專利名稱：一種冷凍式空氣干燥機(jī)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種冷凍式干燥機(jī)裝置，更具體地說涉及這樣一種冷凍式空氣干燥機(jī)裝置，其中運(yùn)用一溫度傳感元件感測(cè)蒸發(fā)器冷媒回流溫度，通過一中央處理單元與一功能設(shè)定單元的設(shè)定值運(yùn)算、比較后，傳輸信號(hào)給一輸出控制單元的變電壓輸出裝置，輸出一可變電壓，以控制冷凝風(fēng)扇馬達(dá)自動(dòng)隨溫度作無級(jí)變速的運(yùn)轉(zhuǎn)，維持系統(tǒng)操作的穩(wěn)定性，可防止蒸發(fā)器管排溫度低于0℃以下，造成管排結(jié)冰及壓縮機(jī)因液體壓縮的毀損。同時(shí)，本實(shí)用新型在蒸發(fā)器出口冷媒回流管中，設(shè)有一冷媒過熱防止裝置，可確保冷媒回流溫度傳感元件感測(cè)到冷媒的飽和溫度，使本實(shí)用新型能在穩(wěn)定的情況下，提供干燥空氣源，以供工業(yè)制造過程所需。
在工業(yè)制造過程中，使用空壓設(shè)備的場(chǎng)合，對(duì)于空氣來源及品質(zhì)的穩(wěn)定性，極為重視，而造成空氣品質(zhì)不穩(wěn)定的原因，主要的是空氣本身的濕度，溫度及空氣使用量的多寡。因此，要如何確?？諝庠吹姆€(wěn)定性，必須依靠空氣干燥機(jī)所提供的干燥空氣，而一般需要干燥空氣的場(chǎng)合(或制造過程)，由于采用吸附式(化學(xué)式)干燥機(jī)的造價(jià)及維修費(fèi)用高昂，很不實(shí)用，冷凍式空氣干燥機(jī)已成為提供干燥空氣的主干。
空氣若與低于其露點(diǎn)溫度的表面接觸時(shí)，則空氣中所含的水蒸氣就會(huì)被分離出來，附著在冷的表面上，此即冷凍式空氣干燥機(jī)的運(yùn)用原理，當(dāng)蒸發(fā)管排溫度因種種原因造成低于0℃時(shí)，附著的水分子即被凍結(jié)成冰而附著在蒸發(fā)器上，當(dāng)冰在管排結(jié)成厚厚一層時(shí)，即會(huì)阻塞空氣的通路，蒸發(fā)器負(fù)荷因空氣流通量減少而減低時(shí)，蒸發(fā)溫度也降低，如此冰附著愈多，終將使得空氣的通路堵塞住，空氣干燥機(jī)在沒有負(fù)載的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)，冷媒無法完全蒸發(fā)產(chǎn)生壓縮機(jī)液壓縮，造成壓縮機(jī)損毀，這是傳統(tǒng)冷凍式空氣干燥機(jī)故障發(fā)生的主要原因。
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圖1所示，為一種傳統(tǒng)運(yùn)用溫度開關(guān)控制冷凝風(fēng)扇開停的冷凍式干燥裝置，在
圖1中，101為冷凝器、102為風(fēng)扇馬達(dá)、103為冷媒縮機(jī)、104為溫度開關(guān)感溫棒(控制風(fēng)扇用)、105為自動(dòng)排水器、106為空氣出口、107為二重管式蒸發(fā)器、108為壓縮空氣入口、109為毛細(xì)管(冷媒控制器)。此裝置是運(yùn)用溫度開關(guān)感溫棒104感測(cè)蒸發(fā)器107的空氣出口106的溫度，并經(jīng)由機(jī)械式開關(guān)110以控制冷凝風(fēng)扇馬達(dá)102的開停，來達(dá)到防止蒸發(fā)器107結(jié)冰的控制方式，然而因其采用機(jī)械式溫度開關(guān)，入切溫度差高達(dá)2℃以上，加上控制上延遲因素，即使在穩(wěn)定的負(fù)荷及環(huán)境中，系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)十分不穩(wěn)定。
圖2所示，為另一種傳統(tǒng)運(yùn)用高壓開關(guān)控制冷凝風(fēng)扇開停的裝置，在圖2中，201為風(fēng)扇馬達(dá)、202為冷凝器、203為壓縮機(jī)、204為熱交換器、205為溫度感測(cè)器、206為干燥過濾器、207為空氣入口、208為蒸發(fā)器、209為空氣出口、210為自動(dòng)排水器。這種裝置運(yùn)用高壓開關(guān)控制冷凝風(fēng)扇馬達(dá)201的開停，來達(dá)到維持蒸發(fā)溫度于0℃以上運(yùn)轉(zhuǎn)。但因開關(guān)ON－OFF動(dòng)作頻率過于頻繁，尤其當(dāng)環(huán)境溫度愈低，動(dòng)作頻率更高，故冷凝風(fēng)扇馬達(dá)201的馬達(dá)時(shí)常發(fā)生故障(因馬達(dá)起動(dòng)頻繁)，同時(shí)也常遇到高壓開關(guān)的接點(diǎn)壞掉的問題。
對(duì)于傳統(tǒng)冷凍式空氣干燥機(jī)其故障發(fā)生原因，主要在于1.由溫度開關(guān)感測(cè)蒸發(fā)器冷媒回流管溫度以控制冷凝風(fēng)扇開停，實(shí)際上是一個(gè)正確的控制概念，不過由于所采用的溫度開關(guān)均是機(jī)械式的二位置開關(guān)，而這種二位置控制方式，使冷凝風(fēng)扇不是開就是停，系統(tǒng)無法自動(dòng)趨于穩(wěn)定的狀態(tài)，若能有一無級(jí)自動(dòng)變速裝置，可依系統(tǒng)蒸發(fā)器回流管溫度的高低控制冷凝風(fēng)扇自動(dòng)無級(jí)變速如此即可將系統(tǒng)控制于穩(wěn)定狀態(tài)。
2.由高壓開關(guān)控制冷凝風(fēng)扇開停以防止蒸發(fā)管排溫度過低的控制方式，因系統(tǒng)蒸發(fā)溫度的高低非僅取決于冷凝壓力的大小，因此本方式只能適用于環(huán)境溫度高于25℃的場(chǎng)合，且高壓開關(guān)ON－OFF次數(shù)頻繁本身即是造成系統(tǒng)機(jī)械故障的主因。
本實(shí)用新型的一個(gè)目的，是提供一種可控制冷凝風(fēng)扇馬達(dá)自動(dòng)隨溫度作無級(jí)變速的運(yùn)轉(zhuǎn)，維持系統(tǒng)操作的穩(wěn)定性，可防止蒸發(fā)器管排溫度低于0℃以下，造成管排結(jié)冰及壓縮機(jī)因液壓縮的毀損發(fā)生的冷凍式干燥機(jī)裝置。
本實(shí)用新型的另一目的，是在蒸發(fā)器出口冷媒回流管中，設(shè)有一冷媒過熱防止裝置，防止冷媒過熱，確保溫度傳感元件感測(cè)到冷媒的飽和溫度，使能在穩(wěn)定情況下，提供干燥空氣源，以供工業(yè)制造過程所需。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的一種冷凍式空氣干燥機(jī)裝置包括壓縮機(jī)、冷卻器、蒸發(fā)器、凝結(jié)器，其特征在于，還包括專用微電腦控制器，所述專用微電腦控制器包括一中央處理單元、一溫度檢測(cè)單元、一功能設(shè)定單元、一電源供應(yīng)單元、一輸出控制單元，其中；該溫度檢測(cè)單元包括冷媒回流溫度傳感元件、及后冷卻器出口溫度傳感元件；該功能設(shè)定單元輸入啟動(dòng)信號(hào)及輸入各溫度傳感元件所欲控制的設(shè)定目標(biāo)值，以做為中央處理單元的參考值，其上并設(shè)有一具有顯示功能的顯示器；該中央處理單元用于接受功能設(shè)定單元輸出的啟動(dòng)信號(hào)以輸出啟動(dòng)指令給輸出控制單元，啟動(dòng)空氣干燥機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，及接受功能設(shè)定單元輸入的各種控制設(shè)定目標(biāo)值，比較由溫度檢測(cè)單元的溫度傳感元件攝取的實(shí)測(cè)溫度值，依預(yù)設(shè)的程序產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)并送至輸出單元；
該輸出控制單元相對(duì)于后冷卻器出口溫度傳感元件，以開／－關(guān)接點(diǎn)分別控制后冷卻器的風(fēng)扇馬達(dá)及壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，并相對(duì)冷媒回流溫度感元件，以一組變電壓裝置，控制冷凝風(fēng)扇馬達(dá)自動(dòng)無級(jí)變速；所述開／關(guān)接點(diǎn)及變電壓裝置均由中央處理單元的控制信號(hào)所控制；該電源供應(yīng)單元接受外來電源輸入，提供本裝置及各輸出裝置所需的電源。
以下用具體實(shí)施例并配合附圖，詳細(xì)說明本實(shí)用新型及其所能達(dá)成的功能效益。
圖1是傳統(tǒng)冷凍式空氣干燥機(jī)一。
圖2是傳統(tǒng)冷凍式空氣干燥機(jī)二。
圖3是本實(shí)用新型裝置的系統(tǒng)示意圖。
圖1與圖2的先有技術(shù)狀況已在前面敘述。
針對(duì)上述傳統(tǒng)冷凍式空氣干燥機(jī)的故障發(fā)生的主要原因開發(fā)出如圖3所示的裝置，其控制方式主要是以一溫度傳感元件感測(cè)蒸發(fā)器冷媒回流管溫度，輸出一可變電壓的裝置控制冷凝風(fēng)扇馬達(dá)自動(dòng)隨溫度無級(jí)變速，并在蒸發(fā)器出口冷媒回流管中加裝一冷媒過熱防止裝置，冷媒充填時(shí)以冷媒過熱防止裝置有稍微積存液態(tài)冷媒為準(zhǔn)，如此即可確保溫度傳感元件感測(cè)到冷媒飽和溫度，所以本裝置系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的冷凝壓力，蒸發(fā)溫度及蒸發(fā)壓力均維持在一穩(wěn)定的范圍內(nèi)，且隨著環(huán)境溫度的上升，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速自動(dòng)即修正至另一穩(wěn)定的范圍內(nèi)。且系統(tǒng)的回流冷媒具有防止過熱的特性，特能克服常規(guī)冷凍式空氣干燥機(jī)的缺點(diǎn)。
如圖3所示，壓縮空氣由入口6進(jìn)入預(yù)冷器11先行冷卻，再進(jìn)入蒸發(fā)器13(亦即冷凍系統(tǒng))進(jìn)行壓縮冷卻除濕，經(jīng)分水器14后，干燥的空氣再進(jìn)入預(yù)熱器12吸熱后，干燥空氣由出口7排出。
當(dāng)壓縮空氣開始啟用時(shí)，壓縮機(jī)9即開始運(yùn)轉(zhuǎn)，由壓縮機(jī)9排出高壓高溫氣態(tài)冷媒進(jìn)入凝結(jié)器15排放熱量，并冷凝成常溫液態(tài)冷媒，經(jīng)毛細(xì)管16(冷媒流量控制器)降壓限流至蒸發(fā)器成為低壓氣態(tài)冷媒，蒸發(fā)吸收蒸發(fā)器13的熱量，然后回到冷媒過熱防止裝置17，再進(jìn)入壓縮機(jī)9完成一冷凍循環(huán)。
專用微電腦控制器20，包括有一中央處理單元21，一溫度檢測(cè)單元22，一功能設(shè)定單元23，一電源供應(yīng)單元24，一輸出控制單元25。
一、溫度檢測(cè)單元22包括一冷媒回流溫度傳感元件221，及后冷卻器出口溫度傳感元件222。
二、功能設(shè)定單元23可供輸入啟動(dòng)信號(hào)及輸入各溫度傳感元件221、222所欲控制的設(shè)定目標(biāo)值，以做為中央處理單元21的參考值，其上并設(shè)有一顯示器231而具有顯示功能。
三、中央處理單元21主要接受功能設(shè)定單元23輸出的啟動(dòng)信號(hào)以輸出啟動(dòng)指令給輸出單元，啟動(dòng)空氣干燥機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，及接受功能設(shè)定單元23輸入的各種控制設(shè)定目標(biāo)值，比較由溫度檢測(cè)單元22的溫度傳感元件221及222所不斷攝取的實(shí)測(cè)溫度值，進(jìn)行比較分析后，依預(yù)設(shè)的程序產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，并送至輸出單元25。
四、輸出控制單元25(一)相對(duì)于后冷卻器出口溫度傳感元件222，以一ON－OFF(即開／關(guān))接點(diǎn)251分別控制后冷卻器11的風(fēng)扇馬達(dá)8及壓縮機(jī)9的運(yùn)轉(zhuǎn)。(二)相對(duì)于冷媒回流溫度傳感元件221，以一組變電壓裝置252，控制冷凝風(fēng)扇馬達(dá)10自動(dòng)無級(jí)變速；前述ON－OFF接點(diǎn)251及變電壓裝置252，均由來自中央處理單元21的控制信號(hào)所控制著。
五、電源供應(yīng)單元24接受外來電源輸入，用以提供本裝置所需的直流電源，及提供輸出單元，供給各輸出裝置所需的電源。
本實(shí)用新型對(duì)于外界環(huán)境溫度下降或壓縮空氣使用量減少時(shí)，空氣干燥機(jī)的冷凍負(fù)荷減輕或冷凍能力加大的狀況，可由冷媒回流溫度傳感元件221感測(cè)冷媒回流溫度，傳輸于中央處理單元21與功能設(shè)定單元23的設(shè)定值作一對(duì)比分析后，輸出一控制信號(hào)至輸出單元25，使變電壓輸出裝置252輸出一個(gè)對(duì)應(yīng)的電壓值(減低)，使冷凝風(fēng)扇馬達(dá)10轉(zhuǎn)速降低，以避免冷凝壓力過低而使蒸發(fā)溫度低于0℃以下；當(dāng)外界溫度上升或壓縮空氣使用量增加時(shí)，空氣干燥機(jī)的冷凍負(fù)荷增加或冷凍能力減小，可由冷媒回流溫度傳感元件221感測(cè)冷媒回流溫度，因冷凍負(fù)荷增加或冷凍能力減小，冷媒回流溫度上升，中央處理單元21即輸出另一控制信號(hào)至輸出控制單元25，使變電壓輸出裝置252輸出一相對(duì)應(yīng)的電壓值(升高)，使冷凝風(fēng)扇馬達(dá)10轉(zhuǎn)速增加，使冷凝壓力降低，提高冷凍能力維持蒸發(fā)溫度于一穩(wěn)定的低值(愈接近0℃愈好)，因中央處理單元21隨時(shí)不斷攝取各溫度傳感元件221及222的檢測(cè)值與設(shè)定目標(biāo)值進(jìn)行分析比較，且馬上即輸出一相對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)于輸出單元25，直接使其輸出一相對(duì)應(yīng)的電壓值。因此本裝置可隨冷凍負(fù)荷的變化隨時(shí)調(diào)整空氣干燥機(jī)的冷凍能力，進(jìn)而使蒸發(fā)溫度穩(wěn)定控制于目標(biāo)值的一極小范圍內(nèi)，使冷凍機(jī)一直保持于最佳的冷凍干燥能力而可使空氣干燥獲得最佳品質(zhì)。其中由于冷媒過熱防止裝置17可確保蒸發(fā)器13內(nèi)的冷媒一定處于飽和狀態(tài)，且冷媒回流溫度傳感元件221裝置于冷媒回流口端，使回流的冷媒可直接噴灑于溫度傳感元件221上，使溫度傳感元件221所感測(cè)的溫度即為蒸發(fā)器13的溫度，進(jìn)而可達(dá)精確控制蒸發(fā)器溫度的目標(biāo)；另一方面冷媒皆以飽和氣體狀態(tài)進(jìn)入壓縮機(jī)9進(jìn)行壓縮，可使壓縮效果達(dá)到最高。而后冷卻器出口溫度傳感元件222可隨時(shí)不斷檢測(cè)后冷卻器11出口的溫度值，當(dāng)出口空氣的溫度夠低時(shí)，中央處理單元21即送一控制信號(hào)至輸出控制單元25，使該單元將控制后冷卻器11的風(fēng)扇馬達(dá)8運(yùn)轉(zhuǎn)的ON－OFF接點(diǎn)251呈OFF狀態(tài)，使風(fēng)扇馬達(dá)10停止運(yùn)轉(zhuǎn)，以達(dá)節(jié)約能源的功效。
權(quán)利要求1.一種冷凍式空氣干燥機(jī)裝置，包括壓縮機(jī)(9)冷卻器(11)、蒸發(fā)器(13)、凝結(jié)器(15)，其特征在于，還包括專用微電腦控制器(20)，所述專用微電腦控制器(20)包括一中央處理單元(21)、一溫度檢測(cè)單元(22)、一功能設(shè)定單元(23)、一電源供應(yīng)單元(24)、一輸出控制單元(25)；該溫度檢測(cè)單元(22)包括冷媒回流溫度傳感元件(221)、及后冷卻器出口溫度傳感元件(222)；該功能設(shè)定單元(23)輸入啟動(dòng)信號(hào)及輸入各溫度傳感元件(221、222)所欲控制的設(shè)定目標(biāo)值，以做為中央處理單元(21)的參考值，其上并設(shè)有一具有顯示功能的顯示器(231)；該中央處理單元(21)接受功能設(shè)定單元(23)輸出的啟動(dòng)信號(hào)以輸出啟動(dòng)指令給輸出控制單元，啟動(dòng)空氣干燥機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，及接受功能設(shè)定單元(23)輸入的控制設(shè)定目標(biāo)值，比較由溫度檢測(cè)單元(22)的溫度傳感元件(221、222)的實(shí)測(cè)溫度值，依預(yù)設(shè)的程序產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)并送至輸出單元(25)；該輸出控制單元(25)相對(duì)于后冷卻器出口溫度傳感元件(222)，以開/關(guān)接點(diǎn)(251)分別控制后冷卻器(11)的風(fēng)扇馬達(dá)(8)及壓縮機(jī)(9)的運(yùn)轉(zhuǎn)，并相對(duì)于冷媒回流溫度傳感元件(221)以一組變電壓裝置(252)控制冷凝風(fēng)扇馬達(dá)(10)自動(dòng)無級(jí)變速；所述開/關(guān)(251)及變電壓裝置(252)均由中央處理單元(21)的控制信號(hào)控制；該電源供應(yīng)單元(24)接受外來電源輸入，提供本裝置及各輸出裝置所需的電源。
2.如權(quán)利要求1所述的冷凍式空氣干燥機(jī)裝置，其特征在于在蒸發(fā)器出口冷媒回流管中，設(shè)有一可確保冷媒回流溫度傳感元件檢測(cè)到冷媒飽和溫度的冷媒過熱防止裝置(17)。
專利摘要一種冷凍式空氣干燥機(jī)裝置，包括壓縮機(jī)冷卻器、蒸發(fā)器、凝結(jié)器及專用微電腦控制器。該微電腦控制器包括中央處理單元、溫度檢測(cè)單元、功能設(shè)定單元、電源供應(yīng)單元和輸出控制單元。其中溫度檢測(cè)單元包括冷媒回流溫度傳感元件及后冷卻器出口溫度傳感元件；功能設(shè)定單元用于輸入啟動(dòng)信號(hào)及輸入各溫度傳感元件所欲控制的設(shè)定目標(biāo)值，以作為中央處理單元的參考值。
文檔編號(hào)B01D53/26GK2174249SQ92232498
公開日1994年8月17日 申請(qǐng)日期1992年9月3日 優(yōu)先權(quán)日1992年9月3日
發(fā)明者翁國亮 申請(qǐng)人:煜豐企業(yè)有限公司