固定される主板（特許請求の範囲では（特許請求の範囲では後面プレートとしている）１０１ｂと羽根１０１ｃと中央に開口を持つ側板（特許請求の範囲では吸込み口を有する前面プレートとしている）１０１ａとで構成されている。主板１０１ｂは補強板１０１ｄと補強板１０１ｅとで挟み込まれ、カシメ部１１１ａとカシメ部１１１ｂとで固定されている。このカシメ部１１１ａとカシメ部１１１ｂとは１個おきに羽根側と反羽根側とから力を加え、カシメることによって固定されている。側板１０１ａは主板１０１ｂとほぼ平行になる部分と、その中央部には主板１０１ｂと反対方向に曲げこまれていて、曲がり部１０１ｇと吸込み口を形成する円環部１０１ｆとが設けられている。

羽根１０１ｃは羽根車１０１の回転方向１０９に対して、内径側から外径側にかけて後退していくような形をしている。このような羽根は、一般には後ろ向き羽根とも呼ばれ、このような羽根形状を持つ羽根車を用いたものはターボファンとも呼ばれる。羽根が回転方向に前進するような形のものは前向き羽根と呼ばれ、このような羽根形状を持つ羽根車を用いたものはシロッコファン、あるいは、多翼ファンとも呼ばれる。

羽根１０１ｃにはその両側に５個ずつの突起（図示しない）が設けてあり、側板１０１ａと主板１０１ｂとに設けられた、羽根に対応した５個ずつの長方形の穴（図示しない）に差込み、両側から力を加え突起をつぶして固定する。この方法として、超音波を加えながら行うとカシメた時の高さを小さくできる。この実施例では羽根１０１ｃは８枚であり、これらを全て主板１０１ｂと側板１０１ａにセットしてからカシメ作業を行う。カシメ部のうち最内径のカシメ部１１０ａは側板１０１ａの曲がり部１０１ｇに掛からないようにしている。また、羽根１０１ｃの先端も側板１０１ａの曲がり部に掛からないようになっている。

羽根車１０１のうち、側板１０１ａと主板１０１ｂと羽根１０１ｃとは金属製であり、特にアルミニウムを用いている。この場合には、アルミニウムの中でも強度の高い超硬アルミニウムを用いている。補強板１０１ｄと補強板１０１ｅは鉄製であり、この場合は腐食しにくいステンレスを用いている。２つの補強板１０１ｄと１０１ｅはその外径は異なったものを用いているが、これによりいろいろな外力が加わったときに応力集中を緩和できる。

主ファンケース２８ｄとファンカバー２８ｃとで形成される内部空間には渦巻状の流路が形成されている。この渦巻状の流路はスクロール１０６であり、羽根車１０１から排出された流れを減速しながら静圧として回収する働きをしている。スクロール１０６の出口にはノーズ１０７があり、ファンカバー２８ｃ側にノーズ１０７ａが、主ファンケース２８ｂ側にノーズ１０７ｃ，スリット１０７ｄ，ノーズ１０７ｅが設けられている。仕切り板たるノーズ１０７の下流にはヒータ３１が設けられ、その下流には吐出口１１５が設けられている。

主ファンケース２８ｄとモータ２８ａとは、その中央部分に防振ゴム１０５を介して支持され、図示はしていないが、モータ２８ａのモータエンブラ２８ｂと主ファンケースの間も４個の防振ゴムを介して支持されている。なお、防振ゴム１０５は主ファンケース２８ｄからの空気の流出を防ぐように気密をする機能を合わせ持たせている。

次に、送風ユニット２８内の空気の流れを説明する。モータ２８ａが回転すると、羽根車１０１が回転し、それに伴ってフィルタダクト２７を通って吸気ダクト３３内の吸気流路３３ｂよりベルマウス３３ａから羽根車１０１に矢印１１７で示されるように空気が流入する。矢印１１６で示すように羽根車１０１で昇圧された高速の空気は羽根車の全周から排出され（矢印１１８）、スクロール１０６で集められると共に減速され、矢印１１９で示すようにノーズ１０７とファンケース２８ａとの隙間から下流に流れ、ヒータ３１で加熱されたのちに吐出口１１５を介して送風ユニット２８より排出される。

羽根車１０１の外径は１４０mmであり、これを１６０００ｒ／minで回転させているが、この条件では羽根車１０１の周速は約１１７ｍ／ｓであり、送風ユニットとしての出力は約２００Ｗとなる。このように大きな出力と圧力上昇を得るために、強度を確保する必要があり羽根車１０１は金属製特にアルミニウム製とした。アルミニウムは熱伝導性が良いので、モータ２８ａで発生した熱を回転軸１０２を介して羽根車１０１が受け取り、羽根車１０１から空気中に放出する。これによってモータ２８ａを冷却すると共に、モータ２８ａの廃熱を空気に与えることによって、乾燥系の空気の湿度を向上させることなく、温度を上昇させることにも使うことができる。

また、羽根１０１ｃを薄くしても強度を確保できるので、羽根枚数を増やしても羽根間の流路を広く取ることができるので、羽根車１０１内の流れの摩擦抵抗を小さくできる。

さらに、アルミニウムは延び易いので、側板１０１ａに曲がり部１０１ｇ及び円環部１０１ｆを作ることができるので、ベルマウス３３ａの円環部と平行にでき、また、ベルマウス３３ａとの距離を大きくできるので、２つの円環部の隙間を通って流れ込む漏れ流れの影響を受けにくくすることができるので、乱れた流れが羽根間に入りにくくなり、騒音を小さくできるとともに、流体抵抗を小さくできる。また、２つの円環部の隙間を２mmとっているが、その隙間の大きさを一定にできるので、羽根車がファンケース２８ｂに対して動いたときに、漏れ流れの量が変化しにくいという効果が得られる。

吸気ダクト３３は乾燥ダクト２９から流れ込む空気を図１５の左側から受け入れるので、ベルマウス３３ａに至ったときの流れには、偏りをもってしまう。羽根車１０１の羽根１０１ｃの先端が曲がり部１０１ｇの後ろ側に位置しているので、この偏流した流れの影響を受けにくく、流体抵抗の増大を防ぐとともに、流れの乱れによる騒音の発生を抑制できるので、騒音を低くできる。

さらに、ベルマウス３３ａと側板１０１ａとの間からの漏れ流れが壁面に付着してから羽根１０１ｃに流入するようにできるので、乱れによる流体抵抗の増大を抑制することができるという効果も得られる。さらに、羽根１０１ｃと側板１０１ａとが平面状に接触するようにできるので、羽根１０１ｃと側板１０１ａとの間に隙間ができにくくなり、漏れ流れによる性能低下が生じにくくなるという効果も得られる。

羽根車１０１の羽根１０１ｃの出口を三角状に切り欠いているので、羽根車１０１から出た流れがノーズ１０７に流入するタイミングをずらすことができ、羽根車１０１からの周期的に速度変動する流れがノーズ１０７に流入するタイミングをずらすことができるので、羽根車の羽根数と回転数の積を基本次とするその整数倍の周波数の騒音、いわゆる、羽根音を小さくできる。また、三角上の切り欠きが設けてあると、羽根車１０１を組み立てるときに、切り欠きがあるほうが外側にくるということが分かりやすいので、組み立てが容易になる。ここでは、三角状の切り欠きとしているが、斜めに傾斜させてもかまわない。

ここで用いたスクロール１０６は拡大角４度であるが、大きさに余裕があればさらに大きな拡大角を用いてもかまわない。しかしながら、送風ユニットの大きさが制限されているので、スクロール大きくできないので、スクロールの巻き始めの羽根車との距離を９mmとして、渦巻状の壁面を形成し、巻き始めの位置より渦巻き方向とは反対方向に直線状の壁面を形成し、ノーズ１０７に連なるように形成していて、その先端と羽根車１０１との距離を約１５mmとし、スクロール壁面の羽根車との距離の一番狭い巻き始め位置より、ノーズ先端と羽根車との距離より大きくしている。これによって、羽根音の増大を大きく抑制している。ノーズ先端位置の羽根車からの距離をさらに大きくすると、羽根音はさらに低減するが、性能的には効率が低下し始める傾向を持っている。

なお、渦巻きの終了した点から下流側に向けてほぼ直線状の壁面が続いているが、その終了して点から、ノーズを見たときの角度が巻き始めの角度であるが、通常は６０度から７０度程度が用いられるが、この実施例では約４５度と小さい。これは実験的にこの巻き始めの角度をふって、流体性能を調査し、この角度近辺に効率の高いところがあると判断して決定したものである。渦巻きの終了した点とノーズの先端までを直線的に結んだところの流速分布を調査したところ、ほぼ均一な流速分布であることが測定された。乾燥系では、ダクトとドラムとがつながって循環する系であり、また、ノーズの下流で流路が急拡大しているので、このような巻き始めの角度が適切であったものと考えられる。

この、ノーズ１０７より下流はヒータ３１に向かって急激に面積が増大する。ノーズの背面では図１６の上下方向に広がるとともに、図１７の上下方向にも広がっている。このように急激な面積の増大をすると流れは急激な減速を余儀なくされ、剥離する。特にこのように急激な面積増大は流れの全剥離をもたらし、大きな流体抵抗となるので、ファンとしての圧力上昇が大きく低下する。この実施例では、図１７に示すように、主ファンケース２８ｄ側はノーズ位置より下流ではほぼ平面をなすように構成し、ファンカバー２８ｅ側をヒータ３３側に向かって徐々に曲げこみ、ヒータ３１の前面に流れるようにしている。

このように、主ファンケース２８ｄとファンカバー２８ｅとの間の距離、言い換えれば、モータ２８ａ（又は羽根車）の軸方向距離を直線状に大きくするのではなく、ノーズから下流に行くに従って変化率を徐々に大きくすることによって、速度の大きいところでの減速率を小さくして、速度がある程度低下したところから急激に減速するようにしている。このようにすることで、減速の始めの部分では流れの剥離を抑制して、性能低下を抑え、流れの速度の小さくなって、流れの運動エネルギーが小さいところで急減速をさせるようにしている。従って、流れの抵抗の増大を大きく抑制している。また、ヒータに入る時の流れ速度の均一性を上げることができるので、ヒータの加熱を防止できる。

なお、このような剥離領域を狭くすることで上流側の流れへの悪影響がなくなるので、羽根音を抑制する面でも効果が得られる。また、直線状に変化させた場合には平面部分ができるが、これに対して曲面構造とすることができるので、強度も強くできるという効果も得られる。

さらに、羽根音の増大を抑制するためにノーズにはスリット１０７ｄを設け、空気の流通を可能としている。このスリット１０７ｄにより、ノーズ１０７に生じた圧力変動を緩和できるので、羽根音の抑制に効果が大きい。この実施例ではスリットの幅は３mmで深さは５mmである。スリットの幅を大きくしたり、深さを大きくすると羽根音の抑制効果は大きくなるが、圧力上昇値が低くなるという不具合も出てくる。なお、このスリット１０７ｄのほとんどは羽根車１０１の側板１０１ａに掛からない位置にあり、羽根車１０１から流出する流れが直接スリット１０７ｄを通過しないので、圧力上昇値の低下がほとんどなく、羽根音の抑制に効果が大きかった。

なお、スリットは１つに限らず２つ以上としてもよく、圧力上昇値が若干低下するものの、羽根音の低減量も大きくできる。

スクロール１０６の軸方向距離Ｈｓはスクロールの巻き方向に対して一様ではなく、渦巻きの巻き始めから徐々にその距離が大きくなっている。その軸方向距離が大きくなっている部分は羽根車の外周部分ではなく、羽根車の外周より内側に入った部分までの軸方向距離が大きくなっている。この実施例ではベルマウス３３ａの部分にある凹み部まで軸方向距離Ｈｓが変化している。軸方向距離Ｈｓを徐々に大きくするために、ファンカバー２８ｅ側の面が平面ではなくなっている。これによって、羽根車から流出する流れが周方向に積算されて、流れる空気流量が大きくなってくるに従って、流れる面積が拡大角で増大する以上に拡大することで、空気の流れの減速が促進される。なお、周方向に高さが一致しない部分ができるが、その位置は渦巻きの巻き始めにするのが良い。特に羽根音は巻き始めの位置に設けると低下している。このような軸方向距離Ｈｓを徐々に大きくすることにより、効率としては約２％向上している。なお、羽根音などに特に悪さをすることはない。

なお、軸方向距離Ｈｓが変化する範囲の軸中心からの距離は羽根車の外径より小さくしているが、羽根車の外径より大きい場合には、効率向上は得られなかった。

なお、ターボファンを使うとシロッコファンに比べて、羽根車１０１から排出する流れをより低速にできるので、小さなスクロール（拡大角の小さいスクロール）でも減速量が少ないので損失を小さくできるので、空間的に余裕がなく、スクロールを大きく取れない洗濯乾燥機でも、性能を比較的高くできるという特徴をもっている。また、羽根車の幅も小さくできるので、省スペースを実現できる。また、羽根１０１ｃの幅（図１８の上下方向）いっぱいに流れを流すので，流れの剥離などによる空気のよどんだところができにくいので、繊維くずが滞留して、羽根１０１ｃに付着するのを防ぐことができるという利点もある。

なお、ファン吐出圧と風量を満足させるためには、羽根車の回転数としては１００００から２００００ｒ／min、羽根車の外径は１２０mmから１８０mm程度とするのが好適である。

図６は、洗濯乾燥機の制御装置３８のブロック図である。５０はマイクロコンピュータで、各スイッチ１２，１３，１３ａに接続される操作ボタン入力回路５１や水位センサ３４、温度センサ５２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５０からの出力は、駆動回路５４に接続され、給水電磁弁１６，排水弁２５，モータ４，送風ファン２８，ヒータ３１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１４や発光ダイオード５６，ブザー５７に接続される。

前記マイクロコンピュータ５０は、電源スイッチ３９が押されて電源が投入されると起動し、図１４に示すような洗濯および乾燥の基本的な制御処理プログラムを実行する。

ステップＳ１０１
洗濯乾燥機の状態確認及び初期設定を行う。

ステップＳ１０２
操作パネル６の表示器１４を点灯し、操作ボタンスイッチ１３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１３ａ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。

ステップＳ１０３
操作パネル６のスタートスイッチ１２からの指示入力を監視して処理を分岐する。

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。

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。

ステップＳ１０６
洗濯乾燥コースが設定されている場合は、温風脱水を実行する。温風脱水は、送風ユニット２８を低速回転で運転し、ヒータ３１に通電（強モード）して温風を洗濯兼脱水槽３内に吹き込み衣類の温度を上昇させる。同時に、洗濯兼脱水槽３を高速で回転させ温まった衣類から効果的に水分を脱水する（温度が上がると水の粘性が低下するため効率よく脱水できる）。本実施の形態例では、送風ユニット２８の回転数を毎分１１０００回転に設定している。これは、許容電流値（１５Ａ）を超えないようにするためである。

ステップＳ１０７
乾燥運転１を実行する。送風ユニット２８は低速回転、ヒータ３１は強モードで運転し、洗濯兼脱水槽３の正逆回転を繰り返し、洗濯兼脱水槽３内の衣類の位置を入れ替えながら、高温の温風を衣類に吹き付ける。衣類全体の温度が上昇し衣類から水分が蒸発する。

ステップＳ１０８
高仕上げ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。高仕上げコース異倍のコースの場合は、ステップＳ１０７を乾燥終了まで行う。

ステップＳ１０９
乾燥開始からの経過時間が既定の時間になったかどうかを確認して処理を分岐する。規定の時間は、衣類の乾燥度（＝乾布の質量／湿布の質量）が０.９に達するより前に設定する。

乾燥は、次のように進行する。乾燥の初期は、衣類の温度を上昇させる予熱期間で、衣類の温度を速く上昇させるために、極力多くの熱量を衣類に与えることが重要である。予熱期間中は、衣類からの水分の蒸発は少ない。

衣類の温度が上昇するに従い、衣類からの水分の蒸発が多くなるため、気化熱により衣類の温度上昇は鈍くなり、やがて加熱と気化熱がバランスし、衣類の温度はほとんど一定となる（恒率乾燥）。衣類の水分量が少なくなると気化熱が減少し、衣類の温度が再び上昇を始め、衣類の水分がなくなると温風とほぼ同一の温度となり乾燥が終了する（減率乾燥）。衣類の温度が上昇を始めるのは、乾燥度が０.９付近になった時である。

衣類に水分が多く含まれている時点では、衣類にしわがついたとしても簡単に直すことができる（しわがついた衣類に霧吹きやスチームで水分を与えるとしわがとれることからも分かる）。しかし、しわが付いたままの状態で乾燥度０.９以上に乾燥が進むとしわが固定化する。一度固定化したしわをそれ以降の工程でとることは、ほとんどできない。従って、乾燥度が０.９になる前にしわを伸ばすことが重要となる。

実際の乾燥時には、材質や厚さが異なる衣類を同時に乾燥するので、乾燥度が０.９になる時間も衣類により様々である。従って、本実施の形態例では、最もしわになりやすい薄手の綿衣類の乾燥度が０.８から０.８５程度になる時間に設定してある。また、布量によって乾燥度が０.９になる時間は異なるため、布量に応じて時間を設定する必要があることはもちろんである。

ステップＳ１１０
乾燥運転２を実行する。洗濯兼脱水槽３の正逆回転は続けたまま、送風ユニット２８を高速回転し、ヒータ３１を弱モードにして洗濯兼脱水槽３内の衣類に高速の風を吹き付け、しわを伸ばしながら乾燥を行う。送風ユニット２８を高速回転した時に、ヒータ３１を弱モードにするのは、許容電流値を越えないようにするためである。本実施の形態例では、送風ユニット２８の回転数を毎分１６０００回転に設定している。毎分１６０００回転時の送風ユニット２８の入力電流は約７Ａ、ヒータ３１が約６Ａ、モータ４と制御装置３８で約１Ａとなっている。

本ステップでは、ヒータ３１が弱モードとなるため、ステップＳ１０７に比べ低下する。特に乾燥度が０.９を越すと衣類の温度が上昇し、温風温度に近づいてゆくが、温風温度が低いため、衣類の温度を低く抑えることができ、衣類へのダメージを軽減できるメリットもある。

乾燥は、温度センサにより温風や冷却水排水温度を監視しながら実行し、温度変化の割合が所定の値になったときに終了する。

なお、ステップＳ１０７の乾燥運転１を実施せず、ステップＳ１１０の乾燥運転２を最初から行っても良い。布量が多くなるに従い、洗濯兼脱水槽３内での奥と手前側の衣類の入れ替わりが起きにくくなり、温風が吹き付けられている手前側の衣類は速く乾いていく。このため、最初から送風ユニット３８を高速で運転することで、乾燥速度が大きくばらついても、速く乾いた衣類へしわが付くのを防止できる。

以上、上述の実施例によれば、乾燥運転中に衣類に高速の風を直接吹き付けるので、風により衣類が押し広げられ、衣類のしわが伸ばされて、しわの少ない乾燥仕上りを実現できる。

また、前記高速の風を吹き出すノズルを回転ドラムの上側に設けた場合、風量を毎分約１.５立方メートル、風速を毎秒９０メートルから１３０メートルとすることで、効率よく衣類のしわを伸ばすことができる。

また、前記高速の風を吹き出すノズルを回転ドラムの下側に設けた場合、風量を毎分約１.５立方メートル、風速を毎秒６０メートルから１００メートルとすることで、効率よく衣類のしわを伸ばすことができる。衣類の下側から風を吹き付けることで、落下する衣類自重のために衣類へ働く力が増加し、低い風速でもしわを十分に伸ばすことができる。さらに、落下する衣類に下側から風を吹き付けるため、衣類が落下傘のように広がるため、よりしわを伸ばす効果が大きくなる。

また、送風手段の一部として羽根車を用い、吸込み口を有する前面プレートと後面プレートを有し、前面プレートと後面プレートとの間に羽根を有し、羽根が中心側から外径側に行くに従って回転方向とは反対側に後退する羽根車を金属製とすることで、高速の風を起こすことができ、かつ、小さなスペースで実現でき、また、騒音の小さくすることができる。

本発明のドラム式洗濯乾燥機を示す外観図である。 本発明のドラム式洗濯機の筐体の一部を切断して内部構造を示す斜視図である。 本発明のドラム式洗濯機の背面カバーを外して内部構造を示す背面図である。 本発明のドラム式洗濯機の内部構造を示す側面図である。 本発明のドラム式洗濯機の筐体の上部を切断して内部構造を示す上面図である。 図２に示した洗濯乾燥機の制御系のブロック線図である。 温風吹き出し口を設けた外槽カバーの正面図である。 図７における温風吹き出し口のＡ−Ａ断面図である。 風速と乾燥後の衣類の仕上りの官能評価値の実験結果である。 送風ユニットの流量圧力特性を測定する装置である。 官能評価値と衣類の仕上り具合を示す写真である。 ノズルから吹き出した高速の風が衣類に当たった時の模式図である。 衣類乾燥機のドラム容積と乾燥後の衣類仕上り状態の一例を示す写真である。 図６に示した制御系のコントローラにおけるマイクロコンピュータが実行する制御処理の一部を示すフローチャートである。 送風ユニット２８の断面図である。 主ファンケースを外した状態で羽根車を置いた状態の平面図である。 ファンカバーを取り除いた状態の平面図である。 羽根車１０１の羽根１０１ｃの入口出口がわかるようにした断面図である。 羽根車の断面図である。 羽根車の平面図である。 側板を取り除いた羽根車の平面図である。

符号の説明

１ 筐体
２ 外槽
２ｄ 外槽カバー
３ 洗濯兼脱水槽
４，２８ａ モータ
６ 操作パネル
８ 乾燥フィルタ
９ ドア
１６ 給水電磁弁
２７ フィルタダクト
２８ 送風ユニット
２８ｂ ファンケース
２８ｄ 主ファンケース
２８ｅ ファンカバー
２９ 乾燥ダクト
３１ ヒータ
３２ 温風吹出し口
３２ｄ ノズル
３３ 吸気ダクト
３３ａ ベルマウス
３８ 制御装置
１０１ 羽根車
１０５ 防振ゴム
１０６ スクロール
１０７ ノーズ

Claims (2)

1. 衣類が収容される回転ドラムと、この回転ドラムを駆動するモータと、前記回転ドラムを支持する筐体とを有し、乾燥運転する乾燥機において、
   前記乾燥運転中に、前記回転ドラム内に送風する手段を設け、前記送風する手段は、送風手段とこの送風手段の吐き出し側に設けたノズルとで構成され、
   前記送風手段は、吸込み口を有する前面プレート及び後面プレート、前面プレートと後面プレートとの間に設けられ中心側から外径側に行くに従って回転方向とは反対側に後退する羽根で構成された羽根車，渦巻状の流路を有し、
   この流路の前記羽根車の軸方向距離を、前記流路の渦巻きが終了する点にいくに従い徐々に大きくし、前記羽根車の軸方向距離を変化させる前記流路の範囲を、前記羽根車の外径より小さくしたことを特徴とする乾燥機。
2. 衣類が収容される回転ドラムと、この回転ドラムを駆動するモータと、前記回転ドラムを支持する筐体とを有し、乾燥運転を有する洗濯乾燥機において、
   前記乾燥運転中に、前記回転ドラム内に送風する手段を設け、前記送風する手段は、送風手段とこの送風手段の吐き出し側に設けたノズルとで構成され、
   前記送風手段は、吸込み口を有する前面プレート及び後面プレート、前面プレートと後面プレートとの間に設けられ中心側から外径側に行くに従って回転方向とは反対側に後退する羽根で構成された羽根車，渦巻状の流路を有し、
   この流路の前記羽根車の軸方向距離を、前記流路の渦巻きが終了する点にいくに従い徐々に大きくし、前記羽根車の軸方向距離を変化させる前記流路の範囲を、前記羽根車の外径より小さくしたことを特徴とする洗濯乾燥機。

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