利用雙重壓力通風系統輸送經調節的空氣的方法和設備的製作方法

2023-09-18 04:44:45 1

專利名稱：利用雙重壓力通風系統輸送經調節的空氣的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明一般地涉及用於將經調節的空氣輸送到建築物中佔用空間的系統，並更具體地論及一種用於以經濟和高效的方式分配空氣的方法和設備，以及涉及經調節空氣輸送設備中有用的多種部件和系統的改進方案。
背景技術：
辦公大樓和多種類型的商用大樓一般採用屋頂式、逐層式或中心站式空氣處理單元進行加熱和冷卻。供給管道裝設在位於天花板上方和屋頂結構以下的間隙空間中。供給管網自空氣處理單元起始延伸至許多通常安裝在天花板上的空氣擴散器。懸吊板片式天花板通常用於這類建築物中，而擴散器也通常連同燈光、增溼器、煙氣檢測器、電氣插座以及有時諸如攝像頭、運動檢測器、揚聲器和多種其他固定器具這樣的其他裝置整體形成於天花板板片系統內。返回空氣系統可以包括許多返回空氣格柵，所述格柵裝入各天花板板片並連接於將返回空氣送回至空氣處理單元的返回空氣管網。
雖然這種類型的系統長期以來得到廣泛應用，但並非完全沒有問題。將龐大的管網安裝於天花板上方需要花費很大成本，並且明顯地增加了在建造和裝修使用空間方面所需的勞務費用。管網還佔據著大量空間，減少了必須裝設在間隙空間中的其他部件和設備所需的空間。從效率和舒適的觀點來看，經調節空氣的輸送往往差於理想情況。在後一方面，空氣返回系統相對於供給系統明顯地不合適，以致空間中的各個房間可能有時熱得不舒服而有候又涼得不舒服。為供給和返回兩系統設置單獨的固定裝置也會增加這些固定裝置的製作、運輸、裝卸、儲存和安裝的成本。將兩種不同的固定裝置用於供給和返回兩系統也會使天花板變得更加雜亂並有損於天花板的美觀。
傳統空氣輸送系統存在的其他問題還包括供給管道中不適當的溼度。這會導致管網由於黴菌、黴、真菌以及其他可能在佔有空間中造成非健康狀況的多種微生物而出現汙垢。
雖然當前種類繁多的、從大型的矩形組件到圓形的旋鈕都可供使用，但大多數恆溫器在視覺上令人不快。傳統的恆溫器通常是簡單的矩形盒器或穹形結構，安裝成從牆壁突出並設計成獨立使用的產品。事實上，恆溫器製造商似乎尚未特別重視他們的裝置是否能夠匹配該裝置所在房間的裝飾。事實上，當前裝置的外部色彩和設計似乎是任意設計的，相對於裝置來說似乎是獨立的產品。
儘管近年來人們試圖提高恆溫器的美感，但它們的外表尚未被有效地結合到房間的整體裝飾風格中。恆溫器的色彩和設計尚未與其他一些常用的壁裝裝置相匹配，諸如燈光開關、電氣插座、電話和有線電視輸出端，以及通信設備，諸如對講機，以及其他一些牆壁固定裝置，諸如佔用狀態傳感器等等。結果，恆溫器往往明顯地有損於它們所安裝的房間的美感。
近來，州和聯邦法律已經關注到恆溫器的安裝高度和可用性。這些要求使得恆溫器的美學功能和外表顯得更為重要，因為安裝高度要求往往將恆溫器置於直接鄰近燈光開關和其他類似的電氣裝置。當前，大多數恆溫器是直接地或是採用一種包含許多接線終端的底座而安裝在表面的。雖然某些恆溫器包括一些適配器，可使恆溫器被安裝在一種標準的電氣接線盒上，但是這些結構並不產生與其他裝置的一體化外觀。假如恆溫器能夠在尺寸、色彩、形狀和安裝方法方面與這些電氣裝置相匹配，那麼將實現美學上的改進。
恆溫器還一直遭受相對較大的靜區現象，可能造成實際的房間溫度自溫度設定值波動5°或更多。各種預置電路(anticipation circuit)的使用增加了恆溫器的成本和複雜程度，以及可靠性的問題。
按照普遍使用的工業慣例，許多建築物被分隔成為若干不同的空氣輸送區，各自配備有各自的空氣處理單元和單獨的管網。比如，一座大樓可以劃分為四個單獨的象限，各自具有25噸空氣處理單元的峰值需求。在這種情況下，裝設四個25噸單元，各自服務於其本身區域並各自連接於其本身單獨的供給和返回導管系統。因為全天時間太陽一直在移動且陽光角度一直在變化，所以每個區每天承受其峰值負荷的時間不同。因此，大樓整體的同時峰值負荷一共為80噸。不過，每個空氣處理單元的大小必須足以處理其本身區域的最大容量，所以需要四個25噸單元，即使整個大樓峰值負荷是80噸。20噸的多餘容量明顯地增加了設備費用、安裝和維護成本，以及所使用的能量。對過大的空氣處理單元的需要也有損於建築物的美觀並由於裝設相對較大的空氣處理單元的需要而增大了房頂輪廓。

發明內容
本發明的目的是提供一種以經過改進的方式輸送經調節空氣的系統，並涉及經調節的空氣分配的多個方面，從而提高輸送的效率和經濟性以及接收經調節空氣的空間的使用者的舒適性。
本發明的一個目的是提供一種可消除擴展管網的需求的、用於輸送經調節空氣的方法和設備。
本發明的另一目的是在用於輸送經調節空氣的系統中提供一種組合式供給/返回固定裝置，專門構造成確保供給空氣與返回空氣之間的適當配合併確保供給空氣的徹底混合，而不存在短路問題。組合式供給/返回固定裝置尤其適合用在一種雙重壓力通風系統中並可消除與為空氣供給和空氣返回兩系統提供分離的固定裝置的需要相關聯的各種問題。
本發明的另一目的是在空氣輸送系統中提供分流路徑，該路徑用於容納從返回空氣路逕到供給路徑流動的分流空氣，從而避免供給路徑中過大的溼度並另外補充由於洩漏而在供應系統中失去的空氣。
本發明的另一目的是提供一種經改進的恆溫器，該恆溫器具有增強的美學特徵，並可匹配其所裝設的房間的裝飾，同時有效地發揮作用以確保房間中舒適的溫度狀態。
本發明的另一目的是提供一種經改進的溫度檢測和控制裝置，該裝置具有外表、包裝並可類似於典型的照明開關裝置進行安裝。
本發明的另一目的是提供一種經調節空氣輸送系統，在多個空氣處理單元按照通行的方式進行安裝的情況下，該系統可最小化空氣處理單元的容量需求。
本發明的另一目的是提供一種輸送經調節空氣的方法和設備，其中供給空氣的分配和流通被促進，同時可避免供給空氣沒有在房間內混合的情況下與返回系統發生短路。
本發明還有另一目的是提供一種輸送經調節空氣的方法和設備，其中冷卻空氣和加熱空氣可選擇地以一種在所供給空氣的房間中形成舒適狀況的方式予以輸送。
在本發明的其他一些目的是提供一種空氣輸送系統，該系統製造和安裝成本的經濟性較高並可在運行時具有很高的能效；提供一種空氣輸送系統，易於容納多種安裝在天花板上的裝置而不會不適當地使天花板雜亂無章或明顯地有損於其美感；提供一種空氣輸送系統，易於容納諸如電線、增溼器管道等而不存在不適當的障礙或安裝困難；以及提供一種用於在低壓和低壓差下輸送經調節空氣的方法和設備。
按照本發明的一個方面，一種用於將經調節的空氣供向房間的空氣輸送系統利用了將房間天花板上方的間隙空間分隔成單獨的供給壓力通風系統和返回壓力通風系統的隔板。兩個壓力通風系統優選地彼此並與下面的房間隔絕。天花板可以是懸吊式天花板，而隔板可以是在懸吊式天花板上方間隔開來的另一種懸吊式結構。通過採用這種方式利用間隙空間以形成單獨的兩個壓力通風系統，就避免了龐大的管網，連同與這種管網相關聯的費用和產生的問題。
經調節的空氣可從供給壓力通風系統經由一個或多個天花板擴散器被導引進房間。返回空氣系統可以包括天花板上的裝飾性格柵和短的返回導管，該導管從格柵延伸至返回壓力通風系統以提供一條將返回空氣從房間導引至空氣處理設備的密封通路。優選地，將供給空氣排放到房間中的空氣擴散器鄰近於返回格柵並可構造成組合式供給/返回固定裝置的一部分。擴散器槽孔用以大體上沿著天花板使供給空氣離開返回格柵。採用這種方式，供給空氣高效地在整個房間中流通並且混合良好而不會直接短路回到返回系統。
雖然供給/返回固定裝置可只具有一個擴散器，但供給/返回固定裝置優選地包括一對擴散器，該對擴散器位於返迴路柵的對置側上並製造得可將供給空氣在相反方向上引離返回格柵。通過將供給和返回兩裝置製成為單一的模塊式結構，各裝置可安裝在標準天花板板片的位置上。重要的是，擴散器和返回導管可以在工廠裡定好尺寸以確保返回空氣自動地正確匹配於供給空氣。這樣不僅確保進入房間的供給和返回空氣的均衡，而且還提供一種方法，以確保保持相對於返回和供給兩個壓力通風系統的室外環境為正壓而必需的返回對供給阻力的正確比值。這種結構確保返回壓力通風系統可保持在對於外界環境壓力的正的靜壓上，從而減少水氣滲入，這又會可限制系統中黴菌和其他可能有害的生物的生長。
將供給和返回兩裝置製作成單一的模塊式結構，供給和返回兩終端也自動地以最佳方式彼此相對地進行定位，因為它們被構造成單一模塊式裝置的兩部分。模塊式裝置可以用在不變容積系統或是可變容積系統中，其中擴散器配備有控制裝置，以在恆溫器的控制之下改變空氣的排放量。模塊式裝置的好處還在於，它們可為安裝在天花板上的裝置，諸如煙氣檢測器、攝像頭、行動檢測器和其他設備，提供支承和隱蔽。
雙重壓力通風系統結構本身很好地具有多種特徵，以在各種條件下加強空氣輸送。比如，可在返回壓力通風系統與供給壓力通風系統之間設置分流路徑。返回壓力通風系統中的空氣可通過操作安裝在分流系統中的風扇以所需量被直接供向供給壓力通風系統。這可用以減小供給壓力通風系統中的相對溫度並還用以彌補空氣洩漏。溼度減小可防止供應空氣中黴菌、黴的形成和其他與溼度相關的問題的出現。另一方案是當溫度狀況要求加熱而不是冷卻時將返回空氣經由一加熱系統從返回空氣通風系統引向各空氣擴散器。
在本發明的另一方面內容中，一種經改進的恆溫器以一種使之在色彩和外表上匹配於燈光開關、電氣插座和一般裝在牆壁上的許多其他器件的方式構成。因此，與目前來講是難看的安裝在牆壁上的盒子或穹頂形器件的恆溫器相比，本發明的恆溫器可增加房間裝飾的美感。同時，本發明的恆溫器包含了一些功能上的改進，諸如不存在明顯的靜區，以及不需要作為現有恆溫器的特性的預置電路和其他複雜器件。
本發明的其他和另外的目的，連同從屬於其的新穎特徵，將在下述說明中進行描述。


在構成本說明書的一部分並與說明書結合閱讀的所附圖紙中，相同的各附圖標記用以表示多種視圖中的相同零件；圖1是局部剖視圖，簡略地示出裝配有按照本發明一項實施例構成的一種經調節空氣的輸送系統的房間；圖2是類似於圖1的局部正視圖，簡略地示出按照本發明另一實施例構成的一種空氣輸送系統；圖3是類似於圖1和2的局部正視圖，簡略地示出按照本發明另一實施例構成的一種空氣輸送系統；圖4是類似於圖1-3的局部正視圖，簡略地示出按照本發明另一實施例構成的一種空氣輸送系統；
圖5是類似於圖1-4的局部正視圖，簡略地示出按照本發明另一實施例構成的一種空氣輸送系統；圖6是尺度放大的組合式供給/返回固定裝置的局部正視圖，該裝置簡略地示出於圖1中並大體取自由圖1中附圖標記6所標示的區域內而為清晰起見切除了一些部分；圖7是圖6的組合式供給/返回固定裝置的分解透視圖，此裝置可以用在按照本發明構成的一種空氣輸送系統中；圖8是放大尺度的圖6的組合式供給/返回固定裝置的擴散器的局部剖視圖；圖9是形成圖9擴散器端部的一種擠壓形成構件的剖視圖；圖10是組合式供給/返回固定裝置的局部剖視圖，大體上沿著圖6的直線10-10的箭頭方向所得；圖11是組合式供給/返回固定裝置的局部側向正視圖，大體上沿著圖6直線11-11的箭頭方向所得；圖12是組合式供給/返回固定裝置的局部剖面俯視平面圖，大體上沿著圖6直線12-12的箭頭方向所得；圖13是尺度放大後的局部剖視圖，大體上取在由圖6中附圖標記13標示的區域內，並示出擴散器具有與之關聯的終端單元；圖14是十字構件的部分剖面局部透視圖，此構件可以設置在間隙空間中的按照本發明構成的隔板內以分隔供給和返回壓力通風系統；圖15是分流裝置的尺度放大的局部正視圖，此裝置簡略地示出在圖1中並大體上取自圖1中附圖標記15標示的區域內，為清晰起見切除了一些部分，該裝置可設置在按照本發明構成的一種空氣輸送系統的返回壓力通風系統與供給壓力通風系統之間；圖16的圖15所示的分流裝置的透視圖；圖17是圖6所示的組合式供給/返回固定裝置的局部剖視圖，示出一種用於可變容積系統中的帶有終端單元和返回裝置的雙重供給；圖18是改進後固定裝置的局部剖視圖，該固定裝置提供一種用在不變容積系統中的帶有返回裝置而沒有使用終端單元的雙重供給；圖19是改進後固定裝置的局部剖視圖，該固定裝置提供一種用在不變容積系統中的不帶有返回裝置並且不帶有終端單元的雙重供給；
圖20是圖19所示的固定裝置的頂部透視圖；圖21是改進後固定裝置的局部剖視圖，該固定裝置提供一種用在可變容積系統中的帶有終端單元而不帶有返回裝置的雙重供給；圖22是改進後固定裝置的局部剖視圖，該固定裝置提供一種用在不變容積系統中的不帶有終端單元而帶有返回裝置的單一供給；圖23是改進後固定裝置的局部剖視圖，該固定裝置提供一種用在可變容積系統中的帶有終端單元並帶有返回裝置的單一供給；圖24是改進後固定裝置的局部剖視圖，該固定裝置提供一種用在可變容積系統中的帶有終端單元而不帶有返回裝置的單一供給；圖25是改進後固定裝置的局部剖視圖，該固定裝置提供一種用在不變容積系統中的不帶有終端單元並且不帶有返回裝置的單一供給；圖26是改進後固定裝置的局部剖視圖，該固定裝置只提供返回裝置而不帶有供給。
圖27是改進後的組合式供給/返回固定裝置的透視圖，該裝置帶有示意性地裝入圖4所示的輸送系統的加熱系統；圖28是改進後的組合式供給/返回固定裝置的局部剖視圖，大體上沿著圖27直線28-28的箭頭方向所得；圖29是返回導管的替換實施例的局部頂部透視圖；圖30是圖29所示返回導管的局部側向正視圖，為清晰清見切除了導管的一些部分；圖31是返回導管的另一替換實施例的局部正視圖；圖32是圖33所示的電氣連接板片的透視圖；圖33是部分剖面的局部正視圖，示出安裝在配備有根據本發明的一種空氣輸送系統的房間天花板上的照明固定裝置，並且也示出具有便於電氣連接的電氣接線盒的電氣接頭板片；圖34是電氣連接板的透視圖，該連接板經改進以裝入分流路徑；圖35是不帶有牆面覆蓋物的牆壁結構的透視圖，示出帶有兩個本發明的恆溫器以及安裝其中的照明開關的接線箱；圖36是圖35接線箱的正視圖，牆壁已完成並且面板已裝上；圖37是恆溫器印刷電路板的側視圖，該恆溫器帶有可變電阻器和安裝在其上的熱敏電阻；
圖38表示由本發明恆溫器的第一實施例產生的「on」信號和「off」信號的定時示意圖；圖39表示可產生圖38所示信號的恆溫器的第一實施例的方框圖；圖40表示由本發明恆溫器第二實施例產生的「on」信號和「off」信號的定時示意圖；圖41表示產生圖40所示信號的恆溫器的第二實施例的方框圖；圖42表示本發明恆溫器的第三實施例的方框圖。
具體實施例方式
現在更為詳細地參照附圖，首先來看圖1，本發明目的是在具有許多單獨房間12的建築物10中輸送經調節的空氣。每一房間12可以具有鋪設在底層的地板14和牆壁16。通常由附圖標記18標示的天花板位於房間上方並可從諸如建築物房頂20這樣的居上結構上懸吊下來。應當注意，層頂20不需要是建築物的頂部，而完全可以是房間12的天花板構件，諸如可將建築物兩層分隔開來的混凝土樓板。天花板18可以包括多個支承在懸吊T型件24上的水平板片22。T型件24可以以傳統的方式從房頂20或另一構件上懸吊下來。間隙空間26設立在天花板22以上，房頂20以下。T型件24和板片22傳統上可構造成大部分部件並且以傳統懸吊天花板的方式裝設在建築物10中。不過，一如即將比較全面地說明的那樣，板片22優選地以氣密方式與T型件24密封，從而在間隙空間26與房頂12之間形成氣密密封。
按照圖1所示的本發明實施例，間隙空間26設置有水平隔板，一般由附圖標記18標示並將空間26劃分成為供給壓力通風系統30和返回壓力通風系統32。供給壓力通風系統30位於天花板18與隔板28之間。返回壓力通風系統32位於房頂20與隔板28之間。供給壓力通風系統30位於返回壓力通風系統32緊下面並與其鄰近。供給壓力通風系統30和返回壓力通風系統32一起佔據了基本上整個間隙空間26。
隔板28可以是類似於天花板18的懸吊結構並可以包括許多單個的板片34，所述板片安裝在T型件，或者優選為十字架構件，的格柵結構上。十字架36可從居上的房頂20懸吊下來或以任何別的適當方式進行支承。板片34優選是與十字架36密封，以便將供給壓力通風系統30與返回壓力通風系統32隔絕開來。板片22和34可以是傳統的普遍用於懸吊式天花板上的24″×24″的正方板片。也可以是其他各種類型的板片和其他各種類型的天花板18和隔板28結構。
可以設置一個或多個諸如空氣處理單元38的空氣處理單元，並且可以是如圖1所示的房頂安裝單元。每一單元38裝配有風扇或鼓風機40，其排放側連接於向下延伸至供給壓力通風系統30的排放導管42。排放導管42延伸穿過並密封於返回壓力通風系統32。適當的密封件(未示出)設置在排放導管42穿入隔板28的地方。返回導管44從返回壓力通風系統32延伸至空氣處理單元40並將返回空氣供給於鼓風機40的吸入側。
由空氣處理單元38供給的經調節的空氣由鼓風機40和排放導管42輸送到供給壓力通風系統30，並從供給壓力通風系統經由可以採取一個或多個空氣擴散器46的形式的天花板安裝式空氣調節器排入房間。擴散器46可以形成為組合式供給/返回固定裝置的一部分，該固定裝置一般由附圖標記48標示並可以包括垂直的空氣返回導管50以及一個或多個擴散器46。返回導管50在其下端處由裝在天花板上的裝飾性格柵52蓋住。固定裝置48具有可裝設在一塊天花板板片22的位置上的大小。如將更加全面說明的那樣，返回導管50在其穿透隔板28的部位處設置有密封件。返回導管50從格柵52延伸向返回壓力通風系統32從而為從房間12流向返回壓力通風系統32的返回空氣提供通路。
固定裝置48可以裝配有一對空氣擴散器46，該對擴散器位於返回導管50的相對側上並配置成從供給導管30導引經調節的空氣大體上沿著天花板18在相反方向上離開返回導管50，如圖1中方向箭頭54所示。每個擴散器46可以裝配有終端單元56，該單元可以是一種公開於序列號為10/150,266的待審申請的氣門操作裝置，該申請以Stanley Demster的名義於2002年5月17日提交，標題為「Method and Apparatus for Delivering Conditioned AirUsing Pulse Modulation」(利用脈衝調製輸送經調節的空氣的方法和設備)，在此引入作為參考。終端單元56中的氣門由一種更為具體地描述於前述待審申請中的恆溫器或者由下述恆溫器之一予以控制。
從返回壓力通風系統32到供給壓力通風系統30的分流路徑58可設置成使分流空氣可直接經由路徑58從返回壓力通風系統輸送到供給壓力通風系統。傳統的風扇60可安裝在分流路徑58中從而提供選定量的分流空氣。風扇60可以是一種恆速裝置或者可以在變動的速率下運作從而改變輸送到供給壓力通風系統30的分流空氣的量。
在運作過程中，圖1的空氣輸送系統從鼓風機40經由排放導管42將空氣供給至供給壓力通風系統30，採用的方式為在與房間12中的壓力相比時，在0.0至0.1英寸水標(「wg」)的壓力下並且優選為大致0.05英寸wg下的運作期間，使用經調節的空氣正常地充持供給壓力通風系統30。應當注意，在此討論的壓力是水錶靜態壓差。由此，外部壓力是基準壓力，因此為0.0英寸wg。房間12內的壓力是從0.001到0.03英寸wg，意思是，與外部基準壓力相比時是正壓。這是比較理想的，由於負壓會導致建築物試圖將空氣吸進，從而產生穿堂風(draft)。與外部基準壓力相關，供給壓力通風系統30因而優選為0.08英寸wg(供給壓力通風系統30與房間12的壓差0.05英寸wg+房間12與外部的壓差0.03英寸wg)。
在適當的恆溫器控制下，經調節的空氣在離開返回格柵52的方向上經由空氣擴散器46被排入房間12。經由空氣擴散器46進入房間12的經調節的空氣大體上沿著天花板18流動，而後順著各牆壁向下並沿著地板14散開，使得其與房間內的空氣很好地混合之後抵達返回格柵52附近。返回壓力通風系統32連接於鼓風機40的吸入側並優選為保持在相對於房間12壓力時大致上-.02英寸wg的壓力下(返回壓力通風系統因此相對於外部基準壓力處於大致0.01英寸wg的靜力壓差下)從而將返回空氣向上吸入返回壓力通風系統32。因而，優選地形成了供給壓力通風系統30與返回壓力通風系統32之間大致上.07英寸wg的壓差。優選地，供給壓力通風系統30中的壓力被保持在0.10英寸wg或以下，而優選地大致上為.05英寸wg。返回空氣經由格柵52和返回導管50吸入返回壓力通風系統32，然後經由返回導管44返回至空氣處理單元38。
通過將擴散器46和返回導管50構造成單一組合式固定裝置48的一部分，供給壓力通風系統和返回壓力通風系統可形成適當的尺寸並予以配合以達到最佳性能。另外，返回導管50可相對於擴散器46適當地定位，使得經過擴散的空氣被指引離開返回導管50以避免空氣的明顯短路，從而實現房間12中經調節的空氣的良好混合。
需要時可啟動分流風扇60以直接從返回壓力通風系統32向供給壓力通風系統30提供所選定量的空氣。這樣可降低供給壓力通風系統30中經調節的空氣的相對溼度並從而避免與溼度相關的問題，諸如生成黴菌、黴屬、真菌和多種類型在潮溼條件下成長的微生物。此外，分流空氣用以補充由於洩漏而從供給壓力通風系統30損失的空氣。
圖2示出本發明的另一實施例，其大部分以類似於圖1所示的實施例構成。主要的區別在於，圖2所示的系統是不變容積的系統，缺少由諸如圖1系統1中終端單元56提供的容積控制。在圖2系統中，經調節的空氣以不變的流率流經空氣擴散器46。圖2的系統可設置有分流路徑和分流風扇，諸如圖1所示的分流路徑58和風扇60。
圖3示出本發明的替代實施例，該實施例在間隙空間26中只包含供給壓力通風系統30。返回系統包返回調節器(register)62，該調節器可位於房間12中的任何地方並連接於延伸至空氣處理單元38和風扇40吸入側的返回管網64。經調節的空氣經由裝設在天花板18中的空氣調節器66由供給壓力通風系統30供給至房間12。調節器66裝配有風扇68，其吸入端連接於供給壓力通風系統30。調節器66可用以提供圖1所示的分流路徑58和風扇60。圖15和16提供了圖3中調節器66的一項實施例的放大的和更加詳細的視圖。
在圖3的系統中，鼓風機40將供給壓力通風系統30保持在零表壓。當恆溫器要求經調節的空氣進入房間12時，風扇68被啟動以促使空氣從供給壓力通風系統30經由調節器66進入房間12。返回空氣被吸入返回調節器62並經由返回管網64被送回至風扇40的吸入側。調節器66的下部由格柵70覆蓋。
圖4示出本發明的另一實施例，該實施例在間隙空間26中利用雙重壓力通風系統30和32。圖4的系統類似於圖1或2的系統，例外的是，經改進的供給/返回固定裝置72代替固定裝置48用於圖4實施例中。經改進的供給/返回固定裝置72本質上與固定裝置48相同，例外的是，在垂直空氣返回導管50中添加了一些額外的附件。與固定裝置48相同，固定裝置72包括一個或多個將經調節的空氣從供給壓力通風系統30排進房間12的空氣擴散器46(清楚地示出於圖27中)。示出於圖4中的固定裝置72從圖1和2中所示的固定裝置48的視圖轉動90°，以便更好地看到返回導管50內部的區別。因此，擴散器46之一可位於圖示導管50的後面，另一個可位於圖示導管50的前方。圖27提供了圖4固定裝置72的實施例的放大的和更為詳細的視圖。
為了改進固定裝置48以製成固定裝置72，將分隔器74安放在返回導管50中。分隔器74將返回導管50分隔成返回空氣導管76和熱空氣供給通道78。格柵52靠近天花板18安放在導管50的下端。固定裝置72還包括風扇80，該風扇的吸入側連接於返回壓力通風系統32，其排放側導引空氣返回房間12。加熱盤管82可以設置在風扇80與格柵52之間。盤管82可以是電氣盤管、蒸汽盤管或者任何其他適當類型的在系統的加熱模式中予以啟動的加熱裝置。
來自供給壓力通風系統30的冷卻過的空氣流經空氣擴散器46(圖4中被堵塞)並流進房間12(採用上述用於圖1或2的方法，取決於是不變容積還是可變容積系統)。當恆溫器要求冷卻時，風扇80和加熱盤管82在冷卻模式中是不起作用的。返回壓力通風系統32中相對的負壓導致返回空氣經由格柵52和返回導管50被吸進返回壓力通風系統32，由此返回空氣經由導管44被返回至鼓風機40的吸入側。
當恆溫器要求加熱時，風扇80和加熱盤管82被啟動並且風扇80將空氣從返回壓力通風系統32吸進熱空氣供給通道78，經過加熱盤管82，並經由格柵52進入房間12。返回空氣然後從房間12經由返回空氣導管76流向返回壓力通風系統32。採用這種方式，加熱或冷卻空氣可在恆溫器的控制下向房間供給。圖4中的虛線箭頭示出當風扇80在加熱模式中工作時空氣流動的路徑。
圖5示出利用雙重壓力通風系統30和32的空氣輸送系統的替換實施例。在圖5的系統中，供給固定裝置84連同分立的返回固定裝置86進行設置。供給固定裝置84包括從供給調節器90向返回壓力通風系統32延伸的導管88。導管86的上端與返回壓力通風系統32相通並設置有開啟和關閉導管88上端的風門92。導管88還具有與供給壓力通風系統30相連通的開口94，並配置有用於開啟和關閉開口94的風門96。加熱盤管98設置在導管88中。風扇100可在恆溫器的控制下運作以使空氣經由導管88從返回壓力通風系統32經由空氣調節器96進入房間12。
返回固定裝置86包括返回導管102，在其靠近天花板18的下端上具有格柵104。導管102從格柵104延伸至返回壓力通風系統32從而將返回空氣輸送到返回壓力通風系統。返回導管102的多項實施例將在下文進行較為詳細的討論。在圖5的系統中，供給壓力通風系統30和返回壓力通風系統32二者都保持為零表壓。
在運作的冷卻模式中，圖5的系統可使風門96開啟和風門92關閉。鼓風機40將經調節的空氣供給向供給壓力通風系統30並從供給壓力通風系統經由開口94進入固定裝置84，經過調節器90後進入房間12。返回空氣經由格柵104以及導管102被引至返回壓力通風系統32並從返回壓力通風系統經由導管44被引至鼓風機40的吸入側。
在運作的加熱模式中，風門96關閉和風門92開啟。加熱盤管98和風扇100被啟動以迫使空氣經由導管88從返回壓力通風系統32向下，經過加熱盤管98，並經由調節器90進入房間12。採用這種方式，空氣由盤管98加熱並被輸送到房間裡。返回空氣經由格柵104和返回導管102被吸進返回壓力通風系統32。圖5示出的兩個風門92、96都處於部分開啟的位置以方便觀看，如上所述，否則在運作期間二者不會都是開啟的。
圖6示出了組合式供給和返回固定裝置48的更為詳細的視圖。在圖6所示的具體實施例中，固定裝置48包括兩個擴散器46，用於將氣流從供給壓力通風系統30引進房間12。每個雙重壓力通風系統46還包括與之相關聯的終端單元56，用於有選擇地控制從供給壓力通風系統30到房間12的空氣流動。固定裝置48還包括位於其間的返回導管和風筒50，從而允許空氣從房間12流向返回壓力通風系統32。
擴散器46優選為底座單元106(清楚地示出於圖7)的一部分，在該單元上設計有模塊式裝置，從而用戶可以混合和配合多個部件以根據用戶的特殊需要而定製設備。在圖示的實施例中，底座單元106優選地包括兩個擴散器46。示出於圖7中的底座單元106的具體實施例優選地通過組裝6個部分的擠壓鋁質構件110而構成。雖然已經指明構件110是鋁製的，但是使用不同材料的構件也完全處於本發明的範圍之內。相似地，雖然構件110已經指明是由擠壓加工過程製造的，但其他生產過程也能夠提供具有設計形狀的構件110，並完全處於本發明的範疇之內，也易於被本領域普通技術人員理解。同樣，底座單元也可形成為單一的整體件。
當按照圖示實施例予以構建時，底座單元106包括兩個內部部分112、兩個弧形部分114，以及兩個端頭部分116。如圖8清楚所示，內裡部分112具有大體上頭朝下的T形橫截面。內裡部分具有大體上垂直於水平基座120的垂直壁部118。垂直壁部118包括在其內表面124上的凹入122。凹入122用於容納墊板126以當導管50被容納於底座單元106中時形成頂住導管50外部表面128的密封。
內裡部分112的基座120包括內段130和外段132。內段130包括上表面134，並可形成在使用期間返回導管50的下端136所座放的邊緣。
垂直壁部118具有外表面138。當內裡部分112按照本發明一項實施例擠壓形成時，外表面138可設置螺絲凸臺(boss)140。基底120的外段132有助於將氣流從供給壓力通風系統30導引入房間12。
弧形部分114包括垂直壁部142和大體上弧形的壁部144。在圖示的實施例中，垂直壁部142的內表面146可設置有螺絲凸臺140以協助組裝。弧形壁部144具有外段148和內段150。外段148優選地垂直於垂直壁部142並包括下表面152。在使用期間，當底座單元106被容納於天花板18中T型件24格柵結構上的開口154時，墊板156位於外段148的下表面152與T型件24的上表面158之間。墊板156也可以用在T型件垂直構件160的相對側上的上表面158上。採用這種方式，墊板156以氣密方式將板片22密封於T型件24以形成房間12與供給壓力通風系統30之間的氣密密封。相似地，墊板156可用於隔板中的十字構件36上，如下文更為詳細地所述。
如圖9中清楚可見，端頭部分116具有與內裡部分112的垂直壁部118基本上相同的垂直壁部162。因此，垂直壁部162包括凹入164並對應於用於容納墊板126的凹入122。垂直壁部162也優選地具有在其中擠壓成形的螺絲凸臺140。端頭部分116具有基底166，該基底帶有下表面168。當底座單元106容納於開口154中時，端頭部分116通過位於安放在T型件上表面158上的墊板156的基底166由T型件24予以支承。
當6個擠壓成形的構件110以圖7所示的方式進行組裝以形成底座單元106時，兩個內裡部分112和兩個端頭部分116則共同配合以界定底座單元106的中心部分170。凹入122、164與其上的墊板120共同配合以形成圍繞中心部分170周邊的密封。當用戶想要在相同設備中既從供給壓力通風系統30供給空氣又使房間空氣返回到返回壓力通風系統32時，如在結合式供給返回固定裝置48中那樣，空氣返回導管50被容納於中心部分170中。墊板126環繞導管50以封住供給壓力通風系統30，從而使導管50提供穿過供給壓力通風系統30的密封通路而又保持其整體性。
導管50優選地為通過將板金屬彎折到所需方向而製成的矩形結構。導管具有伸入返回壓力通風系統32的上端172，以及容納於底座單元106的中心部分170中的下端136。導管50在其兩端處172、136的部分優選地向內彎折以分別形成上下兩個凸緣176、178。凸緣176、178不僅使導管50具有結構剛性，而且還形成了用於容納絕緣層180的空間。絕緣層可以是一些本領域中所熟知而又易於購得的孔道襯裡薄板。絕緣層180形成了由導管50限定的返回通路182與供給壓力通風系統30之間的熱屏障。
如圖6、7和10清楚地所示，安裝角鋼184以機械的方式連接於導管50的外表面186。安裝角鋼184具有垂直部分188和水平部分190。垂直部分188裝配有多個小孔192，用於容納穿之而過的安裝螺絲194以將安裝角鋼184連接於導管50。小孔192在垂直方向上本質上是長圓形或橢圓形的以允許用戶調節安裝角鋼184來適應天花板18與隔板28之間的間隔的變化。設置在導管50各側壁196上的安裝角鋼184的各段可以在安裝角鋼184水平部分190的上表面上設置墊板156。矩形板片34安置在其上並在導管50與隔板28上相鄰十字構件36之間延伸，從圖6中清楚可見。在端部壁部200上的安裝角鋼的各段可經由鉚釘202直接地以機械方式連接於鄰接的十字構件36，如圖10清楚所示，其間不需要使用墊板。
圖14是十字構件36的剖面的透視圖。在圖示的實施例中，十字構件36是以面對面的關係將兩個可現成購得的T型件24接合在一起製成的。本領域普通人員易於理解，十字構件36可容易地使用輥軋成形機和一系列製成於其上的衝頭製作成單一的整體件。不過，採用以圖示方式接合起來的兩個T型件24已經找到一種具有成本效益的替換方案。兩個T型件24每隔一定間距，比如每6英寸，通過擠壓或捲曲T型件24各自的水平部分而接合在一起以形成捲曲206。易於理解，兩個構件還可通過其他已知的固緊裝置，諸如鉚釘，進行接合。T型件24和/或十字構件36的垂直部分208包括多個穿之而過的孔眼210，用於容納以本發明當前所用的任何普通方法連接於這些孔眼的支承鋼絲繩212或T型件24的端部。墊板156需要時(即，當板片34放於其上時)安放在上表面158上。
雖然圖示實施例公開了用於形成隔板28格柵結構的十字構件36，但在隔板28中採用標準的T型件24也處於本發明的範圍內。在這種情況下，改進的支承鋼絲繩(未示出)可用以將天花板18懸吊在隔板28上的T型件24下。在這種實施例中，改進的支承鋼絲繩可採取板金屬條的形狀，經彎折後勾在T型件24水平部分204的周圍。不過，圖示的實施例在保持隔板板片34與十字構件36之間的密封完整性方面發現是很有效益的。
終端單元56可以是更加全面地闡述在上述的待審專利申請中的類型。單元56，如圖13所示，優選地包括將風門葉片216支承在水平軸218上的殼體214。隨著轉軸218的轉動，風門葉片216在完全開啟與完全關閉的位置之間轉動。用於轉動風門葉片216的馬達220(圖11和12)也可以安裝在殼體214之內。馬達可以是更加全面地闡述在上述的待審專利申請中的類型。可選擇地，馬達220可安裝在殼體214外部以允許風門葉片216跨越殼體214的長度。很容易理解，殼體214形成有開口222，當風門葉片216處於開啟位置時，來自供給壓力通風系統30的供給空氣流過該開口。電力也可通過電線224供向馬達220。
殼體214構造有下部226，該下部設計成當用戶需要如圖1所示的可變容積系統時允許終端單元56連接於擴散器46的上表面228。當風門葉片216處於開啟位置時，供給空氣從供給壓力通風系統30經由終端單元中開口222，然後經由擴散器46中開口230，流進房間12。供給空氣所流經的擴散器46中的開口230的一側由弧形部分114的弧形壁部144限定，另一側由內裡部分112限定，端部由端頭部分116限定。
圖15示出圖1的返回壓力通風系統32與供給壓力通風系統30之間分流路徑58的放大且更為詳細的視圖。隔板板片34由分流裝置232代替以形成隔板28中的分流路徑58。分流裝置232包括護罩234和風扇單元236。風扇單元236可以是圖1所示的風扇。護罩234可以是穹頂形的，上面帶有中心開口238以允許空氣流經護罩234。風扇單元236優選地包括殼體240、馬達242和葉片244。
在圖示實施例中，護罩234上的開口238優選為圓柱形。因此，風扇單元236的殼體240也優選為圓柱形。圓柱形殼體240具有環形凸緣246，允許將風扇單元236以機械方式連接於護罩234。馬達242是軸向馬達並位於輪轂248中，葉片244從輪轂沿徑向向外延伸出。馬達242由支架250支承。雖然分流裝置232的護罩234已經示出為穹頂形，但護罩也可本質上齊平於安裝在護罩上或下表面上的殼體240，如下文所述。
護罩234可設置有吊環孔252(圖16)以允許支承鋼絲212聯接於這些孔眼，從而用戶在有些地方標準需要獨立地懸吊或支承安放在懸掛格柵結構中的非板片零件時，可將分流裝置232直接懸吊在房頂20下。沿著那些鋼絲，導管50的上端172可以同樣裝配有吊環孔252(未示出)以允許在一些設定有相關標準的地方將其直接懸吊在屋頂20下面。分流裝置232可用在圖3所示的系統中並且可以是空氣調節器66。
圖2示出一種組合式供給和返回固定裝置48，該裝置與圖1所示的組合式供給和返回固定裝置48稍有不同。在圖1中，如上所述，組合式供給和返回固定裝置48用於可變容積系統中，而圖2中的組合式供給和返回固定裝置48用於不變容積系統中。因此，圖2所示的固定裝置48不需要使用終端單元56來控制空氣從供給壓力通風系統30流動到房間12。
組合式供給/返回固定裝置48的有益效果是其模塊式設計。圖17-26示出了可對固定裝置48作出的許多改進。圖17，例如，示出了帶有雙重供給和單一返回的固定裝置48，用於如圖1、6和7所示的變動容積系統中。
圖18示出了用於圖2所示的不變容積系統中的具有返回固定裝置48的雙重供給。採用這種結構，用戶可簡單地拆下終端單元56。類似地，通過從底座單元106的中心部分170卸下導管50和格柵52並使用適當尺寸的天花板板片22替換它們，用戶可容易地將圖18所示的組合式供給/返回固定裝置48轉換為圖19所示的不帶有返回裝置254的雙重供給。圖20示出了不帶有返回裝置254的雙重供給的俯視透視圖。通過將兩個終端單元56安放在圖19所示的不帶有返回裝置的雙重供給的擴散器46後面，如圖21所示，用戶可在變動容積系統中採用固定裝置254。
如果用戶不需要將兩個擴散器46供給的空氣量供向房間12，用戶可設置只帶有如圖22-25所示的單一擴散器的固定裝置。圖22示出了用於不變容積系統中的具有返回固定裝置256的單一供給。通過將終端單元56安放在圖22所示的擴散器56上，如圖23所示，帶有返回固定裝置256的單一供應可用在變動容積系統中。在構造圖22和23所示的帶有返回固定裝置256的單一供給時，底座單元106的弧形部分114之一由經改進的擠壓成形構件258予以代替。經改進的擠壓成形構件258基本上與擠壓成形的弧形部分114相同，但用於以另一外部部分148來代替弧形的內部部分150以形成一個邊緣，該邊緣上座放適當尺寸的板片22。相似地，在弧形部分114曾被拆下處的同一側上的內裡部分112可由適當長度的端頭部分116來代替。端頭部分116可進行稍微的改進以在垂直壁部162兩側上包括基底166並由附圖標記116′予以標識。可選擇地，內裡部分112如需要則可以留下而不被改進的端頭部分116′所代替。
當用戶不需要由兩個擴散器46供給的空氣量並且不需要返回空氣通道時，用戶可以採用圖24和25所示的結構。在該結構中，底座單元106已被完全減縮為擴散器46。通常用於支承格柵52和導管50下端136的內部部分130的上表面134此時支承適當尺寸的板片22。對置T型件上的墊板156可製成得更厚以適應所得到的高度差別。
圖26示出一項只有返回固定裝置260的實施例，用於當用戶不需要從供給壓力通風系統30向房間12供給空氣時。在該固定裝置260中，底座單元106的兩個弧形部分114已經被卸掉由經改進的擠壓成形構件258的各部分予以代替。適當尺寸的兩塊板片22安放在經改進的擠壓成形構件258與端頭部分116′(或內裡部分112)之間。
圖27和28(示意性地)示出用於圖4所述系統中的經改進的供給/返回固定裝置72。經改進的供給/返回固定裝置72可在導管50中設置有靠近分隔器74的壁部262以與之配合來限定二者之間的靜態空間264。溫度傳感器組件266可設置於其中以在空氣流過返回空氣導管76時通過檢測返回空氣的溫度來確定經改進的供給返回裝置72需要處於加熱還是冷卻模式。探測器268可穿過分隔器74從靜態空間264進入返回空氣導管76以檢測溫度。壁部262將溫度傳感器組件266與加熱盤管82隔絕開來。風扇80可以是上述的風扇單元236。
圖29和30示出了只具有返回固定裝置270的替換實施例。固定裝置270包括由可擴展手風琴式管筒274連接起來的上和下框架構件272。上和下兩個框架構件272可以是完全相同的。在這種情況下，隔板28中的框架構件272指向下方，而天花板18中的框架構件272則指向上方。框架構件272具有水平底座276，其外周環繞有直立的壁部結構278。圓形開口280設置在水平底座中，環形凸緣282離開與壁部278相對的水平底座276穿過孔口280突出。
管筒274的內徑稍大於突出的環形凸緣282的外徑，以使管筒274可容納於環形凸緣282上。帶子284於是可以圍繞管筒274捆緊以將管筒274連接於框架構件272。管筒274的手風琴式特性在天花板18與隔板28之間的距離改變時可提供調節性。
圖31示出了只具有返回固定裝置的又一實施例。在許多涉及懸吊式天花板的情況下，往往需要建築物的多種機械部件穿透天花板，諸如增溼器(sprinkler)。在一種標準的增溼器系統中，如圖所示，水平水管288在房頂20下的間隙空間26中延伸。在本實施例中，水平水管位於返回壓力通風系統32中。水管288中的T形管接頭290提供了垂直分支292，該分支由增溼器噴頭294終結在房間12中或房間的稍上方。
雖然固定裝置286提供了返回空氣通路296，但其主要目的是形成對供給壓力通風系統30的密封式穿透以保持其整體性。固定裝置286具有壁部298。在圖示實施例中，壁部298優選為具有環繞其的絕熱層300的圓柱形管段。密封件302將固定裝置286密封於板片22、34。密封件302可以是安裝以後施加在絕熱層300與板片22、34相交處的堵縫(caulk)。裝飾性凸緣(未示出)為美觀起見可安放在板片22鄰近增溼器噴頭294的開口內。
圖32和33示出了結構性面板，該面板用於穿透隔板28而不犧牲供給壓力通風系統30或返回壓力通風系統32的整體性。面板304具有平坦的基底部分306，該部分可以是一塊板金屬。結構性壁部308圍繞面板304的基底部分306的外周設置並增大了面板304的剛性。面板還包括結構性肋板310，以進一步增強面板304的強度和剛性。多個接線盒312設置在基底部分306的上和下表面314和316上。
上表面314上的接線盒312直接位於下表面316上接線盒312的上方。在接線盒依然對準的情況下，開口317可在對準的兩接線盒312中間的基底部分306所限定的空間中製成。開口317允許電纜或電線318穿過面板304，同時，對準的兩接線盒312協同保持供給壓力通風系統30與返回壓力通風系統32之間的密封。電氣導管319可將電線318帶出接線盒312。如本領域普通技術人員顯而易見的那樣，接線盒312包括用以進入接線盒312內部的通道的拆卸器20，連接器322可用以密封電線318經由拆卸器320進入接線盒312的地方和/或電氣導管319連接於接線盒312的地方。面板304可位於隔板28中照明裝置324上方以允許電線318從照明裝置通過隔板28而不損壞供給壓力通風系統30與返回壓力通風系統32之間的密封。
圖34示出面板304可對置於護罩234而結合有多個風扇單元236以形成分流裝置232的替換實施例。接線盒312可與該面板結合使用，如圖所示，或可不再使用。
為了控制圖1-5所示的多種系統，已經研製出一種恆溫器326，如圖35所示並具有下述的多項實施例。本發明的恆溫器326設計成可與普通的現有和容易購得的電子配件和裝置，諸如蓋/端板328、接線盒330和其他通用於現有各種電氣裝置的類似配件，共同使用。這種設計中的固有限制要求恆溫器326在被限定於共用於現有電氣裝置-諸如照明開關332-的特定包裝和安裝中時檢測和控制溫度。這種設計消除了恆溫器在美學上的許多缺點並使得容易符合新的安裝高度的要求。另外，這顯著地降低了裝置的生產成本，由於恆溫器採用低成本、具有高容量，所以現有電子配件可與恆溫器共同使用。
圖35示出本發明的恆溫器326的兩項實施例(為易於說明起見)安裝在標準的和易於購得的三項一組的接線盒330中並且鄰近照明開關332。接線盒330在距離地板14(未示出)的適當高度處由釘336裝接於工字梁上。接線盒330具有多個上部和下部的帶內螺紋的槽孔338(被遮擋住)，用於容納安裝螺釘340。恆溫器326，以及照明開關332，都具有帶有上部和下部安裝孔眼344(被遮擋住)的安裝帶條342，用於容納安裝螺釘340。安裝孔眼344間隔開來一個設定的距離以允許調整採用工業標準距離隔開的槽孔338。安裝帶條342還具有一對在安裝孔眼344之間的上部和下部端板裝接孔眼346。端板裝接孔眼346之間的距離也由工業標準確定，即，隔板328中螺絲孔眼348之間的距離。通過使安裝帶條342上的孔眼344、346按工業標準距離間隔開來，恆溫器326可容易地結合入現有裝置中並與現有配件共同使用。按照國家電氣規範(Wational Electric Code)，很可能需要在接線盒330中設置擋板347。擋板347用以在接線盒330中使低壓恆溫器326與任何高壓器件諸如照明開關332隔開。圖36示出了圖35中已完成壁部16的結構，其中蓋板328處於門板349附近。
現在轉向圖37，恆溫器326的檢測和控制電子設備安放在單一的印刷電路板350上，該電路板的尺寸裝配於採用工業標準的單項一組或雙/多項一組的電氣蓋板328的後面。電路板350具有前側352和器件側354。安裝時，電路板的前側352面向接線盒330以外。用戶設定點調節控制器356以一種允許其經由前側352被接近的方式安裝於器件側354。用戶設定點調節控制器356允許用戶調節所需的溫度。在該特定實施例中，用戶設定點調節控制器356是一種可變調節器，往往稱作電位計。不過，應當理解，其他的調節控制器，諸如將在下文進行討論的裝有瞬時按鈕(momentary push button)和顯示器的數字控制器，也都處於本發明的範疇之內。其他一些器件，尤其是下面所討論的那些，安裝於器件側354，但為清晰起見，這些器件沒有示出於圖37中。
繼續參見圖37，熱敏電阻358用以檢測環繞恆溫器326的區域中的室溫。重要的是，熱敏電阻358連接於印刷電路板350的前側352，從而使該電阻處於恆溫器326其餘各器件的相反側上。採用這種方式，熱敏電阻358與由那些器件產生的任何熱量隔絕開。熱敏電阻358所放置的位置還使其在電路板350就位時接觸於蓋住其中安裝電路板350的接線盒330的蓋板328，或者緊密接近蓋板328。因而，在此位置上，熱敏電阻358將檢測和反映出蓋板328的溫度，這樣可反映圍繞蓋板328的空氣並由此得到房間12的溫度，並且將不會受到其餘恆溫器器件的溫度的影響。
本發明的恆溫器326的多項實施例提供了控制各種系統和以上提及的終端單元56所需的用戶界面、信號、協議和方法。應該理解，一般來講，終端單元56由兩種電信號予以控制開通信號，使終端單元56開啟其風門葉片216；以及關閉信號，使終端單元216關閉其風門葉片216。為說明這一些，並且不限制本發明，開通和關閉信號將是電壓信號，且開通信號的下降邊(falling edge)將致使終端單元56開啟其風門葉片216，同時關閉信號的下降邊將致使終端單元56關閉其風門葉片216。也可採用許多其他類型的電信號並處於本發明的範疇之內。
在第一實施例中，恆溫器326通過改變終端單元56的風門葉片216被開啟和關閉的時間比例來控制由終端單元56輸送的平均空氣數量。圖38表示恆溫器326的第一實施例的典型定時設置示意圖。具體地說，信號360是開通信號和信號362是關閉信號。在時刻0處，開通信號360上升而關閉信號居低。在時刻1處，開通信號360下降且開通信號360的下降邊致使終端單元56開啟其風門葉片216。在時刻2處，關閉信號362上升。在時刻3處，當關斷362返回到低值時，該信號的下降邊致使終端單元56關閉其風門葉片216。風門葉片216將保持關閉直至時刻5為止，此時開通信號360在時刻4處上升後返回到低位狀態。因此，在該實例中，在從時刻1延至時刻5的時段內，終端單元56的風門葉片從時刻1至時刻3開啟而從時刻3至時刻5關閉。通過改變開通信號360和關閉信號362改變狀態的時刻，恆溫器326可控制所輸送的空氣量。
圖39示出用以產生恆溫器第一實施例中所述信號的恆溫器326的一項實施例的方框圖。恆溫器326的該項實施例包括熱敏電阻364和用戶設定點調節器366。熱敏電阻364和用戶設定點調節器366二者，或是單獨的，或是結合其他公知器件或電路(都未示出)，可提供可變的電壓作為輸出。
熱敏電阻364可操作以響應於環境溫度變化而改變其電阻。更為具體地說，隨著熱敏電阻364溫度升高，其電阻下降。用戶設定點調節器366也可操作以改變電阻而提供可變的電壓輸出，例外的是，用戶設定點調節器366是可人工操作的。如上所述，可變電阻器是一種可用作用戶設定點調節器366的裝置。在圖35和36中，最左邊的恆溫器326結合有端接在用戶可接合旋鈕368中的可變電阻器。通過轉動旋鈕368，用戶可改變電阻並藉以改變電壓輸出。因此，用戶可通過轉動旋鈕368來改變所需的房間12溫度。因此，用戶可通過在一個方向上轉動旋鈕而使房間12變熱而通過在另一方向上轉動旋鈕而使房間12變涼。
用戶設定調節器366也可以是裝有顯示器的數字模塊。比如，圖35和36中緊挨照明開關332左面的恆溫器326具有兩個瞬時按鈕370，該按鈕以電氣連接於包括液晶顯示器372的數字電路。在用戶設定點調節器366的該項實施例中，按鈕370之一(最好是上面的一個)允許用戶增大設定點(即，升高所需的溫度)，而另一按鈕370(最好是下面的一個)允許用戶減小設定點(即降低所需的溫度)。顯示器372會顯示對應於設定點的數字。數字電路還會輸出對應於設定點的電壓。在恆溫器326的該項實施例中，用戶設定點調節器366具有端面373，當蓋板328裝接於接線盒330時，房間12中的用戶可接近並看到該端面，如圖36所示。端面373具有外部周邊375，其尺寸可經由蓋板328上的開口377進行裝配。蓋板328上的開口377具有工業標準尺寸。因此，通過定出端面373尺寸以經由蓋板328上工業標準尺寸的開口377進行裝配，可以採用容易購得的蓋板。優選地，端面373大致上是1.3英寸寬和2.6英寸高，而更為優選地是1.310英寸寬和2.630英寸高。
繼續參看圖39，熱敏電阻364的輸出電氣連接於電壓放大器374的輸入。應當理解，由於電壓放大器374的輸出是電氣連接於該電路的，所以電壓放大器374可成比例地增大來自熱敏電阻364的電壓輸出，使得其落入一個可由剩餘恆溫器器件，具體地由「開通」時刻定時器電路376，加以利用的範圍內。當然，如果熱敏電阻364的輸出電壓落入可以接受為「開通」時刻定時器電路376的輸入的電壓範圍內，那麼電壓放大器374並不是必需的。「開通」時刻定時器電路376的輸出電氣連接於第一脈衝生成定時器電路378，而第一脈衝生成定時器電路378的輸出電氣連接於模塊插頭380。
在熱敏電阻326的第二部分上，用戶設定點調節器366的輸出電氣連接於「關閉」時刻定時器電路382。以類似於「開通」時刻定時器電路和脈衝生成定時器電路378的方式，「關閉」時刻定時器電路382的輸出電氣連接於第二脈衝生成定時器電路384，而第二脈衝生成定時器電路384連接於模塊插頭380。最後，第一脈衝生成定時器電路378的輸出電氣連接於」關閉」時刻定時器電路382，而脈衝生成定時器電路384電氣連接於「開通」時刻定時器電路376。
應當理解，定時器電路376、378、382和384優選地以558四重定時器(quad timer)的一個定時器為基礎。558定時器的操作與產生具有可變長度的脈衝所用的電路和所需的器件一樣，是公知的。
在操作中，當電力供向恆溫器326時，第二脈衝生成定時器電路384的輸出在預定的時段中上升。該信號(圖38中的開通信號360)觸發「開通」信號定時器電路376，從而向終端單元56發出信號以開啟風門葉片216。此後，在由電壓放在器374予以放大之後，「開通」信號定時器電路376產生一輸出信號，其長度由來自熱敏電阻364的輸出予以控制。在圖38中，該信號的長度是從時刻1到時刻2。此輸出用以觸發第一脈衝生成定時器電路378，該電路可產生預定長度的輸出強度信號(圖38中的關閉信號362)，發向終端單元56以關閉風門葉片216。第一脈衝生成定時器電路378的輸出還可觸發「關閉」時刻定時器電路382，該電路產生一升高信號，信號的長度由來自用戶設定點調節器366的輸出予以控制。在圖38中，該信號的長度是從時間3到時刻4。
「關閉」時刻定時器電路382的輸出可觸發第二脈衝生成定時器電路384以產生預定長度的升高信號(圖38中的開通信號360)，該信號發向終端單元56以開啟風門葉片216。因而，各定時器電路是相互連接的，從而使「開通」時刻定時器信號的完成觸發關閉風門葉片216的信號，「關閉」時刻定時器信號的完成觸發開啟風門葉片216的信號。相似地，「開通」時刻輸出信號的完成觸發「開通」時刻定時器信號，而「關閉」時刻輸出信號的完成觸發「關閉」時刻定時器信號。這種相互連接導致「開通」和「關閉」兩種脈衝無限地重複。
應當理解，參照圖39所說明的特定實施例是若干可能的模擬結構之一。定時和控制兩種信號也可由經過編程以提供同樣一些功能的微處理器或微控制器予以提供。
在第二實施例中，恆溫器326產生圖40所示的信號。該項實施例表示一種傳統的「開通-關閉」方法，使用該方法時，對於冷卻模式來說，只要溫度高於用戶設定點，則終端單元56開啟，並且每當溫度處在或低於設定點時，終端單元56關閉。對於加熱模式來說，情況是相反的。在圖40中，示出冷卻模式的輸出信號。當溫度高於設定點時，開通信號386是一種周期性生成的脈衝，該信號開啟終端單元56的風門葉片216，而關閉信號388依然持低。當溫度低於設定點時，同樣也是一種周期性生成的脈衝的關閉信號390關閉終端單元56的風門葉片216，而開通信號392依然持低。
圖41示出了可用以產生在恆溫器的第二實施例中所述信號的恆溫器326的一項實施例的方框圖。恆溫器326的該項實施例包括熱敏電阻溫度傳感器394和用戶設定點調節器386。這兩部裝置的輸出電氣連接於電壓比較器398。如所公知的那樣，電壓比較器是用以比較兩個輸入的電壓水平並提供用於表示哪個輸入較高的輸出的裝置。電壓比較器398設計成如果熱敏電阻輸出電壓高於用戶設定點調節器輸出電壓，則輸出高，而在相反情況下，則輸出低。
繼續參看圖41，電壓比較器398的輸出電氣連接於反向器電路400和開通開關電路402。反向器電路400可用以提供作為輸入的倒數的輸出。因而，如果給反向器電路400的輸入高，則反向器電路400的輸出低。反向器電路400的輸出電氣連接於關閉開關電路404。如果控制程度高，則開關電路402和404可用以使信號通過信號輸入端；如果控制程度低，則中斷信號的輸入。如圖41所示，如果電壓比較器398的輸出高，則開通開關電路402使其信號輸入通過，而同時關斷開關電路404中斷其信號輸入。如果電壓比較器398的輸出低，則關閉開關電路404使其信號輸入通過，而同時開通開關電路402中斷其信號輸入。開通開關電路402和關斷開關電路404二者的輸出電氣連接於模塊插頭406。
圖41中還示出定時器電路408和脈衝生成電路410。這兩個電路可用以產生圖40所示的開通和關閉信號。優選地，這兩個電路408和410以558四重定時器的一個定時器為基礎。因而，定時器電路408的輸出電氣連接於脈衝生成電路410的觸發。脈衝生成電路410的輸出關係於開通開關電路402、關閉開關電路404的信號輸入以及定時器開關電路408的觸發。
在運作中，如上所示，如果熱敏電阻輸出電壓高於用戶設定點調節輸出電壓，即表示該空間需要冷卻，則電壓比較器398的輸出較高。該較高輸出致使開通開關電路402使其信號輸入通過，而關閉開關電路404中斷其輸入。採用這種方式，終端單元56接收到使其開啟其風門葉片216的信號。相似地，如果用戶設定點調節器輸出電壓高於熱敏電阻輸出電壓，即表示該空間需要加熱，則電壓比較器398的輸出較低。該較低輸出可使關閉開關電路404放過其信號輸入而開通開關電路402中斷其輸入。採用這種方式，終端單元56接收到使其關閉其風門葉片216的信號。
上述恆溫器326的第一和第二實施例是區域恆溫器。不過，有一些應用場合需要使用恆溫器以控制屋頂單元或空氣處理單元。這類恆溫器的控制功能必須遵照所制定的受控設備的控制慣例。恆溫器326的第三實施例遵照這些慣例。
在圖42中，示出了恆溫器326的第三實施例的方框圖。恆溫器326的該項實施例保留了第一和第二實施例的實際形狀和尺寸，使得其也可裝配在通用於現有電氣裝置的包裝內。恆溫室326的該項實施例包括熱敏電阻溫度傳感器412和用戶設定點調節器414。應當理解，在此所述的任何用戶設定點調節器可採取在此已知或所述的任一項實施例的形式(例如，可變電阻器或瞬時按鈕)。熱敏電阻412的輸出電氣連接於第一電壓比較器416和第二電壓比較器418。用戶設定點調節器414的輸出電氣連接於第一電壓比較器416和靜區選定器下落開關(deadband selector dip switch)420。
繼續參看圖42，電壓比較器416和418的輸出電氣連接於第一「與」電路422。此外，第一電壓比較器416的輸出電氣連接於第一反向器電路424，而第二電壓比較器418的輸出電氣連接於第二反向器電路426。反向器電路424和426二者的輸出電氣連接於第二「與」電路428。應當理解，「與」電路可用以比較兩個輸入並提供高輸出——如果兩個輸入都高的話。如果任一輸入低，則「與」電路的輸出低。
繼續參看圖42，「與」電路422和428二者的輸出電氣連接於閂鎖電路430。閂鎖電路430具有兩個輸出，一個輸出電氣連接於加熱繼電器432，另一個輸出電氣連接於冷卻繼電器434。另外，定時器電路436的輸出電氣連接於閂鎖電路430。最後，加熱繼電器432的輸出和冷卻繼電器434的輸出二者都電氣連接於模塊插頭438。
在運作中，用戶設定點調節器414的電壓輸出和熱敏電阻412的輸出由第一電壓比較器416和第二電壓比較器418二者予以比較。兩個比較器之間採用預定和固定的電壓差，因為此系統必須在加熱與冷卻功能之間具有靜區。靜區選定器下落開關420允許選定一電阻值，該值最終等於由兩個比較器416、418選定的溫度差或靜區。為了進行冷卻，第一電壓比較器416和第二電壓比較器418二者必須檢測出熱敏電阻412的輸出高於用戶設定點調節器414的輸出，而為了進行加熱，第一電壓比較器416和第二電壓比較器418二者必須檢測出熱敏電阻412的輸出低於用戶設定點調節器414的輸出。為防止短路循環，所得的溫度藉助於定時器電路436和閂鎖電路430進行採樣。優選地，比較器416和418的輸出大致上每5分鐘一次地被閂鎖。定時器電路436和閂鎖電路430可防止繼電器432和434輸出狀態方面的變化的時間間隔少於5分鐘。
單元風扇(諸如鼓風機40)的開關未示出，該開關可裝入用戶設定點調節器414，使得每當開關被定位於一特定設定位置時風扇被啟動。由靜區選定器下落開關420選定的靜區設定位置一般是2度和5度以遵照用戶需求和ASHRAE需求。繼電器432和434的輸出可以評定為大多數HVAC應用場合共用的24V交流電壓、1安培功率。
雖然恆溫器326的所有實施例已經被設計並說明以便裝設和應用於牆壁16中，但是本領域普通技術人員都容易理解並處在本發明範疇內的是，恆溫器326的多項實施例的器件可用以控制多種系統，並同時包含在使用現有技術的典型方式單獨安裝在牆壁16上的獨立裝置中。
從上述內容可知，本發明非常適於實現這裡所述的所有結果和目的，以及此結構的明顯而固有的其他優點。應該理解，某些特徵和子組合都具有實用性並可在不涉及其他特徵和子組合的情況下予以採用。這一點是本發明原本期待的並處於本發明的範疇之內。
由於可實現本發明的許多可能的實施例而不偏離其範疇，所以應當理解，在此所述或附圖中所示的一切內容都應當被解釋為對本發明原理進行的應用，而並無限制意義。
權利要求
1.一種用於將經調節的空氣輸送到房間的方法，該房間在覆蓋於所述房間上面的天花板的上方具有空間，所述方法包括將所述空間分隔成供給壓力通風系統和返回壓力通風系統，所述供給壓力通風系統和返回壓力通風系統共同佔據所述空間容積的主要部分並且一般地一個位於另一個之上；將經調節的空氣輸送到所述供給壓力通風系統；將經調節的空氣從所述供給壓力通風系統排放到所述房間中去；將返回空氣從所述房間導引至所述返回壓力通風系統；並且將所述返回空氣從所述返回壓力通風系統排出。
2.按照權利要求1所述的方法，其中，所述供給壓力通風系統在所述天花板上方並靠近所述天花板，而所述返回壓力通風系統在所述供給壓力通風系統上方並靠近所述供給壓力通風系統。
3.按照權利要求2所述的方法，包括下述步驟將所述供給壓力通風系統與所述房間隔絕；以及將所述返回壓力通風系統與所述供給壓力通風系統隔絕。
4.按照權利要求2所述的方法，其中，將所述空間分隔成供給壓力通風系統和返回壓力通風系統的步驟包括將基本上水平的隔板懸吊在所述空間中所述天花板上方並基本上平行於天花板的位置處。
5.按照權利要求1所述的方法，其中，將經調節的空氣輸送到所述供給壓力通風系統的步驟包括在房間壓力以上小於大約0.1英寸wg的壓力下將經調節的空氣輸送給所述供給壓力通風系統。
6.按照權利要求5所述的方法，其中，將經調節的空氣輸送到所述供給壓力通風系統的步驟包括在房間壓力以上大約0.05英寸wg的壓力下將經調節的空氣輸送給所述供給壓力通風系統。
7.按照權利要求6所述的方法，包括下述步驟，將所述返回壓力通風系統保持在房間壓力以下大約0.02英寸wg的壓力下。
8.按照權利要求1所述的方法，其中，將經調節的空氣從所述供給壓力通風系統排放到所述房間裡去的步驟包括將空氣在天花板上的選定位置處排放到房間中去；並且將返回空氣從房間排放到所述返回壓力通風系統中去的步驟包括將返回空氣在鄰近所述選定位置處穿過天花板導引出房間。
9.按照權利要求1所述的方法，其中，將經調節的空氣從所述供給壓力通風系統排放到房間裡去的步驟包括檢測房間內的溫度狀態；並採用取決於所述溫度狀態的方式改變從所述供給壓力通風系統流進房間的體積流率。
10.按照權利要求1所述的方法，其中，將經調節的空氣從所述供給壓力通風系統排放到房間裡去的步驟是在基本上不變的空氣體積流率下進行的。
11.按照權利要求1所述的方法，包括下述步驟設置從所述返回壓力通風系統到所述供給壓力通風系統的分流路徑；並且迫使選定量的空氣從所述返回壓力通風系統經由所述分流路徑進入所述供給壓力通風系統。
12.按照權利要求1所述的方法，其中，所述供給壓力通風系統和所述返回壓力通風系統通常保持在大致上為零的壓力下，將經調節的空氣從所述供給壓力通風系統排放到房間中去的步驟包括使風扇的吸入側連通於所述供給壓力通風系統並且有選擇地啟動所述風扇以將空氣從所述供給壓力通風系統導引進房間。
13.按照權利要求12所述的方法，包括下述步驟，在空氣進入房間之前在所述風扇的下遊位置處加熱空氣。
14.按照權利要求1所述的方法，包括下述步驟，設置從所述供給壓力通風系統到所述返回壓力通風系統的分流路徑；當經調節的空氣正在從所述供給壓力通風系統被排放到房間中去時關閉所述分流路徑；在選定的各時刻停止將經調節的空氣從所述供給壓力通風系統排放到房間中去；當經調節的空氣停止從所述供給壓力通風系統排放到房間中時，在選定的各時刻開通所述分流路徑；以及當所述分流路徑開通時迫使空氣經由所述分流路徑從所述返回壓力通風系統進入房間。
15.按照權利要求14所述的方法，包括下述步驟，將流經所述分流路徑的空氣加熱。
16.一種用於將經調節的空氣輸送到房間的方法，該房間在覆蓋於所述房間上面的天花板的上方具有空間，所述方法的步驟包括在大致上為零的壓力下將經調節的空氣供向所述供給壓力通風系統；檢測房間中的溫度狀態；當所述溫度狀態滿足選定條件時迫使空氣流出所述供給壓力通風系統而進入房間；以及以基本上與被迫使進入房間的空氣相同的體積流率導引返回空氣流出房間。
17.一種用於將經調節的空氣輸送到房間的設備，該房間具有天花板和天花板上方的空間，所述設備包括所述空間中的供給壓力通風系統；所述空間中的返回壓力通風系統，所述供給壓力通風系統和所述返回壓力通風系統共同佔據所述空間的主要部分；經調節空氣的氣源，該氣源連接於所述供給壓力通風系統以向其輸送經調節的空氣；天花板上的空氣調節器，用於將經調節的空氣從所述供給壓力通風系統導引進房間；以及返回空氣路徑，該路徑從房間延伸至所述返回壓力通風系統以將返回空氣導引向所述返回壓力通風系統。
18.按照權利要求17所述的設備，其中，所述供給壓力通風系統鄰近地覆蓋所述天花板；並且所述返回壓力通風系統鄰近地覆蓋所述供給壓力通風系統，並且由基本上水平的隔板與所述供給壓力通風系統分隔開。
19.按照權利要求18所述的設備，其中，所述返回空氣路徑包括天花板上的返回調節器；以及大體上垂直的導管，該導管從所述返回調節器延伸向所述返回壓力通風系統，所述導管穿過所述供給壓力通風系統延伸並與所述供給壓力通風系統隔絕。
20.按照權利要求19所述的設備，其中，所述空氣調節器和所述返回調節器彼此鄰近。
21.按照權利要求20所述的設備，其中，所述空氣調節器用於將空氣大體上引離所述返回調節器。
22.按照權利要求17所述的設備，包括用於所述空氣調節器的控制裝置，該裝置用於控制通過所述空氣調節器進入房間的空氣體積流率。
23.按照權利要求17所述的設備，包括從所述返回壓力通風系統到所述供給壓力通風系統的分流路徑；以及具有主動狀態的風扇，其中，空氣由所述風扇迫使從所述返回壓力通風系統通過所述分流路逕到所述供給壓力通風系統。
全文摘要
本發明公開了將經調節的空氣供給至房間的多種方法和為此所用的部件。一種雙重壓力通風系統具有將供給空氣輸送到房間的供給壓力通風系統和將室內空氣返回到空氣處理單元的返回壓力通風系統。設置有導管以允許返回空氣穿過供給壓力通風系統而不破壞供給壓力通風系統的完整性。模塊式單元允許用戶定製供給和返回裝置。具有可控風門葉片的終端單元可應用於擴散器以允許該單元可在不變容積單元與可變容積單元之間轉換。恆溫器生成使用確定的間隔開啟和關閉風門葉片的信號。
文檔編號F24F1/00GK1788182SQ03826588
公開日2006年6月14日 申請日期2003年6月26日 優先權日2003年4月25日
發明者斯坦利·J·登斯特 申請人:空氣裝置公司