JP2015075271A - Dehumidifier and refrigerator using dehumidifier - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、たとえば冷蔵庫や冷凍庫などに用いられる除湿装置及び、それを用いた冷蔵庫に関するものであり、冷凍機の廃熱を利用して除湿を行い、省エネルギー化を図るとともに、小型に構成して冷蔵庫として設置スペースが増加することのない物を提供する。 The present invention relates to a dehumidifying device used in, for example, a refrigerator and a freezer, and a refrigerator using the dehumidifying device, and performs dehumidification using waste heat of the refrigerator to achieve energy saving and a small size. Provide a refrigerator that does not increase installation space.
冷蔵庫は一般にフルオロカーボンやアンモニアなどの冷媒を使用した冷凍サイクルが用いられている。つまり圧縮機(コンプレッサ)とエバポレータ及びコンデンサーより構成され、冷媒が循環するようになっている。 The refrigerator generally uses a refrigeration cycle using a refrigerant such as fluorocarbon or ammonia. That is, it is composed of a compressor (compressor), an evaporator, and a condenser, and the refrigerant circulates.
外気の露点よりも冷蔵庫内の温度が低いと、運転中にエバポレータ(蒸発器)に霜が付着する。霜が付着すると熱交換効率が低下し、甚だしい場合はエバポレータの熱交換器が完全に霜で塞がれ、空気の流通ができなくなる場合がある。 If the temperature in the refrigerator is lower than the dew point of the outside air, frost adheres to the evaporator (evaporator) during operation. If frost adheres, the heat exchange efficiency decreases, and if it is severe, the evaporator heat exchanger may be completely blocked by frost, making it impossible to distribute air.
このため、特定の周期で冷凍機の運転を停止し、エバポレータに温風を通して付着した霜を融かすようにしている。 For this reason, the operation of the refrigerator is stopped at a specific cycle, and the frost attached to the evaporator through warm air is melted.
このようなものは、霜の解凍中は冷凍機の運転が停止されるため冷凍食品など冷凍機の運転を停止すると保存物の品質が低下するものを保管している冷蔵庫の場合は問題があった。 This is problematic for refrigerators that store frozen foods and other items whose quality deteriorates when the operation of the freezer is stopped while the frost is thawed. It was.
このため1台の冷凍機にエバポレータを2台設け、2台のエバポレータを交互に運転させて、交互に霜を融かすようにしたものがある。このようなものは、冷凍機を停止させることなく霜取りを行うことができるがエバポレータを2台設けるために価格が高くなり、エバポレータを2台設置するスペースが必要であるという問題点がある。 For this reason, two evaporators are provided in one refrigerator, and two evaporators are operated alternately to melt frost alternately. Although such a thing can defrost without stopping a refrigerator, since there are two evaporators, a price becomes high and there exists a problem that the space which installs two evaporators is required.
エバポレータに霜が付着するということは、冷凍機に潜熱負荷が掛かっているということであり、エネルギーが無駄に消費される。つまり、霜が発生するためにエバポレータで水の凝縮熱と凍結熱が発生する。日本の気象条件であると、この潜熱負荷は冷凍機の消費エネルギーの半分近くにもなることがしばしばある。さらに、霜の熱伝導率が低いためエバポレータの熱交換効率が悪くなるという問題もある。 That frost adheres to the evaporator means that a latent heat load is applied to the refrigerator, and energy is wasted. That is, since frost is generated, the evaporator generates heat of water condensation and heat of freezing. Under Japanese weather conditions, this latent heat load is often nearly half of the energy consumed by the refrigerator. Furthermore, since the heat conductivity of frost is low, there is also a problem that the heat exchange efficiency of the evaporator is deteriorated.
このエバポレータに空気中の水分が霜として着霜することを防止する技術として、特許文献1に開示された技術のように、デシカントロータを用いて空気中の水分を吸着するものが発明された。
As a technique for preventing moisture in the air from forming frost on the evaporator, a technique for adsorbing moisture in the air using a desiccant rotor as in the technique disclosed in
また特許文献2に開示されたものは、特許文献1と同様にエバポレータに空気中の水分が霜として着霜することを防止する技術として、水分を吸着するロータを使用するもので、水分脱着の熱源として冷凍機の廃熱を利用してエネルギー消費の少ない除湿装置を提供するものである。
Moreover, what was disclosed by
特許文献1に開示されたものは、デシカントロータによって蒸発器に入る前の空気中の水分を吸着し、蒸発器に霜が付くのを抑制できるのであるが、デシカントロータの大きさについて言及した記述が無く、装置をコンパクト化するという技術は開示されていない。また、デシカントロータの水分脱着に使用する熱源に関する技術は開示されていない。
Although what was disclosed by
特許文献2に開示されたものは、吸着ロータの脱着ゾーンを低温脱着ゾーンと高温脱着ゾーンに2分割して、低温脱着用の熱源として冷凍機の排熱を利用することにより、エネルギー消費量を低減することができるのであるが、装置をコンパクト化するという技術は開示されていない。
つまり両特許文献には冷凍機の廃熱を利用しつつ、既製の冷蔵庫や冷凍庫の設置面積をほとんど変更することなく除湿するための構造について開示がない。 That is, both patent documents do not disclose a structure for dehumidifying the waste heat of the refrigerator while hardly changing the installation area of the ready-made refrigerator or freezer.
本件発明は以上のような課題を解決するため、冷蔵庫や冷凍庫の背面に薄く設置できるように、デシカントロータのロータ幅を薄くしても、除湿性能を出すため処理空気及び再生空気をそれぞれ2回デシカントロータに通すことを最も主な特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention is designed so that the processing air and the regeneration air are used twice in order to obtain the dehumidifying performance even if the rotor width of the desiccant rotor is thin so that it can be thinly installed on the back of the refrigerator or freezer. The main feature is passing through a desiccant rotor.
本発明の除湿装置は上記の如く構成したので、冷蔵庫内の空気をデシカントロータの処理(吸着)ゾーンに2回通し、エバポレータ(蒸発器)に供給し、着霜を防止することが可能な除湿装置を提供することができる。 Since the dehumidifying device of the present invention is configured as described above, the dehumidifying device can prevent the frost formation by passing the air in the refrigerator twice through the treatment (adsorption) zone of the desiccant rotor and supplying it to the evaporator (evaporator). An apparatus can be provided.
また、冷蔵庫外の空気をコンデンサー(凝縮器)の排熱で加熱し、デシカントロータの再生(脱着)ゾーンを処理空気と常に対向流となるよう2回通し、冷蔵庫外へ排気するようにしており、デシカントロータの幅が薄くても除湿性能が向上するようにしている。これによりエバポレータに霜が付着しなくなり、エバポレータに温風を通して付着した霜を融かす必要が無くなり、エネルギーが無駄に消費されることも無くなる。 In addition, the air outside the refrigerator is heated by the exhaust heat of the condenser (condenser), and the regeneration (desorption) zone of the desiccant rotor is passed twice so as to always face the processing air and exhausted outside the refrigerator. The dehumidifying performance is improved even if the width of the desiccant rotor is thin. As a result, frost does not adhere to the evaporator, and it is not necessary to melt the frost attached to the evaporator by passing warm air, so that energy is not wasted.
デシカントロータの冷蔵庫側をロータ回転方向に対して処理出口ゾーン、処理入口ゾーン、再生出口ゾーン、再生入口ゾーンに分割し、反対側を処理ゾーンと再生ゾーンに2分割し、冷蔵庫内の空気を処理入口ゾーンから処理出口ゾーンへデシカントロータの処理ゾーンを2回通して、除湿空気を冷蔵庫内のエバポレータ(蒸発器)へ供給する。また、冷蔵庫外の空気をコンデンサー(凝縮器)の排熱で加熱し、再生入口ゾーンから再生出口ゾーンへデシカントロータの再生ゾーンへ処理空気と常に対向流となるよう再生ゾーンを2回通して、冷蔵庫外へ排気することで、デシカントロータの厚みを薄くして、コンパクト化しても蒸発器への着霜を防止することが可能な除湿性能を達成することができた。 The refrigerator side of the desiccant rotor is divided into a processing outlet zone, a processing inlet zone, a regeneration outlet zone, and a regeneration inlet zone with respect to the rotor rotation direction, and the opposite side is divided into a processing zone and a regeneration zone to process the air in the refrigerator. The treatment zone of the desiccant rotor is passed twice from the inlet zone to the treatment outlet zone, and dehumidified air is supplied to the evaporator (evaporator) in the refrigerator. In addition, the air outside the refrigerator is heated by the exhaust heat of the condenser (condenser), and the regeneration zone is passed twice from the regeneration inlet zone to the regeneration outlet zone so that the processing air is always counterflowed to the regeneration zone of the desiccant rotor, By exhausting out of the refrigerator, the desiccant rotor thickness was reduced, and dehumidification performance capable of preventing frost formation on the evaporator could be achieved even if the desiccant rotor was made compact.
以下本発明の除湿装置及びそれを用いた冷蔵庫の実施例について図に沿って詳細に説明する。図1は本発明の実施例1における除湿装置の空気の流れを示したフロー図である。また、図2は実施例1における除湿装置を内蔵した冷蔵庫の断面図である。
Hereinafter, embodiments of the dehumidifying device of the present invention and a refrigerator using the dehumidifying device will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a flowchart showing the flow of air in the dehumidifying device in
図1において2はデシカントロータであり、デシカントロータ2を仕切板3と仕切板5にて処理ゾーンAと再生ゾーンBの2つのゾーンに分割し、さらにデシカントロータ2と冷蔵庫1との接続面側を仕切板4にて処理ゾーンAの内部及び再生ゾーンBの内部をそれぞれ2分割する。このデシカントロータ2は矢印方向にモータ(図示せず)によって回転する。
In FIG. 1,
冷蔵庫1内の処理空気7は処理送風機(図示せず)によってデシカントロータ2の処理ゾーンを2回通して乾燥空気8となり、エバポレータ(蒸発器)12へ供給され冷蔵庫1内へ戻る。
The processing air 7 in the
冷蔵庫1外の再生入口空気9はコンデンサー(凝縮器)11の排熱で加熱され、再生送風機(図示せず)によってデシカントロータ2の再生ゾーンを2回通して、デシカントロータ2に吸着された水分を脱着し、再生排気10として冷蔵庫1外へ排気される。
The regeneration inlet air 9 outside the
図3はデシカントロータ2を冷蔵庫1との接続面側から見た図で、ロータ回転方向に対して処理出口ゾーン、処理入口ゾーン、再生出口ゾーン、再生入口ゾーンと処理空気と再生空気の流れが常に対向流となるようになっており、平行流の場合と比較して除湿性能が高くなるようになされている。
FIG. 3 is a view of the
このような構成にすることにより、ヒートポンプの廃熱を利用することで再生空気加熱用の他の熱源が不要となる。 By adopting such a configuration, another heat source for heating the regenerative air becomes unnecessary by using the waste heat of the heat pump.
例えば、冷蔵庫1内の温度が摂氏マイナス18度(以降、温度は全て「摂氏」とする)、相対湿度100%RHの場合、外径300mmで厚さ15mmのデシカントロータをロータ回転数5rphで使用して、処理空気風量、再生空気風量とも1.76m3/minで再生ゾーン入口温度35度(冷蔵庫外空気温度27度、相対湿度60%RH)とすると、処理ゾーン入口温度マイナス18度、処理ゾーン入口絶対湿度0.768g/Kgで、処理ゾーン出口温度マイナス16.6度、処理ゾーン出口露点温度マイナス21.2度で除湿能力25.5g/hとなる。
For example, when the temperature in the
以上のように霜取り霜付を防止する乾燥空気をエバポレータ(蒸発器)に供給するために処理空気、再生空気ともデシカントロータを2回通すことにより、デシカントロータの幅を15〜20mmと薄くすることが可能となり除湿装置をコンパクト化し、図2のように冷蔵庫に内蔵することができる。除湿装置を冷蔵庫内蔵式とすることによりデシカントロータのチャンバーを冷蔵庫の外箱と一体で製作することができ、製作コストを低減することも可能となる。 As described above, the desiccant rotor is reduced to a width of 15 to 20 mm by passing the desiccant rotor twice through the desiccant rotor for both the process air and the regenerative air in order to supply dry air for preventing defrosting to the evaporator (evaporator). Therefore, the dehumidifier can be made compact and can be built in the refrigerator as shown in FIG. By making the dehumidifier into a built-in refrigerator type, the chamber of the desiccant rotor can be manufactured integrally with the outer box of the refrigerator, and the manufacturing cost can be reduced.
つまり、従来コンデンサーの排熱を自然放熱で捨てるために、冷蔵庫の背面のほぼ全面にコンデンサーを配置し、その外側に幅30〜50mm程度の幅の空間を設け、その空間が煙突の効果を生じて、冷蔵庫の背面全面に亘って上昇気流が発生するようにしていた。本発明は、この空間の中に除湿装置を収納する事が可能である。 In other words, in order to throw away the exhaust heat of the conventional condenser by natural heat dissipation, the condenser is arranged almost on the entire rear surface of the refrigerator, and a space with a width of about 30 to 50 mm is provided on the outside thereof, and this space produces a chimney effect. Thus, an upward air flow is generated over the entire rear surface of the refrigerator. In the present invention, the dehumidifying device can be accommodated in this space.
また、霜取り用に特定の周期で冷凍機を止め、霜を融かすために温風を供給する必要が無いため省エネルギーにもなる。 Moreover, since it is not necessary to stop a refrigerator with a specific period for defrosting and to supply warm air in order to melt frost, it also becomes energy saving.
本発明は冷蔵庫や冷凍庫などの蒸発器の霜付を防止するコンパクトでエネルギー消費を低減した除湿装置を提供する。 The present invention provides a compact dehumidifying device that prevents frosting of evaporators such as refrigerators and freezers and that reduces energy consumption.
1 冷蔵庫
2 デシカントロータ
3,4,5 仕切板
6 シール
7 処理空気
8 乾燥空気
9 再生入口空気
10 再生排気
11 コンデンサー(凝縮器)
12 エバポレータ(蒸発器)
DESCRIPTION OF
12 Evaporator
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