JP6555902B2 - 除湿乾燥装置、及び除湿乾燥装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、除湿乾燥装置、及び除湿乾燥装置の制御方法に関する。

食品工場、水産加工場等の倉庫、食糧保管庫等で室内の除湿乾燥を行う除湿乾燥装置が知られている。本技術分野の背景技術として、特開昭６１−１８４３８２号公報（特許文献１）がある。この公報には、「乾燥室内の空気の相対湿度値を検出する湿度センサと、相対湿度設定値を少なくとも３点以上有する湿度調節器を備え、同湿度調節器により２組に分けた複数系統の除湿乾燥装置を運転・停止させて除湿能力を３段階に自動制御可能にした除湿乾燥装置」と記載されている（特許請求の範囲参照）。

特開昭６１−１８４３８２号公報

前記特許文献１の技術は、複数の冷媒系統を同一筐体内に収め除湿対象空間内の空気の相対湿度を検出する湿度センサにより複数の冷媒系統を運転・停止させることで、除湿能力制御を自動的に行うようにしている。
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、湿度センサの検出値のみにより除湿能力を変化させるだけであり、様々な使用様態に対応して適切に冷凍サイクルを制御して、除湿能力を制御することについて十分に考慮されていない。

そこで、本発明は、要求される様々な除湿対象空間の使用形態に対応して適切に除湿能力を制御できる汎用性の高い除湿乾燥装置、及び除湿乾燥装置の制御方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の一形態は、湿度を検出する湿度センサで検出した除湿対象空間の相対湿度の単位時間当たりの上昇が所定の閾値を超えたときは、そうでないときに比べて、回転数可変部により圧縮機の単位時間当たりの回転数を上昇させる回転数制御部を有する。

本発明によれば、要求される様々な除湿対象空間の使用形態に対応して適切に除湿能力を制御できる汎用性の高い除湿乾燥装置、及び除湿乾燥装置の制御方法を提供することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

図１は、本発明の一実施例である除湿乾燥装置の冷凍サイクル構成例を示す説明図である。 図２は、本発明の一実施例である除湿乾燥装置の内部の機器配置について説明する縦断面図である。 図３は、本発明の一実施例である除湿乾燥装置のコントローラを中心とした制御系の電気的な接続を示すブロック図である。 図４は、本発明の一実施例である除湿乾燥装置の除湿対象空間となる部屋の一例の平面図である。 図５は、本発明の一実施例である除湿乾燥装置の回転数制御部が実行する処理を説明するフローチャートである。 図６は、本発明の一実施例である除湿乾燥装置の回転数制御部が実行する処理を説明するフローチャートである。 図７は、本発明の一実施例である除湿乾燥装置の回転数制御部が実行する処理による作用を説明する説明図であり、（ａ）相対湿度の時間変化、（ｂ）は圧縮機の回転数の時間変化を示す。 図８は、本発明の一実施例である除湿乾燥装置の回転数制御部が実行する処理による作用を説明する説明図である。 図９は、本発明の一実施例である除湿乾燥装置の回転数制御部が実行する処理による作用を説明する説明図であり、（ａ）は圧縮機の回転数の時間変化、（ｂ）は相対湿度の時間変化を示す。

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
図１は、本実施例の除湿乾燥装置の冷凍サイクル構成例を示す説明図である。図１に示すように除湿乾燥装置１は、圧縮機２、凝縮器３、膨張弁４、蒸発器５などを冷媒配管６で接続して冷凍サイクルを構成している。すなわち、圧縮機２で圧縮されて吐出された高圧の冷媒ガスは、凝縮器３により冷却されて凝縮し、高圧の液冷媒となる。この高圧の液冷媒を膨張弁４により膨張させ、低温低圧となった液冷媒（気液混合冷媒）を蒸発器５により蒸発させ、その後の低圧の冷媒ガスを再び圧縮機２に吸入させる。除湿乾燥装置１は、このような冷凍サイクルを利用し、蒸発器５の表面温度を、蒸発器５を通過する空気の露点温度より低くすることで、空気中の水分を蒸発器５に結露させて除湿乾燥を行う。

図２は、本実施例の除湿乾燥装置の内部の機器配置について説明する縦断面図である。除湿乾燥装置１の筺体１１内の下部には、圧縮機２が配置され、また、圧縮機２の単位時間当たりの回転数（回転速度）を可変して、除湿乾燥装置１の能力を可変する回転数可変部となるインバータ１２も配置されている。

筺体１１の側部には、除湿対象空間の空気を吸い込む吸込口１０が設けられ、筺体１１の上部には、この空気を吹き出す吹出口１４が設けられている。吸込口１０からの空気の吸い込み、その空気の吹出口１４からの吹き出しは、筺体１１内の上部に設けられた送風機１５により行う。吸込口１０には空気の相対湿度を検出する湿度センサ１６が設けられている。この場合の空気の流れは矢印ａで示している。

吸込口１０と吹出口１４との間の空気流路の途中には冷媒を蒸発させることで空気を冷却する蒸発器５が配置され、当該蒸発器５より下流側に凝縮器３が配置されている。すなわち、凝縮器３は、蒸発器５で除湿乾燥後の空気で冷媒の冷却を行うものである。このように、除湿乾燥装置１から吹き出される空気は、凝縮器３を通過するため、除湿乾燥装置１は、吸込んだ空気よりも（蒸発器５で冷却された空気よりも）高温、低相対湿度の空気を吹き出す（再熱除湿）。

コントローラ１７は、マイクロコンピュータ等を中心に構成され、除湿乾燥装置１の全体を集中的に制御する制御装置である。
操作部１８は、除湿乾燥装置１の各種操作を受け付ける操作パネルである。

図３は、コントローラ１７を中心とした制御系の電気的な接続を示すブロック図である。コントローラ１７は、インバータ１２を制御して圧縮機２の単位時間当たりの回転数を可変する回転数制御部２１の機能を備えている（その制御内容の詳細は後述）。
コントローラ１７には、インバータ１２、湿度センサ１６、操作部１８の他、開検出部３１が接続されている。次に、開検出部３１について説明する。

図４は、除湿乾燥装置１の除湿対象空間となる部屋の一例の平面図である。この部屋１０１には、除湿乾燥対象物１０２が置かれている。部屋１０１の一方の角部分には除湿乾燥装置１が設置されている。そして、この除湿乾燥装置１の設置された角部分と対角線をなす部屋１０１の他方の角部分には、部屋１０１の開閉部（ドア等）１０３が設けられている。開検出部３１は、この開閉部１０３が開いたことを検出するセンサである。開検出部３１は、光センサ等の各種センサや、各種スイッチ類を用いて実現することができる。

次に、コントローラ１７の回転数制御部２１が行う制御の内容について説明する。まず、かかる制御により解決しようとする課題について説明する。
前記特許文献１の技術は、複数の冷媒系統を同一筐体内に収め除湿対象空間内の空気の相対湿度を検出する湿度センサにより複数の冷媒系統を運転・停止させることで、除湿能力制御を自動的に行うようにしている。

ここで、必要な除湿能力（装置の負荷）は季節等の状況により変動するが、特許文献１に記載の技術では、除湿対象空間に何台もの除湿乾燥装置を設置して、装置の負荷の増大に準備をしておかなければならない。すなわち、装置の負荷の小さな時期には、何台もの除湿乾燥装置を設置することはオーバースペックとなり、設備コストの増大となる。
また、特許文献１に記載の技術では、除湿対象空間の相対湿度が急激に変化した場合、当該部位からは遠い位置に湿度センサが設置された空間において当該湿度センサで検知できるように湿度が変化するまでには時間を要するため、空間の湿度制御が適切に行われない場合がある。

さらに、除湿対象空間の相対湿度を急激に下げたいという要望があったとしても、特許文献１に記載の技術では十分に対応することができない。
つまり、特許文献１に記載の技術では、除湿対象空間の様々な使用形態に対応して除湿能力を制御できる汎用性に対しては考慮されていないという不具合がある。

次に、かかる不具合を解決する本実施例の制御について説明する。図５、図６は、回転数制御部２１が実行する制御の内容について説明するフローチャートである。まず、図５に示すように、回転数制御部２１は、湿度センサ１６で検出した除湿対象空間の相対湿度の単位時間当たりの上昇（相対湿度の変動値Δｘを単位時間Δｔで除算した値がプラスの値の場合）が所定の閾値を超えたか否かを判断する（Δｘ／Δｔ＞閾値）（Ｓ１）。相対湿度の単位時間当たりの上昇が閾値を超えたときは（Ｓ１のＹｅｓ）、回転数制御部２１は、設定値Ｒ２を設定する（Ｓ４）。

また、相対湿度の単位時間当たりの上昇が閾値以下のときは（Ｓ１のＮｏ）、回転数制御部２１は、操作部１８で使用者により圧縮機２の出力を上昇させる操作がなされたか否かを判断する（Ｓ２）。すなわち、操作部１８には、圧縮機２の出力の上昇を手動で指示するボタン等が設けられている。操作部１８で圧縮機２の出力を上昇させる操作がなされたときは（Ｓ２のＹｅｓ）、回転数制御部２１は、設定値Ｒ２を設定する（Ｓ４）。

操作部１８で圧縮機２の出力を上昇させる操作がなされていないときは（Ｓ２のＮｏ）、回転数制御部２１は、ドア等の開閉部１０３が開いたことを開検出部３１で検出したか否かを判断する（Ｓ３）。開閉部１０３が開いたときは（Ｓ３のＹｅｓ）、回転数制御部２１は、設定値Ｒ２を設定する（Ｓ４）。
開閉部１０３が閉じているときは（Ｓ３のＮｏ）、回転数制御部２１は、設定値Ｒ１を設定する（Ｓ５）。

ここで、設定値Ｒ１，Ｒ２は、いずれも圧縮機２の出力の最大値（単位時間当たりの回転数の最大値）を設定するための設定値であり、“Ｒ１＜Ｒ２”である。よって、除湿乾燥装置１は、設定値Ｒ１が設定されているときに比べて、設定値Ｒ２が設定されているときには、除湿乾燥性能が概ね高く維持されている。コントローラ１７は、設定値Ｒ１又は設定値Ｒ２の設定の範囲で、湿度センサ１６で検知する相対湿度が目標相対湿度となるように、インバータ１２、ひいては圧縮機２をフィードバック制御し、除湿対象空間である部屋１０１の除湿乾燥を行う。そして、除湿乾燥装置１は、常時は設定値Ｒ１が設定されて比較的低出力で運転されて、前記のＳ１のＹｅｓ、Ｓ２のＹｅｓ、又はＳ３のＹｅｓの条件を満たしたときに設定値Ｒ２が設定されて比較的高出力で運転されることになる。

次に、図６に示すように、Ｓ４により設定値Ｒ２が設定されているときは（Ｓ１１のＹｅｓ）、回転数制御部２１は、湿度センサ１６で検出する相対湿度が基準値を下回っているか否かを判断する（Ｓ１２）。相対湿度が基準値を下回っているときは（Ｓ１２のＹｅｓ）、回転数制御部２１は、設定値Ｒ２に代えて設定値Ｒ１を設定する（Ｓ１５）。

相対湿度が基準値以上であるときは（Ｓ１２のＮｏ）、回転数制御部２１は、操作部１８を使用者が操作することにより、圧縮機２の出力を低下させる操作がなされたか否かを判断する（Ｓ１３）。圧縮機２の出力を低下させる操作がなされたときは（Ｓ１３のＹｅｓ）、回転数制御部２１は、設定値Ｒ２に代えて設定値Ｒ１を設定する（Ｓ１５）。

圧縮機２の出力を低下させる操作がなされなかったときは（Ｓ１３のＮｏ）、回転数制御部２１は、設定値Ｒ２が設定されてから所定時間が経過したか否かを判断する（Ｓ１４）。設定値Ｒ２が設定されてから所定時間が経過したときは（Ｓ１４のＹｅｓ）、回転数制御部２１は、設定値Ｒ２に代えて設定値Ｒ１を設定する（Ｓ１５）。設定値Ｒ２が設定されてから所定時間が経過していないときは（Ｓ１４のＮｏ）、Ｓ１１に戻る。
このように、Ｓ４により設定値Ｒ２が設定されて比較的高出力の運転が開始しても、Ｓ１２のＹｅｓ、Ｓ１３のＹｅｓ、Ｓ１４のＹｅｓの条件を満足したときは、設定値Ｒ１に戻して、通常時の比較的低出力の運転に復帰させる。

以上の制御について個々に説明する。まず、図４に示すように、除湿対象空間となる部屋１０１の開閉部１０３を開いたときに、開閉部１０３に近い室内の領域１１１は急激に湿度が上昇する。一方、開閉部１０３から遠くて除湿乾燥装置１に近い領域１１２は十分に除湿乾燥されている。

図７に示すように、前記のとおり開閉部１０３が開いたのを開検出部３１で検出すると、ｔ１の時点でＳ４により設定値Ｒ２が設定され（Ｓ３のＹｅｓの場合）、比較的高出力の運転に移行する（図７（ｂ））。この場合は、図４に矢印ｂで示すように、高湿の外気が部屋１０１に侵入してくるため、領域１１１は急速に相対湿度が上昇するものの、開閉部１０３から遠い領域１１２は相対湿度の上昇が緩やかである。このように相対湿度に領域差が生じ、図７（ａ）には、領域１１１の相対湿度ｃ１と、領域１１２の相対湿度ｃ２とを示している。相対湿度ｃ１と相対湿度ｃ２とには差分が生じている。
しかしながら、開閉部１０３が開いたのを検出したｔ１の時点で設定値Ｒ２が設定されるので、除湿乾燥装置１は比較的高出力の運転に移行するため、その後、図７（ｂ）に示すように、相対湿度ｃ１と相対湿度ｃ２との差分は急速に解消して、両相対湿度とも相対湿度ｃ３になり、相対湿度は低下する。

また、図８に符号ｄ１で示すように、湿度センサ１６で検出する相対湿度の変化率（Δｘ／Δｔ）が所定の閾値を超えたときは、設定値Ｒ２が設定され（Ｓ１のＹｅｓの場合）、比較的高出力の運転に移行する（Ｓ４）。このように、何らかの変動により相対湿度の急上昇があったときには、比較的高出力の運転に移行するため、相対湿度は、図８に符号ｄ２で示すように、急速に低下させることができる。

また、図９に示すように、除湿乾燥装置１の使用者が通常の設定値Ｒ１で運転していても除湿対象空間の相対湿度が高いと判断したときは、図９（ａ）に示すように、ｔ２で示す時点で操作部１８により出力を上昇させる操作を行えば、設定値Ｒ２が設定され（Ｓ２のＹｅｓの場合）、比較的高出力の運転に移行する。そのため、図９（ｂ）に示すように、以後は相対湿度が低下する（符号ｅ）。

このように、前記の図５の処理によれば、除湿乾燥装置１の出力を高めるべき適切な状況で除湿乾燥装置１の出力を高め、強力に除湿対象空間の除湿乾燥を行うことができる。
次に、図６の処理の意義について、引き続き図９を参照して説明する。図５の処理により設定値Ｒ２が設定されて除湿対象空間の除湿乾燥を強力に行った場合に、通常運転である設定値Ｒ１に戻すタイミングを適切に与えるのが図６の処理である。

すなわち、設定値Ｒ２が設定されて除湿乾燥が強力に行われ、使用者が除湿乾燥装置１の出力を通常運転に戻してもよい程度に除湿対象空間の相対湿度が低下したと考えた場合は、操作部１８により出力を低下させる操作を行う（図９（ａ）のｔ３の時点）（Ｓ１３のＹｅｓ）。これにより、設定値Ｒ２から設定値Ｒ１に変更され、通常運転に復帰する。

また、湿度センサ１６で検出する相対湿度が所定の基準値を下回った時点（図９（ａ）（ｂ）のｔ３の時点）で（Ｓ１２のＹｅｓ）、十分に相対湿度は低下しているため、設定値Ｒ２から設定値Ｒ１に変更され、通常運転に復帰する。
さらに、図９（ａ）に示すように、設定値Ｒ２が設定されたｔ２の時点から所定時間Ｔが経過したときは（図９（ａ）のｔ３の時点）（Ｓ１４のＹｅｓ）、設定値Ｒ２による高出力の運転が適度な時間継続され、十分に相対湿度は低下しているため、設定値Ｒ２から設定値Ｒ１に変更され、通常運転に復帰する。

以上のとおり、本実施例によれば、除湿対象空間の相対湿度が上昇する様々な状況に応じて適切に除湿乾燥装置１の除湿乾燥能力を高め、これにより除湿対象空間の相対湿度が十分に低下した時には適切に除湿乾燥装置１の除湿乾燥能力を平常運転に戻すことができる。
そのため、本実施例によれば、要求される様々な除湿対象空間の使用形態に対応して適切に除湿能力を制御できる汎用性の高い除湿乾燥装置１を提供することができる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
例えば、前記の例では、設定値Ｒ２が１種類だけの例を説明したが、状況に応じて互いに圧縮機２の単位時間当たりの回転数が異なる複数の設定値Ｒ２を使い分けるようにしてもよい。

１ 除湿乾燥装置
２ 圧縮機
３ 凝縮器
４ 膨張弁
５ 蒸発器
１２ インバータ（回転数可変部）
１６ 湿度センサ
１８ 操作部
２１ 回転数制御部
３１ 開検出部
１０１ 部屋
１０３ 開閉部

Claims (3)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機と、
   前記圧縮機で圧縮された冷媒を冷却して凝縮する凝縮器と、
   前記凝縮器で凝縮された冷媒を膨張させる膨張弁と、
   前記膨張弁で膨張された冷媒で空気を冷却して除湿乾燥し、その後の気化した冷媒が前記圧縮機で圧縮する冷媒となる蒸発器と、
   前記圧縮機の単位時間当たりの回転数を可変する回転数可変部とを備え、
   前記凝縮器は、前記蒸発器で除湿乾燥後の前記空気で前記冷媒の冷却を行うものであり、
   空気の湿度を検出する湿度センサと、
   前記湿度センサで検出した除湿対象空間における相対湿度の単位時間当たりの上昇が所定の閾値を超えたときは、そうでないときに比べて、前記回転数可変部により前記圧縮機の単位時間当たりの回転数を上昇させる回転数制御部とを備えたことを特徴とする除湿乾燥装置。
2. 前記回転数制御部は、前記回転数の上昇を開始した後、前記湿度センサで検出した前記相対湿度が所定の基準値を下回ったとき、操作部で前記圧縮機の出力を低下させる操作がなされたとき、又は、所定時間が経過したときは、前記回転数制御部で上昇させた回転数より前記圧縮機の回転数を低下させることを特徴とする請求項１に記載の除湿乾燥装置。
3. 冷媒を圧縮する圧縮機と、
   前記圧縮機で圧縮された冷媒を冷却して凝縮する凝縮器と、
   前記凝縮器で凝縮された冷媒を膨張させる膨張弁と、
   前記膨張弁で膨張された冷媒で空気を冷却して除湿乾燥し、その後の気化した冷媒が前記圧縮機で圧縮する冷媒となる蒸発器と、
   前記圧縮機の単位時間当たりの回転数を可変する回転数可変部とを備え、
   前記凝縮器は、前記蒸発器で除湿乾燥後の前記空気で前記冷媒の冷却を行う除湿乾燥装置の制御方法であって、
   空気の湿度を検出する湿度センサで検出した除湿対象空間における相対湿度の単位時間当たりの上昇が所定の閾値を超えたときは、そうでないときに比べて、前記回転数可変部により前記圧縮機の単位時間当たりの回転数を上昇させる工程を備えたことを特徴とする除湿乾燥装置の制御方法。

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