CN101093092A - 空调设备 - Google Patents

Abstract

一种空调设备，包括一空调箱、一进气单元、一氧气产生单元以及一氧气输出单元。进气单元用以吸入外界空气。氧气产生单元包括多个吸附单元以及一气体脱附管路。所有吸附单元皆与进气单元连接，且多个吸附单元适于将外界空气转换为一输出气体。输出气体的氧气浓度高于外界空气的氧气浓度。气体脱附管路与多个吸附单元连接。氧气输出单元连接于空调箱与多个吸附单元之间，以将输出气体导入空调箱内，并在空调箱内设置化学型滤网。如此，使空调设备输出比外界氧气浓度高的气体，并可以达到能源再回收的功效。

Description

空调设备

技术领域

本发明是有关于一种空调设备(air condition equipment)，且特别是有关于一种能够输出氧气浓度比外界空气高的气体的空调设备。

背景技术

氧气是地球上的生物用以维持生命的重要气体。地球上的生物都需要氧气才能呼吸，否则，生物会因为缺氧而死亡。氧气除了是地球上的生物所不可或缺的气体之外，氧气对人类也有益处。氧气具有降低人体血液中乳酸值，所以可以消除疲劳，回复精神。此外，大量的氧气更可以使人体血液的含氧量增加，而有活化细胞，提高心肺机能的功效。另外，大量的氧气可以加速人体的新陈代谢，以使人体损伤的肌肉，或是伤口快速地复原。

为此，本发明提供一种空调设备，除了具有基本的空调系统，也就是一般冷气机的功能之外，更可以比外界氧气浓度高的输出气体，供使用者使用。如此，本发明的空调设备可排放出较高氧气浓度的气体，所以具有帮助人体健康的功效。

发明内容

本发明的目的是提供一种空调设备，可提供比外界空气的氧气浓度为高的气体。

为达上述或是其他目的，本实施例提出一种空调设备，此空调设备包括一空调箱、一进气单元、一氧气产生单元以及一氧气输出单元、一进气单元。进气单元用以吸入外界空气。氧气产生单元包括多个吸附单元以及一气体脱附管路。多个吸附单元皆与进气单元连接，且多个吸附单元适于将外界空气转换为一输出气体。输出气体的氧气浓度高于外界空气的氧气浓度。气体脱附管路与多个吸附单元连接。氧气输出单元连接于空调箱与多个吸附单元之间，以将输出气体导入空调箱内。

在本发明的一实施例中，其中空调箱具有一进气端以及一排气端。此空调箱包括一空气过滤网、一冷却盘管以及一风扇。冷却盘管用以冷却外界空气。风扇配置于空气过滤网与冷却盘管之间。上述供气管的一端置于冷却盘管与排气端之间，以将输出气体吹出。

在本发明的一实施例中，其中空调箱更包括一化学型滤网、一流量计以及一氧浓度侦测器。流量计与氧浓度侦测器流量计皆配置于排气端。

在本发明的一实施例中，其中空调箱具有减少对外界空气的进气量，以达到能源再回收以及减少空调箱的消耗能量的功效。

在本发明的一实施例中，其中空调箱具有一热回收层，以使空调箱具有显热回收的功能。

在本发明的一实施例中，其中进气单元包括一进气机以及一输入管路。进气机用以抽吸外界空气，输入管路则连接于进气机与吸附单元之间。

在本发明的一实施例中，其中进气机包括一空气压缩机、一风扇或一鼓风机。

在本发明的一实施例中，其中输入管路具有多个输入气阀，每一个输入气阀对应于其中一个吸附单元而配置。

在本发明的一实施例中，其中每一个吸附单元包括一吸附容器以及一吸附剂，且吸附剂填充于吸附容器中。

在本发明的一实施例中，其中吸附剂包括沸石分子筛。

在本发明的一实施例中，其中化学型滤网可以是分子筛或化学性吸收剂。

在本发明的一实施例中，其中气体脱附管路包括一文式管以及一排气管路。排气管路连接上述多个吸附单元与文式管。

在本发明的一实施例中，其中排气管路具有多个排气阀，每一个排气阀对应于其中一个吸附单元而配置。

在本发明的一实施例中，其中氧气输出单元包括一氧气储存槽、一供气管以及一输出管路。氧气储存槽储存上述输出气体。供气管连接于氧气储存槽与空调箱之间，使氧气储存槽内的输出气体导入空调箱内。输出管路连接于上述多个吸附单元与氧气储存槽之间

在本发明的一实施例中，其中上述输出管路具有多个输出气阀，每一个输出气阀对应于其中一个吸附单元而配置。

在本发明的一实施例中，其中氧气输出单元的供气管具有一气体流量控制器。

在本发明的一实施例中，其中上述氧气储存槽具有一压力侦测器，以侦测气体储存槽内的气体压力。上述供气管具有一输出控制阀。

在本发明的一实施例中，其中上述的空调设备更包括一微积分控制器。微积分控制器电性耦接于上述的流量计、氧浓度侦测器以及输出控制阀。

在本发明的一实施例中，其中上述进气单元的输入管路具有一进气控制阀。

在本发明的一实施例中，其中上述进气控制阀电性耦接气体储存槽的压力侦测器。

本发明因采用气体吸附的原理，以得到氧气浓度比外界空气高的输出气体，并将此输出气体导入于空调箱内。如此，使得本发明的空调设备得以提供氧气浓度比外界空气高的气体。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1是本发明的空调设备的装置图。

图2是图1的空调箱的装置图。

图3是空调设备的电路示意图。

图4A-4B是空调设备的工作示意图。

图5是本发明的第二实施例的该空调设备的装置图。

100、200：空调设备     120：空调箱

121A：进气端           121B：排气端

122；空气过滤网        124：风扇

126：冷却盘管          127A：流量计

127B：氧浓度侦测器     128：热回收层

129：化学型滤网        130：进气单元

132：进气机            134、234：输入管路

135：进气控制阀        138A、138B：输入气阀

140：氧气产生单元      1410、1420：吸附单元

1411、1421：吸附容器   1412、1422：吸附剂

1430：气体脱附管路     1432：文式管

1433：粗管             1434：细管

1436：排气管路         143A、143B：排气阀

150：氧气输出单元      152：输出管路

153A、153B：输出气阀   154、254：氧气储存槽

155：压力侦测器        156、256：供气管

157：输出控制阀        158：开关气阀

159：气体流量控制器    210：控制单元

212：微积分控制器

具体实施方式

图1为本发明的空调设备的装置图。请参考图1，本发明的空调设备100包括一空调箱120、一进气单元130、一氧气产生单元140以及一氧气输出单元150。进气单元130主要是用来吸入外界空气，而氧气产生单元140会与进气单元130连接。在本发明中，氧气产生单元140包括多个吸附单元1410、1420(本实施例中仅绘示出2个吸附单元)以及一气体脱附管路1430。其中，吸附单元1410、1420会与进气单元130以及气体脱附管路1430连接，而吸附单元1410、1420适于将外界空气转换为一输出气体，且此输出气体的氧气浓度会高于外界空气的氧气浓度。此外，氧气输出单元150则连接于空调箱120与吸附单元1410以及空调箱120与吸附单元1420之间，以将输出气体导入空调箱120内。

在本发明的一实施例中，进气单元130包括一进气机132以及一输入管路134。进气机132的功能是抽吸外界空气，使得进气单元130能吸入外界空气。在本实施例中，进气机132有多种实施方式，意即，进气机132可以是空气压缩机(compressor)、风扇(Fan)鼓风机(blower)等具有抽吸气体功能的装置。上述进气机132的实施方式仅是用以举例说明，其并非用以限定本发明。此外，输入管路134连接进气机132与氧气产生单元140，而输入管路134的功用是将进气机132所吸入的外界空气导入氧气产生单元140。

如图1所示，氧气产生单元140中的吸附单元1410、1420的主要功能是将输入管路134所导入的外界空气转换为一输出气体。在本发明一较佳实施例中，吸附单元1410包括吸附容器1411以及填充于吸附容器1411中的吸附剂1412，而吸附单元1420包括吸附容器1421以及填充于吸附容器1421中的吸附剂1422。其中，吸附剂1412、1422主要是用来吸附外界空气中的氮气，以使得经过吸附单元1410、1420处理后的输出气体具有高于外界空气的氧气浓度。在本实施例中，用以吸附空氮气的吸附剂1412、1422的材质例如是沸石分子筛(Zeolite)，如Ca-X形沸石分子筛、Li-X形沸石分子筛、Ca-A形沸石分子筛等。然而，可作为吸附剂1412、1422的材料有多数种，所以采用沸石分子筛作为吸附剂1412、1422只是本发明的其中一种实施方式，其并非用以限定本发明。此外，本发明所采用的吸附剂1412、1422亦不限定于只能吸附氮气的材质，吸附剂1412、1422的材质亦可以进一步吸附外界空气中氧气以外的气体(如二氧化碳)。

虽然图1中所绘示出的吸附单元1410、1420为两个，但是本发明中的氧气产生单元140可视产品需求而具有三个或是三个以上的吸附单元。

在本发明的一实施例中，气体脱附管路1430包括一文式管1432以及一排气管路1436。其中，文式管1432具有一粗管1433以及一细管1434，而排气管路1436连接吸附单元1410、1420，以及文式管1432。

文式管1432内装有从粗管1433流向细管1434的高速流体，而高速流体可以是空气或水。从白努利(Bernoulli’s theorem)定理得知，由于高速流体的流动，使得文式管1432可以抽吸排气管路内的气体。除了水和空气之外，高速流体也可以采用其他气体或液体，亦可以使文式管1432抽吸排气管路内的气体。

关于气体脱附管路1430的功用，主要是将吸附单元1410、1420内的待脱附气体排出。待脱附气体是指吸附单元1410、1420所吸附的氮气或其他气体后。由于各个吸附单元1410、1420能够吸附的气体有限，因此每隔一段时间需将吸附单元1410、1420内的待脱附气体排出。值得注意的是，由于在进行气体脱附动作的同时，吸附单元1410、1420并无法继续吸附外界空气中的氮气，因此吸附单元1410、1420必须轮流进行气体脱附的动作，以使得氧气产生单元140能够持续地产生氧气浓度高于外界空气的输出气体。

请参照图1，氧气输出单元150连接于空调箱120与吸附单元1410、1420之间，而氧气输出单元150的功能是将输出气体导入空调箱120内。当氧气输出单元150将氧气产生单元140所产生的输出气体提供至空调箱120中时，空调设备100所提供的气体的氧气浓度会比外界空气高。

在本发明一较佳实施例中，氧气输出单元150包括一氧气储存槽154、一供气管156以及一输出管路152。氧气储存槽154是用来储存氧气产生单元140所产生的输出气体，而输出管路152连接于吸附单元1410、1420与氧气储存槽154之间，且供气管156连接于氧气储存槽154与空调箱120之间，以使氧气储存槽154内所储存的输出气体能够导入空调箱120内。

由图1可知，供气管156具有一气体流量控制器(MFC，Mass FlowController)159。气体流量控制器159配置于输出管路156上，且气体流量控制器159可以控制吸附单元1410、1420所产生的输出气体的流量。藉此，可以调整空调箱120所输出的气体的氧气浓度。

请参照图1，为了使控制流经输入管路134的外界空气的进气与否，输入管路134可具有输入气阀138A、138B。同理，输出管路152可具有输出气阀153A、153B，以控制输出气体的输出与否，且排气管路1436可具有排气阀143A、143B，以控制待脱附气体的排出与否。具体而言，输入气阀138A对应于吸附单元1410而配置，以决定外界空气是否能够进入吸附单元1410中，且输入气阀138B则对应于吸附单元1420而配置，以决定外界空气是否能够进入吸附单元1420中。

输出气阀153A对应于吸附单元1410而配置，以夹定是否将吸附单元1410所产生的输出气体输出至氧气储存槽154内，且输出气阀153B对应于吸附单元1420而配置，以决定是否将吸附单元1420所产生的输出气体输出至氧气储存槽154内。此外，排气阀143A对应于吸附单元1410而配置，以决定是否将吸附单元1410中的待脱附气体排出，且排气阀143B对应于吸附单元1420而配置，以决定是否将吸附单元1420中的待脱附气体排出。除了输入气阀138A、138B之外，输入管路134也可以装设一开关气阀158。开关气阀158的开启与关闭可以控制输出气体进入氧气储存槽154与否。

上述有关于输入气阀、输出气阀以及排气阀的数量仅是举例说明的用，其并非用以限定本发明，此领域具有通常知识者当可因应吸附单元的数量变化而调整其所需的数量。

图2是图1的空调箱的装置图。请参阅图2，本实施例中的空调箱120具有一进气端121A以及一排气端121B，且空调箱120主要元件包括一空气过滤网122、一风扇124、一冷却盘管126以及一热回收层128。

空气过滤网122是用来过滤外界空气，使外界空气中的尘埃或悬浮粒子无法进入空调箱120内。冷却盘管126则是用来冷却外界空气。风扇124配置于空气过滤网122与冷却盘管126之间，以使外界空气能够从靠近空气过滤网122的一侧被吸入空调箱120中。进入空调箱120内的外界空气会被风扇124带动而流动至冷却盘管126，此时，冷却盘管126便会冷却外界空气。此外，本实施例的空调箱120中可选择性地配置热回收层128，以提供显热回收的功能。

另外，空调箱120的进气端121A可以回收排气端121B所排放的气体，以减少空调箱120对外界空气的进气量。如此，可以使空调箱120的消耗能源减少，并达到能源再回收的功效。

以下将针对氧气输出单元150与空调箱120的连接方式进行描述，但此描述仅是用以举例说明，其并非用以限定本发明。

在本发明一较佳实施例中，供气管156的输出端会位于冷却盘管126与排气端121B之间，以使得输出气体能够与被冷却盘管126冷却的外界空气充分地混合后，然后从排气端121B排出。

在本发明一较佳实施例中，空调箱120更包括一化学型滤网129、一流量计127A以及一氧浓度侦测器127B。化学型滤网129可以是分子筛或是化学性吸附剂，并配置于供气管156的一端与冷却盘管126之间，以用来吸附挥发性的有机气体、酸碱毒性气体或是其他有毒气体。因此，化学型滤网129可用以过滤在外界的污染空气。

流量计127A以及氧浓度侦测器127B两者皆配置于该排气端。流量计127A用来侦测空调箱120在排气端121B所排放的气体流量，氧浓度侦测器127B则是侦测空调箱120在排气端121B所排放的气体的氧气浓度。因此，使用者藉由流量计127A以及氧浓度侦测器127B，可以得知排气端121B所排放的气体的氧气浓度与流量。

然而，空调箱120可选择性地配置化学型滤网129、流量计127A以及氧浓度侦测器127B，换言的，化学型滤网129、流量计127A以及氧浓度侦测器127B的有无并不影响空调箱120的整体功能。因此，图2的空调箱仅为举例说明，并不限定本发明。

图3是空调设备的电路示意图，请参图3，为了使空调设备100能够自动化运转，本实施例的空调设备100可进一步包括一控制单元210，且控制单元210会同时电性耦接所有的输入气阀138A、138B、排气阀143A、143B、控制输出气阀153A、153B以及气体流量控制器159，以控制输入气阀138A、138B、排气阀143A、143B以及控制输出气阀153A、153B的开启或关闭，并控制以及气体流量控制器159的状态。

有关于氧气产生单元140中的氮气吸附与氮气脱附的过程，将搭配图4A与图4B作详细的说明如后。为了使此领域具有通常知识者能够清楚理解输入气阀138A、138B、输出气阀153A、153B以及排气阀143A、143B的状态，在图4A-4B中，各个气阀的颜色会用黑、白两色来区分开启、关闭的状态。黑色代表气阀是关闭的，白色则代表气阀是开启的。

在图4A中，输入气阀138B、排气阀143A与输出气阀153B皆为关闭状态，而输入气阀138A、排气阀143B与输出气阀153A皆为开启状态。在此情况下，吸附单元1410被设定为进行吸附工作的状态，以将外界空气转化成具有高氧气浓度的输出气体，而吸附单元1420则是被设定为进行脱附工作的状态，吸附单元1420内部的待脱附气体会藉由排气管路1436排出。

在图4A中，输入气阀138A、排气阀143B与输出气阀153A皆为关闭状态，而输入气阀138B、排气阀143A与输出气阀153B皆为开启状态。在此情况下，吸附单元1410被设定为进行脱附工作的状态，吸附单元1410内部的待脱附气体会藉由排气管路1436排出，而吸附单元1420则是被设定为进行吸附工作的状态，以将外界空气转化成具有高氧气浓度的输出气体。

承上述，吸附单元1410、1420必须轮流进行气体脱附的动作，以使得氧气产生单元140能够持续地产生氧气浓度高于外界空气的输出气体。换言的，吸附单元1410、1420必须在图4A与图4B所绘示的两个状态下持续切换，才能使氧气产生单元140持续地运作。

第二实施例

图5是本发明的第二实施例的该空调设备的装置图。请参阅图5，本实施例与第一实施例两者不同的处在于：氧气储存槽254、输入管路234、供气管256、以及一微积分控制器212(PID，Proportional-Integral-Derivative controller)。

具体而言，氧气储存槽254具有一压力侦测器155以侦测气体储存槽内的气体压力，而输入管路234具有一进气控制阀135，以控制外界空气进入输入管路234的流量。其中，进气控制阀135电性耦接压力侦测器155，使得压力侦测器155可以收敛控制进气控制阀135以调整外界空气进入输入管路234的流量。

关于上述的收敛控制，以下举例说明。当压力侦测器155侦测到氧气储存槽254内的气体压力过高时，压力侦测器155会控制进气控制阀135，使外界空气进入输入管路234的流量逐渐地减少，以避免氧气储存槽254因内部的气体压力过高而损坏。

当压力侦测器155侦测到氧气储存槽254内的气体压力过低时，压力侦测器155会控制进气控制阀135，使外界空气进入输入管路234的流量逐渐地增加而让氧气储存槽254的气体压力增加。因此，压力侦测器155针对氧气储存槽254内的气体压力的高低，以收敛控制进气控制阀135。

空调设备200更包括微积分控制器212，而供气管256具有输出控制阀157。其中，微积分控制器212电性耦接于流量计127A、氧浓度侦测器127B以及输出控制阀157。当流量计127A与氧浓度侦测器127B侦测到排气端121B(请参阅图2)的排放气体的流量不足，或是氧气浓度太低时，流量计127A或氧浓度侦测器127B会通知微积分控制器212。之后，微积分控制器212会控制输出控制阀157，使得氧气储存槽254内的输出气体可以大量导入空调箱120，进而增加排气端121B的排放气体的流量，或是增加排放气体的氧气浓度。

综上所述，可以得知本发明的空调设备，利用吸附单元吸附外界空气，以产生氧气浓度比外界空气高的输出气体，并将此输出气体导入空调箱内，使空调箱提供氧气浓度比外界空气高的气体以帮助人体的健康。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习本发明所属领域的具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (19)

1.一种空调设备，其特征在于其包括：

一空调箱；

一进气单元，用以吸入一外界空气；

一氧气产生单元，与该进气单元连接，该氧气产生单元包括：

多个吸附单元，与该进气单元连接，其中该些吸附单元适于将该外界空气转换为一输出气体，该输出气体的氧气浓度高于该外界空气的氧气浓度；

一气体脱附管路，与该些吸附单元连接；以及

一氧气输出单元，连接于该空调箱与该些吸附单元之间，以将该输出气体导入该空调箱内。

2.根据权利要求1所述的空调设备，其特征在于其中该空调箱具有一进气端以及一排气端，该空调箱包括：

一空气过滤网，配置于该进气端；

一冷却盘管，用以冷却该外界空气；以及

一风扇，配置于该空气过滤网与该冷却盘管之间，其中该供气管的一端置于该冷却盘管与该排气端之间。

3.根据权利要求1所述的空调设备，其特征在于其中该空调箱具有一热回收层，以使该空调箱具有显热回收的功能。

4.根据权利要求1所述的空调设备，其特征在于其中该进气单元包括：

一进气机，用以抽吸该外界空气；以及

一输入管路，连接于该进气机与该些吸附单元之间。

5.根据权利要求4所述的空调设备，其特征在于其中该进气机包括一空气压缩机、一风扇或一鼓风机。

6.根据权利要求4所述的空调设备，其特征在于其中该输入管路具有多个输入气阀，每一个输入气阀对应于其中一个吸附单元而配置。

7.根据权利要求1所述的空调设备，其特征在于其中每一个吸附单元包括：

一吸附容器；以及

一吸附剂，填充于该吸附容器中。

8.根据权利要求7所述的空调设备，其特征在于其中该吸附剂包括沸石分子筛。

9.根据权利要求1所述的空调设备，其特征在于其中该气体脱附管路包括：

一文式管；以及

一排气管路，连接该些吸附单元与该文式管。

10.根据权利要求9所述的空调设备，其特征在于其中该排气管路具有多个排气阀，每一个排气阀对应于其中一个吸附单元而配置。

11.根据权利要求1所述的空调设备，其特征在于其中该氧气输出单元包括：

一氧气储存槽，储存该输出气体；

一供气管，连接于该氧气储存槽与该空调箱之间，使该氧气储存槽内的该输出气体导入该空调箱内；以及

一输出管路，连接于该些吸附单元与该氧气储存槽之间。

12.根据权利要求11所述的空调设备，其特征在于其中该供气管具有一气体流量控制器。

13.根据权利要求11所述的空调设备，其特征在于该输出管路具有多个输出气阀，每一个输出气阀对应于其中一个吸附单元而配置。

14.根据权利要求2所述的空调设备，其特征在于其中该空调箱更包括：

一化学型滤网，该化学型滤网配置于该供气管的一端与该冷却盘管之间；

一流量计；以及

一氧浓度侦测器，该流量计与该氧浓度侦测器皆配置于该排气端。

15.根据权利要求14所述的空调设备，其特征在于其中该化学型滤网为分子筛或化学性吸附剂。

16.根据权利要求14所述的空调设备，其特征在于其中该氧气输出单元包括：

一氧气储存槽，储存该输出气体，该氧气储存槽具有一压力侦测器，以侦测该气体储存槽内的气体压力；

一供气管，连接于该氧气储存槽与该空调箱之间，该供气管具有一输出控制阀，该氧气储存槽内的该输出气体经该供气管导入该空调箱内；以及

一输出管路，连接于该些吸附单元与该氧气储存槽之间。

17.根据权利要求16所述的空调设备，其特征在于其更包括一微积分控制器，该微积分控制器电性耦接于该流量计、该氧浓度侦测器以及该输出控制阀。

18.根据权利要求16所述的空调设备，其特征在于其中该进气单元包括：

一进气机，用以抽吸该外界空气；以及

一输入管路，连接于该进气机与该些吸附单元之间，该输入管路具有一进气控制阀。

19.根据权利要求18所述的空调设备，其特征在于其中该进气控制阀电性耦接该压力侦测器。

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