(57)【要約】【課題】  室内空気温度が低下した場合でも、除湿量が確保できる水分吸着装置及びそれを用いた除湿装置並びに冷凍装置を得る。【解決手段】  水分吸着装置は、２〜５オングストローム（Å）の穴径の細孔２が多数個設けられた多孔質膜１と、この多孔質膜の内部と連結されたエアポンプとを備える。更に、除湿装置は、圧縮機４、凝縮器５、絞り装置６及び冷却器７からなる除湿機と、この除湿機の冷却器の風下側に設けられる水分吸着装置とを備える。更にまた、冷凍装置は、冷却器１１、送風機１２から構成された冷却装置１０が設置され、低温に保たれる冷凍庫９と、冷却器１６、送風機１７から構成された冷却装置１５が設置され、冷凍庫よりも高温に保たれて冷凍庫に隣接して設けられる前室１４と、この前室に設けられる水分吸着装置とを備える。【選択図】    図４
2005083591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２〜５オングストローム（Å）の穴径の細孔が多数個設けられた多孔質膜と、
この多孔質膜の内部と連結されたエアポンプと、
を備えたことを特徴とする水分吸着装置。
【請求項２】
２〜５オングストローム（Å）の穴径の細孔が多数個設けられた多孔質膜からなる管体と、
この多孔質膜管体の内部と連結されたエアポンプと、
を備えたことを特徴とする水分吸着装置。    
【請求項３】
圧縮機、凝縮器、絞り装置及び冷却器からなる除湿機と、
この除湿機の冷却器の風下側に設けられ、２〜５オングストローム（Å）の穴径の細孔が多数個設けられた多孔質膜及びこの多孔質膜の内部と連結されたエアポンプからなる水分吸着装置とを備え、
室温が所定温度以下では水分吸着装置のエアポンプを駆動させ、除湿機の圧縮機を停止させることを特徴とする除湿装置。  
【請求項４】
圧縮機、凝縮器、絞り装置及び冷却器からなる除湿機と、
この除湿機の冷却器の風下側に設けられ、２〜５オングストローム（Å）の穴径の細孔が多数個設けられた多孔質膜及びこの多孔質膜の内部と連結されたエアポンプからなる水分吸着装置とを備え、
除湿機の冷却器の除霜時に水分吸着装置のエアポンプを駆動することを特徴とする除湿装置。
【請求項５】
冷却器、送風機から構成された冷却装置が設置され、低温に保たれる冷凍庫と、
冷却器、送風機から構成された冷却装置が設置され、前記冷凍庫よりも高温に保たれて冷凍庫に隣接して設けられる前室と、
この前室に設けられ、２〜５オングストローム（Å）の穴径の細孔が多数個設けられた多孔質膜及びこの多孔質膜の内部と連結されたエアポンプからなる水分吸着装置と、
を備えたことを特徴とする冷凍装置。
【請求項６】
冷却器、送風機から構成された冷却装置が設置され、低温に保たれる冷凍庫と、
この冷凍庫の吹出し部に設けられ、２〜５オングストローム（Å）の穴径の細孔が多数個設けられた多孔質膜及びこの多孔質膜の内部と連結されたエアポンプからなる水分吸着装置とを備え、
冷却装置の除霜開始から所定時間エアポンプを駆動することを特徴とする冷凍装置。
【請求項７】
冷却器、送風機、除霜ヒータ、ドレンパン及びドレンパンヒータから構成された冷却装置が設置され、低温に保たれる冷凍庫と、
この冷凍庫の吹出し部に設けられ、２〜５オングストローム（Å）の穴径の細孔が多数個設けられた多孔質膜及びこの多孔質膜の内部と連結されたエアポンプからなる水分吸着装置とを備え、
冷却装置の除霜開始から所定時間エアポンプを駆動することを特徴とする冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、除湿装置、ユニットクーラー、冷凍装置等に用いて好適な水分を吸着する水分吸着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷却及び除湿機能を有する空気調和機として、圧縮機と、第１の送風機により送風される第１の凝縮器と、絞り装置と、第２の送風機により送風される冷却器と、この冷却器の風下側に設けられ、第２の送風機により送風される第２の凝縮器と、第１の凝縮器と絞り装置との間に設けられ、第１の凝縮器から絞り装置の順に冷媒を流通させるための第１の回路と、第１の凝縮器から第２の凝縮器を経て絞り装置に冷媒を流通させるための第２の回路と、第１の回路と第２の回路とに選択的に切換える電磁弁群と、第２の凝縮器の出口側に配設され、絞り装置の入口側からの冷媒の逆流を阻止する逆止弁とで構成されているものがある（特許文献１参照）。この空気調和機においては、室内空気湿度が高い場合には、室内空気温度が第１の所定温度に低下すると、電磁弁群を第１の回路から第２の回路へ切換え、さらに第２の所定温度に低下すると、第１の送風機を停止させ、所定湿度に低下したのちに圧縮機を停止させている。また室内空気湿度が所定湿度以下の場合には、第１の所定温度以下に低下すると圧縮機を停止させている。  すなわち、従来の除湿機においては、室内空気湿度が高い場合、第１の所定温度に低下すると、電磁弁群を第１の回路から第２の回路に切換え、さらに第２の所定温度に低下すると、第１の送風機を停止させることにより、冷却運転、除湿運転、およびこれらの中間的な運転をさせるようにしたので、運転切換えに伴う室温の変動を少なくし、またこの結果、電磁弁群や、第１の送風機の頻繁な切換えおよび運転、停止の繰り返しが少ないようにしている。    
【０００３】
【特許文献１】特公平５−５４０１８号公報（特開昭６２−２６４４６号公報）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の空気調和機においては、第２の凝縮器で加熱される量をＱ１、第１の凝縮器での放熱量をＱ２、圧縮機の入力をＱ３、冷却器での吸熱量をＱ４とすると、Ｑ１＝Ｑ３＋Ｑ４−Ｑ２となる。しかし冬場などで、第１の凝縮器の雰囲気で風が吹くと、Ｑ２が多くなり、したがって、第２の凝縮器での加熱量Ｑ１が減り除湿能力が低下するという問題がある。
【０００５】
また、室内空気温度が約１５℃以下に低下すると、冷却器に着霜が生じ、定期的に除霜運転をしないと、除湿運転ができないという問題がある。また、室内空気温度が低くなるにつれて、除霜運転も頻繁になり、除湿ができない時間が増え、必要な除湿量が得られないという問題があった。
【０００６】
また、ユニットクーラーにおいては、着霜が多いため、熱交換器のフィンピッチを約４〜２０ｍｍに設定しており、空気調和機用のフィンピッチの約１．６〜２．２ｍｍよりも大きくしていた。このため、空気調和機用の熱交換器と比較して、熱交換器の大きさが２〜１０倍と大きくなり、霜取ヒータの容量も大きく、霜取時庫内温度上昇が大きかった。
【０００７】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、その目的とするところは、室内空気温度が低下した場合でも、除湿量が確保できる水分吸着装置及びそれを用いた除湿装置並びに冷凍装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る水分吸着装置は、２〜５オングストローム（Å）の穴径の細孔が多数個設けられた多孔質膜と、この多孔質膜の内部と連結されたエアポンプとを備えたものである。
【０００９】
この発明に係る除湿装置は、圧縮機、凝縮器、絞り装置及び冷却器からなる除湿機と、この除湿機の冷却器の風下側に設けられ、２〜５オングストローム（Å）の穴径の細孔が多数個設けられた多孔質膜及びこの多孔質膜の内部と連結されたエアポンプからなる水分吸着装置とを備え、室温が所定温度以下では水分吸着装置のエアポンプを駆動させ、除湿機の圧縮機を停止させるものである。
【００１０】
この発明に係る除湿装置は、圧縮機、凝縮器、絞り装置及び冷却器からなる除湿機と、この除湿機の冷却器の風下側に設けられ、２〜５オングストローム（Å）の穴径の細孔が多数個設けられた多孔質膜及びこの多孔質膜の内部と連結されたエアポンプからなる水分吸着装置とを備え、除湿機の冷却器の除霜時に水分吸着装置のエアポンプを駆動するものである。
【００１１】
この発明に係る冷凍装置は、冷却器、送風機から構成された冷却装置が設置され、低温に保たれる冷凍庫と、冷却器、送風機から構成された冷却装置が設置され、冷凍庫よりも高温に保たれて冷凍庫に隣接して設けられる前室と、この前室に設けられ、２〜５オングストローム（Å）の穴径の細孔が多数個設けられた多孔質膜及びこの多孔質膜の内部と連結されたエアポンプからなる水分吸着装置とを備えたものである。
【００１２】
この発明に係る冷凍装置は、冷却器、送風機から構成された冷却装置が設置され、低温に保たれる冷凍庫と、この冷凍庫の吹出し部に設けられ、２〜５オングストローム（Å）の穴径の細孔が多数個設けられた多孔質膜及びこの多孔質膜の内部と連結されたエアポンプからなる水分吸着装置とを備え、冷却装置の除霜開始から所定時間エアポンプを駆動するものである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明に係る水分吸着装置によれば、２〜５オングストローム（Å）の穴径の細孔が多数個設けられた多孔質膜の内部をエアポンプと連結させているため、圧縮機、凝縮器、絞り装置、冷却器等を順次接続してなる冷凍サイクル装置でないので、室内温度が低下（約１５℃以下）して、冷却器に着霜し、除霜運転中は除湿しないものとは異なり、低室内温度でも確実に除湿が可能となる。
【００１４】
また、この発明に係る除湿装置によれば、圧縮機、凝縮器、絞り装置及び冷却器からなる除湿機と、２〜５オングストローム（Å）の穴径の細孔が多数個設けられた多孔質膜の内部をエアポンプと連結させた水分吸着装置と併用しているので、室内温度が高いところでは、除湿能力のある除湿機を運転し、室内温度が低く、除湿機では冷却器に着霜して、除湿能力が低下するところでは、エアポンプを駆動し、除湿能力を確保することができる。
【００１５】
また、この発明に係る除湿装置によれば、所定温度で除湿機と水分吸着装置を切り替える代わりに、除湿機の除霜運転中にエアポンプを駆動し、除湿能力の低下をカバーすることができる。
【００１６】
また、この発明に係る冷凍装置によれば、冷凍庫の前室に水分吸着装置を設置したため、冷凍庫へ設置している室内機の冷却器のフィンピッチを小さく（８〜１２ｍｍを６ｍｍ程度）することができ、室内機をコンパクトにできるとともに、除霜回数を削減し、できるだけ除霜時の庫内温度上昇を押え、収容物の品質低下を防止することができる。
【００１７】
また、この発明に係る冷凍装置によれば、冷却器と送風機からなる冷却装置の吹出し部に、水分吸着装置を配置し、冷却装置の除霜開始から所定時間エアポンプを稼動させるため、除霜運転中、冷却装置から漏れた水蒸気を水分吸着装置で吸着するため、冷凍庫の天井への霜付を防止することができ、冷凍庫の天井からの水滴落下（収納物への滴下）や、冷凍庫の床への着氷防止が可能となる。  
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における水分吸着装置の構成を示す概略構成図、図２は多孔質膜管体の断面図である。図において、水分吸着装置は、２〜５オングスローム（Å）の穴径の細孔２が多数個設けられた多孔質膜管体１から構成されており、多孔質膜管体１の内部はエアポンプ３と連結され、空気が供給されるものである。
【００１９】
このように構成された実施の形態１の水分吸着装置の原理について説明する。空気中の水蒸気は細孔２の湿り空気側（多孔質膜管体１の上流側）でガス境膜中を拡散し、細孔２内で毛管凝縮して、凝縮液膜を形成する。多孔質膜管体１の内部をエアポンプ３で減圧し、水蒸気分圧を十分小さくすると、細孔２の下流側（多孔質膜管体１の内部側）のメニスカス面で凝縮液は蒸発し、凝縮液膜の上流側と下流側にメニスカス半径の差が生じ、凝縮液は毛管吸引力の差によって下流側に移動する。多孔質膜管体１の上流側での凝縮潜熱は下流側の蒸発潜熱に使用されるため、分離はほとんど等温系となる。
【００２０】
図３は単位時間当りの水分移動量（ｃｃ／ｍ2ｈ）と、膜の外部と内部の圧力差ΔＰとの関係を表す線図である。ΔＰが約４Ｋｐａで、１時間当り、１ｍ2の面積の膜で約７２０（ｃｃ）の水分が移動できる。
【００２１】
以上のように、この実施の形態の構成によると、冷凍サイクル装置で除湿させていないため、冷凍サイクル装置のように、室温が低下すると冷却器に着霜するという心配が全くないため、特に室温が低い場合（約１５℃以下）の除湿に有効であり、使用部品も細孔２を多数個有した多孔質膜管体１とエアポンプ３があればよく、しかも多孔質膜の形状も平板状に作成すれば、小形化することができる。
【００２２】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２における水分吸着装置を用いた除湿装置を示す構成図である。この実施の形態２では、細孔２を多数個有した多孔質膜管体１とエアポンプ３とから構成された水分吸着装置と、圧縮機４と、絞り装置６と、送風機８により送風される冷却器７と、この冷却器７の風下側に設けられ、上記送風機８により送風される凝縮器５とで構成されている。このように構成された除湿機おいては、室温が２５℃程度では、圧縮機の容量が１．５ＫＷで除湿能力が約５リットル／ｈ（時間）あるため、冷凍サイクル装置の除湿と、２〜５オングストローム（Å）の穴径の細孔２が多数個設けられている多孔質膜管体１の内部をエアポンプ３と連結させた水分吸着装置を併用し、室温が所定温度以下（例えば１５℃以下）では、上記圧縮機４の運転を停止し（送風機８も停止させてもよい）、エアポンプ３を駆動する。
【００２３】
この実施の形態２においては、冷凍サイクル装置の除湿と、細孔を有する多孔質膜とを併用したため、室温が高く比較的除湿性能がよい環境下では、冷凍サイクル装置の除湿機を運転し、室温が低く、冷却器に着霜して、除霜運転を繰り返すような温度環境下では、細孔を有する多孔質膜と連結した、エアポンプを駆動し、除湿性能を落とさずに除湿を可能とすることができる。
【００２４】
実施形態３．
上記実施の形態２では、室内温度を検出し、室温が所定温度、例えば15℃以下であれば、圧縮機４、送風機８を停止し、エアポンプ３を駆動させていたが、上記除湿装置の除霜運転中に上記エアポンプ３を駆動しても同様な効果が得られる。ここで、除湿装置の除霜運転中とは、次のようなことである。例えば、上記冷却器７の入口、中間もしくは出口の温度を検出し、冷却器７に着霜してくれば、冷却器７の入口、中間もしくは出口の温度が低下するため、所定温度以下になれば、圧縮機４を停止し、送風機８を運転して、オフサイクル除霜運転を実施する。冷却器７の入口、中間もしくは出口の温度が所定温度以上になれば、除霜を終了する。この場合は除霜の開始、終了を冷却器７の温度で制御したが、タイマとの組合せで制御してもよい。
【００２５】
実施形態４．
図５はこの発明の実施の形態４における水分吸着装置を用いた冷凍装置を示す構成図である。この実施の形態４の冷凍装置では、庫内温度が−３０〜−４０℃の冷凍庫９には、冷却器１１及び送風機１２から構成された室内機１０と、図示しない圧縮機、凝縮器を含む室外機及び絞り装置等とが設置されている。また、冷凍庫９の隣に並設して前室１４が設置される。この前室１４は庫内温度が−１５℃程度であり、この前室１４には、冷却器１６及び送風機１７から構成された室内機１５と、図示しない圧縮機、凝縮器を含む室外機及び絞り装置等と、細孔２を多数個有した多孔質膜管体１とエアポンプ３とから構成された水分吸着装置とが設置されている。
【００２６】
この場合、冷凍庫９に設置される室内機１０に外気が直接導入されると、室内機１０の冷却器１１の冷却フィンに着霜し、冷却フィンがすぐに目詰りするため、冷凍庫９の前に前室１４を設け、直接外気が冷凍庫９に導入されないようにする。ただし、前室１４を設けてはいるが、それでも冷凍庫９に設置されている室内機１０の冷却器１１の冷却フィンのフィンピッチは８〜１２ｍｍ程度であり、室内機１０のスペースが大きくなり、冷凍庫内スペースの有効活用ができないという問題がある。また冷却器１１の冷却フィンに着霜するので、定期的に除霜するが、例えばヒータ除霜でも約１時間程度かかるため、庫内温度が上昇し、冷凍庫内の収容物の温度も上がるので、品質上できるだけ除霜回数を減らすことが必要である。
【００２７】
このため前室１４に、２〜５オングストローム（Å）の細孔２が多数個設けられている多孔質膜管体１とエアポンプ３とを連結したこの発明の水分吸着装置を設置すると、前室１４内である程度水分の吸着ができるため、冷凍庫９内への水分量が減ることにより、冷却器１１の冷却フィンのフィンピッチを６ｍｍ程度に小さくして、室内機１０をコンパクトにしたり、除霜回数を減らして、庫内温度の上昇をできるだけ少なくして、冷凍庫９の収容物の品質を低下させないようにすることができる。
【００２８】
また、前室１４をさらに陽圧になるように構成すれば、冷凍庫９への水分量を更に押えることができる。
【００２９】
実施形態５．  
図６はこの発明の実施の形態５における水分吸着装置を用いた冷凍装置を示す構成図、図７は水分吸着装置が設置されていない冷凍装置の場合の不具合例を示す構成図である。この実施の形態５の冷凍装置では、冷凍庫１８内に、冷却器２０、送風機２１、除霜ヒータ２２、ドレンパン２３及びドレンパンヒータ２４を備えた室内機１９と、送風機２１の下流の冷却空気吹出し部に２〜５オングストローム（Å）の細孔２が多数個設けられた多孔質膜管体１とを配置し、この多孔質膜管体１とエアポンプ３とを連結し、冷却器２０の除霜開始から所定時間エアポンプ３を駆動することを特徴とするものである。
【００３０】
冷凍装置の運転を続けていると、室内機１９の冷却器２０の冷却フィンに着霜が生じるので、定期的に除霜が必要となる。この場合送風機２１を停止し、除霜ヒータ２２および冷却器２０から落下するドレンを凍らせないため、ドレンパンヒータ２４を冷却器２０の霜が完全に溶けるまで通電している。このようにしているため、冷却器２０の霜が解けてその一部が水蒸気になるのと、ドレンパン２３に溜まったドレンがドレンパンヒータ２４で加熱されその一部が水蒸気になり、冷却装置である室内機１９の吹出し部から漏れた水蒸気が、図７に示すように、冷凍庫１８の天井部に氷結部２５となって付着する。そして、その氷結部２５が次回の除霜時に溶けて、冷凍庫１８の床に落下し氷結部の塊２６が生成され、人が滑るなどの危険な状態となる。また天井から落下した水滴が収容物のダンボールや商品を濡らすなどして、収容物の品質を低下させるという問題が発生していた。
【００３１】
しかしながら、この実施の形態５の冷凍装置では、室内機１９の送風機２１の下流の冷却空気吹出し部に、図６に示すように、２〜５オングストローム（Å）の細孔２が多数個設けられた多孔質膜管体１にエアポンプ３を連結した水分吸着装置を設置し、冷却器２０の除霜開始から所定時間、或いは除霜終了または除霜終了後所定時間経過まで、エアポンプ３を駆動することにより、除霜時室内機１９から漏れる水蒸気を吸着し、冷凍庫１８の天井部に着氷させないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明の実施の形態１における水分吸着装置の構成を示す概略構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１における多孔質膜管体の断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１における単位時間当りの水分移動量と、膜の外部と内部の圧力差との関係を表す線図である。
【図４】この発明の実施の形態２における水分吸着装置を用いた除湿装置を示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態４における水分吸着装置を用いた冷凍装置を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態５における水分吸着装置を用いた冷凍装置を示す構成図である。
【図７】水分吸着装置が設置されていない冷凍装置の場合の不具合例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  多孔質膜管体、２  細孔、３  エアポンプ、４  圧縮機、５  凝縮器、６  絞り装置、  ７、１１、１６、２０  冷却器、８、１２、１７、２１  送風機  １０、１５、１９  室内機（冷却装置）  ９、１８  冷凍庫  １４  前室  ２２  除霜ヒータ  ２３  ドレンパン  ２４  ドレンパンヒータ  
【図１】
2005083591.tif 000003
【図２】
2005083591.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005083591.tif 000006
【図５】
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【図６】
2005083591.tif 000008
【図７】
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