CN1160649A - 用于汽车的加热和/或空调装置 - Google Patents

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Abstract

一个盒子(2)，有一个从鼓风机(GMV)接受空气的进口(6)及脚部出口(9)和吹风出口(14)，盒子分成三个通风道，第一(4)和第二(10)通风道的上游端(5，11)通向进口(6)，下游端(7，12)通向脚部出口或吹风出口，它们分别受第一节流门(8)和第二节流门(13)控制，第三通风道(15)装有热交换器(16)，其上游有进口端(17)，在第三节流门(18)的控制下与进口(6)相通，下游有脚部端口(19)和吹风端口(20)，这些端口受第一和第二节流门控制，节流门由控制装置(1)控制。

Description

用于汽车的加热和/或空调装置
本发明涉及一种用于汽车的加热和/或空调装置，更确切地说是这个装置的一个加热和分配空气的盒子。
人们已知道这种装有热交换器的盒子，它有一个接受来自鼓风装置的空气的进气口，和分别由第一节流门和第二节流门控制的脚部出口端和吹风出口端。
在这种盒子中，节流门通常只完成一种功能，要么控制空气的混合以调节它们的温度，要么控制处理过的或循环空气的分配。因此需要许多通气管道和多个气室。
这种盒子结构使得压力损失较大，其所需体积也和目前汽车中的结构不相称。
因此，本发明的目的就是要设计一种加热、通风和/或空调的装置，它没有现有技术的缺点，特别是在装置的效率和尺寸方面。
为此，本发明设计了一种前面提到的装置，它的盒子被分成三个通风道，第一通风道的上游端连着盒子的进风口，其下游端通向脚部出口，它们的连通受装在下游端上的第一节流门控制，第二通风道的上游端通向盒子的进口，其下游端与吹风出口连接，它们的连通受装在下游端上的第二节流门控制，第三通风道的中间装有热交换器，这个通风道在热交换器16的上游有一个进口端，它在第三节流门的控制下与盒子进口相通，在热交换器的下游，它有两个分别称为脚部端口和吹风端口的出口，它们分别通向脚部出口和吹风出口，这些端部出口分别受第一节流门和第二节流门控制，这些节流门受控制装置的控制，它使这些节流门处于所选择的位置上。
这样，大大减少了通风道和气室的数量，使得盒子的体积和压力损失大大下降。
另外，第一和第二节流门具有调节温度和分配空气的双重作用。
上面所说的上游和下游是通常在热交换器中使用的方向。位于热交换器前面的位置为上游，在热交换器后面的位置为下游。
根据本发明的另一个特点，本装置在热交换器和第三通风道的下游脚部端口和吹风端口之间有第四个节流门，在控制器的作用下，它将调节由热交换器来的热空气在脚部出口和吹风出口之间的分配比例。
所有这些节流门最好是摆动式的，至少其中第一、第二和第四节流门可以位于各种不同位置。
作为一个特别的优点，第三通风道最好位于第一和第二通风道之间，在三个通风道中间部分内流动的气流基本上是平行的，这样可以减少通风道的尺寸，从而也减少了压力损失。
第三通风道的上游端最好为圆锥形，以便利于来自鼓风机的空气分布在热交换器的整个前表面上。
根据本发明的另一个特征，第三通风道的下游脚部端口和吹风端口分别垂直于第三通风道的上游端。这种布置可以减小盒子的尺寸。
在下面作为例子的描述中参考的附图为：
-图1为本发明的加热和/或空调装置的一部分的横向剖视示意图，装置处于第一种工作状态；-图2显示处于第二种工作状态的图1所示装置的一部分；-图3显示处于第三种工作状态的图1所示装置的一部分；-图4显示处于第四种工作状态的图1所示装置的一部分；-图5显示处于第五种工作状态的图1所示装置的一部分；-图6显示处于第六种工作状态的图1所示装置的一部分；-图7显示处于第七种工作状态的图1所示装置的一部分。
先看图1，以便描述本发明的加热和吹风装置的一个实施例。
首先，这个装置具有一个控制装置1。它装在汽车仪表盘的下面，控制装置包括一些收集车厢内空间温度参数的装置(未示出)，它们位于仪表盘的表面。另外，装置有一个加热和分配空气的盒子2，以及一组风机GMV，它包括一个鼓风机3，用于提供外面的空气，或者使盒子内的空气循环。
目前盒子的传统结构不一定能适用于现代汽车，本发明将推荐一种新的结构，其盒子的内部分成三个部分，每个部分构成通风道。
这些通风道最好相互叠在一起，以使得在通风道中流动的空气至少在中间部分相互平行。
盒子2的上部有第一通风道4。它包括一个通向盒子2进风口6的上游端5，和一个通向位于盒子2顶板上的脚部出口9的下游端7，下游端7用一个位于端部的节流门8控制，它最好是摆动式的。这个出口用于将处理过或没有处理过的空气通到位于前后乘客脚部的吹气口。它在出口处可以分成两个部分，一个向脚部出口吹风，另一个向除霜器出口吹风。
这个通风道至少将一部分由鼓风机来的未处理空气，在后面称之为冷空气，导入脚部出口9的上游。
第二个通风道10设置在盒子2的下方。它有一个通向盒子2进口6的上游端11和一个与位于盒子2后下方的吹风出口14连接的下游端12。下游端12用位于通风道端部的第三个节流门13控制，它最好是摆动式的。这个通风道至少将一部分冷空气导向吹风出口14的上游。这个出口14用于向位于汽车仪表板处的吹风口供风。吹出的空气可以是处理过的也可以是未处理的。
第三个通风道15位于盒子2的中部，在第一通风道4和第二通风道10之间。它的中部有一个热交换器16，在这个热交换器的上游方向，是通风道的上游端17，与盒子2的进气口6相通，上游端17用一个位于端部、最好是摆动式的第三节流门18控制。在热交换器16的下游，通风道有两个分别称为脚部端口19和吹风端口20的两个通道，它们分别通向脚部出口9和吹风出口14，这些端口分别由第一节流门8和第二节流门13控制。
第一通风道4的下游端7和第三通风道15的脚部端口19最好相互垂直地布置，以使第一节流门8可以通过简单的转动分别使它们打开，同样，第二通风道10的下游端12和第三通道15的吹风端口20也是相互垂直布置的，使得第二节流门13可以通过转动方便地控制其打开。
两个出口位于第三通风道的上下侧壁上，它们的方向基本上垂直于第三通道15的上游端17。这样，盒子2的后壁21对着上游端17。这迫使处理过的空气被导向脚部端口19和吹风端口20之一。
为此，在热交换器的下游方的脚部端口19和吹风端口20的上游方设置了第四节流门22(最好是转动式节流门)。这个节流门22用于调整来自热交换器的热空气在脚部出口9和吹风出口14之间的分配比例。节流门有一个位于其中部的转动轴，转动轴位于通风道的中间。节流门的尺寸基本等于热交换器16出口处的通风道的尺寸。
另外，第三通风道15位于热交换器16上游的部分最好为圆锥形的，使得冷空气可以很好地分布在热交换器16的整个上游表面23上。
所有节流门均与控制装置1相连，它们的位置可以相互组合，关于这一点，将在后面介绍。
现在介绍这些节流门所处的主要位置。
第一节流门8可以位于多个位置，其中至少有如下四个位置：-＂关闭＂位置(见图1)，在这个位置，它阻止冷空气到达脚部出口9，而允许由热交换器16来的热空气进入脚部出口9；-＂打开＂位置(见图4)，在这个位置，它阻止热空气流向脚部出口9，而让冷空气流向脚部出口9；-＂中央＂位置(见图5)，在这个位置，它将第一通风道4的下游端7关闭一半，也将第三通风道15的脚部端口19关闭一半，将冷热空气各占50％的混合空气(温空气)导向脚部出口9；-＂四分之一＂位置(见图7)，在这个位置，它将第一通风道的下游端部关闭四分之一，将第三通风道15的脚部端口19关闭四分之三，将热空气占75％、冷空气占25％的混合空气(温热空气)导向脚部出口9。
第二节流门13可以位于多个位置，其中至少有如下四个位置：-＂关闭＂位置(见图3)，在这个位置，它阻止冷空气流向吹风出口14，而允许由热交换器16来的热空气进入吹风出口14；-＂打开＂位置(见图1)，在这个位置，它阻止热空气流向吹风出口14，而让冷空气进入吹风出口14；-＂中央＂位置(见图2)，在这个位置，它将第二通风道10的下游端12关闭一半，也将第三通风道15的吹风端口20关闭一半，将冷热空气各占50％的混合空气(温空气)导向吹风出口14；-＂四分之三＂位置(见图7)，在这个位置，它将第二通风道10的下游端部12关闭四分之三，将第三通风道15的吹风端口20关闭四分之一，将热空气占25％、冷空气占75％的混合空气(温冷空气)导向吹风出口14。
当然，根据需要，第一节流门和第二节流门除了可以有中央、四分之一和四分之三位置之外，还可以有许多中间位置。这些位置使得通过由它们控制的下游开口的冷热空气的比例可以在1％到99％之间变化。
第四节流门22可以位于多个位置，其中至少有如下三个位置：-＂右边＂位置(见图1)，在这个位置，它迫使所有来自热交换器16的热空气通过脚部端口19流向脚部出口9；-＂左边＂位置(见图5)，在这个位置，它迫使所有来自热交换器16的热空气通过吹风端口20流向吹风出口14；-＂中央＂位置(见图7)，在这个位置，它使来自热交换器16的热空气均等地(也就是以50％/50％的比例)流向脚部端口19和吹风端口20。
当然，根据需要，第四节流门除了可以有中央位置之外，还可以有许多其它的中间位置。这些位置使得流向两个下游端的冷热空气比例可以在1％到99％之间变化。
第三个节流门18可以取＂关闭＂(见图1)和＂打开＂(见图2)两个位置之一，分别阻止或允许冷空气进入热交换器16。
当然，第三节流门也可以取所需的中间位置。
在图1的例子中，装置在＂冷吹风＂状态工作，第一节流门8处于关闭位置，第二节流门13处于打开位置。第三节流门18处于关闭位置。由于第三节流门的位置，第四节流门既不影响空气的加热也不影响其分配，所以第四节流门22可以在任意位置，例如处于左边位置。
在这种工作状态，由鼓风机(箭头F1)来的空气只能进入第二通风道10。由于第二节流门13是打开的，空气通过这个通风道流向吹风出口14。
现参看图2到图7，以便描述本发明装置的其它工作状态。
图2为本装置处于＂温吹风＂状态。为此，第一节流门8处于关闭位置，第二节流门13在中央打开位置，第三节流门18处于打开位置，第四节流门22处于左边位置。
来自鼓风机3的空气(箭头F2)只能进入第二通风道10(箭头F3)和第三通风道15(箭头F4)。进入第三通风道15的一部分空气在通过热交换器16时被加热，然后在第四节流门22的作用下流向下游的吹风端口20(箭头F5)，由于节流门13处于中间位置，下游吹风端口20处于部分打开的状态。热空气与第二通风道10来的冷空气(箭头F6)混合，混合后的空气通过吹风出口14流出盒子2。
本装置也可以工作在图3的＂热吹风＂状态。为此，第一节流门8和第二节流门13均处于关闭位置，第三节流门18处于打开位置，第四节流门22处于左边位置。
来自鼓风机3的空气只能进入第三通风道15(箭头F7)，它们通过热交换器时被加热。然后在第四节流门22的作用下热空气流向下游的吹风端口20(箭头F8)，由于节流门13处于关闭位置，下游吹风端口20处于完全打开的状态。最后，热空气通过吹风出口14流出盒子2。
本装置也可以工作在图4的＂脚部冷风＂状态。为此，第一节流门8处于打开位置，第二节流门13和第三节流门18均处于关闭位置，第四节流门22可以处于任意的位置，比如中央位置。
来自鼓风机3的空气只能进入第一通风道4(箭头F9)。由于第一节流门8处于打开位置，空气通过脚部出口9流出盒子2。
图5为本装置处于＂脚部温吹风＂状态。为此，第一节流门8处于中间位置，第二节流门13在关闭位置，第三节流门18处于打开位置，第四节流门22处于右边位置。
来自鼓风机3的空气(箭头F10)只能进入第一通风道4(箭头F11)和第三通风道15(箭头F12)。进入第三通风道15的一部分空气在通过热交换器16时被加热，然后在第四节流门22的作用下流向下游的脚部端口19(箭头F13)，由于第一节流门8处于中央位置，下游脚部端口19处于部分打开的状态。热空气与来自第一通风道的冷空气混合，混合后的空气通过脚部出口9流出盒子2。
图6为装置的脚部热风状态。为此，第一节流门8和第二节流门13均处于关闭位置，第三节流门18处于打开位置，第四节流门22处于右边位置。
来自鼓风机3的空气只能进入第三通风道15(箭头F14)，在那里空气在穿过热交换器16时被加热。这股热空气随后在第四节流门22的作用下流向(箭头F15)下游脚部端口19，由于第一节流门8是关着的，脚部端口19就完全处于打开状态。最后热空气通过脚部出口9流出盒子2。
装置也可以在图7所示的双层状态(或称温度分层状态)下工作。为此，第一节流门8和第二节流门13分别处于不同的中间位置，第三节流门18处于打开位置，第四节流门22处于中央位置。例如，第一节流门8处于四分之一位置，第二节流门13处于四分之三位置。
由鼓风机3来的空气(箭头F16)同时进入三个通风道4、10和15。第一部分冷空气(箭头F17)通向脚部出口9，第二部分冷空气(箭头20)通向吹风出口14，第三部分冷空气(箭头21)进入通风道15，在通过热交换器16时被加热，然后在第四节流门22的作用下，一部分(箭头F18)流向下游的脚部端口19，由于第一节流门8处于中间位置，这个端部部分打开；另一部分热空气(箭头F19)流向下游的吹风端口20，这一部分热空气与第一部分的量相同(但并不是必须的)，由于第二节流门13处于四分之三位置，吹风端口关闭四分之一。第一部分热空气将与第一通道4来的冷空气混合，构成温而偏热的空气，从脚部出口9离开盒子2，而第二部分热空气与第二通风道来的冷空气混合构成温(或温而偏冷)的空气，从吹风出口离开盒子。
这样，就在脚部出口9(较热的)和吹风出口14之间形成温度梯度。显然，将第一节流门8和第二节流门13调整到不同的中间位置，就可以任意调节这个温度梯度。
当然，可以选择的工作状态是非常多的，它们一般都是由前面描述的工作状态变化而来的，因此，是用四个节流门的各自不同位置组合来实现的。
于是，可以使脚部出口和吹风出口的空气温度是相同的、冷的、热的或温的。
在热的情况下，将第一和第二节流门都放在关闭位置，第三个节流门处于打开位置，第四节流门处于中央位置。
在冷的情况下，将第一和第二节流门都放在打开位置，第三个节流门关闭，第四节流门处于任意位置，例如中央位置。
在温的(半热或半冷)情况下，将第一和第二节流门都放在中央位置，第三个节流门处于打开位置，第四节流门处于中央位置。
在前面介绍了加热和通风装置，但很清楚，本装置也用于暖风装置、通风装置和空调装置。
同样，本发明也可应用于除前面介绍的装置之外的其它通风道装置，只要这些装置是在后面的权利要求的范围之内。

Claims (12)

1.一种用于汽车的加热、通风和/或空调装置，它有一个盒子(2)，里面装有热交换器(16)，盒子有一个从一组风机接受空气的进口(6)以及脚部出口(9)和吹风出口(14)，它们分别由第一节流门(8)和第二节流门(13)控制，其特征为：盒子(2)被分为三个通风道，第一通风道(4)的上游端(5)连着盒子(2)进风口(6)，其下游端(7)通向脚部出口(9)，它们的连通受装在下游端(7)上的第一节流门(8)的控制，第二通风道(10)的上游端(11)通向盒子(2)进口(6)，其下游端(12)与吹风出口(14)连接，它们的连通受装在下游端(12)上的第二节流门(13)的控制，第三通风道(15)的中间装有热交换器(16)，这个通风道(15)在热交换器(16)的上游有一个进口端(17)，它在第三节流门(18)的控制下与盒子(2)进口(6)相通，在热交换器(16)的下游，它有两个分别称为脚部端口(19)和吹风端口(20)的出口，它们分别通向脚部出口(9)和吹风出口(14)，这些端部出口分别受第一节流门(8)和第二节流门(13)控制，这些节流门(8，13，18，22)受控制装置(1)的控制，它使这些节流门处于所选择的位置上。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征为：在热交换器(16)和第三通风道(15)的下游脚部端口(19)及下游吹风端口(20)之间有第四个节流门(22)，在控制器(1)的作用下，它将调节由热交换器(16)来的热空气在脚部出口(9)和吹风出口(14)之间的分配比例。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征为：第三通风道(15)位于第一通风道(4)和第二通风道(10)之间。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征为：第三通风道(15)的上游端(17)为圆锥形，以便利于来自鼓风机的空气分布在热交换器(16)的整个前表面(23)上。
5.根据权利要求3或4所述的装置，其特征为：第三通风道(15)的下游脚部端口(19)和下游吹风端口(20)基本垂直于第三通风道(15)的上游端(17)。
6.根据权利要求3到5中任一项所述的装置，其特征为：在三个通风道(4，10，15)中流动的空气基本上是平行的。
7.根据权利要求2到6中任一项所述的装置，其特征为：第一(8)、第二(13)、第三(18)和第四(22)节流门均为摆动式。
8.根据权利要求2到7中任一项所述的装置，其特征为：第一(8)、第二(13)和第四(22)节流门都可以处于多个中间位置。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征为：第一节流门(8)可以至少有如下四个位置中的一个：-＂关闭＂位置，在这个位置，它阻止冷空气通向脚部出口(9)，而允许来自热交换器(16)的热空气通向脚部出口(9)；-＂打开＂位置，在这个位置，它阻止热空气通向脚部出口(9)，而让冷空气通向脚部出口(9)；-＂中央＂位置，在这个位置，它将第一通风道(4)的下游端(7)关闭一半，也将第三通风道(15)的脚部端口(19)关闭一半，因此它将混合的冷热空气(温空气)导向脚部出口(9)；-＂四分之一＂位置，在这个位置，它将第一通风道的下游端部关闭四分之一，将第三通风道(15)的脚部端口(19)关闭四分之三，因此它将混合的冷热空气(温热空气)导向脚部出口(9)；
以及，第二节流门(13)取至少如下四个位置之一：-＂关闭＂位置，在这个位置，它阻止冷空气通向吹风出口(14)，而允许来自热交换器(16)的热空气通向吹风出口(14)；-＂打开＂位置，在这个位置，它阻止热空气通向吹风出口(14)，而让冷空气通向吹风出口(14)；-＂中央＂位置，在这个位置，它将第二通风道(10)的下游端(12)关闭一半，也将第三通风道(15)的下游吹风端口(20)关闭一半，因此它将混合的冷热空气(温空气)导向吹风出口(14)；-＂四分之三＂位置，在这个位置，它将第二通风道(10)的下游端部(12)关闭四分之三，将第三通风道(15)的下游吹风端口(20)关闭四分之一，因此它将混合的冷热空气(温冷空气)导向吹风出口(14)。
10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征为：第四节流门(22)可以至少有如下三个位置之一：-＂右边＂位置，在这个位置，它迫使所有来自热交换器(16)的热空气通过下游脚部端口(19)流向脚部出口(9)；-＂左边＂位置，在这个位置，它迫使所有来自热交换器(16)的热空气通过下游吹风端口(20)流向吹风出口(14)；-＂中央＂位置，在这个位置，它使来自热交换器(16)的热空气均等地流向脚部出口(9)和吹风出口(14)。
11.根据权利要求1到10中任一项所述的装置，其特征为：第三节流门(18)至少处于关闭或打开位置中的一个，以便相应地禁止或允许空气到达热交换器(16)。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征为：控制装置可以使节流门(8，13，18，22)至少处于如下位置之一：-第一位置，此时，第一节流门(8)处于关闭位置，第二节流门(13)处于打开位置，第三节流门(18)处于关闭位置，这使得冷空气流向吹风出口(14)；-第二位置，此时，第一节流门(8)处于关闭位置，第二节流门(13)在中央打开位置，第三节流门(18)处于打开位置，第四节流门(22)处于左边位置，这使得称为温空气的混合冷/热空气流向吹风出口(14)；-第三位置，此时，第一节流门(8)和第二节流门(13)均处于关闭位置，第三节流门(18)处于打开位置，第四节流门(22)处于左边位置，这使热空气流向吹风出口(14)；-第四位置，此时，第一节流门(8)处于打开位置，第二节流门(13)和第三节流门(18)均处于关闭位置，这使得冷空气流向脚部出口(9)；-第五位置，此时，第一节流门(8)处于中央位置，第二节流门(13)在关闭位置，第三节流门(18)处于打开位置，第四节流门(22)处于右边位置，这使得混合的冷/热空气流向脚部出口(9)；-第六位置，此时，第一(8)和第二(13)节流门均处于关闭位置，第三节流门(18)处于打开位置，第四节流门(22)处于右边位置，这使得第三通风道(15)中的热空气流向脚部出口(9)；-第七位置，此时，第一节流门(8)和第二节流门(13)分别处于＂四分之一＂和＂四分之三＂的中间位置，第三节流门(18)处于打开位置，第四节流门(22)处于中央位置，这使得温度分别为＂温热＂和＂温冷＂的混合热/冷空气分别流向脚部出口(9)和吹风出口(14)。
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