冷暖一體式車輛空調裝置的製作方法

2023-06-03 04:17:11

專利名稱：冷暖一體式車輛空調裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及車輛空調製冷技術領域，具體地說，涉及一種應用於工程車的新型冷暖一體式車輛空調裝置。
背景技術：
空氣調節器(即空調)的具體工作過程為壓縮機正常工作時，把低溫低壓的製冷劑氣體吸進汽缸，通過壓縮氣體做功，將氣體壓縮為高溫高壓的溼蒸汽，通過外機的冷凝器及運行的冷凝風機向外散熱(通過管路連接流向冷凝器，在冷凝器內散熱，並由冷凝風機強化這種散熱過程)，冷卻成高壓的飽和或過冷液體，再經膨脹閥節流後，製冷劑變成低溫低壓的液體，到蒸發器蒸發，這時的製冷劑就又變成低溫低壓的氣體；整個工作過程製冷劑在冷凝器部分向外散熱、在蒸發器時需要吸收周圍的熱量，被吸收熱量的介質輸送至被調節空間，對被調節空間進行溫度、溼度等空氣參數進行調節；隨著壓縮機的循環運轉，實現空 氣調節的目的。目前，作為車輛用空調裝置，是把加熱以及冷卻功能集中與一個空調單元內，謀求空調裝置全體的緊湊化。在這樣的冷暖一體式車輛空調裝置中，主要採用上出下回的風向設置，同時兼備製冷、制熱功能，符合工作實際需要，目前應用於工程車，主要有吊車，堆高機。參考附圖1，現有技術中一種冷暖一體式工程車空調裝置結構的主視圖和左視圖，包括操作颱風道接口 I、駕駛室出風口 2、迴風口上邊界3、管片式暖風芯體4、管片式蒸發芯體5、蒸發器端面翅片下邊界6、膨脹閥7、蒸發風機8、第一腔體9以及第二腔體10。該裝置呈長方體結構，採用水平設置的管片式蒸發芯體5和管片式暖風芯體4。該裝置將蒸發風機8的吸風腔分隔成兩部分，即第一腔體9以及第二腔體10。也有將蒸發芯體與暖風芯體合併，形成單一腔體，現有中國專利CN200820152891. 2即使用這種設計，但因其兩芯體獨立發揮作用，使得芯體總數較多，芯體較厚，造成風阻較大。蒸發總風量一部分經過操作颱風道接口 I輸送至操作臺(吹面)，另一部分經過駕駛室出風口 2輸送至駕駛室(吹背)。參考附圖2，現有技術中另一種冷暖一體式工程車空調裝置結構的主視圖和左視圖，該裝置與附圖I所示裝置的主要不同之處在於，用平行流暖風芯體12代替管片式暖風芯體4，即採用水平設置的管片式蒸發芯體5和平行流暖風芯體12兩種芯體通過獨立的安裝固定架固定在一起的安裝設計，即仍需要獨立安裝製冷、制熱兩種芯體。現有車輛空調裝置同時具備製冷、制熱功能，符合工作實際需要，但是其不足有(I)因車輛空間的限制導致製冷量偏低，不能保證工作環境下的車輛製冷負荷。(2)蒸發芯體上面安裝暖風芯體(管片式或平行流)，不僅佔用較大空間，而且將蒸發風機的吸風腔分隔成兩部分，蒸發風機需要克服兩個腔體及芯體的風壓頭做功，導致風阻大，蒸發總風量小，同時，蒸發芯體工作時，暖風芯體閒置,而暖風芯體工作時,蒸發芯體閒置，兩芯體獨立發揮作用。(3)蒸發總風量輸送至操作臺的風量與駕駛室的風量分配不合理，到達操作臺的風量小，風壓小，溫差大，製冷效果差。(4)蒸發芯體設置於蒸發器中部位置，由於迴風口上邊界不能高於蒸發器端面翅片下邊界(否則會使翅片易損，蒸發效果差等)，迴風面尺寸及面積都被限定在迴風口上邊界之下區域，無法靈活設置迴風口。(5)水平設置的芯體產生冷凝水，風向向上，水重力朝下，兩種方向相反的受力造成冷凝水滯留於翅片上，不能及時排除，既影響換熱量，又減少風道截面積，造成風阻大，蒸發風量小，製冷量不足。(6)設計結構系統複雜、成本相對高、工藝比較複雜，COP(Coefficient OfPerformance，簡稱能效比，即機組製冷量與機組耗電量的比值)低，其中附圖I所示裝置結構維修時需要逐一拆卸，增加維護時間和難度。

實用新型內容本實用新型的目的是，要解決上述的技術問題，提供一種蒸發風量大，製冷量大，體形小的冷暖一體式車輛空調裝置，彌補國內外工程車空調風量不足，風量分配不合理，冷量不足及能耗高的問題。為實現上述目的，本實用新型採取的技術方案是，一種冷暖一體式車輛空調裝置，採用上出下回通風方式，包括安裝支架、下殼體、過度風道接口、上殼體、蒸發風機、換熱芯體、芯體固定架以及膨脹閥；其中下殼體上設有冷凝水出管、外部空氣接口 ；上殼體上設有迴風過濾網、熱水出管接口、熱水進管接口、冷媒出管接口以及冷媒進管接口，其特徵在於所述換熱芯體包括多個製冷管路、制熱管路以及翅片，所述製冷管路包括多個製冷管，所述制熱管路包括多個制熱管；每一所述翅片上至少設有一製冷管和一制熱管。進一步，所述換熱芯體採用傾斜方式安裝於下殼體上。進一步，所述安裝支架焊接於下殼體上；下殼體、過度風道接口、上殼體、蒸發風機、換熱芯體以及芯體固定架之間採用螺栓及螺母連接固定。所述換熱芯體進一步包括與熱水出管接口相連的熱水出管、與熱水進管接口相連的熱水進管、與冷媒出管接口相連的冷媒出管、與冷媒進管接口相連的冷媒進管、與冷媒進管相連的分液器、以及與分液器相連的分液細管，其中熱水出管、熱水進管、冷媒出管以及冷媒進管設置於換熱芯體的同一側。進一步，熱水進管的水流分流位置位於熱水出管的水流回流匯聚位置上方，且熱水出管的出水管口傾斜朝下。所述換熱芯體進一步包括一第一端板、一第二端板、多個U形管以及多個小彎頭，其中所有所述U形管穿插在第一端板、翅片以及第二端板中，再由脹管機脹管固定；所有所述U形管與小彎頭以及冷媒進管、熱水進管、熱水出管、冷媒出管、分液器、分液細管之間採用焊接固定。進一步，所述蒸發風機的多個出風口之間設有分隔板，實現蒸發風機的左右葉輪的出風分隔。本實用新型的積極效果是(I)本實用新型的換熱芯體採用集成了製冷和制熱功能冷暖同芯的換熱芯體，並採用傾斜的新型設計，減少了換熱芯體數量與厚度，但功能保持不變，降低了風阻，有更大空間設置迴風面積，從源頭上解決迴風小的難題，增加翅片迎風面，提高蒸發風量，且巧妙引導冷凝水，提聞換熱效率。(2)採用製冷、制熱管成交錯布置的新型布管設計思路，優化管路流程，合理利用單一芯體的綜合換熱面積，強化換熱效果，增加換熱量，從而提高了壓縮機吸氣溫度，吸氣壓力同比增加，利於壓縮機壓縮比降低，COP在標準工況下比目前常見工程車空調系統高，實現低碳節能目的。(3)蒸發風機左右葉輪出風口分隔，提高輸送至操作臺的風壓頭，合理分配操作臺和駕駛室的風量。(4)結構簡單，易於裝配，維修性好，降低產品成本，簡化生產、工藝流程，降低故障率，方便維護。(5)實現了國內工程車空調的小型化、輕量化、靈活化、高效化，成本較低，製冷覆蓋面廣，產品具有較大的製冷量，具有較強的適用性，適用於安裝空間小、需要冷暖一體式的車輛空調，能夠滿足不同條件下車輛的冷量要求。
(6)本實用新型高效冷暖一體式空調裝置將對工程車行業，甚至車輛空調行業具有重大的指導作用，對整個車輛空調行業有很大的社會效益和經濟效益。

圖I是現有技術中一種冷暖一體式工程車空調裝置結構的主視圖和左視圖；圖2是現有技術中另一種冷暖一體式工程車空調裝置結構的主視圖和左視圖。圖中的標號分別為I、操作颱風道接口 ；2、駕駛室出風口 ；3、迴風口上邊界；4、管片式暖風芯體；5、管片式換熱芯體；6、蒸發器端面翅片下邊界；7、膨脹閥；8、蒸發風機；9、第一腔體；10、第二腔體；12、平行流暖風芯體。圖3是本實用新型冷暖一體式車輛空調裝置的結構示意圖；圖4是圖3中A部分的放大示意圖；圖5是本實用新型冷暖一體式車輛空調裝置的俯視圖；圖6是本實用新型冷暖一體式車輛空調裝置的主視圖；圖7是圖6中沿A-A線的剖視圖；圖8是換熱芯體的結構示意圖；圖9是換熱芯體的主視圖；圖10是換熱芯體的右視圖。圖中的標號分別為30、安裝支架；31、下殼體；32、過度風道接口 ；33、上殼體；34、橡膠圈；35、熱水出管接口 ；36、熱水進管接口 ；37、冷媒出管接口 ； 38、冷媒進管接口 ； 39、迴風過濾網；401、分隔板；402、螺栓；403、螺母；51、蒸發風機右葉輪出風口 ；61、蒸發器迴風口上邊界；71、保溫層；72、芯體固定架；73、蒸發風機；75、換熱芯體；76、線束；77、膨脹閥；78、外部空氣接口 ；79、冷凝水出管；80、換熱芯體端面翅片下邊界；81、分液器；82、冷媒進管；[0049]83、熱水進管；84、熱水出管；85、冷媒出管；86、U形管；87、分液細管；88、小彎頭；89、翅片；91、第一端板、92、第二端板；101、制熱的管程；102、制熱的管程；100、製冷管程。
具體實施方式
以下結合附圖介紹本實用新型冷暖一體式車輛空調裝置的具體實施方式
。參見附圖3、4以及圖5，圖3是本實用新型冷暖一體式車輛空調裝置的結構示意圖，圖4是圖3中A部分的放大示意圖，圖5是本實用新型冷暖一體式車輛空調裝置的俯視圖。本實用新型冷暖一體式車輛空調裝置採用上出下回通風方式，包括安裝支架30、下殼體31、過度風道接口 32、上殼體33、蒸發風機73、換熱芯體75、芯體固定架72、膨脹閥77、橡膠圈34、以及設置在上殼體33上的冷凝水出管79 (參照附圖7所示)、外部空氣接口 78 (參照附圖7所示)、迴風過濾網39、熱水出管接口 35、熱水進管接口 36、冷媒出管接口 37以及冷媒進管接口 38。其中蒸發風機73、換熱芯體75、芯體固定架72、以及膨脹閥77在附圖7中示出。安裝支架(30)焊接於下殼體(31)上；下殼體31、過度風道接口 32、換熱芯體75、芯體固定架72以及上殼體33之間的連接固定採用螺栓及螺母(如圖4所示402、403)。如附圖4所示，蒸發風機73的多個出風口之間設有分隔板401，實現蒸發風機73的出風口分隔，即蒸發風機73的左右兩風機葉輪出風后不再共享同一靜壓腔，而直接分離接入不同的出風口。繼續參考附圖3，蒸發風機左葉輪出風口的出風1，經過過度風道接口 32輸送至操作臺(吹面)，蒸發風機右葉輪出風口 51 (參照附圖5所示)的出風2輸送至駕駛室(吹背)。分隔板401的設計從源頭上分離不同風道的壓頭，提高了輸送至操作臺的風壓頭，改善了因輸送到操作臺的風道過長、風阻較大而引起風量小的狀況，提高了送風量，合理分配了操作臺和駕駛室的風量，解決工程車風量不足、冷量不足的問題，使控制空間內的溫度場分布合理，極大程度滿足駕駛員人體舒適度要求。參考附圖6，本實用新型冷暖一體式車輛空調裝置的主視圖，以及附圖7，是圖6中本實用新型冷暖一體式車輛空調裝置沿A-A線的剖視圖。其中冷凝水出管79與外部空氣接口 78設置於下殼體31上，下殼體31上還設有保溫層71、芯體固定架72、換熱芯體75、蒸發風機73以及膨脹閥77。外部空氣接口 78用於將外部的新空氣引入車輛空調裝置。保溫層71設置於裝置內部靠近冷凝水出管79的位置，保溫層採用XPE即化學交聯聚乙烯發泡材料，是用低密度聚乙烯樹脂加交聯劑和發泡劑經過高溫連續發泡而成，與EPE (物理髮泡聚乙烯，俗稱珍珠棉)相比，抗拉強度更高，泡孔更細。蒸發風機73設置於裝置內部頂端位置，通過線束76與外部電源相連，線束76引出下殼體31時採用橡膠圈34保護。換熱芯體75通過螺栓及螺母固定在芯體固定架72上，並採用傾斜方式安裝於下殼體31上。換熱芯體75採用將製冷、制熱功能的兩種芯體集成到一個換熱芯體中實現的冷暖同芯新型設置，包括多個製冷管路、制熱管路以及翅片89 (參照附圖8所示)，製冷管路包括多個製冷管、制熱管路包括多個制熱管，且每一所述翅片上至少設有一製冷管和一制熱管，即換熱芯體75同時具備製冷、制熱功能,冷源來自於製冷系統,熱源來自於發動機冷卻水。製冷、制熱兩個芯體集成為一個換熱芯體的設置，優化減少了換熱芯體數量。由於換熱芯體75傾斜設置且優化減少換熱芯體數量，使得換熱芯體端面翅片下邊界80(參照附圖8所示)位置上升，在同樣的裝置高度下(例如同為180_高度的裝置情況下)，本實施方式裝置的翅片下邊界位置比附圖I及附圖2所示裝置的翅片下邊界提升了 55mm，這使得蒸發器迴風口上邊界61 (參照附圖6所示)的可用空間增加，可根據迴風量靈活設計迴風口大小，空間設置合理。蒸發器迴風口尺寸變大，使得翅片迎風面更大，蒸發風阻減小，蒸發風量同比提高了 21%左右。且由於換熱芯體75傾斜安裝的設計，巧妙引導冷凝水，該裝置運行時產生的冷凝水將沿重力、風力與黏力的合力方向運動，這個運動過程必然在翅片上進行。水的熱容為空氣比熱容的4倍多，冷凝水的運動將促使其與翅片充分進行熱交換，強化了換熱效果，經實驗傾斜設置的換熱效率比水平設置的提升了 10%左右。冷凝水最後到達設備內壁的保溫層71，由保溫層吸收並經冷凝水出管79排走，從結構上既解決了冷凝水排除難的問題，又巧妙加以利用，達到增強換熱的目的。工程車因其運動激烈、震動頻繁、空間有限而使管片式芯體成為首選，冷暖同芯的新型設置，使得單風機蒸發器的製冷量可以覆蓋4-7. 5KW範圍(需要更高冷量的設備可通 過增加蒸發風機數量及增加換熱面積來實現)，對於其他冷暖一體功能的車輛空調也極具推廣應用價值，冷暖同芯設置的設計實現了國內工程車空調的小型化、輕量化、靈活化、高效化，成本較低，製冷覆蓋面廣，適用於安裝空間小的車型，主機廠可以根據車型自由地選擇，合理利用車身的空間。隨著各種工程機械行動裝置增加空調裝配，冷暖同芯結構空調裝置將得到極大的推廣和應用。參考附圖8，換熱芯體的結構示意圖，以及附圖9，換熱芯體的主視圖。所述換熱芯體75還包括第一端板91、第二端板92、U形管86、翅片89、小彎頭88、分液細管87、與熱水出管接口 35相連的熱水出管84、與熱水進管接口 36相連的熱水進管83、與冷媒出管接口37相連的冷媒出管85、與冷媒進管接口 38相連的冷媒進管82、與冷媒進管82相連的分液器81、以及與分液器81相連的分液細管87。其中各進出管(冷媒進管82、熱水進管83、熱水出管84、冷媒出管85)設置於換熱芯體75的同一側，使得在有限空間內有利於第一端板91與第二端板92之間的長度增加，即增加了換熱面積。熱水進管83的水流分流的位置設置的比熱水出管84的水流回流匯聚位置高，且熱水出管84的出水管口傾斜朝下，有利於該空調裝置運行後管內殘餘水分的自動排出，減少冬季管路凍裂的機率。U形管86採用長U形管，U形管採用脹管機脹管固定在翅片89以及第一端板91、第二端板92上之後，再將U形管86、小彎頭88與各管路(冷媒進管82、熱水進管83、熱水出管84、冷媒出管85、分液器81、分液細管87)之間採用焊接固定。參考附圖10，換熱芯體的右視圖；換熱芯體75採用將製冷、制熱功能的兩種芯體集成到一個換熱芯體中實現的新型冷暖同芯設置，換熱芯體75包括多個制熱管程與製冷管程，制熱管程設置於製冷管程之間，制熱管程包括多個制熱管，製冷管程包括多個製冷管。本實施方式中，制熱的兩路管程(如圖10中所示101、102)與製冷的管程(除101與102外的所有管程，如圖10中所示100)交錯排布，當系統運行製冷功能時，製冷管程能有效利用制熱管程所包絡的翅片面積，相當於增加制熱管程的散熱面積，反之亦然。本實施方式中有效散熱面積相比與附圖I及附圖2所示製冷、制熱分開設置的有效散熱面積增加了26.6%,綜合利用了換熱芯體空間，實現了換熱芯體熱交換量最大化，對於冷暖一體式的車輛空調裝置，有廣大應用價值。本實用新型的換熱芯體採用集成了製冷和制熱功能的冷暖同芯芯體，並採用傾斜的新型設計，減少了換熱芯體數量與厚度，但功能保持不變，降低了風阻，有更大空間設置迴風面積，從源頭上解決迴風小的難題，增加翅片迎風面，提高蒸發風量，且巧妙引導冷凝水，提高換熱效率；採用製冷、制熱管成交錯布置的新型布管設計思路，優化管路流程，合理利用單一芯體的綜合換熱面積，強化換熱效果，增加換熱量，從而提高了壓縮機吸氣溫度，吸氣壓力同比增加，利於壓縮機壓縮比降低，COP在標準工況下比目前常見工程車空調系統高，實現低碳節能目的；蒸發風機左右葉輪出風口分隔，提高輸送至操作臺的風壓頭，合理分配操作臺和駕駛室的風量；結構簡單，易於裝配，維修性好，降低產品成本，簡化生產、工藝流程，降低故障率，方便維護；產品具有較大的製冷量，具有較強的適用性，適用於需要冷暖一體式的車輛空調，能夠滿足不同條件下車輛的冷量要求。綜上所述，本實用新型高效冷暖一體式空調裝置將對工程車行業，甚至車輛空調行業具有重大的指導作用，對整個車輛空調行業有很大的社會效益和經濟效益。以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種冷暖一體式車輛空調裝置，採用上出下回通風方式，包括安裝支架(30)、下殼體(31)、過度風道接口(32)、上殼體(33)、蒸發風機(73)、換熱芯體(75)、芯體固定架(72)以及膨脹閥(77);其中下殼體(31)上設有冷凝水出管(79)、外部空氣接口(78);上殼體(33)上設有迴風過濾網(39)、熱水出管接口(35)、熱水進管接口(36)、冷媒出管接口(37)以及冷媒進管接口(38)，其特徵在於所述換熱芯體(75)包括多個製冷管路、制熱管路以及翅片(89)，所述製冷管路包括多個製冷管，所述制熱管路包括多個制熱管；每一所述翅片(89)上至少設有一製冷管和一制熱管。
2.根據權利要求I所述的冷暖一體式車輛空調裝置，其特徵在於所述換熱芯體(75)採用傾斜方式安裝於下殼體(31)上。
3.根據權利要求I所述的冷暖一體式車輛空調裝置，其特徵在於所述安裝支架(30)焊接於下殼體(31)上；下殼體(31)、過度風道接口(32)、上殼體(33)、蒸發風機(73)、換熱芯體(75)以及芯體固定架(72)之間採用螺栓及螺母連接固定。
4.根據權利要求2所述的冷暖一體式車輛空調裝置，其特徵在於所述換熱芯體(75)進一步包括與熱水出管接口(35)相連的熱水出管(84)、與熱水進管接口(36)相連的熱水進管(83 )、與冷媒出管接口( 37 )相連的冷媒出管(85 )、與冷媒進管接口( 38 )相連的冷媒進管(82)、與冷媒進管(82)相連的分液器(81)、以及與分液器(81)相連的分液細管(87)，其中熱水出管(84 )、熱水進管(83 )、冷媒出管(85 )以及冷媒進管(82 )設置於換熱芯體(75 )的同一側。
5.根據權利要求4所述的冷暖一體式車輛空調裝置，其特徵在於熱水進管(83)的水流分流位置位於熱水出管(84)的水流回流匯聚位置上方,且熱水出管(84)的出水管口傾斜朝下。
6.根據權利要求I所述的冷暖一體式車輛空調裝置，其特徵在於所述換熱芯體(75)進一步包括一第一端板(91)、一第二端板(92)、多個U形管(86)以及多個小彎頭(88)，其中所有所述U形管(86)穿插在第一端板(91)、翅片(89)以及第二端板(92)中，再由脹管機脹管固定；所有所述U形管(86)與小彎頭(88)以及冷媒進管(82)、熱水進管(83)、熱水出管(84)、冷媒出管(85)、分液器(81)、分液細管(87)之間採用焊接固定。
7.根據權利要求I所述的冷暖一體式車輛空調裝置，其特徵在於所述蒸發風機(73) 的多個出風口之間設有分隔板(401)，實現蒸發風機(73)的左右葉輪的出風分隔。
專利摘要一種冷暖一體式車輛空調裝置，採用上出下回通風方式，包括安裝支架(30)、下殼體(31)、過度風道接口(32)、上殼體(33)、蒸發風機(73)、換熱芯體(75)、芯體固定架(72)以及膨脹閥(77)；下殼體(31)上設有冷凝水出管(79)、外部空氣接口(78)；上殼體(33)上設有迴風過濾網(39)、熱水出管接口(35)、熱水進管接口(36)、冷媒出管接口(37)以及冷媒進管接口(38)；換熱芯體(75)包括多個製冷管路、制熱管路以及翅片(89)，製冷管路包括多個製冷管，制熱管路包括多個制熱管；每一翅片(89)上至少設有一製冷管和一制熱管。本實用新型優化了管路流程，合理利用單一芯體的綜合換熱面積，增加換熱量，且結構簡單，成本低。
文檔編號F24F5/00GK202613629SQ201220218570
公開日2012年12月19日 申請日期2012年5月16日 優先權日2012年5月16日
發明者吳邦政, 張新華, 肖國洪, 劉學亮 申請人:上海加冷松芝汽車空調股份有限公司