專利名稱：具有多級能量回收利用功能的凍干設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冷凍干燥設(shè)備。
背景技術(shù)：
凍干食品在工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的余熱，如凍結(jié)階段在低溫冷凍的同時制冷系統(tǒng)的冷凝器排出大量的熱量；冷阱冷凝階段在深冷捕捉水蒸汽的同時制冷系統(tǒng)的冷凝器排出大量的熱量。而另一方面給凍干倉的凍干物品加熱需要大量的熱量；清除冷阱上的冰或霜也需要大量的熱量；清洗凍干產(chǎn)品(食品、藥品)的原材料使用溫水也需消耗大量的熱量。而在現(xiàn)有技術(shù)及使用的凍干設(shè)備中，大多采用電熱或化石燃料加熱熱水進行融冰、加熱硅油進行循環(huán)加熱輻射板或采用電熱管直接加熱輻射板烘干凍干倉的食品，很少利用系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的余熱。而，專利申請?zhí)枮?00820232344. 5的專利申請中披露了一種利用制冷系統(tǒng)余熱加熱融冰熱水的裝置，使用于融冰的媒介為熱水，這種方法可以使部分余熱得到利用， 但是它只能回收部分余熱，而且在該方法中，必須有加熱熱水的能量交換設(shè)備和熱水循環(huán)系統(tǒng)。因此，就需要在現(xiàn)有技術(shù)中的設(shè)備上再增加一些設(shè)備；浪費了大量金屬材料，造價增加，同時操作過程繁瑣，過程冷能損耗較多。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種不污染環(huán)境、節(jié)省能源，具有多級能量回收利用工藝的凍干設(shè)備，整個系統(tǒng)采用一套低溫冷凍裝置無需增加新的輔助設(shè)備、消耗系統(tǒng)內(nèi)排放的余熱，就可完成凍結(jié)、升華、捕捉、除冰四個過程的冷熱需求。本發(fā)明目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種具有多級能量回收利用功能的凍干設(shè)備，包括冷卻器、冷風(fēng)機、壓縮機、膨脹閥、冷量回收器、流體熱量回收器、裝有輻射加熱板的凍干倉、裝有冷阱的冷阱倉和連通它們的管道，冷阱倉通過管道及裝在管道上的轉(zhuǎn)換閥與冷卻器、冷量回收器、壓縮機相連通；冷風(fēng)機也通過管道及裝在管道上的轉(zhuǎn)換閥與冷量回收器、冷卻器、壓縮機相連通；凍干倉內(nèi)的輻射加熱板的加熱流體管道一端通過壓縮介質(zhì)管道與高壓熱泵壓縮機的排氣口相連，另一端通過管道與流體熱量回收器及高壓熱泵壓縮機的進口相連；冷風(fēng)機與冷量回收器之間的一條管道上及凍干倉與流體熱量回收器之間的介質(zhì)管道上均裝有膨脹閥，冷風(fēng)機與冷量回收器之間的另一條管道上及流體熱量回收器與高壓熱泵壓縮機的進口之間的管道上均裝有感溫探頭，膨脹閥與感溫探頭通過毛細(xì)管連接； 冷阱倉與凍干倉通過兩者之間的風(fēng)管連通；凍干倉與冷風(fēng)箱連通或凍干倉與凍結(jié)間連結(jié)為一體，或凍干倉與凍結(jié)間相互獨立設(shè)置，冷風(fēng)機位于冷風(fēng)箱內(nèi)或凍結(jié)間內(nèi)；與電源線相連的控制柜通過控制線及電源線束與壓縮機、膨脹閥、冷風(fēng)機、轉(zhuǎn)換閥、凍干倉、冷阱倉、加熱輻射板、冷卻器連接。凍干倉的兩端設(shè)置有冷風(fēng)箱，冷風(fēng)箱與凍干倉連為一體，冷風(fēng)箱之間通過風(fēng)管連通，風(fēng)機位于其中一個冷風(fēng)箱內(nèi)。冷風(fēng)箱設(shè)置在凍干倉的外部，凍干倉的側(cè)面開有進風(fēng)口和出風(fēng)口，通過風(fēng)管凍干倉與冷風(fēng)箱連通，冷風(fēng)機位于冷風(fēng)箱內(nèi)。冷風(fēng)機位于凍結(jié)間內(nèi)，凍結(jié)間位于凍干倉的一端，并與凍干倉連為一體。冷風(fēng)機位于凍結(jié)間內(nèi)，凍結(jié)間位于凍干倉的外部，凍結(jié)間為一個獨立的結(jié)構(gòu)。凍干倉的側(cè)面有開孔，冷阱倉通過風(fēng)管和凍干倉的側(cè)面上的開孔相連通。所述的冷卻器是蒸發(fā)式冷凝器或水冷塔或風(fēng)冷表冷器。所述的壓縮機和高壓熱泵壓縮機可以是單機或雙級壓縮一體機或多機復(fù)疊機。所述的轉(zhuǎn)換閥是電動閥或電磁法。所述的管道上裝有壓縮介質(zhì)補充管，補充管位于與壓縮機或高壓熱泵壓縮進口相連的管道上。這種具有多級能量回收利用功能的凍干設(shè)備，是由冷風(fēng)機、壓縮機、膨脹閥、冷量回收裝置、流體熱量回收裝置、凍干倉、冷阱倉、冷阱、加熱輻射板、冷卻器(蒸發(fā)式冷凝器) 和連通它們的介質(zhì)管道、閥門及介質(zhì)溶液補充管道所組成，整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，因此便于安裝，占地面積小，使用方便。本發(fā)明中待凍干物品進入凍干倉，冷風(fēng)在冷風(fēng)機驅(qū)動下直接進入凍干倉，凍結(jié)需凍干的物品，氣態(tài)的低溫壓縮介質(zhì)經(jīng)過冷量回收換熱器與待蒸發(fā)的液態(tài)壓縮介質(zhì)換熱后進入壓縮機，從壓縮機送出的高溫壓縮介質(zhì)首先進入需要除冰的冷阱管內(nèi)融化冷阱表面的凝結(jié)冰，爾后進入冷卻器(蒸發(fā)式冷凝器或水冷塔或風(fēng)冷表冷器) 進一步冷卻后進入冷量回收換熱器與待壓縮的壓縮介質(zhì)換熱后進入電子膨脹閥，膨脹后進入冷風(fēng)機，為凍干倉提供冷量。當(dāng)冷阱上無冰可除時，由冷卻器對待冷卻壓縮介質(zhì)進行冷凝，系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)能量供應(yīng)，實現(xiàn)穩(wěn)定運行。當(dāng)凍結(jié)結(jié)束，冷阱除冰結(jié)束時(系統(tǒng)熱量過剩，冷阱除冰會早于凍結(jié)完成)，凍結(jié)制冷系統(tǒng)通過自動轉(zhuǎn)換閥在升華的指令下轉(zhuǎn)換為冷阱制冷系統(tǒng)，向冷阱內(nèi)供應(yīng)低溫壓縮介質(zhì)，同時啟動供熱壓縮機，回收冷阱制冷系統(tǒng)的部分熱量提高溫度后，向凍干倉的輻射板內(nèi)供應(yīng)高溫壓縮介質(zhì)(高溫壓縮介質(zhì)的冷凝溫度維持在輻射所需的溫度如123°C )，實現(xiàn)冷阱捕捉水蒸汽的同時源源不斷的向輻射板供應(yīng)高溫?zé)崃?，為凍干物品的升華提供所需的熱量。當(dāng)系統(tǒng)熱量過剩時由冷卻器對待冷卻壓縮介質(zhì)進行冷凝，系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)能量供應(yīng)，實現(xiàn)穩(wěn)定運行。其中從冷阱排出需進入壓縮機的低溫氣體同樣先進入冷量回收器與待膨脹的低溫液體進行冷量交換后再進入壓縮機，實現(xiàn)冷回收。 系統(tǒng)內(nèi)的壓縮機、冷卻器、冷量回收器、膨脹閥通過管道及其轉(zhuǎn)換閥門連接，在不增加設(shè)備的情況下，就能進行多次的冷量回收、熱量回收，使熱量直接利用，減少了設(shè)備的投入，實現(xiàn)了一次裝料自動完成整個凍干過程，大大降低了系統(tǒng)的能耗、搬運過程的冷量損失。這將大大降低凍干設(shè)備的成本、凍干產(chǎn)品的成本，為凍干技術(shù)的推廣提供有力的產(chǎn)品支持。


圖1為實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為實施例3的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為實施例4的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為實施例4的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為實施例5的結(jié)構(gòu)示意圖8為實施例6的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為實施例7的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式實施例1 這種具有多級能量回收利用功能的凍干設(shè)備，包括冷卻器13、冷風(fēng)機 20、壓縮機、膨脹閥、冷量回收器15、流體熱量回收器觀、凍干倉38、冷阱倉7，在凍干倉38 內(nèi)裝有輻射加熱板44，在冷阱倉7內(nèi)裝有冷阱M。冷阱倉7通過管道及裝在管道上的轉(zhuǎn)換閥與冷卻器13、冷量回收器15、壓縮機1相連通。在本實施例中即為在冷阱倉7的一端有與其連通的管道10，冷阱倉7的一端通過該管道10與冷卻器13連通，在管道10上裝有轉(zhuǎn)換閥，它們分別為控制閥9和三通控制閥11，控制閥9裝在靠近冷阱倉7的一邊，三通控制閥11裝在靠近冷卻器13 —邊，冷卻器 13通過它與冷量回收器15之間的管道14與冷量回收器15 —邊相連，冷量回收器15又通過流體輸送管道進管M與壓縮機1的進口相連通。冷風(fēng)機20也通過管道及裝在管道上的轉(zhuǎn)換閥與冷量回收器15、冷卻器13、壓縮機 1相連通；即為冷風(fēng)機20通過由與冷量回收器15相連的管道17和與冷風(fēng)機20相連的管道19組成的一條管道與冷量回收器15相連通，管道17和19之間裝有三通閥18 ；冷風(fēng)機 20通過與其相連的另一條管道21及與冷量回收器15相連的另一條管道23組成的另一條管道再與冷量回收器15相連通；與冷風(fēng)機20相連的另一條管道21及與冷量回收器15相連的另一條管道23之間裝有三通閥22 ；這樣使得冷風(fēng)機20也可以通過另一條管道及冷量回收器15，再通過流體輸送管道進管M與壓縮機1的進口相連通；冷風(fēng)機20與冷量回收器15之間的一條管道上裝有膨脹閥16，冷風(fēng)機20與冷量回收器15之間的另一條管道上裝有感溫探頭25，膨脹閥16與感溫探頭25通過毛細(xì)管45連接；壓縮機1的排氣出口通過出口管道2與冷阱倉7的另一端出口處的管道4相連通，該管道4上裝有控制閥6。凍干倉內(nèi)的輻射加熱板44的加熱流體管53 —端通過壓縮介質(zhì)管道37與高壓熱泵壓縮機36的排氣口相連，另一端通過介質(zhì)輸送管道39與流體熱量回收器觀一邊的一端相連，流體熱量回收器觀該邊的另一端通過流體輸送管道33與高壓熱泵壓縮機36的進口相連，流體熱量回收器觀另一邊的一端通過輸送管道四與冷卻器13連通，輸送管道四與管道10通過三通控制閥11相連接；裝在管道10上的控制閥9與三通閥22之間由連通管道32相連通；流體熱量回收器觀另一邊的另一端通過管道27與壓縮機1的排氣出口相連通的管道4連通；管道27通過轉(zhuǎn)換閥3與管道4和出口管道2連通。凍干倉38與流體熱量回收器觀之間的介質(zhì)管道39上裝有膨脹閥40，流體熱量回收器觀與高壓熱泵壓縮機 36的進口之間的管道33上裝有感溫探頭34，膨脹閥40與感溫探頭通過兩者之間的毛細(xì)管 46連接。在本設(shè)備中，冷阱倉7通過與其相連通的風(fēng)管道43和與真空泵連接的風(fēng)管道31 與配套設(shè)備真空泵連接；風(fēng)管道43與風(fēng)管道31之間有電動風(fēng)閥5。實際運行中管道31與冷阱倉7還通過風(fēng)管47和風(fēng)管48與凍干倉38相連，在風(fēng)管47和風(fēng)管48之間裝有電動風(fēng)閥42。凍干倉38與冷風(fēng)機20的出口連接并通過風(fēng)管49連接凍干倉的另一側(cè)和冷風(fēng)機20 的回風(fēng)口。為冷風(fēng)箱設(shè)置在凍干倉38的外部，凍干倉38的側(cè)面開有進風(fēng)口和出風(fēng)口，通過風(fēng)管49凍干倉38與冷風(fēng)箱連通，冷風(fēng)機20位于冷風(fēng)箱內(nèi)。
與電源線50相連的控制柜51通過控制線及電源線束52與壓縮機1、高壓熱泵壓縮機36、膨脹閥16、冷風(fēng)機20、電動風(fēng)閥以及所有的轉(zhuǎn)換閥連接。本實施例中冷風(fēng)機與冷阱通過管道及轉(zhuǎn)換閥與同一套壓縮機、冷卻器、冷量回收器相連通，因此冷風(fēng)機及冷阱與壓縮機、冷卻器、冷量回收器的管路連接方式除采用上述的管路連接方式外，也可以采用其他的連接方式。本實施例中其他部分的結(jié)構(gòu)也可根據(jù)需要采用不同的結(jié)構(gòu)形式，如下述實施例中的結(jié)構(gòu)形式實施例2 本實施例的結(jié)構(gòu)與實施例1相近似，只是在流體輸送管M和流體輸送管道進管33上分別裝有補液管55和補液管57及用于控制它們的閥門56和閥門58，補液管及其閥門裝與壓縮機或高壓熱泵壓縮進口相連的管道上。其它結(jié)構(gòu)與實施例1相同(如圖2所示)。實施例3 本實施例中，凍干倉38的兩端設(shè)置有冷風(fēng)箱49a和49b，冷風(fēng)箱49a和 49b與凍干倉38連為一體，冷風(fēng)箱49a與49b之間通過風(fēng)道49連通，風(fēng)機20位于其中一個冷風(fēng)箱內(nèi)(如圖3、圖4所示)；其他部位的結(jié)構(gòu)與實施例1或?qū)嵤├?中其他部位的結(jié)構(gòu)相同。實施例4:本實施例中，凍干倉38的側(cè)面開有進風(fēng)口和出風(fēng)口，通過風(fēng)管48凍干倉38與冷風(fēng)箱49a和49b連通，冷風(fēng)機20位于冷風(fēng)箱內(nèi)(如圖5、圖6所示)。其他部位的結(jié)構(gòu)與實施例1或?qū)嵤├?中其他部位的結(jié)構(gòu)相同。實施例5 本實施例中，冷阱倉7通過風(fēng)管47和風(fēng)管48與凍干倉38相連通，風(fēng)管 47和風(fēng)管48之間不設(shè)置電動風(fēng)閥；冷風(fēng)機20位于凍結(jié)間49c內(nèi)，凍結(jié)間49c位于凍干倉 38的一端，并與凍干倉38連為一體(如圖7所示)。其他部位的結(jié)構(gòu)與實施例1中其他部位的結(jié)構(gòu)相同。實施例6 本實施例中，冷風(fēng)機20位于凍結(jié)間49d內(nèi)，凍結(jié)間49d位于凍干倉38的外部，凍結(jié)間49d為一個獨立的結(jié)構(gòu)，它與凍干倉38不相連，兩者之間有一定的距離(如圖 8所示)。其他部位的結(jié)構(gòu)與實施例5中其他部位的結(jié)構(gòu)相同。實施例7 本實施例中，在凍干倉38的外部設(shè)置冷風(fēng)箱49，冷風(fēng)機20位于冷風(fēng)箱 49內(nèi)(如圖9所示)。其他部位的結(jié)構(gòu)與實施例1中其他部位的結(jié)構(gòu)相同。在實施例4、實施例5、實施例6、實施例7的結(jié)構(gòu)形式中也可在流體輸送管36和流體輸送管道進管M上分別裝有補液管及用于控制它的閥門，補液管及其閥門裝與壓縮機或高壓熱泵壓縮進口相連的管道上。本發(fā)明中的壓縮機和高壓熱泵壓縮機可根據(jù)需要采用單機或雙級壓縮一體機或多機復(fù)疊機。本發(fā)明中的控制閥、三通控制閥、三通閥、均為轉(zhuǎn)換閥，它們可采用電動閥或電磁法，其使用數(shù)量應(yīng)按需要而定。本發(fā)明中各實施例中的電源控制柜可以安裝于壓縮機1旁，也可選擇其它適當(dāng)?shù)陌惭b位置。介質(zhì)管道內(nèi)分別充有適量的F22、F245fa或其它壓縮介質(zhì)。為了整齊美觀便于操作管理，本系統(tǒng)中的部件、構(gòu)件可裝配在一個機架上，形成一個整機。在機架上可以留出配套設(shè)備真空泵的安裝位置，形成一個整體。對于大型系統(tǒng)，各部件體積龐大，無法整體運輸，須在工廠制造加工現(xiàn)場安裝調(diào)試。
權(quán)利要求
1.一種具有多級能量回收利用功能的凍干設(shè)備，包括冷卻器、冷風(fēng)機、壓縮機、膨脹閥、 冷量回收器、流體熱量回收器、裝有輻射加熱板的凍干倉、裝有冷阱的冷阱倉和連通它們的管道，其特征在于冷阱倉(7)通過管道及裝在管道上的轉(zhuǎn)換閥與冷卻器(13)、冷量回收器(15)、壓縮機(1)相連通；冷風(fēng)機00)也通過管道及裝在管道上的轉(zhuǎn)換閥與冷量回收器 (15)、冷卻器(13)、壓縮機(1)相連通；凍干倉(38)內(nèi)的輻射加熱板(44)的加熱流體管道一端通過壓縮介質(zhì)管道(37)與高壓熱泵壓縮機(36)的排氣口相連，另一端通過管道與流體熱量回收器08)及高壓熱泵壓縮機(36)的進口相連；冷風(fēng)機OO)與冷量回收器(15) 之間的一條管道上及凍干倉(38)與流體熱量回收器08)之間的介質(zhì)管道上均裝有膨脹閥，冷風(fēng)機OO)與冷量回收器(1 之間的另一條管道上及流體熱量回收器0 與高壓熱泵壓縮機(36)的進口之間的管道上均裝有感溫探頭，膨脹閥與感溫探頭通過毛細(xì)管連接； 冷阱倉(7)與凍干倉(38)通過兩者之間的風(fēng)管G7)連通；凍干倉(38)與冷風(fēng)箱連通或凍干倉(38)與凍結(jié)間連結(jié)為一體，或凍干倉(38)與凍結(jié)間相互獨立設(shè)置，冷風(fēng)機OO)位于冷風(fēng)箱內(nèi)或凍結(jié)間內(nèi)；與電源線(50)相連的控制柜(51)通過控制線及電源線束與壓縮機 (1)、膨脹閥、冷風(fēng)機(20)、轉(zhuǎn)換閥、凍干倉(38)、冷阱倉(7)、加熱輻射板(44)、冷卻器(13) 連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有多級能量回收利用功能的凍干設(shè)備，其特征在于凍干倉(38)的兩端設(shè)置有冷風(fēng)箱，冷風(fēng)箱與凍干倉(38)連為一體，冷風(fēng)箱之間通過風(fēng)管連通， 風(fēng)機OO)位于其中一個冷風(fēng)箱內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有多級能量回收利用功能的凍干設(shè)備，其特征在于冷風(fēng)箱設(shè)置在凍干倉(38)的外部，凍干倉(38)的側(cè)面開有進風(fēng)口和出風(fēng)口，通過風(fēng)管凍干倉 (38)與冷風(fēng)箱連通，冷風(fēng)機OO)位于冷風(fēng)箱內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有多級能量回收利用功能的凍干設(shè)備，其特征在于冷風(fēng)機OO)位于凍結(jié)間08)內(nèi)，凍結(jié)間08)位于凍干倉(38)的一端，并與凍干倉(38)連為一體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有多級能量回收利用功能的凍干設(shè)備，其特征在于冷風(fēng)機(20)位于凍結(jié)間(48)內(nèi)，凍結(jié)間(48)位于凍干倉(38)的外部，凍結(jié)間(48)為一個獨立的結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有多級能量回收利用功能的凍干設(shè)備，其特征在于凍干倉(38)的側(cè)面有開孔，冷阱倉(7)通過風(fēng)管和凍干倉(38)的側(cè)面上的開孔相連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5或6所述的具有多級能量回收利用功能的凍干設(shè)備，其特征在于所述的冷卻器(1 是蒸發(fā)式冷凝器或水冷塔或風(fēng)冷表冷器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有多級能量回收利用功能的凍干設(shè)備，其特征在于所述的壓縮機(1)和高壓熱泵壓縮機(36)可以是單機或雙級壓縮一體機或多機復(fù)疊機。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有多級能量回收利用功能的凍干設(shè)備，其特征在于所述的轉(zhuǎn)換閥是電動閥或電磁法。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的具有多級能量回收利用功能的凍干設(shè)備，其特征在于所述的管道上裝有壓縮介質(zhì)補充管，補充管位于與壓縮機或高壓熱泵壓縮進口相連的管道上。
全文摘要
一種具有多級能量回收利用功能的凍干設(shè)備，包括冷卻器、冷風(fēng)機、壓縮機、膨脹閥、冷量回收器、流體熱量回收器、裝有輻射加熱板的凍干倉、裝有冷阱的冷阱倉和連通它們的管道，冷阱倉通過管道及裝在管道上的轉(zhuǎn)換閥與冷卻器、冷量回收器、壓縮機相連通；冷風(fēng)機也通過管道及裝在管道上的轉(zhuǎn)換閥與冷量回收器、冷卻器、壓縮機相連通；凍干倉與冷風(fēng)箱連通或凍干倉與凍結(jié)間連結(jié)為一體，或凍干倉與凍結(jié)間相互獨立設(shè)置，冷風(fēng)機位于冷風(fēng)箱內(nèi)或凍結(jié)間內(nèi)。本發(fā)明減少了設(shè)備的投入，實現(xiàn)了一次裝料自動完成整個凍干過程，大大降低凍干設(shè)備的成本、凍干產(chǎn)品的成本，為凍干技術(shù)的推廣提供有力的產(chǎn)品支持。
文檔編號A23L3/44GK102197859SQ20101013139
公開日2011年9月28日 申請日期2010年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月24日
發(fā)明者趙書彬, 陳萬仁, 陳小爽 申請人:陳萬仁