CN107560232A - 热泵干燥系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热泵干燥系统及其控制方法。该热泵干燥系统包括热泵系统以及用于循环待干燥空间内的循环工质的循环通道，所述热泵系统的冷媒流路上设置有压缩机、冷凝器、节流元件和蒸发器，所述蒸发器位于所述循环通道内，还包括吸湿装置，所述吸湿装置能够用于对所述循环通道进行吸湿，并能够利用所述冷凝器的热量对所述吸湿装置进行再生处理。如此，当不需要冷凝器对循环通道内的循环工质加热时，可利用冷凝器散发的热量进行辅助除湿，避免热量的浪费，提高能源利用率，并能够提高热泵干燥系统的除湿效率。

Description

热泵干燥系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及热泵领域，具体涉及一种热泵干燥系统及其控制方法。

背景技术

常规的封闭式热泵干燥系统中，由于蒸发器和冷凝器均设置在封闭的风道结构内，存在着启动过程缓慢、无法进行恒温控制的问题，现有结构中，一般通过在系统中增加辅助蒸发器或者辅助加热器的方式来提高系统的启动速度，通过在系统中增加辅助冷凝器的方式来对系统进行恒温控制。其中，系统在利用辅助冷凝器对系统进行恒温控制时，辅助冷凝器将吸收的热量直接排放到室外环境中，造成了能源的浪费。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种提高能源利用率和除湿效率的热泵干燥系统及其控制方法。

为达到上述目的，一方面，本发明采用以下技术方案：

一种热泵干燥系统，包括热泵系统以及用于循环待干燥空间内的循环工质的循环通道，所述热泵系统的冷媒流路上设置有压缩机、冷凝器、节流元件和蒸发器，所述蒸发器位于所述循环通道内，还包括吸湿装置，所述吸湿装置能够用于对所述循环通道进行吸湿，并能够利用所述冷凝器的热量对所述吸湿装置进行再生处理。

优选地，还包括与外部空间连通的除湿通道，在所述除湿通道内利用所述冷凝器的热量对所述吸湿装置进行再生处理。

优选地，还包括驱动装置，用于驱动所述吸湿装置运动，以使得所述吸湿装置能够在运动至所述循环通道内进行吸湿和运动至所述除湿通道内进行再生处理之间进行切换。

优选地，所述吸湿装置包括除湿转轮，所述驱动装置用于驱动所述除湿转轮转动。

优选地，所述循环通道内与所述除湿转轮相对应的区域构成所述除湿转轮的处理区，所述除湿通道内与所述除湿转轮相对应的区域构成所述除湿转轮的再生区。

优选地，所述冷凝器包括并联设置在所述冷媒流路上的两个冷凝器，分别为位于第一支路上的主冷凝器和位于第二支路上的辅助冷凝器，所述主冷凝器位于所述循环通道内，所述辅助冷凝器位于所述除湿通道内。

优选地，所述节流元件包括与所述主冷凝器串联的第一节流元件和与所述辅助冷凝器串联的第二节流元件。

优选地，还包括与所述主冷凝器串联的第一开关装置或者所述第一节流元件构造为关闭时将所述第一支路截止；

和/或，

还包括与所述辅助冷凝器串联的第二开关装置或者所述第二节流元件构造为关闭时将所述第二支路截止。

优选地，所述除湿通道内设置有风机。

优选地，所述循环通道包括并联设置的连通段和旁通除湿段，所述吸湿装置能够在所述旁通除湿段内吸湿。

优选地，还包括切换开关，用于选择性地使所述连通段或所述旁通除湿段连通到所述循环通道上。

优选地，所述切换开关包括风阀。

优选地，并联设置的所述连通段和所述旁通除湿段设置在所述待干燥空间的循环工质出口与所述蒸发器之间。

优选地，还包括热管，所述热管的吸热端设置在所述蒸发器的进风侧，所述热管的放热端设置在所述蒸发器的出风侧，并联设置的所述连通段和所述旁通除湿段设置在所述待干燥空间的循环工质出口与所述热管的吸热端之间。

另一方面，本发明采用以下技术方案：

一种用于控制如上所述的热泵干燥系统的控制方法，所述热泵系统具有常规干燥模式和复合除湿模式，所述控制方法包括：

在所述热泵干燥系统运行复合除湿模式时，所述吸湿装置对所述循环通道进行吸湿，并利用所述冷凝器的热量对所述吸湿装置进行再生处理。

优选地，所述循环通道包括并联设置的连通段和旁通除湿段，所述吸湿装置能够在所述旁通除湿段内吸湿；所述控制方法进一步包括：

在所述热泵干燥系统运行常规干燥模式时，控制将所述连通段打开，将所述旁通除湿段关闭；和/或，

在所述热泵干燥系统运行复合除湿模式时，控制将所述连通段关闭，将所述旁通除湿段打开。

优选地，所述热泵系统具有常规干燥模式和复合除湿模式，所述控制方法包括：

在所述热泵干燥系统运行常规干燥模式时，所述驱动装置关闭；

和/或，

在所述热泵干燥系统运行复合除湿模式时，所述驱动装置驱动所述吸湿装置运动。

优选地，所述除湿通道内设置有风机；所述控制方法进一步包括：

在所述热泵干燥系统运行常规干燥模式时，控制所述风机关闭；和/或，

在所述热泵干燥系统运行复合除湿模式时，控制所述风机开启。

优选地，所述热泵系统具有常规干燥模式和复合除湿模式，所述控制方法包括：

在所述热泵干燥系统运行常规干燥模式时，控制将所述第一支路打开，将所述第二支路关闭；和/或，

在所述热泵干燥系统运行复合除湿模式时，控制将所述第一支路关闭，将所述第二支路打开。

本发明提供的热泵干燥系统中设置有吸湿装置，吸湿装置能够对循环通道进行吸湿，并利用冷凝器的热量对吸湿装置进行再生处理，如此，当不需要冷凝器对循环通道内的循环工质加热时，可利用冷凝器散发的热量进行辅助除湿，避免热量的浪费，提高能源利用率，并能够提高热泵干燥系统的除湿效率。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出本发明具体实施方式提供的热泵干燥系统的结构示意图。

图中，1、压缩机；21、主冷凝器；22、辅助冷凝器；31、第一节流元件；32、第二节流元件；4、蒸发器；5、循环通道；51、连通段；52、旁通除湿段；6、待干燥空间；7、内风机；8、热管；9、外风机；10、风阀；11、除湿通道；12、除湿转轮；121、再生区；122、处理区。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

本申请提供了一种热泵干燥系统，如图1所示，热泵干燥系统包括有热泵系统和循环通道5，其中，循环通道5用于循环待干燥空间6内的循环工质，循环工质例如为空气。热泵系统的冷媒流路上设置有压缩机1、冷凝器、节流元件和蒸发器4，蒸发器4设置在循环通道5内。进一步地，热泵干燥系统还包括吸湿装置和与外部空间连通的除湿通道11，其中，冷凝器散发的热量能够进入除湿通道11内，即，当不需要利用冷凝器的热量对循环通道5内的空气加热时，可将冷凝器散发的热量输入除湿通道11内，从而在除湿通道11内利用冷凝器的热量对吸湿装置进行再生处理，即对其进行除湿。如此，当不需要冷凝器对循环通道5内的循环工质加热时，可利用冷凝器散发的热量进行辅助除湿，避免热量的浪费，提高能源利用率，并能够提高热泵干燥系统的除湿效率。当然，可以理解的是，也可以不设置除湿通道11，直接利用风机将冷凝器散热的热量吹向吸湿装置来对吸湿装置进行再生处理。

具体地，热泵系统具有常规干燥模式和复合除湿模式，在热泵干燥系统运行常规干燥模式时，冷凝器正常地对循环通道5内的空气进行加热，在热泵干燥系统运行复合除湿模式时，冷凝器对除湿通道11内的空气加热，使得吸湿装置在循环通道5内吸湿以及在除湿通道11内利用冷凝器传输至除湿通道11内的热量进行除湿。

优选地，除湿通道11内设置有外风机9，用于驱动外部空间(即循环通道5之外的空间，例如为室外环境)的空气进入除湿通道11内与冷凝器进行换热，并驱动加热后的空气吹入吸湿装置以对吸湿装置进行除湿后再排入外部空间。为节约能源，进一步优选地，在热泵干燥系统运行常规干燥模式时，由于除湿通道11内的空气不需要流动，控制外风机9关闭，在热泵干燥系统运行复合除湿模式时，控制外风机9开启，以驱动除湿通道11内的空气流动。

其中，对于吸湿装置位置的切换，可通过风道的改变来实现，例如，将吸湿装置设置在一个空间内，该空间可通过切换开关例如风阀在循环通道5与除湿通道11之间切换连通，当空间与循环通道5连通时，该空间即形成为循环通道5的一部分，如此，吸湿装置能够在循环通道5内进行吸湿，而当空间与除湿通道11连通时，该空间即形成为除湿通道11的一部分，如此，吸湿装置能够在除湿通道11内进行除湿。

在替代的实施例中，还包括用于驱动吸湿装置运动的驱动装置(图中未示出)，通过驱动装置驱动吸湿装置在循环通道5和除湿通道11之间运动。在一个优选的实施例中，如图1所示，吸湿装置为除湿转轮12，驱动装置用于驱动除湿转轮12转动，循环通道5内与除湿转轮12相对应的区域构成除湿转轮12的处理区122，除湿通道11内与除湿转轮12相对应的区域构成除湿转轮12的再生区121，如此，通过除湿转轮12不断地转动使其在处理区122对循环通道5内的空气进行干燥，在再生区121利用冷凝器散发的热量进行除湿。

为避免在不需要除湿转轮12进行除湿时，除湿转轮12对循环通道5内空气的流动形成阻碍，优选地，循环通道5中设置有相并联的连通段51和旁通除湿段52，除湿转轮12的处理区122在旁通除湿段52内进行除湿，当不需要除湿转轮12进行除湿时，空气能够经过连通段51流通，以降低空气的流动阻力，提高空气循环效率。进一步优选地，还包括切换开关，用于选择性地打开或关闭连通段51和旁通除湿段52，即当切换开关打开连通段51时，同时将旁通除湿段52关闭，当切换开关将旁通除湿段52打开时，同时将连通段51关闭。切换开关可以包括分别设置在旁通除湿段52和连通段51上的开关装置，也可以如图1中所示为风阀10，风阀10用于将旁通除湿段52和连通段51切换导通，风阀10优选设置在旁通除湿段52和连通段51位于风路上游的交接位置，进一步优选地，相并联的连通段51和旁通除湿段52设置在待干燥空间6的循环工质出口与蒸发器4之间，如此，通过旁通除湿段52能够对空气进行一定的预除湿，更有利于提高空气在蒸发器4处的除湿效果。具体地，在图1所示的实施例中，风阀10设置在待干燥空间6的出风风道、旁通除湿段52的进风口以及连通段51的进风口的交接位置，风阀10用于将待干燥空间6的出风风道在旁通除湿段52的进风口以及连通段51的进风口之间切换连通，即，在图1中，OB打开时OA封闭，连通段51打开，旁通除湿段52关闭，OA打开时OB封闭，旁通除湿段52打开，连通段51关闭。

进一步地，冷凝器可以设置为一个，并通过风道的切换来实现冷凝器在循环通道5与除湿通道11之间的位置切换，例如，冷凝器设置在一个空间内，该空间可通过切换开关例如风阀在循环通道5与除湿通道11之间切换连通，当空间与循环通道5连通时，该空间即形成为循环通道5的一部分，如此，冷凝器能够在循环通道5内对空气进行加热，而当空间与除湿通道11连通时，该空间即形成为除湿通道11的一部分，如此，冷凝器能够在除湿通道11内对除湿转轮12的再生段121进行除湿。

在替代的实施例中，如图1所示，冷凝器有两个，分别为设置在第一支路上的主冷凝器21和设置在第二支路上的辅助冷凝器22，主冷凝器21位于循环通道5内，辅助冷凝器22位于除湿通道11内，如此，通过对第一支路和第二支路的控制即可控制冷凝器的热量是用于对循环通道5内的空气加热还是对除湿通道11内的空气加热。例如，在热泵干燥系统运行常规干燥模式时，控制将第一支路打开，将第二支路关闭，主冷凝器21工作，辅助冷凝器22不工作，在热泵干燥系统运行复合除湿模式时，控制将第一支路关闭，将第二支路打开，主冷凝器21不工作，辅助冷凝器22工作。优选地，在除湿通道11内，辅助冷凝器22、外风机9、除湿转轮12的再生区121沿风路设置，从而提高对辅助冷凝器22散发的热量的利用率。

两个冷凝器可以共用一个节流元件，优选地，为实现精确控制，主冷凝器21上串联第一节流元件31，辅助冷凝器22上串联第二节流元件32。第一节流元件31和第二节流元件32可以为任意能够实现节流的装置，例如电子膨胀阀、毛细管等，为实现自动控制，第一节流元件31和第二节流元件32设置为通电时节流，断电关闭时将其所在支路截止的电子膨胀阀，分别为设置在第一支路上的第一电子膨胀阀和设置在第二支路上的第二电子膨胀阀，如此，通过一个节流元件即起到了节流作用，又起到了开关的作用。在替代的实施例中，也可以分别在第一支路和第二支路上设置开关装置来实现对支路的开关控制，开关装置例如可以为电磁阀。

进一步地，还包括热管8，热管8的吸热端设置在蒸发器4的进风侧，放热端设置在蒸发器4的出风侧，蒸发器4的进出风都必须通过热管8两端，热管循环可以采用重力循环、泵循环、虹吸作用等形式。吸热端内工质因为存在温度差而吸热蒸发到达放热端冷凝散热，然后因为重力或者泵或者虹吸作用回流到低温端，形成一个热管循环。通过热管循环在降低蒸发器4入口循环工质温度的同时，加热蒸发器4出口的循环工质温度，从而在降低蒸发器4的冷却负荷的同时也降低了冷凝器的加热负荷，也就使得整个系统的输出能力降低，从而提高能效，降低运营成本。优选地，相并联的连通段51和旁通除湿段52设置在待干燥空间6的循环工质出口与热管8的吸热端之间。

下面结合图1给出本申请热泵干燥系统控制方法的一个具体实施例。热泵干燥系统具有常规干燥模式和复合除湿模式，控制方法包括：

当需要冷凝器对循环通道5内的空气加热时，热泵干燥系统运行常规干燥模式，第一电子膨胀阀进行自动调节，第二电子膨胀阀关闭，从而将第二支路截止，风阀10将连通段51打开，将旁通除湿段52关闭，即图1中OB打开，OA封闭，内风机7工作，外风机9和驱动装置关闭，此时，冷媒循环过程为：

压缩机1→主冷凝器21→第一电子膨胀阀→蒸发器4→压缩机1；

循环通道5内的循环工质的循环过程为：

待干燥空间6→连通段51→热管8的吸热端→蒸发器4→热管8的放热端→主冷凝器21→内风机7→待干燥空间6。

当不需要冷凝器的冷凝热对循环通道5内的空气加热时，热泵干燥系统运行复合除湿模式，第一电子膨胀阀关闭，从而将第一支路截止，第二电子膨胀阀进行自动调节，风阀10将连通段51关闭，将旁通除湿段52打开，即图1中OB封闭，OA打开，内风机7、外风机9和驱动装置均工作，此时，冷媒循环过程为：

压缩机1→辅助冷凝器22→第二电子膨胀阀→蒸发器4→压缩机1；

循环通道5内的循环工质的循环过程为：

待干燥空间6→旁通除湿段52→热管8的吸热端→蒸发器4→热管8的放热端→主冷凝器21→内风机7→待干燥空间6。

除湿通道11内的空气循环过程为：

外部空间→辅助冷凝器22→外风机9→除湿转轮再生区121→外部空间。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理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。

Claims (19)

1.一种热泵干燥系统，包括热泵系统以及用于循环待干燥空间内的循环工质的循环通道，所述热泵系统的冷媒流路上设置有压缩机、冷凝器、节流元件和蒸发器，所述蒸发器位于所述循环通道内，其特征在于，还包括吸湿装置，所述吸湿装置能够用于对所述循环通道进行吸湿，并能够利用所述冷凝器的热量对所述吸湿装置进行再生处理。

2.根据权利要求1所述的热泵干燥系统，其特征在于，还包括与外部空间连通的除湿通道，在所述除湿通道内利用所述冷凝器的热量对所述吸湿装置进行再生处理。

3.根据权利要求2所述的热泵干燥系统，其特征在于，还包括驱动装置，用于驱动所述吸湿装置运动，以使得所述吸湿装置能够在运动至所述循环通道内进行吸湿和运动至所述除湿通道内进行再生处理之间进行切换。

4.根据权利要求3所述的热泵干燥系统，其特征在于，所述吸湿装置包括除湿转轮，所述驱动装置用于驱动所述除湿转轮转动。

5.根据权利要求4所述的热泵干燥系统，其特征在于，所述循环通道内与所述除湿转轮相对应的区域构成所述除湿转轮的处理区，所述除湿通道内与所述除湿转轮相对应的区域构成所述除湿转轮的再生区。

6.根据权利要求2所述的热泵干燥系统，其特征在于，所述冷凝器包括并联设置在所述冷媒流路上的两个冷凝器，分别为位于第一支路上的主冷凝器和位于第二支路上的辅助冷凝器，所述主冷凝器位于所述循环通道内，所述辅助冷凝器位于所述除湿通道内。

7.根据权利要求6所述的热泵干燥系统，其特征在于，所述节流元件包括与所述主冷凝器串联的第一节流元件和与所述辅助冷凝器串联的第二节流元件。

8.根据权利要求7所述的热泵干燥系统，其特征在于，还包括与所述主冷凝器串联的第一开关装置或者所述第一节流元件构造为关闭时将所述第一支路截止；

和/或，

还包括与所述辅助冷凝器串联的第二开关装置或者所述第二节流元件构造为关闭时将所述第二支路截止。

9.根据权利要求2至8之一所述的热泵干燥系统，其特征在于，所述除湿通道内设置有风机。

10.根据权利要求1至8之一所述的热泵干燥系统，其特征在于，所述循环通道包括并联设置的连通段和旁通除湿段，所述吸湿装置能够在所述旁通除湿段内吸湿。

11.根据权利要求10所述的热泵干燥系统，其特征在于，还包括切换开关，用于选择性地使所述连通段或所述旁通除湿段连通到所述循环通道上。

12.根据权利要求11所述的热泵干燥系统，其特征在于，所述切换开关包括风阀。

13.根据权利要求10所述的热泵干燥系统，其特征在于，并联设置的所述连通段和所述旁通除湿段设置在所述待干燥空间的循环工质出口与所述蒸发器之间。

14.根据权利要求13所述的热泵干燥系统，其特征在于，还包括热管，所述热管的吸热端设置在所述蒸发器的进风侧，所述热管的放热端设置在所述蒸发器的出风侧，并联设置的所述连通段和所述旁通除湿段设置在所述待干燥空间的循环工质出口与所述热管的吸热端之间。

15.一种用于控制如权利要求1至14之一所述的热泵干燥系统的控制方法，其特征在于，所述热泵系统具有常规干燥模式和复合除湿模式，所述控制方法包括：

在所述热泵干燥系统运行复合除湿模式时，所述吸湿装置对所述循环通道进行吸湿，并利用所述冷凝器的热量对所述吸湿装置进行再生处理。

16.根据权利要求15所述的控制方法，其特征在于，所述循环通道包括并联设置的连通段和旁通除湿段，所述吸湿装置能够在所述旁通除湿段内吸湿；所述控制方法进一步包括：

在所述热泵干燥系统运行常规干燥模式时，控制将所述连通段打开，将所述旁通除湿段关闭；和/或，

在所述热泵干燥系统运行复合除湿模式时，控制将所述连通段关闭，将所述旁通除湿段打开。

17.一种用于控制如权利要求3至5之一所述的热泵干燥系统的控制方法，其特征在于，所述热泵系统具有常规干燥模式和复合除湿模式，所述控制方法包括：

在所述热泵干燥系统运行常规干燥模式时，所述驱动装置关闭；

和/或，

在所述热泵干燥系统运行复合除湿模式时，所述驱动装置驱动所述吸湿装置运动。

18.根据权利要求17所述的控制方法，其特征在于，所述除湿通道内设置有风机；所述控制方法进一步包括：

在所述热泵干燥系统运行常规干燥模式时，控制所述风机关闭；和/或，

在所述热泵干燥系统运行复合除湿模式时，控制所述风机开启。

19.一种用于控制如权利要求6至8之一所述的热泵干燥系统的控制方法，其特征在于，所述热泵系统具有常规干燥模式和复合除湿模式，所述控制方法包括：

在所述热泵干燥系统运行常规干燥模式时，控制将所述第一支路打开，将所述第二支路关闭；和/或，

在所述热泵干燥系统运行复合除湿模式时，控制将所述第一支路关闭，将所述第二支路打开。