專利名稱：熱泵和除濕裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱泵和除濕裝置，特別是一種具有高COP(性能系數(shù))的熱泵和裝有這種熱泵的除濕裝置。
下面參照

圖18中所示的莫里爾圖描述圖17所示的壓縮式熱泵HP的操作。圖18中的曲線圖是在HFC134a用作制冷劑的情況下作出的莫里爾圖。點a表示制冷劑被冷卻裝置210蒸發(fā)而且制冷劑呈現(xiàn)為飽和蒸氣時的狀態(tài)。此時制冷劑的壓力為4.2kg/cm2，溫度為10℃，焓值為148.83kcal/kg。點b表示蒸氣被壓縮機(jī)260吸入并壓縮后的狀態(tài)，即壓縮機(jī)260出口處的狀態(tài)。在該狀態(tài)下，制冷劑的壓力為19.3kg/cm2，溫度為78℃，并且呈現(xiàn)為過熱蒸氣的形式。制冷劑蒸氣在加熱裝置(從制冷劑的角度看是冷卻裝置或冷凝器)220中被冷卻，并且到達(dá)莫里爾圖中以點c中表示的狀態(tài)。在點c處，制冷劑呈現(xiàn)為飽和蒸氣狀態(tài)，而且壓力為19.3kg/cm2，溫度為65℃。在該壓力下，制冷劑被進(jìn)一步冷卻和冷凝，以到達(dá)點d表示的狀態(tài)。在點d處，制冷劑呈現(xiàn)為飽和液體的形式，并且具有與點c處相同的溫度。飽和液體的焓值為122.97kcal/kg。該制冷劑液體在膨脹閥250中減壓，從而在10℃溫度下達(dá)到飽和壓力4.2kg/cm2。在10℃的溫度下，制冷劑以制冷劑液體和蒸氣的混合物的狀態(tài)被輸送到冷卻裝置(從制冷劑的角度看是蒸發(fā)器)210，在此，混合物吸取處理空氣中的熱量，并且被蒸發(fā)而到達(dá)在莫里爾圖中以點a表示的飽和蒸氣狀態(tài)。飽和蒸氣再被吸入壓縮機(jī)260中，以反復(fù)進(jìn)行上述循環(huán)周期。
由于制冷劑循環(huán)周期中的制冷劑冷卻效率不一定會很高，因此上述傳統(tǒng)空調(diào)裝置中所用的熱泵沒有優(yōu)異的COP。在這種傳統(tǒng)空調(diào)裝置中，用于在處理空氣被冷卻裝置210冷卻之前對處理空氣作初步冷卻的顯熱交換器104扮演了重要角色。然而，由于顯熱交換器通常要在系統(tǒng)中占據(jù)很大的空間，因此難以構(gòu)造系統(tǒng)，而且系統(tǒng)的尺寸會不可避免地較大。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種具有高COP的熱泵和一種具有高COP和緊湊結(jié)構(gòu)的除濕裝置。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，作為示例，如圖1和2所示，提供了一種熱泵HP1，其內(nèi)一個增壓器260、一個冷凝器220和一個蒸發(fā)器210通過制冷劑路徑201-207相互連接著，熱泵包括布置在制冷劑路徑中的用于將冷凝器220與蒸發(fā)器210相連的器具，其用于在中等壓力下反復(fù)地交替蒸發(fā)和冷凝制冷劑(在圖3中從點e至點f1、從點f1至點g1a和諸如此類)，所述中等壓力位于將要被增壓器260增壓的壓力與被增壓器260增壓后的壓力之間。
熱泵可以這樣安置，即當(dāng)制冷劑被交替地蒸發(fā)和冷凝后，例如，如圖9中的流路圖和圖10中的相應(yīng)莫里爾圖所示，冷凝后的制冷劑將被減壓到低于前一中等壓力的第二中等壓力(圖10中從點g2至點E)，然后再被蒸發(fā)。作為示例，熱泵可以具有兩個用于如圖12中的流路圖和圖13中的相應(yīng)莫里爾圖所示反復(fù)地交替蒸發(fā)和冷凝制冷劑的器具，而熱泵可以這樣安置，即其中一個器具中的蒸發(fā)壓力或冷凝壓力低于另一個器具中的蒸發(fā)壓力或冷凝壓力，并且當(dāng)制冷劑被相應(yīng)的器具交替地蒸發(fā)和冷凝時，冷凝后的制冷劑同時在蒸發(fā)器中被減壓到蒸發(fā)壓力(在圖13中從點g2至點j1和從點G2至點j)。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種除濕空調(diào)裝置，其包括一個水分吸收裝置103，其用于去除處理空氣中的水分，并且被再生空氣從中吸走水分而得到還原；以及一個熱泵HP1，其具有一個冷凝器220、一個蒸發(fā)器210和一個將冷凝器220與蒸發(fā)器210相連的細(xì)管組；其中細(xì)管組被這樣安置，即能夠?qū)⒁呀?jīng)被冷凝器220冷凝了的制冷劑引入蒸發(fā)器210中，并且使制冷劑交替地與處理空氣和再生空氣接觸。
作為示例，如圖12或圖14所示，可以有兩個上述細(xì)管組，而用于從冷凝器向細(xì)管組中引入制冷劑的制冷劑路徑可以分支為兩個路徑，它們分別連接著兩個細(xì)管組，而且從相應(yīng)細(xì)管組中延伸出來的制冷劑管線可以在蒸發(fā)器入口處彼此匯合，或者在蒸發(fā)器中間接匯合。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，作為示例，如圖1和2所示，提供了一種熱泵，其包括一個增壓器260，其用于升高制冷劑的壓力；一個蒸發(fā)器210，其利用將要被增壓器260增壓的制冷劑的蒸發(fā)熱冷卻低溫?zé)嵩戳黧wA；一個冷凝器220，其利用被增壓器260增壓后的制冷劑的冷凝熱加熱高溫?zé)嵩戳黧wB；以及第一熱交換器300a，其用于使位于蒸發(fā)器210上游的低溫?zé)嵩戳黧wA與一種冷卻流體進(jìn)行熱交換；其中第一熱交換器300a具有用于被低溫?zé)嵩戳黧wA流過的第一容室310、用于被冷卻流體流過的第二容室320和延伸通過第一容室310和第二容室320的制冷劑通道251A1-A9、252A1-A9，制冷劑通道251A1-A9、252A1-A9通過第一節(jié)流器330連接著冷凝器220，且反復(fù)地交替延伸通過第一容室310和第二容室320，再通過第二節(jié)流器250連接到蒸發(fā)器210。冷卻流體優(yōu)選包括高溫?zé)嵩戳黧wB。特別地講，用于與第一熱交換器300a中的位于蒸發(fā)器上游的低溫?zé)嵩戳黧w進(jìn)行熱交換的冷卻流體最好包括位于冷凝器220上游的高溫?zé)嵩戳黧wB。
在制冷劑通道中，制冷劑通常整體上沿一個方向流動。這指的是，從整體上看，制冷劑基本上沿同一方向流動通過制冷劑通道，但制冷劑在局部可能會因紊流而局部回流，或者會因氣泡或瞬間中斷所產(chǎn)生的壓力波動而引起流向振蕩變化。制冷劑通道包括例如熱交換管，并且交替地延伸通過第一容室和第二容室。因此，整體上沿一個方向流動的制冷劑會反復(fù)地被交替蒸發(fā)和冷凝。用語“制冷劑通道交替地延伸通過第一容室和第二容室”指的是制冷劑通道不只延伸通過第一容室和第二容室一次，而是制冷劑通道先延伸通過第一容室和第二容室一次，再至少延伸通過第二容室或第一容室一次。在第一容室中，低溫?zé)嵩戳黧w與制冷劑交換熱量，在第二容室中，高溫?zé)嵩戳黧w與制冷劑交換熱量。通常，制冷劑在延伸通過第一容室的制冷劑通道中至少部分地蒸發(fā)，而處在蒸氣態(tài)的制冷劑將在延伸通過第二容室的制冷劑通道中至少部分地冷凝。
通過上述結(jié)構(gòu)，由于制冷劑流經(jīng)第一和第二容室多次，因此，雖然制冷劑在延伸通過第一容室的制冷劑通道中被蒸發(fā)，它也不會完全干透。
在熱泵中，第一容室310和第二容室320可以這樣安置，即低溫?zé)嵩戳黧wA和冷卻流體以逆流的方式流動；第一容室310和第二容室320中的制冷劑通道可以具有位于第一平面PA中的至少一對第一容室延伸部分251A1和第二容室延伸部分252A1，該第一平面基本上垂直于低溫?zé)嵩戳黧wA和冷卻流體的流動方向；位于第二平面PB中的至少一對第一容室延伸部分251B1和第二容室延伸部分252B1，該第二平面與第一平面PA不同并且基本上垂直于低溫?zé)嵩戳黧wA和冷卻流體的流動方向；以及一個布置在第一平面PA向第二平面PB過渡的位置上的中間節(jié)流器331。
在延伸通過第一容室的制冷劑通道部分中，通常有至少一部分制冷劑被蒸發(fā)。因此該制冷劑通道部分可以稱作蒸發(fā)段。在延伸通過第二容室的制冷劑通道部分中，通常有至少一部分制冷劑被冷凝。因此該制冷劑通道部分可以稱作冷凝段。因此前述各對部分指的是蒸發(fā)段和冷凝段(或冷凝段和蒸發(fā)段)的對組。由于熱泵具有中間節(jié)流器，因此第一平面中的制冷劑通道中的壓力和第二平面中的制冷劑通道中的壓力可以具有不同的值。由于低溫?zé)嵩戳黧w和冷卻流體以逆流的形式流動，因此所述彼此不同的壓力會沿著低溫?zé)嵩戳黧w的下游方向或冷卻流體的上游方向逐漸減小。這樣，低溫?zé)嵩戳黧w和冷卻流體之間會發(fā)生逆流熱交換，從而獲得極高的熱交換效率。
在上述熱泵中，作為示例，如圖1所示，中間節(jié)流器331可以安置在制冷劑通道延伸通過第二容室320時的位置上，或者作為示例，如圖6所示，中間節(jié)流器331可以安置在制冷劑通道延伸通過第一容室310時的位置上。
作為示例，如圖12所示，熱泵還可以包括第二熱交換器300d2，其用于使位于蒸發(fā)器上游的低溫?zé)嵩戳黧wA與冷卻流體進(jìn)行熱交換；其中第二熱交換器300d2具有用于被低溫?zé)嵩戳黧wA流過的第三容室310B、用于被冷卻流體流過的第四容室320B和一個延伸通過第三容室310B和第四容室320B的制冷劑通道，該制冷劑通道通過第三節(jié)流器330B連接著冷凝器220，且反復(fù)地交替延伸通過第三容室310B和第四容室320B，再通過第四節(jié)流器340B連接到蒸發(fā)器210；第三容室310B相對于低溫?zé)嵩戳黧wA布置在第一容室310A下游，第四容室相對于冷卻流體布置在第二容室320A上游。冷卻流體優(yōu)選包括高溫?zé)嵩戳黧wB。特別地講，用于與第二熱交換器300d2中的位于蒸發(fā)器上游的低溫?zé)嵩戳黧w進(jìn)行熱交換的冷卻流體最好包括位于冷凝器220上游的高溫?zé)嵩戳黧wB。
通過上述結(jié)構(gòu)，由于熱泵具有第二熱交換器300d2，因此熱泵可以在與第一熱交換器的壓力不同的壓力下操作，從而可以提高總體熱交換效率。
作為示例，如圖9所示，熱泵還可以包括第三熱交換器300c2，其用于使位于蒸發(fā)器210上游的低溫?zé)嵩戳黧wA與冷卻流體進(jìn)行熱交換；其中第三熱交換器300c2具有用于被低溫?zé)嵩戳黧w流過的第五容室310B、用于被冷卻流體流過的第六容室320B和一個延伸通過第五容室310B和第六容室320B的制冷劑通道，該制冷劑通道通過第五節(jié)流器340連接著第一熱交換器300cl的制冷劑通道，且反復(fù)地交替延伸通過第五容室310B和第六容室320B，再通過第二節(jié)流器250連接到蒸發(fā)器210；第五容室310B相對于低溫?zé)嵩戳黧wA布置在第一容室310A下游，第六容室320B相對于冷卻流體布置在第二容室320A上游。冷卻流體優(yōu)選包括高溫?zé)嵩戳黧wB。特別地講，用于與第三熱交換器300c2中的位于蒸發(fā)器上游的低溫?zé)嵩戳黧w進(jìn)行熱交換的冷卻流體最好包括位于冷凝器220上游的高溫?zé)嵩戳黧wB。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，作為示例，如圖1、6、9和12所示，提供了一種除濕裝置，其包括前面所述的熱泵和一個水分吸收裝置103，該水分吸收裝置相對于低溫?zé)嵩戳黧wA布置在第一熱交換器的上游，并且?guī)в杏糜趶牡蜏責(zé)嵩戳黧wA吸收水分的干燥劑。
低溫?zé)嵩戳黧w通常是空調(diào)裝置的處理空氣。由于空調(diào)裝置中具有一個水分吸收裝置，因此低溫?zé)嵩戳黧w的濕度可以降低。低溫?zé)嵩戳黧w通常是用作再生空氣的外界空氣。
本發(fā)明的除濕裝置優(yōu)選這樣構(gòu)造，即利用被冷凝器200加熱了的高溫?zé)嵩戳黧wB吸取干燥劑中的水分。
作為示例，如圖3所示，本發(fā)明的目的還可以通過一種從低溫?zé)嵩戳黧wA向高溫?zé)嵩戳黧wB傳輸熱量的方法而實現(xiàn)，該方法包括第一步，在預(yù)定低壓4.2kg/cm2下蒸發(fā)制冷劑，以冷卻低溫?zé)嵩?從點j至點a)；第二步，將在第一步中蒸發(fā)了的制冷劑的壓力增加到預(yù)定高壓19.3kg/cm2(從點a至點b)；第三部，在預(yù)定高壓下將在第二步中增壓了的制冷劑冷凝，以利用冷凝熱加熱高溫?zé)嵩?從點b至點d)；第四步，對在第三部中冷凝了的制冷劑減壓至位于預(yù)定高壓和預(yù)定低壓之間的第一中等壓力(從點d、點c至點e)；第五步，反復(fù)蒸發(fā)和冷凝，即蒸發(fā)在第四步中減壓了的制冷劑，以冷卻低溫?zé)嵩?，和冷凝制冷劑，以加熱高溫?zé)嵩?；第六步，將第五部中冷凝了的制冷劑供?yīng)為將要在第一步中蒸發(fā)的制冷劑。熱傳導(dǎo)通常是通過這種吸取熱量的方式而實現(xiàn)的。
作為示例，如圖3所示，第五部中的反復(fù)蒸發(fā)和冷凝操作是如此實現(xiàn)的蒸發(fā)制冷劑，以冷卻低溫?zé)嵩戳黧wA(從點e至點f1，從點h1至點f2，從點h2至點f3，從點h3至點h4)，和冷凝制冷劑，以加熱高溫?zé)嵩戳黧wB(從點f1至點g1a，從點g1b至點h1，從點f2至點g2a，從點g2b至點h2，以及諸如此類)。在圖3所示的實例中，第六步是供應(yīng)制冷劑的步驟(從點h4至點j)，即通過冷凝而加熱了高溫?zé)嵩戳黧wB(從點f4至點h4)的制冷劑被提供為將要在第一步中蒸發(fā)的制冷劑。
對于包含上述吸取熱量方法的除濕方法，可以設(shè)有第十一步，即作為示例，如圖4所示，在低溫?zé)嵩戳黧w在第五步中通過蒸發(fā)制冷劑而被冷卻之前，利用干燥劑吸收低溫?zé)嵩戳黧w中含有的水分(從點K至點L)；以及第十二步，利用已經(jīng)在第三步通過冷凝制冷劑而被加熱了的高溫?zé)嵩戳黧w從已經(jīng)在第十一步中吸收了水分的干燥劑中吸取水分(從點T至點U)。
本發(fā)明基于1999年8月31日提交的日本專利申請公開文獻(xiàn)No.11-245022，該文獻(xiàn)結(jié)合在此作為本申請公開內(nèi)容的一部分。
根據(jù)下面的詳細(xì)描述可以更充分地理解本發(fā)明。本發(fā)明的其他應(yīng)用方式可以從下面的詳細(xì)描述中更清楚地顯現(xiàn)出來。然而，下面的詳細(xì)描述和特定的實例只是出于解釋本發(fā)明的目的而描述的優(yōu)選實施例，顯然，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以對下面詳細(xì)描述的實施例做出各式各樣的改變和修改。
本申請人不認(rèn)為應(yīng)當(dāng)局限在下面為公眾描述的任一實施例，并且不認(rèn)為對公開內(nèi)容所作的任何修改和替代不包含在根據(jù)等同原理構(gòu)成本發(fā)明一部分的權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
圖4是用于解釋圖1所示的除濕空調(diào)裝置的操作的濕度計算圖；圖5是裝有根據(jù)本發(fā)明第一個實施例的熱泵的除濕空調(diào)裝置的一個實際結(jié)構(gòu)例子的示意性橫向剖切正視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明第二個實施例的熱泵以及裝有該熱泵的除濕空調(diào)裝置的流路圖；圖7是圖6所示熱泵的莫里爾圖；圖8是裝有根據(jù)本發(fā)明第二個實施例的熱泵的除濕空調(diào)裝置的一個實際結(jié)構(gòu)例子的示意性橫向剖切正視圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明第三個實施例的熱泵以及裝有該熱泵的除濕空調(diào)裝置的流路圖；圖10是圖9所示熱泵的莫里爾圖；圖11是裝有根據(jù)本發(fā)明第三個實施例的熱泵的除濕空調(diào)裝置的一個實際結(jié)構(gòu)例子的示意性橫向剖切正視圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明第四個實施例的熱泵以及裝有該熱泵的除濕空調(diào)裝置的流路圖；圖13是圖12所示熱泵的莫里爾圖；圖14是裝有根據(jù)本發(fā)明第四個實施例的熱泵的除濕空調(diào)裝置的一個實際結(jié)構(gòu)例子的示意性橫向剖切正視圖；圖15(a)和15(b)分別是一種適于用在根據(jù)本發(fā)明實施例的熱泵中的熱交換器的示意性俯視圖和側(cè)視圖；圖16是熱交換管級數(shù)與溫度效率之間關(guān)系的曲線圖；
圖17是一種傳統(tǒng)熱泵和一種傳統(tǒng)除濕空調(diào)裝置的流路圖；圖18是圖17所示傳統(tǒng)熱泵的莫里爾圖。
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一個實施例的熱泵HP1以及裝有熱泵HP1的除濕空調(diào)裝置的流路圖。除濕空調(diào)裝置是采用干燥劑的空調(diào)裝置。圖2(a)和2(b)分別是適于用在圖1所示熱泵中的第一熱交換器的結(jié)構(gòu)實例的示意性側(cè)視圖和橫向剖切俯視圖。圖3是包含在圖1所示空調(diào)裝置中的熱泵的莫里爾圖。圖4是圖1所示除濕空調(diào)裝置的濕度計算圖。
下面參照圖1描述根據(jù)第一個實施例的熱泵以及裝有該熱泵的除濕空調(diào)裝置的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。該空調(diào)裝置利用干燥劑降低處理空氣的濕度，以便在供應(yīng)了處理空氣的空氣調(diào)節(jié)空間101中保持舒適的空氣環(huán)境。在圖1中，與處理空氣相關(guān)的裝置將沿著來自空氣調(diào)節(jié)空間101的處理空氣A的路徑進(jìn)行描述。連接著空氣調(diào)節(jié)空間101的路徑107、與路徑107相連的用于循環(huán)處理空氣的吹風(fēng)機(jī)102、路徑108、填充著干燥劑的干燥劑轉(zhuǎn)輪103、路徑109、位于根據(jù)本發(fā)明的第一熱交換器300a中的第一容室310、路徑110、制冷劑蒸發(fā)器(從處理空氣的角度看是冷卻裝置)210和路徑111以上述次序布置著，以使處理空氣返回空氣調(diào)節(jié)空間101中。
路徑124、用于循環(huán)再生空氣的吹風(fēng)機(jī)140、路徑125、用于使流入干燥劑轉(zhuǎn)輪103的再生空氣與流出干燥劑轉(zhuǎn)輪的處理空氣之間發(fā)生熱交換的熱交換器300a中的第二容室320、路徑126、制冷劑冷凝器(從再生空氣的角度看是加熱裝置)220、路徑127、干燥劑轉(zhuǎn)輪103和路徑128以上述次序依次沿著來自外界空間OA的再生空氣B的路徑布置，以將再生空氣作為排氣排放到外界空間中。
下面從制冷劑蒸發(fā)器210開始沿著制冷劑路徑描述熱泵HP1中的各個裝置。在圖1中，制冷劑蒸發(fā)器210、路徑207、用于壓縮已經(jīng)被制冷劑蒸發(fā)器210蒸發(fā)成蒸氣的制冷劑的壓縮機(jī)260、路徑210、制冷劑冷凝器220、路徑202、節(jié)流器330、熱交換器330a、路徑204、節(jié)流器250和路徑206以上述次序布置著，以使制冷劑返回到制冷劑蒸發(fā)器210中。這樣就構(gòu)成了熱泵HP1。
干燥劑轉(zhuǎn)輪103包括包一個可以繞著旋轉(zhuǎn)軸線AX旋轉(zhuǎn)的厚圓盤形轉(zhuǎn)輪，干燥劑填充在轉(zhuǎn)輪中并且留有用于使空氣流過的間隙。作為示例，干燥劑轉(zhuǎn)輪103包括多個管狀干燥元件，它們彼此結(jié)合在一起，以使它們的中心軸線平行于旋轉(zhuǎn)軸線AX延伸。轉(zhuǎn)輪被安置得沿著一個方向繞旋轉(zhuǎn)軸線AX旋轉(zhuǎn)，并且使得處理空氣A和再生空氣B能夠流入和流出平行于旋轉(zhuǎn)軸線AX布置著的干燥劑轉(zhuǎn)輪103。每個干燥元件被安置得隨著轉(zhuǎn)輪103的旋轉(zhuǎn)而交替地接觸處理空氣A和再生空氣B。通常，干燥劑轉(zhuǎn)輪103被這樣安置，即處理空氣A和再生空氣B以平行于旋轉(zhuǎn)軸線AX的逆流形式流過圓形干燥劑轉(zhuǎn)輪103的相應(yīng)一半?yún)^(qū)域。
由于空調(diào)裝置被這樣安置，即壓縮式熱泵HP1同時冷卻干燥劑式空調(diào)器的處理空氣和加熱其再生空氣，因此壓縮式熱泵HP1可以利用從壓縮式熱泵HP1之外的驅(qū)動源供應(yīng)的驅(qū)動能量而對處理空氣產(chǎn)生冷卻作用，而且用于還原干燥劑的熱量是通過熱泵運轉(zhuǎn)而從處理空氣吸取的熱量和壓縮式熱泵HP1的驅(qū)動能量的總和。這樣，從外界驅(qū)動源施加的驅(qū)動能量可以通過多重途徑使用，以實現(xiàn)高節(jié)能效果。利用在處理空氣與再生空氣之間交換熱量的熱交換器300a，可以進(jìn)一步提高節(jié)能效果。
下面參照圖2(a)和2(b)描述適于用在熱泵HP1中的熱交換器300a的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。圖2(a)是板翅—管式熱交換器從作為制冷劑流道的管的縱向看時的側(cè)視圖，其中一些板翅被斷開顯示。管的圓形橫斷面中心的符號“×”表示制冷劑從觀察者流向圖2(a)的紙面內(nèi)，管的圓形橫斷面中心的符號“·”表示制冷劑從圖2(a)的紙面流向觀察者。圖2(b)是沿著圖2(a)中的剖線X-X所作的橫斷面圖。在圖2(b)中，熱交換器300a具有用于被處理空氣A流經(jīng)的第一容室310和用于被作為再生空氣的外界空氣流經(jīng)的第二容室320，第一和第二容室310、320彼此毗鄰安置，單一的間壁301夾在它們之間。
在圖2(a)中，處理空氣A通過路徑109從上側(cè)供應(yīng)到第一容室310中，并且通過路徑110而從第一容室310的下側(cè)排出。再生空氣B通過路徑125從下側(cè)供應(yīng)到第二容室320中，再通過路徑126而從第二容室320的上側(cè)排出。如圖2(a)所示，熱交換器300具有多個大致平行的作為制冷劑流道的熱交換管，它們位于多個大致水平的(即垂直于圖2(a)的紙面)不同平面PA、PB、PC…中。
如圖2(b)所示，多個熱交換管延伸穿過第一容室310、第二容室320和將所述容室彼此隔開的間壁301。作為示例，布置在圖2(a)所示平面PA中的熱交換管具有延伸穿過第一容室310的部分，如圖2(b)所示，這些部分稱作蒸發(fā)段251，以用作第—制冷劑通道。多個蒸發(fā)段以相應(yīng)的附圖標(biāo)記251A1、251A2、251A3、…251A9(在圖示的實例中，有九個熱交換管布置在單一平面PA中)表示。以下在不需要單獨討論所述多個蒸發(fā)段的情況下，這些蒸發(fā)段以單一的附圖標(biāo)記251表示。布置在平面PA中的熱交換管還具有延伸通過第二容室320的部分，這些部分稱作冷凝段252，以用作第二制冷劑通道。多個冷凝段以相應(yīng)的附圖標(biāo)記252A1、252A2、252A3、…252A9表示。以下在不需要單獨討論所述多個冷凝段的情況下，這些冷凝段以單一的附圖標(biāo)記252表示。蒸發(fā)段251A1和冷凝段252A1、251A2和252A2、251A3和252A3、…251A9和252A9分別構(gòu)成第一容室延伸部分和第二容室延伸部分對組，并且構(gòu)成了各個制冷劑通道。
此外，如圖2(b)所示，布置在單一平面PB中的熱交換管具有多個延伸穿過第一容室310的部分，這些部分稱作蒸發(fā)段251B1、251B2、251B3、…251B8(在圖示的實例中，有八個熱交換管布置在平面PB中)。布置在平面PB中的熱交換管還具有延伸通過第二容室320的部分，這些部分與上述蒸發(fā)段組成制冷劑通道對組，并且稱作冷凝段252B1、252B2、252B3、…252B8，以用作第二制冷劑通道。平面PC中也設(shè)有與平面PB中一樣的制冷劑通道，它們未示出。
在圖2(a)和2(b)所示的熱交換器中，蒸發(fā)段251A1與冷凝段252A1彼此結(jié)對，并且由形成整體通道的單一管構(gòu)成。蒸發(fā)段251A2、251A3、…與冷凝段252A2、252A3、…以及蒸發(fā)段251B1、251B2、251B3、…與冷凝段252B1、252B2、252B3、…也是類似地構(gòu)造的。這一特征再加上第一容室310和第二容室320彼此毗鄰安置并且有單一間壁301夾在它們之間，可以有效地將熱交換器300a整體上制作得較小和緊湊。
在圖2(a)和2(b)所示的熱交換器中，蒸發(fā)段251A、251B、251C以上述次序從圖2(a)中的上側(cè)開始向下依次布置，而冷凝段252A、252B、252C也以上述次序從圖2(a)中的上側(cè)開始向下依次布置。在平面PA中，各個蒸發(fā)段以251A1-251A9的次序從圖2(a)中的左側(cè)開始向右依次布置，冷凝段也以252A1-252A9的次序從圖2(a)中的左側(cè)開始向右依次布置。
如圖2(b)所示，冷凝段252A1的端部(遠(yuǎn)離間壁301)和冷凝段252A2的端部(遠(yuǎn)離間壁301)通過一個U形管彼此連接起來。蒸發(fā)段251A2的端部和蒸發(fā)段251A3的端部也類似地通過一個U形管彼此連接起來。
這樣，沿著從蒸發(fā)段251A1向冷凝段252A1的方向整體流動的制冷劑會被U形管引入冷凝段252A2中，再流入蒸發(fā)段251A2中，制冷劑從此處通過U形管流向蒸發(fā)段251A3中。通過這種方式，由蒸發(fā)段和冷凝段構(gòu)成的制冷劑通道將交替、反復(fù)地延伸通過第一容室310和第二容室320。換言之，制冷劑通道以一組曲折細(xì)管的方式設(shè)置。這一組曲折細(xì)管延伸通過第一容室310和第二容室320，并且保持交替接觸處理空氣和再生空氣。
在圖2(a)中，平面PA中的制冷劑通道的右側(cè)端即冷凝段252A9的端部與平面PB中的制冷劑通道的右側(cè)端即冷凝段252B8的端部通過一個用作節(jié)流器的孔眼331而彼此連接。平面PB中的制冷劑通道的左側(cè)端即冷凝段252B1的端部與平面PC中的制冷劑通道的左側(cè)端即冷凝段252C1(未示出)的端部通過一個用作節(jié)流器的孔眼332而彼此連接。
在圖2(a)中，處理空氣A通過導(dǎo)管109向下流入第一容室310中，再向下流出第一容室310。在圖2(a)中，用作再生空氣B的外界空氣通過導(dǎo)管125向上流入第二容室320中，再向上流出第二容室320。
利用如此構(gòu)造的熱交換器，引入蒸發(fā)段251A1中的制冷劑在蒸發(fā)段251A1中被部分地蒸發(fā)，再以濕態(tài)流入冷凝段252A1中。制冷劑被U形管轉(zhuǎn)向，再流入冷凝段252A2中并在此被冷凝。冷凝后的制冷劑將流入蒸發(fā)段251A2中，在此制冷劑被部分地蒸發(fā)，再被U形管轉(zhuǎn)向并且流入蒸發(fā)段251A3中。制冷劑如此反復(fù)地被交替蒸發(fā)和冷凝，直至到達(dá)平面PA中的最后一行冷凝段252A9。之后，制冷劑被節(jié)流器331減壓，并且流入平面PB中的冷凝段252B8中。
接下來，制冷劑類似地交替流過平面PB中的冷凝段和蒸發(fā)段，并且被反復(fù)冷凝和蒸發(fā)，直至制冷劑到達(dá)平面PB中的最后一行冷凝段252B1。制冷劑再被節(jié)流器332減壓，并且流入平面PC中的冷凝段252C1中。
蒸發(fā)段251A中的蒸發(fā)壓力和冷凝段252A中的冷凝壓力，也就是第一中等壓力，或者蒸發(fā)段251B中的蒸發(fā)壓力和冷凝段252B中的冷凝壓力，也就是第二中等壓力，是根據(jù)處理空氣A和用作再生空氣B的外界空氣的溫度而決定的。由于圖2(a)和2(b)所示的熱交換器300a通過蒸發(fā)和冷凝而實施熱傳導(dǎo)，因此熱交換器具有優(yōu)異的熱傳導(dǎo)率。此外，由于熱交換是根據(jù)逆流原理實施的，因此熱交換器具有非常高的熱交換率。由于制冷劑被強(qiáng)迫在從蒸發(fā)段251至冷凝段252或從冷凝段252至蒸發(fā)段251的制冷劑通道中沿大致同一方向整體流動，因此處理空氣與再生空氣(外界空氣)之間的熱交換效率非常高。用語“制冷劑在制冷劑通道中沿大致同一方向整體流動”指的是，整體上看，制冷劑在制冷劑通道中基本上沿同一方向流動，但制冷劑在局部可能會因紊流而局部回流，或者會因氣泡或瞬間中斷所產(chǎn)生的壓力波動而引起流向振蕩變化。在本實施例中，制冷劑在壓縮機(jī)260中的增壓作用下被強(qiáng)制性地沿一個方向流動。
當(dāng)高溫流體被冷卻時，即當(dāng)熱交換器用于冷卻高溫流體時，熱交換效率φ定義為φ＝(TP1-TP2)/(TP1-TC1)其中熱交換器入口處的高溫流體溫度以TP1表示，熱交換器出口處的高溫流體溫度以TP2表示，熱交換器入口處的低溫流體溫度以TC1表示，熱交換器出口處的低溫流體溫度以TC2表示。當(dāng)熱交換器用于加熱低溫流體時，熱交換效率φ定義為φ＝(TC2-TC1)/(TP1-TC1)用在蒸發(fā)段251和冷凝段252中的熱交換管的內(nèi)表面中優(yōu)選形成螺旋槽，例如來復(fù)槍槍管內(nèi)表面中的那種線槽，從而獲得一個高性能熱傳導(dǎo)表面。流經(jīng)熱交換管的制冷劑液體通常會打濕其內(nèi)表面。螺旋槽通常會干擾制冷劑液流的邊界層，從而增大熱傳導(dǎo)率。
處理空氣流經(jīng)第一容室310。在第一容室310中安裝在熱交換管外表面上的翅片優(yōu)選以散熱片的形式布置，以干擾流經(jīng)第一容室310的流體的流動。與此類似，第二容室320中的翅片也優(yōu)選如此布置，以干擾流經(jīng)第二容室320的流體的流動。翅片優(yōu)選由鋁或銅或它們的合金制成。
下面首先參照圖1描述制冷劑流在各個裝置中的流動，再參照圖3描述熱泵HP1的操作。
在圖1中，被制冷劑壓縮機(jī)260壓縮后的制冷劑蒸氣通過連接著壓縮機(jī)排口的制冷劑蒸氣管線201而引入再生空氣加熱裝置(制冷劑冷凝器)220中。被制冷劑壓縮機(jī)260壓縮后的制冷劑蒸氣會受到壓縮熱的作用而升溫，而且制冷劑蒸氣中的熱量會加熱再生空氣。熱量從制冷劑蒸氣自身中吸取出來，而且制冷劑蒸氣被冷凝。
制冷劑冷凝器220具有一個制冷劑出口，其通過制冷劑路徑202連接到熱交換器300a中的蒸發(fā)段251A1的入口。節(jié)流器330鄰近于蒸發(fā)段251A1布置在制冷劑路徑202中。
在圖1中，只示出了蒸發(fā)段251A1和與之結(jié)對的冷凝段252A1，它們安置在節(jié)流器330與熱交換器330a的節(jié)流器331之間。蒸發(fā)段251A1和冷凝段252A1是最低配置要求，在一個平面例如平面PA中通常要安置多個蒸發(fā)段和冷凝段，如前面參照圖2(a)和2(b)所描述。
從制冷劑冷凝器(從再生空氣的角度看是加熱裝置)220流出的制冷劑液體被節(jié)流器330減壓，并且通過膨脹而部分地蒸發(fā)(閃蒸)。由液體和蒸氣組成的制冷劑混合物到達(dá)蒸發(fā)段251A1，在此制冷劑液體流動而打濕蒸發(fā)段251A1中的管內(nèi)壁表面，并且被蒸發(fā)，以將流經(jīng)第一容室310的處理空氣冷卻。
蒸發(fā)段251A1和冷凝段252A1被構(gòu)造成一根連續(xù)管。具體地講，由于蒸發(fā)段251A1和冷凝段252A1以整體通道的形式設(shè)置，因此蒸發(fā)了的制冷劑蒸氣(以及未蒸發(fā)的制冷劑液體)將流入冷凝段252A2中。此時，制冷劑蒸氣中的熱量被流經(jīng)第二容室320的外界空氣吸取，而制冷劑被冷凝。
如前所述，熱交換器300a在第一平面PA中具有由延伸通過第一容室310的制冷劑通道構(gòu)成的蒸發(fā)段和由延伸通過第二容室320的制冷劑通道構(gòu)成的冷凝段(至少是一對，例如以251A9和252A9代表的一對)，還在第二平面PB中具有由延伸通過第二容室320的制冷劑通道構(gòu)成的冷凝段和由延伸通過第一容室310的制冷劑通道構(gòu)成的蒸發(fā)段(至少是一對，例如以252B8和251B8代表的一對)。熱交換器300a具有中間節(jié)流器331，其位于制冷劑從平面PA中的冷凝段252A9流向平面PB中的冷凝段252B8所經(jīng)過的過渡位置上。具體地講，中間節(jié)流器331安置在制冷劑通道延伸通過第二容室320時的一個位置上。
在第一個實施例中，熱泵HP1具有用于將不同平面中的冷凝段相連的中間節(jié)流器331、332、333以及布置在節(jié)流器333下游的多對冷凝段和蒸發(fā)段。因此熱泵HP1的布置使得從熱交換器300a流出的液態(tài)制冷劑最終會流經(jīng)冷凝段。
熱交換器300a中的最終冷凝段的出口通過制冷劑液體管線204連接著一個用作第二節(jié)流器的膨脹閥250。膨脹閥250通過制冷劑管線206連接著制冷劑蒸發(fā)器(從處理空氣的角度看是冷卻裝置)210。
節(jié)流器250可以安置在從冷凝段至制冷劑蒸發(fā)器210的入口之間的任何位置上，但優(yōu)選安置在制冷劑蒸發(fā)器210的入口緊鄰前方。這是因為，由于流出節(jié)流器250的制冷劑的溫度明顯低于大氣溫度，因此制冷劑管線的絕熱材料需要很厚。在冷凝段中冷凝的制冷劑液體被節(jié)流器250減壓，并且出現(xiàn)膨脹和降溫。之后，制冷劑被引入制冷劑蒸發(fā)器210中，在此制冷劑被蒸發(fā)，從而利用蒸發(fā)熱冷卻處理空氣。節(jié)流器330、250可以包括孔眼、毛細(xì)管、膨脹閥或類似物。中間節(jié)流器331、332、333通常由孔眼構(gòu)成。
在制冷劑蒸發(fā)器210中蒸發(fā)成蒸氣的制冷劑被引入制冷劑壓縮機(jī)260的吸入側(cè)中，并因此而反復(fù)進(jìn)行上述循環(huán)周期。
下面參照圖2(b)描述熱交換器300a的蒸發(fā)段和冷凝段中的制冷劑的變化過程。制冷劑以液態(tài)流入蒸發(fā)段251A1中。制冷劑可以是部分蒸發(fā)了的制冷劑液體，因而略微含有一些蒸氣態(tài)制冷劑。制冷劑液體在流經(jīng)蒸發(fā)段251A1時被處理空氣加熱，并且以增多了的蒸氣態(tài)進(jìn)入冷凝段252A1中。在冷凝段252A1中，制冷劑將加熱再生空氣。此時，熱量從制冷劑自身中吸取出來，而且處在蒸氣態(tài)的制冷劑被冷凝，然后制冷劑流入下一冷凝段252A2中。在制冷劑流經(jīng)冷凝段252A2時，熱量繼續(xù)被再生空氣從制冷劑中吸取，而處在蒸氣態(tài)的制冷劑被進(jìn)一步冷凝。此后，制冷劑流入下一蒸發(fā)段251A2中。通過這種方式，制冷劑流過制冷劑通道，并同時在蒸氣態(tài)與液態(tài)之間轉(zhuǎn)換相態(tài)。這樣，熱量在用作熱泵HP1中的低溫?zé)嵩戳黧w的處理空氣與用作熱泵HP1中的高溫?zé)嵩戳黧w的再生空氣之間交換。
接下來參照圖3描述熱泵HP1的操作。圖3是在HFC134a用作制冷劑的情況下的莫里爾圖。在該莫里爾圖中，橫軸表示焓值，縱軸表示壓力。
出于解釋的目的，假定制冷劑通道由平面PA中的一對蒸發(fā)段251A1和冷凝段252A1、節(jié)流器331、平面PB中的冷凝段252B2和蒸發(fā)段251B2以及蒸發(fā)段251B1和冷凝段252B1、節(jié)流器332、平面PC中的冷凝段252C1和蒸發(fā)段251C1以及蒸發(fā)段251C2和冷凝段252C2、節(jié)流器333、位于平面PD中的冷凝段252D2和蒸發(fā)段251D2以及蒸發(fā)段251D1和冷凝段252D1構(gòu)成，最終到達(dá)節(jié)流器250。
在圖3中點a表示制冷劑蒸發(fā)器210的出口處的制冷劑狀態(tài)，此時制冷劑呈現(xiàn)為飽和蒸氣的形式。制冷劑的壓力為4.2kg/cm2，溫度為10℃，焓值為148.83kcal/kg。點b表示蒸氣被壓縮機(jī)260吸入并壓縮后的狀態(tài)，即壓縮機(jī)260出口處的狀態(tài)。在點b處，制冷劑的壓力為19.3kg/cm2，溫度為78℃，并且呈現(xiàn)為過熱蒸氣的形式。
制冷劑蒸氣在制冷劑冷凝器220中被冷卻，并且到達(dá)在莫里爾圖中以點c表示的狀態(tài)。在點c處，制冷劑呈現(xiàn)為飽和蒸氣的形式，而且壓力為19.3kg/cm2，溫度為65℃。在該壓力下，制冷劑被進(jìn)一步冷卻和冷凝，以到達(dá)點d表示的狀態(tài)。在點d處，制冷劑呈現(xiàn)為飽和液體的形式，并且具有與點c處相同的溫度。飽和液體的焓值為122.97kcal/kg。
制冷劑被節(jié)流器330減壓，并且流入熱交換器330a中的蒸發(fā)段251A1中。此時的狀態(tài)在莫里爾圖中以點e表示。此時制冷劑液體的溫度略高于外界空氣的溫度。制冷劑液體的壓力為根據(jù)本發(fā)明的第一中等壓力，即在本實施例中為4.2kg/cm2與19.3kg/cm2之間的中間值。由于液體被部分地蒸發(fā)，因此此時制冷劑液體是液體與蒸氣的混合物。
在蒸發(fā)段251A1中，制冷劑液體在第一中等壓力下被蒸發(fā)，并且到達(dá)以點f1表示的狀態(tài)，該點位于飽和液體曲線與飽和蒸氣曲線之間，并且處在中等壓力下。在點f1處，雖然部分液體被蒸發(fā)，但制冷劑液體保持相當(dāng)大的量。
處在以點f1表示的狀態(tài)下的制冷劑流入冷凝段252A1中。在冷凝段252A1中，熱量被流經(jīng)第二容室320的外界空氣從制冷劑中吸取，而且制冷劑到達(dá)以點g1a表示的狀態(tài)。
處在點g1a狀態(tài)下的制冷劑被節(jié)流器331減壓，并且到達(dá)以點g1b表示的狀態(tài)。在點g1b處，制冷劑具有第二中等壓力，其低于點g1a處的壓力。之后，熱量在第二容室320中從制冷劑中吸取出來，而制冷劑以增大了的液態(tài)比例到達(dá)以點h1表示的狀態(tài)。之后，制冷劑流入蒸發(fā)段251B2中，在此制冷劑的蒸氣態(tài)比例增大，并且到達(dá)以點f2表示的狀態(tài)。此后，制冷劑流入冷凝段252B1中。在冷凝段252B1中，制冷劑中的熱量被流經(jīng)第二容室320的外界空氣吸取，并且到達(dá)以點g1a表示的狀態(tài)。
處在點g2a狀態(tài)的制冷劑被節(jié)流器332減壓，并且到達(dá)以點g2b表示的狀態(tài)。在點g2b處，制冷劑具有第三中等壓力，其低于點g2a處的壓力。之后，熱量從冷凝段252C2中的制冷劑中吸取出來，而且制冷劑以增大了的液態(tài)比例到達(dá)以點h2表示的狀態(tài)。之后，制冷劑流入蒸發(fā)段251C2中。
制冷劑被中間減壓器333減壓，再依次流經(jīng)蒸發(fā)段、冷凝段、冷凝段和蒸發(fā)段中的制冷劑通道，從而到達(dá)在莫里爾圖中以點h4表示的狀態(tài)。在莫里爾圖中，點h4位于飽和液體曲線上。在該點處，制冷劑的溫度為30℃，焓值為109.99kcal/kg。
點h4處的制冷劑液體被節(jié)流器250減壓到4.2kg/cm2，該壓力是10℃溫度下的飽和壓力。制冷劑在10℃溫度下以制冷劑液體與蒸氣混合物的形式流入制冷劑蒸發(fā)器210中，在此制冷劑從處理空氣吸取熱量，并且被蒸發(fā)為飽和蒸氣，以到達(dá)在莫里爾圖中以點a表示的狀態(tài)。蒸發(fā)出來的蒸氣又被壓縮機(jī)260吸入，從而反復(fù)進(jìn)行上述循環(huán)周期。
在熱交換器300a中，如前所述，制冷劑在蒸發(fā)段251中經(jīng)歷從點e至點f1或從點h1至點f2的蒸發(fā)狀態(tài)變化，并且在冷凝段252中經(jīng)歷從點f1至點g1a或從點g1b至點h1的冷凝狀態(tài)變化。由于制冷劑通過蒸發(fā)和冷凝而傳輸熱量，因此熱傳導(dǎo)率非常高。
在包含有壓縮機(jī)260、制冷劑冷凝器(再生空氣加熱裝置)220、節(jié)流器330和250以及制冷劑蒸發(fā)器210的壓縮式熱泵HP1中，在未設(shè)有熱交換器300a的情況下，制冷劑冷凝器220中的處在以點d表示的狀態(tài)下的制冷劑將通過節(jié)流器返回制冷劑蒸發(fā)器210。因此，制冷劑蒸發(fā)器210可以利用的焓差只有148.83-122.97＝25.86kcal/kg。然而，利用根據(jù)本發(fā)明的包含有熱交換器300a的熱泵HP1，制冷劑蒸發(fā)器210可以利用的焓差為148.83-109.84＝38.84kcal/kg。這樣，在相同的冷卻負(fù)載和所需功率下，循環(huán)到壓縮機(jī)中的蒸氣量可以降低33％。因此，根據(jù)本實施例的熱泵HP1可以實施與眾所周知的低溫冷卻周期相同的操作。
下面參照圖4描述裝有熱泵HP1的除濕空調(diào)裝置的操作。結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)方面請參看圖1。在圖4中，順序排列的字母K-N和Q-U表示空氣在各個區(qū)域中的狀態(tài)，并且與圖1所示流路圖中的帶圈字母相對應(yīng)。圖4中的濕度計算圖也可以應(yīng)用在如后文所述的根據(jù)本發(fā)明另一實施例的除濕空調(diào)裝置中。
下面首先描述處理空氣A的流動。在圖4中，來自空氣調(diào)節(jié)空間101的處理空氣(處在狀態(tài)K)通過處理空氣路徑107吸入吹風(fēng)機(jī)102中，并且通過處理空氣路徑108輸送到干燥劑轉(zhuǎn)輪103中。處理空氣中的水分被干燥劑轉(zhuǎn)輪103的干燥元件中的干燥劑吸收。處理空氣中的絕對濕度降低，而且其干球溫度會因干燥劑的吸收熱的作用而升高，以使處理空氣到達(dá)狀態(tài)L。處理空氣通過處理空氣路徑109流入熱交換器300a的第一容室310中，在此處理空氣會在恒定的絕對濕度下被在蒸發(fā)段251(圖2)中蒸發(fā)的制冷劑冷卻。之后，處理空氣到達(dá)狀態(tài)M，并且通過路徑110流入冷卻裝置210中。在冷卻裝置210中，處理空氣會在恒定的絕對濕度下被進(jìn)一步冷卻，并且到達(dá)狀態(tài)N。此時的處理空氣是被干燥和冷卻過的，從而以具有適宜濕度和適宜溫度的處理空氣SA的形式通過導(dǎo)管111返回到空氣調(diào)節(jié)空間101中。
下面描述再生空氣B的流動。來自外界空間OA的再生空氣B(處在狀態(tài)Q)通過再生空氣路徑124而被吸入，并且通過路徑125流入熱交換器300a的第二容室320中。在第二容室320中，通過使制冷劑流經(jīng)熱交換器300a中的作為制冷劑通道的蒸發(fā)段251和冷凝段252，再生空氣與流經(jīng)第一容室310的處理空氣(處在狀態(tài)L)間接地交換熱量。熱交換的結(jié)果是，再生空氣的干球溫度升高，并且到達(dá)狀態(tài)R。之后，再生空氣通過路徑126而被輸送到制冷劑冷凝器(從再生空氣的角度看是加熱裝置)220，在此再生空氣被加熱并升高干球溫度，從而到達(dá)狀態(tài)T。之后，再生空氣通過路徑127而被輸送到干燥劑轉(zhuǎn)輪103中，在此將水分從干燥元件中的干燥劑中吸取(釋放)出來，以使干燥劑還原。再生空氣的絕對濕度增加了，而且由于從干燥劑吸收水分時消耗了熱量，因此干球溫度降低了，從而到達(dá)狀態(tài)U。如前所述，再生空氣隨后以排氣EX的形式通過路徑128排放出去。
從圖4所示的濕度計算圖中可以看出，在前面描述的空調(diào)裝置中，施加到再生空氣中以使干燥劑還原所需的熱量H、從處理空氣中吸取的熱量q和壓縮機(jī)的驅(qū)動能量h彼此之間具有這樣的關(guān)系H＝q+h。
下面參照圖5描述上述除濕空調(diào)裝置的一種機(jī)械結(jié)構(gòu)。在圖5中，除濕空調(diào)裝置容納在一個機(jī)柜700中。機(jī)柜700包括一個例如由薄鋼板制成的長方形殼體，并且具有一個敞開在其豎直上部頂板中央的用于吸入處理空氣RA的入口。一個過濾器501設(shè)在入口中，用于防止空氣調(diào)節(jié)空間101中的塵土進(jìn)入除濕空調(diào)裝置中。吹風(fēng)機(jī)102在機(jī)柜700中布置在過濾器501的內(nèi)側(cè)方向上，而且其入口通過過濾器501而與機(jī)柜的處理空氣入口連通。
吹風(fēng)機(jī)102具有一個指向豎直下方的出口，干燥劑轉(zhuǎn)輪103布置在吹風(fēng)機(jī)102下方，而且旋轉(zhuǎn)軸線AX是豎直定向的。干燥劑轉(zhuǎn)輪103通過皮帶、鏈條或類似物而以可運轉(zhuǎn)的方式連接著一個用作驅(qū)動器且將旋轉(zhuǎn)軸線豎直定向的電機(jī)105，并且可以以幾分鐘轉(zhuǎn)一圈的低速旋轉(zhuǎn)。由于干燥劑轉(zhuǎn)輪103能夠在大致水平面中繞著豎直旋轉(zhuǎn)軸線AX旋轉(zhuǎn)，因此除濕空調(diào)裝置的高度可以減小，因而可以是緊湊的。
吹風(fēng)機(jī)102的出口通過通道108連接著干燥劑轉(zhuǎn)輪。通道108通過薄鋼板而與其他部件分隔開，該薄鋼板可以類似于例如機(jī)柜700中的。處理空氣流經(jīng)圓形干燥劑轉(zhuǎn)輪103的大致一半(半圓形區(qū)域)。
熱交換器300a的第一容室310即蒸發(fā)段251布置在干燥劑轉(zhuǎn)輪103的一半(半圓形區(qū)域)的下方，用于被處理空氣流過。干燥劑轉(zhuǎn)輪103和第一容室310通過路徑109而彼此連接，該路徑由位于水平布置著的干燥劑轉(zhuǎn)輪103與圖1中的蒸發(fā)段中的水平布置著的管(以及安裝在其上的翅片)之間的空間構(gòu)成。
帶有水平冷卻管線的制冷劑蒸發(fā)器210布置在第一容室310下方。在圖1中，路徑110由位于第一容室310與制冷劑蒸發(fā)器210之間的空間構(gòu)成。由于第一容室310和制冷劑蒸發(fā)器210是彼此整體組合在一起的，因此它們之間的空間匯合在熱交換器300a和制冷劑蒸發(fā)器210中。在制冷劑蒸發(fā)器210下方，布置著路徑111上的水平延伸在機(jī)柜700底部的起始部分。路徑111隨后改變方向而指向上方，并且通過間壁而與路徑109、108分隔，最終到達(dá)機(jī)柜700的頂板即空氣SA的供應(yīng)口處，該空氣供應(yīng)口與處理空氣RA的入口并排著敞開。
用于引入外界空氣OA的入口敞開在機(jī)柜700的下部側(cè)板中，一個過濾器502設(shè)在該入口中，以阻擋外界空氣中含有的塵土。一個形成在過濾器502內(nèi)側(cè)方向上的空間用作路徑124，該路徑中安裝著壓縮機(jī)260。雖然在圖1中吹風(fēng)機(jī)140布置在干燥劑轉(zhuǎn)輪103與熱交換器300a之間，但在圖5中吹風(fēng)機(jī)140是布置在干燥劑轉(zhuǎn)輪103與再生空氣出口之間，如后文所述。吹風(fēng)機(jī)140可以安置在所述位置中的任何一個上，只要能夠?qū)е略偕諝庋h(huán)即可。
熱交換器300a的第二容室320豎直布置在壓縮機(jī)260的上方。冷凝器 220布置在熱交換器300a的第二容室320的上方。在本例中，熱交換器300a的第二容室320和冷凝器220上帶有公用翅片，并且構(gòu)造為一體。中間節(jié)流器331、332、333安裝在延伸通過第二容室320的冷凝段的端部上，并且沿著機(jī)柜700布置。
圓形干燥劑轉(zhuǎn)輪103的大約一半(半圓形區(qū)域)豎直布置在冷凝器220上方，用于流過再生空氣。
位于干燥劑轉(zhuǎn)輪103的這一后半?yún)^(qū)域豎直上方的空間用作路徑128，該路徑中安置著吹風(fēng)機(jī)140。吹風(fēng)機(jī)140具有一個毗鄰處理空氣入口布置在機(jī)柜700的頂板中的出口。吹風(fēng)機(jī)140的出口是用于將用過的再生空氣排放到外界空間中的口。
由于熱交換器300a通過蒸發(fā)和冷凝的方式進(jìn)行熱傳導(dǎo)，并且基本上根據(jù)逆流原理實現(xiàn)處理空氣與再生空氣之間的熱交換，因此熱泵HP1以及除濕空調(diào)裝置能夠以緊湊的尺寸構(gòu)造。
下面參照圖6描述根據(jù)第二個實施例的熱泵HP2和裝有該熱泵的除濕空調(diào)裝置的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。熱交換器300b與根據(jù)第一個實施例的熱交換器相同，只是中間節(jié)流器331、332、333布置在蒸發(fā)段中。
具體地講，熱交換器300b在第一平面PA中具有用作制冷劑通道并且延伸通過第二容室320的冷凝段和用作制冷劑通道并且延伸通過第一容室310的蒸發(fā)段(至少一對，例如以252A1和251A1表示的一對)，還在第二平面PB中具有用作制冷劑通道并且延伸通過第一容室310的蒸發(fā)段和用作制冷劑通道并且延伸通過第二容室320的冷凝段(至少一對，例如以251B1和252B1表示的一對)。熱交換器300a在制冷劑從平面PA中的蒸發(fā)段251A1向平面PB中的蒸發(fā)段251B1流動中的過渡位置上設(shè)有中間節(jié)流器331。具體地講，中間節(jié)流器331安置在制冷劑通道延伸通過第一容室310時的位置上。
與熱交換器300a一樣，在熱交換器300b中，利用了在熱泵中周期性地循環(huán)的制冷劑，通常是以它們的總量使用的，以交替地通過串聯(lián)的蒸發(fā)段和冷凝段對組而反復(fù)交換熱量。這樣，只要流動的制冷劑中有一小部分被蒸發(fā)和冷凝，就能夠充分地在處理空氣與再生空氣之間交換熱量。通常，在蒸發(fā)段中，制冷劑液體中的相當(dāng)大的部分保持不蒸發(fā)。因此，即使中間節(jié)流器331、332、333布置在蒸發(fā)段，也可以在各個平面(PA、PB、PC…)中的制冷劑通道中產(chǎn)生所需的壓差。
下面參照圖7描述根據(jù)第二個實施例的熱泵HP2的操作。在圖7中，從點a向點e的轉(zhuǎn)化與圖3中所示的相同，并且不再描述。熱交換器300b中的處在以點e表示的狀態(tài)下的制冷劑是液體和蒸氣的混合物，其中一部分液體在第一中等壓力下蒸發(fā)，如前面參照圖3所作描述。
制冷劑在蒸發(fā)段中繼續(xù)蒸發(fā)，并且到達(dá)點f1，該點接近莫里爾圖中的濕區(qū)中的飽和蒸氣曲線。這個狀態(tài)下的制冷劑流入冷凝段中，制冷劑在此被冷凝。之后，制冷劑到達(dá)點g1，該點雖然也在濕區(qū)中，但接近于飽和液體曲線。之后，制冷劑流入蒸發(fā)段中，移向濕區(qū)中的飽和蒸氣曲線而到達(dá)點h1a。直到該點之前，制冷劑是基本上在第一中等壓力下發(fā)生變化的。
處在以點h1a表示的狀態(tài)下的制冷劑被節(jié)流器331減壓，并且在第二中等壓力下到達(dá)點h1b。具體地講，從平面PA中的用作制冷劑通道的蒸發(fā)段流出的制冷劑將流入平面PB中的用作制冷劑通道的蒸發(fā)段中。制冷劑在第二中等壓力下在蒸發(fā)段中蒸發(fā)，并且到達(dá)點f2。之后，制冷劑以類似的方式反復(fù)地交替蒸發(fā)和冷凝，并且被中間節(jié)流器333減壓。此后，制冷劑流經(jīng)蒸發(fā)段和冷凝段而到達(dá)莫里爾圖中的點g4，該點對應(yīng)于圖3中的點h4。在莫里爾圖中，點g4位于飽和液體曲線上。在該點上，制冷劑的溫度為30℃，焓值為109.99kcal/kg。
與圖3中的情況一樣，點g4處的制冷劑液體被節(jié)流器250減壓到4.2kg/cm2，該壓力是10℃溫度下的飽和壓力。制冷劑在10℃溫度下以制冷劑液體與蒸氣混合物的形式流入制冷劑蒸發(fā)器210中，在此制冷劑從處理空氣吸取熱量，并且被蒸發(fā)為飽和蒸氣，以到達(dá)在莫里爾圖中以點a表示的狀態(tài)。蒸發(fā)出來的蒸氣又被壓縮機(jī)260吸入，從而反復(fù)進(jìn)行上述循環(huán)周期。
在熱交換器300b中，如前所述，制冷劑反復(fù)地交替進(jìn)行蒸氣態(tài)變化和液態(tài)變化。由于制冷劑通過蒸發(fā)和冷凝而傳輸熱量，因此與熱交換器300a一樣，熱傳導(dǎo)率非常高。
制冷劑蒸發(fā)器210可以利用的焓差顯著大于傳統(tǒng)熱泵。因此，在相同的冷卻負(fù)載和所需功率下，循環(huán)到壓縮機(jī)中的蒸氣量可以降低33％，與圖3中的情況一樣。
裝有熱泵HP2的除濕空調(diào)裝置的操作在性質(zhì)上與前面參照圖4中的濕度計算圖所作描述相同，因而不再描述。
圖8中示出了根據(jù)本發(fā)明第二個實施例的熱泵HP2和裝有熱泵HP2的除濕空調(diào)裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)。在本實施例中，中間節(jié)流器331、332、333安裝在延伸通過第一容室310的蒸發(fā)段的端部上，并且沿著一個間壁布置，該間壁限定了處理空氣路徑111的豎直向上部分。本實施例的其他機(jī)械細(xì)節(jié)與圖5中所示的相同。
下面參照圖9描述根據(jù)本發(fā)明第三個實施例的熱泵HP3和裝有熱泵HP3的除濕空調(diào)裝置。在本實施例中，一個用于在流出干燥劑轉(zhuǎn)輪103的處理空氣與流入冷凝器220的再生空氣之間交換熱量的熱交換器300c被分隔為相對于處理空氣的流動位于上游的熱交換器300c1和相對于處理空氣的流動位于下游的熱交換器300c2。熱交換器300c1對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的第一熱交換器，熱交換器300c2對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的第三熱交換器。
與第一或第二個實施例中一樣，熱交換器300c1可以是帶有中間節(jié)流器331、332、333的熱交換器。然而，在圖9所示的實例中，熱交換器300c1沒有中間節(jié)流器。在本實施例中，一個反復(fù)地交替延伸通過第一容室310和第二容室320的制冷劑通道包含第一蒸發(fā)段、第一冷凝段、彎折的第二冷凝段、第二蒸發(fā)段、彎折的第三冷凝段、第三蒸發(fā)段。熱交換器300c2可以是帶有中間節(jié)流器331、332、333的熱交換器。熱交換器300c1和熱交換器300c2中的任意一個可以是帶有中間節(jié)流器的熱交換器。
熱泵HP3是這樣安置著的，即從熱交換器300c1的第三冷凝段中流出的制冷劑通過一根繞過熱交換器300c1的管線引入熱交換器300c2中。在圖9所示的實施例中，熱交換器300c2的結(jié)構(gòu)與熱交換器300c1完全相同。
從熱交換器300c1的第三冷凝段延伸出來的管線中帶有一個用作第五節(jié)流器的節(jié)流器340。具體地講，熱交換器300c1和熱交換器300c2通過節(jié)流器340而沿制冷劑流動方向彼此串聯(lián)在一起。第五節(jié)流器340連接著熱交換器300c2的第一蒸發(fā)段。熱交換器300c2的第三蒸發(fā)段連接著節(jié)流器250。
熱交換器300c2中的用于被處理空氣流經(jīng)的容室用作第五容室，熱交換器300c2中的用于被再生空氣流經(jīng)的容室用作第六容室。從干燥劑轉(zhuǎn)輪中流出的處理空氣將從第一容室流入第五容室。從外界空氣中引入的再生空氣將從第六容室流入第二容室，再流入冷凝器220中。
下面參照圖10描述熱泵HP3的操作。直至點e之前，熱泵HP3的操作與第一和第二個實施例中相同。點e處的制冷劑在第一蒸發(fā)段中在第一中等壓力下部分地蒸發(fā)，并且到達(dá)濕區(qū)中的點f1。點f1處的制冷劑將被第一和第二冷凝段冷凝，并且到達(dá)位于飽和液體曲線上或附近的點g1。點g1處的制冷劑在第二和第三蒸發(fā)段中部分地蒸發(fā)，并且到達(dá)點f2。制冷劑在第三冷凝段中冷凝，并且到達(dá)位于飽和液體曲線上或附近的點g2。
點g2處的制冷劑被節(jié)流器340減壓，并且在第二中等壓力下到達(dá)點E。之后，制冷劑流入熱交換器300c2的第一蒸發(fā)段中。此后，制冷劑以與熱交換器300c1中的制冷劑相同的方式改變狀態(tài)，并且到達(dá)點G2，該點對應(yīng)于圖3中的點g4。制冷劑被節(jié)流器250減壓，并且到達(dá)點j處的狀態(tài)。接下來，熱泵HP3以與第一和第二個實施例中相同的方式操作。
圖11中示出了根據(jù)本發(fā)明第三個實施例的熱泵HP3和裝有熱泵HP3的除濕空調(diào)裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)。在本實施例中，熱泵不帶中間節(jié)流器331、332、333，而是將節(jié)流器340設(shè)置在熱交換器300c1與熱交換器300c2之間。本實施例中的其他機(jī)械細(xì)節(jié)與圖5和8中所示的相同。
下面參照圖12描述根據(jù)本發(fā)明第四個實施例的熱泵HP4和裝有熱泵HP4的除濕空調(diào)裝置。在本實施例中，一個用于在流出干燥劑轉(zhuǎn)輪103的處理空氣與流入冷凝器220的再生空氣之間交換熱量的熱交換器300d被分隔為相對于處理空氣的流動位于上游的熱交換器300d1和相對于處理空氣的流動位于下游的熱交換器300d2。熱交換器300d1對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的第一熱交換器，熱交換器300d2對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的第二熱交換器。
與第一或第二個實施例中一樣，熱交換器300d1可以是帶有中間節(jié)流器331、3 32、333的熱交換器。然而，在圖12所示的實例中，熱交換器300d1沒有中間節(jié)流器。熱交換器300d1和熱交換器300d2與熱交換器300c1和熱交換器300c2的結(jié)構(gòu)基本上相同。
根據(jù)第三個實施例，熱交換器300c1和熱交換器300c2通過節(jié)流器340而串聯(lián)起來。然而，根據(jù)本實施例，熱交換器300d1和熱交換器300d2具有連接著它們的入口的相應(yīng)節(jié)流器330A、330B和連接著它們的出口的相應(yīng)節(jié)流器340A、340B，并且是彼此并聯(lián)布置著的。具體地講，一個從冷凝器220延伸出來的制冷劑路徑202分支為兩個分別連接著節(jié)流器330A、330B的路徑。節(jié)流器340A、340B連接著熱交換器300d1和熱交換器300d2的制冷劑出口，并且匯合在一個連接著節(jié)流器250的路徑204中。節(jié)流器250、340B中的任意一個可以省略掉。
下面參照圖13描述熱泵HP4的操作。在圖13中，向點d的轉(zhuǎn)化與第一、第二和第三個實施例中的相同。點d處的制冷劑被路徑202分流到兩個路徑中，以將大致一半的制冷劑傳輸?shù)焦?jié)流器330A中，將剩下的制冷劑傳輸?shù)焦?jié)流器330B中。
傳輸?shù)焦?jié)流器330A中的制冷劑被節(jié)流器330A減壓到第一中等壓力，并且到達(dá)點e。點e處的制冷劑在熱交換器300d1的第一蒸發(fā)段中在第一中等壓力下部分地蒸發(fā)，并且到達(dá)濕區(qū)中的點f1。點f1處的制冷劑將被第一和第二冷凝段冷凝，并且到達(dá)位于飽和液體曲線上或附近的點g1。點g1處的制冷劑在第二和第三蒸發(fā)段中部分地蒸發(fā)，并且到達(dá)點f2。制冷劑在第三冷凝段中冷凝，并且到達(dá)位于飽和液體曲線上或附近的點g2。點g2處的制冷劑被節(jié)流器340A和節(jié)流器250減壓，并且到達(dá)點j1。點j1處的壓力與蒸發(fā)器210中的蒸發(fā)壓力相等。
在點d處的制冷劑中，傳輸?shù)焦?jié)流器330B中的制冷劑被節(jié)流器330B減壓到比第一中等壓力低的中等壓力，并且到達(dá)點E。這是因為，熱交換器300d2中的用于被處理空氣流過的第三容室相對于處理空氣的流動安置在熱交換器300d1的第一容室下游，熱交換器300d2中的用于被再生空氣流過的第四容室相對于再生空氣的流動安置在熱交換器300d1的第二容室上游，因此蒸發(fā)溫度和冷凝溫度較低。
處在點E狀態(tài)下的制冷劑以與熱交換器300d1中的制冷劑相同的方式改變狀態(tài)，并且最終到達(dá)位于飽和液體曲線上或附近的點G2。點G2處的制冷劑被節(jié)流器340B和節(jié)流器250減壓，并且到達(dá)點j。點j處的壓力與蒸發(fā)器210中的蒸發(fā)壓力相等。以點j1、j處的狀態(tài)混合的制冷劑將在蒸發(fā)器210中蒸發(fā)。
圖14中示出了根據(jù)本發(fā)明第四個實施例的熱泵HP4和裝有熱泵HP4的除濕空調(diào)裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)。在本實施例中，熱泵HP4不帶中間節(jié)流器331、332、333，而是將節(jié)流器330A、330B連接著熱交換器300d1和熱交換器300d2的相應(yīng)入口，節(jié)流器340A、340B連接著熱交換器300d1和熱交換器300d2的相應(yīng)出口。本實施例中的其他機(jī)械細(xì)節(jié)與根據(jù)第一、第二和第三個實施例的相同。
下面參照圖15(a)和15(b)描述本發(fā)明第一、第二和第三個實施例中的一種結(jié)構(gòu)，所作描述主要是針對與圖2(a)和2(b)中的不同之處。圖15(a)是沿著處理空氣和再生空氣的流動方向所作的熱交換器的俯視圖，圖15(b)是垂直于處理空氣和再生空氣的流動方向所作的熱交換器的側(cè)視圖。在圖15(a)中，處理空氣從觀察者流向紙面，再生空氣從紙面流向觀察者。在該熱交換器中，熱交換管在每個平面PA、PB、PC、PD中分別布置為八行，所述平面垂直于處理空氣和再生空氣的流動方向。這樣，所述管沿著處理空氣和再生空氣的流動方向排列為四列八行。
一個中間節(jié)流器331布置在從第一平面PA向下一平面PB過渡的位置上。一個中間節(jié)流器332(未示出)布置在從平面PB向平面PC過渡的位置上。一個中間節(jié)流器333布置在從平面PC向平面PD過渡的位置上。在將一個節(jié)流器設(shè)在一個平面向下一平面過渡的位置上的情況下，平面PA中的管行可以布置在多層中。在這種結(jié)構(gòu)中，每層向下一層過渡的位置上分別布置著一個節(jié)流器。中間節(jié)流器之前和之后的平面分別稱作第一和第二平面。
分別具有如圖15(a)和15(b)所示八行四層(列)管的熱交換器可以相對于處理空氣和再生空氣的流動方向彼此并聯(lián)或串聯(lián)布置，這取決于處理空氣和再生空氣的量。
作為示例，在圖3所示的莫里爾圖中，即使制冷劑反復(fù)蒸發(fā)和冷凝而進(jìn)入超出飽和液體曲線的低溫冷卻區(qū)中，循環(huán)周期也可以進(jìn)行。然而，考慮到處理空氣流與再生空氣流之間的熱交換，制冷劑最好在濕區(qū)改變相態(tài)。因此，對于圖2或圖15所示的熱交換器，與節(jié)流器330相連的第一蒸發(fā)段中的熱傳導(dǎo)面積最好大于下一蒸發(fā)段中的熱傳導(dǎo)面積。此外，由于流入節(jié)流器250中的制冷劑優(yōu)選位于飽和或低溫冷卻區(qū)中，因此與節(jié)流器250相連的冷凝段的熱傳導(dǎo)面積最好大于前一冷凝段中的熱傳導(dǎo)面積。
下面參照圖16描述總溫度效率(熱交換率)與熱交換管沿著處理空氣或再生空氣的流動方向被中間節(jié)流器分隔的級數(shù)之間的關(guān)系，所述級數(shù)可以指的是層數(shù)或線數(shù)，并且對應(yīng)于圖15中的平面數(shù)。作為示例，如果每級的溫度效率為0.400，則三級的總溫度效率為大約0.67，四級為大約0.72，五級為大約0.77，六級為大約0.80。級數(shù)的進(jìn)一步增多并不能導(dǎo)致總溫度效率明顯提高。因此，從成本效率的觀點看，優(yōu)選使用大約四級。
在上面的各個實施例中，壓縮機(jī)用作增壓器。然而，增壓器可以包括下列用在吸附式冷凍器中的元件一個吸收器，其用于通過吸附劑溶液吸收制冷劑，一個泵，其用于對吸收了制冷劑的吸附劑溶液加壓，以及一個發(fā)生器，其用于從受壓吸附劑溶液中產(chǎn)生制冷劑。
工業(yè)應(yīng)用性如前所述，根據(jù)本發(fā)明，由于制冷劑反復(fù)地交替流過延伸在第一和第二容室中的制冷劑通道，因此流經(jīng)蒸發(fā)器或冷凝器的制冷劑將多次通過第一和第二容室，并且被多次利用，以使低溫?zé)嵩戳黧w與高溫?zé)嵩戳黧w之間交換熱量。這樣，雖然制冷劑在延伸通過第一容室的制冷劑通道中被蒸發(fā)，它也不會完全干透。
權(quán)利要求
1.一種熱泵，其內(nèi)一個增壓器、一個冷凝器和一個蒸發(fā)器通過一個制冷劑路徑相互連接著，上述熱泵包括布置在制冷劑路徑中的用于將上述冷凝器與上述蒸發(fā)器相連的器具，其用于在中等壓力下反復(fù)地交替蒸發(fā)和冷凝制冷劑，上述中等壓力位于將要被上述增壓器增壓的壓力與被上述增壓器增壓后的壓力之間。
2.一種除濕空調(diào)裝置，其包括一個水分吸收裝置，其用于去除處理空氣中的水分，并且被再生空氣從中吸走水分而得到還原；以及一個熱泵，其具有一個冷凝器、一個蒸發(fā)器和一個將上述冷凝器與上述蒸發(fā)器相連的細(xì)管組；其中上述細(xì)管組被這樣安置，即能夠?qū)⒁呀?jīng)被上述冷凝器冷凝了的制冷劑引入上述蒸發(fā)器中，并且使制冷劑交替地與上述處理空氣和上述再生空氣接觸。
3.一種熱泵，其包括一個增壓器，其用于升高制冷劑的壓力；一個蒸發(fā)器，其利用將要被上述增壓器增壓的制冷劑的蒸發(fā)熱冷卻低溫?zé)嵩戳黧w；一個冷凝器，其利用被上述增壓器增壓后的制冷劑的冷凝熱加熱高溫?zé)嵩戳黧w；以及第一熱交換器，其用于使位于上述蒸發(fā)器上游的上述低溫?zé)嵩戳黧w與一種冷卻流體進(jìn)行熱交換；其中上述第一熱交換器具有用于被上述低溫?zé)嵩戳黧w流過的第一容室、用于被上述冷卻流體流過的第二容室和一個延伸通過上述第一容室和上述第二容室的制冷劑通道，上述制冷劑通道通過第一節(jié)流器連接著上述冷凝器，且反復(fù)地交替延伸通過上述第一容室和上述第二容室，再通過第二節(jié)流器連接到上述蒸發(fā)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱泵，其特征在于，上述第一容室和上述第二容室被這樣安置，即上述低溫?zé)嵩戳黧w和上述冷卻流體以逆流的方式流動；上述第一容室和上述第二容室中的上述制冷劑通道具有位于第一平面中的至少一對第一容室延伸部分和第二容室延伸部分，上述第一平面大致垂直于上述低溫?zé)嵩戳黧w和上述冷卻流體的流動方向；位于第二平面中的至少一對第一容室延伸部分和第二容室延伸部分，上述第二平面與上述第一平面不同并且大致垂直于上述低溫?zé)嵩戳黧w和上述冷卻流體的流動方向；以及一個布置在上述第一平面向上述第二平面過渡的位置上的中間節(jié)流器。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的熱泵，還包括第二熱交換器，其用于使位于上述蒸發(fā)器上游的上述低溫?zé)嵩戳黧w與上述冷卻流體進(jìn)行熱交換；其中上述第二熱交換器具有用于被上述低溫?zé)嵩戳黧w流過的第三容室、用于被上述冷卻流體流過的第四容室和一個延伸通過上述第三容室和上述第四容室的制冷劑通道，上述制冷劑通道通過第三節(jié)流器連接著上述冷凝器，且反復(fù)地交替延伸通過上述第三容室和上述第四容室，再通過第四節(jié)流器連接到上述蒸發(fā)器；上述第三容室相對于上述低溫?zé)嵩戳黧w布置在上述第一容室下游，上述第四容室相對于上述冷卻流體布置在上述第二容室上游。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的熱泵，還包括第三熱交換器，其用于使位于上述蒸發(fā)器上游的上述低溫?zé)嵩戳黧w與上述冷卻流體進(jìn)行熱交換；其中上述第三熱交換器具有用于被上述低溫?zé)嵩戳黧w流過的第五容室、用于被上述冷卻流體流過的第六容室和一個延伸通過上述第五容室和上述第六容室的制冷劑通道，上述制冷劑通道通過第五節(jié)流器連接著上述第一熱交換器的制冷劑通道，且反復(fù)地交替延伸通過上述第五容室和上述第六容室，再通過上述第二節(jié)流器連接到上述蒸發(fā)器；上述第五容室相對于上述低溫?zé)嵩戳黧w布置在上述第一容室下游，上述第六容室相對于上述冷卻流體布置在上述第二容室上游。
7.一種除濕裝置，其包括一個根據(jù)權(quán)利要求3至6中任一所述的熱泵；以及一個水分吸收裝置，其相對于上述低溫?zé)嵩戳黧w布置在上述第一熱交換器的上游，并且?guī)в杏糜趶纳鲜龅蜏責(zé)嵩戳黧w吸收水分的干燥劑。
全文摘要
提供了一種具有高COP的熱泵和一種以緊湊尺寸構(gòu)造的除濕裝置。熱泵具有一個用于升高制冷劑壓力的增壓器(260)、一個利用將要被增壓的制冷劑的蒸發(fā)熱冷卻低溫?zé)嵩戳黧w(A)的蒸發(fā)器(210)、一個利用增壓后的制冷劑的冷凝熱加熱高溫?zé)嵩戳黧w(B)的冷凝器(220)、和一個用于使位于蒸發(fā)器(210)上游的低溫?zé)嵩戳黧w與一種冷卻流體進(jìn)行熱交換的第一熱交換器(300a)。第一熱交換器(300a)具有用于被低溫?zé)嵩戳黧w(A)流過的第一容室(310)、用于被冷卻流體(B)流過的第二容室(320)和延伸通過第一容室和第二容室的制冷劑通道(251A1－A9，252A1－A9)。制冷劑通道(251A1－A9，252A1－A9)通過第一節(jié)流器(330)連接著冷凝器(220)，且反復(fù)地交替延伸通過第一容室和第二容室，再通過第二節(jié)流器(250)連接到蒸發(fā)器(210)。由于制冷劑流經(jīng)第一和第二容室多次，因此制冷劑不會在延伸通過第一容室的制冷劑通道中完全干透。
文檔編號F24F5/00GK1416519SQ01803184
公開日2003年5月7日 申請日期2001年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月7日
發(fā)明者前田健作 申請人:株式會社荏原制作所