JP2014224633A - 除湿機 - Google Patents

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Akihiko Sakashita
朗彦 坂下
竜二 清野
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竜二 清野
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Abstract

【課題】結露水が貯水タンクに貯められる前に、結露水の温度を上昇させて貯水タンク壁面の結露を抑制する除湿器を提供する。
【解決手段】除湿機10では、結露水が導水路50に導かれて、一旦、排水口510から離れる方向に迂回した後に排水口510に近づくように流れるので、結露水は貯水タンク60に到達するまでの間に温度上昇する。その結果、貯水タンク60壁面の低温化が抑制され、壁面への結露も抑制される。
【選択図】図3

Description

本発明は、除湿機、特に蒸気圧縮式冷凍サイクルを利用した除湿機に関する。
蒸気圧縮式冷凍サイクルを利用する除湿機として、例えば、特許文献1(実開平5−79325号公報)には、ファンによって発生する空気流れの中に蒸発器および凝縮器を蒸発器が凝縮器の上流側となるように並べて配置したものが開示されている。そして、蒸発器および凝縮器の下方には、断面が漏斗状のドレンパンが配置されている。
蒸発器を通過する空気流は、蒸発器内を流れる冷媒と熱交換することによって冷却され、空気流に含まれる水分が凝縮して蒸発器に付着する、いわゆる結露水が発生する。この結露水は、ドレンパン上に落下したのちドレンパンの下方に配置された貯水タンクに回収されていく。
しかしながら、特許文献1に開示されている除湿機では、蒸発器で生じた結露水が低温のまま貯水タンクに貯められるので、貯水タンクの壁面が冷却され、その壁面が結露する可能性がある。
本発明の課題は、結露水が貯水タンクに貯められる前に、結露水の温度を上昇させて貯水タンク壁面の結露を抑制する除湿器を提供することにある。
本発明の第1観点に係る除湿機は、蒸気圧縮式冷凍サイクルを利用し、空気中に含まれる水分を結露させて除湿する除湿機であって、蒸発器および放熱器と、貯水タンクと、導水路とを備えている。蒸発器および放熱器は同一風路に配置される。貯水タンクは、蒸発器で生じた結露水を貯める。導水路は、蒸発器から落下する結露水を貯水タンクに導く。導水路は、第1流路と第2流路とを有している。第1流路は、結露水を貯水タンクに通じる排出口へ導く。第2流路は、蒸発器から落下した結露水を排水口から離れる方向に導いた後に第1流路に導く。
この除湿機では、結露水が導水路に導かれて、一旦、排水口から離れる方向に迂回した後に排水口に近づくように流れるので、結露水は貯水タンクに到達するまでの間に温度上昇する。その結果、貯水タンク壁面の低温化が抑制され、壁面への結露も抑制される。
本発明の第2観点に係る除湿機は、第1観点に係る除湿機であって、第1ドレンパンと、第2ドレンパンとをさらに備えている。第1ドレンパンは、排水口を有する。第2ドレンパンは、第1ドレンパンよりも上方で蒸発器よりも下方に位置し、第2流路が形成されている。
この除湿機では、結露水は、第1ドレンパン上に落下する前に、先に第2ドレンパン上に落下して、一旦、排水口から離れる方向に迂回した後、第1ドレンパン上に落下して排水口に近づくように流れるので、結露水は貯水タンクに到達するまでの間に温度上昇する。その結果、貯水タンク壁面の低温化が抑制され、壁面への結露も抑制される。
本発明の第3観点に係る除湿機は、第2観点に係る除湿機であって、第2流路が、蒸発器から落下した結露水を、一旦、排水口から視て左右方向に導く。
この除湿機では、第2流路が結露水を排水口から視て左右方向に導くことによって、結露水の落下から排水口到達までの時間を長くすることができるので、その分、結露水の温度が上昇する。
本発明の第4観点に係る除湿機は、第2観点に係る除湿機であって、第2流路が、蒸発器から落下した結露水を、一旦、排水口から視て前後方向に導く。
この除湿機では、結露水の落下から排水口到達までの時間を長くすることができるので、その分、結露水の温度が上昇する。
本発明の第5観点に係る除湿機は、第1観点に係る除湿機であって、第2流路が放熱器の下面と対峙している。この除湿機では、結露水が高温の放熱器に近づくので、その分、温度上昇し易くなる。
本発明の第1観点に係る除湿機では、結露水が導水路に導かれて、一旦、排水口から離れる方向に迂回した後に排水口に近づくように流れるので、結露水は貯水タンクに到達するまでの間に温度上昇する。その結果、貯水タンク壁面の低温化が抑制され、壁面への結露も抑制される。
本発明の第2観点に係る除湿機では、結露水は、第1ドレンパン上に落下する前に、先に第2ドレンパン上に落下して、一旦、排水口から離れる方向に迂回した後、第1ドレンパン上に落下して排水口に近づくように流れるので、結露水は貯水タンクに到達するまでの間に温度上昇する。その結果、貯水タンク壁面の低温化が抑制され、壁面への結露も抑制される。
本発明の第3観点に係る除湿機では、第2流路が結露水を排水口から視て左右方向に導くことによって、結露水の落下から排水口到達までの時間を長くすることができるので、その分、結露水の温度が上昇する。
本発明の第4観点に係る除湿機では、結露水の落下から排水口到達までの時間を長くすることができるので、その分、結露水の温度が上昇する。
本発明の第5観点に係る除湿機では、結露水が高温の放熱器に近づくので、その分、温度上昇し易くなる。
本発明の一実施形態に係る除湿機の前面に向かって右上方から見たときの当該除湿機の外観斜視図。 図1の除湿機から貯水タンクを取り外したときの当該除湿機の外観斜視図。 除湿機の縦断面図。 除湿機内に構成されている蒸気圧縮式冷凍サイクルの冷媒回路図。 図3のA−A線における除湿機の部分縦断面図。 第2ドレンパンの斜視図。 第2変形例に係る除湿機の縦断面図。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
(1)除湿機10の構成
(1−1)除湿機10の外観構造
図1は、本発明の一実施形態に係る除湿機10の前面に向かって右上方から見たときの当該除湿機10の外観斜視図である。また、図2は、図1の除湿機10から貯水タンク60を取り外したときの当該除湿機10の外観斜視図である。図1及び図2において、除湿機10の外観構造は、本体ケーシング11によって形成されている。
本体ケーシング11は、吸込口111と、吹出口113と、操作部115、タンク挿入口117を有している。空気を内部に取り込むための吸込口111は、本体ケーシング11の左右両側面の前方に設けられている。
ケーシング11の天面は前半分が水平面、後半分が傾斜面となるように成形されており、操作部115がその水平面に設けられ、空気を外部に吹き出すための吹出口113がその傾斜面に設けられている。
操作部115には、電源On/OffボタンPB、除湿運転ボタンDBなど各種操作ボタンが設けられている。
タンク挿入口117は、本体ケーシング11の側面下部に設けられており、貯水タンク60はタンク挿入口117を介して本体ケーシング11に着脱される。
(1−2)貯水タンク60の構造
図2に示すように、貯水タンク60は、容器61、蓋63、取っ手65及び引き手67から成る。容器61は、本体ケーシング11に挿入されるときの先頭となる一部分が船先のように細く成形されている。
また、本体ケーシング11に挿入されたときに本体ケーシング11の側面と同一面上に位置する後部壁に、引き手67が設けられている。そして、容器61の先頭部と後部壁との中間位置あたりに、取っ手65の両端が回転自在に取り付けられている。
蓋63は容器61の開口を覆うように成形されており、図3に示すように、蓋63の縁は容器61の開口縁に嵌合して閉じるために、断面形状が逆U字状を成し、鉛直方向に突出している。
また、蓋63には、入水口63a及び排水扉63bが設けられている。入水口63aは、蓋63のほぼ中央に設けられている。入水口63aの周囲は、入水口63aに向って高さが徐々に低くなるように傾斜しており、蓋63上に滴下した水はその傾斜により入水口63aに向って流れる。排水扉63bは、容器61の先頭部に対応する位置にヒンジ式で開閉可能に連結されている。
(1−3)除湿機10の内部構造
図3は、除湿機10の縦断面図である。図3において、除湿機10は蒸気圧縮式冷凍サイクルを利用し、空気中に含まれる水分を結露させて除湿する。除湿機10では、ファン40によって吸込口111から空気が吸い込まれ吹出口113から吹き出されるまでの風路が形成される。ファン40は、ファンモータ41と、回転中心がファンモータ41の回転軸と同軸上に固定されている羽根部43とで構成されている。
風路の途中には、フィルタ21、蒸発器31及び凝縮器37が風路の上流から下流に向って順に並んで配置されている。吸込口111から吸込まれた空気は、フィルタ21で塵埃や臭い成分などが取り除かれた後、蒸発器31で水分が除去され、凝縮器37を通過し、ファン40によって吹出口113から吹き出される。
(2)詳細構成
(2−1)除湿機10の冷凍装置100
図4は、除湿機10内に構成されている冷凍装置100の冷媒回路図である。図4において、冷凍装置100は、圧縮機13、凝縮器37、膨張弁15、蒸発器31、及びアキュムレータ17を備えており、圧縮機13、凝縮器37、膨張弁15、蒸発器31、及びアキュムレータ17の順に冷媒が流れる。なお、冷媒としては、R134aなどが採用される。
冷媒は蒸発器31を流れる際に蒸発器31の外側を通過する空気から熱を奪い蒸発するので、蒸発器31の表面は露点温度以下に冷却され、そこを通過する空気中の水分が蒸発器31の表面に結露する。この原理によって、除湿機10が空気中から水分を除去して除湿することができる。
(2−1−1)圧縮機13、膨張弁15およびアキュムレータ17
圧縮機13は、ガス冷媒を吸入して圧縮する。圧縮機13の吸込口手前には、アキュムレータ17が配置されており、圧縮機13に液冷媒が直に吸い込まれないようになっている。
膨張弁15は、冷媒圧力や冷媒流量の調節を行うために、蒸発器31と凝縮器37との間に接続され、冷媒を膨張させる機能を有している。
(2−1−2)蒸発器31
蒸発器31は、内部を流れる冷媒を蒸発させることによって空気を冷却する熱交換器であり、伝熱フィン311と伝熱管313とを備えている。伝熱フィン311は、薄いアルミニウム製の平板であり、一枚の伝熱フィン311には複数の貫通孔が形成されている。伝熱管313は、伝熱フィン311の貫通孔に挿入される直管313aと、隣り合う直管313aの端部同士を連結する第1U字管313b及び第2U字管313cとから成る。
直管313aは、伝熱フィン311の貫通孔に挿入された後、拡管機によって拡管加工され、伝熱フィン311と密着する。直管313aと第1U字管313bとは一体に形成されており、第2U字管313cは、直管313aが伝熱フィン311の貫通孔に挿入され拡管加工された後、溶接などによって直管313aの端部に連結される。
(2−1−3)凝縮器37
凝縮器37は、空気との熱交換によって内部を流れる冷媒を凝縮させる熱交換器であり、伝熱フィン371と伝熱管373とを備えている。伝熱フィン371は、薄いアルミニウム製の平板であり、一枚の伝熱フィン371には複数の貫通孔が形成されている。伝熱管373は、伝熱フィン371の貫通孔に挿入される直管373aと、隣り合う直管373aの端部同士を連結する第1U字管373b及び第2U字管373cとから成る。
直管373aは、伝熱フィン371の貫通孔に挿入された後、拡管機によって拡管加工され、伝熱フィン371と密着する。直管373aと第1U字管373bとは一体に形成されており、第2U字管373cは、直管373aが伝熱フィン371の貫通孔に挿入され拡管加工された後、溶接などによって直管373aの端部に連結される。
(2−2)第1ドレンパン51
図5は、図3のA−A線における除湿機10の部分縦断面図である。図5において、除湿機10は、第1ドレンパン51および第2ドレンパン52をさらに備えている。第1ドレンパン51は、中央下部に設けられた排水口510と、排水口510から左右に離れた両端部から排水口510に向って下方に傾斜するV字状の第1流路51aを有している。
排水口510は、図3に示すように貯水タンク60の蓋63の上方に臨んでおり、第1流路51a上に落下した結露水はその傾斜面に沿って降下し、排水口510を通って蓋63上に落下する。
(2−3)第2ドレンパン52
第2ドレンパン52は、図3に示すように、第1ドレンパン51の上方、且つ蒸発器31および凝縮器37の下方に配置されている。
図6は、第2ドレンパン52の斜視図である。図6において、第2ドレンパン52は、蒸発器31の下端と、凝縮器37の下端のうちの蒸発器31寄りの下端に近接する導水面50aを有している。具体的構成としては、導水面50aは、蒸発器31の下端に対峙する第1水受面50aaと、凝縮器の下端に対峙する第2水受面50abとを有している。また、導水面50aの背部(蒸発器31側)と左右の側部には縦壁521,523,525が設けられている。
第1水受面50aaに落下した結露水は第2水受面50ab上で凝縮器37の一部と接触して温度上昇する。したがって、第2水受面50abも温度上昇し第1水受面50aaに伝熱されるので、第2ドレンパン52の縦壁521,523,525の結露も防止される。
また、縦壁521,523,525は、導水面50aに落下した結露水がその背部および左右の側部から流出することを防止し、第1水受面50aa、第2水受面50ab、及び第2水受面50abの後方に設けられた第2流路52aへ導く。
第2流路52aは、その中央を頂点として左右に離れた両端部に向って下方に傾斜する逆V字状に成形されており、導水面50aよりも低い高さ位置に設けられている。
また、図3に示すように、導水面50aは蒸発器31側から凝縮器37側に向って徐々に高さ位置が低くなるように傾斜しているので、蒸発器31から導水面50a上に落下した結露水は凝縮器37側に流れて凝縮器37の下端に接触したのち下方の第2流路52aへ流れ落ちていく。
除湿機10では、導水面50aに落下した結露水は、導水面50a、第2流路52a、第1流路51a及び排水口510の順で流れる。この結露水の流れの経路を導水路50という。図3に示すように、導水路50は、凝縮器37の下方、又は凝縮器37を挟んで蒸発器31とは反対側の斜め下方に結露水を排水する経路構成であるので、蒸発器31で生じた結露水は必然的に凝縮器37へ向うことになる。
(3)除湿機10の動作
(3−1)送風運転
除湿機10が運転を停止しているとき、ユーザーがその操作部115の電源On/OffボタンPBを押すことによって、ファン40のファンモータ41が駆動し、羽根部43が回転する。
羽根部43の回転によって、図3に示すように、吸込口111から空気が吸い込まれ、フィルタ21、蒸発器31及び凝縮器37の順で流れていく空気流Fが発生する。空気流Fは羽根部43の中心に吸い込まれたのち、遠心方向に吹き出され吹出口113から出て行く。
除湿機10の製品出荷後の初期状態では、電源On/OffボタンPBを押すだけでは、ファン40が稼働するだけである送風運転が開始される。
(3−2)除湿運転
送風運転状態の除湿機10に対し、ユーザーが操作部115の除湿運転ボタンDBを押すと、冷凍装置100の圧縮機13が起動し、圧縮機13、凝縮器37、膨張弁15、蒸発器31、及びアキュムレータ17の順に冷媒が循環するようになる。
図4において、低圧の冷媒は、圧縮機13に吸入され、高圧に圧縮された後に吐出される。圧縮機13から吐出された高圧の冷媒は凝縮器37に送られる。凝縮器37に送られた高圧の冷媒は、そこで空気流Fと熱交換を行って凝縮する。凝縮器37において凝縮した高圧の冷媒は、液冷媒となって膨張弁15に送られて低圧に減圧される。
膨張弁15で減圧された低圧の冷媒は蒸発器31に入る。蒸発器31に入った低圧の冷媒は、そこで空気流Fと熱交換を行って蒸発する。蒸発器31において蒸発した低圧の冷媒は、アキュムレータ17で気液分離された後、再び圧縮機13に吸入される。
上記のように、冷凍装置100が稼働することによって、冷媒は蒸発器31の外側を通過する空気流から熱を奪い蒸発するという冷却作用を発揮するので、蒸発器31の表面は露点温度以下に冷却され、そこを通過する空気中の水分が蒸発器31の表面に結露することになる。
(3−3)結露水の収集
蒸発器31に結露した水(結露水)は、伝熱フィン311を伝って降下し、第2ドレンパン52の導水面50a上に落下する。第1水受面50aaは蒸発器31の下端と、第2水受面50abは凝縮器37の下端のうちの蒸発器31寄りの下端に近接しており、さらに、凝縮器37側に向って徐々に高さ位置が低くなるように傾斜しているので、結露水は凝縮器37側に流れて凝縮器37の下端に接触したのち下方の第2流路52aへ流れ落ちていく。
なお、第2水受面50abに到達した結露水を凝縮器37の一部と確実に接触させるために、第2水受面50abのうち凝縮器37に最も近い面と凝縮器37との高さ隙間が、5mm(好ましくは3mm)以下に規定されている。
結露水は、周囲空気の露点温度よりも低い温度になっているが、凝縮器37の下端の一部と接触したことによって温度上昇している。したがって、第2流路52aへ流れ落ちていく結露水は、周囲空気の露点温度よりも高い温度になっている。
結露水は、第2流路52aの斜面に沿って、一旦は空気流Fと直交する左右方向の端部に向って流れ、端部から第1ドレンパン51の第1流路51a上に落下する。
第1流路51aは、左右に離れた両端部から中央の排水口510に向って下方に傾斜しているので、第1流路51a上に落ちた結露水は排水口510に向かって流れていく。
図3に示すように、排水口510は貯水タンク60の蓋63の上方に臨んでいるので、結露水は排水口510を通って蓋63上に落下する。蓋63のほぼ中央には入水口63aが設けられており、入水口63aの周囲は入水口63aに向って高さが徐々に低くなるように傾斜しているので、蓋63上に滴下した水はその傾斜により入水口63aに向って流れ、入水口63aから貯水タンク60内に流入し貯められる。
貯水タンク60に貯められる結露水は、導水路50のうちの導水面50a上で凝縮器37の下端と接触して温度上昇しているので、その温度は貯水タンク60の周囲空気の露点温度より高くなっており、容器61の壁面が結露水に冷却されて結露するという事態は防止される。
なお、仮に、結露水が第2水受面50ab上で凝縮器37の一部と接触することができず温度上昇しなかった場合でも、第2流路52aがその中央を頂点として左右に離れた両端部に向って下方に傾斜する逆V字状に成形されていることにより、第2流路52aに落下した結露水は、一旦、排水口510から遠ざかる方向に流れた後に、第1ドレンパン51の第1流路51aの両端部に落ちる。さらに、第1流路51aは、中央下部に設けられた排水口510より左右に離れた両端部から排水口510に向って下方に傾斜するV字状に成形されている。その結果、結露水が導水面50aの第1水受面50aaに落ちてから排水口510に至るまでの距離が長くなる、つまり導水路50が長くなり、導水路50を移動中に結露水の温度が上昇するので、貯水タンク60に到達したときには、結露水の温度は周囲空気の露点温度付近まで上昇しており、貯水タンク60の壁面に結露するようなことが抑制される。
(4)特徴
(4−1)
除湿機10では、結露水が導水路50に導かれて、一旦、排水口510から離れる方向に迂回した後に排水口510に近づくように流れるので、結露水は貯水タンク60に到達するまでの間に温度上昇する。その結果、貯水タンク60壁面の低温化が抑制され、壁面への結露も抑制される。
(4−2)
結露水は、第1ドレンパン51上に落下する前に、先に第2ドレンパン52上に落下して、一旦、排水口510から離れる方向に迂回した後、第1ドレンパン51上に落下して排水口510に近づくように流れるので、結露水は貯水タンク60に到達するまでの間に温度上昇する。その結果、貯水タンク60壁面の低温化が抑制され、壁面への結露も抑制される。
(4−3)
蒸発器31の長手方向が排水口510から視て左右方向に延びている場合、第2流路52aが結露水を排水口510から視て左右方向に導くことによって、結露水の落下から排水口510到達までの時間を長くすることができるので、その分、結露水の温度が上昇する。
(4−4)
第2流路52aが、蒸発器31から落下した結露水を、一旦、排水口510から視て前後方向に導くので、結露水の落下から排水口510到達までの時間を長くすることができ、その分、結露水の温度が上昇する。
(4−5)
結露水が高温の凝縮器37に近づくので、その分、温度上昇し易くなる。
(5)変形例
(5−1)第1変形例
凝縮器37において、過冷却液冷媒が流れる伝熱管373をどのように引き回すのかによって、凝縮器37に接触した結露水の温度上昇の度合いが異なる。
例えば、図5において最下段にある伝熱管373に過冷却液冷媒を流す方が、冷凍サイクルの効率が向上する効果が得られる。
(5−2)第2変形例
上記実施形態では、導水路50の距離を長くするため、図5に示すように、第2ドレンパン52の第2流路52aはその中央を頂点として左右に離れた両端部に向って下方に傾斜する逆V字状に成形されており、第1ドレンパン51の第1流路51aは中央下部に設けられた排水口510より左右に離れた両端部から排水口510に向って下方に傾斜するV字状に成形されている。
しかし、導水路50を長くする手段は、上記の方法に限定されるものではなく、例えば、第2流路52aが、蒸発器31から落下した結露水を、一旦、排水口510から視て前後方向に導く方法でもよい。以下、図面を参照しながら第2変形例に係る除湿機110について説明する。
図7は、第2変形例に係る除湿機110の縦断面図である。図7において、除湿機110と、図3に示す除湿機10との違いは、第2ドレンパン52の第2流路52aが[第2流路152a]に変更され、第1ドレンパン51の第1流路51aが[第1流路151a]に変更された点である。その他の構成は図3に示す除湿機10と同様であるので、説明は省略する。
図7に示すように、第2ドレンパン52の第2流路152aは凝縮器37の下方から蒸発器31の下方に向って傾斜するように成形されている。このため、結露水は排水口510から離れるように前後方向に流れたのち、第1ドレンパン51の第1流路151aの上流側端部に落下する。
第1流路151aは、中央下部に設けられた排水口510より左右に離れた両端部から排水口510に向って下方に傾斜するV字状に成形されている点では図3の第1流路51aと同じであるが、その傾斜角を図3の第1流路51aよりも緩やかにし、結露水が排水口510に集まり難くしている点で異なる。
上記のような構成によって、結露水が導水面50aの第1水受面50aaに落ちてから排水口510に至るまでの距離が長くなる、つまり導水路50が長くなり、導水路50を移動中に結露水の温度が上昇するので、貯水タンク60に到達したときには、結露水の温度は周囲空気の露点温度付近まで上昇しており、貯水タンク60の壁面に結露するようなことが抑制される。
本発明によれば、結露水による貯水タンク60の結露が防止されるので、蒸気圧縮式冷凍サイクルを利用した除湿機に有用である。
10 除湿機
31 蒸発器
37 凝縮器(放熱器)
50 導水路
51 第1ドレンパン
52 第2ドレンパン
52a 第2流路
61 貯水タンク
510 排水口
実開平5−79325号公報

Claims (5)

  1. 蒸気圧縮式冷凍サイクルを利用し、空気中に含まれる水分を結露させて除湿する除湿機であって、
    同一風路に配置される蒸発器(31)および放熱器(37)と、
    前記蒸発器(31)で生じた前記結露水を貯める貯水タンク(61)と、
    前記蒸発器(31)から落下する前記結露水を前記貯水タンク(61)に導く導水路(50)と、
    を備え、
    前記導水路(50)が、
    前記結露水を前記貯水タンク(61)に通じる排出口(510)へ導く第1流路(51a)と、
    前記蒸発器(31)から落下した前記結露水を前記排水口(510)から離れる方向に導いた後に前記第1流路(51a)に導く第2流路(52a)と、
    を有する、
    除湿機(10)。
  2. 前記排水口(510)を有する第1ドレンパン(51)と、
    前記第1ドレンパン(51)よりも上方で前記蒸発器(31)よりも下方に位置し、前記第2流路(52a)が形成されている第2ドレンパン(52)と、
    をさらに備える、
    請求項1に記載の除湿機(10)。
  3. 前記第2流路(52a)は、前記蒸発器(31)から落下した前記結露水を、一旦、前記排水口(510)から視て左右方向に導く、
    請求項2に記載の除湿機(10)。
  4. 前記第2流路(52a)は、前記蒸発器(31)から落下した前記結露水を、一旦、前記排水口(510)から視て前後方向に導く、
    請求項2に記載の除湿機(10)。
  5. 前記第2流路(52a)は、前記放熱器(37)の下面と対峙している、
    請求項1に記載の除湿機(10)。
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