JP2008073407A - 除湿加温装置およびそれを用いた衣類乾燥機 - Google Patents

Abstract

【課題】風回路の抵抗となる仕切り板を用いることなく飛散した結露水が凝縮器に付着するのを防止し、風量の低下を防ぎ、除湿性能、加温性能の低下を防止する。
【解決手段】圧縮機１、凝縮器２０、膨張機構３及び蒸発器２１を有するヒートポンプ装置２３と空気流入口６、蒸発器２１、凝縮器２０、空気流出口７の順に流れる風回路２３とを備え、蒸発器２１の重力方向端２１ａを凝縮器２０の重力方向端２０ａよりも重力方向の下側に配置したことにより、蒸発器２１に結露した結露水が下端で飛散しても、風回路に抵抗となる仕切り板を設けることなく、結露水の凝縮器２０への付着を防止でき、除湿性能、加温性能の低下を防止した除湿加温装置を提供することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は空気を除湿し、かつ加温する除湿加温装置に関するもので、特に衣類の乾燥を行う衣類乾燥機に適した除湿加温装置に関するものである。また、このような除湿加温装置を用いた衣類乾燥機に関するものである。

従来の除湿加温装置を図５、図６を用いて説明する。図５は従来の除湿加温装置の側面図であり、図６は図５のＡ−Ａ線による断面図である。

除湿加温装置は、圧縮機１、凝縮器２、膨張機構３及び蒸発器４を備えたヒートポンプ装置５と空気流入口６、蒸発器４、凝縮器２、空気流出口７の順に空気が流れる風回路８とから構成されている（例えば、特許文献１参照）。

蒸発器４は、風上側に位置して略垂直方向に配置され、凝縮器２は、風下側に位置して蒸発器４と略平行に取付けられている。また、蒸発器４と凝縮器２間には仕切り板９が蒸発器４と略平行に設けられている。

以上のように構成された除湿加温装置について、以下その動作を説明する。

まず、ヒートポンプの動作として、圧縮機１が駆動するとガス冷媒は圧縮されて高温高圧のガス冷媒となり、凝縮器２に流入する。凝縮器２に流入したガス冷媒は空気と熱交換し、空気は加温され、冷媒は冷却されて凝縮し、高圧の液冷媒に相変化する。

次に、膨張機構３で高圧の液冷媒は減圧され、低温低圧の液冷媒もしくは気液２相冷媒となる。この冷媒が蒸発器４に流入し、空気と熱交換して空気は冷却され、冷媒は加熱されて低圧のガス冷媒となり、圧縮機１に吸い込まれる。

一方、空気流入口６から流入した高湿の空気は、まず蒸発器４に流入し、冷却される。このとき、空気が露天温度以下に冷却されると蒸発器４表面に結露し、空気が除湿される。次に、凝縮器２に流入し、加温され、高温低湿の空気となって、空気流出口７から除湿加温装置外へと出ていく。このときの加熱量は、蒸発器４での熱交換量と圧縮機１の入力の和であるため、空気流出口７から出ていく空気温度は、空気流入口から流入する空気温度よりも高くなる。

この際、蒸発器４で結露した結露水は、重力により該蒸発器４の重力方向端に集められ、排水されるが、一部が風回路８内を流れる気流により飛散する。この飛散した結露水が凝縮器２に付着すると、該凝縮器２で加熱されて再蒸発してしまう。これを防止するため、従来は仕切り板９を設置している。

近年、このような除湿加温装置が衣類乾燥機に用いられるようになった（例えば、特許文献２参照）。

次に、上記構成からなる除湿加温装置を衣類乾燥機に用いた場合について説明する。

図７は従来の衣類乾燥機の側断面図である。

筐体１０の内部に設置された外槽３０の内部には、衣類４０を収容する円筒状で横軸型の回転槽５０が回転可能に設けられており、駆動モータ６０により回転駆動される。筐体１０の前面には、衣類４０を出し入れする開口部１０ａと、これを開閉する扉７０が設けられている。

外槽３０および回転槽５０の前面側にもそれぞれ同様の開口部３０ａ、５０ａを有し、この外槽３０の開口部３０ａは、ベローズ８０によって筐体１０の開口部１０ａと水密に連結されている。

送風手段を構成する送風機１２０は、筐体１０の上面１０ｄと外槽３０により形成される隅部空間（筐体１０の上部）に位置するように、外槽３０の外周面に設けられている。筐体１０の背面１０ｂ下部には、前述したヒートポンプ装置５が設けられている。

次に、上記衣類乾燥機の動作について説明する。

ヒートポンプ装置５を作動し、これと平行して送風機１２０を運転する。その結果、凝縮器２の放熱により加熱された温風が風回路８を構成するダクト１２１ａを通って給気口１４０から回転槽５０内に送風される。回転槽５０は駆動モータ６０により回転駆動され、衣類４０は上下に撹拌される。

回転槽５０内に供給された温風は、衣類４０の隙間を通るときに水分を奪い、湿った状態で外槽３０の排気口１５０を経て循環ダクト１６０から送風機１２０を通り、ダクト１２１ｂから蒸発器４に至る。この湿った温風は、蒸発器４を通過する際に顕熱と潜熱が奪われて除湿され、乾いた空気と結露水に分離される。

乾いた空気は、続いて凝縮器２を通過する際にこの凝縮器２で再び加熱され温風となり、前述と同様に再び外槽３０、回転槽５０内へ供給され、以下、前述の循環を繰り返す。結露水は蒸発器４の下部に設けられたドレンパン１７０に流れ排水口（図示せず）から機外へ排出される。

この際、仕切り板９により、蒸発器４から飛散した結露水が凝縮器２に付着するのを防止し、乾燥時間の低減を図っている。
特開昭６１−２８９６号公報 特開２００５−３０４９８５号公報

しかしながら上記従来の構成では、結露水飛散防止のために設けた仕切り板９が抵抗となり、その結果、風量が低下し、除湿性能、加温性能が低下するという課題を有していた。また、それに起因して衣類乾燥機の乾燥時間が長くなるという課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、風路の抵抗を低減し、除湿性能、加温性能の低下を防止する除湿加温装置を提供することを目的とするものである。

また、本発明は乾燥時間が短い衣類乾燥機を提供することを目的とするものである。

上記従来の課題を解決するために、本発明の除湿加温装置は、圧縮機、凝縮器、膨張機構及び蒸発器を有するヒートポンプ装置と空気流入口、前記蒸発器、前記凝縮器、空気流出口の順に流れる風回路とを備え、前記蒸発器の重力方向端が前記凝縮器の重力方向端よりも重力方向において下側となるように配置したことを特徴とするものである。

これにより、蒸発器に結露した結露水が飛散しても、蒸発器の重力方向端が凝縮器の重力方向端よりも下側に配置しているため、風回路に抵抗となる仕切り板を設けることなく、前記蒸発器の特に下端から飛散する結露水の凝縮器への付着が防止でき、除湿性能、加温性能の低下を抑止した除湿加温装置を提供することができる。

また、本発明の除湿加温装置は、前記凝縮器表面に撥水性処理を施したものである。

これにより、前述の如く飛散した結露水が凝縮器に付着した場合でも、付着した結露水は液滴となるため、結露水と凝縮器表面との接触面積を小さくすることができ、再蒸発を抑制するとともに、重力により凝縮器の重力方向端から排出され易くなり、風回路に抵抗となる仕切り板を設けることなく、凝縮器に飛散した結露水が付着して定着することをさらに防止することができ、除湿性能、加温性能の低下を抑止した除湿加温装置を提供することができる。

また、本発明の除湿加温装置は、前記撥水性処理に用いる材料を、フッ素系もしくはシリコン系の樹脂としたものである。

これにより、結露水の接触角を大幅に大きくすることができ、結露水の再蒸発の抑制と凝縮器からの排出性の向上を効果的に行うことができるため、風回路に抵抗となる仕切り板を設けることなく、凝縮器に飛散した結露水が付着して定着することをさらに防止することができる。

また、本発明の除湿加温装置は、前記撥水性処理に用いる材料を、アクリル系もしくはエポキシ系の樹脂としたものである。

これにより、アクリル系やエポキシ系の樹脂は耐食効果があるため、前述の効果に加え、耐久性がある除湿加熱装置を提供することができる。

また、本発明の除湿加温装置は、前記蒸発器表面に親水性処理を施したものである。

これにより、蒸発器に結露した結露水を液膜としてスムーズに重力方向端に流すことができ、風回路に抵抗となる仕切り板を設けることなく、凝縮器に飛散した結露水が付着したままとなることをさらに防止することができる。

また、本発明は、上述に記載の除湿加温装置を衣類乾燥機に搭載したものである。

これにより、除湿性能、加温性能を低下させることが無く、乾燥時間の短縮が図れる衣類乾燥機を提供することができる。

本発明は、風回路の抵抗となる仕切り板を用いることなく蒸発器より飛散した結露水が、凝縮器に付着したままとなることを抑止するもので、前記仕切り板による風量の低下を防ぎ、除湿性能、加温性能の低下を防止した除湿加温装置を提供することができ、またかかる除湿加温装置を衣類乾燥機に搭載することにより、乾燥効率のよい衣類乾燥機を提供することができるものである。

請求項１に記載の発明は、圧縮機、凝縮器、膨張機構および蒸発器を有するヒートポンプ装置と空気流入口、前記蒸発器、前記凝縮器、空気流出口の順に流れる風回路とを備え、前記蒸発器の重力方向端が前記凝縮器の重力方向端よりも重力方向において下側に配置したものである。

かかる構成とすることにより、蒸発器に結露した結露水に風圧が作用しても、蒸発器の重力方向端が凝縮器の重力方向端よりも下側に位置しているため、風回路に抵抗となる仕切り板等の別部材を設けることなく、蒸発器の下部から飛散する結露水の凝縮器への付着が抑止でき、除湿性能、加温性能の低下を防止した除湿加温装置を提供することができる。

請求項２に記載の発明は、凝縮器表面に撥水性処理を施したものであり、飛散した結露水が凝縮器に付着した場合でも、付着した結露水は速やかに液滴となるため、結露水と凝縮器表面との接触面積を小さくして再蒸発を抑制するとともに、重力により凝縮器の表面に沿って流下し、重力方向端から排出され易くなり、凝縮器に飛散した結露水が付着したままとなることをさらに抑止することができ、一層除湿性能、加温性能の低下の防止効果が期待できるものである。

請求項３に記載の発明は、撥水性処理を、フッ素系もしくはシリコン系の樹脂で施したもので、結露水の接触角を大幅に大きくすることができ、凝縮器からの流下を円滑にし、付着した結露水の排出性の向上をはかることができる。その結果、結露水の再蒸発の抑制がはかれるものである。

請求項４に記載の発明は、撥水性処理を、アクリル系もしくはエポキシ系の樹脂で施したもので、アクリル系樹脂やエポキシ系樹脂の耐食効果を前記凝縮器にもたらすことができ、その結果、耐久性がある除湿加熱装置を提供することができる。

請求項５に記載の発明は、蒸発器表面に親水性処理を施したもので、蒸発器に結露した結露水を速やかに液膜として、風圧による飛散を抑止し、また重力方向端への流下を円滑にすることができる。その結果、前記凝縮器への飛散が抑制され、また、蒸発器と空気との熱交換作用に前記結露水が阻害することも抑制でき、より一層の除湿性能、加温性能の低下を防止することができる。

請求項６に記載の発明は、上記請求項１から５のいずれか一項に記載の除湿加温装置を衣類乾燥機に搭載したもので、除湿性能、加温性能を低下させることがなく、乾燥時間の短縮化がはかれる衣類乾燥機を提供することができる。

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。ここで、従来例と同一の構成要件については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における除湿加温装置の側面図である。図２は、図１のＢ−Ｂ線による断面図である。図３は、図１のＣ−Ｃ線による断面図である。

同図において、除湿加温装置は、圧縮機１、凝縮器２０、膨張機構３及び蒸発器２１を備えたヒートポンプ装置２２と、空気流入口６から蒸発器２１、凝縮器２０を順次通過し、空気流出口７から排出されるように空気が流れる風回路２３を具備している。

同図から明らかなように、風回路２３は、ヒートポンプ装置２２の外殻ケースの一部も形成している。

蒸発器２１は、周知の如くフィンチューブ型の熱交換器で構成され、風回路２３内において風上側に位置し、略垂直方向に配置されている。また、凝縮器２０は、同様にフィンチューブ型の熱交換器で構成され、風路２３内において風下側に位置しており、蒸発器２１と略平行に１０〜２０ｍｍ程度離して取付けられている。蒸発器２１と凝縮器２０は、具体的には両側に設けられた端板２４によって一体化された構成であり、端板２４によって間隔が維持されている。

また、ヒートポンプ装置２２の外殻底面２２ａは、蒸発器２１側と凝縮器２０側においてその肉厚が異なっており、この肉厚設定の結果、蒸発器２１は、その重力方向端（下端）２１ａが凝縮器２０の重力方向端（下端）２０ａよりも重力方向において下側に位置するように設置されている。

さらに、凝縮器２０を構成するフィンおよび配管の表面には、撥水性表面処理が、また、蒸発器２１を構成するフィンおよび配管の表面には、親水性表面処理がそれぞれ施されている。前記撥水性表面処理材としては、フッ素系、あるいはシリコン系の樹脂を用いているが、耐食性も向上させたい場合には、アクリル系、あるいはエポキシ系の樹脂を用いる。

これらの撥水性表面処理および親水性表面処理は、周知の如く熱交換器表面に、薄い樹脂塗膜を形成するもので、周知の方法によって塗膜が形成されている。

以上のように構成された除湿加温装置について、以下その動作を説明する。

まず、ヒートポンプの動作として、圧縮機１が駆動するとガス冷媒は圧縮されて高温高圧のガス冷媒となり、凝縮器２０に流入する。凝縮器２０に流入したガス冷媒は空気と熱交換し、その結果、空気は加温され、冷媒は冷却されて凝縮し、高圧の液冷媒に相変化する。

次に、膨張機構３で高圧の液冷媒は減圧され、低温低圧の液冷媒もしくは気液２相冷媒となる。この冷媒が蒸発器２１に流入し、空気と熱交換して空気は冷却され、冷媒は加熱されて低圧のガス冷媒となり、再び圧縮機１へと循環する。

一方、風回路２３において、空気流入口６から流入した高湿の空気は、まず蒸発器２１を通過し、冷却される。このとき、空気が露天温度以下に冷却され、蒸発器２１（フィン）の表面に結露し、これによって空気が除湿される。

次に、除湿された空気は凝縮器２０を通過し、このときに加温され、高温低湿の空気となって、空気流出口７から除湿加温装置外へと出ていく。このときの加熱量は、蒸発器２１での熱交換量と圧縮機１の入力の和であるため、空気流出口７から出ていく空気温度は、空気流入口から流入する空気温度よりも高い状態にある。

ここで、蒸発器２１は、その表面に親水性処理を施しているため、結露水は速やかに液膜となり、スムーズに蒸発器２１の重力方向端４００ａに集められ、排水される。

また、一部の結露水が気流の風圧により飛散するが、前述の如く液膜状態であるため、その飛散量は少なく、特に、蒸発器２１の下部においては、その重力方向端２１ａが凝縮器２０の重力方向端２０ａよりも重力方向において下側に位置しているため、蒸発器２１の重力方向端２１ａから飛散する結露水は、凝縮器２０に付着することがない。また、付着するとしてもその量は少なく、除湿乾燥作用に与える影響はほとんどない。

さらに、前述の結露水が蒸発器２１の重力方向端２１ａに流れている最中に飛散し、凝縮器２０に付着した場合でも、凝縮器２０の表面に撥水性処理を施しているため、結露水は速やかに液滴となり、自重で重力方向端２０ａへと流下する。その結果、前記結露水は、凝縮器２０（フィン）に長時間付着することが抑制され、加えて前述の液滴状態は、結露水と凝縮器２０の接触面積が小さい状態にあるため、結露水が加熱されにくくなり、再蒸発作用が低減されるものである。

上述の如く、仕切り板等の部材なしに結露水の凝縮器２０への付着による結露水の再蒸発を抑制し、これに起因する除湿性能、加温性能の低下を防止することができるため、風回路の抵抗が低減され、風量を増大して除湿性能、加温性能の損失が少ない除湿加温装置を提供することができる。

（実施の形態２）
図４は、先の実施の形態１における除湿加温装置を搭載した衣類乾燥機の側断面図である。

筐体１０の内部に設置された外槽３０の内部には、衣類４０を収容する円筒状で横軸型の回転槽５０（衣類収容部）が回転可能に設けられており、駆動モータ６０により回転駆動される。筐体１０の前面には、衣類４０を出し入れする開口部１０ａと、これを開閉する扉７０が設けられている。

外槽３０および回転槽５０の前面側にもそれぞれ同様の開口部３０ａ、５０ａが設けられており、外槽３０の開口部３０ａは、ベローズ８０によって筐体１０の開口部１０ａと水密に連結されている。

送風手段を構成する送風機１２０は、筐体１０の上面１０ｄと外槽３０により形成される隅部空間（筐体１０の上部）に位置するように、外槽３０の外周面に設けられている。筐体１０の背面１０ｂ下部には、前述したヒートポンプ装置２２が設けられている。

次に、上記衣類乾燥機の動作について説明する。

乾燥動作は、ヒートポンプ装置２２を作動し、これと平行して送風機１２０と駆動モータ６０を運転した状態にある。

かかる状態において、凝縮器２０の放熱により加熱された温風は、風回路２３からダクト１２１ａを通り、給気口１４０から回転槽５０内に送風される。

回転槽５０は、駆動モータ６０により回転駆動され、衣類４０は上下に撹拌されている。

回転槽５０内に供給された温風は、衣類４０の隙間を通るときに水分を奪い、湿った状態で外槽３０の排気口１５０を経て循環ダクト１６０から送風機１２０を通り、ダクト１２１ｂから風回路２３内に配置された蒸発器２１に至る。この湿った温風は、蒸発器２１を通過する際に顕熱と潜熱が奪われて除湿され、乾いた空気と結露水に分離される。

乾いた空気は、続いて凝縮器２０を通過する際にこの凝縮器２０で再び加熱されて温風となり、前述と同様に再び外槽３０、回転槽５０内へ供給され、以下、前述の循環を繰り返す。

また、分離された結露水は、蒸発器２１の下部に設けられたドレンパン１７０に流れ、排水口（図示せず）から機外へ排出される。

かかる動作において、蒸発器２１に付着した結露水は、先の実施の形態１で説明した如く、円滑にドレンパン１７０へ流下し、また蒸発器２１の重力方向端２１ａにおける結露水の凝縮器２０への飛散は、凝縮器２０の重力方向端２０ａとの位置関係によって抑止されるため、凝縮器２０への付着に伴う再蒸発によって乾燥作用が阻害されることも抑制されるものである。

さらに、何らかの要因で凝縮器２０へ付着した結露水は、その表面に施された撥水性処理によって液滴となり、自重で流下するため、長時間凝縮器２０表面に付着していることが抑止され、凝縮器２０による再蒸発が抑制されるものである。

したがって、損失の少ない乾燥作用が得られ、乾燥時間の短縮化が期待できるものである。

以上のように、本発明にかかる除湿加温装置は、風回路の抵抗になる仕切り板等の部材なしに結露水の飛散を抑制し、除湿性能、加温性能の低下を防止することができるため、除湿機、さらには乾燥室等への用途にも適用できるものである。

本発明の実施の形態１における除湿加温装置の側面図 図１のＢ−Ｂ線による断面図 図２のＣ−Ｃ線による断面図 本実施の形態２における除湿加温装置を搭載した衣類乾燥機の側断面図 従来の除湿加温装置の側面図 図５のＡ−Ａ線による断面図 従来の衣類乾燥機の側断面図

符号の説明

１ 圧縮機
３ 膨張機構
６ 空気流入口
７ 空気流出口
２０ 凝縮器
２０ａ 凝縮器の重力方向端
２１ 蒸発器
２１ａ 蒸発器の重力方向端
２２ ヒートポンプ装置
２３ 風回路
５０ 回転槽（衣類収容部）

Claims (6)

1. 圧縮機、凝縮器、膨張機構および蒸発器を有するヒートポンプ装置と空気流入口、前記蒸発器、前記凝縮器、空気流出口の順に流れる風回路とを備え、前記蒸発器の重力方向端が前記凝縮器の重力方向端よりも重力方向において下側となるように配置したことを特徴とする除湿加温装置。
2. 前記凝縮器表面に撥水性処理を施した請求項１に記載の除湿加温装置。
3. 前記撥水性処理を、フッ素系もしくはシリコン系の樹脂で施した請求項２に記載の除湿加温装置。
4. 前記撥水性処理を、アクリル系もしくはエポキシ系の樹脂で施した請求項２に記載の除湿加温装置。
5. 前記蒸発器表面に親水性処理を施した請求項１から４のいずれか一項に記載の除湿加温装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の除湿加温装置を、衣類収容部に連通する風回路内に配置した衣類乾燥機。

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