CN102444943B - 用于车辆的辅助空气调节设备 - Google Patents
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Abstract
一种用于车辆的辅助空气调节设备，可以包括：吹风机单元，其中吹风机可以设置在其中以强行吹送摄入的空气；温度控制单元，其流体连接到吹风机单元，以从吹风机单元接收吹送的空气，其中温度控制单元中包含有蒸发器和加热器，并且可以连接到空气管道，以排出可以被蒸发器冷却的或被加热器加热的空气；辅助温度控制单元，其流体连接到吹风机单元，以从吹风机单元接收吹送的空气，并且流体连接到空气管道，其中辅助温度控制单元包括设置在其中的热交换器芯体，该热交换器芯体具有热电装置；辅助电源，其向吹风机和热交换器芯体供应能量；和辅助冷却/加热控制单元，其控制吹风机和热交换器单元的运行。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2010年10月4日提交的韩国专利申请第10-2010-0096464号的优先权，该申请的全部内容为了所有目的通过引用结合于本文中。
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的辅助空气调节设备，更特别地，涉及这样一种用于车辆的辅助空气调节设备，其相比于相关技术中所使用的空气调节系统改进了冷却/加热性能，并且其能够在停车时使用太阳能电池或电池的多余能量使车辆的驾驶室保持在致冷/致热状态。
背景技术
一般地，空气调节设备也称为也称为暖通空调(HVAC)系统，其安装在车辆中，以通过响应驾驶员的操作而执行驾驶室中的各种空气调节功能而向驾驶员和乘客提供舒适的环境，这些空气调节功能为例如通风、冷却和加热功能。这种HVAC系统可以通过驾驶员或乘客使用控制装置而工作，所述控制装置设置于方向盘的右下方。该HVAC系统还可以通过调节通风通道或使空气调节设备的压缩机的运行而工作，所述空气调节设备的压缩机通过操作自动温度控制单元而运行。
图1是原理性地示出了具有相关技术的结构的用于车辆的空气调节设备的状态视图。在该图中所示的相关技术的用于车辆的空气调节设备中，穿过空气调节设备的蒸发器的空气通风通道被描述如下：进气门100决定是内部空气还是外部空气将成为所要吹送的空气源。吹风机101配置成强行地通过进气门100向车辆的驾驶室中吹送空气。空气调节设备的蒸发器106设置成使从吹风机101引入的空气从其通过。混气门103配置成使其调节朝向加热器芯体102吹送的空气量。空气管道104和通气口105配置成向车辆的独立区域供应已经通过空气调节设备蒸发器106和加热器芯体102的空气。
为了更加详细地描述如上通过通风通道供应到车辆的驾驶室中的空气流，吹风机101从由进气门100选择的空气源摄入空气并且强行地吹送空气，从而吹送的空气在被引入到车辆的驾驶室中之前在通过空气调节设备蒸发器106时被冷却。
在已经通过空气调节设备蒸发器106之后，在已经基于混气门103的状态而选择通过加热器芯体102之后，空气通过空气管道104和通气口105而引入到车辆的驾驶室中。已经通过加热器芯体102的空气和尚未通过加热器芯体102的空气在混合区域107中混合，从而混合的空气转换至预定的温度。其后，所得的空气通过空气管道104和通气口105而引入到车辆的驾驶室中。
因此，当通过加热器芯体102的空气的量增加时，供应到车辆的驾驶室中的空气的温度随之增加。如上所述，混气门103基本上用作控制引入到车辆的驾驶室中的空气的温度。
当然，可以在调节空气的基本通道的同时，通过控制通气口打开/关闭的程度和空气调节设备的压缩机的运行程度，向车辆的驾驶室中供应具有预定温度的空气，或者调节空气的供应量。通气口105一般配置成在三个方向吹送空气，换言之，朝向驾驶员或乘客的脚部、胸部和头部吹送空气。
相关技术的用于车辆的空气调节设备配置成控制车辆的驾驶室的温度，当操作设置在仪表板部分(位于方向盘的右下方)上的控制装置时，所述空气调节设备驱动冷却器或加热器冷却或加热车辆的驾驶室。
在这种用于车辆的综合空气调节设备中，用于车辆的加热器的发动机冷却液被加热，由吹风机101摄入的空气在通过加热器芯体102时获得了加热所必须的热量，加热器芯体102设置在冷却液循环路径上。
然而，具有上述相关技术结构的用于车辆的空气调节设备在停车时就停止运行。其存在的问题是，当车辆在夏季在室外长时间停车时，车辆的驾驶室的温度会上升。为了解决这个问题，即使在停车时也必须通过运行发动机而使空气调节设备工作。这导致了随之而来的燃料和能量浪费的问题。
本发明背景部分公开的上述信息仅仅用来增加对本发明总体背景的理解，其不应作为该信息构成对本领域技术人员来说已经公知的现有技术的确认和任何形式的暗示。
发明内容
本发明的各个方面涉及提供一种用于车辆的辅助空气调节设备，其即使在停车时也能够在车辆的驾驶室中实现冷却/加热。
还提供的是一种用于车辆的辅助空气调节设备，其能够通过执行附加的冷却/加热而提高冷却/加热效率。
在本发明的一个方面中，所述用于车辆的辅助空气调节设备可以包括：吹风机单元，其中吹风机可以设置在其中以强行吹送摄入的空气；温度控制单元，其流体连接到吹风机单元，以从吹风机单元接收吹送的空气，其中温度控制单元可以在其中包括蒸发器和加热器，并且温度控制单元可以连接到空气管道，以排出可以被蒸发器冷却的或被加热器加热的空气；辅助温度控制单元，其流体连接到吹风机单元，以从吹风机单元接收吹送的空气，并且辅助温度控制单元流体连接到空气管道，其中辅助温度控制单元可以包括设置在其中的热交换器芯体，该热交换器芯体具有热电装置；辅助电源，其向吹风机和热交换器芯体提供能量；和辅助冷却/加热控制单元，其控制吹风机和热交换器单元的运行。
辅助电源可以在车辆可能已经停止运行时向吹风机和热交换器芯体提供能量；其中辅助冷却/加热控制单元控制吹风机和热交换器单元的运行，从而当使用者想要冷却或加热车辆而温度控制单元可能已经停止运行时，可以使车辆被冷却或加热。
吹风机单元还可以包括吹风机门，以选择性地打开或关闭温度控制单元的入口或辅助温度控制单元的入口。
辅助温度控制单元可以包括：辅助进气管道，其连接到辅助温度控制单元的入口；辅助空气管道，其连接到辅助进气管道并且向空气通道输送可以由热交换器芯体冷却或加热的空气；和排气管道，其连接到辅助进气管道，其中排气管道从热交换器芯体向车辆的外部排出可能不用于冷却或加热的热量，其中热交换器芯体可以布置在辅助空气管道与排气管道之间，其中热交换器芯体可以包括：热交换器翅片，其安装在热电装置的表面上，该热电装置的表面邻接辅助空气管道；散热片，其安装在热电装置的另一表面上，该热电装置的另一表面邻接排气管道；和隔热材料，其布置在可以安装有热电装置的部分中。
热交换器芯体可以包括：导热管，其中该导热管的第一端可以布置在辅助空气管道的内部且该导热管的第二端可以布置在排气管道中以转移热量，其中散热片可以连接到导热管的第二端；至少一个热电装置，其中该至少一个热电装置的表面邻接导热管的第一端的外表面；热交换器翅片，其邻接至少一个热电装置的另一表面；和隔热材料，其布置在导热管的第一端与散热片之间，从而包围所述至少一个热电装置。
辅助电源可以是太阳能电池，其可以安装在车辆的外表面上。
辅助电源可以是车辆的电池，并且使用电池的多余能量。
根据如前所述的本发明的示例性实施例，用于车辆的辅助空气调节设备具有的效果是，其能够在辅助空气调节单元按使用者的需要被操作时通过冷却和加热车辆的驾驶室而提高冷却/加热性能。
特别地，即使在夏天发动机停止且车中无人时，辅助温度控制单元也能够被操作以实现车辆的驾驶室的冷却/加热，由此提高使用者的满意度。此外，能够通过在盛夏期间使用太阳能电池而节省能量。
本发明的方法和装置具有其它特征和优点，这些特征和优点可以从结合在本申请文件中的附图以及下面的具体实施方式中变得显而易见，或在其中进行更加详细的阐述，其中附图以及具体实施方式一起用于解释本发明的一些原理。
附图说明
图1是原理性地示出了具有相关技术的结构的用于车辆的空气调节设备的状态视图。
图2是原理性地示出了根据本发明的各个示例性实施例的用于车辆的辅助空气调节设备的状态视图。
图3是示出了图2中所示的用于车辆的辅助空气调节设备的框图。
图4是示出了太阳能电池安装部分的侧视图。
图5是示出了根据本发明的各个示例性实施例的用于车辆的辅助空气调节设备的状态视图。
图6是示出了图5中所示的热交换器芯体的横截面视图。
应当了解，附图并不一定是按比例绘制的，其示出了说明本发明的基本原理的各个特征某种程度上的简化画法。在此所公开的本发明的具体的设计特征，包括例如具体的尺寸、定向、定位和形状，将部分地由特定预期应用和使用环境所确定。
在这些图形中，在贯穿附图的多幅图形中，附图标记引用本发明的相同或等同的部分。
具体实施方式
以下将详细参考本发明的不同实施例，本发明的实例在附图中示出并在下面进行描述。虽然本发明将结合示例性实施例进行描述，但应了解该描述不是旨在将本发明限制于那些示例性实施例。相反地，本发明旨在不仅覆盖示例性实施例，而且覆盖可以包括在权利要求书所限定的本发明的精神和范围里的各种替代、改进、等效结构以及其它实施例。
图2是原理性地示出了根据本发明的第一示例性实施例的用于车辆的辅助空气调节设备的状态视图，图3是示出了图2中所示的用于车辆的辅助空气调节设备的框图，且图4是示出了太阳能电池安装部分的侧视图。如这些附图中所示，用于车辆的辅助空气调节设备包括吹风机单元10、温度控制单元20、辅助温度控制单元40、辅助电源50和辅助冷却/加热控制单元60。吹风机单元10具有进气门12，该进气门12设置在吹风机单元10的一个部分上并且决定是内部空气还是外部空气将成为被吹送的空气源。吹风机11设置在吹风机单元10的内部，并且能够强行地吹送摄入的空气。温度控制单元20连接到吹风机单元10以接受从吹风机11吹送的部分空气，并且具有蒸发器21和加热器22。辅助温度控制单元40具有空气管道71和通气口72，空气管道71和通气口72向车辆的各个区域供应已经通过蒸发器21和加热器22的空气。热交换器芯体30也设置在辅助温度控制单元40中。热交换器芯体30流体连接到吹风机11以从吹风机11接受吹送的部分空气，且热交换器芯体30中具有热电装置31。即使在停车时，辅助电源50也向吹风机11和热交换器芯体30供应能量。辅助冷却/加热控制单元60控制吹风机11和热交换器芯体30，从而它们即使在停车时也运行。
吹风机门41安装在吹风机单元10向温度控制单元20和辅助温度控制单元40分叉的部分上。吹风机门41选择性地打开/关闭入口41a和入口41b，入口41a通向温度控制单元20，入口41b通向辅助温度控制单元40。
辅助温度控制单元40包括连接到入口41b的辅助进气管道42和从辅助进气管道42分叉出来的辅助空气管道43。辅助空气管道43朝向空气管道71输送已经通过热交换器芯体30的空气。辅助温度控制单元40还包括排气管道44，该排气管道44从辅助进气管道42分叉出来，并且将既不在冷却中使用也不在加热中使用的热量排出到车辆外部。排水管道45设置在排气管道44中，在热交换器芯体30的运行期间产生的水分通过该排水管道45排出到车辆外部。
热交换器芯体30包括热交换器翅片32、散热片33和隔热材料34。热交换器翅片32安装在热电装置31的一个表面上，该表面邻接辅助空气管道43。散热片33安装在热电装置31的另一表面上，该另一表面邻接排气管道44。热电装置31设置在一组热交换器翅片32与一组散热片33之间的部分上，隔热材料34布置该部分中。
辅助电源50通过太阳能电池而实现，该太阳能电池安装在车辆的外表面上。该太阳能电池优选地安装在车顶上，如图4中所示。然而，该太阳能电池也可以安装在车辆的外表面的暴露于阳光的任何部分上。辅助电源50不限于太阳能电池，还可以实施成车辆的电池，以使用该电池的多余能量。
下面给出根据本发明的第一示例性实施例的用于车辆的辅助空气调节设备的运行过程的描述。
在车辆停车或者发动机停止时想要冷却车辆的驾驶室的情况下，吹风机门41旋转以关闭连接到温度控制单元20的入口41a，并且打开连接到辅助进气管道42的入口41b。同时，辅助冷却/加热控制单元60控制辅助电源50以向吹风机11和热交换器芯体30供应电能。
当电能供应到热交换器芯体30时，流过热电装置31的电流方向受到控制，使得热交换器翅片32转变到低温状态，并且散热片33转变到高温状态。当热交换器翅片32转变到低温状态时，从吹风机11吹送的部分空气在通过该热交换器翅片32时被冷却。然后，冷却的空气通过辅助空气管道43而被输送到空气管道71，然后被输出到车辆的驾驶室区域。
此外，当从吹风机11吹送的部分空气通过散热片33时，高温状态下的散热片33发生热交换。受热的空气然后通过排气管道44从车辆中排出。
同样地，在想要加热车辆的驾驶室的情况下，流过热电装置31的电流被控制成与冷却中的电流方向相反，从而热交换器翅片32转变到高温状态，且散热片33转变到低温状态。当热交换器翅片32转变到高温状态时，从吹风机11吹送的部分空气在通过该热交换器翅片32时被加热。然后，受热的空气通过辅助空气管道43而被输送到空气管道71，然后被输出到车辆的驾驶室区域。
此外，当从吹风机11吹送的部分空气通过散热片33时，低温状态下的散热片33发生热交换。冷却的空气然后通过排气管道44从车辆中排出。
按照这种方式，辅助空气调节设备可以用于车辆停车和发动机停止的状态下。还能够在温度控制单元20(即，主空气调节单元)运行时通过附加地运行辅助空气调节设备而提高加热/冷却性能。
图5和图6示出了根据本发明的第二示例性实施例的辅助空气调节设备。如图5和图6中所示，热交换器芯体130包括导热管131、多个热电装置132和隔热材料134。导热管131的一部分布置在辅助空气管道43的内部，导热管131的另一部分布置在排气管道44的内部，多个散热片135安装在导热管131的另一部分的终端上。热电装置132邻接导热管131的一个部分的外表面。热交换器翅片133邻接热电装置132的外表面。隔热材料134布置在导热管131与一组散热片133之间以包围热电装置132。
导热管131是主要用于热传导的导体。优选地，使用多对导热管131。导热管131一般是具有圆形横截面的管的形式。
优选地，散热片135的位置高于构成热交换器芯体130的热电装置132。如果散热片135的位置高于热电装置132，则热量快速地朝向散热片135转移。
该实施例的其它特征与本发明的第一示例性实施例的特征相同。
下面给出根据本发明的第二示例性实施例的用于车辆的辅助空气调节设备的运行过程的描述。
在车辆停车或者发动机停止时想要冷却车辆的驾驶室的情况下，吹风机门41旋转以关闭连接到温度控制单元20的入口41a，并且打开连接到辅助进气管道42的入口41b。同时，辅助冷却/加热控制单元60控制辅助电源50以向吹风机11和热交换器芯体30供应电能。
流过热电装置132的电流方向受到控制，使得热电装置132的外表面转变到低温状态，并且热电装置132的内表面转变到高温状态。处于低温状态的热电装置132的外表面从热交换器翅片133吸收热量，因此使辅助空气管道43的内部空间转变到低温状态。此外，处于高温状态的热电装置132的内表面向导热管131的一部分转移热量。转移到导热管131的一部分上的热量然后转移到设置在导热管131的另一部分上的散热片135，因此导致排气管道44内部的热交换。当通过排气管道44从吹风机11吹送的部分空气通过散热片135时，发生了热交换。包含有从散热片135转移来的热量的空气通过排气管道44从车辆排出。通过重复上述过程，热量从设置在多个导热管131上的散热片135消散，因此改进了热交换器芯体130的冷却性能。
在此状态下，从吹风机11吹送的部分空气在通过热交换器芯体130的热交换器翅片133时被冷却。然后，被冷却的空气通过辅助空气管道43而输送到空气管道71，然后输出到车辆的驾驶室区域。
同样地，在想要使用辅助空气调节设备实现加热的情况下，流过热电装置132的电流被控制成与冷却中的电流方向相反，使得热交换器装置132的外表面转变到高温状态，并且热交换器装置132的内表面转变到低温状态。处于低温状态的热交换器装置132的内表面从导热管131的一部分吸收热量。该低温状态转移到设置在导热管131的另一部分上的散热片135，从而在排气管道44的内部发生热交换。当从吹风机11吹送的部分空气通过散热片135时，热交换发生。通过与散热片135的热交换而被冷却的空气然后通过排气管道44从车辆排出。通过重复上述过程，通过与设置在多个导热管131上的散热片135的热交换产生了冷空气，然后该冷空气被排放到外部，因此改进了热交换器芯体130的加热性能。
在此状态下，从吹风机11吹送的部分空气通过热交换器芯体130的热交换器翅片133，因此被加热。然后，被加热的空气通过辅助空气管道43而输送到空气管道71，然后输出到车辆的驾驶室区域。
为了方便解释和准确定义权利要求，术语“上”、“下”、“内”和“外”用来依据特征在图中显示的位置来描述示例性实施例的该特征。
前述本发明的具体示例性实施例的目的是阐明和描述。这些实施例并非旨在穷尽本发明，也不是旨在将本发明限制于所揭示的精确形式，显然，按照上述教导可以进行许多改进和变化。这些示例性实施例的选择和描述是为了解释本发明的一些原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够制造和使用本发明的各种示例性实施例及其各种替代和改进。本发明的保护范围旨在由权利要求及其等同内容限定。
Claims (15)
1.一种用于车辆的辅助空气调节设备，包括：
吹风机单元，其中吹风机设置在其中以强行吹送摄入的空气；
温度控制单元，其流体连接到吹风机单元，以从吹风机单元接收吹送的空气，其中温度控制单元中包含有蒸发器和加热器，并且温度控制单元连接到空气管道，以排出由蒸发器冷却的或加热器加热的空气；
辅助温度控制单元，其流体连接到吹风机单元，以从吹风机单元接收吹送的空气，并且辅助温度控制单元流体连接到空气管道，其中辅助温度控制单元包括设置在其中的热交换器芯体，该热交换器芯体具有热电装置；
辅助电源，其向吹风机和热交换器芯体供应电能；和
辅助冷却/加热控制单元，其控制吹风机和热交换器单元的运行，
其中所述辅助电源在车辆已经停止运行时向吹风机和热交换器芯体供应电能；并且
其中所述辅助冷却/加热控制单元控制吹风机和热交换器单元的运行，从而当使用者想要冷却或加热车辆时，尽管温度控制单元已经停止运行，也能使车辆被冷却或加热；并且
其中所述温度控制单元和所述辅助温度控制单元具有分开的进气口和彼此独立的空气道，且所述吹风机单元包括吹风机门，该吹风机门能够选择性地打开温度控制单元的进气口同时关闭辅助温度控制单元的进气口，反之亦然；
其中通过旋转吹风机门而关闭连接至温度控制单元的进气口同时打开连接至辅助温度控制单元的进气口，所述辅助冷却/加热控制单元能够在发动机停止时冷却或加热车辆驾驶室，同时辅助冷却/加热控制单元控制辅助电源对吹风机和热交换器芯体供应电能。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的辅助空气调节设备，其中所述辅助电源是安装在车辆的外表面上的太阳能电池。
3.根据权利要求1所述的用于车辆的辅助空气调节设备，其中所述辅助电源是车辆的电池，并且使用该电池的多余能量。
4.根据权利要求1所述的用于车辆的辅助空气调节设备，其中所述辅助电源是安装在车辆的外表面上的太阳能电池。
5.根据权利要求1所述的用于车辆的辅助空气调节设备，其中所述辅助电源是车辆的电池，并且使用该电池的多余能量。
6.根据权利要求1所述的用于车辆的辅助空气调节设备，其中所述辅助温度控制单元包括：
辅助进气管道，其连接到辅助温度控制单元的入口；
辅助空气管道，其连接到辅助进气管道并且向空气通道输送由热交换器芯体冷却或加热的空气；和
排气管道，其连接到辅助进气管道，
其中所述排气管道从热交换器芯体向车辆的外部排出不用于冷却或加热的热量。
7.根据权利要求6所述的用于车辆的辅助空气调节设备，其中所述热交换器芯体布置在辅助空气管道与排气管道之间。
8.根据权利要求6所述的用于车辆的辅助空气调节设备，其中所述辅助电源是安装在车辆的外表面上的太阳能电池。
9.根据权利要求6所述的用于车辆的辅助空气调节设备，其中所述辅助电源是车辆的电池，并且使用该电池的多余能量。
10.根据权利要求7所述的用于车辆的辅助空气调节设备，其中所述热交换器芯体包括：
热交换器翅片，其安装在热电装置的表面上，该热电装置的表面邻接辅助空气管道；
散热片，其安装在热电装置的另一表面上，该热电装置的另一表面邻接排气管道；和
隔热材料，其布置在安装有热电装置的部分中。
11.根据权利要求10所述的用于车辆的辅助空气调节设备，其中所述辅助电源是安装在车辆的外表面上的太阳能电池。
12.根据权利要求10所述的用于车辆的辅助空气调节设备，其中所述辅助电源是车辆的电池，并且使用该电池的多余能量。
13.根据权利要求6所述的用于车辆的辅助空气调节设备，其中所述热交换器芯体包括：
导热管，其中该导热管的第一端布置在辅助空气管道的内部且该导热管的第二端布置在排气管道中以转移热量，其中散热片连接到导热管的第二端；
至少一个热电装置，其中该至少一个热电装置的表面邻接导热管的第一端的外表面；
热交换器翅片，其邻接该至少一个热电装置的另一表面；和
隔热材料，其布置在导热管的第一端与散热片之间，从而包围该至少一个热电装置。
14.根据权利要求13所述的用于车辆的辅助空气调节设备，其中辅助电源是安装在车辆的外表面上的太阳能电池。
15.根据权利要求13所述的用于车辆的辅助空气调节设备，其中辅助电源是车辆的电池，并且使用该电池的多余能量。
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