CN1278083C - 用于将蒸气分配到空气流中的装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于将芳香油或其它液体散布到通风系统通道(17)内的装置，包括一个容器(20)；一个用于加热容器内的液体(25)，以形成蒸气的加热器；及一个用于通过液体产生气泡，并将蒸气输送到通道(17)的充气装置(45)。该装置还可包括一个贮液器(85)、多个油容器(318)及控制器(100)，该控制器(100)根据用户控制器(120)、气流检测器(110)和储存在控制器存储器(105)内的数据来调节对液体的加热。

Description

用于将蒸气分配到空气流中的装置
技术领域
本发明涉及一种空调和其它通风系统，更具体地说，涉及一种将芳香油的蒸气引入用于卫生和除臭目的的通风系统的空气流中的装置和方法。
背景技术
已知建筑物的空调、中央供热和其它通风系统对臭味和微生物，如对在通风系统的空气通道内繁殖的细菌和霉菌进行再循环。人们认为，这些微生物可能会对建筑物内居住者的健康和舒适有害。
WO88/00199公开了一种处理空调系统空气的方法，该方法是喷射具有特定的平均液滴大小的白千层属(Melaleuca)油喷射液，并且喷射液的组分包括溶解在液态二氧化碳中的油。但是，这还需要一种较低廉方便，并且适用于大或小规模的空调或通风设备的方法和装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种将芳香油和/或香精油的蒸气引入通风系统的空气流中，以给通风空气进行除臭和/或消毒来满足某些或全部需要的装置和方法。
本发明的第一种形式是提供一种用于将蒸气分配到通风系统的空气流中的装置，所述装置包括
一用于盛液体的容器；
一用于加热容器内的液体，以使容器内的液体蒸发的加热器；及
用于将蒸气从所述容器输送到所述通风系统的空气流中的装置。
最好该装置还包括用于给所述液体充气，以在其内产生气泡的装置。
优选，所述充气装置包括一位于所述容器内的气管，所述管内具有多个气孔；和与所述气管连通的供气装置，适用于通过所述孔泵送气体以产生所述气泡。所述气体最好是空气。
在一种优选形式中，该装置还包括一个远离容器并用于使用户对所述装置进行控制的用户控制接口，它包括所述装置的开关部件。最好，所述用户接口还包括用于调节输送到所述气流中的所述蒸气量的输入装置。最好，装置的控制装置包括一个温度调节器，它通过调节温度调节器的温度设定点响应所述蒸气调节输入装置来调节所述加热装置。
最好，控制装置包括用于检测所述气流量并调节所述液体的蒸发，以使所述气流中的所述蒸气保持所需的浓度的装置。
在另一种优选形式中，该装置包括一个与所述第一容器连接并用于保持所述液体供应的贮液器，及用于将所述液体从所述贮液器输送到所述第一容器，以使所述第一容器中的所述液体保持在预定液位的装置。
最好，该装置包括多个用于盛不同液体的所述容器和一用户控制接口，该用户控制接口包括用于选择性地启动所述容器内的加热装置的用户选择装置。最好，所述用户选择装置还选择性地启动一个或多个阀，以停止从含有用户不选择的液体的所述容器输送蒸气。
最好，所述液体为芳香油或香水。最好，所述芳香油是茶树油(Melaleuca)、桉树油、松油或柠檬草油，或它们的混合物。
附图说明
现在参照附图描述本发明的一些优选实施例，其中：
图1是本发明第一实施例的油容器和输送管道装置的示意图；
图2是容器和相关控制装置的安装示意图；
图3是第二实施例的多室油容器的示意图。
具体实施方式
图1是用于将蒸气10散布到空气流15中的装置5的示意图，其中气流通过空气通道17，如送风或回风管道或建筑物通风系统的静压腔。
装置适用于安装各种型式的中央供热和通风系统，及空调系统，如管道空调分列式系统和屋顶柜式空调器。该装置可安装在最初的系统设备中或对现有的设备进行改装。
图1的装置包括用于盛预定量的芳香油或香精油25的第一容器20、用于加热容器内的液体以使液体从容器中蒸发的加热装置30。该装置还包括一个连通容器内的液体上部空间和空气通道17的蒸气输送管道32。尽管在具有分列系统的空调装置的情况下可装在蒸发器内或固定在蒸发器上(在供冷模式下)，但该装置通常安装在建筑物屋顶内靠近空调系统的蒸发器的地方。
该装置还包括一个将通常为空气的气体泡泵送通过容器20内的油25的充气装置35。该充气装置包括一具有多个孔在其上的管45位于容器的基底上。该充气装置35包括适用于通过空气软管将空气泵送到管45内的泵62。然后使空气通过多个孔55，使通过容器内的油的空气成泡，从而增大了油蒸气进入空气流15中的传递。优选地，设置一个阀或其它节流装置，以调节充空气流量，例如从大约每分钟1升至5升，以有助于输送足够的蒸气，从而在常规的风道式空调系统中维持从1PPM至10PPM的蒸气浓度。
容器20最好具有一预定体积，如1.0升的抗菌剂和芳香油或油的混合物，如用于除臭的茶树油(白千层属)或有助于缓解鼻窦充血、感冒或流感症状的松油、柠檬草和/或桉树油，或具有芳香治疗特性，如恢复元气油或如熏衣草的镇静油的芳香油或混合物。
容器最好用耐腐蚀的金属，如黄铜、不锈钢或其它具有良好传热特性的金属制成，以促使热从加热元件30传递到容器的油内。容器的外侧最好用由聚酯玻璃或类似的绝缘材料构成的较厚的绝缘层绝热，以在冬季限制热损失，在夏季限制获得热。
该容器装配有一个气密盖，它与蒸气输送管道32相连。管道朝上方从容器向风道方向倾斜，以使管道壁内侧上的任何冷凝的蒸气都将流回到容器内。一个小功率加热器也可以围绕所述输送管以限制在冬季的冷凝。
盖或管道还可包括一个用于在系统关闭时，切断蒸气向风道的输送，以防止油不必要地蒸发的电磁截流阀70。此外，在蒸气引入通风系统的高压输送侧的地方，管道还可具有一个用于防止回流的单向阀。
加热器30包括一个或多个装在容器20底座上的加热元件，以使它发出的热量加热容器内全部的油。加热元件的最大功率将取决于最大的油蒸发能力，而油的蒸发能力又取决于安装本装置的通风系统的最大空气流量及所需的油蒸气浓度。对于普通住宅管道式空调系统来说，功率为100-300W的加热器可使油的蒸发速率维持在大约5-25g/hour，这足以在通风空气流中产生1-10PPM的蒸气浓度。
加热器内部或与容器相互进行热传递处还包括一个温度传感器75，该传感器通过在容器内达到所需油温时，切断供给加热元件的电源来调节加热元件的工作状态。
图2示意地表示出系统的设备，包括用于调节再循环空气中的油的最终浓度的控制系统。
图中所示的装置包括一个油容器20和与建筑物的屋顶80内的风管连通的送风管道设备，这些油容器和送风管道设备已在上面参照图1进行了大致的描述。
图2的系统还包括一个贮油器85，它的容量一般要比第一容器大，如为5-20L，并且输油泵90由容器内的一个油液位开关，如漂浮式开关95控制。当容器20内的油液位下降到预定液位以下时，漂浮式开关使输油泵90动作，以将油从贮油器85泵送到第一容器20，直到容器内的液位再次达到所需液位为止。这样，可在第一容器内维持较恒定的油液位，并使通过油的气泡的通路保持恒定长度，从而可预测设定温度下的油蒸发率。
贮油器85可设置在可再充注油的位置上，并可包括一根通到具有注油口95的注油板93的进口软管92，注油板安装在建筑物的壁上或安装在其它方便的地方。
系统的运行由连接在电源上的中央控制处理器100调节。下面将更详细描述控制器的作用。
该控制器具有用于从存储装置105、温度传感器75、漂浮式开关95、检测风管17中的空气流速的气流传感器110、系统维护控制接口115和用户控制接口120接收数据的输入端。
控制器具有用于控制空气泵62、加热元件30和65、电磁阀70和油泵90的运行的输出端。
气流传感器110最好是热线风速计(hot-wire anenometer)或测量风道空气流速的类似装置，测量单位是m/s，利用该气流传感器110可计算出空气流量。
维护接口115适用于由一个技术人员开始起动系统和随后的调节系统，并具有较宽范围的功能度。一般说来，维护接口设置在具有控制器100的屋顶空间80或是可移动的，以使技术人员可携带单个的维护接口装置，如个人显示装置，以对多个设备进行维修。
用户接口通常远离控制器和容器，并安装在建筑物空间的内壁125上，使空调空间的居住者很容易接近。用户接口具有有限的功能度。例如，在图中所示的实施例中，用户接口具有一个开关和一个蒸气浓度调节器130。用户接口还可包括一个用于在油之间进行选择的油选择开关，在后面将参照图3进行描述，和用于系统的预先设定程序运行的计时器，例如在居住者晚上回家之前运行系统一小时。
在使用时，为控制器100的存储装置105编制经验性的蒸发率与对于放在容器20内的芳香油或油的种类的容器温度数据相对应的程序。通常，在装置使用的整个温度范围内，蒸发率与容器温度之间的关系接近于线性关系，可根据如下公式并求出与其最吻合的直线：
R＝MT+B，
这里，R是蒸发率单位是g//h
T是容器温度单位是℃
M和B是系数
对于特定类型的油来说，蒸发率与温度之间的关系可利用控制器，从存储在控制器的存储器中的M和B的值求出。
技术人员还可向控制器的存储器中输入风管直径，由此可求出风管的断面面积，这样，将空气流速乘以风管的断面面积可求出空气流量。
利用维护接口，技术人员为系统设定基本蒸气浓度设定点，单位是百万分之几。用户接口120包括控制旋钮130，它使用户控制的蒸气浓度的变量达到某最大百分比，如100％，高于或低于该设定点。
当系统转换到用户接口上时，控制器使用基本蒸气浓度，按照用户控制旋钮的设定所做的优修正，并从空气流量传感器的读数计算出空气流量，从而可计算出所需的容器中的油蒸发率。然后控制器利用储存的蒸发率与温度之间的相互关系得出容器温度设定点，并根据从温度传感器接收的反馈控制容器加热元件，以保持所需的温度。通常，容器在大约40-70℃的温度范围，例如在50-60℃的温度下工作，以将蒸气浓度保持在大约1-5PPM，在该浓度下，蒸气将产生微弱然而却令人舒适的香味。空气泵62起动并开启电磁阀70，以将蒸气输送到风管内，并从而使蒸气分布到整个建筑物空间。
如果容器温度高于设定点，如在夏季屋顶空间的温度可能达到70℃的情况，控制器将空气泵关闭，以减少向风管输送的蒸气。
当容器内的油液位下降到足以起动液位开关95时，控制器起动贮油泵90，以使容器20内的液位到最高处。
实例
下面将进一步描述表示出图2的控制器、维护和用户接口的控制参数的一个实例。
对于安装位置的特定需求，维护接口允许对控制器状态进行连续询问并且允许控制器对应于其被安装的位置的特殊要求进行配置。维护接口通过移动式显示装置访问，该移动式显示装置具有开关键、菜单提供/选择(advance/select)键、上下控制键及报警灯。显示装置可在任何时候连接到气味控制器上或从气味控制器上断开。
在控制器内，给各运行参数都赋与一个独有的地址。单一参数的当前值可通过选择其地址而从显示装置上看到。构成控制器的部分配置的参数可由技术人员改变。当地址被提供/改变时，新值生效，从而显示不同参数。
显示当前状态信息、测量值或由测量求出的值的参数不能由用户改变。这些值在控制器的变化范围内，根据条件进行连续修正。
参数地址的改变通过在操作上下键时选择菜单提供键而执行。配置参数的改变通过在显示所需地址时操作上下键而执行。如果要用这些选择的键一个延长的时间，则起动“重复”功能，使该值迅速增大/减小。如果该值达到各自的最大/最小值，则参照值不可能再增大/减小。
维护控制器具有如下“错误状态”。当检测到错误时，装置断续地运行并使接口控制板上的“报警”闪烁。通过使用者选择“关/开”键，可以恢复该操作。
当遇到错误时，如果维护接口不是当前的修正值，则所述地址强制为“错误”地址。该错误状态如下：
0.无错误
系统正常运行。
1.流体液位
在指定的时间范围内不能达到正确的流体液位。这不能认为是“严重”错误，并使“报警”灯发光而不闪烁以进行区别。
2.丢失的配置
系统在半永久性的存储区内储存了所有的配置参数。在有严重故障的情况下，该存储器可能不可靠。在缺少有效配置信息时，控制器不起作用。该错误只能通过操作维护接口的上下键来排除(因而显示出参数已更新和重设)。
3.气流传感器
气流传感器不能进行正确的气流测量。这可能是由于线路/传感器故障造成的，或可能由于在传感器上积灰造成的。
4.加热器
系统不能正确地控制流体腔的温度。这大概是由于加热器或温度传感器故障造成的。这也可能是由于环境温度过高造成的。
显示只用于显示的参数，它们的地址如下：
0.腔温度
流体腔的当前温度用℃÷10表示，即显示器上显示XX.X℃。
1.腔设定点
控制器试图达到的流体腔温度用℃÷10表示，即显示器上显示XX.X℃。如果加热器当时不在工作，则显示值为0。
2.错误指令
系统错误状态值(参见上面对错误的讨论)，或者如果没有错误，为0。
3.气流
当前气流读数，用m/s÷10表示，即显示器显示XX.X m/s。如果在足够的时间内，气流传感器当前未工作，或在足够的时间内尚未工作，以产生稳定的读数(通常大约为1分钟)，则显示值为0。
当系统处于“On”，即用户接口“起动”灯已变红或绿色时，气流传感器被起动。在系统处于“维修”模式(参见下文)时，气流传感器也被起动。
4.旋钮读数
用户控制板旋钮的设定用0-100数值表示。
5.空气容积
当前空气容积的读数(气流每秒钟通过传感器的量)，用l/s×10表示，即显示器显示XXX0l/s(这里XXX为显示数字)。如果气流传感器当前未工作或在足够长的时间内未工作，以产生稳定的读数(通常大约为1分钟)，则显示值为0。
该值可通过将流速测量与风管直径相结合而求出。
6.求出的气味浓度
控制器试图在气流内保持的气味浓度用PPM÷100表示，即显示器显示X.XXPPM。
该值通过将“基准气味浓度”与用户控制板旋钮设定值相结合而求出。所述旋钮设定值允许相对“基准气味浓度”有一个±30％的变化。
7.蒸发率
控制器试图从腔中蒸发流体的该比率用g/h÷10表示，即显示器显示XX.Xg/h。
该值从“求出的气味浓度”和空气通过系统的质量来得出(从空气容积和空气的已知密度求出)。
构成系统运行的和可用于修改的参数结果如下：
8.维修设定点
如果该值设定到非零值，系统进入“维修模式”，其中“腔设定点”固定在由维修设定点所限定的值。该值用℃÷10表示，即显示器显示XX.X℃。该值可在0至99.9℃的范围内。
当起动维修模式，流体泵不运行，用户控制板上的两个灯闪烁。
9.风管直径
该值限定了在气流测量点处的风管直径，用cm表示，即在显示器上显示XXXcm。该值可在0至225cm的范围。
假定风管是圆管。如果采用非圆断面，则必须转换成等效的圆断面。
10.基准气味浓度
在这种场合下形成的气味浓度用PPM÷100表示，即显示器显示X.XXPPM。该值可在0至99PPM的范围，尽管实际上通常在1至10PPM的范围。
该值可通过“用户控制板旋钮”进行修正，以产生实际气味输出(参见上述的“求出的气味浓度”)。
11.流体M系数
12.流体B系数
如前所述，这些参数限定所使用的芳香流体的蒸发特性。这些值可分别在0至225和0至999范围内。
这些值专用于所使用的流体，并由原先对流体进行的测试而确定的。
13.腔充注停顿
在告知“流体液位”错误之后，控制器允许流体泵运行的时间量。该值用分钟÷10，即显示器显示XX.X分钟。该值在0至50.0分钟的范围。
14.腔运行的温度范围
在考虑到“所处温度”之前，它限定油容器温度必须接近“腔设定点”。在空气泵将运行之前，该容器温度必须在该范围内。
该值用℃÷10表示，即显示器显示XX.X℃。该值可在0至25.5℃范围。
15.气流校正M
16.气流校正B
这些参数限定气流传感器的特性，并专用于连接到系统上的传感器。这些值可分别在0至255和0至999的范围。
在生产测试过程中，各传感器贴上这些值的标签。
17.腔温度标定
该参数限定控制器和温度传感器相结合的特性。该值在0至100的范围。
由控制器和温度传感器组成的各系统在生产测试过程中贴有该数值的标签。
图3表示另一种适合于在系统中使用的用户复合油的容器结构。
图3的容器320由两个或更多个分离的油腔318组成，这些油腔由空气间隙319或隔热材料(图中未示出)分隔，以防止腔之间进行的显著的热传递。各腔具有各自的加热元件330、空气管345、温度传感器375和液位开关395，它们由控制器控制。各腔还具有各自的贮液容器和油泵(图中未示出)。可采用分离式空气泵或具有在腔之间进行转换的装置的单个式空气泵。
如图所示，各腔可具有分离的盖，容器盖可包括一个蒸气岐管，它具有与各腔连通的通道332，各通道都具有各自的电磁阀370。
可想象出，腔可充注具有不同气味和特性的油，例如在一个腔内充注”清爽”油，并在另一个腔内充注“松弛”油。用户接口具有允许用户选择要散布的油的开关，例如，当用户下班回家时，可在傍晚选择清爽油，而在晚上选择松弛油。
利用各腔内的油的M和B值可对控制器编程，并按前述的方式控制器对应于用户接口上选择的油对腔进行选择性的操作。用于其它腔的电磁阀保持关闭。
可想象出，一般的设备将设定在痕量蒸气浓度，如1-5PPM，在该浓度下刚好可检测到气味，普通住宅设备每天只需运行几小时。但是，对于商用设备，最好在稍高的浓度下全天运行系统，以中和臭味，如抽烟的臭味。
虽然描述了本发明的特定实施例，但显然本发明领域的技术人员可在不脱离本发明的主要特性的情况下修改成其它特定的形式。因此，本实施例和例子都只是为了举例说明，而不是限制性的，本发明的范围由所附的权利要求限定，而不是由上述说明书限定，所以在权利要求及等同物的意义和范围内的所有变换都包括在本发明的范围内。还应理解到，这里提到的任何现有技术的参考文献都不构成本发明相关领域的专业技术人员普遍了解的现有技术的范围，除非有明显的反证。

Claims (17)

1.一蒸气分配装置，用于将蒸气分配到通风系统的空气流中，所述装置包括
一用于盛液体的容器；
一用于加热所述容器内液体，使所述容器内液体蒸发的加热器；
用于将蒸气从所述容器输送到所述通风系统的所述空气流中的装置；及
用于给所述液体充气，以在液体内产生气泡的装置。
2.如权利要求1所述的蒸气分配装置，其中所述充气装置包括一位于所述容器内的气管，所述管内具有多个气孔；和与所述气管连通的供气装置，该供气装置适于通过所述孔泵送气体，以产生所述气泡。
3.如权利要求2所述的蒸气分配装置，其中所述气体是空气。
4.如权利要求3所述的蒸气分配装置，其中包括用于调节所述供气装置泵送空气的流量的装置。
5.如权利要求1所述的蒸气分配装置，其中还包括一个远离所述容器并用于由用户控制所述装置的用户控制接口，包括用于所述装置的开关部件。
6.如权利要求5所述的蒸气分配装置，其中所述用户控制接口还包括用于调节输送到所述空气流中的所述蒸气量的输入装置。
7.如权利要求6所述的蒸气分配装置，其中包括控制装置，该控制装置包括一个温度调节器，该温度调节器根据所述蒸气调节输入装置调节所述加热装置。
8.如权利要求7所述的蒸气分配装置，其中所述控制装置调节所述温度调节器的温度设定点。
9.如权利要求1所述的蒸气分配装置，其中包括控制装置，该控制装置包括用于检测所述空气流量并调节所述液体的蒸发，以使所述空气流中的所述蒸气保持所需的浓度的装置。
10.如权利要求1所述的蒸气分配装置，其中还包括一与所述容器连通并用于保持所述液体供应的贮液器；一用于检测所述容器内的液位的液位检测器；及周于将所述液体从所述贮液器输送到所述第一容器，以使所述容器中的所述液体保持在预定液位的装置。
11.如权利要求1所述的蒸气分配装置，其中包括多个用于盛不同液体的所述容器和一个用户控制接口，该用户控制接口包括用于选择性地启动所述容器内的加热装置的用户选择装置。
12.如权利要求11所述的蒸气分配装置，其中所述用户选择装置还选择性地启动一个或多个阀，以便停止从盛有用户未选择液体的那些所述容器输送蒸气。
13.如权利要求1所述的蒸气分配装置，其中所述液体为芳香油或香水。
14.如权利要求13所述的蒸气分配装置，其中所述液体是一种芳香油，是从茶树油、桉树油、松油或柠檬草油，或它们的混合物中选择的一种芳香油。
15.如权利要求1所述的蒸气分配装置，其中所述空气流在一个空调系统的空气通道中。
16.一种将蒸气分配到通风系统的空气流中的方法，包括如下步骤：
提供一个盛待蒸发液体的容器；
加热所述容器中的所述液体，以使所述容器内的液体蒸发，并且对所述容器中的液体充气，以在其中产生气泡；及
将蒸气从所述容器中输送到所述通风系统的空气流中。
17.如权利要求16所述的方法，其中还包括调节所述容器中液体的温度，以控制所述空气流中的蒸气浓度的步骤。
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