CN2198580Y - 冷冻式低温干燥装置 - Google Patents

Abstract

一种冷冻式低温干燥装置，适用于低温环境下干 燥物品，其主要由冷媒压缩机、外部排热冷凝器、内部 供热用冷凝器、外部吸热蒸发器、内部冷却用蒸发器、 自然对流热交换管排、电磁阀、冷媒控制器、控制电路 及风扇马达等组成；运用冷媒控制器的冷凝废热作为 干燥热源，同时配以自然对流管排作为系统的辅助热 交换，冷冻机的能量用于排除干燥室内的潜热。

Description

本实用新型涉及一种冷冻式低温干燥装置，尤指适用于低温环境下干燥物品的冷冻式低温干燥装置。

干燥装置在一般的产业内占有极重要的角色，近年来科技日新月异，生活水平不断提高，许多高经济价值的产物应运而生，其中如现代人所谓的健康食品、粉剂制品、粉末充填、果汁粉、咖啡粉、茶叶、药材、谷物、特殊电子零件及皮革等物。干燥的操作包含了热的传导输送，也包括物质水份的输送，因此在一般的场合是以高温的方式来进行被干燥物的干燥，但有些物质在高温下其重要的成分会遭受破坏，而丧失了其应有的价值及功效；以高温干燥为例，其优点为速度快，热源有电、锅炉、瓦斯、太阳能等，请参阅图1所示，其方式是将工作物强制烤干，而造成工作物表面a干燥硬化封闭，但内部b具有适当湿度（尚留有水份），所以高温干燥不适于具有高经济价值的食品或药物等物品的干燥。

一般低温干燥装置，所采用的热源大多为锅炉或是电热，再加上以冷冻主机控制其干燥温度，所需能源耗费甚大，而且其干燥效果不佳，被干燥物常易发生过热的现象，严重破坏被干燥物的品质。

本实用新型的目的，在于提供一种冷冻式低温干燥装置，它采用热泵方式，将热源直接由冷冻机提供使冷冻机在最高效率下运转，达到节约能源的目标。

本实用新型的另一目的，在于提供一种以热泵作为热源，使温度能维持稳定而不发生过热现象的冷冻式低温干燥装置，藉以克服习式高温热源的干燥方式的缺点。

本实用新型的再一目的，在于提供一种冷冻式低温干燥装置，它可维持被干燥物的品质，克服一般食品在高温环境中进行干燥时，其营养元素极容易遭受破坏及流失的缺点，使被干燥物在低温环境中进行其营养元素即容易获得完整的保存。

本实用新型的目的是这样实现的，即提供一种冷冻式低温干燥装置，包括冷媒压缩机，提供冷媒循环的动力；

外部排热冷凝器，当干燥室内温度（TD）高于设定温度（TS）时（TD＞TS＋X），将干燥室内的热量排出干燥室外，以使干燥室内温度降低；

外部吸热蒸发器，当干燥室内温度（TD）低于设定温度（TS）时（TD＜TS－X），吸收干燥室外的热量以供给干燥室内，使干燥室内温度上升；

内部供热用冷凝器，使冷冻循环的冷凝热排放于干燥室内作为提供给被干燥物内部水份析出的热源，或使干燥室温度上升的热源；

内部冷却用蒸发器，吸收干燥室内空气的热量，以冷冻循环的蒸发热，使干燥室内由被干燥物析出的水份在此凝结并汇集排出，或使干燥室内温度下降；

自然对流热交换管排，每组管排的吸热管排及放热管排由管路连结，形成一环型回路，管内放入易蒸发及凝结的流体，流体在管路内由于吸热及放热形成自然对流；吸热管排置于内部冷却用蒸发器前，吸收由干燥室送来含水份空气的热量；放热管排置于内部冷却用蒸发器的后端；各管排及冷却用蒸发器均设有鳍片，以增加热交换效果；

控制电路，在检测单元输入TD值与设定单元输入TS值，经由控制单元计算分析，以控制信号控制输出单元的输出控制信号，此输出控制信号控制冷媒压缩机、外部吸热蒸发器的风扇马达、外部排热冷凝器的风扇马达、干燥室内风扇马达或电磁阀等的控制启开动作；

电磁阀，用以控制系统中管路运作，由控制电路控制其启闭操作；

冷媒控制器，能控制冷媒流量；

风扇马达，置于外部用于散热及自然对流；

逆止阀，固定冷媒的流向，并防止冷媒回流；

干燥过滤器，滤除冷媒中的水份及杂质。

本实用新型的冷冻式低温干燥装置，运用冷媒控制器的冷凝废热作为干燥热源，同时配以自然对流管排作为系统的辅助热交换，冷冻机的能量用于排除干燥室内的潜热，以达到节约能源、稳定干燥效果及提高被干燥物经济价值等功效；干燥空间的温度可调整且范围广（10～60℃）、加热及降温由同一机组完成、采用分离式结构机体与干燥室可分别装设、干燥过程中被干燥物的水份可回收、干燥过程中热量的排放量少加热升温、冷却降温、除湿干燥可个别进行。

下面结合附图对本实用新型的实施例进行描述，其中：

图1为高温干燥法将工作物烤干时工作物外形示意图；

图2为本实用新型的干燥装置系统的示意图；

图3为本实用新型的干燥装置自然对流热交换管排示意图；

图4为本实用新型的干燥装置自然对流热交换管排内部示意图；

图5为本实用新型的干燥装置自然对流热交换管排流动示意图；

图6为本实用新型的干燥装置控制电路示意图；

图7为本实用新型的干燥装置自然对流热交换对干燥室进行干燥的示意图；

图8为本实用新型的干燥装置对干燥室热交换干燥的示意图。

首先，请参阅图2所示，其为本实用新型冷冻式食品低温干燥装置的系统示意图，该系统由冷媒压缩机11、外部排热冷凝器12、内部供热用冷凝器13、外部吸热蒸发器14、内部冷却用蒸发器15、风扇马达M1、M2、M3、电磁阀SV1、SV2、SV3、SV4及SV5、干燥过滤器16、冷媒控制器17、18、逆止阀19、控制电路20及自然对流热交换管排3等构成；

冷媒压缩机11：提供冷媒循环的动力；

外部排热冷凝器12：当干燥室内温度（TD）高于设定温度（TS）时如（TD＞TS＋X），将干燥室内的热量排出干燥室外，以使干燥室内温度降低；

外部吸热蒸发器14：当干燥室内温度（TD）低于设定温度（TS）时如（TD＜TS－X），吸收干燥室外的热量以供给干燥室内，使干燥室内温度上升；

内部供热用冷凝器13：使冷冻循环的冷凝热排放于干燥室内作为提供给被干燥物内部水份析出的热源，或使干燥室温度上升的热源；

内部冷却用蒸发器15：吸收干燥室内空气的热量，而冷冻循环的蒸发热，使干燥室内由被干燥物析出的水份在此凝结并汇集排出，或使干燥室内温度下降；

请参阅图3、4、5、7所示，其为本实用新型的自然对流热交换管排系统示意图；

自然对流热交换管排3：请参阅图3所示，其自然对流热交换管排3包含至少一组或一组以上，且每一组有一对管排的吸热管排31及放热管排32；吸热管排31置于内部冷却用蒸发器15前，吸收由干燥室送来含水份空气的热量，放热管排32置于内部冷却用蒸发器15的后端（请参阅图8所示的本实用新型工作物的受热图示）；请参阅图4所示的单一管排示意图，各管排31、32形成一环型回路，各管排31、32及冷却用蒸发器15各设有鳍片33，而该鳍片33为散热用，在管排3内产生吸热及放热而形成自然对流，请参阅图5所示的本实用新型自然对流热交换管排的操作示意图，请配合图4所示，在对流空气从C′→C的流程中，并从C→C′回流进行回流循环，再请参阅图7所示，其为自然对流热交换管排对周边环境影响示意图；

控制电路4：请参阅图6所示，其为本实用新型控制电路示意图，在检测单元42输入TD值与设定单元43输入TS值，经由控制单元41计算分析，以控制信号控制输出单元44的输出控制信号，此输出控制信号以控制冷媒压缩机11、外部吸热蒸发器14的风扇马达M2、外部排热冷凝器12的风扇马达M1、干燥室内风扇马达M3或电磁阀SV等控制启闭动作。

上面将本实用新型冷冻式低温干燥机的结构特征、相互位置作了说明，本实用新型的设计所能获得功效如下述：

操作时：先行设定干燥温度（TS）及参数（X），使干燥室内温度为（TD），当TD＞TS＋X时进行降温循环、

当TS－X≤TD≤TS＋X时进行干燥循环、

而当TS＜TS－X时进行加热（升温）循环。

降温循环：当TD＞TS＋X时，干燥室内温度高于工作物进行干燥时所需的环境温度，此时电磁阀SV1、SV3、SV5关闭，SV2、SV4开启；冷媒由冷媒压缩机11压送出来经SV2进入外部排热冷凝器12排放热量，于外部空间进行冷凝，冷凝后的冷媒经干燥过滤器16后至SV4经冷媒控制器17进入内部冷却用蒸发器15吸收干燥室内的热量，使干燥室温度降低。

干燥循环：当TS－X≤TD≤TS＋X时，电磁阀SV1、SV4开启，SV2、SV5关闭，SV3则视内部供热冷凝器13的出口温度或系统的冷凝压力而定；当温度高于需求值时SV3关闭，使得由冷媒压缩机11排出的冷媒先由SV1进入内部加热用冷凝器15放热以提供工作物析出内部水份所需的热量，再进入外部排热冷凝器12将多余的热排除，再经干燥过滤器16经SV4、冷媒控制器17、内部冷却用蒸发器15，完成干燥循环；当温度低于需求值时SV3开启，使得由内部供热用冷凝器13出来的冷媒直接经SV3进入干燥过滤器16、SV4、冷媒控制器17、内部冷却用蒸发器15、冷媒压缩机11，完成干燥循环。

加热循环：当TD＜TS＋X时，电磁阀SV1、SV3、SV5开启，SV2、SV4关闭；冷媒由冷媒压缩机11压出后经SV1→内部供热用冷凝器13→逆止阀19→SV3→干燥过滤器16→SV5→冷媒控制器18→外部吸热蒸发器14（冷媒在此蒸发吸收外部空间的热量）。

Claims (5)

1、一种冷冻式低温干燥装置，其特征在于它包括：一提供冷媒循环动力的冷媒压缩机(11)，一外部排热冷凝器(12)，一外部吸热蒸发器(14)，一内部供热冷凝器(13)，一内部冷却用蒸发器(15)，自然对流热交换管排(3)，电磁阀(SV1、SV2、SV3、SV4、SV5)，冷媒控制器(17，18)，以及一控制所述的冷媒压缩机和电磁阀的启闭动作的控制电路；其中，冷凝压缩机(11)的输出端分别通过一第一电磁阀(SV1)和第二电磁阀(SV2)接至内部供热冷凝器(13)的输入端和外部排热冷凝器(12)的输入端，内部供热冷凝器(13)的输出端与外部排热冷凝器(12)的输入端相连，外部排热冷凝器(12)的输入端和输出端之间还并联了一条串接有一第三电磁阀(SV3)的管路，该外部排热冷器(12)的输出端通过一第四电磁阀(SV4)和一第一冷媒控制器(17)接至内部冷却用蒸发器(15)的输入端，并通过一第三电磁阀(SV5)和一第二冷媒控制器(18)接至外部吸热蒸发器(14)的输入端，而内部冷却用蒸发器(15)和外部吸热蒸发器(14)的输出端均与冷媒压缩机(11)相连；所述的自然对流交换管排(3)包含一组或一组以上的吸热管排(31)及放热管排(32)，该吸热管排及放热管排由管路连接形成一环型回路，管内有易蒸发及凝结的流体，吸热管排置于内部冷却用蒸发器(15)前，放热管排置于内部冷却用蒸发器的后端。

2、如权利要求1所述的冷冻式低温干燥装置，其特征在于在内部供热冷凝器（13）中还串接了一个防止冷媒回流的逆止阀。

3、如权利要求1或2所述的冷冻式低温干燥装置，其特征在于在外部排热冷凝器（12）的输出端与第四和第五电磁阀（SV4、SV5）之间的管路中串接有一干燥过滤器（16）。

4、如权利要求1或2所述的冷冻式低温干燥装置，其特征在于在该装置的外部还设有    用于散热的风扇马达。

5、如权利要求1所述的冷冻式低温干燥装置，其特征在于所述的吸热管排（31）、放热管排（32）及内部冷却用蒸发器（15）均设有鳍片（33）。

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