CN104669983B - 车辆空调系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对车辆尤其客车的内部进行空气调节的空调系统(1)，其具有用于驱动空气的风机(2)以及控制装置(3)，控制装置(3)具有用于从所述内部引入循环空气的循环空气进口(5)、用于从车辆外界环境引入新鲜空气的新鲜空气进口(6)和用于将引入的循环空气和/或新鲜空气传递至风机(2)的空气出口(7)。控制装置(3)具有控制阀(10)，控制阀能够在循环空气位置(UL)和新鲜空气位置(FL)之间调节，在循环空气位置，控制阀关闭从新鲜空气进口(6)通向空气出口(7)的新鲜空气路径(11)，并打开从循环空气进口(5)通向空气出口(7)的循环空气路径(12)；在新鲜空气位置(FL)，控制阀关闭循环空气路径(12)并打开新鲜空气路径(11)。控制阀(10)具有至少一个单向止回阀(13)，在新鲜空气位置(FL)，单向止回阀允许循环空气流(14)从循环空气进口(5)穿过控制阀(10)流向空气出口(7)，并阻挡其在相反方向上的流动，这样可以获得改进的功能。

Description

车辆空调系统
技术领域
本发明涉及用于对车辆尤其客车的内部进行空气调节的空调系统，其具有权利要求1前序部分的技术特征。本发明还涉及用于该空调系统的控制装置，以及用于该空调系统或该控制装置的控制阀。此外，本发明还涉及控制阀或控制装置在所述空调系统中的应用。
背景技术
车辆的空调系统通常包括用于驱动空气的风机。用于进行空气调节的空气可以从车辆外界环境中引入风机，这就是所谓的新鲜空气。同样，用于进行空气调节的空气也可以从车辆的内部引入，这就是所谓的循环空气。为了能够在引入新鲜空气和引入循环空气之间转换，空调系统可以设置控制装置，控制装置具有从车辆内部引入循环空气的循环空气进口、从车辆外界环境引入新鲜空气的新鲜空气进口和将引入的新鲜空气或循环空气传递到风机的空气出口。此外，这种控制装置还设置有控制阀，该控制阀可以在循环空气位置和新鲜空气位置之间调节，在循环空气位置，控制阀阻挡了从新鲜空气进口通向空气出口的新鲜空气路径，即关闭了新鲜空气路径，同时，释放了从循环空气进口通向空气出口的循环空气路径，即打开循环空气路径；在新鲜空气位置，其关闭了循环空气路径并打开了新鲜空气路径。
基于舒适的原因，经常期望的是，在控制阀被调节为新鲜空气位置时，也能引入一定比例的循环空气，使得最终在新鲜空气位置，也将新鲜空气与循环空气的混合气供给到风机。
为了实现上述目的，基本上想到的是，将控制阀构造成使得其在新鲜空气位置并不完全关闭循环空气路径，由此，可以获得一定的漏风。此处问题在于，根据新鲜空气位置的压力条件，新鲜空气会通过泄漏控制阀从循环空气进口进入到车辆内部，这是不期望的。为了避免循环空气进口处的这种通流(through-flow)，基本上可以在循环空气进口的上游处或者在循环空气进口和控制阀之间设置单向止回阀，该单向止回阀允许沿通向空气出口的方向的通流而阻挡沿通向循环空气进口的相反方向的通流。但是，这种单向止回阀的集成需要相对较大的安装空间。
DE 102010042163 A1公开了一种单向止回阀，其主要用于这种控制装置中，为了布置该单向止回阀于此，其设置在例如循环空气进口的上游处。
DE 69919826 T2公开了一种具有混合装置的空调系统，其具有提用于冷空气的冷空气进口、用于热空气的热空气进口和用于传递所供给的冷空气和/或热空气的空气出口。此外，该混合装置设置有混合阀，旁通回路在混合阀中运行，其中，为了使额外的冷空风流通，该旁通回路仅在混合阀的中间位置打开，由此改善了与热空气的混合。
发明内容
本发明关注的问题是，为引用中所提类型的空调系统、或者相应关联的控制装置、或者相应关联的控制阀提供改进的或至少不同的实施方式，其尤其显著特征在于紧凑和/或经济成本的结构形式。
根据本发明，该问题由独立权利要求的主题来解决。有利实施方式是从属权利要求的主题。
本发明基于这样一种基本构思，将至少一个单向止回阀集成在控制阀中，使得该控制阀在其新鲜空气位置处也可以沿循环空气路径在空气出口的方向上被流过。因此，在新鲜空气位置也可以有一定比例的循环空气与新鲜空气混合，在新鲜空气位置，控制阀本身阻挡了循环空气路径，当对应负压作用于控制阀朝向空气出口的内侧时，所述负压使得循环空气通过单向止回阀被引入。通过将单向止回阀集成在控制阀中，不需要额外的安装空间来实现单向止回阀的功能，由此，本发明的控制阀或本发明的相应空调系统能够以尤其紧凑的方式实现。此外，通过将单向止回阀集成在控制阀中，减少了制造工作，由此还能够降低制造成本。
单向止回阀布置在控制阀中，使得在新鲜空气位置单向止回阀允许循环空气流从循环空气进口通过控制阀流到空气出口，但是在新鲜空气位置，其阻挡沿相反方向的循环空气，相反方向即朝向循环空气进口的方向。
根据有利的实施方式，相应单向止回阀可以具有阀部件，阀部件可调节地或相应可移动地布置在控制阀上，并与形成在控制阀中的通道开口配合，以在通流方向上打开后者，以及在相反方向上阻挡后者。由此，可以制作极其简单的结构来实现单向止回阀。通道开口可以具有开口边缘，开口边缘构造成作为阀座，由此可以简化通道开口在相反方向上的紧密阻挡。由相应阀部件控制的通道开口具有比循环空气进口明显小的能够被流过的横截面，由此降低了实现单向止回阀的成本。
根据进一步的改进方式，阀部件可以构造成至少在一定区域为弹性的，一定区域即部分或全部区域，并且能够设置在控制阀朝向空气出口的内侧。例如，阀部件可以是弹性塑料件，其是柔性的或者具有适合的低抗挠刚度。弹性阀部件或相应阀部件的弹性区域实际上是橡胶弹性的，并且因阀部件上发生的压差而弹性变形，以取决于所施加压差的方向来阻挡或释放单向止回阀的通流。优选地，弹性阀部件在其阻挡位置是松弛和无变形的，而在其打开位置其弹性变形由此被预压入其阻挡位置。也可以想到的是，将阀部件设置成这样构造：在阻挡位置其已经弹性变形并被预压入阻挡位置，使得其在打开位置更强烈的弹性变形，因此被更强烈地预压入阻挡位置。在任何情况下，弹性阀部件或相应其弹性区域比控制阀更有弹性或者更有柔性，控制阀同样优选由塑料制成。尤其，因此阀部件由比控制阀更有弹性的塑料制成。因此术语“弹性”在该文本中应理解为“橡胶弹性”(rubbery-elastic)，即使得作用于阀部件且待控制的压差足以使阀部件在弹性区域弹性变形。
因此，通常，在实施方式中可以设置的是，阀部件构造和布置成使得其在阻挡位置和打开位置之间进行调节时其弹性变形，在阻挡位置，其阻塞通道开口；在打开位置，其打开通道开口，其中在打开位置，阀部件朝着阻挡位置的方向被预压。尤其，在进一步的改进中可以设置的是，阀部件构造和布置成使得其在阻挡位置已经弹性变形，由此被预压入阻挡位置。这能够以尤其经济成本的方式实现，因为阀部件如上所述可以构造成弹性的或至少具有弹性区域。
在另一个实施方式中，阀部件可以紧固在控制阀上的稳定区域中，而在弹性活动区域，其可以相对于控制阀移动或调节。稳定区域也可以构造成弹性的或刚性的。因此，单向止回阀具有非常简单的结构，因此能够以尤其经济低廉的方式实现。在此，术语“弹性”还可理解为意味着“橡胶弹性”，使得由于作用在其上的压差，阀部件在弹性移动区域会弹性变形从而打开或阻挡。
在另一个实施方式中，相应单向止回阀能够被预压入其关闭位置或相应被压力控制，使得在控制阀的新鲜空气位置，单向止回阀仅自新鲜空气路径中的预定负压力起才开始相对于循环空气进口打开。以这种方式可以确保，单向止回阀在新鲜空气位置仅在适合的压力条件和稳定的流动条件占优势时才能够实现循环空气的混合。
在另一个实施方式中，控制阀可以构造为槽状，其中，控制阀的凹形内侧朝向空气出口。有利地，槽状控制阀具有凸状外侧，凸状外侧在新鲜空气位置朝向循环空气进口，在循环空气位置朝向新鲜空气进口。通过这种槽状控制阀，该控制阀的轮廓可巧妙地用于流动偏转，由此，控制装置作为整体具有相对低的通流阻力。
在另一个实施方式中，控制装置可以具有控制壳，所述控制壳具有循环空气进口、新鲜空气进口和空气出口。其中，控制阀绕转动轴可转动地布置在该控制壳中。控制壳能够构造为与空调系统的其他壳彼此分开，结合这种控制壳，控制装置可以实现为能够被预组装的单元，该单元可以以预组装状态安装在空调系统中。由此，组件作为整体得以简化。转动轴可相对居中地布置在控制壳内。优选地，转动轴可平行于空气出口所在的空气出口平面延伸，和/或可平行于循环空气进口所在的循环空气进入平面延伸，和/或可平行于新鲜空气进口所在的新鲜空气进入平面延伸。
根据另一改进方式，控制阀可以具有密封轮廓，密封轮廓在新鲜空气位置和循环空气位置处与同其互补的对接密封轮廓配合，对接密封轮廓形成在控制壳中。另一方面，控制阀可以在新鲜空气位置通过密封轮廓和对接密封轮廓紧密地关闭循环空气路径，并且可以在循环空气位置紧密地关闭新鲜空气路径。另一方面，通过这种密封轮廓和对接密封轮廓，能够实现密封阀在相应位置的改善的定位，由此能够防止或相应降低由于控制阀和控制壳之间的相对移动所导致的噪声的出现。
这里描述的空调系统可以额外地以常规方式装备有至少一个加热装置(例如呈热交换器的形式)、至少一个冷却装置(例如呈热交换器的形式)和至少一个空气过滤器。同样，空调系统可以装备有混合装置以便能够将经冷却的冷空气与经加热的热空气混合。
本发明的控制装置包括循环空气进口、新鲜空气进口、空气出口和集成有单向止回阀的控制阀。优选地，控制阀还包括上述的控制壳，以便将控制装置构造成可以被预组装的单元。
本发明的控制阀装备有至少一个构造于其上的单向止回阀，单向止回阀与控制阀的对应通道开口关联，使得控制阀的通道开口可以沿一个方向被流过而不会沿相反方向被流过。
在本发明的控制装置的应用中，其应用在了上述类型的空调系统中。在本发明的控制阀的应用中，其应用在了上述类型的控制装置或者上述类型的相应空调系统中。
本发明的其他重要特征和优点体现在附加的权利要求、附图以及与附图相关的附图说明中。
应该明白，上述提及的和下面将要解释的特征不仅可用于描述的组合中，还可用于其他组合或单独使用，这并不脱离本发明的范围。
附图说明
本发明的优选实施例示出在附图中，并在下面的说明中进行更详细地解释。其中，相同的附图标记表示相同的、相似的或功能相同的部件。
此处分别示意地示出：
图1为空调系统的等轴测图；
图2为空调系统的控制装置的等轴测图；
图3为控制阀处于新鲜空气位置的控制装置的等轴测剖面图；
图4为控制阀处于循环空气位置的控制装置的等轴测剖面图；
图5为控制阀的等轴测图。
具体实施方式
参照图1，除了具有多个其他常规部件外，空调系统1能够具有至少一个用于驱动空气的风机2。此外，空调系统1包括控制装置3，通过该控制装置3可以实现循环空气操作和新鲜空气操作之间的转换。
参照附图2-4，控制装置3能够装备有控制壳4，通过该控制壳4，控制装置3可以形成可以被预组装的单元，该单元可以以预组装状态安装在剩余的空调系统1中。在任何情况下，控制装置3包括循环空气进口5(能够见于图3、4)、新鲜空气进口6(能够见于图1、4)和空气出口7(能够见于图2-4)。循环空气进口5用于将循环空气从车辆内部(这里未示出)引入，该车辆将通过空调系统1进行空气调节。新鲜空气进口6用于从车辆外界环境引入新鲜空气。空气出口7用于将引入的循环空气或新鲜空气传递至风机2。在所示实施例中，循环空气进口5、新鲜空气进口6和空气出口7构造在控制壳4上。空气出口7此处由控制壳4的凸缘8定出边界，通过该凸缘，控制壳4和控制装置3可以紧固到空调系统1的对接凸缘9上，在该例子中，对接凸缘9布置在风机2的进口处或吸入侧。
如图2-5所示，控制装置3还包含控制阀10，其可以在循环空气位置UL(如图4所示)和新鲜空气位置FL(如图2和3所示)之间调节。在图4所示的循环空气位置UL，控制阀10关闭新鲜空气路径11，如图3箭头所示，新鲜空气路径11从新鲜空气进口6通向空气出口7。同时，控制阀10在其循环空气位置UL释放循环空气路径12，如图4箭头所示，循环空气路径12从循环空气进口5通向空气出口7。另一方面，如图3所示，如果控制阀10调节到其新鲜空气位置FL，其关闭循环空气路径12并打开新鲜空气路径11。循环空气位置UL和新鲜空气位置FL都是控制阀10的端部位置，这些端部位置便于由止挡限定。在简单的实施方式中，仅能够为控制阀10设定这两个端部位置，即循环空气位置UL和新鲜空气位置FL。但是，在实用的实施方式中，可以设定至少一个中间位置。但是，优选地，可以设定多个中间位置。尤其，可以设置连续调节，以便实际上可以设定任何预期数量的中间位置。
控制阀10装备有至少一个单向止回阀13。在此处所示的优选实施方式中，控制阀10装备有两个这种单向止回阀13，它们此处构造为彼此镜向。很清楚的是，在另一个实施方式中，控制阀10还能够仅装备有一个单向止回阀13。另外，基本上也可以设置两个以上单向止回阀13。
相应单向止回阀13构造和布置在控制阀10上，使得如图2和3所示在新鲜空气位置FL，其可以使循环空气流14(如箭头所示)从本身由控制阀10阻挡的循环空气进口5通过控制阀10流向空气出口7。与其相反，其阻挡相反方向的气流，即从控制壳4内部向循环空气进口5的气流。相应单向止回阀13具有布置为在控制阀10上能够调节和/或移动的阀部件15。相应阀部件15此处与形成在控制阀10中的通道开口16配合，通道开口16在图2-4中被完全遮住，在图5中被大部分遮住。相应阀部件15与关联的通道开口16进行配合，从而阀部件15在通流方向上打开关联的通道开口16，在相反方向上阻挡通道开口16。
这里所示的实施例中，单向止回阀13在结构上以尤其简单的方式实施，由此能够相应地以经济的成本实现。有利地，阀部件15由柔性的因而有弹性的主体形成，优选由塑料制成。在该方案中具有弹性的阀部件15布置在控制阀10朝向空气出口7的内侧17。相应阀部件15紧固在控制阀10上的稳定区域18中。在附图2、3、5中示出了紧固点19。基本上，可以想到任何期望的紧固技术。例如，相应阀部件15可以焊接或粘结在控制阀10上。同样，也可以想到螺钉连接或锚固连接的方式。优选的是，将塑料阀部件15点焊在控制阀10上，控制阀10同样优选地由塑料构成。相应阀部件15于是可以在活动区域20中相对于控制阀10能够被移动或相应地调节。至少在活动区域20中，阀部件因此是弹性的。有利地，稳定区域18也是弹性的，但是，这不是必须的。
相应单向止回阀13优选被压力控制或预压入其关闭位置，这样，其基本上在控制阀10的新鲜空气位置FL被关闭，即，用控制阀10关闭通道开口16。单向止回阀13仅在新鲜空气路径11中的预定负压条件下相对于循环空气进口5打开，以获得上述的循环空气流14。
这里所示的实施例中，控制阀10构造为槽状，其中内侧17定形为凹形，同时，控制阀10背向内侧17的外侧21定形为凸形。在内侧17上，还额外形成有流体导向肋22，流体导向肋22彼此平行，能在循环空气位置UL和新鲜空气位置FL都实现流体对准。同时，流体导向肋22引起控制阀10的强度加强。
控制阀10绕转动轴23可转动地安装在控制壳4中。控制阀10的轴承销24此处定尺寸为使得根据图2其可以穿过控制壳4，并在控制壳4的外侧形成用于致动驱动器(这里未示出)的耦合点，控制阀10可以通过致动驱动器而被驱动，以在循环空气位置UL和新鲜空气位置FL之间转动。该密封轮廓25与关联的对接密封轮廓26一起形成了用于限定端部位置的上述止挡。
由图3-5可以看出，控制阀10有利地装备有密封轮廓25，其在循环空气位置UL和新鲜空气位置FL处与对接密封轮廓26配合，对接密封轮廓26示于图3-4，它们形成在控制壳4上。通过这种方式，可以防止不希望的泄露流。
控制壳4此处在新鲜空气进口6的区域中额外装备有进气格栅27，例如新鲜空气过滤器可以抵靠进气格栅27安置。

Claims (11)

1.一种用于对车辆的内部进行空气调节的空调系统，
-具有用于驱动空气的风机(2)；
-具有控制装置(3)，控制装置(3)具有用于从所述内部引入循环空气的循环空气进口(5)、用于从车辆外界环境引入新鲜空气的新鲜空气进口(6)和用于将引入的循环空气和/或新鲜空气传递至风机(2)的空气出口(7)，
-其中，控制装置(3)具有控制阀(10)，控制阀能够在循环空气位置(UL)和新鲜空气位置(FL)之间调节，在循环空气位置，控制阀关闭从新鲜空气进口(6)通向空气出口(7)的新鲜空气路径(11)，并打开从循环空气进口(5)通向空气出口(7)的循环空气路径(12)；在新鲜空气位置(FL)，控制阀关闭循环空气路径(12)并打开新鲜空气路径(11)，
-其中，控制阀(10)具有至少一个单向止回阀(13)，在新鲜空气位置(FL)，单向止回阀允许循环空气流(14)从循环空气进口(5)穿过控制阀(10)流向空气出口(7)，并阻挡其相反方向上的流动；相应单向止回阀(13)具有阀部件(15)，阀部件可调节地和/或可移动地布置在控制阀(10)上，并与形成在控制阀(10)中的通道开口(16)配合，以在通流方向上打开通道开口，而在相反方向上阻挡通道开口；
阀部件(15)紧固在控制阀(10)上的稳定区域(18)中，同时，阀部件(15)的弹性活动区域(20)相对于控制阀(10)能够移动和/或调节；
所述控制阀(10)构造为槽状，其中内侧(17)构造为凹形，同时，控制阀(10)背向内侧(17)的外侧(21)定形为凸形；
所述稳定区域(18)位于内侧(17)的一侧。
2.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述车辆为客车。
3.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，阀部件(15)构造为至少在一定区域为弹性的，且布置在控制阀(10)朝向空气出口(7)的内侧(17)。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的空调系统，其特征在于，阀部件(15)构造并布置成当在阻挡位置和打开位置之间调节时其弹性变形，在阻挡位置其阻挡通道开口(16)，在打开位置其打开通道开口(16)，其中，阀部件(15)在打开位置朝着阻挡位置的方向被预压。
5.根据权利要求4所述的空调系统，其特征在于，阀部件(15)构造并布置成使得在阻挡位置其已经弹性变形，因而被预压入阻挡位置。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的空调系统，其特征在于，相应单向止回阀(13)被压力控制和/或预压入其关闭位置，使得在新鲜空气位置（ FL） ，单向止回阀仅自新鲜空气路径(11)中的特定负压起才开始相对于循环空气进口(5)打开。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的空调系统，其特征在于，控制阀(10)构造为槽状，其中，控制阀(10)的凹形内侧(17)朝向空气出口(7)。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的空调系统，其特征在于，控制装置(3)具有控制壳(4)，控制壳具有循环空气进口(5)、新鲜空气进口(6)和空气出口(7)，其中，控制阀(10)绕转动轴(23)转动地布置在该控制壳(4)中。
9.根据权利要求8所述的空调系统，其特征在于，控制阀(10)具有密封轮廓(25)，密封轮廓在循环空气位置(UL)和新鲜空气位置(FL)处与同其互补的对接密封轮廓(26)配合，对接密封轮廓形成在控制壳(4)中。
10.一种用于权利要求1-9中任一项所述的空调系统(1)的控制装置，
-其中，控制装置(3)具有控制阀(10)，控制阀能够在循环空气位置(UL)和新鲜空气位置(FL)之间调节，在循环空气位置，控制阀关闭从新鲜空气进口(6)通向空气出口(7)的新鲜空气路径(11)，并打开从循环空气进口(5)通向空气出口(7)的循环空气路径(12)；在新鲜空气位置(FL)，控制阀关闭循环空气路径(12)并打开新鲜空气路径(11)，
-其中，控制阀(10)具有至少一个单向止回阀(13)，在新鲜空气位置(FL)，单向止回阀允许循环空气流(14)从循环空气进口(5)穿过控制阀(10)流向空气出口(7)，并阻挡其在相反方向上的流动。
11.一种用于权利要求1-9中任一项所述的空调系统(1)或用于权利要求10所述的控制装置(3)的控制阀，
-其中，控制阀(10)能够在循环空气位置(UL)和新鲜空气位置(FL)之间调节，在循环空气位置，控制阀关闭从新鲜空气进口(6)通向空气出口(7)的新鲜空气路径(11)，并打开从循环空气进口(5)通向空气出口(7)的循环空气路径(12)；在新鲜空气位置(FL)，控制阀关闭循环空气路径(12)并打开新鲜空气路径(11)，
-其中，控制阀(10)有至少一个单向止回阀(13)，在新鲜空气位置(FL)，单向止回阀允许循环空气流(14)从循环空气进口(5)穿过控制阀(10)流向空气出口(7)，并阻挡其在相反方向上的流动。
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