一种干湿空气分层流动空调通风系统的制作方法

1.本发明属于汽车空调领域，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，本发明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，本发明提供如下技术方案：
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叶轮、过滤器、蒸发器、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与过滤器之间的扩压整流段。
11.可选的，所述叶轮与过滤器之间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，所述进风箱上设有与叶轮相对转动布置以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.本发明的有益效果在于：
16.1本发明采用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。
17.2本发明缩短了轴向尺寸，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。
18.3本发明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。
19.4本发明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可旋转的外隔板的设计，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。
20.5本发明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。
21.本发明的其他优点、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，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明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
22.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
23.图1为本发明的整体结构示意图；
24.图2为本发明在汽车内部的安装位置示意图；
25.图3为本发明的侧视图；
26.图4为图3的a
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a剖视图；
27.图5为气封装置的结构示意图；
28.图6为图3的b
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b剖视图；
29.图7为全热模式下隔板风门的位置示意图；
30.图8为全冷模式下隔板风门的位置示意图；
31.图9为冷热混合模式下隔板风门的位置示意图；
32.图10为本发明叶轮的轴测图；
33.图11为本发明叶轮叶片的三维曲面扭曲造型。
34.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、叶轮7、导叶8、过滤器9、蒸发器10、暖风芯体11、进风箱12、扩压整流段13、外隔板14、气封装置15、车内回风风门a、车外新风风门b、除霜风门c、隔板风门d、吹面风门e、窜风风门f、吹脚风门g。
具体实施方式
35.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，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发明的其他优点与功效。本发明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，在没有背离本发明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发明的基本构想，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。
36.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，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，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。
37.本发明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；在本发明的描述中，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发明和简化描述，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，不能理解为对本发明的限制，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。
38.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叶轮7、过滤器9、蒸发器10、暖风芯体11；所述空调箱内设有贯穿叶轮7、过滤器9、蒸发器10、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。
39.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)通过内隔板6进行分隔，内隔板6延伸到风机叶轮7入口，而后从叶轮7背面支撑支架穿出，干湿空气通过叶轮7增压后，再通过导叶8扩压整流后从轴向流出，由于干湿气流快速通过叶轮，并且导叶8对叶轮出口气流自然分流，其掺混程度可控，轴向流出的气流上部为干空气，下部为湿空气，上下部分依然用内隔板6分开，内隔板6水平贯穿空调箱1，干湿空气分层流过过滤器9、蒸发器10、暖风芯体11，全热吹脚模式或全热吹脚除霜模式下，暖风芯体后窜风风门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，窜风风门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，隔板风门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，按需求将隔板风门d设置在居中位置。
40.图2中空心箭头表示干空气，实心箭头表示湿空气，空气从轴向吸入，在叶轮7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8
的作用下，空气主流方向恢复到轴向。
41.图3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、扩压整流段13、过滤器9、蒸发器10、暖风芯体11。图4展示了外隔板14的设置位置，由于叶轮7旋转时会带来叶轮7出口干湿空气分区的旋转偏移，要保持叶轮7扩压出口干空气和湿空气的水平方向分层，就需要外隔板14控制干空气和湿空气的进风分区角度，来补偿这种偏移，外隔板14同时可以调节自身旋转角度，以满足不同条件下叶轮7出风干湿分区的水平定位的需求，进风箱12与气封装置15相连。
42.图5展示了气封装置15的设置位置，空气被叶轮7加压后，由于压头增加，有一部分气流会通过叶轮7轮盖间隙流回叶轮7入口，所以设计了气封，以降低空气回流量。图6展示了叶轮7流出的气流进扩压导叶8后，从轴向流出，干空气位于上层，湿空气位于下层，由水平的内隔板6分割，水平隔板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。
43.为尽量缩短空调系统的轴向长度，隔板风门d采用弧线滑动风门形式。图7
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图9给出了全冷模式、全热模式及冷热混合模式下隔板风门d的位置示意图。图10
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图11为本发明中的叶轮7示意图，本发明采用三元混流叶轮7，其叶轮7叶片为三维曲面扭曲造型。传统多翼叶轮7离心风机，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7是将叶轮7内部的三元立体空间无限地分割，通过对叶轮7流道内各工作点的分析，建立起完整、真实的叶轮7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7的外形特征。
44.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明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，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。