CN1483131A - 除湿方式 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种使装置的最低露点温度下降至0℃附近，使除湿量增大的除湿方法，是将预热凝结器(11)、蒸发器(12)以及再热凝结器(13)配置成使显热比小于0.5的情况，使空气中的水分滴状凝结于蒸发器(12)的表面而除湿。这样可以在降低凝结器的凝结负荷，降低凝结温度的同时，降低蒸发温度。因此，使空气流与蒸发器表面之间的温度差加大，促进水分的滴状凝结，谋求除湿量提高。

Description

除湿方式

技术领域

本发明涉及一种以蒸发器将室内的空气冷却并除湿的除湿方法，详言之，是关于与现有的除湿方法比较，可大幅度提高除湿量的除湿方法。

背景技术

现有的除湿机的除湿方法有冷却式、压缩式、吸收式、以及吸附式等各种方式。其中，冷却式也称为直膨线圈式，其原理是以压缩式冷冻机冷却空气，使饱和水蒸气压下降，令空气中的水分凝结而达除湿的目的。此种方式，因有设备低廉的优点，所以广泛运用于家庭用除湿机或是业务用除湿机上。

如第5图所示，现有的冷却式除湿机具有：配置于上风侧的蒸发器1、配置于下风侧的凝结器2、以及形成从蒸发器1流向凝结器2的空气流的送风机(未图示)，其一般的构造是以蒸发器1将室内的空气冷却并除湿后，再以凝结器2将此空气重新加热。

通常，除湿量可由第6图所示的湿空气线图求得。例如，以蒸发器1冷却图中I点所示标准点(温度27℃，相对湿度60％)的空气，而其出口的空气为O点(温度17℃)时，其除湿量可由X1-X2＝3.67g/kg(DR)算出。

另外，连接I点及O点的直线称为空气操作线，再沿着延长线前溯，即可与饱和温度曲线相接，此时的温度F(于本例中为10℃)，一般称作装置的露点温度(蒸发温度)。此一露点温度(蒸发温度)越低，前述的O点温度越会下降，即可得较大的除湿量。

再者，也可由此湿空气线图求得装置的显热比(SHF：Sensible HeatFactor)。显热比为冷却某一空间时，其显热量占全热量的比例，显热比＝显热量QS/(显热量QS+潜热量QL)。显热量QS为使空气的温度改变所需的热量，而潜热量QL为使空气中的水分凝结所需的热量。因此如前述例子的情形中，显热比约为0.54，空气所具有的热量中，使温度改变的所需热量(显量QS)占全体热量的54％，而剩余的46％则为产生湿气的潜热量QL。

如以前述的现有的冷却式除湿方法所得的可能到达的最低露点温度，由湿空气线图可知，约为5℃左右，无法达到0℃以下。如果空气操作线偏离饱和温度曲线，运转状态(冷冻循环)会呈现不稳定。为了使冷却式的除湿方式可增加除湿量，其条件为使装置的最低露点温度下降、增加欲从空气中所取得的潜热量(QL)、以及使显热比(SHF)降低。但是，热交换器(蒸发器1、凝结器2)的配置如果和前述的除湿方法一样，则装置的最低露点温度降至5℃以下是不可能的。

发明内容

本发明是鉴于前述的各项问题而开发的，其目的是提供一种使装置的最低露点温度下降至0℃附近，以增加除湿量的除湿方法。

本发明的除湿方法是从上风侧将蒸发器、凝结器依序配置，将空气流以前述蒸发器冷却至露点温度，并除去水分后，再将该空气流以前述凝结器再加热至预定温度的除湿方法，特征在于：将前述空气流中的水分滴状凝结用前述蒸发器的表面而获得除湿。

现有的除湿方法中，凝结液(空气中的水分)会呈膜状覆盖于蒸发器的表面(凝结面)上，而呈膜状凝结，由于凝结面的传热是透过此液膜而进行的，所以此液膜会成为较大的传热抗体。相对于此点，本发明藉由将空气中的水分如凝结液滴状覆盖于凝结面的形态凝结，与膜状凝结比较下，空气流与凝结面直接接触的面积部分增大，而提高了热贯流率(热传导率)。

因此，于本发明中，因热贯流率的提升而促进水分的凝结，使空气流中所截取的潜热量增大，而有露点温度降低的结果。因此，可使露点温度下降至0℃左右，达到除湿量大幅提升的可能。

为使空气中的水分滴状凝结于蒸发器的表面上，于蒸发器的上风侧配置由凝结器所分割构成的预热器，藉由此预热器，使通过蒸发器的空气温度上升较为理想。如此，凝结器的凝结负荷会被减低，而随着凝结温度的降低，蒸发温度也跟着下降。所以，空气流与蒸发器表面间的温度差会加大，促使水分滴状凝结，达到除湿量增大的效果。

藉由将上述预热器、蒸发器以及凝结器配置成使显热比小于0.5的结构，即可促使空气流的滴状凝结化。

附图说明

图1是用本发明的实施例说明除湿方法的、热交换器的侧面图。

图2是说明图1的配管系统图。

图3是说明本发明实施例的露点温度(蒸发温度)的湿空气线图。

图4是说明适用本发明的除湿机与现有除湿机的除湿量比较图。

图5是说明现有除湿方法的各热交换器的配置图。

图6是说明除湿方法的露点温度(蒸发温度)的湿空气线图。

具体实施方式

以下参照图示详细说明本发明的实施例。

图1揭示本发明的实施例。本实施例中，采用从上风侧以垂直方向依序竖立配置预热凝结器11、蒸发器12以及再热凝结器13的构成方式，对室内空气进行除湿。另外，虽然未标示于图中，但是于再热凝结器13的下风侧配置有可用以形成从预热凝结器11流向再热凝结器13的空气流的送风机。另外，图中符号14为遮断空气通过的挡板。

预热凝结器11与再热凝结器13，是由将一台凝结器分割成两部分，各自配置于蒸发器12的上风侧以及下风侧，所以如第2图所示，对于来自压缩机27的冷媒流，是呈并列的关系。另外，第2图中的符号32为用于调整冷媒流量的毛细管(capillary tube)。

预热凝结器11、蒸发器12以及再热冷凝结器13分别具有相同的构造，其构造为由：等距配置的多片散热片111、121、131，以及以贯穿前述散热片的方式配置的冷媒循环管112、122、132所构成。

本实施例中，与参照图6所说明的现有除湿机的蒸发器1的面积相比较，蒸发器12的面积较小。此蒸发面积如以循环管122在U型(ヘアピン)部位的数目做比较，本实施例的蒸发器12为两支，而现有的蒸发器1为七支，由此可知本实施例蒸发器12的面积为现有蒸发器1面积的三点五分之一。

其次，说明关于本实施例的作用。

藉由未示于图中的送风机的驱动，室内的空气会被导向预热凝结机11中，于此上升至预定温度(本实施例为5℃)的空气以蒸发器12冷却而除去水分后，再藉由后段的再热凝结器13再次加热至预定温度后，排入室内。

本实施例中，藉由通过预热凝结器11，空气以被加温至既定温度状态与蒸发器12的表面接触，所以与没有预热凝结器11的情况比较，会以较大的温差与蒸发器12的表面接触。另外，由于凝结器的分割配置，凝结温度会降低，露点温度(蒸发温度)也会下降。基于以上的原因，可促进水分的滴状凝结，从空气中取得的潜热量增加，而达到提高除湿量的目的。

以图3所示的湿气线图来说明露点温度的下降。例如室内的空气位于标准点(温度27℃、相对湿度60％)时，由预热凝结器11预热至32℃后，蒸发器12会将其冷却，但此时的操作线是于0℃以下(本案例为-1℃)与饱和温度曲线相接，而此温度即成为露点温度(蒸发温度)。

由此湿气线图不能显示出装置的显热比(SHF)。但是，如后所述，藉由装置的蒸发温度(露点温度)、除湿量、以及压缩机能力表的计算，即可以算出显热比。

以标准点(27℃，相对湿度60％)为基准，藉由预热凝结器11而导致的空气上升温度与最低到达蒸发温度间的关系是例示于表1上。如将预热凝结器的凝结温度设定于使空气温度能上升3℃以上(例如40℃)，即可得到-1℃的最低到达蒸发温度。

[表1]

经预热凝结器的空气上升温度	最低到达蒸发温度(露点温度)
		0℃→27℃	5℃
2℃→28℃	2℃
		3℃→29℃	0℃
4℃→30℃	-1℃
		5℃→31℃	-1℃
6℃→32℃	-1℃
		7℃→33℃	-1℃
8℃→34℃	-1℃
		9℃→35℃	-1℃

再者，于本实施例中，由于将现有的凝结器2(参照图5)分割成预热凝结器11与再热凝结器13后再分别配置，所以其凝结能力较现有的凝结器1的凝结能力增加，而且，可在不会使压缩机27能力下降的条件下减低凝结负荷以降低凝结压力(凝结温度)(本实施例为40℃)，故可达到不使冷冻能力下降而提高除湿量的效果。同时，由于凝结负荷的减低，也可抑制周围温度的上升。

以前述说明的方式所构成的除湿机，相对于没有调整温度湿度的组装式仓库进行除湿，其除湿量与现有家庭用除湿机的比较是显示于图4上。其中，实线表示本发明机器，而单点划线代表现有的机器。

图中，A1点及A2点分别表示于温度22.5℃、相对湿度47.6％时的本发明机器与现有机器的数据。如比较其除湿量，现有机器为190cc/h，本发明机器为300cc/h，是现有机器的1.58倍。如欲求得本发明机器的显热比(SHF)，将现有机器的显热比(QS)设为0.54时(前述)，则QL为0.46，所以由0.46×1.58＝0.73，可得知本发明机器的显热比为0.27。

再者，图中，B1与B2分别表示温度24.5℃，相对湿度93.3％时，本发明机器与现有机器的数据。如比较其除湿量，现有机器为520cc/h，本发明机器则为950cc/h，是现有机器的1.8倍。而欲求得本发明机器的显热比(SHF)，将现有机器的显热比(QS)设为0.54，则QL为0.46，所以由0.46×1.8＝0.83可得知本发明机器的显热比为0.17。

另外，图中，C1点及C2点分别表示于温度27℃、相对湿度60％时，也就是于标准点上，本发明机器以及现有机器的除湿量。可是，并未于此点上实际加以测试，所以无法知其详细数据，但是可以推定本发明机器较现有机器多约两倍的除湿量。因此，与前述A1及B1的情形一样，本发明机器的显热比为0.5以下。

于本实施例中，蒸发器12的面积为现有蒸发器1的二点五分之一，而且，如前所述，本发明机器的除湿量约为现有机器的两倍，所以如假设除湿水均匀地以膜覆盖于往现有机器的蒸发器1表面上，则本实施例的蒸发器12的除湿水膜厚度为现有蒸发器1除湿水膜厚的7倍左右。因此，7倍左右于现有机器的水膜，呈现水滴较为可能。所以，也可说，本实施例是将空气中的水分以滴状凝结的形态来除湿。

而，由于凝结温度及蒸发温度的下降，冷媒的比容积会增大，可促使冷媒的循环量的降低，使消耗的电力减少与蒸发器12的小型化，而达到除湿机全体小型化的目标。另外，依本实施例，蒸发面积(容量)比现有小，但是却可提高除湿量。

于此，依蒸发器理论设计式，本发明蒸发器12与现有蒸发器1的容量关系，可由下列计算式确认。

Qe＝K·F·td…(1)

Qe：蒸发器的冷却能力(kcal/h)

K：蒸发器的热贯流率(kcal/℃m²h)

F：蒸发器的表面积(m²)

td＝(ta+tb)/2-te……(2)

ta：蒸发器入口的空气温度(℃)

tb：蒸发器出口的空气温度(℃)

te：蒸发器的蒸发温度(℃)

以本发明机器的设计条件而言，是使用与现有机器相同的压缩机，而冷却能力也几乎相同。

以Qe1为现有蒸发器的冷却能力，而本发明蒸发器的冷却能力为Qe2时，则Qe1＝Qe2。

关于现有蒸发器的热贯流率K1与本发明蒸发器的热贯流率K2的关系，由于K1为膜状凝结时的热贯流率，K2为滴状凝结时的热贯流率，所以K1＜K2。

由(2)式中，如现有机器td1＝(ta1+tb1)/2-te1，而本发明机器td2＝(ta2+tb2)/2-te2，而ta1＝27℃、ta2＝32℃、tb1＝17℃、tb2＝14℃、te1＝10℃、te2＝7℃时，则td1＝12℃、td2＝16℃，而呈td1＜td2的关系。

所以，从Qe1＝Qe2、K1＜K2、td1＜td2的关系中，蒸发器的表面积F，可由(1)式得F1＞F2，所以结论为本发明机器的蒸发器容量必须比现有机器蒸发器的容量小。

以上，是关于本发明的实施例加以说明，但是，本发明并不限于此，而可利用本发明技术思想为基础作各种不同的变化。

例如于前述的实施例中，为了使空气中的水分滴状凝结，蒸发器12的蒸发温度下降方法，是采用减少蒸发器12的容量的方法，但是，利用送风机使风量较现有为低的方法来代替时，也可使蒸发温度下降。

另外，于上述的实施例中，虽然使用毛细管32作为冷媒流量调整的机构，但是，为了使蒸发温度的下降能确实进行冷媒的流量调整，也可以电子膨胀阀代替毛细管32。

如前所述，依照本发明的除湿方法，藉由使空气中的水分呈滴状凝结，令蒸发器的热贯流率提升，使其从空气中取得的潜热量增大，而达到大幅度提升除湿量的目的。

依本发明第二方面的发明，使空气流与蒸发器表面间的温度差增大，促进水分的滴状凝结，同时，凝结温度亦与蒸发温度同时下降，即可提升冷冻能力，也就是可促使除湿量增加。再者，由于凝结负荷的减低，而得以抑制周围温度的上升，也会使冷媒循环量减少，而得以使热交换器小型化，并且减少耗用电力。

依本发明第三方面的发明，使蒸发器的热贯流率向上提升，促进水分的滴状凝结，达到除湿量提高的目的。

Claims (3)

1.一种除湿方法，是从上风侧按顺序配置蒸发器以及凝结器，以前述蒸发器将空气流冷却至露点温度以除去水分后，再以前述凝结器将此空气流再加热至预定温度，其特征在于：

使前述空气流中的水分滴状凝结于前述蒸发器的表面而除湿。

2.如权利要求1所述的除湿方法，其中，于前述蒸发器的上风侧，配置由前述凝结器所分割构成的预热器，藉由该预热器使通过前述蒸发器的空气流温度上升。

3.如权利要求2所述的除湿方法，其中，将前述预热器、前述蒸发器以及前述凝结器配置成使显热比小于0.5。

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