CN115003975A - 无需真空泵的真空干燥机 - Google Patents

Abstract

本发明实施例的无需真空泵的真空干燥机，包括：干燥室，设置干燥架，在另一侧面外部设置与内部相连通排气阀；蒸汽生成器，位于干燥室的外部，设置有水箱，与蒸汽注入口相连接；以及热泵，与干燥室的内部与外部联动，包括设置在高温区域的冷凝器、在干燥室外部与冷凝器相连接的第一热交换器、设置在低温区域的蒸发器、在干燥室外部与蒸发器相连接的第二热交换器、连接第一热交换器与第二热交换器之间的空压机以及连接冷凝器与蒸发器的膨胀阀。

Description

无需真空泵的真空干燥机

技术领域

本发明涉及一种无需真空泵的真空干燥机，并涉及如下的装置，即，可利用在使干燥室内部的水蒸气饱和后，在通过降低温度来将水蒸气相转移成液体的过程中，体积将急剧减少而在干燥室内部形成真空的机制，在不使用真空泵、加热器及热介质的秦情况下可以进行真空干燥。

更详细地，在本发明的无需真空泵的真空干燥机中，在密闭形状的干燥室的内部，形成高温区域的冷凝器和形成低温区域的蒸发器能够以相互连接的状态设置，冷凝器和蒸发器分别与第一热交换器和第二热交换器相连接，第一热交换器及第二热交换器与空压机相连接来改变热交换容量，可在干燥室的外部设置蒸汽生成器来向干燥室内部供给水蒸气，通过在干燥室内部装载被干燥物，向干燥室注入水蒸气并通过所联动的排气阀排出空气的方式来使干燥室内部的水蒸气饱和后，在将第一热交换器的热交换容量设置为最大值的状态下，通过驱动热泵来向干燥室外部释放第一热交换器的热量，同时通过冷凝器的降低的温度来冷却干燥室内部，在蒸发器中水蒸气相转移成水或冰，且因压力的降低而形成真空状态之后，通过减少第一热交换器的热交换容量来向冷凝器供热并形成高温区域以干燥被干燥物，在蒸发器中水蒸气液化或固化并形成低温区域以维持干燥室内真空状态，因此，即使没有真空泵也可实现真空低温干燥，从而可以生成高质量的干燥物。

背景技术

食品干燥的历史可以追溯到与人类历史不谋而合的很久以前。干燥(Desiccation)被定义为去除物质中所含水分的操作。干燥的目的在于，提高被干燥物的储存性，方便处理及运输，并提升价值。干燥可视为实现这种目的的加工单元或加工工艺之一。

干燥方法有几种，具有代表性的有向被干燥物吹热风的气流干燥、当粉末等容易飞散的被干燥物时，照射红外线灯的辐射干燥、当需要在低温下干燥的被干燥物时，放入加入浓硫酸或硅胶等干燥剂的干燥机中的除湿干燥、为使被干燥物内的水分更容易蒸发，将干燥机内部形成为真空的真空干燥，进而，具有当容易热分解或在常温下容易变质的被干燥物时，通过冷冻来干燥的冷冻干燥，此外，具有为了提高干燥速度，将冷冻的干燥机内部形成为真空来直接固化被干燥物内的冰来去除的真空冷冻干燥等。

即使是相同食品，其质量也会根据适用的干燥方法而有所不同。迄今为止，虽然根据风(送风)、湿度(除湿)、温度(加热)的传统体验的干燥方式来提高技术，但近来基于传导、对流、辐射、压力等基础技术的融复合的新一代干燥机正被积极研究并上市。

就食品而言，干燥温度越低，干燥时间越短，干燥食品的质量就越好。但是，干燥温度越低，干燥所需时间就会越长，从而伴随着质量的下降。例如，在辣椒干燥的情况下，除了日晒辣椒以外，在辣椒干燥机中，需要在55℃左右的温度条件下进行40小时(约2天)左右的干燥工序来实现干燥。当在相同条件下将干燥温度降低至35℃时，干燥时间会延长至约160小时(约7天)左右。在此情况下，可知虽然干燥辣椒的外观非常良好，但切开辣椒后发现内部长满了霉而无法用作食品。即，随着干燥的进行，变质也在同时进行。韩国以前也有比日晒辣椒(阳干)质量更好的在通风处阴干的阴干辣椒，但由于干燥方法复杂、时间长、收率低，现在无法找到。

在相对于农产品更容易腐烂的畜产品、海产品的情况下，干燥将变得更加困难。这是因为之前为了维持质量，只有去除内脏或煮熟等的一次加工后进行干燥，或在冬天干燥等的方法。为了克服上述问题，使用盐的腌制方法和使用热烟的熏制方法得到开发并发展。

虽然如今有解决这种问题的真空冷冻干燥机，但由于设备本身的高价格、操作的复杂性以及干燥所需的高的运行成本，仅限于医药品及高价食品使用，在普通食品的情况下，因干燥产品的价格上涨而难以适用。

干燥机是具有代表性的耗能设备，其所使用的大部分能源在干燥过程中作为用于水分蒸发的汽化热，即，潜热消耗，并被排放到大气中而浪费。最近的节能干燥机通过热泵回收排放到大气中的水蒸气的潜热回收并重新利用来节约能源。

为了改善干燥机，提出并开发了追求节能技术、干燥效率及干燥质量的提高的多种技术。在食品干燥过程中，当在快速冷冻食品后利用固化现象进行干燥时，可将食品干燥为最佳质量，由此，低压干燥、真空干燥、真空冷冻干燥、真空加热干燥等技术持续得到开发和改善。为了提高干燥食品的质量，在低温条件下实现快速干燥速度。因此，该领域的干燥机中的收纳被干燥物的干燥室、真空泵部、快速冷冻部、加热器和热介质部等的所需部件几乎具有类似的结构。

现有技术文献

专利文献

韩国授权专利公报10-1795770号

发明内容

技术问题

由于现有的真空干燥机具有用于维持干燥机内真空的真空泵、用于向被干燥物供给干燥热的加热器和热介质部，因此，干燥机的结构变得复杂，因此存在价格高、干燥机的运行成本也高的缺点。

本发明用于解决鉴于现有技术中的各种问题而提出，本发明的目的在于，提供如下的无需真空泵的真空干燥机，即，使干燥室内部的水蒸气饱和后，在通过降低温度使水蒸气相转移为液体的过程中，快速减少体积，并利用形成干燥室内部真空的机制，即使无需真空泵也能将干燥室做成真空状态，并进行真空干燥。

本发明的目的在于，提供如下的一种装置，即，在干燥室的内部，形成高温区域的冷凝器与形成低温区域的蒸发器可以相互连接设置，冷凝器和蒸发器分别与第一热交换器和第二热交换器相连接，第一热交换器及第二热交换器与空压机相连接来改变热交换容量，在干燥室的外部设置蒸汽生成器来向干燥室内部供给水蒸气，

在干燥室内部装载被干燥物，向干燥室注入水蒸气来使其饱和后，在将第一热交换器的热交换容量设置为最大值的状态下，通过驱动热泵将第一热交换器的热排向干燥室外部，同时通过冷凝器的降低的温度来冷却干燥室内部，在蒸发器中的水蒸气相转移成水或冰，且因压力的降低而达到真空状态之后，通过减少第一热交换器的热交换容量来向冷凝器供热，并形成高温区域来对被干燥物进行干燥，在蒸发器中水蒸气液化或固化并形成低温区域以维持干燥室内真空状态，以此在真空状态下实现被干燥物的干燥，从而可以在不使用作为现有真空干燥机所需部件的真空泵、加热器及加热介质的状态下构建真空干燥机来驱动。

本发明的上述目的和多个优点可以由本发明所属技术领域的普通技术人员从本发明的优选实施例变得更加明确。

技术方案

本发明用于实现上述目的，本发明实施例的无需真空泵的真空干燥机的特征在于，包括：干燥室，形成密闭的内部空间，在内部设置干燥架，在一侧面内部设置与排气阀相联动的蒸汽注入口，在另一侧面外部设置与蒸汽注入口相联动的排气阀；蒸汽生成器，位于干燥室的外部，设置有水箱，与蒸汽注入口相连接；以及热泵，与干燥室的内部与外部联动，在干燥室内部形成高温区域和低温区域，当蒸汽生成器使得干燥室内部的水蒸气饱和时，热泵通过降低干燥室内部温度使水蒸气液化或固化来减小得体积，从而形成真空状态。

根据一实施例，热泵还包括：冷凝器，设置在高温区域；第一热交换器，在干燥室外部与冷凝器相连接；蒸发器，设置在低温区域；第二热交换器，在干燥室外部与蒸发器相连接；空压机，连接第一热交换器与第二热交换器之间；以及膨胀阀，连接冷凝器与蒸发器。

根据一实施例，本发明还包括：圆锥形的旋风分离器，以被蒸发器包围的形状构成；送风机，插入安装在旋风分离器的一端圆筒部；以及马达，安装在送风机的上端，旋风分离器的内部空间从设置在一端圆筒部的管形态的吸入口形成至另一端圆锥部，送风机在侧面设置排出口，下端与旋风分离器内部相连接，从马达产生的吹送风连通到排出口和圆锥部。

根据一实施例，本发明还包括与旋风分离器圆锥部相连接的储存箱，储存箱与干燥室外部的排出泵相连接，排出泵通过管道与水箱相连接，形成在干燥室高温区域中产生的水蒸气在旋风分离器中冷凝而以水或冰的形态排出并回收到储存箱的循环结构。

根据一实施例，在干燥室外侧，在连接储存箱与排出泵的部位设置止回阀，以防止储存箱的冷凝水回流到储存箱。

其他实施例的具体细节包括在详细说明和附图中。

发明的效果

根据本发明的无需真空泵的真空干燥机，可获得如下的效果。

第一，可利用在使干燥室内部的水蒸气饱和后，在通过降低温度来将水蒸气相转移成液体的过程中，体积将急剧减少而在干燥室内部形成真空的机制，在不使用真空泵、加热器及热介质的秦情况下可以进行真空干燥。

第二，可以不使用作为真空干燥机所需要素的真空泵、加热器及加热介质，在干燥室内直接进行热交换，因此，干燥机的结构非常简单，从而提高干燥机的耐久性和可靠性。

第三，在仅通过驱动热泵来运行本真空干燥机的特性上，与现有复杂的真空冷冻干燥机相比，故障发生率显著降低，且维护维修也变得容易。

第四，干燥机的价格降低，食品的干燥成本也会降低，因此之前因干燥机的价格和运行成本而难以使用的普通食品也可通过本干燥机来实现高质量的食品干燥，因此韩国的干燥食品文化可以根本上得到一阶段升级。

第五，除了节约真空泵的驱动能源外，由于热泵的高性能系数和热泵的热量在干燥室内部仅通过发热(干燥)和吸热(冷凝)进行循环，因此不会发生干燥以外的能源损失，从而能源效率非常高。即，由于参与干燥的所有热传递不会从干燥室内向外部损失，因此实现了非常高效的节能。

第六，在整个干燥过程中，被干燥物与外部密闭，因此实现不会产生微尘等外部物质污染的净化干燥。

第七，由此，可通过实现系统的简化和节能来在市场上推出具有竞争力的干燥机，从而韩国的干燥食品文化可以根本上得到一阶段升级。

附图说明

图1为本发明一实施例的无需真空泵的真空干燥机的简要结构图。

图2为本发明另一实施例的无需真空泵的真空干燥机的结构图。

图3为作为适用于本发明实施例的无需真空泵的真空干燥机的原理的基于压力和温度的水的状态变化曲线。

具体实施方式

为充分理解本发明，参照附图更详细地说明本发明的优选实施例。

在说明本发明之前，以下的特定的结构及功能性说明仅为了说明根据本发明概念的实施例的目的而例示，本发明概念的实施例可变形为各种形态来实施，本发明的范围不应解释为限定于以下详细说明的实施例。

并且，本发明概念的实施例可具有多种变更且具有多种形态，因此在附图中例示特定实施例并在本说明书中进行详细说明。

但是，这并非将本发明概念的实施例限定为特定的公开形态，应理解为包括本发明的思想及技术范围内的变更技术方案、等同技术方案或代替技术方案。

本实施例是为了向本发明所属技术领域的普通技术人员更完整地说明本发明而提供。因此，附图中的要素的形状等为了强调更明确的说明而可以放大表现。

应注意的是，各附图中相同的部件应通过相同的附图标记示出。将省略判断为不必要地混淆本发明的主旨的公知功能及结构的详细记载。

图1为本发明一实施例的无需真空泵的真空干燥机的简要结构图，图2为本发明另一实施例的无需真空泵的真空干燥机的结构图，图3为作为适用于本发明实施例的无需真空泵的真空干燥机的原理的基于压力和温度的水的状态变化曲线。

本发明的优选实施例的无需真空泵的真空干燥机10包括干燥室200、热泵100、蒸汽生成器300。

干燥室200是形成密闭的内部空间的壳体形态，可用作实现被干燥物的配置和干燥的空间。

干燥室200内部可被区分为高温区域220和低温区域230，这并非为根据装置或部件的人为划分，而是可被特定为通过热泵100驱动的功能来区分的空间。

当从侧面观察干燥室200时，在干燥室200的下端可设置蒸汽注入口210，在上端可设置排气阀211。

在此情况下，蒸汽注入口210及排气阀211的位置只要符合本发明的功能的优化，则可以配置在任何位置。

设置在干燥室200的外部的蒸汽生成器300可通过干燥室200下端的蒸汽注入口210与干燥室200内部相连接。

当蒸汽生成器300生成水蒸气并通过蒸汽注入口210供给到干燥室200内部时，干燥室200被水蒸气装满，在此情况下，可通过调节排气阀211的开闭来实现排出或密闭干燥室200内部的空气及水蒸气的功能。

为了生成水蒸气，蒸汽生成器300可以与水箱310相连接，可通过在水箱310附着排水口311来实现水的注入及排出。

排气阀211可设置在干燥室200的上端外侧，具有排出干燥室200内部的空气或水蒸气或阻隔排出的功能，在排气阀211的下端可设置排气止回阀212，防止外部的空气向干燥室200内部回流并流入。

在此情况下，排气阀211与排气止回阀212上下连接构成，排气阀211设置在干燥室200上端外侧，排气止回阀212设置在干燥室200上端内侧。

干燥室200可在内部设置干燥架21来展开被干燥物。

优选地，干燥架213可设置为使热气与空气通过的铁网型或导电性优秀的铁板形态，为了将干燥效果最大化，干燥架213可位于干燥室200内部的高温区域220，具体地，位于后述的热泵100的冷凝器110上端，使得其直接暴露在从冷凝器110释放的热量和高温。

干燥架213可由单层或多层构成，其形状和层数可根据干燥室200整体的形状及干燥机设置位置和使用用途来随意设计并适用。

干燥室200可设置盖部，作为本发明的优先实施例，盖部可位于干燥室200的上端。

干燥室200可通过打开盖部来装载或取出被干燥物，并可检查或维修位于干燥室200内部的装置。

在盖部安装在干燥室200的状态下，可形成密闭的状态，密闭的干燥室200可形成通过蒸汽注入口210和排气阀211与外部联通的结构。

热泵100可以与干燥室200的内部与外部联动。

热泵100可起到维持如下环境的核心功能，即，将干燥室200内部形成真空状态后，对被干燥物进行干燥，可通过维持热循环及热均衡状态来使被干燥物在真空状态下被干燥。

为此，热泵100可包括冷凝器110、蒸发器120、膨胀阀140、空压机130、第一热交换器131、第二热交换器132。

冷凝器110、蒸发器120、膨胀阀140可位于干燥室200内部，空压机130、第一热交换器131、第二热交换器132可位于干燥室200外部。

冷凝器110可位于干燥室200内部的高温区域220，并与第一热交换器131相连接。

冷凝器110可执行制冷剂的冷凝及被干燥物干燥的功能的作用，为此可形成任何形态及位置，根据本发明的优选实施例，可呈管形状，在高温区域220中形成如线圈的卷绕形态，并位于干燥架213的底部。

冷凝器110的一端可以与第一热交换器131连接管形状，另一端可以与蒸发器120连接成管形状。

蒸发器120位于干燥室200内部的低温区域230。

蒸发器120可起到使干燥室200内部的水蒸气液化或固化的功能，为此可适用于任何形态及位置，根据本发明的优选实施例，可以与冷凝器110类似地以卷绕线圈的形状构成。

例如，如图1所示，冷凝器110和蒸发器120的结构如下，即，冷凝器110位于干燥室200的下部，蒸发器120位于上部，干燥室200可纵向形成，如图2所示，干燥室200还可以横向形成，冷凝器110位于干燥室200内部的一侧，蒸发器120位于另一侧来并排配置。

在此情况下，在冷凝器110和蒸发器120的连接部位可设置膨胀阀140。

膨胀阀140可起到减压至使在冷凝器110中压缩并冷凝液化的高温、高压的制冷剂蒸发的压力的功能，并且膨胀阀140还可起到通过调节制冷剂的流量来提供给蒸发器120的功能。

由于冷凝器110中的高温高压的制冷剂通过膨胀阀140急剧减压至低压后排向蒸发器120并形成低温的冷却状态，因此，膨胀阀140可以为在干燥室200内部区分基于冷凝器110的高温区域220与基于蒸发器120的低温区域230的基准点。

蒸发器120的一端可与冷凝器110相连接，另一端可与第二热交换器132相连接。

储存箱124可位于干燥室200内部，储存箱124的上端可与后述的旋风分离器121相连接，接收通过蒸发器120液化或固化并相转移成水或冰的冷凝水并储存，下端可与干燥室200外部的排出泵150相连接，起到排向外部的功能。

储存箱124的下端可以与管道相连接，贯通干燥室200的下部来与设置在干燥室200外侧的排出泵150相连接，排出泵150可起到从储存箱124排出冷凝水的功能。

在此情况下，为了防止冷凝水从排出泵150回流到储存箱124，可在排出泵150与储存箱124之间的干燥室200外侧区间，止回阀151与排出泵150相邻地设置。

空压机130一端可以与第一热交换器131相连接，另一端与第二热交换器132相连接，最终在空压机130中压缩的制冷剂通过第一热交换器131传递至冷凝器110，在冷凝器110中形成经过膨胀阀140、蒸发器120、第二热交换器132连接到空压机130的循环结构。

综上所述，在空压机130中按第一热交换器131→冷凝器110→蒸发器120→第二热交换器132→空压机130的顺序循环。

观察以上的结构，可知未构成真空泵，并且没有使用加热器或热介质，在此状态下，当使干燥室内部的水蒸气饱和后降低温度时，水蒸气相转移成液体或固体，体积将急剧减少，由此随着干燥室内部形成真空状态，通过未设置真空泵、加热器、热介质的上述结构要素来形成低温真空状态，同时执行高温的快速干燥，从而可提高被干燥物的干燥质量。

基于以上简要说明，说明本发明的无需真空泵的真空干燥机10的详细的工作如下。

首先，在蒸汽生成器300中利用储存在水箱310中的水来生成水蒸气，通过蒸汽注入口210向干燥室200内部注入水蒸气。

在此情况下，可通过打开干燥室200上端的排气阀211来排出室内空气，使得在干燥室200内部的空气被水蒸气代替。

当使干燥室200内部的水蒸气饱和时，关闭排气阀211和蒸汽注入口210，使干燥室200处于密闭状态。

然后，将第一热交换器131的热交换能力设置为最大值后，驱动热泵100。

热泵100通过第一热交换器131向干燥室200外部释放热量，同时通过向外部释放的热量来向冷凝器110供给压缩的制冷剂，从而使得水蒸气饱和的干燥室200开始冷却。

随着干燥室200被冷却，在低温区域230中，由于水蒸气通过蒸发器120相转移成水或冰并冷凝，因此干燥室200内部的压力将降低。

最终，即使没有真空泵，干燥室200内部也可形成初期真空状态。

当干燥室200内部形成为低温的真空状态时，减少第一热交换器131的热交换容量，并开始向冷凝器110供给向外部释放的热量。

在此过程中，通过调节第一热交换器131容量来调节冷凝器110的发热量，通过调节第二热交换器132的容量来调节蒸发器120的吸热量，从而在干燥室200内以在基于冷凝器110的高温区域与基于蒸发器120的低温区域之间形成热均衡的方式进行调整。

向冷凝器110供给的热量在干燥室200内形成高温区域220，并干燥在位于冷凝器110上部的干燥架213上展开的被干燥物。

该状态是在干燥室200内部处于低温的真空状态情况下，仅对被干燥物所在的区域进行高温干燥的结构。

但是，由于在真空状态下更容易发生被干燥物的水分蒸发，在低温条件下的快速干燥提高了干燥食品的质量，因此，当在上述低温的真空状态下进行干燥时，可获得最佳干燥质量，在此过程中，在无需如真空泵及加热器等热介质的情况下通过简单的结构实现。

另一方面，当在上述干燥状态下观察干燥室200内部时，在高温区域220中，从冷凝器110持续向被干燥物供热来连续地进行干燥，在低温区域230中，水蒸气在蒸发器120中被冷凝(液化)或蒸镀(固化)并变成水或冰，且持续维持空间内部的真空状态。

并且，虽然低温区域230被继续冷却而高温区域220被继续加热的热不均衡状态正在持续，但是维持作为封闭系统的干燥室200内部全部的熵总量几乎恒定的热均衡状态，并维持继续进行干燥的状态。

如图3所示，观察水的状态曲线，可知水在1气压下，在100℃条件下沸腾，但是，在0.3气压下，在约70℃条件下沸腾，在0.2气压下，在约60℃条件下沸腾，在0.1气压下，在约46℃条件下沸腾，这是因为水的蒸气压与温度成比例地变化。

水的沸腾意味着进行非常快速的干燥。

虽然市面上有利用该原理的低温低压干燥机，但为了维持干燥室200内的低压而需要安装送风机123，由于上述送风机123在大气压下运行，因此在驱动时，送风机123两端的压力差随着干燥室200内部的压力降低而增大。

因此，无法使用普通送风机123，可见在实际使用的低温低压干燥机安装具有非常大负压的高性能环式鼓风机或涡轮鼓风机。

当本发明一实施例的无需真空泵的真空干燥机10通过第一热交换器131来增加向干燥室200内的供热时，可上升干燥机内部的压力和温度，当减小供热时，可降低干燥机内部的压力和温度。

这同样适用于低温区域230。

因此，无需高性能的送风机123或真空泵，可从低温低压干燥区域(图3的B区域)至真空冷冻干燥区域(图3的A区域)自由地设置运转模式并运行，即使在干燥机的运行过程中也可根据需求灵活地变更运转模式。

与干燥有密切关系的要素有温度、湿度、送风。

如图3所示，在真空冷冻干燥区域中，虽然送风的效果微乎其微，若通过低压增加压力，则送风将成为不可忽视的要素并对干燥产生影响。

即，在低温低压干燥区域中，送风开始成为有意义的要素。

为了补充这一点，本发明一实施例的无需真空泵的真空干燥机10被改善成在实现水蒸气的冷凝或凝结的低温区域230的蒸发器120上安装送风机123和旋风分离器121来加快干燥速度。

旋风分离器121可呈圆锥形，可呈如被线圈形状的蒸发器120卷绕的被包围的形态，作为本发明一实施例，可呈一端的宽的圆筒部朝向上部，且另一端的窄的圆锥部朝向下端的形态。

在旋风分离器121的一端，管可从圆筒部的侧面朝向高温区域220以水平方向的烟囱形态突出来构成吸入口121a。

通过吸入口121a经过高温区域220的水蒸气向旋风分离器121流入，在包围旋风分离器121的蒸发器120中继续进行冷却作用，从而流入到旋风分离器121的水蒸气被冷凝或凝结并相转移成水或冰，且聚集在储存箱124中。

在旋风分离器121的一端圆筒部可设置送风机123，以便与圆筒部的形状相对应，从而可以覆盖旋风分离器121的上端，在送风机123的侧面可设置排出口123a。

而且，在送风机123的上端可安装有马达122，可通过马达122的工作，送风机123内的水蒸气通过排出口123a向外部排出。

综上所述，作为本发明一实施例，低温区域230的蒸发器120可在以线圈形状形成的内侧空间设置旋风分离器121，送风机123和马达122可依次与旋风分离器121的上部相接触，旋风分离器121的下部可以与储存箱124相连接。

干燥室200内的水蒸气流入到旋风分离器121的吸入口121a，通过包围在旋风分离器121的蒸发器120冷却并被冷凝或凝结而以水或冰聚集在储存箱124中，在此情况下，通过马达122产生的送风，少量未被冷凝的水蒸气通过送风机123的排出口123a排出。

即，当流入到旋风分离器121的水蒸气相转移成水或冰时，下降到储存箱124，未被相转移且以水蒸气状态残留的物质将再次经过排向干燥室200内部的过程。

由于送风机123的运行环境是低于大气压的非常低的压力区域，因此可使用具有适当设计的叶片的普通送风机123。

如图2所示，旋风分离器121的吸入口121a以可有效地捕集在高温区域220中产生的水蒸气的方式几何性地形成并适当地配置。

根据气体分子运动论，气体的压力被定义为分子与容器壁碰撞的力，即使在0.006气压的压力下实现升华的真空冷冻干燥区域，每1升的水蒸气分子数量也是天文数字，因此送风的效果显著。

凝结在旋风分离器121的冰可通过使用除霜加热器或热泵100的除霜运转来聚集在储存箱124中。

通过旋风分离器121聚集在储存箱124的水或冰形态的冷凝水可通过与旋风分离器121相连接并设置在干燥室200外部的排出泵150的运行来排出，并通过管道回收到水箱310。

排出泵150可起到利用吸力来从储存箱124抽取冷凝水并送到水箱310的功能。

在此情况下，可在排出泵150与储存箱124的连接部位设置止回阀151，以防止冷凝水回流到储存箱124。

回收到水箱310的冷凝水循环如下过程，即，通过蒸汽生成器300再生成为水蒸气，并在干燥室200内部达到饱和后，经过冷却的过程冷凝并排出。

因此，可通过在不浪费水资源的情况下再次使用的过程确保资源循环利用有效性的最大化。

另一方面，在冷凝器110中经过膨胀阀140减压后向蒸发器120传递的制冷剂维持干燥室200内部的低温低压状态，并经过蒸发器120并沿着干燥室200外部的管道线传递至第二热交换器132。

第二热交换器132可通过热交换作用将流入的高压制冷剂变换为低压制冷剂之后，第二热交换器132起到通过第一热交换器131在空压机130中再次压缩为高压的制冷剂的准备功能。

因此，通过空压机130在第一热交换器131中通过高温高压压缩来生成的热泵100的热量在干燥室200内部仅经过高温区域220的发热(干燥)和低温区域230的吸热(冷凝)的过程来向第二热交换器132循环，因此不会发生除干燥以外的能源损失，因此能源效率会非常高。

即，由于参与干燥的所有热移动不会向外部损失，而是只在干燥室200内进行，因此可实现非常高效的节能。

而且，在上述热移动过程和干燥过程中，并未构成任何真空泵且并未设置如加热器的发热介质，从而结构简单，不仅瑞，还可以造出高质量的干燥物。

基于上述说明，观察本发明的无需真空泵的真空干燥机10的优选实施例的使用例如下。

首先，使用人员打开干燥室200的盖部并将被干燥物放置在干燥室200内的干燥架213上。

然后，关闭干燥室200的盖部并将第一热交换器131的热交换容量设置为最大值。

而且，开放蒸汽注入口210和排气阀211，在蒸汽注入口210连接蒸汽生成器300相后，通过运行蒸汽生成器300来向干燥室200内注入水蒸气。

水蒸气注入到干燥室200内部，同时，存在于干燥室200内部的空气通过排气阀211向干燥室200外部排出。

通过此过程，通过水蒸气代替干燥室200内部的空气，当水蒸气在干燥室200中饱和时，关闭排气阀211和蒸汽注入口210。

并且，驱动热泵100。

由于通过第一热交换器131向干燥室200外部排放热量并运行热泵100，因此在干燥室200内部的冷凝器110中实现冷凝过程，经过膨胀阀140实现减压，在发热器所在的低温区域230中，由于水蒸气相转移成水或冰并被冷凝，因此，干燥室200内的压力降低，从而无需真空泵，干燥室200内部也形成真空状态。

当达到使用人员需要的压力和温度的运转模式时，通过减少第一热交换器131的热交换容量来开始向热泵100的冷凝器110供热。

在此情况下，通过调节第一热交换器131的容量来调节冷凝器110的发热量和蒸发器120的吸热量，以实现干燥室200内的热均衡。

因此，冷凝器110在位于发热的高温区域220的干燥架213中实现被干燥物的干燥，此状态是干燥室200内部整体处于真空状态，由于蒸发器120在低温区域230中通过液化或固化过程来维持低温，因此被干燥物的干燥可在低温真空状态下快速实现。

因此，可获得以最佳状态干燥的被干燥物。

当干燥结束时，可终止热泵100的运行，开放排气阀211后，打开盖部取出被干燥物。

通过上述步骤，可通过使用本发明的无需真空泵的真空干燥机10来进行被干燥物的干燥过程。

概括上述过程来整理本发明的特征如下。

1摩尔的水是18克，当在标准状态下蒸发而变成水蒸气时，在1气压下变成22.4升，在水的情况下，相对于气体状态，在液体或固体状态下发生约为1200倍的体积变化。

即，当在22.4升的密闭的空间中以1气压下装满水蒸气，在内部吸取热量来使水蒸气冷凝时，水蒸气的状态变为18㏄的水，因此，密闭的空间的压力降低至约1200分之1(0.001气压以下)。

由于干燥是去除物质中所含水分的操作，因此可利用这种水的物理特性构建新的真空干燥机。

即，当在用水蒸气装满密闭的干燥室200内部后，在干燥室200内部驱动热泵100时，水蒸气在蒸发器120区域中被冷凝，干燥室200内部的压力将降低，从蒸发器120回收的热量在冷凝器110区域中作为干燥热量供给到被干燥物。

观察此过程，可知无需真空泵，在干燥室200内部仅通过驱动热泵100来持续实现水分蒸发和冷凝，同时维持真空。

并且，可知通过适当调整蒸发器120和冷凝器110来设置并维持从低压条件至真空干燥的压力，由于可设置并维持从低压干燥至冷冻干燥的温度，因此可构建多功能的创新干燥机。

以上说明的本发明的实施例仅为例示性的，只要是本发明所属技术领域的普通技术人员就可以知道可以进行多种变形以及等同的其它实施例。

因此，可理解的是，本发明并不限定于在上述详细说明中所提及的形态。因此，本发明真正的技术保护范围应根据附加的发明要求保护范围的技术思想来定义。

并且，应理解的是，本发明包括通过附加的发明要求保护范围来定义的本发明的精神和在其范围内的所有变形技术方案、等同技术方案及代替技术方案。

附图标记的说明

10：无需真空泵的真空干燥机

100：热泵

110：冷凝器

120：蒸发器

121：旋风分离器

121a：吸入口

122：马达

123：送风机

123a：排出口

124：储存箱

130：空压机

131：第一热交换器

132：第二热交换器

140：膨胀阀

150：排出泵

151：止回阀

200：干燥室

210：蒸汽注入口

211：排气阀

212：排气止回阀

213：干燥架

220：高温区域

230：低温区域

300：蒸汽生成器

310：水箱

311：排水口。

Claims (5)

1.一种无需真空泵的真空干燥机，其特征在于，

包括：

干燥室，形成密闭的内部空间，在内部设置干燥架，在一侧面内部设置与排气阀相联动的蒸汽注入口，在另一侧面外部设置与蒸汽注入口相联动的排气阀；

蒸汽生成器，位于干燥室的外部，设置有水箱，与蒸汽注入口相连接；以及

热泵，与干燥室的内部与外部联动，在干燥室内部形成高温区域和低温区域，

当蒸汽生成器使得干燥室内部的水蒸气饱和时，热泵通过降低干燥室内部温度使水蒸气液化或固化来减小体积，从而在干燥室内部形成真空状态。

2.根据权利要求1所述的无需真空泵的真空干燥机，其特征在于，热泵还包括：

冷凝器，设置在高温区域；

第一热交换器，在干燥室外部与冷凝器相连接；

蒸发器，设置在低温区域；

第二热交换器，在干燥室外部与蒸发器相连接；

空压机，连接第一热交换器与第二热交换器之间；以及

膨胀阀，连接冷凝器与蒸发器。

3.根据权利要求2所述的无需真空泵的真空干燥机，其特征在于，

还包括：

圆锥形的旋风分离器，以被蒸发器包围的形状构成；

送风机，插入安装在旋风分离器的一端圆筒部；以及

马达，安装在送风机的上端，

旋风分离器的内部空间从设置在一端圆筒部的管形态的吸入口形成至另一端圆锥部，送风机在侧面设置排出口，下端与旋风分离器内部相连接，从马达产生的吹送风连通到排出口和圆锥部。

4.根据权利要求3所述的无需真空泵的真空干燥机，其特征在于，

还包括与旋风分离器圆锥部相连接的储存箱，

储存箱与干燥室外部的排出泵相连接，排出泵通过管道与水箱相连接，形成在干燥室高温区域中产生的水蒸气在旋风分离器中冷凝而以水或冰的形态排出并回收到储存箱的循环结构。

5.根据权利要求4所述的无需真空泵的真空干燥机，其特征在于，在干燥室外侧，在连接储存箱与排出泵的部位设置止回阀，以防止储存箱的冷凝水回流到储存箱。

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