用于干燥和空气调节的模块化热泵系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于干燥及空气调节的模块化通用热泵系统。包括压缩机（４０ａ）、冷凝器（４１）、蒸发器（４５、５２）和膨胀阀的热泵的致冷元件容放在带有三个交界口（７４ａ、７５ａ、７６ａ）的框架内，便于经由柔软工业用接头与任何空气处理室整合。对于干燥应用，本发明专利技术利用了针对产品的装载和卸载改进的传统进／出传输容器。对于产品的装载和卸载采用了先入先出方法。对于空气调节的应用，本结构可以连接到在系统修理和维护过程中提供空气调节的腔室上。所提出的热泵系统具有多个优点，即，腔室容易扩展以满足增多的产品、显著减小工作停工时间、消除在空调系统的致冷元件维修期间热度上的不适。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于干燥和空气调节的模块化热泵组件的设计。本专利技术至少在一个实施例中涉及一种热泵组件结构，其中致冷元件可以轻易地与用于干燥或空调目的的任何空气处理室连接及分离。
技术介绍
市售的热泵干燥机设计有作为一个完整干燥单元的致冷元件和干燥室。对于这种干燥机，热泵所需的适于包括潜热和显热的热负荷致冷能力根据干燥室的尺寸和最大产品负荷而定制。由于致冷元件的局部或全部替换，这些干燥机对于进一步扩展致冷设备以处理增大的产品干燥能力不很灵活。结果，制造商必须投资来扩展其干燥过程以满足用户的需求。此外，在元件故障的情况下，热泵干燥机的干燥工作必须中止，产生干燥机停机时间并损失生产量。在空调维修和保养情况下，必须切断致冷装置以备修理工作，导致空调器所服务的房间内或气候处理室内空气状况改变。房间居住者将遭遇空气状况的剧烈变化并由此感觉不舒服。在用于储存的气候处理室的情况下，可能导致存放的产品腐烂。本专利技术有利地提供了多用途热泵组件，从而致冷设备与空气处理室在它们通过利用诸如工业用气接头的接头接合之前专门组装。这些接头允许接收用于调节的空气并将调节后的空气排放到腔室内。该空气调节考虑到了空气温度、速度和绝对湿度。普通可用的热泵组件，如用作干燥机的热泵组件，为单阶段的。单阶段热泵具有一个蒸发器。这个蒸发器必须能够吸收显热和潜热负荷。根据本专利技术，提出了结合有双阶段蒸发系统的双阶段热泵，其中一个蒸发器相对另一个蒸发器在较高压力下工作。优选地，在干燥系统中，双阶段系统能够从干燥空气中回收更多潜热，并具有灵活性以完成各种用于更好地湿度控制的控制方案。对于很多干燥应用场合，为了减小用于产品除湿的干燥能量并提高产品质量，能量回收和空气调节都具有重要作用。在改进热量回收中，高压蒸发器优选承担冷却热负荷的一部分。已发现这允许低压蒸发器贡献其更多的热能量用于除湿。为了更好进行湿度控制，蒸发器在空气导管中的配置优选是允许用两种方法控制空气湿度。一种方法为利用通过蒸发器的空气旁通过程控制除湿。另一种方法包括高压蒸发器的平均蛇管表面温度的调节，以用于消除显热和潜热。本系统另一个改进为结合了外部蒸发器。外部蒸发器起双重作用。其第一个作用为促进热泵的快速起动。这是通过在正在循环过程中从外界“吸收”显热，直到冷凝器达到适当压力水平。其第二个作用为作为“虚”负载，当在腔室内出现低潜热负荷时，将辅助负载加入到致冷系统中。当干燥室内的潜热负荷较低时，外部蒸发器有利地确保了用于热回收的外部负载的恒定。这个干涉有益于初始潜热负荷高、而随着干燥过程转入下降率区域(fallingrate region)而逐渐减弱的干燥过程。如上所述，该两阶段热泵组件也有利地形成了用于设计先进的多阶段热泵式干燥器，以满足更高的产品质量及能量效率需要的模块化构建模块。如此，本专利技术通过改善潜热与总热量回收的比率，有利地提供了更好的能量回收，并通过用蒸发器和冷凝器进行较好的显热和潜热交换，来更好控制干燥气体。此外，本专利技术有利地提供了这样一种热泵，其装备有快速起动机构以及例如在整个干燥过程中确保用于热回收的负载恒定的系统，以及可以容易整合到任何腔室上的高效双阶段现场用热泵。即，有利地提供了多用途热泵组件，从而组装成具有便携或可运输特性的模块化单元的热泵元件可以与任何用于干燥或普通空气调节应用的便携或可运输腔室接合或分离。该热泵结构很灵活使得干燥机能够根据变化的腔室尺寸和结构容易扩展以满足更高的产品需求。本专利技术也能够在热泵元件上容易地进行维护修理工作而不会在干燥过程中产生停机时间，产品不会在储存室内造成腐烂，而且不会使在空调房间内的居住者感到热度上的不舒服。专利技术概述根据本专利技术，提供了适于接合到调节室的模块化热泵组件，该热泵组件包括用于空气调节的包括高压和低压蒸发器的两阶段蒸发器系统；用于将显热导入空气中的热气体冷凝器；压缩机；用于利于维持潜热负荷恒定的外部蒸发器； 至少一个用于从由热泵组件调节的调节室接收空气的入口；以及用于从热泵组件将调节后的空气排放到调节室内的出口。也提供了热泵组件，其包括热泵单元，其包括(i)包括用于空气调节的高压和低压蒸发器的两阶段蒸发器系统；(ii)用于将显热导入空气中的热气冷凝器；(iii)压缩机；以及(iv)用于从热气冷凝器接收空气并用于维持潜热负荷恒定的外部蒸发器；以及适于从热泵单元接收被调节的空气并将空气再循环到热泵单元中的干燥室。本专利技术优选适合应用于干燥及空气调节。进入热泵单元的干燥空气首先由蒸发器调节，接着在通过另一口返回到调节室内之前由热气冷凝器调节。空气可以根据理想的腔室空气状况冷却或加热。热泵的结构优选使高压蒸发器起部分干燥/加湿蛇管的作用，且低压蒸发器起专用加湿蛇管的作用。此外，在优选实施例中，背压调节阀安装在高压蒸发器的排放线路上以确保蒸发压力恒定。在优选实施例中，热气冷凝器包括子冷却器结构，并优选地包括热气冷凝器和两个子冷却器。这种结构有利地提供了用于干燥空气以获得理想温度所需的显热。优选地，该组件还包括控制装置，其用于确保从热气冷凝器和子冷却器结构中提供足够显热到干燥空气中以获得预定的空气温度。从而，干燥空气的空气温度可以按需调节。为了调节空气温度，该组件优选包括冷凝器，诸如空气冷却冷凝器，其有助于排出系统内干燥空气中的多余热量。此外，在优选实施例中，组件包括旁通风门系统，用于调节通过组件的旁通空气流。还可以提供附加的控制装置，用于调节旁通风门系统以维持干燥空气的理想湿度。为了满足干燥空气的较高温度需求，组件还可以包括辅助加热器，以有助于向干燥空气中引入附加的显热。优选地，提供有按需致动辅助加热器的另一控制装置。热泵组件有利地达到例如工农业产品的有效且经济干燥的最佳热回收。这是利用用于冷却和除湿干燥介质的高压和低压内部蒸发器和外部蒸发器来实现的。在低压蒸发器为了回收潜热而除湿空气之前，从干燥室内排出的气体首先穿过高压蒸发器而经历预冷过程。蒸发器的配置允许不同比例的空气被旁通并在蛇管的下游混合。这使干燥空气的湿度可以通过如上所述的除湿和混合的同步过程加以控制。在冷凝器一侧，两个子冷却器优选用于热量回收。子冷却器确保了对于高温工作，来自蒸发器的更多的热量通过使空气和致冷剂之间可用的热传导面积更大而被回收。本系统还结合有被动蒸发器一节约器，用于在蒸发器前预冷空气及在冷凝器前预热空气。该设备也起冷却装置的作用，从而能够完成冷和热空气干燥。附图简要说明下面将参照说明本专利技术实施例并用于解释本专利技术原理的附图对本专利技术进行更详细的描述。然而，应理解的是示意性的附图用于解释和说明本专利技术结构，而不作为本专利技术限定性的定义，该限定性内容应参照说明书所附的权利要求书作出。附图说明图1示出两阶段热泵干燥机单元。如所示，高压和低压的两个蒸发器串行配置。一节约器绕这两个蒸发器配置，用于预冷及预热干燥空气；图2是示出热泵系统循环的示意图；图3是示出模块化热泵组件的示意图，带有在各自相应位置上组装的致冷元件；图4是示出用于空气调节目的的热泵组件的应用示意图；图5是组装好的热泵干燥机的侧视图，示出了定位在模块化单元内的调节室和热泵元件；图6是示出高压和低压蒸发器系统的示意图；图7是示出用于外部蒸发器的控制机构以使系统能够快速起动并能够持续吸收潜热负荷的示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适于连接到调节室上的模块化热泵组件，所述热泵组件包括：用于空气调节的包括高压和低压蒸发器的两阶段蒸发器系统；用于将显热引入空气中的热气冷凝器；压缩机；有利于维持潜热负荷恒定的外部蒸发器；至少一个用于从由所述热泵组件调 节的所述调节室接收空气的入口；以及用于将从调节后的空气热泵组件排放到调节室内的出口。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹绍强，莫罕迈德NA哈拉德，何锐千，蔡建永，
申请(专利权)人：新加坡国立大学，
类型：发明
国别省市：SG[新加坡]