专利名称：对冻干机热媒循环系统的热媒进行加热的系统及加热方法
技术领域：
本发明涉及一种冻干机中对其热媒循环系统的导热媒体(简称热媒)进行加热的系统及采用该系统对热媒循环系统的热媒进行加热的方法，它适合于含有热媒循环系统的冻干机，如对药品冷冻干燥的冻干机等。
背景技术：
真空冷冻干燥工艺的特点是，冷冻成固态的物品在真空环境下，为去除水分而进行升华干燥。这一特点决定了 冻干机的干燥箱内放置物品的换热搁板(简称搁板)，必须具有对放置在搁板上的物品进行冷冻降温和加热升温的功能。将含有大量水分的物品冷冻成固态，需要冻干机的热媒循环系统向搁板提供冷量；将这种冻结成固态的物品水分升华干燥，需要冻干机的热媒循环系统向搁板提供热量。目前，国内外含有热媒循环系统的冻干机，如用于药品生产的冻干机，其热媒循环系统和制冷系统的搁板降温回路工作原理一般如图1所示，其热媒循环系统主要含有搁板 1、储液器2、循环泵3、电加热器4及换热器5 ；其制冷系统的搁板降温回路主要含有换热器 5、制冷压缩机6、冷凝器7及节流阀8。图1中的c 口和d 口分别是制冷系统冷阱降温回路的供液口和回气口。制冷系统内的气态制冷剂，经过冷凝器7放热而冷凝成液态，经过节流阀8节流降压并在换热器5内吸热而蒸发成气态，从而为热媒循环系统的热媒降温，热媒再通过搁板1将冷量传导给药品；热媒循环系统上设置的电加热器4，能够直接对热媒循环系统内的热媒进行加热。用于药品生产的冻干机制冷系统的冷凝器，通常采用水冷冷凝器。在制冷压缩机的作用下，制冷剂在密闭的制冷系统内连续进行蒸发和冷凝循环。制冷剂经过节流蒸发， 吸收周围的热量而气化；经过压缩放热，在制冷系统的水冷冷凝器内，放出自身的热量而冷凝。制冷剂冷凝释放的热量，通过水冷冷凝器传递给循环冷却水，循环冷却水将吸收的热量通过室外冷却塔向大气排放。药品冻干机在药品冷冻干燥过程中，冷阱需要连续捕捉升华产生的水蒸气，所以制冷压缩机始终连续运行，直至干燥过程结束；制冷压缩机的排气热量始终通过室外冷却塔向大气排放，该热量没有被利用。由于升华干燥需要不断地吸收热量，所以，药品升华干燥从开始直至干燥结束，升华所需要的热量均由电加热器提供。这种运行的结果是一方面，制冷压缩机的排气热量被全部浪费；另一方面，电加热器又要为升华提供必要的热量而消耗能源；冻干机过大的能源消耗造成了药品的冻干成本过高。目前，为利用制冷压缩机的排气热量，已公知的解决方案如图2所示，它是在图1 所示的热媒循环系统和制冷系统搁板降温回路的基础上，采用主要由排气阀9、旁通阀10、 单向阀11、换热器12组成的排气旁路系统，以及由换热器12、电磁阀13、电磁阀14组成的热媒循环旁路系统，通过排气阀9和旁通阀10的切换控制，以及电磁阀13和电磁阀14的切换控制，为热媒循环系统的热媒提供热量。图2所示的现有技术的解决方案，存在两个主要问题一是由于没有储热功能，所以节能效果有限；二是由于排气旁路系统排气阀9和旁通阀10的频繁切换，换热器12处于断续换热状态，影响节能效果；同时，制冷压缩机的排气压力随着排气旁路的切换而忽高忽低，影响制冷系统的稳定。
发明内容
为克服现有的冻干机能耗过高的不足，本发明想提供一种对冻干机热媒循环系统的热媒进行加热的系统，采用该系统对热媒循环系统的热媒进行加热，不仅能够稳定吸收、 储存制冷系统中制冷压缩机的排气热量，而且能够将该热量提供给热媒循环系统内的热媒，从而向放置在搁板上的物品提供热量，节约单纯采用电加热器加热产生的能源消耗，降低物品的冻干成本。本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是一种对冻干机热媒循环系统的热媒进行加热的系统，包括含有搁板、储液器、循环泵及换热器的热媒循环系统和含有换热器、制冷压缩机、冷凝器及节流阀的制冷系统，其特征是采用一个储热系统，该储热系统含有通过管道相接的储液换热器、循环泵及控制阀，且系统内注有热媒，储热系统既通过管道与热媒循环系统相连接，储热系统又通过储液换热器与制冷系统的冷凝器及制冷压缩机相连接，从而构成对热媒循环系统的热媒进行加热的系统。所述的储热系统可采用下列四种储热系统中的任一种第一种储热系统含有储液换热器、循环泵及控制阀，所述的控制阀含有隔离阀、 回液阀、供液阀，循环泵既与储液换热器相连接，又与隔离阀、供液阀相连接，储液换热器既与循环泵相连接，又与隔离阀、回液阀相连接，在储液换热器与循环泵之间还设有与其相连接的储液器，系统内部充注与热媒循环系统相同的热媒，各部件之间通过管道相连接。第二种储热系统含有储液换热器、循环泵、控制阀，所述的控制阀含有隔离阀、回液阀、供液阀，循环泵既与储液换热器相连接，又与隔离阀、供液阀相连接，储液换热器既与循环泵相连接，又与隔离阀、回液阀相连接，在储液换热器与循环泵之间还设有与其相连接的平衡管，系统内部充注与热媒循环系统相同的热媒，各部件之间通过管道相连接。第三种储热系统含有储液换热器、循环泵、控制阀，所述的控制阀含有隔离阀、供液阀，循环泵既与储液换热器相连接，又与隔离阀、供液阀相连接，储液换热器既与循环泵相连接，又与隔离阀相连接，在储液换热器与隔离阀之间还设有与其相连接的回液管，系统内部充注与热媒循环系统相同的热媒，各部件之间通过管道相连接。第四种储热系统含有储液换热器、循环泵、控制阀，还包括一个换热器，所述的控制阀含有隔离阀、供液阀，循环泵既与储液换热器相连接，又与隔离阀相连接，还通过供液阀与换热器相连接，储液换热器既与循环泵相连接，又与隔离阀及换热器相连接，在储液换热器与循环泵之间还设有与其相连接的储液器，储热系统内注有热媒，各部件之间通过管道相连接。上述的第四种储热系统内的热媒与热媒循环系统内的热媒既可以相同，也可以不同，二者各自独立，互不混合。本发明优选为第一种储热系统。当本发明的对冻干机热媒循环系统的热媒进行加热的系统中的储热系统采用上述第一种储热系统时，储热系统与热媒循环系统及制冷系统的连接方式为在热媒循环系统上设置储液阀和单向阀，在单向阀和热媒循环系统的循环泵之间设置供液口，在单向阀与搁板之间设置回液口，储热系统的供液阀与设置在热媒循环系统上的供液口相连接，储热系统的回液阀与设置在热媒循环系统上的回液口相连接，储热系统的储液换热器与制冷系统的冷凝器及制冷压缩机相连接。当本发明的对冻干机热媒循环系统的热媒进行加热的系统中的储热系统采用上述第二种储热系统时，储热系统与热媒循环系统及制冷系统的连接方式为在热媒循环系统上设置单向阀，在单向阀和热媒循环系统的循环泵之间设置供液口，在单向阀与搁板之间设置回液口，储热系统的供液阀与设置在热媒循环系统上的供液口相连接，储热系统的回液阀与设置在热媒循环系统上的回液口相连接，储热系统的平衡管与热媒循环系统的储液器相连接，储热系统的储液换热器与制冷系统的冷凝器及制冷压缩机相连接。当本发明的对冻干机热媒循环系统的热媒进行加热的系统中的储热系统采用上述第三种储热系统时，储热系统与热媒循环系统及制冷系统的连接方式为在热媒循环系统上设置单向阀，在单向阀和热媒循环系统的循环泵之间设置供液口，在单向阀与搁板之间设有回液口，储热系统的供液阀与设置在热媒循环系统上的供液口相连接，储热系统的回液管与设置在热媒循环系统上的回液口相连接，储热系统的储液换热器与制冷系统的冷凝器及制冷压缩机连接。当本发明的对冻干机热媒循环系统的热媒进行加热的系统中的储热系统采用上述第四种储热系统时，储热系统与热媒循环系统及制冷系统的连接方式为储热系统内的换热器与主回路阀、旁通阀通过管道连接构成热媒循环旁路系统，主回路阀、旁通阀皆与热媒循环系统相连接，储热系统的换热器与热媒循环系统相连接，储热系统的储液换热器与制冷系统的冷凝器及制冷压缩机连接。一种利用对冻干机热媒循环系统的热媒进行加热的系统对热媒循环系统的热媒进行加热的方法，其特征是当热媒循环系统内的搁板不需加热时，通过对储热系统的控制阀的开闭控制，在储热系统循环泵的作用下，利用储热系统的储液换热器吸收、储存制冷系统中的制冷压缩机的排气热量，当热媒循环系统内的搁板需要加热时，通过对储热系统的控制阀的开闭控制以及储热系统的循环泵、控制阀对热媒的流量调节，对热媒循环系统内部的热媒进行加热。当对冻干机热媒循环系统的热媒进行加热的系统中的储热系统采用第一种储热系统时，此对冻干机热媒循环系统的热媒进行加热的系统对热媒循环系统的热媒进行加热的方法为当热媒循环系统内的搁板不需加热时，储热系统的隔离阀开启，回液阀和供液阀关闭，在储热系统的循环泵的作用下，储液换热器吸收、储存制冷压缩机的排气热量，储热系统内部的热媒因温度升高而形成的膨胀，释放于储液器中；当搁板需要加热时，储热系统的隔离阀关闭，同时，热媒循环系统的储液阀也关闭，储热系统的回液阀和供液阀开启，储液换热器中的高温热媒在循环泵的作用下，在热媒循环系统的单向阀和循环泵之间的供液口 a处被注入到热媒循环系统，通过与热媒循环系统内的热媒进行混合式换热，对热媒循环系统内的热媒进行加热，通过对储热系统的循环泵和供液阀的流量调节，来控制其向热媒循环系统内的热媒输送的热量，热媒循环系统内多余的热媒，通过位于单向阀与搁板之间的回液口 b被排入到储液换热器内。当对冻干机热媒循环系统的热媒进行加热的系统中的储热系统采用第二种储热
7系统时，此对冻干机热媒循环系统的热媒进行加热的系统对热媒循环系统的热媒进行加热的方法为当热媒循环系统的搁板不需要加热时，储热系统的隔离阀开启，回液阀和供液阀关闭，在储热系统的循环泵的作用下，储液换热器吸收、储存制冷压缩机的排气热量，储热系统内因热膨胀而溢流出来的多余的高温热媒，则通过平衡管进入热媒循环系统的储液器中；当热媒循环系统的搁板需要加热时，储热系统的隔离阀关闭，回液阀和供液阀开启，储液换热器中的高温热媒在循环泵的作用下，在热媒循环系统的单向阀和循环泵之间的供液口 a处被注入到热媒循环系统，通过与热媒循环系统内的热媒进行混合式换热，对热媒循环系统内的热媒进行加热，通过对储热系统的循环泵和供液阀的流量调节，来控制其向热媒循环系统内的热媒输送的热量，热媒循环系统内多余的热媒，通过位于单向阀与搁板之间的回液口 b被排入到储液换热器内。当对冻干机热媒循环系统的热媒进行加热的系统中的储热系统采用第三种储热系统时，此对冻干机热媒循环系统的热媒进行加热的系统对热媒循环系统的热媒进行加热的方法为当热媒循环系统的搁板不需要加热时，储热系统的隔离阀开启，供液阀关闭，在储热系统的循环泵的作用下，储液换热器吸收、储存制冷压缩机的排气热量，储热系统因热膨胀而溢流的高温热媒，通过回液管直接进入热媒循环系统的循环回路中；当热媒循环系统的搁板需要加热时，储热系统的隔离阀关闭，供液阀开启，储液换热器中的高温热媒在循环泵的作用下，在热媒循环系统的单向阀和循环泵之间的供液口 a处被注入到热媒循环系统，通过与热媒循环系统内的热媒进行混合式换热，对热媒循环系统内的热媒进行加热，通过对储热系统的循环泵和供液阀的流量调节，来控制其向热媒循环系统内的热媒输送的热量，热媒循环系统内多余的热媒，通过位于单向阀与搁板之间的回液口 b被排入到储液换热器内。当对冻干机热媒循环系统的热媒进行加热的系统中的储热系统采用第四种储热系统时，此对冻干机热媒循环系统的热媒进行加热的系统对热媒循环系统的热媒进行加热的方法为当热媒循环系统的搁板不需要加热时，储热系统的隔离阀开启、供液阀关闭，同时，热媒循环旁路系统的主回路阀开启，旁通阀关闭，储液换热器内的热媒在循环泵的作用下，连续吸收、储存制冷压缩机的排气热量，储热系统内部的热媒因温度升高形成的膨胀， 释放于储液器中；当热媒循环系统的搁板需要加热时，储热系统的隔离阀关闭，供液阀开启，同时，热媒循环旁路系统的旁通阀开启，主回路阀关闭，经过加热后的储热系统内的热媒在循环泵的作用下，通过储热系统内的换热器采用间壁传导方式对热媒循环系统内的热媒进行加热，通过对循环泵和供液阀进行流量调节，来控制换热器向热媒循环系统传导的热量。本发明的对冻干机热媒循环系统的热媒进行加热的系统，是在现有技术的基础上，采用一个既与制冷系统相连接，又与热媒循环系统相连接的储热系统，即可以达到既能吸收、存储制冷系统中的制冷压缩机的排气热量，又能利用此热量对热媒循环系统的热媒进行加热，其结构设计合理，使用方便。利用本发明的系统对热媒循环系统的热媒进行加热的原理是在储热系统循环泵的作用下，储热系统内部的热媒能够稳定吸收、储存制冷压缩机的排气热量，当热媒循环系统的搁板不需要加热时，储热系统的循环泵推动储热系统的热媒循环流动，连续吸收、储存制冷压缩机的排气热量；当热媒循环系统的搁板需要加热时，储热系统的循环泵推动储热系统内部的热媒，通过与热媒循环系统内的热媒进行混合式换热或间壁式换热，对热媒循环系统内部的热媒进行加热。本发明充分利用了制冷系统中的制冷压缩机的排气热量来对搁板上的物品进行加热，对于一般物品的加热，不需要采用热媒循环系统中的电加热器，所以可节省能源。本发明对热媒的加热方法具有换热效率高，供热稳定性高的优点，适用于对所有含有热媒循环系统的冻干机(如对药品进行干燥的冻干机)的热媒循环系统的热媒进行加热。它不仅可以降低物品冷冻干燥过程的能源消耗，从而降低被干燥物品的制造成本，更有益于节约资源。
图1为现有技术中冻干机使用的热媒循环系统和制冷系统的搁板降温回路原理示意图。图2为一种现有技术的系统原理示意图。图3为本发明一种实施例的系统原理示意图。图4为本发明另一种实施例的系统原理示意图。图5为本发明第三种实施例的系统原理示意图。图6为本发明第四种实施例的系统原理示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的描述，然而所述的实施例不应以限制的方式解释。图1是目前冻干机使用的热媒循环系统和制冷系统的搁板降温回路原理示意图， 从图中可以看出，热媒循环系统含有搁板1、储液器2、循环泵3、电加热器4、换热器5 ；制冷系统的搁板降温回路含有换热器5、制冷压缩机6、冷凝器7、节流阀8 ；图1中的c 口和d 口分别是通向制冷系统冷阱降温回路的供液口和回气口。图2是目前已公知的解决方案的系统原理图，它是在图1所示的热媒循环系统和制冷系统搁板降温回路的基础上，采用主要由排气阀9、旁通阀10、单向阀11、换热器12组成的排气旁路系统，以及由换热器12、电磁阀13、电磁阀14组成的热媒循环旁路系统；通过排气阀9和旁通阀10的切换控制，以及电磁阀13和电磁阀14的切换控制，为热媒循环系统的热媒提供热量。从图3、图4、图5及图6中可以看出，本发明对冻干机热媒循环系统的热媒进行加热的系统，是在图1所示的热媒循环系统和制冷系统的基础上，采用一个储热系统，储热系统含有通过管道相接的储液换热器15、循环泵16及控制阀，且系统内注有热媒，储热系统既通过管道与热媒循环系统相连接，储热系统又通过储液换热器15与制冷系统的冷凝器7 及制冷压缩机6相连接。采用对冻干机热媒循环系统的热媒进行加热的系统对热媒循环系统的热媒进行加热的方法为当热媒循环系统的搁板1不需要加热时，通过对储热系统控制阀的开闭控制，在储热系统循环泵16的作用下，利用储热系统的储液换热器15吸收、储存制冷系统中的制冷压缩机6的排气热量，使储热系统的热媒温度升高，当热媒循环系统的搁板1需要加热时，通过对储热系统的控制阀的开闭控制以及对循环泵16、供液阀20的流量调节，对热媒循环系统内部的热媒进行加热。
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从图3给出的具体实施例的系统原理示意图中可以看出，它是在图1所示的热媒循环系统和制冷系统搁板降温回路的基础上，增加了含有储液换热器15、储液器17、循环泵16、隔离阀18、回液阀19及供液阀20通过管道连接的第一种储热系统，从图中可以看出，储热系统的循环泵16既与储液换热器15相连接，又与隔离阀18、供液阀20相连接，储液换热器15既与循环泵16相连接，又与隔离阀18、回液阀19相连接，储液器17设置于储液换热器15与循环泵16之间，且与储液换热器15及循环泵16相连接。在热媒循环系统上设置储液阀22和单向阀21，在单向阀21和热媒循环系统的循环泵3之间设置供液口 a， 在单向阀21与搁板1之间设置回液口 b，储热系统的供液阀20通过管道与设置在热媒循环系统上的供液口 a相连接，储热系统的回液阀19通过管道与设置在热媒循环系统上的回液口 b相连接，储热系统的储液换热器15通过管道与制冷系统的冷凝器7及制冷压缩机6相连接，储热系统内充注与热媒循环系统相同的热媒。采用该对冻干机热媒循环系统的热媒进行加热的系统对热媒循环系统的热媒进行加热的方法为当热媒循环系统的搁板1不需要加热时，隔离阀18开启，回液阀19和供液阀20关闭，储热系统的储液换热器15内的热媒在循环泵16的作用下循环流动，连续吸收并储存制冷压缩机6的排气热量，使储热系统的热媒温度升高，储热系统内部的热媒因温升形成的膨胀，释放于储液器17中；当搁板1需要加热时，隔离阀18和储液阀22关闭， 回液阀19和供液阀20开启，储液换热器15内的高温热媒在循环泵16的作用下，在单向阀21和循环泵3之间的供液口 a处被注入冻干机的热媒循环系统，通过与热媒循环系统内的热媒进行混合式换热，对热媒循环系统内的热媒进行加热，同时，储热系统的储液换热器 15，继续吸收制冷系统中的制冷压缩机6的排气热量，通过对循环泵16和供液阀20的流量调节，来控制向热媒循环系统的热媒输送的热量，热媒循环系统内多余的热媒，通过位于单向阀21与搁板1之间的回液口 b被排入到储液换热器15内。从图4给出的另一具体实施例的系统原理示意图中可以看出，它是在图1所示的热媒循环系统和制冷系统搁板降温回路的基础上，增加了含有储液换热器15、循环泵16、 隔离阀18、回液阀19、供液阀20及平衡管23通过管道连接组成的第二种储热系统，从图中可以看出，储热系统的循环泵16既与储液换热器15相连接，又与隔离阀18、供液阀20相连接，储液换热器15既与循环泵16相连接，又与隔离阀18、回液阀19相连接，平衡管23设置在储液换热器15与循环泵16之间，且与储液换热器15及循环泵16相连接。在热媒循环系统上设置单向阀21，在单向阀21和热媒循环系统的循环泵3之间设置供液口 a，在单向阀21与搁板1之间设置回液口 b，储热系统的供液阀20通过管道与设置在热媒循环系统上的供液口 a相连接，储热系统的回液阀19通过管道与设置在热媒循环系统上的回液口 b相连接，储热系统的平衡管23与热媒循环系统的储液器2相连接，储热系统的储液换热器15 通过管道与制冷系统的冷凝器7及制冷压缩机6相连接，储热系统内部充注的热媒与热媒循环系统内的热媒相同。采用该对冻干机热媒循环系统的热媒进行加热的系统对热媒循环系统的热媒进行加热的方法为当热媒循环系统内的搁板1不需要加热时，隔离阀18开启，回液阀19和供液阀20关闭，储热系统的储液换热器15内的热媒在循环泵16的作用下循环流动，连续吸收并储存制冷压缩机的排气热量，使储热系统的热媒温度升高，储热系统内因热膨胀而溢流出来的多余的高温热媒，则通过平衡管23流入热媒循环系统的储液器2中；当搁板1需要加热时，隔离阀18关闭，回液阀19和供液阀20开启，储液换热器15内的高温热媒在循环泵16的作用下，在单向阀21和循环泵3之间的供液口 a处被注入到冻干机的热媒循环系统，通过与热媒循环系统内的热媒进行混合式换热，对热媒循环系统内的热媒进行加热， 同时，储热系统的储液换热器15内的热媒，继续吸收制冷系统中的制冷压缩机6的排气热量，通过对循环泵16和供液阀20的流量调节，来控制向热媒循环系统的热媒输送的热量， 热媒循环系统内多余的热媒，通过位于单向阀21与搁板1之间的回液口 b被排入储液换热器15内。本实施例简化了系统组成，但由于使用时储热系统因热膨胀而溢流出来的高温热媒，进入热媒循环系统的储液器2之中，因而对热媒循环系统的降温速率有微小影响。从图5给出的具体实施例的系统原理示意图中可以看出，它是在图1所示的热媒循环系统和制冷系统搁板降温回路的基础上，增加了含有储液换热器15、循环泵16、隔离阀18、供液阀20及回液管M通过管道连接组成的第三种储热系统，从图中可以看出，储热系统的循环泵16既与储液换热器15相连接，又与隔离阀18、供液阀20相连接，储液换热器15既与循环泵16相连接，又与隔离阀18相连接，回液管M设置在储液换热器15与隔离阀18之间，且与储液换热器15及隔离阀18相连接。在热媒循环系统上设置单向阀21， 在单向阀21和热媒循环系统的循环泵3之间设置供液口 a，在单向阀21与搁板1之间设有回液口 b，储热系统的供液阀20通过管道与设置在热媒循环系统上的供液口 a相连接， 储热系统的回液管M与设置在热媒循环系统上的回液口 b相连接，储热系统的储液换热器 15通过管道与制冷系统的冷凝器7及制冷压缩机6相连接，储热系统内部充注的热媒与热媒循环系统内的热媒相同。采用该对冻干机热媒循环系统的热媒进行加热的系统对热媒循环系统的热媒进行加热的方法为当热媒循环系统内的搁板1不需要加热时，隔离阀18开启，供液阀20关闭，储热系统的储液换热器15内的热媒在循环泵16的作用下循环流动，连续吸收并储存制冷压缩机6的排气热量，使储热系统的热媒温度升高，储热系统因热膨胀而溢流的高温热媒，通过回液管M直接进入热媒循环系统的循环回路中。当搁板1需要加热时，隔离阀18 关闭，供液阀20开启，储液换热器15内的高温热媒在循环泵16的作用下，在单向阀21和循环泵3之间的供液口 a处被注入到热媒循环系统，通过与热媒循环系统内的热媒进行混合式换热，对热媒循环系统内的热媒进行加热，同时，储热系统的储液换热器15内的热媒， 继续吸收制冷系统中的制冷压缩机的排气热量，通过对循环泵16和供液阀20的流量调节， 来控制向热媒循环系统的热媒输送的热量，热媒循环系统内多余的热媒，通过位于单向阀 21与搁板1之间的回液口 b被排入储液换热器15内。本实施例简化了系统组成，但由于使用时储热系统因热膨胀而溢流的高温热媒， 直接进入热媒循环系统的循环回路，因而对热媒循环系统的降温速率有明显影响。图6给出的是本发明的第四个实施例的系统原理示意图，从图中可以看出，它是在图1所示的热媒循环系统和制冷系统搁板降温回路的基础上，增加了含有储液换热器 15、储液器17、循环泵16、隔离阀18、供液阀20及换热器25通过管道连接组成的储热系统， 储热系统的循环泵16既与储液换热器15相连接，又与隔离阀18相连接，还通过供液阀20 与换热器25相连接，储液换热器15既与循环泵16相连接，又与隔离阀18及换热器25相连接，储液器17设置于储液换热器15与循环泵16之间，且与储液换热器15及循环泵16相连接，储热系统内注有热媒；储热系统的换热器25又与主回路阀27、旁通阀沈构成了热媒循环旁路系统，储热系统既与制冷系统相连接，又与旁路系统及热媒循环系统相连接，储热系统的储液换热器15通过管道与制冷系统的冷凝器7及制冷压缩机6相连接，换热器25 通过管道与热媒循环系统相连接，主回路阀27及旁通阀沈也与热媒循环系统相连接。采用该对冻干机热媒循环系统的热媒进行加热的系统对热媒循环系统的热媒进行加热的方法为当热媒循环系统的搁板1不需要加热时，储热系统的隔离阀18开启、供液阀20关闭，同时，热媒循环旁路系统的主回路阀27开启，旁通阀沈关闭，储热系统的储液换热器15内的热媒在循环泵16的作用下循环流动，连续吸收并储存制冷压缩机6的排气热量，储热系统内部的热媒因温升形成的膨胀，释放于储液器17中；当热媒循环系统的搁板1需要加热时，储热系统的隔离阀18关闭、供液阀20开启，同时，热媒循环旁路系统的旁通阀沈开启，主回路阀27关闭，经过加热后的储热系统内的热媒在循环泵16的作用下，通过换热器25采用间壁传导方式对热媒循环系统内的热媒进行加热，同时，储热系统的储液换热器15内的热媒，继续吸收制冷系统中的制冷压缩机的排气热量，通过对循环泵16和供液阀20进行流量调节，来控制换热器25向热媒循环系统传导的热量。该实施例具有系统各自独立的特点，但由于使用时采用储热系统内的储液换热器及热媒循环旁路系统的换热器二次间壁式换热的方式，所以换热效率和最高加热温度低于前三个实施例，制造成本也大于前三个实施例，其对药品加热的适用性有限。本发明所述的各个部件，它们之间的连接方法，以及所述的混合式换热方式或间壁式换热方式，皆为本领域内的普通专业技术人员所共知的常识，这里就不再叙述。本发明所述的技术方案适合在任何含有热媒循环系统的冻干机中使用，特别适合在药品生产行业的冻干机中使用。对于一些对温度有过高要求的特殊物品的干燥，可在本发明对热媒循环系统的热媒进行加热的基础上，再采用热媒循环系统的电加热器4对热媒循环系统内经混合式或间壁式换热后的高温热媒进行加热。按照本发明，除了可广泛应用到冻干机的生产中，还可以对现有的冻干机进行技术改造。
权利要求
1.一种对冻干机热媒循环系统的热媒进行加热的系统，包括含有搁板(1)、储液器 O)、循环泵C3)及换热器(5)的热媒循环系统和含有换热器(5)、制冷压缩机(6)、冷凝器 (7)、节流阀(8)的制冷系统，其特征是采用一个储热系统，该储热系统含有通过管道相接的储液换热器(15)、循环泵(16)及控制阀，且系统内注有热媒，储热系统既通过管道与热媒循环系统相连接，储热系统又通过储液换热器(1 与制冷系统的冷凝器(7)及制冷压缩机(6)相连接。
2.按照权利要求1所述的对冻干机热媒循环系统的热媒进行加热的系统，其特征是所述的储热系统采用下列四种储热系统中的任一种第一种储热系统含有储液换热器(15)、循环泵(16)及控制阀，所述的控制阀含有隔离阀(18)、回液阀(19)及供液阀(20)，循环泵(16)既与储液换热器(15)相连接，又与隔离阀(18)及供液阀00)相连接，储液换热器(15)既与循环泵(16)相连接，又与隔离阀(18) 及回液阀(19)相连接，在储液换热器(1 与循环泵(16)之间还设有与其相连接的储液器 (17)，系统内部充注与热媒循环系统相同的热媒，各部件之间通过管道相连接。第二种储热系统含有储液换热器(15)、循环泵(16)及控制阀，所述的控制阀含有隔离阀(18)、回液阀(19)及供液阀(20)，循环泵(16)既与储液换热器(15)相连接，又与隔离阀(18)及供液阀00)相连接，储液换热器(15)既与循环泵(16)相连接，又与隔离阀(18) 及回液阀(19)相连接，在储液换热器(1 与循环泵(16)之间还设有与其相连接的平衡管 (23)，系统内部充注与热媒循环系统相同的热媒，各部件之间通过管道相连接。第三种储热系统含有储液换热器(15)、循环泵(16)、控制阀，所述的控制阀含有隔离阀(18)及供液阀(20)，循环泵(16)既与储液换热器(15)相连接，又与隔离阀(18)及供液阀00)相连接，储液换热器(1 既与循环泵(16)相连接，又与隔离阀(18)相连接，在储液换热器(1 与隔离阀(18)之间还设有与其相连接的回液管(M)，系统内部充注与热媒循环系统相同的热媒，各部件之间通过管道相连接。第四种储热系统含有储液换热器(15)、循环泵(16)、控制阀，还包括一个换热器 (25)，所述的控制阀含有隔离阀(18)及供液阀(20)，循环泵(16)既与储液换热器(15)相连接，又与隔离阀(18)相连接，还通过供液阀00)与换热器0 相连接，储液换热器(15) 既与循环泵(16)相连接，又与隔离阀(18)及换热器0 相连接，在储液换热器(1 与循环泵(16)之间还设有与其相连接的储液器(17)，储热系统内注有热媒，各部件之间通过管道相连接。
3.按照权利要求2所述的对冻干机热媒循环系统的热媒进行加热的系统，其特征是当储热系统采用第一种储热系统时，储热系统与热媒循环系统及制冷系统的连接方式为在热媒循环系统上设置储液阀0 和单向阀(21)，在单向阀和热媒循环系统的循环泵 (3)之间设置供液口 a，在单向阀与搁板(1)之间设置回液口 b，储热系统的供液阀 (20)与设置在热媒循环系统上的供液口 a相连接，储热系统的回液阀(19)与设置在热媒循环系统上的回液口 b相连接，储热系统的储液换热器(15)与制冷系统的冷凝器(7)及制冷压缩机(6)相连接。
4.按照权利要求2所述的对冻干机热媒循环系统的热媒进行加热的系统，其特征是当储热系统采用第二种储热系统时，储热系统与热媒循环系统及制冷系统的连接方式为在热媒循环系统上设置单向阀(21)，在单向阀和热媒循环系统的循环泵C3)之间设置供液口 a，在单向阀与搁板(1)之间设置回液口 b，储热系统的供液阀OO)与设置在热媒循环系统上的供液口 a相连接，储热系统的回液阀(19)与设置在热媒循环系统上的回液口 b相连接，储热系统的平衡管与热媒循环系统的储液器( 相连接，储热系统的储液换热器(1 与制冷系统的冷凝器(7)及制冷压缩机(6)相连接。
5.按照权利要求2所述的对冻干机热媒循环系统的热媒进行加热的系统，其特征是当储热系统采用第三种储热系统时，储热系统与热媒循环系统及制冷系统的连接方式为在热媒循环系统上设置单向阀(21)，在单向阀和热媒循环系统的循环泵C3)之间设置供液口 a，在单向阀与搁板(1)之间设有回液口 b，储热系统的供液阀OO)与设置在热媒循环系统上的供液口 a相连接，储热系统的回液管04)与设置在热媒循环系统上的回液口 b相连接，储热系统的储液换热器(1 与制冷系统的冷凝器(7)及制冷压缩机(6)相连接。
6.按照权利要求2所述的对冻干机热媒循环系统的热媒进行加热的系统，其特征是当储热系统采用第四种储热系统时，储热系统与热媒循环系统及制冷系统的连接方式为储热系统内的换热器05)与主回路阀(27)、旁通阀06)通过管道连接构成热媒循环旁路系统，主回路阀(27)、旁通阀06)皆与热媒循环系统相连接，储热系统的换热器0 与热媒循环系统相连接，储热系统的储液换热器(15)与制冷系统的冷凝器(7)及制冷压缩机(6) 相连接。
7.一种利用权利要求1所述的对冻干机热媒循环系统的热媒进行加热的系统对热媒循环系统的热媒进行加热的方法，其特征是当热媒循环系统内的搁板(1)不需加热时，通过对储热系统的控制阀的开闭控制，在储热系统循环泵(16)的作用下，利用储热系统的储液换热器(15)吸收、储存制冷系统中的制冷压缩机(6)的排气热量，当热媒循环系统内的搁板(1)需要加热时，通过对储热系统的控制阀的开闭控制以及储热系统的循环泵(16)、 控制阀对热媒的流量调节，对热媒循环系统内部的热媒进行加热。
8.按照权利要求7所述的利用对冻干机热媒循环系统的热媒进行加热的系统对热媒循环系统的热媒进行加热的方法，其特征是当对冻干机热媒循环系统的热媒进行加热的系统中的储热系统采用第一种储热系统时，利用此对冻干机热媒循环系统的热媒进行加热的系统对热媒循环系统的热媒进行加热的方法为当热媒循环系统内的搁板(1)不需加热时，储热系统的隔离阀(18)开启，回液阀(19)和供液阀00)关闭，在储热系统的循环泵 (16)的作用下，储液换热器(15)吸收、储存制冷压缩机(6)的排气热量，储热系统内部的热媒因温度升高而形成的膨胀，释放于储液器(17)中；当搁板(1)需要加热时，储热系统的隔离阀(18)关闭，同时，热媒循环系统的储液阀02)也关闭，储热系统的回液阀(19)和供液阀00)开启，储液换热器(15)中的高温热媒在循环泵(16)的作用下，在热媒循环系统的单向阀和循环泵C3)之间的供液口 a处被注入到热媒循环系统，通过与热媒循环系统内的热媒进行混合式换热，对热媒循环系统内的热媒进行加热，通过对储热系统的循环泵 (16)和供液阀00)的流量调节，来控制其向热媒循环系统内的热媒输送的热量，热媒循环系统内多余的热媒，通过位于单向阀与搁板(1)之间的回液口 b被排入到储液换热器 (15)内。
9.按照权利要求7所述的利用对冻干机热媒循环系统的热媒进行加热的系统对热媒循环系统的热媒进行加热的方法，其特征是当对冻干机热媒循环系统的热媒进行加热的系统中的储热系统采用第二种储热系统时，利用此对冻干机热媒循环系统的热媒进行加热的系统对热媒循环系统的热媒进行加热的方法为当热媒循环系统的搁板(1)不需要加热时，储热系统的隔离阀(18)开启，回液阀(19)和供液阀00)关闭，在储热系统的循环泵 (16)的作用下，储液换热器(15)吸收、储存制冷压缩机(6)的排气热量，储热系统内因热膨胀而溢流出来的多余的高温热媒，则通过平衡管03)进入热媒循环系统的储液器O)中； 当热媒循环系统的搁板(1)需要加热时，储热系统的隔离阀(18)关闭，回液阀(19)和供液阀(20)开启，储液换热器(15)中的高温热媒在循环泵(16)的作用下，在热媒循环系统的单向阀和循环泵C3)之间的供液a处被注入到热媒循环系统，通过与热媒循环系统内的热媒进行混合式换热，对热媒循环系统内的热媒进行加热，通过对储热系统的循环泵 (16)和供液阀OO)的流量调节，来控制其向热媒循环系统内的热媒输送的热量，热媒循环系统内多余的热媒，通过位于单向阀与搁板(1)之间的回液口 b被排入到储液换热器 (15)内。
10.按照权利要求7所述的利用对冻干机热媒循环系统的热媒进行加热的系统对热媒循环系统的热媒进行加热的方法，其特征是当对冻干机热媒循环系统的热媒进行加热的系统中的储热系统采用第三种储热系统时，利用此对冻干机热媒循环系统的热媒进行加热的系统对热媒循环系统的热媒进行加热的方法为当热媒循环系统的搁板(1)不需要加热时，储热系统的隔离阀(18)开启，供液阀OO)关闭，在储热系统的循环泵(16)的作用下， 储液换热器(1 吸收、储存制冷压缩机(6)的排气热量，储热系统因热膨胀而溢流的高温热媒，通过回液管04)直接进入热媒循环系统的循环回路中；当热媒循环系统的搁板(1) 需要加热时，储热系统的隔离阀(18)关闭，供液阀OO)开启，储液换热器(15)中的高温热媒在循环泵(16)的作用下，在热媒循环系统的单向阀和循环泵C3)之间的供液口 a处被注入到热媒循环系统，通过与热媒循环系统内的热媒进行混合式换热，对热媒循环系统内的热媒进行加热，通过对储热系统的循环泵(16)和供液阀OO)的流量调节，来控制其向热媒循环系统内的热媒输送的热量，热媒循环系统内多余的热媒，通过位于单向阀与搁板⑴之间的回液口 b被排入到储液换热器(15)内。
11.按照权利要求7所述的利用对冻干机热媒循环系统的热媒进行加热的系统对热媒循环系统的热媒进行加热的方法，其特征是当对冻干机热媒循环系统的热媒进行加热的系统中的储热系统采用第四种储热系统时，利用此对冻干机热媒循环系统的热媒进行加热的系统对热媒循环系统的热媒进行加热的方法为当热媒循环系统的搁板(1)不需要加热时，储热系统的隔离阀(18)开启、供液阀OO)关闭，同时，主回路阀(XT)开启，旁通阀06) 关闭，储液换热器(15)内的热媒在循环泵(16)的作用下，连续吸收并储存制冷压缩机(6) 的排气热量，储热系统内部的热媒因温度升高而形成的膨胀，释放于储液器(17)内；当热媒循环系统的搁板(1)需要加热时，储热系统的隔离阀(18)关闭，供液阀OO)开启，同时， 热媒循环旁路系统的旁通阀06)开启、主回路阀(XT)关闭，经过加热后的储热系统内的热媒在循环泵(16)的作用下，通过储热系统内的换热器0 采用间壁传导方式对热媒循环系统内的热媒进行加热，通过对循环泵(16)和供液阀OO)进行流量调节，来控制换热器 (25)向热媒循环系统传导的热量。
全文摘要
本发明公开了一种对冻干机热媒循环系统的热媒进行加热的系统及加热方法，包括热媒循环系统和制冷系统，其特征是采用一个储热系统，该储热系统含有通过管道相接的储液换热器、循环泵及控制阀，系统内注有热媒，储热系统既与热媒循环系统相连接，又与制冷系统相连接。当热媒循环系统的搁板不需加热时，储热系统的储液换热器连续吸收、储存制冷系统中的制冷压缩机的排气热量，当搁板需要加热时，通过对储热系统的控制阀的开闭控制以及储热系统的循环泵、控制阀对热媒的流量调节，对热媒循环系统内部的热媒进行加热。本发明利用制冷系统中的制冷压缩机的排气热量来对搁板上的物品加热，不需要采用热媒循环系统中的电加热器，可节省能源。
文档编号F26B23/00GK102200384SQ201110061350
公开日2011年9月28日 申请日期2011年3月7日 优先权日2011年3月7日
发明者杨钧 申请人:烟台欧立特制药装备有限公司