JP7843915B2 - dehumidifier - Google Patents
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Description
この技術は、除湿装置に関するものである。特に、蒸発器を通過した空気を、さらに再熱器に通過させて空気の除湿を行う除湿装置に係るものである。This technology relates to a dehumidifying device. In particular, it relates to a dehumidifying device that dehumidifies air by passing it through an evaporator and then through a reheater.
従来から、除湿対象空間となる室内に設けられた再熱器および蒸発器を利用して、室内空気の除湿を行うヒートポンプ式の除湿装置がある。除湿装置では、蒸発器が空気を冷却して空気中の水分を凝結させて除き、さらに、再熱器が再熱(レヒート)することで、湿度を低くした空気を室内に送る。Conventionally, there are heat pump type dehumidifiers that use a reheater and evaporator installed in the room to be dehumidified to remove humidity from the indoor air. In a dehumidifier, the evaporator cools the air and condenses the moisture in it, and then the reheater reheats the air, sending the air with reduced humidity into the room.
ここで、空気から除いた水分が蒸発器に霜として付くと、除湿装置の除湿能力が低下する。そこで、除湿装置は、定期的または冷媒温度の変化に基づいて、霜を取り除く除霜運転を行う。Here, if the moisture removed from the air accumulates as frost on the evaporator, the dehumidifying capacity of the dehumidifier decreases. Therefore, the dehumidifier performs a defrosting operation to remove the frost periodically or based on changes in the refrigerant temperature.
近年、冷蔵領域において除湿を必要が高まるなど、除湿装置の使用範囲の拡大および低温域における除湿能力の向上が求められている。しかしながら、室内空気の温度が低いなどの場合、蒸発器に付く霜の量が多くなり、除湿能力が著しく低下する。このため、除霜運転の頻度が増えるなどし、除湿装置における除湿運転の効率が低下する。In recent years, the need for dehumidification has increased in the refrigeration sector, leading to a demand for expanded use of dehumidifiers and improved dehumidification capacity in low-temperature ranges. However, when indoor air temperatures are low, the amount of frost that accumulates on the evaporator increases, significantly reducing dehumidification capacity. This leads to an increased frequency of defrosting operations, reducing the efficiency of dehumidification in the dehumidifier.
そこで、除霜運転の効率を高めることができる除湿装置を得ることを目的とする。Therefore, the objective is to obtain a dehumidifier that can improve the efficiency of defrosting operation.
上記の課題を解決するため、本開示に係る除湿装置は、冷媒を圧縮する圧縮機、冷媒を減圧する膨張弁、除湿対象空間に送り出す空気と冷媒との熱交換を行う熱交換器、熱交換器を通過した空気を冷却して除湿を行う蒸発器および蒸発器を通過した空気を加熱して除湿対象空間に送り出す再熱器が配管接続され、冷媒が循環する冷媒回路と、熱交換器が空気を冷却する状態1の流路と、熱交換器が空気を加熱する状態2の流路とに、冷媒回路内の流路を切り替える流路切替装置とを備えるものである。To solve the above problems, the dehumidification device according to this disclosure comprises a refrigerant circuit through which the refrigerant circulates, with the following connected via piping: a compressor for compressing the refrigerant, an expansion valve for reducing the pressure of the refrigerant, a heat exchanger for exchanging heat between the air sent to the space to be dehumidified and the refrigerant, an evaporator for cooling the air that has passed through the heat exchanger to dehumidify it, and a reheater for heating the air that has passed through the evaporator and sending it to the space to be dehumidified; and a flow path switching device for switching the flow path within the refrigerant circuit between a flow path in state 1, where the heat exchanger cools the air, and a flow path in state 2, where the heat exchanger heats the air.
開示に係る除湿装置によれば、除湿運転における冷媒の流路を、熱交換器が冷媒を冷却する状態1と熱交換器が空気を加熱する状態2とに切り替える流路切替装置を備える。このため、蒸発器を通過する冷媒の蒸発温度を高くすることにより、蒸発器における着霜を抑制することができる。また、このとき、熱交換器において除霜を行うことができる。このため、除霜運転における除霜時間を短くすることができ、除霜の効率を高めることができる。The disclosed dehumidifier includes a flow path switching device that switches the refrigerant flow path during dehumidification operation between state 1, where the heat exchanger cools the refrigerant, and state 2, where the heat exchanger heats the air. Therefore, by increasing the evaporation temperature of the refrigerant passing through the evaporator, frost formation in the evaporator can be suppressed. Furthermore, defrosting can be performed in the heat exchanger at this time. As a result, the defrosting time during defrosting operation can be shortened, and the efficiency of defrosting can be increased.
以下、実施の形態に係る除湿装置について、図面などを参照しながら説明する。以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。また、図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。特に構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適用することができる。また、圧力および温度の高低については、特に絶対的な値との関係で高低が定まっているものではなく、装置などにおける状態および動作などにおいて相対的に定まるものとする。また、添字で区別などしている複数の同種の機器などについて、特に区別したり、特定したりする必要がない場合には、添字などを省略して記載する場合がある。The dehumidifying device according to the embodiment will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, parts with the same reference numerals are the same or equivalent and are common to the entire text of the embodiment described below. Also, the size relationships of each component in the drawings may differ from those of the actual components. Furthermore, the forms of the components shown in the entire specification are merely examples and are not limited to the forms described in the specification. In particular, the combination of components is not limited to the combinations in each embodiment, and components described in other embodiments can be applied to other embodiments. Furthermore, the high and low values of pressure and temperature are not determined in relation to absolute values, but are determined relatively in relation to the state and operation of the device, etc. Also, when there is no need to distinguish or specify multiple similar devices, etc. that are distinguished by subscripts, the subscripts may be omitted in the description.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る除湿装置100の構成を示す図である。実施の形態1に係る除湿装置100は、圧縮機110、再熱器120、膨張弁130、蒸発器140および熱交換器150を配管接続して冷媒回路を構成する。また、除湿装置100は、送風機160を有する。
Embodiment 1.
Figure 1 shows the configuration of a dehumidifier 100 according to Embodiment 1. The dehumidifier 100 according to Embodiment 1 has a compressor 110, a reheater 120, an expansion valve 130, an evaporator 140, and a heat exchanger 150 connected by piping to form a refrigerant circuit. The dehumidifier 100 also has a blower 160.
圧縮機110は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。特に、実施の形態1においては、圧縮機110は、一定速度で駆動する。再熱器120は、除湿対象空間となる室内に送り出す室内空気と冷媒とを熱交換し、冷媒を凝縮して液化させる。このとき、再熱器120は、室内空気を加熱する。膨張弁130は、冷媒を圧力調整し、減圧して膨張させ、また、流量を調整する減圧装置となる。The compressor 110 compresses and discharges the inhaled refrigerant. In particular, in Embodiment 1, the compressor 110 is driven at a constant speed. The reheater 120 exchanges heat between the refrigerant and the indoor air sent into the room, which is the space to be dehumidified, causing the refrigerant to condense and liquefy. At this time, the reheater 120 heats the indoor air. The expansion valve 130 is a pressure reducing device that adjusts the pressure of the refrigerant, reduces the pressure to expand it, and adjusts the flow rate.
蒸発器140は、冷媒を蒸発させ、気化させる。このとき、蒸発器140は、室内空気を冷却して、空気中の水分を凝結させる。また、熱交換器150は、室内空気と冷媒とを熱交換する。ここで、除湿装置100が後述する状態1の除湿運転モードでの運転を行うときには、熱交換器150は蒸発器として機能し、後述する状態2の除湿運転モードでの運転を行うときには、熱交換器150は凝縮器として機能する。実施の形態1における除湿装置100では、冷媒回路において、蒸発器140と熱交換器150とは、互いに並列になるように配管接続される。ここで、一般的には、蒸発器より凝縮器の方が容量が大きい。このため、後述する状態1および状態2の除湿運転モードにおいて、再熱器120、蒸発器140および熱交換器150は、再熱器120>蒸発器140+熱交換器150の関係を満たす容量とする。また、ここでは、蒸発器140と熱交換器150とにおける容量は同じであるものとして説明する。ただし、これに限定するものではない。The evaporator 140 evaporates and vaporizes the refrigerant. At this time, the evaporator 140 cools the indoor air and condenses the moisture in the air. The heat exchanger 150 exchanges heat between the indoor air and the refrigerant. When the dehumidifier 100 operates in the dehumidification mode of State 1, which will be described later, the heat exchanger 150 functions as an evaporator, and when it operates in the dehumidification mode of State 2, which will be described later, the heat exchanger 150 functions as a condenser. In the dehumidifier 100 of Embodiment 1, the evaporator 140 and the heat exchanger 150 are connected in parallel in the refrigerant circuit. Generally, the condenser has a larger capacity than the evaporator. Therefore, in the dehumidification modes of State 1 and State 2, which will be described later, the reheater 120, evaporator 140, and heat exchanger 150 have capacities that satisfy the relationship reheater 120 > evaporator 140 + heat exchanger 150. Furthermore, this explanation assumes that the capacities of the evaporator 140 and the heat exchanger 150 are the same. However, this is not the only possible explanation.
送風機160は、蒸発器140、熱交換器150および再熱器120に室内空気を送って通過させる。実施の形態1における送風機160は、熱交換器150、蒸発器140、再熱器120の順に、室内空気を通過させる位置に設けられる。ここで、送風機160は、たとえば、軸を中心に回転する軸流ファンである。The blower 160 sends and passes indoor air through the evaporator 140, heat exchanger 150, and reheater 120. In Embodiment 1, the blower 160 is positioned to pass indoor air through the heat exchanger 150, evaporator 140, and reheater 120 in that order. Here, the blower 160 is, for example, an axial flow fan that rotates around an axis.
また、実施の形態1における除湿装置100は、運転モードによって、冷媒回路内を流れる冷媒の流路を切り替える流路切替装置200を備える。実施の形態1における流路切替装置200は、たとえば、第1電磁弁210、第2電磁弁220、第3電磁弁230および第4電磁弁240並びに第1逆止弁250および第2逆止弁260を有する。Furthermore, the dehumidifier 100 in Embodiment 1 includes a flow path switching device 200 that switches the flow path of the refrigerant flowing in the refrigerant circuit depending on the operating mode. The flow path switching device 200 in Embodiment 1 includes, for example, a first solenoid valve 210, a second solenoid valve 220, a third solenoid valve 230 and a fourth solenoid valve 240, as well as a first check valve 250 and a second check valve 260.
第1電磁弁210、第2電磁弁220、第3電磁弁230および第4電磁弁240は、後述する制御装置400の指示に基づいて開閉する開閉弁となる装置であり、配置された配管における冷媒の流れを通過または遮断させる。第1電磁弁210は、圧縮機110の吐出側と再熱器120との間の配管に配置される。第2電磁弁220は、圧縮機110の吐出側と蒸発器140との間の配管に配置される。第3電磁弁230は、圧縮機110の吐出側と熱交換器150との間の配管に配置される。第4電磁弁240は、圧縮機110の吸入側と熱交換器150との間の配管に配置される。The first solenoid valve 210, the second solenoid valve 220, the third solenoid valve 230, and the fourth solenoid valve 240 are on-off valves that open and close based on instructions from a control device 400, which will be described later, and allow or block the flow of refrigerant in the piping in which they are located. The first solenoid valve 210 is located in the piping between the discharge side of the compressor 110 and the reheater 120. The second solenoid valve 220 is located in the piping between the discharge side of the compressor 110 and the evaporator 140. The third solenoid valve 230 is located in the piping between the discharge side of the compressor 110 and the heat exchanger 150. The fourth solenoid valve 240 is located in the piping between the suction side of the compressor 110 and the heat exchanger 150.
また、第1逆止弁250および第2逆止弁260は、設置された配管における冷媒の流れを一方向にする弁である。第1逆止弁250は、蒸発器140と熱交換器150とを接続する配管において、熱交換器150から蒸発器140に冷媒が流れないようにする。また、第2逆止弁260は、圧縮機110の吐出側と再熱器120とを接続する配管と、熱交換器150とを接続する配管であり、第3電磁弁230が配置された流路とは別のバイパス配管270において、圧縮機110の吐出側から熱交換器150に冷媒が流れないようにする。Furthermore, the first check valve 250 and the second check valve 260 are valves that restrict the flow of refrigerant in the installed piping to one direction. The first check valve 250 prevents refrigerant from flowing from the heat exchanger 150 to the evaporator 140 in the piping connecting the evaporator 140 and the heat exchanger 150. The second check valve 260 is located in a bypass pipe 270 separate from the flow path where the third solenoid valve 230 is located, in the piping connecting the discharge side of the compressor 110 to the reheater 120 and the heat exchanger 150, and prevents refrigerant from flowing from the discharge side of the compressor 110 to the heat exchanger 150.
また、実施の形態1における除湿装置100は、後述する制御装置400が判定を行う際に用いる物理量を検出するセンサを有する。空気温度センサ300は、室内空気の温度を検出するセンサである。たとえば、空気温度センサ300は、送風機160の駆動によって、除湿装置100内に吸い込まれる室内空気の温度を検出する。また、膨張弁下流温度センサ310は、除湿運転において、膨張弁130を通過した冷媒の温度を検出するセンサである。ここでは、膨張弁下流温度センサ310は蒸発温度センサとなり、膨張弁下流温度センサ310が検出する温度は、後述する蒸発温度ETとなる。吸入温度センサ320は、圧縮機110の吸入側における冷媒の温度である吸入側温度を検出するセンサである。そして、空気湿度センサ330は、室内空気の湿度を検出するセンサである。Furthermore, the dehumidifier 100 in Embodiment 1 has sensors that detect physical quantities used by the control device 400, which will be described later, when making a determination. The air temperature sensor 300 is a sensor that detects the temperature of the indoor air. For example, the air temperature sensor 300 detects the temperature of the indoor air drawn into the dehumidifier 100 by the drive of the blower 160. The expansion valve downstream temperature sensor 310 is a sensor that detects the temperature of the refrigerant that has passed through the expansion valve 130 during dehumidification operation. Here, the expansion valve downstream temperature sensor 310 is an evaporation temperature sensor, and the temperature detected by the expansion valve downstream temperature sensor 310 is the evaporation temperature ET, which will be described later. The suction temperature sensor 320 is a sensor that detects the suction side temperature, which is the temperature of the refrigerant on the suction side of the compressor 110. The air humidity sensor 330 is a sensor that detects the humidity of the indoor air.
制御装置400は、除湿装置100内の機器を制御する。ここでは、特に、制御装置400は、流路切替装置200における第1電磁弁210~第4電磁弁240の開閉制御を行い、冷媒回路における冷媒の流路を制御する。そこで、実施の形態1における制御装置400は、状態判定部410、流路制御部420および計時部430を有する。状態判定部410は、センサから送られる信号中の物理量のデータに基づき、運転モードを変更するかどうかを判定する。また、流路制御部420は、状態判定部410の判定に基づいて、第1電磁弁210~第4電磁弁240を開閉させ、流路を切り替える。計時部430は、タイマーを有し、計時を行う。計時部430が計時した時間などは、状態判定部410が判定を行う際などに用いる。The control device 400 controls the equipment within the dehumidifier 100. In particular, the control device 400 controls the opening and closing of the first solenoid valve 210 to the fourth solenoid valve 240 in the flow path switching device 200, thereby controlling the flow path of the refrigerant in the refrigerant circuit. In this embodiment 1, the control device 400 includes a state determination unit 410, a flow path control unit 420, and a timing unit 430. The state determination unit 410 determines whether to change the operating mode based on the physical quantity data in the signal sent from the sensor. The flow path control unit 420 opens and closes the first solenoid valve 210 to the fourth solenoid valve 240 based on the determination of the state determination unit 410, thereby switching the flow path. The timing unit 430 has a timer and performs timing. The time measured by the timing unit 430 is used by the state determination unit 410 when making a determination.
ここで、制御装置400は、たとえば、CPU(Central Processing Unit)などの制御演算処理装置を有するマイクロコンピュータなどで構成されているものとする。そして、制御装置400が、プログラムに基づいて処理を実行し、処理を実現する。また、制御装置400は、データを一時的に記憶できるRAM(Random Access Memory)などの揮発性記憶装置(図示せず)およびデータおよびプログラムを長期的に記憶できるフラッシュメモリなどの不揮発性の補助記憶装置(図示せず)を有する。Here, the control device 400 is assumed to be composed of a microcomputer having a control arithmetic processing unit such as a CPU (Central Processing Unit). The control device 400 then executes processing based on the program and realizes the processing. The control device 400 also has a volatile storage device (not shown) such as RAM (Random Access Memory) that can temporarily store data, and a non-volatile auxiliary storage device (not shown) such as flash memory that can store data and programs for a long period of time.
図2は、実施の形態1に係る状態1の除湿運転モードにおける冷媒の流れを説明する図である。図2の矢印は、冷媒回路内の流路が状態1のときの除湿運転モードでの運転における冷媒の流れを示している。状態1の除湿運転モードでは、熱交換器150は蒸発器として機能する。状態1の除湿運転モードでは、除湿装置100は、蒸発器140および熱交換器150が室内空気を冷却することで、通常の除湿運転を行う。状態1においては、制御装置400は、第1電磁弁210および第4電磁弁240を開放させ、第2電磁弁220および第3電磁弁230を閉止させる。図2において、塗りつぶされた弁は、冷媒の流れを遮断している弁である(以下の図においても同じ)。Figure 2 is a diagram illustrating the flow of refrigerant in the dehumidification operation mode of State 1 according to Embodiment 1. The arrows in Figure 2 indicate the flow of refrigerant in the flow path within the refrigerant circuit during operation in the dehumidification operation mode when State 1 is reached. In the dehumidification operation mode of State 1, the heat exchanger 150 functions as an evaporator. In the dehumidification operation mode of State 1, the dehumidifier 100 performs normal dehumidification by having the evaporator 140 and the heat exchanger 150 cool the indoor air. In State 1, the control device 400 opens the first solenoid valve 210 and the fourth solenoid valve 240, and closes the second solenoid valve 220 and the third solenoid valve 230. In Figure 2, the filled-in valves are valves that block the flow of refrigerant (the same applies to the following figures).
圧縮機110により圧縮されて吐出された高温および高圧のガス冷媒は、第1電磁弁210を通過し、再熱器120に流入する。そして、冷媒は、室内空気と熱交換することで凝縮し、液化する。液化した冷媒は、膨張弁130を通過する。膨張弁130を通過する際、冷媒は減圧され、気液二相状態となる。膨張弁130で減圧されて気液二相状態となった冷媒は、蒸発器140および第1逆止弁250を介して熱交換器150を通過し、室内空気と熱交換して蒸発し、ガス化する。The high-temperature and high-pressure gaseous refrigerant, compressed and discharged by the compressor 110, passes through the first solenoid valve 210 and flows into the reheater 120. There, the refrigerant condenses and liquefies by exchanging heat with the indoor air. The liquefied refrigerant passes through the expansion valve 130. As it passes through the expansion valve 130, the refrigerant is depressurized and becomes a two-phase gas-liquid state. The refrigerant, now in a two-phase gas-liquid state after being depressurized in the expansion valve 130, passes through the evaporator 140 and the first check valve 250 to the heat exchanger 150, where it evaporates and becomes a gas by exchanging heat with the indoor air.
そして、蒸発器140および熱交換器150において、室内空気と熱交換して蒸発し、蒸発器140を流出したガス化した冷媒は、圧縮機110に吸入される。また、熱交換器150を流出したガス化した冷媒は、第4電磁弁240を通過して圧縮機110に吸入される。Then, in the evaporator 140 and heat exchanger 150, the refrigerant evaporates by exchanging heat with the indoor air, and the gasified refrigerant that flows out of the evaporator 140 is drawn into the compressor 110. The gasified refrigerant that flows out of the heat exchanger 150 also passes through the fourth solenoid valve 240 and is drawn into the compressor 110.
図3は、実施の形態1に係る状態2の除湿運転モードにおける冷媒の流れを説明する図である。図3の矢印は、冷媒回路内の流路が状態2のときの除湿運転モードでの運転における冷媒の流れを示している。状態2の除湿運転モードでは、熱交換器150は凝縮器として機能する。Figure 3 is a diagram illustrating the refrigerant flow in the dehumidification operation mode of state 2 according to Embodiment 1. The arrows in Figure 3 indicate the refrigerant flow during operation in the dehumidification operation mode when the flow path in the refrigerant circuit is in state 2. In the dehumidification operation mode of state 2, the heat exchanger 150 functions as a condenser.
前述したように、熱交換器150は、送風機160から送られる室内空気の流れにおいて、上流側(風上側)に位置する。このため、熱交換器150によって加熱された室内空気が蒸発器140を通過することで、蒸発器140への着霜を抑制する。また、熱交換器150が上流側に位置することで、蒸発器140よりも着霜しやすい。そこで、状態2において、熱交換器150が室内空気を加熱することで、除湿装置100は、除湿運転を行いつつ、熱交換器150の除霜を行うことができる。状態2においては、制御装置400は、第3電磁弁230を開放させ、第1電磁弁210、第2電磁弁220および第4電磁弁240を閉止させる。As mentioned above, the heat exchanger 150 is located upstream (windward) in the flow of indoor air supplied from the blower 160. Therefore, the indoor air heated by the heat exchanger 150 passes through the evaporator 140, suppressing frost formation on the evaporator 140. Also, because the heat exchanger 150 is located upstream, it is more prone to frost formation than the evaporator 140. Therefore, in state 2, the heat exchanger 150 heats the indoor air, allowing the dehumidifier 100 to defrost the heat exchanger 150 while performing dehumidification. In state 2, the control device 400 opens the third solenoid valve 230 and closes the first solenoid valve 210, the second solenoid valve 220, and the fourth solenoid valve 240.
圧縮機110により圧縮されて吐出された高温および高圧のガス冷媒は、第3電磁弁230を通過し、熱交換器150に流入する。冷媒は、室内空気と熱交換することで気液二相状態となる。気液二相状態となった冷媒は、バイパス配管270および第2逆止弁260を通過し、再熱器120に流入する。再熱器120を通過した冷媒は、凝縮し、液化する。The high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant, compressed and discharged by the compressor 110, passes through the third solenoid valve 230 and flows into the heat exchanger 150. The refrigerant becomes a two-phase gas-liquid state by exchanging heat with the indoor air. The two-phase gas-liquid refrigerant then passes through the bypass piping 270 and the second check valve 260 and flows into the reheater 120. After passing through the reheater 120, the refrigerant condenses and liquefies.
液化した冷媒は、膨張弁130を通過する。膨張弁130を通過する際、冷媒は減圧され、気液二相状態となる。膨張弁130で減圧されて気液二相状態となった冷媒は、蒸発器140を通過し、室内空気と熱交換して蒸発し、ガス化する。蒸発器140を流出したガス化した冷媒は、圧縮機110に吸入される。The liquefied refrigerant passes through the expansion valve 130. As it passes through the expansion valve 130, the refrigerant is depressurized and becomes a two-phase gas-liquid state. The refrigerant, now in a two-phase gas-liquid state after being depressurized in the expansion valve 130, passes through the evaporator 140, where it exchanges heat with the indoor air, evaporates, and becomes a gas. The gasified refrigerant that flows out of the evaporator 140 is then drawn into the compressor 110.
図4は、実施の形態1に係る状態3の除霜運転における冷媒の流れを説明する図である。図4の矢印は、冷媒回路内の流路が状態3のときの除霜運転モードでの運転における冷媒の流れを示している。状態3の除霜運転モードでは、除湿装置100は、蒸発器140を除霜する除霜運転を行う。状態3においては、制御装置400は、第2電磁弁220を開放させ、第1電磁弁210、第3電磁弁230および第4電磁弁240を閉止させる。また、制御装置400は、膨張弁130を閉止させる。Figure 4 is a diagram illustrating the flow of refrigerant during defrosting operation in state 3 according to Embodiment 1. The arrows in Figure 4 indicate the flow of refrigerant during operation in the defrosting mode when the flow path in the refrigerant circuit is in state 3. In the defrosting mode of state 3, the dehumidifier 100 performs a defrosting operation to defrost the evaporator 140. In state 3, the control device 400 opens the second solenoid valve 220 and closes the first solenoid valve 210, the third solenoid valve 230, and the fourth solenoid valve 240. The control device 400 also closes the expansion valve 130.
圧縮機110により圧縮されて吐出された高温および高圧のガス冷媒は、第2電磁弁220を通過し、蒸発器140に流入する。ガス冷媒は、蒸発器140に付いた霜と熱交換して霜を溶かして、蒸発器140から除く。蒸発器140を流出した冷媒は、圧縮機110に吸入される。The high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant, compressed and discharged by the compressor 110, passes through the second solenoid valve 220 and flows into the evaporator 140. The gaseous refrigerant exchanges heat with the frost on the evaporator 140, melting the frost and removing it from the evaporator 140. The refrigerant that has flowed out of the evaporator 140 is drawn back into the compressor 110.
以上のように、実施の形態1における除湿装置100は、冷媒回路において、互いに並列に配管接続された蒸発器140および熱交換器150を有する。そして、制御装置400が流路切替装置200の第1電磁弁210~第4電磁弁240を制御して、除湿運転における冷媒の流路を、状態1と状態2とに切り替える。状態2の除湿運転のときには、熱交換器150が室内空気を加熱し、蒸発器140には温度が上がった室内空気が通過するため、蒸発温度ETを高めることができる。このため、蒸発器140の着霜を抑制することができる。また、このとき、熱交換器150は、室内空気を加熱しつつ、除霜を行うことができる。このため、除湿装置100が除霜運転を行った場合でも、蒸発器140の除霜を行うだけでよく、除霜運転の時間を短くすることができる。このため、実施の形態1における除湿装置100は、除湿の効率を高めることができる。限定するものではないが、低温多湿の空気の雰囲気である冷蔵空間などの除湿を行う場合には、特に有効である。As described above, the dehumidifier 100 in Embodiment 1 has an evaporator 140 and a heat exchanger 150 connected in parallel by piping in the refrigerant circuit. The control device 400 controls the first solenoid valve 210 to the fourth solenoid valve 240 of the flow path switching device 200 to switch the flow path of the refrigerant during dehumidification operation between state 1 and state 2. During dehumidification operation in state 2, the heat exchanger 150 heats the indoor air, and the heated indoor air passes through the evaporator 140, thereby increasing the evaporation temperature ET. This suppresses frost formation on the evaporator 140. At this time, the heat exchanger 150 can defrost while heating the indoor air. Therefore, even when the dehumidifier 100 performs defrosting operation, it is only necessary to defrost the evaporator 140, and the defrosting operation time can be shortened. For this reason, the dehumidifier 100 in Embodiment 1 can increase the efficiency of dehumidification. While not limited to these applications, it is particularly effective for dehumidifying environments such as refrigerated spaces, which have a low-temperature, high-humidity atmosphere.
また、実施の形態1における除湿装置100の圧縮機110は、回転数が一定となる一定速の圧縮機である 。このため、速度可変の圧縮機と比べて、安価な構成で除湿運転の効率を高めることができる。Furthermore, the compressor 110 of the dehumidifier 100 in Embodiment 1 is a constant-speed compressor with a constant rotational speed. Therefore, compared to a variable-speed compressor, it is possible to improve the efficiency of dehumidification operation with a less expensive configuration.
実施の形態2.
図5は、実施の形態2に係る制御装置400の除湿運転において状態を切り替える処理を説明する図である。制御装置400は、蒸発温度ET[℃]に基づいて、冷媒回路における冷媒の流れを、実施の形態1において説明した状態1または状態2に切り替える判定処理を行う。
Embodiment 2.
Figure 5 illustrates the process of switching states during dehumidification operation of the control device 400 according to Embodiment 2. Based on the evaporation temperature ET [°C], the control device 400 performs a determination process to switch the flow of refrigerant in the refrigerant circuit to state 1 or state 2 as described in Embodiment 1.
制御装置400は、現在の冷媒回路の流路状態が状態1による除湿運転モードであるかどうかを判定する(ステップS1)。制御装置400は、状態1であると判定すると、さらに、蒸発温度ET[℃]が、設定時間t1[秒]の間、継続して第1制御温度To[℃]を下回っているかどうかを判定する(ステップS2)。ここで、設定時間t1[秒]は、あらかじめ任意に設定された時間である。第1制御温度Toは、あらかじめ任意に設定された温度であり、たとえば、0[℃]である。The control device 400 determines whether the current flow path state of the refrigerant circuit is in dehumidification operation mode according to state 1 (step S1). If the control device 400 determines that it is in state 1, it further determines whether the evaporation temperature ET [°C] has remained below the first control temperature To [°C] for a set time t1 [seconds] (step S2). Here, the set time t1 [seconds] is a time that has been set arbitrarily in advance. The first control temperature To is a temperature that has been set arbitrarily in advance, for example, 0 [°C].
制御装置400は、ステップS2の条件を満たしていると判定すると、蒸発器140および熱交換器150に着霜が進行しやすい運転状態であるとする。そして、制御装置400は、第3電磁弁230を開放させ、第1電磁弁210および第4電磁弁240を閉止させて、冷媒回路の流路を状態2に切り替える(ステップS3)。一方、制御装置400は、ステップS2の条件を満たしていないと判定すると、状態1を継続する(ステップS4)。If the control device 400 determines that the conditions of step S2 are met, it assumes that the evaporator 140 and heat exchanger 150 are in an operating state where frost is likely to form. Then, the control device 400 opens the third solenoid valve 230 and closes the first solenoid valve 210 and the fourth solenoid valve 240, switching the flow path of the refrigerant circuit to state 2 (step S3). On the other hand, if the control device 400 determines that the conditions of step S2 are not met, it continues in state 1 (step S4).
一方、制御装置400は、ステップS1において、状態1でないと判定すると、さらに、蒸発温度ET[℃]が、設定時間t1[秒]の間、継続して第2制御温度To+α[℃]を上回っているかどうかを判定する(ステップS5)。ここで、αは、状態1または状態2への切り替えが頻繁に行われないように、裕度として設定する値である。On the other hand, if the control device 400 determines in step S1 that the state is not state 1, it further determines whether the evaporation temperature ET [°C] has continuously exceeded the second control temperature To + α [°C] for a set time t1 [seconds] (step S5). Here, α is a value set as a margin to prevent frequent switching to state 1 or state 2.
制御装置400は、ステップS5の条件を満たしていると判定すると、蒸発器140および熱交換器150に着霜が進行し難い運転状態であるとする。そして、制御装置400は、第1電磁弁210および第4電磁弁240を開放させ、第3電磁弁230を閉止させて、冷媒回路の流路を状態1に切り替える(ステップS6)。一方、制御装置400は、ステップS5の条件を満たしていないと判定すると、状態2を継続する(ステップS7)。If the control device 400 determines that the conditions of step S5 are met, it determines that the operating state is such that frost formation on the evaporator 140 and heat exchanger 150 is unlikely to occur. Then, the control device 400 opens the first solenoid valve 210 and the fourth solenoid valve 240 and closes the third solenoid valve 230, switching the flow path of the refrigerant circuit to state 1 (step S6). On the other hand, if the control device 400 determines that the conditions of step S5 are not met, it continues in state 2 (step S7).
図6は、実施の形態2に係る制御装置400の運転モードを切り替える処理を説明する図である。制御装置400は、蒸発温度ET[℃]に基づいて、除湿運転モードまたは除霜運転モードを切り替える判定処理を行う。Figure 6 illustrates the process of switching the operating mode of the control device 400 according to Embodiment 2. The control device 400 performs a determination process to switch between dehumidification operation mode and defrosting operation mode based on the evaporation temperature ET [°C].
制御装置400は、除湿運転モード(状態1または状態2)であるかどうかを判定する(ステップS11)。制御装置400は、除湿運転モードでの運転でないと判定すると、現在の状態による運転を継続し(ステップS13)、処理を終了する。The control device 400 determines whether the system is in dehumidification mode (state 1 or state 2) (step S11). If the control device 400 determines that the system is not operating in dehumidification mode, it continues operation in the current state (step S13) and terminates the process.
一方、制御装置400は、状態2の除湿運転モードでの運転であると判定すると、さらに、蒸発温度ET[℃]が第3制御温度Td[℃]を下回っており、かつ、圧縮機吸入過熱度SHが設定温度Tshを下回っている状態が、設定時間t2[秒]の間、継続しているかどうかを判定する(ステップS12)。ここで、圧縮機吸入過熱度SHは、吸入温度センサ320が検出する吸入側温度と膨張弁下流温度センサ310が検出する蒸発温度ETとの差となる温度である。設定温度Tshは、あらかじめ任意に設定された温度である。また、第3制御温度Tdは、第1制御温度Toより低い値が設定される。そして、設定時間t2[秒]は、あらかじめ任意に設定された時間である。設定時間t2は、設定時間t1より長く設定される。On the other hand, if the control device 400 determines that the operation is in the dehumidification mode of state 2, it further determines whether the state in which the evaporation temperature ET [°C] is below the third control temperature Td [°C] and the compressor suction superheat SH is below the set temperature Tsh has continued for a set time t2 [seconds] (step S12). Here, the compressor suction superheat SH is the temperature difference between the suction side temperature detected by the suction temperature sensor 320 and the evaporation temperature ET detected by the expansion valve downstream temperature sensor 310. The set temperature Tsh is a temperature that has been arbitrarily set in advance. The third control temperature Td is set to a value lower than the first control temperature To. The set time t2 [seconds] is a time that has been arbitrarily set in advance. The set time t2 is set to be longer than the set time t1.
制御装置400は、ステップS12の条件を満たしていないと判定すると、現在の状態による運転を継続し(ステップS13)、処理を終了する。一方、制御装置400は、ステップS12の条件を満たしていると判定すると、第2電磁弁220を開放させ、第1電磁弁210、第3電磁弁230および第4電磁弁240を閉止させて、冷媒回路の流路を状態3に切り替えて(ステップS14)、処理を終了する。If the control device 400 determines that the conditions in step S12 are not met, it continues operation in the current state (step S13) and terminates the process. On the other hand, if the control device 400 determines that the conditions in step S12 are met, it opens the second solenoid valve 220, closes the first solenoid valve 210, the third solenoid valve 230, and the fourth solenoid valve 240, switches the flow path of the refrigerant circuit to state 3 (step S14), and terminates the process.
以上のように、実施の形態2における除湿装置100においては、制御装置400の状態判定部410が、冷媒回路の蒸発温度ETに基づき、状態1の除湿運転モードまたは状態1の除湿運転モードでの運転の切り替えについて判定する。蒸発温度ETが低い状態が一定時間続くときには、状態2の除湿運転モードでの運転を行うことで、蒸発温度ETの温度が高くなり、着霜を抑制することができる。As described above, in the dehumidifier 100 of Embodiment 2, the state determination unit 410 of the control device 400 determines whether to switch between operation in state 1 dehumidification mode or state 1 dehumidification mode based on the evaporation temperature ET of the refrigerant circuit. When the evaporation temperature ET remains low for a certain period of time, operation in state 2 dehumidification mode raises the evaporation temperature ET, thereby suppressing frost formation.
また、状態判定部410は、蒸発温度ETおよび圧縮機吸入過熱度SHに基づき、状態3の除霜運転モードによる運転を行うかどうかを判定する。このため、除湿装置100は、より適切な条件で除霜運転を行うことができ、除湿運転の効率を高めることができる。このとき、実施の形態2における除湿装置100では、制御装置400は、状態2の除湿運転モードを経て状態3の除霜運転モードに切り替わるように制御を行う。このため、除霜運転終了後の熱交換器150における霜の溶け残りを防ぐことができる。Furthermore, the state determination unit 410 determines whether to operate in the defrosting operation mode of state 3 based on the evaporation temperature ET and the compressor suction superheating degree SH. Therefore, the dehumidifier 100 can perform defrosting under more appropriate conditions, thereby increasing the efficiency of the dehumidification operation. In this case, in the dehumidifier 100 of the second embodiment, the control device 400 controls the system to switch from the dehumidification operation mode of state 2 to the defrosting operation mode of state 3. Therefore, it is possible to prevent residual frost from remaining on the heat exchanger 150 after the defrosting operation is completed.
実施の形態3.
図7は、実施の形態3に係るサイドフロー型の除湿装置100における機器配置について説明する図である。また、図8は、実施の形態3に係るトップフロー型の除湿装置100における機器配置について説明する図である。
Embodiment 3.
Figure 7 illustrates the equipment layout in a side-flow type dehumidifier 100 according to Embodiment 3. Figure 8 illustrates the equipment layout in a top-flow type dehumidifier 100 according to Embodiment 3.
図7に示すサイドフロー型の除湿装置100は、筐体側面に室内空気の吹き出し口を有する。そして、図7の除湿装置100は、送風機160の回転軸が水平方向に配置され、室内空気を側面の方向に吹き出す。また、図8に示すトップフロー型の除湿装置100は、筐体上面に室内空気の吹き出し口を有する。そして、図8の除湿装置100は、送風機160の回転軸が鉛直方向に配置され、室内空気を上面の方向に吹き出す。The side-flow type dehumidifier 100 shown in Figure 7 has an air outlet for indoor air on the side of the housing. In the dehumidifier 100 of Figure 7, the rotation axis of the blower 160 is positioned horizontally, and indoor air is blown out in the side direction. The top-flow type dehumidifier 100 shown in Figure 8 has an air outlet for indoor air on the top surface of the housing. In the dehumidifier 100 of Figure 8, the rotation axis of the blower 160 is positioned vertically, and indoor air is blown out in the upward direction.
図7および図8に示すように、除湿装置100は、サイドフロー型およびトップフロー型のいずれの型式であってもよい。どちらの型式であっても、熱交換器150、蒸発器140、再熱器120の順に室内空気が流れる構造であればよい。As shown in Figures 7 and 8, the dehumidifier 100 may be of either a side-flow or top-flow type. In either type, the structure should allow indoor air to flow through the heat exchanger 150, evaporator 140, and reheater 120 in that order.
また、図7および図8の除湿装置100は、圧縮機110を内蔵した構成としているが、これに限定するものではない。たとえば、装置の構造または大きさの都合上、圧縮機110を1つの筐体に内蔵できない場合は、圧縮機110を別の筐体に内蔵させて、再熱器120などと配管接続してもよい。Furthermore, while the dehumidifier 100 in Figures 7 and 8 incorporates a compressor 110, the configuration is not limited to this. For example, if the compressor 110 cannot be housed in a single enclosure due to the structure or size of the device, the compressor 110 may be housed in a separate enclosure and connected to the reheater 120 and other components via piping.
ここでは、除湿装置100は、蒸発器140および熱交換器150の2台の蒸発器を並列に配管接続するものとして説明したが、3台以上の蒸発器140と熱交換器150とを並列に配管接続してもよい。そして、たとえば、制御装置400は、状態2の除湿運転モードでの運転において、流路切替装置200を制御して流路を切り替えたときに、空気の流れに対して最上流(最も風上)となる蒸発器などが室内空気を加熱するようにしてもよい。Here, the dehumidifier 100 has been described as having two evaporators, an evaporator 140 and a heat exchanger 150, connected in parallel by piping. However, three or more evaporators 140 and heat exchangers 150 may be connected in parallel by piping. Furthermore, for example, when the control device 400 switches the flow path by controlling the flow path switching device 200 during operation in the dehumidification operation mode of state 2, it may be configured so that the evaporator or other component that is furthest upstream (most windward) in relation to the airflow heats the indoor air.
また、実施の形態1および実施の形態2では、膨張弁下流温度センサ310が検出した温度を蒸発温度ETとしたが、これに限定するものではない。たとえば、冷媒回路の圧縮機110の吸入側に圧力センサを設け、圧力センサが検出した圧力から換算した飽和温度を蒸発温度ETとしてもよい。また、制御装置400の状態判定部410が、直接、圧力センサが検出した圧力を判定に用いてもよい。Furthermore, in Embodiments 1 and 2, the temperature detected by the expansion valve downstream temperature sensor 310 was used as the evaporation temperature ET, but this is not the only option. For example, a pressure sensor may be provided on the suction side of the compressor 110 of the refrigerant circuit, and the saturation temperature calculated from the pressure detected by the pressure sensor may be used as the evaporation temperature ET. Alternatively, the state determination unit 410 of the control device 400 may directly use the pressure detected by the pressure sensor for determination.
さらに、実施の形態1および実施の形態2では、制御装置400の状態判定部410は、蒸発温度ETを判定に用いたが、これに限定するものではない。たとえば、状態判定部410は、除湿装置100に流入する室内空気の温度または湿度などを用いて判定を行ってもよい。Furthermore, in Embodiments 1 and 2, the state determination unit 410 of the control device 400 used the evaporation temperature ET for determination, but it is not limited to this. For example, the state determination unit 410 may perform the determination using the temperature or humidity of the indoor air flowing into the dehumidifier 100.
そして、実施の形態1および実施の形態2の除湿装置100は、流路切替装置200の第1電磁弁210~第4電磁弁240により、状態1~状態3に流路を切り替えるようにしたが、これに限定するものではない。たとえば、三方弁など、別の種類の弁を用いて、冷媒回路における流路を状態1~状態3に切り替えるようにしてもよい。Furthermore, while the dehumidifier 100 of Embodiments 1 and 2 switches the flow path between states 1 and 3 using the first solenoid valve 210 to the fourth solenoid valve 240 of the flow path switching device 200, the invention is not limited to this. For example, another type of valve, such as a three-way valve, may be used to switch the flow path in the refrigerant circuit between states 1 and 3.
実施の形態1などにおいて、除湿装置100は単体の装置として説明したが、これに限定するものではない。たとえば、空気調和装置、冷却装置または冷凍装置などにおける装置の一部として構成することができる。また、システムの一部の装置として構成することもできる。In Embodiment 1 and other embodiments, the dehumidifier 100 was described as a standalone device, but it is not limited to this. For example, it can be configured as part of an air conditioning system, cooling system, or refrigeration system. It can also be configured as part of a system.
100 除湿装置、110 圧縮機、120 再熱器、130 膨張弁、140 蒸発器、150 熱交換器、160 送風機、200 流路切替装置、210 第1電磁弁、220 第2電磁弁、230 第3電磁弁、240 第4電磁弁、250 第1逆止弁、260 第2逆止弁、270 バイパス配管、300 空気温度センサ、310 膨張弁下流温度センサ、320 吸入温度センサ、330 空気湿度センサ、400 制御装置、410 状態判定部、420 流路制御部、430 計時部。100 Dehumidifier, 110 Compressor, 120 Reheater, 130 Expansion valve, 140 Evaporator, 150 Heat exchanger, 160 Blower, 200 Flow path switching device, 210 First solenoid valve, 220 Second solenoid valve, 230 Third solenoid valve, 240 Fourth solenoid valve, 250 First check valve, 260 Second check valve, 270 Bypass piping, 300 Air temperature sensor, 310 Expansion valve downstream temperature sensor, 320 Intake temperature sensor, 330 Air humidity sensor, 400 Control device, 410 State determination unit, 420 Flow path control unit, 430 Timing unit.
Claims (7)
前記熱交換器が前記空気を冷却する状態1の流路と、前記熱交換器が前記空気を加熱する状態2の流路とに、前記冷媒回路内の流路を切り替える流路切替装置と
を備える除湿装置。 A compressor for compressing the refrigerant, an expansion valve for reducing the pressure of the refrigerant, a heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant and the air sent to the space to be dehumidified, an evaporator for cooling and dehumidifying the air that has passed through the heat exchanger, and a reheater for heating the air that has passed through the evaporator and sending it to the space to be dehumidified are connected by piping, and a refrigerant circuit through which the refrigerant circulates,
A dehumidifying device comprising a flow path switching device that switches the flow path in the refrigerant circuit between a flow path in state 1 where the heat exchanger cools the air and a flow path in state 2 where the heat exchanger heats the air.
前記流路切替装置は、前記圧縮機の吐出側配管と前記熱交換器との間および前記圧縮機の吐出側配管と前記再熱器との間にそれぞれ設置される開閉弁を有し、
前記状態2の流路のときは、前記圧縮機の吐出側配管と前記熱交換器との間の前記開閉弁を開き、前記圧縮機の吐出側配管と前記再熱器との間の前記開閉弁を閉じ、前記圧縮機が吐出した前記冷媒が、前記熱交換器、前記再熱器、前記膨張弁および前記蒸発器の順に通過する流路とする請求項1または請求項2に記載の除湿装置。 A bypass pipe connecting the reheater and the heat exchanger,
The flow path switching device has on/off valves installed between the discharge side piping of the compressor and the heat exchanger, and between the discharge side piping of the compressor and the reheater, respectively.
The dehumidifier according to claim 1 or 2, wherein, in the flow path of state 2, the on-off valve between the discharge side piping of the compressor and the heat exchanger is opened, the on-off valve between the discharge side piping of the compressor and the reheater is closed, and the flow path is such that the refrigerant discharged by the compressor passes through the heat exchanger, the reheater, the expansion valve and the evaporator in that order.
前記流路切替装置の流路切替を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記蒸発温度に基づいて、前記流路切替装置の流路切替を制御する請求項1または請求項2に記載の除湿装置。 An evaporation temperature sensor for detecting the evaporation temperature of the refrigerant circuit,
The system includes a control device that controls the flow path switching of the aforementioned flow path switching device,
The dehumidifier according to claim 1 or 2 , wherein the control device controls the switching of the flow path of the flow path switching device based on the evaporation temperature.
前記圧縮機の吸入側温度を検出する吸入温度センサと、
前記流路切替装置の流路切替を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記蒸発温度と前記吸入側温度との差となる温度および前記蒸発温度に基づいて、前記流路切替装置による前記状態3の流路への流路切替を制御する請求項2に記載の除湿装置。 An evaporation temperature sensor for detecting the evaporation temperature of the refrigerant circuit,
An intake temperature sensor for detecting the intake side temperature of the compressor,
The system includes a control device that controls the flow path switching of the aforementioned flow path switching device,
The dehumidifier according to claim 2, wherein the control device controls the switching of the flow path to the flow path of state 3 by the flow path switching device based on the temperature difference between the evaporation temperature and the intake side temperature and the evaporation temperature.
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