调湿单元

文档序号:1661559 发布日期:2019-12-27 浏览:29次 >En<

阅读说明:本技术 调湿单元 (Humidity control unit ) 是由 木泽敏浩 于 2018-05-24 设计创作,主要内容包括:壳体(50)被构成为,从再生前空气进口(54)所吸取的空气依次经过第一脱离区域(AR2b)和第二脱离区域(AR2c)并从再生后空气出口(55)排出。吸附器(400)具有吸附剂,所述吸附剂能够吸附空气中的水分,并能够对于温度比吸附了水分时的温度更高的空气脱离水分,并被构成为,使吸附剂中的吸附了空气中的水分的部位相对移动至第一脱离区域(AR2b)及第二脱离区域(AR2c)。加热装置(500)具有第一加热部(510)及第二加热部(520),所述第一加热部(510)加热经过第一脱离区域(AR2b)之前的空气;所述第二加热部(520)加热经过第二脱离区域(AR2c)之前的空气。(The casing (50) is configured such that air sucked from the pre-regeneration air inlet (54) passes through the first and second disengagement areas (AR2b, AR2c) in this order and is discharged from the post-regeneration air outlet (55). The adsorber (400) has an adsorbent that can adsorb moisture in the air and can desorb moisture from air at a temperature higher than the temperature at which the moisture was adsorbed, and is configured so that the portion of the adsorbent that adsorbs moisture in the air is relatively moved to the first desorption region (AR2b) and the second desorption region (AR2 c). The heating device (500) has a first heating part (510) and a second heating part (520), the first heating part (510) heating the air before passing through the first detachment area (AR2 b); the second heating part (520) heats the air before passing through the second desorption area (AR2 c).)

调湿单元

技术领域

本公开涉及一种调湿单元,特别是涉及一种使用换热器对送至吸附转轮的空气进行加热的调湿单元。

背景技术

在现有的调湿单元中,通过使吸附转轮吸附空气中的水分,并使加热后的空气流动至吸附转轮,而使所吸附的水分从吸附转轮上脱离以进行加湿。在这种调湿单元中,例如,具有如专利文献1(日本特开2007-327712号公报)中所记载那样的使用换热器来加热流动至吸附转轮的空气的调湿单元。

发明内容

发明所要解决的问题

但是,在专利文献1中所记载的调湿单元中,为了脱离水分而被提供给吸附转轮的空气被换热器加热,与通过电加热器等被加热的情况相比,难以一次向经过换热器的空气提供较多的热量,从而难以提高换热后的空气的温度。在这种构成的调湿单元中,难以提供用于加湿的充足的水分。另外,即使在使用电加热器的情况下,当从调湿单元排出的空气的热量受限时,也难以由调湿单元提供用于加湿的充足的水分。

本公开的课题在于,提供一种调湿单元,该调湿单元在为了脱离水分而被提供给吸附转轮的空气被加热时,即使在能够提供给空气的热量较少而难以提高空气的温度的情况下,也能够使吸附转轮中脱离出充足的水分。

用于解决问题的方法

根据第一方面的调湿单元具备:

壳体,其被构成为,具有吸取空气的空气进口、排出空气的空气出口、第一脱离区域及第二脱离区域,从空气进口所吸取的空气依次经过第一脱离区域和第二脱离区域并从空气出口排出;

吸附器,其具有吸附剂,该吸附剂能够吸附空气中的水分,并能够相对于温度比吸附了水分时的温度更高的空气脱离水分,并被构成为,能够使吸附剂中的吸附了空气中的水分的部位相对移动至第一脱离区域及第二脱离区域;及

加热装置,其具有第一加热部及第二加热部,该第一加热部加热经过第一脱离区域之前的空气;该第二加热部加热经过第二脱离区域之前的空气。

在根据第一方面的调湿单元中,在第二脱离区域从吸附器所脱离的水分加入在第一脱离区域从吸附器所脱离的水分。其结果,从空气出口所排出的空气被在第一脱离区域所脱离的水分和在第二脱离区域所脱离的水分充分地加湿。

作为根据第二方面的调湿单元,在根据第一方面的调湿单元中,吸附器包含吸附转轮,吸附转轮具有吸附剂,并被构成为,能够使吸附剂中的吸附了空气中的水分的部位相对移动至第一脱离区域及第二脱离区域,包含换热器,换热器被构成为,进行由热源部所提供的制冷剂和空气之间的换热,换热器具有第一换热部作为第一加热部,并具有第二换热部作为第二加热部,该第一换热部在经过第一脱离区域之前的空气和制冷剂之间进行换热,该第二换热部在经过第一换热部及第一脱离区域之后且经过第二脱离区域之前的空气和制冷剂之间进行换热。

在根据第二方面的调湿单元中,被第一换热部加热后的空气在第一脱离区域内脱离水分,进而经过了第一换热部及第一脱离区域之后的空气在第二换热部内进行换热,由此,经过第二脱离区域的空气被加热两次,因此,在第二脱离区域内也能够使水分脱离,从而在第一脱离区域及第二脱离区域能够充分地使水分脱离。

作为根据第三方面的调湿单元,在根据第二方面的调湿单元中,在换热器中,第一换热部和第二换热部夹着吸附转轮而配置。

在根据第三方面的调湿单元中,第一换热部和第二换热部夹着吸附转轮而配置,由此,能够将第一换热部和第二换热部两者设置为与吸附转轮32相对。

作为根据第四方面的调湿单元,在根据第二方面或第三方面的调湿单元中,换热器被配置为,使经过第二换热部之后再经过第二脱离区域的空气流相对于为了吸附水分而经过吸附转轮的空气流成为逆流。

在根据第四方面的调湿单元中,经过第二脱离区域的空气流相对于为了吸附水分而经过吸附转轮的空气流成为逆流,由此,在第二脱离区域容易使水分脱离。

作为根据第五方面的调湿单元,在根据第二方面的调湿单元中,在换热器中,制冷剂从第一换热部流向第二换热部,第一换热部位于比第二换热部位更靠近吸附转轮的旋转方向的后侧处。

在根据第五方面的调湿单元中,制冷剂从第一换热部流向第二换热部,因此,利用经过了第二换热部的空气进行脱离之后,再利用经过了第一换热部的空气来进行水分的脱离,其中,第二换热部由制冷剂供给空气的热量较少,难以提高换热后的空气的温度,而第一换热部的热量较多,容易提高换热后的空气的温度,因此,经过第二换热部之后的空气中未被脱离出的水分能够通过经过第一换热部之后的空气来脱离。

作为根据第六方面的调湿单元,在根据第五方面的调湿单元中,在换热器中,过热区的制冷剂流向第一换热部的至少一部分,气液两相区的制冷剂流向第二换热部。

在根据第六方面的调湿单元中,过热区的制冷剂流向第一换热部的至少一部分,由此,容易使经过第一换热部的空气的温度高于经过了第二换热部的空气的温度,从而经过第二换热部之后的空气未被脱离的水分容易利用经过第一换热部之后的空气来脱离。

作为根据第七方面的调湿单元,在根据第二方面至第六方面中任一项的调湿单元中,吸附转轮包含具有进行吸附和脱离的功能的高分子吸附剂,在换热器中,以使换热后的空气的温度低于100℃的方式,在第一换热部中进行换热。

在根据第七方面的调湿单元中,虽然吸附转轮包含高分子吸附剂,但通过使在第一换热部中换热之后的空气的温度低于100℃,能够抑制高分子吸附剂的劣化,进而能够抑制吸附转轮的吸附功能的降低。

作为根据第八方面的调湿单元,在根据第一方面至第七方面中任一项的调湿单元中,吸附器具有靠近空气出口的一侧部和靠近空气进口的另一侧部,壳体被构成为,从空气进口进入的空气从吸附器的另一侧部通向一侧部,经过一侧部之后被折回的空气从吸附器的一侧部通向另一侧部,经过另一侧部之后被折回的空气从吸附器的另一侧部通向一侧部,经过了一侧部的空气从空气出口排出。

在根据第八方面的调湿单元中,从空气进口流至空气出口的空气流被折回两次,从而以S字形经过吸附器,因此,容易精简吸附器周围的空气的路径。

作为根据第九方面的调湿单元,在根据第八方面的调湿单元中,在加热装置中,第一加热部和第二加热部夹着吸附器,且,按照第一加热部、一侧部、另一侧部、第二加热部的顺序并排配置。

在根据第九方面的调湿单元中,相对于以S字形经过吸附器的空气流,第一加热部和第二加热部夹着吸附器而配置,因此,能够精简吸附器周围的空气的路径及加热装置。

作为根据第十方面的调湿单元,在根据第九方面的调湿单元中,加热装置被配置为,使经过了第二加热部之后再在第二脱离区域内经过吸附剂的空气流相对于为了吸附水分而经过吸附剂的空气流成为逆流。

在根据第十方面的调湿单元中,经过第二脱离区域的空气流相对于为了吸附水分而经过吸附器的空气流成为逆流,由此,能够在第二脱离区域内容易地使水分脱离。

发明效果

在根据第一方面的调湿单元中,加热为了脱离水分而被提供给吸附器的空气时,即使在能够提供给空气的热量较少而难以提高空气的温度的情况下,也能够使吸附转轮中脱离出充足的水分。

在根据第二方面的调湿单元中,在通过换热器对为了脱离水分而被提供给吸附转轮的空气进行加热时,即使在从制冷剂一次提供给空气的热量较少的情况下,也能使吸附转轮中脱离出充足的水分。

在根据第三方面的调湿单元中,能够简化结构并抑制调湿单元大型化。

在根据第四方面、第五方面、第六方面或第十方面的调湿单元中,容易增加加湿量。

在根据第七方面的调湿单元中,能够延长吸附转轮的寿命。

在根据第八方面或第九方面的调湿单元中,容易实现调湿单元的小型化。

附图说明

图1为包含根据实施方式的加湿单元的空调机组的回路图;

图2为表示图1的加湿单元的构成的一例的概念图;

图3为根据实施方式的加湿单元的正视图;

图4为沿图3的I-I线的加湿单元的剖视图;

图5为安装于墙壁上的包含图1中记载的加湿单元的空调机组的示意图;

图6为用于对吸附转轮和再生用换热器中的气流进行说明的概念图;

图7为表示加湿单元的吸附转轮、吸附用风机及再生用风机的配置的一例的正视图;

图8为用于对再生用换热器中的制冷剂的状态进行说明的莫里尔图;

图9为用于对经过吸附转轮和再生用换热器的空气的状态进行说明的焓湿图;

图10为用于对调湿单元的构成进行说明的概念图;

图11为包含根据变形例1A的除湿单元的空调机组的回路图;

图12为表示图11的除湿单元的构成的一例的概念图;

图13为安装于墙壁上的包含图11中记载的除湿单元的空调机组的示意图;

图14为对根据变形例1B的调湿单元的构成进行说明的示意图。

具体实施方式

下面,基于附图,对根据本公开的实施方式的调湿单元进行说明。在实施方式中,例举装配于空调机组的加湿单元作为调湿单元的例子进行了说明。

(1)整体构成

图1中示出了根据实施方式的空调机组的整体构成。另外,图2中示出了图1所示的加湿单元30的构成的概念。图1所示的空调机组1具备室外机2、室内机4及制冷剂连通管5、6,空调机组1中装配有加湿单元30。在根据实施方式的空调机组1中,室外机2配置于室外OD,室内机4安装于室内ID的墙壁100(参见图5),室外机2和室内机4通过制冷剂连通管5、6等而连接。室外机2具备压缩机21、四通阀22、室外换热器23、膨胀阀24、截止阀25、截止阀26、室外风机27、及储液器28。另外,室内机4具备室内换热器42和室内风机41。

室外机2和室内机4通过制冷剂连通管5、6而连通,由此,在空调机组1中形成了进行蒸汽压缩式制冷循环的制冷剂回路10。制冷剂回路10上装配有压缩机21。压缩机21吸入低压的气体制冷剂,进行压缩制成高温高压的气体制冷剂之后喷出。压缩机21例如为能够通过变频器控制转速的可变容量变频压缩机。压缩机21的工作频率越高,制冷剂回路10的制冷剂循环量越多,相反,工作频率越低,制冷剂回路10的制冷剂循环量越少。

四通阀22是在切换制冷工作和送暖工作时,用于切换制冷剂的流动的方向的阀。作为四通阀22,第一端口连接压缩机21的喷出侧(喷出管21a),第二端口连接室外换热器23,第三端口连接储液器28,第四端口经由截止阀26而连接制冷剂连通管6。该四通阀22能够切换虚线所示的状态和实线所示的状态,在虚线所示的状态下,制冷剂流经第一端口和第二端口之间,且制冷剂流经第三端口和第四端口之间;在实线所示的状态下,制冷剂流经第一端口和第四端口之间,且制冷剂流经第二端口和第三端口之间。

关于加湿单元30的详细构成,将在后文叙述,加湿单元30具备再生用换热器31,该再生用换热器31被制冷剂连通管6所连接。因此,在送暖工作状态时,从压缩机21所喷出的高温高压的气体制冷剂保持高温高压被送至再生用换热器31。通过利用再生用换热器31来加热送入吸附转轮32的再生前空气,能够生成高湿度的再生后空气,因此,该加湿单元30主要在送暖工作状态下对室内ID进行加湿。

在配置于四通阀22的第二端口和膨胀阀24之间的室外换热器23中,在流经传热管(未图示)的制冷剂和室外空气之间进行换热。室外换热器23在制冷工作时作为使制冷剂放热的放热器起作用,而在送暖工作时则作为向制冷剂提供热的蒸发器而起作用。

膨胀阀24配置于室外换热器23和室内换热器42之间。膨胀阀24具有使流经室外换热器23和室内换热器42之间的制冷剂膨胀从而减压的功能。膨胀阀24被构成为能够改变膨胀阀开度,通过减小膨胀阀开度,使经过膨胀阀24的制冷剂的流道阻力增加,通过增大膨胀阀开度,使经过膨胀阀24的制冷剂的流道阻力减少。在送暖工作时,这种膨胀阀24使从室内换热器42流向室外换热器23的制冷剂膨胀从而减压,在制冷工作时,使从室外换热器23流向室内换热器42的制冷剂膨胀从而减压。作为膨胀阀24,例如,能够使用根据控制信号来电动打开或关闭阀门的电动阀。

另外,室外机2中设有室外风机27,该室外风机27用于向室外机2的内部吸入室外空气,从而向室外换热器23提供室外空气,然后向室外机2的外部排出换热后的空气。通过该室外风机27,将室外空气作为冷却源或加热源来冷却或者蒸发制冷剂的室外换热器23的功能得以促进。室外风机27由能够改变转速的室外风机马达27a来驱动。通过改变该室外风机27的转速,从而改变流经室外换热器23的室外空气的风量。

另外,室内机4中设有室内风机41,该室内风机41用于向室内机4的内部吸入室内空气,从而向室内换热器42提供室内空气,然后向室内机4的外部排出换热后的空气。通过该室内风机41,将室内空气作为冷却源或加热源来冷却或者蒸发制冷剂的室内换热器42的功能得以促进。室内风机41由能够改变转速的室内风机马达41a来驱动。

需要说明的是,设置加湿单元30时,在截止阀25、26关闭的状态进行设置。并且,加湿单元30的设置结束时,使截止阀25、26为打开开状态。

(2)基本操作

主要在室内ID干燥时由加湿单元30对室内ID进行加湿,由加湿单元30对室内ID进行加湿的时间没有限制。例如,在日本,冬季室内多较为干燥,因此,通常在送暖工作时由加湿单元30进行加湿。

(2-1)送暖工作

在送暖工作时,制冷剂回路10的四通阀22形成图1的实线所示的状态。另外,使截止阀25、26为打开状态,并调节膨胀阀24的开度以对制冷剂减压。

若在这种送暖工作时的制冷剂回路10中驱动压缩机21,则低压的气体制冷剂通过吸入管21b被吸入压缩机21,在压缩机21中被压缩后从压缩机21的喷出侧(喷出管21a)喷出。从压缩机21所喷出的高温高压的气体制冷剂通过四通阀22的第一端口、第四端口、截止阀26及制冷剂连通管6而被送至再生用换热器31。在再生用换热器31中进行换热后的制冷剂通过制冷剂连通管6及连接管71而进入室内换热器42。高温高压的气体制冷剂通过在室内换热器42内与从室内风机41所排出的室内空气进行换热而放热。放热后的高压的制冷剂通过连接管72、制冷剂连通管5及截止阀25而被送至膨胀阀24,并在膨胀阀24中被减压成为低压的气液两相状态的制冷剂。从膨胀阀24出来的低压的气液两相状态的制冷剂进入室外换热器23。在室外换热器23中,低压的气液两相状态的制冷剂与室外空气进行换热而蒸发。从室外换热器23出来的低压的气体制冷剂通过四通阀22的第二端口、第三端口及储液器28再次被送至压缩机21的吸入侧(吸入管21b)。

(2-2)制冷工作

在制冷工作时,制冷剂回路10的四通阀22形成图1的虚线所示的状态。另外,使截止阀25、26为打开状态,并调节膨胀阀24的开度以对制冷剂减压。

若在这种制冷工作时的制冷剂回路10中驱动压缩机21,则低压的气体制冷剂通过吸入管21b被吸入压缩机21,在压缩机21中被压缩后从压缩机21的喷出侧(喷出管21a)喷出。从压缩机21所喷出的高温高压的气体制冷剂通过四通阀22的第一端口和第二端口而被送至室外换热器23。高温高压的气体制冷剂在室外换热器23内与室外空气进行换热而放热。放热后的高压的制冷剂被送至膨胀阀24,并在膨胀阀24被减压成为低压的气液两相状态的制冷剂。该低压的气液两相状态的制冷剂通过截止阀25、制冷剂连通管5及连接管72而被送至室内换热器42。在室内换热器42中,低压的气液两相状态的制冷剂通过与从室内风机41排出的室内空气进行换热而蒸发成为低压的气体制冷剂。从室内换热器42出来的低压的气体制冷剂通过连接管71、连接再生用换热器31的制冷剂连通管6、截止阀26、四通阀22(第四端口至第三端口)及储液器28而再次被送至压缩机21的吸入侧(吸入管21b)。

(3)详细构成

(3-1)加湿单元30

图3中示出了加湿单元30的从正面所看到的外观。图4中示出了沿图3的I-I线的加湿单元30的剖面。需要说明的是,在图4等剖视图中,为了容易看图而省略了一部分斜线等阴影线。如图1所示,加湿单元30具备再生用换热器31、吸附转轮32、转轮用马达33、吸附用风机34、再生用风机35及加湿软管36。再生用换热器31、吸附转轮32、转轮用马达33、吸附用风机34及再生用风机35被收纳在图3所示的壳体50的内部。

在加湿单元30中,如图2所示,吸附前空气被从吸附前空气进口52吸入并送至吸附转轮32中的水分吸附区域AR1。在吸附转轮32中的水分吸附区域AR1被夺取水分后的吸附后空气从吸附用风机排风口56被排出。这些吸附前空气及吸附后空气的气流由吸附用风机34所产生。另外,再生前空气从再生前空气进口54吸入,在经过再生用换热器31时被加热,并送至吸附转轮32中的水分脱离区域AR2。在吸附转轮32中的水分脱离区域AR2被提供水分后的再生后空气通过再生后空气用管道35e及加湿软管36而从再生后空气出口55排至室内机4的内部。这些再生前空气及再生后空气的气流由再生用风机35所产生。

(3-1-1)壳体50

如图3及图4所示,加湿单元30的壳体50的形状以直方体为基础而设计。如图5所示的加湿单元30以壳体50的背面50b与沿着垂直方向的墙面WS相对的方式接触或接近而安装。在如图5所示的墙壁100上形成有通孔101。制冷剂连通管5、6及加湿软管36通过该通孔101之中。在图3及图4所示的壳体50中,从上方起依次排列有再生用风机35、吸附转轮32、及吸附用风机34。在壳体50的正面50a,配合圆盘状的吸附转轮32的位置,在比正面50a的中央部稍微靠下的部位上形成半圆形的吸附前空气进口52,并安装有覆盖吸附前空气进口52的格栅51。

在壳体50的左侧面50f安装有配管连接部盖体53。该配管连接部盖体53覆盖了配管连接部31a、31b(参见图1)。配管连接部31a与和截止阀26相连的制冷剂连通管6连接,配管连接部31b与和室内机4的室内换热器42相连的制冷剂连通管6连接。壳体50的左侧面50f具有开口部,该开口部用于将再生前空气进口54(参见图2)及加湿软管36从壳体50的内部取出至外部。在这种构成的加湿单元30中,右侧面50e上可以形成或不形成再生前空气进口54。壳体50的下侧面50d上具有吸附用风机排风口56。

(3-1-2)再生用换热器31

再生用换热器31具有第一换热部311和第二换热部312。作为再生用换热器31的第一换热部311和第二换热部312,例如,能够使用翅片管式换热器,如图6所示,该翅片管式换热器通过将多个传热管391贯穿多个传热翅片392的排列方向而构成。第一换热部311位于下面将要说明的第一脱离区域AR2b的上游侧,与吸附转轮32相对配置。另外,第二换热部312位于下面将要说明的第二脱离区域AR2c的上游侧,与吸附转轮32相对配置。再生用换热器31使室外空气和作为热源的制冷剂之间进行换热。

(3-1-3)吸附转轮单元39

图6中示意性地绘制了经过吸附转轮32的气流。另外,图7中,在正视图中,由虚线示出了吸附转轮32、吸附用风机34及再生用风机35在壳体50内的配置。另外,图7中,也通过箭头绘制了经过吸附转轮32的气流。

吸附转轮单元39(参见图4)包含再生用换热器31、吸附转轮32及转轮用马达33而构成。吸附转轮32为圆盘状的部件。在从吸附转轮32的圆形的表面32a至圆形的背面32b的转轮本体32c上,形成有多个贯穿的孔(未图示),并构成为,空气从表面32a至背面32b贯通吸附转轮32的内部。该吸附转轮32中包含有高分子的吸附剂。吸附剂具有下述功能:从贯通吸附转轮32的空气中吸附水分;在被加热至比常温更高的温度的空气经过吸附转轮32的内部时,使水分脱离至从该被加热后的空气中。本公开中所说明的吸附剂使所吸附的水分脱离至温度比吸附水分时的空气的温度更高的空气中。

在配置有吸附转轮32的圆盘状的区域内,从吸附前空气进口52所吸入的空气在被从吸附用风机排风口56排出之前所经过的区域为水分吸附区域AR1,从再生前空气进口54所吸入的空气在通过加湿软管36而被送至室内机4之前所经过的区域为水分脱离区域AR2。以上水分吸附区域AR1和水分脱离区域AR2以不会重叠的方式配置。在实施方式的加湿单元30中,水分吸附区域AR1占据圆盘状的区域的大致下半部分,水分脱离区域AR2占据圆盘状的区域的大致上半部分。需要说明的是,水分吸附区域AR1和水分脱离区域AR2的占有比例能够适当设置,例如,能够构成为,使水分脱离区域AR2为扇形并将剩余部分作为水分吸附区域AR1。如图6及图7所示,水分脱离区域AR2被分割为三个扇形的区域,从靠近左侧面50f的一侧起,依次为清洗区域AR2a、第一脱离区域AR2b、及第二脱离区域AR2c。

吸附转轮单元39以吸附转轮32绕第一转轴32d旋转的方式而支撑吸附转轮32。吸附转轮32的外周部上形成有齿轮32e,这些齿轮32e由转轮用马达33的齿轮33e所驱动。第一转轴32d沿着相对于背面50b的垂直方向而延伸。吸附转轮32例如每小时旋转30周。吸附转轮32绕第一转轴32d旋转一周时,其经过水分吸附区域AR1和水分脱离区域AR2,从而进行水分的吸附和水分的脱离。因此,吸附转轮单元39保持再生用换热器31的同时,形成有经过再生用换热器31之后再经过水分脱离区域AR2的空气的路径,以使经过再生用换热器31而被加热后的再生前空气能够全部经过吸附转轮32。换而言之,壳体50上设有连续的S字形的空气的路径,如从再生前空气进口54到达吸附转轮32的背面32b并从背面32b所进入的气流AF1、从吸附转轮32的表面32a出来并折回的气流AF2、再次从吸附转轮32的表面32a进入吸附转轮32的气流AF3、从吸附转轮32的背面32b出来并折回的气流AF4、再次从吸附转轮32的背面32b进入吸附转轮32的气流AF5、及从吸附转轮32的表面32a出来并被从再生后空气出口55所排出的气流AF6那样。

从正面来看,吸附转轮32沿图6中的箭头所示的逆时针(CCW)旋转。随着吸附转轮32的旋转,吸附转轮32中的经过了水分吸附区域AR1的部位首先到达第二脱离区域AR2c。在第二脱离区域AR2c内,在第二换热部312被加热的再生后空气经过吸附转轮32。此时,被吸附转轮32所吸附的水分的一部分脱离,但也有水分不脱离而残留于吸附转轮32。接着,吸附转轮32中的经过了第二脱离区域AR2c的部位随着吸附转轮32的旋转而到达第一脱离区域AR2b。在第一脱离区域AR2b内,在第一换热部311被加热后的再生前空气经过吸附转轮32。此时,在第二脱离区域AR2c中未脱离而残留在吸附转轮32的水分的大部分被脱离。接着,吸附转轮32中的经过了第一脱离区域AR2b的部位随着吸附转轮32的旋转而到达清洗区域AR2a。在清洗区域AR2a内,在第一脱离区域AR2b被加热的吸附转轮32被再生前空气冷却。接着,吸附转轮32中的经过了第一脱离区域AR2b的部位随着吸附转轮32的旋转而到达水分吸附区域AR1。

(3-1-4)吸附用风机34

在此,示出了使用多翼式离心风机作为吸附用风机34的例子,但能够用于吸附用风机34的风机不限定于多翼式离心风机。其中,作为吸附用风机34,优选使用容易满足占有体积和送风量的条件的离心风机。吸附用风机34具备吸附后空气用管道34e。吸附用风机34从吸附前空气进口52吸取吸附前空气,并输送吸附前空气以使其在水分吸附区域AR1内经过吸附转轮32。经过了吸附转轮32的空气被吸附转轮32夺取水分而成为吸附后空气。

在吸附转轮32的背面32b侧配置有吸附后空气用管道34e。并且,在正视图中,吸附后空气用管道34e以覆盖水分吸附区域AR1和吸附用风机34的喇叭口34g的吸气圆孔34f的方式而配置。吸附后空气从吸附后空气用管道34e通过吸附用风机34的喇叭口34g的吸气圆孔34f而被吸进吸附用风机34,从吸附用风机排风口56排出。

(3-1-5)再生用风机35

在此,示出了使用涡轮风机作为再生用风机35的例子,但能够用于再生用风机35的风机不限定于涡轮风机。其中,作为再生用风机35,优选使用容易满足占有体积和送风量的条件的离心风机。再生用风机35具备再生后空气用管道35e。再生用风机35从再生前空气进口54吸取再生前空气,并输送再生前空气以使其在水分脱离区域AR2内经过吸附转轮32。经过了吸附转轮32的空气被吸附转轮32提供了水分而成为再生后空气。再生前空气在经过吸附转轮32之前被再生用换热器31加热。

在吸附转轮32的表面32a侧配置有再生后空气用管道35e。在正视图中,再生后空气用管道35e以覆盖水分脱离区域AR2及再生用风机35的吸气口35f的方式配置。再生后空气从再生后空气用管道35e通过再生用风机35的吸气口35f而被吸进再生用风机35,通过加湿软管36而被排入室内机4的内部。

更详细而言,图6及图7所示的气流AF1示出了从再生前空气进口54吸取,并到达位于清洗区域AR2a的吸附转轮32的背面32b的再生前空气的流股。气流AF2示出经过了清洗区域AR2a的再生前空气从表面32a至第一换热部311的流股。气流AF3示出经过了第一换热部311的再生前空气从第一换热部311至第一脱离区域AR2b的吸附转轮32的表面32a的流股。气流AF4示出经过了第一脱离区域AR2b的再生后空气从吸附转轮32的背面32b至第二换热部312的流股。气流AF5示出经过了第二换热部312的再生后空气从第二换热部312至吸附转轮32的背面32b的流股。气流AF6示出经过了第二脱离区域AR2c的再生后空气从吸附转轮32的表面32a开始的流股。气流AF6被从壳体50的再生后空气出口55排出。

如图1所示,从压缩机21所喷出的制冷剂被提供给第一换热部311,而经过了第一换热部311的制冷剂被提供给第二换热部312。图8的莫里尔图中示出了制冷剂回路10的蒸汽压缩式制冷循环的概要。图8中,点A与第一换热部311的进口的制冷剂的状态相对应。点B与第一换热部311的出口的制冷剂的状态相对应,换而言之,与第二换热部312的进口的制冷剂的状态相对应。点C与第二换热部312的出口的制冷剂的状态相对应。第一换热部311的进口的制冷剂为高温高压的气体制冷剂,而第二换热部312的进口及出口的制冷剂为气液两相状态。这样一来,流经第二换热部312的制冷剂不会成为过冷状态,因此,被换热的制冷剂能够保持高温的状态。例如,在室外空气(气流AF1)的温度为5℃~10℃的情况下,再生用换热器31能够使经过了第一换热部311的再生前空气(气流AF3)的温度为60℃左右,在经过了位于第一脱离区域AR2b的吸附转轮32的再生后空气(气流AF4)的温度达到30℃左右的情况下,能够使经过了第二换热部312的再生后空气(气流AF5)的温度为50℃左右。

在加湿单元30中,配置第一换热部311及第二换热部312,以使经过第二换热部312之后再在第二脱离区域AR2c内经过吸附转轮32的空气流(参见气流AF5、AF6)相对于为了吸附水分而经过吸附转轮32的空气流成为逆流。即,在水分吸附区域AR1内,空气流从壳体50的正面50a向着背面50b而经过吸附转轮32,但在第二脱离区域AR2c内,则相反,空气流从壳体50的背面50b向着正面50a而经过吸附转轮32。

(3-1-6)水分脱离区域AR2中的水分的脱离

关于加湿单元30中的水分的脱离,使用图9所示的焓湿图来进行说明。图9中,点P1与在清洗区域AR2a内经过了吸附转轮32的空气相对应。点P2与经过了第一换热部311的空气相对应。点P3与在第一脱离区域AR2b内经过了吸附转轮32的空气相对应。点P4与经过了第二换热部312的空气相对应。点P5与在第二脱离区域AR2c内经过了吸附转轮32的空气相对应。

从再生前空气进口54所吸取的空气在清洗区域AR2a内经过吸附转轮32,其中水分稍微被吸附转轮32所吸附,从而冷却吸附转轮32。因此,与从再生前空气进口54所吸取的空气相比,点P1的空气处于温度稍微变高且绝对湿度稍微降低的状态(图6的气流AF2的状态)。接着,与点P1的空气相比,经过了第一换热部311的点P2的空气处于绝对湿度不变,仅温度升高至例如60℃的状态(图6的气流AF3的状态)。

并且,点P3的空气在第一脱离区域AR2b内经过吸附转轮32,从而被吸附转轮32赋予水分并被吸附转轮32冷却,与点P2的空气相比,点P3的空气处于绝对湿度升高且温度降低至例如30℃的状态(图6的气流AF4的状态)。接着,与点P3的空气相比,经过了第二换热部312的点P4的空气处于绝对湿度不变,仅温度升高至例如50℃的状态(图6的气流AF5的状态)。点P5的空气在第二脱离区域AR2c内经过吸附转轮32,从而被吸附转轮32赋予水分并被吸附转轮32冷却,与点P4的空气相比,点P5的空气处于绝对湿度升高且温度降低的状态(图6的气流AF5的状态)。

如上所述,经过了水分脱离区域AR2的空气在从点P2的空气的状态变为点P3的空气的状态的阶段被加湿,并在从点P4的空气的状态变为点P5的空气的状态的阶段被加湿,共加湿两次。因此,即使在再生用换热器31中一次从制冷剂提供给空气的热量较少,从而难以提高与制冷剂进行一次换热后的空气的温度的情况下,加湿单元30也能够使吸附转轮32中脱离出充足的水分。

另外,在加湿单元30中,吸附转轮32包含有具有进行吸附和脱离的功能的高分子吸附剂,由此,优选设置在第一换热部311中进行换热后的空气的温度低于100℃。在使用图9的说明中,示出了在第一换热部311中进行换热后的空气的温度被控制在60℃左右的例子。吸附转轮32中所含的高分子吸附剂的耐热性与由使用沸石等的陶瓷所构成的吸附剂相比差一些,但通过控制第一换热部311中换热后的空气的温度低于100℃,能够抑制高分子吸附剂的劣化,从而抑制吸附转轮32的吸附功能的降低。

(4)特征

(4-1)

加湿单元30为实施方式的调湿单元的一例,可以认为,其具备图10中概念性示出的构成。即,加湿单元30具备壳体50、吸附器400及加热装置500。壳体50具有作为吸取空气的空气进口的再生前空气进口54、作为排出空气的空气出口的再生后空气出口55、第一脱离区域AR2b及第二脱离区域AR2c。壳体50被构成为,从再生前空气进口54所吸取的空气依次通过第一脱离区域AR2b和第二脱离区域AR2c并从再生后空气出口55排出。图10中,粗箭头AF表示空气的流动。

吸附器400具有吸附剂,该吸附剂能够吸附空气中的水分并相对于温度比吸附了水分时的温度更高的空气脱离水分。作为吸附剂,例如,具有高分子吸附剂及陶瓷制造的吸附剂。在陶瓷制造的吸附剂中,例如,具有沸石。吸附转轮32为吸附器400的一例。

吸附器(400)被构成为,使吸附剂中的吸附了空气中的水分的部位相对地移动至第一脱离区域AR2b及第二脱离区域AR2c。图10中,箭头Ah1表示使吸附器400的吸附剂中的吸附了水分的部位移动至第一脱离区域AR2b的情况。另外,箭头Ah2表示使吸附器400的吸附剂中的吸附了水分的部位移动至第二脱离区域AR2c的情况。加热装置500具有第一加热部510及第二加热部520,该第一加热部510加热经过第一脱离区域AR2b之前的空气;第二加热部520加热经过第二脱离区域AR2c之前的空气。第一加热部510为例如再生用换热器31的第一换热部311,但也可以使用电加热器来代替再生用换热器31的第一换热部311。另外,第二加热部520为例如再生用换热器31的第二换热部312,但也可以使用电加热器来代替再生用换热器31的第二换热部312。

图10中,黑圈Wa1表示在第一脱离区域AR2b内从吸附器400中所脱离的水分,黑圈Wa2表示在第二脱离区域AR2c内从吸附器400中所脱离的水分。在第二脱离区域AR2c中,黑圈Wa1、Wa2混合存在,这表示在第二脱离区域AR2c内所脱离的水分加入在第一脱离区域AR2b内所脱离的水分。其结果,从再生后空气出口55所排出的空气被在第一脱离区域AR2b内所脱离的水分和在第二脱离区域AR2c内所脱离的水分充分地加湿。通过在第一脱离区域AR2b内使水分脱离,箭头AF所示的空气流中的第一脱离区域AR2b的下游的空气的温度降低。但是,第一脱离区域AR2b的下游的空气的温度通常高于再生前空气进口54的空气的温度,通过第二加热部520加热空气时的能量消耗较小。这样一来,将在第一脱离区域AR2b已经用于水分的脱离的空气再在第二脱离区域AR2c内用于水分的脱离,由此能够抑制能量消耗。

(4-2)

实施方式的加湿单元30为调湿单元的一例。在加湿单元30中,通过转轮用马达33而旋转的吸附转轮32为吸附器。吸附转轮32使在水分吸附区域AR1内吸附了空气中的水分的部位移动至水分脱离区域AR2。吸附转轮32对于流至水分脱离区域AR2的加热后的空气脱离所吸附的水分。因此,作为加热装置的再生用换热器31进行由作为热源部的室外机2所提供的制冷剂和空气的换热,从而加热经过水分脱离区域AR2之前的空气。如图6所述,吸附转轮32被构成为,能够相对经过水分脱离区域AR2中的彼此不同的第一脱离区域AR2b和第二脱离区域AR2c的空气脱离水分。再生用换热器31所具有的第一换热部311为第一加热部,在经过第一脱离区域AR2b之前的空气和制冷剂之间进行换热。另外,再生用换热器31所具有的第二换热部312为第二加热部,在经过了第一换热部311及第一脱离区域AR2b且经过第二脱离区域AR2c之前的空气和制冷剂之间进行换热。

在具有上述构成的加湿单元30中,通过被第一换热部311加热后的空气在第一脱离区域AR2b内脱离水分。并且,在第二换热部312中,经过了第一换热部311及第一脱离区域AR2b之后的空气再次被换热。其结果,如图9所述,作为加湿单元30,经过第二脱离区域AR2c的空气被再生用换热器31加热两次,因此,即使在第二脱离区域AR2c内也能够使水分脱离,从而能够在第一脱离区域AR2b及第二脱离区域AR2c内从吸附转轮32中充分地脱离水分。

(4-3)

在上述的加湿单元30中,第一换热部311和第二换热部312夹着吸附转轮32而配置。加湿单元30构成为使气流弯曲,以使经过了第一换热部311及第一脱离区域AR2b的空气再经过第二换热部312,并被配置为使第一换热部311和第二换热部312两者与吸附转轮32相对,简化加湿单元30的结构,防止加湿单元30大型化。

(4-4)

在上述的加湿单元30中,经过水分脱离区域AR2的第二脱离区域AR2c的空气流在水分吸附区域AR1内相对于为了吸附水分而经过吸附转轮32的空气流成为逆流,由此,容易在第二脱离区域AR2c内使水分脱离,因此容易增加加湿量。

(4-5)

如图1所示,制冷剂从第一换热部311流向第二换热部312,如图6所示,第一换热部311被配置为位于比第二换热部312更靠近吸附转轮32的旋转方向(CCW)的后侧处。通过如上构成加湿单元30,制冷剂从第一换热部311流向第二换热部312,因此,在利用经过了第二换热部312的空气被脱离之后,再利用经过了第一换热部311的空气进行水分的脱离,其中,所述第二换热部312从制冷剂提供给空气的热量较少,从而难以提高换热后的空气的温度;第一换热部311的热量较多,容易提高换热后的空气的温度。其结果,加湿单元30能够通过比经过第二换热部312之后的空气温度更高的、经过第一换热部311之后的空气来使未被经过第二换热部312之后的空气脱离的水分脱离,如图9所述,能够增加加湿量。

(4-6)

如图8所述,点A所示的过热区的制冷剂从第一换热部311的进口流入,由此,靠近第一换热部311的进口的部分至少有过热区的制冷剂流经。另外,点B所示的气液两相区的制冷剂从第二换热部312的进口流入,点C所示的气液两相区的制冷剂从出口流出,由此,气液两相区的制冷剂流经整个第二换热部312。在这样所构成的加湿单元30中,容易使经过第一换热部311的空气的温度高于经过了第二换热部312的空气的温度,从而容易利用经过第一换热部之后的空气使未被经过第二换热部312之后的空气所脱离的水分脱离。

(4-7)

由于上述的加湿单元30的吸附转轮32包含高分子吸附剂,因此其被构成为,以使换热后的空气的温度低于100℃的方式,在第一换热部311进行换热。通过控制在第一换热部311中换热后的空气的温度低于100℃,抑制高分子吸附剂的劣化,从而抑制吸附转轮32的吸附功能的降低。其结果,能够延长吸附转轮32的使用寿命。

(4-8)

如图6所示,作为吸附器的吸附转轮32具有表面32a和背面32b,该表面32a为靠近作为空气出口的再生后空气出口55的一侧部;该背面32b为靠近作为空气进口的再生前空气进口54的另一侧部。壳体50被构成为,从再生前空气进口54所进入的空气从吸附转轮32的背面32b通向表面32a,经过了表面32a之后被折回的空气从吸附转轮32的表面32a通向背面32b,经过背面32b之后被折回的空气从吸附转轮32的背面32b通向表面32a,经过了表面32a的空气从再生后空气出口55排出。在具有这种构成的加湿单元30(调湿单元的一例)中,从再生前空气进口554流至再生后空气出口55的空气流被折回两次(从气流AF2向气流AF3的折回及从气流AF4向气流AF5的折回),从而以S字形经过吸附转轮32,因此,容易精简吸附转轮32周围的空气的路径。

(4-9)

如图6所示,作为第一加热部的第一换热部311和第二加热部夹着吸附器而配置于吸附转轮32的两侧。并且,按照第一换热部311、作为一侧部的吸附转轮32的表面32a、作为另一侧部的吸附转轮32的背面32b、及第二换热部312的顺序并排配置。在这样配置的加湿单元30(调湿单元的一例)中,相对于以S字形经过吸附转轮32的空气流,第一换热部311和第二换热部312夹着吸附转轮32而配置,因此,容易精简吸附转轮32周围的空气的路径及作为加热装置的再生用换热器31。

(4-10)

在作为上述调湿单元的加湿单元30中,在第二脱离区域AR2c内经过吸附转轮32的吸附剂的空气流相对于在水分吸附区域AR1内为了吸附水分而经过吸附转轮32的吸附剂的空气流成为逆流,由此,容易在第二脱离区域AR2c内使水分脱离,容易增加加湿量。需要说明的是,互为逆流的气流例如为图6中的气流AF5、AF6、及在水分吸附区域AR1内从吸附转轮32的表面32a通向背面32b的气流。

(5)变形例

(5-1)变形例1A

关于上述实施方式的加湿单元30,作为装配于空调机组1而进行室内ID的加湿的调湿单元的一例进行了说明。也能够通过将与该加湿单元30相同的单元配置于室内ID,从而将再生后空气排出至室外而用作除湿单元。

图11中示出了安装有除湿单元30A的空调机组1。另外,图12中示出了图11所示的除湿单元30A的构成的概念。该除湿单元30A为根据变形例1A的调湿单元的一例。与根据实施方式的加湿单元30相同地,根据变形例1A的除湿单元30A具备再生用换热器31、吸附转轮32、转轮用马达33、吸附用风机34、再生用风机35及壳体50。另外,再生用换热器31具有第一换热部311和第二换热部312。但是,根据变形例1A的除湿单元30A具备排气软管37,以代替实施方式的加湿单元30所具备的加湿软管36。除排气软管37以外的构成,变形例1A的除湿单元30A和实施方式的加湿单元30相同,故不予赘述。

图13中示出了室内ID安装有除湿单元30A的壳体50的状态。排气软管37从除湿单元30A起通过通孔101而延伸至室外OD。通过通孔101而从室外机2配置于室内ID的制冷剂连通管6与除湿单元30A的配管连接部31a连接,通过通孔101而从室外机2配置于室内ID的制冷剂连通管5与室内机4(连接管72)连接。室内机4(连接管71)和除湿单元30A的配管连接部31b通过室内ID所配管的制冷剂连通管6而连接。除湿单元30A安装于例如与室内机4不同的房间,例如,配置于干燥室。

除湿单元30A进行除湿时,吸附前空气被吸附用风机34从室内ID通过吸附前空气进口52吸取并送至吸附转轮32。并且,被吸附转轮32夺取水分而干燥后的吸附后空气被吸附用风机34从吸附用风机排风口56排至室内ID。另外,再生前空气被再生用风机35从室内ID通过再生前空气进口54吸取并送至吸附转轮32。在吸附转轮32中被提供了水分的再生后空气被再生用风机35通过排气软管37而排至室外OD。

在上述变形例1A中,使用图11,对并用室内机4和除湿单元30A的情况进行了说明,但除室内机4以外,还能够直接连接除湿单元30A和室外机2。在该情况下,例如,图11的除湿单元30A的配管连接部31b直接与室外机2的截止阀25连接。

(5-2)变形例1B

在实施方式中,对设置于室外OD的加湿单元30进行了说明。也能够通过设置切换吸附用风机34及再生用风机35的吸排气的阻尼器而构成兼备加湿功能和除湿功能的除加湿单元。

图14中示出了兼备加湿功能和除湿功能的调湿单元30B。相对于加湿单元30的构成,调湿单元30B进一步具备四个阻尼器66~69。阻尼器66、67进行切换,以从室内ID吸取吸附前空气和再生前空气中的一者,并从室外OD吸取另一者。阻尼器68、69进行切换,以将由吸附用风机34排出的吸附后空气和由再生用风机35排出的再生后空气中的一者排至室内ID,并将另一者排至室外OD。

当阻尼器66、67变为如图14的实线所示的状态时,吸附前空气被吸附用风机34从室外OD吸取并送至吸附转轮32,再生前空气被再生用风机35通过供气软管38从室内ID吸取并送至吸附转轮32。当阻尼器68、69变为如图14的实线所示的状态时,吸附后空气被吸附用风机34排出至室外OD,再生后空气被再生用风机35通过调湿软管36A而排出至室内ID,从而进行室内ID的加湿。

与此相对,当阻尼器66、67变为如图14的虚线所示的状态时,吸附前空气被吸附用风机34通过供气软管38从室内ID吸取并送至吸附转轮32,再生前空气被再生用风机35从室外OD吸取并送至吸附转轮32。当阻尼器68、69变为如图14的虚线所示的状态时,吸附后空气被吸附用风机34通过调湿软管36A排至室内ID,再生后空气被再生用风机35排至室外OD,从而进行室内ID的除湿。需要说明的是,阻尼器66~69可以由挡板构成,也可以设于壳体的外部。

另外,也能够将调湿单元30B设于室内ID,从而构成为兼备加湿和除湿的功能。

(5-3)变形例1C

在上述实施方式中,以在水分吸附区域AR1内使经过吸附转轮32的空气流和经过第二脱离区域AR2c的空气流形成逆流的方式,配置了第一换热部311及第二换热部312,但也可以在水分吸附区域AR1内使经过吸附转轮32的空气流和经过第二脱离区域AR2c的空气流沿相同的方向流动的方式,配置第一换热部311及第二换热部312。

上面,对本公开的实施方式进行了说明,但可以理解,可以不脱离权利要求中所记载的本公开的主旨及范围而进行各种形式及详细内容的变更。

符号说明

1 空调机组

2 室外机

4 室内机

30 加湿单元(调湿单元的例子)

30A 除湿单元(调湿单元的例子)

30B 调湿单元

31 再生用换热器

311 第一换热部

312 第二换热部

32 吸附转轮

34 吸附用风机

35 再生用风机

50 壳体

54 再生前空气进口

55 再生后空气出口

400 吸附器

500 加热装置

510 第一加热部

520 第二加热部

AR2a 清洗区域

AR2b 第一脱离区域

AR2c 第二脱离区域

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2007-327712号公报

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