CN100551480C - 除湿系统 - Google Patents

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Abstract

提供一种除湿系统，其通过将热泵或热管作为再生空气的加热源而利用，可以求得节能。除湿系统(10)具有除湿转子(12)，并向该除湿转子(12)的除湿区域(A)供给给气空气而进行除湿处理，并向除湿转子(12)的再生区域(B)供给再生空气从而求得除湿部件(14)的再生。在再生空气流动的再生路线(26)上设置热泵(30)的冷凝器(34)，通过该冷凝器(34)加热再生空气。

Description

除湿系统
技术领域
本发明是关于除湿系统，尤其涉及在制造锂离子电池的净化室或者需要低湿度环境的工业用设备等中使用的除湿系统。
背景技术
在工业用设备、净化室设备中，吸收大量的空气、通过冷却线圈等调节湿度、并向被空调室供给。因此，在夏季等的空气湿度高时的季节，有所谓增大冷却线圈的冷热源的负荷的问题。所以，在工业用设备、净化室设备中，为了减小空气的内热负荷，作为空调机使用干式除湿装置。
干式的除湿装置，具有保持沸石(zeolite)、硅胶等的除湿部件的除湿转子，并通过使该除湿转子旋转，给气空气的流路和再生空气流路相互地通过除湿部件。通过使给气空气通过除湿转子的除湿部件而被除湿，并向低露点室(被空调室)给气。另一方面，通过使再生空气通过除湿转子的除湿部件，使由除湿部件吸附的水分脱落，恢复除湿性能。由此，可以进行连续的除湿运行。
在专利文献1中，公开了向除湿转子供给低露点室内的空气的一部分的除湿系统。根据该除湿系统，通过利用低露点室内的空气而进行除湿，可以降低关于除湿的运行成本。
专利文献1：特开2000-70657号公报
但是，上述的除湿系统有下述的缺点：由于通过电加热器加热再生空气，消耗能量的量较大，运行成本较高。
发明内容
本发明鉴于上述问题，其目的是提供一种可以求得节能化的除湿系统。
为了达成上述目的，技术方案1记载的发明是一种除湿系统，该除湿系统具备除湿装置，而所述除湿装置包括：配置在向低露点室供给的给气空气的流路上并通过除湿部件对所述给气空气进行除湿的除湿区域、和向所述除湿部件通过再生空气而使该除湿部件再生的再生区域，其特征在于，所述除湿系统具有分流路线和热泵的冷凝器，所述分流路线使所述给气空气分流并通过所述除湿部件，再将通过该除湿部件的空气作为再生空气向所述再生区域送气，所述热泵的冷凝器设置在所述除湿部件的上游侧的所述分流路线上，并加热再生空气。
根据技术方案1记载的发明，由于使用热泵对再生空气进行加热，与使用电加热器进行加热的情况比，可以大幅度提高能量效率，并可以降低运行成本。
技术方案2记载的发明是技术方案1的发明，其特征在于，用转子保持所述除湿部件，并使所述除湿区域和所述再生区域交互移动。所以，根据技术方案2的发明，可以在再生区域使在除湿区域进行除湿了的除湿部件再生，可以连续进行运转。
技术方案3记载的发明是技术方案1或2的发明，其特征在于，在所述除湿部件的上游侧的所述给气空气的流路上设置所述热泵的蒸发器，并由该蒸发器冷却所述给气空气。即，根据技术方案3的发明，通过使给气空气和再生空气热交换，可以冷却给气空气，并可以加热再生空气。所以，可以通过进行蒸发器的给气空气冷却，和通过热泵对冷凝器的再生空气的加热。由此，可以进一步提高能量效率，可以进一步降低运行成本。
技术方案4记载的发明是技术方案1～3中的任意一项发明，其特征在于，在所述再生空气的流路上设有多个所述冷凝器。所以，根据技术方案4的发明，可以更有效地进行上述冷凝器的热交换，可以进一步降低运行成本。
技术方案5记载的发明是技术方案1～4中的任意一项发明，其特征在于，所述再生空气的流路上设有电加热器。所以，由于通过电加热器和热泵两方进行再生空气的加热，可以更高温地对再生空气进行加热，可以提高再生区域的性能。此外，由于同时使用热泵和电加热器，通过热泵可以求得节能化的同时，且通过电加热器可以进行响应性好的温度控制。
技术方案6记载的发明是技术方案1～5的任意一项发明，其特征在于，设有分流路线，该分流路线将所述给气空气分流并通过所述除湿部件，再将通过所述除湿部件的空气作为再生空气向所述再生区域送气，此外，在所述分流路线上设有所述冷凝器。所以，根据技术方案6的发明，由于由冷凝器加热经分流路线的低温的空气，可以提高热效率。
为了达成上述目的，技术方案7的发明是一种除湿系统，该除湿系统具备除湿装置，而所述除湿装置包括：配置在向低露点室供给的给气空气的流路上并通过除湿部件对所述给气空气进行除湿的除湿区域、和向所述除湿部件通过再生空气而使该除湿部件再生的再生区域，其特征在于，所述除湿系统具有分流路线和热管的冷凝部，所述分流路线使所述给气空气分流并通过所述除湿部件，再将通过该除湿部件的空气作为再生空气向所述再生区域送气，所述热管的冷凝部设置在所述除湿部件的上游侧的所述分流路线上，并加热再生空气。根据技术方案7的发明，由于使用不花费动力费的热管对再生空气进行加热，可以大幅度降低运行成本。
技术方案8记载的发明是技术方案7发明，其特征在于，设有分流路线，该分流路线将所述给气空气分流并通过所述除湿部件，再将通过所述除湿部件的空气作为再生空气向所述再生区域送气，此外，在所述分流路线上设有所述冷凝部。其中该分流路线将通过该除湿部件的空气作为再生空气向上述再生区域送气。所以，根据技术方案8的发明，由于由热管冷凝部加热经分流路线的低温的空气，可以提高热效率。
技术方案9记载的发明是技术方案7或8的发明，其特征在于，在通过所述再生区域后的再生空气的流路上，设置所述热管的蒸发部。所以，根据技术方案9的发明，可以回收经过再生区域的再生空气的废热并将其利用于再生空气的加热。所以，可以进一步提高热效率，并可以大幅度削减运行成本。
根据关于本发明的除湿系统，由于使用热泵或热管对再生空气进行加热，与仅使用电加热器进行加热的情况相比，可以大幅度提高能量效率。
附图说明
图1是表示关于本发明的除湿系统的第1实施方式的概略构成图。
图2是表示关于本发明的除湿系统的第2实施方式的概略构成图。
图3是表示关于本发明的除湿系统的第3实施方式的概略构成图。
图4是表示关于本发明的除湿系统的第4实施方式的概略构成图。
图5是在与图4不同的位置配置冷凝器的除湿系统的概略图。
图6是表示关于本发明的除湿系统的第5实施方式的概略图。
图7是表示关于本发明的除湿系统的第6实施方式的概略图。
图8是在与图7不同的位置配置冷凝器的除湿系统的概略图。
图9是在与图7不同的位置配置冷凝器的除湿系统的概略图。
图中，10-除湿系统，12-除湿转子，14-除湿部件，18-给气路线，20-冷却线圈，22-风扇，24-分流路线，26-再生路线，28-环气路线，30-热泵，32-循环路线，34-冷凝器，36-蒸发器，38-膨胀阀，40-压缩机，A-除湿区域，B-再生区域，C-净化(purge)区域。
具体实施方式
下面，根据附图对关于本发明的除湿系统的优选的实施方式加以说明。图1是表示关于本发明的除湿系统的第1实施方式的概略构成图。
如图1所示，除湿系统10具有除湿转子12，该除湿转子12，通过没有图示的电机等的驱动机构，以轴16为中心按照规定的速度旋转。在除湿转子12上，保持硅胶、沸石等的除湿部件14。
除湿转子12的两侧面的区域通过没有图示的罩(casing)或隔板被隔成3个区域，除湿部件14按照顺序通过该3个区域。下面，按照除湿部件14的通过顺序，3个区域被称作除湿区域A、再生区域B、净化区域C。
在除湿转子12的除湿区域A上连接有给气路线(与给气空气的流路相当)18、18。除湿转子12的右侧的给气路线18被与没有图示的低露点室连通，并且左侧的给气路线18与空气连通。在空气侧的给气路线18上设置冷却线圈20、20，并向该冷却线圈20、20之间供给低露点室的室内环气。而且，在空气侧的给气路线18上设置风扇22，通过使该风扇22驱动，空气作为给气空气被吸入到给气路线18。被吸入到给气路线18的给气空气通过冷却线圈20、20被冷却后，通过除湿转子12的除湿区域A，通过除湿区域A的除湿部件14被除湿，并向低露点室给气被除湿的干燥空气。所以，可以将低露点室保持在低露点环境上。
在除湿转子12的净化区域C上连接从上述的给气路线18分流的分流路线24。所以，由于通过分流路线24向除湿转子12的净化区域C供给流经给气路线18的低温的空气，所以可以冷却净化区域C内的除湿部件14。所以，可以充分冷去在除湿转子12的再生区域B被加热而升温的除湿部件14。由此，由于在除湿转子12的除湿区域A上，在净化区域C被冷却的除湿部件14通过，所以可以提高除湿区域A中的除湿效率。
在除湿转子12的再生区域B上连接再生路线(与再生空气的流路相当)26、26。再生区域B，按照再生空气沿与流经上述的除湿区域A、净化区域C的给气空气的流动方向相反方向流动的方式而构成。再生路线26的上游侧与上述净化区域C连通，通过净化区域C的空气作为再生空气被吸入再生路线26。而且，在上游侧的再生路线26上，设置有后述的热泵30的冷凝器34，通过该冷凝器34，加热再生路线26的再生空气。因此，向除湿转子12的再生区域B供给被加热的再生空气，通过该再生空气的通气，被吸附在再生区域B的除湿部件14上的水分脱落。由此，由于可以恢复除湿部件14的除湿能力，在除湿部件14在此通过除湿区域A时，充分吸附出去给气空气的水分。
经过再生区域B的除湿部件14的空气通过下游侧的再生路线26被排气。在该再生路线26上连接有环气路线28，环气路线28的前端被连接在冷凝器32的上游侧的再生路线26上。所以，被排气的再生空气的一部分被分流，通过环气路线28回到再生路线26，作为再生空气而被循环利用。这样一来，通过循环利用再生空气，可以削减再生空气的加热的成本。
接着，对作为本发明的特征部分的热泵30加以说明。热泵30主要由冷凝器34、蒸发器36、膨胀阀38、以及压缩机40构成，并通过热介质的循环路线32连接这些机构。
在循环路线32上，循环二氧化碳或代替氟里昂等的热介质。循环循环路线32的热介质，首先，在蒸发器36中与空气进行热交换，并从空气等吸收热而蒸发。而且，蒸发而被升温的热介质被输送至压缩机40中，并通过压缩机40被压缩而进一步被升温。这样一来，变为高温的热介质被输送至冷凝器34，在冷凝器34中与流经再生路线26的再生空气进行热交换，并向再生空气放出热并冷凝。冷凝而使得温度降低的热介质通过膨胀阀38被膨胀，进一步变为低温并回到蒸发器36。而且，在蒸发器36中，低温的热介质通过在此与空气等进行热交换而蒸发。这样一来，通过热介质在循环路线32循环，在冷凝器34中连续加热再生空气。这样的热泵30的热效率较高，在作为热介质使用例如二氧化碳的情况，可得到COP(用消耗电力除制冷制暖能力的值)为3左右，得到电加热器(COP＝1)的3倍左右的节能效果。
如上述的构成的除湿系统10，由于作为再生空气的加热源使用热泵30的冷凝器34，与如以往的装置使用电加热器对再生空气进行加热的情况相比可以求得节能，并可以削减运行成本。
此外，虽然上述的第1实施方式在除湿转子12上设置净化区域C、作为再生空气利用经过该净化区域C的空气，但并非限定于这样的构成，作为再生空气利用空气或低露点室的室内环气的也可以。此外，除湿转子12仅为除湿区域A和再生区域B的构成的也可以。
接着，对除湿系统的第2实施方式加以说明。图2所示的第2实施方式的除湿系统，在上游侧(图2中，左侧)的给气路线18上设置有热泵30的蒸发器36、36。所以，驱动热泵30并使热介质沿循环路线32循环后，通过上述的冷凝器34加热再生路线26的再生空气，另一方面，通过蒸发器36、36冷却给气路线18的给气空气。即，通过使给气路线18的给气空气和再生路线26的再生空气进行热交换，由于同时进行给气空气的冷却和再生空气的加热，可以大幅度提高系统整体的热交换率。
此外，上述的实施方式虽然设置2个蒸发器36、36，但蒸发器36的个数也可以是1个或3个以上。
接着，对除湿系统的第3实施方式加以说明。图3所示的第3实施方式的除湿系统与图2所述的除湿系统比较，在上游侧(图3中，右侧)的再生路线26上设置有电热泵42的点不同。电热泵42，在再生空气的流动方向并被配置在冷凝器34的下游侧，并通过电热泵42进一步加热由冷凝器34加热了的再生空气。此外，在冷凝器34和电加热器42之间设置有没有图示的温度传感器，基于该温度传感器的测定值控制电加热器42。
根据如上所述的而构成的除湿系统，由于通过电加热器42加热由冷凝器34加热的再生空气，可以进一步提高再生空气的温度，并可以提高再生区域B上的再生能力。此外，通过使用电加热器42进行加热，可以进行响应性好的温度控制。
接着，对除湿系统的第4是方式加以说明。图4所示的第4实施方式的除湿系统与图3的除湿系统比较，热泵30的冷凝器34被设置在分流路线上的点不同。所以，流经分流路线24的空气通过冷凝器34被加热，并经过净化区域C而成为再生空气，所以可以减少点加热器42的再生空气的加热量。此外，由于通过冷凝器34加热温度低的分流路线24，可以提高热效率，并可以削减运行成本。
这样一来，冷凝器34也可以设置分流路线24。冷凝器34的位置只要是再生空气的流路就可以，可以从再生路线26、分流路线24、环气路线28等选择而进行配置。
此外，上述的第1至第4的实施方式是仅设置一个冷凝器34的例子，设置多个冷凝器34的也可以。此时，通过循环路线32连接多个冷凝器34而形成一个热泵循环的也可以，或如图5所示，也可以形成多个热泵循环。图5所示的除湿系统，在上游侧(图5中，右侧)的再生路线26和分流路线24上分别设置冷凝器34的同时，在上游侧(图5中，左侧)的给气路线18上设置2个蒸发器36、36。而且，通过循环路线32连接上游侧的蒸发器36和再生路线26的冷凝器34，从而构成第1热泵30，另一方面，通过循环路线32连接下游侧(图5中，右侧)的蒸发器36和分离路线24的蒸发器34，从而构成第2热泵30。按上述构成的除湿系统可以个别地控制个冷凝器34、34的冷却量、各蒸发器36、36的加热量。所以，可以进行更细致的温度控制。
接着，对除湿系统的第5实施方式加以说明。图6所示的第5实施方式的除湿系统是使用热管60对再生空气进行加热的例子。热管60在内部具有密封水或氨等的蒸发性液体的管62，在该管62的两端部设置冷凝部64、蒸发器66。冷凝部66被设置在高温的空气流动的下游侧(图6中，左侧)的再生路线26。
如上述配置热管60的冷凝部64和蒸发部66后，管62内的液体通过高温的蒸发部66蒸发并向冷凝部64流动，并通过低温的冷凝部64放热而液化。而且，流经再生路线26的再生空气被冷却的同时，加热流经分离路线24的空气。所以，由于可以利用流经再生路线26的高温的再生空气的废热而对再生空气进行加热，所以可以减少电热泵42的消耗能量，可以进一步提高能量效率。
这样一来根据第5实施方式，通过利用不需要动力的热管60而对再生空气进行加热，可以削减运行成本。尤其，在第5实施方式中，由于对温度差大的再生路线26的空气和分流路线24的空气进行热交换，可以达成非常高的热效率，可以大幅度削减运行成本。
此外，在上述的第5实施方式中，在分流路线24上设置热管60的冷凝部64，但并非限定于此，只要是再生空气的流路就可以。因此，也可以设置在上游侧(图6中，右侧)的再生路线26。同样，热管60的蒸发部66的位置并非限定于再生路线26，例如也可以利用外部的热源。
接着，对除湿系统的第6实施方式加以说明。图7所示的第6实施方式是多级式的除湿系统的例子，并具备第1～第3的除湿转子12X、12Y、12Z。第1除湿转子12X具备除湿区域A和再生区域B，第2除湿转子12Y和第3除湿转子12Z具备除湿区域A、再生区域B、以及净化区域C。
给气路线18、18…，按照给气空气按照顺序通过第1除湿转子12X的除湿区域A、第2除湿转子12Y的除湿区域A、第3除湿转子12Z的除湿区域A并向低露点室供给的方式而被连接。另一方面，再生路线26、26…，按照再生空气按照顺序通过第3除湿转子12Z的再生区域B、第2除湿转子12Y的再生区域B、第1除湿转子12X的再生区域B并排气的方式而被连接。
在第2除湿转子12Y的净化区域C上连接有分流路线24，该分流路线24使通过第1除湿转子12X的除湿区域A的空气分流，通过净化区域C的空气通过合流路线44与再生路线26的再生空气合流。此外，在第3除湿转子12Z的净化区域C上连接有使通过第2除湿转子12Y的除湿区域A的空气分流的分流路线24，通过该净化区域C的空气作为再生空气流向再生路线26。
在给气路线18上设置有3个蒸发器36。各蒸发器36被设置在除湿转子12X～12Z的上游侧(图7中，左侧)，并向除湿转子12X～12Z的除湿区域A或净化区域C供给由蒸发器36冷却的空气。
另一方面，在再生路线26上设置3个冷凝器34。各蒸发器34被设置在除湿转子12X～12Z的上游侧(图7中，右侧)，并向除湿转子12X～12Z的再生区域B供给由蒸发器36冷却的空气。
各蒸发器36和各冷凝器34与循环路线32连接，并通过在循环路线32循环热介质，在蒸发器36中冷却给气空气，并在冷凝器34中加热再生空气。
如上所述构成的除湿系统由于通过3个除湿转子12X～12Z进行3阶段的除湿处理，可以制造例如-100℃以下的超低露点的空气。
此外，上述的实施方式，作为再生空气的加热源使用热泵30的冷凝器34，并作为给气空气的冷却源使用蒸发器36，所以可以削减再生空气的加热、给气空气的冷却的能量消耗量。尤其，如第6实施方式，在需要多个上述加热源、冷却源的多级式除湿系统时，通过利用热泵30，可以大幅度削减能量消耗量。
此外，上述的实施方式，通过1个热泵30与3个冷凝器34和3个蒸发器36连接，但并非限定于此，个别地连接各冷凝器34和各蒸发器36而形成多个热泵循环的也可以。
此外，上述的实施方式设置3个除湿转子12X～12Z，但除湿转子12X～12Z的个数并非仅限于此，也可以为两个或四个以上。
此外，冷凝器34的位置并非限定于图7所示的实施方式，只要是再生空气流动的流路就可以。所以，如图8所示，也可以在分流路线24、24上设置冷凝器34、34。此时，由于加热流经分流路线24的低温的空气，可以提高热交换率。此外，如图9所示，在合流路线44上配置冷凝器34或如图9所示，在合流路线44合流前的再生路线26上配置冷凝器34的也可以。
此外，即使是上述的第6实施方式的情况，也可以同时使用热泵30和电加热器42(参照图3)而对再生空气进行加热。此外，也可以利用图6所示的热管60并回收再生空气的废热，并将其利用于再生空气的加热。

Claims (7)

1.一种除湿系统，该除湿系统具备除湿装置，而所述除湿装置包括：配置在向低露点室供给的给气空气的流路上并通过除湿部件对所述给气空气进行除湿的除湿区域、和向所述除湿部件通过再生空气而使该除湿部件再生的再生区域，其特征在于，
所述除湿系统具有分流路线和热泵的冷凝器，
所述分流路线使所述给气空气分流并通过所述除湿部件，再将通过该除湿部件的空气作为再生空气向所述再生区域送气，
所述热泵的冷凝器设置在所述除湿部件的上游侧的所述分流路线上，并加热再生空气。
2.根据权利要求1所述的除湿系统，其特征在于，
用转子保持所述除湿部件，并使所述除湿区域和所述再生区域交互移动。
3.根据权利要求1或2所述的除湿系统，其特征在于，
在所述除湿部件的上游侧的所述给气空气的流路上设置所述热泵的蒸发器，并由该蒸发器冷却所述给气空气。
4.根据权利要求1或2所述的除湿系统，其特征在于，在所述再生空气的流路上设有多个所述冷凝器。
5.根据权利要求1或2所述的除湿系统，其特征在于，在所述再生空气的流路上设有电加热器。
6.一种除湿系统，该除湿系统具备除湿装置，而所述除湿装置包括：配置在向低露点室供给的给气空气的流路上并通过除湿部件对所述给气空气进行除湿的除湿区域、和向所述除湿部件通过再生空气而使该除湿部件再生的再生区域，其特征在于，
所述除湿系统具有分流路线和热管的冷凝部，
所述分流路线使所述给气空气分流并通过所述除湿部件，再将通过该除湿部件的空气作为再生空气向所述再生区域送气，
所述热管的冷凝部设置在所述除湿部件的上游侧的所述分流路线上，并加热再生空气。
7.根据权利要求6所述的除湿系统，其特征在于，在通过所述再生区域后的再生空气的流路上，设置所述热管的蒸发部。
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