溶液再生装置及具有其的空气除湿装置的制作方法

本发明涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种溶液再生装置及具有其的空气除湿装置。

背景技术：

溶液除湿技术是一种常用的空气湿度处理方式，是利用湿空气与吸湿溶液之间的水蒸气分压力差来实现水分传递，从而达到降低空气湿度的目的，溶液浓度越高，除湿后的空气相对湿度越低。完整的溶液除湿流程通常包括除湿装置与再生装置，除湿装置中，溶液与湿空气接触，空气中水蒸气分压力大于溶液表面蒸汽压，溶液吸收空气中水分，溶液浓度降低。再生装置中，稀溶液被加热，表面水蒸气分压上升，高于空气中的水蒸气分压，水分从溶液中传递至空气中，溶液浓缩再生。

溶液再生方式一般利用热泵排热，或蒸汽热水等热源加热溶液，然后在空气中喷淋，与空气发生热质交换，把溶液中的水分传递至空气中，实现溶液的浓缩。再生所需要的温度一般溶液浓度有关，溶液浓度越高，所需的再生温度越高。在含湿量低于7g/kg的深度除湿领域，由于溶液所需要的浓度较高，再生温度比较高，一般采用蒸汽或高温热水加热溶液再生。

相关技术中提供了一种基于热泵回收潜热的溶液再生器，利用冷凝器的排热加热溶液，利用蒸发器的冷量冷却空气，从而实现一种闭式循环的溶液再生器，可以对溶液进行浓缩。

但是，在深度除湿场合，再生所需要温度超出了热泵冷凝器的最高冷凝温度，因此无法利用热泵系统的冷凝排热，而只能选择采用蒸汽或者高温热水，再生成本较高。同时相关技术中的溶液再生方式，再生热量全部来自于热泵制热，冷凝器功耗较高，经济性相对于蒸汽再生优势不明显。同时由于冷凝温度有上限，再生温度受限制，无法实现高浓度的溶液再生，也无法用于深度除湿领域。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种溶液再生装置及具有其的空气除湿装置，以解决相关技术中的溶液再生的热量全部来自于热泵制热，导致再生功耗较高，无法实现高浓度再生的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种溶液再生装置，包括：再生塔，包括壳体、喷淋管以及设置在壳体上的第一进液口、第一出液口、第一进气口和第一出气口；第一管路，连接在第一进气口和第一出气口之间；第一表冷器、第一风机及第二表冷器，由第一出气口至第一进气口的方向上依次连接在第一管路上，第一表冷器具有第二进液口和第二出液口；第二管路，第二进液口通过第二管路与第一出液口连通；热泵，具有第三进液口和第三出液口，第三进液口与第二出液口连通，第三出液口与喷淋管连通。

进一步地，溶液再生装置还包括换热器，换热器具有第四进液口和第四出液口，第四进液口与第三出液口连通，第四出液口与喷淋管连通。

进一步地，第三出液口处设置有第一温度传感器，第四出液口处设置有第二温度传感器，溶液再生装置还包括控制器，控制器均与第一温度传感器和第二温度传感器电连接。

进一步地，第一管路上设置有排风口和进风口，溶液再生装置还包括设置在排风口处的第二风机，第一表冷器还具有第二出气口，排风口位于第二出气口和进风口之间。

进一步地，再生塔还包括与第一出液口连接的第三管路，第三管路上设置有泵体，第二管路与第三管路连通。

进一步地，溶液再生装置还包括设置在第三管路上的阀体，阀体位于第二管路和第三管路形成的交汇点和第三管路的出口处之间。

进一步地，溶液再生装置还包括控制器及设置在壳体内的浓度检测元件，浓度检测元件及阀体均与控制器电连接。

进一步地，热泵包括冷凝器、压缩机及膨胀阀，冷凝器具有第三进液口和第三出液口，第二表冷器具有第二进气口和第三出气口，第二进气口通过第四管路与第三出气口连通，压缩机、冷凝器及膨胀阀依次连接在第四管路上；再生塔还包括设置在壳体内的储液区、反应区及喷淋区，喷淋管位于喷淋区内。

进一步地，第一管路上还设置有第三表冷器，第三表冷器位于第一表冷器和第一风机之间，第三表冷器具有第三进气口和第四出气口，第三进气口和第四出气口均与第一管路相连通。

根据本发明的另一方面，提供了一种空气除湿装置，包括溶液除湿装置和与溶液除湿装置连通的溶液再生装置，溶液再生装置为上述的溶液再生装置。

应用本发明的技术方案，溶液再生装置包括：再生塔、第一管路、第一表冷器、第一风机、第二表冷器、第二管路和热泵。再生塔包括壳体、喷淋管以及设置在壳体上的第一进液口、第一出液口、第一进气口和第一出气口。第一管路连接在第一进气口和第一出气口之间。第一表冷器、第一风机及第二表冷器，由第一出气口至第一进气口的方向上依次连接在第一管路上。第一表冷器具有第二进液口和第二出液口。第二进液口通过第二管路与第一出液口连通。热泵具有第三进液口和第三出液口。第三进液口与第二出液口连通，第三出液口与喷淋管连通。在本申请中，混合空气从第一进气口进入再生塔后，先与壳体内的溶液进行传热传质，变成高温高湿的空气后，从第一出气口排出再生塔。高温高湿的空气从第一出气口出来以后，该空气先与第一表冷器换热，并回收该空气中的热量，并保存在第一表冷器中。该空气降温后的通过第一风机进入第二表冷器，进一步降温除湿得到混合空气，该空气通过第一进气口再次进入再生塔。稀溶液通过第一进液口进入至壳体内，经过再生塔后产生浓溶液，浓溶液从再生塔的第一出液口回流以后，变成低温溶液，先通过第二管路进入第一表冷器中，低温溶液与保存在第一表冷器中的热量进行换热，并回收高温高湿的空气中的热量，实现低温溶液的首次升温。经过首次升温后的低温溶液从第二出液口进入热泵，热泵再次对低温溶液进行升温，以获得所需要的再生温度。在这个过程中，经过首次升温后的低温溶液能够减少热泵制热量，避免了低温溶液的再生的热量全部来自于热泵制热，降低了热泵的功耗。再次升温后溶液进入喷淋管后在再生塔内喷淋再生，再生后的溶液回流至再生塔内存储以得到浓溶液，浓溶液从第一出液口处排出进入下一次循环。因此，本申请的技术方案有效地解决了相关技术中的溶液再生的热量全部来自于热泵制热，导致再生功耗较高，无法实现高浓度再生的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的溶液再生装置的实施例一的结构简图；以及

图2示出了根据本发明的溶液再生装置的实施例二的结构简图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、再生塔；11、壳体；12、第一进液口；13、第一出液口；14、第一进气口；15、第一出气口；16、喷淋管；17、储液区；18、反应区；19、喷淋区；20、第一管路；21、排风口；22、进风口；30、第一表冷器；31、第二进液口；32、第二出液口；33、第二出气口；41、第一风机；42、第二风机；50、第二表冷器；51、第三出气口；52、第二进气口；61、第二管路；62、第三管路；63、泵体；64、阀体；65、第四管路；70、热泵；71、第三进液口；72、第三出液口；73、冷凝器；74、压缩机；75、膨胀阀；80、换热器；81、第四进液口；82、第四出液口；90、第三表冷器；91、第三进气口；92、第四出气口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1所示，实施例一的溶液再生装置包括：再生塔10、第一管路20、第一表冷器30、第一风机41、第二表冷器50、第二管路61和热泵70。所述再生塔10包括壳体11、喷淋管16以及设置在所述壳体11上的第一进液口12、第一出液口13、第一进气口14和第一出气口15。第一管路20连接在所述第一进气口14和所述第一出气口15之间。第一表冷器30、第一风机41及第二表冷器50，由所述第一出气口15至所述第一进气口14的方向上依次连接在所述第一管路20上。所述第一表冷器30具有第二进液口31和第二出液口32。所述第二进液口31通过所述第二管路61与所述第一出液口13连通。所述热泵70具有第三进液口71和第三出液口72。所述第三进液口71与所述第二出液口32连通，所述第三出液口72与所述喷淋管16连通。

应用实施例一的技术方案，溶液再生装置包括：第一表冷器30具有第二进液口31和第二出液口32。第二进液口31通过第二管路61与第一出液口13连通。热泵70具有第三进液口71和第三出液口72。第三进液口71与第二出液口32连通，第三出液口72与喷淋管16连通。在本申请中，混合空气从第一进气口14进入再生塔10后，先与壳体11内的溶液进行传热传质，变成高温高湿的空气后，从第一出气口15排出再生塔。高温高湿的空气从第一出气口15出来以后，该空气先与第一表冷器30换热，并回收该空气中的热量，并保存在第一表冷器30中。该空气降温后的通过第一风机41进入第二表冷器50，进一步降温除湿得到混合空气，该空气通过第一进气口14再次进入再生塔10。稀溶液通过第一进液口12进入至壳体11内，经过再生塔10后产生浓溶液，浓溶液从再生塔10的第一出液口13回流以后，变成低温溶液，先通过第二管路61进入第一表冷器30中，低温溶液与保存在第一表冷器30中的热量进行换热，并回收高温高湿的空气中的热量，实现低温溶液的首次升温。经过首次升温后的低温溶液从第二出液口32进入热泵70，热泵70再次对低温溶液进行升温，以获得所需要的再生温度。在这个过程中，经过首次升温后的低温溶液能够减少热泵制热量，避免了低温溶液的再生的热量全部来自于热泵制热，降低了热泵的功耗。再次升温后的溶液进入喷淋管16后，在再生塔10内喷淋再生，再生后的溶液回流至再生塔10内存储以得到浓溶液，浓溶液从第一出液口13处排出进入下一次循环。因此，实施例一的技术方案有效地解决了相关技术中的溶液再生的热量全部来自于热泵制热，导致再生功耗较高，无法实现高浓度再生的问题。

需要说明的是，实施例一的溶液可以是氯化锂溶液、溴化锂溶液、氯化钙溶液，还可以是上述三种溶液的混合溶液。第一表冷器30优选为钛翅片管换热器，第二表冷器50优选为铜管铝翅片表冷器。

如图1所示，在实施例一中，溶液再生装置还包括换热器80。换热器80具有第四进液口81和第四出液口82。第四进液口81与第三出液口72连通，第四出液口82与喷淋管16连通。换热器80能够对再次升温的低温溶液进行最后升温，通过换热器80进行加热，加热至所需要的再生温度，再进入喷淋管16后在再生塔10内喷淋再生。换热器80在热泵70的基础上再次加热，能够降低溶液的加热成本。这样，为了提高溶液温度以提高溶液的再生浓度，最后通过换热器80的高温热源进一步加热溶液。通过换热器80再次加热的目的，一方面避免热泵70的冷凝温度过高，制热能效比cop降低导致电耗大幅增加，另一方面避免热泵70运行在极端工况，容易出现高压保护，排气温度保护等问题。此外，通过第一表冷器30首次加热、通过热泵70再次加热，最后通过换热器80最后加热的这种逐级加热的方式，每一级都采用最优的加热方式，使溶液的浓度的再生成本降至最低，同时满足高浓度再生需求，进而满足了深度除湿需求。上述的高温热源可以是蒸汽或者是热水。实施例一的换热器80优选为蒸汽板式换热器。

如图1所示，在实施例一中，第三出液口72处设置有第一温度传感器，第四出液口82处设置有第二温度传感器，溶液再生装置还包括控制器，控制器均与第一温度传感器和第二温度传感器电连接。第一温度传感器能够检测第三出液口72处的溶液的温度，并上传给控制器，这样根据控制器能够控制换热器80工作状态，第二温度传感器能够检测第四出液口82处的溶液的温度，并上传给控制器，这样根据控制器能够控制换热器80工作状态。

如图1所示，在实施例一中，第一管路20上设置有排风口21和进风口22。为了维持溶液再生装置的热平衡，溶液再生装置还包括设置在排风口21处的第二风机42，第一表冷器30还具有第二出气口33，排风口21位于第二出气口33和进风口22之间。第二出气口33与排风口21相连通。这样，采用一个第二风机42，把第一表冷器30热回收后的高温高湿空气从排风口21处排走一部分。第二风机42排风后，第一管路20内部形成负压，从进风口22处可以吸入溶液再生装置的外部焓值较低的新风，维持溶液再生装置内空气循环量的平衡，同时把溶液再生装置的产生的多余的热量排出溶液再生装置外，维持了热平衡。此外，从进风口22处吸入的新风与第一管路20内剩余再生空气混合后进入第二表冷器50，降温除湿后，再回到再生塔10的第一进气口14，进行新的再生循环。

需要说明的是，第二风机42的排风量可以由第一进气口14处的空气的参数决定，如果第一进气口14处的空气温度升高，则加大第二风机42的排风量，增大溶液再生装置的排热，如果第一进气口14处的空气温度降低，则减小第二风机42的排风量，减小溶液再生装置的排热。

如图1所示，在实施例一中，再生塔10还包括与第一出液口13连接的第三管路62。第三管路62上设置有泵体63。第二管路61与第三管路62连通。泵体63的设置能够给再生塔10内的溶液提供动能，便于溶液从第一出液口13排出。

如图1所示，在实施例一中，溶液再生装置还包括设置在第三管路62上的阀体64，阀体64位于第二管路61和第三管路62形成的交汇点和第三管路62的出口处之间。阀体64的设置能够通断第三管路62，在溶液的浓度达到深度除湿需求的高浓度溶液后，阀体64打开，以使浓溶液排出。在溶液的浓度未达到深度除湿需求的高浓度溶液时，溶液从第三管路62进入至第二管路61中继续循环。

如图1所示，在实施例一中，溶液再生装置还包括控制器及设置在壳体11内的浓度检测元件，浓度检测元件及阀体64均与控制器电连接。阀体64优选为电磁阀。当浓度检测元件的检测溶液的浓度满足高浓度溶液再生需求时，控制器控制阀体64开启，高浓度溶液从第三管路62的出口处排出，当浓度检测元件的检测溶液的浓度未满足高浓度溶液再生需求时，控制器控制阀体64关闭，未满足高浓度溶液再生需求的溶液从第二管路61进入进行再次循环。

溶液的再生浓度可以根据浓度检测元件，由换热器80的蒸汽流量或者热泵70的容量调节，如果浓度检测元件检测壳体11内的溶液浓度偏低，则增大换热器80的蒸汽流量或热泵70的制热量，提高壳体11内再生溶液的温度，从而增大再生量，提高溶液浓度。如果壳体11内的溶液浓度偏高，则减小换热器80的蒸汽流量或热泵70的制热量，降低壳体11内的再生溶液的温度，减小再生量，降低溶液浓度。

如图1所示，在实施例一中，热泵70包括冷凝器73、压缩机74及膨胀阀75，冷凝器73具有第三进液口71和第三出液口72，第二表冷器50具有第二进气口52和第三出气口51，第二进气口52通过第四管路65与第三出气口51连通，压缩机74、冷凝器73及膨胀阀75依次连接在第四管路65上。冷凝器73的制冷量用于对第一管路20内的再生空气的降温，使其重新具有再生能力，同时低温空气可以降低溶液回流温度，提升溶液对空气的热回收效果，减小了热泵70和换热器80的蒸汽的加热量，降低能耗。

如图1所示，在实施例一中，再生塔10还包括设置在壳体11内的储液区17、反应区18及喷淋区19，喷淋管16位于喷淋区19内。反应区18包括多个填料。储液区17能够存储溶液。

在实施例一中，溶液再生装置的原理是利用低温空气与高温溶液传热传质，吸收溶液中的水分，实现对溶液的浓缩。具体地，通过第一表冷器30实现热回收，热泵70进行制热，换热器80内的高温热源进行补热的方式，实现壳体11内的再生溶液梯度升温，每一级均采用最优的加热方式，大幅降低再生能耗，降低了再生成本，同时可以实现溶液高浓度再生，满足深度除湿需求。与全部热量来自于热泵制热相比，增加了空气的热回收，降低了热泵的制热量，再生成本大幅度降低。同时通过换热器80的蒸汽加热，提高了再生温度，不仅可以满足高浓度溶液再生需求，还降低了再生成本，优势显著。

如图2所示，在本申请提供的溶液再生装置的实施例二中，与实施例一的区别在于第一管路20上还设置有第三表冷器90。在实施例二中，第三表冷器90位于第一表冷器30和第一风机41之间，第三表冷器90具有第三进气口91和第四出气口92，第三进气口91和第四出气口92均与第一管路20相连通。使得第二出气口33与第三进气口91相连通。第三表冷器90外接冷水。这样，把第一表冷器30热回收后的高温高湿空气从第三进气口91进入至第三表冷器90内，第三表冷器90能够吸收高温高湿空气的热量。经过第三表冷器90能够将溶液再生装置的产生的多余的热量散发至溶液再生装置外，维持溶液再生装置内空气循环量的平衡。在实施例二中，取消了实施例一中的排风口21、进风口22及第二风机42，仅利用第三表冷器90的外接的高温冷水能够带走溶液再生装置产生的多余的热量。实施例二的第三表冷器90优选为铜管铝翅片表冷器。

本申请还提供了一种空气除湿装置，在空气除湿装置的实施例中，空气除湿装置包括溶液除湿装置和与溶液除湿装置连通的溶液再生装置，溶液再生装置为上述的溶液再生装置。本实施例的空气除湿装置能够解决相关技术中的溶液再生的热量全部来自于热泵制热，导致再生功耗较高，无法实现高浓度再生的问题。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。