JP2019020020A - 除湿送風機 - Google Patents
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Abstract
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これを改善するものとして、例えば、特許文献1には、少なくとも蒸発器と凝縮器を有する除湿機において、蒸発器を通過した冷風を第1の風路に導く第1の送風機と、凝縮器を通過した温風を第2の風路に導く第2の送風機と、第1の風路に導かれた冷風を前面上方吹出口から吹出させるか又は背面吹出口から吹出させるかを選択できるとともに、第2の風路に導かれた温風を前面上方吹出口から吹出させるか又は背面吹出口から吹出させるかを選択することができ、冷風及び温風のいずれか一方又は両方を前面上方吹出口から選択的に吹出させるダンパー機構を備えた除湿機が記載されている。
また、従来の空調機や除湿機では、冷風を送風する場合や除湿を行う場合に、蒸発器の温度が氷点下になると、空気中の水分が霜となって蒸発器のフィン等の表面に付着(着霜、氷結)して、送風路が塞がれて風路圧損の原因になると共に、冷媒と空気が熱交換を行う際の熱抵抗となって、伝熱性能を低下させるという問題があった。そこで、蒸発器に付着した霜を溶かして除去するための除霜運転が行われている。
例えば、特許文献2には、蒸発器に氷結(着霜)が生じた場合に蒸発器および凝縮器に冷媒を循環させる圧縮機を一時停止させると共に除霜用ヒータを通電させ蒸発器の除霜を行うようにした除湿機が記載されている。
また、特許文献3には、蒸発器の温度を検知する温度センサーを備え、温度センサーが着霜温度を検知した際に、圧縮機によって圧縮されてホットガスとなった冷媒を、バイパス配管を経て蒸発器へと導き、蒸発器に付着した霜を融解除去する除霜運転を行う除湿器が記載されている。
これに対し、特許文献2では、蒸発器に氷結(着霜)が生じた場合に、除霜用ヒータで蒸発器の表面を加熱して除霜を行っている。しかし、除霜運転中は圧縮機を一時停止する必要があり、その間は除湿が行われず、冷風又は温風を選択的に送風することもできないため、結果的に有効な運転時間が短くなり、能力低下が発生するという問題がある。さらに、除霜用ヒータを駆動するための電力も必要となり、省エネルギー性に欠けるという問題もある。
また、特許文献3の除霜運転では、圧縮機によって圧縮されてホットガスとなった冷媒を蒸発器に流すことにより除霜を行うので、特許文献2のように、別途、除霜用ヒータ等の加熱手段を設ける必要はないが、除霜運転中は除湿や送風を行うことができない。従って、特許文献2と同様に、低温時の除湿能力の低下は避けられないという問題があった。さらに、特許文献3では、除湿運転時に、温度センサーが着霜温度を検知した後、蒸発器に付着した霜を除去するための除霜運転に切り替えるまでの時間を、前回の除霜開始から温度センサーが除霜終了温度を検知するまでの所要時間に応じて変化させる制御を行っているが、着霜状態は常に変化するので、除霜運転の開始と終了のタイミングを的確に判断することは困難である。よって、無駄な除霜運転を防ぎ、動作不良や能力低下の発生を防止するためには、さらに複雑な制御やセンサーの工夫が必要であり、部品点数も増え、コストアップにつながるという問題もあった。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、低温環境等においても特別な除霜運転を行うことなく、蒸発器への着霜を防ぎ、安定して継続的に室内の空気を除湿し、適温で送風することが可能であり、複雑な制御も不要で、動作の安定性に優れた除湿送風機を提供することを目的とする。
分岐循環路に、分岐循環路を循環する冷媒の流量を調整する流量調整手段が設けられている場合、分岐循環路を循環する冷媒の流量に応じて、冷却器を通過した後の空気の温度を調整することができる。
蒸発器に付着する霜を凝縮器からの放熱によって溶かし、ドレン水として滴下させた場合、圧縮機を停止させることなく、常時、除湿運転を行いながら、除霜することができ、複雑な制御が不要で、動作の安定性に優れる。また、除霜のための加熱手段を別途、設ける必要がなく、省エネルギー性に優れる。さらに、凝縮器からの放熱(排熱)を有効に利用して除霜を行うことにより、凝縮器の排熱で筐体の内部や室内が温度上昇することを防止できる。
蒸発器の下方に、蒸発器から滴下するドレン水を回収するドレン水回収部と、ドレン水回収部に接続されドレン水回収部に溜まったドレン水を筐体の外部に排出するドレン水排出部が設けられている場合、ドレン水を自動的に屋外等に排出することができる。また、屋外への放熱も少なく抑えることができる。
本発明の一実施の形態に係る除湿送風機10は、図1〜図3に示すように、室内に設置することにより、室内の空気を除湿し、適温で送風して循環させるものである。
以下、除湿送風機10の詳細について説明する。
まず、図1〜図3に示すように、除湿送風機10の筐体11の正面側の高さ方向中央部及び正面側の上方には、除湿送風機10が設置される室内と筐体11の内部を連通させる空気の吸込口12及び吹出口13がそれぞれ設けられている。そして、筐体11内の上方には送風手段としてファン14が設置されており、ファン14を駆動することにより、室内の空気を吸込口12から筐体11内に吸込み、筐体11内を通過させ、吹出口13から室内に吹出して循環させることができる。なお、図2、図3の二点鎖線で囲まれた範囲が、筐体11内で空気が通過する領域を示している。
また、筐体11内の下部には冷媒を圧縮して吐出する圧縮機15が設けられており、圧縮機15から吐出される冷媒は、筐体11内に設けられた冷媒循環路16を循環する。冷媒循環路16の圧縮機15の下流には、圧縮機15から吐出される冷媒を凝縮(液化)する凝縮器17が設けられ、凝縮器17の下流には凝縮器17を通過した冷媒を一時的に貯えるレシーバータンク18が設けられている。レシーバータンク18では、凝縮器17で液化した液冷媒と、液化しきれなかったガス冷媒が分離され、室内の環境や運転条件に応じて、適量の液冷媒のみが下流側に供給される。レシーバータンク18の下流には、冷媒を減圧する絞り手段として膨張弁19が設けられている。そして、膨張弁19の下流には、膨張弁19を通過して減圧された冷媒をガス化(蒸発)させる蒸発器20が接続されている。この蒸発器20は、筐体11内を通過する空気の流れに対して、凝縮器17の上流側(吸込口12側)に配置される。冷媒循環路16の蒸発器20の下流には蒸発器20を通過した冷媒を一時的に貯えるアキュームレーター21が設けられている。アキュームレーター21では蒸発器20で蒸発したガス冷媒と、蒸発しきれなかった液冷媒が分離され、圧縮可能なガス冷媒のみが下流側の圧縮機15に戻される。
なお、図2、図3に示すように、冷媒循環路16の途中(圧縮機15の下流)には、冷媒循環路16を開閉する電磁弁28が設けられている。また、蒸発器20と凝縮器17との間、及び凝縮器17と冷却器23との間は、それぞれダクト状の空気案内流路30、31で接続することが好ましい。これにより、蒸発器20の風路を通過した空気が漏れなく凝縮器17、及び冷却器23に案内され、それぞれの風路を確実に通過することができる。但し、空気案内流路30、31は必ずしも設ける必要はなく、省略してもよい。
また、除湿送風機10は、図2、図3に示すように、ファン14の駆動、三方弁24、25の切り替え、電磁弁28の開閉等を制御する制御部32を有している。この制御部32には操作部33が接続されており、操作部33で目標湿度や送風量等を設定することにより、その設定に応じて制御部32からファン14、三方弁24、25、電磁弁28等の各部に動作命令が送られる。
また、凝縮器17、蒸発器20、冷却器23としては、プレートフィンチューブ型の熱交換器が好適に用いられる。凝縮器17、蒸発器20、及び冷却器23の寸法は、除湿送風機10の使用環境、除湿送風機10が設置される部屋の面積、要求される能力等によって、適宜、選択することができるが、凝縮器17の寸法を例えば、横1860mm、高さ660mm、幅(厚さ)174mmとした場合、蒸発器20及び冷却器23の寸法は、例えば、横1860mm、高さ960mm、幅(厚さ)212mmである。このとき、隣り合うフィンとフィンの間隔(フィンピッチ)は、伝熱面積を大きくすることと、風路の圧力損失を考慮して、いずれも例えば2〜10mmとすることが好ましいが、これに限定されるものではない。
まず、冷媒循環路16を循環する冷媒の動きを説明する。
図2において、除湿送風機10の運転を開始すると、電磁弁28が開き、圧縮機15で圧縮された高温高圧のガス冷媒(例えば、80℃程度)が冷媒循環路16に吐出され、凝縮器17に流れ込む。凝縮器17に流れ込んだ高温高圧のガス冷媒は、凝縮器17を通過することにより、筐体11内の周囲の空気に放熱し、液化しながら冷却される。凝縮器17から流れ出た冷媒はレシーバータンク18に流入し、液化しきれなかったガス冷媒が分離され、常温高圧の液状冷媒(例えば、30℃程度)のみが膨張弁19に流れ込む。常温高圧の液状冷媒は膨張弁19で減圧され、流量を制御されながら低温低圧の液状冷媒(例えば、−5〜10℃程度)となって蒸発器20に送り込まれる。蒸発器20に送り込まれた冷媒は、蒸発器20を通過する間に、筐体11内の周囲の空気から熱を吸収してガス化し、周囲の空気を冷却する。蒸発器20から流れ出た冷媒はアキュームレーター21に流入し、ガス化しきれなかった液状冷媒が分離され、低温低圧のガス冷媒(例えば、5℃程度)のみが圧縮機15に戻される。圧縮機15に戻されたガス冷媒は圧縮され、循環を繰り返す。
図2において、除湿送風機10の運転を開始すると、ファン14が所定の回転数で回転する。これにより、上記の圧縮機15による冷媒の循環と並行して、室内の空気が吸込口12から筐体11内に吸込まれて筐体11内を通過し、吹出口13から室内に吹出して、室内と筐体11内部との間で空気が循環する。
吸込口12から筐体11内に吸込まれた空気は、まず、筐体11内の空気の流れに対して最上流側に配置された蒸発器20の風路を通過することにより冷却される。このとき、空気中に含まれる水分が凝縮し、霜となって蒸発器20の表面に付着する。その後、蒸発器20を通過した空気は下流側に配置された凝縮器17の風路を通過することにより加熱される。このようにして筐体11内を通過する空気は除湿され、吹出口13から室内へ吹出す。なお、凝縮器17からの放熱は、筐体11内を通過する空気を加熱するだけでなく、蒸発器20の表面に付着する霜を溶かすことができる。よって、圧縮機15を停止させることなく、常時、除湿運転を行いながら、蒸発器20を除霜することができる。凝縮器17からの放熱によって溶かされた霜は、蒸発器20の表面からドレン水回収部26に滴下し、ドレン水排出部27からドレン水として筐体11の外部(屋外等)に排出される。
除湿と同時に蒸発器20の除霜も行うことができ、蒸発器20の表面(フィン)に霜が付かないため、膨張弁19での冷媒の蒸発温度を0℃以下の極めて低い温度に設定することが可能となり、常温以下の快適な温度で送風を行うことができる。
第2の動作を行う場合は、図3に示すように、三方弁24、25を切り替えて分岐循環路22の入口及び出口を開き、冷媒循環路16に連通させる。第2の動作において、除湿送風機10の運転を開始し、圧縮機15から吐出された冷媒が、冷媒循環路16に沿って凝縮器17、レシーバータンク18、膨張弁19、蒸発器20を通過するまでは、第1の動作と同じである。その後、蒸発器20から流れ出た低温低圧(例えば、5℃程度)の冷媒(ガス冷媒の他にガス化しきれなかった液状冷媒を一部含む)は、三方弁24を通って分岐循環路22に流れ込み、冷却器23を通過する。このとき、蒸発器20でガス化しきれなかった液状冷媒が筐体11内の周囲の空気から熱を吸収してガス化し、周囲の空気を冷却する。冷却器23から流れ出た冷媒は三方弁25を通って分岐循環路22から冷媒循環路16に戻り、アキュームレーター21に流入する。このとき、ガス化しきれなかった液状冷媒が残っている場合は、アキュームレーター21で分離され、低温低圧のガス冷媒のみが圧縮機15に戻される。圧縮機15に戻されたガス冷媒は圧縮され、循環を繰り返す。
図4に示すように、除湿送風機35が除湿送風機10と異なるのは、分岐循環路22に、分岐循環路22を循環する冷媒の流量を調整する流量調整手段として、三方弁24の下流側(三方弁24と冷却器23との間)に、流量調整弁36が設けられている点である。これにより、三方弁24、25を切り替えて冷媒循環路16と分岐循環路22を連通させ、第2の動作を行う際に、冷却器23を通過する冷媒の量を流量調整弁36で簡単に調整することができる。この結果、冷却器23による冷却量を変化させて、吹出口13から室内へ吹出す空気の温度を調整(例えば、0〜40℃程度)することが可能となる。
なお、除湿送風機35では、三方弁24、25と流量調整弁36を組み合わせて分岐循環路22を循環する冷媒の流量を調整したが、流量調整手段はこれに限定されるものではなく、分岐循環路22を循環する冷媒の流量を調整できるものであればよい。
前記実施の形態においては、圧縮機15、レシーバータンク18、膨張弁19、及びアキュームレーター21を室内に設置される筐体11に内蔵する構造としたが、これらの一部又は全てを別の筐体に収容する等して室外(屋外)に設置することもできる。
また、前記実施の形態では、絞り手段として膨張弁19を用いたが、代わりにキャピラリーチューブを用いてもよい。
さらに、前記実施の形態では、循環路切り替え手段として2つの三方弁24、25を用いたが、循環路切り替え手段はこれに限定されるものではなく、分岐循環路22の開閉(冷媒循環路16と分岐循環路22との連通の有無)を切り替えることができるものであればよい。
Claims (4)
- 吸込口と吹出口とが設けられた筐体と、該筐体内に設けられ前記吸込口から前記筐体内に空気を吸込み、前記吹出口から前記筐体外に吹出す送風手段と、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、該圧縮機から吐出される冷媒を循環させて前記圧縮機に戻す冷媒循環路とを有し、該冷媒循環路の途中には、前記筐体に内蔵され前記圧縮機から吐出される冷媒を凝縮する凝縮器と、該凝縮器で凝縮された冷媒を減圧する絞り手段と、前記筐体に内蔵され該筐体内を通過する空気の流れに対して前記凝縮器の上流側に配置され、前記絞り手段で減圧された冷媒をガス化させる蒸発器と、前記蒸発器と前記圧縮機との間で前記冷媒循環路に接続され、前記蒸発器から流出する冷媒を循環させて前記冷媒循環路に戻す分岐循環路とが設けられ、該分岐循環路の途中には冷却器が接続され、該冷却器は、前記筐体に内蔵され該筐体内を通過する空気の流れに対して前記凝縮器の下流側に配置されており、前記冷媒循環路と前記分岐循環路との接続位置には、該分岐循環路の開閉を切り替える循環路切り替え手段が設けられていることを特徴とする除湿送風機。
- 請求項1記載の除湿送風機において、前記分岐循環路には、該分岐循環路を循環する冷媒の流量を調整する流量調整手段が設けられていることを特徴とする除湿送風機。
- 請求項1又は2記載の除湿送風機において、前記蒸発器に付着する霜は、前記凝縮器からの放熱によって溶かし、ドレン水として滴下させることを特徴とする除湿送風機。
- 請求項3記載の除湿送風機において、前記蒸発器の下方には、該蒸発器から滴下する前記ドレン水を回収するドレン水回収部と、該ドレン水回収部に接続され該ドレン水回収部に溜まった前記ドレン水を前記筐体の外部に排出するドレン水排出部が設けられていることを特徴とする除湿送風機。
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