CN212205381U - 一种热泵干燥设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种热泵干燥设备，包括外蒸发冷凝器、内蒸发器、内冷凝器、压缩机和储液器，压缩机的输出端分别与内冷凝器的和外蒸发冷凝器连通，内冷凝器与储液器连通，外蒸发冷凝器分别与储液器的输出端和输入端连通，储液器与内蒸发器连通，内蒸发器的输出端分别与压缩机和外蒸发冷凝器连通。其使用时，外蒸发冷凝器、压缩机和储液器设置在干燥室外部，内蒸发器与内冷凝器设置在干燥室内部，启动压缩机，可以驱动制冷剂在外蒸发冷凝器、内蒸发器和内冷凝器之间流动，从而将干燥室内外的热量进行转移，由此完成干燥过程，本实用新型结构完整，功能齐全，可适应不同种类的物料干燥，解决了现有技术中烘干机高耗能以及烘干效果不理想的问题。

Description

一种热泵干燥设备

技术领域

本实用新型实施例涉及干燥设备技术领域，具体涉及一种热泵干燥设备。

背景技术

物料烘干过程是一个巨大的耗能过程，据统计，在大多数发达国家里用于烘干所消耗的能量占全国总能耗的7％-15％，而热效率仅为25％-50％，并且在烘干脱水过程中，由于一些物料(例如食品和生物物料等)对温度较为敏感，在高温干燥过程中，极易对其色泽、营养、风味和组织产生影响，从而导致其品质降低。

实用新型内容

为此，本实用新型实施例提供一种热泵干燥设备，以解决现有技术中烘干机高耗能以及烘干效果不理想的问题。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供如下技术方案：

本实用新型提供了一种热泵干燥设备，安装在干燥室上，包括外蒸发冷凝器、内蒸发器、内冷凝器、压缩机和储液器，外蒸发冷凝器、压缩机和储液器设置在干燥室外部，内蒸发器与内冷凝器设置在干燥室内部，压缩机的输出端分别与内冷凝器的输入端和外蒸发冷凝器的输入端连通，内冷凝器的输出端与储液器的输入端连通，外蒸发冷凝器的输出端分别与储液器的输出端和输入端连通，储液器输出端与内蒸发器的输入端连通，内蒸发器的输出端分别与压缩机的输入端和外蒸发冷凝器的输入端连通。

进一步的，还包括第一电磁阀，压缩机的输出端与第一电磁阀的输入端连通，第一电磁阀的输出端与内冷凝器的输入端连通。

进一步的，还包括电动阀，压缩机的输出端与电动阀的输入端连通，电动阀的输出端与外蒸发冷凝器的输入端连通。

进一步的，还包括第二电磁阀，外蒸发冷凝器的输入端与第二电磁阀的输入端连通，第二电磁阀的输出端分别与压缩机的输入端和内蒸发器的输出端连通。

进一步的，还包括第一膨胀阀和第三电磁阀，内蒸发器的输入端与第一膨胀阀的输出端连通，第一膨胀阀的输入端与第三电磁阀的输入端连通，第三电磁阀的输出端与储液器的输入端连通。

进一步的，还包括第二膨胀阀、第四电磁阀和第一单向阀，外蒸发冷凝器的输出端与第二膨胀阀的输入端连通，第二膨胀阀的输出端与第四电磁阀的输入端连通，第四电磁阀的输出端与第一单向阀的输出端连通，与第一单向阀的输入端与储液器的输出端连通。

进一步的，还包括第二单向阀，外蒸发冷凝器的输出端与第二单向阀的输入端连通，第二单向阀的输入端与储液器的输入端连通。

进一步的，外蒸发冷凝器、内蒸发器与内冷凝器均安装有风扇。

进一步的，还包括可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器分别与第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀电连接，压缩机内安装有伺服电机，压缩机的伺服电机与可编程逻辑控制器电连接。

本实用新型实施例具有如下优点：

1.制冷剂在压缩机的作用下在外蒸发冷凝器、内蒸发器、内冷凝器、压缩机和储液器之间循环流动，通过让空气不断完成蒸发(吸取室外环境中的热量)→压缩→冷凝(在室内烘干房中放出热量)→节流→再蒸发的热力循环过程，从而将外部低温环境里的热量转移到烘干房中，由此完成物料的烘干，相比较现有技术的普通干燥装置，单纯应用电热能或者化学能对物料进行烘干，本实用新型提供的热泵干燥设备，通过热泵转移热量的方式，显然具有能源利用效率高，运行费用低，环保效能好的优势。

2.本实用新型提供的热泵干燥设备，通过在干燥室内安装内蒸发器与内冷凝器，在风扇的作用下，在干燥室内就可以完成除湿的过程，从而实现低温空气封闭循环干燥，通过PLC控制装置的工况，使干燥室的热干空气的温度在20～55℃之间，可满足大多数热敏物料的高质量干燥要求，因此避免某些物料含有的易挥发性成分流失，从而保证了物料烘干后的品质，由此解决了现有技术中烘干机烘干效果不理想的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本实用新型实施例提供的一种热泵干燥设备的立体图；

图2为本实用新型实施例提供的一种热泵干燥设备的压缩机立体图；

图3为本实用新型实施例提供的一种热泵干燥设备流程框图；

图4为本实用新型实施例提供的一种热泵干燥设备的俯视图；

图中：1外蒸发冷凝器；2内蒸发器；3内冷凝器；4压缩机；5储液器；6第一电磁阀；7电动阀；8第二电磁阀；9第一膨胀阀；10第三电磁阀；11第二膨胀阀；12第四电磁阀；13第一单向阀；14第二单向阀。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-4，本实用新型提供了一种热泵干燥设备，安装在干燥室上，包括外蒸发冷凝器1、内蒸发器2、内冷凝器3、压缩机4和储液器5，所述外蒸发冷凝器1、压缩机4和储液器5设置在干燥室外部，所述内蒸发器2与内冷凝器3设置在干燥室内部，通过内蒸发器2与内冷凝器3进行吸热放热，在较为封闭的干燥室内就可以实现循环干燥，从而防止被烘干的物料含有的有效成分挥发，从而保证物料干燥的品质。所述压缩机4的输出端分别与内冷凝器3的输入端和外蒸发冷凝器1的输入端连通，压缩机4的主要通过伺服电机带动，而压缩机4是将低压的制冷剂提升为高压的制冷剂流体机械，即为制冷循环提供动力。所述内冷凝器3的输出端与储液器5的输入端连通，储液器5内储存有制冷剂，通过储液器5可以有效防止液体制冷剂流入压缩机后产生的液击，继而起到保护各部件的作用。所述外蒸发冷凝器1的输出端分别与储液器5的输出端和输入端连通，所述储液器5输出端与内蒸发器2的输入端连通，所述内蒸发器2的输出端分别与压缩机4的输入端和外蒸发冷凝器1的输入端连通。所述外蒸发冷凝器1兼具吸热与放热的功能，设置在干燥室外可以减小设备占用的空间，继而提高设备的安装效率。

根据本实用新型提出的一个具体实施例，若室内温度低于干燥温度，则需要对室内空气进行升温，此时只有第一电磁阀6、第一单向阀13、第四电磁阀12、第二膨胀阀11和第二电磁阀8打开，制冷剂在压缩机4的作用下依次通过内冷凝器3、储液器5和外蒸发冷凝器1，同时制冷剂在外蒸发冷凝器1中吸收热量，继而导入到内冷凝器3将热量释放，由此提高干燥室内的温度。

根据本实用新型提出的一个具体实施例，还包括第一电磁阀6，所述压缩机4的输出端与第一电磁阀6的输入端连通，所述第一电磁阀6的输出端与内冷凝器3的输入端连通。第一电磁阀6与可编程逻辑控制器电连接，通过可编程逻辑控制器发出电信号可以控制第一电磁阀6开闭，从而控制制冷剂的流动，并由此提高了设备的自动化程度。

根据本实用新型提出的一个具体实施例，当干燥室内达到干燥温度时，需要对物料进行除湿，此时打开第一膨胀阀9和第三电磁阀10，同时第一电磁阀6打开，此时制冷剂在压缩机4的驱动下依次通过内冷凝器3、储液器5和内蒸发器2，在这一过程中，内冷凝器3放出热量，内蒸发器2吸收干燥室的热量，使得干燥室内的空气凝结成水滴，并经过管道排出到室外。由此完成干燥室内的除湿过程。

根据本实用新型提出的一个具体实施例，还包括电动阀7，所述压缩机4的输出端与电动阀7的输入端连通，所述电动阀7的输出端与外蒸发冷凝器1的输入端连通。所述电动阀7包括电动执行机构与阀门，通常由电动执行机构和阀门连接起来，其原理是通过电动执行机构来驱动阀门开闭，在本实用新中电动执行机构与可编程逻辑控制器电连接，通过可编程逻辑控制器控制电动执行机构，继而实现对阀门的控制，控制外蒸发冷凝器1与压缩机4之间制冷剂的流速和流量。

根据本实用新型提出的一个具体实施例，由于经过中期对干燥物料的除湿处理，使得干燥室内的温度会再次低于干燥温度，因此需要再次加快提升干燥室内的温度，在这种情况下，只关闭电动阀7，压缩机4驱动制冷剂，依次通过第一电磁阀6和内冷凝器3到达储液器5，之后制冷剂从储液器5的输出端分成两路；

一路经过第一单向阀13、第四电磁阀12和第二膨胀阀11进入外蒸发冷凝器1，之后通过第二电磁阀8回到压缩机4内。

另一路制冷剂经过第三电磁阀10和第一膨胀阀9进入到内蒸发器2，之后从内蒸发器2回到压缩机4内，由此完成第二次的升温过程，在此过程中，热量由内冷凝器排至干燥室内，同时内蒸发器2吸收热量，从而起到除湿的作用。

事实上，在本设备中加热空气的热量主要来自回收干燥室排出的温湿空气中所含的显热和潜热，需要输入的能量只有热泵(压缩机4)的耗功，而热泵消耗少量功即可制取大量热量，因此热泵干燥装置SMER(消耗单位能量所除去湿物料中的水分量)通常为1.0～4.0kg/kWh，而传统对流干燥器的SMER值约为0.2～0.6kg/kWh，因此在高效节能方便，本实用新型具有明显的优势。

根据本实用新型提出的一个具体实施例，还包括第二电磁阀8，所述外蒸发冷凝器1的输入端与第二电磁阀8的输入端连通，所述第二电磁阀8的输出端分别与压缩机4的输入端和内蒸发器2的输出端连通。第二电磁阀8与可编程逻辑控制器连接，通过电控的方式实现对第二电磁阀8的控制。

根据本实用新型提出的一个具体实施例，由于第二次升温过程速度会很快，当室内温度高于干燥温度时，需要及时进行降温，从而使得干燥室内的温度能够保持稳定，在此过程中，第二电磁阀8关闭，同时第二膨胀阀11、第四电磁阀12和第一单向阀13关闭，此时压缩机4输出的制冷剂分为两路；

其中一路制冷剂依次通过第一电磁阀6和内冷凝器3进入到储液器5。

另外一路制冷剂通过电动阀7、外蒸发冷凝器1和第二单向阀14进入储液器5。两路制冷剂汇聚之后，制冷剂从储液器5的输出端依次进入到第三电磁阀10、第一膨胀阀9和内蒸发器2，最终回到压缩机内完成固定循环。更进一步的，如果在第一次降温过程之后，室内温度依旧高于干燥温度，那么在这种情况下，选择关闭内冷凝器3，只需一路制冷剂通过电动阀7、外蒸发冷凝器1和第二单向阀14进入储液器5，实现固定循环，并停止向室内放热，从而维持室内温度，并利用内蒸发器2对干燥室进行除湿。

根据本实用新型提出的一个具体实施例，还包括第一膨胀阀9和第三电磁阀10，所述内蒸发器2的输入端与第一膨胀阀9的输出端连通，所述第一膨胀阀9的输入端与第三电磁阀10的输入端连通，所述第三电磁阀10的输出端与储液器5的输入端连通。第三电磁阀10与可编程逻辑控制器电连接，通过电控的方式实现对内蒸发器2与储液器5之间线路的通断，进一步的，由于第一膨胀阀9主要起到节流降压和调节流量的作用,如果第一膨胀阀9发生失效，通过第三电磁阀10也可以及时起到保护设备的作用。

根据本实用新型提出的一个具体实施例，还包括第二膨胀阀11、第四电磁阀12和第一单向阀13，所述外蒸发冷凝器1的输出端与第二膨胀阀11的输入端连通，所述第二膨胀阀11的输出端与第四电磁阀12的输入端连通，所述第四电磁阀12的输出端与第一单向阀13的输出端连通，所述与第一单向阀13的输入端与储液器5的输出端连通。同时还包括第二单向阀14，所述外蒸发冷凝器1的输出端与第二单向阀14的输入端连通，所述第二单向阀14的输入端与储液器5的输入端连通。所述第一单向阀13与第二单向阀14分别安装在储液器5的输出端和输入端，由此可以使得制冷剂在储液器5内单向流动，从而防止由于制冷剂返流导致储液器5损坏。

根据本实用新型提出的一个具体实施例，所述外蒸发冷凝器1、内蒸发器2与内冷凝器3均安装有风扇。通过风扇可以促进气流流动，从而加快吸热放热的速度，从而提高整个设备的工作效率。进一步的，利用风扇吹出的气流，在相对密闭的干燥室可以实现低温空气封闭循环干燥，同时通过PLC控制装置的工况，使干燥室的热干空气的温度在20～55℃之间，可满足大多数热敏物料的高质量干燥要求；并且由于干燥介质的封闭循环，可避免与外界气体交换所可能对物料带来的杂质污染，而这方面对食品、药品或生物制品尤其重要。此外，对于某些物料含有用易挥发性成分(如香味及其它易挥发成分)，利用本设备进行干燥时，易挥发性成分和水分也会一同气化进入空气，含易挥发性成分的空气经过蒸发器被冷却时，其中的易挥发性成分也被液化，随凝结水一同排出，收集含易挥发性成分的凝结水，并用适当的方法将有用易挥发性成分分离出即可保证这些物料的有效成分不会流失。

根据本实用新型提出的一个具体实施例，还包括可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器分别与第一电磁阀6、第二电磁阀8、第三电磁阀10和第四电磁阀12电连接，所述压缩机4内安装有伺服电机，所述压缩机4的伺服电机与可编程逻辑控制器电连接。可编程逻辑控制器可以同时控制第一电磁阀6、第二电磁阀8、第三电磁阀10和第四电磁阀12的开闭状态，从而使得烘干设备能够完成除湿，加热和降温等不同的状态模式，从而使得烘干设备能够对不同种类的物料进行烘干，由此提高的设备的适用性。

本实用新型实施例的使用过程如下：

若室内温度低于干燥温度，则需要对室内空气进行升温，此时开启加热模式；

第一电磁阀6、第一单向阀13、第四电磁阀12、第二膨胀阀11和第二电磁阀8打开，制冷剂依次通过内冷凝器3、储液器5和外蒸发冷凝器1，同时制冷剂在外蒸发冷凝器1中吸收热量，继而导入到内冷凝器3将热量释放，由此提高干燥室内的温度。

当干燥室内达到干燥温度时，需要开启除湿模式；

打开第一膨胀阀9和第三电磁阀10，同时第一电磁阀6打开，制冷剂在压缩机4的驱动下依次通过内冷凝器3、储液器5和内蒸发器2，在这一过程中，内冷凝器3放出热量，内蒸发器2吸收干燥室的热量，并且使得干燥室内的空气遇冷凝结成水滴，并经过管道排出到干燥室之外。

当经过中期对干燥物料的除湿处理，干燥室内的温度会再次低于干燥温度，因此需要再次加快提升干燥室内的温度，在这种情况下，开启高温模式；

电动阀7关闭，制冷剂依次通过第一电磁阀6和内冷凝器3到达储液器5，之后制冷剂从储液器5的输出端分成两路；一路经过第一单向阀13、第四电磁阀12和第二膨胀阀11进入外蒸发冷凝器1，之后通过第二电磁阀8回到压缩机4内。另一路制冷剂经过第三电磁阀10和第一膨胀阀9进入到内蒸发器2，之后从内蒸发器2回到压缩机4内，由此完成第二次的升温过程。在此过程中，热量由内冷凝器排至干燥室内，同时内蒸发器2吸收热量，因此还可以起到除湿的作用。

由于第二次升温过程速度会很快，当室内温度高于干燥温度时，需要及时进行降温，从而使得干燥室内的温度能够保持稳定，此时启动降温模式；

使得第二电磁阀8关闭，同时第二膨胀阀11、第四电磁阀12和第一单向阀13关闭，此时压缩机4输出的制冷剂分为两路；其中一路制冷剂依次通过第一电磁阀6和内冷凝器3进入到储液器5。另外一路制冷剂通过电动阀7、外蒸发冷凝器1和第二单向阀14进入储液器5。两路制冷剂汇聚之后，制冷剂从储液器5的输出端依次进入到第三电磁阀10、第一膨胀阀9和内蒸发器2，最终回到压缩机内完成固定循环。进一步的，如果在第一次降温过程之后，室内温度依旧高于干燥温度，那么在这种情况下，选择关闭内冷凝器3，只需一路制冷剂通过电动阀7、外蒸发冷凝器1和第二单向阀14进入储液器5，实现固定循环，并停止向室内放热，从而维持室内温度，并利用内蒸发器2对干燥室进行除湿。

与其它低温(进干燥室空气温度<40℃)干燥装置(如微波干燥、真空干燥、冷冻干燥)相比，由于设备初投资小，运行费用低，热泵烘干机装置具有明显的经济性。热泵干燥装置的设备成本主要是热泵部分和干燥室部分，其中干燥室部分与普通对流干燥室要求相同，无特别的气密性和承压性要求。

与普通干燥装置(进干燥室空气温度>40℃)相比，由于热泵烘干机初投资一般高于空气电加热装置、燃气或燃煤热风炉，因此干燥装置的初投资一般高于普通干燥装置，但是热泵烘干机干燥装置的能源效率高，运行费用低，长期来看，其综合经济性仍有一定优势。

此外，本套设备利用热泵原理转移热量，可以开启不同的工作模式，由于热泵干燥装置中的热泵同时也具有制冷功能，因此即使在干燥任务较少的季节，也可以利用制冷功能实现多种物料的低温加工、冷藏或保鲜，同时也可拓展热泵的制热功能在寒冷季节为种植(如温室)或养殖场所供热。

综上所述，本实用新型所提供的一种热泵干燥设备，通过开启不同的工作模式，对不同种类的物料进行干燥，保证了对物料的干燥效果，同时本套设备主要通过热泵转移室内外的热量，比较现有技术通过电能或者化学能的干燥方式，明显具有节能，高效对环境友好的优点。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种热泵干燥设备，安装在干燥室上，其特征在于，包括外蒸发冷凝器(1)、内蒸发器(2)、内冷凝器(3)、压缩机(4)和储液器(5)，所述外蒸发冷凝器(1)、压缩机(4)和储液器(5)设置在干燥室外部，所述内蒸发器(2)与内冷凝器(3)设置在干燥室内部，所述压缩机(4)的输出端分别与内冷凝器(3)的输入端和外蒸发冷凝器(1)的输入端连通，所述内冷凝器(3)的输出端与储液器(5)的输入端连通，所述外蒸发冷凝器(1)的输出端分别与储液器(5)的输出端和输入端连通，所述储液器(5)输出端与内蒸发器(2)的输入端连通，所述内蒸发器(2)的输出端分别与压缩机(4)的输入端和外蒸发冷凝器(1)的输入端连通。

2.如权利要求1所述的一种热泵干燥设备，其特征在于，还包括第一电磁阀(6)，所述压缩机(4)的输出端与第一电磁阀(6)的输入端连通，所述第一电磁阀(6)的输出端与内冷凝器(3)的输入端连通。

3.如权利要求2所述的一种热泵干燥设备，其特征在于，还包括电动阀(7)，所述压缩机(4)的输出端与电动阀(7)的输入端连通，所述电动阀(7)的输出端与外蒸发冷凝器(1)的输入端连通。

4.如权利要求3所述的一种热泵干燥设备，其特征在于，还包括第二电磁阀(8)，所述外蒸发冷凝器(1)的输入端与第二电磁阀(8)的输入端连通，所述第二电磁阀(8)的输出端分别与压缩机(4)的输入端和内蒸发器(2)的输出端连通。

5.如权利要求4所述的一种热泵干燥设备，其特征在于，还包括第一膨胀阀(9)和第三电磁阀(10)，所述内蒸发器(2)的输入端与第一膨胀阀(9)的输出端连通，所述第一膨胀阀(9)的输入端与第三电磁阀(10)的输入端连通，所述第三电磁阀(10)的输出端与储液器(5)的输入端连通。

6.如权利要求5所述的一种热泵干燥设备，其特征在于，还包括第二膨胀阀(11)、第四电磁阀(12)和第一单向阀(13)，所述外蒸发冷凝器(1)的输出端与第二膨胀阀(11)的输入端连通，所述第二膨胀阀(11)的输出端与第四电磁阀(12)的输入端连通，所述第四电磁阀(12)的输出端与第一单向阀(13)的输出端连通，所述与第一单向阀(13)的输入端与储液器(5)的输出端连通。

7.如权利要求6所述的一种热泵干燥设备，其特征在于，还包括第二单向阀(14)，所述外蒸发冷凝器(1)的输出端与第二单向阀(14)的输入端连通，所述第二单向阀(14)的输入端与储液器(5)的输入端连通。

8.如权利要求1所述的一种热泵干燥设备，其特征在于，所述外蒸发冷凝器(1)、内蒸发器(2)与内冷凝器(3)均安装有风扇。

9.如权利要求8所述的一种热泵干燥设备，其特征在于，还包括可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器分别与第一电磁阀(6)、第二电磁阀(8)、第三电磁阀(10)和第四电磁阀(12)电连接，所述压缩机(4)内安装有伺服电机，所述压缩机(4)的伺服电机与可编程逻辑控制器电连接。

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