TWI707120B

TWI707120B - 模組化熱交換裝置

Info

Publication number: TWI707120B
Application number: TW108106740A
Authority: TW
Inventors: 許文憲
Original assignee: 哈伯精密股份有限公司
Priority date: 2019-02-27
Filing date: 2019-02-27
Publication date: 2020-10-11
Also published as: TW202032082A

Abstract

一種模組化熱交換裝置，包含容裝冷卻液的一容器、導引該容器內的冷卻液進、出一熱區的一管路單元、使冷卻液與冷媒進行熱交換的一熱交換單元，及一電控單元。該電控單元包括一連接介面、可插拔地電連接於該連接介面且可程式控制的一控制機板，及可插拔地電連接於該連接介面的一驅動機板。該驅動機板受控於該控制機板而用於驅動一泵浦組與一壓縮馬達。藉此，以模組化的設計，使該控制機板、該驅動機板與該交直流轉接機板各自獨立，不但能夠根據使用功能，更換符合需求的機板，且內部空間的配置更具有機動性，且有任一機板毀損時，也只需更換其中一機板即可，而能降低維護成本。

Description

模組化熱交換裝置

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模組化熱交換裝置。

參閱圖1，說明中華民國專利公告號第340180號專利案所揭露之一種空氣調節機1，主要包含有一室內單元11，及用於進行熱交換的一室外單元12。該室外單元12包括一機板121，該機板121整合控制元件、驅動元件、整流電路等元件，藉此，達到供電、驅動、控制的目的。

惟，由於該機板121整合所有的功能，因此，面積較大，除了需要有較長、較寬的空間外，且一但有部分元件毀損，整個機板121就需要更換，不但空間效益較差，且維護成本較高，而不符合使用需求。

因此，本發明的目的，即在提供一種能夠以模組化設計，提升空間效益，及降低維護成本的模組化熱交換裝置。

於是，本發明模組化熱交換裝置，適用於使一加工機單元的至少一熱區降溫，該模組化熱交換裝置包含：一容器、一管路單元、一熱交換單元，及一電控單元。

該容器適用於容裝冷卻液。

該管路單元適用於導引該容器內的冷卻液輸出至該至少一熱區、適用於導引該至少一熱區的冷卻液迴流至該容器，及適用於導引該容器內的冷卻液進入的一泵浦組。

該熱交換單元供該容器內的冷卻液通過，並包括適用於導引冷媒流動的一壓縮馬達，使冷卻液與該熱交換單元內的冷媒進行熱交換。

電控單元包括一連接介面、可插拔地電連接於該連接介面且可程式控制的一控制機板，及可插拔地電連接於該連接介面的一驅動機板，該驅動機板受控於該控制機板而用於驅動該泵浦組、該壓縮馬達。

本發明之功效在於：以模組化的設計，使該控制機板、該驅動機板與該交直流轉接機板各自獨立，不但能夠根據使用功能，更換符合需求的機板，使內部空間的配置更具有機動性外，且有任一機板毀損時，也只需更換其中一機板即可，而能降低維護成本。

參閱圖2、圖3、圖4與圖5，本發明模組化熱交換裝置300的一實施例，適用於使一加工機2降溫。該加工機2包括一熱區21。在本實施例中，該模組化熱交換裝置300包含一容器3、一管路單元4、一熱交換單元5，及一電控單元6。

該容器3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4包括適用於導引該容器3內的冷卻液進入該熱交換單元5的一主管路41、適用於導引該熱交換單元5內的冷卻液輸出至該熱區21的一輸出管路42、適用於導引冷卻液由該熱區21迴流至該容器3的一輸入管路43、適用於導引該容器3內的冷卻液進入該主管路41的一泵浦組44、連通於該主管路41與該容器3的一次管路45、可開通地阻斷該次管路45的一旁通閥46，及連通該輸入管路43且適用於控制冷卻液流量的一開關閥47。該旁通閥46用於在該主管路41內之冷卻液的壓力值大於一壓力預設範圍值時，開通該次管路45，適用於使該主管路41中部分的冷卻液排放至該容器3。

該熱交換單元5具有適用於供冷媒流動的一冷卻管路51、通過該冷卻管路51構成循環迴路的一壓縮馬達52、一冷凝組53、一乾燥器54、一膨脹閥55、一熱交換器56與一連通於該冷卻管路51的一分流管路57，及連通於該分流管路57且可開通地阻斷該分流管路57的一比例閥58。

該壓縮馬達52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53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53具有供該冷卻管路51通過的一冷凝器531，及安裝在該冷凝器531上且導引外界氣流通過該冷凝器531的一風扇532。

該乾燥器54適用於過濾該冷卻管路51中的水分與雜質。

該膨脹閥55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56連通於該管路單元4的主管路41，而適用於供該主管路41中的冷卻液與該冷卻管路51中低溫低壓的冷媒通過，使水與冷媒進行熱交換。

該分流管路57連接於該膨脹閥55、該第一熱交換器56間與該壓縮馬達52、冷凝器531間的冷卻管路51。

該比例閥58用於控制高壓高溫的氣態冷媒進入該熱交換器56的流量，而能夠在該主管路41內之冷卻液的溫度值不符合一水溫預設範圍值時，開通或阻斷該分流管路57，使高溫的冷媒進入或不通過該熱交換器56，達到控制溫度的目的。

該電控單元6包括一連接介面61、可插拔地電連接於該連接介面61的一可程式控制的控制機板62、一驅動機板63與一交直流轉接機板64，及四感溫器65~66。

該控制機板62為可程式控制，且電連接於該膨脹閥55、該比例閥58，並包括有一無線通訊模組621。

該驅動機板63受控於該控制機板62而用於驅動該泵浦組44、該壓縮馬達52、該冷凝組53的的風扇532。

該交直流轉接機板64可插拔地電連接於該連接介面61且用於供應所需電能。

該等感溫器65、66用於偵測該輸出管路42、該輸入管路43中之冷卻液溫度。

該感溫器67安裝在該壓縮馬達52與該冷凝組53間的冷卻管路51，用於偵測進入該冷凝組53前之冷媒的溫度。

該感溫器68安裝在該膨脹閥55與該熱交換器56間的冷卻管路51，用於偵測進入該熱交換器56前之冷媒的溫度。

進行熱交換時，該泵浦組44會吸取該容器3內的冷卻液進入該主管路41，使冷卻液依循該主管路4通過該熱交換器56，使通過該熱交換器56的冷卻液與冷媒在該熱交換器56中進行熱交換，而維持低溫。藉此，低溫的冷卻液會經該輸出管路42輸出至該熱區21，使該熱區21達到降溫或是溫度控制的效果。

然後，通過該輸入管路43，將用於溫控的冷卻液，由該熱區21導引至該容器3。如此，週而復始，使該容器3內的冷卻液都能夠在輸出該熱區21前，在該熱交換器46與冷媒進行熱交換，而維持低溫或所需的溫度。

同時，該熱交換單元5會通過該壓縮馬達52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53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55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51進、出該熱交換器56，並與通過該熱交換器56的冷卻液進行熱交換，使該容器3內的冷卻液維持低溫或所需的溫度。

值得說明的是，該控制機板62可以通過該驅動機板63控制該熱交換單元5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66(或感溫器65)感測到該輸入管路43(或該輸出管路42)中之冷卻液的溫度高於一冷卻溫度預設值，並回傳給該控制機板62時，該控制機板62可以通過該驅動機板63控制該風扇532的風量，或該膨脹閥55的製冷效果，進而提升該熱交換器56的熱交換效率，使冷卻液降溫，或維持恆溫效果。

重要的是，該控制機板62還可以通過該比例閥58控制進入該熱交換器56之高溫冷媒的流量，而進一步控制該熱交換器56的熱交換效率。舉例來說，當該感溫器68感測到該冷卻管路51中之冷媒的溫度低於一熱交換溫度預設值時，該控制機板62可以通過該比例閥58阻斷該分流管路57或使該分流管路57部分開通，使高溫的冷媒進入該熱交換器56或不通過該熱交換器56，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67感測到該冷卻管路51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62時，該控制機板62可以通過該驅動機板63控制該壓縮馬達52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。

另外，該控制機板62還可以通過該無線通訊模組621將冷卻液溫度、冷媒溫度、壓縮馬達52、該泵浦組44之使用時間等資訊傳送給遠端，達到遠端監控的目的。

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，使該控制機板62、該驅動機板63與該交直流轉接機板64各自獨立，不但能夠根據使用功能，更換符合需求的機板，使內部空間的配置更具有機動性外，且有任一機板毀損時，也只需更換其中一機板即可，而能降低維護成本。

2、通過變頻式的壓縮馬達52、變頻式的風扇532，與該等感溫器67、68對冷媒溫度的監控，該控制機板62可以通過該比例閥58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。

3、且該控制機板62還能夠統計壓縮馬達52、該泵浦組44、該風扇523消耗的電力，在冷卻液溫度或冷媒溫度低於預設值時，降低電流，及通過該無線通訊模組621將冷卻液溫度、冷媒溫度，及該壓縮馬達52、該泵浦組44、該風扇532之電力資訊傳送給遠端，達到遠端監控及節能管理的目的。

4、另外，該控制機板62還能夠統計壓縮馬達52、該泵浦組44、該風扇532使用的時數，而計算使用壽命，並預在使用壽命到達一壽命預設值前，通過該無線通訊模組621發出一預警訊息，提醒使用者進行汰換、維修或保養。

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。

2········ 加工機 21······ 熱區 300····· 模組化熱交換裝置 3········ 容器 4········ 管路單元 41······ 主管路 42······ 輸出管路 43······ 輸入管路 44······ 泵浦組 45······ 次管路 46······ 旁通閥 47······ 開關閥 5········ 熱交換單元 51······ 冷卻管路 52······ 壓縮馬達 53······ 冷凝組 531····· 冷凝器

532····· 風扇 54······ 乾燥器 55······ 膨脹閥 56······ 熱交換器 57······ 分流管路 58······ 比例閥 6········ 電控單元 61······ 連接介面 62······ 控制機板 621 ···· 無線通訊模組 63······ 驅動機板 64······ 交直流轉接機板 65······ 感溫器 66······ 感溫器 67······ 感溫器 68······ 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是一張電路示意圖，中華民國專利公告號第340180號專利案所揭露之一種空氣調節機；圖2是一張立體示意圖，說明一工具機被安裝在本發明模組化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。

44······ 泵浦組 52······ 壓縮馬達 532····· 風扇 55······ 膨脹閥 58······ 比例閥 62······ 控制機板 621 ···· 無線通訊模組

63······ 驅動機板 64······ 交直流轉接機板 65······ 感溫器 66······ 感溫器 67······ 感溫器 68······ 感溫器

Claims

一種模組化熱交換裝置，適用於使一加工機單元的至少一熱區降溫，該模組化熱交換裝置包含：一容器，適用於容裝冷卻液；一管路單元，適用於導引該容器內的冷卻液輸出至該至少一熱區、適用於導引該至少一熱區的冷卻液迴流至該容器，及適用於導引該容器內的冷卻液進入的一泵浦組；一熱交換單元，供該容器內的冷卻液通過，並包括適用於導引冷媒流動的一壓縮馬達，使冷卻液與該熱交換單元內的冷媒進行熱交換；及一電控單元，包括一連接介面、可插拔地電連接於該連接介面且可程式控制的一控制機板，及可插拔地電連接於該連接介面的一驅動機板，該驅動機板受控於該控制機板而用於驅動該泵浦組、該壓縮馬達。
如請求項1所述的模組化熱交換裝置，其中，該管路單元包括適用於導引該容器內的冷卻液進入該熱交換單元的一主管路、適用於導引該熱交換單元內的冷卻液輸出至該至少一熱區的一輸出管路，及適用於導引冷卻液由該至少一熱區迴流至該容器的一輸入管路。
如請求項2所述的模組化熱交換裝置，其中，該管路單元還包括連通於該主管路與該容器的一次管路、可開通地阻斷該主管路與該次管路的一旁通閥，該旁通閥用於在該主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，適用於使該主管路中部分的冷卻液排放至該容器。
如請求項2所述的模組化熱交換裝置，其中，該管路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。
如請求項1所述的模組化熱交換裝置，其中，該熱交換單元還包括一冷卻管路，及通過該冷卻管路構成循環迴路的該壓縮馬達、一冷凝組、一控制器膨脹閥與一熱交換器，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，該熱交換器適用於供該管路單元中的冷卻液與該冷卻管路中低溫低壓的冷媒通過，適用於使冷卻液與冷媒進行熱交換。
如請求項5所述的模組化熱交換裝置，其中，該熱交換單元還包括連通於該冷卻管路的一分流管路，及連通於該分流管路且可開通地阻斷該分流管路的一比例閥，該分流管路連接於該膨脹閥、該熱交換器間與該壓縮馬達、該冷凝器間的冷卻管路，該比例閥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。
如請求項5所述的模組化熱交換裝置，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，該驅動機板進一步用於驅動該至少一風扇。
如請求項7所述的模組化熱交換裝置，其中，該熱交換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。
如請求項8所述的模組化熱交換裝置，其中，該熱交換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。
如請求項9所述的模組化熱交換裝置，其中，該控制機板還用於統計該壓縮馬達、該泵浦組、該至少一風扇消耗的電力，且在冷卻液溫度或冷媒溫度低於一預設值時，降低該壓縮馬達、該泵浦組、該至少一風扇三者至少其中之一的電流。
如請求項1所述的模組化熱交換裝置，其中，該電控單元還包括可插拔地電連接於該連接介面且用於供應所需電能的一交直流轉接機板。