WO2014174622A1

WO2014174622A1 - 除湿装置

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Publication number: WO2014174622A1
Application number: PCT/JP2013/062126
Authority: WO
Inventors: 伊藤　慎一; 畝崎　史武; 守濱田
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2013-04-24
Filing date: 2013-04-24
Publication date: 2014-10-30
Also published as: CN105142757A; US20160018152A1; JP5963952B2; TW201441559A; CN105142757B; TWI541476B; AU2013387943A1; US11624544B2; EP2990092B1; EP2990092A1; JPWO2014174622A1; EP2990092A4; AU2013387943B2

Abstract

　第１熱交換器４、デシカントブロック７及び第２熱交換器６を直列に配置する。そして、除湿運転では、第１熱交換器４が凝縮器又は放熱器として動作すると共に、第２熱交換器６が蒸発器として動作する第１運転モードと、第１熱交換器が蒸発器として動作すると共に、第２熱交換器６が凝縮器又は放熱器として動作する第２運転モードとを交互に繰り返す除湿運転を行う。そして、第１運転モード時の減圧量を第２運転モード時の減圧量よりも少なく制御することで、第１運転モードと第２運転モードとのそれぞれにおいて蒸発器（第１運転モードでは第２熱交換器６、第２運転モードでは第１熱交換器４）の過熱度を適正にして除湿量を増加させる。

Description

除湿装置

　本発明は、除湿装置に関するものである。

　従来より、水分の吸着及び脱着を行うデシカント材による吸脱着を利用して除湿対象空間内を除湿する除湿装置として、特許文献１の例がある。特許文献１は、冷凍サイクルの熱交換器による冷却及び加熱と、デシカントロータによる吸脱着とを組み合わせて除湿を行う技術であり、除湿対象空間の空気を、冷凍サイクルの放熱器、デシカントロータの脱着部、冷凍サイクルの蒸発器、デシカントロータの吸着部の順に通過させる風路を有している。

　この風路内に取り入れた除湿対象空間の空気を、放熱器で加熱し、加熱した空気をデシカントロータの脱着部で加湿し、加湿した空気を蒸発器で露点温度以下まで冷却して冷却除湿し、冷却除湿した空気を、デシカントロータの吸着部で更に除湿した後、除湿対象空間に戻すようにしている。そして、デシカントロータを回転させることで、連続的に除湿運転を行う構成としている。

特開２００６－１５０３０５号公報（要約、図１）

　上記従来の装置では、デシカント材の吸脱着作用と冷凍サイクルの冷却及び加熱作用とを組み合わせることで、冷凍サイクルのみ又はデシカント材のみを用いた除湿に比べて、より多くの除湿量を実現でき、高性能な除湿装置となっている。しかしながら、一方で、以下のような課題があった。

　デシカントロータを用いているため、ロータの駆動部が必要となる。また、デシカントロータの吸着部と脱着部との間で空気漏れが生じないように、吸着部と脱着部との境界部分を気密に分離するシール構造が必要となり、装置が大型化し、また高コストになるという課題があった。また、デシカントロータを通過後の空気を、再びデシカントロータに戻す風路構成となるため、曲がり部の多い風路構成となり、空気を搬送する際の圧力損失が増加し、送風機動力が増加して装置の消費電力が増加するという課題があった。

　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あり、高い除湿能力を備えながらも、デシカントロータ駆動部や、吸着部と脱着部との境界部分のシール構造を不要として装置を簡素にでき、コンパクト化、低コスト化を図ることが可能な除湿装置を実現することを目的とする。

　本発明に係る除湿装置は、圧縮機、流路切換装置、第１熱交換器、減圧部及び第２熱交換器が順次、冷媒配管で接続され、冷媒が循環する冷媒回路と、第１熱交換器、水分の吸脱着が可能なデシカント材及び第２熱交換器を直列に配置した風路と、風路内に設けられ、除湿対象空間内の空気を風路内に流す送風装置とを備え、第１熱交換器が凝縮器又は放熱器として動作すると共に、第２熱交換器が蒸発器として動作し、デシカント材に保持されている水分を脱着する第１運転モードと、第１熱交換器が蒸発器として動作すると共に第２熱交換器が凝縮器又は放熱器として動作し、デシカント材が風路を通過する空気から水分を吸着する第２運転モードとを有し、流路切換装置の流路切換により第１運転モードと第２運転モードとを交互に切り換える除湿運転を、第１運転モードの減圧部の減圧量が第２運転モードの減圧部の減圧量よりも少なくなるようにして行うものである。

　本発明によれば、デシカント材の吸脱着作用と冷媒回路の冷凍サイクル動作による冷却及び加熱作用とを組み合わせることで、高除湿量の除湿を行うことができる。これに加え、第１熱交換器、デシカント材及び第２熱交換器を直列に配置した風路構成とし、そして、第１熱交換器が凝縮器又は放熱器として動作すると共に、第２熱交換器が蒸発器として動作し、デシカント材に保持されている水分を脱着する第１運転モードと、第１熱交換器が蒸発器として動作すると共に、第２熱交換器が凝縮器又は放熱器として動作し、デシカント材が風路を通過する空気から水分を吸着する第２運転モードとを、流路切換装置の流路切換により交互に切り換えて除湿を行うようにしたので、更に、装置構造の簡素化が可能であり、よりコンパクトで低コストの装置を得ることができる。また、第１運転モードにおける減圧部での減圧量を、第２運転モードよりも少なくしたので、第１運転モードと第２運転モードとのそれぞれにおいて過熱度を適正にして除湿量を増加させることが可能となる。

本発明の実施の形態１に係る除湿装置の構成を示す図である。第１運転モード時の空気の状態変化を示す空気湿り線図である。第２運転モード時の空気の状態変化を示す空気湿り線図である。図１の減圧部５を示す図である。図１の減圧部の変形例を示す図である。

　実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１に係る除湿装置の構成を示す図である。図１及び後述の各図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。また、明細書全文に表れている構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。
　除湿装置１は、筐体１０内に、圧縮機２、流路切換装置である四方弁３、第１熱交換器４、抵抗（減圧量）を二つ以上に変更可能な減圧部５及び第２熱交換器６を有し、これらが冷媒配管で環状に接続されて冷媒回路Ａを構成している。筐体１０内は、風路室２０と機械室３０とに区画されており、機械室３０には圧縮機２及び四方弁３が配置され、その他が風路室２０に配置されている。なお、機械室３０と風路室２０との間を区画する壁面１１には貫通穴（図示せず）が形成されており、貫通穴（図示せず）に冷媒配管が貫通されて各要素同士を接続している。また、貫通穴と接続配管との間の隙間を介して機械室３０と風路室２０との間で気流が生じないように、隙間部分を気密に保つように構成するとよい。

　四方弁３は、図１の実線方向又は点線方向に冷媒が流れるように流路を切り換えられるものであり、図１の実線の流路に切り換えられた場合、圧縮機２から吐出された冷媒が、四方弁３、第１熱交換器４、第一の抵抗（減圧量）となっている減圧部５、第２熱交換器６及び四方弁３の順に流れて圧縮機２に戻る冷凍サイクルを構成する。この構成では、第１熱交換器４は凝縮器（放熱器）として動作し、第２熱交換器６は蒸発器として動作する。

　一方、四方弁３の流路が図１の点線の流路に切り換えられた場合、圧縮機２から吐出された冷媒が、圧縮機２、四方弁３、第２熱交換器６、第二の抵抗（減圧量）となっている減圧部５、第１熱交換器４及び四方弁３の順に流れて圧縮機２に戻る冷凍サイクルを構成する。この構成では、第２熱交換器６が凝縮器（放熱器）として動作し、第１熱交換器４は蒸発器として動作する。この除湿装置１の冷媒としては例えばＲ４１０Ａが用いられる。なお、冷媒はＲ４１０Ａに限るものではなく、他のＨＦＣ系冷媒やＨＣ冷媒、ＣＯ_２、ＮＨ３などの自然冷媒に適用することができる。ＣＯ_２冷媒を適用する場合で、高圧が臨界圧力以上の運転の場合は、凝縮器は放熱器として動作する。

　第１熱交換器４及び第２熱交換器６はプレートフィンチューブ熱交換器であり、伝熱管内を流れる冷媒とフィン周囲を流れる空気とを熱交換する構成となっている。また、減圧部５は開度が可変で、抵抗（減圧量）を変更可能な電子式膨張弁である。

　風路室２０は、除湿対象空気を内部に導入する吸込口２０ａと、除湿された空気を外部に排出する吹出口２０ｂとを有し、図１の白抜き矢印の方向に、送風装置としての送風機８により搬送される空気が流れるようになっている。風路室２０は矩形状に構成されており、風路室２０内には、第１熱交換器４、デシカント材であるデシカントブロック７、第２熱交換器６及び送風機８が直列に配置された風路Ｂが形成されている。よって、吸込口２０ａから風路Ｂ内に吸入された空気は、風路Ｂ内を、第１熱交換器４、デシカント材であるデシカントブロック７、第２熱交換器６、送風機８の順に直線状に流れた後、吹出口２０ｂから除湿装置１外部に排気される。

　デシカントブロック７はデシカント材を固形で矩形に成型したものであり、水分を吸脱着する材料で構成され、例えばゼオライトやシリカゲル、高分子系吸着材などが適用される。

　また、風路室２０において、第１熱交換器４及び第２熱交換器６のそれぞれの下方にはドレンパン４０が配置され、運転時に発生したドレン水が各熱交換器から滴下したものを受けている。ドレンパン４０で受けたドレン水は図１の波線で示す水路４１を経由して除湿装置１の最下部にあるドレンタンク４２に流入し、貯留される。

　風路室２０には更に、除湿装置１の吸込空気の温湿度（除湿装置１周囲の温湿度）を計測する温湿度センサ５０を備えている。

　また、除湿装置１内には更に、機械室３０側に除湿装置１全体を制御する制御装置６０が設けられている。制御装置６０はマイクロコンピュータで構成され、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等を備えており、ＲＯＭには制御プログラムが記憶されている。制御装置６０は、後述の除湿運転の制御（温湿度センサ５０の検出信号に応じた四方弁３の切り換え等）、送風機８の回転数制御、圧縮機２の回転数制御、減圧部５の開度制御等の各種制御を行う。

　次に、除湿装置１の除湿運転動作について説明する。除湿運転は、第１運転モードと第２運転モードとを有し、四方弁３の流路切り換えにより第１運転モードと第２運転モードを切り換えて除湿対象空気を除湿する運転である。以下、各運転モードについて順に説明する。

（第１運転モード：冷凍サイクルの動作）
　まず、四方弁３の流路が図１の実線に切り換えられた場合である第１運転モードの動作について説明する。第１運転モードにおける冷凍サイクルの動作は以下のようになる。圧縮機２により低圧のガスが吸入された後、圧縮され、高温且つ高圧のガスとなる。圧縮機２より吐出された冷媒は、四方弁３を経て、第１熱交換器４に流入する。第１熱交換器４に流入した冷媒は、風路Ｂを流れる空気に放熱し、空気を加熱しながら冷媒そのものは冷却されて凝縮し、高圧の液冷媒となって第１熱交換器４から流出する。第１熱交換器４から流出した液冷媒は、第一の抵抗（減圧量）となった減圧部５で減圧され、低圧の二相冷媒となる。その後、冷媒は第２熱交換器６に流入し、風路Ｂを流れる空気より吸熱し、空気を冷却しながら冷媒そのものは加熱されて蒸発し、低圧のガスとなる。その後、冷媒は、四方弁３を経て、圧縮機２に吸入される。

（第１運転モード：空気の動作）
　次に第１運転モードにおける空気の動作について、図２に基づいて説明する。図２は、第１運転モード時の空気の状態変化を示す空気湿り線図で、縦軸は空気の絶対湿度、横軸は空気の乾球温度である。また、図２の曲線は飽和空気を示すもので、飽和空気における相対湿度は１００%である。

　除湿装置１周囲の空気（図２、Ａ点）は、除湿装置１に流入後、第１熱交換器４にて加熱され、温度が上昇すると共に、相対湿度が低下する（図２、Ｂ点）。その後、空気はデシカントブロック７に流入するが、空気の相対湿度が低いため、デシカントブロック７に保持されている水分は脱着（放出）され、空気に含まれる水分量が増加する。一方でデシカントブロック７に流入した空気から、脱着に伴う脱着熱が奪われ、空気の温度は低下し、低温且つ高湿度の状態となる（図２、Ｃ点）。その後、空気は第２熱交換器６に流入し、冷却される。なお、冷媒回路Ａは、第２熱交換器６内の冷媒温度が空気の露点温度よりも低くなるように運転されており、空気は第２熱交換器６により冷却されると共に除湿され、低温で絶対湿度の低い状態となる（図２、Ｄ点）。その後、空気は送風機８に流入し、吹出口２０ｂから除湿装置１外部に排気される。

（第２運転モード：冷凍サイクルの動作）
　次に、四方弁３の流路が図１の点線に切り換えられた場合である第２運転モードの動作について説明する。第２運転モードにおける冷凍サイクルの動作は以下のようになる。圧縮機２により低圧のガスが吸入された後、圧縮され、高温且つ高圧のガスとなる。圧縮機２より吐出された冷媒は、四方弁３を経て、第２熱交換器６に流入する。第２熱交換器６に流入した冷媒は、風路Ｂを流れる空気に放熱し、空気を加熱しながら、冷媒そのものは冷却されて凝縮し、高圧の液冷媒となって第２熱交換器６から流出する。第２熱交換器６から流出した液冷媒は、第二の抵抗（減圧量）に開度調整された減圧部５で減圧され、低圧の二相冷媒となる。その後、冷媒は第１熱交換器４に流入し、風路Ｂを流れる空気より吸熱し、空気を冷却しながら冷媒そのものは加熱され蒸発し、低圧のガスとなる。その後、冷媒は、四方弁３を経て、圧縮機２に吸入される。

（第２運転モード：空気の動作）
　次に第２運転モードにおける空気の動作について、図３に基づいて説明する。図３は、第２運転モード時の空気の状態変化を示す空気湿り線図で、縦軸は空気の絶対湿度、横軸は空気の乾球温度である。また、図３の曲線は飽和空気を示すもので、飽和空気における相対湿度は１００%である。

　除湿装置１周囲の空気（図３、Ａ点）は、除湿装置１に流入後、第１熱交換器４にて冷却される。なお、冷媒回路Ａは、第１熱交換器４内の冷媒温度が空気の露点温度よりも低くなるように運転されており、空気は第１熱交換器４により冷却されると共に除湿され、低温で高相対湿度の状態となる（図３、Ｅ点）。その後、空気はデシカントブロック７に流入するが、空気の相対湿度が高いため、デシカントブロック７に水分が吸着され、空気に含まれる水分量が減少し、更に除湿される。一方でデシカントブロック７に流入した空気は、吸着に伴い発生する吸着熱により加熱され、空気の温度は上昇し、高温且つ低湿度の状態となる（図３、Ｆ点）。その後、空気は第２熱交換器６に流入し、加熱され、高温となる（図３、Ｇ点）。その後、空気は送風機８に流入し、吹出口２０ｂから除湿装置１外部に排気される。

　このように、第１運転モードでは、第１熱交換器４における冷媒での冷却による除湿に加えて、デシカントブロック７の吸着による除湿も実施される。よって、図２と図３を比較しても明らかなように、第２運転モードは第１運転モードに比べてより多くの除湿量を確保でき、本除湿装置１での主たる除湿は、第２運転モードで実施されることになる。

　また、第１運転モードで蒸発器として機能する第２熱交換器６に流入する空気（図２、Ｃ点）と第２運転モードで蒸発器として機能する第１熱交換器４に流入する空気（図３、Ａ点）の相対湿度を比較すると、図２Ｃ点の方が相対湿度が高い。このため、各運転モードのそれぞれで除湿量を最大とするために必要な減圧部５の抵抗（減圧量）は、運転モードそれぞれで異なる。特に、第１運転モードにおける図２Ｃ点は高湿であるため、蒸発温度と通過空気との温度差が少なくても除湿可能である。よって、第１運転モードでは、減圧部５の抵抗（減圧量）を第２運転モードよりも少なくし、冷凍サイクルの効率を上昇させることで多くの除湿量を確保可能となる。一方、第２運転モードでは、減圧部５の抵抗（減圧量）を第２運転モードよりも大きくすることで、必要な除湿量を確保する。

　図４は、図１の減圧部を示す図である。図４において実線は第１運転モードでの冷媒の流れを示し、点線は第２運転モードでの冷媒の流れを示している。
　ここでは、上述したように減圧部５を電子膨張弁５ａで構成しており、電子膨張弁５ａの開度調整により、第１運転モードと第２運転モードとで減圧部５における抵抗（減圧量）を異ならせる。具体的には、第１運転モードから第２運転モードに切り換えた際には減圧部５の開度を小さくして減圧量を増加させ、第２運転モードから第１運転モードに切り換えた際には減圧部５の開度を大きくして減圧量を減少させる。

　本実施の形態１の除湿装置１では、第１、第２運転モードを交互に繰り返す。例えば第２運転モードを継続して実施した場合、デシカントブロック７に含まれる水分量には上限があるため、一定以上の時間運転すると、デシカントブロック７に水分が吸着されなくなり、除湿量が低下する。そこで、デシカントブロック７の保持水分量が上限近くになった段階で、第１運転モードに切り換え、デシカントブロック７から水分を放出する運転を実施する。第１運転モードをしばらく実施し、デシカントブロック７の保持水分量が適度に減少した時点で再び第２運転モードに切り換える。このように、第１、第２運転モードを交互に実施することで、デシカントブロック７の吸脱着作用を順次行い、デシカントの吸脱着作用による除湿量増加効果を維持する。

　以上説明したように、本実施の形態１では、デシカント材の吸脱着作用と冷凍サイクルの加熱・冷却作用を組み合わせた高性能な除湿装置１を構成するにあたり、風路Ｂを直線的に構成している。従来装置では、デシカントロータを用いる構成であるため、デシカントロータの吸着部と脱着部に空気を通風させる必要があり、曲がり部のある風路を構成せざるを得ず、その分、空気を搬送する際の圧力損失が大きくなっていた。これに対し、本実施の形態１では風路Ｂを直線的に構成したことにより、空気を搬送する際の圧力損失を小さくできる。よって、その分、空気を搬送する送風機８の消費電力を少なくでき、より高効率の装置とすることができる。

　また、第１運転モードと第２運転モードとで減圧部５における抵抗（減圧量）を異ならせ、上述したように第１運転モードにおける減圧部５での抵抗（減圧量）を、第２運転モードよりも少なくすることで、各運転モードで除湿量が最大となるように冷凍サイクルを構成することが可能となる。よって、第１運転モードと第２運転モードとのそれぞれにおいて蒸発器（第１運転モードでは第２熱交換器６、第２運転モードでは第１熱交換器４）の過熱度を適正にして除湿量を増加させることが可能となる。

　従来のデシカントロータを用いた構成では、デシカントロータを回転駆動するためのモーターやその固定構造等が必要となり、装置構成が複雑化する。これに対し、本実施の形態１では静置型であるため、デシカント材を回転駆動するモーターが不要あり、また、風路構成がシンプルである。よって、コンパクト化が可能で、装置構成を簡素にでき、低コストの装置とすることができる。

　また、本実施の形態１では、風路Ｂを矩形に構成している。このため、風路Ｂに実装される第１熱交換器４、第２熱交換器６及びデシカントブロック７のそれぞれを、風路Ｂの形状に合わせて矩形の外形構造とした場合、矩形風路Ｂ内に、より高密度に実装できる。

　すなわち、従来装置ではデシカントロータを用いることから、矩形状の風路Ｂの中に円形のロータを配置することになる。よって、ロータ配置部分では四隅にデッドスペースができてしまい、風路をコンパクトに構成できなかった。これに対し、本実施の形態１では、矩形のデシカントブロック７を用いることにより、デッドスペース無く配置することができるため、高密度実装が可能となる。その結果、風路Ｂをコンパクト（風路室２０をコンパクト）に構成することができる。

　また、従来装置では、吸着部と脱着部とで風路を分ける必要があり、吸着部と脱着部の境界部分を気密に分離するシール構造が必要となる。これに対し、本実施の形態１では、風路Ｂは一つであり、四方弁３の切り換えにより、デシカントブロック７の吸着と脱着を切り換えることができるため、従来のシール構造は不要であり、装置構成を簡略化でき、低コスト化を図ることができる。

　なお、風路Ｂに実装される第１熱交換器４、第２熱交換器６及びデシカントブロック７のそれぞれを、上述したように風路Ｂの形状に合わせて外形が矩形の構造とした場合、上述したようにコンパクト化の効果が得られるため好ましいが、必ずしも矩形に限定するものではない。

　また、本実施の形態の第２運転モードでは、搬送される空気に対し、第１熱交換器４による除湿、デシカントブロック７による除湿に次いで、第２熱交換器６による加熱が実施される。そのため、除湿装置１の吹出空気は、高温で水分量の少ない状態となり（図３、Ｇ点）、相対湿度を例えば２０％以下の低相対湿度にできる。このような低相対湿度の空気は、乾燥用途に好適な空気であり、この空気を、洗濯物などの被乾燥物に直接当てるようにすれば、被乾燥物の乾燥を促進することができ、より高性能な乾燥機能を実現することができる。

　なお、第１運転モードでの吹出空気は、第２運転モードでの吹出空気に比べて低温・高湿度であるため、本除湿装置１を被乾燥物の乾燥に用いる場合は、第２運転モードのときのみ、吹出空気を被乾燥物に当てることが望ましい。よって、このような用途に対応するため、除湿装置１の吹出口２０ｂに、吹出風向を変更可能なベーンを設け、第１運転モードでの吹出方向と第２運転モードでの吹出方向とを別の方向に調整できる構成としてもよい。そして、第２運転モードのときのみ、吹出口２０ｂからの吹出空気が被乾燥物にあたるようにベーンを調整すればよく、これにより、被乾燥物の乾燥をより促進でき、高性能な乾燥機能を実現できる。

　なお、本発明の除湿装置は、上記の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で例えば以下のように種々変形実施可能である。

（変形例１：除湿装置１の構成要素）
　図１では、冷媒回路Ａの切り換えに四方弁３を用いた構成を示したが、冷媒回路Ａの流路を切り換えられる構成であれば、特に四方弁に限定されるものではなく、他の弁を用いてもよい。例えば、二方弁である電磁弁を４個用い、圧縮機２の吐出側及び吸入側のそれぞれと第１熱交換器４とを接続する部分、また、圧縮機２の吐出側及び吸入側のそれぞれと第１熱交換器４とを接続する部分に電磁弁を配置した構成としてもよい。そして、各電磁弁の開閉により、本実施の形態と同様の冷媒回路Ａ、冷凍サイクルを実現すればよい。

（変形例２：減圧部５の構成）
　上記では、減圧部５を電子膨張弁５ａで構成した例を説明したが、減圧部５については様々な減圧手段が考えられる。

　図５は、図１の減圧部の変形例を示す図である。図５において実線矢印は第１運転モードでの冷媒の流れを示し、点線矢印は第２運転モードでの冷媒の流れを示している。
　図５（ａ）の減圧部５は、第１流路５１と第２流路５２とを並列に接続した構成を有している。第１流路５１にはキャピラリーチューブ又は開度固定である膨張弁で構成された第１要素５ｂと、第１運転モードの場合のみ第１流路５１の第１要素５ｂに冷媒を流通させる、逆止弁又は開閉が可能な弁で構成された第２要素５ｃとが直列に配置されている。また、第２流路５２には、逆止弁又は開閉が可能な弁で構成された第３要素５ｄが配置されている。

　このように構成することで、第１運転モードでは、冷媒は実線矢印に示すように第１要素５ｂ及び第３要素５ｄで減圧されつつ第１流路５１と第２流路５２の両方を流れる。一方、第２運転モードでは、点線矢印に示すように第２流路５２側のみに冷媒が流れ、ここで第３要素５ｄにより減圧される。この構成により、第１運転モードでの抵抗（減圧量）が第２運転モードよりも少なくなっている。

　図５（ｂ）の減圧部５は、第１流路５３と第２流路５４とを並列に接続した構成を有している。第１流路５３には温度式膨張弁で構成された第１要素５ｅと、第１運転モードの場合のみ第１流路５３の第１要素５ｅに冷媒を流通させる、逆止弁又は開閉が可能な弁で構成された第２要素５ｆとが直列に配置されている。また、第２流路５４には、温度式膨張弁で構成された第３要素５ｇと、第２運転モードの場合のみ第２流路５４の第３要素５ｇに冷媒を流通させる、逆止弁又は開閉が可能な弁で構成された第４要素５ｈとが直列に配置されている。

　この構成においては、第１流路５３の第１要素（温度式膨張弁）５ｅは、第１運転モードで蒸発器となる第２熱交換器６の出入口の温度差に基づいて開度制御され、第２流路５４の第３要素（温度式膨張弁）５ｇは、第２運転モードで蒸発器となる第１熱交換器４の出入口に設けた温度差に基づいて開度調整される。この構成により、第１運転モードでの抵抗（減圧量）を第２運転モードよりも少なくすることができる。

　また、図示しないが、これら各要素の組み合わせ等としてもよい。何れにしても、第１運転モードでの抵抗（減圧量）が第２運転モードよりも少なくなるように減圧部５が構成されていればよい。

　本発明の実施の形態１では第２運転モードよりも第１運転モードの減圧量が少なくなるように減圧部５が構成されているが、同様の効果を得られれば異なる指標を基準にしてもよいとする。

例えば減圧部５を通過する際の冷媒流路の断面積（開度）が第１運転モードと第２運転モードでは第１運転モードのほうが大きくなるように減圧部５を制御することによって減圧量は第１運転モードの方が小さくなるため同様の効果を得られる。

また、以下の（１）～（４）の制御で同様の制御を実施することが可能となる。
（１）図示しないが第１運転モードでの第２熱交換器６の冷媒飽和温度が第２運転モードの第１熱交換器４の冷媒飽和温度より高くなるように減圧部５を制御する（飽和温度を高くするためには減圧量を少なくすることが必要）。
（２）第１運転モードでの圧縮機２の吸入部冷媒温度と第２熱交換器６の冷媒飽和温度との温度差と、第２運転モードでの圧縮機２の吸入部冷媒温度と第１熱交換器４の冷媒飽和温度との温度差との差が小さくなるように減圧部５を制御する（吸入過熱度のモード間の差が近い場合は蒸発器への流入空気によって減圧量が決定し、流入空気のエンタルピーの高い第１運転モードでの減圧量は少なくなる）。
（３）圧縮機２の吐出温度が第１運転モードと第２運転モードとで差が小さくなるように減圧部５を制御する（吐出温度のモード間での差が小さい場合も蒸発器への流入空気によって減圧量が決定する）。
（４）第１運転モードでの第１熱交換器４の冷媒飽和温度と第１熱交換器４出口の冷媒温度との温度差と、第２運転モードでの第２熱交換器６の冷媒飽和温度と第２熱交換器６出口の冷媒温度との温度差との差が小さくなるように減圧部５を制御する（凝縮器の過冷却度のモード間の差が小さくなるように制御する場合は蒸発器への流入空気によって減圧量が決定する）。

（変形例３：各運転モードの運転時間）
　第１運転モードと第２運転モードのそれぞれの運転時間は、予め定められた時間としてもよいが、各運転モードのそれぞれの運転時間には、空気条件や除湿装置１の運転状態に応じた適正値がある。よって、その適正値で運転できるように、空気条件や除湿装置１の運転状態に基づいて各運転モードの運転時間を決定するようにしてもよい。

　第１運転モードでは、デシカントブロック７から水分が放出されるので、デシカントブロック７から適度な量の水分が放出され、デシカントブロック７に残存する水分量が適量となるまでに要する時間が、適正値となる。デシカントブロック７に水分量が適量より多く残った状態で、第１運転モードを終了し、第２運転モードに切り換えると、第２運転モードでデシカントブロック７が吸着できる水分量が抑制されてしまい、第２運転モードでの除湿量が低減する。逆に、第１運転モードを長くしすぎると、第１運転モードの後半でデシカントブロック７から水分をほとんど脱着できない状態が続くことになり、第１運転モードよりも高除湿量を実現する第２運転モードへの切り換えが遅くなる。よって、この場合も、トータルでの除湿量が低減する。

　第２運転モードでは、デシカントブロック７に水分が吸着されるので、デシカントブロック７への吸着水分量が適量となる時間が適正値となる。まだデシカントブロック７で吸着できる余地があるにもかかわらず、運転を第１運転モードに切り換えた場合、第１運転モードに比べて高除湿量の第２運転モードの運転時間が短くなり、トータルでみたときに除湿量が低減する。逆に第２運転モードを長くしすぎると、第２運転モードの後半では、デシカントブロック７が吸着できない状態が続くことになり、こちらの場合も除湿量が低減する。

　デシカントブロック７の保持水分量の変化はデシカントブロック７に流入する空気の相対湿度によって決定され、高相対湿度の空気が流入すると、デシカントブロック７内の水分が放出されにくく、逆に水分吸着量は多くなる。また低相対湿度の空気がデシカントブロック７に流入すると、デシカントブロック７内の水分が放出されやすく、逆に水分吸着量は少なくなる。

　以上の点を踏まえ、各運転モードの運転時間を、以下の決定方法１又は決定方法２の方法で決定してもよい。ところで、除湿運転中は、第１運転モード及び第２運転モードを一周期としてこの周期を繰り返し行うが、一周期の時間（つまり、第１運転モードの運転時間と第２運転モードの運転時間の合計時間）は常に同じである。よって、以下に説明する決定方法では、いわば一周期内における第１運転モードと第２運転モードのそれぞれの時間配分を決定することになる。なお、各運転時間の決定は、除湿運転開始時に行われる。以下、各決定パターンについて順に説明する。

（決定方法１）
　温湿度センサ５０で得られる吸込空気の状態より、吸込空気の相対湿度を求め、その相対湿度に応じて各運転モードのそれぞれの運転時間を決定する。以下、具体的に説明する。

　吸込空気の基準となる相対湿度（以下、基準相対湿度という）を予め定めると共に、その基準相対湿度の吸込空気が風路Ｂを通過した場合に高除湿量とできる、各運転モードそれぞれの基準運転時間を、予め実験やシミュレーション等により求めておく。そして、実際の吸込空気の相対湿度と基準相対湿度との大小関係に応じて、以下に説明するように、各運転モードそれぞれの基準運転時間から適宜増減して各運転モードそれぞれの運転時間を決定する。

　除湿運転開始時に温湿度センサ５０で得られる吸込空気の状態より、実際の吸込空気の相対湿度を求め、その相対湿度が、予め設定した相対湿度よりも高い場合、第１運転モードでのデシカントブロック７からの水分放出量は、相対湿度が基準相対湿度の場合の水分放出量より少なくなり、また、第２運転モードでのデシカントブロック７の水分吸着量は、相対湿度が基準相対湿度の場合の水分吸着量より多くなる。よって、実際の吸込空気の相対湿度が基準相対湿度よりも高い場合は、第１運転モードの運転時間を第１運転モード対応の基準運転時間より長くし、逆に第２運転モードの運転時間を第２運転モード対応の基準運転時間より短くする。

　一方、実際の吸込空気の相対湿度が基準相対湿度よりも低い場合は、第１運転モードでのデシカントブロック７からの水分放出量が、相対湿度が基準相対湿度の場合の水分放出量より多くなり、また、第２運転モードでのデシカントブロック７の水分吸着量が、相対湿度が基準相対湿度の場合の水分吸着量より少なくなる。よって、実際の吸込空気の相対湿度が基準相対湿度よりも低い場合は、第１運転モードの運転時間を第１運転モード対応の基準運転時間より短くし、逆に第２運転モードの運転時間を第２運転モード対応の基準運転時間より長くする。

　このようにして各運転モードの運転時間を調整することにより、デシカントブロック７の水分保持量を適切に調節することが可能となり、吸込空気の状態がどのような状態であっても、常に高除湿量を実現することができる。なお、実際の吸込空気の相対湿度が基準相対湿度と同じ場合には、当然のことながら、それぞれの運転モード対応の基準運転時間で運転すればよい。

（決定方法２）
　除湿運転開始時の冷媒回路Ａの運転状態に応じて各運転モードのそれぞれの運転時間を決定する。以下、具体的に説明する。

　冷媒回路Ａの運転状態は吸込空気の状態により変動する。具体的には、吸込空気の相対湿度が高い場合には、各運転モードで蒸発器となる熱交換器を通過前後の空気の湿度差が、吸込空気の相対湿度が低い場合に比べて拡大する。すなわち、蒸発器での冷媒と空気との熱交換が促進されるので、それに応じて冷凍サイクルの低圧圧力が上昇する運転となる。逆に、吸込空気の相対湿度が低い場合には、蒸発器での冷媒と空気との熱交換が抑制されるので、冷凍サイクルの低圧圧力が低下する運転となる。

　冷凍サイクルの低圧圧力と吸込空気の相対湿度とには以上のような関係があることから、この関係を上記決定方法１に適用することで、冷凍サイクルの低圧圧力に応じて第１、第２運転モードそれぞれの運転時間を決定できる。なお、冷凍サイクルの低圧の上昇に応じて高圧圧力も上昇するため、結局のところ、冷凍サイクルの低圧圧力又は高圧圧力に応じて、第１運転モードと第２運転モードのそれぞれの運転時間を決定できる。

　すなわち、除湿運転開始時に冷凍サイクルの低圧圧力（又は高圧圧力）を計測し、計測して得られた計測低圧値（又は計測高圧値）と、予め定められた低圧基準値（又は高圧基準値）とを比較し、計測低圧値（又は計測高圧値）が低圧基準値（又は高圧基準値）よりも高い場合は、吸込空気の相対湿度が高いと判定し、上記決定方法１と同様、第１運転モードの運転時間を基準運転時間より長くし、逆に第２運転モードの運転時間を基準運転時間より短くする。

　一方、計測低圧値（又は計測高圧値）が低圧基準値（又は高圧基準値）よりも低い場合は、吸込空気の相対湿度が低いと判定し、上記決定方法１と同様、第１運転モードの運転時間を基準運転時間より短くし、逆に第２運転モードの運転時間を基準運転時間より長くする。

　なお、低圧圧力や高圧圧力の計測には、冷凍サイクルの低圧部や高圧部に圧力センサを設けて計測してもよいし、冷凍サイクルで気液二相部となる各熱交換器の冷媒温度を計測し、その温度より低圧を推算するようにしてもよい。

　このように、冷凍サイクルの低圧圧力や高圧圧力によっても、上記決定方法１（吸込空気の情報に基づく手法）と同様に、デシカントブロック７の水分保持量を適切に調節することが可能である。そして、吸込空気の状態がどのような状態であっても、常に高除湿量を実現できる。

（着霜時の運転切換）
　ところで、吸込空気が低温の場合、第２運転モードを実施すると、第１熱交換器４では低温空気を冷却することとなる。よって、第１熱交換器４のフィン表面の温度が０℃以下となると、フィン表面に着霜を生じる。そのままの状態で運転を継続すると、着霜が成長し、フィン間の空気流路を塞いでしまい、その結果、送風量が低下し、除湿装置１の運転が適切に実施できない状態となる。

　そこで、第２運転モード中に、冷媒回路Ａの運転状態により第１熱交換器４に着霜が生じていると推測される場合には、予め設定された運転時間終了前（又は上記決定方法１や決定方法２により決定された運転時間終了前）であっても、第２運転モードを終了し、第１運転モードに切り換えるようにしてもよい。なお、第１運転モードでは、第１熱交換器４が凝縮器として動作するので、冷媒が高圧且つ高温であるため、着霜を加熱融解することができる。

　着霜状態は、冷凍サイクルの低圧圧力によって判定でき、例えば、第２運転モードで運転中に、低圧圧力が所定値よりも低い時間が一定時間以上継続した場合、第１熱交換器４のフィン表面温度が０℃以下の状態が長時間継続し、着霜が進行したと判定する。この場合は、上述したように第２運転モードを終了し、第１運転モードに切り換える。なお、低圧圧力の計測方法は前述した手段と同様に、冷凍サイクルの低圧部に圧力センサを設ける、又は低圧で気液二相部となる第１熱交換器４の冷媒温度を計測すればよい。

　なお、着霜状態の判定は、上記の方法に限られず、第１熱交換器４のフィン表面温度そのものを計測し、この温度が０℃以下で一定時間以上運転継続した場合、着霜状態と判定してもよい。

　このように、第２運転モードで着霜状態と判別された場合には第１運転モードに切り換えるようにすれば、着霜状態が進行したまま運転することが無くなり、送風量低下による除湿量低下を回避し、より信頼性の高い除湿装置１を実現できる。

　この除湿装置１の冷媒としては、上述したように、Ｒ４１０Ａの他、他のＨＦＣ系冷媒やＨＣ冷媒、ＣＯ_２、ＮＨ３などの自然冷媒を適用することができる。除湿装置１の冷媒としては、これらの冷媒の他に、Ｒ４１０Ａよりもガス比熱比の高いＲ３２を用いてもよい。Ｒ３２を冷媒として用いた場合には、冷媒を除霜のためのホットガスとして利用したときの加熱能力を高めることができ、第１熱交換器４又は第２熱交換器６に生じた霜や氷を早期に融解することができる。なお、上記のような効果は、冷媒としてＲ３２を用いたときだけのものではなく、例えばＲ４１０Ａよりもガス比熱比が高くなるＲ３２とＨＦＯ１２３ｙｆとの混合冷媒を用いた場合でも、同様に冷媒をホットガスとして利用したときの加熱能力を高めることができ、第１熱交換器４又は第２熱交換器６に生じた霜や氷を早期に融解することができる。

　また、Ｒ３２を冷媒として用いた場合には着霜時のデフロストを早期終了できることから第１運転モードでのデシカントブロック７に流入する空気の脱着反応の早期開始が可能となる。よって、除湿量の増加する時間割合の増加が可能となるため目標除湿量到達までに必要な運転時間が短縮され、省エネが可能となる。

　なお、上記実施の形態において、吸込空気の相対湿度を、温湿度センサ５０で得られる吸込空気の状態により求めるとしたが、相対湿度を推算できる装置であれば、他のセンシング手段を用いてもよい。例えば、相対湿度を直接計測するセンサや、露点温度を計測するセンサより相対湿度を推算する、などの手段をとってもよい。温湿度センサ５０は、本発明の状態検出装置として機能するものである。また、低圧圧力や高圧圧力の計測に用いる検出センサも、上述したように本発明の状態検出装置に相当する。

　１　除湿装置、２　圧縮機、３　四方弁、４　第１熱交換器、５　減圧部、５ａ　電子膨張弁、５ｂ　第１要素、５ｃ　第２要素、５ｄ　第３要素、５ｅ　第１要素、５ｆ　第２要素、５ｇ　第３要素、５ｈ　第４要素、６　第２熱交換器、７　デシカントブロック、８　送風機、１０　筐体、１１　壁面、２０　風路室、２０ａ　吸込口（吸入吹出口）、２０ｂ　吹出口（吸入吹出口）、３０　機械室、４０　ドレンパン、４１　水路、４２　ドレンタンク、５０　温湿度センサ、５１　第１流路、５２　第２流路、５３　第１流路、５４　第２流路、６０　制御装置、Ａ　冷媒回路、Ｂ　風路。

Claims

　圧縮機、流路切換装置、第１熱交換器、減圧部及び第２熱交換器が順次、冷媒配管で接続され、冷媒が循環する冷媒回路と、
　前記第１熱交換器、水分の吸脱着が可能なデシカント材及び前記第２熱交換器を直列に配置した風路と、
　前記風路内に設けられ、除湿対象空間内の空気を前記風路内に流す送風装置とを備え、
　前記第１熱交換器が凝縮器又は放熱器として動作すると共に、前記第２熱交換器が蒸発器として動作し、前記デシカント材に保持されている水分を脱着する第１運転モードと、前記第１熱交換器が蒸発器として動作すると共に前記第２熱交換器が凝縮器又は放熱器として動作し、前記デシカント材が前記風路を通過する空気から水分を吸着する第２運転モードとを有し、前記流路切換装置の流路切換により前記第１運転モードと前記第２運転モードとを交互に切り換える除湿運転を、
　前記第１運転モードの前記減圧部の減圧量が
　前記第２運転モードの前記減圧部の減圧量よりも
少なくなるようにして行う
ことを特徴とする除湿装置。
　前記減圧部は減圧量が可変である電子膨張弁である
ことを特徴とする請求項１記載の除湿装置。
　前記減圧部は、
　第１流路と第２流路とを並列に接続した構成を有し、
　前記第１流路にはキャピラリーチューブ又は開度固定である膨張弁で構成された第１要素と、前記第１運転モードの場合のみ前記第１流路の前記第１要素に冷媒を流通させる、逆止弁又は開閉が可能な弁で構成された第２要素とが直列に配置され、
　前記第２流路には、逆止弁又は開閉が可能な弁で構成された第３要素が配置されていることを特徴とする請求項１記載の除湿装置。
　前記減圧部は、
　第１流路と第２流路とを並列に接続した構成を有し、
　前記第１流路には温度式膨張弁で構成された第１要素と、前記第１運転モードの場合のみ前記第１流路の前記第１要素に冷媒を流通させる、逆止弁又は開閉が可能な弁で構成された第２要素とが直列に配置され、
　前記第２流路には、温度式膨張弁で構成された第３要素と、前記第２運転モードの場合のみ前記第２流路の前記第３要素に冷媒を流通させる、逆止弁又は開閉が可能な弁で構成された第４要素とが直列に配置されている
ことを特徴とする請求項１記載の除湿装置。
　前記冷媒は、Ｒ４１０Ａよりガス比熱比が高い冷媒である
ことを特徴とする請求項１～請求項４の何れか一項に記載の除湿装置。
　前記除湿対象空間から前記風路内に吸入された吸込空気の状態を検出する状態検出装置を備え、
　前記第１運転モードと前記第２運転モードのそれぞれの運転時間を、前記状態検出装置により検出された状態に基づいて決定する
ことを特徴とする請求項１～請求項５の何れか一項に記載の除湿装置。
　前記状態検出装置は相対湿度を検出する装置であり、
　前記吸込空気の相対湿度が、予め設定した基準相対湿度のときの前記各運転モードそれぞれの基準運転時間を予め設定しておき、
　除湿運転開始時に前記状態検出装置により検出した前記吸込空気の相対湿度が、前記基準相対湿度よりも高い場合、前記第１運転モードの運転時間を、前記第１運転モード対応の基準運転時間より長く設定すると共に、前記第２運転モードの運転時間を、前記第２運転モード対応の基準運転時間より短く設定し、
　除湿運転開始時に前記状態検出装置により検出された前記吸込空気の相対湿度が、前記基準相対湿度よりも低い場合、前記第１運転モードの運転時間を、前記第１運転モード対応の基準運転時間より短く設定すると共に、前記第２運転モードの運転時間を、前記第２運転モード対応の基準運転時間より長く設定する
ことを特徴とする請求項６記載の除湿装置。
　前記冷媒回路の運転状態を検出する状態検出装置を備え、
　前記第１運転モードと前記第２運転モードのそれぞれの運転時間を、前記状態検出装置により検出された状態に基づいて決定する
ことを特徴とする請求項１～請求項５の何れか一項に記載の除湿装置。
　前記状態検出装置は前記冷媒回路の低圧圧力又は高圧圧力を検出する装置であり、
　除湿運転開始時に前記状態検出装置により検出された低圧圧力又は高圧圧力が、予め決定された低圧基準値又は高圧基準値よりも高い場合、前記第１運転モードの運転時間を、前記第１運転モード対応の基準運転時間より長く設定すると共に、前記第２運転モードの運転時間を、前記第２運転モード対応の基準運転時間より短く設定し、
　除湿運転開始時に前記状態検出装置により検出された低圧圧力又は高圧圧力が、予め決定された低圧基準値又は高圧基準値よりも低い場合、前記第１運転モードの運転時間を、前記第１運転モード対応の基準運転時間より短く設定すると共に、前記第２運転モードの運転時間を、前記第２運転モード対応の基準運転時間より長く設定する
ことを特徴とする請求項８記載の除湿装置。
　前記第１運転モードと前記第２運転モードを、予め設定された時間毎に切り換える
ことを特徴とする請求項１～請求項５の何れか一項に記載の除湿装置。
　前記第１熱交換器における着霜を検出する着霜検出装置を備え、
　前記第２運転モード中に前記着霜検出装置により着霜が検出された場合、前記第２運転モードの運転時間終了前であっても、前記第１運転モードに切り換える
ことを特徴とする請求項１～請求項１０の何れか一項に記載の除湿装置。