JP5963952B2 - 除湿装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1に係る除湿装置の構成を示す図である。図1及び後述の各図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。また、明細書全文に表れている構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。
除湿装置1は、筐体10内に、圧縮機2、流路切換装置である四方弁3、第1熱交換器4、抵抗(減圧量)を二つ以上に変更可能な減圧部5及び第2熱交換器6を有し、これらが冷媒配管で環状に接続されて冷媒回路Aを構成している。筐体10内は、風路室20と機械室30とに区画されており、機械室30には圧縮機2及び四方弁3が配置され、その他が風路室20に配置されている。なお、機械室30と風路室20との間を区画する壁面11には貫通穴(図示せず)が形成されており、貫通穴(図示せず)に冷媒配管が貫通されて各要素同士を接続している。また、貫通穴と接続配管との間の隙間を介して機械室30と風路室20との間で気流が生じないように、隙間部分を気密に保つように構成するとよい。
まず、四方弁3の流路が図1の実線に切り換えられた場合である第1運転モードの動作について説明する。第1運転モードにおける冷凍サイクルの動作は以下のようになる。圧縮機2により低圧のガスが吸入された後、圧縮され、高温且つ高圧のガスとなる。圧縮機2より吐出された冷媒は、四方弁3を経て、第1熱交換器4に流入する。第1熱交換器4に流入した冷媒は、風路Bを流れる空気に放熱し、空気を加熱しながら冷媒そのものは冷却されて凝縮し、高圧の液冷媒となって第1熱交換器4から流出する。第1熱交換器4から流出した液冷媒は、第一の抵抗(減圧量)となった減圧部5で減圧され、低圧の二相冷媒となる。その後、冷媒は第2熱交換器6に流入し、風路Bを流れる空気より吸熱し、空気を冷却しながら冷媒そのものは加熱されて蒸発し、低圧のガスとなる。その後、冷媒は、四方弁3を経て、圧縮機2に吸入される。
次に第1運転モードにおける空気の動作について、図2に基づいて説明する。図2は、第1運転モード時の空気の状態変化を示す空気湿り線図で、縦軸は空気の絶対湿度、横軸は空気の乾球温度である。また、図2の曲線は飽和空気を示すもので、飽和空気における相対湿度は100%である。
次に、四方弁3の流路が図1の点線に切り換えられた場合である第2運転モードの動作について説明する。第2運転モードにおける冷凍サイクルの動作は以下のようになる。圧縮機2により低圧のガスが吸入された後、圧縮され、高温且つ高圧のガスとなる。圧縮機2より吐出された冷媒は、四方弁3を経て、第2熱交換器6に流入する。第2熱交換器6に流入した冷媒は、風路Bを流れる空気に放熱し、空気を加熱しながら、冷媒そのものは冷却されて凝縮し、高圧の液冷媒となって第2熱交換器6から流出する。第2熱交換器6から流出した液冷媒は、第二の抵抗(減圧量)に開度調整された減圧部5で減圧され、低圧の二相冷媒となる。その後、冷媒は第1熱交換器4に流入し、風路Bを流れる空気より吸熱し、空気を冷却しながら冷媒そのものは加熱され蒸発し、低圧のガスとなる。その後、冷媒は、四方弁3を経て、圧縮機2に吸入される。
次に第2運転モードにおける空気の動作について、図3に基づいて説明する。図3は、第2運転モード時の空気の状態変化を示す空気湿り線図で、縦軸は空気の絶対湿度、横軸は空気の乾球温度である。また、図3の曲線は飽和空気を示すもので、飽和空気における相対湿度は100%である。
ここでは、上述したように減圧部5を電子膨張弁5aで構成しており、電子膨張弁5aの開度調整により、第1運転モードと第2運転モードとで減圧部5における抵抗(減圧量)を異ならせる。具体的には、第1運転モードから第2運転モードに切り換えた際には減圧部5の開度を小さくして減圧量を増加させ、第2運転モードから第1運転モードに切り換えた際には減圧部5の開度を大きくして減圧量を減少させる。
図1では、冷媒回路Aの切り換えに四方弁3を用いた構成を示したが、冷媒回路Aの流路を切り換えられる構成であれば、特に四方弁に限定されるものではなく、他の弁を用いてもよい。例えば、二方弁である電磁弁を4個用い、圧縮機2の吐出側及び吸入側のそれぞれと第1熱交換器4とを接続する部分、また、圧縮機2の吐出側及び吸入側のそれぞれと第1熱交換器4とを接続する部分に電磁弁を配置した構成としてもよい。そして、各電磁弁の開閉により、本実施の形態と同様の冷媒回路A、冷凍サイクルを実現すればよい。
上記では、減圧部5を電子膨張弁5aで構成した例を説明したが、減圧部5については様々な減圧手段が考えられる。
図5(a)の減圧部5は、第1流路51と第2流路52とを並列に接続した構成を有している。第1流路51にはキャピラリーチューブ又は開度固定である膨張弁で構成された第1要素5bと、第1運転モードの場合のみ第1流路51の第1要素5bに冷媒を流通させる、逆止弁又は開閉が可能な弁で構成された第2要素5cとが直列に配置されている。また、第2流路52には、逆止弁又は開閉が可能な弁で構成された第3要素5dが配置されている。
(1)図示しないが第1運転モードでの第2熱交換器6の冷媒飽和温度が第2運転モードの第1熱交換器4の冷媒飽和温度より高くなるように減圧部5を制御する(飽和温度を高くするためには減圧量を少なくすることが必要)。
(2)第1運転モードでの圧縮機2の吸入部冷媒温度と第2熱交換器6の冷媒飽和温度との温度差と、第2運転モードでの圧縮機2の吸入部冷媒温度と第1熱交換器4の冷媒飽和温度との温度差との差が小さくなるように減圧部5を制御する(吸入過熱度のモード間の差が近い場合は蒸発器への流入空気によって減圧量が決定し、流入空気のエンタルピーの高い第1運転モードでの減圧量は少なくなる)。
(3)圧縮機2の吐出温度が第1運転モードと第2運転モードとで差が小さくなるように減圧部5を制御する(吐出温度のモード間での差が小さい場合も蒸発器への流入空気によって減圧量が決定する)。
(4)第1運転モードでの第1熱交換器4の冷媒飽和温度と第1熱交換器4出口の冷媒温度との温度差と、第2運転モードでの第2熱交換器6の冷媒飽和温度と第2熱交換器6出口の冷媒温度との温度差との差が小さくなるように減圧部5を制御する(凝縮器の過冷却度のモード間の差が小さくなるように制御する場合は蒸発器への流入空気によって減圧量が決定する)。
第1運転モードと第2運転モードのそれぞれの運転時間は、予め定められた時間としてもよいが、各運転モードのそれぞれの運転時間には、空気条件や除湿装置1の運転状態に応じた適正値がある。よって、その適正値で運転できるように、空気条件や除湿装置1の運転状態に基づいて各運転モードの運転時間を決定するようにしてもよい。
温湿度センサ50で得られる吸込空気の状態より、吸込空気の相対湿度を求め、その相対湿度に応じて各運転モードのそれぞれの運転時間を決定する。以下、具体的に説明する。
除湿運転開始時の冷媒回路Aの運転状態に応じて各運転モードのそれぞれの運転時間を決定する。以下、具体的に説明する。
ところで、吸込空気が低温の場合、第2運転モードを実施すると、第1熱交換器4では低温空気を冷却することとなる。よって、第1熱交換器4のフィン表面の温度が0℃以下となると、フィン表面に着霜を生じる。そのままの状態で運転を継続すると、着霜が成長し、フィン間の空気流路を塞いでしまい、その結果、送風量が低下し、除湿装置1の運転が適切に実施できない状態となる。
Claims (11)
- 圧縮機、流路切換装置、第1熱交換器、減圧部及び第2熱交換器が順次、冷媒配管で接続され、冷媒が循環する冷媒回路と、
前記第1熱交換器、水分の吸脱着が可能なデシカント材及び前記第2熱交換器を直列に配置した風路と、
前記風路内に設けられ、除湿対象空間内の空気を前記風路内に流す送風装置とを備え、
前記第1熱交換器が凝縮器又は放熱器として動作すると共に、前記第2熱交換器が蒸発器として動作し、前記デシカント材に保持されている水分を脱着する第1運転モードと、前記第1熱交換器が蒸発器として動作すると共に前記第2熱交換器が凝縮器又は放熱器として動作し、前記デシカント材が前記風路を通過する空気から水分を吸着する第2運転モードとを有し、前記流路切換装置の流路切換により前記第1運転モードと前記第2運転モードとを交互に切り換える除湿運転を、
前記第1運転モードの前記減圧部の減圧量が
前記第2運転モードの前記減圧部の減圧量よりも
少なくなるようにして行う
ことを特徴とする除湿装置。 - 前記減圧部は減圧量が可変である電子膨張弁である
ことを特徴とする請求項1記載の除湿装置。 - 前記減圧部は、
第1流路と第2流路とを並列に接続した構成を有し、
前記第1流路にはキャピラリーチューブ又は開度固定である膨張弁で構成された第1要素と、前記第1運転モードの場合のみ前記第1流路の前記第1要素に冷媒を流通させる、逆止弁又は開閉が可能な弁で構成された第2要素とが直列に配置され、
前記第2流路には、逆止弁又は開閉が可能な弁で構成された第3要素が配置されていることを特徴とする請求項1記載の除湿装置。 - 前記減圧部は、
第1流路と第2流路とを並列に接続した構成を有し、
前記第1流路には温度式膨張弁で構成された第1要素と、前記第1運転モードの場合のみ前記第1流路の前記第1要素に冷媒を流通させる、逆止弁又は開閉が可能な弁で構成された第2要素とが直列に配置され、
前記第2流路には、温度式膨張弁で構成された第3要素と、前記第2運転モードの場合のみ前記第2流路の前記第3要素に冷媒を流通させる、逆止弁又は開閉が可能な弁で構成された第4要素とが直列に配置されている
ことを特徴とする請求項1記載の除湿装置。 - 前記冷媒は、R410Aよりガス比熱比が高い冷媒である
ことを特徴とする請求項1〜請求項4の何れか一項に記載の除湿装置。 - 前記除湿対象空間から前記風路内に吸入された吸込空気の状態を検出する状態検出装置を備え、
前記第1運転モードと前記第2運転モードのそれぞれの運転時間を、前記状態検出装置により検出された状態に基づいて決定する
ことを特徴とする請求項1〜請求項5の何れか一項に記載の除湿装置。 - 前記状態検出装置は相対湿度を検出する装置であり、
前記吸込空気の相対湿度が、予め設定した基準相対湿度のときの前記各運転モードそれぞれの基準運転時間を予め設定しておき、
除湿運転開始時に前記状態検出装置により検出した前記吸込空気の相対湿度が、前記基準相対湿度よりも高い場合、前記第1運転モードの運転時間を、前記第1運転モード対応の基準運転時間より長く設定すると共に、前記第2運転モードの運転時間を、前記第2運転モード対応の基準運転時間より短く設定し、
除湿運転開始時に前記状態検出装置により検出された前記吸込空気の相対湿度が、前記基準相対湿度よりも低い場合、前記第1運転モードの運転時間を、前記第1運転モード対応の基準運転時間より短く設定すると共に、前記第2運転モードの運転時間を、前記第2運転モード対応の基準運転時間より長く設定する
ことを特徴とする請求項6記載の除湿装置。 - 前記冷媒回路の運転状態を検出する状態検出装置を備え、
前記第1運転モードと前記第2運転モードのそれぞれの運転時間を、前記状態検出装置により検出された状態に基づいて決定する
ことを特徴とする請求項1〜請求項5の何れか一項に記載の除湿装置。 - 前記状態検出装置は前記冷媒回路の低圧圧力又は高圧圧力を検出する装置であり、
除湿運転開始時に前記状態検出装置により検出された低圧圧力又は高圧圧力が、予め決定された低圧基準値又は高圧基準値よりも高い場合、前記第1運転モードの運転時間を、前記第1運転モード対応の基準運転時間より長く設定すると共に、前記第2運転モードの運転時間を、前記第2運転モード対応の基準運転時間より短く設定し、
除湿運転開始時に前記状態検出装置により検出された低圧圧力又は高圧圧力が、予め決定された低圧基準値又は高圧基準値よりも低い場合、前記第1運転モードの運転時間を、前記第1運転モード対応の基準運転時間より短く設定すると共に、前記第2運転モードの運転時間を、前記第2運転モード対応の基準運転時間より長く設定する
ことを特徴とする請求項8記載の除湿装置。 - 前記第1運転モードと前記第2運転モードを、予め設定された時間毎に切り換える
ことを特徴とする請求項1〜請求項5の何れか一項に記載の除湿装置。 - 前記第1熱交換器における着霜を検出する着霜検出装置を備え、
前記第2運転モード中に前記着霜検出装置により着霜が検出された場合、前記第2運転モードの運転時間終了前であっても、前記第1運転モードに切り換える
ことを特徴とする請求項1〜請求項10の何れか一項に記載の除湿装置。
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