JP4999982B2 - 熱交換器及びそれを用いた除湿機 - Google Patents

Description

本発明は、熱交換器及びそれを用いた除湿機に関するものである。

従来の除湿機の熱交換器は、樹脂製のものが使われていることが多く、ブロー成形により成形された熱交換器に、上下方向の複数の被凝縮通路管と水平方向の被凝縮通路管を設けたもの（例えば、特許文献１参照）や、複数の樹脂パイプ（又はチューブ）で構成したもの（例えば、特許文献２参照）があった。これらは被凝縮流体を熱交換器上部から取入れ、下部の被凝縮流体の排出部に向けて移動させ、被凝縮流体の流れ方向と結露液体の落下方向を一致させることで、凝縮効率の向上を図るものであった。

特開平１１−３０４３８９号公報 特開２００３−３２９３７７号公報

しかし特許文献１のような熱交換器では、上下方向と水平方向からなる複数の通路管を通して被凝縮流体を排出部へ導く必要があるため、被凝縮流体が流れる各通路管への分配が複雑となり、最適な凝縮効率を得るための流路調整が難しくなるという課題があった。

また、特許文献２のような熱交換器では、下向き方向の流れは凝縮水を排出させるために有効である。しかし、性能向上などの目的で流路を長くしたい場合、上下方向の長さ調整が必要となり、製品高さの変更が生じてしまうものであった。さらに、樹脂パイプの径を小さくしてパイプ本数を増やす方法もあるが、凝縮水の表面張力でパイプ内が塞がってしまう恐れがあり、塞がった場合には性能が落ちてしまうという問題があった。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、流路調整が比較的容易に行える熱交換器を提供することを目的とする。また併せて、流路を長く取り易い熱交換器や、凝縮流体の表面張力で流路内が塞がり難い熱交換器を提供すること、並びにそのような熱交換器を用いた除湿機を提供することを目的としている。

本発明にかかる熱交換器は、
凝縮成分を含む流体を内部に導入する導入開口部と、
内部を前記導入開口部より導入された流体が流れ、外部を前記流体と熱交換する熱交換流体が流れる複数の中空状の流体流路部と、
前記流体流路部内部を流れた流体を外部に導出する導出開口部と、
前記流体流路部内部にて凝縮された凝縮流体を外部に排出する排出口と、を有し、
前記流体流路部は、内部を流れる前記流体の流れが上に向かって流れる上向き流路を形成する複数のパイプと、下に向かって流れる下向き流路を形成する複数のパイプとを備え、
前記上向き流路を形成する各パイプの流路断面積が前記下向き流路を形成する各パイプの流路断面積より大きくなっているものである。

また、本発明にかかる除湿機は、
吸込口と吹出口が設けられた本体ケース内部に、室内空気より水分を吸湿する除湿材と、
前記吸込口より室内の空気を吸引して前記除湿材を通過させ、除湿した乾燥空気を前記吹出口から室内に供給する吸湿送風手段と、
空気の加熱手段と、
前記除湿材再生用の空気である再生空気を、前記加熱手段を通して水分を吸湿した前記除湿材に送る再生送風手段と、
前記加熱手段及び再生送風手段とともに前記再生空気の循環風路を構成する上記の熱交換器とを備え、
前記熱交換器は、前記導入開口部から前記再生空気を導入し、前記再生空気を前記流体流路部で前記吸湿送風手段により吸引した空気と熱交換して、前記導出開口部から該熱交換器の外部に導出するものである。

本発明の熱交換器は、流路調整が比較的容易で、熱交換器の大きさや高さを変更することなく、熱交換性能を向上しやすい。
また、前記上向き流路を形成する各パイプの流路断面積が下向き流路を形成する各パイプの流路断面積より大きくなっているため、上向き流路が凝縮水で塞がれ難くなるとともに、下向き風路を流れる流体の熱交換性も向上する。これにより、安定して性能の良い熱交換器が実現される。

また、本発明の除湿機は、上記の熱交換器を備えたので、その熱交換器が奏する効果に起因し、安定で高い除湿性能を有する。

本発明の一実施形態に係る除湿機の概略図。 本発明の一実施形態に係る熱交換器を背面側から見た概略図。 図２の熱交換器の分解概略図。 図３のＡ−Ａ線部を矢印方向から見た断面図。 図２のＢ−Ｂ線部を矢印方向から見た断面図。 図５における円Ｃ部分の組付け態様を説明する分解図と組付図。 図２の熱交換器の円Ｄ部分の拡大分解図。 図２に示す熱交換器を表面側から見た概略図と円Ｅ部分の拡大分解図。 図２の熱交換器の樹脂製パイプ分及びそのパイプ端部を示す図。 樹脂製パイプ端部の他の例（ａ）、（ｂ）を示す図。 本発明の一実施形態に係る熱交換器（ａ）と、Ｆ−Ｆ線部（Ｇ−Ｇ線部と同じ）を矢印Ｆ−Ｆ方向から見た断面図（ｂ）、Ｇ−Ｇ線部（Ｆ−Ｆ線部と同じ）を矢印Ｇ−Ｇ方向から見た断面図（ｃ）。 本発明の一実施形態に係る除湿機に搭載する熱交換器の上端側取付板の流体流路部側から見た平面図とその要部拡大図。 本発明の一実施形態に係る除湿機に搭載する熱交換器の下端側取付板の流体流路部側から見た平面図とその要部拡大図。 本発明の一実施形態に係る除湿機に搭載する熱交換器の連通流路部の正面、上面、側面をそれぞれ示した図。 本発明の一実施形態に係る除湿機への熱交換器の取付状態を示す室内空気取り入れ側から見た正面透視図。 図１５のＫ−Ｋ線部を矢印方向から見た断面図（ａ）と、円Ｌ内の要部拡大図（ｂ）。 図１５のＮ−Ｎ線部を矢印方向から見た断面図。

符号の説明

１ 除湿機、２ 吸込口、３ 吹出口、４ 本体ケース、５ 室内空気、６ 除湿ロータ、７ 乾燥空気、８ 除湿空気用ファン、９ 再生空気、１０ 再生空気用ファン、１１ 熱交換器、１２ 導入開口部、１３ 流体流路部、１４ 導出開口部、１５，１６ 排出口、１７ 除湿ロータ再生部、１８ ヒータ、１９ タンク、２０ 連通流路部、２１ 中間連結流路部、２２ 流路仕切板、２３ 導入側連通流路部、２４ 導出側連通流路部、２５，２５ａ，２５ｂ 樹脂製パイプ、２６ 上端側取付板、２７ 下端側取付板、２８ 遮蔽板、２９ 凸形状部、３０ 凹形状部、３１ ツメ部、３２ ツメ保持部、３３ 異形ツメ部、３４ 異形ツメ保持部、３５ 斜めカット形状、３６，３７ 本体取付ツメ部、３８ ガイド、３９ 開口、４０ 本体仕切板、４１ 本体取付ツメ保持部、４２ ネジ、４３ ネジボス。

実施の形態１．
図１は本発明の一実施形態に係る除湿機の概略図である。同図に示す除湿機１は、吸込口２と吹出口３が設けられる本体ケース４を備えている。本体ケース４の内部には、除湿ロータ６、除湿空気用ファン８、再生空気用ファン１０、熱交換器１１、加熱手段であるヒータ１８等を備えている。
除湿ロータ６は、室内空気５より水分を吸湿する除湿材である。除湿空気用ファン８は、吸込口２より室内空気５を吸引して除湿ロータ６を通過させ、除湿した乾燥空気７を吹出口３から室内に供給する。再生空気用ファン１０は、除湿ロータ６再生用の空気である再生空気９を、ヒータ１８を通して水分を吸湿した除湿ロータ６に循環させる。熱交換器１１は、除湿ロータ６よりも吸込口２に近い上流側に設置され、室内空気５や再生空気９の流路の一部を構成している。

図２は図１の除湿機に使用される本発明の一実施形態に係る熱交換器１１を裏側、すなわち除湿ロータ６側から見た外観の概略図である。同図に示すように熱交換器１１は、再生空気９を内部に導入する導入開口部１２と、内部に導入開口部１２より導入された再生空気９が流れ、外部に再生空気９と熱交換する除湿空気用ファン８により吸引した室内空気５が流れる複数の中空状の流体流路部１３と、流体流路部１３内部を流れた再生空気９を外部に導出する導出開口部１４と、流体流路部１３内部にて凝縮された凝縮流体である凝縮水を外部に排出する２つの排出口１５，１６とを有している。
本体ケース４は、図１に示すように、全体がプラスチック材料の成形加工で形成されており、前面（正面）には吸込口２が、天井部５３の後部には吹出口３が、それぞれ形成されている。また、本体ケース４の底板部５４の上方にある内部空間は、垂直に設置された本体仕切板４０によって、前空間５１と後空間５２とに区画形成されている。後空間５２の背面壁５５には円形の吸気口５６が形成され、この吸気口５６の後方位置に除湿空気用ファン８が設置されている。なお、除湿空気用ファン８は、遠心型ファンなど周知のファンでよく、除湿空気用ファン８を回転させるモータは背面壁５５に支持金具（図示せず）などで固定されている。

次に、図１を用いて本実施形態の除湿機の動作について説明する。除湿空気用ファン８が動作すると、室内空気５は吸込口２から除湿機１本体に取り込まれ、熱交換器１１の流体流路部１３の外側を冷却して流体流路部１３内部を流れる再生空気９と熱交換する。その後、室内空気５は除湿ロータ６を通過し、室内空気５中の水分は除湿ロータ６に吸湿され除湿される。そして、除湿機１本体内部で除湿された乾燥空気７は、吹出口３から乾燥風として室内に再び放出される。

図１に示したように、除湿機１は除湿ロータ６が吸湿した水分を除去し、除湿ロータ６を再び除湿可能とするための除湿ロータ再生部１７を有している。この除湿ロータ再生部１７では、再生空気用ファン１０から導出された空気をヒータ１８にて加熱し、高温の再生空気９ａにして除湿ロータ６に吹き付ける。除湿ロータ６は高温の再生空気９ａが吹き付けられて通過することによって、再生空気９ａに水分を奪われ再生される。再生空気９ａは凝縮成分を含んだ高温多湿の状態で導入開口部１２を通って熱交換器１１内部に導入され、流体流路部１３内部を通過する際、流体流路部１３の外側を通過する室内空気５と熱交換して冷却され、凝縮成分である蒸気が凝縮される。凝縮された凝縮水は排水口１５、１６から排出されタンク１９内に貯められる。熱交換により乾燥した空気９ｂは、導出開口部１４より熱交換器１１の外部に導出され、再び再生空気用ファン１０に至る。従って、再生空気用ファン１０、ヒータ１８、除湿ロータ６、および熱交換器１１は、再生循環風路を形成している。そして、除湿機１の除湿動作中は、除湿ロータ６が回転しており、室内空気５より除湿する工程と、除湿ロータ再生部１７により再生する工程とが繰り返されて、除湿が行われる。
また、風路ケース５０が、除湿ロータ６を挟んで除湿ロータ再生部１７と反対側位置に設けられ、導入開口部１２に接続されている。風路ケース５０には、除湿ロータ６を貫通して来た再生空気９ａが導入され、その空気を導入開口部１２に案内する作用がある。
さらに、本体ケース４の底面部壁面には、水抜き穴５７が２つの排出口１５，１６の直下の位置に対応して形成され、水抜き穴５７を通して滴下する水をタンク１９で受け留めるようにしている。なお、タンク１９は、本体ケース４の背面に形成した大きな開口５８から、取り出せるようになっている。

図３は本発明の一実施形態に係る熱交換器１１の分解概略図である。同図を用いて本発明の一実施形態に係る熱交換器１１の構造を更に詳細に説明する。本実施形態の熱交換器１１は、流体流路部１３と、連通流路部２０と、中間連結流路部２１から構成されている。さらに連通流路部２０は、導入開口部１２と導出開口部１４を隔てるように分けて取付けることができ、連通流路部２０に、着脱可能な流路仕切板２２を取り付けることで連通流路部２０内部が仕切られて、導入側連通流路部２３と導出側連通流路部２４が形成される構造となっている。

また、流体流路部１３は、両端が開口された多数のパイプ、例えば樹脂製パイプ２５と、樹脂製パイプ２５を挿入してその上端を保持するための取付孔が設けられた上端側取付板２６、及び、樹脂製パイプ２５を挿入してその下端を保持するための取付孔が設けられた下端側取付板２７より構成されている。上下端の取付板２６，２７に設けられる取付孔は、予め性能設計に基づく最適なパイプ配列となるように配列されている。なお、流体流路部１３を構成するパイプには、樹脂製パイプ２５の他、管状の各種製品、例えばチューブなども含む。

図４は、図３のＡ−Ａ線部の矢印方向からの断面図である。本実施形態における熱交換器１１の樹脂製パイプ２５は太さの異なる２種のパイプ径のものが用いられており、径の大きな樹脂製パイプ２５ａが再生空気９が上に向かって流れる上向き流路１３ａを、径の小さな樹脂製パイプ２５ｂが再生空気９が下に向かって流れる下向き流路１３ｂを構成している。つまり上向き流路１３ａを構成する各パイプ２５ａの流路断面積が、下向き流路１３ｂを構成する各パイプ２５ｂの流路断面積より大きくなっている。中間連結流路部２１は、このような上向き流路１３ａと下向き流路１３ｂを連結するものである。このような構造により、高温多湿空気が通る上向き流路１３ａと下向き流路１３ｂは、導入開口部１２と導出開口部１４、導入側連通流路部２３の排水口１５と導出側連通流路部２４の排水口１６を仕切り、かつ、下端側取付板２７にある穴の配列を仕切るよう取付けられている流路仕切板２２により仕切られることになる。そして、導入開口部１２より導かれた高温多湿の再生空気９ａは、上向き流路１３ａ、中間連結流路部２１、下向き流路１３ｂを通り、導出開口部１４から除湿空気９ｂとなって出ていく。

本実施形態における熱交換器１１は、このような構成によって、上向き流路１３ａを通過した後に下向き流路１３ｂを通過するため、再生空気９が熱交換する流路を長くとることができるようになり、熱交換効率が向上する。
従来は、上向き流路１３ａでは再生空気９が含む凝縮成分が凝縮して結露し、流路に詰まってしまうことがあり、さらに上向き流路１３ａは流路方向が重力と逆方向であるため、再生空気９の吹き上げる力と凝縮水の重力とがつりあってしまうと凝縮水が流路を塞ぎ続けて熱交換効率が低下することがあった。しかし本実施形態の熱交換器１１は、上向き流路１３ａの流路断面積を下向き流路１３ｂの流路断面積より大きくすることにより、上向き流路１３ａが凝縮水により塞がれ難くすると共に、下向き流路断面積を小さく押さえることで熱交換のための表面積を大きくとることができるので、やはり熱交換効率を向上する。なお、ここで言う上向き流路１３ａ、下向き流路１３ｂの流路断面積とは、各パイプ２５ａ，２５ｂの流路断面積を言うものであって、上向き流路１３ａや下向き流路１３ｂの流路断面積の総計を意味するものではない。

また、本実施形態の流体流路部１３は、下向き流路のパイプ数が上向き流路のパイプ数より多くなっている。熱交換効率を考慮するとパイプ２５内を通過する再生空気９と、パイプ２５の外部を通過する室内空気５がより良好に熱交換を行うには、互いに熱交換可能な部分の表面積が大きいほど良いことになる。そして同一のパイプ２５の設置面積に対しては、パイプ２５の外径が細ければ細いほど表面積が向上する。従って、流路断面積の大きい上向き流路１３ａより流路断面積の小さい下向き流路１３ｂのパイプ数が多い方が、熱交換効率の向上を図ることができるのである。

すなわち、下向き流路１３ｂの各樹脂パイプ２５ｂの外径 ＜ 上向き流路１３ａの各樹脂パイプ２５ａの外径 の関係とし、また、上向き流路１３ａの各樹脂パイプ２５ａの本数 ＜ 下向き流路１３ｂの各樹脂パイプ２５ｂの本数 の関係となっている。
上向き流路１３ａは上り流路となるため、上向き流路１３ａ内で結露した凝縮水は下方向に落ちにくくなる状況にあり、かつ、上向き流路１３ａのパイプ２５ａの内径が小さすぎると凝縮水の表面張力によりパイプを塞いでしまう恐れがある。凝縮水がパイプを塞いでしまうと排水性が悪くなる事の他、熱交換を行うための表面積を減らす結果となり熱交換効率が低下してしまう。

これに対し、下向き流路１３ｂは下り流路となるため、凝縮水の落下方向と同じであるから排水性は有利であり、パイプ２５ｂの内径を小さくすることが可能である。またパイプ内径を小さくすることで、多数の熱交換用パイプが配置できるので、熱交換性能の向上が図れる。よって、本実施形態では、上向き流路１３ａのパイプ２５ａの外径をφ１３ｍｍ、本数を９本とし、上り流路による凝縮水の滞留を防ぎ、下向き流路１３ｂは、パイプ２５ｂの外径をφ７ｍｍ、本数を７０本として、熱交換性能を向上させている。
なお、上向き流路１３ａのパイプ２５ａ内径としては、このような理由から凝縮水の表面張力によりパイプを塞がない程度の径、具体的にはφ１０ｍｍ以上がよい。また、下向き流路１３ｂのパイプ２５ｂ内径は、熱交換効率を考えると細ければ細いほど良いが、それだけ凝縮水が表面張力によりパイプを塞いでしまう確率が高くなる。そこで、凝縮水が表面張力によりパイプを塞いでも、それらを再生空気が流れることにより下に押し流すことのできる程度の径、具体的には下向き流路１３ｂのパイプ２５ｂの内径としてはφ３ｍｍ以上とするのが良い。
また、パイプ２５の外径に関していえば、熱交換効率を上げるためには細ければ細いほど同一面積内に設置できる本数が増えて表面積が向上するため良好である。さらに、パイプ２５内を通過する再生空気９とパイプ２５外部を通る室内空気５がより良好に熱交換を行えるよう、パイプ２５の肉厚は製品としての強度を保ちながらもなるべく薄い方がよい。なお、パイプ２５ａ，２５ｂを形成する壁自体の厚さは同じ寸法にしているため、パイプ外径の差が、パイプ２５ａ，２５ｂの流路断面積の差につながっている。

図５は、図２のＢ−Ｂ線部における断面図である。本実施形態の熱交換器１１では、導出開口部１４は流体流路部１３の下向き流路１３ｂの下方に設けられていて、導出開口部１４から流体流路部１３内で凝縮された凝縮流体である凝縮水が排出されてしまうのを防止する遮蔽板２８を導出開口部１４の上部に設けている。導入開口部１２より導かれた高温多湿の再生空気９ａは、上向き流路１３ａを通り、中間連結流路部２１で下向き流路１３ｂに導かれる。そして、下向き流路１３ｂを通り、導出開口部１４から除湿空気９ｂとして出ていく。このとき、下向き流路１３ａ内で結露した水滴は流路の向きと相まって下方に落下していくが、除湿空気９ｂの流れ方向の影響を受けて、特に、導出開口部１４に近い位置のパイプ端部にある凝縮水は水滴のまま導出開口部１４より排出されてしまう恐れがある。これを防止するために、下向き流路１３ｂの各樹脂パイプ２５ｂから、直接、導出開口部１４に水滴が流れ込まないよう、導出開口部１４の内部に遮蔽板２８を取付けている。水滴が導出開口部１４より排出されてしまうと、水滴をタンク１９に回収することができず、除湿能力の低下を招いたり、機器の他の部位に不具合を発生させてしまう可能性を招くこととなるが、本構成により確実に水滴をタンク１９に導く事が可能となり、不具合の発生可能性を低下させることができる。

次に、本実施形態における熱交換器１１の組立手順について説明を行う。図６は図５における円Ｃ内の拡大分解図である。同図に示すように、下端側取付板２７に凸形状部２９が、連通流路部２０に凹形状部３０がそれぞれ設けられており、互いに嵌め込み可能となっている。また、図７は熱交換器１１の円Ｄ部分を拡大した分解図である。同図に示すように、下端側取付板２７にツメ部３１が、連通流路部２０にツメ保持部３２がそれぞれ設けられており、下端側取付板２７のツメ部３１を連通流路部２０のツメ保持部３２が保持することで互いに固定される構造となっている。
また、図８は図２に示す熱交換器１１を表面側から見た概略図及び円Ｅ部分の拡大分解図である。同図に示すように、下端側取付板２７の裏面側中央部にはツメ部３１を構成しながらツメ部３１と形状が異なる異形ツメ部３３が、連通流路部２０にツメ保持部３２を構成しながらツメ保持部３２と形状が異なる異形ツメ保持部３４がそれぞれ設けられており、やはり下端側取付板２７のツメ部３３を連通流路部２０のツメ保持部３４が保持することで互いに固定される構造となっている。

このように複数のツメ部３１とツメ保持部３２による嵌合としたことで、流体流路部１３と連通流路部２０の密着性を向上させている。さらに、下端側取付板２７の凸形状２９が連通流路部２０の凹形状３０に嵌め込まれ、互いの接合部がラビリンス構造をとりながら、下端側取付板２７のツメ部３１と連通流路部２０に設けたツメ保持部３２の嵌合力で、密閉性を高めた状態で互いに固定できるようになっている。そして、本実施形態の熱交換器１１を構成する各部品は、加工性と組立性を考慮し、簡素な形状で、ツメ部３１とツメ保持部３２による嵌合部分の配置を同ピッチで前後対称としている。
ただし、連通流路部２０は、流体流路部１３の上向き流路１３ａと下向き流路１３ｂを流路仕切板２２により分けているから、下端側取付板２７に対する連通流路部２０の取付方向を間違えてしまうと、上向き流路１３ａと下向き流路１３ｂのバランスが逆になってしまう。そこで、複数個配置されているツメ部３１とツメ保持部３２のうち、異形ツメ部３３と異形ツメ保持部３４は、ツメ部３１とツメ保持部３２とは形状を異ならせることで、流体流路部１３と連通流路部２０とを組み付ける際、流体流路部１３を構成している下端側取付板２７のツメ部３１，３３と連通流路部２０のツメ保持部３２，３４のそれぞれの形状組合せによる嵌合となるようにしている。このため、裏表を間違えるとツメ部３３とツメ保持部３２が嵌合出来なくなり、間違えて組みつけようとした際に取付け方向の制約を受けるので、取付け方向を間違いなく規定若しくは限定させることができ、組付け間違いを確実に防止することが可能となる。

本実施形態では、図６に示すように、流体流路部１３の下端側取付板２７に凸形状２９を、連通流路部２０に凹形状３０を設けたものであったが、これに限られるものではなく、下端側取付板２７と連通流路部２０の一方に凸形状部、他方に凹形状部を設け、互いに嵌め込み可能であればよい。同様に、本実施形態では、流体流路部１３の下端側取付板２７にツメ部を、連通流路部２０にツメ保持部を設けたものであったが、これに限られるものではなく、下端側取付板２７と連通流路部２０の一方にツメ部、他方にツメ保持部を設け、一方の前記ツメ部を他方のツメ保持部が保持することで互いに固定されるものであればよい。
また、本実施形態では下端側取付板２７と連通流路部２０を例に挙げ説明を行ったが、上端側取付板２６と中間連結流路部２１との組立も、ここで説明した下端側取付板２７と連通流路部２０の組立と同様の方法にて行うことが可能で、同様の効果を得ることができる。

なお、本実施形態では上端側取付板２６と中間連結流路部２１との取付け方向は制約を受けない構成とし、上端側取付板２６のツメ部３１と中間連結流路部２１のツメ保持部３２とで、形状に制約を設けていない。しかし、上端側取付板２６と中間連結流路部２１の嵌合手段の構成においても組付け間違いを防止すべく、一方のツメ部３０を異形ツメ部３２とし、他方のツメ保持部３１を異形ツメ保持部３３として、他のツメ部とツメ保持部より形状を異ならせて取付け方向を規制する構成としてもよく、その場合には上記と同様の効果を得ることができる。

実施の形態２．
本実施形態において、実施の形態１と同じ構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。図９は本発明の一実施形態に係る熱交換器１１の樹脂製パイプ２５端部の図である。実施の形態２は、図９に示すように、下端側取付板２７に接続される下向き流路１３ｂの各樹脂製パイプ２５ｂの端部を、斜めカットの形状３５としたものである。
凝縮水の表面張力により、凝縮水がパイプ２５内を閉塞してしまう恐れがあることは、樹脂パイプ径を拡大することで防止することが可能である。しかし、熱交換器性能を向上させるために、断面積の小さいパイプを多数配置させたい場合は、パイプ径の大きさによっては、パイプ端部を塞いでしまうことも考えられる。ここではそれを回避するため、流体流路部１３の端部形状を、凝縮流体の表面張力により閉塞しない形状、すなわち斜めカット形状３５としたことによって、パイプ２５ｂの内径が小さい場合でもパイプ２５ｂの端面の開口部面積を増やすこととなり、凝縮水の表面張力を弱めることができて、パイプ２５ｂの端部の閉塞を防止できる効果がある。

なお、図１０に凝縮流体の表面張力により閉塞しない他の形状例を示す。同図に示すように、凝縮流体の表面張力により閉塞しない形状とは、図１０（ａ）に示すように端部を拡張する形状や、図１０（ｂ）に示すように端部にＶ字上のカットを入れた形状など、パイプ２５ｂの端面の開口部面積を増やして凝縮水の表面張力を弱める形状であれば良い。このように形成することでパイプ２５ｂの端部の閉塞を防止できる効果がある。

本実施形態では下向き流路１３ｂを形成するパイプ２５ｂの端部形状を、凝縮流体の表面張力により閉塞しない形状とした例を挙げて説明した。このようにすることで、径の細い樹脂製パイプ２５ｂを用い易くなり、より熱交換面積を向上させて熱交換効率を向上させやすくすることができる。なお、下向き流路１３ｂだけでなく上向き流路１３ａを形成するパイプ２５ａの下端側端部形状も同様に凝縮流体の表面張力により閉塞しない形状としたものであってもよい。そのような構成であれば、流体流路部１３の全体的な樹脂製パイプ２５の径を更に細くすることができるようになり、さらにより熱交換面積を向上させて熱交換効率を向上させることが可能となる。また、下向き流路１３ｂではなく上向き流路１３ａの下端側端部形状を凝縮流体の表面張力により閉塞しない形状としたものであっても、やはり細い径の樹脂製パイプ２５ａを用いやすくなり、より熱交換面積を向上させて熱交換効率を向上させることが可能となる。

実施の形態３．
本実施形態において、実施の形態１又は２と同じ構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。図１１は本発明の一実施形態に係る熱交換器１１の連通流路部２０と流路仕切板２２の断面図であり、熱交換器の外観図（ａ）と、図１１（ａ）のＦ−Ｆ線部（Ｇ−Ｇ線部と同じ）を矢印Ｆ−Ｆ方向から見た断面図（ｂ）、図１１（ａ）のＧ−Ｇ線部を矢印Ｇ−Ｇ方向から見た断面図（ｃ）である。
図１１（ｂ）、（ｃ）に示すように、流路仕切板２２は取付位置が変えられるよう取り外し可能となっており、導入側連通流路部２３に設けられた排水口１５と導出側連通流路部２４に設けられた排水口１６の間で、流路仕切板２２の取付位置を調整し、上向き流路１３ａと下向き流路１３ｂを構成する樹脂製パイプ２５の本数の割合を変えることが可能となる。よって、上向き流路１３ａと下向き流路１３ｂそれぞれの流量を調整することが可能となり、熱交換器性能の調整を図ることができるようになる。このように導入側連通流路部２３の排水口１５と導出側連通流路部２４の排水口１６の間で、流路仕切板２２の取付位置を調整することで、排水口１５，１６を塞ぐことなく流量調整が可能となる。
なお、図１１に示す構成は、流路仕切板２２によって、上向き流路１３ａの樹脂製パイプ２５の本数を９本に仕切り、下向き流路１３ｂの樹脂製パイプ２５の本数を７０本に仕切る例を示したものである。

本実施形態では、流路仕切板２２の取付位置を変更した場合、上向き流路１３ａと下向き流路１３ｂとの径が異なるため、元々下向き流路を構成していた樹脂製パイプ２５ｂが径が細い上向き流路に変更されてしまう場合がある。しかし、流量調整による熱交換効率を調整できる点と、凝縮水が詰まりにくい利点のどちらを優先するかどうかを使用者が選択することができるという点で、このような構造を有していることの利点は大きい。また、流路仕切板２２の位置を変更した際に、その仕切り位置に合わせて流体流路部１３部分を付け替える構成としてもよい。このような場合は流路仕切板２２の各仕切り位置に合わせて上向き流路１３ａと下向き流路１３ｂが配置されるように配列された複数の流体流路部１３を備えておき、仕切り位置に合わせて最適なものを使用することで、流量調整による熱交換効率を調整できる利点と、凝縮水が詰まりにくい利点の両方の利点を得ることも可能である。

さらにこのような構成は、複数機種の除湿機の各仕様や除湿空気用ファン８や再生空気用ファン１０の変更による性能変化に合わせて、流量調整できることのメリットを生かし、熱交換器を共通化することができ、コストの削減や安定した品質の確保などにも有効である。

実施の形態４．
本実施形態において、実施の形態１乃至３と同じ構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。図１２は、本発明の一実施形態に係る除湿機１に搭載する熱交換器１１の上端側取付板２６の流体流路部１３側から見た平面図と円Ｈ内、円Ｉ内の要部拡大図である。同図に示すように上端側取付板２６の両側面には本体取付ツメ部３６が設けられている。また図１３は、本発明の一実施形態に係る除湿機１に搭載する熱交換器１１の下端側取付板２７の流体流路部１３側から見た平面図と円Ｊ内の要部拡大図である。同図に示すように下端側取付板２７の側面にはやはり本体取付ツメ部３７が設けられている。さらに図１４は、本発明の一実施形態に係る除湿機１に搭載する熱交換器１１の連通流路部２０の背面、上面、側面図である。同図に示すように、熱交換器１１の連通流路部２０には、本体ケース４との固定に使用するガイド３８が一体成形によって設けられている。

また本実施形態における除湿機１は図１に示すように、本体ケース４内部に、吸込口２から吸い込まれた室内空気５を除湿材である除湿ロータ６に導入する開口３９が設けられた本体仕切板４０が備えられている。そして、吸込口２から吸い込まれた気流である室内空気５の流れに対し、熱交換器１１、本体仕切板４０、除湿材である除湿ロータ６の順に配置されている。

図１５は、本発明の一実施形態に係る除湿機１への熱交換器１１の取付状態を示す本体ケース４を透過して記載した正面透視図である。同図に示すように、本体仕切板４０に熱交換器１１が位置決め固定されている。この位置決めの状態を更に詳しく説明する。
図１６は図１５のＫ−Ｋ線部における断面図と円Ｌ内の要部拡大図である。同図に示すように、上端側取付板２６の本体取付ツメ部３６と本体仕切板４０の本体取付ツメ保持部４１が嵌合する。また、図１５の円Ｍ内に記載されるように、下端側取付板２７と本体仕切板４０の本体取付ツメ保持部４１も、図１６の上端側取付板２６と同様に嵌合する。これにより熱交換器１１が本体仕切板４０に位置決め固定されている。

また本体ケース４と本体仕切板４０は、ガイド３８と一緒にネジ４２により固定される。図１７は図１５のＮ−Ｎ線部における断面図である。同図に示すように、連通流路部２０のガイド３８は、本体取付ツメ部３６，３７と本体取付ツメ保持部４１を嵌合させて位置決めすると、本体仕切板４０のネジボス４３に合う位置に配置されるように位置決め固定されるようになっている。そして本体仕切板４０のネジボス４３は、熱交換器１１のガイド３８を挟み込んだ状態で、本体仕切板４０にネジ４２でネジ止めする構成となっている。このように本体ケース４をネジ止めすることにより、熱交換器１１が固定されると同時に、本体ケース４も一緒に固定されることになる。

このように、熱交換器１１に設けられた本体取付ツメ部３６，３７を、本体仕切板４０に設けられた本体取付ツメ保持部４１が保持することで互いに位置決めされ、且つ本体仕切板４０と本体ケース４との間に熱交換器１１の端部に設けられたガイド３８を挟み込んでネジ止めすることで、本体ケース４、熱交換器１１、本体仕切板４０が互いに固定される。これによって、熱交換器１１を本体仕切板４０に設置する際には、必要最小限のネジ止めで固定することができる上、ネジ止め前に本体取付ツメ部３６，３７と本体取付ツメ保持部４１が嵌合して位置決めされるので、ネジ止め前の位置合わせも容易にできる。
また、図１５に示すように、側面側からツメ保持部がツメを抑える取付け方法とすることで、熱交換器１１の上下方向を抑える力が発生しないため、熱収縮などによる樹脂製パイプ２５と上下端側取付板２６，２７の接合部へのストレスを緩和させる効果も得ることができる。

なお、本実施形態では、熱交換器１１に本体取付ツメ部３６，３７を、本体仕切板４０に本体取付ツメ保持部４１を設けたものであったが、これに限られるものではなく、熱交換器１１と本体仕切板４０の一方に本体取付ツメ部を、他方に本体取付ツメ保持部を設け本体取付ツメ部を本体取付ツメ保持部が保持することで互いに位置決めされるものであればよい。

実施の形態５．
従来の除湿機では、樹脂製のブロー成形品からなる凝縮器に設けられた取付け穴を、仕切り板に対してネジによって固定するようにしたものがあった。しかし、ブロー成形品で構成する取付用穴の周囲は、肉厚の不均一、成形時の形状バラツキなどにより、熱交換器の正確な固定がやり難いという課題がある。また、ネジの締付け力によっては、取付穴付近が潰れてしまい、サービス時などの繰返し取付作業が行われる環境下では締め付け時の強度不足が懸念されるものであったが、本実施形態１乃至４における除湿機１では、熱交換器１１の流体流路部１３が樹脂製パイプ２５と上下端側取付板２６，２７で構成されているため、取付穴などの成形精度も向上できる上、肉厚の不均一、成形時の形状バラツキなどを無くすことができる。またネジ止めも必要最低限の箇所のみで行え、ツメとツメ保持部により位置決めした後、ネジ止め固定される構成により、ネジの締付け力によって取付穴付近を潰してしまう不具合を防止しやすくなり、サービス時などの繰返し取付作業が行われる環境下でも締め付け時の強度不足も解消される。

また、従来は、熱交換器の熱交換素子部分の上下に取り付けるヘッダーフレーム及びフッターフレームを接続する手段として、フランジ部を設け、フランジ部は弾性シール材を介して熱交換器と当接し、弾性シール材が変形して隙間を埋めることにより再生空気及び凝縮水の漏洩を防止しているものがあった。このような構成はシール材によって気密性を高めることができるが、より気密性を高めるためにはシール材の弾性方向を抑えこむ力が必要であり、シール面を構成している双方の部品に弾性方向を抑え込む機構を設けるか、他部品との嵌合又はネジ止めなどが必要になってしまうものであった。しかし、本実施形態１乃至４における除湿機１では、流体流路部１３と連通流路部２０及び中間連結流路部２１は一方に凸形状部、他方に凹形状部を設けて互いに嵌め込み機密性を高め、熱交換器１１が流体流路部１３と連通流路部２０及び中間連結部２１の取付をツメとツメ保持部で行い固定するため、ネジ止め等が必要無い。

また、従来は、ヘッダーフレームに熱交換器を積層方向で複数通路に分割する分割リブを設けて、同じ熱交換器体積で再生空気が熱交換器内部を流れる経路を長くし、再生空気と冷却空気の熱交換効率を向上させているものがあった。しかし、分割リブを設けることで、再生空気の流路は折り返す経路となるので、再生空気の入口を上側とした場合、再生空気の出口も上側に設ける必要があり、熱交換器の出口に繋がる再生空気の流路も変更しなければならず大幅な構造変更が生じてしまうことがあった。また、分割リブの設置数によっては再生空気の出口位置が変更不要の場合もあるが、フッターフレームにも分割リブを設けることとなり、分割リブが排水経路を塞いでしまうので、凝縮水の排水に影響が無いように構成する必要があった。
これに対して、本実施形態１乃至４における除湿機１では、このような構成をとる必要がなく、簡単な構成で熱交換器を構成する各々の部品を取付け、熱交換器性能の調整を可能とし、熱交換器を正確に設置しやすく、凝縮水の排水性を考慮した除湿機を提供できる。また、熱交換器内は上向き流路と下向き流路の構成とし、各流路の断面積及び各流路の流路本数を、上向き流路と下向き流路とでそれぞれ調整して熱交換器性能を向上させ、熱交換器の大きさや、製品本体の高さを変更することなく、熱交換器性能を向上させることができ、各流路の導入及び導出開口部取付位置に制約を受けず、かつ、凝縮水の排水性を考慮した熱交換器を提供することができる。

Claims (10)

1. 凝縮成分を含む流体を内部に導入する導入開口部と、
   内部に前記導入開口部より導入された流体が流れ、外部を前記流体と熱交換する熱交換流体が流れる複数の中空状の流体流路部と、
   前記流体流路部内部を流れた流体を外部に導出する導出開口部と、
   前記流体流路部内部にて凝縮された凝縮流体を外部に排出する排出口と、を有し、
   前記流体流路部は、内部を流れる前記流体の流れが上に向かって流れる上向き流路を形成する複数のパイプと、下に向かって流れる下向き流路を形成する複数のパイプとを備え、
   前記上向き流路を形成する各パイプの流路断面積は前記下向き流路を形成する各パイプの流路断面積より大きいことを特徴とする熱交換器。
2. 前記下向き流路を形成するパイプの数が、前記上向き流路を形成するパイプの数より多いことを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
3. 前記下向き流路を形成する各パイプの流路断面積の総和が、前記上向き流路を形成する各パイプの流路断面積の総和よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２記載の熱交換器。
4. 前記導入開口部と前記流体流路部とを連通する導入側連通流路部と、
   前記流体流路部と前記導出開口部とを連通する導出側連通流路部と、
   前記上向き流路と前記下向き流路を連結する中間連結流路部を有し、
   前記導出開口部は前記流体流路部の下向き流路の下方に設けられ、
   前記導出開口部から前記流体流路部内で凝縮された凝縮流体が排出されてしまうのを防止する遮蔽板を前記導出開口部の上部に設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の熱交換器。
5. 前記流体流路部は、両端が開口された前記パイプと、前記パイプの両端に設けられ前記パイプを取付孔で保持する取付板とにより構成され、
   前記導入側連通流路部と前記導出側連通流路部が、前記導入開口部と前記導出開口部が設けられた連通流路部と、前記連通流路部に着脱可能で前記導入開口部と前記導出開口部を隔てるように取付けられて、前記導入側連通流路部と前記導出側連通流路部を形成する流路仕切板とにより構成されていることを特徴とする請求項４記載の熱交換器。
6. 前記流路仕切板は、前記上向き流路となるパイプの数と、前記下向き流路となるパイプの数を調整することが可能なことを特徴とする請求項５記載の熱交換器。
7. 前記取付板と、前記連通流路部及び前記中間連結流路部は、一方に凸形状部、他方に凹形状部を備えて互いに嵌め込み可能とすると共に、前記取付板と、前記連通流路部及び前記中間連結流路部の一方にツメ部、他方にツメ保持部を設け、一方の前記ツメ部を他方のツメ保持部が保持することで互いに固定され、前記ツメ部と前記ツメ保持部の形状により前記取付板と、前記連通流路部及び前記中間連結流路部の取付け方向が、規制されていることを特徴とする請求項５又は６のいずれかに記載の熱交換器。
8. 前記パイプの端面の開口面積が、前記パイプの途中の流路断面積より大きくなっていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の熱交換器。
9. 吸込口と吹出口が設けられた本体ケース内部に、室内空気より水分を吸湿する除湿材と、
   前記吸込口より室内の空気を吸引して前記除湿材を通過させ、除湿した乾燥空気を前記吹出口から室内に供給する吸湿送風手段と、
   空気を加熱する加熱手段と、
   前記除湿材再生用の空気である再生空気を、前記加熱手段を通して水分を吸湿した前記除湿材に送る再生送風手段と、
   前記加熱手段及び再生送風手段とともに再生空気の循環風路を構成する請求項１〜８のいずれかに記載の熱交換器とを備え、
   前記熱交換器は、前記導入開口部から前記再生空気を導入し、前記再生空気を前記流体流路部で前記吸湿送風手段により吸引した空気と熱交換して、前記導出開口部から該熱交換器の外部に導出するものである、ことを特徴とする除湿機。
10. 前記本体ケース内部に、前記吸込口から吸い込まれた室内空気を前記除湿材に導入する開口が設けられた本体仕切板が備えられ、
    前記本体仕切板と前記熱交換器の何れか一方にツメ部を、他方に前記ツメ部と係合及び離脱可能なツメ保持部をそれぞれ設け、
    前記ツメ部と前記ツメ保持部との係合により、前記本体仕切板に前記熱交換器の周縁部が保持されることを特徴とする請求項９記載の除湿機。

Images