[发明专利]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

说明书

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。