JP4396730B2 - 除湿機 - Google Patents

Description

本発明は、除湿機、特に加湿機能を有する除湿機に関する。

近年、加湿機能を持たせた除湿機が広く普及している。代表的なものとして、蒸気圧縮式冷凍サイクルを利用したもの（例えば、特許文献１参照）、吸着素子を利用したもの（例えば、特許文献２参照）が挙げられる。

特許文献１に記載の除湿機は、除湿運転時は蒸発器で空気中の水分を結露させて除湿し、加湿運転時は貯水タンクの水を加熱して加湿している。また、特許文献２に記載の除湿機は、回転する円板状の吸着素子を有しており、除湿運転時はその吸着素子に空気中の水分を吸着させて除湿し、加湿運転時はその吸着素子に温風を当て水分を放出させて加湿している。
特開平６−３０７６７７号公報 特開平１１−２４１８３８号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の除湿機は、除湿時の空気流路と加湿時の空気流路をそれぞれ別に設けなければならないので、除湿機の構造が複雑で大型になる。

本発明の課題は、加湿機能を有する小型の除湿機を提供することにある。

第１発明に係る除湿機は、送風機と、ヒータと、吸着素子と、第２送風機と、熱交換部と、駆動部と、選択部とを備えている。送風機は、室内から内部に空気を吸い込ませ、空気調和後の前記空気を室内に戻す。吸着素子は、外形が円板状であり、送風機によって流れる空気から水分を吸着する。第２送風機は、ヒータによって温度上昇した高温空気を吸着素子の一部分に当てて吸着素子から水分を放出させる。熱交換部は、吸着素子の径方向外側の外周空間に配置され、高温空気が第２送風機によって内部を流れ、高温空気と送風機によって外部を流れる空気との間で熱交換を行わせる。駆動部は、吸着素子を回転させる。選択部は、駆動部の稼働及び停止を選択する。そして、ヒータは、吸着素子の端面上部を覆う。第２送風機は、吸着素子の上部近傍に位置し、吸着素子の端面から送風機によって流れる空気の流れ方向に突出する。熱交換部は、吸着素子の径方向外側の外周に沿って隣接し、その吸着素子の径方向外側の外周に沿って囲むように配置されている。送風機によって流れる空気に水分を与える加湿ユニットは、第２送風機の下方で、吸着素子及び熱交換部に対向する位置に配置されている。

この除湿機では、空気の流れ方向の寸法増加が抑制され、且つ熱交換部の有効面積も確保される。また、第２送風機の下方空間に加湿ユニットが配置されることによって、除湿機の大型化が抑制される。さらに、空気の流れに対して加湿ユニットの位置は熱交換部の下流となるので、吸着素子の回転を停止させて、加湿ユニットを稼働させることによって、暖房加湿運転が可能となる。

第２発明に係る除湿機は、第１発明に係る除湿機であって、第２送風機がヒータの下方近傍を避けて配置されている。

この除湿機では、ヒータによって第２送風機が温度上昇することがないので、安全である。

第１発明に係る除湿機では、空気の流れ方向の寸法増加が抑制され、且つ熱交換部の有効面積も確保されるので、除湿機の大型化が抑制される。また、暖房加湿運転が可能である。

第２発明に係る除湿機では、ヒータによって第２送風機が温度上昇することがないので、安全である。

以下図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

＜除湿機の構成＞
本発明の一実施形態に係る除湿機は、除湿機能、加湿機能及び空気清浄機能を有しており、除湿運転時は除湿機として、加湿運転時は加湿機として、空気清浄運転時は空気清浄機として働く。また、本実施形態では、単一機能だけでなく、同時に複数の機能を組合せて稼働させることができる。例えば、空気清浄機能と除湿機能との組合せ、空気清浄機能と加湿機能との組合せ、及び除湿機能と加湿機能との組合せである。

図１は、本発明の一実施形態に係る除湿機の斜視図である。図１において、除湿機１では、送風機２、除湿ユニット３、加湿ユニット４、空気清浄部５及び制御部６が、本体１０に収納されている。本実施形態では、ユーザーが容易に除湿機１を移動させることができるように、本体１０の下面（室内の床面と対向する面）に、キャスター（図示せず）が設けられている。

送風機２は、本体１０に対して空気清浄部５と反対側に位置しており、空気清浄部５側から視たとき、空気清浄部５、除湿ユニット３、加湿ユニット４、送風機２の順で並んでいる。送風機２が稼働しているとき、空気が空気清浄部５側から吸い込まれて、除湿ユニット３を通過した後に加湿ユニット４を通過し送風機２に至る空気風路Ａが形成される。制御部６は、本体１０の上部に配置されおり、空気清浄部５、除湿ユニット３、加湿ユニット４及び送風機２を個別に制御することができる。

図２は、除湿ユニット及び加湿ユニットの斜視図である。図２において、手前側に位置するのが除湿ユニット３であり、奥側に位置するのが加湿ユニット４である。図１、図２において、加湿ユニット４の構成部品である貯水容器４０、気化素子４１及び水車４２が加湿ユニット４から飛び出しているが、正規状態では加湿ユニット４の所定位置に配置されている。

＜除湿ユニット＞
図３は、除湿ユニットの斜視図である。図３において、除湿ユニット３は、吸着素子３１、ヒータ３２、第２送風機３３、送風管３４及び熱交換部３５を有している。吸着素子３１は、ハニカム構造体であり、ゼオライト粉末、バインダー及び膨張剤を混合して練り上げた材料によって円板状で多孔質に成形されている。バインダーは、例えば、変性ＰＰＥ、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂などの熱可塑性樹脂から選択される。膨張剤は、ハニカム構造体の成形時に膨張し無数の気泡を形成する。このため、吸着素子３１は、水分に対して高い吸着性を有している。

ヒータ３２は、空気流路Ａに対して吸着素子３１の下流側の側面と対向する場所に配置されており、吸着素子３１の側面の６分の１程度を覆うことができる扇形の取付部材によって取り付けられている。

第２送風機３３は、吸着素子３１の上方から空気流路Ａに対して吸着素子３１の下流側へ突出するように取り付けられている。ヒータ３２と第２送風機３３とは空気の流通ができるように第１送風管３４ａによって連絡されている。第２送風機３３の稼働によって発生する空気は、第１送風管３４ａを通ってヒータ３２に至り、そこで加熱されて高温空気となる。

送風管３４は、第１送風管３４ａ、第２送風管３４ｂ、第３送風管３４ｃ及び第４送風管３４ｄから成る。ヒータ３２によって加熱された高温空気は、対向する吸着素子３１の側面から吸着素子３１の厚み方向に沿って進み、反対側の側面から出てくる。吸着素子３１の高温空気が通過した領域は、高温空気に加熱されて水分を高温空気へ放出する。

吸着素子３１を通過した高温空気は、高温高湿空気となって第２送風管３４ｂに入る。第２送風管３４ｂは、吸着素子３１を通過してきた高温高湿空気を完全に回収できるように、空気流路Ａに対して吸着素子３１の上流側の側面を覆うように配置されている。第２送風管３４ｂは、外形が扇形であって、側面の６分の１程度を覆っている。

第３送風管３４ｃは、第２送風管３４ｂから流れてくる高温高湿空気を、吸着素子３１の径方向外側の外周に沿って流す。第３送風管３４ｃには、空気流路Ａと同じ方向に貫通する複数の長孔３５ａが設けられており、空気流路Ａを流れる空気がその長孔３５ａを通過する。第３送風管３４ｃを流れる高温高湿空気は、長孔３５ａの壁面に接触しながら流れているので、長孔３５ａを通過する空気は、高温高湿空気から熱量を奪う。このため、長孔３５ａの壁面に接触した高温高湿空気は冷却され、長孔３５ａの壁面は結露する。結露水は、所定の出口を通過して後述の貯水容器４０へ入る。

第４送風管３４ｄは、第３送風管３４ｃと第２送風機３３とを連絡している。第３送風管３４ｃを流れる高温高湿空気は、複数の長孔３５ａの壁面に接触して熱量と水分を奪われた後に、第４送風管３４ｄを通って第２送風機３３に吸い込まれる。

長孔３５ａは、吸着素子３１の径方向外側を囲むように設けられており、複数の長孔３５ａが熱交換部３５を形成している。除湿ユニット３は、厚み方向の寸法がほぼ同じ値に設定された平坦領域３ａが形成されており、第３送風管３４ｃと熱交換部３５とは、この平坦領域３ａに含まれる。

図４は、除湿ユニットをヒータ側から視た正面図である。図４において、除湿ユニット３は、駆動モータ３６をさらに有している。駆動モータ３６は、ピニオン歯車３６１を有しており、吸着素子３１の外周には、ピニオン歯車３６１と噛み合う従動歯車３１１が設けられている。駆動モータ３６が稼働している間、吸着素子３１は回転しており、空気流路Ａを通過する空気と接触して水分を吸着し、ヒータ３２と対向する位置でその水分を放出し、再び空気流路Ａを通過する空気と接触する。このため、吸着素子３１は、水分の吸着と放出を繰り返すことができる。

図１において、本体１０の最上面には、空気清浄運転、除湿運転および加湿運転を選択する選択パネル１１が設けられており、制御部６と接続されている。選択パネル１１には、吸着素子３１の回転と停止とを選択できる選択ボタン３７が含まれており、除湿運転時に選択ボタン３７をオフにすると、吸着素子３１の回転が停止し、除湿されなくなる。このとき、ヒータ３２と第２送風機３３は稼働しているので、高温空気は送風管３４内を循環する。このため、空気流路Ａを流れる空気は、熱交換部３５を通過するときに暖められるので、小規模な暖房が行なわれる。このときに加湿ユニット４を同時に稼働させることによって、暖房加湿運転が行なわれる。なお、本実施形態では、制御部６に予め暖房加湿運転モードが設定されており、選択パネル１１から暖房加湿運転を選択できるようにしている。

＜加湿ユニット＞
図５は、加湿ユニットの斜視図である。図５において、加湿ユニット４は、貯水容器４０、気化素子４１、水車４２及び駆動部４３を有している。貯水容器４０は、空気流路Ａを通る空気に与える水分の水源であり、本体１０に脱着可能に収納されている。貯水容器４０内の水が不足している場合は、ユーザーによって本体１０の引き出し口から引き出されて、水が補充される。なお、本実施形態の除湿機においては、除湿ユニット３で捕獲された水を貯水容器４０に貯めて、水の補充の回数を低減している。

気化素子４１は、不織布で円板状に成形され、回転することによって貯水容器４０から送られてくる水を蒸発させる気化部材である。気化素子４１は外周に第１歯車４１１を有しており、第１歯車４１１は駆動部４３によって回転する。気化素子４１は、貯水容器４０の満水時の水位よりも上方に配置されているので、貯水容器４０内の水とは直接接触していない。

図６は、図５の空気流れの下流側から視た加湿ユニットの斜視図である。図６において、水車４２は、貯水容器４０に回転可能に支持されており、貯水容器４０内の水を汲み上げて気化素子４１に向って放出する。加湿ユニット４の厚み方向の寸法を小さくするため、気化素子４１と水車４２は、回転の軸を並行にし、互いに近接して対向している。

したがって、水車４２は側面で水を汲み上げ側面から気化素子４１の側面に向って放出する必要があり、水車４２の側面の外周近傍には、台形上の開口を有する複数の凹部４２１ａが設けられている。

図７は、水車の分解斜視図である。図７において、水車４２は、車輪４２１、車輪カバー４２２及び第２歯車４２３から成る。車輪４２１には、一方の側面から反対側の側面に向って窪んだ複数の凹部４２１ａが円周を描くように形成されている。そして、凹部４２１ａの開口側を覆うように、車輪４２１に車輪カバー４２２が組み合わされている。

車輪カバー４２２には、台形上の孔４２２ａが車輪４２１の凹部４２１ａと対向する位置に円周を描くように形成されている。孔４２２ａの大きさは、凹部４２１ａの開口の半分程度であるので、車輪４２１に車輪カバー４２２が組み合わされたとき、凹部４２１ａの開口の半分程度が開いた状態となる。

第２歯車４２３は、気化素子４１の第１歯車４１１と噛み合う歯車であり、回転の中心には、車輪４２１、車輪カバー４２２および第２歯車４２３が共有する回転軸４２４が設けられている。回転軸４２４を同軸として、第２歯車４２３、車輪カバー４２２、車輪４２１が順に重ねて組み合わされている。

水車４２は、回転することによって、凹部４２１ａが順番に貯水容器４０の水中を通過して上昇してくる。凹部４２１ａが浸水したとき、孔４２２ａから凹部４２１ａの内部へ水が入るので、水中から出てきた凹部４２１ａの内部は水で満たされている。

凹部４２１ａが最上位置に近づくにしたがって、凹部４２１ａ内の水は孔４２２ａから流出し、最上位置を通過したときにほぼ全ての水が流出する。水は、流出する際に重力によってある程度の勢いが付加されているので、凹部４２１ａと近接している気化素子４１の側面に向って流出する。

図６において、回転軸４２４は、貯水容器４０の軸受４０ａに回転可能に支持されており、貯水容器４０の底面から軸受４０ａの軸芯までの高さは、水車４２が配置されたときに貯水容器４０が最低水位のときであっても、水車４２の最下位置にある凹部４２１ａが水没するように設定されている。

また、軸受４０ａは、上半分が開いているので、貯水容器４０が本体１０から引き出されたときに、ユーザーは水車４２を貯水容器４０から取り出して洗浄することができる。

図８は、除湿ユニットと加湿ユニットとが組み合わされた状態の斜視図である。図８において、加湿ユニット４は、除湿ユニット３の第２送風機３３の下方に、重なるように配置されている。加湿ユニット４の気化素子４１は、除湿ユニット３の吸着素子３１及び図８では不可視の熱交換部３５と対向している。そして、水車４２は、気化素子４１と熱交換部３５とで挟まれるように配置されている。

図１で示したように、貯水容器４０は、引き出し式の第１扉１０ａを引き出すことによって本体１０の引き出し口１２から取り出すことができ、気化素子４１は、回転式の第２扉１０ｂを開けることによって、本体１０の引き出し口１３から取り出すことができる。これによって、ユーザーは、貯水容器４０を取り出して、水の補給および水車４２の洗浄を行うことができ、気化素子４１を取り出して交換することもできる。

なお、貯水容器４０内の水の過不足は、第１扉１０ａに設けられた窓部１０ｃから目視によって確認することができる。本実施形態では、窓部１０ｃは矩形状の孔であり、この孔に貯水容器４０に予め形成されている凸部４０ｃ（図６参照）が嵌合している。ユーザーは、窓部１０ｃの孔から凸部４０ｃに映る水位を目視することができる。

図５、図６で示すように、気化素子４１は、本体１０からの取り出しを容易にするために、回転軸を突出させない形状に成形されている。このため、気化素子４１は、第１歯車４１１が駆動歯車４３１及び第２歯車４２３と噛み合うことによって支持されている。第１歯車４１１が、安定した姿勢を維持するために、駆動歯車４３１及び第２歯車４２３は、第１歯車４１１の回転軸よりも下方に位置し、且つ気化素子４１の鉛直中心線に対して互いに反対側に位置している。このため、気化素子４１は、軸支持されていなくても、安定して回転することができ、本体１０から取り出されるときには、突出する軸がないので、本体１０内部に引っ掛かることなく容易に取り出される。

貯水容器４０を本体１０から取り出したときに、気化素子４１から落下してくる水をどう処理するかが問題となる。本実施形態では、図８に示すように、気化素子４１の下方に、水受け容器４４が設けられている。水受け容器４４は、支持枠４ｂの下方に遥動可能に支持されており、遥動の中心となる遥動軸４４ｂに対して気化素子４１側には、水を下方に流すための注ぎ口４４ａを有し、遥動軸４４ｂに対して駆動部４３側には、水を一時的に貯える予備容器４４ｃを有している。

水受け容器４４は、気化素子４１が正規位置にあるときは、注ぎ口４４ａを下方に向けて水を貯水容器４０に流し、気化素子４１が取り出されたときは、注ぎ口４４ａを上方に向けて、気化素子４１から落下してきた水を予備容器４４ｃに貯めている。

＜特徴＞
（１）
除湿機１では、吸着素子３１が、送風機２によって流れる空気から水分を吸着する。第２送風機３３は、ヒータ３２によって温度上昇した高温空気を吸着素子３１の一部分に当てて吸着素子３１から水分を放出させる。熱交換部３５は、吸着素子３１の径方向外側の外周空間に配置され、吸着素子３１を通過した高温空気に含まれる水分を結露させる。熱交換部３５は、吸着素子３１の外周空間に配置されているので、空気の流れ方向の寸法増加が抑制され、且つ熱交換部の有効面積も確保されている。

（２）
除湿機１では、吸着素子３１が、駆動モータ３６によって回転し、高温空気と接触する領域を替えるので、駆動モータ３６の稼働を選択することによって除湿が継続され、駆動モータ３６の停止を選択することによって除湿が中断される。除湿が中断されたときは、高温空気で温度上昇した熱交換部３５を熱源とする小規模暖房が行なわれる。このため、除湿と小規模暖房との選択が可能となる。

（３）
除湿機１では、第２送風機３３は、吸着素子３１の上部近傍に位置し、吸着素子３１の側面よりも外側へ突出している。第２送風機３３の下方空間には、加湿ユニット４が備えられており、加湿ユニット４の配置による除湿機１の大型化が抑制されている。また、空気の流れに対して加湿ユニット４の位置は熱交換部３５の下流となるので、吸着素子３１の回転を停止させて、加湿ユニット４を稼働させることによって、暖房加湿運転が可能となる。また、第２送風機３３がヒータ３２の下方近傍を避けて配置されているので、ヒータによって第２送風機３３が温度上昇することがないので、安全である。

以上のように、本発明によれば、加湿機能を有する除湿機を小型にできるので、卓上の多機能除湿機として有用である。

本発明の一実施形態に係る除湿機の斜視図。 除湿ユニット及び加湿ユニットの斜視図。 除湿ユニットの斜視図。 除湿ユニットをヒータ側から視た正面図。 加湿ユニットの斜視図。 図５の空気流れの下流側から視た加湿ユニットの斜視図。 水車の分解斜視図。 除湿ユニットと加湿ユニットとが組み合わされた状態の斜視図。

１ 除湿機
２ 送風機
４ 加湿ユニット
３１ 吸着素子
３２ ヒータ
３３ 第２送風機
３４ 送風管
３５ 熱交換部
３６ 駆動モータ（駆動部）
３７ 選択部（選択ボタン）

Claims (2)

1. 室内から内部に空気を吸い込ませ、空気調和後の前記空気を室内に戻す送風機（２）と、
   ヒータ（３２）と、
   前記送風機（２）によって流れる前記空気から水分を吸着する円板状の吸着素子（３１）と、
   前記ヒータ（３２）によって温度上昇した高温空気を前記吸着素子（３１）の一部分に当てて前記吸着素子（３１）から水分を放出させる第２送風機（３３）と、
   前記吸着素子（３１）の径方向外側の外周空間に配置され、前記高温空気が前記第２送風機（３３）によって内部を流れ、前記高温空気と前記送風機（２）によって外部を流れる前記空気との間で熱交換を行わせる、熱交換部（３５）と、
   前記吸着素子（３１）を回転させる駆動部（３６）と、
   前記駆動部（３６）の稼働及び停止を選択する選択部（３７）と、
   を備え、
   前記ヒータ（３２）は、前記吸着素子（３１）の端面上部を覆い、
   前記第２送風機（３３）は、前記吸着素子（３１）の上部近傍に位置し、前記吸着素子（３１）の端面から前記送風機（２）によって流れる前記空気の流れ方向に突出し、
   前記熱交換部（３５）は、前記吸着素子（３１）の径方向外側の外周に沿って隣接し、前記吸着素子（３１）の径方向外側の前記外周に沿って囲むように配置されており、
   前記送風機（２）によって流れる前記空気に水分を与える加湿ユニット（４）が、前記第２送風機（３３）の下方で、前記吸着素子（３１）及び前記熱交換部（３５）に対向する位置に配置されている、
   除湿機（１）。
2. 前記第２送風機（３３）が前記ヒータ（３２）の下方近傍を避けて配置されている、
   請求項１に記載の除湿機（１）。

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