CN1084264A - 室内环境调控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种能够调节室内环境因素以提供 不同室内环境模式的环境调控系统。本发明根据从 室外温度、湿度和其它传感器检测到的值，以及从室 内温度、湿度和人体传感器检测到的值，整体调控相 关的环境因素如温度、湿度、气压、换气(新鲜空气) 量、灯光亮度、气味及出风风速等，以产生适合学习、 睡眠、休息、交往和运动的环境。其特征是将这些环 境因素作整体相关的调控，且随各种不同模式动态调 控。

Description

本发明涉及一种环境自动调控系统，可调控影响环境的因素，从而在室内提供所要求的不同环境。

环境因素如温度、湿度、风速气压、气味、及灯光亮度等可影响人的生理或心理状态，而适切地调控这些因素则可提供能大大改善人类生活的不同环境。

传统的调控系统只是调整控制温度或湿度至某一事先设定的值。

本发明则至少通过适切地使温度相对于湿度变化，使此一调控能影响人体热平衡及皮肤毛孔的缩张反应。

再者，调控风速、出风气流的风向和风量及合适的换气量（室内、外空气的排出及引入），随不同环境模式的需要而适切调整。

同时，适当的室内气压调控可使为精神愉快，并可用来防止灰尘渗入室内，而提供较佳生活环境。

不同的气味可影响人，而适切地调控可加强不同的环境效果。

灯光不仅提供照明，适切地调控更可用来影响人的精神与反应。

本发明的气氛调控系统，其主要目的即在于整体性地调控至少上述各种室内环境因素以产生不同的环境效果。

其次，本调控系统可至少调控室内的温度与湿度（以下所谓湿度均系指相对湿度），使其互有关联性的变化。

第三，本发明提供一环境调控系统，可通过适切的抽取或排放室内空气而控制室内气压及新鲜空气量。

本发明的第四目的是提供一环境调控系统，可自动提供香味以产生不同气味的环境，并可藉排放除菌杀虫剂以消除室内菌虫。

本发明的第五目的是提供一环境调控系统，可调控配用的室内灯具亮度。

本发明的其它目的及特征将结合以下附图以实施例说明。

图一为本发明一实施例的结构。

图二为本发明一实施例的外观图。

图三为本发明一实施例中“学习”环境模式的各因素调控时序图。

图四为本发明一实施例中“睡眠”环境模式的各因素调控时序图。

图一为本发明一实施例的结构。本发明有一机壳1，其内部由一分隔板10分为一室内部2及一室外部3。室内部2又被一分隔板21区分为一回风道22及一出风道23。有一控制器4可分别接收由室外温度传感器61、室外湿度传感器62、室外气压传感器63及室内温度传感器64、室内湿度传感器65、室内气压传感器66及检测人体存在的人体传感器93所测得的值。控制器4并依据这些传感器的检测值及由使用者从一使用者介面41选定的特定环境模式指令，来启动相关的驱动器如马达310驱动一风扇31，使室外空气流经位于室外部3之一室外热交换器32，及使马达240驱动一室内风扇24，推动室内空气流经位于室内部2的室内热交换器26°在此，利用空气经由热交换器32及26以达室内降温、除湿或升温的目的，如同一般传统空调机。但本发明对温度及湿度的控制并非控制至固定值，而是随时依需求不断地调整。

室外部3设有通风入口12及通风出口11，分别由许多可同时控制开或关的叶片组成以调节气流。在室内部2及室外部3之间设有一排气道13，其间设有一排气控制门81，调节室内流向室外的气流。在室内回风道22的适切位置有一混气道27，用来旁路一部份可直接进入室内风扇24的室内气流27A，在此混气道内则有一混气控制门82设置以控制混气。室内回风道22与室外风扇31的增压部份之间设有一进气道33，其中则有一进气控制门83。这些通风入、出口11，12控制门81，82，83及风扇310，240均由控制器4依据从室内、室个传感器分别检测到的温度、湿度、气压;与位于控制器内未图示的存储单元内储存的程序，和由使用者接口输入的使用者需求来计算而作控制。因此，室外新鲜空气31A可被引入室内，室内压力可被提高;或室内脏空气13A可被排出室外，室内压力可被降低。

室外空气的引入或室内压力的调升作用如下：控制器4调控马达310的转速及排气控制门81的开启时间，以使室内气流13A经由风扇31的抽吸从排气道13及通风出口11而排出室外，如图所示气流11A。此时，通风入口12可被驱动成位于关闭状态12C，以便全速加强气流13A的排出。

再者，混气作用使未经温度及湿度调节的室内气流27A与适量的已经由热交换器26调温的室内回风22A或由室外纺入的气流33A混合，以产生具有所需温、湿度的出风23A至室内。所有这些控制由混气控制门82、进气控制门83的开启时间和马达240及310的转速决定。由于室内压力可因此被精确控制，本发明可依据使用者的需求，将室内气压控制高于室外气压而起振奋精神、防止室外灰尘渗入室内的作用;或将室内气压控制为较低于室外压力，或与室外压力相同以符合不同环境的需求。

气流22A、33A经由一组至少含有由网状滤网、表电滤网及活性碳滤网的三层滤净单元25滤除灰尘分子，确保出风23A洁净。

在出风道23的出风23A更通过一加热单元P1于必要时提高温度，并可与经由加湿器95及气味装置94产生而由管道95D、94D分别送入出风道23的水气95E及气味94E混合。此种加热装置P1、加湿器95、气味装置94均由控制器4依据目前室内温、湿度与使用者需求作判断后，送出适切控制信号而驱动。出风口230有调节装置可水平及垂直调控出风23A的方向，此调节装置包括可控制上下方向的叶片组231及可控制左右方向的叶片组232，叶片组232上并连设有一人体传感器69，随叶片的摆动检测人数及人的位置，藉此，当传感器69检测某处有人时，左右叶片组232可被控制暂停扫动一段时间，以便使出风23A指向人所在位置;测得的人数则可用于计算决定自室外引入的新鲜空气量，也就是进、排气控制门83，81的开启时间等。

用来输入使用者命令的使用者介面41，可为一与控制器4作无线传输的遥控单元，或有线连接。控制器4并具有显示器及蜂鸣器等显示单元42以显示信息，以及一调光器43用来调控受本发明控制的未图示灯具的灯光亮度。各种信号的传输则可为无线电传输、红外线传输或实际的连线。

图二为本发明一实施例的外观图。一双向传输信号的遥控显示单元410用来传送和接收与主机100间的信号，供使用者操作及检视。一接用电源430的调光器43接收从主机100来的无线或不可见光信号，以调整与调光器43相接的灯具431的灯光亮度。调光器43系利用TRIAC电路熟知技艺控制，在此不赘述。人体传感器93系以广角焦电型红外线传感器来检测室内是否有人出现。另一窄角的人体传感器69设在出风口230的水平摆动叶片组232上随之摆动，以在每次摆动中感知人数及检测室内人所在位置。

室内回风22A经由如图所示的主机100上方及两侧面板间隙进入。而最终出风23A则由出风口230排出。在机体1之室外侧通风入口12及图二未图示的通风出口11则可分别被控制开或闭以利于调控进、排气及室内气压，并可在不使用时维持关闭状况以避免灰尘或虫类进入主机100;出风口230的外部也具有上下开合门233，可在不使用时封闭出风口。气味装置94具有数个不同气味瓶940，瓶内盛装可被适当温度加热释放的气味体，分别由未图示的加热装置加热，以提供特定的气味至出风23A中。加湿器95系由一超声波雾化装置连接一水箱950，以对出风23A加湿。如图一的控制器4则依据使用者由遥控单元410输入所需环境模式与控制器本身预存的程度控制上棕各相关装置动作。

本发明整体调控所有相关环境因素而提供各种环境模式，例如：学习、休息、睡眠、交往及运动模式等。图三是本发明一实施例中学习环境模式（亦可用于“工作”模式），在此模式中，温度、湿度、气压、换气量、气味、灯光亮度及出风风速系如图示般被相关调控。温度并不是一直保持定值，而是上下波动地随时间变化以歙人体皮肤毛细孔得以跟随缩张而防止疲倦。此时湿度也如同温度调整般波动，但反向地控制。这是使湿度调整与温度调整相关联，而维持人体散热率于一舒适状态。气压则保持在较室外气压略高并周期性地剧升缓降，使人维持警醒。为使精神清醒，换气功能适时起作用以确保足量的新鲜空气供应。适量的气味，例如适于提高学习或工作效率效率的薄荷或柠檬味也周期性地提供。灯光亮度则控制于一基准亮度上下不断地周期性调整，此种光度变化使人眼无法察觉但瞳孔却能据以调缩伸张，以运动人眼肌肉而避免眼睛疲倦。出风速度也发温度般上下波动调整。

环境模式可包含舒适的模式，如“休息”、“生意”、“交往”及“运动”模式等。在“休息”模式中，控制器调控气压使其剧升缓降且保持略高于室外气压;使换气量稍大;并使温度与湿度相关调整于一人体感觉的舒适区内。

“生间”或“交易”模式，系如同“休息”模式，并间歇加入适当气味如烤面包气味。

“交往”模式则通过知时供给适当气味如玫瑰、酒香;使温度略高于常温;湿度亦稍高于一般湿度及较小换气量而形成。

“运动”模式系大幅增加换气量;调整气压使其剧升缓降且较高于室外气压，并使温度及湿度在较小幅度变动。

图四显示本发明一实施例中的“睡眠”环境模式。睡眠模式由数连续自动变化的阶段性环境组成，包含入睡环境（Ⅰ）、熟睡环境（Ⅱ）及唤醒环境（Ⅲ）。当使用者选择睡眠模式时，其欲醒来时刻也可输入。此时系统开始提供适于入睡的环境（Ⅰ，即将相关环境因素均保持在固定不变以减少任何妨碍睡眠的刺激，例如：温度、湿度、气压、出风风速、灯光亮度（一开始先调暗）及换气量均保持定值，而特殊气味如香草味则用以增进睡意。环境（Ⅰ）维持一适当时间使人入睡后，系统切换至可使人深睡的熟睡环境（Ⅱ），在此阶段中，温度稍高于入睡环境（Ⅰ）以防感冒，而湿度则相对变化并使其稍低于环境（Ⅰ），气压如环境（Ⅰ）时维持不变;换气量则有时作用以提供适于熟睡的适量新鲜空气;灯光亮度和出风速度的调整如入睡环境（Ⅰ）。直到设定的唤醒时刻前一适当时间（如15分钟），系统切换至唤醒环境（Ⅲ）以提供可使人自然醒来之环境。此包含：湿度于同一温度时增加至适当相对湿度，湿度固定后开始调整温度使其于同一湿度时温度上升至适当温度，待温度固定后复开始调整湿度，使湿度于同一温度时降至适当相对湿度，湿度固定后开始调整温度使其于同一湿度时温度降至适当温度，如皮周期相对调整温度与相对湿度（或先使湿度于同一温度时降至适当相对湿度，湿度固定后开始调变温度使其于同一湿度时温度降至适当温度，待温度固定后再开始调整湿度，使湿度于同一温度时增加至适当相对湿度，湿度固定后开始调整温度使其于同一浊度时温度增加至适当温度，如此周期相对调整温度与相对湿度;同理，只要温度与湿度周期调整，使其相关于至少下列状况之一：温度维持同温时作湿度变化使其湿度适当上长，温度维持同温时作湿度变化使其湿度适当下降，湿度维持定湿时作温度变化使其温度适当上升，湿度维持定湿时作湿度变化使其温度适当下降;则均可产生使人易于自然醒来的环境。）;气压周期性地剧升缓降;全速换气;使出风风速快速波动相对于温度反向调整;并间歇释放适当的气味;灯光亮度也快速明暗变化;当时间至设定的醒来时刻时蜂鸣器或其它发声装置开始鸣叫提醒。之后，系统切换回睡眠前的原环境（Ⅳ）如前述的“学习”模式。上述唤醒环境（Ⅲ）中各因素值的调整周期较短，以使变动较显著而易于唤醒。

本发明另一功能可包含一驱虫程序，当室内传感装置中人体传感器检测到室内无人时，室内出风温度调至适当低温，出风方向朝下（地面），集中出风并以缓速左右移动扫射全室;如此，昆虫受冷风吹与不吹（必要时亦可交替为热风吹之）的冷热交替变化，可使虫类感觉不适并自然逃离此环境，以达驱虫目的。

本发明另一功能还包含另一杀虫功能，当使用者选用此特殊功能时，置于气味装置94内的杀虫剂只在人体传感器93确认室内无人时才起作用，其切换程序包含一杀菌程序，当室内传感装置中人体传感器检测到室内无人时，释放出一适量杀菌剂，维持一预设时间，然后多次重复全速行进室内空气与室外新鲜空气的换气，以清除室内留存气味。

以上实施例仅为叙述本发明的特点而非仅限于所述，任何变化修改仍将包含于本发明的权利要求书中所记载的范围内。

Claims (14)

1、一种调控室内环境的系统，包含：

室外传感装置，至少分别检测室外温度及湿度，并输出检测值；

室内传感装置，至少分别检测室内温度及湿度，并输出检测值；

接口装置，用以输入使用者需求；

控制装置，包含预存程序及可接受由上述室内、外传感装置及介面装置传来数据的存储及运算装置，而依该程序及数据产生控制信号；

驱动装置，依据上述控制信号而至少调整室内温度、湿度、室内与室外换气量及室内对室外气压差；

其特征在于上述室内各项调整系整体相关连地动态变化，藉以至少产生以下环境模式之一：学习、工作的警醒模式；休息、交易、交往、运动的舒适模式；以及包含入睡、熟睡及自然唤醒的睡眠模式。

2、如权利要求1所述系统，其中室内调整环境包含一驱虫环境模式，当室内传感装置中人体传感器检测到室内无人时，该驱动装置之一驱动器将室内出风温度调至适当低温，而出风方向集中朝下并以缓速移动来回扫射全室;藉冷热交替变化使虫类感觉不适并自然逃离此环境，以达驱虫目的。

3、如权利要求1所述系统，其中该控制装置的预存程序进一步包含一切换程序以执行由一环境模式自动切换至另一模式。

4、如权利要求3所述系统，其中该切换程序包含一杀菌程序，当室内传感装置中人体传感器检测到室内无人时，一适量杀菌剂由该驱动装置之一驱动器释放，维持一预设时间，然后驱动装置多次重复全速推行室内空气与室外新鲜空气的换气，以清除室内留存气味。

5、如权利要求1所述系统，其中该驱动装置含有可调控室内灯具灯光亮度使其达到基准亮度的驱动装置。

6、如权利要求1所述系统，其中该驱动装置含有可调控室内灯具灯光亮度使其亮度可于一基准亮度上下适当范围作周期性明暗变化的驱动装置。

7、如权利要求1所述系统，其中该驱动装置含有室内气味调整装置。

8、如权利要求1所述系统，其中该气味调整装置含有至少一组加热装置，及盛装可被加温释放的适当气味体的气味瓶，该加热装置将气味体加热至一适当温度时使该气味释放。

9、如权利要求1所述系统，其中该驱动装置包含换气及气压差驱动装置，包含：

一室内部，含有一风扇，构成一入风侧与一出风侧;

一室外部，含有一风扇，构成一入风侧与一出风侧，入风侧含有可对室外空间开启或关闭的室外部入风门，出风侧则含有可对室外空间开启或关闭的室外部出风门;

一进气道，连接于该室内风扇的入风侧与该室外风扇的出风侧，包含一进气控制门将该进气道开启或关闭;

一排气道，连接于该室内部与室外风扇的出风侧，包含一排气控制门将该排气道开启或关闭;

控制装置，用来控制该室内风扇、室外风扇、室外部入风门、室外部出风门、进气控制门及排气控制门的操作;

藉此，当该室内风扇及该室外风扇的至少其一动作且该室外部出风门关闭而进气道开启时，室外空气被引入室内且室内气压上升;当该室外风扇动作且该室外部入风门关闭且排气道开启时，室内空气被排出且室内气压下降。

10、如权利要求9所述系统，其中室内气压通过适当控制进气和排气的时间而在以下任一状态变化：

室内气压高于室外气压;

室内气压与室外气压相同;

室内气压低于室外气压。

11、如权利要求1所述系统，其中该警醒模式的调整如下;

室内温度上下波动调整;当调整温度下降时相对湿度调整上升，调整温度上升时相对湿度调整下降。气压作周期性剧升缓降调整;适当周期换气;提供适当气味;灯光于某一基准值上下适当范围内作适当周期调整，使人眼无法察知而瞳孔可以据以缩张。

12、如权利要求1所述系统，其中该舒适模式使室内气压剧升缓降并保持高于室外气压;较大换气量;温度和相对湿度相关连地于一人体速的舒适区内相对调整及提供适当气味。

13、如权利要求1所述系统，其中该睡眠模式包含由入睡模式、熟睡模式至唤醒模式的切换程序;且使用者欲醒来的时间可经该接口装置预先设定;

该入睡模式维持温度、湿度、气压、出风风速及换气为定值的稳定状态以避免刺激;灯光亮度于模式开始时调暗;提供易于入睡的适当气味;该入睡模式维持一适当时间长度以使人入睡;

该熟睡模式使温度稍高于入睡模式;湿度相对于温度保持稍低于入睡模式;气压、灯光亮度、出风风速则维持与入睡模式相同;及提供适当换气量;

该唤醒模式开始于该预设的欲醒来时刻前适当时间;温度与湿度周期调整使其相关于至少下列状况之一：温度维持同温时作湿度变化使其湿度适当上升，温度维持同温时作湿度变化使其湿度适当下降，湿度维持定湿时作温度变化使其温度适当上升，湿度维持定湿时作温度变化使其温度适当下降;气压作周期性剧升缓降调整;全速换气，适当的气味;灯光亮度急速作周期性明暗变化;出风风速相对于温度反向波动调整;预设欲醒来时刻到时驱动装置内之一发声装置发声提醒。

14、如权利要求1所述系统，其中该驱动装置含有出风风向调节装置，至少包含一组水平左右摆动的叶片组调节出风的左右方向;该室内传感装置并含有一人体传感器，装设为随上述叶片组摆动对室内扫描;该控制装置则依据该人体传感器的信号计算室内人数，作为换气量控制的依据，以及控制该叶片组于该人体传感器检测有人时以适当时间暂停摆动，使出风指向人所在位置。

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