JP5320001B2

JP5320001B2 - 電子除湿器

Info

Publication number: JP5320001B2
Application number: JP2008247634A
Authority: JP
Inventors: 一見石川
Original assignee: OHM Electric Co Ltd
Current assignee: OHM Electric Co Ltd
Priority date: 2008-09-26
Filing date: 2008-09-26
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2028-09-26
Also published as: JP2010075854A

Description

本発明は、ペルチェ素子を電子冷却素子として用いた電子除湿器に関するものである。

ペルチェ素子を電子冷却素子として用い、多湿空気を除湿する電子除湿器としては、従来から種々提案され、実用に供されている（例えば、特許文献１参照）。

前記特許文献１に開示されている電子除湿器は、容器内にペルチェ素子、冷却フィン、放熱フィン、電源装置、排気ファン等を収納するとともに容器内部を縦方向の空気通路とし、容器の下部に水受部と吸気口を設け、上部に排気口を設けている。ペルチェ素子は、電源装置より直流電圧が供給されると、ペルチェ効果により吸熱面から放熱面に向かう熱移動を生じ、冷却フィンを冷却し、移動した熱を放熱フィンによって放熱する。また、通電によって排気ファンを駆動すると、容器外部の空気が吸気口より容器内に流入し、冷却フィンによって冷却されることにより空気中の水分が凝縮して結露し、この結露水が水受部に落下して容器外部に排出される。一方、冷却フィンによって冷却され、除湿された空気は、熱交換により放熱フィンの温度を下げ、排気ファンにより排気口から容器の外部に排気される。

図５は、上記した引用文献１に開示されている電子除湿器と類似した従来の一般に使用されている電子除湿器の概略構成を示す図である。この電子除湿器１は、筐体２内にペルチェ素子３、冷却フィン４、放熱フィン５、電源装置６、排気ファン７、回路基板８、水受部９等を収納するとともに筐体２の内部を縦方向の空気通路１０とし、筐体２の下部に第１、第２の吸気口１１、１２を形成し、上部に第１、第２の排気口１３、１４を形成している。

このような電子除湿器１において、ペルチェ素子３に通電すると冷却フィン４が冷却される。また、通電によって排気ファン７を駆動すると、筐体２の外部の空気１５Ａ₁ が第１の吸気口１１より筐体２内に流入し、冷却フィン４によって冷却されることにより空気中の水分が凝縮して結露し、この結露水１６が水受部９に落下してドレンパイプ１７を通り筐体外部に排出される。一方、冷却フィン４によって冷却され、除湿された空気１５Ｂは、排気ファン７により第１の排気口１３から筐体外部に排気される。また、第２の吸気口１２から筐体２内に流入した筐体外部の空気１５Ａ₂ は、放熱フィン５、回路基板８および電源装置６を空冷し、排気ファン７により第１、第２の排気口１３、１４から筐体外部に排出される。

特開平９−１７８２１０号公報

しかしながら、上記した従来の電子除湿器１は、空気１５Ａ₁ 、１５Ａ₂ の吸気口１１、１２とその通路を冷却フィン４と放熱フィン５とでそれぞれ別々にし、除湿された空気１５Ｂと、放熱フィン５および電源装置６を通った空気１５Ａ₂ を排気ファン７によって第１、第２の排気口１３、１４から筐体２の外部に排気する構造、言い換えれば排気ファン７による強制空冷（強制対流）で除湿を行なう構造を採っているため、排気ファン７を使用しない自然空冷（自然対流）の場合は除湿効果が低いという問題があった。すなわち、放熱フィン５は自然対流による空気１５Ａ₂ との熱交換で温度を下げることにより冷却フィン４の温度を下げるため、温度の下がり方が小さく除湿性能が低い。

本発明は上記した従来の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、自然対流と強制対流による除湿能力の大幅な向上を可能にした電子除湿器を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、第１、第２の吸気口と１つの排気口とを有する筐体と、前記筐体内の冷却室に配設された電子冷却素子と、前記電子冷却素子の吸熱面と放熱面にそれぞれ取付けられた冷却体および放熱体とを備え、前記第１の吸気口は、筐体の側面で前記冷却体より上方に、筐体外部の空気が前記冷却室内に流入するように形成され、前記第２の吸気口は、前記筐体の底面に形成され、前記排気口は、前記筐体の上面に形成され、前記冷却体は、前記電子冷却素子によって冷却されることにより前記第１の吸気口から前記筐体内に流入した空気を冷却し、前記放熱体は、前記冷却体によって冷却された空気が流通する第１の空気通路と、この第１の空気通路とは仕切られ、前記第２の吸気口から筐体内に流入した空気が流通する第２の空気通路とを備え、前記第１の空気通路の下端側は、前記放熱体における前記電子冷却素子が接合されている部分の真下に形成された吸引口を介して前記冷却室に連通し、前記第１の空気通路の上端は、前記放熱体の上端に開口し、前記第２の空気通路の下端は、前記放熱体の下端に開口し、前記第２の空気通路の上端は、前記放熱体の上端に開口し、前記放熱体は、第１の空気通路の両側に第２の空気通路がそれぞれ形成されているものである。

さらに、本発明は、上記発明において、前記第１、第２の吸気口から筐体外部の空気をそれぞれ筐体内に導き、排気口から筐体外部に強制排気する排気ファンを備えているものである。

本発明においては、第１の吸気口から筐体内に流入し冷却体によって冷却された空気と、第２の吸気口から筐体内に流入した空気を放熱体の第１、第２の空気通路にそれぞれ導くようにしているので、前記両空気と放熱体との熱交換で放熱体の温度を効果的に下げる。この放熱体の温度低下が大きければ、放熱体による冷却体の温度低下も大きくなるため、自然対流であっても冷却体による除湿効果を向上させることができる。

また、本発明は、第１の空気通路を内側にしてその両側に第２の空気通路が設けられているから、第１の空気通路が形成されている放熱体の中央部の温度が第２の空気通路が形成されている外側部分に比べて高いため、冷却体によって冷却された空気との温度差により対流を促進し、放熱体を通過していく過程の熱交換によって放熱体の温度を効果的に下げる。
また、第２の空気通路は放熱体の中央部から伝熱により伝わった温度と筐体外部の空気との温度差により第２空気通路の対流を促進し、放熱体の温度をさらに効果的に下げる。

さらに、本発明は、第１の吸気口を筐体の側面で冷却体より上方に形成し、第２の吸気口を筐体の底面に形成したから、自然対流による除湿構造とすることができる。

排気ファンを備えた発明においては、自然対流に比べてより多くの風量を放熱体に送風することができるため、放熱体の温度をより効果的に下げることができ、除湿性能を一層向上させることができる。

以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係る電子除湿器の一実施の形態を示す概略断面図、図２は同電子除湿器の除湿部の斜め上方から見た斜視図、図３は同電子除湿器の除湿部の斜め下方から見た斜視図、図４は図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。これらの図において、全体を符号２０で示す電子除湿器は、結露を防止するために制御盤（図示せず）の内部に組み込まれるもので、縦長箱型の筐体２１と、この筐体２１内に配設された電子冷却素子２２、冷却体２３、放熱体２４、排気ファン２５、電源装置２６、回路基板２７、水受部２８等を備え、放熱体２４によって筐体２１の内部を実質的に冷却室２９と放熱室３０とに仕切っている。

前記電子冷却素子２２は、前記電源装置２６に電気的に接続されたペルチェ素子からなり、その一方の面である冷却室２９側の面２２ａが吸熱面を形成し、前記冷却体２３が接合されている。一方、電子冷却素子２２の他方の面である放熱室３０側の面２２ｂは、放熱面を形成し、前記放熱体２４が接合されている。電子冷却素子２２と冷却体２３および放熱体２４の接合は、冷却体２３と放熱体２４の間に電子冷却素子２２を介在させ、冷却体２３と放熱体２４を図示を省略した接続部品を用いて一体的に接合することにより行なう。

前記冷却体２３は、アルミニウム合金等によって一体に形成されるもので、本体２３Ａと、この本体２３Ａの表面側に一体にかつ適宜間隔おいて平行に突設された垂直な複数（例えば７枚）のフィン２３Ｂとで構成され、本体２３Ａの背面が電子冷却素子２２の吸熱面２２ａに接合されている。本体２３Ａは、電子冷却素子２２と略等しい大きさの矩形板状に形成されている。

前記放熱体２４は、同じくアルミニウム合金等によって一体に形成されるもので、上、下端が開放する角筒状の本体２４Ａと、この本体２４Ａの内部を仕切る６枚のフィン２４Ｂとで構成されている。本体２４Ａは、所謂、煙突効果（密度が小さい暖気が煙突を風路として上昇し、上部から排出される現象のこと）を高めるために大きく形成されることにより大きな断面積と、十分な高さとを有し、冷却体２３と対向する前面板２４ａの高さ方向の略中央部が前記電子冷却素子２２の放熱面２２ｂに接合されている。また、前面板２４ａの電子冷却素子２２が接合されている部分の真下には、吸引口３１が形成されている。

放熱体２４のフィン２４Ｂは、本体２４Ａ内に幅方向に所定の間隔をおいて高さ方向全長にわたって形成されることにより、本体２４Ａの前面板２４ａ、左右両側板２４ｂ、２４ｃおよび背面板２４ｄとともに、本体２４Ａの内部を７つの空気通路３２ａ〜３２ｇに仕切っている。これらの空気通路３２ａ〜３２ｇのうち、中央部の３つの空気通路３２ｃ〜３２ｅは第１の空気通路３２Ａを形成し、下端側が吸引口３１を介して冷却室２９に連通している。一方、第１の空気通路３２Ａの上端は、本体２４Ａの上端２４ｆに開口している。なお、本体２４Ａの下面には、第１の空気通路３２Ａの下端を閉塞する蓋体３４が固定されている。本体２４Ａの第１の空気通路３２Ａの両側にそれぞれ２つずつ形成されている空気通路３２ａと３２ｂおよび３２ｆと３２ｇは、それぞれ第２の空気通路３２Ｂを形成し、本体２４Ａの上、下端２４ｆ、２４ｇにそれぞれ開口している。

前記排気ファン２５は、前記放熱体２４の上端２４ｆに固定されており、放熱体２４内の空気および放熱室３０内の空気を筐体２１の外部上方に強制排気する。

前記電源装置２６は、トランス、整流スタック等を備え商用電流を所定電圧の直流に変換して電子冷却素子２２に通電するもので、筐体２１の背面板２１Ｂと放熱体２４の背面板２４ｄとの間の空間に配設されている。

前記筐体２１は、底面が開放する縦長の箱型に形成されることにより、前後に対向する側板２１Ａ、２１Ｂ、上板２１Ｃおよび左右に対向する側板（図示せず）とを備え、側板板２１Ａの前記冷却体２３より上方に第１の吸気口４０が形成され、底面開口部３５のうち前記第１の空気通路３２Ａに対応する部分３５ａが前記蓋体３４によって閉塞され、第２の空気通路３２Ｂに対応する部分３５ｂと回路基板２７の真下部分３５ｃが第２の吸気口４１を形成し、前記冷却室２９に対応する部分３５ｄが前記水受部２８によって閉塞されている。上面板２１Ｃの中央には、前記排気ファン２５に対応して排気口４２が形成されている。排気ファン２５を収容するケース２５Ａは、下面が開放する箱体からなり、その上板と放熱室３０側の３つの側板には、ケース内部と放熱室３０とを連通させる開口（図示せず）がそれぞれ形成されている。

前記水受部２８は、冷却体２３の幅方向全長にわたって延在する長さを有する樋状に形成され、下面中央部にドレンパイプ４３の上端が接続されている。ドレンパイプ４３の下端は、筐体２１の外部下方に導かれ下水等に接続されている。

次に、上記構造からなる電子除湿装置２０の動作について説明する。
ペルチェ素子からなる電子冷却素子２２に電源装置２６から直流電圧を供給すると、電子冷却素子２２は、ペルチェ効果により吸熱面２２ａから放熱面２２ｂに向かう熱移動を生じ、冷却体２３を冷却する。一方、ペルチェ効果により電子冷却素子２２の放熱面４４ａ側に移動した熱は、熱伝導によって放熱体２４に移動し放熱される。

このため、冷却室２９内の空気は冷却体２３に接触して冷やされ、空気中の水分がフィン２３Ｂの表面に結露して水滴となり、一定量以上になると重力によってフィン２３Ｂに沿って滑り落ち、水受部２８に落下すると、ドレンパイプ４３を通って筐体２１の外部に排出される。

冷却体２３によって冷却された空気５０Ａ₁ は、密度が大きくなるため下方に移動することにより熱対流が生じ、吸引口３１から放熱体２４の第１の空気通路３２Ａに流入する。また、冷却室２９内に熱対流が生じると、筐体２１の外部、言い換えれば制御盤内の湿った空気５０Ａ₂ は第１の吸気口４０から冷却室２９内に流入し、冷却体２３に接触して冷却されることにより、密度が大きい除湿された空気５０Ａ₁ となって下方に移動し、吸引口３１から放熱体２４の第１の空気通路３２Ａ内に流入する。この第１の空気通路３２Ａ内に流入した空気５０Ａ₁ は、放熱体２４の熱によって温められ、空気中の水分の蒸発が促進されると同時に、放熱体２４を冷却する。そして、第１の空気通路３２Ａに流入した空気５０Ａ₁ は、放熱体２４により温められて密度が小さくなると、熱対流と放熱体２４による煙突効果によって上昇し第１の空気通路３２Ａの上端開口部から放熱体２４の外部に排出され、排気口４２から制御盤内に乾燥した空気として排出される。

また、放熱体２４の第２の空気通路３２Ｂ内の空気と放熱室３０内の空気は、放熱体２４の熱によって温められると、空気中の水蒸気が蒸発し密度が小さくなって上方に移動し熱対流が生じる。また、この熱対流によって筐体外部の湿った空気５０Ａ₃ が第２の吸気口４１から放熱体２４の第２の空気通路３２Ｂと放熱室３０内に流入し、放熱体２４によって暖められると、空気中の水蒸気が蒸発し上方へ移動する。そして、第２の空気通路３２Ｂと放熱室３０内の空気５０Ａ₃ は、排気口４２から制御盤内に乾燥した空気として排出される。

このようにして制御盤内の空気５０Ａ₁ 、５０Ａ₃ は、電子除湿器２０を絶えず循環することにより除湿されて乾燥した空気となるため、制御盤内を乾燥した状態に保ち、湿気による各種電子部品、特にコンデンサへの影響を軽減し、良好な状態に保存することができる。

また、本発明による電子除湿器２０においては、放熱体２４に冷却室２９内の冷却体２３によって冷却された空気５０Ａ₁ と、筐体外部の空気５０Ａ₃ が流入する第１、第２の空気通路３２Ａ、３２Ｂを設けているので、自然対流であっても冷却体２３によって冷却された空気５０Ａ₁ との熱交換で放熱体２４の温度を効果的に下げることができる。また、放熱体２４の温度を下げることができれば、冷却体２３の温度も下げることができるので、電子除湿器２０の自然対流による除湿性能を向上させることができる。

また、排気ファン２５を備え、この排気ファン２５を除湿時に駆動して放熱体２４および放熱室３０内の空気を排気口４２から筐体外部に強制排気し、第１、第２の吸気口４０、４１から筐体外部の空気５０Ａ₂ 、５０Ａ₃ を筐体２１内に流入させ、強制対流を利用して除湿すると、自然対流に比べて空気の流量が増大するため、電子除湿器２０の除湿能力をより一層向上させることができる。なお、電子除湿器２０の除湿性能を制御盤の設置環境等に応じて変更するときは、電子冷却素子２２に印加する直流電圧の電圧値を変えたり、排気ファン２５の回転数を変えたりすればよい。

本発明は、電子除湿器を制御盤の除湿に用いた例を示したが、これに限らず配電盤等の設備、除湿を必要とする精密部品、食品、薬品等を保管する保管庫、ショーケース等にも用いることができる。

本発明に係る電子除湿器の一実施の形態を示す概略断面図である。同電子除湿器の除湿部の斜め上方から見た斜視図である。同電子除湿器の除湿部の斜め下方から見た斜視図である。図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。従来の電子除湿器の概略構成を示す図である。

符号の説明

２０…電子除湿器、２１…筐体、２２…電子冷却素子、２３…冷却体、２４…放熱体、２５…排気ファン、２６…電源装置、２７…回路基板、２８…水受部、２９…冷却室、３０…放熱室、３１…吸引口、３２Ａ…第１の空気通路、３２Ｂ…第２の空気通路、４０…第１の吸気口、４１…第２の吸気口、４２…排気口。

Claims

第１、第２の吸気口と１つの排気口とを有する筐体と、
前記筐体内の冷却室に配設された電子冷却素子と、
前記電子冷却素子の吸熱面と放熱面にそれぞれ取付けられた冷却体および放熱体とを備え、
前記第１の吸気口は、筐体の側面で前記冷却体より上方に、筐体外部の空気が前記冷却室内に流入するように形成され、
前記第２の吸気口は、前記筐体の底面に形成され、
前記排気口は、前記筐体の上面に形成され、
前記冷却体は、前記電子冷却素子によって冷却されることにより前記第１の吸気口から前記筐体内に流入した空気を冷却することで、空気中の水分が凝縮して結露し、除湿を行うものであり、
前記放熱体は、前記冷却体によって冷却された空気が流通する第１の空気通路と、
この第１の空気通路とは仕切られ、前記第２の吸気口から筐体内に流入した空気が流通する第２の空気通路とを備え、
前記第１の空気通路の下端側は、前記放熱体における前記電子冷却素子が接合されている部分の真下に形成された吸引口を介して前記冷却室に連通し、
前記第１の空気通路の上端は、前記放熱体の上端に開口し、
前記第２の空気通路の下端は、前記放熱体の下端に開口し、
前記第２の空気通路の上端は、前記放熱体の上端に開口し、
前記放熱体は、第１の空気通路の両側に第２の空気通路がそれぞれ形成されていることを特徴とする電子除湿器。
請求項１記載の電子除湿器において、
前記第１、第２の吸気口から筐体外部の空気をそれぞれ筐体内に導き、排気口から筐体外部に強制排気する排気ファンを備えていることを特徴とする電子除湿器。