CN1089024A - 依人体位置适应控制的送风装置 - Google Patents

Abstract

本发明由风源、控制装置，以及人体传感器组组 成。传感器组感受送风装置目标区内人体所在位置 及人数，在感受到有第一人进入及最后一人离开时， 风源及控制装置自动启动和关闭；并随时依目标区内 人体所在位置调整风向、停留时间与风强度；传感器 组可放在具有调节出风风向的水平左右往复摆动的 导流翼片上，使人体传感器与左右摆动翼片连动；控 制装置依人体传感器的信号，调控风源，改变送风性 质及风向，使出风可依人的位置和需要而调整。

Description

本发明属于空调、风扇等送风装置

传统空调机的室内送风装置或一般电风扇送风装置中，通常是利用一组可手调或可自动来回摆动的控制叶片引导送风方向，此种送风方向的调整并不能随人体位置的变化作机动适应，亦即送风方向是固定或仅在固定角度内规则扫动，以致仅使处于该送风方向上的人能享受到风，人一旦不在该范围就吹不到风，送风装置向无人方向盲目送风而造成无谓的功率消耗。尤其是空气调节机或冷、暖气机，当其刚启用时，不可能即刻将室内温度均匀加热或冷却到合适温度，因此当人在室内任意移动时，就感到忽冷忽热;若将偌大的房间完全调温，所用时间及消耗的电力不算，何况各人有不同的喜好温度与受风型态，如有些人喜欢风直接对人体吹送，有些人则不愿直接受风，一定温度及强度的送风往往并不符合个别需求。事实上，为节省能源，当室内人少时，无必要将整个室内调温，最好送风装置能以受风者个人喜好的风的强度、温度与相对温度，追随该人移动送风;既使有多人在室内时，也仅需分别对各人所在位置送风，而无需盲目地全区域等速扫动送风;进而，当人进入室内时，送风装置最好能自动开机，人离开时自动关机，并且随人送风的出风强度应随受风者与风源的距离及个人喜好自动调整，使人所在位置风速适中，不需人员操作并节省能源。传统空调机的送风口为对外敞开，当空调机不使用时，灰尘极易落入其内，各种蚊虫也可能进入，当下次开机时，这些灰尘，蚊虫等不洁物吹出，使使用者不快，而且，进入的灰尘若积存在空调机的热交换器上，会影响其热交换效率。

为此，本发明主要目的在于提供一种可依随人体所在位置而自动启闭及调整送风方向的送风装置。本发明进一步目的是该送风装置的出风强度可随受风者与风源的距离及个人所好而调整改变。并且该随人送风装置的送风性质（风强度、温度、湿度、直吹与否等）及送风时间长短可随受风者的每个需求而调整变化。本发明的另一个目的是在提供一种送风装置，这种送风装置具有人体传感器，这种传感器的信号可控制与出风方向平行的导流翼片的摆动，从而改变出风方向，同时感测人体而依使用者需求对人体直接送风，或避开人体送风以使人间接受风。本发明附带的目的是该送风装置在停止转动后可完全关闭对外开口，以避免灰尘等进入机内。

本发明的送风装置是由风源及控制风源开关、改变风性质与风向的控制装置，以及传感器组所组成。该传感器组感测送风装置目标区内人体所在位置及人数，在感受有第一人进入及最后一人离开目标区时，分别使该控制装置自动启动及关闭该风源及控制装置;在启动后依目标区内人体所在位置调整风向及风强度;该传感器组可放在具有调节出风风向的至少一组水平左右往复摆动的导流翼片上，使人体传感器与左右摆动翼片联动，随每次摆动作扫描;控制装置依人体传感器的信号，调整控制风源，使出风可依据人所在位置和使用者的需求而恰当地调整变化。当送风装置停止运转后，可完全关闭对外开口，以避免灰尘进入装置内。

图1为本发明的基本结构图。其送风装置T主要由风源1、控制该风源1启动、关闭、改变风性质与风向的控制装置2以及传感器组3所组成。该传感器组3用以感受测量送风目标区R内人体P1、P2等的有无及所在位置，在感受有人进入目标区R时，传感器组3将信号送给控制器（例如一电脑）20，可使风源1及控制装置2启动，并依人体所在位置调整风向与风强度（如图：对较近距离D1的人P1吹出较弱的风W1;对较远距离D2的人P2吹出较强的风W2）;当感受目标区R无人时，可使风源1及控制装置2关闭。该传感器组3进一步可追踪特定对象以使控制装置2依据该对象所需求的送风性质提供送风，例如：假设人P1与P2分别对控制器20设定需求较冷及较暖的风，则风源1可产生某一定温度、湿度的风而由控制装置2追随人P1及P2分别供以较长时间或较强的风及较短时间或较弱的风，或者风源1可调配不同温度、湿度的风分别供应人P1及P2。

图2是本发明的传感器组3与控制器20的基本电路图。传感器组3具有若干个指向不同感受区域的传感器39（图中仅示一个），传感器39可采用热电型红外线传感器，以感测人体的红外线辐射Pr，其输出的讯号经放大器391放大，与比较器检查后产生一脉冲信号，再经反相电路393（也可省略）供控制器20产生中断信号，而依其内软件程序的规定使风源1及控制装置2执行所需的动作。

图3是本发明作用情形图。风源1主要含有一风扇，根据控制器20的控制产生适当的风量10输出。控制装置2含有多个每个指向不同送风区域A1、A2、A3、A4及A5等的导风流道22;每一流道各具有一风量控制阀21，受控制器20的控制以调整改变各个流道22输出风量的大小，包括全开以提供较大风量WT、半开或其它任意开度以提供较小风量Wn及全关闭等状态。传感器组3具有与流道22等数目且每个指向与每个流道22的送风区域A1、A2、A3、A4及A5等相对应的多个超声波、红外线或雷射等发射器311、312、313、314及315等，用以向其每个区域发出不同的编码讯号;例如：当区域A2内有人Pf时，人Pf反射由发射器312输出的讯号，经接收器32接收送交控制器20判别，可据此测知人Pf位于A2内且距离为Df，依此，控制装置2可对其吹出较强的风Wf;同理，区域A4内较近距离Dn的人Pn可被测知而吹较弱的风Wn。控制装置2对每个流道22的控制是与人的移动相呼应，因此可追随人在不同区域及距离间的移动，作最经济合适的启动、关闭与送风;而当各区域内均无人时，风源1及控制装置2即行关闭。该控制器20还含有一使用者介面29，供使用者输入其每个需求的送风性质（风速、温度、湿度、是否直吹或吹其四周等喜好），配合传感器组3追踪该使用者，使控制装置2依据其特定的需求提供送风。例如：当位于区域A1内一未图示的使用者由使用者介面29通过有线或无线遥控等方式输入其特定的送风需求后，控制器20对风源1及区域A1对应的风量控制阀21予以控制，使区域A1的送风达到所需;又若该使用者由区域A1移入区域A2（接收器32感受使用者反射发射器311的信号消失，同时使用者反射发射器312的信号产生）时，区域A1的送风停止而由区域A2的送风接续。若使用者输入的需求为不直吹（要吹其四周），则对于位于区域A2内的使用者，控制装置2将由区域A1及A3送风;以此类推。

图4为对风源1及控制装置2进一步作每个变温送风的说明图。风源1含有风扇11，它产生的风先经热交换器12成为某一温度及湿度的风13，再受每个导风流道22及其中风量控制阀21控制其输出;每一流道22中另有一混气入口23，连接另一温度、湿度的气源14（如空调机的室内回风或室外空气）。各个混气入口23具有一混气阀231，它受控制器20的控制做全关231C、全开231f、半开231h或其它任意的开度等，以引入适量的气140来调整每个流道22输出的混气15的温度。假设经热交换器12成为温度T1的风13以流量Q、与另一温度T2的气140以流量Q2混合，则可得温度为（T1×Q1+T2×Q2）/（Q1+Q2），流量Q1+Q2的混合气体15。同理，绝对湿度为H1的风13以流量Q1与绝对湿度为H2的气140以流量Q2混合，则混合气体等的绝对湿度为（H1×Q1+H2×Q2）/（Q1+Q2），因此，用各阀21、231控制风13，140经每个流道22的适当流量Q1、Q2，即可调整改变各混合气体15的温度、湿度。

如图6所示，风源1送出的风受每个导风流道22及其中风量控制阀21控制其输出。每一风量控制阀21是由枢支在流道壁221上的两叶211及212组成，可如图所示箭头×作同步枢转以启开和关闭流道22，达成全开S1、全闭S2、半开S3以及其它任意开度S4等状态，使需求流量的风进入流道22，受流道壁221及流道中固设的导流翼222的导引而指向其特定的方向吹出。在图7和图8表示出，各流道22除基本上具有流道壁221及固定导流翼222指向一特定方向（通常为水平面上的角度变化）外，另设有若干平行连动的活动导流翼223各以轴224枢支于流道壁221上，可如图所示箭头Y枢转以改变最终出风的另一轴向（如垂直面上的）角度变化。其中活动导流翼223的枢转可达如图示的关闭位置223C，以便在装置停用时封闭对外开口，防止灰尘、异物进入机内。

图10为本发明控制装置2的另一种型式，它含有两套（或更多）的活动导流翼组合251、261;252、262，分别可摆动以涵括不同送风区域B1、B2等。这样，可扩大整体送风范围，并避免单组导流翼组合作过大范围的摆动，以提高送风效率。

以上各风量控制阀21、211、212、混气阀231及活动导流翼223、25、251、252、26、261、262均是未在图中表示的马达，电磁器、螺栓、连杆等机构作为作动装置，他们依据控制器20的控制而动作;控制器20基本上为一电脑，内含有执行上述作用的程序软件，来控制传感器组3及各作动装置的运动。

传感器组3主要含有一红外线等传感器33，配合一摇摆镜面34成一旋转的多面镜35以对一范围A内作分区（一轴向或两轴向）逐一扫描（当然也可将传感器33直接设置为可摇摆扫描），如图11及图12所示：在角度Q1处可感受人P1，在角度Q2可感受人P2。镜34或35等的扫描转动及传感器33的感受信号均受控制器20的控制、处理。控制器20对感受信号的处理是将待测信号Sd与一基准信号Sr作对比，该基准信号Sr是取自范围A内无人的状态（其它非人设备的热源等状态则包括在内），由微电脑控制器先行记忆，在处理时予以减除（忽视），借此，在Q1与Q2处，待测信号Sd与基准信号Sr有显著差异的感受点则被检知为人体所在;无显者差异的其它非人的感受点Q_X等则不被检出。

如图13所示，在出风口250另具有风向调节装置，可水平及垂直调控风的方向，此调节装置包括可控制上下方向的导流翼片26及可控制左右方向的导流翼片25，翼片25上设有人体传感器30，此传感器30是跟随翼片25摆动，在每次摆动中感受人体所在位置，以供适当调控出风方向及时间，使用者则通过使用者介面29将需求输入，该需求中的送风方式可至少包含随人送风和避人送风的任一种，而此送风需求信息经传送到控制器20后，可据此调控相关的风源1及出风口250的上下导流翼片26及左右导流翼片25的动作。当传感器30随翼片25左右作角度A范围内的摆动扫描时，如图可感受到在角度A1处有人P1存在，此信息即经人体传感器30送至控制器20，若使用者选定需求为随人送风，则左右翼片25可被控制在此角度A1时暂停扫动一段时间，以便使出风W1指向人P1所在位置持续出风一适当时间，使该人直接受风（此时上下导流翼片26亦调整在指向人的角度上），接着左右翼片25及人体传感器30继续摆动扫描，在角度A2时，感受到有人体P2时，控制器20将使翼片25暂停其摆动一适当时间，以便出风W2可对人体直接送风。每次暂停摆动的时间可为固定时间或自动根据在范围内测得人数的多少而成比例缩短，若室内人数较多，可使每次暂停时间相对缩短。

总人数的测定是由控制器20累计每一次左右扫描测知人体存在的信号数，必要时可取左右各一次或更多次扫描结果的平均数。而测得的人数又可用于计算决定所需自室外引入的新鲜空气量，以控制进、排气作用。

对随人送风的作用进一步说明，假设在一次由左向右的扫描中，出风方向随翼片25的摆动以某一速度扫动（F1），当感受到人P1时，扫动即暂停（F2）一段时间，使出风W11正对人P1吹送，之后再继续扫动（F3），直到下一人时再暂停，而至扫描范围的最右端时转为由右向左扫描，在有人时暂停扫描，如此反复进行。

若使用者选定需求的避人送风，左右翼片25可被控制在摆动（F1扫动）至感受到人体P1时，将出风由原直接对人体送风方向，借上下调整控制出风方向的翼片26，导致人体P1的上方暂停（F2）或下方暂停（F2′），使人P1不致直接受风W12（或W12′），但仍可因风的对流而间接受风，而在适当时间后，左右翼片25继续摆动并使人体传感器30随摆动扫描（F3），当未感受人时，上下翼片26恢复为常态位置，此时可进一步调控翼片25使之暂停（F4）一段时间，即在人体P1的身旁送风W14，之后，再继续扫描（F5），直到感受有下一人时再重复此调整控制，至扫描范围的最右端时转为由右向左扫描，如此反复进行。

当然，随人送风也可利用人体传感器跟随导流翼片25摆动扫描的特性，配合风源1的马达转速的调控而作动：在人体传感器30感受到人体存在时，控制器20除暂停翼片25的左右摆动外并增加风源1马达的转速，使人体获得较大的风量（或周期性变化的风速或模拟自然风），一适当时间后，将转速改为适当微量并继续摆动扫描，待感受下一人时重复上述转速和摆动扫描的调控。

在避人送风时，若送风装置为不具备上下出风方向导流翼片26的，也可单借调控风源1的马达的转速造成避人送风的效果：当人体传感器30随左右摆动翼片25感受到人体时，控制器调控风扇马达的转速，使其出风量由原正常转速变为适当微量，让人体不感觉直接受风，或同时适当调控左右摆动翼片25的摆动时间，以加强此效果。

本发明与现有技术相比，利用电脑控制提供一种随人体所在位置而自动启闭及调整送风方向，送风性质的送风装置，同时依使用者的需求可作到对人体的直接送风或避开人体送风的控制，另一特点是当送风装置停止运转后可自动完全关闭对外开口，以避免灰尘等异物进入。

附图说明：

图1本发明的基本结构图

图2本发明的传感器组与控制器电路结构图

图3本发明的第一种构成及作用示意图

图4风源及控制装置的变温送风示意图

图5图4的5-5位置剖视图

图6本发明的控制装置作风量与风向控制之一变化示意图

图7控制装置作风向控制变化示意图

图8图7中的8-8位置剖视图

图9本发明第二种构成及作用示意图

图10本发明的第二种构成中的控制装置之一变化示意图

图11本发明的传感器组

图12传感器组信号辩认人体位置的作用示意图

图13本发明第三种构成及作用示意图

图14图13中的对人体直接送风的作用示意图

图15图13中的对人体间接送风的作用示意图

Claims (18)

1、一种依人体位置控制的送风装置，其特征在于该装置由风源、控制装置、传感器组等组成。

2、如权利要求1所述的送风装置，其特征在于控制装置有一控制器，在传感器组感受首次有人进入送风目标区内时，自动使该送风装置启动运转;而当传感器组感受目标区内无人时，自动关闭该送风。

3、如权利要求1所述的送风装置，其特征在于控制装置还含有一使用者介面，供使用者输入其个自需求的风性质（温度、湿度、风速、直吹与否），配合传感器组追踪该使用者，使控制装置依据其特定的需求提供送风。

4、如权利要求1所述的送风装置，其特征是控制装置还含有一构造，在送风装置停止运转后完全关闭对外开口，以避免灰尘进入装置内。

5、如权利要求1所述的送风装置，其特征在于控制装置中有多个每个指向不同送风方向的导风流道，每一流道各具有一风量控制阀以调整改变各个流道的输出风量：借此，依据传感器组所感受目标区内人体所在位置及距离的启动或关闭对应的流道及控制阀，从而调整变化送风方向及输出风量。

6、如权利要求5所述的送风装置，其特征在于各导风流道还具有调整两轴向的进一步修正送风方向的导流翼构造。

7、如权利要求5所述的送风装置，其特征在于各导风流道还具有一混气入口，该混气入口与风源不等温度、湿度的另一气源相连，各混气入口具有一混气阀，用以控制开闭，以引入适量另一温度的气而调整各个流道输出的混合气体温度与湿度。

8、如权利要求1所述的送风装置，其特征还在于控制装置含有至少一组可各个摆动以涵括送风目标区中不同分区的活动导流翼构造，配合传感器组所感受的人体所在位置调整其摆动送风的范围。

9、如权利要求1所述的送风装置，其特征在于传感器组含有多个遥感器，用以分别感受送风目标区中不同分区的人体位置。

10、如权利要求1所述的送风装置，其特征在于传感器组含有一个遥感器，配合一扫描动作机构，对送风目标区内作分区逐一扫描，所得信号与无人状态时感受的基准信号对比，以两者之差判断人体所在位置。

11、一种依人体位置相应控制的送风装置，其特征在于此装置由风源，使用者介面、人体传感装置、控制装置等组成，该控制装置依据人体传感器信号，调控风源及动作装置，使出风可依据人所在位置和使用者的需求而适当调整。

12、如权利要求11所述的送风装置，其特征在于该人体传感器是与左右摆动翼片连动，随上述翼片的每次摆动作扫描。

13、如权利要求11所述的送风装置，其特征在于该控制装置的内存程序包括：控制调整风向的左右往复摆动翼片，在人体传感器所感受有人的位置上暂停摆动，使出风方向持续适当时间指向人所在位置，让人体直接获得送风。

14、如权利要求11所述的送风装置，其特征在于该控制装置的内存程序包括在人体传感器所感受有人的位置上，适当调控该风源，使人体在恰当时间持续获得较大的风量，使人体直接受风。

15、如权利要求11所述的送风装置，其特征在于该控制装置的内存程序还包括当人体传感器所感受有人的位置上时，适当切换调控该风源的出风量为适当微量，让人体不感觉到直接受风。

16、如权利要求15所述的送风装置，其特征在于该控制装置的内存程序还包括：当适当切换调控该风源的出风量为适当微量，同时适当切换调控左右摆动翼片的摆动时间，以使人体不感觉到直接受风。

17、如权利要求11所述的送风装置，其特征在于该动作装置的出风风向调节装置，包含有至少一组可上下调节的导流翼片。

18、如权利要求17所述的送风装置，其特征在于控制装置内内存程序包括：控制使动作装置在人体传感器感受有人的位置时，暂停左右摆动翼片的摆动，调节上下导流翼片到适当方向，使出风避开人所在位置，但靠近人的所在位置，吹送一适当时间，让人体间接受风。

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