本發(fā)明屬于干燥設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種冷凍式干燥機(jī)，可廣泛用于醫(yī)藥，化工，食品、飼料加工等行業(yè)。

背景技術(shù)：

常用的壓縮空氣干燥裝置有冷凍式干燥機(jī)和吸附式干燥機(jī)，吸附式空氣干燥機(jī)由于制造成本高，體積龐大，壓縮空氣損耗高（14%以上），需頻繁更換吸附劑，在很多行業(yè)難以推廣。而常規(guī)的冷凍式干燥機(jī)除水效果雖沒(méi)有上述缺點(diǎn)，但出口壓縮空氣溫度不穩(wěn)定，對(duì)于一些特殊的場(chǎng)合，如微生物（菌種、疫苗）培養(yǎng)過(guò)程中，需要壓縮空氣保持在較小的溫度范圍。

常見(jiàn)的方案是在冷凍式干燥機(jī)后級(jí)增加管道加熱器，將冷凍式干燥機(jī)出來(lái)的低溫壓縮空氣加熱至適宜溫度來(lái)滿足上述要求。在該方案的條件下，冷態(tài)低壓的制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)通過(guò)熱交換帶走壓縮空氣中的熱量，使壓縮空氣溫度迅速達(dá)到特定溫度下的露點(diǎn)值，氣態(tài)水凝結(jié)成液態(tài)水，并通過(guò)氣水分離器排出，從而達(dá)到干燥的目的，制冷劑通過(guò)壓縮機(jī)和冷凝器最終將從壓縮空氣中帶走的熱量排入大氣中，壓縮空氣出口溫度通常在5-10℃，波動(dòng)范圍大，要想高出此范圍需外加管道加熱器進(jìn)行加熱，能耗增大，在很多場(chǎng)合應(yīng)用都存在局限性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)一種能降低壓縮空氣干燥環(huán)節(jié)中的能耗的冷凍式干燥機(jī)，本發(fā)明為特定場(chǎng)合提供恒溫、干燥潔凈的壓縮空氣。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種冷凍式干燥機(jī)，包括壓縮空氣處理模塊、制冷劑處理模塊和導(dǎo)熱油循環(huán)模塊；

所述的壓縮空氣處理模塊包括空氣過(guò)濾器、預(yù)冷熱交換器、蒸發(fā)器和末級(jí)熱交換器，所述的預(yù)冷熱交換器包括高溫潮濕空氣入口、高溫潮濕空氣出口、低溫干燥空氣入口和低溫干燥空氣出口，所述的蒸發(fā)器包括與高溫潮濕空氣出口相連通的蒸發(fā)器空氣入口、與低溫干燥空氣入口相連通的蒸發(fā)器空氣出口、蒸發(fā)器制冷劑出口和蒸發(fā)器制冷劑入口，所述的末級(jí)熱交換器包括分別與蒸發(fā)器空氣出口及低溫干燥空氣出口相連通的末級(jí)熱交換器空氣入口、末級(jí)熱交換器空氣出口、末級(jí)熱交換器導(dǎo)熱油出口和末級(jí)熱交換器導(dǎo)熱油入口，所述的蒸發(fā)器空氣出口外還設(shè)置有分水濾氣閥組，所述的分水濾氣閥組上設(shè)置有電動(dòng)排水閥；

所述的制冷劑處理模塊包括制冷壓縮機(jī)、冷凝器和連接在制冷壓縮機(jī)上的氣液分離器，所述的冷凝器包括冷凝器導(dǎo)熱油出口、與末級(jí)熱交換器導(dǎo)熱油出口相連通的冷凝器導(dǎo)熱油入口、冷凝器制冷劑出口和與制冷壓縮機(jī)相連接的冷凝器制冷劑入口，所述的冷凝器制冷劑出口外依次連接有干燥過(guò)濾器、熱氣旁通閥和膨脹閥，所述的膨脹閥與蒸發(fā)器制冷劑入口相連通，所述的氣液分離器還分別與蒸發(fā)器制冷劑出口和熱氣旁通閥相連接；

所述的導(dǎo)熱油循環(huán)模塊包括導(dǎo)熱油箱和連接在導(dǎo)熱油箱出口外的導(dǎo)熱油泵，所述的導(dǎo)熱油泵的出口與末級(jí)熱交換器導(dǎo)熱油入口相連通，所述的導(dǎo)熱油箱的入口與冷凝器導(dǎo)熱油出口相連通。

所述的一種冷凍式干燥機(jī)，還包括溫度控制模塊，所述的溫度控制模塊包括設(shè)置在低溫干燥空氣入口與蒸發(fā)器空氣出口之間的第一電動(dòng)閥門、設(shè)置在蒸發(fā)器空氣出口與低溫干燥空氣出口之間的第二電動(dòng)閥門和依次連接在末級(jí)熱交換器空氣出口外的電加熱器和溫度傳感器。

所述的一種冷凍式干燥機(jī)，其冷凝器制冷劑出口與干燥過(guò)濾器之間設(shè)置有壓力開(kāi)關(guān)。

所述的一種冷凍式干燥機(jī)，其氣液分離器與蒸發(fā)器制冷劑出口之間以及導(dǎo)熱油泵的出口與末級(jí)熱交換器導(dǎo)熱油入口之間分別設(shè)置有第一壓力表和第二壓力表。

所述的一種冷凍式干燥機(jī)，其電加熱器的出口外側(cè)還設(shè)置有精過(guò)濾器。

所述的一種冷凍式干燥機(jī)，其導(dǎo)熱油箱的入口與冷凝器導(dǎo)熱油出口之間還設(shè)置有導(dǎo)熱油過(guò)濾器。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明在傳統(tǒng)冷凍干式干燥機(jī)的基礎(chǔ)上，設(shè)置有空氣過(guò)濾器和精過(guò)濾器，采用導(dǎo)熱油作為傳熱介質(zhì)，通過(guò)末級(jí)熱交換器對(duì)冷凝器中的熱量進(jìn)行回收，用于對(duì)出口壓縮空氣進(jìn)行加熱，從而節(jié)省了電能，設(shè)置在末級(jí)熱交換器空氣出口的溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度，當(dāng)溫度仍然不能達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)內(nèi)置電加熱器進(jìn)行輔助加熱，加熱過(guò)程采用變積分PID調(diào)節(jié)，PWM輸出，快速準(zhǔn)確。

本發(fā)明高效節(jié)能，保證輸出壓縮空氣的溫度恒定，去除水分的同時(shí)還能有效去除壓縮空氣中的粉塵、油滴等污染物。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

各附圖標(biāo)記為：1—制冷壓縮機(jī)，2—?dú)庖悍蛛x器，3—第一壓力表，4—?dú)庠矗?—空氣過(guò)濾器，6—膨脹閥，7—干燥過(guò)濾器，8—熱氣旁通閥，9—冷凝器，91—冷凝器導(dǎo)熱油出口，92—冷凝器導(dǎo)熱油入口，93—冷凝器制冷劑出口，94—冷凝器制冷劑入口，10—壓力開(kāi)關(guān)，11—蒸發(fā)器，111—蒸發(fā)器制冷劑出口，112—蒸發(fā)器制冷劑入口，113—蒸發(fā)器空氣入口，114—蒸發(fā)器空氣出口，12—預(yù)冷熱交換器，121—高溫潮濕空氣入口，122—高溫潮濕空氣出口，123—低溫干燥空氣出口，124—低溫干燥空氣入口，13—第一電動(dòng)閥門，14—分水濾氣閥組，15—電動(dòng)排水閥，16—第二壓力表，17—導(dǎo)熱油過(guò)濾器，18—導(dǎo)熱油泵，19—導(dǎo)熱油箱，20—電加熱器，21—末級(jí)熱交換器，211—末級(jí)熱交換器空氣入口，212—末級(jí)熱交換器空氣出口，213—末級(jí)熱交換器導(dǎo)熱油出口，214—末級(jí)熱交換器導(dǎo)熱油入口，22—精過(guò)濾器，23—溫度傳感器，24—第二電動(dòng)閥門。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

參照?qǐng)D1所示，本發(fā)明公開(kāi)了一種恒溫輸出冷凍式壓縮空氣干燥機(jī)，包括壓縮空氣處理模塊、制冷劑處理模塊和導(dǎo)熱油循環(huán)模塊。

所述的壓縮空氣處理模塊包括空氣過(guò)濾器5、預(yù)冷熱交換器12、蒸發(fā)器11和末級(jí)熱交換器21，所述的預(yù)冷熱交換器12包括高溫潮濕空氣入口121、高溫潮濕空氣出口122、低溫干燥空氣入口124和低溫干燥空氣出口123，所述的蒸發(fā)器11包括與高溫潮濕空氣出口122相連通的蒸發(fā)器空氣入口113、與低溫干燥空氣入口124相連通的蒸發(fā)器空氣出口114、蒸發(fā)器制冷劑出口111和蒸發(fā)器制冷劑入口112，所述的末級(jí)熱交換器21包括分別與蒸發(fā)器空氣出口114及低溫干燥空氣出口123相連通的末級(jí)熱交換器空氣入口211、末級(jí)熱交換器空氣出口212、末級(jí)熱交換器導(dǎo)熱油出口213和末級(jí)熱交換器導(dǎo)熱油入口214，所述的蒸發(fā)器空氣出口114外還設(shè)置有分水濾氣閥組14，所述的分水濾氣閥組14上設(shè)置有電動(dòng)排水閥15；所述的制冷劑處理模塊包括制冷壓縮機(jī)1、冷凝器9和連接在制冷壓縮機(jī)1上的氣液分離器2，所述的冷凝器9包括冷凝器導(dǎo)熱油出口91、與末級(jí)熱交換器導(dǎo)熱油出口213相連通的冷凝器導(dǎo)熱油入口92、冷凝器制冷劑出口93和與制冷壓縮機(jī)1相連接的冷凝器制冷劑入口94，所述的冷凝器制冷劑出口93外依次連接有干燥過(guò)濾器7、熱氣旁通閥8和膨脹閥6，所述的膨脹閥6與蒸發(fā)器制冷劑入口112相連通，所述的氣液分離器2還分別與蒸發(fā)器制冷劑出口111和熱氣旁通閥8相連接；所述的導(dǎo)熱油循環(huán)模塊包括導(dǎo)熱油箱19和連接在導(dǎo)熱油箱19出口外的導(dǎo)熱油泵18，所述的導(dǎo)熱油泵18的出口與末級(jí)熱交換器導(dǎo)熱油入口214相連通，所述的導(dǎo)熱油箱19的入口與冷凝器導(dǎo)熱油出口91相連通。

本發(fā)明還包括溫度控制模塊，所述的溫度控制模塊包括設(shè)置在低溫干燥空氣入口124與蒸發(fā)器空氣出口114之間的第一電動(dòng)閥門13、設(shè)置在蒸發(fā)器空氣出口114與低溫干燥空氣出口123之間的第二電動(dòng)閥門24和依次連接在末級(jí)熱交換器空氣出口212外的電加熱器20和溫度傳感器23；所述的冷凝器制冷劑出口93與干燥過(guò)濾器7之間設(shè)置有壓力開(kāi)關(guān)10；所述的氣液分離器2與蒸發(fā)器制冷劑出口111之間以及導(dǎo)熱油泵18的出口與末級(jí)熱交換器導(dǎo)熱油入口214之間分別設(shè)置有第一壓力表3和第二壓力表16；所述的電加熱器20的出口外側(cè)還設(shè)置有精過(guò)濾器22；所述的導(dǎo)熱油箱19的入口與冷凝器導(dǎo)熱油出口91之間還設(shè)置有導(dǎo)熱油過(guò)濾器17。

本發(fā)明在傳統(tǒng)冷干機(jī)的基礎(chǔ)上，內(nèi)置入口空氣過(guò)濾器和出口空氣過(guò)濾器，采用導(dǎo)熱油作為傳熱介質(zhì)，通過(guò)熱交換器對(duì)冷凝器中的熱量進(jìn)行回收，用于對(duì)出口壓縮空氣進(jìn)行加熱，從而節(jié)省了電能，出口的溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度，當(dāng)溫度仍然不能達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)內(nèi)置電加熱器進(jìn)行輔助加熱，加熱過(guò)程采用變積分PID調(diào)節(jié)，PWM輸出，快速準(zhǔn)確。

使用時(shí)，本發(fā)明包括以下流程：

1，壓縮空氣處理流程：

氣源4（入口壓縮空氣）輸入的75-90℃的潮濕壓縮空氣通過(guò)空氣過(guò)濾器5后，除掉空氣中的雜質(zhì)，避免雜質(zhì)進(jìn)入后級(jí)熱交換器引起熱交換效率降低，然后進(jìn)入預(yù)冷熱交換器12，與從蒸發(fā)器11過(guò)來(lái)的5-10℃的低溫干燥壓縮空氣發(fā)生熱交換，其結(jié)果是從空氣過(guò)濾器5流入的壓縮空氣得到預(yù)冷，溫度降低，從蒸發(fā)器11過(guò)來(lái)的壓縮空氣得到預(yù)熱，溫度升高。預(yù)冷后的壓縮空氣再進(jìn)入蒸發(fā)器11，與蒸發(fā)器11中的冷媒（制冷劑）發(fā)生進(jìn)一步也是最主要的熱交換，溫度大幅度降低，壓縮空氣達(dá)到露點(diǎn)產(chǎn)生冷凝水，少量的油蒸汽也在低溫下凝結(jié)，最終被分水濾氣閥組14和電動(dòng)排水閥15排走，從而達(dá)到干燥的目的，得到的5-10℃的低溫干燥壓縮空氣進(jìn)入上述的預(yù)冷熱交換器12，作為預(yù)冷熱交換器12的冷媒進(jìn)行換熱，溫度升高后再通過(guò)末級(jí)熱交換器21進(jìn)一步加熱，加熱過(guò)程中，溫度傳感器23實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)出口壓縮空氣溫度，一旦從冷凝器9回收的熱源不夠時(shí)立即啟動(dòng)電加熱器20補(bǔ)充熱能，使輸出溫度穩(wěn)定于設(shè)定值。

2，制冷劑處理流程：

從制冷壓縮機(jī)1出來(lái)的高溫液態(tài)（氣液相）制冷劑被輸入到冷凝器9中，與相對(duì)溫度較低的導(dǎo)熱油發(fā)生熱交換，導(dǎo)熱油帶走熱量，并送入導(dǎo)熱油箱19，從而使得制冷劑的溫度降低，低溫的液態(tài)制冷劑經(jīng)過(guò)干燥過(guò)濾器7后在膨脹閥6處由于空間突然增大，體積迅速膨脹汽化，吸走蒸發(fā)器11中大量的熱，汽化后進(jìn)入汽液分離器2發(fā)生氣液分離，汽態(tài)制冷劑進(jìn)入制冷壓縮機(jī)1進(jìn)入上述循環(huán)。

3，導(dǎo)熱油循環(huán)流程：

導(dǎo)熱油箱19內(nèi)的導(dǎo)熱油被導(dǎo)熱油泵18輸出至末級(jí)熱交換器21，對(duì)上述5-10℃的干燥壓縮空氣進(jìn)行加熱，壓縮空氣溫度升高，導(dǎo)熱油溫度降低，降溫后的導(dǎo)熱油通過(guò)冷凝器9與液態(tài)高溫的制冷劑進(jìn)行熱交換，吸走制冷劑中的熱量并送入導(dǎo)熱油箱19進(jìn)行儲(chǔ)存，等待導(dǎo)熱油泵18泵送。

4，溫度控制過(guò)程：

溫度傳感器23檢測(cè)輸出的壓縮空氣溫度，與設(shè)定值進(jìn)行比較，將比較的結(jié)果（誤差值）進(jìn)行變積分PID運(yùn)算（誤差較大時(shí)減小或關(guān)閉積分運(yùn)算，誤差較小時(shí)引入積分運(yùn)算），根據(jù)PID運(yùn)算的結(jié)果調(diào)節(jié)輸出PWM脈沖的占空比，間歇式加熱，保證溫度的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。第一電動(dòng)閥門13和第二電動(dòng)閥門24的作用是當(dāng)設(shè)置溫度較低時(shí)，第一電動(dòng)閥門13關(guān)閉，第二電動(dòng)閥門24開(kāi)啟，蒸發(fā)器11出來(lái)的壓縮空氣不通過(guò)預(yù)冷熱交換器12，減少一次加熱，從而降低輸出溫度。

發(fā)酵豆粕生產(chǎn)中菌種擴(kuò)大培養(yǎng)時(shí)，要求通入菌種罐的壓縮空氣溫度34-36℃，壓縮空氣不得含油和其他雜質(zhì)，采用本冷凍式干燥機(jī)無(wú)需額外增加管道加熱器和經(jīng)過(guò)濾器（均已內(nèi)置），節(jié)省了空間，廢熱得到充分利用，減少培養(yǎng)室環(huán)境溫度波動(dòng)，降低了能耗，輸出空氣溫度恒定，有助于促進(jìn)菌種生長(zhǎng)。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了高效率的廢熱利用、輸出壓縮空氣恒溫控制、進(jìn)出口雙重過(guò)濾一體化設(shè)計(jì)，從節(jié)能環(huán)保、溫度控制精準(zhǔn)高效、輸出壓縮空氣干燥潔凈等幾個(gè)方面取得了突破。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是：高效節(jié)能，保證輸出壓縮空氣的溫度恒定，去除水分的同時(shí)，還能有效去除壓縮空氣中的粉塵、油滴等污染物，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了高效率的廢熱利用、輸出壓縮空氣恒溫控制、進(jìn)出口雙重過(guò)濾一體化設(shè)計(jì)，從節(jié)能環(huán)保、溫度控制精準(zhǔn)高效、輸出壓縮空氣干燥潔凈等幾個(gè)方面取得了突破。通過(guò)廢熱利用實(shí)現(xiàn)節(jié)能和環(huán)保，利用導(dǎo)熱油儲(chǔ)熱能并提高熱能利用率，輸出的恒溫潔凈的壓縮空氣特別適用于給制藥，食品、飼料加工等行業(yè)的微生物培養(yǎng)罐供氣，也可為其他對(duì)壓縮空氣溫度和雜質(zhì)有較高要求的場(chǎng)合提供解決方案。本發(fā)明的目的在于降低壓縮空氣干燥環(huán)節(jié)中的能耗，為特定場(chǎng)合提供恒溫、干燥潔凈的壓縮空氣。利用導(dǎo)熱油作為傳熱介質(zhì)，便于熱能存儲(chǔ)，且在工況下不易蒸發(fā)損耗。將冷凝器產(chǎn)出的廢熱通過(guò)熱交換器回收并儲(chǔ)存于導(dǎo)熱油中，再在出口位置通過(guò)熱交換器給出口壓縮空氣加熱，實(shí)現(xiàn)節(jié)能，同時(shí)減少對(duì)環(huán)境溫度的影響。壓縮空氣溫度采用變積分PID控制，配合PWM脈沖式電輔助加熱，輸出溫度準(zhǔn)確。內(nèi)置輸入過(guò)濾器，對(duì)進(jìn)入換熱器的壓縮空氣進(jìn)行凈化，避免粉塵帶入熱交換器、附著在熱交換面上影響換熱效率。內(nèi)置出口精過(guò)濾器，對(duì)出口空氣中可能存在的少量水、油或其他雜質(zhì)進(jìn)行過(guò)濾，保證輸壓縮空氣的潔凈性。

上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，以及部分運(yùn)用的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。