JP7308975B2 - 除湿装置 - Google Patents

Description

本発明は、除湿装置に関するものである。

従来、たとえば特開昭６１－２７２５６８号公報（特許文献１）に記載されているように、冷凍サイクル回路と、ヒートパイプとを備えた除湿装置が提案されている。この冷凍サイクル回路では、圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器の順に第１冷媒が循環する。このヒートパイプでは、予冷却器および再熱器を第２冷媒が循環する。予冷却器は、蒸発器よりも空気流れにおいて風上に配置されている。再熱器は、凝縮器よりも空気流れにおいて風上に配置されている。蒸発器へ送られる湿り空気が予冷却器であらかじめ冷やされることにより湿り空気の相対湿度が高くなるため、蒸発器での除湿量を増加させることが可能となる。

特開昭６１－２７２５６８号公報

上記の公報に記載された除湿装置では、再熱器は凝縮器よりも空気流れにおいて風上に配置されているため、再熱器によって凝縮器に吸い込まれる空気が温められる。このため、凝縮器に吸い込まれる空気の温度は、再熱器が設けられていない場合に比べて上昇する。したがって、凝縮器の出口側での冷媒の温度は、再熱器が設けられていない場合に比べて上昇する。これにより、冷媒の蒸発時の全熱交換量（エンタルピ差）は低下する。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、蒸発器での除湿量を増加させることができ、かつ冷媒の蒸発時の全熱交換量の低下を抑制できる除湿装置を提供することである。

本発明の除湿装置は、風路を有する筐体と、筐体の内部に収容された第１冷媒回路、第２冷媒回路および送風機とを備えている。第１冷媒回路は、圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器および第１冷媒を含み、かつ圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器の順に第１冷媒が流れるように構成されている。第２冷媒回路は、予冷却器、再熱器および第２冷媒を含み、かつ予冷却器および再熱器を第２冷媒が循環するように構成されている。凝縮器は、第１部と、第１冷媒の流れにおいて第１部よりも凝縮器の出口側に配置された第２部とを含んでいる。第２部は、筐体の外部から内部に送風機によって取り込まれた空気の流れ方向において第１部よりも上流側に配置されている。風路は、空気が予冷却器、蒸発器、再熱器、第１部を順に通過し、かつ空気が予冷却器、蒸発器、第２部を順に通過するように構成されている。

本発明の除湿装置によれば、予冷却器により蒸発器での除湿量を増加させることができさせることができる。また、空気が予冷却器、蒸発器、第２部を順に通過するため、冷媒の蒸発時の全熱交換量の低下を抑制できる。

実施の形態１に係る除湿装置の構成を概略的に示す図である。 実施の形態１に係る除湿装置の凝縮器および再熱器の構成を概略的に示す正面図である。 実施の形態１に係る除湿装置の予冷却器および再熱器の構成を概略的に示す斜視図である。 実施の形態１に係る除湿装置の予冷却器および再熱器の構成を概略的に示す正面図である。 実施の形態１に係る除湿装置の変形例１の予冷却器および再熱器の構成を概略的に示す正面図である。 実施の形態１に係る除湿装置の変形例２の予冷却器および再熱器の構成を概略的に示す斜視図である。 実施の形態１に係る除湿装置の変形例２の予冷却器および再熱器の構成を概略的に示す正面図である。 実施の形態１に係る除湿装置の変形例３の予冷却器および再熱器の構成を概略的に示す正面図である。 実施の形態１に係る除湿装置の変形例４の凝縮器および再熱器の構成を概略的に示す正面図である。 実施の形態１に係る除湿装置の変形例５の凝縮器および再熱器の構成を概略的に示す正面図である。 比較例１の除湿装置の凝縮器および再熱器の構成を概略的に示す正面図である。 比較例２の除湿装置の凝縮器および再熱器の構成を概略的に示す正面図である。 比較例３の除湿装置の凝縮器および再熱器の構成を概略的に示す正面図である。 実施の形態２に係る除湿装置の構成を概略的に示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照符号が付され、その説明は繰り返されない。また、以下の図面において、白抜き矢印は空気の流れを示している。

実施の形態１．
図１を参照して、実施の形態１に係る除湿装置１は、圧縮機２、凝縮器３、減圧装置４および蒸発器５を含む第１冷媒回路Ｃ１と、送風機６と、予冷却器７および再熱器８を含む第２冷媒回路Ｃ２と、筐体２０とを備えている。第１冷媒回路Ｃ１、第２冷媒回路Ｃ２および送風機６は筐体２０の内部に収容されている。筐体２０は、除湿装置１が除湿対象とする外部空間（室内空間）に面している。

第１冷媒回路Ｃ１は、圧縮機２、凝縮器３、減圧装置４、蒸発器５および第１冷媒を含んでいる。第１冷媒回路Ｃ１は、圧縮機２、凝縮器３、減圧装置４、蒸発器５の順に第１冷媒が流れるように構成されている。具体的には、第１冷媒回路Ｃ１は、圧縮機２、凝縮器３、減圧装置４、蒸発器５の順に配管を介して接続されることにより構成されている。第１冷媒は、この配管内を通って第１冷媒回路Ｃ１を圧縮機２、凝縮器３、減圧装置４、蒸発器５の順に循環する。図１中実線矢印は、第１冷媒回路Ｃ１における第１冷媒の流れを示している。

圧縮機２は第１冷媒を圧縮するように構成されている。具体的には、圧縮機２は吸入口から低圧冷媒を吸入して圧縮し、高圧冷媒として吐出口から吐出するように構成されている。圧縮機２は、冷媒の吐出容量が可変に構成されていてもよい。具体的には、圧縮機２はインバータ圧縮機であってもよい。圧縮機２が第１冷媒の吐出容量を可変に構成されている場合には、除湿装置１内の第１冷媒の循環量は、圧縮機２の吐出容量を調整することにより制御することが可能となる。

凝縮器３は、圧縮機２で昇圧された第１冷媒を凝縮して冷却するように構成されている。凝縮器３は、第１冷媒と空気との間で熱交換を行う熱交換器である。凝縮器３は、第１冷媒の入口と出口、および空気の入口と出口とを有している。凝縮器３の第１冷媒の入口は上側に配置されており、出口は下側に配置されている。凝縮器３の第１冷媒の入口は圧縮機２の吐出口に配管で接続されている。

減圧装置４は、凝縮器３にて冷却された第１冷媒を減圧させて膨張させるように構成されている。減圧装置４は、例えば膨張弁である。この膨張弁は電子膨張弁であってもよい。電子膨張弁はコイルを用いたものであってもよい。なお、減圧装置４は、膨張弁に限られず、キャピラリーチューブであってもよい。減圧装置４は、凝縮器３の冷媒出口と蒸発器５の冷媒入口との各々に配管を介してそれぞれ接続されている。

蒸発器５は、減圧装置４にて減圧されて膨張された第１冷媒に吸熱させて冷媒を蒸発させるように構成されている。蒸発器５は、第１冷媒と空気との間で熱交換を行う熱交換器である。蒸発器５は、第１冷媒の入口と出口、および空気の入口と出口とを有している。蒸発器５の第１冷媒の入口は上側に配置されており、出口は下側に配置されている。蒸発器５の第１冷媒の出口は圧縮機２の吸込口に配管を介して接続されている。蒸発器５は、送風機６によって発生する空気の流れにおいて凝縮器３よりも上流に配置されている。つまり、蒸発器５は、凝縮器３よりも風上に配置されている。

送風機６は空気を送風するように構成されている。送風機６は、空気を筐体２０の外部から内部に取り込んで凝縮器３および蒸発器５に送風可能に構成されている。具体的には、送風機６は、外部空間（室内空間）から空気を筐体２０内に取り込んで蒸発器５および凝縮器３を通過させた後に筐体２０外に吐き出すように構成されている。

本実施の形態では、送風機６は、軸６ａと、ファン６ｂとを有している。ファン６ｂは軸６ａを中心に回転するように構成されている。ファン６ｂが軸６ａを中心に回転することによって、図中矢印Ａで示されるように室内から筐体２０の内部に空気が取り込まれる。図中矢印Ｂで示されるように、筐体２０の内部に取り込まれた空気は外部空間（室内空間）へ吐き出される。このようにして、空気は、除湿装置１を経由して外部空間（室内空間）を循環する。

本実施の形態では、送風機６は、空気の流れ方向において、凝縮器３よりも下流に配置されている。なお、送風機６は、空気の流れ方向において、凝縮器３と蒸発器５との間に配置されていてもよい。また、送風機６は、空気の流れ方向において、蒸発器５よりも上流に配置されていてもよい。

第２冷媒回路Ｃ２は、予冷却器７、再熱器８および第２冷媒を含んでいる。第２冷媒回路Ｃ２は、予冷却器７および再熱器８を第２冷媒が循環するように構成されている。具体的には、第２冷媒回路Ｃ２は、予冷却器７と再熱器８とが配管を介して接続されることにより構成されている。第２冷媒回路Ｃ２は、自然循環回路であってもよい。具体的には、第２冷媒回路Ｃ２は、ヒートパイプであってもよい。図１中破線矢印は、第２冷媒回路Ｃ２における第２冷媒の流れを示している。

予冷却器７は、筐体２０の外部から内部に送風機６によって取り込まれた空気を蒸発器５に流入する前にあらかじめ冷却するように構成されている。予冷却器７は、空気から第２冷媒に吸熱させて第２冷媒を蒸発させるように構成されている。予冷却器７は、第２冷媒と空気との間で熱交換を行う熱交換器である。

予冷却器７は、第２冷媒の入口と出口、および空気の入口と出口とを有している。予冷却器７の第２冷媒の入口と出口との各々は、再熱器８の第２冷媒の出口と入口との各々にそれぞれ配管を介して接続されている。予冷却器７は、送風機６によって発生する空気の流れにおいて、再熱器８よりも上流に配置されている。また、予冷却器７は、送風機６によって発生する空気の流れにおいて、蒸発器５よりも上流に配置されている。つまり、予冷却器７は、蒸発器５よりも風上に配置されている。

再熱器８は、筐体２０の外部から内部に送風機６によって取り込まれた空気を凝縮器３に流入する前に再び加熱するように構成されている。再熱器８は、予冷却器７で蒸発した第２冷媒を凝縮させて空気を加熱するように構成されている。再熱器８は、第２冷媒と空気との間で熱交換を行う熱交換器である。

再熱器８は、第２冷媒の入口と出口、および空気の入口と出口とを有している。再熱器８は、凝縮器３と蒸発器５との間に配置されている。再熱器８は、送風機６によって発生する空気の流れにおいて、凝縮器３よりも上流に配置されている。つまり、再熱器８は、凝縮器３よりも風上に配置されている。

再熱器８の第２冷媒の出口は、予冷却器７の第２冷媒の入口以上の高さに配置されている。再熱器８の第２冷媒の出口は、予冷却器７の第２冷媒の入口よりも上側の高さに配置されていることが好ましい。

筐体２０は風路ＦＰを有している。風路ＦＰは、空気が予冷却器７、蒸発器５、再熱器８、第１部３１を順に通過し、かつ空気が予冷却器７、蒸発器５、第２部３２を順に通過するように構成されている。なお、除湿装置１において、風路ＦＰ内には、減圧装置４が配置されていてもよい。

筐体２０には、吸込口２１と、吹出口２２とが設けられている。吸込口２１は、除湿対象とする外部空間（室内空間）から筐体２０の内部に空気を入れるためのものである。吸込口２１は風路ＦＰに連通している。吸込口２１は、風路ＦＰの空気の流通方向において、風路ＦＰ内の予冷却器７の空気入口よりも上流側に配置されている。吹出口２２は、筐体２０の内部から外部空間に空気を吹き出すためのものである。

筐体２０は背面２０ａと前面２０ｂとを有している。背面２０ａに吸込口２１が設けられている。背面２０ａにおいて吸込口２１は風路ＦＰに空気を吸い込むように構成されている。

第１冷媒と第２冷媒とは同一であってもよい。また、第１冷媒と第２冷媒とは異なってもよい。例えば、第１冷媒はフロン系冷媒であり、第２冷媒は炭化水素（ＨＣ）系冷媒であってもよい。第１冷媒と第２冷媒とが異なっていることにより、第１冷媒および第２冷媒の両方がフロン系冷媒である場合に比べ、コスト低減および低ＧＷＰ（地球温暖化係数）化が可能となる。

第１冷媒および第２冷媒の両方がフロン系冷媒である場合、フロン系冷媒は欧州のフロンガス（Ｆ－Ｇａｓ）規制の対象であるため、入手が難しく、価格が高騰しやすい。このため、除湿装置１が高価となる。また、炭化水素（ＨＣ）系の可燃性冷媒が用いられる場合、封入量が多くなると可燃性のリスクが高まるため、冷媒量は欧州では規制の対象となる。第１冷媒として安価なＲ２９０等の炭化水素（ＨＣ）系冷媒が用いられ、第２冷媒として高価なＲ１２３４ｆ等のフロン系冷媒が用いられてもよい。性能、コスト、安全性に応じて第１冷媒および第２冷媒が組み合わされてもよい。

図１および図２を参照して、本実施の形態の凝縮器３の構成について詳しく説明する。
凝縮器３は、第１部３１と、第２部３２とを含んでいる。第１部３１は、再熱器８に向かい合っている。第１部３１は、空気の流れ方向において再熱器８と重なるように配置されている。第１部３１は、空気の流れ方向において再熱器８の下流側に配置されている。第１部３１は、再熱器８を通過した空気が第１部３１に直接流れるように配置されている。

第２部３２は、蒸発器５に向かい合っている。第２部３２は、空気の流れ方向において蒸発器５と重なるように配置されている。第２部３２は、空気の流れ方向において蒸発器５の下流側に配置されている。第２部３２は、蒸発器５を通過した空気が第２部３２に直接流れるように配置されている。空気の流れ方向において第２部３２と蒸発器５との間に再熱器８は配置されていない。

第２部３２は、第１冷媒の流れにおいて第１部３１よりも凝縮器３の出口側に配置されている。第２部３２は、筐体２０の外部から内部に送風機６によって取り込まれた空気の流れ方向において第１部３１よりも上流側に配置されている。第２部３２は、空気の流れ方向において再熱器８よりも上流側に配置されている。

凝縮器３は、複数のフィン３Ｆと、複数のフィン３Ｆとを貫通する管３Ｐとを有している。複数のフィン３Ｆは、管３Ｐの外側に取り付けられている。管３Ｐは、管３Ｐの内側に第１冷媒が流れるように構成されている。凝縮器３では、管は２列に配置されている。

図３および図４を参照して、本実施の形態の予冷却器７および再熱器８の構成について詳しく説明する。

予冷却器７と再熱器８とは２つの配管により互いに接続されている。予冷却器７および再熱器８の各々は、複数のフィンと、複数のフィンとを貫通する管とを有している。複数のフィンは、管の外側に取り付けられている。管は、管の内側に第２冷媒が流れるように構成されている。予冷却器７および再熱器８の各々では、管は１列に配置されている。なお、予冷却器７および再熱器８の各々では、管は１列に限定されない。２つの配管の各々は、予冷却器７および再熱器８の各々の複数のフィンに対して同じ側に配置されている。つまり、予冷却器７および再熱器８の各々での第２冷媒の出口と入口とが複数のフィンに対して同じ側に配置されている。

予冷却器７および再熱器８の各々の管は互いに千鳥状態に配置されていることが好ましい。つまり、予冷却器７および再熱器８の各々の管は互いに高さ位置がずれるように配置されていることが好ましい。

なお、上記では、凝縮器３において、管は２列に配置されているが、凝縮器３において、管は２列に限定されない。また、予冷却器７および再熱器８の各々において、管は１列に配置されているが、予冷却器７および再熱器８の各々において、管は１列に限定されない。また、凝縮器３において管を多列に設置する場合、多列の管を移動する冷媒の流れは凝縮器３を通過する空気の流れと対向流となることが好ましい。また、凝縮器３、予冷却器７、再熱器８の各々の管の段数は限定されない。

また、予冷却器７および再熱器８については、温度差による駆動力のみで第２冷媒が循環する。このため、予冷却器７においては重力方向において低い方から高い方に向かって第２冷媒が流れることが好ましい。また、再熱器８においては重力方向において高い方から低い方に向かって第２冷媒が流れることが好ましい。

続いて、図５～図１０を参照して、本実施の形態に係る除湿装置の変形例について説明する。なお、本実施の形態に係る除湿装置の変形例は、特に説明しない限り上記の本実施の形態に係る除湿装置と同一の構成、動作および効果を有している。

図５を参照して、本実施の形態に係る除湿装置の変形例１の予冷却器７および再熱器８の各々の管は互いに千鳥状態に配置されている。再熱器８の下部には管が配置されていない。

図２および図５を参照して、再熱器８は、空気の流れ方向において第２部３２に重なる位置には第２冷媒が流れないように構成されている。

図６および図７を参照して、本実施の形態に係る除湿装置の変形例２の予冷却器７および再熱器８は、２つの配管により互いに接続されている。２つの配管の各々は、予冷却器７および再熱器８の各々の複数のフィンに対して異なる側に配置されている。つまり、予冷却器７および再熱器８の各々での第２冷媒の出口と入口とが複数のフィンに対して異なる側に配置されている。

本実施の形態に係る除湿装置の変形例２の予冷却器７および再熱器８の各々の管は互いに千鳥状態に配置されている。再熱器８の下部には管が配置されていない。

図２および図７を参照して、再熱器８は、空気の流れ方向において第２部３２に重なる位置には第２冷媒が流れないように構成されている。

図８を参照して、本実施の形態に係る除湿装置の変形例３の予冷却器７および再熱器８は、本実施の形態に係る除湿装置の変形例２の予冷却器７および再熱器８に比べて予冷却器７の管の配置が異なっている。具体的には、本実施の形態に係る除湿装置の変形例３では本実施の形態に係る除湿装置の変形例２に比べて予冷却器７の管が下側に配置されている。

図９を参照して、本実施の形態に係る除湿装置の変形例４の凝縮器３および再熱器８は一体的に構成されている。具体的には、凝縮器３の複数のフィン３Ｆの各々と再熱器８の複数のフィンの各々とは一体的に構成されている。

図１０を参照して、本実施の形態に係る除湿装置の変形例５の凝縮器３および再熱器８は、一体的に構成されている。具体的には、凝縮器３の複数のフィン３Ｆの各々と再熱器８の複数のフィンの各々とは一体的に構成されている。凝縮器３と再熱器８との間にスリットＳＰが設けられている。具体的には、凝縮器３の複数のフィン３Ｆと再熱器８の複数のフィンの各々との間にスリットＳＰが設けられている。また、凝縮器３の管の各列の間にスリットＳＰが設けられている。

続いて、図１および図２を参照して、本実施の形態に係る除湿装置１の除湿運転時の動作について説明する。

第１冷媒回路Ｃ１において、圧縮機２から吐出された過熱ガス状態の第１冷媒は、風路ＦＰ内に配置された凝縮器３に流入する。凝縮器３に流入した過熱ガス状態の第１冷媒は、吸込口２１を通じて外部空間から風路ＦＰ内に取り込まれ、予冷却器７、蒸発器５、再熱器８を順に通過した空気と熱交換されて過冷却状態となる。

凝縮器３から流出した過冷却状態の第１冷媒は、減圧装置４を通過することにより減圧され、気液二相状態となった後、風路ＦＰ内に配置された蒸発器５に流入する。蒸発器５に流入した気液二相状態の第１冷媒は、吸込口２１を通じて外部空間から風路ＦＰ内に取り込まれ、予冷却器７にて冷却された相対湿度の高い空気と熱交換されることにより加熱されて過熱ガス状態となる。この過熱ガス状態の第１冷媒が圧縮機２に吸入され、圧縮機２で圧縮されて再び吐出される。このようにして、第１冷媒は、第１冷媒回路Ｃ１を循環する。

第２冷媒回路Ｃ２において、予冷却器７において第２冷媒は、風路ＦＰ内に取り込まれた空気と熱交換されることにより蒸発する。気液二相状態またはガス状態の第２冷媒は、予冷却器７内を上方に向かって流れてから圧力差により接続管を経由して再熱器８に流れる。再熱器８に流れた第２冷媒は、予冷却器７、蒸発器５を順に通過した空気と熱交換されることにより凝縮する。気液二相状態または液状体の第２冷媒は、再熱器８内を下方に向かって流れてから重力により予冷却器７に流れる。このようにして、第２冷媒は、第２冷媒回路Ｃ２を循環する。

風路ＦＰ内に取り込まれた空気は、予冷却器７において第２冷媒と熱交換されることにより冷却される。予冷却器７において冷却された空気は、蒸発器５において第１冷媒と熱交換されることにより空気の露点以下の温度に冷却される。これにより、蒸発器５において空気は除湿される。蒸発器５へ送られる空気は、予冷却器７であらかじめ冷却されることにより湿り空気の相対密度が高くなるため、蒸発器５での除湿量を増大させることが可能となる。

蒸発器５において冷却された空気は、再熱器８において第２冷媒と熱交換されることにより加熱される。再熱器８において加熱された空気は、凝縮器３の第１部３１において第１冷媒と熱交換されることによりさらに加熱される。

他方、蒸発器５において冷却された空気は、再熱器８において第２冷媒と熱交換されることなく、凝縮器３の第２部３２において第１冷媒と熱交換される。つまり、凝縮器３の第２部３２では、第１冷媒と蒸発器５において冷却された空気とが直接熱交換される。

除湿運転時には、図示しない温度検知手段（例えば、吸入温度、吐出温度、熱交換器温度、空気吸込み温湿度等）の検知結果に基づき、図示しない制御部より信号が送られ、圧縮機２の周波数またはファン６ｂの回転数が調整される。圧縮機２は、一定速の場合、ＯＮ／ＯＦＦ切換えにより制御され、インバータ制御の場合、周波数にて制御される。

また、減圧装置４の絞り機構がコイルなどで絞りを可変可能な膨張弁であれば、蒸発側の熱交換器中間部付近に設けられた温度検知手段と圧縮機吸入部に設けられた温度検知手段との温度差に基づいて膨張弁が制御される。膨張弁が冷媒吐出温度にて制御される場合には、吐出温度検知手段がさらに設けられ、検知結果と予め設定されている目標吐出温度との温度差に基づいて膨張弁の絞りが制御されてもよい。

また、ファン６ｂは、ユーザー側の設定（例えば弱風モードまたは強風モード）が優先されてもよい。ファン６ｂは、設定湿度と、室内湿度との差から設定される運転モード（定格（高回転時）または中間（低回転時））に応じて予め設定されたファン回転数にて運転されてもよい。また、除湿装置１の特性上、室内の温度が上昇しやすいため、室温が予め設定した温度以上となった際に、圧縮機２の周波数が低減または停止されてもよい。

また、圧縮機吐出部に図示しない温度検知手段が設けられ、冷媒の吐出温度が検知され、温度検知手段の検知結果と、予め設定した圧縮機２の吐出温度との温度差に基づき、図示しない制御部に信号が送られ、圧縮機回転数、ファン回転数の増減、または、膨張弁の開度が調整されてもよい。これにより、耐熱温度以上とならないようにすることが可能となる。

次に、本実施の形態に係る除湿装置１の作用効果について、比較例と対比して説明する。図１１～図１３を参照して、比較例１～３の除湿装置は、本実施の形態の凝縮器３の第２部３２が設けられていない点で主に異なっている。凝縮器３は、再熱器８に向かい合っている。空気は、再熱器８を通過して凝縮器３に流れる。

図１１を参照して、比較例１の除湿装置では、再熱器８は凝縮器３よりも空気流れにおいて風上に配置されているため、再熱器８によって凝縮器３に吸い込まれる空気が温められる。このため、凝縮器３に吸い込まれる空気の温度は、再熱器８が設けられていない場合に比べて上昇する。したがって、凝縮器３の出口側での冷媒の温度は、再熱器８が設けられていない場合に比べて上昇する。これにより、冷媒の蒸発時の全熱交換量（エンタルピ差）は低下する。

これに対して、本実施の形態に係る除湿装置１によれば、蒸発器５へ送られる湿り空気が予冷却器７であらかじめ冷やされることにより湿り空気の相対湿度が高くなる。このため、予冷却器７により蒸発器５での除湿量を増加させることができる。また、空気が予冷却器７、蒸発器５、凝縮器３の第２部３２を順に通過する。このため、蒸発器５を通過した低温の空気と凝縮器３の第２部３２を流れる第１冷媒との間で熱交換が行われる。これにより、凝縮器３の第２部３２を流れる第１冷媒の温度を低温にすることができる。したがって、凝縮器３でのエンタルピ差を拡大させることができるため、蒸発能力を向上させることができる。よって、冷媒の蒸発時の全熱交換量の低下を抑制できる。そのため、除湿量を増加させることができる。除湿量の増加により、除湿装置１の除湿性能を示す指標であり、１ｋＷｈ当たりの除湿量Ｌを示すＥＦ（Energy Factor）値（Ｌ／ｋＷｈ）を向上させることができる。

また、蒸発器５の出口を通過した空気が凝縮器３の第２部３２に流れることが好ましい。蒸発器５の出口の空気の温度は、本実施の形態に係る除湿装置１内で最も低温となる。このため、最も低温となる蒸発器５の出口の空気と凝縮器３の第２部３２を流れる第１冷媒との間で熱交換を行うことができる。冷媒の蒸発時の全熱交換量の低下をさらに抑制できる。

本実施の形態に係る除湿装置１によれば、凝縮器３の第２部３２は、空気の流れ方向において再熱器８よりも上流側に配置されている。このため、蒸発器５を通過した低温の空気と凝縮器３の第２部３２を流れる第１冷媒との間で効果的に熱交換を行うことができる。

本実施の形態に係る除湿装置１によれば、凝縮器３は、複数のフィン３Ｆと、管３Ｐとを含んでいる。このため、複数のフィン３Ｆにより凝縮能力を向上させることができる。

本実施の形態に係る除湿装置１によれば、再熱器８の第２冷媒の出口は、予冷却器７の第２冷媒の入口以上の高さに配置されている。このため、第２冷媒の位置ヘッドによるロスを低減することができる。

また、予冷却器７および再熱器８の各々の管は互いに千鳥状態に配置されている。このため、予冷却器７を再熱器８よりも重力方向に対して低くすることができる。よって、第２冷媒を再熱器８から予冷却器７に流しやすくすることができる。

本実施の形態に係る変形例１～３によれば、再熱器８は、空気の流れ方向において凝縮器３の第２部３２に重なる位置には第２冷媒が流れないように構成されている。このため、空気の流れ方向において凝縮器３の第２部３２に重なる位置では、再熱器８において第２冷媒が加熱されないため、蒸発器５を通過した低温の空気と凝縮器３の第２部３２との間で熱交換を行うことができる。

図１２を参照して、比較例２の除湿装置では、凝縮器３および再熱器８は一体的に構成されているが、凝縮器３の第２部３２が設けられていない。

本実施の形態に係る除湿装置１の変形例４によれば、凝縮器３および再熱器８は一体的に構成されている。このため、除湿装置１の構成要素数を低減させることができる。これにより、除湿装置１の製造時間を削減することができる。また、凝縮器３および再熱器８が一体的に構成されているため、凝縮器３および再熱器８を小型化することができる。

図１３を参照して、比較例３の除湿装置では、凝縮器３と再熱器８との間にスリットＳＰが設けられているが、凝縮器３の第２部３２が設けられていない。

本実施の形態に係る除湿装置１の変形例５によれば、凝縮器３と再熱器８との間にスリットＳＰが設けられている。このため、スリットにより凝縮器３と再熱器８との間の熱伝導を遮断することができる。具体的には、除湿装置１の動作時において、凝縮器３を流れる第１冷媒の温度は再熱器８を流れる第２冷媒の温度と異なる。スリットＳＰにより凝縮器３および再熱器８のフィンを経由した第１冷媒と第２冷媒との間での熱伝導を抑制することができる。

実施の形態２．
図１４を参照して、実施の形態２に係る除湿装置１は、凝縮器３が第１凝縮部３ａ、第２凝縮部３ｂ、第３凝縮部３ｃを含んでいる点で実施の形態１に係る除湿装置１と主に異なっている。また、実施の形態２に係る除湿装置１は、筐体２０の風路ＦＰは、第１路ＦＰ１と、第２路ＦＰ２とを含んでいる点で実施の形態１に係る除湿装置１と主に異なっている。

本実施の形態に係る除湿装置１では、凝縮器３は、第１凝縮部３ａ、第２凝縮部３ｂ、第３凝縮部３ｃを含んでいる。第１凝縮部３ａは、第１部３１および第２部３２を含んでいる。

第１凝縮部３ａは、過冷却状態の第１冷媒が流れるように構成されている。第１凝縮部３ａは、過冷却状態の第１冷媒が流れる領域を有していればよく、過冷却状態および気液二相状態の第１冷媒が流れる領域を有していてもよい。第２凝縮部３ｂは、過熱ガス状態の冷媒が流れるように構成されている。第２凝縮部３ｂは、過熱ガス状態の第１冷媒が流れる領域を有していればよく、過熱ガス状態および気液二相状態の第１冷媒が流れる領域を有していてもよい。第３凝縮部３ｃは、第１冷媒回路Ｃ１において第１凝縮部３ａと第２凝縮部３ｂとの間に配置されている。第３凝縮部３ｃは、気液二相状態の冷媒が流れるように構成されている。

凝縮器３において、第１冷媒は、第２凝縮部３ｂ、第３凝縮部３ｃ、第１凝縮部３ａの順に流れる。第１凝縮部３ａ、第２凝縮部３ｂおよび第３凝縮部３ｃの各々は、冷媒入口および冷媒出口を有している。第２凝縮部３ｂの冷媒入口は圧縮機２の吐出口に配管を介して接続されている。第３凝縮部３ｃの冷媒入口は第２凝縮部３ｂの冷媒出口に接続されている。第１凝縮部３ａの冷媒入口は第３凝縮部３ｃの冷媒出口に接続されている。第１凝縮部３ａの冷媒出口は減圧装置４に配管を介して接続されている。

筐体２０は、仕切部１１を含んでいる。風路ＦＰは、第１路ＦＰ１と、第２路ＦＰ２とを含んでいる。第２路ＦＰ２は、第１路ＦＰ１から仕切られている。仕切部１１は、第１路ＦＰ１と第２路ＦＰ２とを仕切るように構成されている。第１路ＦＰ１および第２路ＦＰ２の各々は、筐体２０および仕切部１１によって規定されている。つまり、筐体２０の内部には、第１路ＦＰ１と第２路ＦＰ２の２つの風路（空気の流路）が設けられている。

吸込口２１は、第１吸込口２１ａと、第２吸込口２１ｂとを含んでいる。第１吸込口２１ａは、第１路ＦＰ１に連通している。第２吸込口２１ｂは、第２路ＦＰ２に連通している。

第１吸込口２１ａは、第１路ＦＰ１の空気の流通方向において、第１路ＦＰ１内の予冷却器７の空気入口よりも上流側に配置されている。第２吸込口２１ｂは、第２路ＦＰ２の空気の流通方向において、第２路ＦＰ２内の第２凝縮部３ｂの空気入口よりも上流側に配置されている。

第１路ＦＰ１内には、第１凝縮部３ａ、第３凝縮部３ｃ、蒸発器５、予冷却器７および再熱器８が配置されている。第１路ＦＰ１は、筐体２０の外部から内部に送風機６によって取り込まれた空気が予冷却器７、蒸発器５、再熱器８、第１凝縮部３ａ、第３凝縮部３ｃを順に通過するように構成されている。第１路ＦＰ１では、図中矢印Ａで示すように、ファン６ｂが軸６ａを中心に回転することによって筐体２０の外部から内部に取り込まれた空気が予冷却器７、蒸発器５、再熱器８、第１凝縮部３ａ、第３凝縮部３ｃを順に通過する。第１路ＦＰ１は、空気が第１凝縮部３ａを通過してから第３凝縮部３ｃを通過するように構成されている。第３凝縮部３ｃは、空気の流れ方向において、第１凝縮部３ａ、蒸発器５、予冷却器７、再熱器８よりも風下に配置されている。

第２路ＦＰ２内には、第２凝縮部３ｂが配置されている。第２路ＦＰ２は、筐体２０の外部から内部に送風機６によって取り込まれた空気が第２凝縮部３ｂを通過するように構成されている。第２路ＦＰ２では、図中矢印Ｃで示すように、ファン６ｂが軸６ａを中心に回転することによって筐体２０の外部から内部に取り込まれた空気が第２凝縮部３ｂを通過する。第２路ＦＰ２は、空気が第２凝縮部３ｂを通過するように構成されている。

第２凝縮部３ｂは、第３凝縮部３ｃの上方に配置されている。第２凝縮部３ｂおよび第３凝縮部３ｃの合計の高さは、第１凝縮部３ａ、蒸発器５、予冷却器７、再熱器８の高さよりも高くなっている。

図中矢印Ａおよび図中矢印Ｃで示されるように、第１路ＦＰ１内の空気および第２路ＦＰ２内の空気は、互いに並行に流れ、かつ同一の方向に流れる。

なお、第１路ＦＰ１を規定する空間は、第２路ＦＰ２を規定する空間と完全に分離されている必要はない。本実施の形態では、第１路ＦＰ１を規定する空間は、第１路ＦＰ１内の空気の流通方向において第１凝縮部３ａよりも下流にて、第２路ＦＰ２を規定する空間に接続されている。

第１路ＦＰ１内の空気の流通方向において、仕切部１１の上流側に位置する一端（上流端部）は、予冷却器７の空気出口よりも上流側に配置されている。第２路ＦＰ２内の空気の流通方向において、仕切部１１の下流側に位置する他端（下流端部）は、再熱器８の空気出口と同じ位置またはこの空気出口よりも下流側に配置されている。仕切部１１は、たとえば平板状に形成されている。仕切部１１は、筐体２０の内部に固定されている。

なお、除湿装置１において、機械室内には、減圧装置４が配置されていてもよい。
次に、図１４を参照して、本実施の形態に係る除湿装置１の除湿運転時の動作について説明する。

第１冷媒回路Ｃ１において、圧縮機２から吐出された過熱ガス状態の第１冷媒は、第２路ＦＰ２内に配置された第２凝縮部３ｂに流入する。第２凝縮部３ｂに流入した過熱ガス状態の第１冷媒は、第２吸込口２１ｂを通じて外部空間から第２路ＦＰ２内に取り込まれた空気と熱交換されることにより冷却されて気液二相状態となる。

第２凝縮部３ｂから流出した気液二相状態の第１冷媒は、第１路ＦＰ１内に配置された第３凝縮部３ｃに流入する。第３凝縮部３ｃに流入した気液二相状態の第１冷媒は、第１吸込口２１ａを通じて外部空間から第１路ＦＰ１内に取り込まれ、予冷却器７、蒸発器５、再熱器８、第１凝縮部３ａを順に通過した空気と熱交換されることによりさらに凝縮する。

第３凝縮部３ｃから流出した気液二相状態の第１冷媒は、第１路ＦＰ１内に配置された第１凝縮部３ａに流入する。第１凝縮部３ａに流入した気液二相状態の第１冷媒は、第１吸込口２１ａを通じて外部空間から第１路ＦＰ１内に取り込まれ、予冷却器７、蒸発器５、再熱器８を順に通過した空気と熱交換されて過冷却状態となる。

第１凝縮部３ａから流出した過冷却状態の第１冷媒は、機械室内に配置された減圧装置４を通過することにより減圧され、気液二相状態となった後、蒸発器５に流入する。蒸発器５に流入した気液二相状態の第１冷媒は、第１吸込口２１ａを通じて外部空間から第１路ＦＰ１内に取り込まれ、予冷却器７にて冷却された相対湿度の高い空気と熱交換されることにより加熱されて過熱ガス状態となる。この過熱ガス状態の第１冷媒が圧縮機２に吸入され、圧縮機２で圧縮されて再び吐出される。このようにして、第１冷媒は、第１冷媒回路Ｃ１を循環する。

第２冷媒回路Ｃ２において、予冷却器７において第２冷媒は、第１路ＦＰ１内に取り込まれた空気と熱交換されることにより蒸発する。気液二相状態またはガス状態の第２冷媒は、予冷却器７内を上方に向かって流れてから圧力差により接続管を経由して再熱器８に流れる。再熱器８に流れた第２冷媒は、予冷却器７、蒸発器５を順に通過した空気と熱交換されることにより凝縮する。気液二相状態または液状態の第２冷媒は、再熱器８内を下方に向かって流れてから重力により予冷却器７に流れる。このようにして、第２冷媒は、第２冷媒回路Ｃ２を循環する。

第１路ＦＰ１内に取り込まれた空気は、予冷却器７において第２冷媒と熱交換されることにより冷却される。予冷却器７において冷却された空気は、蒸発器５において第１冷媒と熱交換されることにより空気の露点以下の温度に冷却される。これにより、蒸発器５において空気は除湿される。蒸発器５へ送られる空気は、予冷却器７であらかじめ冷却されることにより湿り空気の相対密度が高くなるため、蒸発器５での除湿量を増大させることが可能となる。

蒸発器５において冷却された空気は、再熱器８において第２冷媒と熱交換されることにより加熱される。再熱器８において加熱された空気は、第１凝縮部３ａの第１部３１において第１冷媒と熱交換されることによりさらに加熱される。第１凝縮部３ａにおいて加熱された空気は、第３凝縮部３ｃにおいて第１冷媒と熱交換されることによりさらに加熱される。また、第２路ＦＰ２内に取り込まれた空気は、第２凝縮部３ｂにおいて第１冷媒と熱交換されることにより加熱される。

他方、蒸発器５において冷却された空気は、再熱器８において第２冷媒と熱交換されることなく、第１凝縮部３ａの第２部３２において第１冷媒と熱交換される。つまり、第１凝縮部３ａの第２部３２では、第１冷媒と蒸発器５において冷却された空気とが直接熱交換される。

次に、本実施の形態に係る除湿装置１の作用効果について説明する。
本実施の形態に係る除湿装置１によれば、第２路ＦＰ２により凝縮器３での凝縮性能を向上させることができるため、ＥＦ値を向上させることができる。つまり、筐体２０に取り込まれた空気が第２路ＦＰ２を流れて第２凝縮部３ｂにおいて熱交換される。したがって、凝縮器３を流れる空気の風量を増加させることができる。また、再熱器８を通過して第１凝縮部３ａに流れる空気の温度よりも低温の空気を第２凝縮部３ｂに流すことが可能となる。このため、凝縮器３の凝縮能力を向上させることができる。凝縮器３の凝縮能力を向上させることにより凝縮温度を低減させることができる。凝縮温度を低減させることにより圧縮機２の圧縮比を低減させることができる。圧縮機２の圧縮比の低減により圧縮機２の入力を低減することができる。圧縮機２の入力を低減することでＥＦ値を向上させることができる。

また、第１路ＦＰ１は、空気が第１凝縮部３ａを通過してから第３凝縮部３ｃを通過するように構成されている。過冷却状態の冷媒が流れる第１凝縮部３ａは、第１凝縮部３ａ、第２凝縮部３ｂ、第３凝縮部３ｃの中で冷媒温度が最も低くなる。このため、再熱器８の放熱時の空気温度と第１凝縮部３ａの第１冷媒との温度差が近くなることにより、第１凝縮部３ａでの受熱量が小さくなる。これにより、再熱器８の放熱による凝縮性能の低下を抑制することができる。また、第３凝縮部３ｃの冷媒温度は第１凝縮部３ａの冷媒温度よりも高いため、第１凝縮部３ａにおいて熱交換されることにより温度が高くなった空気とも熱交換することができる。これにより、第３凝縮部３ｃにより凝縮性能を確保することができるため、凝縮器３の凝縮性能を向上させることができる。

上記の各実施の形態は適宜組み合わせることができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 除湿装置、２ 圧縮機、３ 凝縮器、３ａ 第１凝縮部、３ｂ 第２凝縮部、３ｃ 第３凝縮部、３Ｆ フィン、３Ｐ 管、４ 減圧装置、５ 蒸発器、６ 送風機、６ａ 軸、６ｂ ファン、７ 予冷却器、８ 再熱器、１１ 仕切部、２０ 筐体、２１ 吸込口、２１ａ 第１吸込口、２１ｂ 第２吸込口、２２ 吹出口、３１ 第１部、３２ 第２部、Ｃ１ 第１冷媒回路、Ｃ２ 第２冷媒回路、ＦＰ 風路、ＦＰ１ 第１路、ＦＰ２ 第２路、ＳＰ スリット。

Claims (8)

1. 風路を有する筐体と、
   前記筐体の内部に収容された第１冷媒回路、第２冷媒回路および送風機とを備え、
   前記第１冷媒回路は、圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器および第１冷媒を含み、かつ前記圧縮機、前記凝縮器、前記減圧装置、前記蒸発器の順に前記第１冷媒が流れるように構成されており、
   前記第２冷媒回路は、予冷却器、再熱器および第２冷媒を含み、かつ前記予冷却器および前記再熱器を前記第２冷媒が循環するように構成されており、
   前記凝縮器は、第１部と、前記第１冷媒の流れにおいて前記第１部よりも前記凝縮器の出口側に配置された第２部とを含み、
   前記第２部は、前記筐体の外部から前記内部に前記送風機によって取り込まれた空気の流れ方向において前記第１部よりも上流側に配置されており、
   前記風路は、前記空気が前記予冷却器、前記蒸発器、前記再熱器、前記第１部を順に通過し、かつ前記空気が前記予冷却器、前記蒸発器、前記第２部を順に通過するように構成されている、除湿装置。
2. 前記第２部は、前記空気の流れ方向において前記再熱器よりも上流側に配置されている、請求項１に記載の除湿装置。
3. 前記凝縮器は、複数のフィンと、前記複数のフィンを貫通する管とを含み、
   前記管は、前記管の内側に前記第１冷媒が流れるように構成されている、請求項１または２に記載の除湿装置。
4. 前記凝縮器および前記再熱器は一体的に構成されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の除湿装置。
5. 前記凝縮器と前記再熱器との間にスリットが設けられている、請求項４に記載の除湿装置。
6. 前記再熱器は、前記第２冷媒の出口を含み、
   前記予冷却器は、前記第２冷媒の入口を含み、
   前記再熱器の前記第２冷媒の前記出口は、前記予冷却器の前記第２冷媒の前記入口以上の高さに配置されている、請求項１～５のいずれか１項に記載の除湿装置。
7. 前記再熱器は、前記空気の流れ方向において前記第２部に重なる位置には前記第２冷媒が流れないように構成されている、請求項１～６のいずれか１項に記載の除湿装置。
8. 前記凝縮器は、過冷却液状態の前記第１冷媒が流れる第１凝縮部と、過熱ガス状態の前記第１冷媒が流れる第２凝縮部と、前記第１冷媒回路において前記第１凝縮部と前記第２凝縮部との間に配置された第３凝縮部とを含み、
   前記風路は、第１路と、前記第１路から仕切られた第２路とを含み、
   前記第１路は、前記空気が前記第１凝縮部を通過してから前記第３凝縮部を通過するように構成されており、
   前記第２路は、前記空気が前記第２凝縮部を通過するように構成されており、
   前記第１凝縮部は、前記第１部および前記第２部を含み、
   前記第１路は、前記空気が前記予冷却器、前記蒸発器、前記再熱器、前記第１部を順に通過し、かつ前記空気が前記予冷却器、前記蒸発器、前記第２部を順に通過するように構成されている、請求項１～７のいずれか１項に記載の除湿装置。

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