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谘彭
9 years ago
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1 個人化不滴水冷暖氣機長榮大學吳俊概摘要地球上人口越來越多, 再加上生活水準的普遍提昇, 使得能源與原物料的需求急速膨脹, 人類正面臨前所未有的生存壓力但是在此時同時, 由於地球的暖化及氣候經常出現極端的變化, 冷暖氣設備已成為許多家庭的必需品, 這對地球的負擔, 無異是雪上加霜為維持良好生活品質並兼顧環保與節能需求, 如何設法將個人使用的空調空間予以限縮, 以降低冷暖氣供應量, 未嘗不是一個值得思考的方向本創作在提供一種耗電量與電風扇或除濕機相當夏天可提供冷氣冬天可提供暖氣, 且具有重量輕體積小不滴水又方便攜帶的個人化冷暖氣機, 希望能求取環保與舒適間的一個平衡點, 並提供弱勢人口最低限度空調之需求一背景與目的隨著科技與物質文明的進展, 人類生活水準普遍提高, 對室內溫度與溼度的空調需求日益殷切然而, 地球上現存的石化燃料再過幾十年就會消耗殆盡在資源有限的情況下, 如何於追求環境舒適的同時, 也能兼顧能源的節約, 是人類繼續維持高品質生活所必須解決的問題地處亞熱帶的台灣, 夏日熱浪襲來, 除冷氣房內, 幾乎無處可躲一般習知之冷氣裝置, 為滿足較大空間或較低溫度之空調需求, 所提供之冷房能力均相當大, 使得夏日空調成為家庭用電的大宗加上習知之冷氣裝置的耗電功率大, 相對會有體積大重量重安裝不易等問題事實上, 消費者除了需負擔昂貴的機器與電費支出外, 還因為冷氣機不利於個人的搬運, 而必須負擔一筆為數不小的安裝費所以時至今日, 仍有不少弱勢家庭, 基於經濟上的壓力必須要忍受暑氣所帶來的煎熬而溼熱的環境, 在在影響人們生活與學習的情緒, 最終讓經濟的弱勢者更為弱勢又, 習知之冷媒循環系統, 其主要作用為熱能的搬運, 在致冷的同時也產生大量的熱, 因此, 冷氣與暖氣的提供, 應是一體的兩面然而, 一般市售之冷氣機, 因轉向不易, 大都無法兼作暖氣機的使用, 而少數能兼作冷暖氣使用且不需轉向之機種, 因應內部構件的增加及成本的提高, 售價上則比單功能之機種要高出許多此外, 冷氣機在運作時多會產生冷凝水, 而該冷凝水多半未經處理即加以排出且 - -

2 現在環保署已加強冷氣機於建築物外之滴水取締行為, 故排水問題沒有解決的話, 將大幅降低應用價值市面上雖有不少不滴水冷氣機之販售, 惟觀察其冷凝水之排放方式, 均不脫離馬達拍濺或超音波霧化等額外耗電之設計, 沒有充分利用所排放的大量熱能, 殊為可惜針對解決個人冷氣空調需求之先前技術, 本創作之具體改良為構造較簡單可攜性較高可兼作暖氣機用途及不滴水, 目的在提供一種耗電量與電風扇相當夏天可供應冷氣冬天可供應暖氣, 且兼具體積小重量輕不滴水安裝容易外觀整齊等特色之個人化冷暖氣機, 以照顧弱勢人口之空調需求, 並求取環保與舒適間的一個平衡點二發明內容本創作係提供一種個人化冷暖氣機之結構設計, 其特點為薄型化不滴水正反向及可攜式等為求上述特點之實現, 本創作所採行之具體改進內容為 :. 扁平薄型化設計一般習知之窗型冷氣, 因其重量重深度深, 因此並不適合直接安裝於一般房門門板或隔間牆壁上本案一改過去將冷暖氣通道沿深度方向串列配置之一般作法, 而改採沿高度方向並列配置之作法, 因此可以大幅度縮短機身深度達到扁平薄型化之目的本創作經薄型化設計後, 具有直接安裝於窗戶門板或隔間牆上之便利性, 省卻了一般窗型冷氣所需之平台或後支撐架 2. 蒸發式不滴水設計室內濕空氣經冷卻器後會凝結成水滴, 排水的問題沒有解決, 將大幅降低應用價值本創作因採取冷暖氣迴路沿高度方向並列之配置, 且設計讓冷氣室在上暖氣室在下, 水滴可經冷凝水匯流孔自然滴落至散熱器之散熱鰭片暨蒸發盤上, 然後在蒸發盤的高熱及暖氣風扇的氣流之雙重作用下, 以不消耗電力的方式, 將水滴蒸發及排出 3. 正反向冷暖兩用設計本創作善加利用致冷時所產生的熱, 將冷與熱導引至本體的兩面, 以分別作為冷氣與暖氣用途其運作原理, 乃利用冷卻器中經膨脹後之低溫冷媒來致冷, 並將之導引於本體的一面以提供冷氣 ; 同時, 利用散熱器中經壓縮後之高溫冷媒來放熱, 且將之導引而於本體的另一面以提供暖氣壓縮機因消耗電力而生熱, 本創作允許部分暖氣風扇引起的氣流流向置於下暖氣室之壓縮機, 此作法除有助於壓縮機之散熱外, 亦對暖氣之提供具有加強之效果 - 2 -

3 4. 小功率可攜式設計本創作相應之成品重量及耗電功率, 約莫與一般家用之電風扇或除濕機相當, 因此可於本體上加裝手提把, 以方便移動時之提取此外, 目前所廣泛使用的冷暖氣機, 因耗電功率高, 故所需之電力較難完全由小型太陽能或風力發電系統提供在倡導節約能源的時代裏, 本創作所提之冷暖氣機, 不僅兼具冷氣或暖氣空調之雙重功能, 還因為本身的低耗電功率特性, 所需之電力較容易完全由鉛酸電池組提供, 如此將有助於可再生能源之使用三實施方式本創作係關於一種可提供小空間使用之冷暖氣機, 冷暖氣機 ( 如圖至 4 所示 ), 其組成包含 : 一方形本體, 內設有一水平隔板以作為冷與熱之區隔, 並且該水平隔板具有一冷凝水匯流孔 ; 一冷氣室, 位於該水平隔板上方, 該冷氣室具有朝向該方形本體之一面的至少一冷氣出口, 且該面上設有一冷氣風扇 ; 一暖氣室, 位於該水平隔板下方, 該暖氣室具有朝向該方形本體之另一面的至少一暖氣出口, 且該面上設有一暖氣風扇 ; 一冷卻器, 固定於該冷氣室內, 用以將周圍空氣降溫 ; 一散熱器, 固定於該暖氣室之上半部, 用以將周圍空氣升溫 ; 及一壓縮機, 固定於該暖氣室之下半部, 用以將低壓低溫之氣態冷媒壓縮成高壓高溫之氣態冷媒 ; 其中該冷凝水匯流孔的設置, 可讓該冷卻器上凝結之水滴, 因為重力作用而經由該冷凝水匯流孔滴落至該散熱器, 並且藉由該散熱器之高溫及該暖氣風扇之吹拂而加速蒸發由於本創作將冷暖氣通道沿高度方向並列配置, 因此有利於裝置之薄型化薄型化的結果, 可以省卻一般窗型冷氣安裝時所需之平台或後支撐架, 故可考慮安裝於個人化小型空間周圍之垂直面上, 如隔間牆隔間板冷氣窗臺窗戶門板, 甚至是區隔空間用的帷幕等如需變更冷暖氣用途, 只需改變機器之朝向即可如圖 5a 所示, 為本創作應用於一門板上之實施例一般門板之承載重量較為有限, 本創作因具備薄型化小體積輕重量及不滴水等特性, 故可適用於一般之浴室廁所無採光的和室房或無冷氣窗臺之小房間等如圖 5b 所示, 為本創作應用於一帷幕下之實施例已知空調空間越大所需之冷氣機冷房能力越大, 此時, 若能透過帷幕之使用, 將空調空間盡量縮小, 即使是使用耗電功率較低之本創作, 也能達到所需之冷房效果另外, 由於本創作為低耗電設計, 其電源可以使用常見之車用鉛酸電池, 故除上述之應用實例外, 還可應用於其他戶外小型空間之冷氣或暖氣空調, 例如 : - 3 -

4 a) 野營之帳棚或露營車 b) 引擎熄火後之遊覽車卡車之駕駛座空間四展示內容. 冷氣暨暖氣空調性能展示本創作所採用之冷媒壓縮循環系統, 係利用冷媒的相變化以實現熱能之搬運, 這種熱能的移動方式是目前最有效且最廣泛採行的冷氣空調原理一般而言, 耗費一個單位的電能, 可以搬運三個單位的熱能, 即可以產生三個單位的冷及四個單位的熱, 以作為提供冷氣與暖氣之用途 2. 除濕暨不滴水性能展示本創作因採取冷氣室在上暖氣室在下之設計, 故冷氣室凝結之水滴, 可經由冷凝水匯流孔自然滴落至暖氣室內的散熱器鰭片暨蒸發盤上, 然後在蒸發盤的熱及暖氣風扇的氣流之雙重作用下, 得以不消耗電力的方式, 將水滴蒸發及排出五徵求合作開發對象 a) 應用時機 : 室內小隔間野營帳棚露營車, 及貨車大卡車遊覽車之駕駛座等小型空間之節能空調 b) 合作對象 : 家電冷暖氣空調汽車等製造業者 - 4 -

5 主要元件符號說明方形本體水平隔板 2 手提把整理盒 4 冷凝水匯流孔 2 上冷氣室 2 冷氣風扇冷氣出口 3 下暖氣室 3 暖氣風扇 32 暖氣出口 4 冷卻器 4 低壓冷媒管冷卻鰭片 5 散熱器 5 高壓冷媒管 52 散熱鰭片暨蒸發盤 53 蒸發盤洩流孔 6 壓縮機 7 房門 7 門板 72 把手 73 門閂 8 帷幕圖 : 本創作之俯視正視及側剖面示意圖 - 5 -

6 2 2 圖 2: 本創作之立體視圖圖 3: 本創作之立體區塊展示圖 - 6 -

7 a) 上冷氣室循環流道 b) 下暖氣室循環流道圖 4: 冷氣與暖氣循環流道示意圖 a) 門板上之應用 b) 帷幕下之應用圖 5: 本創作之應用例 - 7 -

10 6, 地球的熱循環

10 6, 地球的熱循環 52 2013 4 484 人類活動與地球熱循環 46 不斷追求進步的我們, 殊不知在迅猛發展的同時, 已經陸續對地球的整個環境生態引爆一顆顆不定時炸彈, 所造成的傷害正逐漸擴大並增強中 10 6,000 500 地球的熱循環 3 2013 4 484 53 54 2013 4 484 工業革命後, 人類活動產生的熱迅速增加, 使地球原本趨於最適合人類活動的熱平衡必須重新調整環境變遷 18 280