CN1179160C - 除湿器装置 - Google Patents

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Abstract

一种除湿器装置(10)包括：一个除湿腔室(12)，潮湿空气被导入该腔室，除湿后，不潮湿的空气流出所述腔室；一种位于至少一个储存槽(30)内的干燥剂溶液(28)；一个第一管路(13)，通过管路(13)，干燥剂溶液(28)从所述至少一个储存槽(30)内被送到除湿腔室(12)，当从潮湿空气中吸收了水分后，所述干燥剂溶液返回所述至少一个储存槽(30)；一个再生器(32)，它接收来自所述储存槽内的干燥剂溶液，并将干燥剂溶液中的水分排出；一个第二管路，通过该管路，干燥剂溶液从所述至少一个储存槽(30)内被送到再生器(32)，当将干燥剂溶液所含的水分排出后，所述干燥剂溶液返回所述至少一个储存槽；一个热泵(44)，它将第一管路中溶液的热量传递给第二管路中的溶液。

Description

除湿器装置
技术领域
本发明涉及除湿领域，更具体地说，涉及一种改善效率的干燥剂类型的除湿器。
背景技术
大规模的使用干燥剂的空气除湿装置存在两个问题，一个问题是，输出的干燥的空气的温度比输入的潮湿空气的温度高。这是由于当空气中的水分被去除时，来自蒸气中潜热加热了空气，以及一个较小的程度上由于通过传递通常温度更高的干燥剂中的热量，加热空气；另一个问题是，干燥剂的再生需要可观的能量。
对于使用液体干燥剂的除湿***来讲，使空气通过充满干燥剂的容器，进行除湿。潮湿的空气通过潮湿空气入口进入容器，干燥的空气通过干燥空气出口流出容器。在一种类型的干燥***中，来自储存槽的干燥剂，通过淋浴器，被喷射进所述容器，随着干燥剂液滴通过潮湿的空气而降落，它从潮湿的空气中吸收水分，干燥剂被送回储存槽重新使用，这导致干燥剂中的水分增加。
水分饱和的干燥剂被集中在储存槽中，并被送到一个再生装置中，在此，通过加热，使干燥剂所吸收的水分化做蒸气而排出。再生的干燥剂被送回储存槽，以便再次使用，在再生过程中，干燥剂被加热。由于吸收水分过程中导致加热空气，以及再生干燥剂过程对干燥剂进行加热，于是在水分被吸收过程中，空气被充分加热。
美国专利US4,939,906介绍了一种使用循环吸湿液体的设备，例如一种LiCl干燥剂。在该专利中，一个带翘片管的蒸发器被用于加热后的干燥剂的流动。该专利还公开了在水分饱和的干燥剂被送入蒸发器进行最终的再生之前，通过传递离开容器的干燥剂的热量，对干燥剂进行预热。
美国专利US4,635,446、US4,691,530和US4,723,417介绍了不同的使用循环干燥剂进行除湿的装置。这些装置中的很多装置利用热量传递以改善装置效率，所述热量传递是将热量从除湿器的一部分传递到另一部分。
通常，液体干燥剂的再生伴随着耗费能量的加热。
发明内容
在一些实施例中，在液体干燥剂的再生过程中，本发明利用一种新的方式进行热量传递，因此，增强了***的整体效率。
在本发明的一个实施例中，一个热泵从液体干燥剂中吸收热量，优选从一个集湿器中吸收热量，并将热量传递给加热线圈，所述加热线圈位于再生装置中，因此，减少了装置的整体能量需求。此外，所述能量的传递具有冷却干燥剂的效果，所述干燥剂接触进入装置的潮湿空气。因此，干燥的空气离开装置时，它的温度比不使用热交换器时所获得的干燥空气之温度低。
此外，在优选的一个实施例中，热能存在于满载水分的离开再生器的空气、离开再生器并被加热的干燥剂和离开除湿器的空气中，离开除湿器的空气被用于加热干燥剂以在流向再生器或已在再生器内再生。
根据本发明优选的实施例的某些方面，提供一种除湿器，在该除湿器中，所要处理的空气的相对湿度是可自身调节的，因此，随着进入除湿器的空气的温度或湿度的下降，离开除湿器的空气的相对湿度是相对恒定的。离开除湿器的空气的温度取决于进入除湿器的空气的条件，当输入除湿器的空气之温度和湿度较低时，离开除湿器的空气的温度下降。
根据本发明优选的实施例，除湿器装置包括：
一个除湿器，潮湿空气被导入该除湿器，且和与除湿器相关联的液态干燥剂溶液相接触以便从其中除去水分；
至少一个储存槽，用来容纳所述液体干燥剂溶液；
一个第一管路，液体干燥剂溶液通过该第一管路从至少一个储存槽被传送到除湿器中；
一个再生器，该再生器具有与之相关联且和空气接触的液态干燥剂溶液，该空气从干燥剂溶液中除去水分，所述液态干燥剂溶液与和除湿器相关联的液态干燥剂溶液之间相互液体相通；
一个第二管路，干燥剂溶液通过该第二管路从至少一个储存槽被传送到再生器中；
一个冷却装置，包括多个热交换器，一冷却介质和一个压缩机，其中该冷却介质流经所述热交换器，所述热交换器包括一与和所述除湿器相关联的液体干燥剂溶液进行热接触的第一热交换器，一与和所述再生器相关联的干燥剂溶液进行热接触的第二热交换器和一与所述干燥剂溶液不进行接触的第三热交换器；和
多个管路，其中所述压缩机通过所述多个管路和所述热交换器相连。
优选地，除湿器装置中的所述第一热交换器从第一管路的溶液中接受热量，所述第二热交换器从第二管路的溶液中接受热量。
优选地，除湿器装置中的所述再生器包括一个再生腔室，通过与被带进腔室的空气相接触，将干燥剂溶液中的水分除去排出。
优选地，除湿器装置中，在所述空气进入再生腔室之前，用该空气冷却所述压缩机，因此，提高了除去排出空气中的水分的能力。
优选地，所述除湿器包括一除湿腔室，潮湿空气被导入该腔室，除湿后，干燥的空气从所述腔室中除去。
优选地，当冷却介质离开第二热交换器后，所述第三热交换器传递来自冷却介质的热量。
优选地，除湿器装置包括一个用于控制所述第一和第二热交换器之间所传递热量的数量的控制装置。
优选地，所述至少一个储存槽包括一个第一储存槽和一个第二储存槽，通过第一管路，传递来自第一储存槽的溶液，通过第二管路，传递来自第二储存槽的溶液。
优选地，除湿器装置包括一个连接第一和第二储存槽的管路，因此，第一和第二储存槽中溶液的高度相同。
优选地，除湿器装置包括在两个储存槽之间提供额外的、有限的混合。
优选地，所述的有限混合导致第一和第二储存槽中的溶液之浓度不同。
优选地，在第一和第二储存槽之间保持足够的温度差。
优选地，第一储存槽保持一个第一温度和第二储存槽保持一个第二温度，第二温度至少比第一温度高5℃。
优选地，第一温度和第二温度之间的温度差为至少10℃。
优选地，第一温度和第二温度之间的温度差为至少15℃。
优选地，所述压缩机位于再生器部分的入口处，以使得外部的空气在进入再生器之前被该压缩机加热。
附图说明
通过下文结合附图对优选的实施例进行的具体描述，本发明将变得清楚，在不同的附图中，相同的符号代表相同的特征。
图1简略显示了一个符合本发明的除湿器装置；
图2简略显示了另一种符合本发明的除湿器装置；
图3简略显示了一个符合本发明的、使用干燥剂溶液湿润多孔材料的装置；
图4显示了一种符合本发明优选实施例的窗式安装的除湿器装置。
具体实施方式
一个符合本发明优选实施例的除湿器装置10包括两个主要部分，一个是除湿器腔室12，另一个是再生装置32。潮湿空气通过潮湿空气入口14进入除湿器腔室12，干燥空气通过干燥空气出口16流出腔室12。
在本发明优选的一个实施例中，泵20从干燥剂储存槽30中将干燥剂28通过管13送到多个喷嘴22，象淋浴那样，这些喷嘴将干燥剂很好地散布到所述腔室12的内部，腔室12内部充满通常被用于该领域中的纤维多孔材料24。干燥剂缓慢地向下渗透过多孔材料，进入储存槽30。通过入口14而进入腔室的潮湿的空气接触干燥剂液滴，由于干燥剂是除湿的，它从潮湿空气中吸收水蒸气，通过出口16，将干燥的空气排出腔室。优选的是，储存槽30位于腔室12的底部，因此，来自多孔材料24的干燥剂直接落入储存槽。
在本发明优选的一个实施例中，泵35和相关的电机37将干燥剂从储存槽30中抽入管13。分配器38接收来自管13的干燥剂，并将一部分干燥剂送入喷嘴22，另一部分干燥剂送到再生装置32。设置一个阀门或收缩件39(优选为一个可控制阀或收缩件)以用于控制进入再生装置32的干燥剂的数量。如果使用一个可控制阀门或收缩件，则相应于干燥剂所含的水分数量，控制干燥剂的数量。
腔室34包括一个热交换器36，热交换器36加热干燥剂，驱除干燥剂所吸收的水分，再生干燥剂。
通过管40和多孔材料管42，将再生的液体干燥剂送回储存槽30，所述多孔材料管42所用的多孔材料与腔室12中的多孔材料相同。管40优选被包含在一个腔室58内，腔室58具有一个入口60和一个出口62，通过入口60，改良的空气通常从外部进入腔室，并将附属的水分带走，所述附属水分是管42中热的干燥剂蒸发出的，从出口62排出的空气带走上述水分，同时带走再生装置中干燥剂所含的水分。优选的是，一个风扇(图中未示)被安置在出口62，以便从腔室58内抽走空气。
另外，通过在一个热交换站(图中未示)，使两个流束的干燥剂进行热(但不是物质接触)传递，将热量从已被再生的液体干燥剂中传递给正在进入或已在再生器内的干燥剂。另外，使用一个热泵，将额外的能量从正在离开再生器的冷的干燥剂送往正在进入再生器的热的干燥剂，因此，返回储存槽的干燥剂的温度比进入腔室34的干燥剂的温度低。
在本发明优选的一个实施例中，提供一个热泵装置44，所述泵从储存槽30中的干燥剂内抽取热量，并将能量传送给热交换器36。优选的是，所述热泵装置包括(除了交换器36之外，所述交换器36是所述热泵装置的冷凝器)一个位于储存槽30内的第二热交换器46和一个膨胀阀56，所述第二热交换器46是热泵装置的蒸发器。能量交换导致接触要被干燥的空气的干燥剂的温度降低，因此，降低了已被干燥之空气的温度。第二，所述能量的交换减少了操作再生器所需的能量，通常达到系数3。由于所述装置的主要能量耗费是在再生工序中所发生的。所述的使用能量的减少对整个装置的效率具有重要影响。另外，对再生器中的干燥剂的加热方法可以是利用热线圈直接加热。
应该指出的是，储存槽中的干燥剂所含的水分和再生后干燥剂所含的水分必须在一定限度内，所述的限度与具体使用的干燥剂的种类有关。当要求所含水分为低限度时，所述水分溶化干燥剂，即干燥剂处于雾状液体。然而，当干燥剂中所含的水分太多时，干燥剂将不能有效地清除进入腔室12之空气所含的水分。因此，有必要监视和控制干燥剂中所含的水分。应该指出的是，即使在吸收很少水分时，一些种类的干燥剂也是液体的，这些种类干燥剂中的水分不需要被严密控制。然而，即使在这些情况下，仅当干燥剂中所含的水分高于一定值时，才需进行再生工序(使用能量)。
通常，通过测量干燥剂的体积来执行所述的监视，随着所含水分的增加，干燥剂的体积也变大。常用的测量储存槽中液体之体积的方法是测量竖管50内的压力，所述竖管50的开口被设置在储存槽内的液体中。从管50引出的管52通向压力测量计54。随着干燥剂因吸收水分而造成体积的增加，压力测量计54所测量到的压力增加。由于在腔室和在再生器中的液体数量是恒定的，因而，清楚地显示了干燥剂的数量和干燥剂所含水分的数量。当干燥剂中所含水分的数值高于一个预设值后，腔室34中的加热器被启动。在本发明优选的一个实施例中，当干燥剂中所含水分低于另一个较低的预设值后，关闭所述的加热器。
别的能够影响再生过程的进行和停止的因素是干燥空气的温度、再生效率和热泵效率。在本发明优选的一些实施例中，特别是在冷空气***(用于室内滑冰场)，在再生工序中，对干燥剂进行直接加热是可行的。
在本发明优选的别的实施例中，热泵或别的热交换装置(为了简单，图中未示)被提供，用以传送正在离开腔室12之干燥空气中的热量和或正在离开再生器腔室34之热的潮湿的空气的热量，以加热送往腔室34或在腔室34的干燥剂。如果使用热泵，热源的温度可以低于将要接收热量的干燥剂的温度。
应该指出的是，储存槽中之干燥剂的冷却导致干燥后空气离开除湿器，甚至早于任何附加的冷却的干燥空气，干燥空气的温度，与进入除湿器的潮湿空气的温度相同，或低于进入除湿器的潮湿空气的温度。当除湿器被用于炎热的气候条件下，周围的环境温度很高时，这个特征特别有用。
如上所述，除湿器装置所具有的一个问题是确定干燥剂溶液中所包含的水分数量，所以除湿器中溶液所包含的水分可以被保持在一个适当的范围内。
图2显示了符合本发明的另外一种优选的除湿器100。这种除湿器能够根据干燥剂溶液所含水分自身进行调节，不需要测量干燥剂的体积或干燥剂溶液中所含的水分。更进一步地说，在达到一个预定湿度之前，除湿器一直在操作，当达到预定湿度，不用任何控制或切断，除湿器停止减少湿度。
除了几个显著的不同之处之外，除湿器100与图1所示的除湿器10相似。所述不同之处是指，第一，装置不需要测量水分含量，因此，没有用于测量干燥剂的体积的部件。然而，如果溶液变得太浓缩，可以提供一种测量作为安全措施。
第二，热泵在两个干燥剂流束之间传递热量，所述干燥剂流束来自储存槽30(储存槽被分成两部分30A和30B，导管30C将30A和30B连接在一起)，被称作第一流束和第二流束，通过管路102，使用泵装置130将第一流束送往喷嘴22；通过管路104，使用泵装置132将第二流束送往再生器装置32。
优选的是，导管30C(包括所示的支路)的主要功能是使30A和30B中的干燥剂处于同一水平面。通常希望两个储存槽部分具有不同的温度，这自然导致干燥剂具有不同的浓度。然而，通常希望在不同的部分之间具有一些混合，通过在所示的支路进行的泵送，因此，在两部分之间传递水分。在本发明优选的一个实施例中，在两部分储存槽之间的温度差为5℃或更多，更优选的是温度差为10℃或更多，最优选的是温度差为15℃或更多。因此，在本发明优选的一个实施例中，储存槽30A的温度是30℃或更高，储存槽30B的温度为15℃或更低。
在图2中，再生器装置32具有不同的结构，它类似于除湿器部分。更进一步地说，在图2中，除湿器部分和再生器装置都没有纤维多孔材料，而上述材料可以在图1和图2所示结构中被使用，也可以在图1和图2所示结构中不使用上述材料。
在本发明优选的一个或者适用于图1或者适用于图2的实施例中，不使用喷雾管嘴。用滴流装置替代喷雾管嘴。从所述滴流装置，液体被滴落在纤维多孔材料上，并连续湿润多孔材料。
图3显示了一种用于湿润多孔材料24的滴流装置。在所述装置中，一个敞开的管路200中充满干燥剂溶液28，所述管路优选采用齿状半管形式。沿管路长度方向，干燥剂溶液流过所述齿状结构并均匀地湿润多孔材料。在使用多孔材料的多数情况下，不使用喷雾管嘴，由于喷雾导致干燥剂溶液弥散在空气中，而必须在空气中消除干燥剂。对于本领域技术人员来讲，可能会用别的湿润多孔材料24的方法，在本发明中，可以使用任何类似的方法。
回到图2，热泵装置44从管路102中的干燥剂溶液中抽取热量，并将热量传递给管路104中的干燥剂溶液。除了图1所示实施例所包括的部件之外，热泵装置44优选包括一个可选择的第三热交换器136，用以将正在离开热交换器104的冷却液中的一些热量传递给再生空气。优选压缩机也被再生空气所冷却。然而，当空气非常热时，额外的空气，即没有被再生器所使用的空气，可以被用于冷却压缩机和冷却液。换句话说，仅仅此类空气可以被用于类似的冷却。
加热进入再生器之空气的结果是，增加了空气从干燥剂中排出水分的能力。热泵44被用于传递固定数量的热量。在本发明优选的一个实施例中，通过控制两个流束之间热量传递的数量，确定所述的预定的湿度值。
考虑图2所示装置，当空气进入除湿器时，空气的温度为30℃，湿度为100％。进一步假设，在不降低温度的情况下，将空气中的水分除去，使空气的湿度减少到35％。在此情况下，两个干燥剂溶液流束之间所传递的热量等于从空气中排除的水之汽化热，所以，除了已经从空气中吸收一定数量的水分干燥剂之外，从腔室12返回储存槽20的干燥剂溶液的温度与进入腔室12的干燥剂溶液的温度相同。
进一步地假设，通过设置使用再生器使处于同样温度和湿度时，再生器从干燥剂溶液中除去同样数量的水分。这可以要求一个输入热量(可能从热泵而来附加的热量)。
进一步假设，进入除湿腔室的空气具有低湿度，例如80％。对于这个湿度，较少数量的水被除去(由于除去水的效率取决于湿度)，离开除湿腔室的干燥剂溶液的温度也下降。然而，由于在除湿腔室，进入干燥剂溶液的水分较少，在再生装置中，从干燥剂溶液中所排出的水分的数量也下降。这导致较少水分被排出和干燥剂溶液处于较低温度之间的一个新的平衡。低温度的干燥剂导致冷却空气。因此，离开除湿腔室的空气的温度也下降。然而，相对湿度基本上保持相同。应该明白的是，降低输入空气的温度也能带来同样的效果。
在本发明优选的一个实施例中，装置是自身调节的，当达到某个湿度值时，除湿操作自动停止。上述湿度值取决于从喷嘴22所喷散的干燥剂溶液吸收水分的能力和从喷嘴22′所喷散的干燥剂溶液排出水分的能力。
通常，较低湿度(相对湿度)的空气从入口14进入腔室时，除湿器从空气中排出水分的能力较低，因此，在每次通过管路102时，干燥剂溶液被冷却，在30B内溶液中的干燥剂的百分比达到某个数值。同样，由于没有水分从空气中被排出，30A中的溶液变得更浓缩，较少水分被从中排出(上述所有发生过程是被加热过程)。在某些点，溶液所进行的水分之排出和吸收都被停止，由于它们分别喷散的溶液和是稳定的，水分的排出和吸收的空气保持稳定。
应该指出的是，通过改变在管路102和104之间所传递之热量的数量，这个湿度点可以被调整。如果传递更多的热量，除湿腔室和再生腔室的传递能力被提高，湿度平衡点降低。由于抽取较少的热量，将导致一个高湿度。此外，在一定程度上，预定值取决于进入再生器之空气的相对湿度。
图4简略显示了一种符合本发明优选实施例的窗式安装的除湿器装置110。在该实施例中，图1或图2所示的装置被包含在一个外壳112内，该外壳被悬挂在窗114的外面。优选的是，装置110进一步包括一个U型支撑部件，所述支撑部件靠在窗户的底槛118上，并与外壳112牢固连接。与图1、图2中空气入口14和空气出口16相对应的两个管路14和15通过窗户112。窗户在所述管路上方关闭，将房间与外界相隔离。电源线120***墙壁上的电源插座，向除湿器装置提供能量。优选在窗户内安置一个仪表板，控制器被安置在所述仪表板上，所述仪表板提供了栅格给入口14和出口16。图4显示，入口60和出口62被用于运送满载水分的热空气。另外，入口60能够向室内提供数量受控制的新鲜空气。
在本发明另一个实施例中，图4所示结构可以被用于空调和除湿器的结合，或被用于包括一个热泵的常规空调机械，通过与热泵冷的表面相接触，所述热泵冷却进入所述入口的空气。对空调器来讲，两个热交换器都位于窗户之外，通过管路14，室内的空气被送入空调器的冷凝器，通过管路16，空气从冷凝器被送回室内。
类似图4所示装置可以被用于低噪音的分体式空调，上述空调是窗式空调。
在附加的权利要求书中，术语“包含”或“包括”或它们共同的含义是“包括但不局限于”。
利用优选的实施例，已对本发明进行了充分的描述，应该指出的是，本领域技术人员对实施例进行的各种变化都在权利要求书所限定的、本发明的实质精神范围内。

Claims (18)

1.一种除湿器装置，包括：
一个除湿器，潮湿空气被导入该除湿器，且和与除湿器相关联的液态干燥剂溶液相接触以便从其中除去水分；
至少一个储存槽，用来容纳所述液体干燥剂溶液；
一个第一管路，液体干燥剂溶液通过该第一管路从至少一个储存槽被传送到除湿器中；
一个再生器，该再生器具有与之相关联且和空气接触的液态干燥剂溶液，该空气从干燥剂溶液中除去水分，所述液态干燥剂溶液与和除湿器相关联的液态干燥剂溶液之间相互液体相通；
一个第二管路，干燥剂溶液通过该第二管路从至少一个储存槽被传送到再生器中；
一个冷却装置，包括多个热交换器，一冷却介质和一个压缩机，其中该冷却介质流经所述热交换器，所述热交换器包括一与和所述除湿器相关联的液体干燥剂溶液进行热接触的第一热交换器，一与和所述再生器相关联的干燥剂溶液进行热接触的第二热交换器和一与所述干燥剂溶液不进行接触的第三热交换器；和
多个管路，其中所述压缩机通过所述多个管路和所述热交换器相连。
2.一种根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述第一热交换器从第一管路的溶液中接受热量，所述第二热交换器从第二管路的溶液中接受热量。
3.一种根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述再生器包括一个再生腔室，通过与被带进腔室的空气相接触，将干燥剂溶液中的水分除去排出。
4.一种根据权利要求3所述的装置，其特征在于：在所述空气进入再生腔室之前，用该空气冷却所述压缩机，因此，提高了除去排出空气中的水分的能力。
5.一种根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述除湿器包括一除湿腔室，潮湿空气被导入该腔室，除湿后，干燥的空气从所述腔室中除去。
6.一种根据前述权利要求1所述的装置，其特征在于：当冷却介质离开第二热交换器后，所述第三热交换器传递来自冷却介质的热量。
7.一种根据权利要求6所述的装置，其特征在于：所述再生器包括一个再生腔室，通过与被带进腔室的空气相接触，将溶液中的水分除去排出。
8.一种根据前述权利要求1所述的装置，其特征在于：包括一个用于控制所述第一和第二热交换器之间所传递热量的数量的控制装置。
9.一种根据上述权利要求1所述的装置，其特征在于：所述至少一个储存槽包括一个第一储存槽和一个第二储存槽，通过第一管路，传递来自第一储存槽的溶液，通过第二管路，传递来自第二储存槽的溶液。
10.一种根据权利要求9所述的装置，其特征在于：包括一个连接第一和第二储存槽的管路，因此，第一和第二储存槽中溶液的高度相同。
11.一种根据权利要求10所述的装置，其特征在于：包括在两个储存槽之间提供额外的、有限的混合。
12.一种根据权利要求11所述的装置，其特征在于：所述的有限混合导致第一和第二储存槽中的溶液之浓度不同。
13.一种根据权利要求9-12中任一所述的装置，其特征在于在第一和第二储存槽之间保持足够的温度差。
14.一种根据权利要求13所述的装置，其特征在于：第一储存槽保持一个第一温度，第二储存槽保持一个第二温度，第二温度至少比第一温度高5℃。
15.一种根据权利要求14所述的装置，其特征在于：第一温度和第二温度之间的温度差为至少10℃。
16.一种根据权利要求15所述的装置，其特征在于：第一温度和第二温度之间的温度差为至少15℃。
17.一种根据权利要求1-5或8-12中任一所述的装置，其特征在于：所述压缩机位于再生器部分的入口处，以使得外部的空气在进入再生器之前被该压缩机加热。
18.一种根据权利要求6所述的装置，其特征在于：所述压缩机位于再生器部分的入口处，以使得外部的空气在进入再生器之前被该压缩机加热。
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