专利名称：具有多级能量回收利用功能的冻干设备的制作方法
技术领域：
本实用新型属于冷冻干燥设备。
背景技术：
冻干食品在工业生产过程中产生大量的余热，如冻结阶段在低温冷冻的同时制冷 系统的冷凝器排出大量的热量；冷阱冷凝阶段在深冷捕捉水蒸汽的同时制冷系统的冷凝器 排出大量的热量。而另一方面给冻干仓的冻干物品加热需要大量的热量；清除冷阱上的冰 或霜也需要大量的热量；清洗冻干产品(食品、药品)的原材料使用温水也需消耗大量的热 量。而在现有技术及使用的冻干设备中，大多采用电热或化石燃料加热热水进行融冰、加热 硅油进行循环加热辐射板或采用电热管直接加热辐射板烘干冻干仓的食品，很少利用系统 内产生的余热。而，专利申请号为200820232344. 5的专利申请中披露了一种利用制冷系统 余热加热融冰热水的装置，使用于融冰的媒介为热水，这种方法可以使部分余热得到利用， 但是它只能回收部分余热，而且在该方法中，必须有加热热水的能量交换设备和热水循环 系统。因此，就需要在现有技术中的设备上再增加一些设备；浪费了大量金属材料，造价增 加，同时操作过程繁琐，过程冷能损耗较多。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种不污染环境、节省能源，具有多级能量回收利用 工艺的冻干设备，整个系统采用一套低温冷冻装置无需增加新的辅助设备、消耗系统内排 放的余热，就可完成冻结、升华、捕捉、除冰四个过程的冷热需求。本实用新型目的是通过以下技术方案实现的一种具有多级能量回收利用功能的 冻干设备，包括冷却器、冷风机、压缩机、膨胀阀、冷量回收器、流体热量回收器、装有辐射加 热板的冻干仓、装有冷阱的冷阱仓和连通它们的管道，冷阱仓通过管道及装在管道上的转 换阀与冷却器、冷量回收器、压缩机相连通；冷风机也通过管道及装在管道上的转换阀与冷 量回收器、冷却器、压缩机相连通；冻干仓内的辐射加热板的加热流体管道一端通过压缩介 质管道与高压热泵压缩机的排气口相连，另一端通过管道与流体热量回收器及高压热泵压 缩机的进口相连；冷风机与冷量回收器之间的一条管道上及冻干仓与流体热量回收器之间 的介质管道上均装有膨胀阀，冷风机与冷量回收器之间的另一条管道上及流体热量回收器 与高压热泵压缩机的进口之间的管道上均装有感温探头，膨胀阀与感温探头通过毛细管连 接；冷阱仓与冻干仓通过两者之间的风管连通；冻干仓与冷风箱连通或冻干仓与冻结间连 结为一体，或冻干仓与冻结间相互独立设置，冷风机位于冷风箱内或冻结间内；与电源线相 连的控制柜通过控制线及电源线束与压缩机、膨胀阀、冷风机、转换阀、冻干仓、冷阱仓、加 热辐射板、冷却器连接。冻干仓的两端设置有冷风箱，冷风箱与冻干仓连为一体，冷风箱之间通过风管连 通，风机位于其中一个冷风箱内。冷风箱设置在冻干仓的外部，冻干仓的侧面开有进风口和出风口，通过风管冻干仓与冷风箱连通，冷风机位于冷风箱内。冷风机位于冻结间内，冻结间位于冻干仓的一端，并与冻干仓连为一体。冷风机位于冻结间内，冻结间位于冻干仓的外部，冻结间为一个独立的结构。冻干仓的侧面有开孔，冷阱仓通过风管和冻干仓的侧面上的开孔相连通。所述的冷却器是蒸发式冷凝器或水冷塔或风冷表冷器。所述的压缩机和高压热泵压缩机可以是单机或双级压缩一体机或多机复叠机。所述的转换阀是电动阀或电磁法。所述的管道上装有压缩介质补充管，补充管位于与压缩机或高压热泵压缩进口相 连的管道上。这种具有多级能量回收利用功能的冻干设备，是由冷风机、压缩机、膨胀阀、冷量 回收装置、流体热量回收装置、冻干仓、冷阱仓、冷阱、加热辐射板、冷却器(蒸发式冷凝器) 和连通它们的介质管道、阀门及介质溶液补充管道所组成，整个系统结构简单、紧凑，因此 便于安装，占地面积小，使用方便。本实用新型中待冻干物品进入冻干仓，冷风在冷风机驱 动下直接进入冻干仓，冻结需冻干的物品，气态的低温压缩介质经过冷量回收换热器与待 蒸发的液态压缩介质换热后进入压缩机，从压缩机送出的高温压缩介质首先进入需要除冰 的冷阱管内融化冷阱表面的凝结冰，尔后进入冷却器(蒸发式冷凝器或水冷塔或风冷表冷 器)进一步冷却后进入冷量回收换热器与待压缩的压缩介质换热后进入电子膨胀阀，膨胀 后进入冷风机，为冻干仓提供冷量。当冷阱上无冰可除时，由冷却器对待冷却压缩介质进行 冷凝，系统自动调节能量供应，实现稳定运行。当冻结结束，冷阱除冰结束时(系统热量过 剩，冷阱除冰会早于冻结完成)，冻结制冷系统通过自动转换阀在升华的指令下转换为冷阱 制冷系统，向冷阱内供应低温压缩介质，同时启动供热压缩机，回收冷阱制冷系统的部分热 量提高温度后，向冻干仓的辐射板内供应高温压缩介质(高温压缩介质的冷凝温度维持在 辐射所需的温度如123°C )，实现冷阱捕捉水蒸汽的同时源源不断的向辐射板供应高温热 量，为冻干物品的升华提供所需的热量。当系统热量过剩时由冷却器对待冷却压缩介质进 行冷凝，系统自动调节能量供应，实现稳定运行。其中从冷阱排出需进入压缩机的低温气体 同样先进入冷量回收器与待膨胀的低温液体进行冷量交换后再进入压缩机，实现冷回收。 系统内的压缩机、冷却器、冷量回收器、膨胀阀通过管道及其转换阀门连接，在不增加设备 的情况下，就能进行多次的冷量回收、热量回收，使热量直接利用，减少了设备的投入，实现 了一次装料自动完成整个冻干过程，大大降低了系统的能耗、搬运过程的冷量损失。这将大 大降低冻干设备的成本、冻干产品的成本，为冻干技术的推广提供有力的产品支持。
图1为实施例1的结构示意图；图2为实施例2的结构示意图；图3为实施例3的结构示意图；图4为实施例3的另一种结构示意图；图5为实施例4的结构示意图；图6为实施例4的另一种结构示意图；图7为实施例5的结构示意4[0022]图8为实施例6的结构示意图；图9为实施例7的结构示意图。
具体实施方式
实施例1 这种具有多级能量回收利用功能的冻干设备，包括冷却器13、冷风机 20、压缩机、膨胀阀、冷量回收器15、流体热量回收器28、冻干仓38、冷阱仓7，在冻干仓38 内装有辐射加热板44，在冷阱仓7内装有冷阱54。冷阱仓7通过管道及装在管道上的转换 阀与冷却器13、冷量回收器15、压缩机1相连通。在本实施例中即为在冷阱仓7的一端有与其连通的管道10，冷阱仓7的一端通 过该管道10与冷却器13连通，在管道10上装有转换阀，它们分别为控制阀9和三通控制 阀11，控制阀9装在靠近冷阱仓7的一边，三通控制阀11装在靠近冷却器13 —边，冷却器 13通过它与冷量回收器15之间的管道14与冷量回收器15 —边相连，冷量回收器15又通 过流体输送管道进管24与压缩机1的进口相连通。冷风机20也通过管道及装在管道上的转换阀与冷量回收器15、冷却器13、压缩机 1相连通；即为冷风机20通过由与冷量回收器15相连的管道17和与冷风机20相连的管 道19组成的一条管道与冷量回收器15相连通，管道17和19之间装有三通阀18 ；冷风机 20通过与其相连的另一条管道21及与冷量回收器15相连的另一条管道23组成的另一条 管道再与冷量回收器15相连通；与冷风机20相连的另一条管道21及与冷量回收器15相 连的另一条管道23之间装有三通阀22 ；这样使得冷风机20也可以通过另一条管道及冷量 回收器15，再通过流体输送管道进管24与压缩机1的进口相连通；冷风机20与冷量回收 器15之间的一条管道上装有膨胀阀16，冷风机20与冷量回收器15之间的另一条管道上装 有感温探头25，膨胀阀16与感温探头25通过毛细管45连接；压缩机1的排气出口通过出 口管道2与冷阱仓7的另一端出口处的管道4相连通，该管道4上装有控制阀6。冻干仓内的辐射加热板44的加热流体管53 —端通过压缩介质管道37与高压热 泵压缩机36的排气口相连，另一端通过介质输送管道39与流体热量回收器28 —边的一端 相连，流体热量回收器28该边的另一端通过流体输送管道33与高压热泵压缩机36的进口 相连，流体热量回收器28另一边的一端通过输送管道29与冷却器13连通，输送管道29与 管道10通过三通控制阀11相连接；装在管道10上的控制阀9与三通阀22之间由连通管 道32相连通；流体热量回收器28另一边的另一端通过管道27与压缩机1的排气出口相连 通的管道4连通；管道27通过转换阀3与管道4和出口管道2连通。冻干仓38与流体热 量回收器28之间的介质管道39上装有膨胀阀40，流体热量回收器28与高压热泵压缩机 36的进口之间的管道33上装有感温探头34，膨胀阀40与感温探头通过两者之间的毛细管 46连接。在本设备中，冷阱仓7通过与其相连通的风管道43和与真空泵连接的风管道31 与配套设备真空泵连接；风管道43与风管道31之间有电动风阀5。实际运行中管道31与 冷阱仓7还通过风管47和风管48与冻干仓38相连，在风管47和风管48之间装有电动风 阀42。冻干仓38与冷风机20的出口连接并通过风管49连接冻干仓的另一侧和冷风机20 的回风口。为冷风箱设置在冻干仓38的外部，冻干仓38的侧面开有进风口和出风口，通 过风管49冻干仓38与冷风箱连通，冷风机20位于冷风箱内。[0029]与电源线50相连的控制柜51通过控制线及电源线束52与压缩机1、高压热泵压 缩机36、膨胀阀16、冷风机20、电动风阀以及所有的转换阀连接。本实施例中冷风机与冷阱通过管道及转换阀与同一套压缩机、冷却器、冷量回收 器相连通，因此冷风机及冷阱与压缩机、冷却器、冷量回收器的管路连接方式除采用上述的 管路连接方式外，也可以采用其他的连接方式。本实施例中其他部分的结构也可根据需要采用不同的结构形式，如下述实施例中 的结构形式实施例2 本实施例的结构与实施例1相近似，只是在流体输送管24和流体输送 管道进管33上分别装有补液管55和补液管57及用于控制它们的阀门56和阀门58，补液 管及其阀门装与压缩机或高压热泵压缩进口相连的管道上。其它结构与实施例1相同(如 图2所示)。实施例3 本实施例中，冻干仓38的两端设置有冷风箱49a和49b，冷风箱49a和 49b与冻干仓38连为一体，冷风箱49a与49b之间通过风道49连通，风机20位于其中一个 冷风箱内(如图3、图4所示)；其他部位的结构与实施例1或实施例2中其他部位的结构 相同。实施例4:本实施例中，冻干仓38的侧面开有进风口和出风口，通过风管48冻干 仓38与冷风箱49a和49b连通，冷风机20位于冷风箱内(如图5、图6所示)。其他部位 的结构与实施例1或实施例2中其他部位的结构相同。实施例5 本实施例中，冷阱仓7通过风管47和风管48与冻干仓38相连通，风管 47和风管48之间不设置电动风阀；冷风机20位于冻结间49c内，冻结间49c位于冻干仓 38的一端，并与冻干仓38连为一体(如图7所示)。其他部位的结构与实施例1中其他部 位的结构相同。实施例6 本实施例中，冷风机20位于冻结间49d内，冻结间49d位于冻干仓38的 外部，冻结间49d为一个独立的结构，它与冻干仓38不相连，两者之间有一定的距离(如图 8所示)。其他部位的结构与实施例5中其他部位的结构相同。实施例7 本实施例中，在冻干仓38的外部设置冷风箱49，冷风机20位于冷风箱 49内(如图9所示)。其他部位的结构与实施例1中其他部位的结构相同。在实施例4、实施例5、实施例6、实施例7的结构形式中也可在流体输送管36和流 体输送管道进管24上分别装有补液管及用于控制它的阀门，补液管及其阀门装与压缩机 或高压热泵压缩进口相连的管道上。本实用新型中的压缩机和高压热泵压缩机可根据需要采用单机或双级压缩一体 机或多机复叠机。本实用新型中的控制阀、三通控制阀、三通阀、均为转换阀，它们可采用电动阀或 电磁法，其使用数量应按需要而定。本实用新型中各实施例中的电源控制柜可以安装于压缩机1旁，也可选择其它适 当的安装位置。介质管道内分别充有适量的F22、F245fa或其它压缩介质。为了整齐美观便于操作管理，本系统中的部件、构件可装配在一个机架上，形成一 个整机。在机架上可以留出配套设备真空泵的安装位置，形成一个整体。对于大型系统，各 部件体积庞大，无法整体运输，须在工厂制造加工现场安装调试。
权利要求一种具有多级能量回收利用功能的冻干设备，包括冷却器、冷风机、压缩机、膨胀阀、冷量回收器、流体热量回收器、装有辐射加热板的冻干仓、装有冷阱的冷阱仓和连通它们的管道，其特征在于冷阱仓(7)通过管道及装在管道上的转换阀与冷却器(13)、冷量回收器(15)、压缩机(1)相连通；冷风机(20)也通过管道及装在管道上的转换阀与冷量回收器(15)、冷却器(13)、压缩机(1)相连通；冻干仓(38)内的辐射加热板(44)的加热流体管道一端通过压缩介质管道(37)与高压热泵压缩机(36)的排气口相连，另一端通过管道与流体热量回收器(28)及高压热泵压缩机(36)的进口相连；冷风机(20)与冷量回收器(15)之间的一条管道上及冻干仓(38)与流体热量回收器(28)之间的介质管道上均装有膨胀阀，冷风机(20)与冷量回收器(15)之间的另一条管道上及流体热量回收器(28)与高压热泵压缩机(36)的进口之间的管道上均装有感温探头，膨胀阀与感温探头通过毛细管连接；冷阱仓(7)与冻干仓(38)通过两者之间的风管(47)连通；冻干仓(38)与冷风箱连通或冻干仓(38)与冻结间连结为一体，或冻干仓(38)与冻结间相互独立设置，冷风机(20)位于冷风箱内或冻结间内；与电源线(50)相连的控制柜(51)通过控制线及电源线束与压缩机(1)、膨胀阀、冷风机(20)、转换阀、冻干仓(38)、冷阱仓(7)、加热辐射板(44)、冷却器(13)连接。
2.根据权利要求1所述的具有多级能量回收利用功能的冻干设备，其特征在于冻干 仓(38)的两端设置有冷风箱，冷风箱与冻干仓(38)连为一体，冷风箱之间通过风管连通， 风机(20)位于其中一个冷风箱内。
3.根据权利要求1所述的具有多级能量回收利用功能的冻干设备，其特征在于冷风 箱设置在冻干仓(38)的外部，冻干仓(38)的侧面开有进风口和出风口，通过风管冻干仓 (38)与冷风箱连通，冷风机(20)位于冷风箱内。
4.根据权利要求1所述的具有多级能量回收利用功能的冻干设备，其特征在于冷风 机(20)位于冻结间(48)内，冻结间(48)位于冻干仓(38)的一端，并与冻干仓(38)连为 一体。
5.根据权利要求1所述的具有多级能量回收利用功能的冻干设备，其特征在于冷风 机(20)位于冻结间(48)内，冻结间(48)位于冻干仓(38)的外部，冻结间(48)为一个独立的结构。
6.根据权利要求1所述的具有多级能量回收利用功能的冻干设备，其特征在于冻干 仓(38)的侧面有开孔，冷阱仓(7)通过风管和冻干仓(38)的侧面上的开孔相连通。
7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的具有多级能量回收利用功能的冻干设 备，其特征在于所述的冷却器(13)是蒸发式冷凝器或水冷塔或风冷表冷器。
8.根据权利要求7所述的具有多级能量回收利用功能的冻干设备，其特征在于所述 的压缩机(1)和高压热泵压缩机(36)可以是单机或双级压缩一体机或多机复叠机。
9.根据权利要求8所述的具有多级能量回收利用功能的冻干设备，其特征在于所述 的转换阀是电动阀或电磁法。
10.根据权利要求9所述的具有多级能量回收利用功能的冻干设备，其特征在于所述 的管道上装有压缩介质补充管，补充管位于与压缩机或高压热泵压缩进口相连的管道上。
专利摘要一种具有多级能量回收利用功能的冻干设备，包括冷却器、冷风机、压缩机、膨胀阀、冷量回收器、流体热量回收器、装有辐射加热板的冻干仓、装有冷阱的冷阱仓和连通它们的管道，冷阱仓通过管道及装在管道上的转换阀与冷却器、冷量回收器、压缩机相连通；冷风机也通过管道及装在管道上的转换阀与冷量回收器、冷却器、压缩机相连通；冻干仓与冷风箱连通或冻干仓与冻结间连结为一体，或冻干仓与冻结间相互独立设置，冷风机位于冷风箱内或冻结间内。本实用新型减少了设备的投入，实现了一次装料自动完成整个冻干过程，大大降低冻干设备的成本、冻干产品的成本，为冻干技术的推广提供有力的产品支持。
文档编号F26B5/06GK201637237SQ201020139638
公开日2010年11月17日 申请日期2010年3月24日 优先权日2010年3月24日
发明者赵书彬, 陈万仁, 陈小爽 申请人:陈万仁