CN2343514Y - 硅胶空气抽湿器 - Google Patents

Abstract

硅胶空气抽湿器是一种以硅胶为工作介质的室内空气抽湿装置,它通过将烘箱与硅胶容器组合在一起,并用重量监控装置控制硅胶的加热除水过程,从而使整个装置能自动运作。本实用新型结构简单,造价低廉,将其用于干燥室内空气,可获得低电耗、无污染的良好效果。

Description

硅胶空气抽湿器

本实用新型涉及一种室内空气抽湿装置。

硅胶是一种常用的干燥剂，其饱和吸水率接近40％(见《化工辞典》，化学工业出版社1979年12月版)。在实验室中，常利用硅胶吸收空气中的水份，使相对封闭的小空间(比如光电天平的称量室)保持干燥。做法是将盛着硅胶的开口容器放在需要干燥的小空间里，硅胶即能自动吸收空气中的水份。当硅胶吸收水份至接近饱和，颜色由蓝转成粉红，就要将硅胶倒在托盘上，放入烘箱，在100～120℃下烘干。当硅胶颜色变蓝，表示水份已蒸发，则硅胶又可重新使用。

上述方法如果用于对居民的房间等室内的空间进行干燥则不切实际。但在现实生活中，过于潮湿的空气会对室内的物品以至人的健康造成不利影响。所以，室内空气也需要干燥！

现在一般是用空调器或抽湿机对室内空气进行干燥，两者的抽湿原理基本相同，都是将空气抽入机中冷却，使水份冷凝析出，然后将干燥的空气送回室内。此方法需将大量的空气冷却，因而耗电多，对电能的利用率低，而且机器本身价格较贵，其中的制冷剂还可能对环境造成污染。

本实用新型的目的是要将硅胶用于室内的抽湿，从而提供一种造价低廉、耗电少且无污染的室内空气抽湿装置。

本实用新型的结构示意图如图1所示，其运作过程分为抽湿程序、加热除水程序和通风散热程序，三个程序依次完成，又重新开始，如此不断循环，使室内空气得以干燥。整个运作过程均在程序控制器8的控制下完成，使用者只须接通电源即可。下面依次介绍三个程序及相关事宜。

首先是抽湿程序，此时风门1、风门2打开、风门3、风门4处于关闭状态。室内空气在风扇5的推动下，从风门1进入，通过多层硅胶6，部分水份被吸收，干燥的空气从风门2回到室内。

随着抽湿程序的进行，硅胶所吸收的水份会不断增加。为保证系统正常运作，必须为硅胶制定一个工作范围，即规定一个硅胶含水率的上、下限。当抽湿程序进行到硅胶含水率达到或超过上限时，就要停止抽湿程序而进入加热除水程序，让硅胶在100～120℃下将水份蒸发，当硅胶含水率降至或低于下限时，就要停止加热除水程序，让系统进入通风散热程序。

在此，需要定义几个名词概念：

1、硅胶净重，指硅胶本身(未吸水时)的重量；

2、含水率或吸水率，指硅胶所吸收的水份重量与硅胶净重之比；

3、硅胶实重，指硅胶的实际称量重量(即硅胶净重与硅胶所吸收水份重量之和)。

则有：硅胶含水率=[硅胶实重-硅胶净重]/[硅胶净重]

可见，只要测得硅胶实重，就可根据硅胶净重轻易求出含水率。本实用新型正是根据这一点，通过重量监空装置控制硅胶6的加热除水过程，做法是：用重量监控装置监测硅胶实重(目的是监测含水率)，在含水率达到或超过规定的上限时，让重量监控装置发出电信号，引发程序控制器动作，使系统进入加热除水程序，并在含水率降至或低于规定的下限时，让重量监控装置再次发出电信号，引发程序控制器动作，使系统停止加热，并进入通风散热程序。

在此，且将硅胶工作范围的含水率定为7～27％(即规定含水率上限为27％，下限为7％)，以方便对图1的说明。而所用硅胶的饱和吸水率必须＞31％。

图1中，将秤锤9的重量设定为硅胶容器7重量(以下用A表示)与含水率下限(7％)时的硅胶实重之和，而将秤锤12的重量设定为含水率上、下限之差与硅胶净重(以下用B表示)的乘积，则有：

含水率7％的硅胶实重为：1.07×B

含水率27％的硅胶实重为：1.27×B

秤锤9重量=A+1.07×B

秤锤12重量=(27％-7％)×B

秤锤9重量+秤锤12重量=A+1.27×B

这样，当吸湿程序进行到硅胶6含水率＞27％时，绳索15左端重量(A+硅胶实重)大于右端(秤锤9与秤锤12重量，即A+1.27×B)，硅胶容器7坠下，秤锤9与秤锤12同时被拉起，使秤锤9将两块阻挡片10接通，电流得以通过，引发程序控制器8动作，从而令系统进入加热除水程序。

此时，风门1、风门2关闭，风门3、风门4打开，电热丝16通电加热，热风在风扇5的推动下，从风门4进入干燥室14，通过多层硅胶6，从风门3回到加热室19，如此不断循环，使干燥室14的温度均匀分布(可见此耐干燥室14已成为烘箱的一部分)。当温度上升至100℃后，干燥室14中的温度监控器23控制电热丝16的工作，使干燥室14的温度保持在100～120℃。硅胶6中的水份受热变成蒸气不断逸出，经排气管24穿过墙17，从外出口18排至室外。随着过程的进行，硅胶6的实重不断减轻，秤锤12很快回落至阻挡底板13，使秤锤9与阻挡片10分离，而加热除水程序继续进行(此时含水率在7％与27％之间)。当硅胶6含水率＜7％时，重力作用的结果使秤锤9坠下，将两块阻挡片11连通，电流得以通过，引发程序控制器8动作，令系统停止加热并进入通风散热程序。

此时，风门1打开，风门4关闭，空气从风门1进入，在风扇5推动下通过多层热的硅胶6，热空气从风门3经外出口排至室外。整个通风散热程序维持数分钟，程序控制器即自行动作，将风门3关闭，将风门2打开，使系统重新回到抽湿程序。如此不断自动循环下去。

图1中各部件的名称如下：1、2、3、4、风门；5、风扇；6、硅胶；7、硅胶容器；8、程序控制器；9、12、秤锤；10、11、阻挡片；13、阻挡底板；14、干燥室；15、绳索；16、电热丝；17、墙；18、外出口；19、加热室；20、常开孔；21、滑轮；22、壳体；23、温度监控器；24、排气管。41、室内空气；42、干噪空气；43、水蒸气。

对图1中一些部件的说明如下：

1、除“上、下”两个方向箭头外，图中其余箭头均表示气体流动方向；

2、硅胶容器7象一种多层蒸笼，其上虚线表示一种筛网结构，气体可以通过，硅胶不会漏下；

3、硅胶容器7与秤锤9通过绳索15相连接，并由滑轮21支撑重量；

4、秤锤9与秤锤12间亦由绳索相连，两者与硅胶容器7均可在一定范围内上下移动。

5、风门1、2、3、4均为控制气流而设，开时可通过气体，关闭时气体不能通过；

6、常开孔20使加热除水程序中水蒸气更易排出室外(若实际效果不佳，可取消常开孔)；

7、阻挡片10、11均为两片对称分离的金属片，而秤锤9亦为金属制作。

图1的结构大至可分为四个主要部分：

1、烘箱，它由电热丝16、加热室19、干燥室14、温度监控器23、风门3、风门4以及风扇5所组成；

2、重量监控装置，它由阻挡片10、秤锤9、阻挡片11、秤锤12及阻挡底板13组成，并由秤锤9通过绳索15与硅胶容器7相连接；

3．程序控制器8。

4．在抽湿程序中，由干燥室14、风扇5、硅胶6及硅胶容器7、风门1、风门2组成一个抽湿装置，它是本实用新型能起抽湿作用的关健！

干燥室14是安置硅胶容器7的地方，亦是对空气进行干燥的地方，而在加热除水程序中，它又是烘箱的一部份，使得硅胶6在同一个地方即能完成吸水和加热除水两种操作。

图1中的程序控制器8不是必要元件，在一定条件下可以取消。比如，让秤锤9与阻挡片10接触时所发出的电流信号直接指令系统进入加热除水程序，称锤9与阻挡片11接触时所发出的电流信号则指令系统停止加热，并进入通风散热程序。在通风散热程序中，硅胶6会吸收空气中的水分，当硅胶6含水率＞7％时，重力作用会导致硅胶容器7坠下，而秤锤9则被拉起，从而与阻挡片11分离，流经的电流被截断，让系统以此为信号停止通风散热程序并进入抽湿程序，则整个运作循环就已不再需要程序控制器8。但象图3所示的结构形式则必须要有程序控制器8(见后面的介绍)。

本实用新型是一种以硅胶为工作介质的室内空气抽湿装置，它关健是要解决两个技术问题：一是要使硅胶的吸水和加热除水在同一个地方完成(以避免用人工搬运硅胶)；二是使硅胶的吸水和加热除水的操作全部实现自动化。

解决第一个问题的最好方法，就是将烘箱与(盛有硅胶的)硅胶容器组合在一起，这种组合的实质就是将硅胶容器安装在烘箱之中。做到这一点并不困难，但安置硅胶容器的烘箱空间必须兼具两种功能：即在加热除水程序进行时，它是烘箱的一部份；而在抽湿程序进行时，它又是对空气进行干燥的地方。图1中的干燥室就兼具这两种功能。

为解决第二个问题，本实用新型采取将(盛有硅胶的)硅胶容器与重量监控装置相连接的办法，使重量监控装置能随时监测硅胶容器(含硅胶)的重量(此重量用W表示)，并在W达到或超出上、下限时作出反应，由于硅胶容器重量及其中所盛硅胶净重都可以预先知道，所以，只要知道W，即可求出含水率。反过来，只要预先定出硅胶含水率的上、下限，就能定出W的上下限。所以，采取将(盛有硅胶的)硅胶容器与重量监控装置相连接的办法，就能在硅胶含水率达到或超出上限时，令系统及时进入加热除水程序，并在含水率达到或超出下限时(超出下限指小于下限)，停止加热除水程序。再配合程序控制器，就能实现硅胶吸水和加热除水操作的自动化。

重量监控装置的具体结构形式可有多种，只要能在硅胶含水率达到或超出上、下限时作出反应(发出电流信号)即可。比如图2所示的形式：由光源25、光敏电阻26、光敏电阻28、阻光板27和弹簧29组成重量监控装置。其中，弹簧29下端与壳体22相连，上端与阻光板27下端相连，阻光板27上端通过绳索15与硅胶容器7相连接，由滑轮21承托绳索15，从而承托硅胶容器7(含硅胶6)的重量。光源25与光敏电阻26、光敏电阻28分别安装在阻光板27两边，并由阻光板27分隔。光敏电阻26与光敏电阻28的位置至关重要，应该通过预先测定，使两个电阻的位置达到以下要求：

1、当硅胶6含水率达到上限时，硅胶容器7(含硅胶6)的重力刚好将阻光板27上拉至透光孔30处于光源25与光敏电阻28之间，使光源25的光穿过透光孔30照射在光敏电阻28上，从而发出电流信号给程序控制器，令系统进入加热除水程序。

2、当硅胶6含水率降至下限时．弹簧29的拉力使阻光板27下移到达的位置，刚好是使透光孔30处于光源25与光敏电阻26之间．使光源25的光经透光孔30照射在光敏电阻26上，从而发出电流信号给程序控制器，令系统停止加热，并进入通风散热程序。

而当硅胶6含水率在上、下限之间时，透光孔30处于两个电阻之间的位置，光源25的光不能照在任何一个光敏电阻上。

图2中各部件的名称如下：6、硅胶；7、硅胶容器；15、绳索；21、滑轮；22、壳体；25、光源；26、28、光敏电阻；27、阻光板；29、弹簧；30、透光孔。

图2说明：光源25连接在阻光板27上，与阻光板27同步移动；硅胶容器7与阻光阻板27均能在一定范围内上下移动，而阻光板27的最大上移位置应限定为透光孔30与光敏电阻28处于同一水平高度(可用机械方法限定)，以防止造成混乱。

本实用新型具有以下优点：

1、结构简单，因而造价低廉；

2、能源利用率高，电耗低，虽然硅胶的加热除水同样耗电，但加热数公斤硅胶相对比冷却一百公斤空气耗电少(见实例)；

3、无污染；

图面说明：

图1是硅胶空气抽湿器的结构示意图；

图2是图1所示抽湿器中重量监控装置的另一种结构形式；

图3是硅胶空气抽湿器的另一种结构示意图。

实例1：将本实用新型应用于15m²居室。

假设条件：1、室内高度为3.0m；2、室内温度24℃，相对湿度100％(类似于梅雨季节)；3、与室外换气量为每24小时100％(打开门窗抽湿是无意义的，完全关闭则不切实际)；4、目标为相对湿度75％。

求得：每24小时要将2×(15×3.0)=90(m²)的空气从相对湿度100％降为75％(90m³空气的质量约为90×1.29=116kg)。查表得：24℃时水的蒸气压为22.38mmHg，换算成每立方米含水量为23.7g/m³，则90m³含水2133g。

将相对湿度从100％降至75％，即是除去25％水份，所以实际需要吸收除去的水份重量为：2133×25％=533(g/24小时)。据此，将硅胶用量定为2700g(指硅胶净重)。

2700g硅胶的含水率从7％上升至27％时共吸收540g水，所以硅胶大约是每24小时加热除水一次。加热过程的耗电量估计与家庭用小型消毒碗柜使用一次的耗电量差不多，应在0.5度以内。而2700g硅胶的体积大约是3升，若整个抽湿器体积是硅胶体积的10倍，则此抽湿器大约是25×30×400m³体型。

抽湿器选用图3所示的结构形式，其硅胶容器和重量监控装置与图1不同，其余部件大体相当。

图3中：硅胶容器31由多个托盘按等距离交叉安装所组成；重量监控装置由弹簧37、导电片34、上触片35和下触片33所组成，其中弹簧37上端与壳体22相连，下端与硅胶容器31上端相连，从而承受了硅胶容器31(含硅胶6)的全部重量，使硅胶容器(含硅胶)能随自身重量的变化而上、下移动，而导电片34、上触片35及下触片33则分别通过电路与程序控制器8相连。

此抽湿器的运作过程与图1所示者大致相同。可将硅胶6的含水率上、下限定为：27％、7％(其饱和吸水率应＞31％，其净重即为2700g)。以下仪就不同之处加以叙述，相同部分不再重复。

运作时，首先是抽湿程序，随硅胶6重量的增加，硅胶容器31不断下移，导电片34跟随下移。当硅胶6含水率达到27％时，导电片34刚好下移至与下触片33相接触，使电流得以通过，引发程序控制器8动作，令抽湿器进入加热除水程序。当干燥室14的温度升至100℃以后，程序控制器8控制风门4每分钟关闭5～10秒，使风扇5的推力将水蒸气从风门3经加热室19、排气管24、外出口18强制性排出室外(此时常开孔20正好发挥作用)。当硅胶6含水率降至7％时，导电片34刚好上移至上触片35的位置，两者接触，电流通过，引发程序控制器8动作，令系统进入通风散热程序。上、下触片的位置应通过实际测试来确定，以保证满足上述要求。

湿度调节器32用于监测湿度，并为用户提供选择。使用时，由用户选择所需要的湿度值，当室内湿度降至用户选择值时，湿度调节器32发出指令，使抽湿器停止工作。

由前面的计算数值可知，在相对湿度下降至75％以后，室内室外换气量每达到200％(即交换90m³)，加热除水程序才进行一次。实际使用时，此抽湿器亦可用于稍大些的室内空间(比如30m³)，结果是抽湿器的工作程序循环加快，而并无明显的不良影响。

实际使用时，还应在室内空气出入口(即风门1与风门2)处加装滤尘装置。

图3中各部件的名称如下：1、2、3、4、风门；5、风扇；6、硅胶；8、程序控制器；14、干燥室；16、电热丝；17、墙；18、外出口；19、加热室；20、常开孔；22、壳体；23、温度监控器；24、排气管；31、硅胶容器；32、湿度调节器；33、下触片；34、导电片；35、上触片；37、弹簧。41、室内空气；42、干燥空气；43、水蒸气。

图3说明：与图1相同的部件及箭头，作用与图1同；硅胶容器31上的虚线表示气体可通过；导电片34安装在硅胶容器31上，能与硅胶容器31作同步上下移动；上触片35、下触片33、导电片34的安装应足够牢固，能起到限制硅胶容器31活动范围的作用；必要时可在常开孔20处向下引一条小管。

实例2：用于150m²图书馆藏书室。

假设条件：室内高度3.5m，室温24℃，相对湿度95％，与室外换气量每24小时100％，目标湿度70％。

求得24小时内需除水6221克。

设计：用3台硅胶空气抽湿器，每台用硅胶5000克，每台体型约为32×32×50cm³，选用图1所示的结构形式，并配套安装湿度调节器和滤尘装置。

按以上计算，首次使用约12小时需加热除水一次，相对温度达到70％以后，每24小时需加热除水一次。若换气量增加，加热除水的时间间隔会缩短。

本文中常用到“抽湿”一词，“抽”指吸收、除去，“湿”指湿气、水分，“抽湿”可理解为“除水”，主要指除去空气中的水份。

Claims (9)

1、一种硅胶空气抽湿器，其特征在于将烘箱与盛有硅胶的硅胶容器组合在一起，同时将硅胶容器与重量监控装置相连接。

2、根据权利要求1所述的硅胶空气抽湿器，其特征在于盛有硅胶的硅胶容器是安装在烘箱之中。

3、根据权利要求1所述的硅胶空气抽湿器，其特征在于硅胶容器与重量监控装置的连接，其中硅胶容器既可以通过绳索与重量监控装置中的秤锤或弹簧相连，也可以直接与重量监控装置中的弹簧相连。

4、根据权利要求1或3所述的硅胶空气抽湿器，其特征在于重量监控装置通过与硅胶容器相连接，能在硅胶容器所盛硅胶的含水率达到或超出上、下限时发出电流信号。

5、根据权利要求1或2所述的硅胶空气抽湿器，其特征在于硅胶容器[7]或硅胶容器[31]是安装在干燥室[14]中。

6、根据权利要求1或3所述的硅胶空气抽湿器，其特征在于重量监控装置的结构可以是下列之一：(1)由阻挡片[10]、秤锤[9]、阻挡片[11]、秤锤[12]、和阻挡底板[13]按

从上至下排列组成，其中：秤锤[9]通过绳索[15]与硅胶容器[7]相连，

绳索[15]由两个滑轮[21]承托，秤锤[9]与秤锤[12]间亦用绳索相连；(2)由弹簧[29]、光源[25]、阻光板[27]、光敏电阻[26]、光敏电阻[28]

组成，其中：弹簧[29]下端与壳体[22]相连，上端与阻光板[27]下端

相连，阻光板[27]上端通过绳索[15]与硅胶容器[7]相连，绳索[15]由

两个滑轮[21]承托，而光源[25]与两个光敏电阻[26]、[28]分别安装

在阻光板[27]两边，并由阻光板分隔；(3)由弹簧[37]、导电片[34]、上触片[35]及下触片[33]组成，其中：弹

簧[37]上端与壳体[22]相连，下端与硅胶容器[31]上端相连，而导电

片[34]则固定连接在硅胶容器[31]上，能随硅胶容器[31]上下移动。

7、根据权利要求6所述的硅胶空气抽湿器，其特征在于秤锤[9]重量为硅胶容器[7]重量与含水率下限时的硅胶[6]实重之和，而秤锤[12]重量为含水率上、下限之差与硅胶[6]净重的乘积。

8、根据权利要求6所述的硅胶空气抽湿器，其特征在于光源[25]连接在阻光板[27]上，能与阻光板[27]一齐上下移动。

9、根据权利要求6所述的硅胶空气抽湿器，其特征在于上触片[35]与下触片[33]的位置，使得硅胶[6]含水率达到上限时，导电片[34]刚好下移至与下触片[33]相接触，而硅胶[6]含水率达到下限时，导电片[34]刚好上移至与上触片[35]接触。

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