专利名称：空调设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种空调设备。
空调设备特别是小型的空调设备的需求量在不断地增加着。这种小型空调设备特别适用于单或多空间轴，特别是单间房间或这种房间/单间房间的空间区域内的环境空气的热力处理。这种空调设备优先用于办公楼和旅馆。其优点是，房间的改装简单，因为在空气处理，例如在供暖或供冷的情况下，只需要接通电和水即可进行纯空气循环运行。
迄今为止的空调设备都有一个通风机，通风机吸走房间的空气并送到例如热交换器。通过热交换器加热或冷却的空气由于通风机的推进作用又被送回到房间里。缺点是，通风机的噪声相当高。当电动机不位于气流中时，虽然可以大大降低电动机噪声，但例如在小型压缩机转子和带有外转子电动机的轴流风机时，电动机噪声则必然以空气作载体传播。所以，只可能通过选择噪声相当低和振动小的电动机来降低通风机总噪声中的电动机噪声部分。通风机叶片产生的气流噪声总是存在的，所以只能通过降低转速来降低气流噪声，但这会造成通风机尺寸过大。这样，会使频谱移到低频范围，因而可稍微降低总感觉噪声的水平。但这会降低电动机的效率，因为电动机在远超出它的设计范围运行。其结果是，由于电动机需要过大的输出功率，因此电动机的结构尺寸、价格和散热量亦相应增加。所以，用这种方法来降低噪声是极为有限的。
降低空气声的另一种可能性是在通风机的吸气侧和压力侧上装设消声器，但这超出了单空间轴或多空间轴用的价廉的小型空调机范围。
本发明的任务在于提出一种结构简单、运行可靠、价格低廉、特别是噪声小的空调设备。此外，这种空调设备的寿命长达10000～20000运行小时。
本发明是这样解决这个问题的空气输送装置借助于一个容积可变的气室以循环和脉动方式输送至少一部分空气。该气室通过至少一条气路分别与通向一间房间的空间区域相连通。这样就使输送空气中的至少一部分通过气室容积变大从房间吸走并通过气室容积变小而重新送回到房间。在进气和/或返回运动时，空气都通过该气路。
令人惊奇的是，空气的吸入和随后排出都没有造成“短路”，即使气室只通过一条气路与房间连通时亦如此。所谓没有“短路”是指吸入和重新排出的空气总是保持不相等的空气体积。由于脉动式输送空气是可以实现的，因为排风过程使排出的空气呈涡流状分离并进入房间。所以在随后吸气时又可进入室处新风。如果空调设备(按本发明的另一个实施例)有一个空气处理装置，例如热交换器，则只需接上冷水和/或热水以及接上电源即可。所以，本发明的空调设备特别适用于例如在房间热负荷发生变化后进行设备改装。如前所述，本发明空调设备用于向一间房间或这间房间的特定空间区送风。如果下面称“房间”，则当然亦可以指这间房间的某一范围，即上述的“空间区”。如果称“空间区”，则亦指一间完整的房间。以上的说明同样适用于各项权利要求。
也可不配备空气处理装置，即本发明空调设备只用于向空间区或房间送风，而且输送的空气中至少一部分为循环风即吸取空间区的空气(通过气室容积的变大)然后重新(通过气室容积的变小)排到房间去。这一过程可以以纯循环空气的方式进行。但亦可以是混合的方式，即所输送空气的一部分为循环风，而另一部分则为新风或一次风，亦即这部分空气通过适当的方式输入气室并由于气室容积变小而被排入空间区。亦可考虑为纯一次风或新风。这种运行情况是指从空间区吸取的空气极少，即绝大部分为输入的一次风或新风。
特别是，气路既是进风通路又是排风通路，即同一条气路兼有两种功能。所以是一种小型结构，即每单位容积有很高的热功率输出。
在排风时，用空气输送装置产生空气涡流，这种涡流至少具有足够高的冲量来使涡流分离并进入房间，这也是一个优点。所以，在排风时，用空气驱动装置产生脉动式的气流，如前所述，这种气流有足够的能量使气流分离并不被重新吸入。
用一个频率最好在0.1～30赫兹、特别是0.1～5赫兹范围内可选择的驱动装置来改变气室的容积。用这样低的频率工作在声学上是特别有利的，因为这个频率范围低于听觉阈。
本发明的一个实施例在气路中设置了一个空气处理装置。这种空气处理装置例如可以是前面所述的热交换器，但作为空气处理装置亦可以用调节空气湿度的一种装置。也可以用物质转换装置例如用一种催化剂通过与空气组分进行化学反应来调节所输送的空气。但不限于上面列举的空气处理装置，亦可用上面没有提到的其他已知的空气处理装置，也可用各种空气处理装置的组合。
下面所指的“热交换器”(适用于专利说明书的引言部分和
)并不限于热交换器，而是泛指各种可能的空气处理装置。所以，凡提到热交换器的地方亦可用另一种空气处理装置或各种空气处理装置的组合来代替。此外，在应用过程中，使用了热交换器或空气处理装置，也可能根本就没有使用这种装置，即在气路中没有设置空气处理装置，这时，本发明的空调设备则只用于输送空气或某种气体，而不同时用于处理空气和/或气体。
气路最好尽可能短，特别是，只是一个气孔与热交换器连通，这样，实际的气路长度就大致限制为热交换器的通路。
在空调设备的气室中，最好设置一个活塞部件。通过活塞部件的移动来改变气室的容积。
根据本发明的一个实施例，活塞部件可以是一个平移运动的活塞，但亦可以是绕一根轴象一块闸板那样旋转的移动部件。通过这种移动元件的转动来增加或减少气室容积。气室的壁的形状必须适合移动元件的运动曲线。因为活塞元件经受相当可观的迅速增加的力，所以，最好把它做成板状和轻型结构。
为了调节单位时间的空气输送量，活塞部件的运动频率和/或行程是可改变的，因而可调到要求的数值。此外，或另一种可能是，移动元件的旋转角度是可改变的并可调到选定的数值。
与热交换器邻接的气室底面可大于热交换器的底面。在这种情况下，考虑到邻接气室较大底面，使热交换器的气孔在沿移动元件旋转轴的方向错开，这种结构特别有利于排出空气的涡流分离。
当移动部件在排气阶段结束时所处的返回运动位置直接位于热交换器附近时，则“无效空间”是特别小的。所谓无效空间或无效容积是指不参与容积变化的空间。所以，无效空间特指热交换器的内腔、气室的剩余空间和介于热交换器和吸气孔或排气孔之间可利用的一段气路例如空气导向装置的“颈部”。
更具体地说，所应用的原理是无效空间比气室的最大容积小，最好小得多。
如果活塞或移动部件与气室的壁之间形成一个间隙，则并不妨碍它性能的可靠性。虽然，这样一个间隙会导致漏气损失，但只要与气路连通的房间的自由通风面积比这个间隙的横断面大得多时，则这种漏气损失是微不足道的。利用所形成的间隙，保证了低噪声的运行。因为部件间不产生相互摩擦。
以闸板方式运动的移动部件的转角最好为20°～180°。
如上所述，气路或孔可以有一个空气导向装置，特别是一个配有空气导向装置的槽形出气口，这样就可调节空气的排出方向。
特别是，空调设备设在要进行空调的房间顶棚上，或/和墙上。当然亦可将空调设备设在地板的某一区域内，例如房间的双层地板内。驱动装置的频率或行程或转角是可控或可调的，所以供冷或供热功率的调节特别简单。频率越高和/或行程越大和/或转角越大，则通风量越大，所以供冷或供热功率越大。
活塞部件的驱动装置最好为马达(电动机)特别是带偏心装置的齿轮传动电动机。偏心装置作用在活塞部件上并可进行间歇的直线运动或间歇的旋转运动。
电动机最好为直流电动机，其优点是，可连接一个转速电控装置并可按特别简单的方式调节或控制转速。
另一种方案是，驱动装置亦可以是一个直线行程电磁或旋转电磁驱动装置，借助于电流产生一个使衔铁来回运动的磁场，并把这种运动传递到活塞部件上。在用旋转移动部件的情况下，最好用这种电磁旋转驱动装置。
活塞部件可连接一个复位装置，这样，驱动装置的任务只是把活塞部件移到终端位置，而由这个终端位置回到另一端的终端位置则由复位装置来完成。这时驱动装置可以是起支持的作用。复位装置最好是一个复位弹簧。此外，或另一种可能是，活塞部件亦可这样支承和安装，即通过重力来实现或支持活塞部件的复位。
当活塞部件以它的谐振频率或以复位装置和活塞部件组成的系统谐振频率运动，而且它的运动不受任何机械止动装置的限制时(由于噪声的原因)，则可达到特别高的效率。
空调设备可以做成“双动式”结构。为此，活塞部件两侧各配一条通向房间的气路。这样，当活塞部件运动时，相应气室在它的一侧上就可实现容积的增大，而在另一侧上则实现容积的减小。在活塞部件返回运动时，则为相反的过程。
为了特别有效地降低驱动装置的电动机噪声，将驱动装置设置在气流以外。
如果空调设备不用纯循环风运行，则气室可与一次风供给装置共同作用。这时在进风过程中，不仅室内空气被吸入气室，而且亦有一次风输入，所以，在排风过程中，室内空气和一次风都被吹入房间内。
此外，根据一项或多项权利要求或根据上述实施例，作为一个空间区或一间房间通风用的空调设备，本发明涉及一种空气输送装置的应用。除通风外，当然亦可进行空气处理。
下面结合附图所示实施例来说明本发明。附图是图1表示一间房间的供热或供冷用的空调设备的示意图；图2表示具有偏心驱动装置的空调设备后视图；图3表示图2空调设备的侧视图；图4表示关系曲线；图5表示房间顶棚上装的空调设备的透视图；图6表示带有对称出气口的空调设备的示意图；图7表示带有空气导向装置的空调设备；图8表示图7设备的另一实施例；图9表示空调设备另一种活塞部件的示意图；图10表示装在顶棚台阶上的空调设备；图11表示装在风道内的空调设备；图12表示带有偏心驱动装置的空调设备；图13表示具有旋转电磁驱动装置的空调设备；图14表示图13的空调设备的侧剖视图；图15表示具有直线行程电磁驱动装置的空调设备；图16表示图15空调设备的侧视图；图17表示双动式空调设备；
图18表示双动式空调设备的另一实施例；图19表示垂直安装位置的空调设备；图20表示具有供给辅助一次风的空调设备；图21表示热交换器远离旋转轴的空调设备；图22表示热交换器布置在气室中心的空调设备；图23表示热交换器布置在靠近旋转轴处的空调设备；图24表示配有供给一次风的空调设备；图25表示图24空调设备的另一实施例；图26表示装有空调设备并供给辅助一次风的房间；图27表示构成大门空气幕一部分的空调设备；图28表示图27的仰视图；图29表示沿图28箭头方向看出的端面图；图30表示用于废热利用的空调设备；图31表示只用于输送空气并没有空气处理装置的空调设备；图32具有空气导向装置的空调设备；图33表示具有空气导向装置的空调设备的另一实施例；图34表示影响进入室内的气流的示意图；图35表示供给一次风的空调设备；图36表示图35的另一实施例。
图1表示房间2供热或供冷用的空调设备1的实施例。在图1中只用箭头表示房间2。假设空调设备1装在房间2的吊顶内。房间2的顶棚3与空调设备1的热交换器5的下侧4大致成一条直线。热交换器5分别与冷水源(供冷)和热水源(供热)连接。
一个容积可变化的气室6与热交换器5连接。容积的变化通过可沿双箭头8方向运动的活塞部件7来完成。活塞部件的运动是由带有一台电动机10的驱动装置9通过电动机驱动一个偏心装置11来完成的。偏心装置11则通过连杆12与活塞部件7连接。
在图1所示的实施例中，活塞部件7做成象一块闸板那样绕轴13转动的移动部件14。轴13位于热交换器5的上缘15的附近。移动部件14的自由端16相对气室6的一个壁18有一个间隙17，且壁18的形状与移动部件14的运动弧线相一致。平行于图1的纸平面，在移动部件14两侧的气室6的壁(图中没有画出)也相对于移动部件14形成一个间隙。
在运行时(例如供冷)，最好将移动部件14做成板状，它从图示的大约25°的角度位置转到终端位置，即转到与热交换器5的上边缘19平行而且只有很小距离的位置。从这里进行反向运动并回到上方的终端位置……等等。房间2内的空气由于这样构成的空气输送装置20通过主要由热交换器5构成的气路21在气室容积增大时被吸入气室6中，并进行第一次冷却(假定为供冷情况)；当偏心装置1超过它的上死点时，气室容积变小，于是已冷却的空气便沿原路即气路21(此时为相反的方向)流入房间2并在通过热交换器5时，进行第二次冷却。通过两次冷却后，输出的空气达到了要求的温度。令人惊异的是，吸入和排出的空气之间没有短路，即吸入和重新排出的空气体积总是不相等的。排出的空气呈涡流分离或多股涡流分离并进入室内。然后，由于空调设备1吸入的空气与排出的空气不等量，所以形成循环工作模式。通过图1实施例的闸板原理，在排气过程中，远离旋转轴13的右侧排气速度增加，这有利于向右即沿离开轴13的方向形成涡流，如图1的标号22所示。由于这种不对称性而形成了特别有利的涡流分离并完全避免了短路效应。但这种不对称的结构并不一定是本发明成功的先决条件，因为，即使在对称的涡流排出时亦没有产生明显的短路效应，这在下面还要论及。
此外，本发明的成功无需活塞部件作周期性运动。所以，非周期的运动也是可行的。这种非周期的运动可以是正弦波形的，但最好在排气阶段结束时保留一个短暂的时间或使速度突然降低，从而导致很有效的涡流分离。在排气过程中，活塞部件7运动越快，冲力就越大，涡流进入室内就越远。另一方面，闸板的打开运动(吸入过程)则可相当缓慢。空气的吸入和排出过程如图1中的双箭头23所示。
由于活塞部件7以相当低的频率(0.1～最大30赫兹)运动，所以是一种极低频率的空调设备，因而可达到极佳的声学效果。此外，电动机10不位于气流中，因此，大大降低了电动机的噪声。可通过活塞部件的速度变化来控制或调节空气循环以及供热或供冷功率。行程亦起决定性的作用。此外，无效容积亦起一定的作用。所谓无效容积是指没有参与气室6增大或减小的空间。在图1所示的实施例中，主要是指构成热交换器5气路21的内腔。无效容积应尽可能小，在任何情况下都必须比气室6的最大容积小得多。所以，以小的行程和高的频率来达到大的流量是不值得推荐的，相反应以较大的行程和较低的频率来达到这个目的。频率受不断增加的结构尺寸的限制。
在气室6中，几乎没有发生空气混合，因为热交换器5的热交换片使空气形成平行直线运动。
在图2和图3中再次表示图1实施例的另一种方案。在电动机10的连接轴24上有一个圆盘25，圆盘25伸出一根偏心销26与杆12连接。杆12铰接在移动部件14上。
如图2所示，气室6不但伸展到了热交换器5的整个深度，而且(按图3)还伸展到并超出了热交换器5的整个长度。因此与热交换器5邻接的气室6的底面大于热交换器5的底面。在布置上采取将热交换器5的底面在轴13的方向上相对于气室6的底面偏移。这样，就形成以最佳分离的强大涡流。
图4表示空调设备1的制冷功率K和体积流量V与行程频率f的关系曲线。从图中看出，在图1给定的频率范围内，体积流量V呈直线增加，而冷却功率K则随行程频率f呈非线性增加。
图5表示装在房间2顶棚(剖面)内的空调设备1的透视图。在图中可以清楚看到与热交换器5邻接的顶棚3上的孔27。用适当的空气导向部件(图中没有画出)可将通风涡流导向任一所需的方向。这种导向部件或排风叶栅虽然产生附加的压力损失，但却可减少短路的危险。
图6表示空调设备1另一种实施例的示意图，此时的活塞部件7是一块可移动的板28。产生这种运动的驱动装置例如为起重电磁铁。由于是对称的结构，所以在空气排出过程中形成对称的涡流29、30。这种涡流29、30分离并进入房间内，所以，随后吸入气室6中的空气与排出的空气不等量。也就是说，只在很小的范围出现短路。只要把挡板装在进气口或出气口的区域内即装在热交换器5的前面或热交换器5的边缘上，就有助于涡流形成。在图7和图8实施例中简化示出了这种挡板31。这种挡板31产生所谓的间断涡流，这种涡流极易分离。
图9表示空调设备1的另一实施例，此时活塞部件7由一个滚子32构成，滚子用适当的驱动装置滚入和滚出气室6，从而增大或减小气室容积。
这种驱动装置(图中未示出)可以相当于例如水平开槽机(例如刨床)的大刀架所用的驱动装置，这可以产生很快的空气排出运动和相对较慢的空气吸入运动。
图10表示本发明的一个与图2和图3实施例相对应的实施例。下面只详细介绍它们的区别。它们的区别在于房间2的顶棚3的结构。在可旋转移动部件14的轴13对应的区域内，顶棚3有一个台阶33，即房间2的顶棚高度在热交换器5的范围内低于台阶33。台阶33具有“吸引”排出的涡流的空气动力作用，它能引起涡流转向。这有利于避免短路效应。这就形成了所谓的扩展涡流，这种涡流沿顶棚推进并可将冷空气带入房间2很长的距离。
在图11实施例中，房间2的顶棚3在热交换器5的范围内有一个颈部34，它对排出的涡流产生定向的作用。所以排出的涡流向下进入房间2。这在引入热风时尤其重要。
图12的实施例还表示出带有旋转活塞的结构形式。从图中可明显看出偏心装置11可带有一个平衡配重35，它相对于驱动装置的转轴与杆12的铰接点37径向错开。这样就大大避免了例如由于不平稳运转而可能引起的振动。
图13和图14所示的空调设备1(与前面的实施例结构形式比较)没有配置偏心驱动装置，而是配置一个旋转电磁驱动装置38。这个旋转电磁驱动装置38直接装在可旋转的移动部件14的轴13上。旋转角度可为45度。通过把旋转电磁驱动装置直接连接在轴13上而避免了作用在闸板轴承上的剪力。旋转电磁驱动装置38可用一个适当的电控制器进行控制，这样就可产生所需的运动(加速度、速度、旋转范围等等)。
图13实施例表示一个复位装置42。这个复位装置42是一个拉伸弹簧形式的复位弹簧43，此弹簧的一端固定在移动部件14上，而另一端则位于固定位置。此弹簧的作用是使可旋转的移动部件14回到上死点位置。也可不采用图13所示的结构形式而采用别的复位装置，这种装置部分地或全部地建立在重力原理上，亦即通过活塞部件7的自重而使它返回起始位置。
闸板型移动部件14可利用复位弹簧43和“闸板”的质量构成的系统固有频率产生振动。振动的激励用旋转磁铁38的适当励磁来完成。旋转磁铁38的线圈电流强度确定励磁强度。需要按闸板的位置进行脉冲式激励，整个系统受到空气阻力的阻尼。
另一种方案是，图13的结构形式亦可不用复位装置42。
图15和16表示电磁驱动装置的另一种方案。此时，采用直线行程电磁铁39。与图13和14的旋转电磁驱动装置38一样，图15、图16实施例的直线行程电磁铁39也是用适当的线圈通过电流来励磁的。移动元件14的轴13与双杠杆40牢固连接，并通过操作杆41分别将两个直线行程电磁铁39连接在双杠杆的两端上，通过对直线行程电磁铁39的适当控制，即一个电磁铁39推，而另一个电磁铁拉，这样就在轴13上产生一个无剪力的力矩而使移动元件14产生旋转运动。
活塞部件7的结构很简单，例如用一块带蜂窝状结构的多层板构成时是特别有利的，亦可用涂塑料的硬泡沫板或薄壁空心板。
对于上述电磁驱动装置，衔铁和移动部件都不与别的部件碰撞。这可通过调节励磁电流来适当控制行程来实现。
图17表示双动式空调设备1，它有两个互相呈钝角布置的热交换器5。两个热交换器5共同配置一个双气室或各配一个气室6。活塞部件7做成可转动的移动部件14，且轴13位于两个热交换器5之间的下部区域。通过装有空气导向部件49的适当空气通路48将热交换器5与房间2连通。通过移动部件14的旋转运动使其一侧的容积增大而其另一侧的容积则减小。这意味着，通过一个热交换器5从房间2吸入空气并利用容积减小(在移动部件14的另一侧上)将相应气室的空气通过另一个热交换器5排入房间2中。
图18表示双动式空调设备1的另一个实施例。与图14实施例比较，这个空调设备只有一个热交换器5，但配有一个双气室。此外，移动部件的轴13大致位于热交换器5的中心，所以，热交换器5的一半左右用于每个气室6的吸气过程同时又是排气过程。
图19表示(与上述实施例比较)空调设备1的另一种安装位置。此时，空调设备1垂直布置，例如可装在房间2的一面墙上。闸板状的可旋转移动部件14的转轴13最好布置在下面，亦即闸板不是悬挂着而是安装在竖直位置。
图20的实施例与图1实施例的区别在于，闸板状的移动部件14有一个例如也是闸板状的单向阀50。在移动部件14的上方形成另一个气室51，此气室与一次风P连通。一次风P可以无压力也可以有压力。当图20的移动部件1 4向上旋转时，单向阀50打开，于是一次风即可流入气室6中。此外，从房间2吸出空气。在移动部件14向下运动时，单向阀50关上，于是从房间2吸出的空气和气室6内的一次风都被排入房间2中。所以，图20的实施例不是纯空气循环运行，而是空气循环运行与一次风运行的结合。
图21至23表示本发明实施例的热交换器5分别位于不同位置的情况。图21至23的结构相当于图3。在图21的实施例中，热交换器5布置在离开轴13的位置上。该热交换器与轴13相对的一端与气室6相对应的壁相邻。在图22的实施例中，热交换器5大致位于气室6底面的中心，即它离轴13仍有一定的距离，但此距离却比图21实施例的距离小。在图23的实施例中，热交换器5直接与轴13相邻；它与远离轴13的气室6壁有一定的距离。
图24表示按图10布置的空调设备1，即在房间2的顶棚3有一个台阶33，此台阶33有一个垂直向下延伸的壁55。热交换器5离壁55的下边缘有一个距离X。在壁55上有一个与提供一次风的一次风室57相通的一次风出口56。由空调设备1产生的涡流流经台阶33并在该处与一次风P相遇。一次风P具有微小的过压力，从而流入房间2。但另一种或附加的方法也是可行的，即涡流通过诱导作用输送一次风P。
图25表示同样也应用一次风供给装置的空调设备1的另一实施例。此时，一次风出口56与房间2的顶棚3连通并通向供给一次风P的一次风室57。在布置上是这样考虑的，即一次风出口56位于空调设备1排出涡流流动方向相反的空调设备1热交换器5的一侧上。
图26表示装有空调设备1的建筑物的房间2。空调设备1安装在房间2的一面墙和地板构成的角区内的套间58下方。套间58包括一个水平区59内的出口60的和一个地板区内的入口61。空调设备1和一次风供给装置62都放在套间58下方。一次风供给装置有一个一次风出口56，此出口56大致地通到进口61和空调设备1的热交换器5之间的区域内。
在图26所示设备运行过程中，在房间2内产生冷或热的涡流“旋风”(供冷运行或供热运行)，这种旋风是由出气口60排出的空气诱导形成的。这种旋风上升到房间的顶棚并朝对面的墙63的方向流动，然后气流重新朝地板方向下降，最后吸入进气口61。一次风供给装置62可以是一个带有喷嘴的配气箱，喷嘴将射流向上朝出口60方向喷出。射流最好为室外空气流，特别是全年具有恒定空气温度的室外空气流。
上述实施例的热交换器5可以通过加大叶片厚度和加大叶片间距来构成。两倍空气通量(在吸气和排气时)是可实现的。这种热交换器具有很高的热传导率并只在叶片上形成薄的边界层。这种热交换器很容易清扫，它只有很小的积尘可能性。此外，还可考虑在叶片上涂一层防尘漆，因此只有极少的积尘。这样一来，维修间隔就可以延长并防止了自身的臭味。此外，在上述情况中，只需要很小的叶片高度，所以，无效空间很小。
如图26所示，可以设置一个一次风供给装置62，这样就不是纯空气循环运行而是补充了新风。但毫无疑问亦可不设置一次风供给装置62。
图27表示装有两台空调设备1的大门空气幕装置70，在图中没有表示的门洞上方设置有通风道71。通风道71的下侧72有出风孔73，所以，通风道71中的空气可从这些出气孔73排出并形成大门空气幕。从图28可清楚看出通风道71有三排出气孔73，当然亦可例如只设置中间一排出气孔73。
根据图27和29，在通风道71(每台空调设备1)上方设置了容积可变的气室6，在其气路21中装有加热装置74，它构成空气处理装置5′。
在大门空气幕装置70运行时，大门区域内的空气借助于气室6的容积减小而被吸入，此时空气通过加热装置74，然后由于气室6容积减小再次通过加热装置74而流进风道71，然后从出气孔73排出而形成空气幕。
图30表示空调设备1配有一根风管75的实施例，风管中上游侧的空气的温度为σE。热交换器5安装在风管75的壁上，并与空调设备1的气室6连通。热交换器5与循环系统76连接，该循环系统用于根据所要求的目的输送废热。在运行时，风管75内温度为σE的空气被吸入并流经热交换器5而流入气室6。在这些空气从气室6中沿风管75的方向排出时，这些空气再次流经热交换器5，散去热量后重新流回到气管75，此时在下游侧的空气温度为σA，它低于σE。这种温度的降低是由于在热交换器5散热所致，散失的热量通过循环系统76时再次得到一定程度的利用。
图31表示作为纯空气输送装置用的空调设备1的原理图。此时，在空气循环运行过程中，空气通过只由通风孔构成的气路21从房间2或空间区域2′被抽出并吸入气室6内，然后重新被排出。这样就可以进行有效的室内空气混合。此时同样可按图24、25、26、35和36的实施例供给一次风(或任一种物质流混合物)。所以，在图31的实施例中没有使用在上述实施例中使用的作为空气处理装置5′的热交换器5。
构成气室6一个壁18的形状对涡流的产生和涡流的类型都有影响，所以，本领域的技术人员选定该壁的几何形状时应使它能产生所需类型的排出涡流。
如前所述，热交换器5是一种空气处理装置5′，这在前面的实施例中已经举例说明。当然，也可不用热交换器5而用其他类型的空气处理装置5′，例如调节空气湿度的空气处理装置。用物质转换装置例如催化剂同样可以进行空气处理。
最后应当指出，附图所示各个实施例的空调设备1也可不采用空气处理装置5′或热交换器5之类的装置。
在图32实施例中，在热交换器5形式的空气处理装置5′上连接了一个例如具有一个圆形出气孔81的导向装置80。从图中可以看出，出气孔81排出的空气涡流82呈圆环形。空调设备1共由三部分组成，即空气输送装置(气室6、活塞部件7)、空气处理装置5′和导向装置80。这三部分可分别提供并在现场进行组装。
在图33中用旋转部件代替图32中的直线运动的活塞部件7。
空气导向装置80可以影响要排出的空气涡流的类型和/或方向。
所以，通过总体布置可在房间2内或空间区2′进行气流控制。要使房间例如住房舒适，则应使涡流不要产生太大的排冲力和太大的排风速度，这样(按图34)，例如在排出冷涡流83时，热的室内空气84则保持在冷涡流之间。由于出口流速很低而产生相当大的诱导作用，从而在涡流分离时达到很好的空气混合。所以，可在房间的一角提供有效舒适的通风，在该处创造舒适的气候亦是不成问题的。与迄今为止的风机式通风比较，本发明的通风方法具有特别的优点，因为与风机式通风方式相反，在相邻壁上例如顶棚和/或房间的墙上不会产生附壁效应。
当然，本发明亦可用于过程空气调节，例如用于抵消机器的热包围层。在这种情况下，例如为了消除由纺织机或编织机散发的热力场，空气涡流必须具有相当高的冲力和高的排出速度。用本发明装置排出的涡流可以中断这种热力场，并在这种恶劣条件下仍可进行理想的通风。而用迄今为止的风机式通风则不能达到这样好的通风效果，因为由于包围层而使空气束很快消散和/或偏转。
用本发明的脉动式通风可以达到很高的热交换率，比一般设备大约高30％。
图35表示带有旋转活塞7的实施例，在气室6上连通另一个气室85，一次风接口86最好径向通入气室85。空气处理装置5′最好设在气室85的后部，而空气导向装置80则又放在空气处理装置5′的后面。图36表示使用了直线运动的活塞7的实施例。在图35和图36的实施例中，一次风可与按空气循环方式输送的空气进行混合，即既进行一次风运行又进行循环风运行。亦可附加地或不用一次空气而输入任意所需的物质流例如加入香味物质的空气或某些种气体等等。
在本发明的一个实施例中，不用图35和36实施例所示的旋转活塞7或线性活塞7，例如亦可用隔膜或类似的部件，这时，通过驱动装置使隔膜运动，即振动，从而构成一个吸入空气和排出空气的气室。这种隔膜例如可用电磁的方式即“扬声器原理”引起振动，从而构成一个气流输送装置。
权利要求
1. 带有一个用来向空间区域输送空气的空气输送装置的空调设备，其特征是，空气输送装置(20)输送的空气至少有一部分借助于至少一个容积可变的气室(6)以循环空气方式进行脉动式输送，气室(6)通过至少一条气路(21)与空间区(2′)连通。
2. 按权利要求1所述的空调设备，其特征是，气路(21)既构成一条吸入气路又构成一条排气气路。
3. 按上述权利要求任一项所述的空调设备，其特征是，在排出空气时，用空气输送装置(20)产生涡流，这种涡流至少具有足够的旋转冲力和平移冲力来使涡流分离并进入空间区(2′)。
4. 按上述权利要求任一项所述的空调设备，其特征是，在排出空气时，用空气输送装置(20)产生一个脉动式的气流，此气流具有足够的能量来使气流分离并进入空间区(2′)。
5. 按以上权利要求任一项所述的空调设备，其特征是，为气室(6)的容积变化设置了一个在0.1～30赫兹频率范围内工作的驱动装置(9)。
6. 按以上权利要求任一项所述的空调设备，其特征是，空气处理装置(5′)位于气路(21)中。
7. 按以上权利要求任一项所述的空调设备，其特征是，空气处理装置(5′)采取热交换器(5)和/或空气湿度调节装置和/或物质转换装置，特别是催化剂的形式。
8. 按以上权利要求任一项所述的空调设备，其特征是，气路(21)采取其后连接有空气处理装置(5′)的孔口的形式。
9. 按以上权利要求任一项所述的空调设备，其特征是，为了实现气室容积变化，在气室(6)中设置了一个活塞部件(7)。
10. 按以上权利要求任一项所述的空调设备，其特征是，活塞部件(7)做成平移运动的活塞。
11. 按以上权利要求1～9任一项所述的空调设备，其特征是，活塞部件(7)做成可绕轴(13)象闸板那样旋转的移动部件(14)。
12. 按以上权利要求任一项所述的空调设备，其特征是，气室(6)的壁做成适合移动部件(14)运动曲线的外形。
13. 按以上权利要求任一项所述的空调设备，其特征是，活塞部件(7)呈板状。
14. 按以上权利要求任一项所述的空调设备，其特征是，活塞部件(7)的运动速度和/或加速度和/或行程和/或运动频率都是可以改变的，特别是可设定成一个选定的值，特别是可调节到这个值。
15. 按以上权利要求任一项所述的空调设备，其特征是，移动部件(14)的转动角度是可改变的，特别是可设定成一个选定的值，特别是调节到这个值。
16. 按以上权利要求任一项所述的空调设备，其特征是，与空气处理装置(5′)邻接的气室(6)的底面大于空气处理装置(5′)的底面。
17. 按以上权利要求任一项所述的空调设备，其特征是，空气处理装置(5′)有一个气孔，此气孔在考虑到气室(6)较大的邻接底面的情况下沿移动部件(14)旋转轴(13)的方向错开布置。
18. 按权利要求15所述的空调设备，其特征是，空气处理装置(5′)的气孔与旋转轴(13)相邻。
19. 按以上权利要求任一项所述的空调设备，其特征是，移动部件(14)在其排气阶段结束时所在的旋转运动返回位置与空气处理装置(5′)相邻。
20. 按以上权利要求任一项所述的空调设备，其特征是，无效空间即体积不能改变的空间比气室(6)的最大容积小。
21. 按以上权利要求任一项所述的空调设备，其特征是，活塞部件(7)对气室(6)的壁形成一个间隙(17)。
22. 按以上权利要求任一项所述的空调设备，其特征是，移动部件(14)的旋转角度为20°～180°。
23. 按以上权利要求任一项所述的空调设备，其特征是，气路(21)或孔有一个空气导向装置(27)，特别是带空气导向装置的槽形出口。
24. 按以上权利要求任一项所述的空调设备，其特征是，空调设备装在房间(2)的顶棚(3)上和/或装在房间(2)包括空间区(2′)的墙上。
25. 按以上权利要求任一项所述的空调设备，其特征是，为了调节空气的处理程度，驱动装置(9)的频率和/或冲程和/或转角都是可控或可调的。
26. 按以上权利要求任一项所述的空调设备，其特征是，驱动装置(9)为马达(最好是电动机)，特别是驱动电动机，包括一个作用到活塞部件(7)上的偏心装置(11)。
27. 按以上权利要求任一项所述的空调设备，其特征是，电动机为直流电动机。
28. 按以上权利要求任一项所述的空调设备，其特征是，直流电动机连接在一个电的转数控制装置上。
29. 按以上权利要求任一项所述的空调设备，其特征是，驱动装置(9)为直线行程电磁或旋转电磁驱动装置(直线行程磁铁39，旋转磁铁驱动装置38)。
30. 按以上权利要求任一项所述的空调设备，其特征是，活塞部件(7)配有一个复位装置(42)。
31. 按以上权利要求一或多项所述的空调设备，其特征是，复位装置(42)至少有一个复位弹簧(43)。
32. 按以上权利要求任一项所述的空调设备，其特征是，活塞部件(7)是这样安装和支承的，即通过重力实现或支持它的复位。
33. 按以上权利要求任一项所述的空调设备，其特征是，活塞部件(7)以它的固有频率或由复位装置(42)和活塞部件(7)构成的系统固有频率进行运动。
34. 按以上权利要求任一项所述的空调设备，其特征是，活塞部件(7)两侧分别配有一条通入空间区(2′)的气路(21)和各配有一个可改变容积的气室(6)。
35. 按以上权利要求任一项所述的空调设备，其特征是，驱动装置(9)位于气流以外。
36. 按以上权利要求任一项所述的空调设备，其特征是，一次风供给装置与气室(6)协同动作。
37. 按以上权利要求任一项所述的空调设备，其特征是，它只有一条气路(21)。
38. 按以上权利要求一或多项所述的空气输送装置，可作为空间区(2′)或房间(2)通风用的空调设备(1)。
全文摘要
本发明涉及一种空调设备。所配有的空气输送装置(20)输送的空气至少一部分以循环空气的方式借助于至少一个可改变容积的气室(6)以很低的频率进行脉动式的输送，此气室经至少一条气路(21)与房间(2)连通。
文档编号F24F1/00GK1117312SQ94191081
公开日1996年2月21日 申请日期1994年1月29日 优先权日1993年2月2日
发明者H·W·罗思, A·波林格, G·E·沙尔, C·韩德尔 申请人:Ltc航空技术股份有限公司