TWI541476B - Dehumidification device - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種除濕裝置。
自以往,作為利用進行水分之吸附與脫附之乾燥劑材料的吸脫附,在除濕對象空間內進行除濕的除濕裝置,有專利文獻1之例子。專利文獻1是將藉冷凍循環之熱交換器的冷卻及加熱、與藉乾燥劑轉子之吸脫附組合,進行除濕的技術,並具有使除濕對象空間內之空氣依序通過冷凍循環之散熱器、乾燥劑轉子之脫附部、冷凍循環之蒸發器及乾燥劑轉子之吸附部的風路。
對該風路內所取入之除濕對象空間的空氣,以散熱器加熱,以乾燥劑轉子之脫附部對已加熱之空氣加濕,以蒸發器將已加濕之空氣冷卻至露點溫度以下,而冷卻、除濕,再以乾燥劑轉子之吸附部對已冷卻、除濕的空氣進一步除濕後,使其回到除濕對象空間。而且,採用藉由使乾燥劑轉子轉動,連續地進行除濕運轉的構成。
[專利文獻1]日本特開2006-150305號公報(摘要、第1圖)
在該以往之裝置,藉由組合乾燥劑材料之吸脫附作用與冷凍循環之冷卻及加熱作用,與僅使用冷凍循環或僅使用乾燥劑材料之除濕相比,可實現更多的除濕量,成為高性能之除濕裝置。可是,另一方面,具有如以下所示之課題。
因為使用乾燥劑轉子,所以需要轉子之驅動部。又,為了避免在乾燥劑轉子之吸附部與脫附部之間發生漏氣,需要氣密地分離吸附部與脫附部之邊界部分的密封構造,具有裝置變成大型化,且耗費高的課題。又,因為成為通過乾燥劑轉子後之空氣再回到乾燥劑轉子的風路構成,所以成為彎曲部多的風路構成,搬運空氣時之壓力損失增加,送風機動力增加,而具有裝置之耗電力增加的課題。
本發明係為了解決如上述所示之課題而開發的,其目的在於實現一種除濕裝置,該除濕裝置係在具備高之除濕性能下,亦不需要乾燥劑轉子之驅動部、或吸附部與脫附部之邊界部分的密封構造,而可簡化裝置,可小型化、低耗費化。
本發明之除濕裝置係包括:冷媒迴路,係以冷媒配管依序連接壓縮機、流路切換裝置、第1熱交換器、降壓部及第2熱交換器,而冷媒循環;風路,係串列地配置第1熱交換器、可吸脫附水分之乾燥劑材料及第2熱交換器;及送風裝置,係設置於風路內,使除濕對象空間內之空氣流至風路內;以第1運轉模式之降壓部的降壓量比第2運轉模式之降壓部的
降壓量更少的方式進行除濕運轉,該除濕運轉係具有第1運轉模式與第2運轉模式,並藉流路切換裝置之流路切換交互地切換第1運轉模式與第2運轉模式,而該第1運轉模式係第1熱交換器作為凝結器或散熱器動作,而且第2熱交換器作為蒸發器動作,並脫附乾燥劑材料所保持之水分,該第2運轉模式係第1熱交換器作為蒸發器動作,而且第2熱交換器作為凝結器或散熱器動作,乾燥劑材料從通過風路之空氣吸附水分。
若依據本發明,藉由組合乾燥劑材料之吸脫附作用與冷媒迴路之冷凍循環動作的冷卻及加熱作用,可進行高除濕量的除濕。此外,因為採用串列地配置第1熱交換器、乾燥劑材料及第2熱交換器的風路構成,而且,作成藉流路切換裝置之流路切換交互地切換第1運轉模式與第2運轉模式,以進行除濕,而該第1運轉模式係第1熱交換器作為凝結器或散熱器動作,而且該第2熱交換器作為蒸發器動作,並脫附乾燥劑材料所保持之水分,該第2運轉模式係第1熱交換器作為蒸發器動作,而且第2熱交換器作為凝結器或散熱器動作,乾燥劑材料從通過風路之空氣吸附水分,所以可更簡化裝置的構造,而可得到更小型且低耗費的裝置。又,因為使第1運轉模式之降壓部的降壓量比第2運轉模式之降壓部的降壓量更少,所以在第1運轉模式與第2運轉模式之各個使過熱度成為適當值,可使除濕量增加。
1‧‧‧除濕裝置
2‧‧‧壓縮機
3‧‧‧四通閥
4‧‧‧第1熱交換器
5‧‧‧降壓部
5a‧‧‧電子式膨脹閥
5b‧‧‧第1元件
5c‧‧‧第2元件
5d‧‧‧第3元件
5e‧‧‧第1元件
5f‧‧‧第2元件
5g‧‧‧第3元件
5h‧‧‧第4元件
6‧‧‧第2熱交換器
7‧‧‧乾燥劑組件
8‧‧‧送風機
10‧‧‧筐體
11‧‧‧壁面
20‧‧‧風路室
20a‧‧‧吸入口(吸入吹出口)
20b‧‧‧吹出口(吸入吹出口)
30‧‧‧機械室
40‧‧‧排水盤
41‧‧‧水路
42‧‧‧排水槽
50‧‧‧溫濕度感測器
51‧‧‧第1流路
52‧‧‧第2流路
53‧‧‧第1流路
54‧‧‧第2流路
60‧‧‧控制裝置
A‧‧‧冷媒迴路
B‧‧‧風路
第1圖係表示本發明之第1實施形態的除濕裝置之構成的圖。
第2圖係表示第1運轉模式時之空氣之狀態變化的空氣濕度線圖。
第3圖係表示第2運轉模式時之空氣之狀態變化的空氣濕度線圖。
第4圖係表示第1圖之降壓部5的圖。
第5圖係表示第1圖之降壓部之變形例的圖。
第1圖係表示本發明之第1實施形態的除濕裝置之構成的圖。在第1圖及後述的各圖,附加相同的符號者係表示相同或與其相當者,這在專利說明書之全文係共同。進而,在專利說明書之全文所表示之構成元件的形態係完全是舉例表示,未限定為這些的記載。
除濕裝置1係在筐體10內具有壓縮機2、是流路切換裝置之四通閥3、第1熱交換器4、可將阻力(降壓量)變更成兩種以上之降壓部5及第2熱交換器6,以冷媒配管將這些元件連接成環狀,而構成冷媒迴路A。筐體10內係被劃分成風路室20與機械室30,壓縮機2及四通閥3配置於機械室30,其他的元件配置於風路室20。此外,貫穿孔(未圖示)形成於劃分機械室30與風路室20之間的壁面11,冷媒配管貫穿貫穿孔(未圖示),並連接各元件之間。又,亦可為了避免經由貫穿孔與連接配管之間的間隙在機械室30與風路室20之間產生氣流,構
成為氣密地保持間隙部分。
四通閥3係將流路切換成冷媒在第1圖之實線方向或點線方向流動,在切換成第1圖之實線之流路的情況,構成從壓縮機2所排出之冷媒按照四通閥3、第1熱交換器4、成為第1阻力(降壓量)之降壓部5、第2熱交換器6及四通閥3之順序流動後回到壓縮機2的冷凍循環。在此構成,第1熱交換器4係作為凝結器(散熱器)動作,第2熱交換器6係作為蒸發器動作。
另一方面,在四通閥3之流路切換成第1圖之點線之流路的情況,構成從壓縮機2所排出之冷媒按照壓縮機2、四通閥3、第2熱交換器6、成為第2阻力(降壓量)之降壓部5、第1熱交換器4及四通閥3之順序流動後回到壓縮機2的冷凍循環。在此構成,第2熱交換器6係作為凝結器(散熱器)動作,第1熱交換器4係作為蒸發器動作。作為本除濕裝置1之冷媒,例如使用R410A。此外,冷媒係未限定為R410A,可應用其他的HFC系冷媒或HC冷媒、CO2、NH3等之自然冷媒等。在應用CO2冷媒的情況,高壓為臨界壓力以上之運轉時,凝結器係作為散熱器動作。
第1熱交換器4及第2熱交換器6係板式散熱片管熱交換器,成為在導熱管內流動之冷媒與在散熱片周圍流動之空氣進行熱交換的構成。又,降壓部5係開口大小可變,並可變更阻力(降壓量)的電子式膨脹閥。
風路室20具有:吸入口20a,係將除濕對象空氣導入內部;及吹出口20b,係將已除濕之空氣排出至外部;藉
作為送風裝置之送風機8所搬運之空氣在第1圖之空白箭號方向流動。風路室20構成矩形,在風路室20內,形成串列地配置第1熱交換器4、是乾燥劑材料之乾燥劑組件7、第2熱交換器6及送風機8的風路B。因此,從吸入口20a被吸入風路B內的空氣係在風路B內按照第1熱交換器4、是乾燥劑材料之乾燥劑組件7、第2熱交換器6及送風機8順序成直線狀地流動後,從吹出口20b排出至除濕裝置1的外部。
乾燥劑組件7係將固態之乾燥劑材料成形成矩形者,由吸脫附水分之材料所構成,例如應用沸石或矽膠、高分子系吸附材料等。
又,在風路室20,排水盤40配置於第1熱交換器4及第2熱交換器6之各個的下方,接受在運轉時所產生之排水從各熱交換器滴下者。以排水盤40所接受之排水係經由第1圖之以虛線所示的水路41流入並儲存於位於除濕裝置1之最下部的排水槽42。
在風路室20,還包括溫濕度感測器50,該溫濕度感測器50係用以測量除濕裝置1之吸入空氣的溫濕度(除濕裝置1之周圍的溫濕度)。
又,在除濕裝置1內,更將控制除濕裝置1整體之控制裝置60設置於機械室30側。控制裝置60係由微電腦所構成,並包括CPU、RAM及ROM等,控制程式記憶於ROM。控制裝置60係進行後述之除濕運轉的控制(因應於溫濕度感測器50的檢測信號之四通閥3的切換等)、送風機8之轉速控制、壓縮機2之轉速控制及降壓部5之開口大小控制等之各種控
制。
其次,說明除濕裝置1之除濕運轉動作。除濕運轉係具有第1運轉模式與第2運轉模式,並藉四通閥3之切換,切換第1運轉模式與第2運轉模式,而對除濕對象空氣除濕的運轉。以下,依序說明各運轉模式。
首先,說明是四通閥3之流路被切換成第1圖之實線的情況之第1運轉模式的動作。在第1運轉模式之冷凍循環的動作係如以下所示。藉壓縮機2吸入低壓之氣體後,被壓縮,成為高溫且高壓的氣體。自壓縮機2所排出之冷媒係經由四通閥3,並流入第1熱交換器4。流入第1熱交換器4之冷媒係散熱至在風路B流動之空氣,在對空氣加熱下,冷媒本身係被冷卻而凝結,成為高壓之液冷媒後,從第1熱交換器4流出。從第1熱交換器4所流出的液冷媒係在成為第1阻力(降壓量)之降壓部5降壓,成為低壓之二相冷媒。然後,冷媒係流入第2熱交換器6,從在風路B流動之空氣吸熱,在對空氣冷卻下,冷媒本身係被加熱而蒸發,成為低壓之氣體。然後,冷媒係經由四通閥3,並被壓縮機2吸入。
其次,根據第2圖,說明在第1運轉模式之空氣的動作。第2圖係表示第1運轉模式時之空氣之狀態變化的空氣濕度線圖,縱軸係空氣之絕對濕度,橫軸係空氣之乾球溫度。又,第2圖之曲線係表示飽和空氣,在飽和空氣之相對濕度係100%。
除濕裝置1之周圍的空氣(第2圖、A點)係流入除濕裝置1後,在第1熱交換器4被加熱,而溫度上升,同時相對濕度降低(第2圖、B點)。然後,空氣係流入乾燥劑組件7,但是因為空氣之相對濕度低,所以乾燥劑組件7所保持之水分係被脫附(釋出),而空氣所含的水量增加。另一方面,從已流入乾燥劑組件7之空氣,奪走脫附所伴隨之脫附熱,而空氣之溫度係降低,成為低溫且高濕度之狀態(第2圖、C點)。然後,空氣係流入第2熱交換器6,被冷卻。此外,冷媒迴路A係運轉成第2熱交換器6內之冷媒溫度成為比空氣之露點溫度更低,空氣係藉第2熱交換器6冷卻同時除濕,成為低溫且絕對濕度低之狀態(第2圖、D點)。然後,空氣係流入送風機8,並從吹出口20b排出至除濕裝置1的外部。
其次,說明是四通閥3之流路被切換成第1圖之點線的情況之第2運轉模式的動作。在第2運轉模式之冷凍循環的動作係如以下所示。藉壓縮機2吸入低壓之氣體後,被壓縮,成為高溫且高壓的氣體。自壓縮機2所排出之冷媒係經由四通閥3,並流入第2熱交換器6。流入第2熱交換器6之冷媒係散熱至在風路B流動之空氣,在對空氣加熱下,冷媒本身係被冷卻而凝結,成為高壓之液冷媒後,從第2熱交換器6流出。從第2熱交換器6所流出的液冷媒係在開口大小被調整成第2阻力(降壓量)之降壓部5降壓,成為低壓之二相冷媒。然後,冷媒係流入第1熱交換器4,從在風路B流動之空氣吸熱,在對空氣冷卻下,冷媒本身係被加熱而蒸發,成為低壓之氣
體。然後,冷媒係經由四通閥3,並被壓縮機2吸入。
其次,根據第3圖,說明在第2運轉模式之空氣的動作。第3圖係表示第2運轉模式時之空氣之狀態變化的空氣濕度線圖,縱軸係空氣之絕對濕度,橫軸係空氣之乾球溫度。又,第3圖之曲線係表示飽和空氣,在飽和空氣之相對濕度係100%。
除濕裝置1之周圍的空氣(第3圖、A點)係流入除濕裝置1後,在第1熱交換器4被冷卻。此外,冷媒迴路A係運轉成第1熱交換器4內之冷媒溫度成為比空氣之露點溫度更低,空氣係藉第1熱交換器4冷卻同時除濕,成為低溫且高相對濕度之狀態(第3圖、E點)。然後,空氣係流入乾燥劑組件7,但是因為空氣之相對濕度高,所以乾燥劑組件7吸附水分,而空氣所含的水量減少,更加除濕。另一方面,已流入乾燥劑組件7之空氣係藉伴隨吸附所產生之吸附熱加熱,而空氣之溫度係上升,成為高溫且低濕度之狀態(第3圖、F點)。然後,空氣係流入第2熱交換器6,被加熱,成為高溫(第3圖、G點)。然後,空氣係流入送風機8,並從吹出口20b排出至除濕裝置1的外部。
依此方式,在第2運轉模式,除了實施藉在第1熱交換器4之藉冷媒之冷卻的除濕以外,亦實施藉乾燥劑組件7之吸附的除濕。因此,比較第2圖與第3圖亦得知,第2運轉模式係可確保比第1運轉模式更多的除濕量,在本除濕裝置1之主要的除濕係以第2運轉模式所實施。
又,比較流入在第1運轉模式作用為蒸發器之第2熱交換器6的空氣(第2圖、C點)與流入在第2運轉模式作用為蒸發器之第1熱交換器4的空氣(第3圖、A點)的相對濕度時,第2圖之C點的相對濕度比較高。因此,用以在各運轉模式使除濕量成為最大所需之降壓部5的阻力(降壓量)係在各運轉模式相異。尤其,因為在第1運轉模式之第2圖的C點係高濕,所以即使蒸發溫度與通過空氣之溫差小,亦可除濕。因此,在第1運轉模式,使降壓部5之阻力(降壓量)比第2運轉模式更小,藉由使冷凍循環之效率上升,可確保多的除濕量。另一方面,在第2運轉模式,藉由使降壓部5之阻力(降壓量)比第1運轉模式更大,確保所需之除濕量。
第4圖係表示第1圖之降壓部的圖。在第4圖,實線表示在第1運轉模式之冷媒的流動,點線表示在第2運轉模式之冷媒的流動。
在此,如上述所示,以電子式膨脹閥5a構成降壓部5,藉電子式膨脹閥5a調整開口大小,在第1運轉模式與第2運轉模式使在降壓部5之阻力(降壓量)相異。具體而言,在從第1運轉模式切換成第2運轉模式時使降壓部5之開口大小變小,使降壓量增加,而在從第2運轉模式切換成第1運轉模式時使降壓部5之開口大小變大,使降壓量減少。
在本第1實施形態之除濕裝置1,交互地重複第1、第2運轉模式。例如在繼續實施第2運轉模式的情況,因為乾燥劑組件7所含的水量具有上限,所以運轉固定時間以上時,乾燥劑組件7無法吸附水分,而除濕量降低。因此,在乾
燥劑組件7之保持水量接近上限附近的階段,切換成第1運轉模式,實施從乾燥劑組件7釋出水分的運轉。暫時實施第1運轉模式,在乾燥劑組件7之保持水量減少至適當程度的時間點再切換成第2運轉模式。依此方式,藉由交互地實施第1、第2運轉模式,依序進行乾燥劑組件7之吸脫附作用,維持藉乾燥劑之吸脫附作用之除濕量增加效果。
如以上之說明所示,在本第1實施形態,在構成由乾燥劑材料之吸脫附作用與冷凍循環之加熱、冷卻作用所組合之高性能的除濕裝置1時,直線地構成風路B。在習知裝置,因為是使用乾燥劑轉子的構成,所以在乾燥劑轉子之吸附部與脫附部需要使空氣通風,而不得不構成具有彎曲部的風路,而搬運空氣時之壓力損失隨著變大。相對地,在本第1實施形態,藉由直線地構成風路B,可使搬運空氣時之壓力損失變小。因此,可使搬運空氣之送風機8的耗電力隨著變小,而可作成更高效率之裝置。
又,在第1運轉模式與第2運轉模式使在降壓部5之阻力(降壓量)相異,如上述所示,藉由在第1運轉模式使降壓部5之阻力(降壓量)比第2運轉模式更小,可將冷凍循環構成為在各運轉模式除濕量成為最大。因此,在第1運轉模式與第2運轉模式之各個,使蒸發器(在第1運轉模式為第2熱交換器6,在第2運轉模式為第1熱交換器4)之過熱度成為適當值,而可使除濕量增加。
在以往之使用乾燥劑轉子的構成,需要用以驅動乾燥劑轉子轉動的馬達或其固定構造等,而裝置的構成變得複
雜。相對地,因為在本第1實施形態是靜置型,所以不需要驅動乾燥劑材料轉動的馬達,而且,風路構成係簡單。因此,可小型化、可簡化裝置的構成,而可作成低耗費的裝置。
又,在本第1實施形態,將風路B構成矩形。因此,在配合風路B的形狀將在風路B所組裝之第1熱交換器4、第2熱交換器6及乾燥劑組件7之各個作成矩形之外形構造的情況,可更高密度地組裝於矩形風路B內。
即,因為在習知裝置使用乾燥劑轉子,所以將圓形之轉子配置於矩形之風路B中。因此,在轉子配置部分,在四角落形成死空間,而無法小型地構成風路。相對地,在本第1實施形態,藉由使用矩形之乾燥劑組件7,因為可配置成無死空間,所以可高密度地組裝。結果,可小型地構成風路B(使風路室20小型化)。
又,在習知裝置,需要以吸附部與脫附部劃分風路,而需要氣密地分離吸附部與脫附部之邊界部分的密封構造。相對地,在本第1實施形態,風路B係一個,藉由切換四通閥3,因為可切換乾燥劑組件7之吸附與脫附,所以以往之密封構造係不需要,可簡化裝置的構成,而可低耗費化。
此外,如上述所示在配合風路B的形狀將在風路B所組裝之第1熱交換器4、第2熱交換器6及乾燥劑組件7之各個的外形作成矩形之構造的情況,因為如上述所示可得到小型化之效果而較佳,但是未必限定為矩形。
又,在本實施形態之第2運轉模式,對所搬運之空氣,實施藉第1熱交換器4之除濕、藉乾燥劑組件7之除濕,
接著實施藉第2熱交換器6之加熱。因此,除濕裝置1之吹出空氣係成為高溫且水量少之狀態(第3圖、G點),可使相對濕度成為例如20%以下之低相對濕度。這種低相對濕度之空氣係適合乾燥用途的空氣,若使該空氣直接碰觸洗滌物等之被乾燥物,可促進被乾燥物之乾燥,而可實現更高性能之乾燥功能。
此外,因為在第1運轉模式之吹出空氣係比在第2運轉模式之吹出空氣低溫、高濕,所以在將本除濕裝置1用於被乾燥物之乾燥的情況,僅在第2運轉模式時,使吹出空氣碰觸被乾燥物較佳。因此,為了應付這種用途,亦可採用將可變更吹出風向之輪葉設置於除濕裝置1之吹出口20b,並可將在第1運轉模式之吹出方向與在第2運轉模式之吹出方向調整成不同之方向的構成。而且,僅在第2運轉模式時,將輪葉調整成來自吹出口20b之吹出空氣碰觸被乾燥物即可,藉此,可更促進被乾燥物之乾燥,而可實現更高性能之乾燥功能。
此外,本發明之除濕裝置係未限定為上述的構成,可在不超出本發明之主旨的範圍例如如以下所示實施各種變形。
在第1圖,表示在冷媒迴路A之切換使用四通閥3的構成,但是只要是可切換冷媒迴路A之流路的構成,未特別限定為四通閥,亦可使用其他的閥。例如,亦可採用使用4個是雙通閥之電磁閥,並將電磁閥配置於連接壓縮機2之排出側及吸入側之各個與第1熱交換器4的部分、及連接壓縮機2之排出側及吸入側之各個與第2熱交換器6的部分的構成。而
且,藉各電磁閥之開閉,實現與本實施形態一樣之冷媒迴路A、冷凍循環即可。
在上述,說明了以電子式膨脹閥5a構成降壓部5之例子,但是關於降壓部5,可有各種降壓手段。
第5圖係表示第1圖之降壓部之變形例的圖。在第5圖,實線箭號係表示在第1運轉模式之冷媒的流動,點線箭號係表示在第2運轉模式之冷媒的流動。
第5圖(a)之降壓部5具有並列地連接第1流路51與第2流路52的構成。在第1流路51串列地配置第1元件5b與第2元件5c,第1元件5b係由毛細管或是開口大小固定的膨脹閥所構成,第2元件5c係由僅在第1運轉模式的情況使冷媒流至第1流路51之第1元件5b的止回閥或可開閉的閥所構成。又,在第2流路52,配置由毛細管或是開口大小固定的膨脹閥所構成的第3元件5d。
藉由依此方式構成,在第1運轉模式,冷媒係如實線箭號所示,一面在第1元件5b及第3元件5d降壓一面在第1流路51與第2流路52之雙方流動。另一方面,在第2運轉模式,冷媒係如點線箭號所示僅流至第2流路52側。在此,藉第3元件5d降壓。根據本構成,在第1運轉模式之阻力(降壓量)比第2運轉模式更小。
第5圖(b)之降壓部5具有並列地連接第1流路53與第2流路54的構成。在第1流路53串列地配置第1元件5e與第2元件5f,第1元件5e係由溫度式膨脹閥所構成,第2
元件5f係由僅在第1運轉模式的情況使冷媒流至第1流路53之第1元件5e的止回閥或可開閉的閥所構成。又,在第2流路54,串列地配置第3元件5g與第4元件5h,第3元件5g係由溫度式膨脹閥所構成,第4元件5h係由僅在第2運轉模式的情況使冷媒流至第2流路54之第3元件5g的止回閥或可開閉的閥所構成。
在本構成,根據在第1運轉模式成為蒸發器之第2熱交換器6之出入口的溫差控制第1流路53之第1元件(溫度式膨脹閥)5e的開口大小,根據在第2運轉模式成為蒸發器之第1熱交換器4之出入口的溫差控制第2流路54之第3元件(溫度式膨脹閥)5g的開口大小。根據本構成,可使在第1運轉模式之阻力(降壓量)比第2運轉模式更小。
又,雖未圖示,亦可採用這些各元件的組合等。不論如何,都只要將降壓部5構成為使在第1運轉模式之阻力(降壓量)比第2運轉模式更小即可。
在本發明之第1實施形態,將降壓部5構成為使在第1運轉模式之阻力(降壓量)比第2運轉模式更小,但是只要可得到相同之效果,亦可將相異之指標設為基準。
例如,藉由將降壓部5控制成通過降壓部5時之冷媒流路的截面積(開口大小),第1運轉模式比第2運轉模式更大,因為降壓量係第1運轉模式比較小,所以可得到相同之效果。
又,根據以下之(1)~(4)的控制,可實施一樣之控制。
(1)雖未圖示,將降壓部5控制成在第1運轉模式之第2熱交換器6的冷媒飽和溫度比在第2運轉模式之第1熱交換器4的冷媒飽和溫度高(為了使飽和溫度變高,需要使降壓量變小)。
(2)將降壓部5控制成在第1運轉模式之壓縮機2之吸入部冷媒溫度與第2熱交換器6之冷媒飽和溫度的溫差、和在第2運轉模式之壓縮機2之吸入部冷媒溫度與第1熱交換器4之冷媒飽和溫度的溫差之差變小(在吸入過熱度之模式間的差接近的情況係根據往蒸發器之流入空氣決定降壓量,在流入空氣之焓高的第1運轉模式的降壓量係變小)。
(3)將降壓部5控制成壓縮機2之排出溫度在第1運轉模式與第2運轉模式的差變小(在排出溫度的模式間之差小的情況,亦根據往蒸發器之流入空氣決定降壓量)。
(4)將降壓部5控制成在第1運轉模式之第1熱交換器4之冷媒飽和溫度與第1熱交換器4之出口之冷媒溫度的溫差、和在第2運轉模式之第2熱交換器6之冷媒飽和溫度與第2熱交換器6之出口之冷媒溫度的溫差變小(在控制成凝結器之過冷卻度之模式間的差變小的情況係根據往蒸發器之流入空氣決定降壓量)。
第1運轉模式與第2運轉模式之各自的運轉時間係亦可採用預定之時間,亦可在各運轉模式之各自的運轉時間具有因應於空氣條件或除濕裝置1之運轉狀態的適當值。因此,為了能以該適當值運轉,亦可作成根據空氣條件或除濕裝
置1之運轉狀態,決定各運轉模式的運轉時間。
在第1運轉模式,因為從乾燥劑組件7釋出水分,所以從乾燥劑組件7釋出適當量的水分,至殘留於乾燥劑組件7之水量成為適當量所需的時間成為適當值。在乾燥劑組件7所殘留之水量比適當量多的狀態,結束第1運轉模式,切換成第2運轉模式時,抑制在第2運轉模式乾燥劑組件7可吸附之水量,而在第2運轉模式之除濕量減少。反之,在第1運轉模式運轉太長久時,在第1運轉模式之後半從乾燥劑組件7幾乎無法脫附水分之狀態持續,而向實現比第1運轉模式更高之除濕量的第2運轉模式的切換變成延遲。因此,在此情況,總除濕量亦減少。
在第2運轉模式,因為乾燥劑組件7吸附水分,所以乾燥劑組件7之吸附水量成為適當量的時間成為適當值。在儘管在乾燥劑組件7尚有可吸附之餘地,卻將運轉切換成第1運轉模式的情況,高除濕量之第2運轉模式的運轉時間變成比第1運轉模式短,而總量上除濕量減少。反之,在第2運轉模式運轉太長久時,在第2運轉模式之後半,乾燥劑組件7無法吸附水分之狀態持續,在此情況,除濕量亦減少。
乾燥劑組件7之保持水量的變化係根據流入乾燥劑組件7之空氣的相對濕度所決定,高相對濕度之空氣流入時,乾燥劑組件7內之水分難釋出,反之水分吸附量係變多。又,低相對濕度之空氣流入乾燥劑組件7時,乾燥劑組件7內之水分易釋出,反之水分吸附量係變少。
亦可根據以上的事項,以以下之決定方法1或決
定方法2決定各運轉模式的運轉時間。可是,在除濕運轉中,將第1運轉模式及第2運轉模式作為一個週期,並重複此週期,但是一個週期之時間(即第1運轉模式之運轉時間與第2運轉模式之運轉時間的合計時間)係總是相同。因此,在以下所說明之決定方法,決定在所謂的一個週期內之第1運轉模式與第2運轉模式之各自的時間分配。此外,各運轉時間的決定係在除濕運轉開始時進行。以下,依序說明各決定型式。
自藉溫濕度感測器50所得之吸入空氣的狀態,求得吸入空氣的相對濕度,因應於該相對濕度,決定各運轉模式之各自的運轉時間。以下,具體地說明之。
預先決定吸入空氣之成為基準的相對濕度(以下稱為基準相對濕度),而且預先藉實驗或模擬等求得在該基準相對濕度之吸入空氣通過風路B的情況可實現高除濕量之各運轉模式之各自的基準運轉時間。然後,因應於實際之吸入空氣的相對濕度與基準相對濕度的大小關係,如以下之說明所示,從各運轉模式之各自的基準運轉時間適當地增減,決定各運轉模式之各自的運轉時間。
在除濕運轉開始時,自藉溫濕度感測器50所得之吸入空氣的狀態,求得實際之吸入空氣的相對濕度,在該相對濕度比預設之相對濕度更高的情況,在第1運轉模式之來自乾燥劑組件7的水分釋出量係比相對濕度為基準相對濕度之情況的水分釋出量少,又,在第2運轉模式之乾燥劑組件7的水分吸附量係比相對濕度為基準相對濕度之情況的水分吸附量
多。因此,在實際之吸入空氣的相對濕度比基準相對濕度更高的情況,使第1運轉模式之運轉時間比與第1運轉模式對應之基準運轉時間長,反之使第2運轉模式之運轉時間比與第2運轉模式對應之基準運轉時間短。
另一方面,在實際之吸入空氣的相對濕度比基準相對濕度更低的情況,在第1運轉模式之來自乾燥劑組件7的水分釋出量係比相對濕度為基準相對濕度之情況的水分釋出量多,又,在第2運轉模式之乾燥劑組件7的水分吸附量係比相對濕度為基準相對濕度之情況的水分吸附量少。因此,在實際之吸入空氣的相對濕度比基準相對濕度更低的情況,使第1運轉模式之運轉時間比與第1運轉模式對應之基準運轉時間短,反之使第2運轉模式之運轉時間比與第2運轉模式對應之基準運轉時間長。
藉由依此方式調整各運轉模式的運轉時間,可適當地調整乾燥劑組件7之水分保持量,不論吸入空氣之狀態是何種狀態,都總是可實現高除濕量。此外,在實際之吸入空氣的相對濕度與基準相對濕度相同的情況,當然只要以與各自之運轉模式對應的基準運轉時間運轉即可。
因應於除濕運轉開始時之冷媒迴路A的運轉狀態決定各運轉模式之各自的運轉時間。以下,具體地說明之。
冷媒迴路A的運轉狀態係根據吸入空氣之狀態而變動。具體而言,在吸入空氣之相對濕度高的情況,在各運轉模式通過成為蒸發器之熱交換器的前後之空氣的濕度差比吸
入空氣之相對濕度低的情況擴大。即,因為促進在蒸發器之冷媒與空氣的熱交換,所以因應之,成為冷凍循環之低壓壓力上升的運轉。反之,在吸入空氣之相對濕度低的情況,因為抑制在蒸發器之冷媒與空氣的熱交換,所以成為冷凍循環之低壓壓力降低的運轉。
由於冷凍循環之低壓壓力與吸入空氣之相對濕度具有如以上所示的關係,所以藉由將該關係應用於該決定方法1,可因應於冷凍循環之低壓壓力,決定第1、第2運轉模式之各自的運轉時間。此外,因為因應於冷凍循環之低壓的上升,高壓壓力亦上升,結果,可因應於冷凍循環之低壓壓力或高壓壓力,決定第1運轉模式與第2運轉模式之各自的運轉時間。
即,在除濕運轉開始時測量低壓壓力(或高壓壓力),並比較測量所得之低壓測量值(或高壓測量值)與預先決定之低壓基準值(或高壓基準值),在低壓測量值(或高壓測量值)比低壓基準值(或高壓基準值)更高的情況,判定吸入空氣之相對濕度高,與該決定方法1一樣,使第1運轉模式之運轉時間比基準運轉時間長,反之使第2運轉模式之運轉時間比基準運轉時間短。
另一方面,在低壓測量值(或高壓測量值)比低壓基準值(或高壓基準值)更低的情況,判定吸入空氣之相對濕度低,與該決定方法1一樣,使第1運轉模式之運轉時間比基準運轉時間短,反之使第2運轉模式之運轉時間比基準運轉時間長。
此外,在低壓壓力或高壓壓力之測量,亦可將壓
力感測器設置於冷凍循環之低壓部或高壓部來測量,亦可作成測量在冷凍循環成為氣液二相部之各熱交換器的冷媒溫度,並自該溫度推算低壓。
依此方式,根據冷凍循環之低壓壓力或高壓壓力,亦與該決定方法1(根據吸入空氣之資訊的手法)一樣,可適當地調整乾燥劑組件7之水分保持量。而且,不論吸入空氣之狀態是何種狀態,都總是可實現高除濕量。
可是,在吸入空氣為低溫的情況,實施第2運轉模式時,在第1熱交換器4冷卻低溫空氣。因此,第1熱交換器4之散熱片表面的溫度成為0℃以下時,在散熱片表面發生著霜。在該狀態下繼續運轉時,著霜成長,而塞住散熱片間之空氣流路,結果,送風量降低,成為無法適當地實施除濕裝置1之運轉的狀態。
因此,亦可作成在第2運轉模式中,在根據冷媒迴路A之運轉狀態推測在第1熱交換器4發生著霜的情況,即使是預設之運轉時間結束前(或根據該決定方法1或決定方法2所決定之運轉時間結束前),亦結束第2運轉模式,並切換成第1運轉模式。此外,在第1運轉模式,因為第1熱交換器4作為凝結器動作,所以冷媒係高壓且高溫,可對著霜加熱,使其溶化。
著霜狀態係可根據冷凍循環之低壓壓力判定,例如在以第2運轉模式運轉中,低壓壓力比既定值更低的時間持續固定時間以上的情況,第1熱交換器4之散熱片表面的溫度
成為0℃以下之狀態長時間持續,而判定著霜已進行。在此情況,如上述所示,結束第2運轉模式,並切換成第1運轉模式,此外,低壓壓力之測量方法係與上述之手段一樣,只要將壓力感測器設置於冷凍循環之低壓部,或測量低壓並成為氣液二相部之第1熱交換器4的冷媒溫度即可。
此外,著霜狀態之判定係未限定為上述的方法,亦可測量第1熱交換器4之散熱片表面的溫度,在該溫度為0℃以下並持續運轉固定時間以上的情況,判定著霜狀態。
依此方式,只要在第2運轉模式判別著霜狀態的情況切換成第2運轉模式,就不會在著霜狀態仍然進行下運轉,避免在送風量降低所造成之除濕量的降低,而可實現可靠性更高的除濕裝置1。
作為本除濕裝置1之冷媒,如上述所示,除了R410A以外,還可應用其他的HFC系冷媒或HC冷媒、CO2、NH3等之自然冷媒。作為除濕裝置1之冷媒,除了這些冷媒以外,亦可使用氣體比熱比比R410A更高的R32。在將R32用作冷媒的情況,可提高將冷媒用作用以除霜之熱氣體時的加熱性能,而可使在第1熱交換器4或第2熱交換器6所產生之霜或冰提早溶化。此外,如上述所示之效果係不僅作為冷媒使用R32的情況,例如即使是使用氣體比熱比比R410A更高之R32與HFO123yf的混合冷媒的情況,亦一樣地可提高將冷媒用作熱氣體時的加熱性能,而可使在第1熱交換器4或第2熱交換器6所產生之霜或冰提早溶化。
又,在將R32用作冷媒的情況,因為可使著霜時
之除霜提早結束,所以在第1運轉模式之流入乾燥劑組件7之空氣的脫附反應可提早開始。因此,因為除濕量增加之時間比例可增加,所以至達到目標除濕量所需的運轉時間縮短,而可節能。
此外,在上述之實施形態,根據藉溫濕度感測器50所得之吸入空氣的狀態,求得吸入空氣之相對濕度,但是只要是可推算相對濕度之裝置,亦可使用其他的感測手段。例如,亦可採用自直接測量相對濕度之感測器或測量露點溫度之感測器推算相對濕度等的手段。溫濕度感測器50係作用為本發明之狀態檢測裝置。又,在低壓壓力或高壓壓力之測量所使用的檢測感測器亦如上述所示相當於本發明的狀態檢測裝置。
1‧‧‧除濕裝置
2‧‧‧壓縮機
3‧‧‧四通閥
4‧‧‧第1熱交換器
5‧‧‧降壓部
6‧‧‧第2熱交換器
7‧‧‧乾燥劑組件
8‧‧‧送風機
10‧‧‧筐體
11‧‧‧壁面
20‧‧‧風路室
20a‧‧‧吸入口
20b‧‧‧吹出口
30‧‧‧機械室
40‧‧‧排水盤
41‧‧‧水路
42‧‧‧排水槽
50‧‧‧溫濕度感測器
60‧‧‧控制裝置
A‧‧‧冷媒迴路
B‧‧‧風路
Claims (11)
- 一種除濕裝置,包括:冷媒迴路,係以冷媒配管依序連接壓縮機、流路切換裝置、第1熱交換器、降壓部及第2熱交換器,而冷媒循環;風路,係直線狀地配置該第1熱交換器、可吸脫附水分之乾燥劑材料及該第2熱交換器;及送風裝置,係設置於該風路內,使除濕對象空間內之空氣流至該風路內;其特徵在於:以第1運轉模式之該降壓部的降壓量比第2運轉模式之該降壓部的降壓量更少的方式進行除濕運轉,而該除濕運轉係具有該第1運轉模式與該第2運轉模式,並藉該流路切換裝置之流路切換交互地切換該第1運轉模式與該第2運轉模式,而該第1運轉模式係該第1熱交換器作為凝結器或散熱器動作,而且該第2熱交換器作為蒸發器動作,並脫附該乾燥劑材料所保持之水分,該第2運轉模式係該第1熱交換器作為蒸發器動作,而且該第2熱交換器作為凝結器或散熱器動作,該乾燥劑材料從通過該風路之空氣吸附水分。
- 如申請專利範圍第1項之除濕裝置,其中該降壓部係降壓量可變之電子式膨脹閥。
- 如申請專利範圍第1項之除濕裝置,其中該降壓部係具有並列地連接第1流路與第2流路的構成;在該第1流路串列地配置第1元件與第2元件,第1元件 係由毛細管或是開口大小固定的膨脹閥所構成,第2元件係由僅在該第1運轉模式的情況使冷媒流至該第1流路之該第1元件的止回閥或可開閉的閥所構成;在該第2流路,配置由毛細管或是開口大小固定的膨脹閥所構成的第3元件。
- 如申請專利範圍第1項之除濕裝置,其中該降壓部係具有並列地連接第1流路與第2流路的構成;在該第1流路串列地配置第1元件與第2元件,該第1元件係由溫度式膨脹閥所構成,第2元件係由僅在該第1運轉模式的情況使冷媒流至該第1流路之該第1元件的止回閥或可開閉的閥所構成;在該第2流路,串列地配置第3元件與第4元件,該第3元件係由溫度式膨脹閥所構成,第4元件係由僅在該第2運轉模式的情況使冷媒流至該第2流路之該第3元件的止回閥或可開閉的閥所構成。
- 如申請專利範圍第1至4項中任一項之除濕裝置,其中該冷媒係氣體比熱比比R410A高的冷媒。
- 如申請專利範圍第1至4項中任一項之除濕裝置,其中包括狀態檢測裝置,該狀態檢測裝置係從該除濕對象空間檢測出該風路內所吸入之吸入空氣的狀態;根據藉該狀態檢測裝置所檢測出之狀態,決定該第1運轉模式與該第2運轉模式之各自的運轉時間。
- 如申請專利範圍第6項之除濕裝置,其中該狀態檢測裝置係檢測出相對濕度之裝置; 預先設定該吸入空氣之相對濕度為所預設之基準相對濕度時之該各運轉模式之各自的基準運轉時間;在除濕運轉開始時藉該狀態檢測裝置所檢測出之該吸入空氣的相對濕度比該基準相對濕度更高的情況,將該第1運轉模式之運轉時間設定成比與該第1運轉模式對應之基準運轉時間長,而且將該第2運轉模式之運轉時間設定成比與該第2運轉模式對應之基準運轉時間短;在除濕運轉開始時藉該狀態檢測裝置所檢測出之該吸入空氣的相對濕度比該基準相對濕度更低的情況,將該第1運轉模式之運轉時間設定成比與該第1運轉模式對應之基準運轉時間短,而且將該第2運轉模式之運轉時間設定成比與該第2運轉模式對應之基準運轉時間長。
- 如申請專利範圍第1至4項中任一項之除濕裝置,其中包括狀態檢測裝置,該狀態檢測裝置係檢測出該冷媒迴路之運轉狀態;根據藉該狀態檢測裝置所檢測出之狀態,決定該第1運轉模式與該第2運轉模式之各自的運轉時間。
- 如申請專利範圍第8項之除濕裝置,其中該狀態檢測裝置係檢測出該冷媒迴路之低壓壓力或高壓壓力的裝置;在除濕運轉開始時藉該狀態檢測裝置所檢測出之低壓壓力或高壓壓力比預先決定之低壓基準值或高壓基準值更高的情況,將該第1運轉模式之運轉時間設定成比與該第1運轉模式對應之基準運轉時間長,而且將該第2運轉模式之運轉時間設定成比與該第2運轉模式對應之基準運轉時間 短;在除濕運轉開始時藉該狀態檢測裝置所檢測出之低壓壓力或高壓壓力比預先決定之低壓基準值或高壓基準值更低的情況,將該第1運轉模式之運轉時間設定成比與該第1運轉模式對應之基準運轉時間短,而且將該第2運轉模式之運轉時間設定成比與該第2運轉模式對應之基準運轉時間長。
- 如申請專利範圍第1至4項中任一項之除濕裝置,其中每隔預設之時間切換該第1運轉模式與該第2運轉模式。
- 如申請專利範圍第1至4項中任一項之除濕裝置,其中包括著霜檢測裝置,該著霜檢測裝置係檢測出在該第1熱交換器之著霜;在該第2運轉模式中藉該著霜檢測裝置檢測出著霜的情況,即使是該第2運轉模式之運轉時間結束前,亦切換成該第1運轉模式。
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