本发明涉及汽车空调技术领域，具体地，涉及一种分体式汽车空调器。
背景技术：
目前所有由发动机提供动力（包括燃油车、混合动力车等）的汽车以及一部分纯电动车均采用整体式的水暖式空调器，其整个空调器置于驾驶舱内。在供暖模式下，冷却液流经发动机或水路用ptc加热器后被加热，一部分热水（加热后的冷却液）进入空调箱中的暖风芯体，鼓风机强迫冷空气与暖风芯体换热，被加热后的空气经送风通道进入车室内进行供暖。在制冷模式下，气流经蒸发器后温度降低，经风门调节将不再经过暖风芯体，直接进入车室内实现制冷。由于整个空调器都置于驾驶舱内，占用了较大的车室内空间，同时鼓风机等噪音部件置于车室内会产生较大的噪音。
为了节省车室内空间，在纯电动汽车中，已经出现了分体式空调器的设计。前壳体置于车室内，后壳体置于电机舱内，以达到节省车室内空间的目的。其中，内部冷凝器与ptc加热器设置于前壳体中，设置于车室内；内部蒸发器和鼓风机设置于后壳体中，设置于电机舱内。前壳体和后壳体之间通过防火墙的开口相连。
上述提及的电动汽车的分体式空调器的换热方式为空气对空气换热，供暖方式为单独电加热供暖或者是电加热与热泵共同供暖，其中热泵泛指既可以制热又可以制冷的汽车空调（制冷剂）系统。而传统燃油车的供暖方式为热水与空气换热。因此，上述用于电动汽车的分体式空调器无法直接应用于水暖式供暖的车辆平台。
此外，除了节省车室内空间之外，随着对车内舒适性要求的不断提高，车室内降噪的需求越来越迫切。
在以往的电动汽车的分体式空调器中，内部冷凝器和ptc加热器一同置于前壳体的空腔内，放置于车室内。在空调器运行过程中，制冷剂在进入内部冷凝器时会产生制冷剂通过音，是车室内的噪音来源之一。此外，内部冷凝器置于车室内部会造成连接管路过长，同时影响防火墙的密封性。
技术实现要素：
鉴于以上所述，本发明的目的在于提供一种分体式汽车空调器，在空气式供暖和水暖式供暖两种车辆平台上都可以达到节省车室内空间的作用。同时能够满足车室内的降噪需求。
为此，本发明的分体式汽车空调器具有：前壳体，其位于汽车的车室内，所述前壳体中设有能对流过的气流进行加热的热交换器；后壳体，其位于所述汽车的发动机舱或电机舱内；以及防火墙，所述前壳体和所述后壳体之间通过所述防火墙的开口相连；在所述分体式空调器的内部，按气流的流向的上游侧至下游侧依次配置有：进风口；鼓风机，其位于所述后壳体，并且用于抽吸气体；蒸发器，其用于冷却气体，并且来自所述鼓风机的气流全部经过所述蒸发器；上、下混合风门，其位于所述蒸发器的下游侧并且上下排列；所述热交换器；以及上侧出风口和下侧出风口；在所述上、下混合风门之间具有第一板筋，所述第一板筋将来自所述蒸发器的气流分为上侧气流和下侧气流，所述上、下混合风门分别对由所述第一板筋分成的上、下侧气流进行引导以控制气流选择性地经过所述热交换器，在所述热交换器的下游侧设置第二板筋，所述第二板筋将所述热交换器下游的气流导向所述上侧出风口和/或下侧出风口。
根据本发明，充分利用发动机舱或电机舱内的空间，仅有前壳体置于车室内，大大缩小了空调箱在车室内的占用空间，可使得仪表盘的设计更加小型化，扩大了车室内的空间，提高了车内人员的乘坐舒适性。并且，将可能产生噪音的鼓风机等部件放置于发动机舱或电机舱内，车室内噪音将显著减小，提高了乘坐舒适性。此外，还通过第一板筋将来自蒸发器的气流分为上侧气流和下侧气流，结合上、下混合风门的配合可以实现多个工作模式的切换。
本发明中，也可以是，还具有第三板筋，其位于所述上、下混合风门与所述热交换器之间，并且用于所述前壳体与所述后壳体之间的密封；所述第三板筋与所述第一板筋、第二板筋将来自所述蒸发器的气流分为上侧气流和下侧气流，所述蒸发器位于所述后壳体。
根据本发明，蒸发器位于后壳体能进一步减小车室内噪音，提高乘坐舒适性。
本发明中，也可以是，所述热交换器为ptc加热器；所述分体式汽车空调器还具有：用于制热且位于所述后壳体的内部冷凝器，所述内部冷凝器位于所述上、下混合风门的下游，且位于所述第一板筋和第三板筋之间。
根据本发明，可适用于空气对空气换热（ata）的换热方式，通常可用于电动车。且可能产生噪音的制冷剂连接管路以及热交换器放置于车室外，降低了车室内的制冷剂通过音，缩短制冷剂连接管路，在降低车内噪音的同时又节省了管路连接成本，简化组装流程。
本发明中，也可以是，所述热交换器为暖风芯体，所述暖风芯体的内部供冷却液流动以进行热交换。
根据本发明，可适用于热水对空气换热（atw）的换热方式，通常可用于燃油车、电动车等。在车室内设置暖风芯体，供暖过程中，空气与冷却发动机后的热的冷却液进行换热，可充分利用车内产生的废热，具有一定的节能效果。
较佳地，还具有位于所述暖风芯体的下游侧的辅助ptc加热器。
根据本发明，当车辆处于刚启动状态时，冷却液温度的上升需要一定的时间，此时可通过增设的辅助加热器实现快速供暖。
本发明中，也可以是，所述蒸发器位于所述前壳体，所述热交换器为暖风芯体，所述暖风芯体的内部供冷却液流动以进行热交换。
根据本发明，也可适用于热水对空气换热（atw）的换热方式，且还具有节省车内空间以及降低鼓风机噪音的功能。
较佳地，也具有位于所述暖风芯体的下游侧的辅助ptc加热器。从而可在车辆处于刚启动状态时实现快速供暖。
本发明中，也可以是，在所述前壳体内还具有双层流模式风门和吹脚风门，所述双层流模式风门和吹脚风门通过一风门轴驱动而绕该风门轴同步转动。
根据本发明，双层流模式风门可与吹脚风门共轴，即原本需要两个独立风门，现在可简化为一个。不仅节省了空间和成本，而且还省去了两个独立风门之间需要隔板密封的问题。
本发明中，也可以是，所述热交换器的水平方向的中心线位于所述第一板筋的下方。
根据本发明，上侧气流与热交换器换热后的温升低于下侧气流与热交换器换热后的温升，使得上侧吹出风的温度会低于下侧吹出风的温度，在车内进一步营造“头冷脚热”的温度分布，提高乘坐者的舒适性。
本发明中，也可以是，流经所述蒸发器的上侧气流的风量比流经所述蒸发器的所述下侧气流的风量大。
根据本发明，对于双层流模式，可在上侧从外气吸入口吸入外气，此时，风道产生的压损较大，通过将上侧气流的风量设置得稍大一些，可以保证流经蒸发器后上、下侧气流的风量一致。
附图说明
图1示出了本发明第一和第二实施形态的分体式汽车空调器的结构示意图；
图2示出了本发明第一实施形态的分体式汽车空调器的制冷系统回路图；
图3示出了本发明第一实施形态的分体式汽车空调器的供暖系统回路图；
图4示出了本发明第一实施形态的分体式汽车空调器的剖视图；
图5示出了第一实施形态的分体式汽车空调器在吹脸模式下的内部气流走向图；
图6示出了第一实施形态的分体式汽车空调器在吹脚模式下的内部气流走向图；
图7示出了第一实施形态的分体式汽车空调器在混合模式下的内部气流走向图；
图8示出了图4所示分体式汽车空调器中的第三板筋的放大示意图；
图9中的（a）和（b）分别示出了吹脸、吹脚模式下图3所示分体式汽车空调器中的双层流模式风门的状态示意图；
图10示出了本发明第二实施形态的分体式汽车空调器的剖视图；
图11示出了第二实施形态的分体式汽车空调器在吹脸模式下的内部气流走向图；
图12示出了第二实施形态的分体式汽车空调器在吹脚模式下的内部气流走向图；
图13示出了第二实施形态的分体式汽车空调器在混合模式下的内部气流走向图；
图14示出了本发明第三实施形态的分体式汽车空调器的剖视图；
图15示出了第三实施形态的分体式汽车空调器在吹脸模式下的内部气流走向图；
图16示出了第三实施形态的分体式汽车空调器在吹脚模式下的内部气流走向图；
图17示出了第三实施形态的分体式汽车空调器在混合模式下的内部气流走向图；
图18示出了第二实施形态所适用的燃油车及混合动力车的空调系统回路示意图；
图19示出了第二实施形态所适用的电动车的空调系统回路示意图；
附图标记：
101、压缩机；102、冷凝器；103、散热器；104、风扇；105、发动机；106、水泵；107、膨胀阀；108、鼓风机；109、内部蒸发器；110、暖风芯体；111、ptc加热器；111’、辅助ptc加热器；112、ptc加热器；113、上进气通道；114、下进气通道；115、下混合风门；116、上混合风门；117、除霜风门；118、除霜出风口；119、吹脸出风口；120、吹脸风门；121、吹脚风门；122、后排风门；123、后排出风口；124、第三板筋；124a、室内侧构件；124b、室外侧构件；124c、密封件；125、第一板筋；126、第二板筋；127、防火墙；128、内气吸入口；129、外气吸入口；130、滤芯；131、后壳体；132、前壳体；133、双层流模式风门；134、内部冷凝器；135、风门轴；136、导风筋；136a、第一导向部；136b、第二导向部；137、膨胀阀；138、室外热交换器；139、二通电磁阀；140、储液罐；c1、热交换器水平方向中心线。
具体实施方式
以下结合附图和下述实施方式进一步说明本发明，应理解，附图和下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。
为了扩大了车室内的空间，同时显著减小车室内噪音，以提高乘坐舒适性。本发明提供了一种分体式汽车空调器，具有：前壳体，其位于汽车的车室内，前壳体中设有能对流过的气流进行加热的热交换器；后壳体，其位于汽车的发动机舱或电机舱内；以及防火墙，前壳体和后壳体之间通过防火墙的开口相连。在分体式空调器的内部，按气流的流向的上游侧至下游侧依次配置有：进风口；鼓风机，其位于后壳体，并且用于抽吸气体；蒸发器，其用于冷却气体，并且来自鼓风机的气流全部经过所述蒸发器；上、下混合风门，其位于蒸发器的下游侧并且上下排列；热交换器；以及上侧出风口和下侧出风口。在上、下混合风门之间具有第一板筋，第一板筋将来自蒸发器的气流分为上侧气流和下侧气流，上、下混合风门分别对由第一板筋分成的上、下侧气流进行引导以控制气流选择性地经过热交换器，在热交换器的下游侧设置第二板筋，第二板筋将热交换器下游的气流导向上侧出风口和/或下侧出风口。其中，上、下混合风门分别对上、下侧气流进行引导以控制气流选择性地经过热交换器，在此意味着上、下混合风门可以控制气流全部经过和/或部分经过和/或完全不经过该热交换器。
以下结合附图对本发明的分体式汽车空调器的各实施形态进行详细说明。具体地，图4至图8示出了本发明分体式汽车空调器的第一实施形态，图10至图13示出了本发明分体式汽车空调器的第二实施形态，图14至图17示出了本发明分体式汽车空调器的第三实施形态。
图1示出了本发明第一和第二实施形态的分体式汽车空调器的结构示意图。图1所示的分体式汽车空调器可适用于空气对空气换热（ata）的换热方式，也可适用于热水（即热冷却液）对空气（atw）换热的换热方式，即对于燃油车、电动车等皆适用，可实现同平台开发。如图1所示，以防火墙127为基准，可将分体式汽车空调器的空调箱分为前壳体132和后壳体131。前壳体132放置于车室内，后壳体131放置于发动机舱内或电机舱内。
还如图1所示，该分体式汽车空调器包括进风口，具体为内气吸入口128和外气吸入口129。在内气吸入口128和外气吸入口129的下游依次设有滤芯130和鼓风机108。该分体式汽车空调器还包括用于选择性地控制从内气吸入口128和/或外气吸入口129吸入气流的内外气切换风门（图示省略）。鼓风机108用于提供空调箱内部气流流动的动力源，以用于抽吸气体，控制空调箱内部风量，易产生噪音。在鼓风机108的作用下，气流从内气吸入口128和/或外气吸入口129吸入，经过滤芯130过滤后进入本发明分体式汽车空调器的空调箱内部。
图4示出了本发明第一实施形态的分体式汽车空调器的剖视图，该图4为沿着图1的a-a线剖切的剖视图。图2和图3分别示出了本发明第一实施形态的分体式汽车空调器的制冷、供暖系统回路图。图5至图7示出了第一实施形态的分体式汽车空调器在不同模式下的内部气流走向图。本实施形态的分体式汽车空调器可适用于空气对空气换热（ata）的换热方式，即通常可用于电动车。
下面对本实施形态的分体式汽车空调器的制冷、供暖系统回路进行简要概述。如图2所示，车室内的制冷以如下方式实现：压缩机101排放的高温高压的气态制冷剂沿着制冷剂管路经过内部冷凝器134、室外热交换器138，此时位于内部冷凝器134与室外热交换器138之间的作为制热用膨胀阀的膨胀阀137完全打开，无节流作用，气态制冷剂在室外热交换器138内被冷凝成液态制冷剂，此时位于室外热交换器138下游的二通电磁阀139关闭，液态制冷剂沿着制冷剂管路流经作为制冷用膨胀阀的膨胀阀107被节流成低温低压的两相制冷剂，进入分体式空调器的内部蒸发器109内，与空调器内的空气进行热量交换并蒸发成气态制冷剂，进入储液罐140后被压缩机101重新吸入，重复上述循环。空调器内被冷却的空气在混合风门115、116的作用下，不经过内部冷凝器134，直接进入车室内制冷。
如图3所示，车室内的供暖以如下方式实现：分体式空调器内的混合风门115、116转动至图示位置，鼓风机108到内部冷凝器134的空气通路打开，压缩机101排放的高温高压的气态制冷剂沿着制冷剂管路经过内部冷凝器134，空调器内的空气与内部冷凝器134进行热交换后被加热，经过下游侧的ptc加热器111时再次被加热，随后送入车室内供暖；与此同时，内部冷凝器134内的气态制冷剂被冷凝成液态制冷剂，经过膨胀阀137后节流成低温低压的两相制冷剂，进入室外热交换器138进行换热并蒸发成气态制冷剂。当系统没有除湿要求时，二通电磁阀139打开，气态制冷剂进入储液罐140后被压缩机101重新吸入，重复上述循环；当系统有除湿要求时，二通电磁阀139关闭，气态制冷剂进入空调器的内部蒸发器109，与空调器内的空气进行热量交换后进入储液罐140，被压缩机101重新吸入，重复上述循环。
如图4所示，本实施形态的分体式汽车空调器的空调箱以防火墙127为基准分割为前壳体132和后壳体131。前壳体132设于汽车的车室内，后壳体131设于汽车的电机舱内。前壳体132与后壳体131可通过防火墙127的开口相连。
前壳体132中设有能对流过的气流进行加热的热交换器。在本实施形态中，该热交换器可以是ptc加热器111，通电后，ptc加热片温度升高并保持恒定值，可用于加热空气，提供热量。
后壳体131中设有内部冷凝器134、内部蒸发器109以及鼓风机108。内部蒸发器109用于冷却气体，是公知的构成制冷循环一部分的冷却用交换器，当制冷剂通过其内部时，会吸收周围空气的热量，将空气冷却，从而达到制冷的效果。内部冷凝器134用于制热，是构成制冷系统循环一部分的热换热器，当高温高压的制冷剂气体通过内部时，向周围空气排放热量，用于空调箱的供暖，内部的制冷剂气体会被冷凝成制冷剂液体。压缩机等其他部件则通常位于空调箱外部。
根据上述构成，在充分利用电机舱内的空间的同时，将可能产生噪音的制冷剂连接管路以及鼓风机等放置于车室外，降低了车室内的制冷剂通过音，缩短制冷剂连接管路，在降低车内噪音的同时又节省了管路连接成本，简化组装流程。
此外，在本实施形态的分体式汽车空调器的空调箱内部，形成有进气通道，进气通道从鼓风机108下游处起在大致整个空调箱内部（包括前壳体和后壳体）延伸。
如图4所示，在后壳体131中，鼓风机108、内部蒸发器109和内部冷凝器134沿着进气的方向从上游至下游依次布置。内部蒸发器109与内部冷凝器134大致在水平方向上并列设置。且内部蒸发器109的高度大于内部冷凝器134的高度。内部冷凝器134及ptc加热器111布置于内部蒸发器109的大致中部位置，内部蒸发器109的上下部在图4中的垂直方向上均超出内部冷凝器134以及ptc加热器111。内部蒸发器109的高度几乎与进气通道的垂直方向的高度相同。来自鼓风机108的气流全部经过内部蒸发器109。内部蒸发器109在空调箱内部大致垂直布置，这样有利于冷凝水流向蒸发器底部后排出，防止聚集在翅片上影响换热效率或者在大风速条件下被风吹出空调箱。
此外，如图4所示，还包括设于前壳体132上的上侧出风口和下侧出风口。具体地，上侧出风口可包括除霜出风口118、吹脸出风口119，下侧出风口可包括吹脚出风口（其垂直于图面，故此省略图示）以及后排出风口123。在前壳体132中还相应地设有可选择性地开闭的除霜风门117、吹脸风门120、吹脚风门121以及后排风门122。为节省空间和成本，在前壳体132中，还与吹脚风门121一体化地设计有双层流模式风门133，将在后文结合图9详述。
经由鼓风机108吸入的气流在进气通道内依次沿着内部蒸发器109、内部冷凝器134以及ptc加热器111流动，随后通过上述各风门选择性地从上述多个出风口吹出。
还如图4所示，在本实施形态中，鼓风机108可采用双层模式，即与鼓风机108相连的进气通道可分为上下两个区域，上区域为上进气通道113，下区域为下进气通道114。但本发明不限于此，与鼓风机108相连的进气通道也可以不形成为上、下进气通道（详见后述第三实施形态的采用单层模式的鼓风机）。本发明中，只要来自内部蒸发器109的气流能够分为上侧气流和下侧气流即可，具体地，可通过后述的第一板筋125将来自内部蒸发器109的气流分为上侧气流和下侧气流。
在本实施形态中，可通过内外气切换风门选择性地从内气吸入口128和/或外气吸入口129吸入内气和/或外气，进入上进气通道113和/或下进气通道114。例如，在内气模式下，上进气通道113和下进气通道114两者都可从内气吸入口128吸入内气。在外气模式下，上进气通道113和下进气通道114两者都可从外气吸入口129吸入外气。在双层流模式下（如后详述），上进气通道113可从外气吸入口129吸入外气，而下进气通道114可从内气吸入口128吸入内气。如图5至图7所示，两进气通道之间能在ptc加热器111的下游处选择性地连通或隔断。上进气通道113和下进气通道114不互通时（即隔断时）可避免内外气混合。
此外，流经内部蒸发器109的上侧气流的风量比流经内部蒸发器109的下侧气流的风量大。具体地，在本实施形态中，上进气通道113的流通面积可稍大于下进气通道114的流通面积，这样设置是因为在双层流模式下上进气通道113从外气吸入口129吸入外气时，风道产生的压损较大，为了保证进入内部蒸发器109时上下进气通道的风量一致，需要将上进气通道113的流通面积设置得稍大一些。
另外，如图4所示，上述除霜出风口118、吹脸出风口119以及相应的除霜风门117、吹脸风门120设置于上侧，而吹脚出风口、后排出风口123以及相应的吹脚风门121、后排风门122设置于下侧。
此外，在内部蒸发器109的下游侧，本实施形态中，具体地在内部蒸发器109与内部冷凝器134之间，设有上下排列的上混合风门116和下混合风门115。也就是说，内部冷凝器134位于上混合风门116和下混合风门115的下游。上混合风门116、下混合风门115可用于控制气流是否经过内部冷凝器134和ptc加热器111。本实施形态中，上混合风门116、下混合风门115可为扇形风门，但本发明不限于此，也可以是其他结构。
如图4所示，来自内部蒸发器109的气流可通过设于空调箱内部的第一板筋125划分为上侧气流和下侧气流，第一板筋125设于上混合风门116与下混合风门115之间。上混合风门116与下混合风门115分别对由第一板筋125分成的上、下侧气流进行引导以控制气流选择性地经过ptc加热器111，即全部经过和/或部分经过和/或完全不经过该ptc加热器111，在后文将结合各模式进行详述。
在ptc加热器111的下游侧还设置第二板筋126，第二板筋126将ptc加热器111下游的气流导向前述上侧出风口和/或下侧出风口。
此外，还具有第三板筋124，其可位于上、下混合风门与ptc加热器111之间，本实施形态中，具体地位于内部冷凝器134与ptc加热器111之间。也就是说，冷凝器134位于第一板筋125和第三板筋124之间。该第三板筋124用于前壳体与后壳体之间的密封。第三板筋124大致位于与防火墙127相应的位置处。第三板筋124与第一板筋125、第二板筋126将来自内部蒸发器109的气流分为上侧气流和下侧气流。
进一步而言，第三板筋124为连接空调箱室外部分与室内部分的密封结构，具体结构如图8所示，为左右嵌合结构，在本实施形态中，左侧为室内侧构件124a，右侧为室外侧构件124b，且左侧的室内侧构件124a嵌合于右侧的室外侧构件124b中，且两者的嵌合位置处设有密封件124c。嵌合位置处的密封件124c可以采用泡棉密封，泡棉的压缩方向与气流方向相反，保证密封性。另外，室外侧构件124b还可以为倾斜设计，具体地可以相对于图8中的垂直方向倾斜一定角度，保证通风抵抗较小，优选可以倾斜5-10°，在本实施形态中例如可以倾斜5°。
另外，第一板筋125与内部蒸发器109表面存在一定间距，本实施形态中，当上、下进气通道113、114进风比例不一致时可进行风量调节，确保上、下进气通道113、114的风量一致。具体地，当内外气风量一致时，第一板筋125只起到分隔的作用。而如果上、下进气通道113、114中一侧风量较大，由于压差的作用，部分风会从第一板筋125与内部蒸发器109之间的间隙流到对侧，最终使两侧风量相同。
如图4所示，在第二板筋126的上方还可设有导风筋136，该导风筋136可具备向着除霜出风口118方向延伸的第一导向部136a和向着吹脸出风口119方向延伸的第二导向部136b。第二板筋126在不同模式下具有不同的作用，具体如图5至图7以及图9所示。在非制热模式下，第二板筋126可以起到导流作用，提高出风温度的均匀性，可引导气流吹向上侧的除霜出风口118和吹脸出风口119。而在制热模式下，第二板筋126配合双层流模式风门133，具体地，第二板筋126可与双层流模式风门133相连，实现上、下进气通道的隔断，将外气通道与内气通道相隔绝，实现双层流功能，引导下进气通道114中的内气吹向下侧的吹脚出风口和后排出风口122。
此外，如前所述，双层流模式风门133可与吹脚风门121一体化设计。具体地，双层流模式风门133可与吹脚风门121共轴（即图9所示的风门轴135），即原本需要两个独立风门，现在可简化为一个。不仅节省了空间和成本，而且还省去了两个独立风门之间需要隔板密封的问题。如图9中的（a）所示，吹脸模式时，双层流模式不使用，双层流模式风门133不起作用，吹脚风门121挡住吹脚出风口，如图中箭头所示，下进气通道114中的气流不流向吹脚出风口。如图9中的（b）所示，吹脚模式时，双层流模式启用，双层流模式风门133隔绝内外气通道，吹脚风门121打开，如图中箭头所示，上、下进气通道113、114中的气流分开流动。
例如，在图4和图5所示的位置，在鼓风机108的作用下进入空调箱内部的气流与内部蒸发器109进行热量交换后温度湿度降低。上混合风门116和下混合风门115阻挡了气流流向内部冷凝器134和ptc加热器111，气流只能从内部蒸发器109的上、下部经过，随后从吹脸出风口119以及后排出风口123吹出，进入车室内。
综上，本实施形态中，仅有前壳体132置于车室内，相较于目前将整个空调箱全部置于车室内，该分体式汽车空调器大大缩小了空调箱在车室内的占用空间，可使得仪表盘的设计更加小型化，扩大车室内的空间。此外，内部冷凝器134、内部蒸发器109和鼓风机108等部件置于电机舱侧，大大减少了车室内的制冷剂通过音以及送风噪音，提高了乘坐舒适性。
为了进一步提高车室内乘坐者的舒适性，使吹脸出风口119吹出的空气比吹脚出风口吹出的空气更凉爽，吹脚出风口吹出的空气比吹脸出风口119吹出的空气更温暖。可通过在该分体式汽车空调器内部设置的板筋124、126来控制经过ptc加热器111和内部冷凝器134的气流量。具体地，本实施形态中，将板筋124、126设于ptc加热器111及内部冷凝器134的高度方向的中部偏上位置，板筋125将经过内部蒸发器109的气流一分为二，在板筋124、126的引导下，进入上部的冷气流从ptc加热器111和内部冷凝器134中得到的热量比下部的冷气流少，因此从吹脸出风口119吹出的风的温度会低于从吹脚出风口吹出的风的温度，在车内营造“头冷脚热”的温度分布，提高乘坐者的舒适性。
此外，本实施形态中，热交换器（即ptc加热器111）的竖直方向中心线相对于防火墙127呈一定角度倾斜设置，ptc加热器111的竖直方向中心线在此指的是与ptc加热器111厚度方向相垂直的中心线。上述倾斜的角度优选5-10°，在本实施形态中，例如为5°。这样设置的效果是：当气流流经倾斜一定角度的ptc加热器111并从吹脸出风口119、吹脚出风口流出时，可以让气流流动更顺畅，在最大程度上减小气流的压损，提高送风效率。
另外，该ptc加热器111还设置为其水平方向中心线位于第一板筋125的下方，ptc加热器111的水平方向中心线在此指的是与ptc加热器111厚度方向相平行的中心线，在图4中以c1示出。这样设置的效果是：上侧气流与ptc加热器111换热后的温升低于下侧气流与ptc加热器111换热后的温升，使得吹脸出风口119吹出风的温度会低于吹脚出风口吹出的风的温度，在车内进一步营造“头冷脚热”的温度分布，提高乘坐者的舒适性。
下面结合图5至图7对本实施形态的分体式汽车空调器在吹脸模式、吹脚模式以及吹脸吹脚的混合模式下空调箱内部的空气流动过程进行说明。可由空调控制单元接收用户的指令，控制上述各风门以及鼓风机、暖风芯体等部件的工作，从而实现多个模式之间的切换。
吹脸模式（夏季制冷）：图5为本实施形态的分体式汽车空调器在吹脸模式下的内部气流走向图。在此模式下，吹脸风门120、后排风门122完全打开，除霜风门117、吹脚风门121关闭。在鼓风机108的驱动下，气流从内气吸入口128吸入通过上进气通道113、下进气通道114进入空调箱内部，流经内部蒸发器109进行热量交换，气流温度、湿度均降低，上混合风门116和下混合风门115转动至图5中所示的位置，阻止气流流经内部冷凝器134和ptc加热器111，且双层流模式风门133与第二板筋126不相连。根据图5中的箭头所示的气流走向，气流只能从内部蒸发器109的上部和下部流出，冷空气从吹脸出风口119和后排出风口123吹出进入车室内制冷。具体地，从内部蒸发器109的上部流出的气流从吹脸出风口119吹出，从内部蒸发器109的下部流出的气流一部分从后排出风口123吹出，一部分经由双层流模式风门133与第二板筋126之间的通路，从吹脸出风口119吹出。
吹脚模式（冬季供暖）：图6为本实施形态的分体式汽车空调器在吹脚模式下的内部气流走向图。在此模式下，吹脚风门121完全打开、除霜风门117部分打开，吹脸风门120、后排风门122关闭。在鼓风机108的驱动下，气流从外气吸入口129、内气吸入口128吸入，分别通过上进气通道113、下进气通道114进入空调箱内部，上混合风门116和下混合风门115转动至图6中所示的位置，从内部蒸发器109到内部冷凝器134和ptc加热器111的通路打开，且双层流模式风门133与第二板筋126相连（即双层流模式启用，上进气通道113中流动的是外气，下进气通道114中流动的是内气）。根据图6中的箭头所示的气流走向，气流从内部蒸发器109的中部流出，温度、湿度降低，首先与内部冷凝器134进行热量交换，温度升高，随后与ptc加热器111进行热量交换，气流被进一步加热温度升高，随后上进气通道113中的小部分暖气流从除霜出风口118吹出，作用于前挡风玻璃，防止结霜结雾，下进气通道114中的大部分暖气流从吹脚出风口吹出进入车室内进行供暖。
在此特别说明，本实施形态的分体式汽车空调器之所以具备内外气双层流功能，是因为在冬季工况下，车室内温度高湿度大，车室外温度低湿度小，为避免前挡风玻璃起雾，需要在低湿度条件下提高挡风玻璃表面温度，从而提高玻璃的露点温度，因此需要控制吸入内气的比例，避免除雾气流湿度过大，普通空调箱的吸入内气比例一般不超过20%。吸入内气比例过低将增加空调箱的能耗，为了提高吸入内气的比例，减少空调箱能耗，本实施形态的分体式汽车空调器有内外气双层流功能，可使得内气的吸入比例提升至50%。具体地，由板筋124、125、126以及双层流模式风门133将空调箱内部分隔成上下不互通的两部分，外气从上进气通道113被吸入，进入空调箱上部区域，经ptc加热器111加热后直接从除霜出风口118吹出，进行除霜除雾；内气则从下进气通道114被吸入，进入空调箱下部区域，最后被送入车室内供暖。由于空调箱内部上下互不相通，适当提高内气的吸入比例将不会影响车辆的除霜除雾效果。
吹脸吹脚模式（混合模式）：图7为本实施形态的分体式汽车空调器在混合模式下的内部气流走向图。在此模式下，吹脸风门120、吹脚风门121、后排风门122部分开启，除霜风门117完全关闭。在鼓风机108的驱动下，气流从外气吸入口129、内气吸入口128吸入，分别通过上进气通道113、下进气通道114进入空调箱内部，气流与内部蒸发器109进行热量交换后温度、湿度降低，上混合风门116、下混合风门115转动至图7中所示的中间位置。根据图7中的箭头所示的气流走向，使得一部分冷气流经过内部冷凝器134和ptc加热器111后被加热，与从内部蒸发器109的上部和下部流出的未经加热的冷气流在吹脸风门120和吹脚风门121的上游区域进行混合后，分别从吹脸出风口119、吹脚出风口吹出送入车室内。具体地，上进气通道113中，从内部蒸发器109的上部流出的气流，与经过内部冷凝器134和ptc加热器111后被加热后的气流，在吹脸风门120的上游区域进行混合后，从吹脸出风口119吹出；下进气通道114中，从内部蒸发器109的下部流出的气流，与经过内部冷凝器134和ptc加热器111后被加热后的气流，在吹脚风门121的上游区域进行混合后，从吹脚出风口吹出。吹脸吹脚的混合模式适用于春秋等中间季节，满足季节需求。
图10示出了本发明第二实施形态的分体式汽车空调器，该图10也为沿着图1的a-a线剖切的剖视图。图11至图13示出了第二实施形态的分体式汽车空调器在不同模式下的内部气流走向图。本实施形态的分体式汽车空调器可适用于热水对空气换热（atw）的换热方式，即通常可用于燃油车或电动车等。
第二实施形态与第一实施形态同样采用了分体式的机构，其中与第一实施形态相同的构件采用同一附图标记，且不再赘述，以下主要详细说明第二实施形态与第一实施形态的不同之处。
如图10所示，本实施形态与第一实施形态的不同之处主要在于以下几方面：热交换器为暖风芯体110；后壳体131中设有内部蒸发器109以及鼓风机108，但不设有内部冷凝器。冷凝器与压缩机等部件设置于空调箱外部。此外，在前壳体的下进气通道114中，在暖风芯体110的下游还设有辅助加热器，例如辅助ptc加热器111’，其主要用于当车辆处于刚启动状态时，冷却液温度的上升需要一定的时间，此时可通过该加热器实现快速供暖。该辅助ptc加热器111’可以是低电压ptc加热器。
具体地，本实施形态的暖风芯体110，内部供冷却液流动以进行热交换，其进水管与发动机水箱的出水口相连，冷却发动机后的热水进入暖风芯体110内部与快速流动的气流进行热量交换，随后经暖风芯体110的出水管流出回到发动机水箱中，此过程中，气流被加热，达到供暖的效果。与第一实施形态相同的是，本实施形态中，暖风芯体110的竖直方向中心线相对于防火墙127呈一定角度倾斜设置。且暖风芯体110还设置为其水平方向中心线c1位于第一板筋125的下方。
本实施形态的分体式汽车空调器，扩大了车室内的空间，提高了车内人员的乘坐舒适性。在车室内设置暖风芯体，供暖过程中，空气与热水进行换热，可充分利用车内产生的废热，具有一定的节能效果。且由于鼓风机等噪音部件已放置于发动机舱内，车内噪音将显著减小。
进一步而言，如图10所示，本实施形态中的板筋124、125及126各自的结构及作用与第一实施形态相同。但是，第一板筋125和第三板筋124依次设置在内部蒸发器109与暖风芯体110之间。第二板筋126设置在暖风芯体110的下游。
类似地，通过在该分体式汽车空调器内部设置的板筋124、126来控制经过暖风芯体110的气流量。具体地，本实施形态中，将板筋124、126设于暖风芯体110高度方向的中部偏上位置，第一板筋125将经过内部蒸发器109的气流一分为二，在板筋124、126的引导下，进入上部的冷气流从暖风芯体110中得到的热量比下部的冷气流少，因此从吹脸出风口119吹出的风的温度会低于从吹脚出风口吹出的风的温度，在车内营造“头冷脚热”的温度分布，提高乘坐者的舒适性。
此外，在内部蒸发器109的下游，在上进气通道113和下进气通道114中，分别设有上混合风门116和下混合风门115。上混合风门116、下混合风门115可用于控制气流是否经过暖风芯体110。
例如，在图10和图11所示的位置，在鼓风机108的作用下进入空调箱内部的气流与内部蒸发器109进行热量交换后温度湿度降低。上混合风门116和下混合风门115阻挡了气流流向暖风芯体110，气流只能从内部蒸发器109的上、下部经过，随后从吹脸出风口119以及后排出风口123吹出，进入车室内。
下面结合图11至图13对本实施形态的分体式汽车空调器在吹脸模式、吹脚模式以及吹脸吹脚的混合模式下空调箱内部的空气流动过程进行说明。
吹脸模式（夏季制冷）：图11为本实施形态的分体式汽车空调器在吹脸模式下的内部气流走向图。在此模式下，吹脸风门120、后排风门122完全打开，除霜风门117、吹脚风门121关闭。在鼓风机108的驱动下，气流从内气吸入口128吸入通过上进气通道113、下进气通道114进入空调箱内部，流经内部蒸发器109进行热量交换，气流温度、湿度均降低，上混合风门116和下混合风门115转动至图11中所示的位置，阻止气流流经暖风芯体110，且双层流模式风门133与第二板筋126不相连。根据图11中的箭头所示的气流走向，气流只能从内部蒸发器109的上部和下部流出，冷空气从吹脸出风口119和后排出风口123吹出进入车室内制冷。具体地，从内部蒸发器109的上部流出的气流从吹脸出风口119吹出，从内部蒸发器109的下部流出的气流一部分从后排出风口123吹出，一部分经由双层流模式风门133与第二板筋126之间的通路，从吹脸出风口119吹出。
吹脚模式（冬季供暖）：图12为本实施形态的分体式汽车空调器在吹脚模式下的内部气流走向图。在此模式下，吹脚风门121完全打开、除霜风门117部分打开，吹脸风门120、后排风门122关闭。在鼓风机108的驱动下，气流从外气吸入口129、内气吸入口128吸入，分别通过上进气通道113、下进气通道114进入空调箱内部，上混合风门116和下混合风门115转动至图12中所示的位置，从内部蒸发器109到暖风芯体110的通路打开，且双层流模式风门133与第二板筋126相连（即双层流模式启用，上进气通道113中流动的是外气，下进气通道114中流动的是内气）。根据图12中的箭头所示的气流走向，气流从内部蒸发器109的中部流出，温度、湿度降低，与暖风芯体110内部的热水进行热量交换，气流被加热温度升高，随后上进气通道113中的小部分暖气流从除霜出风口118吹出，作用于前挡风玻璃，防止结霜结雾，下进气通道114中的大部分暖气流还可经由ptc加热器111进一步加热后，从吹脚出风口吹出进入车室内进行供暖。
吹脸吹脚模式（混合模式）：图13为本实施形态的分体式汽车空调器在混合模式下的内部气流走向图。在此模式下，吹脸风门120、吹脚风门121、后排风门122部分开启，除霜风门117完全关闭。在鼓风机108的驱动下，气流从外气吸入口129、内气吸入口128吸入，分别通过上进气通道113、下进气通道114进入空调箱内部，气流与内部蒸发器109进行热量交换后温度、湿度降低，上混合风门116、下混合风门115转动至图13中所示的中间位置，且双层流模式风门133与第二板筋126相连（即双层流模式启用，上进气通道113中流动的是外气，下进气通道114中流动的是内气）。根据图13中的箭头所示的气流走向，使得一部分冷气流经过暖风芯体110后被加热，与从内部蒸发器109的上部和下部流出的未经暖风芯体110加热的冷气流在吹脸风门120和吹脚风门121的上游区域进行混合后，分别从吹脸出风口119、吹脚出风口吹出送入车室内。具体地，上进气通道113中，从内部蒸发器109的上部流出的气流，与经过暖风芯体110后被加热后的气流，在吹脸风门120的上游区域进行混合后，从吹脸出风口119吹出；下进气通道114中，从内部蒸发器109的下部流出的气流，与经过暖风芯体110以及ptc加热器111后被加热后的气流，在吹脚风门121的上游区域进行混合后，从吹脚出风口吹出。吹脸吹脚的混合模式适用于春秋等中间季节，满足季节需求。
图14示出了本发明第三实施形态的分体式汽车空调器的剖视图。图15至图17示出了第三实施形态的分体式汽车空调器在不同模式下的内部气流走向图。本实施形态的分体式汽车空调器可适用于热水对空气换热（atw）的换热方式，即通常可用于燃油车或电动车等。
第三实施形态与前述实施形态相同的构件采用同一附图标记，且不再赘述，以下主要详细说明第三实施形态的不同之处。
如图14所示，本实施形态与第二实施形态同样适用于atw的换热方式。因此，同样地，本实施形态中热交换器也为暖风芯体110；不设有内部冷凝器。此外，在暖风芯体110的下游也设有辅助加热器，例如辅助ptc加热器111’。
而本实施形态与第二实施形态的不同之处主要在于：鼓风机108为单层流模式，与鼓风机108相连的进气通道不划分上、下进气通道。此外，来自鼓风机108的气流全部经过内部蒸发器109，但该内部蒸发器109位于前壳体中，进而，内部蒸发器109下游的所有构件也均位于前壳体中。内部蒸发器109及其下游构件均位于前壳体中，即位于防火墙127下游。无需设置用于隔开上下进气通道并用于密封前后壳体的第三板筋124。且本实施形态中，上混合风门116、下混合风门115可为滑动风门。
具体而言，本实施形态的分体式汽车空调器可根据实际应用使用单层流鼓风机，此时该空调器不具备双层流功能，内部蒸发器109和暖风芯体110放置于车室内，鼓风机108放置于车室外，具有节省车内空间以及降低鼓风机噪音的功能。下面结合图15至图17对单层流分体式空调器在吹脸模式、吹脚模式以及吹脸吹脚的混合模式下空调箱内部的空气流动过程进行说明。
吹脸模式（夏季制冷）：图15为本实施形态的分体式汽车空调器在吹脸模式下的内部气流走向图。在此模式下，上、下混合风门116、115滑动至图示位置，阻挡气流流经暖风芯体110，此时吹脸风门120、后排风门122打开，吹脚风门121、除霜风门117关闭。在鼓风机108的驱动下，气流与内部蒸发器109进行热量交换后，温度湿度降低，从吹脸风门120和后排风门122吹出，进入车室内制冷。
吹脚模式（冬季供暖）：图16为本实施形态的分体式汽车空调器在吹脚模式下的内部气流走向图。在此模式下，上、下混合风门116、115滑动至图示位置，内部蒸发器109到暖风芯体110的通路被打开，此时吹脚风门121完全打开，除霜风门117打开一定角度，吹脸风门120和后排风门122关闭。在鼓风机108的驱动下，气流与内部蒸发器109进行热量交换后，温度湿度降低，随后与暖风芯体110、辅助ptc加热器111’进行热量交换，温度升高，从吹脚风门121吹出进入车室内供暖。在车辆刚启动时，暖风芯体110所提供的热量有可能无法快速满足车内供暖需求，需要开启辅助ptc加热器111’来达到速热的效果，当空调稳定运行一段时间后，可关闭辅助ptc加热器111’，仅用暖风芯体110所提供的热量供暖也可满足使用要求。
吹脸吹脚模式（混合模式）：图17为本实施形态的分体式汽车空调器在混合模式下的内部气流走向图。在此模式下，上、下混合风门116、115滑动至图示位置，此时，吹脸风门120、吹脚风门121、后排风门122部分打开，除霜风门117完全关闭。在鼓风机108的驱动下，气流与内部蒸发器109进行热量交换后，温度湿度降低，一部分从内部蒸发器109上部经过的冷气流与一小部分经过暖风芯体110后温度升高后的气流在吹脸风门120附近混合后温度略有上升，随后从吹脸风门120吹出进入车室内；另一部分经过暖风芯体110的暖气流与从内部蒸发器109下部经过的冷气流在吹脚风门121附近混合后，从吹脚风门121和后排风门122吹出进入车室内。
本发明的分体式汽车空调器既可适用于燃油车及混合动力车，也可适用于电动车。图18示出了本发明的分体式汽车空调器所适用的燃油车及混合动力车的空调系统回路示意图。图19示出了本发明的分体式汽车空调器所适用的电动车的空调系统回路示意图。
如图18所示，图中右侧部分为如上所述的空调箱内部结构。车室内的供暖循环通过如下方式实现：汽车水路中的冷却液在冷却发动机105后温度升高，被送入空调箱100内部的暖风芯体110中，空调箱内部气流与暖风芯体110中的热水进行热量交换后温度升高被送入车室内进行供暖。当车辆处于刚启动状态时，冷却液温度的上升需要一定的时间，此时为了实现快速供暖，还可以在暖风芯体110的下游设置有一个小功率的ptc加热器111，当冷却液温度上升后即可关闭ptc加热器111。在上述供暖过程中，暖风芯体110充分利用了水路中产生的废热，具有一定的节能效果。
车室内制冷循环：压缩机101吸入来自内部蒸发器109的低温低压制冷剂气体后，经过压缩，排出高温高压的制冷剂气体进入外部冷凝器102冷凝成制冷剂液体，经过膨胀阀107节流后进入内部蒸发器109进行蒸发吸热，冷却空调箱100内部的气流，最后送入车室内制冷。
如图19所示，图中右侧部分为如上所述的空调箱内部结构。车室内的供暖循环通过如下方式实现：水回路上在水泵106下游设有水ptc加热器112，加热至一定温度的水被送入空调箱100内部的暖风芯体110中，空调箱内部气流被加热，随后送入车室内进行供暖。虽然本实施形态的分体式汽车空调器在纯电动汽车上并无利用废热，但是可以与传统燃油车的空调箱实现共用，在当前众多油改电汽车制造平台中，该分体式汽车空调器的应用将减少平台改造费用，降低制造成本。此外，图19所示的车室内的制冷循环与图18中的一致，因此不再赘述。
在不脱离本发明的基本特征的宗旨下，本发明可体现为多种形式，因此本发明中的实施形态是用于说明而非限制，由于本发明的范围由权利要求限定而非由说明书限定，而且落在权利要求界定的范围，或其界定的范围的等价范围内的所有变化都应理解为包括在权利要求书中。
1.一种分体式汽车空调器，其特征在于，
具有：
前壳体，其位于汽车的车室内，所述前壳体中设有能对流过的气流进行加热的热交换器；
后壳体，其位于所述汽车的发动机舱或电机舱内；以及
防火墙，所述前壳体和所述后壳体之间通过所述防火墙的开口相连；
在所述分体式空调器的内部，按气流的流向的上游侧至下游侧依次配置有：
进风口；
鼓风机，其位于所述后壳体，并且用于抽吸气体；
蒸发器，其用于冷却气体，并且来自所述鼓风机的气流全部经过所述蒸发器；
上、下混合风门，其位于所述蒸发器的下游侧并且上下排列；
所述热交换器；以及
上侧出风口和下侧出风口；
在所述上、下混合风门之间具有第一板筋，所述第一板筋将来自所述蒸发器的气流分为上侧气流和下侧气流，所述上、下混合风门分别对由所述第一板筋分成的上、下侧气流进行引导以控制气流选择性地经过所述热交换器，
在所述热交换器的下游侧设置第二板筋，所述第二板筋将所述热交换器下游的气流导向所述上侧出风口和/或下侧出风口。
2.根据权利要求1所述的分体式汽车空调器，其特征在于，
还具有第三板筋，其位于所述上、下混合风门与所述热交换器之间，并且用于所述前壳体与所述后壳体之间的密封；
所述第三板筋与所述第一板筋、第二板筋将来自所述蒸发器的气流分为上侧气流和下侧气流，
所述蒸发器位于所述后壳体。
3.根据权利要求2所述的分体式汽车空调器，其特征在于，
所述热交换器为ptc加热器；
所述分体式汽车空调器还具有：用于制热且位于所述后壳体的内部冷凝器，
所述内部冷凝器位于所述上、下混合风门的下游，且位于所述第一板筋和第三板筋之间。
4.根据权利要求2所述的分体式汽车空调器，其特征在于，
所述热交换器为暖风芯体，所述暖风芯体的内部供冷却液流动以进行热交换。
5.根据权利要求4所述的分体式汽车空调器，其特征在于，
还具有位于所述暖风芯体的下游侧的辅助ptc加热器。
6.根据权利要求1所述的分体式汽车空调器，其特征在于，
所述蒸发器位于所述前壳体，
所述热交换器为暖风芯体，所述暖风芯体的内部供冷却液流动以进行热交换。
7.根据权利要求6所述的分体式汽车空调器，其特征在于，
还具有位于所述暖风芯体的下游侧的辅助ptc加热器。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的分体式汽车空调器，其特征在于
在所述前壳体内还具有双层流模式风门和吹脚风门，所述双层流模式风门和吹脚风门通过一风门轴驱动而绕该风门轴同步转动。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的分体式汽车空调器，其特征在于，
所述热交换器的水平方向的中心线位于所述第一板筋的下方。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的分体式汽车空调器，其特征在于，
流经所述蒸发器的上侧的气流的风量比流经所述蒸发器的下侧的气流的风量大。
技术总结