JP5067220B2 - 除湿装置 - Google Patents

Description

本発明は、ヒートポンプを活用した除湿装置に関する。

従来、この種の除湿装置は空気中の水分を結露して回収するために、ヒートポンプを備えたものが知られている。

すなわち、吸気口と排気口を有する本体ケース内にヒートポンプを備え、このヒートポンプは、圧縮機、放熱器、膨張手段および吸熱器とにより構成され、前記吸気口から本体ケース内に吸気した空気を、放熱器と吸熱器を順次通過させて排気口へと送風する送風手段を設けた構成のものがある（例えば、これに類似する先行文献は下記特許文献１に記載されている）。

近年、さらに除湿能力の高い除湿装置が求められ、ヒートポンプに除湿ローターを組み合わせることにより、除湿能力を高めた除湿装置が開発されている。

すなわち、上記送風手段の風路において、放熱器と吸熱器の間に除湿ローターを回転可能に設けることにより、吸熱器の除湿段階では除湿回収できなかった湿気を、後流側の除湿ローターで吸湿するものであり、これにより除湿能力を高め、排気口より乾燥空気を室内に供給することができる。なお、吸湿後の除湿ローターを上流側の風路に回転させて加熱再生することにより、除湿ローターから放出されるの高温高濃度の湿気を前記吸熱器に吸湿させるものであり、除湿ローターは吸湿と脱湿の工程を連続的に繰り返すものである（例えば、これに類似する先行文献は下記特許文献２に記載されている）。
特開平６−３３１１６７号公報 特開２００６−１０２５７８号公報

このような、従来の除湿装置では、空気中の水分を結露させて、結露水を回収することにより除湿を行うようになっているが、ヒートポンプと除湿ローターを組み合わせたものでは、吸熱器の前後で風路の通風方向が大きく変化して、空気抵抗が増加するため、エアリークが生じやすいという課題があり、エアリークをできるだけ少なく抑えることが要求されている。

また、除湿ローターの放湿部から放出した高い湿気を吸熱器に案内し、さらに除湿ローターの吸湿部に誘導するために、放湿部と吸熱器をつなぐ風路にシール部を近接または密接しているが、室内が低温時には、結露水が氷結または付着して機能が十分発揮できない場合があり、このときは吸熱器に結露した結露水がシール部に溜り、放湿部から吸熱器へ供給する風路に抵抗が増え、その結果として除湿効果が低下してしまうという課題があり、シール部に結露水が付着して溜まらないようにすることが要求されている。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、通風方向が大きく変化する風路のエアリークを少なくし、シール部に結露水が付着した場合でも、除湿ローターと吸熱器の間に滞在しないように速やかに排出して、除湿効率を高めることを目的とするものである。

本発明の除湿装置は上記目的を達成するために、吸気口と排気口を有する本体ケースと、この本体ケース内に設けた圧縮機、放熱器、膨張手段および吸熱器からなるヒートポンプと、空気中から吸湿部で吸湿した水分を加熱により放湿部で放湿する除湿ローターと、この除湿ローターに面して回転可能に軸支するローターケースと、前記吸気口、放熱器、除湿ローターの放湿部、吸熱器、除湿ローターの吸湿部および排気口に連通する除湿風路と、この除湿風路に送風する送風手段を有し、前記ローターケースは前記吸熱器と前記除湿ローターの間に、除湿ローターの吸湿部と放湿部を区分するために放射状に配した第１シール部と第２シール部からなり、各シール部は前記除湿ローターに近接して設けるとともに、各シール部にはそれぞれ吸熱器に向かい突出する平行リブを設けたものである。

この手段により、ローターケースに設けたシール部は、吸気口から吸気した空気を放湿部から吸熱器、吸熱器から吸湿部へと伝達する風路を兼ねており、放湿部から吸湿部へと漏れる空気を軽減させており、平行リブを設けることによりシール性を向上することができる。

また、他の手段は、第１シール部に設けた第１平行リブと第２シール部に設けた第２平行リブをローターケースの中心付近で連通して接続することにより、排水溝部を形成してなるものである。

この手段により、吸熱器で結露した結露水がシール部に溜まるときに、結露水をローターケースに形成される連通した排水溝部に導くことにより、シール部に溜まる結露水をローターケース外にスムーズに流すことができ、排水処理がしやすくなるものである。

また、他の手段は、第１シール部と第２シール部の少なくとも一方は、除湿ローターの中心から下方に向けて傾斜してなるものである。

この手段により、シール部に溜まった結露水は、傾斜したシール部の下方向に流れ、ローターケース外にスムーズに流すことができ、シール部に結露水を蓄積させないものである。

また、他の手段は、第１シール部と第２シール部は前記吸熱器との間に隙間を設けてなるものである。

この手段により、各シール部と吸熱器との間に設けた隙間が、吸熱器で結露した結露水がシール部に伝わるのを防ぐことにより、シール部の表面に溜ることがないので、吸熱器側で処理することができる。

また、他の手段は、第１シール部と第２シール部の一方を吸熱器と密接し、他方を吸熱器との間に隙間を設けるとともに除湿ローターの中心から水平に近い角度で外周に向けて設けてなるものである。

この手段により、吸熱器と隙間を設けた一方のシール部により、集めた結露水が付着しないように除湿ローターの外側に案内することができるものである。

また、他の手段は、吸熱器と密接するシール部を、除湿ローターの中心から垂直に近い角度で外周に向けて設けてなるものである。

この手段により、シール部は垂直に近い角度で吸熱器と密接させているので、結露水が生成されてもシール部に溜まらないように速やかに流下させるとともに、放湿部と吸湿部間のエアリークを確実に防止することができるものである。

また、他の手段は、第１シール部と第２シール部はともに吸熱器と密接するとともに、吸熱器の結露水を逃す水抜き穴を設けたものである。

この手段により、シール部を吸熱器と密接させることで、除湿ローターの放湿部から吸湿部へと漏れる空気を軽減し、放湿部から吸熱器へ効率よく伝達することができ、シール部に溜まる結露水は水抜き穴から排出することができる。

シール部を除湿ローターに近接して設けるとともに、シール部にはそれぞれ吸熱器に向かい突出する平行リブを設けることにより、単一のリブを設ける場合に比べて、平行リブは除湿ローターの放湿部から吸湿部へ短絡する漏れ空気量を軽減して、シール性を向上させることができる。

また、第１シール部に設けた第１平行リブと第２シール部に設けた第２平行リブは、ローターケースの中心付近で接続して、連通した排水溝部を形成しているので、シール部に付着した結露水を排水溝部に沿ってローターケース外へ排出しやすくなり、効率よく結露が行われるため、熱交換効率が上昇するとともに除湿ローターと吸熱器の間の通風抵抗を軽減し、除湿効率を向上させることができる。

また、少なくとも一方のシール部を、除湿ローターの中心から下方に向けて傾斜して設けることで、傾斜したシール部に付着した結露水は、傾斜方向に流れやすくなり、結露水が蓄積されないため、除湿ローターと吸熱器の間の通風抵抗を軽減することができる。

また、シール部と吸熱器との間に隙間を設けることにより、吸熱器の上部にて結露した結露水が下方に流れるとき、シール部に触れて遮られることなく効率よく貯水タンクへと処理されるとともに、結露水がシール部を伝わり蓄積されるのを防ぐことができ、除湿ローターと吸熱器の間の通風抵抗を軽減することができる。

また、吸熱器と密接しない方のシール部を、除湿ローターの中心から垂直方向に近い角度で設けることで、結露水が付着しても流れて処理されやすくなり、除湿ローターの放湿部から吸湿部へと漏れる空気を軽減することができる。

また、吸熱器と密接するシール部を、除湿ローターの中心から垂直方向に近い角度で設けることで、結露水が付着しても流れて処理されやすくなり、除湿ローターの放湿部から吸湿部へと漏れる空気を軽減することができる。

また、シール部はともに吸熱器と密接するとともに、結露水を逃す水抜き穴を設けたことで、吸気した空気が除湿ローターの放湿部から吸湿部へと短絡するのを防ぎ、さらにシール部に溜った結露水は水抜き穴から排出することができるため、風路を確保しつつ通風抵抗を軽減し、除湿効率を高めることができる。

以下本発明の一実施形態について添付図面を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１に示すごとく、本実施の形態の除湿装置は、吸気口１と排気口２を有する本体ケース３と、この本体ケース３内に設けられたヒートポンプ４とを備え、ヒートポンプ４は、圧縮機５と、圧縮機５の下流に順次設けた放熱器６、膨張手段７、吸熱器８とにより形成されている。

圧縮機５で加圧された冷媒は、放熱器６に送られ、ここで吸気口１から本体ケース３内に吸気された空気を加熱する。次に、放熱器６を通過した冷媒は、膨張手段７に到達し、その後、吸熱器８、冷媒熱交換器１３を経由して、圧縮機５へと戻るサイクルになっている。

放熱器６と吸熱器８の間に除湿ローター１０の放湿部１１を設け、この除湿ローター１０の吸湿部１２は吸熱器８と排気口２の間に設け、放熱器６と除湿ローター１０の放湿部１１との間にヒーター１１Ａを介在させている。

また、除湿風路９は、矢符に示すごとく、送風手段９Ａにより吸気口１から本体ケース３内に流入して放熱器６を通過したあと、除湿ローター１０の放湿部１１、吸熱器８、除湿ローター１０の吸湿部１２を順に通過し、排気口２から排出される風路である。

図２および図３に示すごとく、除湿ローター１０は、ローターケース１６とローターケース１７との間に回転自在に設けられ、これにより除湿体１８が構成されている。ローターケース１６は、中央に円形の開口１９を備えた平板形状をなし、開口１９の開口縁２０に円環状の立ち上がり壁２１があり、開口縁２０から開口１９の中心に向かって２本のシール部２２が伸び、この中心部分においてローターケース１７方向へ伸びる回転軸２３が形成されている。そしてこの回転軸２３に除湿ローター１０の中心の軸孔２４を回転自在に嵌合させている。

また、ローターケース１６のシール部２２は、除湿ローター１０の吸湿部１２と放湿部１１を区分するために第１シール部２２Ａと第２シール部２２Ｂからなり、各シール部２２は除湿ローター１０に近接して設けるとともに、吸熱器８に向かい突出する一対の平行リブ２５を設けている。すなわち第１シール部２２Ａには第１平行リブ２５Ａが一体に形成され、第２シール部２２Ｂには第２平行リブ２５Ｂが一体に形成されている。

上記構成により、吸気口１より吸気された空気は、さらにヒーター１１Ａで加熱され、そのあと除湿ローター１０の放湿部１１を通過し、ここで放湿部１１からの湿気を奪った状態で吸熱器８へと流れ、吸熱器８で結露が行われ、この結露水は貯水タンク１４へと貯められる。

また、吸熱器８を通過した空気は、この吸熱器８によって低温となるが、低温ながらも湿度はまだ高い状態であり、除湿ローター１０の吸湿部１２を通過することにより、さらに湿気を奪われて乾燥空気として排気口２より吹出されるものである。

以下、本実施の形態における特徴点について説明する。

図４に示すごとく、シール部２２に設けた平行リブ２５は、除湿ローター１０の放湿部１１から吸湿部１２へと漏れる空気を軽減すべく、シール性を向上させたものであり、さらに、第１シール部２２ａが形成された第１平行リブ２５Ａと第２シール部２２ｂが形成された第２平行リブ２５Ｂを、ローターケース１６の中心付近で接続して、連通した排水溝部２６を形成している。これにより第１シール部２２ａと第２シール部２２ｂに付着した結露水を排水溝部２６に沿って排出しやすくなり、その結果として、除湿ローター１０や吸熱器８の通風抵抗を軽減し、効率よく結露が行われるため、除湿効率を高めることができる。

また、本実施の形態では、第１シール部２２ａを、除湿ローター１０の中心から下方に向けて傾斜して設けることで、第１シール部２２ａに付着した結露水は、傾斜下方向に流れやすくなり、結露水が蓄積されないため、除湿ローター１０や吸熱器８の通風抵抗を軽減し、効率よく結露が行われるため、除湿効率を高めることとなる。

さらに、図５に示すごとく、ローターケース１６のシール部２２と吸熱器８との間に隙間２７を設けており、これにより吸熱器８の上部にて結露した結露水が下方に流れるとき、シール部２２に遮られることなく効率よく貯水タンク１４へと処理されるとともに、シール部２２への結露水の蓄積を抑制するため、除湿ローター１０と吸熱器８間の通風抵抗を軽減し、効率よく結露が行われるため、除湿効率を高めることができる。

（実施の形態２）
図６に示すごとく、ローターケース１６の第１シール部２２ａを吸熱器８との間に隙間（図示せず）を設けるとともに、除湿ローター１０の中心から水平に近い角度で外周に向けて設け、第２シール部２２Ｂを吸熱器８と密接して設けている。

また、吸熱器と密接する第２シール部２２Ｂを、除湿ローター１０の中心から垂直に近い角度で外周に向けて設けている。

上記構成により、送風手段９Ａにより吸気された空気は、除湿ローター１０の放湿部１１を通過し、吸熱器８で結露が行われる。このとき、水平に近い角度で設けた第１シール部２２ａと吸熱器８との間に隙間を設けることにより、吸熱器８の上部にて結露した結露水が下方に流れるとき、第１シール部２２ａに結露水が付着することがなくなり、結露水の蓄積を軽減することができ、除湿ローター１０や吸熱器８の空気抵抗が増加しないようにして、通風量を維持することができる。

また、吸熱器８と密接する第２シール部２２Ｂを、除湿ローター１０の中心から垂直方向に近い角度で設けることで、結露水が付着しても下方に流れて処理されやすくなり、除湿ローター１０の放湿部１１から吸湿部１２へと漏れる空気を軽減することができ、効率よく結露が行われるため、除湿効率を高めることができる。

（実施の形態３）
図７に示すごとく、ローターケース１６に設けた第１シール部２２Ａおよび第２シール部２２Ｂを吸熱器８と密接し、第１シール部２２Ａは除湿ローター１０の中心から下方に傾斜し、第２シール部２２Ｂは除湿ローター１０の中心から上方に傾斜し、好ましくは垂直に近い方向に設けられている。また第２シール部２２Ｂと連通する第１シール部２２Ａには、吸熱器８から伝わった結露水を逃す水抜き穴２８を設けている。

上記構成により、送風手段９Ａにより吸気された空気は、除湿ローター１０の放湿部１１を通過し、吸熱器８で結露が行われる。このとき、第１シール部２２Ａと第２シール部２２Ｂともに吸熱器８と密接させて設けることで、吸気した空気を除湿ローター１０の放湿部１１から吸湿部１２へと漏れる空気を軽減させ、効率よく除湿ローター１０から吸熱器８へ伝達することができる。ここで、第１シール部２２Ａと第２シール部２２Ｂに溜まった結露水は、第１シール部２２Ａに設けた水抜き穴２８から排出することができるため、通風抵抗を軽減し、除湿効率を高めることができるものである。

以上のように本発明は、吸気口と排気口を有する本体ケースと、この本体ケース内に設けた圧縮機、放熱器、膨張手段および吸熱器からなるヒートポンプと、空気中から吸湿部で吸湿した水分を加熱により放湿部で放湿する除湿ローターと、この除湿ローターに面して回転可能に軸支するローターケースと、前記吸気口、放熱器、除湿ローターの放湿部、吸熱器、除湿ローターの吸湿部および排気口に連通する除湿風路と、この除湿風路に送風する送風手段を有し、前記ローターケースは前記吸熱器と前記除湿ローターの間に、除湿ローターの吸湿部と放湿部を区分するために放射状に配した第１シール部と第２シール部からなり、各シール部は前記除湿ローターに近接して設けるとともに、各シール部にはそれぞれ吸熱器に向かい突出する平行リブを近接または密接して設けてなるものである。

すなわち、通風方向が大きく変化する吸熱器と除湿ローター間のシール性を向上し、除湿ローターの放湿部から排出された高温多湿の空気が吸熱器により冷却され結露した結露水が、シール部に付着した場合でもローターケースのシール部に溜まらず、スムーズに流れ落ちることができ、効率よく結露水の処理が行われ、これらの結果、除湿効率を向上することができる。

従って、家庭用や事務所用などの、除湿装置として活用が期待されるものである。

本発明の実施の形態１の概略断面図 同除湿体の展開図 同図２の反対側から見た展開図 同除湿体と吸熱器間の空気の流れを示した展開図 同除湿体と吸熱器の関係を示す詳細断面図 本発明の実施の形態２の除湿体と吸熱器の展開図 本発明の実施の形態３の除湿体の正面図

符号の説明

１ 吸気口
１Ａ 吸気口
２ 排気口
３ 本体ケース
４ ヒートポンプ
５ 圧縮機
６ 放熱器
７ 膨張手段
８ 吸熱器
９ 除湿風路
９Ａ 送風手段
１０ 除湿ローター
１１ 放湿部
１１Ａ ヒーター
１２ 吸湿部
１６ ローターケース
１７ ローターケース
１８ 除湿体
２２ シール部
２２ａ 第１シール部
２２Ａ 第１シール部
２２ｂ 第２シール部
２２Ｂ 第２シール部
２５ 平行リブ
２５Ａ 第１平行リブ
２５Ｂ 第２平行リブ
２６ 排水溝部
２７ 隙間
２８ 水抜き穴

Claims (7)

1. 吸気口と排気口を有する本体ケースと、この本体ケース内に設けた圧縮機、放熱器、膨張手段および吸熱器からなるヒートポンプと、空気中から吸湿部で吸湿した水分を加熱により放湿部で放湿する除湿ローターと、この除湿ローターに面して回転可能に軸支するローターケースと、前記吸気口、放熱器、除湿ローターの放湿部、吸熱器、除湿ローターの吸湿部および排気口に連通する除湿風路と、この除湿風路に送風する送風手段を有し、前記ローターケースは前記吸熱器と前記除湿ローターの間に、除湿ローターの吸湿部と放湿部を区分するために放射状に配した第１シール部と第２シール部からなり、各シール部は前記除湿ローターに近接して設けるとともに、各シール部にはそれぞれ吸熱器に向かい突出する平行リブを設けてなる除湿装置。
2. 第１シール部に設けた第１平行リブと第２シール部に設けた第２平行リブをローターケースの中心付近で連通して接続することにより、排水溝部を形成してなる請求項１記載の除湿装置。
3. 第１シール部と第２シール部の少なくとも一方は、除湿ローターの中心から下方に向けて傾斜してなる請求項２記載の除湿装置。
4. 第１シール部と第２シール部は前記吸熱器との間に隙間を設けてなる請求項１〜３のいずれかに記載の除湿装置。
5. 第１シール部と第２シール部の一方を吸熱器と密接し、他方を吸熱器との間に隙間を設けるとともに除湿ローターの中心から水平に近い角度で外周に向けて設けてなる請求項３記載の除湿装置。
6. 吸熱器と密接するシール部を、除湿ローターの中心から垂直に近い角度で外周に向けて設けてなる請求項５記載の除湿装置。
7. 第１シール部と第２シール部はともに吸熱器と密接するとともに、吸熱器の結露水を逃す水抜き穴を設けた請求項１〜３のいずれかに記載の除湿装置。

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