CN100337073C - 压缩机和尾气余热混合驱动的汽车空调制冷系统 - Google Patents

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Abstract

压缩机和尾气余热混合驱动的汽车空调制冷系统，属于制冷空调技术领域。包括发生器、汽汽喷射器、三只单向阀、压缩机、冷凝器、储液器、膨胀阀、蒸发器、汽液喷射器、换热管、温度和液位传感器。汽车在使用空调过程中，尾气余热驱动的喷射式制冷始终运行，不足的冷量由压缩机压缩制冷剂制冷来进行补充，这两种制冷方法共用一套冷凝器、蒸发器和膨胀阀，本发明在现有制冷系统基础上，增加少量部件和成本，可以实现对汽车尾气余热的回收利用，从而实现节能，对于普通轿车，与传统汽车空调制冷系统相比，可节能约10%；对于大中型汽车，节能效果更为显著，而且增加部件中均无运动部件，装置简单、可靠，具有显著的社会效益和经济效益。

Description

压缩机和尾气余热混合驱动的汽车空调制冷系统
技术领域
本发明涉及的是一种汽车空调制冷系统，尤其是一种能回收汽车尾气余热的压缩机和尾气余热混合驱动的汽车空调制冷系统，属于制冷空调技术领域。
背景技术
现在的汽车空调制冷系统基本采用的是传统的蒸汽压缩制冷系统，压缩机由汽车发动机驱动，低压汽态制冷剂由压缩机压缩后进入冷凝器中冷凝成高压液态制冷剂，再经过膨胀阀节流后进入蒸发器蒸发，从而完成一个循环，这种制冷系统的动力完全来自发动机的机械功，发动机的机械功是燃料燃烧经过膨胀做功而获得的，通常这种转化工程的效率是非常低的。发动机的排气温度通常是很高的，汽油机的排气温度一般为400～550℃，柴油机的排气温度一般为300～400℃，远远高于环境空气温度；对于排量为1.8升的普通轿车，每秒中的排气量约为每秒60升，排气中的可用能约为10～15千瓦，因此汽车尾气中大量的有用能被白白浪费掉了，回收汽车废气中的有用能对于能源日渐紧张的当今社会来说意义重大，而现有的汽车空调系统是没法对尾气中的余热进行回收的。
已有技术中，为了实现汽车空调的节能，公开号为CN1482017两级金属氢化物汽车空调发明专利，采用金属氢化物的吸附作用对氢气进行间歇的吸附和解析，从而实现制冷效果，其中解析所需的动力就来自于汽车尾气，将汽车尾气中的热量转化为汽车空调所需的冷量，从而实现了汽车尾气中有用能的回收。该专利自述为：“两级金属氢化物汽车空调是通过金属氢化物与氢气之间可逆反应的热效应来实现制冷，利用汽车尾气中的废热作为高温热源，外界大气环境作为中温热源来驱动金属氢化物制冷循环，采用两对金属氢化物反应器交替制冷来实现汽车室内空气温度的连续调节。该空调系统主要包括金属氢化物高、低温反应器、换热器、电磁阀、水泵、风机等。高、低温反应器中布置有内填金属氢化物的细管，在管中心设有透氢薄膜，每只反应器均有收集氢气的总管。该发明的空调无腐蚀、无磨损，运动部件少，耐行车过程中的振动冲击，采用氢气作为能量载体，属于天然工质，不存在对大气臭氧层的破坏作用，为环保型空调”。
上述发明的汽车空调制冷过程是间歇的，必须采用两套装置才能实现连续制冷，而且效率也是较低的，光靠回收尾气的热量产生的制冷量不足以满足汽车空调用，该发明无法与传统的蒸汽压缩式制冷系统联合运行，若再采用蒸汽压缩式制冷来进行补充，装置过于复杂，而且体积庞大，且金属氢化物价格非常昂贵，要想在现有汽车上实现是不现实的。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷和不足，本发明设计了一种由压缩机和汽车尾气余热联合驱动的制冷系统，汽车在使用空调过程中，尾气余热驱动的喷射式制冷始终运行，不足的冷量由压缩机压缩制冷剂制冷来进行补充，这两种制冷方法共用一套冷凝器、蒸发器和膨胀阀。
本发明是通过下述技术方案来实现的。本发明包括：发生器、汽汽喷射器、三只单向阀、压缩机、冷凝器、储液器、膨胀阀、蒸发器、汽液喷射器、换热管、三通调节阀、温度传感器、液位传感器。压缩机采用变排量汽车空调压缩机，对不同车速制冷量可调，三通调节阀位于尾气出口管道上，换热管置于发生器内，用于加热发生器内的制冷剂。汽车尾气管的出口与三通调节阀的进口相连，三通调节阀的两个出口分别与换热管的进、出口相连，换热管的出口通大气，发生器的出口分为两路，一路与汽汽喷射器的主流流体进口相连，另一路经过电磁阀和汽液喷射器的主流流体进口相连。发生器的进口通过C单向阀与汽液喷射器的出口相连，蒸发器的出口分别与压缩机的进口、汽汽喷射器的引射流体进口相连，汽汽喷射器的出口通过A单向阀与冷凝器的进口相连，压缩机的出口通过B单向阀与冷凝器的进口相连，冷凝器的出口与储液器7的进口相连，储液器的一个出口通过膨胀阀与蒸发器的进口相连，储液器的另一个出口与汽液喷射器的引射流体进口相连，膨胀阀感温包紧贴蒸发器的出口管道壁。
从汽车尾气管来的汽车尾气，加热发生器内的制冷剂，通常温度达到80～100℃，从发生器里出来的高压汽态制冷剂分成两路，一路通过电磁阀进入汽液喷射器，经汽液喷射器的喷嘴加速降压后，引射储液器内的液态制冷剂进入汽液喷射器，与汽液喷射器的主流流体混合，在经过汽液喷射器的扩压室扩压后，压力升高，通常稍高于发生器内的压力，混合制冷剂在经过单向阀后再进入发生器内加热。从发生器里来的高压汽态制冷剂的另一路进入汽汽喷射器，引射从蒸发器来的低压汽态制冷剂进入汽汽喷射器，混合后的制冷剂经过汽汽喷射器的扩压室扩压后进入冷凝器内冷凝成液态制冷剂，然后进入储液器。制冷剂除了以上两个循环回路外，还有一个常规制冷循环回路：储液器内的制冷剂经过膨胀阀后进入蒸发器进行蒸发，从蒸发器出来的汽态制冷剂进入压缩机，经过压缩机压缩后进入冷凝器进行冷凝，然后再进入储液器。
温度传感器置于发生器的内壁，其输出端与三通调节阀的控制端电连接，控制三通调节阀的开度。液位传感器置于发生器内，其输出端与电磁阀的控制端电连接，控制汽液喷射器的喷射量，传统汽车空调制冷系统的控制系统不变。
本发明仅在现有制冷系统的基础上，增加了发生器、换热管、汽汽喷射器、汽液喷射器等部件，增加成本很小，可直接使用现有制冷系统制冷剂。
本发明的有益效果是：在现有制冷系统基础上，增加少量部件和成本，可以实现对汽车尾气余热的回收利用，从而实现节能，对于普通轿车，与传统汽车空调制冷系统相比，可节能约10％，对于大中型汽车，节能效果更为显著，而且增加部件中均无运动部件，装置简单、可靠，具有显著的社会效益和经济效益。
附图说明
图1为本发明的汽车空调制冷系统结构示意图
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施作进一步描述。
如图1所示，本发明包括：发生器1、汽汽喷射器2、A单向阀3、B单向阀4、压缩机5、冷凝器6、储液器7、膨胀阀8、蒸发器9、电磁阀10、膨胀阀感温包11、汽液喷射器12、换热管13、三通调节阀15、C单向阀16、温度传感器17、液位传感器18。压缩机5采用变排量汽车空调压缩机，对不同车速制冷量可调，三通调节阀15位于尾气出口管道上，换热管13置于发生器1内，用于加热发生器1内的制冷剂。汽车尾气管14的出口与三通调节阀15的进口相连，三通调节阀15的两个出口分别与换热管13的进、出口相连，换热管13的出口通大气，发生器1的出口分为两路，一路与汽汽喷射器2的主流流体进口相连，另一路经过电磁阀10和汽液喷射器12的主流流体进口相连，发生器1的进口通过C单向阀16与汽液喷射器12的出口相连，蒸发器9的出口分别与压缩机5的进口、汽汽喷射器2的引射流体进口相连，汽汽喷射器2的出口通过A单向阀3与冷凝器6的进口相连，压缩机5的出口通过B单向阀4与冷凝器6的进口相连，冷凝器6的出口与储液器7的进口相连，储液器7的一个出口通过膨胀阀8与蒸发器9的进口相连，储液器7的另一个出口与汽液喷射器12的引射流体进口相连，膨胀阀感温包11紧贴蒸发器9的出口管道壁。温度传感器17置于发生器1的内壁，其输出端与三通调节阀15控制端电连接，控制三通调节阀15的开度。液位传感器18置于发生器内，其输出端与电磁阀10的控制端电连接，控制汽液喷射器12的喷射量。
从汽车尾气管14来的汽车尾气，加热发生器1内的制冷剂，通常温度达到80～100℃，从发生器1里出来的高压汽态制冷剂分成两路，一路通过电磁阀10进入汽液喷射器12，经汽液喷射器12的喷嘴加速降压后，引射储液器7内的液态制冷剂进入汽液喷射器12，与汽液喷射器12的主流流体混合，在经过汽液喷射器12的扩压室扩压后，压力升高，通常稍高于发生器1内的压力，混合制冷剂在经过单向阀16后再进入发生器1内加热。从发生器1里来的高压汽态制冷剂的另一路进入汽汽喷射器2，引射从蒸发器9来的低压汽态制冷剂进入汽汽喷射器2，混合后的制冷剂经过汽汽喷射器2的扩压室扩压后进入冷凝器6内冷凝成液态制冷剂，然后进入储液器7。制冷剂除了以上两个循环回路外，还有一个常规制冷循环回路：储液器7内的制冷剂经过膨胀阀8后进入蒸发器9进行蒸发，从蒸发器9出来的汽态制冷剂进入压缩机5，经过压缩机5压缩后进入冷凝器6进行冷凝，然后再进入储液器7。

Claims (4)

1.一种压缩机和尾气余热混合驱动的汽车空调制冷系统，包括A单向阀(3)、B单向阀(4)、压缩机(5)、冷凝器(6)、储液器(7)、膨胀阀(8)、蒸发器(9)、电磁阀(10)、膨胀阀感温包(11)、三通调节阀(15)、C单向阀(16)，其特征在于还包括发生器(1)、汽汽喷射器(2)、汽液喷射器(12)、换热管(13)、温度传感器(17)、液位传感器(18)；三通调节阀(15)位于尾气出口管道(14)上，换热管(13)置于发生器(1)内，汽车尾气管(14)的出口与三通调节阀(15)的进口相连，三通调节阀(15)的两个出口分别与换热管(13)的进、出口相连，换热管(13)的出口通大气，发生器(1)的出口分为两路，一路与汽汽喷射器(2)的主流流体进口相连，另一路经过电磁阀(10)和汽液喷射器(12)的主流流体进口相连，发生器(1)的进口通过C单向阀(16)与汽液喷射器(12)的出口相连，蒸发器(9)的出口分别与压缩机(5)的进口、汽汽喷射器(2)的引射流体进口相连，汽汽喷射器(2)的出口通过A单向阀(3)与冷凝器(6)的进口相连，压缩机(5)的出口通过B单向阀(4)与冷凝器(6)的进口相连，冷凝器(6)的出口与储液器(7)的进口相连，储液器(7)的一个出口通过膨胀阀(8)与蒸发器(9)的进口相连，储液器(7)的另一个出口与汽液喷射器(12)的引射流体进口相连，膨胀阀感温包(11)紧贴蒸发器(9)的出口管道壁。
2.根据权利要求1所述的压缩机和尾气余热混合驱动的汽车空调制冷系统，其特征是压缩机(5)采用变排量汽车空调压缩机，对不同车速制冷量可调。
3.根据权利要求1所述的压缩机和尾气余热混合驱动的汽车空调制冷系统，其特征是所述的温度传感器(17)是置于发生器(1)的内壁，其输出端与三通调节阀(15)控制端电连接，控制三通调节阀(15)的开度。
4.根据权利要求1所述的压缩机和尾气余热混合驱动的汽车空调制冷系统，其特征是所述的液位传感器(18)是置于发生器(1)内，其输出端与电磁阀(10)的控制端电连接，控制汽液喷射器(12)的喷射量。
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