平均空气温度传感器制造技术

本发明专利技术介绍了一种为空调装置设计的平均温度传感器，其中，该空调装置具有一个高压区和一个低压区，同时还介绍了制造平均温度传感器的方法。平均温度传感器可检测在高压区中流动的空气的平均温度，它包括一个传输空气流的装置，该装置就流体而言是与高压区相连通的。把温度传感器安置在与传输装置的空气流温度检测相关的位置上。高压区中的高压力在空气流传输装置中引起空气的流动。这个空气流从高压区流向低压区，而且还具有高压区中的空气的平均温度。空气流的传输装置包括一些空气入口，这些入口有选择地安置在高压区中，以便接收取样的空气流，取样空气流的温度代表高压区中流动的空气的平均温度。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及建筑物用的空调系统。更具体地说，它是关于一种供给空气的温度传感器，这种传感器能够检测送到加热或冷却区域的供给空气的平均温度。在一些可供选择的实施例中，这个传感器的位置可以移动，以便测量外部空气的温度。在另一些可供选择的实施例中，还可用湿度传感器，二氧化碳传感器，或室内空气品质传感器来取代这个空气温度传感器，或与这个空气温度传感器联合使用。
技术介绍
所谓的“屋顶”空调系统，自1960年代为了加热和冷却商业大楼引入以来，已取得了稳步的进展。屋顶装置被称为强制通空气装置，它借助于一些风扇通过供气管道将调节过的空气(或者是加热过的或者是冷却过的)分送到建筑物的各个通风区域。由于调节过的空气被循环到建筑屋的各个区域使这些区域变热或变冷，然后又被返回管路送回加热或冷却系统加热或冷却后又重新循环到各个区域，因此就这个意义上来看，系统为半闭环系统。为了冷却的目的或为了使室内的空气保持一良好的品质，可以引入室外的环境空气，后面将就这一点作进一步的解释。最新的屋顶空调装置是空气体积可变化的(VAV)系统。VAV系统是为在恒定的供给空气温度，例如55°F上运作而设计的。为了满足具体的冷却或加热要求，提供给建筑物的各区域的供给空气的体积是可变的，但空气的温度要保持不变。在热天或当这些区域挤满了人时，就需要大体积的55°F的冷却空气来满足冷却的要求。在冷天或屋内人少时就需要大量减少55°F的冷却空气的体积来满足设计的冷却要求。在VAV系统中可以在任何给定时间改变风扇的运行速度，来改变供给各区域的调节空气的体积，由此就可将各区域的温度保持在希望的设定温度，例如72°F上，此温度可用该区域的温度调节装置(thermostat)来监测。55°F的供给空气的温度和该区域的检测温度成为了VAV系统的控制因素。第一批VAV空调系统都是用机械方法提供冷却的。这样，为了对分布在建筑屋各处的空气进行冷却，就要求压缩机和热交换螺旋管频繁运行。即使在外部环境的空气是相当冷时也是这样。压缩机的运行需要相当多的能量。当找到了一些方法来提高效率和减少冷却空气的成本时，就设计出一种节热器并将其安装在空调系统上。节热器是一个这样的装置，当环境空气具有的能量水平能使冷却成为可能时，它就将外部的空气引入系统提供冷却。因为VAV系统总是供给标称55°F的恒温空气，因而一般来说，在外部空气温度低于55°F的所有时间上，外部空气都能有助于冷却。在VAV系统中，由节热器将外部空气同建筑物冷却区来的返回空气进行混合。外部空气被当作冷却过的供给空气由风扇提供给各通风区。将会看到，当外部空气温度降低时，为了把这些区域降到希望的温度上只需要很少的外部空气就能做到。例如，当外部空气为10°F时，则只需将很少的外部空气加进返回空气中就可把返回空气降到55°F，因而就能使这些区域保持在72°F。在这种情形，通过空调系统的总空气流量常常可能少于在100％机械冷却时空调系统的整个空气流量的三分之一。较低温度的外部空气流体积的减少在供给管路中会产生所谓分层(stratification)的问题。这就是说，返回空气同外部空气在进入供给管路前并没有很好地混合在一起。当主供给管中传递(descending)进建筑物的空气成为分层时，管路中一侧将是相当暖和的返回空气而另一侧则是相当冷的外部空气。分层的问题在较近期的并排结构的VAV系统中更为严重。并排结构的VAV系统是为了使返回空气在装置的一侧进入屋顶空调装置而外部空气在另一侧进入装置而设计的，这与先前设计的“上下”取向形成对比。返回空气和外部空气都通过一阻尼装置进入一公共气室，在这个气室中进行混合。并排结构的装置是更可取的，这是因为在它里面从装置的顶部到底部，流向蒸发器的螺旋管的空气的温度都较为均匀。并排结构消除了一些冻结问题，而这些问题却会在上下结构的热交换螺旋管中发生。但是，在低空气流速下，并排结构却会导致风扇通过屋顶空调装置的气室，将返回空气和外部空气吸引进一些非混合的平行的并排气流中。空气以一种分层的非混合的方式进入高度逐渐下降(descending)的供给管路中。当为了增加额外的冷却能力而将屋顶装置作得更宽时，分层的问题会更进一步加剧。现行的VAV系统的宽度可以在4到10英尺之间。压力气室必须较宽，这使得它在低气流条件下更难于进行充分的混合。如前所述，当供给空气进入主供给管路时，供给空气的温度就是vAV系统的一个重要的控制参数。温度的测量常常是由热敏电阻来完成的。热敏电阻的输出表现为随温度变化的电阻。为了获得一个供给空气的平均温度，已利用了一个由几组串联和并联的热敏电阻构成的热敏电阻的栅格(grid)。上面介绍的栅格具有与单个热敏电阻相同的特性。为了从这种栅格获得输出，必须把相等数目的串联热敏电阻组合和并联热敏电阻组合连接在一起来得到所求的平均温度。因此，系统可以按需要使用单个的热敏电阻，或者一些由四个，八个，十六个，等等的热敏电阻组成的栅格来获得平均温度。显然，在栅格中所使用的热敏电阻越多，则平均输出就越精确。这样的栅格已安装在一格子上并悬挂在供给空气的管路口的上方，这个格子是用一些焊接在一起的棍条构成的。这种固定的方法对于生产和安装来说是相当复杂和昂贵的。此外，更加麻烦的是，栅格中单个热敏电阻的失效将导致电路的开路，因而导致栅格的输出完全无效。为了改正这种失效，VAV系统就必须关闭，而且为了确定是哪个热敏电阻失效，维修人员必须进入VAV系统机壳中对栅格中的每个热敏电阻进行单个测试。本专利技术的一个主要目的是提供一个精确的平均温度传感器，它在整个由VAV系统输送给供给空气管路的空气流速的范围内都是有效的。本专利技术的第二个目的是把这种传感器的安装和维修的复杂性减至最小，而且还保持精确的温度平均。本专利技术的第三个目的是将一种状态传感器安装在高、低压力区之间，以便空气流流经该传感器。本专利技术的这些和进一步的目的从下面对优选的和另外的供选择的实施例的描述来看都将是不言而喻的。专利技术概述本专利技术是采用安装一个流管来达到前述目的的，在这个流管中具有平均温度的空气流是用将流管放置在一高压区，并使它的空气入口在高压区而让它的空气出口在低压区的方法来产生的。空气入口应这样放置，使得它在高压区中能截取具有代表性的取样空气。这种空气在流管中被混合，以便提供空气的平均温度。安放一单个的温度传感器与流管相关联，以便检测流管中流动的混合空气的温度。利用单个的温度传感器大大地简化了故障的检测和校正。而且所用的流管可以用容易获得的工业级的铜管来制造。在空调装置中流管的安装很简单地就可完成，不需制造和安装传感器栅格和支撑格子。各空气入口的直径都是相同的，因而使它们的制作变得相当简单。最后的结果是得到一简单、可靠、廉价的传感器系统，它完全适合检测供给空气的平均温度，而这个平均温度却是空调装置的一个关键控制变量。这种平均温度传感器是为用在空调装置而设计的，其中，空调装置具有一高压区和一低压区。该平均温度传感器检测在高压区中流动的空气的平均温度，它包括一个传送空气流的装置和一温度传感器，该传送空气流的装置在流体上是与高压区和低压区相通的，而传感器是这样放置的，使它与空气流的传送装置具有温度检测的关系，以便能检测其中的空气流的温度。高压区中的高压引起空气本文档来自技高网...

【技术保护点】
在一个具有高压区和低压区的空调装置中，一种用于检测高压区中空气流的平均温度的温度传感器，包括：一个传输装置，它具有构成空气通道和跨越大部分高压区的结构，该结构确定了一些通向该空气通道的空气入口，这个传输装置在该空气通道的下游端包括一空气 出口，该空气出口对流体而言是与低压区相连接的；以及一个监测空气温度的传感器，它安放在空气入口的下游而且安置在与传输装置的空气流温度检测相关的位置上，以便在空气通道中来自该空气入口的空气流的温度能影响该温度传感器，其中高压区中的高压引起空 气流入空气入口，并通过空气通道经由空气出口排放进低压区。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JM包德温，DC科顿，
申请(专利权)人：美国标准公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]