一种高热效率的PTC暖风机的制作方法

一种高热效率的ptc暖风机
技术领域
1.本实用新型涉及智能电加热设备领域，尤其是涉及一种高热效率的ptc暖风机。


背景技术：

2.现有工业暖风机可分为燃油型、燃气型、电加热型暖风机。电加热型工业暖风机，使用过程不会污染环境，适用范围较广，因此广泛应用于工农业环境温度控制等领域。当前，电加热工业暖风机的发热元件主要为电阻线圈等，该类型元件的发热原理为电阻式加热，即利用电流通过电阻体的热效应来加热物料。传统的电阻式加热方式虽然具有结构简单、温度调节范围较大和便于安装维修等优点，但是其热效率普遍不高，一般约为70％。近年来，在国家和地方政策引导下，节能减排已深入人心，尤其2020年我国提出“3060 碳计划”，《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作意见》明确指出全面节约，实行全面节约战略，持续降低单位产出能源资源消耗和碳排放，提高投入产出效率。
3.此外，我国当前已经进入高质量发展阶段，随着科技的进步，用户对于工业设备自动化水平、智能化水平要求越来越高。然而，当前市场上所使用的工业暖风机自动化水平普遍偏低，一方面用户使用满意度不高，另一方面设备自动化、智能化水平不高限制了设备使用性能。诸如送风不均、设备存在超温频繁启停、缺乏故障自我保护机制等问题。现有技术中国专利cn207865720u也提出一种温度检测模块和加热继电器控制通断来实现控温的目标，这种方式同样也存在无法避免暖风机频繁启停的问题，控制精度也不高。
4.因此，需要新的技术和装置，以至少部分解决现有技术中存在的问题。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术存在的上述问题，本实用新型提供一种新型石墨烯ptc智能暖风机，以提升电热工业暖风机中热效率以及整机智能控制水平，进而达到节能、高效、智能使用的目的。采用表面纳米沉积石墨烯的ptc作为核心发热元件，代替原有传统金属电阻丝，同时利用dsp可编程控制器、温度传感器、变频风机等自控装置实现工业暖风机智能控制，自动运行，故障预警、远程无线控制等功能模式，从而达到节约能源，延长设备使用寿命等目的。
6.ptc材料具有正温度系数特性，即电阻随温度升高而增加的特性，其电阻在居里温度以下基本保持不变，而在居里温度以上随温度升高迅速增加。其具有发热速率快、安全(自恒温特性)、热效率可达90％以上(显著高于镍铬电阻丝发热元件)，可以显著节省能源。ptc发热元件因其恒温发热能力和安全性逐渐取代传统金属发热元件，在暖风机等领域拥有广阔的应用前景。石墨烯是一种以 sp2杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料，其具有优异的热传导性能。石墨烯具有最高的导热系数，约为5300w/m
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k。研究表明，在ptc元件的散热部件表面利用化学溅射的方法附着石墨烯纳米颗粒，能够明显提升发热元件与周围空气的换热，其原理主要是利用了石墨烯的高热导率、高发射率和高粗糙度。
7.dsp是一种已知的微处理器，它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，源源超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度。支持设计电路板扩充采集输入和控制输出端口，进而增加温度采集、控制输出端口，构造底层控制基础，支持用户嵌入编辑控制程序，进而实现自动、智能运行等功能。
8.根据本发明的一方面，提供一种高热效率的ptc暖风机，包括：
9.暖风机外壳(10)、石墨烯ptc发热元件(20)、变频风机 (30)、进口温度传感器(40)以及出口温度传感器(50)，
10.其中，所述暖风机外壳(10)包括设置在进风端口的进风格栅 (11)以及设置出风端口的出风格栅(12)，所述进口温度传感器 (40)设置在进风格栅(11)上，所述出口温度传感器(50)设置在出风格栅(12)上；
11.所述石墨烯ptc发热元件(20)固定设置在暖风机外壳(10) 的内部靠近出风端口一侧，所述变频风机(30)固定设置在暖风机外壳(10)的内部靠进进风端口一侧；
12.所述的石墨烯ptc发热元件(20)包括在ptc发热元件表面沉积的石墨烯镀层。
13.优选地，进口温度传感器(40)以及出口温度传感器(50)为热电偶温度传感器，测温范围为-40-100℃，输出信号为4-20ma。
14.优选地所述变频风机(30)为集变频器一体的轴流风机，变频器频率调节范围为0～50hz。
15.优选地，所述高热效率的ptc暖风机还包括无线传输模块(60) 以及dsp可编程控制器(70)；所述dsp可编程控制器(70)电连接的无线传输模块(60)，用于将来自dsp可编程控制器(70) 获取的实时运行数据信息上传至手机app端或者服务器端，同时接收手机app端或者服务器端下发的调节命令并传输至dsp可编程控制器(70)。
16.优选地，所述高热效率的ptc暖风机还包括输入输出端口 (80)；所述dsp可编程控制器(70)分别电连接进口温度传感器 (40)、出口温度传感器(50)、变频风机(30)及输入输出端口 (80)。
17.优选地，所述高热效率的ptc暖风机还包括暖风机电源 (90)，所述暖风机电源(90)通过电源线分别连接变频风机(30)、石墨烯ptc发热元件(20)、dsp可编程控制器(70)、无线传输模块(60)以及输入输出端口(80)。
18.优选地，所述无线传输模块(60)为4g网络通讯模块或者 wifi通讯模块。
19.与现有技术相比，本发明有益效果是：
20.本实用新型提供新型石墨烯ptc暖风机，与既往的专利中暖风机核心发热部件明显不同，采用表面沉积石墨烯的ptc发热元件，发热元件的热效率明显提升，同时发热元件散热效果明显提升，进而发热元件的整体热性能明显提升。此外改变原有控制元件，实现工业暖风机智能控制。
21.根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
22.后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。
附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。本发明的目标及特征考虑到如下结合附图的描述将更加明显，附图中：
23.图1为根据本发明优选实施例的高热效率的ptc暖风机的整体示意图；以及
24.图2为根据优本发明选实施例的高热效率的ptc暖风机的分解示意图。
25.图中：10-暖风机外壳；11-进风格栅；12-出风格栅；13-接线端口；20-石墨烯ptc发热元件；30-变频风机；40-进口温度传感器、50-出口温度传感器；60-为无线传输模块、70-dsp可编程控制器、80-暖风机电源、90-输入输出端口
具体实施方式
26.图1为根据本发明优选实施例的高热效率的ptc暖风机的整体示意图；图2为根据优本发明选实施例的高热效率的ptc暖风机的分解示意图。参阅图1-2，本实施例提供了一种新型石墨烯ptc智能工业暖风机，可以包括：暖风机外壳10、石墨烯ptc发热元件 20、变频风机30、进口温度传感器40、出口温度传感器50、无线传输模块60、dsp可编程控制器70、输入输出端口80以及暖风机电源90。
27.如图所示，所述暖风机外壳10可以包括设置在进风端口的进风格栅11、设置出风端口的出风格栅12以及外壁上的接线端口13，进风和出风格栅一方面起到引导气流的作用，另一方面也可防止环境中杂物随风口进入暖风机内部。另外，所述进口温度传感器40可以设置在进风格栅11上例如固定在格栅的中央，用于测量进风的温度，所述出口温度传感器50可以设置在出风格栅12上例如格栅的中央，用于测量出风的温度。接线端口13用于设置各种接线例如进出外壳的各种电力线、信号线等。
28.所述石墨烯ptc发热元件20固定设置在暖风机外壳10的内部中心，近出风端口一侧；所述变频风机30固定设置在暖风机外壳 10的内部靠进进风端口一侧，为石墨烯ptc发热元件20供风。所述石墨烯ptc发热元件20以及变频风机30的固定设置没有特别的要求，只要固定并且不妨碍其运行即可。
29.电镀石墨烯ptc发热元件20的核心部件为ptc，其居里温度可以为350℃，在ptc发热元件铝层外表面可以通过纳米技术工艺附着一层石墨烯，以增加发热元件表面对流传热、辐射换热效果，同时石墨烯镀层还有抗氧化、腐蚀等特性。石墨烯层的厚度例如可以为约1mm或其他合适的厚度。
30.变频风机30例如可以为集变频器一体的轴流风机，变频器频率调节范围为0～50hz,在使用过程限制最低频率为5hz。
31.本发明的实施方案的ptc暖风机还可以包括各种独立的控制设备和辅助设备，例如无线传输模块60、dsp可编程控制器70、输入输出端口80以及暖风机电源90等。
32.如图2所示，无线传输模块60、dsp可编程控制器70以及暖风机电源90可以设置成一个独立的集成单元；输入输出端口80可以设置成一个独立的单元。这些单元可以通过接线端口13与暖风机外壳10上的各个元件连接或连通。例如，所述dsp可编程控制器 70可以分别电连接进口温度传感器40、出口温度传感器50、变频风机30及输入输出端口80，与这些元件进行通讯。所述暖风机电源(90)可以通过电源线分别连接变频风机30、石墨烯ptc发热元件 20、dsp可编程控制器70、无线传输模块60以及输入输出端口80，为这些元件供电。
33.更具体地，所述无线传输模块60可以为4g网络通讯模块或者 wifi通讯模块。可以通过无线传输模块60将dsp可编程控制器70 实时运行数据信息上传至手机app端或者服务器端，同时在手机 app端或者服务器端下发调节命令并传输至dsp可编程控制器70。
34.所述dsp编程控制器70其核心处理器模块为dsp,在此基础进行电路设计，包含温度传感器接口、变频器接口及数据输出接口等，支持外部编程导入开放输入相应控制参数，同时可输出数据。
35.所述输入输出端口80可以为例如2寸显示屏及按键的组合输入端，用于输入控制模式与参数以及读取现有控制状态。
36.工业暖风机智能控制系统的工作原理如下：
37.dsp可编程控制器内部嵌入控制程序，接收暖风机进风口温度传感器40和暖风机出风口温度传感器50传输的电流信号，并解析采集温度信息，按照相应控制程序命令发送控制信号经通讯线至变频风机30，变频风机30执行相应控制命令，调节风机运行频率进而调节风机转速，ptc发热元件具有自控温性，因此通过调节变频风机的转速，进而调节风量，进而完成暖风机输出热功率。同时在 dsp可编程控制器70可以嵌入故障报警、开机自检等保护功能，形成智能控制系统。
38.以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时本领域的一般技术人员，根据本发明的实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。