JP4867737B2

JP4867737B2 - 除湿機

Info

Publication number: JP4867737B2
Application number: JP2007074676A
Authority: JP
Inventors: 敬久橘
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2007-03-22
Filing date: 2007-03-22
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2027-03-22
Also published as: JP2008232565A

Description

本発明は、ペルチェ素子の熱電変換作用を利用して除湿を行う除湿機に関する。

従来から、ペルチェ効果を利用して熱電変換を行うペルチェ素子が冷却装置や加熱装置等の各種の装置に用いられている。このペルチェ素子は、平行して配置された一対の絶縁基板における相対向する内側の面の所定箇所に複数の電極を形成し、この相対向する電極にそれぞれ熱電素子の上下の端面をハンダ付けすることにより、一対の絶縁基板間に複数の熱電素子を固定して構成されている。そして、所定の電極に接続されたリード線を介して、ペルチェ素子に通電することにより、吸熱側の絶縁基板を冷却し、放熱側の絶縁基板を加熱することができるように構成されている。このようなペルチェ素子の中に、除湿機に用いられるものがある（例えば、特許文献１参照）。

この除湿機（盤内除湿装置）では、前面中央にファンが取り付けられた筐体内を仕切壁によって放熱用熱交換器を収容する前部側の第１室と、除湿用熱交換器を収容する後部側の第２室とに分離している。そして、放熱用熱交換器と除湿用熱交換器との間にペルチェ素子を配置している。このため、ファンが回転すると外部の空気が筐体内に導入され、この空気は第１室内を通過したのちに第２室に進んで冷却される。この第２室内での冷却によって空気に含まれる水分は結露して水滴になる。しかしながら、この除湿機では、筐体内に、前方から後方に向って、ファン、放熱用熱交換器、仕切壁、ペルチェ素子および除湿用熱交換器が順に配置されているため、奥行きが長くなって除湿機が大型になる。

このため、奥行きの長さを短くして小型化した除湿機も開発されている（例えば、特許文献２参照）。この除湿機では、前面上部に空気の流入口が形成された基枠内にばね部材を介して振動可能な状態で放熱ヒートシンク（放熱フィン）が取り付けられ、放熱ヒートシンクの前面上部における空気流入口に対向する部分に外部の空気を基枠内に吸引するシロッコファンが取り付けられている。そして、放熱ヒートシンクの前面におけるシロッコファンの下方にペルチェ素子が取り付けられ、そのペルチェ素子の前面に冷却ヒートシンク（冷却フィン）が取り付けられている。

ペルチェ素子は通電されることによって、冷却ヒートシンク側の熱を吸収して冷却ヒートシンクを冷却し、放熱ヒートシンク側に放熱して放熱ヒートシンクを加熱する。また、放熱ヒートシンクの後面には振動発生源が設けられている。このため、ファンの作動により基枠内に吸引された空気は、基枠内を下方に流れてペルチェ素子によって冷却された冷却ヒートシンク内を通過する。この間に、空気は冷却ヒートシンクによって冷却され、空気に含まれる水分は結露して水滴となる。そして、その水滴は、振動発生源の作動によって振動する放熱ヒートシンクの振動によって下方に落下していく。
特開平８−６１８０３号公報実開平６−７７８１９号公報

しかしながら、前述した小型化された除湿機では、放熱ヒートシンクの前面に、シロッコファンと、ペルチェ素子を介して取り付けられた冷却ヒートシンクとを上下に並べて配置しているため、除湿機の上下方向の長さが長くなる。また、この除湿機では、外部の空気は基枠の前面上部に形成された小さな空気流入口から基枠内に一旦入ったのちに、下方の冷却ヒートシンク側に送られるため、冷却ヒートシンクに直交して風を吹き付ける場合と比較して空気を効率よく冷却することができない。この結果、この除湿機の除湿能力も小さなものとなる。また、装置も大型になる。

本発明は、前述した問題に対処するためになされたもので、その目的は、小型化できるとともに、除湿能力を向上できる除湿機を提供することである。

前述した目的を達成するため、本発明に係る除湿機の構成上の特徴は、一方の面が吸熱面を構成し他方の面が放熱面を構成し通電されることにより吸熱面が冷却され放熱面で放熱されるペルチェ素子と、ペルチェ素子の放熱面側に設置される放熱ヒートシンクと、ペルチェ素子の吸熱面側に設置される冷却ヒートシンクと、外部の空気を吸引する軸流空冷ファンとを備えた除湿機であって、放熱ヒートシンクと冷却ヒートシンクとを、それぞれ板状のベースプレートと、ベースプレートの表面からベースプレートに直交して延びる複数のフィンとで構成し、放熱ヒートシンクにおけるベースプレートの表面にペルチェ素子を設置するための設置スペースを設けて設置スペースにペルチェ素子を設置することにより、放熱ヒートシンクと冷却ヒートシンクとの双方のフィンがそれぞれのベースプレートから延びる方向を同じ方向にし、両フィンの先端部に放熱用と冷却用とを共用する軸流空冷ファンを設置し、さらに、放熱ヒートシンクのフィンのベースプレートに直交する方向の長さと、ペルチェ素子の厚みと冷却ヒートシンクの厚みとの合計長さとを同じに設定して、放熱ヒートシンクのフィンの先端部と冷却ヒートシンクのフィンの先端部とが同一面上に位置するようにしたことにある。

このように構成した本発明の除湿機では、放熱ヒートシンクのベースプレートの表面（フィンが設けられた面）の所定部分にはフィンを設けず、その部分をペルチェ素子を設置するための設置スペースにしている。このため、放熱面を放熱ヒートシンクのベースプレートに沿わせた状態でペルチェ素子を放熱ヒートシンクに取り付け、ペルチェ素子の吸熱面にベースプレートを沿わせた状態で冷却ヒートシンクをペルチェ素子に取り付けるようになる。この場合、放熱ヒートシンクのフィンと冷却ヒートシンクのフィンとは同じ方向を向くようになる。

このようにフィンが向く方向を同じにしてベースプレートの表面と対向する位置に軸流空冷ファンを配置することで放熱用と冷却用の軸流空冷ファンを共用することができるため除湿機を小型化できる。また、軸流空冷ファンの風量を増加させるために除湿機を正面から見たときの面積と同じ面積を備えた軸流空冷ファンを取り付けても、その軸流空冷ファンは冷却ヒートシンクおよび放熱ヒートシンクと対向する位置に配置されるため、除湿機を正面から見たときの面積が大きくなることはない。

また、この場合、放熱ヒートシンクを大型に形成するとともに、冷却ヒートシンクを小型に形成して、放熱ヒートシンクのフィンの長さと、ペルチェ素子の厚みと冷却ヒートシンクの厚みとの合計の長さとを同じにして両フィンの先端部が同一面上に位置するようにすることが好ましい。これによって、除湿機をさらに小型化することができる。また、軸流空冷ファンを両フィンの先端側に設置したため、除湿機内に吸引した空気を放熱ヒートシンクと冷却ヒートシンクとの双方に対して直交させて送ることができる。これによって、空気の冷却効率を向上させると同時に放熱ヒートシンクの放熱能力を向上させることができ、除湿機の除湿能力がより向上する。

（第１実施形態）
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図１および図２は、同実施形態に係る除湿機１０を示している。この除湿機１０は、タンク１１と、タンク１１の上部に設けられた水受け１２と、タンク１１と水受け部１２との後面を支持する壁面からなる基部１３と、基部１３の上部に、放熱ヒートシンク１４を介して設けられたペルチェ素子１５、冷却ヒートシンク１６および軸流空冷ファン１７とで構成されている。なお、図１は、軸流空冷ファン１７を取り除いた除湿機１０を正面から見た状態を示している。

タンク１１は、左右方向の長さが長く、前後方向の長さが短く、上下方向の長さが前後方向の長さよりもさらに短くなった矩形の容器で構成されている。また、水受け部１２は、正面視が漏斗状で側面視が四角状に形成された略筒状に形成されており、タンク１１の後部中央に設けられている。この水受け部１２は、タンク１１に連通しており、除湿機１０内で発生し上方から落下してくる水滴を受けてタンク１１内に流す。また、タンク１１は、基部１３に対して着脱自在になっており、タンク１１内の水が満杯になったときには、除湿機１０から取り出して内部の水を廃棄することができる。

放熱ヒートシンク１４は、表面を前方に向けて配置された板状のベースプレート１４ａと、ベースプレート１４ａの前面に左右方向に一定間隔を保って平行に形成されそれぞれ上下方向に延びる複数のフィン１４ｂとで構成されている。そして、図１に示したように、ベースプレート１４ａの前面における中央下部には、フィン１４ｂが設けられてない設置スペース１８が形成されている。この放熱ヒートシンク１４は、ベースプレート１４ａの前面に複数のフィン１４ｂを設けて表面積を大きくすることによって放熱性を向上させている。

ペルチェ素子１５は、平行して配置された一対の絶縁基板の対向する面における所定部分にそれぞれ複数の電極を形成し、この両側の電極の対向する部分にチップからなる熱電素子の端面をそれぞれハンダ付けにより固定して構成されている。このペルチェ素子１５はリード線（図示せず）を介して外部の電源から通電可能になっている。また、このペルチェ素子１５は、通電される電力に応じて、一方の絶縁基板が加熱され、他方の絶縁基板が冷却される。この通電により冷却される絶縁基板が吸熱面を構成し、通電により加熱される絶縁基板が放熱面を構成する。

そして、ペルチェ素子１５は、放熱面を設置スペース１８の略中央部分に沿わせた状態で放熱ヒートシンク１４に取り付けられている。また、ペルチェ素子１５の吸熱面には、冷却ヒートシンク１６が取り付けられている。この冷却ヒートシンク１６は、放熱ヒートシンク１４と同様、表面を前方に向けて配置された板状のベースプレート１６ａと、ベースプレート１６ａの前面に左右方向に一定間隔を保って平行に形成されそれぞれ上下方向に延びる複数のフィン１６ｂとで構成されている。

すなわち、放熱ヒートシンク１４と冷却ヒートシンク１６とは、それぞれフィン１４ｂ，１６ｂを前方に向けて配置されている。そして、放熱ヒートシンク１４のフィン１４ｂの前後方向の長さと、ペルチェ素子１５と冷却ヒートシンク１６とのそれぞれの前後方向の長さの合計長さとは同じに設定されて、フィン１４ｂの先端部とフィン１６ｂの先端部とは同一面（略垂直面）上に位置している。このため、ペルチェ素子１５は、通電されることによって吸熱面から吸熱することによって冷却ヒートシンク１６を冷却し、放熱面からの放熱は放熱ヒートシンク１４により吸熱面よりもさらに広い面積で放熱される。

そして、フィン１４ｂとフィン１６ｂとの先端側に、四角箱状の軸流空冷ファン１７が取り付けられている。軸流空冷ファン１７は、図３に示したように正面から見た状態では放熱ヒートシンク１４のベースプレート１４ａよりもやや小さな四角形に形成され、図４に示したように側面から見た状態では前後方向の長さが放熱ヒートシンク１４の前後方向の長さよりもやや小さくなった長方形に形成されている。また、この軸流空冷ファン１７の内部には翼部（図示せず）が設けられており、この翼部の回転により、軸流空冷ファン１７の前方側の空気が吸引されて、放熱ヒートシンク１４におけるフィン１４ｂが形成された部分および冷却ヒートシンク１６に向って送られる。

また、この除湿機１０には、ペルチェ素子１５への通電およびその通電を遮断したり、軸流空冷ファン１７を作動させたりその作動を停止させたりして、除湿機１０をオン・オフするスイッチ（図示せず）が備わっている。このように構成された除湿機１０を使用する際には、まず、スイッチをオンにして、ペルチェ素子１５に通電するとともに、軸流空冷ファン１７を作動させる。これによって、冷却ヒートシンク１６は冷却され、放熱ヒートシンク１４は加熱される。また、軸流空冷ファン１７によって除湿機１０内に外部の空気が吸引される。

軸流空冷ファン１７によって吸引された空気のうち放熱ヒートシンク１４のフィン１４ｂ側に流れた空気は、放熱ヒートシンク１４内を通過する際に放熱ヒートシンク１４の熱を吸収することによって放熱ヒートシンク１４の放熱能力を向上させる。また、冷却ヒートシンク１６側に流れた空気は、冷却ヒートシンク１６によって冷却されることによって内部に含まれる水分を結露させて水滴を発生させる。さらに、一旦放熱ヒートシンク１４側に流れて放熱ヒートシンク１４の放熱能力を向上させたのちに、冷却ヒートシンク１６側に流れた空気も冷却ヒートシンク１６で冷却されることによって、内部に含まれる水分を結露させて水滴を発生させる。

そして、冷却ヒートシンク１６で発生した水滴は、フィン１６ｂに沿って下方に流れたのちにフィン１６ｂの下端部から落下して、水受け部１２を介してタンク１１内に入る。これによって、除湿機１０が設置された部分の空間は除湿される。この場合、除湿機１０は室内の空気を除湿するために用いたり、衣料を乾燥させるための所定の空間等、種々の空間を除湿するために用いたりすることができる。また、タンク１１内に所定量以上の水が溜まった場合には、タンク１１を除湿機１０内から取り出して、溜まった水を除去する。

このように、本実施形態に係る除湿機１０では、放熱ヒートシンク１４のベースプレート１４ａにおける前面の中央下部側部分にはフィン１４ｂを設けず、その部分をペルチェ素子１５を設置するための設置スペース１８にしている。そして、放熱面を設置スペース１８に沿わせた状態でペルチェ素子１５を放熱ヒートシンク１４に取り付け、ベースプレート１６ａを吸熱面に沿わせた状態で、ペルチェ素子１５に冷却ヒートシンク１６を取り付けている。これによって、放熱ヒートシンク１４のフィン１４ｂと冷却ヒートシンク１６のフィン１６ｂとが同じ方向を向くようにしている。

また、放熱ヒートシンク１４のフィン１４ｂと冷却ヒートシンク１６のフィン１６ｂとの先端部が同一垂直面上に位置するようにして、その先端部に軸流空冷ファン１７を設置している。このため、除湿機１０を小型化、特に前後方向の長さを短くすることによって小型化することができる。また、軸流空冷ファン１７をフィン１４ｂ，１６ｂの先端側に設置したため、除湿機１０内に吸引した空気を放熱ヒートシンク１４と冷却ヒートシンク１６との双方に対して直交させて送ることができる。

これによって、放熱ヒートシンク１４の放熱能力を向上させることができるとともに、冷却ヒートシンク１６による空気の冷却効率を向上させることができ、除湿機１０の除湿能力がより向上する。また、シロッコファンを用いた場合と異なり本実施形態では、軸流空冷ファン１７を用いているため、風量を増加させるために除湿機１０を正面から見たときの面積と同じ面積を備えた軸流空冷ファン１７を取り付けても除湿機１０を正面から見たときの面積が大きくなることはない。

また、本発明に係る除湿機は、前述した実施形態に限定するものでなく、適宜変更して実施することができる。例えば、前述した実施形態では、放熱ヒートシンク１４の複数のフィン１４ｂを平行して上下方向に延びるように形成しているが、この複数のフィン１４ｂは、ピン状のフィンで構成してもよい。その場合、放熱ヒートシンクの放熱能力はさらに向上する。また、除湿機１０を構成するそれ以外の部分についても本発明の技術的範囲内で適宜変更することができる。

本発明の第１実施形態に係る除湿機から軸流空冷ファンを取り除いた状態を示した正面図である。除湿機の断面図である。除湿機の要部を示した正面図である。図３の４−４断面図である。

符号の説明

１０…除湿機、１４…放熱ヒートシンク、１４ａ，１６ａ…ベースプレート、１４ｂ，１６ｂ…フィン、１５…ペルチェ素子、１６…冷却ヒートシンク、１７…軸流空冷ファン、１８…設置スペース。

Claims

一方の面が吸熱面を構成し他方の面が放熱面を構成し通電されることにより前記吸熱面が冷却され前記放熱面で放熱されるペルチェ素子と、前記ペルチェ素子の放熱面側に設置される放熱ヒートシンクと、前記ペルチェ素子の吸熱面側に設置される冷却ヒートシンクと、外部の空気を吸引する軸流空冷ファンとを備えた除湿機であって、
前記放熱ヒートシンクと前記冷却ヒートシンクとを、それぞれ板状のベースプレートと、前記ベースプレートの表面から前記ベースプレートに直交して延びる複数のフィンとで構成し、前記放熱ヒートシンクにおける前記ベースプレートの表面に前記ペルチェ素子を設置するための設置スペースを設けて前記設置スペースに前記ペルチェ素子を設置することにより、前記放熱ヒートシンクと前記冷却ヒートシンクとの双方のフィンがそれぞれのベースプレートから延びる方向を同じ方向にし、前記両フィンの先端部に放熱用と冷却用とを共用する前記軸流空冷ファンを設置し、さらに、前記放熱ヒートシンクのフィンの前記ベースプレートに直交する方向の長さと、前記ペルチェ素子の厚みと前記冷却ヒートシンクの厚みとの合計長さとを同じに設定して、前記放熱ヒートシンクのフィンの先端部と前記冷却ヒートシンクのフィンの先端部とが同一面上に位置するようにしたことを特徴とする除湿機。