TWI806661B - 具補償功能的除濕機及其控制方法 - Google Patents

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陳韋任
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Abstract

本發明提供一種具補償功能空調(VC)系統及其控制方法。該具補償功能除濕機包括一環境調整單元、一溫度偵測單元、一濕度偵測單元、一溫度補償單元以及一控制單元。該溫度補償單元用於根據該複數即時溫度數值以及該複數即時濕度數值計算或查詢一溫度對應表取得複數校正溫度數值，便可得到對應室內空間的真實濕度數值。該控制單元根據該真實濕度數值調整該環境調整單元，以便縮短到達目標濕度數值的時間。

Description

具補償功能的除濕機及其控制方法
本發明係關於一種具補償功能的除濕機及其控制方法，特別是一種用於空調(Air Conditioning,AC)技術領域的除濕機，用於優化現有除濕機。
現有的除濕機中，使用者通過設定溫度及濕度後，該除濕機便會開始運作直到室內空間中的濕度與設定的目標濕度一致。這邊所指的不是類似冷氣之類具有除濕功能的不可移動設備，因為不可移動設備其溫度偵測單元及濕度偵測單元有較大的設計彈性，可以避免如下問題：一般而言，大部份的除濕機都是採用蒸氣壓縮製冷循環(Vapor-compression refrigeration cycle)，因此會需要依靠溫度偵測單元(溫度計)以及濕度偵測單元(濕度計)，然而上述兩個元件受限於其結構脆弱，會設置於該除濕機的內部，又因為除濕機的內部空間有限，在進行除濕作業時，往往會使該除濕機的內部溫度遠高於該除濕機的外部溫度，然而，過高的溫度也會連帶影響溫度偵測單元，使其量測到的溫度遠高於實際溫度(除濕機的外部溫度)，無法準確反應每個瞬間的即時溫度，進而導致該除濕機無法正確運作。
又參考另一現有技術(CN 111637545B)，其採用的方式是預先將除濕機放置於多個不同環境溫度下(已知環境溫度)去得到除濕機內部溫度(即錯誤的溫度)後，取得在多個不同環境溫度下該除濕機內部的溫度相對環境溫度的溫度差；如此一來，當除濕機放置在一未知環境下，便可以通過除濕機內部溫度搭配先前得知的溫度差得到該未知環境的環境溫度。亦即，設置另外一個可以量測到環境溫度的溫度計(即利用兩個溫度計)，換句話說，利用兩個溫度計才能得知正確的環境溫度。
因此，習知技術存在技術問題：1.溫度計受除濕機內部廢熱影響無法得到正確的除濕機外部溫度連帶濕度計的濕度也不正確；2.利用兩個溫度計取得溫差，進而取得正確的環境溫度；3.進而使除濕機因為不正確的溫度以及濕度而無法以正確(或省電)的方式運作。
故，有必要提出一種創新的除濕機及其控制方法以解決上述技術問題。
為解決上述習知技術的問題，本發明提供一種具補償功能的除濕機，利用偵測到的複數即時溫度數值及複數即時濕度數值計算或查詢一溫度對應表取得複數校正溫度數值(有了正確溫度就可以經過計算得到正確濕度)，進而避免因為濕度計無法取得室內空間的正確濕度使得除濕機無法最佳化的運作，也因此縮短到達目標溫度數值及/或一目標濕度數值的時間。
為達上述目的，本發明提供一種具補償功能的除濕機，其包括一環境調整單元、一溫度偵測單元、一濕度偵測單元、一溫度補償單元、一控制單元以及至少一熱量產生單元。該環境調整單元根據一目標濕度數值對一室內空間進行調節。該溫度偵測單元用於偵測該除濕機內部的複數即時溫度數值。該濕度偵測單元，用於偵測該除濕機內部的複數即時濕度數值。該溫度補償單元用於根據該複數即時溫度數值以及該複數即時濕度數值計算或查詢一溫度對應表取得複數校正溫度數值。該控制單元根據該複數校正溫度數值及該目標濕度數值調整該環境調整單元，以便縮短到達該目標濕度數值的時間。該至少一熱量產生單元包含該環境調整單元且產生一廢熱。
在一較佳實施例中，該溫度偵測單元及該濕度偵測單元設置於該除濕機內部。
在一較佳實施例中，該廢熱會接觸該溫度偵測單元。
在一較佳實施例中，其中每一該複數校正溫度數值等於C1乘以每一該複數即時溫度數值加C2乘以每一複數即時絕對濕度(根據該複數即時溫度數值以及該複數即時濕度數值進行查表可得)加C3，其中C1、C2及C3可以從該除濕機相關的複數參數而得知。
在一較佳實施例中，該環境調整單元是蒸氣壓縮製冷循環式除濕單元。
為達上述目的，本發明還提供一種具補償功能的除濕 機的控制方法。該方法包括：首先，一除濕機的一環境調整單元根據一目標濕度數值對一室內空間進行調節；接著，一溫度偵測單元偵測複數即時溫度數值；接著，一濕度偵測單元偵測複數即時濕度數值；接著，一溫度補償單元根據該複數即時溫度數值以及該複數即時濕度數值計算或查詢該溫度補償單元的一溫度對應表取得複數校正溫度數值；最後，一控制單元，根據該複數校正溫度數值及該目標濕度數值調整該環境調整單元，以便縮短到達該目標濕度數值的時間。
在一較佳實施例中，將該溫度偵測單元及該濕度偵測單元設置於該除濕機內部。
在一較佳實施例中，該溫度偵測單元會受至少一熱量產生單元產生的一廢熱影響，其中該至少一熱量產生單元包含該環境調整單元。
在一較佳實施例中，每一該複數校正溫度數值等於C1乘以每一該複數即時溫度數值加C2乘以每一複數即時絕對濕度(根據該複數即時溫度數值以及該複數即時濕度數值進行查表可得)加C3，其中C1、C2及C3可以從該除濕機相關的複數參數而得知。
在一較佳實施例中，該環境調整單元是蒸氣壓縮製冷循環式除濕單元。
相較習知技術，本發明藉由偵測到的複數即時溫度數值及複數即時濕度數值計算或查詢一溫度對應表取得複數校正溫度數值，進而避免因為濕度計受除濕機內部廢熱影響無法得到正確溫 度(除濕機內部溫度與外部待調整環境溫度可能差距數10度C)，且無法得知正確濕度(正確的絕對濕度需要由溫度搭配相對濕度才能經由查表或計算得知，表可為濕空氣線圖，Psychrometric Chart)使得除濕機無法最佳化的運作，也因此縮短到達一目標濕度數值的時間。
10:室內空間
100:除濕機
110:環境調整單元
111:溫度調整次單元
112:濕度調整次單元
120:溫度偵測單元
130:濕度偵測單元
140:溫度補償單元
141:處理器
142:記憶體
143:溫度對應表
150:控制單元
160:熱量產生單元
165:廢熱
S01-S05:步驟
T1...Tn:即時溫度數值
M1...Mn:即時濕度數值
AT1...ATn:校正溫度數值
圖1，繪示根據本發明的除濕機與一室內空間的示意圖；圖2，繪示圖1中的溫度補償單元的細部示意圖
圖3，繪示圖1中的環境調整單元的細部示意圖；圖4，繪示根據本發明的除濕機的實測圖及圖5，繪示根據本發明的除濕機的控制方法的流程圖。
以下各實施例的說明是參考圖式，用以說明本發明可用以實施的特定實施例。本發明所提到的方向用語，例如「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「內」、「外」、「側面」等，僅是參考圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發明，而非用以限制本發明。
參考圖1-3；圖1，繪示根據本發明的除濕機100與一室內空間10的示意圖；圖2，繪示圖1中的溫度補償單元140的細部示意圖；圖3，繪示圖1中的環境調整單元110的細部示意圖。該除濕機100包括一環境調整單元110、一溫度偵測單元120、一濕度偵 測單元130、溫度補償單元140、一控制單元150以及至少一熱量產生單元160。需要注意的是，圖1中該除濕機100雖然繪示如同設置於該室內空間10之外(如同一般空調系統)，但是主要是顯示該除濕機100與該室內空間10之間的熱量交換的關係，並不代表其實際的空間關係。該環境調整單元110根據一目標濕度數值SH(Setup Humidity，此處指相對濕度)對一室內空間10進行調節。該溫度偵測單元120用於偵測該除濕機內部100的複數即時溫度數值T1...Tn。該濕度偵測單元130，用於偵測該除濕機內部100的複數即時濕度數值M1...Mn(此處指相對濕度)。較佳地，該溫度補償單元140包括一處理器141、一記憶體142以及一溫度對應表143(該溫度對應表143也可省略，純粹由該處理器141及該記憶體計算)。該溫度補償單元140用於根據該複數即時溫度數值T1...Tn以及該複數即時濕度數值M1...Mn通過計算或直接查詢一溫度對應表143(也可以是濕空氣線圖，Psychrometric Chart)取得複數校正溫度數值(Adjusted-Temperature)AT1...ATn。該控制單元150根據該複數校正溫度數值AT1...ATn及該目標濕度數值SH調整該環境調整單元110(可以採用調整功率大小或採用開開關關的方式，並不以此為限)。該至少一熱量產生單元160包含該環境調整單元110且產生一廢熱165。詳細地，該環境調整單元110會根據該複數校正溫度數值AT1...ATn及該目標濕度數值SH的改變而產生相對應的變化。
本說明書中提到的相對濕度(Relative Humidity)以及絕對濕度(Absolute Humidity或含水率)在溫度及壓力已知時是可以 輕易換算的，不在多做說明。
一般而言在只有一個溫度計以及一個濕度計的環境下，因為溫度計設置在該除濕機100的內部，該至少一熱量產生單元160會產生該廢熱165進而使該除濕機100的內部溫度遠高於該除濕機100外部(即該室內空間10的真實環境溫度)的溫度，使溫度數值出現極大的錯誤。本發明通過現有即時數據(溫度及濕度，須注意此處溫度及濕度是該除濕機100內部的並非正確的該室內空間10的溫度及濕度)，通過計算或者對應表的方式取得真實的溫度數據(室內空間)，進而使該環境調整單元110能夠在真實的數據下進行最佳化的運作(可採用功率調整或開開關關的方式，並不限制)，而非使用不正確數據進行運作。
詳細地，若在壓力會變化的情況下，可以將壓力數值也納入計算(壓力也是可以直接得知且沒有延遲性)。
詳細地，該溫度對應表143係選自於由該複數即時溫度數值T1...Tn、該複數即時濕度M1...Mn、該複數校正溫度數值AT1...ATn及該目標濕度數值SH所組成的群組(在壓力不同的情況下也可納入壓力因素)。其目的就是僅需要根據在該除濕機100內部量測到的溫度及濕度搭配該除濕機內部100所預計要的該目標濕度數值SH能夠計算或查表得到複數校正溫度數值AT1...ATn。
詳細地，每一該複數校正溫度數值AT1...ATn等於C1乘以每一該複數即時溫度數值T1...Tn加C2乘以每一複數即時絕對濕度(根據該複數即時溫度數值T1...Tn以及該複數即時濕度數值 M1...Mn進行查表可得)加C3，其中C1、C2及C3可以從該除濕機相關的複數參數而得知。進而讓該控制單元150能夠準確地調整該環境調整單元110。
其中，
Figure 111122230-A0305-02-0010-1
Figure 111122230-A0305-02-0010-2
Figure 111122230-A0305-02-0010-3
Figure 111122230-A0305-02-0010-29
=室內空間的相對濕度
P v,r =室內空間的水蒸氣壓
P ws,T =溫度為T時的飽和水蒸氣壓
w r =室內空間的濕度比
w s =感測器處的濕度比
P v,s =感測器處的水蒸氣壓
P a,s =感測器處的絕對壓力
P a,r =室內空間的絕對壓力
Figure 111122230-A0305-02-0010-30
=感測器處的相對濕度
E ov =將感測器空間視為控制容積時，其內的總能量
Figure 111122230-A0305-02-0010-34
=從熱量產生單元往感測器處的廢熱
Figure 111122230-A0305-02-0010-36
=從感測器處往相鄰區域的熱量
Figure 111122230-A0305-02-0010-37
=空氣質量流率(流入除濕機)
h r =室內空間的空氣的比焓
Figure 111122230-A0305-02-0010-38
=空氣質量流率(從感測器空間流出)
Figure 111122230-A0305-02-0010-39
=空氣質量流率
h s =感測器處的室內空間的空氣的比焓
α=定義來自壓縮機、蒸發器、與冷凝器傳送到感測器的廢熱大小的係數
W=壓縮機輸入功率
γ=定義來自循環風扇傳送到感測器的廢熱大小的係數
UA=除濕機的綜合熱傳係數乘以熱傳面積
T s =感測器處的溫度
T r =室內空間的溫度
C p =空氣的比熱
Figure 111122230-A0305-02-0011-44
=蒸發的總負荷
Figure 111122230-A0305-02-0011-45
=蒸發器顯熱負荷
Figure 111122230-A0305-02-0011-46
=蒸發器潛熱負荷
Figure 111122230-A0305-02-0011-40
=空氣離開該蒸發器時的溫度
h fg =空氣的蒸發潛熱
Figure 111122230-A0305-02-0011-41
=空氣離開蒸發器時的濕度比
β=該除濕機的性能係數(COP)
β'=該除濕機當作熱泵使用時的性能係數(COP)
T r '=由建議的MLR模型得到的室內空間的溫度預估數值
Figure 111122230-A0305-02-0011-33
=由建議的MLR模型得到的室內空間的相對濕度預估數值
上述的MLR為Multiple Linear Regression(多重線性迴歸)。上述參數都是依靠每台除濕機本身出廠的數據進行測試或計算便可以得到。因此，搭配上述參數後，便可以簡易的得到屬於每一台除濕機的C1、C2及C3，進而可以藉由設置於該除濕機內部的該溫度偵測單元120、一濕度偵測單元130得到的該複數即時溫度數值T1...Tn(不正確的)_以及該複數即時濕度數值M1...Mn(不正確的)去得到該複數校正溫度數值AT1...ATn。且上述感測器即該溫度偵測單元120及該濕度偵測單元130。且增加說明的是
Figure 111122230-A0305-02-0011-8
表示空氣質量流量等同
Figure 111122230-A0305-02-0011-9
及
Figure 111122230-A0305-02-0011-10
。
詳細地，該複數即時溫度數值T1...Tn、該複數即時濕度數值M1...Mn以及該複數校正溫度數值AT1...ATn均是對應不同時間的複數數值。換言之，在該室內空間10中的溫濕度是一個均勻的情況下，只需要在除濕機100的內部採集該除濕機100內部的數據即可根據上述數據計算或對應表得知該複數校正溫度數值 AT1...ATn。其中，該複數即時濕度數值M1...Mn為相對濕度(Relative Humidity)。
較佳地，本發明僅需要利用該除濕機100內部的即時溫度以及即時濕度搭配如上述公式中所提及的參數(均可以通過各除濕機的參數預先計算得知)，只要在預先取得已知的參數下，便可以經由計算立刻得到該室內空間10的真實溫度。
詳細地，本發明中以Panasonic的除濕機(F-Y181BW Type：B)作為實驗設備時，本發明的公式中的C1=1.01、C2=-244、C3=0.55。而上述三個常數會隨著不同的除濕機而改變。
較佳地，該環境調整單元110包括一溫度調整次單元111及/或一濕度調整次單元112分別用於調整該室內空間10的溫度及/或濕度。在本較佳實施例中以該溫度調整次單元111及該濕度調整次單元112獨立運作的方式進行說明。一般而言，該溫度調整次單元111是比較單純的元件，如一般的冷氣機、暖爐就可以直接改變溫度；然而，改變濕度卻受到溫度相當大程度的影響，因此該濕度調整次單元112係選自於由冷凝器、除濕輪、等溫除濕裝置及增濕器所組成的群組，較佳地，也可以是蒸氣壓縮製冷循環式除濕單元。然而也可以採用整合溫度及濕度一同調整的裝置，並不以此為限
圖4，繪示根據本發明的除濕機100的實測圖。Y軸是相對濕度(%)。這邊需要說明，雖然本發明的重點在於校正因為廢熱而受影響的溫度數值，但是除濕機最終的操作效率好壞是可以直 接參考濕度是否為正確的濕度。且本圖是根據下列表1及表2繪製。
Figure 111122230-A0305-02-0013-11
Figure 111122230-A0305-02-0013-12
由表1及表2可知，在這兩個環境溫度下的該室內空間10，該除濕機100內量測到的相對濕度(即濕度偵測單元處濕度)都低於該室內空間10的相對濕度(即室內空間(真實)濕度)，但是經過溫度校正後得到的校正濕度(校正後濕度)都與該室內空間10的相對濕度相差無幾，因此可以確認本發明的除濕機的確是具有通過校正溫度的方法得到能夠真實反映該室內空間的相對濕度。
圖5，繪示根據本發明的除濕機的控制方法的流程 圖。本流程圖中所會使用到的裝置以及元件請參考圖1-3及上述說明，不再贅述。
該方法包括：首先，執行步驟S01，一除濕機100的一環境調整單元110根據一目標濕度數值SH對一室內空間10進行調節；接著，執行步驟S02，一溫度偵測單元120偵測的複數即時溫度數值T1...Tn；接著，執行步驟S03，一濕度偵測單元130偵測複數即時濕度數值M1...Mn；接著，執行步驟S04，一溫度補償單元140根據該複數即時溫度數值T1...Tn以及該複數即時濕度數值M1...Mn計算或查詢該溫度補償單元140的一溫度對應表143取得複數校正溫度數值AT1...ATn；最後，執行步驟S05，一控制單元150根據該複數校正溫度數值AT1...ATn及該目標濕度數值SH調整該環境調整單元110(可以採用調整功率大小或採用開開關關的方式，並不以此為限)。
詳細地，該溫度偵測單元120及該濕度偵測單元130均設置於該除濕機100內部，因此，其量測到的都是該除濕機100內部的資訊，與該室內空間10的溫度及濕度存在差異。
相較習知技術，本發明藉由在除濕機內部偵測到的複數即時溫度數值及複數即時濕度數值，通過利用除濕機本身可以事先計算取得計算或查詢一溫度對應表可以得到的公式，進而取得複數校正溫度數值，進而避免因為廢熱使得除濕機無法取得正確溫度(進而無法得到正確濕度)而進行最佳化的運作。
以上僅是本發明的較佳實施方式，應當指出，對於熟 悉本技術領域的技術人員，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
10:室內空間
100:除濕機
110:環境調整單元
120:溫度偵測單元
130:濕度偵測單元
140:溫度補償單元
150:控制單元
T1...Tn:即時溫度數值
M1...Mn:即時濕度數值
AT1...ATn:校正溫度數值

Claims (8)

  1. 一種具補償功能的除濕機，包括：一環境調整單元，根據一目標濕度數值對一室內空間進行調節；一溫度偵測單元，僅用於偵測該除濕機內部的複數即時溫度數值；一濕度偵測單元，僅用於偵測該除濕機內部的複數即時濕度數值；一溫度補償單元，用於根據該複數即時溫度數值以及該複數即時濕度數值計算及/或查詢一溫度對應表取得複數校正溫度數值；一控制單元，根據該複數校正溫度數值及該目標濕度數值調整該環境調整單元，以便縮短到達該目標濕度數值的時間；以及至少一熱量產生單元，其包含該環境調整單元且產生一廢熱。
  2. 如請求項1所述的具補償功能的除濕機，其中該溫度偵測單元設置於該除濕機內部。
  3. 如請求項1所述的具補償功能的除濕機，其中該廢熱會接觸該溫度偵測單元。
  4. 如請求項1所述的具補償功能的除濕機，其中每一該複數校正溫度數值等於C1乘以每一該複數即時溫度數值加C2乘以每一複數即時絕對濕度數值加C3，其中，每一複數即時絕對濕度數值可根據該複數即時溫度數值以及該複數即時濕度數值進行查表可得，C1、C2及C3可以從該除濕機相關的複數參數帶入公式1~3而得知
    Figure 111122230-A0305-02-0017-13
    Figure 111122230-A0305-02-0017-14
    Figure 111122230-A0305-02-0018-15
    Figure 111122230-A0305-02-0018-49
    =空氣質量流率α=定義來自該至少一熱量產生單元傳送到該溫度偵測單元及該濕度偵測單元的廢熱大小的係數，其中該至少一熱量產生單元包括壓縮機、蒸發器、與冷凝器γ=定義來自循環風扇傳送到該溫度偵測單元及該濕度偵測單元的廢熱大小的係數UA=該除濕機的綜合熱傳係數乘以熱傳面積C p =空氣的比熱
    Figure 111122230-A0305-02-0018-47
    =空氣離開該蒸發器時的溫度h fg =空氣的蒸發潛熱
    Figure 111122230-A0305-02-0018-48
    =空氣離開該蒸發器時的濕度比β=該除濕機的性能係數(COP)。
  5. 一種具補償功能的除濕機的控制方法，包括：一除濕機的一環境調整單元根據一目標濕度數值對一室內空間進行調節；一溫度偵測單元僅偵測該除濕機內部的複數即時溫度數值；一濕度偵測單元僅偵測該除濕機內部的複數即時濕度數值；一溫度補償單元根據該複數即時溫度數值以及該複數即時濕度數值計算或查詢該溫度補償單元的一溫度對應表取得複數校正溫度數值；及一控制單元根據該複數校正溫度數值及該目標濕度數值調整該環境調整單元。
  6. 如請求項5所述的控制方法，還包括：將該溫度偵測單元及該濕度偵測單元設置於該除濕機內部。
  7. 如請求項5所述的控制方法，還包括： 該溫度偵測單元會受至少一熱量產生單元產生的一廢熱影響，其中該至少一熱量產生單元包含該環境調整單元。
  8. 如請求項5所述的控制方法，其中每一該複數校正溫度數值等於C1乘以每一該複數即時溫度數值加C2乘以每一複數即時絕對濕度數值加C3，其中，每一複數即時絕對濕度數值可根據該複數即時溫度數值以及該複數即時濕度數值進行查表可得，C1、C2及C3可以從該除濕機相關的複數參數帶入公式1~3而得知
    Figure 111122230-A0305-02-0019-18
    Figure 111122230-A0305-02-0019-19
    Figure 111122230-A0305-02-0019-17
    Figure 111122230-A0305-02-0019-50
    =空氣質量流率α=定義來自該至少一熱量產生單元傳送到該溫度偵測單元及該濕度偵測單元的廢熱大小的係數，其中該至少一熱量產生單元包括壓縮機、蒸發器、與冷凝器γ=定義來自循環風扇傳送到該溫度偵測單元及該濕度偵測單元的廢熱大小的係數UA=該除濕機的綜合熱傳係數乘以熱傳面積C p =空氣的比熱
    Figure 111122230-A0305-02-0019-54
    =空氣離開該蒸發器時的溫度h fg =空氣的蒸發潛熱
    Figure 111122230-A0305-02-0019-56
    =空氣離開該蒸發器時的濕度比β=該除濕機的性能係數(COP)。
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