JP4915372B2 - 除湿乾燥機の制御装置 - Google Patents

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本発明は、除湿ロータと温度検知手段を備えた除湿乾燥機に関する。
従来から、本体内に設置した除湿空気用送風機により、本体内に取込んだ室内空気に含まれる水蒸気を除湿空気用送風機の上流に設置した除湿ロータで吸湿し、乾燥空気として室内に放出し、一方、再生空気用送風機により送風される乾燥した再生空気を再生ヒータで加熱し、再生空気用送風機の下流に設置した除湿ロータに吹きかけ、除湿ロータから水分を奪って高湿となった再生空気を凝縮器にて凝縮して除湿を行う除湿乾燥機が提案されている。
しかしながら前述のような従来の除湿乾燥機では、たとえば除湿運転中にコンセントを抜いたりして運転停止を選択せずに強制的に運転を停止させた場合、内部の冷却運転を行なわずに運転を停止するため、内部は冷却されないことになる。その後、短時間後に運転を再開すると加熱された再生空気の風路上の温度が異常に上昇し、異常停止となってしまい運転を継続できないという問題があった。
また、雰囲気の湿度が低い状態(約50%以下)で運転すると除湿ロータが十分に吸湿できず、その状態で除湿ロータに加熱された再生空気があたると気化熱による温度降下がないため、加熱された再生空気の風路上の温度が異常に上昇してしまう。そのためモータの故障や吸い込み口の閉塞等の異常状態がなくても、加熱された再生空気の風路上の温度が異常に上昇し、異常停止となってしまい運転を継続できないという問題があった。
そのため、除湿運転開始時に再生ヒータを通電せずに運転を行ない、 所定時間経過後に温度検知手段によって検知された所定位置の温度が設定温度未満の場合には再生ヒータを通電し、温度検知手段によって検知された所定位置の温度が設定温度以上の場合には再生ヒータを通電せずに運転を行なう制御が知られている。
さらに、室内の湿度によって再生ヒータが再生空気に加える熱量が異なる複数の運転モードから一つの運転モードを決定し、除湿運転を行なう除湿乾燥機機が提案されている。
特許第3676985号
しかしながら、前述のように運転開始時に十分な冷却を行っていても、一旦再生ヒータに通電を開始した後は、運転中の一時的な雰囲気の温度、湿度変化、凝縮機内の圧損の変化、電源電圧の変化等の要因で再生部の温度が上昇した場合にすぐに異常温度停止をしてしまうケースが多い。
加えて異常検知温度を超えた場合は一度発生しただけでエラー停止させてしまうのが一般的である。
また、あらかじめ再生ヒータの熱量を下げて運転してしまうため除湿能力が低くなってしまう。
また、湿度センサの搭載が不可欠であるという問題点があった。
本発明はかかる問題点を解決するためになされたもので、湿度が低い環境で使用しても運転を継続でき、モータの故障や吸い込み口の閉塞等のあきらかな異常が発生した場合のみ安全に停止することができる除湿乾燥機を得ることを目的とする。
本発明に係る除湿乾燥機は、本体内に設置した除湿空気用送風機12により、本体内に取込んだ室内空気に含まれる水蒸気を除湿空気用送風機12の上流に設置した除湿ロータで吸湿し、乾燥空気として室内に放出し、一方、再生空気用送風機により送風される乾燥した再生空気を再生ヒータで加熱し、再生空気用送風機の下流に設置した除湿ロータに吹きかけ、除湿ロータから水分を奪って高湿となった再生空気を凝縮器にて凝縮する凝縮サイクルと、再生ヒータの熱量を切換える再生ヒータ制御手段と、加熱された再生空気の風路上の温度を測定する再生部温度測定手段とからなり、前記再生ヒータ制御手段は再生部温度測定手段の測定した温度が再生ヒータ停止温度に達した場合は一旦再生ヒータをオフにし、復帰温度に低下した場合に再度再生ヒータをあらかじめ設定された熱量でオンにする動作を繰り返し、この動作を所定回数繰り返した場合は再生ヒータのオン時の熱量をあらかじめ設定された熱量より下げて運転するように制御する様にしたものである。
以上説明したように、本発明の除湿乾燥機によれば、除湿運転終了後冷却時間を置かずに再運転し温度が上昇した場合にもエラー停止することなく運転を継続でき、また、運転中の一時的な雰囲気の温度、湿度変化、凝縮機内の圧損の変化、電源電圧の変化等の要因で再生部の温度が上昇した場合にもエラー停止することなく運転を継続でき、さらに、湿度が低い環境で使用しても運転を継続でき、モータの故障や吸い込み口の閉塞等が発生した場合は安全に停止を行える除湿乾燥機を得ることができる。
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1に係る除湿乾燥機の本体斜視図、図2は本発明の実施の形態1に係る除湿乾燥機のシステム説明図である。
図1,図2において、吸込口5から本体1に取りこまれた室内空気7は、本体1内部で除湿され、吹出口6から乾燥風11として室外に放出される。本体1内部で、室内空気7から凝縮された凝縮水は、タンク2に貯まる。
室内空気7は、除湿空気用送風機12により、本体1内に取り込まれる。取り込まれた室内空気7は、フィルター8で室内空気7に含まれる塵埃、臭気等を除去され、凝縮器9を冷却して、除湿ロータ10内を通過する。この除湿ロータ10は、除湿ロータ用モータ13、歯車やベルトなどのモータ駆動部13aにより運転中は回転している。除湿ロータ10を通過するときに室内空気7中の水分は除湿ロータ10に吸水され、乾燥風11として吹出口6より室内に放出される。
次に、凝縮サイクルについて説明する。回転しながら、室内空気7の水分を吸湿した除湿ロータ10には、除湿ロータ再生部10aに到達すると、再生空気用送風機14により送られ、かつ再生ヒータ15で加熱された高温の再生空気17が吹きかけられる。
高温の再生空気を吹きかけられることによって除湿ロータ10は水分を奪われ、高湿となった再生空気17aが凝縮器9内を通過するとき、室内空気7で冷却され、凝縮される。凝縮された凝縮水18は凝縮器ドレン穴9aからタンク2内に貯まる。凝縮器9内を通過して乾燥させた再生空気17bは再び再生空気用送風機14に戻り、以下、この凝縮サイクル工程を繰り返す。
図3は凝縮サイクル内の凝縮器9の斜視図である。複数個の凝縮器ドレン穴9aが設置されている。凝縮サイクル内の凝縮器9は複数個あっても構わない。凝縮器再生空気取入口9bから入った高湿再生空気17aは凝縮器再生空気排出口9cから乾燥再生空気17bとなって排出される。
図4は凝縮サイクル風路の凝縮器再生空気取入口9bの部分を示す断面図である。再生空気17は、ヒータケース16内で再生ヒータ15により加熱され、ヒータケース16の接続口20より放出される。接続口20は除湿ロータ支持枠19とヒータケース16とを連通させるように接続している。接続口20から除湿ロータ支持枠19内に入った再生空気17は、除湿ロータ10を通過して除湿ロータ支持枠19の裏面側に設けられた連結口19bを通り、凝縮器再生空気取入口9bから凝縮器9に入る。複数個で構成される凝縮器9は接続口22及び連絡口9dによりそれぞれ連通している。
50a、50bは再生部温度測定手段のサーミスタであり、再生空気17の風路の温度を測定する。再生空気用送風機14が故障した場合は再生部温度測定手段50aが高温となり、除湿ロータ10のロックや除湿ロータ用モータ13の故障及び雰囲気が低湿度の場合は再生部温度測定手段50bが高温となる。
図5は、上記除湿乾燥機の操作パネルの構成を示す図である。本体1の上部に配置された操作パネル3には、除湿乾燥機1に対する電源のオン/オフの選択操作を受け付ける運転入/切ボタン30、運転の入/切状態を表示する運転入/切ランプ31、運転が終了すると自動的に運転を終了するモードを選択するおてがるモード選択ボタン32aは洗濯物の乾燥に適した「ランドリー」または部屋を快適にする「除湿」を選択できる。33aは選択したおてがるモードを表示するおてがるモード表示ランプである。
運転使用者の選択した運転を連続して行うモードを選択する連続除湿モード選択ボタン32は風量やヒータの熱量を抑えた「静音」または風量や熱量をアップした「強」を選択できる。33bは選択した連続除湿モードを表示する連続除湿モード表示ランプである。
お掃除サインランプ34は除湿乾燥機のお掃除のタイミングをお知らせする。本除湿乾燥機においては運転時間の積算値が所定の時間以上となった場合と再生部温度が所定の温度以上になった場合にお掃除サインランプ34を点灯させ運転を停止する。時間使用者が除湿乾燥機1のお掃除を行った場合にリセットボタン35を押してお掃除サインランプ34をリセットできる。
図6は本発明の実施の形態1に係る除湿乾燥機の制御ブロック図である。60は制御部でマイクロコンピュータ66等で構成されている。電源ゼロクロス検出回路42は本除湿乾燥機の商用交流電源41の電源位相が0になるポイントを検出する。この信号を基準に制御部60は送風機の位相制御を行ったり、制御に必要な時間生成を行っている。
除湿空気用送風機機駆動手段44は制御部60からの信号により除湿空気用送風機12の運転を制御する。同様に、再生空気用送風機機駆動手段45は制御部60からの信号により再生空気用送風機14の運転を制御する。本例では前記送風機は位相制御により速度制御されている。電源ゼロクロス時は送風機への通電はオフされており、電源ゼロクロス信号から時間を測定し所定のタイミングで通電をオンする、この電源ゼロクロスからオン信号までの時間が短いと送風機の回転は速くなり(強)、長いと遅くなる(弱)。この信号の出力はは半波毎に繰り返して行う。また、複数の送風機を個別に制御が可能である。
除湿ロータ用モータ13は除湿ロータ用モータ駆動手段46によって駆動され除湿ロータ10を回転させる。
再生ヒータ15は再生ヒータ駆動手段47によって加熱量が複数段階に制御される。本例ではヒータ切、弱、強の3段階に制御される。制御方法としてはリレーによる切換えやトライアック等による通電率制御等がある。
再生部温度検出手段50a、50bは加熱された再生空気の風路上の温度を測定する。本例では除湿ロータ13の前後2ヶ所に設置されている。51は室内の湿度を検出する湿度検出手段、52は室内の温度を測定する室温測定手段である。
図7は実施の形態1に係る除湿乾燥機の制御部60の内部ブロック図である。本発明では制御部60の動作をマイクロコンピュータ66が行う。中央演算処理装置(CPU)61は不揮発性メモリ(ROM)62に記憶されたプログラムやデータを読み出し処理を行う。また、CPU61は入力装置64を経由してセンサーの信号やスイッチの状態を情報として取り入れる。ランダムアクセスメモリー(RAM)63はCPU61が演算時に使用する一時的なメモリである。CPU61は出力装置65を経由して被制御機器の制御を行う。前記動作により除湿乾燥機の制御部60としての動作を実現する。
67はマイクロコンピュータ66のリセット手段で電源電圧を監視し、電源が立ち上がった場合にマイクロコンピュータ66をリセットしプログラムのスタート番地からマイクロコンピュータ66を動作させる。68はクロック発生器でマイクロコンピュータ66の動作タイミングは全てこのクロック信号により生成される。
図8は本発明の実施の形態1に係る除湿乾燥機の制御フローチャートである。本体1に電源を投入すると制御部を構成するマイクロコンピュータ66のプログラムがスタートする。前記したリセット手段67の動作によりマイクロコンピュータ66がどのような状態にあってもプログラムの先頭から動作を開始する。
マイクロコンピュータ66がスタートするとステップS2にて再生ヒータ15の最大加熱量リミット値が600W(強)に設定される。
ステップS3にて運転入/切ボタン30の状態が監視される。運転入/切ボタン30が押下されるとステップS4にて除湿空気用送風機12、再生空気用送風機14および除湿ロータ用モータ13がオンになる。
次に再生ヒータ15が最大加熱量にてオンする(ステップS5)。ステップS2にて最大加熱量リミット値が600W(強)に設定されているので600W(強)の熱量で加熱を行う。再生部温度検出手段50にて再生部近傍の温度を監視する。(ステップS6)再生部温度がヒータ停止温度以下の場合はステップS4に戻って運転を継続する。
ここで、再生部温度がヒータ停止温度以下の場合はステップS4に戻り、ステップS4に記載の機器(除湿空気用送風機、再生空気用送風機、除湿ロータ用モータ)に再度ON信号を送信する理由として、ノイズ等の影響により各機器が正しく起動しない状態(暴走等)を防止するために、動作状態をリセットするためである。
本例ではヒータ停止温度は100℃に設定している。湿度が低い環境や室温の高い環境運転した場合、フィルタにほこり等が詰まったりまたは送風機が故障したりして正規の風量が流れなくなった場合は再生部の温度は上昇する。
再生部温度がヒータ停止温度以上になるとステップ6にて検出されステップS7にジャンプして、再生ヒータ15はオフされる。ステップS8にて停止カウントが+1される。ステップS9で停止カウントが第1判定値未満の場合ステップS10にて再生部の温度がヒータ復帰温度以下になっているかを判定する。本例において、第1判定値は3回またヒータ復帰温度はヒータ停止温度−5℃(95℃)に設定している。
再生部の温度がヒータ復帰温度より高い場合はステップ9に戻る。ステップS9〜S10の処理を再生部の温度がヒータ復帰温度以下になるまで繰り返す。再生部がヒータ復帰温度以下になるとステップS10からステップS5へ戻り再生ヒータが通電される。このステップS5〜ステップS10の動作を繰り返し停止カウントが第1判定値以上になるとステップS11へ処理が移る。
ステップS11で停止カウントが第2判定値以上か判定される。第2判定値は第1判定値より大きな値が設定されている。本例では第2判定値は6回に設定している。停止カウントが第2判定値以下の場合はステップS12へ移る。
ステップS12へ移ると最大加熱量リミット値が300W(弱)に設定され、ステップS10にてヒータ復帰温度以下になるまで再生ヒータ15をオフする。ヒータ復帰温度以下になるとステップS5にて再生ヒータ15がオンされる。ここでは最大加熱量リミット値が300W(弱)に設定されているため300W(弱)での加熱を行う。
加熱量300W(弱)になると再生部の温度上昇は低くなりヒータ停止温度に到達しにくくなる。しかし、送風機故障等の重大状態では再生部の温度は再上昇しヒータ停止温度以上となる。
再生部温度≧ヒータ停止温度となった場合ステップS6にて判定され、ステップS7へ移り再生ヒータ15が停止し、さらに停止カウントが+1される。加熱量300W(弱)にて再生部温度≧ヒータ停止温度が繰り返され停止カウントが第2判定値以上になった場合ステップS11からステップS13へ処理が移る。
するとステップS13で再生ヒータ15がOFFし、ステップS14でエラー音を発生し、ステップS15にてエラー表示を行う。
次に、ステップS16において、運転入/切ボタン30の押しなおし等の再運転操作が行われるとステップ4へジャンプし再度再生ヒータ15の通電を行う。この場合、停止カウントは3に設定されるので再生ヒータ15の最大加熱量リミット値は300W(弱)となる。
リセット操作をステップS17で検出するとステップS2へジャンプし全ての動作が初期化される。この場合、再生ヒータ15最大加熱量リミット値は600W(強)となる。このように、一旦再生ヒータ15のオン時の熱量をあらかじめ設定された熱量より下げて運転するようになっても所定の操作によってあらかじめ設定した熱量に復帰させることができる。
尚、ステップS11のYES方向の下流にあるステップ及び各ステップ間において、再生部温度が所定の温度より下がっていれば、除湿空気用送風機、再生空気用送風機、除湿ロータ用モータをオフしてもよい。
図9は本発明の実施の形態3に係る除湿乾燥機の制御フローチャートである。図8のからの変更部分のみ説明する。ステップS10にてヒータ復帰温度以下の場合ステップ20で室内の湿度が所定湿度以上か判定する。所定湿度は除湿ロータ13が吸湿でき、加熱された再生空気の風路上の温度がヒータ停止温度に到達しにくい湿度に設定する。本例では50%である。
室内湿度が所定湿度以上の場合はステップ21で高湿度タイマの値が所定時間異常かどうかを判定する。高湿度タイマは室内湿度が安定して高く、再生部の温度上昇がなく、再生ヒータ停止にもならない時間を計測する。つまり、室内の湿度が所定値以上の場合にカウントされ、所定値以下の場合にクリアされる。また、再生部温度がヒータ停止温度以上になった場合にもクリアする。この高湿度タイマが所定時間に達するとステップ22へ進み停止カウントをクリアし、最大加熱量のリミットを600W(強)に設定し、ステップS4へジャンプする。このようにすることにより、温度上昇しやすい状態では最大加熱量リミットを300Wに設定することでエラー停止になりにくくなり、また、一旦再生ヒータの最大加熱量のリミットが300W(弱)に設定されて場合でも、室内の湿度が高くなり温度上昇しにくい状態が継続し、また再生部温度がヒータ停止温度以下で安定して運転できる場合には自動的に最大加熱量のリミットを600W(強)に復帰させることができる。
図10は本発明の実施の形態1に係る除湿乾燥機の動作タイムチャートである。初期は再生ヒータはの加熱量は600W(強)にて運転を行い、停止カウント3回にて300Wとなり、それでもヒータ停止温度を3回繰り返し、停止カウントが6回になると運転を停止し、使用者にエラー音とエラー表示にて異常を知らせる。
ヒータ停止温度とヒータ復帰温度には5℃のヒステリシスを設定し、再生ヒータ駆動回路47のチャタリングを防止している。
また、停止カウント6回にて再運転を停止しているのは再生ヒータ駆動回路47をリレーで構成した場合の開閉寿命を考慮しているためである。
上記のように制御することで運転中の一時的な雰囲気の温度、湿度変化、凝縮機内の圧損の変化、電源電圧の変化等の要因で異常温度停止をしてしまうことがなく、またモータの故障や吸い込み口の閉塞等の致命的な異常状態が発生した場合には停止することのできる制御が実現できる。
本発明の実施の形態1に係る除湿乾燥機の本体斜視図である。 本発明の実施の形態1に係る除湿乾燥機のシステム説明図である。 本発明の実施の形態1に係る除湿乾燥機の凝縮器斜視図である。 本発明の実施の形態1に係る除湿乾燥機の凝縮サイクル風路の部分断面図である。 本発明の実施の形態1に係る除湿乾燥機の操作パネルである。 本発明の実施の形態1に係る除湿乾燥機のブロック図である。 本発明の実施の形態1に係る除湿乾燥機の制御部60の内部ブロック図である。 本発明の実施の形態1に係る除湿乾燥機の制御フローチャートである。 本発明の実施の形態3に係る除湿乾燥機の制御フローチャートである。 本発明の実施の形態1に係る除湿乾燥機の動作タイムチャートである。
符号の説明
1 本体、2、本体、3操作パネル、5吸込口、6吹出口、7 室内空気、8フィルタ、9 凝縮器、9a 凝縮器ドレン穴、9b 凝縮器再生空気取入口、9c 凝縮器再生空気排出口、9d 連絡口、10 除湿ロータ、10a 除湿ロータ再生部、11 乾燥風、12 除湿空気用送風機、13 除湿ロータ用モータ、14 再生空気用送風機、15 再生ヒータ、16 ヒータケース、17 再生空気、17a 高湿再生空気、17b 乾燥再生空気、18 凝縮水、19 除湿ロータ支持枠、19a 凝縮水ドレン穴、20 ヒータケースと除湿ロータ支持枠との接続口、21 除湿ロータ支持枠と凝縮器との接続口、22 凝縮器同士の接続口、30 運転入/切ボタン、31 運転入/切ランプ、32a おてがるモード選択ボタン、33a おてがるモード表示ランプ、32b 連続除湿モード選択ボタン、33b 連続除湿モード表示ランプ、34 お掃除サインランプ、 35 リセットボタン、50 再生部温度検出手段、51 湿度測定手段、52 室温測定手段、60 制御部

Claims (3)

  1. 本体内に設置した除湿空気用送風機により、本体内に取込んだ室内空気に含まれる水蒸気を除湿空気用送風機の上流に設置した除湿ロータで吸湿し、乾燥空気として室内に放出し、一方、再生空気用送風機により送風される乾燥した再生空気を再生ヒータで加熱し、再生空気用送風機の下流に設置した除湿ロータに吹きかけ、除湿ロータから水分を奪って高湿となった再生空気を凝縮器にて凝縮する凝縮サイクルと、
    再生ヒータの熱量を切換える再生ヒータ制御手段と、
    加熱された再生空気の風路上の温度を測定する再生部温度測定手段と
    少なくとも前記再生ヒータの動作を制御するためのプログラムと、
    電源を入り切りする運転ボタンと、からなり、
    該運転ボタンにより電源が投入されると前記プログラムはリセットされ、前記プログラムの先頭から動作を開始するようになっており、
    電源が投入されて前記プログラムによって運転が開始されている期間中、前記再生ヒータ制御手段は再生部温度測定手段の測定した温度が再生ヒータ停止温度に達した場合は一旦再生ヒータをオフにし、復帰温度に低下した場合に再度再生ヒータをあらかじめ設定された熱量でオンにする動作を繰り返し、この動作をあらかじめ設定された所定回数になるまで繰り返した場合は再生ヒータのオン時の熱量をあらかじめ設定された熱量より下げて運転を継続するように制御することを特徴とする除湿乾燥機の制御装置。
  2. 本体内に設置した除湿空気用送風機により、本体内に取込んだ室内空気に含まれる水蒸気を除湿空気用送風機の上流に設置した除湿ロータで吸湿し、乾燥空気として室内に放出し、一方、再生空気用送風機により送風される乾燥した再生空気を再生ヒータで加熱し、再生空気用送風機の下流に設置した除湿ロータに吹きかけ、除湿ロータから水分を奪って高湿となった再生空気を凝縮器にて凝縮する凝縮サイクルと、
    再生ヒータの熱量を切換える再生ヒータ制御手段と、
    加熱された再生空気の風路上の温度を測定する再生部温度測定手段と、
    少なくとも前記再生ヒータの動作を制御するためのプログラムと、
    電源を入り切りする運転ボタンと、
    操作部からなり、
    前記運転ボタンにより電源が投入されると前記プログラムはリセットされ、前記プログラムの先頭から動作を開始するようになっており、
    電源が投入されて前記プログラムによって運転が開始されている期間中、前記再生ヒータ制御手段は再生部温度測定手段の測定した温度が再生ヒータ停止温度に達した場合は一旦再生ヒータをオフにし、復帰温度に低下した場合に再度再生ヒータをあらかじめ設定された熱量でオンにする動作を繰り返し、この動作をあらかじめ設定された所定回数になるまで繰り返した場合は再生ヒータのオン時の熱量をあらかじめ設定された熱量より下げて運転を継続するようにし、前記操作部により所定の操作を行った場合には再生ヒータのオン時の熱量をあらかじめ設定された熱量に復帰させるように制御することを特徴とする請求項1記載の除湿乾燥機の制御装置。
  3. 本体内に設置した除湿空気用送風機により、本体内に取込んだ室内空気に含まれる水蒸気を除湿空気用送風機の上流に設置した除湿ロータで吸湿し、乾燥空気として室内に放出し、一方、再生空気用送風機により送風される乾燥した再生空気を再生ヒータで加熱し、再生空気用送風機の下流に設置した除湿ロータに吹きかけ、除湿ロータから水分を奪って高湿となった再生空気を凝縮器にて凝縮する凝縮サイクルと、
    再生ヒータの熱量を切換える再生ヒータ制御手段と、
    加熱された再生空気の風路上の温度を測定する再生部温度測定手段と、
    少なくとも前記再生ヒータの動作を制御するためのプログラムと、
    電源を入り切りする運転ボタンと、
    室内の湿度を測定する湿度測定手段とからなり、
    前記電源運転ボタンにより電源が投入されると前記プログラムはリセットされ、前記プログラムの先頭から動作を開始するようになっており、
    電源が投入されて前記プログラムによって運転が開始されている期間中、前記再生ヒータ制御手段は再生部温度測定手段の測定した温度が再生ヒータ停止温度に達した場合は一旦再生ヒータをオフにし、復帰温度に低下した場合に再度再生ヒータをあらかじめ設定された熱量でオンにする動作を繰り返し、この動作をあらかじめ設定された所定回数になるまで繰り返した場合は再生ヒータのオン時の熱量をあらかじめ設定された熱量より下げて運転を継続するようにし、前記湿度測定手段が測定した室内の湿度があらかじめ設定された所定の湿度以上になった場合には再生ヒータのオン時の熱量をあらかじめ設定された熱量に復帰させるように制御することを特徴とする請求項1記載の除湿乾燥機の制御装置。
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