汽车空调冷媒加注一体机的改良设计

杨国星 梁鼎

摘要：在汽车生产与维修保养过程中，需要利用冷媒加注机对其空调系统进行冷媒的加注与更换。而目前市场上大多数冷媒加注机的外观与结构设计都不甚理想，这严重制约了冷媒加注机的综合性能。本文着重介绍了冷媒加注机外观的设计与结构的合理排布，力求将冷媒加注机的外观设计得更加富有美感且使其结构更加合理。

该设备外观设计与结构的研发成果，具有很高的经济价值与指导意义。

关键词：冷媒加注机 外观设计 结构设计

1 方案的确定与调研

近年来，随着人们生活节奏加快，人们对汽车的使用率也随之增高，汽车空调是实现对车厢内空气进行制冷、加热、换气和空气净化的装置。它的效能往往决定了汽车内部的舒适性，从而为乘车人员创造舒适的乘车环境，降低驾驶员开车的疲劳强度，使其行车更加安全、可靠。

关于汽车空调加注回收一体机的设计研究在国外开展的比较早，技术也比较成熟，而在国内对其的研究和设计还刚刚处于起步阶段，所得到的研究成果和设计制造的加注机的功能还不够完善，外形也不是很美观，随着国内市场对冷媒加注机的刚性需求逐年增加，所以研究设计一款功能完备、实用美观、价格低廉的加注设备就显得意义十分重大。

设计者在设计前期对目前市场上正在销售的冷媒加注机分别进行了前期市场调查，设计者先后对50名从事汽车行业等用到冷媒加注机的从业受试者进行了问卷调查（问卷内容略）。

从调查所统计的结果看：大多数被调查者都是汽修店、汽美店的工作人员，而且半数以上的受试者每天都在使用冷媒加注机为汽车空调注入冷媒，他们对目前市场上冷媒加注机无论是从外观上还是从机器的使用上都不是非常满意，使用者不满意的主要项目见下表一。另外受试者对冷媒加注机的售价也显得十分关注（见图2），大部分都选择购买一万元以下的加注机设备。

调查结果发现，目前国产冷媒加注机存在这两大缺点——外观不美观与内部各部件的排布存在缺陷。设计者针对上述提到的这两项不足分别进行了研究，并得出了一些成果与修改意见，具体如下：

2 外观的重新设计

设计者针对目前市场正在销售的几款冷媒加注机外观分别进行了调查与对比，得到了其存在如下几点共性缺点：

①使用材料单一，制作过程简单。目前，市面上在售的大多数冷媒加注机的外观材料为冷轧板，其普遍工艺都为钣金工艺，钣金工艺工艺简单，生产便捷，生产出产品强度高，牢固且不易变形、制作成本很低。但其外观往往以直角，立面为主，而缺乏弧面、圆角等柔性因素，且钣金工艺限制性较大，有时不能得到设计师想要的高质量曲面。另外，单纯以冷轧板与钣金作为外观材料以及加工方式会给人一种低级、廉价、产品定位低的直观感觉，从而影响产品进入市场的定位及销售情况。

②产品尺寸不协调、人机性差。由于冷媒加注机在使用时离不开人的实时操作，而市面上在售的冷媒加注机的外型尺寸与人机工程学所测人类身体标准尺寸都或多或少的存在些差异，这些差异会导致人们在操作使产生不便，甚至身体上的不适，使用时间长时还会对身体造成永久性损伤，所以，修改加注机尺寸，使之合乎人机要求就显得格外重要。

③产品颜色搭配混乱，档次低下。产品外观配色是决定一件产品外观是否高档、大气、有设计感的重要原因。市面上目前在售的冷媒加注机的产品配色多为红、黄、绿、蓝等饱和度较高的颜色，而且颜色单一，缺乏层次与对比，产品给人以低挡、廉价感，不利于提升产品的价格与定位。

设计者针对上述提到的问题做了认真研究，并结合产品设计与人机工学相关知识对外观进行了重新设计。以下就是设计者对冷媒加注机外观修改后的外观效果图（见下图3）。

3 外观设计说明

设计者在设计本产品的外观时采用了钣金与注塑件相结合的方式。将钣金牢固、强度大的特点与塑料件外观美观、成形性好的特点相结合，使加注机外观增加柔和感的同时又不失钣金的刚毅，将产品的外观提升了一個档次。

设计者在设计此款产品时充分考虑到人机工学的需求，以下列出部分重要的人机尺寸作为举例。根据国标《GB/T 10000-1988 中国成年人人体尺寸》，将中国成年人肘高平均值作为本产品的参考高度（见图4）。经查阅资料可知，成年男性肘高的平均值S1=1024mm，而成年女性肘高的平均值为S2=960mm，所以加注机的高度Sn应为：Sn=■-Pa=942≈950mm（其中Pa为修正值）。

根据国标《GB/T15084-2008》（图5）可知，眼睛是操作者重要的感觉器官。实际操作面板（显示屏）时，应有适当的距离，且人眼视域在水平面以上为最大65°，在水平面以下最大为35°，且最适宜角度为15°，设计者将15°作为冷媒加注机操作面板的倾斜角度。

设计者将操作面板的长*宽为430mm*310mm（图6），根据国标所示，人手在水平方向内用力的范围为以双手为半径400mm处，设计者设计面板轮廓尺寸大约在这个范围内，以保证使用人员使用时不会发生误操作，同时保护了上肢的健康。

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图4 冷媒加注机的高度与人肘高对比图

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图5 人眼的视域与冷媒加注机操作面板的倾斜角度

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图6 人双臂用力范围与操作面板的面积

设计者在配色时吸取了汽车设计的配色经验，通过静电喷涂将钣金喷涂深蓝色金属漆，边框的注塑件的配色为银色，给人以深沉、奢华的感觉，低调且不失内涵，受到了广大使用者的肯定。

4 结构的修改与各部件的排布

目前市场上大部分的冷媒加注机内部的结构与部件都是相似的。主要由远程供液单元、基本单元、移动单元以及加注枪四部分组成。以下介绍冷媒加注机各部分组成及具体功能。

如图7，压力检测装置检测基本单元储液罐内压力，当储液罐内的压力低于最低设定值时，储液罐储液不足，远程供液单元柱塞泵开始工作，通过管路将储液桶内的冷媒及时补充到基本单元的储液罐内，直到储液罐内压力达到设定最高值时停止。

基本单元。由储液罐、压力检测装置、气控阀岛及安全阀等组成。加注过程启动时，储液罐利用罐内与车辆空调管路内的压差将冷媒通过加注管路注入车辆空调管路内。当储液罐内的冷媒消耗到一定程度时，压力检测装置检测到储液罐内的压力低于最低设定值，则远程供液单元开始向储液罐补液，直到储液罐压力达到设定上限值时停止。若系统出现故障，储液罐超过压力上限值时，安全阀打开泄压。

移动单元。由随行机构、加注枪升降/摆动机构、GOT屏、真空泵、计量器、真空压力传感器、气控阀岛等组成。

加注头。由加注枪管路、加注枪本体、控制按钮、指示灯、高低压快速接头及连接加注枪本体和快速接头之间的软管等部分组成。

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图7 冷媒加注机的内部结构

设计者通过调查市面上在售的冷媒加注机的内部结构，经过总结提出了2条内部结构与部件排布的修改方法，都得到了很好的效果。具体的修改方法如下：

①“T”字形面板。由于冷媒加注机内部结构和各部件的相对位置比较复杂，如内部电磁阀与阀块的相对位置、压缩机与真空泵的相对位置、继电器与系统油分的相对位置等，这些器件的相对位置必须要在一定的范围内才方便装配与维修，设计者经过反复调研设计了一个“T”字形的面板来放置冷媒加注机内部大部分电磁零件与罐体（“T”字形面板见图8），“T”字形面板有两个优点：其一：为其两侧的罐体与真空泵让出空间，方便二者的装配；其二：“T”字型装配上下都方便与箱体内部连接，能保证连接的强度，不易产生局部损伤。

②油瓶前门。设计者在设计调查过程中，发现两个油瓶的位置是重要的设计点，市场上大部分冷媒加注机油瓶的位置在箱体侧面，一部分油瓶挂在前面，设计者倾向于将油瓶挂在前面，因为可以明显准确地观察到油瓶的液位，但是挂在前面的油瓶由于没有保护装置有时会被碰掉从而造成泄漏，所以设计者将前面油瓶部分内凹，前面加装弹簧门，从而对油瓶起到保护作用，减少油瓶的损坏。

5 结论

本文介绍的汽车空调冷媒加注一体机设备即将投入生产制造，此项设计外观设计新颖，符合人机要求，大气且富有美感，经过专家和专业汽修人员的使用基本可以达到市场对冷媒加注机功能的要求，与此同时，此设备较同类型加注机产品有明显的价格优势，预计将来会有一个很好的市场前景。

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作者简介：杨国星（1983-），女，山西运城人，高校讲师，研究方向：模具设计与制造、工业设计。