JPH0960947A - 電気除湿機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷凍サイクルを搭載して室内空気の除湿を行
う電気除湿機において、所望の除湿効率を発揮すること
ができ、また、冷却器の負荷が変動したとき除湿能力が
その変動に追随できるようにする。 【解決手段】 冷凍サイクル内の冷却器２の直前に、入
力された電気信号に応じてオリフィスの開口度を変える
ことのできる電子制御膨張弁１０を配設する。また、吸
入空気の温度、湿度を検出する温度センサー、湿度セン
サー及び冷却器の表面温度を検出するサーミスタを設
け、さらに制御装置を備えて、それらの検出信号を入力
するとともに、吸入空気の温度と湿度に応じて所望の除
湿効率を与える冷却器２の理論表面温度を導出する。そ
して、実際に測定される冷却器２の表面温度がその理論
表面温度となるように、電子制御膨張弁のオリフィスの
開口度を調節することにより、冷却器２に供給される冷
媒の流量や温度を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍サイクルを搭
載して室内空気の除湿を行う電気除湿機に係り、特に除
湿効率を向上できるとともに、室内空気が低温の時に空
気中の水分が冷却器に着霜することを防ぐ機能を有する
電気除湿機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、室内空気を除湿するために、冷凍
サイクルを用いた電気除湿機が広く用いられている。図
６は、従来の電気除湿機の縦断面図である。同図におい
て、１は電気除湿機本体を構成するキャビネットであ
る。キャビネット１内には送風機６が設けられており、
その動作によって吸入口４から室内空気を吸い入れ、吹
出口５から除湿された空気を吹き出すようになってい
る。

【０００３】この場合、吸入口４からフィルター７を通
して吸い込まれた空気は、先ず冷却器２で冷却されてそ
の中に含む水蒸気が除去される。この水蒸気は冷却器２
の表面に凝縮して水となり、この凝縮水は冷却器２の下
方に設けられた露受皿１２に集められ、ドレン口１３を
介して排水タンク１４内に溜められる。そして、冷却器
２で一旦冷却されるとともに除湿された空気は、凝縮器
３で暖められた後、吹出口５から吹き出される。

【０００４】排水タンク１４は、キャビネット１内に着
脱自在に装着されており、満水になったときは取り外し
て溜まった水を廃棄することができる。また、排水タン
ク１４には、溜まった水の水位に応動して上下動するフ
ロート１５が装備されており、その上下動にしたがって
フロート１５から伸びる満水レバー１６が位置変位する
ことにより、満水スイッチ１７がＯＮ／ＯＦＦされる。
そして、排水タンク１４が満水になると、満水スイッチ
１７がＯＮされて冷凍サイクルの運転を停止し、凝縮水
がそれ以上生じて排水タンク１４から溢れ出ることのな
いようになっている。

【０００５】また、キャビネット１内には、上記冷却器
２及び凝縮器３に加えて、圧縮機８、キャピラリチュー
ブ３１、ドライヤー９、アキュムレータ、電磁弁３２、
及びそれらを接続する配管が配設されており、これらが
冷凍サイクルを構成している。また、冷却器２には、そ
の表面温度を検出するためのサーミスタ１９が取り付け
られている。

【０００６】図７は、この電気除湿機の冷凍サイクルの
回路図である。先ず圧縮機８で圧縮されて高温高圧のガ
ス状となった冷媒は、凝縮器３内で液化されて高温高圧
の液体冷媒となる。このとき冷媒から放出される熱は、
送風機６で吹き出される空気が凝縮器３に施されたフィ
ンの間を通過するときその空気を暖めるのに用いられ
る。

【０００７】次いで、凝縮器３から流出した高温高圧の
液体冷媒は、ドライヤー９でその中に含む水分が除去さ
れた後、キャピラリーチューブ３１で減圧されて常温低
圧の気液２相冷媒となる。ドライヤー９は、特に冷凍サ
イクル回路を配管し終えた直後、冷媒中に含まれる水分
を吸着することにより、配管が腐食したり水分凍結によ
る水分詰まりしたりしないようにするためのものであ
る。また、キャピラリーチューブ３１は細い銅管であっ
て、冷媒がその狭い管路を流れるために圧力降下を起こ
すものである。

【０００８】キャピラリーチューブ３１の下流には冷却
器２が設けられており、常温低圧の気液２相冷媒はここ
で気化し、常温低圧のガス冷媒となる。このとき冷媒は
周囲から吸熱するため、送風機６で吸い込まれた吸入空
気は、冷却器２に施されたフィンの間を通過するとき冷
却される。

【０００９】そして、冷却器２から流出した冷媒は、ア
キュムレータ１１を通過するとき液体分がそこに溜ま
り、気体分だけが圧縮機８に送られて再び圧縮される。
このアキュムレータ１１を設けることにより、圧縮機８
に冷媒の液体分が混入しないので、圧縮機８の機械的損
傷を避けることができる。

【００１０】以上が、従来の電気除湿機の冷凍サイクル
の通常運転時における動作過程であるが、吸入空気の温
度が低下して約１５℃以下になると、冷却器２の表面温
度が０℃以下になり、吸入空気中の水蒸気が霜となって
冷却器２のフィンに付着する。この霜の付着量が増加
し、冷却器２のフィンが目詰まりすると、除湿量が減少
する。

【００１１】したがって、この従来の電気除湿機では、
冷却器２のフィンへの霜の付着量が増加したと判断でき
るとき、電磁弁３２を開いて図７中に破線矢印で示す冷
媒経路を作り、冷却器２に高温高圧のガス冷媒を供給し
て除霜運転を行うようになっている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の電気除湿機では、キャピラリーチューブ３１の冷媒
流れに対する抵抗が固定されているため、冷却器２に供
給される冷媒の流量や温度を自在に変えることはできな
い。このため、冷却器２の表面温度を自在に変えること
ができない。

【００１３】したがって、この電気除湿機を使用する部
屋の空気条件が変化して、吸入空気の温度と湿度が種々
の値を取ったとき、冷却器２の表面温度を、所望の除湿
効率を与える表面温度（例えば、除湿効率が最大となる
表面温度）に設定することができないという問題点があ
った。

【００１４】また、冷却器２の表面温度を自在に変える
ことができないので、吸入空気の温度や湿度が変化した
とき、すなわち冷却器２の負荷が変動したとき、冷却器
の除湿能力がその変動に追随できないという問題点があ
った。

【００１５】さらに、冷却器２に供給される冷媒の流量
や温度を自在に変えることができないので、運転開始時
から一定の除湿能力が発揮されるまで、時間をかけて冷
却器２の表面温度が徐々に低下するのを待つしかないと
いう問題点があった。

【００１６】また、上記従来の電気除湿機では、吸入空
気の温度が低下して冷却器２の表面温度が０℃以下にな
ったとき、冷却器２のフィンに霜が一定量付着する度に
除霜するようになっている。しかし、その除霜期間には
除湿運転ができないばかりでなく、冷却器２が一旦暖め
られるので効率が悪いという問題点があった。

【００１７】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであって、冷凍サイクルを搭載して室
内空気の除湿を行う電気除湿機において、所望の除湿効
率を発揮させるとともに、冷却器の負荷が変動したとき
除湿能力がその変動に追随できるようにし、併せて、室
内空気が低温の時に空気中の水分が冷却器に着霜するこ
とを防ぐようにすることを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、本体内に冷凍サイクルと送風機とを備
え、送風機により本体内に吸入された吸入空気を冷凍サ
イクル内に設けられた冷却器で冷却して、吸入空気の中
に含まれる水蒸気を凝縮することにより除湿を行った
後、本体から吹き出すようにした電気除湿機において、
所望の除湿効率を与える冷却器の表面温度を吸入空気の
温度と湿度に基づいて求めるとともに、この表面温度が
得られるように冷却器内を流れる冷媒を制御する調節手
段を備える。

【００１９】このように構成された電気除湿機では、冷
却器内を流れる冷媒を制御することにより、吸入空気の
温度と湿度に応じて所望の除湿効率を与える冷却器の表
面温度、例えば除湿効率が最大となる冷却器の表面温度
が得られる。

【００２０】また、上記のように構成された電気除湿機
において、上記調節手段は、吸入空気の温度を検出する
第１の温度検出手段と、吸入空気の湿度を検出する湿度
検出手段と、冷却器の表面温度を検出する第２の温度検
出手段と、冷凍サイクル内において冷却器の直前に配設
され、冷凍サイクル内を流通する冷媒の圧力を変化させ
る絞りを有し、かつ入力された制御信号に応じて絞りの
開口度を変えることのできる制御可能型膨張弁と、第１
の温度検出手段と湿度検出手段の検出信号に基づいて所
望の除湿効率を与える表面温度を導出し、第２の温度検
出手段で検出される温度が導出した表面温度となるよう
に、制御可能型膨張弁の絞りの開口度を変える制御信号
を出力する制御手段とから構成されるのが好ましい。

【００２１】この場合、第１の温度検出手段と湿度検出
手段の検出信号に基づいて、所望の除湿効率を与える冷
却器の表面温度が導出され、制御可能型膨張弁の絞りの
開口度を制御して冷却器に供給される冷媒を制御するこ
とにより、第２の温度検出手段が実際に検出する冷却器
の表面温度が、導出された所望の除湿効率を与える表面
温度となるように制御される。

【００２２】また、上記構成において、制御手段は、第
１の温度検出手段で検出される吸入空気の温度が下がっ
たときに、第２の温度検出手段で検出される冷却器の表
面温度が０℃以下にならないように、制御可能型膨張弁
の絞りの開口度を大きくすることにより、冷却器に流入
する冷媒の温度を上昇させるのが好ましい。

【００２３】この場合、吸入空気の温度が下がったと
き、制御可能型膨張弁の絞りの開口度を大きくして冷却
器に流入する冷媒の温度を上昇させることにより、冷却
器の表面温度が０℃以下にならないように制御される。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した電気除湿
機の実施形態を図面を参照しながら説明する。なお、図
６及び図７に示した従来の電気除湿機と同じ構成要素に
は同一符号を付し、その説明は省略する。

【００２５】図１は、本発明の一実施形態に係る電気除
湿機の縦断面図である。本実施形態では、従来の電気除
湿機で配設されていたキャピラリーチューブ及び電磁弁
を設けず、その代わり、電子制御膨張弁１０を設けてい
る。また、吸入空気の温度と湿度を検出するため、フィ
ルター７と冷却器２の間に温度センサー２０と湿度セン
サー２１を配設している。なお、湿度センサー２１で検
出される吸入空気の湿度は、相対湿度である。

【００２６】図２は、本実施形態に係る電気除湿機の冷
凍サイクルの回路図である。この図に示すように、凝縮
器３で高温高圧の液体状となった冷媒は、電子制御膨張
弁１０で減圧されて常温低圧の気液２相冷媒となり、冷
却器２に供給される。この電子制御膨張弁１０は、絞り
となるオリフィスと、直進運動してオリフィスの開口度
を調節するニードルと、ニードルを駆動するモータとを
備えており、制御信号を入力してニードルを位置変位さ
せることによりオリフィスの開口度を変えることがで
き、それによって冷却器２に供給される冷媒の圧力、流
量及び温度を制御することができる。

【００２７】図３は、本実施形態において冷却器２に供
給される冷媒を制御する構成を示すブロック図である。
制御装置２２は、吸入空気の温度を検出する温度センサ
ー２０、吸入空気の湿度を検出する湿度センサー２１、
及び冷却器２の表面温度を検出するサーミスタ１９のそ
れぞれから検出信号を入力し、それらに基づいて電子制
御膨張弁１０のニードル駆動用モータ２３を出力制御す
る。

【００２８】図４は、冷却器２の表面温度と吸入空気の
相対湿度に応じて理論的に求めた除湿効率曲線を示す図
である。なお、この図は、吸入空気の温度が３０℃の場
合の例である。これより、吸入空気の温度が３０℃に保
たれる場合には、吸入空気の相対湿度が高くなるに連れ
て、最大の除湿効率を与える冷却器の表面温度が高くな
ることが分かる。そして、吸入空気の温度が種々の値を
とっても、この傾向はそのまま当てはまる。したがっ
て、本実施形態の電気除湿機を所望の除湿効率で（例え
ば、除湿効率が最大となるように）運転するためには、
吸入空気の温度と相対湿度に応じて、冷却器２の表面温
度を調節しなければならない。

【００２９】これに関し、従来の電気除湿機では、冷媒
流れに対する抵抗が一定であるキャピラリーチューブを
用いていたため、冷却器の表面温度を自在に変化させる
ことができなかった。これに対して、本実施形態では、
電子制御膨張弁１０を用いているので、そのオリフィス
の開口度を変えてこの電子制御膨張弁１０を通過する冷
媒の圧力降下の度合いを変えることにより、冷却器２に
供給される冷媒の圧力、流量及び温度を変化させること
ができ、その結果、冷却器２の表面温度を調節すること
ができる。

【００３０】次に、本実施形態において、どのような冷
媒制御が行われるか説明する。先ず、除湿運転開始直後
には、冷却器２は室温まで暖まっており所要の除湿能力
を発揮することができない。したがって、このとき、電
子制御膨張弁１０のオリフィスの開口度を大きくして冷
却器２に供給される冷媒の流量を増加させることによ
り、冷却器２の表面温度を急速に低下させ、この電気除
湿機が早期に所要の除湿能力を発揮できるようにする。

【００３１】また、室内空気の温度と湿度が定常的であ
るときは、冷却器２の表面温度が一定であればある一定
の除湿効率が得られる。しかしながら、室内空気の温度
と湿度、すなわち吸入空気の温度と湿度は種々の値を取
り得るので、図４で説明したように、所望の除湿効率を
得る（例えば、除湿効率を最大とする）ためには冷却器
２の表面温度を適宜設定しなければならない。そのた
め、このとき、電子制御膨張弁１０により冷却器２に供
給される冷媒の温度を変化させ、冷却器２の表面温度を
調節する。

【００３２】例えば、冷却器２の表面温度が、所望の除
湿効率を与える温度よりも低くなったときは、電子制御
膨張弁１０のオリフィスの開口度を大きくする。そうす
ると、オリフィスの前後での冷媒の圧力降下の度合いが
小さくなり、同時に温度降下の度合いも小さくなる。し
たがって、冷却器２に供給される冷媒の温度が高くな
り、その結果、冷却器２の表面温度を上げることができ
る。なお、冷却器２の表面温度が、所望の除湿効率を与
える温度よりも高くなったときは、これと逆の操作を行
う。

【００３３】具体的には、制御装置２２は、先ず温度セ
ンサー２０と湿度センサー２１により得られた吸入空気
の温度と湿度に基づいて、所望の除湿効率を与える冷却
器２の理論表面温度を算出する。なお、この理論表面温
度を得るには、吸入空気の温度と湿度をパラメータとす
る関数として、吸入空気の個々の温度と湿度の組み合わ
せに対する理論表面温度の値を記憶しておき、その都度
その値を呼び出すようにしてもよい。

【００３４】次いで、制御装置２２は、サーミスタ１９
が実際に検出した冷却器２の表面温度を、この理論表面
温度と比較し、実際の表面温度が理論表面温度よりも高
ければ電子制御弁１０のオリフィスの開口度を小さくす
るように、また逆に、実際の表面温度が理論表面温度よ
りも低ければオリフィスの開口度を大きくするように、
電子制御膨張弁１０のニードル駆動用モータ２３を制御
する信号を出力する。

【００３５】この場合、本実施形態では、実際に検出さ
れる冷却器２の表面温度が理論表面温度と一致するよう
に、オリフィスの開口度をフィードバック制御する。な
お、冷却器２の表面温度と理論表面温度の差に応じて、
オリフィスの開口度を変化させるべき量を算出し、その
変化量を与えるようにニードル駆動用モータ２３に制御
信号を送るよう構成することも可能である。

【００３６】さらに、吸入空気の温度や湿度が変化した
とき、すなわち冷却器２の負荷が変動したとき、その変
動に追随して冷却器２の除湿能力を所要の水準に維持す
るためには、冷却器２の表面温度を変化させなければな
らない。このときにも、制御装置２２は、温度センサー
２０と湿度センサー２１の検出信号に基づいて、所望の
除湿効率を与える冷却器２の理論表面温度を導出し、サ
ーミスタ１９で実際に検出される冷却器２の表面温度が
その理論表面温度と一致するように、電子制御膨張弁１
０により冷却器２に供給される冷媒の温度を制御する。

【００３７】また、吸入空気の温度が低下して約１５℃
以下になったときは、従来の電気除湿機では冷却器２の
表面温度が０℃以下になってしまい、冷却器２のフィン
に霜が付着していた。これに対し、本実施形態では、サ
ーミスタ１９により検出される冷却器２の表面温度が０
℃付近まで下がったときは、電子制御膨張弁１０のオリ
フィスの開口度を大きくして冷却器２に供給される冷媒
の温度を上げ、冷却器２の表面温度が０℃以下にならな
いよう制御する。これにより、冷却器２のフィンへの霜
の付着が防止される。

【００３８】図５に、このように構成した本実施形態に
係る電気除湿機と従来の電気除湿機の除湿能力を比較し
て示す。この図から分かるように、本実施形態の電気除
湿機は、全温度域に亙って除湿能力が向上しており、特
に部屋の温度が１５℃以下の低温域において除湿能力の
向上が顕著である。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１によれ
ば、冷却器内を流れる冷媒を制御することにより、吸入
空気の温度と湿度に応じて所望の除湿効率を与える冷却
器の表面温度が得られる。したがって、電気除湿機に所
望の除湿効率を発揮する運転、例えば吸入空気の温度と
湿度に応じて除湿効率が最大となる運転を行わせること
ができる。また、吸入空気の温度や湿度が変化したと
き、その変化に追随して除湿能力を維持させることがで
きる。

【００４０】また、請求項２によるときは、第１の温度
検出手段と湿度検出手段の検出信号に基づいて、所望の
除湿効率を与える冷却器の表面温度を導出し、制御可能
型膨張弁の絞りの開口度を制御して冷却器に供給される
冷媒を制御することにより、第２の温度検出手段が実際
に検出する冷却器の表面温度が、導出した所望の除湿効
率を与える表面温度となるように制御することができ
る。したがって、電気除湿機において、吸入空気の温度
と湿度に応じて所望の除湿効率を発揮するとともに、吸
入空気の温度や湿度が変化したとき、除湿能力をその変
化に追随させることのできる、具体的な構成が得られ
る。

【００４１】さらに、請求項３によるときは、吸入空気
の温度が下がったとき、制御可能型膨張弁の絞りの開口
度を大きくして冷却器に流入する冷媒の温度を上昇させ
ることにより、冷却器の表面温度が０℃以下にならない
ように制御できるので、吸入空気中の水蒸気が霜となっ
て冷却器に付着することがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態に係る電気除湿機の縦断
面図。

【図２】 図１の電気除湿機の冷凍サイクルの回路図。

【図３】 図１の電気除湿機において冷却器に供給され
る冷媒を制御する構成を示すブロック図。

【図４】 冷却器の表面温度と吸入空気の相対湿度に応
じて理論的に求めた除湿効率曲線を示す図（吸入空気の
温度が３０℃の場合）。

【図５】 図１の電気除湿機と従来の電気除湿機の除湿
能力を比較して示す図。

【図６】 従来の電気除湿機の縦断面図。

【図７】 図６の電気除湿機の冷凍サイクルの回路図。

【符号の説明】

１ キャビネット ２ 冷却器 ３ 凝縮器 ４ 吸入口 ５ 吹出口 ６ 送風機 ７ フィルター ８ 圧縮機 ９ ドライヤー １０ 電子制御膨張弁 １１ アキュムレータ １２ 露受皿 １３ ドレン口 １４ 排水タンク １５ フロート １６ 満水レバー １７ 満水スイッチ １９ サーミスタ ２０ 温度センサー ２１ 湿度センサー ２２ 制御装置 ２３ ニードル駆動用モータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 本体内に冷凍サイクルと送風機とを備
   え、該送風機により前記本体内に吸入された吸入空気を
   前記冷凍サイクル内に設けられた冷却器で冷却して、前
   記吸入空気の中に含まれる水蒸気を凝縮することにより
   除湿を行った後、前記本体から吹き出すようにした電気
   除湿機において、 所望の除湿効率を与える前記冷却器の表面温度を前記吸
   入空気の温度と湿度に基づいて求めるとともに、この表
   面温度が得られるように前記冷却器内を流れる冷媒を制
   御する調節手段を備えたことを特徴とする電気除湿機。
2. 【請求項２】 上記調節手段は、 上記吸入空気の温度を検出する第１の温度検出手段と、 前記吸入空気の湿度を検出する湿度検出手段と、 上記冷却器の表面温度を検出する第２の温度検出手段
   と、 上記冷凍サイクル内において上記冷却器の直前に配設さ
   れ、前記冷凍サイクル内を流通する冷媒の圧力を変化さ
   せる絞りを有し、かつ入力された制御信号に応じて前記
   絞りの開口度を変えることのできる制御可能型膨張弁
   と、 前記第１の温度検出手段と前記湿度検出手段の検出信号
   に基づいて上記表面温度を導出し、前記第２の温度検出
   手段で検出される温度が前記導出した表面温度となるよ
   うに、前記制御可能型膨張弁の絞りの開口度を変える制
   御信号を出力する制御手段とから構成される請求項１に
   記載の電気除湿機。
3. 【請求項３】 上記制御手段は、上記第１の温度検出手
   段で検出される吸入空気の温度が下がったときに、上記
   第２の温度検出手段で検出される冷却器の表面温度が０
   ℃以下にならないように、上記制御可能型膨張弁の絞り
   の開口度を大きくすることにより、前記冷却器に流入す
   る冷媒の温度を上昇させることを特徴とする請求項２に
   記載の電気除湿機。