专利名称：智能型空调系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种智能型空调系统，特别是一种通过接收分析红外线信号来判断周围环境的温度分别状况，进而可以针对人体体温信号所在的位置优先进行空调用气体的传输的智能型空调系统。
背景技术：
各种类型的空调系统，例如冷气机、暖气机与电风扇等等，都已普遍地被应用在现代生活中。而随着科技的进步，不论是提升空调系统产生空调用气体(如冷气、暖气等)的效率、降低空调系统所产生的污染或是发展无线遥控来提升使用便利性等等，空调系统的改善始终是一个热门的领域。
现有的空调系统，在形成空调用气体后，将空调用气体传播到周围环境的方式，大致可分为三种(1)将空调用气体在周围环境中进行大角度与大方位的周期性传送，例如常见的电风扇；(2)固定对某一方向某一角度传送出空调用气体，再让空调用气体通过热扩散的方式均匀扩散到整个周围环境中，如常见的冷气机运作方式；(3)使用者必需以手动的方式调整导流板等的方向或手动地移动空调系统，让空调用气体被传送至特定的方位，如移动现有冷气机的冷气出孔的导流板或移动现有的电风扇。此外，也有根据周遭环境的温度是否在预定范围内，或根据使用者事先设定的条件，进行自动化空调的方式。
然而，所有这些现有技术都有一个共同的缺点空调用气体的传输并没有随着最需要空调的使用者的状况而改变，没有随着使用的存在与否、位置与数目等等来调整，而只是以一预定的方式来反复传送空调用气体。因此，不是如图1A所示的空调用气体11被空调系统12在周围空间10的一个大角度(X)的范围内反复传送，只有在直接传送至使用者13所在处时才能直接让使用者13立即地感受到空调的效果，否则便必需先将空调用气体11传送至物件14或甚至空旷处，再通过热扩散方式才能让使用者13间接感受到空调的效果；便是如同图1B、图1C与图1D所示的空调用气体11被空调系统12固定传播往某一角度，若使用者13刚好位于此角度便能直接地感受到空调的效果(甚至空调效果过度)，但若使用者13并不位于此角度(如起来走动)便不能直接立即地感受到空调的效果(甚至空调效果不足)。在此，如图1E所示，空调系统12通常包含用以控制空调系统12整体运作的分析控制总成121、用以产生所需的空调用气体气体总成122以及用以提供气体总成23运作所需能量的功率总成123。
显然地，由于现有技术并不能直接让使用者感受到空调的效果，现有技术总是要在处理使用者所在方位外，还额外处理整个周围环境。因此，诸如使用者感受到空调效果的速率慢、空调系统功率消耗大、空调系统的使用便利性有限等等，便是现有空调系统所难免的缺失。因此，如何改进这些缺失，便成为重要又具有商业价值的话题。
发明内容
本发明的一主要目的为提供一种智能型空调系统，特别是提供一种可以弹性运作而让使用者直接感受到空调效果的智能型空调系统。
本发明的另一主要目的为提供一种智能型空调系统，特别是提供一种可以侦测到使用者位置并直接将空调用气体传送到使用者所在位置的智能型空调系统。
本发明的另一主要目的为提供一种智能型空调系统，通过侦侧红外线信号以及弹性调整空调用气体的传输方式，来改善现有空调系统所无法避负的诸多缺点。
为达上述目的，本发明所提出的智能型空调系统，基本上使用红外线侦测的方式来测量周围环境的温度分布，特别是侦测人体体温信号的位置，当然也可以特别侦测使用者所设定要特别侦测的信号(如计算机机房中计算机主机所发出的红外线信号)。然后，根据测量所得的数据，通过控制空调用气体的传输装置，便可以或是优先将空调用气体传送到人体体温信号所在的方位，或是优先传送到整个环境的温度分布中温度最亟需要调整的方位。并且，还可以视周围环境中是否有人体体温信号，决定是要持续进行空调，或暂停进行空调。
与现有技术相比较，本发明至少具有下列的优点(1)使用红外线侦测技术来掌控周围环境的温度分布，特别是人体体温信号(亦即使用者)的位置。
由此，本发明可以不用依照预定的方式来将空调用气体传播到周围空间中，而可以视实际状况来调整空调用气体的传播，例如直接传送到使用者所在的方位。
(2)红外线侦测技术是已知的成熟技术，相关的商业化产品已经很多也不贵。
因此，本发明可以在不增加多少成本的情形下，便提供了空调系统智能运作所需要的信息。
(3)如何控制用以改变空调用气体传输方向的装置(如导流板或风扇扇叶等等)，可以应用现有技术来轻易达成(如利用电风扇的转动风扇扇叶方向或者是利用冷气机的推动导流板以改变冷气方向的技术)。
因此，本发明只需要引入一个控制模块(例如微处理器与存储器)，并预定一些运作规则(甚至可以用快速存储器来让使用者可以随时设定新的运作规则)，便可以轻易地根据红外线侦测所得的数据，来弹性(甚至最佳化)地改变空调用气体的传输方式。
(4)红外线侦测技术所需要的反应时间很短，几乎可以实时掌握最新的温度分布方式。而且，用以改变空调用气体传输方向的现有装置所需要的反应时间也很短。
因此，当使用者不是固定在某一特定位置，而是机动地在不同方位间移动时，本发明几乎可以百分之百地让空调用气体实时地被传送到使用者所正在的最新位置，而提供使用者现有空调系统所不能提供的实时性随身空调。
(5)并且，由于本发明将空调用气体直接传送使用者所在的方位，本发明并不需要先将整个周围环境都冷却(或加温)才能确保使用者能感受到空调的作用。因此，本发明仅仅需要处理使用者所在方位，也就能比要处理整个周围环境的现有技术，能明显地节省能源、减少污染的产生以及延长空调系统的使用期限。
图1A至图1E为现有空调系统的四种常见运作模式及其结果的示意图以及基本构造示意图；图2A至图2F为本发明所提出的智能型空调系统的基本构造示意图、各总成的基本构造示意图以及一些变化的示意图；图3A至图3D为本发明所提出的智能型空调系统的一些运作特征示意图。
图中符号说明10周围空间11空调用气体12空调系统121 分析控制总成122 气体总成123 功率总成13使用者14物件21红外线侦测总成211 红外线侦测器212 外线侦测器透镜22分析控制总成
221 读取模块222 信号处理模块223 存储器模块224 计算模块23 气体总成231 气体方向控制模块232 气体产生模块24 功率总成241 马达242 第一马达243 第二马达30 周围空间31 空调用气体32 智能型空调系统33 使用者34 物件具体实施方式
本发明的一些实施例会详细描述如下。然而，除了详细描述外，本发明还可以广泛地在其它的实施例施行。亦即，本发明的范围不受在此提出的实施例的限制，而应以权利要求书的范围为准。
本发明首先指出，现有技术之所以要用在一个范围内反复来回传送空调用气体、固定向同一方位传送空调用气体或让使用者人为控制空调用气体传输方向等方式的一大原因是，现有空调系统无法主动地实时掌握周围环境的温度分布，所以只能照预定的方式传输空调用气体，而不能随着周围环境的变化，作出适当的实时反应。
针对此点，本发明强调空调系统所需要的只是知道外界的温度分布方式，而不需要如同夜视镜或扫描器一般必须能清楚看出外界各物体的详细轮廓。因此，当可以感测到热信号，特别是可以有效分辩出不同温度的不同热信号的分布状况的红外线侦测器已经成为普遍的商业化产品时(如用以侦测是否有人走过以开启关闭灯光的红外线侦测器)，本发明特别提出一个解决现有空调系统缺失的方法将红外线侦测装置整合到空调系统中，作为空调系统掌握周围空间的温度分布的眼目，然后利用微处理器等来分析侦测到的信息并控制空调系统的改变空调用气体传输方向的单元，便可以根据外界实际的温度分布，来实时改变空调用气体的流向(如只传输到温度最需要被空调的方位)。
特别是，由于红外线侦测器不只可以侦测到温度分布，还可以侦测到不同温度来源的分布(因为不同温度来源所产生的热幅射的频率不同，但热幅射数量越多的方位温度也越高)。因此，本发明可以掌握住使用者(人体体温约37度℃)的确实位置，进而可以将空调用气体直接传输到使用者所在方位，从而达到让使用者立即感受到空调效果的直接空调，而不是现有技术要先处理整个周围空间的间接空调。
根据上面的讨论，本发明所提出的一种智能型空调系统，如图2A所示，至少包含下列基本单元红外线侦测总成21、分析控制总成22、气体总成23以及功率总成24。必须强调地是，本智能型空调系统可以是冷气机、暖气机或其它任何的空调装置，由于本智能型空调系统并没有在气体总成23多作修改而是引用红外线侦测总成21与分析控制总成22二者来提供所需要的”智能型”功能，因此本发明可以应用在任何的空调系统。
在此，红外线侦测总成21用以侦测外界的温度分布，而其扫描范围介于0度至360度之间。分析控制总成22则用以分析红外线侦测总成21所侦测到的多数数据，以及用以产生与如何调节外界温度相关的多数控制信息。气体总成23用以根据这些控制信息将可以改变外界温度的气体(即前述的空调用气体)以特定方式传送至外界。最后，功率总成则用以产生气体总成23运作所需的能源。
一般来说，如图2B所示，红外线侦测总成21至少包含红外线侦测器211以及红外线侦测器透镜212。其中，红外线侦测器透镜212是用来将来自四周的红外线聚焦以便接收，而红外线侦测器211则是用来接收这些红外线。举例来说，红外线侦测器211可以是点状红外线侦测器、球状红外线侦测器、阵列状红外线侦测器或这些的任意组合；而红外线侦测器透镜212则可以是半圆柱透镜、球面镜阵列或这些的任意组合。
一般来说，如图2C所示，分析控制总成22至少包含读取模块221、信号处理模块222、存储器模块223以及计算模块224。其中，读取模块221用以读取红外线侦测总成21所侦测到的这些数据，信号处理模块222用以处理读取模块221运作所产生的多数信号，而存储器模块223与计算模块224则是用以根据该些信号产生与如何调节外界温度相关的多数控制信息。除此之外，分析控制总成22还可以包含接口模块225，用以通过接收无线电波等等方式来接收至少一控制指令(如使用者下达的最新控制指令)，并将这些控制指令传输至计算模块224。
一般来说，如图2D所示，气体总成23至少包含用以改变气体的传输方向的气体方向控制模块231，并且当此气体不是室温气体(如电风扇用的周围空气)而是冷气或暖气时，还可以再包含用以产生气体的气体产生模块232。举例来说，此气体选自下列之一暖气、冷气与室温气体；气体方向控制模块231可以是风扇、导流板或这些的组合；气体产生模块232的组成元件可以是空气压缩机、冷媒、加热线圈或这些的组合。当然，如果本发明是应用在电风扇，就不需调气体产生模块232了，直接用气体方向控制模块231的风扇来带动气流产生所需的气体。
一般来说，如图2E所示，功率总成24至少包含用以同时驱动气体总成23与红外线侦测总成21的马达241。当然，红外线侦测总成21也可以是用市电或电池推动，而不需要由马达推动。当然，如图2F所示，功率总成24也可以至少包含用以驱动气体总成23的第一马达242以及用以驱动红外线侦测总成21的第二马达243。在此，如果是只使用一个马达，成本较为低廉但是设计较为困难；如果是使用二个马达，成本较高但是设计较为简单。因此，这两种架构在设计应用上各有其优缺点，可视其系统需求来选择合适的硬件架构。
进一步地，这些控制信息的内容将决定此气体到底是怎样地被产生与被传送，气体总成23与功率总成24的运作都会受到这些控制信息的影响。
在本发明中，这些控制信息至少可以让此智能型空调系统，具有下列几种运作模式的一种或数种或全部(a)智能型空调系统(如气体总成23)优先将气体传送至环境中，被智能型空调系统(如红外线侦测总成21)侦测到存在有人体体温信号的至少一方位。换句话说，智能型空调系统可以优先将气体传送到有人位于的方位，从而提供直接空调。
(b)当然，如果使用者设定要优先处理某种装置，如优先冷却计算机主机，只要使用者有输入须优先处装置的温度，使得智能型空调系统(如红外线侦测总成21)可以特别去判断此装置的位置，也是可以优先(如气体总成23)将气体传输到此装置所在的方位。
(c)当智能型空调系统(如红外线侦测总成21)侦测到该环境中不存在任何人体体温信号时，智能型空调系统(如气体总成23)便暂停运作(暂停进行空调而只持续侦测)。由此，可以在没有使用者位于智能型空调系统所要空调的区域时，便暂停空调来减少能源的浪费。当然，一当分析控制总成22侦测到又有人体体温信号时，智能型空调系统便可以重新启动(如气体总成23)，进行空调(特别是直接对使用者所在位置进行空调)。
(d)当此气体为冷气时，智能型空调系统(如气体总成23)优先将气体传送至环境中温度最高的至少一方位；而当此气体为暖气时，智能型空调系统(如气体总成23)优先将气体传送至环境中温度最低的至少一方位。
(e)当智能型空调系统(如红外线侦测总成21)侦测到至少一人体体温信号移动时，智能型空调系统(如气体总成23)便将气体持续地传送至这些人体体温信号所位于的最新方位。换句话说，即便使用者走来走去，智能型空调系统仍然可以让使用者随时随地都享受到空调。
在此，图3A与图3B除显示了本发明所提出的智能型空调系统32随着使用者33的移动而改变空调用气体31在周围空间30的传播方向，使得使用者33随时随地都能享受到直接传播过来的空调用气体31(而不管物件34的位置是否有变化)；也显示了当有不只一位使用者时，可以只对有使用者33位于的方位来依序传送空调用气体31。此外，图3C与图3D显示了本发明可以让空调用气体31只有在存在有使用者33时，才会被产生与传播。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的保护范围。在不脱离本发明的实质内容的范畴内仍可予以便化而加以实施，此等变化应仍属本发明的范围。因此，本发明的范畴由权利要求书的范围所界定。
权利要求
1.一种智能型空调系统，其特征在于，该智能型空调系统至少包含一红外线侦测总成，用以侦测一外界的温度分布；一分析控制总成，用以分析该红外线侦测总成所侦测到的多数数据，以及产生与如何调节外界温度相关的多数控制信息；一气体总成，用以根据该些控制信息将可以改变该外界的温度的一气体以一特定方式传送至该外界；以及一功率总成，用以产生该气体总成运作所需的能源。
2.如权利要求1所述的智能型空调系统，其特征在于，该些控制信息使得该气体总成优先将该气体传送至该环境中，被该红外线侦测总成侦测到存在有人体体温信号的至少一方位。
3.如权利要求1所述的智能型空调系统，其特征在于，该些控制信息使得在被该红外线侦测总成侦测到该环境中不存在任何人体体温信号时，该气体总成便暂停运作。
4.如权利要求3所述的智能型空调系统，其特征在于，当该红外线侦测总成侦测到至少一人体体温信号移动时，该些控制信息使得该气体总成会将该气体持续地传送至该些人体体温信号所位于的最新方位。
5.如权利要求1所述的智能型空调系统，其特征在于，当该气体为冷气时，该些控制信息使得该气体总成优先将该气体传送至该环境中温度最高的至少一方位，而当该气体为暖气时，该些控制信息使得该气体总成优先将该气体传送至该环境中温度最低的至少一方位。
6.如权利要求1所述的智能型空调系统，其特征在于，该红外线侦测总成至少包含一红外线侦测器以及一红外线侦测器透镜。
7.如权利要求6所述的智能型空调系统，其特征在于，该红外线侦测器选自下列之一点状红外线侦测器、球状红外线侦测器以及阵列状红外线侦测器。
8.如权利要求6所述的智能型空调系统，其特征在于，该红外线侦测器透镜选自下列之一半圆柱透镜和球面镜阵列。
9.如权利要求1所述的智能型空调系统，其特征在于，该红外线侦测总成的扫描范围介于0度至360度之间。
10.如权利要求1所述的智能型空调系统，其特征在于，该分析控制总成至少包含一读取模块、一信号处理模块、一存储器模块与一计算模块。
11.如权利要求10所述的智能型空调系统，其特征在于，该读取模块用以读取该红外线侦测总成所侦测到的该些数据，该信号处理模块用以处理该读取模块所产生的多数信号，而该存储器模块与该计算模块则是用以根据该些信号产生与如何调节外界温度相关的多数控制信息。
12.如权利要求1所述的智能型空调系统，其特征在于，该分析控制总成更包含一接口模块，该接口模块用以接收至少一控制指令并将该些控制指令传输至该计算模块。
13.如权利要求12所述的智能型空调系统，其特征在于，该接口模块可以通过接收无线电波来接收该些控制指令。
14.如权利要求1所述的智能型空调系统，其特征在于，该气体总成至少包含用以改变该气体的传输方向的一气体方向控制模块。
15.如权利要求14所述的智能型空调系统，其特征在于，该气体总成更包含用以产生该气体的一气体产生模块。
16.如权利要求15所述的智能型空调系统，其特征在于，该气体选自下列之一暖气、冷气与室温气体。
17.如权利要求14所述的智能型空调系统，其特征在于，该气体方向控制模块选自下列之一风扇与导流板。
18.如权利要求15所述的智能型空调系统，其特征在于，该气体产生模块的组成元件选自下列之一空气压缩机、冷媒与加热线圈。
19.如权利要求1所述的智能型空调系统，其特征在于，该功率总成至少包含一马达，该马达用以同时驱动该气体总成与该红外线侦测总成。
20.如权利要求1所述的智能型空调系统，其特征在于，该功率总成至少包含用以驱动该气体总成的一第一马达以及用以驱动该红外线侦测总成的一第二马达。
全文摘要
本发明涉及一种智能型空调系统，使用红外线侦测的方式来测量周围环境的温度分布，特别是侦测人体体温信号的位置，然后，根据测量所得的数据，优先将空调用气体传送到人体体温信号所在的方位，或是优先传送到整个环境的温度分布中，温度最亟需要调整的方位，并且，可以视周围环境中是否有人体体温信号，决定是要持续进行空调，或是暂停进行空调。
文档编号F24F11/02GK1530597SQ0312003
公开日2004年9月22日 申请日期2003年3月11日 优先权日2003年3月11日
发明者李宗昇, 曾国华, 陈龙德, 游金铭, 李宗 申请人:财团法人工业技术研究院