JP6584358B2 - 除湿乾燥装置 - Google Patents

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Description

本発明は、除湿乾燥装置に関する。
食品工場、水産加工場などの倉庫、食糧保管庫で室内の除湿乾燥を行う除湿乾燥装置が知られている。特に近年は製品の品質安定を目的に、様々な製品の生産や保管などにおいても幅広く使用されている。また対象とする空間の温度は、高温域から低温域まで幅広い使用が要望されている。
特許文献1には、「室内機に収納された室内熱交換器ごとに除霜が十分行われているかどうかを判断し、その結果を表示することを可能にしたマルチ型冷凍装置」が提案されている。
特開2002−81713号公報
特許文献1では、予め設定されている除霜運転時間の最長値を超えていないか確認し、最長除霜時間を経過し、且つ熱交換器中間温度か出口温度のいずれか低い方の温度が期待値よりも上がらなかった場合、除霜不良と判断し除霜を終了する。また、除霜不良に至った場合は、リモコンに「除霜」などの警報を表示させる。ただし、通常の冷房運転は継続することが可能で、次の除霜時期が来た時に、除霜不良を解除するようになっている。
しかし、熱交換器への着霜状態によっては、熱交換器に霜が残っていた場合においても熱交換器中間温度か出口温度のいずれか低い方の温度が、期待値を上回る場合があり、除霜不良を検知できない場合もある。また、除霜不良に至った場合でも再度、冷房運転を継続することで、熱交換器の着霜を増加させて、その後も適正な除霜が行えない問題がある。
本発明は、前記の課題を解決するための発明であって、除霜不良を早期に検出するとともに、熱交換器に残った霜(残霜)を早期に除霜することができる除湿乾燥装置を提供することを目的とする。
前記目的を達成するため、本発明の除湿乾燥装置は、蒸発器として作用する熱交換器と、熱交換器の出口冷媒温度を検知する温度検知手段(例えば、蒸発器出口冷媒温度検知手段130)と、除湿運転の開始後、熱交換器の着霜を検知する着霜検知手段と、除湿運転の開始後、熱交換器に残霜があることを検知する残霜検知手段と、着霜検知手段での着霜または残霜検知手段での残霜が検知された場合に、除霜運転を開始する制御手段(例えば、除霜制御部120)と、圧縮機と、開閉弁と、蒸発器とが順に冷媒配管によって接続される除霜運転系統とを有し、制御手段は、残霜が検知されたときに、開閉弁を開放して除霜運転を開始し、着霜が検知された場合よりも、除霜運転時の圧縮機の回転速度を高くすることを特徴とする。本発明のその他の態様については、後記する実施形態において説明する。
本発明によれば、除霜不良を早期に検出するとともに、熱交換器に残った霜を早期に除霜することができる除湿乾燥装置を提供できる。
実施形態1に係る除湿乾燥装置の冷凍サイクル構成例を示す図である。 除湿乾燥装置の内部の配置構成を示す図である。 除湿乾燥装置のコントローラの機能を示す図である。 除霜運転終了後の蒸発器出口冷媒温度の変化例を示す図である。 実施形態1に係る除湿乾燥装置の除霜制御の処理を示すフローチャートである。 除湿乾燥装置の除霜制御の他の処理を示すフローチャートである。 操作パネルでの表示例を示す図であり、(a)は着霜検知後の除霜運転1の場合であり、(b)は残霜検知後の除霜運転2の場合である。 実施形態2に係る除湿乾燥装置の冷凍サイクル構成例を示す図である。
本発明を実施するための実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
<<実施形態1>>
図1は、実施形態1に係る除湿乾燥装置の冷凍サイクル構成例を示す図である。本発明の除湿乾燥装置Jは、熱交換器が着霜したときに、霜を除去する目的で行なう除霜運転後の霜残りである残霜を早期に検出するとともに、熱交換器に残った霜を早期に除霜することが可能な除湿乾燥装置である。
除湿乾燥装置Jは、圧縮機11、室内凝縮器12、減圧装置13、および室内蒸発器14が冷媒配管30で接続される冷凍サイクルが構成される。減圧装置13は、本例では膨張弁を用いている。室内蒸発器14の出口には、蒸発器出口冷媒温度検知手段130が設けられている。蒸発器出口冷媒温度検知手段130は、温度を検知できるものであれば何でもよいが、本例では温度サーミスタである。
室内送風機10により除湿乾燥装置Jに吸い込まれた空気は、まず室内蒸発器14を通過する際に露点温度より低い温度に冷却されて空気中の水分が除湿され、ドレン水として機外へ排出される。室内蒸発器14を通過した空気は吸込空気に対して低温高湿となり、その室内凝縮器12を通過する際に再加熱されて吸込空気に対して高温低湿となって除湿乾燥装置Jより吹き出される(再熱除湿運転)。吸込空気温度が低い場合、室内蒸発器14で凝縮した水は氷となって室内蒸発器14に堆積していくため、室内蒸発器14は着霜する。
圧縮機11の出口側と室内蒸発器14の入口側はバイパス配管20で接続され、バイパス配管20上には冷媒流路を開閉可能な開閉装置15が設けられている。開閉装置15は、本例では電磁弁を用いている。圧縮機11を運転中に開閉装置15を開くことで、高温高圧な圧縮機吐出冷媒を直接、室内蒸発器14へ流し、室内蒸発器14の除霜ができる。
図2は、除湿乾燥装置の内部の配置構成を示す図である。除湿乾燥装置Jの筺体19内の下部には、圧縮機11が配置され、また、圧縮機11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Jの能力を可変する回転数可変部となるインバータも配置されている。
筺体19の側部には、除湿対象空間の空気を吸い込む吸込口16が設けられ、筺体19の上部には、この空気を吹き出す吹出口17が設けられている。吸込口16からの空気の吸い込み、その空気の吹出口17からの吹き出しは、筺体19内の上部に設けられた室内送風機10により行う。吸込口16には空気の相対湿度を検出する湿度センサが設けられている。この場合の空気の流れは矢印aで示している。
吸込口16と吹出口17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室内蒸発器14が配置され、当該室内蒸発器14より下流側に室内凝縮器12が配置されている。すなわち、室内凝縮器12は、室内蒸発器14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Jから吹き出される空気は、室内凝縮器12を通過するため、除湿乾燥装置Jは、吸い込んだ空気よりも(室内蒸発器14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)ことができる。
コントローラ100(制御手段)は、マイクロコンピュータなどを中心に構成され、除湿乾燥装置Jの全体を集中的に制御する制御装置である。操作部101は、除湿乾燥装置Jの各種操作を受け付ける操作パネルである。
図3は、除湿乾燥装置のコントローラの機能を示す図である。コントローラ100は、マイクロコンピュータ、周辺回路などで構成される。コントローラ100は、開閉装置15や減圧装置13の制御などの除湿乾燥装置Jの全体を集中的に制御する制御装置である。
コントローラ100には、除湿制御を行う除湿制御部110、熱交換器の除霜制御を行う除霜制御部120を有している。除霜制御部120は、着霜検知手段121、除霜運転での霜残りである残霜を早期に検出する残霜検知手段122、除霜運転開始後、終了検知をする除霜運転終了検知手段123とを含んでいる。
図4は、除霜運転終了後の蒸発器出口冷媒温度の変化の一例を表す図である。図5の横軸は経過時間で、縦軸は蒸発器出口冷媒温度である。図中のC1は除霜不良で除霜終了後に室内蒸発器14に霜が残っている場合、C2は除霜運転で完全に霜を除去した場合を示す。
C1では、室内蒸発器14に霜が残っているため、室内蒸発器14を通過する冷媒は正常に熱交換することができず、通常運転の起動直後から蒸発器出口冷媒温度は低下し始め、第2の所定時間(t2)以内に第2の所定温度(T2)以下に低下する。
一方、C2では、室内蒸発器14を通過する冷媒は正常に熱交換するため、蒸発器出口冷媒温度は、室内蒸発器14を通過する空気温度に近い温度まで上昇する。よって、除霜運転後の通常運転起動時の蒸発器出口冷媒温度から、室内蒸発器14の残霜状況を検知することが可能である。
図5は、実施形態1に係る除湿乾燥装置の除霜制御の処理を示すフローチャートである。適宜図3を参照して説明する。コントローラ100は、除霜運転終了後(処理S11)、通常運転(除湿運転)を開始する。除霜制御の処理はその直後から開始する。
除霜制御部120は、第1の所定時間(t1)が経過したか否かを判定し(処理S1)、第1の所定時間(t1)が経過していない場合(処理S1,No)、処理S3に進み、第1の所定時間(t1)が経過している場合(処理S1,Yes)、処理S2に進む。
処理S3において、除霜制御部120は、第2の所定時間(t2)(t2<t1)が経過しているか否かを判定する。除霜制御部120は、第2の所定時間(t2)が経過していない場合(処理S3,No)、処理S4に進み。除霜制御部120は、第2の所定時間(t2)が経過している場合(処理S3,Yes)、スタートに戻る。
処理S4において、除霜制御部120は、蒸発器出口冷媒検知温度が第2の所定温度(T2)以下であるか否かを判定する。蒸発器出口冷媒検知温度が第2の所定温度(T2)以下の場合(S4,Yes)、残霜検知と判定し(処理S6)、処理S8に進む。一方、処理S4において、蒸発器出口冷媒検知温度が第2の所定温度(T2)を超える場合(S4,No)、処理S3に戻る。
処理S2において、除霜制御部120は、蒸発器出口冷媒検知温度が第1の所定温度(T1)以下であるか否かを判定する。蒸発器出口冷媒検知温度が第1の所定温度(T1)以下の場合(S2,Yes)、着霜検知と判定し(処理S5)、処理S7に進む。一方、処理S2において、蒸発器出口冷媒検知温度が第1の所定温度(T1)を超える場合(S2,No)、処理S2に戻る。
処理S7において、除霜制御部120は、圧縮機11を所定回転数(所定回転速度)で、除霜運転(除霜運転1)を開始し、処理S9に進む。他方、除霜制御部120は、処理S8では、残霜検知で除霜開始する場合、除霜運転中の圧縮機11の回転数を、通常の除霜運転1よりも大きい回転数(回転速度)で除霜運転(除霜運転2)を開始し、処理S9に進む。これにより、除霜運転中の圧縮機吐出冷媒温度が高くなり、除霜性能を向上させて、効率よく蒸発器の残霜を除去することが可能となる。
処理S9において、除霜制御部120は、蒸発器出口冷媒検知温度が第3の所定温度(T3)以上であるか否かを判定する。除霜制御部120は、蒸発器出口冷媒検知温度が第3の所定温度(T3)以上の場合(S9,Yes)、除霜運転を終了し(処理S11)、一連の処理を終了する。一方、除霜制御部120は、蒸発器出口冷媒検知温度が第3の所定温度(T3)未満の場合(S9,No)、除霜運転開始後、第3の所定時間(t3)を経過したか否かを判定し、第3の所定時間(t3)を経過した場合(処理S10,Yes)、処理S11に進み、第3の所定時間(t3)を経過していない場合(処理S10,No)、処理S9に戻る。なお、除湿制御部110が除湿運転指令をしている場合、この一連の処理(処理S1〜処理S11)を繰り返すことになる。
ここで、図3に示した着霜検知手段121は、処理S1,S2,S5に対応する。また、残霜検知手段122は、処理S3,S4,S6に対応する。さらに、除霜運転終了検知手段123は、処理S9,S10に対応する。
図5で示した所定時間、所定温度としては、例えば、
第1の所定時間(t1)=30分、第1の所定温度(T1)=−15℃
第2の所定時間(t2)= 4分、第2の所定温度(T2)=−15℃
第3の所定時間(t3)=15分、第3の所定温度(T3)= 10℃
となる。
図6は、除湿乾燥装置の除霜制御の他の処理を示すフローチャートである。図6は、図5と比較して、主に除霜運転終了検知手段123Aが相違しており、処理S8A以降の処理が処理S13である点が相違する。同一処理には、同一符号を付して説明を省略する。処理S8Aでは、残霜検知(処理S6)で除霜開始する場合、除霜運転中の圧縮機11の回転数を、通常の除霜運転1と同じ回転数(回転速度)、または、除霜運転1と同じよりも大きい回転数で除霜運転(除霜運転2)を開始し、処理S13に進む。
ここで、図5に示した方法では、除霜運転2は圧縮機の回転数を通常の除霜運転1より増加して除霜性能を向上するものであったが、除霜終了条件は通常と同一であった。
これに対し、図6に示す例は、通常の除霜終了条件とは除霜終了条件を変えることで、より確実に残霜を除去するものである。除湿乾燥装置Jを使用する中で、除霜運転は、室内蒸発器14の霜を除去し、冷却能力の低下を抑える重要な運転である。その一方で、除霜運転中は除湿できなくなるため、除霜運転時間や頻度があまりに多くなるのは除湿量を低下させるため好ましくない。
そこで、通常の除霜運転1の終了条件は「蒸発器出口冷媒検知温度≧第3の所定温度(T3)」といった温度条件(処理S9)だけではなく、「第3の所定時間(t3)経過」という時間条件(処理S10)も必要となる。これにより、除霜運転が長くなり過ぎることを防止している。
しかし、残霜検知の場合(処理S6)は、まず、第一に室内蒸発器14の霜を取りきることが最重要となるため、除霜終了条件から時間条件をなくし、更には温度条件を「検知温度≧第3の所定温度(T3)+α」(処理S13)と通常の除霜運転1よりも高くすることで確実に残霜を除去することが可能となる。
図7は、操作パネルでの表示例を示す図であり、(a)は着霜検知後の除霜運転1の場合であり、(b)は残霜検知後の除霜運転2の場合である。図7に示す操作パネルは、操作部101(図2参照)の表示部50での表示例であり、除霜運転を行なっているときの表示の一例である。表示部50は、自動除湿モード、再熱除湿モードなどの運転モード表示欄51、設定温度表示欄52、設定湿度表示欄53など設定項目ごとに区画して現在の設定値を表示する表示欄を有している。
通常の除霜運転1では、図7(a)の符号55に示すように、例えば「除霜中」の表示を行なう。残霜を検知した除霜運転2の場合、図7(b)の符号56に示すように、例えば「残霜」など具体的な言葉を表示する、且つ通常の除霜運転1と表示内容を変えることでユーザへ知らせることができる。この情報を基に、オプション設定などで除霜周期や除霜時間を設定できる場合は、除霜時間を長く設定するなど残霜が発生しにくくなるように調整することが可能となる。また、残霜を知らせる手段としては、操作パネルに表示する以外にも、本体のコントローラから外部信号を出力するなどでもよい。
<<実施形態2>>
図8は、実施形態2に係る除湿乾燥装置の冷凍サイクル構成例を示す図である。実施形態2の除湿乾燥装置JAは、圧縮機11、室内凝縮器12、減圧装置13、および室内蒸発器14が冷媒配管30で接続される室内機A、室外凝縮器22が冷媒配管30で構成される室外機Bで冷凍サイクルが構成される。室内機Aと室外機Bは現地冷媒配管40で接続されている。室内機A内には、開閉弁26,27、逆止弁28,29が設けられている。室外機B内には、室外送風機21を有する。なお、実施形態1と同様に、圧縮機11の出口側と室内蒸発器14の入口側はバイパス配管20で接続され、バイパス配管上には冷媒流路を開閉可能な開閉装置15が設けられている。
この冷凍サイクル構成では、室内機Aに配置された開閉弁26を閉止し、開閉弁27を開放することで、実施形態1と同様の再熱除湿運転を行なうことが可能である。更に、開閉弁26を開放し、開閉弁27を閉止することで、室外凝縮器22を凝縮器として使用し、室内蒸発器14を蒸発器として使用する冷却除湿運転を行なうことができる。冷却除湿運転においても再熱除湿運転と同様に室内蒸発器14を蒸発器として使用するため、吸込空気温度が低い場合、室内蒸発器14は着霜する。このように冷却除湿運転時に着霜する熱交換器は、再熱除湿運転時と同じであるため、冷却除湿運転の場合も実施形態1と同様の方法で残霜検知および除霜運転が可能である。
以上をまとめると、本実施形態の除湿乾燥装置Jには次のような特徴がある。
除湿乾燥装置Jは、蒸発器として作用する熱交換器(例えば、室内蒸発器14)と、熱交換器の出口冷媒温度を検知する温度検知手段(例えば、蒸発器出口冷媒温度検知手段130)と、除湿運転の開始後、熱交換器の着霜を検知する着霜検知手段(例えば、着霜検知手段121)と、除湿運転の開始後、熱交換器に残霜があることを検知する残霜検知手段(例えば、残霜検知手段122)と、着霜検知手段での着霜または残霜検知手段での残霜が検知された場合に、除霜運転を開始する制御手段(例えば、除霜制御部120)と、を有する。
これにより、除霜運転終了後に熱交換器に霜が残っているか判断ができる。よって、蒸発器として作用する熱交換器に霜が残っている場合には、再び除霜運転を行なうことで熱交換器への残霜を防止し、着霜による除湿能力の低下や熱交換器への異常着霜による冷凍サイクルの故障を防止することができる。
着霜検知手段は、温度検知手段の検知温度および第1の所定時間(t1)に基づき熱交換器の着霜を検知し、残霜検知手段は、温度検知手段の検知温度および第1の所定時間(t1)よりも短い第2の所定時間(t2)に基づき、熱交換器に残霜を検知するとよい。これにより、除霜運転終了後に早期に熱交換器に霜が残っているか判断ができる。
残霜検知手段は、除湿運転開始後から第2の所定時間(t2)以内に温度検知手段の検知温度が所定温度(T2)以下になったことを検知した場合に、残霜があることを検知する。これにより、除湿運転開始後から早期に霜が残っているか判断できる。
除湿乾燥装置Jは、圧縮機と、開閉弁(例えば、開閉装置15)と、蒸発器(例えば、室内蒸発器14)とが順に冷媒配管によって接続される除霜運転系統を有し、制御手段は、残霜が検知されたときに、開閉弁を開放して除霜運転を開始し、着霜が検知された場合よりも、除霜運転時の圧縮機の回転速度を高くするとよい。これにより、残霜検知後の除霜運転(例えば、除霜運転2)は、通常の除霜運転(例えば、除霜運転1)より圧縮機の回転数を上げることで、除霜運転に必要な熱量をより確保することが可能で、無駄な除霜運転時間をより短時間にすることが可能となる。さらに過度の着霜に対しても除霜能力を十分確保することも可能となる。
制御手段は、残霜が検知され除霜運転を開始した場合、除霜運転を終了する温度検知手段の検知温度を、着霜が検知され除霜運転を開始した場合よりも高くするとよい。これにより、通常の除霜運転のように除霜運転に制限時間を設けず、終了条件の温度を通常の除霜運転より高くすることで、より確実に除霜を行なうことが可能となり、熱交換器への異常着霜による冷凍サイクルの故障を防止することができる。
制御手段は、残霜が検知され除霜運転を開始した場合、除霜運転を終了する際の判定条件に、除霜運転時間の制限時間を設定しなくてもよい。これにより、確実に残霜を除去することができる。
除湿乾燥装置Jは、該除湿乾燥装置の操作および状態表示をする操作部(操作パネル)を備え、制御手段は、残霜検知手段で残霜を検知した場合に、その旨を操作部に表示するとよい。これにより、熱交換器の着霜が除霜運転により解消されているか確認することが可能となる。
10 室内送風機
11 圧縮機
12 室内凝縮器
13 減圧装置
14 室内蒸発器
15 開閉装置(除霜手段)
16 吸込口
17 吹出口
19 筐体
21 室外送風機
22 室外凝縮器
26 開閉弁(冷却用)
27 開閉弁(再熱用)
28,29 逆止弁
30 冷媒配管
40 現地冷媒配管
50 表示部
100 コントローラ
101 操作部(操作パネル)
110 除湿制御部
120 除霜制御部
121 着霜検知手段
122 残霜検知手段
123 除霜運転終了検知手段
130 蒸発器出口冷媒温度検知手段
A 室内機
B 室外機
J 除湿乾燥装置

Claims (7)

  1. 蒸発器として作用する熱交換器と、
    前記熱交換器の出口冷媒温度を検知する温度検知手段と、
    除湿運転の開始後、前記熱交換器の着霜を検知する着霜検知手段と、
    前記除湿運転の開始後、前記熱交換器に残霜があることを検知する残霜検知手段と、
    前記着霜検知手段での着霜または前記残霜検知手段での残霜が検知された場合に、除霜運転を開始する制御手段と、
    縮機と、開閉弁と、前記蒸発器とが順に冷媒配管によって接続される除霜運転系統を有し、
    前記制御手段は、前記残霜が検知されたときに、前記開閉弁を開放して除霜運転を開始し、前記着霜が検知された場合よりも、除霜運転時の前記圧縮機の回転速度を高くする
    ことを特徴とする除湿乾燥装置。
  2. 前記着霜検知手段は、前記温度検知手段の検知温度および第1の所定時間に基づき前記熱交換器の着霜を検知し、
    前記残霜検知手段は、前記温度検知手段の検知温度および前記第1の所定時間よりも短い第2の所定時間に基づき、前記熱交換器に残霜を検知す
    ことを特徴とする請求項1に記載の除湿乾燥装置。
  3. 前記残霜検知手段は、除湿運転開始後から前記第2の所定時間以内に前記温度検知手段の検知温度が所定温度以下になったことを検知した場合に、残霜があることを検知する
    ことを特徴とする請求項2に記載の除湿乾燥装置。
  4. 前記制御手段は、前記残霜が検知され除霜運転を開始した場合、前記除霜運転を終了する前記温度検知手段の検知温度を、前記着霜が検知され除霜運転を開始した場合よりも高くする
    ことを特徴とする請求項1に記載の除湿乾燥装置。
  5. 前記制御手段は、前記残霜が検知され除霜運転を開始した場合、前記除霜運転を終了する際の判定条件に、除霜運転時間の制限時間を設定しない
    ことを特徴とする請求項に記載の除湿乾燥装置。
  6. 蒸発器として作用する熱交換器と、
    前記熱交換器の出口冷媒温度を検知する温度検知手段と、
    除湿運転の開始後、前記熱交換器の着霜を検知する着霜検知手段と、
    前記除湿運転の開始後、前記熱交換器に残霜があることを検知する残霜検知手段と、
    前記着霜検知手段での着霜または前記残霜検知手段での残霜が検知された場合に、除霜運転を開始する制御手段と、を有し、
    前記着霜検知手段は、前記温度検知手段の検知温度および第1の所定時間に基づき前記熱交換器の着霜を検知し、
    前記残霜検知手段は、前記温度検知手段の検知温度および前記第1の所定時間よりも短い第2の所定時間に基づき、前記熱交換器に残霜を検知す
    ことを特徴とする除湿乾燥装置。
  7. 前記除湿乾燥装置は、該除湿乾燥装置の操作および状態表示をする操作部を備え、
    前記制御手段は、前記残霜検知手段で残霜を検知した場合に、その旨を前記操作部に表示する
    ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の除湿乾燥装置。
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