(57)【要約】【課題】内部熱交換器を有する除湿機において、風速分布や温度分布の偏りによる熱交換効率低下を改善するとともに、小型化を可能とする効率の良い除湿機を得ることを目的とする。【解決手段】冷凍サイクルを有する除湿機において、蒸発器３から凝縮器２に至る風路に内部熱交換器１０７を設け、この内部熱交換器１０７を一次側と二次側を湾曲風路６で接続し、湾曲風路６を複数回遮るように蒸発器３ａ、３ｂを配置することにより、風速分布や温度分布の偏りによる熱交換効率の低下を改善し、湾曲風路６の省スペース化を図り、除湿機の本体１を小型化することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体内に圧縮機、凝縮器、絞り手段、蒸発器を備え、この順に冷媒配管にて接続することにより冷凍サイクルを形成し、除湿対象となる空気の流入口から前記蒸発器へ入る空気と前記蒸発器を通過後の冷却除湿された空気との間で熱交換が行われるように内部熱交換器と湾曲風路を設け、この湾曲風路を複数回遮るように前記蒸発器を配置し、前記内部熱交換器の一次流路を出た空気が前記蒸発器を通過して前記内部熱交換器の二次流路に入る構成とした除湿機。
【請求項２】
本体内に圧縮機、凝縮器、絞り手段、蒸発器を備え、この順に冷媒配管にて接続することにより冷凍サイクルを形成し、除湿対象となる空気の流入口から前記蒸発器へ入る空気と前記蒸発器を通過後の冷却除湿された空気との間で熱交換が行われるように内部熱交換器と湾曲風路を設け、この湾曲風路内に前記蒸発器を配置するとともに、前記蒸発器の通風抵抗は前記湾曲風路の内側より外側を小となし、前記内部熱交換器の一次流路を出た空気が前記蒸発器を通過して前記内部熱交換器の二次流路に入る構成とした除湿機。
【請求項３】
蒸発器の通風抵抗は湾曲風路の内側より外側が小とした請求項１記載の除湿機。
【請求項４】
少なくとも１回は部分的に蒸発器をバイパスするバイパス部を設けてなる請求項１または３記載の除湿機。
【請求項５】
凝縮器の冷媒経路を、内部熱交換器の除湿対象となる空気の流入口側を冷媒の上流側とし、前記内部熱交換器から蒸発器へ流れる空気の出口側を冷媒の下流側としてなる請求項１〜３記載の除湿機。
【請求項６】
蒸発器を湾曲風路内で傾けて配置し、湾曲風路の風向を円滑に変更してなる請求項１または３〜５記載の除湿機。
【請求項７】
蒸発器間の接続部分において冷媒経路を反転することにより、前記蒸発器の冷媒下流側を風上側に位置させてなる請求項１または３〜６記載の除湿機。
【請求項８】
蒸発器の冷媒経路において、内部熱交換器の凝縮器側を通過した空気と冷媒の下流側とが熱交換する構成とした請求項１〜７記載の除湿機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクルを利用して冷却除湿をおこなう除湿機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の除湿機は、内部熱交換器を搭載した除湿機が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
以下、その除湿機について図３を参照しながら説明する。
【０００４】
図に示すように除湿機本体１０１は、圧縮機１０２、凝縮器１０３、絞り装置１０４、蒸発器１０５をこの順に冷媒配管１０６で接続して冷凍サイクルを形成し、蒸発器１０５で除湿対象となる空気を冷却除湿するヒートポンプを本体としており、蒸発器１０５から凝縮器１０３への風路中に直交流型の内部熱交換器１０７が配置されている。
【０００５】
上記構成において、流入口Ａ１０８から流入した空気は内部熱交換器１０７へ入り、すでに蒸発器１０５により冷却除湿された空気と熱交換して予冷され、流出口Ａ１０９より出る。そして、風路１１０によって空気の流れを２７０°変えられ、蒸発器１０５を通って冷却除湿される。その後、冷却除湿された空気は内部熱交換器１０７の流入口Ｂ１１１より再び内部熱交換器１０７に入り流入口Ａ１０８から流入した空気によって加熱され、流出口Ｂ１１２より出て、凝縮器１０３でさらに加熱されて、送風ファン１１３によって機外に送風される。
【特許文献１】特開昭６３−１３５７３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような従来の除湿機では、内部熱交換器１０７の一次出口から蒸発器１０５を通り内部熱交換器１０７の二次入口へと空気流れが２７０°変化する風路１１０が必要になることによって、除湿機本体１０１が大型になるという課題があり、除湿機本体１０１の小型化を可能とする風路構成が要求されている。
【０００７】
また、空気流れが２７０°変化する風路を有しているため、内部熱交換器１０７、凝縮器１０３および蒸発器１０５において風速分布に偏りが生じ、伝熱性能が十分に発揮できないという課題があり、伝熱性能を向上させることが要求されている。
【０００８】
また、内部熱交換器１０７では主に顕熱交換が行われるため、内部熱交換器１０７の流出口Ａ１０９と流出口Ｂ１１２において温度分布に偏りが生じ、伝熱性能が十分に発揮できないという課題があり、総合的に熱交間効率を向上して除湿能力を高めることが要求されている。
【０００９】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、除湿機本体の小型化ができ、除湿効率を向上することができる除湿機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の除湿機は上記目的を達成するために、本体内に圧縮機、凝縮器、絞り手段、蒸発器を備え、この順に冷媒配管にて接続することにより冷凍サイクルを形成し、除湿対象となる空気の流入口から前記蒸発器へ入る空気と前記蒸発器を通過後の冷却除湿された空気との間で熱交換が行われるように内部熱交換器と湾曲風路を設け、この湾曲風路を複数回遮るように前記蒸発器を配置し、前記内部熱交換器の一次流路を出た空気が前記蒸発器を通過して前記内部熱交換器の二次流路に入る構成としたものである。
【００１１】
この手段により、除湿機本体の小型化ができ、除湿効率を向上することができる除湿機が得られる。
【００１２】
また、他の手段は、湾曲風路内に蒸発器を配置するとともに、前記蒸発器の通風抵抗は前記湾曲風路の内側より外側を小となし、前記内部熱交換器の一次流路を出た空気が前記蒸発器を通過して前記内部熱交換器の二次流路に入る構成としたものである。
【００１３】
この手段により、除湿効率を向上することができる除湿機が得られる。
【００１４】
また、他の手段は、湾曲風路を複数回遮るように前記蒸発器を配置し、蒸発器の通風抵抗は湾曲風路の内側より外側が小としたものである。
【００１５】
この手段により、除湿機本体の小型化ができ、除湿効率を向上することができる除湿機が得られる。
【００１６】
また、他の手段は、少なくとも１回は部分的に蒸発器をバイパスするバイパス部を設けたものである。
【００１７】
この手段により、除湿効率を向上することができる除湿機が得られる。
【００１８】
また、他の手段は、凝縮器の冷媒経路を、内部熱交換器の除湿対象となる空気の流入口側を冷媒の上流側とし、前記内部熱交換器から蒸発器へ流れる空気の出口側を冷媒の下流側とするものである。
【００１９】
本発明によれば、凝縮器の効率を向上して除湿効率を向上することができる除湿機が得られる。
【００２０】
また、他の手段は、蒸発器の湾曲風路内で傾けて配置し、湾曲風路の風向を円滑に変更するものである。
【００２１】
本発明によれば、除湿機本体の小型化ができ、除湿効率を向上することができる除湿機が得られる。
【００２２】
また、他の手段は、蒸発器間の接続部分において、冷媒経路を反転することにより、前記蒸発器の冷媒下流側を風上側に位置させてなるものである。
【００２３】
本発明によれば、除湿効率を向上することができる除湿機が得られる。
【００２４】
また、他の手段は、蒸発器の冷媒経路において、内部熱交換器の凝縮器側を通過した空気と冷媒の下流側が熱交換するものである。
【００２５】
本発明によれば、除湿効率を向上することができる除湿機が得られる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば内部熱交換器から流出する空気が再び内部熱交換器に戻る間に複数回蒸発器を通過することで、蒸発器の効率向上を可能とする除湿機を提供できる。
【００２７】
また、蒸発器の通風抵抗を湾曲風路の内側より外側を小とすることにより、蒸発器を通る風量の偏りを改善して、蒸発器の効率を向上する除湿機を提供できる。
【００２８】
また、湾曲風路内で複数回蒸発器を通過するとともに、蒸発器の通風抵抗を湾曲風路の内側より外側を小とすることにより、蒸発器の効率をさらに向上することができる除湿機を提供できる。
【００２９】
また、湾曲風路内で複数回蒸発器を通過する構成において、少なくとも１回は部分的に蒸発器をバイパスする風路を設けることで、蒸発器を通る風量の偏りを改善して、蒸発器の効率を向上することができる除湿機を提供できる。
【００３０】
また、凝縮器の冷媒経路を、内部熱交換器の除湿対象となる空気の流入口側を冷媒の上流側とし、前記内部熱交換器から蒸発器へ流れる空気の出口側を冷媒の下流側とすることで、凝縮器の効率を向上することができる除湿機を提供できる。
【００３１】
また、湾曲風路内で複数回蒸発器を通過するときに、それぞれの蒸発器が風路の流れを円滑に風向変更を行うことで、効率の良い空気流れを実現し湾曲風路を小型化するとともに、蒸発器の熱交換効率を向上することができる除湿機を提供できる。
【００３２】
また、蒸発器で風向が逆転する部分において、冷媒経路を反転して、前記蒸発器の冷媒下流側が常に風上側とすることで、蒸発器の効率を向上することができる除湿機を提供できる。
【００３３】
また、蒸発器の冷媒経路において、内部熱交換器の凝縮器側を通過した空気と冷媒の下流側が熱交換するように構成することで、内部熱交換器によって冷やされた空気の中でも温度の高い空気によって効率的に冷媒の過熱度を確保することができ、蒸発器の効率を向上することができる除湿機を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
本発明の請求項１記載の発明は、本体内に圧縮機、凝縮器、絞り手段、蒸発器を備え、この順に冷媒配管にて接続することにより冷凍サイクルを形成し、除湿対象となる空気の流入口から前記蒸発器へ入る空気と前記蒸発器を通過後の冷却除湿された空気との間で熱交換が行われるように内部熱交換器と湾曲風路を設け、この湾曲風路を複数回遮るように前記蒸発器を配置し、前記内部熱交換器の一次流路を出た空気が前記蒸発器を通過して前記内部熱交換器の二次流路に入る構成としたものであり、複数回に分けて蒸発器を通過することによって、熱交換を十分にせずに蒸発器を通過してしまうバイパスファクターを低減することによって熱交換効率を向上できるという作用を有する。
【００３５】
また、本体内に圧縮機、凝縮器、絞り手段、蒸発器を備え、この順に冷媒配管にて接続することにより冷凍サイクルを形成し、除湿対象となる空気の流入口から前記蒸発器へ入る空気と前記蒸発器を通過後の冷却除湿された空気との間で熱交換が行われるように内部熱交換器と湾曲風路を設け、この湾曲風路内に前記蒸発器を配置するとともに、前記蒸発器の通風抵抗は前記湾曲風路の内側より外側を小となし、前記内部熱交換器の一次流路を出た空気が前記蒸発器を通過して前記内部熱交換器の二次流路に入る構成としたものであり、２７０°風向が変化する湾曲風路において、移動距離の短い内側の流れが多くなるのに対し、その内側の流れ部分の蒸発器の通風抵抗が大きいため、蒸発器の通風抵抗の小さい外側へ空気が流れ、全体の風速分布の偏りが抑制され、蒸発器の熱交換効率を改善することができるとともに。風量の多い内側の流れ部分の蒸発器の表面積が多くなるため、より蒸発器の熱交換効率を改善できるという作用を有する。
【００３６】
また、蒸発器の通風抵抗は湾曲風路の内側より外側が小としたものであり、湾曲風路のスペースを生かして蒸発器を広く配置できるので、十分な伝熱面積を確保することによって蒸発器としての能力が向上でき、複数回に分けて蒸発器を通過することによって、熱交換を十分にせずに蒸発器を通過してしまうバイパスファクターを低減することによって熱交換効率を向上することができ、また２７０°風向が変化する湾曲風路において、全体の風速分布の偏りが抑制され、蒸発器の熱交換効率を改善できるという作用を有する。
【００３７】
また、少なくとも１回は部分的に蒸発器をバイパスするバイパス部を設けたものであり、２７０°風向が変化する湾曲風路において、移動距離の短い内側の流れが多くなるのに対し、その外側の流れ部分に蒸発器のバイパス部が設けられるため、外側へ空気が流れ、全体の風速分布の偏りが均一化され、蒸発器の熱交換効率を改善できるという作用を有する。
【００３８】
また、凝縮器の冷媒経路を、内部熱交換器の除湿対象となる空気の流入口側を冷媒の上流側とし、前記内部熱交換器から蒸発器へ流れる空気の出口側を冷媒の下流側としたものであり、凝縮器直前における内部熱交換器の二次流路の温度的な偏りに対し、空気と冷媒の温度差を確保し、凝縮器の熱交換効率を改善できるという作用を有する。
【００３９】
また、蒸発器を湾曲風路内で傾けて配置し、前記湾曲風路の風向を円滑に変更したものであり、２７０°風向を変化させる湾曲風路において、蒸発器の偏向作用によって少ないスペースで円滑に風向を変えることができ、風速分布の乱れを少なくして湾曲風路を小型化するとともに、蒸発器の効率を向上できるという作用を有する。
【００４０】
また、蒸発器間の接続部分において冷媒経路を反転することにより、前記蒸発器の冷媒下流側を風上側に位置させたものであり、空気と冷媒の流れを対向流に保つことができるため、蒸発器の熱交換効率を改善することができるという作用を有する。
【００４１】
また、蒸発器の冷媒経路において、内部熱交換器の凝縮器側を通過した空気と冷媒の下流側とが熱交換するものであり、内部熱交換器の一次流路の蒸発器側の流れは常に蒸発器にて冷却除湿された直後の空気と熱交換するのに対し、一次流路の凝縮器側の流れはある程度温められた冷却除湿空気と熱交換するため、温度的な偏りができるが、蒸発器の冷媒下流の過熱度域冷媒が温度的に比較的高い凝縮器側の流れの空気と熱交換するようになり、温度差を確保し、良好な状態とすることができ、蒸発器の熱交換効率を改善できるという作用を有する。
【００４２】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００４３】
（実施の形態１）
図１において、除湿機の本体１は、圧縮機１０２、凝縮器２、絞り装置としてキャピラリーチューブ４、蒸発器３をこの順に冷媒配管５で接続して冷凍サイクルを形成し、蒸発器３で除湿対象となる空気を冷却除湿するヒートポンプを利用したものであり、蒸発器３から凝縮器２への風路中に直交流型の内部熱交換器１０７が配置されている。
【００４４】
ここで、蒸発器３は風路に対し風上側にある蒸発器３ａと風下側の蒸発器３ｂに分けられ、蒸発器３ｂは１列部分と２列部分とから構成されている。
【００４５】
また、蒸発器３ａ、３ｂは、湾曲風路６内で傾斜を持たせて配置することにより、湾曲部分を通過する空気流が円滑に風向変更できるようにしている。
【００４６】
さらに、蒸発器３ａ、３ｂの接続部分において冷媒流路をクロスさせて、蒸発器３ａ、３ｂの冷媒下流側を風上側に位置させている。
【００４７】
また、蒸発器３ａにおいて、内部熱交換器１０７の凝縮器２側を通過した空気と冷媒の下流側が熱交換するようにしている。
【００４８】
さらに、凝縮器２において、流入口Ａ１０８側を冷媒の上流側とし流出口Ａ１０９側を冷媒の下流側とする構成としている。
【００４９】
上記構成において、流入口Ａ１０８から流入した空気は内部熱交換器１０７へ入り、すでに蒸発器３により冷却除湿された空気と熱交換して予冷され、流出口Ａ１０９より出る。そして、湾曲風路６によって空気の流れが２７０°変えられ、蒸発器３を通って冷却除湿される。冷却除湿された空気は内部熱交換器１０７の流入口Ｂ１１１より再び内部熱交換器１０７に入り、流入口Ａ１０８から流入した空気によって加熱され、流出口Ｂ１１２より出て凝縮器２でさらに加熱され、送風ファン１１３によって機外に送風される。
【００５０】
ここで、流入口Ａ１０８より除湿対象となる空気が機内へ入るとき、流入口Ｂ１１１側の流れを空気流路７ａと流出口Ｂ１１２側の流れを空気流路７ｂとする。流入口Ａ１０８での空気温度を２７℃に設定すると、空気流路７ａを通る空気は常に流入口Ｂ１１１より入る蒸発器３にて冷却除湿された１３〜１５℃の低い温度の空気と熱交換するため、効率良く冷やされ、流出口Ａ１０９では約１６℃に低下する。
【００５１】
一方、空気流路７ｂを通る空気は流入口Ｂ１１１より入る空気の下流側であるため十分な温度差が取り難くなり、流出口Ａ１０９では２１℃程度となり、温度的な偏りが生じる。このような空気が湾曲風路６に沿って、温度分布の傾向を保ったまま蒸発器３ａへ導かれる。
【００５２】
蒸発器３ａでは過熱度域となる冷媒経路の下流部、特に一番過熱度が高くなる蒸発器３冷媒出口部分を空気流路７ｂに配置することにより、内部熱交換器１０７によって冷やされた空気の中でも温度の高い空気によって効率的に冷媒の過熱度を確保することができ、蒸発器３の性能を向上することができる。
【００５３】
また、冷媒は潜熱交換する２相域で温度一定に保たれるが、気体となる過熱度域で温度上昇する。したがって過熱域となる冷媒経路の下流部は風上に配置することが望ましい。本実施例では蒸発器３ａと蒸発器３ｂの接続部分で冷媒流路を反転させ、風向に対し、冷媒経路の下流部が常に風上に配置されるようにすることで、蒸発器３の熱交換効率を向上することができる。
【００５４】
また、湾曲風路６のスペースを利用し、風向が２７０°変化する間に蒸発器３ａと蒸発器３ｂに計２回通過する構成とすることで、効率的に蒸発器３の伝熱面積を広く確保することができ、それにより蒸発能力を向上することができるとともに、熱交換を十分にせずに蒸発器を通過してしまうバイパスファクターを低減することで、熱交換効率を向上することができる。
【００５５】
また、湾曲風路６において、横向きに流れる空気流路７ａ、７ｂは蒸発器３ａによって上方に風向を変え、さらに蒸発器３ｂによって横向きに風向を変える風向変更作用がなされる。このように蒸発器３を湾曲風路６において風向を円滑に変えるように配置することで湾曲風路６の小型化ができる。
【００５６】
また、空気流路７ｂは空気流路７ａより流路が長いため風量が少なくなる傾向がある。そこで蒸発器３ｂの空気流路７ｂ側の部分を１列にして空気流路７ａ側を２列に構成し、通風抵抗を変えることにより、通風抵抗の小さい蒸発器３ｂの１列部分に空気が通り易くなり、逆に通風抵抗の大きい蒸発器３ｂの２列部分は空気が通り難くなり、空気流路７ａと空気流路７ｂの風量の偏りが改善され、蒸発器３の能力の偏りが緩和され熱交換効率を向上することができる。さらに、相対的に風量の多い空気流路７ａ側の蒸発器３ｂの表面積が多くなるため、蒸発器の熱交換効率の改善に寄与することができる。
【００５７】
次に、湾曲風路６と蒸発器３を通過した空気は流入口Ｂ１１１でそれぞれ空気流路７ａにおいて１３℃、空気流路７ｂにおいて１５℃となる。空気流路７ｂは常に流入口Ａ１０８から流入する２７℃の空気と熱交換するため、良く温められ、流出口Ｂ１１２では２６℃に達する。一方、空気流路７ａを通る空気は流入口Ａ１０８より入る空気の下流側であるため十分な温度差が取り難くなり、流出口Ｂ１１２では２１℃程度となり、温度的な偏りが生じる。このような温度分布の傾向を有する空気が凝縮器２を通過する。
【００５８】
凝縮器２では過冷却域となる冷媒経路の下流部、特に一番過冷却され冷媒温度が低い凝縮器２冷媒出口部分を空気流路７ａに配置することにより、内部熱交換器１０７によって温められた空気の中でも温度の低い空気によって効率的に冷媒の過冷却度を確保することができ、凝縮器２の性能を向上することができる。また、冷媒温度の高い気相域となる冷媒経路の上流部、特に一番温度の高い凝縮器２冷媒入口部分を空気流路７ｂに配置することにより、内部熱交換器１０７によって温められた温度の高い空気でも、十分熱交換に必要な温度差を確保することができ、凝縮器２の性能を向上することができる。
【００５９】
なお、本実施の形態では蒸発器３の通風抵抗を不均一とする方法として列数を変えたが、フィン形状やフィンピッチなどで通風抵抗を調節しても良い。
【００６０】
（実施の形態２）
図２に示すように、蒸発器８は湾曲風路６内に直線状に配置され、蒸発器８の下方にバイパス部６ａを形成している。空気流路７ａの空気は蒸発器８を２回通過し、空気流路７ｂの空気は主に蒸発器８下部のバイパス部６ａを通り、さらに蒸発器８上部を通過する構成としている。
【００６１】
上記構成において、一般に空気流路７ｂは空気流路７ａより流路が長いため風量が少なくなる傾向があるが、空気流路７ｂは蒸発器８下部をバイパスするので通風抵抗が空気流路７ａより小さくなり、空気流路７ａと空気流路７ｂの風量の偏りが改善される。これにより、蒸発器３において能力の偏りが緩和され、熱交換効率を改善することができる。
【００６２】
なお、本実施の形態では蒸発器８を直線形状としているが、実施の形態１に示すように中間で屈折する蒸発器の形状としても同様の効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の除湿機の構成を採用することにより、除湿乾燥能力の大きな衣類乾燥機や、組込式の洗濯乾燥機への応用も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施の形態１の除湿機の概略図
【図２】本発明の実施の形態２の除湿機の概略図
【図３】従来の除湿機の概略図
【符号の説明】
【００６５】
１      本体
２      凝縮器
３      蒸発器
３ａ    蒸発器
３ｂ    蒸発器
４      キャピラリーチューブ（絞り手段）
５      冷媒配管
６      湾曲風路
６ａ    バイパス部
８      蒸発器
１０２  圧縮機
１０７  内部熱交換器
１１３  送風ファン（送風手段）
【図１】
2005214533.tif 000003
【図２】
2005214533.tif 000004
【図３】
2005214533.tif 000005