JPH0663342A - 電子除湿器 - Google Patents

電子除湿器

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JPH0663342A
JPH0663342A JP4242660A JP24266092A JPH0663342A JP H0663342 A JPH0663342 A JP H0663342A JP 4242660 A JP4242660 A JP 4242660A JP 24266092 A JP24266092 A JP 24266092A JP H0663342 A JPH0663342 A JP H0663342A
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JP
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heat sink
cooling
heat
air
thermoelectric module
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JP4242660A
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Takeyuki Tezuka
武幸 手塚
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Teikoku Piston Ring Co Ltd
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Teikoku Piston Ring Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2321/00Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B2321/02Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effects; using Nernst-Ettinghausen effects
    • F25B2321/025Removal of heat
    • F25B2321/0251Removal of heat by a gas

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  • Drying Of Gases (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 運転開始後、速やかに乾燥空気を供給可能な
電子除湿器を提供する。 【構成】 熱電モジュール3、熱電モジュール3の冷却
面および発熱面にそれぞれ接続された冷却ヒートシンク
4および放熱ヒートシンク5を有し、湿り空気を角形パ
イプからなる冷却ヒートシンク4内を通過させて水分を
結露させ、角形ブロックからなる放熱ヒートシンク5の
内部に形成された冷却水孔6を流れる冷却水で熱電モジ
ュール3から発熱する熱を吸収する。放熱ヒートシンク
5と冷却ヒートシンク4との熱容量の比は10より大き
く、冷却ヒートシンク4を通る空気の流量と冷却ヒート
シンク4の空気に対する伝熱面積との比は0.5(cm
/s)より大きく、2(cm/s)より小さい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は熱電モジュールを用いた
電子除湿器に関し、乾燥空気を必要とし断続運転される
装置に好適に利用することができる。
【0002】
【従来の技術】熱電モジュールを使用した電子除湿器
は、配電盤やカメラ等の保管庫あるいは押し入れ等の比
較的小さな空間内の除湿に用いられている。配電盤や保
管庫は一般的に連続的な作動状態で使用される。したが
って、これらに使用される電子除湿器は、運転開始後比
較的長時間経過した後の除湿能力が問題とされ、運転開
始後の過渡的な除湿能力が問われることはなかった。
【0003】このため、従来の電子除湿器は、冷却ヒー
トシンクと放熱ヒートシンクにおける空気あるいは冷却
水との平衡的な熱交換が問題とされていた(特開昭62
−186137あるいは実開平3−7924号公報参
照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、例えば最近オ
ゾンを利用した小型の除臭・殺菌装置が求められてい
る。そしてこの装置に乾燥空気を供給するために、電子
除湿器を利用することが検討されている(実願平3−9
4825号参照)。
【0005】これらの装置は運転が断続的であることが
多く、また電子除湿器の運転開始後速やかに乾燥空気を
装置に供給することが求められる。
【0006】しかし、従来の電子除湿器は、運転開始
後、冷却ヒートシンクの温度が目標温度まで下がるのに
長時間を要するので、速やかに乾燥空気を供給すること
ができない問題を有している。
【0007】本発明は、運転開始後、速やかに乾燥空気
を供給可能な電子除湿器を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の構成は熱電モジ
ュール、熱電モジュールの冷却面および発熱面にそれぞ
れ接続された冷却ヒートシンクおよび放熱ヒートシンク
を有し、湿り空気を冷却ヒートシンクに接触させて水分
を結露させ、除湿する電子除湿器において、冷却ヒート
シンクの熱容量をCc 、放熱ヒートシンクの熱容量をC
h としたとき、Ch /Cc >10であり、冷却ヒートシ
ンクの空気に対する伝熱面積をSc 、冷却ヒートシンク
を通る空気の流量をQとしたとき、0.5(cm/s)
<Q/Sc <2(cm/s)であることを特徴とする。
【0009】
【作用】冷却ヒートシンクの温度は、熱電モジュールの
冷却面への熱移動量、湿り空気から水分が結露する際受
け取る潜熱、および空気から対流熱伝達により受け取る
熱量のバランスおよび自身の熱容量によって定まる。
【0010】しかし、放熱ヒートシンクの熱容量が大き
いと、放熱ヒートシンク(同時に熱電モジュール)の温
度上昇が遅れるので、冷却ヒートシンクから熱電モジュ
ールの冷却面への熱移動量を増加させることが可能とな
る。また、冷却ヒートシンクの熱容量が小さいことも、
冷却ヒートシンクの温度を急激に低下させるために重要
である。これらの理由で、放熱ヒートシンクと冷却ヒー
トシンクの熱容量比は10以上であるのが好適である。
【0011】更に、冷却ヒートシンクを通る空気の流量
と、冷却ヒートシンクの空気に対する伝熱面積の比は、
乾燥空気の露点を左右する。図4に示されるように、上
記比が大き過ぎると空気が乾燥されず、また冷却ヒート
シンクの温度を急激に低下させることができない。逆
に、比が小さ過ぎると必要以上に露点が低下し、霜が付
着しやすくなる。これらの理由で、冷却ヒートシンクを
通る空気の流量と、冷却ヒートシンクの空気に対する伝
熱面積の比は、0.5(cm/s)〜2(cm/s)と
するのが好適である。
【0012】
【実施例】図1および図2に本発明の電子除湿器1の一
例を示す。直方体形状のケース2内に配設されている熱
電モジュール3の冷却面に冷却ヒートシンク4が伝熱的
に接続され、発熱面に放熱ヒートシンク5が伝熱的に接
続されている。
【0013】冷却ヒートシンク4は断面正方形形状の2
本の中空角形冷却パイプ4a,4bで構成されており、
これらの冷却パイプ4a,4bは縦向きに配置され、横
方向に間隔をおいて並列されており、外側面の一つが熱
電モジュール3の冷却面に密接されている。冷却ヒート
シンク4はアルミニウムのような熱伝導の良い材料から
作られている。
【0014】放熱ヒートシンク5は細長い断面矩形形状
の棒状体で構成されており、縦向きに配置されて、外側
面の一つが熱電モジュール3の発熱面に密接されてい
る。この放熱ヒートシンク5の断面の中央部には、放熱
ヒートシンク5を水冷却するために、冷却水が通る冷却
水孔6が縦方向に貫通して形成されている。放熱ヒート
シンク5はアルミニウムのような熱伝導の良い材料から
作られている。
【0015】熱電モジュール3、冷却ヒートシンク4、
放熱ヒートシンク5の上下方向における長さは、熱電モ
ジュール3が最も短く、放熱ヒートシンク5が最も長い
長さを備えており、熱電モジュール3と冷却ヒートシン
ク4と放熱ヒートシンク5は上下方向における中央部位
置が一致するように配置されている。これらの熱電モジ
ュール3、冷却ヒートシンク4および放熱ヒートシンク
5相互の固定は上下に配置する2本の固定ネジ7,8で
行われている。2本の固定ネジ7,8は冷却ヒートシン
ク4の一対の冷却パイプ4a,4bの外側面にわたって
上下にそれぞれ配置された固定板9,10をそれぞれ貫
通して、一対の冷却パイプ4a,4bの間を通り、熱電
モジュール3の上側と下側をそれぞれ通って、放熱ヒー
トシンク5に形成されている一対のネジ孔11,12に
それぞれ螺着されている。上記固定ネジ7,8によって
固定板9,10と放熱ヒートシンク5の間に冷却ヒート
シンク4と熱電モジュール3とが挟持され、冷却ヒート
シンク4、熱電モジュール3および放熱ヒートシンク5
が相互に密着固定される。このように、冷却ヒートシン
ク4は一対の並列している冷却パイプ4a,4bで形成
されているので冷却ヒートシンク4の固定が容易であ
り、かつ、熱電モジュール3の冷却面に隙間なく密着す
ることができて接触熱抵抗を小さくできる。
【0016】冷却ヒートシンク4の下方には除湿水の受
け部材13が配設されている。この受け部材13は底面
部に厚みを有しており、上側が開口している矩形の箱体
で、この受け部材13の空間部14内に冷却ヒートシン
ク4の一対の冷却パイプ4a,4bの下端部が挿入され
ている。受け部材13の底部の内面は中央部に向かって
下向きに傾斜しており、底部の中央部にネジ孔15が上
下方向に貫通して形成されている。
【0017】除湿水の排水口部材16は排水パイプが接
続される排水口16aを一端部に備え、中間部16bは
六角形状をなし、他端部には外周にネジ部16cを備え
ており、排水孔が中心部に全長にわたって貫通して形成
されているものであり、この排水口部材16のネジ部1
6cがケース2の底面の外側から底面に形成されている
貫通孔を挿通して受け部材13の底部に設けられている
ネジ孔15に螺入されることにより、ケース2の底壁を
挟んで除湿水の受け部材13と除湿水の排水口部材16
がケース2の底壁に固定される。
【0018】冷却ヒートシンク4の上方には乾燥空気の
案内部材17が配設されている。この案内部材17は全
面が閉塞されている矩形の箱体で、上面部は厚みを有し
ており、下底壁には冷却ヒートシンク4の一対の冷却パ
イプ4a,4bがそれぞれ挿入する一対の貫通孔18が
形成されており、冷却ヒートシンク4の一対の冷却パイ
プ4a,4bの上端部が前記一対の貫通孔18にそれぞ
れ挿入して案内部材17の空間部19内に挿入されてい
る。案内部材17の上面部の中央部にはネジ孔20が上
下方向に貫通して形成されている。
【0019】乾燥空気の排出口部材21は排出パイプが
接続される排出口21aを一端部に備え、中間部21b
は六角形状をなし、他端部には外周にネジ部21cを備
えており、排出孔が中心部に全長にわたって貫通して形
成されているものであり、この排出口部材21のネジ部
21cがケース2の上面の外側から上面に形成されてい
る貫通孔を挿通して案内部材17に設けられているネジ
孔20に螺入されることにより、ケース2の上壁を挟ん
で乾燥空気の案内部材17と乾燥空気の排出口部材21
がケース2の上壁に固定される。
【0020】放熱ヒートシンク5の冷却水孔6の下端部
と上端部はネジ孔6A,6Bに形成されており、これら
のネジ孔6A,6Bに冷却水の入口部材22と冷却水の
出口部材23とがそれぞれ固着されている。
【0021】冷却水の入口部材22は給水パイプが接続
される入口22aを一端部に備え、中間部22bは六角
形状をなし、他端部には外周にネジ部22cを備えてお
り、入口孔が中心部に全長にわたって貫通して形成され
ているものであり、この入口部材22のネジ部22cが
ケース2の底面の外側から底面に形成されている貫通孔
を挿通して放熱ヒートシンク5の下端部に設けられてい
るネジ孔6Aに螺入されることにより、ケース2の底壁
に冷却水の入口部材22が固定される。
【0022】冷却水の出口部材23は排水パイプが接続
される出口23aを一端部に備え、中間部23bは六角
形状をなし、他端部には外周にネジ部23cを備えてお
り、出口孔が中心部に全長にわたって貫通して形成され
ているものであり、この出口部材23のネジ部23cが
ケース2の上面の外側から上面に形成されている貫通孔
を挿通して放熱ヒートシンク5の上端部に設けられてい
るネジ孔6Bに螺入されることにより、ケース2の上壁
に冷却水の出口部材23が固定される。
【0023】ケース2の外側面において、冷却ヒートシ
ンク4の一対の冷却パイプ4a,4bに対向する側の下
部には空気フィルタ24が設置されており、この空気フ
ィルタ24が配置されている部分のケース2側壁には空
気の取入口25が開口されている。26はケース2内に
設置されている直流電源であり、27はその電源コード
でケース2外に延びている。
【0024】以上に説明した電子除湿器1は、例えば図
5に示されているようにオゾン発生装置に接続されてい
る。すなわち、電子除湿器1の乾燥空気の排出口部材2
1はパイプによりポンプ30に接続され、ポンプ30の
下流側には高圧電源31から供給される高電圧によるコ
ロナ放電により空気中の酸素の一部をオゾンに変換する
コロナ放電部32が接続されている。なお、ポンプ30
の位置は電子除湿器1の上流側に配置してもよい。
【0025】したがって、ポンプ30の作動により、電
子除湿器1に吸入された空気は、電子除湿器1内で除湿
されて、乾燥空気がコロナ放電部32に送られ、ここで
空気の一部がオゾンに変換されて放出されるものであ
る。
【0026】以下、電子除湿器1の作動を説明する。直
流電源26から熱電モジュール3に通電されると、熱電
モジュール3の冷却面側に接続されている冷却ヒートシ
ンク4は熱電モジュール3によって冷却され、露点温度
以下になると、空気中の水分を凝縮させる。
【0027】したがって、空気フィルタ24で清浄にさ
れケース2の側壁に設けられた空気取入口25を通って
ケース2内に入った空気は、除湿水の受け部材13の空
間部14を通って、冷却ヒートシンク4の一対の冷却パ
イプ4a,4bの下端開口から一対の冷却パイプ4a,
4b内に入り、一対の冷却パイプ4a,4b内を上昇し
ていく間に冷却パイプ4a,4bによって冷却され、空
気中の水分が結露し、冷却パイプ4a,4bの内面に付
着する。この結露は成長して大きな水滴になると重力に
より落下し、除湿水の受け部材13の内底面に落ち、底
面の中央部側へ流れ、除湿水の排水口部材16の排水孔
を通って排水口部材16に接続されている図示外の除湿
水タンクに収容される。このようにして、一対の冷却パ
イプ4a,4b内を通過する間に除湿された空気は、一
対の冷却パイプ4a,4bから乾燥空気の案内部材17
の空間部19に流入し、乾燥空気の排出口部材21の排
出孔を通ってコロナ放電部32へ送られる。なお、除湿
水の排水口部材16から湿り空気が流入した場合でもそ
の空気は一対の冷却パイプ4a,4bを通って除湿され
る。
【0028】熱電モジュール3で発生した熱は熱電モジ
ュール3の発熱面側に接続されている放熱ヒートシンク
5によって放熱される。すなわち、冷却水の入口部材2
2と冷却水の出口部材23との間に接続されている図示
外のポンプによって、放熱ヒートシンク5に設けられて
いる冷却水孔6に冷却水が循環するように構成されてお
り、この放熱ヒートシンク5内を通過する冷却水に熱電
モジュール3の発熱面に発生する熱が伝達される。
【0029】上記電子除湿器1の主要な諸元の一例を具
体的に示せば以下の通りである。 熱電モジュール消費電力:12V、3A 冷却ヒートシンク熱容量:4.2cal/℃ 放熱ヒートシンク熱容量:55.0cal/℃ 熱容量比(放熱/冷却):13.1 冷却ヒートシンク伝熱面積:56cm2 この電子除湿器を 冷却水流量:70ml/min 冷却水入口温度:12℃ 取入れ空気温度:25℃ 取入れ空気湿度:80% 吸引空気量:3l/min 吸引空気量/冷却ヒートシンク伝熱面積:0.9cm/
s の条件で運転したとき、冷却ヒートシンクの温度は、運
転開始後15秒で、5℃以下に低下させることができ
る。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
子除湿器の運転開始後速やかに冷却ヒートシンクの温度
を下げることができ、乾燥空気を速やかに供給できる。
したがって、乾燥空気を速やかに必要とし、断続運転さ
れる装置に好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す電子除湿器の断面図で
ある。
【図2】図1のII−II線断面図である。
【図3】図1の電子除湿器の運転開始後の各部の温度変
化を示すグラフである。
【図4】冷却ヒートシンクを通る空気の流量と伝熱面積
の比と、乾燥空気の露点温度との関係を示すグラフであ
る。乾燥空気の露点温度は電子除湿器を作動させてから
15秒後の値を示す。
【図5】オゾン発生装置のブロック図である。
【符号の説明】
1 電子除湿器 2 ケース 3 熱電モジュール 4 冷却ヒートシンク 4a、4b 冷却パイプ 5 放熱ヒートシンク 6 冷却水孔 7、8 固定ネジ 9、10 固定板 6A、6B、11、12、15、20 ネジ孔 13 除湿水の受け部材 14、19 空間部 16 除湿水の排水口部材 17 乾燥空気の案内部材 18 貫通孔 21 乾燥空気の排出口部材 22 冷却水の入口部材 23 冷却水の出口部材 24 空気フィルタ 25 空気取入口 26 直流電源 27 電源コード 30 ポンプ 31 高圧電源 32 コロナ放電部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱電モジュール、熱電モジュールの冷却
    面および発熱面にそれぞれ接続された冷却ヒートシンク
    および放熱ヒートシンクを有し、湿り空気を冷却ヒート
    シンクに接触させて水分を結露させ、除湿する電子除湿
    器において、 冷却ヒートシンクの熱容量をCc 、放熱ヒートシンクの
    熱容量をCh としたとき、Ch /Cc >10であり、 冷却ヒートシンクの空気に対する伝熱面積をSc 、冷却
    ヒートシンクを通る空気の流量をQとしたとき、0.5
    (cm/s)<Q/Sc <2(cm/s)であることを
    特徴とする電子除湿器。
  2. 【請求項2】 冷却ヒートシンクが角形パイプで形成さ
    れて除湿されるべき空気がパイプ内を通過するように構
    成されており、放熱ヒートシンクが冷却水孔を有する角
    形ブロックで形成されて前記冷却水孔を冷却水が流れる
    ように構成されていることを特徴とする請求項1記載の
    電子除湿器。
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US6641024B2 (en) 2000-02-08 2003-11-04 Nisca Corporation Stapling device
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