低能耗加热吸附式干燥机的制作方法

本发明涉及一种干燥机，特别是涉及一种应用于厂务端以供应洁净的干燥压缩气体的低能耗加热吸附式干燥机。

背景技术：

目前的半导体、液晶显示器等科技产业的厂务端，对于洁净的干燥压缩气体的需求量越来越大，而业者针对厂务端的不同需求，已研发出多种干燥机以供选择使用。

其中一种加热吸附式干燥机，它是利用干燥剂，来吸附潮湿气体中所携带的水分，而为了持续不断的提供洁净的干燥压缩气体给厂务端使用，所以需要同时进行吸附干燥与脱附再生的动作，因此，设计上大多是通过左、右两个干燥桶来分别进行，而后再相互切换以重复交替使用。

一种现有的脱附再生流程依序具有泄压、加热、冷却、建压及待机等五个步骤。泄压、加热、冷却、建压及待机的具体方法，请见中国专利文献cn202155140u所公开的背景技术的内容，这里不再赘述。

具有泄压步骤的加热吸附式干燥机，泄压所产生的压缩气体的损失，约点总气量的5－6%，由于压缩气体的成本很高，这样的气损同样会产生高昂的成本。

因此，同样是在中国专利文献cn202155140u公开了一种无泄压零损耗加热吸附式干燥机，它可以实现压缩气体循环使用，具有压缩气体的零损耗，从而降低压缩气体的制造成本。

为了节省成本，目前对于加热吸附式干燥机都是在考虑如何降低或不泄漏昂贵的压缩空气。可是，现有的加热吸附式干燥机，无论是有泄压的加热吸附式干燥机，还是无泄压零损耗加热吸附式干燥机，它们在干燥时，都需要先将气体加热成热气体，再通过热气体对吸附材料进行脱水，为了达到吸附材料的最佳吸附效果，还需要对吸附材料冷却；而对吸附材料的加热或冷却，都是采用的加热装置和制冷装置分别实现的，对吸附材料的加热或冷却实际上耗能也是非常大的，对压缩空气的制造成本的影响也是很大的，可是，如何降低对吸附材料的加热或冷却阶段的能耗是同行业技术人员亟待解决的问题，可是，到目前为止，还没有人提供很好的解决方案。

技术实现要素：

为了克服上述问题，本发明提供一种低能耗加热吸附式干燥机，它可在干燥机在再生时，降低对吸附材料的加热或冷却时的能耗。

本发明的技术方案是：提供一种低能耗加热吸附式干燥机，包括装有干燥剂的第一干燥塔和第二干燥塔，一个进气单元、一个用于输出干燥压缩气体的出气单元、一个再生单元，所述进气单元分别与第一干燥塔的第一入气端和第二干燥塔的第二入气端连接，所述出气单元与分别与第一干燥塔的第一出气端和第二干燥塔的第二出气端连接，所述再生单元可交替地对分别第一干燥塔和第二干燥塔内的干燥剂进行再生，所述再生单元包括供热制冷一体装置和鼓风机，所述供热制冷一体装置的制热单元将鼓风机输出的自然空气通过第一换热器加热到预定温度后输入到第一干燥塔或第二干燥塔，对第一干燥塔或第二干燥塔的干燥剂进行加热，所述供热制冷一体装置的制冷单元将干燥压缩气体通过第二换热器冷却后输入到第一干燥塔或第二干燥塔，对第一干燥塔或第二干燥塔的干燥剂进行冷却。

作为对本发明的改进，所述供热制冷一体装置包括压缩机、制热单元和制冷单元，所述压缩机与制热单元和制冷单元通过管道封闭连接，在所述管道内设有冷却介质；所述压缩机将气态的冷却介质压缩为高温高压的液态冷却介质，液态冷却介质被送到制热单元通过第一换热器将鼓风机输出的自然空气加热，同时，液态冷却介质变成为中温中压的液态冷却介质；中温中压的液态冷却介质经毛细管进入制冷单元，通过第二换热器将干燥压缩气体冷却，冷却介质变为气态，气态的冷却介质回到压缩机继续压缩，周而复始的循环。

作为对本发明的改进，所述供热制冷一体装置是半导体致冷器，半导体致冷器的制热单元通过第一换热器将鼓风机输出的自然空气加热，半导体致冷器的制冷单元通过第二换热器将干燥压缩气体冷却。

作为对本发明的改进，还包括电加热器，所述电加热器位于第一换热器之后，对鼓风机输出的自然空气进一步加热至第二预定温度。

作为对本发明的改进，所述第一换热器是管式换热器或板式换热器。

作为对本发明的改进，所述第二换热器是管式换热器或板式换热器。

作为对本发明的改进，还包括第一单向气阀和第二单向气阀，所述第一单向气阀只允许从第一干燥塔出来的干燥压缩气体通过第二换热器后进入第二干燥塔内；所述第二单向气阀只允许从第二干燥塔出来的干燥压缩气体通过第二换热器后进入第一干燥塔内。

作为对本发明的改进，所述第一单向气阀和第二单向气阀可由可调节阀门代替。

本发明由于采用了供热制冷一体装置，该装置的制热单元可在再生时为干燥剂升温脱水，同时，制冷单元产生的冷气又可以冷却部分干燥压缩空气，以备建压步骤使用，如此，供热制冷一体装置的能量没有任何损失，可达到节能降耗的目的。经试验，本发明与传统加热与制冷分体式结构，要节省电能10%－15%，以一个需要气量为100立方每分钟的电子厂而言（一个中型厂），每年可以节省45万度电左右，以目前工业电价每度0.8元计算，一个厂光电费就可以节省36万元左右；中国目前有成千上万个大大小小的这样的电子厂，如果全部都用本发明的技术，将会节省的电能是一个无法估量的数字。其经济效益和社会效益巨大。

附图说明

图1是本发明的待机状态下的平面结构示意图。

图2是图1所示实施例泄气状态下的平面结构示意图。

图3是图1所示实施例加热状态下的平面结构示意图。

图4是图1所示实施例建压状态下的平面结构示意图。

图5是图1所示实施例冷却状态下的平面结构示意图。

图6是图1所示实施例另一干燥塔泄气状态下的平面结构示意图。

图7是图1所示实施例另一干燥塔加热状态下的平面结构示意图。

图8是图1所示实施例另一干燥塔建压状态下的平面结构示意图。

图9是图1所示实施例另一干燥塔冷却状态下的平面结构示意图。

图10是本发明中的供热制冷一体装置一种实施例的平面示意图。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语中“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

请参见图1，图1所揭示的是一种低能耗加热吸附式干燥机，包括装有干燥剂的第一干燥塔1和第二干燥塔2，一个进气单元3、一个用于输出干燥压缩气体的出气单元4、一个再生单元5，所述进气单元3的进气管31的出气端通过第一阀门32与第一干燥塔1的第一入气端11连接，所述进气管31的出气端通过第二阀门33与第二干燥塔2的第二入气端21连接，所述进气管31的入气端与待干燥气源（未画出）连接；所述出气单元4的出气管41的进气端通过第九阀门42与第一干燥塔1的第一出气端12连接，所述出气管41的进气端通过第十阀门43与第二干燥塔2的第二出气端22连接，出气管41的出气端与厂务端（未画出）连接；所述再生单元5可交替地对分别第一干燥塔1和第二干燥塔2内的干燥剂进行再生，本实施例中，所述再生单元5包括供热制冷一体装置51、鼓风机52和电加热器53，所述鼓风机52的进口端521吸入自然空气，鼓风机52的出口端通过管道522与第一换热器5111连接，将自然空气加热到第一预定温度（80℃-90℃），电加热器53的进口端与第一换热器5111的出口端连接，电加热器53的出口端通过第六阀门531与所述第二干燥塔2的第二出气端22连接，同时，电加热器53的出口端还通过第五阀门532与所述第一干燥塔1的第一出气端12连接，电加热器53的主要作用是对鼓风机52输出的自然空气进一步加热至第二预定温度（110℃-150℃）；所述供热制冷一体装置51的制热单元511将鼓风机52输出的自然空气通过第一换热器5111加热到预定温度后输入到第一干燥塔1或第二干燥塔2，对第一干燥塔1或第二干燥塔2的干燥剂进行加热脱水；第二换热器5121的进气端5122通过第七阀门5123与第一干燥塔1的第一出气端12连接，且第二换热器5121的进气端5122与第九阀门42的一端连接；第二换热器5121的进气端5122还通过第八阀门5124与第二干燥塔2的第二出气端12连接，且第二换热器5121的进气端5122与第十阀门41的一端连接；为了达到小气流建压，大气流冷却的目的，所述第七阀门5123和第八阀门5124最好选用可调节阀门（即可根据气流的大小需要，开启不同程度的阀门口），如果选用可调节阀门其成本是较高的，为了即能达到小气流建压，大气流冷却的目的，又能降低设备制造成本，还可以增加第一单向气阀54和第二单向气阀55，所述第一单向气阀54只允许从第一干燥塔1出来的干燥压缩气体通过第二换热器5121冷却后，再通过第四阀门5125进入第二干燥塔2内；所述第二单向气阀52只允许从第二干燥塔2出来的干燥压缩气体通过第二换热器5121冷却后，再通过第三阀门5126进入第一干燥塔1内；平常不需要建压或冷却时，干燥压缩气体可以进入第二换热器5121冷却，以备用；本实施例中，所述供热制冷一体装置51的制冷单元512将干燥压缩气体通过第二换热器5121冷却后输入到第一干燥塔1或第二干燥塔2，对第一干燥塔1或第二干燥塔2的干燥剂进行冷却。为了配合泄压排气或冷却排气，在所述第一干燥塔1的第一进口端11处还连接有用于冷却排气的第十一阀门13，以及用于泄压排气的第十三阀门14，为了减轻燥声，最好在第十三阀门14的出口管道中串联一个第一消声器15；相对应的，在所述第二干燥塔2的第二进口端21处还连接有用于冷却排气的第十二阀门23，以及用于泄压排气的第十四阀门24，为了减轻燥声，最好在第十四阀门24的出口管道中串联一个第二消声器25。

优选的，所述供热制冷一体装置51可以是（参见图10）：包括压缩机513、制热单元511和制冷单元512，所述压缩机513与制热单元511和制冷单元512通过管道封闭连接，在所述管道内设有冷却介质；所述压缩机513将气态的冷却介质压缩为高温高压的液态冷却介质，液态冷却介质被送到制热单元511通过第一换热器5111将鼓风机52输出的自然空气加热，同时，液态冷却介质变成为中温中压的液态冷却介质；中温中压的液态冷却介质经毛细管进入制冷单元512，通过第二换热器5121将干燥压缩气体冷却，冷却介质变为气态，气态的冷却介质回到压缩机513继续压缩，周而复始的循环。本实施例中的冷却介质可以是氨水、氟里昂或其它r系列的冷媒，如r12冷媒等。

优选的，所述供热制冷一体装置51还可以是半导体致冷器，半导体致冷器的制热单元通过第一换热器将鼓风机输出的自然空气加热，输送给第一干燥塔1或第二干燥塔2对干燥剂加热脱水；半导体致冷器的制冷单元通过第二换热器将干燥压缩气体冷却，输送给第一干燥塔1或第二干燥塔2对干燥剂冷却。

优选的，所述第一换热器5111和所述第二换热器5121可以是管式换热器或板式换热器。管式换热器或板式换热器是现有技术，在这里不再赘述。

下面结合图2至图5，说明第一干燥塔1干燥气体，而第二干燥塔2再生的工作过程。

如图2所示，第一干燥塔1干燥气体时，开启第一阀门32和第九阀门42，关闭第十一阀门13和第十三阀门14，待处理气体从所述进气单元3的进气管31进入，经过第一干燥塔1干燥后，经第九阀门42从排气管41输入到厂务端，同时，干燥压缩气体经第一单向气阀54进入第二换热器5121冷却后，备用（图3至图5中的第一干燥塔1干燥气体的过程相同，下面不再重复叙述，其它未特别指明的阀门均处于关闭状态）；图2中是第二干燥塔2再生的泄压步骤，开启第十四阀门24，让第二干燥塔2内的压缩气体，因压差而经第十四阀门24和第二消声器25排泄至外界，使第二干燥塔2回到常压状态，以避免进行后续步骤时因压力差而发生危险。当泄压步骤完成后，关闭第十四阀门24。

如图3所示，进行加热步骤时，开启第十二阀门23和第六阀门531，使第二干燥塔2与外界环境导通，让自然空气被鼓风机52吸入，鼓风机52将气体输入第一换热器5111，被制热单元511加热至第一预定温度80℃-90℃，进一步被电加热器53加热到第二预定温度110℃-150℃，再经第六阀门531往下注入该第二干燥塔2，此时150℃的高温气体将与干燥剂接触，干燥剂温度逐渐上升至100℃，塔内的干燥剂会持续吸收热能让内部的水分蒸发，直到水分完全蒸发完毕，干燥剂温度会再往上升高至110℃-150℃，至于热能被干燥剂吸收后的气体则会降温并夹带水气，再经第十二阀门23排出。当干燥剂的温度达到设定值，约100℃以上时，关闭第十二阀门23和第六阀门531，结束加热步骤。

如图4所示，进行建压步骤时，开启第四阀门5125，使第一干燥塔1的一部分干燥压缩气体经过第一单向气阀54和第四阀门5125慢慢蓄积在第二干燥塔2，使第二干燥塔2压力渐渐上升，直到和第一干燥塔1的压力平衡为止，即完成建压步骤。

如图5所示，为了有效的进行下一步吸附水分的工作，必须将处于高温状态的干燥剂冷却，所以需要进行冷却步骤，进行冷却时，在图4所示的基础上，进一步开启第七阀门5123和第十阀门43，让第一干燥塔1的干燥压缩气体经过第七阀门5123、被第二换热器冷却后，再第四阀门5125进入第二干燥塔2，将干燥剂的热量带走，从第十阀门43进入排气管41，输入厂务端，控制第七阀门5123和第一单向气阀54进气量的大小，可以不至于使排气管41出去的干燥压缩空气温度过高，也可以逐渐地将干燥剂的温度降到第三预定温度。用第一干燥塔1的干燥压缩空气经冷却后，来给第二干燥塔2内的干燥剂降温，可以避免用自然空气处理不好时，在冷却过程中对干燥剂的污染，带走干燥剂热量的干燥压缩空气又输入厂务端使用，也避免了干燥压缩空气的损失，可以节约成本。冷却步骤完后，可以关闭第七阀门5123和第十阀门43，使第二干燥塔2处于等待状态。

当第二干燥塔2的干燥剂完成脱附再生流程，且当第一干燥塔1内的干燥剂的吸附干燥效率不佳时，就会进行切换步骤，让第二干燥塔2进行吸附干燥流程，让第一干燥塔1进行脱附再生流程，详细情况见图6-图9。由于图6-图9的情况与图2-图5的情况正好相反，读者在理解了图2-图5的工作过程后，再结合图6-图9不难理解第一干燥塔1脱附再生过程序，所以，本申请人不再对图6-图9进行赘述。

本发明与现有技术相比，具有两大优点，一是采用供热制冷一体装置，将供热制冷一体装置的热能和冷能都利用了，没有一点电能浪费，在整个系统中可以节省电能10%－15%；二是在冷却时是采用的部分干燥压缩空气来冷却的，冷却后的带着热量的干燥压缩空气也被输送到厂务端，除泄压损失的干燥压缩空气外，冷却过程对干燥压缩空气没有任何损失，这样也可节省制备干燥压缩空气所产生的成本。

要说明的是，针对上述各实施方式的详细解释，其目的仅在于对本发明进行解释，以便于能够更好地解释本发明，但是，这些描述不能以任何理由解释成是对本发明的限制，特别是，在不同的实施方式中描述的各个特征也可以相互任意组合，从而组成其他实施方式，除了有明确相反的描述，这些特征应被理解为能够应用于任何一个实施方式中，而并不仅局限于所描述的实施方式。