專利名稱：去濕空調(diào)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及空調(diào)機，特別涉及使用至少兩個干燥件交替處理作業(yè)空氣而具有連續(xù)處理空氣能力的空調(diào)裝置。
圖6例示出美國專利4,430,864所公開的現(xiàn)有去濕空調(diào)裝置。該裝置包括一作業(yè)空氣通道，一再生空氣通道，兩干燥床103A、103B以及一用于干燥劑再生和作業(yè)空氣的冷卻的熱泵裝置200。該熱泵裝置200把埋置在兩干燥床103A和103B中的熱交換器用作高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩础Ｔ诿恳粺峤橘|(zhì)通道中，相對設(shè)置有膨脹閥240A、240B和分別與膨脹閥240A、240B并聯(lián)的單向閥241A、241B，壓縮機230的壓縮方向可由一四通閥250轉(zhuǎn)換。
在上述技術(shù)中，可結(jié)合圖7所示濕度圖說明冷卻和去濕過程。作業(yè)空氣(狀態(tài)K)由一鼓風(fēng)機102經(jīng)一通道110抽入而升壓后經(jīng)通道111、四通閥105和通道112A送到干燥床103A，在此因吸熱作用，作業(yè)空氣中的濕氣被吸收從而其濕度比下降，溫度升高。由于干燥床103A由熱泵200通過熱交換器220冷卻，因此其吸收的熱量被吸收從而作業(yè)空氣的溫度升高得不多，在飽和后(狀態(tài)L)，作業(yè)空氣沿著等相對濕度線去濕。去濕而保持一定溫度的作業(yè)空氣(狀態(tài)N)經(jīng)通道113A、四通閥106、通道114送到空調(diào)空間。從而通過從空調(diào)空間返回的空氣(狀態(tài)K)與被冷卻空氣(狀態(tài)N)之間產(chǎn)生的焓差A(yù)Q用來冷卻空調(diào)空間。
干燥劑的再生過程如下。再生空氣(狀態(tài)Q)從通道120抽入鼓風(fēng)機140，升壓后經(jīng)通道121、122、四通閥106和通道113B送到另一個干燥床103B。干燥床103B由熱泵200通過熱交換器210加熱，從而其溫度升高，相對濕度下降(狀態(tài)R)。相對濕度下降的再生空氣然后經(jīng)過干燥床103B而除去干燥材料中的濕氣(狀態(tài)T)。流過干燥床103B的再生空氣然后流過通道112B、四通閥105和通道124排出到外部環(huán)境中。
當(dāng)該空調(diào)過程進行一段時間而于燥劑中的濕氣含量高于一定值時，轉(zhuǎn)換四通閥而使干燥劑和熱泵的冷卻/加熱的空氣流路互換。因此，該操作變成用再生的干燥劑繼續(xù)空調(diào)過程，同時再生另一干燥劑。因此可看到，吸熱(absorption)和再生過程在一成批式處理裝置中進行。
在上述技術(shù)中，熱泵的低溫?zé)嵩磁c吸熱干燥劑的熱交換埋置在一個單干燥床中，而熱泵的高溫?zé)嵩磁c再生一邊的干燥劑的熱交換埋置在另一干燥床中。冷卻效果ΔQ由熱泵(制冷裝置)上的直接熱載荷提供，因此不可能產(chǎn)生超出制冷裝置的熱泵的冷卻能力的制冷量。因此，這種結(jié)構(gòu)發(fā)揮不出這種復(fù)雜裝置應(yīng)具的優(yōu)點。此外，這種裝置需要二個四通閥，一個用于轉(zhuǎn)換熱泵的工作循環(huán)方向，另一個用于作業(yè)/再生空氣流路的轉(zhuǎn)換。
本發(fā)明的目的是提供一種成批處理的高效空調(diào)裝置，它通過一個簡單的結(jié)構(gòu)可同時進行干燥劑的再生和作業(yè)空氣的去濕。
該目的用一去濕空調(diào)裝置予以實現(xiàn)，該裝置包括至少二個干燥件；一用于將作業(yè)空氣送至其中一個所述干燥件以使所述作業(yè)空氣去濕的作業(yè)空氣通道；一用于將再生空氣送至另外一個所述的干燥件以對所述再生空氣再生的再生空氣通道；其特征在于，所述干燥件相應(yīng)于所述的作業(yè)空氣通道和所述的再生空氣通道是可運動的，從而使所述干燥件中的一個從與所述再生空氣通道和作業(yè)空氣通道之中的一個相通運動到與另一個相通。
下面結(jié)合


優(yōu)選實施例。
圖1為本發(fā)明空調(diào)裝置的基本結(jié)構(gòu)的第一實施例的示意圖。
圖2為本發(fā)明空調(diào)裝置的另一種結(jié)構(gòu)的第一實施例的示意圖。
圖3為第一實施例的空調(diào)周期的濕度圖。
圖4示出本空調(diào)裝置的熱運動。
圖5為本發(fā)明空調(diào)裝置的基本結(jié)構(gòu)的第二實施例的局部立體圖。
圖6為現(xiàn)有空調(diào)裝置的示意圖。
圖7為現(xiàn)有空調(diào)裝置的空調(diào)周期的濕度圖。
圖1和2涉及本發(fā)明空調(diào)裝置的第一實施例，它包括一作業(yè)空氣通道A，一再生空氣通道B，兩干燥床103A、103B，以及一用于干燥劑的再生和作業(yè)空氣的冷卻的熱泵裝置200。盡管可使用任何類型的熱泵，但在本實施例中，使用本發(fā)明入的申請?zhí)枮?8/781,038的美國專利申請所公開的蒸汽壓縮機式熱泵裝置。
作業(yè)空氣通道A從一作業(yè)空氣進口(通常為內(nèi)部空氣進口)開始，經(jīng)鼓風(fēng)機102和通道111到達裝有干燥床103A、103B的殼體302的作業(yè)空氣入口，然后經(jīng)干燥床103A、103B之一到達殼體302的作業(yè)空氣出口。殼體302的作業(yè)空氣出口通過通道113與用來和再生空氣進行熱交換的顯熱熱交換器104的作業(yè)空氣入口相連通，顯熱熱交換器104的作業(yè)空氣出口通過通道114和用作熱泵裝置200的低溫?zé)嵩吹臒峤粨Q器220相連通，作業(yè)空氣通道A通過通道115通至作業(yè)空氣出口。
再生空氣通道B從一再生空氣進口(通常為外部空氣進口)開始，經(jīng)通道120、鼓風(fēng)機140、通道121、可與作業(yè)空氣進行熱交換的熱交換器104、用作熱泵裝置200的高溫?zé)嵩吹臒峤粨Q器210和通道124B、124A之一到達殼體302的二個再生空氣入口之一，這二個開口的開閉由與干燥床103A、103B相應(yīng)的開關(guān)301A、301控制。再生空氣通道B經(jīng)過干燥床103A、103B到達殼體302的再生空氣出口125A、125B之一，然后再通過通道126到達再生空氣出口。
干燥床103A、103B可以通過一個由電動機303驅(qū)動的槽輪皮帶機構(gòu)在殼體302中進行移動，以當(dāng)干燥床103A處于吸收位置且干燥床103B處于再生位置時，干燥床103A、103B布置成如如圖1所示，而當(dāng)干燥床103A處于再生位置且干燥床103B處于吸收位置時，干燥床103A、103B布置成如如圖2所示。在干燥床103A、103B處于內(nèi)部鎖定模式時，開關(guān)301A如圖1所示關(guān)閉通向通道124A的入口，或者開關(guān)301B如圖2所示關(guān)閉通向通道124B的入口。
下面結(jié)合圖3所示濕度圖說明把熱泵裝置用作熱源的空調(diào)裝置第一實施例的工作情況。該空調(diào)裝置按照圖1所示布置進行工作，圖1示出的狀態(tài)中，干燥床103A與作業(yè)空氣通道A相連通，而干燥床103B與再生空氣通道B相連通。
作業(yè)空氣(狀態(tài)K)進入作業(yè)空氣進口，經(jīng)通道110被鼓風(fēng)機102抽入而升壓后，經(jīng)通道111和殼體302的再生空氣入口到達一干燥床103A，在該干燥床中，空氣因其中的濕氣被吸收而其濕度比下降并因有熱量的吸收而溫度升高(狀態(tài)L)。去濕并溫度升高的該空氣經(jīng)通道113送到顯熱熱交換器104，而在該顯熱熱交換器104中因與再生空氣熱交換而冷卻(狀態(tài)M)。去濕并經(jīng)冷卻的空氣送到用作熱泵200的低溫?zé)嵩吹臒峤粨Q器220，經(jīng)冷卻后最終經(jīng)通道115供應(yīng)給空調(diào)空間(狀態(tài)N)。從而在返回的空氣(狀態(tài)K)與所供應(yīng)的空氣(狀態(tài)N)之間產(chǎn)生的焓差ΔQ用來冷卻該空調(diào)空間。
在同一周期中，另一干燥床103B進行如下再生過程。再生空氣(狀態(tài)Q)從通道120抽入鼓風(fēng)機140，升壓后，經(jīng)通道121送到顯熱熱交換器104而冷卻作業(yè)空氣，同時其溫度升高(狀態(tài)R)。再生空氣然后通過通道122流入用作熱泵裝置200的高溫?zé)嵩吹臒峤粨Q器210而由制冷劑加熱到約60-80℃，而其相對濕度下降(狀態(tài)S)。相對濕度下降的該再生空氣通過一個殼體302的再生空氣入口進入殼體302，流過干燥床103B而除去該干燥床中的濕氣(狀態(tài)T)。流過干燥床103B的該再生空氣，經(jīng)通道125B和通道126到達再生空氣出口。由于通向通道124A的再生空氣入口由與干燥床103A、103B相應(yīng)的開關(guān)所關(guān)閉，因此再生空氣不會通過通道124A。
當(dāng)干燥床中的水分在空調(diào)過程進行一定時間后超過預(yù)定的水平后，通過電動機驅(qū)動的槽輪皮帶機構(gòu)，干燥床103A、103B可以移動，使干燥床103A與作業(yè)空氣通道B相通而使干燥床103B與作業(yè)空氣通道A相通。在圖2所示的空調(diào)裝置中，干燥床103、103B在殼體302中的位置產(chǎn)生了變化，干燥床103A連通作業(yè)空氣通道B而干燥床103B連通作業(yè)空氣通道A。再生空氣通過通道124A，而通道124B被關(guān)閉。由于這里的工作模式與圖1中的類似，因此對其操作不再進行具體描述。
如上所述，該裝置的兩干燥床103A、103B反復(fù)交替進行去濕和冷卻。順便說一句，長久以來廣泛把室內(nèi)的循環(huán)空氣用作再生空氣，在本發(fā)明中，也使用這一方法實現(xiàn)同樣的最終結(jié)果。此外，由于這種裝置不需要四通閥，來轉(zhuǎn)換熱泵的工作周期方向和改變作業(yè)/再生空氣的流路，因此，整個裝置的機構(gòu)可以很簡單。
在本空調(diào)裝置中，該熱泵裝置產(chǎn)生的冷卻效果由圖3所示的狀態(tài)M與狀態(tài)N之間的焓差Δq表示，它大大小于整個裝置的冷卻能力ΔQ。換言之，該裝置可產(chǎn)生大大超過熱泵裝置的能力的冷卻效果，從而可生產(chǎn)出更緊湊的空調(diào)裝置并降低制造成本。
圖4示出本發(fā)明熱泵裝置中的熱流。由來自熱泵的低溫?zé)嵩吹臒崃亢蛪嚎s機的熱量的總和表示的熱量輸入，用來加熱再生空氣。這種熱泵裝置的溫升估計至少為55℃，從15°的蒸發(fā)器抽取熱量而提高到70℃，這一溫度比現(xiàn)有熱泵裝置中一般可達到的45℃的溫度高22％，而且氣壓比也稍高于現(xiàn)有熱泵裝置。因此，若把壓縮機的熱輸出設(shè)為一個熱單位，性能系數(shù)(COP)可設(shè)計到三個單位。從而，從蒸發(fā)器輸入的熱量為3，輸出熱量的總和為1+3＝4，所有這些熱量輸出可用來加熱用于去濕空調(diào)裝置中的再生空氣。
用圖3所示冷卻效果ΔQ除以再生熱量輸入ΔH即可得到表示每單位本裝置的熱效率的COP值。在圖6所示現(xiàn)有技術(shù)中，只靠熱泵作用(圖2中的Δq)獲得冷卻效果，而在本裝置中，有一個貢獻(ΔQ-Δq)來自工作在作業(yè)空氣與再生空氣之間的顯熱熱交換器104。這一數(shù)值增大了分子，從而熱效率提高了。
據(jù)報道，去濕空調(diào)裝置的COP(ΔQ/ΔH)的值一般最高為0.8-1.2。假設(shè)去濕冷卻裝置的COP的值為1，則該空調(diào)裝置的冷卻效果為1。假設(shè)從壓縮機的熱量輸入的值為1，則本裝置工作時可使用的總熱量輸入為4，這就是說，由于加熱再生空氣而可獲得的冷卻效果為4。在本裝置中，還有由低溫?zé)嵩簇暙I的為3的冷卻效果，因此本裝置的總冷卻效果為7。裝置的總COP由下式給出COP＝冷卻效果/壓縮機輸入＝7可以看到，這一值大大大于現(xiàn)有裝置的“4或4以下”的典型值。
在上述實施例中，干燥床103A、103B通過電動機和槽輪皮帶機構(gòu)來移動。但是，在上述實施例中，由于干燥床103A、103僅僅是在殼體302中作線性運動，因此也可以使用其它機構(gòu)，這些機構(gòu)包括利用再生空氣或作業(yè)空氣的鼓風(fēng)機的靜壓的薄膜活塞機構(gòu)、利用氣壓的氣缸活塞機構(gòu)、電動齒輪齒條機構(gòu)、利用一個螺旋形螺紋的回轉(zhuǎn)球機構(gòu)和連桿機構(gòu)。
圖5示出了本發(fā)明的第二個實施例，其中通過轉(zhuǎn)動運動，使作業(yè)空氣通道和再生空氣通道之間產(chǎn)生轉(zhuǎn)換，而在第一個實施例中，干燥床相對于殼體302作線性運動。在本發(fā)明的第二個實施例中，二個干燥床103、103B通過一個隔壁107連在一起，形成一個筒形的干燥體。該筒形的干燥體位于筒形的殼體302中，并可以在一個電動機(未示)的驅(qū)動下，繞其自身的軸線轉(zhuǎn)動。在殼體302中，由隔壁304、305在兩端形成了二個空間。一個空間與作業(yè)空氣通道A的通道111、113相通，另一個空間與用于再生空氣通道B的通道124、125相通。根據(jù)本發(fā)明的第二個實施例，當(dāng)一個干燥床中的水分超過預(yù)定水平時，筒形干燥體在電動機的驅(qū)動下轉(zhuǎn)動，從而轉(zhuǎn)換作業(yè)空氣通道和再生空氣通道。
在上述各實施例中，熱泵裝置200使用了蒸汽壓縮機式熱泵裝置，但可使用任何類型的熱源，只要能起到熱泵作用。例如，也可使用美國專利申請No.08/769,253所公開的吸收式熱泵而達到同樣效果。
總之，本去濕空調(diào)裝置的主要特征是使用可轉(zhuǎn)換的二個干燥床，交替處理作業(yè)空氣和再生空氣，從而在一通道中吸收作業(yè)空氣中的濕氣的同時再生空氣在另一通道中再生干燥劑。由于本發(fā)明的裝置不再需要四通閥，因此整個裝置的機構(gòu)可以很簡單。在再生空氣通道中的熱泵裝置的高溫?zé)嵩醇訜嵩偕諝獾耐瑫r，作業(yè)空氣通道中的低溫?zé)嵩蠢鋮s作業(yè)空氣。這種布置不但可把熱泵裝置用作干燥劑再生的熱源，而且可使用作業(yè)空氣與再生空氣之間的顯熱熱交換器而提高熱效率。這種布置的累加效果可使冷卻效果超過熱泵裝置的冷卻能力而大大提高空調(diào)裝置的熱效率。
盡管以上對本發(fā)明的實施例進行了詳細的描述和圖示，但是，在后附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，還可以對本發(fā)明的進行種種改變和變化。
權(quán)利要求
1.一種去濕空調(diào)裝置，包括至少二個干燥件；一用于將作業(yè)空氣送至其中一個所述干燥件以使所述作業(yè)空氣去濕的作業(yè)空氣通道；一用于將再生空氣送至另外一個所述的干燥件以對所述再生空氣再生的再生空氣通道；其特征在于，所述干燥件相應(yīng)于所述的作業(yè)空氣通道和所述的再生空氣通道是可運動的，從而使所述干燥件中的一個從與所述再生空氣通道和作業(yè)空氣通道之中的一個相通運動到與另一個相通。
2.按權(quán)利要求1所述的去濕空調(diào)裝置，其特征在于，所述二干燥件可一起運動。
3.按權(quán)利要求1所述的去濕空調(diào)裝置，其特征在于，所述二干燥件通過機械方式連接在一起，而形成一個干燥單元。
4.按權(quán)利要求3所述的去濕空調(diào)裝置，其特征在于，所述二干燥件通過一個隔壁件機械地連接在一起。
5.按權(quán)利要求1所述的去濕空調(diào)裝置，其特征在于，所述二干燥件被裝在一個殼體中，在所述殼體中限定出至少二個彼此平行的空氣通道。
6.按權(quán)利要求5所述的去濕空調(diào)裝置，其特征在于，一個開關(guān)件用于關(guān)閉所述殼體中的一個空閑的通道。
7.按權(quán)利要求3所述的去濕空調(diào)裝置，其特征在于，所述干燥單元可以作線性運動。
8.按權(quán)利要求3所述的去濕空調(diào)裝置，其特征在于，所述干燥單元可以做轉(zhuǎn)動運動。
9.按權(quán)利要求8所述的去濕空調(diào)裝置，其特征在于，還進一步包括一個用于使所述干燥件運動的驅(qū)動裝置。
10.按權(quán)利要求1所述的去濕空調(diào)裝置，其特征在于，所述裝置還包括一個包括一個高溫?zé)嵩春鸵粋€低溫?zé)嵩吹臒岜?，所述高溫?zé)嵩次挥谒鲈偕諝馔ǖ乐杏糜诩訜崴鲈偕諝?，所述低溫?zé)嵩次挥谒鲎鳂I(yè)空氣通道中用于冷卻所述作業(yè)空氣；一個在通過所述一個干燥件的作業(yè)空氣和尚未進入所述另一個干燥件的再生空氣之間進行熱交換的顯熱交換器。
11.按權(quán)利要求10所述的去濕空調(diào)裝置，其特征在于，所述熱泵為蒸汽壓縮機式熱泵裝置
12.按權(quán)利要求11所述的去濕空調(diào)裝置，其特征在于，所述熱泵為吸收式熱泵。
全文摘要
一種去濕空調(diào)裝置,包括:至少二個干燥件;一用于對所述作業(yè)空氣去濕的作業(yè)空氣通道;和一用于以對所述再生空氣再生的再生空氣通道;其特征在于,所述干燥件相應(yīng)于所述的作業(yè)空氣通道和所述的再生空氣通道是可運動的,從而使所述干燥件中的一個從與所述再生空氣通道和作業(yè)空氣通道之中的一個相通運動到與另一個相通。它通過一個簡單的結(jié)構(gòu)可同時進行干燥劑的再生和作業(yè)空氣的去濕。
文檔編號F24F3/147GK1172938SQ9711249
公開日1998年2月11日 申請日期1997年6月18日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月20日
發(fā)明者前田健作 申請人:株式會社荏原制作所