JP7308386B2 - 除湿装置 - Google Patents

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Description

本発明は、居住空間などに用いられる除湿装置に関するものである。
従来、この種の除湿装置は、吸気口と吹出口とを有する本体ケースと、この本体ケース内に設けられたヒートポンプ装置と熱交換器とを備えている。
ヒートポンプ装置は、圧縮機、放熱器、膨張部、吸熱器により形成され、吸気口から吸気した第1の空気が熱交換器内の第1の風路を流れて第2の空気となり、第2の空気が吹出口に向かって熱交換部内の第2の風路を流れて第1の空気と第2の空気とが熱交換を行う。
吸気口から熱交換器の第1の風路、吸熱器、熱交換器の第2の風路、放熱器を経て吹出口までの除湿経路内に送風部が備えられていた。(例えば、特許文献1参照)。
特開2005-214533号公報
このような従来の除湿装置で、より消費電力を下げるためには、放熱器を冷却する必要がある。ところが、放熱器の冷却のために送風量の増大をはかると、吸熱器に流入する空気も増大するため、吸熱器の顕熱交換量が増加し、吸気した空気が十分に除湿されずに排気される。更に、通風抵抗が大きい風路であるため、送風量を増大させるためには、送風機の出力が増大する。
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、除湿装置の消費電力を低下することができる除湿装置を提供することを目的としている。
そして、この目的を達成するために、本発明に係る除湿装置は、空気吸込口と空気吹出口を有する本体ケースと、圧縮機と放熱器と膨張器と吸熱器とを順に連結した冷凍サイクルと、前記空気吸込口から吸い込んだ本体ケース外の空気を、前記冷凍サイクルを通過させた後に前記空気吹出口から前記本体ケース外に吹き出す送風機と、第1熱交換風路を流れる空気と第2熱交換風路を流れる空気とを熱交換する熱交換器と、前記送風機によって前記空気吸込口から前記本体ケース内に吸い込んだ空気を、前記熱交換器の前記第1熱交換風路、前記吸熱器、前記熱交換器の前記第2熱交換風路、前記放熱器、前記送風機を介して前記空気吹出口から前記本体ケース外に吹き出す除湿経路と、前記送風機によって前記空気吸込口から前記本体ケース内に吸い込んだ空気を、前記放熱器、前記送風機を介して前記空気吹出口から前記本体ケース外に吹き出すバイパス経路とを備え、バイパス経路内には風量調整手段を設け、前記風量調整手段は、前記バイパス経路における前記放熱器と前記熱交換器との間の風路に配置され、前記風量調整手段は、仰角方向に回動する軸部と開閉板を有し、前記軸部は前記熱交換器の第1熱交換風路流入口近傍に配置し、前記風量調整手段の前記開閉板の軸部より対向する距離は前記熱交換器の第1熱交換風路流入口の本体ケースにおける前後方向距離より短いことを特徴としたものであり、これにより所期の目的を達成するものである。
本発明によれば、本発明に係る除湿装置は、
空気吸込口と空気吹出口を有する本体ケースと、圧縮機と放熱器と膨張器と吸熱器とを順に連結した冷凍サイクルと、前記空気吸込口から吸い込んだ本体ケース外の空気を、前記冷凍サイクルを通過させた後に前記空気吹出口から前記本体ケース外に吹き出す送風機と、第1熱交換風路を流れる空気と第2熱交換風路を流れる空気とを熱交換する熱交換器と、前記送風機によって前記空気吸込口から前記本体ケース内に吸い込んだ空気を、前記熱交換器の前記第1熱交換風路、前記吸熱器、前記熱交換器の前記第2熱交換風路、前記放熱器、前記送風機を介して前記空気吹出口から前記本体ケース外に吹き出す除湿経路と、前記送風機によって前記空気吸込口から前記本体ケース内に吸い込んだ空気を、前記放熱器、前記送風機を介して前記空気吹出口から前記本体ケース外に吹き出すバイパス経路とを備え、バイパス経路内には風量調整手段を設け、前記風量調整手段は、前記バイパス経路における前記放熱器と前記熱交換器との間の風路に配置され、前記風量調整手段は、仰角方向に回動する軸部と開閉板を有し、前記軸部は前記熱交換器の第1熱交換風路流入口近傍に配置し、前記風量調整手段の前記開閉板の軸部より対向する距離は前記熱交換器の第1熱交換風路流入口の本体ケースにおける前後方向距離より短いことを特徴とした構成にしたことにより、消費電力を低減させることができる。
本発明の実施の形態1の除湿装置の外観図 同除湿装置のA-A断面の概略を示す断面図 同除湿装置の熱交換器の構成を示す概略図 同除湿装置のA-A断面の概略を示す断面図 同制御を示す図
本発明に係る除湿装置は、空気吸込口と空気吹出口を有する本体ケースと、圧縮機と放熱器と膨張器と吸熱器とを順に連結した冷凍サイクルと、前記空気吸込口から吸い込んだ本体ケース外の空気を、前記冷凍サイクルを通過させた後に前記空気吹出口から前記本体ケース外に吹き出す送風機と、第1熱交換風路を流れる空気と第2熱交換風路を流れる空気とを熱交換する熱交換器と、前記送風機によって前記空気吸込口から前記本体ケース内に吸い込んだ空気を、前記熱交換器の前記第1熱交換風路、前記吸熱器、前記熱交換器の前記第2熱交換風路、前記放熱器、前記送風機を介して前記空気吹出口から前記本体ケース外に吹き出す除湿経路と、前記送風機によって前記空気吸込口から前記本体ケース内に吸い込んだ空気を、前記放熱器、前記送風機を介して前記空気吹出口から前記本体ケース外に吹き出すバイパス経路とを備え、バイパス経路内には風量調整手段を設けた構成を有する。
これにより、除湿経路に流入する空気の量をほとんど変えることなく、放熱器に流れる空気を増加させることで、放熱器が冷却される。これとともに、風量調整手段により除湿経路とバイパス経路へ流入する空気吸込口から吸い込んだ本体ケース外の空気の比率を自在に変えることで、本体ケース外の空気環境や運転状況に応じた除湿経路とバイパス経路の最適な風量バランスを得る。これにより、除湿能力の低下を防ぎつつ、除湿装置の消費電力を下げることができる。また、バイパス風路は、除湿経路に比べ通風抵抗が少ない風路であるため、ファンの出力増加を軽減することができるので消費電力を低減させることができる。
また、前記風量調整手段は、前記バイパス経路における前記放熱器と前記熱交換器との間の風路に配置した構成にしてもよい。これにより、除湿経路を阻害することなくバイパス経路の風量を調整することが出来るため、結果として除湿能力の低下を防ぎつつ、除湿装置の消費電力を下げることができる。
また、前記風量調整手段は、仰角方向に回動する軸部と開閉板を有し、前記軸部は前記熱交換器の第1熱交換風路流入口近傍に配置した構成にしてもよい。これにより、開閉板は除湿経路とバイパス経路の仕切り板となるため、除湿経路とバイパス経路への空気の流入がスムーズとなり、結果として除湿能力の低下を防ぎつつ、除湿装置の消費電力を下げることができる。
また、前記風量調整手段の前記開閉板の軸部より対向する距離は前記熱交換器の第1熱交換風路流入口の本体ケースにおける前後方向距離より短い構成としてもよい。これにより、風量調整手段によりバイパス経路を最大開口とした場合、風量調整手段の開閉板は、熱交換器の第1熱交換風路流入口の一部を閉塞することで除湿経路の風量が減少し、より多くのバイパス経路の風量を得ることができ、結果として除湿装置の消費電力を下げることができる。
また、前記本体ケースに設けられた温度測定部と、前記温度測定部の測定温度によって前記風量調整手段を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記測定温度が所定の温度に応じて開閉度を変更する構成としてもよい。これにより、本体ケース外の空気環境や運転状況に応じた最適な除湿経路とバイパス経路の風量バランスを得ることで、結果として除湿能力の低下を防ぎつつ、除湿装置の消費電力を下げることができる。
また、制御部は、温度測定部の測定温度が常温の場合には、圧縮機、送風機を動作させるとともに、風量調整手段の開口を中開口とする構成としてもよい。これにより、バイパス経路により放熱器を冷却させるとともに、除湿経路においては必要除湿性能となるために必要な風量を得ることができ、結果として除湿装置の消費電力を下げつつ必要除湿能力を得ることができる。
また、制御部は、温度測定部の測定温度が低温の場合には、圧縮機、送風機を動作させるとともに、風量調整手段の開口を小開口とする構成としてもよい。これにより、除湿経路に流れる風量が増加し、吸熱器における冷媒蒸発量が増えるため、吸熱器へ着霜しにくい状態となり、結果として低温環境条件での除湿能力を向上する。
また、制御部は、温度測定部の測定温度が高温の場合には、圧縮機、送風機を動作させるとともに、風量調整手段の開口を大開口とする構成としてもよい。これにより、放熱器に流れる空気を増加させることで放熱器の冷却を促進させ、結果として除湿装置の消費電力を下げることができる。
また、制御部は、温度測定部の測定温度が吸熱器に霜が発生する温度の場合には、送風機を動作させるとともに、風量調整手段の開口を全閉とする構成としてもよい。これにより、空気吸込口から吸い込んだ本体ケース外の空気は全て除湿経路を流れることで除湿経路の風量が増加し、吸熱器へ流れる風量が大風量となり、より素早く吸熱器の温度を上げて吸熱器の着霜を溶解し、吸熱器着霜による風路の閉塞を防止し、結果として除湿能力を向上する。
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)
図1は、本実施の形態1の除湿装置の外観図であり、図2は図1内のA-A断面における概略を示す断面図である。
図1、2に示すように、除湿装置の本体ケース1は箱形状で、背面には空気吸込口2を備え、天面の前面側には空気吹出口3を有している。
本体ケース1内には、冷凍サイクルと、熱交換器4と、送風機5とを備えている。
冷凍サイクルは、圧縮機6、放熱器7、膨張器8としてキャピラリーチューブ、吸熱器9とからなり、これらを、この順に冷媒配管10で接続して形成している。この吸熱器9で除湿対象となる空気を冷却除湿するものである。放熱器7と吸熱器9とは、対向して配置されている。放熱器7は、本体ケース1における前面側に配置され、吸熱器9は、本体ケース1における背面側に配置されている。
図3は、熱交換器4の構成を示す概略図である。図2、3に示すように、熱交換器4は、伝熱板A11および伝熱板B12を交互に積層することにより構成されており、それぞれの伝熱板には、積層した際に風路が構成できるようにリブ13が設けられている。そして、鉛直方向に流れる第1熱交換風路14と、水平に流れる第2熱交換風路15とを構成し、この風路間でそれぞれの伝熱板を介して熱交換を行っている。熱交換器4は、伝熱板を積層した状態で下面が傾斜した立方体となり、放熱器7と吸熱器9との間で、吸熱器9から放熱器7への風路中に設けられている。
送風機5は、スクロール形状のケーシング部16と、このケーシング部16に固定されたモータ部17と、このモータ部17によって回転する羽根部18とから形成している。ケーシング部16は、吸込口19と吐出口20とを備えている。この吸込口19は、放熱器7に対向している。吸熱器9と、熱交換器4の第2熱交換風路15と、放熱器7と、送風機5とは、水平方向に一直線上に配置されている。すなわち、吸熱器9と、熱交換器4と、放熱器7と、吸込口19とは、一直線上に風路を有するものである。
送風機5によって、矢印に示すように、空気吸込口2からに吸気した空気は、熱交換器4の第1熱交換風路14へ流入して、すでに吸熱器9により冷却除湿された空気と熱交換して予冷されたのち、吸熱器9における熱交換器4の底面より下方に突出した部分を通過し、その後風向を反転させ、さらに吸熱器9の残りの部分を通って冷却除湿される。なお、熱交換器4の底面より下方に突出した部分は通過せず、吸熱器9に一度のみ通過する風路もある。また、吸熱器9は、熱交換器4の底面から突出させず、吸熱器9の下端と熱交換器4の底面の上端とを同じ高さにしてもよい。
冷却除湿された空気は熱交換器4の第2熱交換風路15に流入し空気吸込口2から吸気した空気によって加熱され、放熱器7でさらに加熱され、送風機5によって機外に送風される。上記風路が、除湿を行う除湿経路21aとなる。
熱交換器4および吸熱器9の下方には、水受け手段22が設置されている。水受け手段22には、熱交換器4の第1熱交換風路14および吸熱器9に生成される結露水が滴下する。すなわち、空気吸込口2から流入した空気が熱交換器4にて予冷される段階で、第1熱交換風路14内で水分が結露して水滴となって滴下することがあるが、熱交換器4の下方に除湿経路21aを兼ねた水受け手段22を配置して結露水を受ける構造となっている。
また、本体ケース1内の水受け手段22の下部には、結露水を貯水するタンク24を備え、水受け手段22に設けた、たまった水滴をタンク24に導出するドレン孔25を通って、除湿水はタンク24に回収される。
また、吸熱器9の熱交換器4の反対側(本体ケース1の空気吸込口2側)で、水受け手段22の上方には、吸熱器カバー23を設ける。水受け手段22と吸熱器カバー23は、除湿経路21aにおける熱交換器4の第1熱交換風路14から吸熱器9までの風路の一部である。
除湿経路21aは、送風機5によって空気吸込口2から本体ケース1内に吸い込まれた空気が、熱交換器4の第1熱交換風路14、吸熱器9、熱交換器4の第2熱交換風路15、放熱器7、送風機5を介して空気吹出口3から本体ケース1外に吹き出る風路である。バイパス経路21bは、送風機5によって空気吸込口2から本体ケース1内に吸い込まれた空気が、吸熱器9、放熱器7、送風機5を介して空気吹出口3から本体ケース1外に吹き出る風路である。
本実施形態における特徴は、バイパス経路21b内に風量調整手段26を備えた構成としたことである。これにより、除湿経路21aに流入する空気の量をほとんど変えることなく、放熱器7に流れる空気を増加させることで、放熱器7が冷却される。これとともに、風量調整手段26により除湿経路21aとバイパス経路21bへ流入する空気吸込口2から吸い込んだ本体ケース1外の空気の比率を自在に変えることで、本体ケース1外の空気環境や運転状況に応じた除湿経路21aとバイパス経路21bの最適な風量バランスを得ることができる。これにより、除湿能力の低下を防ぎつつ、除湿装置の消費電力を下げることができる。また、バイパス経路21bは、除湿経路21aに比べ通風抵抗が少ない風路であるため、送風機5の出力増加を軽減することができるので消費電力を低減させることができる。
また、吸熱器9と、熱交換器4の第2熱交換風路15と、放熱器7と、送風機5とは、本体ケース1における前後方向に一直線上に配置されている。風量調整手段26は、バイパス経路21bにおける放熱器7と熱交換器4との間の風路に配置した構成にしてもよい。
これにより、除湿経路21aを阻害することなくバイパス経路21bの風量を調整することが出来るため、結果として除湿能力の低下を防ぎつつ、除湿装置の消費電力を下げることができる。
また、風量調整手段26は、仰角方向に回動する軸部26aと横長四角形状の開閉板26bを有し、軸部26aには開閉板を26b往復回動するモータ26cを備えている。軸部26aは熱交換器4の第1熱交換風路14流入口の放熱器7側近傍に配置した構成にしてもよい。
これにより、開閉板26bは除湿経路21aとバイパス経路21bの仕切り板となるため、除湿経路21aとバイパス経路21bへの空気の流入がスムーズとなり、結果として除湿能力の低下を防ぎつつ、除湿装置の消費電力を下げることができる。
また、図4に示すように、風量調整手段26の開閉板26bの軸部26aより対向する距離は熱交換器4の第1熱交換風路14流入口の本体ケース1における前後方向距離より短い構成としてもよい。
すなわち、風量調整手段26によりバイパス経路21bを最大開口とした場合、風量調整手段26の開閉板26bは、熱交換器4の第1熱交換風路14流入口の一部を閉塞する。これにより除湿経路21aへの空気の流入が減少し、一方でより多くの空気がバイパス経路21bへ流入し、放熱器7へ流れる空気が増加することとなる。結果として放熱器7の冷却を促進させ、除湿装置の消費電力を下げることができる。
また、本体ケース1に設けられた温度測定部27と、温度測定部27の測定温度によって風量調整手段26を制御する制御部28とを備え、制御部28は、測定温度が所定の温度に応じて開閉度を変更する構成としてもよい。
これにより、本体ケース1外の空気環境や運転状況に応じた最適な除湿経路21aとバイパス経路21bの風量バランスを得ることで、結果として除湿能力の低下を防ぎつつ、除湿装置の消費電力を下げることができる。
このような構成において、図5を用いて例えば季節に応じた運転モードについて説明する。運転モードは、常温除湿モードと、低温除湿モードと、高温除湿モードと、除霜モードと、衣類乾燥モードとを有している。風量調整手段26は、回転駆動する構成としているので、空気吸込口2から放熱器7に至るバイパス経路21bを大開口、中開口、小開口、全閉状態に切り替えることができるようになっている。大開口、中開口、小開口の順に空気吸込口2から放熱器7に至るバイパス経路21bの断面積が小さく(風路抵抗が大きく)なり、全閉状態では、空気吸込口2から放熱器7に至るバイパス経路21bは、塞がれる。
まず、温度測定部27の測定温度が常温の場合には、圧縮機6、送風機5をON状態とし、風量調整手段26は中開口状態とする。これが、常温除湿モードである。なお、常温の一例は、20度から30度までの温度である。
まずは、この常温除湿モードにおいては中開口状態とする。これによりバイパス経路21bにより放熱器7を冷却させるとともに、除湿経路21aにおいては必要除湿性能となるために必要な風量を得ることができ、結果として除湿装置の消費電力を下げつつ必要除湿能力を得ることができる。そして、このモードでは省エネルギーで必要除湿能力を得ることができる。
次に、衣類を素早く乾燥したいときの衣類乾燥モードにおいては、圧縮機6をON状態にするとともに送風機5を最大出力でON状態にし、さらに風量調整手段26は大開口状態とする。このように衣類を素早く乾燥したいときは送風機5を最大出力状態、風量調整手段26を大開口状態とすれば、放熱器7に供給される空気が増加し、また除湿経路21aにおいては常温除湿モードと同等の空気流量を供給することで吸熱器9と熱交換器4の顕熱交換量が増加するのを抑え、吸気した空気が十分に除湿された状態で排気される。結果として除湿能力の低下を防ぐとともに、吹出し風量が最大となるため、衣類に大量の空気が供給されることにより、衣類乾燥能力が向上する。
次に冬季の低温環境条件、温度測定部27の測定温度が低温の場合には、圧縮機6、送風機5をON状態とし、風量調整手段26は小開口状態とする。これが、低温除湿モードである。すなわち、除湿経路21aに流れる風量が増加し、吸熱器9における冷媒蒸発量が増えるため、吸熱器9へ着霜しにくい状態となり、結果として低温環境条件での除湿能力を向上する。なお、低温の一例は、10度から20度までの温度である。
次に夏季の高温環境条件、温度測定部27の測定温度が高温の場合には、圧縮機6、送風機5をON状態とし、風量調整手段26は大開口状態とする。これが、高温除湿モードである。本体ケース1外の温度が上昇して、空気吸込口2から本体ケース1内に流入する空気の水分量が増加すると、吸熱器9の冷媒蒸発が促進され、気化領域が増加する。すると、熱交換器4に十分に冷却されていない空気が通過することとなる。風量調整手段26を大開口状態とすることで除湿経路21aに流入する空気が減少し、吸熱器9の風量が低下し、吸熱器9が必要以上に温度上昇することを防ぐことができる。また、一方でバイパス経路21bに流入する空気が増加することで放熱器7を通過する風量が増加し放熱器7の冷媒圧力を低下させることができる。結果として、高温環境条件での除湿装置の消費電力を下げるとともに、除湿性能を向上することができる。なお、高温の一例は、30度から40度までの温度である。
次に、冬季の更に低温時においては、温度測定部27の測定温度が吸熱器に霜が発生する温度以下を検知した場合、自動的に除霜モードで運転する。このときは、圧縮機6はOFF、送風機5はON状態とし、さらに風量調整手段26は全閉状態とする。すなわち、更に低温時においては圧縮機6を停止することに加え、風量調整手段26は全閉状態とすることで、空気吸込口2から吸い込んだ本体ケース1外の空気は全て除湿経路21aを流れることで除湿経路21aの風量が増加する。これにより、吸熱器9へ流れる風量が大風量となり、より素早く吸熱器9の温度を上げて吸熱器9の着霜を溶解し、吸熱器着霜による風路の閉塞を防止する。但し、除霜モード運転では除湿されないため所定時間除霜モードで運転後は除霜モード運転に入る前に設定されていた運転モードに戻る。結果として更に低温時における除湿能力を向上する。なお、温度測定部27の測定温度が吸熱器に霜が発生する温度の一例は、1度から10度までの温度である。
本発明に係る除湿装置は、除湿性能の向上を可能とするものであるので、居室空間などで使用される除湿装置等として有用である。
1 本体ケース
2 空気吸込口
3 空気吹出口
4 熱交換器
5 送風機
6 圧縮機
7 放熱器
8 膨張器
9 吸熱器
10 冷媒配管
11 伝熱板A
12 伝熱板B
13 リブ
14 第1熱交換風路
15 第2熱交換風路
16 ケーシング部
17 モータ部
18 羽根部
19 吸込口
20 吐出口
21a 除湿経路
21b バイパス経路
22 水受け手段
23 吸熱器カバー
24 タンク
25 ドレン孔
26 風量調整手段
26a 軸部
26b 開閉板
26c モータ
27 温度測定部
28 制御部

Claims (4)

  1. 空気吸込口と空気吹出口を有する本体ケースと、
    圧縮機と放熱器と膨張器と吸熱器とを順に連結した冷凍サイクルと、
    前記空気吸込口から吸い込んだ本体ケース外の空気を、前記冷凍サイクルを通過させた後に前記空気吹出口から前記本体ケース外に吹き出す送風機と、
    第1熱交換風路を流れる空気と第2熱交換風路を流れる空気とを熱交換する熱交換器と、
    前記送風機によって前記空気吸込口から前記本体ケース内に吸い込んだ空気を、前記熱交換器の前記第1熱交換風路、前記吸熱器、前記熱交換器の前記第2熱交換風路、前記放熱器、前記送風機を介して前記空気吹出口から前記本体ケース外に吹き出す除湿経路と、
    前記送風機によって前記空気吸込口から前記本体ケース内に吸い込んだ空気を、前記放熱器、前記送風機を介して前記空気吹出口から前記本体ケース外に吹き出すバイパス経路とを備え、
    前記バイパス経路内には風量調整手段を設け
    前記風量調整手段は、前記バイパス経路における前記放熱器と前記熱交換器との間の風路に配置され、
    前記風量調整手段は、仰角方向に回動する軸部と開閉板を有し、前記軸部は前記熱交換器の第1熱交換風路流入口近傍に配置し、
    前記風量調整手段の前記開閉板の軸部より対向する距離は前記熱交換器の第1熱交換風路流入口の本体ケースにおける前後方向距離より短いことを特徴とした除湿装置。
  2. 前記本体ケースに設けられた温度測定部と、
    前記温度測定部の測定温度によって前記風量調整手段を制御する制御部とを備え、
    前記制御部は、前記測定温度が所定の温度に応じて開閉度を変更することを特徴とした請求項1に記載の除湿装置。
  3. 前記制御部は、前記温度測定部の測定温度が常温の場合には、前記圧縮機、前記送風機を動作させるとともに、前記風量調整手段の開口を中開口とし、
    前記制御部は、前記温度測定部の測定温度が高温の場合には、前記圧縮機、前記送風機を動作させるとともに、前記風量調整手段の開口を大開口とし、
    前記制御部は、前記温度測定部の測定温度が低温の場合には、前記圧縮機、前記送風機を動作させるとともに、前記風量調整手段の開口を小開口とすることを特徴とした請求項に記載の除湿装置。
  4. 前記制御部は、前記温度測定部の測定温度が前記吸熱器に霜が発生する温度の場合には、前記送風機を動作させるとともに、前記風量調整手段の開口を全閉とすることを特徴とした請求項に記載の除湿装置。
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