个人环境温度调整装置 【技术领域】
本发明涉及一种个人环境温度调整装置，所述个人环境温度调整装置包括一气流产生设备，一温度影响设备，以及一气流引导装置，通过所述气流引导装置将空气引导通过所述的温度影响设备。
背景技术
众所周知地，舒适的环境气候对人的舒适感有改善的作用。因此，很多建筑内都装设有空调系统。通过空调系统，便可以调整建筑内的温度，使得所述建筑内的温度高于或者低于建筑外部的温度。
然而，这种建筑内的空调系统有一个不足之处，那就是具有很高的能耗。另外地，建筑内的温度通常只能被设定成统一的温度值。实际上，为单独的房间提供温度控制也是可能的，但这通常意味着更高的成本。同样地，只可能给整个房间设定温度。例如，对于一个办公室，同时有数人在内办公，很有可能有些人觉得温度设定得太低了，而另外的人却觉得温度设定得太高了。
US 6481213B2提出一种热舒适系统，这种热舒适系统只影响单个人员周围环境的温度。在这种热舒适系统中，空气被吸进以及引导通过一温度影响设备。在一个较佳实施方式中，所述温度影响设备为热电热泵(thermo-electrical heat pump)，即珀尔帖元件(Peltier-element)。
US 5499504示出一种通过珀尔帖元件工作的类似的系统。
US 7426835B2示出一种进一步的系统，所述系统通过一热电元件来产生冷空气。
珀尔帖元件的一个好处在于，在工作的时候，它只要求供应直流电。进一步地，在工作的时候，它实际上不会产生噪音。这种好处不是决定性的，因为大多数的噪音是由气流引起的。但是从能量的角度上，珀尔帖元件相对来讲并不是好的选择。可观的能量需要被用来提供冷却输出。
【发明内容】
本发明是基于如何很好地利用用于温度调节的能量的任务提出的。
通过个人环境温度调整装置，这个任务可以得到解决，其中，所述温度影响装置作为斯特林冷却设备(Stirling cooling device)的一部分。
斯特林冷却设备是根据斯特林原理工作的机器，其包括一压力波产生器和一转移单元。所述压力波产生器通常为一活塞缸单元。所述转移单元包括一设置在一推动气体在一加热侧和一冷却侧往复运动的缸体中。通常地，所述转移单元和所述压力波产生器相对于彼此的工作位移范围是45°到90°之间。所述转移单元用作将热量从所述冷却侧传送至所述加热侧的热导体。因此，为了提供一定的冷却输出，只要求相对较少的能量。
优选地，所述斯特林冷却设备包括一具有一作为散热器的冷却侧，空气可被允许通过所述散热器。如果需要冷却所述空气，只需简单地将所述空气引导通过所述转移单元的冷却侧和所述的热交换器。所述空气中包含的热量也部分地被所述散热器吸收并且通过所述斯特林冷却设备传送至所述加热侧，在所述加热侧，所述热量可以被散发至环境中。所述斯特林冷却设备运转所需的能量额外地加热了环境。但是，如果从所述转移单元的加热侧移除热量的排出空气被引导至除了由所述温度影响设备加热或者冷却的地方，由所述斯特林冷却设备消耗的能量引起的所述排出空气的温度增加实际上可被忽略。
优选地，提供一热源，空气可被引导通过所述热源。因此所述温度调整装置不仅可以用来冷却个人或者物体的周围环境，还可以用来小幅度地增加所述环境的温度。关于所述环境温度，通常最大温度变化在5至10℃是有效的。
有利地，所述热源是一电热电阻。如果需要冷却所述空气，则启动所述斯特林冷却设备。如果需要加热所述空气，则关闭所述斯特林冷却设备，并且启动所述电热电阻。在这种情况下，不需要对气流引导做出改变。
可选地，或者另外地，所述热源可以由所述斯特林冷却设备的转移单元的加热侧形成。如前所述，所述斯特林冷却设备的转移单元用作热导体。传导至所述加热侧的热量可以用来加热所述供应的空气，因此具有好的能量利用效率。
优选地，所述气流引导装置包括一切换设备，通过所述切换设备，可以选择性地将所述空气引导通过所述热源或者所述散热器。通过所述切换设备，所述温度调整设备可以被选择用来加热或者冷却。所述切换设备可以具有简单的设计，实际上，一可以转动的片状物或者一可以改变的阀就足以满足要求。
优选地，所述温度调整装置是一个移动单元，桌面安装单元，墙体安装单元，或者屋顶安装单元。桌面安装单元可以固定在工作平面上，如桌子上，从而为在所述桌子处共工作的个人提供冷空气或者热空气。同样地，这也适用于工作椅子或者其他工作场所。墙体安装或者屋顶安装单元可以分别悬挂在墙体或者屋顶上。由于斯特林冷却设备用作温度影响设备，安装所述温度调整装置的空间方向可以不受限制。因此所述温度调整设备可以安装在倾斜地表面或者固定在侧面上，而利用油润滑压缩机工作的冷却设备则不可能如此安装。
优选地，所述移动单元，桌面安装单元，墙体安装单元，或者屋顶安装单元具有一通过形成部分气流引导装置的管状支架连接至一脚部的头部。从而可以简单地分离被引导通过所述支架的空气和具有与所述空气具有不同温度的排出空气。这是一种改善用户舒适度的简单的方法。
优选地，所述斯特林设备安装在所述脚部。这具有两个好处，首先，将所述斯特林设备安装在所述脚部使得所述脚部具有足够的重量，这增加了装置的稳定性，也使所述支架具有一定的长度；其次，所述装置的外观可以被设计成视觉友好的形式，所述脚部可以具有一定的体积但仍然具有友好的视觉外观。
优选地，所述支架是可变形的。因此，所述头部可以被定位从而引导所述空调气体，即所述冷风或者热风，至用户需要的地方。
【附图说明】
图1是个人环境温度调整装置的示意图；
图2是详细的示意图；
图3是一个改进的实施方式的示意图；
图4是第三实施方式的示意图；
图5是第四实施方式的示意图；
图6是桌面安装单元形式的个人环境温度调整装置；以及
图7是切换设备的示意图。
【具体实施方式】
图1是个人环境温度调整装置的示意图。所述个人环境温度调整装置1具有气流产生设备2。在本实施方式中，所述气流产生设备2是风扇。除了风扇以外，其他能够产生气体流动的设备也可以应用于本发明。例如，可以通过重力的方式提供空气。
如箭头3所示，所述气流产生设备提供空气，通过气流引导装置4引导空气3至物体5处，由温度调整空气，在下文也称为空调气体6，对所述物体5起作用。
为了调节空气温度，也就是，提供温度不同于在气流引导装置4的入口处的温度的空气，所述温度调节装置包括了在此仅简单示出的斯特林冷却设备8。所述斯特林冷却设备8包括一个压力波(pressure wave)产生器9。所述压力波产生器9连接至一个转移单元10。所述转移单元10包括一个活塞。所述活塞未在图中详细示出，其相对于所述压力波产生器9所产生的压力波典型地移动相位45°至90°。在一个最简单的例子中，所述压力波产生器9同样具有一个通过往复运动产生相对应的压力波的活塞。斯特里冷却装置的设计为公众所知悉，在下文中仅为理解本发明时对其进行解释。
所述转移单元10用作导热器，其包括一个用作散热器11的冷却侧和一个用作热源12的加热侧。为了冷却空气3，所述空气被引导至所述散热器11处。所述散热器11连接至一个热交换器13。所述热交换器13容纳来自空气3的热量并转移至所述的散热器11。为简洁起见，在此简单示出待冷却的空气3被引导通过所述散热器。在一定的情况下，也可以有利地，如前所提到的，使用一个热交换器13来取得更好地将热量从所述空气3转移至所述散热器11的效果。如果因为设计必须要求的原因，可以在空气和散热器11之间使用热量转移装置，如充有蒸发流体的“热管”、热虹吸管、或者其他通过传导或对流方式导致热量转移装置。
所述转移单元10将热量从所述散热器11转移至所述热源12。从所述的热源12处，热量消散至环境中。但是，由于空调气体6在一个不同的位置处被发送且被引导至物体5(或者个人)，所述物体5(或者个人)不受到在热源12处排出的空气的作用。
同样地，所述热源12可以通过热量传导方式连接至其他地方，待加热的空气被引导通过所述其他地方。为简明起见，下文称为“引导空气通过热源”。
斯特林冷却设备具有相对较好的效率。为了产生50W的冷却容量，所述斯特林冷却设备需要25W的入口功率。如果由珀尔帖元件来产生50W的冷却容量，则需要100W的入口功率。斯特林冷却设备8可以在任意空间方向上安装，而在利用传统的油润滑压缩机的制冷电路的情形下，则安装的方向有特别的要求。
图2是图1中的温度调整装置1设计和操作模式的示意图。相同的元件具有相同的标号。箭头表示不同的气流。
有利地，所述散热器11和所述热源12设置在一隔离墙14的两侧。这会使得对空调气体6和排出空气15的分离更容易。
所述气流产生设备2向所述隔离墙14的两侧供应入口空气16，因此空气的一部分，该部分随后会成为所述空调气体6，被引导通过散热器11。空气的另一部分17可用来冷却所述压力波产生器9。这样被加热的空气通过排放通道18或者相应的空气排放开口作为排放空气15被排放。所述空调气体6，在图6中可以容易地看到，通过一个头部19被供应。
图3示出了一个稍微修改的实施方式，图中与图2相同的部分具有相同的标号。在图3中额外示出了一个加热设备20，如一个电热设备。例如，一个欧姆电阻可通以电流来产生一定的热量输出。当所述加热设备20启动，很明显地，其将与所述斯特林冷却设备8分离。在这种情况下，所述入口空气16被引导通过所述散热器11。但是，当所述散热器11没有启动时，所述入口空气16将保持其温度直至其被所述加热设备20加热并被作为空调气体6通过所述头部19被供应。
所述温度调整装置1也可以仅用来加热所述空调气体6。这样的实施方式在图4中示出。在图中相同的元件具有相同的标号。在这种情况下，所述被引导通过所述散热器11的空气21被作为排出空气15通过所述气体排放通道18被排出。但是，所述被引导通过所述热源12，并且如果要求的话，也通过所述压力波产生器9的部分空气17作为空调气体6通过所述头部19被供应。这也是一种较好的能源使用情况，因为所述转移单元10作为热导体工作会因此具有比其操作要求更大的热量形式的输出。
最后，图5示出了一个优选的实施方式。图中与图1至图4相同的元件具有相同的标号。在图5中示出的所述温度调整装置中，所述的空调气体6可以在所述入口空气16被冷却或者加热的情况下被选择性地产生。为了实现这一点，部分空气17被引导通过所述热源12，并且如果要求的话，也通过所述压力波产生器9。入口空气16的部分21被引导通过所述散热器11。所述空气的两部分17，21达到一个切换设备22，所述切换设备22或者将所述被引导通过所所述散热器11的被冷却的空气引导至所述头部19，或者将所述被引导通过所述热源12的被加热的空气引导至所述空气排放通道18，或反之亦然，即将所述被引导通过所述散热器11的空气引导至空气排放通道18，或者将所述被引导通过所述热源的空气引导至所述头部19。
图7示出了所述切换设备22。图中与图1至图4相同的原件具有相同的标号。
为了简明起见，图中示出了气流17，21。值得注意的是，所述气流17包括被所述热源12加热的空气，所述气流21包括被所述散热器11冷却的空气。
在如图7a示出的情形中，一可以通过未详细示出的方式从外部进行调整的板23被安装定位，使得所述被加热的空气17作为空调气体6被供应，而所述被冷却的空气21作为排出空气15被排放。在图图7b示出的情形中，所述板23被移动使得所述被冷却的空气21作为空调气体6被供应，而所述被加热的空气17作为排出空气15被排放。
如图6所示，优选地，所述个人环境温度调整装置1作为一种桌面单元，所述桌面单元包括脚部24以及将所述脚部24连接至所述头部19的管状支架25。所述的支架25作为管状物体，包括可变形部分26，使得设置在所述头部的一个出口孔24可以随意地与特定目标对齐。所述排放口18设置在所述的脚部24的侧方。操作元件18设置在所述脚部24的前方。类似地，所述个人环境温度调整装置1也可以作为墙体安装或者屋顶安装单元，或者更一般地，作为可以以任何空间方向被安装或者悬挂的移动单元。
所述温度调整装置1可以通过不同方式供以电能。一种可能的方式是提供一个能量提供单元向所述气流产生设备2和压力波产生器9，或者如果要求的话，也向所述加热设备20提供具有所要求的电压的电能。由于斯特林冷却设备对功率要求较低，因此另一种可能的方式是内建一个电池用来提供电能。例如，当要求温度从25℃降至20℃时，所述支架25具有10cm的内径，空气以0.5m/s的速度移动，所述斯特林冷却设备仅有20到25W的功率消耗。