(57)【要約】【課題】熱電除湿装置を提供する。【解決手段】熱電除湿装置は第１空気入口、第２空気入口及び空気出口が設けられた筐体を含み、筐体内には熱電素子、凝縮フィン群、放熱フィン群及びファンが設けられ、熱電素子は冷却面及び放熱面を有し、凝縮フィン群は冷却面と接続され、凝縮フィン群の各凝縮フィンの下端は第１空気入口から離れた側に向けて下方に傾斜するように設けられ、放熱フィン群は放熱面に接続され、ファンは第２空気入口と放熱フィン群との間に設けられる。【選択図】図６
2020110768.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１側面及び第２側面を有する筐体であって、前記第１側面と前記第２側面とは第１間隔を隔てて対向して配置され、前記第１側面の水平方向の長さ及び前記第２側面の水平方向の長さは前記第１間隔の距離よりも大きい、筐体と、
前記第１側面と前記第２側面との間に配置され、前記第１側面と前記第２側面との間の空間を上部風路と下部風路とに区分する熱電素子であって、前記上部風路の一端は前記下部風路の一端と連通し、前記熱電素子は冷却面及び放熱面を有し、前記冷却面は前記下部風路内に位置し、前記放熱面は前記上部風路内に位置する、熱電素子と、
前記筐体に設けられ、前記下部風路の他端と連通する第１空気入口と、
前記筐体に設けられ、前記上部風路の前記一端と連通する第２空気入口と、
前記筐体に設けられ、前記上部風路の他端と連通する空気出口と、
前記第１側面と略平行となり、且つ前記下部風路内に間隔を隔てて配列された複数の凝縮フィンを有する凝縮フィン群であって、各凝縮フィンの上端は前記冷却面に接続され、各凝縮フィンの前記冷却面から離れた下端は自由端であり、前記各凝縮フィンの下端は前記第１空気入口から離れた側に向けて下方に傾斜するように設けられる、凝縮フィン群と、
前記第１側面と略平行となり、且つ前記上部風路内に間隔を隔てて配列された複数の放熱フィンを有する放熱フィン群であって、各放熱フィンの下端は前記放熱面に接続される、放熱フィン群と、
前記上部風路内に固定され、前記第２空気入口と前記放熱フィン群との間に位置するファンと、を含む、熱電除湿装置。
【請求項２】
前記複数の凝縮フィンは、複数の長尺凝縮フィン及び複数の短尺凝縮フィンにより構成され、
前記複数の長尺凝縮フィン及び前記複数の短尺凝縮フィンは、交互に隣接して配置され、
隣接する長尺凝縮フィンと短尺凝縮フィンとの間には、フィン隙間を隔てている、請求項１に記載の熱電除湿装置。
【請求項３】
前記フィン隙間は１．５〜３．５ｍｍである、請求項２に記載の熱電除湿装置。
【請求項４】
各長尺凝縮フィンの下端と各短尺凝縮フィンの下端との高低差は２〜４ｍｍである、請求項２に記載の熱電除湿装置。
【請求項５】
前記筐体は、対向して配置された第３側面及び第４側面をさらに有し、
前記第３側面及び前記第４側面は何れも前記第１側面及び前記第２側面とそれぞれ接続され、
前記第１空気入口及び前記空気出口は、前記筐体の前記第３側面に設けられている、請求項１に記載の熱電除湿装置。
【請求項６】
前記第２空気入口は、前記筐体の前記第４側面に設けられている、請求項５に記載の熱電除湿装置。
【請求項７】
前記筐体は、中空状に形成され、且つ両端が開口した連結風路をさらに有し、
前記上部風路と前記下部風路とが前記連結風路を介して互いに連通するように、前記連結風路の両端が前記上部風路の前記一端及び前記下部風路の前記一端とそれぞれ連通する、請求項１に記載の熱電除湿装置。
【請求項８】
前記筐体は、前記連結風路の周壁に沿って配置された複数の第１導流板をさらに有する、請求項７に記載の熱電除湿装置。
【請求項９】
前記筐体は、前記第１空気入口と前記下部風路との間に配置され、且つ前記第１空気入口と前記下部風路とを連通させる第２導流板をさらに有する、請求項１に記載の熱電除湿装置。
【請求項１０】
前記筐体は、前記空気出口と前記上部風路との間に配置され、且つ前記空気出口と前記上部風路とを連通させる第３導流板をさらに有する、請求項１に記載の熱電除湿装置。
【請求項１１】
前記ファンの送風断面積は、並列に配列された前記複数の放熱フィンの断面積に対応する、請求項１に記載の熱電除湿装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電除湿装置に関し、特に従来の熱電除湿装置よりも高い除湿効率を有する薄型の熱電除湿装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、従来の除湿器は、圧縮機の押圧により冷媒を凝縮器と蒸発器を含む配管内で循環させ、圧力差によって液体状態と気体状態とに変化させる。蒸発器において、冷媒が管内で液体状態から気体状態に蒸発する際に吸熱し、装置外部から吸入されて管外で流れる空気は低温度に低下し、空気における水蒸気（気体状態の水）は温度の低下により水滴に凝縮して排出され、除湿された空気は凝縮器において圧縮機により圧縮、送出された高温冷媒を冷却し、乾燥空気は昇温して外部に排出される。このように循環することで、室内空間内の空気に含まれる水蒸気を除去する。しかし、このような除湿器は、内部に圧縮機、凝縮器及び蒸発器を収容するために、大きな体積及び重量を必要とし、空間の狭いクローゼットや靴収納用キャビネット内で使用することができない。
【０００３】
除湿器の体積が大きいという問題を改善するために、圧縮機の代わりに熱電冷却回路（Ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｏｌｉｎｇ  Ｍｏｄｕｌｅ）を用いる設計が提案されている。例えば、特許文献１に開示されるように、図１に示すように、熱電装置２１における熱電冷却回路は、２つの熱電導体２８の間に直列に設置されたＮ型半導体２４及びＰ型半導体２６であり、Ｎ型半導体２４及びＰ型半導体２６に電流を提供することで、電流におけるエネルギーを持つキャリアはＮ型半導体２４及びＰ型半導体２６の直列設計により同一の端面の熱電導体２８に移動し、該端面の熱電導体２８に蓄積され、該端面の熱電導体２８の温度が上昇し、放熱面となり、この際に、他の端面の熱電導体２８は、電流におけるエネルギーを持つキャリアが該端面から離れることで冷却面となる。この設計の除湿機構では、除湿器内に進入した空気は、まず熱電冷却回路の冷却面を通過し、温度が低下し、空気における水蒸気は冷却面において凝縮して水滴として排出され、除湿された冷たい空気流は熱電冷却回路の放熱面を通過し、放熱面の熱を除して外部に排出される。
【０００４】
熱電素子に通電されていない特に、冷却面と放熱面は同一の温度となり、通電された後に、冷却面のエネルギーは電流におけるキャリアにより放熱面に移行するため、冷却面の温度が凝縮水蒸気の温度に近づく場合には、低減した熱のエネルギーは放熱面において増加して蓄積する。しかし、除湿された冷たい空気流により除去された熱は体積により制限され、冷却面と放熱面との温度差が大きい場合は、冷却面は放熱面の熱を除去して温度を低減させることができなくなり、冷却面に水蒸気を凝縮させる効果も悪くなる。この問題を改善するために、特許文献１の設計では、除湿された冷たい空気流が放熱面に進入する前に、外部から空気流を導入し、冷たい空気流と該外部空気とを混合し、空気流の体積を増加させることで、放熱面の熱を除去するための空気流の体積を増加させる。この設計では、主に気流が放熱面に進入する正面側において開口部３１を設け、気流が放熱面に進入して外部に排出される空気出口においてクロスフローファン２９を設け、クロスフローファン２９の吸い込み効果により、外部空気は開口部３１を介して除湿器内に進入して第２空気流となり、除湿された冷たい空気流と混合して放熱面を通過し、放熱面の熱を除去する。クロスフローファン２９の吸い込みにより形成された気流の特性として、該気流は平滑で安定的な空気流であり、即ち気流の断面及び形状は一定であるため、第２空気流及び冷たい空気流がクロスフローファン２９により吸い込まれて形成された混合気流は平滑であり、安定的な混合気流である。混合気流が放熱面を通過する時に、放熱面と混合気流の断面と交差する部分にのみ、熱が混合気流により除去されるため、放熱面の放熱効果は依然として制限され、これにより、熱電冷却回路の冷却面の冷却効果も同様に制限され、冷却面が水蒸気を凝縮させる効果も低下し、除湿効果に影響を与えてしまう。
【０００５】
また、冷却面及び放熱面と空気流との接触面積を増加させるために、特許文献１の設計では、熱電冷却回路の冷却面には複数のフィン２３が接続され、フィン２３の上端は冷却面に接続され、フィン２３の下端は下方に延在した自由端となり、熱電冷却回路の放熱面にも複数のフィン２３が接続されている。除湿器に進入した空気流が冷却面と接続されたフィン２３を通過する時に、空気流が各フィン２３と大面積で接触することで、空気流における空気の温度が低下し、空気流における水蒸気がフィン２３で水滴に凝縮し、水滴の自重により水滴がフィン２３に沿って自由端へ転落してフィン２３から落下する。しかし、フィン２３における水滴は各フィンで転落し、水滴が凝縮した後にフィン２３の上端で転落する時に、その重さが小さいため、転落の速度が比較的に遅く、転落する際に同一のフィンにおける他の凝縮された水滴と衝突、合体して比較的に重い水滴となった場合、水滴の転落速度は速くなる。しかし、水滴がゆっくり転落する際に、空気流が依然としてフィンを通過しており、空気流が水滴により覆われている位置を通過する時に、空気流が該位置のフィンと接触することができなくなり、空気流は円滑に冷却してフィンで水滴に凝縮することができなくなり、除湿器内に進入した空気流の除湿効果は依然として良くない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１６３９９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、従来技術の問題を鑑み、熱電除湿装置を提供することを目的とする。該熱電除湿装置では、筐体、並びに筐体の側面に位置する空気入口及び空気出口という設計により、筐体は偏平な直方体となり、小さな空間内に設置して除湿を行うことができる。また、本発明は、ファンの設置位置により、熱電素子の放熱面の放熱効果を向上させ、冷却面の除湿温度を維持したまま、除湿能力を向上させることができる。各凝縮フィンの下端が空気流の流れ方向に沿って下方に傾斜するように設けられ、隣接する凝縮フィンの下端間に高低差を有するように設計されることで、凝縮フィンにおける水滴の転落、落下の速度を速くすることができ、凝縮フィンの水滴の転落、落下の効率を向上させることができ、熱電除湿装置全体の除湿効果を向上させることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一の態様では、第１側面及び第２側面を有する筐体であって、前記第１側面と前記第２側面とは第１間隔を隔てて対向して配置され、前記第１側面の水平方向の長さ及び前記第２側面の水平方向の長さは前記第１間隔の距離よりも大きい、筐体と、前記第１側面と前記第２側面との間に配置され、前記第１側面と前記第２側面との間の空間を上部風路と下部風路とに区分する熱電素子であって、前記上部風路の一端は前記下部風路の一端と連通し、前記熱電素子は冷却面及び放熱面を有し、前記冷却面は前記下部風路内に位置し、前記放熱面は前記上部風路内に位置する、熱電素子と、前記筐体に設けられ、前記下部風路の他端と連通する第１空気入口と、前記筐体に設けられ、前記上部風路の前記一端と連通する第２空気入口と、前記筐体に設けられ、前記上部風路の他端と連通する空気出口と、前記第１側面と略平行となり、且つ前記下部風路内に間隔を隔てて配列された複数の凝縮フィンを有する凝縮フィン群であって、各凝縮フィンの上端は前記冷却面に接続され、各凝縮フィンの前記冷却面から離れた下端は自由端であり、前記各凝縮フィンの下端は前記第１空気入口から離れた側に向けて下方に傾斜するように設けられる、凝縮フィン群と、前記第１側面と略平行となり、且つ前記上部風路内に間隔を隔てて配列された複数の放熱フィンを有する放熱フィン群であって、各放熱フィンの下端は前記放熱面に接続される、放熱フィン群と、前記上部風路内に固定され、前記第２空気入口と前記放熱フィン群との間に位置するファンと、を含む、熱電除湿装置を提供する。
【０００９】
上記構成を有する本発明によれば、筐体の２つの対向する側面の水平方向の長さと該２つの側面間の第１間隔との差、及び空気出口及び空気入口が第１間隔の空間内に位置するという設計により、筐体は偏平な直方体となり、小さな空間内に設置して除湿を行うことができる。また、第２空気入口と放熱フィン群との間に設けられたファンにより外部空気流と除湿された冷たい空気流との混合旋回気流を放熱フィンを通過するように押し込むことで、放熱フィン及び熱電冷却回路の放熱面の熱を効果的に除去することができ、凝縮フィンの低温及び凝縮水滴の除湿能力を維持することができる。また、各凝縮フィンの下端が空気流の流れ方向に沿って下方に傾斜するように設けられることで、凝縮フィンにおいて凝縮された水滴の傾斜方向に沿う転落を速くすることができ、同一又は隣接する凝縮フィンで形成された水滴同士をより速く衝突させ、より重い水滴に合体させ、水滴の転落、落下を速くすることができ、熱電除湿装置内に進入した空気流の除湿効果を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来技術の除湿装置を示す模式図である。
【図２】本発明の熱電除湿装置を示す斜視図である。
【図３】他の角度から見た本発明の熱電除湿装置を示す斜視図である。
【図４】本発明の熱電除湿装置の内部構成を示す斜視図である。
【図５】本発明の上部風路、下部風路及び連結風路を示す平面図である。
【図６】本発明の熱電除湿装置の内部構成を示す平面図である。
【図７】本発明の熱電素子と凝縮フィン及び放熱フィンとの接続を示す斜視図である。
【図８】本発明のファンの送風断面積と放熱フィンの断面積とが対応することを示す図である。
【図９】本発明の凝縮フィンにおける水滴の摺動、水滴同士の衝突及び合体を示す図である。
【図１０】図９の部分拡大図である。
【図１１】本発明の熱電除湿装置の空気流の流路を示す模式図である。
【図１２】本発明の他の実施例の熱電除湿装置の内部構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図２乃至図８に示すように、本発明の熱電除湿装置１００は、少なくとも筐体１０、熱電素子２０、第１空気入口３０、第２空気入口４０、空気出口５０、凝縮フィン群６０、放熱フィン群７０、及びファン８０を含む。第１空気入口３０、第２空気入口４０及び空気出口５０は筐体１０に設けられ、熱電素子２０、凝縮フィン群６０、放熱フィン群７０及びファン８０は筐体１０内に設けられている。
【００１２】
筐体１０は、少なくとも第１側面１０１、第２側面１０２、第３側面１０３及び第４側面１０４を含む。第１側面１０１と第２側面１０２とは第１間隔ｄ１を隔てて対向して配置され、第１側面１０１の水平方向の長さ１０１１及び第２側面１０２の水平方向の長さ１０２１は第１間隔ｄ１の距離よりも大きい。第３側面１０３及び第４側面１０４は、第１側面１０１と第２側面１０２との間に設けられ、第１側面１０１及び第２側面１０２とそれぞれ接続されている。本実施例では、長さ１０１１（１０２１）と第１間隔ｄ１との比率は３：１〜４：１であり、筐体１０全体は偏平な直方体となり、クローゼットや靴収納用キャビネット等狭い空間内で使用することができる。空気出口５０及び第１空気入口３０は第３側面１０３に垂直方向に並列に設けられ、第２空気入口４０は第４側面１０４に設けられている。
【００１３】
図２乃至図６に示すように、熱電素子２０は、第１側面１０１と第２側面１０２との間に配置され、筐体１０の第１側面１０１、第２側面１０２、第３側面１０３及び第４側面１０４により囲まれた空間を、垂直方向に隣接する上部風路（ａｉｒ  ｄｕｃｔ）１０５と下部風路１０６とに区分する。上部風路１０５の一端及び下部風路１０６の一端は、連結風路１０７の両端とそれぞれ接続されている。複数の第１導流板１０８が連結風路１０７の周壁に沿って配置され、連結風路１０７は中空状に形成され、且つ両端が開口している。連結風路１０７の一端は上部風路１０５の一端と接続され、他端は下部風路１０６の一端と接続されることで、上部風路１０５と下部風路１０６とを連通させ、空気流が下部風路１０６から上部風路１０５へ流れるように案内する。本実施例では、連結風路１０７は第４側面１０４の近傍に設けられている。
【００１４】
第２導流板１０９は、第３側面１０３の第１空気入口３０と下部風路１０６の他端との間に配置され、第１空気入口３０と下部風路１０６とを連通させ、空気流が第１空気入口３０から下部風路１０６へ流れるように案内する。第３導流板１１０は、第３側面１０３の空気出口５０と上部風路１０５の他端との間に配置され、空気出口５０と上部風路１０５とを連通させ、空気流が上部風路１０５から空気出口５０へ流れるように案内する。
【００１５】
熱電素子２０は冷却面２０１及び放熱面２０２を有し、冷却面２０１は下部風路１０６内に位置し、放熱面２０２は上部風路１０５内に位置する。図７に示すように、凝縮フィン群６０は、複数の長尺凝縮フィン６０１及び複数の短尺凝縮フィン６０２を含み、これらの複数の長尺凝縮フィン６０１及び複数の短尺凝縮フィン６０２は、第１側面１０１と略平行となり、且つ下部風路１０６内に交互に隣接して配置されている。隣接する長尺凝縮フィン６０１と短尺凝縮フィン６０２との間には、フィン隙間ｄ２を隔てており、本実施例では、フィン隙間ｄ２は１．５〜３．５ｍｍである。各長尺凝縮フィン６０１の上端６０１ａ及び各短尺凝縮フィン６０２の上端６０２ａは、熱電素子２０の冷却面２０１に接続され、冷却面２０１の温度を各長尺凝縮フィン６０１及び各短尺凝縮フィン６０２に伝導する。本実施例では、各長尺凝縮フィン６０１の上端６０１ａ及び各短尺凝縮フィン６０２の上端６０２ａは一体に接続した後に冷却面２０１と接続され、或いは密着という方式で冷却面２０１と接合されている。長尺凝縮フィン６０１の下端６０１ｂ及び短尺凝縮フィン６０２の下端６０２ｂは自由端である。隣接する長尺凝縮フィン６０１の下端６０１ｂと短尺凝縮フィン６０２の下端６０２ｂとの間には高低差ｄ３を有し、本実施例では、該高低差ｄ３は２〜４ｍｍである。放熱フィン群７０は複数の放熱フィン７０１を含み、各放熱フィン７０１は、第１側面１０１と略平行となり、上部風路１０５内に間隔を隔てて配列されており、各放熱フィン７０１の下端７０１ａは熱電素子２０の放熱面２０２に接続されている。本実施例では、各放熱フィン７０１の下端７０１ａは一体に接続した後に放熱面２０２と接続され、或いは密着という方式で放熱面２０２と接合され、放熱面２０２の温度を各放熱フィン７０１に伝導する。
【００１６】
図６及び図８に示すように、ファン８０は、第４側面１０４に接近する上部風路１０５内に固定され、第２空気入口４０と放熱フィン群７０との間に位置する。ファン８０の送風断面積は、並列に配列された全ての放熱フィン７０１の断面積と実質的に等しい。これによって、ファン８０により押し込まれた気流は丁度これらの放熱フィン７０１を完全に通過することができ、ファン８０による送風の利用率を向上させることができ、性能の低下を改善することができる。
【００１７】
図７に示すように、本実施例では、凝縮フィン群６０は、長尺凝縮フィン６０１の上端６０１ａと短尺凝縮フィン６０２の上端６０２ａとが互いに接続され、且つ長尺凝縮フィン６０１及び短尺凝縮フィン６０２が平行に間隔を隔てて交互に配置されるように、アルミニウム押出成形により一体成形されてもよい。上端が冷却面２０１と密着することで、冷却面２０１の温度を各長尺凝縮フィン６０１及び各短尺凝縮フィン６０２に伝導する。同様に、放熱フィン群７０は、下端７０１ａが互いに接続され、且つ各放熱フィン７０１が平行に間隔を隔てて配置されるように、アルミニウム押出成形により一体成形されてもよい。下端が放熱面２０２と密着することで、放熱面２０２の温度を各放熱フィン７０１に伝導する。
【００１８】
また、図６に示すように、本実施例では、長尺凝縮フィン６０１の下端６０１ｂと短尺凝縮フィン６０２の下端６０２ｂは第１空気入口３０に近い側から第１空気入口３０から離れた側に向けて下方に傾斜するように設けられ、即ち長尺凝縮フィン６０１の下端６０１ｂと短尺凝縮フィン６０２の下端６０２ｂは空気流の流れ方向に沿って下方に傾斜するように設けられている。具体的には、長尺凝縮フィン６０１の下端６０１ｂ及び短尺凝縮フィン６０２の下端６０２ｂは下方に傾斜する傾斜下端となるように成形されてもよい。或いは、下端が下方に傾斜する傾斜状態となるように、水平の下端を有する長尺凝縮フィン６０１及び短尺凝縮フィン６０２を所定の傾斜角度で冷却面２０１に接続してもよい。或いは、長尺凝縮フィン６０１の下端６０１ｂ及び短尺凝縮フィン６０２の下端６０２ｂが下方に傾斜する傾斜状態となるように、水平の下端を有する長尺凝縮フィン６０１及び短尺凝縮フィン６０２を熱電素子２０に接続した後に、熱電除湿装置１００の水平方向に対して所定の傾斜角度で筐体１０内に配置してもよい。
【００１９】
図５乃至図１１に示すように、水蒸気を含む空気流Ａが第１空気入口３０を介して筐体１０内に進入し、第２導流板１０９により案内されて下部風路１０６に流れる。空気流Ａが下部風路１０６に設けられた凝縮フィン群６０に進入した際に、温度が比較的に高い空気流Ａが低温の長尺凝縮フィン６０１及び短尺凝縮フィン６０２と接触し、空気流Ａと長尺凝縮フィン６０１及び短尺凝縮フィン６０２との間でエネルギー交換を行い、空気流Ａの温度が低下し、所定の温度まで低下した場合は、空気流Ａに含まれる水蒸気は飽和状態となり、気温がさらに低下すると、水蒸気が凝縮し、この際の温度は露点温度と称される。空気流Ａにおける水蒸気が各凝縮フィン６０１、６０２で小さな水滴に凝縮し、水滴が空気流Ａに伴って各凝縮フィン６０１、６０２の下方に傾斜するように設けられた下端６０１ｂ、６０２ｂに沿って第４側面に向かって下方へ転落（摺動）し、水滴同士が合体し、最後に各凝縮フィン６０１、６０２から落下して凝縮フィン群６０から離れる。これによって、空気流Ａにおける水蒸気を除去する。水蒸気が除去された低温空気流Ｂは、下部風路１０６と接続された連結風路１０７に沿って上部風路１０５に流れ、ファン８０の吸い込み（吸引）により上部風路１０５内に位置する放熱フィン群７０側へ流れる。ファン８０が第２空気入口４０と放熱フィン群７０との間に設けられるため、ファン８０が低温空気流Ｂを吸い込むと同時に、第２空気入口４０から進入した外部空気流Ｃを吸い込み、低温空気流Ｂと外部空気流Ｃを混合気流Ｄに混合し、放熱フィン群７０に吹き付ける。混合気流Ｄが放熱フィン群７０を通過する際に、混合気流Ｄが各放熱フィン７０１の表面と接触して通過し、各放熱フィン７０１の熱を除去し、これによって、混合気流Ｄの温度が上昇して熱風気流Ｅとなり、第３側面１０３に設けられた空気出口５０から排出される。
【００２０】
図９及び図１０に示すように、本実施例では、長尺凝縮フィン６０１の下端６０１ｂと短尺凝縮フィン６０２の下端６０２ｂは第１空気入口３０に近い側から第１空気入口３０から離れた側に向けて下方に傾斜するように設けられている。空気流Ａが各凝縮フィン６０１、６０２と接触して各凝縮フィン６０１、６０２で水滴に凝縮した際に、水滴が自重により各凝縮フィン６０１、６０２に沿って下方へ転落し、それと同時に空気流Ａの流れにより押され、各凝縮フィン６０１、６０２の下方に傾斜する下端に沿って転落し、水滴の第１空気入口３０から離れる方向に向かう移動が加速され、第４側面１０４への方向及び下方に転落する。短尺凝縮フィン６０２における水滴が下部６０２ｂに転落した際に、該水滴が長尺凝縮フィン６０１における水滴と衝突して合体し、水滴の表面張力により体積の比較的に大きな水滴に合体し、長尺凝縮フィン６０１において第４側面１０４及び下方へ速く転落して、長尺凝縮フィン６０１の下端から落下する。このように、水滴が各凝縮フィン６０１、６０２から急速に離れ、各凝縮フィン６０１、６０２による水滴の凝縮速度が速くなり、水滴が一旦凝縮フィン群６０から離れると、熱電素子２０の冷却能力の消費に対する影響がなくなり、凝縮フィン群６０は継続的に冷却効果を発揮でき、空気流Ａに対する除湿効果を向上させることができる。長尺凝縮フィン及び短尺凝縮フィンを交互に配置するように設計することで、短尺凝縮フィンで凝縮された水が長尺凝縮フィンへ合流する機会を増加させることができる。例えば、６枚の短尺凝縮フィンと５枚の長尺凝縮フィンとを交互に配置した場合、合計１１枚の凝縮フィンにより凝縮された水滴が下端で５枚（凝縮フィン総数の約半分）の長尺凝縮フィンに容易に合流し、水滴の体積の増大速度が速くなり、水滴の転落及び落下が速くなる。
【００２１】
なお、水滴が転落し、且つ下端６０１ｂ、６０２ｂに到着していない場合は、隣接する凝縮フィンにおける水滴と衝突すると、体積の比較的に大きい水滴に合体し、後続の転落速度が速くなり、水滴が各凝縮フィン６０１、６０２から速く離れることができる。
【００２２】
各凝縮フィン６０１、６０２間のフィン隙間ｄ２及び高低差ｄ３の除湿効果への影響を表すために、下記の表は、時間当たりに生成された水滴の重さを用いて、熱電除湿装置における異なる凝縮フィン隙間ｄ２及び隣接する長尺凝縮フィンと短尺凝縮フィンの高低差ｄ３について、同一の室内空間、同一の室内湿度及び同一の室温という条件で測定された除湿能力を示している。ここで、凝縮フィン群６０の外形体積（高さは３８ｍｍ程度であり、幅は４０ｍｍ程度であり、長さは４０ｍｍである）及び凝縮フィンの厚さ（１．０〜１．３ｍｍ）を一定に維持したまま、フィン隙間ｄ２の増加に伴い、凝縮フィンの総枚数が減少する。高低差ｄ３は短尺凝縮フィン６０２の長尺凝縮フィン６０１に対する短縮量であり、０〜５ｍｍで実験を行う。各組の長尺凝縮フィン及び短尺凝縮フィンの平均高さが一致するように維持される（例えば、ｄ３＝２ｍｍの場合は、長尺凝縮フィンは３９ｍｍであり、短尺凝縮フィンは３７ｍｍであい、平均は３８ｍｍであり、比較するために３８ｍｍの均一の高さを有する凝縮フィンの総表面積を同じに維持する）。
【００２３】
【表１】
2020110768.tif 000003
異なるフィン隙間及び異なるフィン総枚数の上記の実験では、高低差を有する隣接する凝縮フィンの除湿水量は、何れも高低差が０である同一高さの設計の凝縮フィンの除湿水量よりも高い。特に、隣接する凝縮フィンの高低差ｄ３が２〜４ｍｍの場合の除湿水量は最も多いため、隣接する長尺凝縮フィンと短尺凝縮フィンとの高低差ｄ３が２〜４ｍｍの場合の凝縮効率が最も良いことを示している。
【００２４】
また、図８に示すように、ファン８０が第２空気入口４０と放熱フィン群７０との間に設けられ、即ち混合気流Ｄが放熱フィン群７０と接触する前の部分に位置する。これによって、混合気流Ｄがファン８０により各放熱フィン７０１間に押し込まれ、混合気流Ｄが各放熱フィン７０１を通過する際に、各放熱フィン７０1と同時に接触して熱交換を行う。空気流が吸い込まれて流れることと押し込まれて流れることの相違点は、吸い込みにより生成された気流は平滑で安定的な気流であり、押し込みの場合は、空気流がファン羽根の回転に伴って回転し、送出された空気流は回転する気流である。従って、仮に従来技術の吸い込みの設計を採用すると、混合気流Ｄが各放熱フィン７０１間に進入した際に、安定的な混合気流と各放熱フィン７０１との接触面積は限られ、各放熱フィン７０１から除去された熱も制限され、各放熱フィン７０１の放熱効果は理想的ではない。一方、本実施例では、押し込みの設計を採用することで、生成された回転混合気流Ｄと各放熱フィン７０１との接触面積が大きく、熱の除去効果は理想的であるため、各放熱フィン７０１と熱電素子２０の放熱面２０２の放熱効果を向上させることができ、熱電素子２０の冷却面２０１に所定の低温で水滴を凝縮させ、除湿効率を向上させることができる。
【００２５】
図１２に示すように、本発明の他の実施例では、上記実施例と異なって、筐体１０内には互いに直列又は並列に接続された複数の熱電素子２０が設けられてもよい。本実施例では、２つの熱電素子２０が直列に接続され、２つの熱電素子２０の冷却面２０１は凝縮フィン群６０と接続され、２つの熱電素子２０の放熱面２０２は放熱フィン群７０と接続され、２つの熱電素子２０により除湿を行う。なお、凝縮フィン群６０及び放熱フィン群７０も複数設けられてもよく、通過する気流との熱交換効果を発揮するように気流方向においてフィンを適切にずらして配置してもよい。
【００２６】
本発明は、上記構成を有することで、以下の有利な効果を奏する。
【００２７】
（１）各凝縮フィンの下端が空気の流れ方向に沿って下方に傾斜するように設計されることで、空気流が熱電除湿装置内に進入した後に、各凝縮フィンで凝縮された水滴は空気流の流れ方向に沿って第４側面への方向及び下方へ斜めに急速に転落する。それと同時に、２つの隣接する凝縮フィンの下端の高低差を利用することで、隣接する凝縮フィンにおける水滴同士が衝突し、長尺凝縮フィンにおいて体積の比較的に大きい水滴に合体し易く、凝縮フィンから迅速に落下する。水滴が凝縮フィンにおいて迅速に転落するため、該水滴を生成した凝縮フィンの該位置においてすぐ空気流と接触してもう１つの水滴を凝縮して転落し、これによって、水滴の凝縮効率を向上させることができ、凝縮フィンによる空気流の除湿効果を向上させることができる。
【００２８】
（２）除湿後の低温空気流が外部空気流と混合気流に混合し、ファンにより混合気流を放熱フィン群に押し込み、放熱フィン群を通過させて空気出口から排出する。混合気流がファンにより押し込まれ、混合気流の流れ断面は面積が一定でなく、且つ形状が経時的に変化する回転気流であるため、混合気流が放熱フィン群を通過する際に、混合気流と各放熱フィンとの接触面積が大きく、各放熱フィンから熱を効果的に除去できる。各放熱フィンの放熱効果が良い場合は、放熱フィン群に接続された熱電素子の放熱面の温度が低下し、熱電素子の冷却面のエネルギーが再び放熱面に移動するため、冷却面の低温を維持し、冷却面が各凝縮フィンに低温を伝導することができ、各凝縮フィンによる水滴の凝縮に有利である。
【００２９】
（３）本発明は、筐体の２つの対向する側面の水平方向の長さと該２つの側面間の第１間隔との差、並びに空気出口及び空気入口が水平方向の長さの比較的に短い側面に位置するという設計により、熱電除湿装置を小さな空間内に設置することができ、熱電除湿装置の薄型化を図ることができる。
【００３０】
以上は本発明の好ましい実施例を説明しているが、本発明の特許請求の範囲に基づいて均等的に変更、修正されたものは全て本発明の範囲に属する。
【符号の説明】
【００３１】
２１    熱電装置
２３    フィン
２４    Ｎ型半導体
２６    Ｐ型半導体
２８    熱電導体
２９    クロスフローファン
３１    開口部
１００    熱電除湿装置
１０    筐体
１０１    第１側面
１０１１    長さ
１０２    第２側面
１０２１    長さ
１０３    第３側面
１０４    第４側面
１０５    上部風路
１０６    下部風路
１０７    連結風路
１０８    第１導流板
１０９    第２導流板
１１０    第３導流板
２０    熱電素子
２０１    冷却面
２０２    放熱面
３０    第１空気入口
４０    第２空気入口
５０    空気出口
６０    凝縮フィン群
６０１    長尺凝縮フィン
６０１ａ    上端
６０１ｂ    下端
６０２    短尺凝縮フィン
６０２ａ    上端
６０２ｂ    下端
７０    放熱フィン群
７０１    放熱フィン
７０１ａ    下端
８０    ファン
ｄ１    第１間隔
ｄ２    フィン隙間
ｄ３    高低差
Ａ    空気流
Ｂ    低温空気流
Ｃ    外部空気流
Ｄ    混合気流
Ｅ    熱風気流
【図１】
2020110768.tif 000004
【図２】
2020110768.tif 000005
【図３】
2020110768.tif 000006
【図４】
2020110768.tif 000007
【図５】
2020110768.tif 000008
【図６】
2020110768.tif 000009
【図７】
2020110768.tif 000010
【図８】
2020110768.tif 000011
【図９】
2020110768.tif 000012
【図１０】
2020110768.tif 000013
【図１１】
2020110768.tif 000014
【図１２】
2020110768.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】令和2年5月22日(2020.5.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１側面及び第２側面を有する筐体であって、前記第１側面と前記第２側面とは第１間隔を隔てて対向して配置され、前記第１側面の水平方向の長さ及び前記第２側面の水平方向の長さは前記第１間隔の距離よりも大きい、筐体と、
前記第１側面と前記第２側面との間に配置され、前記第１側面と前記第２側面との間の空間を上部風路と下部風路とに区分する熱電素子であって、前記上部風路の一端は前記下部風路の一端と連通し、前記熱電素子は冷却面及び放熱面を有し、前記冷却面は前記下部風路内に位置し、前記放熱面は前記上部風路内に位置する、熱電素子と、
前記筐体に設けられ、前記下部風路の他端と連通する第１空気入口と、
前記筐体に設けられ、前記上部風路の前記一端と連通する第２空気入口と、
前記筐体に設けられ、前記上部風路の他端と連通する空気出口と、
前記第１側面と略平行となり、且つ前記下部風路内に間隔を隔てて配列された複数の凝縮フィンを有する凝縮フィン群であって、各凝縮フィンの上端は前記冷却面に接続され、各凝縮フィンの前記冷却面から離れた下端は自由端であり、前記各凝縮フィンの下端は前記第１空気入口から離れた側に向けて下方に傾斜するように設けられる、凝縮フィン群と、
前記第１側面と略平行となり、且つ前記上部風路内に間隔を隔てて配列された複数の放熱フィンを有する放熱フィン群であって、各放熱フィンの下端は前記放熱面に接続される、放熱フィン群と、
前記上部風路内に固定され、前記第２空気入口と前記放熱フィン群との間に位置するファンと、を含み、
前記筐体は、対向して配置された第３側面及び第４側面をさらに有し、
前記第３側面及び前記第４側面は何れも前記第１側面及び前記第２側面とそれぞれ接続され、
前記第１空気入口及び前記空気出口は、前記筐体の前記第３側面に設けられており、
前記第２空気入口は、前記筐体の前記第４側面に設けられている、熱電除湿装置。
【請求項２】
前記複数の凝縮フィンは、複数の長尺凝縮フィン及び複数の短尺凝縮フィンにより構成され、
前記複数の長尺凝縮フィン及び前記複数の短尺凝縮フィンは、交互に隣接して配置され、
隣接する長尺凝縮フィンと短尺凝縮フィンとの間には、フィン隙間を隔てている、請求項１に記載の熱電除湿装置。
【請求項３】
前記フィン隙間は１．５〜３．５ｍｍである、請求項２に記載の熱電除湿装置。
【請求項４】
各長尺凝縮フィンの下端と各短尺凝縮フィンの下端との高低差は２〜４ｍｍである、請求項２に記載の熱電除湿装置。
【請求項５】
前記筐体は、中空状に形成され、且つ両端が開口した連結風路をさらに有し、
前記上部風路と前記下部風路とが前記連結風路を介して互いに連通するように、前記連結風路の両端が前記上部風路の前記一端及び前記下部風路の前記一端とそれぞれ連通する、請求項１に記載の熱電除湿装置。
【請求項６】
前記筐体は、前記連結風路の周壁に沿って配置された複数の第１導流板をさらに有する、請求項５に記載の熱電除湿装置。
【請求項７】
前記筐体は、前記第１空気入口と前記下部風路との間に配置され、且つ前記第１空気入口と前記下部風路とを連通させる第２導流板をさらに有する、請求項１に記載の熱電除湿装置。
【請求項８】
前記筐体は、前記空気出口と前記上部風路との間に配置され、且つ前記空気出口と前記上部風路とを連通させる第３導流板をさらに有する、請求項１に記載の熱電除湿装置。
【請求項９】
前記ファンの送風断面積は、並列に配列された前記複数の放熱フィンの断面積に対応する、請求項１に記載の熱電除湿装置。