CN100580328C - 一种电极式加湿器和加湿控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电极式加湿器装置和加湿控制方法，其装置包括：在所述加湿器的进水管路上安置一个水处理线圈，该水处理线圈与加湿控制器连接；所述加湿控制器发出的交流电在所述水处理线圈处产生感应电磁场，该感应电磁场作用于进入所述加湿器装置的水体上。应用本发明提供的技术方案，采用水体导电率ε取值配合水位探测的控制模式来控制水蒸气的输出量，比现有的比例式控制模式更为智能，且有利于解决加湿罐快速结垢的问题；增加了水处理线圈，不但减少了正常加湿过程中水垢快速产生的问题，而且能够通过加湿器控制水处理线圈清洗并排除了原有水垢，延长了加湿器的工作寿命，并节省了原本定期清洗水垢的成本。

Description

一种电极式加湿器和加湿控制方法

技术领域

本发明涉及暖通空调领域中的加湿器系统，特别是一种电极式加湿器和加湿控制方法。

背景技术

随着暖通空调行业的发展，电极式加湿器应用范围越来越广。通常是通过在加湿罐电极的输入电缆上安装电流互感器，来探测加湿器加电时的电流；并在临近电极端口的位置安置水位探测电极，以探测加湿罐内的水位高度，当加湿控制器接收到来自水位探测电极的感应电时输出闭路信号来控制流入加湿罐的水量。但是，现有的电极式加湿器随着运行时间的推移，水蒸汽的输出量越来越低于标准输出值；而且应用不同的水质进行加湿时，无法防止加湿罐电极结垢。

在解决以上问题的现有技术中，通常是改变加湿罐的电极表面积和形状来应对不同的供水水质，这一方法在运行初期能延缓结垢的速度，却无法从根本上解决问题。或者采用比例式控制模式，按照加湿需求CD来控制加湿器的蒸汽输出量，其中，加湿需求CD的计算公式是：

$\mathrm{CD}=\frac{\mathrm{SP}-(0.5*\mathrm{DB})-\mathrm{RT}}{\mathrm{PB}}*100\%$

式中，CD加湿需求，单位％

RT检测到的室内空气相对湿度，单位％Rh

SP设置点，单位％Rh

DB温度控制精度，单位％Rh

PB比例范围，单位％Rh

加湿控制器预先设定加湿质量Q，该加湿质量Q对应的电流值作为加湿需求CD＝100％时的加湿电流门限值M。比例式的控制模式通常是在加湿器开机一定时间后，当检测到加湿需求CD大于某个百分比阈值时开启进水电磁阀，即将加湿电流门限值M再乘以当前加湿需求CD的百分比p，得出当前的标准加湿电流值I，即：

I＝M*p。

若当前实际的加湿电流I2低于此标准加湿电流值I时开启进水阀，给加湿罐补水；高于此标准加湿电流值I时开启排水阀或排水泵，降低加湿罐中的水位；既在加湿器的工作过程中保持一定的加湿电流从而保证电极式加湿器的蒸汽输出量。但是这种比例式控制方法不够智能，且仍然不能解决加湿罐快速结垢的问题。

而对于加湿罐的结垢问题，由于现有技术广泛应用密闭一次性的加湿罐，其电极结垢和沉积的水垢无法通过加湿器自控系统的自动清洗程序排除，故加湿罐必须定期进行人工清洗；而对加湿罐内大颗粒结垢又无法通过物理方法进行清理，只能进行化学处理，因此除垢方式均费工费时，而且更换加湿罐和化学处理费用都较大。而采用可拆卸型加湿罐，则其密封条密封效果差，购置费用较高，并且仍有上述电极式加湿器的一系列问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电极式加湿器装置和加湿控制方法，用于解决现有技术中，加湿控制方法不够智能，不能解决加湿罐快速结垢，并且电极结垢和沉积水垢无法自动清洗排除，增加了加湿器的工作成本的缺陷。

一种电极式加湿器，在所述加湿器的进水管路上安置一个水处理线圈，该水处理线圈与加湿控制器连接；所述加湿控制器发出的交流电在所述水处理线圈处产生感应电磁场，该感应电磁场作用于进入所述加湿器装置的水体上。

一种电极式加湿器的加湿方法，在所述加湿器的进水管路上安置一个水处理线圈，该水处理线圈与加湿控制器连接；所述加湿控制器发出的交流电在所述水处理线圈产生一个感应电磁场，所述进水管路内的水体经过该感应电磁场后进入加湿器。

应用本发明的技术，采用水体导电率ε取值配合水位探测的控制模式来控制水蒸气的输出量，比现有的比例式控制模式更为智能，且有利于解决加湿罐快速结垢的问题；增加了水处理线圈，不但减少了正常加湿过程中水垢快速产生的问题，而且能够通过加湿器控制水处理线圈清洗并排除了原有水垢，延长了加湿器的工作寿命，并节省了原本定期清洗水垢的成本。

附图说明

图1为表示本发明的加湿器控制方法流程图；

图2是表示本发明的加湿器的实施例的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术特征和实施效果更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明的技术方案进行详细描述。

如图1所示，在本发明提供的电极式加湿器装置中，在电极式加湿器的进水阀107的前端增加电子感应式水处理线圈112(以下简称水处理线圈112)，并通过导线连接到电极式加湿控制器101的模拟输出端口，所述水处理线圈112由多匝导线绕成，且每一匝导线之间紧密接触。所述电极式加湿控制器101用于控制调整水蒸汽的输出量，并包括模拟输入、模拟输出、数字输入、数字输出、通信接口和内部计时、储存、算术运算、逻辑计算等功能；该电极式加湿控制器101通过模拟输出端口输出一个频率、强度都按一定规律变化的高频震荡电流，通过水处理线圈112在水中产生一个频率、强度都按一定规律变化的感应电磁场。当该电极式加湿器处于工作状态时，加湿控制器101通过在控制总线上发出的信号来控制进水阀107的打开与关闭、以及进水阀107的流量大小，水通过进水管道108进入重力进水或溢水口110，并由于重力的原因通过供水管线114进入加湿罐104，该加湿罐104中水体的水位上升到一定的高度之后会与电极106接触，水体中的各种离子成为导体连通了两个电极106；当水位继续上升，到达水位电极105时，触发该电极105产生一个信号并传送给加湿控制器101，加湿罐104中生成的水蒸气通过蒸汽管道103排出。当加湿罐104中的水位过高时，由加湿控制器101发出控制信号，该信号到达强排水泵113，由该强排水泵113通过强排水或溢水管路111、出水口109排出多余的水体。其中，蒸汽管道103的高度为h，且应该保持高于重力进水或溢水口110的高度；重力进水或溢水口110与出水口109之间有一个隔板。为了使用方便，可以由加湿控制器101连接一个电子面板102，上述由加湿控制器101接收或者发出的信号的含义及其数值可以显示在该电子面板102上。

本发明提供的上述电极式加湿器装置的工作机理在于：加湿罐104内的水体作为导体与电极106形成通电通路后，水体吸收能量后从液态转变为气态，则水体中含有的碳酸盐成分生成水垢。所述碳酸盐成分的结晶体主要是碳酸钙/镁晶体，其在水中有两种存在形式，一种是方解石，方解石的晶体颗粒较大且粘附性很强；另外一种是文石，也称为霰石，文石的粘附性很弱且晶体颗粒较小。无论对于方解石还是文石，当水中的晶体颗粒含量超过饱和溶解度时，晶体就会析出形成水垢并粘附在加湿罐104内部器壁和部件上，同时构成水垢的晶体也在不断的溶解成离子重新回到溶液中；当晶体析出形成水垢的速度快于晶体溶解成离子的速度时，水垢厚度逐渐增长；当二者速度相等时，水垢厚度不再增长；反之水垢厚度逐渐减少。而由于方解石的晶体颗粒较大且粘附性很强，因此更容易形成水垢，且形成的水垢较厚且厚度不均，会对水体导电产生蒸汽的过程不利。应用本发明提供的水处理线圈112，由加湿控制器101输出一个频率、强度都按一定规律变化电流，该电流在水处理线圈112上形成一个感应电磁场。该电磁场使水中的钙/镁离子和酸根离子结合成大量的文石晶核而不是方解石晶核，当水中矿物质含量超过水的饱和溶解度时，钙/镁离子和酸根离子就会析出并优先生长在这些晶核上形成文石晶体，所述钙/镁离子和酸根离子统称成垢离子；增加水处理线圈112之后，原本向加湿罐104内部、器壁上析出的水垢此时就转化成在悬浮在水中的大量文石晶核上析出形成文石晶体，而这些文石晶体的粘附性很弱，呈松软絮状，悬浮在水中，很容易在加湿控制器101启动的自动清洗程序中被水流冲走，达到了防垢、除垢的目的。采用了水处理线圈112并且水中的文石晶体被水流冲走之后，加湿罐104内部器壁和部件上原来已沉积的水垢仍在不断的向水中溶解，在水处理线圈112的作用下，成垢离子原本向器壁上析出的过程被向悬浮在水中的大量文石晶核上析出的过程所取代，即大量的文石晶体析出取代了方解石晶体析出，原有水垢逐渐溶解，而且该融解过程中，由于溶解速度不均，导致水垢会变得疏松、厚度不均并脱落被水流冲走。同时，增加水处理线圈112之后，供水管线114内的水体在高频电磁场的作用下水分子间的氢键被破坏，水的大分子团被打碎，形成了大量的水的小分子团，即原来的链状大分子断裂成了单个小分子，水的表面张力降低，水的活性增强、溶解度提高、渗透力增强；而含在水中的碳酸盐类、非碳酸盐类的离子(包括正离子和负离子)被大量的单个水分子包围，运动速度降低，有效碰撞次数减少；这些作用都会增强水的蒸发效果，还能使加湿器排出的液体水的水质得到改善；而且加湿罐104内部金属部件原来经过电离作用后所产生的水锈此时在感应电磁场的作用下会被清除，其后会在这些金属部件上形成一层金属氧化膜，这层氧化膜能够阻止生成新的水锈。

根据以上描述的工作原理，本发明给出了该电极式加湿器装置的加湿控制方法。加湿控制器101探测加湿罐104中的水体的导电率ε，当水体导电率处于350～1250S/CM之间的中高导电率时，由加湿控制器101启动电子感应式水处理功能，此时加湿所产生的水垢多属于文石晶体，在不降低水体导电率的前提下尽量不生成方解石晶体，以保证加湿罐104内大部分的水垢可以顺利排除；当加湿水质处于低电导率在125～350S/CM之间或者出现加湿需求CD持高不下，而此时水蒸气的产生不能完全满足该需求时，关闭电子感应式水处理功能，由于此时首要保证的是加湿效率，而对于加湿罐内部所产生的水垢只能在以后的加湿进补水过程中或程序设定的加湿罐自动清洗过程中开启电子感应式水处理功能来进行清除。

本发明的加湿控制方法中，不再采用现有的比例式控制模式，而是采用水体导电率ε取值配合水位探测的控制模式，为了更为清晰的描述本发明中，利用增加的水处理线圈112来控制水蒸气的输出量，减少水垢的产生，以及清除原有水垢的工作过程，结合附图2具体描述如下：

步骤201.在加湿罐104初次进水时，检测到的实际电流值I_测约达到标准加湿电流I的50％，即I_测＝I*50％时，加湿控制器101开始每隔若干秒采集一次电流I_测，在该过程中，可以认定水体导电率ε按照预先设定门限值100％来取值，当I_测＝I*80％时，停止进水，所述的50％以及80％作为预定数值，都是工作过程中的经验数值，在实施本发明技术的过程中，并不用于限制保护的范围。

在上述进水的过程中，如果在I_测＝I*80％之前水位电极105接触水体并产生高感应电压输出闭合信号，就认定加湿罐104已满，立即关闭进水阀107，同时可以打开强排水泵113排水若干秒，以避免加湿罐104溢水以及I_测过高。

步骤202.在初次进水，加湿器的工作状态满足步骤201中的指标并稳定一段时间之后，加湿控制器101继续向加湿罐104中注水并采集电流值I_测；

通常，I_测应当不超过I*150％，如果加湿罐中水位降低，随着离子浓度的增加，I_测的数值仍然可能超过I*150％；如果超过则排水若干秒后再次采集I_测的数值。上述过程中，如果水位电极105采集值达到高感应电压输出闭合信号，也认定为满罐，停止进水并排出一定的水量。

步骤203.加湿需求CD会在加湿器持续工作一段时间之后渐渐降低，并在达到加湿需求CD的下限值后停止加湿，记录此时的水位、ε值；所述ε值可以是根据当地的地质条件所确定的一个经验数值。

第一次加湿完毕后，排净加湿罐104内水体。

步骤204.第二次进水加湿时加载电子感应式水处理功能，在进水阀的前端增加一个水处理线圈112；加湿控制器101控制所述水处理线圈112产生感应电磁场，根据加湿需求计算出标准加湿电流，并通过控制所述湿罐内水位、水体导电率ε使所述实际电流值达到该标准加湿电流。

此时要根据水的硬度来调整ε值，加湿控制器101的模拟输出端口输出高频交流电，并在水处理线圈112形成水处理电磁场；开启进水阀107，加湿控制器101按照步骤203中记录的ε值来计算并控制进水阀107的进水流量，计算并控制的过程中可以采用比例式控制，或者PID(比例、积分、微分)控制等方式。可在通电后检测到的I_测稳定数分钟后，和/或者探测到水位为满罐的时候，认为进入正式加湿阶段，取此时的I_测。

由于各个地方的水质是不同的，如果水体是软水，可以在累计加湿器一定工作时间后，或在自动清洗水罐的时候才启动电子感应水处理功能。此时关闭电子感应式水处理功能。

在上述每一次的加湿流程完成后，开启排水阀排净罐内的水，以保证以后每次加湿的水质是基本一致的，且不会因为加湿罐104中的水垢导致ε的变化过大。

需要说明的是，如果出现在加湿器工作一定时间后加湿需求CD仍然大于等于100％，则说明此加湿器输出水蒸汽的能力已无法满足当前工作现场的加湿需求CD，或者有可能是配置的加湿器较少，或者加湿罐104内电极附着的水垢较多，或者是软水的水质过于纯净。此时加湿控制器101不再受以上描述的技术中各种条件的制约，应当立即停止水处理线圈112的工作，并进入高强度加湿模式；之后的电子感应水处理功能仅在执行自动清洗水罐程序的时候才启动。

还需要说明的是：本发明实施例所提及的是电极式的蒸汽加湿器，但是本发明中所述的技术方案并不仅限于该种类型的电极式蒸汽加湿器，而是对于任意的电极式蒸汽加湿器均适用，实现系统和方法与上述实施例中所述的方法和系统类似，在此也不再赘述。

应用本发明提供的技术方案，采用水体导电率ε取值配合水位探测的控制模式来控制水蒸气的输出量，比现有的比例式控制模式更为智能，且有利于解决加湿罐快速结垢的问题；增加了水处理线圈，不但减少了正常加湿过程中水垢快速产生的问题，而且能够通过加湿器控制水处理线圈清洗并排除了原有水垢，延长了加湿器的工作寿命，并节省了原本定期清洗水垢的成本。

应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，所有的参数取值可以根据实际情况调整，且在该权利保护范围内。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种电极式加湿器，其特征在于，在所述加湿器的进水管路上安置水处理线圈，该水处理线圈与加湿控制器连接；还包括：

所述加湿控制器，用于记录水体导电率ε、实际电流值I_测、加湿罐水位的数值三者之间的对应关系；根据加湿需求计算出所述加湿罐水位的数值，根据该数值、水体导电率ε以及所述对应关系，计算出一实际电流值I_测，根据所述实际电流值I_测发出交流电；

所述水处理线圈，用于根据所述交流电产生一感应电磁场，该感应电磁场作用于进入所述加湿器的水体上。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述水处理线圈通过导线连接到所述加湿控制器的模拟量输出端口；

该加湿控制器在该模拟量输出端口输出一个频率、强度都按照预定规律变化的振荡电流。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述水处理线圈根据所述振荡电流产生一个频率、强度均按照预定规律变化的所述感应电磁场；

所述进水管路中的水经过该感应电磁场。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述水处理线圈缠绕在所述进水管路的外部，且该水处理线圈由多匝导线绕成，且每一匝导线之间紧密接触，并占据该进水管路一定的长度。

5.一种电极式加湿器的加湿方法，其特征在于，在所述加湿器的进水管路上安置水处理线圈，该水处理线圈与一加湿控制器连接；

根据加湿需求计算出所述加湿罐水位的数值，根据该数值与水体导电率ε以及所述对应关系，进一步计算出一实际电流值I_测；根据所述实际电流值I_测发出交流电；

根据所述交流电产生一个感应电磁场，所述进水管路内的水体经过该感应电磁场后进入加湿器。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述加湿控制器输出一个频率、强度都按照预定规律变化的振荡电流，该振荡电流在所述水处理线圈处产生一个频率、强度均按照预定规律变化的所述感应电磁场。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述使用加湿控制器发出的交流电在所述水处理线圈产生一个感应电磁场之前，所述加湿控制器根据加湿罐水位、实际电流值I_测控制进水水量，并在实际电流值I_测达到预定数值时，记录此时的湿罐内水位、水体导电率ε。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述加湿控制器根据加湿罐水位、实际电流值I_测控制进水水量的过程中，

当所述实际电流值I_测达到标准加湿电流值的预定数值时，停止进水；或者在实际电流值I_测达到所述标准加湿电流值的预定数值之前，且水位电极接触水体并产生高感应电压输出闭合信号时停止进水。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述记录此时的加湿罐内水位、水体导电率ε之后，由所述加湿控制器控制所述水处理线圈产生感应电磁场，根据加湿需求计算出标准加湿电流，并通过控制所述湿罐内水位、水体导电率ε使所述实际电流值达到该标准加湿电流。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述实际电流值达到该标准加湿电流之后，由所述加湿控制器控制所述水处理线圈产生磁场。

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