(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機により圧縮された冷媒を冷却する凝縮器と、前記凝縮器により冷却された冷媒を減圧する減圧装置と、前記減圧装置により減圧された冷媒への吸熱を行う蒸発器と、を含む冷媒回路を有し、空気中に含まれる水分を前記蒸発器により結露させて除去する除湿手段と、
室内の空気を吸気し前記蒸発器を通過させた後の乾燥空気を室内に吹き出す送風ファンと、
室内の湿度を検出する湿度検出手段と、
前記湿度検出手段により検出された検出湿度が設定湿度になるように前記除湿手段及び前記送風ファンを制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記検出湿度と前記設定湿度との差に基づいて、前記圧縮機の単位時間当たりの回転数を段階的に変化させる第一制御を実行するように構成され、
前記制御手段には、前記検出湿度と前記設定湿度との差の範囲に対応した複数のランク値毎に前記圧縮機の単位時間当たりの回転数が予め記憶され、
前記制御手段は、前記検出湿度と前記設定湿度との差に基づいて前記ランク値を上げるまたは下げることにより、前記第一制御における前記圧縮機の単位時間当たりの回転数を段階的に変化させるように構成されている除湿機。
前記制御手段は、前記第一制御において、前記検出湿度と前記設定湿度との差が小さくなるほど前記圧縮機の単位時間当たりの回転数が段階的に小さくなるように制御して成る請求項1又は請求項2に記載の除湿機。
前記制御手段は、前記検出湿度と前記設定湿度との差に基づいて、前記送風ファンの単位時間当たりの回転数を制御する第二制御を実行するように構成されて成る請求項1から請求項7の何れか1項に記載の除湿機。
前記制御手段は、前記第二制御において、前記検出湿度と前記設定湿度との差が小さくなるほど前記送風ファンの単位時間当たりの回転数が段階的に小さくなるように制御して成る請求項8又は請求項9に記載の除湿機。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照してこの発明を実施するための形態について説明する。なお、各図中において、同一又は相当する部分には同一の符号を付すとともに、重複する説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【0010】
実施の形態1.
図1は実施の形態1に係る除湿機の内部構成を示す縦断面図である。また、
図2は、実施の形態1に係る除湿機の内部を示す概略構成図である。これらの図に示すように、本実施の形態の除湿機は、自立可能に構成された除湿機筐体1と、除湿機筐体1内に室内空気Aを取り込むための吸込口2と、水分が除去された乾燥空気Bを除湿機筐体1から室内へ排出する吹出口3とによりその外観が構成されている。
【0011】
図2に示すように、本実施の形態に係る除湿機は、吸込口2から吸引された室内空気Aの湿度を検出する湿度検出手段としての湿度センサ4と、室内空気Aの温度を検出する温度検出手段としての温度センサ5と、を備えている。なお、以下の説明では、湿度センサ4及び温度センサ5によって検出された湿度及び温度を、それぞれ「検出湿度」及び「検出温度」と称することとする。
【0012】
また、本実施の形態に係る除湿機は、室内空気Aに含まれる水分を除去して乾燥空気Bを生成する除湿手段6と、除湿手段6によって室内空気Aから除去された水分を溜める貯水タンク7と、を備えている。なお、除湿手段6の詳細な構成についてはその説明を後述する。
【0013】
貯水タンク7には、貯水タンク7内の水の量を検出する水量検出手段としての水位センサ8が設けられている。以下の説明では、水位センサ8によって検出された水量を「検出水量」と称する。
【0014】
除湿機筐体1の内部には送風ファン9が設けられている。送風ファン9は、吸込口2から室内空気Aを吸気して除湿手段6に導入するとともに、除湿手段6を通過した乾燥空気Bを吹出口3から排出する気流を発生させるためのものである。
【0015】
本実施の形態に係る除湿機は、制御手段10と操作部11とを備えている。操作部11は、使用者が除湿機の操作を行うためのものであり、除湿モードの選択、設定湿度の入力等の情報が使用者によって入力される。制御手段10は、上述した各種センサの検出値及び操作部11に入力された情報に基づいて、除湿手段6及び送風ファン9の動作を制御する。
【0016】
次に、本実施の形態に係る除湿機が備える除湿手段6について詳細に説明する。
図3は、実施の形態1の除湿手段の外観を示す概略構成図である。この図に示すように、除湿手段6は、冷媒を圧縮する圧縮機12と、圧縮機12で昇圧された冷媒を冷却する凝縮器13と、凝縮器13にて冷却された冷媒を減圧膨張させる減圧装置としてのキャピラリーチューブ14と、キャピラリーチューブ14にて減圧膨張された冷媒への吸熱を行う蒸発器15と、により構成されている。
【0017】
図4は、実施の形態1に係る除湿手段を構成する冷媒回路を示す概略構成図である。この図に示すように、上述した圧縮機12、凝縮器13、キャピラリーチューブ14及び蒸発器15は、配管によって順に接続されることで冷媒回路を構成している。制御手段10は、操作部11のスイッチ操作から除湿モードが選択されたことを検知した場合に除湿運転を実行する。除湿運転では、具体的には、湿度センサ4により検出された検出湿度が操作部から入力された設定湿度となるように、送風ファン9を回転させるとともに除湿手段6を駆動する。送風ファン9が駆動されると、室内空気Aは吸込口2から除湿機筐体1内の除湿手段6に取り込まれる。除湿手段6では、圧縮機12が駆動されることにより冷媒が冷媒回路内を循環する。室内空気Aは蒸発器15を通過する際に空気中に含まれる水分が結露される。除湿手段6を通過した空気は除湿されて乾燥空気Bとなり、吹出口3から室内に吹き出される。
【0018】
また、
図4に示すように、制御手段10はインバータ回路16を備えている。インバータ回路16は、図示しないコンバータ回路によって変換された直流電圧を任意の電圧、周波数及び位相の交流電圧に変換する回路である。制御手段10は、湿度センサ4、温度センサ5及び水位センサ8等からの入力に基づいて、インバータ回路16を制御し、圧縮機12及び送風ファン9へ供給する交流電圧の周波数をそれぞれ可変に制御する。より詳しくは、制御手段10は、圧縮機12へ供給される圧縮機周波数(Hz)が要求される周波数となるようにインバータ回路16を制御する。これにより、圧縮機12は、供給された圧縮機周波数(Hz)に応じた単位時間当たりの回転数(Hz)に制御される。また、制御手段10は、送風ファン9の単位時間当たりの回転数(rpm)が要求された回転数となるようにインバータ回路16を制御する。ここで、圧縮機12は、単位時間当たりの回転数が大きいほど出力が大きくなる。また、送風ファン9は、単位時間当たりの回転数が大きいほど出力が大きくなる。
【0019】
次に、本実施の形態に係る除湿機の特徴的動作について説明する。従来の除湿機のように、検出湿度が設定湿度となるように圧縮機12及び送風ファン9を制御する装置では、検出湿度が設定湿度に到達した場合に除湿運転が停止される。そして、その後検出湿度が再び設定湿度よりも高くなると、除湿運転が再度開始される。このような圧縮機12の断続運転が頻繁に行われると、運転音の増大、および振動によって各種部品の寿命が短くなるといった問題が生じるおそれがある。
【0020】
そこで、本実施の形態に係る除湿機では、除湿運転において、検出湿度と設定湿度の差(%)に応じて、除湿手段6の圧縮機12の圧縮機周波数(Hz)を可変に設定する第一制御、および送風ファン9の毎分回転数(rpm)を可変(段階的に変化するよう)に設定する第二制御が実行される。制御手段10には、検出湿度と設定湿度の差に対応する圧縮機周波数及びファン回転数がランク値毎にマップに記憶されている。
図5は、圧縮機12の圧縮機周波数及び送風ファン9のファン回転数をランク値毎に記憶したマップを示す。このマップでは、設定湿度の検出湿度との差(%)が何れの範囲に属するかによって1から4のランク値に分類され、各ランク値について圧縮機周波数及びファン回転数が定められている。各ランク値に対応付けられた値は、実験等を行うことにより予め定められた値であって、設定湿度の検出湿度との差が小さいほど、つまりランク値が小さいほど圧縮機周波数(Hz)及びファン回転数(rpm)が小さな値となるように設定されている。このようなマップを用いて除湿運転が行われると、検出湿度が設定湿度に近づくにつれて圧縮機周波数及びファン回転数が段階的に低下する。除湿能力は、圧縮機周波数又はファン回転数が小さいほど低くなる。これにより、検出湿度が設定湿度よりも十分に大きい場合には除湿能力を高めて検出湿度を速やかに設定湿度に近づけることができ、また、検出湿度が設定湿度に近づいた場合には除湿能力を抑えて除湿運転を継続させることが可能となる。
【0021】
次に、本実施の形態の除湿機において実行される除湿運転の具体的処理について、フローチャートを用いて詳細に説明する。
図6は、制御手段10が実施の形態1において実行する除湿運転のルーチンを示すフローチャートである。なお、この図に示すルーチンは、操作部11のスイッチ操作から除湿モードが選択されたことを検知した場合に実行される。
【0022】
図6に示すルーチンが開始されると、先ず、湿度センサ4により湿度が検出される(ステップS2)。そして、操作部11によって設定された設定湿度と検出湿度との差に応じて、
図5に示すランク値が選出される。
【0023】
次に、上記ステップS2において選出されたランク値に基づいて除湿運転の初期運転動作が決定される(ステップS4)。ここでは、具体的には、インバータ回路16を制御して
図5のマップに示すランク値に対応する圧縮機周波数及びファン回転数によって送風ファン9及び圧縮機12が制御される。なお、運転開始直後は湿度の変動が激しい。このため、ここでは、運転開始直後の3分間は初期運転動作にて運転が行われ、圧縮機12の断続運転が頻発しモータが摩耗してしまうことを防ぐ。
【0024】
初期運転動作が3分間行われると、次に1分間ごとに湿度の測定が行われる(ステップS6)。次に、検出湿度が設定湿度以下か否かが判定される(ステップS8)。その結果、検出湿度が設定湿度以下の場合には、送風ファン9及び圧縮機12の運転が停止される(ステップS10)。次のステップでは、1分間ごとに湿度の測定が行われる(ステップS12)。そして、検出湿度が設定湿度よりも高いか否かが判定される(ステップS14)。その結果、検出湿度が設定湿度以下と判定された場合には、ステップS12に戻り、湿度の測定が再度実行される。一方、再び検出湿度が設定湿度よりも高くなったと判定された場合には、ステップS4に戻り、検出湿度と設定湿度の差に応じて再び初期運転動作が開始される。
【0025】
一方、上記ステップS8において、検出湿度が設定湿度よりも高い場合には、次のステップに移行して、1分前に測定した検出湿度の前回値(つまり前回のステップS6において測定した検出湿度)と、検出湿度の今回値(つまり今回のステップS6において測定した検出湿度)との比較が行われる(ステップS16)。その結果、検出湿度が1分前よりも上昇したと判定された場合には、ランク値を1つ上げるランクアップが行われる(ステップS18)。これにより、例えば、部屋の換気などにより湿度が上昇した場合に、送風ファン9及び圧縮機12の出力を上げることが行われるので、素早く部屋の除湿を行うことができる。
【0026】
また、上記ステップS16において、検出湿度が1分前から変化していないと判定された場合には、次のステップに移行し、検出湿度が設定湿度と同じか否かが判定される(ステップS20)。その結果、検出湿度が設定湿度と同じであれば、ランク値を変化させずに上記ステップS6に戻り、再び湿度の測定が行われる。一方、検出湿度が設定湿度と同じでない場合には、次のステップに移行し、検出湿度が記憶されるとともに、3回連続で湿度が変化しない状態が続いたか否かが判定される(ステップS22)。その結果、3回連続で湿度が変化しない状態が続いていないと判定された場合には、ランク値を変化させずに上記ステップS6に戻り、再び湿度の測定が行われる。一方、3回連続で湿度が変化しない状態が続いたと判定された場合には、上記ステップS18に移行してランク値が1つ上げるランクアップが行われる。これにより、例えば、部屋の湿度が下がらない状態を判定して、送風ファン9及び圧縮機12の出力を上げることができるので、素早く部屋の除湿を行うことができる。
【0027】
さらに、上記ステップS16において、検出湿度が1分前よりも減少したと判定された場合には、次のステップに移行し、上記ステップS18においてランクアップが行われたか否かが判定される(ステップS24)。その結果、ランクアップが行われていないと判定された場合には、検出湿度と設定湿度との比較が行われ、湿度差に基づいて
図5に示すランク値が決定される(ステップS26)。ここでは、具体的には、検出湿度と設定湿度との湿度差Xが10%、5%、2%、0%に最初に到達したときにランク値をそれぞれ1つ下げるランクダウンが行われる。これにより、検出湿度が設定湿度に近づくにつれて徐々にランク値を下げることができる。なお、決定されたランク値に変化させた後は、上記ステップS6に戻り、再び湿度の測定を行う。また、ステップS26において、ランクダウンが行われた場合には、制御手段10はその履歴を記憶する。これにより、ランク値を下げる操作を各1回ずつしか行わないように制御することができる。なお、上記ステップS26において記憶されたランクダウンの履歴は、後述するステップS30の処理でリセットされる。
【0028】
一方、上記ステップS24において、ランクアップが行われたと判定された場合には、次のステップに移行し、検出湿度が設定湿度と同じか否かが判定される(ステップS28)。その結果、検出湿度が設定湿度と同じでない場合には、ランク値を変化させずに上記ステップS6に戻り、再び湿度の測定が行われる。一方、検出湿度が設定湿度と同じである場合には、ランク値を1つ下げるランクダウンが行われる(ステップS30)。これにより、例えば、室内の湿度が設定湿度となった場合に、送風ファン9及び圧縮機12の出力を下げることが行われるので、湿度が設定湿度を超えて減少し続けることを防ぐことができる。
【0029】
以上説明したとおり、本実施の形態の除湿機によれば、検出湿度が設定湿度に近づくほどランク値を段階的に下げることが行われる。これにより、検出湿度が設定湿度に到達して送風ファン9及び圧縮機12の断続運転が行われることを抑制することが可能となる。これにより、部屋の湿度を一定に保つことができるとともに、断続運転による騒音、圧縮機モータの振動による低寿命化を防ぐことができる。
【0030】
また、本実施の形態1の除湿機によれば、圧縮機12の周波数を可変するインバータ回路16を備え、室内の湿度が下がるにつれて、圧縮機12の周波数を徐々に下げていくように制御されるので、消費電力を削減することができる。
【0031】
ところで、上述した実施の形態1の除湿機では、
図5に示すマップに従いランク値を決定し圧縮機12及び送風ファン9を制御することとした。しかしながら、ランク値を決定するマップは
図5に示すものに限られず、例えばファン回転数に替えて送風ファン9の駆動を制御するための交流周波数を設定してもよい。また、各ランク値に対応する圧縮機周波数及びファン回転数の値は、
図5に規定した値に限らず、実験等によって適宜最適な値を設定すればよい。また、ランク値の数についても4つに限らず、複数個であれば更に多くのランク値を設定してもよい。
【0032】
また、上述した実施の形態1の除湿機では、インバータ回路16を用いて送風ファン9の回転数を制御することとしているが、位相制御、PMW制御等の他の公知の制御を用いて送風ファン9の回転数を可変に制御することとしてもよい。
【0033】
また、上述した実施の形態1の除湿機では、減圧装置としてキャピラリーチューブ14を用いているが、他の公知の減圧装置を用いてもよい。
【0034】
また、上述した実施の形態1の除湿機では、圧縮機12の圧縮機周波数を可変に設定する第一制御と送風ファン9のファン回転数を可変に設定する第二制御との双方を実行することとしたが、圧縮機12の圧縮機周波数を可変に設定する第一制御のみを実行することとしてもよい。
【0035】
実施の形態2.
次に、
図7を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。なお、本実施の形態2の除湿機は、
図1から
図4に示すハードウェア構成と同様の構成を用いて実現することができる。
【0036】
上述した実施の形態1の除湿機では、検出湿度と設定湿度との差に応じて
図5に示すランク値を決定することとした。本実施の形態2の除湿機では、吸込口2から吸引された室内空気Aの温度に応じて、決定されるランク値に制限を設ける動作に特徴を有している。
図7は、検出温度に対する除湿運転動作を定めたマップを示す。本実施の形態2の除湿機では、除湿運転においてランク値を決定する際に、
図7のマップに規定する制限を設けることとしている。より詳しくは、
図7に示すマップでは、温度センサ5によって検出された検出温度が30℃以下である場合には、上述した
図5に示すマップに従いランク値が決定される。また、検出温度が31℃〜34℃の範囲である場合には、
図5に示すマップに係わらずランク値がランク2に固定される。さらに、検出温度が35℃以上である場合には、
図5に示すマップに係わらずランク値がランク1に固定される。このように、検出温度が高いほど、圧縮機及び送風ファンの単位時間当たりの回転数が小さくなるように制御される。
【0037】
除湿運転を行う場合においては、室内空気Aの温度が高いほど圧縮機12の外郭温度は高くなり、またこれに伴い室温も上昇する。本実施の形態2の除湿機によれば、検出温度が設定温度(ここでは31℃)以上の場合に圧縮機12の出力及び送風ファン9の出力が制限される。設定温度およびこれに対応するランク値の制限は、圧縮機12の温度と室内空気Aの温度との関係を考慮して、圧縮機12が過昇温とならないような設定温度およびランク値に設定すればよい。これにより、室内空気Aの温度が高い場合であっても、圧縮機12の温度と室温が上昇するのを抑えることができる。検出温度が設定以上の場合に送風ファン9の出力を制限する理由は、圧縮機12の出力に合わせて送風ファン9の出力を変えることにより、除湿能力をバランスよく制御できるためである。つまり、圧縮機12の出力を小さくすると圧縮された冷媒の温度上昇が抑制されるので、これに応じて凝縮器13の冷却能力を抑える方が、つまり、送風ファン9の出力を抑える方が、除湿能力をバランスよく制御できるためである。さらに、圧縮機12の出力を小さくすると圧縮機12から発生する騒音も小さくなり、これに応じて送風ファン9の出力を抑えて送風ファン9から発生する騒音を抑えることにより、除湿機全体の騒音を抑えることができるためである。
【0038】
なお、本実施の形態2の除湿機では、検出温度が設定温度以上の場合に圧縮機12の出力、すなわち、圧縮機12の単位時間当たりの回転数が制限されることにより、本発明の「第一制限手段」が実現され、検出温度が設定温度以上の場合に送風ファン9の出力、すなわち、送風ファン9の単位時間当たりの回転数が制限されることにより、本発明の「第三制限手段」が実現される。また、第一制限手段及び第三制限手段とは、何れか一方のみが実行される構成でもよい。
【0039】
実施の形態3.
次に、
図8を参照して、本発明の実施の形態3について説明する。なお、本実施の形態3の除湿機は、
図1から
図4に示すハードウェア構成と同様の構成を用いて実現することができる。
【0040】
上述した実施の形態1の除湿機では、検出湿度と設定湿度との差に応じて
図5に示すランク値を決定することとした。本実施の形態3の除湿機では、貯水タンク7内の水の量に応じて、決定されるランク値に制限を設ける動作に特徴を有している。
図8は、検出水量に対する除湿運転動作を定めたマップを示す。本実施の形態3の除湿機では、除湿運転においてランク値を決定する際に、
図8のマップに規定する制限を設けることとしている。より詳しくは、
図8に示すマップでは、水位センサ8によって検出された検出水量が設定水量未満である場合には、上述した
図5に示すマップに従いランク値が決定される。また、検出水量が設定水量以上である場合には、
図5に示すマップに係わらずランク値がランク1に固定される。これにより、除湿運転における圧縮機12の出力及び送風ファン9の出力が制限される。さらに、検出水量が満水を表す水量である場合には、除湿運転が停止される。設定水量およびこれに対応するランク値の制限は、貯水タンク7の容量及び除湿能力を考慮して、貯水タンク7が満水とならないような設定水量およびランク値に設定すればよい。これにより、貯水タンク7内が満水になる前に除湿運転における圧縮機12の出力及び送風ファン9の出力を制限することができるとともに、貯水タンク7内が満水になった後に除湿運転が継続される事態を回避することができる。
【0041】
なお、本実施の形態
3の除湿機では、検出水量が設定水量以上である場合に圧縮機12の出力が制限されることにより、本発明の「第二制限手段」が実現され、検出水量が設定水量以上である場合に送風ファン9の出力が制限されることにより、本発明の「第四制限手段」が実現される。また、第二制限手段及び第四制限手段とは、何れか一方のみが実行される構成でもよい。