(57)【要約】【課題】環境問題に対応したものであってしかも効率が良く、更にコンパクトな除湿機を提供する。【解決手段】スターリングサイクル機器を備え、そのスターリングサイクル機器の冷却部に冷却部側熱交換器を直結し、放熱部に放熱部側熱交換器を直結した構成であって、前記冷却部側熱交換器で空気を冷却して除湿し、その除湿された空気を前記放熱部側熱交換器で加熱する構成とする。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スターリングサイクル機器を備え、該スターリングサイクル機器の冷却部に冷却部側熱交換器を直結し、放熱部に放熱部側熱交換器を直結した除湿機であって、前記冷却部側熱交換器で空気を冷却して除湿し、その除湿された空気を前記放熱部側熱交換器で加熱することを特徴とする除湿機。
【請求項２】
前記スターリングサイクル機器の駆動部の温度を検知し、その温度に基づいて該スターリングサイクル機器の駆動を制御することを特徴とする請求項１に記載の除湿機。
【請求項３】
前記放熱部側熱交換器の温度を検知し、その温度に基づいて前記スターリングサイクル機器の駆動を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の除湿機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、室内の空気を除湿する除湿機に関するものであり、更に詳しくは、スターリングサイクル機器を用いた除湿機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、小型除湿機の代表的なものとして、蒸気圧縮式を用いたものが一般に普及している。図１１は、従来のこのような蒸気圧縮式を用いた小型除湿機の構成を模式的に示す図である。同図において、５１は冷媒の蒸気を圧縮して送り出す圧縮機、５２は圧縮された冷媒の蒸気を冷却して液体とする凝縮器、５３は膨張弁又はキャピラリーチューブを用いた絞り装置、５４は物体（ここでは空気）から熱を奪い低温にする蒸発器である。
【０００３】
この構成において、圧縮機５１で圧縮された冷媒は、凝縮器５２，絞り装置５３，蒸発器５４を通過して、再び圧縮機５１に戻ることにより、冷凍サイクルを形成している。このとき、外部より湿った空気が矢印ａのように流入すると、これがまず蒸発器５４を通過してここで冷却され、空気中の水分は凝縮水として取り除かれる。
【０００４】
そして、凝縮器５２を通過してここで再加熱され、除湿した空気として矢印ｂで示すように流出する。これらの空気の流れは、送風機用電動モータ５７で回転する送風機５６により生じている。なお、上記取り除かれた凝縮水は、凝縮水タンク５５に溜められる。また、冷媒としては一般にフロンガス：Ｒ１３４ａが使用される。
【０００５】
また、特開平４−１３０号公報には、スターリングサイクルを除湿機に組み込み、吸熱器に温度センサーを取り付け、或る設定温度以下になると、温度センサーからの信号を受け、制御装置によりモータを停止することが記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような蒸気圧縮式を用いた従来の構成では、近年指摘されている環境問題のうち、特に地球温暖化に大きな影響を及ぼすとされる上記フロンガス：Ｒ１３４ａが用いられているので、あまり好ましくない。
【０００７】
また、上記特開平４−１３０号公報に記載されているような構成では、センサーの配置部位が限られており、またこれに伴い制御動作も限定されたものとなるため、よりきめの細かい運転が不可能であり、更なる省エネルギー化や信頼性の向上を図ることは困難である。加えて、省スペース化の観点についても不十分なものとなっている。
【０００８】
本発明は、このような問題点に鑑み、環境問題に対応したものであってしかも効率が良く、更にコンパクトな除湿機を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、スターリングサイクル機器を備え、そのスターリングサイクル機器の冷却部に冷却部側熱交換器を直結し、放熱部に放熱部側熱交換器を直結した構成であって、前記冷却部側熱交換器で空気を冷却して除湿し、その除湿された空気を前記放熱部側熱交換器で加熱することを特徴とする。
【００１０】
また、前記スターリングサイクル機器の駆動部の温度を検知し、その温度に基づいてそのスターリングサイクル機器の駆動を制御することを特徴とする。
【００１１】
また、前記放熱部側熱交換器の温度を検知し、その温度に基づいて前記スターリングサイクル機器の駆動を制御することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
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。以下の各実施形態では、構成が比較的シンプルなスターリングサイクル機器を除湿機に組み込んだ例を示している。ここではスターリング冷凍機（ヒートポンプ機能を含む）及びヴィルミエ機関を総称してスターリングサイクル機器と呼ぶ。これらの機器は、作動媒体として、ヘリウムガス，水素ガス，窒素ガス等の、地球環境に悪影響を与えないガスを採用し、スターリングサイクルをベースとして冷凍，空調等を行うものである。
【００１３】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る除湿機の構成を模式的に示す縦断面図である。同図に示すように、除湿機の中央部にはスターリングサイクル機器Ｓが縦向きに設けられている。スターリングサイクル機器Ｓの上部にはピストン１、下部にはディスプレーサ２を備え、ピストン１はその周囲に位置する駆動部である電動モータ３により上下方向に往復駆動される。これにより、ディスプレーサ２の上下方向の往復動と相俟って、作動ガスが圧縮膨張を繰り返し、吸熱及び放熱を行う。ここではスターリングサイクルの詳細な説明は省略する。
【００１４】
一方、ディスプレーサ２の下側には冷却部４、上側には放熱部５が配置されている。そして、冷却部４の周囲には冷却部側熱交換器である冷却器９が、放熱部５の周囲には放熱部側熱交換器である放熱器１１が直結されている。また、スターリングサイクル機器Ｓの上側には、送風機６とこれを回転させる送風機用電動モータ７が配置されている。さらに、スターリングサイクル機器Ｓの下側周囲には空気吸い込み口８が、送風機６の上側即ち除湿機の上端には吹き出し口１４が開けられている。なお、除湿機の上部内側面に設けられた１６は、電動モータ３を制御する制御装置である。
【００１５】
今、スターリングサイクル機器Ｓを駆動すると、冷却部４は冷却され、放熱部５は暖められる。このとき、送風機６を送風機用電動モータ７で回転させると、矢印Ａで示すように、外部の空気が空気吸い込み口８より吸い込まれる。吸い込まれた空気は冷却器９を通過してここで冷却され、露点温度以下になれば、この空気中の水蒸気の一部が凝縮し、凝縮水として取り除かれる。なお、取り除かれた凝縮水は、除湿機底部に設けられた凝縮水タンク１０に溜められる。
【００１６】
冷却器９を通過した空気は、更に放熱器１１を通過してここで加熱され、相対湿度の低い空気となる。そして、電動モータ３の外郭１２及び送風機用電動モータ７の外郭１３を通過して、これらモータの冷却を行う。最後に、矢印Ｂで示すように、送風機６により吹き出し口１４から吹き出される。なお、外郭１２はスターリングサイクル機器Ｓの外郭でもある。
【００１７】
このように、スターリングサイクル機器の冷却部及び放熱部に直接熱交換器を配置し、側路を一切排除した構成とすることにより、除湿機の省スペース化が図られ、使用者がその収納に困るようなことが無くなる。
【００１８】
図２は、本発明の第２の実施形態に係る除湿機の構成を模式的に示す縦断面図である。本実施形態では、上記第１の実施形態の構成に加えて、冷却器９に温度センサー１５が取り付けられている。そして、除湿機の運転中に冷却器９が或る設定温度以下になると、温度センサー１５からの信号を受け、制御装置１６により電動モータ３の駆動を停止する。このように制御することにより、冷却器９での凝縮水の凍結等を防止することができ、きめ細かで効率の良い運転を行うことができる。
【００１９】
図３は、本発明の第３の実施形態に係る除湿機の構成を模式的に示す縦断面図である。本実施形態では、上記第１の実施形態の構成に加えて、電動モータ３の外郭１２に温度センサー１７が取り付けられている。そして、除湿機の運転中に電動モータ３が或る設定温度以上になると、温度センサー１７からの信号を受け、制御装置１６により電動モータ３の駆動を停止する。このように制御することにより、電動モータ３が過熱して破壊されるのを防止することができ、商品の信頼性も向上する。
【００２０】
図４は、本発明の第４の実施形態に係る除湿機の構成を模式的に示す縦断面図である。本実施形態では、上記第１の実施形態の構成に加えて、放熱器１１に温度センサー１８が取り付けられている。そして、除湿機の運転中に放熱器１１が或る設定温度以上になると、温度センサー１８からの信号を受け、制御装置１６により電動モータ３の駆動を停止する。このように制御することにより、放熱器１１の過熱により電動モータ３が破壊されるのを防止することができ、商品の安全性，信頼性も向上する。
【００２１】
図５は、本発明の第５の実施形態に係る除湿機の構成を模式的に示す縦断面図である。本実施形態では、上記第１の実施形態の構成に加えて、制御装置１６にインバータ１９が接続されている。そして、電動モータ３の駆動をインバータ方式とすることにより、何らかの状態で駆動を停止させる制御領域に近づいたときでも、すぐに停止させずに電動モータ３の駆動周波数を低下させ、連続運転を可能としている。さらに、除湿機を運転している室内の湿度が下がってきた場合にも、電動モータ３の駆動周波数を低下させる。これにより、除湿機の省エネルギー化が図られ、またよりきめの細かい運転が可能となる。
【００２２】
図６は、本発明の第６の実施形態に係る除湿機の構成を模式的に示す縦断面図である。本実施形態では、上記第１の実施形態の構成に加えて、冷却器９，電動モータ３の外郭１２，及び放熱器１１に温度センサー１５，１７，１８が取り付けられており、また制御装置１６にインバータ１９が接続されている。そして、送風機用電動モータ７の回転数を例えば強，中，弱と切り換え可能にしておき、上記各温度センサー１５，１７，１８によって検出された温度から、最適な風量を得るべく、インバータ１９が接続された制御装置１６により送風機用電動モータ７の回転数を切り換える構成としている。これにより、除湿機の省エネルギー化が図られ、またよりきめの細かい運転が可能となる。
【００２３】
図７は、本発明の第７の実施形態に係る除湿機の構成を模式的に示す縦断面図である。本実施形態では、上記第１の実施形態の構成に加えて、空気吸い込み口８に温度センサー２０及び湿度センサー２１が設けられており、また制御装置１６にインバータ１９が接続されている。そして、この温度センサー２０及び湿度センサー２１により、除湿される室内における空気の状況を把握し、これに基づきインバータ１９が接続された制御装置１６により、電動モータ３の駆動周波数の最適制御や、送風機用電動モータ７の回転数を最適制御する構成としている。これにより、除湿機の省エネルギー化が図られ、またよりきめの細かい最適な運転状態に制御される。
【００２４】
図８〜図１０は、本発明の除湿機においてそれぞれ異なる種類の送風機を用いた構成を模式的に示す縦断面図である。なお、各図においては、上述した温度センサー２０，湿度センサー２１，制御装置１６，インバータ１９等の図示を省略している。まず図８は、送風機６にプロペラファンを代表とする軸流式ファンを適用した構成を示している。これは、上記各実施形態で図示した構成と同じである。
【００２５】
また図９は、送風機６にシロッコファンやターボファンを代表とする遠心式ファンを適用した構成を示している。ここでは同図に示すように、スターリングサイクル機器Ｓを横向きに配置しており、これの冷却部４付近の除湿機側面には空気吸い込み口８が、電動モータ３付近の除湿機上面には吹き出し口１４が開けられている。そして、矢印Ａで示すように、外部の空気が空気吸い込み口８より吸い込まれ、スターリングサイクル機器Ｓの各部を通過した後、矢印Ｂで示すように、送風機用電動モータ７で回転する送風機６により、吹き出し口１４から吹き出される。
【００２６】
最後に図１０は、送風機６にクロスフローファンを代表とする貫流式ファンを適用した構成を示している。ここでは同図に示すように、縦向きに設けられたスターリングサイクル機器Ｓの上側に、回転軸方向を横向きにした送風機６とこれを回転させる送風機用電動モータ７が配置されている。そしてこれにより、電動モータ３付近の除湿機側面に開けられた吹き出し口１４から、矢印Ｂで示すように空気が吹き出される。
【００２７】
送風機６に使用されるこれらファンの種類を変更することにより、除湿機で除湿されて相対湿度の低くなった空気を吹き出し口１４から吹き出すときの、風の分散の仕方や到達距離を異ならせることができる。これにより、使用者のニーズにあった除湿機を選択することが可能となる。また、除湿機に搭載するスターリングサイクル機器を同じものとし、送風機の種類を変更するだけで、本体形状の異なる商品ラインアップを提供することができるので、商品開発期間を短縮することが可能となる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、環境問題に対応したものであってしかも効率が良く、更にコンパクトな除湿機を提供することができる。
【００２９】
具体的には、スターリングサイクル機器を備え、そのスターリングサイクル機器の冷却部に冷却部側熱交換器を直結し、放熱部に放熱部側熱交換器を直結した構成であって、前記冷却部側熱交換器で空気を冷却して除湿し、その除湿された空気を前記放熱部側熱交換器で加熱する構成としている。
【００３０】
このように、スターリングサイクル機器の冷却部及び放熱部に直接熱交換器を配置し、側路を一切排除した構成とすることにより、除湿機の省スペース化が図られ、使用者がその収納に困るようなことが無くなる。また、作動ガスにフロンガスを用いないため、地球温暖化等の不具合を生じることはない。
【００３１】
また、前記スターリングサイクル機器の駆動部の温度を検知し、その温度に基づいてそのスターリングサイクル機器の駆動を制御する構成としている。これにより、運転している部屋の温度状況により最適な運転制御が行えるとともに、異常運転回避も可能となる。
【００３２】
また、前記放熱部側熱交換器の温度を検知し、その温度に基づいて前記スターリングサイクル機器の駆動を制御する構成としている。これにより、異常運転回避が図られ、商品の安全性，信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の構成を模式的に示す縦断面図。
【図２】本発明の第２の実施形態の構成を模式的に示す縦断面図。
【図３】本発明の第３の実施形態の構成を模式的に示す縦断面図。
【図４】本発明の第４の実施形態の構成を模式的に示す縦断面図。
【図５】本発明の第５の実施形態の構成を模式的に示す縦断面図。
【図６】本発明の第６の実施形態の構成を模式的に示す縦断面図。
【図７】本発明の第７の実施形態の構成を模式的に示す縦断面図。
【図８】送風機に軸流式ファンを適用した構成を示す縦断面図。
【図９】送風機に遠心式ファンを適用した構成を示す縦断面図。
【図１０】送風機に貫流式ファンを適用した構成を示す縦断面図。
【図１１】従来の蒸気圧縮式を用いた小型除湿機の構成を模式的に示す図。
【符号の説明】
１　　ピストン
２　　ディスプレーサ
３　　電動モータ
４　　冷却部
５　　放熱部
６　　送風機
７　　送風機用電動モータ
８　　空気吸い込み口
９　　冷却器
１０　　凝縮水タンク
１１　　放熱器
１４　　吹き出し口
１５，１７，１８，２０　　温度センサー
１６　　制御装置
１９　　インバータ
２１　　湿度センサー
Ｓ　　スターリングサイクル機器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004011932.tif 000009
【図８】
2004011932.tif 000010
【図９】
2004011932.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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