CN110006224A - 一种低温干燥装置及干燥方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及物料干燥的技术领域，更具体地，涉及一种低温干燥装置及干燥方法，包括壳体、控制器、用于制冷除湿的制冷组件、用于除却制冷在壳体内形成的霜和冰的排湿组件、以及用于控制壳体内环境开放或封闭的开闭机构，所述制冷组件至少部分设于壳体内部，所述排湿组件设于壳体内部，所述开闭机构设于壳体的侧壁，所述制冷组件、排湿组件、开闭机构均连接于控制器的输出端。本发明通过控制器控制制冷组件和开闭机构实现制冷干燥，能够实现冰点温度0℃下的干燥，及在干燥过程中无需真空负压，结构简单，干燥迅速，能够获得较高的干燥度；通过控制排湿组件和开闭机构排除制冷过程形成的冰和霜，改善制冷组件的工作效率，节能环保。
Description
技术领域
本发明涉及物料干燥的技术领域，更具体地，涉及一种低温干燥装置及干燥方法。
背景技术
各种物料在储存和运输之前常需要进行干燥，采用干燥设备使物料中的湿分汽化逸出，以获得规定含湿量的固体物料。常见的干燥设备包括气流干燥、喷雾干燥、流化干燥、旋转闪蒸干燥、红外干燥、微波干燥、辐射干燥、热泵干燥、真空冷冻干燥等设备。其中，多数干燥设备为高温类干燥设备，加热物料使得物料中湿分汽化逸出，但是高温干燥的方式会引起物料成分或色泽的变化且易形成干燥缺陷；尽管现有的真空冷冻干燥设备为低温类干燥设备，但其在干燥过程中需要在真空负压状态下进行，但装置复杂，使用成本高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低温干燥装置及干燥方法，在常压状态下，在冰点温度0℃下能够实现低温干燥的效果。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
提供一种低温干燥装置，包括壳体、控制器、用于制冷除湿的制冷组件、用于除却制冷在壳体内形成的霜和冰的排湿组件、以及用于控制壳体内环境开放或封闭的开闭机构，所述制冷组件至少部分设于壳体内部，所述排湿组件设于壳体内部，所述开闭机构设于壳体的侧壁，所述壳体设于干燥室外侧，所述制冷组件、排湿组件、开闭机构均连接于控制器的输出端。
本发明的低温干燥装置，控制器控制制冷组件和开闭机构实现制冷干燥，能够实现冰点温度0℃下的干燥，及在干燥过程中无需真空负压，结构简单，干燥迅速，能够获得较高的干燥度；控制排湿组件和开闭机构排除制冷过程形成的冰和霜，改善制冷组件的工作效率，节能环保。
进一步地，所述开闭机构包括用于控制制冷除湿过程空气流入流出的进出风开闭机构以及用于控制排湿过程空气流入流出的送回风开闭机构，所述进出风开闭机构连通壳体与大气，所述送回风开闭机构连通壳体与干燥室。进出风开闭机构控制排湿过程空气的流动，送回风开闭机构控制减湿过程空气的流动，排湿过程和减湿过程相互独立，互不干扰。
进一步地，所述进出风开闭机构包括进风口和出风口，所述出风口设于所述进风口的上方；所述进风口和出风口之间设有风机，所述进风口和出风口之间形成有空气通路。排湿过程中，空气由进风口进入，加热升高壳体内温度，融化或升华蒸发器表面的冰和霜，水汽由出风口排出壳体。
进一步地，所述送回风开闭机构包括与干燥室连通的送风口和回风口，所述送风口通过送风管与壳体侧壁连通，所述回风口通过回风管与壳体侧壁连通，所述送风口和回风口之间形成有空气循环回路。减湿过程中，干燥室内空气由回风口进入，流经蒸发器表面，空气中的水分冷凝析出，经减湿处理的空气由送风口进入干燥室，对物料进行干燥；干燥室内的空气不断循环进行除湿干燥。
进一步地，所述制冷组件包括通过制冷管道连通的制冷机组及蒸发器，所述制冷管道内流通有制冷剂，所述蒸发器设于壳体内部。本发明的制冷机组包括压缩机和冷凝器，压缩机向冷凝器排入高温高压的过热蒸气，蒸气在冷凝器中向环境介质散热，冷却成高压高热液体，经减压节流后，以饱和蒸气状态喷入蒸发器内气化，吸收流入空气的热量后变成低温低压的饱和蒸气，进行循环。
进一步地，所述蒸发器和送风管之间设有第一加热器，所述第一加热器设于壳体内部且第一加热器连接于控制器的输出端。制冷减湿过程会导致干燥室内温度降低，为补偿干燥室内的温度变化，在蒸发器和送风管之间设置第一加热器，在经干燥减湿处理的空气进入干燥室之前对其进行升温加热；另外，对进入干燥室之前的空气进行升温加热可减小干燥室内空气的相对湿度。
进一步地，所述排湿组件包括第二加热器以及排水装置，所述第二加热器嵌设于蒸发器内侧，所述排水装置设于壳体的底部。为防止凝结在蒸发式表冷器表面的霜和冰影响蒸发器的换热效率，在霜、冰达到设定体积或质量时，启动第二加热器升温融化霜和冰为水，融化得到的水由排水装置排出；升华得到的气体在风机的作用下由出风口排出。
进一步地，所述排水装置包括集水底盘及排水管，所述集水底盘连接于壳体底部，所述排水管与集水底盘连通设置，所述排水管上设置有连接于控制器输出端的排水控制阀。在霜、冰积累达到设定体积或质量时，启动第二加热器的同时打开排水控制阀，利于水的排出。为便于融化得到的水顺利排出，本发明的集水底盘可设置为横截直径自上而下逐渐均匀减小的棱台结构。
还提供一种干燥方法，包括交替进行的减湿方法和排湿方法：
减湿方法：控制器控制送回风开闭机构打开、进出风开闭机构关闭，同时控制制冷机组、蒸发器、风机启动，干燥室内空气由回风口进入并流经蒸发器表面冷凝析出，经减湿处理的空气由送风口送入干燥室，对干燥室内物料进行干燥；
排湿方法：控制器控制制冷机组、第一加热器、送回风开闭机构停止，同时控制进出风开闭机构打开、控制风机、第二加热器启动，熔化蒸发器表面的冰和霜，融化得到的水由排水管排出，升华得到的气体由出风口排出。
本发明的干燥方法，适合于低露点温度或冰点温度0℃以下的减湿，且在减湿过程中无需真空负压，装置结构简单，适用范围广泛；另外，本发明及时除却制冷减湿过程形成的冰和霜，能够改善制冷组件的工作效率，具有较好的节能性和环保性。
优选地，在将减湿处理的空气由送风口进入干燥室之前，启动第一加热器对减湿处理的空气加热补偿制冷减湿导致的温度变化。制冷减湿过程会导致干燥室内温度下降，为防止温度下降对干燥物料导致的影响，在空气进入干燥室之前对其加热，适用于对温度和湿度都比较敏感的物料的干燥，具有更为广泛的适用范围。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明能够实现冰点温度0℃下的干燥，及在干燥过程中无需真空负压，结构简单，干燥迅速，能够获得较高的干燥度；
(2)本发明及时除却制冷减湿过程形成的冰和霜，能够改善制冷组件的工作效率，具有较好的节能性和环保性；
(3)本发明在空气进入干燥室之前对空气加热，补偿制冷减湿过程导致的温度变化，具有较为广泛的应用范围。
附图说明
图1为本发明的低温干燥装置的结构示意图I；
图2为本发明的低温干燥装置的结构示意图II。
附图中：1-壳体；2-制冷组件；21-制冷管道；22-制冷机组；23-蒸发器；3-排湿组件；31-第二加热器；32-集水底盘；33-排水管；4-进出风开闭机构；41-进风口；42-出风口；43-风机；5-送回风开闭机构；51-送风口；52-回风口；53-送风管；54-回风管；6-干燥室；7-第一加热器。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例一
如图1至图2所示为本发明的低温干燥装置的实施例，包括壳体1、控制器、用于制冷除湿的制冷组件2、用于除却制冷在壳体1内形成的霜和冰的排湿组件3、以及用于控制壳体1内环境开放或封闭的开闭机构，制冷组件2至少部分设于壳体1内部，排湿组件3设于壳体1内部，开闭机构设于壳体1的侧壁，壳体1设于干燥室6外侧，制冷组件2、排湿组件3、开闭机构均连接于控制器的输出端。
本实施例在实施时，控制器控制制冷组件2和开闭机构实现制冷干燥，能够实现冰点温度0℃下的干燥，及在干燥过程中无需真空负压，结构简单，干燥迅速，能够获得较高的干燥度。
如图1至图2所示，开闭机构包括用于控制制冷除湿过程空气流入流出的进出风开闭机构4以及用于控制排湿过程空气流入流出的送回风开闭机构5，进出风开闭机构4连通壳体1与大气，送回风开闭机构5连通壳体1与干燥室6；进出风开闭机构4控制排湿过程空气的流动，送回风开闭机构5控制减湿过程空气的流动，排湿过程和减湿过程相互独立，互不干扰。
其中，进出风开闭机构4包括进风口41和出风口42，出风口42设于进风口41的上方；进风口41和出风口42之间设有风机43，进风口41和出风口42之间形成有空气通路。排湿过程中，空气由进风口41进入，加热升高壳体1内温度，融化或升华蒸发器23表面的冰和霜，水汽由出风口42排出壳体1。
送回风开闭机构5包括与干燥室6连通的送风口51和回风口52，送风口51通过送风管53与壳体1侧壁连通，回风口52通过回风管与壳体1侧壁连通，送风口51和回风口52之间形成有空气循环回路。减湿过程中，干燥室6内空气由回风口52进入，流经蒸发器23表面，空气中的水分冷凝析出，经减湿处理的空气由送风口51进入干燥室6，对物料进行干燥；干燥室6内的空气不断循环进行除湿干燥。
本实施例的进出风开闭机构4和送回风开闭机构5为电动密闭阀、百叶风阀、自重式风阀、电动门帘、自动卷帘、电动平移门板等能够实现壳体1内部环境开放和封闭的开闭机构。
如图1至图2所示，制冷组件2包括通过制冷管道21连通的制冷机组22及蒸发器23，制冷管道21内流通有制冷剂，蒸发器23设于壳体1内部。本实施例中，制冷机组22包括压缩机和冷凝器，压缩机向冷凝器排入高温高压的过热蒸气，蒸气在冷凝器中向环境介质散热，冷却成高压高热液体，经减压节流后，以饱和蒸气状态喷入蒸发器23内气化，吸收流入空气的热量后变成低温低压的饱和蒸气，进行循环。
本实施例在用于冷库、库房、干燥室6等场所进行干燥除湿时：可将压缩机作为室外机、将蒸发器23安装在壳体1内作为室内机，也可将制冷组件2组合成一体机结构，低温干燥装置可以制作为吊顶式、落地式、挂壁式、分离式、天花板隔离式等多种形式进行应用。
在制冷减湿的过程中，必然会导致干燥室6内温度降低，为补偿干燥室6内的温度变化，在蒸发器23和送风管53之间设置第一加热器7，第一加热器7设于壳体1内部且第一加热器7连接于控制器的输出端，在经干燥减湿处理的空气进入干燥室6前对其升温加热。制冷减湿过程可降低干燥室内空气的绝对湿度，第一加热器加热经干燥减湿处理的空气可降低干燥室内空气的相对湿度，这样设置使得本实施例能够应用于对温度和湿度要求严格的干燥场合，从而拓宽本发明的应用范围。
为防止凝结在蒸发式表冷器表面的霜和冰影响蒸发器23的换热效率，本实施例的排湿组件3包括第二加热器31以及排水装置，第二加热器31嵌设于蒸发器内侧，排水装置设于壳体1的底部。在霜、冰达到设定体积或质量时，启动第二加热器31升温融化霜和冰为水，融化得到的水由排水装置排出，升华得到的气体在风机43的作用下由出风口42排出。其中，排水装置包括集水底盘32及排水管33，集水底盘32连接于壳体1底部，排水管33与集水底盘32连通设置，排水管33上设置有连接于控制器输出端的排水控制阀；启动第二加热器31的同时打开排水控制阀，霜和冰融化得到的水汇集于集水底盘32并由排水管33排出。为便于融化得到的水顺利排出，本实施例的集水底盘32可设置为横截直径自上而下逐渐均匀减小的棱台结构。
本实施例中的第一加热器7和第二加热器31考虑到装置的易取性及操作的可靠性优选为电加热器，但并不局限于电加热器，其他采用热泵系统加热、蒸气加热等原理能够使壳体1内温度上升的加热装置，或者采用制冷机组工作产生的热量使得壳体1内温度上升的加热方式，都可适用于本发明。
实施例二
本实施例为实施例一的减温干燥装置的干燥方法，包括交替进行的减湿方法和排湿方法：
减湿方法：控制器控制送回风开闭机构5打开、进出风开闭机构4关闭，同时控制制冷机组22、蒸发器23、风机43启动，干燥室6内空气由回风口52进入并流经蒸发器23表面冷凝析出，经减湿处理的空气由送风口51送入干燥室6，对干燥室6内物料进行干燥；
排湿方法：控制器控制制冷机组22、第一加热器7、送回风开闭机构5停止，同时控制进出风开闭机构4打开、控制风机43、第二加热器31启动，熔化蒸发器23表面的冰和霜，融化得到的水由排水管33排出，升华得到的气体由出风口42排出。
其中，在将减湿处理的空气由送风口51进入干燥室6之前，启动第一加热器7对减湿处理的空气加热补偿制冷减湿导致的温度变化。制冷减湿过程会导致干燥室6内温度下降，为防止温度下降对干燥物料导致的影响，在空气进入干燥室6之前对其加热，适用于对温度和湿度都比较敏感的物料的干燥，具有更为广泛的适用范围。
经过以上步骤，本实施例适合于低露点温度或冰点温度0℃以下的减湿，且在减湿过程中无需真空负压，装置结构简单，适用范围广泛；且由于本实施例能够及时除却制冷减湿过程形成的冰和霜，能够改善制冷组件2的换热效率，获得较好的节能性和环保性。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种低温干燥装置，待干燥物品置于干燥室内；其特征在于，低温干燥装置包括壳体(1)、控制器、用于制冷除湿的制冷组件(2)、用于除却制冷在壳体内形成的霜和冰的排湿组件(3)、以及用于控制壳体内环境开放或封闭的开闭机构，所述制冷组件(2)至少部分设于壳体(1)内部，所述排湿组件(3)设于壳体(1)内部，所述开闭机构设于壳体(1)的侧壁，所述壳体(1)设于干燥室外侧，所述制冷组件(2)、排湿组件(3)、开闭机构均连接于控制器的输出端。
2.根据权利要求1所述的低温干燥装置，其特征在于，所述开闭机构包括用于控制制冷除湿过程空气流入流出的进出风开闭机构(4)以及用于控制排湿过程空气流入流出的送回风开闭机构(5)，所述进出风开闭机构(4)连通壳体(1)与大气，所述送回风开闭机构(5)连通壳体(1)与干燥室(6)。
3.根据权利要求2所述的低温干燥装置，其特征在于，所述进出风开闭机构(4)包括进风口(41)和出风口(42)，所述出风口(42)设于所述进风口(41)的上方；所述进风口(41)和出风口(42)之间设有风机(43)，所述进风口(41)和出风口(42)之间形成有空气通路。
4.根据权利要求3所述的低温干燥装置，其特征在于，所述送回风开闭机构(5)包括与干燥室(6)连通的送风口(51)和回风口(52)，所述送风口(51)通过送风管(53)与壳体(1)侧壁连通，所述回风口(52)通过回风管(54)与壳体(1)侧壁连通，所述送风口(51)和回风口(52)之间形成有空气循环回路。
5.根据权利要求1至4任一项所述的低温干燥装置，其特征在于，所述制冷组件(2)包括通过制冷管道(21)连通的制冷机组(22)及蒸发器(23)，所述制冷管道(21)内流通有制冷剂，所述蒸发器(23)设于壳体(1)内部。
6.根据权利要求5所述的低温干燥装置，其特征在于，所述蒸发器(23)和送风管(53)之间设有第一加热器(7)，所述第一加热器(7)设于壳体(1)内部且第一加热器(7)连接于控制器的输出端。
7.根据权利要求1所述的低温干燥装置，其特征在于，所述排湿组件(3)包括第二加热器(31)以及排水装置，所述第二加热器(31)嵌设于蒸发器(23)内，所述排水装置设于壳体(1)的底部。
8.根据权利要求7所述的低温干燥装置，其特征在于，所述排水装置包括集水底盘(32)及排水管(33)，所述集水底盘(32)连接于壳体(1)底部，所述排水管(33)与集水底盘(32)连通设置，所述排水管(33)上设置有连接于控制器输出端的排水控制阀。
9.一种干燥方法，其特征在于，包括交替进行的减湿方法和排湿方法：
减湿方法：控制器控制送回风开闭机构(5)打开、进出风开闭机构(4)关闭，同时控制制冷机组(22)、蒸发器(23)、风机(43)启动，干燥室(6)内空气由回风口(52)进入并流经蒸发器(23)表面冷凝析出，经减湿处理的空气由送风口(51)送入干燥室(6)，对干燥室(6)内物料进行干燥；
排湿方法：控制器控制制冷机组(22)、第一加热器(7)、送回风开闭机构(5)停止，同时控制进出风开闭机构(4)打开、控制风机(43)、第二加热器(31)启动，熔化蒸发器(23)表面的冰和霜，融化得到的水由排水管(23)排出，升华得到的气体由出风口(42)排出。
10.根据权利要求9所述的干燥方法，其特征在于，在将减湿处理的空气由送风口(51)进入干燥室(6)之前，启动第一加热器(7)对减湿处理的空气加热补偿制冷减湿导致的温度变化。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN112503863A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-03-16 | 优澎（嘉兴）新材料科技有限公司 | 常压冷冻干燥设备 |
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2019
- 2019-04-01 CN CN201910258387.3A patent/CN110006224B/zh active Active
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