CN1298558C - 汽车乘座室的加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车乘座室的加热装置，它包括一限定待加热空气的管道(12)的壳体(10)、一安装在管道中的空气-液体热交换器(14)和一也安装在管道中且在热交换器下游的电加热装置(16)，所述电加热装置的面积小于所述空气-液体热交换器的面积。所述电加热装置(16)安装在所述管道(12)中，使得它占据所述管道(12)的整个矩形截面，并且所述电加热装置与所述空气-液体热交换器(14)间隔开，以使得所述空气-液体热交换器的下游面(14b)与所述电加热装置的上游面(16a)之间的一平均距离为至少5毫米，从而得以将由于所述管道中存在所述电加热装置而导致的通气压力损失限制为至多5%。

Description

汽车乘座室的加热装置

技术领域

[01]本发明涉及汽车乘座室的加热和通风装置，更确切地说，这种装置包括一个壳体、一个空气-液体热交换器和一个电加热装置，壳体限定一个待加热空气的管道，热交换器安装在管道内，电加热装置也安装在管道内，在热交换器的下游。

背景技术

[02]众所周知，发动机的冷却液可以流经空气-液体热交换器，以提供为加热送到乘座室内的空气所需的热量。

[03]但是，特别是对某些类型的发动机，天气寒冷时发动机在启动期间或运行初期提供的热能不足以保证空气的有效加热。而这时正是最需要加热的时候，特别为了除霜和除水汽以及快速提高乘座室的温度时。

[04]因此，人们已经知道给热交换器添加一个电加热装置，这种电加热装置可以立即和临时运行，直到热交换器提供所需的热量。

[05]电加热装置通常使用具有正温度系数的加热电阻(CTP电阻)，这种电阻提供很高的运行安全性。

[06]申请人的文献EP0919409中描述了一个包括一个热交换器和一个电加热装置的汽车乘座室加热装置，热交换器和电加热装置串联安装在待加热空气的管道内。

[07]在该已知装置中，热交换器和电加热装置连接并预组装在一起，形成一个通过抽拉式装配安装在管道内的子组件。热交换器占据管道的整个横截面，而电加热装置只占据横截面的一部分。

发明内容

[08]本发明的目的是提供一种本说明书开头部分定义的、具有改善的空气动力学和热力学性能的装置。

[09]该目的已经达到，因为根据本发明，电加热装置安装在管道中，使得它占据所述管道(12)的整个矩形截面，并且电加热装置与空气-液体热交换器间隔开，以使得空气-液体热交换器的下游面与所述电加热装置的上游面之间的一平均距离为至少5毫米，从而得以将由于管道中存在电加热装置而导致的通气压力的损失限制在为至多5％。

[10]根据一个实施例，当电加热装置安装在管道中，使几乎所有经过管道的空气流穿过该电加热装置时，加热装置离开热交换器，并且与热交换器分别安装，空气-液体热交换器的下游面与所述电加热装置的上游面之间的一平均距离可以减少通气压力损失。热交换器的下游表面与电加热装置的上游表面之间的平均距离最好约等于9毫米左右。所述表面可以互相平行或者不平行。

[11]有利的是，电加热装置包括一个框架，该框架具有一些有型条的边，与管道内壁上形成的一些凸起配合，以便把电加热装置几乎密封地安装在框架内。

[12]作为变型，管道内壁形成的凸起可以与加热装置的翼片中形成的凹槽配合。

附图说明

[13]通过下面参照附图对本发明的非限定实例的描述，可以更好地了解本发明。图中：

[14]图1是根据本发明第一实施例的空气加热装置的局部剖面示意图；

[15]图2是沿图1中II-II面的局部剖面示意图；

[16]图3是图1细节的放大图；

[17]图4是图1-3装置的一个变型实施例的局部示意图；

[18]图5是根据本发明第二实施例的空气加热装置的局部剖面示意图；

[19]图6是图5装置中由电加热装置和一个活门形成的组件的平面示意图；

[20]图7是图5装置的一个变型实施例的局部剖面示意图；

[21]图8是图6组件的一个变型的平面示意图。

具体实施方式

[22]图1、2部分地示出一个根据本发明的用于汽车乘座室的空气加热装置。

[23]加热装置包括一个限定待加热空气的管道12的壳体10。一个空气-液体型热交换器14和一个电加热装置16串联安装在管道12中。电加热装置16沿空气流动方向(箭头F1)安装在热交换器14的下游。正如已经知道的，经过管道的空气流由一个在热交换器上游的输送器(未示出)产生，并且穿过电加热装置下游的出口(未示出)排到汽车的乘座室中。

[24]通常，将汽车发动机的冷却液提供给热交换器14。热交换器位于壳体10中，例如以一个抽屉的方式，并且在安装处占据管道12的整个矩形截面。

[25]电加热装置16可以使用电阻基本不变的加热电阻或CTP电阻。

[26]电加热装置16与热交换器分别安装，与热交换器隔开，并且在安装处占据管道12的整个矩形截面。

[27]与热交换器和电加热装置在管道的整个截面上连接在一起的布置相比，由于电加热装置占据管道的整个横截面，它与热交换器的间距可以限制由于管道中存在电加热装置而导致的通气压力的损失。

[28]为了将通气压力损失、即由于电加热装置的存在而引发的空气流量的减少限制到最多为5％，应该在热交换器14的下游面14b与电加热装置16的上游面16a之间设置一个最小距离。另外，电加热装置的通气阻力应该最小。

[29]热交换器14和电加热装置16可以互相平行地安装，即它们的表面14b和16a互相平行；或者不平行安装，即它们的表面14b和16a之间形成一个不为零的角度。

[30]在所示的例子中，表面14b和16a不平行。管道12在热交换器14的下游不是直线的，并且横截面递减。电加热装置16的上边缘可以靠近热交换器14的上边缘，它的下边缘远离热交换器的下边缘。

[31]电加热装置占据的面积小于热交换器占据的面积。这样可以限制成本，特别是当使用的电阻为CTP电阻时，这种电阻的构成元件或石材的价格相当高。

[32]但是，为了保证空气的有效加热，电加热装置提供的面积不应该太小。因此电加热装置不一定处于与它在管道内安装处的空气流动方向成正交的方向。

[33]当表面14b和16a不平行时，这两个表面之间需要符合的最小距离为平均距离。

[34]申请人已经证明，当表面14b与16a之间的距离或平均距离大于或等于5毫米时，通气压力损失可以限制在一个5％的最大值。对于大多数装置，该距离最好为9毫米左右。

[35]在这种情况下，通气压力损失的限制是由于两个元件之间没有气体动力的相互作用。

[36]另一方面，为了提高***的能量效率，热交换器与电加热装置分开是必要的。

[37]电加热装置16的安装使得在管道12中流动的空气流全部穿过电加热装置16。因此，电加热装置的适应系数(coefficient d′adaptation)几乎等于100％。

[38]为此，将电加热装置16安置在一个框架中，该框架无间隙或几乎无间隙地与壳体的管道12配合。

[39]特别如图1-3所示，电加热装置的框架至少沿两个相对的边缘具有与管道12内壁的凸起12a、12b相配合的型条20a、20b，以便实现几乎密封的组装。

[40]型条20a、20b的截面为开口向外的U形。凸起12a、12b是一些端部***的凸肋，这些凸肋位于U形型条中。

[41]电加热装置可以以抽屉的方式安装在壳体10中，型条20a、20b和凸起12a、12b构成引导装置。

[42]电加热装置16的框架沿着另外两个相对的边具有框架元件22a、22b(图2)。安装框架时，为了可以使框架进入到凸肋12a、12b上，元件22a、22b、或者至少先进入的下元件22a具有安放凸肋12a和12b的槽23a、23b(见图3)。

[43]下框架元件22a支承在管道12的底壁12c上，底壁12c与电加热装置进入时穿过的壁相对。通过使元件22a具有一个与底壁12c上的互补凸起相配合的型条，可以改进此处的密封性。

[44]上框架元件22b可以带有电加热装置16的电子控制线路28。

[45]当然，也可以考虑电子加热装置16安装在壳体10中的其它可能性，它提供了沿管道壁的良好密封性。因此，电加热装置的框架可以配有突起的型条，***到管道壁上的空心凸起中。

[46]在图4所示的另一个变型中，管道12内壁的凸起12a、12b与电加热装置16的翼片18端部上形成的空心凹槽18a、18b配合。翼片18由带有阻性元件的加热杆19穿过。

[47]图4、5部分地示出根据本发明的用于汽车乘座室的空气加热装置的另一个实施例。

[48]加热装置包括一个壳体30，壳体30限定一个待加热空气的管道32。一个空气-液体型热交换器34和一个电加热装置36串联安装在管道32中。电加热装置36沿空气流动的方向(箭头F2)安装在热交换器34的下游，在一个位于热交换器34上游的输送器(未示出)与位于电加热装置36下游的乘座室的出口之间。

[49]通常，给热交换器34提供汽车发动机的冷却液。热交换器例如以抽屉的方式位于壳体30中，并且在安装处占据管道32的整个矩形截面。

[50]电加热装置36可以使用电阻基本不变的电阻或CTP电阻。

[51]在所示的例子中，电加热装置36邻近热交换器34，但是只占据它所处的管道32截面的一部分，管道32截面的互补部分33由一个活门38占据。

[52]活门38可以在一个关闭位置(图4实线所示)和至少一个打开位置(例如图4的虚线所示)之间移动，在关闭位置，活门封闭管道32截面的该互补部分。

[53]活门38关闭时，在管道32中流动的空气几乎全部被迫穿过电加热装置。这样，电加热装置运行时的适应系数几乎等于100％。

[54]活门38打开时，管道32中的一部分空气流穿过分流通道33从加热装置外通过。因此，由于电加热装置的存在而产生的通气压力损失、即空气流量的减小为最低，小于5％。

[55]如图5所示，电加热装置36被一个由两个侧边40a、40b和两个框架部分、即下框架42a和上框架42b构成的框架包围。

[56]电加热装置36的框架可以与热交换器34连接，形成一个可以在放入到壳体30中之前预先组装的子组件。

[57]框架部分42a、42b从电加热装置36的一侧延长，形成支撑活门38的旋转轴38a的侧板44a、44b。旋转轴的位置可以与电加热装置的中间平面的位置错开，以便为活门38提供所需的摆动自由度(图4)。

[58]另外，侧板44a和44b中的一个、例如侧板44b带有一个致动器46，例如一个步进电机或一个有多个位置的继电器，与轴38a连接，以控制活门38的移动。

[59]另外，致动器46和电加热装置36的电子控制线路48可以结合在框架中，例如在其延长部分44b支承致动器的框架元件42b中。

[60]当热交换器不能提供加热管道12中流动的空气所需的热量时，在关闭活门38的同时控制电加热装置36的运行，以便有最好的加热效率。

[61]当不再需要电加热装置36提供的补充加热时，电加热装置的运行中断，并且活门38打开。这时电加热装置不运行，但分流通道33的打开将使通气压力的损失最小化。

[62]需要指出的是，活门38可以在其关闭位置和一个唯一的打开位置之间移动，也可以设置多个分流通道33的或大或小的打开位置，以便调节该通道的空气流量。

[63]因此，可以根据加热空气的开始需要，在电加热装置36运行的同时，一部分空气流可以分流到部分打开的通道33中。

[64]图6和7示出电加热装置与相应活门38的一个变型实施例。

[65]图4、6和图5、7中共同的元件用相同的数字表示，并且不再重新描述。

[66]根据该变型，电加热装置36和活门38构成的整体独立于热交换器34安装在壳体30中。

[67]安装可以与图1-3所示类似的方式实施。

[68]因此，电加热装置36和活门38构成的组件配在型条50a、50b的两个相对边缘上，型条50a、50b与通道32内壁上形成的凸起32a、32b配合。

[69]型条可以有开口向外的U形截面，而凸起的形状可以是伸入到型条中的凸肋。

[70]如果参照图7，型条中的一个50a与加热装置框架的侧边40a相连，而另一个型条50b在侧板44a、44b的端部之间延伸。

[71]边缘40b、型条50b和侧板44a、44b包围可由活门38封闭的分流通道33。

[72]在该实施例中，在活门38足够离开热交换器36的条件下，活门38的轴可以位于电加热装置36的中间平面内。

Claims (6)

1.汽车乘座室的加热装置，它包括一限定一待加热空气的管道(12)的壳体(10)、一安装在所述管道中的空气-液体热交换器(14)和也安装在所述管道中且在所述热交换器下游的一电加热装置(16)，所述电加热装置的面积小于所述空气-液体热交换器的面积，

其特征在于，所述电加热装置(16)以它占据所述管道(12)的整个矩形截面的方式安装在所述管道(12)中，并且所述电加热装置与所述空气-液体热交换器(14)间隔开，以使得所述空气-液体热交换器的下游面(14b)与所述电加热装置的上游面(16a)之间的一平均距离为至少5毫米，从而得以将由于所述管道中存在所述电加热装置而导致的通气压力损失限制为至多5％。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述热交换器(14)的下游面(14b)与所述电加热装置(16)的上游面(16a)之间的所述平均距离大约等于9毫米。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电加热装置(16)与所述热交换器(14)分开安装。

4.如权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述热交换器(14)的下游面(14b)与所述电加热装置(16)的上游面(16a)不平行。

5.如权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述电加热装置(16)包括一框架，该框架具有一些配有型条(20a，20b)的边，所述型条与所述管道(12)内壁上形成的凸起(12a，12b)相配合，以便将所述电加热装置安装在所述管道中。

6.如权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述电加热装置(16)包括带有凹槽(18a，18b)的翼片(18)，所述凹槽与所述管道(12)内壁上形成的凸起(12a，12b)相配合，用于所述电加热装置在所述管道中的安装。

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