TWI677652B - 空調系統 - Google Patents

Abstract

一種空調系統，包括一第一空調單元、一第二空調單元及一冷凝器。第一空調單元，包含：一第一腔室，具有一室內回風口與至少一第一室內出風口；一第一蒸發器，設置於第一腔室中且位於室內回風口與第一室內出風口之間；第二空調單元包含：一第二腔室，具有一室外進風口與一第二室內出風口；一第二蒸發器，設置於第二腔室中且位於室外進風口與第二室內出風口之間；一空氣過濾組，設置於第二腔室中且位於第二蒸發器與室外進風口之間；冷凝器連接第一蒸發器與第二蒸發器。

Description

空調系統

本案有關於一種空調系統，尤指一種可同時進行空氣品質與溫度調節的空調裝置，以解決換氣時所導致的溫濕度變化，藉以改善冷卻空間內空氣品質，減少能源使用，並且維持相近的溫度與濕度變異量之空調系統。

大多數建築物及運輸工具，為了減少熱洩漏，通常設計為半密閉型空間或密閉型空間。長時間下，將會使得空間內二氧化碳濃度增加，氧氣濃度降低，導致室內空氣品質的惡化。

為了控制室內空氣品質，需要進行換氣，然而在換氣時，由於內外環境存在溫度差與濕度差，若直接引進外氣，將使內部熱負載增加。根據文獻顯示，針對車輛空調場合而言，全換氣熱負載約為不換氣的4倍。

就習知具有不同控制模式的空調系統而言，絕大部分都是針對濕度、溫度進行調節，並未考慮換氣的需求，因此缺少了對瞬間溫濕度變化的響應，且未進行能源效率最佳化。此外，部分空調系統雖然可見設有雙蒸發器(或多蒸發器)，但是各蒸發器分別切換運作，皆未涉及換氣、壓力平衡與冷媒分配等問題。

據此，如何能有一種可同時進行空氣品質與溫度調節的空調裝置，以解決換氣時所導致的溫濕度變化，藉以改善冷卻空間內空氣品質，減少能源使用，並且維持相近的溫度與濕度變異量之『空調系統』，是相關技術領域人士亟待解決之課題。

於一實施例中，本案提出一種空調系統，包括： 一第一空調單元，包含： 一第一腔室，具有一室內回風口與一第一室內出風口； 一第一蒸發器，設置於第一腔室中且位於室內回風口與第一室內出風口之間；一室內空間中的室內氣體由室內回風口進入第一腔室後，由第一蒸發器將室內氣體冷卻為第一冷卻氣體，第一冷卻氣體再由第一室內出風口被送出至室內空間中； 一第二空調單元，包含： 一第二腔室，具有一室外進風口與一第二室內出風口； 一第二蒸發器，設置於第二腔室中且位於室外進風口與第二室內出風口之間； 一空氣過濾組，設置於第二蒸發器與室外進風口之間；一室外氣體由室外進風口通過空氣過濾組，再由第二蒸發器將室外氣體冷卻為第二冷卻氣體，第二冷卻氣體再由第二室內出風口被送出至室內空間中； 以及 一冷凝器，連接第一蒸發器與第二蒸發器。

請參閱圖1所示，本案所提供之一種空調系統，其包括一第一空調單元10、一第二空調單元20及一冷凝器30。第一空調單元10具有一第一蒸發器12，第二空調單元20具有一第二蒸發器22。冷凝器30連接第一蒸發器12與第二蒸發器22。

本案之一技術特徵在於，第一蒸發器12的製冷能力較大，第二蒸發器22的製冷能力較小。第一蒸發器12與第二蒸發器22的製冷能力比值不限，然而若是考量換氣後熱負載變異控制響應與換氣量需求，以及可能造成冷卻空間過大的溫度變異量，則第一蒸發器12與第二蒸發器22的製冷能力比值可例如介於1.5:1~3:1之範圍內。

第一蒸發器12與冷凝器30之間設有一第一膨脹閥31，第二蒸發器22與冷凝器30之間設有一第二膨脹閥32。第一膨脹閥14與第二膨脹閥25電性連接於一溫度感測器(圖中未示出)，根據溫度感測器所感測之溫度，可控制第一膨脹閥31與第二膨脹閥32之開度，以調整分配至第一蒸發器12與第二蒸發器22之冷媒多寡。第一膨脹閥31及第二膨脹閥32與冷凝器30之間設有一分流頭33與一匯流頭34，使第一蒸發器12與第二蒸發器22共用冷凝器30。分流頭33、匯流頭34以管路分別連接冷凝器30及一壓縮機40。請參閱圖1中的虛線箭頭所示路徑，分流頭33接收來自冷凝器30的冷媒(壓縮且冷凝為液態)，將冷媒分流到第一膨脹閥31及第二膨脹閥32。匯流頭34分別接收來自第一蒸發器12與第二蒸發器22的冷媒(膨脹汽化為氣態)，將冷媒匯流為同一管路並且進入壓縮機40。圖1所示於第一膨脹閥31及第二膨脹閥32下方的小黑點，代表第一膨脹閥31及第二膨脹閥32溫度感測點的感溫位置，即第一蒸發器12的冷媒出口溫度與第二蒸發器22的冷媒出口溫度。

透過動態冷媒第一膨脹閥31與第二膨脹閥32控制，在換氣的同時，第一蒸發器12與第二蒸發器22在不同入口空氣溫度，可獲得相近的出口空氣溫度，降低冷卻室內空間S的溫度變異量。

請參閱圖1及圖2所示，第一空調單元10包含一第一腔室11與一第一蒸發器12。第一腔室11具有一室內回風口111與三個第一室內出風口112。第一蒸發器12設置於第一腔室11中且位於室內回風口111與第一室內出風口112之間。一室內空間S中的室內氣體G1由室內回風口111進入第一腔室11後，由第一蒸發器12將室內氣體G1冷卻為第一冷卻氣體G2。於第一蒸發器12與第一室內出風口112之間設有三具第一風扇13，每一第一風扇13對應於一第一室內出風口112，然而，第一室內出風口112的數量不一定必須對應於第一風扇13的數量。藉由第一風扇13將第一冷卻氣體G2由第一室內出風口112被送出至室內空間S中。室內空間S為一與室外環境可機動連通或關閉的空間，可為房屋、房間、車輛(包含各類型汽車、裝甲車)等的內部空間，其大小形狀不限於圖示。在一實施例中，室內空間S係一作戰車輛尺寸，第一空調單元10、第二空調單元20及冷凝器30集中在室內空間S內，空氣過濾組23可採用具有生化防護功能或防毒氣的過濾器，避免作戰車輛內的人員失能或死亡。

請參閱圖1(側邊透視圖)及圖3(上方透視圖)所示，第二空調單元20包含一第二腔室21、一第二蒸發器22與一空氣過濾組23。第二腔室21具有一室外進風口211與一第二室內出風口212。第二蒸發器22設置於第二腔室21中且位於室外進風口211與第二室內出風口212之間。空氣過濾組23設置於第二蒸發器22與室外進風口211之間。

空氣過濾組23包含一第一過濾件231、一第二過濾件232與一氣流切換閥件233。第一過濾件231設置於第二腔室21外且靠近室外進風口211。第二過濾件232設置於第二腔室21中且靠近第二蒸發器22。第一過濾件231與第二過濾件232所能過濾之物質不同，依實際所需而設置，例如，第一過濾件231所能過濾的物質以粉塵、汙染物為標的，而第二過濾件232可為核生化毒氣過濾濾芯，以過濾具有毒性的物質。依實際所需搭配不同空氣品質偵測器與對應的過濾件。特別說明的，本實施例將第二腔室21延伸設置一管體213並伸出室內空間S外以利於連通室外環境，並將第一過濾件231設置於管體213內，然本案之第二腔室21之設置態樣可依實際空間環境而設計，不限於圖示。可於管體213伸出室內空間S外之一端設置防水蓋或防塵蓋等裝置以避免水或雜物進入。

氣流切換閥件233設置於第一過濾件231與第二過濾件232之間，用以控制第一過濾件231與第二過濾件232間之路徑是否連通。關於路徑切換的方式，請參閱圖3及圖4所示。圖3及圖4所顯示的第二空調單元20皆為圖1所示第二空調單元20之俯視斷面結構示意圖。

請參閱圖1及圖3所示，於圖3所示狀態時，氣流切換閥件233阻斷氣流通往第二過濾件232的路徑。室外氣體G3由室外進風口211進入第二腔室21的管體213後，首先通過空氣過濾組23的第一過濾件231，而後流向第二蒸發器22，由第二蒸發器22將室外氣體G3冷卻為第二冷卻氣體G4，第二冷卻氣體G4再由第二室內出風口212被送出至室內空間S中。於第二蒸發器22與第二室內出風口212之間設有一具第二風扇24對應於第二室內出風口212，同樣地，第二室內出風口212的數量不一定必須對應於第二風扇24的數量。

請參閱圖1及圖4所示，於圖4所示狀態時，氣流切換閥件233開放了氣流通往第二過濾件232的路徑。室外氣體G3由室外進風口211進入第二腔室21的管體213後，首先通過空氣過濾組23的第一過濾件231，再流入第二過濾件232，而後流向第二蒸發器22，由第二蒸發器22將室外氣體G3冷卻為第二冷卻氣體G4，第二冷卻氣體G4再由第二室內出風口212被送出至室內空間S中。

圖3及圖4顯示，藉由氣流切換閥件233的切換，可控制室外氣體G3僅通過第一過濾件231，或者，於通過第一過濾件231後，再通過第二過濾件232；亦即，當室外氣體G3的品質仍高於一設定標準時，可僅通過第一過濾件231進行過濾，然而，當室外氣體G3的品質低於設定標準時，則必須過第一過濾件231及第二過濾件232進行雙重過濾。在一實施例中，第一過濾件231係粗過濾，例如過濾粉塵或大顆粒髒汙；第二過濾件232係細過濾，例如過濾懸浮微粒、化學氣體、生化氣體等。為達到偵測空氣品質的目的，可設置一空氣品質偵測器(圖中未釋出)，根據所偵測之空氣品質調整氣流切換閥件，以控制第一過濾件231與第二過濾件232間之路徑是否連通。氣流切換閥件233可為自動切換開關或手動切換開關其中之一。

綜上所述，本案提供之空調系統，設有兩組蒸發器，其中一組蒸發器具有空氣過濾組，且該空氣過濾組可手動切換或自動切換；透過冷媒分配到兩組蒸發器，並在製冷能力較小的蒸發器設置空氣過濾裝置，可將外部引入的氣流進行過濾與降溫後再供給到室內空間，因此可改善室內空間內部的空氣品質，並且因為過濾氣流進行獨立冷卻，可降低新鮮氣流與原流場的溫濕度差異，因而使本系統在維持相近的溫度與濕度變異量下，實現同時進行空氣品質與溫度調節的需求。使得本系統得以實現同時進行空氣品質與溫度調節的需求，使用較小的能源，即可維持氣流場溫度均勻性。

雖然本案已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本案，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本案的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本案的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧第一空調單元

20‧‧‧第二空調單元

11‧‧‧第一腔室

111‧‧‧室內回風口

112‧‧‧第一室內出風口

12‧‧‧第一蒸發器

13‧‧‧第一風扇

20‧‧‧第二空調單元

21‧‧‧第二腔室

211‧‧‧室外進風口

212‧‧‧第二室內出風口

213‧‧‧管體

22‧‧‧第二蒸發器

23‧‧‧空氣過濾組

231‧‧‧第一過濾件

232‧‧‧第二過濾件

233‧‧‧氣流切換閥件

24‧‧‧第二風扇

30‧‧‧冷凝器

31‧‧‧第一膨脹閥

32‧‧‧第二膨脹閥

33‧‧‧分流頭

34‧‧‧匯流頭

40‧‧‧壓縮機

G1‧‧‧室內氣體

G2‧‧‧第一冷卻氣體

G3‧‧‧室外氣體

G4‧‧‧第二冷卻氣體

S‧‧‧室內空間

圖1為本案之實施例之架構示意圖。 圖2為本案之第一空調單元之結構示意圖。 圖3為本案之第二空調單元之結構示意圖且顯示室外氣體流經第一過濾件。 圖4為本案之第二空調單元之結構示意圖且顯示室外氣體流經第一過濾件及第二過濾件。

無

Claims (11)

1. 一種空調系統，包括：一第一空調單元，包含：一第一腔室，具有一室內回風口與至少一第一室內出風口；一第一蒸發器，設置於該第一腔室中且位於該室內回風口與該第一室內出風口之間；一室內空間中的室內氣體由該室內回風口進入該第一腔室後，由該第一蒸發器將該室內氣體冷卻為第一冷卻氣體，該第一冷卻氣體再由該第一室內出風口被送出至該室內空間中；一第二空調單元，包含：一第二腔室，具有一室外進風口與一第二室內出風口；一第二蒸發器，設置於該第二腔室中且位於該室外進風口與該第二室內出風口之間；一空氣過濾組，設置於該第二蒸發器與該室外進風口之間；一室外氣體由該室外進風口通過該空氣過濾組，再由該第二蒸發器將該室外氣體冷卻為第二冷卻氣體，該第二冷卻氣體再由該第二室內出風口被送出至該室內空間中；一冷凝器，連接該第一蒸發器與該第二蒸發器，以及一壓縮機，連接該冷凝器，該壓縮機壓縮氣態冷媒為液態冷媒進入該第一蒸發器與該第二蒸發器。
2. 如申請專利範圍第1項所述之空調系統，其中該第一蒸發器與該第二蒸發器的製冷能力比值介於1.5：1~3：1之範圍內。
3. 如申請專利範圍第1項所述之空調系統，其中該空氣過濾組包含：一第一過濾件，設置於該第二腔室外且靠近該室外進風口；一第二過濾件，設置於該第二腔室中且靠近該第二蒸發器；以及一氣流切換閥件，設置於該第一過濾件與該第二過濾件之間，用以控制該第一過濾件與該第二過濾件間之路徑是否連通。
4. 如申請專利範圍第3項所述之空調系統，其更包含一空氣品質偵測器，根據所偵測之空氣品質調整該氣流切換閥件，以控制該第一過濾件與該第二過濾件間之路徑是否連通。
5. 如申請專利範圍第3項所述之空調系統，其中該氣流切換閥件為自動切換開關或手動切換開關其中之一。
6. 如申請專利範圍第3項所述之空調系統，其中該第一過濾件與該第二過濾件所能過濾之物質不同。
7. 如申請專利範圍第3項所述之空調系統，其中該第二過濾件為核生化毒氣過濾濾芯。
8. 如申請專利範圍第1項所述之空調系統，其中該第一蒸發器與該冷凝器之間設有一第一膨脹閥，該第二蒸發器與該冷凝器之間設有一第二膨脹閥，該第一膨脹閥與該第二膨脹閥電性連接於一溫度感測器，根據所感測之溫度，控制該第一膨脹閥與該第二膨脹閥之開度，以調整分配至該第一蒸發器與該第二蒸發器之冷媒多寡。
9. 如申請專利範圍第8項所述之空調系統，其中該第一膨脹閥及該第二膨脹閥與該冷凝器之間設有一分流頭，使該第一蒸發器與該第二蒸發器共用該冷凝器。
10. 如申請專利範圍第9項所述之空調系統，其中該第一蒸發器及該第二蒸發器與該壓縮機之間設有一匯流頭。
11. 如申請專利範圍第1項所述之空調系統，其中該第一蒸發器與該第一室內出風口之間設有至少一第一風扇；該第二蒸發器與該第二室內出風口之間設有一第二風扇。