JP3893234B2

JP3893234B2 - 除湿機

Info

Publication number: JP3893234B2
Application number: JP2000012976A
Authority: JP
Inventors: 善一川田; 真也安田; 雅一奥村; 琢也石井
Original assignee: Zojirushi Corp
Current assignee: Zojirushi Corp
Priority date: 2000-01-21
Filing date: 2000-01-21
Publication date: 2007-03-14
Anticipated expiration: 2020-01-21
Also published as: JP2001205035A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、除湿機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、除湿機として、ブロー成形加工した樹脂製の熱交換器（特開平１１−３００１４６号公報参照）や、扁平チューブと蛇行させた放熱フィンとを交互に積層した熱交換器（特許第２８１９４９７号公報参照）を使用するものが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の熱交換器の場合、熱伝達率が悪いため、大型となる上、ブロー成形のための金型を必要とする。
【０００４】
一方、後者の熱交換器の場合、凝縮水をスムーズに流下させるために、扁平チューブを鉛直方向に配置せざるを得ない。また、外部を流動する空気流れが扁平チューブに沿ったものとなるため、この点を考慮する必要もある。つまり、設計上の制約が大きい。
【０００５】
そこで、本発明は、熱伝達率の高い小型の熱交換器を使用して、凝縮水の回収性能に優れ、しかも設計上の制約を受けにくい除湿機を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、ケーシング内に形成した除湿通路と再生通路とを横切るように除湿ロータを回転駆動可能に設け、除湿ロータが除湿通路を横切るときに、該除湿ロータに除湿通路を通過する空気の水分を吸湿させ、除湿ロータが再生通路を横切るときに、該再生通路を循環する熱風により水蒸気とした後、該水蒸気を熱交換器で凝縮させて貯水タンクに回収する除湿機において、
前記熱交換器を、所定間隔で対向する支持壁と、該支持壁に両端が貫通して保持された金属製の真直なパイプと、該パイプの表面に設けられた金属製の放熱フィンと、両支持壁にパイプの開口端と連通するように設けたダクト部材とで構成し、
前記一方のダクト部材に、除湿ロータ通過後の熱風が流入する空気流入路を形成し、他方のダクト部材に、パイプ通過後の空気を再生通路に戻す空気流出路を形成し、
前記空気流入路及び空気流出路に、前記パイプで得られた凝縮水を流下させる排水路を形成し、
前記排水路の下端開口部を、案内タンク内に形成した収容凹部に配置することにより、該収容凹部に貯留される凝縮水により閉鎖可能とし、
前記案内タンクに、前記収容凹部から溢れた凝縮水を貯水タンクに排出する連通孔を形成したものである。
【０００７】
この構成により、熱交換器が金属製のパイプと放熱フィンとで形成されているので、熱伝達率が高くて、小型にできる。また、パイプの周囲の任意の方向から空気を通過させることができるので、設計上の制約を受けにくいものとすることができる。また、各パイプが真直であるので、内部の空気流れをスムーズにでき、パイプ内で発生した凝縮水が、その表面張力によって滞留することを防止することも可能である。
【０００８】
前記熱交換器を、空気流入路側が空気流出路側よりも上方に位置するように、５〜９０度の範囲で傾斜させて設けると、前記流路断面積の効果と相俟って、凝縮水によるパイプの閉鎖をさらに効果的に防止できる点で好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。
【００１０】
図１及び図２は、本実施形態に係る除湿機を示す。この除湿機は、大略、縦型の略直方体形状のケーシング１内に、除湿ロータ２、メインファン３、ヒータ４、熱交換器５、及び貯水タンク６を配設した構成である。
【００１１】
ケーシング１には、下方前面側に貯水タンク６を取り外し可能に収容する収容室７が形成されている。収容室７を構成する上壁前方部には排水孔８が穿設されている。また、ケーシング１には、並設される複数のスリットにより、下方側背面に吸気孔９が形成され、上面に排気孔１０が形成されている。さらに、ケーシング１には仕切壁１１により除湿通路１２と再生通路１３とが形成されている。除湿通路１２は吸気孔９と排気孔１０とを連通し、再生通路１３では高温の空気が循環するようになっている。
【００１２】
除湿ロータ２は、図３に示すように、ドーナツ状のセラミックハニカムロータ１４にゼオライト又はシリカゲルを結合させ、表裏面にカバー１５を配設し、このカバー１５を保持部材１６にて保持したものである。カバー１５は、ステンレス等の金属や合成樹脂からなる防錆性に優れた材料をメッシュ状とした薄肉のものである。保持部材１６は、前記除湿ロータ２及びカバー１５での通風抵抗を増大させることのないように、放射状に延びる桟の中間部を円周方向に延びる桟で接続しただけの構成で、前記一方のカバー１５を覆うと共に、他方のカバー１５の周縁部を保持する。また、保持部材１６の中心には軸受部１７が形成され、そこにはモータ１９の回転軸１９ａが嵌合している。除湿ロータ２は、両通路１２，１３を跨ぐように配設され、その約３／４が除湿通路１２内に位置し、約１／４が再生通路１３内に位置する。そして、前記モータ１９の駆動により所定速度（例えば２分間に１回転）で回転する。なお、前記除湿通路１２と再生通路１３との割合は、除湿ロータ２の材質、回転速度、各通路間のシール性等の諸条件に応じて変更するのが好ましく、除湿通路１２の比率を高めて除湿能力を向上させることも可能である。
【００１３】
前記除湿ロータ２の表裏面には、両通路１２，１３を仕切る仕切壁１１に設けたシール片１８が接触する。これにより、両通路１２，１３間での空気の流動が阻止される。なお、シール片１８は、耐摩耗性及び耐熱性に優れた材料、例えば、難燃性ポリエステルフィルムで形成されている。
【００１４】
メインファン３は、ケーシング１の上方空間に配設されるシロッコファンで構成され、モータ１９の駆動により回転する。
【００１５】
ヒータ４は、再生通路１３の途中、前記除湿ロータ２の上方近傍に配設され、図示しない電源回路からの供給電力により発熱する。ヒータ４で加熱された空気は、モータ２０の駆動により回転するサブファン２１によって除湿ロータ２に吹き付けられて再生通路１３を循環する。
【００１６】
熱交換器５は、所定間隔で対向する矩形板状の支持壁２２に、上下２列で並設される複数の真直なパイプ２３を貫通させて保持し、パイプ２３の表面にフィン２４を形成すると共に、パイプ２３の開口端と連通するように両支持壁２２の外面全体をダクト部材２５で覆ったものである。前記フィン２４は、各パイプ２３の配置に対応する孔が穿設された薄板を所定間隔で配設したものが使用できる。また、前記パイプ２３を一定間隔で並設することにより、任意の方向に空気を通過させることができる。さらに、パイプ２３やフィン２４はそれぞれ熱伝導性の高い銅合金やアルミ合金等からなるため、熱交換器５は非常にコンパクトである。各ダクト部材２５の中央部には、上方に延びる空気流路２６ａ，２６ｂと下方に延びる排水路２７ａ，２７ｂとがそれぞれ形成されている。空気流路２６ａ，２６ｂの流路断面積は、各パイプ２３の流路断面積の総計よりも大きくなっている。
【００１７】
また、熱交換器５は、ダクト部材２５及びパイプ２３により前記再生通路１３の一部を構成すると共に前記除湿通路１２の途中に位置し、空気流れの下流側が斜め下方に向かうように配設されている。熱交換器５の傾斜角度は水平面に対して５〜９０度の範囲に設定され、パイプ２３内を凝縮水がスムーズに流下できるようになっている。
【００１８】
前記熱交換器５の下方には、凝縮水を貯水タンク６に導く案内タンク２８が配設されている。この案内タンク２８は、図４に示すように、上ケース２９と下ケース３０とを嵌合一体化した略箱体構造である。
【００１９】
上ケース２９の両端部には、前記ダクト部材２５の各排水路２７ａ，２７ｂが嵌合する貫通孔３１ａ，３１ｂがそれぞれ穿設されている。また、上ケース２９の一端側下面には上方に向かって突出する収容凹部３２が形成され、そこにはスプリング３３が配設される。また、収容凹部３２の近傍には表裏面を連通するスリット３４が形成され、さらにその近傍上面にはリミットスイッチ３５が設けられている。そして、リミットスイッチ３５がオン・オフすると、除湿機が駆動・停止するようになっている。
【００２０】
下ケース３０の両端部には、下方に向かって突出する貯水凹部３６ａ，３６ｂが形成され、内側の起立壁３７ａ，３７ｂにより流下した凝縮水の水位を前記排水路２７の開口端部を塞ぐ位置まで上昇させることが可能となっている。これにより、再生通路１３を流動する空気が排水路２７から貯水タンク６側へ漏出することが防止される。また、下ケース３０の一端側には連通孔３８が穿設されている。この連通孔３８は、開口縁部が下方に向かって筒状に突出し、前記ケーシング１の排水孔８に嵌合される。また、下ケース３０の一端側上面には、支軸３９ａを中心として回動自在に作動プレート３９が配設される。作動プレート３９には、支軸３９ａとは反対側の上面に押圧片４０が形成され、下面に筒状の押圧受部４１が形成されている。押圧片４０は、上ケース２９のスリット３４を介して上方に突出し、前記リミットスイッチ３５をオン・オフする。押圧受部４１は、前記ケーシング１の排水孔８に嵌合した連通孔３８を介して収容室７内に突出する。押圧受部４１の周囲には環状のパッキン４２が固定される。作動プレート３９は、押圧片４０よりも先端側の上面を前記収容凹部３２に収容したスプリング３３によって下方に付勢される。したがって、作動プレート３９は後述するように押圧受部４１に力が作用しない限り、前記パッキン４２が前記下ケース３０の連通孔３８の上方開口縁部に圧接し、案内タンク２８から収容室７側への凝縮水の漏水を阻止する。つまり、前記作動プレート３９は、リミットスイッチ３５のオン・オフのみならず、連通孔３８の開閉をも行い、１部材で２つの役割を果たす。
【００２１】
貯水タンク６は、図１に示すように、上面が開口する箱体形状で、内方にはフロート部材４３が配設されている。フロート部材４３は、両側壁間に架け渡した回転軸４４を中心として回転自在となっている。回転軸４４から前面側には押圧部４５が形成され、背面側にはフロート部４６が形成されている。押圧部４５は、上面が先端に向かうに従って徐々に上方に突出するように傾斜している。フロート部４６は、下方に開口する空気槽４７を備えている。これにより、貯水タンク６内の水位が上昇すると、空気槽４７内に空気が閉じこめられ、フロート部４６が浮揚してフロート部材４３が回動する。また、空気槽４７内は、回転軸４４と平行な複数（ここでは２つ）の仕切板４８によって分割されている。このため、貯水タンク６が満水に至るまでの間、フロート部材４３の回動に伴ってフロート部４６の下面の傾斜角度が変化したとしても、空気槽４７から漏れ出る空気量が抑えられ、浮揚力は殆ど低下しない。ところで、前記回転軸４４は押圧部４５側に位置し、又、フロート部４６は押圧部４５に比べて重量が大きい。このため、フロート部材４３は、貯水タンク６が空のとき、図１中、回転軸４４を中心として時計回り方向に回動し、押圧部４５が上方に突出する。但し、貯水タンク６の背面には内方にフロート支持部６ａが突出し、前記フロート部４６が略水平位置から下方に移動することを阻止している。これは、水位の上昇に伴い、空気槽４７内に空気を確実に閉じこめることができるようにするためである。なお、図１は、貯水タンク６が満水でフロート部４６が浮揚した状態を示す。
【００２２】
次に、前記構成からなる除湿機の動作について説明する。
【００２３】
前記除湿機は、図示しない電源スイッチがオン状態になると、リミットスイッチ３５からのオン信号に基づいて駆動する。リミットスイッチ３５は、ケーシング１の収容室７に貯水タンク６がセットされ、かつ、満水状態でない場合にオン状態となる。すなわち、貯水タンク６がセットされ、貯水量が少ない状態では、フロート部材４３が回転軸４４を中心として時計回り方向に回動し、ほぼ水平状態となる。このため、フロート部材４３の押圧部４５が作動プレート３９の押圧受部４１を押し上げ、作動プレート３９が支軸３９ａを中心として図１中時計回り方向に回動し、押圧片４０が上動してリミットスイッチ３５はオン状態となる。
【００２４】
これにより、メインファン３が回転駆動し、吸気孔９からケーシング１の外部の空気が吸引される。吸引された空気は、除湿通路１２を上方に向かって流動し、熱交換器５の外部、さらには除湿ロータ２の除湿通路１２内に位置する約３／４の領域を通過する。そして、除湿ロータ２を通過する際、除湿されて乾燥した空気が排気孔１０を介して周囲に排出される。
【００２５】
また同時に、ヒータ４に通電されると共にサブファン２１及び除湿ロータ２が回転駆動する。これにより、ヒータ４で加熱された空気が、除湿ロータ２の再生通路１３内に位置する約１／４の領域を通過し、除湿ロータ２が除湿通路１２を通過する際に回収した水分を蒸発させて水蒸気とする。これにより、除湿ロータ２が再生される。前記水蒸気は、熱交換器５のダクト部材２５内に侵入した後、パイプ２３を通過する際、その外部の除湿通路１２を通過する空気と熱交換して凝縮する。空気流路２６ａ，２６ｂの流路断面積は各パイプ２３の流路断面積の総計よりも大きい。また、熱交換器５は、空気流れの下流側が下方に向かって傾斜している。このため、凝縮水はパイプ２３内を塞ぐことはなくスムーズに流下する。流下した凝縮水は、一旦、案内タンク２８の貯水凹部３６ａ，３６ｂに貯水され、水位を上昇させて排水路２７ａ，２７ｂを塞ぐ。したがって、再生通路１３を循環する空気が排水路２７ａ，２７ｂを介して漏れ出ることはない。
【００２６】
ところで、再生通路１３と除湿通路１２とを仕切る仕切壁１１の縁部にはシール片１８が設けられ、除湿ロータ２の表裏面に設けたカバー１５に圧接している。したがって、除湿ロータ２が回転駆動しても、その表裏面にシール片１８が直接摺接することがなく、その損傷が防止される。また、カバー１５はメッシュ状に形成される薄肉のものであるため、シール片１８と除湿ロータ２の間に各通路間で空気流れが発生するような隙間が形成されることはない。したがって、ヒータ４で加熱された空気や、除湿ロータ２を通過後の水蒸気が除湿通路１２側に漏れ出ることにより、除湿能力が低下するといった不具合は発生しない。なお、前記カバー５のメッシュの大きさは、セラミックハニカムロータ１４の各空気通路に比べて大きい方が好ましい。
【００２７】
また、前述のように、フロート部材４３によって作動プレート３９が回動することにより、連通孔３８（排水孔８）が開口しているので、案内タンク２８内に順次流入してくる凝縮水は、連通孔３８を介して貯水タンク６へと流下する。
【００２８】
貯水タンク６内の貯水量が徐々に増えると、水面の上昇によりフロート部材４３のフロート部４６に空気が閉じ込められる。この結果、フロート部４６の浮揚力が大きくなり、フロート部材４３は回転軸４４を中心として図１中反時計回り方向に回動する。このとき、フロート部４６は多少傾くが、フロート部４６内は仕切板４８によって回転軸４４と平行な複数の空間に分割されているため、漏れ出る空気は抑えられる。したがって、フロート部材４３の回動はスムーズに行われる。
【００２９】
また、フロート部材４３の回動に伴い、その押圧部４５が作動プレート３９の押圧受部４１から離間し、作動プレート３９がスプリング３３の付勢力に従って支軸３９ａを中心として図１中反時計回り方向に回動する。この結果、押圧片４０がリミットスイッチ３５をオフ状態とし、除湿機（メインモータ１９、サブモータ２０、ヒータ４等）を停止する。ところで、除湿機が停止しても、凝縮水の発生は直ぐには停止されない。しかし、前記作動プレート３９の回動で、パッキン４２が連通孔３８の周縁部に圧接するので、凝縮水が案内タンク２８から貯水タンク６へと流下することはない。
【００３０】
貯水タンク６内の水を破棄すること等の理由により、除湿機から貯水タンク６が取り外されると、作動プレート３９にはスプリング３３の付勢力のみが作用する。このため、作動プレート３９は、支軸３９ａを中心として図１中反時計回り方向に回動し、その押圧片４０がリミットスイッチ３５から離間してオフ状態にする。したがって、貯水タンク６が取り外された状態で、除湿機が駆動することはない。また、パッキン４２が連通孔３８の周縁部に圧接して案内タンク２８からの凝縮水の流下を防止する。したがって、貯水タンク６が取り外された状態で、案内タンク２８からケーシング１の収容室７に凝縮水が流下することもない。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、熱交換器を、並設した複数のパイプの外面に放熱フィンを設けた金属製の構成としたので、熱伝達率が高く、小型で、設計上の制約を受けにくいものとすることができる。また、空気流入路及び空気流出路に、パイプで得られた凝縮水を流下させる排水路を形成し、該排水路の下端開口部の周囲に収容凹部を形成して凝縮水を貯留し、貯留した凝縮水により排水路の下端開口部を閉鎖可能としたので、熱交換器を流動する空気が不必要な箇所に漏れ出ることがない。
【００３２】
また、熱交換器を水平面に対して５〜９０度の範囲で傾斜させて設けたので、前記流路断面積の関係とも相俟って、より一層効果的に凝縮水を回収することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る除湿機の側面断面図である。
【図２】本実施形態に係る除湿機の正面断面図である。
【図３】図１及び図２に示す除湿ロータの正面図（ａ）、底面図（ｂ）、及びそのＡ−Ａ線断面図（ｃ）である。
【図４】図１及び図２に示す案内タンクの分解断面図である。
【符号の説明】
１…ケーシング
２…除湿ロータ
４…ヒータ
５…熱交換器
６…貯水タンク
７…収容室
１１…仕切壁
１２…除湿通路
１３…再生通路
１８…シール片
２２…支持壁
２３…パイプ
２４…放熱フィン
２５…ダクト部材
２６ａ，２６ｂ…空気流路
２８…案内タンク
３５…リミットスイッチ

Claims

ケーシング内に形成した除湿通路と再生通路とを横切るように除湿ロータを回転駆動可能に設け、除湿ロータが除湿通路を横切るときに、該除湿ロータに除湿通路を通過する空気の水分を吸湿させ、除湿ロータが再生通路を横切るときに、該再生通路を循環する熱風により水蒸気とした後、該水蒸気を熱交換器で凝縮させて貯水タンクに回収する除湿機において、
前記熱交換器を、所定間隔で対向する支持壁と、該支持壁に両端が貫通して保持された金属製の真直なパイプと、該パイプの表面に設けられた金属製の放熱フィンと、両支持壁にパイプの開口端と連通するように設けたダクト部材とで構成し、
前記一方のダクト部材に、除湿ロータ通過後の熱風が流入する空気流入路を形成し、他方のダクト部材に、パイプ通過後の空気を再生通路に戻す空気流出路を形成し、
前記空気流入路及び空気流出路に、前記パイプで得られた凝縮水を流下させる排水路を形成し、
前記排水路の下端開口部を、案内タンク内に形成した収容凹部に配置することにより、該収容凹部に貯留される凝縮水により閉鎖可能とし、
前記案内タンクに、前記収容凹部から溢れた凝縮水を貯水タンクに排出する連通孔を形成したことを特徴とする除湿機。
前記熱交換器を、空気流入路側が空気流出路側よりも上方に位置するように、５〜９０度の範囲で傾斜させて設けたことを特徴とする請求項１に記載の除湿機。