CN115202420A - 一种温湿度独立调控装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种温湿度独立调控装置及系统，属于热电制冷技术领域，解决了现有技术中坐垫或座椅只能实现对温度的控制，但是无法在对温度控制之前首先对空气的湿度进行控制的问题，具有对温湿度的独立调控的有益效果，具体方案如下：一种温湿度独立调控装置，包括用于连接坐垫的壳体，壳体的一侧设置连通壳体内部空气通道的进气口和出气口，空气通道内靠近进气口处设置至少两个冷端嵌入空气通道内部第一半导体制冷片，空气通道内靠近出气口处设置热端嵌入空气通道内部第二半导体制冷片；空气通道内两个半导体制冷片之间设置湿度传感器，第二半导体与出气口之间设置温度传感器，半导体制冷片、温度传感器和湿度传感器连接温度控制系统。
Description
技术领域
本发明涉及热电制冷技术领域，尤其是一种温湿度独立调控装置及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
夏天在开车的时候，人体其他部位可以吹到空调或风扇进行有效散热，但唯独臀部难以与空气直接接触，无法有效散热，造成臀部处湿度较高，据统计由此得湿疹等皮肤病的概率高达百分之三十。为提高人体臀部的舒适性，降低湿疹等皮肤病的诱发概率，常常需要尽量降低空调工作的温度，这样既造成了空调能耗过高，又会因空调居室的低温环境刺激人体诱发“空调病”。
市场上现有的“半导体制冷汽车座椅”和现有的“制冷坐垫”均采用的是直接制冷或者主动控温的方式，这种坐垫或座椅只能实现对温度的控制，但是无法在对温度控制之前首先对空气的湿度进行控制，容易导致人体臀部舒适性较差，诱发湿疹等皮肤病。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种温湿度独立调控装置及系统，能够实现对温湿度的独立调控，进一步提高了人体臀部的舒适性，降低了湿疹等皮肤病的诱发概率。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
一种温湿度独立调控装置，用于连接坐垫的壳体，壳体的一侧设置连通壳体内部空气通道的进气口和出气口，空气通道内靠近进气口处设置至少两个冷端嵌入空气通道内部的第一半导体制冷片以除湿空气，空气通道内靠近出气口处设置热端嵌入空气通道内部的第二半导体制冷片以加热空气；
空气通道内第一半导体制冷片和第二半导体制冷片之间设置湿度传感器，第二半导体制冷片与出气口之间设置温度传感器，半导体制冷片、温度传感器和湿度传感器连接温度控制系统。
如上所述的一种温湿度独立调控装置，所述壳体包括分隔设置的顶层和底层，所述空气通道设置于顶层，空气通道为一U型的空气流通回路，出气口用于连接坐垫。
如上所述的一种温湿度独立调控装置，所述壳体顶层的顶部为密封盖，密封盖与壳体卡合设置或者滑动配合。
如上所述的一种温湿度独立调控装置，所述壳体底层为一抽屉式箱体，箱体内部放置海绵，所述壳体顶层的底板设置开孔连通底层并安装疏水阀。
如上所述的一种温湿度独立调控装置，所述控制系统包括设置在湿度传感器一侧的第一PID控制器和温度传感器一侧的第二PID控制器，湿度传感器连接第一PID控制器，温度传感器连接第二PID控制器，PID控制器通过其内部的单片机控制半导体制冷片工作。
如上所述的一种温湿度独立调控装置，所述空气通道内第一半导体制冷片冷端一侧设置翅片散热器。
如上所述的一种温湿度独立调控装置，所述空气通道内第二半导体制冷片热端一侧也设置翅片散热器。
如上所述的一种温湿度独立调控装置，所述壳体外部的半导体制冷片一端设置陶瓷导热片。
一种温湿度独立调控系统，包括如上所述的一种温湿度独立调控装置，所述壳体的进气口通过管路连接气泵。
如上所述的一种温湿度独立调控系统，所述出气口通过管路连接连接坐垫。
上述本发明的有益效果如下：
1、本发明通过在空气通道内靠近进气口处设置冷端嵌入空气通道内部的第一半导体制冷片，将空气中的水蒸气除去，改善空气湿度，之后靠近出气口处设置热端嵌入空气通道内部第二半导体制冷片实现对空气温度的控制。整体对空气的温湿度实现了精确化控制，进一步提高了人体臀部的舒适性，降低了湿疹等皮肤病的诱发概率。
2、本发明通过利用翅片散热器的金属翅片通道，通过增大传热面积的方式增强了空气与半导体制冷片的热交换率，提高了温湿度独立调控装置的除湿效率和调温效率；利用陶瓷导热片，通过拉大半导体制冷片两端温差的方式，以分别提高嵌入装置内部半导体制冷片一端的冷凝除湿效率和加热调温效率。
3、本发明通过设置控制系统，能够利用PID控制器对温度湿度进行实时调控，以适应人体不同的温湿度需求。壳体分为底层和顶层，底层放置海绵，能够及时吸收冷凝水。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明一种温湿度独立调控装置的俯视图。
图2是本发明一种温湿度独立调控装置的整体结构示意图。
图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意。
其中：1.进气口，2.第一半导体制冷片，3.疏水阀，4.湿度传感器，5.第一PID控制器，6.第二半导体制冷片，7.第二PID控制器，8.温度传感器，9.出气口，10.壳体，11.海绵。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
正如背景技术所介绍的，现有技术中坐垫或座椅只能实现对温度的控制，但是无法在对温度控制之前首先对空气的湿度进行控制的问题，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种温湿度独立调控装置及系统。
实施例一
本发明的一种典型的实施方式中，参考图1-图2所示，一种温湿度独立调控装置，包括用于连接坐垫的壳体，壳体的一侧设置连通壳体内部空气通道的进气口1和出气口9，空气通道内靠近进气口1处设置至少两个冷端嵌入空气通道内部第一半导体制冷片2，空气通道内靠近出气口处设置热端嵌入空气通道内部第二半导体制冷片6；
空气通道内两个半导体制冷片之间设置湿度传感器，第二半导体与出气口之间设置温度传感器，半导体制冷片、温度传感器和湿度传感器连接温度控制系统。
通过在空气通道内靠近进气口处设置冷端嵌入空气通道内部的第一半导体制冷片，将空气中的水蒸气除去，之后靠近出气口处设置热端嵌入空气通道内部第二半导体制冷片实现对温度的控制。实现了整体对温湿度的精确化控制，进一步提高了人体臀部的舒适性，降低了湿疹等皮肤病的诱发概率。
如图1和图2所示，壳体10包括分隔设置的顶层和底层，所述空气通道设置于顶层，空气通道为一U型的空气流通回路，出气口用于连接坐垫，将对温湿度调控后的空气通入坐垫，提高人体臀部的舒适性。
控制系统包括设置在湿度传感器一侧的第一PID控制器和温度传感器一侧的第二PID控制器，湿度传感器连接第一PID控制器，温度传感器连接第二PID控制器，PID控制器通过其内部的单片机控制半导体制冷片工作。
如图1所示，壳体的顶层分为三个空间，以图1视图方向为例，分为左右两部分，左边部分分为上下两部分，上面为靠近进气口的空气通道，下面为靠近出气口的空气通道，两个空气通道平行设置，右边部分为放置湿度传感器4和第一PID控制器5的区域，用于监测经过进气口1处半导体制冷片的除湿过程。湿度传感器4对第一半导体制冷片2除湿后的空气湿度进行检测，将数据发送给第一PID控制器5，第一PID控制器5内部集成单片机，对数据进行处理，当需要对空气湿度进行调控时，通过第一PID控制器5来控制第一半导体制冷片2工作。通过降低空气水蒸汽分压的方式，使空气冷却到结露点10℃左右以达到除湿的目的。
同样的，在第二半导体制冷片6与出气口9之间设置了温度传感器8和第二PID控制器7，温度传感器对第二半导体制冷片6处理过后的空气进行温度检测，将数据发送第二PID控制器，第二PID控制器通过内部的单片机程序控制第二半导体制冷片6的工作。通过加热的方式将空气的温度调节为用户感到舒适的程度。
湿度调节采取PID控制模式，通过控制第一半导体制冷片2的电流来实现对湿度的调节。用户操控第一PID控制器5给定一个确定的空气湿度值，湿度相对于给定湿度值较大时，第一半导体制冷片2的冷端电流被调大，从而提高冷端半导体制冷片的除湿效率；湿度相对于给定湿度值较小时，冷端电流被调小，从而降低冷端半导体制冷片的除湿效率。
同样温度调节也采取PID控制模式，通过控制第二半导体制冷片6的电流来实现对温度的调节。用户操控第二PID控制器7给定一个确定的温度值，温度相对于给定温度值较高时，第二半导体制冷片6的热端电流被调小，从而降低热端半导体制冷片的制热效率；温度相对于给定温度值较低时，热端电流被调大，从而提高热端半导体制冷片的制热效率。
优选的，壳体顶层的顶部设置为密封盖，密封盖与壳体卡合设置，密封盖周围设置垫圈，增强密封性，防止漏气。或者，密封盖也可以与外壳顶部滑动配合，只要能够实现密封盖与外壳配合后能够密封，同时又能随时打开即可。通过打开密封盖，可以对壳体内部结构、零件进行调整。
壳体顶层右边的区域与左边设置半导体制冷片的两个空气通道区域连通，实现了空气在壳体内部沿着一个U型的回路运动。
考虑到第一半导体制冷片周围会冷凝成水，壳体顶层右边的区域与左边的区域之间设置圆孔隔板，防止水流入壳体顶层右边区域。
壳体底层为一抽屉式箱体，箱体与壳体滑动配合，箱体内部放置海绵11，壳体顶层第一半导体制冷片区域的底板设置开孔连通底层并安装疏水阀3。第一半导体制冷片处冷凝成水后，水经过疏水阀3流入壳体底层，并通过海绵11吸收。待海绵11吸收一定量的水后，将抽屉式箱体拉开，挤出海绵内的水。
在另一示例中，也可以不设置疏水阀，直接设置一个漏水孔，漏水孔应尽可能小，防止影响空气沿着U型空气通道回路流通。
为了提高换热效率，空气通道内第一半导体制冷片2冷端一侧设置翅片散热器。空气通道内第二半导体制冷片热端一侧也设置翅片散热器，从而增大换热面积。使得空气在金属翅片通道内进行冷凝除湿和加热调温。
进一步的，在壳体外部的半导体制冷片一端设置陶瓷导热片。以便于及时导走装置外部半导体制冷片一端的热量或冷量。
实施例二
一种温湿度独立调控系统，包括实施例一中的一种温湿度独立调控装置，壳体的进气口通过管路连接气泵。出气口通过管路连接连接坐垫。气泵能够持续的将空气通过管路通入壳体中，经过第一半导体制冷片和第二半导体制冷片的处理后，实现对空气的温湿度调整，完成先除湿后调温的控制过程，最终出气口的空气通过管路进入坐垫内部，提高坐垫的舒适性。坐垫的外层为表面开口的材料制成。冷凝除湿过程结露的水由疏水阀3导出到装置底层的海绵中储存。
温湿度独立调控系统成功解决了局部区域内的散热和出汗问题，通过尽量提高夏季空调的工作温度来尽量提高房间内的温度，与空调联动使其长期运行在节能范围内，不仅有效减少了能耗和资源消耗，而且降低了由空调居室低温环境刺激人体诱发“空调病”的概率。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种温湿度独立调控装置，其特征在于，包括用于连接坐垫的壳体，壳体的一侧设置连通壳体内部空气通道的进气口和出气口，空气通道内靠近进气口处设置至少两个冷端嵌入空气通道内部的第一半导体制冷片以除湿空气，空气通道内靠近出气口处设置热端嵌入空气通道内部的第二半导体制冷片以加热空气；
空气通道内第一半导体制冷片和第二半导体制冷片之间设置湿度传感器，第二半导体制冷片与出气口之间设置温度传感器，半导体制冷片、温度传感器和湿度传感器连接温度控制系统。
2.根据权利要求1所述的一种温湿度独立调控装置，其特征在于，所述壳体包括分隔设置的顶层和底层，所述空气通道设置于顶层，空气通道为一U型的空气流通回路，出气口用于连接坐垫。
3.根据权利要求2所述的一种温湿度独立调控装置，其特征在于，所述壳体顶层的顶部为密封盖，密封盖与壳体卡合设置或者滑动配合。
4.根据权利要求3所述的一种温湿度独立调控装置，其特征在于，所述壳体底层为一抽屉式箱体，箱体内部放置海绵，所述壳体顶层的底板设置开孔连通底层并安装疏水阀。
5.根据权利要求1所述的一种温湿度独立调控装置，其特征在于，所述控制系统包括设置在湿度传感器一侧的第一PID控制器和温度传感器一侧的第二PID控制器，湿度传感器连接第一PID控制器，温度传感器连接第二PID控制器，PID控制器通过其内部的单片机控制半导体制冷片工作。
6.根据权利要求1所述的一种温湿度独立调控装置，其特征在于，所述空气通道内第一半导体制冷片冷端一侧设置翅片散热器。
7.根据权利要求6所述的一种温湿度独立调控装置，其特征在于，所述空气通道内第二半导体制冷片热端一侧也设置翅片散热器。
8.根据权利要求1所述的一种温湿度独立调控装置，其特征在于，所述壳体外部的半导体制冷片一端设置陶瓷导热片。
9.一种温湿度独立调控系统，其特征在于，包括如权利要求1-8任一所述一种温湿度独立调控装置，所述壳体的进气口通过管路连接气泵。
10.根据权利要求9所述的一种温湿度独立调控系统，其特征在于，所述出气口通过管路连接连接坐垫。
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