JP3995007B2

JP3995007B2 - 調湿装置

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Publication number: JP3995007B2
Application number: JP2005158093A
Authority: JP
Inventors: 伸樹松井
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2005-05-30
Filing date: 2005-05-30
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2025-05-30
Also published as: CN101171462A; US20090165484A1; EP1887292A1; JP2006329595A; US7937960B2; EP1887292A4; ES2815928T3; AU2006253454B2; AU2006253454A1; KR100927781B1; KR20070120178A; EP1887292B1; CN101171462B; WO2006129638A1

Description

本発明は、圧縮機と吸着熱交換器と切換機構とが冷媒回路に接続された調湿装置に関するものである。

従来より、水分の吸着を行う吸着剤を担持する吸着熱交換器が冷媒回路に設けられ、その吸着剤を加熱し又は冷却して空気の加湿又は除湿を行う調湿装置が知られている（例えば特許文献１）。

具体的に、特許文献１には、圧縮機、四方切換弁、吸着熱交換器、及び膨張弁が冷媒回路に設けられた調湿装置が示されている。吸着熱交換器は２つ設けられている。この調湿装置では、圧縮機を駆動させると冷媒回路で冷媒が循環する冷凍サイクルが行われる。その際、吸着剤で水分の吸着と脱離とが交互に繰り返される必要があるので、切換機構である四方切換弁で冷媒の循環方向を反転させる動作が所定の間隔で行われる。これにより、一方の吸着熱交換器が蒸発器となって他方の吸着熱交換器が凝縮器となる動作と、一方の吸着熱交換器が凝縮器となって他方の吸着熱交換器が蒸発器となる動作とを交互に繰り返す。吸着熱交換器は蒸発器となると、吸着剤が冷媒によって冷却されて空気中の水分を吸着する。吸着熱交換器は凝縮器となると、吸着剤が冷媒によって加熱されて吸着していた水分が脱離する。
特開２００４−２９４０４８号公報

上述したように、上記のような調湿装置では、吸着剤で水分の吸着と脱離とが交互に繰り返される必要があるので、吸着熱交換器の冷却と加熱とが交互に繰り返される。そして、空調機で冷房と暖房を切り換える場合とは異なり、切換機構で冷媒の循環方向を反転させる切換動作が冷凍サイクル中に行われる。

ところが、その時の運転状態によっては冷凍サイクルの高圧と低圧との差が比較的大きくなることもある。そして、このような高低差圧が大きい状態で切換機構の切換動作が行われると、その切換動作がスムーズに行われないなどのトラブルが発生するおそれがある。また、切換機構が故障するおそれもある。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、圧縮機と吸着熱交換器と切換機構とが冷媒回路に接続された調湿装置において、冷凍サイクルの高圧と低圧との差に起因する切換機構のトラブルを回避して、調湿装置の信頼性を向上させることにある。

第１の発明は、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路（50）を備え、上記冷媒回路（50）には、容量可変な圧縮機（53）と、それぞれが吸着剤を担持する第１熱及び第２吸着熱交換器（51,52）と、冷媒の循環方向を反転させるための切換機構（54）とが接続されており、上記切換機構（54）で冷媒の循環方向を反転させることにより、第１及び第２の吸着熱交換器（51,52）の一方が蒸発器となって他方が凝縮器となる動作と、一方が凝縮器となって他方が蒸発器となる動作とを交互に行い、凝縮器となっている吸着熱交換器（51,52）で加湿された空気又は蒸発器となっている吸着熱交換器（51,52）で除湿された空気を室内へ供給する調湿装置（10）を対象とする。そして、上記冷媒回路（50）の冷凍サイクルの高圧と低圧との差を検出する差圧検出手段（93,97）と、上記圧縮機（53）の容量を制御する制御手段（30）とを備え、上記制御手段（30）は、上記差圧検出手段（93,97）の検出値が上記切換機構（54）を保護するために定められた低減用閾値を上回ると上記圧縮機（53）の容量を低減させる。

第１の発明では、冷凍サイクルの際に切換機構（54）で冷媒の循環方向を反転させる動作が繰り返し行われ、吸着熱交換器（51,52）で加湿された空気又は吸着熱交換器（51,52）で除湿された空気が室内へ供給される。冷凍サイクル中は、その高圧と低圧との差が差圧検出手段（93,97）で検出される。そして、制御手段（30）は、上記差圧検出手段（93,97）の検出値が低減用閾値を上回ると圧縮機（53）の容量を低減させる。これにより、冷媒サイクルの高圧と低圧との差の増大が抑制される。

第２の発明は、第１の発明において、上記制御手段（30）は、上記差圧検出手段（93,97）の検出値が上記低減用閾値より高い停止用閾値を上回ると上記圧縮機（53）を停止させる。

第２の発明では、上記差圧検出手段（93,97）の検出値が低減用閾値を超えてさらに停止用閾値を上回ると、制御手段（30）が圧縮機（53）を停止させる。ここで、圧縮機（53）の容量を低減させた後でも、冷媒サイクルの高圧と低圧との差がさらに大きくなる場合がある。この第２の発明では、このような場合に冷媒サイクルの高圧と低圧との差が停止用閾値を上回ると制御手段（30）が圧縮機（53）を停止させる。

第３の発明は、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路（50）を備え、上記冷媒回路（50）には、容量可変な圧縮機（53）と、それぞれが吸着剤を担持する第１熱及び第２吸着熱交換器（51,52）と、冷媒の循環方向を反転させるための切換機構（54）とが接続されており、上記切換機構（54）で冷媒の循環方向を反転させることにより、第１及び第２の吸着熱交換器（51,52）の一方が蒸発器となって他方が凝縮器となる動作と、一方が凝縮器となって他方が蒸発器となる動作とを交互に行い、凝縮器となっている吸着熱交換器（51,52）で加湿された空気又は蒸発器となっている吸着熱交換器（51,52）で除湿された空気を室内へ供給する調湿装置（10）を対象とする。そして、上記冷媒回路（50）の冷凍サイクルの高圧と低圧との差を検出する差圧検出手段（93,97）と、上記圧縮機（53）の容量を制御する制御手段（30）とを備え、上記制御手段（30）は、上記差圧検出手段（93,97）の検出値が上記切換機構（54）を保護するために定められた停止用閾値を上回ると上記圧縮機（53）を停止させる。

第３の発明では、冷凍サイクル中に上記差圧検出手段（93,97）の検出値が停止用閾値を上回ると、制御手段（30）が圧縮機（53）を停止させる。切換機構（54）の動作の際に冷媒サイクルの高圧と低圧との差が比較的大きい状態では、切換機構（54）の動作に支障をきたすおそれがある。制御手段（30）は、停止用閾値を判断の目安として、切換動作の動作に支障が出る前に圧縮機（53）を停止させる。

第４の発明は、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路（50）を備え、上記冷媒回路（50）には、容量可変な圧縮機（53）と、それぞれが吸着剤を担持する第１熱及び第２吸着熱交換器（51,52）と、冷媒の循環方向を反転させるための切換機構（54）とが接続されており、上記切換機構（54）で冷媒の循環方向を反転させることにより、第１及び第２の吸着熱交換器（51,52）の一方が蒸発器となって他方が凝縮器となる動作と、一方が凝縮器となって他方が蒸発器となる動作とを交互に行い、凝縮器となっている吸着熱交換器（51,52）で加湿された空気又は蒸発器となっている吸着熱交換器（51,52）で除湿された空気を室内へ供給する調湿装置（10）を対象とする。そして、上記冷媒回路（50）の冷凍サイクルの高圧と低圧との差を検出する差圧検出手段（93,97）と、上記圧縮機（53）の容量を制御する制御手段（30）とを備え、上記制御手段（30）は、上記差圧検出手段（93,97）の検出値が上記切換機構（54）を保護するために定められた上限設定用閾値を上回ると、該検出値が上限設定用閾値を超えた時点の圧縮機（53）の容量以下の値を圧縮機（53）の容量の上限値に設定する。

第４の発明では、上記差圧検出手段（93,97）の検出値が上限設定用閾値を上回ると、制御手段（30）が圧縮機（53）の容量の上限値を設定する。圧縮機（53）の容量の上限値は、差圧検出手段（93,97）の検出値が上限設定用閾値を上回った時点の圧縮機（53）の容量以下の値に設定される。これにより、圧縮機（53）の容量は上限値以下で制御されるので、冷媒サイクルの高圧と低圧との差の増大が抑制される。

第５の発明は、第４の発明において、上記圧縮機（53）の容量の上限値の設定後は、上記制御手段（30）が上記差圧検出手段（93,97）の検出値に基づいて該圧縮機（53）の容量の上限値を調節する。

第５の発明では、圧縮機（53）の容量の上限値が設定された状態において、その後はその上限値が差圧検出手段（93,97）の検出値に基づいて調節される。これにより、運転状況に応じて冷凍サイクルの高圧と低圧との差の増大が抑制される。

第６の発明は、第５の発明において、上記制御手段（30）は、上記差圧検出手段（93,97）の検出値が上記上限設定用閾値より高い停止用閾値を上回ると上記圧縮機（53）を停止させる。

第６の発明では、制御手段（30）が圧縮機（53）の容量を上限値以下に制御している状態において、上記差圧検出手段（93,97）の検出値が停止用閾値を上回ると、制御手段（30）が圧縮機（53）を停止させる。ここで、圧縮機（53）の容量を上限値以下に制御していても、冷媒サイクルの高圧と低圧との差が大きくなる場合がある。この第６の発明では、このような場合に冷媒サイクルの高圧と低圧との差が停止用閾値を上回ると圧縮機（53）を停止させる。

第７の発明は、第２、第３、又は第６の何れか１つの発明において、上記制御手段（30）は、上記圧縮機（53）の停止から所定時間経過後に該圧縮機（53）を再起動する動作を該圧縮機（53）が停止する度に行う一方、基準時間内に上記圧縮機（53）を停止させる回数が基準回数に達すると、該圧縮機（53）の再起動を禁止する。

第７の発明では、圧縮機（53）を停止させる度に制御手段（30）が圧縮機（53）の再起動を行う。そして、基準時間内に圧縮機（53）の停止回数が基準回数に達すると、その時の運転条件では冷媒サイクルの高圧と低圧との差をある程度以下に抑えることは困難と判断して、制御手段（30）が圧縮機（53）の再起動を禁止する。

第１、第２、第４、第５、又は第６の各発明では、制御手段（30）が差圧検出手段（93,97）の検出値に基づいて圧縮機（53）の容量を制御することで、冷媒サイクルの高圧と低圧との差の増大が抑制されるようにしている。ここで、切換機構（54）の動作の際に冷凍サイクルの高圧と低圧との差が比較的大きい状態では、切換機構（54）の動作に影響を及ぼす場合がある。また、切換機構（54）が故障するおそれもある。それに対し、これらの発明では、制御手段（30）が差圧検出手段（93,97）の検出値に基づいて圧縮機（53）の容量を制御することで、冷媒サイクルの高圧と低圧との差が切換機構（54）の動作に支障をきたすような値にならないようにしている。これにより、冷凍サイクルの高圧と低圧との差に起因する切換機構（54）のトラブルを回避することができるので、調湿装置（10）の信頼性を向上させることができる。

また、上記第２の発明では、圧縮機（53）の容量を低減させた後に冷媒サイクルの高圧と低圧との差が大きくなっても、差圧検出手段（93,97）の検出値が停止用閾値を上回ると圧縮機（53）を停止させる。これにより、冷媒サイクルの高圧と低圧との差が切換機構（54）の動作に支障をきたすような値にまで増大することを確実に防止することができる。よって、冷凍サイクルの高圧と低圧との差に起因する切換機構（54）のトラブルを確実に回避することができ、調湿装置（10）の信頼性を向上させることができる。

また、上記第３の発明では、差圧検出手段（93,97）の検出値が停止用閾値を上回ると、切換機構（54）の動作に支障が出る前に制御手段（30）が圧縮機（53）を停止させる。これにより、冷媒サイクルの高圧と低圧との差が切換機構（54）の動作に支障きたすような値になる前に圧縮機（53）が停止される。よって、冷凍サイクルの高圧と低圧との差に起因する切換機構（54）のトラブルを確実に回避することができ、調湿装置（10）の信頼性を向上させることができる。

また、上記第６の発明では、圧縮機（53）の容量の上限値を設定した後に冷媒サイクルの高圧と低圧との差が増大しても、差圧検出手段（93,97）の検出値が停止用閾値を上回ると圧縮機（53）を停止させる。これにより、冷媒サイクルの高圧と低圧との差が切換機構（54）の動作に支障をきたすような値にまで増大することを確実に防止することができる。よって、冷凍サイクルの高圧と低圧との差に起因する切換機構（54）のトラブルを確実に回避することができ、調湿装置（10）の信頼性を向上させることができる。

また、上記第７の発明では、その時の運転条件では冷媒サイクルの高圧と低圧との差をある程度以下に抑えることは困難と判断すると、制御手段（30）が圧縮機（53）の再起動を禁止する。冷媒サイクルの高圧と低圧との差をある程度以下に抑えることができない状態では、調湿装置（10）の何れかの場所に異常が発生している可能性がある。そして、この状態で圧縮機（53）の再起動が繰り返されると、その異常がさらに悪化するおそれがある。この第７の発明では、そのような異常がある場合にさらなる悪化を未然に防止することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１に本発明に係る調湿装置（10）を示す。この調湿装置（10）は、取り込んだ室外空気（OA）を除湿して室内へ供給する除湿運転と、取り込んだ室外空気（OA）を加湿して室内へ供給する加湿運転とが可能に構成されている。

上記調湿装置（10）は、冷媒回路（50）を備えている。この冷媒回路（50）は、第１吸着熱交換器（51）及び第２吸着熱交換器（52）と、圧縮機（53）と、四方切換弁（54）と、電動膨張弁（55）とが設けられた閉回路である。この冷媒回路（50）は、充填された冷媒を循環させることによって、蒸気圧縮冷凍サイクルを行う。

図２に示すように、四方切換弁（54）は、バルブ本体（60）とパイロット弁（59）とを備えている。パイロット弁（59）は、電磁コイルと電磁コイルの中空部に挿入されたブランジャとを備え、電磁コイルの通電の有無によって３本のガス配管の連通状態を切り換えるように構成されている。バルブ本体（60）は、密閉円筒形状のケーシング（61）の内部にスライド自在の弁体（66）が収納されることにより構成されている。この弁体（66）は、ケーシング（61）の内部の右側と左側とにそれぞれ形成された圧縮室の圧力がパイロット弁（59）によって調節されることにより、スライドする。ケーシング（61）の上部には第１ポート（62）が設けられている。ケーシング（61）の下部には、３つのポートが設けられている。左側のポートは第２ポート（63）、真ん中のポートは第３ポート（64）、右側のポートは第４ポート（65）となっている。

上記冷媒回路（50）において、圧縮機（53）は、その吐出側が四方切換弁（54）の第１のポートに、その吸入側が四方切換弁（54）の第２のポートにそれぞれ接続されている。第１吸着熱交換器（51）の一端は、四方切換弁（54）の第３のポートに接続されている。第１吸着熱交換器（51）の他端は、電動膨張弁（55）を介して第２吸着熱交換器（52）の一端に接続されている。第２吸着熱交換器（52）の他端は、四方切換弁（54）の第４のポートに接続されている。

この四方切換弁（54）は、弁体（66）をスライドさせることにより、第１ポート（62）と第２ポート（63）とが連通して第３ポート（64）と第４ポート（65）とが連通する第１状態（図１（Ａ）に示す状態）と、第１ポート（62）と第４ポート（65）とが連通して第２ポート（63）と第３ポート（64）とが連通する第１状態（図１（Ｂ）に示す状態）とが切り換え可能になっている。

図３に示すように、電動膨張弁（55）は、ステータ（80）とロータ（81）とを有するモータ（82）と、円錐状の先端部を有する弁棒（83）とを備えている。ステータ（80）は円筒形状のケーシング（84）の外側面に取付けられ、ロータ（81）はケーシング（84）内に設けられて弁棒（83）と連結されている。弁棒（83）は、ケーシング（84）の底面の貫通孔に挿入されている。ロータ（81）と弁棒（83）とは回転体を構成している。この回転体は、ロータ（81）の内側に形成された雌ネジ部がケーシング（84）の底面から突出する雄ネジ部に螺合されてケーシング（84）に固定されている。これにより、回転体はその回転に伴い上下に移動する。また、ケーシング（84）の下側には、右側が開口した入口継手（85）と下側が開口した出口継手（86）とが設けられている。出口継手（86）の上面には、入口継手（85）側と連通させる連通孔（87）が形成されている。連通孔（87）の外周は、上下に移動する弁棒（83）の先端部が当接可能になっている。弁棒（83）が上下に移動すると、その先端部と連通孔（87）の外周との隙間の大きさが変化する。なお、入口継手（85）には第１吸着熱交換器（51）の他端に接続された冷媒配管が挿入されている。出口継手（86）には第２吸着熱交換器（51）の一端に接続された冷媒配管が挿入されている。

図４に示すように、第１吸着熱交換器（51）及び第２吸着熱交換器（52）は、何れもクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器によって構成されている。これら吸着熱交換器（51,52）は、銅製の伝熱管（58）とアルミニウム製のフィン（57）とを備えている。吸着熱交換器（51,52）に設けられた複数のフィン（57）は、それぞれが長方形板状に形成され、一定の間隔で並べられている。また、伝熱管（58）は、各フィン（57）を貫通するように設けられている。

上記各吸着熱交換器（51,52）では、各フィン（57）の表面に吸着剤が担持されており、フィン（57）の間を通過する空気がフィン（57）の表面の吸着剤と接触する。この吸着剤としては、ゼオライト、シリカゲル、活性炭、親水性の官能基を有する有機高分子材料など、空気中の水蒸気を吸着できるものが用いられる。

また、冷媒回路（50）において、圧縮機（53）の吸入側には吸入圧力センサ（93）が設けられ、圧縮機（53）の吐出側には吐出圧力センサ（97）が設けられている。吸入圧力センサ（93）は、圧縮機（53）に吸入される低圧側の冷媒の圧力を計測する。吐出圧力センサ（97）は、圧縮機（53）から吐出される高圧側の冷媒の圧力を計測する。この吸入圧力センサ（93）の計測値と吐出圧力センサ（97）の計測値との差によって、この冷媒回路（50）で行われる冷凍サイクルの高圧と低圧との差である高低圧差ΔＰを検出することができる。すなわち、吸入圧力センサ（93）及び吐出圧力センサ（97）は、本発明に係る差圧検出手段を構成している。吸入圧力センサ（93）の計測値と吐出圧力センサ（97）の計測値とは、圧縮機（53）の制御等を行う制御手段であるコントローラ（30）に送信される。コントローラ（30）についての詳細は後述する。

また、この調湿装置（10）には、図示しないが、調湿装置（10）が室内から取り込む室内空気の温度及び湿度をそれぞれ計測する内気温度センサ及び内気湿度センサと、調湿装置（10）が室外から取り込む室外空気の温度及び湿度をそれぞれ計測する外気温度センサ及び外気湿度センサとが設けられている。これらのセンサの検出値はコントローラ（30）に送信される。

また、この調湿装置（10）には、図示しないが希望の室内湿度を入力する入力部が設けられている。入力部は、入力される湿度が「低」「中」「高」の３段階の中から選択可能に構成されている。なお、コントローラ（30）には、「低」「中」「高」のそれぞれに対応する相対湿度の値又は範囲が予め設定されている。入力部に何れかが入力されると、その入力に対応する相対湿度の値又は範囲に目標湿度が設定される。

<コントローラの構成>
上記コントローラ（30）は、室内の相対湿度が上記目標湿度に近づくように調湿装置（10）の調湿能力を調節する。コントローラ（30）は、圧縮機（53）の運転周波数を制御することで調湿装置（10）の調湿能力を調節する。圧縮機（53）の運転周波数を変更すると、圧縮機（53）の容量が変化する。つまり、圧縮機に設けられたモータの回転速度が変化し、圧縮機（53）が吐出する冷媒量（即ち冷媒回路における冷媒循環量）が変化する。

具体的に、コントローラ（30）は、内気温度センサの検出温度と上記目標湿度とからその温度と湿度における絶対湿度を算出する。そして、コントローラ（30）は、この算出した絶対湿度を目標絶対湿度に設定し、室内の絶対湿度が目標絶対湿度に近づくように調湿装置（10）の調湿能力を調節する。また、コントローラ（81）は、冷凍サイクルの高圧と低圧との差が大きくなり過ぎないように、冷凍サイクル中に吸入圧力センサ（93）と吐出圧力センサ（97）とから検出される高低圧差ΔＰに基づいて圧縮機（53）の運転周波数を制御する。コントローラ（30）の動作についての詳細は後述する。

−運転動作−
<調湿装置の運転動作>
本実施形態の調湿装置（10）では、除湿運転と加湿運転とが行われる。除湿運転中や加湿運転中の調湿装置（10）は、取り込んだ室外空気（OA）を調湿してから供給空気（SA）として室内へ供給すると同時に、取り込んだ室内空気（RA）を排出空気（EA）として室外へ排出する。つまり、除湿運転中や加湿運転中の調湿装置（10）は、室内の換気を行っている。また、上記調湿装置（10）は、除湿運転中と加湿運転中の何れにおいても、第１動作と第２動作を所定の時間間隔（例えば３分間隔）で交互に繰り返す。

上記調湿装置（10）は、除湿運転中であれば第１空気として室外空気（OA）を、第２空気として室内空気（RA）をそれぞれ取り込む。また、上記調湿装置（10）は、加湿運転中であれば第１空気として室内空気（RA）を、第２空気として室外空気（OA）をそれぞれ取り込む。

先ず、第１動作について説明する。第１動作中には、第１吸着熱交換器（51）へ第２空気が、第２吸着熱交換器（52）へ第１空気がそれぞれ送り込まれる。この第１動作では、第１吸着熱交換器（51）についての再生動作と、第２吸着熱交換器（52）についての吸着動作とが行われる。

図２(Ａ)に示すように、第１動作中の冷媒回路（50）では、四方切換弁（54）が第１状態に設定される。圧縮機（53）を運転すると、冷媒回路（50）内で冷媒が循環する。具体的に、圧縮機（53）から吐出された冷媒は、第１吸着熱交換器（51）で放熱して凝縮する。第１吸着熱交換器（51）で凝縮した冷媒は、電動膨張弁（55）を通過する際に減圧され、その後に第２吸着熱交換器（52）で吸熱して蒸発する。第２吸着熱交換器（52）で蒸発した冷媒は、圧縮機（53）へ吸入されて圧縮され、再び圧縮機（53）から吐出される。

このように、第１動作中の冷媒回路（50）では、第１吸着熱交換器（51）が凝縮器となり、第２吸着熱交換器（52）が蒸発器となる。第１吸着熱交換器（51）では、フィン（57）表面の吸着剤が伝熱管（58）内の冷媒によって加熱され、加熱された吸着剤から脱離した水分が第２空気に付与される。一方、第２吸着熱交換器（52）では、フィン（57）表面の吸着剤に第１空気中の水分が吸着され、発生した吸着熱が伝熱管（58）内の冷媒に吸熱される。

そして、除湿運転中であれば、第２吸着熱交換器（52）で除湿された第１空気が室内へ供給され、第１吸着熱交換器（51）から脱離した水分が第２空気と共に室外へ排出される。一方、加湿運転中であれば、第１吸着熱交換器（51）で加湿された第２空気が室内へ供給され、第２吸着熱交換器（52）に水分を奪われた第１空気が室外へ排出される。

次に、第２動作について説明する。第２動作中には、第１吸着熱交換器（51）へ第１空気が、第２吸着熱交換器（52）へ第２空気がそれぞれ送り込まれる。この第２動作では、第２吸着熱交換器（52）についての再生動作と、第１吸着熱交換器（51）についての吸着動作とが行われる。

図２(Ｂ)に示すように、第２動作中の冷媒回路（50）では、四方切換弁（54）が第２状態に設定される。圧縮機（53）を運転すると、冷媒回路（50）内で冷媒が循環する。具体的に、圧縮機（53）から吐出された冷媒は、第２吸着熱交換器（52）で放熱して凝縮する。第２吸着熱交換器（52）で凝縮した冷媒は、電動膨張弁（55）を通過する際に減圧され、その後に第１吸着熱交換器（51）で吸熱して蒸発する。第１吸着熱交換器（51）で蒸発した冷媒は、圧縮機（53）へ吸入されて圧縮され、再び圧縮機（53）から吐出される。

このように、冷媒回路（50）では、第２吸着熱交換器（52）が凝縮器となり、第１吸着熱交換器（51）が蒸発器となる。第２吸着熱交換器（52）では、フィン（57）表面の吸着剤が伝熱管（58）内の冷媒によって加熱され、加熱された吸着剤から脱離した水分が第２空気に付与される。一方、第１吸着熱交換器（51）では、フィン（57）表面の吸着剤に第１空気中の水分が吸着され、発生した吸着熱が伝熱管（58）内の冷媒に吸熱される。

そして、除湿運転中であれば、第１吸着熱交換器（51）で除湿された第１空気が室内へ供給され、第２吸着熱交換器（52）から脱離した水分が第２空気と共に室外へ排出される。一方、加湿運転中であれば、第２吸着熱交換器（52）で加湿された第２空気が室内へ供給され、第１吸着熱交換器（51）に水分を奪われた第１空気が室外へ排出される。

<コントローラの動作>
コントローラ（30）の動作について説明する。

まず、調湿装置（10）の運転が開始される時のコントローラ（30）の動作について説明する。コントローラ（30）は、入力部の入力から目標湿度を設定すると、その目標湿度に基づいて調湿装置（10）の調湿能力を決定して調湿装置（10）の運転を開始させる。

具体的に、コントローラ（30）は、目標湿度を設定すると、その目標湿度と内気温度センサの検出温度とからその湿度と温度になる絶対湿度を目標絶対湿度として算出する。さらに、コントローラ（30）は、室外の検出温度及び検出湿度から室外空気（OA）の絶対湿度を算出し、室内の検出温度及び検出湿度から室内空気（RA）の絶対湿度を算出する。そして、コントローラ（30）は、室内の絶対湿度が目標絶対湿度に近づくように、室外空気（OA）及び室内空気（RA）の絶対湿度と上記目標絶対湿度とに基づいて圧縮機（50）の運転周波数を決定する。これにより、調湿装置（10）の調湿能力が決定される。なお、圧縮機（53）の運転周波数の最高周波数の大きさはＦｍとする。

続いて、調湿装置（10）の運転が開始されてからのコントローラ（30）の動作について説明する。コントローラ（30）は、調湿装置（10）の運転が開始されると、室内の湿度を観察しながら圧縮機（53）の運転周波数の調節する一方で、吸入圧力センサ（93）と吐出圧力センサ（97）とから検出される高低圧差ΔＰが増大するとその高低圧差ΔＰに基づき圧縮機（53）の運転を制限する。

図５に示すように、コントローラ（30）には、圧縮機（53）の制御モードとして、高低圧差ΔＰに関係なく目標湿度に基づいて圧縮機（53）の運転周波数を決定する通常運転モード（70）と、高低圧差ΔＰに基づいて圧縮機（53）の運転周波数を制限する差圧垂下モード（71）と、圧縮機（53）を強制的に停止させる圧縮機停止モード（72）とが設けられている。調湿装置（10）の起動時は、コントローラ（30）は通常運転モード（70）に設定されている。コントローラ（30）は、第１条件が成立すると差圧垂下モード（71）に移行する。さらに、コントローラ（30）は、差圧垂下モード（71）において第２条件が成立すると圧縮機停止モード（72）に移行する。また、差圧垂下モード（71）において第３条件が成立すると、コントローラ（30）は通常運転モード（70）に戻る。なお、差圧垂下モード（71）において圧縮機（53）が停止しても通常運転モード（70）に戻る。コントローラ（30）は、圧縮機停止モード（72）において所定時間（例えば３分）が経過すると、通常運転モード（70）に戻り、圧縮機（53）を再起動させる。

具体的に、第１条件は、圧縮機（53）の運転中に高低圧差ΔＰが上限設定用閾値である第１閾値Ｓ１（例えばゲージ圧で２．７ＭＰａ）を上回るという条件である。通常運転モード（70）において高低圧差ΔＰが第１閾値Ｓ１を上回ると冷凍サイクルの高圧と低圧との差の増大を抑制するために、差圧垂下モード（71）に移行する。差圧垂下モード（71）では、圧縮機（53）の運転周波数の上限値Ｆｘが、高低圧差ΔＰが第１閾値Ｓ１を上回った時点の圧縮機（53）の運転周波数の値に設定される。この上限値が設定されると、圧縮機（53）の運転周波数は上限値Ｆｘ以下になるように制御される。なお、上限値Ｆｘは、高低圧差ΔＰが第１閾値Ｓ１を上回った時点の圧縮機（53）の運転周波数より小さな値でもよい。

差圧垂下モード（71）では、高低圧差ΔＰに基づいて圧縮機（53）の運転周波数の上限値が調節される。具体的に、高低圧差ΔＰが低減用閾値である第３閾値Ｓ３（例えばゲージ圧で２．９ＭＰａ）を上回ると、圧縮機（53）の運転周波数の上限値は以下の第１式より得られた値にＦｘ’に変更される。これにより、例えばＸ＝５に設定されている場合は、圧縮機（53）の運転周波数の上限値が１５Ｈｚだけ引き下げられる。高低圧差ΔＰが低減用閾値である第２閾値Ｓ２（例えばゲージ圧で２．８ＭＰａ）を上回ると、圧縮機（53）の運転周波数の上限値は以下の第２式より得られた値Ｆｘ’に変更される。これにより、例えばＸ＝５に設定されている場合は、圧縮機（53）の運転周波数の上限値が５Ｈｚだけ引き下げられる。高低圧差ΔＰが第１閾値Ｓ１を下回る状態がＡ分間（例えば６分）継続すると、圧縮機（53）の運転周波数の上限値は以下の第３式より得られた値Ｆｘ’に変更される。これにより、例えばＸ＝５に設定されている場合は、圧縮機（53）の運転周波数の上限値が５Ｈｚだけ引き上げられる。なお、Ａの時間やＳ１、Ｓ２及びＸの値は単なる例示である。

第１式：Ｆｘ’＝Ｆｘ−３Ｘ
第２式：Ｆｘ’＝Ｆｘ−Ｘ
第３式：Ｆｘ’＝Ｆｘ＋Ｘ
また、差圧垂下モード（71）においては圧縮機（53）の運転周波数が上記の上限値以下に制限されるが、高低圧差ΔＰが上昇して第２条件が成立すると、四方切換弁（54）の動作に支障をきたすおそれがあるので、圧縮機停止モード（72）に移行する。第２条件は、「高低圧差ΔＰが停止用閾値である第３閾値Ｓ３を上回る状態がＢ秒間（例えば２０秒）継続する状態」か、「高低圧差ΔＰが停止用閾値である第４閾値Ｓ４（例えばゲージ圧で３．０ＭＰａ）を上回る状態」の少なくとも一方に陥るという条件である。第２条件が成立すると、コントローラ（30）は、圧縮機停止モード（72）に移行して圧縮機（53）を停止させる。これにより、高低圧差ΔＰに起因する四方切換弁（54）のトラブルを防止することができる。なお、Ｂの時間やＳ３及びＳ４の値は単なる例示である。

第３条件について説明する。差圧垂下モード（71）において第３条件が成立すると、冷凍サイクルの高圧と低圧との差が増大しないことが確認されるので、コントローラ（30）は通常運転モード（70）に戻される。具体的に、第３条件は、「圧縮機（53）の運転周波数が最高値Ｆｍに達している状態で高低圧差ΔＰが第１閾値Ｓ１を下回る状態がＣ分間（例えば６分）継続する場合」か、「高低圧差ΔＰが第５閾値Ｓ５（例えばゲージ圧で２．６ＭＰａ）を下回る状態がＤ分間（例えば６分）継続する場合」の少なくとも一方を満足するという条件である。なお、Ｃ、Ｄの時間やＳ５の値は単なる例示である。

圧縮機停止モード（72）では、所定の時間（例えば３分）が経過すると、コントローラ（30）は通常運転モード（70）に戻り圧縮機（53）を再起動させる。圧縮機（53）が再起動すると、コントローラ（30）は再び上記と同様の圧縮機（53）の制御を行う。

なお、コントローラ（30）は、圧縮機（53）を停止させた回数をカウントしている。コントローラ（30）は、基準時間（例えば２００分）内に圧縮機（53）を停止させた回数が基準回数（例えば１０回）に達すると、調湿装置（10）の異常を判断して圧縮機（53）の再起動を禁止する。

−実施形態の効果−
上記実施形態では、吸入圧力センサ（93）と吐出圧力センサ（97）とから検出される高低差圧ΔＰが増大すると、コントローラ（30）が圧縮機（53）の運転周波数の上限値を設定して冷媒サイクルの高圧と低圧との差の増大を抑制し、さらに高低差圧ΔＰが大きくなると圧縮機（53）の運転周波数を低減させて冷媒サイクルの高圧と低圧との差の増大をさらに抑制する。ここで、四方切換弁（54）の弁体（66）がスライドする際に冷凍サイクルの高圧と低圧との差が比較的大きい状態では、弁体（66）の内側と外側の圧力差が大きくなり過ぎて弁体（66）がスライド面に強く押し付けられてしまい、弁体（66）がスライドできなくなる場合がある。また、四方切換弁（54）が故障するおそれもある。それに対し、この実施形態では、コントローラ（30）が高低差圧ΔＰに基づいて圧縮機（53）の運転周波数を制御することで、冷媒サイクルの高圧と低圧との差が四方切換弁（54）の動作に支障をきたすような値にならないようにしている。これにより、冷凍サイクルの高圧と低圧との差に起因する四方切換弁（54）のトラブルを回避することができるので、調湿装置（10）の信頼性を向上させることができる。

また、冷凍サイクルの高圧と低圧との差が比較的大きい状態では、電動膨張弁（55）の出口継手（86）側から冷媒が流入する際に弁棒（83）の軸方向に大きな力が作用して、弁棒（83）が外れるなどのトラブルが発生する場合がある。しかし、上記実施形態では、コントローラ（30）が高低差圧ΔＰに基づいて圧縮機（53）の運転周波数を制御することで、冷媒サイクルの高圧と低圧との差が電動膨張弁（55）にも支障をきたすような値にならないようにしている。これにより、冷凍サイクルの高圧と低圧との差に起因する電動膨張弁（55）のトラブルも回避することができる。

また、上記実施形態では、圧縮機（53）の運転周波数を低減させた後に冷媒サイクルの高圧と低圧との差が大きくなっても、高低差圧ΔＰが停止用閾値を上回ると圧縮機（53）を停止させる。これにより、冷媒サイクルの高圧と低圧との差が四方切換弁（54）の動作に支障をきたすような値にまで増大することを確実に防止することができる。

また、上記実施形態によれば、圧縮機（53）の停止回数が基準時間内で基準時間に達すると、その時の運転条件では冷媒サイクルの高圧と低圧との差をある程度以下に抑えることは困難と判断して、コントローラ（30）が圧縮機（53）の再起動を禁止する。冷媒サイクルの高圧と低圧との差をある程度以下に抑えることができない状態では、調湿装置（10）の何れかの場所に異常が発生している可能性がある。そして、この状態で圧縮機（53）の再起動が繰り返されると、その異常がさらに悪化するおそれがある。この実施形態では、そのような異常がある場合にさらなる悪化を未然に防止することができる。

《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。

上記実施形態では、コントローラ（30）に通常運転モード（70）と差圧垂下モード（71）と圧縮機停止モード（72）とを設けているが、差圧垂下モード（71）を設けずに高低圧差ΔＰが停止用閾値を上回ると通常運転モード（70）から圧縮機停止モード（72）に直接移行するようにしてもよい。この場合、通常運転モード（70）において高低差圧ΔＰが例えば第４閾値Ｓ４を超えると、コントローラ（30）は直ちに圧縮機（53）を停止させる。

また、上記実施形態のように、圧縮機（53）の運転周波数の上限値を設定せずに、高低差圧ΔＰが例えば第２閾値Ｓ２を超えると、コントローラ（30）が直ちに圧縮機（53）の運転周波数を低減するようにしてもよい。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、圧縮機と吸着熱交換器と切換機構とが冷媒回路に接続された調湿装置について有用である。

実施形態の調湿装置の冷媒回路の構成を示す配管系統図であって、(Ａ)は第１動作中の動作を示すものであり、(Ｂ)は第２動作中の動作を示すものである。四方切換弁の断面図であって、(Ａ)は第１の状態を示すものであり、(Ｂ)は第２の状態を示すものである。電動膨張便の断面図である。吸着熱交換器の概略斜視図である。実施形態のコントローラの動作を説明するための制御フロー図である。

符号の説明

10 調湿装置
30 コントローラ（制御手段）
50 冷媒回路
51 第１吸着熱交換器
52 第２吸着熱交換器
53 圧縮機
54 四方切換弁（切換機構）
93 吸入圧力センサ（差圧検出手段）
97 吐出圧力センサ（差圧検出手段）

Claims

冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路（50）を備え、
上記冷媒回路（50）には、容量可変な圧縮機（53）と、それぞれが吸着剤を担持する第１熱及び第２吸着熱交換器（51,52）と、冷媒の循環方向を反転させるための切換機構（54）とが接続されており、
上記切換機構（54）で冷媒の循環方向を反転させることにより、第１及び第２の吸着熱交換器（51,52）の一方が蒸発器となって他方が凝縮器となる動作と、一方が凝縮器となって他方が蒸発器となる動作とを交互に行い、
凝縮器となっている吸着熱交換器（51,52）で加湿された空気又は蒸発器となっている吸着熱交換器（51,52）で除湿された空気を室内へ供給する調湿装置であって、
上記冷媒回路（50）の冷凍サイクルの高圧と低圧との差を検出する差圧検出手段（93,97）と、
上記圧縮機（53）の容量を制御する制御手段（30）とを備え、
上記制御手段（30）は、上記差圧検出手段（93,97）の検出値が上記切換機構（54）を保護するために定められた低減用閾値を上回ると上記圧縮機（53）の容量を低減させることを特徴とする調湿装置。
請求項１において、
上記制御手段（30）は、上記差圧検出手段（93,97）の検出値が上記低減用閾値より高い停止用閾値を上回ると上記圧縮機（53）を停止させることを特徴とする調湿装置。
冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路（50）を備え、
上記冷媒回路（50）には、容量可変な圧縮機（53）と、それぞれが吸着剤を担持する第１熱及び第２吸着熱交換器（51,52）と、冷媒の循環方向を反転させるための切換機構（54）とが接続されており、
上記切換機構（54）で冷媒の循環方向を反転させることにより、第１及び第２の吸着熱交換器（51,52）の一方が蒸発器となって他方が凝縮器となる動作と、一方が凝縮器となって他方が蒸発器となる動作とを交互に行い、
凝縮器となっている吸着熱交換器（51,52）で加湿された空気又は蒸発器となっている吸着熱交換器（51,52）で除湿された空気を室内へ供給する調湿装置であって、
上記冷媒回路（50）の冷凍サイクルの高圧と低圧との差を検出する差圧検出手段（93,97）と、
上記圧縮機（53）の容量を制御する制御手段（30）とを備え、
上記制御手段（30）は、上記差圧検出手段（93,97）の検出値が上記切換機構（54）を保護するために定められた停止用閾値を上回ると上記圧縮機（53）を停止させることを特徴とする調湿装置。
冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路（50）を備え、
上記冷媒回路（50）には、容量可変な圧縮機（53）と、それぞれが吸着剤を担持する第１熱及び第２吸着熱交換器（51,52）と、冷媒の循環方向を反転させるための切換機構（54）とが接続されており、
上記切換機構（54）で冷媒の循環方向を反転させることにより、第１及び第２の吸着熱交換器（51,52）の一方が蒸発器となって他方が凝縮器となる動作と、一方が凝縮器となって他方が蒸発器となる動作とを交互に行い、
凝縮器となっている吸着熱交換器（51,52）で加湿された空気又は蒸発器となっている吸着熱交換器（51,52）で除湿された空気を室内へ供給する調湿装置であって、
上記冷媒回路（50）の冷凍サイクルの高圧と低圧との差を検出する差圧検出手段（93,97）と、
上記圧縮機（53）の容量を制御する制御手段（30）とを備え、
上記制御手段（30）は、上記差圧検出手段（93,97）の検出値が上記切換機構（54）を保護するために定められた上限設定用閾値を上回ると、該検出値が上限設定用閾値を超えた時点の圧縮機（53）の容量以下の値を圧縮機（53）の容量の上限値に設定することを特徴とする調湿装置。
請求項４において、
上記圧縮機（53）の容量の上限値の設定後は、上記制御手段（30）が上記差圧検出手段（93,97）の検出値に基づいて該圧縮機（53）の容量の上限値を調節することを特徴とする調湿装置。
請求項５において、
上記制御手段（30）は、上記差圧検出手段（93,97）の検出値が上記上限設定用閾値より高い停止用閾値を上回ると上記圧縮機（53）を停止させることを特徴とする調湿装置。
請求項２、３、又は６の何れか１つにおいて、
上記制御手段（30）は、上記圧縮機（53）の停止から所定時間経過後に該圧縮機（53）を再起動する動作を該圧縮機（53）が停止する度に行う一方、基準時間内に上記圧縮機（53）を停止させる回数が基準回数に達すると、該圧縮機（53）の再起動を禁止することを特徴とする調湿装置。