JP2017070923A - 除湿装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】放熱器に流入する空気の量を増加させることができるので、吸熱器での吸熱量を増加することができ、水分凝縮を促進させ、除湿効率を高めることができる。【解決手段】空気吸込口2と空気吹出口4を有する本体ケース1と、空気を除湿する除湿手段5と、送風機6とを備えている。除湿手段5は、空気吸込口2から吸い込んだ空気の一部分Aを、吸熱器10、第1通路、放熱器8を介して空気吹出口4から吹き出す第1除湿経路41と、空気吸込口2から吸い込んだ空気の一部分Bを、第2通路、放熱器8を介して空気吹出口4から吹き出す第2除湿経路51と、第1通路を流れる空気と第2通路を流れる空気との間で熱交換する熱交換器11と、空気吸込口2から吸い込んだ空気の一部分Cを、放熱器8を介して空気吹出口4から本体ケース1外に吹き出すバイパス風路を備えたものである。【選択図】図2

Description

本発明は、居住空間などに用いられる除湿装置に関するものである。
居住空間の湿度を低下させ、快適性を増すものとして除湿装置が実用化されている。
その構成としては、空気吸込口と空気吹出口を有する本体ケースと、この本体ケース内に設けられた除湿手段と、前記空気吸込口から吸い込んだ本体ケース外の空気を、前記除湿手段を通過させた後に、前記空気吹出口から本体ケース外に吹き出す送風機とを備えたものとなっている。
また、前記除湿手段は、圧縮機と放熱器と膨張器と吸熱器とを順次環状に連結した冷凍サイクルにより構成し、前記送風機によって空気吸込口から本体ケース内に吸い込んだ空気の一部分は、前記吸熱器、熱交換器の第1通路、放熱器を介して空気吹出口から本体ケース外に吹き出す構成とし、前記送風機によって空気吸込口から吸い込んだ空気の他の部分は、前記熱交換器の第2通路、放熱器を介して空気吹出口から本体ケース外に吹き出す構成となっている(例えば下記特許文献1)。
実開昭56−20628号公報
上記従来例では、送風機によって空気吸込口から本体ケース内に吸い込んだ空気の一部分は、前記吸熱器で冷却させて結露させ、その後、熱交換器の第1通路、放熱器を介して空気吹出口から本体ケース外に吹き出す構成となっている。
また、前記送風機によって空気吸込口から吸い込んだ空気の他の部分は、前記熱交換器の第2通路を通過させ、放熱器を介して空気吹出口から本体ケース外に吹き出す構成となっている。
つまり、前記熱交換器の第2通路を通過する室内空気を、前記吸熱器から前記熱交換器の第1通路に流れる空気によって冷却し、ここでも結露させようとしている。
しかしながら、上記構成においては、放熱器の冷却が十分ではなく、そのため、冷凍サイクルとして、排熱の処理ができず、結果として、吸熱器での吸熱量が不足して吸熱器での水分凝縮が進まず、除湿効率が向上しないという課題がある。つまり、冷凍サイクルとしては、吸熱器で十分に吸熱するためには、放熱器側で十分に放熱しておく必要があり、吸熱器および熱交換器通過後の空気を流通させて放熱器から放熱させるようになっているが、この風量だけでは十分に放熱されない場合があり、その場合、吸熱器の吸熱量が減少し、水分の凝縮が増加せず、除湿効率が低下するという課題があった。
そこで、本発明は、除湿効果を高めた除湿装置を提供することを目的とするものである。
そして、本発明に係る除湿装置は、空気吸込口と空気吹出口を有する本体ケースと、圧縮機と放熱器と膨張器と吸熱器とを順に連結した冷凍サイクルにより前記本体ケース内の空気を除湿する除湿手段と、前記空気吸込口から吸い込んだ本体ケース外の空気を前記除湿手段を通過させた後に前記空気吹出口から本体ケース外に吹き出す送風機とを備え、前記除湿手段は、前記送風機によって空気吸込口から本体ケース内に吸い込んだ空気の一部分Aを、前記吸熱器、第1通路、前記放熱器を介して前記空気吹出口から前記本体ケース外に吹き出す第1除湿経路と、前記送風機によって前記空気吸込口から吸い込んだ空気の一部分Bを、第2通路、前記放熱器を介して前記空気吹出口から前記本体ケース外に吹き出す第2除湿経路と、前記第1通路を流れる空気と前記第2通路を流れる空気との間で熱交換する熱交換器と、前記送風機によって前記空気吸込口から吸い込んだ空気の一部分Cを、前記放熱器を介して前記空気吹出口から前記本体ケース外に吹き出すバイパス風路を備えたものであり、これにより所期の目的を達成するものである。
以上により、放熱器に流入する空気の量を増加させることができ、放熱器をより冷却させることができるので、吸熱器での吸熱量を増加することができ、水分凝縮を促進させ、除湿効率を高めることができるものである。
本発明の実施の形態にかかる除湿装置の斜視図 本発明の実施の形態にかかる除湿装置のA−A断面図 本発明の実施の形態にかかる除湿装置の吸熱器周辺の構成および風路の斜視図 本発明の実施の形態にかかる除湿装置の熱交換器の分解斜視図 本発明の実施の形態にかかる除湿装置の空気吸込口周辺の気流を示す上方図 本発明の実施の形態にかかる除湿装置の吸熱器、熱交換器、放熱器周辺の構成図
本発明の実施の形態に係る除湿装置は、空気吸込口と空気吹出口を有する本体ケースと、圧縮機と放熱器と膨張器と吸熱器とを順に連結した冷凍サイクルにより前記本体ケース内の空気を除湿する除湿手段と、前記空気吸込口から吸い込んだ本体ケース外の空気を前記除湿手段を通過させた後に前記空気吹出口から本体ケース外に吹き出す送風機とを備え、前記除湿手段は、前記送風機によって空気吸込口から本体ケース内に吸い込んだ空気の一部分Aを、前記吸熱器、第1通路、前記放熱器を介して前記空気吹出口から前記本体ケース外に吹き出す第1除湿経路と、前記送風機によって前記空気吸込口から吸い込んだ空気の一部分Bを、第2通路、前記放熱器を介して前記空気吹出口から前記本体ケース外に吹き出す第2除湿経路と、前記第1通路を流れる空気と前記第2通路を流れる空気との間で熱交換する熱交換器と、前記送風機によって前記空気吸込口から吸い込んだ空気の一部分Cを、前記放熱器を介して前記空気吹出口から前記本体ケース外に吹き出すバイパス風路を備えるものである。
これにより、前記バイパス風路では、空気は、他の要素部品を通過することなく、直接前記放熱器に流入するので、前記放熱器に流入する空気の量を増加させることができ、前記放熱器をより冷却させることができるので、前記吸熱器での吸熱量を増加することができ、水分凝縮を促進させ、除湿効率を高めることができる。
また、本発明の実施の形態に係る除湿装置は、前記空気吸込口から前記吸熱器、前記熱交換器の前記第1風路、前記放熱器および前記送風機が一直線状に並ぶように併設し、前記バイパス風路は、前記空気吸込口と前記放熱器とを前記熱交換器と前記放熱器の間に設けた隙間を介して連通するものである。
これにより、前記放熱器と前記熱交換器との間に隙間を設けるという簡単な構成で、前記バイパス風路を形成でき、前記バイパス風路では、空気は、他の要素部品を通過することなく、直接前記放熱器に流入するので、前記放熱器に流入する空気の量を増加させることができ、前記放熱器をより冷却させることができるので、前記吸熱器での吸熱量を増加することができ、水分凝縮を促進させ、簡単な構成で、除湿効率を高めることができる。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。また、全図面を通して同一の部位については同一の符号を付して説明を省略している。さらに、各図面において、本発明に直接には関係しない各部の詳細については説明を省略している。
(実施の形態1)
図1は、本実施の形態にかかる除湿装置3の斜視図である。
除湿装置3は、箱型の本体ケース1を備えており、該本体ケース1によって除湿装置3の内外を区別される。この本体ケース1の背面側には、当該背面に対して垂直方向から空気を吸い込む空気吸込口2が配置されている。また前記背面の逆側である前方側の上部には、空気吹出口4が配置されている。
空気吸込口2は、略矩形の吸込面を有する吸込口2aと、この吸込口2aの上部及び左右部の三辺を周回し下方に開部を向けた略コの字形状の吸込面を有する吸込口2bとを備えている。 図2は、本実施の形態にかかる除湿装置3の図1のA−Aにおける断面図である。
本体ケース1内には、本体ケース1内に取り込まれた空気を除湿するための除湿手段5と、前記空気吸込口2から吸い込んだ本体ケース1外の空気を、除湿手段5を通過させた後に空気吹出口4から本体ケース1外に吹き出す送風機6とを設けている。
除湿手段5は、圧縮機7と放熱器8と膨張器9と吸熱器10とを順に連結した冷凍サイクルを備えている。
本体ケース1内の空気吸込口2から空気吹出口4への空気通路における空気吸込口2側(空気の流れ方向上流側)に吸熱器10を設け、空気吹出口4側(空気の流れ方向下流側)に放熱器8を設けている。
また、吸熱器10と放熱器8の間には空間を設け、この空間に顕熱交換タイプの熱交換器11を配している。
つまり、除湿手段5は、空気吸込口2から吸い込んだ空気の一部分A、つまり吸込口2aから吸い込んだ空気を、吸熱器10、熱交換器11における第1通路、放熱器8を介して空気吹出口4から本体ケース1外に吹出す第1除湿経路41を備えている。
また、本体ケース1内に、空気吸込口2から吸熱器10の周囲を通過することで吸熱器10からの冷却効果を受け、熱交換器11に至る予冷風路を設けている。
つまり、除湿手段5は、第1除湿経路41に加えて、前記空気吸込口2から吸い込んだ空気の他の部分B、即ち吸込口2bから吸い込んだ空気を、予冷風路、熱交換器11における第2通路、放熱器8を介して空気吹出口4から本体ケース1外へ吹出す第2除湿経路51を備えている。なお、予冷風路の詳細については後述する。
熱交換器11は、第1除湿経路内開口部17と第2除湿経路内開口部18とを備えている。
第1除湿経路内開口部17は、吸熱器10側の上流側開口部17aと、放熱器8側の下流側開口部17bとより成る。つまり第1除湿経路内開口部17は、第1除湿経路41内に設けられ、上流側にて熱交換器11と吸熱器10とを、下流側にて熱交換器11と放熱器8とを連結する。
第2除湿経路内開口部18は、予冷風路側の上流側開口部18aと、集水手段12a側(鉛直下向き方向)の下流側開口部30とより成る。つまり第2除湿経路内開口部18は、第2除湿経路51内に設けられ、上流側にて予冷風路と熱交換器11とを、下流側にて熱交換器11と放熱器8の下部とを連結する。集水手段12aは漏斗状であり、吸熱器10及び熱交換器11の下方に設けている。さらに、集水手段12aの下方には集水タンク12bを、本体ケース1に対して着脱自在に配置している。
つまり、吸熱器10、熱交換器11部分で結露をさせ、その結露水を漏斗状の集水手段12aで集めて集水タンク12bに流入させるようにしている。
続いて、図3を参照しながら予冷風路の詳細構造について説明する。なお図3は、吸熱器周辺の構成および風路の斜視図である。
図3に示すように、予冷風路60は、吸込口2bの側部を起点として吸熱器10の側面及び熱交換器11の側面を経由して上流側開口部18aに至る風路60aと、吸込口2bの上部を起点として吸熱器10の上面を経由して上流側開口部18aに至る風路60bとから成る。
吸熱器10の周囲、即ち上面及び両側面には風路壁81が設けられている。
風路壁81は、さらに両側面については隣接する熱交換器11の同両側面にまで延長されている。つまり風路壁81は、吸熱器10から熱交換器11までの間において、第1除湿経路41と予冷風路60との間の通風を遮断し、即ち予冷風路60の内周壁面(第1除湿経路側の側面)を形成している。また、予冷風路60の外周壁面は、本体ケース1の内面により形成される。風路壁81は、少なくとも吸熱器10の周囲の部分については第1除湿経路41と予冷風路60との間の熱授受が可能な材質、例えば、1〜3ミリ程度の薄い樹脂板または金属板としている。
吸熱器10は、直管部101aと屈曲部101bとで構成された冷媒配管101を有している。直管部101aは、冷媒配管101を流れる冷媒の熱を吸熱器10を通過する空気に伝えるための、平板状の複数枚の金属で形成されたフィンを有している。
吸熱器10の直管部101aおよびフィンは、風路壁81で囲まれた内部空間に配されている。つまり、第1除湿経路41を通過する前記空気の一部分Aが直管部101aおよびフィンの部分を通過するように設けられている。
一方、吸熱器10の屈曲部101bは、吸熱器10を囲む風路壁81から予冷風路60に突出して配されている。つまり、第2除湿経路51の予冷風路60を通過する空気の他の部分Bが吸熱器10の周囲の風路壁81と屈曲部101bの配管外壁を通過するように設けられている。
続いて、図4を参照しながら熱交換器11の詳細構造について説明する。なお図4は、熱交換器の分解斜視図である。
熱交換器11は、図4に示すように縦向き風路を作る合成樹脂製の板体13と、横向き風路を作る合成樹脂製の板体14を交互に複数枚重合させた構成となっている。
また、縦向き風路を作る合成樹脂製の板体13表面には、縦方向に延びたリブ15が所定間隔で複数本、板体13と一体に形成されている。リブ15の一面が隣接する板体14の背面と密着することで、板体13の表面とリブ15と板体14の背面とで縦向き風路を形成している。
同様に、横向き風路を作る合成樹脂製の板体14表面には、横方向に延びたリブ16が所定間隔で複数本、板体14と一体に形成されている。リブ16の一面が隣接する板体13の背面と密着することで、板体14の表面とリブ16と板体13の背面とで横向き風路を形成している。
縦向き風路と横向き風路は、互いの風路空間が独立しており、即ち空気の往来が無い。
そして、このようにして構成された熱交換器11は、略直方体形状となっており、対向する長辺側(図3における左右の辺)に示すように、第1除湿経路内開口部17が形成され、また、対向する短辺側(図3における上下の辺)に第2除湿経路内開口部18が形成されている。さらに短辺側の下流側開口部30は、第1除湿経路41、即ち水平面に対して傾斜しており、その傾斜方向は下流側開口部30の開口面が放熱器8側に向かう方向である。
次に、主に図2を参照しながら除湿装置の動作について説明する。
前記送風機6を駆動することによって空気吸込口2から本体ケース1内に吸い込まれた空気(吸込口2aから吸い込んだ空気の一部分A)は、前記吸熱器10、熱交換器11の上流側開口部17a及び横向きの第1通路を通過し、下流側開口部17bから放熱器8に取り込まれる。その後放熱器8、送風機6を介して空気吹出口4から本体ケース1外に吹き出される。つまり吸込口2aから吸い込んだ空気の一部分Aは第1除湿経路41を経由して本体ケース1外に吹き出される。
そして、このような経路で流れる空気の一部分Aは、先ずは、吸熱器10で冷却されるので、ここで結露が発生し、当該結露水は下方に滴下し、漏斗状の集水手段12aで集められ、集水タンク12bに流入させられる。
また、結露水を落とした後の乾燥した空気Aは、次に、熱交換器11の上流側開口部17aから横向きの第1通路を通過し、下流側開口部17bを経て、放熱器8、送風機6を介して空気吹出口4から本体ケース1外に吹き出される。このようにして、室内の湿度低下を果たすことができる。
一方、前記送風機6を駆動することによって空気吸込口2から本体ケース1内に吸い込まれた空気(吸込口2bから吸い込んだ空気の他の部分B)は、熱交換器11の上流側開口部18aから縦向きの第2通路を通過し、下流側開口部30、放熱器8、送風機6を介して空気吹出口4から本体ケース1外に吹き出される。つまり吸込口2bから吸い込んだ空気の他の部分Bは第2除湿経路51を経由して本体ケース1外に吹き出される。なお下流側開口部30は上述のように放熱器8側に向かって傾斜しているため、下流側開口部30からでた空気Bはスムーズに放熱器8に流れる。
熱交換器11の横向きの第1通路(空気の一部分Aが通過する通路)と、縦向きの第2通路(空気の他の部分Bが通過する通路)が交差する構成となっているので、前記第1通路を流れる空気(空気の一部分A)と、第2通路を流れる空気(空気の他の部分B)とは、熱交換を行うことが可能となっている。
ここで熱交換器11の横向きの第1通路を流れる空気の一部分Aは、吸熱器10を通過することにより冷却されている。したがって、空気の一部分Aは、熱交換器11による熱交換作用により、吸熱器10を通過していない第2通路を流れる空気の他の部分Bの温度を低下させることができる。
また、予冷風路60を通過する空気の他の部分Bは、風路壁81を介して吸熱器10の冷却効果を受ける。さらに、屈曲部101bによる冷却効果も受ける。これは、屈曲部101bには室温よりも温度の低い冷媒が通過しているので、予冷風路60に突出している吸熱器10の屈曲部101bの外部の空気温度が低下するからである。これにより、予冷風路60を通過する空気の他の部分Bの温度は、結露が生じる露点温度付近まで冷却される。
露点温度付近まで冷却された空気の他の部分Bは、熱交換器11の第2通路に流入する。熱交換器11に流入した空気の他の部分Bは、熱交換器11の熱交換作用による冷却効果を受け、露点温度以下まで温度が下がる。露点温度以下まで下がった空気の他の部分Bは、熱交換器11の第2通路にて結露を生じる。
ここで従来の構成では、熱交換器11に流入する空気は室温であって露点温度まで空気を冷却しないと結露を生じないため、熱交換器11による冷却が始まる熱交換器11の空気入口(上流側開口部18a)付近には結露を生じないものであった。しかし本実施の形態にかかる構成では、熱交換器11の第2通路に流入する空気の他の部分Bは、予冷風路60を通過することにより露点温度付近まで冷却されているので、熱交換器11の第2通路の空気入口(上流側開口部18a)においても結露を生じることができる。
それにより、熱交換器11を通過する際に空気の他の部分Bが受ける冷熱の大部分を、前記空気の他の部分Bの顕熱除去ではなくて潜熱除去、すなわち結露に有効活用できるようになる。結果として、熱交換器11における結露量を増加させることができるので、本実施の形態にかかる構成の除湿装置は、除湿効果をより高めることができるものである。
また、前記空気の他の部分Bが吸い込まれる吸込口2bを空気の一部分Aが吸い込まれる吸込口2aに隣接する外周側に設けている。したがって吸込口2aに吸い込まれる空気の誘引効果により吸込口2bから吸い込まれる空気の流入量を増加させることができる。すなわち、図5に示すように、吸込口2aに吸い込まれる空気流により本体ケース1の外部から吸込口2aに向かう空気流90が形成され、この空気流90の周囲には空気の粘性により誘引される誘引流91が形成される。この誘引流91を吸込口2aの外周側に設けた吸込口2bから吸込むことで第2除湿経路はより多くの空気を吸い込むことができる。したがって、第2除湿経路を通過する風量が増加し、熱交換器11における結露量が増加するので、除湿効果をより高めることができる。また言い換えると、同一の除湿効果であれば除湿装置の小型化を図ることができる。
以上の説明により、基本的な構成及び動作が理解されたところで、具体的な構成について図2および図6を用いて説明する。
本実施形態における特徴は、バイパス風路を備えた点である。バイパス風路は、送風機6によって空気吸込口2から吸い込まれた空気の一部分Cが、放熱器8を介して空気吹出口4から本体ケース1外に吹き出す経路である。
つまり、空気吸込口2から吸い込まれた空気の一部分Cが、放熱器8へ直接流れるものである。
具体的には、空気吸込口2から吸熱器10、熱交換器11の第1風路、放熱器8および送風機6が一直線状に並ぶように併設している。本体ケース1内の空気吸込口2から空気吹出口4への空気通路における空気吸込口2側(空気の流れ方向上流側)に吸熱器10を設け、空気吹出口4側(空気の流れ方向下流側)に放熱器8を設けている。吸熱器10と放熱器8の間には、熱交換器11を配している。そして、熱交換器11と放熱器8との間に、隙間70を設けたものである。バイパス風路は、熱交換器11と放熱器8の間に設けたこの隙間70である。この隙間70を介して、空気吸込口2と放熱器8とが連通している。
第1除湿経路41においては、空気吸込口2から吸込まれた空気の一部分Aが吸熱器10を通過し、吸熱器10にて冷却され水分を凝縮して結露水として取出すことにより除湿しているが、その風量においては、吸熱器10を通過する際の風速として、風速が速すぎると、水分が凝縮する前に通過してしまい結露量が向上しないという現象が起こる(バイパスファクター)。一方、ある程度の風量を流入させないと、流入する水分量が少ないので、結露量が向上しないということになる。以上のように流入する風量としては、最適風量が存在する。
また、第2除湿経路51においては、空気吸込口2から吸込まれた空気の一部分Bが熱交換器11の第2通路を通過する際に第1通路を通過する吸熱器10で冷却された空気と熱交換することにより冷却され水分が凝縮することで除湿しているが、空気の露点温度以下まで冷却しなければ、凝縮自体が起こらない。冷却する温度は、吸熱器10出口空気の温度により決まってしまうので、その風量においては、風量が多すぎると露点以下まで冷却できないということになってしまう。以上より、この風量においても、最適な風量が存在する。
一方、冷凍サイクルとして、効率的に吸熱器10を冷却しようとすると、放熱器8にて放熱量を増加することが必須となる。放熱器8を通過する風量は、多い方が有利となる。
上述のように、バイパス風路を設けることにより、第1除湿経路および第2除湿経路を最適な風量に保ちつつ、放熱器8への風量を増加させることができる。これにより、バイパス風路では、空気は、他の要素部品を通過することなく、直接放熱器8に流入するので、放熱器8に流入する空気の量を増加させることができ、放熱器8をより冷却させることができるので、吸熱器10での吸熱量を増加することができ、水分凝縮を促進させ、除湿効率を高めることができる。
なお、バイパス風路である隙間70は、本体ケース1における左右側面側に配置され、上下方向に延びた略縦長四角形状としてもよい。この場合、空気吸込口2から吸い込まれた空気の一部分Cが、バイパス風路である隙間70を介し、放熱器8へ送風されることになる。そして、上述した、作用効果に、差異は無い。
本発明にかかる除湿装置は、より高い除湿効果をもたらすものであるため、室内空気の除湿や衣類の乾燥用途として極めて有用なものである。
1 本体ケース
2 空気吸込口
3 除湿装置
4 空気吹出口
5 除湿手段
6 送風機
7 圧縮機
8 放熱器
9 膨張器
10 吸熱器
11 熱交換器
12a 集水手段
12b 集水タンク
13 板体
14 板体
15 リブ
16 リブ
17 第1除湿経路内開口部
17a 上流側開口部
17b 下流側開口部
18 第2除湿経路内開口部
18a 上流側開口部
30 下流側開口部
41 第1除湿経路
51 第2除湿経路
60 予冷風路
70 隙間(バイパス風路)
90 空気流
91 誘引流
101 冷媒配管
101a 直管部
101b 屈曲部

Claims (2)

  1. 空気吸込口と空気吹出口を有する本体ケースと、圧縮機と放熱器と膨張器と吸熱器とを順に連結した冷凍サイクルにより前記本体ケース内の空気を除湿する除湿手段と、前記空気吸込口から吸い込んだ本体ケース外の空気を前記除湿手段を通過させた後に前記空気吹出口から本体ケース外に吹き出す送風機とを備え、前記除湿手段は、前記送風機によって空気吸込口から本体ケース内に吸い込んだ空気の一部分Aを、前記吸熱器、第1通路、前記放熱器を介して前記空気吹出口から前記本体ケース外に吹き出す第1除湿経路と、前記送風機によって前記空気吸込口から吸い込んだ空気の一部分Bを、第2通路、前記放熱器を介して前記空気吹出口から前記本体ケース外に吹き出す第2除湿経路と、前記第1通路を流れる空気と前記第2通路を流れる空気との間で熱交換する熱交換器と、前記送風機によって前記空気吸込口から吸い込んだ空気の一部分Cを、前記放熱器を介して前記空気吹出口から前記本体ケース外に吹き出すバイパス風路を備えることを特徴とする除湿装置。
  2. 前記空気吸込口から前記吸熱器、前記熱交換器の前記第1風路、前記放熱器および前記送風機が一直線状に並ぶように併設し、前記バイパス風路は、前記空気吸込口と前記放熱器とが、前記熱交換器と前記放熱器の間に設けた隙間を介して連通することを特徴とする請求項1記載の除湿装置。
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