CN101376329B - 具有离子发生器的车辆空气调节器 - Google Patents

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Abstract

车辆空气调节器具有离子发生器(40)。车辆空气调节器将由离子发生器(40)产生的离子供应到乘客车厢(6)内以在乘客车厢(6)内产生每立方厘米5000个离子或更高的平均离子浓度。

Description

具有离子发生器的车辆空气调节器
技术领域
本发明涉及一种具有离子发生器的车辆空气调节器。
背景技术
某些车辆空气调节器具有放置在车辆乘客车厢前面的仪表板内的HVAC(暖通空调)单元。在HVAC单元的壳体内部分地限定有空气通道，调节的空气通过该空气通道送入乘客车厢。
更具体地说，在HVAC单元的壳体内，容纳有吹风机和蒸发器。吹风机形成从HVAC的空气入口到空气出口的气流，且蒸发器可冷却穿过蒸发器的空气。在HVAC单元壳体内，吹风机的上游，设有由无纺布等制成的过滤器。过滤器从气流去除灰尘。
从相应的空气出口延伸有空气管道。空气管道具有通往乘客车厢的出气口，诸如方向朝向挡风玻璃的除霜空气口、各朝向乘客上部身体的面部空气口、以及各朝向乘客脚部的脚部空气口。
日本专利申请公开2004-182123揭示了一种具有离子发生器的车辆空气调节器，其设计成将包含离子的空气送入乘客车厢以使乘客轻松惬意并消除乘客车厢内空气中的细菌和气味。更具体地说，在日本专利申请公开2004-182123中揭示的具有离子发生器车辆空气调节器中，离子发生器安装到连接HVAC单元和侧出风口(面部空气口)的空气管道的中部。由离子发生器产生的离子通过侧出风口放出，由此向驾驶员提供。
近年来，乘客对乘客车厢内空气清洁越来越感兴趣，并要求车辆空气调节器不仅能够去除诸如粉尘和灰尘之类的粗颗粒，还要去除空气中的悬浮粒子。这里，空气中的悬浮粒子包括香烟烟气和柴油机车辆的排放气体中的煤烟、从花粉粒的表面分离的花粉乌氏体等。
如果乘客车厢内的空气中的悬浮粒子由常规无纺布制成并包含在车辆空气调节器中的过滤器捕集，则无纺布需要具有微小的纤维直径和增加的表面密度。但是无纺布的该微小的纤维直径和增加的表面密度导致过滤器通风阻力的增加。
非常需要降低车辆空气调节器的HVAC单元的重量和尺寸，且过滤器的通风阻力的增加使得难以得到空气调节所要求的气流量。此外，使用期间无纺布的堵塞导会致过滤器通风阻力的增加，这会使车辆空气调节器的空气调节性能变差。
应当注意，尽管已知离子具有使驾驶员轻松惬意、从乘客车厢的空气中去除细菌和气味的效果，但是不知道如果遇到某些条件，离子是否能有效地去除空气中的悬浮粒子。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有离子发生器的车辆空气调节器，其向乘客车厢供应离子以有效地去除空气中的悬浮粒子，而不增加过滤器的通风阻力。
为了实现以上目的，本发明提供一种具有用于产生离子的离子发生器的车辆空气调节器，其构造成将由离子发生器产生的离子供应到车辆的乘客车厢，其特征是在乘客车厢内形成每立方厘米5000个离子或更高的平均离子浓度。
在根据本发明的具有离子发生器的车辆空气调节器中，通过在乘客车厢内形成每立方厘米5000个离子或更高的平均离子浓度而有效地去除空气中的悬浮粒子。因此，用于该车辆空气调节器的过滤器不需要由表面密度高且纤维直径微小的无纺布形成，从而避免了过滤器通风阻力的增加。
在一种较佳的构造中，将离子发生器放置在构成车辆空气调节器的HVAC单元的壳体内靠近壳体的空气出口处。
在该较佳构造中，将离子发生器设置在靠近HVAC壳体的空气出口就允许在车辆上同时安装HVAC单元和离子发生器，这就有利于将车辆空气调节器安装到车辆上。
在一种较佳的构造中，车辆空气调节器还包括放置在构成车辆空气调节器的HVAC单元的壳体内靠近壳体的空气入口的过滤器，其中过滤器包括表面密度在10g/m2和200g/m2之间、且包含聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯的无纺布，并将无纺布折皱成使间距p与折皱宽度h之比p/h在0.1至0.5之间。
在该较佳构造中，由于过滤器由表面密度在10g/m2和200g/m2之间且以特定方式折皱的无纺布制成，所以过滤器能有效地捕集空气中的悬浮粒子，同时可使通风阻力的增加保持在较低水平上。
附图说明
从下文给出的实施例的详细说明书和附图中会更完整地理解本发明，附图仅以示例方式给出，因此并不限制本发明，在这些图中：
图1示意性地示出根据第一实施例的、具有离子发生器的车辆空气调节器的构造，
图2是用于示出乘客车厢内测量离子浓度的位置的示意图，
图3是用于解释空气中的悬浮粒子是怎样被吸收到构成电介质无纺布的纤维上的示意图，
图4是解释用在图1中所示具有离子发生器的车辆空气调节器中的过滤器的形状的示意图，
图5是示出离子浓度和微粒残余率之间关系的曲线图，
图6是用来解释用于得到画成图5的曲线的、实例A和对比实例A的数据的试验装置的示意图，
图7是用来解释用于得到画成图5的曲线的、实例B和对比实例B的数据的试验装置的示意图，
图8是示出图1所示具有离子发生器的车辆空气调节器和常规车辆空气调节器的微粒去除率和过滤器的通风阻力之间关系的曲线图。
具体实施方式
图1示意性地示出根据本发明的第一实施例具有离子发生器的车辆空气调节器的构造。该车辆空气调节器包括HVAC单元2。
具体地说，间隔壁8将车辆的发动机室4与乘客车厢6隔开。在乘客车厢6的前部，在间隔壁8和仪表板10之间限定有机械室12。HVAC单元2安装在机械室12内。
HVAC单元2具有壳体14，在壳体14内部分地限定有空气通道，调节的空气通过该空气通道送入乘客车厢6。
更具体地说，两个空气入口16a、16b设置在壳体14的端部，一个用于抽吸外部空气，另一个用于循环内部空气。朝向外部开口的、具有外部空气入口18a的外部空气管道连接到外部空气入口16a，而朝向乘客车厢6开口的、具有内部空气入口18b的内部空气管道则连接到内部空气入口16b。
在壳体14的相对端，设有三个空气出口20a、20b和20c，除霜空气管道22a、面部空气管道22b和脚部空气管道22c分别连接到空气出口20a、20b、20c。除霜空气管道22a、面部空气管道22b和脚部空气管道22c在乘客车厢6内的不同位置具有出风口。除霜空气管道22a的出风口(除霜空气口)24a朝向挡风玻璃。面部空气管道22b具有例如四个出风口(面部空气口)24b，方向各朝向驾驶员座椅侧或乘客座椅侧上的乘客的上部身体。脚部空气管道22c的出风口24c各朝向乘客的脚部。
应当注意，标号末尾的“a”、“b”和“c”此后可以省略。
在壳体14内，在空气入口16侧上设有吹风机26。通过吹风机电动机的驱动，吹风机26转动，由此在壳体14内形成从空气入口16到空气出口20的气流。
在壳体14内，在空气入口16和吹风机26之间设有过滤器28。过滤器28的面积大约等于壳体14在装有过滤器28的位置处的横截面积。因此，由吹风机26形成的气流必然穿过过滤器28，在这期间，空气中的灰尘粘附到过滤器28，从而对空气进行净化。因此过滤器28用作灰尘过滤器。
在壳体14内，在沿气流方向吹风机26的下游设有蒸发器30。蒸发器30的面向吹风机26的前部的面积大约等于壳体14在装有蒸发器30的位置处的横截面积，从而所有的气流穿过蒸发器30内的空间(热交换部分)。
尽管图中未示出，蒸发器30插入从发动机室4延伸到机械室12的制冷循环管道系统内。在制冷循环管道系统内，还插入有压缩机、冷凝器、接收器和膨胀阀。当动力从发动机传递到压缩机时，该压缩机使制冷剂在制冷循环管道系统内循环，其中制冷剂在蒸发器中蒸发。由于制冷剂蒸发而从穿过蒸发器30内空间的气流吸收热量，气流被冷却。
在壳体14内，沿气流方向在蒸发器30的下游设有加热芯32。加热芯32的面向蒸发器30的前部的面积比壳体14在装有加热芯32的位置处的横截面积小，从而使穿过蒸发器30的气流的仅一部分穿过加热芯30内的空间(热交换部分)。
尽管图中未示出，但加热芯32与热水阀一起插入从发动机室4延伸到机械室12的发动机冷却水分支管道系统中。该分支管道系统连接到用于使发动机冷却水在发动机和散热器之间循环的发动机冷却水循环管道系统，其中加热芯32和散热器并行设置。当热水阀打开时，发动机冷却水在循环管道系统内循环，被发动机(热水)加热的发动机冷却水流入分支管道系统并对加热芯32加热，且将穿过加热的加热芯内空间的气流加热。
在壳体14内，设有多个风门(门)来改变由吹风机26形成的气流的空气通道或路径。
更具体地说，在靠近空气入口16处，设有用于打开和关闭空气入口16的内部空气/外部空气开关风门。在靠近空气出口20处，分别设有除霜空气控制风门36a、面部空气控制风门36b和脚部空气控制风门36c。靠近加热芯32的前部设有加热芯风门38。加热芯风门38通过打开程度来调节穿过加热芯32的气流的量。
车辆空气调节器还包括离子发生器40。
离子发生器40放置在壳体41内靠近空气出口20处。离子发生器40可以是任何类型，只要它能产生离子，尤其是负离子。例如，离子发生器40可以是电晕放电离子发生器或电子发射离子发生器，其中电子发射离子发生器可以是使用铁心变压器的类型或使用压电变压器作为高压产生装置的类型。
通电时，离子发生器40可通过电晕放电或电子发射对流过离子发生器40的气流中的分子充以负电荷。因此，当车辆空气调节器的吹风机26运行时对离子发生器40通电，由吹风机26产生的气流穿过离子发生器40，从而向乘客车厢6提供离子。
具有离子发生器的车辆空气调节器将离子供应到乘客车厢6以从乘客车厢6中的空气去除空气中的悬浮粒子。因此，它供应离子以在乘客车厢6内形成每立方厘米5000个离子或更高的平均离子浓度。空气中的悬浮粒子包括香烟烟气和柴油机车辆的排放气体中的煤烟、从花粉粒的表面分离的花粉乌氏体等，且尺寸在例如0.1μm至2.5μm之间。
这里，乘客车厢6中的平均离子浓度意思是在乘客车厢6内多个位置测得的离子浓度的数学平均值。图2示出例如a1至a9九个测量位置。尽管关于测量位置数量的特定限制，测量位置应当理想地均匀分布在整个乘客车厢6内。
在上述具有离子发生器的车辆空气调节器中，通过在在乘客车厢6内形成每立方厘米5000个离子或更高的平均离子浓度而有效地去除空气中的悬浮粒子。具体地说，在乘客车厢6内，离子与空气中的悬浮粒子结合，且形成的组合微粒通过内部空气入口18b吸入HVAC单元2的壳体14内。吸入的组合微粒被过滤器28吸收和捕集。
因此，该车辆空气调节器的过滤器28不需要由表面密度高或纤维直径小的无纺布制成，从而可避免过滤器通风阻力的增加。
本发明并不限于上述实施例而是可以各种方式进行更改。
例如，尽管在所述实施例中，离子发生器40放置在HVAC单元2壳体14内，但离子发生器40可放置在使离子发生器40能够在乘客车厢6内形成每立方厘米5000个离子或更高的平均离子浓度的任何位置。例如，离子发生器40可放置在乘客车厢6内。
但是，将离子发生器40放置在HVAC单元2的壳体14内，就允许将HVAC单元2和离子发生器40同时安装在车辆上，这就有利于将具有离子发生器的车辆空气调节器安装在车辆上。
此外，将离子发生器40放置在壳体14的空气出口20附近可导致由离子发生器40产生的粒子通过空气出口20a、20b和20c均匀分布在整个乘客车厢6内。将离子发生器40放置在壳体14的空气出口20附近还可防止离子在壳体14内被中和，由此就能将产生的离子有效地供应到乘客车厢6。
尽管在所述实施例中，使用常规灰尘过滤器作为过滤器28，但过滤器28理想地包括电介质或永久电化无纺布以有效地捕集空气中的悬浮粒子。可使用例如电晕放电来制备电介质无纺布。
更具体地说，如图3所示意地示出的那样，构成电介质无纺布的纤维42包含局部正电荷和负电荷。因此，充以正电荷和负电荷的空气中的悬浮粒子被静电吸收在纤维42上且因此有效地被过滤器28所捕集。由粒子与空气中的悬浮微粒组合形成的组合微粒是电荷中性的，但具有感应极化，这就会使组合微粒能够被吸收到纤维42上并因此有效地被过滤器28所捕集。
过滤器28理想地由聚丙烯(PP)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成，换言之，过滤器28理想地包括包含PP或PET的无纺布。
为了将过滤器28的通风阻力保持在较低水平上，构成过滤器28的无纺布的表面密度理想地在10g/m2和200g/m2之间.
此外，为了有效地去除空气中的悬浮粒子同时又将通风阻力保持在较低水平，理想地以特定方式折皱过滤器28或无纺布。具体地说，如图4所示，间距p与折皱宽度h之比p/h理想地在0.1至0.5之间。
[实例]
1.实例A、B和对比实例A、B
图5是示出离子浓度和空气中悬浮粒子去除效率之间关系的曲线图。
对于实例A和对比实例A，使用如图6所示的试验装置进行测量。试验装置包括1m3容积的丙烯酸腔44，且离子发生器40放置在腔44内。离子发生器40可控制产生的离子的量，由此控制腔44内的离子浓度。
对于腔44，安装有用于使空气在腔44内巡回移动的两个风机46、用于计算腔44内离子数量的离子计数管(由安第斯电子有限公司(ANDES Electric Co.，Ltd.)生产的ITC-210A)、以及用于计算腔44内空气中悬浮粒子的数量的微粒计数管(由理音公司(RION Co.，Ltd.)生产的KC-01A)。
测试温度在20°至25°之间，由风机形成的气流是75m3/h，且微粒计数管50计算0.3μm或尺寸更大的空气中的悬浮粒子。
在实例A和对比实例A中，在启动离子发生器40以前，在保持风机46运行的同时计算空气中的悬浮粒子的数量。然后，启动离子发生器40以产生一定的粒子浓度，并在启动30分钟之后计算空气中悬浮粒子的数量。图5中竖直轴线上的微粒残留比是离子发生器40启动之前空气中悬浮粒子的数量与离子发生器40启动后30分钟空气中悬浮粒子的数量的比值。
实例B和对比实例B与实例A和对比实例A不同之处在于HVAC单元2的壳体14放置在腔44内且使用吹风机26代替风机46来使空气移动。此外，由吹风机26产生的气流是75m3/h。
在图5中，曲线X是实例A和对比实例A的近似微粒残留比曲线，而曲线Y是实例B和对比实例B的近似微粒残留比曲线。曲线X和Y示出在腔内44每立方厘米5000个离子的离子浓度以下，微粒残留率随着粒子浓度的增加急剧减小。这就表明，通过在乘客车厢6内形成每立方厘米5000离子或更高的平均离子浓度可有效地去除乘客车厢6内空气中的悬浮粒子。
2.实例C1、C2和对比实例C1、C2、C3
在图8中，实例C1和C2示出根据上述实施例的、具有离子发生器的车辆空气调节器的过滤器28的通风阻力和微粒去除效率(灰尘收集效率)之间的关系，而实例C1、C2和C3示出不带离子发生器40的常规车辆空气调节器的过滤器的通风阻力(压损)和微粒去除效率之间的关系。
对比实例C1、C2和C3表明仅通过过滤器来试图增加微粒去除效率会导致过滤器的通风阻力的增加。具体地说，实现90％或更高微粒去除效率的过滤器28具有170Pa的气流阻力。
另一方面，实例C1和C2表明供应离子以形成每立方厘米5000个离子的离子浓度可确保较高的空气中悬浮粒子去除效率，甚至过滤器28具有低的气流阻力。具体地说，具有小于70Pa的气流阻力的过滤器可确保90％或更高的微粒去除效率。

Claims (4)

1.一种具有离子发生器(40)的车辆空气调节器，所述离子发生器(40)用于产生离子，所述车辆空气调节器构造成将由所述离子发生器(40)产生的离子供应到车辆的乘客车厢(6)内，其特征在于，
包括过滤器(28)，所述过滤器(28)放置在构成车辆空气调节器的HVAC单元的壳体(14)内并且靠近壳体(14)的空气入口(16)处，所述过滤器(28)包括表面密度在10g/m2和200g/m2之间的电化无纺布并且被构造成捕集乘客车厢(6)内离子与空气中的悬浮粒子结合形成的组合微粒，
其中，在所述乘客车厢(6)内形成每立方厘米5000个离子或更高的平均离子浓度。
2.如权利要求1所述的具有离子发生器的车辆空气调节器，其特征在于，所述悬浮粒子的尺寸在0.1μm至2.5μm之间。
3.如权利要求1所述的具有离子发生器的车辆空气调节器，其特征在于，
所述离子发生器(40)放置在构成车辆空气调节器的HVAC单元的壳体(14)内并且靠近壳体(14)的空气出口(20)处。
4.如权利要求1-3中任一项所述的具有离子发生器的车辆空气调节器，其特征在于，所述无纺布包含聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯，以及
所述过滤器(28)折皱成使间距p与折皱宽度h之比p/h在0.1至0.5之间。
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