TW517149B - Dehumidifying method - Google Patents

Description

517149 \ 五、發明說明（i) [發明所屬技術領域] - 本發明係有關一種以蒸發器將室内之空氣冷卻並除濕 Λ的除濕方法，詳言之，係關於與以往之除濕方法比較，可 大幅度提高除濕量的除濕方法。 [習知之技術] 以往，除濕機的除濕方法有冷卻式、壓縮式、吸取 式、以及吸附式等各種方式。其中，冷卻式也稱為直膨線 圈式，其原理是以壓縮式冷陳機冷卻空氣，使飽和水蒸氣 β壓下降，令空氣中的水分凝結而達除濕之目的。此種方 式，因有設備低廉的優點，所以廣泛運用於家庭用除濕機 '或是業務用除濕機上。 如第5圖所示，以往的冷卻式除濕機具有：配置於上 風側的蒸發器1、配置於下風側^的凝結器2、以及形成從蒸 發器1流向凝結器2之空氣流的送風機（未標示於圖中 ）， 其一般之構造是以蒸發器1將室内的空氣冷卻並除濕後， 再以凝結器2將此空氣重新加熱。 ^ 通常，除濕量可由第6圖所示之溼氣線圖求得。例 ' Μ，以蒸發器1冷卻圖中I點所示（標準點溫度2 7°C，相對溼 _度6 0 % )之空氣，而其出口之空氣為0點（溫度1 7它）時，其 4除濕量可由 XI-X2=3. 67g/kg(DR)#a。 、 另外，連接I點及0點的直線稱為空氣操作線，再沿著 延長線前溯，即可與飽和溫度曲線相接，此時之溫度F (於 本例中為1 0°C )，一般稱作裝置的露點溫度（蒸發溫度）。 此一露點溫度（蒸發溫度）如越低，前述之0點溫度會越下

313574.ptd 第4頁 517149 五、發明說明（2) 降，即可得較大之除濕量。 再者，也可由此溼氣線圖求得裝置的顯熱比 (S H F : S _e n s i b 1 e H e a 1: F a c t 〇 r )。顯熱比為冷卻某一空間 時，其顯熱量佔全熱量的比例，顯熱比二顯熱量QS / (顯 熱量Q S +潛熱量Q L )。顯熱量Q S為使空氣的溫度改變所需之 熱量，而潛熱量QL為使空氣中的水分凝結所需之熱量。因 此如前述例子之情形中，顯熱比約為0. 5 4，空氣所具有士 熱量中，使溫度改變的所需熱量（顯量QS)佔全體熱量的 54%，而剩餘的46%則為產生濕氣的潛熱量QL。 [發明所欲解決的問題] 如以前述之以往冷卻式除濕方法所得的可能到達的最 低露點溫度，由溼空氣線圖可知，約為5°C左右，無法達 到0°C以下。如果空氣操作線偏離飽和溫度曲線，運轉狀 態（冷凍循環）會呈現不安定。為了使冷卻式的除濕方式可 增加除濕量，其條件為使裝置的最低露點溫度下降、增加 欲從空氣中所取得的潛熱量（QL)、以及使顯熱比（SHF)降 低。但是，熱交換器（蒸發器1凝結器2 )的配置如果和前述 的除濕方法一樣，則裝置的最低露點溫度降至5度C以下是 不可能的。 .本發明係鑑於前述之各項問題而開發者，其課題在提 供一種使裝置的最低露點溫度下降至0°C左右，以增加除 濕量之除濕方法。 [解決問題之方案] 本發明之除濕方法係從上風側將蒸發器、凝結器依序

313574.ptd 第5頁 517149 五、發明說明（3) 配置，將空氣流以前述蒸發器冷卻至露點溫度，並除去水 分後，再將該空氣流以前述凝結器再加熱至預定溫度的除 濕方法，特徵在於：將前述空氣流中的水分滴狀凝結用前 述蒸發器的表面而獲得除濕者。 以往的除濕方法中，凝結液（空氣中的水分）會呈膜狀 覆蓋於蒸發器的表面（凝結.面）上，而呈膜狀凝結，由於凝 結面的傳熱是透過此液膜而進行的，所以此液膜會成為較 大的傳熱抗體。相對於此點，本發明藉由將空氣中的水分 如凝結液滴狀覆蓋於凝結面的形態凝結，與膜狀凝結比較 下，空氣流與凝結面直接接觸的面積部分增大，而提高了 _熱貫流率（熱傳達率）。 因此，於本發明中，因熱貫流率的提昇而促進水分的 凝結，使空氣流中所截取的潛熱量增大，而有露點溫度降 低的結果。因此，可使露點溫度下降至o°c左右，達到除 濕量大幅提昇的可能。 為使空氣中的水分滴狀凝結於蒸發器的表面上，.於蒸 發器的上風側配置由凝結器所分割構成的預熱器，藉由此 預熱器，使通過蒸發器的空氣溫度上昇較為理想。如此， 凝結器的凝結負荷會被減低，而隨著凝結溫度的降低，蒸 I發溫度也跟著下降。所以，空氣流與蒸發器表面間的溫度 差會加大，促使水分滴狀凝結，達到除濕量增大的效果。 藉由將上述預熱器、蒸發器以及凝結器配置成使顯熱 比小於0. 5的結構，即可促使空氣流的滴狀凝結化。 [發明之實施形態]

313574.ptd 第6頁 517149 五、發明說明（4) 以下參照圖示詳細說明本發明之實施形態。 第1圖揭示本發明之實施形態。本實施形態中，採'用從 上風側以垂直方向依序豎立配置預熱凝結器1 1、蒸發器1 2 以及再熱凝結器1 3的構成方式，對室内空氣進行除濕。另》 外，雖然未標示於圖中，但是於再熱凝結器1 3的下風側配 置有可用以形成從預熱凝結器1 1流向再熱凝結器1 3之空氣 流的送風機。另外，圖中符號1 4為遮斷空氣通過的擋板。 預熱凝結器1 1與再熱凝結器1 3，係由將一台凝結器分 割成兩部分，各自配置於蒸發器1 2的上風側以及下風側， 所以如第2圖所示，對於來自壓縮機2 7的冷煤流，係呈並 列之關係。另外，第2圖中之符號3 2為用於調整冷煤流量 的毛細管（capillary tube)。 預熱凝結器、蒸發器以及再熱冷凝結器分別具有相同 之構造，其構造為由：等距配置之多數片散熱片111、 1 2卜1 3 1，以及以貫穿前述散熱片之方式配置的冷煤循環 管1 1 2、 12 2、 1 3 2所構成。 本實施形態中，與參照第6圖所說明之以往除濕機的 蒸發器面積相比較，蒸發器1 2的面積較小。此蒸發面積如 以循環管1 2 2在U型部位之數目做比較，本實施形態的蒸發 器1 2為兩支，而以往的蒸發器1為七支，由此可知本實施 形態蒸發器1 2的面積為以往蒸發器1面積的三點五分之 〇 其次，說明喷於本實施形態之作用。 藉由未示於圖中的送風機的驅動，室内的空氣會被導

313574.ptd 第7頁 517149 五、發明說明（5) 向預熱凝結機1 1中，於此上昇至預定溫度（本實施形態為E °C )的空氣以蒸發器1 2冷卻而除去水分後，再藉由後段的 •再熱凝結器1 3再次加熱至預定溫度後，排放室内。 本實施形態中，藉由通過預熱凝結器1 1，空氣以被加 溫至既定溫度狀態與蒸發器1 2的表面接觸，所以與沒有預 熱凝結器1 1的情況比較，會以較大的溫差與蒸發器1 2的表 面接觸。另外，由於凝結器的分割配置，凝結溫度會降 低，露點溫度（蒸發溫度）也會下降。基於以上的原因，可 促進水分的滴狀凝結，從空氣中取得的潛熱量增加，而達 到提高除濕量的目的。 • 以第圖3所示的濕氣線圖來說明露點溫度的下降。例 如室内的空氣位於標準點（溫度2 7°C、相對溼度6 0 % )時， 由預熱凝結器1 1預熱至3 2°C後，蒸發器1 2會將其冷卻，但 此時的操作線系於0°C以下（本案例為-1°C )與飽和溫度曲 線相接，而此溫度即成為露點溫度（蒸發溫度）。 由此濕氣線圖不能顯示出裝置的顯熱比（S H F )。但 是，如後所述，藉由裝置的蒸發溫度（露點溫度）、除濕 量、以及壓縮機能力表的計算，即可以算出顯熱比。 • 以標準點（2 7°C ，相對溼度6 0 % )為基準，藉由預熱凝 丨結器1 1而導致的空氣上升溫度與最低到達蒸發溫度間的關 係係例示於表1上。如將預熱凝結器的凝結溫度設定於使 空氣溫度能上升3°C以上（例如4 0°C )，即可得到-1°C的最 低到達蒸發溫度。

313574.ptd 第8頁 517149 五、發明說明（6) [表1] 經預熱凝結器之 空氣上升溫度 最低到達蒸發溫度 (露點溫度） o°c —> J °C . ^ 2°C —> 一 2&r 2°C 3°C —> 29〇C 0°C 4°C —> 30°C -1°C 5°C —> 31°C -1°C 6°C —> 32〇C -1°C 7°C —> 33〇C -1°C 8°C —> 34〇C -1°C 9 °C —> 35〇C -l°c 再者，於本實施形態中，由於將以往的凝結器2 (參照 第5圖）分割成預熱凝結器1 1與再熱凝結器1 3後再分別配 置，所以其凝結能力較以往的凝結器1的凝結能力增加， 而且，可在不會使壓縮機2 7能力下降的條件下減低凝結負 荷以降低凝結壓力（凝結溫度）（本實施形態為4 0°C )，故可 達到不使冷凍能力下降而提高除濕量的效果。同時，由於 凝結負荷的減低，也可抑制周圍溫度的上升。 以前述說明之方式所構成的除濕機，相對於沒有調整 溫度溼度的組裝式倉庫進行除濕，其除濕量與以往家庭用 除濕機之比較係顯示於第4圖上。其中，實線表示本發明 機器，而一點鏈線代表以往的機器。 圖中，A 1點及A 2點分別表示於溫度2 2 . 5 °C、相對溼

313574.ptd 第9頁 517149 五、發明說明（7) 4 7 . 6 %時的本發明機器與以往機器的數據。如比較其除濕 量，以往機器為1 9 0 c c / h，本發明機器為3 0 0 c c / h，是以往 機器的1 . 5 8倍。如欲求得本發明機器的顯熱比（SHF )，將 以往機器的顯熱比（〇3)設為0.54時（前述），則以為0.46, 所以由0 . 4 6x 1. 5 8 = 0 . 7 3，可得知本發明機器的顯熱比為 0.27° 再者，圖中，B1與B2分別表示溫度24. 5°C ，相對溼度 9 3 . 3 %時，本發明機器與以往機器的數據。如比較其除濕 量，以往機器為5 2 0 cc/h，，本發明機器則為9 5 0 cc/h，是 以往機器的1 · 8倍。而欲求得本發明機器的顯熱比（SHF )， 將以往機器的顯熱比（QS )設為0 · 5 4 ，則QL為0 · 4 6，所以 由0 . 4 6x 1 . 8二0 . 8 3可得知本發明機器的顯熱比為0 . 1 7。 另外，圖中，C 1點及，C 2點分別表示於溫度2 7°C、相對 溼度6 0 %時，也就是於標準點上，本發明機器以及以往機 器的除濕量。可是，並未於此點上實際加以測試，所以無 法知其詳細數據，但是可以推定本發明機器較以往機器多 約兩倍的除濕量。因此，與前述A 1及B 1的情形一樣，本發 明機器的顯熱比為0. 5以下。 於本實施形態中，蒸發器1 2的面積為以往蒸發器1的 三點五分之一，而且，如前所述，本發明機器之除濕量約 為以往機器的兩倍，所以如假設除濕水均勻地以膜覆蓋於 往機器的蒸發器1表面上，則本實施形態的蒸發器1 2的除 濕水膜厚度為以往蒸發器1除濕水膜厚的7倍左右。因此， 7倍左右於以往機器的水膜，呈現水滴較為可能。所以，

313574.ptd 第10頁 517149 五、發明說明（8) 也可說，本實施形態是將空氣中的水分以滴狀凝結的型態 來除濕。 而，由於凝結溫度及蒸發溫度的下降，冷煤的比容積 會增大，可促使冷煤的循環量的降低，使消耗的電力減少 與蒸發器1 2的小型化，而達到除濕機全體小型化的目標。 另外，依本實施形態，蒸發面積（容量）比以往小，但是 卻可提高除濕量。 於此，依蒸發器理論設計式，本發明蒸發器1 2與以往 蒸發器1的容量關係，可由下列計算式確認。

Qe = K · F · t d··· · . (1 )

Qe :蒸發器的冷卻能力（kcal/h) K :蒸發器的熱貫流率（k c a 1 /°C m2 h ) F :蒸發器的表面積（m2 ) t d - (t a+ t b) / 2 - 16...... (2) t b :蒸發器出口的空氣溫度) t e :蒸發器的蒸發溫度) 以本發明機器的設計條件而言，係使用與以往機器相 的同壓縮機，而冷卻能力也幾乎相同。 以Qe 1為以往蒸發器的冷卻能力，而本發明蒸發器的 冷卻能力為Q e 2時，則Q e 1 = Q e 2。 關於以往蒸發器的熱貫流率K 1與本發明蒸發器的熱貫 流率K2的關係，由於K1為膜狀凝結時之熱貫流率，K2為滴 狀凝結時之熱貫流率，所以K 1 < K 2。 由（2)式中，如以往機器tdl = (tal+ tbl) / 2 -

313574.ptd 第11頁 517149 五、發明說明（9) tel，而本發明機器 td2 = (ta2+ tb2) / 2-te2，而 t a 1 = 2 7°C、t a 2 = 3 2°C 、t b 1 = 1 7°C 、1: b 2 = 1 4°C 、t e 1 = 1 Ο °C 、t e 2 二 7°C 時，則 t d 1 = 1 2°C 、t d 2 = 1 6°C ，而呈 t d 1 < t d 2 之關係。 所以，從Qel二Qe2 、 Kl< K2、 tdl<td2的關係中，蒸 發器的表面積F，可由（1 )式得F 1 > F 2，所以結論為本發明 機器的蒸發器容量必須比以往機器蒸發器的容量小。 以上，係關於本發明之實施形態加以說明，但是，本 發明並不限定於此，而可利用本發明技術思想為基礎作各 種不同的變化。 例如於前述的實施形態中，為了使空氣中之水分滴狀 凝結，蒸氣器1 2的蒸發溫度下降方法，係採用減少蒸發器 1 2的容量的方法，但是，利用送風機使風量較以往為低的 方法來代替時，也可使蒸發溫度下降。 另外，於上述之實施形態中，雖然使用毛細管作為冷 煤流量調整的機構，但是，為了使蒸發溫度的下降能確實 進行冷煤的流量調整，也可以電子膨脹閥代替毛細管3 2。 [發明的效果] 如前所述，依照本發明之除濕方法，藉由使空氣中的 分呈滴狀凝結，令蒸發器的熱貫流率提昇，使其從空氣 中取得的潛熱量增大，而達到大幅度提昇除濕量之目的。 依申請專利範圍第2項之發明，使空氣流與蒸發器表 面間的溫度差增大，促進水分的滴狀凝結，同時，凝結溫 度亦與蒸發溫度同時下降，即可提昇冷凍能力，也就是可

313574.ptd 第12頁 517149 五、發明說明（ίο) 促使除濕量增加。再者，由於凝結負荷的減低，而得以抑 制周圍溫度的上升，也會使冷煤循環量減少，而得以使熱 交換器小型化，並且減少耗用電力。 依申請專利範圍第3項之發明，使蒸發器的熱貫流率 向上提昇，促進水分的滴狀凝結，達到除濕量提高的目 的〇

313574.ptd 第13頁 517149 圖式簡單說明 第1圖為用以說明本發明除濕方法實施形態的熱交換 器的側面圖。 第2圖為說明其配管系統圖。 ‘ 第3圖為說明本發明實施形態之露點溫度（蒸發溫度： 的渔氣線圖。 第4圖為說明適用本發明之除濕機與以往除濕機的除 濕量比較圖。 第5圖為說明以往除濕方法的各熱交換器的配置圖。 第6圖為說明以往除濕方法之露點溫度（蒸發溫度）的 渔氣線圖。 [符號說明] 1 蒸 發 器 11 預 熱 凝 結 器 12 蒸 發 器 13 再 孰 凝 結 器 14 擋 板 27 壓 縮 機 32 毛 細 管 111、 .121、 131 散 孰 片 120 墓 發 器 112、 122〜 132 循 環 管

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Claims (1)

1. 517149 六、申請專利範圍 1. 一種除濕方法，係從上風側按順序配置蒸發器以及凝 結器，以前述蒸發器將空氣流冷卻至露點溫度以除去 水分後，再以前述凝結器將此空屢流再加熱至預定溫 度，其特徵在： 使前述空氣流中的水分滴狀凝結於前述蒸發器的 表面而除濕者。 2. 如申請專利範圍第1項之除濕方法，其中，於前述蒸發 器的上風側，配置由前述凝結器所分割構成的預熱、器 ，藉由該預熱器使通過前述蒸發器的空氣流溫度上升 〇 3. 如申請專利範圍第2項之除溼方法，其中，前述預熱器 、前述蒸發器以及前述凝結器係配置成使顯熱比小於

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