TW593953B - Device and method for cool-drying - Google Patents

Description

593953 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（1 ) 發明之領域 本發明一般係關於一種冷卻乾燥的裝置，包括有熱交換 器，其主要部份爲冷卻迴路之蒸發器，冷卻迴路尙包括一 個由電動馬達所驅動的壓縮機，凝縮器，一個在凝縮器出 口與蒸發器入口之間的膨脹裝置，一個控制裝置用來控制 該電動馬達以及連接到它之測定裝置，而壓縮機由一個旁 通路所跨過，其中有一個旁通關閉元件，及一個打開/關 閉用之關閉元件，而熱交換器之次要部份形成氣體通道之 局部，以及在該熱交換器之出口，有一個液分離器在其他 方面，此種裝置亦可被用來乾燥壓縮空氣。 先前技術說明 由壓縮機輸送出來的壓縮空氣，大部份情形均飽含水蒸 氣，換言之，其相對濕度爲1 00%。此即凝縮會在溫度下降 最小之情形下發生。由於此凝縮水，會使腐鈾在導管及儀 器中產生，並且裝置會顯現出很明顯的磨損及破洞。 故，壓縮空氣必須被乾燥，此可由上述冷卻乾燥方式而 執行。而且，其他壓縮空氣之外的空氣，或其他氣體亦可 以此方式乾燥之。 冷卻乾燥是基於一個原理，降低溫度時，濕氣會從空氣 或氣體中凝縮，其後凝縮水在液體分離器中被分離，並且 其後空氣或氣體被再加熱，結果空氣或氣體不再飽和。熱 是以冷卻迴路而從蒸發器移去。 對其他氣體言，此亦可適用，雖然下列僅提到空氣’但 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 593953 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _B7 _五、發明説明（2 ) 是對其他氣體言亦相同。 實際上，有一種I SO (國際標準組織）標準可決定參考情 況下何者是露點，以及其相當的最低氣體溫度。 爲了防止最低氣體溫度變成小於〇 °c，並且因而蒸發器 由於濕氣之結冰而結冰，故蒸發器溫度必須要高於。 爲了滿足此需求，在蒸發器之入口可裝設測定裝置，可 測定蒸發器溫度，及控制裝置使壓縮機馬達之切換，此馬 達以恆定頻率而被驅動，隨該溫度而閉路或開路。若此蒸 發器溫度下降太低，該馬達可被停止。若蒸發器壓力隨後 由於膨脹閥仍然打開而升得太高時，馬達被再起動。 但是，此調節是不利的，其事實爲在小的負荷時，壓縮 機連續地在閉路或開路之間被切換，因而亦使蒸發器壓力 及露點產生很強地變化。再者，凝縮乾燥器必須被做成很 大。 測定裝置亦可被裝設在熱交換器之次要部份的出□，並 且可用來測定最低氣體溫度（LAT)，而控制裝置在蒸發器 溫度傾向下降到小於0°C時，可將冷卻迴路之壓縮機馬達 關掉。 因而在兩種裝置中，調節是由對馬達之開關切換而進行 ，特別是在小負荷時，此切換會經常地發生，因而造成壓 縮機相當地磨損及破裂，因此很不利。 此缺點可由第一段中所述之裝置避免之，其中壓縮機是 由一個旁通路所跨越。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 593953 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（3 ) 此具有旁通路之冷卻乾燥裝置被敘述於DE-A - 3 5 . 22 · 974 中。 馬達被供給恆定頻率’但是隨著在熱交換器與壓縮機之 間流體壓力之測定，而由壓力開關所形成的控制裝置’而 在閉路或開路之間被切換。 當壓縮機之吸入管中之壓力下降到某個値相當於，例如 冷卻流體爲-1 5 °C之溫度時，馬達被關掉，因而在吸入管 中之過度的溫度降低可被避免。 爲了改善裝置的效率，壓縮機由一個旁通路所跨越，其 中除了傳統之旁通關閉元件之外，亦裝設有一個被控制的 閉路/開路開關元件。 旁通關閉元件爲已知型式，當在壓縮機入口側之旁通路 中的壓力下降到某個可設定値以下時，旁通關閉元件被推 開，造成熱氣體從壓縮機被吸入。 該關閉元件及設定壓力，在彈簧不再能保持關閉元件被 關閉時被選擇，使冷卻迴路在公稱操作條件下，關閉元件 被關閉，但是在壓縮機局部負荷及零負荷時，此關閉元件 爲打開，使具有0.2巴（bar)遲滯性之蒸發器壓力被維持 在最低，並且使得在蒸發器下游，並且與冷卻流體之蒸發 壓力對應之蒸發溫度，至少爲0°C，以避免冰在蒸發器中 形成。 若旁通關閉元件僅在旁通路中存在時，會造成壓縮機保 持在滿載下操作，即使在零負荷情況時亦然。考慮到一個 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 593953 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7___五、發明説明（4 ) 事實，即壓縮機馬達連續地運轉，即使在沒有低負荷時 其能源消耗等於公稱負荷下的能源消耗，因爲冷卻迴路中 之高及低壓被連續地保持恆定，因而造成相當高的能源消 耗。 將一個開/關閉用之關閉元件加入旁通路導管時，如DE-A- 35. 22.9 74中所敘述，裝置的效率被改善。此額外之開/ 關閉用關閉元件被一個溫度開關所控制，此溫度開關則被 位於氣體導管中，熱交換器出口處之溫度測定裝置所控制 。該關閉元件被設定爲，當熱交換器出口處之氣體溫度’ 大致等於氣體中濕氣開始結冰之溫度時，它可打開旁通路 〇 當在該出口之壓縮空氣溫度，例如高於1 °c時，關閉元 件關閉旁通路，並且滿載冷卻能力在蒸發器被發揮，造成 滿載時蒸發器之蒸發溫度下降到-4到-5°C，並且因而出口 之溫度會降低。一旦後者之溫度變成1 °C時，關閉元件使 旁通路打開，造成蒸發器之蒸發溫度上升到例如1.5°C， 並且被結冰在蒸發器上的濕氣可再蒸發。在蒸發器之後， 壓縮空氣再上升，例如2°C時，關閉元件再使旁通路關閉 ，並且馬達可將其整個功率施加在熱交換器上。 在此實施例中，蒸發器之結冰可被避免，即使冷卻流體 之溫度暫時地下降到結冰溫度之下時，使凝縮乾燥器可在 較高負荷工作。但是，馬達在滿載時連續地轉動，而使能 源消耗仍然相當高。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 593953 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（5 ) 發明之扼要說明 本發明目的在提供一種冷卻乾燥裝置，不會顯示上述及 其他缺點，並且以簡單方式可達到節省能源，而不會在冷 卻流體中產生壓力改變，並且不會使壓縮機及馬達產生很 大的磨損及破裂。 依照本發明，此目的可由一種冷卻乾燥的裝置而達成， 其中冷卻乾燥的裝置包括有：用來調節馬達速度之裝置， 及隨著由測定裝置所測定之値，而用來控制這些裝置用的 控制裝置。 取代馬達閉路及開路之切換，其速度被使用。增加馬達 之迴轉速時，較大質量的流量之冷卻流體可由泵而被轉移 ，並且因而可輸送較大之冷卻能力。 使具有旁通關閉元件之旁通路，及具有速度控制壓縮機 的開/關閉用之關閉元件的結合，不僅馬達被停止及再啓 動的次數顯著地被減少，而且主要的能源節省亦可達成， 其他優點將解釋如下。 上述測定裝置可被裝設在冷卻迴路中，並且可做爲測定 蒸發器溫度或蒸發壓力之裝置。 但是’該測定裝置亦可被裝設在位於熱交換器之次要部 份中’或下游的氣體通道中，並且它們是用來測定最低氣 體溫度（LAT )’或者可爲用來測定露點溫度之裝置。 最好，用來調節馬達速度之裝置包括有一個頻率轉換器 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) - ---訂 -Mmm. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 593953 A7 B7 五、發明説明（6 ) 在本發明實施例之特別型式中，冷卻乾燥裝置包括有 用來測量周遭溫度之裝置，此裝置亦連接到控制裝置， (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 並且該控制裝置爲可依照測定裝置所測定之値，以及由 測量周遭溫度用之裝置所測定之溫度，而調節馬達速度 〇 本發明亦關於一種冷卻乾燥方法，以引人興趣的方式 ，使用本發明前述之裝置。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 該發明因而係關於一種用來冷卻乾燥含有水蒸氣之氣 體的方法，此氣體被供給通過熱交換器之次要部份，其 主要部份爲冷卻迴路之蒸發器，尙包括一個壓縮機由一 個旁通路所跨越過，其中有一個旁通關閉元件，及一個 打開/關閉用之關閉元件，而壓縮機由電馬達所驅動，凝 縮器，一個在凝縮器出口與蒸發器入口之間的膨脹裝置 ，以及上述冷卻迴路被控制成隨負荷而變化，使冷卻負 荷在使用時不會造成冰在蒸發器上形成，其特徵爲：冷 卻迴路之控制是由調節馬達速度，再者，調節打開/關閉 用之關閉元件而進行，在某些條件下，它打開旁通路並 且，當旁通關閉元件亦不再關閉旁通路時，氣態冷卻流 體從壓縮機之出口被導回其在蒸發器之上游或下游之入 □。 爲了更能顯示本發明之特徵，隨後將以本發明冷卻乾燥 裝置之實施例及方法做爲非限制性之例子，而參照附圖說 明之。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 593953 A 7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（7 ) 附圖之簡單說明 第1圖是本發明冷卻乾燥裝置之方塊圖； 第2〜4圖是類似於第1圖之方塊圖，但是係關於本發 明實施例其他三種形式。 本發驵較佳實施例之詳細說明 冷卻乾燥裝置被不意於第1圖中，主要包括有熱交換器 1 ’其主要部份爲冷卻迴路3之蒸發器2，尙包括一個由電 動馬達4所驅動的壓縮機5，凝縮器6，及一個膨脹閥7。 冷卻迴路3被充滿冷卻流體，例如氟里昂（Freon) 404a ，其流動方法如箭頭8所示。 熱交換器1之次要部份1 A形成待乾燥的濕空氣之導管9 的局部’其流動方法如箭頭1 〇所示。 在熱交換器1之後方，即其出口處，有一個液分離器n 位於導管9中。 該導管9在到達熱交換器1之前，有一個部份延伸通過 在液分離器11下游之預冷器或者蓄熱熱交換器12,並且 隨後再度向上述部份之相反流動方向，而延伸通過可蓄熱 熱交換器1 2。 熱交換器1爲一個液體-空氣熱交換器，並且可形成具 有可蓄熱熱交換器12之單一結構單元，其爲一種空氣-空 氣熱交換器。 膨脹閥7爲溫度開關閥，其溫度感測元件是由銅導體13 連到一個瓶狀容器或”球狀物，，1 4，它被裝設在蒸發器2之 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ---訂 -^9·. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 593953 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（8 ) 出口，但是最好如第1圖所示，在冷卻迴路3中之壓縮機 5之入口，並且充滿相同的冷媒。 但是，在圖中未顯示之變化例中爲一種電子閥，被連到 一個裝設在蒸發器2之末端或下游的溫度計。 在較小的冷卻乾燥器中，膨脹閥7可由毛細管取代。 壓縮機5爲體積式壓縮機，在相同轉速下，實際上輸送 相同體積之流量，例如一種螺旋式壓縮機，馬達4爲電動 馬達，其速度可由改變頻率而調節。 故，該馬達4被連到一個頻率轉換器1 5，它由一個控制 裝置16所控制，它是一種內建式之控制裝置，例如PID( 比例-積分-微分）控制器。 頻率轉換器15，例如可從0及400Hz之間調節頻率，並 且形成調節馬達4之速度的裝置。 壓縮機5由一個旁通路1 7，或從出口連接到入口的跨越 元件所跨越過，或該入口相當於蒸發器2之出口。 在該旁通路1 7中，裝設有傳統之旁通關閉元件1 8，具 有一個閥體，當旁通路1 7中的壓力下降到某個値以下時 ，此閥體可被推開。彈簧推開之閥體之反壓力，從而上述 的壓力爲可調整。 與此旁通關閉元件1 8串聯，並且實際上亦位於後者與 壓縮機5出口之間，另有一個打開/關閉用之關閉元件1 9 被裝設在旁通路1 7中，它是由例如電磁閥所形成。 由電性連接線20，該打開/關閉用之關閉元件1 9被連接 -10- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) —---訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 593953 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（9 ) 到控制裝置1 6，並且由後者所控制。 在第1圖所示之實施例第一形式中，控制裝置16由連 接線2 1而被連接到測定裝置22，以測定蒸發器溫度，例 如可爲冷卻迴路3中在蒸發器2入口，以及在該蒸發器2 與膨脹閥7之間之溫度感測電偶線。 雖然很明顯地，最好測定蒸發器溫度，但是在一個變化 例中，測定蒸發器溫度用的測定裝置22，可由測定蒸發壓 力之裝置22A所取代，例如一種壓力傳達器，其壓力範圍 從-1到12巴（bar)，它被裝設在蒸發器2之入口或出口， 並且由連接線2 1 A而連接到控制裝置，如第1圖中之破折 線所示者。 對已知之冷卻流體言，確實在其蒸發溫度與蒸發壓力有 關係存在。溫度越高時，壓力就越高。 再者，在兩個情況中，控制裝置1 6可由導管23與測定 周遭溫度的裝置24例如溫度感測器連接，並且將此溫度 轉換成電氣，尤其是電流信號。 凝縮乾燥器之功用如下列： 待乾燥空氣經由導管9被供給，並且與冷卻迴路3之蒸 發器2中之冷卻流體成反流向地通過熱交換器1。 在該熱交換器1中，濕空氣被冷卻，造成凝縮水被形成 ，並且在液分離器1 1中被分離。 在在液分離器11下游之冷空氣含有較少之濕度，但是 仍有相對濕度爲100%，此冷空氣在蓄熱熱交換器12中被 -11- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂 593953 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（10 ) 加熱，使其相對濕度被降低到50%，而待乾燥之新鮮空氣 在進入熱交換器1之前，已經局部在該蓄熱熱交換器丄2 中被冷卻。 在蓄熱熱交換器12之出口的空氣，因而比在熱交換器1 之入口的空氣乾燥。 爲了避免蒸發器2結冰，熱交換器1中的空氣在低的周 遭溫度時，不被冷卻到LAT之下，此LAT —般爲2-3°C。 在較高之周遭溫度時，LAT可較高，並且冷卻被進行高 到一個LAT，例如2(TC，它比周遭溫度低很多，但是，在 任何情況下必須不低於蒸發器可產生結冰之最低溫度，該 最低溫度一般爲2到3°C。 若LAT太高時，冷卻不足夠，因而沒有使空氣產生足夠 乾燥之足夠凝縮濕氣。 該LAT爲在測定裝置22所測量之實際蒸發器溫度之上 方幾度，例如2到3 °C。 上述LAT之情況，可由控制裝置1 6及頻率轉換器1 5所 控制，在一個實施例之形式中，是由測定裝置22所測量 之蒸發器溫度而改變而馬達轉速，在另一個實施例之形式 中，是由測定裝置22A所測量之蒸發壓力進行調節而滿足 〇 冷卻能力等於在冷卻迴路3中循環之冷卻流體的流量， 乘以在熱交換器1上游與下游之空氣的焓差。增加馬達4 之速度時，壓縮機5可使更多質量循環，並且因而對一個 -12- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·、τ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 593953 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（11) 或相同的焓差下，可輸送更多的功率。質量之流量爲壓縮 機5之體積流量，乘以在吸入情況中冷卻流體之密度，該 密度視蒸發器溫度及過熱度而定。 控制裝置1 6以調節速度而調整測定溫度或壓力，使該 溫度比該LAT低幾度，但是各個均高於〇°C，蒸發器壓力 是與低於該LAT幾度之溫度對應而獲得，例如該溫度爲1 °C，對氟里昂R404a言，該溫度對應之蒸發器壓力約爲 5 · 2 巴（b a r ) 〇 依此方式，冷卻能力可適合於負荷。 因爲周遭溫度是由裝置24所測定，連到此裝置之控制 裝置1 6可將此溫度列入考慮中。 由於受控制裝置1 6及頻率轉換器1 5控制，馬達4之速 度可被調節，只要周遭溫度低時，更特別是低於· 23°C時， 則上述情況可被滿足，並且因而熱交換器1之次要部份1 A 的出口處之LAT約爲3°C，但是在較高之周遭溫度時，該 LAT被設定在比由裝置24所測定之周遭溫度低幾度，一般 爲 20°C。 蒸發器溫度有一個設定點，此爲一個設定値，控制裝置 1 6努力欲形成的實際測定蒸發器溫度，此値是比所要之 LAT低幾度。 最小及最大設定點可在控制裝置1 6被決定，最小爲PC 。當設定控制裝置16時，此設定點可由，例如操作面板 或一個類比輸入而調整。 -13- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210'〆297公釐） 593953 A7 B7 五、發明説明（12 ) 頻率被調整在，例如30與7 5Hz之間。 冷卻乾燥裝置之最大負荷很小，在考量到較高之周遭溫 度下，LAT可高於3 °C，因此冷卻能力減少，故零件較便 宜，並且冷卻流體可節省。 在凝縮器6中，在壓縮機5中由於壓縮而被加熱之氣態 冷卻流體被冷卻，直到它形成液體形式，並且爲了散熱， 可使用通風或冷卻水。 在凝縮器6中之過高壓力時，馬達4自動地被關閉。 在凝縮器6後面，液態冷卻流體可被收集到一個容器及 /或可由額外之熱交換器進一步地冷卻。 由膨脹閥7，液態冷卻流體被膨脹到蒸發器壓力，當然 會造成溫度降低。 膨脹閥7僅調節蒸發器2中之過熱度，並且被裝在蒸發 器2永遠以最適方式被使用，但是它無法被用來控制蒸發 器之壓力或溫度。 使用溫度膨脹閥7時，在蒸發器2下游永遠有過熱度， 因而在壓縮機5中沒有液態冷卻流體之風險，並且冷卻迴 路3中之液分離器成爲多餘，並且冷卻流體之量有限。 該過熱度是由球狀物1 4從蒸發器2上游（內平衡）或者 蒸發器2下游（外平衡）所測定之蒸發器溫度，減去所測量 之溫度而得到的。該差異與膨脹閥7之設定値比較，並且 在有偏差時，膨脹閥7可由打開或關閉進行校正。 過熱度對LAT有影響，但是可假設膨脹閥7保持該過熱 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇><297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ,11 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 593953 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（13 ) 度爲恆定。 若須要時，此過熱度之影響可由一種，例如主-從調節 電路而被列入考量。從動調節電路爲控制裝置1 6在上述 中之調節，而主動調節電路必須可調整隨實際LAT而變之 蒸發器壓力或溫度之設定點，因而例如若由於蒸發器2後 面之過熱度太高而使LAT仍高時，會減少設定點。 沒有旁通路17時，在迄今爲止所述之調節電路中，馬 達4速度與壓縮機5之對應，不會執行得比露點溫度之降 低要快，換言之，速度調節跟不上蒸發器2之溫度改變。 此問題是在裝置之局部負荷及零負荷之情況下首先發生 〇 首先旁通路1 7之打開與否，是由打開/關閉用之關閉元 件1 9所決定，它是由控制裝置1 6所控制。 一旦打開/關閉用之關閉元件1 9打開旁通路1 7時，旁 通路1 7實際上被打開之時間是由旁通關閉元件1 8決定。 該旁通關閉元件1 8不再關閉旁通路1 7，當在其出口處 ，即在壓縮機5入口側之旁通路1 7中的蒸發壓力或蒸發 器壓力，或者在一個變化例中爲蒸發溫度，降低到某一個 値以下時，使壓縮機5來之熱氣體可流過旁通路1 7，並且 蒸發器壓力不再進一步降低時。 該關閉元件1 8及設定壓力，在彈簧不再能保持關閉元 件被關閉時被選擇，使冷卻迴路在公稱操作條件下，旁通 關閉元件1 8被關閉，但是在壓縮機局部負荷及零負荷時 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 593953 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 A7 B7五、發明説明（14 ) ，此旁通關閉元件1 8爲打開，使具有0 . 2巴（b a r)遲滯性 之蒸發器壓力被維持在最低，並且使得在蒸發器下游並且 連結到冷卻流體之蒸發壓力的蒸發溫度，至少爲〇°C，以 避免冰在蒸發器中形成。控制裝置1 6將打開/關閉用之關 閉元件19帶到打開位置之條件，可視是否須要避免蒸發 器2結冰，或者省能源優先而改變。 第一種方式包括，控制裝置16在馬達4速度到達最小 時，將打開/關閉用之關閉元件1 9置於打開位置。 第二種方式較佳，在例如測定裝置22或22A所測定之 蒸發器溫度或蒸發壓力之値，尙低於該値所欲到達之設定 點時，將打開/關閉用之關閉元件1 9置於打開位置。 更具體地，打開/關閉用之關閉元件1 9被置於打開位置 ，當LAT下降到設定點之下1 . 5 t時，但是LAT·之絕對最 低値爲，例如0 . 5 °C，此通常爲裝置在局部負荷或零負荷 時會發生。 旁通路1 7之打開會使LAT再度上升。當此後者升到此 設定點之上時，馬達4速度由控制裝置1 6控制再度增加 〇 當此速度超過某個値時，控制裝置1 6將旁通關閉元件 1 9置於其關閉位置，並且再度關閉旁通路1 7。 在實施例之另一形式中，當通道（9)中之測定裝置22或 22A所測定之値，大致等於該控制裝置1 6上此値的設定點 ，例如等於此設定點減去0 . 5°C時，控制裝置1 6將旁通關 -16- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 593953 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（15 ) 閉元件1 9置於其關閉位置。 若在旁通路17完全打開時，該LAT並未上升之情況下 ，控制裝置1 6暫時將馬達4關閉，以節省額外之能源。 雖然蒸發器溫度是由速度之改變而調整，在熱交換器1 之出口的LAT快要下降到0°C以下時，可假設負荷爲零之 情況，此時爲了安全理由必須將馬達4完全關閉，例如此 可將一個溫度感測器置於熱交換器1中，若蒸發器2之溫 度變成Ot時，可將馬達4關閉，並且當溫度已上升到3 °C時再啓動。 由於裝設有旁通關閉元件1 8及打開/關閉用之關閉元件 19之旁通路17形成之結合，因而在一方面，可變速之壓 縮機5，另一方面，不僅馬達4之停機再啓動次數均會急 遽地減少，而且可獲得相當改善之動態特性。 例如，當冷卻乾燥裝置之負荷，由於例如壓縮空氣流量 減少時，突然從滿載變化成局部負荷，LAT會降低，並且 由於控制裝置1 6努力維持此設定點之故，壓縮機之轉速 會降低。 若壓縮機5之轉速不降低很快時，則很可能LAT在沒有 旁通路1 7時會下降到Ot以下（脫線）。此時，爲了避免冰 在蒸發器2上形成，壓縮機5必須被關閉，此時會造成改 變相當大之壓力露點產生。 但是，旁通路17存在時，當LAT時會下降到設定點之 下，或者LAT靠近結冰點時，旁通路1 7中之打開/關閉用 -17- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 593953 Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（16 ) 之關閉元件1 9會被打開’而可防止LAT下降到0°C以下。 具有旁通關閉元件18及打開/關閉用之關閉元件19之 旁通路17與速度調節馬達4的優點爲，負荷範圍的增加 ，及其穩定朝向下方之壓力露點。在沒有旁通路時，因爲 乾燥器之負荷逐漸減少’對某負荷言’壓縮機之速度會成 爲最小。 負荷更降低時，LAT時會下降到設定點之下，並且最後 下降到0°C以下。在此情況下，爲了避免冰在蒸發器2上 形成，壓縮機5必須被關閉，此時會造成改變相當大之壓 力露點產生。 當乾燥器之負荷逐漸減少時，在沒有旁通路時，對某負 荷言，壓縮機之速度會成爲最小。 負荷更進一步降低時，LAT時會下降到設定點之下，此 可使旁通路1 7中之打開/關閉用之關閉元件1 9被打開。 設定點仍被保持，形成穩定的壓力露點。 裝置之動態特性明顯地獲得相當改善。由於旁通路1 7 中被控制之打開/關閉用之關閉元件1 9，具有穩定壓力露 點的負何範圍更朝向下方擴大。 第2圖所示裝置之實施例的形式，與上述實施例形式所 f同者在，裝在冷卻迴路3中用來測定蒸發器溫度之測定 裝置22 ’或者用來測定蒸發壓力之測定裝置22A，被用來 測定最低氣體溫度（LAT)之測定裝置25所取代。 在一個實施例中，早已存在被用來控制馬達4速度之該 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇χ297公慶） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) HL - - m '?

Aw. 593953 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（17 ) 溫度測定裝置2 5，被裝在熱交換器1之次要部份1 a中之 導管9,例如在蒸發器2之表面，或者如第2圖所示，在 熱交換器1之下游，例如在該熱交換器1與液分離器11 之間。 在此實施例之形式中，控制裝置1 6隨著所測定之最低 氣體溫度LAT調節頻率轉換器1 5，從而調節馬達4之速度 〇 LAT之測量產生重要之優點，冷卻流體之溫度可以低於 0 °C而不會使蒸發器結冰，換言之，在冰被形成於蒸發器 得空氣側之前，因爲此現象是由LAT所決定。 考量在冷卻流體側之蒸發於低蒸發溫度時，例如-5 °C時 ，以及在大的溫差，例如8 °C (在與-51之間）時，亦 爲可能，而不會有結冰之風險，熱交換器1可實現小型化 〇 若所測定之最低氣體溫度LAT在上升或降低時，控制裝 置16分別使馬達4之速度增加或減少，使此所測定之最 低氣體溫度LAT不會降低到低周遭溫度時之LAT，此LAT 一般爲2〜:TC，以保證使蒸發器2不會結冰。 因而，由於此調節，冷卻可適合於負荷，因而冷卻流體 側之蒸發器溫度會變成負値，但是蒸發器2不會在空氣側 結冰。故，不僅馬達4之能源消耗最少，而且熱交換器1 可被製成很精巧，此意味著裝置之價格很便宜。 而且在此實施例之形式中，蒸發器2之過熱度由膨脹閥 -19- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 593953 A7 B7 五、發明説明（18 ) 7調節，因而冷卻流體被膨脹。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 旁通路17之作用如第1圖實施例之形式中所述者，在 該變化例中，打開/關閉用之關閉元件1 9是隨著測定裝置 22或22A所測定之蒸發器溫度或蒸發壓力之値而被控制。 但是在第2圖之實施例之形式中，打開/關閉用之關閉元 件19是由測定裝置25取代測定裝置22或22A而測定之 値進行控制。 雖然最低氣體溫度是由改變馬達4之速度而被調整，而 且在此實施例之形式中，亦可在零負荷之情況時，完全地 關閉馬達4。 在前述實施例形式之變化例中，圖中未顯示，用來測定 最低氣體溫度之溫度測定裝置25，被用來測量該空氣之露 點溫度用之測定裝置所取代。此測定裝置或露點溫度計爲 市販品，在此不再敘述。 因而，在同樣地方空氣之露點溫度取代LAT而被測量。 作用類似於至今爲止所述之作用，因而馬達4之速度被調 節成，使熱交換器1中之冷卻爲最佳化，但是可避免蒸發 器2結冰。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第3圖所示之冷卻乾燥裝置之實施例形式，與第2圖之 裝置，前述裝置不同者，在壓縮機5入口側連到冷卻迴路 3之旁通路1 7的末端，並未連到壓縮機5與蒸發器2出口 之間的此段冷卻迴路3上，而是連到蒸發器2入口。 再者，其作用爲如前所述者。打開/關閉用之關閉元件 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 593953 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（19 ) 1 9必一定須由與馬達4相同之控制裝置1 6來控制，而是 可由另外一個控制裝置，例如正比例式（P )，正比例-積分 式（PI )，正比例-積分-微分（PID)式控制器所控制。 第4圖所示之冷卻乾燥裝置之實施例形式，即使打開/ 關閉用之關閉元件1 9亦未由此種控制裝置所控制，而是 由溫度開關27控制，其感測器或是，換言之，導管9中 溫度測定裝置，被裝設在熱交換器1之出口，在顯示之例 子中，相當於連到控制裝置1 6之溫度測定裝置2 5。 溫度開關27另外包括一個由溫度開關29連接該感測器 25到打開/關閉用之關閉元件1 9之連接線28。 當熱交換器1之出口處，導管9中之壓縮空氣溫度下降 到某一個値以下，例如下降到控制裝置1 6之設定點以下 時，溫度開關29會被閉路，並且打開/關閉用之關閉元件 1 9會被作動，因而被切換到開路位置。旁通關閉元件1 8 之作用，及馬達4之控制仍如上述。 本發明並不限制於前面所述及附圖中所顯示之實施例形 式，相反地在本發明之範圍內，此方法及冷卻乾燥裝置可 以不同之變化例實現之。 特別地，控制裝置可包括其他控制裝置，例如比例-積 分-微分（PID)式，比例-積分式（PI)，比例式（P)控制器， 用來取代控制裝置1 6。 雖然最好將周遭溫度列入考量之因素中，與其他因素一 起用來限制裝置之功率，在一個更簡單之實施例中，馬達 -21 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 593953 A7 B7 五、發明説明（20 ) 4之速度調整可僅由蒸發器溫度，蒸發壓力，最低氣體溫 度或氣體之露點溫度的變化而進行。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 不僅濕空氣，空氣以外含有水蒸氣之氣體亦可用相同方 式及相同裝置而乾燥之。在此情況下，LAT爲最低氣體溫 度。 元件符號之說明 LAT 最低氣體溫度 1 熱交換器 1 A 次要部份 2 蒸發器 3 冷卻迴路 4 電動馬達 5 壓縮機 6 凝縮器 7 膨脹閥 9 導管 11 液分離器 12 蓄熱熱交換器 13 銅導體 14 球狀物 15 頻率轉換器 16 控制裝置 17 旁通路 -22- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 593953 A7 B7 五、發明説明（21 ) 8,10 箭頭 18 旁通關閉元件 19 打開/關閉用之關閉元件 23 導管 24 測定周遭溫度之裝置 25 溫度測定裝置 27 溫度開關 29 溫度開關 22， 22A， 25 測定裝置 21 , 21 A，20， 28 連接線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. 593953

   六、申請專利範圍 第90 1 0288 1號「冷卻乾燥的裝置及方法」專利案 (92年4月修正） 六申請專利範圍： 1· 一種冷卻乾燥的裝置，包括有熱交換器（1 )，其主要 部份爲冷卻迴路（3 )之蒸發器（2 )，尙包括一個由電 馬達（4 )所驅動的壓縮機（5 )，凝縮器（6 )，一個在凝 縮器（6 )出口與蒸發器（2 )入口之間的膨脹裝置（7 )， 一個用來控制該電動馬達（4 )之控制裝置（1 6 )，以及 連接到它之測定裝置，而壓縮機（5 )由一個旁通路 (1 7 )所跨過，其中有一個旁通關閉元件（1 8 )，及一 個打開/關閉用之關閉元件（1 9 )，而熱交換器（1 )之 次要部份（1 A )形成氣體通道（9 )之局部，以及在此熱 交換器（1)之出口裝有有一個液分離器（11)，其特徵 爲：此冷卻乾燥裝置包括有用來調節馬達（4 )速度的 裝置（1 5 )，此裝置至少藉由控制裝置（1 6 )依照被設 置在該冷卻廻路上或被設置在用於氣體的通道（9 )的 測定裝置（22，22A )所測定之値而控制。 2·如申請專利範圍第丨項之裝置，其中測定裝置（22 ) 被裝設在冷卻迴路（3 )中，並且它們是用來測定蒸發 器溫度之裝置。 3.如申請專利範圍第1項之裝置，其中測定裝置（22A ) 被裝設在冷卻迴路（3 )中，並且它們是用來測定蒸發 器溫度之壓力。 593953 '申請專利範圍 4·如申請專利範圍第1項之裝置，其中測定裝置（2 5 ) 被裝設在位於熱交換器（1 )之次要部份（1 A )之中或下 游的氣體通道（9 )中’並且它們是用來測定最低氣體 溫度（LAT)。 5·如申請專利範圍第1項之裝置，其中測定裝置被裝 設在位於熱交換器（1 )之次要部份（1 A)之中或下游的 氣體通道（9 )中’並且它們是被用來測定露點溫度。 6·如申請專利範圍第1〜5項中任一項之裝置，其中 用來調節馬達（4)速度之裝置，包括有一個頻率轉換 器（15)。 7·如申請專利範圍第1〜5項中任一項之裝置，其中 它包括有用來測量周遭溫度之裝置（2 4 )，此裝置亦 連接到控制裝置（1 6 )，並且該控制裝置（1 6 )爲可依 照測定裝置（22，22A )所測定之値，及由測量周遭溫 度用之裝置（24)所測定之溫度，而調節馬達（4)速度 〇 8.如申請專利範圍第1〜5項中任一項之裝置，其中 控制裝置（16)爲PID(比例-積分-微分）控制器，pi( 比例-積分）型控制器或者P (比例）型控制器。 9·如申請專利範圍第1〜5項中任一項之裝置，其中 旁通關閉元件（1 8 )爲，當壓縮機（5 )入口側之旁通路 (1 7 )壓力下降到某一個値以下時會打開之型式。 10·如申請專利範圍第1〜5項中任一項之裝置，其中旁 六、申請專利範圍 通關閉元件（1 8 )爲，當壓縮機（5 )入口側之旁通路 (17)溫度下降到某一個値以下時會打開之型式。 11.如申請專利範圍第1〜5項中任一項之裝置，其中 打開/關閉用之關閉元件（1 9 )被連到亦用來控制馬達 (4 )之控制裝置（1 6 )。 12·如申請專利範圍第1〜5項中任一項之裝置，其中打 開/關閉用之關閉元件（1 9 )被連到一個溫度開關（27 ) ，其感測器（25)位於熱交換器（1)之出口之氣體通道 (9 )局中。 13· —種用來冷卻乾燥含有水蒸氣之氣體的方法，此氣 體被供給通過熱交換器（1)之次要部份（1A)，其主要 部份爲冷卻迴路（3 )之蒸發器（2 )，尙包括一個壓縮 機（5)由一個旁通路（17)所跨過，其中有一個旁通關 閉元件（1 8 )，及一個打開/關閉用之關閉元件（1 9 )， 而壓縮機（5 )由電馬達（4 )所驅動，凝縮器（6 )，一個 在凝縮器（6 )出口與蒸發器（2 )入口之間的膨脹裝置 (7 )，以及上述冷卻迴路（3 )被控制成隨負荷而變化 ，使冷卻負荷在使用時不會造成冰在蒸發器（2 )上形 成，在該熱交換器（1 )的次要部份（1 A)中冷卻之後， 該凝縮水是從該氣體中分離出來，而且該氣體是被 再加熱，其特徵爲：冷卻迴路（3 )之控制是由調節馬 達（4 )速度，再者，調節打開/關閉用之關閉元件（1 9 ) 而進行，在某些條件下，它打開旁通路（1 7 )並且， 593953 、申請專利範圍 因爲旁通關閉元件（1 8 )亦不再關閉旁通路（1 7 )，氣 態冷卻流體從壓縮機（5 )之出口被導回其在蒸發器（2 ) 前面或後面之入口。 14. 如申請專利範圍第1 3項之方法，其中蒸發器溫度被 測量，並且上述冷卻迴路（3 )依照所測量之蒸發器溫 度而控制。 15. 如申請專利範圍第1 4項之方法，其中馬達（4 )之速 度被調節，使蒸發器溫度爲最低氣體溫度（LAT)之下 2到3 °C，由此，此L AT被維持在空氣溫度而使結冰 不會發生，亦即一般約爲3 °C。 16. 如申請專利範圍第1 3項之方法，其中蒸發壓力被測 定，並且該冷卻迴路（3 )被控制成隨被測定之蒸發壓 力而變化。 17. 如申請專利範圍第1 3項之方法，其中最低氣體溫度 (LAT)被測定，並且該冷卻迴路（3)被控制成隨最低 氣體溫度（LAT)而變化。 18. 如申請專利範圍第1 7項之方法，其中最低氣體溫度 (LAT )在熱交換器（1 )之次要部份（1 A )的出口處被測 定。 19. 如申請專利範圍第1 3項之方法，其中氣體的露點溫 度被測定，並且該冷卻迴路（3 )被控制成隨該露點溫 度而變化。 20.如申請專利範圍第1 3到1 9項中任一項之方法，其

   六、申請專利範圍 中冷卻迴路（3 )被控制，使蒸發器（2 )在冷卻流體側 之溫度成爲負値，而且不會使蒸發器（2 )在空氣側結 冰。 21.如申請專利範圍第1 3到1 9項中任一項之方法，其 中馬達（4)之速度是由輸入電力頻率之改變而被調節 〇 22·如申請專利範圍第1 3到 1 9項中任一項之方法，其 中周遭溫度被測定，並且馬達（4 )之速度基於所測定 之周遭溫度而被調節。 23. 如申請專利範圍第2 2項之方法，其中壓縮機（5 )之 馬達（4)速度被調節，使蒸發器（2)出口處之具有一 個値，例如20t之最低氣體溫度（LAT)，被維持低於 所測定之周遭溫度，但是不會低於蒸發器（2 )可能發 生之結冰最低溫度2到rc。 24. 如申請專利範圍第1 3到 1 9項中任一項之方法，其 中冷媒在蒸發器（2 )上游由膨脹閥（7 )所膨脹，並且 蒸發器（2 )之後的過熱度被測定，並且與一個預定値 比較’因而在有偏差之情況時，膨脹閥（7 )可由打開 或關閉進行校正。 25. 如申請專利範圍第1 3到 1 9項中任一項之方法，其 中待乾燥氣體是在熱交換器（1 )及可蓄熱之熱交換器 (1 2 )中之液分離益（1 1 )之後’被輸送到第一*熱父換 器（1 )之待乾燥氣體所加熱。 593953 六、申請專利範 圍 26如 串 三主 δ円 專 利範圍第1 3到 1 9項中任一項之方 法 其 中 旁 通 關 閉元件（1 8 )被調整，使它不再關閉 旁 通 路 (17) 因 爲在其出口處，亦即在壓縮機（5)入 □ 側 之 旁 通 路 (1 7)中的蒸發壓力或蒸發器壓力，或 者 在 一 個 變 化例 中爲蒸發溫度，降低到某一個値以下。 27.如 串 請 專 利範圍第1 3到 1 9項中任一項之方 法 ， 其 中 旁 通 關 閉元件（1 8 )及打開旁通路（1 7 )用之 被 調 整 壓 力 被 々ΒΒ 擇，使得在冷卻迴路（3 )之公稱操作 情 況 下 旁 通 關 閉元件（1 8 )被關閉，但是在壓縮機（ 5) 僅 局 部 或 零 負 荷時，該旁通關閉元件（1 8 )爲打開 使 具 有 某 & 遲 滯性之蒸發壓力，被維持在最低値 並 且 使得 在 蒸 發器（2 )下游並且與冷卻流體之蒸發 壓 力 對 應 之 蒸 發 溫度至少爲2°C，以避免冰在蒸發器（2)中 形 成 〇 28.如 串 三主 δ円 專 利範圍第1 3到 1 9項中任一項之方 法 1 其 中 控 制 裝 置（1 6 )在馬達（4 )之速度到達最低時 ， 將 旁 通 關 閉 元 件（1 9 )置於打開位置。 29.如 甲 請 專 利範圍第1 3到1 9項中任一項之方 法 ， 其 中 控 制 裝 置（16)在測定裝置（22，22A，25)所 測 定 之 値 5 低 於 由裝置（1 5 )調節馬達（4 )速度之控 制 裝 置 (16) 上 這 些値的設定點時，將旁通關閉元件 (19) 置 於打 開 位 置。 30.如 串 請 專 利範圍第29項之方法，其中旁通關 -6 - 閉 元 件

   593953 -— t、申請專利範圍 (1 9 )被置於打開位置，當LAT已下降到設定點之下 -1 .5t：，但是LAT之絕對最低爲0.5°C。 31.如申請專利範圍第2 8 項之方法，其中當馬達（4 )速 度超過某一個値時，控制裝置（1 6 )將旁通關閉元件 (1 9 )帶回到其關閉位置，並且再度關閉旁通路（1 7 ) 〇 32如申請專利範圍第29項之方法，其中當馬達（4 )速 度超過某一個値時，控制裝置（1 6 )將旁通關閉元件 (1 9 )帶回到其關閉位置，並且再度關閉旁通路（1 7 ) 33. 如申請專利範圍第30項之方法，其中當馬達（4)速 度超過某一個値時，控制裝置（1 6 )將旁通關閉元件 (1 9 )帶回到其關閉位置，並且再度關閉旁通路（丨7 ) 〇

   34. 如申請專利範圍第2 8 項之方法，其中旁通關閉元 件（1 9 )被置於到其關閉位置，當通道（9 )中之測定裝 置（22，22A，25)所測定之値，大致等於控制裝置 (1 6 )上此値的設定點，例如等於此設定點減去〇 . 5 〇 35如申請專利範圍第2 9項之方法，其中旁通關閉元件 (1 9 )被置於到其關閉位置，當通道（9 )中之測定裝置 (22，22A，25)所測定之値，大致等於控制裝置（16) 上此値的設定點，例如等於此設定點減去〇 . 5t。 ^—---- 593953 t、申請專利範圍 36如申請專利範圍第3 0項之方法，其中旁通關閉元件 (1 9 )被置於到其關閉位置，當通道（9 )中之測定裝置 (22，22Α，25)所測定之値，大致等於控制裝置（16) 上此値的設定點，例如等於此設定點減去〇 . 5 t。 37.如申請專利範圍第1 3到 1 9項中任一項之方法，其 中旁通關閉元件（19)之打開及關閉，是隨著由熱交 換器（1 )之出口處通道（9 )中所測定的LAT而控制。 3a如申請專利範圍第1 3到 1 9項中任一項之方法，其 中，在旁通路（1 7 )完全打開時，若測定裝置（2 2， 22A，25 )所測定之値並未增加之情況下，控制裝置 (1 6 )暫時將馬達（4 )關閉。