ИСПАРИТЕЛЬНЫЙ УВЛАЖНИТЕЛЬ И СОДЕРЖАЩАЯ ЕГО СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ КЛИМАТОМ В ПОМЕЩЕНИИ
EVAPORATIVE HUMIDIFIER AND INDOORS CLIMATE CONTROL SYSTEM

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится, в общем, к испарительному увлажнителю и системе управления климатом в помещении, использующей такой испарительный увлажнитель.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Увлажнитель представляет собой устройство, которое повышает влажность (влагосодержание) в одной комнате или во всем доме.
Самым широко используемым увлажнителем является испарительный или тампонный увлажнитель, содержащий резервуар для воды, тампон, погруженный в воду, и вентилятор, расположенный рядом с упомянутым тампоном. Упомянутый резервуар представляет собой емкость для размещения воды, заполняемую перед и/или во время работы и обеспечивающую воду для выпуска влаги. Упомянутый тампон представляет собой сетку для очистки воды, водопоглощающее средство или фильтр, который поглощает воду из упомянутого резервуара. Упомянутый вентилятор создает воздушный поток, который проходит через упомянутый тампон и выносит влагу в комнату, таким образом способствуя испарению воды в тампоне и повышению влажности.
В соответствии с требованиями испарительной способности, обычный испарительный увлажнитель обычно содержит большой вентилятор, расположенный в корпусе вентилятора, и соответствующие решетки большой площади, продолжающиеся почти полностью над плоскостью вращения вентилятора для изменения направления увлажненного воздуха, выходящего из увлажнителя. Такой обычный испарительный увлажнитель имеет недостаток в том, что не позволяет размещать большой пользовательский интерфейс, поскольку верхняя поверхность испарительного увлажнителя полностью занята решеткой. Кроме того, решетки большой площади или другие попытки изменять направление увлажненного воздуха у края вентилятора к середине вентилятора увеличивают падение давления в корпусе вентилятора, снижают кпд вентилятора и приводят к громкому шуму вентилятора, таким образом снижая номинальную производительность испарительного увлажнителя.
Таким образом, существует потребность в новом испарительном увлажнителе с улучшенной траекторией воздушного потока и номинальной производительностью.
В патенте США №3864437 раскрыт увлажнитель, который в своем предпочтительном варианте содержит емкость для воды, которая выполнена с возможностью вертикального расширения и сжатия и содержит поплавок в своем верхнем конце, соединенном с боковой стенкой упомянутой емкости. Увлажняющее средство содержит водопоглощающий воздухопроницаемый элемент и/или отражатель для воды, приводимый в движение посредством воздушного импеллера. Кожух образует воздушный канал, содержащий впускное и выпускное отверстия. По меньшей мере часть упомянутого кожуха образует упомянутое впускное отверстие, и увлажняющее средство поддерживается посредством поплавка для вертикального перемещения в соответствии с изменениями уровня воды. Однако данный патент США не предусматривает раскрытия пользовательского интерфейса.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью изобретения является полное или частичное устранение одного или нескольких вышеупомянутых недостатков.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления описан испарительный увлажнитель, содержащий резервуар для воды, блок тампона и блок вентилятора. Блок тампона приспособлен для поглощения воды из упомянутого резервуара для воды. Блок вентилятора расположен в корпусе вентилятора и выполнен так, чтобы заставлять воздушный поток перемещаться через упомянутый блок тампона. Корпус вентилятора содержит блок верхней крышки, в котором образовано по меньшей мере одно кольцеобразное выпускное отверстие для воздуха на внешнем участке рядом с периферией упомянутого блока верхней крышки. Упомянутое кольцеобразное выпускное отверстие для воздуха позволяет размещать больший центральный блок пользовательского интерфейса (interface unit - UI), который может быть надлежащим образом воспринят пользователем. Кроме того, когда пользователь вручную манипулирует UI, его/ее запястье может интуитивно ощущать силу воздушного потока, так что пользователь может регулировать уровень влажности, даже если он/она не способен видеть его индикатор (например, в случае если пользователь незрячий, или что-либо препятствует его/ее обзору, и др.).
В соответствии с примером изобретения нижняя стенка блока верхней крышки имеет общую форму с аэродинамическим дизайном для направления воздуха в корпусе вентилятора так, чтобы он перемещался к кольцеобразному выпускному отверстию для воздуха, когда вентилятор вращается.
В соответствии с примером изобретения упомянутый аэродинамический дизайн представляет собой обтекаемый дизайн выпуклой формы, такой как, по существу, U-образная форма, по существу, V-образная форма или, по существу, трапециевидная форма.
В соответствии с примером изобретения блок пользовательского интерфейса большой площади установлен на блоке верхней крышки и окружен упомянутым кольцеобразным выпускным отверстием для воздуха. При таком UI, окруженном кольцеобразным выпускным отверстием для воздуха, пользователь может ощущать выходящий воздух посредством его/ее запястья, что может быть очень удобным способом для пользователя, чтобы лучше ощущать силу выходящего воздушного потока, в качестве альтернативы или дополнительно, он/она может также взглянуть на индикатор (например, LED) на UI, который обеспечивает визуальную индикацию силы воздушного потока. В варианте осуществления изобретения более сильный воздушный поток вызывает более высокий уровень влажности, и наоборот.
В соответствии с примером изобретения блок тампона содержит тампон, тампонодержатель для закрепления тампона и поплавок, расположенный в тампонодержателе для связывания с уровнем воды в резервуаре для воды, и при этом блок вентилятора содержит электродвигатель и привод для приведения в действие упомянутого электродвигателя, причем во время работы упомянутый поплавок расположен в тампонодержателе таким образом, что поплавок направляется посредством тампонодержателя и поддерживается на поверхности посредством воды в резервуаре для воды так, что управление работой испарительного увлажнителя осуществляется на основе, по меньшей мере частично, уровня воды в резервуаре для воды.
В соответствии с примером изобретения упомянутый привод выполнен так, чтобы поддерживать электродвигатель функционирующим в течение некоторого периода времени после того, как уровень воды опустился ниже порогового уровня воды, и затем останавливает электродвигатель.
В соответствии с примером изобретения упомянутый привод может представлять собой: привод на основе датчика, который приводит в действие электродвигатель, если измеренная высота поплавка соответствует или выше, чем заданная высота; или контактный элемент, который приводит в действие электродвигатель, если поплавок сталкивается с упомянутым контактным элементом.
В соответствии с примером изобретения тампон и/или поплавок выполнены с возможностью извлечения из тампонодержателя для удобной очистки.
В соответствии с примером изобретения тампонодержатель образует, по существу, вертикальную направляющую, вдоль которой поплавок приспособлен перемещаться.
В соответствии с примером изобретения во время работы поплавок способен держаться на поверхности воды со смещением в пределах нескольких миллиметров.
В соответствии с примером изобретения поплавок защелкивается в тампонодержатель.
В соответствии с примером изобретения тампонодержатель является достаточно тяжелым, чтобы не всплывать, когда он подвергается воздействию выталкивающей силы от поплавка.
В соответствии с примером изобретения датчик влажности для измерения влажности наружного воздуха комнаты расположен на наружном корпусе испарительного увлажнителя таким образом, что он отделен от и не является препятствием для только что увлажненного выходящего воздуха.
В соответствии с примером изобретения испарительный увлажнитель дополнительно содержит блок программного управления, приспособленный гарантировать, что измерение влажности наружного воздуха осуществляется только после того, как блок вентилятора проработал в течение первого периода времени, и/или показание измеренной влажности наружного воздуха фиксируется в течение второго периода времени после того, как блок вентилятора прекращает работать, для того, чтобы не сбивать с толку пользователя резким увеличением показания, вызываемым увлажненным воздухом внутри испарительного увлажнителя.
В соответствии с другим примером изобретения упомянутый первый и/или упомянутый второй период времени равен 10 минутам.
В соответствии с другим примером изобретения упомянутый блок программного управления дополнительно приспособлен для автоматического приведения в действие блока вентилятора, когда измеренная влажность наружного воздуха меньше, чем заданная влажность.
Настоящее изобретение также обеспечивает систему управления климатом в помещении, содержащую вышеупомянутый испарительный увлажнитель и основной блок управления, соединенный с упомянутым испарительным увлажнителем, причем упомянутый основной блок управления приспособлен для автоматического управления работой испарительного увлажнителя.
Другие цели, преимущества, специальные эффекты и новые признаки испарительного увлажнителя данного типа будут более подробно описаны ниже со ссылкой на предпочтительный вариант осуществления изобретения. При этом необходимо отметить, что идеи, на которых основано настоящее изобретение, могут быть успешно использованы и в увлажнителе другого типа, который использует систему откачки воздуха, которая прогоняет воздушный поток через тампон.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 представляет собой схематичное структурное изображение испарительного увлажнителя 100 в собранном состоянии в соответствии с примером настоящего изобретения;
фиг. 2 представляет собой схематичное структурное изображение верхней части 110 испарительного увлажнителя 100, показанного на фиг. 1;
фиг. 3 представляет собой схематичное структурное изображение блока 1201 тампона в нижней части 120 испарительного увлажнителя 100, показанного на фиг. 1;
фиг. 4 представляет собой схематичное структурное изображение резервуара 1202 для воды в нижней части 120 испарительного увлажнителя 100, показанного на фиг. 1;
фиг. 5 представляет собой законченный вид испарительного увлажнителя в соответствии с вариантом осуществления изобретения;
фиг. 6 представляет собой схематичный вид сверху в соответствии с фиг. 5;
фиг. 7 представляет собой структурную блок-схему, показывающую способ управления дисплеем влажности в соответствии с настоящим изобретением; и
фиг. 8 представляет собой структурную блок-схему, показывающую способ управления вращением вентилятора в соответствии с настоящим изобретением.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Как показано на фиг. 1-4, испарительный увлажнитель 100 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения содержит верхнюю часть 110 и нижнюю часть 120. В верхней части 110 расположен блок 1101 вентилятора, а в нижней части 120 расположены резервуар 1202 для воды и блок 1201 тампона. Блок 1201 тампона приспособлен для поглощения воды из резервуара 1202 для воды, а блок 1101 вентилятора расположен в корпусе 1102 вентилятора и выполнен так, чтобы заставлять воздушный поток перемещаться через блок 1201 тампона.
Блок 1101 вентилятора включает в себя вентилятор 11011, электродвигатель 11012 и привод 1105 для приведения в действие электродвигателя 11012. Корпус 1102 вентилятора содержит блок 1103 верхней крышки, в котором образовано по меньшей мере одно кольцеобразное выпускное отверстие 1104 для воздуха на внешнем участке рядом с периферией блока 1103 верхней крышки. Нижняя стенка 11031 блока 1103 верхней крышки имеет общую форму с аэродинамическим дизайном для направления воздуха в корпусе 1102 вентилятора, например, в центре корпуса 1102 вентилятора, так, чтобы он перемещался к кольцеобразному выпускному отверстию 1104 для воздуха, когда вентилятора 11011 вращается. Упомянутый аэродинамический дизайн представляет собой обтекаемый дизайн выпуклой формы, такой как, по существу, U-образная форма, по существу, V-образная форма или, по существу, трапециевидная форма. Пользовательский интерфейс (UI) большой площади, содержащий UI 1106 и схему 1107 управления для управления дисплеем UI 1106, установлен на блоке 1103 верхней крышки и окружен кольцеобразным выпускным отверстием 1104 для воздуха. При таком UI 1106, окруженном кольцеобразным выпускным отверстием 1104 для воздуха, пользователь может ощущать выходящий воздух посредством его/ее запястья, что может быть очень удобным способом для пользователя, чтобы лучше ощущать силу выходящего воздушного потока, помимо того, что он может взглянуть на индикатор (LED) UI 1106.
Блок 1201 тампона содержит тампон 12011, тампонодержатель 12012 для закрепления тампона 12011 и поплавок 12013, расположенный в тампонодержателе 12012 для связывания с уровнем воды в резервуаре 1202 для воды. Во время работы поплавок 12013 расположен в тампонодержателе 12012 таким образом, что он удерживается на поверхности посредством воды в резервуаре 1202 для воды, так что управление работой испарительного увлажнителя 100 осуществляется на основе, по меньшей мере частично, уровня воды в резервуаре 1202 для воды. Тампонодержатель 12012 образует, по существу, вертикальную направляющую, вдоль которой поплавок 12013 приспособлен перемещаться.
Привод 1105 выполнен так, чтобы поддерживать электродвигатель работающим в течение некоторого периода времени после того, как уровень воды опустился ниже порогового уровня воды, и затем останавливать электродвигатель. Привод 1105 может представлять собой: привод на основе датчика, который приводит в действие электродвигатель, если измеренная высота поплавка соответствует или выше, чем заданная высота; или контактный элемент (например, контактный выключатель), который приводит в действие электродвигатель 11012, если поплавок 12013 (например, шарообразный концевой участок 12014) сталкивается с контактным элементом.
Тампон 12011 и/или поплавок 12013 выполнены с возможностью извлечения из тампонодержателя 12012 для удобной очистки. Во время работы поплавок 12013 способен держаться на поверхности воды со смещением в пределах нескольких миллиметров, например, 5-100 мм. Предпочтительно, поплавок 12013 защелкивается в тампонодержатель 12012, и тампонодержатель 12012 является достаточно тяжелым, чтобы не всплывать, когда он подвергается воздействию выталкивающей силы от поплавка 12013.
Датчик 150 влажности (показанный на фиг.1) для измерения влажности наружного воздуха за пределами увлажнителя расположен на корпусе 130 испарительного увлажнителя 100 таким образом, что он отделен от и не является препятствием для только что увлажненного выходящего воздуха. Конкретно и в качестве примера, датчик 150 влажности может быть расположен на траектории так, что одна сторона содержит небольшие отверстия, чтобы позволять наружному воздуху входить, а другая сторона соединена со стороной отрицательного давления вентилятора. На упомянутой траектории может быть размещен запорный элемент, например обратный клапан или запорная заслонка, для предотвращения обратного перемещения воздушного потока, поэтому увлажненный воздух на стороне отрицательного давления вентилятора не будет оказывать влияния на точное показание датчика.
Резервуар 1202 для воды включает в себя входную решетку 12021, позволяющую наружному воздуху проходить в резервуар 1202 для воды, и смотровое окно 12022 для пользователя, чтобы просто видеть уровень воды в резервуаре 1202 для воды.
Как показано на фиг. 7-8, для того, чтобы гарантировать точное показание датчика влажности, программно-реализованный алгоритм может быть выполнен так, чтобы гарантировать, что упомянутое показание отображается/используется только после того, как вентилятор проработал в течение установленного периода времени. Это гарантирует, что неувлажненный наружный воздух всасывается через датчик, и обеспечивается точное показание. Если вентилятор остановлен, то влажный воздух внутри изделия может вызывать повышение показания датчика влажности. Программное обеспечение может также временно фиксировать дисплей, чтобы предотвратить неточное отображение влажности. В связи с этим, испарительный увлажнитель 100 в соответствии с настоящим изобретением дополнительно содержит блок программного управления (не показанный), приспособленный гарантировать, что измерение влажности наружного воздуха осуществляется только после того, как блок 1101 вентилятора проработал в течение первого периода времени, и/или показание измеренной влажности наружного воздуха фиксируется в течение второго периода времени после того, как блок 1101 вентилятора прекращает работать, для того, чтобы не сбивать с толку пользователя резким увеличением показания, вызываемым увлажненным воздухом внутри испарительного увлажнителя 100.
Конкретно, как показано на фиг. 7, влажность вычисляют на этапе 701 и отображают на этапе 702. Этапы 703, 704, 705 и 706 представляют собой части программы, приспособленные для решения проблемы повышения влажности, которая возникает тогда, когда вентилятор перестает работать. Более конкретно, на этапе 703 определяют, вращается ли вентилятор более 10 минут, и если это так, то возвращаются на этап 701; или же определяют, является ли влажность ниже, чем заданная величина (этап 704), и если это так, то возвращаются на этап 701, в противном случае фиксируют дисплей (этап 705) и затем пересчитывают влажность (этап 706) и возвращаются на этап 703.
Упомянутый блок программного управления дополнительно приспособлен для автоматического приведения в действие блока 1101 вентилятора, когда измеренная влажность наружного воздуха ниже, чем заданная влажность. Как показано на фиг. 8, функции этапов 801-810 перечислены в приведенной ниже таблице 1, в которой скорость 1 вентилятора больше, чем скорость 2.
Таблица 1
Этапы
Функции
801
Включить вентилятор
802
Сделать паузу на 10 минут
803
Определить, является ли вычисленная влажность ниже, чем заданная величина
804
Определить, является ли разность между заданной величиной и вычисленной влажностью больше 7
805
Вращать вентилятор со скоростью 1
806
Сделать паузу на 10 минут
807
Выключить вентилятор
808
Определить, выключен ли вентилятор в течение более чем 11 минут
809
Вращать вентилятор со скоростью 1
810
Вращать вентилятор со скоростью 2
Во время сборки и работы, во-первых, воду заливают в резервуар 1202 для воды. Во-вторых, поплавок 12013 и затем тампон 12011 прикрепляют к тампонодержателю 12012, тем самым образуя блок 1201 тампона. Затем блок 1201 тампона вставляют в резервуар 1202 для воды, тем самым образуя нижнюю часть 120 испарительного увлажнителя 100. В конце верхнюю часть 110 испарительного увлажнителя 100 соединяют с нижней частью 120 испарительного увлажнителя 100. Фиг. 5 и 6 представляют собой законченный вид испарительного увлажнителя 500 с кольцеобразным выпускным отверстием 504 для воздуха. Хотя кольцеобразное выпускное отверстие 504 для воздуха, показанное на фиг. 5, является непрерывным, необходимо понимать, что кольцеобразное выпускное отверстие 504 для воздуха может быть выполнено прерывистым или сегментированным.
Как показано стрелками 140 на фиг. 1, во время работы сначала воздух снаружи испарительного увлажнителя 100 всасывается при помощи вентилятора 11011 или посредством конвекции в наружный корпус 130 испарительного увлажнителя 100. Затем основная часть воздуха перемещается через тампон 12011 и переносит влажность (влагу) в корпус 1102 вентилятора. В конце увлажненный воздух выпускается через кольцеобразное выпускное отверстие 1104 для воздуха при помощи аэродинамического дизайна нижней стенки 11031 блока 1103 верхней крышки, тем самым повышая влажность одной комнаты или всего дома.
Другие преимущества, эффекты и признаки испарительного увлажнителя 100 настоящего изобретения, в качестве альтернативы или дополнительно, будут более подробно описаны ниже.
Испарительный увлажнитель 100 в соответствии с настоящим изобретением содержит прямосторонний корпус 1102 вентилятора. Когда вентилятор 11011 вращается, он стремится концентрировать воздушный поток на наружном крае корпуса 1102 вентилятора, а не в центре корпуса 1102 вентилятора. На краю корпуса вентилятора воздух очень быстро перемещается вверх по спирали. Таким образом, оптимальным выходом для воздуха является наружный край вентилятора 11011 там, где воздух перемещается быстрее всего. Поэтому в данном изобретении образовано относительно небольшое кольцеобразное выпускное отверстие 1104 для эффективного удаления воздуха. Воздух из вентилятора 11011 концентрируется в этом кольцеобразном выпускном отверстии с высокой выходной скоростью. Это обеспечивает следующие многочисленные преимущества:
- высокая выходная скорость закручивающегося по спирали воздуха способствует смешиванию влажного воздуха из увлажнителя с сухим воздухом в помещении. Это улучшает равномерное распределение влажности в комнате;
- низкий уровень шума, поскольку не нужно изменять направление быстро перемещающегося воздуха на краю вентилятора к середине вентилятора с использованием решетки (которая создает нежелательное падение давления, потенциально вызывающее шум);
- для воздуха, нагнетаемого вентилятором, требуется только небольшое кольцеобразное выпускное отверстие, поскольку воздух уже сконцентрирован в данной области, поэтому имеется большое пространство, которое может быть использовано для установки усложненного пользовательского интерфейса и печатной платы непосредственно над вентилятором. Все функциональные кнопки, включая автоматический дисплей уровня влажности, функции таймера, предупреждения об уровне воды и средства управления скоростью вращения вентилятора могут быть вмонтированы в центре вентилятора;
- использование кругового спирального потока позволяет использовать значительную часть площади поперечного сечения для усложненного пользовательского интерфейса, поскольку высокоскоростной поток концентрируется на наружных краях; и
- при приведении в действие пользовательского интерфейса запястье пользователя подвергается воздействию упомянутого высокоскоростного потока воздуха. Это позволяет убедиться в том, что изделие работает эффективно.
Кроме того, обычно нежелательно размещать какие-либо активные элементы на нижней части испарительного увлажнителя, поскольку нижняя часть будет извлекаться и промываться пользователем. Для того чтобы достигнуть этого, разработана поплавковая система в сочетании с тампонодержателем с точкой определения для определения уровня воды в резервуаре для воды, расположенная в верхней части испарительного увлажнителя. Данная система очень просто собирается и разбирается пользователем. Это обеспечивает следующие многочисленные преимущества:
- тампонодержатель, который удерживает тампон и поплавок, может быть легко удален пользователем просто посредством поднятия его из резервуара для воды. Таким образом, вся нижняя часть очень просто очищается;
- тампонодержатель достаточно тяжелый, чтобы не всплывать, когда он подвергается воздействию выталкивающей силы от поплавка, поэтому его не нужно прикреплять к корпусу нижней части. Он только находится в корпусе нижней части; и
- поплавок, предпочтительно, представляет собой простой пластмассовый поплавок, который защелкивается в тампонодержатель. Поплавок может быть легко извлечен для очистки. Тампонодержатель ограничивает перемещение поплавка, так что он активирует привод верхней части;
- тампон сам по себе может быть мягким, когда он влажный, поэтому съемный тампонодержатель дает пользователю узел для того, чтобы тампон можно было легко извлекать и промывать на месте. В качестве альтернативы, тампон выполнен с возможностью простого выскальзывания из корпуса и очистки;
- тампонодержатель сам по себе легко очищается, когда тампон и поплавок удалены; и
- тампонодержатель также предусматривает элемент для обеспечения установки антибактериального картриджа в нижней емкости. Упомянутый картридж выполнен с возможностью удобного открепления от тампонодержателя.
Однако необходимо понимать, что хотя в приведенном выше описании изложено множество характеристик и преимуществ настоящего изобретения, наряду с деталями конструкции и функцией изобретения, данное описание является только пояснительным, и изменения могут быть выполнены в деталях, в частности в форме, размере, количестве и размещении деталей в пределах идей настоящего изобретения в полной мере, определяемой посредством широкого общего значения терминов, в которых выражена прилагаемая формула изобретения.
Необходимо отметить, что вышеупомянутые варианты осуществления поясняют, но не ограничивают изобретение и что специалисты в данной области техники смогут придумать альтернативные варианты осуществления без отхода от объема прилагаемой формулы изобретения. Например, для установки пользовательского интерфейса 1106 требуется механическое крепление (не показанное) поперек траектории выхода из вентилятора 11011. Однако это может быть достигнуто посредством трех или более тонких соединительных перемычек (не показанных), которые не оказывают значительного влияния на поток из вентилятора 11011.
В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает наличия элементов или этапов, не перечисленных в пункте формулы или в описании. Элемент, упомянутый в единственном числе, не исключает наличия множества таких элементов. В пунктах формулы изобретения на устройство, перечисляющих несколько блоков, несколько из данных блоков могут быть осуществлены посредством одного и того же элемента аппаратных средств или программного обеспечения. Использование слов «первый», «второй» и «третий» и др. не обозначает никакого порядка. Эти слова следует интерпретировать как обозначения.