CN205606835U - 一种等离子空气消毒机的风量控制装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种等离子空气消毒机的风量控制装置，包括：——热线式空气流量计，用来检测通过等离子空气消毒机的风道的空气流量，输出与所检测的空气流量成线性关系的电信号；——风机，其转速与通过等离子空气消毒机的风道的空气流量成正比；——主控器，根据热线式空气流量计输出的电信号调节风机转速，使通过等离子空气消毒机的风道的空气流量稳定在目标空气流量。本申请的技术成熟、稳定可靠，其测量结果不受海拔，温度，安装位置影响。

Description

一种等离子空气消毒机的风量控制装置

技术领域

本申请涉及一种空气消毒机的风量控制装置。

背景技术

为控制空气中的细菌和病毒浓度，防止它们通过空气传播，在医疗机构中广泛配备有空气消毒机。为确保空气清洁效果，空气消毒机大多具有自动风量控制功能，用于保持恒定的出风量。

请参阅图1，这是等离子空气消毒机的风道的简化示意图，该风道具有进风口和出风口。外界空气从进风口进入等离子空气消毒机，经过等离子体对空气的消毒后，洁净空气从出风口被送往外界。在风道中，空气是从进风口到出风口单向流动的。

现有的等离子空气消毒机的风量控制原理是：采用差压传感器(也称压差传感器，Differential Pressure Sensor，简写为DPS)同时测量风道进风口和出风口的压力差值，该压力差值与通过风道的空气流量之间具有一定的函数关系，等离子空气消毒机内部的主控器(例如为CPU、MCU等)根据检测到的压力差值和预存的函数关系通过计算得到通过风道的空气流量，并以此来调节等离子空气消毒机内部的风机转速，以使计算的空气流量与目标空气流量保持一致。

然而这种以差压传感器进行风量控制的方案在实际应用中存在如下缺陷：

其一，差压传感器需要在风道的进风口和出风口设置测量点，测量点通常是越靠近风道越好。但是离风道越近的位置，空气乱流越大，所测量的空气压力值的波动大。这使得差压传感器检测到的压力差值波动较大，主控器计算出的空气流量波动也较大，最终导致以此调节的空气流量波动也较大。

其二，差压传感器检测到的压力差值与通过风道的空气流量之间的函数关系并非线性关系，所述函数关系在不同的环境温度下还会发生变化，因此预存的函数关系非常复杂。根据预存的函数关系进行计算也需要进行复杂的计算工作。

其三，等离子空气消毒机在使用一段时间后，风道中会堆积尘埃等细微颗粒，这些阻塞物使得通过风道的空气流量变小。此时再根据预存的函数关系计算通过风道的空气流量就会比实际的空气流量要大，最终导致以此调节的空气流量小于目标空气流量。

实用新型内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种等离子空气消毒机的风量控制装置，测量结果与控制效果较为稳定，还能克服由于测量点位置、温度、长期使用后的风道阻塞等因素而导致的控制效果变差。

为解决上述技术问题，本申请等离子空气消毒机的风量控制装置包括：

——热线式空气流量计，用来检测通过等离子空气消毒机的风道的空气流量，输出与所检测的空气流量成线性关系的电信号；

——风机，其转速控制与通过等离子空气消毒机的风道的空气流量成正比；

——主控器，根据热线式空气流量计输出的电信号调节风机转速，使通过等离子空气消毒机的风道的空气流量稳定在目标空气流量。

可替换的，所述热线式空气流量计改为热膜式空气流量计。

进一步地，所述热线式或热膜式空气流量计设置在等离子空气消毒机的风道的进风口、或风道的出风口、或风道中间。

进一步地，所述热线式空气流量计包括由热线电阻、温度补偿电阻和两个桥路电阻组成的惠斯通电桥，所述热线电阻与温度补偿电阻一起设置在等离子空气消毒机的风道的进风口、或风道的出风口、或风道中间。

进一步地，所述热线式空气流量计还包括控制电路，用来保持热线电阻与温度补偿电阻之间的温差不变以及惠斯通电桥的平衡。

进一步地，所述热膜式空气流量计包括由热线电阻、温度补偿电阻和两个桥路电阻组成的惠斯通电桥，这四个电阻制作在同一陶瓷基片上，设置在等离子空气消毒机的风道的进风口、或风道的出风口、或风道中间。

进一步地，所述热膜式空气流量计还包括控制电路，用来保持热线电阻与温度补偿电阻之间的温差不变以及惠斯通电桥的平衡。

进一步地，所述等离子空气消毒机预存有热线式或热膜式空气流量计的输出电压值与通过风道的空气流量值之间的对应关系表。

进一步地，所述风机转速控制与热线式或热膜式空气流量计输出的电信号之间为负反馈关系。

本申请采用了热线式(或热膜式)空气流量计来检测等离子空气消毒机的空气流量，热线式(或热膜式)空气流量计可以采用U字型支架安装在等离子空气消毒机的风道进风口位置，安装简便。所述热线式(或热膜式)空气流量计长期应用于汽车行业，技术成熟、稳定可靠，其测量结果不受海拔，温度，安装位置影响。

附图说明

图1是等离子空气消毒机的风道的简化示意图；

图2是本申请等离子空气消毒机的风量控制装置的结构示意图；

图3是热线式空气流量计的原理示意图；

图4是图3的变形结构。

具体实施方式

请参阅图2，本申请等离子空气消毒机的风量控制装置包括：

——热线式空气流量计，用来检测通过等离子空气消毒机的风道的空气流量，输出与所检测的空气流量成线性关系的电信号(例如为电压值)。

——风机，其转速控制与通过等离子空气消毒机的风道的空气流量成正比。即便风机转速恒定时，通过等离子空气消毒机的风道的空气流量也会有波动。但是增大(或减小)风机转速则必然使得通过等离子空气消毒机的风道的空气流量变大(或变小)。

——主控器，一方面接收热线式空气流量计输出的电信号，另一方面根据设定的目标空气流量查询预存的表格得到对应的标准电压值。如果热线式空气流量计输出的电压值小于标准电压值，说明实际的空气流量小于目标空气流量，那么主控器就增加风机转速。如果热线式空气流量计输出的电压值大于标准电压值，说明实际的空气流量大于目标空气流量，那么主控器就减少风机转速。这表明对风机的转速控制与热线式空气流量计输出的电信号之间为负反馈关系。通过调节风机转速，主控器使通过等离子空气消毒机的风道的空气流量稳定在目标空气流量。

可替换的，所述热线式空气流量计也可改为热膜式空气流量计。

请参阅图3，这是一种热线式空气流量计的原理示意图。图3的电路结构等同于图4。精密电阻一RA、精密电阻二RB、热线电阻RH、温度补偿电阻RK组成了惠斯通电桥(Wheatstone bridge，也称惠斯登电桥)。热线电阻RH与温度补偿电阻RK一起放置在需要测量空气流量的位置，例如位于等离子空气消毒机的风道的进风口或出风口或风道中间。热线电阻RH通常采用铂丝材料的热敏电阻。温度补偿电阻RK用来消除温度变化对空气流量测量结果的影响。控制电路A将保持热线电阻RH与温度补偿电阻RK之间的温差不变，该温差例如为100℃。

当气流通过热线电阻RH时使其温度降低，热线电阻RH的电阻值随之减小，惠斯通电桥失去平衡。这时控制电路A会增加流过热敏电阻RH的电流值，以使惠斯通电桥恢复平衡。所增加的电流通过精密电阻一RA时会使其两端电压U0增加，U0就作为输出电压。这样通过测量输出电压U0就可得知热线电阻RH增加的电流值，从而得知流经热线电阻RH的空气流量。

热膜式空气流量计的工作原理与热线式空气流量计类似，都是采用惠斯通电桥工作。所不同的是：热膜式空气流量计将热线电阻RH、温度补偿电阻RK及其他两个桥路电阻RA、RB用厚膜工艺制作在同一陶瓷基片上，更便于安装和使用。

本申请在等离子空气消毒机中预存有热线式(或热膜式)空气流量计的输出电压值与通过风道的空气流量值之间的对应关系表。该表格通常是机器在全新状态时测得的，但可用于机器长时间使用后。这是由于热线式(或热膜式)空气流量计是直接检测风道中的空气流量，与等离子空气消毒机使用了多长时间没有关系。而现有的差压传感器是根据风道两端压力差值换算成空气流量，在等离子空气消毒机长时间使用后该换算关系发生变化而导致结果出现偏差。

与现有的等离子空气消毒机的风量控制装置相比，本申请具有如下优点：

其一，热线式(热膜式)空气流量计的响应速度很快，能在几毫秒内反映出空气流量的变化。热线式(热膜式)空气流量计的构造是管状的，所以其测量精度不受空气乱流的影响。主控器根据该准确的测量结果进行调节，可使得最终的风量控制保持稳定状态。

其二，热线式(热膜式)空气流量计自带温度补偿功能，热线电阻RH与温度补偿电阻RK之间始终保持恒定温差，因而其测量结果不受环境温度影响。

其三，现有的差压传感器直接测量的是风道两端压力差，而本申请的热线式(热膜式)空气流量计直接测量空气流量。直接测量显然比间接测量更为准确，也不用经过函数换算。

其四，现有的差压传感器得到的压差与空气流量之间为非线性的函数关系，而本申请的热线式(热膜式)空气流量计的输出电压与空气流量之间为线性关系，直观准确。

下面将以一个实例对本申请进行详细说明。等离子空气消毒机在运行一段时间后，会因为HEPA(高效率空气微粒过滤网)等过滤模块吸附了很多颗粒物而导致风阻逐渐增大，造成原来设定的风量在风机转速不变的情况下逐渐减小。以现有的等离子空气消毒机为例，假定设定运行风量(即目标空气流量)为1000m³/h，但使用了两个月后由于设备内部风阻增大，实际出风风量下降到900m³/h。对于医疗机构等应用环境，为保证空气清洁效果必须要求使用风量的稳定输出。如果改用本申请的等离子空气消毒机，由热线式(或热膜式)空气流量计、主控器、采用EC电机(内置智能控制模块的直流无刷式免维护型电机)的离心风机组成一个负反馈自动风量控制装置。该风量控制装置由主控器实时采集空气流量计的输出电压，并将所采集的输出电压值与预存的各档风量对应的标准电压值进行比较，得到风机的实时风量值。当实际输出风量偏离设定风量时，主控器即可反向调节EC电机的控制电压，使风量稳定到设定值。

以上仅为本申请的优选实施例，并不用于限定本申请。对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种等离子空气消毒机的风量控制装置，其特征是，包括：

——热线式空气流量计，用来检测通过等离子空气消毒机的风道的空气流量，输出与所检测的空气流量成线性关系的电信号；

——风机，其转速控制与通过等离子空气消毒机的风道的空气流量成正比；

——主控器，根据热线式空气流量计输出的电信号调节风机转速，使通过等离子空气消毒机的风道的空气流量稳定在目标空气流量。

2.根据权利要求1所述的等离子空气消毒机的风量控制装置，其特征是，所述热线式空气流量计改为热膜式空气流量计。

3.根据权利要求1或2所述的等离子空气消毒机的风量控制装置，其特征是，所述热线式或热膜式空气流量计设置在等离子空气消毒机的风道的进风口、或风道的出风口、或风道中间。

4.根据权利要求3所述的等离子空气消毒机的风量控制装置，其特征是，所述热线式空气流量计包括由热线电阻、温度补偿电阻和两个桥路电阻组成的惠斯通电桥，所述热线电阻与温度补偿电阻一起设置在等离子空气消毒机的风道的进风口、或风道的出风口、或风道中间。

5.根据权利要求4所述的等离子空气消毒机的风量控制装置，其特征是，所述热线式空气流量计还包括控制电路，用来保持热线电阻与温度补偿电阻之间的温差不变以及惠斯通电桥的平衡。

6.根据权利要求3所述的等离子空气消毒机的风量控制装置，其特征是，所述热膜式空气流量计包括由热线电阻、温度补偿电阻和两个桥路电阻组成的惠斯通电桥，这四个电阻制作在同一陶瓷基片上，设置在等离子空气消毒机的风道的进风口、或风道的出风口、或风道中间。

7.根据权利要求6所述的等离子空气消毒机的风量控制装置，其特征是，所述热膜式空气流量计还包括控制电路，用来保持热线电阻与温度补偿电阻之间的温差不变以及惠斯通电桥的平衡。

8.根据权利要求1或2所述的等离子空气消毒机的风量控制装置，其特征是，所述等离子空气消毒机预存有热线式或热膜式空气流量计的输出电压值与通过风道的空气流量值之间的对应关系表。

9.根据权利要求1或2所述的等离子空气消毒机的风量控制装置，其特征是，所述风机转速控制与热线式或热膜式空气流量计输出的电信号之间为负反馈关系。