(57)【要約】【課題】圧縮機入力のうち除湿に寄与しない無駄な入力を除去し、冷熱媒の供給量を削減できる省エネルギー性の高い除湿機及びその制御装置を提供すること。【解決手段】圧縮機１１と膨張弁１２と蒸発器１３と凝縮器１４を具備するヒートポンプ回路、該ヒートポンプ回路以外の冷熱媒供給装置１９から冷熱媒の供給を受ける第１熱交換器１５、及び送風機１６等から構成される除湿機であって、送風機１６により機内に導入された空気１１０は、先ず第１熱交換器１５にて冷熱媒供給装置１９から供給された冷熱媒により冷却されて顕熱を削減し、次に蒸発器１３にて冷媒により露点以下まで冷却されて顕熱と潜熱を削減し、次に凝縮器１４にて冷媒により蒸発器１３で冷媒に放出した熱量と圧縮機１１の入熱量の合計分を加熱されて顕熱を増加した後、給気部から機外に給気するように構成した。【選択図】図２
2006046767.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも圧縮機と減圧機構と蒸発器と凝縮器を具備するヒートポンプ回路、該ヒートポンプ回路以外の冷熱媒供給装置から冷熱媒の供給を受ける第１熱交換器、及び送風機等から構成される除湿機であって、
前記送風機により機内に導入された空気は、先ず前記第１熱交換器にて前記冷熱媒供給装置から供給された冷熱媒により冷却されて顕熱を削減し、次に前記蒸発器にて冷媒により露点以下まで冷却されて顕熱と潜熱を削減し、次に前記凝縮器にて冷媒により前記蒸発器で冷媒に放出した熱量と前記圧縮機の入熱量の合計分を加熱されて顕熱を増加した後、給気部から機外に給気するように構成したことを特徴とする除湿機。
【請求項２】
前記圧縮機の容量を操作する容量操作手段と、前記送風機の風量を操作する風量操作手段と、室内又は前記給気部等に設置した湿度を検出する湿度センサと、前記湿度センサで検出する検出湿度が所定の設定値になるように前記容量操作手段と、前記風量操作手段を操作制御する湿度制御部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の除湿機。
【請求項３】
前記冷熱媒供給装置から供給される冷熱媒の流量を操作する冷熱媒流量操作手段と、前記送風機の風量を操作する風量操作手段と、室内又は前記給気部等に設置した温度を検出する温度センサと、前記温度センサで検出する検出温度が所定の設定値になるように前記冷熱媒流量操作手段と前記風量操作手段を操作制御する温度制御部とを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の除湿機。
【請求項４】
圧縮機と、減圧機構と、該減圧機構で温度の低下した冷媒により空気の少なくとも潜熱を削減する蒸発器と、前記圧縮機で温度の上昇した前記冷媒により前記潜熱を削減された空気を加熱する凝縮器とを具備するヒートポンプ回路と、該ヒートポンプ回路とは別の冷熱媒供給装置により供給される冷熱媒により前記蒸発器に導入される前の空気の少なくとも顕熱を削減する第１熱交換器とを備えたことを特徴とする除湿機。
【請求項５】
前記圧縮機では、前記潜熱を削減された空気は前記蒸発器で前記冷媒に放出した熱量と前記圧縮機の入熱量の合計分を顕熱として増加されることを特徴とする請求項１に記載の除湿機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ回路と、ヒートポンプ回路以外の冷熱媒供給装置から冷熱媒の供給を受ける熱交換器とを備えた除湿機に関し、特に圧縮機の入力と、冷熱媒の供給量を削減できる省エネルギー性の高い除湿機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１は従来のこの種の除湿機の構成例を示す図である。図示するように、除湿機１００は、圧縮機１０１と膨張弁１０２と蒸発器１０３と凝縮器１０４とを具備するヒートポンプ回路、該ヒートポンプ回路外の冷水供給装置１０９から冷水の供給を受ける空気−水熱交換器１０５、送風機１０６、ドレンパン１０７、ケーシング１０８等から構成されている。
【０００３】
上記構成の除湿機において、送風機１０６によりケーシング１０８内に導入された空気１１０は、先ず蒸発器１０３にて、冷媒により露点以下まで冷却されて顕熱と潜熱を削減し、次に凝縮器１０４にて、冷媒より蒸発器１０３で冷媒に放出した熱量と圧縮機１０１の入熱量の合計分を加熱されて顕熱を増加し、次に空気−水熱交換器１０５にて、冷水供給装置１０９から供給された冷水１１１により冷却されて顕熱を削減した後、給気部から機外（ケーシング１０８外）に給気するようになっている。ケーシング１０８内に導入された空気から除去された水分はドレンパン１０７で集められ、ドレン１１２として機外に排出される。
【０００４】
図３は上記除湿機の運転状態を示す空気線図である。図３において、Ａ点は除湿機入口（ケーシング１０８入口）、即ち蒸発器１０３の入口の空気の状態であり、温度Ｔ１、絶対湿度Ｘ１、エンタルピＨ１である。Ｂ点は蒸発器１０３内で冷却されて露点に達した空気の状態であり、絶対湿度Ｘ１、エンタルピＨ２である。Ｃ点は蒸発器１０３の出口及び凝縮器１０４の入口の空気状態であり、絶対湿度Ｘ２、エンタルピＨ３である。Ｄ点は凝縮器１０４の出口及び空気−水熱交換器１０５の入口の空気状態であり、絶対湿度Ｘ２、エンタルピＨ４である。Ｅ点は空気−水熱交換器１０５の出口（ケーシング出口）、即ち除湿機の給気部の空気の状態であり、温度Ｔ１、絶対湿度Ｘ２、エンタルピＨ５である。
【０００５】
図３に示すように、除湿機全体で入口（Ａ点）と出口（Ｅ点）において空気１１０の温度Ｔ１を変えずに、絶対湿度のみをＸ１からＸ２になるまで除湿して機外に給気している。
【特許文献１】特開昭６３−４９６４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記除湿機の運転状態において、除湿機で処理する空気量をＧａとすると、蒸発器の熱量Ｑｅは図３の空気線図より、
Ｑｅ＝Ｇａ（Ｈ１−Ｈ３）
である。また、圧縮機１０１の入力Ｌは空気線図より、
Ｌ＝Ｇａ（Ｈ４−Ｈ１）
である。これは成績係数ＣＯＰを用いて、
Ｌ＝Ｑｅ／ＣＯＰ
＝Ｇａ（Ｈ１−Ｈ３）／ＣＯＰ
で表すことができる。
【０００７】
空気−水熱交換器１０５に、冷水供給装置１０９から供給される冷水の熱量Ｑｈは空気線図より、
Ｑｈ＝Ｇａ（Ｈ４−Ｈ１）＋Ｇａ（Ｈ１−Ｈ５）
であり、これは前式を用いて、
Ｑｈ＝Ｌ＋Ｇａ（Ｈ１−Ｈ５）
で表わすことができる。ここで蒸発器１０３内の空気１１０の状態に着目すると、入口から出口のエンタルピの状態変化Ｈ１→Ｈ２→Ｈ３のうち、Ｈ１→Ｈ２は、除湿を伴なわない顕熱冷却のみに費やされている。
【０００８】
蒸発器１０３の熱量Ｑｅは、顕熱冷却過程と冷却除湿過程に分割して、
Ｑｅ＝Ｇａ（Ｈ１−Ｈ２）＋Ｇａ（Ｈ２−Ｈ３）
で表わすことができる。従って、圧縮機１０１の入力Ｌについても顕熱冷却に費やされる入力と冷却除湿に費やされる入力とに分割して、
Ｌ＝｛Ｇａ（Ｈ１−Ｈ２）／ＣＯＰ｝＋｛Ｇａ（Ｈ２−Ｈ３）／ＣＯＰ｝
で表わされる。これにより、圧縮機入力Ｌのうち、Ｇａ（Ｈ１−Ｈ２）／ＣＯＰの分が、除湿に寄与しない無駄な入力であることがわかる。
【０００９】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、圧縮機入力のうち除湿に寄与しない無駄な入力を除去し、冷熱媒の供給量を削減できる省エネルギー性の高い除湿機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】
【００１０】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、少なくとも圧縮機と減圧機構と蒸発器と凝縮器を具備するヒートポンプ回路、該ヒートポンプ回路以外の冷熱媒供給装置から冷熱媒の供給を受ける第１熱交換器、及び送風機等から構成される除湿機であって、前記送風機により機内に導入された空気は、先ず前記第１熱交換器にて前記冷熱媒供給装置から供給された冷熱媒により冷却されて顕熱を削減し、次に前記蒸発器にて冷媒により露点以下まで冷却されて顕熱と潜熱を削減し、次に前記凝縮器にて冷媒により前記蒸発器で冷媒に放出した熱量と前記圧縮機の入熱量の合計分を加熱されて顕熱を増加した後、前記給気部から機外に給気するように構成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の除湿機の制御装置であって、前記圧縮機の容量を操作する容量操作手段と、前記送風機の風量を操作する風量操作手段と、室内又は前記給気部等に設置した湿度を検出する湿度センサを備え、前記湿度センサで検出する検出湿度が所定の設定値になるように前記容量操作手段と、前記風量操作手段を操作制御することを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の除湿機の制御装置あって、前記冷熱媒供給装置から供給される冷熱媒の流量を操作する冷熱媒流量操作手段と、前記送風機の風量を操作する風量操作手段と、室内又は前記給気部等に設置した温度を検出する温度センサを備え、前記温度センサで検出する検出温度が所定の設定値になるように前記冷熱媒流量操作手段と前記風量操作手段を操作制御することを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、圧縮機と、減圧機構と、該減圧機構で温度の低下した冷媒により空気の少なくとも潜熱を削減する蒸発器と、前記圧縮機で温度の上昇した前記冷媒により前記潜熱を削減された空気を加熱する凝縮器とを具備するヒートポンプ回路と、該ヒートポンプ回路とは別の冷熱媒供給装置により供給される冷熱媒により前記蒸発器に導入される前の空気の少なくとも顕熱を削減する第１熱交換器とを備えたことを特徴とする除湿機にある。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の除湿機の制御装置あって、前記圧縮機では、前記潜熱を削減された空気は前記蒸発器で前記冷媒に放出した熱量と前記圧縮機の入熱量の合計分を顕熱として増加させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、機内に導入された空気は、先ず第１熱交換器にて冷熱媒供給装置から供給された冷熱媒により冷却されて顕熱を削減し、次に蒸発器にて冷媒により露点以下まで冷却されて顕熱と潜熱を削減し、次に凝縮器にて冷媒により蒸発器で冷媒に放出した熱量と圧縮機の入熱量の合計分を加熱されて顕熱を増加した後、機外に給気するように構成したので、圧縮機入力と、冷熱媒供給装置から供給された冷熱媒の熱量を同時に削減でき、省エネルギー性の高い除湿機を提供できる。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、圧縮機の容量操作手段と、送風機の風量操作手段と、湿度センサを備え、湿度センサで検出する検出湿度が所定の設定値になるように容量操作手段と、風量操作手段を操作制御するので、除湿機の圧縮機入力が削減でき、省エネルギーで運転制御できる除湿機を提供できる。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、冷熱媒供給装置の冷熱媒流量操作手段と、送風機の風量操作手段と、温度センサを備え、温度センサで検出する検出温度が所定の設定値になるように冷熱媒流量操作手段と風量操作手段を操作制御するので、除湿機の圧縮機入力、冷熱媒供給装置から供給された冷熱媒の熱量を同時に削減でき、省エネルギーで運転制御できる除湿機を提供できる。
【００１８】
請求項４及び５に記載の発明によれば、ヒートポンプ回路とは別の冷熱媒供給装置により供給される冷熱媒により蒸発器に導入される前の空気の少なくとも顕熱を削減する第１熱交換器とを備えたので、圧縮機入力と、冷熱媒供給装置から供給された冷熱媒の熱量を同時に削減でき、省エネルギー性の高い除湿機を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基いて説明する。図２は本発明に係る除湿機の構成例を示す図である。図示するように、除湿機１０は、圧縮機１１と膨張弁１２と蒸発器１３と凝縮器１４を具備するヒートポンプ回路、該ヒートポンプ回路以外の冷熱媒供給装置１９から冷熱媒の供給を受ける第１熱交換器１５、及び送風機１６、ドレンパン１７、ケーシング１８等から構成される。
【００２０】
第１熱交換器１５は送風機１６により機内に導入された空気が最初に通過するように配置される。また、蒸発器１３と凝縮器１４は第１熱交換器１５を通過した空気が蒸発器１３と凝縮器１４の順で通過するように配置されている。また、除湿機１０には、給気部又は除湿機１０からの給気を送り込む室内等に温度センサ２１と湿度センサ２２が設置され、温度センサ２１の検出温度に基づき制御弁２０の開度を制御して第１熱交換器１５に流れる冷熱媒流量や送風機１６の回転数を制御する温度制御部２３と湿度センサ２２の検出湿度に基づき圧縮機１１の回転数を制御する湿度制御部２４を備えている。
【００２１】
上記構成の除湿機において、送風機１６により機内に導入された空気は、先ず第１熱交換器１５にて冷熱媒供給装置１９から供給された冷熱媒により冷却されて少なくとも顕熱、より望ましくは顕熱のみを削減する。（冷熱媒供給装置のエネルギー効率を向上させるために、冷熱媒の温度は顕熱のみを除去できる程度の比較的温度の高い、低質なものでもよい。）次に蒸発器１３にて冷媒により露点以下まで冷却されて顕熱と潜熱を削減する。次に凝縮器１４にて冷媒により蒸発器１３で冷媒に放出した熱量と圧縮機１１の入熱量の合計分を加熱されて顕熱を増加した後、送風機１６の吐出口を通ってケーシング１８の吐出口、即ち給気部から機外に給気する。なお、ケーシング１８内に導入された空気１１０から除去された水分はドレンパン１７に集められ、ドレン１１２として機外に排出される。
【００２２】
図４は上記本発明に係る除湿機の運転状態を示す空気線図である。図４において、Ｆ点は除湿機１０のケーシング１８の空気入口、即ち空気−水熱交換器（第１熱交換器１５）入口の空気の状態であり、温度Ｔ１、絶対湿度Ｘ１、エンタルピＨ１である。Ｇ点は空気−水熱交換器出口及び蒸発器１３入口の空気の状態であり、絶対湿度Ｘ１、エンタルピＨ６である。Ｈ点は蒸発器１３内で冷却されて露点に達した空気の状態であり、絶対湿度Ｘ１、エンタルピＨ２である。Ｉ点は蒸発器１３出口及び凝縮器１４入口の空気の状態であり、絶対湿度Ｘ２、エンタルピＨ３である。Ｊ点は凝縮器１４出口、即ち除湿機１０の給気部（ケーシング１８の空気出口）の空気の状態であり、温度Ｔ１、絶対湿度Ｘ２、エンタルピＨ５である。
【００２３】
除湿機１０の給気部に設置した温度センサ２１の検出信号を温度制御部２３に入力し、該温度制御部２３により制御弁２０の開度を制御して冷熱媒供給装置１９から第１熱交換器１５に流れる冷媒流量を制御して、更にインバータ等の可変速駆動手段（図示せず）の出力で駆動される送風機１６の回転数を操作して除湿機１０に導入される空気１１０の流量を制御して、除湿機１０の給気部から供給される空気１１０の温度がＴ１になるように制御されている。なお、給気部から供給される空気１１０の温度制御には、制御弁２０の開度もしくは送風機１６の回転数のどちらか一方のみの制御を行っても良い。
【００２４】
また、給気部に設置された湿度センサ２２の検出信号を湿度制御部２４に入力し、該湿度制御部２４によりインバータ等の可変速駆動手段（図示せず）の出力で駆動される圧縮機１１の回転数を操作して蒸発器１３と凝縮器１４で空気１１０との間で熱交換される熱量を制御し、給気部において絶対湿度が所定値Ｘ２になるように制御されている。なお、給気部から供給される空気１１０の湿度制御には、圧縮機１１の回転数制御に加え、温度制御と同様に送風機１６の回転数を操作し除湿機１０に導入される空気１１０の流量を制御してもよく、圧縮機１１の回転数制御の代わりに送風機１６の回転数制御のみを行っても良い。
【００２５】
上記温度制御部２３と湿度制御部２４の両方が送風機１６の回転数を操作する場合は、両制御部とは別の統括制御部を設けるなどして、両制御部からの風量信号がかちあった場合に優先順位を判断したり、加重平均をしたりするようにする。なお、本実施形態では、除湿機１０全体としては、入口（ケーシング１８の空気入口）と出口（ケーシング１８の空気出口）において空気の温度Ｔ１を変えずに、絶対湿度のみをＸ１からＸ２まで除湿して機外に給気する。
【００２６】
また、温度センサ２１や湿度センサ２２の一方又は両方を除湿機１０からの給気を送り込む室内に設置した場合も、給気部に設置した時と同様に温度センサ２１や湿度センサ２２の検出値に基づいて、室内の湿度、又は温度が所定の値になるように温度制御部２３が制御弁２０の開度や送風機１６の回転数を、また、湿度制御部２４が圧縮機１１や送風機１６の回転数を制御する。
【００２７】
蒸発器１３の熱量Ｑｅ’図４の空気線図より、
Ｑｅ’＝Ｇａ（Ｈ６−Ｈ３）
である。圧縮機１１の入力Ｌ’は空気線図より、
Ｌ’＝Ｇａ（Ｈ５−Ｈ６）
であり、成績係数ＣＯＰを用いて、
Ｌ’＝Ｑｅ’／ＣＯＰ
＝Ｇａ（Ｈ６−Ｈ３）／ＣＯＰ
で表わすことができる。
【００２８】
第１熱交換器１５に、冷熱媒供給装置１９から供給される冷熱媒の熱量Ｑｈ’は空気線図より、
Ｑｈ’＝Ｇａ（Ｈ５−Ｈ６）＋Ｇａ（Ｈ１−Ｈ５）
であり、これは前式を用いて、
Ｑｈ’＝Ｌ’＋Ｇａ（Ｈ１−Ｈ５）
で表わすことができる。
【００２９】
本実施形態例によれば、図３の従来例と比較して、ヒートポンプ回路における圧縮機１１の入力は、
Ｌ−Ｌ’＝｛Ｇａ（Ｈ１−Ｈ３）／ＣＯＰ｝−｛Ｇａ（Ｈ６−Ｈ３）／ＣＯＰ｝
＝（Ｇａ／ＣＯＰ）・（Ｈ１−Ｈ６）
＝Ｑｈ’／ＣＯＰ
だけ削減することができる。
【００３０】
また、第１熱交換器１５に供給される冷熱媒の熱量は、
Ｑｈ−Ｑｈ’＝｛Ｌ＋Ｇａ（Ｈ１−Ｈ５）｝−｛Ｌ’＋Ｇａ（Ｈ１−Ｈ５）｝
＝Ｌ−Ｌ’
＝Ｑｈ’／ＣＯＰ
だけ削減することができる。
【００３１】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】従来の除湿機の構成例を示す図である。
【図２】本発明に係る除湿機の構成例を示す図である。
【図３】従来の除湿機の運転状態を示す空気線図である。
【図４】本発明に係る除湿機の運転状態を示す空気線図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０      除湿機
１１      圧縮機
１２      膨張弁
１３      蒸発器
１４      凝縮器
１５      第１熱交換器
１６      送風機
１７      ドレンパン
１８      ケーシング
１９      冷熱媒供給装置
２０      制御弁
２１      温度センサ
２２      湿度センサ
２３      温度制御部
２４      湿度制御部
【図１】
2006046767.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2006046767.tif 000006