TWI716324B - 空調箱及其風量平衡控制方法 - Google Patents

空調箱及其風量平衡控制方法 Download PDF

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Abstract

一種空調箱，至少具有控制器以及並聯設置的第一風機單元以及第二風機單元。控制器對第一風機單元及第二風機單元進行並聯運轉控制，其中並聯運轉控制包含基於第一基準風量運作的第一控制模式及基於第二基準風量運作的第二控制模式。於運作在第一控制模式時，控制器依據第一基準風量調整第一風機單元或第二風機單元的轉速，以令兩台風機單元皆輸出相等或相近於第一基準風量的風量；於運作在第二控制模式時，控制器依據第二基準風量同時控制第一風機單元及第二風機單元的轉速，以令兩台風機單元分別輸出相等的風量。

Description

空調箱及其風量平衡控制方法
本發明涉及空調箱，尤其涉及具備風量平衡控制功能的空調箱，以及空調箱的風量平衡控制方法。
空調箱的內部通常會設置有一或多組風機單元，藉由控制風機單元運轉以輸出特定風量，藉此令空調箱所在環境的溫度可以達到使用者設定的目標溫度。
近年來，市場上出現一種新穎的空調箱架構，係在空調箱內部以並聯的方式設置多組風機單元，令各個風機單元分別輸出相同的風量，並且令所有風量的總和相等於可以令環境溫度達到目標溫度的所需風量。藉此，由多組風機單元取代傳統的大型風機單元，進而可以節省硬體成本，並且便於修繕。
一般來說，空調箱的箱體上會設置有多個風門，各個風門分別對應至不同的入風口(例如用於引入外氣的入風口、用於室內回風的入風口等)，並且各個風門分別具有不同的開啟/關閉條件，而不必然同時開啟或同時關閉。如此一來，不同風門的開啟狀態/關閉狀態將會擾動後方的多組風機單元的作動。
具體地，於並聯設置的情況下，上述多組風機單元可能會對應不同的風門的位置。即使變頻器控制各組風機單元的馬達運轉在相同的轉速，但 是受到各個風門的開啟狀態、關閉狀態及開啟程度的影響，各組風機單元在運轉時會面對不同大小的阻抗，進而導致各組風機單元雖然基於相同的馬達轉速運轉，但是產生的輸出風量卻不盡相同。
對於空調箱來說，若採用並聯設置的多組風機單元，但是各個風機單元的輸出風量不相同，將會造成空調箱整體的輸出風量不均勻的問題(例如出風口上方的風量較強，下方的風量較弱)。如此一來，在空調箱通過盤管進行熱交換的時候，將會大幅影響空調箱的轉換效能，進而造成能源的浪費。
本發明的主要目的，在於提供一種空調箱及其風量平衡控制方法，可基於當前的阻抗來分別調整並聯設置的多組風機單元的馬達轉速，藉此平衡各個風機單元的輸出風量。
為了達成上述的目的，本發明的空調箱至少具有一控制器以及並聯設置的一第一風機單元以及一第二風機單元。該控制器對該第一風機單元及該第二風機單元進行一並聯運轉控制，其中該並聯運轉控制包含基於一第一基準風量運作的一第一控制模式及基於一第二基準風量運作的一第二控制模式。於運作在該第一控制模式時，該控制器依據該第一基準風量調整該第一風機單元或是該第二風機單元的轉速，以令兩台風機單元皆輸出相等或相近於該第一基準風量的風量；於運作在該第二控制模式時，該控制器依據該第二基準風量同時控制該第一風機單元及該第二風機單元的轉速，以令該兩台風機單元分別輸出相等的風量。
相較於相關技術，本發明中無論空調箱採用哪種控制模式(即，輸出風量為已知或未知)，空調箱的控制器皆可對內部的複數風機單元進行轉速補償，以在令空調箱整體的輸出風量符合需求的前提下，令各個風機單元的輸出風量達到平衡。
1:空調箱
10:箱體
11:第一入風口
12:第二入風口
13:第一風門單元
14:第二風門單元
15:濾網
16:第一風機單元
161:第一葉輪單元
1611:第一進氣端
1612:第一出氣端
162:第一馬達
163:第一變頻器
164:第一壓差傳感器
17:第二風機單元
171:第二葉輪單元
1711:第二進氣端
1712:第二出氣端
172:第二馬達
173:第二變頻器
174:第二壓差傳感器
18:熱交換裝置
19:出風口
2:控制器
20:性能曲線表
S10~S28:風量平衡控制步驟
S40~S50、S60~S68:基準風量取得步驟
P1:第一風壓差值
P2:第二風壓差值
Q1:第一風量
Q2:第二風量
RPM1:第一轉速
RPM2:第二轉速
圖1為本發明的空調箱架構示意圖的第一具體實施例。
圖2為本發明的控制架構示意圖的第一具體實施例。
圖3為本發明的平衡控制流程圖的第一具體實施例。
圖4為本發明的基準風量取得流程圖的第一具體實施例。
圖5為本發明的基準風量取得流程圖的第二具體實施例。
圖6為本發明的性能曲線的示意圖的第一具體實施例。
茲就本發明之一較佳實施例，配合圖式，詳細說明如後。
首請參閱圖1，為本發明的空調箱架構示意圖的第一具體實施例。本發明揭露了一種具有風量平衡控制功能的空調箱1(下面將於說明書中簡稱為空調箱1)，所述空調箱1主要設置於室內空間中，用以接收室內回風空氣及/或室外空氣，對空氣進行過濾後，對空氣進行加熱或冷卻後再流入室內環境中，藉此令環境溫度可以達到使用者所需的目標溫度。
如圖1所示，本發明的空調箱1具有箱體10，箱體10的兩側分別設置有複數入風口及至少一個出風口19。為便於理解，下面將以分開設置的 第一入風口11及第二入風口12為例，舉例說明，但入風口的數量並不以兩個為限。
空調箱1對應複數入風口的數量設置有多個風門單元。於圖1的實施例中，空調箱1具有對應第一入風口11的位置設置的第一風門單元13，以及對應第二入風口12的位置設置的第二風門單元14。更具體地，第一入風口11與第二入風口12可並聯設置，對應地，第一風門單元13與第二風門單元14亦並聯設置，但並不以此為限。
所述第一風門單元13及第二風門單元14可例如為用以遮蔽第一入風口11與第二入風口12的擋板，當第一風門單元13及/或第二風門單元14被關閉時，空調箱1無法通過第一入風口11及/或第二入風口12將空氣吸入箱體10內部；反相地，當第一風門單元13及/或第二風門單元14被開啟時，空調箱1可通過第一入風口11及/或第二入風口12來根據開啟程度將對應數量的空氣吸入箱體10內。
具體地，空調箱1具有電性連接第一風門單元13與第二風門單元14的控制器(例如圖2所示的控制器2)，所述控制器2用以根據不同條件分別控制第一風門單元13與第二風門單元14的開啟、關閉以及開啟程度。基於不同的條件，第一風門單元13與第二風門單元14的狀態或開啟程度可能相同或不同。
空調箱1內還具有濾網15，設置於第一風門單元13與第二風門單元14的後方。當第一風門單元13與第二風門單元14開啟而空調箱1經由第一入風口11與第二入風口12將空氣吸入箱體10內後，可經由濾網15來濾除空氣中的微粒。
空調箱1還設置有多個風機單元。於圖1的實施例中，空調箱1至少具有位於第一風門單元13後方的第一風機單元16以及位於第二風門單元14後方的第二風機單元17。本實施例中，風機單元的數量係對應至風門單元的數量，並且風機單元的設置位置係對應至風門單元的設置位置。值得一提的是，第一風機單元16與第二風機單元17並聯設置於箱體10內。
於其他實施例中，風機單元與風門單元的數量以及擺放亦可不相對應。具體地，風機單元的數量可大於風門單元的數量，亦或是風門單元的數量大於風機單元的數量，並且各個風機單元可不直接設置於各個風門單元的正後方，而不以圖1中所示之數量及設置位置為限。
具體地，所謂並聯設置，是指令多個風機單元平行設置，藉此令空調箱1整體的輸出風量相等於所有風機單元的輸出風量的總和，而有別於將多個風機單元前後設置(或稱為串聯設置)所能得到的輸出結果。本實施例中，第一風機單元16經由運轉可輸出第一風量，第二風機單元17經由運轉可輸出第二風量。本發明的主要目的在於，除了令空調箱1整體的輸出風量可以到達目標風量之外，同時還可令所述第一風量與第二風量達到平衡，藉此提高空調箱1的運作效能。
空調箱1還具有至少一組熱交換裝置18，設置於兩組風機單元16、17與出風口19之間。空調箱1藉由第一風機單元16與第二風機單元17的運轉令空氣朝向熱交換裝置18的方向流動，以藉由熱交換裝置18對空氣進行加熱或冷卻。並且，空調箱1再藉由出風口19對外輸出加熱後或冷卻後的空氣，藉此實現空調箱1提高或降低環境溫度的主要目的。
請同時參閱圖2，為本發明的控制架構示意圖的第一具體實施例。如前文所述，空調箱1還具有電性連接第一風機單元16與第二風機單元17的控制器2。所述控制器2主要對第一風機單元16及第二風機單元17進行並聯運轉控制，藉此在令空調箱1可以輸出符合使用者需求的目標風量的前情下，同時達到平衡第一風機單元16及第二風機單元17各自的輸出風量的目的。
本發明中，控制器2在所述並聯運轉控制中至少包含第一控制模式及第二控制模式。於一實施例中，所述第一控制模式指的是基於第一基準風量來控制第一風機單元16以及第二風機單元17的其中之一的一種被動控制模式；所述第二控制模式指的是基於第二基準風量來同時控制第一風機單元16以及第二風機單元17的一種主動控制模式，但不加以限定。
具體地，所述第一控制模式(即，被動控制模式)指的是在控制器2只知道目標溫度但不知道空調箱1所需的總輸出風量的情況下，藉由持續調整第一風機單元16與第二風機單元17的馬達轉速，以令空調箱1的總輸出風量可以令環境溫度達到目標溫度之控制模式。所述第二控制模式(即，主動控制模式)則是指在控制器2已知空調箱1所需的總輸出風量時，藉由分別控制第一風機單元16與第二風機單元17轉動，並令第一風機單元16與第二風機單元17的輸出風量的總和達到所述總輸出風量之控制模式。
更具體地，當空調箱1運作在第一控制模式時，由於空調箱1所需的總輸出風量是未知的，因此控制器2需先基於第一風機單元16與第二風機單元17的運轉參數來設定一個第一基準風量，再依據第一基準風量來調整第一風機單元16或是第二風機單元17的馬達轉速，使得被調整的第一風機單元16 或是第二風機單元17可以輸出第三風量。其中，所述第三風量相等或相近於控制器2設定的第一基準風量。
當空調箱1運作在所述第二控制模式時，由於空調箱1所需的總輸出風量為已知的，因此控制器2可以直接將已知的總輸出風量設定為第二基準風量，並基於第二基準風量來計算出一個第四風量。接著，控制器2控制第一風機單元16及第二風機單元17的馬達轉速，使得第一風機單元16以及第二風機單元17分別輸出相同的第四風量。所述第四風量主要是將第二基準風量除以風機單元的數量所得。本實施例中，空調箱1的風機單元的數量為二，其中第一風機單元16輸出第四風量，第二風機單元17也輸出第四風量，換句話說，第四風量為第二基準風量的一半。
惟，上述僅為本發明的部分具體實施範例，但並不以上述者為限。
如圖1所示，本發明中，第一風機單元16主要具有第一葉輪單元161、帶動第一葉輪單元161轉動以產生第一風量的第一馬達162、電性連接第一馬達162以控制第一馬達162的轉速的第一變頻器163，以及第一壓差傳感器164。所述第一壓差傳感器164的兩個端點分別設置於第一葉輪單元161的第一進氣端1611與第一出氣端1612，用以感測第一葉輪單元161兩端的第一風壓差值。
其中，第一壓差傳感器164是通過一個端點感測第一葉輪單元161於第一進氣端1611的風壓值、通過另一個端點感測第一葉輪單元161於第一出氣端1612的風壓值，並且通過兩筆風壓值計算第一風機單元16的第一風壓差 值，並且第一風壓差值與第一風機單元16所受阻抗成正比。另，第一風壓差值與第一風機單元16輸出的第一風量成反比。
相似地，第二風機單元17主要具有第二葉輪單元171、帶動第二葉輪單元171轉動以產生第二風量的第二馬達172、電性連接第二馬達172以控制第二馬達172的轉速的第二變頻器173，以及第二壓差傳感器174。第二壓差傳感器174的兩個端點分別設置於第二葉輪單元171的第二進氣端1711與第二出氣端1712，用以感測第二葉輪單元171兩端的第二風壓差值。
其中，第二壓差傳感器174是通過一個端點感測第二葉輪單元171於第二進氣端1711的風壓值、通過另一個端點感測第二葉輪單元171於第二出氣端1712的風壓值，並且通過兩筆風壓值計算第二風機單元17的第二風壓差值，並且第二風壓差值與第二風機單元17所受阻抗成正比。另，第二風壓差值與第二風機單元17輸出的第二風量成反比。
值得一提的是，本發明的空調箱1於箱體10內設置有多組風機單元，並且各組風機單元分別具有各自獨立的變頻器與馬達，各個變頻器可基於控制器2的控制而分別對馬達輸出相同或不同的轉速指令。本發明中控制器2對於風機單元的並聯運轉控制，不同於傳統通過單一變頻器同時控制多個風機單元的控制方案，因此可以令多個風機單元分別運作於不同的馬達轉速下。藉此，控制器2可以分別調整各個風機單元的輸出風量，以實現平衡輸出風量的目的。
本實施例中，第一變頻器163電性連接第一馬達162，基於控制器2的控制對第一馬達162下達運轉指令，令第一馬達162具有對應轉速並帶動第一葉輪單元161旋轉以輸出第一風量。並且，第一變頻器163持續監控第一馬達162，以取得第一馬達162當前的第一轉速。相似地，第二變頻器172電性 連接第二馬達172，基於控制器2的控制對第二馬達172下達運轉指令，令第二馬達172具有對應轉速並帶動第二葉輪單元171旋轉以輸出第二風量。並且，第二變頻器173持續監控第二馬達172，以取得第二馬達172當前的第二轉速。
如圖2所示，本發明的控制器2電性連接第一壓差傳感器164、第二壓差傳感器174、第一變頻器163及第二變頻器173，以取得第一風壓差值、第二風壓差值、第一轉速及第二轉速，並且通過上述數據對第一風機單元16以及第二風機單元17進行並聯運轉控制。
於一實施例中，所述控制器2可例如為處理器(Processor)、微控制單元(Micro Control Unit,MCU)、系統單晶片(System on a Chip,SoC)或可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller,PLC)等。並且，控制器2主要通過RS-232介面埠與第一壓差傳感器164及第二壓差傳感器174通訊連接，並通過RS-485介面埠與第一變頻器163及第二變頻器173通訊連接。惟，上述說明僅為本發明的部分具體實施範例，但不以此為限。
控制器2中還記錄有空調箱1的性能曲線表20，所述性能曲線表20記錄風壓、轉速以及風量的對應曲線。如前文所述，控制器2可以從第一壓差傳感器164與第一變頻器163取得第一風機單元16的第一風壓差值及第一轉速，並且可從第二壓差傳感器174與第二變頻器173取得第二風機單元17的第二風壓差值及第二轉速。藉此，控制器2可基於第一風壓差值與第一轉速查詢性能曲線表20，以得到第一風機單元16當前輸出的第一風量；並且，控制器2可基於第二風壓差值與第二轉速查詢性能曲線表20，以得到第二風機單元17當前輸出的第二風量。
值得一提的是，所述風壓、轉速以及風量的對應曲線是對應至空調箱1本身的性能，而無法被隨意改變。於一實施例中，空調箱1的製造廠商可以在製造空調箱1時預先將上述性能曲線表20寫入控制器2中。於另一實施例中，使用者可對空調箱1進行測試以獲得上述風壓、轉速以及風量的對應關係，並且再基於測試結果將上述性能曲線表20寫入控制器2或是其他儲存器中(圖未標示)，不加以限定。
請同時參閱圖3，為本發明的本發明的平衡控制流程圖的第一具體實施例。本發明進一步揭露了一種風量平衡控制方法(下面將於說明書中簡稱為控制方法)，所述控制方法主要應用於如圖1、圖2所示的空調箱1。
首先，使用者在需要調整所在環境的溫度時，控制空調箱1啟動(步驟S10)。於空調箱1被啟動後，由控制器2判斷空調箱1目前運作在並聯運轉控制下的第一控制模式(即，被動控制模式)或第二控制模式(即，主動控制模式)(步驟S12)，並且基於判斷結果對第一風機單元16與第二風機單元17進行不同的控制。
值得一提的是，控制器2在步驟S12中可判斷使用者下達的命令是指出一個目標溫度或一個目標風量。具體地，若使用者的命令是要求空調箱1輸出任意風量以使環境溫度達到一個目標溫度，則控制器2需運作於第一控制模式；若使用者的命令是要求空調箱1直接輸出一個具體的目標風量，則控制器2需運作於第二控制模式。
若於步驟S12中判斷當前運作於第一控制模式，控制器2通過第一變頻器163與第二變頻器173監控第一風機單元16與第二風機單元17的運轉參數(步驟S14)，並且將第一風機單元16當前輸出的第一風量及第二風機單 元17當前輸出的第二風量的其中之一設定為第一控制模式所需參照的第一基準風量(步驟S16)。接著，控制器2基於第一基準風量控制第一風機單元16改為輸出與第一基準風量相等或相近的第三風量，或是基於第一基準風量控制第二風機單元17改為輸出與第一基準風量相等或相近的第三風量(步驟S18)。
具體地，於步驟S18中，控制器2是在將第一風量作為第一基準風量時，基於第一基準風量控制第二風機單元17的第二變頻器173調高第二馬達172的第二轉速，以令第二風機單元17由輸出第二風量改為輸出所述第三風量。並且，控制器2在將第二風量作為第一基準風量時，基於第一基準風量控制第一風機單元16的第一變頻器163調高第一馬達162的第一轉速，以令第一風機單元16由輸出第一風量改為輸出所述第三風量。
更具體地，在將第一風量設定為第一基準風量時，控制器2是依據第一基準風量以及第二風機單元17的第二風壓差值查詢前述性能曲線表20，以獲得可使第二風機單元17輸出第三風量的一筆第二轉速。並且，控制器2再通過第二變頻器173控制第二馬達172運轉於第二轉速，進而使得第二風機單元17可以輸出與第一基準風量(即，第一風機單元16當前輸出的第一風量)相等或相近的第三風量。
另一方面，在將第二風量設定為第一基準風量時，控制器2是依據第一基準風量以及第一風機單元16的第一風壓差值查詢前述性能曲線表20，以獲得可使第一風機單元16輸出第三風量的一筆第一轉速。並且，控制器2再通過第一變頻器163控制第一馬達162運轉於第一轉速，進而使得第一風機單元16可以輸出與第一基準風量(即，第二風機單元17當前輸出的第二風量)相等或相近的第三風量。
值得一提的是，控制器2於前述步驟S16中主要是將第一風機單元16與第二風機單元17中風壓差值較小(即，具有較大的輸出風量者)做為補償基準風機，並且將補償基準風機當前的輸出風量設定為第一基準風量。
舉例來說，若第一風機單元16的第一風壓差值小於第二風機單元17的第二風壓差值(即，第一風量大於第二風量)，則於上述步驟S16中，控制器2會將第一風量設定為第一基準風量。於步驟S18中，控制器2會基於第一基準風量來控制第二變頻器173，以藉由提高第二馬達172的轉速而令第二風機單元17輸出第三風量。當第一風機單元16輸出第一風量而第二風機單元17輸出第三風量時，兩台風機單元16、17的輸出風量可達到平衡。
再例如，若第二風機單元17的第二風壓差值小於第一風機單元16的第一風壓差值(即，第二風量大於第一風量)，則控制器2在步驟S16中會將第二風量設定為第一基準風量。在步驟S18中，控制器2會基於第一基準風量來提高第一馬達162的轉速，以令第一風機單元16輸出第三風量。當第二風機單元17輸出第二風量而第一風機單元16輸出第三風量時，兩台風機單元16、17的輸出風量可達到平衡。
通過上述技術方案，控制器2可以補償當前輸出風量較小的風機單元，以提高此風機單元的輸出風量，並且令兩台風機單元16、17的輸出風量達到平衡。然而，當任一風機單元被補償而提高了輸出風量後，可能使得空調箱1整體的輸出風量超過所需風量(即，令環境溫度無法符合使用者設定的目標溫度)。於一實施例中，控制器2可接收外部的溫度感測器(圖未標示)的感測資料，並且基於感測資料(即，指出當前的環境溫度太高或太低)同時調整兩台風機單元 16、17的輸出風量。如此一來，可以在兩台風機單元16、17已達到輸出平衡的情況下，同時令空調箱1的整體輸出可以符合使用者的需求。
如上所述，本發明的技術手段是通過將具有較大輸出風量的風機單元做為補償基準風機，並且對具有較小輸出風量的風機單元進行轉速補償。藉由轉速補償，令多台風機單元可以分別輸出相等或相近的風量，進而達到平衡箱體10內的所有風機單元的輸出風量的技術目的。
值得一提的是，隨著第一風門單元13與第二風門單元14的開啟、關閉或開啟程度的改變，第一風機單元16與第二風機單元17所面對的阻抗可能會所有改變，進而導致第一風機單元16輸出的第一風量與第二風機單元17輸出的第二風量也會改變。本實施例中，控制器2會持續判斷空調箱1是否關閉(步驟S20)，並且於空調箱1關閉前持續執行上述步驟S14至步驟S18。通過上述步驟迴圈的執行，控制器2可以動態決定要基於第一風機單元16或第二風機單元17來設定第一基準風量。換句話說，控制器2所採用的第一基準風量並非為固定不變的基準，而是會基於第一風量與第二風量的改變而動態調整。
回到圖3。若於步驟S12中判斷目前運作於第二控制模式，則控制器2首先取得使用者所設定的一個第二基準風量(步驟S22)。接著，控制器2基於空調箱1中的風機單元的數量計算第四風量(步驟S24)，並控制第一風機單元16以及第二風機單元17分別輸出第四風量(步驟S26)。
具體地，控制器2在步驟S24中主要是將第二基準風量除以風機單元的數量，以得到每台風機單元所需輸出的第四風量。例如，本實施例中空調箱1具有兩台風機單元(即，第一風機單元16與第二風機單元17)，故第四風量即為第二基準風量的一半。
值得一提的是，於步驟S26中，控制器2是控制第一變頻器163調整第一馬達162的第一轉速，以令第一風機單元16輸出於步驟S24中計算所得的第四風量；並且，控制器2同時控制第二變頻器173調整第二馬達172的第二轉速，以令第二風機單元17同樣輸出第四風量。其中，第一風機單元16與第二風機單元17的輸出風量的總和相等或相近於步驟S22中所取得的第二基準風量。
如前文中所述，控制器2內記錄有專屬於空調箱1的性能曲線表20。於步驟S24中計算出第四風量後，控制器2可依據第一風機單元16當前的第一風壓差值以及第四風量查詢性能曲線表20，以獲得可令第一風機單元16輸出第四風量的一筆第一轉速。藉此，在步驟S26中，控制器2可以通過第一變頻器163控制第一馬達162運轉在第一轉速，以令第一風機單元16可確實輸出第四風量。同樣地，控制器2可依據第二風機單元17當前的第二風壓差值以及第四風量查詢性能曲線表20，以獲得可令第二風機單元17輸出第四風量的一筆第二轉速。於步驟S26中，控制器2通過第二變頻器173控制第二馬達172運轉在第二轉速，以令第二風機單元17可確實輸出第四風量。
通過上述技術手段，控制器2可以確保第一風機單元16與第二風機單元17同時輸出第四風量，以達到平衡風量的主要目的，並且，同時令空調箱1整體的輸出風量能夠符合使用者所設定的第二基準風量。
隨著環境溫度的改變，使用者所需的風量也可能會隨之改變，故在本實施例中，控制器2會持續判斷空調箱1是否關閉(步驟S28)，並且於空調箱1關閉前持續執行上述步驟S22至步驟S26。通過上述步驟迴圈的執行，控制器2可依據使用者的設定而動態調整第二基準風量，進而對應調整第一風機單 元16與第二風機單元17的輸出風量，藉此令第一風機單元16與第二風機單元17的輸出風量保持平衡。
續請參閱圖4，為本發明的基準風量取得流程圖的第一具體實施例。圖4用以對上述圖3的步驟S16做進一步的詳細說明。
如圖4所示，當控制器2判斷空調箱1需運作在所述第一控制模式時，首先通過第一變頻器163與第一壓差傳感器164取得第一風機單元16當前的第一轉速及第一風壓差值，並且通過第二變頻器173與第二壓差傳感器174取得第二風機單元17當前的第二轉速及第二風壓差值(步驟S40)。接著，控制器2依據第一風壓差值與第一轉速查詢性能曲線表20，以獲得第一風機單元16當前的第一風量，同時依據第二風壓差值與第二轉速查詢所述性能曲線表20以獲得第二風機單元17當前的第二風量(步驟S42)。
於分別取得第一風機單元16的第一風量以及第二風機單元17的第二風量後，控制器2將第一風量與第二風量進行比較(步驟S44)，以判斷第一風量是否大於第二風量(步驟S46)。
於判斷第一風量大於第二風量時，控制器2直接將第一風機單元16當前輸出的第一風量設定為第一基準風量(步驟S48)。本實施例中，控制器2會基於所設定的第一基準風量調高第二風機單元17的輸出風量，以令兩台風機單元16、17的輸出風量達到平衡。
於判斷第一風量沒有大於第二風量時，控制器2則將第二風機單元17當前輸出的第二風量設定為第一基準風量(步驟S50)。本實施例中，控制器2會基於所設定的第一基準風量調高第一風機單元16當前的輸出風量，以令兩台風機單元16、17的輸出風量達到平衡。
值得一提的是，上述技術方案的目的在於平衡第一風機單元16與第二風機單元17的輸出，因此若於步驟S46中判斷第一風量相等或極度相近於第二風量，表示兩台風機單元的輸出已達到平衡，因此控制器2不需對任一風機單元進行轉速補償。於此情況下，步驟S48與步驟S50都將不必被執行。
請同時參閱圖6，為本發明的性能曲線的示意圖的第一具體實施例。圖6藉由空調箱1的性能曲線更具體地說明本發明在第一控制模式中如何實現第一風機單元16與第二風機單元17的轉數補償。
於圖6的實施例中，第一風機單元16具有第一風壓差值P1，第二風機單元17具有第二風壓差值P2，並且控制器2控制第一馬達162(A點)與第二馬達172(B點)運轉在第一轉速RPM1，使得第一風機單元16可以輸出第一風量Q1，而第二風機單元17可以輸出第二風量Q2。
具體地，在第一風機單元16與第二風機單元17開始運作後，控制器2可通過第一壓差傳感器164與第二壓差傳感器174分別取得第一風壓差值P1與第二風壓差值P2。經由性能曲線表20，控制器2可進一步計算出第一風量Q1與第二風量Q2。其中，所述性能曲線表20中可記錄如下所列之公式：Q1=C1+C2＊P1+C3＊P1＊P1；Q2=C1+C2＊P2+C3＊P2＊P2； 於上述公式中，C1、C2及C3為經過實驗而為已知的線性迴歸系數。具體地，所述性能曲線表20中根據不同的馬達轉速而記錄有使用不同線性迴歸系數的多筆公式。控制器2只要依據當前轉速取得對應的公式，並且將任一台風機單元當前的風壓差值輸入所取得的公式中，就可以直接計算出風機單元所能對應輸出的風量。
並且，根據風機相似定律(Fan Affinity Law)，風機單元的風量與轉速呈現一次方關係。因此，基於下述所列之公式，控制器2可以在將較大的第一風量Q1設定為第一基準風量後，計算出可以令第二風機單元17輸出相等或相近於第一基準風量的第三風量的第二轉速RPM2：
Figure 109119568-A0305-02-0020-1
如圖6所示，第二風機單元17具有第二風壓差值P2，且第二馬達172(B點)原本與第一風機單元16同樣採用第一轉速RPM1，因此可輸出第二風量Q2。然而，第二風量Q2小於第一風機單元16當前輸出的第一風量Q1，因此會造成風量不均勻。
承上，控制器2在將第一風機單元16的第一風量Q1設定為第一基準風量後，可經由上述公式計算出第二轉速RPM2。當控制器2對第二風機單元17進行轉速補償。藉由將第二馬達172(B點)的轉速提升為第二轉速RPM2(C點)，可令第二風機單元17輸出與第一風機單元16相同或相近的風量。如此一來，可以有效解決上述風量不均勻的問題。
值得一提的是，若環境因素改變(例如第一風門單元13或第二風門單元14的狀態改變)，使得第二風量Q2大於第一風量Q1時，控制器2亦可依據上述技術方案對第一風機單元16進行轉速補償，以令第二風機單元17與第一風機單元16的輸出風量保持平衡。
續請參閱圖5，為本發明的基準風量取得流程圖的第二具體實施例。圖5揭露了上述圖3的步驟S16的另一種實施態樣。
如圖5所示，當控制器2判斷空調箱1運作在第一控制模式下時，首先通過第一壓差傳感器164取得第一風機單元16的第一風壓差值，並且通過第二壓差傳感器174取得第二風機單元17的第二風壓差值(步驟S60)。
如前文中所述，本發明中風機單元的風壓差值與輸出風量成反比。換句話說，風壓差值越大代表風機單元面對的阻抗越大，而輸出風量就越小，反之亦然。因此，控制器2可以不需預先計算第一風機單元16當前的第一風量以及第二風機單元17當前的第二風量，而直接將第一風壓差值與第二風壓差值進行比較(步驟S62)，並且判斷第一風壓差值是否小於第二風壓差值(步驟S64)。
於判斷第一風壓差值小於第二風壓差值時，表示第一風機單元16當前輸出的第一風量大於第二風機單元17當前輸出的第二風量，因此控制器2直接將第一風機單元16當前輸出的第一風量設定為第一基準風量(步驟S66)。值得一提的是，於步驟S64後，控制器2可通過上述技術方案來查詢性能曲線表20以獲得第一風量(同樣亦可獲得第二風量)。藉此，控制器2在步驟S66中可基於第一風量設定第一基準風量，再基於第一基準風量調高第二風機單元17的輸出風量，以令兩台風機單元16、17的輸出達到平衡。
於判斷第一風壓差值大於第二風壓差值時，差示第二風機單元17當前輸出的第二風量大於第一風機單元16當前輸出的第一風量，因此控制器2直接將第二風機單元17當前輸出的第二風量設定為所述第一基準風量(步驟S68)。本實施例中，控制器2再基於第一基準風量調高第一風機單元16當前的輸出風量，以令兩台風機單元16、17的輸出達到平衡。
並且，與前文所述相同，若於步驟S64中判斷第一風壓差值相等或極度相近於第二風壓差值，表示目前兩台風機單元16、17的輸出已達到平 衡，因此控制器2不需對任一風機單元16、17進行轉速補償。於此情況下，步驟S66與步驟S68都將不必被執行。
通過本發明的上述技術手段，無論空調箱1是採用主動控制模式或被動控制模式，皆可通過控制器2對空調箱1內部的多台風機單元16、17進行即時的轉速補償，以在令空調箱1整體的輸出風量符合需求的前提下，令各個風機單元16、17的輸出風量達到平衡。
以上所述僅為本發明之較佳具體實例，非因此即侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明內容所為之等效變化，均同理皆包含於本發明之範圍內，合予陳明。
1:空調箱
10:箱體
11:第一入風口
12:第二入風口
13:第一風門單元
14:第二風門單元
15:濾網
16:第一風機單元
161:第一葉輪單元
1611:進氣端
1612:出氣端
162:第一馬達
163:第一變頻器
164:第一壓差傳感器
17:第二風機單元
171:第二葉輪單元
1711:進氣端
1712:出氣端
172:第二馬達
173:第二變頻器
174:第二壓差傳感器
18:熱交換裝置
19:出風口

Claims (19)

  1. 一種空調箱，包括： 一箱體，至少具有一第一入風口及一第二入風口； 一第一風門單元，對應該第一入風口的位置設置； 一第二風門單元，對應該第二入風口的位置設置； 一第一風機單元，設置於該箱體內，位於該第一風門單元後方並輸出一第一風量； 一第二風機單元，設置於該箱體內，位於該第二風門單元後方並輸出一第二風量，其中該第二風機單元與該第一風機單元並聯設置； 一控制器，對該第一風機單元及該第二風機單元進行一並聯運轉控制，其中該並聯運轉控制包含一第一控制模式及一第二控制模式，該第一控制模式基於一第一基準風量進行運作，該第二控制模式基於一第二基準風量進行運作； 其中，於運作在該第一控制模式時，該控制器依據該第一基準風量調整該第一風機單元或該第二風機單元的轉速，以令該第一風機單元或該第二風機單元輸出一第三風量，並且該第三風量相等或相近於該第一基準風量； 其中，於運作在該第二控制模式時，該控制器依據該第二基準風量控制該第一風機單元及該第二風機單元分別輸出一第四風量。
  2. 如請求項1所述之空調箱，其中該第一風機單元具有一第一進氣端、一第一出氣端、設置於該第一進氣端及該第一出氣端的一第一壓差傳感器、一第一葉輪單元、用以帶動該第一葉輪單元轉動以產生該第一風量的一第一馬達、及控制該第一馬達的轉速的一第一變頻器，該第二風機單元具有一第二進氣端、一第二出氣端、設置於該第二進氣端及該第二出氣端的一第二壓差傳感器、一第二葉輪單元、用以帶動該第二葉輪單元轉動以產生該第二風量的一第二馬達、及控制該第二馬達的轉速的一第二變頻器。
  3. 如請求項2所述之空調箱，其中該第一壓差傳感器偵測該第一進氣端與該第一出氣端的風壓值以產生該第一風機單元的一第一風壓差值，該第一變頻器持續監控該第一馬達的一第一轉速，該第二壓差傳感器偵測該第二進氣端與該第二出氣端的風壓值以產生該第二風機單元的一第二風壓差值，該第二變頻器持續監控該第二馬達的一第二轉速。
  4. 如請求項3所述之空調箱，其中該控制器記錄有該空調箱的一性能曲線表，該性能曲線表記錄風壓、轉速及風量的一對應曲線，該控制器依據該第一風壓差值與該第一轉速查詢該性能曲線表以獲得該第一風量，並且依據該第二風壓差值與該第二轉速查詢該性能曲線表以獲得該第二風量。
  5. 如請求項4所述之空調箱，其中於運作在該第一控制模式時，該控制器是於該第一風壓差值小於該第二風壓差值時將該第一風量設定為該第一基準風量，並調整該第二風機單元的轉速以令該第二風機單元輸出該第三風量；並且，該控制器於該第二風壓差值小於該第一風壓差值時將該第二風量設定為該第一基準風量，並調整該第一風機單元的轉速以令該第一風機單元輸出該第三風量。
  6. 如請求項5所述之空調箱，其中該控制器依據該第二風壓差值與該第一基準風量查詢該性能曲線表以獲得可使該第二風機單元輸出該第三風量的該第二轉速，或是依據該第一風壓差值與該第一基準風量查詢該性能曲線表以獲得可使該第一風機單元輸出該第三風量的該第一轉速。
  7. 如請求項3所述之空調箱，其中於運作在該第二控制模式時，該控制器控制該第一風機單元的該第一變頻器調整該第一馬達的該第一轉速，以令該第一風機單元輸出該第四風量，並且控制該第二風機單元的該第二變頻器調整該第二馬達的該第二轉速，以令該第二風機單元輸出該第四風量，其中該第一風機單元與該第二風機單元的輸出風量的總和等於該第二基準風量。
  8. 如請求項7所述之空調箱，其中該控制器記錄有該空調箱的一性能曲線表，該性能曲線表記錄風壓、轉速及風量的對應曲線，該控制器依據該第一風壓差值與該第四風量查詢該性能曲線表以獲得可使該第一風機單元輸出該第四風量的該第一轉速，並且依據該第二風壓差值與該第四風量查詢該性能曲線表以獲得可使該第二風機單元輸出該第四風量的該第二轉速。
  9. 如請求項1所述之空調箱，其中該第一控制模式為一被動控制模式，該第二控制模式為一主動控制模式，該控制器於接收該空調箱需要達到的一目標溫度時控制該空調箱運作於該第一控制模式，並於接收該空調箱需要輸出的一目標風量時控制該空調箱運作於該第二控制模式。
  10. 一種空調箱的風量平衡控制方法，應用於如請求項1所述的空調箱，並且包括下列步驟： a)判斷該空調箱運作於該並聯運轉控制中的該第一控制模式或該第二控制模式； b)於運作在該第一控制模式時，將該第一風量及該第二風量的其中之一作為該第一基準風量； c)該步驟b後，依據該第一基準風量調整該第一風機單元或該第二風機單元的轉速，以令該第一風機單元或該第二風機單元輸出該第三風量，其中該第三風量相等或相近於該第一基準風量； d)於運作在該第二控制模式時，取得預計輸出的該第二基準風量； e)該步驟d後，依據該第二基準風量計算該第四風量，並且控制該第一風機單元以及該第二風機單元分別輸出該第四風量；及 f)於該空調箱關閉前持續執行該步驟b至該步驟c，或持續執行該步驟d至該步驟e。
  11. 如請求項10所述之風量平衡控制方法，其中該空調箱具有用以量測該第一風機單元的一第一風壓差值的一第一壓差傳感器、用以量測該第二風機單元的一第二風壓差值的一第二壓差傳感器、用以控制該第一風機單元轉動的一第一馬達、控制該第二風機單元轉動的一第二馬達、用以控制該第一馬達的一第一轉速的一第一變頻器、以及用以控制該第二馬達的一第二轉速的一第二變頻器，並且該控制器記錄有一性能曲線表，該性能曲線表記錄風壓、轉速及風量的一對應曲線。
  12. 如請求項11所述之風量平衡控制方法，其中該步驟b包括下列步驟： b11)依據該第一風壓差值與該第一轉速查詢該性能曲線表以獲得該第一風量； b12)依據該第二風壓差值與該第二轉速查詢該性能曲線表以獲得該第二風量； b13)比較該第一風量與該第二風量的大小； b14)於該第一風量大於該第二風量時，將該第一風量作為該第一基準風量；及 b15)於該第二風量大於該第一風量時，將該第二風量作為該第一基準風量。
  13. 如請求項11所述之風量平衡控制方法，其中該步驟b包括下列步驟： b21)比較該第一風壓差值與該第二風壓差值； b22)於該第一風壓差值小於該第二風壓差值時，將該第一風量作為該第一基準風量；及 b23)於該第二風壓差值小於該第一風壓差值時，將該第二風量作為該第一基準風量。
  14. 如請求項13所述之風量平衡控制方法，其中該步驟b22是依據該第一風壓差值與該第一轉速查詢該性能曲線表以獲得該第一風量，該步驟b23是依據該第二風壓差值與該第二轉速查詢該性能曲線表以獲得該第二風量。
  15. 如請求項11所述之風量平衡控制方法，其中該步驟c是於將該第一風量作為該第一基準風量時控制該第二變頻器調高該第二馬達的該第二轉速，以令該第二風機單元輸出該第三風量，並於將該第二風量作為該第一基準風量時控制該第一變頻器調高該第一馬達的該第一轉速，以令該第一風機單元輸出該第三風量。
  16. 如請求項15所述之風量平衡控制方法，其中該步驟c是依據該第一風壓差值與該第一基準風量查詢該性能曲線表以獲得可使該第一風機單元輸出該第三風量的該第一轉速，或是依據該第二風壓差值與該第一基準風量查詢該性能曲線表以獲得可使該第二風機單元輸出該三風量的該第二轉速。
  17. 如請求項11所述之風量平衡控制方法，其中該步驟e是控制該第一風機單元的該第一變頻器調整該第一馬達的該第一轉速，以令該第一風機單元輸出該第四風量，並且控制該第二風機單元的該第二變頻器調整該第二馬達的該第二轉速，以令該第二風機單元輸出該第四風量，其中該第一風機單元與該第二風機單元的輸出風量的總和等於該第二基準風量。
  18. 如請求項11所述之風量平衡控制方法，其中該步驟e是依據該第一風壓差值與該第四風量查詢該性能曲線表以獲得可使該第一風機單元輸出該第四風量的該第一轉速，並且依據該第二風壓差值與該第四風量查詢該性能曲線表以獲得可使該第二風機單元輸出該第四風量的該第二轉速。
  19. 如請求項10所述之風量平衡控制方法，其中該第一控制模式為一被動控制模式，該第二控制模式為一主動控制模式，該控制器於該步驟a中是於接收該空調箱需要達到的一目標溫度時控制該空調箱運作於該第一控制模式，並於接收該空調箱需要輸出的一目標風量時控制該空調箱運作於該第二控制模式。
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