JP6257788B2 - 除湿装置 - Google Patents

Description

本発明は、除湿装置に関するものであり、特に水分吸着部材とヒートポンプとを組み合わせた除湿装置に関するものである。

従来、水分吸着部材の吸脱着作用とヒートポンプの冷却および加熱作用とを組み合わせた除湿装置が知られている。例えば、特許文献１には、相対湿度の異なる空気がデシカント材（水分吸着部材）を通過するように、ヒートポンプの凝縮器と蒸発器との間にロータ状のデシカント材を配置し、デシカント材を回転させて水分の吸着反応と脱着反応を繰り返す構成を備えた除湿装置が提案されている。また、特許文献１の除湿装置では、除湿対象空気を加熱するヒータを備え、ヒータによって加熱した空気を蒸発器に供給することで、蒸発温度を上昇させ、蒸発器の着霜を抑制する構成を備えている。

特許４６４９９６７号公報

特許文献１に記載される除湿装置において、デシカント材による吸着時間および脱着時間はロータの回転速度により決定する。ここで、デシカント材が飽和状態になる時間およびデシカント材からの水分の脱着が完了する時間は、除湿対象空気の温湿度などによって異なる。そのため、除湿対象空気に応じた吸着時間および脱着時間を設定することが望ましい。

発明の目的

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、除湿対象空気に応じた吸着時間および脱着時間を設定し、効率良く除湿動作を行うことが可能な除湿装置を提供することを目的とする。

本発明に係る除湿装置は、圧縮機、冷媒流路を切り替える流路切替器、第１の熱交換器、減圧装置および第２の熱交換器が配管で接続された冷媒回路と、第１の熱交換器および第２の熱交換器の間に配置され、風路内を流れる空気に含まれる水分の吸着および吸着した水分の脱着を行う水分吸着部材と、除湿対象空間の空気を風路内に流す送風機であって、第１の熱交換器、水分吸着部材および第２の熱交換器の順に空気を流す送風機と、流路切替器を制御する制御手段と、流路切替器の制御に用いられる運転時間マップを記憶する記憶手段と、除湿対象空間の温度および湿度を検知する温湿度検知手段と、を備え、制御手段は、流路切替器を制御して、第１の熱交換器を蒸発器として機能させるとともに第２の熱交換器を凝縮器として機能させ、水分吸着部材による水分の吸着を行う第１の運転モードと、第１の熱交換器を凝縮器として機能させるとともに第２の熱交換器を蒸発器として機能させ、水分吸着部材が吸着した水分の脱着を行う第２の運転モードと、を切り替えるものであり、運転時間マップは、除湿対象空間の温度および湿度と、第１の運転モードで動作する第１の時間および第２の運転モードで動作する第２の時間とを対応付けるものであり、制御手段は、温湿度検知手段により検知された温度および湿度に対応する第１の時間および第２の時間を運転時間マップから取得し、取得した第１の時間および第２の時間に従って、流路切替器を制御する。

本発明に係る除湿装置によると、制御手段が運転時間マップに基づいて、温湿度に対応する吸着時間および脱着時間を取得することで、除湿対象空気に応じた最適のタイミングで吸着および脱着の切り替えを行うことができ、効率の良い除湿動作を行うことができる。

本発明の実施の形態１における除湿装置の概略構成図である。 本発明の実施の形態１における水分吸着部材の相対湿度に対する平衡吸着量の推移を示した吸着等温線図である。 本発明の実施の形態１における除湿装置が備える制御手段と制御手段によって制御される要素を示したブロック図である。 本発明の実施の形態１における除湿装置の第１の運転モードでの冷媒循環経路を示す図である。 本発明の実施の形態１における除湿装置の第１の運転モードでの温湿度推移を示す湿り空気線図である。 本発明の実施の形態１における除湿装置の第２の運転モードでの冷媒循環経路を示す図である。 本発明の実施の形態１における除湿装置の第２の運転モードでの温湿度推移を示す湿り空気線図であり、（ａ）は着霜無しの場合、（ｂ）は着霜ありの場合を示す。 本発明の実施の形態１における除湿装置の運転時間マップを説明する図である。 本発明の実施の形態１における運転モード切り替え処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２における運転時間マップ変更処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３における除湿装置の概略構成図である。

以下に、本発明における除湿装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１における除湿装置１００の概略構成図である。図１に示すように、除湿装置１００は、筐体（図示せず）内に収容される、圧縮機１１、第１の熱交換器１２ａ、第２の熱交換器１２ｂ、第３の熱交換器１２ｃ、減圧装置１３および流路切替器１４が冷媒配管で接続された冷媒回路１０と、水分吸着部材２０と、送風機３０とを備える。また、除湿装置１００の筐体内には、除湿対象空間からの空気を取り込む吸込口１ａと除湿対象空間へ空気を放出する吹出口１ｂとをつなぐ風路１が形成される。風路１には、吸込口１ａから順に、第１の熱交換器１２ａ、水分吸着部材２０、第２の熱交換器１２ｂ、第３の熱交換器１２ｃおよび送風機３０が配置される。

圧縮機１１は、図示しないモータによって駆動され、冷媒回路１０内の冷媒を圧縮する容積式圧縮機である。なお、本実施の形態の冷媒としては、例えば、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４０４ＡなどのＨＦＣ冷媒、Ｒ２２、Ｒ１３４ａなどのＨＣＦＣ冷媒、または炭化水素、ヘリウムのような自然冷媒などが使用される。また、圧縮機１１の台数は１台に限定されるものではなく、２台以上の圧縮機を並列もしくは直列に接続しても良い。

第１の熱交換器１２ａ、第２の熱交換器１２ｂおよび第３の熱交換器１２ｃは、伝熱管と複数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器である。第１の熱交換器１２ａおよび第２の熱交換器１２ｂは、流路切替器１４によって切り替えられる冷媒循環経路に応じて凝縮器（放熱器）または蒸発器として機能する。第３の熱交換器１２ｃは、凝縮器（放熱器）として機能する。本実施の形態では、凝縮器として機能する第３の熱交換器１２ｃを備えることで、第１の熱交換器１２ａおよび第２の熱交換器１２ｂを同じ構成の熱交換器とすることができる。これにより、部品を共通化することが可能となる。

減圧装置１３は、冷媒回路１０内を流れる冷媒を減圧し、流量を調節する。減圧装置１３としては、ステッピングモータ（図示せず）によって絞りの開度を調整することが可能な電子膨張弁、受圧部にダイアフラムを採用した機械式膨張弁、またはキャピラリーチューブが使用される。

流路切替器１４は、第１の熱交換器１２ａおよび第２の熱交換器１２ｂを流れる冷媒の方向を切り替える四方弁である。流路切替器１４は、第１の運転モードにおいて、冷媒が、第３の熱交換器１２ｃ、第２の熱交換器１２ｂ、減圧装置１３および第１の熱交換器１２ａの順に流れる流路を形成する。第１の運転モードでは、第３の熱交換器１２ｃおよび第２の熱交換器１２ｂは凝縮器（放熱器）として機能し、第１の熱交換器１２ａは蒸発器として機能する。また、流路切替器１４は、第２の運転モードにおいて、冷媒が、第３の熱交換器１２ｃ、第１の熱交換器１２ａ、減圧装置１３および第２の熱交換器１２ｂの順に流れる流路を形成する。第２の運転モードでは、第３の熱交換器１２ｃおよび第１の熱交換器１２ａは凝縮器（放熱器）として機能し、第２の熱交換器１２ｂは蒸発器として機能する。流路切替器１４による流路の切り替えは、制御手段４（図３）によって制御される。

水分吸着部材２０は、第１の熱交換器１２ａと第２の熱交換器１２ｂとの間に静置されるデシカントブロックである。水分吸着部材２０は、除湿装置１００の風路１の断面積に対して通風断面積を大きくとれるように、風路１の断面に沿った形状（多角形または円形など）の多孔質平板などで構成される。そして、水分吸着部材２０の厚さ方向に空気が通過する。また、多孔質平板の表面には、相対的に湿度の高い空気から吸湿して相対的に湿度の低い空気に対して放湿する特性を有する吸着剤が塗布、表面処理または含浸される。吸着剤としては、ゼオライト、シリカゲル、活性炭または高分子吸着剤等が使用される。

図２は、本実施の形態の水分吸着部材２０の相対湿度に対する平衡吸着量の推移を示した吸着等温線図である。一般的に、平衡吸着量は相対湿度が高くなると増加する。本実施の形態では、相対湿度が８０％以上の平衡吸着量と相対湿度が４０〜６０％（例えば５０％）での平衡吸着量との差が大きい吸着剤を使用する。これにより、水分吸着部材２０の吸着および脱着能力を向上させることができる。

送風機３０は、除湿装置１００の風路１を通過する空気の流量を変更することが可能なファンである。送風機３０としては、ＤＣファンモータなどのモータによって駆動される遠心ファンまたは多翼ファン等が使用される。なお、送風機３０は、風路１の最下流に配置される場合に限定されるものではなく、目標の風量を第１の熱交換器１２ａ、水分吸着部材２０、第２の熱交換器１２ｂおよび第３の熱交換器１２ｃの順に送風するものであれば良い。

除湿装置１００は、さらに、吸込口１ａから取り込まれた除湿対象空気の温湿度を検知する温湿度センサ２および風路１内を通過する空気の速度（風速）を検知する風速センサ３を備える。なお、風速センサ３は、図１の配置（風路１の最下流）に限定されるものではなく、風路１を通過する風速を検知することが可能な任意の位置に配置することができる。

また、除湿装置１００は、制御手段４、計時手段５および記憶手段６を備えている。図３は、本実施の形態における除湿装置１００が備える制御手段４と制御手段４によって制御される要素を示したブロック図である。制御手段４は、マイクロコンピュータなどで構成され、除湿装置１００の全体を制御する。制御手段４は、温湿度センサ２、風速センサ３および計時手段５からの出力に基づき、送風機３０の回転数制御、圧縮機１１の回転数制御、減圧装置１３の開度制御、および流路切替器１４の切り替え制御等の各種制御を行う。計時手段５は、制御手段４の制御の下、除湿装置１００の運転時間を計測する。記憶手段６は、除湿装置１００の動作に必要なプログラムおよび各種データを記憶するメモリである。記憶手段６には後述する運転時間マップ６５が記憶される。

次に、除湿装置１００の運転モードについて説明する。除湿装置１００は、制御手段４によって流路切替器１４が制御され、冷媒回路１０の冷媒循環経路が切り替えられることにより、第１の運転モードおよび第２の運転モードで動作する。第１の運転モードにおいて、水分吸着部材２０は、水分保持量が少なく高湿の空気（例えば相対湿度７０％以上）に対して吸着動作を行い、第２の運転モードにおいて、水分保持量が多く低湿の空気（例えば相対湿度６０％以下）に対して脱着動作を行う。図４は第１の運転モードにおける冷媒循環経路を示し、図５は第１の運転モードにおける湿度推移を示す湿り空気線図である。また、図６は第２の運転モードにおける冷媒循環経路を示し、図７は第２の運転モードにおける温湿度推移を示す湿り空気線図である。

（第１の運転モード：冷媒回路１０の動作）
まず、図４を参照して第１の運転モードでの冷媒回路１０の冷媒動作を説明する。第１の運転モードでは、図４に示す実線に沿って冷媒が流れる。詳しくは、圧縮機１１によって圧縮され、吐出された冷媒は第３の熱交換器１２ｃに流入する。第３の熱交換器１２ｃは凝縮器として機能し、冷媒は空気と熱交換して一部が凝縮液化する。第３の熱交換器１２ｃを通過した冷媒は、流路切替器１４を通って第２の熱交換器１２ｂに流入する。第２の熱交換器１２ｂは凝縮器として機能し、冷媒は空気と熱交換して凝縮液化する。第２の熱交換器１２ｂを通過した冷媒は、減圧装置１３に流入し、減圧装置１３で減圧された後、第１の熱交換器１２ａに流入する。第１の熱交換器１２ａは、蒸発器として機能し、冷媒は空気と熱交換して蒸発する。第１の熱交換器１２ａを通過した冷媒は、流路切替器１４を通って再び圧縮機１１に吸入される。

（第１の運転モード：空気の動作）
次に図５を参照して第１の運転モードでの除湿装置１００の風路１内における空気の動作を説明する。第１の運転モードでは、まず、除湿装置１００の吸込口１ａから導入された除湿対象空気（図５、１−１点）が第１の熱交換器１２ａに流入する。ここで、除湿対象空気は、蒸発器として機能する第１の熱交換器１２ａによって露点温度以下に冷却され、水分が除湿された除湿空気となる（図５、１−２点）。第１の熱交換器１２ａによって冷却除湿された空気は、水分吸着部材２０に流入する。ここで、冷却除湿された空気の相対湿度は８０〜９０（％ＲＨ）程度と高くなっているため、水分吸着部材２０の吸着剤は水分を吸着しやすくなる。水分吸着部材２０の吸着剤により水分が吸着（除湿）され、低湿化された空気（図５、１−３点）は、第２の熱交換器１２ｂに流入する。第２の熱交換器１２ｂは凝縮器として機能しているため、通過する空気は加熱され、温度が上昇する（図５、１−４点）。第２の熱交換器１２ｂを通過した空気は、第３の熱交換器１２ｃに流入する。第３の熱交換器１２ｃは凝縮器として機能しているため、通過する空気は加熱され、温度が上昇する（図５、１−５点）。第３の熱交換器１２ｃを通過した空気は、吹出口１ｂより放出される。

（第２の運転モード：冷媒回路１０の動作）
次に、図６を参照して第２の運転モードでの冷媒回路１０の冷媒動作を説明する。第２の運転モードでは、図６に示す実線に沿って冷媒が流れる。詳しくは、圧縮機１１によって圧縮され、吐出された冷媒は第３の熱交換器１２ｃに流入する。第３の熱交換器１２ｃは凝縮器として機能し、冷媒は空気と熱交換して一部が凝縮液化する。第３の熱交換器１２ｃを通過した冷媒は、流路切替器１４を通って第１の熱交換器１２ａに流入する。第１の熱交換器１２ａは凝縮器として機能し、冷媒は空気と熱交換して凝縮液化する。第１の熱交換器１２ａを通過した冷媒は、減圧装置１３に流入し、減圧装置１３で減圧された後、第２の熱交換器１２ｂに流入する。第２の熱交換器１２ｂは、蒸発器として機能し、冷媒は空気と熱交換して蒸発する。第２の熱交換器１２ｂを通過した冷媒は、流路切替器１４を通って再び圧縮機１１に吸入される。

（第２の運転モード：空気の動作）
次に、図７を参照して第２の運転モードでの除湿装置１００の風路１内における空気の動作を説明する。なお、第２の運転モードにおいては、第１の熱交換器１２ａまたは第２の熱交換器１２ｂに着霜しているか否かによって空気の動作が異なる。そのため、着霜無しの場合の湿り空気線図を図７（ａ）に示し、着霜ありの場合の湿り空気線図を図７（ｂ）に示す。なお、図７（ｂ）の例では、第１の熱交換器１２ａに着霜した場合について説明する。

まず、着霜無しの場合について図７（ａ）を参照して説明する。除湿装置１００の吸込口１ａより導入された除湿対象空気（図７（ａ）、２−１点）は第１の熱交換器１２ａに流入する。ここで、除湿対象空気は、凝縮器として機能する第１の熱交換器１２ａによって加熱され、温度が上昇する（図７（ａ）２−２点）。第１の熱交換器１２ａを通過した空気は、水分吸着部材２０に流入する。ここで、第１の熱交換器１２ａによって加熱された空気の相対湿度は、導入時の空気の相対湿度よりも低くなっているため、水分吸着部材２０の吸着剤は水分を脱着しやすくなる。水分吸着部材２０の吸着剤によって水分が脱着（加湿）され、低温高湿化された空気（図７（ａ）、２−３点）は、第２の熱交換器１２ｂに流入する。第２の熱交換器１２ｂは蒸発器として機能するため、第２の熱交換器１２ｂを通過する空気は、露点温度以下に冷却され、水分が除湿された除湿空気（図７（ａ）、２−４点）となる。第２の熱交換器１２ｂによって冷却除湿された空気は、第３の熱交換器１２ｃに流入する。第３の熱交換器１２ｃは凝縮器として機能しているため、通過する空気は加熱され、温度が上昇する（図７（ａ）、２−５点）。第３の熱交換器１２ｃを通過した空気は、吹出口１ｂより放出される。

次に、着霜ありの場合について図７（ｂ）を参照して説明する。除湿装置１００の吸込口１ａより導入された除湿対象空気（図７（ｂ）、２−１ａ点）は第１の熱交換器１２ａに流入する。第１の熱交換器１２ａは着霜しており、第２の運転モードでは、凝縮器として機能する第１の熱交換器１２ａによって除霜されている。第１の熱交換器１２ａを通過する空気は、除霜によって相対湿度が上昇され（図７（ｂ）、２−２ａ点）、水分吸着部材２０に流入する。このときの空気の温度は、導入空気の温湿度および除霜の状況によって変化する。水分吸着部材２０に流入した空気は、除霜により相対湿度が高くなっているため、着霜なしの場合と比較して、水分吸着部材２０の吸着剤は水分を脱着しにくくなっている。そのため、水分吸着部材２０を通過する空気は、ほとんど加湿されることなく（図７（ｂ）、２−３ａ点）、第２の熱交換器１２ｂに流入する。なお、除霜の時間経過とともに吸脱着反応は変化する。第２の熱交換器１２ｂは蒸発器として機能するため、第２の熱交換器１２ｂを通過する空気は露点温度以下に冷却され、水分が除湿された除湿空気（図７（ｂ）、２−４ａ点）となる。第２の熱交換器１２ｂによって冷却除湿された空気は、第３の熱交換器１２ｃに流入する。第３の熱交換器１２ｃは凝縮器として機能しているため、通過する空気は加熱され、温度が上昇する（図７（ｂ）、２−５ａ点）。第３の熱交換器１２ｃを通過した空気は、吹出口１ｂより放出される。

上記のように、本実施の形態では、第１の熱交換器１２ａまたは第２の熱交換器１２ｂが着霜した場合、流路切替器１４によって冷媒流路（運転モード）を切り替えることにより、凝縮熱を利用して除霜することができる。これにより、除霜のためのヒータを備えること、または除霜のために圧縮機１１を停止させることなどが不要となり、消費電力の削減および除霜時間の削減が可能となる。また、第２の運転モードでは、水分吸着部材２０による除湿は行われず、第２の熱交換器１２ｂによる除湿のみが行われる。そこで、本実施の形態では、第３の熱交換器１２ｃを備えることで、第１の熱交換器１２ａにおける凝縮熱を抑制する構成となっている。これにより、第２の熱交換器１２ｂにおいて捕捉しきれない水分量を低減させることが可能となる。

次に、各運転モードの切り替えについて説明する。本実施の形態の除湿装置１００は、上記の第１の運転モードおよび第２の運転モードを交互に切り替えて除湿対象空間の空気の除湿を行う。また、第１の運転モードおよび第２の運転モードの切り替えのタイミングは、記憶手段６に記憶される運転時間マップ６５に基づいて決定される。図８は運転時間マップ６５を説明する図である。運転時間マップ６５は、除湿対象空気の温湿度ごとに、第１の運転モードで動作する時間（以下、「吸着時間」という）および第２の運転モードで動作する時間（以下、「脱着時間」という）が予めマップされたものである。図８の例では、除湿対象空気の温湿度がＡ〜Ｉの９つの領域に分割され、各領域Ａ〜Ｉに吸着時間および脱着時間がそれぞれ設定される。なお、第１の運転モードにおける除湿量は、第１の熱交換器１２ａでの結露量と水分吸着部材２０での水分吸着量とを合わせた量になるのに対し、第２の運転モードにおける除湿量は、第２の熱交換器１２ｂでの結露量のみとなり、一般的に第１の運転モードの方が除湿量は多くなる。そのため、吸着時間は脱着時間より長く設定される。

運転時間マップ６５における吸着時間および脱着時間の設定について詳述する。運転時間マップ６５の設定において、まず、図８の領域Ｅの温湿度を基準とし、領域Ｅにおいて最適な吸着時間および脱着時間が予め実験等により求められ、基準時間として設定される（例えば吸着時間６０分、脱着時間１５分）。そして、基準に対する温度および湿度の大小に応じて基準時間を増減させた値が、各温湿度領域に対応する吸着時間および脱着時間として設定される。ここで、除湿装置１００において、吸着（第１の運転モード）から脱着（第２の運転モード）への切り替えは、水分吸着部材２０が飽和状態になる前であって、吸着速度が低下する直前に行うことで、水分吸着部材２０の能力を最大限に発揮することができる。そして、水分吸着部材２０が飽和状態になる時間は、除湿空間の温湿度により決定される。例えば、除湿空間の相対湿度が高く空気中の水分が多い場合は、水分吸着部材２０に到達する水分が多く、飽和状態になるまでの時間が短くなる。一方で除湿空間の相対湿度が低く、空気中の水分が少ない場合は、水分吸着部材２０に到達する水分が少なく、飽和状態になるまでの時間は長くなる。従って、除湿空間の相対湿度が高い場合は吸着時間が短く、低い場合は吸着時間が長くなるよう設定される。具体的には、図８において、領域Ｅよりも高湿の領域Ｄには、領域Ｅよりも短い吸着時間が設定される。一方、領域Ｅよりも低湿の領域Ｆには、領域Ｅよりも長い吸着時間が設定される。

また、除湿空間の温度が高くなることにより、空気中の水分子の動きが活発になり、水分吸着部材２０が飽和状態となるまでの時間は短くなる。そのため、温度が高い場合は吸着時間が短く、温度が低い場合は吸着時間が長くなるよう設定される。具体的には、図８において、領域Ｅよりも高温の領域Ｈには、領域Ｅよりも短い吸着時間が設定される。一方、領域Ｅよりも低温の領域Ｂには、領域Ｅよりも長い吸着時間が設定される。

一方で、水分吸着部材２０の脱着に要する時間も除湿空間の温湿度により変化する。水分吸着部材２０からの脱着が完了した後は、第２の熱交換器１２ｂにおける結露量は、脱着前に比較して少なくなる。従って、第２の運転モードでは、水分吸着部材２０における脱着の完了と同時に、第１の運転モードに切り替えることで効率が良くなる。脱着は、除湿空間の相対湿度が高く、空気中の水分量が多い場合は完了までに時間がかかり、除湿空間の相対湿度が低く空気中の水分量が少ない場合は早く完了する。そのため、除湿空間の相対湿度が高い場合は脱着時間が長く、相対湿度が低い場合は脱着時間が短くなるよう設定される。具体的には、図８において、領域Ｅよりも高湿の領域Ｄには、領域Ｅよりも長い脱着時間が設定される。また、領域Ｅよりも低湿の領域Ｆには、領域Ｅよりも短い脱着時間が設定される。

また、除湿空間の温度が高くなることにより、水分吸着部材２０に吸着された水分子の動きが活発になり、水分吸着部材２０における脱着速度は速くなる。そのため、温度が高い場合は脱着時間が短く、温度が低い場合は脱着時間が長くなるよう設定する。具体的には、図８において、領域Ｅよりも高温の領域Ｈには、領域Ｅよりも短い脱着時間が設定される。一方、領域Ｅよりも低温の領域Ｂには、領域Ｅよりも長い脱着時間が設定される。

図９は、運転時間マップ６５を用いた運転モード切り替え処理のフローチャートである。本処理は、除湿装置１００の運転開始時に、制御手段４によって実行される。本処理では、まず、第１の運転モードで動作を行うよう、流路切替器１４が制御される（Ｓ１）。そして、第１の運転モードでの動作中に、温湿度センサ２から除湿空間の温湿度が取得され（Ｓ２）、所定時間が経過したか否かが判断される（Ｓ３）。所定時間の経過は、計時手段５によって計測される時間に基づき判断される。所定時間が経過していない場合（Ｓ３：ＮＯ）、所定時間が経過するまで第１の運転モードでの動作が継続され、温湿度センサ２から温湿度が取得される。一方、所定時間が経過した場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、記憶手段６に記憶される運転時間マップ６５から、所定時間内に取得した温湿度の平均値に対応する吸着時間および脱着時間が取得される（Ｓ４）。

除湿空間の温湿度は、除湿空間の扉の開閉などにより変動することが多い。また、扉の開閉がなくても第１の運転モードと第２の運転モードで除湿装置１００から吹出される空気の温湿度が変化し、除湿空間全体の温湿度も変化する。ここで、第２の運転モードと比較して、第１の運転モードの方が同一モードでの運転が長いため、除湿空間の温湿度が安定する。そのため、第１の運転モードにおける所定時間に取得した温湿度の平均値を用いて、運転時間マップ６５から吸着時間および脱着時間を取得することで、変動による影響を抑制し、最適な吸着時間および脱着時間を取得することができる。なお、別の実施の形態では、所定時間における温湿度の平均値ではなく、運転開始時の温湿度を用いても良い。

次に、第１の運転モードでの動作が行われる（Ｓ５）。そして、第１の熱交換器１２ａに着霜しているか否かが判断される（Ｓ６）。第１の熱交換器１２ａまたは第２の熱交換器１２ｂに着霜している場合には、着霜によって風路１の閉塞が発生し、風量が減少して除湿能力が不足することがある。そのため、着霜がある場合には、運転時間マップ６５で取得された吸着時間にかかわらず、運転モードの切り替えを行うことが望ましい。ここでは、風速センサ３によって検知された風速が基準値以下に低下したと判断された場合に、第１の熱交換器１２ａに着霜していると判断される。

第１の熱交換器１２ａに着霜していない場合（Ｓ６：ＮＯ）、Ｓ４で取得した吸着時間が経過したか否かが判断される（Ｓ７）。吸着時間の経過は、計時手段５によって計測される時間に基づき判断される。吸着時間が経過していない場合（Ｓ７：ＮＯ）、Ｓ５に戻り、第１の運転モードでの動作を継続する。一方、第１の熱交換器１２ａに着霜ありと判断された場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、または吸着時間が経過した場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、流路切替器１４が制御され、第２の運転モードに切り替えられる（Ｓ８）。

そして、第２の熱交換器１２ｂに着霜しているか否かが判断される（Ｓ９）。ここでは、風速センサ３によって検知された風速が基準値以下に低下した場合に、第２の熱交換器１２ｂに着霜していると判断される。第２の熱交換器１２ｂに着霜していない場合（Ｓ９：ＮＯ）、Ｓ４で取得した脱着時間が経過したか否かが判断される（Ｓ１０）。脱着時間の経過は、計時手段５によって計測される時間に基づき判断される。脱着時間が経過していない場合（Ｓ１０：ＮＯ）、Ｓ８に戻り、第２の運転モードでの動作を継続する。一方、第２の熱交換器１２ｂに着霜ありと判断された場合（Ｓ９：ＹＥＳ）、または脱着時間が経過した場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、流路切替器１４が制御され、第１の運転モードに切り替えられる（Ｓ５）。

上記のように、本実施の形態では、水分吸着部材２０とヒートポンプ（冷媒回路１０）とを組み合わせた高性能な除湿装置１００を構成するにあたり、風路１を直線的にすることで、ロータ状の水分吸着部材を備える従来技術と比較して、空気を搬送する際の圧力損失を小さくすることができる。これにより、空気を搬送する送風機３０の消費電力を少なくでき、より高効率の装置とすることができる。また、本実施の形態では水分吸着部材２０を第１の熱交換器１２ａおよび第２の熱交換器１２ｂの間に静置し、流路切替器１４による運転モードの切り替えで吸着および脱着を行うことで、水分吸着部材２０を回転駆動する部材が不要となり、装置の小型化および低コスト化を実現できる。

さらに、運転時間マップ６５から除湿空間の相対湿度および温度に対応する吸着時間および脱着時間を取得することで、除湿対象空気に応じたより適切なタイミングで第１の運転モードと第２の運転モードとを切り替えることができる。これにより、除湿装置１００を効率良く動作させることが可能となる。

実施の形態２.
次に本発明の実施の形態２における除湿装置１００について説明する。実施の形態２の除湿装置１００は、運転モード切り替え処理に先立って、運転時間マップ６５を変更する点において、実施の形態１と相違する。その他の除湿装置１００の構成および運転モード切り替え処理は実施の形態１と同様である。

除湿装置１００が設置される場所によっては、現地の事情により風速が変化する場合がある。例えば、除湿装置１００の定格電圧が２００Ｖである場合、２００Ｖでの風速を想定して運転時間マップ６５が作成される。しかしながら、除湿装置１００が設置される場所によって、電圧は約１８０Ｖから２２０Ｖとなる。そして、２２０Ｖの場合は、２００Ｖに対して風速および風量が大きくなる。また、現地において、除湿装置１００の吸込口１ａおよび吹出口１ｂの少なくともいずれか一方にダクトが接続されることがある。この場合、風路１内を通過する風量は低下する。そこで、本実施の形態では、除湿装置１００が設置される現場に応じて、運転時間マップ６５を変更可能な構成とする。

図１０は、本実施の形態におけるマップ変更処理を示すフローチャートである。本処理は、図９の運転モード切り替え処理の前に、制御手段４によって実行される。本処理では、風速センサ３で検知した風速に応じて、運転時間マップ６５が変更される。まず、第１の運転モードで動作を行うよう、流路切替器１４が制御される（Ｓ１１）。そして、風速センサ３から風速が取得され（Ｓ１２）、取得した風速と基準範囲との比較が行われる（Ｓ１３）。この場合の基準範囲は、運転時間マップ６５を作成したときに想定した風速に所定の幅を持たせた範囲である。

そして、Ｓ１２で取得した風速が基準範囲より小さい場合（Ｓ１３：小）、運転時間マップ６５の変更が行われる（Ｓ１４）。ここで、水分吸着部材２０を通過する風速（風量）が小さい場合、水分吸着部材２０における飽和時間および脱着時間は長くなる。そのため、風速が基準範囲より小さい場合には、運転時間マップ６５に設定されている吸着時間および脱着時間の両方が長く変更される。そして、変更した運転時間マップ６５によって、図９の運転モード切り替え処理が実行される（Ｓ１６）。

一方、Ｓ１２で取得した風速が基準範囲より大きい場合（Ｓ１３：大）、運転時間マップ６５の変更が行われる（Ｓ１５）。ここで、水分吸着部材２０を通過する風速（風量）が大きい場合、水分吸着部材２０における飽和時間および脱着時間は短くなる。そのため、風速が基準範囲より大きい場合には、運転時間マップ６５に設定されている吸着時間および脱着時間の両方が短く変更される。そして、変更した運転時間マップ６５によって、図９の運転モード切り替え処理が実行される（Ｓ１６）。

また、Ｓ１２で取得した風速が基準範囲内である場合（Ｓ１３：基準範囲）、運転時間マップ６５の変更を行わずに、図９の運転モード切り替え処理が実行される（Ｓ１６）。

このように、本実施の形態の除湿装置１００では、現場の状況に応じて運転時間マップ６５を変更することで、実際の運転状況に応じた吸着時間および脱着時間を設定することができる。これにより、現場の状況にかかわらず、除湿装置１００を効率良く動作させることが可能となる。

実施の形態３.
次に本発明の実施の形態３における除湿装置１００について説明する。図１１は、実施の形態３の除湿装置１００の概略構成図である。本実施の形態における除湿装置１００は、第３の熱交換器１２ｃを備えていない点において、実施の形態１と相違する。その他の除湿装置１００の構成および運転モード切り替え処理は実施の形態１と同様である。本実施形態において、冷媒は、圧縮機１１から流路切替器１４に流入し、その後は実施の形態１と同様に、運転モードに応じた冷媒循環経路を流れる。本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、除湿対象空気に応じた適切なタイミングで第１の運転モードと第２の運転モードとを切り替え、除湿装置１００を効率良く動作させることが可能となる。

以上が本発明の実施の形態の説明であるが、本発明は、上記実施の形態の構成に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で様々な変形または組み合わせが可能である。例えば、上記実施の形態の除湿装置１００では、一つの運転時間マップ６５に基づいて、運転モード切り替え処理を行う構成としたが、除湿装置１００の機種ごとに異なる複数の運転時間マップ６５を備える構成としても良い。除湿装置１００では、冷媒回路１０の蒸発器として機能する熱交換器（第１の熱交換器１２ａまたは第２の熱交換器１２ｂ）による除湿と、水分吸着部材２０による除湿の両方を行う。ここで、除湿装置１００の機種によっては、全体の除湿量に対する水分吸着部材２０による除湿量の寄与率が異なる。水分吸着部材２０による除湿量が標準の機種より多い機種では、水分吸着量を多く確保できるため、吸着時間および脱着時間を予め長く設定すると良い。一方、水分吸着部材２０による除湿量が標準の機種より少ない機種では、水分吸着量は少ししか確保できないため、吸着時間および脱着時間を予め短く設定すると良い。このように、機種ごとに運転時間マップ６５を備え、機種に応じて選択して使用することで、さらに効率良く除湿動作を行うことが可能となる。

また、上記実施の形態では、第１の運転モードと第２の運転モードとを切り替える構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。一般的に、空気が高温高湿の場合は、冷媒回路１０による除湿が支配的となり、空気が低温低湿の場合は、水分吸着部材２０による除湿が支配的となる。そのため、温湿度センサ２によって検知される温室度が高温高湿の場合には、第１の運転モードを継続するよう構成しても良い。具体的には、温湿度センサ２によって検知された温湿度が図８の領域Ｇである場合、吸着時間を除湿装置１００の最大運転時間に設定し、第１の運転モードのみの動作を行う構成としても良い。このように構成することにより、冷媒回路１０の冷媒流路を切り替えることなく、除湿空間へ安定した空気を提供することができる。さらに、流路切替器１４の切り替え回数を軽減することができ、開閉回数が増えることに伴う故障を抑制し、信頼性の高い除湿装置１００を提供できる。

また、上記実施の形態２では、風速センサ３の検知結果に基づいて、運転時間マップ６５を変更する構成としているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、除湿装置１００の電源電圧、または接続されるダクトの仕様に応じて、手動で運転時間マップ６５を変更する構成としても良い。また、実施の形態２では、風速が基準範囲、大、または小の３段階のいずれかに応じて、簡易的に運転時間マップ６５を変更する構成としたが、現地での風速に応じてより細かく吸着時間および脱着時間を設定しても良い。さらに、冷媒回路１０の運転状態から風量の低下を検知し、運転時間マップ６５の変更を行っても良い。一般的に風量が低下した場合、蒸発器における熱交換が抑制され、低圧圧力が低下して蒸発器でのＳＨが低下する。そのため、蒸発器のＳＨの低下および上昇から風量の増減を判断し、運転時間マップ６５を変更する構成としても良い。

さらに、冷媒回路１０における冷媒配管接続は、加熱および冷却を切り替えることが可能で、かつ加熱量を調整できれば、第１の熱交換器１２ａ、第２の熱交換器１２ｂおよび第３の熱交換器１２ｃを直列接続または並列接続のどちらとしても良い。また、第１の熱交換器１２ａおよび第２の熱交換器１２ｂにおける着霜の有無の判断は、風速センサ３の検知結果に基づく構成に限定されるものではない。例えば、第１の熱交換器１２ａおよび第２の熱交換器１２ｂの冷媒温度を検知する温度センサを設け、温度センサの検知結果に基づいて着霜の有無を判断しても良い。

１ 風路、１ａ 吸込口、１ｂ 吹出口、２ 温湿度センサ、３ 風速センサ、４ 制御手段、５ 計時手段、６ 記憶手段、１０ 冷媒回路、１１ 圧縮機、１２ａ 第１の熱交換器、１２ｂ 第２の熱交換器、１２ｃ 第３の熱交換器、１３ 減圧装置、１４ 四方弁、２０ 水分吸着部材、３０ 送風機、６５ 運転時間マップ、１００ 除湿装置。

Claims (9)

1. 圧縮機、冷媒流路を切り替える流路切替器、第１の熱交換器、減圧装置および第２の熱交換器が配管で接続された冷媒回路と、
   前記第１の熱交換器および前記第２の熱交換器の間に配置され、風路内を流れる空気に含まれる水分の吸着および吸着した水分の脱着を行う水分吸着部材と、
   除湿対象空間の空気を前記風路内に流す送風機であって、前記第１の熱交換器、前記水分吸着部材および前記第２の熱交換器の順に空気を流す送風機と、
   前記流路切替器を制御する制御手段と、
   前記流路切替器の制御に用いられる運転時間マップを記憶する記憶手段と、
   前記除湿対象空間の温度および湿度を検知する温湿度検知手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記流路切替器を制御して、前記第１の熱交換器を蒸発器として機能させるとともに前記第２の熱交換器を凝縮器として機能させ、前記水分吸着部材による水分の吸着を行う第１の運転モードと、前記第１の熱交換器を凝縮器として機能させるとともに前記第２の熱交換器を蒸発器として機能させ、前記水分吸着部材が吸着した水分の脱着を行う第２の運転モードと、を切り替えるものであり、
   前記運転時間マップは、前記除湿対象空間の温度および湿度と、前記第１の運転モードで動作する第１の時間および前記第２の運転モードで動作する第２の時間とを対応付けるものであり、
   前記制御手段は、前記温湿度検知手段により検知された温度および湿度に対応する前記第１の時間および前記第２の時間を前記運転時間マップから取得し、前記取得した前記第１の時間および前記第２の時間に従って、前記流路切替器を制御するものである除湿装置。
2. 前記冷媒回路は、前記圧縮機と前記流路切替器との間に配置され、凝縮器として機能する第３の熱交換器をさらに備え、
   前記第３の熱交換器は、前記風路内において、前記第２の熱交換器の下流に配置される請求項１に記載の除湿装置。
3. 前記制御手段は、前記第１の運転モードでの動作中に、前記温湿度検知手段により検知された温度および湿度に基づいて、前記第１の時間および前記第２の時間を取得するものである請求項１または２に記載の除湿装置。
4. 前記第１の熱交換器または前記第２の熱交換器における着霜を検知する着霜検知手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記着霜検知手段によって着霜を検知した場合、前記第１の運転モードを前記第２の運転モードへ、または前記第２の運転モードを前記第１の運転モードへ切り替えるよう前記流路切替器を制御するものである請求項１〜３のいずれか一項に記載の除湿装置。
5. 前記着霜検知手段は、前記風路内を流れる空気の速度の低下を検知した場合に着霜したと判断するものである請求項４に記載の除湿装置。
6. 前記風路内を流れる空気の速度を検知する風速検知手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記風速検知手段の検知結果に応じて前記運転時間マップにおける前記第１の時間および前記第２の時間を変更するものである請求項１〜４のいずれか一項に記載の除湿装置。
7. 前記制御手段は、前記冷媒回路の運転状態に応じて前記運転時間マップにおける前記第１の時間および前記第２の時間を変更するものである請求項１〜４のいずれか一項に記載の除湿装置。
8. 前記水分吸着部材の寄与率に応じて選択された運転時間マップを使用するものである請求項１〜７のいずれか一項に記載の除湿装置。
9. 前記運転時間マップは、前記第１の時間および前記第２の時間を、前記除湿対象空間の温度が低い場合よりも、前記除湿対象空間の温度が高い場合の方が短くなるよう対応付けるものである請求項１〜８のいずれか一項に記載の除湿装置。

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