除湿装置和除湿系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种将空气除湿后供向调湿空间的除湿装置和除湿系统，特别涉及一种具有负载有吸附剂的吸附热交换器的除湿装置。
【背景技术】
[0002]迄今为止，将空气除湿后供向调湿空间(例如室内空间)的除湿装置已为人所知。例如，专利文献1中记载了一种具备制冷剂回路且在吸附热交换器中对空气的湿度进行调节的调湿装置，其中，上述制冷剂回路中有两个吸附热交换器。该调湿装置交替地重复进行第一吸附热交换器成为冷凝器且第二吸附热交换器成为蒸发器的动作和第一吸附热交换器成为蒸发器且第二吸附热交换器成为冷凝器的动作。具体而言，该调湿装置进行如下所述的除湿运转，在上述除湿运转下，向室内供给已在发挥蒸发器功能的吸附热交换器中被除湿的空气，并且向室外排出已在发挥冷凝器功能的吸附热交换器中被加湿的空气。
[0003]专利文献1:日本公开专利公报特开2006 - 349294号公报
【发明内容】
[0004]一发明所要解决的技术问题一
[0005]可以考虑在如专利文献1所述的除湿装置(调湿装置)中，通过增加制冷剂回路中的压缩机的转速来提高除湿能力。然而，如果增加制冷剂回路中的压缩机的转速，则会导致除湿装置的功耗增大。
[0006]于是，本发明的目的在于:提供一种既能够抑制功耗增大又能够提高除湿能力的除湿装置。
[0007]-用以解决技术问题的技术方案一
[0008]第一方面发明涉及一种除湿装置，其特征在于:具备:制冷剂回路100，所述制冷剂回路100具有负载有吸附剂的第一吸附热交换器101和第二吸附热交换器102，所述制冷剂回路100交替地进行第一动作和第二动作，其中，在所述第一动作下，所述第一吸附热交换器101成为蒸发器而将空气除湿且所述第二吸附热交换器102成为冷凝器而使吸附剂再生，在所述第二动作下，所述第一吸附热交换器101成为冷凝器而使吸附剂再生且所述第二吸附热交换器102成为蒸发器而将空气除湿，第一热交换室S11和第二热交换室S12，在所述第一热交换室SI 1中设置有所述第一吸附热交换器101，在所述第二热交换室S12中设置有所述第二吸附热交换器102 ;切换机构200，所述切换机构200对空气的流动进行切换，以便:已在所述第一热交换室S11和所述第二热交换室S12中的、设置有成为蒸发器的吸附热交换器101、102的热交换室S11、S12中通过的空气被供向调湿空间S0，用于使吸附剂再生的空气在设置有成为冷凝器的吸附热交换器102、101的热交换室S12、S11中流通；第一吸附部301，所述第一吸附部301构成为负载有吸附剂并使空气与吸附剂接触，所述第一吸附部301设置在所述第一热交换室S11中，当所述第一吸附热交换器101成为蒸发器的情况下，所述第一吸附部301位于该第一吸附热交换器101的下游侧；以及第二吸附部302，所述第二吸附部302构成为负载有吸附剂并使空气与吸附剂接触，所述第二吸附部302设置在所述第二热交换室S12中，当所述第二吸附热交换器102成为蒸发器的情况下，所述第二吸附部302位于该第二吸附热交换器102的下游侧。
[0009]在所述第一方面的发明中，将用于向调湿空间S0供给的空气在热交换室S11、S12中流通，其中，在上述热交换室Sll、S12中设置有成为蒸发器的吸附热交换器101、102，由此能够使吸附热交换器101、102和吸附部301、302的吸附剂吸附该空气中的水分来将该空气除湿。并且，将用于使吸附剂再生的空气在热交换室S12、S11中流通，其中，在上述热交换室S12、S11中设置有成为冷凝器的吸附热交换器102、101，由此能够向该空气中释放吸附热交换器102、101和吸附部302、301的吸附剂中的水分来使吸附热交换器102、101和吸附部302、301的吸附剂再生。这样，通过在第一热交换室S11内追加设置第一吸附部301并在第二热交换室S12内追加设置第二吸附部302，由此能够增加第一热交换室S11和第二热交换室S12中的空气的除湿量。
[0010]此外，在所述第一方面的发明中，分别在当第一热交换室S11和第二热交换室S12中的、当吸附热交换器101、102成为蒸发器的情况下位于吸附热交换器101、102的下游侧的位置上布置吸附部301、302，由此能够向吸附部301、302供给已由吸附热交换器101、102除湿和冷却的空气。由此，能够促进水分被吸附部301、302的吸附剂吸附。
[0011]第二方面发明的除湿装置的特征在于:在所述第一方面的发明中，所述切换机构200对空气的流动进行切换，以便:在所述第一吸附热交换器101和所述第二吸附热交换器102中的每一个中通过的空气的流通方向在该吸附热交换器101、102成为蒸发器的情况下与在该吸附热交换器101、102成为冷凝器的情况下为相反方向。
[0012]在所述第二方面的发明中，在第一热交换室S11和第二热交换室S12中，当吸附热交换器101、102成为蒸发器的情况下吸附部301、302位于吸附热交换器101、102的下游侦牝当吸附热交换器101、102成为冷凝器的情况下吸附部301、302位于吸附热交换器101、102的上游侧。S卩，在第一热交换室S11和第二热交换室S12的每一个中，在吸附热交换器
101、102成为蒸发器的情况下，已供给到该热交换室Sll、S12中的空气在通过吸附热交换器101、102后通过吸附部301、302，在吸附热交换器101、102成为冷凝器的情况下，已供给到该热交换室S11、S12中的空气在通过吸附部301、302后通过吸附热交换器101、102。
[0013]第三方面发明的除湿装置的特征在于:在所述第一方面的发明中，所述切换机构200对空气的流动进行切换，以便:在所述第一吸附热交换器101和所述第二吸附热交换器102中的每一个中通过的空气的流通方向在该吸附热交换器101、102成为蒸发器的情况下与在该吸附热交换器101、102成为冷凝器的情况下为相同方向。
[0014]在所述第三方面的发明中，在第一热交换室S11和第二热交换室S12中，当吸附热交换器101、102成为蒸发器的情况下以及当吸附热交换器101、102成为冷凝器的情况下，吸附部301、302都分别位于吸附热交换器101、102的下游侧。由此，在第一热交换室S11和第二热交换室S12中，当吸附热交换器101、102成为蒸发器的情况下，能够分别向吸附部301、302供给已由吸附热交换器101、102除湿和冷却的空气，当吸附热交换器101、102成为冷凝器的情况下，能够分别向吸附部301、302供给已由吸附热交换器101、102加热的空气。
[0015]第四方面发明的除湿装置的特征在于:在所述第一至第三方面中任一方面的发明中，所述第一吸附部301布置成在所述第一吸附部301与所述第一吸附热交换器101之间留有间隔，并且，所述第二吸附部302布置成在所述第二吸附部302与所述第二吸附热交换器102之间留有间隔。
[0016]在所述第四方面的发明中，在第一热交换室S11中，以在与吸附热交换器101之间留有间隔的方式布置吸附部301，并且，在第二热交换室S12中，以在与吸附热交换器102之间留有间隔的方式布置吸附部302，由此能够抑制吸附部301、302的温度分布的偏差、空气偏流。
[0017]第五方面发明的除湿装置的特征在于:在所述第一至第三方面中任一方面的发明中，所述第一吸附部301布置成与所述第一吸附热交换器101接触，并且，所述第二吸附部302布置成与所述第二吸附热交换器102接触。
[0018]在所述第五方面的发明中，在第一热交换室S11中将吸附部301布置成与吸附热交换器101接触，并且，在第二热交换室S12中将吸附部302布置成与吸附热交换器102接触，由此能够促进吸附热交换器101、102与吸附部301、302之间的导热。S卩，在吸附热交换器101、102成为蒸发器的情况下，能够利用在吸附热交换器101、102中流动的制冷剂的吸热作用来冷却吸附部301、302，在吸附热交换器101、102成为冷凝器的情况下，能够利用在吸附热交换器101、102中流动的制冷剂的放热作用来加热吸附部301、302。
[0019]第六方面发明涉及一种除湿系统，其特征在于:具备:所述第二方面的发明的除湿装置10 ;以及加热用于使吸附剂再生的空气的加热器21，所述切换机构200对空气的流动进行切换，以便:使已通过所述加热器21的空气在所述第一热交换室S11和所述第二热交换室S12中的、设置有成为冷凝器的吸附热交换器102、101的热交换室S12、S11中流通。
[0020]在所述第六方面的发明中，在第一热交换室S11和第二热交换室S12中，当吸附热交换器101、102成为蒸发器的情况下，已供给到该热交换室Sll、S12中的空气在通过吸附热交换器101、102后通过吸附部301、302，当吸附热交换器101、102成为冷凝器的情况下，已供给到该热交换室Sll、S12中的空气在通过吸附部301、302后通过吸附热交换器101、102。由此，使已通过加热器21的空气在热交换室Sll、S12中流通，其中，在所述热交换室S11、S12中设置有成为冷凝器的吸附热交换器101、102，由此能够向吸附部301、302供给已由加热器21加热的空气，其中，所述吸附部301、302在热交换室Sll、S12中位于成为冷凝器的吸附热交换器101、102的上游侧。
[0021]第七方面发明的除湿系统的特征在于:在所述第六方面的发明中，还具备负载有吸附剂的吸附转子70，所述吸附转子70具有吸附部71以及再生部72，所述吸附部71使已在所述第一热交换室S11和所述第二热交换室S12中的、设置有成为蒸发器的吸附热交换器101、102的热交换室Sll、S12中通过的空气与吸附剂接触来对该空气进行除湿，所述再生部72使已通过所述加热器21的空气与吸附剂接触来使吸附剂再生，已在所述第一热交换室S11和所述第二热交换室S12中的、设置有成为蒸发器的吸附热交换器101、102的热交换室S11、S12中通过的空气通过所述吸附转子70的吸附部71而供向所述调湿空间S0，所述切换机构200对空气的流动进行切换，以便:使已依次通过所述加热器21和所述吸附转子70的再生部72的空气在所述第一热交换室S11和所述第二热交换室S12中的、设置有成为冷凝器的吸附热交换器102、101的热交换室S12、S11中流通。
[0022]在所述第七方面的发明中，用于向调湿空间S0供给的空气在热交换室S11、S12中被除湿后，在吸附转子70的吸附部71进一步被除湿，其中，在所述热交换室Sll、S12中设置有成为蒸发器的吸附热交换器101、102。另一方面，已由加热器21加热的空气在通过吸附转子70的再生部72后通过热交换室S12、S11，其中，在所述热交换室S12、S11中设置有成为冷凝器的吸附热交换器102、101。S卩，能够将已通过吸附转子70的再生部72的空气用于使吸附热交换器102、101和吸附部302、301的吸附剂再生。
[0023]—发明的效果一
[0024]根据第一方面和第二方面的发明，能够增加第一热交换室S11和第二热交换室S12中的空气的除湿量，进而能够促进水分被吸附部301、302的吸附剂吸附，因此能够提高除湿装置10的除湿能力。此外，不必为了提高除湿装置10的除湿能力而增加制冷剂回路100中的压缩机103的转速，因此能够抑制除湿装置10的功耗增大。
[0025]根据第三方面的发明，在吸附热交换器101、102成为冷凝器的情况下，能够向吸附部301、302供给已由吸附热交换器101、102加热的空气，因此能够促进吸附部301、302的吸附剂再生。
[0026]根据第四方面的发明，能够抑制吸附部301、302中的温度分布的偏差、空气偏流，因此能够抑制吸附部301、302的吸附能力和再生能力下降。
[0027]根据第五方面的发明，能够促进吸附热交换器101、102与吸附部301、302之间的导热，因此能够促进水分被吸附部301、302的吸附剂吸附和吸附剂再生。
[0028]根据第六方面的发明，能够向吸附部301、302供给已由加热器21加热的空气，因此能够促进吸附部301、302的吸附剂再生，其中，所述吸附部301、302在热交换室S11、S12中位于成为冷凝器的吸附热交换器101、102的上游侧。
[0029]根据第七方面的发明，通过追加设置吸附转子70，能够提高除湿系统1的除湿能力。此外，能够将已通过吸附转子70的再生部72的空气用于使吸附热交换器102、101以及吸附部302、301的吸附剂再生，因此能够有效地利用已由加热器21加热的空气。
【附图说明】
[0030]图1是用于对第一实施方式的除湿系统的实施例进行说明的管道系统图。
[0031]图2是用于对第一实施方式的除湿装置的结构和第一除湿动作下的空气的流动情况进行说明的简要图。
[0032]图3是用于对第一实施方式的除湿装置的结构和第二除湿动作下的空气的流动情况进行说明的简要图。
[0033]图4是用于对第一实施方式的除湿系统的变形例1进行说明的管道系统图。
[0034]图5是用于对第一实施方式的除湿系统的变形例2进行说明的管道系统图。
[0035]图6是用于对第一实施方式的除湿系统的变形例3进行说明的管道系统图。
[0036]图7是用于对第二实施方式的除湿系统的实施例进行说明的管道系统图。
[0037]图8是用于对第二实施方式的除湿装置的结构和第一除湿动作下的空气的流动情况进行说明的简要图。
[0038]图9是用于对第二实施方式的除湿装置的结构和第二除湿动作下的空气的流动情况进行说明的简要图。
[0039]图10是用于对第二实施方式的除湿系统的变形例进行说明的管道系统图。
[0040]图11是用于对第三实施方式的除湿系统的实施例进行说明的管道系统图。
[0041]图12是用于对第四实施方式的除湿系统的实施例进行说明的管道系统图。
【具体实施方式】
[0042]以下，参照附图来详细说明该发明的实施方式。需要说明的是，对于附图中的相同或者相应部分赋予相同的附图标记，并省略对其的说明。
[0043](第一实施方式)
[0044]图1表示根据第一实施方式的除湿系统1的实施例。该除湿系统1用于将空气(在该例中为室外空气0A)除湿后供向调湿空间S0。在该例中，调湿空间S0由室内空间S1构成。室内空间S1是一种要求向其供给露点温度低的空气(例如，露点温度在一 30°C?一50°C左右的空气)的空间，其例如是设在锂电池的生产线上的干式无尘室。
[0045]除湿系统1具备除湿装置10和控制器20。并且，在除湿装置10中设置有供气通路P1和再生通路P2。除湿装置10具备第一热交换室S11和第二热交换室S12、制冷剂回路100、切换机构200以及第一吸附部301和第二吸附部302。
[0046](供气通路)
[0047]在供气通路P1中流动的是用于供向调湿空间S0的空气(在该例中为用于供向室内空间S1的空气)。在该例中，供气通路P1构成为:从室外空间引入室外空气0A并将供给空气SA供给室内空间S1。具体而言，供气通路P1具有:流入端与室外空间连接的第一供气通路部P11 ;以及流出端与室内空间S1连接的第二供气通路部P12。并且，在该例中，在供气通路P1的第一供气通路部P11中设置有冷却器11，在冷却器11的附近设置有集水盘12。
[0048](再生通路)
[0049]在再生通路P2中流动的是用于使吸附剂再生的空气。在该例中，再生通路P2构成为:从室内空间S1引入室内空气RA并将排出空气EA向室外空间排出。具体而言，再生通路P2具有:流入端与室内空间S1连接的第一再生通路部P21 ;以及流出端与室外空间连接的第二再生通路部P22。需要说明的是，在该例中，室内空间S1内的空气中的一部分空气不经由再生通路P2就作为排出空气EA向室外空间排出。
[0050](热交换室)
[0051]第一热交换室S11和第二热交换室S12构成为:一个热交换室能够作为供气通路P1的一部分而列入到供气通路P1中，并且另一个热交换室能够作为再生通路P2的一部分而列入到再生通路P2中。具体而言，第一热交换室S11和第二热交换室S12中的每一个，连接在第一供气通路部P11的流出端与第二供气通路部P12的流入端之间而列入到供气通路P1中以供空气(即，用于向调湿空间S0供给的空气)流通，连接在第一再生通路部P21的流出端与第二再生通路部P22的流入端之间而列入到再生通路P2中以供空气(S卩，用于使吸附剂再生的空气)流通。需要说明的是，在以下的说明中，将第一热交换室S11和第二热交换室S12统称为“热交换室S11、S12”。
[0052](冷却器、集水盘)
[0053]冷却器11将室外空气0A冷却以进行除湿。例如，冷却器11可以由制冷剂回路(省略图示)中的发挥蒸发器的功能的热交换器(具体而言，管片式热交换器)构成。集水盘12回收已在冷却器11中冷凝的水。例如，集水盘12由上面敞开的容器构成并布置在冷却器11的下方，以便能够接住已在冷却器11中冷凝的水。在该例中，冷却器11设置在供气通路P1的第一供气通路部P11中。
[0054](制冷剂回路)
[0055]制冷剂回路100用于使制冷剂循环来进行制冷循环动作，制冷剂回路100具备第一吸附热交换器101和第二吸附热交换器102、压缩机103、膨胀阀104、四通换向阀105。
[0056]“吸附热交换器”
[0057]第一吸附热交换器101和第二吸附热交换器102分别通过将吸附剂负载在热交换器(例如，横肋型管片式热交换器)的表面上而构成的。此外，第一吸附热交换器101设置在第一热交换室si 1内，并且第二吸附热交换器102设置在第二热交换室S12内。需要说明的是，作为吸附剂，可以使用沸石、硅胶、活性炭、具有亲水性官能团的有机高分子材料，还可以使用除了具有吸附水分的功能之外还具有吸收水分的功能的材料(所谓的吸着剂)。需要说明的是，在以下的说明中，将第一吸附热交换器101和第二吸附热交换器102统称为“吸附热交换器101、102”。
[0058]“压缩机”
[0059]压缩机103将制冷剂压缩后喷出。并且，压缩机103构成为:能够在控制器20的控制下改变转速(运转频率)。例如，压缩机103由可利用变频电路(省略图示)来调整转速的可变排量式压缩机(回转式、摆动式、祸旋式等压缩机)构成。
[0060]“膨胀阀”
[0061]膨胀阀104调节制冷剂的压力。例如，膨胀阀104由可响应于由控制器20进行的控制而改变开度的电子膨胀阀构成。
[0062]“四通换向阀”
[0063]四通换向阀105具有第一阀口?第四阀口，第一阀口连接在压缩机103的喷出侧，第二阀口连接在压缩机103的吸入侧，第三阀口连接在第二吸附热交换器102的端部，第四阀口连接在第一吸附热交换器101的端部。四通换向阀105构成为:能够响应于由控制器20进行的控制而设定成第一连接状态(图1中用实线表示