用于封装终端空调器单元的壁套管组件的制作方法

1.本主题通常涉及封装终端空调器单元，并且更具体地说，涉及用于封装终端空调器单元的壁套管组件。


背景技术：

2.制冷系统通常用于调节特定区域内的温度。在空调器单元的情况下，一个或多个单元可以运行来调节例如住宅和办公楼等结构内的温度。特别地，单单元型房间空调器单元可以用于调节例如结构的单个房间或一组房间中的温度。这种空调器单元可以包括例如密封系统来冷却或加热房间。密封系统可以包括压缩机、一个或多个热交换器和膨胀装置。
3.另一种类型的单元(有时被称为封装终端空调器单元(ptac))可用于需要被调节空气的较小的室内空间。这些单元可以包括由隔板分开的室内部分与室外部分，并且可以安装在窗户中或者定位在建筑的外壁的开口内。更具体来说，这些单元可以安装在位于建筑的外壁的开口内的壁套管中。
4.ptac经常需要将空气从室外部分吸入室内部分。传统的ptac包括限定在隔板中的通风孔，隔板将单元的室内侧与室外侧分开。为了将补充空气流从ptac的室外侧推入空调房间中，辅助风扇和/或补充空气模块可以与通风孔流体耦合。然而，为了提供空气离开房间的路径，ptac经常需要浴室风扇或另一个排气管。
5.因此，用于提供补充空气的改进的空调器单元和风扇组件将是有用的。更具体地，提供从房间进气和排气的壁套管组件将是尤其有益的。


技术实现要素：

6.本发明的各方面和优点将在以下描述中部分阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过本发明的实践来了解。
7.根据一个实施例，提供一种用于调节房间中的空气的封装终端空调器单元。所述封装终端空调器单元包括：隔板，限定室内部分和室外部分；密封系统，包括压缩机、位于所述室内部分内的室内热交换器、位于所述室外部分内的室外热交换器和膨胀装置，所述密封系统可操作以在所述室内部分与所述室外部分之间传递热能；壁套管，被配置用于容纳所述密封系统的至少一部分，所述壁套管限定将所述室外部分流体耦合到所述房间的进气孔；进气风扇组件，在所述进气孔之上安装于所述壁套管，用于选择性地将补充空气流推进所述房间中。
8.根据另一个实施例，提供一种用于空调器单元的套管组件。所述套管组件包括：壁套管，至少部分地限定室外部分和房间，所述壁套管限定将所述室外部分流体耦合到所述房间的进气孔；进气风扇组件，在所述进气孔之上安装于所述壁套管，用于选择性地将补充空气流推进所述房间中。
9.参照下面的描述和所附权利要求，本发明的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解。结合在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并
且与说明书一起用于解释本发明的原理。
附图说明
10.参考附图，在说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本发明的完整且可行的公开内容，包括其最佳模式。
11.图1提供了根据本公开示例性实施例的封装终端空调器单元的爆炸透视图。
12.图2提供了图1的示例性封装终端空调器单元的密封系统的透视图。
13.图3提供了图1的示例性封装终端空调器单元的密封系统的示意图。
14.图4提供了根据本主题的示例性实施例的与图1的示例性封装终端空调器单元一起使用的壁套管组件的透视图。
15.图5提供了根据本主题的示例性实施例的风扇组件的透视图，所述风扇组件可以是图4的示例性壁套管组件的一部分。
16.图6提供了图1的示例性封装终端空调器单元的后透视图。
17.图7提供了根据示例性实施例的安装在房间的外壁中的图4的示例性壁套管组件的示意图。
18.图8提供了根据示例性实施例的图5的示例性风扇组件的特写示意图。
19.在本说明书和附图中重复使用参考编号旨在代表本发明的相同或相似的特征或元件。
具体实施方式
20.现在将详细参照本发明的实施例，其一个或多个示例在附图中示出。每个示例是通过解释本发明的方式提供的，并不是对本发明的限制。实际上，对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可以对本发明进行各种修改和变型。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以与另一实施例一起使用，以产生又一实施例。因此，本发明旨在覆盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。
21.如本文所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可以互换使用，以将一个部件与另一部件区分开来，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。术语“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体的来源方向并且“下游”是指流体的目标方向。另外，近似术语，例如“近似”、“基本上”或“大约”，是指在百分之十的误差范围内。
22.图1提供了根据本公开示例性实施例的封装终端空调器单元100的爆炸透视图。通常，封装终端空调器单元100可操作以产生冷空气和/或热空气，以便调节相关联的房间或建筑的温度。如本领域技术人员将理解的，封装终端空调器单元100可用于分体式热泵系统不方便或不实用的安装中。如下文更详细讨论的，封装终端空调器单元100的密封系统102(即，密封热交换系统)设置在套管组件108内。因此，封装终端空调器单元100可以是用于加热和/或冷却空气的独立或自主系统。封装终端空调器单元100限定相互垂直并形成正交方向系统的垂直方向v、侧向方向l和横向方向t。
23.如本文中所使用的，术语“封装终端空调器单元”被广泛应用。例如，封装终端空调
器单元100可以包括辅助电加热器(未示出)，用于在不操作密封系统102的情况下辅助加热相关联的房间或建筑内的空气。然而，如下文更详细讨论的，封装终端空调器单元100还可以包括热泵加热模式，所述热泵加热模式利用密封系统102(例如结合电阻加热器)来加热相关联的房间或建筑内的空气。实际上，本主题的各方面可以应用于任何空调器单元中的密封系统或使用密封系统的其他设备(例如制冷设备)中。
24.如图1可见，套管组件108包括在内侧部分或室内部分112与外侧部分或室外部分114之间延伸的壁套管110。壁套管110的室内部分112与壁套管110的室外部分114彼此间隔开。因此，壁套管110的室内部分112可以位于内部环境处或邻近内部环境，并且壁套管110的室外部分114可以位于外部环境处或邻近外部环境。密封系统102包括用于在外部环境与内部环境之间传递热量的部件，如下面更详细讨论的。
25.壁套管110限定了机械隔间116。密封系统102设置或定位在壁套管110的机械隔间116内。前面板118和后格栅或屏幕120阻碍或限制进入壁套管110的机械隔间116。前面板118位于壁套管110的室内部分112处或与其相邻，并且后屏幕120在壁套管110的室外部分114处安装于壁套管110。前面板118和后屏幕120各自限定多个孔，所述多个孔允许空气流过前面板118和后屏幕120，所述孔的大小适于防止异物穿过前面板118和后屏幕120进入壁套管110的机械隔间116。
26.封装终端空调器单元100还包括排水盘或底部托盘124和位于壁套管110的机械隔间116内的内壁或隔板126。密封系统102位于底部托盘124上。因此，来自密封系统102的液体径流可流入并收集在底部托盘124内。隔板126可以安装于底部托盘124，并且从底部托盘124向上延伸到壁套管110的顶壁。隔板126限制或防止在壁套管110的机械隔间116内壁套管110的室内部分112与壁套管110的室外部分114之间的空气流动。因此，隔板126可以将壁套管110的机械隔间116分隔。具体地，隔板126通常可以分开并限定室内部分112与室外部分114。
27.图2提供了包括密封系统102的封装终端空调器单元100的某些部件的透视图。另外，图3提供了封装终端空调器单元100的示意图。如图所示，密封系统102包括压缩机132、内部热交换器或盘管134和外部热交换器或盘管136。如通常所理解的，压缩机132通常可操作以循环或推动制冷剂流通过密封系统102，该密封系统可包括可用于在密封系统102的各种部件之间使制冷剂流动的各种导管。因此，内部盘管134与外部盘管136可以位于彼此与压缩机132之间，并且彼此流体连通，且与压缩机132流体连通。
28.再次参考图1，封装终端空调器单元100可以另外包括控制面板140和可以包括在控制面板140中的一个或多个用户输入142。显示器144可以另外设置在控制面板140(例如触摸屏或其他文本可读显示屏)中。替代地，显示器144可以简单地是灯，其可以根据需要被激活和去激活，以提供例如单元100的事件或设定的指示。用户输入142和/或显示器144可以与控制器146进行通信。封装终端空调器单元100的用户可以与用户输入142交互以操作封装终端空调器单元100，并且用户命令可以在用户输入142与控制器146之间传输，以便于基于这样的用户命令操作封装终端空调器单元100。
29.控制器146可以例如响应于感测到的条件和来自控制面板140的用户输入来调节封装终端空调器单元100的操作。因此，控制器146可以操作地耦合到封装终端空调器单元100的各种部件，例如控制面板140、密封系统102的部件和/或用于测量内部环境的温度的
温度传感器(未示出)(例如热敏电阻或热电偶)。特别地，控制器146可以选择性地激活密封系统102，以便例如响应于来自温度传感器的温度测量而冷却或加热密封系统102内的空气。
30.在一些实施例中，控制器146包括存储器和一个或多个处理装置。例如，处理装置可以是微处理器、cpu等，例如通用或专用微处理器，其可操作来执行与封装终端空调器单元100的操作相关联的编程指令或微控制代码。存储器可以代表例如dram等随机存取存储器或者例如rom或flash等只读存储器。处理器执行存储在存储器中的编程指令。存储器可以是与处理器分离的部件，或者可以包含在处理器的板上。替代地，控制器146可以在不使用微处理器的情况下构建，例如，使用分立模拟和/或数字逻辑电路(例如开关、放大器、积分器、比较器、触发器、与门等)的组合来实行控制功能，而不是依赖于软件。
31.如下文将进一步详细描述的，密封系统102可以在冷却模式中操作，并且可替代地在加热模式中操作。在密封系统102以冷却模式运行期间，制冷剂通常从内部盘管134流向压缩机132。在密封系统102以加热模式运行期间，制冷剂通常从外部盘管136流向压缩机132。如下文将更详细解释的，与压缩机132流体连通的压缩换向阀150可以控制制冷剂流入或流出压缩机132以及盘管134、136。
32.在密封系统102以冷却模式运行期间，制冷剂从内部盘管134流向压缩机132。例如，制冷剂可以作为过热蒸汽形式的流体离开内部盘管134。在离开内部盘管134时，制冷剂可进入压缩机132，该压缩机可以操作以压缩制冷剂。因此，压缩机132中制冷剂的压力和温度可以增加，使得制冷剂变成更过热的蒸汽。
33.在冷却模式中，外部盘管136设置在压缩机132的下游并充当冷凝器。因此，当密封系统102在冷却模式中运行时，外部盘管136可以操作以将热量排放到壁套管110的室外部分114处的外部环境中。例如，来自压缩机132的过热蒸汽可经由第一分配导管152(图2)进入外部盘管136，该第一分配导管在压缩换向阀150与外部盘管136之间延伸，并流体连接于压缩换向阀150与外部盘管136之间。在外部盘管136内，来自压缩机132的制冷剂将能量传递到外部环境并冷凝成饱和液体和/或液体蒸汽混合物。外部空气处理器或室外风扇154(图3)相邻于外部盘管136定位，并且可以促进或推动来自外部环境的空气流穿过外部盘管136，以便促进热传递。
34.根据所示实施例，可以进一步提供膨胀装置或可变电子膨胀阀156来调节制冷剂膨胀。具体地，可变电子膨胀阀156沿着在内部盘管134与外部盘管136之间延伸的流体导管158设置。在使用期间，可变电子膨胀阀156通常可以使制冷剂膨胀，降低其压力和温度。在冷却模式中，可以为高液体质量/饱和液体蒸汽混合物形式的制冷剂可以离开外部盘管136，并在流经内部盘管134之前流经可变电子膨胀阀156。在加热模式中，制冷剂可以离开内部盘管134并在流到外部盘管136之前经过可变电子膨胀阀156。如下文更详细描述的，可变电子膨胀阀156通常被配置为可调节的。换句话说，可以选择性地改变或调节通过可变电子膨胀阀156的制冷剂流量(例如，以毫升/秒为单位的体积流量)。
35.在冷却模式中，内部盘管134设置在可变电子膨胀阀156的下游，并且充当蒸发器。因此，当密封系统102在冷却模式中运行时，内部盘管134可操作以利用来自壁套管110的室内部分112处的内部环境的能量加热内部盘管134内的制冷剂。例如，来自可变电子膨胀阀156的液体或液体蒸汽混合物制冷剂可以经由流体导管158进入内部盘管134。在内部盘管
134内，来自可变电子膨胀阀156的制冷剂接收来自内部环境的能量，并蒸发成过热蒸汽和/或高质量蒸汽混合物。内部空气处理器或室内风扇160(图3)相邻于内部盘管134定位，并且可以促进或推动来自内部环境的空气流穿过内部盘管134，以便促进热传递。来自内部盘管134的制冷剂，例如可以经由第二导管162(图2)从压缩换向阀150返回到压缩机132，该第二导管在内部盘管134和压缩换向阀150之间延伸并流体连接。
36.在密封系统102处于加热模式的操作期间，压缩换向阀150逆转来自压缩机132的制冷剂流的方向。因此，在加热模式中，内部盘管134设置在压缩机132的下游并充当冷凝器，例如，使得内部盘管134可操作以将热量排放到壁套管110的室内部分112处的内部环境中。另外，在加热模式中，外部盘管136设置在可变电子膨胀阀156的下游并充当蒸发器，例如，使得外部盘管136可操作以利用来自壁套管110的室外部分114处的外部环境的能量加热外部盘管136内的制冷剂。
37.特别参照图2，密封系统102可还包括管线过滤器组件164，管线过滤器组件164通常被配置为从制冷剂流中去除或收集污染物，例如来自钎焊或其他制造工艺的副产品，这些污染物可能已经积聚在密封系统102内(例如，在组装期间)，并且可能以其他方式损坏移动元件(例如，压缩机132)或限制小孔(例如，在膨胀装置156处)。如图所示，管线过滤器组件164位于室内热交换器134与室外热交换器136之间，并与室内热交换器134与室外热交换器136流体连接。管线过滤器组件164可包括用于收集污染物的过滤介质、干燥剂材料(例如沸石分子筛)，以去除密封系统102中可能存在的不良水分等。然而，应当理解，根据替代实施例，管线过滤器组件164可以具有任何其他合适的构造，并且可以位于密封系统102内的任何其他合适的位置。
38.现在总体参照图4至图7，将根据本主题的示例性实施例更详细地描述套管组件108。一般来说，在封装终端空调器单元100的安装期间，套管组件108首先安装在建筑壁172内限定的开口170内(参见图7)。例如，在示例性应用中，套管组件108使用任何合适的机械紧固件、焊接、粘合剂等安装于建筑壁172。另外，可以使用任何合适的填缝料、密封剂等来密封壁套管110与建筑壁172之间的接合部位。然后，隔板126、密封系统102和封装终端空调器单元100的其他部件至少部分地安装在壁套管110内。
39.壁套管110通常可以具有任何合适的结构。例如，根据所示实施例，壁套管110由钢构成，并且形成为矩形盒。根据替代实施例，壁套管110的壁中的全部或部分壁可以具有多层噪声阻尼结构(例如，用于针对密封系统102产生的噪声进行减振降噪或者以其他方式减少房间内可以易于通过传统单层壁套管传播的振动或过度噪声)。根据又一些其他实施例，壁套管110可以包括任何合适数量的层、材料、交织层或其他构造。
40.如上所述，并且如图7中最佳示出的，封装终端空调器单元100可以定位在建筑壁172的开口170中。另外，壁套管110和隔板126通常可以限定封装终端空调器单元100的室内部分112和室外部分114。值得注意的是，当安装单元100时，室内部分112通常可以与房间内部(本文中简称为房间200)流体连通。相比之下，室外部分114通常可以与周围环境202(例如，在建筑壁172的与房间200相对的一侧上)流体连通。以这种方式，当单元100被正确安装时，限定了两个基本隔离的环境，而密封系统102可以被操作以在所述两个环境之间传递热能(例如通过使用压缩机132循环流通制冷剂)。
41.值得注意的是，如上所述，在某些条件下，可能期望选择性地从环境202向房间200
供应补充空气流(例如，如本文中由参考编号204标识的)。另外，有时可能期望将排气流(例如，如本文中由参考编号206标识的)引导出房间200并进入环境202中。本文所述的套管组件108限定或包括有助于房间200和环境202之间进行上述空气传输的特征。尽管下面将根据示例性实施例描述这些特征，但是应当理解，在本主题的范围内可以进行变化和修改。
42.总体参照图4至图7，壁套管110总体上限定了将室外部分114与房间200流体耦合的进气孔210。另外，壁套管110可以限定排气孔212，排气孔212也将室外部分114与房间200流体耦合。具体地，根据所示实施例，进气孔210与排气孔212沿着侧向方向l限定在壁套管110的相对侧上。以这种方式，补充空气流204可以从一侧进入房间200，而排气流206从相对侧流出房间200，从而将空气流之间的相互作用最小化。
43.另外，壁套管组件108通常包括进气风扇组件220，进气风扇组件220安装于壁套管110，位于进气孔210之上，用于选择性地推动补充空气流204进入房间200中。类似地，套管组件108包括排气风扇组件222，排气风扇组件222安装于壁套管100，位于排气孔212之上，用于选择性地将排气流206推出房间200。
44.尽管套管组件108在本文中被示出为包括专用的进气风扇组件220和排气风扇组件222，但是应当理解，根据替代实施例，可以仅使用单个风扇组件。例如，根据替代实施例，单元100可能仅需要吸入或排出空气，且因此可能仅需要单个风扇组件。根据其他实施例，单个风扇组件可以双向方式操作，用于通过同一开孔吸入补充空气和排出废气。套管组件108还可包括气流管道设施或布线管道，其便于单个风扇组件的双向操作。因此，应当理解，套管组件108在本文中仅作为示例性实施例进行描述，并不旨在限制本主题的范围。可以使用其他风扇组件和流量调节装置，并且可以包括不同数量的风扇、位置、配置等。
45.如图所示，进气孔210和排气孔212延伸穿过壁套管110的侧壁，使得当安装单元100时，它们沿着横向方向t定位在建筑壁172与隔板126之间。以这种方式，这些开孔可以提供室外部分114与房间200之间的直接流体连通。另外，进气风扇组件220和排气风扇组件222被示出为低轮廓组件，其可以定位在壁套管110内，而不必重新配置单元100的部件(例如，例如机械隔间116内的密封系统102部件)。另外，风扇组件220,222的低轮廓结构不会伸入房间200很远。
46.现在将根据本主题的示例性实施例详细描述进气风扇组件220。由于进气风扇组件220与排气风扇组件222之间的相似性，将不会明确描述排气风扇组件222。然而，应当理解，排气风扇组件222在一些方面或所有方面可以与进气风扇组件220相似，并且相似的特征将在图中被相似地标记。
47.如图5中最佳示出的，进气风扇组件220通常包括沿着垂直方向v彼此相邻堆叠的多个风扇230。具体地，根据所示实施例，风扇230是小型轴流风扇，有时被称为松饼式风扇。然而，应当理解，根据替代实施例，可以使用任何其他合适的空气促动装置(例如离心风扇或切向风扇)，同时保持在本主题的范围内。另外，风扇230安装在单个壳体232内，壳体232的大小适于紧密配合在进气孔210内。然而，可以使用以任何其他合适方式安装的任何其他合适数量和类型的风扇230。
48.另外，根据示例性实施例，风扇230被配置为在24伏直流电源下运行，24伏直流电源可以直接从封装终端空调器单元100的控制器146提供。具体地，例如如图7所示，控制器146直接通信耦合且电耦合至风扇230。以这种方式，控制器146可以根据期望的空气调节需
求并使用内部电源来调节风扇230的操作，使得不需要为风扇230提供外部电源。应当理解，根据替代实施例，可以使用替代电源和电压。
49.此外，风扇230(或者更特别地，进气风扇组件220)可以具有单元100的特定补充空气和排出空气需求所需的任何合适的额定流动速率。例如，根据示例性实施例，进气风扇组件220的额定流动速率可以大于30立方英尺/分钟(cfm)。根据又一些其他实施例，额定空气流动速率可以大于40cfm、50cfm或更高。根据又一些其他实施例，额定流动速率可以小于100cfm、小于70cfm、小于30cfm或更低。
50.值得注意的是，由于进气风扇组件220与排气风扇组件222被配置为在周围环境202与房间200之间提供直接的流体连通，因此可能包括一个或多个过滤器或滤网以防止灰尘、碎屑、颗粒、虫子或其他污染物进入房间200是可取的。具体地，如图7和图8中示意性地最佳示出的，进气风扇组件200可以包括空气过滤器240，例如用于过滤补充空气流204。另外，或者替代地，防虫网(例如，细网过滤器)可以安装于进气风扇组件220。根据图示的实施例，空气过滤器240位于风扇230的上游，但其他位置也是可能的并且在本主题的范围内。
51.仍然参考图7和图8，套管组件108还可以包括用于防止在气流不被期望流动的情况下流经进气孔210或排气孔212的特征。在这方面，例如，当不需要补充空气流204时，风扇230可以关断，但是空气仍然可以通过固定风扇230进入或离开房间200。因此，如图所示，进气风扇组件220(并且以及排气风扇组件222)可以包括流量调节装置250。尽管下面描述了示例性的流量调节装置250，但是应当理解，可以使用调节补充空气流204或者排气流206的任何其他合适的方式，或者可以以任何其他合适的方式打开或关闭开孔210,212。
52.如图所示，流量调节装置250包括一个或多个百叶窗252，所述一个或多个百叶窗252可旋转地安装在风扇壳体232内，以在完全打开位置与完全关闭位置之间枢转，在完全打开位置处，补充空气流204基本不受限制，在完全关闭位置处，补充空气流204基本被阻挡。另外，应当理解，百叶窗252可以移动到完全打开与完全关闭位置之间的任何合适的位置，以帮助调节补充空气流204或排气流206的流动，例如，结合调节风扇230的转速。应当理解，控制器146可用于调节风扇组件220,222的操作，例如调节风扇230的速度、百叶窗252的位置等。
53.值得注意的是，加热、冷却、除湿或以其他方式调节进入房间200的补充空气流204可能是可取的。例如，如果外面很热，可能期望冷却补充空气流204。因此，根据示例性实施例，密封系统可以按照ac模式运行，以通过连续循环来自房间200内的空气来冷却和/或除湿补充空气流204。类似地，如果外面很冷，可能期望加热补充空气流204。因此，根据示例性实施例，密封系统可以热泵模式运行，以加热房间200内的补充空气流204。
54.根据又一个实施例，密封系统102可以包括再热热交换器，以便于补充空气流204的除湿，而不会向房间200提供过度冷却的补充空气流204。例如，如果外面相对凉爽但潮湿，这可能是所期望的。应当理解，相对于室内空气的流动，这种再热热交换器通常位于主室内热交换器的下游。以这种方式，空气流通过主室内热交换器被冷却(例如，通过降低空气温度和产生冷凝物来对空气除湿)。然而，不是将冷却的除湿空气直接送回房间内，而是接着通过再热热交换器。例如，再热热交换器可通过膨胀装置连接到主室内热交换器，膨胀装置可被节流以使热制冷剂通过其盘管来重新加热过冷空气。
55.此书面描述使用示例来公开本发明，包含最佳模式，并且还使本领域任何技术人
员能够实践本发明，包含制造和使用任何装置或系统以及执行任何并入的方法。本发明的可取得专利权的范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其它示例。如果此类其他示例包含与权利要求的文字语言无差异的结构元素，或者如果它们包含与权利要求的文字语言无实质性差异的等效结构元素，则它们旨在处于权利要求的范围内。