JP2024009398A - 除湿装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は除湿装置に関するもので、除湿能力を向上させることが課題である。【解決手段】屋内空間の空気を吸い込むための吸込口２と屋内空間に空気を吹き出すための吹出口３を有する本体ケース１と、吸込口２から吹出口３へ空気を導く送風部４と、圧縮機１２と凝縮器１３と膨張器１４と蒸発器１５を環状に連結して構成され冷媒を循環させる冷凍サイクル９と、吸湿部１９および放湿部２０を有する除湿ロータ１６と、放湿部２０を加熱する加熱部１７と、放熱器２２と吸熱器２１を環状に連結して構成され冷媒が自然循環するヒートパイプ１１と、吸込口２と凝縮器１３とを連通する排熱送風路２５と、吸込口２と凝縮器１３と加熱部１７と放湿部２０と吸熱器２１と蒸発器１５と吸湿部１９と放熱器２２とをこの順に連通する第一除湿送風路２６を備えた構成としたものである。【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。

屋内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、吸込口と吹出口を有する本体ケース内に、圧縮機、凝縮器、膨張器、蒸発器を環状に連結し冷媒を循環する冷凍サイクルと、吸湿部および放湿部を有する除湿ロータと、放湿部を加熱する加熱部と、を備えたものとなっている。そして、吸込口から空気を凝縮器に供給して吹出口から排出する第一送風路と、吸込口から空気を吸引し放熱器、加熱部、放湿部、蒸発器、吸湿部の順に供給して吹出口から排出する送風路（特許文献１における第二送風路）と、を備えた構成となっている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６－０８７５８５号公報

このような従来の除湿装置においては、除湿ロータによる水分吸着により、本体ケース内を通過する空気を除湿しており、それに加えて、冷凍サイクルの蒸発器と、蒸発器を通過する空気との温度差により、結露を生じさせ、除湿を行っている。特に、冷凍サイクルの除湿性能は空気の温度差と湿度によるものであるので、除湿装置を使用する蒸発器に入る空気の温湿度が高いほど、その性能は向上する。そのため、凝縮器と加熱部の熱で除湿ロータを放湿させ、温湿度を高めることで、冷凍サイクルの除湿能力を高めることができる。また、屋内空間の温湿度が高くなる夏期などは、加熱部を動作させず、除湿ロータの作用を抑えて、動作させることがある。この時、加熱部を動作させていないため、電力消費が抑えられ、加熱部を動作させる時に比べて省エネルギー性の高い運転となる。この加熱部を動作させない運転において、省エネルギー性を維持しつつ、更なる除湿能力の向上が求められており、同時に、加熱部を動作させる運転においても、更なる除湿能力の向上が求められている。

そして本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、加熱部を動作させない運転において、省エネルギー性を維持しつつ更に除湿能力が向上し、加熱部を動作させる運転においても、更に除湿能力が向上した除湿装置を提供することを目的とする。

そして、この目的を達成するための第１の手段は、屋内空間の空気を吸い込むための吸込口と前記屋内空間に空気を吹き出すための吹出口を有する本体ケースと、前記吸込口から前記吹出口へ空気を導く送風部と、圧縮機と凝縮器と膨張器と蒸発器を環状に連結して構成され冷媒を循環させる冷凍サイクルと、吸湿部および放湿部を有する除湿ロータと、前記放湿部を加熱する加熱部と、放熱器と吸熱器を環状に連結して構成され冷媒が自然循環するヒートパイプと、前記吸込口と前記凝縮器とを連通する排熱送風路と、前記吸込口と前記凝縮器と前記加熱部と前記放湿部と前記吸熱器と前記蒸発器と前記吸湿部と前記放熱器とをこの順に連通する第一除湿送風路を備えた構成としたものであり、これにより所期の目的を達成するものである。

本発明によれば、ヒートパイプによる除湿が可能となるため、加熱部を動作させない運転において、省エネルギー性を維持しつつ更に除湿能力が向上し、加熱部を動作させる運転において、更に除湿能力が向上するという効果を得ることができる。

本発明の実施の形態１にかかる除湿装置の斜視図 本実施の形態１に関わる除湿装置の内部構成図 本実施の形態１に関わる除湿装置の作用を示す空気線図 本実施の形態２に関わる除湿装置の内部構成図 本実施の形態２に関わる除湿装置の作用を示す空気線図

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。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、本発明の実施の形態１にかかる除湿装置の斜視図である。図２は、本発明の実施の形態１にかかる除湿装置の内部構成図である。図３は、本実施の形態１に関わる除湿装置の作用を示す空気線図である。

図１、図２に示すように、除湿装置は、箱型の本体ケース１を備える。

本体ケース１は、吸込口２と、吹出口３と、送風部４と、除湿部５と、集水部６と、送風路７と、制御部８と、を備える。

吸込口２は、屋内空間の空気を本体ケース１内に吸い込むための開口であり、本体ケース１の側面に設けられている。

吹出口３は、本体ケース１内から屋内空間に空気を吹き出すための開口であり、本体ケース１の上部（天面）に設けられている。

送風部４は、吸込口２から吹出口３へと空気を導くものであり、例えば、シロッコファンなどの送風機である。

除湿部５は、本体ケース１内を通過する空気を除湿するものであり、冷凍サイクル９と、デシカント機構１０と、ヒートパイプ１１と、を備える。

冷凍サイクル９は、圧縮機１２と凝縮器１３と膨張器１４と蒸発器１５とをこの順に環状に連結したものであり、冷媒が循環している。蒸発器１５を通過する空気は、蒸発器１５によって冷却される。

デシカント機構１０は、除湿ロータ１６と、加熱部１７と、駆動手段１８と、を備える。

除湿ロータ１６は、円板形状であり、当該円板形状における中心軸が、除湿装置の稼働状態において水平かつ回転可能に立設され、駆動手段１８により回転する。除湿ロータ１６は、吸湿部１９と、放湿部２０と、を備える。

吸湿部１９は、除湿ロータ１６の一部であり、本体ケース１内を通過する空気から水分を吸着する。

放湿部２０は、除湿ロータ１６の一部であり、本体ケース１内を通過する空気へ水分を放出する。

加熱部１７は、電熱線など通電することで熱を発生させるものあり、放湿部２０と対向する位置に設けられている。加熱部１７は、通電されることで動作し、放湿部２０を加熱する。

駆動手段１８は、除湿ロータ１６を回転させるものであり、本実施の形態においては電気によって駆動するモーターが用いられる。

ヒートパイプ１１は、吸熱器２１と放熱器２２が環状に連結したものであり、冷媒が自然循環している。吸熱器２１を通過する空気は、吸熱器２１によって冷却される。

続いて、集水部６の詳細について図２を参照しながら説明する。

集水部６は、除湿部５で結露した水を集め、貯水するものであり、水受け部２３と、集水タンク２４と、を備える。

水受け部２３は、下方が開口となった漏斗状であり、吸熱器２１および蒸発器１５の下方に設けられており、落下してきた水を集水タンク２４内へと誘導する。

集水タンク２４は、水を貯水可能な略箱形状であり、水受け部２３の下方に設けられている。集水タンク２４は、水受け部２３へと落下した水が内部へと誘導可能なように、天面の一部を開口としている。また、集水タンク２４は、本体ケース１に対して着脱自在に配置されている。

送風路７は、吸込口２から本体ケース１内に吸い込まれた空気が吹出口３に至るまでの風路である。詳細については後述する。

続いて、送風路７の詳細を、図２を参照しながら説明する。

本実施の形態においては、送風路７は、排熱送風路２５（黒塗りの矢印）と、第一除湿送風路２６（白抜きの矢印）と、を備えている。

排熱送風路２５は、吸込口２と凝縮器１３とをこの順に連通し、吹出口３に至る風路である。第一除湿送風路２６は、吸込口２と凝縮器１３と加熱部１７と放湿部２０と吸熱器２１と蒸発器１５と吸湿部１９と放熱器２２とをこの順に連通し、吹出口３に至る風路である。

続いて、本発明による除湿装置の動作について説明する。使用者により操作部２７が操作され、除湿装置の動作開始が指示されたとき、制御部８は、送風部４と除湿部５の動作を開始する。

送風部４の動作により、屋内空間の空気は、吸込口２から本体ケース１内に吸い込まれ、送風路７を通過し、吹出口３から屋内空間へ空気が吹き出される。このとき、送風路７を通過する空気は、除湿部５の作用により除湿される。除湿部５において、吸熱器２１および蒸発器１５で結露した水は、下方へと滴下し、水受け部２３へ落下する。水受け部２３へと落下した水は、集水タンク２４へと誘導され、集水タンク２４に貯水される。以上の動作により、屋内空間の空気の除湿を行う。

ここで、送風路７は排熱送風路２５と、第一除湿送風路２６に分かれているのでその作用について説明する。

排熱送風路２５では、吸込口２から吸い込まれた室内空気Ａが凝縮器１３を通過する。凝縮器１３を通過した空気Ｂは、凝縮器１３により加熱され、通過前に比べて高温となり、吹出口３から屋内空間へ吹き出される。

第一除湿送風路２６では、吸込口２から吸い込まれた室内空気Ａは、最初に凝縮器１３を通過する。凝縮器１３を通過した空気Ｃは、凝縮器１３により加熱され、通過前に比べて高温となる。

凝縮器１３を通過した空気Ｃは、次に、加熱部１７を通過する。加熱部１７を通過した空気Ｄは、加熱部１７により加熱され、通過前に比べて高温となる。

加熱部１７を通過した空気Ｄは、次に、除湿ロータ１６の放湿部２０を通過する。放湿部２０では、加熱部１７によって加熱されることで、後述する吸湿部１９で吸着された水分が、放湿部２０を通過する空気へと放出される。このため、放湿部２０を通過した空気Ｅは、通過前に比べ高湿となる。

放湿部２０を通過した空気Ｅは、次に、ヒートパイプ１１の吸熱器２１を通過する。高温高湿となった放湿部２０を通過した空気Ｅを、後述する放熱器２２で冷やされた冷媒が、吸熱器２１を通過する空気を冷却する。このため、吸熱器２１を通過した空気Ｆは、通過前に比べ温度が低下し、飽和して結露する。

吸熱器２１を通過した空気Ｆは、次に、蒸発器１５を通過する。蒸発器１５を通過した空気Ｇは、蒸発器１５により冷却され、通過前に比べ温度が低下し、飽和して結露する。

蒸発器１５を通過した空気Ｇは、次に、除湿ロータ１６の吸湿部１９を通過する。吸湿部１９では、飽和して相対湿度１００％に近い状態の蒸発器１５を通過した空気Ｇの水分が吸着される。このため、吸湿部１９を通過した空気Ｈは、通過前に比べ低湿となる。

吸湿部１９を通過した空気Ｈは、次に、ヒートパイプ１１の放熱器２２を通過する。放熱器２２を通過した空気Ｊは放熱器２２で加熱され、通過前に比べて高温となり、吹出口３から屋内空間へ吹き出される。

このとき、ヒートパイプ１１は吸湿部１９を通過した空気Ｈで放熱器２２内の冷媒が冷却され、冷媒は液化して下方に移動し、放湿部２０を通過した空気Ｅで吸熱器２１内の冷媒が加熱され、冷媒は気化して上方へ移動し、ヒートパイプ１１の熱移動の作用をさせる冷媒の循環の流れが生じることとなる。

これにより、デシカント機構１０の作用により、除湿性能を向上するための高温高湿の放湿部２０を通過した空気Ｅを作り出し、そしてヒートパイプ１１の作用により除湿（吸熱器２１を通過した空気Ｆ）し、さらに冷凍サイクル９により除湿（蒸発器１５を通過した空気Ｇ）することができ、除湿能力を向上することができる。

また、夏場など室温が高い場合は、加熱部１７の出力を停止または低下させることにより、同様の作用を保ちつつ、より省エネに運転することができる。

また、第一除湿送風路２６は、吸熱器２１と蒸発器１５との間の吸熱器２１を通過した空気Ｆが通過する風路の距離が放湿部２０と吸熱器２１との間の放湿部２０を通過した空気Ｅが通過する風路の距離より短い。これにより、放湿部２０を通過した空気Ｅは高温であるため風路外との熱ロスが発生しても冷却される方向でありシステムとしてはロスではなく有効であるため問題ないが、吸熱器２１を通過した空気Ｆは低温であり、蒸発器１５でさらに冷却して除湿能力を向上させるためには、吸熱器２１を通過した空気Ｆでの熱ロスはシステムの除湿性能の悪化につながるため、放湿部２０を通過した空気Ｅより吸熱器２１を通過した空気Ｆの距離を短くすることが有効である。

また、第一除湿送風路２６は、吸熱器２１と蒸発器１５と吸湿部１９と放熱器２２とが水平方向に一直線上に並んで配置される。これにより、風路が直線的に構成できるので、構成部品が多くそれぞれの空気抵抗が大きい中、風路の空気抵抗を極力少なくすることができるとともに、各構成部品における風速分布の偏りの要因を改善することで、風速分布を均一化しやすく各構成部品の性能を適した状態で向上することができる。

また、除湿ロータ１６は、吸湿部１９より上方に放湿部２０が設けられている。これにより、第一除湿送風路２６の各風路における熱ロスが除湿能力に影響する吸熱器２１と蒸発器１５と吸湿部１９と放熱器２２を下方にまとめて構成することができるため、システム構成としての熱ロスを低減できるとともに、吸熱器２１と蒸発器１５が下方になることで、放湿部２０を通過した空気Ｅの風路を上方に構成でき、結露した水を集水する水受け部２３を下方に構成し、放湿部２０を通過した空気Ｅの風路と水受け部２３を重ならないように構成することができる。

（実施の形態２）
図４は実施の形態２の除湿装置の構成と除湿装置内の気流を示す概略図である。図５は、本実施の形態２に関わる除湿装置の作用を示す空気線図である。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、その詳細の説明を省略する。実施の形態１と相違する点は、実施の形態１と相違する点は、送風路７ａである。具体的には、第一除湿送風路２６を、第二除湿送風路２８に変更した点である。

第二除湿送風路２８（白抜きの矢印）は、吸込口２と凝縮器１３と加熱部１７と放湿部２０と吸熱器２１と蒸発器１５と放熱器２２と吸湿部１９とをこの順に連通し、吹出口３に至る風路である。

第二除湿送風路２８は、吸込口２から吸い込まれた室内空気Ａは、最初に凝縮器１３を通過する。凝縮器１３を通過した空気Ｋは、凝縮器１３により加熱され、通過前に比べて高温となる。

凝縮器１３を通過した空気Ｋは、次に、加熱部１７を通過する。加熱部１７を通過した空気Ｌは、加熱部１７により加熱され、通過前に比べて高温となる。

加熱部１７を通過した空気Ｌは、次に、除湿ロータ１６の放湿部２０を通過する。放湿部２０では、加熱部１７によって加熱されることで、後述する吸湿部１９で吸着された水分が、放湿部２０を通過する空気へと放出される。このため、放湿部２０を通過した空気Ｍは、通過前に比べ高湿となる。

放湿部２０を通過した空気Ｍは、次に、ヒートパイプ１１の吸熱器２１を通過する。高温高湿となった放湿部２０を通過した空気Ｍを、後述する放熱器２２で冷やされた冷媒が、吸熱器２１を通過する空気を冷却する。このため、吸熱器２１を通過した空気Ｎは、通過前に比べ温度が低下し、飽和して結露する。

吸熱器２１を通過した空気Ｎは、次に、蒸発器１５を通過する。蒸発器１５を通過した空気Ｐは、蒸発器１５により冷却され、通過前に比べ温度が低下し、飽和して結露する。

蒸発器１５を通過した空気Ｐは、次に、ヒートパイプ１１の放熱器２２を通過する。放熱器２２を通過した空気Ｑは放熱器２２で加熱され、通過前に比べて高温となる。

放熱器２２を通過した空気Ｑは、次に、除湿ロータ１６の吸湿部１９を通過する。吸湿部１９では、放熱器２２を通過した空気Ｑの水分が吸着される。このため、吸湿部１９を通過した空気Ｒは、通過前に比べ低湿となり、吹出口３から屋内空間へ吹き出される。

このとき、ヒートパイプ１１は低温の空気Ｐで放熱器２２内の冷媒が冷却され、冷媒は液化して下方に移動し、放湿部２０を通過した空気Ｍで吸熱器２１内の冷媒が加熱され、冷媒は気化して上方へ移動し、ヒートパイプ１１の熱移動の作用をさせる冷媒の循環の流れが生じることとなる。

これにより、デシカント機構１０の作用により、除湿性能を向上するための高温高湿の放湿部２０を通過した空気Ｍを作り出し、そしてヒートパイプ１１の作用により除湿（吸熱器２１を通過した空気Ｎ）し、さらに冷凍サイクル９により除湿（蒸発器１５を通過した空気Ｐ）することができ、除湿能力を向上することができる。特に、ヒートパイプ１１は、実施の形態１の第一除湿送風路２６よりも能力を向上することができるため、より大きく除湿能力を向上することができる。

また、夏場など室温が高い場合は、加熱部１７の出力を停止または低下させることにより、同様の作用を保ちつつ、より省エネに運転することができる。

また、第二除湿送風路２８は、吸熱器２１と蒸発器１５との間の吸熱器２１を通過した空気Ｎが通過する風路の距離が放湿部２０と吸熱器２１との間の放湿部２０を通過した空気Ｍが通過する風路の距離より短い。これにより、放湿部２０を通過した空気Ｍは高温であるため風路外との熱ロスが発生しても冷却される方向でありシステムとしてはロスではなく有効であるため問題ないが、吸熱器２１を通過した空気Ｎは低温であり、蒸発器１５でさらに冷却して除湿能力を向上させるためには、吸熱器２１を通過した空気Ｎでの熱ロスはシステムの除湿性能の悪化につながるため、吸熱器２１を通過した空気Ｍが通過する風路より吸熱器２１を通過した空気Ｎが通過する風路の距離を短くすることが有効である。

また、第二除湿送風路２８は、吸熱器２１と蒸発器１５と放熱器２２と吸湿部１９とが水平方向に一直線上に並んで配置される。これにより、風路が直線的に構成できるので、構成部品が多くそれぞれの空気抵抗が大きい中、風路の空気抵抗を極力少なくすることができるとともに、各構成部品における風速分布の偏りの要因を改善することで、風速分布を均一化しやすく各構成部品の性能を適した状態で向上することができる。

また、除湿ロータ１６は、吸湿部１９より上方に放湿部２０が設けられている。これにより、第二除湿送風路２８の各風路における熱ロスが除湿能力に影響する吸熱器２１と蒸発器１５と吸湿部１９と放熱器２２を下方にまとめて構成することができるため、システム構成としての熱ロスを低減できるとともに、吸熱器２１と蒸発器１５が下方になることで、放湿部２０を通過した空気Ｍの風路を上方に構成でき、結露した水を集水する水受け部２３を下方に構成し、風路と水受け部２３を重ならないように構成することができる。

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、屋内空間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 吸込口
３ 吹出口
４ 送風部
５ 除湿部
６ 集水部
７ 送風路
７ａ 送風路
８ 制御部
９ 冷凍サイクル
１０ デシカント機構
１１ ヒートパイプ
１２ 圧縮機
１３ 凝縮器
１４ 膨張器
１５ 蒸発器
１６ 除湿ロータ
１７ 加熱部
１８ 駆動手段
１９ 吸湿部
２０ 放湿部
２１ 吸熱器
２２ 放熱器
２３ 水受け部
２４ 集水タンク
２５ 排熱送風路
２６ 第一除湿送風路
２７ 操作部
２８ 第二除湿送風路

Claims (8)

1. 屋内空間の空気を吸い込むための吸込口と前記屋内空間に空気を吹き出すための吹出口を有する本体ケースと、前記吸込口から前記吹出口へ空気を導く送風部と、圧縮機と凝縮器と膨張器と蒸発器を環状に連結して構成され冷媒を循環させる冷凍サイクルと、吸湿部および放湿部を有する除湿ロータと、前記放湿部を加熱する加熱部と、放熱器と吸熱器を環状に連結して構成され冷媒が自然循環するヒートパイプと、前記吸込口と前記凝縮器とを連通する排熱送風路と、前記吸込口と前記凝縮器と前記加熱部と前記放湿部と前記吸熱器と前記蒸発器と前記吸湿部と前記放熱器とをこの順に連通する第一除湿送風路と、を備えた除湿装置。
2. 前記第一除湿送風路は、前記吸熱器と前記蒸発器との間の距離が前記放湿部と前記吸熱器との間の距離より短い、請求項１に記載の除湿装置。
3. 前記第一除湿送風路は、前記吸熱器と前記蒸発器と前記吸湿部と前記放熱器とが水平方向に一直線上に並んで配置される、請求項１または２に記載の除湿装置。
4. 前記除湿ロータは、前記吸湿部より上方に前記放湿部が設けられている、請求項３に記載の除湿装置。
5. 屋内空間の空気を吸い込むための吸込口と前記屋内空間に空気を吹き出すための吹出口を有する本体ケースと、前記吸込口から前記吹出口へ空気を導く送風部と、圧縮機と凝縮器と膨張器と蒸発器を環状に連結して構成され冷媒を循環させる冷凍サイクルと、吸湿部および放湿部を有する除湿ロータと、前記放湿部を加熱する加熱部と、放熱器と吸熱器を環状に連結して構成され冷媒が自然循環するヒートパイプと、前記吸込口と前記凝縮器とをこの順に連通する排熱送風路と、前記吸込口と前記凝縮器と前記加熱部と前記放湿部と前記吸熱器と前記蒸発器と前記放熱器と前記吸湿部とをこの順に連通する第二除湿送風路と、を備えた除湿装置。
6. 前記第二除湿送風路は、前記吸熱器と前記蒸発器との間の距離が前記放湿部と前記吸熱器との間の距離より短い、請求項５に記載の除湿装置。
7. 前記第二除湿送風路は、前記吸熱器と前記蒸発器と前記放熱器と前記吸湿部とが水平方向に一直線上に並んで配置される、請求項５または６に記載の除湿装置。
8. 前記除湿ロータは、前記吸湿部より上方に前記放湿部が設けられている、請求項７に記載の除湿装置。

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