除濕方式的制作方法
專利名稱:除濕方式的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:本發(fā)明涉及一種以蒸發(fā)器將室內(nèi)的空氣冷卻并除濕的除濕方法,詳言之,是關(guān)于與現(xiàn)有的除濕方法比較,可大幅度提高除濕量的除濕方法。
背景技術(shù):現(xiàn)有的除濕機(jī)的除濕方法有冷卻式、壓縮式、吸收式、以及吸附式等各種方式。其中,冷卻式也稱為直膨線圈式,其原理是以壓縮式冷凍機(jī)冷卻空氣,使飽和水蒸氣壓下降,令空氣中的水分凝結(jié)而達(dá)除濕的目的。此種方式,因有設(shè)備低廉的優(yōu)點(diǎn),所以廣泛運(yùn)用于家庭用除濕機(jī)或是業(yè)務(wù)用除濕機(jī)上。
如第5圖所示,現(xiàn)有的冷卻式除濕機(jī)具有配置于上風(fēng)側(cè)的蒸發(fā)器1、配置于下風(fēng)側(cè)的凝結(jié)器2、以及形成從蒸發(fā)器1流向凝結(jié)器2的空氣流的送風(fēng)機(jī)(未圖示),其一般的構(gòu)造是以蒸發(fā)器1將室內(nèi)的空氣冷卻并除濕后,再以凝結(jié)器2將此空氣重新加熱。
通常,除濕量可由第6圖所示的濕空氣線圖求得。例如,以蒸發(fā)器1冷卻圖中I點(diǎn)所示標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)(溫度27℃,相對(duì)濕度60%)的空氣,而其出口的空氣為O點(diǎn)(溫度17℃)時(shí),其除濕量可由X1-X2=3.67g/kg(DR)算出。
另外,連接I點(diǎn)及O點(diǎn)的直線稱為空氣操作線,再沿著延長(zhǎng)線前溯,即可與飽和溫度曲線相接,此時(shí)的溫度F(于本例中為10℃),一般稱作裝置的露點(diǎn)溫度(蒸發(fā)溫度)。此一露點(diǎn)溫度(蒸發(fā)溫度)越低,前述的O點(diǎn)溫度越會(huì)下降,即可得較大的除濕量。
再者,也可由此濕空氣線圖求得裝置的顯熱比(SHFSensibleHeatFactor)。顯熱比為冷卻某一空間時(shí),其顯熱量占全熱量的比例,顯熱比=顯熱量QS/(顯熱量QS+潛熱量QL)。顯熱量QS為使空氣的溫度改變所需的熱量,而潛熱量QL為使空氣中的水分凝結(jié)所需的熱量。因此如前述例子的情形中,顯熱比約為0.54,空氣所具有的熱量中,使溫度改變的所需熱量(顯量QS)占全體熱量的54%,而剩余的46%則為產(chǎn)生濕氣的潛熱量QL。
如以前述的現(xiàn)有的冷卻式除濕方法所得的可能到達(dá)的最低露點(diǎn)溫度,由濕空氣線圖可知,約為5℃左右,無(wú)法達(dá)到0℃以下。如果空氣操作線偏離飽和溫度曲線,運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)(冷凍循環(huán))會(huì)呈現(xiàn)不穩(wěn)定。為了使冷卻式的除濕方式可增加除濕量,其條件為使裝置的最低露點(diǎn)溫度下降、增加欲從空氣中所取得的潛熱量(QL)、以及使顯熱比(SHF)降低。但是,熱交換器(蒸發(fā)器1、凝結(jié)器2)的配置如果和前述的除濕方法一樣,則裝置的最低露點(diǎn)溫度降至5℃以下是不可能的。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于前述的各項(xiàng)問(wèn)題而開(kāi)發(fā)的,其目的是提供一種使裝置的最低露點(diǎn)溫度下降至0℃附近,以增加除濕量的除濕方法。
本發(fā)明的除濕方法是從上風(fēng)側(cè)將蒸發(fā)器、凝結(jié)器依序配置,將空氣流以前述蒸發(fā)器冷卻至露點(diǎn)溫度,并除去水分后,再將該空氣流以前述凝結(jié)器再加熱至預(yù)定溫度的除濕方法,特征在于將前述空氣流中的水分滴狀凝結(jié)用前述蒸發(fā)器的表面而獲得除濕。
現(xiàn)有的除濕方法中,凝結(jié)液(空氣中的水分)會(huì)呈膜狀覆蓋于蒸發(fā)器的表面(凝結(jié)面)上,而呈膜狀凝結(jié),由于凝結(jié)面的傳熱是透過(guò)此液膜而進(jìn)行的,所以此液膜會(huì)成為較大的傳熱抗體。相對(duì)于此點(diǎn),本發(fā)明藉由將空氣中的水分如凝結(jié)液滴狀覆蓋于凝結(jié)面的形態(tài)凝結(jié),與膜狀凝結(jié)比較下,空氣流與凝結(jié)面直接接觸的面積部分增大,而提高了熱貫流率(熱傳導(dǎo)率)。
因此,于本發(fā)明中,因熱貫流率的提升而促進(jìn)水分的凝結(jié),使空氣流中所截取的潛熱量增大,而有露點(diǎn)溫度降低的結(jié)果。因此,可使露點(diǎn)溫度下降至0℃左右,達(dá)到除濕量大幅提升的可能。
為使空氣中的水分滴狀凝結(jié)于蒸發(fā)器的表面上,于蒸發(fā)器的上風(fēng)側(cè)配置由凝結(jié)器所分割構(gòu)成的預(yù)熱器,藉由此預(yù)熱器,使通過(guò)蒸發(fā)器的空氣溫度上升較為理想。如此,凝結(jié)器的凝結(jié)負(fù)荷會(huì)被減低,而隨著凝結(jié)溫度的降低,蒸發(fā)溫度也跟著下降。所以,空氣流與蒸發(fā)器表面間的溫度差會(huì)加大,促使水分滴狀凝結(jié),達(dá)到除濕量增大的效果。
藉由將上述預(yù)熱器、蒸發(fā)器以及凝結(jié)器配置成使顯熱比小于0.5的結(jié)構(gòu),即可促使空氣流的滴狀凝結(jié)化。
圖1是用本發(fā)明的實(shí)施例說(shuō)明除濕方法的、熱交換器的側(cè)面圖。
圖2是說(shuō)明圖1的配管系統(tǒng)圖。
圖3是說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的露點(diǎn)溫度(蒸發(fā)溫度)的濕空氣線圖。
圖4是說(shuō)明適用本發(fā)明的除濕機(jī)與現(xiàn)有除濕機(jī)的除濕量比較圖。
圖5是說(shuō)明現(xiàn)有除濕方法的各熱交換器的配置圖。
圖6是說(shuō)明除濕方法的露點(diǎn)溫度(蒸發(fā)溫度)的濕空氣線圖。
具體實(shí)施例方式
以下參照?qǐng)D示詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1揭示本發(fā)明的實(shí)施例。本實(shí)施例中,采用從上風(fēng)側(cè)以垂直方向依序豎立配置預(yù)熱凝結(jié)器11、蒸發(fā)器12以及再熱凝結(jié)器13的構(gòu)成方式,對(duì)室內(nèi)空氣進(jìn)行除濕。另外,雖然未標(biāo)示于圖中,但是于再熱凝結(jié)器13的下風(fēng)側(cè)配置有可用以形成從預(yù)熱凝結(jié)器11流向再熱凝結(jié)器13的空氣流的送風(fēng)機(jī)。另外,圖中符號(hào)14為遮斷空氣通過(guò)的擋板。
預(yù)熱凝結(jié)器11與再熱凝結(jié)器13,是由將一臺(tái)凝結(jié)器分割成兩部分,各自配置于蒸發(fā)器12的上風(fēng)側(cè)以及下風(fēng)側(cè),所以如第2圖所示,對(duì)于來(lái)自壓縮機(jī)27的冷媒流,是呈并列的關(guān)系。另外,第2圖中的符號(hào)32為用于調(diào)整冷媒流量的毛細(xì)管(capillarytube)。
預(yù)熱凝結(jié)器11、蒸發(fā)器12以及再熱冷凝結(jié)器13分別具有相同的構(gòu)造,其構(gòu)造為由等距配置的多片散熱片111、121、131,以及以貫穿前述散熱片的方式配置的冷媒循環(huán)管112、122、132所構(gòu)成。
本實(shí)施例中,與參照?qǐng)D6所說(shuō)明的現(xiàn)有除濕機(jī)的蒸發(fā)器1的面積相比較,蒸發(fā)器12的面積較小。此蒸發(fā)面積如以循環(huán)管122在U型(ヘアピン)部位的數(shù)目做比較,本實(shí)施例的蒸發(fā)器12為兩支,而現(xiàn)有的蒸發(fā)器1為七支,由此可知本實(shí)施例蒸發(fā)器12的面積為現(xiàn)有蒸發(fā)器1面積的三點(diǎn)五分之一。
其次,說(shuō)明關(guān)于本實(shí)施例的作用。
藉由未示于圖中的送風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng),室內(nèi)的空氣會(huì)被導(dǎo)向預(yù)熱凝結(jié)機(jī)11中,于此上升至預(yù)定溫度(本實(shí)施例為5℃)的空氣以蒸發(fā)器12冷卻而除去水分后,再藉由后段的再熱凝結(jié)器13再次加熱至預(yù)定溫度后,排入室內(nèi)。
本實(shí)施例中,藉由通過(guò)預(yù)熱凝結(jié)器11,空氣以被加溫至既定溫度狀態(tài)與蒸發(fā)器12的表面接觸,所以與沒(méi)有預(yù)熱凝結(jié)器11的情況比較,會(huì)以較大的溫差與蒸發(fā)器12的表面接觸。另外,由于凝結(jié)器的分割配置,凝結(jié)溫度會(huì)降低,露點(diǎn)溫度(蒸發(fā)溫度)也會(huì)下降?;谝陨系脑?,可促進(jìn)水分的滴狀凝結(jié),從空氣中取得的潛熱量增加,而達(dá)到提高除濕量的目的。
以圖3所示的濕氣線圖來(lái)說(shuō)明露點(diǎn)溫度的下降。例如室內(nèi)的空氣位于標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)(溫度27℃、相對(duì)濕度60%)時(shí),由預(yù)熱凝結(jié)器11預(yù)熱至32℃后,蒸發(fā)器12會(huì)將其冷卻,但此時(shí)的操作線是于0℃以下(本案例為-1℃)與飽和溫度曲線相接,而此溫度即成為露點(diǎn)溫度(蒸發(fā)溫度)。
由此濕氣線圖不能顯示出裝置的顯熱比(SHF)。但是,如后所述,藉由裝置的蒸發(fā)溫度(露點(diǎn)溫度)、除濕量、以及壓縮機(jī)能力表的計(jì)算,即可以算出顯熱比。
以標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)(27℃,相對(duì)濕度60%)為基準(zhǔn),藉由預(yù)熱凝結(jié)器11而導(dǎo)致的空氣上升溫度與最低到達(dá)蒸發(fā)溫度間的關(guān)系是例示于表1上。如將預(yù)熱凝結(jié)器的凝結(jié)溫度設(shè)定于使空氣溫度能上升3℃以上(例如40℃),即可得到-1℃的最低到達(dá)蒸發(fā)溫度。
再者,于本實(shí)施例中,由于將現(xiàn)有的凝結(jié)器2(參照?qǐng)D5)分割成預(yù)熱凝結(jié)器11與再熱凝結(jié)器13后再分別配置,所以其凝結(jié)能力較現(xiàn)有的凝結(jié)器1的凝結(jié)能力增加,而且,可在不會(huì)使壓縮機(jī)27能力下降的條件下減低凝結(jié)負(fù)荷以降低凝結(jié)壓力(凝結(jié)溫度)(本實(shí)施例為40℃),故可達(dá)到不使冷凍能力下降而提高除濕量的效果。同時(shí),由于凝結(jié)負(fù)荷的減低,也可抑制周圍溫度的上升。
以前述說(shuō)明的方式所構(gòu)成的除濕機(jī),相對(duì)于沒(méi)有調(diào)整溫度濕度的組裝式倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行除濕,其除濕量與現(xiàn)有家庭用除濕機(jī)的比較是顯示于圖4上。其中,實(shí)線表示本發(fā)明機(jī)器,而單點(diǎn)劃線代表現(xiàn)有的機(jī)器。
圖中,A1點(diǎn)及A2點(diǎn)分別表示于溫度22.5℃、相對(duì)濕度47.6%時(shí)的本發(fā)明機(jī)器與現(xiàn)有機(jī)器的數(shù)據(jù)。如比較其除濕量,現(xiàn)有機(jī)器為190cc/h,本發(fā)明機(jī)器為300cc/h,是現(xiàn)有機(jī)器的1.58倍。如欲求得本發(fā)明機(jī)器的顯熱比(SHF),將現(xiàn)有機(jī)器的顯熱比(QS)設(shè)為0.54時(shí)(前述),則QL為0.46,所以由0.46×1.58=0.73,可得知本發(fā)明機(jī)器的顯熱比為0.27。
再者,圖中,B1與B2分別表示溫度24.5℃,相對(duì)濕度93.3%時(shí),本發(fā)明機(jī)器與現(xiàn)有機(jī)器的數(shù)據(jù)。如比較其除濕量,現(xiàn)有機(jī)器為520cc/h,本發(fā)明機(jī)器則為950cc/h,是現(xiàn)有機(jī)器的1.8倍。而欲求得本發(fā)明機(jī)器的顯熱比(SHF),將現(xiàn)有機(jī)器的顯熱比(QS)設(shè)為0.54,則QL為0.46,所以由0.46×1.8=0.83可得知本發(fā)明機(jī)器的顯熱比為0.17。
另外,圖中,C1點(diǎn)及C2點(diǎn)分別表示于溫度27℃、相對(duì)濕度60%時(shí),也就是于標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)上,本發(fā)明機(jī)器以及現(xiàn)有機(jī)器的除濕量??墒牵⑽从诖它c(diǎn)上實(shí)際加以測(cè)試,所以無(wú)法知其詳細(xì)數(shù)據(jù),但是可以推定本發(fā)明機(jī)器較現(xiàn)有機(jī)器多約兩倍的除濕量。因此,與前述A1及B1的情形一樣,本發(fā)明機(jī)器的顯熱比為0.5以下。
于本實(shí)施例中,蒸發(fā)器12的面積為現(xiàn)有蒸發(fā)器1的二點(diǎn)五分之一,而且,如前所述,本發(fā)明機(jī)器的除濕量約為現(xiàn)有機(jī)器的兩倍,所以如假設(shè)除濕水均勻地以膜覆蓋于往現(xiàn)有機(jī)器的蒸發(fā)器1表面上,則本實(shí)施例的蒸發(fā)器12的除濕水膜厚度為現(xiàn)有蒸發(fā)器1除濕水膜厚的7倍左右。因此,7倍左右于現(xiàn)有機(jī)器的水膜,呈現(xiàn)水滴較為可能。所以,也可說(shuō),本實(shí)施例是將空氣中的水分以滴狀凝結(jié)的形態(tài)來(lái)除濕。
而,由于凝結(jié)溫度及蒸發(fā)溫度的下降,冷媒的比容積會(huì)增大,可促使冷媒的循環(huán)量的降低,使消耗的電力減少與蒸發(fā)器12的小型化,而達(dá)到除濕機(jī)全體小型化的目標(biāo)。另外,依本實(shí)施例,蒸發(fā)面積(容量)比現(xiàn)有小,但是卻可提高除濕量。
于此,依蒸發(fā)器理論設(shè)計(jì)式,本發(fā)明蒸發(fā)器12與現(xiàn)有蒸發(fā)器1的容量關(guān)系,可由下列計(jì)算式確認(rèn)。
Qe=K·F·td…(1)Qe蒸發(fā)器的冷卻能力(kcal/h)K蒸發(fā)器的熱貫流率(kcal/℃m2h)F蒸發(fā)器的表面積(m2)td=(ta+tb)/2-te……(2)ta蒸發(fā)器入口的空氣溫度(℃)tb蒸發(fā)器出口的空氣溫度(℃)te蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度(℃)以本發(fā)明機(jī)器的設(shè)計(jì)條件而言,是使用與現(xiàn)有機(jī)器相同的壓縮機(jī),而冷卻能力也幾乎相同。
以Qe1為現(xiàn)有蒸發(fā)器的冷卻能力,而本發(fā)明蒸發(fā)器的冷卻能力為Qe2時(shí),則Qe1=Qe2。
關(guān)于現(xiàn)有蒸發(fā)器的熱貫流率K1與本發(fā)明蒸發(fā)器的熱貫流率K2的關(guān)系,由于K1為膜狀凝結(jié)時(shí)的熱貫流率,K2為滴狀凝結(jié)時(shí)的熱貫流率,所以K1<K2。
由(2)式中,如現(xiàn)有機(jī)器td1=(ta1+tb1)/2-te1,而本發(fā)明機(jī)器td2=(ta2+tb2)/2-te2,而ta1=27℃、ta2=32℃、tb1=17℃、tb2=14℃、te1=10℃、te2=7℃時(shí),則td1=12℃、td2=16℃,而呈td1<td2的關(guān)系。
所以,從Qe1=Qe2、K1<K2、td1<td2的關(guān)系中,蒸發(fā)器的表面積F,可由(1)式得F1>F2,所以結(jié)論為本發(fā)明機(jī)器的蒸發(fā)器容量必須比現(xiàn)有機(jī)器蒸發(fā)器的容量小。
以上,是關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施例加以說(shuō)明,但是,本發(fā)明并不限于此,而可利用本發(fā)明技術(shù)思想為基礎(chǔ)作各種不同的變化。
例如于前述的實(shí)施例中,為了使空氣中的水分滴狀凝結(jié),蒸發(fā)器12的蒸發(fā)溫度下降方法,是采用減少蒸發(fā)器12的容量的方法,但是,利用送風(fēng)機(jī)使風(fēng)量較現(xiàn)有為低的方法來(lái)代替時(shí),也可使蒸發(fā)溫度下降。
另外,于上述的實(shí)施例中,雖然使用毛細(xì)管32作為冷媒流量調(diào)整的機(jī)構(gòu),但是,為了使蒸發(fā)溫度的下降能確實(shí)進(jìn)行冷媒的流量調(diào)整,也可以電子膨脹閥代替毛細(xì)管32。
如前所述,依照本發(fā)明的除濕方法,藉由使空氣中的水分呈滴狀凝結(jié),令蒸發(fā)器的熱貫流率提升,使其從空氣中取得的潛熱量增大,而達(dá)到大幅度提升除濕量的目的。
依本發(fā)明第二方面的發(fā)明,使空氣流與蒸發(fā)器表面間的溫度差增大,促進(jìn)水分的滴狀凝結(jié),同時(shí),凝結(jié)溫度亦與蒸發(fā)溫度同時(shí)下降,即可提升冷凍能力,也就是可促使除濕量增加。再者,由于凝結(jié)負(fù)荷的減低,而得以抑制周圍溫度的上升,也會(huì)使冷媒循環(huán)量減少,而得以使熱交換器小型化,并且減少耗用電力。
依本發(fā)明第三方面的發(fā)明,使蒸發(fā)器的熱貫流率向上提升,促進(jìn)水分的滴狀凝結(jié),達(dá)到除濕量提高的目的。
權(quán)利要求
1.一種除濕方法,是從上風(fēng)側(cè)按順序配置蒸發(fā)器以及凝結(jié)器,以前述蒸發(fā)器將空氣流冷卻至露點(diǎn)溫度以除去水分后,再以前述凝結(jié)器將此空氣流再加熱至預(yù)定溫度,其特征在于使前述空氣流中的水分滴狀凝結(jié)于前述蒸發(fā)器的表面而除濕。
2.如權(quán)利要求1所述的除濕方法,其中,于前述蒸發(fā)器的上風(fēng)側(cè),配置由前述凝結(jié)器所分割構(gòu)成的預(yù)熱器,藉由該預(yù)熱器使通過(guò)前述蒸發(fā)器的空氣流溫度上升。
3.如權(quán)利要求2所述的除濕方法,其中,將前述預(yù)熱器、前述蒸發(fā)器以及前述凝結(jié)器配置成使顯熱比小于0.5。
全文摘要
本發(fā)明提供一種使裝置的最低露點(diǎn)溫度下降至0℃附近,使除濕量增大的除濕方法,是將預(yù)熱凝結(jié)器(11)、蒸發(fā)器(12)以及再熱凝結(jié)器(13)配置成使顯熱比小于0.5的情況,使空氣中的水分滴狀凝結(jié)于蒸發(fā)器(12)的表面而除濕。這樣可以在降低凝結(jié)器的凝結(jié)負(fù)荷,降低凝結(jié)溫度的同時(shí),降低蒸發(fā)溫度。因此,使空氣流與蒸發(fā)器表面之間的溫度差加大,促進(jìn)水分的滴狀凝結(jié),謀求除濕量提高。
文檔編號(hào)F24F1/02GKSQ
公開(kāi)日2004年3月17日申請(qǐng)日期2002年4月15日優(yōu)先權(quán)日2000年10月19日
發(fā)明者佐藤近義申請(qǐng)人:佐藤近義