JP2002210321A - 熱電除湿装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷却フィンで生成した水分が放熱ファンに到
達しないようにし、かつ、小型軽量な除湿装置を構成す
る。 【解決手段】 熱電除湿装置の略円筒形のケース１と、
通電により一面が吸熱面となり他面が放熱面となる円盤
状に形成した熱電素子２ａと、前記円盤の中心において
吸熱面側に垂設した第一熱伝導軸２ｂと放熱面側に垂設
した第二熱伝導軸２ｃとでなる熱伝導性を有する熱伝導
軸２０と、前記第一熱伝導軸２ｂに設けた吸熱を行う第
一熱交換器２ｅと、前記第二熱伝導軸２ｃに設けた放熱
を行う第二熱交換器２ｆとを備えた除湿ユニット２と、
熱伝導軸を駆動して前記除湿ユニットを回転させるモー
タ３と、除湿ユニット２に給電する電源４ａ、固定電極
４ｂ及び除湿ユニット側に回転電極２ｄを備える給電手
段４と、第一熱交換器２ｅの外部周縁に、第一熱交換器
２ｅの外周を覆って設けた露受樋５とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱電素子を用いた
小型軽量な熱電除湿装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の熱電除湿装置では、一般に除湿す
る空気の取り入れ口または吐き出し口にファンモータを
設けて、冷却フィン及び加熱フィンへ送風していた。そ
のため、冷却フィンで結露した水分が、加熱フィンにま
で及ぶ恐れがあった。加熱フィンに水分がかかると蒸発
熱を奪うため、加熱フィンから余分な放熱を強いられひ
いては装置の成績係数（ＣＯＰ）を低下させるという問
題があった。また、冷却フィン、加熱フィン及びファン
モータを別個に設けているので装置が大型で重くなる問
題があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点に
鑑みなされたもので、冷却フィンで凝縮し生成した水分
が放熱ファンに到達しないようにし、かつ、小型軽量な
除湿装置を構成する手段を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、下記の手段による構成とした。

【０００５】通電により一面が吸熱面となり他面が放熱
面となる円盤状に形成した熱電素子と、前記円盤の中心
において吸熱面側に垂設した第一熱伝導軸と放熱面側に
垂設した第二熱伝導軸とでなる熱伝導性を有する熱伝導
軸と、前記第一熱伝導軸に設けた吸熱を行う第一熱交換
器と、前記第二熱伝導軸に設けた放熱を行う第二熱交換
器とを備えた除湿ユニットと、前記熱伝導軸を駆動して
前記除湿ユニットを回転させるモータと、前記除湿ユニ
ットに給電する給電手段とを備え、前記第一熱交換器又
は第二熱交換器の少なくとも一方を送風及び熱交換を行
うファンで構成し、前記除湿ユニット及びファンの回転
により、外気を除湿ユニットに供給し、第一熱交換器で
気体を冷却して結露させ、この冷却した気体を第二熱交
換器で加熱して相対湿度を低下させて排気するようにし
た。

【０００６】また、上記熱伝導軸を、ヒートパイプで構
成する。

【０００７】また、上記第一熱交換器及び上記第二熱交
換器を、円筒の周囲に設け、前記円筒を熱伝導軸に嵌合
し固定する。

【０００８】また、上記熱交換器を、円筒の周囲に放射
状に配置した熱伝導性の複数の板状部材でなるフィンと
する。

【０００９】また、上記フィンを、放射状方向に沿って
凸条と凹条とを交互に繰り返す波形板状部材とする。

【００１０】また、上記フィンを、円筒の軸方向に沿っ
て複数段に設置する。

【００１１】また、上記熱交換器を、円筒の周囲に放射
状に配置した熱伝導性の複数の針金状部材とする。

【００１２】また、上記ファンを、円筒の周囲に所定の
ピッチを備えて放射状に配置した熱伝導性部材でなる複
数の羽根で構成する。

【００１３】また、上記円筒を、熱伝導軸に機械的に固
定する又はろう付けにより固定する。

【００１４】また、上記給電手段を、上記熱電素子の両
面周縁の夫々に連続して配置した＋又は、−の回転電極
と、前記回転電極の極性に応じ摺動するように配置した
直流電源から給電する＋又は、−の固定電極とで構成し
た。

【００１５】また、上記回転電極を上記円盤状の熱電素
子の吸熱面と放熱面の面上の周縁に配置するとともに、
上記固定電極を円盤状の熱電素子の両側に配置して前記
回転電極を挟持するように構成した。

【００１６】また、上記給電手段を、導電部材で構成し
上記熱電素子に電気接続する上記第一熱伝導軸と第二熱
伝導軸の軸の夫々に設けた＋又は、−の回転電極と、前
記回転電極の極性に応じ摺動するように前記熱伝導軸を
軸支する軸受の夫々に配置した直流電源から給電する＋
又は、−の固定電極とで構成した。

【００１７】また、上記第一熱交換器の外部周縁に、前
記第一熱交換器を覆って断面が略Ｕ字状の露受樋を設
け、前記露受樋の最低部にパイプを垂設して排水する。

【００１８】また、上記給電手段を、タイマーと切り換
えスイッチを備え給電の極性を所望の周期で反転するよ
うにした。

【００１９】また、上記給電手段の電源を、第二熱交換
器の直下に配置した。

【００２０】また、上記除湿ユニットと、モータと、給
電手段の電源とを、前記除湿ユニットの回転外形に略等
しい略円筒状のケースに収納した。

【００２１】また、上記ケースの略円筒状の両端開口に
取り外し自在のフィルタを設けた。

【００２２】また、上記モータは防水型とし、第一熱交
換器又は第二熱交換器の表面又は、フィン又は針金状部
材又はファンの表面には撥水性皮膜を形成する。

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明によ
る熱電除湿装置を詳細に説明する。図１は、本発明によ
る熱電除湿装置の一実施例を示す縦断面図（イ）、吸入
口側から見た側面図（ロ）及び排気口側から見た側面図
（ハ）である。

【００２３】図１において、１は熱電除湿装置の略円筒
形のケースである。２は通電により一面が吸熱面となり
他面が放熱面となる円盤状に形成した熱電素子２ａと、
前記円盤の中心において吸熱面側に垂設した第一熱伝導
軸２ｂと放熱面側に垂設した第二熱伝導軸２ｃとでなる
熱伝導性を有する熱伝導軸２０と、前記第一熱伝導軸２
ｂに設けた吸熱を行う第一熱交換器２ｅと、前記第二熱
伝導軸２ｃに設けた放熱を行う第二熱交換器２ｆとを備
えた除湿ユニットである。３は熱伝導軸を駆動して前記
除湿ユニットを回転させるモータである。４は除湿ユニ
ット２に給電する給電手段であり、電源４ａ、固定電極
４ｂ及び除湿ユニット側に回転電極２ｄを備える。５は
第一熱交換器２ｅの外部周縁に、第一熱交換器２ｅの外
周を覆って設けた露受樋であり、露受樋５の最低部に排
水パイプ５ａを垂設する。

【００２４】図１を参照して本発明による熱電除湿装置
の一実施例の詳細な構成及び、除湿動作を説明する。円
盤状に形成した熱電素子２ａの中心において、吸熱面側
に第一熱伝導軸２ｂを垂設するとともに、放熱面側に第
二熱伝導軸２ｃを垂設し、前記第一熱伝導軸２ｂに吸熱
を行う第一熱交換器２ｅとして、例えば、冷却フィン２
ｅ１を設け、前記第二熱伝導軸２ｃに放熱を行う第二熱
交換器２ｆとして、例えば、放熱ファン２ｆ１を設け、
前記第二熱伝導軸２ｃを略同一軸に設置したモータ３に
接続する。除湿ユニット２は、例えば、熱伝導軸２０が
ベアリング入りの軸受１ｂで軸支されていて、前記モー
タ３が第二熱伝導軸２ｃを駆動することにより回転す
る。

【００２５】また、前記除湿ユニット２と、モータ３
と、給電手段４の電源４ａと、冷却フィン２ｅ１の外周
を覆う露受樋５とを、前記除湿ユニット２の回転外形に
略等しい略円筒状のケース１に収納することにより無駄
なスペースを設けず小型化ができる。特に、第二熱交換
器２ｆ等に放熱ファン２ｆ１を設けているので、従来の
熱交換器と、ファンを個別に設ける方法と比較して小型
化が容易である。熱電素子２ａは給電手段４により給電
され吸熱動作及び放熱動作を行う。具体的には、電源４
ａから直流が固定電極４ｂに給電される。一方、例え
ば、熱電素子２ａの円盤の側面上に回転電極２ｄを設
け、前記回転電極２ｄが固定電極４ｂを摺動することに
より給電が行われる。尚、給電手段４の電源４ａを、第
二熱交換器２ｆの直下に配置することにより、放熱ファ
ン２ｆ１とともに電源４ａの発熱を気体の加熱に利用で
きる。

【００２６】除湿ユニット２が回転するとき、放熱ファ
ン２ｆ１の回転により冷却フィン２ｅ１に近いケース１
の開口から、空気等の気体を吸入し、冷却フィン２ｅ１
で結露した水滴が回転に起因する遠心力により外側へ飛
散し、外周部にある露受樋５が全ての水滴を捉え、露受
樋５の水滴は流下して最低部の排水パイプ５ａから外部
へ放出する。従って、冷却フィン２ｅ１、の結露は常時
取り除かれ効率良く継続して結露が行われる。また、冷
却フィン２ｅ１等でなる第一熱交換器２ｅの表面、露受
樋５はテフロン（登録商標）樹脂等の撥水性皮膜を形成
し、結露した水滴を飛散し易くし、外部に放出し易くす
る。その結果、水滴が後段の放熱ファン２ｆ１に到達し
ないように、また、冷却フィン２ｅ１が凍結しないよう
に出来る。また、ケース１の略円筒状の両端開口に取り
外し自在のフィルタ１ａを設けることにより、気体中の
ゴミを取り除き、熱電除湿装置内部のゴミの汚れを防止
し、合せて、内部で発生する音を吸収する。また、モー
タ３は防水型とし水滴がかかっても故障しないように配
慮する。

【００２７】冷却された気体は、ケース１内部を進み放
熱ファン２ｆ１の暖かい羽根に触れて加熱され、相対湿
度を低下させて排気し、除湿するが、放熱ファン２ｆ１
が回転し大量の冷却された気体と接触するようにしたの
で効率良く加熱して相対湿度を低下させて排気できる。

【００２８】図２は、本発明による熱電除湿装置の熱伝
導軸及び熱伝導軸の取付け方法の一実施例を示す斜視図
である。図２、図１を参照して説明する。熱伝導軸２０
の第一熱伝導軸２ｂ及び第二熱伝導軸２ｃを、それぞれ
別個のヒートパイプ２０１、２０２で構成することによ
り、従来の熱良導体の金属などの軸を使用する方法と比
較して、熱電素子２ａの吸熱、放熱の際の熱移動を効率
良く行え、冷却フィン２ｅ１を急速に冷却できるととも
に、放熱ファン２ｆ１を急速に加熱できる。その結果、
吸気した気体を効率良く冷却するとともに除湿し、放熱
できる。従って、熱電除湿装置の効率を向上できる。ヒ
ートパイプ２０１、２０２を熱電素子２ａに取付ける方
法は、例えば、円盤状に形成した熱電素子２ａの吸熱面
側及び放熱面側の中心に熱伝導部材で成形した円筒２ａ
１をそれぞれ垂直に取付けておき、この円筒２ａ１にヒ
ートパイプ２０１、２０２を挿入し、機械的な方法、例
えば、カシメにより固定、又はろう付け等の方法により
固定できる。

【００２９】図３は、本発明による熱電除湿装置の第一
熱交換器及び、第二熱交換器の一実施例を示す斜視図
（イ）、（ロ）、（ハ）及び（ニ）である。図３、図１
を参照して説明する。円筒３０の周囲に第一熱交換器２
ｅ及び第二熱交換器２ｆを設け、前記円筒３０を熱伝導
軸に嵌合し固定するように構成すれば、組立が容易であ
る。図３（イ）に示すように、熱交換器を、円筒３０の
周囲に放射状に熱伝導性の複数の板状部材でなるフィン
３１をろう付けなどで取付ける。例えば、このフィン３
１を冷却フィン２ｅ１として利用することにより、吸気
した気体は回転運動するこの冷却フィン２ｅ１に接触
し、冷却される。冷却フィン２ｅ１の表面に結露により
生成した水滴は、前記回転運動に起因する遠心力により
除去する。また、このフィンを、放射状方向に沿って凸
条と凹条とを交互に繰り返す波形板状部材３２とする
と、結露した水滴を遠心力により除去する際の水流のガ
イドとして動作し、結露水を確実に露受樋５に伝え排出
できる。さらに、波形板状部材３２の凸条と凹条による
表面積の増加が結露の量を多くする。

【００３０】図３（ロ）に示すように、熱交換器を、円
筒３０の周囲に放射状に熱伝導性の複数の針金状部材３
３をろう付けなどで取付ける。例えば、この針金状部材
３３を冷却することにより結露し、水滴は遠心力により
除去できる。

【００３１】図３（ハ）に示すように、ファン３５を、
円筒３０の周囲に所定のピッチ３４を備えて放射状に熱
伝導性部材でなる複数の羽根をろう付けなどで取付け
る。例えば、このファン３５を放熱ファン２ｆ１として
利用し、吸気、排気を行うとともに気体を加熱する。図
３（ニ）に示すように、フィン３１を、円筒３０の軸方
向に沿って二段等に設置することにより、冷却表面積を
増加できる。尚、図３（イ）〜（ニ）の実施例は、円筒
３０を、熱伝導軸２０に機械的に固定する又はろう付け
により固定することにより、組立が簡易になる。また、
第一熱交換器２ｅ又は第二熱交換器２ｆの表面又は、フ
ィン又は針金状部材又はファンの表面には撥水性皮膜を
形成し、水滴の除去、汚れの付着の低減を図る。

【００３２】図４は、本発明による熱電除湿装置の給電
手段の一実施例を示す要部断面図である。図４、図１を
参照して説明する。図４のＡに示した電極の配置の場
合、給電手段４を、熱電素子２ａの両面周縁の夫々に連
続して配置した＋又は、−の回転電極２ｄと、前記回転
電極２ｄの極性に応じ摺動するように配置した直流電源
から給電する＋又は、−の固定電極４ｂとで構成したの
で、電源４ａからブラシの作用を行う固定電極４ｂを経
由して回転電極２ｄに給電できる。また、図４のＢに示
した電極の配置の場合、回転電極２ｄを円盤状の熱電素
子２ａの吸熱面と放熱面の面上の周縁に配置するととも
に、固定電極４ｂを円盤状の熱電素子の両側に配置して
回転電極２ｄを挟持し摺動する方法では、運転時に熱伝
導軸２０に加わる下向きの不要な力を低減する。また、
給電手段４を、図示しないタイマーと切り換えスイッチ
を備え、図７の「熱電除湿装置の給電手段の極性反転動
作を示す波形図」に示すように、給電の極性を所望の周
期で反転させ、前記冷却フィン２ｅ１を適宜加熱しフィ
ンの凍結を防止し、効率良い結露が行えるように構成し
ても良い。

【００３３】図５は、本発明による熱電除湿装置の給電
手段の他の実施例を示す要部断面図である。図５、図１
を参照して説明する。給電手段４を、熱電素子２ａに電
気接続する導電部材で形成した第一熱伝導軸２ｂと第二
熱伝導軸２ｃの軸の夫々に設けた＋又は、−の回転電極
２ｄと、前記回転電極２ｄの極性に応じ摺動するように
前記熱伝導軸２０を軸支する軸受１ｂの夫々に配置した
直流電源から給電する＋又は、−の固定電極４ｂとで構
成しても良い。尚、給電は、固定電極４ｂから回転電極
２ｄに、さらに導電部材で形成した第一熱伝導軸２ｂと
第二熱伝導軸２ｃを経由して熱電素子２ａの夫々の電極
５１に導電するように行われる。

【００３４】図６は、本発明による熱電除湿装置の露受
樋の実施例を示す要部断面図である。図６、図１を参照
して説明する。第一熱交換器２ｅの外部周縁に、第一熱
交換器２ｅを覆って断面が略Ｕ字状又は半円状等の露受
樋５を設け、露受樋５の最低部に排水パイプ５ａを垂設
して排水する。例えば、冷却フィン２ｅ１で冷却され、
結露により生成した水滴は遠心力により露受樋５に移動
し、露受樋５を流下して最低部のパイプから排出する。
この時、略Ｕ字状又は半円状の断面等により水滴が集積
して速やかに水流が形成される。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は冷却フィ
ンで凝縮し生成した水分が放熱ファンに到達しないよう
にし、かつ、小型軽量な除湿装置を構成する手段を提供
する。従って、除湿性能における成績係数（ＣＯＰ）を
低下させず、効率が良い除湿装置となる。また、冷却フ
ィン、加熱フィン及びファンモータを別個に設ける必要
がなく、軽量な回転式の冷却フィン、放熱ファンなどで
構成できるので装置が小型軽量に実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明による熱電除湿装置の一実施例
を示す縦断面図（イ）、吸入口側から見た側面図（ロ）
及び排気口側から見た側面図（ハ）である。

【図２】本発明による熱電除湿装置の熱伝導軸及び熱伝
導軸の取付け方法の一実施例を示す斜視図である。

【図３】本発明による熱電除湿装置の第一熱交換器及
び、第二熱交換器の一実施例を示す斜視図（イ）、
（ロ）、（ハ）及び（ニ）である。

【図４】本発明による熱電除湿装置の給電手段の一実施
例を示す要部断面図である。

【図５】本発明による熱電除湿装置の給電手段の他の実
施例を示す要部断面図である。

【図６】本発明による熱電除湿装置の露受樋の実施例を
示す要部断面図である。

【図７】本発明による熱電除湿装置の給電手段の極性反
転動作を示す波形図である。

【符号の説明】

１ ケース １ａ フィルタ １ｂ 軸受 ２ 除湿ユニット ２０ 熱伝導軸 ２０１、２０２ ヒートパイプ ２ａ 熱電素子 ２ａ１ 円筒 ２ｂ 第一熱伝導軸 ２ｃ 第二熱伝導軸 ２ｄ 回転電極 ２ｅ 第一熱交換器 ２ｅ１ 冷却フィン ２ｆ 第二熱交換器 ２ｆ１ 放熱ファン ３ モータ ３０ 円筒 ３１ フィン ３２ 波形板状部材 ３３ 針金状部材 ３４ ピッチ ３５ ファン ４ 給電手段 ４ａ 電源 ４ｂ 固定電極 ５ 露受樋 ５１ 電極 ５ａ 排水パイプ

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通電により一面が吸熱面となり他面が放
   熱面となる円盤状に形成した熱電素子と、前記円盤の中
   心において吸熱面側に垂設した第一熱伝導軸と放熱面側
   に垂設した第二熱伝導軸とでなる熱伝導性を有する熱伝
   導軸と、前記第一熱伝導軸に設けた吸熱を行う第一熱交
   換器と、前記第二熱伝導軸に設けた放熱を行う第二熱交
   換器とを備えた除湿ユニットと、 前記熱伝導軸を駆動して前記除湿ユニットを回転させる
   モータと、前記除湿ユニットに給電する給電手段とを備
   え、 前記第一熱交換器又は第二熱交換器の少なくとも一方を
   送風及び熱交換を行うファンで構成し、 前記除湿ユニット及びファンの回転により、外気を除湿
   ユニットに供給し、第一熱交換器で気体を冷却して結露
   させ、この冷却した気体を第二熱交換器で加熱して相対
   湿度を低下させて排気するようにした熱電除湿装置。
2. 【請求項２】 上記熱伝導軸を、ヒートパイプで構成す
   ることを特徴とする請求項１記載の熱電除湿装置。
3. 【請求項３】 上記第一熱交換器及び上記第二熱交換器
   を、円筒の周囲に設け、前記円筒を熱伝導軸に嵌合し固
   定する請求項１記載の熱電除湿装置。
4. 【請求項４】 上記熱交換器を、円筒の周囲に放射状に
   配置した熱伝導性の複数の板状部材でなるフィンとする
   請求項３記載の熱電除湿装置。
5. 【請求項５】 上記フィンを、放射状方向に沿って凸条
   と凹条とを交互に繰り返す波形板状部材とする請求項４
   記載の熱電除湿装置。
6. 【請求項６】 上記フィンを、円筒の軸方向に沿って複
   数段に設置する請求項４記載の熱電除湿装置。
7. 【請求項７】 上記熱交換器を、円筒の周囲に放射状に
   配置した熱伝導性の複数の針金状部材とする請求項３記
   載の熱電除湿装置。
8. 【請求項８】 上記ファンを、円筒の周囲に所定のピッ
   チを備えて放射状に配置した熱伝導性部材でなる複数の
   羽根で構成する請求項３記載の熱電除湿装置。
9. 【請求項９】 上記円筒を、熱伝導軸に機械的に固定す
   る又はろう付けにより固定する請求項３、４，７，８記
   載の熱電除湿装置。
10. 【請求項１０】 上記給電手段を、上記熱電素子の両面
    周縁の夫々に連続して配置した＋又は、−の回転電極
    と、前記回転電極の極性に応じ摺動するように配置した
    直流電源から給電する＋又は、−の固定電極とで構成し
    た請求項１記載の熱電除湿装置。
11. 【請求項１１】 上記回転電極を上記円盤状の熱電素子
    の吸熱面と放熱面の面上の周縁に配置するとともに、上
    記固定電極を円盤状の熱電素子の両側に配置して前記回
    転電極を挟持するように構成した請求項１０記載の熱電
    除湿装置。
12. 【請求項１２】 上記給電手段を、上記熱電素子に電気
    接続する導電部材で形成した上記第一熱伝導軸と第二熱
    伝導軸の軸の夫々に設けた＋又は、−の回転電極と、前
    記回転電極の極性に応じ摺動するように前記熱伝導軸を
    軸支する軸受の夫々に配置した直流電源から給電する＋
    又は、−の固定電極とで構成した請求項１記載の熱電除
    湿装置。
13. 【請求項１３】 上記給電手段を、タイマーと切り換え
    スイッチを備え給電の極性を所望の周期で反転するよう
    にした請求項１記載の熱電除湿装置。
14. 【請求項１４】 上記給電手段の電源を、第二熱交換器
    の直下に配置した請求項１記載の熱電除湿装置。
15. 【請求項１５】 上記除湿ユニットと、モータと、給電
    手段の電源とを、前記除湿ユニットの回転外形に略等し
    い略円筒状のケースに収納したことを特徴とする請求項
    １記載の熱電除湿装置。
16. 【請求項１６】 上記ケースの略円筒状の両端開口に取
    り外し自在のフィルタを設けたことを特徴とする請求項
    １記載の熱電除湿装置。
17. 【請求項１７】 上記第一熱交換器の外部周縁に、前記
    第一熱交換器を覆って断面が略Ｕ字状又は半円状の露受
    樋を設け、前記露受樋の最低部にパイプを垂設して排水
    することを特徴とする請求項１記載の熱電除湿装置。
18. 【請求項１８】 上記モータは防水型とし、第一熱交換
    器又は第二熱交換器の表面又は、フィン又は針金状部材
    又はファンの表面には撥水性皮膜を形成することを特徴
    とする請求項１、４，８記載の熱電除湿装置。