CN104567330A - 一种智能物联网烘干装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种智能物联网烘干装置，属于物料烘干技术领域。它解决了现有的技术能源利用率不高的问题。本智能物联网烘干装置，包括烘干房、太阳能集热单元和空气源热泵，太阳能集热单元包括太阳能集热板、隔板以及由太阳能集热板和隔板组成的太阳能风道，隔板和烘干房之间形成热泵风道，烘干装置还包括转向门机构、送风机、设置在烘干房内的温度传感器一和湿度传感器、设置在太阳能集热板处的光感探头和温度传感器二以及控制器，温度传感器一、湿度传感器、光感探头、温度传感器二、送风机、空气源热泵和转向门机构均与控制器进行电连接。本烘干装置能够自动控制两种热源的切换且在太阳光不足的时候转换通向烘干房的风道，能源利用率高。
Description
技术领域
本发明属于物料烘干技术领域，涉及一种智能物联网烘干装置，特别是一种用于控制两种热源自动切换的智能物联网烘干装置。
背景技术
随着农业产业化发展，各种农副土特产品及其深加工产品需要大型烘干设备。与此同时，人们保健意识不断增强，对食品及农副产品质量要求的不断提高，而传统采用燃煤作热源的烘干方式使物料含硫量大，甚至改变物料性质，给人们带来不同程度的身心伤害，迫切需要新型烘干设备。
针对上述存在的问题，现有的中国专利文献公开了一种温室型双集热双保温太阳能热泵烘干装置，包括烘干单元、由自集热单元和外集热单元构成的太阳能集热单元、由热泵构成的辅助加热单元、冷凝除湿余热回收单元以及自动化监测控制单元，所述自集热单元位于烘干单元上方，所述外集热单元位于烘干单元一侧，所述自集热单元包括透光板及太阳能温室，所述太阳能温室由透光板与烘干单元的吸光外壳围成；所述外集热单元包括太阳能集热器、水泵、保温水箱、循环泵及散热片，所述太阳能集热器、水泵及保温水箱通过水管连通并形成一闭合回路，所述循环泵、散热片及保温水箱通过水管连通并形成另一闭合回路，且所述散热片设在烘干单元的烘干室内。所述自动化监测控制单元由设在保温水箱上的温度传感器、设在烘干室内的温度传感器和湿度传感器、设在热泵主机旁边的温度传感器及总控制器组成。该烘干装置有效克服农副产品等采用常规太阳暴晒和传统能源烘干造成的污染、脱色、变质和耗能的弊端，但是该烘干装置仍存在以下不足：1、该烘干装置只设置一个风道，在太阳能远远不足时，热泵工作，在热空气经过太阳能集热单元的风道时，其热量反而被太阳能集热单元吸收，造成能源的浪费；2、该烘干装置不能进行远程控制，操作不够方便。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种智能物联网烘干装置，该烘干装置能够自动控制两种热源的切换且在太阳光不足的时候转换通向烘干房的风道，能源利用率高。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种智能物联网烘干装置，包括烘干房、位于烘干房上方的太阳能集热单元和位于烘干房一侧的空气源热泵，其特征在于，所述太阳能集热单元包括太阳能集热板、隔板以及由太阳能集热板和隔板组成的太阳能风道，所述隔板和烘干房之间形成热泵风道，所述烘干装置还包括用于对太阳能风道和热泵风道进行选择开启的转向门机构、用于将空气源热泵产生的热风和太阳能集热板处的热风输送到烘干房进行物料烘干的送风机、设置在烘干房内的温度传感器一和湿度传感器、设置在太阳能集热板处的光感探头和温度传感器二以及用于在烘干房内需要加热除湿时控制送风机启动且在判断太阳能集热板处产生的热能不足时控制空气源热泵启动和控制转向门机构开启热泵风道的控制器，所述温度传感器一、湿度传感器、光感探头、温度传感器二、送风机、空气源热泵和转向门机构均与控制器进行电连接。
该智能物联网烘干装置，根据烘干房内设置的温度传感器和湿度传感器采集房内的温度和湿度，控制器在判断需要加热除湿时，根据太阳能集热板处设置的光感探头和温度传感器采集的光照强度信号和温度信号，判断太阳光所提供的热能是否充足，若太阳能充足，则通过太阳能集热板处的空气对烘干房内的物料进行加热除湿，否则同时启动空气源热泵；在太阳能远远不足时，控制空气源热泵开启工作，同时为了避免热空气经过太阳能集热板风道反而被太阳能集热板吸热的情况，控制转向门机构将太阳能集热板风道关闭，开启热泵风道，空气源热泵产生热风在送风机的作用下进入烘干房进行物料烘干，在烘干房内温度达到物料最佳温度值时控制送风机和空气源热泵关闭，在烘干房内温度降低时送风机和空气源热泵重新启动，重复上述操作，直到物料完成烘干。通过本烘干装置能自动控制在太阳能不足时启动空气源热泵，在保证物料在不同环境下都能进行物料烘干的同时，又能提高能源利用率，另外，可以通过转向门机构的工作，关闭太阳能风道，防止热空气通过太阳能风道反而被太阳能集热板吸收，减少了不必要的能源浪费，进一步提高了能源利用率。
在上述的智能物联网烘干装置中，所述控制器上还连接有用于对物料烘干时间进行计时的计时器，所述控制器用于在计时器所计时的时间达到物料最佳烘干时间值时控制送风机和压缩机停止工作。在控制器内预先设定物料最佳烘干时间值，在烘干装置启动对物料进行烘干时，计时器同时启动，对烘干时间进行计时并时时传送给控制器，在计时时间达到物料最佳烘干时间值时，说明完成了物料烘干工作，则控制送风机和空气源热泵停止工作，拿出物料进行保存即可。
在上述的智能物联网烘干装置中，所述隔板的表面涂有具有保温作用的保温层。在隔板表面涂保温层，可减少热空气通过太阳能风道和热泵风道时的热能损耗，提高了能源利用率。
在上述的智能物联网烘干装置中，所述烘干房由蜂窝板制成，所述蜂窝板由两块面板固定在蜂窝芯两侧形成的。采用蜂窝板制造烘干房，其烘干房的保温效果相对于由普通木头组成的烘干房具有大大地提升，保证了烘干房能够高效地利用能源。
在上述的智能物联网烘干装置中，所述烘干房的上半部开设有回风口，所述回风口处连接有用于将从回风口排出的热风进行循环使用的回热器。在回风口设置回热器，可以用于吸收待除湿的空气的热量和给待加热的空气进行初加热，充分利用热量，烘干效率高。
在上述的智能物联网烘干装置中，所述回热器包括两条交叉设置的通道一和通道二，所述通道一的一端与回风口连接，用于将从回风口排出的热风输送到蒸发器进行冷凝回收，所述通道二用于将经过蒸发器冷凝回收的热风进行初加热后输送给冷凝器进行制热回收。
在上述的智能物联网烘干装置中，所述空气源热泵包括与控制器电连接的压缩机、与压缩机连接的膨胀阀和用于产生热量的冷凝器以及与膨胀阀连接的用于将烘干过程中产生的湿热空气进行冷凝并将除湿后的热风进行回收利用的蒸发器。
在上述的智能物联网烘干装置中，所述转向门机构包括与控制器电连接的电机和用于通过电机控制进而开启太阳能风道或者热泵风道的转向门，所述转向门与电机连接。
在上述的智能物联网烘干装置中，所述控制器上还连接有用于接收远程向控制器输入控制参数的GPS无线通信模块。控制器通过GPS无线通信模块与远程电脑或者手机等设备建立连接，便于人员远程对不同物料的加热温度、湿度以及烘干时间的参数进行设置，同时也方便对烘干房内的温度，湿度以及物料烘干情况进行监测，方便对烘干过程做出实时调整，优化烘干工艺。
在上述的智能物联网烘干装置中，所述控制器上还连接有用于输入各控制参数的按键。各控制参数包括用于判断是否需要加热除湿的温度设定值和湿度设定值，用于判断太阳光能量是否充足的光线强度设定值和太阳光温度值以及物料烘干最佳时间值，按键的设置，可以使该烘干装置可以对不同物料进行烘干作业，针对物料的类型设置物料烘干最佳时间值、温度设定值和湿度设定值。
与现有技术相比，本智能物联网烘干装置具有以下优点：
1、本烘干装置可以合理的利用太阳光和空气源热泵的热源，使物料在烘干房内进行烘干脱水，适用于各农副产品、海产品等物料的烘干，而且作为辅助热源的空气源热泵主要采用周围的空气作为热源，环保节能且避免了对农副产品等物料及环境造成污染。
2、本烘干装置采用回热器对待除湿的空气进行冷凝除湿和给待加热的空气进行初加热，最大程度地实现了热风的回收利用，能源利用率高，烘干效果好。
3、本烘干装置采用两个风道对热风进行输送并采用转向门机构对风道进行合理选择，在合理利用太阳能能源的同时，也避免了太阳能较弱时对能源的反消耗，能源利用率高，最大程度地保证了能源的利用率。
4、本烘干装置中采用的隔板和烘干房均具有保温效果，隔板的保温效果可减少热风在输送过程中的消耗，确保能源的合理利用，烘干房的保温效果提高可保证物料在烘干房内能得到更加有效的烘干，烘干效率提高。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的结构分布图。
图中，1、控制器；2、温度传感器一；3、湿度传感器；4、光感探头；5、温度传感器二；6、转向门机构；7、送风机；8、空气源热泵；81、压缩机；82、冷凝器；83、膨胀阀；84、蒸发器；9、回热器；10、烘干房；11、太阳能风道；12、热泵风道；13、太阳能集热板；14、隔板；15、风道；16、回风口。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1、2所示，本智能物联网烘干装置，包括烘干房10、位于烘干房10上方的太阳能集热单元和位于烘干房10一侧的空气源热泵8，太阳能集热单元包括太阳能集热板13、隔板14以及由太阳能集热板13和隔板14组成的太阳能风道11，隔板14和烘干房10之间形成热泵风道12，烘干装置还包括用于对太阳能风道11和热泵风道12进行选择开启的转向门机构6、用于将空气源热泵8产生的热风和太阳能集热板13处的热风输送到烘干房10进行物料烘干的送风机7、设置在烘干房10内的温度传感器一2和湿度传感器3、设置在太阳能集热板13处的光感探头4和温度传感器二5以及用于在烘干房10内需要加热除湿时控制送风机7启动且在判断太阳能集热板13处产生的热能不足时控制空气源热泵8启动和控制转向门机构6开启热泵风道12的控制器1，温度传感器一2、湿度传感器3、光感探头4、温度传感器二5、送风机7、空气源热泵8和转向门机构6均与控制器1进行电连接。
具体来说，
作为优选，控制器1上还连接有用于对物料烘干时间进行计时的计时器，所述控制器1用于在计时器所计时的时间达到物料最佳烘干时间值时控制送风机7和压缩机81停止工作。在控制器1内预先设定物料最佳烘干时间值，在烘干装置启动对物料进行烘干时，计时器同时启动，对烘干时间进行计时并时时传送给控制器1，在计时时间达到物料最佳烘干时间值时，说明完成了物料烘干工作，则控制送风机7和空气源热泵8停止工作，拿出物料进行保存即可。
作为优选，隔板14的表面涂有具有保温作用的保温层。在隔板14表面涂保温层，可减少热空气通过太阳能风道11和热泵风道12时的热能损耗，提高了能源利用率。
作为优选，烘干房10由蜂窝板制成，蜂窝板由两块面板固定在蜂窝芯两侧形成的。采用蜂窝板制造烘干房10，其烘干房10的保温效果相对于由普通木头组成的烘干房10具有大大地提升，保证了烘干房10能够高效地利用能源。
作为优选，烘干房10的上半部开设有回风口16，回风口16处连接有用于将从回风口16排出的热风进行循环使用的回热器9。在回风口16设置回热器9，可以用于吸收待除湿的空气的热量和给待加热的空气进行初加热，充分利用热量，烘干效率高。
作为优选，回热器9包括两条交叉设置的通道一和通道二，所述通道一的一端与回风口16连接，用于将从回风口16排出的热风输送到蒸发器84进行冷凝回收，通道二用于将经过蒸发器84冷凝回收的热风进行初加热后输送给冷凝器82进行制热回收。
空气源热泵8包括与控制器1电连接的压缩机81、与压缩机81连接的膨胀阀83和用于产生热量的冷凝器82以及与膨胀阀83连接的用于将烘干过程中产生的湿热空气进行冷凝并将除湿后的热风进行回收利用的蒸发器84。
转向门机构6包括与控制器1电连接的电机和用于通过电机控制进而开启太阳能风道11或者热泵风道12的转向门，转向门与电机连接。转向门的一端通过旋转机构与隔板14进行固定连接，在电机的作用下，旋转机构可以控制转向门进行活动，如关闭热泵风道12或开启热泵风道12，其中用于驱动转向门转向的动力源除电机外，还可以采用气缸等动力设备。
作为优选，控制器1上还连接有用于接收远程向控制器1输入控制参数的GPS无线通信模块。控制器1通过GPS无线通信模块与远程电脑或者手机等设备建立连接，便于人员远程对不同物料的加热温度、湿度以及烘干时间的参数进行设置，同时也方便对烘干房10内的温度，湿度以及物料烘干情况进行监测，方便对烘干过程做出实时调整，优化烘干工艺。
作为优选，控制器1上还连接有用于输入各控制参数的按键。各控制参数包括用于判断是否需要加热除湿的温度设定值和湿度设定值，用于判断太阳光能量是否充足的光线强度设定值和太阳光温度值以及物料烘干最佳时间值，按键的设置，可以使该烘干装置可以对不同物料进行烘干作业，针对物料的类型设置物料烘干最佳时间值、温度设定值和湿度设定值。
该智能物联网烘干装置的具体工作过程为：
首先设置各控制参数值，如保证待烘干物料最佳效果的烘干温度值、烘干湿度值和最佳烘干时间值以及用于判断太阳能是否充足的光强度设定值和太阳光温度值，其中太阳光温度值可以等于待烘干物料的烘干温度值，也可以是其他的设定值，上述设定的各参数值可以为范围值。在完成对各控制参数值进行设定后，将待烘干的物料放置在烘干房10内，在烘干房10内设置的温度传感器一2和湿度传感器3采集到的温度和湿度均不在预先设定的烘干温度值和烘干湿度值的范围内时，确定烘干房10内的物料需要加热除湿；再判断由设置在太阳能集热板13处的光感探头4和温度传感器二5采集的光照强度信号和温度信号，在光照强度信号和温度信号均大于预先设定的光强度设定值和太阳光温度值时，判断太阳光所提供的能量是充足的，则控制送风机7启动，空气源热泵8不工作，送风机7启动通过太阳能风道11带动太阳能集热板13处的空气经过风道15循环进入烘干房10，对烘干房10内的物料进行加热除湿，经过加热除湿后的空气通过回热器9的通道一输送到蒸发器84，蒸发器84对该空气进行冷凝除湿后输送回回热器9的通道二，经过冷凝除湿后的空气通过通道二进行初加热后进行循环利用；在检测到烘干房10内的温度达到预设的烘干温度值时，控制送风机7停止工作，在太阳能集热板13和隔板14处均有保温层，不影响烘干房10内温度，在烘干房10内温度降低时，控制送风机7重新启动；本烘干装置的风道15采用自烘干房10下方向上吹气，回风口16位于烘干房10的上部，使得湿气可以上升，自回风口16出气，符合热气上升的原理，除湿效果好，除湿效率高。并且整个烘干房10采用蜂窝板制成，保温系数达到0.2，相对于普通木头来说，保温效果大大提升。
在控制器1内预先设置低于光强度设定值和太阳光温度值的光强度设定值二和太阳光温度值二，若在太阳能集热板13处采集的光强度大于光强度设定值二且小于光强度设定值，太阳能集热板13处采集的温度大于太阳光温度值二且小于太阳光温度值时，判断太阳能具有一定热能却不充足，此时控制空气源热泵8中的压缩机81启动，由冷凝器82产生热量，由送风机7带动，将冷凝器82产生的热量和太阳能集热板13处的空气经太阳能风道11和风道15共同输送到烘干房10，对物料进行烘干作业；在检测到烘干房10内的温度达到预设的烘干温度值时，控制送风机7和压缩机81停止工作，在烘干房10内温度降低时，控制送风机7和压缩机81重新启动。
若在太阳能集热板13处采集的光强度小于光强度设定值二，太阳能集热板13处采集的温度小于太阳光温度值二时，判断太阳能远远不足，若热风仍从太阳能风道11通过进入烘干房10，可能导致热空气经过太阳能风道11反而被太阳能集热板13吸热，则控制转向门机构6中的转向门将太阳能风道11关闭，开启热泵风道12，热风经过热泵风道12和风道15进入烘干房10，对物料进行烘干作业。
在烘干房10内温度保持在设定的烘干温度值的上下范围内且计时器计时的烘干作业时间达到设定的最佳烘干时间值时，控制送风机7和压缩机81等机构停止工作，烘干工作完成。其中在烘干作业时，可以通过远程对烘干情况进行监控，同时可以通过终端向控制器1输入控制参数和在对物料进行烘干作业时对相关控制参数进行实时调整，以达到最佳的烘干效果。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了控制器1、温度传感器一2、湿度传感器3、光感探头4、温度传感器二5、转向门机构6、送风机7、空气源热泵8、压缩机81、冷凝器82、膨胀阀83、蒸发器84、回热器9、烘干房10、太阳能风道11、热泵风道12、太阳能集热板13、隔板14、风道15、回风口16等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (10)
1.一种智能物联网烘干装置，包括烘干房(10)、位于烘干房(10)上方的太阳能集热单元和位于烘干房(10)一侧的空气源热泵(8)，其特征在于，所述太阳能集热单元包括太阳能集热板(13)、隔板(14)以及由太阳能集热板(13)和隔板(14)组成的太阳能风道(11)，所述隔板(14)和烘干房(10)之间形成热泵风道(12)，所述烘干装置还包括用于对太阳能风道(11)和热泵风道(12)进行选择开启的转向门机构(6)、用于将空气源热泵(8)产生的热风和太阳能集热板(13)处的热风输送到烘干房(10)进行物料烘干的送风机(7)、设置在烘干房(10)内的温度传感器一(2)和湿度传感器(3)、设置在太阳能集热板(13)处的光感探头(4)和温度传感器二(5)以及用于在烘干房(10)内需要加热除湿时控制送风机(7)启动且在判断太阳能集热板(13)处产生的热能不足时控制空气源热泵(8)启动和控制转向门机构(6)开启热泵风道(12)的控制器(1)，所述温度传感器一(2)、湿度传感器(3)、光感探头(4)、温度传感器二(5)、送风机(7)、空气源热泵(8)和转向门机构(6)均与控制器(1)进行电连接。
2.根据权利要求1所述的智能物联网烘干装置，其特征在于，所述控制器(1)上还连接有用于对物料烘干时间进行计时的计时器，所述控制器(1)用于在计时器所计时的时间达到物料最佳烘干时间值时控制送风机(7)和压缩机(81)停止工作。
3.根据权利要求2所述的智能物联网烘干装置，其特征在于，所述隔板(14)的表面涂有具有保温作用的保温层。
4.根据权利要求3所述的智能物联网烘干装置，其特征在于，所述烘干房(10)由蜂窝板制成，所述蜂窝板由两块面板固定在蜂窝芯两侧形成的。
5.根据权利要求1所述的智能物联网烘干装置，其特征在于，所述烘干房(10)的上半部开设有回风口(16)，所述回风口(16)处连接有用于将从回风口(16)排出的热风进行循环使用的回热器(9)。
6.根据权利要求5所述的智能物联网烘干装置，其特征在于，所述回热器(9)包括两条交叉设置的通道一和通道二，所述通道一的一端与回风口(16)连接，用于将从回风口(16)排出的热风输送到蒸发器(84)进行冷凝回收，所述通道二用于将经过蒸发器(84)冷凝回收的热风进行初加热后输送给冷凝器(82)进行制热回收。
7.根据权利要求6所述的智能物联网烘干装置，其特征在于，所述空气源热泵(8)包括与控制器(1)电连接的压缩机(81)、与压缩机(81)连接的膨胀阀(83)和用于产生热量的冷凝器(82)以及与膨胀阀(83)连接的用于将烘干过程中产生的湿热空气进行冷凝并将除湿后的热风进行回收利用的蒸发器(84)。
8.根据权利要求7所述的智能物联网烘干装置，其特征在于，所述转向门机构(6)包括与控制器(1)电连接的电机和用于通过电机控制进而开启太阳能风道(11)或者热泵风道(12)的转向门，所述转向门与电机连接。
9.根据权利要求1所述的智能物联网烘干装置，其特征在于，所述控制器(1)上还连接有用于接收远程向控制器(1)输入控制参数的GPS无线通信模块。
10.根据权利要求1或9所述的智能物联网烘干装置，其特征在于，所述控制器(1)上还连接有用于输入各控制参数的按键。
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