TW201723394A

TW201723394A - 蒸發式暖通空調設備

Info

Publication number: TW201723394A
Application number: TW105126696A
Authority: TW
Inventors: 喬納森漢姆斯
Original assignee: 艾爾密斯特有限責任公司
Priority date: 2015-08-24
Filing date: 2016-08-22
Publication date: 2017-07-01
Also published as: WO2017034838A1

Abstract

揭示一種蒸發式暖通空調設備。在至少一具體實施例中，該設備提供有一第一表面及與其相對之一第二表面的至少一吸收性芯吸層，以及也有一第一表面及與其相對之一第二表面的至少一熱層。該至少一熱層之該第二表面緊鄰該至少一芯吸層之該第一表面地形成。至少一流體管線與該至少一芯吸層流體連通。因此，一流體通過該至少一流體管線選擇性地輸送至該芯吸層，接著滲入該至少一熱層而蒸發進入緊鄰該至少一熱層之暴露的第一表面的空氣，從而影響該空氣的溫度。

Description

蒸發式暖通空調設備

【相關申請案】

本申請案係為之前申請且目前為申請中序號第14/336,715號、申請日為2014年7月21日之申請案的部分連續案。

本申請案主張優先權且享有序號第14/336,715號之美國非臨時申請案的有效申請日，其為申請於2013年3月7日之美國非臨時申請案序號第13/789,632號的部分連續案，而其主張優先權且享有申請於2012年3月7日之美國臨時申請案序號第61/607,950號的申請日。前述各申請案的內容併入本文作為參考。

本專利申請案的標的大體有關於加熱、通風及空調(“HVAC”)，且更特別的是，有關於一種蒸發式暖通空調設備。

據此，申請人將在此申請案中所引用或提及之任何及所有專利及公開專利申請案以引用的方式併入本文中。

作為背景，蒸發式冷卻器的操作係藉由將水釋放於空氣中，以便空氣溫度得到可接受程度的減少，這部份取決於外部空氣的濕度。依賴與水由液體轉換成氣體有關的熱力學，大多數蒸發式冷卻器採用風扇或鼓風機，其經過潮濕、多孔的媒介吸進外部熱空氣。只要外部周遭空氣保持乾燥，通常低於百分之三十(30%)的相對濕度，此類冷卻器甚至在當年最熱日子期間能在壓縮式製冷冷卻器之電力需求的幾分之一下提供冷卻。

傳統蒸發式冷卻器的操作用鼓風機是將外部空氣吸進冷卻器的殼體，通常是在空氣首先通過潮濕媒介之後。潮濕媒介中的水蒸發進入通過的乾燥空氣而冷卻及濕潤進行中的空氣。然後，鼓風機由殼體內排出被冷卻的空氣，並使空氣進入待冷卻之區域，用被冷卻、經過調節、及濕潤的空氣取代溫暖的周遭空氣。蒸發式加熱器以類似方式操作，它只使用熱水於潮濕媒介中，以便使排出的空氣變暖和。

傳統蒸發式冷卻器及加熱器的維護需要定期清潔水貯槽。清潔之間的操作時數主要係取決於裝置的操作環境。此等清潔係重要的，以維持單元之效率，以及防止累積不合意的黴菌、真菌、及氣味。另外，傳統蒸發式冷卻器通常需要大量的水，以冷卻空氣，這不只有礙節水努力，而且增加相當可觀的水份於安裝冷卻器之建築物中。傳統蒸發式冷卻器通常也只能夠在濕度低於百分之三十(30%)的區域中有效率地操作。

因此，亟須能夠有效操作的蒸發式裝置，不論外部空氣濕度位準如何都能夠以冷卻及加熱裝置兩者操作，以及不需要必須時常清潔該裝置或移動大量空氣或水以達成所欲空氣溫度。

本發明的面向(aspects)滿足這些需要，且提供更多相關優點，如以下於發明內容中所述。

本發明之面向教導在結構及用途上的一些效益，其導致下述示範優點。

本發明解決上述問題係藉由提供一種蒸發式HVAC設備。在至少一具體實施例中，該設備提供有一第一表面及與其相對之一第二表面的至少一吸收性芯吸層(absorbent wicking layer)，以及也有一第一表面及與其相對之一第二表面的至少一熱層(thermal layer)。該至少一熱層之該第二表面緊鄰該至少一芯吸層之該第一表面地形成。至少一流體管線與該至少一芯吸層流體連通。因此，一流體通過該至少一流體管線選擇性地輸送至該芯吸層，接著滲入該至少一熱層而蒸發進入緊鄰該至少一熱層之暴露的第一表面的空氣，從而在空氣移動橫過該至少一熱層之暴露的第一表面時，影響該空氣的溫度。

由以下結合附圖的詳細說明可更加明白本發明面向的其他特徵及優點，該等附圖以範例舉例說明本發明面向的原理。

20‧‧‧設備

22‧‧‧殼體

24‧‧‧內表面

26‧‧‧空氣通道

28‧‧‧芯吸層

30‧‧‧熱層

32‧‧‧表面

33‧‧‧表面

34‧‧‧細孔

36‧‧‧流體管線

38‧‧‧表面

39‧‧‧表面

40‧‧‧外表面

42‧‧‧遞減部

44‧‧‧末端

46‧‧‧末端

48‧‧‧空氣管道

50‧‧‧管道連接器片段

52‧‧‧抗微生物板

54‧‧‧終端

56‧‧‧指狀突出物

58‧‧‧流體噴射器

59‧‧‧流體貯器

60‧‧‧鼓風機

62‧‧‧電源供應器

64‧‧‧長度

66‧‧‧增壓單元

68‧‧‧線圈

70‧‧‧凝結水

72‧‧‧水份收集單元

74‧‧‧容器

76‧‧‧泵浦

78‧‧‧濾水器

80‧‧‧風量調節器或擴散器

82‧‧‧方向氣流噴嘴

84‧‧‧熱核心

86‧‧‧空氣淨化器

88‧‧‧空氣濾清器

90‧‧‧圍封物

92‧‧‧回流腔室

94‧‧‧供給腔室

96‧‧‧HVAC系統

附圖圖解說明本發明的面向，其中：第1圖的部份透視圖根據至少一具體實施例圖示整合於示範HVAC管道系統中的示範蒸發式暖通空調設備；第2圖根據至少一具體實施例圖示沿著第1圖之直線2-2繪出的橫截面圖；第3圖根據至少一具體實施例圖示第2圖之圓圈包圍區3的放大橫截面圖；第4圖根據至少一具體實施例圖示沿著第2圖之直線4-4繪出的橫截面圖；第5圖根據至少一具體實施例圖示實質矩形蒸發式暖通空調設備的橫截面圖，其中部份以虛線圖示；第6圖根據至少一具體實施例圖示沿著第5圖之直線6-6繪出的橫截面圖；第7圖根據至少一具體實施例圖示另一示範蒸發式暖通空調設備的部份展開圖；第8圖根據至少一具體實施例圖示另一示範蒸發式暖通空調設備的透視圖，其中為求清晰，省略該設備之圍封物的一部份；第9圖根據至少一具體實施例圖示實質平面形熱核心(planar-shaped thermal core)之另一示範具體實施例的部份透視圖；第10圖根據至少一具體實施例圖示沿著第9圖之直線10-10繪出的部份橫截面圖；以及第11圖的簡化示意圖根據至少一具體實施例圖示位在示範HVAC系統內的多個實質平面形熱核心。

上述附圖以進一步詳細界定於以下說明的至少一示範具體實施例圖解說明本發明的面向。根據一或更多具體實施例，在不同附圖中相同元件符號所參照的本發明特徵、元件及面向為相同、等效或類似的特徵、元件或面向。

此時翻到第1圖，其圖示蒸發式暖通空調設備20之示範具體實施例的部份透視圖。由第2圖清楚可見，在該示範具體實施例中，設備20包含至少一殼體22，其具有界定延伸穿過殼體22之實質管狀空氣通道26的內表面24。至少一芯吸層28，有第一表面32及與其相對之第二表面33(第3圖)，緊鄰殼體22內表面24之至少一部份地形成。另外，至少一熱層30，也有第一表面38及與其相對之第二表面39(第3圖)，緊鄰芯吸層28之第一表面32地形成，從而使芯吸層28夾在熱層30與殼體22內表面24之間且形成實質管狀熱核心84(第4圖)。因此，由第4圖清楚可見，由於空氣通道26呈實質管狀，熱層30接著也呈實質管狀。不過，在如下述的至少一替代具體實施例中，至少部份取決於將會使用設備20的特定背景，殼體22、芯吸層28及熱層30中之每一者可採用目前已知或以後會開發的任何其他尺寸、形狀或組態。殼體22更提供至少一流體入口細孔34，流體管線36穿過它伸入殼體22一段距離以便與芯吸層28流體連通。簡言之，且如下述，在至少一具體實施例中，設備20經組配成可產生相對冷或熱的空氣係藉由選擇性地經由流體管線36輸送流體(例如，水)至芯吸層28使芯吸層28飽和以及接著滲入熱層30使得整個熱層30(部份取決於流體溫度及/或移動通過空氣通道26之空氣的溫度)由於熱層30內流體蒸發進入緊鄰熱層30之暴露第一表面38的空氣(在此被稱為“奈米蒸發”)而冷卻或加熱，從而改變通過空氣通道26之空氣的溫度。換言之，提供相對冷的流體給芯吸層28會起冷卻熱層30的作用，使得掠過熱層30的空氣也被冷卻。同樣地，提供相對熱的流體給芯吸層28會起加熱熱層30的作用，使得掠過熱層30的空氣也被加熱。應注意，儘管在至少一具體實施例中水為被設備20利用的示範流體，然而在其他具體實施例中，可換成目前已知或以後會開發的任何其他流體或流體組合，只要設備20能夠實質完成描述於本文的機能。

在至少一具體實施例中，殼體22由金屬製成。不過，在其他具體實施例中，殼體22可由目前已知或以後會開發的任何其他材料或材料組合製成，例如塑膠，只要該等材料能夠允許殼體22實質完成描述於本文的機能。在至少一具體實施例中，殼體22提供實質均勻外表面40，除了各在空氣通道26的第一末端44及第二末端46的直徑遞減部(diameter step-down)42以外，在此是要與附加空氣管道48(第1圖)成一直線地安置殼體22，遞減部42形成管道連接器片段50。不過，在其他具體實施例中，至少部份取決於將會使用設備20的背景，殼體22可採用目前已知或以後會想到的任何其他大小、形狀或尺寸。例如，在如第5圖及第6圖所示的至少另一具體實施例中，殼體22可呈實質矩形。另外，在其他具體實施例中，空氣通道26的第一及第二末端44及46可彼此互相線性偏移，亦即，在其他具體實施例中，空氣通道26的第一及第二末端44及46不線性對齊。因此，圖示於附圖的特別大小、形狀及尺寸只是示範，且不應被認為是以任何方式限制。

在至少一具體實施例中，芯吸層28由能夠充飽流體的吸收性微纖維材料製成。不過，在其他具體實施例中，芯吸層28可由目前已知或以後會開發的任何其他材料或材料組合製成，例如布料、棉布、紙填料、纖維素纖維或超級吸收性聚合物，只要該等材料能夠允許芯吸層28實質完成描述於本文的機能。另外，在至少一具體實施例中，部份取決於各自構成芯吸層28及殼體22的材料，芯吸層28使用適當的黏著劑或黏合劑永久地貼附至殼體22的內表面24。不過，在其他具體實施例中，可換成目前已知或以後會開發的能夠使芯吸層28永久地貼附至殼體22之內表面24的任何其他方法、材料或材料組合。更在其他具體實施例中，芯吸層28可移除地與殼體22的內表面24接合，從而允許按需要選擇性地更換芯吸層28。如上述，芯吸層28緊鄰殼體22之內表面24的至少一部份地形成。在至少一具體實施例中，殼體22的整個內表面24被芯吸層28覆蓋，芯吸層28提供熱層30的芯吸表面，如下文所述。在至少一此類具體實施例中，由第2圖清楚可見，緊鄰管道連接器片段50的芯吸層28凹進而最接近空氣通道26的第一及第二末端44及46，以便使漏入連接空氣管道48的流體最小。

在至少一具體實施例中，熱層30由石膏-陶瓷鑄件(gypsum-ceramic casting)製成。更詳細一點說，在一個此類具體實施例中，該石膏-陶瓷鑄件由兩件石膏與由受熱會膨脹之砂(sand)形成的一件陶瓷材料組成，它可提供有最佳重量及效率的鑄造材料。所得陶瓷基質為重量輕的可鑄材料，它可提供強度和節省重量。相同的最佳混合比也提供可充分黏合至芯吸層28的鑄造材料。因此，在芯吸層28抵著殼體22的內表面24地安置下，該石膏-陶瓷鑄件可原位(in situ)形成以緊密地遵循芯吸層28的第一表面32以及接著遵循殼體22的內表面24，從而上覆(overlying)芯吸層28。另外，此石膏-陶瓷鑄件提供內部結構，其允許流體更快地遷移通過熱層30，以及在完全飽和時能夠保存更多流體，下文會進一步描述其重要性。在封閉的環境中，該石膏-陶瓷鑄件允許熱層吸收空氣的濕氣以實質產生增濕器的效果。因此，取決於將會使用設備20的背景，設備20能夠冷卻、加熱、增濕及除濕周遭環境。在至少一此類具體實施例中，該鑄件的內部結構包含發泡陶瓷(foamed ceramic)。在其他具體實施例中，熱層30可由目前已知或以後會開發的任何其他材料或材料組合製成，例如其他類型的基於親水石膏的材料、赤陶土(terracotta)或陶瓷，只要該等材料能夠允許熱層30實質完成描述於本文的機能。

在至少一具體實施例中，熱層30包括抗微生物材料以便更好地防止黴菌、細菌或病毒增長。在一個此類具體實施例中，該抗微生物材料包含鋅粉。在此類另一具體實施例中，該抗微生物材料包含銀。更在其他具體實施例中，該抗微生物材料可包含目前已知或以後會開發的有抗微生物性質的任何其他材料或材料組合。在至少另一具體實施例中，由第2圖清楚可見，熱層30提供由鋅金屬或其類似者製成的至少一抗微生物板52，其安置在最接近至少一流體管線36之終端54的熱層30內使得流體在流出流體管線36時掠過(passes over)抗微生物板52。在至少一此類具體實施例中，抗微生物板52經組配成可選擇性地移除以便在它隨著時間而腐蝕時可更換。又在熱層30由石膏-陶瓷鑄件構成的此類另一具體實施例中，該抗微生物材料混入石膏-陶瓷鑄件。在至少一替代具體實施例中，流體本身含有抗微生物添加物。更在其他具體實施例中，流體可含有加味油或其他類型的加味流體用於在空氣通過空氣通道26時添加宜人的香味。更在其他具體實施例中，流體可含有酒精，或有類似性質的任何其他流體或流體組合用於在流體與空氣通道26中的空氣接觸時增加冷卻效果。

在至少一替代具體實施例中，熱層30由有充分導熱性的不透水材料製成。在此類替代具體實施例中，芯吸層28所收集的流體只接觸熱層30且接著影響熱層30的溫度。因此，也影響經過空氣通道26且掠過熱層 30之暴露第一表面38之空氣的溫度，從而提供輻射加熱或冷卻而不是蒸發加熱或冷卻。換言之，提供相對冷的流體給芯吸層28會起冷卻熱層30的作用，使得掠過熱層30的空氣也會冷卻。同樣地，提供相對熱的流體給芯吸層28會起加熱熱層30的作用，使得掠過熱層30的空氣也被加熱。另外，在至少一具體實施例中，部份取決於各自構成熱層30及芯吸層28的材料，熱層30的第二表面39使用適當的黏著劑或黏合劑永久地貼附至芯吸層28的第一表面32。不過，在其他具體實施例中，可換成目前已知或以後會開發、能夠使熱層30之第二表面39永久地貼附至芯吸層28之第一表面32的任何其他方法、材料或材料組合。更在其他具體實施例中，熱層30的第二表面39可移除地與芯吸層28的第一表面32接合，從而允許按需要選擇性地更換熱層30。

在至少一具體實施例中，由第2圖及第4圖清楚可見，芯吸層28的第一表面32被熱層30完全覆蓋以確保形成進入熱層30的可靠液體路徑，這形成用於以適當方式引導液體進入殼體22的措施以實現熱層30接著是經過空氣通道26之空氣的有效奈米蒸發式加熱或冷卻。另外，在此一具體實施例中，芯吸層28有助於均勻地施加流體至熱層30。

應注意，在至少一替代具體實施例中，可完全省略熱層30使得流體的奈米蒸發在芯吸層28的暴露第一表面32上發生以及影響經過空氣通道26之空氣的溫度。此外，在至少另一替代具體實施例中，可完全省略芯吸層28使得流體管線36與熱層30流體連通。

在至少一具體實施例中，熱層30的暴露第一表面38帶有波紋(convoluted)以便最大化熱層30的表面積。熱層30中空氣能夠掠過的表面積越大，熱層30對於通過空氣通道26之空氣的溫度影響越大。帶有波紋的第一表面38也有助於使通過空氣通道26的空氣快速翻滾，從而有助於提供空氣溫度在熱層30上的均勻分布。在一個此類具體實施例中，由第2圖清楚可見，熱層30的第一表面38提供在空氣通道26內向內延伸的多個指狀突出物56。不過，應注意，圖示於附圖的第一表面38之特定組態僅供示範且不應被認為是以任何方式限制。因此，在其他具體實施例中，第一表面38可採用目前已知或以後會想到的任何其他大小、形狀、尺寸或組態，只要熱層30能夠實質完成描述於本文的機能。

在至少一具體實施例中，流體最好不“泛濫(flood)”或過度飽和(over-saturate)芯吸層28。因此，在由第1圖及第2圖清楚可見的至少一此類具體實施例中，設備20提供與流體管線36互連的流體噴射器58用於調節行進到芯吸層28的流體數量。另外，在至少一具體實施例中，提供至少一流體貯器59(第8圖)作為流體噴射器58的一部份，其中浮動調節器(未圖示)用來按需要得到流體管線36的額外流體以在流體貯器59及流體噴射器58中維持所欲流體位準。應注意，儘管圖示流體噴射器58位在最接近殼體22終端54的流體管線36，然而在其他具體實施例中，流體噴射器58可在流體管線36上的任何一點與流體管線36互連，只要設備20能夠實質完成描述於本文的機能。

在至少一具體實施例中，設備20更提供與流體管線36互連的計時器(未圖示)及可變控制閥(也未圖示)。同樣地，用與提供受控水量至植物之滴灌法(drip irrigation)很像的方式，計時器及可變控制閥也基於隨著時間測量的基礎來供給流體至芯吸層28，這可排除維護常設流體貯器59的需要。

在至少一具體實施例中，由第5圖及第6圖清楚可見，殼體22更提供一個以上的流體入口細孔34使得獨立流體管線36延伸穿過各個流體入口細孔34以便與芯吸層28流體連通。因此，取決於殼體22的大小及將會使用設備20的背景(context)，可改變流體入口細孔34及對應流體管線36的數目以便提供適當的流體數量給芯吸層28接著給熱層30。換言之，殼體22越大，可能需要越多流體入口細孔34及對應流體管線36。

在至少一具體實施例中，設備20更提供與空氣通道26流體連通且經組配成可使空氣流動通過空氣通道26的至少一鼓風機60。同樣地，至少部份取決於將會使用設備20的背景，鼓風機60可位於空氣通道26的上游(用於推擠空氣通過空氣通道26)或空氣通道26的下游(用於吸引空氣通過空氣通道26)。在又一具體實施例中，第一鼓風機60位在空氣通道26的上游，同時另一鼓風機60位在空氣通道26的下游。鼓風機60可包含目前已知或以後會開發、能夠使足夠空氣數量移動通過空氣通道26的任何類型風扇或其他吹氣裝置。另外，在至少一具體實施例中，設備20提供電源供應器62及互連電源供應器62與鼓風機60的一段電線64用於選擇性地供電給鼓風機60。更在其他具體實施例中，電源供應器62電氣連接至設備20中需要電力的任何其他組件。

在至少一具體實施例中，至少一鼓風機60經組配成可移動未經調節的周遭空氣供給通過空氣通道26。不過，在至少另一具體實施例中，如第1圖所示，設備20提供與殼體22之空氣通道26流體連通且經組配成可適當修正空氣在進入空氣通道26之前之溫度的至少一增壓單元(booster unit)66。當設備20旨在產生相對冷的空氣時，至少一增壓單元66經組配成可產生相對冷的空氣，從而在空氣移動通過空氣通道26之前有效地預冷空氣使得設備20可產生更冷的空氣。在一個此類具體實施例中，增壓單元66為空調機。不過，在其他此類具體實施例中，增壓單元66可包含目前已知或以後會開發、能夠產生適當數量之相對冷空氣的任何其他裝置或裝置組合。同樣地，當設備20旨在產生相對熱的空氣時，至少一增壓單元66經組配成可產生相對熱的空氣，從而在空氣移動通過空氣通道26之前有效地預熱空氣使得設備20可產生更熱的空氣。在一個此類具體實施例中，增壓單元66為加熱器。不過，在其他此類具體實施例中，增壓單元66可包含目前已知或以後會開發、能夠產生適當數量之相對熱空氣的任何其他裝置或裝置組合。因此，在至少一具體實施例中，設備20能夠用作利用奈米蒸發和傳統空調或加熱的混合加熱或冷卻系統。

因此，再次，在至少一具體實施例中，設備20經設計成允許有效的空氣進入空氣通道26，在此空氣掠過帶有波紋的熱層30以在空氣通道26可能最短下實現有所欲程度的空氣加熱或冷卻(取決於使用設備20的背景)。減少殼體22的大小(從而，空氣通道26)以及最小化設備20的整體重量有助於安裝容易同時仍可達成有所欲程度的加熱或冷卻。

另外，在設備20提供至少一增壓單元66的至少一具體實施例中，由於在此一具體實施例中的設備20有效利用增壓單元66的空氣源，設備20能夠用至少兩個方式大幅減少冷卻或加熱的整體成本。首先，由增壓單元66執行的每個冷卻或加熱循環導致射出冷/熱空氣在移動通過空氣通道26時部份被熱層30吸收。同樣地，一旦增壓單元66切斷，設備20能夠繼續產生冷/熱空氣一段時間，因為熱層30維持冷或熱以便繼續影響移動通過空氣通道26之空氣的溫度。因此，增壓單元66的需要運行時間會減少，這減少整體能量消耗且延長增壓單元66的壽命。第二，在增壓單元66提供相對冷空氣的至少一具體實施例中，熱層30所應用的熱力學起類似散熱器的作用以致於設備20所放射的冷空氣多於實際由增壓單元66產生的。同樣地，例如在至少一具體實施例中，設備20的輸出可比輸入大3或4倍以上。因此，例如，當增壓單元66為6安培、110伏特的空調機時，在至少一殼體22的協助下，增壓單元66能夠產生比額定值所示大3或4倍以上的激冷效果。外加低安培風扇，設備20能導致高達百分之七十五(75%)的節約能源。此外，不像傳統冷凍空調系統，在加入提供相對冷空氣之至少一增壓單元66的至少一具體實施例中，由於它的“混合(hybrid)”構造，設備20能夠使用少於傳統空調系統所需能量的百分之二十五(25%)以產生等效冷卻數量。在至少一具體實施例中，設備20的各種組件需要少於7安培的能量，這大略等於消費者等級真空吸塵器的能量需求。在至少另一具體實施例中，當設備20不加入增壓單元66時，設備20需要少於1安培的能量，這大略等於75瓦特燈泡的能量需求。另外，儘管傳統蒸發式冷卻器通常會使周遭濕度位準升高百分之六十(60%)，然而在至少一具體實施例中，設備20只使周遭濕度位準升高大略百分之十八(18%)，以及在連續操作期間每小時只使用平均0.013加侖的水。

在至少一具體實施例中，如第7圖所示，當設備20提供至少一增壓單元66時，增壓單元66有至少一線圈68，其暴露於空氣藉此允許凝結水(condensation)70形成於線圈68上。水份收集單元(moisture collection unit)72實質位於線圈68下面用於捕集(catching)從線圈68滴下的凝結水70。在至少一此類具體實施例中，水份收集單元72包含經組配成可保存一容積之收集凝結水68的容器74。水份收集單元72更提供泵浦76，其互連於容器74、流體管線36之間使得泵浦76藉由凝結水70輸送至芯吸層28接著至熱層30而能夠回收。在至少一具體實施例中，水份收集單元72更包含經安置及組配成在凝結水70進入容器74之前予以過濾的至少一濾水器78。應注意，儘管圖示於附圖的濾水器78位在線圈68、容器74之間，然而在其他具體實施例中，濾水器78可安置在線圈68、流體管線36之間的任何一點，只要設備20能夠實質完成描述於本文的機能。因此，在至少一此類具體實施例中，保存在容器中的過濾凝結水70可用作飲用水源。因此，設備20所在的環境越潮濕，可產生及收集到的凝結水70(接著是飲用水)越多。

在至少一具體實施例中，如第8圖所示，設備20更提供與空氣通道26流體連通且經組配成在空氣移動通過設備20時可移除其中之多餘顆粒及氣味的至少一空氣淨化器86。在至少一此類具體實施例中，至少一空氣淨化器86為雙極離子化空氣淨化器(bi-polar ionization air purifier)，例如至少描述於美國專利第8,747,754號及第8,922,971號者，其內容併入本文作為參考資料。在至少一替代具體實施例中，至少一空氣淨化器86為HEPA過濾器。又在其他替代具體實施例中，至少一空氣淨化器86可為目前已知或以後會開發、能夠允許系統20實質完成描述於本文之機能的任何其他類型的裝置(或裝置組合)。在至少一具體實施例中，設備20更提供經安置及組配成在空氣進入設備20時有助於移除其中之多餘顆粒的至少一空氣濾清器88。

如上述，在至少一替代具體實施例中，至少部份取決於將會使用設備20的特定背景，殼體22、芯吸層28及熱層30中之每一者可採用目前已知或以後會開發的任何大小、形狀、尺寸或組態。因此，本發明不應被認為只限於所示及所述的具體實施例。另外，在至少一具體實施例中，可完全省略殼體22。在至少一此類替代具體實施例中，如第9圖及第10圖所示，至少一芯吸層28及熱層30形成實質平面形熱核心84，而不是形成實質管狀熱核心84。更詳細一點說，在至少一此類具體實施例中，芯吸層28夾在一對相對熱層30之間，其中每一熱層30及芯吸層28呈實質平面，而不是夾在熱層30、殼體22內表面24之間的芯吸層28。另外，每一熱層30的暴露第一表面38帶有波紋以最大化各個熱層30的表面積。在至少一此類具體實施例中，各個熱層30的第一表面38提供在實質遠離芯吸層28之方向向外延伸的多個指狀突出物56。不過，再次，應注意，圖示於附圖之第一表面38的特定組態僅供示範且不應被認為是以任何方式限制。因此，在其他具體實施例中，第一表面38可採用目前已知或以後會想到的任何其他大小、形狀、尺寸或組態，只要至少一熱層30能夠實質完成描述於本文的機能。在芯吸層28與一對相對熱層30如此組配下，經由至少一流體管線36輸送至芯吸層28的流體能夠滲入這兩個熱層30而蒸發進入緊鄰各個暴露第一表面38的空氣，從而改變掠過相對熱層30之空氣的溫度。換言之，在至少一具體實施例中，此實質平面形熱核心84實質倍增至少一熱層30可讓空氣掠過的暴露表面積。另外，在至少一具體實施例中，如第11圖所示，取決於將會安置熱核心84的空間尺寸，可以(垂直及/或水平)隔開配置的方式安置多個熱核心84，使得空氣能夠在熱核心84(亦即，形成多個空氣通道26)之間通過，用以進一步增加至少一熱層30可讓空氣掠過的暴露表面積。又在另一替代具體實施例中，熱層30可呈實質球形(或立方體、角錐體(pyramid)、十二面體、八面體或任何其他三維形狀)，以及芯吸層28位在實質被熱層30包圍的三維熱層30內。

如以下所詳述的，設備20可使用於各種背景。在各個背景下，如上述，取決於設備20在給定背景下的操作要求，設備20可包含多個鼓風機60、多個增壓單元66、多個流體管線36、甚至互相流體連通的多個殼體22(以及空氣通道26)。

在至少一具體實施例中，如第1圖所示，設備20裝在建築物的現有HVAC管道系統內，以及殼體22位在最接近建築物中要加熱或冷卻的房間。同樣地，由殼體22產生的相對冷/熱空氣通過現有風量調節器或擴散器(air register or diffuser)80排出。如上述，設備20中各個組件的特定大小、形狀及尺寸部份取決於將會使用設備20的背景。舉例說明而不是限制，在設備20將會裝在建築物之現有HVAC管道系統內的至少一具體實施例中，殼體22有10英吋的直徑與24英吋的長度。用能夠每分鐘產生400至700立方英呎(“cfm”)之氣流的至少一鼓風機60，有此尺寸的殼體22能夠冷卻(或加熱)以及維持正負100立方英呎的工作空間。也舉例說明而不是限制，在設備20包括有流體貯器59之流體噴射器58的此一具體實施例中，有7X4英吋(seven inches by four inches)的流體貯器59可提供適當流體數量供有此尺寸的殼體22有效地操作。又舉例說明而不是限制，在至少一具體實施例中，流體管線36可為常用來供水至消費者電冰箱的低流量水管類型。藉由進一步加熱或冷卻已加熱或冷卻的輸入空氣，所得管道定位式設備20提供調節房間溫度的方式比使用典型無輔助加熱或空調系統能夠發生的更加有效。在至少另一具體實施例中，殼體22(以及空氣通道26)可與多條管道互連，該等多條管道各有獨立風量調節器或擴散器80，或替換地，各自引導空氣通過單一風量調節器或擴散器80。

在另一具體實施例中，如第7圖所示，設備20包括可並聯或串聯地配置成可互相流體連通的多個殼體22(以及空氣通道26)。當殼體22互相串聯地配置時，鼓風機60可安置在進氣端以及與位在排氣端的方向氣流噴嘴82合作以產生增強的冷卻或加熱空氣流出量。替換地，當殼體22互相並聯地配置時，設備20可提供一“束(bundle)”增強的冷卻或加熱管道，彼等能夠引導冷卻或加熱空氣的多條串流至所欲位置。在此一替代具體實施例中，單一殼體22可大到足以提供形成於其內的多個空氣通道26，各個空氣通道26有如上述的對應芯吸層28及熱層30，以及該等多個空氣通道26中之一或更多互相流體連通。

在另一具體實施例中，由第11圖清楚可見，設備20的大小可製作成為可攜式或獨立的個人加熱器或冷卻器用於在相對小的區域提供定點冷卻或加熱。在此一具體實施例中，設備20相對小且重量輕，以及設備20的各種組件包含在圍封物(enclosure)90內；從而允許單人搬運設備20到需要暫時冷卻或加熱的地方，或用於放置在一更永久的設施中。此外，因為此具體實施例只需要水及足夠的電力供電給小風扇，用太陽能或風力產生的電力可輕易供電給設備20，甚至用相對小的發電機。這麼小的要求使得設備20有可能位於不使用公共輸電網(off the grid)的地方，這在電力分佈有限及發電量不穩定的第三世界國家很重要。至少一此類具體實施例的另一效益是，設備20不需要用於排熱的外部通風。換言之，在設備20用作空氣冷卻器的至少一具體實施例中，沒有熱空氣從設備20排出。這是因為設備20提供位在圍封物90內的至少一流體貯器59，流體貯器59與至少一流體管線36流體連通且經組配成可供給輸送至至少一熱核心84之至少一芯吸層28的流體。因此，由設備20之各種組件產生作為冷卻過程之副產品的任何熱自然存入內含於流體貯器59的流體，只要是流體(特別是，水)比空氣容易更好地吸收及儲存熱。此外，儘管熱使流體貯器59中的流體溫度上升，然而該溫度最終會隨著流體移動通過至少一熱核心84且蒸發進入緊鄰熱層30之暴露第一表面38的空氣而降低。因此，設備20能夠在圍封物90內維持平衡溫度以及對於所產生的任何熱不需要任何外部通風。

應瞭解及明白，取決於將會使用設備20的背景，客製冷卻或加熱組態可單獨或以組合方式併入上述具體實施例及相關組件中之一或更多。

如上述，設備20可使用於各種背景。實際上，背景及應用的範圍相當廣泛。例如，在至少一具體實施例中，設備20可使用於針對住宅性質、商業性質、零售性質、工業性質、倉庫、工廠等的典型加熱及冷卻應用。其他背景包括但不以任何方式受限於：學校、教會、診所、醫院、車間及車庫、無塵室、冷藏設備、冷凍卡車、農業倉庫、畜牧業結構、動物***、農產品儲藏室、雜貨店農產品區、溫室加熱及冷卻、室內栽培設施中的冷卻生長燈、冷卻光伏電池(cooling photovoltaic cells)、冷卻高強度照明、冷卻冰酒器(cooling wine chillers)及酒窖、冷卻HVAC單元的內部組件、冷卻例如散熱器的車輛部件(藉由安置陶瓷基質於散熱器四周以利冷卻通過它的水)、補償商業廚房及洗衣店設備的空氣、各種軍事應用、暫時結構、取代戶外噴霧系統等。在至少一具體實施例中，設備20也可用來取代習知空調或加熱系統。在至少一具體實施例中，在室內及室外兩種環境中，也可使用設備20的“定點冷卻(spot cooling)”或“定點加熱(spot heating)”性能。

在至少一具體實施例中，設備20也用作空調機的“預冷器”或加熱器的“預熱器”。在此一背景下，由於許多傳統空調機冷凝器是在外部空氣溫度有華氏九十五度(95℉)或更小時以尖峰效率操作，設備20能夠預冷空氣以確保空氣溫度在最佳範圍內。另外，如上述，一旦空氣到達適當溫度使得冷凝器切斷(以及風扇繼續操作)，設備20能夠繼續產生冷空氣一段時間，因為熱層30維持冷以便繼續影響移動通過空氣通道26接著是空調機管道系統之空氣的溫度。因此，可減少冷凝器的需要運行時間，這可減少整體能量消耗以及延長空調機的壽命。同樣地，設備20可適應範圍廣泛的水冷及冷凍機應用用作有成本效益的“預冷器”。

在至少一具體實施例中，設備20可加入現有HVAC系統96的回流腔室(return plenum)92或者是供給腔室94(supply plenum)再次用於協助長期維持所欲空氣溫度以便減少HVAC系統96的需要運行時間。在熱核心84為實質平面形的至少一此類具體實施例中，可以(垂直及/或水平)隔開配置的方式安置多個此類熱核心84，使得空氣能夠在熱核心84之間通過，用以進一步增加至少一熱層30可讓空氣掠過的暴露表面積。

在熱核心84為實質平面形的至少一具體實施例中，該等熱核心84中之至少一者相對於牆壁或天花板可以隔開的方式安裝成與牆壁或天花板實質平行，使得該等熱層30中之第一者面向牆壁或天花板以及該等熱層30在反面的第二者背向牆壁或天花板(亦即，面向牆壁或天花板所在的房間)。在至少一此類具體實施例中，至少一鼓風機60經安置成可使空氣移動橫過該等熱層30中之第一者，環繞熱核心84的邊緣以及進入牆壁或天花板所在的房間。另外，在至少一此類具體實施例中，該等熱層30中之第二者可具有多孔、穿孔或塗上它的染色美學設計，以便使熱核心84在視學上更有吸引力而不妨礙熱層30的機能。另外，在至少一此類具體實施例中，至少一水份收集單元72可實質位於熱核心84下面用於捕集從線圈68滴下的多餘流體，使得回收多餘流體可藉由輸送它回到芯吸層28接著回到相對的熱層30。

在至少一具體實施例中，設備20可使用在冷卻或加熱水(或某些其他流體)而不是空氣的背景，實質允許水掠過至少一熱層30的第一表面38而不是空氣。又在至少另一具體實施例中，空氣及水經過(或橫過)熱核心84，使得空氣溫度被至少一熱層30的第一表面38改變，接著是改變水的溫度。

應注意，希望以上實施例僅為可使用該設備20之所有可能背景的些許子集合，而且只是提供用來圖解說明各式各樣的背景。最後，設備20實際上可使用在想要加熱或冷卻空氣或水的任何背景中。

以下也可描述本專利說明書的面向：

1.一種蒸發式暖通空調設備，其係包含：有一第一表面及與其相對之一第二表面的至少一吸收性芯吸層；有一第一表面及與其相對之一第二表面的至少一熱層，該至少一熱層之該第二表面緊鄰該至少一芯吸層之該第一表面地形成；以及與該至少一芯吸層流體連通的至少一流體管線；藉此，一流體通過該至少一流體管線選擇性地輸送至該至少一芯吸層，接著滲入該至少一熱層而蒸發進入緊鄰該至少一熱層之該暴露第一表面的空氣，從而在空氣移動橫過該至少一熱層之該暴露第一表面時，影響該空氣的溫度。

2.根據具體實施例1的蒸發式暖通空調設備更包含：至少一殼體，其有一內表面界定延伸穿過該殼體之一實質管狀空氣通道，該至少一芯吸層之該第二表面緊鄰該殼體之該內表面的至少一部份地形成使得該至少一芯吸層夾在該至少一熱層與該殼體之該內表面之間。

3.根據具體實施例1至2的蒸發式暖通空調設備，其中該殼體提供至少一流體入口細孔，該至少一流體管線通過該至少一流體入口細孔伸入該殼體一段距離以便與該至少一芯吸層流體連通。

4.根據具體實施例1至3的蒸發式暖通空調設備，其中該空氣通道的第一末端與該空氣通道線性偏移。

5.根據具體實施例1至4的蒸發式暖通空調設備，其中該至少一芯吸層由能夠充飽該流體的一吸收性微纖維材料構成。

6.根據具體實施例1至5的蒸發式暖通空調設備，其中該殼體的整個內表面被該至少一芯吸層覆蓋，該至少一芯吸層為該至少一熱層提供一芯吸表面。

7.根據具體實施例1至6的蒸發式暖通空調設備，其中該至少一熱層由一石膏-陶瓷鑄件製成。

8.根據具體實施例1至7的蒸發式暖通空調設備，其中該石膏-陶瓷鑄件由兩件石膏與由受熱會膨脹之砂形成的一件陶瓷材料組成。

9.根據具體實施例1至8的蒸發式暖通空調設備，其中該陶瓷材料為發泡陶瓷。

10.根據具體實施例1至9的蒸發式暖通空調設備，其中在該至少一芯吸層抵著該殼體之該內表面地安置下，該石膏-陶瓷鑄件原位(in situ)形成以緊密地遵循該至少一芯吸層之該第一表面以及接著遵循該殼體之該內表面，從而上覆(overlying)該至少一芯吸層。

11.根據具體實施例1至10的蒸發式暖通空調設備，其中該至少一熱層包括用於更好地防止黴菌、細菌或病毒增長的抗微生物材料。

12.根據具體實施例1至11的蒸發式暖通空調設備，其中該抗微生物材料包含由鋅金屬製成的至少一抗微生物板，其安置在最接近該至少一流體管線之一終端的該至少一熱層內，使得該流體在離開該至少一流體管線時掠過該抗微生物板。

13.根據具體實施例1至12的蒸發式暖通空調設備，其中該至少一熱層之該第一表面帶有波紋以便最大化該至少一熱層的表面積。

14.根據具體實施例1至13的蒸發式暖通空調設備，其中該至少一熱層之該第一表面提供在實質遠離該至少一芯吸層之一方向向外延伸的多個指狀突出物。

15.根據具體實施例1至14的蒸發式暖通空調設備，其更包含與至少一流體管線互連的一流體噴射器，其用於調節行進至該至少一芯吸層的流體數量。

16.根據具體實施例1至15的蒸發式暖通空調設備，其更包含：經安置及組配成可使空氣移動橫過該至少一熱層之該暴露第一表面的至少一鼓風機。

17.根據具體實施例1至16的蒸發式暖通空調設備，其更包含：經安置及組配成在使該空氣移動橫過該至少一熱層之該暴露第一表面之前可修改該空氣之溫度的至少一增壓單元。

18.根據具體實施例1至17的蒸發式暖通空調設備，其中：該增壓單元有至少一線圈暴露於空氣藉此允許凝結水形成於該線圈上；以及一水份收集單元實質位於該線圈下面用於在該凝結水從該線圈滴下時捕集它，該水份收集單元包含：經組配成可保存一容積之收集凝結水的一容器；以及一泵浦，其互連於該容器與該至少一流體管線之間，使得該泵浦能夠藉由輸送該凝結水至該至少一芯吸層接著至該至少一熱層來回收該凝結水。

19.根據具體實施例1至18的蒸發式暖通空調設備，其中該水份收集單元更包含經安置及組配成可在該凝結水進入該容器之前過濾該凝結水的至少一濾水器，藉此保存在該容器中的該過濾凝結水能夠用作一飲用水源。

20.根據具體實施例1至19的蒸發式暖通空調設備，其更包含：經安置及組配成可移除該空氣之多餘顆粒及氣味的至少一空氣淨化器。

21.根據具體實施例1至20的蒸發式暖通空調設備，其中該至少一殼體經組配成可裝在建築物的現有HVAC管道系統內。

22.根據具體實施例1至21的蒸發式暖通空調設備，其更包含多個殼體，該等殼體的該等空氣通道互相流體連通。

23.根據具體實施例1至22的蒸發式暖通空調設備，其中該至少一芯吸層夾在(is sandwiched)一對相對熱層之間，以及該等熱層中之每一者及該芯吸層的形狀為實質平面。

24.一種蒸發式暖通空調設備，其係包含：有一第一表面及與其相對之一第二表面的至少一吸收性實質平面芯吸層；各有一第一表面及與其相對之一第二表面的一對實質平面熱層；該等熱層中之第一者的該第二表面緊鄰該至少一芯吸層之該第一表面地形成；該等熱層中之第二者的該第二表面緊鄰該至少一芯吸層之該第二表面地形成；該等熱層中之每一者的該暴露第一表面帶有波紋以便最大化該等熱層的表面積；以及與該至少一芯吸層流體連通的至少一流體管線；藉此，一流體通過該至少一流體管線選擇性地輸送至該至少一芯吸層，接著滲入該等熱層而蒸發進入緊鄰該等熱層中之每一者之該暴露第一表面的空氣，從而在該空氣移動橫過該等熱層中之每一者之該暴露第一表面時，影響該空氣的溫度。

25.一種蒸發式暖通空調設備，其係包含：有一第一表面及與其相對之一第二表面的至少一吸收性芯吸層；有一第一表面及與其相對之一第二表面的至少一熱層，該至少一熱層之該第二表面緊鄰該至少一芯吸層之該第一表面地形成；該至少一熱層之該第一表面帶有波紋以便最大化該至少一熱層的表面積；與該至少一芯吸層流體連通的至少一流體管線；以及經安置及組配成可使空氣移動橫過該至少一熱層之該暴露第一表面的至少一鼓風機；藉此，一流體通過該至少一流體管線選擇性地輸送至該至少一芯吸層，接著滲入該至少一熱層而蒸發進入緊鄰該至少一熱層之該暴露第一表面的空氣，從而在空氣移動橫過該至少一熱層之該暴露第一表面時，影響該空氣的溫度。

最後，關於如本文所示及所述的本發明示範具體實施例，應瞭解，都是揭示蒸發式暖通空調設備。由於本發明的原理可以所示及所述以外的許多組態中實施，故而應瞭解本發明不會以任何方式受限於該等示範具體實施例，而是大致上針對蒸發式暖通空調設備，且能夠採取極多形式來這樣做，而不脫離本發明的精神及範疇。熟諳此藝者也應瞭解，本發明不受限於所揭示結構的特定幾何形狀及材料，反而可代替地帶來現在已知或後來被開發的其他功能上可比較之結構或材料，而不脫離本發明的精神及範疇。此外，上述具體實施例之中之每一者的各種特色可用任何邏輯方式組合，且旨在包含在本發明範疇內。

本發明之替代具體實例、元件或步驟之分組(groupings)不應被視為限制。各群組成員可個別或以與本文所揭示之其他群組成員的任何組合提及與主張。預期出於方便及/或專利性之原因，群組中之一或多個成員可包括在群組內或自其刪除。當任何此類包括或刪除發生時，本專利說明書視為含有經修改因此滿足使用於隨附申請專利範圍中之所有馬庫西群組之書面描述的群組。

除非另外指出，否則表示使用於本專利說明書及申請專利範圍中之特性、條目、數量、參數、性質、用語等之所有數值應理解為在所有情況下均由用語“約”修飾。如本文所使用的用語“約”意謂被如此修飾的特性、條目、數量、參數、性質或用語涵蓋高於及低於規定特性、條目、數量、參數、性質或用語之值正或負10%之範圍。因此，除非相反地指明，否則本專利說明書及隨附申請專利範圍中所述之數值參數為可改變的近似值。最低限度地，且不試圖限制等同原則應用於申請專利範圍之範疇，至少應根據所報導之有效數位之數值且藉由應用一般捨入技術來解釋每一數值指示。儘管闡述本發明之廣泛範疇的數值範圍及值為近似值，但特定實施例中所闡述之數值範圍及值儘可能精確地記述。然而，任何數值範圍或值固有地含有某些由在其各別測試測量值中所發現之標準差必然導致之誤差。本文中之數值範圍或值之敍述僅旨在充當個別提及屬於該範圍內之每一各別數值的簡寫方法。除非本文另外指出，否則將數值範圍之每一個別值併入本專利說明書中，如同它在本文中被單獨地敘述。

除非本文另外指出或上下文明確相矛盾，否則在描述本發明之上下文中(尤其是在下列請求項的上下文中)所用之用語“一”(“a”,“an”)、“該”(“the”)及類似指涉對象應視為涵蓋單數與複數。除非本文另外指出或上下文明確相矛盾，否則描述於本文的所有方法均可以任何適合次序執行。使用本文所提供之任何及所有實施例或示範語言(例如，“例如”)僅旨在更好地闡明本發明且不會對另外主張之本發明範疇構成限制。本專利說明書的語言不應被視為表明任何未主張之要素為本發明之實施所必需。

揭示於本文的特定具體實例可能進一步受限於使用由…組成或實質由…組成之語言的請求項。當用於所申請或經修正添加的請求項中時，轉折語“由…組成”排除未規定於請求項之中的任何要素、步驟或成分。轉折語“實質由…組成”將請求項的範疇限制於規定的物質或步驟和實質上不影響基本及新穎特性者。在此以固有及明確的方式描述及實現這樣所主張的本發明具體實施例。

儘管已參考至少一示範具體實施例描述本發明的面向，然而熟諳此技藝者應瞭解，本發明不受限於此。反而，應該只連同隨附請求項一起解釋本發明範疇，而且在此明確表示，本發明人相信所主張的專利標的是一項發明。