CN2174249Y - 一种冷冻式空气干燥机装置 - Google Patents

Abstract

一种冷冻式空气干燥机装置，包括压缩机冷却 器、蒸发器、凝结器及专用微电脑控制器。该微电脑 控制器包括中央处理单元、温度检测单元、功能设定 单元、电源供应单元和输出控制单元。其中温度检测 单元包括冷媒回流温度传感元件及后冷却器出口温 度传感元件；功能设定单元用于输入启动信号及输入 各温度传感元件所欲控制的设定目标值，以作为中央 处理单元的参考值。

Description

本实用新型涉及一种冷冻式干燥机装置，更具体地说涉及这样一种冷冻式空气干燥机装置，其中运用一温度传感元件感测蒸发器冷媒回流温度，通过一中央处理单元与一功能设定单元的设定值运算、比较后，传输信号给一输出控制单元的变电压输出装置，输出一可变电压，以控制冷凝风扇马达自动随温度作无级变速的运转，维持系统操作的稳定性，可防止蒸发器管排温度低于0℃以下，造成管排结冰及压缩机因液体压缩的毁损。同时，本实用新型在蒸发器出口冷媒回流管中，设有一冷媒过热防止装置，可确保冷媒回流温度传感元件感测到冷媒的饱和温度，使本实用新型能在稳定的情况下，提供干燥空气源，以供工业制造过程所需。

在工业制造过程中，使用空压设备的场合，对于空气来源及品质的稳定性，极为重视，而造成空气品质不稳定的原因，主要的是空气本身的湿度，温度及空气使用量的多寡。因此，要如何确保空气源的稳定性，必须依靠空气干燥机所提供的干燥空气，而一般需要干燥空气的场合（或制造过程），由于采用吸附式（化学式）干燥机的造价及维修费用高昂，很不实用，冷冻式空气干燥机已成为提供干燥空气的主干。

空气若与低于其露点温度的表面接触时，则空气中所含的水蒸气就会被分离出来，附着在冷的表面上，此即冷冻式空气干燥机的运用原理，当蒸发管排温度因种种原因造成低于0℃时，附着的水分子即被冻结成冰而附着在蒸发器上，当冰在管排结成厚厚一层时，即会阻塞空气的通路，蒸发器负荷因空气流通量减少而减低时，蒸发温度也降低，如此冰附着愈多，终将使得空气的通路堵塞住，空气干燥机在没有负载的情况下运转，冷媒无法完全蒸发产生压缩机液压缩，造成压缩机损毁，这是传统冷冻式空气干燥机故障发生的主要原因。

请参看图1所示，为一种传统运用温度开关控制冷凝风扇开停的冷冻式干燥装置，在图1中，101为冷凝器、102为风扇马达、103为冷媒缩机、104为温度开关感温棒（控制风扇用）、105为自动排水器、106为空气出口、107为二重管式蒸发器、108为压缩空气入口、109为毛细管（冷媒控制器）。此装置是运用温度开关感温棒104感测蒸发器107的空气出口106的温度，并经由机械式开关110以控制冷凝风扇马达102的开停，来达到防止蒸发器107结冰的控制方式，然而因其采用机械式温度开关，入切温度差高达2℃以上，加上控制上延迟因素，即使在稳定的负荷及环境中，系统运转十分不稳定。

图2所示，为另一种传统运用高压开关控制冷凝风扇开停的装置，在图2中，201为风扇马达、202为冷凝器、203为压缩机、204为热交换器、205为温度感测器、206为干燥过滤器、207为空气入口、208为蒸发器、209为空气出口、210为自动排水器。这种装置运用高压开关控制冷凝风扇马达201的开停，来达到维持蒸发温度于0℃以上运转。但因开关ON－OFF动作频率过于频繁，尤其当环境温度愈低，动作频率更高，故冷凝风扇马达201的马达时常发生故障（因马达起动频繁），同时也常遇到高压开关的接点坏掉的问题。

对于传统冷冻式空气干燥机其故障发生原因，主要在于：

1.由温度开关感测蒸发器冷媒回流管温度以控制冷凝风扇开停，实际上是一个正确的控制概念，不过由于所采用的温度开关均是机械式的二位置开关，而这种二位置控制方式，使冷凝风扇不是开就是停，系统无法自动趋于稳定的状态，若能有一无级自动变速装置，可依系统蒸发器回流管温度的高低控制冷凝风扇自动无级变速如此即可将系统控制于稳定状态。

2.由高压开关控制冷凝风扇开停以防止蒸发管排温度过低的控制方式，因系统蒸发温度的高低非仅取决于冷凝压力的大小，因此本方式只能适用于环境温度高于25℃的场合，且高压开关ON－OFF次数频繁本身即是造成系统机械故障的主因。

本实用新型的一个目的，是提供一种可控制冷凝风扇马达自动随温度作无级变速的运转，维持系统操作的稳定性，可防止蒸发器管排温度低于0℃以下，造成管排结冰及压缩机因液压缩的毁损发生的冷冻式干燥机装置。

本实用新型的另一目的，是在蒸发器出口冷媒回流管中，设有一冷媒过热防止装置，防止冷媒过热，确保温度传感元件感测到冷媒的饱和温度，使能在稳定情况下，提供干燥空气源，以供工业制造过程所需。

为实现上述目的，本实用新型的一种冷冻式空气干燥机装置包括：压缩机、冷却器、蒸发器、凝结器，其特征在于，还包括专用微电脑控制器，所述专用微电脑控制器包括：一中央处理单元、一温度检测单元、一功能设定单元、一电源供应单元、一输出控制单元，其中；

该温度检测单元包括：冷媒回流温度传感元件、及后冷却器出口温度传感元件；

该功能设定单元输入启动信号及输入各温度传感元件所欲控制的设定目标值，以做为中央处理单元的参考值，其上并设有一具有显示功能的显示器；

该中央处理单元用于接受功能设定单元输出的启动信号以输出启动指令给输出控制单元，启动空气干燥机的运转，及接受功能设定单元输入的各种控制设定目标值，比较由温度检测单元的温度传感元件摄取的实测温度值，依预设的程序产生相对应的控制信号并送至输出单元；

该输出控制单元相对于后冷却器出口温度传感元件，以开／－关接点分别控制后冷却器的风扇马达及压缩机的运转，并相对冷媒回流温度感元件，以一组变电压装置，控制冷凝风扇马达自动无级变速；所述开／关接点及变电压装置均由中央处理单元的控制信号所控制；

该电源供应单元接受外来电源输入，提供本装置及各输出装置所需的电源。

以下用具体实施例并配合附图，详细说明本实用新型及其所能达成的功能效益。

图1是传统冷冻式空气干燥机一。

图2是传统冷冻式空气干燥机二。

图3是本实用新型装置的系统示意图。

图1与图2的先有技术状况已在前面叙述。

针对上述传统冷冻式空气干燥机的故障发生的主要原因开发出如图3所示的装置，其控制方式主要是以一温度传感元件感测蒸发器冷媒回流管温度，输出一可变电压的装置控制冷凝风扇马达自动随温度无级变速，并在蒸发器出口冷媒回流管中加装一冷媒过热防止装置，冷媒充填时以冷媒过热防止装置有稍微积存液态冷媒为准，如此即可确保温度传感元件感测到冷媒饱和温度，所以本装置系统运转时的冷凝压力，蒸发温度及蒸发压力均维持在一稳定的范围内，且随着环境温度的上升，风扇转速自动即修正至另一稳定的范围内。且系统的回流冷媒具有防止过热的特性，特能克服常规冷冻式空气干燥机的缺点。

如图3所示，压缩空气由入口6进入预冷器11先行冷却，再进入蒸发器13（亦即冷冻系统）进行压缩冷却除湿，经分水器14后，干燥的空气再进入预热器12吸热后，干燥空气由出口7排出。

当压缩空气开始启用时，压缩机9即开始运转，由压缩机9排出高压高温气态冷媒进入凝结器15排放热量，并冷凝成常温液态冷媒，经毛细管16（冷媒流量控制器）降压限流至蒸发器成为低压气态冷媒，蒸发吸收蒸发器13的热量，然后回到冷媒过热防止装置17，再进入压缩机9完成一冷冻循环。

专用微电脑控制器20，包括有一中央处理单元21，一温度检测单元22，一功能设定单元23，一电源供应单元24，一输出控制单元25。

一、温度检测单元22：包括一冷媒回流温度传感元件221，及后冷却器出口温度传感元件222。

二、功能设定单元23：可供输入启动信号及输入各温度传感元件221、222所欲控制的设定目标值，以做为中央处理单元21的参考值，其上并设有一显示器231而具有显示功能。

三、中央处理单元21：主要接受功能设定单元23输出的启动信号以输出启动指令给输出单元，启动空气干燥机的运转，及接受功能设定单元23输入的各种控制设定目标值，比较由温度检测单元22的温度传感元件221及222所不断摄取的实测温度值，进行比较分析后，依预设的程序产生相对应的控制信号，并送至输出单元25。

四、输出控制单元25：（一）相对于后冷却器出口温度传感元件222，以一ON－OFF（即开／关）接点251分别控制后冷却器11的风扇马达8及压缩机9的运转。（二）相对于冷媒回流温度传感元件221，以一组变电压装置252，控制冷凝风扇马达10自动无级变速；前述ON－OFF接点251及变电压装置252，均由来自中央处理单元21的控制信号所控制着。

五、电源供应单元24：接受外来电源输入，用以提供本装置所需的直流电源，及提供输出单元，供给各输出装置所需的电源。

本实用新型对于外界环境温度下降或压缩空气使用量减少时，空气干燥机的冷冻负荷减轻或冷冻能力加大的状况，可由冷媒回流温度传感元件221感测冷媒回流温度，传输于中央处理单元21与功能设定单元23的设定值作一对比分析后，输出一控制信号至输出单元25，使变电压输出装置252输出一个对应的电压值（减低），使冷凝风扇马达10转速降低，以避免冷凝压力过低而使蒸发温度低于0℃以下；当外界温度上升或压缩空气使用量增加时，空气干燥机的冷冻负荷增加或冷冻能力减小，可由冷媒回流温度传感元件221感测冷媒回流温度，因冷冻负荷增加或冷冻能力减小，冷媒回流温度上升，中央处理单元21即输出另一控制信号至输出控制单元25，使变电压输出装置252输出一相对应的电压值（升高），使冷凝风扇马达10转速增加，使冷凝压力降低，提高冷冻能力维持蒸发温度于一稳定的低值（愈接近0℃愈好），因中央处理单元21随时不断摄取各温度传感元件221及222的检测值与设定目标值进行分析比较，且马上即输出一相对应的控制信号于输出单元25，直接使其输出一相对应的电压值。因此本装置可随冷冻负荷的变化随时调整空气干燥机的冷冻能力，进而使蒸发温度稳定控制于目标值的一极小范围内，使冷冻机一直保持于最佳的冷冻干燥能力而可使空气干燥获得最佳品质。其中由于冷媒过热防止装置17可确保蒸发器13内的冷媒一定处于饱和状态，且冷媒回流温度传感元件221装置于冷媒回流口端，使回流的冷媒可直接喷洒于温度传感元件221上，使温度传感元件221所感测的温度即为蒸发器13的温度，进而可达精确控制蒸发器温度的目标；另一方面冷媒皆以饱和气体状态进入压缩机9进行压缩，可使压缩效果达到最高。而后冷却器出口温度传感元件222可随时不断检测后冷却器11出口的温度值，当出口空气的温度够低时，中央处理单元21即送一控制信号至输出控制单元25，使该单元将控制后冷却器11的风扇马达8运转的ON－OFF接点251呈OFF状态，使风扇马达10停止运转，以达节约能源的功效。

Claims (2)

1、一种冷冻式空气干燥机装置，包括：压缩机(9)冷却器(11)、蒸发器(13)、凝结器(15)，其特征在于，还包括专用微电脑控制器(20)，所述专用微电脑控制器(20)包括：一中央处理单元(21)、一温度检测单元(22)、一功能设定单元(23)、一电源供应单元(24)、一输出控制单元(25)；

该温度检测单元(22)包括冷媒回流温度传感元件(221)、及后冷却器出口温度传感元件(222)；

该功能设定单元(23)输入启动信号及输入各温度传感元件(221、222)所欲控制的设定目标值，以做为中央处理单元(21)的参考值，其上并设有一具有显示功能的显示器(231)；

该中央处理单元(21)接受功能设定单元(23)输出的启动信号以输出启动指令给输出控制单元，启动空气干燥机的运转，及接受功能设定单元(23)输入的控制设定目标值，比较由温度检测单元(22)的温度传感元件(221、222)的实测温度值，依预设的程序产生相对应的控制信号并送至输出单元(25)；

该输出控制单元(25)相对于后冷却器出口温度传感元件(222)，以开/关接点(251)分别控制后冷却器(11)的风扇马达(8)及压缩机(9)的运转，并相对于冷媒回流温度传感元件(221)以一组变电压装置(252)控制冷凝风扇马达(10)自动无级变速；所述开/关(251)及变电压装置(252)均由中央处理单元(21)的控制信号控制；

该电源供应单元(24)接受外来电源输入，提供本装置及各输出装置所需的电源。

2、如权利要求1所述的冷冻式空气干燥机装置，其特征在于：在蒸发器出口冷媒回流管中，设有一可确保冷媒回流温度传感元件检测到冷媒饱和温度的冷媒过热防止装置（17）。

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