JP6327093B2

JP6327093B2 - 除湿機

Info

Publication number: JP6327093B2
Application number: JP2014203361A
Authority: JP
Inventors: 新井　知史; 知史新井; 壁田　知宜; 知宜壁田; 若井　寛; 寛若井; 博史中村
Original assignee: Mitsubishi Electric Home Appliance Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Home Appliance Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-10-01
Filing date: 2014-10-01
Publication date: 2018-05-23
Anticipated expiration: 2034-10-01
Also published as: JP2016068064A

Description

本発明は、効率的な運転を行うことができる除湿機に関する。

従来の空調機では、圧縮機が回転するためのトルク等から計算したｄ軸電流により圧縮機を駆動していた（例えば、特許文献１参照）。

特許第４０５３９６８号公報

しかし、トルク優先の運転を行っていたため、消費電力が高く運転効率が悪い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、その目的は効率的な運転を行う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、前記室内空気の湿度を検出する湿度センサと、前記室内空気の温度を検出する温度センサと、前記送風機と前記除湿部を制御する制御部とを備え、前記圧縮器の回転子の磁束方向成分の励磁電流成分がｄ軸電流であり、前記制御部は、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と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、前記室内空気の湿度、前記室内空気の温度、前記圧縮機の運転周波数、及び前記送風機の回転数の数値範囲とそれらの数値範囲において前記圧縮機の運転効率が最も高くなるｄ軸電流の値が記述されたテーブルと、前記湿度センサによる検出湿度、前記温度センサによる検出温度、前記圧縮機周波数指令値、及び前記送風機回転数指令値に対応するｄ軸電流の値を前記テーブルから読み出してｄ軸電流指令値として出力するｄ軸電流決定部と、前記ｄ軸電流が前記ｄ軸電流指令値を満たしつつ、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な三相電流を前記圧縮機に供給する圧縮機駆動部とを備えることを特徴とする。

本発明では、室内空気の湿度、室内空気の温度、圧縮機の運転周波数、及び送風機の回転数の数値範囲とそれらの数値範囲において前記圧縮機の運転効率が最も高くなるｄ軸電流の値が記述されたテーブルを設けている。そして、その時点での条件に対応するｄ軸電流の値をテーブルから読み出して、ｄ軸電流がこの値を満たしつつ、圧縮機の運転周波数が圧縮機周波数指令値を満たすような三相電流を圧縮機に供給する。これにより効率的な運転を行うことができる。

本発明の実施の形態１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１に係る除湿部を示す斜視図である。本発明の実施の形態１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１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１に係る圧縮機駆動部を示すブロック図である。本発明の実施の形態２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除湿機について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。

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１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１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１に係る制御部を示すブロック図である。運転ランク決定部１５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。そして、運転ランク決定部１５は、決定した運転ランクに対応する圧縮機周波数指令値と送風機回転数指令値を出力する。送風機駆動部１６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。

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。

テーブル１７には、室内空気の湿度、室内空気の温度、圧縮機１１の運転周波数、及び送風機２の回転数の数値範囲とそれらの数値範囲において前記圧縮機の運転効率が最も高くなるｄ軸電流の値が記述されている。ここで、圧縮器１１の回転子の磁束方向成分の励磁電流成分がｄ軸電流であり、励磁電流成分から９０度位相の進んだトルク電流成分がｑ軸電流である。

除湿部の冷媒回路内の冷媒の圧力、即ち圧縮機の運転負荷は室内空気の湿度、室内空気の温度、及び送風機の送風量により変化するため、それらの数値範囲ごとに圧縮機の運転負荷を予測し、適切なｄ軸電流の値をテーブル１７に記述している。ｄ軸電流が小さければ圧縮機１１の消費電力は小さくなるが、冷媒回路内の冷媒の圧力に対してｄ軸電流が不足するとｄ軸電圧が不足し、圧縮機１１のモータの相電流が増加して過電流となる。この結果、安全装置が起動して除湿機の動作が停止してしまう。従って、テーブル１７で設定されたｄ軸電流の値は、各条件においてｄ軸電流が不足せず、かつ圧縮機１１の消費電力が最も少なくなるような値である。

以下の表２はテーブル１７の一例である。ただし、運転ランクごとに圧縮機１１の運転周波数と送風機２の回転数がセットで決まっているため、以下の表では送風機２の回転数は省略している。

ｄ軸電流決定部１８は、湿度センサ８による検出湿度、温度センサ９による検出温度、圧縮機周波数指令値、及び送風機回転数指令値に対応するｄ軸電流の値をテーブル１７から読み出してｄ軸電流指令値として出力する。圧縮機駆動部１９は、ｄ軸電流がｄ軸電流指令値を満たしつつ、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な三相電流を圧縮機１１に供給する。

ｄ軸電流の更新間隔は例えば１秒毎である。ただし、圧縮機１１による冷媒の圧力の変化には時間がかかるため、変化時間を考慮してｄ軸電流を変化させる必要がある。そこで、ｄ軸電流決定部１８は、圧縮機周波数指令値が上がった場合はすぐにｄ軸電流指令値を上げるが、圧縮機周波数指令値が下がった場合は一定の時間（例えば３分間）だけ遅延させてからｄ軸電流指令値を下げる。また、ｄ軸電流決定部１８は、起動時には、検出湿度、検出温度、圧縮機周波数指令値、及び送風機回転数指令値に関わらず、予め決められた値のｄ軸電流指令値を出力する。これらの遅延時間や起動時の動作時間は計時部２０により計時する。

図６は本発明の実施の形態１に係る圧縮機駆動部を示すブロック図である。この圧縮機駆動部１９の構成は汎用的なインバータ装置の制御手法として用いられるものであり、制御軸（γ−δ軸）上の磁束を一定に保つように制御する一次磁束制御の例を示したものである。一般的なベクトル制御においては、３相電流をｄ軸電流とｑ軸電流のｄ−ｑ座標に変換する。ただし、ここで示した一次磁束制御では正確な回転子位置を検出していないため、ｄ−ｑ座標が正確に得られない。このため、推定したｄ−ｑ座標として制御上の座標系としてγ−δ座標を用いる。

積分器２１は、一次角周波数ω_１を積分して電気角位相θ_ｍを得る。第１の座標変換部２２は、電気角位相θ_ｍを用いて３相電流のうち２相Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖをγ軸電流Ｉ_γとδ軸電流Ｉ_δに変換する。周波数補償器２３は、δ軸電流Ｉ_δの変動に応じて、圧縮機周波数指令値ω^＊を補償するための周波数補償量Δωを求める。周波数誤差演算部２４は、圧縮機周波数指令値ω^＊から周波数補償量Δωを差し引いて、電圧ベクトルの一次角周波数ω_１を求める。電圧指令演算部２５は、一次角周波数ω_１、γ軸電流指令値Ｉ_γ ^＊、γ軸電流Ｉ_γ、δ軸電流Ｉ_δを用いて、圧縮機１１の運転周波数が圧縮機周波数指令値ω^＊を満たすように圧縮機１１を駆動するための電圧指令値Ｖ_γ ^＊，Ｖ_δ ^＊を制御演算式により求める。第２の座標変換部２６は、電気角位相θ_ｍを用いて、電圧指令値Ｖ_γ ^＊，Ｖ_δ ^＊を制御電圧Ｖ_ｕｖｗに変換する。インバータ２７は制御電圧Ｖ_ｕｖｗに基づいて３相電流Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗを圧縮機１１に出力する。

以上説明したように、本実施の形態では、室内空気の湿度、室内空気の温度、圧縮機１１の運転周波数、及び送風機２の回転数の数値範囲とそれらの数値範囲において前記圧縮機の運転効率が最も高くなるｄ軸電流の値が記述されたテーブル１７を設けている。そして、その時点での条件に対応するｄ軸電流の値をテーブル１７から読み出し、ｄ軸電流がこの値を満たしつつ、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な三相電流を圧縮機１１に供給する。これにより消費電力が少ない効率的な運転を行うことができる。

実施の形態２．
図７は本発明の実施の形態２に係る制御部を示すブロック図である。実施の形態１のｄ軸電流決定部１８と計時部２０の代わりに、第１のｄ軸電流決定部２８、第２のｄ軸電流決定部２９、ｄ軸電流選択部３０、及び計時部３１が設けられている。その他の構成は実施の形態１と同様である。

第１のｄ軸電流決定部２８は、湿度センサ８による検出湿度、温度センサ９による検出温度、圧縮機周波数指令値、及び送風機回転数指令値に対応するｄ軸電流の値をテーブル１７から読み出して第１のｄ軸電流指令値として出力する。

第２のｄ軸電流決定部２９は、ｑ軸電流に対応するｄ軸電流を計算して第２のｄ軸電流指令値として出力する。ｄ軸電流選択部３０は、第１のｄ軸電流指令値と第２のｄ軸電流指令値の一方を選択して第３のｄ軸電流指令値として出力する。そして、実施の形態１と同様に、圧縮機駆動部１９は、ｄ軸電流が第３のｄ軸電流指令値を満たしつつ、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な三相電流を圧縮機１１に供給する。

ここで、ｄ軸電流選択部３０が第２のｄ軸電流指令値を選択した場合、第１のｄ軸電流指令値を選択した場合に比べて、圧縮機１１の運転効率が低くなり、圧縮機１１のトルクは高くなる。そこで、第１のｄ軸電流指令値が変化した場合、ｄ軸電流選択部３０は、まずトルクが高くなる第２のｄ軸電流指令値を選択し、一定の時間経過してから運転効率が高くなる第１のｄ軸電流指令値を選択する。その遅延時間は計時部３１により計時する。これにより、圧縮機１１による冷媒の圧力の変化速度を向上させつつ、消費電力が少ない効率的な運転を行うことができる。

１除湿機筐体、２送風機、５除湿部、８湿度センサ、９温度センサ、１０制御部、１１圧縮機、１２凝縮器、１３減圧装置、１４蒸発器、１５運転ランク決定部、１６送風機駆動部、１７テーブル、１８ｄ軸電流決定部、１９圧縮機駆動部、２８第１のｄ軸電流決定部、２９第２のｄ軸電流決定部、３０ｄ軸電流選択部

Claims

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、
前記室内空気の湿度を検出する湿度センサと、
前記室内空気の温度を検出する温度センサと、
前記送風機と前記除湿部を制御する制御部とを備え、
前記圧縮器の回転子の磁束方向成分の励磁電流成分がｄ軸電流であり、
前記制御部は、
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と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、
前記室内空気の湿度、前記室内空気の温度、前記圧縮機の運転周波数、及び前記送風機の回転数の数値範囲とそれらの数値範囲において前記圧縮機の運転効率が最も高くなるｄ軸電流の値が記述されたテーブルと、
前記湿度センサによる検出湿度、前記温度センサによる検出温度、前記圧縮機周波数指令値、及び前記送風機回転数指令値に対応するｄ軸電流の値を前記テーブルから読み出してｄ軸電流指令値として出力するｄ軸電流決定部と、
前記ｄ軸電流が前記ｄ軸電流指令値を満たしつつ、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な三相電流を前記圧縮機に供給する圧縮機駆動部とを備えることを特徴とする除湿機。
前記ｄ軸電流決定部は、前記圧縮機周波数指令値が下がった場合は一定の時間だけ遅延させてから前記ｄ軸電流指令値を下げることを特徴とする請求項１に記載の除湿機。
前記ｄ軸電流決定部は、起動時には、前記検出湿度、前記検出温度、前記圧縮機周波数指令値、及び前記送風機回転数指令値に関わらず、予め決められた値の前記ｄ軸電流指令値を出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の除湿機。
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、
前記室内空気の湿度を検出する湿度センサと、
前記室内空気の温度を検出する温度センサと、
前記送風機と前記除湿部を制御する制御部とを備え、
前記圧縮器の回転子の磁束方向成分の励磁電流成分がｄ軸電流であり、
前記励磁電流成分から９０度位相の進んだトルク電流成分がｑ軸電流であり、
前記制御部は、
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と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、
前記室内空気の湿度、前記室内空気の温度、前記圧縮機の運転周波数、及び前記送風機の回転数の数値範囲とそれらの数値範囲において前記圧縮機の運転効率が最も高くなるｄ軸電流の値が記述されたテーブルと、
前記湿度センサによる検出湿度、前記温度センサによる検出温度、前記圧縮機周波数指令値、及び前記送風機回転数指令値に対応するｄ軸電流の値を前記テーブルから読み出して第１のｄ軸電流指令値として出力する第１のｄ軸電流決定部と、
前記ｑ軸電流に対応するｄ軸電流を計算して第２のｄ軸電流指令値として出力する第２のｄ軸電流決定部と、
前記第１のｄ軸電流指令値と前記第２のｄ軸電流指令値の一方を選択して第３のｄ軸電流指令値として出力するｄ軸電流選択部と、
前記ｄ軸電流が前記第３のｄ軸電流指令値を満たしつつ、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な三相電流を前記圧縮機に供給する圧縮機駆動部とを備えることを特徴とする除湿機。
前記第１のｄ軸電流指令値が変化した場合、前記ｄ軸電流選択部は、まず前記第２のｄ軸電流指令値を選択し、一定の時間経過してから前記第１のｄ軸電流指令値を選択することを特徴とする請求項４に記載の除湿機。