一种电渗透制冷除湿换热器

摘要

本发明属于空调技术领域，具体涉及一种电渗透制冷除湿换热器，其包括边框、制冷剂管道、排水管、以及除湿翅片和换热翅片，除湿翅片由两片板状的吸湿材料并排构成，其外侧表面和内侧表面分别平行布置有正极材料和负极材料，所述正极材料和负极材料分别通过正负极引线和正负极接线与专用电源连接实现电渗透除湿，两片吸湿材料之间还留有排水腔，排水腔底部的引水管将排水腔中的水分汇集到排水管中排出；每块换热翅片上设置制冷剂管道。本发明的电渗透制冷除湿换热器能够实现空调装置温度和湿度的独立控制，实现了吸湿材料的再生，还具有除湿换热效率高的特点，此外，还能提高居住空间的舒适性，具有安全、有效、节能、环保等优点。

权利要求

1.一种电渗透制冷除湿换热器，其特征在于，其包括边框(8)、制冷剂管道(6)、设置在边框(8)底部的排水管(7)、以及设置在边框(8)内部的若干块除湿翅片(1)和换热翅片(2)；

其中，每块所述除湿翅片(1)由两片板状的吸湿材料(11)并排构成，所述两片吸湿材料(11)外侧表面均平行布置有正极材料(12)，两片吸湿材料(11)的内侧表面平行布置有负极材料(13)，所述正极材料(12)和负极材料(13)分别通过正极引线(14)和负极引线(15)引出后与正极接线(3)和负极接线(4)并联，所述正极接线(3)和负极接线(4)与专用电源(5)连接实现电渗透除湿，所述两片吸湿材料(11)之间还留有排水腔(17)，所述吸湿材料(11)用于吸收水分，该水分在正极材料(12)和负极材料(13)间产生的电场作用下从吸湿材料(11)的外侧迁移至内侧并积累在所述排水腔(17)中，每块除湿翅片(1)的排水腔(17)底部的引水管(16)将排水腔中的水分汇集到所述排水管(7)排出；

所述除湿翅片(1)和换热翅片(2)在边框(8)内部竖直平行排列，所述除湿翅片(1)和换热翅片(2)排成一列且交替设置，所述除湿翅片(1)和换热翅片(2)上均设置有供制冷剂管道(6)穿入的孔洞，所述制冷剂管道(6)依次穿过除湿翅片(1)和换热翅片(2)上的孔洞；或所述除湿翅片(1)和换热翅片(2)分别排成一列平行排列，仅在换热翅片(2)上设置有供制冷剂管道(6)穿入的孔洞，所述制冷剂管道(6)从一列所述换热翅片(2)的孔洞中穿过；所有所述孔洞外侧设置有绝缘衬套(19)，所述除湿翅片(1)与换热翅片(2)的四个角上均设有固定架(18)将其固定在边框(8)上。

2.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述孔洞呈平行阵列排布，且设置在每块除湿翅片(1)或换热翅片(2)的相同位置。

3.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述吸湿材料(11)为硅胶、分子筛、活性氧化铝、吸水树脂或复合吸湿材料，所述换热翅片(2)为铝翅片。

4.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述正极材料(12)为导电材料；所述负极材料(13)为导电耐腐蚀材料。

5.如权利要求4所述的换热器，其特征在于，所述正极材料(12)为钛丝；所述负极材料(13)为铜棒。

6.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述专用电源(5)内部包括AC/DC电源转换模块(51)、功率输出模块(52)、状态检测模块(53)和主控制模块(54)。

7.如权利要求6所述的换热器，其特征在于，所述正极接线(3)和负极接线(4)与专用电源(5)的功率输出模块(52)连接，所述功率输出模块(52)变化脉冲，该变化脉冲的波形由零电平、正脉冲和负脉冲组成。

说明书

一种电渗透制冷除湿换热器

技术领域

[0001] 本发明涉及空调技术领域，更具体地，涉及一种利用吸湿材料和电渗透装置设计的电渗透制冷除湿换热器，其能够实现空调装置温度和湿度的独立控制。

背景技术

[0002] 现有的家居和办公环境使用的空调器，常用的除湿手段有两种，一是运用专门的除湿设备，如转轮除湿机、液体除湿等进行除湿(如专利CN203183895U)，另一种方法是利用表面换热设备进行冷却除湿(如专利CN104089393A)。第一种除湿方式通常在大型系统中运行，需要使用辅助热源对除湿设备再生(如专利CN 102721133A)，但是传统的热源再生方法复杂且庞大，无论是操作还是控制都不方便，不同工作模式间切换不便。对于一般的空调系统，则是将制冷与除湿过程合为一体，通过表冷设备进行降温与冷凝除湿。这就需要将空气温度降低到零点温度以下，使得空气的水蒸气冷凝成液态得以实现除湿过程，由此将造成主机效率下降。同时，还可能造成送风温度过低，使人产生冷感、不舒适，处理完的空气常常还需要再热，冷热抵消，造成能源的浪费。

[0003] 综上所述，本领域需要迫切开发一种换热性能高、综合性能好、结构简单且制造成本低的降温除湿换空调器。

[0004] 由于存在上述缺陷和不足，本领域亟需做出进一步的完善和改进，设开发一种降温除湿换空调器，使其换热性能高、综合性能好、结构简单且制造成本低的优点，以便现代家居生活的需要。

发明内容

[0005] 针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种电渗透制冷除湿换热器，提出的换热器能够除湿降温同时进行，相比传统降温除湿换热器而言热效率更高；提出的降温除湿换热器不需要高温再生，而是使用电渗透装置实现吸湿材料的再生。解决了传统除湿换热器吸湿材料再生困难且复杂，传统降温除湿机组效率不高，浪费能源等技术问题。既能提高居住空间的舒适性，并具有安全、有效、节能、环保等优点。

[0006] 为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种电渗透制冷除湿换热器，其特征在于，其包括边框、制冷剂管道、设置在边框底部的排水管、以及设置在边框内部的若干块除湿翅片和换热翅片；

[0007] 其中，每块所述除湿翅片由两片板状的吸湿材料并排构成，所述两片吸湿材料外侧表面均平行布置有正极材料，两片吸湿材料的内侧表面平行布置有负极材料，所述正极材料和负极材料分别通过正极引线和负极引线引出后与正极接线和负极接线并联，所述正极接线和负极接线与专用电源连接实现电渗透除湿，所述两片吸湿材料之间还留有排水腔，每块除湿翅片的排水腔底部的引水管将排水腔中的水分汇集到所述排水管排出；

[0008] 所述除湿翅片和换热翅片在边框内部竖直平行排列，所述除湿翅片和换热翅片排成一列且交替设置，或所述除湿翅片和换热翅片分别排成一列平行排列，所述制冷剂管道从所述换热翅片所在的一列中穿过。

[0009] 进一步优选地，所述除湿翅片和换热翅片排成一列且交替设置时，所述除湿翅片和换热翅片上均设置有供制冷剂管道穿入的孔洞；所述除湿翅片和换热翅片分别排成一列平行排列时，仅在换热翅片上设置有有供制冷剂管道穿入的孔洞。根据实际使用需要，采用交替排列或分列排列的除湿翅片和换热翅片，以满足不同的使用环境。

[0010] 优选地，所述孔洞呈平行阵列排布，且设置在每块除湿翅片或换热翅片的相同位置。将孔洞平行设置在每块除湿翅片或换热翅片的相同位置，能够方便制冷剂管道的穿入。

[0011] 优选地，所述吸湿材料为硅胶、分子筛、活性氧化铝、吸水树脂或复合吸湿材料，所述换热翅片为铝翅片。较多的比较试验表明，硅胶、分子筛、活性氧化铝、吸水树脂和复合吸湿材料等，都具有良好的吸湿能力，能够快速地吸附空气中的水分，以便后续电渗透除湿。而铝翅片具有换热迅速、轻质价廉等优点，十分适用于作为换热翅片。

[0012] 优选地，所述正极材料为导电材料；所述负极材料为导电耐腐蚀材料。

[0013] 优选地，所述正极材料为钛丝；所述负极材料为铜棒。

[0014] 较多的比较试验表明，采用上述材料作为正负极材料，不仅能够提高电渗透的效率，进而提高除湿效果，还能够延长换热器的使用寿命。

[0015] 优选地，所述专用电源包括AC/DC电源转换模块、功率输出模块、状态检测模块和主控制模块。

[0016] 优选地，所述正极接线和负极接线与专用电源的功率输出模块连接，所述功率输出模块输出变化脉冲，该变化脉冲的波形由零电平、正脉冲和负脉冲组成。通过脉冲的变化，在正脉冲时排水，负脉冲和零电平时缓冲，有效地实现电渗透除湿，保证除湿过程的顺利进行。

[0017] 优选地，所述孔洞外侧设置有绝缘衬套，所述除湿翅片和换热翅片的四个角上均有固定架将其固定在边框上。

[0018] 按照本发明的另一方面，提供了一种家用室内降温除湿换热柜机，其特征在于，其包括柜体，柜体上方设置有出风口，在柜体下方设置有进风口，柜体下方设置有涡轮风机用于吸入空气，涡轮风机上方设置有如上所述的电渗透制冷除湿换热器，涡轮风机中引入的空气通过风道进入所述电渗透制冷除湿换热器中换热除湿，最后经出风口排出。

[0019] 优选地，所述进风口后侧设置有清洁滤尘网。清洁滤尘网的设置能够吸附吸入空气中的粉尘和PM2.5等杂质，达到到净化空气的效果。

[0020] 优选地，所述电渗透制冷除湿换热器后侧的柜体上还设置有导流板。较多的比较试验表明，设置导流板后能够将涡轮风机引入的空气均匀导入电渗透制冷除湿换热器中，从而提高其除湿换热的效率。

[0021] 总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：

[0022] (1)本发明的电渗透降温除湿换热器，通过设置制冷剂管道、换热翅片和除湿翅片，而采用吸湿材料并在吸湿材料表面设置正负电极，通过电渗透的原理将水分排出，能够实现空调装置温度和湿度的独立控制，使除湿降温同时进行，相比传统降温除湿换热器而言热效率更高；提出的降温除湿换热器不需要高温再生，而是使用电渗透装置实现吸湿材料的再生。解决了传统除湿换热器吸湿材料再生困难且复杂，传统降温除湿机组效率不高，浪费能源等技术问题。既能提高居住空间的舒适性，并具有安全、有效、节能、环保等优点。

[0023] (2)通过除湿翅片与换热翅片交替设置且平行排列，或所述除湿翅片与换热翅片分别列为两排平行排列，能够满足不同的使用环境的需要。而通过吸湿材料、正负极材料和翅片等材质选择，能够提高换热器的降温除湿效果，同时延长其使用寿命。

[0024] (3)专用电源中设置有功率输出模块，功率输出模块输出变化脉冲，该变化脉冲的波形由零电平、正脉冲和负脉冲组成。通过脉冲的变化，在正脉冲时排水，负脉冲和零电平时缓冲，能够有效地实现电渗透除湿，保证除湿过程的顺利进行。

[0025] (4)本发明提供的家用室内降温除湿换热柜机，采用了电渗透降温除湿换热器，具有良好的换热除湿效果，提高使用的舒适性，还具有体积小巧、价格低廉等优点，十分适于家庭使用。

[0026] (5)本发明提出的除湿换热器不仅可以使用在传统的家用空调室内换热器中，同样可以在环境同时需要除湿和降温的换热器中使用。该装置简单小巧，能源消耗小，材料成本低，除湿效果和使用舒适性都很好。

附图说明

[0027] 图1是本发明的一种电渗透制冷除湿换热器结构图；

[0028] 图2是本发明的另一种电渗透制冷除湿换热器结构图；

[0029] 图3是本发明中对应与图1的除湿翅片结构图；

[0030] 图4是本发明中对应与图2的除湿翅片结构图；

[0031] 图5是本发明中专用电源模块的结构示意图；

[0032] 图6是用于本发明的除湿过程系统工作流程图；

[0033] 图7是用于本发明的实施例中的脉冲施加量；

[0034] 图8是本发明用于家用室内柜机的结构图；

[0035] 在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

[0036] 1-除湿翅片，2-换热翅片，3-正极接线，4-负极接线，5-专用电源，6-制冷剂管道，7-排水管，8-边框，11-吸湿材料，12-正极材料，13-负极材料，14-正极引线，15-负极引线，
16-引水管，17-排水腔，18-固定架，19-绝缘衬套，51-AC/DC电源转换模块，52-功率输出模块，53-状态检测模块，54-主控制模块，100-除湿换热器，101-进风口，102-清洁滤尘网，
103-涡轮风机，104-风道，105-导流板，106-出风口，107-底盘。

具体实施方式

[0037] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

[0038] 图1和图2是本发明的两种不同结构的电渗透制冷除湿换热器结构图。如图1和图2所示，该除湿换热器100主要由除湿翅片1、换热翅片2、正极接线3、负极接线4、专用电源5、制冷剂管道6、排水管7和边框8等组成，图1中所示的电渗透制冷除湿换热器，除湿翅片1与换热翅片2交替设置且平行排列，此时除湿翅片1上也设置有供制冷剂管道6穿入的孔洞；如图2所示的另一种电渗透制冷除湿换热器，所述除湿翅片1与换热翅片2分别列为两排平行排列。

[0039] 如图3和图4所示，每块所述除湿翅片1由两片板状的吸湿材料11并排构成，所述两片吸湿材料11外侧表面均平行布置有正极材料12，两片吸湿材料11的内侧表面平行布置有负极材料13，所述正极材料12和负极材料13分别通过正极引线14和负极引线15引出后与正极接线3和负极接线4并联，所述正极接线3和负极接线4与专用电源5连接，所述两片吸湿材料11之间还留有排水腔17，每块除湿翅片1的排水腔17底部的引水管16将排水腔中的水分汇集到所述排水管7排出；所述每块换热翅片2的相同位置均设置有数排平行的孔洞用于穿入制冷剂管道6。制冷系统中的制冷剂流过制冷剂管道6，通过换热翅片2实现制冷剂与气流的换热过程。换热翅片2可以是通常使用的铝翅片。

[0040] 吸湿材料11是用安全环保的吸湿材料制成板状，优选地，吸湿材料可以选择吸湿性能好，环保无污染的硅胶或者复合吸湿材料，也可以选用其它的合适材料如：分子筛、活性氧化铝、吸水树脂和复合干燥剂等。正极材料12是一种特殊的导电材料，材料要能够促进液态水的电解，又能耐腐蚀。优选地，采用钛丝，平行布置，安装在吸湿材料11内部偏外侧，外部留有正极引线14。负极材料13是一种导电耐腐蚀材料，优选铜棒，铜棒平行布置在吸湿材料11内部偏内侧，外部留有负极引线15。正极引线14和负极引线15分别通过正极接线3和负极接线4并联，然后再与专用电源5的功率输出模块52连接。除湿翅片1由固定架18定位，中间留有排水腔17，用于储存从外侧迁移到内测的水分。排水腔17中积累的水分通过引水管16与排水管7排出除湿换热器。

[0041] 如图5所示，专用电源5由AC/DC电源转换模块51、功率输出模块52、状态检测模块53、主控制模块54等组成。

[0042] AC/DC电源转换模块51将市电AC220V转换为5V低电压和36～40V的直流功率电压。功率输出模块52受主控制模块54控制，在除湿翅片上的正级材料12和负极材料13上产生如图7所示优选地的变化脉冲。脉冲波形由零电平、正脉冲和负脉冲组成。其中，负脉冲和零电平起缓冲作用，时间短。正脉冲起排水作用，时间相对较长。优选地，开始时刻电源可以输出恒定电压为36V，工作时间大致为9s，然后改变电压极性，将原来的正极变为负极，负极变为正极，工作时间大概为0.3s；然后断电输出0V，持续时间大概0.7s。周期T在10s左右。状态检测模块53用于采集工作电流、温度和相对湿度等参数，用于给主控制模块54提供信息。主控制模块54可以带有微处理器、按键、显示和远程监控等功能，可用于接收和显示信息，并向各部分发出控制指令。

[0043] 具体地，本发明的电渗透制冷除湿换热器的工作原理如下：

[0044] 本发明提出的除湿换热器100有两种结构，分别如图1和图2所示。空气流经如图3所示的除湿换热器100时，其中夹带的水分被吸湿材料11吸收。然后，空气在流经换热翅片2实现降温处理过程。最后，被降温除湿的空气通过出风口107定向的喷入室内。室内空气如此不断地被除湿和降温，直到当状态检测模块53检测到室内空气的湿度与温度达到设定值时，即关闭相应的处理程序。空气流经如图4所示的除湿换热器100时，空气同时实现降温与除湿过程。

[0045] 当然，除湿与降温程序可以单独执行，又可以同时起停。

[0046] 前面已经提到，空气中的水分被吸湿材料11吸收，然后被正极材料12电解，被电解的水分在正极材料12和负极材料13产生的电场中迁移。水分不断地在除湿翅片1中的排水腔17中积累，然后水分通过引水管16和排水管7排向室外。如此完成吸湿材料的再生，实现了空气降温除湿过程。

[0047] 如图3所示是系统工作流程图。当打开装置电源开始工作，整个装置恒压启动，优选电压为安全电压36V，此电压作用在室内的正极材料12和室外的负极材料13上，此时在墙内内部形成从正极材料12指向负极材料13的电场。如图1所示，水分向负极材料13的方向发生定向移动。到达一定时间后，改变正负电极材料极性，此过程作用时间短，目的是提高电渗透效率。极性转换完成后开始间歇工作，此时输出零电平。如此作用一段时间，水分最终由室内迁移到室外，达到室内除湿的效果。

[0048] 本发明还提供了一种家用室内降温除湿换热柜机，如图8所示是本发明家用室内降温除湿换热柜机的示例简图，其包括柜体，柜体上方设置有出风口106，在柜体下方设置有进风口101，柜体下方设置有涡轮风机103用于吸入空气，涡轮风机103上方设置有如上所述的电渗透制冷除湿换热器100，涡轮风机103中引入的空气通过风道104进入所述电渗透制冷除湿换热器100中换热除湿，最后经出风口106排出。所述进风口101后侧设置有清洁滤尘网102。所述电渗透制冷除湿换热器100后侧的柜体上还设置有导流板105。

[0049] 当我们通过控制面板同时开启除湿和降温操作，室内的空气依靠如图8所示的涡轮风机103提供动力，通过进风口101进入室内柜机。空气首先经过清洁滤尘网102，除去空气中夹带的灰尘颗粒或者PM2.5等污染物，过滤之后的空气通过风道104，经导流板105调整风向之后进入本发明提出的除湿换热器100。

[0050] 本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。