CN114237319A - 一种可控升温型防结露控制结构 - Google Patents

Abstract

本发明适用于防结露技术领域，提供了一种可控升温型防结露控制结构，所述结构包括：加热模块，所述加热模块安装在电器产品内部，用于确保电器产品内部环境温度不低于露点温度；控制模块，与所述加热模块相连，用于维持温度，控制模块包括脉冲式控制单元、双温对比式控制单元、限温式控制单元，且能在三种控制单元中进行切换。本发明针对现有技术的加热结构温度不易控制，一方面温度过低导致防结露效果差，另一方面温度过高导致对电器产生损坏的问题，设置有控制模块，利用控制模块对加热模块的启停进行控制，使得电器产品的内部温度可以始终维持在一个合适的温度范围内，不仅防结露效果好，而且不会对电器产品造成损坏。

Description

一种可控升温型防结露控制结构

技术领域

本发明属于防结露技术领域，尤其涉及一种可控升温型防结露控制结构。

背景技术

当物体表面温度低于环境的露点温度时，物体表面会结露，加热设备在有 负载工作下产生热量可以阻止冷凝物的积累，然而当设备停止工作冷却下来后 会逐渐的适应周围环境温度，由于设备部件的热容量大于空气的热容量，就可 能出现使部件温度下降到空气露点温度以下，因此触发了热量的需求。

结露有两个重要因素，一个是湿度增加，一个是温度降低，因此通过除湿 或者升温可以达到防结露的目的，但是目前的除湿型防结露需要冷凝装置，体 积相对较大，对产品空间要求高，而且还需要将冷凝产生的水排出，因此成本 较高，而目前的升温型防结露是通过加热器对要保护的产品加热到指定温度， 这种模式一方面容易达不到防结露效果，一方面容易温度过高，对产品原有性 能造成伤害。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种可控升温型防结露控制结构，旨在解决 现有技术中升温型防结露的模式容易因为温度控制不好造成防结露效果差或对 产品造成损坏的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种可控升温型防结露控制结构，所述结构 包括：

加热模块，所述加热模块安装在电器产品内部，用于确保电器产品内部环 境温度不低于露点温度；

控制模块，与所述加热模块相连，所述控制模块通过控制加热模块的启停 对电器产品的温度进行控制，用于维持温度；

其中，所述控制模块包括脉冲式控制单元、双温对比式控制单元、限温式 控制单元，且能在三种控制单元中进行切换。

本发明实施例提供的一种可控升温型防结露控制结构，针对现有技术的加 热结构温度不易控制，一方面温度过低导致防结露效果差，另一方面温度过高 导致对电器产生损坏的问题，设置有控制模块，利用控制模块对加热模块的启 停进行控制，使得电器产品的内部温度可以始终维持在一个合适的温度范围内， 不仅防结露效果好，而且不会对电器产品造成损坏。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种可控升温型防结露控制结构的逻辑原理图；

图2为本发明实施例提供的一种可控升温型防结露控制结构的脉冲式控制 单元的逻辑原理图；

图3为本发明实施例提供的一种可控升温型防结露控制结构中非稳态预热 的流程图；

图4为本发明实施例提供的一种可控升温型防结露控制结构中双温对比式 控制单元的控制逻辑图；

图5为本发明实施例提供的一种可控升温型防结露控制结构中双温对比式 控制单元的工作方式图；

图6为本发明实施例提供的一种可控升温型防结露控制结构中限温式控制 单元的控制逻辑图；

图7为本发明实施例提供的一种可控升温型防结露控制结构中限温式控制 单元的工作方式图。

附图中：1、加热模块；2、控制模块；3、温度传感器；4、供电模块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实 施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅 仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

如图1、图2和图5所示，为本发明的一个实施例提供的一种可控升温型防 结露控制结构的结构图，所述结构包括：

加热模块1，所述加热模块1安装在电器产品内部，用于确保电器产品内部 环境温度不低于露点温度；

控制模块2，与所述加热模块1相连，所述控制模块2通过控制加热模块1 的启停对电器产品的温度进行控制，用于维持温度；

其中，所述控制模块2包括脉冲式控制单元、双温对比式控制单元、限温 式控制单元，且能在三种控制单元中进行切换。

在本发明的一个实施例中，该可控升温型防结露控制结构，针对现有技术 的加热结构温度不易控制，一方面温度过低导致防结露效果差，另一方面温度 过高导致对电器产生损坏的问题，设置有控制模块2，利用控制模块2对加热模 块1的启停进行控制，使得电器产品的内部温度可以始终维持在一个合适的温 度范围内，不仅防结露效果好，而且不会对电器产品造成损坏。

如图2所示，作为本发明的一种优选实施例，所述脉冲式控制单元基于电 器产品的物理属性计算出加热功率和散热功率，得到加热模块1所需的加热时 间和保温时间，用于实现加热模块1的脉冲式控制，维持电器产品的温度达到 防结露效果。

为了通过控制模块2实现对于加热模块1的间歇式控制，需要通过设备的 物理属性计算出来加热功率和散热功率，进而推算出加热模块1所需的加热时 间和保温时间，将计算出的结果转换成数字信号上传至脉冲式控制单元，将加 热模块1均匀布置在电器产品内部通过热传导和空气对流，将电器元器件及壳 体加热到一定温度，同时通过壳体与地下空间的空气实时对流散热，以达到维 持电器外壳略高温差的状态，进而预防空气中的水汽凝结。

其中，设备的加热功率和散热功率需要根据热量平衡公式计算，具体如下：

热量传递的主要方式为导热λ、对流h、热辐射ε，物体壁厚为δ，防结露 传热过程的热阻系数为

表征传热过程强烈程度的标尺，

根据能量守恒和傅里叶定律为基础，分析防结露稳态系统的导热微分方程， 设系统的物性量，密度ρ，比热C，热阻系数K均为常数，单位时间内系统热源 生成的热量ΔQ_v减去系统导出的热量ΔQ_d应等于系统焓的增加量，即 ΔQ_v-ΔQ_d＝ΔE，系统内热源在dτ时间内生成的热量为ΔQ_v＝q_vdxdydzdτ，式中，q_v为单位时间内热源的发热量，单位为W/m³，系统导出的热量为

系统在dτ时间内焓的增量为

综合以上可以得到

另外，非稳态预热流程如图3所示，其中：

Q₁:热源需要提供给电气设备防结露用的热量KJ；

Q₂::设备内部气体和固体内容物升高指定温度需要的热量KJ；

Q₃:设备外表面在加热时间T1内散发的热量KJ；

P₁：热源发热功率W；

P₂：设备内表面向外表面的传热功率W；

P₃：设备外表面的散热功率W；

T₁:热源加热启动时间s；

T₂:热源加热停止时间s；

内容物相对外界环境升高的温度K；

外表面相对外界环境升高的温度K；

Q₁＝Q₂ (1)

Q₂≥Q₃ (2)

Q₁＝P₁T₁ (4)

Q₃＝P₂T₂ (5)

C₁：设备气体内容物的比热容KJ/kg.K；

C₂：设备固体内容物的比热容KJ/kg.K；

m₁：设备气体内容物的质量kg；

m₂：设备固体内容物的质量kg；

K：设备外表面换热系数；

A:设备外表面积；

d:设备外表面涂层厚度m；

i：防结露热源占空比。

如图4至图6所示，作为本发明的另一种优选实施例，所述结构还包括温 度传感器3，所述温度传感器3与控制模块2相连，所述控制模块2基于温度传 感器3采集的数据信息，控制加热模块1的启停。

利用温度传感器3采集需要的温度数据，控制模块2基于温度数据控制加 热模块1的启停。

如图4所示，作为本发明的一种优选实施例，所述双温对比式控制单元包 括两个温度传感器3，一个温度传感器3，安装在设备内部，用于采集设备内部 温度模拟信号，并将模拟信号转换成电信号，另一温度传感器3，安装在地下空 间内，用于采集所在环境的温度模拟信号，并将模拟信号转换成电信号；

所述双温对比式控制单元将两个温度传感器3的电信号转换成数字信号后 进行运算，再转换成电信号控制加热模块1的启停。

在地下空间的电气设备内部设置一个温度传感器3，用来采集设备内部温度 模拟信号，所在地下空间内设置另一个温度传感器3，采集所在环境的温度模拟 信号，两个传感器将模拟信号转换成电信号上传给双温对比式控制单元，双温 对比式控制单元再将电信号转换成数字信号进行逻辑运算，然后双温对比式控 制单元再将逻辑运算之后的数字信号转换成电信号控制加热模块1的启停。

在进行逻辑运算时，通过双温对比式控制单元将两个温度传感器3在设定 的采集周期内做逻辑减运算，运算结果小于等于a开启加热模块1，运算结果大 于b停止加热，a和b的值根据实际环境来设置，通常情况下a的取值范围为 1-2℃，b的取值范围为3-5℃。

这种控制方式利用双温对比式控制单元的数据处理和实时监控能力，采用 数字式温湿度传感器的技术，对设备内外部的温湿度状态进行检测，严格按照 实时采集数据控制防结露的运行，具有较高的控制精度、并且减少了不必要的

如图6所示，作为本发明的一种优选实施例，所述限温式控制单元包括一 个温度传感器3，安装在设备内部空间中，用于采集温度模拟信号，并将模拟信 号转换成电信号；

所述限温式控制单元将温度传感器3的电信号转换成数字信号与环境温度 数据信号进行运算，再转换成电信号控制加热模块1的启停。

在设备内部空间设置温度传感器3，采集温度模拟信号，然后根据地下空间 所在地理环境的统计温度参数设置内部环境允许的温度上限，温度传感器3采 集的温度低于设定值开启加热模块1，高于设定值1℃停止加热模块1；

这种控制方式由于减少了传感器的数量，可以从一定成程度上降低设备成 本，并且提高了系统抗干扰性和运行可靠性。

如图5和图7所示，作为本发明的一种优选实施例，所述结构还包括供电 模块4，与所述控制模块2相连，用于为控制模块2供电。

供电模块4为控制模块2供电，保证了控制模块2长久使用；

当采用两个温度传感器3时，供电模块4分别引出地线①、零线②、火线 ③，零线②和火线③分别与控制模块2的

和

相连，给控制模块2供电，控 制模块2的④、⑤、⑥、⑦与一个温度传感器3相连，负责与一个温度传感器3 供电和通讯，控制模块2的⑧、⑨、⑩、

与另一温度传感器3相连，负责与 另一温度传感器3供电和通讯，加热模块1的

分别与控制模块2的

还有地排PE相连，控制模块2的

和

内部相连，接口

和

形成 可控开关，负责控制加热模块1的启动和停止。

当采用单个温度传感器3时，供电模块4分别引出地线①、零线②、火线 ③，零线②、火线③分别与控制模块2的⑧和⑨相连，给控制模块2供电，控 制模块2的④、⑤、⑥、⑦与温度传感器3相连，负责与温度传感器3供电和 通讯，加热模块1的

分别与控制模块2的⑧、⑨，还有地排PE相 连，控制模块2的⑨和⑩内部相连，接口⑩和

形成可控开关，负责控制加热 模块1的启动和停止。

如图1所示，作为本发明的一种优选实施例，所述加热模块1为小型半导 体加热器；

其中，所述小型半导体加热器包括加热导体、铸铝本体以及耐高温风扇。

小型半导体加热器尤其适合空间比较大的产品，升温效果好。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可控升温型防结露控制结构，其特征在于，所述结构包括：

加热模块，所述加热模块安装在电器产品内部，用于确保电器产品内部环境温度不低于露点温度；

控制模块，与所述加热模块相连，所述控制模块通过控制加热模块的启停对电器产品的温度进行控制，用于维持温度；

其中，所述控制模块包括脉冲式控制单元、双温对比式控制单元、限温式控制单元，且能在三种控制单元中进行切换。

2.根据权利要求1所述的可控升温型防结露控制结构，其特征在于，所述脉冲式控制单元基于电器产品的物理属性计算出加热功率和散热功率，得到加热模块所需的加热时间和保温时间，用于实现加热模块的脉冲式控制，维持电器产品的温度达到防结露效果。

3.根据权利要求1所述的可控升温型防结露控制结构，其特征在于，所述结构还包括温度传感器，所述温度传感器与控制模块相连，所述控制模块基于温度传感器采集的数据信息，控制加热模块的启停。

4.根据权利要求3所述的可控升温型防结露控制结构，其特征在于，所述双温对比式控制单元包括两个温度传感器，一个温度传感器，安装在设备内部，用于采集设备内部温度模拟信号，并将模拟信号转换成电信号，另一温度传感器，安装在地下空间内，用于采集所在环境的温度模拟信号，并将模拟信号转换成电信号；

所述双温对比式控制单元将两个温度传感器的电信号转换成数字信号后进行运算，再转换成电信号控制加热模块的启停。

5.根据权利要求3所述的可控升温型防结露控制结构，其特征在于，所述限温式控制单元包括一个温度传感器，安装在设备内部空间中，用于采集温度模拟信号，并将模拟信号转换成电信号；

所述限温式控制单元将温度传感器的电信号转换成数字信号与环境温度数据信号进行运算，再转换成电信号控制加热模块的启停。

6.根据权利要求1-5任一所述的可控升温型防结露控制结构，其特征在于，所述结构还包括供电模块，与所述控制模块相连，用于为控制模块供电。

7.根据权利要求1-5任一所述的可控升温型防结露控制结构，其特征在于，所述加热模块为小型半导体加热器；

其中，所述小型半导体加热器包括加热导体、铸铝本体以及耐高温风扇。

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