CN101861498A - 具有节能功能的智能换气控制系统 - Google Patents

具有节能功能的智能换气控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种能够显著降低系统的电力消耗的具有节能功能的智能换气控制系统。该系统包括：具有预设形状的吸入管及排气管，在所述吸入管的入口部位设置有预过滤片(Pre-Filter)，在所述预过滤片的后方设置有复合过滤片。该系统包括：风扇电机，设置于所述吸入管及排气管之间，用于线性控制所述吸入管的内部吸入压力，作为对外部控制信号的响应；旋转角电机，用于控制所述复合过滤片的转动角度；外气传感器，用于检测外部空气的新鲜度，将检测结果转换为电信号，并输出所述信号；及控制单元，用于控制所述旋转角电机和所述风扇电机的操作，以控制所述复合过滤片的开口角度和所述吸入管的内部压力，作为对所述外气传感器的输出信号的响应。

Description

具有节能功能的智能换气控制系统
技术领域
本发明涉及换气控制，具体涉及能够根据室外空气的新鲜度控制复合过滤片的摆动角度，根据对应于摆动角度的排气压执行风扇电机的电力控制的具有节能功能的智能换气控制系统。
背景技术
一般情况下，适用于建筑物的换气单元结构如图1至2所示，由以下构成：第一及第二支撑架30、32，装卸自如地安装于外壳1内的预定位置，并且其内部以一侧为铰接点进行开闭；碳过滤片34，装卸自如地夹装在上述第一支撑架30和第二支撑架32之间，用于过滤空气中浮游的异物。
即，上述第一及第二支撑架30、32分别由具有一定厚度的呈四方形状的铝材质构成，在其中央形成有用于空气通过的开口部，在这些四方外周面的一侧、上下相隔一定间隔地设有多个铰链，该铰链用于通过开合方式对上述第一及第二支撑架30、32进行开闭使其成为相互对峙的一定角度。并且，在上述第一支撑架30的中央开口中设有静电网38，该静电网38通过静电过滤一部分浮游于空气中的异物，并且把持夹装于第一支撑架30和第二支撑架32之间的上述碳过滤片34，使其不突出于外部，在上述第二支撑架32的中央开口中设有铝材质的支撑网40，该支撑网40把持夹装于第一支撑架30和第二支撑架32之间的上述谈过滤片34使其不突出于外部。
此时，上述静电网38由比上述支撑网40小的网眼(Mesh)构成。并且，在上述第一支撑架30的四方外周面、与上述多个铰链相对的相反侧中央设有抓取器(Catcher)42，该抓取器42通过以铰接点为中心上下转动使第一支撑架30和第二支撑架32相互结合或分离。上述抓取器42以形构成，具有可同时对上述第一支撑架30和第二支撑架32的总厚度进行把持或分离的宽度，在其一侧以一体方式突设有延长部，该延长部具有使上述第一支撑架30的四角外周面一侧和抓取器42通过铆钉44铰接的铆接孔。
观察以往换气单元的动作可以发现，在外壳1内将第一及第二支撑架30、32作为媒质设置碳过滤片34的状态下，启动送风机13的话，随着该送风机13的送风压，室外的空气通过与第一风道7a连接的空气流入口1a被吸入外壳1的内部，并依次通过由第一及第二支撑架30、32固定的静电网38、碳过滤片34及支撑网40。
此时，静电网38在空气通过时，通过静电吸附去除浮游于空气中的异物，碳过滤片34过滤在静电网38中未被过滤的空气中的异物，从而只使纯空气(纯净空气)通过。之后，通过上述碳过滤片34的纯净空气经送风机13流入到与外壳1的空气流出口1b连接的第二风道7b，沿第二风道7b流动的纯净空气通过室内顶棚吐出到室内，由此提高室内空气的纯净度。
另一方面，为了分离碳过滤片34，首先通过设置于外壳1一侧的门体将第一及第二支撑架30、32引出到外部，之后朝一个方向拽拉铰接于第一支撑架30上的抓取器42，该抓取器42以连接其延长部和第一支撑架30的铆钉44为铰接点朝一个方向转动，使第一支撑架30和第二支撑架32相互分离，以解除锁定状态。
在这种状态下，张开第一支撑架30和第二支撑架32，此时第一支撑架30和第二支撑架32以固定于其外侧面的多个铰链为中心展开一定角度，插入于其间的碳过滤片34得到分离，该碳过滤片34与第一及第二支撑架30、32产生分离。
如上所述，以往所适用的换气单元结构，出于提高换气效率性的结构上的观点，使作为换气的主要构成要素的过滤片装卸容易。但是，这是通过过滤片的替换来实现空气净化的功能，因此过滤片的洗涤周期锐减时，风扇电机的驱动负荷变大，从而导致电力消耗增加。并且，过滤片的洗涤基本上只能靠人力来完成，因此诱发人力浪费的问题。
发明内容
本发明是为解决上述问题而提出的，本发明的目的在于提供一种以室外空气的新鲜度为依据调节过滤片的摆动角度，由此能够使排气压降低，降低风扇电机的电力消耗的具有节能功能的智能换气控制系统。
本发明的另一目的在于，提供一种增大过滤片的替换周期来延长过滤寿命，从而能降低运营管理费用的具有节能功能的智能换气控制系统。
为达到上述目的的本发明所涉及的具有节能功能的智能换气控制系统，具有呈一定形状的吸入管及排气管，在所述吸入管的入口部配置有预过滤片(Pre-Filter)，在所述预过滤片的后方具有复合过滤片，其特征在于，由以下构成：风扇电机，安装于所述吸入管及排气管之间，根据外部控制信号线性控制所述吸入管的内部吸入压力；旋转角电机，用于控制所述复合过滤片的转动角度；外气传感器，检测外部空气的新鲜度，将其转换为电信号输出；及控制装置，根据所述外气传感器的输出信号，控制所述复合过滤片的开口角度，改变所述吸入管内部的压力，对所述旋转角电机及风扇电机进行驱动控制。
具体地，所述控制装置的特征在于，由以下构成：供给所述至少一个以上的旋转角电机及所述风扇电机的旋转角度及旋转速度的额定信号的各自的驱动器；电机状态检测传感器，安装于所述各旋转角电机及风扇电机上，检测电机的旋转角度及旋转速度；接口，将从所述电机状态检测传感器及外气传感器检测的信号转换为成形信号；程序存储器，根据所述外气传感器测定的外部空气的新鲜度比例，以数值信息存储是否将外部空气向室内流入与否及流入量，存储有以所述外部空气的室内流入量信息为基础定义的所述至少一个以上的旋转角电机的旋转角度和所述风扇电机的电机转数的表格信息；控制部，根据所述外气传感器的检测结果及所述至少一个以上的旋转角电机及风扇电机的电机状态检测结果，将基于所述表格信息的电机控制信号供给给所述驱动器。
本发明通过固定设置的预过滤片和根据室外空气的新鲜度改变旋转角度的复合过滤片的过滤过程，达到降低由复合过滤片引起的风扇电机的吐出负荷、节约风扇电机的电力消耗的效果。另外，本发明可通过复合过滤片的旋转角度的控制延长过滤片的使用寿命，并且在系统管理的层面上，具有能够降低没必要的人力浪费及运营费的效果。
附图说明
图1及图2为用于说明以往换气单元结构的图；
图3为用于说明本发明的智能换气系统的斜视图；
图4为用于说明图3的主要功能的结构图；
图5为用于说明本发明的控制部的控制模式(pattern)的图表。
对主要附图的标号说明：
301、风扇电机；307、第二旋转角电机；309、第一旋转角电机；311、第二复合过滤片；313、第一复合过滤片；401、控制部；403、程序存储器；405、驱动器；407、外气传感器；409、接口。
具体实施方式
以下，参照本发明的附图进行详细的说明。
图3为表示本发明的换气控制系统的斜视图。如图所示，换气控制系统作为对外部的空气进行过滤以吐出到内部的结构，在吸入口的入口部配置预过滤片(Pre-Filter)，在所述预过滤片的后方至少具有一个以上的复合过滤片。本发明为了控制上述的复合过滤片的旋转角及过滤吐出压，形成一定形状的吸入管305及排气管303，包含安装于所述吸入管305及排气管303之间、根据外部的控制信号线性控制所述吸入管305内部的吸入压力的风扇电机301、和用于控制所述复合过滤片313的转动角度的旋转角电机309，为了控制上述风扇电机301及旋转角电机309的动作，由以下说明的控制装置构成。
上述控制装置根据接收的管理者的转换信号，控制上述风扇电机301的旋转速度，或设定控制上述旋转角电机309的转动角度。这种控制装置的系统运营算法是基于手动模式的，本发明除手动模式之外，还可构成自动的换气控制，这是显而易见的。
因此，上述控制系统与用于对外部控制的新鲜度进行测定的室外空气感知传感器联动，可根据上述室外空气感知传感器的检测信号，控制上述风扇电机301及旋转角电机309的运营。
另一方面，上述旋转角电机309可适用DC、AC及步进电机中的一种，上述旋转角电机309为DC或AC电机时，除附加安装逆变器(inverter)或变换器(Converter)之外，还包含具有一定减速比的减速齿轮，在上述减速齿轮的轴端还内设用于测定旋转角度的位置传感器或光电耦合器等。
并且，上述旋转角电机309如图所示，可以拥有第一旋转角电机309及第二旋转角电机307，据此可以安装与第一旋转角电机309联动的第一复合过滤片313及第二复合过滤片311。本发明的换气控制系统根据安装规模或过滤规模，可拥有多个复合过滤片，控制各复合过滤片的旋转角度，这是显而易见的。
上述复合过滤片用于捕集多种微细灰尘及如VOC、NO2、臭氧等废气污染物质，如图所示，将多个过滤片重叠为复合过滤片而使用。因此，本发明所提出的复合过滤片作为基于异物种类或微细灰尘大小复合各过滤片的结构，根据不同地域或时期状况对复合过滤片所进行的结构上的变更应该不会脱离本发明的技术主旨。
图4是表示本发明的换气控制系统的主要结构的图。如图所示，由以下构成：供给至少一个以上的旋转角电机，如第一旋转角电机309、第二旋转角电机307和上述风扇电机301的旋转角度及旋转速度的额定信号的各自的驱动器405；根据既定的检测模式测定外部空气的新鲜度，将其转换为电信号的外气传感器407；安装于上述各旋转角电机307及风扇电机301上的、测定电机的旋转角度及旋转速度的电机状态检测传感器(未图示)；将从上述电机状态检测传感器及外气传感器407检测的信号，转换为成形信号的接口409；根据上述外气传感器407测定的外部空气的新鲜度比例，以数值信息存储是否将外部空气向室内流入及流入量，存储有以上述外部空气的室内流入量信息为基础定义的上述至少一个以上的旋转角电机的旋转角度和上述风扇电机301的电机转数的表格信息的程序存储器403；根据上述外气传感器407的检测结果及上述至少一个以上的旋转角电机及风扇电机301的电机状态检测结果，将基于上述表格信息的电机控制信号供给给上述驱动器405的控制部401。
其中，上述控制部401用于减少风扇电机301的电力消耗的控制单元而使用，用于防止与上述旋转角电机307、309联动的各个复合过滤片的吸入负荷。其中，各个复合过滤片即第一复合过滤片313及第二复合过滤片311具有用于捕集5μm以上的微粒子的网眼结构，因此上述风扇电机301的驱动负荷与电力消耗相关。因此上述控制部401为了根据外气的新鲜度降低风扇电机301的驱动负荷，控制利用上述旋转角电机的复合过滤片的旋转角度。
因此，优选的是，上述控制部401将至少一个以上的旋转角电机分别进行控制。例如，开放第一复合过滤片313，而只使用第二过滤片311，或开放第一过滤片313的一部分，降低吸入空气的压力负荷。基于这种基本原理，上述控制部401控制上述风扇电机301的旋转速度反比于上述旋转角电机的开口角度。
另一方面，上述外气传感器407作为用于测定外部空气污染度的传感器，检测微细灰尘的污染度、二氧化碳污染度、挥发性有机化合物污染度等。因此，上述程序存储器403包含相对于上述污染度的基准值信息，并且具有根据基准值信息和测定值信息的偏差值，设定复合过滤片的开闭与否及开闭角度的控制信息。例如，上述程序存储器403将微细灰尘平均污染度的基准值可设定为150μg/m3，将二氧化碳污染度的基准值可设定为1000ppm，将挥发性有机化合物污染度的基准值可设定为500μg/m3。
其中，由于上述挥发性有机化合物混合有多种物质，因此外气传感器407不能判断所有物质进行基准值超过与否。因此，可以以苯、甲苯、甲醛和浮游细菌等特定有害物质的有害度为依据，替代外部空气的新鲜度。
以下，说明本发明的驱动。
首先，上述控制部401从电机状态检测传感器测定第一旋转角电机309及第二旋转角电机307的旋转角度。这用于判断上述第一复合过滤片313及第二复合过滤片311是否设定在初始角度，各复合过滤片与预过滤片315保持水平。
并且，上述控制部401从外气传感器407测定外部空气的新鲜度，测定结果通过上述接口409接收。如上所述，对于外部空气的新鲜度，由检测出的微细灰尘的污染度、二氧化碳污染度、挥发性有机化合物污染度等是否在基准值以下来进行判断。根据需要，上述外气传感器407可由能测定上述的所有有害物质污染度的多个传感器构成，但是适用的可能是对某一种污染物质进行的测定的传感器。
上述控制部401为了判断这种从上述外气传感器407测定的污染度信息是否超过基准值，读取存储在上述程序存储器403中的表格信息。上述表格信息存储有相对于各污染度的基准值信息，控制部401对比从外气传感器407测定的污染度和基准值信息，决定相对于目前外部空气的向室内(内部)的流入与否。
即，如图5所示，空气中的污染度高于基准值的情况下，由于这表示附图基准值以下的范围，所以上述控制部401控制第一旋转角电机309及第二旋转角307，将上述第一复合过滤片313及第二复合过滤片311的转动角度维持在0°。这表示未开放各复合过滤片，用于通过复合过滤片过滤外部空气。
此时，上述控制部401下达用于驱动风扇电机301的指令，驱动器405根据控制部401的指令，向上述风扇电机301提供额定电力，以使其维持最大速度。
另一方面，上述控制部401所接收的外气传感器407的检测信号，在例如微细灰尘污染度在150μg/m3以下、二氧化碳污染度在1000ppm以下、挥发性有机化合物污染度在500μg/m3以下等基准值以上时，上述控制部401增大复合过滤片的开口角度，降低上述风扇电机的旋转角度。上述复合过滤片的开口角度最大为90°，上述风扇电机301的最小速度为空转状态。其中，上述风扇电机301即使处于停止状态也不会脱离本发明的主旨。
其中，上述复合过滤片的开口角度预设在程序存储器403中，但是上述复合过滤片存在两个以上的情况下，可将各复合过滤片的开口角度的合算结果当作既定的开口角度。即，向程序存储器403设定的复合过滤片的开口角度为30°的情况下，控制使第一复合过滤片313开口30°、第二复合过滤片311开口0°，或控制使第一复合过滤片313开口15°、第二复合过滤片311开口15°。
在本发明中，复合过滤片的开口角度和风扇电机301的旋转角度成反比，这是为了将风扇电机301的旋转速度减少到由复合过滤片的开口引起的吸入负荷的程度。因此，可根据复合过滤片的网眼结构、换气系统的吸入管大小、风扇电机的容量等，对复合过滤片的开口角度及风扇电机的旋转角度的反比关系其大小可变。
工业实用性
如上所述，本发明所涉及的具有节能功能的智能换气控制系统具有空气净化的实用性，减少用于运营系统的电能，提高运行系统的效率性，因而工业利用价值高。

Claims (5)

1.一种具有节能功能的智能换气控制系统，具有呈一定形状的吸入管及排气管，在所述吸入管的入口部配置有预过滤片(Pre-Filter)，在所述预过滤片的后方具有复合过滤片，其特征在于，由以下构成：
风扇电机，安装于所述吸入管及排气管之间，根据外部控制信号线性控制所述吸入管的内部吸入压力；
旋转角电机，用于控制所述复合过滤片的转动角度；
外气传感器，检测外部空气的新鲜度，将其转换为电信号输出；及
控制装置，根据所述外气传感器的输出信号，控制所述复合过滤片的开口角度，改变所述吸入管内部的压力，对所述旋转角电机及风扇电机进行驱动控制。
2.如权利要求1所述的具有节能功能的智能换气控制系统，其特征在于，所述控制装置具有使所述风扇电机的旋转速度和所述旋转角电机的转动角度相互维持反比关系的控制模式。
3.如权利要求1所述的具有节能功能的智能换气控制系统，其特征在于，所述复合过滤片至少有一个以上，所述旋转角电机与所述至少一个以上的复合过滤片对应设置。
4.如权利要求1至3中任一项所述的具有节能功能的智能换气控制系统，其特征在于，所述控制装置由以下构成：
供给所述至少一个以上的旋转角电机及所述风扇电机的旋转角度及旋转速度的额定信号的各自的驱动器；
电机状态检测传感器，安装于所述各旋转角电机及风扇电机上，检测电机的旋转角度及旋转速度；
接口，将从所述电机状态检测传感器及外气传感器检测的信号转换为成形信号；
程序存储器，根据所述外气传感器测定的外部空气的新鲜度比例，以数值信息存储是否将外部空气向室内流入及流入量，存储有以所述外部空气的室内流入量信息为基础定义的所述至少一个以上的旋转角电机的旋转角度和所述风扇电机的电机转数的表格信息；
控制部，根据所述外气传感器的检测结果及所述至少一个以上的旋转角电机及风扇电机的电机状态检测结果，将基于所述表格信息的电机控制信号供给给所述驱动器。
5.如权利要求4所述的具有节能功能的智能换气控制系统，其特征在于，所述外气传感器检测微细灰尘污染度、二氧化碳污染度、挥发性有机化合物污染度中的一种以上。
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