Узел вентилирования и кондиционирования воздуха салона автотранспортного средства
Изобретение касается системы кондиционирования или/и отопления для транспортного средства. Узел для вентилирования и кондиционирования воздуха салона автотранспортного средства состоит из кожуха, имеющего, по меньшей мере, одно впускное окно для воздуха и, по меньшей мере, одно отверстие выпускного окна в салон для воздуха, поступающего в кожух через впускное окно. Узел включает испаритель, размещенный в кожухе для охлаждения воздуха, проходящего из впускного окна к выпускному окну. Испаритель производит жидкость в виде конденсата, когда воздух охлаждается. Узел включает вентилирующий элемент, имеющий сторону низкого давления, соединенную с впускным отверстием и стороной высокого давления, соединенной с выпускным окном для втягивания воздуха в кожух через впускное окно и продувания его к испарителю и далее через выпускное окно в салон. Узел включает сливное устройство для удаления из кожуха жидкости, выделяющейся при охлаждении воздуха в испарителе, или жидкости, содержащейся в воздухе, поступающем через впускное окно. Узел имеет средства, приспособленные собирать жидкость в столбик жидкости над выпускными отверстиями посредством преобладающего там отрицательного давления воздуха. Достигается уменьшение габаритов вентилирующего элемента и изоляция системы от доступа неочищенного воздуха в салон транспортного средства. 10 з.п. ф-лы, 4 ил.
Настоящее изобретение относится к узлу для вентилирования и кондиционирования воздуха салона автотранспортного средства, при этом узел содержит: кожух, имеющий, по меньшей мере, одно впускное окно для воздуха и, по меньшей мере, одно отверстие выпускного окна в салон для воздуха, поступающего в кожух через впускное окно, испаритель, размещенный в кожухе для охлаждения воздуха, проходящего из впускного окна к выпускному окну, причем испаритель образует жидкость в виде конденсата при охлаждении воздуха, при этом вентилирующий элемент, имеющий сторону низкого давления, вследствие этого связанную с впускным окном, и сторону высокого давления, вследствие этого связанную с выпускным окном для втягивания воздуха в кожух через впускное окно и продувки его к испарителю и далее через выпускное окно внутрь салона, а также включает сливное устройство для удаления жидкости из кожуха, образующейся при охлаждении воздуха испарителем или из влаги, содержащейся в воздухе, поступающем в кожух через впускное окно.
Автотранспортное средство, имеющее узел такого типа, может быть любого вида, такого как легковой автомобиль, автобус, грузовик и т.д.
Узел такого типа используется для создания таких условий в салоне автотранспортного средства, которые были бы комфортными для водителя и возможных пассажиров, находящихся в салоне автотранспортного средства. Подобный узел для этого по большей части представляется так называемым узлом отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, т.е. он в таком случае снабжен отопительным устройством, размещенным на стороне высокого давления вентилирующего элемента для необязательного нагревания воздуха до его продувания в салон через выпускное окно. Однако изобретение также охватывает такие узлы, которые не имеют подобных отопительных устройств.
Во время работы узла этого типа жидкость в виде конденсата образуется тогда, когда испаритель охлаждает воздух, и жидкость и влажность могут также поступать в кожух через впускное окно и быть перенесенными с воздухом на сторону высокого давления в кожухе. Жидкость, производимая на стороне высокого давления вентилирующего элемента, должна быть удаленной из кожуха, и именно это является причиной обеспечения узла такого типа сливным устройством.
Узлы такого типа уже хорошо известны, например из патента США 5481886 и патента США 6422301 В1. Недостаток таких уже известных узлов заключается в том, что дополнительное количество воздуха, не требуемое для осуществления вентилирования и кондиционирования, должно быть втянуто в кожух для перенесения жидкости из кожуха и/или воздух выдувается из кожуха через выпускное отверстие в кожухе, предназначенное для избавления от жидкости, так что воздух тогда также выдувается через выпускное отверстие, независимо от какой-либо необходимости удаления жидкости из кожуха. Это означает, что вентилирующий элемент должен быть слишком большого размера или дополнительный вентилирующий элемент должен быть установлен на случай, при котором не требовался бы дополнительный воздух для перенесения жидкости из кожуха или если воздух выпущен при выдувании его из кожуха вместе с жидкостью. Другой недостаток состоит в том, что воздух может также поступить в кожух через выпускные отверстия для жидкости без прохождения через какое-нибудь фильтрующее устройство, которое наиболее требуется для воздуха, который должен выдуваться в салон, так что здесь есть опасность примешивания такого нежелательного воздуха к воздуху салона.
Задача настоящего изобретения заключается в создании узла, типа, определенного во введении, усовершенствованного относительно таких уже известных узлов и устраняющего вышеуказанные недостатки.
Эта задача согласно изобретению достигнута путем создания такого узла, в котором сливное устройство содержит, по меньшей мере, один канал, начинающийся на стороне высокого давления в кожухе в зоне ниже испарителя и проходящий к стороне низкого давления для направления жидкости из стороны высокого давления в кожухе, вследствие этого, к стороне низкого давления, причем канал выполнен с возможностью направления жидкости к выпуску, образованному отверстием в днище кожуха на стороне низкого давления, и устройство для сбора жидкости, поступающей из канала к выпускному отверстию по существу в виде столбика над выпускным отверстием за счет преобладающего там отрицательного давления воздуха.
Конструктивное решение упомянутого коллекторного устройства около выпускного отверстия кожуха и его размещение на стороне низкого давления вследствие этого позволяет осуществить слив жидкости из кожуха без какого-нибудь любого риска выпуска воздуха выдуванием его через какое-либо выпускное отверстие для жидкости или при наличии какого-либо заполнения жидкостью внутренней части кожуха. Таким образом, выпускное отверстие будет всегда закрыто столбиком жидкости вследствие преобладающего там отрицательного давления воздуха, так что жидкость этого столбика будет препятствовать воздуху выйти через упомянутое отверстие. Более того, выпускное отверстие будет в открытом положении, так что нет опасности заполнения жидкостью других частей кожуха.
Согласно одному варианту осуществления изобретения сливное устройство содержит, по меньшей мере, один упомянутый канал, относящийся к первому типу, в виде направленного вверх отверстия в форме паза для сбора жидкости из зоны кожуха вверх по потоку до упомянутого испарительного устройства относительно направления воздуха от впускного окна до выпускного окна для перемещения упомянутой жидкости на сторону низкого давления в кожухе благодаря разности давления воздуха сторон высокого и низкого давления. Так называемый рециркуляционный канал делает возможным использовать упомянутую разность в давлении, создаваемую вентилирующим элементом для протягивания жидкости, поступающей в сторону высокого давления по каналу, обратно в сторону низкого давления для того, чтобы быть слитой. Этот выпуск жидкости может затем происходить на том же месте, что и выпуск дождевой воды, поступающей в сторону низкого давления в кожухе.
Согласно другому варианту осуществления изобретения сливное устройство содержит множество каналов первого типа, расположенных бок о бок в днище кожуха и объединенных друг с другом на стороне низкого давления в кожухе для подачи жидкости к коллекторному устройству. Это создает подходящий путь перемещения жидкости из соответствующей зоны кожуха к коллекторным устройствам для того, чтобы быть слитой.
Согласно еще одному варианту осуществления изобретения сливное устройство содержит, по меньшей мере, один канал, относящийся ко второму типу, проходящий в днище кожуха и начинающийся в зоне испарителя или ниже по потоку относительно направления воздуха от впускного окна к выпускному окну кожуха, причем канал второго типа имеет, по меньшей мере, часть, где он имеет вид трубопровода с окружающими стенками и предназначен для направления конденсата жидкости, образуемого испарителем, и жидкости, содержащейся в воздухе, поступающем в кожух через впускное окно и который прошел через испаритель посредством самотечного перемещения из этой зоны кожуха по направлению к стороне низкого давления. Жидкость, поднимающаяся вверх в этой части кожуха может быть эффективно перемещена в кожухе в направлении стороны низкого давления посредством самотечной подачи по каналу, имеющему вид трубопровода. В части кожуха, где начинается этот канал второго типа, может быть трудно полагаться на вышеупомянутую разность давления воздуха для начала перемещения в направлении коллекторного устройства на стороне низкого давления в кожухе.
Согласно другому варианту осуществления изобретения канал второго типа имеет вид трубопровода с окружающими стенками на всем его протяжении к стороне низкого давления в кожухе для перемещения жидкости посредством самотечной подачи, что приводит в результате к надежному перемещению этой жидкости к выпускному отверстию для выпуска.
Согласно другому варианту осуществления изобретения узел содержит множество каналов второго типа, расположенных бок о бок в днище кожуха и объединенных друг с другом на стороне низкого давления в кожухе для подачи жидкости к коллекторному устройству.
Согласно другому варианту осуществления изобретения каналы первого и второго типа расположены так, чтобы быть объединенными друг с другом на стороне низкого давления кожуха для направления сообща жидкости к коллекторному устройству, что упрощает конструкцию сливного устройства.
Согласно другому варианту осуществления изобретения каналы второго типа расположены внутри гребней, разделяющих соседние канавки, каждая из которых образует канал первого типа в нижней части кожуха. Каналы первого и второго типа могут быть эффективно объединены таким образом.
Согласно другому варианту осуществления изобретения сливное устройство имеет множество выпускных отверстий с взаимодействующими коллекторными устройствами и клапанными элементами. Выбор соответствующего числа таких коллекторных устройств и клапанных элементов может в результате привести к упрощенной конструкции сливного устройства и вследствие этого к надежной работе.
Согласно еще одному варианту осуществления изобретения оборудование содержит пружинный элемент, выполненный с возможностью установки нажатием клапанного элемента в положение закрытия выпускного отверстия, одновременно высвобождая потенциальную энергию. Этот пружинный элемент является в таком случае предпочтительно пружиной сжатия, но в границах объема изобретения возможно обеспечить смещение клапанного элемента в положение закрытия посредством пружинного элемента в виде пружины с пневматической камерой или гидравлического элемента с высвобождением и сохранением потенциальной энергии.
Согласно другому варианту осуществления изобретения кожух также содержит в себе отопительное устройство, расположенное после испарителя относительно направления воздуха внутри кожуха от впускного окна до выпускного окна, и предназначенное для нагрева воздуха, прежде чем он будет выдут в салон через выпускное окно. Существует благоприятное отношение в большинстве стран к включению таких отопительных устройств в узел этого типа.
Другие преимущества, так же как предпочтительные признаки изобретения, описаны ниже.
Со ссылкой на приложенные чертежи, ниже следует конкретное описание осуществления изобретения, приведенное как пример.
На чертежах представлено:
Фиг.1 - схематичное изображение в боковой проекции передней части салона грузового автомобиля, схематично иллюстрирующее общую конструкцию узла для отопления, вентилирования и кондиционирования воздуха согласно настоящему изобретению,
Фиг.2 - упрощенный вид в перспективе устройства согласно упомянутому варианту осуществления изобретения,
Фиг.3 - вид в перспективе части узла, показанного на Фиг.2,
Фиг.4 - вид в перспективе другой части узла согласно Фиг.2.
На Фиг.1 схематично изображена передняя часть салона 1 автотранспортного средства в виде грузового автомобиля 2, имеющего узел 3 для отопления, вентилирования и кондиционирования воздуха салона и установленного в зоне ниже ветрового стекла 4 транспортного средства.
Узел содержит кожух 5 с впускным окном 6, направленным по существу по направлению движения транспортного средства и прикрытым фильтрующим элементом 7 для поступления потока забортного воздуха, отмеченного стрелкой 8, создаваемого во время движения транспортного средства вперед с достаточной скоростью.
Кожух также содержит вентилирующий элемент 9, имеющий сторону 10 низкого давления, соединенную с впускным окном 6 и стороной 11 высокого давления, соединенной с отверстием выпускного окна 12, открывающимся в салон в области внутренней стороны ветрового стекла 4. Кожух может также иметь второе впускное окно, не показанное, для воздуха, рециркулирующего из салона в кожух на сторону 10 низкого давления. Таким образом, вентилирующий элемент в режиме работы будет втягивать воздух из впускного окна 6, а также из второго впускного окна, когда оно есть, и выдувать воздух из кожуха внутрь салона 1 через выпускное окно 12.
Схематично показано, каким образом кожух также вмещает испаритель 13 и отопительное устройство 14, расположенные на стороне 11 высокого давления вентилирующего элемента 9 для охлаждения воздуха и нагревания воздуха, соответственно, прежде чем он будет выдутым в салон. Каким образом работа испарителя, отопительного устройства и вентилирующего элемента согласуется для получения желательной температуры воздуха внутри салона, известно в технике и не будет здесь разъясняться.
Ссылка делается также по Фиг.2-4. Часть узла, размещенная слева от рамы 15, показанной по Фиг.2, расположена извне салона транспортного средства, тогда как часть узла в сборе расположена, кроме того, справа, т.е. часть кожуха, вмещающая испаритель 13, отопительное устройство 14 и выпускное окно 12, расположена в салоне транспортного средства. Жидкость может появиться в той части 16 кожуха, которая расположена внутри салона, присутствуя в воздухе, поступающем в кожух через впускное окно 6 или будучи произведенной в виде конденсата, так как воздух охлаждается при прохождении испарителя 13. Эта часть 16 кожуха 5 имеет днище, снабженное множеством каналов 17 первого типа в виде пазов, расположенных бок о бок и продолженных от места размещения испарителя 13 и к стороне низкого давления в кожухе до рамы 15, как показано по Фиг.3. Днище 18 кожуха в этой части 16 кожуха также снабжено множеством каналов 19 второго типа, имеющих вид трубопровода с окружающими стенками, продолженными от места размещения испарителя 13 к стороне низкого давления в кожухе, как показано по Фиг.3.
Жидкость, содержащаяся в воздухе, поступающем в кожух через впускное окно, и оказывающаяся на днище кожуха вверх по потоку до испарителя относительно направления воздуха по кожуху от впускного окна к выпускному окну, будет втягиваться в каналы 17 первого типа посредством разности давления между стороной высокого давления и стороной низкого давления в кожухе, отводиться, вследствие этого, на сторону низкого давления в кожухе и быть собранной там вместе коллекторным каналом 20. Жидкость, оказывающаяся далее внизу по потоку в кожухе или образующаяся в виде конденсата при охлаждении воздуха испарителя, будет поступать в каналы 19 второго типа и перемещаться за счет гравитации на сторону низкого давления в кожухе и быть собранной в коллекторный канал 20 совместно с каналами 17 первого типа. Каналы 19 второго типа в действительности расположены внутри гребней, разделяющих соседние канавки, каждая из них создает канал 17 первого типа в нижней части кожуха. Соответственно, каналы 19 второго типа начинаются дальше вниз по потоку относительно направления воздушного потока по кожуху, чем каналы 17 первого типа.
Сливной узел, кроме того, включает ряд каналоподобных коллекторных устройств 21, присоединенных к коллекторному каналу 20 для приема жидкости из каналов первого и второго типа. Эти коллекторные устройства приспособлены собирать жидкость, поступающую из этих каналов к выпускному отверстию 22, для выпуска жидкости из кожуха по существу в виде столбика 23 над клапанным элементом 24, имеющим свойство обратного клапана и смещаемого в положение закрытия выпускного отверстия 23 пружинным элементом 25. Пружинный элемент 25 выполнен таким образом, что клапанный элемент откроет выпускное отверстие 22 под воздействием столбика жидкости заданной высоты над ним для слива жидкости из кожуха. Таким образом, столбик жидкости в коллекторном устройстве 21 никогда не превысит заданной высоты, и будет автоматически закрыт, если столбик жидкости не достиг заданной высоты. Однако, благодаря отрицательному давлению, преобладающему выше выпускных отверстий, ни один клапанный элемент фактически не является необходимым, но именно это давление воздуха создаст столбик выше отверстия, действуя как обратный клапан и закрывая отверстие от проникновения воздуха в кожух через это отверстие.
Соответственно, жидкость, оказывающаяся на стороне высокого давления вентилирующего элемента как следствие действия испарителя или находящаяся в воздухе, втягиваемом в кожух через впускное окно, будет эффективно выпущена через каналы первого и второго типа и коллекторные устройства 21 без какой-либо необходимости в дополнительном воздухе для перемещения жидкости или без какого-нибудь риска утечки воздуха из кожуха через выпускные отверстия для жидкости или риска поступления воздуха в кожух через эти отверстия.
Изобретение, конечно, никоим образом не ограничено вариантами осуществления, описанными выше, но многие возможности для изменений, вследствие этого, будут очевидными для специалиста в технике без выхода за рамки основной идеи изобретения, как определено в представленной формуле изобретения.
Словосочетание «объединяясь друг с другом» относительно каналов, как использовано в формуле изобретения, не означает, что все каналы должны быть объединенными друг с другом, но они могут быть объединены в группы каналов.
Хотя в формуле изобретения указано, что канал первого типа выполнен с возможностью сбора жидкости в кожухе в зоне до испарителя, этот канал может также собирать жидкость в других местах, таких как испаритель.
1. Узел для вентилирования и кондиционирования воздуха в салоне автотранспортного средства, содержащий:
кожух, имеющий, по меньшей мере, одно впускное окно для воздуха и, по меньшей мере, одно отверстие выпускного окна в упомянутый салон для воздуха, поступающего в кожух через впускное окно,
испаритель, размещенный в кожухе для охлаждения воздуха, проходящего из впускного окна к выпускному окну, при этом испаритель производит жидкость в виде конденсата, когда воздух охлаждается,
вентилирующий элемент, имеющий сторону низкого давления, соединенную с впускным отверстием и стороной высокого давления, соединенной с выпускным окном для втягивания воздуха в кожух через впускное окно и продувания его к испарителю и далее через выпускное окно в салон, и
сливное устройство для удаления жидкости из кожуха, производимой при охлаждении воздуха испарителем, или жидкости, содержащейся в воздухе, поступающем в кожух через впускное окно, отличающийся тем, что сливное устройство содержит, по меньшей мере, один канал, начинающийся на стороне высокого давления в кожухе в зоне ниже испарителя и продолжающийся к стороне низкого давления для направления жидкости от стороны высокого давления в кожухе к стороне низкого давления, причем канал расположен так, чтобы направлять жидкость к выпуску, образованному отверстием в днище кожуха на стороне низкого давления и устройством, выполненным с возможностью сбора жидкости, поступающей из канала к выпускному отверстию, по существу, в виде столбика над выпускным отверстием посредством преобладающего там отрицательного давления воздуха.
2. Узел по п.1, отличающийся тем, что сливное устройство содержит, по меньшей мере, один канал, являющийся каналом первого типа в виде направленного вверх прорезанного в виде паза отверстия для сбора жидкости из зоны кожуха до испарителя вверх по потоку относительно направления воздуха из впускного окна к выпускному окну для перемещения жидкости к стороне низкого давления в кожухе посредством разности давлений воздуха упомянутых сторон высокого и низкого давлений.
3. Узел по п.2, отличающийся тем, что сливное устройство содержит множество каналов первого типа, расположенных бок о бок в днище кожуха и объединяющихся друг с другом на стороне низкого давления в корпусе для подачи жидкости к коллекторному устройству.
4. Узел по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что сливное устройство содержит, по меньшей мере, один канал, являющийся каналом второго типа, простирающийся в днище кожуха и начинающийся в зоне испарителя или после него вниз по потоку относительно направления воздуха от впускного окна к выпускному окну кожуха, при этом канал второго типа имеет, по меньшей мере, в зоне, где он начинает приобретать вид трубопровода с окружающими стенками, установлен так, чтобы направлять конденсат жидкости через испаритель посредством самотечной подачи из этой зоны кожуха к стороне низкого давления.
5. Узел по п.4, отличающийся тем, что канал второго типа имеет вид трубопровода с окружающими стенками на всем протяжении к стороне низкого давления в кожухе для перемещения жидкости посредством самотечной подачи.
6. Узел по п.4, отличающийся тем, что он содержит множество каналов второго типа, расположенных бок о бок в днище кожуха и объединенных друг с другом на стороне низкого давления в кожухе для подачи жидкости к коллекторному устройству.
7. Узел по п.2, отличающийся тем, что каналы первого типа и каналы второго типа расположены с возможностью соединения друг с другом на стороне низкого давления в кожухе для направления сообща жидкости к коллекторному устройству.
8. Узел по п.3, отличающийся тем, что каналы второго типа расположены внутри гребней, разделяющих соседние канавки, каждая из которых образует канал первого типа в нижней части кожуха.
9. Узел по п.1, отличающийся тем, что сливное устройство имеет множество выпускных отверстий с взаимодействующими коллекторными устройствами и клапанными элементами.
10. Узел по п.1, отличающийся тем, что он содержит пружинный элемент, приспособленный нажатием устанавливать клапанный элемент в положение закрытия выпускного отверстия с одновременным высвобождением потенциальной энергии.
11. Узел по п.1, отличающийся тем, что кожух также вмещает отопительное устройство, расположенное после испарителя вниз по потоку относительно направления воздуха по кожуху от впускного окна к выпускному окну и выполненное с возможностью нагрева воздуха прежде, чем он будет выдут в салон через выпускное окно.
