专利名称：除湿器及空气调节系统的制作方法
技术领域：
本发明系关于环境控制系统的领域，尤指，结合除湿及空气调节的系统的技术领域。
背景技术：
一般而言，空气调节系统不仅减少周界空气的温度，且亦由该空气中去除相当大量的水分。特别是在该空气调节器处理由该控制环境外侧所导入的＂新鲜＂空气时。然而此种空气调节/除湿的结合一般是低效率的。再者，因为空气调节器的某些潜在冷却能力被用以除湿，该空气调节器的有效冷却效能会大量减少。
在本领域中已知在冷却之前提供除湿的空气。在某些情况中，除湿器及空气调节器的机构无法结合为一体。在某些情况中，当增加该空气调节器的冷却效能时，该系统的整体效率便相对下降。
美国专利第4,984,434号中揭示一种一体的系统，其中欲冷却的空气在与空气调节器的蒸发器相接触而被冷却之前，先通过一干燥剂型除湿器而被除湿。该干燥剂的再生，是通过将该含有水份的干燥剂通过空气调节系统的冷凝器而加以完成。
此系统会遭遇若干限制。首先，其将所有欲冷却的空气皆除湿。因为进入该除湿器的大部分空气是来自于控制下的空间(且因此已完全干燥)，该除湿器不会从该空气中去除太多的水份，因此该除湿器不致对冷凝器提供太多的冷却效应。如此将造成该干燥剂的温度整体增加，而同时减少该除湿器与空气调节器的效率。第二个问题在于此类系统并非模组化的，即，该除湿器必须供给为该系统的一部分。再者，将除湿器加装至一现存的空气调节系统，以及将该除湿器及空气调节器结合为一体以形成本发明的系统，似乎是不可能的。
另一种类型的除湿器/空气调节器亦是已知的。在此种型式的系统中，举例而言如美国专利第5,826,641、4,180,985及5,791,153号所述，一干燥的干燥剂放置于该空气调节器的空气入口处，用以将输入的空气在冷却之前干燥。该空气调节器的废热(以该冷凝器的排出空气的形式)然后会被带至与已从输入空气中吸收湿气的干燥剂相接触，以便将该干燥剂干燥。然而，由于由该空气调节器所排出的空气具有相对较低的温度，故该干燥剂中可以干燥的量便相对较低。
前述参考的美国专利第4,180,985号中亦描述一种系统，利用液态的干燥剂作为该除湿系统的干燥介质。而且，由该空气调节器排出的气体温度较低，会大量地减少该系统的效率。
现有技术中用于除湿的干燥剂，大致上需要将该干燥剂由吸收湿气的一第一区域，移动至一再生用的第二区域。在固态干燥剂的情况中，此种运送是由实质上将该干燥剂由除湿位置移动至再生位置而实现的，举例而言通过将该干燥剂固定于一旋转轮、一皮带等等构件上。在液态干燥剂的系统中，大体上可提供两个泵，其一用以泵送该液体至该再生位置，另一用以由该再生位置泵送该液体至除湿位置。在某些实施例中，使用单一的泵由一位置泵送至另一位置，而回流系以重力进给。
前文所述的标准空气调节器及除湿器系统的操作，辅以
图1加以说明。图1显示温度对应绝对湿度的图形，其中等焓与等相对湿度的曲线重叠在其上。一般的空气调节器是依据藉由将输入空气通过冷却盘的冷却原则而操作。假定起始的空气条件位于标示X之处，该空气先被冷却(曲线1)，直到其相对湿度为100％，在此点上进一步的冷却，会使该空气中的湿气凝结。对此为由该空气中去除液体，其必须再被冷却达到大大低于舒适区域4的温度。大致上通过将该空气与现存于欲冷却的该空间中较温暖的空气相混合，使该空气再加热以回到舒适区域。为实现除湿而进行如此过度的冷却，在某些条件下是造成该系统效率低的主要原因。
一般的除湿器系统实际上加热该空气，同时又去除空气。在除湿过程中(曲线2)该焓几乎不改变，因为并未有热量由该空气/干燥剂的系统中被去除。如此使得该干燥剂与干燥中的该空气温度上升。如此额外的热量随后必须由该空气调节器去除，因而降低了效率。
在所有的除湿器系统中，皆必须施加机械力，以便在其再生部份及除湿部份之间的至少一个方向上运送该干燥剂。对于液态系统，是提供泵以便在两部份之间或在该两部份中储槽间的两个方向上泵送液体。为了在两部份间运送湿气及/或干燥剂离子，因而此种泵送似乎是必须的，但该运送亦伴随着不良的热量传送。
发明概述本发明的某些最佳实施例一方面涉及一种结合的除湿器/空气调节器，其提供相对较低程度的结合。在本发明的最佳实施例中，由该冷凝器所产生的热量是用以从该干燥剂中去除液体。然而，与前文参考的现有技术不同，该空气调节器的冷凝器继续被外侧空气所冷却。由该空气调节器所排出的加热后的空气，包含废热，用以从该干燥剂中去除湿气。
对照该现有技术，其中加热的空气是为该干燥剂再生的唯一能量来源，在本发明的最佳实施例中，一热泵系用以从由相对较冷的干燥剂运送能量以加热再生中的干燥剂，以及由该系统中空气调节部份的排气供给热量。如此所造成的系统中，该空气调节器不必将该空气过冷以去除湿气，且该除湿器并未为去除湿气而加热该空气。如此与该现有技术的系统相对照，其中这些无效率的步骤中之一或其它步骤必须先行完成。
在本发明结合除湿器/空气调节器的某些最佳实施例中，仅有＂新鲜＂、未处理之空气会由空气调节器进行冷却之前先加以除湿。如此使得该除湿器及空气调节器可在高效率的状态下操作，因为该除湿器将仅操作潮湿的＂新鲜＂空气，且空气调节器将仅冷却相对较干燥的空气。
因此，在本发明的最佳实施例中，该空气调节器所产生的废热的量相对高的，且该除湿器所需要的热量相对低，因为该热量的主要部份是由该热量泵所供给。
根据本发明的一方面，提供一简单的方法以结合空气调节器及除湿器。根据本发明的最佳实施例，该空气调节器及该除湿器是分离的单元，未有空气管道连接该单元。然而，与现有技术中非结合的单元不同，本发明提供了利用该空气调节器的废热的优点，以提供作为该除湿器的再生能源。
根据本发明的某些最佳实施例的一方面，在稳态中，湿气由系统中除湿器部份传送至该再生器，而不需要由该再生器中将液体传送至该除湿器。
一般而言，在液体除湿器系统中，湿气必须由该除湿器部份传送至该再生器部份。因为该湿气富含水气(低浓度)的干燥剂形式，所以可藉由泵送或其他方式传送该干燥剂。因为该干燥剂亦包含干燥离子，其必须回到该除湿器，以便将该干燥剂离子保持除湿所需之水准。一般可藉由该再生器泵送高浓度干燥剂至该除湿器部份而实现。然而，除了泵送离子，湿气亦会被传送。虽然用以泵送之额外能量有可能或可能不是相当大的，但隐含在被泵送回除湿器的水气中的意外的热量输送将大大的减少该系统的效率。
在本发明的最佳实施例，在该除湿器及再生器中的储槽通过一通道相互连接，该通道仅能通过限定的流量。最好，该通道的形式为该两储槽间共同壁上的一开孔。
在操作时，在除湿部份吸收水气，会增加该除湿器储槽中的体积，藉由重力，造成富含湿气(低浓度)的干燥剂由该除湿器储槽流动至该再生器储槽。如此流动亦伴随干燥剂离子的流动，其必须回到该除湿器部份。如前文所示，在现有技术中，此是由将富含离子的干燥剂溶液由该再生器泵送回到除湿器部份而实现的。在本发明的一最佳实施例中，该离子的回流是由离子扩散，经由该开孔而由高浓度的再生器储槽至低高浓度的储槽。本发明人令人惊讶地发现扩散已足以保持该除湿器部份所需要的离子浓度，且该回流并不会如现有技术一样，会由于(热)水气与离子的输送而带有不良的热量输送。
在本发明的特殊最佳实施例中，不论在那个方向，皆无泵用以在该储槽间或在该除湿器部份与该再生器间输送干燥剂。
因此根据本发明的最佳实施例，提供一种空气调节器及该除湿器系统，用以控制一控制区域的环境，包括一种空气调节器包括一冷却单元，空气在其内被冷却；该冷却单元的一第一入口，用于从该区域牵引空气；该冷却单元的一第二入口，用于从该区域外侧牵引新鲜空气；该区域的一出口，冷却空气经由该出口被传送至该区域；一热交换器，在空气中藉由该冷却单元所去除的热量会由该空气调节器在该热交换器中去除；一进入该热交换器的空气入口，相对较冷的外侧空气会被牵引进入其中，热量会由该热交换器输送至该空气中；以及一热交换器的加热空气出口，该加热空气会从该出口排出；一使用液态干燥剂的除湿单元，包括一干燥单元，该单元具有潮湿空气入口及干燥空气出口，由此被该干燥单元所干燥之空气会排出，且其中液态干燥剂将该空气干燥且去除其中热量；一再生单元，其中上述干燥单元从空气中所去除的湿气是由该液态干燥剂中去除；一进入再生单元的热空气入口；再生单元的一潮湿空气出口，进入热空气入口的空气在湿气输送至其上后由该出口排出；以及一热泵，其将热量由该除湿单元中相对较冷的液态干燥剂，输送至相对较暖的液态干燥剂中；一管道，将该空气调节器的加热后的空气出口连接至该除湿之热空气入口；以及一管道，将该除湿单元的干燥空气出口连接至该空气调节器的第二入口。
最好，通过提供热量至该再生器，以辅助从该干燥剂中去除湿气。
在本发明的最佳实施例中，该系统包括至少一个泵，用以在该干燥单元与该再生器之间泵送该干燥剂。
最好，该相对较冷的液态干燥剂位于一除湿器贮槽中，其容纳已从外侧空气中吸收湿气后的干燥剂。
最好，该干燥单元包括一室，在该室中湿气是从外侧空气中去除，且利用热泵，从正输送至上述室中的液态干燥剂中去除该热量。最好，该干燥单元包括一除湿器贮槽，其容纳从外侧空气中吸收湿气后的干燥剂，且热量是由热泵从正由该贮槽输送至上述室中的液态干燥剂中去除的。
在本发明的一最佳实施例中，该再生器单元包括一隔间，其容纳正再生的液态干燥剂，且热量是直接由热泵输送至该隔间中的该干燥剂。
最好，该再生器单元包括一隔间，其容纳正再生的液态干燥剂，且其中该热量藉由至少一个热泵，输送至欲运送的该隔间中的液态干燥剂。最好，该再生器单元包括一再生器贮槽，其在干燥剂已去除湿气之后容纳该干燥剂，且其中该热量输送至干燥剂，该干燥剂由该再生贮槽传送至该室。
在本发明的最佳实施例中，该空气调节器包括一风扇，用以牵引空气进入该冷却单元，且其中该风扇亦可操作以牵引空气进入该干燥单元的潮湿空气入口中。
在本发明的最佳实施例中，该空气调节器包括一风扇，用以牵引空气进入热交换器，且其中该风扇亦可操作以推动该空气排出该热交换器，进入该再生器的热空气入口中。
在本发明的最佳实施例中，该空气调节器利用一冷却剂，该冷却单元冷凝器中的热量会输送至冷却剂中，且在该热交换器的蒸发器中热量会由该冷却剂中传出。
在本发明的最佳实施例中，该空气调节器冷却一内部空间，且其中该热交换器位于该空间的外侧。
最好，该潮湿空气入口连通至该控制区域外侧的区域中。
在本发明的最佳实施例中，该控制区域至少为一建筑物的一部份。
在本发明的最佳实施例中，经由该第一及第二入口而牵引进入冷却单元的空气比例，至少部份是可控制的。
根据本发明的最佳实施例，进一步提供一种除湿系统包括位于两储槽中的液态干燥剂，其中一储槽较另一储槽包含有较高的干燥剂浓度；一除湿器单元，潮湿的空气导入其中，且藉由输送而入的液态干燥剂除湿后，较不潮湿的空气将被排出；一再生器单元，容纳已由潮湿空气吸收后的干燥剂溶液，且由该干燥剂溶液中去除湿气；以及一连接储槽的通道，经由此通道，在该除湿器的稳定状态操作下，由具有较低干燥剂浓度的储槽至另一储槽，具有湿气的净流量，而却无干燥剂离子的净流量通过该通道。
最好，该通道为一开孔，这样在两个储槽中的该液态干燥剂水位相同。
在本发明的最佳实施例中，由一储槽至另一储槽无泵送的液态干燥剂。最好，湿气利用重力输送。
在本发明的最佳实施例中，除了经由连接储槽的开孔外，在该储槽间无液态干燥剂输送。
在本发明的最佳实施例中，该两储槽包括一第一储槽，其在该干燥剂吸收该除湿室中湿气之后，容纳来自该除湿室的液态干燥剂。最好，液态干燥剂由该第一储槽输送至该除湿室。
在本发明的最佳实施例中，该两储槽包括一第二储槽，其在该干燥剂去除湿气后，容纳来自该再生器的该液态干燥剂。最好，液态干燥剂由该第二储槽输送至该再生室。
在本发明的最佳实施例中，该除湿器包括一热泵，其将热量从相对较冷的液态干燥剂输送至相对较暖的液态干燥剂。最好，该热泵将热量从具有较低干燥剂浓度的储槽泵送至具有较高干燥剂浓度的储槽中。在本发明的一个最佳实施例中，该热泵将热量从一载运干燥剂的管道中的干燥剂输送至除湿器单元。
在本发明的一个最佳实施例中，在第一及第二储槽间保持一相当的温度差异。最好该温度差异至少为5℃。在本发明的某些最佳实施例中，该温度差异系至少为10℃或至少为15℃。
附图简要说明本发明的特定实施例将在下文中参考最佳实施例的相关附图加以说明，其中在超过一个附图中所出现的相同结构、构件或零件，最好皆标示以相同或类似的数字，其中图1显示传统空气调节器及除湿系统的冷却和除湿曲线；图2概略显示根据本发明一最佳实施例的除湿单元，该除湿单元可用在一结合的除湿/空气调节系统中；图3概略示出根据本发明一替代最佳实施例的第二除湿单元，该除湿单元可用于一结合的除湿/空气调节系统中；图4概略显示根据本发明一最实施例的除湿单元系统，其亦可用在根据本发明一最佳实施例的除湿/空气调节系统中；图5显示出图2-4中该系统的除湿曲线，以及传统空气调节及除湿系统的除湿曲线；以及图6为根据本发明一最佳实施例的一个结合的除湿器/空气调节器系统的概略示意图。
最佳实施例的详细说明在本发明某些最佳实施例中，描述于1997年11月16日提出，PCT申请案PCT/IL97/00372，以及1998年11月11日提出，PCT申请案PCT/IL98/00552的除湿器在此用作除湿器42，且该申请案之揭示书编入本文以为参考。上述申请案于1999年5月27日分别公开为WO 99/26025以及WO 99/26026。在上述申请案申请后公开，本发明根据上述申请案主张优先权，并编入本文中以为参照。鉴于本发明中利用这些除湿器，因此所描述的除湿器将在本文中详细说明。
首先参考图2，如前文所参考的申请案中所述的除湿系统10，包括一除湿室12及一再生单元32，为其两个主要部份。潮湿的空气经由一潮湿空气入口14，进入该除湿室12，且干燥空气经由一干燥空气出口16，排出该室12。
最好，干燥剂28由一泵20从一干燥剂储槽30，经由一管线13而泵送至一系列的喷嘴22。这些喷嘴洒出细微雾状的干燥剂，并洒入该室12的内部，其内部最好充填纤维素海绵材料24，此为本领域中为实现此目的所常用的方式。更好的是，该干燥剂是简单地滴在该海绵材料上。该干燥剂缓慢地向下渗透，通过该海绵材料进入储槽30中。潮湿的空气经由入口14进入该室中，而与该干燥剂液滴相接触。因为该干燥剂的吸湿性，其将从该潮湿的空气中吸收水蒸气，且干燥的空气通过该出口16而被排出。最好，储槽30位于该室12的底部，如此使得该干燥剂可由海绵24直接落入该储槽中。
在此实施例中，一泵35及相关的马达37从一个储槽30的延伸部份将干燥剂泵送进管线13中，一分离器38接纳管线13中的干燥剂，并将该干燥剂的部份送至喷嘴22，以及部份送至再生单元32。可提供一阀或限制器39(最好为一可控制的阀或限制器)以便控制该干燥剂进给至再生器32的比例。如果使用一可控制阀或限制器，该干燥剂的量最好可根据干燥剂中湿气的量而加以控制。
室34包括一热交换器36，其将该干燥剂加热，以驱离已吸收的部份水蒸气，藉此将其再生。
再生的液体干燥剂经由一管线40以及诸如充填室12的海绵材料制成的管42，而回到储槽30中。管40最好包含在室58中，其具有一入口60及一出口62。空气，一般从一可调整空气的区域外侧，举例而言有如下所述的由一空气调节的排气孔，并经由入口60进入上述室中，且带走从管42内仍旧热的干燥剂中所蒸发的额外湿气。由出口62所排出的空气会带走此湿气，以及干燥剂在再生器中所去除之湿气。最好在排出口62处设置一风扇(未显示)以便从室58吸出空气。
或者或再者，热量通过使两干燥剂的流动在一热输送位置(未显示)形成热(并非实质上)接触，而从再生的液态干燥剂输送至进入或位于再生器中的干燥剂。或者或再者，一热泵可用于将额外的热量从离开再生器的较冷干燥剂输送至进入再生器的较热干燥剂，如此使得回到储槽的该干燥剂实际上比进入室58的该干燥剂冷。
最好，提供一热泵系统44，其由该储槽30之干燥剂中取出热量，以提供热交换器36能量。最好，此热泵包括(除了用作该系统冷凝器的热交换器外)一位于储槽30中并用作该系统蒸发器的第二热交换器46，其以及一膨胀阀56。上述能量的输送造成接触到欲干燥空气的干燥剂温度下降，因此降低了干燥空气的温度。第二，能量的输送减少操作再生器所需的整体能量，一般可大至因数为3。因为该再生过程所使用的能量是该系统最大的能量需求，故此能量用量的减少对系统整体效率具有最大的效应。另外，在该再生器中此种加热该干燥剂的方法，可利用一加热线圈或由相关空气调节器的废热直接加热来加以补足。
请了解於储槽30中的干燥剂与再生的干燥剂中，该水蒸气的比例一般必须在某一限定范围内，此限定范围取决于所使用的特定干燥剂。所需湿气的低限是在于需要溶解该干燥剂，如此使得该干燥剂为溶液，而不致结晶。然而，当该湿气水分含量太高时，该干燥剂便无法有效率地将进入室12的空气中去除湿气。因此，最好监测且控制该湿气的水分含量。请注意某些干燥剂无论在无水或吸湿的状态下皆为液体。在此类干燥剂中其水分含量便不需要如此严格的控制。然而，甚至在此情况下，再生过程(需要使用能量)应仅当在该干燥剂中的水分含量高于某一水平时，才开始执行该再生过程。
此监测功能一般是通过测量干燥剂的体积而进行的，该干燥剂的体积随湿气的增加而增加。测量该储槽中液体体积的一个最佳方法，是通过测量一转换容器50中的压力，该容器所具有的开孔放置在该储槽的液体中。一管52由容器50导至一压力表54。当干燥剂的体积由於于收湿气而增加时，由表52所测量的压力会增加。因为在除湿器室及该再生器中，干燥剂的体积相当于一常数，如此干燥剂的量以及进入该干燥剂中湿气的量，便可获得一良好的指标。当该湿气水平增加到预设值以上时，将在该室34中开始加热。在本发明的最佳实施例中，当该水分含量降到低于某个较低的预设值时，停止加热。
其他可能影响再生过程开始与关闭点的因素，是干燥空气的温度、再生效率以及热泵的效率。在本发明的某最佳实施例中，在再生过程中可将干燥剂直接加热，是相当合理的。
在其他实施例中，提供热泵或其他的热传装置(为简化而未显示)以便将热量从室12排出的干燥空气，以及或从再生室34离开的加热潮湿空气，输送到通往该室的通路中或该室34中，以便加热该干燥剂。如果使用热泵，其热源的温度可低于其所要输送到的干燥剂。
请了解在储槽中干燥剂的冷却，会使干燥的空气离开除湿器，该干燥空气与进入该除湿器的潮湿空气具有相同、或最好是较低的温度，这甚至发生在对干燥空气进行任何额外选择性的冷却之前。当除湿器系用于热环境中，该周界温度已经相当高时，此一特点便特别具有效用。
如前文所示，除湿器系统所具有的一个问题在于决定该干燥剂溶液中水的量，以便使除湿器溶液的水含量可以保持在正确的范围内。
图3示出一自我调节的除湿器100，其根据干燥剂溶液的水含量自我调节，且因此不需要对该干燥剂溶液的体积或水含量进行任何测量。再者，该除湿器开始操作直至达到一预定湿度，然后停止减少湿度，其中不需任何的控制或关闭。
除湿器100与图1中除湿器10相类似，但有数个主要的不同之处。首先，该系统不需要任何水份含量的测量，且因此不具有用于该干燥剂的体积测量。然而，如果该溶液过度浓缩时，此一测量可提供做为一安全测量。
第二，该热泵在两干燥剂溶液液流之间传送热量，该溶液液流正从储槽30(其方便地区分为以管线30C连接的两个部份30A及30B)输送出，即第一液流是由泵系统130经由管道102泵送至喷嘴22，第二流动是由泵系统132经由管道104泵送至再生单元32。
最好，管线30C(包括图示之旁通管)被设计成使得其主要效果是能够在部份30A及30B中产生相同水位的溶液。一般而言，该两储槽部份具有不同的温度比较理想。这一需求必然造成不同的干燥剂浓度。然而，通过如图所示旁通管进行某种泵送，在两部份间提供某种混合是相当理想的，如此即可将湿气从一部份输送至另一部份。在本发明的最佳实施例中，保持5℃或更多的温度差异，最好保持在10℃以上，而更佳的是保持15℃或甚至更高。因此，在本发明的最佳实施例中，储槽部份30A的温度为30℃或更高，而储槽部份30B的温度为15℃或更低。
图3示出不同结构的再生单元32，其与上述除湿器的再生单元相类似。再者，在图3中，没有一个部份具有纤维素海绵材料。此种材料可加至图3的实施例中，或者可由图2的实施例中省略且以图3中的喷雾机构取代。
在本发明的一个可应用在图2或3中的最佳实施例中，并不使用喷雾喷嘴。反之，该喷雾喷嘴是被滴液系统所取代，液体由该系统滴在该纤维素海绵上，以便连续湿润该海绵。此种系统举例而言已显示在前文所参考的PCT/IL98/00552中。
回到图3，热泵系统44从管道102中的干燥剂溶液中取出热量，将其输送至管道104中的干燥剂中。热泵系统44最好包含，除了图2之实施例所包含组件以外，一选择性的热交换器136，该热交换器用来从离开热交换器104的该冷却剂中，输送某些热量至再生的空气。最好，该压缩器亦为该再生空气所冷却。然而，当该空气非常热时，也可使用未在该再生器中使用的额外空气，用来冷却该压缩器及冷却剂。或者，在此种冷却中仅使用此种空气。
对进入该再生器中空气加热的结果会增加该空气从干燥剂中去除湿气的能力。热泵44被设定以便输送固定的热量。在本发明的最佳实施例中，通过控制该两液流间的热量输送量，可决定该湿度设定点。
考虑图3所示的系统，进入除湿器室12的空气为30℃及100％的湿度。进一步假定由该空气中去除的液体量，将其湿度减至35％，而不致使温度降低。在此情况下，在干燥剂溶液两液流间所输送的热量，将会等于由空气中所去除水份的蒸发热量，如此使得从室12落入储槽20的干燥剂溶液的温度会与进入其中的温度相同，除了其已由空气吸收了若干的湿气量以外。
进一步假定，该再生器被设定，以使得在相同的温度及湿度下，其可从干燥剂中去除相同量的水份。如此可能需要输入热量(除了由热泵可提供的附加热量外)。
进一步假定进入除湿器室中的空气具有较低的湿度，举例而言为80％。对此一湿度而言，较少的液体会被去除(因为去除水份的效率取决于该湿度)，且因此离开该除湿器室的干燥剂溶液的温度亦降低。然而，因为较少的水份由该除湿器室进入该干燥剂溶液，故在再生器中由该溶液中所去除的水份的量亦下降。如此造成一新的平衡，其中较少的水份被去除，且该干燥剂溶液会处于较低的温度。一较低温度的干燥剂溶液造成较冷的空气。因此，排出空气的温度亦会减少。然而，该相对湿度大体上保持相同。请了解输入空气温度的减少，亦具有大体上相同的效应。
一般而言，该系统是自我调节的，其中该除湿作用在一定湿度水平下关闭。在此所发生的湿度水平将取决于喷嘴22所喷出的溶液吸收湿气的容量与该溶液的能力，以及喷嘴22′所喷出溶液释放湿气的容量。
大致上，当在入口14处的空气变得湿度越小(相对湿度)时，除湿器去除其中湿气的能力就越差。因此，该溶液在通过管道102的每个输送过程皆被冷却，且在30B中溶液的干燥剂的百分比会达到某一水平。同样的，当由该空气中去除的湿气越少时，30A中溶液会更加浓缩，且更少的湿气会由其中去除(所有事件的发生是在于其变得更热)。一些相同认为，因为分别进入该除湿器或再生器室的溶液稳定地带有空气，湿气通常从其中输出或输入其中，故通过溶液去除及吸收湿气皆会停止。
请了解通过改变管道102及104中溶液间所输送的热量，可以改变此一湿度点。如果输送更多的热量，除湿室中干燥剂会更冷，而再生室中干燥剂系更热。如此促进除湿器室及再生器两者的湿气输送能力，湿度平衡点会降低。在从除湿器侧将更低的热量泵送至再生器侧的情况下，将造成更高的湿度。另外，该设定点部分取决于进入再生器的空气的相对湿度。
图4显示另一种除湿器200，其中不需要泵送干燥剂。除了下文所述之外，其大致上与图3的除湿器相类似，除了贮槽30A及30B间不泵送干燥剂液体以外。(图4确与图3有几分不同的配置。)本发明人惊讶的发现连接两贮槽间并具有适当外形及大小的开孔，诸如开孔202，可提供一种适当的方法，以提供两贮槽间所需要的输送。
大致上，在诸如图3及4之类的液态干燥剂的系统中，贮槽30B(除湿室12的贮槽)累积额外的湿气超过贮槽30A(再生器32的贮槽)。此额外湿气必须输送至贮槽30A，或直接至再生器，以便从干燥剂中去除湿气。另外，在贮槽30B中干燥剂的浓度大大地低于贮槽30A中的浓度，且贮槽30A中干燥剂的比率必须不断的增加，以使该再生的效率及干燥的容量能够保持在高的数值。
解决这一问题的一种方法是使用单一的贮槽，如图2中的装置。然而，这样会造成用以除湿的干燥剂及欲再生的该干燥剂具有大致上相同的温度。如此将减低效率。
在图3的除湿器中，该贮槽保持分离，一泵用来以将液体从一贮槽泵送至另一贮槽。如此使两贮槽间的温度差异得以保持，由此保持住再生器和除湿部份之间的温度差异。如前文所述，管线30C的构造，使得在贮槽间仅有最小的液体输送，由此保持相对高的温度差异。
然而，图3中液体的输送是低效率的，因为干燥剂必然会由除湿部份输送至再生器，且湿气会由再生器输送至除湿部份。另外，为保持该温度差，需要在贮槽中的湿气与干燥剂保持一个不适宜的平衡，既使其会因泵送而减少。(再生器贮槽中的干燥剂浓度高于除湿器部份的贮槽中的浓度。)此两效应使该除湿器的两个部份中的效率降低。
如图4所示的装置利用贮槽内液体间的扩散输送干燥剂及盐类来解决此问题，而非在贮槽间泵送干燥剂溶液。因此，在净值的基础上，仅有干燥剂盐离子由再生贮槽输送至该泵，且在净值的基础上，只有湿气由除湿器贮槽输送至再生器贮槽。
在本发明的最佳实施例中，贮槽30A及30B间提供有一开孔202。该开孔的尺寸及定位被选定，以便在两贮槽间输送水份及干燥剂盐的离子，而不会有不宜的热量输送，尤其由较热的储槽至较冷的储槽。实际上，该开孔的尺寸可以增加，这样在整个除湿过程中，两贮槽间的热量流动可处在一可接受的水平上。当该孔太大时，似乎会有热量会由较热的再生器储槽流动至较冷的除湿器储槽。通过测量该孔附近的温度，再与该贮槽中整体溶液的温度相比对，可测定不宜的热量流动。当该孔太大时，将大致上会产生相当大的热量由贮槽30B流动至贮槽30A。当该孔的尺寸缩减得太小时，离子的输送将会减低，且整体的效率会下降。
请了解图4的实施例，与图3中的实施例相比，最好提供相同级数的(甚至较大的)温度差。
虽然上述尺寸最好如前文所述以实验决定，在一示范但非限制的实验系统中，该开孔为矩形，具有圆角，且宽度为1-3cm(最好大约2cm)及高度为1-10cm，这些取决于该系统的容量。最好，该孔安置于储槽间隔间的底部，如此在该再生器储槽中，可获得较高盐浓度位于储槽底部的优点。当某些结晶(其有可能阻塞该开孔)在容器底部发生时，上述额外的高度则会允许该系统甚至在极端的条件下操作。
请了解该开孔或多个开孔的尺寸及定位取决于许多的因素，而前文所给定的例子是根据实验所决定。
关于图4的除湿器，某些显著的观点应加以注意。当该系统已达到稳态且该空气调节稳定时，具有一湿气的净流量，由储槽30B通过开孔202至储槽30A。事实上，该除湿器部份不断将湿气增加至干燥剂中，且再生器不断地由其中去除湿气，此为预期的情况。在操作期间，储槽30A中的离子浓度大致上高于储槽30B中的浓度。此一情况是真实的，因为30A中干燥剂不断被浓缩，而在30B中不断地被稀释。此种浓度差造成由储槽30A经由开口202至储槽30B的离子扩散流动。然而，这将被从储槽30B至30A的离子流动所平衡，该离子流动是由于在该方向上溶液的流动所造成的。如此造成从一储槽至另一储槽无离子净流动。在输入空气改变条件的期间，会形成一过渡的离子净流动。
在过渡的一开始，液态干燥剂溶液的总量，会因为从空气中所去除的额外湿气的加入而增加。这意味着在此过渡期间，会存在由储槽30B至30A的干燥剂离子的净输送，结果造成储槽30B中的干燥剂浓度低于稳定状态下储槽30A中的干燥剂浓度。
在实际的系统中，在稳定状态下，储槽30B中干燥剂的温度为15℃，且盐的重量浓度为25％。最好，该盐使用氯化锂，因为这是一种具有相对高干燥能力的稳定盐。溴化锂为一更佳的干燥剂，但较不稳定；在此亦可使用。其他可用的盐包括氯化镁、氯化钙、氯化钠。其他的液态干燥剂，在本领域中已知者亦可被使用。
储槽30A中的温度及浓度为40℃及35％。请了解由于该干燥剂的较高温度，在储槽30A中的浓度可以高(而无结晶)于储槽30B中的浓度。当该系统停止时，该浓度及温度很快便会相等。当然，根据被调节的空气的温度及湿度以及除湿器的＂设定点＂(由设定热泵而决定)，以及其他的因素，这些数字将会在广大的范围中变化。
在本发明的最佳实施例中，除了经由开孔以外，没有材料在两储槽间输送，且没有泵用于传输。
图5显示一与图1图形相类似的图形，除了图2-4中之干燥剂系统由线条3代表外。该图显示出在除湿器侧的干燥剂由热泵冷却，仅造成该空气温度微小的改变。这意味着由除湿器所处理的空气既不需要由空气调节器所冷却(如同现有技术中除湿系统的情况一样)，而且如果空气调节系统是用来去除湿气的情况下亦不需要加热。这就允许空气调节系统最佳地完成工作，亦即从空气中去除热量，同时又避免了由于除湿器与其相连而产生的任何副作用，举例而言，该空气进入该空气调节器而为该除湿器所加热。
图6为一结合除湿器/空气调节器系统310的方块图，该系统用于冷却例如房子中一个大室等的封闭空间，并且其空气调节器312是分离式的。该空气调节器312，在其最简单的形式中，包括一室内空气入口316，该入口经由管道318将室内空气进给至蒸发器320，该蒸发器用于冷却该空气。空气被风扇322从该室牵引入蒸发器320，且经由室内空气出口324而排出至室314。
加热的冷却剂为压缩机324(显示在空气调节器312的外侧部份)所压缩，且通过一冷凝器328。冷凝器328为风扇332所牵引入冷却入口330的外侧空气所冷却。加热的空气经废热出口334排出至外侧部份326。
冷却的压缩冷却剂在一膨胀器336中膨胀，且回到蒸发器320以便用于冷却室内空气。
另外，空气调节器312包括一新鲜空气入口338，新鲜空气穿过该入口被带至室中。该新鲜空气的量大致上为一栅板或折流板340、341所控制。设置一个或两个栅板或折流板340、341，取决于新鲜空气所需要的比率的控制数量与控制类型。该新鲜空气与由该室中引入的之空气相混合，且进给至蒸发器320。
如上所述，空气调节器312的设计完全是传统式的。在本发明的某些最佳实施例中，其他类型的空气调节系统亦可适用。
在本发明的一个最佳实施例中，该除湿器单元342是用来增加空气调节器的效率及冷却容量。
除湿器342，在简化的方块图中包括一干燥单元344，该干燥单元经由湿润空气入口346容纳外侧空气并将干燥空气由一个干燥空气出口348而排出。在该单元344中，将空气通过一液态干燥剂或干燥剂溶液的雾等等中，而将该空气干燥。在该空气中的湿气会被干燥剂所吸收。在本发明的最佳实施例中，干燥空气出口348最好通过管道349而与空气调节器312的新鲜空气入口338相连接。最好的情况下，因为干燥单元的阻抗相对较低，故除空气调节器的风扇322外不需要空气泵。然而，在本发明的某些最佳实施例中，可以提供一个泵。
吸收水份的干燥剂会输送至再生器350，其中该干燥剂通过将干燥剂加热将其中湿气去除而再生。在本发明的一个最佳实施例中，此种加热(以及送走由该干燥剂上所去除的水蒸气)是通过将热空气通过干燥剂而得以完成(最好干燥剂为雾的形式，或其他微小分割形式)。该热且相对干燥的空气经由入口352进入再生器，且由出口354排出。根据本发明的一最佳实施例，通过将空气调节器312之废热出口334连接至除湿器的入口352，则可方便且有效率的提供此热空气。在本发明的最佳实施例中，因为在再生器中压力降低相当低，故除空气调节器312之风扇332外，不需提供风扇或其他的空气泵，来驱动空气通过再生器。
同时，在本发明的一最佳实施例中，不需要外加的风扇来将空气移入或移出该除湿器，如果需要则亦可使用一或多个风扇，举例而言，独立的除湿器及空气调节器如本文所述需形成为一体。
在本发明的一最佳实施例中，空气调节器及该除湿器分享一共同的控制板，通过此控制板该两者皆被控制，且最好，由此控制板所有的功能可以被启动或关闭或调整。
在本发明的一最佳实施例中，图1-3的一个系统可用作除湿器342。在本发明的一最佳实施例中，图4的气口348对应于图1-3的气口16，且气口352对应於气口60，气口346对应於气口14，且气口354对应於气口62。请进一步了解图4中除湿器342是以十分概略的方式显示，举例而言，该构件的配置可以不同，且许多的构件并未显示在图4中。另外，对图3之实施例而言，并未具有显示于图4的泵。再者，图1-3的热泵并未显示在图4中，虽然该系统中最好具有该热泵。
系统310具有若干优于现有技术的优点。如图4中可轻易得知，除湿器342可外加至空气调节器312中，其可为一标准的单元。由空气调节器以最低效率的方式完成的干燥进入空气的工作，现已转换为一更加有效率的除湿器，该除湿器使用空气调节器的废热作为其最主要的能量(仅仅是在该干燥器344及再生器350间泵送干燥剂所需要的能量)。用以冷却的该空气调节器系统的容量被增强，因为其不再需要干燥该空气。对照通常的空气调节系统，该结合单元的效率实际上得到增加，并且增加了温度。虽然可用的热量是由空气调节器冷却所有空气中所发生的热量，但该除湿器仅干燥部分该空气，亦即进入该室内的部分。这种平衡意味着该除湿器所需要的热量通常可轻易地由空气调节器的排气而满足。
另外，虽然空气调节系统并不适用于高湿度、低温度的状态，但本发明的系统在此状态下依旧具有功效。
诸如前文所述的结合装置，对相同的室内空气品质而言，已表现出的容量超过该空气调节器本身容量的60％，而效率增加超过使用该空气调节器本身效率的30％。
本发明已关于特定但非限定之实施例加以说明。然而，本领域技术人员将可想到根据本发明的空气调节器及除湿器的其他结合，如同权利要求书所定义。举例而言，在图2中，从贮槽的液态干燥剂中去除热量。或者，可在液态干燥剂运送至该干燥室的过程中去除热量。在图3及4中，该热量是当液态干燥剂被运送至干燥室时，从液态干燥剂中泵出。或者，该热量可从液体贮槽中的液态干燥剂中去除，该液体贮槽容纳有来自干燥室的液体。图2显示与图3及4不同型式的再生器。在本发明的某最佳实施例中，再生器的类型是可互相交换的。图2显示热量从热泵输送至再生器室的液体中。或者，或另外，该热量可输送至欲运送至该再生室之液态干燥剂中(如图3及4)。最后，虽然在附图中未显示，对图3及4两者而言，该热量亦可输送至该贮槽30A的液体中。另外，虽然该最佳实施例中显示许多优点，但这些优点，虽系以理想的，却非必须的。
当使用于权利要求书中时，术语＂包含＂、＂包括＂或＂具有＂或其同词语皆代表＂包括但非限制＂。
权利要求
1.一种空气调节及除湿器系统，用以控制一控制区域的环境，包括一种空气调节器包括一冷却单元，空气在其内被冷却；一该冷却单元的第一入口，用于从该区域牵引空气；一该冷却单元的第二入口，用于从该区域外侧牵引新鲜空气；一该区域的出口，冷却空气经由该出口被传送至该区域；一热交换器，在空气中藉由该冷却单元所去除的热量，会由该空气调节器在该热交换器中去除；一进入该热交换器的空气入口，相对较冷的外侧空气会被牵引进入其中，热量会由该热交换器传递给该空气；以及一该热交换器的加热空气出口，该加热空气会从该出口排出；一使用液态干燥剂的除湿单元，包括一干燥单元，该单元具有潮湿空气入口及干燥空气出口，由此被该干燥单元所干燥之空气会排出，且其中液态干燥剂将该空气干燥且去除其中热量；一再生单元，其中该干燥单元从空气中所去除的湿气是由该液态干燥剂中去除的；一进入该再生单元的热空气入口；该再生单元的一潮湿空气出口，进入热空气入口之空气在湿气输送至其上后由该出口而排出；以及一热泵，其将热量由该除湿单元中相对较冷的液态干燥剂，输送至相对较暖之液态干燥剂中；一管道，将该空气调节器的加热空气出口连接至该除湿之热空气入口；以及一管道，将该除湿单元的干燥空气出口连接至空气调节器的第二入口。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，通过提供热量至上述再生器，可辅助由上述干燥剂上去除湿气。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，该系统包括至少一个泵，用以在该干燥单元与再生单元间泵送干燥剂。
4.根据上述权利要求中任何一个所述的系统，其特征在于，其中相对较冷的液态干燥剂位于除湿器贮槽中，其容纳已从外侧空气中吸收湿气后的干燥剂。
5.根据权利要求1-3中任何一个所述的系统，其特征在于，该干燥单元包括一室，在该室中从外侧空气中去除湿气，且利用热泵从正运送至上述室中的液态干燥剂中去除热量。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，该干燥单元包括一除湿器贮槽，其容纳已由外侧空气吸收湿气后的干燥剂，且该热量是由热泵从正由该贮槽运送至上述室的液态干燥剂中去除的。
7.根据上述权利要求中任何一个所述的系统，其特征在于，再生器单元包括一隔间，其包含正再生的液态干燥剂，且热量是直接由热泵输送至位于该隔间内的干燥剂中。
8.根据上述权利要求1-6中任何一个所述的系统，其特征在于，其中该再生器单元包括一隔间，其包含正再生的液态干燥剂，且热量是由至少一个热泵，输送至正送至该隔间内的干燥剂中。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，该再生器单元包括一再生器贮槽，其容纳已去除湿气后的干燥剂，且热量输送至正由再生器贮槽传送至上述室内的干燥剂中。
10.根据上述权利要求中任何一个所述的系统，其特征在于，空气调节器包括一风扇，用以牵引空气进入冷却单元，且该风扇亦可操作以便牵引空气进入干燥单元的湿润空气入口。
11.根据上述权利要求中任何一个所述的系统，其特征在于，空气调节器包括一风扇，用以牵引空气进入热交换器，且其中该风扇亦可操作以便迫使空气排出该热交换器而进入再生器的热空气入口。
12.根据上述权利要求中任何一个所述的系统，其特征在于，空气调节器使用一冷却剂，热量从冷却单元中的一冷凝器中输送至该冷却剂，且藉由该冷却剂，冷却剂的热量输送至热交换器中的一蒸发器。
13.根据上述权利要求中任何一个所述的系统，其特征在于，空气调节器冷却一内部空间，且热交换器位于该空间的外侧。
14.根据上述权利要求中任何一个所述的系统，其特征在于，湿润空气入口与该控制区域外侧的一个区域连通。
15.根据上述权利要求中任何一个所述的系统，其特征在于，控制区域至少为一建筑物的一部份。
16.根据上述权利要求中任何一个所述的系统，其特征在于，经由第一及第二入口而牵引进入冷却单元的空气比例，至少部份是可控制的。
17. 一除湿器系统包括一液态干燥剂，位于两个储槽中，其中一储槽中较另一储槽包含较高的干燥剂浓度；一除湿器单元，潮湿的空气导入其中，且藉由输送而入的液态干燥剂除湿后，而排出较不潮湿的空气；一再生单元，其容纳已由潮湿空气中吸收后的干燥剂溶液，且由其中去除湿气；以及一通道连接上述储槽，经由该通道，在除湿器的稳定操作状态中，由较低干燥剂浓度的储槽至另一储槽，有一湿气的净流动，但没有任何干燥剂离子的净流动通过该通道。
18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，上述通道为一开孔，这样两个储槽内液态干燥剂的水位相等。
19.根据权利要求17或18所述的系统，其特征在于，从一个储槽至另一储槽不对液态干燥剂泵送。
20.根据上述权利要求17-19中任何一个所述的系统，其特征在于，湿气利用重力输送。
21.根据上述权利要求17-20中任何一个所述的系统，其特征在于，除了经由连接储槽之开孔外，没有液态干燥剂在储槽之间输送。
22.根据上述权利要求17-21中任何一个所述的系统，其特征在于，上述两储槽包括一第一储槽，该储槽在干燥剂吸收除湿室中的湿气后，容纳来自除湿室的液态干燥剂。
23.根据权利要求22所述的系统，其特征在于，液态干燥剂由第一储槽输送至除湿室。
24.根据上述权利要求17-23中任何一个所述的系统，其特征在于，上述两储槽包括一第二储槽，该储槽在干燥剂去除湿气之后，容纳来自再生器的液态干燥剂。
25.根据权利要求24所述的系统，其特征在于，液态干燥剂由第二储槽输送至再生室。
26.根据上述权利要求17-25中任何一个所述的系统，其特征在于，除湿器包括一热泵，该热泵将热量从相对较冷的液态干燥剂输送至相对较暖的液态干燥剂。
27.根据权利要求26所述的系统，其特征在于，热泵将热量从具有较低干燥剂浓度的储槽泵送至具有较高干燥剂浓度的储槽中。
28.根据权利要求26所述的系统，其特征在于，热泵将热量从一载运干燥剂的管道中的干燥剂输送至除湿器单元。
29.根据上述权利要求17-28中任何一个所述的系统，其特征在于，在第一和第二储槽间保持一相当的温度差异。
30.根据权利要求26所述的系统，其特征在于，该温度差异至少为5℃。
31.根据权利要求26所述的系统，其特征在于，该温度差异至少为10℃。
32.根据权利要求26所述的系统，其特征在于，该温度差异至少为15℃。
全文摘要
一种空气调节器和除湿器系统(310),包括:一空气调节器(312),该空气调节器包括一冷却单元;一进入该冷却单元的第一入口(316),由控制区域(314)中牵引空气;一进入冷却单元的第二入口(338),由上述区域之外侧牵引新鲜的空气;该区域(314)的一出口(324);一具有空气进口(330)的冷凝器(328),相对较冷的外部空气被抽吸该进口;和冷凝器(328)的一个加热空气出口(334);一使用液态干燥剂的除湿单元(342),包括:一具有一潮湿空气入口(346)和干燥空气出口(348)的干燥单元(344);一再生单元(350);一热空气入口(352);一潮湿空气出口(354);以及一热泵(334),其将热量从除湿单元中相对较冷的液态干燥剂输送至相对较暖的液态干燥剂中;一管道,将该空气调节器(312)的加热空气出口(334)连接至除湿单元(342)的热空气入口(352);以及一管道(349),将除湿单元(342)干燥空气出口(348)连接至空气调节器(312)的该第二入口(338)。
文档编号F24F5/00GK1343292SQ00804974
公开日2002年4月3日 申请日期2000年2月20日 优先权日1999年3月14日
发明者莫戴察·福克斯, 丹·福克斯, 汤米·福克斯 申请人:得莱克尔有限公司