一种多功能直热恒温除湿烘干热泵一体机

技术领域

本发明属于除湿烘干领域，具体涉及一种多功能直热恒温除湿烘干热泵一体机。

背景技术

热泵烘干机是一种热量提升装置，高温热泵烘干机组利用逆卡诺原理，从周围环境中吸取热量，并把它传递给被加热的对象(温度较高的物体)，主要应用于食品、药材、工业等领域的烘干使用。高温热泵烘干机组，主要有翅片式蒸发器(外机)、压缩机、翅片冷凝器(内机)和膨胀阀四部分组成，通过让空气不断完成蒸发(吸取室外环境中的热量)→压缩→冷凝(在室内烘干房中放出热量)→节流→再蒸发的热力循环过程，从而将外部低温环境里的热量转移到烘干房中，冷媒在压缩机的作用下在系统内循环流动。它在压缩机内完成气态的升压升温过程(温度高达100℃)，它进入内机释放出高温热量加热烘干房内空气，同时自己被冷却并转化为流液态，当它运行到外机后，液态迅速吸热蒸发再次转化为气态，同时温度可下降至-20℃～-30℃，这时吸热器周边的空气就会源源不断地将热量传递给冷媒。高温热泵烘干机组具有如下特点：

1、可实现低温空气封闭循环干燥，物料干燥质量好。通过控制装置的工况，使干燥室的热干空气的温度在20～80℃之间，可满足大多数热敏物料的高质量干燥要求；干燥介质的封闭循环，可避免与外界气体交换所可能对物料带来的杂质污染，这对食品、药品或生物制品尤其重要。此外，当物料对空气中的氧气敏感(易氧化或燃烧爆炸)时，还可采用惰性介质代替空气作为干燥介质，实现无氧干燥。

2、高效节能。热泵烘干机中加热空气的热量主要来自回收干燥室排出的温湿空气中所含的显热和潜热，需要输入的能量只有热泵压缩机的耗功，而热泵又有消耗少量功即可制取大量热量的优势，因此热泵干燥装置SMER(消耗单位能量所除去湿物料中的水分量)通常为1.0～4.0kg/kWh，而传统对流干燥器的SMER值约为0.2～0.6kg/kWh。

3、温度、湿度调控方便。当物料对进干燥室空气的温度、湿度均有较高要求时(如木材等)，可通过调整蒸发器、冷凝器中工质的蒸发温度、冷凝温度，满足物料对质构、外观等方面的要求。

4、可回收物料中的有用易挥发成分。某些物料含有用易挥发性成分(如香味及其它易挥发成分)，利用热泵干燥时，在干燥室内，易挥发性成分和水分一同气化进入空气，含易挥发性成分的空气经过蒸发器被冷却时，其中的易挥发性成分也被液化，随凝结水一同排出，收集含易挥发性成分的凝结水，并用适当的方法将有用易挥发性成分分离出即可。

5、环境友好。热泵干燥装置中干燥介质在其中封闭循环，没有物料粉尘、挥发性物质及异味随干燥废气向环境排放而带来的污染；干燥室排气中的余热直接被热泵回收来加热冷干空气，没有机组对环境的热污染。

6、可实现多功能。热泵干燥装置中的热泵同时也具有制冷功能，可在干燥任务较少的季节，利用制冷功能实现多种物料的低温加工(如速冻、冷藏)或保鲜，也可拓展热泵的制热功能在寒冷季节为种植(如温室)或养殖场所供热。

7、热泵烘干机的适用物料广泛。适宜采用干燥的物料主要为干燥过程耐受温度在20～80℃之间的一大类物料，或虽然物料可耐受温度较高、但利用热泵干燥较节能或安全的物料。已研究和应用较多的物料如木材(如橡木)、谷物、种子、食用菌(如蘑菇、木耳)、药材(如人参等)、海产品(如鲜蚝、扇贝等)、生物活性制品(如细胞、酶)、茶叶、纸张等。

8、与其它低温(进干燥室空气温度<40℃)干燥装置(如微波干燥、真空干燥、冷冻干燥)相比，由于设备初投资小，运行费用低，热泵烘干机装置具有明显的经济性。热泵干燥装置的设备成本主要是热泵部分和干燥室部分，其中干燥室部分与普通对流干燥室要求相同，无特别的气密性和承压性要求。

9、与普通干燥装置(进干燥室空气温度>40℃)相比，由于热泵烘干机初投资一般高于空气电加热装置、燃气或燃煤热风炉，因此干燥装置的初投资一般高于普通干燥装置，热泵烘干机干燥装置的能源效率高，运行费用低，其综合经济性仍有一定优势。

物料烘干过程是一个巨大的耗能过程，据统计，在大多数发达国家里用于烘干所消耗的能量占全国总能耗的7％～15％，而热效率仅为25％～50％，并且大部分烘干过程特别是对热敏性物料(例如食品和生物物料)都会对其色泽、营养、风味和组织产生影响。高温热泵烘干机技术具有能源消耗少、环境污染小、烘干品质高、适用范围广等优点，其优异的节能效果已被国内外的各种试验研究所证明。

目前，公知得烘干热泵机组从结构上分为一体机与分体机，一体机即为热泵系统配件全部集中在一个框架内，方便安装与运输；分体机即热泵系统分层两个或者多个部分现场组装，需连接铜管；从干燥模式分则可以分为开式排湿、闭式除湿、开闭式耦合机组；从升温方式看则可分为直热式和循环式两种。但，现有的烘干热泵机组大多存在功能单一时烘干效果不好、功能复杂时成本大幅度提高等问题。

因此，为满足人们日益发展的需求，需要研发一款烘干热泵机组，可根据需求实现直热式供热风以及循环式升温功能的切换，且机组设置新风除湿功能，可以根据实际天气情况自动计算新风是否需要除湿，对于部分湿度敏感物料，可以大幅度提高物料品相，使用成本降低，物料经济价值更高。但，现有技术中，没有这样的设计。

发明内容

本发明所要解决的技术问题便是针对上述现有技术的不足，提供一种多功能直热恒温除湿烘干热泵一体机，可根据需求实现直热式供热风以及循环式升温功能的切换，且机组设置新风除湿功能，可以根据实际天气情况自动计算新风是否需要除湿，对于部分湿度敏感物料，可以大幅度提高物料品相，使用成本降低，物料经济价值更高。

本发明所采用的技术方案是：一种多功能直热恒温除湿烘干热泵一体机，包括壳体，所述壳体内侧设有隔热板，所述隔热板将壳体内部分割成冷凝腔和除湿蒸发腔两个独立的腔体，所述冷凝腔内设有冷凝器，所述壳体外侧壁与冷凝腔对应的位置设有与其内部连通的冷凝循环风机，壳体顶部与所述冷凝腔对应的位置设有与其内部连通的冷凝新风门，所述除湿蒸发腔外侧壁设有与壳体内部连通的蒸发风机，所述壳体内部还设有除湿蒸发组件。

其中一个实施例中，所述的除湿蒸发组件包括除湿新风门和蒸发一体机，所述的除湿新风门设置于壳体外侧壁与除湿蒸发腔对应的位置且与壳体内部连通，所述蒸发一体机设置于壳体内侧与蒸发风机对应的位置。

其中一个实施例中，所述的除湿蒸发组件包括除湿蒸发器和升温蒸发器，所述除湿蒸发器设置于壳体外侧壁与冷凝腔对应的位置且与壳体内部连通，所述升温蒸发器设置于壳体内侧与蒸发风机对应的位置。

本发明的有益效果在于：

1、在常规直热式烘干热泵的机组上，增加湿度调节功能，智能调节出风温湿度，同时兼顾直热式送风和循环式加热两种功能，使用时可在纯新风直热模式、新风与除湿新风混合式直热模式、循环加热模式三种模式可自由切换，可以根据实际天气情况自动计算新风是否需要除湿，对于部分湿度敏感物料，可以大幅度提高物料品相，使用成本降低，物料经济价值更高；

2、纯新风直热模式下，机组可以根据设定目标温度与实际温度的差值，自动调节负载(压缩机等)启停以及冷凝新风门大小，其中负载启停决定设备输入功率和输出热量，冷凝新风门调节可以控制冷凝器的进风量，通过风量调节达到进出风温差的控制，本机组在纯新风直热模式下，优先冷凝新风门控制最大角度，调节负载启停，当负载全部启动后在调节冷凝新风门角度，有效避免负载频繁启停；

3、新风与除湿新风混合式直热模式下，机组可以根据设定目标温度与实际温度的差值，自动调节负载(压缩机等)启停以及冷凝新风门角度大小，同时机组根据设定得目标湿度与实际湿度差值，自动调节除湿新风门角度大小；

4、循环加热模式下，新风门一直强制开到最大，冷凝风机循环房体内部空气，通过冷凝器加热，相对于常规循环加热热泵，最大的优势可以在排湿时引入经过除湿的新风进入烤房，提高新风与热湿空气置换效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图，其中：

图1为本发明实施例1结构示意图；

图2为本发明实施例1俯视图；

图3为本发明实施例2结构示意图；

图4为本发明实施例2俯视图。

图中：1、冷凝循环风机；2、冷凝器；3、隔热板；4、除湿新风门；5、蒸发风机；6、蒸发一体机；7、冷凝新风门；8、除湿蒸发器；9、升温蒸发器；10、壳体；11、冷凝腔；12、除湿蒸发腔。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元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”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以使机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个原件内部的连通。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中的具体含义。

如图1-图4所示，本发明公开了一种多功能直热恒温除湿烘干热泵一体机，包括壳体10，所述壳体10内侧设有隔热板3，所述隔热板3将壳体10内部分割成冷凝腔11和除湿蒸发腔12两个独立的腔体，所述冷凝腔11内设有冷凝器2，所述壳体10外侧壁与冷凝腔11对应的位置设有与其内部连通的冷凝循环风机1，壳体10顶部与所述冷凝腔11对应的位置设有与其内部连通的冷凝新风门7，所述除湿蒸发腔12外侧壁设有与壳体10内部连通的蒸发风机5，所述壳体10内部还设有除湿蒸发组件。

本实施例中，所述的除湿蒸发组件包括除湿新风门4和蒸发一体机6，所述的除湿新风门4设置于壳体10外侧壁与除湿蒸发腔12对应的位置且与壳体10内部连通，所述蒸发一体机6设置于壳体10内侧与蒸发风机5对应的位置。

本实施例中，所述的除湿蒸发组件包括除湿蒸发器8和升温蒸发器9，所述除湿蒸发器8设置于壳体10外侧壁与冷凝腔11对应的位置且与壳体10内部连通，所述升温蒸发器9设置于壳体10内侧与蒸发风机5对应的位置。

本一体机包含纯新风直热模式、新风与除湿新风混合式直热模式、循环加热模式三种模式。纯新风直热模式下，蒸发风机5带动蒸发一体机6空气强制流动，吸收空气中的热量，冷凝循环风机1带动冷凝器2空气强制流动，系统中所有热量由冷凝器2散出，同时根据设定的目标出风温度与实际出风温度的差值，通过冷凝新风门7调节冷凝器2的过风量，从而实现出风温度的变化。

新风与除湿新风混合式直热模式下，蒸发风机5带动蒸发一体机6空气强制流动，吸收空气中的热量同时降低了空气湿度，冷凝循环风机1带动冷凝器2空气强制流动，系统中所有热量由冷凝器2散出，同时根据设定的目标出风温度与实际出风温度的差值以及设定目标含湿量与实际含湿量之间的差值，通过冷凝新风门7调节冷凝器2的过风量，通过除湿新风门4的风调节冷凝器2的除湿风量；此时，冷凝器2的过风有外界新风与除湿新风两部分组成，通过冷凝新风门7和除湿新风门4的共同调节，实现出风口温湿度的调节。

循环加热模式下，蒸发风机5带动蒸发一体机6空气强制流动，吸收空气中的热量，冷凝循环风机1带动冷凝器2空气强制流动，系统中所有热量由冷凝器2散出，同时冷凝新风门7开到最大且不再调节，通过冷凝循环风机1循环烤房内部空气并加热升温；在这个过程中，如果需要引进新风，可通过除湿新风门4调节烤房新风风量。

实施例1：

如图1-图2所示，一种多功能直热恒温除湿烘干热泵一体机，包括壳体10，所述壳体10内侧设有隔热板3，所述隔热板3将壳体10内部分割成冷凝腔11和除湿蒸发腔12两个独立的腔体，所述冷凝腔11内设有冷凝器2，所述壳体10外侧壁与冷凝腔11对应的位置设有与其内部连通的冷凝循环风机1，壳体10顶部与所述冷凝腔11对应的位置设有与其内部连通的冷凝新风门7，所述除湿蒸发腔12外侧壁设有与壳体10内部连通的蒸发风机5，所述壳体10内部还设有除湿蒸发组件，所述的除湿蒸发组件包括除湿新风门4和蒸发一体机6，所述的除湿新风门4设置于壳体10外侧壁与除湿蒸发腔12对应的位置且与壳体10内部连通，所述蒸发一体机6设置于壳体10内侧与蒸发风机5对应的位置。

本实施例中，一体机包含纯新风直热模式、新风与除湿新风混合式直热模式、循环加热模式三种模式。纯新风直热模式下，蒸发风机5带动蒸发一体机6空气强制流动，吸收空气中的热量，冷凝循环风机1带动冷凝器2空气强制流动，系统中所有热量由冷凝器2散出，同时根据设定的目标出风温度与实际出风温度的差值，通过冷凝新风门7调节冷凝器2的过风量，从而实现出风温度的变化。

新风与除湿新风混合式直热模式下，蒸发风机5带动蒸发一体机6空气强制流动，吸收空气中的热量同时降低了空气湿度，冷凝循环风机1带动冷凝器2空气强制流动，系统中所有热量由冷凝器2散出，同时根据设定的目标出风温度与实际出风温度的差值以及设定目标含湿量与实际含湿量之间的差值，通过冷凝新风门7调节冷凝器2的过风量，通过除湿新风门4的风调节冷凝器2的除湿风量；此时，冷凝器2的过风有外界新风与除湿新风两部分组成，通过冷凝新风门7和除湿新风门4的共同调节，实现出风口温湿度的调节。

循环加热模式下，蒸发风机5带动蒸发一体机6空气强制流动，吸收空气中的热量，冷凝循环风机1带动冷凝器2空气强制流动，系统中所有热量由冷凝器2散出，同时冷凝新风门7开到最大且不再调节，通过冷凝循环风机1循环烤房内部空气并加热升温；在这个过程中，如果需要引进新风，可通过除湿新风门4调节烤房新风风量。

本施例中，纯新风直热模式下，机组可以根据设定目标温度与实际温度的差值，自动调节负载(压缩机等)启停以及冷凝新风门7大小，其中负载启停决定设备输入功率和输出热量，冷凝新风门7调节可以控制冷凝器2的进风量，通过风量调节达到进出风温差的控制，本机组在纯新风直热模式下，优先将冷凝新风门7控制最大角度，调节负载启停，当负载全部启动后在调节冷凝新风门7角度，有效避免负载频繁启停；

新风与除湿新风混合式直热模式下，机组可以根据设定目标温度与实际温度的差值，自动调节负载(压缩机等)启停以及冷凝新风门7角度大小，同时机组根据设定得目标湿度与实际湿度差值，自动调节除湿新风门4角度大小；其中负载启停决定设备输入功率和输出热量，新风门调节可以控制冷凝器2的进风量，通过风量调节达到进出风温差的控制，除湿新风门4可以调节经过除湿蒸发组件除湿得风进入冷凝器2得风量；在此模式下，可分为湿度优先与温度优先两种控制，首先通过调节负载启停，在湿度优先模式下，优先调节除湿新风门4，当达实际湿度到设定目标值后，在调节冷凝新风门7；在温度优先模式下，A负载全部启动后且能力富余时，冷凝新风门7角度最大，开始调节除湿新风门4角度B负载全部启动后但能力不富余时，优先调节冷凝新风门7控制出风温度。

循环加热模式下，冷凝新风门7一直强制开到最大，冷凝循环风机1循环房体内部空气，通过冷凝器2加热，相对于常规循环加热热泵，最大的优势可以在排湿时引入经过除湿的新风进入烤房，提高新风与热湿空气置换效率。

实施例2：

如图3-图4所示，一种多功能直热恒温除湿烘干热泵一体机，包括壳体10，所述壳体10内侧设有隔热板3，所述隔热板3将壳体10内部分割成冷凝腔11和除湿蒸发腔12两个独立的腔体，所述冷凝腔11内设有冷凝器2，所述壳体10外侧壁与冷凝腔11对应的位置设有与其内部连通的冷凝循环风机1，壳体10顶部与所述冷凝腔11对应的位置设有与其内部连通的冷凝新风门7，所述除湿蒸发腔12外侧壁设有与壳体10内部连通的蒸发风机5，所述壳体10内部还设有除湿蒸发组件，所述的除湿蒸发组件包括除湿蒸发器8和升温蒸发器9，所述除湿蒸发器8设置于壳体10外侧壁与冷凝腔11对应的位置且与壳体10内部连通，所述升温蒸发器9设置于壳体10内侧与蒸发风机5对应的位置。

本实施例中，除湿蒸发组件为除湿蒸发器8和升温蒸发器9两块组成，本实施例中通过调节除湿蒸发器8的冷媒流量，实现冷凝器2出风湿度的调节。

上述两个实施例中，湿度调整方式不同，实施例1中通过风阀来调节湿度；实施例2通过调节冷媒流量来调节湿度。

上述两个实施例中涉及的两种一体机结构，均能实现良好的烘干效果，两种结构可根据实际情况进行选择。

众所周知，影响物料烘干品相的主要因素有风速、温度以及空气湿度等，如果单一的纯直热只能调节其中的温度，湿度是失控的，本一体机可以同时控制出风的温度以及空气含湿量，提高了烘干效率也提高了物料品相级别。以烘干同样数量的花椒为例，同样的冷凝循环风机1，同样的热泵机组大小，在本一体机烘干得到的成品品相更优，烘干时长节约15-20％，耗电节约20％以上，空气湿度越高时差异越明显。

如上所述即为本发明的实施例。前文所述为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。