CN112082216B - 一种转轮除湿机及其控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种转轮除湿机，包括降温组件，降温组件包括低温进气管、高温连通管和第三气泵，转轮除设有除湿区和再生区，还设有降温区，降温区位于除湿区和再生区之间。低温进气管、降温区和高温连接管形成降温通路。用热风再生除湿后的转轮仍保有较高温度，若直接用于空气的除湿，除湿效果较差。本发明设有降温通路，可确保转轮用于除湿前温度降为常温，对空气的除湿效果好。

Description

一种转轮除湿机及其控制系统
技术领域
本发明涉及除湿机技术领域，尤其是涉及一种转轮除湿机及其控制系统。
背景技术
转轮除湿机属于空调领域的一个重要分支，是升温除湿的典型代表。转轮除湿机的核心部件是一个除湿转轮3，除湿转轮3上设置有吸湿剂呈蜂窝状,包括再生区42和处理区。除湿时，当室内潮湿空气(处理风)通过转轮3的除湿区22，潮湿空气的水蒸汽被除湿转轮3的除湿剂所吸附，除湿后的干燥空气被送至室内完成除湿过程；然后除湿转轮3缓慢转动使得吸附水蒸汽的吸湿剂进入再生区42；从室外吹入再生区42内的高温气体(再生风)使得水蒸汽脱离吸湿剂后排出室外，从而使除湿转轮3恢复了吸湿的功能而完成再生过程，伴随着除湿转轮3不断地转动，上述的除湿过程与再生过程周而复始地进行，从而保证除湿机长期除湿。具体的结构如下：
一种转轮除湿机，包括机架1、设于机架1内的进风组件、除湿组件、再生组件、分区架和出风组件，进风组件包括进风口、进风管道21和第一气泵，除湿组件包括转轮3和用于驱动转轮3转动的驱动件，转轮3上均布蜂窝状的吸湿槽，再生组件包括干气进气管41、加热件、湿气出气管和第二气泵，出风组件包括出风口和出风管道23，进风口和出风口设于机架1的不同侧面上，进风口和出风口分别与进风管道21和出风管道23连通，第一气泵用于带动气流从进风管道21流向出风管道23，分区架套设在转轮3外，分区架与转轮3的转动轴通过轴承转动连接；
分区架相对设置的两个平面上设有多对两两相对设置的连通口，多对连通口包括第一连通口和第二连通口，相对设置的两个第一连通口之间相隔的空间为第一连通区，转轮3位于第一连通区的部分为除湿区22，进风管道21的管口和出风管道23的管口分别与两个第一连通口固定连接，进风管道21、除湿区22和出风管道23形成除湿通路2；
干气进气管41与出风管道23连通，加热件位于干气进气管41内，相对设置的两个第二连通口之间相隔的空间为第二连通区，转轮3位于第二连通区的部分为再生区42，干气进气管41的管口和湿气出气管的管口分别与两个第二连通口固定连接，第二气泵用于带动气流从干气进气管41流向湿气出气管，干气进气管41、再生区42和湿气出气管形成43再生通路4。
上述结构中只设置了除湿通路2和再生通路4，刚经高温气体(再生风)处理的转轮3的去湿能力较差，这会导致一部分的室内潮湿空气(处理风)未达到除湿目的即从转轮除湿机中流出，除湿效果较差。
发明内容
本发明的目的之一在于提供了一种能一直保持较高的除湿效率的转轮除湿机。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种转轮除湿机，包括机架、设于机架内的进风组件、除湿组件、再生组件、分区架和出风组件，转轮除湿机还包括降温组件，降温组件包括低温进气管、高温连通管和第三气泵，分区架相对设置的两个平面上还设有第三连通口，第三连通口位于第一连通口和第二连通口之间，相对设置的两个第三连通口之间形成第三连通区，定义转轮位于第三连通区内的部分为降温区，低温进气管的一端与出风管道连通，另一端与其中一个第三连通口固定连接，高温连通管一端与另一个第三连通口固定连接，另一端与进风管道连通，第三气泵用于带动气流从低温进气管流向高温连通管。
作为优选，除湿区、降温区和再生区的体积分别占转轮总体积的2/5～2/3、1/6～1/4和1/7～1/5。
作为优选，降温通路内设有第一湿度传感器、第一温度传感器和第二湿度传感器，第一湿度传感器和第一温度传感器设于再生区与降温区的交界处，第二湿度传感器设于除湿区与降温区的交界处，第一湿度传感器、第一温度传感器、第二湿度传感器、加热件、第一气泵、第二气泵和第三气泵无线数据连接或电连接。
本发明的目的之二在于提供一种可科学调控除湿机内各部件的工作功率以节能高效地除湿的转轮除湿机的控制系统。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种转轮除湿机控制系统，配置有权利要求4的转轮除湿机，控制系统还配置有控制策略，控制策略包括控制算法，控制算法内预设高温阈值、高湿阈值、低湿阈值和功率阈值，第一温度传感器的测定温度值低于高温阈值，根据第一温度传感器的测定温度和转轮的转速确定第三气泵的工作功率；
当第二湿度传感器的测定湿度值大于低湿阈值，且第一温度传感器的测定温度值小于三分之二的高温阈值时，控制提高加热件的工作功率；
当第二湿度传感器的测定湿度值大于低湿阈值，且第一温度传感器的测定温度值大于三分之二的高温阈值时，控制提高第二气泵的工作功率；
当第二湿度传感器的测定湿度值大于低湿阈值，且第二气泵的工作功率达到功率阈值，第一温度传感器的测定温度值达到高温阈值时，则输出提醒信息，提醒信息用于提醒更换转轮；
当第一湿度传感器的测定湿度值小于高湿阈值，且第一温度传感器的测定温度值小于三分之二的高温阈值时，降低第二气泵的工作效率；
当第一湿度传感器的测定湿度值小于高湿阈值，且第一温度传感器的测定温度值大于三分之二的高温阈值时，降低加热件的工作效率。
作为优选，控制策略还包括启动子算法，启动子算法被配置为包括依序执行第一启动步骤和第二启动步骤以启动转轮除湿机，第一启动步骤包括启动第二气泵和加热件，第二启动步骤包括控制第一气泵和第三气泵开始工作。
作为优选，控制策略还包括结束算法，结束算法被配置为包括依序执行第一结束步骤和第二结束步骤以停运转轮除湿机，第一结束步骤为关闭第一气泵和第三气泵，第二结束步骤为关闭第二气泵和加热件。
作为优选，降温通路内还设有第二温度传感器，第二温度传感器设于除湿区与降温区的交界处，计算第一温度传感器测定的温度与第二温度传感器测定的温度的温差得到降温温差，计算第一湿度传感器测定的湿度值和第二湿度传感器测定的湿度值的湿度差得到再生湿度差，获得降温区的单面平面面积作为降温有效面积，获得降温区的弧长作为有效长度，获得转轮的转速作为有效转速，获得高温连通管内的空气流速作为有效流速，根据降温温差、再生湿度差、降温有效面积、有效长度、有效转速和有效流速，得到转轮预估寿命。
作为优选，降温温差记为ΔT，再生湿度差记为Δs，降温有效面积记为S，有效长度记为L，有效转速记为n，有效流速v，转轮预估寿命τ，
当ΔT大于加热件的加热温度与低温进气管内气体的温度的温度差的90％时，仅根据Δs确定τ；
当ΔT小于加热件的加热温度与低温进气管内气体的温度的温度差的90％时，ΔT、Δs与τ正相关，
作为优选，转轮预估寿命的计算方式为：当ΔT大于加热件的加热温度与低温进气管内气体的温度的温度差的90％时，τ＝(18.45Δs)2；
当ΔT小于加热件的加热温度与低温进气管内气体的温度的温度差的90％时，
Figure GDA0003209471060000041
Figure GDA0003209471060000042
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、用热风再生除湿后的转轮仍保有较高温度，若直接用于空气的除湿，除湿效果较差。本发明设有降温通路，可确保转轮用于除湿前温度降为常温，对空气的除湿效果好；
2、通过预设高温阈值、高湿阈值、低湿阈值和功率阈值，并实时测定降温通路内再生区与降温区的交界处的温度和湿度以及除湿区与降温区的交界处的湿度，实时调整第二气泵和加热件的工作效率，实现节能且确保转轮除湿机的除湿效率。
3、通过设置除湿区、降温区和再生区的体积，并智能调节转轮除湿机内各部位的工作效率，实现第二气泵、第三气泵和加热件持续低功率工作，不会存在机器的频繁启停，可有效延长转轮除湿机的寿命。
附图说明
图1为本发明装置去除机架部分结构后的一立体结构示意图；
图2为本发明装置去除机架部分结构后的另一立体结构示意图；
图3为本发明装置去除机架部分结构后的轴视半剖图。
附图标记说明如下：1、机架；2、除湿通路；21、进风管道；22、除湿区；23、出风管道；3、转轮；4、再生通路；41、干气进气管；42、再生区；43、湿气出气管形成；5、降温通路；51、低温进气管；52、降温区；53、高温连通管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底部”和“顶部”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
实施例1：
如图1、2所示，一种转轮除湿机，包括机架1、设于机架1内的进风组件、除湿组件、再生组件、分区架和出风组件，转轮除湿机还包括降温组件，降温组件包括低温进气管51、高温连通管53和第三气泵，分区架相对设置的两个平面上还设有第三连通口，第三连通口位于第一连通口和第二连通口之间，相对设置的两个第三连通口之间形成第三连通区，定义转轮3位于第三连通区内的部分为降温区52，低温进气管51的一端与出风管道23连通，另一端与其中一个第三连通口固定连接，高温连通管53一端与另一个第三连通口固定连接，另一端与进风管道21连通，第三气泵用于带动气流从低温进气管51流向高温连通管53。
如图1、2所示，室内潮湿空气(处理风)通过进风口进入进风管道21，在第一气泵的作用下，潮湿空气流经转轮3的除湿区22流向出风管道23，转轮3的吸湿槽将潮湿空气中的水蒸气吸附去除得到干燥空气。在第二气泵的作用下，部分干燥空气从出风管道23流入干气进气管41，然后流经转轮3的再生区4242流向湿气出气管。干气进气管41内的干燥空气经加热件的加热得到高温干燥空气(再生风)，高温干燥空气将转轮3的再生区42快速加热使其吸湿槽的吸湿能力快速下降，再生区42的吸湿槽内的湿气随着高温干燥空气流向湿气出气管(进而排出室内)，实现再生区42的吸湿槽水分的去除。
如图3所示，随着转轮3的转动，原本位于再生区42的部分进入降温区52。在第三气泵的作用下，部分潮湿空气从进风管道21流入低温进气管51。然后流经转轮3的降温区52流向高温连通管53，最后流回进风管道21形成气流的循环。低温进气管51内的潮湿空气流过降温区52的吸湿槽，快速降低降温区52吸湿槽的温度，实现吸湿槽吸湿能力的完全恢复。用热风再生除湿后的转轮3仍保有较高温度，若直接用于空气的除湿，除湿效果较差。本发明设有降温通路5，可确保转轮3用于除湿前温度降为常温，对空气的除湿效果好。
实施例2：
一种转轮除湿机控制系统，配置有实施例1的转轮除湿机并且除湿区22、降温区52和再生区42的体积分别占转轮3总体积的2/3、1/6和1/7(除湿区22、降温区52和再生区42的体积还可分别占转轮3总体积的2/5、1/4和1/5或者两者之间的数值)。
降温通路5内设有第一湿度传感器、第一温度传感器和第二湿度传感器，第一湿度传感器和第一温度传感器设于再生区42与降温区52的交界处，第二湿度传感器设于除湿区22与降温区52的交界处，第一湿度传感器、第一温度传感器、第二湿度传感器、加热件、第一气泵、第二气泵和第三气泵无线数据连接或电连接。
控制系统还配置有控制策略，控制策略包括启动子算法、控制算法和结束算法。控制算法内预设高温阈值、高湿阈值、低湿阈值和功率阈值，第一温度传感器的测定温度值低于高温阈值，根据第一温度传感器的测定温度和转轮3的转速确定第三气泵的工作功率。干气进气管41内的流量小于出风管道23内流量的十分之一。上述流量比例的设置可确保转轮除湿机较为高效地运转除湿。
开始算法为：当需要转轮除湿机工作时，第二气泵和加热件先开始工作，然后第一气泵和第三气泵后开始工作。在长期的放置过程中，转轮3吸附因空气自然流动从各管道流到转轮3的空气中的水蒸气。第二气泵和加热件的运作可及时将转轮3中的湿气排出，恢复转轮3的吸湿能力。
启动子算法：启动子算法被配置为包括依序执行第一启动步骤和第二启动步骤以启动转轮除湿机，第一启动步骤包括启动第二气泵和加热件，第二启动步骤包括控制第一气泵和第三气泵开始工作；
当第二湿度传感器的测定湿度值大于低湿阈值，且第一温度传感器的测定温度值小于三分之二的高温阈值时，控制提高加热件的工作功率；
当第二湿度传感器的测定湿度值大于低湿阈值，且第一温度传感器的测定温度值大于三分之二的高温阈值时，控制提高第二气泵的工作功率；
当第二湿度传感器的测定湿度值大于低湿阈值，且第二气泵的工作功率达到功率阈值，第一温度传感器的测定温度值达到高温阈值时，则输出提醒信息，提醒信息用于提醒更换转轮3；
当第一湿度传感器的测定湿度值小于高湿阈值，且第一温度传感器的测定温度值小于三分之二的高温阈值时，降低第二气泵的工作效率；
当第一湿度传感器的测定湿度值小于高湿阈值，且第一温度传感器的测定温度值大于三分之二的高温阈值时，降低加热件的工作效率。通过预设高温阈值、高湿阈值、低湿阈值和功率阈值，并实时测定降温通路5内再生区42与降温区52的交界处的温度和湿度以及除湿区22与降温区52的交界处的湿度，实时调整第二气泵和加热件的工作效率，实现节能且确保转轮除湿机的除湿效率。并且通过设置除湿区22、降温区52和再生区42的体积，并智能调节转轮除湿机内各部位的工作效率，实现第二气泵、第三气泵和加热件持续低功率工作，不会存在机器的频繁启停，可有效延长转轮除湿机的寿命。
结束算法：结束算法被配置为包括依序执行第一结束步骤和第二结束步骤以停运转轮除湿机，第一结束步骤为关闭第一气泵和第三气泵，第二结束步骤为关闭第二气泵和加热件。第二气泵和加热件的延时工作可确保整个转轮3中的湿气均被及时去除，转轮3中的吸湿槽在干燥状态时保存，可延长吸湿槽的寿命。
降温通路5内还设有第二温度传感器，第二温度传感器设于除湿区22与降温区52的交界处，计算第一温度传感器测定的温度与第二温度传感器测定的温度的温差得到降温温差，计算第一湿度传感器测定的湿度值和第二湿度传感器测定的湿度值的湿度差得到再生湿度差，获得降温区52的单面平面面积作为降温有效面积，获得降温区52的弧长作为有效长度，获得转轮3的转速作为有效转速，获得高温连通管53内的空气流速作为有效流速，根据降温温差、再生湿度差、降温有效面积、有效长度、有效转速和有效流速，得到转轮3预估寿命。
降温温差记为ΔT，再生湿度差记为Δs，降温有效面积记为S，有效长度记为L，有效转速记为n，有效流速v，转轮3预估寿命τ，
当ΔT大于加热件的加热温度与低温进气管51内气体温度的温度差的90％时，仅根据Δs确定τ；
当ΔT小于加热件的加热温度与低温进气管51内气体温度的温度差的90％时，ΔT、Δs与τ正相关，S、L、n和v与τ负相关。
转轮3预估寿命的计算方式为：
当ΔT大于加热件的加热温度与低温进气管内气体的温度的温度差的90％时，τ＝(18.45Δs)2；
当ΔT小于加热件的加热温度与低温进气管内气体的温度的温度差的90％时，
Figure GDA0003209471060000081
Figure GDA0003209471060000082
工作原理：室内潮湿空气(处理风)通过进风口进入进风管道，在第一气泵的作用下，潮湿空气流经转轮的除湿区流向出风管道，转轮的吸湿槽将潮湿空气中的水蒸气吸附去除得到干燥空气。在第二气泵的作用下，部分干燥空气从出风管道流入干气进气管，然后流经转轮的再生区流向湿气出气管。干气进气管内的干燥空气经加热件的加热得到高温干燥空气(再生风)，高温干燥空气将转轮的再生区快速加热使其吸湿槽的吸湿能力快速下降，再生区的吸湿槽内的湿气随着高温干燥空气流向湿气出气管，实现再生区的吸湿槽水分的去除。
随着转轮的转动，原本位于再生区的部分进入降温区。在第三气泵的作用下，部分潮湿空气从进风管道流入低温进气管。然后流经转轮的降温区流向高温连通管53，最后流回进风管道形成气流的循环。低温进气管内的潮湿空气流过降温区的吸湿槽，快速降低降温区吸湿槽的温度，实现吸湿槽吸湿能力的完全恢复。
当第二湿度传感器的测定湿度值大于低湿阈值，且第一温度传感器的测定温度值小于三分之二的高温阈值时，控制提高加热件的工作功率；
当第二湿度传感器的测定湿度值大于低湿阈值，且第一温度传感器的测定温度值大于三分之二的高温阈值时，控制提高第二气泵的工作功率；
当第二湿度传感器的测定湿度值大于低湿阈值，且第二气泵的工作功率达到功率阈值，第一温度传感器的测定温度值达到高温阈值时，则输出提醒信息，提醒信息用于提醒更换转轮；
当第一湿度传感器的测定湿度值小于高湿阈值，且第一温度传感器的测定温度值小于三分之二的高温阈值时，降低第二气泵的工作效率；
当第一湿度传感器的测定湿度值小于高湿阈值，且第一温度传感器的测定温度值大于三分之二的高温阈值时，降低加热件的工作效率。
根据降温温差、再生湿度差、降温有效面积、有效长度、有效转速和有效流速，得到转轮预估寿命，以此来实时预估转轮更换的时间，保证转轮除湿机控制系统的正常运行。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (6)

1.一种转轮除湿机控制系统，其特征在于配置有转轮除湿机，所述转轮除湿机包括机架(1)、设于所述机架(1)内的进风组件、除湿组件、再生组件、分区架和出风组件，所述进风组件包括进风口、进风管道(21)和第一气泵，再生组件包括干气进气管(41)、加热件、湿气出气管和第二气泵，其特征在于所述转轮除湿机还包括降温组件，所述降温组件包括低温进气管(51)、高温连通管(53)和第三气泵，分区架相对设置的两个平面上还设有第三连通口，所述第三连通口位于第一连通口和第二连通口之间，相对设置的两个所述第三连通口之间形成第三连通区，定义所述转轮(3)位于所述第三连通区内的部分为降温区(52)，所述低温进气管(51)的一端与出风管道(23)连通，另一端与其中一个所述第三连通口固定连接，所述高温连通管(53)一端与另一个所述第三连通口固定连接，另一端与进风管道(21)连通，所述第三气泵用于带动气流从所述低温进气管(51)流向所述高温连通管(53)，所述低温进气管(51)、所述降温区(52)和所述高温连通管(53)形成降温通路(5)；
所述降温通路(5)内设有第一湿度传感器、第一温度传感器和第二湿度传感器，所述第一湿度传感器和所述第一温度传感器设于再生区(42)与所述降温区(52)的交界处，所述第二湿度传感器设于除湿区(22)与所述降温区(52)的交界处，所述第一湿度传感器、所述第一温度传感器、所述第二湿度传感器、所述加热件、第一气泵、第二气泵和所述第三气泵无线数据连接或电连接；
所述转轮除湿机控制系统还配置有控制策略，所述控制策略包括控制算法，所述控制算法内预设高温阈值、高湿阈值、低湿阈值和功率阈值，所述第一温度传感器的测定温度值低于高温阈值时，根据第一温度传感器的测定温度和所述转轮(3)的转速确定所述第三气泵的工作功率；
当第二湿度传感器的测定湿度值大于低湿阈值，且第一温度传感器的测定温度值小于三分之二的高温阈值时，控制提高所述加热件的工作功率；
当第二湿度传感器的测定湿度值大于低湿阈值，且第一温度传感器的测定温度值大于三分之二的高温阈值时，控制提高第二气泵的工作功率；
当第二湿度传感器的测定湿度值大于低湿阈值，且所述第二气泵的工作功率达到功率阈值，所述第一温度传感器的测定温度值达到高温阈值时，则输出提醒信息，所述提醒信息用于提醒更换所述转轮(3)；
当第一湿度传感器的测定湿度值小于高湿阈值，且第一温度传感器的测定温度值小于三分之二的高温阈值时，降低所述第二气泵的工作效率；
当第一湿度传感器的测定湿度值小于高湿阈值，且第一温度传感器的测定温度值大于三分之二的高温阈值时，降低所述加热件的工作效率；
所述降温通路(5)内还设有第二温度传感器，所述第二温度传感器设于除湿区(22)与所述降温区(52)的交界处，计算所述第一温度传感器测定的温度与所述第二温度传感器测定的温度的温差得到降温温差，计算所述第一湿度传感器测定的湿度值和所述第二湿度传感器测定的湿度值的湿度差得到再生湿度差，获得所述降温区(52)的单面平面面积作为降温有效面积，获得所述降温区(52)的弧长作为有效长度，获得所述转轮(3)的转速作为有效转速，获得所述高温连通管(53)内的空气流速作为有效流速，根据所述降温温差、所述再生湿度差、所述降温有效面积、所述有效长度、所述有效转速和所述有效流速，得到转轮(3)预估寿命。
2.根据权利要求1所述的一种转轮除湿机控制系统，其特征在于，除湿区(22)、所述降温区(52)和再生区(42)的体积分别占所述转轮(3)总体积的2/5～2/3、1/6～1/4和1/7～1/5。
3.根据权利要求1所述的一种转轮除湿机控制系统，其特征在于，所述控制策略还包括启动子算法，所述启动子算法被配置为包括依序执行第一启动步骤和第二启动步骤以启动所述转轮除湿机，所述第一启动步骤包括启动所述第二气泵和所述加热件，所述第二启动步骤包括控制所述第一气泵和所述第三气泵开始工作。
4.根据权利要求1所述的一种转轮除湿机控制系统，其特征在于，所述控制策略还包括结束算法，所述结束算法被配置为包括依序执行第一结束步骤和第二结束步骤以停运所述转轮除湿机，所述第一结束步骤为关闭所述第一气泵和所述第三气泵，所述第二结束步骤为关闭所述第二气泵和所述加热件。
5.根据权利要求1所述的一种转轮除湿机控制系统，其特征在于，所述降温温差记为ΔT，所述再生湿度差记为Δs，所述降温有效面积记为S，所述有效长度记为L，所述有效转速记为n，所述有效流速v，所述转轮(3)预估寿命τ，
当ΔT大于所述加热件的加热温度与所述低温进气管(51)内气体温度的温度差的90％时，仅根据Δs确定τ；
当ΔT小于所述加热件的加热温度与所述低温进气管(51)内气体温度的温度差的90％时，ΔT、Δs与τ正相关，S、L、n和v与τ负相关。
6.根据权利要求5所述的一种转轮除湿机控制系统，其特征在于，所述转轮(3)预估寿命的计算方式为：当ΔT大于所述加热件的加热温度与所述低温进气管内气体的温度的温度差的90％时，τ＝(18.45Δs)2；
当ΔT小于所述加热件的加热温度与所述低温进气管内气体的温度的温度差的90％时，
Figure FDA0003209471050000031
Figure FDA0003209471050000032
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