CN107348553B - 烟叶烤房温湿度精确控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烟叶烤房温湿度精确控制装置及方法。烟叶烤房温度精确控制装置，包括烤房主体、热源、控制器、热交换器、正反可逆风机、排湿***、三个与控制器连接的温度传感器；所述烤房主体包括相互连通的加热室和挂烟室，加热室上具有进气窗，挂烟室具有排湿窗。本发明可解决如何对烤房内的温湿度进行精确控制的技术问题。

Description

烟叶烤房温湿度精确控制装置及方法

技术领域

本发明涉及一种对烟叶烤房内的温湿度进行精确控制的控制装置，同时本发明还涉及利用该控制装置对温湿度进行控制的方法。

背景技术

目前的烟叶烘烤房主要包括烤房主体、热源、控制器、热交换器、循环风机及排湿***。其中烘烤房一般包括加热室和挂烟室；其中热源作用是将燃料燃烧产生热量，所用燃料分为固态、液态、气态燃料，固态燃料有煤、生物质颗粒等，气体燃料如天然气等；控制器是根据挂烟室内的温度与湿度控制热源启停、风机转速、排湿***的装置；热交换器为普通的空气热交换器，可将热源产生的热量通过热交换器将热交换器内部或者外部的空气加热；风机为一般的单向循环风机，将经热交换器加热后的热风导入装烟室室内并循环导入加热室从而构成单向循环，这种单向导风循环路径在装烟室内存在死角和冷区的问题，所述死角和冷区是指挂烟室内热风无法送到，温度偏低严重的区域；排湿***包括进气窗和排湿窗，具有当挂烟室内湿度高于控制器内设定值时自动打开进气窗，把挂烟室内的水份通过排湿窗排至室外的功能。

发明内容

本发明的目的是提供一种烟叶烤房温湿度精确控制装置，解决如何对烤房内的温湿度进行精确控制的技术问题。

本发明的另一个目的是提供一种烟叶烤房温湿度精确控制方法，解决如何对烤房内的温湿度进行精确控制的技术问题。

烟叶烤房温度精确控制装置，包括烤房主体、热源、控制器、热交换器、正反可逆风机、排湿***、三个与控制器连接的温度传感器；所述烤房主体包括相互连通的加热室和挂烟室，加热室上具有进气窗，挂烟室具有排湿窗；热源与热交换器连通，热交换器处于加热室内，正反可逆风机连通加热室与挂烟室，热源、排湿***和正反可逆风机均与控制器连接；所述挂烟室内部顶部贴合烟叶位置具有第一温度传感器，底部贴合烟叶位置具有第二温度传感器；所述挂烟室内还具有第三温度传感器，该第三温度传感器处于正反可逆风机正反转工作产生的热风混流时产生的涡流区。

所述排湿***包括排湿传感器、进气窗、排湿窗；其中进气窗包括进风量可调机构，排湿传感器、进风量可调结构与控制器连接。

所述热源处于加热室内部或者外部，该热源为固态燃烧装置或者液态燃烧装置或者气态燃烧装置。

所述热交换器具有一个将内部热量及气体排出的排烟口，该排烟口与三通阀的一个通道连通，该三通阀的第二个通道与挂烟室连通，三通阀的第三个通道与室外连通。

所述正反可逆风机为正反转等效可逆式风机。

所述第一温度传感器处于挂烟室内部顶部前方靠近正反可逆风机位置或者处于挂烟室内部顶部中间位置或者挂烟室内部顶部远离正反可逆风机位置；所述第二温度传感器处于挂烟室内部底部前方位置或者处于挂烟室内部顶部中间位置或者挂烟室内部底部位置。

所述正反可逆风机为水平安装或者垂直安装。

所述控制器包括主控芯片、输入设备、热源驱动控制电路、风机正/反转及高低速控制电路、进风量可调机构驱动电路；输入设备、热源驱动控制电路、风机正/反转及高低速控制电路均与主控芯片连接；热源驱动控制电路与热源匹配，风机正/反转及高低速控制电路与正反可逆风机匹配，进风量可调机构驱动电路与进风量可调机构匹配。

所述输入设备包括参数设置按键、正反可逆风机控制按键。

烟叶烤房温度精确控制方法，开启热源、正反可逆风机、排湿***；第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、湿度传感器实时检测其所处位置的温度并反馈至控制器，热源根据需要进行提高或者降低燃料功率和调整燃烧时间的操作，正反可逆风机根据需要通过控制器调整正/反转切换频率及转速以及工作时间从而使得热风能在烤房主体内的加热室和挂烟室内上下交替循环运行、进风量可调机构根据温度差及湿度值进行对应的调节进风量。

本发明的有益效果是：由于使用了正反可逆风机，可根据需要通过控制器进行正反转频率及时间的设定，转速同样可进行设定，该风机自动实现上下导风自动切换，这样热风可上下交替循环运行，从而打破原来的单向循环导致的死角和冷区问题；进而使得挂烟室内温度惯性最小即减少温差；由于本烘烤房与现有烘烤房整体结构相似，故可将现有传统烤房安装本发明中描述的正反可逆风机及控制器等部件进行更换即可，从而实现旧烤房重新利用；热源采用液体燃烧装置时，控制器利用控制模糊理论可对其燃烧效率进行实时控制；由于设有三路传感器，其中处于冷区的传感器可实时观察冷区温度与第一或者第二传感器的显示温度差，当三路传感器温度差较大时，则对应的提高燃烧功率或者提高风机的转速或者调整风机的正反转频率；通过利用正反转热风循环操作，这样可以缩短烟叶统一变黄时间，无需分层等待变黄，缩短烟叶干筋时间，烟叶干燥均匀，经过实际烘烤验证，每炉烟叶可减少烘烤时间10-20%，约15-30小时，节约单烤烟叶烘烤燃料及电耗综合烘烤成本10%以上。通过控制新鲜烟叶的含水量使得烟叶得到充分发酵，即上述控制上下温差、控制烘烤时间及正反转切换频率，控制风机转速及燃烧功率这样三种控制方式可使得本烘烤箱能得到较好的烘烤效果。上述控制器还可以与一个APP连接，这样远程查看三个传感器显示的温度值及远程查看各个部件的运行参数及做出对应的控制操作。

附图说明

图1是烘烤房内风机正向循环导热的示意图；

图2是烘烤房内风机反向循环导热的示意图；

图3是显示烘烤房内风机正向循环导热时涡流区的位置示意图；

图4是显示烘烤房内风机反向循环导热时涡流区的位置示意图；

图5是风机卧式安装的示意图；

图6是烟叶烘烤房采用的控制逻辑图；

图7是显示一种进气窗和排湿窗布置在烘烤箱上的示意图；

图8是显示另一种进气窗和排湿窗布置在烘烤箱上的示意图；

图中 1. 热源、2. 热交换器、3. 正反可逆风机、4. 烘烤箱、41. 加热室、42. 挂烟室、43. 通风口、44. 进气窗、45. 排湿窗、5. 涡流区、6. 第一温度传感器、7. 第二温度传感器、8. 第三温度传感器、9.烟叶。

具体实施方式

请参考图1至图8，图中的烟叶烘烤房，包括热源1、热交换器2、循环风机如正反可逆风机3、烘烤箱4、控制器，其中控制器未在图中显示；该烟叶烘烤房除了上述部件外，还具有排湿***及烤架等部件，由于上述部件为现有部件，故未在图中显示。上述部件的数量可根据需要选择，具体不限定。

烤房4包括相互连通的加热室41和挂烟室42，具体为加热室41和挂烟室42之间上下位置具有使两者连通的通风口43，加热室41用于产生热风及将热风导入到挂烟室42内，挂烟室42用于烟叶9的烘烤。为了保持烘烤箱内部温度恒温，该烘烤箱整体框架采用保温材料制成。加热室41上具有进气窗44，挂烟室42具有排湿窗45。其中进气窗44包括一个微电机驱动的进风量可调机构，进风量可调机构可参考百叶结构，通过这样的结构设计，这样进气窗44的进气量就可以根据需要进行调整，比如设置1-5个档位，当需要加大的进风量时则需要较大的档位，当需要的进风量较小时，则需要较低的档位；同时也可进行最高上、下限设置，如三个传感器检测温差高于设定值一定温度时，则强制全部开启，当低于设定值一定温度时，则强制全部关闭达到温度升高时将湿气快速排出，恒温时缓缓排出。排湿窗45一致处于打开状态或者也可根据需要进行调整。请参考图7，图7中的进气窗44处于加热室41靠近顶部位置及反转频率可调式风机3的一侧，除湿窗45处于挂烟室42靠近顶部位置及反转频率可调式风机3的一侧。请参考图8，图8中的进气窗44处于加热室41靠近底部位置及反转频率可调式风机3的一侧，除湿窗45处于挂烟室42靠近底部位置及反转频率可调式风机3的一侧。图7显示的进气窗44和除湿窗45的位置可以与图8显示的进气窗44和除湿窗45的位置同时存在或者单独设置，当两者同时存在时，当挂烟室41的热风流从上到下运行时，则关闭加热室41靠近底部位置的进气窗44和挂烟室42靠近底部位置的除湿窗45；当挂烟室41的热风流从下到上运行时，则关闭加热室41靠近顶部位置的进气窗44和挂烟室42靠近顶部位置的除湿窗45。

热源1主要是通过燃烧装置燃烧产生热量从而使热交换器2旁的空气被加热从而这些热空气在风机的作用下导入到挂烟室42内，燃烧装置可采用固体、液体、气体燃料的一种或者多种混合使用。该热源1受控制器的控制，这样根据挂烟室42内的需要进行实时燃烧效率的控制。热源1可以处于加热室41内，也可以处于加热室41外。

热交换器2与热源1是连通的并处于加热室41内，该热交换器2为空气能交换器，其主要是当热源1开始在其内部燃烧工作时，其将热交换器2外部的冷空气进行热交换变成热空气从而导入到挂烟室42内。该热交换器2具有翅片结构，这样有利于热量的交换。在实际应用中，热交换器2还具有一个将内部热量及气体排出的排烟口，该排烟口与三通阀的一个通道连通，该三通阀的第二个通道与挂烟室连通，三通阀的第三个通道与室外连通。第一个通道和第三个通道共同作用可将热交换器内由于气体燃烧产生的废气排出，第二个通道用于将气体燃烧产生的二氧化碳气体作为干燥剂用于烟叶9的干燥，同时二氧化碳气体附带的温度被烘烤房再次利用。

正反可逆风机3连通加热室41与挂烟室42并受控制器控制，该风机为正反转可逆等效频率可调式风机，所述等效是指风机正反转是其风压基本一致，该风机通过负压将外界空气导入到加热室41内。该风机安装在热交换器2的顶部或者侧部或者下方，其可以水平安装或者垂直安装即立式安装或者卧式安装。该风机采用S形叶片结构。

挂烟室42内部顶部贴合烟叶9位置具有第一温度传感器6，该内部顶部是指挂烟室42内部顶部前方靠近正反可逆风机3位置或者处于挂烟室42内部顶部中间位置或者挂烟室42内部顶部远离正反可逆风机3位置，具***置可根据需要进行选择；挂烟室42内部底部贴合烟叶9位置具有第二温度传感器7，该内部底部是指处于挂烟室42内部底部前方位置或者处于挂烟室42内部顶部中间位置或者挂烟室42内部底部位置。上述两个传感器均与控制器连接，这样时刻显示这两个位置的温度，从而显示风机正反转时的工作状况。上述挂烟室42内还具有湿度传感器和排湿***，湿度传感器可以设置一路或者一路以上，其检测挂烟室42内的平均湿度从而可用于进风窗进风量的参考。

为了更好的监测挂烟室内是否温度均匀，可在挂烟室内增加一个第三温度传感器8，该第三温度传感器8处于正反可逆风机3正反转工作产生的热风混流时产生的涡流区5，该第三温度传感器8与控制器连接，通过这样的设置，这样可给控制器或者操作人员提供辅助信息从而提示控制器或者操作人员进行对应的操作。

控制器包括主控芯片、输入设备、热源驱动控制电路、风机正/反转及高低速控制电路、排湿驱动电路等控制电路；输入设备、热源驱动控制电路、风机正/反转及高低速控制电路、湿度传感器均与主控芯片连接；热源驱动控制电路与热源匹配，风机正/反转及高低速控制电路与正反可逆风机3匹配。输入设备包括参数设置按键和正反可逆风机控制按键。该主控芯片通过LCD显示各项操作过程。上述几个驱动电路均可现有常规驱动电路，也可采用申请人自己设计的电路。

本烘烤房对温度精确控制的方法是，开启热源、正反可逆风机、排湿***；第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、湿度传感器实时检测其所处位置的温度及湿度信号并反馈至控制器，热源根据需要进行提高或者降低燃料功率和调整燃烧时间的操作，正反可逆风机根据需要进行正/反转切换及转速以及工作时间进行调整从而使得热风能在烤房主体内的加热室和挂烟室内上下交替循环运行；排湿***根据需要进行对应的排湿动作。

本烘烤房具体的工作步骤为：

1、将新鲜烟叶9通过烤架放置在挂烟室42内；

2、启动热源1、正反可逆风机3、排湿***；

3、正反可逆风机3工作实现正向循环导热一段时间后开始反向循环导热，反向循环导热后又开始正向循环导热从而依次交替，三个传感器时刻检测挂烟室内部温度，湿度传感器时刻检测挂烟室内的内部湿度，控制器通过控制热源的燃烧效率、风机正反转频率及转速及时刻排湿、烘烤时间使得挂烟室的温差控制在合理范围及控制排湿***使得挂烟室内的湿度在合理范围，从而使得烟叶烤黄、烤干、烤香，完成烟叶9的发酵过程。

Claims (9)

1.烟叶烤房温度精确控制装置，其特征在于：包括烤房主体、热源、控制器、热交换器、正反可逆风机、排湿***、三个与控制器连接的温度传感器；所述烤房主体包括相互连通的加热室和挂烟室，加热室上具有进气窗，挂烟室具有排湿窗；热源与热交换器连通，热交换器处于加热室内，正反可逆风机连通加热室与挂烟室，热源、排湿***和正反可逆风机均与控制器连接；所述挂烟室内部顶部贴合烟叶位置具有第一温度传感器，底部贴合烟叶位置具有第二温度传感器；所述挂烟室内还具有第三温度传感器，该第三温度传感器处于正反可逆风机正反转工作产生的热风混流时产生的涡流区；所述热交换器具有一个将内部热量及气体排出的排烟口，该排烟口与三通阀的一个通道连通，该三通阀的第二个通道与挂烟室连通，三通阀的第三个通道与室外连通。

2.根据权利要求1中所述的烟叶烤房温度精确控制装置，其特征在于：所述排湿***包括排湿传感器、进气窗、排湿窗；其中进气窗包括进风量可调机构，排湿传感器、进风量可调结构与控制器连接。

3.根据权利要求1中所述的烟叶烤房温度精确控制装置，其特征在于：所述热源处于加热室内部或者外部，该热源为固态燃烧装置或者液态燃烧装置或者气态燃烧装置。

4.根据权利要求1中所述的烟叶烤房温度精确控制装置，其特征在于：所述正反可逆风机为正反转等效可逆式风机。

5.根据权利要求1中所述的烟叶烤房温度精确控制装置，其特征在于：所述第一温度传感器处于挂烟室内部顶部前方靠近正反可逆风机位置或者处于挂烟室内部顶部中间位置或者挂烟室内部顶部远离正反可逆风机位置；所述第二温度传感器处于挂烟室内部底部前方位置或者处于挂烟室内部顶部中间位置或者挂烟室内部底部位置。

6.根据权利要求1中所述的烟叶烤房温度精确控制装置，其特征在于：所述正反可逆风机为水平安装或者垂直安装。

7.根据权利要求1中所述的烟叶烤房温度精确控制装置，其特征在于：所述控制器包括主控芯片、输入设备、热源驱动控制电路、风机正/反转及高低速控制电路、进风量可调机构驱动电路；输入设备、热源驱动控制电路、风机正/反转及高低速控制电路均与主控芯片连接；热源驱动控制电路与热源匹配，风机正/反转及高低速控制电路与正反可逆风机匹配，进风量可调机构驱动电路与进风量可调机构匹配。

8.根据权利要求7中所述的烟叶烤房温度精确控制装置，其特征在于：所述输入设备包括参数设置按键、正反可逆风机控制按键。

9.使用权利要求2中所述的烟叶烤房温度精确控制装置的烟叶烤房温度精确控制方法，包括如下步骤：其特征在于：开启热源、正反可逆风机、排湿***；第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、湿度传感器实时检测其所处位置的温度并反馈至控制器，热源根据需要进行提高或者降低燃料功率和调整燃烧时间的操作，正反可逆风机根据需要通过控制器调整正/反转切换频率及转速以及工作时间从而使得热风能在烤房主体内的加热室和挂烟室内上下交替循环运行、进风量可调机构根据温度差及湿度值进行对应的调节进风量。