專利名稱：個人環(huán)境溫度調(diào)整裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種個人環(huán)境溫度調(diào)整裝置，所述個人環(huán)境溫度調(diào)整裝置包括一氣流 產(chǎn)生設(shè)備，一溫度影響設(shè)備，以及一氣流引導(dǎo)裝置，通過所述氣流引導(dǎo)裝置將空氣引導(dǎo)通過 所述的溫度影響設(shè)備。
背景技術(shù)：
眾所周知地，舒適的環(huán)境氣候?qū)θ说氖孢m感有改善的作用。因此，很多建筑內(nèi)都裝 設(shè)有空調(diào)系統(tǒng)。通過空調(diào)系統(tǒng)，便可以調(diào)整建筑內(nèi)的溫度，使得所述建筑內(nèi)的溫度高于或者 低于建筑外部的溫度。然而，這種建筑內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)有一個不足之處，那就是具有很高的能耗。另外地， 建筑內(nèi)的溫度通常只能被設(shè)定成統(tǒng)一的溫度值。實際上，為單獨的房間提供溫度控制也是 可能的，但這通常意味著更高的成本。同樣地，只可能給整個房間設(shè)定溫度。例如，對于一 個辦公室，同時有數(shù)人在內(nèi)辦公，很有可能有些人覺得溫度設(shè)定得太低了，而另外的人卻覺 得溫度設(shè)定得太高了。US 6481213B2提出一種熱舒適系統(tǒng)，這種熱舒適系統(tǒng)只影響單個人員周圍環(huán)境的 溫度。在這種熱舒適系統(tǒng)中，空氣被吸進(jìn)以及引導(dǎo)通過一溫度影響設(shè)備。在一個較佳實施 方式中，所述溫度影響設(shè)備為熱電熱泵(thermo-electrical heat pump)，即珀爾帖元件 (Peltier-element)。US 5499504示出一種通過珀爾帖元件工作的類似的系統(tǒng)。US 7426835B2示出一種進(jìn)一步的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)通過一熱電元件來產(chǎn)生冷空氣。珀爾帖元件的一個好處在于，在工作的時候，它只要求供應(yīng)直流電。進(jìn)一步地，在 工作的時候，它實際上不會產(chǎn)生噪音。這種好處不是決定性的，因為大多數(shù)的噪音是由氣流 引起的。但是從能量的角度上，珀爾帖元件相對來講并不是好的選擇?？捎^的能量需要被 用來提供冷卻輸出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是基于如何很好地利用用于溫度調(diào)節(jié)的能量的任務(wù)提出的。通過個人環(huán)境溫度調(diào)整裝置，這個任務(wù)可以得到解決，其中，所述溫度影響裝置作 為斯特林冷卻設(shè)備(Stirling cooling device)的一部分。斯特林冷卻設(shè)備是根據(jù)斯特林原理工作的機(jī)器，其包括一壓力波產(chǎn)生器和一轉(zhuǎn)移 單元。所述壓力波產(chǎn)生器通常為一活塞缸單元。所述轉(zhuǎn)移單元包括一設(shè)置在一推動氣體在 一加熱側(cè)和一冷卻側(cè)往復(fù)運動的缸體中。通常地，所述轉(zhuǎn)移單元和所述壓力波產(chǎn)生器相對 于彼此的工作位移范圍是45°到90°之間。所述轉(zhuǎn)移單元用作將熱量從所述冷卻側(cè)傳送 至所述加熱側(cè)的熱導(dǎo)體。因此，為了提供一定的冷卻輸出，只要求相對較少的能量。優(yōu)選地，所述斯特林冷卻設(shè)備包括一具有一作為散熱器的冷卻側(cè)，空氣可被允許 通過所述散熱器。如果需要冷卻所述空氣，只需簡單地將所述空氣引導(dǎo)通過所述轉(zhuǎn)移單元的冷卻側(cè)和所述的熱交換器。所述空氣中包含的熱量也部分地被所述散熱器吸收并且通過 所述斯特林冷卻設(shè)備傳送至所述加熱側(cè)，在所述加熱側(cè)，所述熱量可以被散發(fā)至環(huán)境中。所 述斯特林冷卻設(shè)備運轉(zhuǎn)所需的能量額外地加熱了環(huán)境。但是，如果從所述轉(zhuǎn)移單元的加熱 側(cè)移除熱量的排出空氣被引導(dǎo)至除了由所述溫度影響設(shè)備加熱或者冷卻的地方，由所述斯 特林冷卻設(shè)備消耗的能量引起的所述排出空氣的溫度增加實際上可被忽略。優(yōu)選地，提供一熱源，空氣可被弓I導(dǎo)通過所述熱源。因此所述溫度調(diào)整裝置不僅可以用來冷卻個人或者物體的周圍環(huán)境，還可以用來小幅度地增加所述環(huán)境的溫度。關(guān)于所 述環(huán)境溫度，通常最大溫度變化在5至10°C是有效的。有利地，所述熱源是一電熱電阻。如果需要冷卻所述空氣，則啟動所述斯特林冷卻設(shè)備。如果需要加熱所述空氣，則關(guān)閉所述斯特林冷卻設(shè)備，并且啟動所述電熱電阻。在這 種情況下，不需要對氣流引導(dǎo)做出改變?？蛇x地，或者另外地，所述熱源可以由所述斯特林冷卻設(shè)備的轉(zhuǎn)移單元的加熱側(cè)形成。如前所述，所述斯特林冷卻設(shè)備的轉(zhuǎn)移單元用作熱導(dǎo)體。傳導(dǎo)至所述加熱側(cè)的熱量 可以用來加熱所述供應(yīng)的空氣，因此具有好的能量利用效率。優(yōu)選地，所述氣流引導(dǎo)裝置包括一切換設(shè)備，通過所述切換設(shè)備，可以選擇性地將所述空氣引導(dǎo)通過所述熱源或者所述散熱器。通過所述切換設(shè)備，所述溫度調(diào)整設(shè)備可以 被選擇用來加熱或者冷卻。所述切換設(shè)備可以具有簡單的設(shè)計，實際上，一可以轉(zhuǎn)動的片狀 物或者一可以改變的閥就足以滿足要求。優(yōu)選地，所述溫度調(diào)整裝置是一個移動單元，桌面安裝單元，墻體安裝單元，或者 屋頂安裝單元。桌面安裝單元可以固定在工作平面上，如桌子上，從而為在所述桌子處共工 作的個人提供冷空氣或者熱空氣。同樣地，這也適用于工作椅子或者其他工作場所。墻體 安裝或者屋頂安裝單元可以分別懸掛在墻體或者屋頂上。由于斯特林冷卻設(shè)備用作溫度影 響設(shè)備，安裝所述溫度調(diào)整裝置的空間方向可以不受限制。因此所述溫度調(diào)整設(shè)備可以安 裝在傾斜的表面或者固定在側(cè)面上，而利用油潤滑壓縮機(jī)工作的冷卻設(shè)備則不可能如此安 裝。優(yōu)選地，所述移動單元，桌面安裝單元，墻體安裝單元，或者屋頂安裝單元具有一 通過形成部分氣流弓I導(dǎo)裝置的管狀支架連接至一腳部的頭部。從而可以簡單地分離被弓I導(dǎo) 通過所述支架的空氣和具有與所述空氣具有不同溫度的排出空氣。這是一種改善用戶舒適 度的簡單的方法。優(yōu)選地，所述斯特林設(shè)備安裝在所述腳部。這具有兩個好處，首先，將所述斯特林 設(shè)備安裝在所述腳部使得所述腳部具有足夠的重量，這增加了裝置的穩(wěn)定性，也使所述支 架具有一定的長度；其次，所述裝置的外觀可以被設(shè)計成視覺友好的形式，所述腳部可以具 有一定的體積但仍然具有友好的視覺外觀。優(yōu)選地，所述支架是可變形的。因此，所述頭部可以被定位從而引導(dǎo)所述空調(diào)氣 體，即所述冷風(fēng)或者熱風(fēng)，至用戶需要的地方。


圖1是個人環(huán)境溫度調(diào)整裝置的示意圖；圖2是詳細(xì)的示意圖3是一個改進(jìn)的實施方式的示意圖；圖4是第三實施方式的示意圖；圖5是第四實施方式的示意圖；圖6是桌面安裝單元形式的個人環(huán)境溫度調(diào)整裝置；以及圖7是切換設(shè)備的示意圖。
具體實施例方式圖1是個人環(huán)境溫度調(diào)整裝置的示意圖。所述個人環(huán)境溫度調(diào)整裝置1具有氣流產(chǎn)生設(shè)備2。在本實施方式中，所述氣流產(chǎn)生設(shè)備2是風(fēng)扇。除了風(fēng)扇以外，其他能夠產(chǎn)生 氣體流動的設(shè)備也可以應(yīng)用于本發(fā)明。例如，可以通過重力的方式提供空氣。如箭頭3所示，所述氣流產(chǎn)生設(shè)備提供空氣，通過氣流引導(dǎo)裝置4引導(dǎo)空氣3至物 體5處，由溫度調(diào)整空氣，在下文也稱為空調(diào)氣體6，對所述物體5起作用。為了調(diào)節(jié)空氣溫度，也就是，提供溫度不同于在氣流引導(dǎo)裝置4的入口處的溫度 的空氣，所述溫度調(diào)節(jié)裝置包括了在此僅簡單示出的斯特林冷卻設(shè)備8。所述斯特林冷卻設(shè) 備8包括一個壓力波(pressure wave)產(chǎn)生器9。所述壓力波產(chǎn)生器9連接至一個轉(zhuǎn)移單 元10。所述轉(zhuǎn)移單元10包括一個活塞。所述活塞未在圖中詳細(xì)示出，其相對于所述壓力波 產(chǎn)生器9所產(chǎn)生的壓力波典型地移動相位45°至90°。在一個最簡單的例子中，所述壓力 波產(chǎn)生器9同樣具有一個通過往復(fù)運動產(chǎn)生相對應(yīng)的壓力波的活塞。斯特里冷卻裝置的設(shè) 計為公眾所知悉，在下文中僅為理解本發(fā)明時對其進(jìn)行解釋。所述轉(zhuǎn)移單元10用作導(dǎo)熱器，其包括一個用作散熱器11的冷卻側(cè)和一個用作熱 源12的加熱側(cè)。為了冷卻空氣3，所述空氣被引導(dǎo)至所述散熱器11處。所述散熱器11連 接至一個熱交換器13。所述熱交換器13容納來自空氣3的熱量并轉(zhuǎn)移至所述的散熱器11。 為簡潔起見，在此簡單示出待冷卻的空氣3被引導(dǎo)通過所述散熱器。在一定的情況下，也可 以有利地，如前所提到的，使用一個熱交換器13來取得更好地將熱量從所述空氣3轉(zhuǎn)移至 所述散熱器11的效果。如果因為設(shè)計必須要求的原因，可以在空氣和散熱器11之間使用 熱量轉(zhuǎn)移裝置，如充有蒸發(fā)流體的“熱管”、熱虹吸管、或者其他通過傳導(dǎo)或?qū)α鞣绞綄?dǎo)致熱 量轉(zhuǎn)移裝置。所述轉(zhuǎn)移單元10將熱量從所述散熱器11轉(zhuǎn)移至所述熱源12。從所述的熱源12 處，熱量消散至環(huán)境中。但是，由于空調(diào)氣體6在一個不同的位置處被發(fā)送且被引導(dǎo)至物體 5 (或者個人)，所述物體5 (或者個人)不受到在熱源12處排出的空氣的作用。同樣地，所述熱源12可以通過熱量傳導(dǎo)方式連接至其他地方，待加熱的空氣被引 導(dǎo)通過所述其他地方。為簡明起見，下文稱為“引導(dǎo)空氣通過熱源”。斯特林冷卻設(shè)備具有相對較好的效率。為了產(chǎn)生50W的冷卻容量，所述斯特林冷 卻設(shè)備需要25W的入口功率。如果由珀爾帖元件來產(chǎn)生50W的冷卻容量，則需要100W的入 口功率。斯特林冷卻設(shè)備8可以在任意空間方向上安裝，而在利用傳統(tǒng)的油潤滑壓縮機(jī)的 制冷電路的情形下，則安裝的方向有特別的要求。圖2是圖1中的溫度調(diào)整裝置1設(shè)計和操作模式的示意圖。相同的元件具有相同 的標(biāo)號。箭頭表示不同的氣流。有利地，所述散熱器11和所述熱源12設(shè)置在一隔離墻14的兩側(cè)。這會使得對空調(diào)氣體6和排出空氣15的分離更容易。所述氣流產(chǎn)生設(shè)備2向所述隔離墻14的兩側(cè)供應(yīng)入口空氣16，因此空氣的一部 分，該部分隨后會成為所述空調(diào)氣體6，被引導(dǎo)通過散熱器11?？諝獾牧硪徊糠?7可用來 冷卻所述壓力波產(chǎn)生器9。這樣被加熱的空氣通過排放通道18或者相應(yīng)的空氣排放開口作 為排放空氣15被排放。所述空調(diào)氣體6，在圖6中可以容易地看到，通過一個頭部19被供 應(yīng)。圖3示出了 一個稍微修改的實施方式，圖中與圖2相同的部分具有相同的標(biāo)號。在 圖3中額外示出了一個加熱設(shè)備20，如一個電熱設(shè)備。例如，一個歐姆電阻可通以電流來產(chǎn) 生一定的熱量輸出。當(dāng)所述加熱設(shè)備20啟動，很明顯地，其將與所述斯特林冷卻設(shè)備8分 離。在這種情況下，所述入口空氣16被引導(dǎo)通過所述散熱器11。但是，當(dāng)所述散熱器11沒 有啟動時，所述入口空氣16將保持其溫度直至其被所述加熱設(shè)備20加熱并被作為空調(diào)氣 體6通過所述頭部19被供應(yīng)。所述溫度調(diào)整裝置1也可以僅用來加熱所述空調(diào)氣體6。這樣的實施方式在圖4 中示出。在圖中相同的元件具有相同的標(biāo)號。在這種情況下，所述被引導(dǎo)通過所述散熱器 11的空氣21被作為排出空氣15通過所述氣體排放通道18被排出。但是，所述被引導(dǎo)通 過所述熱源12，并且如果要求的話，也通過所述壓力波產(chǎn)生器9的部分空氣17作為空調(diào)氣 體6通過所述頭部19被供應(yīng)。這也是一種較好的能源使用情況，因為所述轉(zhuǎn)移單元10作 為熱導(dǎo)體工作會因此具有比其操作要求更大的熱量形式的輸出。最后，圖5示出了一個優(yōu)選的實施方式。圖中與圖1至圖4相同的元件具有相同 的標(biāo)號。在圖5中示出的所述溫度調(diào)整裝置中，所述的空調(diào)氣體6可以在所述入口空氣16 被冷卻或者加熱的情況下被選擇性地產(chǎn)生。為了實現(xiàn)這一點，部分空氣17被引導(dǎo)通過所述 熱源12，并且如果要求的話，也通過所述壓力波產(chǎn)生器9。入口空氣16的部分21被引導(dǎo)通 過所述散熱器11。所述空氣的兩部分17，21達(dá)到一個切換設(shè)備22，所述切換設(shè)備22或者 將所述被引導(dǎo)通過所所述散熱器11的被冷卻的空氣引導(dǎo)至所述頭部19，或者將所述被引 導(dǎo)通過所述熱源12的被加熱的空氣引導(dǎo)至所述空氣排放通道18，或反之亦然，即將所述被 引導(dǎo)通過所述散熱器11的空氣引導(dǎo)至空氣排放通道18，或者將所述被引導(dǎo)通過所述熱源 的空氣引導(dǎo)至所述頭部19。圖7示出了所述切換設(shè)備22。圖中與圖1至圖4相同的原件具有相同的標(biāo)號。為了簡明起見，圖中示出了氣流17，21。值得注意的是，所述氣流17包括被所述熱 源12加熱的空氣，所述氣流21包括被所述散熱器11冷卻的空氣。在如圖7a示出的情形中，一可以通過未詳細(xì)示出的方式從外部進(jìn)行調(diào)整的板23 被安裝定位，使得所述被加熱的空氣17作為空調(diào)氣體6被供應(yīng)，而所述被冷卻的空氣21作 為排出空氣15被排放。在7b示出的情形中，所述板23被移動使得所述被冷卻的空氣 21作為空調(diào)氣體6被供應(yīng)，而所述被加熱的空氣17作為排出空氣15被排放。如圖6所示，優(yōu)選地，所述個人環(huán)境溫度調(diào)整裝置1作為一種桌面單元，所述桌面 單元包括腳部24以及將所述腳部24連接至所述頭部19的管狀支架25。所述的支架25作 為管狀物體，包括可變形部分26，使得設(shè)置在所述頭部的一個出口孔24可以隨意地與特定 目標(biāo)對齊。所述排放口 18設(shè)置在所述的腳部24的側(cè)方。操作元件18設(shè)置在所述腳部24 的前方。類似地，所述個人環(huán)境溫度調(diào)整裝置1也可以作為墻體安裝或者屋頂安裝單元，或者更一般地，作為可以以任何空間方向被安裝或者懸掛的移動單元。
所述溫度調(diào)整裝置1可以通過不同方式供以電能。一種可能的方式是提供一個能 量提供單元向所述氣流產(chǎn)生設(shè)備2和壓力波產(chǎn)生器9，或者如果要求的話，也向所述加熱設(shè) 備20提供具有所要求的電壓的電能。由于斯特林冷卻設(shè)備對功率要求較低，因此另一種可 能的方式是內(nèi)建一個電池用來提供電能。例如，當(dāng)要求溫度從25°C降至20°C時，所述支架 25具有IOcm的內(nèi)徑，空氣以0. 5m/s的速度移動，所述斯特林冷卻設(shè)備僅有20到25W的功 率消耗。
權(quán)利要求
一種個人環(huán)境溫度調(diào)整裝置，具有一氣流產(chǎn)生設(shè)備，一溫度影響設(shè)備，和一氣流引導(dǎo)裝置，通過所述氣流引導(dǎo)裝置將空氣引導(dǎo)通過所述溫度影響設(shè)備，其特征在于，所述溫度影響設(shè)備作為一斯特林冷卻設(shè)備(8)的一部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境溫度調(diào)整裝置，其特征在于，所述斯特林冷卻設(shè)備(8)包 括一轉(zhuǎn)移單元(10)，所述轉(zhuǎn)移單元(10)具有一作為散熱器(11)的冷卻側(cè)，空氣可被允許通 過所述散熱器(11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的環(huán)境溫度調(diào)整裝置，其特征在于，提供一熱源(12，20)， 空氣可被引導(dǎo)通過所述熱源(12，20)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的環(huán)境溫度調(diào)整裝置，其特征在于，所述熱源為一電熱電阻。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的環(huán)境溫度調(diào)整裝置，其特征在于，所述熱源(12)由所述 斯特林冷卻設(shè)備(8)的轉(zhuǎn)移單元(10)的一加熱側(cè)形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項所述的環(huán)境溫度調(diào)整裝置，其特征在于，所述氣流弓I導(dǎo) 裝置包括一切換設(shè)備(22)，通過所述切換設(shè)備(22)，可以選擇性地將空氣引導(dǎo)通過所述熱 源(12)或者所述散熱器(11)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的環(huán)境溫度調(diào)整裝置，其特征在于，所述溫度調(diào)整 裝置是一移動單元，桌面安裝單元，墻體安裝單元，或者屋頂安裝單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的環(huán)境溫度調(diào)整裝置，其特征在于，所述桌面安裝單元包括一 頭部(19)，所述頭部(19)通過一管狀支架(25)與一形成所述氣流引導(dǎo)裝置的一部分的腳 部(24)相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的環(huán)境溫度調(diào)整裝置，其特征在于，所述斯特林冷卻設(shè)備(8)設(shè) 置在所述腳部處。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的環(huán)境溫度調(diào)整裝置，其特征在于，所述支架(25)是可變 形的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種個人環(huán)境溫度調(diào)整裝置(1)，其具有一氣流產(chǎn)生設(shè)備(2)，一溫度影響設(shè)備，和一氣流引導(dǎo)裝置(4)，通過所述氣流引導(dǎo)裝置將空氣引導(dǎo)通過所述溫度影響設(shè)備。為了達(dá)到盡量利用溫度調(diào)整所需的能量的目的，所述溫度影響設(shè)備作為一斯特林冷卻設(shè)備(8)的一部分。
文檔編號F25B9/14GK101806471SQ201010114669
公開日2010年8月18日 申請日期2010年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月17日
發(fā)明者克勞斯·萊因萬德, 卡加·倫茲, 斯蒂格·K·安德森, 斯諾里·J·瓊森, 波爾·E·漢森 申請人:丹佛斯壓縮機(jī)有限責(zé)任公司