TW202032079A - 可溫控的熱交換裝置 - Google Patents

Abstract

一種可溫控的熱交換裝置，包含容裝冷卻液的一容器、導引該容器內的冷卻液進、出的一管路單元，及使冷卻液與冷媒進行熱交換的一熱交換單元。該熱交換單元，包括一冷卻管路、通過該冷卻管路構成循環迴路的一壓縮馬達、一冷凝組、一膨脹閥、一熱交換器與一分流管路，及一比例閥。該熱交換器適用於供該管路單元中的冷卻液與該冷卻管路中低溫的冷媒進行熱交換。該分流管路連通於該冷卻管路。該比例閥用於在該冷卻管路中之冷媒的溫度不符合一溫度預設範圍值時，開通或阻斷該分流管路，使高溫的冷媒進入或不通過該熱交換器。藉此，本發明的熱交換裝置，除了可以達到熱交換而降溫的目的外，還能夠通過高溫的冷媒快速地調節冷卻液至需求的溫度，進而提升實用性。

Description

可溫控的熱交換裝置

本發明是有關於一種熱交換裝置，特別是指一種能夠使冷卻液與冷媒進行熱交換的可溫控的熱交換裝置。

參閱圖1，說明中國專利公開號第202716114U號專利案所揭露之一種習知的冷卻液集中供給循環系統1，主要是使冷卻液通過一進液總管11、一回液總管12在一回液箱13、一冷熱交換機14、一供液箱15與數加工機2間循迴流動。藉此，以一個冷卻液集中供給循環系統1同時對多個加工機2，達到降溫的目的。

該冷熱交換機14甚或巿面上常見的熱交換機，主要都是以降溫為目的，因此，在設計考量時，熱交換效率愈高愈好，並無法針對冷媒溫度做比較精準的控制，尤其是針對需要保溫或加熱的區域，並沒有升溫的功能，而有使用功能受限的缺點。

因此，本發明的目的，即在提供一種能夠降溫、升溫或保溫，而提升實用性的可溫控的熱交換裝置。

於是，本發明可溫控的熱交換裝置，包含一容器、一管路單元，及一熱交換單元。

該容器適用於容裝冷卻液。

該管路單元包括適用於輸入該冷卻液的至少一輸入管路、適用於由該容器輸出冷卻液的至少一輸出管路組，及連通於該容器的一主管路。

該熱交換單元包括一冷卻管路、通過該冷卻管路構成循環迴路的一壓縮馬達、一冷凝組、一膨脹閥、一熱交換器與一分流管路，及一比例閥，該冷卻管路適用於供冷媒流動，該壓縮馬達適用於壓縮低溫低壓的氣態冷媒成為高壓高溫的氣態冷媒，該冷凝組適用於與高壓高溫的氣態冷媒進行熱交換，使高壓高溫的氣態冷媒成為常溫高壓的氣態冷媒，該膨脹閥適用於壓降常溫高壓的氣態冷媒成為低溫低壓的冷媒，該熱交換器連通於該輸入管路組與該主管路，且適用於供該至少一輸入管路中的冷卻液與該冷卻管路中的冷媒通過，適用於使冷卻液與冷媒進行熱交換後，由該主管路迴流至該容器，該分流管路連通於該冷卻管路，該比例閥連通於該分流管路且可開通地阻斷該分流管路，用於在該管路單元內之冷卻液的溫度值不符合一溫度預設範圍值時，開通或阻斷該分流管路，使高溫的冷媒進入或不通過該熱交換器。

本發明之功效在於：除了可以達到熱交換而降溫的目的外，還能夠通過高溫的冷媒快速地調節冷卻液至需求的溫度，達到升溫或保溫的目的，進而提升實用性。

參閱圖2、圖3、圖4與圖5，本發明可溫控的熱交換裝置400的一實施例，適用於使一加工機3降溫。該加工機3包括二熱區31。在本實施例中，該明可溫控的熱交換裝置400包含一容器4、一管路單元5、一熱交換單元6，及一電控單元7。

該容器4適用於容裝冷卻液。在本實施例中，該冷卻液可以是油、或是水。

該管路單元5包括適用於由該熱區31輸入冷卻液的二輸入管路51、二開關閥52、適用於由該容器4輸出冷卻液的二輸出管路組53，及連通於該容器3的一主管路54。每一開關閥52連通各別的輸入管路51且適用於控制冷卻液流量。每一輸出管路組53具有連通於該容器4的一輸出管路531、適用於導引該容器4內的冷卻液進入該輸出管路521的一泵浦532、連通於該輸出管路521與各別之輸入管路51的一次管路533，及可開通地阻斷該次管路523的一旁通閥534。該旁通閥534用於在該輸出管路531內之冷卻液的壓力值大於一壓力範圍預設值時，開通該次管路533，適用於使該輸出管路531中部分的冷卻液進入各別之輸入管路51。

應當注意的是，該等輸出管路組53的數目不限於二組，也可以配合該加工機3之熱區31的數目，可以是1組，或是3組以上。

該熱交換單元6包括適用於供冷媒流動的一冷卻管路61、通過該冷卻管路61構成循環迴路的一壓縮馬達62、一冷凝組63、一乾燥器64、一膨脹閥65、一熱交換器66與一連通於該冷卻管路61的一分流管路67，及連通於該分流管路67且可開通地阻斷該分流管路67的一比例閥68。

該壓縮馬達62適用於壓縮低溫低壓的氣態冷媒成為高壓高溫的氣態冷媒。

該冷凝組63適用於與高壓高溫的氣態冷媒進行熱交換，使高壓高溫的氣態冷媒成為常溫高壓的氣態冷媒。該冷凝組63具有供該冷卻管路61通過的一冷凝器631，及安裝在該冷凝器631上且導引外界氣流通過該冷凝器631的一風扇632。

該乾燥器64適用於過濾該冷卻管路61中的水分與雜質。

該膨脹閥65適用於壓降常溫高壓的氣態冷媒成為低溫低壓的冷媒。

該熱交換器66連通於該等輸入管路51與該主管路54，而適用於供該等輸入管路51中的冷卻液與該冷卻管路61中低溫低壓的冷媒通過，使冷卻液與冷媒進行熱交換後，由該主管路54迴流至該容器4。

該分流管路67連接於該膨脹閥65、該第一熱交換器66間與該壓縮馬達62、冷凝器631間的冷卻管路61。

該比例閥68用於控制高壓高溫的氣態冷媒進入該熱交換器66的流量，而能夠在該等輸出管路531內之冷卻液的溫度值不符合一溫預設範圍值時，開通或阻斷該分流管路67，使高溫的冷媒進入或不通過該熱交換器66，達到控制溫度的目的。

該電控單元7包括一驅動板71、可卸離地電連接於該驅動板71且可程式控制的一控制機板72，及四感溫器73~76。

該驅動板71受控於該控制機板72而用於供應所需電能，及驅動該泵浦43、該壓縮馬達62、該冷凝組63的的風扇632。

該控制機板72電連接於該膨脹閥65、該比例閥68。

該等感溫器73、74用於偵測該輸入管路51、其中一輸出管路531中之冷卻液的溫度。

該感溫器75安裝在該壓縮馬達62與該冷凝組63間的冷卻管路61，用於偵測進入該冷凝組63前之冷媒的溫度。

該感溫器76安裝在該膨脹閥65與該熱交換器66間的冷卻管路61，用於偵測進入該熱交換器66前之冷媒的溫度。

進行熱交換時，每一輸出管路組53的泵浦532會吸取該容器4內的冷卻液進入該輸出管路521，而輸出至各別的熱區31，使該熱區31達到降溫或是溫度控制的效果。

然後，通過每一熱區31各別的輸入管路51，將用於溫控的冷卻液，由該熱區31導引至該熱交換器66。同時，該熱交換單元6會通過該壓縮馬達62壓縮低溫低壓的氣態冷媒成為高壓高溫的氣態冷媒，再通過該冷凝組63與高壓高溫的氣態冷媒進行熱交換，使高壓高溫的氣態冷媒成為常溫高壓的氣態冷媒，然後，再通過該膨脹閥65壓降常溫高壓的氣態冷媒成為低溫低壓的冷媒，使低溫低壓的冷媒通過該冷卻管路61進、出該熱交換器66，並與通過該熱交換器66的冷卻液進行熱交換後，由該主管路54迴流至該容器4，使該容器4內的冷卻液維持低溫或所需的溫度。如此，週而復始，使冷卻液都能夠在輸出該等熱區31前，在該熱交換器66與冷媒進行熱交換，而維持低溫或所需的溫度。

值得說明的是，該控制機板72也可以通過該驅動板71控制該熱交換單元6的熱交換效率，而進一步改變冷卻液的溫度。舉例來說，當該感溫器74(或該感溫器73)感測到對應之輸出管路531(或對應之輸入管路51)中之冷卻液的溫度高於一冷卻溫度預設值，或該感溫器75感測到通過該冷凝組63之冷媒的溫度高於一熱交換溫度預設值，並回傳給該控制機板62時，該控制機板72可以通過該驅動板71控制該風扇632的風量，或該膨脹閥65的製冷效果，進而提升該熱交換器66的熱交換效率，使冷卻液降，或維持恆溫效果。

重要的是，該控制機板72還可以通過該比例閥68控制進入該熱交換器66之高溫冷媒的流量，而進一步控制該熱交換器66的熱交換效率。舉例來說，當該感溫器76感測到該冷卻管路61中之冷媒的溫度低於該熱交換溫度預設值時，該控制機板72可以通過該比例閥68阻斷該分流管路67或使該分流管路67部分開通，使高溫的冷媒進入該熱交換器66或不通過該熱交換器66，藉此，通過有不同溫度變化的冷媒，降溫冷卻液、或升溫冷卻液、或維持恆溫效果，達到控制冷卻液溫度的目的。

再者，當該感溫器75感測到該冷卻管路61中之冷媒的溫度高於一冷媒溫度預設值，並回傳給該控制機板72時，該控制機板72可以通過該驅動板71控制該壓縮馬達62降低轉速，預防高壓的冷媒溫度過高，而形成一種保護的機制。

經由以上的說明，可將前述實施例的優點歸納如下：

1、本發明能夠以模組化的設計，使一般巿售的驅動板71在電連接該控制機板72後，兼具有監測及控制熱交換效率、冷媒溫度，及冷卻液溫度的功能。

2、通過變頻式的壓縮馬達62、變頻式的風扇632，與該等感溫器75、76對冷媒溫度的監控，該控制機板72可以通過該比例閥68使冷、熱不同溫度的冷媒快速的做溫度補償，而達到精準控制溫度的目的，達到升溫或保溫的目的，進而提升實用性。

惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。

3:加工機 31:熱區 400:熱交換裝置 4:容器 5:管路單元 51:輸入管路 52:開關閥 53:輸出管路組 531:輸出管路 532:泵浦 533:次管路 534:旁通閥 6:熱交換單元 61:冷卻管路 62:壓縮馬達 63:冷凝組 631:冷凝器 632:風扇 64:乾燥器 65:膨脹閥 66:熱交換器 67:分流管路 68:比例閥 7:電控單元 71:驅動板 72:控制機板 73~76:感溫器

本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一張管路示意圖，中國專利公開號第202716114U號專利案所揭露之一種習知的冷卻液集中供給循環系統； 圖2是一張立體示意圖，說明一工具機被安裝在本發明可溫控的熱交換裝置的一實施例； 圖3是該實施例的一張管路示意圖； 圖4是一張示意圖，說明該實施例中一電控單元的配置；及 圖5是該實施例的一張電路示意圖。

4:容器

5:管路單元

51:輸入管路

52:開關閥

53:輸出管路組

531:輸出管路

62:壓縮馬達

63:冷凝組

631:冷凝器

632:風扇

64:乾燥器

65:膨脹閥

532:泵浦

533:次管路

534:旁通閥

6:熱交換單元

61:冷卻管路

66:熱交換器

67:分流管路

68:比例閥

73~76:感溫器

Claims (10)

1. 一種可溫控的熱交換裝置，包含： 一容器，適用於容裝冷卻液； 一管路單元，包括適用於輸入該冷卻液的至少一輸入管路、適用於由該容器輸出冷卻液的至少一輸出管路組，及連通於該容器的一主管路；及 一熱交換單元，包括一冷卻管路、通過該冷卻管路構成循環迴路的一壓縮馬達、一冷凝組、一膨脹閥、一熱交換器與一分流管路，及一比例閥，該冷卻管路適用於供冷媒流動，該壓縮馬達適用於壓縮低溫低壓的氣態冷媒成為高壓高溫的氣態冷媒，該冷凝組適用於與高壓高溫的氣態冷媒進行熱交換，使高壓高溫的氣態冷媒成為常溫高壓的氣態冷媒，該膨脹閥適用於壓降常溫高壓的氣態冷媒成為低溫低壓的冷媒，該熱交換器連通於該輸入管路組與該主管路，且適用於供該至少一輸入管路中的冷卻液與該冷卻管路中的冷媒通過，適用於使冷卻液與冷媒進行熱交換後，由該主管路迴流至該容器，該分流管路連通於該冷卻管路，該比例閥連通於該分流管路且可開通地阻斷該分流管路，用於在該管路單元內之冷卻液的溫度值不符合一溫度預設範圍值時，開通或阻斷該分流管路，使高溫的冷媒進入或不通過該熱交換器。
2. 如請求項2所述的可溫控的熱交換裝置，其中，該管路單元包括二輸出管路組，每一輸出管路組具有連通於該容器的一輸出管路、適用於導引該容器內的冷卻液進入該輸出管路的一泵浦、連通於該輸出管路與該至少一輸入管路的一次管路，及可開通地阻斷該次管路的一旁通閥，該旁通閥用於在該輸出管路內之冷卻液的壓力值大於一壓力範圍預設值時，開通該次管路，適用於使該輸出管路中部分的冷卻液進入該至少一輸入管路。
3. 如請求項2所述的可溫控的熱交換裝置，其中，該管路單元包括二輸入管路。
4. 如請求項3所述的可溫控的熱交換裝置，其中，該管路單元還包括二開關閥，每一開關閥連通各別的輸入管路且適用於控制冷卻液流量。
5. 如請求項1所述的可溫控的熱交換裝置，其中，該熱交換單元還包括設置在該冷凝器與該膨脹閥間且通過該冷卻管路與該壓縮馬達、該冷凝器、該膨脹閥、該熱交換器構成該循環迴路的一乾燥器，該乾燥器適用於過濾該冷卻管路中的水分與雜質。
6. 如請求項1所述的可溫控的熱交換裝置，其中，該熱交換單元的冷凝組具有供該冷卻管路通過的一冷凝器，及安裝在該冷凝器上且導引外界氣流通過該冷凝器的至少一風扇。
7. 如請求項6所述的可溫控的熱交換裝置，還包含一電控單元，該電控單元包括一驅動板，及可卸離地電連接於該驅動板且可程式控制的一控制機板，該驅動板受控於該控制機板而用於供應所需電能，及驅動該泵浦、該壓縮馬達。
8. 如請求項7所述的可溫控的熱交換裝置，其中，該電控單元還包括電連接於該控制機板的至少一感溫器，該至少一感溫器用於偵測該該冷卻管路中之冷媒的溫度。
9. 如請求項8所述的可溫控的熱交換裝置，其中，該電控單元還包括電連接於該控制機板的二感溫器，該其中一感溫器安裝在該壓縮馬達與該冷凝組間的冷卻管路，用於偵測進入該冷凝組前之冷媒的溫度，該另一感溫器安裝在該膨脹閥與該熱交換器間的冷卻管路，用於偵測進入該熱交換器前之冷媒的溫度。
10. 如請求項2所述的可溫控的熱交換裝置，其中，該電控單元還包括電連接於該控制機板的二感溫器，該等感溫器分別用於偵測該輸出管路、該輸入管路中之冷卻液的溫度。

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