CN113503587B - 一种适用于空气处理与除湿空调系统的空气调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于空气处理与除湿空调系统的空气调节装置，包括上下相连的双层阀体结构；上层风阀外壳具有室外新风风口、室内回风风口、第一、第二出风口；下层风阀外壳具有室外排风风口、室内供风风口、第一、第二进风口；下层风阀叶片、上层风阀叶片分别可枢转设置于下层风阀外壳、上层风阀外壳内，其相对夹角固定为90°；限位挡板使得上层风阀叶片和下层风阀叶片被限制在第一状态和第二状态；当处于两种状态时，室外新风风口和室内回风风口分别与第一和第二出风口切换连通，并且第一和第二进风口分别与室内供风风口和室外排风风口切换连通。本发明减小了除湿系统的体积，具有结构简单、操作便捷、可靠性高、成本较低等优点。

Description

一种适用于空气处理与除湿空调系统的空气调节装置

技术领域

本发明涉及空调技术领域，尤其涉及一种适用于空气处理与除湿空调系统的空气调节装置。

背景技术

随着社会发展与科技进步，人们对居住环境的热舒适性要求越来越高，建筑能耗也将进一步增长。据《中国建筑能耗研究报告(2018)》，夏季我国空调能耗可占社会总能耗的40％，而潜热负荷又占据近半空调能耗。高温高湿环境不仅增大了空调系统能耗，还容易造成细菌滋生和金属锈蚀等问题。

目前，大多数空调设备采用冷却除湿这一同时控制温湿度的方法，造成较大的能源浪费。相比常规空调，温湿度独立控制的除湿空调系统可节能约20％～30％；近年来有学者提出除湿换热器的概念并进行了相应的系统设计与验证，证明其除湿效果优于传统的转轮除湿和吸附除湿，并且再生性能出色，可利用低品位热能，节能效果良好。基于固体吸附床/除湿换热器的除湿空调系统的关键部件是风阀这一空气调节装置，因为要达到连续除湿工作效果，系统中必须至少有两个吸附床/除湿换热器，它们分别处于吸附除湿和加热再生状态，而风阀则是改变空气流向、切换除湿部件吸附与再生状态的关键部件。一种思路是增加额外的支路风道和独立风阀控制空气流向实现工作状态切换，但这种方式使得系统管路复杂、部件增多、体积增大、成本升高。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种适用于空气处理与除湿空调系统的空气调节装置，旨在提升除湿空调系统空气流向与工作状态切换性能，使系统更加简单紧凑、使用更加便捷、连续工作性能更好，同时降低制造和维护成本。

发明内容

鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何设计一种适用于空气处理与除湿空调系统的空气调节装置，以解决现有技术系统存在的管路复杂、部件较多、体积增大、成本升高等问题。

为实现上述目的，本发明提出一种适用于空气处理与除湿空调系统的空气调节装置，所述空气调节装置包括阀体，所述阀体为上下相连的双层结构；所述阀体包括下层风阀外壳、下层风阀叶片、上层风阀外壳、上层风阀叶片、限位挡板；所述上层风阀外壳固定设置于所述下层风阀外壳上部；所述上层风阀外壳具有室外新风风口、室内回风风口、第一出风口、第二出风口，所述室外新风风口和所述室内回风风口相对设置，所述第一出风口和第二出风口沿与所述室外新风风口和所述室内回风风口的垂直方向相对设置；所述下层风阀外壳具有室外排风风口、室内供风风口、第一进风口、第二进风口，所述室外排风风口和所述室内供风风口相对设置，分别位于所述室外新风风口和所述室内回风风口的下方，所述第一进风口和第二进风口沿与所述室外排风风口和所述室内供风风口的垂直方向相对设置；所述下层风阀叶片可枢转设置于所述下层风阀外壳内，所述上层风阀叶片可枢转设置于所述上层风阀外壳内，所述上层风阀叶片和所述下层风阀叶片之间的相对夹角固定为90°；所述限位挡板被配置成使得所述上层风阀叶片和所述下层风阀叶片被限制在第一状态和第二状态；当处于所述第一状态时，所述室外新风风口和所述室内回风风口分别与所述第一出风口和所述第二出风口相连通，并且所述第一进风口和所述第二进风口分别与所述室内供风风口和所述室外排风风口相连通；当处于所述第二状态时，所述室外新风风口和所述室内回风风口分别与所述第二出风口和所述第一出风口相连通，并且所述第二进风口和所述第一进风口分别与所述室内供风风口和所述室外排风风口相连通。

进一步地，所述阀体还包括下部支撑轴、下部轴承、中部连接轴、中部轴承、上部驱动轴、上部轴承、风阀电机；所述下部支撑轴、下部轴承、中部连接轴、中部轴承、上部驱动轴、上部轴承成一直线穿设安装在所述阀体的中央；所述下部轴承安装在所述下层风阀外壳的底孔中，所述下部支撑轴穿过所述下部轴承与所述下层风阀叶片连接；所述中部轴承安装在所述下层风阀外壳和所述上层风阀外壳之间的安装孔中，所述中部连接轴穿过所述中部轴承分别与所述上层风阀叶片和所述下层风阀叶片连接，所述上部轴承安装在所述上层风阀外壳的顶孔中，所述上部驱动轴穿过所述上部轴承与所述上层风阀叶片连接；所述上部驱动轴与所述风阀电机连接。

进一步地，所述限位挡板包括纵向限位挡板，所述纵向限位挡板各有四块，分别固定连接在所述上层风阀外壳和所述下层风阀外壳的内壁上，与所述阀体的对角线邻近并且平行。

进一步地，所述限位挡板还包括横向限位挡板，所述横向限位挡板为L形，所述横向限位挡板各有八块，分别固定连接在所述上层风阀外壳和所述下层风阀外壳内部的底板和顶板上，与所述阀体的对角线邻近并且平行。

进一步地，所述阀体还包括保温棉，所述保温棉粘附在所述限位挡板外侧边缘。

进一步地，所述上部驱动轴与所述上层风阀叶片、所述中部连接轴与所述上层风阀叶片和所述下层风阀叶片、所述下部支撑轴与所述下层风阀叶片均采用铆接方式固定连接。

进一步地，所述上部驱动轴、所述中部连接轴、所述下部支撑轴均竖直方向部分切半并沿径向设置装配孔，该装配孔与所述上层风阀叶片、所述下层风阀叶片上预留的装配孔对齐。

进一步地，所述阀体还包括加强筋，所述加强筋固定连接在所述上层风阀外壳、所述下层风阀外壳四角上。

进一步地，所述加强筋与所述上层风阀外壳、所述下层风阀外壳的连接方式为铆接或者焊接。

进一步地，所述空气调节装置还包括第一风管、第二风管、第一除湿部件和第二除湿部件，所述第一出风口经所述第一除湿部件、第一风管与所述第一进风口连接，所述第二出风口经所述第二除湿部件、第二风管与所述第二进风口连接。

本发明与现有技术相比，至少具有如下有益技术效果：

1、本发明参考了空调系统中的四通阀设计理念，设计了一种适用于空气处理与除湿空调系统的空气调节装置，可让不同状态的空气在风阀内部流过，引入室外新风并利用室内排风，不需要额外的空气流道和风阀，避免了不同工作模式下部分系统管路与部件闲置，明显降低了系统复杂程度并减小了系统体积，降低了制造成本。

2、本发明中的空气调节装置的上下双层结构、出风口布置以及叶片成角度的设计，可使叶片转动前后不同状态空气对应的进出风口完全保持一致，且室内风口位于一侧而室外风口位于另一侧，降低了风阀本身对送风的影响，便于系统布置应用，保证了系统工作的连续性与稳定性。

3、本发明中的空气调节装置仅需一个风阀电机控制叶片在90°左右范围内转动即可实现切换空气流向，控制简单，状态切换方便快捷，提高了工作效率。

4、本发明中的风阀外壳和其他部件结构简单，加工难度和制造成本较低，同时也便于根据实际系统部件尺寸和需求进行调整，适用于更多应用场景。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的一个较佳实施例的空气调节装置整体结构的立体图；

图2为本发明的一个较佳实施例的空气调节装置的爆炸图；

图3为本发明的一个较佳实施例的空气调节装置的俯视图；

图4为本发明的一个较佳实施例的叶片与轴和轴承的装配示意图；

图5为本发明的一个较佳实施例的一种工况(第一状态)下的空气流动状态示意图；

图6为本发明的一个较佳实施例的另一种工况(第二状态)下的空气流动状态示意图。

其中：1-下层风阀外壳，2-下层风阀叶片，3-下部轴承，4-下部支撑轴，5-上层风阀外壳，6-上层风阀叶片，7-中部轴承，8-中部连接轴，9-盖板，10-上部轴承，11-上部驱动轴，12-风阀电机，13-加强筋，14-横向限位挡板，15-纵向限位挡板，16-除湿部件，17-抽吸式风机，100-室外新风风口，200-室外排风风口，300-室内回风风口，400-室内供风风口。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

本发明所提出的一种适用于空气处理与除湿空调系统的空气调节装置，参考了空调系统中的四通阀设计理念，其内部互成90°夹角的叶片以及限位挡板的布置，使其工作时仅需通过一个风阀电机控制叶片转至不同指定角度即可改变系统的气流流动方向，切换便捷迅速，使系统不再需要额外的空气流道、风阀和更多的控制和运动部件，令系统更加简单紧凑；该空气调节装置避免了不同工作模式下部分系统管路与部件闲置的问题，且空气调节装置结构中室外新风(Outdoor Air,OA)、室内供风(Supply Air,SA)、室内回风(ReturnAir,RA)、室外排风(Exhaust Air,EA)对应的四个风口始终保持不变，侧面四个风口为空气调节装置的内部流道进出口，上下相邻两风口之间通过软管连接形成风阀内部流道，降低了风阀本身对送风的影响，保证了空气处理与除湿空调系统工作的连续性与稳定性，结构简单、操作便捷、可靠性高、工作平稳，减小了空气处理与除湿空调系统的体积，降低了制造和维护成本。

如图1和图2所示，本发明提出的一种适用于空气处理与除湿空调系统的空气调节装置，为上下相连的双层阀体结构，包括：下层风阀外壳1、下层风阀叶片2、下部支撑轴4与下部轴承3、上层风阀外壳5、上层风阀叶片6、中部连接轴8与中部轴承7、盖板9、上部驱动轴11与上部轴承10、风阀电机12、横向限位挡板14、纵向限位挡板15。

下层风阀外壳1位于底部，四面分别有一个风口，下部支撑轴4、下部轴承3穿过下层风阀外壳1的底板预留孔与下层风阀叶片2铆接，如图4所示，且位于下层风阀内部；上层风阀外壳5结构与下层风阀外壳1基本一致，出风口尺寸可以不同，但二者底面积相同，其置于下层风阀外壳1上部，底板与下层风阀外壳1顶板的预留孔对齐并铆接固连；中部连接轴8、中部轴承7穿过上层风阀外壳5底板预留孔，且中部连接轴8分别与上层风阀叶片6、下层风阀叶片2铆接相连，并使得上层风阀叶片6、下层风阀叶片2成90°夹角；此时上层风阀叶片6、下层风阀叶片2受各自所在外壳内部的横向限位挡板14和纵向限位挡板15约束，只能在90°左右的范围转动；盖板9与上层风阀外壳5铆接，进一步地，上部驱动轴11、上部轴承10与上层风阀叶片6连接；最后上部驱动轴11与风阀电机12相连。此时风阀电机12可带动上部驱动轴11、上部轴承10、上层风阀叶片6、中部连接轴8、中部轴承7、下层风阀叶片2、下部支撑轴4、下部轴承3构成的整体机构在约90°的范围内同步转动。

如图1所示，本发明提供的空气调节装置，其下层风阀外壳1、上层风阀外壳5均有四个进出风口，其中前后两面的四个风口从上至下分别为室外新风风口100、室外排风风口200、室内回风风口300、室内供风风口400，侧面四个风口为空气调节装置的内部流道进出口，上下相邻风口之间通过软管连接形成风阀内部流道(图中未示出上下相邻风口之间的软管)。此外上层风阀外壳5的四个风口处设置法兰结构并预留孔，便于与吸附床/除湿换热器部件连接。

如图3所示，下层风阀外壳1、上层风阀外壳5内部与对角线平行的方向上各有四块纵向限位挡板15，纵向限位挡板15与下层风阀外壳1、上层风阀外壳5内壁焊接固连。此外，下层风阀外壳1、上层风阀外壳5的底板、顶板以及盖板一面焊接有L形横向限位挡板14，横向限位挡板14方向也与对角线方向平行。这些纵向限位挡板15和横向限位挡板14在外侧边缘会粘附一些保温棉，起到约束叶片转动位置、减小摩擦和撞击的作用，同时也能在风阀电机12驱动下层风阀叶片2、上层风阀叶片6转动到指定角度对应的位置后，与叶片接触形成密封，减少阀体内不同状态空气之间的混合与泄露，提升装置工作性能。上层风阀叶片6、下层风阀叶片2只能同步转动约90°范围。

下层风阀外壳1、上层风阀外壳5的四角上均铆接加强筋13以提高整体强度避免阀体明显变形。此外，上部驱动轴11、中部连接轴8、下部支撑轴4均采用了竖直方向部分切半并在径向打孔的处理方法，且中部连接轴11上下部的切半处理也成90°(与叶片角度对应)；所打孔与上层风阀叶片6、下层风阀叶片2预留孔位置对齐，便于与叶片铆接固连。

如图5和图6所示，其以分层俯视图的形式展示了本实施例在两种工作状态下的不同空气流动状态，左半部分示出了上层俯视图，右半部分示出了下层俯视图，图中虚线为叶片当前位置，除湿部件16(吸附床/除湿换热器)与阀体结构连接，抽吸式风机17驱动空气流动，空心箭头代表高湿度空气，实心箭头代表低湿度空气。图5中，高湿度的室外新风(OA)从上层风阀外壳5的前向风口(室外新风风口100)被吸入，受纵向限位挡板15和上层风阀叶片6的导向，流向上层风阀外壳5的右侧风口(第一出风口)并流经右侧含湿量较低的除湿部件16，空气湿度降低得到处理，之后经弯曲软管(图中未示出)流入下层风阀外壳1的右侧风口(第一进风口)，受纵向限位挡板15和下层风阀叶片2的导向又流向下层风阀外壳1的后向风口(室内供风风口400)，成为低湿室内供风(SA)；室内回风(RA)则从上层风阀外壳5的后向风口(室内回风风口300)被吸入，受纵向限位挡板15和上层风阀叶片6的导向，流向上层风阀外壳5的左侧风口(第二出风口)并流经左侧含湿量较高的除湿部件16，低湿度的室内回风对左侧除湿部件16进行再生，之后经弯曲软管(图中未示出)流入下层风阀外壳1的左侧风口(第二进风口)，并受纵向限位挡板15和下层风阀叶片2的导向又流向下层风阀外壳1的前向风口(室外排风风口200)，成为相对高湿的室外排风(EA)。

在图5的工作状态持续一段时间后，右侧除湿部件16吸收较多水分，空气处理能力逐渐减弱，左侧除湿部件16逐渐再生完全，除湿能力恢复，此时驱动风阀电机12使上层风阀叶片6、下层风阀叶片2同步转动90°，进入图6所示的工作状态。高湿度的室外新风(OA)依旧从上层风阀外壳5的前向风口(室外新风风口100)被吸入，受纵向限位挡板15和上层风阀叶片6的导向，流向上层风阀外壳5左侧风口(第二出风口)并流经左侧含湿量较低的除湿部件16，空气湿度降低得到处理，之后经弯曲软管(图中未示出)流入下层风阀外壳1的左侧风口(第二进风口)，受纵向限位挡板15和下层风阀叶片2的导向又流向下层风阀外壳1的后向风口(室内供风风口400)，成为低湿室内供风(SA)；室内回风(RA)则依旧从上层风阀外壳5的后向风口(室内回风风口300)被吸入，受纵向限位挡板15和上层风阀叶片6的导向，流向上层风阀外壳5右侧风口(第一出风口)并流经右侧含湿量较高的除湿部件16，低湿度的室内回风对右侧除湿部件16进行再生，之后经弯曲软管(图中未示出)流入下层风阀外壳1的右侧风口(第一进风口)，受纵向限位挡板15和下层风阀叶片2的导向又流向下层风阀外壳1的前向风口(室外排风风口200)，成为相对高湿的室外排风(EA)。两种工作状态之间的切换仅需由风阀电机12驱动上层风阀叶片6、下层风阀叶片2在90°左右的范围往复转动实现，操作便捷，工作高效。

事实上，本发明提到的一种适用于空气处理与除湿空调系统的空气调节装置是一种典型示例，在实际应用时可根据实际情况作适当调整改进。例如在高度受限的情况下，不使用本发明提到的双层阀体堆叠固连、叶片共轴连接的布置方式，而是使用两个独立的四通风阀部件，完全一致，配合连接两阀体侧面风口的软管构成另一种形式的空气调节装置，可实现与本发明所示实施例相同的工作效果，但此时两风阀的叶片需要单独控制转动。

本发明提到的一种适用于空气处理与除湿空调系统的空气调节装置，仅通过一个风阀电机控制叶片转至不同角度即可快速改变气流方向，不需额外的空气流道和风阀，且不同状态进、排风对应的四个风口始终保持不变，几乎不影响送风。它减小了系统体积与复杂度，提高了空气处理与除湿空调系统工作的连续性与稳定性，具有操作便捷、高效平稳、成本较低等优点，有助于推广和便利空气处理与除湿空调系统的应用，对降低建筑能耗、提升居住环境舒适度具有积极意义。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种适用于空气处理与除湿空调系统的空气调节装置，其特征在于，所述空气调节装置包括阀体，所述阀体为上下相连的双层结构；所述阀体包括下层风阀外壳、下层风阀叶片、上层风阀外壳、上层风阀叶片、限位挡板；所述上层风阀外壳固定设置于所述下层风阀外壳上部；所述上层风阀外壳具有室外新风风口、室内回风风口、第一出风口、第二出风口，所述室外新风风口和所述室内回风风口相对设置，所述第一出风口和第二出风口沿与所述室外新风风口和所述室内回风风口的垂直方向相对设置；所述下层风阀外壳具有室外排风风口、室内供风风口、第一进风口、第二进风口，所述室外排风风口和所述室内供风风口相对设置，分别位于所述室外新风风口和所述室内回风风口的下方，所述第一进风口和第二进风口沿与所述室外排风风口和所述室内供风风口的垂直方向相对设置；所述下层风阀叶片可枢转设置于所述下层风阀外壳内，所述上层风阀叶片可枢转设置于所述上层风阀外壳内，所述上层风阀叶片和所述下层风阀叶片之间的相对夹角固定为90°；所述限位挡板被配置成使得所述上层风阀叶片和所述下层风阀叶片被限制在第一状态和第二状态；当处于所述第一状态时，所述室外新风风口和所述室内回风风口分别与所述第一出风口和所述第二出风口相连通，并且所述第一进风口和所述第二进风口分别与所述室内供风风口和所述室外排风风口相连通；当处于所述第二状态时，所述室外新风风口和所述室内回风风口分别与所述第二出风口和所述第一出风口相连通，并且所述第二进风口和所述第一进风口分别与所述室内供风风口和所述室外排风风口相连通；所述空气调节装置还包括第一风管、第二风管、第一除湿部件和第二除湿部件，所述第一出风口经所述第一除湿部件、第一风管与所述第一进风口连接，所述第二出风口经所述第二除湿部件、第二风管与所述第二进风口连接。

2.如权利要求1所述的一种适用于空气处理与除湿空调系统的空气调节装置，其特征在于，所述阀体还包括下部支撑轴、下部轴承、中部连接轴、中部轴承、上部驱动轴、上部轴承、风阀电机；所述下部支撑轴、下部轴承、中部连接轴、中部轴承、上部驱动轴、上部轴承成一直线穿设安装在所述阀体的中央；所述下部轴承安装在所述下层风阀外壳的底孔中，所述下部支撑轴穿过所述下部轴承与所述下层风阀叶片固定连接；所述中部轴承安装在所述下层风阀外壳和所述上层风阀外壳之间的安装孔中，所述中部连接轴穿过所述中部轴承分别与所述上层风阀叶片和所述下层风阀叶片固定连接，所述上部轴承安装在所述上层风阀外壳的顶孔中，所述上部驱动轴穿过所述上部轴承与所述上层风阀叶片固定连接；所述上部驱动轴与所述风阀电机连接。

3.如权利要求1所述的一种适用于空气处理与除湿空调系统的空气调节装置，其特征在于，所述限位挡板包括纵向限位挡板，所述纵向限位挡板各有四块，分别固定连接在所述上层风阀外壳和所述下层风阀外壳的内壁上，与所述阀体的对角线邻近并且平行。

4.如权利要求3所述的一种适用于空气处理与除湿空调系统的空气调节装置，其特征在于，所述限位挡板还包括横向限位挡板，所述横向限位挡板为L形，所述横向限位挡板各有八块，分别固定连接在所述上层风阀外壳和所述下层风阀外壳内部的底板和顶板上，与所述阀体的对角线邻近并且平行。

5.如权利要求3或4所述的一种适用于空气处理与除湿空调系统的空气调节装置，其特征在于，所述阀体还包括保温棉，所述保温棉粘附在所述限位挡板外侧边缘。

6.如权利要求2所述的一种适用于空气处理与除湿空调系统的空气调节装置，其特征在于，所述上部驱动轴与所述上层风阀叶片、所述中部连接轴与所述上层风阀叶片和所述下层风阀叶片、所述下部支撑轴与所述下层风阀叶片均采用铆接方式固定连接。

7.如权利要求6所述的一种适用于空气处理与除湿空调系统的空气调节装置，其特征在于，所述上部驱动轴、所述中部连接轴、所述下部支撑轴均竖直方向部分切半并沿径向设置装配孔，该装配孔与所述上层风阀叶片、所述下层风阀叶片上预留的装配孔对齐。

8.如权利要求1所述的一种适用于空气处理与除湿空调系统的空气调节装置，其特征在于，所述阀体还包括加强筋，所述加强筋固定连接在所述上层风阀外壳、所述下层风阀外壳四角上。

9.如权利要求8所述的一种适用于空气处理与除湿空调系统的空气调节装置，其特征在于，所述上层风阀外壳、下层风阀外壳与所述加强筋的连接方式为铆接或者焊接。

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