CN103419594B - 空气分配门和具有该空气分配门的通风系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在通风系统中使用的具有防分层特性的空气分配门（41，78，90，100，110）。该门（41，78，90，100，110）包括从门（41，78，90，100，110）的主体延伸的叶片（64，80，92，102，112，114）。叶片（64，80，92，102，112，114）部分地干扰进入热交换器的空气流。这种干扰减慢了通过热交换器的高速气流并且引起从热交换器至空气的更均匀的热传递分配，这为使用者提供了较佳的舒适性。

Description

空气分配门和具有该空气分配门的通风系统

技术领域

本发明涉及空气分配门和具有空气分配门的通风系统的领域，空气分配门构造为将气流引导至通风系统的部件，诸如热交换器。

背景技术

本部分提供涉及本发明的背景技术信息，所述信息未必是现有技术。

在汽车中，通常具有定位于仪表盘内的气候控制系统，其通过仪表板除霜出风口、仪表盘通风出风口以及指向地板的出风口给乘坐者提供加热或冷却的空气。这些传统的气候控制系统通常包括加热器芯部，其在由发动机加热的发动机冷却剂与车厢/外部环境中的冷空气之间执行热交换，以给乘客轿厢提供暖空气。一些车辆包括空调系统，其集成有用于从客舱中的温暖空气和从外部环境吸收热的蒸发器。加热器芯部和蒸发器通常配置于定位在车辆的乘客轿厢中的HVAC外壳中。蒸发器和加热器芯部通常设置在风扇下游，该风扇用于将冷却或加热的空气流通到乘客轿厢中。

HVAC单元内的空气分配或控制或混合门用来控制通过热交换器的各种气流。在需要“全热”状况时，空气门切断来自未加热空气源的气流。相反，在需要“全冷”状况时，空气门切断来自加热空气源的气流。当需要“全热”或“全冷”以外的温度时，在“中间模式”状况下，空气门可以定位以允许各种程度的加热和未加热气流穿过HVAC单元。

从HVAC单元输出的空气可以直接供应至车辆客舱内的各个出风口。可期望的是，能够将处于大致类似温度的空气配置为同时穿过全部出风口。

加热器芯部通常不会在其整个平面上产生均匀的温度分布。因此，沿加热器芯部观察到温度梯度。在一般的HVAC构造中，有时会在车辆客舱中的中央和外部的面板通风口之间观察到不期望的温度不平衡，其在现有技术中称为分层。补偿温度不平衡的常规方法是增大加热器芯部的罐深度、增加加热器芯部的厚度、或移动加热器芯部在壳体内部的位置。所有这些选择都涉及昂贵的工具变更并且对于就气流容积和噪音而言能够具有负面影响。

发明内容

本发明的目的是产生一种构造为将气流引导至通风系统的部件（诸如热交换器）的空气分配门。本发明的另一目的是产生一种具有空气分配门的通风系统。本部分提供本发明的总体概述，并非是其全部范围或其所有特征的综合性公开。

一种在通风单元中使用的帮助防止分层的空气分配门包括门的主体，其绕轴线旋转以阻挡分配通过通风单元的预定量的空气。门包括从分配门主体垂直地延伸的叶片。叶片可以为矩形并且形成到控制门中。叶片的高度可以为恒定的并且基于通风单元的具体性能需求来确定。叶片的位置可以平行于门的旋转轴线。

在另一形式中，本发明提供了一种汽车加热、通风和冷却系统，其包括鼓风扇、用于冷却空气的蒸发器、用于增加空气温度的加热器芯部、绕轴线旋转的分配门，该分配门放置于这两个热交换器之间，以使通过加热器芯部的气流中的一些转向。分配门具有从门的本体突出的叶片。通风系统中可以存在超过一个具有突出的叶片的分配门。突出叶片可以放置于分配门的加热器芯部一侧。突出的叶片的高度可以根据汽车通风系统的应用而变化。突出的叶片与门的轴线之间的角度可以基于汽车通风系统的性能而预定。突出的叶片在分配门平面上的定位可以基于汽车通风系统的性能来预定。在另一形式中，本发明提供了一种汽车通风系统，其包括构造为吹送空气的鼓风扇。该汽车通风系统还包括加热器芯部，其构造为增大由鼓风扇吹送以流动通过加热器芯部的空气的温度，加热器芯部构造为在空气流动通过其中时具有较高速度区域和较低速度区域并且使得空气以与流动通过较低速度区域的空气相比较高的速度流动通过较高速度区域。汽车通风系统还包括分配门，该分配门包括平面状本体，该分配门定位于加热器芯部的上游侧，用于使流动通过加热器芯部的空气的至少一部分偏转。分配门具有从平面状本体突出的叶片。叶片构造为干扰流动通过较高速度区域的空气，从而降低流动通过较高速度区域的空气的速度。

本发明的其他应用领域从下文提供的详细描述中将变得显而易见。应当理解的是，尽管详细描述和具体示例指示了本发明的优选实施例，但是仅意图于展示的目的而无意于限制本发明的范围。

附图说明

这里描述的附图仅用于示出所选择实施例而非所有可能的实施方式，并且无意于限制本发明的范围。

图1是具有根据本发明的原理的加热、通风和冷却系统的车辆的示意图；

图2是汽车的局部立体图，示出乘客空间的一部分；

图3A是HVAC模块的简化视图；

图3B是优选实施例的HVAC模块的视图；

图4是HVAC模块的加热器芯部的简化视图；

图5是HVAC模块组件中的空气分配门的立体图；

图6是HVAC模块组件中的具有空气分配叶片的空气分配门的另一立体图；

图7是HVAC模块组件中的具有空气分配叶片的空气分配门的另一立体图；

图8是HVAC模块组件中的具有空气分配叶片的空气分配门的另一立体图；并且

图9是HVAC模块组件中的具有两个空气分配叶片的空气分配门的另一立体图。

相应的附图标记在附图的这几个视图中都指示相应的部件。

具体实施方式

示例实施例现将参照附图更完整地描述。下面的描述实际上仅是示例性的而非意图于限制本发明、应用或用途。应当理解的是，在全部附图中，相应的附图标记指示相同或相应的部件和零件。

参照图1和2，示出了具有HVAC系统20的汽车10，根据本教导的HVAC模块22能够在该HVAC系统20内使用。车辆10包括乘客空间12，其可以具有前部乘客空间12a和后部乘客空间12b。HVAC控制器14允许调节HVAC模块22的运行以提供期望的空调空气的气流。

参照图3A，示出并且大体上在附图标记22处标识常规车辆HVAC模块22的框图。HVAC壳体24形成通风管道，空调冷却的空气和/或加热的空气通过该通风管道输送至乘客隔室12。HVAC壳体24包括设置在蒸发器28上游侧的风扇26。流入蒸发器28的低压制冷剂从HVAC壳体24内部的空气吸收热量用于蒸发。HVAC壳体24在蒸发器28的下游侧上容纳有热水加热器芯部（热交换器）30。加热器芯部30包括入口管32和出口管34。车辆发动机（未示出）的热水（冷却剂）由水泵（未示出）通过入口管32引导至加热器芯部30。

空气旁路通道38形成在水加热器芯部30旁边。空气分配门40配置成调节分别穿过热水加热器芯部30与旁路通道38的热空气与冷空气之间的体积比。空气分配门40通过调节热空气与冷空气之间的体积比来调节吹入乘客隔室12的空气的温度。门绕轴线42旋转以调节体积比。轴线42用作轴。

另外，吹脸出风口44、除霜出风口46、吹脚出风口48以及后舱出风口50形成在HVAC壳体24的下游端。吹脸出风口44将空气朝着乘客的上部身体部分引导，除霜出风口46将空气朝着风挡的内表面引导，吹脚出风口48将空气朝着前座乘客的吹脚引导，并且后舱出风口50将空气朝着车辆的后座乘客引导。出风口44、46、48、50由出风口模式门（未示出）打开和关闭。空气分配门40绕轴线42旋转并且由电驱动设备驱动，例如由伺服马达经连杆、由驱动缆经连杆等（未示出）。

为了理解由从本文中描述的本发明的空气分配门41延伸的叶片64所实现的优点，给出加热器芯部30运行的论述。现在再参照图4，示出加热器芯部30的示意图。首先，虚线“V”代表加热器芯部30的竖直方向。就这一点而言，线V表示来自加热器芯部30的下游空气在驾驶员侧区域52与乘客侧区域54之间（对于双区域HVAC构造而言）的分界。水平虚线“H”表示上部区域56，其定向为用于将空气引导至朝向前部乘客空间的吹脸出风口44，加热器芯部更接近V线的区域表示被引导至中心通风口58的空气区域，更接近加热器芯部外缘的区域表示空气被引导至外部前通风口60的区域。更接近加热器芯部30底缘64的区域表示定向为用于将空气朝着乘客客舱12中的吹脚出风口48和吹脚通风口62引导的区域。

为了进一步理解由本教导实现的优点，给出空气分配门上不具有叶片64的HVAC模块的运行。现有技术中的空气分配门40不具有从门本体延伸的叶片64。然而，在空气分配门上不具有叶片64的情况下，加热器芯部可以呈现热和冷区域，其导致通向乘客空间12的通风口58、60处的面板透出温度不一致。加热器芯部30上的热和冷区域由移动通过加热器芯部30的空气速度引起。加热器芯部30的空气速度高的区域较冷，而加热器芯部30的具有较低速空气流动通过的区域较暖。能够理解的是，加热器芯部30上的较高速度空气区域能够通过HVAC壳体22、下游管道44、46、48、50的构造以及加热器芯部30的方位而改变。基于HVAC壳体22的现有构造，呈现出前部中心通风口58与外部前通风口60之间的分层。在空气分配门上不具有叶片的情况下，当前构造在全热模式中（空气分配门40引导100%的空气穿过加热器芯部30）导致前部乘客面板中心通风口58的温度比外部前通风口60热。加热器芯部30经受流动通过外层上部区域56的高速度空气，导致加热器芯部30在该区域中变得更冷。本教导是将叶片结合在空气分配门40上，以扰乱在加热器芯部30上方、尤其是在加热器芯部的上部区域中流动的高速空气。

如图3B所示，优选实施例保有两个空气分配门41；作为非限制性示例，其允许双前部区域构造。能够理解的是，叶片64能够结合在具有多种空气分配门布置的维持单区域、双区域和三区域的HVAC单元上。参照图5，优选实施例教导的是，空气分配门41上的叶片64的横截面形状是矩形并且定位在远离距轴线的中点“M”。作为非限制性示例，叶片64可以包括肋段66以提供额外的强度或刚性。叶片在门外密封侧68处开始并且朝着门41的内侧70横跨，叶片64横跨门41的大约四分之三宽度，具有门41的大约三分之一高度。在现有技术中能够理解的是，下游构造能够影响加热器芯部30的温度梯度。在优选实施例中发现的是，管道长度影响空气速度并且最终影响在通向乘客空间12的通风口处的输出温度。在当前构造中，通向中心通风口58的路径比通向外部乘客通风口60的管道短。这导致通入乘客空间12的中心通风口58与外部通风口60之间的分层。在全热位置处发现从外部通风口60流出的空气的温度比中心通风口58更冷。为了抵消这个分层问题，叶片64不横跨门41的全部宽度。叶片横跨门的大约四分之三宽度，在门内侧70附近留下与图4所示的加热器芯部30的中心V线有关的开口。尽管空气经过门和叶片，但是允许较高速度的空气流动通过加热器芯部30的上部区域56的中心（即，与中心通风口58相关的区域），以消除分层并且平衡通入乘客空间12的通风口58、60的出风口温度。叶片64的高度在理解加热器芯部30的通向相关通风口的区域的基础上确定。在当前构造中，为了完全干扰加热器芯部30的上部区域56中的高速空气并且平衡通风口58和60的出风口温度而确定的是，作为非限制性示例，叶片64为门41的大约三分之一高度。能够理解的是，现有技术中有数种方式确定加热器芯部30的热和冷区域：一种可能的方法是给加热器芯部30装备热偶栅（未示出），并且执行各种评估以确定跨过加热器芯部30的温差。另一种可能的方法是使用计算机模拟软件模拟空气速度矢量并且确定热和冷区域。无论使用哪种方法，应当理解的是，将放置叶片64以干扰流动通过加热器芯部30的较高速度区域的空气。

可以进一步理解的是，作为非限制性示例，叶片64可以与门41一体地模制，因而使得叶片为与门41相同的材料，诸如合成聚合物。叶片64还可以是与门41不同的材料并且用粘合剂（未示出）接附到门41。作为非限制性示例，叶片64还可以为与门41相同的材料并且用粘合剂（未示出）接附到空气分配门41。

现在参照图6-8，空气分配门41上的叶片能够采用多种形式、形状、和方位以提供所述功能性，并且取决于具体HVAC单元的分层、管道和面板外通风口构造。例如在图6A和B中，空气分配门78具有空气分配叶片80，空气分配叶片80具有大致“V”形形状以干扰门78外缘82上的空气，但是允许高速度空气通过门78中部上方。在其他实施例中，参照图7A和B，空气分配门90包括具有线性三角形形状的空气分配叶片92。在另一个实施例中，参照图8，作为非限制性示例，空气分配门100包括三角凸台形状的空气干扰叶片102，其具有在门100中部的升起部分。

能够理解的是，空气分配叶片64可以放置在门41上的允许存在适当间隙以打开和关闭空气分配门41的任何位置。叶片能够根据期望的功能，从门41的小段宽度至门41的全部宽度横跨空气分配门。叶片64的高度可以为通入加热器芯部30的开口的至少一部分高度，并且可以小于通入加热器芯部30的开口的四分之三高度。将理解的是，叶片还可以以其它方式适当地形成、成形、相对地定向和/或定位。

参照图9，另外地或替代地，空气分配门110能够包括两个或多个分开的叶片112、114。例如，车辆10可以包括双区域或多区域环境控制系统，驾驶员和一个或多个乘客可以对于车辆的乘客隔室12的局部区域调节温度配置和/或气流量配置。在这种实施例中，每个空气分配门110可以对应于车辆乘客区域12内多个局部区域中的一个。这些不同的构造可以导致加热器芯部30的温度梯度基于经过加热器芯部30的空气速度而处于加热器芯部上的不同区域中。多个叶片64可以集成于空气分配门110上以干扰气流并且根据对于通入乘客空间12的通风口58、60、62的平衡需求而允许高速空气经过加热器。

门可以具有从平面状本体延伸的垂直叶片。更具体地，门可以具有从平面状本体延伸的精确垂直叶片或可以具有从平面状本体延伸的大致垂直叶片。叶片可以为矩形形状。更具体地，叶片可以为精确矩形形状或可以为大致矩形形状。叶片的长度可以延伸跨过门。更具体地，叶片的长度可以完全延伸跨过门或可以大致延伸跨过门。叶片可以从门以规定的高度垂直延伸。更具体地，叶片可以以规定的高度从门精确垂直延伸或以规定的高度从门大致垂直延伸。叶片横截面为大致矩形形状。更具体地，叶片横截面可以为精确矩形形状或可以为大致矩形形状。叶片的长度可以大致延伸跨过门。更具体地，叶片的长度可以精确延伸跨过门或大致延伸跨过门。

本领域技术人员现在能够从以上描述中理解的是，本发明的宽泛教导能够以各种形式实施。因此，尽管本发明已经结合其具体示例描述，但本发明的实际范围不应当受到限制，这是由于对于有技术的实践者而言，在研究附图、说明书和下述权利要求的基础上，其他改型将显而易见。

已经为了说明和描述目的而提供实施例的前述描述。其并非穷举或限制本发明。具体实施例的独立元素或特征通常不限于该具体实施例，而是在适合的情况下可互换的并且能够在选定实施例中使用，即便没有具体示出或描述。其也能够以多种方式变化。这些变化不认为脱离本发明，并且所有这些改型应当包括在本发明范围内。

Claims (17)

1.一种在汽车通风单元中使用的空气分配门，其包括：

平面状本体；

附连到所述平面状本体的轴，所述轴为分配门的旋转轴线，所述平面状本体根据其旋转角度阻挡预定量的空气流动通过汽车通风单元，以及

垂直的叶片，其从所述平面状本体延伸，

其特征在于，所述叶片在分配门外的密封侧处开始并且朝着分配门的内侧横跨，以及

所述叶片横跨分配门的四分之三宽度。

2.根据权利要求1所述的空气分配门，其中所述叶片一体地形成至所述分配门。

3.根据权利要求1或2所述的空气分配门，其中所述叶片为矩形形状。

4.根据权利要求1或2所述的空气分配门，其中所述叶片以规定的高度从所述分配门垂直延伸。

5.根据权利要求4所述的空气分配门，其中所述叶片的高度沿其整个长度恒定。

6.根据权利要求1或2所述的空气分配门，其中所述叶片平行于所述旋转轴线定位。

7.一种汽车通风系统，其包括：

鼓风扇，

降低空气温度的第一热交换器，

增加空气温度的第二热交换器，

包括平面状本体的至少一个分配门，其定位于所述第一热交换器与所述第二热交换器之间，用于迫使通过所述第一和第二热交换器的气流的至少一部分转向；

其中所述至少一个分配门具有从所述平面状本体突出的叶片；

所述叶片在分配门外的密封侧处开始并且朝着分配门的内侧横跨；以及

所述叶片横跨分配门的四分之三宽度。

8.根据权利要求7所述的通风系统，其中所述至少一个分配门包括两个对称的分配门。

9.根据权利要求7或8所述的通风系统，其中所述至少一个分配门绕轴线旋转。

10.根据权利要求7或8所述的通风系统，其中所述叶片接附到所述至少一个分配门。

11.根据权利要求7或8所述的通风系统，其中所述叶片的横截面为矩形形状。

12.根据权利要求7或8所述的通风系统，其中所述叶片定位于所述至少一个分配门的更接近所述第二热交换器的一侧上。

13.根据权利要求12所述的通风系统，其中所述叶片至少部分地干扰通向所述第二热交换器的气流。

14.根据权利要求7或8所述的通风系统，其中所述叶片的高度在所述叶片的整个长度上变化。

15.根据权利要求7或8所述的通风系统，其中所述至少一个分配门绕轴线旋转，以及叶片平行于所述至少一个分配门的轴线定位。

16.根据权利要求7或8所述的通风系统，其中所述至少一个分配门绕轴线旋转，以及叶片以预定角度相对于所述至少一个分配门的轴线定位。

17.一种汽车通风系统，其包括：

构造为吹送空气的鼓风扇，

加热器芯部，其构造为增大由所述鼓风扇吹送以流动通过所述加热器芯部的空气的温度，所述加热器芯部构造成在空气流动通过其中时具有较高速度区域和较低速度区域，并且构造成使得空气以与流动通过所述较低速度区域的空气相比较高的速度流动通过所述较高速度区域，以及

包括平面状本体的分配门，其定位于加热器芯部的上游侧，用于使流动通过加热器芯部的空气的至少一部分偏转；

其中所述分配门具有从所述平面状本体突出的叶片，

所述叶片构造为干扰流动通过所述较高速度区域的空气，从而降低流动通过所述较高速度区域的空气的速度，

所述叶片在分配门外的密封侧处开始并且朝着分配门的内侧横跨，以及

所述叶片横跨分配门的四分之三宽度。