CN105517818A - 一种用于冷却机动车的空气的元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于冷却机动车的空气的元件，其包括由至少第一材料和第二材料(44)构成的复合相变材料(40)，该第一材料是相变材料(42)，该第二材料其结构形成所述相变材料(42)的支持基质，所述复合相变材料(40)覆盖有导热保护层(46)。

Description

一种用于冷却机动车的空气的元件
技术领域
本发明涉及一种用于冷却机动车的空气的元件，更具体地，本发明涉及一种位于机动车中的空调设备区域中的、包含复合相变材料的元件。
背景技术
用于机动车的空调设备通常包含空调回路，热传输流体在该空调回路中循环。该空调回路特别地包括压缩机、第一热交换器、膨胀阀以及安置于乘客舱进气口导管中的第二热交换器。
该空调回路，在空调模式中，允许在第一热交换器用作冷凝器且第二热交换器用作蒸发器的时候冷却意图用于乘客舱的空气。在这种构造中，由第二热交换器移除的意图用于乘客舱的空气中的热能，通过在第一热交换器区域中的冷凝而被释放。
在已知为可逆空调设备的情况下意图用于乘客舱的空气可通过流经在热泵模式下的空调回路而被加热。在这种模式下，第一热交换器和第二热交换器的作用被逆转。因此，第一热交换器用作从外部空气中移除热能的蒸发器。所述热能然后在用作冷凝器的第二热交换器的区域中被释放并因此加热意图用于乘客舱的空气。
然而，在装备有交流发动机-启动器以实施马达自动停止和重启设备的机动车上，在红绿灯或停车标志处马达的停止，导致空调回路的压缩机停止运行，从而导致空调回路停止运行。
为在空调模式下延长冷却意图用于乘客舱的空气，已知的是集成包含复合相变材料的元件。当空调回路运行的时候，复合相变材料，如同意图用于乘客舱的空气一样，在转化为固相时排出热能至热传输流体。当空调回路处于停止状态时，意图用于乘客舱的、与相变材料相接触而循环的空气由该相变材料冷却，该相变材料在转化为液相时从空气提取热能。
复合相变材料包括至少一种第一材料与一种第二材料，该第一材料是相变材料，该第二材料其结构形成所述相变材料的支持基质。复合相变材料由于其复合结构，使其不论在相变材料处于固态或液态时均保持着刚性结构。
然而，复合相变材料的使用可导致耐久性相关的问题。事实上随着使用，该支持基质中存在的相变材料可能会因例如蒸发或流动而减弱。这因此随着时间导致所述复合相变材料的功效的减弱。
发明内容
因此本发明的目标之一是提出一种包含持久耐用的复合相变材料的用于冷却空气的元件，以及一种用于机动车的、至少部分地克服现有技术的缺点的空调设备。
本发明因此涉及一种用于冷却机动车中的空气的元件，其包括由至少一种第一材料和一种第二材料构成的复合相变材料，该第一材料是相变材料，该第二材料其结构形成所述相变材料的支持基质，所述复合相变材料覆盖有导热保护层。
复合相变材料覆盖有导热保护层这一事实阻止相变材料由于无论流动或是蒸发而流失。此外，保护层是导热的这一事实，允许保持与复合相变材料相接触流动的空气流与相变材料之间的良好的热交换。
根据本发明的一个方面，保护层是具有有机/无机混合纳米粒子的疏油和疏水的表面处理。
根据本发明的另一个方面，保护层是高导热性的金属膜。
根据本发明的另一个方面，保护层是导热性聚合物的蒸发层。
根据本发明的另一个方面，所述复合相变材料其内部包括至少一种刚性加强结构。
根据本发明的另一个方面，该刚性加强结构是金属框架。
根据本发明的另一个方面，该刚性加强结构是塑料框架。
本发明还涉及包括空调回路的用于机动车的空调设备，该空调回路包含与外部空气相接触的第一热交换器和置于空调壳体内的第二热交换器，其特征在于所述设备包含至少一个上述用于冷却空气的元件，所述元件置于乘客舱内的空气扩散器的区域中。
根据本发明的空调设备的一个方面，至少一个用于冷却空气的元件在乘客舱内的空气扩散器的出口处形成扩散栅格。
根据本发明的空调设备的另一个方面，至少一个用于冷却空气的元件形成进入乘客舱的空气流的导向与/或封闭板片。
附图说明
参照附图，本发明的其它特征和优点将通过阅读以下对作为描述性而非限制性实施例所给出的描述而更加清晰明了，其中：
-图1示出根据第一实施例的用于机动车的空调设备的示意图，
-图2a和2b示出复合相变材料的剖面示意图，
-图3示出根据第二实施例的用于机动车的空调设备的示意图，
-图4示出根据第三实施例的用于机动车的空调设备的示意图，
-图5示出根据第四实施例的用于机动车的空调设备的示意图，
-图6示出根据第五实施例的用于机动车的空调设备的示意图，
-图7示出乘客舱中空气扩散器的透视分解图。
在不同的图中，相同的元件具有相同的标号。
具体实施方式
图1示出空调设备1的示意图。所述空调设备1包括空调回路，载热流体在该空调回路中循环，且该空调回路包括第一热交换器12、膨胀阀14、第二热交换器16及压缩机10。
第一交换器12可安置成与车辆外部的空气相接触，例如安置于前面板的区域中。所述第一热交换器12可特别地与风扇18联接，该风扇18能在机动车低速或停止的情况下允许外部空气流经该风扇18。第二热交换器16继而安置于空调壳体2的内部。压缩机10安置于第二热交换器16的出口处，且膨胀阀14安置于第二热交换器的入口处。当空调回路处于空调模式并冷却意图用于乘客舱的空气时，第一热交换器12是冷凝器，其排出热能至空气，以允许热传输流体由气相转换为液相，且第二热交换器16是蒸发器，其捕获意图用于乘客舱的空气中的热能以允许载热流体由液相转化为气相。
空调壳体2继而包括混合室26以及空气分配管道30A、30B、30C。风扇22也可设置于空调壳体2的上游以推动气体穿过所述空调壳体2。
意图用于乘客舱的气体受风扇22所推动，流经第二热交换器16并进入混合室26中。所述混合室26中空气的进入由混合板片24所控制和调节。混合板片24的导向能够引导意图用于乘客舱的空气或直接至分配管道，空气在这种情况下是冷的，或者穿过加热器32，例如具有正温度系数的附加电加热设备，空气在这种情况下被加热。还存在一个中间位置，在该中间位置中空气从混合板片24的两侧上流动，这允许冷空气与加热的空气在混合室26中混合。从混合室起，意图用于乘客舱的空气由闭合板片28经由空气分配管道30A、30B和30C被分配至乘客舱区域。例如，空气分配管道30A引导空气朝向挡风玻璃下的空气出口处，空气分配管道30B引导空气朝向仪表盘上的出口处，空气分配管道30C引导空气朝向仪表盘下部的脚部空间中的空气出口处。
空调壳体2还包括至少一种用于冷却车辆中的空气的元件。该元件包含复合相变材料40，其结构在图2a、2b有所描述。所述复合相变材料40由至少一种第一材料与一种第二材料44组成，该第一材料是相变材料42，该第二材料44其结构形成所述相变材料的支持基质。复合相变材料40由于其复合结构，使其不论在相变材料42处于固态或液态时均保持着刚性结构。
使用复合相变材料40允许确保相比于在第二热交换器16中集成的相变材料的增强的导热性，且也允许确保良好的机械强度。
复合相变材料40覆盖有导热保护层46，其阻止了相变材料42由于无论流动或是蒸发而流失。保护层46是导热的这一事实允许保持与复合相变材料40相接触流动的空气流与相变材料42之间的良好的热交换。为了保持外部介质与复合相变材料40之间的良好的导热性，保护层46具有一个从0至100微米的厚度。
导热保护层46，可特别地是：
-碳纤维层，
-具有有机/无机混合纳米粒子的疏油和疏水的表面处理部，
-具有高导热性的金属膜，或
-导热性聚合物的蒸发层。
形式为碳纤维层或具有高导热性的金属膜的保护层46特别地具有大于或等于20微米的厚度，而形式为表面处理部或导热性聚合物的蒸发层的保护层46具有小于20微米的厚度。
厚的保护层46具有较低的导热性但更强的保护能力，反之，更薄的保护层具有更佳的导热性但较弱的保护能力。因此保护层46的类型的选择依赖于复合相变材料40在空调设备1中的安置。
复合相变材料40中所采用的相变材料42可特别地是来自于植物或其他来源的有机或无机相变材料。其优选地具有在9和13℃之间的熔点。此外，为了确保高的能量存储容量并因此确保高的移除意图用于乘客舱的空气中的热量的容量，所述相变材料优选地具有包括100与300KJ/Kg之间的潜热。
形成复合相变材料40中的相变材料42的支持基质的第二材料44可以是碳毛细纤维或聚合物毛细纤维构成的基质。
如图2b所示，复合相变材料40其内部还可包括至少一种刚性加强件48。该刚性加强件48为复合相变材料40提供了更好的机械强度。刚性加强件48可以是例如由复合相变材料40围绕的金属框架或塑料框架。
根据如图1所示的本发明的第一实施例，包含复合相变材料40的用于冷却车辆的空气的元件至少部分地围绕第二热交换器16。因此，当空调回路停止时，意图用于乘客舱的空气，其流经热交换器，由于空气与第二热交换器16之间的热能传递继续被冷却。该热能，不是被热传输移除，而是被复合相变材料40所吸收，其中复合相变材料由固态转化为液态。
根据第一实施例的变型，复合相变材料40被用作实现第二热交换器16的支持的材料。这种围绕第二热交换器16的构造能够特别地允许将复合相变材料40集成在空调壳体2当中所必需的空间被限制。
包括复合相变材料40的用于冷却车辆的空气的元件也可以被安置于进气管道2中的第二热交换器16的下游，并因此可直接与意图用于乘客舱的气体相接触，从而与之有效地交换热能，并因此在空调回路停止的情况下改善用户舒适度。为此，复合相变材料40优选地被安置于第二热交换器16的下游。
根据第二实施例，如图3所示，复合相变材料40安置于第二热交换器16与混合和再分配室26之间。
根据第三实施例，如图4所示，包含复合相变材料40的用于冷却车辆中的空气的元件，安置于空气分配管道30A、30B、30C内部。这可限制复合相变材料40在空调壳体中所必需的空间。
根据第四实施例，如图5所示，包含复合相变材料40的用于冷却车辆的空气的元件，被集成至缓冲节气门28。这可限制复合相变材料40在空调壳体中所必需的空间并限制空气流的扰动。
为便于制造和经济性起见，复合相变材料40可有利地形成所述闭合板片28。
根据第五实施例，如图6所示，包含复合相变材料40的用于冷却车辆中的空气的元件被集成至缓冲空调壳体2的壁板。同样地，这使得能够限制复合相变材料40在空调壳体2中所必需的空间并限制空气流的扰动。
仍然是为便于制造和经济性起见，复合相变材料40也可有利地形成空调壳体2的壁。
根据第六实施例，如图7所示，包含复合相变材料40的用于冷却车辆中的空气的元件被安置于乘客舱中的空气扩散器32的区域中。相变材料40由此可在乘客舱中的空气扩散器32的出口处形成扩散栅格34，或也可以形成进入乘客舱中的空气流的导向与/或封闭的板片36。
由此，很清楚的是，由于应用了导热保护层，复合相变材料因其包含的相变材料保留在其中而增加了耐用性。

Claims (11)

1.一种用于冷却机动车中的空气的元件，其包括由至少一种第一材料和一种第二材料(44)构成的复合相变材料(40)，该第一材料是相变材料(42)，该第二材料的结构形成所述相变材料(42)的支持基质，其特征在于，所述复合相变材料(40)覆盖有导热保护层(46)。
2.如权利要求1所述的元件，其特征在于，所述保护层(46)是碳纤维层。
3.如权利要求1所述的元件，其特征在于，所述保护层(46)是具有有机/无机混合纳米粒子的疏油和疏水的表面处理部。
4.如权利要求1所述的元件，其特征在于，所述保护层(46)是具有高导热性的金属膜。
5.如权利要求1所述的元件，其特征在于，所述保护层(46)是导热性聚合物构成的蒸发层。
6.如前述权利要求中任意一项所述的元件，其特征在于，所述复合相变材料(40)在其内部包括至少一个刚性加强件(48)。
7.如权利要求6所述的元件，其特征在于，所述刚性加强件(48)是金属框架。
8.如权利要求6所述的元件，其特征在于，所述刚性加强件(48)是塑料框架。
9.一种包括空调回路的用于机动车的空调设备(1)，该空调回路包含与外部空气相接触的第一热交换器(12)和安置于空调壳体(2)中的第二热交换器(16)，其特征在于，其包含至少一个根据权利要求1至8中任意一项所述的用于冷却气体的元件，所述元件安置于乘客舱中的空气扩散器(32)的区域中。
10.根据权利要求9所述的空调设备(1)，其特征在于，至少一个用于冷却空气的元件在乘客舱中的空气扩散器(32)的出口处形成扩散网格(34)。
11.根据权利要求9或10所述的空调设备(1)，其特征在于，至少一个用于冷却空气的元件形成进入乘客舱的空气流的导向和/或封闭的板片(36)。
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