DE112013006529B4 - Entfeuchter - Google Patents

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Abstract

Ein Entfeuchter (300), umfassend: einen ersten Luftkanal (50), in dem aus einem entfeuchteten Raum entnommene Luft fließt; eine Luftzuführeinheit (12), die Luft aus dem entfeuchteten Raum in den ersten Luftkanal (50) bringt; eine Feuchtigkeitsadsorptionseinheit (16), die in dem ersten Luftkanal (50) angeordnet ist, Feuchtigkeit adsorbiert, die in Luft enthalten ist, welche in dem ersten Luftkanal (50) fließt, und die adsorbierte Feuchtigkeit an Luft desorbiert, die in dem ersten Luftkanal (50) fließt; einen ersten Wärmeaustauscher (11a), der vor der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit (16) in Luftströmungsrichtung in dem ersten Luftkanal (50) angeordnet ist und Wärme zwischen Luft und Kältemittel austauscht; einen zweiten Wärmeaustauscher (11b), der hinter der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit (16) in der Luftströmungsrichtung in dem ersten Luftkanal (50) angeordnet ist und Wärme zwischen Luft und dem Kältemittel austauscht; einen dritten Wärmeaustauscher (11c), der hinter dem zweiten Wärmeaustauscher (11b) in der Luftströmungsrichtung in dem ersten Luftkanal (50) angeordnet ist und Wärme zwischen Luft und dem Kältemittel austauscht; eine erste Ausdehnungseinheit (14, 14b), die zwischen dem ersten Wärmeaustauscher (11a) und dem zweiten Wärmeaustauscher (11b) angeordnet ist und einen Druck des Kältemittels reduziert; einen Verdichter (13), dessen Ausstoßseite mit dem dritten Wärmeaustauscher (11c) verbunden ist, und der das Kältemittel verdichtet; und eine Kältemittelfluss-Schalteinheit, die mit einer Saugseite des Verdichters (13), einer Seite des dritten Wärmeaustauschers (11c), die nicht mit einer Ausstoßseite des Verdichters (13) verbunden ist, einer Seite des zweiten Wärmeaustauschers (11b), die nicht mit der ersten Ausdehnungseinheit (14, 14b) verbunden ist, und einer Seite des ersten Wärmeaustauschers (11a), die nicht mit der ersten Ausdehnungseinheit (14, 14b) verbunden ist, in Verbindung steht, wobei die Kältemittelfluss-Schalteinheit so schaltet, dass der dritte Wärmeaustauscher (11c) und der zweite Wärmeaustauscher (11b) miteinander verbunden sind und der erste Wärmeaustauscher (11a) und die Saugseite des Verdichters (13) miteinander verbunden sind in einem ...

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Entfeuchter.
  • Stand der Technik
  • Ein vorgeschlagener typischer Entfeuchter, der eine Kombination aus einem Trockenmittel und einer Wärmepumpe verwendet, umfasst zwei unterteilte Luftkanäle, in denen Luft mit unterschiedlichen relativen Feuchten fließt und über denen ein Trockenmittelbauteil angeordnet ist, das ein Adsorbens zum Adsorbieren und Desorbieren von Feuchtigkeit trägt (siehe beispielsweise Patentliteratur 1).
  • In der in Patentliteratur 1 beschriebenen Technik dreht sich das scheibenförmige Trockenmittelbauteil, um eine Adsorption zu bewirken, bei der in der Luft enthaltene Feuchtigkeit adsorbiert wird, und eine Desorption, bei der die adsorbierte Feuchtigkeit entsprechend den relativen Feuchten der Luftkanäle an die Luft desorbiert wird,.
  • In der Technik der Patentliteratur 1 sind die Luftkanäle außerdem in zwei Teile unterteilt, um einen Teil der Kondensationswärme zu nutzen, der von der Wärmepumpe erzeugt wird, die relativen Feuchten der durch das Trockenmittelbauteil fließenden Luft werden reduziert, um die Desorption zu fördern, und der andere Teil der Kondensationswärme wird unbehandelt in den zu entfeuchtenden Raum (entfeuchteter Raum) abgelassen.
  • Die WO 2012/085969 A1 offenbart eine Klimaanlage, mit der die Temperatur und die Feuchtigkeit effektiv eingestellt werden können. Sie weist eine oder mehrere Außengeräte auf, die einen Kompressor, ein Vierwegeventil und einen Außenwärmetauscher enthalten. Sie weist weiterhin eine oder mehrere Innenvorrichtungen auf, die ein Expansionsventil, einen Innenwärmetauscher und ein oder mehrere Feuchtigkeitseinstellmittel aufweisen.
  • Zitatliste
  • Patentliteratur
    • Patentliteratur 1: JP 4649967 B2 (z. B. Anspruch 1)
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • In der Technik der Patentliteratur 1 wird das Trockenmittelbauteil gedreht, um die Adsorption und Desorption zu bewirken. Daher ist beispielsweise ein Motor als Drehmechanismus für das Trockenmittelbauteil erforderlich. Es ergeben sich daraus Probleme, beispielsweise höhere Herstellungskosten und höherer Stromverbrauch sowie eine kompliziertere Anlagenkonfiguration.
  • Die Technik der Patentliteratur 1 schlägt die beiden geteilten Luftkanäle vor. Ein Austreten von Luft zwischen den Luftkanälen bewirkt eine Hemmung des Adsorptions- bzw. Desorptionsvorgangs. Das Trockenmittelbauteil, das über den beiden Luftkanälen angeordnet ist, hat deswegen Kontakt mit einem Abschnitt über die beiden Luftkanälen.
  • Insbesondere in der Technik aus Patentliteratur 1 schleift das Trockenmittelbauteil gegen einen Abschnitt, der die Luftkanäle voneinander trennt, um einen Luftaustritt zwischen den Luftkanälen zu verhindern. Das notwendige Motordrehmoment erhöht sich daher und der Stromverbrauch steigt.
  • In der Technik der Patentliteratur 1 werden diese Teile beschädigt, wenn sie aneinander schleifen, weil das Trockenmittelbauteil und der Abschnitt, der die Luftkanäle voneinander trennt, gegeneinander schleifen. Aus einem Spalt zwischen den Luftkanälen austretende Luft reduziert den Wirkungsgrad von Adsorption und Desorption. Zur Reparatur des Schadens sind Wartungsarbeiten nötig, welche die Kosten erhöhen.
  • In der Technik der Patentliteratur 1 sind die beiden Luftkanäle notwendig, um einen Teil der Kondensationswärme als Wärmequelle für die Desorption des Trockenmittels zu nutzen. Die Konfiguration des Geräts wird dadurch komplizierter und der Druckverlust nimmt zu. Der Strom einer Luftzuführeinheit nimmt ebenfalls zu und dies führt zu einem erhöhten Stromverbrauch.
  • In der Technik der Patentliteratur 1 wird bei niedrigen Außentemperaturen ein Heizgerät an einem Außen-Wärmeaustauscher verwendet, um die Vereisung des Außen-Wärmeaustauschers zu verhindern. Wenn jedoch die Taupunkttemperatur unter den Gefrierpunkt fällt, ist es schwierig, eine Vereisung des Wärmeaustauschers zu reduzieren. In diesem Fall ist ein Entfrostungsbetrieb erforderlich, was zu einem beträchtlichen Rückgang der Entfeuchtungsmenge pro Stunde führt.
  • Die vorliegende Erfindung soll zumindest eines der oben beschriebenen Probleme lösen und einen Entfeuchter ermöglichen, mit dem der Anstieg der Kosten und des Stromverbrauchs, einer Komplizierung der Gerätekonfiguration sowie einer Reduzierung des Wirkungsgrads bei Adsorption und Desorption reduziert werden können.
  • Lösung des Problems
  • Diese Aufgabe wird durch die Entfeuchter gemäß den Ansprüchen gelöst.
  • Ein Entfeuchter gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: einen ersten Luftkanal, in dem Luft aus einem entfeuchteten Raum fließt; eine Luftzuführeinheit, die Luft aus dem entfeuchteten Raum in den ersten Luftkanal führt; eine Feuchtigkeitsadsorptionseinheit, die in dem ersten Luftkanal angeordnet ist, Feuchtigkeit aus der Luft adsorbiert, die in den ersten Luftkanal fließt, und die adsorbierte Feuchtigkeit an Luft desorbiert, die in dem ersten Luftkanal fließt; einen ersten Wärmeaustauscher, der vor der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit in einer Luftströmungsrichtung in dem ersten Luftkanal angeordnet ist und Wärme zwischen Luft und Kältemittel austauscht; einen zweiten Wärmeaustauscher, der hinter der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit in Luftströmungsrichtung in dem ersten Luftkanal angeordnet ist und Wärme zwischen Luft und Kältemittel austauscht; einen dritten Wärmeaustauscher, der hinter dem zweiten Wärmeaustauscher in Luftströmungsrichtung in dem ersten Luftkanal angeordnet ist und Wärme zwischen Luft und Kältemittel austauscht, eine erste Ausdehnungseinheit, die zwischen dem ersten Wärmeaustauscher und dem zweiten Wärmeaustauscher angeordnet ist und einen Druck des Kältemittels reduziert; und ein Verdichter, dessen Ausstoßseite mit dem dritten Wärmeaustauscher verbunden ist und der das Kältemittel verdichtet, wobei der erste Wärmeaustauscher und der zweite Wärmeaustauscher selektiv als Kondensator oder Verdampfer arbeiten können.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die oben beschriebene Konfiguration des Entfeuchters der vorliegenden Erfindung kann verhindern, dass sich Kosten und Stromverbrauch erhöhen, die Gerätekonfiguration komplizierter wird und der Wirkungsgrad von Adsorption und Desorption gemindert wird.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine schematische Darstellung eines Konfigurationsbeispiels eines Entfeuchters gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist eine Adsorptionsisotherme, die eine Veränderung einer Sättigungsfeuchte-Adsorptionsbetrags mit Bezug auf eine relative Feuchte einer Feuchtigkeitsadsorptionseinheit des Ausführungsbeispiels 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 3 zeigt eine Messkontrollsystem des Entfeuchters des Ausführungsbeispiels 1 der vorliegenden Erfindung.
  • 4 zeigt psychrometrische Diagramme mit Veränderungen der Temperatur und der Feuchte in Betriebsmodi des Entfeuchters von Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung.
  • 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Konfigurationsbeispiels eines Entfeuchters gemäß Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung.
  • 6 zeigt psychrometrische Diagramme mit Veränderungen der Temperatur und der Feuchte in Betriebsmodi des Entfeuchters von Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung.
  • 7 zeigt eine schematische Darstellung eines Konfigurationsbeispiels eines Entfeuchters gemäß Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung.
  • 8 ist ein Mollier-Diagramm mit Veränderungen eines Kältemitteldrucks und einer Enthalpie des Entfeuchters aus Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung.
  • 9 ist eine schematische Darstellung eines Konfigurationsbeispiels eines Entfeuchters gemäß Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung.
  • 10 zeigt psychrometrische Diagramme mit Änderungen von Temperatur und Feuchte in Betriebsmodi des Entfeuchters aus Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung. Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • Ausführungsbeispiel 1
  • [Konfiguration des Luftkanals]
  • 1 ist eine schematische Darstellung eines Konfigurationsbeispiels eines Entfeuchters 300 gemäß Ausführungsbeispiel 1. 2 ist eine Adsorptionsisotherme, die eine Veränderung eines Sättigungsfeuchte-Adsorptionsbetrags mit Bezug zu einer relativen Feuchte einer Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 des Entfeuchters 300 des Ausführungsbeispiels 1 zeigt. 3 zeigt ein Messkontrollsystem des Entfeuchters 300 des Ausführungsbeispiels 1. Unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 wird beispielsweise die Konfiguration des Entfeuchters 300 beschrieben.
  • Der Entfeuchter 300 des Ausführungsbeispiels 1 stellt eine Verbesserung dar, weil er Kosten und Stromverbrauch reduziert, eine Komplizierung der Gerätekonfiguration vermeidet, und den Wirkungsgrad bei Adsorption und Desorption nicht reduziert.
  • [Konfiguration]
  • Der Entfeuchter 300 umfasst einen Verdichter 13, der ein Kältemittel verdichtet, erste und zweite Wärmeaustauscher 11a bzw. 11b, die jeweils als Kondensator oder Verdampfer arbeiten, einen dritten Wärmeaustauscher 11c, der als Kondensator arbeitet, eine Ausdehnungseinheit 14, welche den Druck des kondensierten Kältemittels reduziert, und ein Vier-Wege-Ventil 15, das einen Kältemittelkanal umschaltet. Der Verdichter 13, der erste Wärmeaustauscher 11a, der zweite Wärmeaustauscher 11b, der dritte Wärmeaustauscher 11c, die Ausdehnungseinheit 14, und das Vier-Wege-Ventil 15 sind miteinander durch Kältemittelrohre verbunden und bilden einen Kältemittelkreislauf A.
  • In der folgenden Beschreibung können der erste Wärmeaustauscher 11a, der zweite Wärmeaustauscher 11b, und der dritte Wärmeaustauscher 11c gemeinsam als Wärmeaustauscher 11 bezeichnet werden.
  • Der Entfeuchter 300 umfasst auch eine Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 zur Adsorption und Desorption von Feuchtigkeit, und eine Luftzuführeinheit 12, welche den Wärmeaustauschern 11 und der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 Luft zuführt.
  • Der Entfeuchter 300 umfasst Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren 1a bis 1e zur Erfassung der Temperatur und Feuchtigkeit von Luft, einen Windgeschwindigkeitssensor 2 zur Erfassung der Luftgeschwindigkeit, Temperatursensoren 3a bis 3h zur Erfassung der Temperatur des Kältemittels, und einen Steuerschaltkreis 4, der beispielsweise das Vier-Wege-Ventil 15 in Abhängigkeit von den Messergebnissen der Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren 1a bis 1e, des Windgeschwindigkeitssensors 2, und der Temperatursensoren 3a bis 3h schaltet.
  • Der Entfeuchter 300 umfasst einen Luftkanal (einen ersten Luftkanal 50), der nicht dargestellt ist, ausgestattet mindestens mit dem Wärmeaustauscher 11 und der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16. Eine vorgeschaltete Seite des Luftkanals in dem Entfeuchter 300 steht mit einem entfeuchteten Raum in Verbindung und umfasst einen Lufteinlass, durch den Luft aus dem entfeuchteten Raum in den Luftkanal aufgenommen wird. Eine nachgeschaltete Seite des Luftkanals in dem Entfeuchter 300 steht mit dem entfeuchteten Raum in Verbindung und umfasst einen Luftauslass, durch den Luft, die in dem Entfeuchter 300 entfeuchtet wurde, in den entfeuchteten Raum abgelassen wird. In 1 wird ein Luftstrom in dem ersten Luftkanal 50 mittels der durchgehenden Pfeile angedeutet.
  • (Verdichter 13)
  • Der Verdichter 13 hat eine Ausstoßseite, die mit dem dritten Wärmeaustauscher 11c verbunden ist, und eine Saugseite, die mit dem Vier-Wege-Ventil 15 verbunden ist. Der Verdichter 13 kann beispielsweise ein von einem Motor (nicht gezeigt) angetriebener Verdrängungsverdichter sein. Die Anzahl der Verdichter 13 ist nicht auf eins beschränkt, es können zwei oder mehr Verdichter parallel oder hintereinander geschaltet werden.
  • (Wärmeaustauscher 11)
  • Einer, der erste Wärmeaustauscher 11a oder der zweite Wärmeaustauscher 11b, ist mit der Ausdehnungseinheit 14 verbunden, der jeweils andere ist mit dem Vier-Wege-Ventil 15 verbunden. Das heißt, der erste Wärmeaustauscher 11a, die Ausdehnungseinheit 14, und der zweite Wärmeaustauscher 11b sind in Reihe miteinander verbunden.
  • Der dritte Wärmeaustauscher 11c ist auf der einen Seite mit der Ausstoßseite des Verdichters 13 und auf der anderen Seite mit dem Vier-Wege-Ventil 15 verbunden. Der erste Wärmeaustauscher 11a, der zweite Wärmeaustauscher 11b, und der dritte Wärmeaustauscher 11c sind in dieser Reihenfolge von der vorgelagerten Seite aus in Richtung des Luftstroms angeordnet.
  • Der Wärmeaustauscher 11 kann beispielsweise ein Kreuz-Rippen-Typ Rippen- und Rohr-Wärmetauscher sein, der Wärmeübertragungsrohre und eine große Anzahl von Rippen umfasst.
  • (Ausdehnungseinheit 14)
  • Die Ausdehnungseinheit 14 reduziert den Druck des Kältemittels. Die Ausdehnungseinheit 14 ist mit dem ersten Wärmeaustauscher 11a auf der einen Seite und mit dem zweiten Wärmeaustauscher 11b auf der anderen Seite verbunden.
  • Die Ausdehnungseinheit 14 kann beispielsweise die Durchflussrate des in dem Kältemittelkreislauf fließenden Kältemittels anpassen; sie ist ein elektronisches Entspannungsventil, das den Grad der Ventilöffnung mit einem Schrittmotor (nicht dargestellt), einem mechanischen Entspannungsventil mit einer Membran für einen Druckaufnehmer, oder einem Kapillarrohr anpassen kann.
  • (Vier-Wege-Ventil 15)
  • Das Vier-Wege-Ventil 15 kann den Fluss eines Kältemittels in einem Kältemittelkreislauf A durch Schalten des Kältemittelkanals umschalten. Das Vier-Wege-Ventil 15 ist mit einer Seite des ersten Wärmeaustauschers 11a, die nicht an die Ausdehnungseinheit 14 angeschlossen ist, einer Seite des zweiten Wärmeaustauschers 11b, die nicht an die Ausdehnungseinheit 14 angeschlossen ist, einer Seite des dritten Wärmeaustauschers 11c, die nicht an die Ausstoßseite des Verdichters 13 angeschlossen ist, und mit der Saugseite des Verdichters 13 verbunden.
  • In einem ersten Betriebsmodus, der später beschrieben wird, wird das Vier-Wege-Ventil 15 so geschaltet, dass der dritte Wärmeaustauscher 11c und der zweite Wärmeaustauscher 11b miteinander verbunden werden sowie der erste Wärmeaustauscher 11a und die Saugseite des Verdichters 13 miteinander verbunden werden.
  • In einem zweiten Betriebsmodus, der später beschrieben wird, wird das Vier-Wege-Ventil 15 so geschaltet, dass der dritte Wärmeaustauscher 11c und der erste Wärmeaustauscher 11a miteinander verbunden werden sowie der zweite Wärmeaustauscher 11b und die Saugseite des Verdichters 13 miteinander verbunden werden.
  • (Luftzuführeinheit 12)
  • Die Luftzuführeinheit 12 führt dem Luftkanal, der mit dem Wärmeaustauscher 11 und der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 ausgestattet ist, Luft zu und führt Luft in dem Luftkanal dem klimatisierten Raum zu. In 1 ist die Luftzuführeinheit 12 in Luftströmungsrichtung hinter dem dritten Wärmeaustauscher 11c angeordnet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt, und die Luftzuführeinheit 12 kann beispielsweise auch vordem ersten Wärmeaustauscher 11a angeordnet sein.
  • Die Luftzuführeinheit 12 ist ein Gebläse, das die Durchflussrate der Luft, die durch den Luftkanal in dem Entfeuchter 300 fließt, verändern kann; es kann ein Zentrifugalgebläse sein, das von einem Motor angetrieben wird, beispielsweise einem Gleichstrom-Gebläsemotor oder einem Mehrflügelgebläse.
  • (Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16)
  • Die Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 hat eine Form, die beispielsweise dem Luftkanalabschnitt entspricht, um den Lüftungsquerschnitt für den Querschnitt des Luftkanals des Entfeuchters 300 zu vergrößern. Wenn also der Querschnitt des Luftkanals rechteckig ist, ist der Lüftungsquerschnitt der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 ebenfalls rechteckig. Ist der Querschnitt des Luftkanals sechseckig, ist auch der Lüftungsquerschnitt der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 sechseckig.
  • Die Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 ist ein Bauteil, durch das Luft fließt, mit einer Vielzahl von Durchgangslöchern, durch welche die Luft in dem ersten Luftkanal 50 fließt. Die Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 ist beispielsweise ein poröses flaches Blech, durch welches die Luft in Richtung der Blechdicke hindurch fließt.
  • Die Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 ist ein poröses flaches Blech, dessen Oberfläche beschichtet, oberflächenbehandelt, oder mit einem Adsorbens imprägniert ist, das die Fähigkeit hat, Feuchtigkeit aus Luft mit relativ hohem Feuchtegehalt zu adsorbieren, beispielsweise Zeolith, Silikagel, oder Aktivkohle, und die Feuchtigkeit an Luft mit einem relativ geringen Feuchtegehalt zu desorbieren.
  • Die Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 ist keine typische Ausführung, die beispielsweise von einem Motor gedreht wird, und ist an dem ersten Luftkanal 50 befestigt.
  • 2 zeigt die Feuchtigkeitsmenge (Adsorptionsgleichgewichtsmenge), die das Adsorbens, das für die Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 verwendet wird, in Bezug zu der relativen Luftfeuchtigkeit adsorbieren kann. Die Adsorptionsgleichgewichtsmenge nimmt generell mit steigender relativer Luftfeuchtigkeit zu. Das für die Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 verwendete Adsorbens, das eine große Differenz zwischen der Adsorptionsgleichgewichtsmenge bei einer relativen Feuchtigkeit von 80% oder mehr und der Adsorptionsgleichgewichtsmenge bei einer relativen Feuchtigkeit von 40 bis 60% aufweist. Auf diese Weise kann die Adsorptions- und Desorptionsleistung der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 verbessert werden.
  • (Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren 1a bis 1e)
  • Die Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren 1a bis 1e sind Sensoren, die eine Trockenkugeltemperatur, eine relative Feuchtigkeit, eine Taupunkttemperatur, eine absolute Feuchtigkeit, und eine Feuchtkugeltemperatur in dem Luftkanal erfassen.
  • Der Temperatur- und Feuchtigkeitssensor 1a erfasst die Temperatur und Feuchtigkeit von Luft, die in den Entfeuchter 300 aufgenommen wurde und noch nicht durch den ersten Wärmeaustauscher 11a geflossen ist. Der Temperatur- und Feuchtigkeitssensor 1b erfasst die Temperatur und Feuchtigkeit von Luft, die durch den ersten Wärmeaustauscher 11a geflossen ist. Der Temperatur- und Feuchtigkeitssensor 1c erfasst die Temperatur und Feuchtigkeit der Luft, die durch die Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 geflossen ist. Der Temperatur- und Feuchtigkeitssensor 1d erfasst die Temperatur und Feuchtigkeit der Luft, die durch den zweiten Wärmeaustauscher 11b geflossen ist. Der Temperatur- und Feuchtigkeitssensor 1e erfasst die Temperatur und Feuchtigkeit von Luft, die durch den dritten Wärmeaustauscher 11c geflossen ist. Die Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren 1a bis 1e sind mit dem Steuerkreis 4 verbunden, der den Entfeuchter 300 steuert.
  • (Windgeschwindigkeitssensor 2)
  • Der Windgeschwindigkeitssensor 2 ist in dem ersten Luftkanal 50 des Entfeuchters 300 angeordnet und ermittelt die Strömungsrate der Luft in dem ersten Luftkanal 50. Wie in 1 dargestellt ist, ist der Windgeschwindigkeitssensor 2 hinter der Luftzuführeinheit 12 angeordnet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt, und der Windgeschwindigkeitssensor 2 kann an jeder Position in dem ersten Luftkanal 50 angeordnet werden, an welcher der Windgeschwindigkeitssensor 2 die Strömungsrate der durch den ersten Luftkanal 50 fließenden Luft ermitteln kann. Der Windgeschwindigkeitssensor 2 ist mit dem Steuerkreis 4 verbunden, der den Entfeuchter 300 steuert.
  • (Temperatursensoren 3a bis 3h)
  • Die Temperatursensoren 3a bis 3h ermitteln die Temperatur des Kältemittels.
  • Der Temperatursensor 3a ist auf der Ausstoßseite des Verdichters 13 angeordnet und ermittelt die Temperatur des aus dem Verdichter 13 austretenden Kältemittels 13. Der Temperatursensor 3b ist auf der Saugseite des Verdichters 13 angeordnet und ermittelt die Temperatur des in den Verdichter 13 eingesaugten Kältemittels.
  • Der Temperatursensor 3c ist in einem Rohr auf der Kältemitteleinlaufseite des dritten Wärmeaustauschers 11c angeordnet und ermittelt die Temperatur des in den dritten Wärmeaustauscher 11c fließenden Kältemittels. Der Temperatursensor 3d ist in einem Rohr auf der Kältemittelauslaufseite des dritten Wärmeaustauschers 11c angeordnet und ermittelt die Temperatur des aus dem dritten Wärmeaustauscher 11c abfließenden Kältemittels.
  • Der Temperatursensor 3e ist in einem Rohr auf einer Seite des zweiten Wärmeaustauschers 11b angeordnet und ermittelt die Temperatur des Kältemittels, das in den und aus dem zweiten Wärmeaustauscher 11b fließt. Der Temperatursensor 3f ist in einem Rohr auf der anderen Seite des zweiten Wärmeaustauschers 11b angeordnet und ermittelt die Temperatur des Kältemittels, das in den und aus dem zweiten Wärmeaustauscher 11b fließt.
  • Der Temperatursensor 3g ist in einem Rohr auf einer Seite des ersten Wärmeaustauschers 11a angeordnet und ermittelt die Temperatur des Kältemittels, das in den und aus dem ersten Wärmeaustauscher 11a fließt. Der Temperatursensor 3h ist in einem Rohr auf der anderen Seite des ersten Wärmeaustauschers 11a angeordnet und ermittelt die Temperatur des in den und aus dem ersten Wärmeaustauscher 11a fließenden Kältemittels.
  • Die Temperatursensoren 3a bis 3h sind mit dem Steuerkreis 4 verbunden, der den Entfeuchter 300 steuert.
  • (Steuerkreis 4)
  • Der Steuerkreis 4 steuert beispielsweise das Schalten des Vier-Wege-Ventils 15, die Frequenz des Verdichters 13, die Umdrehungsgeschwindigkeit der Luftzuführeinheit 12, und den Öffnungsgrad der Ausdehnungseinheit 14, in Abhängigkeit von den Ergebnissen, die von den Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren 1a bis 1f, dem Windgeschwindigkeitssensor 2, und den Temperatursensoren 3a bis 3h ermittelt wurden.
  • Das System des Entfeuchters 300 ist also so konfiguriert, dass die Information zu Temperatur, Feuchtigkeit und Geschwindigkeit der Luft sowie die Kältemitteltemperatur an den Steuerkreis 4 ausgegeben werden und beispielsweise für die Steuerung der Ausdehnungseinheit 14, der Luftzuführeinheit 12 und des Vier-Wege-Ventils 15 verwendet werden.
  • (Kältemittel)
  • Beispiele für Kältemittel, wie sie in dem Kältemittelkreislauf A eingesetzt werden, sind HFC-Kältemittel wie R410A, R407C, und R404A, HCFC-Kältemittel wie R22 und R134a, und natürliche Kältemittel wie Kohlenwasserstoffe und Helium.
  • [Kältemittelfluss]
  • Der Kältemittelkreislauf wird zwischen zwei Bedienungsmodi durch Umschalten des Vier-Wege-Ventils 15 hin- und her geschaltet. In einem ersten Bedienungsmodus fließt das Kältemittel nacheinander in den Verdichter 13, den dritten Wärmeaustauscher 11c, das Vier-Wege-Ventil 15, den zweiten Wärmeaustauscher 11b, die Ausdehnungseinheit 14, den ersten Wärmeaustauscher 11a, und das Vier-Wege-Ventil 15, und dann wieder in den Verdichter zurück. Das heißt, das Kältemittel fließt im ersten Betriebsmodus entlang der durchgezogenen Linien.
  • In einem zweiten Betriebsmodus fließt das Kältemittel nacheinander in den Verdichter 13, den dritten Wärmeaustauscher 11c, das Vier-Wege-Ventil 15, den ersten Wärmeaustauscher 11a, die Ausdehnungseinheit 14, den zweiten Wärmeaustauscher 11b, und das Vier-Wege-Ventil 15, und dann wieder in den Verdichter zurück in dieser Reihenfolge. Das heißt, das Kältemittel fließt im zweiten Betriebsmodus entlang der gestrichelten Linien.
  • (Kältemittelfluss im ersten Betriebsmodus)
  • Aus dem Verdichter 13 ausströmendes Kältemittel fließt zum dritten Wärmeaustauscher 11c. Zu diesem Zeitpunkt arbeitet der dritte Wärmeaustauscher 11c als Kondensator, und ein Teil des Kältemittels wird beim Austausch von Wärme mit der Luft kondensiert und verflüssigt. Nachdem es durch den dritten Wärmeaustauscher 11c geflossen ist, fließt das Kältemittel durch das Vier-Wege-Ventil 15 in den zweiten Wärmeaustauscher 11b. Der zweite Wärmeaustauscher 11b arbeitet als Kondensator, das Kältemittel wird beim Austausch von Wärme mit der Luft kondensiert und verflüssigt und fließt dann in die Ausdehnungseinheit 14. Das Kältemittel, dessen Druck in der Ausdehnungseinheit 14 reduziert wurde, fließt in den ersten Wärmeaustauscher 11a. Der erste Wärmeaustauscher 11a arbeitet als Verdampfer. Nachdem es durch Wärmeaustausch mit der Luft verdampft wurde, wird das Kältemittel über das Vier-Wege-Ventil 15 wieder in den Verdichter 13 gesaugt.
  • (Kältemittelfluss im zweiten Betriebsmodus)
  • Aus dem Verdichter 13 ausströmendes Kältemittel fließt zum dritten Wärmeaustauscher 11c. Zu diesem Zeitpunkt arbeitet der dritte Wärmeaustauscher 11c als Kondensator, und ein Teil des Kältemittels wird beim Austausch von Wärme mit der Luft kondensiert und verflüssigt. Nachdem es durch den dritten Wärmeaustauscher 11c geflossen ist, fließt das Kältemittel durch das Vier-Wege-Ventil 15 in den ersten Wärmeaustauscher 11a. Der erste Wärmeaustauscher 11a arbeitet als Kondensator, das Kältemittel wird beim Austausch von Wärme mit der Luft kondensiert und verflüssigt und fließt dann in die Ausdehnungseinheit 14. Das Kältemittel, dessen Druck in der Ausdehnungseinheit 14 reduziert wurde, fließt in den zweiten Wärmeaustauscher 11b. Der zweite Wärmeaustauscher 11b arbeitet als Verdampfer. Nachdem es durch Wärmeaustausch mit der Luft verdampft wurde, wird das Kältemittel über das Vier-Wege-Ventil 15 wieder in den Verdichter 13 gesaugt.
  • Auf diese Weise dient in dem Entfeuchter 300 des Ausführungsbeispiels 1 entweder der erste Wärmeaustauscher 11a oder der zweite Wärmeaustauscher 11b selektiv als Kondensator oder Verdampfer. Im Einzelnen arbeitet im ersten Betriebsmodus der erste Wärmeaustauscher 11a als Verdampfer und der zweite Wärmeaustauscher 11b als Kondensator. Im zweiten Betriebsmodus arbeitet der erste Wärmeaustauscher 11a als Kondensator und der zweite Wärmeaustauscher 11b als Verdampfer.
  • [Psychrometrisches Diagramm]
  • 4 zeigt psychrometrische Diagramme mit Veränderungen von Temperatur und Feuchtigkeit in den Betriebsarten des Entfeuchters 300 des Ausführungsbeispiels 1. 4(a) ist ein psychrometrisches Diagramm im ersten Betriebsmodus, 4(b) ist ein psychrometrisches Diagramm im zweiten Betriebsmodus.
  • Die Bezugszeichen (1-1) bis (1-5) in 4(a) stehen für: Luft (1-1) vor dem Durchströmen des ersten Wärmeaustauschers 11a, Luft (1-2) nach dem Durchströmen des ersten Wärmeaustauschers 11a, Luft (1-3) nach dem Durchströmen der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16, Luft (1-4) nach dem Durchströmen des zweiten Wärmeaustauschers 11b, und Luft (1-5) nach dem Durchströmen des dritten Wärmeaustauschers 11c, im ersten Betriebsmodus.
  • Die Bezugszeichen (2-1) bis (2-5) in 4(b) stehen für: Luft (2-1) vor dem Durchströmen des ersten Wärmeaustauschers 11a, Luft (2-2) nach dem Durchströmen des ersten Wärmeaustauschers 11a, Luft (2-3) nach dem Durchströmen der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16, Luft (2-4) nach dem Durchströmen des zweiten Wärmeaustauschers 11b, und Luft (2-5) nach dem Durchströmen des dritten Wärmeaustauschers 11c, im zweiten Betriebsmodus.
  • Unter Bezugnahme auf 4 werden die Zustände der Luft im ersten und im zweiten Betriebsmodus beschrieben.
  • 4(a) zeigt ein Beispiel, in dem die Menge der in der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 zurück gehaltenen Feuchtigkeit gering ist und es bei Luft mit hoher Feuchtigkeit (z. B. einer relativen Feuchtigkeit von 70% und mehr) zu einer Adsorption kommt. 4(b) zeigt ein Beispiel, in dem die Menge der in der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 zurück gehaltenen Feuchtigkeit hoch ist und es bei Luft mit geringer Feuchtigkeit (z. B. einer relativen Feuchtigkeit von 60% oder weniger) zur Desorption kommt.
  • (Psychrometrisches Diagramm im ersten Betriebsmodus)
  • Im ersten Betriebsmodus wird Luft (1-1), die über den Lufteinlass in den Luftkanal eintritt, zum ersten Wärmeaustauscher 11a geleitet.
  • Hier wird die in den Luftkanal eingetretene Luft von dem ersten Wärmeaustauscher 11a, der als Verdampfer arbeitet, abgekühlt. Die Luft, die durch den ersten Wärmeaustauscher 11a geströmt ist, wird bis auf eine Taupunkttemperatur oder darunter abgekühlt und wird zu entfeuchteter Luft (1-2), die an die Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 geleitet wird.
  • Da die relative Feuchte der entfeuchteten Luft bei etwa 70 bis 90% RH liegt, kann das Adsorbens der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 die Feuchtigkeit leicht adsorbieren. Das Adsorbens der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 adsorbiert die Feuchtigkeit der abgekühlten Luft und entfeuchtet diese, so dass die Temperatur der Luft zu- und die Feuchtigkeit abnimmt; diese Luft fließt dann in den zweiten Wärmeaustauscher 11b (1-3).
  • Da der zweite Wärmeaustauscher 11b als Kondensator arbeitet, wird die Luft erwärmt und die Temperatur der durch den zweiten Wärmeaustauscher 11b fließenden Luft steigt an (1-4).
  • Nachdem die Luft durch den zweiten Wärmeaustauscher 11b geströmt ist, fließt sie in den dritten Wärmeaustauscher 11c. Da der dritte Wärmeaustauscher 11c als Kondensator arbeitet, steigt die Temperatur der durch den dritten Wärmeaustauscher 11c fließenden Luft an (1-5); diese Luft wird über den Luftauslass in den entfeuchteten Raum abgegeben.
  • (Psychrometrisches Diagramm im zweiten Betriebsmodus)
  • Im zweiten Betriebsmodus wird Luft (2-1), die über den Lufteinlass in den Luftkanal eintritt, zum ersten Wärmeaustauscher 11a geleitet.
  • Hier wird die in den Luftkanal eingetretene Luft von dem ersten Wärmeaustauscher 11a, der als Kondensator arbeitet, erwärmt. Die Temperatur der Luft, die durch den ersten Wärmeaustauscher 11a fließt, erhöht sich (2-2), und diese Luft wird zur Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 geleitet.
  • Da die relative Feuchte der erwärmten Luft geringer als die der einströmenden Luft ist, kann das Adsorbens der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 die Feuchtigkeit leicht desorbieren. Das Adsorbens der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 desorbiert und befeuchtet die erwärmte Luft, so dass die Temperatur der Luft ab- und die Feuchtigkeit zunehmen; und die resultierende Luft fließt in den zweiten Wärmeaustauscher 11b (2-3).
  • Da der zweite Wärmeaustauscher 11b als Verdampfer arbeitet, wird die Luft, die durch den zweiten Wärmeaustauscher 11b fließt, abgekühlt. Wenn die Luft bis auf eine Taupunkttemperatur oder darunter abgekühlt ist, wird sie zu entfeuchteter Luft (2-4), deren Feuchtigkeit entfeuchtet wird.
  • Nach dem Durchströmen des zweiten Wärmeaustauschers 11b fließt die Luft in den dritten Wärmeaustauscher 11c. Da der dritte Wärmeaustauscher 11c als Kondensator arbeitet, steigt die Temperatur der Luft der durch den dritten Wärmeaustauscher 11c fließenden Luft an (2-5); und die resultierende Luft wird über den Luftauslass an den entfeuchteten Raum abgegeben.
  • [Variante]
  • Wie weiter unten beschrieben kann mit dem ersten Wärmeaustauscher 11a und dem dritten Wärmeaustauscher 11c ein Rückgang der Entfeuchtungseffizienz verringert werden, indem das Verhältnis der Wärmeaustauscherflächen angepasst wird.
  • Es wird beispielsweise angenommen, der entfeuchtete Raum sei ein Zimmer in der Sommersaison (Temperatur: über 27 Grad C, Feuchtigkeit: über 60%). In dem zweiten Betriebsmodus, wenn die Erwärmung des ersten Wärmeaustauschers 11a hoch ist, ist die Menge der desorbierten Feuchtigkeit der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 größer als oder gleich der Entfeuchtungskapazität des zweiten Wärmeaustauschers 11b, so dass die Entfeuchtungsleistung abnimmt.
  • In einem solchen Fall wird die Menge der Kondensationswärme des ersten Wärmeaustauschers 11a reduziert, indem die Wärmeaustauscherfläche des dritten Wärmeaustauschers 11c gegenüber der des ersten Wärmeaustauschers 11a vergrößert wird, wodurch eine übermäßige Erwärmung der einströmenden Luft verhindert wird. Eine Verringerung der Entfeuchtungsleistung kann so reduziert werden.
  • Ist die relative Feuchte der Luft in dem entfeuchteten Raum höher als in dem oben beschriebenen Fall (d. h. Temperatur über 27 Grad C, Feuchtigkeit über 80%), kann das Verhältnis der Wärmeaustauscherfläche wie folgt angepasst werden.
  • Im zweiten Betriebsmodus nimmt die Menge der durch Desorption desorbierten Feuchtigkeit ab, es sei denn, die relative Feuchte der in die Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 einströmenden Luft wird reduziert. Dieser Rückgang der desorbierten Feuchtigkeitsmenge der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 bedeutet, dass die Feuchtigkeit der Luft, die in den Bereich hinter dem zweiten Wärmeaustauscher 11b fließt, nicht erhöht werden kann. Das heißt, da die Feuchtigkeit der in den zweiten Wärmeaustauscher 11b strömenden Luft nicht erhöht werden kann, nimmt die Entfeuchtungsmenge in dem zweiten Wärmeaustauscher 11b entsprechend ab, und die Entfeuchtungsleistung nimmt ebenfalls ab.
  • In diesem Fall nimmt der Grad der erwärmten Luft, die in den ersten Wärmeaustauscher 11a strömt, zu, indem man das Verhältnis der Wärmeaustauscherfläche des ersten Wärmeaustauschers 11a gegenüber dem dritten Wärmeaustauscher 11c erhöht. Auf diese Weise strömt trockene Luft mit einer reduzierten relativen Feuchte in die Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16, so dass sich die Desorptionsmenge erhöht, und Luft mit einer hohen relativen Feuchte und einer hohen Enthalpie strömt in den zweiten Wärmeaustauscher 11b, so dass eine Abnahme der Entfeuchtungsleistung gemindert werden kann.
  • [Vorteile des Entfeuchters 300 des Ausführungsbeispiels 1]
  • In dem Entfeuchter 300 des Ausführungsbeispiels 1 ist für die Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 kein Motor, beispielsweise für den Trockenmittelrotor, vorgesehen. Probleme wie beispielsweise höhere Herstellungskosten, erhöhter Stromverbrauch und eine kompliziertere Gerätekonfiguration, sind daher ausgeschlossen.
  • In dem Entfeuchter 300 des Ausführungsbeispiels 1 ist über den beiden unterteilten Luftkanälen kein Trockenmittelrotor angeordnet. Es kommt daher nicht zu einer eingeschränkten Adsorption oder Desorption aufgrund eines Luftaustritts zwischen den Luftkanälen. Außerdem können ein Anstieg des Stromverbrauchs durch Schleifen des Abschnittes, der die Luftkanäle und den Trockenmittelrotor voneinander trennt, sowie höhere Kosten für die Wartung der durch das Schleifen beschädigten Bauteile vermieden werden.
  • In dem Entfeuchter 300 des Ausführungsbeispiels 1 dient die Kondensationswärme teilweise als Wärmequelle für die Desorption des Trockenmittels. Die beiden getrennten Luftkanäle sind demnach unnötig und es kommt folglich nicht zu einer Komplizierung der Gerätekonfiguration. Darüber hinaus kann ein Anstieg des Stromverbrauchs wegen einer höheren Umdrehungsgeschwindigkeit der Luftzuführeinheit 12 aufgrund eines mit den beiden Luftkanälen einhergehenden größeren Druckverlustes verhindert werden.
  • Wenn es zu einer Vereisung des Wärmeaustauschers 11 kommt, wird in dem Entfeuchter 300 des Ausführungsbeispiels 1 das Vier-Wege-Ventil 15 so geschaltet, dass ein Entfrostungsbetrieb stattfindet. Bei diesem Entfrostungsbetrieb kann auch entfeuchtete Luft in den entfeuchteten Raum abgegeben werden, so dass ein Rückgang der Entfeuchtung pro Stunde reduziert wird.
  • In einer typischen Technik zum Drehen einer Feuchtigkeitsadsorptionseinheit wird im Betrieb bei niedriger Temperatur (z. B. Temperatur: 10 Grad C, Feuchtigkeit: 60%) Luft vor der Desorption durch die Feuchtigkeitsadsorptionseinheit erwärmt, beispielsweise mit einer Heizung, so dass Luft mit hoher Temperatur in einen Verdampfer strömt, um die Verdampfungstemperatur zu erhöhen und dadurch die Vereisung zu reduzieren. Im Betrieb bei niedriger Temperatur (z. B. Temperatur: 5 Grad C, Feuchtigkeit: 60%), kommt es zu einer übermäßigen Funktion der Heizeinheit, beispielsweise einer Heizung, oder es kommt zur Vereisung. Bei einer Vereisung benötigt man einen Kältezyklus und einen Stopp in bestimmten Abständen oder einen Entfrostungsbetrieb mittels Heizung, und die Entfeuchtungsmenge nimmt ab.
  • Andererseits bewirkt in dem Entfeuchter 300 des Ausführungsbeispiels 1, auch wenn es zur Eisbildung kommt, während der erste Wärmeaustauscher 11a als Verdampfer arbeitet, ein Umschalten des Vier-Wege-Ventils 15, dass der erste Wärmeaustauscher 11a als Kondensator arbeitet und eine Entfrostung durchführt, und der zweite Wärmeaustauscher 11b als Verdampfer arbeitet und die Luftentfeuchtung übernimmt. Wenn es zur Eisbildung kommt, während der zweite Wärmeaustauscher 11b als Verdampfer arbeitet, bewirkt ein Umschalten des Vier-Wege-Ventils 15, dass der zweite Wärmeaustauscher 11b als Kondensator arbeitet und die Entfrostung übernimmt, der erste Wärmeaustauscher 11a als Verdampfer arbeitet und die Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 die Luftentfeuchtung übernimmt.
  • Das heißt, dass bei dem Entfeuchter 300 des Ausführungsbeispiels 1, auch wenn die Taupunkttemperatur geringer oder gleich dem Gefrierpunkt ist, das Umschalten des Vier-Wege-Ventils 15 den Entfrostungsbetrieb ermöglicht und gleichzeitig entfeuchtete Luft in den entfeuchteten Raum abgegeben wird. Eine Abnahme der Entfeuchtungsleistung pro Stunde kann dadurch reduziert werden.
  • In dem Entfeuchter 300 des Ausführungsbeispiels 1 können alle Flächen der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 im ersten Betriebsmodus zur Adsorption verwendet werden. Die Entfeuchtungsmenge kann daher größer sein, als bei einem typischen Entfeuchter, der einen Trockenmittelrotor verwendet. Das heißt, wenn man die Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 verwendet, die dasselbe Volumen wie die des Trockenmittelrotors hat, kann Luft mit einer geringeren Feuchtigkeit als bei dem typischen Entfeuchter erzeugt werden, wodurch sich die Trocknungsgeschwindigkeit der Kleidung erhöht.
  • Der Entfeuchter 300 des Ausführungsbeispiels 1 kann im ersten und im zweiten Betriebsmodus arbeiten.
  • Im zweiten Betriebsmodus reduziert also die Desorption durch die Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 die Lufttemperatur, und die Luft, die auf ihrem Weg durch den zweiten Wärmeaustauscher 11b, der als Verdampfer arbeitet, abgekühlt wird, fließt hinter dem zweiten Wärmeaustauscher 11b in den dritten Wärmeaustauscher 11c, der als Kondensator arbeitet.
  • Auf diese Weise nimmt die Kondensationstemperatur des dritten Wärmeaustauschers 11c ab und der Wirkungsgrad des Abkühlzyklus nimmt zu, wodurch sich die Entfeuchtungsleistung des Entfeuchters 300 verbessert.
  • Im zweiten Betriebsmodus arbeitet der erste Wärmeaustauscher 11a als Kondensator und erwärmt die in die Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 strömende Luft, wodurch sich die relative Feuchte verringert. Dadurch nimmt die Feuchtigkeitsdesorptionsmenge in der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 zu und Luft mit einer hohen relativen Feuchte und einer Enthalpie, die höher als die der aufgenommenen Luft ist, wird dem zweiten Wärmeaustauscher 11b zugeführt, der als Verdampfer arbeitet, wodurch sich die Entfeuchtungsmenge erhöht.
  • Ausführungsbeispiel 2
  • 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Beispielkonfiguration eines Entfeuchters 300 gemäß Ausführungsbeispiel 2. Der Entfeuchter 300 des Ausführungsbeispiels 2 umfasst eine Entfeuchtungseinheit 100 mit einem Luftkanal, der beispielsweise mit einem ersten Wärmeaustauscher 11a, einem zweiten Wärmeaustauscher 11b, und einer Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 ausgestattet ist, und eine Wärmestrahlereinheit 200 mit einem Luftkanal, der beispielsweise mit einem dritten Wärmeaustauscher 11c ausgestattet ist. Die in dem dritten Wärmeaustauscher 11c erzeugte Kondensationswärme wird in einen Raum außerhalb des entfeuchteten Raums abgelassen. In dem Ausführungsbeispiel 2 werden hauptsächlich Aspekte beschrieben, die sich von denen des Ausführungsbeispiels 1 unterscheiden, die Beschreibung von Komponenten des Ausführungsbeispiels 1 wird nicht wiederholt.
  • Die Entfeuchtungseinheit 100 umfasst den ersten Wärmeaustauscher 11a, den zweiten Wärmeaustauscher 11b, die Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16, eine Ausdehnungseinheit 14, und eine erste Luftzuführeinheit 12a. Die Entfeuchtungseinheit 100 umfasst außerdem die Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren 1a bis 1d, einen Windgeschwindigkeitssensor 2, und die Temperatursensoren 3e, 3f, 3g, und 3h.
  • Die Entfeuchtungseinheit 100 umfasst weiter einen ersten Luftkanal 50, der mit dem ersten Wärmeaustauscher 11a, dem zweiten Wärmeaustauscher 11b, der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16, und der ersten Luftzuführeinheit 12a ausgestattet ist.
  • In der Entfeuchtungseinheit 100 strömt Luft, die aus dem entfeuchteten Raum in den ersten Luftkanal 50 aufgenommen wird, nacheinander durch den ersten Wärmeaustauscher 11a, die Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16, und den zweiten Wärmeaustauscher 11b, und wird wieder dem entfeuchteten Raum zugeführt.
  • Der Weg der Luft in der Entfeuchtungseinheit 100 ist durch den Pfeil X in 5 angedeutet.
  • Die Wärmestrahlereinheit 200 umfasst den dritten Wärmeaustauscher 11c und eine zweite Luftzuführeinheit 12b, welche die Luft in der Wärmestrahlereinheit 200 außerhalb des entfeuchteten Raums ablässt. Die Wärmestrahlereinheit 200 umfasst auch einen Temperatur- und Feuchtigkeitssensor 1e sowie einen Windgeschwindigkeitssensor 2, der sich von demjenigen in der Entfeuchtungseinheit 100 unterscheidet, und einen Temperatur- und Feuchtigkeitssensor 1f, der die Temperatur und Feuchtigkeit in einem in Luftströmungsrichtung vordem dritten Wärmeaustauscher 11c liegenden Abschnitt ermittelt.
  • Die Wärmestrahlereinheit 200 umfasst weiter einen zweiten Luftkanal 51, der mit dem dritten Wärmeaustauscher 11c und der zweiten Luftzuführeinheit 12b ausgestattet ist.
  • In der Wärmestrahlereinheit 200 strömt Luft, die aus dem entfeuchteten Raum oder einem Raum, der nicht der entfeuchtete Raum ist, in den zweiten Luftkanal 51 aufgenommen wird, durch den dritten Wärmeaustauscher 11c und wird außerhalb des entfeuchteten Raums abgelassen.
  • Der Luftstrom in der Wärmestrahlereinheit 200 ist durch den Pfeil Y in 5 angedeutet.
  • In 5 sind das Vier-Wege-Ventil 15, der Verdichter 13, und die Temperatursensoren 3a, 3b, 3c, und 3d außerhalb der Entfeuchtungseinheit 100 und der Wärmestrahlereinheit 200 angeordnet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Der Verdichter 13 und das Vier-Wege-Ventil 15 können in der Entfeuchtungseinheit 100 und in der Wärmestrahlereinheit 200 angeordnet sein. Die Temperatursensoren 3c und 3d können beispielsweise in der Wärmestrahlereinheit 200 angeordnet sein.
  • [Entfeuchtung des Entfeuchters]
  • 6 zeigt psychrometrische Diagramme mit Änderungen der Temperatur und der Feuchtigkeit in Betriebsmodi des Entfeuchters 300 des Ausführungsbeispiels 2. 6(a) ist ein psychrometrisches Diagramm in einem ersten Betriebsmodus, 6(b) ist ein psychrometrisches Diagramm in einem zweiten Betriebsmodus.
  • Die Bezugszeichen (1-1a) bis (1-4a), (1-1b), und (1-2b) in 6(a) stehen für Luft (1-1a) vor dem Durchströmen des ersten Wärmeaustauschers 11a, Luft (1-2a) nach dem Durchströmen des ersten Wärmeaustauschers 11a, Luft (1-3a) nach dem Durchströmen der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16, Luft (1-4a) nach dem Durchströmen des zweiten Wärmeaustauschers 11b, Luft (1-1b) vor dem Durchströmen des dritten Wärmeaustauschers 11c, und Luft (1-2b) nach dem Durchströmen des dritten Wärmeaustauschers 11c im ersten Betriebsmodus.
  • Die Bezugszeichen (2-1a) bis (2-4a), (2-1b), und (2-2b) in 6(b) stehen für Luft (2-1a) vor dem Durchströmen des ersten Wärmeaustauschers 11a, Luft (2-2a) nach dem Durchströmen des ersten Wärmeaustauschers 11a, Luft (2-3a) nach dem Durchströmen der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16, Luft (2-4a) nach dem Durchströmen des zweiten Wärmeaustauschers 11b, Luft (2-1b) vor dem Durchströmen des dritten Wärmeaustauschers 11c, und Luft (2-2b) nach dem Durchströmen des dritten Wärmeaustauschers 11c im zweiten Betriebsmodus.
  • 6(a) zeigt ein Beispiel, bei dem die Menge der von der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 zurück gehaltenen Feuchtigkeit gering ist und die Adsorption bei Luft mit hohem Feuchtigkeitsgehalt stattfindet (z. B. einer relativen Feuchtigkeit von 70% oder mehr). 6(b) zeigt ein Beispiel, bei dem die Menge der von der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 zurück gehaltenen Feuchtigkeit hoch ist und die Desorption bei Luft mit geringem Feuchtigkeitsgehalt stattfindet (z. B. einer relativen Feuchtigkeit von 60% oder weniger).
  • (Psychrometrisches Diagramm im ersten Betriebsmodus: Entfeuchtungseinheit 100)
  • In der Entfeuchtungseinheit 100 wird im ersten Betriebsmodus Luft (1-1a), die über den Lufteinlass in den ersten Luftkanal 50 aufgenommen wird, zum ersten Wärmeaustauscher 11a geführt.
  • Hier wird die in den ersten Luftkanal 50 aufgenommene Luft von dem ersten Wärmeaustauscher 11a, der als Verdampfer arbeitet, abgekühlt. In einem Fall, bei dem durch den ersten Wärmeaustauscher 11a geströmte Luft auf eine Taupunkttemperatur oder darunter abgekühlt wurde, wird die Luft zur entfeuchteten Luft (1-2a), deren Feuchtigkeit entfeuchtet wurde, und wird der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 zugeführt.
  • Da die relative Feuchtigkeit der entfeuchteten und abgekühlten Luft bei etwa 70 bis 90% RH liegt, adsorbiert das Adsorbens der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 die Feuchtigkeit leicht. Das Adsorbens der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 adsorbiert und entfeuchtet die Feuchtigkeit der abgekühlten Luft, so dass die Temperatur der Luft zu- und die Feuchtigkeit abnimmt; diese Luft strömt in den zweiten Wärmeaustauscher 11b (1-3a).
  • Da der zweite Wärmeaustauscher 11b als Kondensator arbeitet, wird Luft, die durch den zweiten Wärmeaustauscher 11b strömt, erwärmt, und ihre Temperatur steigt an (1-4a).
  • Die Luft, die den zweiten Wärmeaustauscher 11b durchströmt hat, wird über den Luftauslass in den klimatisierten Raum abgelassen.
  • (Psychrometrisches Diagramm im ersten Betriebsmodus: Wärmestrahlereinheit 200)
  • In der Wärmestrahlereinheit 200 wird im ersten Betriebsmodus Luft (1-1b), die über den Lufteinlass in den zweiten Luftkanal 51 aufgenommen wurde, zum dritten Wärmeaustauscher 11c geleitet.
  • Da der dritte Wärmeaustauscher 11c als Kondensator arbeitet, nimmt hier die Temperatur der durch den dritten Wärmeaustauscher 11c strömenden Luft zu (1-2b).
  • Die Luft, die durch den dritten Wärmeaustauscher 11c geströmt ist, wird über einen Luftauslass der Wärmestrahlereinheit 200 abgelassen.
  • (Psychrometrisches Diagramm im zweiten Betriebsmodus: Entfeuchtungseinheit 100)
  • In der Entfeuchtungseinheit 100 wird im zweiten Betriebsmodus die Luft (2-1a), die über den Lufteinlass in den ersten Luftkanal 50 aufgenommen wurde, zum ersten Wärmeaustauscher 11a geleitet.
  • Hier wird die in den ersten Luftkanal 50 aufgenommene Luft von dem ersten Wärmeaustauscher 11a, der als Kondensator arbeitet, erwärmt, die Temperatur der durch den ersten Wärmeaustauscher 11a strömenden Luft steigt an (2-2a), diese Luft wird dann zur Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 geleitet.
  • Da die relative Feuchtigkeit der erwärmten Luft geringer ist als die der angesaugten Luft, kann das Adsorbens der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 die Feuchtigkeit leicht desorbieren. Das Adsorbens der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 desorbiert und befeuchtet die erwärmte Luft, so dass die Temperatur der Luft ab- und die Feuchtigkeit zunimmt, und diese Luft strömt dann in den zweiten Wärmeaustauscher 11b (2-3a).
  • Da der zweite Wärmeaustauscher 11b als Verdampfer arbeitet, wird die durch den zweiten Wärmeaustauscher 11b fließende Luft abgekühlt. Die abgekühlte, durch den zweiten Wärmeaustauscher 11b fließende Luft wird bis auf eine Taupunkttemperatur oder darunter abgekühlt und wird dadurch zur entfeuchteten Luft (2-4a).
  • Die Luft, die durch den zweiten Wärmeaustauscher 11b geflossen ist, wird über den Luftauslass in den klimatisierten Raum abgelassen.
  • (Psychrometrisches Diagramm im zweiten Betriebsmodus: Wärmestrahlereinheit 200)
  • In der Wärmestrahlereinheit 200 wird im zweiten Betriebsmodus die Luft (2-1b), die über den Lufteinlass in den zweiten Luftkanal 51 aufgenommen wurde, an den dritten Wärmeaustauscher 11c geleitet.
  • Da der Wärmeaustauscher 11c als Kondensator arbeitet, steigt die Temperatur der durch den dritten Wärmeaustauscher 11c strömenden Luft an (2-2b).
  • Die durch den dritten Wärmeaustauscher 11c geflossene Luft wird über den Luftauslass der Wärmestrahlereinheit 200 abgelassen.
  • [Vorteile des Entfeuchters 300 des Ausführungsbeispiels 2]
  • Zusätzlich zu den Vorteilen des Entfeuchters des Ausführungsbeispiels 1 hat der Entfeuchter 300 des Ausführungsbeispiels 2 folgende Vorteile.
  • Typischerweise sind in Räumen, die eine Kühlung und Entfeuchtung erfordern, (z. B. Getreidelagerhäuser) ein Entfeuchter mit Nacherwärmer und ein Kühler aufgestellt, um den Raum zu entfeuchten und gleichzeitig in dem entfeuchteten Raum einen Temperaturanstieg zu reduzieren. Dadurch, dass zwei Geräte, nämlich der Entfeuchter mit Nacherwärmer und der Kühler, benötigt werden, wird die Energiesparleistung geringer.
  • Demgegenüber wird bei dem Entfeuchter 300 des Ausführungsbeispiels 2 die Kondensationswärme außerhalb des entfeuchteten Raums abgelassen. So kann der Temperaturanstieg in dem entfeuchteten Raum reduziert oder der entfeuchtete Raum kann abgekühlt werden, damit es nicht zu einer Verschlechterung der Energiesparleistung kommt.
  • In dem Entfeuchter 300 des Ausführungsbeispiels 2 wird die Umdrehungsgeschwindigkeit der zweiten Luftzuführeinheit 12b so gesteuert, dass die Geschwindigkeit der in der Wärmestrahlereinheit 200 fließenden Luft angepasst wird. So kann die Entfeuchtungsmenge der Entfeuchtungseinheit 100 gesteuert werden, wodurch die Entfeuchtungsmenge für ein bestimmtes Objekt leicht erreicht werden kann.
  • Der Entfeuchter 300 des Ausführungsbeispiels 2 kann modifiziert werden, diese Modifizierung wird als Variante von Ausführungsbeispiel 1 erläutert.
  • Ausführungsbeispiel 3
  • 7 ist eine schematische Darstellung einer Beispielkonfiguration eines Entfeuchters 300 gemäß Ausführungsbeispiel 3. 8 ist ein Mollier-Diagramm mit Varianten eines Kältemitteldrucks und einer Enthalpie des Entfeuchters 300 des Ausführungsbeispiels 3.
  • In Ausführungsbeispiel 3 werden hauptsächlich Aspekte beschrieben, die sich von denen in den Ausführungsbeispielen 1 und 2 unterscheiden, die Beschreibung der in den Ausführungsbeispielen 1 und 2 beschriebenen Komponenten wird nicht wiederholt.
  • In dem Entfeuchter 300 des Ausführungsbeispiels 3 ist zusätzlich zwischen dem dritten Wärmeaustauscher 11c und dem Vier-Wege-Ventil 15 der Ausführungsbeispiele 1 und 2 eine zweite Ausdehnungseinheit 14a angeordnet.
  • Die Ausdehnungseinheit 14 zwischen dem zweiten Wärmeaustauscher 11b und dem ersten Wärmeaustauscher 11a der Ausführungsbeispiele 1 und 2 wird in dem Ausführungsbeispiel 3 als erste Ausdehnungseinheit 14b bezeichnet.
  • (Kältemittelfluss im ersten Betriebsmodus)
  • Bezugnehmend auf die 7 und 8 wird ein Kältemittelfluss in einem ersten Betriebsmodus beschrieben.
  • Aus einem Verdichter 13 ausströmendes Kältemittel fließt zu einem dritten Wärmeaustauscher 11c. Zu diesem Zeitpunkt arbeitet der dritte Wärmeaustauscher 11c als Kondensator, und ein Teil des Kältemittels wird beim Wärmeaustausch mit der Luft kondensiert und verflüssigt. Nachdem es den dritten Wärmeaustauscher 11c durchlaufen hat, wird der Druck des Kältemittels in einer zweiten Ausdehnungseinheit 14a reduziert und es fließt durch ein Vier-Wege-Ventil 15 in einen zweiten Wärmeaustauscher 11b. Der zweite Wärmeaustauscher 11b arbeitet als Kondensator, und das Kältemittel wird beim Wärmeaustausch mit der Luft kondensiert und verflüssigt und fließt in die Ausdehnungseinheit 14b. Nachdem der Druck des Kältemittels in der ersten Ausdehnungseinheit 14b reduziert wurde, fließt das Kältemittel in den ersten Wärmeaustauscher 11a. Der erste Wärmeaustauscher 11a arbeitet als Verdampfer. Nachdem es durch Wärmeaustausch mit der Luft verdampft wurde, wird das Kältemittel über das Vier-Wege-Ventil 15 wieder in den Verdichter 13 gesaugt.
  • (Kältemittelfluss im zweiten Betriebsmodus)
  • Bezugnehmend auf die 7 und 8 wird ein Kältemittelfluss in einem zweiten Betriebsmodus beschrieben.
  • Aus einem Verdichter 13 ausströmendes Kältemittel fließt zu dem dritten Wärmeaustauscher 11c. Zu diesem Zeitpunkt arbeitet der dritte Wärmeaustauscher 11c als Kondensator, und ein Teil des Kältemittels wird beim Wärmeaustausch mit der Luft kondensiert und verflüssigt. Nachdem das Kältemittel den dritten Wärmeaustauscher 11c durchlaufen hat, wird der Druck des Kältemittels in der zweiten Ausdehnungseinheit 14a reduziert und es fließt durch das Vier-Wege-Ventil 15 in den ersten Wärmeaustauscher 11a. Der erste Wärmeaustauscher 11a arbeitet als Kondensator, und das Kältemittel wird beim Wärmeaustausch mit der Luft kondensiert und verflüssigt und fließt in die erste Ausdehnungseinheit 14b. Das Kältemittel, dessen Druck in der ersten Ausdehnungseinheit 14b reduziert wurde, strömt in den zweiten Wärmeaustauscher 11b. Der zweite Wärmeaustauscher 11b arbeitet als Verdampfer. Nachdem es durch Wärmeaustausch mit der Luft verdampft wurde, wird das Kältemittel über das Vier-Wege-Ventil 15 wieder in den Verdichter 13 gesaugt.
  • [Vorteile des Entfeuchters 300 des Ausführungsbeispiels 3]
  • Der Entfeuchter 300 des Ausführungsbeispiels 3 hat zusätzlich zu den Vorteilen des Entfeuchters 300 des Ausführungsbeispiels 1 die folgenden Vorteile.
  • Die Menge der Kondensationswärme des dritten Wärmeaustauschers 11c kann gesteuert werden, indem man den Öffnungsgrad des Ventils der zweiten Ausdehnungseinheit 14a anpasst, und der Betriebszustand kann auf die Temperatur und die Feuchtigkeit der angesaugten Luft abgestimmt werden, ohne dass eine Veränderung der Wärmeübertragungsfläche des Wärmeaustauschers 11 vorgenommen werden muss.
  • Beispielsweise wird der Öffnungsgrad des Ventils der zweiten Ausdehnungseinheit 14a bei Luft mit geringem Feuchtigkeitsgehalt, der unter einem ersten Wert liegt (z. B. Temperatur: 26 Grad C, Feuchtigkeit 40%) verringert. Dementsprechend nimmt der Kondensationsdruck des dritten Wärmeaustauschers 11c im zweiten Betriebsmodus zu, so dass auch die Menge der Kondensationswärme zunimmt, und die Menge der Kondensationswärme des ersten Wärmeaustauschers 11a wird geringer, so dass eine übermäßige Erwärmung der Luft, die in der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 fließt, vermieden werden kann.
  • Andererseits wird der Öffnungsgrad des Ventils der zweiten Ausdehnungseinheit 14a bei Luft mit hohem Feuchtigkeitsgehalt, der niedriger als ein zweiter Wert ist (z. B. Temperatur: 26 Grad C, Feuchtigkeit: 80%) vergrößert. Dementsprechend wird der Kondensationsdruck des dritten Wärmeaustauschers 11c im zweiten Betriebsmodus reduziert, so dass die Menge der Kondensationswärme reduziert, die Menge der Kondensationswärme des ersten Wärmeaustauschers 11a erhöht, und die relative Feuchtigkeit der Luft, die in der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 fließt, reduziert wird, so dass die Feuchtigkeitsdesorptionsmenge ansteigt.
  • In dem o. g. Beispiel, (1) ist der zweite Wert größer als der erste Wert, (2) der erste Wert ist größer als 40 und kleiner als 80, und (3) der zweite Wert ist kleiner als 80 und größer als 40. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt, sondern diese Werte können verändert werden, beispielsweise in Abhängigkeit von der Temperatur des entfeuchteten Raums.
  • Ausführungsbeispiel 4
  • 9 ist eine schematische Darstellung eines Konfigurationsbeispiels eines Entfeuchters 300 gemäß Ausführungsbeispiel 4. In dem Ausführungsbeispiel 4 werden hauptsächlich Aspekte beschrieben, die sich von denen der Ausführungsbeispiele 1 bis 3 unterscheiden, und die Beschreibung der in den Ausführungsbeispielen 1 bis 3 beschriebenen Komponenten wird nicht wiederholt.
  • In dem Ausführungsbeispiel 4 werden ein erster Wärmeaustauscher 11a und ein zweiter Wärmeaustauscher 11b parallel miteinander verbunden. Anders als bei den Ausführungsbeispielen 1 bis 3 wurde das Vier-Wege-Ventil 15 entfernt. Zusätzlich wurde eine nachgeschaltete Seite eines dritten Wärmeaustauschers 11c mit vorgeschalteten Seiten des ersten Wärmeaustauschers 11a und des zweiten Wärmeaustauschers 11b verbunden. Anstelle der Ausdehnungseinheit 14 der Ausführungsbeispiele 1 und 2 und der zweiten Ausdehnungseinheit 14a sowie der ersten Ausdehnungseinheit 14b des Ausführungsbeispiels 3 sind eine dritte Ausdehnungseinheit 14c sowie eine vierte Ausdehnungseinheit 14d vorgesehen.
  • In dem Entfeuchter 300 des Ausführungsbeispiels 4 fließt in einem ersten Betriebsmodus Kältemittel nacheinander in einen Verdichter 13, einen dritten Wärmeaustauscher 11c, die dritte Ausdehnungseinheit 14c, und den ersten Wärmeaustauscher 11a. In dem ersten Betriebsmodus ist die vierte Ausdehnungseinheit 14d vollständig geschlossen.
  • In einem zweiten Betriebsmodus fließt Kältemittel nacheinander in den Verdichter 13, den dritten Wärmeaustauscher 11c, die vierte Ausdehnungseinheit 14d, und den zweiten Wärmeaustauscher 11b. In dem zweiten Betriebsmodus ist die dritte Ausdehnungseinheit 14c vollständig geschlossen.
  • [Psychrometrisches Diagramm]
  • 10 zeigt psychrometrische Diagramme mit Veränderungen von Temperatur und Feuchtigkeit in Betriebsmodi des Entfeuchters 300 des Ausführungsbeispiels 4. 10(a) ist ein psychrometrisches Diagramm im ersten Betriebsmodus, 10(b) ist ein psychrometrisches Diagramm im zweiten Betriebsmodus.
  • Die Bezugszeichen (1-1c) bis (1-5c) in 10(a) stehen für Luft (1-1c) vor dem Durchströmen des ersten Wärmeaustauschers 11a, Luft (1-2c) nach dem Durchströmen des ersten Wärmeaustauschers 11a, Luft (1-3c) nach dem Durchströmen der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16, Luft (1-4c) nach dem Durchströmen des zweiten Wärmeaustauschers 11b, und Luft (1-5c) nach dem Durchströmen des dritten Wärmeaustauschers 11c im ersten Betriebsmodus.
  • Die Bezugszeichen (2-1c) bis (2-5c) in 10(b) stehen für Luft (2-1c) vor dem Durchströmen des ersten Wärmeaustauschers 11a, Luft (2-2c) nach dem Durchströmen des ersten Wärmeaustauschers 11a, Luft (2-3c) nach dem Durchströmen der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16, Luft (2-4c) nach dem Durchströmen des zweiten Wärmeaustauschers 11b, und Luft (2-5c) nach dem Durchströmen des dritten Wärmeaustauschers 11c im zweiten Betriebsmodus.
  • Bezugnehmend auf 10 wird der Zustand der Luft im ersten und im zweiten Betriebsmodus beschrieben.
  • 10(a) zeigt ein Beispiel, in dem die Menge der von der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 zurück gehaltenen Feuchtigkeit gering ist und die Adsorption bei Luft mit einem hohen Feuchtigkeitsgehalt stattfindet (z. B. einer relativen Feuchtigkeit von 70% oder mehr). 10(b) zeigt ein Beispiel, bei dem die Menge der von der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 zurück gehaltenen Feuchtigkeit hoch ist und bei Luft mit geringem Feuchtigkeitsgehalt die Desorption stattfindet (z. B. einer relativen Feuchtigkeit von 60% oder weniger).
  • (Psychrometrisches Diagramm im ersten Betriebsmodus)
  • Im ersten Betriebsmodus wird Luft (1-1c), die über einen Lufteinlass in den Luftkanal aufgenommen wird, zu dem ersten Wärmeaustauscher 11a geleitet.
  • Hier wird die in den Luftkanal aufgenommene Luft von dem ersten Wärmeaustauscher 11a, der als Verdampfer arbeitet, abgekühlt. In einem Fall, bei dem die Luft, die durch den ersten Wärmeaustauscher 11a geflossen ist, auf eine Taupunkttemperatur oder darunter abgekühlt wird, wird die Luft zur entfeuchteten Luft (1-2c), deren Feuchtigkeit entfeuchtet wird, und die zur Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 geleitet wird.
  • Da die relative Feuchtigkeit der entfeuchteten Luft bei etwa 70 bis 90% RH liegt, adsorbiert das Adsorbens der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 die Feuchtigkeit leicht. Das Adsorbens der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 adsorbiert und entfeuchtet die Feuchtigkeit der abgekühlten Luft, so dass die Temperatur der Luft zu- und die Feuchtigkeit abnimmt, und diese Luft strömt in den zweiten Wärmeaustauscher 11b (1-3c).
  • Da die vierte Ausdehnungseinheit 14d vollständig geschlossen ist, arbeitet der zweite Wärmeaustauscher 11b nicht als Wärmeaustauscher und es kommt nicht zu Veränderungen von Temperatur und Feuchtigkeit (1-4c). Die Luft, die durch den zweiten Wärmeaustauscher 11b geflossen ist, fließt in den dritten Wärmeaustauscher 11c (1-4c).
  • Da der dritte Wärmeaustauscher 11c als Kondensator arbeitet, steigt die Temperatur der durch den dritten Wärmeaustauscher 11c strömenden Luft an und diese Luft wird über einen Luftauslass in den entfeuchteten Raum abgelassen (1-5c).
  • (Psychrometrisches Diagramm im zweiten Betriebsmodus)
  • Im zweiten Betriebsmodus wird Luft (2-1c), die über den Lufteinlass in den Luftkanal aufgenommen wurde, an den ersten Wärmeaustauscher 11a geleitet.
  • Da die dritte Ausdehnungseinheit 14c vollständig geschlossen ist, arbeitet der erste Wärmeaustauscher 11a nicht als Wärmeaustauscher und es finden keine Veränderungen von Temperatur und Feuchtigkeit statt (2-2c); die Luft wird zur Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 geleitet. Das Adsorbens der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 desorbiert entsprechend der relativen Feuchtigkeit der einströmenden Luft die Feuchtigkeit leicht. Das Adsorbens der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 desorbiert und befeuchtet die einströmende Luft, so dass die Lufttemperatur ab- und die Feuchtigkeit zunimmt; diese Luft strömt dann in den zweiten Wärmeaustauscher 11b (2-3c).
  • Da der zweite Wärmeaustauscher 11b als Verdampfer arbeitet, wird die durch den zweiten Wärmeaustauscher 11b strömende Luft abgekühlt. Wenn die abgekühlte Luft bis auf eine Taupunkttemperatur oder darunter abgekühlt wurde, wird diese Luft zur entfeuchteten Luft (2-4c), deren Feuchtigkeit entfeuchtet wurde.
  • Da der dritte Wärmeaustauscher 11c als Kondensator arbeitet, steigt die Temperatur der durch den dritten Wärmeaustauscher 11c fließenden Luft an und diese Luft wird über einen Luftauslass in den entfeuchteten Raum abgegeben (2-5c).
  • [Vorteile des Entfeuchters 300 des Ausführungsbeispiels 4]
  • Der Entfeuchter 300 des Ausführungsbeispiels 4 hat zusätzlich zu den Vorteilen des Entfeuchters 300 des Ausführungsbeispiels 1 folgende Vorteile.
  • Der Entfeuchter 300 des Ausführungsbeispiels 4 kann eine übermäßige Erwärmung der im zweiten Betriebsmodus in die Feuchtigkeitsadsorptionseinheit 16 einströmenden Luft bei Luft mit niedrigem Feuchtigkeitsgehalt (z. B. Temperatur: 26 Grad C, Feuchtigkeit: 30%) verhindern.
  • Außerdem ist es möglich, einen Schaltverlust beim Umschalten zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsmodus zu verringern (z. B. die thermische Kapazität des Wärmeaustauschers beim Umschalten von einem Kondensator auf einen Verdampfer), wodurch die Entfeuchtungsmenge erhöht wird.
  • Der Entfeuchter 300 des Ausführungsbeispiels 4 kann modifiziert werden, die Art der Modifizierung ist als Variante des Ausführungsbeispiels 1 erläutert.
  • Liste der Bezugszeichen
    • 1a bis 1f Temperatur- und Feuchtigkeitssensor, 2 Windgeschwindigkeitssensor, 3a bis 3h Temperatursensor, 4 Steuerschaltung, 11 Wärmeaustauscher, 11a erster Wärmeaustauscher, 11b zweiter Wärmeaustauscher, 11c dritter, Wärmeaustauscher, 12 Luftzuführeinheit, 12a erste Luftzuführeinheit, 12b zweite Luftzuführeinheit, 13 Verdichter, 14 Ausdehnungseinheit, 14a zweite Ausdehnungseinheit, 14b erste Ausdehnungseinheit, 14c dritte Ausdehnungseinheit, 14d vierte Ausdehnungseinheit, 15 Vier-Wege-Ventil, 16 Feuchtigkeitsadsorptionseinheit, 50 erster Luftkanal, 51 zweiter Luftkanal, 100 Entfeuchtungseinheit, 200 Wärmestrahlereinheit, 300 Entfeuchter, A Kältemittelkreislauf

Claims (11)

  1. Ein Entfeuchter (300), umfassend: einen ersten Luftkanal (50), in dem aus einem entfeuchteten Raum entnommene Luft fließt; eine Luftzuführeinheit (12), die Luft aus dem entfeuchteten Raum in den ersten Luftkanal (50) bringt; eine Feuchtigkeitsadsorptionseinheit (16), die in dem ersten Luftkanal (50) angeordnet ist, Feuchtigkeit adsorbiert, die in Luft enthalten ist, welche in dem ersten Luftkanal (50) fließt, und die adsorbierte Feuchtigkeit an Luft desorbiert, die in dem ersten Luftkanal (50) fließt; einen ersten Wärmeaustauscher (11a), der vor der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit (16) in Luftströmungsrichtung in dem ersten Luftkanal (50) angeordnet ist und Wärme zwischen Luft und Kältemittel austauscht; einen zweiten Wärmeaustauscher (11b), der hinter der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit (16) in der Luftströmungsrichtung in dem ersten Luftkanal (50) angeordnet ist und Wärme zwischen Luft und dem Kältemittel austauscht; einen dritten Wärmeaustauscher (11c), der hinter dem zweiten Wärmeaustauscher (11b) in der Luftströmungsrichtung in dem ersten Luftkanal (50) angeordnet ist und Wärme zwischen Luft und dem Kältemittel austauscht; eine erste Ausdehnungseinheit (14, 14b), die zwischen dem ersten Wärmeaustauscher (11a) und dem zweiten Wärmeaustauscher (11b) angeordnet ist und einen Druck des Kältemittels reduziert; einen Verdichter (13), dessen Ausstoßseite mit dem dritten Wärmeaustauscher (11c) verbunden ist, und der das Kältemittel verdichtet; und eine Kältemittelfluss-Schalteinheit, die mit einer Saugseite des Verdichters (13), einer Seite des dritten Wärmeaustauschers (11c), die nicht mit einer Ausstoßseite des Verdichters (13) verbunden ist, einer Seite des zweiten Wärmeaustauschers (11b), die nicht mit der ersten Ausdehnungseinheit (14, 14b) verbunden ist, und einer Seite des ersten Wärmeaustauschers (11a), die nicht mit der ersten Ausdehnungseinheit (14, 14b) verbunden ist, in Verbindung steht, wobei die Kältemittelfluss-Schalteinheit so schaltet, dass der dritte Wärmeaustauscher (11c) und der zweite Wärmeaustauscher (11b) miteinander verbunden sind und der erste Wärmeaustauscher (11a) und die Saugseite des Verdichters (13) miteinander verbunden sind in einem ersten Betriebsmodus, in welchem der dritte Wärmeaustauscher (11c) und der zweite Wärmeaustauscher (11b) als Kondensatoren arbeiten und der erste Wärmeaustauscher (11a) als ein Verdampfer arbeitet, und der dritte Wärmeaustauscher (11c) und der erste Wärmeaustauscher (11a) miteinander verbunden sind und der zweite Wärmeaustauscher (11b) und die Saugseite des Verdichters (13) miteinander verbunden sind in einem zweiten Betriebsmodus, in welchem der dritte Wärmeaustauscher (11c) und der erste Wärmeaustauscher (11a) als Kondensatoren arbeiten und der zweite Wärmeaustauscher (11b) als Verdampfer arbeitet.
  2. Der Entfeuchter (300) nach Anspruch 1, wobei in dem ersten Betriebsmodus das aus dem Verdichter (13) ausgestoßene Kältemittel über den dritten Wärmeaustauscher (11c), den zweiten Wärmeaustauscher (11b), die erste Ausdehnungseinheit (14, 14b) und den ersten Wärmetauscher (11a) zu dem Verdichter (13) zurückfließt, und die Feuchtigkeitsadsorptionseinheit (16) Feuchtigkeit aus Luft adsorbiert, die in den ersten Luftkanal (50) aufgenommen wird; und in dem zweiten Betriebsmodus das aus dem Verdichter (13) ausgestoßene Kältemittel über den dritten Wärmeaustauscher (11c), den ersten Wärmeaustauscher (11a), die erste Ausdehnungseinheit (14, 14b) und den zweiten Wärmetauscher (11b) zu dem Verdichter (13) zurückfließt und von der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit (16) adsorbierte Feuchtigkeit an Luft in dem ersten Luftkanal (50) desorbiert wird.
  3. Der Entfeuchter (300) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem der dritte Wärmeaustauscher (11c) und der erste Wärmeaustauscher (11a) unterschiedliche Wärmeübertragungsflächen haben.
  4. Ein Entfeuchter (300) umfassend: einen ersten Luftkanal (50), in dem aus einem entfeuchteten Raum entnommene Luft fließt; einen zweiten Luftkanal (51), in dem Luft fließt; eine erste Luftzuführeinheit (12a), die Luft aus dem entfeuchteten Raum in den ersten Luftkanal (50) bringt; eine zweite Luftzuführungseinheit (12b), die Luft in dem zweiten Luftkanal (51) zur Außenseite des entfeuchteten Raumes entläßt; eine Feuchtigkeitsadsorptionseinheit (16), die in dem ersten Luftkanal (50) angeordnet ist, die Feuchtigkeit adsorbiert, die in Luft enthalten ist, welche in dem ersten Luftkanal (50) fließt, und die die adsorbierte Feuchtigkeit an Luft desorbiert, die in dem ersten Luftkanal (50) fließt; einen ersten Wärmeaustauscher (11a), der vor der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit (16) in einer Luftströmungsrichtung in dem ersten Luftkanal (50) angeordnet ist, und Wärme zwischen Luft in dem ersten Luftkanal (50) und Kältemittel austauscht; einen zweiten Wärmeaustauscher (11b), der hinter der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit (16) in der Luftströmungsrichtung in dem ersten Luftkanal (50) angeordnet ist und Wärme zwischen Luft in dem ersten Luftkanal (50) und dem Kältemittel austauscht; einen dritten Wärmeaustauscher (11c), der in dem zweiten Luftkanal (51) angeordnet ist und der Wärme zwischen Luft in dem zweiten Luftkanal (51) und dem Kältemittel austauscht; eine erste Ausdehnungseinheit (14, 14b), die zwischen dem ersten Wärmeaustauscher (11a) und dem zweiten Wärmeaustauscher (11b) angeordnet ist und die einen Druck des Kältemittels reduziert; einen Verdichter (13), dessen Ausstoßseite mit dem dritten Wärmeaustauscher (11c) verbunden ist und der das Kältemittel verdichtet; eine Entfeuchtungseinheit (100), umfassend den ersten Luftkanal (50) und ausgestattet mit der ersten Luftzuführeinheit (12a), der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit (16), dem ersten Wärmeaustauscher (11a), dem zweiten Wärmeaustauscher (11b) und der ersten Ausdehnungseinheit (14, 14b); eine Wärmestrahlereinheit (200) umfassend den zweiten Luftkanal (51) und ausgestattet mit dem dritten Wärmeaustauscher (11c) und der zweiten Luftzuführeinheit (12b); und eine Kältemittelfluss-Schalteinheit, die mit einer Saugseite des Verdichters (13), einer Seite des dritten Wärmeaustauschers (11c), die nicht mit einer Ausstoßseite des Verdichters (13) verbunden ist, einer Seite des zweiten Wärmeaustauschers (11b), die nicht mit der ersten Ausdehnungseinheit (14, 14b) verbunden ist, und einer Seite des ersten Wärmeaustauschers (11a), die nicht mit der ersten Ausdehnungseinheit (14b) verbunden ist, in Verbindung steht, wobei die Kältemittelfluss-Schalteinheit so schaltet, dass der dritte Wärmeaustauscher (11c) und der zweite Wärmeaustauscher (11b) miteinander verbunden sind und der erste Wärmeaustauscher (11a) und die Saugseite des Verdichters (13) miteinander verbunden sind in einem ersten Betriebsmodus, in welchem der dritte Wärmeaustauscher (11c) und der zweite Wärmeaustauscher (11b) als Kondensatoren arbeiten und der erste Wärmeaustauscher (11a) als ein Verdampfer arbeitet, und der dritte Wärmeaustauscher (11c) und der erste Wärmeaustauscher (11a) miteinander verbunden sind und der zweite Wärmeaustauscher (11b) und die Saugseite des Verdichters (13) miteinander verbunden sind in einem zweiten Betriebsmodus, in welchem der dritte Wärmeaustauscher (11c) und der erste Wärmeaustauscher (11a) als Kondensatoren arbeiten und der zweite Wärmeaustauscher (11b) als ein Verdampfer arbeitet.
  5. Der Entfeuchter (300) nach Anspruch 4, bei dem in dem zweiten Luftkanal (51) ein Lufteinlass und ein Luftauslass für Luft, die in dem zweiten Luftkanal (51) fließt, mit der Außenseite des entfeuchteten Raums in Verbindung stehen.
  6. Der Entfeuchter (300) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, weiter umfassend eine zweite Ausdehnungseinheit (14a), die zwischen der Seite des dritten Wärmeaustauschers (11c), die nicht mit der Ausstoßseite des Verdichters (13) verbunden ist, und der Kältemittelfluss-Schalteinheit angeordnet ist und die einen Druck des Kältemittels reduziert, wobei ein Öffnungsgrad der zweiten Ausdehnungseinheit (14a) so eingestellt ist, dass in dem zweiten Betriebsmodus, wenn eine Feuchtigkeit der Luft, die in den ersten Luftkanal (50) entnommen wird, kleiner als ein voreingestellter erster Wert ist, ein Kondensationsdruck in dem dritten Wärmeaustauscher (11c) ansteigt, und wenn die Feuchtigkeit der Luft, die in den ersten Luftkanal (50) aufgenommen wird, größer als ein voreingestellter zweiter Wert ist, der Kondensationsdruck in dem dritten Wärmeaustauscher (11c) abnimmt.
  7. Entfeuchter (300), folgendes umfassend: einen ersten Luftkanal (50), in dem Luft fließt, die aus einem entfeuchteten Raum entnommen wurde; eine Luftzuführeinheit (12c), die Luft aus dem enffeuchteten Raum in den ersten Luftkanal (50) führt; eine Feuchtigkeitsadsorptionseinheit (16), die in dem ersten Luftkanal (50) angeordnet ist, die Feuchtigkeit adsorbiert, die in der in dem ersten Luftkanal (50) fließenden Luft enthalten ist, und die die adsorbierte Feuchtigkeit an Luft desorbiert, die in dem ersten Luftkanal (50) fließt; einen ersten Wärmeaustauscher (11a), der vor der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit (16) in einer Luftströmungsrichtung in dem ersten Luftkanal (50) angeordnet ist und der Wärme zwischen Luft und Kältemittel austauscht; einen zweiten Wärmeaustauscher (11b), der hinter der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit (16) in Luftströmungsrichtung in dem ersten Luftkanal (50) angeordnet ist und der Wärme zwischen Luft und dem Kältemittel austauscht; einen dritten Wärmeaustauscher (11c), der hinter dem zweiten Wärmeaustauscher (11b) in Luftströmungsrichtung in dem ersten Luftkanal (50) angeordnet ist und der Wärme zwischen Luft und Kältemittel austauscht; eine dritte Ausdehnungseinheit (14c), die mit dem ersten Wärmeaustauscher (11a) verbunden ist und die einen Druck des Kältemittels reduziert; eine vierte Ausdehnungseinheit (14d), die mit dem zweiten Wärmeaustauscher (11b) verbunden ist und die den Druck des Kältemittels reduziert; und einen Verdichter (13), dessen Ausstoßseite mit dem dritten Wärmeaustauscher (11c) und dessen Saugseite mit dem ersten Wärmeaustauscher (11a) und dem zweiten Wärmeaustauscher (11b) verbunden ist und der das Kältemittel verdichtet, wobei der Entfeuchter (300) aufweist einen ersten Betriebsmodus, in welchem die vierte Ausdehnungseinheit (14d) vollständig geschlossen ist, das vom Verdichter (13) ausgegebene Kältemittel über den dritten Wärmeaustauscher (11c), die dritte Ausdehnungseinheit (14c) und den ersten Wärmeaustauscher (11a) zu dem Verdichter (13) zurückkehrt, der dritte Wärmeaustauscher (11c) als Kondensator arbeitet, der erste Wärmeaustauscher (11a) als Verdampfer arbeitet, und die Feuchtigkeitsadsorptionseinheit (16) Feuchtigkeit in Luft, die in den ersten Luftkanal (50) aufgenommen wird, adsorbiert, und einen zweiten Betriebsmodus, in welchem die dritte Ausdehnungseinheit (14c) vollständig geschlossen ist, das vom Verdichter (13) ausgegebene Kältemittel über den dritten Wärmeaustauscher (11c), die vierte Ausdehnungseinheit (14d) und den zweiten Wärmeaustauscher (11b) zum Verdichter (13) zurückfließt, der dritte Wärmeaustauscher (11c) als Kondensator arbeitet, der zweite Wärmeaustauscher (11b) als Verdampfer arbeitet, und die von der Feuchtigkeitsadsorptionseinheit (16) adsorbierte Feuchtigkeit an Luft in dem ersten Luftkanal (50) desorbiert wird.
  8. Der Entfeuchter (300) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem in dem ersten Luftkanal (50) ein Lufteinlass und ein Luftauslass für in dem ersten Luftkanal (50) fließende Luft mit dem entfeuchteten Raum in Verbindung stehen.
  9. Der Entfeuchter (300) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Feuchtigkeitsadsorptionseinheit (16) ein Adsorbens trägt, dessen Adsorptionsgleichgewichtsmenge bezogen auf Luft mit einer relativen Feuchte von 40 bis 100% linear mit der relativen Feuchtigkeit zunimmt.
  10. Der Entfeuchter (300) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die Feuchtigkeitsadsorptionseinheit (16) in dem ersten Luftkanal (50) fixiert ist.
  11. Der Entfeuchter (300) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die Feuchtigkeitsadsorptionseinheit (16) ein Bauelement ist, durch das Luft fließt, mit einer Vielzahl von Durchgangsbohrungen, durch welche Luft in dem ersten Luftkanal (50) durchtritt.
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