TWI598547B - Air conditioning unit - Google Patents

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TWI598547B
TWI598547B TW105116738A TW105116738A TWI598547B TW I598547 B TWI598547 B TW I598547B TW 105116738 A TW105116738 A TW 105116738A TW 105116738 A TW105116738 A TW 105116738A TW I598547 B TWI598547 B TW I598547B
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zheng-wei He
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Description

空調裝置
本發明係關於一種空調裝置，更詳而言之，係關於一種具有除濕功能的空調裝置。
傳統的空調或除濕機主要是由風扇將潮濕空氣抽入機內，通過熱交換器，此時空氣中的水份冷凝成水珠，變成乾燥的熱空氣排出機外，如此循環使室內濕度降低，對於這類市面上最常見的除濕機而言，其內部主要元件為壓縮機和冷媒，缺點是壓縮機較為耗電，冷媒則會有環境汙染的風險。
鑒於如此，另外一種除濕機因應而生，這類發明的除濕機主要元件是致冷晶片，利用致冷晶片搭配風扇與金屬片進行致冷，讓空氣吹向該冷卻金屬片，藉由溫度降低使得空氣中的水分子結露進而從空氣中分離，讓空氣的濕度降低。
然而，儘管利用致冷晶片的除濕機具有安靜且環保的優點，但也有許多缺點，例如在系統運作時，風扇與致冷晶片需要不停運轉，具有一定程度的耗電量，且在風扇的持續吹拂下，冷卻金屬片的冷度會不夠強，造成與空氣間的溫差有限，因而影響到除濕效率，再者，晶片型或傳統型除濕機在可以使用的環境溫度有其極限，一般傳統型除濕機的工作環 境溫度是介於攝氏5度到35度間，一旦超過這範圍，除濕效果便大幅降低。
因此，如何克服上述所提及的缺點，是目前業界仍待解決之課題。
解決習知技術的種種問題，本發明提供一種空調裝置，包括風道模組，該風道模組包括：溫度調節單元，設置於該風道模組，該溫度調節單元具有用以產生第一溫度範圍之第一側面，及相對於該第一側面，用以產生第二溫度範圍之第二側面；能量傳導元件，係設置於該風道模組，用以傳導該溫度調節單元之第一側面或第二側面所產生之能量；氣流導引單元，係設置於該風道模組，用以於該風道模組中產生對流，俾導引外部空氣流經該能量傳導元件；以及控制模組，係用以控制該溫度調節單元或氣流導引單元之啟閉或組態。
在本發明之一種實施型態中，該風道模組係為複數個。
在本發明之一種實施型態中，該能量傳導元件係為接觸式能量傳導元件，並與該溫度調節單元之第一側面或第二側面接觸。
在本發明之一種實施型態中，該組態包括該溫度調節單元之負載或氣流導引單元之運轉速度或工作時間。
在本發明之一種實施型態中，該風道模組具有相對之第一端與第二端，該氣流導引單元係設置於該第一端、該第二端或該第一端與該第二端之間。
在本發明之一種實施型態中，該控制模組包括設定單元，該設定單元係用以設定該能量傳導元件之臨界溫度，並據以輸出相對應之第 一控制訊號予該溫度調節單元，該溫度調節單元復用以依據該第一控制訊號執行啟閉或組態。
在本發明之一種實施型態中，本發明之空調裝置復包括偵測模組，係用以偵測該能量傳導元件之溫度，並用以產生相對應之溫度訊號，再傳送予該控制模組，其中，該控制模組復用以依據該設定單元所設定之臨界溫度與該溫度訊號，輸出相對應之第二控制訊號予該溫度調節單元或氣流導引單元，且其中，該溫度調節單元或氣流導引單元復用以依據該第二控制訊號執行啟閉或組態。
在本發明之一種實施型態中，本發明之空調裝置復包括電源模組，係用以提供該溫度調節單元、該氣流導引單元、該控制模組及該偵測模組運作所需之電源。在本發明之一種實施型態中，復包括集風單元，該集風單元具有入風口及出風口，該入風口係朝向該風道模組之第二端，其中，該偵測模組係設置於該出風口。
相較於習知技術，本發明之空調裝置能夠讓空氣中的水分達到霜點而結霜，可迅速自空氣中分離出水分，且致冷晶片與風扇兩者能夠輪流運作節省電力，再者，本發明之空調裝置所適用的溫度範圍更為廣泛，相對於市面上的產品更具優勢。
1、1A、1B、1n‧‧‧風道模組
11‧‧‧第一端
12‧‧‧第二端
2‧‧‧溫度調節單元
21‧‧‧第一側面
22‧‧‧第二側面
3、3A、3B、3n‧‧‧氣流導引單元
4‧‧‧能量傳導元件
5‧‧‧控制模組
51‧‧‧設定單元
6‧‧‧偵測模組
7‧‧‧電源模組
8‧‧‧集風單元
81‧‧‧入風口
82‧‧‧出風口
S1~S11‧‧‧步驟
第1圖係為本發明之空調裝置的之結構示意圖。
第2圖係為本發明之空調裝置的功能方塊圖。
第3圖係為本發明之空調裝置的除濕功能運作流程圖。
第4圖係為本發明之空調裝置的多風道模組示意圖。
第5圖係為本發明之空調裝置的多風道模組運作流程圖。
以下藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點及功效。
須知，本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。同時，本說明書中所引用之如「上」、「內」、「外」、「底」及「一」等之用語，亦僅為便於敘述之明瞭，而非用以限定本發明可實施之範圍，其相對關係之改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本發明可實施之範疇，合先敘明。
請併合參閱第1圖與第2圖，第1圖係本發明之空調裝置的之結構示意圖，第2圖係本發明之空調裝置的功能方塊圖。如圖所示，本發明提供一種空調裝置具有風道模組1，風道模組1主要包括溫度調節單元2、氣流導引單元3、能量傳導元件4以及控制模組5。
在本實施例中，係以複數個風道模組1為例予以說明，亦即風道模組1可為複數個，於其他實施例中，本發明之空調裝置亦可僅具有單一的風道模組1。
於本實施例中，溫度調節單元2係以致冷晶片為例予以說 明，具有用以產生第一溫度範圍之第一側面21，及相對於第一側面21用以產生第二溫度範圍之第二側面22。當所述之第一側面21為致冷面時，第二側面22為致熱面；當所述之第一側面21為致熱面時，第二側面22為致冷面。以下實施例係以第一側面21為致冷面，第二側面22為致熱面為例予以說明。
於本實施例中，設置於風道模組1之能量傳導元件4，係用以傳導溫度調節單元2之第一側面21或第二側面22所產生之能量。較佳者，能量傳導元件4可為接觸式能量傳導元件，例如具有鰭片之鋁塊或銅塊，具有熱傳導性佳的優點，用以與溫度調節單元2相接觸。於本實施例中，能量傳導元件4係與傳導溫度調節單元2之第一側面21接觸，用以傳導溫度調節單元2之第一側面21所產生的冷能。於其他實施例中，亦可為非接觸式之能量傳導元件。
氣流導引單元3係設置於風道模組1，用以於風道模組1中產生對流，俾導引外部空氣流經能量傳導元件4。於本實施例中，氣流導引單元3可例如為設置在風道模組1中的風扇，用以於風道模組1中產生對流。於本實施例中，風道模組1可具有相對之第一端11與第二端12，氣流導引單元3可設置於第一端11與第二端12之間，氣流導引單元3所產生的氣流方向可如第1圖中的箭頭指向所示，亦即，令空氣自風道模組1之第一端11流向第二端12，俾於風道模組1中產生對流。承前所述，於本實施例中，氣流導引單元3可令本發明之空調裝置外部的空氣，自風道模組1之第一端11流向第二端12。於該氣體流動之過程中，會經過用以傳導溫度調節單元2之第一側面21所產生的冷能的能量傳導元件4，此時，外部空氣中的水分子通過傳導溫度調節單元2，會凝結(結霜或結冰)在能量傳導元件4上，以達到收集空氣 中水分子的效果。於其他實施例中，亦可設置於風道模組1之第一端11或第二端12。
控制模組5係用以控制各溫度調節單元2或氣流導引單元3之啟閉或組態，該組態包括各溫度調節單元2之負載或氣流導引單元3之運轉速度或工作時間。
請併合參閱第2圖與第3圖，第3圖係利用本發明之空調裝置執行除濕功能時的運作流程圖。如圖所示，控制模組5可包括設定單元51，設定單元51是用以設定各能量傳導元件4之臨界溫度，並據以輸出相對應之第一控制訊號予各溫度調節單元2，各溫度調節單元2可依據該第一控制訊號執行啟閉或組態。此外，本發明之空調裝置復可包括偵測模組6，係用以偵測該能量傳導元件4之溫度，並用以產生相對應之溫度訊號，再傳送予控制模組5，控制模組5依據設定單元51所設定之臨界溫度與該溫度訊號，輸出相對應之第二控制訊號予各溫度調節單元2或氣流導引單元3，各溫度調節單元2或氣流導引單元3再依據該第二控制訊號執行啟閉或組態。
以第3圖所示之實施例予以說明，本發明之空調裝置進行除濕功能步驟包括S1至S3，首先，於步驟S1中，控制模組5之設定單元51會先設定能量傳導元件4，如前述金屬鋁塊或銅塊的臨界溫度，該臨界溫度可為霜點，即讓空氣中的水分子結為霜的溫度值，通常是在攝氏0度以下，並輸出第一控制訊號以啟動溫度調節單元2，令溫度調節單元2開始運轉，當溫度調節單元2進行致冷運作時，氣流導引單元3，即風扇的運作是處於停止狀態。
接著進至步驟S2，由於溫度調節單元2是以其第一側面21或 第二側面22與能量傳導元件4相接觸，因此能量傳導元件4會隨著溫度調節單元2而降溫，偵測模組6會感測能量傳導元件4的即時溫度，當即時溫度達到所述之臨界溫度(霜點)，空氣中的水分子接觸到能量傳導元件4便凝結成霜，因而從空氣中分離出，此時偵測模組6會輸出溫度訊號至控制模組5，控制模組5會再隨即輸出第二控制訊號至溫度調節單元2，令溫度調節單元2停止運作。
在完成步驟2後，接著進至步驟3，控制模組5除了輸出第二控制訊號給溫度調節單元2之外，也會輸出第二控制訊號給氣流導引單元3，令氣流導引單元3啟動運轉，這時所產生的氣流即為達到除濕效果的氣流，而啟動後的氣流導引單元3會迅速解凍凝結在能量傳導元件4上的霜，使固態的霜轉換成液體型態，並透過其他集水箱或集水盒等容器收集該液體，即可達到除濕的效果。接著可重新回復至步驟1，並重複循環前述步驟，以達到更有效除濕的結果。
本發明之空調裝置，除了具備循環除濕的功能之外，還有原本的溫度調節功能，請併合參閱第4圖及第5圖，第4圖係本發明之空調裝置的多風道模組示意圖，第5圖係為本發明之空調裝置的多風道模組運作流程圖。對於具備複數個風道模組1的空調裝置而言，各風道模組1中的運轉效率分配很大程度決定了空調裝置的整體輸出效率，亦即可以在固定的能源負載下達到最大的致冷強度，本實施例示出二個風道模組1A及1B的運作步驟S1至S11，但不限於此，對於本領域中之具備通常知識之人士可輕易推及至更多個風道模組1的運作。
如第5圖所示，在步驟S1中，透過設定單元51設定二風道模 組1A與1B的臨界溫度，該臨界溫度是各風道模組1在運轉時所欲達到的目標溫度值，並啟動各風道模組1之溫度調節單元2與氣流導引單元3，接著，進行步驟S2與S3，透過控制模組5調整風道模組1A與1B之氣流導引單元3A與3B為低負載(例如30%的負載，風扇轉速較低)或零負載，此時兩風道模組皆在進行蓄冷，控制模組5可應用如變頻馬達技術，讓氣流導引單元3所產生的氣流不僅只是開或關，而是可以有氣流大小之調整。
之後，進行步驟S4至S7，透過偵測模組6感測風道模組1A與1B的即時溫度，當風道模組1A之即時溫度低於或等於致冷臨界溫度門檻時，透過控制模組5切換氣流導引單元3A進行為高負載(例如70%的負載，風扇轉速較高)或全負載，讓風道模組1A進行散冷，偵測模組6對於風道模組1B並不會執行第一次溫度偵測，讓風道模組1B繼續蓄冷，目的是要與風道模組1A的運作時序錯開，而之後當風道模組1B之即時溫度高於或等於散冷臨界溫度門檻時，透過控制模組5切換氣流導引單元3B進行為低負載或零負載，讓風道模組1B進行蓄冷。
接著再進行步驟S8至S11，步驟S8與S9是重複步驟S4與S5，令偵測模組6感測風道模組1A與1B的即時溫度，當風道模組1A之即時溫度高於或等於散冷臨界溫度門檻時，透過控制模組5切換氣流導引單元3A進行為低負載或零負載，讓風道模組1A進行蓄冷，而當風道模組1B之即時溫度低於或等於致冷臨界溫度門檻時，透過控制模組5切換氣流導引單元3B進行為高負載或全負載，讓風道模組1B進行散冷。
如此，藉由這樣交替致冷的重複循環方式，讓本發明之空調裝置的輸出能夠維持穩定的低溫，並且有效節省能源，此外，除了讓控制 模組5控制氣流導引單元3的負載，也能讓控制模組5調整溫度調節單元2的負載，經由多工及變頻運作的概念，可提昇致冷或致熱之效率，而藉由致冷或致熱效率的提升，即可達到增加除濕效率之目的。
在本發明之一實施例中，本發明之空調裝置復可包括電源模組7，用以提供所述溫度調節單元2、氣流導引單元3、控制模組5及偵測模組6運作所需之電源。
本發明之空調裝置在複數風道結構或是單一風道結構的實施例下，皆可包括集風單元8，集風單元8具有入風口81及出風口82，入風口81朝向各風道模組1之第二端12。偵測模組6可設置在出風口82處。較佳者，本發明之空調裝置可利用單一的集風單元8匯集複數個風道模組1所產出的氣流，以增加致冷或致熱效率，藉以達到調整本發明之空調裝置外部空氣溫度及濕度之目的。
綜上所述，本發明之空調裝置具有不同於傳統空調裝置或除濕機的除濕功能，亦即利用結冰、解凍、除濕的循環來達到有效分離空氣中的水分子，且由於是利用水分子的結霜溫度作為除濕條件，所適用的環境溫度範圍相當廣泛，而且溫度調節單元及氣流導引單元的輪流運作，能更有效率的達到調整外部空氣的濕度與溫度之目的。
上述實施例係用以例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修改。因此本發明之權利保護範圍，應如申請專利範圍所列。
1‧‧‧風道模組
11‧‧‧第一端
12‧‧‧第二端
2‧‧‧溫度調節單元
21‧‧‧第一側面
22‧‧‧第二側面
3‧‧‧氣流導引單元
4‧‧‧能量傳導元件
8‧‧‧集風單元
81‧‧‧入風口
82‧‧‧出風口

Claims (9)

  1. 一種空調裝置，係包括：風道模組，該風道模組包括：溫度調節單元，設置於該風道模組，該溫度調節單元具有用以產生第一溫度範圍之第一側面，及相對於該第一側面，用以產生第二溫度範圍之第二側面；能量傳導元件，係設置於該風道模組，用以傳導該溫度調節單元之第一側面或第二側面所產生之能量；氣流導引單元，係設置於該風道模組，用以於該風道模組中產生對流，俾導引外部空氣流經該能量傳導元件；以及控制模組，係用以控制該溫度調節單元或該氣流導引單元之啟閉或組態。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之空調裝置，其中，該能量傳導元件係為接觸式能量傳導元件，並與該溫度調節單元之第一側面或第二側面接觸。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之空調裝置，其中，該風道模組係為複數個。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之空調裝置，其中，該組態包括該溫度調節單元之負載或氣流導引單元之運轉速度或工作時間。
  5. 申請專利範圍第4項所述之空調裝置，其中，該風道模組具有相對之第一端與第二端，該氣流導引單元係設置於該第一端、該第二端或該第一端與該第二端之間。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之空調裝置，其中，該控制模組包括設定單元，該設定單元係用以設定該能量傳導元件之臨界溫度，並據以輸出相對應之第一控制訊號予該溫度調節單元，該溫度調節單元復用以依據該第一控制訊號執行啟閉或組態。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之空調裝置，復包括偵測模組，係用以偵測該能量傳導元件之溫度，並用以產生相對應之溫度訊號，再傳送予該控制模組，其中，該控制模組復用以依據該設定單元所設定之臨界溫度與該溫度訊號，輸出相對應之第二控制訊號予該溫度調節單元或氣流導引單元，且其中，該溫度調節單元或氣流導引單元復用以依據該第二控制訊號執行啟閉或組態。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之空調裝置，復包括電源模組，係用以提供該溫度調節單元、該氣流導引單元、該控制模組及該偵測模組運作所需之電源。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之空調裝置，復包括集風單元，該集風單元具有入風口及出風口，該入風口係朝向該風道模組之第二端，其中，該偵測模組係設置於該出風口。
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