CN1253260A - 一种附旁路通风可变能量的空调机 - Google Patents

Abstract

一种附旁路通风可变能量的空调机,其风扇马达设于热交换管排的前方,于风扇马达与热交换管排间设有一旁路风门,并由一控制器根据空调区间负荷的需求与设定需求的比对结果,由其中央处理单元输出一对应信号至输出控制单元,再由输出控制单元的输出接点及其输出电源控制装置,分别输出控制信号及控制电源,控制该旁路风门的开度,藉以达到空调能力与空调负荷趋于平衡,真正发挥空调能量自动调控的效果,并防管排上凝结的水分回吐于空调区间。

Description

一种附旁路通风可变能量的空调机

本发明涉及空调机，尤指一种附旁路通风可变能量的空调机。

目前常用的空调机，如图1、图2所示，CAV定风量室内送风机单体系统(即是俗称的室内送风机)，是包括风扇马达71、热交换盘管72及控制电路73，其控制装置只能做三段变速，如图3所示在不同转速状况下的冷气能力变化，高速-100％、中速-80％、低速-70％，当冷气负荷低于送风机最低速运转的冷气能力时，则需要加装电动水阀将冰水关闭，以防止室温持续降低、造成空调区内的人员有太冷的感觉。

因风扇马达71的最低转速必需保持在某一固定转速值以上运转，因此空调区内的空调机有以下的缺点：

(1)室温不易控制：送风机单体是属于定风量的运转模式，冷气能力仅能以强(100％)、中(85％)、弱(70％)三段式调整，无法与空调室内的冷气负荷达到平衡的状态，在实际的运转中会造成空调室内的温度上下起伏波动，而使人员有不适的感觉。

(2)空调能力调配效果不佳，无法让空调设备的空调能力发挥最高(佳)的使用效率。在高空调负荷期，空调负荷较低的区间无法迅速有效的将其多余的空调能力供应给其它负荷较高区域，以达到空调能力自力互补的效果。

(3)必需搭配电动水阀才能控制空调室内的温度，增加初设成本、施工成本。当室内负荷低于风扇最低转速(70％)时，电动水阀必需将冰水旁路或关闭以防室内空调机继续供应冷气能力，使室内温度继续下降。

(4)电动水阀常因季节性停机卡死或异物粘附而使冰水无法关闭，使得空调室内温度失控。

(5)送风机马达需采用多速马达：为使空调能力可以调变，一般皆采用三速马达配合三速温度开关调控，增加马达成本及控制线路装配成本。

(6)马达轴承寿命短，易生噪音：全速启动及高速运转减少马达轴承寿命，且容易产生噪音，降低空调品质。

(7)电动水阀关闭时，热交换盘管上的水份迅速返回空调区，造成空调室内的湿度急骤上升，引起人员不适，因此使此系统的人一般皆将空调的温度调低，舒适度虽然可获得提升，但能源却严重的浪费。

本发明人有鉴于习式设计的诸种缺失，乃利用送风马达设于热交换管排前方，而于该送风马达与热交换管排间设一旁路风门，利用控制器根据空调区间的负荷需求与设定需求的比较结果，产生一对应控制信号，至输出控制单元，再由输出控制单元的输出接点及其输出电源控制装置对该旁路风门进行开度的控制，而有效克服习式的种种缺点。

即本发明的主要目的，乃在于提供一种附旁路通风可变能量的空调机，藉由旁路风门的开度控制，以供应适量的空调通风量于空调区内，并藉以达到空调能力与空调负荷趋于平衡，真正发挥空调能量自动调控的效果，并防管排上凝结的水份回吐于空调区间。

为实现上述的目的，本发明一种附旁路通风可变能量的空调机，其主要包括一风扇马达及一热交换管排，其中该风扇马达是设于热交换管排的前方，其特征在于：风扇马达与热交换管排间设有一旁路风门，另设有一控制器，该控制器包括功能设定单元、检知单元、中央处理单元、输出控制单元及电源供应单元，上述旁路风门由该控制器根据空调区间负荷的需求与设定需求的比对结果，由控制器的中央处理单元输出一对应信号至输出控制单元，再由输出控制单元的输出接点及其输出电源控制装置，对该旁路风门进行开度控制，并藉以达到空调能力与空调负荷趋于平衡，真正发挥空调能量自动调控的效果，并防管排上凝结的水份回吐于空调区间。

该输出控制单元中的输出电源控制装置，配合输出接点的接导，可对旁路风门的驱动马达进行转向及转速的控制，并藉以驱动旁路风门的挡板作动，以达控制旁路风门开度的控制。

该中央处理单元可经由外接系统的连线自动输入设定值，亦可藉由另一连线由中央处理单元回应一信号至外接系统。

该功能设定单元可经由外接系统的连线自动输入设定值。

以下兹配合附图详细介绍本发明的元件及具体实施例如后：

附图简单说明：

图1，是为常用空调机的示意图；

图2，是为常用的空调机控制线路图；

图3，是为常用的空调机冷气能力与风速关系；

图4，是为本发明的空调机实施例示意图；

图5，是为本发明的空调机方块图；

图6，是为本发明其输出控制单元部分的线路示意图；

图7，是为本发明的空调机冷气供应模态控制流程图；

图8，是为本发明的空调机暖气供应模态控制流程图；

图9，是为本发明另一实施例方框图(一)；

图10，是为本发明另一实施例方框图(二)。

附图标号说明：

10……控制器

11……功能设定单元                  12……检测单元

121……感测器                       13……中央处理单元

14……输出控制单元                  141……输出接点

142……输出电源装置                 15……电源供应单元

20……风扇马达                      30……旁路风门

31……驱动马达                      32……风门挡板

40……热交换管排                    50、51……电动水阀

60……操作设定单元

70……CAV定风量·室内送风机单体系统

71……风扇马达                      72……热交换管排

73……控制电路                      80……外接系统

A……空调区                         A1……出风口

QA……经过管盘的回风量              QB……旁路回风量

QT……总送风量                      TA……检测值

TS……设定值                        X……设定差值

M……负载单元                       XO……输出接点设定的差值

请参阅图4至图6所示，本发明主要是由一控制器10、一风扇马达20、一旁路风门30及一热交换管排40所组成，其中：

一控制器10包括：

功能设定单元11，主要是将设定值TS输入于中央处理单元13，使中央处理单元13得依这些数值为其比对运算的参数；

检测单元12，包含感测器121是装设于空调机回风路径上的适当位置处，用以感测空调区间A内的环境检测值TA[如环境温度、湿度、二氧化碳、室内空气品质等的检测]，并由该检测单元12将所测得的检测值TA输入至中央处理单元13，使中央处理单元13根据输入的检测值TA与设定值TS作一比较分析运算；

中央处理单元13，主要是随时攫取由功能设定单元11输入的设定值TS与检测单元12输入的检测值TA加以比对运算，再由中央处理单元13，输出一对应信号至输出控制单元14，再由输出控制单元14其输出接点141及输出电源控制装置142，分别对负载单元M中其所对应的各负载如风扇马达20、旁路风门30的驱动马达31、电动水阀50、51、主机等，以控制各该负载所需电源及其接点接导的作动；

输出控制单元14，主要接收由中央处理单元13输入的对应信号后，并由此输出控制单元14的输出接点141及输出电源控制装置142分别输入各对应的负载单元M[如风扇马达20、旁路风门30的驱动马达31……等]，而分别控制风扇马达20的运转、风门挡板32的驱动马达31的转向、转速，并藉以驱动风门挡板32而控制该旁路风门30的开度，以及控制电动水阀的打开或关闭(或主机的开、停)等的作动，及所需电源，即由输出接点141输出控制信号给各负载，以驱动各负载的开、停(ON、OFF)的动作，而由输出电源控制装置142输出各负载所需的电源；

电源供应单元15，以提供上述单元所需的DC直流电源与输出控制单元14所需的AC交流电源；

一风扇马达20，是设于热交换管排40的前方；

一旁路风门30，是设于风扇马达20与热交换管排40之间，并利用一风门挡板32与一驱动马达31直接连结，藉由输出控制单元14其输出接点141所传达的信号及输出电源控制装置142决定驱动马达31的转速、转向，以控制风门挡板32的旋转角度(0°～90°间)，进而达到旁路风门30的开度的控制；

一热交换管排40，是设于旁路风门30的后方；

有关本发明的具体实施，兹列举空调区内的温度控制为例，详细说明如后：

如图5及图6所示，当系统欲运转时，由操作设定单元60输入设定温度值TS至功能设定单元11，再由功能设定单元11传输至中央处理单元13，再由中央处单元13依据此设定值TS与检测单元12输入的环境检测值TA做一运算、比较处理，由中央处理单元13输出一对应信号至输出控制单元14，并由此输出控制单元14的输出接点141，控制风门挡板32其驱动马达31的转向及开或停的作动，同时并由输出控制单元14其输出电源控制装置142，提供控制电源给风门挡板32其驱动马达31以控制其转速，进而达到控制该风门30的开度。

另由于感测器121会随时侦测环境空调区A内的温度值TA变化，相对的使控制器10会根据此变化产生不同的对应信号，而使控制单元输出不同的控制信号来控制旁路风门30的开度变化及风扇马达20的转速、风门挡板32做适度的旋摆，请对照图7的本发明对于温度的控制流程图及图4所示，依空调区间A内负荷需求提供相对应的空调能力使空调区间A内的温度维持一恒定平衡状态，当感测器的检测单元侦测的环境温度的检测值TA与设定单元60所设定的设定值TS经由控制器10比较运算后，依冷气供应或暖气供应而有以下控制模态：

1.冷气供应模态(请对照图7所示)：

①当TA≥TS+X时(X代表设定的差值)，此时控制器10即输出控制信号经由输出电源控制装置142驱动令旁路风门30全关，即使其旁路风门30封闭回风口A2，如图4所示该风门30封闭回风口A2，如图4所示该风门挡板32至B点位置，而该风扇马达20则全速运转，此时输出接点141接导于ON的状态，令空调机开始制冷作动，而供应冷气能力给空调区间所需的冷气，即空调总送风量QT等于经过管排的回风量QA，即QT＝QA，而旁路回风量QB因旁路风门30关闭，故QB＝0。

②当TA＜TS+X，且TS≤TA＜TS+X时，此时控制器10即输出一对应信号至输出控制单元14，该输出控制单元14经处理后输出控制信号令旁路风门30的开度与TA值成反比，而风扇马达20的转速与TA值成正比，其输出接点141接导ON的状态，并开始制冷作动供应系统所需的冷气；换言之，若TA值愈大其风扇马达20的转速就愈快时，而旁路风门30的开度就愈小，反之若TA值愈小其风扇马达20的转速就愈慢，其旁路风门30的开度就愈大，即空调总送风量QT等于经过管盘的回风量QA加上旁路回风量QB，换言之QT＝QA+QB，而QA的值恰与TA值成正比，而与QB值成反比，即TA值愈小旁路风门30的开度愈大。

③若TA＜TS时，即令旁路风门30开度为全开状态，如图4所示，该风门挡板32至C点位置，即使其空调区间A内的风量大部分由旁路风门30通过，该风扇马达20以最低转速运转，使风扇马达20转速减慢以减少空调能力的提供，使其送风量QS减少，即空调总送风量QT等于经过管盘的最小回风量QA min加上旁路最大回风量QB max，换言之，此时QT＝QA min+QB max，此时旁路风门30处于全开状态，而当TA≥TS，且TA＜TS-XO时，输出接点141即控制在OFF状态，并停止制冷作动(XO代表输出接点设定的差值)。

2.暖气供应模态(请对照图8所示)：

①当TA≤TS-X时，控制器10输出控制信号经由输出电源控制装置142驱动旁路风门30全关，即使其旁路风门30封闭回风口A2，而该风扇马达20则全速运转，输出接点141接导于ON作动状态，开始制热供应暖气给空调区间A。

②当TS-X＜TA＜TS时，此时控制器10即输出对应信号至输出控制单元14，该输出控制单元14即输出控制信号经由输出电源控制装置142驱动控制旁路风门30的开度及风扇马达的转速，使该旁路风门30的开度与TA值成正比，而TA值则与风扇马达的转速成反比，同时输出接点141除分别控制旁路风门的风门挡板32的转向外，更接导控制位于ON状态作动开始制热，对于空调区间A供应暖气。

③当TA＞TS时，即令旁路风门30开度为全开状态(如图4所示)，该风门挡板32至C点位置，使空调区间A内的风量由旁路风门30通过，该风扇马达20以最低转速(min)运转；而当TA≤TS且TA＞TS+XO时，输出接点141即接导控制在OFF状态，并停止制热作动。

另请参阅图9所示，是为本发明的另一实施例的控制图，其中该中央处理单元13亦可透过与外接系统80如电脑、数字机或监控系统等做连线，直接由外接系统80的操控，自动输入设定值TS，以做为比对的设定值，亦可由中央处理单元13回应一信号给予外接系统，以提供该空调区间状态予外系统。

此外，如图10所示，是为本发明的另一实施例的控制图，其中该功能设定单元11亦可透过与外接系统80如电脑、数字机或监控系统等的连线，直接由外接系统80的操控，自动输入设定值TS，以做为比对的设定值。

综上所述的内容，是可将本发明的优点列举如下：

(1)以风扇马达做无段变速运转及配合旁路风门的开度变化，提供一个自然舒适的生活品质。

(2)本发明可有效节约能源，令风扇马达的运转可由设定的最低转速～100％做变风量运转，以使空调系统更能符合人员需求的舒适效果。

(3)有效防止水份回吐，提高旁路风门效果，改善习式的三段风扇马达的诸种缺点。

综上所述，本发明有效改善习式空调机的缺点，特具进步的功效及实用性，且未见于刊物或公开使用，于是依法提出发明专利申请。

Claims (4)

1、一种附旁路通风可变能量的空调机，其主要包括一风扇马达及一热交换管排，其中该风扇马达是设于热交换管排的前方，其特征在于：风扇马达与热交换管排间设有一旁路风门，另设有一控制器，该控制器包括功能设定单元、检知单元、中央处理单元、输出控制单元及电源供应单元，上述旁路风门由该控制器根据空调区间负荷的需求与设定需求的比对结果，由控制器的中央处理单元输出一对应信号至输出控制单元，再由输出控制单元的输出接点及其输出电源控制装置，对该旁路风门进行开度控制，并藉以达到空调能力与空调负荷趋于平衡。

2、如权利要求1所述的一种附旁路通风可变能量的空调机，其特征在于：该输出控制单元中的输出电源控制装置，配合输出接点的接导，可对旁路风门的驱动马达进行转向及转速的控制，并藉以驱动旁路风门的挡板作动，以达控制旁路风门开度的控制。

3、如权利要求1所述的一种附旁路通风可变能量的空调机，其特征在于：该中央处理单元可经由外接系统的连线自动输入设定值，亦可藉由另一连线由中央处理单元回应一信号至外接系统。

4、如权利要求1所述的一种附旁路通风可变能量的空调机，其特征在于：该功能设定单元可经由外接系统的连线自动输入设定值。

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