CN110676728A - 一种除湿装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种除湿装置，包括壳体、半导体制冷器、散热组件、冷凝组件、湿度采模块和控制电路板；壳体内设有冷凝腔和散热腔，半导体制冷器的冷端设于冷凝腔内，半导体制冷器的热端设于散热腔内，冷凝组件固定于半导体制冷器的冷端，散热组件固定于半导体制冷器的热端，壳体上位于冷凝腔一侧的侧壁上方设有进风口，壳体上位于散热腔一侧的顶壁设有出风口，冷凝腔和散热腔之间设有风道，壳体的底部设有排水口。本发明利用半导体材料的帕尔贴效应，将进入冷凝腔内的空气冷凝成水珠排出，将进入散热腔的空气加热为热空气后排出，形成空气流通通道，对电缆室内的空气进行循环除湿处理，除湿防凝露效果好，结构简单，成本低。

Description

一种除湿装置

技术领域

本发明涉及湿度控制技术领域，尤其涉及一种除湿装置。

背景技术

电力配电系统中常用的环网柜通常被应用在各种户内外的电能分配站点。环网柜中的电缆室由于功能性要求形成相对独立的隔室，该相对独立的隔室基于电缆进出的原因，存在与外部空气交换的通路。由于电缆室相对封闭却又总存在与外部空间，特别是与电缆沟(电缆桥架)的空气通道的特点，很容易导致湿度较高的空气进入电缆室后带来的湿气无法及时排出，当温度条件满足时会造成电缆室内产生大量凝露，引起绝缘装置老化加快，造成放电短路等一系列电气故障甚至在故障情况下导致电气火灾，严重影响到环网柜的安全运行。

现有的环网柜中，一般可以通过在每个柜内的电缆室安装湿度传感器与加热板，构成简单的加热除湿装置，根据湿度传感器采集的湿度信号，利用额定功率的加热板，结合定义的“75％RH”时启动、“70％RH”时停止加热内部空气来进行除湿，此种加热除湿器的除湿方法简单粗糙，除湿防凝露效果差；还可以通过在环网柜内加装专用除湿机或空调设备等方式实现温湿度的控制管理，但(1)许多环网柜的布置与运行地点并不满足安装此类专用设备的条件；(2)除湿机或空调等专用设备的价格比较昂贵，成本较高；(3)通过在环网柜中安装此类专用设备来对环网柜中的电缆室进行除湿防凝露处理，浪费能源，不环保。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种除湿装置，能够提高除湿防凝露效果，并且结构简单，成本低。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种除湿装置，包括壳体、半导体制冷器、散热组件、冷凝组件、用于采集壳体内外环境湿度的湿度采集模块和控制电路板；

所述壳体内设有冷凝腔和散热腔，所述半导体制冷器的冷端设于所述冷凝腔内，所述半导体制冷器的热端设于所述散热腔内，所述冷凝组件固定于所述半导体制冷器的冷端，所述散热组件固定于所述半导体制冷器的热端，所述壳体上位于所述冷凝腔一侧的侧壁上方设有进风口，所述壳体上位于所述散热腔一侧的顶壁设有出风口，所述冷凝腔和所述散热腔之间设有风道，所述壳体的底部设有用于连接排水管的排水口；

所述控制电路板上设置有电源电路和中央处理器，所述电源电路与所述半导体制冷器连接，所述电源电路、所述湿度采集模块和所述半导体制冷器均与所述中央处理器连接。

进一步地，所述电源电路包括感应取电模块、电源管理模块和电能储存模块，所述电源管理模块包括取电端、供电端和充电端；

所述感应取电模块与所述电源管理模块的取电端连接，所述电源管理模块的充电端与所述电能储存模块连接，所述电源管理模块的供电端分别与所述中央处理器和所述半导体制冷器连接。

进一步地，所述感应取电模块包括设于高压带电体产生的感应电场中的电场感应极板，所述电源管理模块包括阻抗匹配单元、整流单元和充放电单元；

所述电场感应极板与所述阻抗匹配单元的输入端连接、所述阻抗匹配单元的输出端与所述整流单元的输入端连接，所述整流单元的输出端与所述充放电单元连接，所述充放电单元与所述电能存储模块连接，所述充放电单元还与所述电源管理模块的供电端连接。

进一步地，所述冷凝组件为采用梳状铝片制成的冷凝翅片。

进一步地，所述壳体的顶壁内侧设有一垂直向下延伸的纵向隔板，所述纵向隔板将所述壳体的内腔分隔成所述散热腔和所述冷凝腔，所述风道位于所述纵向隔板的下方。

进一步地，所述散热腔内设有一横向隔板，所述横向隔板、所述纵向隔板与所述壳体共同构成一通风腔，所述通风腔内设有排风装置。

进一步地，所述排风装置包括无动力风帽，所述无动力风帽内设有电机，所述电机与所述中央处理器连接，所述电机与所述无动力风帽的主轴连接，以驱动所述无动力风帽转动。

进一步地，所述散热组件包括导热铜板、M×N个呈矩阵状排列固定于所述导热铜板的一侧面的铜棒和固定于所述M×N个铜棒上的数个铝片；

所述导热铜板固定于所述纵向隔板的下端，所述半导体制冷器的热端固定于所述导热铜板的另一侧面，M×N个所述铜棒的一端设有压扁折弯部，M×N个所述铜棒通过所述压扁折弯部固定于所述导热铜板，所述数个铝片并列排列固定于N列所述铜棒的棒身两侧。

进一步地，所述导热铜板的下端固设有向下延伸的第一导流板，所述第一导流板的末端向所述冷凝腔一侧倾斜一定的角度；

所述排水口设于所述壳体上位于所述散热腔一侧的侧壁的底部，所述壳体的底部设有一倾斜的第二导流板，所述第二导流板位于所述冷凝腔的一端高于位于所述散热腔的一端，所述第二导流板位于所述散热腔的一端设有与所述排水口连接的引水槽。

进一步地，所述进风口设有百叶窗。

本发明提供的除湿装置，湿度采集模块实时采集壳体内外环境湿度信号，即分别采集电缆室和壳体内的湿度信号，并将该湿度信号发送给中央处理器，中央处理器根据所述湿度信号控制半导体制冷器的启停，当电缆室内的湿度值超过设定阈值时，中央处理器控制半导体制冷器工作，电缆室内较高湿度的空气自进风口不断地进入壳体内的冷凝腔，利用半导体材料的帕尔贴效应，半导体制冷器冷端吸收热量制冷，设置于半导体制冷器的冷端的冷凝组件将会获得一定程度的低温，半导体制冷器热端放出热量制热，设置在热端的散热组件就会获得一定程度的高温，通过冷凝腔的空气由于低温冷凝形成小水珠，从排水口排出，经过除湿处理的空气进入散热腔被加热上升，通过排风口排出壳体，从而电缆室的空气在壳体内循环流通，实现对电缆室内的空气进行循环除湿处理，直到电缆室的湿度降低到一定值时，中央处理器控制半导体制冷器停止工作，提高除湿防凝露效果，并且结构简单，成本低。

附图说明

图1是本发明提供的除湿装置的结构示意图；

图2是图1另一个角度的结构示意图；

图3是本发明提供的除湿装置的控制电路框图；

图4是本发明提供的除湿装置的电源电路的一个实施例的电路框图；

图5是本发明提供的除湿装置内的空气流通示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，是本发明提供的除湿装置的结构示意图；参见图3，是本发明提供的制冷除湿装置的控制电路框图；参见图5，是本发明提供的除湿装置内的空气流通示意图。

本发明实施例提供一种制冷除湿装置，包括壳体1、半导体制冷器2、散热组件3、冷凝组件4、用于采集壳体内外环境湿度的湿度采集模块61和控制电路板5；

壳体1内设有冷凝腔11和散热腔12，半导体制冷器2的冷端设于冷凝腔11内，半导体制冷器2的热端设于散热腔12内，冷凝组件4固定于半导体制冷器2的冷端，散热组件3固定于半导体制冷器2的热端，壳体1上位于冷凝腔11一侧的侧壁上方设有进风口111，壳体1上位于散热腔12一侧的顶壁设有出风口121，冷凝腔11和散热腔12之间设有风道13，壳体1的底部设有用于连接排水管的排水口14；

控制电路板5上设置有电源电路和中央处理器63，电源电路与半导体制冷器2连接，电源电路、湿度采集模块61和半导体制冷器2均与中央处理器63连接。

需要说明的是，湿度采集模块61实时采集壳体1内外环境湿度信号，即分别采集电缆室和壳体1内的湿度信号，并将该湿度信号发送给中央处理器63，中央处理器63根据所述湿度信号控制半导体制冷器2的启停。在电缆室内的湿度值未达到设定阈值时，因为壳体1内存在如图5所示的空气流通通路，所以壳体1内部的空气湿度与电缆室封闭空间的空气湿度基本保持一致；当电缆室内的湿度值超过设定阈值时，中央处理器63控制半导体制冷器2工作，电缆室内湿度较高的空气自进风口111不断地进入壳体1内的冷凝腔11，利用半导体材料的帕尔贴效应，半导体制冷器2冷端吸收热量制冷，设置于半导体制冷器2的冷端的冷凝组件4获得一定程度的低温，半导体制冷器2热端放出热量制热，设置在热端的散热组件3获得一定程度的高温，通过冷凝腔11的空气由于低温冷凝形成小水珠，从排水口14排出，经过除湿处理的空气进入散热腔12被加热上升，通过排风口121排出壳体1，从而在壳体1内部的空气流通通路中自然形成一种缓慢的流通效果，由于环网柜电缆室的空间有限且处于基本密闭状态，经过一定时间后，电缆室内的空气在壳体内循环流通，实现对电缆室内的空气进行循环除湿处理，直到电缆室的湿度降低到一定值时，中央处理器控制半导体制冷器停止工作，提高除湿防凝露效果，并且结构简单，成本低。

需要说明的是，湿度采集模块61采集壳体1内部的湿度信号，并将采集到的湿度信号发送给中央处理器63，用于中央处理器63在处理电缆室湿度阈值时进行对比校验：当壳体1内外湿度一致时中央处理器63控制半导体制冷器2停止工作。还可以通过设置与中央处理器63连接的温度采集模块62，用于采集壳体1内的温度信号，并将采集到的温度信号发送给中央处理器63，以便于监测除湿装置工作状况是否出现异常，当温度值超过一定值时中央处理器63控制半导体制冷器2停止工作，以保证半导体制冷器2的除湿效果及保证电源正常工作。其中，所述湿度采集模块61为湿度传感器，所述温度采集模块62为温度传感器。

进一步地，电源电路包括感应取电模块64、电源管理模块65和电能储存模块66，电源管理模块65包括取电端a、供电端b和充电端c；

感应取电模块64与电源管理模块65的取电端a连接，电源管理模块65的充电端c与电能储存模块66连接，电源管理模块65的供电端b分别与中央处理器63和半导体制冷器2连接。

具体实施时，感应取电模块64通过感应取电，获取电能并输出给电源管理模块65，电源管理模块65将该电能处理为中央处理器63和半导体制冷器2所需的低压直流电源，当中央处理器63停止工作时，电源管理模块65停止向中央处理器63和半导体制冷器2供电，并对电能储存模块66充电。

需要说明的是，基于环网柜的运行环境与运行维护原因，许多具有环网柜的站点不具备设备运行的低压电源(容量)，在一些常规无法获得低压工作电源的环网柜运行环境下，倘若采用加热或其他需要220V及以下的低压工作电源时，常规的方式就是增加一个独立的设备电源柜(PT柜)来提供低压工作电源，增加整体设备建设成本的同时还另外引入了一个需要经常维护的裸露在湿度环境中的设备电源柜(PT柜)，增加了设备运行维护成本，降低了环网柜整体设备的安全运行可靠性。本发明实施例的除湿装置的电源电路采用电场感应取电方式获取工作电源，不需要额外的设备电源柜(PT柜)来提供低压工作电源，降低建设成本和运维成本，提高电网运行的安全度，提高除湿装置的通用性。

参见图4，是本发明提供的制冷除湿装置的电源电路的一个实施例的电路框图。如图2和图4所示，感应取电模块64包括设于高压带电体产生的感应电场中的电场感应极板641，电源管理模块65包括阻抗匹配单元651、整流单元652和充放电单元653；

电场感应极板641与阻抗匹配单元651的输入端连接、阻抗匹配单元651的输出端与整流单元652的输入端连接，整流单元652的输出端与充放电单元653连接，充放电单元653与电能存储模块66连接。

具体实施时，电场感应极板641设于高压带电体产生的感应电场中，电场感应极板641在该感应电场中获得对应的感应电压，整流单元652将交流电整流为直流电输出，并对电能储存模块66进行充电，电能储存模块66通过充放电单元653向中央处理器63和半导体制冷器2输出电能，实现采用非接触式电场感应取电方式来获取稳定电压为装置供电，降低成本，提高电网运行的安全性和除湿装置的通用性。

需要说明的是，高压带电体可以为高压母线，比如高压母线的绝缘层外围设置一电场感应极板641，借助电缆系统形成一等效高压电容，进而利用该电容与地线之间形成的放电电流作为电能储存模块66的耗能补充，电源电路不必与高压母线的电缆内的导线采用物理连接，为一种非接触式取电方式，也充分保留了原有环网柜系统的绝缘系统完整性与安全运行可靠性。

参见图2，是图1另一个角度的结构示意图。如图1和图2所示，壳体1的顶壁内侧设有一垂直向下延伸的纵向隔板15，纵向隔板15将壳体1的内腔分隔成散热腔11和冷凝腔12，风道13位于纵向隔板15的下方。

需要说明的是，风道13位于纵向隔板15的下方，便于被制冷后下沉的空气由风道13进入散热腔12。

进一步地，散热腔12内设有一横向隔板16，横向隔板16、纵向隔板15与壳体1共同构成一通风腔17，通风腔17内设有排风装置18。其中，通过安装排气装置18加快通风排气速度，从而提高除湿效率。

进一步地，排风装置18包括无动力风帽，无动力风帽内设有电机，电机与无动力风帽的主轴连接，以驱动无动力风帽转动。

需要说明的是，当半导体制冷器2进入制冷状态前，中央处理器63为无动力风帽内置的电机提供短时间的工作电压，以便电机驱动无动力风帽转动，从而使得壳体1内部的空气沿如图五所示的流通方向快速循环起来。空气循环流通一段时间后，例如30秒，再控制半导体制冷器2开始进入工作状态。无动力风帽启动时间通常不超过60秒且属于较低功率下的离心摩擦驱动状态，电机工作一段时间后，电机停止工作并返回到脱离状态，这时无动力风帽将会进入到无动力状态以加速壳体内部空气循环，节约能源，更加环保。

进一步地，散热组件3包括导热铜板31、M×N个呈矩阵状排列固定于导热铜板31的一侧面的铜棒32和固定于M×N个铜棒32上的数个铝片33；

导热铜板31固定于纵向隔板15的下端，半导体制冷器2的热端固定于导热铜板31的另一侧面，M×N个铜棒32的一端设有压扁折弯部321，M×N个铜棒32通过压扁折弯部321固定于导热铜板31，数个铝片33并列排列固定于N列铜棒32的棒身两侧。

需要说明的是，M×N个铜棒32固定于导热铜板31上，数个铝片33并列排列固定于N列铜棒32的棒身两侧的分散组合结构，以及铝片33的片状结构加快了散热速度，以尽可能的维持半导体制冷器2的热端温度适合冷端完成冷凝所需的效果。

进一步地，冷凝组件4为采用梳状铝片制成的冷凝翅片。

需要说明的是，与半导体制冷器2的冷端连接的冷凝组件4采用梳状铝片制成的冷凝翅片，利于湿空气有较多的时间在冷凝组件中停留，提高冷凝效果，在有限的空间下能有效缩短湿度降低所需时间，节省电能。

进一步地，导热铜板31的下端固设有向下延伸的第一导流板191，第一导流板191的末端向冷凝腔11一侧倾斜一定的角度；

排水口14设于壳体1上位于散热腔12一侧的侧壁的底部，壳体1的底部设有一倾斜的第二导流板192，第二导流板192位于冷凝腔11的一端高于位于散热腔12的一端，第二导流板192位于散热腔12的一端设有与排水口14连接的引水槽193。

具体实施时，通过冷凝腔11的湿度较高的空气由于低温冷凝形成小水珠，累积到第一导流板191和第二导流板192上，经由第一导流板191和第二导流板192流入与排水口14连接的引水槽193，最终从排水口14排除。

需要说明的是，为保证对冷凝水的有效收集，设置了对应的第一导流板191和第二导流板192，第一导流板191和第二导流板192均按照一定的角度设置，引水槽193处设置一个可以外接水管的排水口14，以利于冷凝水的排除。其中，壳体1底部倾斜的第二导流板192与壳体共同形成一电控腔194，控制电路板5设于电控腔194内，以避免控制电路板5裸露在外与冷凝水或高湿空气接触，从而造成控制电路板5的损坏，提高装置运行的安全性和可靠性。

进一步地，进风口111设有百叶窗112，以便空气能够均匀地进入冷凝腔11。

需要说明的是，还可以通过设置与中央处理器63连接的触摸显示屏67，以便用户可以通过触摸显示屏67设定除湿阈值或者查看当前电缆室内湿度值等数据。

本发明提供的除湿装置，湿度采集模块实时采集壳体内外环境湿度信号，即分别采集电缆室和壳体内的湿度信号，并将该湿度信号发送给中央处理器，中央处理器根据所述湿度信号控制半导体制冷器的启停，当电缆室内的湿度值超过设定阈值时，中央处理器控制半导体制冷器工作，电缆室内较高湿度的空气自进风口不断地进入壳体内的冷凝腔，利用半导体材料的帕尔贴效应，半导体制冷器冷端吸收热量制冷，设置于半导体制冷器的冷端的冷凝组件将会获得一定程度的低温，半导体制冷器热端放出热量制热，设置在热端的散热组件就会获得一定程度的高温，通过冷凝腔的空气由于低温冷凝形成小水珠，从排水口排出，经过除湿处理的空气进入散热腔被加热上升，通过排风口排出壳体，从而电缆室的空气在壳体内循环流通，实现对电缆室内的空气进行循环除湿处理，直到电缆室的湿度降低到一定值时，中央处理器控制半导体制冷器停止工作，提高除湿防凝露效果，并且结构简单，成本低。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种除湿装置，其特征在于，包括壳体、半导体制冷器、散热组件、冷凝组件、用于采集壳体内外环境湿度的湿度采集模块和控制电路板；

所述壳体内设有冷凝腔和散热腔，所述半导体制冷器的冷端设于所述冷凝腔内，所述半导体制冷器的热端设于所述散热腔内，所述冷凝组件固定于所述半导体制冷器的冷端，所述散热组件固定于所述半导体制冷器的热端，所述壳体上位于所述冷凝腔一侧的侧壁上方设有进风口，所述壳体上位于所述散热腔一侧的顶壁设有出风口，所述冷凝腔和所述散热腔之间设有风道，所述壳体的底部设有用于连接排水管的排水口；

所述控制电路板上设置有电源电路和中央处理器，所述电源电路与所述半导体制冷器连接，所述电源电路、所述湿度采集模块和所述半导体制冷器均与所述中央处理器连接。

2.如权利要求1所述的除湿装置，其特征在于，所述电源电路包括感应取电模块、电源管理模块和电能储存模块，所述电源管理模块包括取电端、供电端和充电端；

所述感应取电模块与所述电源管理模块的取电端连接，所述电源管理模块的充电端与所述电能储存模块连接，所述电源管理模块的供电端分别与所述中央处理器和所述半导体制冷器连接。

3.如权利要求2所述的除湿装置，其特征在于，所述感应取电模块包括设于高压带电体产生的感应电场中的电场感应极板，所述电源管理模块包括阻抗匹配单元、整流单元和充放电单元；

所述电场感应极板与所述阻抗匹配单元的输入端连接、所述阻抗匹配单元的输出端与所述整流单元的输入端连接，所述整流单元的输出端与所述充放电单元连接，所述充放电单元与所述电能存储模块连接，所述充放电单元还与所述电源管理模块的供电端连接。

4.如权利要求1至3任一项所述的除湿装置，其特征在于，所述冷凝组件为采用梳状铝片制成的冷凝翅片。

5.如权利要求1至3任一项所述的除湿装置，其特征在于，所述壳体的顶壁内侧设有一垂直向下延伸的纵向隔板，所述纵向隔板将所述壳体的内腔分隔成所述散热腔和所述冷凝腔，所述风道位于所述纵向隔板的下方。

6.如权利要求5所述的除湿装置，其特征在于，所述散热腔内设有一横向隔板，所述横向隔板、所述纵向隔板与所述壳体共同构成一通风腔，所述通风腔内设有排风装置。

7.如权利要求6所述的除湿装置，其特征在于，所述排风装置包括无动力风帽，所述无动力风帽内设有电机，所述电机与所述中央处理器连接，所述电机与所述无动力风帽的主轴连接，以驱动所述无动力风帽转动。

8.如权利要求5所述的除湿装置，其特征在于，所述散热组件包括导热铜板、M×N个呈矩阵状排列固定于所述导热铜板的一侧面的铜棒和固定于所述M×N个铜棒上的数个铝片；

所述导热铜板固定于所述纵向隔板的下端，所述半导体制冷器的热端固定于所述导热铜板的另一侧面，M×N个所述铜棒的一端设有压扁折弯部，M×N个所述铜棒通过所述压扁折弯部固定于所述导热铜板，所述数个铝片并列排列固定于N列所述铜棒的棒身两侧。

9.如权利要求8所述的除湿装置，其特征在于，所述导热铜板的下端固设有向下延伸的第一导流板，所述第一导流板的末端向所述冷凝腔一侧倾斜一定的角度；

所述排水口设于所述壳体上位于所述散热腔一侧的侧壁的底部，所述壳体的底部设有一倾斜的第二导流板，所述第二导流板位于所述冷凝腔的一端高于位于所述散热腔的一端，所述第二导流板位于所述散热腔的一端设有与所述排水口连接的引水槽。

10.如权利要求1至3任一项所述的除湿装置，其特征在于，所述进风口设有百叶窗。

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