JP6330138B2

JP6330138B2 - 除湿機

Info

Publication number: JP6330138B2
Application number: JP2013243491A
Authority: JP
Inventors: 浩築比地; 全康堤
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-11-26
Filing date: 2013-11-26
Publication date: 2018-05-30
Anticipated expiration: 2033-11-26
Also published as: JP2015102284A

Description

本発明は、塵埃除去が可能な冷凍サイクルを備えた除湿機に関するものである。

近年、ディーゼル機関からの排出ガスに含まれる微小粒子状物質が大気中に浮遊し、その微小粒子状物質が人体の肺胞など気管より奥に付着して、人体に悪影響が大きいと考えられている。

そのため、一般家庭においても花粉以外にこのような微小粒子状物質等の塵埃除去が求められ、取込んだ空気に水噴霧することで塵埃を除去しながら除湿するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

以下、その除湿機について図３を参照しながら説明する。

図３に示すように、本体１０１には吸込口１０２から吹出口１０３に向けて、水噴霧式除塵方式を形成するミストスプレー１０４、排水槽１０５、エリミネータ１０６、冷却コイル１０７、加熱コイル１０８、脱臭フィルタ１０９、送風機１１０の順に吸い込まれた空気が流れるよう一体構成されている。

ミストスプレー１０４は外部から給水され、噴霧された水粒子は吸込んだ空気と接触することで、空気中に含まれた塵埃と結合した水滴となり、エリミネータ１０６により排水槽１０５に導かれ貯水された後、外部に排水される。

一方塵埃を取り除かれた空気は、その後、冷凍機から送られる冷媒により冷やされた冷却コイル１０７で除湿され、加熱コイル１０８、脱臭フィルタ１０９を通過して送風機１１０により吹出口１０３から本体外に吹出されることで、空気の塵埃除去と除湿をしている。

特開２００４−１１９７２号公報

このような従来の除湿機においては、塵埃を除去する水噴霧のために外部から常時給水が必要になるという課題を有していた。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、冷凍サイクルにより除湿された凝結水を微細水滴の発生に再利用することで外部からの給水を不要とし、本体に吸い込んだ空気中の塵埃を微細水滴と共に凝結水として取り除き、空気中の塵埃除去をすることができる除湿機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に、本発明の一態様に係る除湿機は、本体に微細水滴発生手段と、送風手段と、圧縮機、凝縮器、膨張機構、第１蒸発器の順に配管で接続された冷凍サイクルと、送風手段と圧縮機と微細水滴発生手段を制御する制御手段とを備え、送風手段による本体内の空気の流れが上流側から順に微細水滴発生手段、第１蒸発器、凝縮器となるように配置し、第１蒸発器に結露した凝結水を利用して微細水滴発生手段から微細水滴を噴霧しながら運転することを特徴とする除湿機であり、これにより所期の目的を達成するものである。

本発明の除湿機によれば、第２蒸発器にて回収した凝結水を微細水滴発生手段に給水するので、本体に吸込まれた空気から塵埃を除去しつつ除湿をすることができ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記載の除湿機構成図本発明の実施の形態２記載の除湿機構成図従来の除湿機構成図

本発明の一態様に係る除湿機は、本体に、微細水滴発生手段と、送風手段と、圧縮機、凝縮器、膨張機構、第２蒸発器、第１蒸発器の順に配管で接続された冷凍サイクルと、前記送風手段と前記圧縮機と前記微細水滴発生手段とを制御する制御手段と、を備え、前記送風手段による前記本体内の空気の流れが上流側から順に前記微細水滴発生手段、前記第１蒸発器、前記第２蒸発器、前記凝縮器となるように配置して、前記第２蒸発器に結露した凝結水を利用して前記微細水滴発生手段から微細水滴を噴霧しながら運転する。

これにより、第２蒸発器に結露した凝結水を回収しつつ、微細水滴発生手段に給水し、微細水滴発生手段は微細水滴を第１蒸発器の風上に噴霧しながら運転する。

そして、送風手段により本体に吸込まれた空気に含まれる塵埃は噴霧された微細水滴と吸着し、第１蒸発器にて凝結水としてドレンタンクに滴下することで空気中から塵埃を除去する。

このように第１蒸発器で塵埃を除去し清浄化した空気は、次に第２蒸発器に送られ、第１蒸発器より温度が低い第２蒸発器でさらに凝結水として回収することで除湿をすることとなる。

また、第２蒸発器にて回収した凝結水を微細水滴発生手段に給水するので、塵埃を除去した水で微細水滴を生成して噴霧することができるという効果を得ることができる。

また、制御手段に運転開始からのタイムカウント機能を有し、所定の運転時間後に微細水滴発生手段を運転する構成としてもよい。

これにより、除湿することで回収できる凝結水を微細水滴発生手段へ給水後に微細水滴発生手段を動作することができ、微細水滴発生手段の無駄な運転を低減することにより、消費電力低減と空回り音の抑制することができるという効果を奏する。

また、湿度検知手段を設け、湿度検出値から凝結水回収量を算出し、タイムカウント値を補正する構成としてもよい。

これにより、本体周囲の湿度環境にて変化する凝結水の量を算出することで、微細水滴発生手段への給水に必要な時間だけ微細水滴発生手段を停止することができるという効果を奏する。

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。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１の除湿機を図１を参照しながら説明する。

図１は本発明の除湿機の一例で本体内部の構成を示すものである。

図１に示すように、本体１には、室内の空気を吸い込む吸込口２と、室内へ空気を吹き出す吹出口１０とを備えている。

そして、本体１の内部には、送風手段１１によって吸込口２から吹出口１０に空気を送る送風経路と、送風経路を流れる空気を冷却・加熱する冷凍サイクルと、吸い込んだ空気に微細水滴を噴き付ける微細水滴発生手段３を備えている。

冷凍サイクルは、冷媒を圧縮する圧縮機４、通過させる空気を加熱する凝縮器５、冷媒を膨張させる膨張機構６、通過させる空気を冷却させる第１蒸発器８の順に冷媒を通す配管９で接続している。

送風経路では、吸込口２から吸い込んだ空気を上流側から順に微細水滴発生手段３、第１蒸発器８、凝縮器５と流し、吹出口１０から室内に送風する。

本体１には、制御手段１３が備えられ、送風手段１１と、圧縮機４と、微細水滴発生手段３を制御する。

また、第１蒸発器８の下方にはドレンタンク１４とトレー１５が設けられている。

トレー１５は、第１蒸発器８にて発生した凝結水を受けとめ、微細水滴発生手段３に凝結水を給水する。

また、トレー１５には、任意に一部の壁を低くしたオーバーフロー構造を有しており、微細水滴発生手段３が必要とする水量以上の凝結水はこのオーバーフローを通じて下方に滴下して凝結水をドレンタンクに貯水する。

上記構成において除湿機を運転すると、制御手段１３は、送風手段１１と圧縮機４と微細水滴発生手段３を動作させて除湿を開始する。

冷凍サイクルでは、圧縮機４が動作することにより内部の冷媒が高温高圧化される。

高温高圧の冷媒は、配管９を通り凝縮器５に送られる。

この凝縮器５では、送風手段１１により本体１に吸込まれた空気に熱を放熱し、冷媒は冷やされる。

冷やされた冷媒は膨張機構６へと移動し減圧されて低温低圧となる。

そして、低温の冷媒は第１蒸発器８に移動して送風手段１１により本体１に吸込まれた空気の熱を吸収して圧縮機４へと戻ることにより冷凍サイクルによる熱交換がおこなわれる。

このように圧縮機４と送風手段１１が動作することで、冷媒が配管９を通り熱交換を始め、吸込口２より室内の空気を吸込み、吸い込まれた空気は第１蒸発器８にて冷媒が熱を吸熱する。

そのため、吸込まれた空気は冷やされることで露点温度を下回り、第１蒸発器８に結露を発生させ、保有水分量を減少させた空気が凝縮器５へ送られる。

凝縮器５では、内部の冷媒が放熱し、通過する空気が暖められることにより、相対湿度が低下した空気となる。

すなわち、吹出口１０からは、相対湿度の低い乾燥した空気が室内に送風されることになる。

このとき、第１蒸発器８で発生した結露は凝結水となり下方に自然滴下し、トレー１５にて受け止められる。

トレー１５で受けた凝結水は、微細水滴発生手段３へと給水される。

微細水滴発生手段３は、トレー１５から供給された凝縮水を微細水滴にして第１蒸発器８の風上に噴霧する。

噴霧された微細水滴は、吸込口２から吸込まれた空気に含まれる塵埃を吸着すると共に水溶性の臭いも吸収する。

臭い、塵埃を含んだ微細水滴は、第１蒸発器８にて凝結水となりトレー１５にて受け止められ、微細水滴発生手段３が必要とする水量以上の凝結水はトレー１５のオーバーフローを通じて下方に滴下してドレンタンク１４に貯水される。

このとき、吸着した臭い、塵埃成分もドレンタンク１４に集められる。

このように、第１蒸発器８にて得られた凝結水を微細水滴の発生に利用することで外部からの給水を必要とすることなく、微細水滴を噴霧するので、水溶性の臭いも除去することができる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の除湿機を図２を参照しながら説明する。

図２は本発明の除湿機の一例で本体内部の構成を示すものである。

なお、実施の形態２の説明において既に実施の形態１で説明した同一部品については同一符号を付与し説明を省略する。

図２に示すように、冷凍サイクルは、冷媒を圧縮する圧縮機４、通過させる空気を加熱する凝縮器５、冷媒を膨張させる膨張機構６、通過させる空気を冷却させる第２蒸発器７と第１蒸発器８の順に冷媒を通す配管９で接続している。

送風経路では、吸込口２から吸い込んだ空気を上流側から順に微細水滴発生手段３、第１蒸発器８、第２蒸発器７、凝縮器５と流し、吹出口１０から室内に送風する。

吸込口２付近には、室内の湿度を検出する湿度検知手段１２が設けられている。

また、本体１には、制御手段１６が備えられ、湿度検知手段１２の入力を受信すると共に、送風手段１１と、圧縮機４と、微細水滴発生手段３を制御する。

制御手段１６には、運転開始から経過時間をカウントするタイムカウント機能と、湿度検知手段１２からの湿度検出値を受け凝結水回収量を算出し、タイムカウント値を補正する機能を有している。

また、第１蒸発器８の下方にはドレンタンク１４が設けられ、第２蒸発器の下方にはトレー１５が設けられている。

ドレンタンク１４は、第１蒸発器８にて発生した凝結水を受け止め貯水する。

トレー１５は、第２蒸発器７にて発生した凝結水を受けとめ、微細水滴発生手段３に凝結水を給水すると共に、微細水滴発生手段３が必要とする水量以上の凝結水はオーバーフローを通じて下方に滴下して凝結水をドレンタンクに貯水する。

上記構成において除湿機を運転すると、制御手段１６は、送風手段１１と圧縮機４を動作させて除湿を開始する。

冷凍サイクルでは、圧縮機４が動作し、高温高圧の冷媒を凝縮器５に送り、凝縮器５にて熱を放熱し、冷やされた冷媒は膨張機構６へと移動し減圧されて低温低圧となる。

そして、低温の冷媒は第２蒸発器７、第１蒸発器８の順で移動する。

この第２蒸発器７、第１蒸発器８にて低温の冷媒は、送風手段１１により本体１に吸込まれた空気の熱を吸収する。

そして圧縮機４へと戻ることにより冷凍サイクルによる熱交換がおこなわれる。

そのため、吸込まれた空気は冷やされることで露点温度を下回り、第１蒸発器８に結露を発生させ、保有水分量を減少させた空気が第２蒸発器７に送られる。

第２蒸発器７は、第１蒸発器８よりも膨張機構６側に配されていることから、第１蒸発器８よりも低温状態である。

第２蒸発器７では、第１蒸発器８にて温度を下げられた空気をさらに冷やすことで再び結露を発生させ保有水分量を減少させる。

その後、保有水分量を減少させられた空気は凝縮器５へと送られ、内部の冷媒が放熱し、通過する空気が暖められることにより、相対湿度が低下した空気となり、吹出口１０から乾燥した空気が室内に送風されることになる。

このとき、第１蒸発器８で発生した結露は凝結水となり下方に自然滴下し、ドレンタンク１４に貯えられる。

一方、第２蒸発器７にて発生した結露は凝結水として下方に自然滴下し、トレー１５にて受け止められる。

微細水滴発生手段３は、後述する制御手段１６に有したタイムカウント機能により運転開始から所定時間が経過した後に動作し、トレー１５から供給された凝縮水を微細水滴にして第１蒸発器８の風上に噴霧する。

臭い、塵埃を含んだ水滴は、第１蒸発器８にて凝結水と共にドレンタンク１４に滴下される。

そして、第１蒸発器８で塵埃を除去し清浄化した空気は、次に第２蒸発器７に送られる。

第２蒸発器７は、第１蒸発器８より温度が低いため、さらに温度が下げられて凝結水が生成され、除湿されることとなる。

すなわち、第２蒸発器７では、第１蒸発器８において清浄化された空気が結露するので、この凝結水には、塵埃、臭い成分が少なく、微細水滴発生手段３から噴霧する水として適したものとなっている。

そのため、外部からの給水を必要とすることなく、微細水滴発生手段３は、微細水滴を噴霧するので、水溶性の臭いも除去することができる。

また、制御手段１６に有しているタイムカウント機能は、運転開始からの経過時間をカウントし、所定時間経過後、微細水滴発生手段３を動作させるものである。

すなわち、除湿機の本体１の運転開始直後には、トレー１５には凝縮水が貯められていないので、第２蒸発器７で凝縮水が生成されるまで微細水滴発生手段３を動作させないようにするものである。

所定時間とは、微細水滴発生手段３が適切に機能する水量に凝結水が達する時間である。

これにより、微細水滴発生手段３の無駄な運転を低減し、消費電力低減と凝縮水が無いとき発生する空回り音の抑制をすることができる。

また、制御手段１６に有しているタイムカウント補正機能は、初期起動時に凝縮水が十分貯水されるまでの時間（前記所定時間）を補正するものである。

このタイムカウント補正機能は、湿度検知手段１２からの湿度検出値を受信し、周囲湿度から凝結水回収量（ｗｃ）を算出する。

凝結水回収量（ｗｃ）は周囲湿度と比例した関係を保有した係数である。

湿度が高いと凝結水回収量（ｗｃ）は高く、湿度が低いと凝結水回収量（ｗｃ）は低くなる。

この凝結水回収量（ｗｃ）を用いて、湿度が高ければ、タイムカウント機能でカウントしているカウント値を増加させる。

すなわち、所定のカウントを早く計数させて、微細水滴発生手段３が停止している時間を短くする方向に補正するのである。

これにより、給水に必要な時間だけ微細水滴発生手段３を停止しておくことができる。

また、上述した実施の形態では、カウント補正機能はカウント値を増加し、補正する方法を一例として記載したが、所定の時間に対して補正できれば良く、カウント値の減少方向の補正や、増減させる補正、および、設定カウント値を補正する方法などがある。

また、微細水滴発生手段３は微細水滴の発生ができれば良く、除去する塵埃の粒子径により水滴の大きさも選択すれば良い。

例えば０．３μｍ以上の粒径を含む微細水滴を多く発生するならば、ノズルで直接噴霧させ生成することや、固定された壁に水を吹き付け生成することや、回転羽根に水を当てて生成する水破砕方式や、超音波振動を用いて生成する超音波式などが好ましく、さらに小さな０．３μｍ以下の微細水滴を多く発生するならば、高分子膜を利用し生成する方式などがある。

また、圧縮機４は冷媒を圧縮し、高温高圧ガスとして冷媒配管へ冷媒を送り出せればよく、駆動源となるモータは交流電圧を印加する誘導電動機を用いても、インバータ駆動方式のＤＣモータを用いてもよい。

また、膨張機構６は冷媒を膨張できれば良く、配管を細くして一定の減圧を実施するキャピラリーチューブや、減圧量を可変することができる膨張弁、更に電子制御を実現する電動膨張弁などがある。

また、第１蒸発器８、第２蒸発器７、凝縮器５は冷媒と空気との間で熱交換できれば良く、例えば、縦横に配列した配管とフィンを用いた構成で、材料は熱伝導の良い銅やアルミニウムを主原料としたものがある。

また、送風手段１１は、吸込口２から蒸発器、凝縮器５を介して吹出口１０まで空気を流す作用が得られれば良く、交流誘導モータや直流モータ、可変速度を有した構成など様々な選択肢があるが、どのような構成を用いても基本の効果は変わらない。

また、トレー１５は蒸発器より発生する凝結水を受け止めて、微細水滴発生手段３への給水とドレンタンク１４への滴下ができれば良く、蒸発器より発生する全ての凝結水を受け止める構成や、蒸発器の一部に重ねるように配置することで必要な水分量を確保しつつ、余剰分は蒸発器より直接ドレンタンク１４に滴下させても良い。

また、湿度検知手段１２は湿度の検知ができれば良く、例えば、高分子膜の水分の吸収・放出に伴う誘電率変化から雰囲気の相対湿度を検出する高分子膜湿度センサや、水蒸気の吸着しやすい多孔質セラミックを用いて、乾湿材がセラミック焼結体で構成されたセラミック湿度センサや、塩化リチウムを利用した電解質湿度センサなどがある。

本発明の除湿機は、外部からの給水を不要としながらも微細水滴を用いて塵埃を除去することを可能としたものであるので、冷凍サイクルにて空調をおこなうエアコン等にも有効である。

１本体
２吸込口
３微細水滴発生手段
４圧縮機
５凝縮器
６膨張機構
７第２蒸発器
８第１蒸発器
９配管
１０吹出口
１１送風手段
１２湿度検知手段
１３制御手段
１４ドレンタンク
１５トレー
１６制御手段

Claims

本体に、
微細水滴発生手段と、
送風手段と、
圧縮機、凝縮器、膨張機構、第２蒸発器、第１蒸発器の順に配管で接続された冷凍サイクルと、
前記送風手段と前記圧縮機と前記微細水滴発生手段とを制御する制御手段と、を備え、
前記送風手段による前記本体内の空気の流れが上流側から順に前記微細水滴発生手段、前記第１蒸発器、前記第２蒸発器、前記凝縮器となるように配置して、
前記第２蒸発器に結露した凝結水を利用して前記微細水滴発生手段から微細水滴を噴霧しながら運転することを特徴とした除湿機。
前記制御手段に運転開始からのタイムカウント機能を有し、所定の運転時間後に前記微細水滴発生手段を運転することを特徴とした請求項１に記載の除湿機。
湿度検知手段を設け、湿度検出値から水分回収量を算出し、タイムカウント値を補正することを特徴とした請求項２に記載の除湿機。