CN110603161A - 用于hvac系统的多孔空气入口管道 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于对机动车辆的空气流进行热调节的设备(1)，包括至少一个热交换器、适于将加压空气流吹向所述交换器的鼓风机(4)、适于将加压空气从所述鼓风机(4)引导至所述热交换器的调节壳体(5)以及用于在所述车辆的乘客舱中分配经调节的空气的至少一个出口，所述系统(1)的特征在于，其包括由多孔材料形成的至少一个壁(8)。

Description

用于HVAC系统的多孔空气入口管道

技术领域

本发明涉及一种用于机动车辆的乘客舱的供暖、通风和空调系统，其通常被称为“HVAC”(“供暖、通风和空调”)并且在下文中被称为“热调节设备”。

背景技术

通过捕获外部空气以将其分配到乘客舱内，车辆的热调节系统在车窗的供暖、空调和除雾方面起着决定性作用。这些系统尺寸相对较大，并且设计成安装在仪表板下方的车辆发动机舱中。

如图1和2所示，热调节设备1通常包括进气单元2，该进气单元2具有旨在从车辆外部吸入空气的外部空气入口2b和旨在对取自车辆乘客舱的空气进行重新调节的内部空气入口2a。

由于乘客舱的空气通常已经处于最佳舒适温度，因此内部空气的这种再循环允许减少热调节设备1的能耗。两个空气入口2a和2b可以各自通过单独的空气瓣片而选择性地关闭和打开。

可替代地，外部空气入口2b可以朝向车辆的地板下区域或挡风玻璃的下部定向。在第二种情况下，它通常连接到空气过滤器和分离器，分离器的功能是将雨水与取自挡风玻璃下方的外部的空气分离。

两个空气入口2a和2b经由进气管3连接到螺旋涡旋壳体4a的上壁，该螺旋涡旋壳体4a包含绕着中心轴驱动的鼓风机4。

螺旋涡旋壳体4a的上壁基本上是平坦的，并且在其中心包括旨在与进气管3连通的轴向进气开口。涡旋壳体4a基本上与鼓风机4的轴线同轴，尽管其侧壁的下端形成半径逐渐增大的螺旋形，其旨在使空气流逐渐朝向切向出口开口定向。

然后，由鼓风机4加压的空气流通过调节单元5而被导向散热器，该散热器旨在加热空气流，然后空气流通过分配出口6分配到乘客舱中。

以已知的方式，热调节设备可以居中或半居中，这取决于鼓风机4是集成在热调节设备内还是在其侧面之一上偏移。

分配出口6通常包括至少一个用于挡风玻璃的除霜/除雾通风口、至少一个用于侧窗的除霜/除雾通风口、至少一个安装在仪表板上的通风口以及至少一个朝向乘客舱的下部开口的通风口。

在热调节设备配备有空调选件的情况下，它包括蒸发器，其功能是对空气流进行冷却和除湿。有利的是，将蒸发器放置在散热器的上游，如果需要的话，该散热器可以冷却空气，以便在对其重新加热之前对其进行除湿。

根据现有技术的热调节设备1具有多个缺点。当热调节设备1工作时，由于空气流在管道中的运动以及鼓风机的活动，它会产生相当大的噪声。该噪声可能通过设备的分配出口传播到乘客舱中。对于乘员舱的乘员来说，这将构成很大的噪声干扰。

为了解决该问题，现有技术的解决方案包括增加空调系统的内壁的厚度，以使后者可以在它们到达分配出口之前吸收一些声音排放。

然而，这些解决方案具有严重的缺点，即需要大大增加热调节设备的质量，因此需要增加其所安装到的车辆的能量消耗。

在这种情况下，本发明的目的是提供一种改进的热调节设备，该设备纠正了一些上述缺点，同时又轻巧、紧凑且易于组装。

发明内容

所提出的系统满足了这一需求。更具体地，在至少一个实施例中，所提出的系统涉及一种用于对机动车辆的空气流进行热调节的设备，包括至少一个热交换器、设计成用于将加压空气流吹向所述交换器的鼓风机、设计成用于将加压空气从所述鼓风机引向所述热交换器的调节壳体以及用于在所述车辆的乘客舱中分配经调节的空气的至少一个出口，所述设备的特征在于，其包括由多孔材料形成的至少一个壁。

在本说明书中，短语“用于对机动车辆的空气流进行热调节的设备”表示用于对机动车辆的乘客舱进行供暖、通风和/或空气调节的设备，也称为HVAC系统(供暖、通风和空调)。同样，在本发明的意义上的“壁”界定了管道，比如进气管道，或包含由鼓风机驱动的移动空气流的壳体。热交换器可以采用散热器的形式，其功能是加热穿过它的空气，或者采用蒸发器的形式，其功能是对空气流进行冷却和除湿。

根据本发明的热调节设备包括由多孔材料制成的至少一个壁，即其具有的结构的特征在于存在多个开放和/或封闭的孔。

这种多孔材料具有多个有利的特性。首先，由于其多孔性和机械柔韧性，它形成了良好的隔音效果。因此，其能够限制声波在热调节设备的管道中的传播。噪声的降低不仅适用于高频，而且适用于由系统结构所产生的低频。

此外，这种多孔材料的特征在于较低的体积质量为约15％。对于相等的体积，根据本发明的用于对空气流进行热调节的设备提供了更好的降噪、更低的质量以及更大的柔韧性。

根据本发明的特定方面，所述多孔材料的孔隙率大于0.8。

孔隙率是孔的体积与多孔介质的总体积之比。孔隙率大于0.8表示获得提供更好的降噪、更低的质量以及更大的柔韧性的多孔壁的有利条件。

根据本发明的特定方面，孔的直径在10至100μm的范围内。

这种孔径代表获得多孔壁的有利条件，该多孔壁具有更好的降噪，更低的质量和更大的柔韧性。

根据本发明的特定方面，所述壁具有至少两个不同孔隙率的区域。

如上所述，壁的噪声衰减及其柔韧性随着孔隙率的增加而增加，反之亦然。然而，当孔隙率减小时，其质量增加。因此，在具有至少两个不同孔隙率(或换句话说多个孔隙度)的区域的壁的情况下，选择最多孔区域的位置允许根据需要和要遵守的技术限制(尤其是在机械强度方面)来逐个区域地调整壁的性能。

根据本发明的特定方面，所述多孔材料是透气的。

换句话说，该多孔材料包括开放的多孔结构，其中孔相互连接并形成用于空气通过的非常细的通道。

根据本发明的特定方面，热调节设备设计成衰减频率在20Hz至20kHz的范围内的声波。

为了改变声波衰减的范围，考虑了多个参数，比如：

·迂曲度，它表示自由空间中的空气分布与通过多孔材料的空气分布之间的比率，

·空气流阻力，

·孔的尺寸以及孔之间存在的关联，

·多孔材料的弹性参数，包括杨氏模量和泊松比。

因此，根据本发明的热调节设备允许通过降低在HVAC系统内产生的噪声来改善车辆乘客舱内的声学舒适度。

根据本发明的特定方面，所述多孔材料是聚丙烯。

聚丙烯具有重量轻的优点，同时就其用途而言具有令人满意的机械强度。它也适用于实施起来相对简单的生产过程，比如包覆成型。

根据本发明的特定方面，所述壁包括至少一个加强肋。

这允许机械加固所述多孔壁，同时限制其质量的增加。

根据本发明的特定方面，沿所述空气流的流动方向，所述壁位于所述鼓风机的上游和/或与所述鼓风机位于同一水平。

当鼓风机运行时，它通过进气管道从车辆的外部和/或内部吸入空气流，从而在后者的内部产生减小的压力。根据本发明的进气管道的透气多孔表面允许空气在管道的内部和外部之间通过。当内部具有减小的压力时，来自管道外部且特别是来自车辆乘客舱的空气流可以通过所述多孔壁被吸向管道内部，然后进入鼓风机。因此，这种管道可以在不使用专用进气开口的情况下捕获来自车辆内部的空气流，该开口是负载损失和显著噪声的来源。

根据本发明的特定方面，沿所述空气流的流动方向，所述至少一个壁位于所述鼓风机的下游。

有利地，所述壁与热调节设备的非功能性表面位于同一水平，例如所述调节壳体形成鼓风机与散热器和/或蒸发器之间的连接、用于由蒸发器冷凝的水的疏散区、后喷水板或分配出口。

根据本发明的特定方面，所述壁在其外部面上由不透气膜覆盖。

当鼓风机运行时，其将加压空气流吹向布置在其下游的部件，从而在相关的管道和壳体中产生正压。由于根据本发明的壁的多孔性质，在管道内部流动的空气通过该多孔壁至少部分地扩散到热调节设备的外部，从而引起泄漏。在壁的外部面上添加不透气膜阻止该扩散过程，从而限制相应的泄漏。

根据本发明的特定方面，所述壁在其内部面上由不透水膜覆盖。

在由蒸发器(也称为冷凝盘)冷凝的水的疏散区，收集的水可被多孔壁吸收，从而难以疏散该水，同时降低了多孔壁衰减噪声的能力。通过用在其内部面上的不透水膜覆盖该壁，可以消除该缺点，因为不透水膜防止水与多孔壁接触。

根据本发明的特定方面，所述壁是多层壁，所述多层壁通过将多孔材料的内层、不透气膜和多孔材料的外层叠置而形成。

这种多层结构允许噪声在热调节设备的内部和外部均被衰减，同时限制与在正压下空气流从内部向热调节设备的外部的扩散相关的负载损失。

本发明还涉及一种机动车辆，其特征在于，其包括如上所述的热调节设备。

本发明还涉及多孔材料在生产用于对机动车辆的空气流进行热调节的设备的壁中的用途。

本发明还涉及一种制造用于对机动车辆的空气流进行热调节的设备的多孔材料壁的方法，所述方法包括热成型所述壁的步骤。

根据特定方面，以不同的压缩水平实施所述热成型步骤。

因此可以获得厚度和/或孔隙率变化的多孔壁。

附图说明

通过阅读以下仅作为说明性和非限制性示例给出的特定实施例的描述以及附图，本发明的其他特征和优点将变得显而易见，其中：

-图1示出了根据现有技术的用于车辆的乘客舱的热调节设备的前视图，

-图2示出了图1中的设备的后视图，

-图3a至3d示出了根据本发明的一个实施例的热调节设备的调节壳体的示意图，

-图4示出了根据本发明的一个实施例的热调节设备的进气单元的侧面的示意图，

-图5a和5b示出了根据本发明的一个实施例的热调节设备的冷凝盘的下部和上部的示意图，

-图6a和6b示出了根据本发明的一个实施例的热调节设备的分配器的从前部观看的左侧部分的示意图，

-图7示出了根据本发明的一个实施例的热调节设备的分配器的右侧部分的示意图，

-图8示出了根据本发明的一个实施例的热调节设备的分配器的中央部分的示意图，

-图9示出了根据本发明的一个实施例的热调节设备的盖，

-图10a和10b示出了根据本发明的一个实施例的热调节设备的乘客舱空气分配管道。

附图所示的各种元件不一定按真实比例示出，而是优先考虑描绘本发明的一般功能。

具体实施方式

下面描述本发明的多个特定实施例。当然应当理解，本发明决不受这些特定实施例的限制，并且可以实施其他实施例。

本发明的原理是提供一种用于对空气流进行热调节的设备，该设备以相同的体积提供更好的降噪、更低的质量以及更大的柔韧性。

这种设备1还包括由多孔材料制成的至少一个壁8。

图3a至3d是根据本发明的热调节设备1的调节壳体5的示意图。这种壳体5沿空气流动方向位于鼓风机4的下游。

如图3a所示，调节壳体5包括表面积为1.4dm²且厚度为20mm的多孔壁8。该壁8由透气的多孔材料制成，即具有开放的多孔结构，在该结构中，孔相互连接并形成用于空气通过的非常细的通道。

根据本发明的特定方面，所述多孔材料的孔隙率大于0.8，并且孔的直径在10至100μm范围内。

这种壁8特别地旨在衰减频率在20Hz至20kHz范围内的声波，这允许通过降低在HVAC系统1内产生的噪声来改善车辆的乘客舱中的声学舒适度。

该壁8在其外部面上覆盖有不透气膜(未示出)。

当鼓风机4运行时，其将压缩空气流吹向布置在其下游的部件，从而在相关的管道和壳体(包括调节壳体5)中产生正压。由于壁8的多孔性，在管道内流动的空气至少部分地通过这些多孔壁8向热调节设备1的外部扩散，从而引起泄漏。在壁8的外部面上添加不透气膜可以阻止该扩散过程，从而限制了泄漏的风险。

图3b至3d示出了调节壳体5的不同部分，每个部分包括厚度为20mm的多孔壁8，其表面积分别等于4、3和1.4dm²。

图4是具有透气多孔壁8的热调节设备1的进气单元2的侧视图。这种进气单元2沿空气流动方向位于鼓风机4的上游。

当鼓风机4运行时，其经由该进气管道2从车辆的外部和/或内部吸入空气流，从而在其中引起减压。进气管道2的可渗透多孔表面8允许空气在管道2的内部和外部之间通过。当其内部处于减压状态时，来自管道2的外部且特别是来自车辆的乘客舱的空气流可以通过该多孔壁8被吸入管道2的内部且然后进入鼓风机4。因此，这种管道4允许从车辆的内部吸入空气流而不需要专用的进气开口，该开口是负载损失和大量噪声的来源。

图5a和5b是具有多个多孔壁8特别是表面积等于1.3和0.4dm²的多孔壁8的热调节设备的冷凝盘的下部和上部的示意图。这种冷凝盘沿空气流动方向位于鼓风机4的下游，并且其功能特别是用于收集来自蒸发器的冷凝水蒸气。

该冷凝盘的底壁8在其内部面上覆盖有不透水膜(未示出)。该膜防止水与多孔壁8接触，从而避免水被多孔壁8吸收。因此，使用该膜允许该多孔壁8保持其衰减噪声的能力，同时便于疏散收集在盘中的水。

图6a和6b分别是热调节设备1的分配器的左侧部分的视图和正视图，该分配器具有多个多孔壁8，包括一个表面积等于1dm²且厚度等于10mm的壁8和一个表面积等于0.4dm²且厚度等于2mm的壁8。这些壁8中的每一个在其内部面上均具有不透水膜(未示出)。

图7至10b示出了位于鼓风机4下游的热调节设备1的其他部分，且每个部分都包括一个或多个多孔壁8。

特别地，图7是热调节设备1的分配器的右侧部分的示意图。

图8是具有多个多孔壁8的热调节设备1的分配器的中央部分的视图，包括一个表面积等于1dm²且厚度等于2mm的多孔壁8。

图9是热调节设备1的盖的示意图，其包括表面积等于1.5dm²的多孔壁8。

图10a和10b示出了用于在乘客舱中分配空气的管道，每个管道包括表面积分别等于0.7和2.9dm²的多孔壁8。

Claims (10)

1.一种用于对机动车辆的空气流进行热调节的设备(1)，包括至少一个热交换器、设计成用于将加压空气流吹向所述交换器的鼓风机(4)、设计成用于将加压空气从所述鼓风机(4)引向所述热交换器的调节壳体(5)，以及用于在所述车辆的乘客舱中分配经调节的空气的至少一个出口，所述系统(1)的特征在于，其包括由多孔材料形成的至少一个壁(8)。

2.如权利要求1所述的热调节设备(1)，其特征在于，所述多孔材料的孔隙率大于0.8。

3.如权利要求1或2所述的热调节设备(1)，其特征在于，所述多孔材料是透气的。

4.如权利要求1至3中任一项所述的热调节设备(1)，其特征在于，所述热调节设备设计成衰减频率在20Hz至20kHz范围内的声波。

5.如权利要求1至4中任一项所述的进气管道(3)，其特征在于，所述壁(8)包括至少一个加强肋。

6.如权利要求3所述的热调节设备(1)，其特征在于，沿所述空气流的流动方向，所述壁(8)位于所述鼓风机(4)的上游和/或与所述鼓风机(4)位于同一水平。

7.如权利要求1至5中任一项所述的热调节设备(1)，其特征在于，沿所述空气流的流动方向，所述至少一个壁(8)位于所述鼓风机(4)的下游。

8.如权利要求7所述的热调节设备(1)，其特征在于，所述壁(8)在其外部面上由不透气膜覆盖。

9.如权利要求7和8中任一项所述的热调节设备(1)，其特征在于，所述壁(8)在其内部面上由不透水膜覆盖。

10.如权利要求1至9中任一项所述的热调节设备(1)，其特征在于，所述壁(8)是多层壁，所述多层壁通过将多孔材料的内层、不透气膜和多孔材料的外层叠置而形成。