一种干湿空气分层流动空调通风系统的制作方法

1.本实用新型属于汽车空调领域，涉及一种干湿空气分层流动空调通风系统。


背景技术：

2.目前新能源汽车和智能汽车，由于需要添加各种新功能和实施各种智能控制方案，要求给电控设备和电子智能设备留出更大的空间，因此要求空调箱设计得更加紧凑。同时新能源纯电动汽车由于没有发动机的余热回收利用，在冬季使用，制热会消耗大量高品位电能，为了节省电能消耗增加巡航里程，故外循环新风模式(温度低的干空气为主)不能长时间全开，避免带来大量冷负荷，然而内循环回风模式空气湿度很大，吹向前挡风玻璃时非常容易起雾，所以吹脚，吹脚除霜模式需要尽量采用外循环新风模式，此时干空气为主，前挡风玻璃不易起雾。为此设计一种干湿空气分层流动的空调通风系统来克服这种矛盾，除霜通道全为外循环新风(干空气)，吹脚通道全为内循环回风(湿空气)，同时兼顾空调箱的紧凑性。传统空调箱要实现干湿空气分层流动，会出现体积大、结构复杂、噪音大等缺点，难以满足小空间的布置需求。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种干湿空气分层流动空调通风系统，以缩短轴向尺寸，实现空调箱的小型化。
4.为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
5.一种干湿空气分层流动空调通风系统，包括空调箱以及沿空气流动方向依次设置在空调箱内部的过滤器、蒸发器、叶轮、暖风芯体；所述空调箱内设有贯穿叶轮、过滤器、蒸发器、暖风芯体设置的内隔板，用于将空调箱内部空间分隔为第一风道及第二风道；所述空调箱上设有车外新风风道、除霜风道，吹面风道、吹脚风道、车内回风风道；所述第一风道的一端连通车外新风风道，另一端连通除霜风道及吹面风道；所述第二风道的一端连通车内回风风道，另一端连通吹脚风道。
6.可选的，所述车外新风风道、除霜风道，吹面风道、吹脚风道、车内回风风道上均设有风门。
7.可选的，所述第一风道与吹面风道及除霜风道之间、所述第二风道与车内回风风道之间均设有分别独立控制的内隔板风门。
8.可选的，所述内隔板风门为设置在暖风芯体上的滑动风门。
9.可选的，所述第一风道与所述第二风道在暖风芯体靠近吹面风道的一侧通过设置在所述内隔板上的窜风风门相连通。
10.可选的，还包括沿空气流动方向设置在叶轮前端的进风箱以及设置在叶轮后端的扩压整流段。
11.可选的，所述叶轮后端设有用于扩压整流的导叶。
12.可选的，所述进风箱与叶轮之间设有气封装置。
13.可选的，所述进风箱上设有用于调整进风分区角度的外隔板。
14.可选的，所述叶轮内的叶片采用流场模拟建立数学模型以确定其3d外形特征。
15.可选的，所述内隔板包括用于分隔空调箱与过滤器之间空气的第一隔板、用于分隔过滤器与蒸发器之间空气的第二隔板、用于分隔蒸发器与叶轮之间空气的第三隔板、以及用于分隔叶轮与空调箱之间空气的第四隔板。
16.本实用新型的有益效果在于：
17.1本实用新型采用3d叶轮设计，降低了电机输入功率，比传统多翼风机节能20％以上，空调系统的运行噪音更低。
18.2本实用新型缩短了轴向尺寸，实现了空调箱的小型化，降低了电机输入功率，使空调系统的运行噪音更小，同时充分利用了离心风机的出风特性配合特制的出口导叶实现了干湿空气分层流动。
19.3本实用新型采用了高效的叶轮作功模式和扩压过程，缩短了轴向尺寸，实现了空调箱的小型化，满足新能源汽车和智能汽车对乘员舱更大空间释放的要求。
20.4本实用新型充分利用了离心风机的出风特性，配合了特制的出口扩压导叶和外隔板的设计，实现了干湿空气的分层流动,满足了新能源汽车的吹脚模式和吹脚除霜模式下的节能要求。
21.5本实用新型同时实现了系统节能高效、噪音低、干湿空气分层流动和结构紧凑的优点。
22.6本实用新型将离心风机置于蒸发器之后，有利于降低系统阻力，空调系统水平方向出风的温度均匀性更佳。
23.本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
24.为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作优选的详细描述，其中：
25.图1为本实用新型的整体结构示意图；
26.图2为本实用新型在汽车内部的安装位置示意图；
27.图3为本实用新型空调通风系统垂直方向剖视图；
28.图4为本实用新型空调通风系统进风示意图；
29.图5为本实用新型空调通风系统风机出风示意图；
30.图6为本实用新型空调通风系统干湿分区位置示意图；
31.图7为全热模式下隔板风门的位置示意图；
32.图8为全冷模式下隔板风门的位置示意图；
33.图9为冷热混合模式下隔板风门的位置示意图；
34.图10为本实用新型叶轮的轴测图；
35.图11为本实用新型扩压导叶的三维曲面扭曲造型。
36.附图标记：车外新风风道1、除霜风道2、吹面风道3、吹脚风道4、车内回风风道5、内隔板6、过滤器7、蒸发器8、离心风机9、扩压导叶10、暖风芯体11、进风箱12、叶轮13、车内回风风门a、车外新风风门b、除霜风门c、混合风门d、吹面风门e、窜风风门f、吹脚风门g。
具体实施方式
37.以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
38.其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
39.本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
40.请参阅图1～图11，如图1所示，为一种干湿空气分层流动空调通风系统，包括空调箱以及沿空气流动方向依次设置在空调箱内部的过滤器7、蒸发器8、暖风芯体11、叶轮13；所述空调箱内设有贯穿叶轮13、过滤器7、蒸发器8、暖风芯体11设置的内隔板6，用于将空调箱内部空间分隔为第一风道及第二风道；所述进风壳体上设有车外新风风道1、除霜风道2，吹面风道3、吹脚风道4、车内回风风道5；所述第一风道的一端连通车外新风风道1，另一端连通除霜风道2及吹面风道3；所述第二风道的一端连通车内回风风道5，另一端连通吹脚风道4。
41.车外新风通过车外新风风道进入空调箱，车外新风风门b控制通道开合，车内回风通过车内回风风道5进入空调箱，车内回风风门a控制通道开合，新风(干空气)和回风(湿空气)通过第一隔板6-1进行分隔，第一隔板6-1延伸到过滤芯体7，流出的空气通过第二隔板6-2保持分隔状态，流入蒸发器8，流出的空气仍然通过第三隔板6-3保持分隔状态，一直延伸到离心风机9入口处，第一隔板6-1、第二隔板6-2、第三隔板6-3默认为垂直分隔，干湿空气左右分层，实际情况可以同步调整角度，以控制干湿空气进入风机前的分层角度，空气在离心风机的增压做功的作用下从径向流出，通过扩压导叶10的导流作用，新风(干空气)和回风(湿空气)变为了上下分层的状态，气流上部为干空气，下部为湿空气，上下部分依然用第四隔板6-4分开，第四隔板6-4水平贯穿空调箱，干湿空气分层流过暖风芯体11，全热吹脚模式或全热吹脚除霜模式下，暖风芯体后隔板上风门f关闭，致使新风(干空气)通过除霜风道2流出，回风(湿空气)通过吹脚风道4流出,此时吹面风道3中吹面风门e关闭。从而在全热
吹脚模式或全热吹脚除霜模式下，实现了干湿空气分层流动。吹面模式或吹脚模式，由于没有干湿分区要求，风门f打开，可以实现上下窜风，便于调整风量分配和温度线性分布。为了保证空调箱轴向紧凑，混合风门d为弧型滑动风门，全冷模式下往中间滑动关闭暖风通路，全热模式下往上下两方滑动关闭冷风通路，冷热混合模式下，按需求将滑动风门设置在居中位置。
42.图2为本实用新型空调通风系统中轴垂直面概念图，空气从轴向吸入，在叶轮13叶片旋转做功下，被增压加速后快速通过叶片，从径向倾斜流出，在回流段的引导，和扩压导叶10的作用下，空气主流方向恢复到轴向。第一隔板6-1、第二隔板6-2、第三隔板6-3默认垂直放置，第四隔板6-4水平放置。
43.图3为本实用新型空调通风系统垂直方向剖视图，图中空心箭头表示干空气，实心箭头表示湿空气，空气依次通过，进风箱12，过滤器7，蒸发器8，叶轮13，扩压导叶10，暖风芯体11。图4为本实用新型空调通风系统进风示意图，干空气和湿空气被贯穿过滤器及蒸发器的隔板1垂直分开，干空气和湿空气经过叶轮2增压后，叶轮出口干湿空气分区的不再是垂直方向，会发生旋转偏移，偏移角为α。
44.图5为本实用新型空调通风系统风机出风示意图，干空气和湿空气由隔板6垂直分割进入空调箱，经过叶轮13增压后，叶轮13出口干湿空气分区的不再是垂直方向，会发生旋转偏移，偏移角为α，叶轮13流出的干湿空气经扩压导叶10导流后，干湿分区角度再次旋转偏移，偏移角为β，扩压导叶10的形状经过优化设计，使得α+β＝90
°
，从而干湿空气从轴向水平分层流出，干空气位于上层，湿空气位于下层，由水平隔板6分割，水平隔板6从电机定子一直向后延伸，干湿空气的上下分层水平贯穿整个空调箱。
45.图6为本实用新型空调通风系统干湿分区位置示意图，图中白色为干空气，黑色为湿空气，图示为正对x方向，如图所示进入叶轮前干湿空气为左右分层，经过叶轮后，顺时针偏转角度α，经过扩压导叶后，顺时针偏转角度β，其中α+β＝90，干湿空气变为上下分层。
46.为尽量缩短空调系统的轴向长度，混合风门d采用弧线滑动风门形式。图7-图9给出了全冷模式、全热模式及冷热混合模式下混合风门d的位置示意图。图10-图11为本实用新型中的叶轮13及扩压导叶10的示意图，本实用新型采用三元混流叶轮13，叶轮13后端扩压导叶10为三维曲面扭曲造型，实现导流和干湿分区角度调整的效果。
47.传统多翼叶轮离心风机9，叶片为2d特征，不能完全控制流体的三维流动，流动损失大，气动效率低，而且轴向尺寸大，同时还要留足蜗壳的扩压距离，占用空间也大。三元流混流叶轮13是将叶轮13内部的三元立体空间无限地分割，通过对叶轮13流道内各工作点的分析，建立起完整、真实的叶轮13内流体流动的数学模型，进行网格划分和流场计算，优化叶片的进出安装角、叶片数、扭曲叶片各截面形状等要素，其结构可适应流体的真实流态，从而避免叶片工作面的流动分离，减小流动损失，并能控制内部全部流体质点的速度分布，获得风机内部的最佳流动状态，保证流体输送的效率达到最佳,从而确立出叶轮13的外形特征。
48.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。