专利名称：去湿空调装置的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及空调机，特别涉及使用至少两个干燥件交替处理作业空气而具有连续处理空气能力的空调装置。
图6例示出美国专利4,430,864所公开的现有去湿空调装置。该装置包括一作业空气通道，一再生空气通道，两干燥床103A、103B以及一用于干燥剂再生和作业空气的冷却的热泵装置200。该热泵装置200把埋置在两干燥床103A和103B中的热交换器用作高温热源和低温热源。在每一热介质通道中，相对设置有膨胀阀240A、240B和分别与膨胀阀240A、240B并联的单向阀241A、241B，压缩机230的压缩方向可由一四通阀250转换。
在上述技术中，可结合图7所示湿度图说明冷却和去湿过程。作业空气(状态K)由一鼓风机102经一通道110抽入而升压后经通道111、四通阀105和通道112A送到干燥床103A，在此因吸热作用，作业空气中的湿气被吸收从而其湿度比下降，温度升高。由于干燥床103A由热泵200通过热交换器220冷却，因此其吸收的热量被吸收从而作业空气的温度升高得不多，在饱和后(状态L)，作业空气沿着等相对湿度线去湿。去湿而保持一定温度的作业空气(状态N)经通道113A、四通阀106、通道114送到空调空间。从而通过从空调空间返回的空气(状态K)与被冷却空气(状态N)之间产生的焓差AQ用来冷却空调空间。
干燥剂的再生过程如下。再生空气(状态Q)从通道120抽入鼓风机140，升压后经通道121、122、四通阀106和通道113B送到另一个干燥床103B。干燥床103B由热泵200通过热交换器210加热，从而其温度升高，相对湿度下降(状态R)。相对湿度下降的再生空气然后经过干燥床103B而除去干燥材料中的湿气(状态T)。流过干燥床103B的再生空气然后流过通道112B、四通阀105和通道124排出到外部环境中。
当该空调过程进行一段时间而于燥剂中的湿气含量高于一定值时，转换四通阀而使干燥剂和热泵的冷却/加热的空气流路互换。因此，该操作变成用再生的干燥剂继续空调过程，同时再生另一干燥剂。因此可看到，吸热(absorption)和再生过程在一成批式处理装置中进行。
在上述技术中，热泵的低温热源与吸热干燥剂的热交换埋置在一个单干燥床中，而热泵的高温热源与再生一边的干燥剂的热交换埋置在另一干燥床中。冷却效果ΔQ由热泵(制冷装置)上的直接热载荷提供，因此不可能产生超出制冷装置的热泵的冷却能力的制冷量。因此，这种结构发挥不出这种复杂装置应具的优点。此外，这种装置需要二个四通阀，一个用于转换热泵的工作循环方向，另一个用于作业/再生空气流路的转换。
本发明的目的是提供一种成批处理的高效空调装置，它通过一个简单的结构可同时进行干燥剂的再生和作业空气的去湿。
该目的用一去湿空调装置予以实现，该装置包括至少二个干燥件；一用于将作业空气送至其中一个所述干燥件以使所述作业空气去湿的作业空气通道；一用于将再生空气送至另外一个所述的干燥件以对所述再生空气再生的再生空气通道；其特征在于，所述干燥件相应于所述的作业空气通道和所述的再生空气通道是可运动的，从而使所述干燥件中的一个从与所述再生空气通道和作业空气通道之中的一个相通运动到与另一个相通。
下面结合
优选实施例。
图1为本发明空调装置的基本结构的第一实施例的示意图。
图2为本发明空调装置的另一种结构的第一实施例的示意图。
图3为第一实施例的空调周期的湿度图。
图4示出本空调装置的热运动。
图5为本发明空调装置的基本结构的第二实施例的局部立体图。
图6为现有空调装置的示意图。
图7为现有空调装置的空调周期的湿度图。
图1和2涉及本发明空调装置的第一实施例，它包括一作业空气通道A，一再生空气通道B，两干燥床103A、103B，以及一用于干燥剂的再生和作业空气的冷却的热泵装置200。尽管可使用任何类型的热泵，但在本实施例中，使用本发明入的申请号为08/781,038的美国专利申请所公开的蒸汽压缩机式热泵装置。
作业空气通道A从一作业空气进口(通常为内部空气进口)开始，经鼓风机102和通道111到达装有干燥床103A、103B的壳体302的作业空气入口，然后经干燥床103A、103B之一到达壳体302的作业空气出口。壳体302的作业空气出口通过通道113与用来和再生空气进行热交换的显热热交换器104的作业空气入口相连通，显热热交换器104的作业空气出口通过通道114和用作热泵装置200的低温热源的热交换器220相连通，作业空气通道A通过通道115通至作业空气出口。
再生空气通道B从一再生空气进口(通常为外部空气进口)开始，经通道120、鼓风机140、通道121、可与作业空气进行热交换的热交换器104、用作热泵装置200的高温热源的热交换器210和通道124B、124A之一到达壳体302的二个再生空气入口之一，这二个开口的开闭由与干燥床103A、103B相应的开关301A、301控制。再生空气通道B经过干燥床103A、103B到达壳体302的再生空气出口125A、125B之一，然后再通过通道126到达再生空气出口。
干燥床103A、103B可以通过一个由电动机303驱动的槽轮皮带机构在壳体302中进行移动，以当干燥床103A处于吸收位置且干燥床103B处于再生位置时，干燥床103A、103B布置成如如图1所示，而当干燥床103A处于再生位置且干燥床103B处于吸收位置时，干燥床103A、103B布置成如如图2所示。在干燥床103A、103B处于内部锁定模式时，开关301A如图1所示关闭通向通道124A的入口，或者开关301B如图2所示关闭通向通道124B的入口。
下面结合图3所示湿度图说明把热泵装置用作热源的空调装置第一实施例的工作情况。该空调装置按照图1所示布置进行工作，图1示出的状态中，干燥床103A与作业空气通道A相连通，而干燥床103B与再生空气通道B相连通。
作业空气(状态K)进入作业空气进口，经通道110被鼓风机102抽入而升压后，经通道111和壳体302的再生空气入口到达一干燥床103A，在该干燥床中，空气因其中的湿气被吸收而其湿度比下降并因有热量的吸收而温度升高(状态L)。去湿并温度升高的该空气经通道113送到显热热交换器104，而在该显热热交换器104中因与再生空气热交换而冷却(状态M)。去湿并经冷却的空气送到用作热泵200的低温热源的热交换器220，经冷却后最终经通道115供应给空调空间(状态N)。从而在返回的空气(状态K)与所供应的空气(状态N)之间产生的焓差ΔQ用来冷却该空调空间。
在同一周期中，另一干燥床103B进行如下再生过程。再生空气(状态Q)从通道120抽入鼓风机140，升压后，经通道121送到显热热交换器104而冷却作业空气，同时其温度升高(状态R)。再生空气然后通过通道122流入用作热泵装置200的高温热源的热交换器210而由制冷剂加热到约60-80℃，而其相对湿度下降(状态S)。相对湿度下降的该再生空气通过一个壳体302的再生空气入口进入壳体302，流过干燥床103B而除去该干燥床中的湿气(状态T)。流过干燥床103B的该再生空气，经通道125B和通道126到达再生空气出口。由于通向通道124A的再生空气入口由与干燥床103A、103B相应的开关所关闭，因此再生空气不会通过通道124A。
当干燥床中的水分在空调过程进行一定时间后超过预定的水平后，通过电动机驱动的槽轮皮带机构，干燥床103A、103B可以移动，使干燥床103A与作业空气通道B相通而使干燥床103B与作业空气通道A相通。在图2所示的空调装置中，干燥床103、103B在壳体302中的位置产生了变化，干燥床103A连通作业空气通道B而干燥床103B连通作业空气通道A。再生空气通过通道124A，而通道124B被关闭。由于这里的工作模式与图1中的类似，因此对其操作不再进行具体描述。
如上所述，该装置的两干燥床103A、103B反复交替进行去湿和冷却。顺便说一句，长久以来广泛把室内的循环空气用作再生空气，在本发明中，也使用这一方法实现同样的最终结果。此外，由于这种装置不需要四通阀，来转换热泵的工作周期方向和改变作业/再生空气的流路，因此，整个装置的机构可以很简单。
在本空调装置中，该热泵装置产生的冷却效果由图3所示的状态M与状态N之间的焓差Δq表示，它大大小于整个装置的冷却能力ΔQ。换言之，该装置可产生大大超过热泵装置的能力的冷却效果，从而可生产出更紧凑的空调装置并降低制造成本。
图4示出本发明热泵装置中的热流。由来自热泵的低温热源的热量和压缩机的热量的总和表示的热量输入，用来加热再生空气。这种热泵装置的温升估计至少为55℃，从15°的蒸发器抽取热量而提高到70℃，这一温度比现有热泵装置中一般可达到的45℃的温度高22％，而且气压比也稍高于现有热泵装置。因此，若把压缩机的热输出设为一个热单位，性能系数(COP)可设计到三个单位。从而，从蒸发器输入的热量为3，输出热量的总和为1+3＝4，所有这些热量输出可用来加热用于去湿空调装置中的再生空气。
用图3所示冷却效果ΔQ除以再生热量输入ΔH即可得到表示每单位本装置的热效率的COP值。在图6所示现有技术中，只靠热泵作用(图2中的Δq)获得冷却效果，而在本装置中，有一个贡献(ΔQ-Δq)来自工作在作业空气与再生空气之间的显热热交换器104。这一数值增大了分子，从而热效率提高了。
据报道，去湿空调装置的COP(ΔQ/ΔH)的值一般最高为0.8-1.2。假设去湿冷却装置的COP的值为1，则该空调装置的冷却效果为1。假设从压缩机的热量输入的值为1，则本装置工作时可使用的总热量输入为4，这就是说，由于加热再生空气而可获得的冷却效果为4。在本装置中，还有由低温热源贡献的为3的冷却效果，因此本装置的总冷却效果为7。装置的总COP由下式给出COP＝冷却效果/压缩机输入＝7可以看到，这一值大大大于现有装置的“4或4以下”的典型值。
在上述实施例中，干燥床103A、103B通过电动机和槽轮皮带机构来移动。但是，在上述实施例中，由于干燥床103A、103仅仅是在壳体302中作线性运动，因此也可以使用其它机构，这些机构包括利用再生空气或作业空气的鼓风机的静压的薄膜活塞机构、利用气压的气缸活塞机构、电动齿轮齿条机构、利用一个螺旋形螺纹的回转球机构和连杆机构。
图5示出了本发明的第二个实施例，其中通过转动运动，使作业空气通道和再生空气通道之间产生转换，而在第一个实施例中，干燥床相对于壳体302作线性运动。在本发明的第二个实施例中，二个干燥床103、103B通过一个隔壁107连在一起，形成一个筒形的干燥体。该筒形的干燥体位于筒形的壳体302中，并可以在一个电动机(未示)的驱动下，绕其自身的轴线转动。在壳体302中，由隔壁304、305在两端形成了二个空间。一个空间与作业空气通道A的通道111、113相通，另一个空间与用于再生空气通道B的通道124、125相通。根据本发明的第二个实施例，当一个干燥床中的水分超过预定水平时，筒形干燥体在电动机的驱动下转动，从而转换作业空气通道和再生空气通道。
在上述各实施例中，热泵装置200使用了蒸汽压缩机式热泵装置，但可使用任何类型的热源，只要能起到热泵作用。例如，也可使用美国专利申请No.08/769,253所公开的吸收式热泵而达到同样效果。
总之，本去湿空调装置的主要特征是使用可转换的二个干燥床，交替处理作业空气和再生空气，从而在一通道中吸收作业空气中的湿气的同时再生空气在另一通道中再生干燥剂。由于本发明的装置不再需要四通阀，因此整个装置的机构可以很简单。在再生空气通道中的热泵装置的高温热源加热再生空气的同时，作业空气通道中的低温热源冷却作业空气。这种布置不但可把热泵装置用作干燥剂再生的热源，而且可使用作业空气与再生空气之间的显热热交换器而提高热效率。这种布置的累加效果可使冷却效果超过热泵装置的冷却能力而大大提高空调装置的热效率。
尽管以上对本发明的实施例进行了详细的描述和图示，但是，在后附权利要求的范围内，还可以对本发明的进行种种改变和变化。
权利要求
1.一种去湿空调装置，包括至少二个干燥件；一用于将作业空气送至其中一个所述干燥件以使所述作业空气去湿的作业空气通道；一用于将再生空气送至另外一个所述的干燥件以对所述再生空气再生的再生空气通道；其特征在于，所述干燥件相应于所述的作业空气通道和所述的再生空气通道是可运动的，从而使所述干燥件中的一个从与所述再生空气通道和作业空气通道之中的一个相通运动到与另一个相通。
2.按权利要求1所述的去湿空调装置，其特征在于，所述二干燥件可一起运动。
3.按权利要求1所述的去湿空调装置，其特征在于，所述二干燥件通过机械方式连接在一起，而形成一个干燥单元。
4.按权利要求3所述的去湿空调装置，其特征在于，所述二干燥件通过一个隔壁件机械地连接在一起。
5.按权利要求1所述的去湿空调装置，其特征在于，所述二干燥件被装在一个壳体中，在所述壳体中限定出至少二个彼此平行的空气通道。
6.按权利要求5所述的去湿空调装置，其特征在于，一个开关件用于关闭所述壳体中的一个空闲的通道。
7.按权利要求3所述的去湿空调装置，其特征在于，所述干燥单元可以作线性运动。
8.按权利要求3所述的去湿空调装置，其特征在于，所述干燥单元可以做转动运动。
9.按权利要求8所述的去湿空调装置，其特征在于，还进一步包括一个用于使所述干燥件运动的驱动装置。
10.按权利要求1所述的去湿空调装置，其特征在于，所述装置还包括一个包括一个高温热源和一个低温热源的热泵，所述高温热源位于所述再生空气通道中用于加热所述再生空气，所述低温热源位于所述作业空气通道中用于冷却所述作业空气；一个在通过所述一个干燥件的作业空气和尚未进入所述另一个干燥件的再生空气之间进行热交换的显热交换器。
11.按权利要求10所述的去湿空调装置，其特征在于，所述热泵为蒸汽压缩机式热泵装置
12.按权利要求11所述的去湿空调装置，其特征在于，所述热泵为吸收式热泵。
全文摘要
一种去湿空调装置,包括:至少二个干燥件;一用于对所述作业空气去湿的作业空气通道;和一用于以对所述再生空气再生的再生空气通道;其特征在于,所述干燥件相应于所述的作业空气通道和所述的再生空气通道是可运动的,从而使所述干燥件中的一个从与所述再生空气通道和作业空气通道之中的一个相通运动到与另一个相通。它通过一个简单的结构可同时进行干燥剂的再生和作业空气的去湿。
文档编号F24F3/147GK1172938SQ9711249
公开日1998年2月11日 申请日期1997年6月18日 优先权日1996年6月20日
发明者前田健作 申请人:株式会社荏原制作所