專(zhuān)利名稱(chēng)：除濕器/空調(diào)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境控制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，更具體而言，涉及除濕和空調(diào)組合系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
一般來(lái)說(shuō)，空調(diào)系統(tǒng)不但可降低環(huán)境空氣的溫度，而且可去除空氣中的大量水分。當(dāng)空調(diào)處理從控制環(huán)境以外進(jìn)入的新鮮空氣時(shí)，情況尤其如此。然而，此種空調(diào)與除濕的組合通常效率很低。此外，由于空調(diào)的某些潛在冷卻能力用于除濕，從而大大降低了空調(diào)的有效冷卻能力。
在此項(xiàng)技術(shù)中眾所周知，空氣先除濕后冷卻。在某些情況下，除濕器與空調(diào)器的機(jī)理互不統(tǒng)一。在此類(lèi)情況下，盡管空調(diào)器的冷卻能力有所提高，但系統(tǒng)的整體效率仍相對(duì)較低。
美國(guó)專(zhuān)利第4,984,434號(hào)描述了一種綜合系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，欲冷卻的空氣在接觸空調(diào)器的蒸發(fā)器進(jìn)行制冷之前，要先穿過(guò)一個(gè)干燥劑型除濕器(desiccant type dehumidifier)進(jìn)行除濕。含水干燥劑憑借經(jīng)過(guò)空調(diào)系統(tǒng)冷凝器的上方而實(shí)現(xiàn)再生。
該系統(tǒng)受到許多限制。首先，它對(duì)所有被冷卻的空氣進(jìn)行除濕。由于進(jìn)入除濕器的空氣大部分來(lái)自被控制空間(且因此已經(jīng)相當(dāng)干燥)，因此除濕器沒(méi)有從空氣中去除太多水分，并因此不能為冷凝器提供太多冷卻。這會(huì)引起干燥劑溫度的全面上升并導(dǎo)致除濕器和空調(diào)器的效率下降。第二個(gè)問(wèn)題是此種系統(tǒng)不是模塊式的，即除濕器必須作為本系統(tǒng)的一部分提供。因此，將一除濕器增加到一現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)中使除濕器和空調(diào)器整合形成本專(zhuān)利系統(tǒng)幾乎是不可能的。
還有另一類(lèi)型已知的除濕/空調(diào)系統(tǒng)。在此類(lèi)系統(tǒng)中，如美國(guó)專(zhuān)利第5,826,641、4,180,985號(hào)和第5,791,153號(hào)所述，空調(diào)器的空氣入口處放置有干態(tài)干燥劑，以便在空氣被冷卻之前先對(duì)其進(jìn)行干燥。然后，來(lái)自空調(diào)的廢熱(以冷凝器排氣的形式)與已從輸入空氣中吸收了水分的干燥劑相接觸以對(duì)該干燥劑進(jìn)行干燥。然而，由于離開(kāi)空調(diào)器的空氣的溫度相對(duì)較低，干燥劑可提供的干燥量相對(duì)較低。
上述美國(guó)專(zhuān)利第4,180,985號(hào)也描述了一種使用液體干燥劑作為除濕系統(tǒng)干燥介質(zhì)的系統(tǒng)，同樣，空調(diào)器排氣的低溫大大降低了系統(tǒng)的效率。
基于現(xiàn)有技術(shù)干燥劑的除濕器通常要求將干燥劑從吸收水分的第一區(qū)域移到第二再生區(qū)域。在固體干燥劑的情況下，此種轉(zhuǎn)移通過(guò)將干燥劑從除濕站實(shí)際移動(dòng)到再生站來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如把干燥劑安裝在旋轉(zhuǎn)輪、傳送帶或類(lèi)似的組件上。液體干燥劑系統(tǒng)中通常設(shè)置兩個(gè)泵，一個(gè)泵用于將液體汲取到再生站，另一個(gè)泵用于將液體從再生站汲取到除濕站。在某些實(shí)施例中，使用一單一泵從一個(gè)工作站汲取液體到另一個(gè)工作站，液體的回流靠重力輸送。
上述標(biāo)準(zhǔn)型空調(diào)系統(tǒng)和除濕系統(tǒng)的運(yùn)行由圖1輔助說(shuō)明。圖1為溫度-絕對(duì)濕度曲線圖，其中疊加了同熱含量和同相對(duì)濕度曲線。標(biāo)準(zhǔn)型空調(diào)器依據(jù)輸入空氣須流經(jīng)冷卻蛇管進(jìn)行冷卻的原理運(yùn)行。假設(shè)空氣的初始狀態(tài)處于一標(biāo)有一X的點(diǎn)，首先對(duì)空氣進(jìn)行冷卻(曲線1)直到其相對(duì)濕度達(dá)到100％，在該點(diǎn)進(jìn)一步冷卻則伴隨著空氣中水分的冷凝。為了從空氣中去除水分，必須將空氣冷卻至恰好低于舒適區(qū)4的一溫度。通常采用與被冷卻空間中已有的較熱空氣混合的方式將該空氣加熱至舒適區(qū)。在某些情況下，此為除濕目的而實(shí)施的過(guò)度冷卻是此類(lèi)系統(tǒng)效率低的一個(gè)主要原因。
標(biāo)準(zhǔn)的除濕系統(tǒng)實(shí)際上在去除空氣的同時(shí)加熱空氣。在除濕過(guò)程(曲線2)中，由于未從空氣/干燥劑系統(tǒng)中去除熱量，熱含量幾乎不變。這導(dǎo)致干燥劑和被干燥空氣的溫度升高。于是，空調(diào)系統(tǒng)必須去除這些額外的熱量，從而降低了空調(diào)系統(tǒng)的效率。
在所有除濕系統(tǒng)中，必須施加機(jī)械力在再生部分和除濕部分之間的至少一個(gè)方向上轉(zhuǎn)移干燥劑。對(duì)于液體系統(tǒng)，可設(shè)置若干泵在兩部分之間或兩部分內(nèi)的蓄水槽之間雙向汲取液體。雖然似乎必須采用汲取方法方可在兩部分之間轉(zhuǎn)移水分和/或干燥劑離子，但該轉(zhuǎn)移也伴隨有不期望的熱量傳遞。
美國(guó)專(zhuān)利第6,018,954號(hào)(其揭示內(nèi)容以引用方式并入本文中)描述了一種系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中一可逆向熱泵在除濕器側(cè)與再生器側(cè)的干燥劑液體之間傳遞熱量。在一第一實(shí)施例中，蒸發(fā)器/冷凝器被放置在熱泵的兩側(cè)以便接觸正從空氣中去除水分或正被去除水分進(jìn)行再生的干燥劑液滴。這個(gè)實(shí)施例與上述美國(guó)專(zhuān)利第4,984,434號(hào)所示實(shí)施例大體相同。在一第二實(shí)施例中，熱泵在液體干燥劑被送往形成液滴的液滴器之前從液體干燥劑逆向傳遞熱量。

發(fā)明內(nèi)容
依據(jù)本發(fā)明某些實(shí)施例的第一特征，進(jìn)入再生室的空氣被用來(lái)冷卻離開(kāi)再生側(cè)的制冷劑。本發(fā)明者已發(fā)現(xiàn)，如果不對(duì)制冷劑進(jìn)行某種額外冷卻，系統(tǒng)在一高制冷劑溫度時(shí)達(dá)到一系統(tǒng)處于低效率的穩(wěn)定狀態(tài)。利用美國(guó)專(zhuān)利第6,018,954號(hào)的現(xiàn)有系統(tǒng)可提供的一個(gè)解決此問(wèn)題的方法是向系統(tǒng)中加水，水分蒸發(fā)出系統(tǒng)可在很大程度上冷卻系統(tǒng)。這種方法不但浪費(fèi)水，而且導(dǎo)致系統(tǒng)效率降低。
在多數(shù)情況下，這種結(jié)構(gòu)將導(dǎo)致產(chǎn)生冷卻的除濕空氣。
依據(jù)本發(fā)明某些實(shí)施例的第二特征，離開(kāi)除濕室的已除濕空氣用來(lái)在制冷劑離開(kāi)再生器側(cè)后去除其中的熱量。其結(jié)果是產(chǎn)生加熱的除濕空氣。
依據(jù)本發(fā)明某些實(shí)施例的第三特征，不從通常用于冷卻的室內(nèi)去除熱量。制冷劑既可由離開(kāi)“除濕器”部分的空氣冷卻也可由進(jìn)入“再生器”的空氣冷卻。這導(dǎo)致離開(kāi)“除濕器”的空氣被加熱和增濕。
依據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例，提供一種可選擇性改變制冷劑路徑以提供本方面第一、第二或第三特征的系統(tǒng)?；蛘撸唤o定裝置中僅具有本發(fā)明一個(gè)或兩個(gè)特征。
本發(fā)明某些實(shí)施例的一特征與一種整合程度相對(duì)較低的組合式除濕器/空調(diào)器有關(guān)。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，冷凝器產(chǎn)生的熱量用于去除干燥劑中的水分。然而，與上述現(xiàn)有技術(shù)不同，空調(diào)器冷凝器由外部空氣持續(xù)冷卻?？照{(diào)器內(nèi)已有的包含廢熱的已加熱空氣用于去除干燥劑中的水分。
與已加熱空氣是干燥劑再生所需唯一能量源的現(xiàn)有技術(shù)相反，在本發(fā)明的例示性實(shí)施例中，除系統(tǒng)空調(diào)部分的排氣供應(yīng)的熱量外，在再生期間還使用一熱泵從相對(duì)較冷的干燥劑傳遞能量來(lái)加熱干燥劑。這樣可產(chǎn)生一空調(diào)器無(wú)須過(guò)度冷卻空氣以去除水分且除濕器無(wú)須為去除水分而加熱空氣的系統(tǒng)。此種系統(tǒng)與其中必須實(shí)施一個(gè)或另一個(gè)此類(lèi)低效步驟的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)形成對(duì)照。
本發(fā)明的某些實(shí)施例提供一種組合式除濕器/空調(diào)器，其中空調(diào)器在冷卻前僅對(duì)“新鮮的”未處理空氣進(jìn)行除濕。由于除濕器將僅靠濕的“新鮮”空氣運(yùn)行而空調(diào)將僅冷卻相對(duì)較干的空氣，因此這樣可允許除濕器和空調(diào)器同時(shí)高效率運(yùn)轉(zhuǎn)。
因此，在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，由于用于再生的熱量大部分由熱泵供應(yīng)，所以空調(diào)器產(chǎn)生的廢熱量相對(duì)較高，而除濕器的熱量需求相對(duì)較低。
依照本發(fā)明實(shí)施例的一特征，本方面提供一整合空調(diào)器和除濕器的簡(jiǎn)單方法。依據(jù)本發(fā)明的一例示性實(shí)施例，空調(diào)器和除濕器是兩個(gè)分離單元，中間沒(méi)有連接導(dǎo)管。然而，與現(xiàn)有技術(shù)的非整合單元不同，該些實(shí)施例具有利用來(lái)自空調(diào)器的廢熱為除濕器提供再生能量的優(yōu)點(diǎn)。
依照本發(fā)明某些實(shí)施例的一特征，在穩(wěn)定狀態(tài)中，水分從一系統(tǒng)的除濕器部分轉(zhuǎn)移至再生器且無(wú)需將液體從再生器轉(zhuǎn)移回除濕器。
一般而言，在液體除濕器系統(tǒng)中，水分必須從除濕器部分轉(zhuǎn)移至再生器部分。因?yàn)樗质且愿缓值母稍飫?低濃度)形式存在，所以需通過(guò)汲取或其它方式轉(zhuǎn)移干燥劑。由于干燥劑還含有干燥劑離子，所以干燥劑離子必須返回到除濕器中以維持除濕所需的干燥劑離子量。這通?？赏ㄟ^(guò)從再生器向除濕器部分汲取高濃度干燥劑來(lái)完成。然而，除離子被汲取外，水分也被轉(zhuǎn)移。雖然用于汲取的額外能量可能大也可能不大，但水分汲取回除濕器過(guò)程中所固有的非故意的熱量傳遞卻顯著降低了系統(tǒng)的效率。
在本發(fā)明的一例示性實(shí)施例中，除濕器部分內(nèi)的蓄水槽與再生器部分內(nèi)的蓄水槽由一僅允許有限流量的通道連接。此通道較佳采用在兩個(gè)蓄水槽共用壁面上設(shè)置一孔的形式。
在運(yùn)行期間，除濕部分內(nèi)的水分吸收增大了除濕器蓄水槽內(nèi)的液體體積，從而使富含水分的干燥劑(低濃度)在重力作用下自除濕器蓄水槽流到再生器蓄水槽。此液體流也攜帶著一干燥劑離子流，而干燥劑離子必須返回到除濕器部分。如上所述，在現(xiàn)有技術(shù)中，需通過(guò)將富含離子的干燥劑溶液從再生器汲取到除濕器部分來(lái)實(shí)現(xiàn)干燥劑離子的回流。在本發(fā)明的一例示性實(shí)施例中，可通過(guò)孔將離子從高濃度的再生器蓄水槽中擴(kuò)散到低濃度的蓄水槽中來(lái)實(shí)現(xiàn)離子的回流。發(fā)明者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，令人吃驚地，擴(kuò)散方式足以維持除濕器部分內(nèi)所需的離子濃度，并且回流不附帶與現(xiàn)有技術(shù)中轉(zhuǎn)移含離子的(熱)水分相關(guān)的一不期望的熱量傳遞。
本發(fā)明的例示性實(shí)施例中，無(wú)需使用泵在蓄水槽之間或除濕器部分與再生器之間的任一方向上轉(zhuǎn)移干燥劑。
依據(jù)本發(fā)明某些實(shí)施例的一特征，本發(fā)明提供一種無(wú)需在除濕器兩側(cè)之間汲取干燥劑的除濕器。
因此，依據(jù)本發(fā)明的一例示性實(shí)施例，本發(fā)明提供一種調(diào)節(jié)空氣的裝置，其包括大量液體干燥劑；一被調(diào)節(jié)空氣在其中與液體干燥劑的第一部分相接觸的除濕器部分；一外部空氣在其中與干燥劑的第二部分液體相接觸的再生器部分；和一具有與液體干燥劑的第一部分相關(guān)聯(lián)的第一熱交換器、與干燥劑的第二部分液體相關(guān)聯(lián)的第二熱交換器和不與液體干燥劑接觸的第三熱交換器的再生系統(tǒng)。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，第三熱交換器位于除濕器部分內(nèi)的已調(diào)節(jié)空氣出口處，以便加熱已調(diào)節(jié)空氣。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，第三熱交換器位于再生器部分的進(jìn)口處，以便在外部空氣進(jìn)入再生器之前加熱外部空氣。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，第一熱交換器的溫度比第二熱交換器的溫度低。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，制冷系統(tǒng)用于將熱量從第一熱交換器傳遞到第二熱交換器。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，制冷系統(tǒng)包括一壓縮機(jī)和所配置的熱交換器之間的導(dǎo)管，以將熱量從第一熱交換器傳遞到第二熱交換器。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，裝置包括一水分子導(dǎo)管，其中本裝置如此配置以便在除濕器部分內(nèi)對(duì)被調(diào)節(jié)空氣進(jìn)行除濕并且其中除濕時(shí)去除的水被轉(zhuǎn)移至再生器內(nèi)的外部空氣中，該水通過(guò)本導(dǎo)管被轉(zhuǎn)移至再生器。
視情況，除濕器與再生器之間無(wú)需汲取液體干燥劑。另一選擇是，該裝置包括一個(gè)用于在除濕器與再生器之間汲取液體干燥劑的泵。
依據(jù)本發(fā)明的一例示性實(shí)施例，本發(fā)明進(jìn)一步提供用于調(diào)節(jié)空氣的裝置，其包括大量液體干燥劑；一被調(diào)節(jié)空氣在其中與干燥劑的第一部分液體相接觸的第一空氣-干燥劑接觸空間；一外部空氣在其中與干燥劑的第二部分液體相接觸的第二空氣-干燥劑接觸空間；至少一可至少保證上述第一與第二空間之間水分轉(zhuǎn)移的液體干燥劑導(dǎo)管；和一制冷系統(tǒng)，其包括與干燥劑的第一部分液體相關(guān)聯(lián)的第一熱交換器；與干燥劑的第二部分液體相關(guān)聯(lián)的第二熱交換器；一位于可與上述離開(kāi)第一空氣-干燥劑接觸空間后的已調(diào)節(jié)氣體進(jìn)行熱交換處的第三熱交換器；和連接該制冷系統(tǒng)各組件的制冷劑導(dǎo)管。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，本裝置包括一第四熱交換器。視情況，第四熱交換裝置位于能在外部空氣進(jìn)入再生器之前與其進(jìn)行熱交換的位置，以便加熱外部氣體。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，制冷劑導(dǎo)管具有一個(gè)允許多種流量配置的可控配置，每一該配置可在制冷系統(tǒng)的各組件之間提供一不同的制冷劑路徑。視情況，配置可由閥門(mén)選擇。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該多種配置包括一其中熱量從第一熱交換器傳遞至第二、第三熱交換器以加熱已調(diào)節(jié)空氣的第一配置。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，第二熱交換器和/或第三熱交換器的制冷劑溫度稍高于第一熱交換器內(nèi)的制冷劑溫度。視情況，對(duì)于第一配置，第四熱交換器中可沒(méi)有制冷劑流動(dòng)。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，多種配置包括一其中熱量自第一熱交換器被傳遞至第二、第四熱交換器的第二配置。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，第二熱交換器和/或第四熱交換器內(nèi)的制冷劑溫度高于第一熱交換器內(nèi)的制冷劑溫度。視情況，對(duì)于第二配置，第三熱交換器中可沒(méi)有制冷劑流動(dòng)。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，多種配置包括一其中熱量自第二熱交換器傳遞至第三熱交換器的第三配置。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，對(duì)于第三配置，第三熱交換器內(nèi)的制冷劑溫度高于第二熱交換器內(nèi)的制冷劑溫度。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，熱量從第二熱交換器傳遞至第四熱交換器。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，對(duì)于第三配置，第四熱交換器內(nèi)的制冷劑溫度高于第二熱交換器內(nèi)的制冷劑溫度。視情況，對(duì)于第三配置，第一熱交換器中可沒(méi)有制冷劑流動(dòng)。


下文將參考下述有關(guān)例示性實(shí)施例的介紹并結(jié)合附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的特定具體實(shí)施例，其中在多個(gè)附圖中出現(xiàn)的相同結(jié)構(gòu)、組件或部分在其出現(xiàn)的所有附圖中都標(biāo)以相同的或相似的編號(hào)，其中圖1展示常規(guī)的空調(diào)和除濕系統(tǒng)的冷卻和除濕曲線；圖2示意性展示一在本發(fā)明的一實(shí)施例中可用于組合式除濕/空調(diào)系統(tǒng)中的除濕器單元；圖3A示意性展示一在本發(fā)明的一實(shí)施例中可用于組合式除濕/空調(diào)系統(tǒng)的第二除濕器單元，其中進(jìn)入再生器的空氣冷卻離開(kāi)再生器的制冷劑；圖3B示意性展示一在本發(fā)明的一實(shí)施例中可用于組合式除濕/空調(diào)系統(tǒng)的第三除濕器單元，其中離開(kāi)除濕器的空氣冷卻離開(kāi)再生器的制冷劑；圖4A示意性展示一依據(jù)本發(fā)明的一例示性實(shí)施例的除濕器單元系統(tǒng)，其中進(jìn)入再生器的空氣冷卻離開(kāi)再生器的制冷劑；圖4B示意性展示一依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的除濕器單元系統(tǒng)，其中離開(kāi)除濕器的空氣冷卻離開(kāi)再生器的制冷劑；圖4C示意性展示一依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的除濕器單元系統(tǒng)，該系統(tǒng)可在其中離開(kāi)除濕器的空氣冷卻離開(kāi)再生器的制冷劑的第一狀態(tài)與其中進(jìn)入再生器的空氣冷卻離開(kāi)再生器的制冷劑的第二狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換；圖5A展示一依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的一除濕器的第一轉(zhuǎn)換配置，在該配置中產(chǎn)生冷卻除濕空氣；圖5B展示一產(chǎn)生熱除濕空氣的第二轉(zhuǎn)換配置；圖5C展示一產(chǎn)生熱增濕空氣的第三轉(zhuǎn)換配置；圖6展示圖2-4描述的某些系統(tǒng)的除濕曲線和常規(guī)空調(diào)及除濕系統(tǒng)的除濕曲線；圖7展示一用于自動(dòng)調(diào)整除濕量的結(jié)構(gòu)；和圖8是一依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的組合式除濕器/空調(diào)系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，使用了申請(qǐng)者于1997年11月16日提交的專(zhuān)利申請(qǐng)案第PCT/IL97/00372號(hào)和1998年11月11日提交的專(zhuān)利申請(qǐng)案第PCT/IL98/00552號(hào)中描述的除濕器。該些申請(qǐng)案的揭示內(nèi)容都以引用方式并入本文中。該些申請(qǐng)案于1999年5月27日分別公布為WO99/26025和WO99/26026，并隨后分別作為美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)案第09/554,398號(hào)和第09/554,397號(hào)提出專(zhuān)利申請(qǐng)。鑒于本發(fā)明中的該些除濕器的潛在實(shí)用性，本文將結(jié)合本發(fā)明的具體實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明上述專(zhuān)利申請(qǐng)案中論及的除濕器。
首先參考圖2，一種如上述參考專(zhuān)利申請(qǐng)案中描述的除濕系統(tǒng)10包括一除濕室12和一再生單元32作為其兩大部分。濕空氣經(jīng)過(guò)一濕空氣入口14進(jìn)入除濕室12，而干燥空氣經(jīng)過(guò)干燥空氣出口16離開(kāi)除濕室12。
在圖2的實(shí)施例中，干燥劑28由泵20從一干燥劑蓄水槽30經(jīng)過(guò)一管子13汲取到一系列噴嘴22。該些噴嘴將細(xì)霧狀干燥劑噴淋至填充有(例如)通常在此項(xiàng)技術(shù)中用于此用途的纖維素海綿材料24的除濕室12內(nèi)部?；蛘?，將干燥劑簡(jiǎn)單地滴在海綿狀材料上。干燥劑慢慢地向下滲過(guò)海綿材料進(jìn)入蓄水槽30。經(jīng)過(guò)入口14進(jìn)入室內(nèi)的濕空氣與干燥劑液滴相接觸。由于干燥劑是吸濕的，它從濕空氣中吸收水蒸氣，較干的空氣經(jīng)出口16排出。蓄水槽30通常位于室12的底部以便于干燥劑從海綿24直接落入蓄水槽。
在該實(shí)施例中，一泵35和配套的電動(dòng)機(jī)37將干燥劑從蓄水槽30的延伸部分汲取至管子13。一分配器38從管子13接收干燥劑并將一部分干燥劑送到噴嘴22并將另一部分送到再生單元32。可設(shè)置一閥門(mén)或縮頸39(最好為一可控閥門(mén)或縮頸)用于控制送至再生器32的干燥劑比例。如果使用一個(gè)可控閥門(mén)或縮頸，可響應(yīng)干燥劑中的水分將干燥劑量控制在最佳狀態(tài)。
室34包括一熱交換器36，其用于加熱干燥劑以蒸發(fā)掉其所吸收的部分水蒸氣從而對(duì)干燥劑進(jìn)行再生。
再生后的液體干燥劑經(jīng)管子40和由充滿室12的相同海綿材料制成的管42被轉(zhuǎn)移回蓄水槽30。如圖所示，管40被包含在一個(gè)具有一入口60和一出口62的室58中。如下所述，空氣(通常來(lái)自空氣調(diào)節(jié)區(qū)域以外，例如來(lái)自一空調(diào)排氣)經(jīng)入口60進(jìn)入室內(nèi)并帶走從管42中仍很熱的干燥劑蒸發(fā)出的額外水分。離開(kāi)出口62的空氣帶走該水分及在再生器中從干燥劑中去除的水分。通常，出口62處有一風(fēng)扇(圖中未顯示)從室58抽吸空氣。
或者或另外，可通過(guò)使兩股干燥劑流在一熱傳遞站(圖中未顯示)內(nèi)熱接觸(但不是實(shí)際接觸)的方式將熱量從再生的液體干燥劑傳遞給進(jìn)入或在再生器內(nèi)的干燥劑?；蛘呋蛄硗猓墒褂靡粺岜脤㈩~外的能量從離開(kāi)再生器的較冷干燥劑傳遞給進(jìn)入再生器的較熱干燥劑，以使返回蓄水槽的干燥劑實(shí)際上比進(jìn)入室58的干燥劑冷。
在本發(fā)明的例示性實(shí)施例中，提供一熱泵系統(tǒng)45，該系統(tǒng)從蓄水槽30內(nèi)的干燥劑中抽取熱量以向熱交換器36提供能量。視情況，該熱泵包括(除作為系統(tǒng)的冷凝器的交換器36外)一位于蓄水槽30內(nèi)的作為系統(tǒng)蒸發(fā)器的第二熱交換器46和一膨脹閥56。該能量傳遞導(dǎo)致接觸被干燥空氣的干燥劑的溫度降低，從而降低被干燥空氣的溫度。其次，該能量傳遞可減少操作再生器的總能量需求，通常減少量高達(dá)因數(shù)3。由于再生處理使用的能量是系統(tǒng)的主要能量需求，因此能量消耗的降低對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的效率產(chǎn)生重大影響。另外，該在再生器中加熱干燥劑的方法可通過(guò)直接加熱、利用加熱蛇管或相關(guān)空調(diào)廢熱來(lái)進(jìn)行補(bǔ)充。
應(yīng)了解，蓄水槽30內(nèi)干燥劑中的水蒸氣與再生干燥劑中水蒸氣的比例通常必須在特定限度內(nèi)，該些限度取決于使用的特定干燥劑。所需濕度的低限是能夠溶解干燥劑以使干燥劑處于溶液態(tài)而不結(jié)晶。然而，當(dāng)濕度太高時(shí)，干燥劑不能去除進(jìn)入室12的空氣中的水分。因此，在該具體實(shí)施例中，最好監(jiān)視并控制濕度。應(yīng)注意，某些干燥劑即使未吸收水分也是液態(tài)。該些干燥劑中的濕度不需要密切控制。然而，即使在此等情況下，也僅應(yīng)在干燥劑的濕度高于某一水平時(shí)進(jìn)行再生處理(其消耗能量)。
該監(jiān)視功能通常通過(guò)測(cè)量干燥劑的體積來(lái)實(shí)現(xiàn)，干燥劑的體積隨水分的增多而增大。一種測(cè)量蓄水槽內(nèi)的液體體積的方法是通過(guò)測(cè)量倒置容器50(其開(kāi)口浸沒(méi)在蓄水槽內(nèi)的液體中)內(nèi)的壓力。一管子52從容器50引至一壓力計(jì)54。當(dāng)干燥劑的體積因吸收水分而增大時(shí)，壓力計(jì)54測(cè)得的壓力也隨之增大。由于除濕室和再生器內(nèi)干燥劑的體積是相當(dāng)恒定的，因此其可良好指示干燥劑量和干燥劑內(nèi)夾帶的水分。當(dāng)濕度升至高于一預(yù)先設(shè)定值時(shí)，室34中的加熱器被接通。視情況，當(dāng)濕度降至低于某個(gè)其它較低的預(yù)先設(shè)定值時(shí)，加熱器關(guān)閉。
其它可能影響再生處理的接通點(diǎn)和斷開(kāi)點(diǎn)的因素是干燥空氣的溫度、再生效率和熱泵效率。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，在再生處理中可適當(dāng)采取某一直接加熱干燥劑的方法。
在其它實(shí)施例中，設(shè)置了熱泵或其它熱量傳遞裝置(為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，圖中未顯示)從離開(kāi)室12的已干燥空氣和/或從離開(kāi)再生器室34的已加熱濕空氣中傳遞熱量以在去往室34的途中或在室34內(nèi)加熱干燥劑。如果使用熱泵，熱源的溫度可低于要傳遞熱量的干燥劑的溫度。
應(yīng)了解，對(duì)蓄水槽內(nèi)干燥劑的冷卻可導(dǎo)致具有與進(jìn)入除濕器的濕空氣相同或視情況稍低溫度的已干燥空氣恰好在對(duì)干燥空氣進(jìn)行額外冷卻(視情況)之前離開(kāi)除濕器。該特點(diǎn)尤其適用于在環(huán)境溫度較高的熱氣候中使用除濕器的情況。
如上所述，除濕器系統(tǒng)存在的問(wèn)題之一是如何確定干燥劑溶液中的含水量以將除濕器溶液的含水量保持在一適當(dāng)范圍內(nèi)。
圖3A展示一自調(diào)節(jié)除濕器100，其可自調(diào)節(jié)干燥劑溶液的含水量，因此無(wú)需對(duì)干燥劑溶液的體積或含水量進(jìn)行任何測(cè)量。此外，除濕器運(yùn)行直到溶液達(dá)到預(yù)先設(shè)定的濕度，然后自動(dòng)停止以降低濕度，其間無(wú)需任何控制或斷開(kāi)。
除濕器100與圖2所示的除濕器10類(lèi)似，但有若干重大區(qū)別。首先，系統(tǒng)不需要任何水含量的測(cè)量，因此沒(méi)有干燥劑體積測(cè)量尺度。然而，可設(shè)置該測(cè)量以便在溶液太濃的情況下作為一安全措施。
其次，熱泵在兩股正被轉(zhuǎn)移出蓄水槽30(其被方便地分成由管子30C連接的30A和30B兩部分)的干燥劑溶液流之間傳遞熱量，即第一液體流經(jīng)過(guò)導(dǎo)管102被泵系統(tǒng)130汲取到噴嘴22，第二液體流經(jīng)過(guò)導(dǎo)管104被泵系統(tǒng)132汲取到再生單元32。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，管子30C(包括所示的旁路管子)被設(shè)計(jì)為其主要作用是在30A和30B內(nèi)產(chǎn)生相同的液位。一般而言，蓄水槽的兩部分最好具有不同的溫度。這必然導(dǎo)致干燥劑的濃度不同。然而，通常認(rèn)為最好在兩部分之間進(jìn)行一定的混合，此種混合可通過(guò)圖示的旁路管將水分從一部分汲取到另一部分來(lái)完成。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，維持一5℃或更大的溫差，視情況，維持一10℃或大于10℃或15℃或更高的溫差。因此，在本發(fā)明的一例示性實(shí)施例中，蓄水槽30A部分的溫度為30℃或更高，而蓄水槽30B部分的溫度為15℃或更低。
圖3A展示一不同結(jié)構(gòu)的再生單元32，其與除濕器部分的結(jié)構(gòu)類(lèi)似。此外，在圖3A中，任何部分都沒(méi)有海綿材料。此材料可添加到圖3A的實(shí)施例中或從圖2的實(shí)施例中略去并由圖3A的噴霧機(jī)構(gòu)代替。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例(適用于圖2或圖3A)中，沒(méi)有使用噴嘴。確切地說(shuō)，噴嘴被一滴液系統(tǒng)代替，液體自該滴液系統(tǒng)滴到纖維素海綿材料上持續(xù)地濕潤(rùn)海綿。此類(lèi)系統(tǒng)展示于(例如)上述第PCT/IL98/00552號(hào)專(zhuān)利申請(qǐng)案中。
現(xiàn)轉(zhuǎn)到圖3A，熱泵系統(tǒng)45從導(dǎo)管102中的干燥劑溶液內(nèi)抽取熱量并將其傳遞給導(dǎo)管104內(nèi)的干燥劑。除圖2所示實(shí)施例中包含的組件外，熱泵系統(tǒng)45還包括一任選熱交換器，其用于將某些熱量從離開(kāi)熱交換器104的制冷劑傳遞給再生空氣。視情況，壓縮機(jī)也可由再生空氣冷卻。然而，當(dāng)空氣很熱時(shí)，可使用再生器中未使用的額外空氣冷卻壓縮機(jī)和制冷劑?；蛘撸蓛H使用此空氣進(jìn)行此冷卻。
以這種方式冷卻制冷劑和/或壓縮機(jī)可從系統(tǒng)中去除額外的空氣，其允許制冷系統(tǒng)在較低溫度下運(yùn)行。在無(wú)額外冷卻的情況下運(yùn)行該系統(tǒng)可導(dǎo)致制冷劑在穩(wěn)定狀態(tài)下太熱而不能正常工作。
對(duì)進(jìn)入再生器的空氣的合成加熱提高了空氣從干燥劑去除水分的能力。熱泵45被設(shè)置為傳遞固定的熱量。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，通過(guò)控制兩股液體流之間傳熱量來(lái)決定濕度設(shè)定點(diǎn)。
假定進(jìn)入圖3A所示系統(tǒng)的除濕室12的空氣溫度為30℃、濕度為100％。進(jìn)一步假定從空氣去除的液體量在不降低溫度的情況下將其濃度降低至35％。在此種情形下，兩股干燥劑溶液流之間的傳熱量將等于從空氣中去除的水分蒸發(fā)的熱量，因此從室12落入蓄水槽20的干燥劑溶液的溫度與進(jìn)入室12的溶液的溫度相同，只是它已從空氣中吸收了一定的水分。
進(jìn)一步假定，再生器被設(shè)置為在同樣的溫度和濕度下從干燥劑溶液中去除相同數(shù)量的水分。這可能需要輸入熱量(除來(lái)自熱泵的可用熱量外)。
進(jìn)一步假設(shè)進(jìn)入除濕室的空氣具有較低的濕度，例如80％。就此濕度而言，去除的液體減少(因?yàn)樗秩コ嗜Q于濕度)并且離開(kāi)除濕室的干燥劑溶液溫度也因此而下降。然而，由于從除濕室進(jìn)入干燥劑溶液的水分減少，因此從再生器內(nèi)溶液中去除的水分也下降。這產(chǎn)生一種新的平衡，只有少量水分被去除且干燥劑溶液的溫度較低。溫度較低的干燥劑溶液可產(chǎn)生較冷的空氣。因此，離開(kāi)的空氣的溫度也降低。然而，相對(duì)濕度基本上保持不變。應(yīng)了解，輸入空氣溫度的降低具有基本相同的作用。
通常，系統(tǒng)是自調(diào)節(jié)的，除濕動(dòng)作在某一濕度水平時(shí)切斷。發(fā)生該切斷的濕度水平取決于噴嘴22噴出的溶液吸收水分的能力和其性能及噴嘴22噴出的溶液釋放水分的能力。
一般而言，隨著入口14處空氣濕度(相對(duì)濕度)的降低，除濕器從空氣中去除水分的能力也降低。因此，溶液每次通過(guò)導(dǎo)管102都受到冷卻，蓄水槽30B內(nèi)溶液中干燥劑的比例達(dá)到一定程度。同樣，隨著空氣中去除水分的減少，蓄水槽30A內(nèi)的溶液變得更濃并且從溶液中去除的水分也減少(所發(fā)生的僅是加熱溶液)。在某一點(diǎn)上，由于分別進(jìn)入除濕器室及再生器室的溶液與正常吸入及排出水分的空氣達(dá)到了平衡，因此溶液同時(shí)停止去除水分和吸收水分。
應(yīng)了解，該濕度點(diǎn)可通過(guò)改變導(dǎo)管102和104內(nèi)溶液之間的熱量傳遞量來(lái)調(diào)整。如果傳遞更多的熱量，除濕室內(nèi)的干燥劑變冷且再生室內(nèi)的干燥劑變熱。這提高了除濕室和再生器的水分轉(zhuǎn)移能力并且降低了濕度平衡點(diǎn)。由于從除濕器側(cè)汲取到再生器側(cè)的熱量減少，可產(chǎn)生一較高的濕度。另外，設(shè)定點(diǎn)在某種程度上取決于進(jìn)入再生器的空氣的相對(duì)濕度。
圖3A所示及上文所述的裝置使得離開(kāi)出口16的空氣干燥并且通常溫度低于進(jìn)入入口14的空氣。
有時(shí)，人們希望既加熱也除濕離開(kāi)出口16的空氣。使用圖3B所示裝置可實(shí)現(xiàn)此效果。除位于再生器入口處的熱交換器136被移動(dòng)到其出口處并表示為136′外，圖3B所示裝置與圖3A所示裝置相同。圖3B所示裝置可產(chǎn)生除濕的加熱空氣。
圖4A和圖4B展示另一不需要汲取干燥劑的除濕器200。除下面所述及槽30A與30B之間無(wú)干燥劑汲取外，它與圖3A和圖3B所示除濕器基本上相同。(圖4A和圖4B的布置稍微不同于圖3A和圖3B的布置。)發(fā)明者已驚訝地發(fā)現(xiàn)一適當(dāng)形狀和尺寸的孔(比如連接兩個(gè)貯槽的孔202)可提供一合適的通道，在兩個(gè)貯槽之間提供所需的轉(zhuǎn)移。
通常，在一如圖3或圖4所示的液體干燥劑系統(tǒng)中，貯槽30B(除濕室12的貯槽)可存貯多于貯槽30A(再生器32的貯槽)的額外水分。該額外的水分必須被轉(zhuǎn)移至貯槽30A或直接轉(zhuǎn)移至再生器以便從干燥劑中去除水分。另外，貯槽30B內(nèi)的干燥劑濃度大大低于貯槽30A內(nèi)的干燥劑濃度，并且貯槽30A內(nèi)干燥劑的比例必須持續(xù)增長(zhǎng)以保持較高的再生效率和干燥能力。
解決此問(wèn)題的一方法是使用單一泵，如圖2所示裝置。然而，這樣可導(dǎo)致除濕所用干燥劑與被再生干燥劑的溫度基本相同，因而造成效率損失。
在圖3A和圖3B所示除濕器中，兩個(gè)貯槽是分離的并且使用泵從一個(gè)貯槽向另一個(gè)貯槽轉(zhuǎn)移液體。這樣可在兩個(gè)貯槽之間并由此在再生器和除濕部分之間保持一個(gè)溫差。如上所述，管子30C的構(gòu)造僅允許兩個(gè)貯槽之間存在極小的液體轉(zhuǎn)移，從而保持一相對(duì)較高的溫差。
然而，由于干燥劑不可避免地從除濕部分轉(zhuǎn)移至再生器且水分從再生器轉(zhuǎn)移至除濕部分，因此圖3A和圖3B內(nèi)的液體轉(zhuǎn)移效率很低。另外，為了維持該溫差，還需在貯槽內(nèi)維持一個(gè)不期望的水分與干燥劑的平衡，雖然通過(guò)汲取可降低它。(再生器貯槽內(nèi)的干燥劑濃度高于除濕器部分貯槽內(nèi)的干燥劑濃度。)該兩種效應(yīng)均可導(dǎo)致除濕器兩個(gè)部分的效率降低。
圖4A和圖4B所示裝置可解決此問(wèn)題，其方法是以擴(kuò)散方式在兩個(gè)貯槽內(nèi)的液體之間轉(zhuǎn)移干燥劑和鹽而不是在兩個(gè)貯槽之間抽取干燥劑溶液。因此，在一凈基礎(chǔ)上，只有干燥劑鹽離子從再生器貯槽轉(zhuǎn)移到泵并且只有水分從除濕器貯槽轉(zhuǎn)移至再生器貯槽。
在本發(fā)明的例示性實(shí)施例中，在貯槽30A與貯槽30B之間設(shè)置有孔202。該孔的尺寸和位置要選擇恰當(dāng)，以在兩個(gè)貯槽之間轉(zhuǎn)移水和干燥劑鹽離子而不發(fā)生不期望的熱量傳遞，尤其是從較熱的蓄水槽到較冷的蓄水貯槽。實(shí)際上，孔的尺寸可以增大，以便在完全除濕時(shí)兩個(gè)貯槽之間的熱量流動(dòng)處在一可接受的水平。當(dāng)孔過(guò)大時(shí)，熱量似乎從較熱的再生器蓄水槽流到較冷的除濕器蓄水槽。不期望的熱量流動(dòng)可通過(guò)測(cè)定孔附近的溫度并與貯槽內(nèi)大量溶液的溫度進(jìn)行比較來(lái)測(cè)定。當(dāng)孔過(guò)大時(shí)，通常將有大量的熱量從槽30B流到30A。當(dāng)孔的尺寸過(guò)分減小時(shí)，離子的轉(zhuǎn)移減小并且整個(gè)效率降低。
應(yīng)了解，圖4A和圖4B所示實(shí)施例可提供與圖3A和圖3B所示實(shí)施例相同數(shù)量級(jí)的(或更大)的溫差。
雖然如上所述孔的尺寸可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，但在一例示性但非限定性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，孔的形狀為圓角矩形，其寬度為1-3厘米(最好為2厘米)，高度為1-10厘米，具體形狀取決于系統(tǒng)的能力。孔最好位于兩個(gè)蓄水槽之間隔板的底部，以便利用再生器蓄水槽內(nèi)蓄水槽底部處較高的鹽濃度。額外的高度允許系統(tǒng)在蓄水槽底部甚至發(fā)生結(jié)晶(可能阻塞孔)的極端條件下運(yùn)行。或者，該孔由一系列按高度分布的孔洞界定?；蛘撸摽子傻撞康囊粭l狹縫和其上方的間隔孔洞界定。在該些情況下，鹽離子的擴(kuò)散量取決于系統(tǒng)內(nèi)的液體量，而該液體量又取決于濕度。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)有較多水分時(shí)，液體增多并且水和離子流量(通過(guò)反方向擴(kuò)散)也增大。
應(yīng)了解，一個(gè)或多個(gè)孔的尺寸和位置取決于許多因素，并且上文給出的實(shí)例是以實(shí)驗(yàn)方式確定的。
應(yīng)注意有關(guān)圖4A和圖4B所示實(shí)施例的某些要點(diǎn)。當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到一穩(wěn)定狀態(tài)并且空氣條件穩(wěn)定時(shí)，有一凈水分從蓄水槽30B經(jīng)孔202流入蓄水槽30A。事實(shí)上，由于除濕器部分不斷給干燥劑添加水分并且再生器不斷從干燥劑中去除水分，該情況的發(fā)生在預(yù)料之中。在運(yùn)行過(guò)程中，蓄水槽30A中的離子濃度通常高于蓄水槽30B中的離子濃度。情況確實(shí)如此，因?yàn)樾钏?0A中的干燥劑不斷被濃縮而蓄水槽30B中的干燥劑不斷被稀釋。該濃度差導(dǎo)致離子經(jīng)孔202從蓄水槽30A向蓄水槽30B擴(kuò)散流動(dòng)。然而，該方向上溶液的流動(dòng)引發(fā)的離子從蓄水槽30B向蓄水槽30A的流動(dòng)平衡了該流動(dòng)。此情況導(dǎo)致不發(fā)生從一蓄水槽到另一蓄水槽的凈離子流動(dòng)。在輸入空氣的條件發(fā)生變化期間，可能有短暫的凈離子流動(dòng)。
在機(jī)器啟動(dòng)的瞬間，液體干燥劑溶液的總量因加入從空氣中去除的水分而增大，這意味著在此瞬間發(fā)生干燥劑從蓄水槽30B向蓄水槽30A的凈轉(zhuǎn)移，這使得在穩(wěn)定狀態(tài)下蓄水槽30B內(nèi)的干燥劑濃度低于蓄水槽30A中的干燥劑濃度。
在一實(shí)際系統(tǒng)中，穩(wěn)定狀態(tài)下蓄水槽30B內(nèi)干燥劑的溫度為15℃、濃度為25％(以鹽重量計(jì))。視情況，使用的鹽是氯化鋰，因?yàn)槁然囀且环N具有相對(duì)較高干燥能力的穩(wěn)定鹽。溴化鋰也是一種甚至更好的干燥劑，但穩(wěn)定性稍差。其它可使用的鹽包括氯化鎂、氯化鈣和氯化鈉。也可使用本項(xiàng)技術(shù)中已知的其它液體干燥劑。
蓄水槽30A內(nèi)的溫度和濃度分別為40℃和35％。應(yīng)了解，由于干燥劑的溫度較高，蓄水槽30A內(nèi)的濃度可高于(如果未結(jié)晶)蓄水槽30B內(nèi)的濃度。當(dāng)系統(tǒng)停止工作時(shí)，溫度和濃度立刻均衡。當(dāng)然，該些數(shù)據(jù)將主要依據(jù)被調(diào)節(jié)空氣的溫度和濕度及除濕器的“設(shè)定點(diǎn)”(由熱泵的設(shè)定決定)等因素而變化。
在本發(fā)明的例示性實(shí)施例中，除經(jīng)過(guò)孔外，兩個(gè)蓄水槽之間沒(méi)有任何物質(zhì)轉(zhuǎn)移，并且不使用泵進(jìn)行轉(zhuǎn)移。還應(yīng)注意，在不使用泵將液體從一側(cè)轉(zhuǎn)移至另一側(cè)的地方，如果存在一穩(wěn)定狀態(tài)，必須沒(méi)有凈離子流過(guò)該孔。
圖4C展示一個(gè)系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中可通過(guò)轉(zhuǎn)換閥門(mén)47和49的敞開(kāi)和關(guān)閉狀態(tài)提供圖4A或圖4B所示實(shí)施例。例如，如果打開(kāi)閥門(mén)47(即允許流動(dòng))并且關(guān)閉閥門(mén)49(不允許流動(dòng))，結(jié)果是圖4A的實(shí)施例；如果關(guān)閉閥門(mén)47并且打開(kāi)閥門(mén)49，結(jié)果是圖4B的實(shí)施例。因此，如果該些閥門(mén)是電動(dòng)的或液壓的，便可容易地在冷卻除濕器狀態(tài)與加熱除濕器狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換圖4C所示裝置，而且兩種轉(zhuǎn)換效率都較高。
應(yīng)了解，為避免重復(fù)，圖4C的方法僅展示用于圖4的實(shí)施例。應(yīng)了解，它也可應(yīng)用到圖3A、圖3B及圖2的實(shí)施例中。還應(yīng)了解，圖4C所示的閥門(mén)布局僅是例示性的。可使用大量不同的閥門(mén)布局以圖4C所示的方式轉(zhuǎn)換制冷劑的路徑。
圖5A至圖5C展示本發(fā)明的一實(shí)施例中一制冷系統(tǒng)500的三種狀態(tài)。該些附圖展示另一種連接圖4C所示系統(tǒng)組件的方法，該方法可提供一種可使用冷卻與除濕、加熱與除濕及加熱與潤(rùn)濕三種狀態(tài)的系統(tǒng)。圖5A-C未展示圖4C所示的所有組件，然而，相同的組件標(biāo)以相同的參考編號(hào)。圖中也展示了下文所述的附加組件。
圖4C和圖5A-5C中相同的制冷系統(tǒng)基本構(gòu)件模塊是壓縮機(jī)48、熱交換器136和136′、熱交換器36和46及膨脹閥56。圖4C所示閥門(mén)49和47及制冷劑管線由圖5A-5C所示結(jié)構(gòu)代替。系統(tǒng)的其余部分和圖4C所示上述組件的位置不需要改變。
除圖4C所示組件外，制冷系統(tǒng)500還包括一系列用于制冷劑的管子、一開(kāi)關(guān)502、一第二膨脹閥56′、四個(gè)單向閥504-507及兩個(gè)可轉(zhuǎn)換截止閥508和510。在每一附圖中，其中沒(méi)有液體流動(dòng)的管子部分用虛線表示。另外，流動(dòng)方向全部標(biāo)出。如上文中所述，打開(kāi)表示允許液體流過(guò)，關(guān)閉則表示不允許液體流過(guò)。
圖5A展示一個(gè)與圖4A所示配置在功能上完全相同的配置。在此實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)508關(guān)閉而開(kāi)關(guān)510打開(kāi)，因此制冷劑不流過(guò)熱交換器136′而是流過(guò)熱交換器136。如上所述，這樣可對(duì)被調(diào)節(jié)空氣進(jìn)行冷卻和除濕。在此配置中，熱交換器46是冷的，熱量從熱交換器46轉(zhuǎn)移至較熱的熱交換器36和136。
圖5B展示一與圖4B所示配置在功能上完全相同的第二配置。在此實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)510關(guān)閉而開(kāi)關(guān)511打開(kāi)，因此制冷劑不流經(jīng)熱交換器136而是流經(jīng)熱交換器136′。如上所述，這樣可對(duì)被調(diào)節(jié)空氣進(jìn)行加熱和除濕。在此配置中，熱交換器46是冷的，熱量從熱交換器46轉(zhuǎn)移至較熱的熱交換器36和136。
在圖5C中，開(kāi)關(guān)502的位置改變并且兩個(gè)開(kāi)關(guān)508和510均關(guān)閉。在此實(shí)施例中，制冷劑在管線520內(nèi)流動(dòng)并且膨脹閥工作。熱交換器46內(nèi)沒(méi)有液體流動(dòng)。制冷系統(tǒng)因而由熱交換器36、136和136′構(gòu)成。已調(diào)節(jié)空氣穿過(guò)“除濕室”12。然而，在未對(duì)該室進(jìn)行冷卻時(shí)，水分被添加到空氣中而不是從空氣中去除。潤(rùn)濕的空氣穿過(guò)熱交換器136′，從而產(chǎn)生了被加熱的除濕空氣。熱交換器36用于冷卻“再生器”32內(nèi)的干燥劑以使其從外部空氣中吸收水分。該水分被轉(zhuǎn)移至“除濕室”12并從“除濕室”12再轉(zhuǎn)移至已調(diào)節(jié)空氣。實(shí)際上，此熱交換器的功能與圖5A和圖5B中的配置完全顛倒。應(yīng)注意的是，在此配置中最冷的熱交換器是熱交換器36，熱量從該熱交換器傳遞至熱交換器136和136′。更應(yīng)注意的是，熱交換器136似乎與熱交換器36的功能相反，熱交換器36用來(lái)從外界空氣中去除熱量。然而，實(shí)際上，該過(guò)程旨在使熱量盡可能地返回?zé)峤粨Q器136′。另外，與所有的外部熱交換器一樣，它可在冷卻劑被送至膨脹閥之前從冷卻劑中去除盡可能多的熱量。
圖6展示一個(gè)與圖1類(lèi)似的圖，只是圖2-4所示的除濕系統(tǒng)由線3表示。該圖展示熱泵在除濕器側(cè)內(nèi)對(duì)干燥劑的冷卻僅導(dǎo)致空氣溫度發(fā)生微小變化。這意味著經(jīng)除濕器處理過(guò)的空氣既不需要空調(diào)冷卻(在現(xiàn)有技術(shù)的除濕系統(tǒng)中必須冷卻)也不需要像使用空調(diào)系統(tǒng)去除水分時(shí)那樣必須加熱。這樣可使空調(diào)系統(tǒng)以最佳方式工作，即從空氣中去除熱量，并同時(shí)免除空調(diào)系統(tǒng)因聯(lián)接一除濕器(例如由除濕器加熱進(jìn)入空調(diào)的空氣)而帶來(lái)的任何副作用。
圖7展示一用于控制除濕量的結(jié)構(gòu)1000。在低環(huán)境濕度場(chǎng)合下，當(dāng)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)的液位低于高環(huán)境濕度場(chǎng)合下系統(tǒng)內(nèi)的液位。在低環(huán)境濕度場(chǎng)合下，也希望減少?gòu)沫h(huán)境空氣中去除的水分。圖7所示結(jié)構(gòu)可用于提供自動(dòng)控制來(lái)達(dá)到該些目的。
除一種海綿狀材料(如圖2所示)代替圖4C所示的噴霧用于再生器外，圖7與圖4類(lèi)似。然而，并非室32的全部容積內(nèi)均充滿干燥劑。室32內(nèi)設(shè)置了一隔板1002，用來(lái)在液體干燥劑的液位高時(shí)將進(jìn)入的空氣導(dǎo)向干燥劑。當(dāng)干燥劑液位降至低于隔板的下邊沿時(shí)，由于通道1004的阻力很低，空氣繞過(guò)海綿從通道1004穿過(guò)。因此，除濕作用在不需要時(shí)被減弱。
類(lèi)似地，在再生室32中，當(dāng)液位高(高環(huán)境濕度)時(shí)，從系統(tǒng)中去除的水量增大，反之減小。
圖8是一帶有一分體空調(diào)器312的組合式除濕器/空調(diào)器系統(tǒng)310的方框圖，該分體空調(diào)器通常用于冷卻一封閉區(qū)域，例如一房屋內(nèi)的一大房間314。最簡(jiǎn)單形式的空調(diào)器312包括一房間空氣入口316，其將房間空氣經(jīng)導(dǎo)管318送入蒸發(fā)器320進(jìn)行冷卻。房間內(nèi)的空氣被風(fēng)扇322吸入蒸發(fā)器320并離開(kāi)蒸發(fā)器經(jīng)房間空氣出口324進(jìn)入房間314。
熱制冷劑被一壓縮機(jī)324壓縮(顯示在空調(diào)器312的外面部分)并被送至冷凝器328。被風(fēng)扇332吸進(jìn)冷卻入口330的外部空氣對(duì)冷凝器328進(jìn)行冷卻。熱空氣經(jīng)廢熱出口334離開(kāi)外面部分326。
經(jīng)冷卻并壓縮的制冷劑在膨脹器336內(nèi)膨脹后返回蒸發(fā)器320來(lái)冷卻房間空氣。
另外，空調(diào)器312包括一個(gè)新鮮空氣入口338，新鮮空氣經(jīng)過(guò)該入口被引入室內(nèi)。新鮮空氣的量通常由一百葉窗或擋板系統(tǒng)340、341控制?？梢罁?jù)所需新鮮空氣的量及比例控制形式設(shè)置一個(gè)或兩個(gè)百葉窗或一個(gè)或兩個(gè)擋板340、341。新鮮空氣與自房間內(nèi)抽出的空氣混合后送入蒸發(fā)器320。
如上所述，空調(diào)器312采用完全的常規(guī)設(shè)計(jì)。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，可使用其它合適類(lèi)型的空調(diào)系統(tǒng)。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，利用除濕器單元342來(lái)提高空調(diào)器的效率和冷卻能力。
在一簡(jiǎn)化方框圖中，除濕器342包括一個(gè)干燥單元344，該單元通過(guò)濕空氣入口346接收外部空氣并將已干燥空氣送出干空氣出口348。在單元344中，空氣穿過(guò)一由液體干燥劑或干燥劑溶液形成的霧或類(lèi)似形式進(jìn)行干燥。空氣中的水分被干燥劑吸收。在本發(fā)明的一例示性實(shí)施例中，干燥空氣出口348通過(guò)(例如)導(dǎo)管349與空調(diào)器312的新鮮空氣入口338相通。因?yàn)楦稍飭卧淖枇ο鄬?duì)較低，除空調(diào)器的風(fēng)扇332外，通常不需要空氣泵。然而，在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，也可設(shè)置一空氣泵。
吸收水分后的干燥劑被轉(zhuǎn)移至再生器350，干燥劑在該再生器中通過(guò)加熱去除水分而再生。在本發(fā)明的一例示性實(shí)施例中，該加熱(和帶走從干燥劑去除的水汽)是通過(guò)使熱空氣穿過(guò)干燥劑(視情況，干燥劑采用霧狀或其它細(xì)分離形式)來(lái)完成的。該熱且較干燥的空氣經(jīng)入口352進(jìn)入除濕器且經(jīng)出口354離開(kāi)。依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，將空調(diào)312的廢熱出口334與除濕器的入口352相連接即可方便高效地提供該熱空氣。由于再生器350內(nèi)的壓力降很低，視情況，除空調(diào)器312的風(fēng)扇332外，不需要風(fēng)扇或其它空氣泵來(lái)驅(qū)使空氣穿過(guò)再生器。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，雖然不需要額外的風(fēng)扇將空氣送入或排出除濕器，但如果方便，可設(shè)置此類(lèi)風(fēng)扇，以備(例如)將獨(dú)立的除濕器和空調(diào)如本文所述整合在一起。
視情況，空調(diào)器和除濕器可共用同一控制面板，通過(guò)該控制面板可控制空調(diào)器和除濕器，并視情況接通、關(guān)斷或調(diào)節(jié)上述全部功能。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，使用圖1-4所示系統(tǒng)之一作為除濕器342。在本發(fā)明的該些實(shí)施例中，圖4中的端口348對(duì)應(yīng)于圖1-4中的端口16，端口352對(duì)應(yīng)于端口60，端口346對(duì)應(yīng)于端口14及端口354對(duì)應(yīng)于端口62。更應(yīng)了解，圖7僅以非常簡(jiǎn)要的形式展示除濕器342，并且舉例而言，組件的位置可不同且許多組件在圖4中未示出。另外，圖4所示實(shí)施例中沒(méi)有圖7所示的泵。另外，圖4中未示出圖1-4所示熱泵，但該些熱泵最好設(shè)置在系統(tǒng)中。
系統(tǒng)310具有很多勝過(guò)現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。從圖4中可很容易地注意到，除濕器342可附加在作為一標(biāo)準(zhǔn)單元的空調(diào)器312上。原先由空調(diào)器以最低效的方式執(zhí)行的干燥輸入空氣的任務(wù)被移交給了更有效的除濕器，除濕器利用來(lái)自空調(diào)器的廢熱作為其主要能量(僅需要在干燥器344與再生器350之間轉(zhuǎn)移干燥劑的能量)。因?yàn)椴辉傩枰獙?duì)空氣進(jìn)行干燥，空調(diào)系統(tǒng)的冷卻能力提高了。與標(biāo)準(zhǔn)空調(diào)系統(tǒng)相比，組合式裝置的效率實(shí)際上隨溫度的升高而提高。盡管可使用空調(diào)冷卻所有空氣時(shí)產(chǎn)生的熱量，但除濕器只干燥部分空氣，即進(jìn)入室內(nèi)的空氣。該差額意味著空調(diào)器的排氣通常很容易滿足除濕器的加熱需要。
另外，雖然空調(diào)系統(tǒng)通常不適宜用于高濕度低溫度場(chǎng)合，但本發(fā)明的系統(tǒng)在該些場(chǎng)合下同樣有效。
對(duì)于同樣的室內(nèi)空氣質(zhì)量，上述組合裝置的冷卻能力和效率分別比單獨(dú)的空調(diào)提高60％和30％。
本文已結(jié)合具體的非限定性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明。然而，所屬技術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)人員可聯(lián)想出本發(fā)明權(quán)利要求所定義的本發(fā)明空氣調(diào)節(jié)和除濕的其它組合。例如，在圖2中，熱量從貯槽內(nèi)的液體干燥劑中去除。但也可選擇從正轉(zhuǎn)移至干燥室的液體干燥劑中去除熱量。在圖3和圖4中，從正在轉(zhuǎn)移至干燥室的液體干燥劑中汲取熱量。但也可選擇從接收干燥室載液的貯槽內(nèi)的液體干燥劑中去除熱量。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，在除濕室或再生室內(nèi)設(shè)置有一個(gè)或兩個(gè)制冷劑/干燥劑熱交換器。
圖2展示一個(gè)不同于圖3和圖4的再生器類(lèi)型。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，再生器類(lèi)型可互換。圖2展示熱量被熱泵傳遞給再生室內(nèi)的液體?；蛘呋蛄硗猓蓪崃總鬟f給正被輸送至再生室的液體干燥劑(如圖3和圖4所示)。最后，盡管圖中未顯示，對(duì)于圖3和圖4來(lái)說(shuō)，熱量也可傳遞給槽30A內(nèi)的液體。
另外，雖然在例示性實(shí)施例中展示了許多特性，但某些特性是期望的而不是必需的。例如，在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，雖然圖中顯示熱交換器136和136′的位置在再生器的入口處和除濕器的出口處，但空氣/制冷劑冷卻器可以在系統(tǒng)的其它位置，盡管圖中所示與該些位置相關(guān)的某些特性可能喪失。
權(quán)利要求中使用的術(shù)語(yǔ)“包含”、“包括”或“具有”或其時(shí)態(tài)變化均表示“包括但不限于”。
權(quán)利要求
1.一種用于調(diào)節(jié)空氣的裝置，其包括大量液體干燥劑；一除濕器部分，其中被調(diào)節(jié)空氣與該液體干燥劑的第一部分相接觸；一再生器部分，其中外部空氣與該液體干燥劑的第二部分相接觸；和一制冷系統(tǒng)，其具有與該液體干燥劑的第一部分相關(guān)聯(lián)的一第一熱交換器、與該液體干燥劑的第二部分相關(guān)聯(lián)的一第二熱交換器和不與該液體干燥劑接觸的一第三熱交換器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中該第三熱交換器位于該除濕器部分的一已調(diào)節(jié)空氣出口處，以便加熱該已調(diào)節(jié)空氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中該第三熱交換器位于該再生器部分的一入口處，以便在外部空氣進(jìn)入該再生器前加熱外部空氣。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中該第一熱交換器的溫度低于該第二熱交換器的溫度。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中該制冷系統(tǒng)用于將熱量從該第一熱交換器傳遞至該第二熱交換器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中該制冷系統(tǒng)包含一個(gè)壓縮機(jī)和在該些配置的熱交換器之間的導(dǎo)管，以使熱量從該第一熱交換器傳遞至該第二熱交換器。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的裝置，其包括一用于水分子的導(dǎo)管，其中該裝置被設(shè)置為在除濕器部分內(nèi)對(duì)被調(diào)節(jié)空氣進(jìn)行除濕并且其中從除濕器去除的水分被轉(zhuǎn)移至再生器內(nèi)的外部空氣中，該水分經(jīng)過(guò)該導(dǎo)管被轉(zhuǎn)移至再生器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中該除濕器與該再生器之間沒(méi)有液體干燥劑汲取。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其包括一個(gè)用于在該除濕器與該再生器之間汲取液體干燥劑的泵。
10.一種用于調(diào)節(jié)空氣的裝置，其包括大量液體干燥劑；一第一空氣-干燥劑接觸空間，其中被調(diào)節(jié)空氣與該液體干燥劑的第一部分相接觸；一第二空氣-干燥劑接觸空間，其中外部空氣與該液體干燥劑的第二部分相接觸；至少一液體干燥劑導(dǎo)管，其用于至少保證該第一與該第二空間之間的水分轉(zhuǎn)移；和一制冷系統(tǒng)，其包括與該液體干燥劑的第一部分相關(guān)聯(lián)的一第一熱交換器；與該液體干燥劑的第二部分相關(guān)聯(lián)的一第二熱交換器；一位于能與離開(kāi)該第一空氣-干燥劑接觸空間的該已調(diào)節(jié)空氣進(jìn)行熱交換位置處的第三熱交換器；和連接該制冷系統(tǒng)各組件的制冷劑導(dǎo)管。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其還包括一第四熱交換器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中該第四熱交換器裝置位于可在該外部空氣進(jìn)入該再生器前與其進(jìn)行熱交換的位置，以便加熱該外部空氣。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的裝置，其中該制冷劑導(dǎo)管具有一個(gè)允許多種流動(dòng)配置的可控配置，每一該配置均在該制冷系統(tǒng)的該些組件之間提供一不同的制冷劑路徑。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中該配置由閥門(mén)選擇。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的裝置，其中該多種配置包括一熱量自該第一熱交換器轉(zhuǎn)移至該第二和第三熱交換器以加熱該已調(diào)節(jié)空氣的第一配置。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中該第二熱交換器內(nèi)的該制冷劑的溫度高于該第一熱交換器內(nèi)的該制冷劑的溫度。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的裝置，其中該第三熱交換器內(nèi)的該制冷劑的溫度高于該第一熱交換器內(nèi)的該制冷劑的溫度。
18.根據(jù)權(quán)利要求15至17中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中對(duì)于該第一配置，該第四熱交換器內(nèi)沒(méi)有制冷劑流動(dòng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求13至15中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中該多種配置包括一熱量自該第一熱交換器轉(zhuǎn)移至該第二和第四熱交換器的第二配置。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中該第二熱交換器內(nèi)的該制冷劑的溫度高于該第一熱交換器內(nèi)的該制冷劑的溫度。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的裝置，其中該第四熱交換器內(nèi)的該制冷劑高于該第一熱交換器內(nèi)的該制冷劑的溫度。
22.根據(jù)權(quán)利要求19至21中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中對(duì)于該第二配置，該第三熱交換器內(nèi)沒(méi)有制冷劑流動(dòng)。
23.根據(jù)權(quán)利要求13-15中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中該多種配置包括一熱量自該第二熱交換器轉(zhuǎn)移至該第三熱交換器的第三配置。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其中對(duì)于該第三配置，該第三熱交換器內(nèi)的該制冷劑的溫度高于該第二熱交換器內(nèi)的該制冷劑的溫度。
25.根據(jù)權(quán)利要求23或24所述的裝置，其中對(duì)于該第三配置，熱量自該第二熱交換器轉(zhuǎn)移至該第四熱交換器。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的裝置，其中對(duì)于該第三配置，該第四熱交換器內(nèi)的該制冷劑的溫度高于該第二熱交換器內(nèi)的該制冷劑的溫度。
27.根據(jù)權(quán)利要求23至26中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中對(duì)于該第三配置，該第一熱交換器內(nèi)沒(méi)有制冷劑流動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種用于調(diào)節(jié)空氣的裝置，其包括大量液體干燥劑(28)；一個(gè)除濕器部分(12)，被調(diào)節(jié)空氣在其中與液體干燥劑的第一部分相接觸；一個(gè)再生器部分(32)，外部空氣在其中與液體干燥劑的第二部分相接觸；一個(gè)制冷系統(tǒng)(45)，其具有與液體干燥劑的第一部分相關(guān)聯(lián)的第一熱交換器(46)、與液體干燥劑的第二部分相關(guān)聯(lián)的第二熱交換器(36)和不與液體干燥劑接觸的第三熱交換器(136)。
文檔編號(hào)F24F3/153GK1633575SQ01823142
公開(kāi)日2005年6月29日 申請(qǐng)日期2001年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月21日
發(fā)明者M·?？耸? D·?？耸? T·?？耸?申請(qǐng)人:德瑞艾克有限公司