CN106377979A - 一种内部冷却的膜除湿器及应用该膜除湿器的空气除湿净化装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空气除菌净化及湿度控制领域，特别涉及一种内部冷却的膜除湿器及应用该除湿器的空气除湿净化装置，一种内部冷却的膜除湿器，包括相互平行并交替排列的溶液流道和空气流道，所述溶液流道内部设置有冷却管，所述冷却管中通入冷却液或冷却气体，用于对溶液流道中的溶液进行冷却，冷却管将除湿液热量带走，降低了溶液温度，增加了溶液吸湿性，冷却管安装在溶液流道内部，无需额外增加流道，结构紧凑，通过控制管径大小、管间距分布消除溶液流道死区，提高传热传质效率，从而提升膜除湿器的性能。

Description

一种内部冷却的膜除湿器及应用该膜除湿器的空气除湿净化 装置

技术领域

本发明涉及空气除菌净化及湿度控制领域，特别涉及一种内部冷却的膜除湿器及应用该除湿器的空气除湿净化装置。

背景技术

空气湿度是影响空气质量的重要因素，对日常生活和工业生产中都有着极为重要的意义。研究表明，人体适合的相对湿度为40-60％，过高的湿度会导致人体产生不适，严重则还会导致建筑物内部某些病毒和细菌的大量繁殖。而对于医院病房，不仅有严格的空气湿度要求，还有着严格的空气洁净度要求，必须高效去除医院病房内空气的悬浮颗粒物、有害气体及细菌。

近年来，随着膜材料的发展，基于膜除湿器的液体除湿技术得到较快的发展。在这种除湿器内，使用了选择透过膜将空气和除湿液隔开，膜能防止除湿液的液滴进入处理空气中，因此防止了传统填料式液体除湿器中遇到的腐蚀性除湿液的液滴夹带导致的严重危害，从而提高了空气的品质，保证了空气不受除湿液的污染，但是目前常规的膜除湿器大都难以对除湿溶液进行冷却，除湿溶液随着吸收水分而温度升高，除湿效率降低。

目前，业内已经提出了诸多结合空气除湿和空气净化功能的设备，并且市场上也出现了许多类似的产品，例如：公告号为103953982A的中国发明专利申请公开说明书提到了一种空气除湿消毒和净化装置，实现了空气的除湿和净化功能，但是该发明中空气的直接与除湿液接触进行除湿和净化的，空气有可能受除湿液的影响并且净化效果不佳，还可能需要定期更换除湿液。

发明内容

本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种内部冷却的膜除湿器，避免了溶液温度升高导致的除湿性能减弱，以及应用该膜除湿器的一种空气除湿净化装置。

本申请的目的通过以下技术方案实现：

一种内部冷却的膜除湿器，包括相互平行并交替排列的溶液流道和空气流道，相邻的空气流道和溶液流道之间由隔离膜隔开，隔离膜只允许空气流道的空气中的水蒸气透过隔离膜进入溶液流道，所述溶液流道内部设置有冷却管，所述冷却管中通入冷却液或冷却气体，用于对溶液流道中的溶液进行冷却。相邻的隔离膜之间设置有密封条，以形成密封的溶液流道和空气流道。

其中，冷却管直径等于溶液流道高度的1/3倍至溶液流道高度的2/3倍，同时保证溶液和冷却管内部的流通截面积。

其中，冷却管分布于溶液流道转折区域，可消除流道死区，增加传热传质有效面积。

其中，隔离膜是聚偏氟乙烯多孔膜，隔离膜的表面涂覆有液体硅胶和\或聚二甲基硅氧烷。

其中，冷却管中冷却液或冷却气体的流向与溶液流道中溶液的流向成0°-180°的夹角。

其中，溶液流道中溶液与空气流道中空气以准逆流或逆流的方式流动。

一种内部冷却的膜除湿器，可以是呈直六棱柱状的膜除湿器，该直六棱柱依次包括第一至第六侧面，所述空气流道的入口开设于第三侧面，空气流道的出口开设于第六侧面；所述溶液流道的入口开设于第一侧面，溶液流道的出口开设于第四侧面。

一种内部冷却的膜除湿器，可以是呈直四棱柱状的膜除湿器，该直四棱柱依次包括第一至第四侧面，所述空气流道的空气入口和空气出口分别设置于两个相互对立的侧面，在另外两个相互对立的侧面分别安装有进液头和出液头，溶液流道内的冷却管穿过进液头和出液头。

一种内部冷却的膜除湿器，可以是呈长方体状的膜除湿器，该长方体依次包括第一侧面、第二侧面、第三侧面、第四侧面，所述空气流道的入口开设于第四侧面，所述空气流道的出口开设于第二侧面，在第一侧面靠近第二侧面的一端和第三侧面靠近第四侧面的一端分别安装有进液头和出液头，溶液流道内的冷却管穿过进液头和出液头。

其中，溶液流道中通入的溶液为吸湿性溶液。

一种空气除湿净化装置，包括溶液循环模块、水循环模块和空气循环模块；

所述溶液循环模块包括依次连接的储液槽出口、液泵、膜除湿器、半导体制冷制热器的放热端、再生器、半导体制冷制热器的吸热端、储液槽入口；

所述水循环模块包括依次连接的储水槽出口、水泵、膜除湿器的冷却管、膜加湿器、储水槽的入口；

所述空气循环模块的风机一方面依次连接换热器、膜除湿器、净化器和膜加湿器；另一方面依次连接电磁阀、再生器、换热器、集水槽；

所述膜除湿器是本发明的一种内部冷却的膜除湿器。

本发明的有益效果：

本发明的内部冷却膜除湿器的溶液流道内增加了冷却管，冷却液或冷却气体在冷却管内与溶液流道内的溶液呈0°-180°的夹角，对溶液进行冷却，使溶液在整个除湿器内都能保持较低温度，同时本发明的一种内部冷却除湿器，冷却管安装在溶液流道内部，无需额外增加流道，结构紧凑，通过控制管径大小、管间距、冷却管的分布，提高传热传质效率，快速降低溶液的温度，从而提升膜除湿器的性能，提高对空气的除湿效率。

附图说明

图1是实施例1的膜除湿器的结构示意图。

图2是实施例1的膜除湿器的俯视示意图。

图3是实施例2的膜除湿器的结构示意图。

图4是实施例2的膜除湿器的俯视示意图。

图5是实施例3的膜除湿器的结构示意图。

图6是实施例3的膜除湿器的俯视示意图。

图7是本发明的一种空气除湿净化装置的循环图。

附图标记说明：

1：隔离膜 2：密封条 3：冷却水进口 4：冷却水出口 5：空气入口

6：空气出口 7：溶液入口 8：溶液出口 9：进液头 10：出液头

11：风机 12：电磁阀 13：再生器 14：换热器 15：集水槽 16：半导体制冷制热器 17：储液槽 18：液泵 19：膜除湿器

20：净化器 21：膜加湿器 22：储水槽 23：水泵。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的具体描述，但本发明的实施方式不限于此。

本发明一种内部冷却的膜除湿器，包括相互平行并交替排列的溶液流道和空气流道，相邻的空气流道和溶液流道之间由隔离膜1隔开，隔离膜1只允许空气流道的空气中的水蒸气透过隔离膜进入溶液流道，相反的，隔离膜1不允许溶液流道中的溶液透过隔离膜进入空气流道，所述溶液流道内部设置有冷却管，所述冷却管中通入冷却液或冷却气体，用于对溶液流道中的溶液进行冷却。

实施例一

如图1和图2所示，一种内部冷却的膜除湿器呈直六棱柱状，隔离膜1为六边形，隔离膜1只允许空气流道的空气中的水蒸气透过隔离膜进入溶液流道；多层隔离膜1等间距平行叠放，从而形成相互平行并交替排列的溶液流道和空气流道；密封条2设置在各层膜的边缘处以形成密封的空气流道和溶液流道，该直六棱柱膜除湿器的侧面沿逆时针方向依次为第一侧面、第二侧面、第三侧面、第四侧面、第五侧面和第六侧面，空气流道包括空气入口5及空气出口6，溶液流道包括溶液入口7及其溶液出口8，所述冷却管包括冷却水进口3和冷却水出口4，空气流道的空气入口5开设于第三侧面，空气出口6开设于第六侧面，溶液流道的溶液入口7开设于第一侧面，溶液出口8开设于第四侧面。除湿溶液由溶液入口7进入膜除湿器，从出口8流出，空气由空气入口5进入除湿器，从空气出口6流出；冷却管设置于溶液流道内横穿整个除湿器且与隔离膜平行，冷却水进口3位于第四侧面旁，冷却水出口4位于第一侧面旁，冷却水从进口3流入，从出口4流出，冷却管中的冷却水流动方向与溶液流道中的溶液流向相反。与现有技术相比，溶液和空气在膜除湿器内以错流和逆流相结合（准逆流）的方式流动，冷却水在溶液流道的冷却管内与溶液逆向流动，降低了溶液的温度以提升除湿性能。

本实施例中，冷却管的直径等于1/3倍溶液流道的高度。冷却物质在冷却管中流通，除湿溶液在溶液流道中流通，冷却管设置于溶液流道内部，冷却管的直径同时保证冷却物质和除湿溶液的流通截面积，使二者通畅流通的同时，冷却物质有效的降低了除湿溶液的温度，增加除湿效率。

本实施例中，冷却管分布于溶液流道转折区域，消除溶液冷却盲区，进一步增加传热的有效面积，使溶液有效的被冷却。

本实施例中，溶液流道中通入的溶液为吸水性溶液，比如二甘醇、三甘醇、LiBr溶液、LiCl溶液、CaCl2溶液中的一种或两种以上的混合液，其一定浓度的溶液平衡水蒸汽分压比一定温度下纯水流体表面的水蒸汽分压小，这些溶液作为吸水剂具有强烈的吸水性。可高速的吸收空气中的水分，对空气进行除湿。

本实施例中，隔离膜1采用的是聚偏氟乙烯多孔膜，并采用表面涂覆有薄层液体硅胶、聚二甲基硅氧烷等对其改性，增加膜的疏水性。改性后的膜具有选择透过性，从而只允许水蒸气通过膜进行传递，而其它的气体和液体不能透过膜。

当空气由空气入口5通入空气流道时，空气中的水蒸气透过隔离膜1进入溶液流道，由溶液流道的溶液进行吸水，除湿后的空气再由空气出口6流出，由于溶液流道吸收水蒸气后，溶液温度会升高，从而导致除湿效果降低，为了在这种情况下提高除湿效率，在溶液流道内部设置冷却管，向冷却管中通入冷却液或冷却气体，直接对溶液进行冷却，冷却管设置于溶液流道内部，不需占用本发明膜除湿器的其他空间，无需额外增加流道，结构紧凑，通过控制冷却管的管径大小、管间距或者改变冷却管的分布，就能方便的快速降低溶液的温度，从而提升膜除湿器的性能。

实施例二

本实施例的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1的区别在于：

如图3和图4所示，一种内部冷却的膜除湿器呈长方体状，即隔离膜1为矩形，该长方体的侧面沿逆时针方向依次为第一侧面、第二侧面、第三侧面和第四侧面，空气流道的入口开设于第四侧面，空气流动的出口开设于第二侧面，第一侧面和第三侧面分别安装有进液头9和出液头10，溶液流道的进口7开设于进液头的顶端，溶液流道的出口8开设于出液头的顶端，冷却管横穿进液头、溶液流道和出液头，且平行于隔离膜，冷却水从进口3流入，从出口4流出，冷却水流动方向与溶液相逆，溶液和空气在膜除湿器内以错流的方式流动。

本实施例中，冷却管的直径等于2/3倍溶液流道的高度。冷却物质在冷却管中流通，除湿溶液在溶液流道中流通，冷却管设置于溶液流道内部，冷却管的直径同时保证冷却物质和除湿溶液的流通截面积，使二者通畅流通的同时，冷却物质有效的降低了除湿溶液的温度，增加除湿效率。

实施例三

本实施例的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1的区别在于：

如图5和图6所示，一种内部冷却的膜除湿器呈长方体状，即隔离膜1为矩形，该长方体的侧面沿逆时针方向依次为第一侧面、第二侧面、第三侧面和第四侧面，空气流道的入口5开设于第四侧面，空气流道的出口6开设于第二侧面，在第一侧面靠近第二侧面的一端安装有进液头9，在第三侧面靠近第四侧面的一端安装有出液头10，溶液流道的进口7开设于进液头的顶端，溶液流道的出口8开设于出液头的顶端，冷却管穿过进液头、溶液流道和出液头，且平行于隔离膜，冷却管在进液头附近垂直于第一侧面，然后在溶液流道内逐渐弯曲为垂直于第二侧面，最后在出液头附近弯曲为垂直于第三侧面，冷却水从进口3流入，从出口4流出，冷却水流动方向与溶液相逆，溶液和空气在膜除湿器部分以错流的方式流动，部分以逆流的方式流动，实现了准逆流的流动。

本发明的一种内部冷却除湿器，冷却管安装在溶液流道内部，无需额外增加流道，结构紧凑，通过控制管径大小、管间距、冷却管的分布，提高传热传质效率，快速降低溶液的温度，从而提升膜除湿器的性能。

实施例四

如图7所示的一种空气除湿净化装置，包括溶液循环模块、水循环模块和空气循环模块；

所述溶液循环模块包括依次连接的储液槽出口、液泵、膜除湿器、半导体制冷制热器的放热端、再生器、半导体制冷制热器的吸热端、储液槽入口；

所述水循环模块包括依次连接的储水槽出口、水泵、膜除湿器的冷却管、膜加湿器、储水槽的入口；

所述空气循环模块的风机一方面依次连接换热器、膜除湿器、净化器和膜加湿器；另一方面依次连接电磁阀、再生器、换热器、集水槽；

所述膜除湿器是本发明的一种内部冷却的膜除湿器。

所述一种空气除湿净化装置主要包括溶液循环、水循环以及空气循环。对于溶液循环，储液槽17中的浓溶液被液泵18泵到膜除湿器19中对空气进行除湿，浓溶液吸收了空气中的水蒸气而变为稀溶液；然后被送到半导体制冷制热器16的放热端被加热后在再生器13中，对进行再生变为浓溶液，再流经半导体制冷制热器16的吸热端被冷却后回到储液槽17中。对于水循环，储水槽22中的水被水泵23泵到膜除湿器19的冷却管中对溶液进行冷却，然后流经膜加湿器21对空气进行加湿，再流回储水槽22中。对于空气循环，空气在风机11的出风口后流进两条支路，一条支路的空气依次流经换热器14、膜除湿器19、净化器20和膜加湿器21进行加热、除湿、净化和加湿，最后流出湿度适宜的洁净空气，另一支路的空气流进再生器13中再生溶液，变为湿热空气后在换热器14中被冷却后排出，其中湿热空气中的水分冷凝后流到集水槽15中，其中集水槽15可拆除，里面的水可定期倒掉或添加到储水槽中22。

本实施例中，净化器20为双层过滤层，底层为13级医用HEPA过滤网，顶层为活性炭滤层。结合HEPA的过滤作用和活性炭的吸附作用，能有效去除空气中的悬浮颗粒物、甲醛等有害气体、以及细菌，提高对空气的净化效率。

本实施例的一种空气除湿净化装置采用了本发明的一种内部冷却的膜除湿器，溶液流道和空气流道独立存在，空气不会直接接触溶液，不需更换溶液；并且溶液流道内设置有冷却管，保证溶液温度较低，提高除湿效率，同时具有空气除湿、净化和加湿的功能，具有高效紧凑的优点，能为使用者提供很好的空气质量保障，可以广泛应用于各种公共场所以及私人场所。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种内部冷却的膜除湿器，其特征在于：包括相互平行并交替排列的溶液流道和空气流道，相邻的空气流道和溶液流道之间由隔离膜隔开，隔离膜只允许空气流道的空气中的水蒸气透过隔离膜进入溶液流道，所述溶液流道内部设置有冷却管，所述冷却管中通入冷却液或冷却气体，用于对溶液流道中的溶液进行冷却。

2.如权利要求1所述的一种内部冷却的膜除湿器，其特征在于：冷却管直径等于溶液流道高度的1/3倍至溶液流道高度的2/3倍。

3.如权利要求1所述的一种内部冷却的膜除湿器，其特征在于：冷却管分布于溶液流道转折区域。

4.如权利要求1所述的一种内部冷却的膜除湿器，其特征在于：隔离膜是聚偏氟乙烯多孔膜，隔离膜的表面涂覆有液体硅胶和\或聚二甲基硅氧烷。

5.如权利要求1所述的一种内部冷却的膜除湿器，其特征在于：冷却管中冷却液或冷却气体的流向与溶液流道中溶液的流向成0°-180°的夹角。

6.如权利要求1所述的一种内部冷却的膜除湿器，其特征在于：溶液流道中溶液与空气流道中空气以准逆流或逆流的方式流动。

7.如权利要求1所述的一种内部冷却的膜除湿器，其特征在于：所述膜除湿器呈直六棱柱状，该直六棱柱依次包括第一至第六侧面，所述空气流道的入口开设于第三侧面，空气流道的出口开设于第六侧面；所述溶液流道的入口开设于第一侧面，溶液流道的出口开设于第四侧面。

8.如权利要求1所述的一种内部冷却的膜除湿器，其特征在于：所述膜除湿器呈直四棱柱状，该直四棱柱依次包括第一至第四侧面，所述空气流道的空气入口和空气出口分别设置于两个相互对立的侧面，在另外两个相互对立的侧面分别安装有进液头和出液头，溶液流道内的冷却管穿过进液头和出液头。

9.如权利要求1所述的一种内部冷却的膜除湿器，其特征在于：所述膜除湿器呈长方体状，该长方体依次包括第一侧面、第二侧面、第三侧面、第四侧面，所述空气流道的入口开设于第四侧面，所述空气流道的出口开设于第二侧面，在第一侧面靠近第二侧面的一端和第三侧面靠近第四侧面的一端分别安装有进液头和出液头，溶液流道内的冷却管穿过进液头和出液头。

10.一种空气除湿净化装置，其特征在于：包括溶液循环模块、水循环模块和空气循环模块；

所述溶液循环模块包括依次连接的储液槽出口、液泵、膜除湿器、半导体制冷制热器的放热端、再生器、半导体制冷制热器的吸热端、储液槽入口；

所述水循环模块包括依次连接的储水槽出口、水泵、膜除湿器的冷却管、膜加湿器、储水槽的入口；

所述空气循环模块的风机一方面依次连接换热器、膜除湿器、净化器和膜加湿器；另一方面依次连接电磁阀、再生器、换热器、集水槽；

所述膜除湿器是权利要求1-9中任一项所述的内部冷却的除湿器。