CN101537302A - 除湿装置及其再生结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种除湿装置及其再生结构，该装置包括：一冷凝回路，其内具有一循环气流；一除湿体，用于供一气流通过以吸收该气流的水分；一再生部，设置于该除湿体的一侧且与该冷凝回路相连接，该再生部以等离子将该循环气流游离化，使该游离化的该循环气流脱附该除湿体上的水分。通过产生连续式带电循环气流来脱附吸附组件上的水份，取代传统以电热脱附方式的除湿装置。本发明利用带电粒子脱附干燥技术，可利用高能带电粒子所形成的驱动力及电场，直接改变水分子与除湿结构体间的吸附力，以使水汽由吸附组件上脱附。本发明仅需要低能量即可产生水份脱附效果，因此可降低再生脱附系统耗能，取代传统高耗能的电热系统，大幅节能。

Description

除湿装置及其再生结构

技术领域

本发明涉及一种除湿技术，尤其是涉及一种结合带电粒子再生脱附与吸附式除湿干燥的除湿装置及其再生结构。

背景技术

传统上一般家用除湿机的除湿方式是以冷媒压缩机系统来冷凝空气中的水气，以达到室内空气干燥的目的。但是由于使用冷媒所衍生的臭氧层破坏问题，因此开发不需冷媒的除湿技术，愈来愈受到重视。

在除湿的技术当中，转轮式吸附除湿的技术即不需使用压缩机与冷媒，通过除湿体吸附室内空气水气，然后再以电热加热空气流经除湿体再生侧，进行水汽脱附。再生侧的高温高湿空气导入热交换器中进行冷凝，以集水盒收集冷凝水分，达到家用除湿装置的目的。由于转轮式除湿机以除湿体吸湿的特性完成除湿机制，具有不受环境气体温度及湿度条件限制，并且不需使用传统的压缩机，因此具有低噪音及避免冷媒使用等技术优势。

转轮式吸附除湿机1其作用原理流程如图1所示，其将室内潮湿的气流90吸经热交换器10，再进入除湿体11，使得除湿体得以吸附气流90内的水分。吸附完成的干燥气流92由除湿风机12排入室内，即完成空气除湿工作。另一方面，电热器13提升循环气流91的温度，利用高温的循环气流91与除湿体11上水分子的温度差，将除湿体11中的水分子汽化脱附。接着高温高湿的循环气流91进入热交换器10后，与除湿机1入口较低温度的潮湿气流90进行热交换，热交换器内的高温高湿空气即可冷凝成液态水93，冷凝后的水份被收集排出。而循环气流91再循管路回到再生电热器13，进行前述的动作，以完成水气脱附的循环动作。由上述除湿体11、电热器13及热交换器10各别功能经风道结合后，即可成为一具除湿效果的除湿机1。

前述的公知转轮式吸附除湿机，皆是以电热器加热再生侧气流提高再生空气温度，该技术的加热脱附机制主要分为两部份：(一)气流热交换汽化：以加热循环气流产生温度梯度，以热交换所产生的热量汽化除除湿体内的除湿结构中的水份。由于水气脱附过程需制造高温空气，而且须进行长时间的汽化，才能达到水汽脱附的效果，因此需要极高的耗能量才可达到烘干除湿的目标。(二)辐射热汽化：加热器中电热丝通过电流后产生高温，此一热量以辐射热的形式，使除湿体内的结构中的水分子可以直接吸收辐射热汽化脱附。由于辐射热量与表面温度成四次方正比，电热器表面皆高于400℃以上，辐射热量极高，因此所产生的水汽脱附效应远较前述(一)中的气流热交换汽化脱附更为重要。

由上述两项汽化机制分析，现有的加热式再生脱附方式，不论是加热循环气流造成间接汽化脱附，或是辐射热被水分子吸收的同时，大部分辐射热量也被除湿体所吸收，因此造成无可避免的耗能来源。另外，辐射热量所造成吸湿结构体表面温度上升，也不利于水分子的吸附，大幅降低除湿能力。因此加热式再生脱附法，是造成转轮式除湿装置耗能偏高，除湿效率降低的主因。

为了克服上述的问题，如图2所示，为日本公开专利特开2001-179037公开的一种利用等离子的方式来取代现有以加热脱附除湿体水分的方式示意图。在该技术中，利用设置于除湿单元17两侧的电极15与16产生等离子使除湿单元17所吸附的水分脱离。虽然该技术公开了另一种利用离子脱附水分的技术以克服耗能的问题，然而该技术用于开放式的气流设计，亦即于该技术是应用于需要除湿与加湿同时存在的空间18与19中，因此该技术所做成的系统属于大型的开放式气流系统。另外，由于在该公开案中，其电极15与16属于热等离子(thermal plasma)的驱动方式，即利用小电压(5~10伏特)的方式来驱动电极以产生等离子。

发明内容

本发明提供一种除湿装置水分脱附的再生结构，利用高电压操作使电极板放电，进而使通过该再生结构的气流游离化以产生带电粒子，该带电粒子可以让水分子极易脱附，使得除湿装置吸附水分的组件可以在较低温度或是不需加热空气的情形下有足够的水分脱附量。

本发明提供一种除湿装置，利用带电粒子来进行水分脱附，以提升吸附水分的转轮脱附水分的效率，降低加热器耗能，增加转轮式除湿机除湿效率。由于具有节能的效益，因此可以取代传统高耗能的电热脱附水分的除湿系统。

本发明提供一种除湿装置，可以相对减少浪费能量在加热水分子与吸附材料上，大幅降低再生耗能。同时因为耗能低，温度较低可相对地减少热传损失，除湿装置的吸附材料被加热的情形也可减缓，以增加吸湿量，进一步提升除湿系统效能。

在一实施例中，本发明提供一种除湿装置，包括：一冷凝回路，其内具有一循环气流；一除湿体，用于提供一气流通过以吸收该气流的水分；一再生部，设置于该除湿体的一侧且与该冷凝回路相连接，该再生部以等离子将该循环气流游离化，使该游离化的该循环气流脱附该除湿体上的水分。

在另一实施例中，本发明还提供一种除湿装置的再生结构，包括有：一对电极，相距一距离，每一电极具有多个气体通道；以及一对绝缘体，分别与该对电极相连接，每一绝缘体具有多个绝缘结构，每一个绝缘结构分别与每一个气体通道相对应。

附图说明

图1为现有的电热脱附式的除湿机运作示意图；

图2为现有技术的等离子除湿及加湿装置示意图；

图3为本发明的除湿装置实施例示意图；

图4A为本发明的再生部第一实施例示意图；

图4B为本发明图5A的电极与绝缘体立体示意图；

图5A为本发明的再生部第二实施例示意图；

图5B为图5A中的电极与绝缘体立体示意图；

图6A为本发明的再生部第三实施例示意图；

图6B为图6A中的电极与绝缘体立体示意图；

图6C与图6D为本发明的气体通道分布另一实施例示意图。

其中，附图标记：

1-除湿机      10-热交换器

11-除湿体     12-除湿风机

13-电热器     15、16-电极

17-除湿单元   18、19-空间

2-除湿装置    20-冷凝回路

201-冷凝盘管     2010-入口端

2011-冷凝管路    2012-出口端

202-再生风机     21-除湿体

210-除湿结构     22-再生部

220-出口端       221-入口端

222-外壳体       223、226-电极

2230-通孔        224、225-绝缘体

2240-绝缘结构    2241-绝缘通道

2242-凹部        227-高压电源供应器

228、229-间距    23-加热单元

24-除湿风机      26-再生部

261-电极         2610-凸柱

2611-气体通道    262-绝缘体

2620-通孔        263、264-间距

27-再生部        271-电极

2710-凸柱        2711-气体通道

272-绝缘体       2720-通孔

29-集水盘

90-气流          91-循环气流

92-干燥气流      93-液态水

具体实施方式

为使本发明的特征、目的及功能更加明确，下文将本发明的装置的相关详细结构以及设计的理念原由进行说明，详细说明陈述如下：

请参阅图3所示，该图为本发明的除湿装置实施例示意图。该除湿装置2包括有一冷凝回路20、一除湿体21以及一再生部22。该冷凝回路20包括有一冷凝盘管201以及一再生风机202。该冷凝盘管201的一入口端2010以管路与再生部22的出口端220相连接。为了简化本发明的图示，在图3中，并未画出连接管路，不过并不影响熟悉此项技术的人理解本发明的实施状态。在本实施例中，该冷凝盘管201具有多个冷凝管路2011，其内具有流道以提供一循环气流91流动。由于该冷凝盘管201主要的目的是让外部环境要被除湿的气流90通过以与在冷凝盘管201内流动的循环气流91进行热交换，因此每一个冷凝管路2011间具有缝隙以提供气流90通过。由于该冷凝盘管201属于现有技术，因此在此不作赘述。该再生风机202，与该冷凝盘管201的出口端2012以及该再生部22的入口端221相连接。该再生风机202的目的在于增加循环气流91的压力，以加速循环气流91的速度。

该除湿体21，可提供该气流90通过。该除湿体21内部具有微结构210以吸收气流90内含的水分。在本实施例中，该除湿体21为一轮体，可进行一旋转运动。当然该除湿体21的结构还可利用其它结构的设计，并不以本发明的轮体为限。该除湿体21也属于现有技术，其详细结构在此不作赘述。该再生部22设置于该除湿体21的一侧，该再生部22可以等离子将该循环气流91游离化，使该游离化的该循环气流91脱附该除湿体21上所吸附的水分。在本实施例中，该再生部22具有一外壳体222，其内可提供循环气流91通过，该外壳体222内部可以提供容纳该除湿体21的一部，使得于该外壳体222内部流动的被离子化的循环气流91可以通过该除湿体21以脱附除湿体21上的水分。

为了增加待除湿的气流90的流速以控制除湿的效果，在本实施例中，还可以设置一除湿风机24以将通过除湿体21的干燥气流排出装置2外。此外，该除湿装置2还可以设置一加热单元23，其位置可视需求而选择增设与否，在本实施例中该加热单元23设置于该再生部的出口端220与该冷凝盘管201之间。该加热单元23可以提供热量给该循环气流91以增加循环气流91的温度，进而提升脱附水分的冷凝效果。

接下来说明本发明的再生部的各种实施方式，请参阅图4A所示，该图为本发明的再生部第一实施例示意图。在本实施例中，该再生部22具有一对电极223与226以及一对绝缘体224与225。该对电极223与226为导电材质且分别设置于该除湿体21的两侧，每一电极223与226上具有多个气体流道以提供循环气流通过。该对绝缘体224与225分别与该对电极223与226相连接，以防止该对电极223与226在放电过程中产生短路的问题。在图4A中，每一绝缘体224与225与该除湿体21间具有间距228与229，在本实施例中，间距228与229(可放电间隙)距离小于10mm，较佳为0.1mm~5mm，但不以此为限。至于该绝缘体224与225与该电极223与226的连接方式可以为包覆该电极或与电极表面紧密接触的方式设置。此外，每一绝缘体224与225具有多个与该气体流道相对应的绝缘结构2240。

此外，该再生部22还具有一高压电源供应器227与该对电极223与226作电性连接，以提供该对电极223与226放电所需的电能。该高压电源供应器227可选择为：限电流型高频、高压交电源供应器或是限电流型高频、高压直流电源供应器。在本实施例当中，该高压电源供应器227所提供的高电压值为大于5000伏特且小于40000伏特，使该对电极223与226之间形成5000伏特～40000伏特的电位差，同时使该对电极223与226之间的放电电流范围在100毫安之内，但不以此为限。

请参阅图4B所示，该图为本发明图4A的电极与绝缘体立体示意图。由于图4A中的电极223与226以及绝缘体224与225为相同的结构，因此在图4B中仅以电极223与绝缘体224作代表。由图4B中可以了解该电极223的外形为圆形，且该电极223上具有多个通孔2230以形成该气流通道，该通孔2230直径为0.5mm~8mm，但不以此为限。虽然在图4A与图4B中所显示的电极与通孔形状为圆形，但是实际上亦可为多边形或其它任一的形状，这是本领域的技术人员可以根据本发明并依据需要而有变化。在图4B的实施例中，该绝缘体224内部的凹部2242具有多个绝缘结构2240，其为柱体的形式，每一个绝缘结构2240内具有一绝缘通道2241与电极223的通孔2230相对应，该绝缘通道2241直径为0.5mm~8mm。该绝缘体224材质可以为高氧化铝、陶瓷、石英、高分子材料、铁氟龙、聚醚醚酮(peek)或环氧树脂，但不以此为限。上述材质可以单独使用，也可以混合使用，例如：图4A中左侧的绝缘体224为铁氟龙而右侧的绝缘体225为石英。再回到图4B所示，绝缘体224的构型包括多边形或圆形盘状，而在盘面内的绝缘结构2240可为圆柱体或者是多边形柱体，至于该绝缘通道2241的截面可为规则或不规则孔洞。

请参阅图5A与图5B所示，其中图5A为本发明的再生部第二实施例示意图；图5B为电极与绝缘体立体示意图。该再生部26具有一对电极261以及一对绝缘体262。在本实施例中，该每一个电极261相对应设置于除湿体21的两侧且每一个电极261的外形是圆形盘状的金属，但不以此为限，例如多边形的外形亦可。在该电极261的盘面上设置多个凸柱2610，每一个凸柱2610内具有气体通道2611。在本实施例中，每一个凸柱2610贯通于该电极261，亦即分设于该电极261的两侧。该对电极分别与一高压电源供应器227作电性连接。该高压电源供应器所提供的高电压值为大于5000伏特且小于40000伏特，使该对电极之间形成5000伏特～40000伏特的电位差，同时使该对电极之间的放电电流范围在100毫安之内，但不以此为限。

该对绝缘体262分别与该对电极261相连接，连接的方式可以包覆或者表面紧密接数的方式连接以防止该对电极间相互短路。在本实施例中，该可放电的间距263与264可介于0.1mm～5mm之间，但不以此为限。该绝缘体262的材料可为高氧化铝、陶瓷、石英、高分子材料、铁氟龙、聚醚醚酮(peek)或环氧树脂，上述材质可以单独使用，也可以混合使用，如图5B所示，绝缘体262上更具有多个与该凸柱2610相对应的绝缘结构2620。本实施例中的绝缘结构2620为一通孔结构，其直径可为0.5mm~0.8mm，可提供该凸柱2610通过。该绝缘体262的绝缘结构2620厚度可大于凸柱2610所突出该电极的表面的高度。另外，该绝缘体262的外形并不以图5B中的圆形为限，亦可为多边形或其它的形状。在本实施例中绝缘体262厚度可介于1mm之~5mm。

请参阅图6A与图6B所示，其中图6A为本发明的再生部第三实施例示意图；图6B为电极与绝缘体立体示意图。该再生部27具有一对电极271以及一对绝缘体272。在本实施例中，该每一个电极271相对应设置于除湿体21的两侧且每一个电极271的外形是圆形盘状的金属，但不以此为限，例如：多边形的外形亦可。在该电极271的盘面上设置多个锥状凸柱2710，每一个锥状凸柱2710内具有至少一个气体通道2711，在本实施例中为3个。

另外，如图6C所示，该图为本发明的电极的锥状凸柱另一实施例示意图，在本实施例中，锥状凸柱2710周围的气体通道2711为一个。或者是如图6D所示，其气体通道2711为两个。至于气体通道2711的形状或者是数量可根据需要而定，并不以本发明的实施例为限。该对电极系分别与一高压电源供应器227作电性连接。该高压电源供应器227所提供的高电压值为大于5000伏特且小于40000伏特，使该对电极271之间形成5000伏特～40000伏特的电位差，同时使该对电极271之间的放电电流范围在100毫安之内。至于该绝缘体272的结构与图5A所述的结构相同，在此不作赘述。

接下来说明本发明的除湿装置的动作，请参阅图3以及图4A所示，在图3中，待除湿的气流90会通过冷凝盘管201先与冷凝盘管201内的循环气流进行热交换，然后再通过除湿体21，最后利用除湿风机24排出装置2外。由于除湿体21内部具有除湿结构210以及吸附剂以吸取气流90内的水分子使其形成干燥气流92。吸附饱和水气的除湿体21须经由再生脱附的过程，才能继续进行水气吸附，连续性制造干燥空气。由于该对电极223与226与高压电源供应器227相连接，因此当高压电源供应器227提供高电压给该对电极223与226时，该对电极223与226便可于常压环境中进行大气放电。此时，通过电极的循环气流91将被游离为混合电子、正离子、活性分子与原子等离子状态。随后游离化的循环气流91流经除湿体21内的除湿结构之内时，即可改变水分子与除湿结构210的物理吸附作用，使得除湿体21内的水分由除湿结构210表面脱附。被脱附的水分再由循环气流91带离除湿体21，进入冷凝盘管210中冷凝，冷凝所产生的水分会滴入集水盘29内。完成水气凝结后的循环气流91，由再生风机202驱动，经由管路进入再生部22中，重复进行水气脱附循环。

上述仅为本发明的实施例，并不用以限制本发明的保护范围。凡依本发明权利要求所做的等效变化及修改，不失本发明的要义所在，不脱离本发明的精神和范围，都应视为被本发明的保护范围覆盖。

综合上述，本发明提供的除湿装置及其再生结构，可在低耗能的情况下，让吸附的水分子极易脱附吸附材料，因此可以提高该产业的竞争力以及带动周边产业的发展。

Claims (24)

1、一种除湿装置，其特征在于，包括：

一冷凝回路，其内具有一循环气流；

一除湿体，用于供一气流通过以吸收该气流的水分；以及

一再生部，设置于该除湿体的一侧且与该冷凝回路相连接，该再生部以等离子将该循环气流游离化，使该游离化的该循环气流脱附该除湿体上的水分。

2、如权利要求1所述的除湿装置，其特征在于，该冷凝回路还包括有：

一冷凝盘管，与该再生部相连接，该冷凝盘管内具有多个流道以提供该循环气流通过；以及

一再生风机，与该冷凝盘管以及该再生部相连接。

3、如权利要求1所述的除湿装置，其特征在于，该再生部还包括有：

一对电极，分别设置于该除湿体的两侧，每一电极具有多个气体通道；以及

一对绝缘体，分别与该对电极相连接，每一绝缘体具有多个绝缘结构，每一个绝缘结构分别与每一个气体通道相对应。

4、如权利要求3所述的除湿装置，其特征在于，每一个电极还具有多个通孔以形成多个该气体通道。

5、如权利要求4所述的除湿装置，其特征在于，该绝缘结构为一柱体，其内具有一绝缘通道与对应的通孔相连通。

6、如权利要求3所述的除湿装置，其特征在于，每一个电极还具有多个凸柱，每一个凸柱内具有该气体通道。

7、如权利要求6所述的除湿装置，其特征在于，该绝缘结构为一通孔结构，用于提供电极的凸柱通过。

8、如权利要求6所述的除湿装置，其特征在于，每一个凸柱贯通该电极而分设于该电极的两侧。

9、如权利要求3所述的除湿装置，其特征在于，每一个电极还具有多个锥形凸柱，该锥形凸柱的周围具有至少一开孔以形成该气体通道。

10、如权利要求9所述的除湿装置，其特征在于，该绝缘结构为一通孔结构，用于提供电极的凸柱通过。

11、如权利要求1所述的除湿装置，其特征在于，还具有一加热单元，以增加进入冷凝盘管的循环气流温度。

12、如权利要求1所述的除湿装置，其特征在于，该除湿体为一轮体，用于进行一旋转运动。

13、如权利要求3所述的除湿装置，其特征在于，该对绝缘体与该除湿体的表面的距离为0.1～5mm。

14、如权利要求3所述的除湿装置，其特征在于，还包括有一高压电原供应装置，用于提供一高电压给该对电极，该高电压介于5000~40000伏特间，而所产生的电流为100毫安以内。

15、一种除湿装置的再生结构，其特征在于，包括有：

一对电极，相距一距离，每一电极具有多个气体通道；以及

一对绝缘体，分别与该对电极相连接，每一绝缘体具有多个绝缘结构，每一个绝缘结构分别与每一个气体通道相对应。

16、如权利要求15所述的除湿装置的再生结构，其特征在于，每一个电极还具有多个通孔以形成多个该气体通道。

17、如权利要求16所述的除湿装置的再生结构，其特征在于，每一个通孔直径为0.5~8mm。

18、如权利要求16所述的除湿装置的再生结构，其特征在于，该绝缘结构为一柱体，其内具有一绝缘通道与电极的通孔相连通。

19、如权利要求15所述的除湿装置的再生结构，其特征在于，每一个电极还具有多个凸柱，每一个凸柱内具有该气体通道。

20、如权利要求19所述的除湿装置的再生结构，其特征在于，该绝缘结构为一通孔结构，用于提供电极的凸柱通过。

21、如权利要求20所述的除湿装置的再生结构，其特征在于，该通孔结构的直径为0.5~8mm。

22、如权利要求15所述的除湿装置的再生结构，其特征在于，每一个电极还具有多个锥形凸柱，该锥形凸柱的周围具有至少一开孔以形成该气体通道。

23、如权利要求22所述的除湿装置的再生结构，其特征在于，该绝缘结构为一通孔结构，用于提供电极的凸柱通过。

构为一通孔结构，用于提供电极的凸柱通过。

24、如权利要求23所述的除湿装置的再生结构，其特征在于，该通孔结构的直径为0.5~8mm。

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