(57)【要約】【課題】  可変速運転が可能な小型、軽量で持ち運びやすい、消費電力の少ない、低騒音で低振動で信頼性の高い除湿機を得ることを目的とする。【解決手段】  冷凍サイクルを構成する凝縮器と蒸発器を同一本体内に収納し、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ回路と、前記コンバータ回路にて直流に変換された電圧を使用して任意の電圧、周波数、位相の交流電圧に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路で生成される電圧、周波数、位相の大きさを制御する制御回路と、前記制御回路で制御され、前記インバータ回路が出力する電圧、周波数、位相にて駆動される直流ブラシレスモータを搭載した圧縮機と、を本体内に備えた。【選択図】        図１
2010091269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍サイクルを構成する凝縮器と蒸発器を同一本体内に収納し、直流ブラシレスモータを搭載した圧縮機と、前記モータの回転数を検出する回転数検知手段と、前記回転数検知手段により検出された回転数に応じて印加する電圧の位相を変更する位相変更手段と、前記位相変更手段よりの位相の情報に基づいて前記モータに印加する電圧の位相を変更して印加する電圧波形を生成するインバータ通電波形生成手段と、を前記本体内に備え、前記モータに突極モータを使用し、前記モータの回転数が所定回転数以上の時は前記モータへの通電位相を所定回転数よりも小さい場合に比べて進み位相で通電するようにしたことを特徴とする除湿機。
【請求項２】
可変速度にて駆動される送風機を備え、圧縮機に搭載される直流ブラシレスモータのロータの極数を前記圧縮機の騒音値が前記送風機の騒音値以下となるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の除湿機。
【請求項３】
圧縮機に搭載される直流ブラシレスモータのロータの極数を６極以上としたことを特徴とする請求項２に記載の除湿機。
【請求項４】
圧縮機のＭＡＸ回転数での能力が除湿機に要求される最大除湿能力を満足する下限のストロークボリュームを選定するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の除湿機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は蒸発器と凝縮器が同一本体内に収納され持ち運び可能な除湿機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１９は、特開２０００−２３４７６１号公報で示される従来の除湿機の側断面図であり、図において、１は吸い込み口２の下流側の風路３に設けられた蒸発器であり、その下流には凝縮器４が設けられ更にその下流には送風ダクト５、送風機６、吹き出しタダクト７を介して風向可変ベーン９を有する吹き出し口８が設けられている。また、蒸発器１のドレン口１０の下方には、タンク１１が設置されている。一方、蒸発器１と凝縮器４は、底板１２の上に取り付けられた誘導電動機を搭載した圧縮機１３に冷媒配管にて連結され、冷媒回路を構成している。
【０００３】
次に動作について説明する。圧縮機１３が運転を開始すると、高温高圧の冷媒ガスが凝縮器４に流れ込み、凝縮器４は高温に保たれる。また一方、送風機６により吸い込み口２より吸い込まれた空気１４により凝縮器４の冷媒ガスは冷却され凝縮し、高温高圧の気液混合状態となり、凝縮器４より流出し、更に毛細管（図示せず）を通ることにより低温低圧の冷媒液となり蒸発器１に流入する。蒸発器１の冷媒液は吸い込まれた空気１４により加熱されることにより蒸発し低圧の冷媒ガスとなり圧縮機１３に吸入される。
【０００４】
その時、吸い込み空気１４は蒸発器９で冷却されることにより、空気温度が低下し飽和水蒸気より多く含まれていた水分が結露し、この結露した水分はドレンパン１５によって受けられ、ドレン口１０を通ってタンク１１内に貯められる。このようにして、吸い込み空気１４は蒸発器１を通過することにより冷却されて絶対湿度が低下する。その後、この絶対湿度の低下した吸い込み空気１４は凝縮器４を通過することにより加熱され、常温の除湿空気として送風ダクト５を通り、送風機６により吹き出しダクト７を通り吹き出し口８より放出される。したがって、設置された室内の温度を低下させることなく除湿を行ったり、排出風を用いて洗濯物の乾燥を行うことができる。
【０００５】
図２０は特開平１０−２３８８４０号公報に示された従来の除湿機の制御装置のブロック図で、１Ａは除湿機の運転をオン・オフするための運転スイッチ、３Ａは部屋の温度を検出する温度センサ、４Ａは部屋の湿度を検出する湿度センサ、５Ａはこれら温度センサ３Ａと湿度センサ４Ａからの信号を室温および湿度のデ−タに変換する信号変換手段、６Ａは運転スイッチ１Ａおよび湿度、室温の状態により圧縮機７Ａおよび送風機８Ａの運転を制御する運転制御手段である。
【０００６】
９Ａは部屋の湿度を表示する湿度表示手段、１１Ａは高湿度判定手段、１２Ａは高湿度警告手段である。高湿度判定手段１１Ａは湿度センサ４Ａで検出した湿度デ−タとあらかじめ設定された高湿度と考えられる所定値とを比較して、湿度センサ４で検出した湿度デ−タがこの所定値よりも高く、さらに運転スイッチ１Ａがオフ状態で、除湿機の運転がオフになっているときに前記高湿度警告手段１２Ａを動作させる信号を出力する。この高湿度判定手段１１Ａ、前記信号変換手段５Ａ、および運転制御手段６Ａは、マイクロコンピュ−タ１０Ａで構成されている。通常使用者が運転を指示すると圧縮機７Ａと送風機８Ａが運転される。また温度センサ３Ａ、湿度センサ４Ａを用いて自ｓ動運転されることもある。
【０００７】
図２１は従来の除湿機の電気配線図である。２０は交流１００Ｖの商用電源、２１は圧縮機の運転に交流電圧を入り切りするリレー、２２はモータに誘導電動機（ＩＭ）を搭載した圧縮機である。誘導電動機を搭載した圧縮機２２の運転はリレー２１をＯＮ／ＯＦＦすることによって運転率を調整しながら運転される。除湿量の調整は圧縮機の運転率を調整したり、送風機６の回転数を制御することで行っている。
【０００８】
図２２は従来の除湿機に搭載されている圧縮機のモータステータの構造図である。図において１０１Ａはステータの巻き線、１０２Ａは鋼板を積層したステータコアである。ステータ巻き線１０１Ａは分布巻きで巻かれており、ステータコア１０２Ａの隣接しないスロット間をわたるように巻かれている。
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−２３４７６１号公報
【特許文献２】特開平１０−２３８８４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
以上のように従来の除湿機では、圧縮機モータが誘導電動機であり、しかもＯＮ／ＯＦＦ運転のみしか行えなかった。したがって、除湿機本体内に圧縮機を可変速で駆動するための駆動装置を備えていなかった。また、圧縮機モータが二次銅損を伴う誘導電動機でありモータ効率が悪く消費電力が大きかった。また、同一除湿能力に対する圧縮機の消費電力も大きかった。またステータ巻き線が離れたスロット間をわたるため、巻き線長が長く、巻き線重量も大きくなり、除湿機の重量が大きくなっていた。また、巻き線長が長く必要なため一次銅損も大きくなりモータ効率が悪く同一除湿能力に対する圧縮機の消費電力が大きくなっていた。したがって、除湿機にしめる圧縮機の消費電力量は大きいため、除湿機全体の消費電力も大きくなっていた。
【００１１】
またモータの効率が悪いため、同一出力を得るためには大きなモータが必要となり圧縮機の重量および容積も大きく必要になっていた。除湿機にしめる圧縮機の重量、容積比率は大いため、室内を持ち運べ一台で家屋内のどこでも除湿、洗濯物乾燥が可能としたい除湿機に従来の誘導電動機を搭載した場合、除湿機が重く大きくなるため持ち運びに不便であった。
【００１２】
さらに、モータが誘導電動機のＯＮ／ＯＦＦ運転であるため、圧縮機の回転数は同期速度近傍の回転数しか得られない。そのためストロークボリュームをあげる事でしか、同一圧力条件に対し除湿能力を高める事はできない。このため最高除湿能力を高めようとストロークボリュームを大きくすればするほど、低除湿運転時の運転率が下がりＯＮ／ＯＦＦロスが大きくなり運転率の低い低除湿運転時の消費電力が大きくなってしまう。また低除湿運転時、除湿量を小さくするため送風機の回転数を高除湿運転時より落とした場合、送風機の騒音は下がるのに対し、圧縮機の騒音は高除湿運転時とほぼ同じであり、除湿量が小さな運転にもかかわらず騒音の大きな除湿機となっていた。
【００１３】
さらに従来の除湿機では圧縮機の回転数を可変速することができなかったため電源の周波数近傍でしか同期して運転されることがなく、除湿能力を大きくするためには圧縮機のストロークボリュームを大きくする必要があり、重くなっていた。したがって、室内を持ち運べ一台で家屋内のどこでも除湿、洗濯物乾燥が可能である除湿機としては持ち運びに不便であった。
【００１４】
本発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、可変速運転が可能な小型、軽量で持ち運びやすい除湿機を得ることを目的とする。また、消費電力の少ない除湿機を得ることを目的とする。また、低騒音な除湿機を得ることを目的とする。また、低振動で信頼性の高い除湿機を得ることを目的とする。また、低コストな除湿機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る除湿機は、冷凍サイクルを構成する凝縮器と蒸発器を同一本体内に収納し、直流ブラシレスモータを搭載した圧縮機と、可変速度にて駆動される送風機と、モータへ印加する印加電圧の通電幅を変更するように指示する通電幅切り替え手段と、通電幅切り替え手段よりの通電幅の情報に基づいてモータに印加する矩形波状の印加電圧の電圧波形を生成するインバータ通電波形生成手段と、を本体内に備え、圧縮機の騒音値が送風機の騒音値よりも大きくならないようにモータへ印加する電圧の通電幅を変更するようにしたものである。
【００１６】
本発明に係る除湿機は、圧縮機に搭載されたモータの回転数を検出する回転数検知手段と、回転数検知手段により検出された回転数に応じてモータへ印加する印加電圧の通電幅を変更するように指示する通電幅切り替え手段と、通電幅切り替え手段よりの通電幅の情報に基づいてモータに印加する矩形波状の印加電圧の電圧波形を生成するインバータ通電波形生成手段と、を備え、モータの回転数に応じてモータへ印加する電圧の通電幅を変更するようにしたものである。
【００１７】
本発明に係る除湿機は、送風機の回転数を検知する送風機回転数検知手段と、送風機回転数検知手段により検出された送風機の回転数に応じて圧縮機のモータへ印加する印加電圧の通電幅を変更するように指示する通電幅切り替え手段と、通電幅切り替え手段よりの通電幅の情報に基づいて圧縮機のモータに印加する矩形波状の印加電圧の電圧波形を生成するインバータ通電波形生成手段と、を備え、送風機の回転数に応じて圧縮機のモータへ印加する電圧の通電幅を変更するようにしたものである。
【００１８】
本発明に係る除湿機は、圧縮機に搭載されたモータの回転数が所定回転数以上の時は圧縮機への通電幅を１３０度より小さい通電角にて通電し、所定回転数より小さい場合は圧縮機への通電幅を１３０度以上の通電角にて通電するようにしたものである。
【００１９】
本発明に係る除湿機は、冷凍サイクルを構成する凝縮器と蒸発器を同一本体内に収納し、交流電圧を直流電圧に変更するコンバータ回路と、コンバータ回路にて直流に変換された電圧を使用して任意の電圧、周波数、位相の交流電圧に変換するインバータ回路と、インバータ回路で生成される電圧、周波数、位相の大きさを制御する制御回路と、制御回路で制御され、インバータ回路が出力する電圧、周波数、位相にて駆動される直流ブラシレスモータを搭載した圧縮機と、モータの回転数を検出する回転数検知手段と、回転数検知手段により検出された回転数に応じて前記コンバータ回路の出力電圧を変更するコンバータ出力電圧変更手段と、を本体内に備えたものである。
【００２０】
本発明に係る除湿機は、コンバータの出力電圧を少なくとも二段階以上にしたものである。
【００２１】
本発明に係る除湿機は、冷凍サイクルを構成する凝縮器と蒸発器を同一本体内に収納し、直流ブラシレスモータを搭載した圧縮機と、モータの回転数を検出する回転数検知手段と、回転数検知手段により検出された回転数に応じて印加する電圧の位相を変更する位相変更手段と、位相変更手段よりの位相の情報に基づいてモータに印加する電圧の位相を変更して印加する電圧波形を生成するインバータ通電波形生成手段と、を本体内に備え、モータに突極モータを使用し、モータの回転数が所定回転数以上の時はモータへの通電位相を所定回転数よりも小さい場合に比べて進み位相で通電するようにしたものである。
【００２２】
本発明に係る除湿機は、圧縮機に搭載される直流ブラシレスモータのステータ巻き線を集中巻き方式としたものである。
【００２３】
本発明に係る除湿機は、圧縮機に搭載される直流ブラシレスモータのロータのマグネットを希土類磁石としたものである。
【００２４】
本発明に係る除湿機は、可変速度にて駆動される送風機を備え、圧縮機に搭載される直流ブラシレスモータのロータの極数を圧縮機の騒音値が送風機の騒音値以下となるようにしたものである。
【００２５】
本発明に係る除湿機は、圧縮機に搭載される直流ブラシレスモータのロータの極数を６極以上としたものである。
【００２６】
本発明に係る除湿機は、圧縮機のＭＡＸ回転数での能力が除湿機に要求される最大除湿能力を満足する下限のストロークボリュームを選定するようにしたものである。
【００２７】
本発明に係る除湿機は、シングルロータリ圧縮機と、圧縮機のトルク変動を予め記憶しておく圧縮機トルク記憶手段と、を備え、圧縮機トルク記憶手段に記憶されている圧縮機のトルク変動に略一致するようにモータのトルクを出力するようにしたものである。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係る除湿機は、冷凍サイクルを構成する凝縮器と蒸発器を同一本体内に収納し、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ回路と、コンバータ回路にて直流に変換された電圧を使用して任意の電圧、周波数、位相の交流電圧に変換するインバータ回路と、インバータ回路で生成される電圧、周波数、位相の大きさを制御する制御回路と、制御回路で制御され、インバータ回路が出力する電圧、周波数、位相にて駆動される直流ブラシレスモータを搭載した圧縮機と、を本体内に備えたので、持ち運びができ、しかも圧縮機を可変速で駆動することにより除湿能力を連続的に可変することができるため、除湿能力を任意に設定できる除湿機が得られる。
【００２９】
本発明に係る除湿機は、インバータ回路の電圧生成方式をパルス幅変調方式としたので、低コストで制御のしやすいインバータ回路を備えることができ低コストな除湿機が得られる。
【００３０】
本発明に係る除湿機は、インバータ回路のパルス幅変調の変調周波数を１０．７ｋＨｚ以上にしたので、ＰＷＭの変調用搬送波による騒音への影響の小さい除湿機を得ることができる。
【００３１】
本発明に係る除湿機は、インバータ回路によって圧縮機を可変速にて駆動して除湿能力を可変させるようにしたので、ＯＮ／ＯＦＦによる損失が低減でき、低除湿運転時において必要除湿量を確保しつつ除湿機全体としての損失を低減させる事ができる。また、連続的に除湿能力を変更できるので、要求に応じた除湿量に対応でき、除湿能力の設定の自由度の高い除湿機が得られる。
【００３２】
本発明に係る除湿機は、冷凍サイクルを構成する凝縮器と蒸発器を同一本体内に収納し、直流ブラシレスモータを搭載した圧縮機と、可変速度にて駆動される送風機と、モータへ印加する印加電圧の通電幅を変更するように指示する通電幅切り替え手段と、通電幅切り替え手段よりの通電幅の情報に基づいてモータに印加する矩形波状の印加電圧の電圧波形を生成するインバータ通電波形生成手段と、を本体内に備え、圧縮機の騒音値が送風機の騒音値よりも大きくならないようにモータへ印加する電圧の通電幅を変更するようにしたので、耳障りな圧縮機の騒音が目立たなくなり、低騒音な除湿機が得られる。
【００３３】
本発明に係る除湿機は、圧縮機に搭載されたモータの回転数を検出する回転数検知手段と、回転数検知手段により検出された回転数に応じてモータへ印加する印加電圧の通電幅を変更するように指示する通電幅切り替え手段と、通電幅切り替え手段よりの通電幅の情報に基づいてモータに印加する矩形波状の印加電圧の電圧波形を生成するインバータ通電波形生成手段と、を備え、モータの回転数に応じてモータへ印加する電圧の通電幅を変更するようにしたので、最大除湿能力を落とす事なく、低回転時に問題となる圧縮機騒音が送風機騒音よりも突出する事がなくなり、室内で使用される除湿機の騒音を小さく押さえることのできる除湿機を得ることができる。
【００３４】
本発明に係る除湿機は、送風機の回転数を検知する送風機回転数検知手段と、送風機回転数検知手段により検出された送風機の回転数に応じて圧縮機のモータへ印加する印加電圧の通電幅を変更するように指示する通電幅切り替え手段と、通電幅切り替え手段よりの通電幅の情報に基づいて圧縮機のモータに印加する矩形波状の印加電圧の電圧波形を生成するインバータ通電波形生成手段と、を備え、送風機の回転数に応じて圧縮機のモータへ印加する電圧の通電幅を変更するようにしたので、最大除湿能力を落とす事なく、低回転時に問題となる圧縮機騒音が送風機騒音よりも突出する事がなくなり、室内で使用される除湿機の騒音を小さく押さえることのできる除湿機を得ることができる。
【００３５】
本発明に係る除湿機は、圧縮機に搭載されたモータの回転数が所定回転数以上の時は圧縮機への通電幅を１３０度より小さい通電角にて通電し、所定回転数より小さい場合は圧縮機への通電幅を１３０度以上の通電角にて通電するようにしたので、騒音値は低く抑えつつ運転限界を広くすることのできる除湿機を得ることができる。
【００３６】
本発明に係る除湿機は、冷凍サイクルを構成する凝縮器と蒸発器を同一本体内に収納し、交流電圧を直流電圧に変更するコンバータ回路と、コンバータ回路にて直流に変換された電圧を使用して任意の電圧、周波数、位相の交流電圧に変換するインバータ回路と、インバータ回路で生成される電圧、周波数、位相の大きさを制御する制御回路と、制御回路で制御され、インバータ回路が出力する電圧、周波数、位相にて駆動される直流ブラシレスモータを搭載した圧縮機と、モータの回転数を検出する回転数検知手段と、回転数検知手段により検出された回転数に応じて前記コンバータ回路の出力電圧を変更するコンバータ出力電圧変更手段と、を本体内に備えたので、運転範囲全域で高効率な除湿機を得ることができる
【００３７】
本発明に係る除湿機は、コンバータの出力電圧を少なくとも二段階以上にしたので、簡単な構成で出力電圧が変更でき、低コストの除湿機が得られる。
【００３８】
本発明に係る除湿機は、冷凍サイクルを構成する凝縮器と蒸発器を同一本体内に収納し、直流ブラシレスモータを搭載した圧縮機と、モータの回転数を検出する回転数検知手段と、回転数検知手段により検出された回転数に応じて印加する電圧の位相を変更する位相変更手段と、位相変更手段よりの位相の情報に基づいてモータに印加する電圧の位相を変更して印加する電圧波形を生成するインバータ通電波形生成手段と、を本体内に備え、モータに突極モータを使用し、モータの回転数が所定回転数以上の時はモータへの通電位相を所定回転数よりも小さい場合に比べて進み位相で通電するようにしたので、モータの損失を押さえ運転範囲全般にわたって高効率な除湿機を得る事ができる。
【００３９】
本発明に係る除湿機は、圧縮機に搭載される直流ブラシレスモータのステータ巻き線を集中巻き方式としたので、ステータのコイルエンド部分の大きさを従来の誘導電動機に比べて小さくでき、同一出力であれば巻き線の重量、抵抗を小さくすることができ、高効率で軽量・コンパクトな除湿機が得られる。
【００４０】
本発明に係る除湿機は、圧縮機に搭載される直流ブラシレスモータのロータのマグネットを希土類磁石としたので、ステータコアの積み厚も小さくて済み、さらに同一出力あたりのモータの重量および大きさを大幅に小さくすることのできる除湿機を得ることができる。
【００４１】
本発明に係る除湿機は、可変速度にて駆動される送風機を備え、圧縮機に搭載される直流ブラシレスモータのロータの極数を圧縮機の騒音値が送風機の騒音値以下となるようにしたので、圧縮機の騒音を送風機騒音よりも小さくなるようにでき、耳障りな圧縮機音が送風機の風音でマスクされ、騒音の静かな、特に低除湿運転時でも圧縮機音のしない除湿機が得られる。
【００４２】
本発明に係る除湿機は、圧縮機に搭載される直流ブラシレスモータのロータの極数を６極以上としたので、圧縮機の騒音を送風機騒音よりも小さくなるようにでき、騒音の静かな、特に低除湿運転時でも圧縮機音のしない除湿機が得られる。
【００４３】
本発明に係る除湿機は、圧縮機のＭＡＸ回転数での能力が除湿機に要求される最大除湿能力を満足する下限のストロークボリュームを選定するようにしたので、高除湿運転時の必要除湿能力を確保しつつ圧縮機の大きさや重量を小さくでき、しかも除湿機全体の振動が小さくなり配管に亀裂などの起こらない信頼性の高い除湿機が得られる。
【００４４】
本発明に係る除湿機は、シングルロータリ圧縮機と、圧縮機のトルク変動を予め記憶しておく圧縮機トルク記憶手段と、を備え、圧縮機トルク記憶手段に記憶されている圧縮機のトルク変動に略一致するようにモータのトルクを出力するようにしたので、低振動で信頼性の高い、除湿機全体の重量の軽い、持ち運びに便利な除湿機を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１を表す除湿機の側断面図であり、図において、１００は吸い込み口２の下流側の風路３に設けられた蒸発器であり、その下流には凝縮器４００が設けられ更にその下流には送風ダクト５、送風機６、吹き出しダクト７を介して風向可変ベーン９を有する吹き出し口８が設けられている。また、蒸発器１００の下方に設けられているドレン口１０の斜め下方には、タンク１１が設置され、ドレン口１０とタンク１１とはパイプなどで接続されている。
【００４６】
一方、蒸発器１００と凝縮器４００は底板１２の上に取り付けられた直流ブラシレスモータ（ＤＣＢＬＭ）を搭載した圧縮機１３０に冷媒配管にて連結され、冷凍サイクルを構成している。２３は直流ブラシレスモータを搭載した圧縮機１３０を回転速度を可変に駆動するための電力変換器である。ここで、凝縮器４００、蒸発器１００、絞り装置、圧縮機１３０、送風機６、電力変換器２３、タンク１１などは除湿器本体２００内に収納され、持ち運びができるように構成されている。
【００４７】
次に動作について説明する。ＤＣＢＬＭ搭載圧縮機１３０が運転を開始すると、圧縮された高温高圧の冷媒ガスが凝縮器４００に流れ込み、凝縮器４００は高温に保たれる。また一方、送風機６の動作により吸い込み口２から吸い込まれた空気１４により凝縮器４００の冷媒ガスは冷却され凝縮し、高温高圧の気液混合状態となり、凝縮器４００より流出し、更に毛細管や膨張弁などの絞り装置（図示せず）を通ることにより減圧されて低温低圧の冷媒液となり蒸発器１００に流入する。蒸発器１００の冷媒液は吸い込まれた空気１４により加熱されることにより蒸発し低圧の冷媒ガスとなりＤＣＢＬＭ搭載圧縮機１３０に吸入される。
【００４８】
その時、吸い込み空気１４は蒸発器１００で冷却されることにより、空気温度が低下し飽和水蒸気より多く含まれていた水分が結露し、この結露した水分はドレンパン１５によって受けられ、ドレン口１０を通ってタンク１１内に貯められる。このようにして、吸い込み空気１４は蒸発器１００を通過することにより冷却されて絶対湿度が低下する。その後、この絶対湿度の低下した吸い込み空気１４は凝縮器４００を通過することにより加熱され、常温の除湿空気として送風ダクト５を通り、送風機６により吹き出しダクト７を通り吹き出し口８より放出される。したがって、設置された室内の温度を低下させることなく除湿を行ったり、排出風を用いて洗濯物の乾燥を行うことができる。
【００４９】
図２はこの発明の実施の形態１を表す除湿機の電気配線図である。２０は交流１００Ｖ（あるいは２００V）の商用電源、２３は圧縮機の運転速度を可変することのできる直流ブラシレスモータ（ＤＣＢＬＭ）駆動用の電力変換器、１３０はモータに直流ブラシレスモータを搭載した圧縮機である。
【００５０】
図３はこの発明の実施形態１を表す除湿機の直流ブラシレスモータ駆動用電力変換器のブロック図である。図において、２３は電力変換器、３０は除湿機外部に出入りするノイズ等を抑制するフィルタ回路、３１は商用電源２０により入力される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ回路、３２はコンバータ回路３１で得られた直流電圧を任意の電圧、周波数、位相の交流電圧に変換できるインバータ回路、３３はインバータ回路３２、コンバータ回路３１および除湿機全体の各部（たとえば、送風機、ルーバー、スイッチ、表示など）を制御する制御回路であり専用の電源を備えている。３４はモータ線電圧から圧縮機モータのロータの位置情報を出力する位置検知回路である。
【００５１】
次に動作について説明する。商用電源２０から入った交流電圧はフィルタ回路３０を通過した後コンバータ回路３１にて直流に変換される。変換された直流をインバータ回路３２で交流電圧に変換し直流ブラシレスモータ（ＤＣＢＬＭ）を運転する。ＤＣＢＬＭは同期モータであるため、インバータ回路３２の交流位相をＤＣＢＬＭ搭載の圧縮機１３０のロータと同期させる必要があり、そのために位置検知回路３４がモータの相電圧をもとにロータの位置情報を制御回路３３に伝達し、制御回路３３はインバータ回路３２の交流位相をロータ位置に同期させるように指示する。
【００５２】
このように、本発明では、直流ブラシレスモータを搭載した圧縮機と、この圧縮機を可変速で駆動する電力変換器（コンバータ回路やインバータ回路など）とを除湿機本体内に収納しているので、小型で軽量でしかも圧縮機を可変速で駆動することにより除湿能力を連続的に可変することができるため、除湿能力を任意に設定できる。
【００５３】
ＤＣＢＬＭは回転力発生に必要な磁力を永久磁石より得ているため、一次磁束の一部で二次電流を発生さ回転力を得る誘導電動機（ＩＭ）に比べ損失が無くモータとしての効率が高い。このように本発明では除湿機の圧縮機モータを効率の良いＤＣＢＬＭを用いたことで、除湿機全体の消費電力の大部分を占める圧縮機での消費電力が下がり、消費電力の少ない除湿機が得られる。
【００５４】
また、除湿機の圧縮機モータに効率の良いＤＣＢＬＭを用いたことで、同一出力であれば従来の誘導電動機（ＩＭ）に比べモータの重量、サイズを小さくできるため、圧縮機が小型、軽量になり、したがって軽くて小型で持ち運びに便利な除湿機が得られる。さらに除湿機の圧縮機モータを効率の良いＤＣＢＬＭを用いたことで、従来と同じ消費電力の除湿機に適用した場合は、モータ効率のＵＰ分を熱交換器のサイズに振り替えたり、あるいは効率ＵＰ分の電力で送風機を高速で運転して風量を大きくすることによって、冷媒回路の蒸発器、凝縮器の重量およびサイズを小さく（蒸発器、凝縮器を幅方向や高さ方向に小さく）でき、圧縮機の小型、軽量化に加えて更なる小型、軽量で持ち運びに便利な除湿機が得られる。
【００５５】
すなわち、除湿機の幅寸法が従来は図１９のようにＡ+Ｃであったものが、本発明では圧縮機１３０の胴径、蒸発器１００の幅寸法および凝縮器４００の幅寸法を小さくできるため除湿機全体の幅寸法をＡ＋Ｂ（Ｂ＜Ｃ）にすることが可能になる。したがって、持ち運びに便利なだけでなく収納する場合も場所を選ばない除湿機が得られる。
【００５６】
実施の形態２．
図４は本発明の実施形態２を表す同一ストロークボリューム、同一圧力条件時の出力および効率の関係を表す図である。図において、横軸は圧縮機の電気回転数を表し、縦軸は圧縮機の入力電力と効率を表している。図において、４０は本発明の圧縮機入力電力を表しており、可変速にて連続的に変化している。４１は本発明の高除湿運転時、４２は本発明の低除湿運転時のそれぞれの入力電力のポイントを表している。また４３、４４は周波数が６０Ｈｚ、５０Ｈｚ時の従来の誘導電動機（ＩＭ）を搭載した圧縮機の入力電力を表している。
【００５７】
また、図４において、５３は本発明の電力変換器効率、５４は本発明のモータ効率、５５は電力変換器効率５３とモータ効率５４を加味した本発明のモータ総合効率を表しており、可変速にて連続的に変化している。５６、５７は周波数が６０、５０Ｈｚ時の従来の誘導電動機（ＩＭ）を搭載した圧縮機の高除湿運転時の圧縮機入力電力４３および低除湿運転時の圧縮機入力電力４４に対応した回転数での圧縮機効率を表している。また、５１、５２は高除湿運転時の圧縮機入力電力４１および低除湿運転時の圧縮機入力電力４２に対応した回転数での本発明の高除湿運転条件時、低除湿運転条件時の圧縮機総合効率のポイントを表している。
【００５８】
本実施の形態では、実施の形態１で示した除湿機に加えて、図４の４１のポイントで示される高除湿運転時のように、高除湿運転が要求されると制御回路３３はインバータ回路３２もしくはコンバータ回路３１にモータに印加する電圧を上昇させ圧縮機１３０の回転数を通常より上げて運転するように指示を出す。また図４の４２のポイントで示される低除湿運転時のように、低除湿能力要求時は、圧縮機１３０の回転数を低下させるように指示を出す。
【００５９】
本発明の除湿機では、高除湿能力要求に対し従来の非可変速の圧縮機を搭載した除湿機に比べて圧縮機出力を上げ除湿能力を高める事ができる。また、低除湿運転時はモータの高効率を維持しつつ回転数を低下させ冷凍サイクルの出力そのものを絞り連続的に圧縮機を運転するので、ＯＮ／ＯＦＦによる損失が低減できる。しかもモータ効率が良いので、低除湿運転時において必要除湿量を確保しつつ除湿機全体としての損失を低減させる事ができる。また、連続的に除湿能力を変更できるので、要求に応じた除湿量に対応でき、また、除湿能力あたりの損失の小さな除湿機が得られる。
【００６０】
また、本発明の除湿機では、圧縮機の回転数を上げる事で除湿能力を上げることができるので、同一除湿能力ならストロークボリュームの小さな圧縮機で良くなり、圧縮機の重量、サイズを小さくでき軽くて小型で持ち運びに便利な除湿機が得られる。また、圧縮機の回転数を上げることによって除湿能力を上げることができるので、従来の可変速のできない誘導電動機を搭載した除湿機と同じ除湿能力を得ようとすれば、冷媒回路の蒸発器、凝縮器の重量およびサイズを小さく（蒸発器、凝縮器の幅、厚さおよび高さを小さく）でき、軽くて小型で持ち運びに便利な除湿機が得られる。
【００６１】
また、低除湿能力側では従来に比べ圧縮機の回転数を小さくすることができるので、圧縮機の騒音を低下させることができ、音の静かな除湿機が得られる。したがって、モータと圧縮機容器内壁間に騒音振動の機械的緩和機構を持たないモータを圧縮機容器へ直付けした構造の小型で軽いロータリー圧縮機を用いた除湿機に適用した場合に特に騒音低減の効果が高くなる。
【００６２】
実施の形態３．
図５は本発明の実施の形態３を表す圧縮機の騒音および出力を示した図である。図において、横軸は圧縮機の回転数を表し、縦軸は騒音値および出力を表している。６１、７１は高除湿運転時の本発明の除湿機の最大負荷時の運転ポイントを、６２、７２は低除湿運転時の本発明の除湿機の最大負荷時の運転ポイントを表している。６３は除湿機の圧縮機回転数に対応した送風機のみを運転させた時の送風機の騒音のオーバーオール値を表している。
【００６３】
また、６４、６５、６６は本実施の形態の圧縮機を通電休止区間を含むセンサレスでそれぞれ１２０度、１５０度、１３０度の矩形波通電方式で可変速で連続的に駆動した場合の圧縮機の騒音オーバーオール値を表している。７３は最大負荷時における本発明の除湿機の回転数に対応した圧縮機出力を表している。また、７４、７５、７６は圧縮機のＤＣＢＬＭをそれぞれ１２０度、１５０度、１３０度通電方式で駆動した場合の限界運転範囲（最大出力限界）である。ここで、圧縮機および送風機の騒音は無響室で、除湿機本体から同一距離でおのおの単体で動作させた時の騒音のオーバーオール値を表している。
【００６４】
図より、圧縮機の騒音値は１２０度通電、１３０度通電、１５０度通電の順に低くなっており、また、送風機の騒音値の方が圧縮機の騒音値よりも圧縮機の回転数の増加に伴って増加割合が大きくなっている。たとえば、１２０度通電の場合は、圧縮機回転数の小さい低除湿運転条件では圧縮機騒音の方が送風機騒音よりも大きいが、圧縮機回転数の大きい高除湿運転条件では送風機騒音の方が圧縮機騒音よりも大きくなっている。
【００６５】
また、最大運転出力（最大運転限界）についても、１２０度通電、１３０度通電、１５０度通電の順に低くなり回転数の上昇とともに最大出力は低下している。また、圧縮機の最大運転範囲７３は、回転数の増加につれて大きくなっている。たとえば、１３０度通電の場合は、回転数の小さい低除湿運転条件では最大出力の方が圧縮機の最大運転範囲よりも大きく運転範囲に余裕があるが、回転数の大きい高除湿運転条件では圧縮機の最大運転範囲の方が最大出力よりも大きくなっており、運転できない領域が存在することを表している。
【００６６】
本実施の形態では、実施の形態１で説明した除湿機において、図５の６１、７１で示されるポイントすなわち圧縮機の回転数が高い高除湿運転条件ではＤＣＢＬＭへ１２０度通電方式にして、６２、７２で示されるポイントすなわち圧縮機の回転数の低い低除湿運転条件では１５０度通電とすることによって、騒音値は低く抑えつつ運転限界を広くすることが可能としている。
【００６７】
すなわち、送風機騒音が低く要求される負荷も小さい低除湿運転条件では、送風機騒音に比べ圧縮機騒音が低くなるのは１３０度通電以上の通電幅で運転する場合であることがわかる。したがって、送風機騒音に比べ圧縮機騒音が低くなる通電幅である１３０度通電以上で運転すれば、除湿機全体の騒音を下げる事もできる。ただし、通電幅を大きくすればするほど圧縮機の騒音値が下がるので、本実施の形態では１３０度通電よりも１５０度通電にするようにしている。
【００６８】
また、圧縮機に高出力が求められる高除湿運転領域では、運転限界を満足する１２５度通電以下の通電幅とすれば、圧縮機の騒音値も送風機の騒音値よりも低くすることができるので、除湿機としての騒音値を小さくでき、しかも運転範囲を大きくすることができる。したがって、本実施の形態では、１３０度以下（正確にいうと１２５度以下）である１２０度にするようにしている。
【００６９】
図６は本実施の形態の制御回路の構成を表すブロック図である。図において、３４は位置検出回路、３３は制御回路、３２はインバータ回路、１３０は圧縮機である。制御回路３３は、回転数検知手段３３１、通電幅切り替え手段３３２、インバータ通電波形生成手段３３３により構成されている。
【００７０】
位置検知回路３４により検知されたロータの位置信号に基づいて回転数検知手段３３１は圧縮機１３０のモータの回転数を検出する。通電幅切り替え手段３３２は、回転数検知手段３３１により検出された回転数が所定の回転数以上かどうかを判断し、所定の回転数以上であれば通電幅を変更するようにインバータ通電波形生成手段３２に指示する。インバータ通電波形生成手段３２では、指示された通電幅にてインバータを駆動するための通電波形を生成する。インバータ回路３２は通電波形生成手段３３３にて生成された通電幅の通電波形にてＤＣＢＬＭを搭載した圧縮機１３０を駆動する。
【００７１】
本実施の形態の通電幅切り替え手段３３２内の切り替え判断の様子を図７にて説明する。図７は、通電幅切り替え手段の通電幅切り替えの様子を説明するフローチャート図である。図において、ＳＴ１は回転数検知手段３３１にて検知された回転数が所定の回転数以上かどうかを判断する回転数判断ステップ、ＳＴ２はステップＳＴ１にて判断された回転数が所定値（たとえば５０ｒｐｓ）以上であれば、通電幅を第１の所定値（たとえば１２５度以下である１２０度）に変更し、ＳＴ３では回転数が第２の所定値（たとえば１３０度以上である１５０度）に変更するようにインバータ通電波形生成手段３３３に指示を出す。
【００７２】
本実施の形態では、圧縮機モータの回転数ごとの通電幅と騒音の関係を予め把握して、送風機の騒音よりも圧縮機の騒音の方が小さくなるように圧縮機の回転数に応じた印加電圧の通電幅にて矩形波状の電圧波形を印加することによって、耳障りな圧縮機の騒音が目立たなくなるようにしている。
【００７３】
しかし、圧縮機の回転数に応じて印加電圧の通電幅を変更しなくてもよく、送風機の騒音と回転数の関係より、送風機の回転数に応じて圧縮機モータへ印加する印加電圧の通電幅を変更するようにしてもよい。この場合は、送風機の回転数を検出する送風機回転数検出手段と、送風機の回転数に対応して圧縮機の騒音が送風機騒音よりも小さくなる印加電圧の通電幅を記憶しておき、検出した送風機の回転数に応じて圧縮機モータへ印加する印加電圧の通電幅の情報を指示する通電幅切り替え手段と、を設ければよい。
【００７４】
このようにＤＣＢＬＭの通電角を送風機騒音に応じて変化させるようにしたので最大除湿能力を落とす事なく、低回転時に問題となる圧縮機騒音が送風機騒音よりも突出する事がなくなり、室内で使用される除湿機の騒音を小さく押さえることができる。圧縮機騒音を小さく押さえる事で、防音構造が簡略化でき、しかも防音材料も少なく済むので、サイズを小さくでき、軽くて小型で持ち運びに便利で低コストの除湿機が得られる。したがって、レシプロ圧縮機などのように中吊り構造でモータと圧縮機容器内壁間に機械的緩和機構を有する大形のものよりは、モータと圧縮機容器内壁間に騒音振動の機械的緩和機構を持たないモータを圧縮機容器へ直付けした構造の小型で軽いロータリー圧縮機を用いた除湿機に適用した場合に特に騒音低減の効果が高くなる。
【００７５】
実施の形態４．
図８は本発明の実施の形態４を表す除湿機に搭載された圧縮機の回転数とモータ効率の関係を表す図である。図において、横軸は圧縮機の回転数を表し、縦軸はモータの効率を表している。８３は圧縮機に搭載されたＤＣＢＬＭへの通電位相の進み角が１５度の場合のＤＣＢＬＭのモータ効率曲線を表し、８４は通電位相の進み角が０度の場合のＤＣＢＬＭのモータ効率曲線を表している。図より、回転数の大きい高除湿運転時は通電角の進み位相角を１５度にし、回転数の小さい低除湿運転時は通電角の進み位相角を０度にすれば、常にモータ効率を良い状態で使用することができる。ここで、８１は本発明の高除湿運転時の圧縮機に搭載されたＤＣＢＬＭの運転ポイントを、８２は本発明の低除湿運転時のＤＣＢＬＭの運転ポイントを表している。
【００７６】
通常のＤＣＢＬＭでは電気的にインダクタンス成分があるため高速時は進み位相で通電する方が効率が大きいので、本発明では、回転数に応じて通電する進み位相角度を変更するようにしている。たとえば、本実施の形態では実施の形態１に示した除湿機において図６の８１、８２のポイントで示したように高除湿運転時は高回転領域でモータ効率の良い１５度進み位相の通電を行い、低除湿運転時は低回転領域で効率の良い進み位相の無い０度通電を行うようにしている。
【００７７】
このように、運転条件（たとえば回転速度）に応じて通電位相の進みを調整することによって、モータの損失を押さえ運転範囲全般にわたって高効率な除湿機を得る事ができる。従来と同等の効率でよければ、実施の形態１でも説明したように効率のＵＰ分で圧縮機および熱交換器を小さくできるので、軽くて小型で持ち運びに便利な除湿機が得られる。
【００７８】
また、ロータの回転位置に依存して線間インダクタンスが変化する場合に発生するリラクタンストルクが大きくなる突極比の大きなＤＣＢＬＭを使用すれば、リラクタンストルクを利用して制御できるため、リラクタンストルクを利用しない場合に比べて同じ電圧であっても回転数のＵＰが望め、立ちあがり特性が向上する。
【００７９】
すなわち、印加電圧が頭打ちになって回転数の増加ができない場合であっても、リラクタンストルクを利用して制御することによって、通電位相を進めることができ、電圧が同じであっても回転数を増加させることができるようになる。したがって、積極的にリラクタンストルクを活用し高速領域側での回転数範囲を広げる事ができ、また、運転開始後すばやい除湿能力の立上り特性が得られ、衣類乾燥時間が短く、乾燥しようとする衣類の雑菌繁殖によるいやな匂いのしない除湿機が得られる。
【００８０】
実施の形態５．
図９は本発明の実施の形態５を表す除湿機に搭載された圧縮機の回転数と電力変換器の効率を含んだモータの総合効率を表した図である。図において、横軸は圧縮機の回転数を表し、縦軸はモータの総合効率を表している。図において、９３、９４はインバータ入力の直流電圧がそれぞれ２４０Ｖ、１２０Ｖ時の各電圧条件における効率曲線である。図より、回転数の大きい高除湿運転時はインバータの直流電圧を２４０Ｖにし、回転数の小さい低除湿運転時は直流電圧を１２０Ｖにすれば、常にモータ効率を良い状態で使用することができる。
【００８１】
ここで、９１は、本発明の除湿機に搭載された圧縮機のＤＣＢＬＭの高除湿運転時の運転ポイントを表し、９２は低除湿運転時のＤＣＢＬＭの運転ポイントを表しており、本発明ではインバータの直流電圧を切り替えて高除湿運転時も低除湿運転時も効率の良い状態で使用するようにしている。図においては、２つの曲線９１と９２の交差する回転数が４０（ｒｐｓ）の場合を示している。したがって、本実施の形態では、回転数４０（ｒｐｓ）を境にしてインバータの直流電圧を１２０Ｖあるいは２４０Ｖに切り替えるようにすれば良い。
【００８２】
本実施の形態では実施の形態1に示した除湿機に加えて、コンバータ回路３１を二段階の直流電圧幅（１２０Ｖと２４０Ｖの二段階）に切り替えられるようにし、また、インバータ回路３２の電圧可変方式をパルス幅変調（ＰＷＭ）方式としている。ＰＷＭ方式は、低コストで制御がしやすいため使用している。図１０は、除湿機のインバータ回路の電力スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態を表す図である。ＰＷＭ方式では図１０に示されるように、変調用搬送の１周期Ｔｃ（キャリア周期）内での電圧印加の時間比率（ＯＮ時間とＯＦＦ時間の割合）を変化させる事でモータへの印加電圧を可変するようにしている。
【００８３】
図９においてコンバータ回路３１の出力電圧が２４０Ｖと高い場合は９３で示されるようにＤＣＢＬＭの誘起電圧の高い高速領域まで高効率で回転できるが、低回転領域では必要な電圧を得るためにＰＷＭ方式では通電幅を短くする（ＯＮ時間を短くする）必要があり、モータの変調用搬送波の周期に連動した電流リップルが大きくなり、モータの鉄損増加およびインバータ回路３２におけるスイッチング損失比率の増大による効率低下が発生する。
【００８４】
しかし、９４で示したコンバータ回路３１の出力直流電圧が低い１２０Ｖの条件では低回転領域であってもＰＷＭの通電幅を広くできるので、モータへの電流リップルを小さくすることができ、鉄損、スイッチ損、搬送波音共に小さくできる。但し、１２０Ｖの条件では、モータに印加できる電圧の最大値が９３の条件（２４０Ｖ）に比べて小さいので、モータの誘起電圧の高い高速領域では必要な電圧が印可されないため運転はできない。
【００８５】
したがって、本実施の形態では高回転領域で運転される高除湿運転時は高速運転可能で高効率な直流電圧の高い（２４０Ｖの条件）９３の効率曲線上の運転ポイント９１で運転を行う。また低速で運転される低除湿運転時は低速領域で効率の高くなる直流電圧の低い（１２０Ｖの条件）９４の効率曲線上の運転ポイント９２で運転を行うようにしている。
【００８６】
ここで、直流電圧を変更する方法について説明する。図１１は本実施の形態のコンバータ回路の一例を説明する回路図、図１２は本実施の形態を表す除湿機のインバータに入力される直流電圧を切り替える方法を説明するブロック図である。図１１において、３０はフィルタ回路、３１はコンバータ回路、３２はインバータ回路である。６１１は整流用のダイオードブリッジ、６１２は整流方式を切り替えるためのリレー、６１３、６１４は整流された電圧を平滑する電解コンデンサである。図１２において、３４は位置検知回路、３３は制御回路、３３５は回転数検知手段、３３６はコンバータ出力電圧変更手段、３１はコンバータ回路、３２はインバータ回路、１３０はＤＣＢＬＭを搭載した圧縮機である。
【００８７】
図１１、図１２において、位置検知回路３４が検出したロータの位置情報が制御回路３３内の回転数検知手段３３５に送られると、回転数検知手段３３５は位置情報に基づいて回転数を検出する。コンバータ出力電圧変更手段３３６は、検出された回転数に応じてコンバータ回路３１より出力される電圧値を切り替える。
【００８８】
すなわち、コンバータ出力電圧変更手段３３６は、検出された回転数が所定の回転数以上かどうかを判断して、もしも所定の回転数よりも小さい場合はリレー６１２をＯＦＦにして全波整流回路を構成する。もしも所定の回転数以上の場合はリレー６１２をＯＮにして倍電圧整流回路を構成するように働く。ここで、コンバータ回路３１への入力電圧がＡＣ１００Ｖの場合、全波整流回路が構成されると、コンバータの出力電圧は約１２０Ｖとなり、倍電圧整流回路が構成されるとコンバータの出力電圧は約２４０Ｖとなる。
【００８９】
制御回路３３は上述のようにして圧縮機の回転数に応じてコンバータ回路３１の出力電圧を変更して、インバータ回路３２に変更後の電圧を入力する。インバータ回路３２は、入力された電圧によって圧縮機１３０に印加できるＭＡＸ電圧が決まり、この印加できるＭＡＸ電圧によって図９で説明したように運転可能な回転数範囲と総合効率が決まる。
【００９０】
本実施の形態のコンバータ出力電圧変更手段３３６での出力電圧の変更の方法を図１３にて説明する。図１３は本実施の形態を表すコンバータ出力電圧変更手段の電圧変更の判断フローチャート図である。図において、ＳＴ１１は回転数検知手段３３５により検出された回転数が所定の回転数かどうかを判断するステップ、ＳＴ１２は所定回転数以上の場合にリレー６１２をＯＮにして倍電圧整流回路とするように指示を出すステップ、ＳＴ１３は所定回転数よりも小さい場合にリレー６１２をＯＦＦにして全波整流回路とするように指示を出すステップである。
【００９１】
したがって、ＳＴ１１にて圧縮機の回転数が所定回転数以上かどうかを判断して、所定回転数以上であればリレー６１２をＯＮにして倍電圧整流回路を構成してコンバータ回路３１の出力電圧を２４０Ｖにしてインバータ回路３２に出力する。もし、所定回転数よりも小さければ、リレー６１２をＯＦＦにして全波整流回路を構成してコンバータ回路３１の出力電圧を１２０Ｖにしてインバータ回路３２に出力する。
【００９２】
以上のように、圧縮機モータの回転数が所定回転数（たとえば４０ｒｐｓ）以上かどうかでコンバータ回路３１の出力電圧を変更するようにしたので、運転範囲全域で高効率な除湿機を得ることができる。すなわち、運転領域に応じてインバータに入力される直流電圧を条件（回転数など）に応じて変更して、最適な直流電圧を用いて圧縮機を運転するようにしたので、運転範囲の全領域にわたって高効率な除湿機を得ることができる。
【００９３】
また、簡単な構成にてコンバータの出力電圧を二段階に可変するようにしたので、低コストの除湿機が得られる。さらに、所定回転数以上のときは、コンバータの出力電圧が高効率となる高電圧側に変更するようにしたので、高効率な除湿機が得られる。また、電流リップルも低減できるので、高効率であることに加えて騒音も低減することができる。したがって、従来と同程度の騒音、効率を得るようにすれば、騒音低下および効率向上の効果分で圧縮機や熱交換器（蒸発器や凝縮器）の大きさを小さく、重量も低減できるので、軽くて小型で持ち運びに便利で高効率でしかも信頼性の高い除湿機を得ることができる。
【００９４】
したがって、モータと圧縮機容器内壁間に騒音振動の機械的緩和機構を持たないモータを圧縮機容器へ直付けした構造の小型で軽いロータリー圧縮機を用いた除湿機に適用した場合に特に騒音低減の効果が高くなる。本実施の形態では直流電圧を二段階に切り替えたが、直流電圧の可変分解能を上げればさらにその効果は高まるので、別に二段階でなくともそれ以上でも良い。
【００９５】
実施の形態６．
図１４はＪＩＳ（Ｃ１５０２）に定められた騒音のＡ特性のグラフである。図において、横軸は周波数を表し、縦軸は騒音値を表している。９５は騒音Ａ特性を示す曲線であり、人間の聴覚の周波数特性を模したもので、低周波領域と高周波領域での感度が鈍くなる特性を有している。９７は高周波数領域側で騒音Ａ特性が−３ｄＢとなる周波数を示しており約１０．７ｋＨｚを表している。また、９６は本実施の形態を表す除湿機のＰＷＭの変調周波数（キャリア周波数）を表しており、上記１０．７ｋＨｚ以上の周波数である１２ｋＨｚを表している。
【００９６】
騒音Ａ特性の曲線９５に見られる様に通常人間の聴感特性は高低周波域および低周波数域で減衰する。図１４の９７にて示される騒音Ａ特性が−３ｄＢになる略１０．７ｋＨｚのポイントでは、騒音エネルギー的には聴感的に良く聞こえる領域に対し１／２以下となる。本実施の形態では変調用搬送波の周波数を９７にて示される騒音Ａ特性が−３ｄＢになる約１０．７ｋＨｚのポイントにて示すポイントより更に高い周波数として例えば１２ｋＨｚ（９６のポイント）としている。このように本実施の形態ではＰＷＭの変調用搬送波の周波数を聴感特性の減衰する周波数で騒音エネルギー的に１／２以下となる１０．７ｋＨｚ以上として、ＰＷＭの変調用搬送波による騒音への影響が小さくなるようにしている。
【００９７】
したがって、ＰＷＭの変調用搬送波の周波数を騒音エネルギー的に１／２以下となる１０．７ｋＨｚ以上として、圧縮機のＰＷＭによる電流リップルに起因する騒音を聴感の高い送風機や圧縮機の騒音に対し小さく（目立たなく）したので搬送波音のしない低騒音で静かな除湿機を得る事ができる。このような低騒音、高効率の効果をサイズ、重量に振り向けた場合、軽くて小型で持ち運びに便利な除湿機が得られる。
【００９８】
ここで、ＰＷＭ変調用搬送波の周波数を聴感上まったく聞こえない領域である２０ｋＨｚ以上にすれば騒音への影響はなくなり良いが、余り周波数を大きくしすぎるとインバータのスイッチング損失が大きくなり効率が低下するので、２０ｋＨｚ以下にするのが望ましい。したがって、ＰＷＭの変調用搬送波の周波数（キャリア周波数）は、インバータのスイッチング損失が小さく効率低下が少なく騒音への影響の少ない１０．７ｋＨｚ以上２０ｋＨｚ以下するのが良く、２０ｋＨｚ以下の範囲内で大きくすればするほど騒音低減の効果が高くなる。
【００９９】
また、モータと圧縮機容器内壁間に騒音振動の機械的緩和機構を持たないモータを圧縮機容器へ直付けした構造の小型で軽いロータリー圧縮機を用いた除湿機に適用した場合に特に騒音低減の効果が高くなる。
【０１００】
実施の形態７．
図１５は本発明の実施の形態７を表す除湿機の圧縮機に搭載されているモータのステータ構造図である。図において、１０１は巻き枠に巻かれたステータの巻き線、１０２は鋼板を積層したステータコアである。ステータの巻き線１０１は一つの巻き枠に集中的に巻かれている集中巻き構造としている。本発明ではステータの巻線を集中巻き構造としたので、ステータのコイルエンド部分の大きさを従来の誘導電動機に比べて小さくでき、同一出力であれば巻き線の重量、抵抗を小さくすることができる。したがって、モータの重量を軽くする事ができ、また、巻き線抵抗も分布巻き仕様のステータに比べて小さくできるので、高効率なモータが得られる。よって、高効率で軽量・コンパクトな除湿機が得られる。
【０１０１】
また、ロータコアの積み厚あたり、ロータサイズおよび重量あたりの発生磁力が大きな希土類磁石をロータに用いると、ステータコアの積み厚も小さくて済み、さらに同一出力あたりのモータの重量および大きさを大幅に小さくすることができる。したがって、本発明のモータを組み込んだ圧縮機を除湿機に使用する事によって、使用時に持ち運ぶことを前提としている除湿機の軽量、小型化がはかれ使い勝手が向上する。あわせて除湿能力の高い除湿機を得る事ができる。
【０１０２】
実施の形態８．
図１６は本発明の実施の形態８を表す同一回転数におけるロータ極数と圧縮機の騒音および送風機の騒音を表す図である。図において、横軸はロータの極数を表し、縦軸は騒音値を表している。１１１、１１２、１１３は同一圧縮機内に４極、６極、８極のＤＣＢＬＭをそれぞれ組み込んで同一通電方式の場合の圧縮機の騒音値を表している。１１４は本発明の除湿機に搭載されている送風機の低除湿運転時の騒音値である。圧縮機および送風機の騒音は無響室で、除湿機本体から同一距離でおのおの単体で動作させた時の騒音のオーバーオール値である。
【０１０３】
図に示すように本発明のＤＣＢＬＭを搭載した圧縮機ではロータの極数を大きくしていくことによって、圧縮機の騒音値が低下し、６極以上にすれば低除湿運転時の送風機の騒音値１１４よりも圧縮機の騒音値が低くなっている。これはモータの磁気吸引力によるトルクリップルが低減したためであり、圧縮機の騒音波が低下するためである。本実施の形態では、送風機の騒音が小さい状態になる低除湿運転時の送風機の騒音値１１４よりも圧縮機の騒音値を小さくすることで圧縮機の騒音値を目立たなくすることを目的としており、本実施の形態ではロータの極数を４極よりも大きくするようにしている。したがって、本実施の形態では、ロータの極数をたとえば６極にして圧縮機の騒音を送風機騒音１１４よりも小さくなるようにしているので、耳障りな圧縮機音が送風機の風音でマスクされ、騒音の静かな、特に低除湿運転時でも圧縮機音のしない除湿機が得られる。
【０１０４】
本実施の形態では、ロータの極数を６極としたが、極数を大きくしていけば騒音低減の効果はさらにあがる。本実施の形態は、モータと圧縮機容器内壁間に騒音振動の機械的緩和機構を持たないモータを圧縮機容器へ直付けした構造の小型で軽いロータリー圧縮機を用いた除湿機に適用した場合に特に騒音低減の効果が高くなる。また、低騒音の効果を大きさ、重量に振り向けた場合、軽くて小型で持ち運びに便利な除湿機が得られる。
【０１０５】
実施の形態９．
図１７は本発明の実施の形態９を表す除湿機の圧縮機の振動および除湿能力を示したものである。図において、横軸は圧縮機の回転数を表し、縦軸左側は配管の振幅を、縦軸右側は除湿能力を表している。１２０は本実施の形態の除湿機の配管振動による振幅を表す曲線である。
【０１０６】
また、１２４、１２５、１２６は同一除湿機用圧縮機のストロークボリュームを４ｃｃ、７ｃｃ、８ｃｃと変更した時の圧縮機回転数と除湿機の除湿能力の関係を示したものである。１２７は本実施の形態の高除湿運転時の必要除湿能力を、１２８は低除湿運転時の必要除湿能力を表している。１２９は本実施の形態の除湿機の限界配管振幅値を表している。ここで、配管振幅１２０は、ストロークボリュームが変わってもほとんど振幅は変化しないので、ストロークボリュームが４ｃｃ、７ｃｃ、８ｃｃの場合を１本の曲線で表している。
【０１０７】
１２１は本実施の形態の除湿機の圧縮機のストロークボリュームが４ｃｃの場合で低除湿運転時の圧縮機回転数と配管振幅を示すポイントを表している。１２２は除湿機用圧縮機のストロークボリュームが７ｃｃとした場合の、ストロークボリュームが４ｃｃの場合と同じ除湿能力が得られる回転数での低除湿運転時の配管振幅を示す運転ポイントである。同様に１２３は除湿機用圧縮機のストロークボリュームが８ｃｃとした場合の、ストロークボリュームが４ｃｃの場合と同じ除湿能力が得られる回転数での低除湿運転時の配管振幅を示す運転ポイントである。
【０１０８】
図より、同じ回転数であればストロークボリュームが大きいほど除湿能力が得られる（図中の１２４＜１２５＜１２６の順にストロークボリュームが大きくなっており、除湿能力も大きくなっている）が、逆に配管振幅は１２０で示されるように回転数が大きくなると低下していく傾向があり、また、ストロークボリュームが変化してもほとんど変化しない傾向がある（図中の１２１＜１２２＜１２３の順にストロークボリュームが大きくなっているが、配管振幅は１２０の１本の曲線で表しているようにストロークボリュームが変化しても変わらない）。
【０１０９】
本発明の除湿機では配管振幅を配管限界振幅１２９以下に押さえ、かつ除湿能力ができるだけ大きく得られるように圧縮機のストロークボリュームを選定している。すなわち、配管振幅が配管限界振幅以下となるようなストロークボリュームのうちで、ストロークボリュームが可能な限り大きくなるように選定すればよい。したがって、本実施の形態では、７ｃｃ以下を選定すれば良い。
【０１１０】
しかしながら、ストロークボリュームが７ｃｃではＭＡＸ回転数（本実施の形態では１２０ｒｐｓ）の時の高除湿運転時の除湿能力が要求値１２７を超えてしまい、圧縮機の回転数をＭＡＸ回転数まで使用する必要がなくなるのでオーバースペックとなる。また、圧縮機のストロークボリュームを大きくすることはコストＵＰにもなるので、本実施の形態では、配管振幅が限界振幅以下で、かつ圧縮機の使用可能なＭＡＸ回転数での除湿能力が高除湿運転時の必要除湿能力を満足するストロークボリュームを選定するようにしている。
【０１１１】
すなわち、本実施の形態では、配管振幅が限界振幅以下となる容量で、かつ、圧縮機のＭＡＸ回転数での能力が除湿機に要求される最大除湿能力を満足する下限のストロークボリュームを選定するようにしている。したがって、本実施の形態では、配管振幅が限界振幅１２９を満足する７ｃｃ以下で、かつＭＡＸ回転数時の除湿能力が高除湿運転時の要求時除湿能力１２７を満足する４ｃｃを選定するようにしている。
【０１１２】
そして、低除湿運転時は、要求除湿能力１２８とストロークボリュームが４ｃｃの場合の除湿能力曲線１２４が交わる回転数である４０ｒｐｓで運転すれば良いことになる。また、高除湿運転時は要求除湿能力１２７とストロークボリュームが４ｃｃの場合の除湿能力曲線１２４が交わる回転数である１２０ｒｐｓで圧縮機を運転すれば良いことになる。よって、本実施の形態の配管振幅は、限界振幅値１２９に対し充分低い位置（１２１の位置）になるので、除湿機全体の振動が小さくなり配管に亀裂などの起こらない信頼性の高い除湿機が得られる。
【０１１３】
本実施の形態の除湿機では配管限界振幅以下を確保できる小容量の圧縮機をインバータを用いて高速で回転させる事により高除湿運転時の除湿能力を確保するようにしたので、低除湿運転時の除湿能力を圧縮機回転数を可変することによって任意に設定でき、また圧縮機をＯＦＦすることなく連続的に低い除湿能力まで確保できる。したがって、ＯＮ／ＯＦＦ運転時のように除湿能力が過大になることがなく適宜な除湿能力が得られ、運転時の消費電力も押さえられる。また、圧縮機の運転率が高くなるので、冷媒サイクルのＯＮ／ＯＦＦロスの少ない除湿機を得る事ができる。
【０１１４】
また、ストロークボリュームの大きな圧縮機を低回転数で使う場合（たとえばストロークボリューム８ｃｃの圧縮機を６０ｒｐｓで使用する場合）に比べ、本実施の形態では、ストロークボリュームの小さな圧縮機を高回転数で使う（たとえばストロークボリューム４ｃｃの圧縮機を１２０ｒｐｓで使用する）ため、圧縮機の回転数を全体的に高くできるので、防振系の共振による低回転領域での圧縮機の振動を大幅に低減することができる。
【０１１５】
また、ストロークボリュームを小さく設定できるので、高除湿運転時の必要除湿能力を確保しつつ圧縮機の大きさや重量を小さくできるので、軽くて小型で持ち運びに便利で信頼性の高い除湿機が得られる。また、本実施の形態に示される除湿機は、シリンダー数が少ないため軽くサイズは小さいが、一回転中のトルクリップルが大きいシングルロータリー圧縮機を用いた場合に特に効果が大きくなる。
【０１１６】
ここで、２０リットル／ｄａｙの最大除湿能力を有する除湿機の場合、従来であれば、ストロークボリューム８ｃｃのツインロータリ圧縮機で６０ｒｐｓで運転し、送風機の風量もＭＡＸの時に最大除湿能力が得られるように設計していたが、本発明ではストロークボリューム４ｃｃのシングルロータリ圧縮機を使用してインバータにて可変速で１１０ｒｐｓ（圧縮機の限界回転数が１１０ｒｐｓの場合）で運転した場合に最大除湿能力が得られるように設計すれば良い。
【０１１７】
したがって、低除湿運転時でも図１７で説明したとおり配管振動を低減できるため、シングルロータリ圧縮機を使用しても振動が大きくなり配管亀裂などの問題となることが無く信頼性も向上する。また、シングルロータリ圧縮機を使用するため、ツインロータリ圧縮機を使用する場合に比べて小型、軽量で低コストな圧縮機を使用できるので、除湿機も小型、軽量で低コストとなる。また、モータにブラシレスモータを使用しているので、誘導電動機を使用した場合に比べて効率も良くなる。また、最大除湿能力が変わる場合はストロークボリュームの比率を除湿能力の比率に変更すればよく、たとえば、最大除湿能力が２４リットル／ｄａｙの場合はストロークボリュームを４．８ｃｃにして同様に運転すればよい。
【０１１８】
実施の形態１０．
図１８は本発明の実施の形態１０を表す除湿機用圧縮機のモータのロータ１回転中の機械トルク変動およびモータへの印加電圧を示した図である。図において、横軸は機械回転角を表し、縦軸左側は機械トルクを、縦軸右側はモータへの印加電圧を表している。１３１は圧縮機の機械トルクの変動曲線を、１３２はモータへの印加電圧を表している。
【０１１９】
本実施の形態の除湿機では、圧縮機としてトルク変動の大きなシングルロータリー圧縮機を使用している。本実施の形態の除湿機では、圧縮機の一回転中のトルク変動１３１に同期して、１３２に示したように１回転中で電気角６０度毎にトルク変動に合わせてモータへ電圧を印加するようにしている。ここで、予め測定などにより得られたトルク変動カーブを圧縮機トルク記憶手段に記憶しておき、この圧縮機トルク記憶手段よりの圧縮機トルク変動データに応じて各角度ごとの機械トルクに対応したモータトルクが発生する様に印加する電圧を決めるようにしている。印加する電圧は予めトルク変動を見込んで目標電圧を設定し、この目標電圧に対して一定比率で各角度の電圧を増減させる。
【０１２０】
このように、本実施の形態では、モータの出力トルクを圧縮機のトルク変動に追従させる事によって１回転中のトルク不一致による加振力を低減することができる（トルク制御という）ので、低振動で信頼性の高い除湿機を得る事ができ、１回転中のトルク変動の大きなたとえばロータリ圧縮機（その中でもシングルロータリー圧縮機）に対して特に有効である。ここで、この圧縮機のトルク変動は圧縮機の回転部分の重量（ロータ重量など）により発生する慣性力が吸収してくれるため、従来は回転ムラや振動を抑制するためにロータの重量を必要以上に大きくしたり、別途はずみ車を設けるなどして対応していたが、本実施の形態では、上述のトルク制御を行っているため回転部分の重量を大きくする必要がないので、従来に比べて回転部分の重量を小さくでき、除湿機全体の重量も低減させることもでき、持ち運びに便利な除湿機を得ることができる。
【０１２１】
本実施の形態では圧縮機を（シングル）ロータリー圧縮機としたが、圧縮機の１回転中にトルク変動が発生する圧縮機（たとえば、レシプロ、スクロールなど）を搭載した除湿機であれば、効果に大小があるが全ての除湿機に適用できることは言うまでも無い。
【０１２２】
また、本実施の形態では１回転中の負荷変動をあらかじめ見込んで印加電圧を印加するようにしたが、通電区間における回転速度の変動を位置検知回路の位置信号から計測し、その偏差（速度変動分）をなくす方向に印加する電圧の大きさを変更する（電圧制御という）方法を用いても同様の効果を得ることができる。本実施の形態１〜実施の形態１０で説明した内容は、単独で実施しても良いが、組み合わせて実施してもよく、その場合は１つの場合にくらべて期待できる効果が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】本発明の実施の形態１を表す除湿機の側断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１を表す除湿機の電気配線図である。
【図３】本発明の実施形態１を表す除湿機の直流ブラシレスモータ駆動用電力変換器のブロック図である。
【図４】本発明の実施形態２を表す同一ストロークボリューム、同一圧力条件時の出力および効率の関係を表す図である。
【図５】本発明の実施の形態３を表す圧縮機の騒音および出力を示した図である。
【図６】本発明の実施の形態３を表す制御回路の構成を表すブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態３を表す通電幅切り替え手段の通電幅切り替えの様子を説明するフローチャート図である。
【図８】本発明の実施の形態４を表す除湿機に搭載された圧縮機の回転数とモータ効率の関係を表す図である。
【図９】本発明の実施の形態５を表す除湿機に搭載された圧縮機の回転数と電力変換器の効率を含んだモータの総合効率を表した図である。
【図１０】本発明の実施の形態５を表す除湿機のインバータ回路の電力スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態を表す図である。
【図１１】本発明の実施の形態５のコンバータ回路の一例を説明する回路図である。
【図１２】本発明の実施の形態５を表す除湿機のインバータに入力される直流電圧を切り替える方法を説明するブロック図である。
【図１３】本発明の実施の形態５を表すコンバータ出力電圧変更手段の電圧変更の判断フローチャート図である。
【図１４】本発明の実施の形態６を表すＪＩＳ（Ｃ１５０２）に定められた騒音のＡ特性のグラフである。
【図１５】本発明の実施の形態７を表す除湿機の圧縮機に搭載されているモータのステータ構造図である。
【図１６】本発明の実施の形態８を表す同一回転数におけるロータ極数と圧縮機の騒音および送風機の騒音を表す図である。
【図１７】本発明の実施の形態９を表す除湿機の圧縮機の振動および除湿能力を示したものである。
【図１８】本発明の実施の形態１０を表す除湿機用圧縮機のモータのロータ１回転中の機械トルク変動およびモータへの印加電圧を示した図である。
【図１９】従来の除湿機の側断面図である。
【図２０】従来の除湿機の制御装置のブロック図である。
【図２１】従来の除湿機の電気配線図である。
【図２２】従来の除湿機に搭載されている圧縮機のモータステータの構造図である。
【符号の説明】
【０１２４】
１  蒸発器、２  吸い込み口、３  風路、４  凝縮器、５  送風ダクト、６  送風機、７  吹き出しダクト、８  吹き出し口、９  風向可変ベーン、１０  ドレン口、１１  タンク、１２  底板、１３  誘導電動機を搭載した圧縮機、１４  吸い込み空気、１５  ドレンパン、２０  交流電源、２１リレー、２２  誘導電動機を搭載した圧縮機、２３  電力変換器、３０  フィルタ回路、３１  コンバータ回路、３２  インバータ回路、３３  制御回路、３４  位置検知手段、４０  圧縮機入力、４１  高除湿運転時の入力、４２  低除湿運転時の入力、４３  ６０Ｈｚ入力、４４  ５０Ｈｚ入力、５３  電力変換器効率、５４  モータ効率、５５  機総合効率、６１、７１  高除湿運転時の最大負荷ポイント、６２、７２  低除湿運転時の最大負荷ポイント、６３  送風機の騒音、６４  １２０度通電時の圧縮機騒音、６５  １５０度通電時の圧縮機騒音、６６  １３０度通電時の圧縮機騒音、７３  最大負荷時の圧縮機出力、７４  １２０度通電時の限界運転範囲、７５  １５０度通電時の限界運転範囲、７６  １３０度通電時の限界運転範囲、８１  高除湿運転時のＤＣＢＬＭの運転ポイント、８２  低除湿運転時のＤＣＢＬＭの運転ポイント、８３  進み角１５度時のモータ効率、８４  進み角０度時のモータ効率、９１  高除湿運転時のＤＣＢＬＭの運転ポイント、９２  低除湿運転時のＤＣＢＬＭの運転ポイント、９３  インバータ入力２４０Ｖ時の効率、９３  インバータ入力１２０Ｖ時の効率、９５  騒音Ａ特性を表す曲線、９６  キャリア周波数、９７  １０．７ｋＨｚの周波数、１００  蒸発器、１０１  ステータ巻き線、１０２  ステータコア、１１１  ４極のＤＣＢＬＭ、１１２  ６極のＤＣＢＬＭ、１１３  ８極のＤＣＢＬＭ、１１４  送風機の騒音値、１２０  配管振幅曲線、１２１  ストロークボリューム４ｃｃ、１２２  ストロークボリューム７ｃｃ、１２３  ストロークボリューム８ｃｃ、１２４  ストロークボリューム４ｃｃ時の除湿能力、１２５  ストロークボリューム７ｃｃ時の除湿能力、１２６  ストロークボリューム８ｃｃ時の除湿能力、１２９  限界配管振幅値、１３０  直流ブラシレスモータを搭載した圧縮機、１３１  トルクの変動曲線、１３２  モータの印加電圧、２００  除湿機本体、３３１  回転数検知手段、３３２  通電幅切り替え手段、３３３  インバータ通電波形生成手段、３３５  回転数検知手段、３３６  コンバータ出力電圧変更手段、４００  凝縮器、６１１  ダイオードブリッジ、６１２  リレー、６１３、６１４  電解コンデンサ。
【図１】
2010091269.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2010091269.tif 000017
【図１６】
2010091269.tif 000018
【図１７】
2010091269.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2010091269.tif 000021
【図２０】
2010091269.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
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