CN101737931B - 用于汽车的空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车辆的空调系统(10)，具有壳体，至少一个蒸发器(14)，和用于在蒸发器上冷凝的冷凝液的出口路径，其特征在于，出口路径包括收集部分(16)和排出部分(18)。

Description

用于汽车的空调系统

技术领域

本发明涉及一种用于汽车的空调系统，其具有壳体，至少一个蒸发器，冷凝水收集区域和用于将冷凝水从壳体去除的冷凝水通路。

背景技术

蒸发器可冷却流经空调系统的气流以给汽车车厢供给冷空气。当气流流经蒸发器时，包含在气流中的一部分湿气冷凝，从而冷凝水直接形成在蒸发器上或位于蒸发器下游的其他元件上。这些冷凝水必须从空调系统去除以防止被流经空调系统的气流带走并进入汽车内部。

现有技术中公开了的不同的解决方式，借助于这些方式，冷凝水被去除。文献DE 44 10 120 A1公开了一种在蒸发器的下游设置挡板的布置，冷凝水意图在挡板上进行冷凝。一通道连接到挡板，该通道通向空调系统的壳体中的出口。

文献WO 2006/039549 A1公开了一种空调系统，其中，转向板(deflectorplate)设置在蒸发器的下游，转向板首先影响气流，其次试图收集一部分冷凝水。排出口设置在转向板的下方，被收集的冷凝水通过该排出口从壳体排出。

发明内容

本发明要解决的第一个问题在于设计一种用于车辆的空调系统，其中冷凝水可在所有运行条件下以特别可靠的方式去除。

为了解决该第一个问题，根据本发明，在前述类型的空调系统中，设置有出口路径，该出口路径包括冷凝水收集区域和冷凝水排出部分。本发明基于这样的基本构思，即将用于冷凝液的出口路径分成能最优适应于各环境条件的两部分。这些环境条件特别包括在出口路径和可得到的空间的相应部分的区域中的气流速率。

优选地，冷凝水收集区域是敞开的收集槽。因为在蒸发器的下游，低的气流速率是普遍的，所以敞开的收集槽尤其合适。因此，不会有空气中的冷凝水被带走的危险。同时，冷凝水可以非常小的费用收集在敞开的收集槽中。

收集槽优选地具有倾斜的底板。这保证了冷凝水被收集在收集槽的一个最低点或多个最低点。

根据优选实施例，收集槽的底板向冷凝水排出部分下倾(decline)。这使得当从车辆的x方向考虑时，冷凝水能够从蒸发器后面的壳体排出。

优选地，收集槽以收集壁边界。收集壁作为屏障，使得其能将冷凝水容纳在收集槽中且收集在某一点。有利地，收集壁由至少一个垂直肋或倾斜板构成。

根据实施例，冷凝水排出部分是从收集槽延伸的冷凝水排出通路且在收集壁下方延伸穿过直到出口。这种设计用最小的设计成本就可实现。

根据替换的配置，收集壁具有通向冷凝水排出通路的至少一个开口。在此配置中，从收集槽到冷凝水排出部分的转换可变化地调整以特别适于不同的需求。

优选地，冷凝水排出部分设计成从开口延伸到出口的冷凝水排出通路。冷凝水排出通路作为在收集槽和出口之间的连接部，于是出口可非常灵活地设置在空调系统的壳体的期望位置处。

根据实施例，收集壁具有两个出口，在车辆的y方向测量，这两个出口设置在收集部分的宽度大约25％和75％处。与只有一个出口的另一实施例相比，该实施例的特点在于收集槽具有更小的高度。

优选地，排出部分设计成具有从开口延伸到出口的两个接合支路的冷凝水排出通路。这保证了尽管有两个开口，但空调系统的壳体仅需要有单个出口。

根据进一步的实施例，收集壁具有三个开口，这三个开口在车辆的y方向测量，设置在收集部分的宽度的大约17％、50％和83％处。该实施例的特征在于收集壁具有更小的高度且因此收集槽具有更小的高度是必须的。但是，用于三个开口的构造费用更大。

优选地，冷凝水排出部分设计成具有从开口延伸到出口的三个接合支路的冷凝水排出通路。该变型也使壳体只需要具有单个出口成为可能。

更优选地，收集槽的底板在车辆的y方向上向开口或冷凝水排出通路下倾。这保证了冷凝水朝向出口流动且不会留在壳体内，即使车辆处于倾斜状态。

更优选地，从车辆的x方向考虑，收集壁在一个开口或多个开口的区域中尽可能靠后地定位。该设计支持冷凝水被可靠地引导向冷凝水排出部分，即使车辆不是水平地定位。

根据实施例，收集壁由垂直肋构成。该实施例的特征在于最小的构造费用。

根据进一步的实施例，收集壁由倾斜的板构成。以此方式，可保持收集槽更大的容量。此外，可防止冷凝水溢过收集壁。

根据本发明的实施例，冷凝水排出通路具有封闭的横截面。当冷凝水排出通路设置在运行期间空调系统中可产生高气流速度的区域中时，这在这种情况下特别有利。如果冷凝水排出通路设计成封闭的，即使在高气流速度的情况下也没有冷凝水可随空气带走。同时，在所有地面运动车辆(terrainvehicle)中有时发生的车辆极度倾斜期间，冷凝水排出通路的封闭横截面减小了冷凝水从冷凝水排出通路流出然后被空气带走的危险。

优选地，冷凝水排出通路的封闭横截面由盖保持。优选地，盖是可移除的。这使得可以仅在由于车辆的使用条件(例如在所有地面运动车辆或SUV中)需要时才提供盖。

根据进一步的实施例，冷凝水排出通路朝向顶部变窄。该设计基于这样的知识，即不是必须在多个应用区域完全封闭冷凝水排出通路而是使用一个朝向顶部变窄的横截面可能就足够了，

此外，盖具有本身插入到收集壁的肋之间的至少一个升高的突起。而且，密封件设置在冷凝水排出通路的壁和/或盖上以密封排出通路。

优选地，在分离面区域内的冷凝水排出通路形成在壳体的两个半部之间。在此构造中，为了形成冷凝水排出通路，不需要额外的装置，尤其不需要额外的元件。在两个半部的分离面区域内适当设计壳体的这两个半部是足够的。

此外，用于车辆的空调系统可包括外部水收集区域和外部水通路。在外部水收集区域内收集的水可意外地到达空调系统的内部。通常，设置水分离器以防止水从外部进入空调系统的内部。然而，例如，如果这样大量的水进入车辆清洗系统以至于水分离器装满溢出，一部分水可进入空调系统的壳体。因此空调系统中的水收集区域的目的是带走外部水，以便在空调系统运行期间不会通过空气孔而最终到达车辆内部。除了水分离器装满溢出的情况，外部水也可以由于例如密封件损坏这样的故障，以水侵入(ingress)的形式到达空调系统。最后，外部水收集区域可保证由于以雪的形成把水分离器装满溢出的外部水在被气流通过空调系统输送到车辆内部之前从空调系统的壳体规则地去除。

本发明解决的另一个问题在于进一步提出一种前述类型的空调系统，使得不仅冷凝水而且外部水都可以简单方式和最小耗费可靠高效地去除到空调系统外部。

为了解决该第二个问题，根据本发明在前述变型的空调系统中冷凝水排出通路和外部水通路流入至少一个共用水排出口。冷凝水和外部水通过两个分离通路去除可靠地防止了冷凝水通过外部水通路到达外部水收集区域。也就是说这可以导致冷凝水到达设置在外部水收集区域附近的鼓风机。

优选地，外部水通路成段(in sections)地平行于冷凝水排出通路延伸。这导致紧凑的结构。优选地，外部水通路平行于冷凝水通路的初始段延伸直到水排出口。这使得可以与冷凝水通路一起整体设计外部水通路。

外部水通路优选地在空调系统的空气过滤器的附近起始。这使得可以将集中于空气过滤器上的外部水直接引导至水排出口。

根据优选实施例，外部水通路从空气过滤器壳体延伸到蒸发器壳体。外部水通路可成段地蔓延在壳体外部以致相对容易地直接蔓延到水排出口。

为了解决本发明提出的第二个问题，壳体设置有水通路，该水通路具有共用的底平面、两个横向壁、和将冷凝水排出通路与外部水通路分离的隔离壁。因此该水通路在一个元件中使冷凝水排出通路与外部水通路成为一体，这导致最小的生产成本。

水排出口优选地设置在隔离壁的下方。例如，这样隔离壁横着延伸穿过水排出口以防止冷凝水进入外部水通路，反之亦然。

更优选地，水通路具有用于冷凝水的两个入口和用于外部水的一个入口。这种设计是有优势的，即使存在车辆的相当大的倾斜，也能可靠地保证冷凝水留在冷凝水通路中并从那里到达水排出口。

优选地，隔离壁从外部水入口延伸到定位在水通路另一端上的冷凝水入口。即使在车辆极度倾斜的情况下，隔离壁的这种构造防止外部水进入冷凝水通路。

根据本发明一个实施例，设置定位在横向壁和隔离壁上的盖。以此方式，形成用于冷凝水和外部水的封闭通路，即使在车辆极度倾斜或重压情况下，冷凝水和/或外部水也不能非期望地泄漏。

此外，在空调系统的标准排布下，冷凝水通路和外部水通路朝向水排出口倾斜至少17°，即使在车辆极度倾斜情况下，仍然能确保冷凝水和外部水可靠地引导至水排出口。

附图说明

将会在下面利用实施例阐释本发明，这些实施例作为具体实施例给出但不应被当作特别限制。那些实施例在附图中示出，其中：

图1示出根据第一实施例的空调系统的透视图；

图2a示出图1中的空调系统的分解视图；

图2b示出图1和图2a中的空调系统的壳体的部分横截面图；

图3示出沿图5中的面III-III截取的横截面图；

图4示出沿图3中的面IV-IV截取的横截面图；

图5示出沿图3中的面V-V截取的横截面图；

图6示出图2中的一部分的部分视图；

图7示出图6所示的空调系统的区域，其中去掉了冷凝水排出通路的盖；

图8示出根据第二实施例的空调系统的示意性局部透视图；

图9示出图8中的空调系统的示意性局部透视图；

图10示出图9的局部放大视图；

图11示出根据第三实施例的空调系统的透视图；

图12示出图11中的空调系统的分解视图；

图13示出图11中的空调系统的下壳体部分的透视图；

图14示出图13的下壳体部分，其中去掉了空气过滤器和水通路的盖；

图15示出图14中的下壳体部分的顶视图；

图16示出图14中的下壳体部分的详细视图；

图17示出图14中的下壳体部分的更详细的视图；和

图18示出沿图17中的面XIII-XIII截取的横截面透视图。

具体实施方式

图1是根据本发明第一实施例的空调系统的透视图。该第一实施例包括空调系统10，其包括设置有不同元件的壳体12。仅为了理解本发明的需要，对此作如下说明。

图2a是图1中的空调系统的分解视图。该空调系统的壳体12包括上壳体部分20、下壳体部分22、空调模块24和空气入口壳体26。

也可以从所示实施例进行变型，通常可以对壳体进行不同的设计。尤其是，壳体不需要设计成具有上和下壳体部分。

鼓风机单元30横向设置在下壳体部分22和上壳体部分20的内部。空气过滤器32设置在鼓风机单元30的下游且位于空气过滤器保持件33内。

在壳体12内设置有热交换器，例如蒸发器14和加热芯15(heater core)。蒸发器14和加热芯15的布置在图4和5中特别示出。蒸发器14和加热芯15布置在空气过滤器32的下游。蒸发器14插入在蒸发器保持件35中。

在蒸发器14中，制冷剂可被蒸发。蒸发所需的热取自流经蒸发器14的气流。气流和制冷剂之间的热交换导致空气温度的降低，由此气流中包含的一部分水被冷凝在蒸发器14上或者也可以冷凝在设置于蒸发器14下游的元件上。设置一出口路径以从壳体12中去除冷凝水。

出口路径包括冷凝水收集区域16和冷凝水排出部分18，这在图5和6中更详细地描述。

冷凝水收集区域16直接形成在蒸发器14的下游，冷凝水收集区域16在此收集气流流经蒸发器14期间冷却气流所产生的冷凝水。

冷凝水收集区域16被设计为从蒸发器14向收集壁38延伸的收集槽36。收集壁38由肋或多个高位(elevated)肋构成。可以清楚看到，收集槽36具有从蒸发器14向后和向下倾斜的底板37。收集槽36的底板37在车辆的x方向倾斜，如图4所示。

在该情况下，传统的坐标系用于车辆中，其中x轴与车辆的纵向轴一致，y轴和z轴分别与车辆的横向轴和车辆的垂直轴一致。

冷凝水收集在收集槽36内，然后从收集槽36经设置在收集壁38下方和/或穿过收集壁38的开口流入通向水排出口42的冷凝水排出通道40。尤其是，收集槽36在收集壁38的区域内具有两个开口39，如图4和5所示，示出了从冷凝水收集区域16到冷凝水排出部分18的转移。

冷凝水排出部分18包括从开口39起始的冷凝水排出通路40。

从所示实施例进行变型，也可使用两个或更多水排出口42代替单个水排出口42。

根据本发明，由于冷凝水排出通路40具有盖66，其就具有封闭的横截面。如图6和7所示，盖66是可移除的。

因为两个开口39设置在收集壁38中，所以冷凝水排出通路40此处具有两个支路，这两个支路在冷凝水收集区域36的右侧和左侧上起始，在从收集壁22移开的端部处相互接合且延伸直到壳体12内的水排出口42，冷凝水可通过该水排出口向外导出。

可以从图5中看出，冷凝水排出通路40从收集壁38向水排出口42倾斜。根据特定实施例，台阶部41设置在收集壁38和水排出口42之间。

与收集槽36只具有单个开口39相比，使用两个开口39具有收集槽36的高度更小的优势。具有单个中心开口39时，收集槽36的底板37朝向右侧和朝向左侧向上地增加超过收集槽36的一半宽度。这导致在底板37在收集槽36外部上的高度(level)和底板37在开口39区域内的高度之间的相当大的高度差。相反，如果使用两个开口39，底板37在开口39的右侧和左侧只增加超过收集槽36宽度的四分之一。底板37在收集槽36区域内的最高和最低点之间的高度差因此减小一半。

在更复杂的实施例中，可使用三个或更多开口39。以此方式，收集槽36的底板37在收集壁38区域内的最高和最低点之间的高度差会进一步减小。

尤其可以从图4和5中看出，收集槽36的底板37不仅在车辆的x方向倾斜，而且在y方向倾斜。这可以在图4和5中通过底板37和形成收集壁38的肋之间的引导边缘的趋向(course)看出。底板37朝向各开口39倾斜。尤其是，底板37因此设计成具有多个倾斜度(inclination)。

此外，收集壁38没有设计成连续地平坦，而是在各开口39的区域内尽可能地向后退但在开口之间向前凸出。以此方式，通过具有各个倾斜度，使得车辆能在标准操作期间，确保收集槽36的最低点位于其中一个开口39的区域内。

有利地，收集槽36的底板37的倾斜度对“常规”客车在17°范围内而对运动型多用途车(Sport Utility Vehicle)(SUV)和所有道路车辆(road vehicle)在27°范围内。这与x方向和y方向的倾斜度有关。

根据替换的变化实施例，底板37也可在y方向倾斜。通常，该结构设置成底板37总是朝向冷凝水排出通路40倾斜。

用于冷凝液进入到冷凝水收集区域16和冷凝水排出部分18中的出口路径的分配(division)优选使用空调系统的壳体12内部的特征。

在蒸发器14的下游存在相对低的气流速度以使冷凝液可收集在收集槽36的敞开部分内，这能以最小费用实现。相反，在收集槽36的下游存在相对高的气流速度，因为这个区域内由于加热芯14气流可得到非常有限的流动路径。在此区域内，冷凝水排出通路40设计成由盖66覆盖。因此，不会出现冷凝水随气流带走并通过气孔进入车辆内部的危险。

给定使用条件，如果预料冷凝水不会被带出冷凝水排出通路40，在某些情况下盖66也可被移走。例如，只是所有的道路车辆和SUV带有盖66。

代替开口39，也可以在收集壁38的区域内设置为收集壁本身带有开口，例如收集壁38由多个高位肋构成，用于冷凝液的开口39形成在所述肋之间。

图8到10示出第二实施例。区别不只在将收集槽36与出口通路分离开的收集壁38的方向上，而且在水排出口42的设计上。

在第二实施例中，收集壁38设计成倾斜定位的板，在上游侧，该板直接靠近蒸发器14且从那以倾斜向下的方式延伸到收集槽36的底板27。以此方式，收集槽36的大部分形成在收集壁38的下方。

冷凝水排出通路40此处设计成凹陷的通道形式，其起始于蒸发器14的下方，通过收集槽36，然后沿开口方向在收集壁38的下方从收集槽36延伸出来，所述开口没有在图8到10中示出。

冷凝水排出通路40形成在壳体12的两个半部12a和12b之间。因此，壳体12竖直地分成左侧半部12a和右侧半部12b，而根据第一实施例，如图1到7所示，壳体12水平地分成上壳体部分20和下壳体部分22。

壳体12的两个半部12a和12b这样设置，即冷凝水排出通路40形成在壳体模制分离表面的区域内，这样通路自动导致将壳体12的两个半部12a和12b结合在一起。

冷凝水排出通路40在蒸发器14下方和收集槽36的区域内具有宽的横截面形式，而冷凝水排出通路40设计成在其上表面上在收集槽36外部是窄的，但不完全封闭。窄的横截面形式保证即使在高气流速度期间也没有冷凝液能从冷凝水排出通路40被带走。

关于底板37在收集槽36的区域内的倾斜度，参见第一实施例的上述阐释。

图11示出本发明的第三实施例。图11示出图1到10所限定的空调系统10的替换设计。空调系统10包括设置有不同元件的壳体12。

第三实施例具有与第一实施例中详细介绍的多个部件相似的部件。因此，没有相反的注释，则这些元件可用相同的附图标记标识并认为是与已经阐释的元件具有相同的设计和技术特征。

第三实施例与第一实施例的主要区别在于外部水收集区域50的设置。

例如，外部水收集区域50形成在空气过滤器保持件33的下方，如图14和15所示。外部水收集区域50的目的是收集外部水，这些外部水与期望的相反，把外部水分离器装满溢出且渗入空调系统10的壳体12内。

外部水与气流分离，尤其是在穿过空气过滤器32时，以便收集在外部水收集区域50内的空气过滤器32的下方。

外部水管起始于外部水收集区域50。外部水管包括第一外部水管段52和第二外部水管段54。

第一外部水管段52优选地由从外部水收集区域50延伸进入下壳体部分22的管道构成，该外部水收集区域接近接收空气过滤器32的区域，该下壳体部分接近冷凝水收集区域16附近、靠近蒸发器保持件35的区域。

替换地，第一外部水管段52可安装在下壳体部分20内或下壳体部分20外。

在那里，从外部水收集区域50引导的外部水流动通过第一外部水管段52进入到外部水通路的第二外部水管段54。

如前所述，第二外部水管段54平行于冷凝水排出通路40延伸。

第二外部水管段54在收集壁38的区域旁边起始，且延伸到水排出口42。

第一外部水管段52和第二外部水管段54也设计成这样的方式，即如果车辆倾斜，外部水也流向水排出口42。

冷凝水通路40和外部水通路的第二外部水管段54在独立元件中形成水通路，该独立元件具有如图18所示的共用底平面60，两个横向壁62，以及将冷凝水通路40和外部水通路的第二外部水管段54分离的分离壁64。

该水通路大体设计成U形通道。因此，冷凝水通路40和外部水通路的第二段54沿整个U形延伸。

水排出口42设置在U形的顶点处，冷凝水通路40在两个自由端处连接到冷凝水收集区域36。

相反，外部水通路的第二外部水管段54只连接在U形的一个自由端，也就是说在外部水通路的第一外部水管段52上的右上端，参看图15。

分离壁64横着延伸穿过水排出口42，以便冷凝水通路40和外部水通路的第二外部水管段54都连接到同一个水排出口42。

这样形成的水通路具有盖66，尤其在图14中示出，盖不但位于横向壁62的上面而且在分离壁64的上面。以此方式，封闭的横截面与冷凝水通路40和外部水通路的第二外部水管段54相关。

用于排出冷凝水和外部水的所述系统使得以最小成本控制和导向壳体12外部的单个水排出口42成为可能。也可以可靠地确保冷凝水不进入外部水通路并因此进入外部水收集区域50，反之亦然。这导致高度的功能可靠性，并防止水滴被离开空调系统的气流带走而有可能进入车辆内部。

此外，根据在图中没有示出的替换实施例，第一外部水管段52由壳体12外部上延伸的第一管道构成。另外，冷凝水通过水排出口42从壳体去除。然后冷凝水流入从水排出口42延伸的第二管道。根据本实施例，第一和第二管道在壳体12外部连接在一起以收集冷凝水和外部水。

最后，共同收集管道将冷凝水和外部水排到专用出口，该出口可能将水带走到车辆外部。

应该理解，给出这些实施例对本发明进行阐释。明显地，本发明不限于上述这些只作为例子给出的实施例。本发明涵盖了本领域技术人员在本发明的范围内可以考虑到的变型和选择，包括上述不同实施例的所有组合。

Claims (10)

1.一种用于车辆的空调系统(10)，包括：

壳体(12)，至少一个蒸发器(14)和用于在蒸发器(14)上冷凝的冷凝液的出口路径，其特征在于，该出口路径包括冷凝水收集区域(16)和冷凝水排出部分(18)，冷凝水收集区域(16)是收集槽(20)，收集槽(20)在一侧被收集壁(22)限定，冷凝水排出部分(18)包括至少一个冷凝水排出通路(40)，所述冷凝水排出通路从收集槽(20)在收集壁(22)下方或穿过设置在收集壁(22)内的至少一个开口(39)延伸到达至少一个水排出口(42)，收集壁(22)具有设置在车辆y方向上的两个开口(39)；冷凝水排出通路(40)包括从开口(39)延伸到一个水排出口(42)的两个相接合的支路，该空调系统(10)包括外部水收集区域(50)和外部水通路(52、54)，冷凝水排出通路(40)和外部水通路(52、54)流入至少所述水出口(42)，外部水通路(52、54)至少部分成段地平行于冷凝水排出通路(40)延伸。

2.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，收集槽(20)具有底板(24)，该底板在车辆的x方向和/或y方向上朝冷凝水排出部分(18)的方向倾斜。

3.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，收集壁(22)由至少一个垂直肋或由倾斜板构成。

4.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，冷凝水排出通路(40)具有封闭的横截面。

5.根据权利要求4所述的空调系统，其特征在于，冷凝水排出通路(40)具有盖(66)。

6.根据权利要求1到5中的任一项所述的空调系统，其特征在于，冷凝水排出通路(40)形成在壳体(12)的两个半部之间的分离面的区域内。

7.根据权利要求1所述的空调系统(10)，其特征在于，外部水管路(52、54)具有从空气过滤器(32)的附近延伸到空调系统的蒸发器(12)附近的第一外部水管段(52)。

8.根据权利要求1到7中的任一项所述的空调系统(10)，其特征在于，壳体(12)包括共用的底平面(60)、两个横向壁(62)以及将冷凝水排出通路(40)和外部水通路(52、54)分离的分离壁(64)。

9.根据权利要求8所述的空调系统(10)，其特征在于，水排出口(42)设置在分离壁(64)的下方。

10.根据权利要求8或9所述的水通路，其特征在于，盖(66)设置在横向壁(62)和分离壁(64)两者上。

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