CN102331160A - 热泵工业烘干机 - Google Patents

Abstract

本发明属于干燥设备技术领域，涉及一种热泵工业烘干机。它解决了现有技术设计不够合理等技术问题。包括箱体，箱体的上部设有密封的烘干室，烘干室内设有呈圆筒状的滚筒，滚筒与滚筒驱动机构相连接，烘干室内设有位于滚筒上方且温度高于烘干室内气温的冷凝器，冷凝器的一侧设有能对冷凝器降温并将热风吹送至滚筒内被加热烘干物体上的循环风机；冷凝器的下方设有温度低于烘干室内气温的除湿器，除湿器下方设有集水机构；所述的箱体的下部设有与冷凝器和除湿器相连的热泵系统。其优点在于：易于安装、使用方便、节能、快速干燥，非传统的蒸汽加热或者电热烘干方式，使用过程不易受环境湿度的影响，处理过程中水蒸汽变成冷凝水排放。

Description

热泵工业烘干机

技术领域

本发明属于干燥设备技术领域，涉及烘干机，尤其涉及一种热泵工业烘干机。

背景技术

现有的烘干机热源主要有两种类型：即蒸气加热方式和电加热方式。由于环评要求限制，一般城市不允许使用燃煤锅炉，因而蒸汽来源有限，所以许多使用蒸汽做热源的烘干机用户往往靠近热电厂、化工厂这些有富余蒸汽的地方，而这些地方离城区相对偏远，因而使用环境大受限制。电加热方式应用没有多大限制，但是电加热的最大缺点就是成本太高，普通50Kg的烘干机电加热功率在20KW以上，一个小时的耗电就需要20度，况且工业用电价格较高，一年下来的累计费用也相当惊人。以上两种方式在目前广泛应该的烘干机中大都采用顶部放置加热装置，由下部的风机吸风，热风贯穿被加热物品，再排出机外。其中的废热没有得到回收，造成浪费，而且使用效果易受环境的湿度影响。

为此，人们进行了长期的探索，提出了各种各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种热泵除湿烘干机[申请号：CN200920237134.X]，其主要由热泵蒸发器、节流装置、冷凝器、除湿蒸发器、压缩机、气液分离器构成，上述装置顺序连接，其中节流装置和气液分离器通过电磁阀与热泵蒸发器连接，热泵蒸发器和冷凝器都连接有风机，其特征是：在系统中还装设有热管，热管吸热端设于除湿蒸发器处，热管放热端设于冷凝器处该方案不但设有热泵除湿系统，还通过热管的吸热端吸热和放热端放热，增加了干燥的过程，大大提高了热泵除湿机的工作效率。还有人发明了一种热泵烘干机[申请号：CN200920260537.6]，包括：一压缩机及连接在所述压缩机上的一高压开关；一转换阀，所述转换阀连接到所述压缩机；一冷凝器及一内循环风机，所述冷凝器连接到所述转换阀，所述内循环风机对应所述冷凝器；一过滤器，所述过滤器连接于所述冷凝器；一节流装置，所述节流装置连接到所述过滤器；一蒸发器及一外循环风机，所述蒸发器连接到所述节流装置，所述外循环风机对应所述蒸发器；及一气液分离器及一低压开关，所述气液分离器通过所述低压开关连接到所述转换阀，并与所述压缩机形成回路。上述方案虽然在一定程度上提高了性能，但是仍然存在着工作性能不够稳定，能源利用率不高，使用成本较高等技术问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，结构简单，使用过程不易受环境湿度影响，易于安装，使用方便、节能的热泵工业烘干机。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本热泵工业烘干机，包括箱体，在箱体的上部设有密封的烘干室，其特征在于，所述的烘干室内设有呈圆筒状的滚筒，所述的滚筒与滚筒驱动机构相连接，所述的烘干室内设有位于滚筒上方且温度高于烘干室内气温的冷凝器，在冷凝器的一侧设有能对冷凝器降温并将热风吹送至滚筒内被加热烘干物体上的循环风机；所述的冷凝器的下方设有温度低于烘干室内气温的除湿器，所述的除湿器下方设有集水机构；所述的箱体的下部设有与冷凝器和除湿器相连的热泵系统。除烘干功能外，还可配置紫外灯、臭氧发生器等灭菌装置，机器可以根据需要设计成不同功率大小和外观，实现不同需求。

在上述的热泵工业烘干机中，所述的热泵系统包括压缩机、蒸发器、散热风机和控制电路，所述的压缩机的排气管路、压缩机的吸气管路、冷凝器和蒸发器分别与四通阀的四个接口相连，所述的蒸发器分别与除湿器和冷凝器相连，所述的控制电路与四通阀相连接。

在上述的热泵工业烘干机中，所述的压缩机的排气管路上设有与控制电路相连的高压传感器、高压开关和排气温度传感器；所述的压缩机的吸气管路上设有与控制电路相连的吸气温度传感器、低压传感器和气液分离器。

所述的冷凝器和蒸发器之间设有两个并联设置的电子膨胀阀，即第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀，所述的除湿器连接在第一电子膨胀阀所在的支路上，所述的第二电子膨胀阀与控制电路相连。

在上述的热泵工业烘干机中，所述的烘干室内设有与控制电路相连的烘干温度传感器和烘干湿度传感器，所述的箱体外侧设有与控制电路相连的箱外温度传感器。

在上述的热泵工业烘干机中，所述的集水机构包括设于除湿器下方的集水盘，在集水盘上连接有排水管，所述的排水管的下端穿出烘干室。

在上述的热泵工业烘干机中，所述的滚筒上分布有若干通气孔，在滚筒的外侧设有轴向延伸的毛刷。

在上述的热泵工业烘干机中，所述的滚筒外围设有弧形的过滤网，所述的毛刷在滚筒带动下经过所述的过滤网时能与过滤网相接触；所述的过滤网的下端与集水盘相连；所述的过滤网的上端紧邻于所述冷凝器。

在上述的热泵工业烘干机中，所述的箱体内设有至少一个滚轮座，所述的滚轮座上装有能与滚筒接触的滚轮。

在上述的热泵工业烘干机中，所述的集水盘的下方设有绒毛收集盒。

与现有的技术相比，本热泵工业烘干机的优点在于：易于安装、使用方便、节能、快速干燥，非传统的蒸汽加热或者电热烘干方式，使用过程不易受环境湿度的影响，处理过程中水蒸汽变成冷凝水排放。可广泛用于衣物、皮革、果蔬、食品等干燥环节，也可广泛用于水洗厂、服装厂、皮革厂、宾馆、医院、部队、煤矿、学校等需要对纺织品集中清洗烘干的行业。

附图说明

图1是本发明提供的结构示意图。

图2是本发明提供的烘干室气流方向图。

图3是本发明提供的系统原理图。

图4是本发明提供的加热时工作状态图。

图5是本发明提供的除湿时工作状态图。

图6是本发明提供的降温时工作状态图。

图中，箱体1、烘干室10、滚筒2、冷凝器3、循环风机4、除湿器5、压缩机6、蒸发器7、散热风机8、四通阀9、高压传感器11、高压开关12、排气温度传感器13、吸气温度传感器14、低压传感器15、气液分离器16、第一电子膨胀阀17A、第二电子膨胀阀17B、烘干温度传感器18、烘干湿度传感器19、箱外温度传感器20、集水盘21、排水管22、毛刷23、过滤网24、滚轮座25、滚轮26、绒毛收集盒27、除湿温度传感器28。

具体实施方式

如图1、2和3所示，本热泵工业烘干机包括箱体1，在箱体1的上部设有密封的烘干室10。烘干室10内设有呈圆筒状的滚筒2，滚筒2与滚筒驱动机构相连接。烘干室10内设有位于滚筒2上方且温度高于烘干室10内气温的冷凝器3，在冷凝器3的一侧设有能对冷凝器3降温并将热风吹送至滚筒2内被加热烘干物体上的循环风机4。冷凝器3的下方设有温度低于烘干室10内气温的除湿器5，除湿器5下方设有集水机构。箱体1的下部设有与冷凝器3和除湿器5相连的热泵系统。如图2所述，箱体1上部设置有冷凝器3和向下吹风的循环风机4，冷凝器3温度比烘干室10内部空气温度高，循环风机4提供循环风对冷凝器3降温，再由循环风机4将热风吹送至烘干室10的被加热烘干的物体上。

热泵系统包括压缩机6、蒸发器7、散热风机8和控制电路。压缩机6的排气管路、压缩机6的吸气管路、冷凝器3和蒸发器7分别与四通阀9的四个接口相连，所述的蒸发器7分别与除湿器5和冷凝器3相连，所述的控制电路与四通阀9相连接。压缩机6的排气管路上设有与控制电路相连的高压传感器11、高压开关12和排气温度传感器13；所述的压缩机6的吸气管路上设有与控制电路相连的吸气温度传感器14、低压传感器15和气液分离器16；所述的除湿器5上设有除湿温度传感器28。冷凝器3和蒸发器7之间设有两个并联设置的电子膨胀阀，即第一电子膨胀阀17A和第二电子膨胀阀17B，所述的除湿器5连接在第一电子膨胀阀17A所在的支路上，所述的第一电子膨胀阀17A和第二电子膨胀阀17B与控制电路相连。烘干室10内设有与控制电路相连的烘干温度传感器18和烘干湿度传感器19，所述的箱体1外侧设有与控制电路相连的箱外温度传感器20。

集水机构包括设于除湿器5下方的集水盘21，在集水盘21上连接有排水管22，所述的排水管22的下端穿出烘干室10。滚筒2上分布有若干通气孔，在滚筒2的外侧设有轴向延伸的毛刷23。滚筒2外围设有弧形的过滤网24，所述的毛刷23在滚筒2带动下经过所述的过滤网24时能与过滤网24相接触；所述的过滤网24的下端与集水盘21相连；所述的过滤网24的上端紧邻于所述冷凝器3。箱体1内设有至少一个滚轮座25，所述的滚轮座25上装有能与滚筒2接触的滚轮26。集水盘21的下方设有绒毛收集盒27。

烘干室10内的空气穿过物品后带出水分，形成的湿空气在循环风机4的作用下一部分经过除湿器5回到压缩机6，一部分经蒸发器7回到压缩机6。。除湿器5的温度较低，对箱体1内空气循环除湿并形成冷凝水，冷凝水在重力作用下向下流并由集水盘21盛接，通过排水管22排到设备外。滚筒2周边布满通气孔，便于通风，物品放置在滚筒2内，由滚筒驱动机构带动，起翻动物品作用，可加速物品烘干速度。烘干室10里设置有弧形的过滤网24，防止纤维、绒毛等碎末杂物等进入冷凝器3和除湿器5，影响换热效果。烘干时，滚筒2做逆时针运转，每根毛刷23则每周经过滤网24刷一次，将这些被循环风吸入而粘附在过滤网24上的纤维、绒毛等刷下来，收入绒毛收集盒27中，防止过滤网24脏堵，该过程自动实现，无需用户干预。

烘干室10温度可以设定在10-50℃，如果烘干室10温度比设定温度高，则需要降温，控制电路控制四通阀9，使系统处于制冷模式(见图6)。此时烘干室10内冷凝器3起到蒸发器作用，吸收箱体热量并通过蒸发器7(此时起到冷凝器的作用)散放到设备外界，从而实现降温。如果烘干室10温度比设定温度低，则需要升温，控制电路控制四通阀9，使系统处于制热模式(见图4)。此时箱体1内蒸发器7吸收设备外界热量经冷凝器3释放烘干室10内部，从而实现升温。物品高温烘干后可以切换到制冷模式(见图6)，将物品和箱体温度降下，便于后续操作，缩短等待时间。

由温度传感器18监测烘干室10温度，控制电路控制压缩机6运转频率，使其温度维持恒定范围。由湿度传感器19实时监测烘干室10湿度，控制电路控制第一电子膨胀阀17A、第二电子膨胀阀17B开度，使除湿器5中部温度处于8℃附近，循环空气中的水分经除湿器5时凝露，形成水滴流下，从而实现除湿的目的。

压缩机6吸气回路设置有低压传感器15和吸气温度传感器14，控制电路通过检测压缩机6吸气过热度来调节第一电子膨胀阀17A、第二电子膨胀阀17B的开度，使过热度处于3～10度之间，防止压缩机6过热和液击，从而保障制冷系统稳定和安全。压缩机6排气管路设置有高压传感器11和排气温度传感器13，控制电路通过检测压缩机6排气和吸气压力比来调节压缩机6转速，防止压缩机6超过压比范围。同时检测排气温度，防止压缩机6排气过高导致冷冻油碳化失效影响压缩机润滑。

具体过程如下：机器运行分3个步骤。

第1步是加热升温：压缩机6是加热系统中的核心部件，将从蒸发器3中出来的低温低压的气态冷媒压缩成为高温高压的气态冷媒。四通阀9切换为制热状态。从压缩机6排出来的高温高压的气态冷媒较烘干室10空气温度高，在经过冷凝器3时，通过箱体循环风机4与烘干室10空气发生热交换，释放热量，冷媒经过冷凝后由气变为液态。同时使烘干室10空气温度因吸收热量而上升，从而实现给烘干室10物品加热，加热过程中滚筒2不断翻滚，使里面的物品均匀受热，物品里面的水分在热和循环风的作用下变成水蒸汽。第一电子膨胀阀17A关闭，液态冷媒经第二电子膨胀阀17B时因流道面积突然变窄，造成很大的压降，而变成低温低压的液态冷媒。液态冷媒流向蒸发器7，蒸发器7通过散热风机8与烘干机外的空气发生热交换，冷媒吸收热量，由液态蒸发为气态，再经过气液分离器16回到压缩机6，实现冷媒循环，从而实现将烘干箱外的热量迁移到烘干箱10内，实现加热的目的。由于热泵的能效比至少是2.5以上，而且烘干箱是密封状态，能力损失小，因此具有很好的节能效果。

第2步是除湿过程：加热过程将第二电子膨胀阀17B关小，将第一电子膨胀阀17A开至一定开度，控制除湿器温度在8℃附近，冷媒经电子膨胀阀17A流向除湿器5再回压缩机。本质上说，除湿器5也是蒸发器，冷媒经过第一电子膨胀阀17A后，成为低温低压液体，在流经除湿器5后吸收热量，而将穿过除湿器5的湿空气冷却饱和后达到露点，凝结成水珠。此过程中除湿器5回收了水蒸汽中部分显热和潜热。从除湿器5出来的低温低压冷媒和从流经蒸发器7的冷媒混合回压缩机。冷凝水有集水盘21盛接，有排水管22排除机组外。由于加热过程中物品里的水分不断蒸发，冷凝水不断排出机组之外，从而实现除湿的功能。

第3步是降温过程：当湿度传感器19检测到烘干室10内湿度达到设定值，机组切换到降温模式运行，此时将四通阀9切换到制冷状态，关闭第一电子膨胀阀17A，第二电子膨胀阀17B开至适当开度。从压缩机排出的冷媒经蒸发器7(此时做冷凝器用)排出热量，再经第二电子膨胀阀17B节流后变成低温低压液体冷媒，冷媒经冷凝器3(此时做蒸发器用)从烘干室10吸收热量，实现降温过程。

机械部分是这样实现的：机组整体采用框架结构，滚筒通过轴固定支架上，在滚筒的上部安装三个定位轴，上面一个，下面安装有两个定位轴，定位轴的作用是在长时间使用过程中起支撑和定位滚筒作用，防止滚筒前后受力不均匀磨损滚筒旋转径向轴承。在滚筒的轴上配有皮带轮，通过皮带与电机连在一起，电机运行时，通过皮带盘减速，使滚筒2以每分钟以30转的速度滚动。滚动过程中，嵌在滚筒2上的毛刷与弧形过滤网24接触，自动将过滤网散热风机8吸附的绒毛等刷下并落入到盛接盒中。烘干箱外壳采用镀锌钢板或者是不锈钢板材，内部做保温处理，防止热量损失。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了箱体1、烘干室10、滚筒2、冷凝器3、循环风机4、除湿器5、压缩机6、蒸发器7、散热风机8、四通阀9、高压传感器11、高压开关12、排气温度传感器13、吸气温度传感器14、低压传感器15、气液分离器16、第一电子膨胀阀17A、第二电子膨胀阀17B、烘干温度传感器18、烘干湿度传感器19、箱外温度传感器20、集水盘21、排水管22、毛刷23、过滤网24、滚轮座25、滚轮26、绒毛收集盒27、除湿温度传感器28等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种热泵工业烘干机，包括箱体(1)，在箱体(1)的上部设有密封的烘干室(10)，其特征在于，所述的烘干室(10)内设有呈圆筒状的滚筒(2)，所述的滚筒(2)与滚筒驱动机构相连接，所述的烘干室(10)内设有位于滚筒(2)上方且温度高于烘干室(10)内气温的冷凝器(3)，在冷凝器(3)的一侧设有能对冷凝器(3)降温并将热风吹送至滚筒(2)内被加热烘干物体上的循环风机(4)；所述的冷凝器(3)的下方设有温度低于烘干室(10)内气温的除湿器(5)，所述的除湿器(5)下方设有集水机构；所述的箱体(1)的下部设有与冷凝器(3)和除湿器(5)相连的热泵系统。

2.根据权利要求1所述的热泵工业烘干机，其特征在于，所述的热泵系统包括压缩机(6)、蒸发器(7)、散热风机(8)和控制电路，所述的压缩机(6)的排气管路、压缩机(6)的吸气管路、冷凝器(3)和蒸发器(7)分别与四通阀(9)的四个接口相连，所述的蒸发器(7)分别与除湿器(5)和冷凝器(3)相连，所述的控制电路与四通阀(9)相连接。

3.根据权利要求2所述的热泵工业烘干机，其特征在于，所述的压缩机(6)的排气管路上设有与控制电路相连的高压传感器(11)、高压开关(12)和排气温度传感器(13)；所述的压缩机(6)的吸气管路上设有与控制电路相连的吸气温度传感器(14)、低压传感器(15)和气液分离器(16)；所述的除湿器(5)上设有除湿温度传感器(28)。

4.根据权利要求2所述的热泵工业烘干机，其特征在于，所述的冷凝器(3)和蒸发器(7)之间设有两个并联设置的电子膨胀阀，即第一电子膨胀阀(17A)和第二电子膨胀阀(17B)，所述的除湿器(5)连接在第一电子膨胀阀(17A)所在的支路上，所述的第一电子膨胀阀(17A)和第二电子膨胀阀(17B)与控制电路相连。

5.根据权利要求2或3或4所述的热泵工业烘干机，其特征在于，所述的烘干室(10)内设有与控制电路相连的烘干温度传感器(18)和烘干湿度传感器(19)，所述的箱体(1)外侧设有与控制电路相连的箱外温度传感器(20)。

6.根据权利要求5所述的热泵工业烘干机，其特征在于，所述的集水机构包括设于除湿器(5)下方的集水盘(21)，在集水盘(21)上连接有排水管(22)，所述的排水管(22)的下端穿出烘干室(10)。

7.根据权利要求6所述的热泵工业烘干机，其特征在于，所述的滚筒(2)上分布有若干通气孔，在滚筒(2)的外侧设有轴向延伸的毛刷(23)。

8.根据权利要求7所述的热泵工业烘干机，其特征在于，所述的滚筒(2)外围设有弧形的过滤网(24)，所述的毛刷(23)在滚筒(2)带动下经过所述的过滤网(24)时能与过滤网(24)相接触；所述的过滤网(24)的下端与集水盘(21)相连；所述的过滤网(24)的上端紧邻于所述冷凝器(3)。

9.根据权利要求8所述的热泵工业烘干机，其特征在于，所述的箱体(1)内设有至少一个滚轮座(25)，所述的滚轮座(25)上装有能与滚筒(2)接触的滚轮(26)。

10.根据权利要求8所述的热泵工业烘干机，其特征在于，所述的集水盘(21)的下方设有绒毛收集盒(27)。

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