(57)【要約】【課題】簡素な制御回路で、冷媒圧縮機が過負荷環境下での駆動となった場合に除湿作用を停止させずに冷媒圧縮機の負荷低減が可能な除湿装置を提供する。【解決手段】本発明に係る除湿装置１は、冷媒を圧縮する冷媒圧縮機２と、冷媒圧縮機２で圧縮された冷媒を冷却する冷却手段と、該冷却手段で冷却された冷媒を通過させて、取り入れられた気体を冷却して該気体中の水分を結露させて除湿する熱交換器６と、を備える除湿装置であって、冷媒圧縮機２から吐出される冷媒の温度を検出する吐出温度センサ９と、吐出温度センサ９が検出した冷媒温度に応じて、冷媒温度に対応させて予め設定された駆動量となるように冷媒圧縮機２の駆動制御を行う制御部７と、を備える。【選択図】図１
2010240623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍回路の熱交換器に圧縮空気を取り入れて該圧縮空気の除湿を行う除湿装置であって、
前記冷凍回路の冷媒圧縮機から吐出される冷媒の温度を検出する吐出温度センサと、
前記吐出温度センサが検出した冷媒温度に応じて、冷媒温度に対応させて予め設定された駆動量となるように前記冷媒圧縮機の駆動制御を行う制御部と、を備えること
を特徴とする除湿装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記冷媒温度が設定温度を超えた場合に、前記冷媒圧縮機の駆動量を低減する制御を行うこと
を特徴とする請求項１記載の除湿装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記冷媒圧縮機の駆動量を低減している状態において、前記冷媒温度が設定温度を超えた場合に、前記冷媒圧縮機の駆動量をさらに低減する、もしくは前記冷媒圧縮機の駆動を停止する制御を行うこと
を特徴とする請求項２記載の除湿装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記冷媒圧縮機の駆動量を低減している状態において、前記冷媒温度が設定温度を超えない状態が設定時間以上継続した場合に、前記冷媒圧縮機の駆動量を基準量に復帰する制御を行うこと
を特徴とする請求項２記載の除湿装置。
【請求項５】
前記冷媒圧縮機は、インバータ式圧縮機であって、周波数制御により駆動量が制御されること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の除湿装置。
【請求項６】
前記冷媒圧縮機に吸い込まれる冷媒の温度を検出する吸込温度センサを備えること
を特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の除湿装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、除湿装置に関し、さらに詳細には、冷凍回路の熱交換器に圧縮空気を取り入れて該圧縮空気の除湿を行う除湿装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、工場等において、動力源あるいは乾燥手段として圧縮空気（高圧空気）が用いられている。コンプレッサ等の圧縮空気源から送出される圧縮空気は、高湿度となるため、これを除湿する除湿装置が圧縮空気源の供給側に配設される。このような圧縮空気の除湿装置の例として、特許文献１記載の除湿装置１００が挙げられる（図４参照）。
【０００３】
この除湿装置１００は、冷媒圧縮機１１１、凝縮器１１２、受液器１１３、膨張弁１１４および蒸発器１１５を備え、冷凍サイクルによって、熱交換器１１６に取り入れられた圧縮空気を冷却して該圧縮空気中の水分を結露させて除湿する除湿装置である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−０１１９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の除湿装置においては、冷媒圧縮機が過負荷環境下で駆動された場合に、冷媒圧縮機の故障を防止するため、冷媒圧縮機の運転を停止する、あるいはセーフティーバルブを開いて凝縮器で凝縮された液化冷媒を冷媒圧縮機に戻す等の制御を行って、該冷媒圧縮機を保護していた。
しかし、それらの制御が行われると熱交換器における圧縮空気の除湿作用が停止してしまうため、その都度、圧縮空気が使用される生産ラインを停止する必要が生じ、生産効率を低下させる一因となっていた。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされ、簡素な制御回路で、冷媒圧縮機が過負荷環境下での駆動となった場合に除湿作用を停止させずに冷媒圧縮機の負荷低減が可能な除湿装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
【０００８】
この除湿装置は、冷凍回路の熱交換器に圧縮空気を取り入れて該圧縮空気の除湿を行う除湿装置であって、前記冷凍回路の冷媒圧縮機から吐出される冷媒の温度を検出する吐出温度センサと、前記吐出温度センサが検出した冷媒温度に応じて、冷媒温度に対応させて予め設定された駆動量となるように前記冷媒圧縮機の駆動制御を行う制御部と、を備えることを要件とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、冷媒圧縮機が過負荷環境下での駆動となった場合に除湿作用を停止させずに冷媒圧縮機の負荷低減が可能な除湿装置が、簡素な制御回路を備えて実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る除湿装置の例を示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係る除湿装置における制御方法を説明するための説明図である。
【図３】本発明の第二の実施形態に係る除湿装置の例を示す概略図である。
【図４】従来の実施形態に係る除湿装置の例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の第一の実施形態に係る除湿装置１について説明する。
図１に示すように、除湿装置１は、少なくとも冷媒圧縮機２、凝縮器３、膨張弁４、蒸発器５、および熱交換器（ここでは冷却器としての熱交換器）６を有する冷凍回路と、当該冷凍回路の制御を行う制御部７と、を備えて構成され、公知の冷凍サイクルによって、熱交換器６に取り入れられた気体を冷却して該気体中の水分を結露させて除湿する除湿装置である。
【００１２】
本実施形態に係る冷媒圧縮機２は、インバータ式冷媒圧縮機である。冷媒圧縮機２において、低温・低圧の気化冷媒が圧縮され、高温・高圧の気化冷媒となって、吐出配管１１へ送出される。
冷媒圧縮機２の駆動には電気モータ（不図示）が用いられる。一例として、当該電気モータはブラシレス直流モータであり、インバータユニット８に接続され、制御部７によって駆動制御される。インバータユニット８は、インバータ回路および直流電源回路を備え、インバータ回路の出力部を電気モータに接続するとともに、直流電源回路の交流入力部は三相交流電源に接続して構成される。直流化を図ることによって、従来の交流と比べて消費電力を７％程度削減することが可能となる。
【００１３】
冷媒圧縮機２によって圧縮されて高温・高圧になった冷媒は、凝縮器３、膨張弁４、蒸発器５を通過して、低温・低圧の状態に変えられる。
より具体的には、凝縮器３において、冷媒圧縮機２から送出された高温・高圧の気化冷媒が凝縮されて、常温・高圧の液化冷媒となる。この常温・高圧の液化冷媒は、膨張弁４から吐出されて、低温・低圧の液化冷媒となる。さらに、膨張弁４から吐出された低温・低圧の液化冷媒は蒸発器５内で膨張し、気化して、低温・低圧の気化冷媒となる。このとき、熱交換器６内に配設される蒸発器５において冷媒が周囲から熱を奪うため、空気導入口１３から熱交換器６内に取り入れられた高湿度の圧縮空気を露点温度まで冷却する。その結果、圧縮空気中の水分は蒸発器５外側表面のフィン（不図示）に結露して付着することによって分離され、圧縮空気が除湿される。この除湿された圧縮空気は、空気排出口１４から排出される。
【００１４】
符号９は、冷媒圧縮機２から吐出される冷媒の温度を検出する吐出温度センサである。本実施形態においては、冷媒圧縮機２から吐出される冷媒が通過する吐出配管１１（一例として銅パイプにより構成される）に、サーミスタを直接貼付する構成としている。
【００１５】
ここで、冷媒圧縮機２から吐出される冷媒の温度は、冷媒圧縮機２が過負荷状況下で駆動されているときには上昇し、冷媒圧縮機２が通常負荷状況下で駆動されているときには定常温度域で推移することが究明された。したがって、吐出温度センサ９によって冷媒圧縮機２から吐出される冷媒の温度を検出すれば、冷媒圧縮機２が過負荷状況下で駆動されているか否かの判断に供することが可能となる。
なお、冷媒圧縮機２の駆動が過負荷状況下となる要因として、例えば、（１）冷媒圧縮機２の周囲温度上昇、（２）除湿される圧縮空気の温度上昇、（３）除湿される圧縮空気の流量増加、（４）除湿される圧縮空気の圧力低下、（５）凝縮器３の目詰まり、等が挙げられる。
【００１６】
制御部７は、操作パネル等を用いた操作部および液晶表示パネル等を用いた表示部が付属するとともに、ＣＰＵおよびメモリ等を内蔵したコンピュータ機能を備え、予め格納した制御プログラムにより各種処理および制御を実行する。
本実施形態においては、制御部７は吐出温度センサ９の検出温度信号に基づいて、インバータユニット８（インバータ回路）に制御指令を与え、駆動信号（インバータ信号）の周波数（駆動周波数ｆｍ）を可変することで、電動モータの駆動量（回転数）すなわち冷媒の圧縮送出能力を可変制御（インバータ制御）する。例えば、駆動周波数ｆｍを高くすることで冷媒の圧縮送出能力が高くなり、駆動周波数ｆｍを低くすることで圧縮送出能力が低くなる。
【００１７】
制御部７によって行われる冷媒圧縮機２の駆動制御について、図２を用いて詳細に説明する。図２（ａ）は、横軸が冷媒圧縮機２の駆動開始からの時間、縦軸が冷媒圧縮機２から吐出される冷媒の温度である。また、図２（ｂ）は、横軸が冷媒圧縮機２の駆動開始からの時間、縦軸が冷媒圧縮機２の回転数である。なお、図２（ａ）と図２（ｂ）とは、横軸の時間軸のスケールを一致させて図示している。
【００１８】
まず、始動制御について説明する。
運転スイッチ（不図示）のＯＮにより冷媒圧縮機２の駆動が開始される。駆動開始時点から所定時間が経過するまで第一回転数Ｒ１［ｒｐｍ］によって冷媒圧縮機２を駆動させる。続く所定時間は第二回転数Ｒ２［ｒｐｍ］によって駆動させ、さらに、続く所定時間は第三回転数Ｒ３［ｒｐｍ］によって駆動させる。このように、始動時は、冷媒圧縮機２の段階的な駆動制御を行い、急激な始動（回転上昇）による故障の発生を防止する。
【００１９】
次に、定格運転制御について説明する。
始動制御が終了すると、定格運転制御に移行する。予め設定された定格回転数Ｒｃ［ｒｐｍ］によって冷媒圧縮機２の駆動が継続される。このとき、吐出温度センサ９により、冷媒圧縮機２から吐出される冷媒の温度Ｔ［℃］が監視（検出）され、当該検出温度信号が制御部７へ送信される。
【００２０】
次に、過負荷環境下制御について説明する。
冷媒圧縮機２から吐出される冷媒の温度Ｔ［℃］が、予め設定された上限値Ｔｍａｘ［℃］を越えた場合には、制御部７は、冷媒圧縮機２が過負荷環境下で駆動されている状態と判定し、インバータユニット８からの駆動周波数ｆｍを低くして、冷媒圧縮機２の駆動量（圧縮送出能力）を低減する制御を行う。インバータ制御であるため、駆動量制御が極めて容易である。低減量は適宜設定することができるが、本実施形態では、定格回転数の１／２の回転数（Ｒｃ／２［ｒｐｍ］）に低減する制御としている。これにより、除湿能力は低減するものの、圧縮空気の除湿作用を継続させることができる。
【００２１】
その後、冷媒圧縮機２の駆動量を低減している状態において、冷媒圧縮機２から吐出される冷媒の温度Ｔ［℃］が、予め設定された上限値Ｔｍａｘ［℃］を超えない状態が設定時間Ｓ１［ｓｅｃ］以上継続した場合には、冷媒圧縮機２の駆動量を基準量（ここでは定格回転数Ｒｃ［ｒｐｍ］）に復帰する制御を行う。
ここまでの制御は、図２中の実線で説明される制御である。
【００２２】
次に、過負荷環境非解消時制御について説明する。この制御は、図２中の破線で説明される制御である。
前記の過負荷環境下制御によって、駆動量（圧縮送出能力）を低減して冷媒圧縮機２を駆動している状態において、設定時間Ｓ１［ｓｅｃ］が経過する前に、再度、冷媒の温度Ｔ［℃］が、予め設定された上限値Ｔｍａｘ［℃］を越えた場合には、制御部７は、冷媒圧縮機２の過負荷環境が解消されていないと判定し、冷媒圧縮機２の駆動量をさらに低減する（例えば、Ｒｃ／４［ｒｐｍ］とする）制御、もしくは冷媒圧縮機２の駆動を停止する制御を行う（図２（ｂ）は駆動量をさらに低減する制御を例として図示している）。これにより、冷媒圧縮機２の保護作用を強化することができる。
また、変形例として、上記過負荷環境非解消時制御を所定の複数回繰り返すループ制御とし、冷媒圧縮機２の駆動量を段階的に低減する（例えば、一回目：Ｒｃ／４［ｒｐｍ］、二回目：Ｒｃ／８［ｒｐｍ］、三回目：Ｒｃ／１６［ｒｐｍ］、・・・、等とする）制御も可能である。
【００２３】
なお、上記の過負荷環境非解消時制御に代えて、もしくは当該制御と共に、制御部７における表示部にアラームを表示する制御を行うこともできる。
【００２４】
以上のように、本実施形態に係る除湿装置１では、過負荷環境下における冷媒圧縮機２の保護を行うに際し、１箇所の温度センサ（吐出温度センサ９）のみの冷媒温度に基づいて、制御部７による冷媒圧縮機２の駆動制御を実現している。従来は複数のセンサを組み合わせた複雑な制御回路によって駆動制御を行っていたのに対して、制御回路を極めて簡素な構造とすることができる。その結果、装置のコストダウンが可能となり、また、装置故障を著しく減少させることが可能となる。
【００２５】
また、従来は、過負荷環境と判定された場合に、冷媒圧縮機を停止して、あるいはセーフティーバルブを開いて凝縮器で凝縮された液化冷媒を冷媒圧縮機に戻す等して、冷媒圧縮機の保護を行っていた。その結果、圧縮空気の除湿作用が停止してしまうため、その都度、圧縮空気が使用される生産ラインを停止する必要が生じ、生産効率を低下させる一因となっていた。
これに対して、本実施形態に係る除湿装置１によれば、過負荷環境下となった場合にも、冷媒圧縮機２の即時停止を行わず、また、セーフティーバルブを開いて凝縮器３で凝縮された液化冷媒を冷媒圧縮機２に戻すこともない。したがって、除湿能力は低減するものの、圧縮空気の除湿作用が継続するため、圧縮空気が使用される生産ラインを停止させずに済むという顕著な効果が奏される。
【００２６】
続いて、本発明の第二の実施形態に係る除湿装置１について説明する。なお、基本的な構成は前記第一の実施形態に係る除湿装置１と同様であるため、両者の相違点を中心に説明を行う。図３は、本実施形態に係る除湿装置１の例を示す概略図である。
【００２７】
図３に示すように、除湿装置１は、冷媒圧縮機２に吸い込まれる冷媒の温度を検出する吸込温度センサ１０を備える。
本実施形態においては、冷媒圧縮機２から吸い込まれる冷媒が通過する吸込配管１２（一例として銅パイプにより構成される）に、サーミスタを直接貼付する構成としている。
【００２８】
ここで、冷媒圧縮機２に吸い込まれる冷媒の温度を吸込温度センサ１０によって検出すると共に、冷媒圧縮機２から吐出される冷媒の温度を吐出温度センサ９によって検出し、それぞれの検出温度の温度差に基づいて、冷媒の漏出が発生しているか否かを判断することが可能となる。
【００２９】
すなわち、本実施形態によれば、２箇所の温度センサ（吐出温度センサ９および吸込温度センサ１０）を設けるだけで、冷媒の漏出検知が可能となる。冷媒漏出の発生は冷媒圧縮機２の故障に直結する要因となるだけに、上記のごとく極めて簡素な構成によって冷媒の漏出検知が可能となることは、顕著な効果であるといえる。
【００３０】
以上、説明した通り、本発明に係る除湿装置によれば、極めて簡素な制御回路によって、冷媒圧縮機が過負荷環境下での駆動となった場合に除湿作用を停止させずに冷媒圧縮機の負荷低減を図り、故障を防止することが可能となる。
【００３１】
なお、本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、本発明を逸脱しない範囲において種々変更可能である。特に、冷凍サイクルを必須構成として備えるものであることから、「除湿装置」ではなく「クーラー（空冷装置）」として適用できることは言うまでもない。また、除湿される気体は圧縮空気に限定されるものではない。さらに、熱交換器に取り入れて除湿される気体に代えて、水等の液体を取り入れる構成とすれば、「チラー（水冷装置）」として実施することが可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１  除湿装置
２  冷媒圧縮機
３  凝縮器
４  膨張弁
５  蒸発器
６  熱交換器
７  制御部
８  インバータユニット
９  吐出温度センサ
１０  吸込温度センサ
１１  吐出配管
１２  吸込配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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