(57)【要約】    【課題】  室温に依存することなく除湿量を向上させることができ、かつ低消費電力の除湿機を提供する。    【解決手段】  エバポレータ26が熱交換器６内部に設けられると共に、熱交換器６からヒータ４に至る循環空気５の経路にコンデンサ23が設けられ、エバポレータ26では循環空気５から冷媒へ、一方コンデンサ23では冷媒から循環空気５へそれぞれ熱の受け渡しが行われる。熱交換器６にエバポレータ26を設けることにより、室内空気１が熱交換器６で熱交換される熱量が大幅に減少するため、相対湿度を低下させることなくゼオライトロータ２に流入させることができる。また、コンデンサ23によりヒータ４からの熱量を極力少なくして水蒸気を放出させることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換部を通した気体を吸湿部で吸湿し、水分を放出させ冷却して除湿を行う除湿機において、前記熱交換部に冷却手段を設けると共に、前記冷却手段が吸熱した熱を放熱し、前記水分を加熱させる放熱手段を設けたことを特徴とする除湿機。
【請求項２】
湿気を凝縮液として貯める貯液部を備えた除湿機において、凝縮液を加熱するように高温部を配置したことを特徴とする除湿機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体から湿気を除去する除湿機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般家電市場にある除湿機は、コンプレッサ（圧縮機）を内蔵し、エバポレータ（蒸発器）で室内空気を冷却することにより空気内の湿度を結露させ除湿する冷凍サイクル式除湿機と、ゼオライト等の吸湿性多孔質材料をローター状に加工したものを利用し、一旦、室内の空気の水分を当該ローターに吸湿させ、吸湿したローターに電気ヒーターで作った高温の温風を当て、ローター内の水分を高温・高湿の空気として取り出し、その空気を室内空気で冷却することにより高温・高湿の空気内の湿度を結露させ除湿するゼオライト式除湿機の２タイプが存在している。
【０００３】
前者の一般的な除湿機として、特許文献１に開示されるようなものがある。これは、図４に示すような冷凍サイクル機構21により除湿を行う。すなわち、圧縮部としてのコンプレッサ22により圧縮した冷媒を、コンデンサ23（凝縮器）→ドライヤ24→キャピラリチューブ25→エバポレータ26→コンプレッサ22の冷却用循環路29で循環することにより、エバポレータ26を冷やし、それに近接している凝縮部としてのコンデンサ23を暖める一方で、蒸発部としてのエバポレータ26に、送風機31により外部から送り込まれた空気中の水分を付着させ、乾燥状態になった空気を除湿機上部又は前面から吹き出すことで、室内の除湿を行なう。エバポレータ26に付着した水分は、凝縮水として貯液部たる図示しないタンク７に貯められる。なお、27は冷媒が循環する経路を切り替える二方弁であり、二方弁27が閉じた状態では前記冷却用循環路29が形成され、二方弁27が開くと、コンプレッサ22→二方弁27→エバポレータ26→コンプレッサ22に至る加熱用循環路30が形成される。
【０００４】
一方、後者の一般的な除湿機として、特許文献２に開示されるようなものがある。これは、図５に示すようなゼオライトロータ機構10により除湿を行う。すなわち、室内空気１を吸湿部としてのゼオライトロータ２に通し、その中の水分をゼオライトロータ２に吸着させ、乾燥空気３として室内に吹き出すものである。ゼオライトロータ２は回転をしており、ヒータ４により加熱された空気をゼオライトロータ２に吹き付けることにより吸湿されている水分を加熱し、高温・多湿の循環空気５として熱交換部たる熱交換器６内に吹き出すことで、冷却された水分が結露し、凝縮水としてタンク７に貯められるものである。
【０００５】
両者いずれにおいても、室内の湿った空気から取り除いた水分すなわち凝縮水は、水受け皿（図示せず）に滴下し、その後水受け皿に設けてある排水口よりタンク７に排水されており、このとき凝縮水は冷却状態（低温状態）でタンク７に貯められている。
【０００６】
冷凍サイクル式除湿機は、除湿効率がよく、少ない消費電力で多くの除湿量を得ることができるが、室内空気の温度が低下すると除湿量も大きく減少する特徴を有している。一方ゼオライト式除湿機は、ヒータ４で消費する電力が大きく、除湿効率は低いものの、室内空気の湿度が低下しても除湿量が大きく減少することはなく、低温の際の除湿量を確保することができる特徴を有している。
【特許文献１】特開２００３−１４４８３３号公報
【特許文献２】特開２００２−３１０４８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記従来のゼオライト式除湿機では、熱交換器６の冷却には室内空気１が使用されているため、ゼオライトロータ２に流入する室内空気１は、熱交換器６により熱交換され暖かくなる（温度が上昇する）ので、相対湿度が低下した状態でゼオライトロータ２に流入することとなり、ゼオライトロータ２に吸着される水分量が減少する原因となっている。
【０００８】
また、熱交換器６内の循環空気５は結露する状態すなわち相対湿度は１００％になっているが、室内空気１で冷却していることから、室温以下まで温度を低下させて結露量を増加させることができないという問題があった。
【０００９】
さらに、前述したようにヒータ４で消費する電力が大きく、除湿機全体として低消費電力化が困難であるという問題があった。
【００１０】
その他、冷凍サイクル式除湿機とゼオライト式除湿機で共通して、０℃以下の低室温では、前記凝縮水が前記水受け皿及び水受け皿の排水口部で氷結し、やがては排水口を氷で閉塞してしまい、除湿機本体外部にその凝縮水が溢れ出てしまうという状況に至る虞があった。従来は、この状況を回避するために室温センサなどで０℃以下を検出した場合に、運転を自動的に停止させるような制御を搭載するなどしていたが、低室温時には運転することができないという問題があった。
【００１１】
そこで本発明は上記問題点に鑑み、室温に依存することなく除湿量を向上させることができ、かつ低消費電力の除湿機を提供することを第一の目的とする。
【００１２】
また、低室温時にも凝縮水が氷結することなく貯液部へ排水可能とする除湿機を提供することを第二の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明における請求項１の除湿機では、熱交換部に冷却手段を設けることにより、気体が熱交換部で熱交換される熱量が大幅に減少するため、相対湿度を低下させることなく吸湿部に流入させることができる。しかも、冷却手段の温度が室温以下まで低下した場合には、熱交換部内での結露量を増加させることができると共に、熱交換部を通過する気体を冷やして気体の相対湿度を上昇させることもできる。その一方で、放熱手段により、冷却手段が吸熱した排熱を再利用して、吸湿部に吸着した水分を加熱させることができ、加熱手段を設けたとしても、加熱手段からの熱量を極力少なくして水蒸気を放出させることができる。
【００１４】
本発明における請求項２の除湿機では、除湿機を構成する高温部の熱を利用して、凝縮水を加熱するため、凝縮水が凍結せずに貯液部へ排水することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の請求項１によると、室温に依存することなく除湿量を向上させることができ、かつ低消費電力の除湿機を提供することができる。
【００１６】
本発明の請求項２によると、既存の構成を利用して、低室温時にも凝縮水が氷結することがない除湿機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照しながら、本発明における除湿機の好ましい各実施例を説明する。なお、従来例と同一箇所には同一符号を付し、共通する部分の説明は重複するため極力省略する。
【実施例１】
【００１８】
図１は、第１実施例における除湿機の概略構成を示した説明図である。同図において、８は除湿機の外郭をなす本体であり、本体８内部には、ゼオライトロータ２と、ヒータ４と、熱交換器６と、循環空気５をゼオライトロータ機構10内で循環させる循環送風機11とから構成されるゼオライトロータ機構10と、コンプレッサ22と、放熱手段としてのコンデンサ23と、冷却手段としてのエバポレータ26とから構成される冷凍サイクル機構21とが配置されている。なお、冷凍サイクル機構21のドライヤ24，キャピラリチューブ25，二方弁27などは、図示を省略している。
【００１９】
また、本体８を貫通する室内空気１の流路には、従来と同様に、室内空気１の上流側より熱交換器６，ゼオライトロータ２，送風機12が配置され、室内空気１は、送風機12により本体８内部に取り込まれて熱交換器６を通過し、ゼオライトロータ２の吸湿領域２ａにより水分を吸湿されてから、乾燥空気３として本体８の外部へ排気されるように構成されている。
【００２０】
ゼオライトロータ２の室内空気１下流側には、加熱手段としてのヒータ４が設けられ、このヒータ４により、ゼオライトロータ２のヒータ４に臨む部分すなわち再生領域２ｂを通過しようとする循環空気５を加熱するように構成されている。ヒータ４を通過することで加熱された循環空気５は、ゼオライトロータ２の再生領域２ｂ，熱交換器６，循環送風機11を経てヒータ４に戻り、ゼオライトロータ機構10内部を循環することとなる。このとき、循環空気５は、循環送風機11からの風力により循環する。
【００２１】
ゼオライトロータ２は、ハニカム状のゼオライトで形成され、図示しない駆動手段により回転する円盤状の回転体として設けられており、吸湿領域２ａ，再生領域２ｂを順次回転移動させながら吸放湿を繰り返す。ゼオライトロータ２にはゼオライトの他、ハニカム構造で形成された担体に、シリカゲル等の無機系吸湿剤を担持させたものを用いてもよい。
【００２２】
本実施例における除湿機は、ゼオライト式除湿機に冷凍サイクル機構21を併用することにより、除湿量を向上させ、同電力での除湿効率を高めるものである。すなわち、冷凍サイクル機構21は、ゼオライトロータ機構10の除湿量を向上させる目的で設けられており、冷凍サイクル機構21内部を循環する冷媒とゼオライトロータ機構10内部を循環する循環空気５との間で熱交換を行うよう構成されている。具体的には、エバポレータ26が熱交換器６内部に設けられると共に、熱交換器６からヒータ４に至る循環空気５の経路にコンデンサ23が設けられ、エバポレータ26では循環空気５から冷媒へ、一方コンデンサ23では冷媒から循環空気５へそれぞれ熱の受け渡しが行われる。なお、本体８にゼオライトロータ機構10と冷凍サイクル機構21との２つの機構を収納しなければならないため、コンプレッサ22は小型のものが好ましい。冷凍サイクル機構21は、ゼオライトロータ機構10を補助するためのものであるため、コンプレッサ22が小型であっても何ら問題はない。
【００２３】
次に、本実施例における発明の作用について説明する。
【００２４】
除湿機の運転を開始すると、送風機12が動作することにより室内空気１が本体８に取り込まれる。この室内空気１は、熱交換器６を通り、ゼオライトロータ２により吸湿され、乾燥空気３となって外部へ排気される。ゼオライトロータ機構10を構成するゼオライトロータ２は、図示しない駆動手段により連続的に回転するため、水分を吸着した部分が吸湿領域２ａから再生領域２ｂに順次回転移動していく。
【００２５】
それと同時に、冷凍サイクル機構21を構成するコンプレッサ22が動作を開始し、冷媒が冷却用循環路29を循環する。すなわち、コンプレッサ22で圧縮された冷媒が、コンプレッサ22からコンデンサ23に入り、ここで冷媒中の熱を放出した後、エバポレータ26において蒸発すると共に、エバポレータ26の温度を低下させ、コンプレッサ22に再び戻る。
【００２６】
ゼオライトロータ機構10内部では、循環空気５が循環送風機11によって、ヒータ４に送り出される。ゼオライトロータ２の再生領域２ｂでは、ヒータ４の輻射熱と、ヒータ４により加熱された循環空気５とにより加熱されることにより、室内空気１から吸着した水分が放出される。そのため、循環空気５は、当該放出した水分を多量に含み高温高湿となって、ゼオライトロータ２の再生領域２ｂから熱交換器６に流入する。
【００２７】
熱交換器６内部では、循環空気５が冷却され、循環空気５に含まれる水分が凝縮，結露し、凝縮水として熱交換器６下方に設置されたタンク７に貯められる。このとき、循環空気５は、室内空気１により冷却された熱交換器６で冷却されると共に、熱交換器６内部に設置されたエバポレータ26により冷却される。エバポレータ26は、循環空気５を冷却し結露量をアップさせるよう、熱交換器４内の温度を下げるために設置されており、高温多湿の循環空気５をエバポレータ26で冷却することにより、循環空気５を大幅に冷却することが可能となり、結露量すなわち除湿量を多くすることが可能となる。エバポレータ26を設置することにより熱交換器６の温度が上昇しない為、ゼオライトロータ２に流入する室内空気１の温度が上昇せず、相対湿度の低下もないことからゼオライトロータ２へ吸着する効率も高く保つことが可能となる。
【００２８】
とりわけ、エバポレータ26の温度が室温以下まで低下した場合には、熱交換器６を通過する室内空気１を冷やして室内空気１の相対湿度を上昇させることもできる。従って、室内空気１の相対湿度が高い状態でゼオライトロータ２に流入することとなり、ゼオライトロータ２に吸着される水分量が増加する。従来のゼオライト式除湿機では、室内空気１は、熱交換器６から熱を与えられることで温度が上昇するため、結果的に室温が数度上昇することがあったが、エバポレータ26により室内空気１を冷やすことで、室温の上昇をも抑えることができる。
【００２９】
熱交換器６を通過した循環空気５は、循環送風機11に戻る前に、コンデンサ23により加熱される。言い換えれば、冷凍サイクル機構21は、エバポレータ26で吸熱した熱をコンデンサ23で放熱することにより、ヒータ４に流入する循環空気５を加熱する。これは、コンプレッサ22で使用した以上のエネルギーで循環空気５を加熱できることを意味する。
【００３０】
コンデンサ23により加熱された循環空気５は、ヒータ４に送り出され、上記経路を循環することとなる。このように、循環空気５がヒータ４に加えてコンデンサ23からも加熱されるよう構成されている。従って、コンデンサ23により、エバポレータ26が吸熱した排熱を再利用して、ゼオライトロータ２の吸湿領域２ａに吸着した水分を加熱させることができ、ヒータ４からの熱量を極力少なくして水蒸気を放出させることができる。
【００３１】
以下、本実施例における除湿機の変形例について説明する。
【００３２】
当該変形例では、冷凍サイクル機構21の代わりにペルチェ素子を使用する。ペルチェ素子は、ｎ形およびｐ形半導体に金属を接触させたものであり、これに電流を流すと、熱エネルギーが前記金属間で運搬されるため、一方の金属（電極）では吸熱が、他方の金属（電極）では発熱が起こる。図１のエバポレータ26の代わりに冷却手段としてペルチェ素子の吸熱側電極を用い、コンデンサ23の代わりに放熱手段としてペルチェ素子の発熱側電極を用いることで同様の効果を得ることができる。この場合、ヒートパイプやアルミなどの熱伝導部材を使って、ペルチェ素子の各電極から、別空間に引き回すようにすればよい。
【００３３】
以上のように本実施例では、熱交換部としての熱交換器６を通した気体としての室内空気１を吸湿部としてのゼオライトロータ２で吸湿し、ゼオライトロータ２に吸着した水分を放出させた水蒸気を含む循環空気５を熱交換器６で冷却凝縮して除湿を行う除湿機において、熱交換器６に冷却手段としてのエバポレータ26を設けると共に、エバポレータ26が吸熱した熱を放熱し、前記水分を加熱させる放熱手段としてのコンデンサ23を設けている。
【００３４】
このようにすると、熱交換器６にエバポレータ26を設けることにより、室内空気１が熱交換器６で熱交換される熱量が大幅に減少するため、相対湿度を低下させることなくゼオライトロータ２に流入させることができる。しかも、エバポレータ26の温度が室温以下まで低下した場合には、熱交換器６内での結露量を増加させることができると共に、熱交換器６を通過する室内空気１を冷やして室内空気１の相対湿度を上昇させることもできる。その一方で、コンデンサ23により、エバポレータ26が吸熱した排熱を再利用して、ゼオライトロータ２に吸着した水分を加熱させることができ、ヒータ４を設けたとしても、ヒータ４からの熱量を極力少なくして水蒸気を放出させることができる。以上より、室温に依存することなく除湿量を向上させることができ、かつ低消費電力の除湿機を提供することができる。
【実施例２】
【００３５】
図２及び図３は、第２実施例における除湿機の構成を示したものであり、除湿機の外郭部分を取り除いた状態が図示してある。同図において、除湿機の底部としての基台45上には、振動吸収部材としてのコイルばね46を介してコンプレッサ22が設置されている。コンプレッサ22に接続された細長い吐出管40は、上方に配置されたコンデンサ23に接続される。吐出管40は、コンプレッサ22により圧縮された冷媒をコンデンサ23に送出（吐出）する流路であり、冷却用循環路29の一部を構成する。一方で、吐出管40は二方弁27とも接続され、二方弁27により吐出管40を流れる冷媒の経路が、冷却用循環路29と加熱用循環路30のどちらかに切り替えられる。
【００３６】
コンデンサ23と対向してエバポレータ26が配置され、コンデンサ23とエバポレータ26とは、途中図示しないドライヤ24を介して、キャピラリチューブ25で接続されている。室内空気１は、エバポレータ26側から除湿機内に取り込まれるようになっており、エバポレータ26，コンデンサ23の順に通過することとなる。エバポレータ26とコンプレッサ22との間は、冷却用循環路29の一部を構成する吸込管41で接続されており、エバポレータ26内の冷媒は、吸込管41を通ってコンプレッサ22に吸い込まれ、回収される。本実施例における冷却用循環路29は、コンプレッサ22→吐出管40→コンデンサ23→ドライヤ24→キャピラリチューブ25→エバポレータ26→吸込管41→コンプレッサ22という経路で構成される。
【００３７】
エバポレータ26の直下には、エバポレータ26で凝縮した凝縮水を受ける水受け皿42が設けられており、その水受け皿42には高温部としての吐出管40の一部である吐出管放熱部40ａが配置されている。この吐出管放熱部40ａは、室内空気１の湿気をエバポレータ26で冷却、凝縮した凝縮水が滴下する部分に配置され、冷却されたエバポレータ26とほぼ同等の温度の冷却水と、高温である吐出管放熱部40ａとの間で熱交換を行うよう構成されている。また、水受け皿42内に吐出管放熱部40ａを配置しているため、コンプレッサ22が運転しているときは、水受け皿42内は常にやや高い温度に温められている。このように、水受け皿42に高温の吐出管放熱部40ａを配置することにより、低室温時でも常に０℃以上に凝縮水が加熱され、氷結しないような構造になっている。なお、吐出管放熱部40ａの代わりに、例えばコンデンサ23やコンプレッサ22、若しくは図示しない電源部などの高温になるものを水受け皿42付近に配置するようにしてもよい。いずれにしても、前記高温部は、凝縮水を加熱可能なものであればどのようなものでもよい。また、高温部を水受け皿42の底面外側などに接触させ、水受け皿42を直接加熱するよう構成してもよい。水受け皿42に滴下した凝縮水は、その後水受け皿42に設けてある排水口よりタンク７（図示せず）に排水され、タンク７に貯められる。
【００３８】
次に、本実施例における発明の作用について説明する。
【００３９】
除湿機の運転を開始すると、通常の除湿運転時では、二方弁27が閉じているので、コンプレッサ22により圧縮された冷媒が、二方弁27を通らず冷却用循環路29を通って循環する。すなわち、冷媒はコンプレッサ22から吐出管40を通じてコンデンサ23に入り、ここで冷媒中の熱を放出した後、ドライヤ24からキャピラリチューブ25に入って膨張される。その後、エバポレータ26において冷媒は蒸発すると共に、エバポレータ26の温度を低下させ、吸込管41を通じてコンプレッサ22に再び戻る。その際、図示しない送風機31により本体１内に吸い込んだ室内空気１がエバポレータ26に触れて冷却除湿され、この冷却した空気がコンデンサ23で加温されて、外部に乾燥空気３として排出される。
【００４０】
このとき、エバポレータ26には、室内空気１中の水分が凝縮した凝縮水が付着し、エバポレータ26から水受け皿42に滴下する際に、水受け皿42に配置された高温の吐出管放熱部40ａと接触することとなる。凝縮水と吐出管放熱部40ａとの間で熱交換が行われることで、凝縮水の温度が上昇し、反対に吐出管放熱部40ａ内部を流れる冷媒の温度が低下する。このように、水受け皿42に吐出管放熱部40ａを配置し、凝縮水との間で熱交換を行うことにより、低室温時においても常に水受け皿42に滴下する凝縮水を０℃以上に保ち、凝縮水が氷結しないようにしている。また、吐出管放熱部40ａの輻射熱により水受け皿42も温められているため、水受け皿42に滴下した後も凝縮水が氷結することはない。従って、低室温時においても除湿運転を可能にすることができる。とりわけ、本実施例では、凝縮水は冷凍サイクル機構21を構成する吐出管放熱部40ａと熱交換するため、冷凍サイクル機構21の熱交換量を増加させことができる。すなわち、冷凍サイクル機構21内で循環する冷媒の熱交換量を増加させて効率の良い運転を可能にすることができる。
【００４１】
以上のように本実施例では、気体としての室内空気１から奪った湿気を凝縮水として貯める貯液部としてのタンク７を備えた除湿機において、当該除湿機を構成する高温部としての吐出管放熱部40ａによりタンク７に貯えられる凝縮水を加熱するように吐出管放熱部40ａを配置したことを特徴とする除湿機。
【００４２】
このようにすると、除湿機を構成する吐出管放熱部40ａの熱を利用して、凝縮水を加熱するため、凝縮水が凍結せずにタンク７へ排水することができる。従って、既存の構成を利用して、低室温時にも凝縮水が氷結することがない除湿機を提供することができる。
【００４３】
また本実施例では、前記高温部を、冷凍サイクル機構21内部を循環する冷媒の熱を放出させる吐出管放熱部40ａとし、前記凝縮水と前記冷媒との間で熱交換を行うよう前記高温部を配置している。
【００４４】
このようにすると、冷凍サイクル機構21内で循環する冷媒の熱交換量を増加させて効率の良い運転を可能にすることができる。
【００４５】
なお、本発明は、上記各実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。もちろん、除湿機の除湿方式は冷凍サイクル式及びゼオライト式に限らず、その他の除湿方式にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１実施例における除湿機の概略構成を示す説明図である。
【図２】本発明の第２実施例における除湿機の側面図である。
【図３】同上、除湿機の平面図である。
【図４】従来例における除湿機の冷凍サイクル機構を示す説明図である。
【図５】同上、除湿機の概略構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  室内空気（気体）
２  ゼオライトロータ（吸湿部）
６  熱交換器（熱交換部）
７  タンク（貯液部）
23  コンデンサ（放熱手段）
26  エバポレータ（冷却手段）
40ａ  吐出管放熱部（高温部）
【図１】
2006118759.tif 000003
【図２】
2006118759.tif 000004
【図３】
2006118759.tif 000005
【図４】
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【図５】
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