JP2021142486A - 除湿装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、除湿装置に関するものであり、吸熱器の霜を確実に除去する除霜運転の制御に関するものであり除霜性能が向上するとともに、安定的に吸熱器の霜を除去できることを目的とするものである。【解決手段】本体ケース内には、ヒートポンプ（圧縮機、放熱器、膨張器、吸熱器）と吸込口から吸気した空気を放熱器、吸熱器を順次介して吹出口へと送風する送風部と送風部の風路であって、放熱器と吸熱器の間に設けた除湿ロータの放湿部と吸熱器と吹出口の間に設けた除湿ロータの吸湿部と放熱器と除湿ロータの放湿部の間に設けた加熱部と除湿ロータを回転させる回転部と吸熱器の温度を測定する吸熱器温度センサーを備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば衣類乾燥用として用いられる除湿装置に関するものである。

従来、この種の除湿装置は、吸込口と吹出口を有する本体ケース内に、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と、吸湿部で水分を吸着し放湿部で水分を放出する除湿ロータと、放湿部に供給される空気を加熱する加熱手段と、空気を送風する送風手段を備えたものとなっている。このとき、放熱器と吸熱器と除湿ロータと送風機を平行に配置する構成が知られている（例えば、これに関連する先行文献としては下記特許文献１がある）。

特許第４６９６４８２号公報

従来の除霜運転の方法においては、室内温度が低温状態であるなどの着霜が起こりやすい条件では、除霜運転が終了後、再度着霜状態になり吸熱器が閉塞し、加熱部の温度が上昇し、安全装置が動作して加熱部の運転が停止され、除霜運転が十分にできなくなるという課題があった。

そして、この目的を達成するために、本発明は、吸込口と吹出口を有する本体ケースと、前記本体ケース内に設けられたヒートポンプとを備え、前記ヒートポンプは、圧縮機と、前記圧縮機の下流に順次設けた放熱器、膨張器、吸熱器とにより形成し、前記本体ケース内には、前記吸込口から前記本体ケース内に吸気した空気を前記放熱器、前記吸熱器を順次介して前記吹出口へと送風する送風部と、前記送風部の風路であって、前記放熱器と前記吸熱器の間に設けた除湿ロータの放湿部と、前記吸熱器と前記吹出口の間に設けた前記除湿ロータの吸湿部と、前記放熱器と前記除湿ロータの前記放湿部の間に設けた加熱部と、前記除湿ロータを回転させる回転部と、前記吸熱器の温度を測定する吸熱器温度センサーと、前記圧縮機と、前記送風部と、前記加熱部と、前記回転部とを制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記圧縮機と、前記送風部と、前記加熱部と、前記回転部とが運転する除湿運転を開始し、第１所定時間の後に、前記吸熱器温度センサーで測定した温度が、第１設定温度以下の場合には、第２所定時間の間、前記除湿運転に比べて除湿量が少ない除湿抑制運転を行い、前記除湿抑制運転終了後に、第３所定時間の間、前記吸熱器に付着した霜を溶かす除霜運転を行い、前記除霜運転終了後に、前記除湿運転を行うことを特徴とするものであり、これにより所期の目的を達成するものである。

本発明によれば、着霜が起こりやすい条件で吸熱器が閉塞し、加熱部の安全装置が動作して、加熱部の運転が停止し、除霜運転ができなくなることを抑制する除湿装置を提供できる。

本発明の実施の形態１の除湿装置の外観斜視図 同除湿装置の分解斜視図 同除湿装置の概略断面図 同除湿装置の概略断面図 同除湿装置の放熱器の外観斜視図 同除湿装置の吸熱器の外観斜視図 同除湿装置の運転モード別制御動作を示す図 同除湿装置の運転モード別制御動作を示す図

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１の除湿装置の外観斜視図である。図２は、本発明の実施の形態１の除湿装置の分解斜視図である。なお、図１、図２は、除湿装置を後面側から見た図である。図３、図４は、本発明の実施の形態１の除湿装置の概略断面図である。なお、図３は図１のＡ−Ａ線断面図である。図４は図１のＢ−Ｂ線断面図である。

図１、図２、図３、図４に示すように、本体ケース１は、奥行き方向Ｄ及び縦方向Ｈの大きさに比較して横方向Ｗの大きさが大きい形状であり、本体ケース１の後面（本体ケース１の奥行き方向における一方側の側面）には、吸込口２と本体ケース１の外から吸込む空気の温度を測定するために空気温度センサー２６が配置されている。本体ケース１における上部には、吹出口３が配置されている。吹出口３は、横長四角形状で本体ケース１における上方と後面とに開口している。本体ケース１の天面における後面側（本体ケース１の奥行き方向における一方側の側面側）には、吹出口３からの風向を変化させるルーバー４を有し、本体ケース１の天面における前面側（本体ケースの奥行き方向における他方側）には操作部５を設けている。操作部５は、電源の入り切り、運転モードの変更等を行う複数のスイッチを有している。

本体ケース１内には、ヒートポンプ６と、送風部７と、除湿ロータ部８と、取付台９と、貯水タンク部１０と、制御部１１と、を有している。

ヒートポンプ６は、圧縮機１２と、放熱器１３と、膨張器１４と、吸熱器１５と、を順次環状に連結し冷媒を循環する構成である。

圧縮機１２は、本体ケース１の前面側から見ると本体ケース１における左面側（本体ケースの横方向における一方側の側面側）に配置されている。圧縮機１２は、本体ケース１の底面上に固定されている。

放熱器１３は、本体ケース１における後面側（本体ケースの奥行き方向における一方側の側面側）に配置されている。放熱器１３は、後述する放熱器１３における隣り合う放熱フィンと放熱フィンとの隙間が、本体ケース１の吸込口２に対向するように、本体ケース１の底面上に配置されている。

図５は、本発明の実施の形態１の除湿装置の放熱器の外観斜視図である。なお、図５は、除湿装置の放熱器を後面側から見た図である。

図５に示すように放熱器１３は、多数の放熱フィン１３ａと、放熱フィン１３ａを連結する連結管１３ｂとを有している。

放熱フィン１３ａは、縦長四角板形状であり、材質がアルミニウムである。多数の放熱フィン１３ａは、隣り合う放熱フィン１３ａの面と面とが対向するように配置されている。隣り合う放熱フィン１３ａと放熱フィン１３ａとの隙間が、風路となる。

連結管１３ｂは、円筒形状であり、材質が銅である。円筒である連結管１３ｂは、放熱フィン１３ａにおける長手方向に複数段設けられ、かつ複数回蛇行状に曲げられている。連結管１３ｂの直管部分には、多数の放熱フィン１３ａが固定されている。多数の放熱フィン１３ａは、連結管１３ｂの直管部分の中心軸方向に、所定の間隔を有して積層されている。

図２、図３、図４に示すように、吸熱器１５は、本体ケース１の前面から見ると本体ケース１における右側（本体ケース１の横方向における他方側の側面側）に配置され、後述する吸熱器１５における隣り合う吸熱フィン１５ａと吸熱フィン１５ａとの隙間である風路の中心軸が本体ケース１における左右方向に延びるように、取付台９に固定されている。

また、吸熱器１５の着霜状態を検知するために吸熱器１５の温度を測定する吸熱器温度センサー２５を吸熱器１５に固定配置している。

図６は、本発明の実施の形態１の除湿装置の吸熱器の外観斜視図である。なお、図６は、除湿装置の放熱器を本体ケースにおける左側から見た図である。

図６に示すように吸熱器１５は、多数の吸熱フィン１５ａと、多数の吸熱フィン１５ａを連結する連結管１５ｂとを有している。

吸熱フィン１５ａは、縦長四角板形状であり、材質がアルミニウムである。多数の吸熱フィン１５ａは、隣り合う吸熱フィン１５ａの面と面とが対向するように配置されている。隣り合う吸熱フィン１５ａと吸熱フィン１５ａとの隙間が、風路となる。

連結管１５ｂは、円筒形状であり、材質が銅である。円筒である連結管１５ｂは、吸熱フィン１５ａにおける長手方向に複数段設けられ、かつ複数回蛇行状に曲げられている。連結管１５ｂの直管部分には、多数の吸熱フィン１５ａが固定されている。多数の吸熱フィン１５ａは、連結管１５ｂの直管部分の中心軸方向に、所定の間隔を有して積層されている。

図２、図３、図４に示すように、送風部７は、放熱器１３に対向するように配置され、取付台９に固定されている。

送風部７と、放熱器１３と、本体ケース１の吸込口２とは、本体ケース１の奥行き方向において、一直線上に配置されている。送風部７は、モータ１６と、モータ１６によって回転するファン１７と、ファン１７を囲むケーシング１８とを有している。

ファン１７は、ターボファンであり、主板１７ａと、多数の羽根１７ｂと、吸込みリング１７ｃとを有する。

主板１７ａは、略円板形状で、中央部が下方へ凸形状となり、この中央部には、筒形状の回転軸固定部１７ｄを設けている。回転軸固定部１７ｄは、モータ１６の回転軸が入り、この回転軸に固定可能な構造である。主板１７ａの周縁部には、主板１７ａから下方へ延びた複数の羽根１７ｂを有し、羽根１７ｂは、水平断面形状が翼形状である。羽根１７ｂにおける主板１７ａの周縁側の端部は、ファン１７の回転方向と反対方向に向いた形状である。複数の羽根１７ｂの下端には、円環状の吸込みリング１７ｃを有する。

ケーシング１８は、下面には吸気口１８ａを有し、上面には吐出口１８ｂを有する。モータ１６によってファン１７が回転すると、ケーシング１８の吸気口１８ａから吸い込まれた空気は、ファン１７の吸込みリング１７ｃ内を介し、ファン１７内に流れ込む。この流れ込んだ空気は、羽根１７ｂに沿うように、ファン１７の径方向に吹き出し、ケーシング１８の吐出口１８ｂを介して、本体ケース１の吹出口３に送風される。

除湿ロータ部８は、送風部７と、吸熱器１５との間に配置されている。吸熱器１５と、除湿ロータ部８と、送風部７とは、本体ケース１の横方向において、一直線上に配置されている。除湿ロータ部８は、除湿ロータ１９と、ロータ枠２０と、回転部２１と、加熱部２２とを有している。

除湿ロータ１９は、全体形状としては円板体となっている。この円板体は、円形リング内に、通気体を設けたものである。通気体は、二枚の第１帯体（図示せず）間にジグザグ状に第２帯体（図示せず）を設けたものを、円形リング内において、内周から外周に向けて渦巻状に巻くことによって通気構造に構成したものである。

これら第１帯体と第２帯体は耐熱繊維によって構成されており、その表面には、例えばゼオライトのような吸湿物質を、例えばシリカ系の接着剤で接着させた構成としている。

除湿ロータ１９は、円板体に形成され中心軸が本体ケース１における左右方向に延びるように、ロータ枠２０に回転可能に立設され、回転部２１により回転している。

ロータ枠２０は、取付台９に固定されている。除湿ロータ１９は、空気から水分を吸着する吸湿部１９ａと、空気に水分を放出する放湿部１９ｂとを有している。

加熱部２２は、除湿ロータ１９の放湿部１９ｂに対向するように設置されている。加熱部２２は、後述する風路において、除湿ロータ１９の放湿部１９ｂの上流側に配置されている。

取付台９は、本体ケース１における底面側と、前面側の面が開口した箱形状であり、取付板９ａと、支持脚９ｂとを有する。

取付板９ａは、長方形の略板形状であり、上面には、送風部７と、除湿ロータ部８と、吸熱器１５とが固定される。

支持脚９ｂは、取付板９ａの周縁から下方に延びる３枚の長方形の板であり、取付板の周縁における本体ケース１の後面側と、右面側と、左面側とから下方に延び、３枚の板は一体的に形成されている。支持脚９ｂは、取付板９ａと、本体ケース１の底面との間には、略直方体形状の空間部９ｃを有している。空間部９ｃの高さは、ほぼ支持脚９ｂの高さ寸法であり、空間部９ｃには、貯水タンク部１０が装着される構成である。

貯水タンク部１０は、本体ケース１の下部の空間部９ｃに配置され、本体ケース１の前面（本体ケースの奥行き方向における一方側の側面）から着脱自在な構成である。貯水タンク部１０の着脱方向は、本体ケース１における前後方向（本体ケースの奥行き方向）である。貯水タンク部１０の上方には、送風部７と、除湿ロータ部８と、吸熱器１５とが配置されている。貯水タンク部１０は、天面が開口した偏平な箱形状のタンク１０ａと、漏斗状の集水カバー１０ｂとを有している。集水カバー１０ｂは、タンク１０ａの上部に着脱可能に設けられている。つまり、吸熱器１５で結露をさせ、その結露水を漏斗状の集水カバー１０ｂで集めてタンク１０ａに流入させる構成である。

制御部１１は、本体ケース１の前面側から見ると本体ケース１における左面側（本体ケース１の横方向における一方側の側面側）に配置されている。制御部１１は、本体ケース１の底面上に固定されている。制御部１１は、送風部７のモータ１６と、圧縮機１２と、除湿ロータ部８の回転部２１と、加熱部２２とを、使用者によって押された操作部５のスイッチに基づいて制御する。

本体ケース１内には、第１送風路２３と、第２送風路２４とを備えている。

第１送風路２３は、送風部７によって、吸込口２から空気を吸引し放熱器１３、加熱部２２、放湿部１９ｂ、吸熱器１５、吸湿部１９ａの順に供給し、送風部７を介して吹出口３から排出する風路である。

第２送風路２４は、送風部７によって、吸込口２から空気を吸引し放熱器１３に供給し、送風部７を介して吹出口３から排出する風路である。

詳細に説明すると、第１送風路２３においては、放熱器１３によって温められた室内空気は、更に加熱部２２によって温められ、除湿ロータ１９の放湿部１９ｂに供給される。

放湿部１９ｂでは、吸湿部１９ａで吸着した水分が除湿ロータ１９の回転駆動により放湿部１９ｂに移動し、加熱部２２の加熱により供給された空気に放出される。この高湿の空気が吸熱器１５に供給され、冷却されることにより結露し、水分は水滴として取出される。この後、冷却された空気は、除湿ロータ１９の吸湿部１９ａに供給され、更に空気中の水分が吸湿部１９ａに吸着され、乾燥した空気となる。さらに、水分を吸着する際の吸着熱が発生するので、室内空気は湿度が低減し、温度が上昇した状態で、送風部７に吸引され、吹出口３から室内へ送風されることになる。なお、吸熱器１５において結露した水分は水滴として下方に滴下し、貯水タンク部１０のタンク１０ａ内に流れ込む。

第２送風路２４においては、放熱器１３によって温められた室内空気は、送風部７に吸引され、吹出口３から室内へ送風されることになる。つまり、第１送風路２３を通過する空気と、第２送風路２４を通過する空気とは、送風部７で混ざり合った状態となり、送風部７によって吹出口３から吹き出す。

本実施形態の特徴は、図７で示すように、制御部１１が、除霜運転の直前に、除湿抑制運転を行う点である。具体的には、まず、制御部１１は、圧縮機１２（ヒートポンプ６）と、送風部７と、加熱部２２と、回転部２１と、を連動して運転することで除湿運転を開始する。次に、制御部１１は、除湿運転の開始から第１所定時間（２０分）の後に、吸熱器温度センサー２５によって、吸熱器１５の温度を測定する。制御部１１は、吸熱器温度センサー２５が測定した温度が、第１設定温度（０．５℃）以下の場合には、吸熱器１５に着霜がある状態で徐々に霜が吸熱器１５に蓄積され着霜量が増加すると判断し、第２所定時間（５分）の間、除湿運転に比べて除湿量が少ない除湿抑制運転を行う。

除湿抑制運転は、加熱部２２と回転部２１との運転を停止し、圧縮機１２（ヒートポンプ６）と送風部７による除湿運転のことである。この運転では、加熱部２２と回転部２１の運転を停止することで、除湿ロータ１９による除湿機能が無くなるため吸熱器１５に蓄積される着霜量が減る効果がある。また、吸熱器１５に蓄積される着霜量をコントロールすることで、除霜運転での融け残りの発生を回避することができる。

除湿抑制運転終了後に、第３所定時間（１０分）の間、吸熱器１５に付着した霜を溶かす除霜運転を行う。この除湿運転は、圧縮機１２（ヒートポンプ６）の運転を停止し、送風部７と加熱部２２と回転部２１の連動した運転による加熱部２２を利用した温風による除霜方法である。温風を利用することで吸熱器１５に付着した霜を効率良く溶かす除霜運転を行うことができる。

除霜運転終了後には、元の除湿運転に自動で戻ることで、着霜が起こりやすい条件で吸熱器１５が閉塞し、加熱部２２の安全装置が動作して除霜運転ができなくなることがなく、信頼性の高い除湿装置を提供することができる。なお、加熱部２２には、安全装置（図示せず）が設けられ、加熱部２２が所定の温度より高い温度になると、制御部は、加熱部２２の動作を停止する。また、確実な除霜運転により、融け残りが成長して吸熱器１５が閉塞、氷により排水路が塞がれて水漏れ等の不具合を起こすことがなく、信頼性の高い除湿装置を提供することができる。

なお、温度上昇抑制運転の際に送風部７の回転数を除湿運転時と除霜運転時の回転数より増加させることで、加熱部２２を通過する風量を増加させることで、より効果的に安全装置の温度上昇を抑制することができる。また、同時に吸熱器１５に付着した霜をより多く溶かすことができる。

なお、温度上昇抑制運転直後の除霜運転における加熱部２２の温度は、温度上昇抑制運転の直前の除霜運転における加熱部２２の温度より高く設定することで、より短時間で吸熱器１５に付着した霜の融け残りをなくすことができる。

また、図７で示すように、制御部１１は、除湿装置の電源を入れ、除湿運転を開始し、第１所定時間（２０分）より短い第６所定時間（５分）の後に、本体ケース１の外から吸込む空気の温度を測定する空気温度センサー２６で測定した温度が、第２設定温度（９℃）以下であり、かつ吸熱器１５の温度を測定する吸熱器温度センサー２５で測定した温度が、第３設定温度（２℃）未満の場合には、第３所定時間（１０分）の間、除霜運転を行うことで、除霜運転、除湿運転を交互に繰り返すうちに融け残りが成長して吸熱器１５が閉塞して氷により排水路が塞がれて水漏れ等の不具合が発生する可能性を限りなく減らすことができる。

上記は、第１所定時間を２０分、第２所定時間を５分、第３所定時間を１０分、第６所定時間を５分、第１設定温度を０．５℃、第２設定温度を９℃、第３設定温度を２℃とする１例にて説明した。

（実施の形態２）
図８は、本発明の実施形態２の除湿装置の運転モード別制御動作を示す図である。実施の形態１と同様の構成要素については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図８に示すように、実施の形態１と相違する点は、除霜運転途中に、温度上昇抑制運転を設けた点である。具体的には、除霜運転途中に、第４所定時間（３分）の間、加熱部２２と回転部２１の運転を停止する温度上昇抑制運転を行うことで、より確実に加熱部２２の安全装置が動作して除霜運転ができなくなる可能性を回避することができる。

温度上昇抑制運転は、圧縮機１２（ヒートポンプ６）と加熱部２２と回転部２１の運転を停止し、送風部７のみの運転による除霜方法である。従って、加熱部２２の出力がＯＦＦのため安全装置の温度上昇を抑制することができる。

温度上昇抑制運転直後の除霜運転の運転時間である第５所定時間（４分）を温度上昇抑制運転の直前の除霜運転の運転時間より長くすることで、より確実に吸熱器１５に付着した霜の融け残りをなくすことができる。

上記は、第４所定時間を３分、第５所定時間を４分とする１例にて説明した。

本発明にかかる除湿装置は、吸熱器の霜を確実に除去する除霜運転の制御に関するものであり除霜性能が向上するとともに、安定的に吸熱器の霜を除去できるので、衣類乾燥や除湿用に使用される除湿装置等として有用である。

１ 本体ケース
２ 吸込口
３ 吹出口
４ ルーバー
５ 操作部
６ ヒートポンプ
７ 送風部
８ 除湿ロータ部
９ 取付台
９ａ 取付板
９ｂ 支持脚
９ｃ 空間部
１０ 貯水タンク部
１０ａ タンク
１０ｂ 集水カバー
１１ 制御部
１２ 圧縮機
１３ 放熱器
１３ａ 放熱フィン
１３ｂ 連結管
１４ 膨張器
１５ 吸熱器
１５ａ 吸熱フィン
１５ｂ 連結管
１６ モータ
１７ ファン
１７ａ 主板
１７ｂ 羽根
１７ｃ 吸込みリング
１７ｄ 回転軸固定部
１８ ケーシング
１８ａ 吸気口
１８ｂ 吐出口
１９ 除湿ロータ
１９ａ 吸湿部
１９ｂ 放湿部
２０ ロータ枠
２１ 回転部
２２ 加熱部
２３ 第１送風路
２４ 第２送風路
２５ 吸熱器温度センサー
２６ 空気温度センサー

Claims (8)

1. 吸込口と吹出口を有する本体ケースと、
   前記本体ケース内に設けられたヒートポンプとを備え、
   前記ヒートポンプは、圧縮機と、前記圧縮機の下流に順次設けた放熱器、膨張器、吸熱器とにより形成し、
   前記本体ケース内には、
   前記吸込口から前記本体ケース内に吸気した空気を前記放熱器、前記吸熱器を順次介して前記吹出口へと送風する送風部と、
   前記送風部の風路であって、前記放熱器と前記吸熱器の間に設けた除湿ロータの放湿部と、前記吸熱器と前記吹出口の間に設けた前記除湿ロータの吸湿部と、
   前記放熱器と前記除湿ロータの前記放湿部の間に設けた加熱部と、
   前記除湿ロータを回転させる回転部と、
   前記吸熱器の温度を測定する吸熱器温度センサーと、
   前記圧縮機と、前記送風部と、前記加熱部と、前記回転部とを制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、前記圧縮機と、前記送風部と、前記加熱部と、前記回転部とが運転する除湿運転を開始し、第１所定時間の後に、前記吸熱器温度センサーで測定した温度が、第１設定温度以下の場合には、第２所定時間の間、前記除湿運転に比べて除湿量が少ない除湿抑制運転を行い、前記除湿抑制運転の終了後に、第３所定時間の間、前記吸熱器に付着した霜を溶かす除霜運転を行い、前記除霜運転の終了後に、前記除湿運転を行うことを特徴とする除湿装置。
2. 前記除湿抑制運転は、前記加熱部と前記回転部との運転を停止し、
   前記圧縮機と前記送風部との運転を行うことを特徴とする請求項１に記載の除湿装置。
3. 前記除霜運転は、前記圧縮機の運転を停止し、前記送風部と前記加熱部と前記回転部との運転を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の除湿装置。
4. 前記制御部は、
   前記除霜運転の途中に、第４所定時間の間、前記加熱部と前記回転部との運転を停止する温度上昇抑制運転を行うことを特徴とする請求項３に記載の除湿装置。
5. 前記制御部は、
   前記温度上昇抑制運転中に、前記送風部の回転数を増加させることを特徴とする請求項４に記載の除湿装置。
6. 前記制御部は、
   前記温度上昇抑制運転直後の前記除霜運転の運転時間である第５所定時間は、前記温度上昇抑制運転の直前の前記除霜運転の運転時間より長いことを特徴とする請求項４または５に記載の除湿装置。
7. 前記制御部は、
   前記温度上昇抑制運転の直後の前記除霜運転における前記加熱部の温度は、
   前記温度上昇抑制運転の直前の前記除霜運転における前記加熱部の温度より高いことを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の除湿装置。
8. 前記制御部は、前記除湿運転を開始し、前記第１所定時間より短い第６所定時間の後に、前記本体ケース外の温度を測定する空気温度センサーで測定した温度が、第２設定温度以下であり、前記吸熱器温度センサーで測定した温度が、第３設定温度未満の場合には、第３所定時間の間、前記除霜運転を行うことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の除湿装置。

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