JP6278127B2 - 除湿機 - Google Patents

Description

本発明は、リアクタの動作音を目立たなくすることができる除湿機に関する。

空調機において、電圧の高さで圧縮機の運転周波数を制御するＰＡＭ（Pulse Amplitude Modulation）制御が用いられている。ＰＡＭのコンバータでは、リアクタに流れる電流をスイッチでＯＮ／ＯＦＦさせることでリアクタの両端に誘導電圧を発生させて昇圧に用いる（例えば、特許文献１参照）。

日本特開平９−２４７９４３号公報

エアコンのような空調機では、リアクタは室外機に設けられているため、リアクタの動作音は問題にならない。一方、除湿機では、室内に配置される筐体内にリアクタも設けられているため、リアクタの動作音が目立つという問題があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的はリアクタの動作音を目立たなくすることができる除湿機を得るものである。

本発明に係る除湿機は、除湿機筐体と、前記除湿機筐体内に室内空気を吸い込んで乾燥空気を排出する気流を発生させる送風機と、冷媒を圧縮する圧縮機を有し、前記冷媒を用いて前記室内空気に含まれる水分を除去して前記乾燥空気を生成する除湿部と、前記除湿機筐体内に設けられ、前記送風機と前記除湿部を制御する制御部とを備え、前記制御部は、交流電源の電圧を整流する単相交流の整流回路と、前記整流回路の出力側の直流母線間をスイッチングするスイッチと、前記整流回路の正出力側と前記スイッチの正側との間に接続されているリアクタと、前記スイッチに並列接続された平滑用コンデンサと、前記スイッチの正側に接続されたアノードと、前記平滑用コンデンサの正側に接続されたカソードとを有する整流用ダイオードと、前記平滑用コンデンサの正側と負側の間の母線電圧を交流電圧に変換して前記圧縮機を駆動するインバータと、設定条件に基づいて運転ランクを決定し、決定した前記運転ランクに対応する圧縮機周波数指令値を出力する運転ランク決定部と、前記圧縮機の運転周波数が前記圧縮機周波数指令値を満たすように前記インバータの交流電圧の通電率を調整するインバータ制御部と、前記母線電圧が前記インバータの出力電力に対応する電圧になるように前記スイッチのＯＮ時間を上限値以下の範囲で決定するスイッチＯＮ時間決定部と、前記圧縮機周波数指令値が低くなるほど前記上限値を低く設定するスイッチＯＮ時間上限値設定部と、前記交流電源の電圧から生成された電源同期信号に同期させて、前記スイッチＯＮ時間決定部が決定した前記ＯＮ時間で前記スイッチを開閉制御するスイッチ制御部とを有することを特徴とする。

本発明では、圧縮機周波数指令値が低くなるほどスイッチのＯＮ時間の上限値を低く設定することにより、圧縮機１１や送風機２の運転音が低い場合でもリアクタの動作音を目立たなくすることができる。

本発明の実施の形態に係る除湿機を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る除湿機を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る除湿部を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る除湿部を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る制御部を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る圧縮機の運転周波数に対するスイッチのＯＮ時間を示す図である。 本発明の実施の形態に係る圧縮機の運転周波数に対するスイッチのＯＮ時間の上限値を示す図である。 比較例に係る除湿機の圧縮機の運転周波数に対するリアクタの動作音を示す図である。 本発明の実施の形態に係る除湿機の圧縮機の運転周波数に対するリアクタの動作音を示す図である。

図１は、本発明の実施の形態に係る除湿機を示す断面図である。図２は本発明の実施の形態に係る除湿機を示すブロック図である。除湿機筐体１は自立可能に構成されている。送風機２は、吸込口３から除湿機筐体１内に室内空気Ａを吸い込んで、排気口４から室内に乾燥空気Ｂを排出する気流を発生させる。送風機２は送風ファンとそれを回転させるファンモーターを有する。

除湿部５は、冷媒を用いて室内空気Ａに含まれる水分を除去して乾燥空気Ｂを生成する。貯水タンク６は、除湿機筐体１に着脱可能に取り付けられ、室内空気Ａから除去された水分を溜める。

除湿機筐体１の上面に操作部７が設けられている。操作部７は、除湿機の電源スイッチと、運転モードを選択する選択部と、使用者が所望の設定湿度を入力する入力部とを有する。湿度センサ８、温度センサ９、及び制御部１０が除湿機筐体１内に設けられている。湿度センサ８は室内空気Ａの湿度を検出し、温度センサ９は室内空気Ａの温度を検出する。制御部１０は、操作部７の電源スイッチがＯＮになり、運転モードとして除湿モードが選択されたことを検知すると、室内空気の湿度が設定湿度になるように送風機２と除湿部５を制御する。

図３は本発明の実施の形態に係る除湿部を示す斜視図である。図４は本発明の実施の形態に係る除湿部を示すブロック図である。圧縮機１１、凝縮器１２、減圧装置１３及び蒸発器１４が配管によって順に接続されて冷媒回路を構成している。圧縮機１１が駆動されることにより冷媒が冷媒回路内を循環する。具体的には、まず圧縮機１１が冷媒を圧縮する。次に、圧縮機１１で圧縮された冷媒を凝縮器１２が冷却する。次に、凝縮器１２で冷却された冷媒を減圧装置１３が減圧膨張させる。次に、蒸発器１４が、減圧装置１３で減圧膨張された冷媒への吸熱を行うことで室内空気Ａに含まれる水分を結露させて除去する。なお、減圧装置１３はここではキャピラリーチューブであるが、これに限らず他の減圧装置でもよい。

図５は本発明の実施の形態に係る制御部を示すブロック図である。単相交流の整流回路１５が交流電源１６の電圧を整流する。なお、本発明の実施の形態では整流回路１５として全波整流回路を用いているが、これに限定されるものではなく、倍電圧整流回路等を用いてもよく、適宜選択可能である。スイッチ１７が整流回路１５の出力側の直流母線間をスイッチングする。リアクタ１８が整流回路１５の正出力側とスイッチ１７の正側との間に接続されている。平滑用コンデンサ１９がスイッチ１７に並列接続されている。

整流用ダイオード２０のアノードがスイッチ１７の正側に接続され、カソードが平滑用コンデンサ１９の正側に接続されている。インバータ２１は、平滑用コンデンサ１９の正側と負側の間の直流電圧である母線電圧を、任意の電圧、周波数及び位相の交流電圧に変換して圧縮機１１を駆動する。

運転ランク決定部２２は、運転モードとして除湿モードが選択されたことを検知すると、設定湿度、湿度センサ８による検出湿度、及び温度センサ９による検出温度などの設定条件に基づいて運転ランクを決定する。例えば設定湿度と検出湿度との差が大きいほど運転ランクを高くする。そして、運転ランク決定部２２は、決定した運転ランクに対応する圧縮機周波数指令値及び送風機回転数指令値を出力する。

送風機駆動部２３は、送風機２の回転数が送風機回転数指令値を満たすように送風機２を駆動する。インバータ制御部２４は、圧縮機１１の運転周波数が圧縮機周波数指令値を満たすようにインバータ２１の交流電圧の通電率を調整する。

ここで、圧縮機周波数指令値は目標とする圧縮機１１の運転周波数（Ｈｚ）であり、送風機回転数指令値は目標とする送風機２の回転数（ｒｐｍ）である。運転ランクごとに圧縮機周波数指令値及び送風機回転数指令値が定められており、運転ランクが高くなるほどそれに対応する圧縮機周波数指令値及び送風機回転数指令値も大きくなる。そして、圧縮機１１の運転周波数が大きく、送風機２の回転数が大きいほど、除湿機の除湿能力が高くなる。以下の表１に、運転ランクとそれに対応する圧縮機周波数指令値及び送風機回転数指令値の一例を示す。

インバータ制御部２４がインバータ２１の出力電流からインバータ２１の出力電力を算出して電力信号として出力する。電圧検出部２５が平滑用コンデンサ１９の正側と負側の間の母線電圧を検出する。スイッチＯＮ時間決定部２６が、母線電圧がインバータ２１の出力電力に対応する電圧（例えば２８５Ｖ）になるようにスイッチ１７のＯＮ時間を上限値以下の範囲で決定する。スイッチＯＮ時間上限値設定部２７は、圧縮機周波数指令値に基づいてスイッチ１７のＯＮ時間の上限値を設定する。スイッチ制御部２８は、交流電源１６の電圧から生成された電源同期信号に同期させて、スイッチＯＮ時間決定部２６が決定したＯＮ時間でスイッチ１７を開閉制御する。

リアクタ１８は磁性材料の鉄心にコイルを巻きつけたものである。鉄心には透磁率を調整するためギャップが設けられており、リアクタ１８に交流電流を流すとギャップの部分で鉄心が電流の大きさに比例して伸び縮みする（磁歪現象）。この伸び縮みが空気に振動を与えてリアクタ１８の動作音となる。スイッチ１７のＯＮ時間が長いとリアクタ１８に大電流が流れて動作音が大きくなる。

圧縮機１１の運転周波数が高く送風機２の回転数が高い場合は、圧縮機１１や送風機２の運転音が高くなるため、リアクタ１８の動作音が目立たない。一方、圧縮機１１や送風機２の運転音が低い場合はリアクタ１８の動作音が目立つ。そこで、スイッチＯＮ時間上限値設定部２７は、圧縮機周波数指令値が低くなるほどスイッチ１７のＯＮ時間の上限値を低く設定する。これにより、圧縮機１１や送風機２の運転音が低い場合でもリアクタ１８の動作音を目立たなくすることができる。なお、スイッチ１７のＯＮ時間の上限値を低くすると、インバータ２１に入力される母線電圧が下がってしまう。そこで、インバータ制御部２４は、母線電圧が下がった分だけインバータ２１の出力の通電率を上げることで圧縮機１１の運転に必要な電力を保持する。また、本実施の形態の変形例として、スイッチＯＮ時間決定部２６が、送風機２の回転数が送風機回転数指令値を満たすようにスイッチ１７のＯＮ時間を上限値以下の範囲で決定し、スイッチＯＮ時間上限値設定部２７が送風機回転数指令値が低くなるほど上限値を低く設定するようにしてもよい。

図６は、本発明の実施の形態に係る圧縮機の運転周波数に対するスイッチのＯＮ時間を示す図である。圧縮機の運転周波数が高いほど電力を消費し、母線電圧を維持するために、スイッチ１７のＯＮ時間を長くしなければならない。また、交流電源１６から入力される電圧が１００Ｖの場合よりも９０Ｖの場合の方が、必要な母線電圧を得るためにスイッチ１７のＯＮ時間を長くしなければならない。

図７は、本発明の実施の形態に係る圧縮機の運転周波数に対するスイッチのＯＮ時間の上限値を示す図である。低運転周波数ではスイッチＯＮ時間を短く、高運転周波数ではスイッチＯＮ時間を長く設定している。図８は、比較例に係る除湿機の圧縮機の運転周波数に対するリアクタの動作音を示す図である。比較例ではスイッチ１７のＯＮ時間に上限値を設けていない。図９は、本発明の実施の形態に係る除湿機の圧縮機の運転周波数に対するリアクタの動作音を示す図である。比較例に比べて本実施の形態では、交流電源１６の電圧が９０Ｖで圧縮機１１の運転周波数が３０〜４０Ｈｚと低い場合にリアクタ１８の動作音が低くなっている。従って、圧縮機１１や送風機２の運転音が低い場合にリアクタ１８の動作音を目立たなくすることができる。

１ 除湿機筐体、２ 送風機、５ 除湿部、１０ 制御部、１１ 圧縮機、１２ 凝縮器、１３ 減圧装置、１４ 蒸発器、１６ 交流電源、１５ 整流回路、１７ スイッチ、１８ リアクタ、１９ 平滑用コンデンサ、２０ 整流用ダイオード、２１ インバータ、２２ 運転ランク決定部、２３ 送風機駆動部、２４ インバータ制御部、２６ スイッチＯＮ時間決定部、２７ スイッチＯＮ時間上限値設定部、２８ スイッチ制御部

Claims (3)

1. 除湿機筐体と、
   前記除湿機筐体内に室内空気を吸い込んで乾燥空気を排出する気流を発生させる送風機と、
   冷媒を圧縮する圧縮機を有し、前記冷媒を用いて前記室内空気に含まれる水分を除去して前記乾燥空気を生成する除湿部と、
   前記除湿機筐体内に設けられ、前記送風機と前記除湿部を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   交流電源の電圧を整流する単相交流の整流回路と、
   前記整流回路の出力側の直流母線間をスイッチングするスイッチと、
   前記整流回路の正出力側と前記スイッチの正側との間に接続されているリアクタと、
   前記スイッチに並列接続された平滑用コンデンサと、
   前記スイッチの正側に接続されたアノードと、前記平滑用コンデンサの正側に接続されたカソードとを有する整流用ダイオードと、
   前記平滑用コンデンサの正側と負側の間の母線電圧を交流電圧に変換して前記圧縮機を駆動するインバータと、
   設定条件に基づいて運転ランクを決定し、決定した前記運転ランクに対応する圧縮機周波数指令値を出力する運転ランク決定部と、
   前記圧縮機の運転周波数が前記圧縮機周波数指令値を満たすように前記インバータの交流電圧の通電率を調整するインバータ制御部と、
   前記母線電圧が前記インバータの出力電力に対応する電圧になるように前記スイッチのＯＮ時間を上限値以下の範囲で決定するスイッチＯＮ時間決定部と、
   前記圧縮機周波数指令値が低くなるほど前記上限値を低く設定するスイッチＯＮ時間上限値設定部と、
   前記交流電源の電圧から生成された電源同期信号に同期させて、前記スイッチＯＮ時間決定部が決定した前記ＯＮ時間で前記スイッチを開閉制御するスイッチ制御部とを有することを特徴とする除湿機。
2. 前記運転ランク決定部は、決定した前記運転ランクに対応する送風機回転数指令値を出力し、
   前記制御部は、前記送風機の回転数が前記送風機回転数指令値を満たすように前記送風機を駆動する送風機駆動部を更に有することを特徴とする請求項１に記載の除湿機。
3. 除湿機筐体と、
   前記除湿機筐体内に室内空気を吸い込んで乾燥空気を排出する気流を発生させる送風機と、
   冷媒を圧縮する圧縮機を有し、前記冷媒を用いて前記室内空気に含まれる水分を除去して前記乾燥空気を生成する除湿部と、
   前記除湿機筐体内に設けられ、前記送風機と前記除湿部を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   交流電源の電圧を整流する単相交流の整流回路と、
   前記整流回路の出力側の直流母線間をスイッチングするスイッチと、
   前記整流回路の正出力側と前記スイッチの正側との間に接続されているリアクタと、
   前記スイッチに並列接続された平滑用コンデンサと、
   前記スイッチの正側に接続されたアノードと、前記平滑用コンデンサの正側に接続されたカソードとを有する整流用ダイオードと、
   前記平滑用コンデンサの正側と負側の間の母線電圧を交流電圧に変換して前記圧縮機を駆動するインバータと、
   設定条件に基づいて運転ランクを決定し、決定した前記運転ランクに対応する送風機回転数指令値を出力する運転ランク決定部と、
   前記送風機の回転数が前記送風機回転数指令値を満たすように前記送風機を駆動する送風機駆動部と、
   前記送風機の回転数が前記送風機回転数指令値を満たすように前記スイッチのＯＮ時間を上限値以下の範囲で決定するスイッチＯＮ時間決定部と、
   前記送風機回転数指令値が低くなるほど前記上限値を低く設定するスイッチＯＮ時間上限値設定部と、
   前記交流電源の電圧から生成された電源同期信号に同期させて、前記スイッチＯＮ時間決定部が決定した前記ＯＮ時間で前記スイッチを開閉制御するスイッチ制御部とを有することを特徴とする除湿機。

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