CN107015578A - 用于除霉杀菌的臭氧浓度控制系统和方法 - Google Patents
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Abstract
用于除霉杀菌的臭氧浓度控制系统及方法，包括臭氧浓度检测、浓度控制和臭氧产生和消除单元；电抽风扇或风鼓启动后将空气从进风口吹入臭氧产生和消除单元进入需除霉杀菌的密闭空间；检测到臭氧浓度实时值传送至臭氧浓度控制单元计算其与臭氧浓度目标值的偏差值；小于臭氧浓度目标值范围，则仅打开臭氧产生单元；大于臭氧浓度目标值范围，则关闭臭氧产生单元，等待实时臭氧自然衰减或打开臭氧消除单元消除臭氧至目标值范围。本发明自动检测及控制臭氧浓度，可在短时间内可开启臭氧消除单元消除臭氧至安全浓度范围，集臭氧产生与消除功能为一体，结构简单操作方便。
Description
技术领域
本发明涉及空气调节装置，尤其涉及用于除霉杀菌的、可自动调节臭氧浓度的控制系统和方法。
背景技术
粮食在储藏过程中，由于受不良储藏条件的影响，很容易发生霉变，造成粮食浪费和损失，如何采取措施防止粮食在储藏过程中霉变、生虫因而显得尤为重要。
现有技术粮食防霉杀菌的方法包括：低温防霉、使用化学药剂防霉和臭氧防霉等。低温防霉是将粮食仓库的温度降低至15℃以下，霉菌在此温度下不易生长。此法须用制冷设备使粮仓持续保持低温环境，因而能耗较大，不经济，且防霉杀菌效果不彻底。化学药剂防霉对粮食的品质有一定的影响，长期使用对人体也有一定的伤害，使用化学药剂防霉是一种不环保的方法。臭氧是一种强氧化性气体，它几乎对所有病菌、病毒、霉菌、真菌及原虫、卵囊都具有明显的灭活效果，灭菌时间之于其他灭菌方式而言迅速无比，且灭菌效果更为彻底。臭氧处理对人员和粮食无污染，并可以在大气中分解成普通氧气，不产生有毒有害副产物，对环境几乎不造成危害，所以臭氧储粮作为重要的绿色储粮技术在粮食行业要重点推广、应用。
现有技术粮食储藏所需臭氧很多是采用高压放电方式产生，当使用空气为气源时，高压放电将氧气生成臭氧，也同时将氮气转化为有毒的氮氧化物，污染粮仓环境，危害人体健康。这种臭氧发生器一般还须配备气泵或冷却水作为降温系统，此法能耗较大，设备繁琐。另外，当粮仓内的臭氧达到一定浓度后，若需要进入粮仓取粮食，在关闭臭氧发生器后，粮仓内的臭氧虽可自然衰减，但需要很长的时间才能降低至安全浓度，这对于粮食存储很不方便，因而极不适用。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于避免上述现有技术在粮仓使用的除霉杀菌之臭氧浓度控制系统结构复杂、能耗大而且不具备臭氧浓度实时调控的不足之处，而提出一种简单、环保、又使用方便的、用于除霉杀菌的臭氧浓度控制系统和方法。本发明解决所述技术问题采用的技术方案是一种用于除霉杀菌的臭氧浓度控制系统：包括用于监测密闭空间内臭氧浓度的臭氧浓度检测单元、用于臭氧浓度实时控制的臭氧浓度控制单元，以及臭氧产生和消除单元；所述臭氧产生和消除单元包括进风口、出风口、臭氧产生单元、臭氧消除单元和电抽风扇或风鼓；该电抽风扇或风鼓启动后将外部空气从进风口抽入，依次吹进臭氧消除单元和臭氧产生单元；所述臭氧浓度检测单元包括臭氧浓度检测传感器，该臭氧浓度检测单元将臭氧浓度检测传感器检测到的臭氧浓度实时值传送至与其电连接的臭氧浓度控制单元；所述臭氧浓度控制单元计算接收到的臭氧浓度实时值和预先设置的臭氧浓度目标值之间的误差量即偏差值；所述臭氧浓度实时值和预置的目标值之间的偏差值，若显示臭氧浓度实时值小于外部指令预置的目标值范围，则臭氧浓度控制单元发送指令开启臭氧产生单元工作，以产生臭氧直至臭氧浓度实时值达到所述目标值范围；若偏差值显示，臭氧浓度实时值大于外部指令预置的目标值范围，则臭氧浓度控制单元发送指令关停臭氧产生单元，直至臭氧浓度实时值自然衰减至臭氧浓度实时值目标值范围，或者开启臭氧消除单元消除臭氧直至臭氧浓度实时值降至目标值范围。
所述臭氧产生和消除单元中的臭氧产生单元包括发出170-200nm波长紫外光的第一紫外灯管和用于固定该第一紫外灯管的第一灯管支架。
所述臭氧产生和消除单元中的臭氧消除单元包括发出240-270nm波长紫外光的第二紫外灯管和用于固定该第二紫外灯管的第二灯管支架；所述臭氧产生和消除单元中的臭氧消除单元还包括内壁涂有纳米二氧化钛的多孔圆管形铝合金的光催化反应床；所述第二紫外灯管安装在该多孔圆管形铝合金的光催化反应床的中轴线位置。
所述臭氧消除单元和臭氧产生单元之间装有第一隔光板；所述臭氧产生单元和电抽风扇或风鼓之间也装有第二隔光板；所述的用于除霉杀菌的臭氧浓度控制系统中，臭氧产生单元和臭氧消除单元均各自独立设置有电源控制开关。
所述进风口包括位于臭氧产生和消除单元侧面壳体上的小孔，所述电抽风扇或风鼓安装在出风口内侧。
本发明解决所述技术问题采用的技术方案还可以是基于上述臭氧浓度控制的一种用于除霉杀菌的臭氧浓度控制方法包括以下步骤：A．在所述臭氧浓度控制单元中，设置臭氧最高浓度值即关停臭氧产生单元工作的臭氧浓度值，以及最低臭氧浓度值即开启臭氧产生单元工作的臭氧浓度值；B．所述臭氧浓度检测单元将其臭氧浓度检测传感器检测到的臭氧浓度实时值传送至与其电连接的臭氧浓度控制单元；C．所述臭氧浓度控制单元计算接收到的臭氧浓度实时值和预先设置的臭氧浓度目标值之间的误差量即偏差值；E．所述步骤C中计算得到的臭氧浓度实时值和目标值之间的偏差值，若显示臭氧浓度实时值小于最低目标值，则臭氧浓度控制单元控制开启臭氧产生单元工作以产生臭氧，直至臭氧浓度实时值达到目标值之最高限值；F．所述步骤C中计算得到的臭氧浓度实时值和目标值之间的偏差值，若显示臭氧浓度实时值大于最高目标值，则臭氧浓度控制单元控制关停臭氧产生单元，直至臭氧浓度实时值自然衰减至低于目标值之最高限值。
所述的臭氧浓度控制方法，其中的F步骤替换为以下步骤：G．所述步骤C中计算得到的臭氧浓度实时值和目标值之间的偏差值，若显示臭氧浓度实时值大于最高目标值，则臭氧浓度控制单元控制关停臭氧产生单元并开启臭氧消除单元，或通过外部干预，控制关停臭氧产生单元工作，并开启臭氧消除单元工作，以消除臭氧直至臭氧浓度实时值降至目标值之最高限值。
所述的臭氧浓度控制方法，其中步骤E替换为以下步骤E1：E1. 所述步骤C中计算得到的臭氧浓度实时值和目标值之间的偏差值，若显示臭氧浓度实时值小于最低目标值，则通过外部干预关停臭氧消除单元并开启臭氧产生单元工作，以产生臭氧直至臭氧浓度实时值达到目标值之最低限值；同时，其中步骤F替换为以下步骤F1：F1. 所述步骤C中计算得到的臭氧浓度实时值和目标值之间的偏差值，若显示臭氧浓度实时值大于最高目标值，则通过外部干预关停臭氧产生单元工作，直至臭氧浓度实时值自然衰减至目标值之最高限值。所述的臭氧浓度控制方法，其中的C和E步骤之间还包括以下步骤：D．所述步骤C中计算得到的臭氧浓度实时值和目标值之间的偏差值，若显示臭氧浓度实时值小于最低目标值，臭氧浓度控制单元输出臭氧浓度过低的报警信息；所述步骤C中计算得到的臭氧浓度实时值和目标值之间的偏差值，若显示臭氧浓度实时值大于最高目标值，则臭氧浓度控制单元输出臭氧浓度过高的报警信息。
同现有技术相比较，本发明的有益效果是：1、集臭氧产生与消除功能为一体，有结构简单、操作方便、低能耗、环保、除霉杀菌彻底等优点；2、实时自动检测及控制仓室内臭氧浓度，是一种智能的除霉杀菌储粮设备，电抽风扇或风鼓不断将仓室内的臭氧抽至本发明的臭氧消除单元，从而在较短时间内令仓室臭氧浓度降至可安全进入的浓度以下。
附图说明
图1是本发明用于除霉杀菌的臭氧浓度控制系统和方法优选实施例的系统架构示意图，图中标号100为安装本发明系统的密闭空间；
图2是所述优选实施例臭氧产生及消除单元70的内部结构轴测投影示意图；图中第二紫外灯管32被光催化反应床33荫罩；
图3是所述优选实施例臭氧产生及消除单元70外部结构的轴测投影示意图；
图4是所述优选实施例之第一或第二隔光板53、52结构的平面示意图；
图5是本发明用于除霉杀菌的臭氧浓度控制方法优选实施例的实施步骤流程示意图。
具体实施方式
以下结合各附图对本发明的实施方式做进一步详述。
如图1本发明优选实施例之一的系统架构示意图所示，一种用于除霉杀菌的臭氧浓度控制系统，包括用于监测密闭空间内臭氧浓度的臭氧浓度检测单元90、用于臭氧浓度实时控制的臭氧浓度控制单元80和用于臭氧产生和消除单元70；所述臭氧产生和消除单元70包括进风口71、臭氧产生单元72、臭氧消除单元73和电抽风扇或风鼓74；电抽风扇或风鼓74启动后将外部空气从进风口71依次带入臭氧消除单元73和臭氧产生单元72；所述臭氧浓度检测单元90包括臭氧浓度检测传感器，所述臭氧浓度检测单元90将臭氧浓度检测传感器检测到的臭氧浓度实时值传送至与其连接的臭氧浓度控制单元80；所述臭氧浓度控制单元80计算接收到的臭氧浓度实时值和设置的臭氧浓度目标值的偏差值；偏差数值显示臭氧浓度实时值数值小于外部设置指令所设置的臭氧浓度目标值范围，则臭氧浓度控制单元80发送指令打开臭氧产生单元72产生臭氧直至臭氧浓度实时值达到臭氧浓度目标值范围；偏差数值显示臭氧浓度实时值数值大于外部设置指令所设置的臭氧浓度目标值范围，则臭氧浓度控制单元80发送指令关闭臭氧产生单元72，等待臭氧浓度实时值自然衰减至臭氧浓度目标值范围，或打开臭氧消除单元73消除臭氧直至臭氧浓度目标值范围。
图1中，标号100为安装本系统的密闭空间；所述臭氧产生和消除单元70和臭氧浓度检测单元90均安装在密闭空间的内部，臭氧浓度控制单元80则可以安装在密闭空间的外部，用于接收外部的控制指令和其他人机交互。也可以将臭氧产生和消除单元70的一侧装在密闭空间内部，另一侧把臭氧消除单元73和臭氧产生单元72的手动开关暴露在密闭空间外部；使得臭氧产生和消除单元70除了接收臭氧浓度控制单元80的外部控制指令之外，也可以接收外部的开关指令。
所述臭氧产生和消除单元70和臭氧浓度控制单元80也可如图3所示合成一体安装在人机交互的接口界面如操作外墙上。如图3所示还有电源开关78用于系统以及臭氧产生和消除单元70的电源开关控制。
如图2所示，所述臭氧产生和消除单元70中的臭氧产生单元72包括发出170-200nm波长紫外光的第一紫外灯管22和用于固定第一紫外灯管22的第一灯管支架26。臭氧产生单元72至少由一支170-200nm波长紫外灯组成，也可以有若干支170-200nm波长紫外灯组成，第一紫外灯管22优选的紫外灯波长还包括183nm 、185nm和189nm；第一紫外灯管22通过第一灯管支架26固定在臭氧产生和消除单元70的箱体上。
如图2所示，所述臭氧产生和消除单元70中的臭氧消除单元73氧消除单元73包括发出240-270nm波长紫外光的第二紫外灯管32和用于固定第二紫外灯管32的第二灯管支架36。所述臭氧产生和消除单元70中的臭氧消除单元73还包括内壁涂有纳米二氧化钛的光催化反应床33。发出240-270nm波长紫外光的第二紫外灯管32安装在光催化反应床33的中轴线位置，第二紫外灯管32优选的紫外灯波长还包括251nm、254nm和258nm。
如图2所示，所述臭氧消除单元73和臭氧产生单元72之间装有透风不透光的第一隔光板53；所述臭氧产生单元72和电抽风扇或风鼓74之间装有透风不透光的第二隔光板52。第一隔光板53和第二隔光板52的存在使得臭臭氧消除单元73和臭氧产生单元72能独立工作，不相互影响。所述第一和第二隔光板53、52上设置斜向开口的透风孔能透过气流，却不会同时透光。
臭氧产生单元72和臭氧消除单元73均独立设置有臭氧产生电源控制开关和臭氧消除电源控制开关。使得臭氧产生和消除单元70除了接收臭氧浓度控制单元80的外部控制指令之外，也可以通过臭氧产生或消除电源控制开关接收外部的开关指令。
如图2所示，所述进风口71包括位于臭氧产生和消除单元70侧面壳体上的小孔，由内部高效电机驱动的电抽风扇或风鼓74安装在出风口75处，用于加快内部空气的循环流通。
图5是本发明用于除霉杀菌的臭氧浓度控制系统的臭氧浓度控制方法的一个实施例流程图。
当粮食放入粮仓后，首先开启系统的电源开关，电抽风扇或风鼓开始工作；接着通过臭氧浓度控制单元80设置好臭氧最高关闭浓度和最低开启浓度，在臭氧消除单元73关闭即光催化反应床开关关闭的情况下打开臭氧产生单元72开关，空气中的氧气在170-200nm波长紫外灯的作用下生成臭氧，电抽风扇或风鼓74将生成的臭氧带出系统，并传送到粮仓内各个角落，一定浓度的臭氧可以对粮食起到防霉杀菌的作用。
当仓内臭氧的浓度超过设定最高值时，臭氧浓度检测单元90中的臭氧传感器将信号反馈给臭氧浓度控制单元80，臭氧浓度控制单元80自动关闭臭氧产生单元72开关，仓内臭氧自然衰减，浓度逐渐降低；当臭氧浓度降低至最低设置浓度时，臭氧浓度检测单元90中的臭氧传感器将信号反馈给控制单元，臭氧浓度控制单元80自动开启臭氧产生单元72开关，继续产生臭氧。一段时间后，仓室内的臭氧浓度上升到设定的最高值时，臭氧浓度检测单元90中的臭氧传感器将信号反馈给臭氧浓度控制单元80，臭氧浓度控制单元80自动关闭臭氧产生单元72开关，仓室内的臭氧浓度不再上升。
关闭臭氧产生单元72后，由于臭氧自身自然衰减分解成氧气，仓室内臭氧浓度不断降低；当仓室内的臭氧浓度因自身分解降低至设定最低值时，臭氧浓度检测单元90中的臭氧传感器将信号反馈给臭氧浓度控制单元80，臭氧浓度控制单元80自动开启臭氧产生单元72开关，170-200nm紫外灯开始工作，空气中的氧气在紫外灯的作用下生成臭氧，仓室内臭氧浓度逐渐升高，直至上升到设定的最高值；如此反复，仓室内的臭氧浓度始终维持在一个设定的范围内，一定浓度范围的臭氧对粮食起到防霉杀菌的作用，达到安全储粮的效果。
在此过程中，仓室内的臭氧浓度实时值通过臭氧浓度检测单元90中的臭氧传感器探测得到，并在臭氧浓度控制单元80的显示面板上显示。对粮食起到防霉杀菌的作用，达到安全储粮的效果。
当需进入仓内取粮时，手动通过臭氧浓度控制单元80 关闭臭氧产生单元72或者直接关闭臭氧产生单元72开关；同时开启臭氧消除单元73即光催化反应床开关，臭氧能够吸收光催化反应床内240-270nm波长紫外灯辐射的紫外线，分解为氧气；同时，在240-270nm波长紫外灯的作用下，光催化反应床上涂覆的纳米二氧化钛能够产生活性很强的羟基自由基，这些羟基自由基可与臭氧反应，使臭氧分解成氧气；电抽风扇或风鼓不断将仓内的臭氧抽至装置内，在较短的时间内仓内臭氧浓度可降至安全进入浓度0.10ppm以下。
同现有技术相比较，本发明的有益效果是：1、集臭氧产生与消除功能为一体，有结构简单、操作方便、低能耗、环保、除霉杀菌彻底等优点；2、实时自动检测及控制仓室内臭氧浓度，是一种智能的除霉杀菌储粮设备，电抽风扇或风鼓不断将仓室内的臭氧抽至本发明的臭氧消除单元，从而在较短时间内令仓室臭氧浓度降至可安全进入的浓度以下。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种用于除霉杀菌的臭氧浓度控制系统，包括用于监测密闭空间内臭氧浓度的臭氧浓度检测单元(90)、用于臭氧浓度实时控制的臭氧浓度控制单元(80)，以及臭氧产生和消除单元(70)；
所述臭氧产生和消除单元(70)包括进风口(71)、出风口(75)、臭氧产生单元(72)、臭氧消除单元(73)和电抽风扇或风鼓(74)；该电抽风扇或风鼓(74)启动后将外部空气从进风口(71)抽入，依次吹进臭氧消除单元(73)和臭氧产生单元(72)；
所述臭氧浓度检测单元(90)包括臭氧浓度检测传感器，该臭氧浓度检测单元(90)将臭氧浓度检测传感器检测到的臭氧浓度实时值传送至与其电连接的臭氧浓度控制单元(80)；
所述臭氧浓度控制单元(80)计算接收到的臭氧浓度实时值和预先设置的臭氧浓度目标值之间的误差量即偏差值；
所述臭氧浓度实时值和预置的目标值之间的偏差值，若显示臭氧浓度实时值小于外部指令预置的目标值范围，则臭氧浓度控制单元(80)发送指令开启臭氧产生单元(72)工作，以产生臭氧直至臭氧浓度实时值达到所述目标值范围；
若偏差值显示，臭氧浓度实时值大于外部指令预置的目标值范围，则臭氧浓度控制单元(80)发送指令关停臭氧产生单元(72)，直至臭氧浓度实时值自然衰减至臭氧浓度实时值目标值范围，或者开启臭氧消除单元(73)消除臭氧直至臭氧浓度实时值降至目标值范围。
2.根据权利要求1所述的用于除霉杀菌的臭氧浓度控制系统，其特征在于，所述臭氧产生和消除单元(70)中的臭氧产生单元(72)包括发出170～200nm波长紫外光的第一紫外灯管(22)和用于固定该第一紫外灯管(22)的第一灯管支架(26)。
3.根据权利要求1所述的用于除霉杀菌的臭氧浓度控制系统，其特征在于，所述臭氧产生和消除单元(70)中的臭氧消除单元(73)包括发出240～270nm波长紫外光的第二紫外灯管(32)和用于固定该第二紫外灯管(32)的第二灯管支架(36)；所述臭氧产生和消除单元(70)中的臭氧消除单元(73)还包括涂有纳米二氧化钛的光催化反应床(33)；所述第二紫外灯管(32)安装在该光催化反应床(33)的中轴线位置。
4.根据权利要求1所述的用于除霉杀菌的臭氧浓度控制系统，其特征在于，所述臭氧消除单元(73)和臭氧产生单元(72)之间装有第一隔光板(53)；所述臭氧产生单元(72)和电抽风扇或风鼓(74)之间也装有第二隔光板(52)；所述第一和第二隔光板(53、52)上均设置有透风孔(55)。
5.根据权利要求1所述的用于除霉杀菌的臭氧浓度控制系统，其特征在于，臭氧产生单元(72)和臭氧消除单元(73)均各自独立设置有电源控制开关。
6.根据权利要求1所述的用于除霉杀菌的臭氧浓度控制系统，其特征在于，所述进风口(71)包括位于臭氧产生和消除单元(70)侧面壳体上的小孔，所述电抽风扇或风鼓(74)安装在出风口(75)内侧。
7.一种基于权利要求1至6之任一项臭氧浓度控制系统的用于除霉杀菌的臭氧浓度控制方法，包括以下步骤：
A．在所述臭氧浓度控制单元(80)中，设置臭氧最高浓度值即关停臭氧产生单元(72)工作的臭氧浓度值，以及最低臭氧浓度值即开启臭氧产生单元(72)工作的臭氧浓度值；
B．所述臭氧浓度检测单元(90)将其臭氧浓度检测传感器检测到的臭氧浓度实时值传送至与其电连接的臭氧浓度控制单元(80)；
C．所述臭氧浓度控制单元(80)计算接收到的臭氧浓度实时值和预先设置的臭氧浓度目标值之间的误差量即偏差值；
E．所述步骤C中计算得到的臭氧浓度实时值和目标值之间的偏差值，若显示臭氧浓度实时值小于最低目标值，则臭氧浓度控制单元(80)控制开启臭氧产生单元(72)工作以产生臭氧，直至臭氧浓度实时值达到目标值之最高限值；
F．所述步骤C中计算得到的臭氧浓度实时值和目标值之间的偏差值，若显示臭氧浓度实时值大于最高目标值，则臭氧浓度控制单元(80)控制关停臭氧产生单元(72)，直至臭氧浓度实时值自然衰减至低于目标值之最高限值。
8.根据权利要求7所述的臭氧浓度控制方法，其中的F步骤替换为以下步骤：
G．所述步骤C中计算得到的臭氧浓度实时值和目标值之间的偏差值，若显示臭氧浓度实时值大于最高目标值，则臭氧浓度控制单元(80)控制关停臭氧产生单元(72)并开启臭氧消除单元(73)，或通过外部干预，控制关停臭氧产生单元(72)工作，并开启臭氧消除单元(73)工作，以消除臭氧直至臭氧浓度实时值降至目标值之最高限值。
9.根据权利要求7所述的臭氧浓度控制方法，其特征在于：其中步骤E替换为以下步骤E1：
E1. 所述步骤C中计算得到的臭氧浓度实时值和目标值之间的偏差值，若显示臭氧浓度实时值小于最低目标值，则通过外部干预关停臭氧消除单元(73)并开启臭氧产生单元(72)工作，以产生臭氧直至臭氧浓度实时值达到目标值之最低限值；
同时，其中步骤F替换为以下步骤F1：
F1. 所述步骤C中计算得到的臭氧浓度实时值和目标值之间的偏差值，若显示臭氧浓度实时值大于最高目标值，则通过外部干预关停臭氧产生单元(72)工作，直至臭氧浓度实时值自然衰减至目标值之最高限值。
10.根据权利要求7所述的臭氧浓度控制方法，其中的C和E步骤之间还包括以下步骤：
D．所述步骤C中计算得到的臭氧浓度实时值和目标值之间的偏差值，若显示臭氧浓度实时值小于最低目标值，臭氧浓度控制单元(80)输出臭氧浓度过低的报警信息；所述步骤C中计算得到的臭氧浓度实时值和目标值之间的偏差值，若显示臭氧浓度实时值大于最高目标值，则臭氧浓度控制单元(80)输出臭氧浓度过高的报警信息。
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