(57)【要約】【課題】冷媒圧縮手段による電力の浪費を回避し得る圧縮空気除湿装置を提供する。【解決手段】気体導入口２ａから導入された圧縮空気を冷凍サイクル３における蒸発器２１で冷却して圧縮空気内の水分を結露させることによって除湿して気体排出口２ｂから排出する熱交換器２と、蒸発器２１を冷却するための冷媒を圧縮する冷媒圧縮機２２と、除湿対象の圧縮空気についての除湿負荷を測定する除湿負荷測定手段（温度センサＴＳ１，ＴＳ２および制御部６）と、除湿負荷測定手段の測定結果に基づいて冷媒圧縮機２２の動作状態を制御する制御部６とを備え、制御部６は、除湿負荷測定手段の測定結果が所定の負荷量を下回っているときに、少なくとも所定時間の間だけ冷媒圧縮機２２を間欠動作および動作停止のいずれかに制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体導入口から導入された圧縮空気を冷凍サイクルにおける蒸発器で冷却して当該圧縮空気内の水分を結露させることによって除湿して気体排出口から排出する熱交換器と、前記蒸発器を冷却するための冷媒を圧縮する冷媒圧縮手段と、除湿対象の前記圧縮空気についての除湿負荷を測定する除湿負荷測定手段と、当該除湿負荷測定手段の測定結果に基づいて前記冷媒圧縮手段の動作状態を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記除湿負荷測定手段の前記測定結果が所定の負荷量を下回っているときに、少なくとも所定時間の間だけ前記冷媒圧縮手段を間欠動作および動作停止のいずれかに制御する圧縮空気除湿装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記測定結果に基づいて前記冷媒圧縮手段を停止させる際に、予め規定された時間だけ動作を継続させた後に停止させる請求項１記載の圧縮空気除湿装置。
【請求項３】
前記除湿負荷測定手段は、前記除湿負荷として前記蒸発器によって冷却された前記圧縮空気の温度を測定する圧縮空気温度測定部を備えて構成されている請求項１または２記載の圧縮空気除湿装置。
【請求項４】
前記除湿負荷測定手段は、前記除湿負荷として前記熱交換器によって除湿された状態の前記圧縮空気の露点温度を測定する露点温度測定部を備えて構成されている請求項１または２記載の圧縮空気除湿装置。
【請求項５】
前記除湿負荷測定手段は、前記蒸発器において前記圧縮空気と熱交換した状態の前記冷媒の温度を測定する冷媒温度測定部と、当該冷媒温度測定部の測定結果に基づいて前記除湿負荷を演算する演算部とを備えて構成されている請求項１または２記載の圧縮空気除湿装置。
【請求項６】
前記除湿負荷測定手段は、前記気体導入口における前記圧縮空気の圧力および前記気体排出口における前記圧縮空気の圧力の差圧を測定する差圧測定部と、前記測定された差圧に基づいて前記除湿負荷として前記圧縮空気の流量を演算する演算部とを備えて構成されている請求項１または２記載の圧縮空気除湿装置。
【請求項７】
前記除湿負荷測定手段は、前記冷凍サイクルの吸入管における冷媒の吸入圧力を測定する吸入圧力測定部と、当該吸入圧力測定部の測定結果に基づいて前記除湿負荷を演算する演算部とを備えて構成されている請求項１または２記載の圧縮空気除湿装置。
【請求項８】
前記除湿負荷測定手段は、前記気体導入口から前記気体排出口までの間に配設されて前記除湿負荷として前記圧縮空気の流量を測定する流量センサを備えて構成されている請求項１または２記載の圧縮空気除湿装置。
【請求項９】
前記冷媒圧縮手段は、少なくとも、圧縮容量制御方式の冷媒圧縮機を備えて構成されている請求項１から８のいずれかに記載の圧縮空気除湿装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記冷媒圧縮機を作動させる際に前記冷媒の圧縮容量を多段階および無段階のいずれかで増加させる請求項９記載の圧縮空気除湿装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記除湿負荷が前記所定値を下回っている状態において前記冷媒圧縮手段を作動させるときに、当該冷媒圧縮機の軸受けに対する給油が可能な程度に規定された低圧縮容量で作動させる請求項９または１０記載の圧縮空気除湿装置。
【請求項１２】
前記冷媒を凝縮するための凝縮器を冷却する凝縮器冷却手段を備え、
前記制御部は、前記除湿負荷が前記所定値を下回っている状態において前記冷媒圧縮手段を停止させたときに、前記凝縮器冷却手段に対して前記凝縮器を冷却させる請求項１から１１のいずれかに記載の圧縮空気除湿装置。
【請求項１３】
前記凝縮器冷却手段は、多段階および無段階のいずれかで冷却能力を可変可能に構成されている請求項１２記載の圧縮空気除湿装置。
【請求項１４】
前記凝縮器を通過した前記冷媒の凝縮圧力を測定する凝縮圧力測定部を備え、
前記制御部は、前記凝縮圧力測定部によって測定された前記凝縮圧力に基づいて前記凝縮器冷却手段の動作状態を可変させる請求項１２または１３記載の圧縮空気除湿装置。
【請求項１５】
前記熱交換器内に導入される前記圧縮空気の温度を測定する導入気温度測定部を備え、
前記制御部は、前記導入気温度測定部の測定結果が予め規定された所定温度を下回っているときに、前記冷媒圧縮手段の動作を停止させる請求項１から１４のいずれかに記載の圧縮空気除湿装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器内の圧縮空気を冷凍サイクルにおける蒸発器によって冷却することによって圧縮空気内の水分を結露させて除湿する圧縮空気除湿装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の圧縮空気除湿装置として、特開平６−２８１２６５号公報に開示された除湿装置１が知られている。この除湿装置１は、同公報の図１に示すように、冷媒を圧縮するコンプレッサ５と、コンプレッサ５を駆動するコンプレッサ駆動モータ６と、コンプレッサ駆動モータ６に電源を供給する電源７と、外部コンプレッサ１６によって圧送された圧縮空気を導入するためのエア供給通路１７と、冷凍サイクルにおける冷凍通路１４が配設されて圧縮空気を冷却する冷却通路１９と、除湿した圧縮空気を排出するためのエア取り出し通路２３と、エア取り出し通路２３内の圧縮空気の圧力を検出するための圧力スイッチ２４とを備えて構成されている。この場合、電源７は、圧力スイッチ２４の動作に連動してコンプレッサ駆動モータ６に電源を供給することによってコンプレッサ５を作動または停止させる。また、圧力スイッチ２４は、エア取り出し通路２３内の圧縮空気が所定圧力以上のときに電気接点を閉じて、エア取り出し通路２３内の空気が所定圧力を下回ったときに電気接点を開く。
【０００３】
この除湿装置１では、外部コンプレッサ１６の動作が開始されて圧縮空気が圧送された状態では、エア供給通路１７内の空気が徐々に高圧となる。この際に、エア取り出し通路２３内の空気の圧力が徐々に高圧となって、予め規定された所定圧力以上となったときに、圧力スイッチ２４の電気接点が閉じる。これに応じて、電源７がコンプレッサ駆動モータ６に電源の供給を開始して、コンプレッサ５の動作が開始される。一方、外部コンプレッサ１６の動作が停止されたとき（圧縮空気の圧送が停止したとき、）には、エア供給通路１７内の空気の圧力が徐々に低圧となる。これに応じて、エア取り出し通路２３内の空気の圧力も徐々に低圧となって、予め規定された所定圧力を下回ったときに、圧力スイッチ２４の電気接点が開く。この際には、電源７が、コンプレッサ駆動モータ６に対する電源の供給を停止して、これに応じて、コンプレッサ５が停止する。このように、従来の除湿装置１では、外部コンプレッサ１６の動作が開始されてエア取り出し通路２３内の空気が所定圧力以上となったときにコンプレッサ５の動作が自動的に開始され、外部コンプレッサ１６の動作が停止されてエア取り出し通路２３内の空気が所定圧力を下回ったときにコンプレッサ５の動作が自動的に停止される。
【特許文献１】特開平６−２８１２６５号公報（第３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、従来の除湿装置１には、以下の問題点がある。すなわち、この除湿装置１では、エア取り出し通路２３内の空気の圧力が所定圧力以上のときにコンプレッサ５が冷媒を圧縮し続ける構成が採用されている。この場合、除湿後の圧縮空気の使用量が極く少ないとき（冷却通路１９を通過する圧縮空気の流量が極く少なくて、その除湿負荷が小さいとき）には、エア取り出し通路２３内の空気の圧力は、外部コンプレッサ１６が所定圧力となるまで動作し続けることによって所定圧力に維持される。その結果、圧力スイッチ２４の電気接点が閉じた状態を維持してコンプレッサ５が冷媒を圧縮し続けることとなる。かかる状態では、冷却通路１９内の圧縮空気が目標露点温度（圧縮空気を十分に除湿可能な温度）よりも低い温度まで冷却される。したがって、従来の除湿装置１には、除湿後の圧縮空気の使用量が少ないときにコンプレッサ５が冷媒を圧縮し続けることによって電力を浪費しているという問題点がある。また、この除湿装置１では、例えば工場の終業時間となって外部コンプレッサ１６が停止させられたとしても、圧縮空気供給用配管内の圧縮空気が放出されるまでは、エア取り出し通路２３内の空気の圧力が所定圧力に維持される。したがって、外部コンプレッサ１６を停止させたにも拘わらずコンプレッサ５が冷媒を圧縮し続ける結果、電力を浪費するという問題がある。
【０００５】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、冷媒圧縮手段による電力の浪費を回避し得る圧縮空気除湿装置を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成すべく請求項１記載の圧縮空気除湿装置は、気体導入口から導入された圧縮空気を冷凍サイクルにおける蒸発器で冷却して当該圧縮空気内の水分を結露させることによって除湿して気体排出口から排出する熱交換器と、前記蒸発器を冷却するための冷媒を圧縮する冷媒圧縮手段と、除湿対象の前記圧縮空気についての除湿負荷を測定する除湿負荷測定手段と、当該除湿負荷測定手段の測定結果に基づいて前記冷媒圧縮手段の動作状態を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記除湿負荷測定手段の前記測定結果が所定の負荷量を下回っているときに、少なくとも所定時間の間だけ前記冷媒圧縮手段を間欠動作および動作停止のいずれかに制御する。なお、本発明における「除湿負荷」には、圧縮空気除湿装置が所望の乾燥状態まで除湿対象の圧縮空気を除湿するために要した「実際の負荷」と、所望の乾燥状態まで除湿対象の圧縮空気を除湿するのに要する「計算上の負荷」との双方が含まれる。また、「除湿負荷」には、「除湿対象の圧縮空気の流量」、「除湿対象の圧縮空気の温度」、「除湿対象の空気の有する水分量」および「目標とする乾燥状態」のうちの少なくとも１つが含まれるものとする。
【０００７】
請求項２記載の圧縮空気除湿装置は、請求項１記載の圧縮空気除湿装置において、前記制御部は、前記測定結果に基づいて前記冷媒圧縮手段を停止させる際に、予め規定された時間だけ動作を継続させた後に停止させる。なお、「測定結果に基づく冷媒圧縮手段の停止」には、「間欠動作時の断続的な停止状態」が含まれる。
【０００８】
請求項３記載の圧縮空気除湿装置は、請求項１または２記載の圧縮空気除湿装置において、前記除湿負荷測定手段は、前記除湿負荷として前記蒸発器によって冷却された前記圧縮空気の温度を測定する圧縮空気温度測定部を備えて構成されている。
【０００９】
請求項４記載の圧縮空気除湿装置は、請求項１または２記載の圧縮空気除湿装置において、前記除湿負荷測定手段は、前記除湿負荷として前記熱交換器によって除湿された状態の前記圧縮空気の露点温度を測定する露点温度測定部を備えて構成されている。
【００１０】
請求項５記載の圧縮空気除湿装置は、請求項１または２記載の圧縮空気除湿装置において、前記除湿負荷測定手段は、前記蒸発器において前記圧縮空気と熱交換した状態の前記冷媒の温度を測定する冷媒温度測定部と、当該冷媒温度測定部の測定結果に基づいて前記除湿負荷を演算する演算部とを備えて構成されている。
【００１１】
請求項６記載の圧縮空気除湿装置は、請求項１または２記載の圧縮空気除湿装置において、前記除湿負荷測定手段は、前記気体導入口における前記圧縮空気の圧力および前記気体排出口における前記圧縮空気の圧力の差圧を測定する差圧測定部と、前記測定された差圧に基づいて前記除湿負荷として前記圧縮空気の流量を演算する演算部とを備えて構成されている。
【００１２】
請求項７記載の圧縮空気除湿装置は、請求項１または２記載の圧縮空気除湿装置において、前記除湿負荷測定手段は、前記冷凍サイクルの吸入管における冷媒の吸入圧力を測定する吸入圧力測定部と、当該吸入圧力測定部の測定結果に基づいて前記除湿負荷を演算する演算部とを備えて構成されている。
【００１３】
請求項８記載の圧縮空気除湿装置は、請求項１または２記載の圧縮空気除湿装置において、前記除湿負荷測定手段は、前記気体導入口から前記気体排出口までの間に配設されて前記除湿負荷として前記圧縮空気の流量を測定する流量センサを備えて構成されている。
【００１４】
請求項９記載の圧縮空気除湿装置は、請求項１から８のいずれかに記載の圧縮空気除湿装置において、前記冷媒圧縮手段は、少なくとも、圧縮容量制御方式の冷媒圧縮機を備えて構成されている。
【００１５】
請求項１０記載の圧縮空気除湿装置は、請求項９記載の圧縮空気除湿装置において、前記制御部は、前記冷媒圧縮機を作動させる際に前記冷媒の圧縮容量を多段階および無段階のいずれかで増加させる。
【００１６】
請求項１１記載の圧縮空気除湿装置は、請求項９または１０記載の圧縮空気除湿装置において、前記制御部は、前記除湿負荷が前記所定値を下回っている状態において前記冷媒圧縮手段を作動させるときに、当該冷媒圧縮機の軸受けに対する給油が可能な程度に規定された低圧縮容量で作動させる。
【００１７】
請求項１２記載の圧縮空気除湿装置は、請求項１から１１のいずれかに記載の圧縮空気除湿装置において、前記冷媒を凝縮するための凝縮器を冷却する凝縮器冷却手段を備え、前記制御部は、前記除湿負荷が前記所定値を下回っている状態において前記冷媒圧縮手段を停止させたときに、前記凝縮器冷却手段に対して前記凝縮器を冷却させる。
【００１８】
請求項１３記載の圧縮空気除湿装置は、請求項１２記載の圧縮空気除湿装置において、前記凝縮器冷却手段は、多段階および無段階のいずれかで冷却能力を可変可能に構成されている。
【００１９】
請求項１４記載の圧縮空気除湿装置は、請求項１２または１３記載の圧縮空気除湿装置において、前記凝縮器を通過した前記冷媒の凝縮圧力を測定する凝縮圧力測定部を備え、前記制御部は、前記凝縮圧力測定部によって測定された前記凝縮圧力に基づいて前記凝縮器冷却手段の動作状態を可変させる。
【００２０】
請求項１５記載の圧縮空気除湿装置は、請求項１から１４のいずれかに記載の圧縮空気除湿装置において、前記熱交換器内に導入される前記圧縮空気の温度を測定する導入気温度測定部を備え、前記制御部は、前記導入気温度測定部の測定結果が予め規定された所定温度を下回っているときに、前記冷媒圧縮手段の動作を停止させる。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１記載の圧縮空気除湿装置によれば、除湿負荷測定手段の測定結果が所定の負荷量を下回っているときに制御部が少なくとも所定時間の間だけ前記冷媒圧縮手段を間欠動作および動作停止のいずれかに制御することにより、熱交換器内を冷却する必要がないときには冷媒圧縮手段の動作の不要な継続を回避することができるため、冷媒圧縮手段の電力消費量を十分に低減することができる。この結果、圧縮空気除湿装置全体としての電力消費量を十分に低減することができる。また、間欠動作させることによって熱交換器内の圧縮空気の温度を目標温度に対する所定温度範囲内に維持することができる。したがって、間欠動作中に除湿負荷（例えば圧縮空気の流量）が増加したとしても、不十分な除湿状態での圧縮空気の排出を回避することができる。
【００２２】
また、請求項２記載の圧縮空気除湿装置によれば、予め規定された時間だけ動作を継続させた後に冷媒圧縮手段を停止させることにより、冷媒圧縮手段の動作停止中に除湿負荷が増加したとしても、動作を継続させた間に冷媒圧縮手段によって圧送された冷媒によって熱交換器内を冷却することができる結果、不十分な除湿状態での圧縮空気の排出を回避することができる。
【００２３】
また、請求項３記載の圧縮空気除湿装置によれば、圧縮空気温度測定部を備えて除湿負荷測定手段を構成したことにより、温度センサが露点センサや流量センサと比較して安価であるため、圧縮空気除湿装置全体としての製造コストを十分に低減することができる。加えて、例えば流量センサを配設する構成とは異なり、圧縮空気の流れを阻害することなく除湿負荷を測定することができると共に、長期に亘って使用したとしても故障を招くことなく除湿負荷を測定することができる。
【００２４】
さらに、請求項４記載の圧縮空気除湿装置によれば、露点温度測定部を備えて除湿負荷測定手段を構成したことにより、熱交換器内の露点温度を直接測定することができるため、熱交換器内が目標露点温度以下まで冷却される事態を回避して、冷媒圧縮手段による電力消費量をさらに低減することができる。
【００２５】
また、請求項５記載の圧縮空気除湿装置によれば、冷媒温度測定部と演算部とを備えて除湿負荷測定手段を構成したことにより、温度センサが安価のため、圧縮空気除湿装置の製造コストを抑えつつ除湿負荷を測定することができる。
【００２６】
また、請求項６記載の圧縮空気除湿装置によれば、差圧測定部と演算部とを備えて除湿負荷測定手段を構成したことにより、比較的簡易に構成できると共に除湿負荷としての圧縮空気の流量をある程度正確に測定することができるため、圧縮空気除湿装置の製造コストを抑えつつ、冷媒圧縮手段による電力消費量を十分に低減することができる。
【００２７】
また、請求項７記載の圧縮空気除湿装置によれば、吸入圧力測定部と演算部とを備えて除湿負荷測定手段を構成したことにより、比較的簡易に構成できると共に除湿負荷をある程度正確に測定することができるため、圧縮空気除湿装置の製造コストを抑えつつ、冷媒圧縮手段による電力消費量を十分に低減することができる。
【００２８】
また、請求項８記載の圧縮空気除湿装置によれば、流量センサによって除湿負荷測定手段を構成したことにより、除湿負荷としての圧縮空気の流量を直接的に測定することで、圧縮空気の流量変化（除湿負荷の変化）に応じて冷媒圧縮手段の動作状態を的確に制御することができる。
【００２９】
また、請求項９記載の圧縮空気除湿装置によれば、少なくとも、圧縮容量制御方式の冷媒圧縮機を備えて冷媒圧縮手段を構成したことにより、除湿負荷に応じて冷凍サイクルの処理能力をリニアに制御することができるため、電力消費量を一層低減することができる。
【００３０】
また、請求項１０記載の圧縮空気除湿装置によれば、制御部が冷媒圧縮機を作動させる際に冷媒の圧縮容量を多段階および無段階のいずれかで増加させることにより、冷媒圧縮機の起動電流を十分に小さくすることができるため、電力消費量をさらに低減することができる。
【００３１】
また、請求項１１記載の圧縮空気除湿装置によれば、除湿負荷が所定の負荷量を下回っている状態において冷媒圧縮手段を作動させるときに軸受けに対する給油が可能な程度に規定された低圧縮容量で作動させることにより、軸受けの焼き付きを防止しつつ、電力消費量を低減することができる。
【００３２】
また、請求項１２記載の圧縮空気除湿装置によれば、除湿負荷が所定の負荷量を下回っている状態において冷媒圧縮手段を停止させたときに凝縮器冷却手段に対して凝縮器を冷却させることにより、冷媒圧縮機を停止させている間に冷媒の凝縮圧力を低下させておくことができる。したがって、停止させていた冷媒圧縮機を確実かつ容易に起動（動作開始）させることができる結果、冷媒圧縮機による電力消費量を十分に低減することができる。
【００３３】
また、請求項１３記載の圧縮空気除湿装置によれば、冷却能力を多段階および無段階のいずれかで可変可能に凝縮器冷却手段を構成したことにより、凝縮器冷却手段の起動電流を十分に小さくすることができるため、電力消費量をさらに低減することができる。
【００３４】
また、請求項１４記載の圧縮空気除湿装置によれば、制御部が凝縮圧力に基づいて凝縮器冷却手段の動作状態を可変させることにより、例えば、凝縮圧力が規定圧力に達した時点で凝縮器冷却手段を停止させることができるため、凝縮器冷却手段による電力消費量を一層低減させることができる。
【００３５】
さらに、請求項１５記載の圧縮空気除湿装置によれば、導入気温度測定部の測定結果が予め規定された所定温度（例えば１０℃）を下回っているときに制御部が冷媒圧縮手段の動作を停止させることにより、冷媒圧縮手段の不要な動作を回避して、電力消費量を一層低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る圧縮空気除湿装置の最良の形態について説明する。
【００３７】
最初に、圧縮空気除湿装置（以下、「除湿装置」ともいう）１の構成について、図面を参照して説明する。
【００３８】
除湿装置１は、図１に示すように、熱交換器２、冷凍サイクル３、インバータ４，５および制御部６を備えて構成されている。熱交換器２は、全体として円筒状に形成されて、図外のエアーコンプレッサによって圧送される圧縮空気を導入する気体導入口２ａと、除湿した圧縮空気を排出する気体排出口２ｂとを備えている。また、熱交換器２には、除湿によって生じた水分を装置外部に排出するためのドレントラップ９が各ドレン排出口２ｃ，２ｄにそれぞれ配設されている。さらに、熱交換器２の内部には、一次冷却部１１、二次冷却部１２および再熱部１３からなる気体流路が形成されている。この場合、気体導入口２ａから導入された圧縮空気は、気体流路内で冷却されることによって除湿された後に再熱されて、その後に気体排出口２ｂから排出される。
【００３９】
また、熱交換器２内における気体導入口２ａの近傍には、制御部６と相俟って本発明における導入気温度測定部を構成する温度センサＴＳ０が配設されている。この温度センサＴＳ０は、エアーコンプレッサによって圧送される圧縮空気の温度（すなわち、除湿対象の圧縮空気の温度）に応じた信号を出力する。さらに、熱交換器２の内部には、制御部６と相俟って本発明における圧縮空気温度測定部を構成する温度センサＴＳ１が配設されている。この温度センサＴＳ１は、二次冷却部１２の出口近傍に配設されて、冷凍サイクル３の蒸発器２１によって冷却された圧縮空気の温度（すなわち、二次冷却部１２内の圧縮空気の温度）に応じた信号を出力する。この場合、二次冷却部１２を通過する圧縮空気の流量が所定流量を下回っているとき（除湿負荷が所定の負荷量を下回っているときの一例）には、二次冷却部１２内の圧縮空気が蒸発器２１によって目標露点温度よりも低い温度まで冷却される。この結果、二次冷却部１２の出口近傍における圧縮空気の温度が設定温度範囲を外れて低温（一例として３℃を下回る温度）となる。したがって、二次冷却部１２内の圧縮空気の温度を温度センサＴＳ１の出力信号に基づいて測定することにより、二次冷却部１２を通過する圧縮空気の流量が所定流量を下回っているか否か（除湿負荷が所定の負荷量を下回っているか否か）を判別することができる。
【００４０】
一方、冷凍サイクル３は、蒸発器２１、冷媒圧縮機２２、凝縮器２３、受液器２４、電子膨張弁２５および凝縮器ファン２６を備えて構成されている。蒸発器２１は、熱交換器２の二次冷却部１２内に配設されて冷媒の気化熱によって圧縮空気を冷却する。冷媒圧縮機（以下、「圧縮機」ともいう）２２は、本発明における冷媒圧縮手段の一例であって、冷媒の圧送能力（圧縮容量）をリニアに可変制御可能な圧縮容量制御方式の圧縮機で構成されている。具体的には、この除湿装置１では、インバータ４によって供給されるインバータ出力に応じて圧送量を多段階に可変するインバータ制御方式の圧縮機が採用されている。この場合、無段階で圧送量を可変するインバータ制御方式の圧縮機を採用することもできる。また、圧縮機２２は、制御部６の制御下でインバータ４からインバータ出力が供給されることにより、所定の圧送能力で気化冷媒を圧送して冷凍サイクル３内で冷媒を循環させる。凝縮器２３は、大気との間で熱交換するための放熱フィンを備えて、気化冷媒を冷却して凝縮（液化）させる。受液器２４は、液化冷媒を一次的に貯留（受液）する。電子膨張弁２５は、制御部６の制御下で蒸発器２１内に吐出させる液化冷媒の流量（吐出量）を調節する。凝縮器ファン２６は、本発明における凝縮器冷却手段に相当し、凝縮器２３に対する送風量をリニアに可変制御可能な回転数可変型のファンで構成されている。具体的には、この除湿装置１では、インバータ５によって供給されるインバータ出力に応じて回転数（冷却能力）を多段階に可変するインバータ制御方式のファンが採用されている。この場合、無段階で圧送量を可変するインバータ制御方式のファンを採用することもできる。また、この凝縮器ファン２６は、制御部６の制御下でインバータ５からインバータ出力が供給されることにより、所定の冷却能力で凝縮器２３を冷却して凝縮器２３による冷媒の凝縮処理を促進する。
【００４１】
この冷凍サイクル３では、蒸発器２１および冷媒圧縮機２２が吸入管２７によって連結され、この吸入管２７には、本発明における冷媒温度測定部に相当する温度センサＴＳ２と、冷媒の吸入圧力を測定可能な圧力センサＰＳ１とが配設されている。この場合、二次冷却部１２を通過する圧縮空気の流量が所定流量を下回っているとき（除湿負荷が小さいとき）には、二次冷却部１２内の圧縮空気が蒸発器２１によって目標露点温度よりも低い温度まで冷却される。この結果、蒸発器２１内での冷媒の気化量が減少して、気化冷媒の温度が予め規定されている設定温度範囲を外れて低温（一例として３℃を下回る温度）となる。したがって、吸入管２７における気化冷媒の温度を温度センサＴＳ２の出力信号に基づいて測定することにより、二次冷却部１２を通過する圧縮空気の流量（除湿負荷）が所定流量を下回っているか否かを判別することができる。凝縮器２３および受液器２４は、冷媒管２８によって連結されている。この冷媒管２８には、本発明における凝縮圧力測定部に相当し、凝縮器２３を通過した冷媒の圧力（凝縮圧力）を測定するための圧力センサＰＳ２が配設されている。
【００４２】
インバータ４は、制御部６の制御下で圧縮機２２にインバータ出力を供給する。インバータ５は、制御部６の制御下で凝縮器ファン２６にインバータ出力を供給する。制御部６は、本発明における演算部および制御部に相当し、温度センサＴＳ１の出力信号と温度センサＴＳ２の出力信号とに基づいて圧縮空気の流量（除湿負荷）を演算すると共に、その演算結果に応じてインバータ４を制御することにより、圧縮機２２による冷媒の圧送能力（すなわち、冷凍サイクル３の冷凍能力）を調節する。また、制御部６は、圧力センサＰＳ２の出力信号に基づいて冷媒の凝縮圧力を演算すると共に、その演算結果に応じてインバータ５を制御して凝縮器ファン２６による冷媒の冷却能力を調節する。
【００４３】
次に、除湿装置１の動作原理について、図１，２を参照しつつ具体的に説明する。
【００４４】
この除湿装置１では、電源が投入された際に、制御部６が、図２に示す冷媒圧縮機動作制御処理９０を開始する。この冷媒圧縮機動作制御処理９０では、制御部６は、インバータ４を制御して圧縮機２２の圧送能力を最低能力から最高能力まで段階的に上昇させるようにしてインバータ出力を供給させて、その後に圧縮機２２を最高能力で連続運転させる（ステップ９１）。この際には、圧縮機２２が吸入管２７を介して蒸発器２１内の気化冷媒を吸入して凝縮器２３に順次圧送する。これに伴い、電子膨張弁２５を通じて受液器２４内の液化冷媒が蒸発器２１内に吐出されて蒸発器２１内で膨張して気化することによって二次冷却部１２を冷却する。次に、図外のエアーコンプレッサの動作が開始された際には、高湿度の圧縮空気が気体導入口２ａから熱交換器２内に導入される。この場合、熱交換器２内に導入された圧縮空気は、一次冷却部１１を通過する際に予備冷却され、かつ、二次冷却部１２を通過する際に、蒸発器２１によって目標露点温度まで冷却される。この際に、圧縮空気内の水分は、蒸発器２１に取り付けられたフィンの表面に結露水として結露した後に、熱交換器２の底部に向けて流れ落ちてドレン排出口２ｃを介して熱交換器２から外部に排出される。一方、二次冷却部１２内で除湿された圧縮空気は、再熱部１３を通過する際に、気体導入口２ａから導入される圧縮空気の熱を奪うことによって再熱された後に気体排出口２ｂから熱交換器２の外部に排出される。
【００４５】
次に、制御部６は、温度センサＴＳ１の出力信号に基づいて温度を測定して、その測定結果（測定温度）に基づいてインバータ４を制御することにより、二次冷却部１２の出口における二次冷却空気の温度が目標露点温度に対して適正温度範囲内となるような圧送能力で圧縮機２２を作動させる。具体的には、制御部６は、測定結果に基づいて、二次冷却部１２出口の二次冷却空気の温度が３℃を下回っているか否か判別する（ステップ９２）。この際に、二次冷却空気の温度が３℃以上であると判別したときには、制御部６は、温度センサＴＳ２の出力信号に基づいて温度を測定して、その測定結果（測定温度）に基づいて吸入管２７内の冷媒温度が３℃を下回っているか否か判別する（ステップ９３）。この場合、二次冷却部１２を通過する圧縮空気の流量が所定流量以上のとき（除湿負荷が所定の負荷量以上のとき）には、二次冷却空気の温度が３℃以上になると共に吸入管２７内の冷媒温度が３℃以上になる。したがって、制御部６は、圧縮空気の流量が所定流量以上であると判別して、ステップ９１に戻って圧縮機２２の連続運転を継続させる。これにより、二次冷却空気の温度が適正温度範囲内の温度まで冷却される。
【００４６】
一方、圧縮空気の流量が変化して二次冷却部１２を通過する圧縮空気の流量が所定流量を下回ったとき（除湿負荷が所定の負荷量を下回ったとき）には、二次冷却空気の温度が３℃を下回ると共に吸入管２７内の冷媒温度が３℃を下回る。したがって、ステップ９２において二次冷却部１２出口の二次冷却空気の温度が３℃を下回っていると判別したときには、制御部６は、二次冷却部１２を通過する圧縮空気の流量が所定流量を下回っていると判別して、インバータ４を制御して圧縮機２２を間欠動作させる。具体的には、制御部６は、まず、インバータ４を制御して予め規定された周波数（一例として３６Ｈｚ）のインバータ出力を例えば５０秒間に亘って圧縮機２２に供給させる（圧縮機２２の動作を３６Ｈｚで５０秒間だけ継続させる：ステップ９４）。この場合、この圧縮機２２では、３６Ｈｚで作動させられることによって軸受けに対する給油が可能な状態に維持されつつ、その消費電力が十分に低減される。なお、例えば、二次冷却部１２を通過する圧縮空気の流量が一時的に減少したとき（除湿負荷が一時的に小さくなったとき）には、二次冷却空気の温度が３℃以上となり、かつ吸入管２７内の冷媒温度が３℃を下回ることがある。したがって、ステップ９２において二次冷却空気の温度が３℃以上であると判別した後に、ステップ９３において吸入管２７内の冷媒温度が３℃を下回っていると判別したときには、制御部６は、ステップ９２において二次冷却空気の温度が３℃を下回っていると判別したときと同様にしてステップ９４を実行する。
【００４７】
次に、制御部６は、５０秒を経過した際に、温度センサＴＳ１の出力信号に基づいて二次冷却空気の温度が例えば７℃を下回っているか否かを判別する（ステップ９５）。この場合、ステップ９４の５０秒間に亘る３６Ｈｚでの動作中に二次冷却部１２を通過する圧縮空気の流量が所定流量以上に変化したとき（除湿負荷が増加したとき）には、二次冷却空気の温度が７℃以上となり、かつ吸入管２７内の冷媒温度が３℃以上になる。したがって、制御部６は、ステップ９１に戻って圧縮機２２の連続運転を継続させる。これにより、二次冷却空気の温度が適正温度範囲内の温度まで再度冷却される。なお、ステップ９４における５０秒間の動作中に圧縮空気の流量がたとえ僅かでも増加したときには、二次冷却空気の温度が３℃以上になることがある。したがって、この除湿装置１では、ステップ９２における判別基準（この例では、３℃）に対してステップ９５における判別基準（この例では、７℃）をある程度高温に規定しておくことにより、ステップ９４における５０秒間の動作中に圧縮空気の流量が僅かに増加したとしても（除湿負荷が僅かに増加したとしても）、二次冷却空気の温度が７℃である限り、後述するように圧縮機２２を間欠動作するように規定されている。
【００４８】
一方、ステップ９５において二次冷却空気の温度が７℃を下回っていると判別したときには、制御部６は、圧縮空気の流量が所定流量を下回っていると判別して、インバータ４を制御して圧縮機２２を例えば７０秒間停止させる（ステップ９７）。なお、例えば、二次冷却部１２を通過する圧縮空気の流量が一時的に僅かに増加したときには、二次冷却空気の温度が７℃以上の状態（一例として、８℃）で、吸入管２７内の冷媒温度が３℃を下回ることがある。したがって、ステップ９５において二次冷却空気の温度が７℃以上であると判別し、かつステップ９６において吸入管２７内の冷媒温度が３℃を下回っていると判別したときには、制御部６は、ステップ９５において二次冷却空気の温度が７℃を下回っていると判別したときと同様にしてステップ９７において圧縮機２２を７０秒間停止させる。また、制御部６は、圧縮機２２を停止させるのと同時に、予め規定された冷却能力で凝縮器ファン２６を作動させるようにインバータ５を制御する。これにより、凝縮器ファン２６によって凝縮器２３が冷却されて冷媒の凝縮圧力が低下する。また、制御部６は、圧力センサＰＳ１および圧力センサＰＳ２の出力信号に基づいて、凝縮器２３から出力される冷媒の凝縮圧力と吸入圧力との差圧が予め規定された圧力範囲内となったか否かを監視して、所定圧力範囲内となったときに、インバータ５を制御して凝縮器ファン２６を停止させる。これにより、凝縮器２３から出力される冷媒の圧力が適正圧力範囲内に維持される。
【００４９】
次に、制御部６は、温度センサＴＳ１の出力信号に基づいて二次冷却空気の温度が７℃を下回っているか否か判別することにより、ステップ９７における７０秒間の停止中に圧縮空気が所定流量以上に変化したか否か（除湿負荷が所定の負荷量以上に変化したか否か）を確認する（ステップ９８）。この際に、二次冷却空気の温度が７℃以上のときには、制御部６は、圧縮空気の流量が所定流量以上であると判別して、ステップ９１に戻り、圧縮機２２の連続運転を開始させる。これにより、二次冷却空気の温度が適正温度範囲内の温度まで冷却される。この際には、制御部６は、インバータ４を制御して圧縮機２２の圧送能力を最低能力から最高能力まで多段階で徐々に上昇するように制御する。一方、ステップ９８において、二次冷却空気の温度が７℃を下回っていると判別したときには、制御部６は、圧縮空気の流量が所定流量を下回っていると判別して、ステップ９４に戻り、３６Ｈｚで圧縮機２２を５０秒間に亘って作動させる。この際に、制御部６は、インバータ４を制御して圧縮機２２を最低能力から３６Ｈｚでの圧送能力まで多段階で徐々に上昇するように制御する。この後、制御部６は、二次冷却部１２を通過する圧縮空気の流量（すなわち、除湿負荷）に応じて変化する二次冷却空気の温度と吸入管２７内の冷媒温度とに応じてステップ９１〜９８を繰り返し実行することにより、二次冷却空気を所定温度範囲内に維持する。これにより、二次冷却部１２を通過する圧縮空気についての除湿負荷（流量）に応じて二次冷却部１２内が適度に冷却されて圧縮空気が除湿される。
【００５０】
一方、制御部６は、冷媒圧縮機動作制御処理９０と並行して、エアーコンプレッサによって圧送される圧縮空気の温度（すなわち、除湿対象の圧縮空気の温度）を所定時間間隔でチェックする。具体的には、制御部６は、温度センサＴＳ０の出力信号に基づいて気体導入口２ａの近傍における圧縮空気の温度を測定して、その測定結果（測定温度）が一例として１０℃を下回ったか否かを判別する。この際に、圧縮空気の温度が１０℃を下回っているときには、制御部６は、圧縮機２２の動作を停止させて、再び１０℃以上の温度が測定されるまで停止状態を維持する。この場合、この種の除湿装置１では、処理後の圧縮空気の露点温度が１０℃程度となるように除湿処理するように構成されている。また、１０℃を下回る圧縮空気が圧送された場合には、その圧縮空気内に水滴が含まれていたとしても、その圧縮空気が熱交換器２内を通過する際に、冷凍サイクル３が機能しているか否かを問わず、圧縮空気中の水滴がバッフル板に当接して圧縮空気から取り除かれる。したがって、１０℃以下の圧縮空気が圧送されているときには、圧縮機２２を運転するのに要する電力が無駄となる。このため、この除湿装置１では、１０℃を下回る圧縮空気が圧送されているときには圧縮機２２の動作を停止させる構成が採用されている。
【００５１】
このように、この除湿装置１によれば、温度センサＴＳ１の出力信号に基づいて測定した測定結果に基づいて、圧縮空気の流量が所定流量を下回っていると判別したときに制御部６がインバータ４を制御して圧縮機２２を間欠動作（７０秒間の停止と、３６Ｈｚでの５０秒間の動作との繰り返し）させることにより、二次冷却部１２内を冷却する必要がないときには圧縮機２２の動作の不要な継続を回避することができるため、圧縮機２２の電力消費量を十分に低減することができる。この結果、除湿装置１全体としての電力消費量を十分に低減することができる。また、間欠動作させることによって二次冷却部１２内の圧縮空気の温度を目標温度に対する所定温度範囲内に維持することができる。したがって、間欠動作中に圧縮空気の流量（除湿負荷）が増加したとしても、不十分な除湿状態での圧縮空気の排出を回避することができる。
【００５２】
また、この除湿装置１によれば、予め規定された時間（この例では、５０秒）だけ動作を継続させた後に圧縮機２２を停止させることにより、圧縮機２２の動作停止中に圧縮空気の流量が増加したとしても、動作を継続させた間に圧縮機２２によって圧送された冷媒によって二次冷却部１２内を冷却することができる結果、不十分な除湿状態での圧縮空気の排出を回避することができる。
【００５３】
さらに、この除湿装置１によれば、温度センサＴＳ１を備えて本発明における除湿負荷測定手段を構成したことにより、温度センサが露点センサや流量センサと比較して安価であるため、除湿装置１全体としての製造コストを十分に低減することができる。加えて、例えば流量センサを配設する構成とは異なり、圧縮空気の流れを阻害することなく流量を測定することができると共に、長期に亘って使用したとしても故障を招くことなく圧縮空気の流量を測定することができる。
【００５４】
また、この除湿装置１によれば、温度センサＴＳ２を備えて本発明における除湿負荷測定手段を構成したことにより、温度センサが安価のため、除湿装置１の製造コストを抑えつつ圧縮空気の流量を測定することができる。
【００５５】
さらに、この除湿装置１によれば、圧縮容量制御方式（この例では、インバータ制御方式）の圧縮機２２を備えて本発明における冷媒圧縮手段を構成したことにより、圧縮空気の流量に応じて冷凍サイクル３の処理能力をリニアに制御することができるため、電力消費量を一層低減することができる。
【００５６】
また、この除湿装置１によれば、制御部６が圧縮機２２を作動させる際に冷媒の圧縮容量を多段階で増加させることにより、圧縮機２２の起動電流を十分に小さくすることができるため、電力消費量をさらに低減することができる。
【００５７】
さらに、この除湿装置１によれば、圧縮空気の流量が所定値を下回る状態において圧縮機２２を作動させるときに軸受けに対する給油が可能な程度に規定された低圧縮容量で作動（この例では、３６Ｈｚでの動作）させることにより、軸受けの焼き付きを防止しつつ、電力消費量を低減することができる。
【００５８】
また、この除湿装置１によれば、流量が所定値を下回る状態において圧縮機２２を停止させたときに凝縮器ファン２６に対して凝縮器２３を冷却させることにより、圧縮機２２を停止させている間に冷媒の凝縮圧力を低下させておくことができる。したがって、停止させていた圧縮機２２を確実かつ容易に起動（動作開始）させることができる結果、圧縮機２２による電力消費量を十分に低減することができる。
【００５９】
さらに、この除湿装置１によれば、凝縮器ファン２６による凝縮器２３の冷却能力を多段階で可変可能に本発明における凝縮器冷却手段を構成したことにより、凝縮器ファン２６の起動電流を十分に小さくすることができるため、電力消費量をさらに低減することができる。
【００６０】
また、この除湿装置１によれば、制御部６が圧力センサＰＳ２の出力信号に基づいて測定した凝縮圧力に基づいて凝縮器ファン２６の動作状態を可変させることにより、例えば、凝縮圧力が規定圧力に達した時点で凝縮器ファン２６を停止させることができるため、凝縮器ファン２６による電力消費量を一層低減させることができる。
【００６１】
さらに、この除湿装置１によれば、温度センサＴＳ０の測定結果が予め規定された所定温度（この例では、１０℃）を下回っているときに制御部６が冷媒圧縮機２２の動作を停止させることにより、圧縮機２２の不要な動作を回避して、電力消費量を一層低減させることができる。
【００６２】
なお、本発明は、上記した構成に限定されない。例えば、上記の除湿装置１では、圧縮空気の流量が所定流量を下回っているときに圧縮機２２を間欠動作させているが、所定流量を下回っているときに圧縮機２２を停止させ、所定流量以上のときに動作を再開する構成を採用することもできる。この構成によれば、動作を停止させている分だけ圧縮機２２による電力消費量を一層低減することができる。また、上記の除湿装置１では、温度センサＴＳ１の出力信号に基づいて測定した二次冷却空気の温度に基づいて圧縮空気の流量が所定流量を下回っているか否かを判別した後に、温度センサＴＳ２の出力信号に基づいて測定した吸入管２７内の冷媒温度に基づいて圧縮空気の流量が所定流量を下回っているか否かを確認する構成が採用されているが、本発明はこれに限定されない。例えば、二次冷却空気の温度に基づく圧縮空気の流量（除湿負荷）と、吸入管２７内の冷媒温度に基づく除湿負荷との一方を測定して、測定結果に基づく除湿負荷が所定の負荷量を下回っているか否かを判別し、その判別結果に応じて圧縮機２２の動作を制御する構成を採用することができる。さらに、上記の除湿装置１では、圧縮機２２を停止させている間に凝縮器ファン２６によって凝縮器２３を冷却する構成が採用されているが、圧縮機２２の動作状態とは別個に冷媒吸入圧力に応じて凝縮器ファン２６の動作を制御する構成や、凝縮器ファン２６を一定回転数で常時回転させておく構成を採用することもできる。
【００６３】
また、上記の除湿装置１では、温度センサＴＳ１の出力信号に基づいて測定した二次冷却空気の温度、および温度センサＴＳ２の出力信号に基づいて測定した吸入管２７内の冷媒温度に基づいて圧縮空気の流量を演算しているが、本発明における除湿負荷測定手段の構成はこれに限定されない。例えば、二次冷却部１２内に露点温度センサ（本発明における露点温度測定部）を設けて、この露点温度センサによって測定された二次冷却部１２内の露点温度に基づいて圧縮空気についての除湿負荷を測定する構成を採用することができる。この構成によれば、二次冷却部１２内の露点温度を直接測定することができるため、二次冷却部１２が目標露点温度以下まで冷却される事態を回避して、圧縮機２２による電力消費量をさらに低減することができる。
【００６４】
さらに、気体導入口２ａにおける圧縮空気の圧力と、気体排出口２ｂにおける圧縮空気の圧力との差圧を測定するための差圧センサ７（本発明における差圧測定部：図１参照）を設けて、この差圧センサ７の出力信号に基づいて測定した差圧に基づいて除湿負荷としての圧縮空気の流量を測定する構成を採用することもできる。また、上記の除湿装置１における圧力センサＰＳ１（本発明における吸入圧力測定部）の出力信号に基づいて測定した冷媒吸入圧力に基づいて、蒸発器２１における冷媒の気化量（すなわち、除湿負荷）を測定する構成を採用することもできる。これらの構成によれば、比較的簡易に構成できると共に除湿負荷をある程度正確に測定することができるため、除湿装置１の製造コストを抑えつつ、圧縮機２２による電力消費量を十分に低減することができる。さらに、気体導入口２ａおよび気体排出口２ｂの間の気体流路内に流量センサを設けて、除湿負荷としての圧縮空気の流量を直接的に測定する構成を採用することもできる。この構成によれば、圧縮空気の流量を直接的に測定することで、圧縮空気の流量変化に応じて圧縮機２２の動作状態を的確に制御することができる。
【００６５】
加えて、上記の除湿装置１では、インバータ制御方式の１台の圧縮機２２によって本発明における冷媒圧縮手段を構成する構成例が採用されているが、例えば、圧縮機２２を圧送能力が固定の圧縮機を複数備えて、その運転台数を制御することで冷媒圧縮量を可変させる構成を採用することもできる。また、インバータ制御方式の圧縮機２２と圧送能力が固定の圧縮機とを組み合わせて本発明における冷媒圧縮手段を構成することもできる。さらに、圧送能力が固定の圧縮機のみで本発明における冷媒圧縮手段を構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】除湿装置１の構成を示す構成図である。
【図２】除湿装置１の制御部６によって実行される冷媒圧縮機動作制御処理９０のフローチャートである。
【符号の説明】
【００６７】
１  圧縮空気除湿装置
２  熱交換器
２ａ  気体導入口
２ｂ  気体排出口
３  冷凍サイクル
４，５  インバータ
６  制御部
７  差圧センサ
２１  蒸発器
２２  冷媒圧縮機
２３  凝縮器
２６  凝縮器ファン
９０  冷媒圧縮機動作制御処理
ＴＳ０〜ＴＳ２  温度センサ
ＰＳ１，ＰＳ２  圧力センサ
【図１】
2005246336.tif 000003
【図２】
2005246336.tif 000004