JP2006255637A - 除湿装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒートポンプと吸放湿手段を用い、循環経路のない単純な構成において効率の良い除湿が行える除湿装置を提供することを目的としている。
【解決手段】冷媒１１７を圧縮する圧縮機１０２と冷媒１１７が供給空気に対して放熱する放熱器１０３と冷媒１１７が膨張する膨張機構１０４と冷媒１１７が供給空気から吸熱する吸熱器１０５とを有するヒートポンプ１１８と、供給空気から吸湿する吸湿部１２０および供給空気に放湿する放湿部１２１を有する吸放湿手段１１９と、除湿対象空気１１６が放熱器１０３、放湿部１２１、吸熱器１０５、吸湿部１２０の順に供給される主経路２を備え、除湿対象空気１１６の一部を放熱器１０３および放湿部１２１を迂回させて吸熱器１０５に供給するバイパス経路５を備えた構成とすることによって、吸熱器１０５および吸湿部１２０への空気供給量を増加させ、吸熱器１０５および吸湿部１２０における除湿効率を向上する。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮機、放熱器、膨張機構、吸熱器等から構成されるヒートポンプと、吸着剤や吸収剤を用いて吸放湿を行う吸放湿手段を備えた除湿装置に関する。

従来のヒートポンプと吸放湿手段を備えた除湿装置としては、放熱器、吸放湿手段の放湿部、吸熱器の順に空気を循環させるものがある（例えば、特許文献１参照）。

以下、その除湿装置について図８を参照しながら説明する。

図８に示すように、除湿装置の本体１０１内には、圧縮機１０２、放熱器１０３、膨張機構１０４、吸熱器１０５を配管接続した冷媒回路１０６と、吸着剤１０７が担持されたハニカムローター１０８が設けられており、循環ファン１０９によって送風される循環空気１１０が、放熱器１０３、ハニカムローター１０８の一部、吸熱器１０５の順に循環するように循環経路１１１が形成されている。また、ハニカムローター１０８の他の部分は、吸込口１１２および吹出口１１３を開口した供給経路１１４内に配置されており、供給ファン１１５によって除湿対象空気１１６が供給されている。また、冷媒回路１０６内には冷媒１１７が充填されており、この冷媒１１７が、圧縮機１０２で圧縮されることによって、放熱器１０３、膨張機構１０４、吸熱器１０５の順に冷媒回路１０６内を循環し、放熱器１０３において循環空気１１０に放熱するとともに、吸熱器１０５において循環空気１１０から吸熱することによってヒートポンプ１１８を動作させている。ハニカムローター１０８は、図示しない駆動手段によって回転しており、この回転に伴いハニカムローター１０８に担持された吸着剤１０７が、循環経路１１１内における循環空気１１０との接触と供給経路１１４内における除湿対象空気１１６との接触を繰り返している。この吸着剤１０７は、晒される空気の相対湿度が高ければ多くの水分を保持でき、相対湿度が低くなると保持可能な水分量が減少する特性を有しているので、相対湿度の異なる複数の空気との接触を繰り返せば、各々の相対湿度における吸着剤１０７の保持可能な水分量の差に応じて水分の吸脱着が行われることになる。ここで、循環経路１１１内で吸着剤１０７と接触する循環空気１１０は、放熱器１０３において冷媒１１７の放熱により加熱されて除湿対象空気１１６よりも低い相対湿度の空気となっているので、この相対湿度の差によって、吸着剤１０７が、除湿対象空気１１６中の水分を吸着し、吸着した水分を循環空気１１０中に脱着するように作用する。この吸脱着作用によって吸放湿手段１１９としての動作が為されることとなり、ハニカムローター１０８の供給経路１１４内に位置する部分が除湿対象空気１１６から吸湿する吸湿部１２０、ハニカムローター１０８の循環経路１１１内に位置する部分が循環空気１１０へ放湿する放湿部１２１となる。吸湿部１２０において吸湿された除湿対象空気１１６は低湿の空気となって吹出口１１３から本体１０１外部に流出し、また、放湿部１２１において放湿された循環空気１１０は、高湿の空気となって吸熱器１０５に供給される。吸熱器１０５に供給された高湿の循環空気１１０は、冷媒１１７の吸熱によって露点温度以下まで冷却されて空気中の水分が飽和する。この飽和した水分が凝縮してタンク１２２に滴下し、このタンク１２２に溜まった凝縮水の量が除湿装置の除湿量となるのである。
特開昭６３−１４２３号公報（第２−３頁、第１図）

以上の例では、吸湿部１２０において除湿対象空気１１６から吸湿し、この吸湿した水分を、放熱器１０３で加熱した高温の循環空気１１０を放湿部１２１に供給することによって放湿させ、この放湿させた水分を含んだ高湿の循環空気１１０を吸熱器１０５において冷却して水分を飽和させることにより除湿するようにしている。したがって循環空気１１０を放熱器１０３、放湿部１２１、吸熱器１０５に循環させる循環経路１１１を密閉性よく本体１０１内に形成する必要があり、装置構成が複雑化するという課題があった。そして循環経路１１１の密閉度が低い場合には、除湿対象空気１１６と循環空気１１０との湿度移行が発生して除湿効率が低下するという課題があった。

本発明は上記課題を解決するものであり、循環経路１１１のない単純な構成で、効率の良い除湿が行える除湿装置を提供することを目的としている。

上記した目的を達成するために、本発明が講じた第１の課題解決手段は、冷媒（１１７）を圧縮する圧縮機（１０２）と前記冷媒（１１７）が供給空気に対して放熱する放熱器（１０３）と前記冷媒（１１７）が膨張する膨張機構（１０４）と前記冷媒（１１７）が供給空気から吸熱する吸熱器（１０５）とを有するヒートポンプ（１１８）と、供給空気から吸湿する吸湿部（１２０）および供給空気に放湿する放湿部（１２１）を有する吸放湿手段（１１９）と、除湿対象空気（１１６）が前記放熱器（１０３）、前記放湿部（１２１）、前記吸熱器（１０５）、前記吸湿部（１２０）の順に供給される主経路（２）とを備えた除湿装置において、前記除湿対象空気（１１６）の一部を前記放熱器（１０３）および前記放湿部（１２１）を迂回させて前記吸熱器（１０５）に供給するバイパス経路（５）を備えた構成としたものである。

この手段では、除湿対象空気（１１６）の一部がバイパス経路（５）を通って放熱器（１０３）と放湿部（１２１）を迂回する。これにより吸熱器（１０５）および吸湿部（１２０）への空気供給量が増加して吸熱器（１０５）および吸湿部（１２０）における除湿効率が向上することになる。

また、本発明が講じた第２の課題解決手段は、上記第１の課題解決手段において、バイパス経路（５）を通って吸熱器（１０５）に供給されるバイパス空気（４）の温度が、主経路（２）を通って吸熱器（１０５）に供給される除湿対象空気（１１６）の温度より低くなるように構成したものである。

これにより、吸熱器（１０５）内の冷媒（１１７）の圧力が低下して、冷媒（１１７）の蒸発温度も低下するので、吸熱器（１０５）における水分回収効率が向上することになる。

また、本発明が講じた第３の課題解決手段は、上記第１の課題解決手段において、バイパス経路（５）を通って吸熱器（１０５）に供給されるバイパス空気（４）の絶対湿度が、主経路（２）を通って吸熱器（１０５）に供給される除湿対象空気（１１６）の絶対湿度よりも低くなるように構成したものである。

これにより、吸熱器（１０５）内の冷媒（１１７）の圧力が低下して、冷媒（１１７）の蒸発温度も低下するので、吸熱器（１０５）における水分回収効率が向上することになる。

また、本発明が講じた第４の課題解決手段は、上記第１、第２または第３の課題解決手段において、バイパス経路（５）を、主経路（２）の吸熱器（１０５）流入部部分に開口するバイパス用開口部（３）を備えた構成としたものである。

これにより、主経路（２）とバイパス経路（５）の合流部が、新たに部品を追加することなく簡易に構成されることになる。

また、本発明が講じた第５の課題解決手段は、上記第４の課題解決手段において、バイパス用開口部（３）を、鉛直方向において吸熱器（１０５）の中心より下方に位置する構成としたものである。

これにより、吸熱器（１０５）を通過する鉛直方向の風速分布が均一化し、吸熱器（１０５）における吸熱効率が向上することになる。

また、本発明が講じた第６の課題解決手段は、上記第４または第５の課題解決手段において、バイパス用開口部（３）を、水平方向に複数備えた構成としたものである。

これにより、吸熱器（１０５）を通過する水平方向の風速分布が均一化し、吸熱器（１０５）における吸熱効率が向上することになる。

また、本発明が講じた第７の課題解決手段は、上記第４、第５または第６の課題解決手段において、バイパス用開口部（３）に水漏れ防止手段（２２）を備えた構成としたものである。

これにより、バイパス用開口部（３）からの結露水の漏洩が防止される。

また、本発明が講じた第８の課題解決手段は、上記第７の課題解決手段において、水漏れ防止手段（２２）を、バイパス用開口部（３）の一部もしくは全周において吸熱器（１０５）へ向かって伸びるリブ（２１）を備えた構成としたものである。

これにより、水漏れ防止手段（２２）が、新たに部品を追加することなく、簡易に構成されることになる。

また、本発明が講じた第９の課題解決手段は、上記第４、第５、第６、第７または第８の課題解決手段において、バイパス用開口部（３）の開口面積を変更するダンパー手段（６）を備えた構成としたものである。

この手段では、ダンパー手段（６）がバイパス用開口部（３）の開口面積を変更する。これによりバイパス経路（５）を通過するバイパス空気（４）の風量が調整されることになる。

また、本発明が講じた第１０の課題解決手段は、上記第９の課題解決手段において、バイパス経路（５）を通って吸熱器（１０５）に供給されるバイパス空気（４）の温度に基づいてダンパー手段（６）を制御する制御手段（７）を備えた構成としたものである。

この手段では、制御手段（７）がバイパス経路（５）を通って吸熱器（１０５）に供給されるバイパス空気（４）の温度に基づいてダンパー手段（６）を制御する。これにより、吸熱器（１０５）への供給空気温度が適正範囲に制御されることになり、着霜や圧力過昇が抑制される。

また、本発明が講じた第１１の課題解決手段は、上記第９の課題解決手段において、主経路（２）を通って吸熱器（１０５）に供給される除湿対象空気（１１６）の温度に基づいてダンパー手段（６）を制御する制御手段（７）を備えた構成としたものである。

この手段では、制御手段（７）が主経路（２）を通って吸熱器（１０５）に供給される除湿対象空気（１１６）の温度に基づいてダンパー手段（６）を制御する。これにより、吸熱器（１０５）への供給空気温度が適正範囲に制御されることになり、着霜や圧力過昇が抑制される。

また、本発明が講じた第１２の課題解決手段は、上記第９の課題解決手段において、吸熱器（１０５）の温度に基づいてダンパー手段（６）を制御する制御手段（７）を備えた構成としたものである。

この手段では、制御手段（７）が吸熱器（１０５）の温度に基づいてダンパー手段（６）を制御する。これにより、吸熱器（１０５）への供給空気温度が適正範囲に制御されることになり、着霜や圧力過昇が抑制される。

また、本発明が講じた第１３の課題解決手段は、上記第９の課題解決手段において、放熱器（１０３）の温度に基づいてダンパー手段（６）を制御する制御手段（７）を備えた構成としたものである。

この手段では、制御手段（７）が放熱器（１０３）の温度に基づいてダンパー手段（６）を制御する。これにより、吸熱器（１０５）への供給空気温度が適正範囲に制御されることになり、着霜や圧力過昇が抑制される。

本願発明は、かかる構成とすることにより以下に記載されるような効果を奏するものである。

（イ）本願の第１の発明にかかる除湿装置によれば、冷媒（１１７）を圧縮する圧縮機（１０２）と前記冷媒（１１７）が供給空気に対して放熱する放熱器（１０３）と前記冷媒（１１７）が膨張する膨張機構（１０４）と前記冷媒（１１７）が供給空気から吸熱する吸熱器（１０５）とを有するヒートポンプ（１１８）と、供給空気から吸湿する吸湿部（１２０）および供給空気に放湿する放湿部（１２１）を有する吸放湿手段（１１９）と、除湿対象空気（１１６）が前記放熱器（１０３）、前記放湿部（１２１）、前記吸熱器（１０５）、前記吸湿部（１２０）の順に供給される主経路（２）とを備えた除湿装置において、前記除湿対象空気（１１６）の一部を前記放熱器（１０３）および前記放湿部（１２１）を迂回させて前記吸熱器（１０５）に供給するバイパス経路（５）を備えた構成とすることによって、吸熱器（１０５）および吸湿部（１２０）への空気供給量を増加させ、吸熱器（１０５）および吸湿部（１２０）における除湿効率を向上することができる。

（ロ）本願の第２の発明にかかる除湿装置によれば、上記（イ）に記載した効果に加えて、バイパス経路（５）を通って吸熱器（１０５）に供給されるバイパス空気（４）の温度が、主経路（２）を通って吸熱器（１０５）に供給される除湿対象空気（１１６）の温度より低くなるように構成することによって、吸熱器（１０５）内の冷媒（１１７）の圧力、即ち、冷媒（１１７）の蒸発温度を低下させ、吸熱器（１０５）における水分回収効率を向上することができる。

（ハ）本願の第３の発明にかかる除湿装置によれば、上記（イ）に記載した効果に加えて、バイパス経路（５）を通って吸熱器（１０５）に供給されるバイパス空気（４）の絶対湿度が、主経路（２）を通って吸熱器（１０５）に供給される除湿対象空気（１１６）の絶対湿度よりも低くなるように構成することによって、吸熱器（１０５）内の冷媒（１１７）の圧力、即ち、冷媒（１１７）の蒸発温度を低下させ、吸熱器（１０５）における水分回収効率を向上することができる。

（ニ）本願の第４の発明にかかる除湿装置によれば、上記（イ）、（ロ）または（ハ）に記載した効果に加えて、バイパス経路（５）を、主経路（２）の吸熱器（１０５）流入部部分に開口するバイパス用開口部（３）を備えた構成とすることによって、主経路（２）とバイパス経路（５）の合流部を、新たに部品を追加することなく簡易に構成することができる。

（ホ）本願の第５の発明にかかる除湿装置によれば、上記（ニ）に記載した効果に加えて、バイパス用開口部（３）を、鉛直方向において吸熱器（１０５）の中心より下方に位置する構成とすることによって、吸熱器（１０５）を通過する鉛直方向の風速分布を均一化させ、吸熱器（１０５）における吸熱効率を向上することができる。

（ヘ）本願の第６の発明にかかる除湿装置によれば、上記（ニ）または（ホ）に記載した効果に加えて、バイパス用開口部（３）を、水平方向に複数備えた構成とすることによって、吸熱器（１０５）を通過する水平方向の風速分布を均一化させ、吸熱器（１０５）における吸熱効率を向上することができる。

（ト）本願の第７の発明にかかる除湿装置によれば、上記（ニ）、（ホ）または（ヘ）に記載した効果に加えて、バイパス用開口部（３）に水漏れ防止手段（２２）を備えた構成とすることによって、バイパス用開口部（３）からの結露水の漏洩を防止することができる。

（チ）本願の第８の発明にかかる除湿装置によれば、上記（ト）に記載した効果に加えて、水漏れ防止手段（２２）を、バイパス用開口部（３）の一部もしくは全周において吸熱器（１０５）へ向かって伸びるリブ（２１）を備えた構成とすることによって、水漏れ防止手段（２２）を、新たに部品を追加することなく簡易に構成することができる。

（リ）本願の第９の発明にかかる除湿装置によれば、上記（ニ）、（ホ）、（ヘ）、（ト）または（チ）に記載した効果に加えて、バイパス用開口部（３）の開口面積を変更するダンパー手段（６）を備えた構成とすることによって、バイパス経路（５）を通過するバイパス空気（４）の風量を調整することができる。

（ヌ）本願の第１０の発明にかかる除湿装置によれば、上記（リ）に記載した効果に加えて、バイパス経路（５）を通って吸熱器（１０５）に供給されるバイパス空気（４）の温度に基づいてダンパー手段（６）を制御する制御手段（７）を備えた構成とすることによって、吸熱器（１０５）への供給空気温度を適正範囲に制御し、着霜や圧力過昇を防止することができる。

（ル）本願の第１１の発明にかかる除湿装置によれば、上記（リ）に記載した効果に加えて、主経路（２）を通って吸熱器（１０５）に供給される除湿対象空気（１１６）の温度に基づいてダンパー手段（６）を制御する制御手段（７）を備えた構成とすることによって、吸熱器（１０５）への供給空気温度を適正範囲に制御し、着霜や圧力過昇を防止することができる。

（ヲ）本願の第１２の発明にかかる除湿装置によれば、上記（リ）に記載した効果に加えて、吸熱器（１０５）の温度に基づいてダンパー手段（６）を制御する制御手段（７）を備えた構成とすることによって、吸熱器（１０５）への供給空気温度を適正範囲に制御し、着霜や圧力過昇を防止することができる。

（ワ）本願の第１３の発明にかかる除湿装置によれば、上記（リ）に記載した効果に加えて、放熱器（１０３）の温度に基づいてダンパー手段（６）を制御する制御手段（７）を備えた構成とすることによって、吸熱器（１０５）への供給空気温度を適正範囲に制御し、着霜や圧力過昇を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、従来の例と同一の構成要素については同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施形態１にかかる除湿装置の概略構成を示した図である。図１に示すように、除湿装置の本体１０１内に、圧縮機１０２、放熱器１０３、膨張機構１０４、吸熱器１０５を配管接続した冷媒回路１０６と、供給空気から吸湿する吸湿部１２０および供給空気に対して放湿する放湿部１２１を有する吸放湿手段１１９を設けている。また、冷媒回路１０６内には冷媒１１７を充填し、本体１０１には吸込口１１２と吹出口１１３を開口している。そして、ファン１の運転によって、吸込口１１２から本体１０１内に吸引された除湿対象空気１１６が、放熱器１０３、放湿部１２１、吸熱器１０５、吸湿部１２０の順に通過するように主経路２を形成するとともに、主経路２の吸熱器１０５流入部にバイパス用開口部３を開口して、吸込口１１２から本体１０１内に吸引された空気の一部であるバイパス空気４を放熱器１０３および放湿部１２１を迂回して吸熱器１０５に供給するようにバイパス経路５を形成している。バイパス経路５を通って吸熱器１０５に供給されたバイパス空気４は、主経路２を通った除湿対象空気１１６とともに吸湿部１２０に供給された後、吹出口１１３より装置外部に排出される。そして、圧縮機１０２が冷媒１１７を圧縮することによって、冷媒１１７が、放熱器１０３、膨張機構１０４、吸熱器１０５の順に冷媒回路１０６内を循環し、放熱器１０３に供給される除湿対象空気１１６に対して放熱するとともに吸熱器１０５に供給される除湿対象空気１１６およびバイパス空気４から吸熱することによってヒートポンプ１１８が動作することになる。また、バイパス用開口部３には、その開口面積を調整するためのダンパー手段６を付設しており、このダンパー手段６を制御する制御手段７として、バイパス経路５を通って吸熱器１０５に供給されるバイパス空気４の温度を検出する第１の温度センサー８と、主経路２を通って吸熱器１０５に供給される除湿対象空気１１６の温度を検出する第２の温度センサー９と、吸熱器１０５の温度を検出する第３の温度センサー１０と、放熱器１０３の温度を検出する第４の温度センサー１１を配設し、さらに第１の温度センサー８、第２の温度センサー９、第３の温度センサー１０および第４の温度センサー１１によって検出された各々の温度と予め設定した設定値との比較判定を行う比較判定手段１２と、比較判定手段１２の比較判定結果に基づいてダンパー手段６の角度を制御する角度制御手段１３を演算装置（マイクロコンピュータ）に設けた構成としている。

図２は、図１に示した除湿装置の吸放湿手段１１９の詳細構成を示した図である。吸放湿手段１１９は、吸着剤１０７が担持された軸方向に通風可能な円筒状のハニカムローター１０８を備えており、このハニカムローター１０８を回動自在に回転軸１４で支持している。そして、ハニカムローター１０８の外周にギア１５を形成し、このギア１５と回転駆動する駆動モーター１６の歯車部１７にベルト１８を巻装している。また、主経路２を通って吸湿部１２０に供給される除湿対象空気１１６およびバイパス経路５を通って吸湿部１２０に供給されるバイパス空気４と、主経路２を通って放湿部１２１に供給される除湿対象空気１１６との相互流通を抑制するように風路を仕切っており、駆動モーター１６を駆動することにより、ベルト１８を介してギア１５に駆動力が伝達し、ハニカムローター１０８が回転することになる。このハニカムローター１０８の回転によって吸着剤１０７は、主経路２を通って放湿部１２１に供給される除湿対象空気１１６と、主経路２を通って吸湿部１２０に供給される除湿対象空気１１６およびバイパス経路５を通って吸湿部１２０に供給されるバイパス空気４との接触を繰り返すことになる。この吸着剤１０７は、晒される空気の相対湿度が高ければ多くの水分を保持でき、相対湿度が低くなると保持可能な水分量が減少する特性を有しているので、相対湿度の異なる複数の空気との接触を繰り返せば、各々の相対湿度における吸着剤１０７の保持可能な水分量の差に応じて水分の吸脱着が行われることになる。ここで、放湿部１２１で吸着剤１０７と接触する除湿対象空気１１６は、放熱器１０３において冷媒１１７の放熱により加熱された高温かつ低い相対湿度の空気であり、吸湿部１２０で吸着剤１０７と接触する除湿対象空気１１６およびバイパス空気４は、吸熱器１０５において冷媒１１７の吸熱により冷却された低温かつ高い相対湿度の空気であるので、この相対湿度の差によって、吸着剤１０７の吸脱着作用が為されて吸放湿手段１１９が作動することになる。

図３は、図１に示した除湿装置の主経路２およびバイパス経路５の詳細構成を示した部品展開図である。図３において吸込口１１２から送風ファン１の運転によって本体１０１に吸込まれた室内の空気は、矢符に示すように、その一部が除湿対象空気１１６として吸込口１１２の対向部分に形成された空間である主経路２を通って放熱器１０３に供給された後、方向を反転して図示しないハニカムローター１０８の放熱器１０３背面に位置する放湿部１２１に供給される。放湿部１２１を通った除湿対象空気１１６は、吸熱器１０５と対向して配置されるとともに吸熱器１０５への空気流入風路を形成するチャンバー部材１９内に上方から流入して吸熱器１０５の中心より上方に位置する部分に供給される。一方、本体１０１内に流入した室内空気の残りの空気はバイパス空気４として、吸込口１１２が開口した本体１０１の外観形成部品であるカバー部材２０とチャンバー部材１９との間隙によって形設されたバイパス経路５を流れ、チャンバー部材１９の吸熱器１０５対向面下側の左右２箇所に開口したバイパス用開口部３を通って吸熱器１０５の中心より下方に位置する部分に２箇所から供給される。このようにして主経路２を通った除湿対象空気１１６を吸熱器１０５の上側主体に供給し、バイパス経路５を通ったバイパス空気４を吸熱器１０５の下側主体に供給することにより、吸熱器１０５を通過する鉛直方向の風速分布を均一化するとともに、バイパス空気４を左右２箇所に開口したバイパス用開口部３から供給することにより吸熱器１０５を通過する水平方向の風速分布の均一化も図り、吸熱器１０５における吸熱効率を向上している。吸熱器１０５を通過した除湿対象空気１１６及びバイパス空気４は、図示しないハニカムローター１０８の吸熱器１０５背面に位置する吸湿部１２０に供給された後、ファン１に吸引されて本体１０１外部に排出される。また、複数のバイパス用開口部３には各々の開口度合を調整可能なダンパー手段６が付設されており、図示しない角度制御手段１３によってバイパス用開口部３の開口面積が調整可能なように構成されている。

図４は、バイパス用開口部３の詳細構成を示したチャンバー部材１９の断面図である。図４に示すようにチャンバー部材１９にバイパス用開口部３の開口部全縁に吸熱器１０５の方向に向かって伸びるリブ２１を突設している。このチャンバー部材１９内には、吸込口１１２からバイパス経路５を通って流入してくるバイパス空気４と、主経路２を通って流入してくる除湿対象空気１１６が存在する。主経路２を通って流入してくる除湿対象空気１１６は、放熱器１０３において加熱された後に放湿部１２１において加湿された高湿の空気であるため、この高湿の除湿対象空気１１６がチャンバー部材１９の外面により形成されるバイパス経路５を流通するバイパス空気４によって冷却されることにより、チャンバー部材１９の内面に結露が発生する。チャンバー部材１９内面に生じた結露水は壁面をつたって下方向に滴下し、バイパス用開口部３の高さまで滴下した段階で、バイパス用開口部３の外周全縁に形設されたリブ２１の周囲に沿って流れ、バイパス用開口部３の周囲を回って更に下方向に滴下する。従ってチャンバー部材１９の内壁に生じた結露水がバイパス用開口部３からチャンバー部材１９の外壁側に漏洩する現象が発生せず、リブ２１が水漏れ防止手段２２として作用して水漏れが防止される。次に除湿装置の運転動作を説明する。

図５は、図１に示した除湿装置の冷媒１１７の状態変化を示すモリエル線図（圧力−エンタルピ線図）である。図５に示した点Ａ、点Ｂ、点Ｃ、点Ｄを矢符で結んだサイクルは、冷媒回路１０６内を循環する冷媒１１７の状態変化を示しており、冷媒１１７は圧縮機１０２において圧縮されることにより圧力とエンタルピが上昇して点Ａから点Ｂの状態変化を行い、放熱器１０３において主経路２を通って供給される除湿対象空気１１６に対して放熱することによりエンタルピが減少して点Ｂから点Ｃの状態となる。次に膨張機構１０４において膨張して減圧することにより圧力が低下して点Ｃから点Ｄの状態変化を行い、吸熱器１０５において主経路２を通って供給される除湿対象空気１１６およびバイパス経路５を通って供給されるバイパス空気４から吸熱することによりエンタルピが増加して点Ｄから点Ａの状態に戻る。このような冷媒１１７の状態変化により、吸熱器１０５において吸熱し、放熱器１０３において放熱するヒートポンプ１１８が動作し、この時、点Ｂと点Ｃのエンタルピ差に冷媒１１７の循環量を乗じた値が放熱器１０３における放熱量、点Ａと点Ｄ（点Ｃ）のエンタルピ差に冷媒１１７の循環量を乗じた値が吸熱器１０５における吸熱量となり、放熱量と吸熱量の差、即ち点Ｂと点Ａのエンタルピ差に冷媒１１７の循環量を乗じた値が圧縮機１０２の圧縮仕事量になる。

図６は、図１に示した除湿装置の主経路２を通る除湿対象空気１１６およびバイパス経路５を通る除湿対象空気４の状態変化を示す湿り空気線図である。図６に示した湿り空気線図において、まず、主経路２を通る除湿対象空気１１６は点ａの状態から放熱器１０３に供給され、冷媒１１７の放熱により加熱されて点ｂの状態となり、次に放湿部１２１に供給されてハニカムローター１０８に担持された吸着剤１０７が保有している水分を脱着することにより加湿され、湿度が上昇するとともに温度が低下して点ｃの状態となる。点ｃの状態となった除湿対象空気１１６はバイパス経路５を通るバイパス空気４とともに吸熱器１０５に供給される。この時、吸熱器１０５に供給される総合的な空気の物性値は、点ｃの状態の除湿対象空気１１６と点ａの状態のバイパス空気４との合流空気と同様であり、この合流空気は各々の風量比率に従って点ｄの状態となる。この点ｄの状態の空気が吸熱器１０５において冷媒１１７の吸熱によりその露点温度以下まで冷却されて点ｅの飽和状態となり、この時に飽和した水分が凝縮水としてタンク等に回収される。点ｅの状態となった空気は、次に吸湿部１２０に供給され、吸着剤１０７に水分を吸着されることによって除湿されて湿度が低下するとともに温度が上昇し、点ｆの状態の乾燥空気となって装置外部に排出される。

以上の空気状態変化において、吸熱器１０５で回収される凝縮水の量は、点ｄと点ｅの絶対湿度差に、除湿対象空気１１６の重量換算風量とバイパス空気４の重量換算風量との加算値を乗じた値、また、放湿部１２１における放湿量は、点ｃと点ｂの絶対湿度差に除湿対象空気１１６の重量換算風量を乗じた値、そして吸湿部１２０における吸湿量は、点ｅと点ｆの絶対湿度差に、除湿対象空気１１６の重量換算風量とバイパス空気４の重量換算風量との加算値を乗じた値となる。理想状態では、放湿部１２１の出口空気状態を示す点ｃは、吸湿部１２０の入口空気状態を示す点ｅと同一の相対湿度である点ｃ’に近づき、吸湿部１２０の出口空気状態を示す点ｆは、放湿部１２１の入口空気状態を示す点ｂと同一の相対湿度である点ｆ’に近づく。したがって点ｄの相対湿度を上昇させ、点ｆの相対湿度を低下させること、即ち、点ｅで示した吸湿部１２０への供給空気と点ｂで示した放湿部１２１への供給空気との相対湿度差を拡大することが吸放湿量を高めることになり、結果的に除湿効率が向上することになるのである。さらに点ａと点ｂのエンタルピ差に除湿対象空気１１６の重量換算風量を乗じた値が放熱器１０３における放熱量、点ｄと点ｅのエンタルピ差に、除湿対象空気１１６の重量換算風量とバイパス空気４の重量換算風量との加算値を乗じた値が吸熱器１０５における吸熱量となり、この放熱器１０３における放熱量および吸熱器１０５における吸熱量は、図５の冷媒１１７の状態変化から得られる放熱量および吸熱量と等しくなる。従って、除湿対象空気１１６の供給量を放熱器１０３における放熱、放湿部１２１における放湿の各過程における最適な値に設定した場合に、吸熱器１０５における冷媒１１７の必要吸熱量および吸湿部１２０における吸着剤１０７の必要吸湿量に対する供給空気不足分を、バイパス空気４を供給して補足することによって、除湿効率を向上することができる。更に、バイパス経路５を通って吸熱器１０５に供給されるバイパス空気４は、主経路２を通って吸熱器１０５に供給される除湿対象空気１１６に対して温度、絶対湿度とも低くなるように構成している。これにより、吸熱器１０５内の冷媒１１７の圧力、即ち、冷媒１１７の蒸発温度が低下するので、供給空気とのエンタルピ差が拡大し、吸熱器１０５における水分回収効率が向上することになる。次に制御手段７の動作について説明する。

図７は制御手段７の動作を示すフローチャートである。図７において、まず、第１の温度センサー８がバイパス経路５を通って吸熱器１０５に供給されるバイパス空気４の温度Ｔ１を、第２の温度センサー９が主経路２を通って吸熱器１０５に供給される除湿対象空気１１６の温度Ｔ２を、第３の温度センサー１０が吸熱器１０５の温度Ｔ３を、第４の温度センサー１１が放熱器１０３の温度Ｔ４を検出する。次に比較判定手段１２において、まず第１の温度センサー８の検出温度Ｔ１と予め設定した第１下限設定値Ｔ１Ｌとの比較を行う。検出温度Ｔ１が第１下限設定値Ｔ１Ｌより低いと判定された場合は、バイパス空気４の温度が低過ぎて吸熱器１０５に着霜する可能性があるため、角度制御手段１３によってダンパー手段６の角度Ｄｗを所定の値ｒ分閉めるように設定する。これによりバイパス用開口部３の開口面積が減少し、吸熱器１０５に供給される比較的低温のバイパス空気４の風量割合が減少するので、吸熱器１０５での着霜発生を抑制するように作用する。検出温度Ｔ１が第１下限設定値Ｔ１Ｌ以上と判定された場合は、次に検出温度Ｔ１と予め設定した第１上限設定値Ｔ１Ｈとの比較を行う。検出温度Ｔ１が第１上限設定値Ｔ１Ｈより高いと判定された場合は、バイパス空気４の温度が高過ぎて冷媒回路１０６内の冷媒１１７の圧力が過昇となる可能性があるため、角度制御手段１３によってダンパー手段６の角度Ｄｗを所定の値ｒ分開くように設定する。これによりバイパス用開口部３の開口面積が増加し、吸熱器１０５に供給される比較的低温のバイパス空気４の風量割合が増加するので、冷媒回路１０６内の冷媒１１７の圧力過昇を抑制するように作用する。

検出温度Ｔ１が第１上限設定値Ｔ１Ｈ以下と判定された場合は、次に第２の温度センサー９の検出温度Ｔ２と予め設定した第２下限設定値Ｔ２Ｌとの比較を行う。検出温度Ｔ２が第２下限設定値Ｔ２Ｌより低いと判定された場合は、除湿対象空気１１６の温度が低過ぎて吸熱器１０５に着霜する可能性があるため、角度制御手段１３によってダンパー手段６の角度Ｄｗを所定の値ｒ分閉めるように設定する。これによりバイパス用開口部３の開口面積が減少し、吸熱器１０５に供給される比較的低温のバイパス空気４の風量割合が減少するので、吸熱器１０５での着霜発生を抑制するように作用する。検出温度Ｔ２が第２下限設定値Ｔ２Ｌ以上と判定された場合は、次に検出温度Ｔ２と予め設定した第２上限設定値Ｔ２Ｈとの比較を行う。検出温度Ｔ２が第２上限設定値Ｔ２Ｈより高いと判定された場合は、除湿対象空気１１６の温度が高過ぎて冷媒回路１０６内の冷媒１１７の圧力が過昇となる可能性があるため、角度制御手段１３によってダンパー手段６の角度Ｄｗを所定の値ｒ分開くように設定する。これによりバイパス用開口部３の開口面積が増加し、吸熱器１０５に供給される比較的低温のバイパス空気４の風量割合が増加するので、冷媒回路１０６内の冷媒１１７の圧力過昇を抑制するように作用する。

検出温度Ｔ２が第２上限設定値Ｔ２Ｈ以下と判定された場合は、次に第３の温度センサー１０の検出温度Ｔ３と予め設定した第３下限設定値Ｔ３Ｌとの比較を行う。検出温度Ｔ３が第３下限設定値Ｔ３Ｌより低いと判定された場合は、吸熱器１０５の温度が低過ぎて吸熱器１０５に着霜する可能性があるため、角度制御手段１３によってダンパー手段６の角度Ｄｗを所定の値ｒ分閉めるように設定する。これによりバイパス用開口部３の開口面積が減少し、吸熱器１０５に供給される比較的低温のバイパス空気４の風量割合が減少するので、吸熱器１０５での着霜発生を抑制するように作用する。検出温度Ｔ３が第３下限設定値Ｔ３Ｌ以上と判定された場合は、次に検出温度Ｔ３と予め設定した第３上限設定値Ｔ３Ｈとの比較を行う。検出温度Ｔ３が第３上限設定値Ｔ３Ｈより高いと判定された場合は、吸熱器１０５の温度が高過ぎて冷媒回路１０６内の冷媒１１７の圧力が過昇となる可能性があるため、角度制御手段１３によってダンパー手段６の角度Ｄｗを所定の値ｒ分開くように設定する。これによりバイパス用開口部３の開口面積が増加し、吸熱器１０５に供給される比較的低温のバイパス空気４の風量割合が増加するので、冷媒回路１０６内の冷媒１１７の圧力過昇を抑制するように作用する。角度制御手段１３としては、ダンパー手段６であるダンパ−の開閉度、すなわち、ダンパ−の開口面積を調節できれば良く、ダンパーを開閉する駆動モータによるダンパの開閉度をマイコンにより制御する方法等がある。

検出温度Ｔ３が第３上限設定値Ｔ３Ｈ以下と判定された場合は、次に第４の温度センサー１１の検出温度Ｔ４と予め設定した第４下限設定値Ｔ４Ｌとの比較を行う。検出温度Ｔ４が第４下限設定値Ｔ４Ｌより低いと判定された場合は、放熱器１０３の温度が低過ぎて吸熱器１０５に着霜する可能性があるため、角度制御手段１３によってダンパー手段６の角度Ｄｗを所定の値ｒ分閉めるように設定する。これによりバイパス用開口部３の開口面積が減少し、吸熱器１０５に供給される比較的低温のバイパス空気４の風量割合が減少するので、吸熱器１０５での着霜発生を抑制するように作用する。検出温度Ｔ４が第４下限設定値Ｔ４Ｌ以上と判定された場合は、次に検出温度Ｔ４と予め設定した第４上限設定値Ｔ４Ｈとの比較を行う。検出温度Ｔ４が第４上限設定値Ｔ４Ｈより高いと判定された場合は、放熱器１０３の温度が高過ぎて冷媒回路１０６内の冷媒１１７の圧力が過昇となる可能性があるため、角度制御手段１３によってダンパー手段６の角度Ｄｗを所定の値ｒ分開くように設定する。これによりバイパス用開口部３の開口面積が増加し、吸熱器１０５に供給される比較的低温のバイパス空気４の風量割合が増加するので、冷媒回路１０６内の冷媒１１７の圧力過昇を抑制するように作用する。

検出温度Ｔ４が第４上限設定値Ｔ４Ｈ以下と判定された場合は、バイパス経路５を通って吸熱器１０５に供給されるバイパス空気４の温度Ｔ１、主経路２を通って吸熱器１０５に供給される除湿対象空気１１６の温度Ｔ２、吸熱器１０５の温度Ｔ３、放熱器１０３の温度Ｔ４が全て適正範囲であるため、角度制御手段１３によってダンパー手段６の角度Ｄｗを維持するように設定する。このようにしてダンパー手段６の角度Ｄｗを第１の温度センサー８の検出温度Ｔ１、第２の温度センサー９の検出温度Ｔ２、第３の温度センサー１０の検出温度Ｔ３、第４の温度センサー１１の検出温度Ｔ４に基づき制御することにより、吸熱器１０５への着霜や冷媒回路１０６内の冷媒１１７の圧力過昇を生じることなく、除湿運転を継続することができる。

以上、説明した構成および動作により、本実施形態の除湿装置は以下の効果を奏するものである。

冷媒１１７を圧縮する圧縮機１０２と冷媒１１７が供給空気に対して放熱する放熱器１０３と冷媒１１７が膨張する膨張機構１０４と冷媒１１７が供給空気から吸熱する吸熱器１０５とを有するヒートポンプ１１８と、供給空気から吸湿する吸湿部１２０および供給空気に放湿する放湿部１２１を有する吸放湿手段１１９と、除湿対象空気１１６が放熱器１０３、放湿部１２１、吸熱器１０５、吸湿部１２０の順に供給される主経路２とを備えた除湿装置において、除湿対象空気１１６の一部を放熱器１０３および放湿部１２１を迂回させて吸熱器１０５に供給するバイパス経路５を備えた構成とすることによって、吸熱器１０５および吸湿部１２０への空気供給量を増加させ、吸熱器１０５および吸湿部１２０における除湿効率を向上することができる。

また、バイパス経路５を通って吸熱器１０５に供給されるバイパス空気４の温度が、主経路２を通って吸熱器１０５に供給される除湿対象空気１１６の温度より低くなるように構成することによって、吸熱器１０５内の冷媒１１７の圧力、即ち、冷媒１１７の蒸発温度を低下させ、吸熱器１０５における水分回収効率を向上することができる。

また、バイパス経路５を通って吸熱器１０５に供給されるバイパス空気４の絶対湿度が、主経路２を通って吸熱器１０５に供給される除湿対象空気１１６の絶対湿度よりも低くなるように構成することによって、吸熱器１０５内の冷媒１１７の圧力、即ち、冷媒１１７の蒸発温度を低下させ、吸熱器１０５における水分回収効率を向上することができる。

また、バイパス経路５を、主経路２の吸熱器１０５流入部部分に開口するバイパス用開口部３を備えた構成とすることによって、主経路２とバイパス経路５の合流部を、新たに部品を追加することなく簡易に構成することができる。

また、バイパス用開口部３を、鉛直方向において吸熱器１０５の中心より下方に位置する構成とすることによって、吸熱器１０５を通過する鉛直方向の風速分布を均一化させ、吸熱器１０５における吸熱効率を向上することができる。

また、バイパス用開口部３を、水平方向に複数備えた構成とすることによって、吸熱器１０５を通過する水平方向の風速分布を均一化させ、吸熱器１０５における吸熱効率を向上することができる。

また、バイパス用開口部３に水漏れ防止手段２２を備えた構成とすることによって、バイパス用開口部３からの結露水の漏洩を防止することができる。

また、水漏れ防止手段２２を、バイパス用開口部３の一部もしくは全周において吸熱器１０５へ向かって伸びるリブ２１を備えた構成とすることによって、水漏れ防止手段２２を、新たに部品を追加することなく簡易に構成することができる。

また、バイパス用開口部３の開口面積を変更するダンパー手段６を備えた構成とすることによって、バイパス経路５を通過するバイパス空気４の風量を調整することができる。

また、バイパス経路５を通って吸熱器１０５に供給されるバイパス空気４の温度に基づいてダンパー手段６を制御する制御手段７を備えた構成とすることによって、吸熱器１０５への供給空気温度を適正範囲に制御し、着霜や圧力過昇を防止することができる。

また、主経路２を通って吸熱器１０５に供給される除湿対象空気１１６の温度に基づいてダンパー手段６を制御する制御手段７を備えた構成とすることによって、吸熱器１０５への供給空気温度を適正範囲に制御し、着霜や圧力過昇を防止することができる。

また、吸熱器１０５の温度に基づいてダンパー手段６を制御する制御手段７を備えた構成とすることによって、吸熱器１０５への供給空気温度を適正範囲に制御し、着霜や圧力過昇を防止することができる。

また、放熱器１０３の温度に基づいてダンパー手段６を制御する制御手段７を備えた構成とすることによって、吸熱器１０５への供給空気温度を適正範囲に制御し、着霜や圧力過昇を防止することができる。

なお、本実施形態のハニカムローター１０８に担持する吸着剤１０７としては、吸湿性があってハニカムローター１０８に担持でき、さらに水分脱着のためにある程度の耐熱性がある物質であれば良く、例えば、シリカゲル、ゼオライトなどの無機質の吸着型吸湿剤、有機高分子電解質（イオン交換樹脂）などの吸湿剤、塩化リチウムなどの吸収型吸湿剤等を用いることができる。さらに吸着剤１０７は１種類に限るものではなく、上述した吸着剤１０７の２種類以上を組み合わせて用いても良いのである。

また、本実施形態の冷媒回路１０６に充填する冷媒１１７としては、ＨＣＦＣ系冷媒（分子中に塩素、水素、フッ素、炭素の各原子を含む）、ＨＦＣ系冷媒（分子中に水素、炭素、フッ素の各原子を含む）、炭化水素、二酸化炭素等を用いることができる。特に冷媒１１７として二酸化炭素を用いた場合は、放熱器１０３の温度を高温にできるため、放湿部１２１に供給する除湿対象空気１１６の温度を高め相対湿度を更に下げることができるので、吸放湿手段１１９の吸放湿量を更に高めることができる。

また、本実施形態では、バイパス用開口部３を下方に２箇所設ける構成としたが、開口数は２箇所に限るものではなく１箇所、３箇所、４箇所等に適宜変更して構わない。更にはチャンバー部材１９を主経路５に対して間隙を設けるように配設し、その間隙をバイパス用開口部３として作用させても良い。

また、本実施形態では、バイパス用開口部３の開口面積を変更する手段としてダンパー手段６を用いたが、バイパス用開口部３の開口面積を変更可能なものであれば、ダンパー機構に限らず採用することが可能である。例えばスライド機構等を利用して開口面積を変更しても構わない。

また、本実施形態では、制御手段７によってダンパー手段６を制御する構成を示したが、ダンパー手段６に操作レバーを設けて手動で設定可能なように構成して構わない。

また、本実施形態では、ダンパー手段６の作動によるバイパス用開口部３の開口度合について具体的な数値を示していないが、全開状態（１００％）から全閉状態（０％）の間であれば適宜設定可能である。当然、全開状態と全閉状態の２パターンのみを設定可能に構成しても良く、また、全開と全閉の間に何段階かの開口状態を設定可能なように構成しても良い。

また、本実施形態では、水漏れ防止手段２２として、バイパス用開口部３の全縁に吸熱器１０５に向けてリブ２１を突設する構成を示したが、水漏れ防止手段２２の構成は限定されるものではなく、バイパス用開口部３の一部分にリブを突設させたり、開口部の端面に傾斜を設ける等して水漏れを防止するように構成すれば良い。

以上のように本発明にかかる除湿装置は、循環経路１１１を要しない簡易な構成で、多様な環境下で効率の良い除湿を行い得るものであり、除湿機、乾燥機、衣類乾燥機、衣類乾燥洗濯機、浴室乾燥機、空調機、溶剤回収装置等の高効率な除湿機能が所望される用途に適している。

本発明の実施形態１にかかる除湿装置の概略構成を示した図 同、除湿装置の吸放湿手段１１９の詳細構成を示した図 同、除湿装置の主経路２およびバイパス経路５の詳細構成を示す部品展開図 同、除湿装置のバイパス用開口部３の詳細構成を示すチャンバー部材１９の概略断面図 同、除湿装置の冷媒１１７の状態変化を示すモリエル線図 同、除湿装置の除湿対象空気１１６およびバイパス空気４の状態変化を示す湿り空気線図 同、除湿装置の制御手段７のフローチャート 従来の除湿装置の概略構成を示した図

符号の説明

２ 主経路
３ バイパス用開口部
４ バイパス空気
５ バイパス経路
６ ダンパー手段
７ 制御手段
２１ リブ
２２ 水漏れ防止手段
１０２ 圧縮機
１０３ 放熱器
１０４ 膨張機構
１０５ 吸熱器
１０７ 吸着剤
１０８ ハニカムローター
１１６ 除湿対象空気
１１７ 冷媒
１１８ ヒートポンプ
１１９ 吸放湿手段
１２０ 吸湿部
１２１ 放湿部

Claims (13)

1. 冷媒（１１７）を圧縮する圧縮機（１０２）と前記冷媒（１１７）が供給空気に対して放熱する放熱器（１０３）と前記冷媒（１１７）が膨張する膨張機構（１０４）と前記冷媒（１１７）が供給空気から吸熱する吸熱器（１０５）とを有するヒートポンプ（１１８）と、供給空気から吸湿する吸湿部（１２０）および供給空気に放湿する放湿部（１２１）を有する吸放湿手段（１１９）と、除湿対象空気（１１６）が前記放熱器（１０３）、前記放湿部（１２１）、前記吸熱器（１０５）、前記吸湿部（１２０）の順に供給される主経路（２）とを備えた除湿装置において、前記除湿対象空気（１１６）の一部を前記放熱器（１０３）および前記放湿部（１２１）を迂回させて前記吸熱器（１０５）に供給するバイパス経路（５）を備えた構成としたことを特徴とする除湿装置。
2. バイパス経路（５）を通って吸熱器（１０５）に供給されるバイパス空気（４）の温度が、主経路（２）を通って吸熱器（１０５）に供給される除湿対象空気（１１６）の温度より低くなるように構成したことを特徴とする請求項１記載の除湿装置。
3. バイパス経路（５）を通って吸熱器（１０５）に供給されるバイパス空気（４）の絶対湿度が、主経路（２）を通って吸熱器（１０５）に供給される除湿対象空気（１１６）の絶対湿度よりも低くなるように構成したことを特徴とする請求項１記載の除湿装置。
4. バイパス経路（５）を、主経路（２）の吸熱器（１０５）流入部部分に開口するバイパス用開口部（３）を備えた構成としたことを特徴とする請求項１、２または３記載の除湿装置。
5. バイパス用開口部（３）を、鉛直方向において吸熱器（１０５）の中心より下方に位置する構成としたことを特徴とする請求項４記載の除湿装置。
6. バイパス用開口部（３）を、水平方向に複数備えた構成としたことを特徴とする請求項４または５記載の除湿装置。
7. バイパス用開口部（３）に水漏れ防止手段（２２）を備えた構成としたことを特徴とする請求項４、５または６記載の除湿装置。
8. 水漏れ防止手段（２２）を、バイパス用開口部（３）の一部もしくは全周において吸熱器（１０５）へ向かって伸びるリブ（２１）を備えた構成としたことを特徴とする請求項７記載の除湿装置。
9. バイパス用開口部（３）の開口面積を変更するダンパー手段（６）を備えた構成としたことを特徴とする請求項４、５、６、７または８記載の除湿装置。
10. バイパス経路（５）を通って吸熱器（１０５）に供給されるバイパス空気（４）の温度に基づいてダンパー手段（６）を制御する制御手段（７）を備えた構成としたことを特徴とする請求項９記載の除湿装置。
11. 主経路（２）を通って吸熱器（１０５）に供給される除湿対象空気（１１６）の温度に基づいてダンパー手段（６）を制御する制御手段（７）を備えた構成としたことを特徴とする請求項９記載の除湿装置。
12. 吸熱器（１０５）の温度に基づいてダンパー手段（６）を制御する制御手段（７）を備えた構成としたことを特徴とする請求項７記載の除湿装置。
13. 放熱器（１０３）の温度に基づいてダンパー手段（６）を制御する制御手段（７）を備えた構成としたことを特徴とする請求項７記載の除湿装置。

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