JP7204906B2 - 除湿装置 - Google Patents

Description

本発明は、除湿装置に関するものである。

従来、たとえば特開昭６１－２７２５６８号公報（特許文献１）に記載されているように、冷凍サイクル回路と、ヒートパイプとを備えた除湿装置が提案されている。この冷凍サイクル回路では、圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器の順に第１冷媒が循環する。このヒートパイプでは、予冷却器および再熱器を第２冷媒が循環する。予冷却器は、蒸発器に向かい合うように配置されており、かつ蒸発器よりも空気流れにおいて風上に配置されている。再熱器は、凝縮器に向かい合うように配置されており、かつ凝縮器よりも空気流れにおいて風上に配置されている。蒸発器へ送られる湿り空気が予冷却器であらかじめ冷やされることにより湿り空気の相対湿度が高くなるため、蒸発器での除湿量を増大させることが可能となる。

特開昭６１－２７２５６８号公報

上記の公報に記載された除湿装置では、予冷却器の処理量が大きくなると、再熱器から凝縮器への放熱量が大きくなるため、凝縮温度が高くなる。この結果、圧縮機の圧縮比が大きくなるため、除湿装置の除湿性能を示す指標であり、１ｋＷｈ当たりの除湿量Ｌを示すＥＦ（Energy Factor）値（Ｌ／ｋＷｈ）が低下する。

本発明の上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＥＦ値を向上させることができる除湿装置を提供することである。

本発明の除湿装置は、筐体と、筐体の内部に収容された第１冷媒回路、第２冷媒回路および送風機とを備えている。第１冷媒回路は、圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器および第１冷媒を含み、かつ圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器の順に第１冷媒が流れるように構成されている。第２冷媒回路は、予冷却器、再熱器および第２冷媒を含み、かつ予冷却器および再熱器を第２冷媒が循環するように構成されている。凝縮器は、過冷却液状態の第１冷媒が流れる第１凝縮部と、過熱ガス状態の第１冷媒が流れる第２凝縮部とを含んでいる。筐体は、第１風路と、第１風路から仕切られた第２風路とを含んでいる。第１風路は、筐体の外部から内部に送風機によって取り込まれた空気が予冷却器、蒸発器、再熱器、第１凝縮部を順に通過するように構成されている。第２風路は、空気が第２凝縮部を通過するように構成されている。筐体は、第１風路および第２風路が配置された第１領域と、送風機が配置された第２領域と、第１領域と第２領域とをつなぐ開口部とを含んでいる。送風機はファンを含んでいる。開口部の口径およびファンの直径は、凝縮器の最も風下側に配置された部分の高さよりも小さい。

本発明の除湿装置によれば、予冷却器により蒸発器での除湿量を増大させることができる。また、第２風路により凝縮器での凝縮性能を向上させることができるため、ＥＦ値を向上させることができる。

本発明の実施の形態１に係る除湿装置の構成を概略的に示す図である。 本発明の実施の形態１の変形例に係る除湿装置の構成を概略的に示す図である。 本発明の実施の形態２に係る除湿装置のＥＦ値改善率と管外面積比率との関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態３に係る除湿装置の構成を概略的に示す図である。 本発明の実施の形態４に係る除湿装置の構成を概略的に示す図である。 本発明の実施の形態５に係る除湿装置の冷媒回路図である。 本発明の実施の形態５に係る除湿装置の第１凝縮部に冷媒が流れ、第２凝縮部および第３凝縮部に冷媒が流れない状態を示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態５に係る除湿装置の第１凝縮部、第２凝縮部および第３凝縮部に冷媒が流れる状態を示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態６に係る除湿装置の構成を概略的に示す図である。 本発明の実施の形態６に係る除湿装置を概略的に示す斜視図である。 本発明の実施の形態７に係る除湿装置のファン、開口部、凝縮器などの位置関係を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照符号が付され、その説明は繰り返されない。

実施の形態１．
図１を参照して、実施の形態１に係る除湿装置１は、圧縮機２、凝縮器３、減圧装置４および蒸発器５を含む第１冷媒回路Ｃ１と、送風機６と、予冷却器７および再熱器８を含む第２冷媒回路Ｃ２と、筐体２０とを備えている。第１冷媒回路Ｃ１、第２冷媒回路Ｃ２および送風機６は筐体２０の内部に収容されている。筐体２０は、除湿装置１が除湿対象とする外部空間（室内空間）に面している。

第１冷媒回路Ｃ１は、圧縮機２、凝縮器３、減圧装置４、蒸発器５および第１冷媒を含んでいる。第１冷媒回路Ｃ１は、圧縮機２、凝縮器３、減圧装置４、蒸発器５の順に第１冷媒が流れるように構成されている。具体的には、第１冷媒回路Ｃ１は、圧縮機２、凝縮器３、減圧装置４、蒸発器５の順に配管を介して接続されることにより構成されている。第１冷媒は、この配管内を通って第１冷媒回路Ｃ１を圧縮機２、凝縮器３、減圧装置４、蒸発器５の順に循環する。図１中実線矢印は、第１冷媒回路Ｃ１における第１冷媒の流れを示している。

圧縮機２は第１冷媒を圧縮するように構成されている。具体的には、圧縮機２は吸入口から低圧冷媒を吸入して圧縮し、高圧冷媒として吐出口から吐出するように構成されている。圧縮機２は、冷媒の吐出容量が可変に構成されていてもよい。具体的には、圧縮機２はインバータ圧縮機であってもよい。圧縮機２が第１冷媒の吐出容量を可変に構成されている場合には、除湿装置１内の第１冷媒の循環量は、圧縮機２の吐出容量を調整することにより制御することが可能となる。

凝縮器３は、圧縮機２で昇圧された第１冷媒を凝縮して冷却するように構成されている。凝縮器３は、第１冷媒と空気との間で熱交換を行う熱交換器である。凝縮器３は、第１冷媒の入口と出口、および空気の入口と出口とを有している。凝縮器３の第１冷媒の入口は圧縮機２の吐出口に配管で接続されている。

凝縮器３は、第１凝縮部３ａと、第２凝縮部３ｂとを含んでいる。第１凝縮部３ａは、過冷却状態の第１冷媒が流れるように構成されている。第２凝縮部３ｂは、過熱ガス状態の冷媒が流れるように構成されている。第１凝縮部３ａは、過冷却状態の第１冷媒が流れる領域を有していればよく、過冷却状態および気液二相状態の第１冷媒が流れる領域を有していてもよい。第２凝縮部３ｂは、過熱ガス状態の第１冷媒が流れる領域を有していればよく、過熱ガス状態および気液二相状態の第１冷媒が流れる領域を有していてもよい。

凝縮器３において、第１冷媒は、第２凝縮部３ｂ、第１凝縮部３ａの順に流れる。第１凝縮部３ａおよび第２凝縮部３ｂの各々は、冷媒入口および冷媒出口を有している。第２凝縮部３ｂの冷媒入口は圧縮機２の吐出口に配管を介して接続されている。第１凝縮部３ａの冷媒入口は第２凝縮部３ｂの冷媒出口に接続されている。第１凝縮部３ａの冷媒出口は減圧装置４に配管を介して接続されている。第２凝縮部３ｂは、第１凝縮部３ａの上方に配置されている。

凝縮器３は一体または複数で構成されていてもよい。凝縮器３は、空気の流れ方向において、蒸発器５、予冷却器７、再熱器８よりも風下に配置されている。凝縮器３の高さは、蒸発器５、予冷却器７、再熱器８の高さよりも高くなっている。

減圧装置４は、凝縮器３にて冷却された第１冷媒を減圧させて膨張させるように構成されている。減圧装置４は、例えば膨張弁である。この膨張弁は電子制御弁であってもよい。なお、減圧装置４は、膨張弁に限られず、キャピラリーチューブであってもよい。減圧装置４は、凝縮器３の冷媒出口と蒸発器５の冷媒入口との各々に配管を介してそれぞれ接続されている。

蒸発器５は、減圧装置４にて減圧されて膨張された第１冷媒に吸熱させて冷媒を蒸発させるように構成されている。蒸発器５は、第１冷媒と空気との間で熱交換を行う熱交換器である。蒸発器５は、第１冷媒の入口と出口、および空気の入口と出口とを有している。蒸発器５の第１冷媒の出口は圧縮機２の吸込口に配管を介して接続されている。蒸発器５は、送風機６によって発生する空気の流れにおいて凝縮器３よりも上流に配置されている。つまり、蒸発器５は、凝縮器３よりも風上に配置されている。

送風機６は空気を送風するように構成されている。送風機６は、空気を筐体２０の外部から内部に取り込んで凝縮器３および蒸発器５に送風可能に構成されている。具体的には、送風機６は、外部空間（室内空間）から空気を筐体２０内に取り込んで蒸発器５および凝縮器３を通過させた後に筐体２０外に吐き出すように構成されている。

本実施の形態では、送風機６は、軸６ａと、ファン６ｂとを有している。ファン６ｂは軸６ａを中心に回転するように構成されている。ファン６ｂが軸６ａを中心に回転することによって、図中矢印Ａおよび図中矢印Ｃで示されるように室内から筐体２０の内部に空気が取り込まれる。図中矢印Ｂで示されるように、筐体２０の内部に取り込まれた空気は外部空間（室内空間）へ吐き出される。このようにして、空気は、除湿装置１を経由して外部空間（室内空間）を循環する。

本実施の形態では、送風機６は、空気の流れ方向において、凝縮器３よりも下流に配置されている。なお、送風機６は、空気の流れ方向において、凝縮器３と蒸発器５との間に配置されていてもよい。また、送風機６は、空気の流れ方向において、蒸発器５よりも上流に配置されていてもよい。

第２冷媒回路Ｃ２は、予冷却器７、再熱器８および第２冷媒を含んでいる。第２冷媒回路Ｃ２は、予冷却器７および再熱器８を第２冷媒が循環するように構成されている。具体的には、第２冷媒回路Ｃ２は、予冷却器７と再熱器８とが配管を介して接続されることにより構成されている。第２冷媒回路Ｃ２は、自然循環回路であってもよい。具体的には、第２冷媒回路Ｃ２は、ヒートパイプであってもよい。図１中破線矢印は、第２冷媒回路Ｃ２における第２冷媒の流れを示している。

予冷却器７は、筐体２０の外部から内部に送風機６によって取り込まれた空気を蒸発器に流入する前にあらかじめ冷却するように構成されている。予冷却器７は、空気から第２冷媒に吸熱させて第２冷媒を蒸発させるように構成されている。予冷却器７は、第２冷媒と空気との間で熱交換を行う熱交換器である。予冷却器７は、第２冷媒の入口と出口、および空気の入口と出口とを有している。予冷却器７の第２冷媒の入口と出口との各々は、再熱器８の第２冷媒の出口と入口との各々にそれぞれ配管を介して接続されている。予冷却器７は、送風機６によって発生する空気の流れにおいて、再熱器８よりも上流に配置されている。また、予冷却器７は、送風機６によって発生する空気の流れにおいて、蒸発器５よりも上流に配置されている。つまり、予冷却器７は、蒸発器５よりも風上に配置されている。

再熱器８は、筐体２０の外部から内部に送風機６によって取り込まれた空気を凝縮器３に流入する前に再び加熱するように構成されている。再熱器８は、予冷却器７で蒸発した第２冷媒を凝縮させて空気を加熱するように構成されている。再熱器８は、第２冷媒と空気との間で熱交換を行う熱交換器である。再熱器８は、第２冷媒の入口と出口、および空気の入口と出口とを有している。再熱器８は、第１風路９において第１凝縮部３ａと蒸発器５との間に配置されている。再熱器８は、送風機６によって発生する空気の流れにおいて、第１凝縮部３ａよりも上流に配置されている。つまり、再熱器８は、第１凝縮部３ａよりも風上に配置されている。

筐体２０は、第１風路９と、第２風路１０と、第１仕切部１１とを含んでいる。第２風路１０は、第１風路９から仕切られている。第１仕切部１１は、第１風路９と第２風路１０とを仕切るように構成されている。第１風路９および第２風路１０の各々は、筐体２０および第１仕切部１１によって規定されている。つまり、筐体２０の内部には、第１風路９と第２風路１０の２つの風路（空気の流路）が設けられている。第１風路９内には、第１凝縮部３ａ、蒸発器５、予冷却器７および再熱器８が配置されている。

第１風路９の内部には、第１凝縮部３ａ、蒸発器５、予冷却器７および再熱器８が配置されている。第１風路９は、筐体２０の外部から内部に送風機６によって取り込まれた空気が予冷却器７、蒸発器５、再熱器８、第１凝縮部３ａを順に通過するように構成されている。第１風路９では、図中矢印Ａで示すように、ファン６ｂが軸６ａを中心に回転することによって筐体２０の外部から内部に取り込まれた空気が予冷却器７、蒸発器５、再熱器８、第１凝縮部３ａを順に通過する。

第２風路１０の内部には、第２凝縮部３ｂが配置されている。第２風路１０は、筐体２０の外部から内部に送風機６によって取り込まれた空気が第２凝縮部３ｂを通過するように構成されている。第２風路１０では、図中矢印Ｃで示すように、ファン６ｂが軸６ａを中心に回転することによって筐体２０の外部から内部に取り込まれた空気が第２凝縮部３ｂを通過する。図中矢印Ａおよび図中矢印Ｃで示されるように、第１風路９内の空気は、第２風路１０内の空気と並行に流れ、かつ同一の方向に流れる。

なお、第１風路９を規定する空間は、第２風路１０を規定する空間と完全に分離されている必要はない。本実施の形態では、第１風路９を規定する空間は、第１風路９内の空気の流通方向において第１凝縮部３ａよりも下流にて、第２風路１０を規定する空間に接続されている。

第１風路９内の空気の流通方向において、第１仕切部１１の上流側に位置する一端（上流端部）は、予冷却器７の空気出口よりも上流側に配置されている。第２風路１０内の空気の流通方向において、第１仕切部１１の下流側に位置する他端（下流端部）は、再熱器８の空気出口と同じ位置またはこの空気出口よりも下流側に配置されている。第１仕切部１１は、たとえば平板状に形成されている。第１仕切部１１は、筐体２０の内部に固定されている。

筐体２０には、吸込口１４と、吹出口２１とが設けられている。吸込口１４は、除湿対象とする外部空間（室内空間）から筐体２０の内部に空気を入れるためのものである。吸込口１４は、第１吸込口１４ａと、第２吸込口１４ｂとを含んでいる。第１吸込口１４ａは、第１風路９に連通している。第２吸込口１４ｂは、第２風路１０に連通している。吹出口２１は、筐体２０の内部から外部空間に空気を吹き出すためのものである。

筐体２０は背面２０ａと前面２０ｂとを有している。背面２０ａに第１吸込口１４ａおよび第２吸込口１４ｂが設けられている。背面２０ａにおいて第１吸込口１４ａは第１風路９に空気を吸い込むように構成されている。背面２０ａにおいて第２吸込口１４ｂは第２風路１０に空気を吸い込むように構成されている。

第１吸込口１４ａは、第１風路９の空気の流通方向において、第１風路９内の予冷却器７の空気入口よりも上流側に配置されている。第２吸込口１４ｂは、第２風路１０の空気の流通方向において、第２風路１０内の第２凝縮部３ｂの空気入口よりも上流側に配置されている。

なお、除湿装置１において、第１風路９内には、減圧装置４が配置されていてもよい。
また、筐体２０は、第２仕切部１２を含んでいる。第２仕切部１２は、第１領域２２と第２領域２３とを仕切るように構成されている。第１領域２２および第２領域２３の各々は、筐体２０および第２仕切部１２によって規定されている。つまり、筐体２０は、第１領域２２と、第２領域２３とを含んでいる。第１領域２２には、第１仕切部１１によって仕切られた第１風路９および第２風路１０が配置されている。つまり、第１領域２２では、第１風路９内に第１凝縮部３ａ、蒸発器５、予冷却器７および再熱器８が配置されている。また、第１領域２２内では、第２風路１０内に第２凝縮部３ｂが配置されている。第２領域２３内には送風機６が配置されている。

第２仕切部１２には、第１領域２２と第２領域２３とをつなぐ開口部１２ａが設けられている。つまり、筐体２０は、開口部１２ａを含んでいる。第２仕切部１２は、たとえば平板状に形成されている。第１領域２２から第２領域２３に向かう方向に沿って第１領域２２から第２仕切部１２の開口部１２ａを見たときに、ファン６ｂは開口部１２ａ内に配置されている。つまり、ファン６ｂの外径は開口部１２ａの内径よりも小さい。また、第１領域２２から第２領域２３に流れる空気が第２凝縮部３ｂの上端を通過するように第２仕切部１２の高さが調整されている。そのため、第２凝縮部３ｂの上端まで熱交換が行われるので、第２凝縮部３ｂの熱交換が阻害されない。

第１冷媒と第２冷媒とは同一であってもよい。また、第１冷媒と第２冷媒とは異なってもよい。例えば、第１冷媒はフロン系冷媒であり、第２冷媒は炭化水素（ＨＣ）系冷媒であってもよい。第１冷媒と第２冷媒とが異なっていることにより、第１冷媒および第２冷媒の両方がフロン系冷媒である場合に比べ、コスト低減および低ＧＷＰ（地球温暖化係数）化が可能となる。

第１冷媒および第２冷媒の両方がフロン系冷媒である場合、フロン系冷媒は欧州のフロンガス（Ｆ－Ｇａｓ）規制の対象であるため、入手が難しく、価格が高騰しやすい。このため、除湿装置１が高価となる。また、炭化水素（ＨＣ）系の可燃性冷媒が用いられる場合、封入量が多くなると可燃性のリスクが高まるため、冷媒量は欧州では規制の対象となる。第１冷媒として安価なＲ２９０等の炭化水素（ＨＣ）系冷媒が用いられ、第２冷媒として高価なＲ１２３４ｆ等のフロン系冷媒が用いられてもよい。性能、コスト、安全性に応じて第１冷媒および第２冷媒が組み合わされてもよい。

凝縮器３と再熱器８との間の距離は、再熱器８と蒸発器５との間の距離よりも大きくてもよい。具体的には、第１凝縮部３ａと再熱器８との間の距離ｋ１は、再熱器８と蒸発器５との間の距離ｊ１よりも大きくてもよい。また、第１凝縮部３ａと再熱器８との間の距離ｋ１は、蒸発器５と予冷却器７との間の距離ｊ２よりも大きくてもよい。

次に、本実施の形態に係る除湿装置１の除湿運転時の動作について説明する。
第１冷媒回路Ｃ１において、圧縮機２から吐出された過熱ガス状態の第１冷媒は、第２風路１０内に配置された第２凝縮部３ｂに流入する。第２凝縮部３ｂに流入した過熱ガス状態の第１冷媒は、第２吸込口１４ｂを通じて外部空間から第２風路１０内に取り込まれた空気と熱交換されることにより冷却されて気液二相状態となる。

第２凝縮部３ｂから流出した気液二相状態の第１冷媒は、第１風路９内に配置された第１凝縮部３ａに流入する。第１凝縮部３ａに流入した気液二相状態の第１冷媒は、第１吸込口１４ａを通じて外部空間から第１風路９内に取り込まれ、予冷却器７、蒸発器５、再熱器８を順に通過した空気と熱交換されて過冷却状態となる。

第１凝縮部３ａから流出した過冷却状態の第１冷媒は、減圧装置４を通過することにより減圧され、気液二相状態となった後、第１風路９内に配置された蒸発器５に流入する。蒸発器５に流入した気液二相状態の第１冷媒は、第１吸込口１４ａを通じて外部空間から第１風路９内に取り込まれた空気と熱交換されることにより加熱されて過熱ガス状態となる。この過熱ガス状態の第１冷媒が圧縮機２に吸入され、圧縮機２で圧縮されて再び吐出される。このようにして、第１冷媒は、第１冷媒回路Ｃ１を循環する。

第２冷媒回路Ｃ２において、予冷却器７において第２冷媒は、第１風路９内に取り込まれた空気と熱交換されることにより蒸発する。蒸発した第２冷媒は、圧力差により再熱器８に流れる。再熱器８に流れた第２冷媒は、予冷却器７、蒸発器５を順に通過した空気と熱交換されることにより凝縮する。凝縮した第２冷媒は、重力により予冷却器７に流れる。このようにして、第２冷媒は、第２冷媒回路Ｃ２を循環する。

第１風路９内に取り込まれた空気は、予冷却器７において第２冷媒と熱交換されることにより冷却される。予冷却器７において冷却された空気は、蒸発器５において第１冷媒と熱交換されることにより空気の露点以下の温度に冷却される。これにより、蒸発器５において空気は除湿される。蒸発器５へ送られる空気は、予冷却器７であらかじめ冷却されることにより湿り空気の相対密度が高くなるため、蒸発器５での除湿量を増大させることが可能となる。

蒸発器５において冷却された空気は、再熱器８において第２冷媒と熱交換されることにより加熱される。再熱器８において加熱された空気は、第１凝縮部３ａにおいて第１冷媒と熱交換されることによりさらに加熱される。また、第２風路１０内に取り込まれた空気は、第２凝縮部３ｂにおいて第１冷媒と熱交換されることにより加熱される。

次に本実施の形態に係る除湿装置１の作用効果について、比較例と対比して説明する。図２を参照して、比較例の除湿装置１は、本実施の形態の第１風路９および第２風路１０が設けられていない点で主に異なっている。図中矢印Ａで示されるように吸込口１４から筐体２０の内部に空気が取り込まれる。筐体２０の内部に取り込まれた空気は、予冷却器７、蒸発器５、再熱器８、凝縮器３を順に通って、図中矢印Ｂに示されるように吹出口２１から筐体２０の外部に吹き出される。

比較例の除湿装置１では、予冷却器７の処理量が大きくなると、再熱器８から凝縮器３への放熱量が大きくなるため、凝縮温度が高くなる。この結果、圧縮機２の圧縮比が大きくなるため、除湿装置１の除湿性能を示す指標であり、１ｋＷｈ当たりの除湿量Ｌを示すＥＦ（Energy Factor）値（Ｌ／ｋＷｈ）が低下する。

これに対して、本実施の形態に係る除湿装置１によれば、予冷却器７により蒸発器５での除湿量を増大させることができる。つまり、蒸発器５へ送られる湿り空気が予冷却器７であらかじめ冷やされることにより湿り空気の相対湿度が高くなるため、蒸発器５での除湿量を増大させることが可能となる。また、第２風路１０により凝縮器３での凝縮性能を向上させることができるため、ＥＦ値を向上させることができる。つまり、筐体２０に取り込まれた空気が第２風路１０を流れて第２凝縮部３ｂにおいて熱交換される。したがって、凝縮器３を流れる空気の風量を増加させることができる。また、再熱器８を通過して第１凝縮部３ａに流れる空気の温度よりも低温の空気を第２凝縮部３ｂに流すことが可能となる。このため、第１冷媒回路Ｃ１の凝縮能力を向上させることができる。これにより、予冷却器７の処理量が大きくなることにより再熱器８の放熱量が大きくなっても、ＥＦ値を向上させることができる。

また、第２冷媒回路Ｃ２の冷却能力を向上させることにより、第１冷媒回路Ｃ１を小さくすることができる。第２冷媒回路Ｃ２は冷媒の自己循環により回路が動作するため、動力を必要としない。第２冷媒回路Ｃ２の処理量が増加するほど、第１冷媒回路Ｃ１の動力を小さくすることができる。すなわち冷却性能を満たすために必要な第１冷媒回路Ｃ１の冷媒循環量を少なくすることができるため、圧縮機２を小型化することが可能となる。これにより、圧縮機２を動作させるために必要な動力を小さくすることができる。

本実施の形態に係る除湿装置１によれば、第１冷媒と第２冷媒とは異なっていてもよい。このため、高価な冷媒の封入量削減によるコスト低減を図ることができる。また、ＧＷＰ（地球温暖化係数）の小さい冷媒を用いることにより、低ＧＷＰ（地球温暖化係数）化が可能となる。また、可燃性冷媒の封入量削減による安全性の確保が可能となる。

本実施の形態に係る除湿装置１によれば、凝縮器３と再熱器８との間の距離は、再熱器８と蒸発器５との間の距離よりも大きい。このため、凝縮器３の輻射熱による再熱器８の熱損失を抑制することができる。

実施の形態２．
実施の形態２に係る除湿装置１では、予冷却器７および再熱器８の管外面積の和が、蒸発器５の管外面積の２倍以下である点で実施の形態１に係る除湿装置１と主に異なっている。管外面積は、伝熱管の外周面の面積である。管外面積比率を予冷却器および再熱器の管外面積の和／蒸発器の管外面積×１００とすると、４＜管外面積比率（予冷却器および再熱器の管外面積の和／蒸発器の管外面積×１００）＜１００である。

図３を参照して、予冷却器７および再熱器８の管外面積の和が蒸発器５の管外面積の２倍よりも大きくなると、ＥＦ値改善率が小さくなる。つまり、予冷却器７および再熱器８で構成される第２冷媒回路Ｃ２の効果が小さくなる。これは、予冷却器７での第２冷媒の温度が上昇することにより第２冷媒と空気入口温度との温度差が小さくなり、熱交換効率が低下するためである。第２冷媒の循環経路が長くなるため、流路抵抗が大きくなることにより、冷媒の循環量が低下するため第２冷媒回路の熱交換量が低下する。このため、予冷却器７および再熱器８を大きくしても、これに見合った性能改善は得られず、コストパフォ－マンスが悪くなる。また、空気流れ方向の列数が増加すると、通風抵抗が高まるため、送風機６の動力が増加する。これにより、ＥＦ値が低下する。

予冷却器７および再熱器８の管外面積の和／蒸発器の管外面積×１００≦４になると、第２冷媒回路Ｃ２がフィンの無い伝熱管のみで形成されることにより管外伝熱面積が過小になるため、予冷却器７の熱交換量が著しく低下する。また、第２冷媒回路Ｃ２に冷媒を充填することにより、熱交換量を増加させることが可能であるが、伝熱管の内容積も小さくなるため内圧が上がり易いことにより第２冷媒と空気との温度差も小さくなる。熱交換器のフィンは、防食の機能を持ち、フィンから伝熱管の順に腐食するよう設計される。フィンが無いと直ちに伝熱管が腐食するため、第２冷媒回路Ｃ２の第２冷媒が室内へ漏洩し易くなる。このため、信頼性が低下する。

本実施の形態に係る除湿装置１によれば、予冷却器７および再熱器８の管外面積の和が、蒸発器５の管外面積の２倍以下であるため、ＥＦ値改善率が大きいため、コストパフォーマンスを向上させることができる。

また、４＜管外面積比率（予冷却器および再熱器の管外面積の和／蒸発器の管外面積×１００）＜１００とすることにより、予冷却器７および再熱器８の伝熱面積の拡大に見合ったＥＦ値の改善が可能になる。

実施の形態３．
図４を参照して、実施の形態３に係る除湿装置１は、凝縮器３が第３凝縮部３ｃを含んでいる点で実施の形態１に係る除湿装置１と主に異なっている。

本実施の形態３に係る除湿装置１では、凝縮器３は、第１凝縮部３ａ、第２凝縮部３ｂ、第３凝縮部３ｃを含んでいる。第３凝縮部３ｃは、第１冷媒回路Ｃ１において第１凝縮部３ａと第２凝縮部３ｂとの間に配置されている。第３凝縮部３ｃは、気液二相状態の冷媒が流れるように構成されている。第３凝縮部３ｃは、第１風路９に配置されている。筐体２０の外部から内部に送風機６によって取り込まれた空気は、第１風路９を予冷却器７、蒸発器５、再熱器８、第１凝縮部３ａ、第３凝縮部３ｃの順に通過する。第１風路９は、空気が第１凝縮部３ａを通過してから第３凝縮部３ｃを通過するように構成されている。

第１凝縮部３ａと再熱器８との間の距離ｋ１は、再熱器８と蒸発器５との間の距離ｊ１よりも大きくてもよい。また、第１凝縮部３ａと再熱器８との間の距離ｋ１は、蒸発器５と予冷却器７との間の距離ｊ２よりも大きくてもよい。さらに、第３凝縮部３ｃと第１凝縮部３ａとの間の距離ｋ２は、第１凝縮部３ａと再熱器８との間の距離ｋ１よりも大きくてもよい。

第１凝縮部３ａおよび第３凝縮部３ｃは、空気の流れ方向において、第１凝縮部３ａ、蒸発器５、予冷却器７、再熱器８よりも風下に配置されている。第１凝縮部３ａおよび第３凝縮部３ｃの合計の高さは、第１凝縮部３ａ、蒸発器５、予冷却器７、再熱器８の高さよりも高くなっている。

本実施の形態に係る除湿装置１によれば、第１風路９は、空気が第１凝縮部３ａを通過してから第３凝縮部３ｃを通過するように構成されている。過冷却状態の冷媒が流れる第１凝縮部３ａは、第１凝縮部３ａ、第２凝縮部３ｂ、第３凝縮部３ｃの中で冷媒温度が最も低くなる。このため、再熱器８の放熱時の空気温度と第１凝縮部３ａの第１冷媒との温度差が近くなることにより、第１凝縮部３ａでの受熱量が小さくなる。これにより、再熱器８の放熱による凝縮性能の低下を抑制することができる。また、第３凝縮部３ｃの冷媒温度は第１凝縮部３ａの冷媒温度よりも高いため、第１凝縮部３ａにおいて熱交換されることにより温度が高くなった空気とも熱交換することができる。これにより、第３凝縮部３ｃにより凝縮性能を確保することができるため、第１冷媒回路Ｃ１での凝縮性能の低下を抑制することができる。

また、第２凝縮部３ｂを通過する空気の風量は、第２風路１０を流れる空気の風量を増加させることにより増加されてもよい。たとえば、第１凝縮部３ａと第２凝縮部３ｂとの間に筐体２０の吸込口が設けられることにより風量が増加されてもよい。

また、冷媒の液領域が多くなる第１凝縮部３ａの伝熱管の径が他の熱交換器よりも細径化されることにより、冷媒量の低減、通風抵抗の低減、伝熱性能の改善が実現されてもよい。これらにより、実施の形態１よりもＥＦ値をさらに改善することが可能になる。

実施の形態４．
図５を参照して、実施の形態４に係る除湿装置１は、ダンパＤＰをさらに備えている点で実施の形態１に係る除湿装置１と主に異なっている。

実施の形態４に係る除湿装置１は、ダンパＤＰをさらに備えている。ダンパＤＰは、第２風路１０に配置されている。ダンパＤＰは、第２風路１０を通過する空気の量を調整可能に構成されている。たとえば、ダンパＤＰは、図示しないモータにより回転可能に構成されている。この場合、ダンパＤＰが回転することにより、第２風路１０の流路面積を増減させることにより、第２風路１０を通過する空気の量を増減させることが可能となる。

蒸発器５における除湿水の量が多いために第１風路９側の風量が低下する場合には、ダンパＤＰが閉じられる。つまり、第２風路１０の流路を塞ぐようにダンパＤＰが回転することにより第２風路１０が閉じられる。このとき、ダンパＤＰは、図５中鉛直方向に延びるように配置される。これにより、第１風路９側の風量が増加する。

室内の除湿負荷が小さいために冷却能力が小さくてよい場合には、ダンパＤＰが開かれる。つまり、第２風路１０の流路が通じるようにダンパＤＰが回転することにより第２風路１０が開かれる。このとき、ダンパＤＰは、図５中水平方向に延びるように配置される。これにより、第２風路１０を流れる空気の風量が増加するため、凝縮性能が向上する。このため、除湿装置１の入力を低減することが可能となる。

本実施の形態に係る除湿装置１では、除湿装置１の室内からの負荷に応じて、ダンパＤＰにより第１風路９および第２風路１０を流れる空気の風量を調整することにより、さらに効率のよい運転を実現することができる。したがって、負荷変動が生じても高いＥＦ値を維持することができる。

実施の形態５．
図６を参照して、実施の形態５に係る除湿装置１は、流量調整弁１３をさらに備えている点および蒸発器５が第１蒸発部５ａおよび第２蒸発部５ｂを含んでいる点で実施の形態３に係る除湿装置１と主に異なっている。

実施の形態５に係る除湿装置１は、流量調整弁１３をさらに備えている。流量調整弁１３は第１冷媒回路Ｃ１に配置されている。本実施の形態では、流量調整弁１３は複数個配置されている。流量調整弁１３は、第１冷媒回路Ｃ１において凝縮器３および蒸発器５の上流または下流に配置されている。流量調整弁１３は開閉可能に構成されている。流量調整弁１３は、たとえば電磁弁である。

蒸発器５は、第１蒸発部５ａと、第２蒸発部５ｂとを含んでいる。第１蒸発部５ａと第２蒸発部５ｂとは流量調整弁１３を介して接続されている。流量調整弁１３は、第１蒸発部５ａおよび第２蒸発部５ｂの少なくともいずれかに第１冷媒を流通可能に構成されている。

図７を参照して、負荷が小さい場合には、圧縮機２、第１凝縮部３ａ、減圧装置４、第１蒸発部５ａの順に第１冷媒が流れるように流量調整弁１３が開閉される。図７では、白く示された流量調整弁１３は開いており、黒く示された流量調整弁１３は閉じている。

図８を参照して、負荷が大きい場合には、圧縮機２、第２凝縮部３ｂ、第３凝縮部３ｃ、第１凝縮部３ａ、減圧装置４、蒸発器５（第１蒸発部５ａおよび第２蒸発部５ｂ）の順に第１冷媒が流れるように流量調整弁１３が開閉される。図８では、白く示された流量調整弁１３は開いており、黒く示された流量調整弁１３は閉じている。

本実施の形態に係る除湿装置１によれば、流量調整弁１３の開閉により、各熱交換器の負荷および運転状態に応じて第１冷媒回路Ｃ１の経路の切換えが可能になる。また、流量調整弁１３の絞り具合により、凝縮圧力および蒸発圧力を２段階に調整することができるため、各熱交換器の圧力を調整することにより効率の高い運転が可能になる。

実施の形態６．
図９および図１０を参照して、実施の形態６に係る除湿装置１では、筐体２０の側面２０ｃに吸気口１５が設けられている点で実施の形態３に係る除湿装置１と主に異なっている。

実施の形態６に係る除湿装置１では、筐体２０の側面２０ｃに吸気口１５が設けられている。吸気口１５は、第１風路９および第２風路１０に空気を吸い込むように構成されている。吸気口１５は、第１凝縮部３ａと、第２凝縮部３ｂおよび第３凝縮部３ｃとの間に配置されている。吸気口１５は、第１凝縮部３ａと、第２凝縮部３ｂおよび第３凝縮部３ｃとの間に空気を吸い込むように構成されている。

本実施の形態に係る除湿装置１によれば、筐体２０に第１吸込口１４ａおよび第２吸込口１４ｂに加えて吸気口１５が設けられているため、第２凝縮部３ｂおよび第３凝縮部３ｃを通過する空気の風量を増加させることができる。これにより、凝縮能力を向上させることができる。

実施の形態７．
図１１を参照して、実施の形態７に係る除湿装置１では、開口部１２ａの口径およびファン６ｂの直径は、凝縮器３の最も風下側に配置された部分の高さよりも小さい。

筐体２０の開口部１２ａの口径および送風機６のファン６ｂの直径が空気の吸込み方向の最下流にある凝縮器３の部分の高さよりも大きくなると、ファン６ｂの直径により除湿装置１の幅、高さが決まるため、除湿装置１が大型化する。

開口部１２ａの口径およびファン６ｂの直径は、蒸発器５、予冷却器７、再熱器８の各々の高さよりも大きい。開口部１２ａの口径およびファン６ｂの直径が蒸発器５、予冷却器７、再熱器８の高さよりも小さくなると、開口部１２ａと最下流の凝縮器３の部分との間隔を拡げなければ、最下流の凝縮器３の部分の上部に空気がほとんど流れないため、熱交換性能が低下する。さらに蒸発器５、予冷却器７、再熱器８の高さ方向に風速分布が生じ易いため、これらの熱交換性能も低下する。高さ方向の風速分布を均一化するためには、開口部１２ａと最下流の凝縮器３の部分との間隔、凝縮器３と再熱器８との間の寸法、再熱器８と蒸発器５との寸法を大きくする必要がある。したがって、除湿装置１の奥行方向の厚みが増えるため、除湿装置１が大型化する。また、ファン６ｂの直径の小型化は風量を低下させる。開口部１２ａの口径の小型化は、通風抵抗を増加させる。したがって、送風機６の入力が悪化する。

本実施の形態に係る除湿装置１によれば、開口部１２ａの口径およびファン６ｂの直径は、凝縮器３の最も風下側に配置された部分の高さよりも小さい。このため、除湿装置１が大型化することを抑制することができる。

本実施の形態に係る除湿装置１によれば、開口部１２ａの口径およびファン６ｂの直径は、蒸発器５、予冷却器７、再熱器８の各々の高さよりも大きい。このため、凝縮器３、蒸発器５、予冷却器７、再熱器８の高さ方向の風速分布を抑制することが可能である。したがって、熱交換器の熱交換効率を高めることができる。これにより、熱交換器を有効に使える合理的な大きさの送風機６を用いることができるため、適正な大きさの除湿装置１を提供することができる。

上記の各実施の形態は適宜組み合わせることができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 除湿装置、２ 圧縮機、３ 凝縮器、３ａ 第１凝縮部、３ｂ 第２凝縮部、３ｃ 第３凝縮部、４ 減圧装置、５ 蒸発器、５ａ 第１蒸発部、５ｂ 第２蒸発部、６ 送風機、６ａ 軸、６ｂ ファン、７ 予冷却器、８ 再熱器、９ 第１風路、１０ 第２風路、１１ 第１仕切部、１２ 第２仕切部、１２ａ 開口部、１３ 流量調整弁、１４ 吸込口、１４ａ 第１吸込口、１４ｂ 第２吸込口、１５ 吸気口、２０ 筐体、２０ａ 背面、２０ｂ 前面、２０ｃ 側面、２１ 吹出口、２２ 第１領域、２３ 第２領域、Ｃ１ 第１冷媒回路、Ｃ２ 第２冷媒回路、ＤＰ ダンパ。

Claims (9)

1. 筐体と、
   前記筐体の内部に収容された第１冷媒回路、第２冷媒回路および送風機とを備え、
   前記第１冷媒回路は、圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器および第１冷媒を含み、かつ前記圧縮機、前記凝縮器、前記減圧装置、前記蒸発器の順に前記第１冷媒が流れるように構成されており、
   前記第２冷媒回路は、予冷却器、再熱器および第２冷媒を含み、かつ前記予冷却器および前記再熱器を前記第２冷媒が循環するように構成されており、
   前記凝縮器は、過冷却液状態の前記第１冷媒が流れる第１凝縮部と、過熱ガス状態の前記第１冷媒が流れる第２凝縮部とを含み、
   前記筐体は、第１風路と、前記第１風路から仕切られた第２風路とを含み、
   前記第１風路は、前記筐体の外部から前記内部に前記送風機によって取り込まれた空気が前記予冷却器、前記蒸発器、前記再熱器、前記第１凝縮部を順に通過するように構成されており、
   前記第２風路は、前記空気が前記第２凝縮部を通過するように構成されており、
   前記筐体は、前記第１風路および前記第２風路が配置された第１領域と、前記送風機が配置された第２領域と、前記第１領域と前記第２領域とをつなぐ開口部とを含み、
   前記送風機はファンを含み、
   前記開口部の口径および前記ファンの直径は、前記凝縮器の最も風下側に配置された部分の高さよりも小さい、除湿装置。
2. 前記予冷却器および前記再熱器の管外面積の和が、前記蒸発器の管外面積の２倍以下である、請求項１に記載の除湿装置。
3. 前記凝縮器は、前記第１冷媒回路において前記第１凝縮部と前記第２凝縮部との間に配置された第３凝縮部を含み、
   前記第１風路は、前記空気が前記第１凝縮部を通過してから前記第３凝縮部を通過するように構成されている、請求項１または２に記載の除湿装置。
4. 前記第２風路に配置されたダンパをさらに備え、
   前記ダンパは、前記第２風路を通過する前記空気の量を調整可能に構成されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の除湿装置。
5. 流量調整弁をさらに備え、
   前記蒸発器は、第１蒸発部および第２蒸発部とを含み、
   前記流量調整弁は、前記第１蒸発部および前記第２蒸発部の少なくともいずれかに前記第１冷媒を流通可能に構成されている、請求項１～４のいずれか１項に記載の除湿装置。
6. 前記第１冷媒は、前記第２冷媒と異なっている、請求項１～５のいずれか１項に記載の除湿装置。
7. 前記凝縮器と前記再熱器との間の距離は、前記再熱器と前記蒸発器との間の距離よりも大きい、請求項１～６のいずれか１項に記載の除湿装置。
8. 前記筐体は、第１吸込口および第２吸込口が設けられた背面と、吸気口が設けられた側面とを含み、
   前記第１吸込口は前記第１風路に前記空気を吸い込むように構成されており、
   前記第２吸込口は前記第２風路に前記空気を吸い込むように構成されており、
   前記吸気口は、前記第１風路および前記第２風路に前記空気を吸い込むように構成されている、請求項１～７のいずれか１項に記載の除湿装置。
9. 前記開口部の前記口径および前記ファンの前記直径は、前記蒸発器、前記予冷却器および前記再熱器の各々の高さよりも大きい、請求項８に記載の除湿装置。

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