CN101749814A - 低功耗除湿装置 - Google Patents
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Abstract
一种低功耗除湿装置，主要包括本体、除湿构件及热传导构件，其中，该除湿构件具有除湿区域及再生区域，该热传导构件包括致冷端及致热端，以同时通过该致冷端与该致热端产生高温冷凝及高温加热效果，以有效将该除湿装置所产生的高废热进行回收，进而可降低该除湿装置的电能损耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种除湿装置，特别是涉及一种低功耗除湿轮式除湿装置。
背景技术
传统除湿装置是利用压缩机压缩冷媒特性来进行除湿，其除湿原理是以风扇将空气导入除湿装置内的蒸发器，由于蒸发器的温度极低(约5℃)，因此空气中的水分将会在蒸发器上的盘管上凝结成水滴，此现象即为低温除湿，但是，由于除湿能力与空气温度及盘管表面温度有绝对的关系，因此当冬季或夜晚显热较低时，除湿能力将会大打折扣，造成除湿效率降低而相对增加耗电量。
而除湿轮式除湿装置能迅速、简便有效地降低空气湿度，卓有成效地解决低温低湿等用其他除湿方式无法做到的除湿领域，其除湿原理是在除湿轮上设置吸湿材料(例如：具有多孔性的硅胶或沸石)，并将除湿轮以隔板区分为除湿区域与再生区域，以将空气中的水分以物理方式吸附于该吸湿材料上，然后于再生区域将吸附在吸湿材料上的水气加以气化，并至交流式热交换器入口处形成高温高湿的空气，接着再经过已被室内冷湿空气降温冷却的热交换器时，由于露点差异而凝结成水排出，此外，经配套组合处理后，且较佳的空气露点可达约负40℃以下，因而备受关注。
图1所示为现有除湿轮式除湿装置对空气进行除湿的示意图。如图所示，其主要是在本体100内设置有包括热交换器10、除湿轮12、除湿风机14、电热器16、以及再生风机18等构件，其中，该除湿轮12的一侧具有除湿区域12A及再生区域12B，并由一驱动装置12C带动该除湿轮12转动，其对空气进行除湿的动作是先以该本体100外所引入的外部潮湿空气A1(温度约为21.5℃相对湿度约为31％)经由热交换器10进行热交换后变成较高温的潮湿空气(温度约为29.9℃)，接着进入除湿轮12的除湿区域12A吸附空气中水分，该水分经吸附后的干燥空气A3(温度约为39℃)再经除湿风机14的抽送而完成空气的除湿功能。并通过该传动装置12C驱使该除湿轮12转动以将除湿轮12已吸附水分后的区域(即位在原除湿区域12A)带至再生区域12B进行水分热烘脱附处理。该再生区域12B先由该电热器16加热流道中的相对湿度为20％的再生气体B1至110℃以上，并让该再生用的高热空气B2流经该除湿轮12的再生区域12B，以将其中的水分脱附而形成湿热的再生空气B3(温度约59℃且相对湿度为100％)经由再生风机18抽送使该湿热空气B3经由管道的引导，进入热交换器10中进行水分凝结，凝结后的水分经由热交换器10中的流道的引导，将其汇入该除湿装置底部的集水器作水分收集。热交换器10热交换后释放出的空气B4(温度约45℃且相对湿度为100％)，再经由电热器16加热成约110℃左右的空气B1以烤除附着于该除湿轮12上的水分，如此再由除湿轮12的再生空气循环区域释放二次凝结热(即空气中水分子在除湿轮12的除湿区域12A凝结成水滴，再将水滴于除湿轮12的再生区域12B蒸发之后再经由热交换器10冷凝变成水滴排出)。因此若除湿1升的水分即需二次1升水的凝结热，这部分的热量损失需要由该电热器16加热来补给，即需提供45℃加热至110℃的电能。目前除湿装置功率损耗约为670W，其中大约有600W的功率损耗由电热器产生，这将大大增加空气除湿所需要的功耗。因此，目前的除湿轮式除湿装置仍然属于高耗能商品。
因此，如何提出一种低功耗除湿装置，以降低电能损耗，实已成为目前业界急待克服的问题。
发明内容
鉴于上述现有技术的缺点，本发明的主要目的是提供一种低功耗除湿装置，以降低电能消耗。
为达到上述及其他目的，本发明提供一种低功耗除湿装置，包括：本体，其内部具有第一流道及第二流道，其中，该第一流道用以引入外部潮湿空气；除湿构件，设于该本体内，该除湿构件具有除湿区域及再生区域，该除湿构件在该第二流道则分别包含冷凝区域及加热区域；以及热传导构件，包括致冷端及致热端，其中，该致热端位于该第二流道的加热区域，该致冷端位于该第二流道的冷凝区域，用以当该外部潮湿空气经由该第一流道进入该除湿构件的该除湿区域而吸附水分后，再经由该第二流道循环再生空气，并通过该加热区域将该再生空气加热，使该除湿构件的该再生区域的水分脱附，再通过该冷凝区域冷凝该再生空气的水分。
在一较佳实施例中，该除湿构件为除湿轮，且经该除湿构件处理后的干燥空气可经由该第一流道排出该本体外。
在一较佳实施例中，该热传导构件是由热电致冷器(ThermoelectricCooler；TEC)构成，其中，该热电致冷器是由P与N型半导体元件所组成，两半导体元件间设有一般导体。
在一较佳实施例中，该热传导构件的致热端与该除湿构件之间具有一电热器以将该再生空气加热至所需温度。
为达到相同目的，本发明还提供一种低功耗除湿装置，包括：本体，其内部具有第一流道及第二流道，其中，该第一流道用以引入外部潮湿空气；除湿构件，设于该本体内，该除湿构件具有除湿区域及再生区域，该除湿构件在该第二流道则分别包含冷凝区域及加热区域；以及热传导构件，包括压缩机、第一冷凝器、第二冷凝器、膨胀阀、蒸发器、以及流经其间的工作流体，其中，该第一冷凝器位于第二流道的加热区域，且接近于除湿构件，该第二冷凝器位于该第一冷凝器的上游端，用以当该外部潮湿空气经由该第一流道进入该除湿构件的该除湿区域而吸附水分后，再经由该第二流道循环再生空气，并通过该加热区域将该再生空气加热，使该除湿构件的该再生区域的水分脱附，再通过该冷凝区域冷凝该再生空气的水分。
在一较佳实施例中，该低功耗除湿装置还包括热交换器，且该热传导构件可包括压缩机、第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器、膨胀阀、蒸发器、以及流经其间的工作流体，其中，该第三冷凝器接设于该第二冷凝器与该膨胀阀之间，且该冷凝器位于该第二流道的该加热区域，且接近于除湿构件。
为达到相同目的，本发明又提供一种低功耗除湿装置，包括：本体，其内部具有第一流道及第二流道，其中，该第一流道用以引入外部潮湿空气；除湿构件，设于该本体内，该除湿构件具有除湿区域及再生区域，该除湿构件在该第二流道则分别包含冷凝区域及加热区域；以及热传导构件具有冷凝端与蒸发端的封闭腔室，并在该腔室内形成供工作流体流经其间的毛细结构，其中，以该蒸发器为致冷端而位于该第二流道的该冷凝区域，并以该冷凝端为致热端位于该第二流道的该加热区域，用以当该外部潮湿空气经由该第一流道进入该除湿构件的该除湿区域而吸附水分后，再经由该第二流道循环再生空气，并通过该加热区域将该再生空气加热，使该除湿构件的该再生区域的水分脱附，再通过该冷凝区域冷凝该再生空气的水分。
在一较佳实施例中，该热传导构件的致热端与该除湿构件之间具有一电热器以将该再生空气加热至所需温度。
相比于现有技术，本发明主要是采用热传导构件通过该致冷端与该致热端产生高温冷凝及高温加热效果，以有效将该除湿装置所产生的高废热进行回收，无需如现有技术般通过电热器将再生空气直接加热至所需温度，因而可节省电能消耗。
附图说明
图1为现有的除湿轮式除湿装置对空气进行除湿的示意图；
图2为本发明的低功耗除湿装置第一实施例的结构示意图；
图3为本发明的低功耗除湿装置第二实施例的结构示意图；
图4为本发明的低功耗除湿装置第三实施例的结构示意图；
图5为本发明的低功耗除湿装置第四实施例的结构示意图；
图6为本发明的低功耗除湿装置第五实施例的结构示意图；以及图7为本发明的低功耗除湿装置第六实施例的结构示意图。
主要元件符号说明：
10、21 热交换器
100、200、300 本体
12、20 除湿轮
12A、20A 除湿区域
12B、20B 再生区域
12C、20C 传动装置
14 除湿风机
16、23 电热器
18 再生风机
22、24 热电致冷器
260 压缩器
261 第一冷凝器
262 第二冷凝器
263 第三冷凝器
264 膨胀阀
266 蒸发器
A1至A3、A1’至A3’ 第一流道
B 1至B4、B1’至B6’第二流道
L工作流体
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明也可通过其他不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
本发明的低功耗除湿装置包括除湿构件及热传导构件，此处需说明的是，以下附图中仅图示出与本发明有关的构件，而并非以此图限制本发明。为简单明了说明本发明，以下的附图中均以除湿构件为除湿轮为例进行图示说明。
第一实施例
如图2所示为本发明的低功耗除湿装置的第一实施例的示意图。为简单明了说明本发明，在该图式中是以热电致冷器(TEC)构成热传导构件为例进行图示说明，但并非以此限制本发明。如图2所示，本发明的低功耗除湿装置包括本体200、除湿轮20、热电致冷器22、24(即热传导构件)、以及电热器23，其中，热电致冷器22、24分别具有致冷端221、241及致热端222、242，具体而言，该热电致冷器22、24为由P型、N型半导体颗粒相互排列而成P型与N型半导体元件，P型与N型半导体元件间以一般的导体相连而形成完整的电路，且依据珀尔帖效应(Peltier Effect)与席贝克效应(Seeback Effect)分别从不同角度解释电流产生温差或是温差产生电流的物理现象，使致冷端221、241及致热端222、242之间相互进行热交换，但是该热电致冷器22、24的工作原理为现有技术，故不再详细叙述。以下即对本实施例的除湿装置的工作原理进行详细说明。
该本体200内部具有第一流道(如箭头A1’至A3’所标示)及第二流道(如箭头B1’至B4’所标示)，其中，该第一流道用以引入外部潮湿空气A1’，该第二流道则分别包含冷凝区域B3’、B4’及加热区域B1’、B2’。
该除湿轮20设于该本体200内，该除湿轮20具有除湿区域20A、再生区域20B以及驱动装置20C，用以将外部潮湿空气A1’经由处理空气A2’入口进入除湿轮20的除湿区域20A并进行空气中水分的吸收，并将干燥空气A3’经由除湿风机14的抽送而排出该除湿装置外的欲除湿的环境中，接着，通过该除湿轮20通过传动机构20C将吸附水分的区域带至再生区域20B进行水分热烘脱附处理流程，以在该水分热烘脱附处理流程中通过热电致冷器24的致热端242对再生空气B1’进行加热形成湿热空气B2’(110℃)，再使湿热空气B2’流经除湿轮20以便将其中的水分脱附而形成湿热空气B2’经由再生风机18抽送，使该湿热空气B2’经由热电致冷器22的致冷端221进行致冷而作水分凝结B3’，以使经凝结后的水分经由引导汇入该除湿装置底部的盛水器(未图示)中作水分收集，之后再由该热电致冷器22的致热端222将水分脱附后的空气B4’导引至该除湿轮20的第二侧的再生区域20B，经由电热器23予以加热供除湿轮23烘托的高温再重新循环。具体而言，该热电致冷器24的致热端242温高可达约80-90℃，使电热器23只须增加约30至40℃的电能消耗即可加热至再生空气B2’的要求，如此相比于现有除湿装置(约需110℃-50℃＝60℃)要省电。该第二实施例的除湿装置与上述第一实施例的除湿装置的工作原理相同，在此不再为文赘述。
第二实施例
如图3所示，为本发明的低功耗除湿装置第二实施例的结构示意图。该第二实施例与上述第一实施例的区别仅在于该第二实施例中还包括一热交换器21，上述图2所示的外部潮湿空气经由热交换器21之后再进入除湿轮20的除湿区域20A。且上述图2所示的经热电致冷器22处理后的湿热空气经由第二流道的冷凝区域B3’、B4’引导进入热交换器21对其进行致冷而作水分凝结，凝结后的水分经由第二流道B3’、B4’引导汇入该除湿装置的本体200底部的盛水器(未图示)中作水分收集。该第二实施例的除湿装置与上述第一实施例的除湿装置的工作原理相同，在此不再为文赘述。
由于上述实施例中均是采用热电致冷器24对脱附水分用的再生空气直接进行加热，或用热电致冷器24对脱附水分用的再生空气进行加热后，再经电热器23加热以提供具有足够温度的高热空气流经除湿轮20进行水分脱附，相比于现有直接以电热器加热再生空气至足够温度，本发明的除湿装置更节省电能。
第三实施例
如图4所示，为本发明的低功耗除湿装置的第三实施例的结构示意图。如图4所示，该第三实施例与上述第一实施例的区别在于该第三实施例中的热传导构件是以冷冻循环系统代替上述热电致冷器22、24，如图所示，该冷冻循环系统为压缩机260、第一冷凝器261、第二冷凝器262、膨胀阀264、蒸发器266、以及流经其间的工作流体L(例如：冷媒)，该本体300内部具有第一流道(如箭头A1’至A3’所标示)及第二流道(如箭头B1’至B6’所标示)，其中，该第一流道用以引入外部潮湿空气A1’，该第二流道则分别包含冷凝区域B3’、B4’及加热区域B1’、B2’、B5’、B6’，且在除湿轮20位于第二流道B3’、B4’设置有热交换器21，该热交换器21是位于该除湿轮20的第二流道的冷凝区域B3’、B4’与该蒸发器266之间。其中，该工作流体L依序流经压缩机260、第一冷凝器261、第二冷凝器262、膨胀阀264、以及蒸发器266，即该第一冷凝器261接近该除湿轮20的第二流道的加热区域B2’，该第二冷凝器262位于该第一冷凝器261的下游端。以下即对本实施例所示的除湿装置的除湿原理进行详细说明。
外部潮湿空气A1’经由热交换器21处理后的处理空气A2’进入除湿轮20的除湿区域20A并进行空气中水分的吸收，其后的干燥空气经由一流道(未图示)排出该除湿装置外。除湿轮20通过传动机构(未图示)将吸附水分的区域带至再生区域20B进行水分热烘脱附处理流程。该水分热烘脱附处理流程之初为压缩机260(高压高温)、第一冷凝器262对再生空气进行加热形成高热空气，再使高热空气流经除湿轮20以便将其中的水分脱附形成湿热再生空气B2’，该第二流道的湿热空气B3’经由进入热交换器21对其进行致冷而作水分凝结B4’，接着，通过流经蒸发器266而降温后，再经该压缩机260而升温后的潮湿空气B5’、B6’，之后，通过分别流经第二冷凝器261与第一冷凝器262的温差将该再生空气B1’予以加热为高热空气B2’，再持续循环。具体而言，从压缩机260流入第一冷凝器261的工作流体L呈现高温冷凝(管壁表面温度约95℃)，接着才经由第二冷凝器262进行低温冷凝(管壁表面温度约50℃)，其后再经由该膨胀阀264及该蒸发器266进行降温与降压后再回到该压缩机260达成冷冻循环，以使再生空气B1’流经第一冷凝器261时，可通过高温冷凝的管壁高温予以加热，如此使电热器23仅需提供约(110℃-90℃＝20℃)的加热电能，因此相比于直接经由第二冷凝器262(110℃-50℃＝60℃)的加热电能，显然可相对减少电热器23的电能损耗，且不影响该整体冷冻系统的循环。
第四实施例
如图5所示为本发明的低功耗除湿装置的第四实施例的结构示意图，如图所示，该第五实施例与上述第四实施例的区别在于该第四实施例中该蒸发器266位于该除湿轮的第一侧与该热交换器21之间。如此设计将使进入压缩机260的冷媒的温度比较高，致使冷媒的冷冻能力相对变差，导致整个除湿装置的除湿量相对变低。该第四实施例所示的除湿装置与上述第三实施例所示的除湿装置的工作原理类似，在此不再为文赘述。
第五实施例
如图6所示为本发明的低功耗除湿装置的第五实施例的结构示意图，如图所示，该第五实施例与上述第三与第四实施例的区别在于该第五实施例中的该蒸发器266是位于面向该除湿轮20相对于该再生区域20B的第二流道的加热区域B6’，以使沿着第一流道而于除湿轮20流出的干燥空气A3’可因流经蒸发器266，使该干燥空气A3’依据冷冻能力的需求，而排出适宜的温度(例如：人体适宜的温度为27℃)。该第六实施例所示的除湿装置与上述第三与四实施例所示的除湿装置的工作原理类似，在此不再为文赘述。
第六实施例
如图7所示为本发明的低功耗除湿装置的第六实施例的结构示意图，如图所示，该第六实施例与上述第三实施例的区别在于该第六实施例中，该热传导构件还包括第三冷凝器263，该第三冷凝器263接设于该第二冷凝器262与该膨胀阀264之间，且该冷凝器263位于该第二流道的该加热区域B6’，且接近于除湿构件，并省略了热交换器21的设置，即直接以蒸发器266与第一冷凝器261之间进行热交换，如此即无需对热交换器21作功，而无需使用电热器23结构。该第六实施例所示的除湿装置与上述第五实施例所示的除湿装置的工作原理类似，在此不再为文赘述。
上述图4至图7所示的除湿装置中是通过压缩机261将脱附水分用的再生空气直接进行加热，或用压缩机261结合电热器对脱附水分用的再生空气加热以提供具有足够温度的高热空气流经除湿轮进行水分脱附，相比于现有技术直接以电热器加热再生空气至足够温度，本发明的除湿装置更节省电能。
此外，值得一提的是，在本发明的其他实施例中，也可以省略压缩机261的设置而以热管代替，即该热传导构件为具有冷凝端与蒸发端的封闭腔室，并在该腔室内形成供工作流体流经其间的毛细结构(类似膨胀阀264)，其中，以该蒸发器为致冷端而位于该第二流道的该冷凝区域，并以该冷凝端为致热端位于该第二流道的该加热区域。热管结构为已有构件，且其工作原理与上述各实施例类似，故在此不再为文详细叙述。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应以权利要求书的范围为依据。
Claims (17)
1.一种低功耗除湿装置，其特征在于，包括：
本体，其内部具有第一流道及第二流道，其中，该第一流道用以引入外部潮湿空气；
除湿构件，设于该本体内，该除湿构件具有除湿区域及再生区域，该除湿构件在该第二流道则分别包含冷凝区域及加热区域；以及
热传导构件，包括致冷端及致热端，其中，该致热端位于该第二流道的该加热区域，该致冷端位于该第二流道的该冷凝区域，用以当该外部潮湿空气经由该第一流道进入该除湿构件的该除湿区域而吸附水分后，再经由该第二流道循环再生空气，并通过该加热区域将该再生空气加热，使该除湿构件的该再生区域的水分脱附，再通过该冷凝区域冷凝该再生空气的水分。
2.根据权利要求1所述的低功耗除湿装置，其特征在于：该除湿构件为除湿轮。
3.根据权利要求1所述的低功耗除湿装置，其特征在于：该除湿构件为吸湿材料所构成。
4.根据权利要求1所述的低功耗除湿装置，其特征在于：外部潮湿空气经该除湿构件处理后的干燥空气是经由该第一流道排出该本体外。
5.根据权利要求1所述的低功耗除湿装置，其特征在于：该热传导构件是由热电致冷器所构成。
6.根据权利要求5所述的低功耗除湿装置，其特征在于：该热电致冷器是由P与N型半导体元件所组成，两半导体元件间设有一般导体。
7.根据权利要求1所述的低功耗除湿装置，其特征在于：该低功耗除湿装置还包括热交换器。
8.根据权利要求1所述的低功耗除湿装置，其特征在于：该热传导构件的致热端与该除湿构件之间具有一电热器以将该再生空气再加热至所需温度。
9.一种低功耗除湿装置，其特征在于，包括：
本体，其内部具有第一流道及第二流道，其中，该第一流道用以引入外部潮湿空气；
除湿构件，设于该本体内，该除湿构件具有除湿区域及再生区域，该除湿构件在该第二流道则分别包含冷凝区域及加热区域；以及
热传导构件，包括压缩机、第一冷凝器、第二冷凝器、膨胀阀、蒸发器、以及流经其间的工作流体，其中，该第一冷凝器位于第二流道的加热区域，且接近于除湿构件，该第二冷凝器位于该第一冷凝器的上游端，用以当该外部潮湿空气经由该第一流道进入该除湿构件的该除湿区域而吸附水分后，再经由该第二流道循环再生空气，并通过该加热区域将该再生空气加热，使该除湿构件的该再生区域的水分脱附，再通过该冷凝区域冷凝该再生空气的水分。
10.根据权利要求9所述的低功耗除湿装置，其特征在于：该蒸发器位于该第二流道的该冷凝区域。
11.根据权利要求10所述的低功耗除湿装置，其特征在于：该热交换器位于该第二流道的该冷凝区域。
12.根据权利要求9所述的低功耗除湿装置，其特征在于：该热传导构件还包括第三冷凝器，该第三冷凝器接设于该第二冷凝器与该膨胀阀之间，且该冷凝器位于该第二流道的该加热区域，且接近于除湿构件。
13.根据权利要求9所述的低功耗除湿装置，其特征在于：该热传导构件的致热端与该除湿构件之间具有一电热器以将该再生空气再加热至所需温度。
14.根据权利要求9所述的低功耗除湿装置，其特征在于：该工作流体为冷媒。
15.一种低功耗除湿装置，其特征在于，包括：
本体，其内部具有第一流道及第二流道，其中，该第一流道用以引入外部潮湿空气；
除湿构件，设于该本体内，该除湿构件具有除湿区域及再生区域，该除湿构件在该第二流道则分别包含冷凝区域及加热区域；以及
热传导构件，具有冷凝端与蒸发端的封闭腔室，并在该腔室内形成供工作流体流经其间的毛细结构，其中，以该蒸发器为致冷端而位于该第二流道的该冷凝区域，并以该冷凝端为致热端位于该第二流道的该加热区域，用以当该外部潮湿空气经由该第一流道进入该除湿构件的该除湿区域而吸附水分后，再经由该第二流道循环再生空气，并通过该加热区域将该再生空气加热，使该除湿构件的该再生区域的水分脱附，再通过该冷凝区域冷凝该再生空气的水分。
16.根据权利要求15所述的低功耗除湿装置，其特征在于：该热传导构件的致热端与该除湿构件之间具有一电热器以将该再生空气再加热至所需温度。
17.根据权利要求15中的低功耗除湿装置，其特征在于：该工作流体为冷媒。
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