本发明涉及节能环保烘烤设备，尤其是一种用于热风循环烘烤系统的智能除湿装置。
背景技术：
进入21世纪后，随着中国化工、食品、轻工、重工业的发展，热风循环烘烤系统的研究与应用再一次成为研究热潮。热风循环烘烤系统主要有：热风循环烘箱、热风循环干燥箱两种形式，一般设有加热管、循环风机的烘烤装置都可称为热风循环烘烤系统，因为不管烘箱什么结构，水平送风还是垂直送风，归根到底结果都是热风在表面循环，可以通称为热风循环烘箱，如电热鼓风烘箱、对开门高温灭菌烘箱等。热风循环烘烤系统适用于制药、化工、食品、农副产品、水产品、轻工、重工等行业物料及产品的加热固化、干燥脱水；如原料药、生药、中药饮片、浸膏、粉剂、颗粒、冲剂、水丸、包装瓶、颜料染料、脱水蔬菜、瓜果干、香肠、塑料树脂、电器元件、烘漆等。热风循环烘箱是传统烘房的替代产品，经过几次升级换代，使烘箱的热效率从传统烘房的3-7%提高到目前的45%左右，最高可达50%以上，达到国内外先进水平。并在1990年由国家医药管理局发布了行业标准，统一型号为rxh，它是利用蒸汽进行补充，再从排湿口排出，不断补充新鲜空气与不断的排出湿热空气，这样来保持烘箱内适当的相对湿度。该烘箱的特点是大部分热风在箱内进行循环，从而增加传热，节约了能源，它是利用强制通风的作用，减少上下温度差。
烘烤是决定被烘烤物品品质的关键因素，先进的烘烤设备是准确的实现科学的烘烤工艺、提高被烘烤物品质量、降低劳动强度和生产成本的基础。相比于传统的烤房的烘烤质量不高、能源消耗严重、污染环境等；现有的热风循环烘烤系统采取强制通风热风循环，并配有温湿度自控系统，具有烘烤量大、省工省时、节能环保、烘烤物质量高等优点，符合生产可持续发展的要求，因此热风循环烘烤系统在国内外得到一定的推广使用。
针对现有热风循环烘烤系统的强风排湿方式，排湿的过程中不仅带走温湿气体中的潜在热量、造成能量损失，而且还会带走被烘烤物品所散发出来的有益成分，进而影响烘烤物质量。因此，研发一种用于热风循环烘烤系统的智能除湿装置是十分必要的。
技术实现要素：
为了克服现有热风循环烘烤系统能量利用率低、烘烤物质量差的问题，本发明公开了一种热风循环烘烤系统的智能除湿装置。
本发明解决该技术问题所采用的方案是：一种热风循环烘烤系统的智能除湿装置，其内部包括压缩机①、冷凝器②、节流阀③、蒸发器④、全热交换器⑤、控制器⑥、散热风机⑦、液位传感器⑧、温湿度传感器⑨、轴流风机⑩、排水电磁阀⑪、冷凝水收集盒⑫、温度传感器⑱，外部留有除湿进风口⑬、除湿出风口⑭、新风进风口⑮、散热出风口⑯、冷凝水排出口⑰；其特征是：所述除湿装置具有除湿进风口⑬→轴流风机⑩→全热交换器⑤→蒸发器④→全热交换器⑤→除湿出风口⑭的除湿气流通道、新风进风口⑮→冷凝器②→散热风机⑦→散热出风口⑯的散热气流通道、压缩机①→冷凝器②→节流阀③→蒸发器④→压缩机①的冷媒循环回路、蒸发器④→冷凝水收集盒⑫→排水电磁阀⑪→冷凝水排出口⑰的除湿水通道，控制器⑥通过液位传感器⑧、温湿度传感器⑨、温度传感器⑱获取除湿装置的实时运行参数并根据烘烤物的烘烤工艺曲线由其内嵌算法及控制程序智能控制压缩机①、散热风机⑦、轴流风机⑩、排水电磁阀⑪的工作状态使四个通道或回路协调运行，以实现热风循环烘烤系统在烘烤过程中的内循环余热回收、无排放智能除湿并保存了烘烤物的有益成分。
本发明中，所述除湿气流通道的除湿进风口⑬、除湿出风口⑭分别通过空气管道与现有热风循环烘烤系统的排湿出口、新风入口连接，热风循环烘烤系统排湿出口的高温高湿气流在轴流风机⑩的作用下进入全热交换器⑤，与经除湿后的低温低湿气流热交换后变为低温高湿气流送至蒸发器④进行除湿，除湿后的低温低湿气流又与从除湿进风口⑬进入的高温高湿气流进行热交换后经除湿出风口⑭返回热风循环烘烤系统的新风入口，以形成一个既无排放、又能回收排湿余热和有效保存烘烤物有益成分的内循环回路；所述的冷媒循环回路与散热气流通道一起将由新风进风口⑮引入的空气能转化为蒸发器④除湿所需的动能，以达到除湿节能的目的；所述的除湿水通道是控制器⑥通过液位传感器⑧检测到冷凝水收集盒⑫內的冷凝水水位，当水位达到上限时发出控制指令打开排水电磁阀⑪并通过冷凝水排出口⑰排水，当水位达到下限时发出控制指令关闭排水电磁阀⑪停止排水，以实现冷凝水排出智能化。
本发明中，所述控制器⑥包括数据采集模块、继电器及其驱动模块、主控cpu、程序与数据存储器、lcd触摸显示屏、通信接口、电源管理模块；数据采集模块用于通过温湿度传感器⑨采集热风循环烘烤系统排湿出口排出湿热空气的温湿度、通过温度传感器⑱采集压缩机①工作时的温度、通过液位传感器⑧采集冷凝水收集盒⑫中的液位高度，继电器及其驱动模块用于根据主控cpu的指令来启动或停止压缩机①、轴流风机⑩、散热风机⑦、排水电磁阀⑪，程序与数据存储器用于存储除湿装置运行程序、烘烤工艺参数及烘烤过程数据，lcd触摸显示屏用于实现系统人机交互以便于现场设置和修改除湿装置烘烤工艺参数，通信接口用于与上位机完成远程通信以实现除湿过程的远程监控和烘烤工艺参数的远程配置，电源管理模块用于从市电获取交流电源并转换为主控cpu及其周边电路所需的直流工作电源；主控cpu通过数据采集模块和传感器实时采集除湿过程状态参数，按照通过lcd触摸显示屏或上位机预先设定的烘烤工艺参数，由内嵌算法及控制程序得到控制量并输出控制信号到继电器及其驱动模块，控制压缩机①、轴流风机⑩、散热风机⑦、排水电磁阀⑪的工作，以实现除湿过程自动化、智能化。
本发明中，所述内嵌算法及控制程序采用专家模糊控制算法来实现热风循环烘烤系统的智能除湿，还集成了电网超压与欠压检测保护、压缩机过热保护、压缩机停机后延时启动、冷凝水自动排放、远程监控与配置、触摸屏键值扫描的程序功能模块，能可靠完成热风循环烘烤系统的智能除湿。
本发明的有益效果在于：除湿装置设置有除湿气流通道、散热气流通道、冷媒循环回路、除湿水通道及控制器内嵌算法及控制程序，可实现热风循环烘烤系统在烘烤过程中的内循环余热回收、无排放智能除湿并保存了烘烤物的有益成分，本装置具有电网超压与欠压检测保护、压缩机过热保护、压缩机停机后延时启动、冷凝水自动排放、远程监控与配置、触摸屏键值扫描等功能，能可靠完成热风循环烘烤系统的智能除湿。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图中：①.压缩机，②.冷凝器，③.节流阀，④.蒸发器，⑤.全热交换器，⑥.控制器，⑦.散热风机，⑧.液位传感器，⑨.温湿度传感器，⑩.轴流风机，⑪.排水电磁阀，⑫.冷凝水收集盒，⑬.除湿进风口，⑭.除湿出风口，⑮.新风进风口，⑯.散热出风口，⑰.冷凝水排出口，⑱.温度传感器。
图2是本发明的控制器实施例的结构框图。
图3是本发明的内嵌算法及控制程序实施例框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见附图，图1是本发明的整体结构示意图。一种热风循环烘烤系统的智能除湿装置，其内部包括压缩机①、冷凝器②、节流阀③、蒸发器④、全热交换器⑤、控制器⑥、散热风机⑦、液位传感器⑧、温湿度传感器⑨、轴流风机⑩、排水电磁阀⑪、冷凝水收集盒⑫、温度传感器⑱，外部留有除湿进风口⑬、除湿出风口⑭、新风进风口⑮、散热出风口⑯、冷凝水排出口⑰；其特征是：所述除湿装置具有除湿进风口⑬→轴流风机⑩→全热交换器⑤→蒸发器④→全热交换器⑤→除湿出风口⑭的除湿气流通道、新风进风口⑮→冷凝器②→散热风机⑦→散热出风口⑯的散热气流通道、压缩机①→冷凝器②→节流阀③→蒸发器④→压缩机①的冷媒循环回路、蒸发器④→冷凝水收集盒⑫→排水电磁阀⑪→冷凝水排出口⑰的除湿水通道，控制器⑥通过液位传感器⑧、温湿度传感器⑨、温度传感器⑱获取除湿装置的实时运行参数并根据烘烤物的烘烤工艺曲线由其内嵌算法及控制程序智能控制压缩机①、散热风机⑦、轴流风机⑩、排水电磁阀⑪的工作状态使四个通道或回路协调运行，以实现热风循环烘烤系统在烘烤过程中的内循环余热回收、无排放智能除湿并保存了烘烤物的有益成分。本发明除湿装置包括绿色烤房的除湿结构和内循环的除湿方式，利用冷媒流经压缩机转化为高温高压的气体，再经过冷凝器散热后，高温高压的气体液化放热变为低温高压的液化工作液，同时热量经散热气流通道排到室外，工作液经过节流阀后变为低温低压的液体，进入蒸发器，空间突然增大，压力减小，低温低压的工作液气化吸热，使流经蒸发器的、来自于热风循环烘烤系统湿热气流中的水蒸气达到露点而形成冷凝水，同时气化的工作液返回压缩机，冷凝水经收集后由出水管排出去。
本发明中，所述除湿气流通道的除湿进风口⑬、除湿出风口⑭分别通过空气管道与现有热风循环烘烤系统的排湿出口、新风入口连接，热风循环烘烤系统排湿出口的高温高湿气流在轴流风机⑩的作用下进入全热交换器⑤，与经除湿后的低温低湿气流热交换后变为低温高湿气流送至蒸发器④进行除湿，除湿后的低温低湿气流又与从除湿进风口⑬进入的高温高湿气流进行热交换后经除湿出风口⑭返回热风循环烘烤系统的新风入口，以形成一个既无排放、又能回收排湿余热和有效保存烘烤物有益成分的内循环回路；所述的冷媒循环回路与散热气流通道一起将由新风进风口⑮引入的空气能转化为蒸发器④除湿所需的动能，以达到除湿节能的目的；所述的除湿水通道是控制器⑥通过液位传感器⑧检测到冷凝水收集盒⑫內的冷凝水水位，当水位达到上限时发出控制指令打开排水电磁阀⑪并通过冷凝水排出口⑰排水，当水位达到下限时发出控制指令关闭排水电磁阀⑪停止排水，以实现冷凝水排出智能化。本发明除湿装置中，全热交换器⑤实质是一个全热交换芯体，热风循环烘烤系统排出的湿热空气和经蒸发器④后的低温干燥空气既通过传热板交换温度后分别送至蒸发器④、热风循环烘烤系统，从而达到既除湿、又保持气流温度稳定（余热回收）的效果。压缩机①通过对冷媒做功后形成高温高压的冷媒气体，冷媒气体流到冷凝器②，由新风进风口⑮进入的室外空气对冷凝器②散热并散热风机⑦由散热出风口⑯排出，使经过冷凝器②的冷媒变为低温高压的液化冷媒再流经节流阀③，冷媒经节流阀③后变为低温低压的液化冷媒送至蒸发器④，进入蒸发器④的冷媒由于空间突然增大、压力减小，低温低压的冷媒将气化吸热而使蒸发器④的表面温度急剧降低，气化后的低温低压冷媒再返回压缩机①，如此循环往复以保持蒸发器④表面具有较低的温度。这样，来自热风循环烘烤系统的湿热空气经除湿进风口⑬、轴流风机⑩、全热交换器⑤到蒸发器④后，温度会大幅度下降，空气湿度处于一种过饱和状态，多余水汽以冷凝水的形式析出，凝结于蒸发器的翅片上，也就是“凝露”，“凝露”会形成冷凝水并流到冷凝水收集盒⑫，然后经排水电磁阀⑪、冷凝水排出口⑰排出到本发明除湿装置之外。
附图2是本发明的控制器实施例的结构框图。控制器⑥包括数据采集模块、继电器及其驱动模块、主控cpu、程序与数据存储器、lcd触摸显示屏、通信接口、电源管理模块；数据采集模块用于通过温湿度传感器⑨采集热风循环烘烤系统排湿出口排出湿热空气的温湿度、通过温度传感器⑱采集压缩机①工作时的温度、通过液位传感器⑧采集冷凝水收集盒⑫中的液位高度，继电器及其驱动模块用于根据主控cpu的指令来启动或停止压缩机①、轴流风机⑩、散热风机⑦、排水电磁阀⑪，程序与数据存储器用于存储除湿装置运行程序、烘烤工艺参数及烘烤过程数据，lcd触摸显示屏用于实现系统人机交互以便于现场设置和修改除湿装置烘烤工艺参数，通信接口用于与上位机完成远程通信以实现除湿过程的远程监控和烘烤工艺参数的远程配置，电源管理模块用于从市电获取交流电源并转换为主控cpu及其周边电路所需的直流工作电源；主控cpu通过数据采集模块和传感器实时采集除湿过程状态参数，按照通过lcd触摸显示屏或上位机预先设定的烘烤工艺参数，由内嵌算法及控制程序得到控制量并输出控制信号到继电器及其驱动模块，控制压缩机①、轴流风机⑩、散热风机⑦、排水电磁阀⑪的工作，以实现除湿过程自动化、智能化。本发明除湿装置中，因为压缩泵在除湿工况中会遇到多种不可避免的恶劣状态，必需施加一定的防护保全措施。压缩泵工作中常遇到的典型状态如：（1）额定工作电压出现较大偏离，从而引发空调压缩电机的过负荷发热；（2）压缩泵停机短时间重启，由于管路制冷剂高压端尚未完全释放，此时压缩机电机通电处于重载，而导致电机受力过大无法正常旋转发热；（3）压缩机内制冷剂泄露，导致压缩泵电机空转产生的热量，无法通过正常工作时热量经由制冷液流出而扩散，从而引起的压缩泵发热；（4）压缩泵年久老化，动力下降、内部摩擦阻力上升、等等因素，引发压缩泵发热增大。鉴于如上多种原因，本发明在压缩机①的外壳上安装温度传感器⑱，当主控cpu检测到压缩机外壳温度超过极限值时，立即发出指令通过继电器及其驱动模块切断压缩机工作电源；主控cpu通过电源管理模块对电网电压进行实时监测，当电网出现过电压、欠电压时禁止压缩机启动；压缩机在每次停机时主控cpu自动计时，停机时间未达到规定时禁止压缩机启动。在除湿过程中，冷凝水收集量与热风循环烘烤系统排湿出口排出湿热空气的水蒸气含量有关，为适应不同热风循环烘烤系统、不同烘烤阶段的除湿，本发明在冷凝水收集盒⑫的底部安装液位传感器⑧，当主控cpu检测到冷凝水收集盒的水位达到规定上限时，立即发出指令通过继电器及其驱动模块打开排水电磁阀⑪通过冷凝水排出口⑰进行排水，当检测水位低于规定下限时关闭电磁阀⑪停止排水，以避免电磁阀因长时间通电工作而损坏。
附图3是本发明的内嵌算法及控制程序实施例框图。内嵌算法及控制程序采用专家模糊控制算法来实现热风循环烘烤系统的智能除湿，还集成了电网超压与欠压检测保护、压缩机过热保护、压缩机停机后延时启动、冷凝水自动排放、远程监控与配置、触摸屏键值扫描的程序功能模块，能可靠完成热风循环烘烤系统的智能除湿。本发明内嵌算法及控制为专家模糊控制系统，专家模糊控制系统是由专家系统技术和模糊控制技术相结合的产物，把专家系统技术引入模糊控制中，目的是进一步提高模糊控制器的智能水平。专家模糊控制保持了基于规则的方法的价值和用模糊算法处理带来的灵活性，同时把专家系统技术的表达，利用算法知识结合进来。专家系统技术考虑了更多方面的问题，例如组成知识，如何组织、如何表达、如何应用知识等。专家系统方法重视知识的多层次及分类的需要，以及利用这些知识进行推理的计算机组织。将模糊控制与专家系统相结合能够表达和利用控制复杂过程和对象所需的启发式知识，重视知识的多层次和分类的需要，弥补了模糊控制器结构过于简单、规则比较单一的缺陷，赋予了模糊控制更高的智能；二者的结合还能够拥有过程控制复杂的知识，并能够在更为复杂的情况下对这些知识加以有效利用。
综上所述，本发明公开了一种热风循环烘烤系统的智能除湿装置，其内部包括压缩机①、冷凝器②、节流阀③、蒸发器④、全热交换器⑤、控制器⑥、散热风机⑦、液位传感器⑧、温湿度传感器⑨、轴流风机⑩、排水电磁阀⑪、冷凝水收集盒⑫、温度传感器⑱，外部留有除湿进风口⑬、除湿出风口⑭、新风进风口⑮、散热出风口⑯、冷凝水排出口⑰。本专利的有益效果是除湿装置设置有除湿气流通道、散热气流通道、冷媒循环回路、除湿水通道及控制器内嵌算法及控制程序，可实现热风循环烘烤系统在烘烤过程中的内循环余热回收、无排放智能除湿并保存了烘烤物的有益成分，本装置具有电网超压与欠压检测保护、压缩机过热保护、压缩机停机后延时启动、冷凝水自动排放、远程监控与配置、触摸屏键值扫描等功能，能可靠完成热风循环烘烤系统的智能除湿。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而己，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。