CN101566407A - 一种喷射式汽车空调装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种喷射式汽车空调装置，包括蒸气发生器、冷凝器和蒸发器，其特征在于，蒸气发生器的进口连接气－液喷射器的出口，出口通过一个辅助加热器，一路与气－液喷射器的工作蒸气入口连接，另一路通过一个气－气喷射器的入口阀与气－气喷射器的工作蒸气入口连接；气－气喷射器的出口连接冷凝器的入口，冷凝器的出口通过一个冷凝器出口阀一路通过节流阀与蒸发器的入口连接，另一路与气－液喷射器的液体入口连接，再一路通过一个第二旁通管路阀与蒸发器的出口连接；蒸发器的入口通过一个第一旁通管路阀与气－液喷射器的工作蒸气入口连接；蒸发器的出口通过一个蒸发器出口阀连接气－气喷射器的制冷剂蒸气入口；构成一个密闭系统。

Description

一种喷射式汽车空调装置
技术领域
本发明涉及一种喷射式汽车空调装置，特别涉及一种利用汽车冷却系统废热为动力驱动的，以R600a为工质的喷射式汽车空调装置。
背景技术
汽车空调器目前占主导地位的方式仍是电力驱动的以R22或R134a为制冷剂的蒸气压缩式循环，这种方式不但增加了发动机的负载，而且增加了汽车对环境的热污染。
众所周知，汽车发动机的使用效率一般仅为35％～40％左右，约占燃料发热量1/2以上的能量被作为余热而排向环境。发动机的余热包括循环冷却水带走的热量和排气余热两部分，排气余热的特点是温度高，但排气量小，可利用的排气余热约占燃料发热量的20％以上，而汽车发动机循环冷却水的出口温度大约为75～90℃，所带走的热量约占燃料发热量的30％。由于冷却水的蓄热量比排气的蓄热量大得多，可以满足汽车停车或怠速时的热量供给，所以，利用汽车发动机循环冷却水的余热来实现以消耗热能为动力的汽车空调有着广阔的前景。
发明内容
本发明针对现有汽车空调器增大了发动机负载和排热污染，耗电量大等缺陷，提供了一种以汽车发动机冷却系统废热为动力，以发动机排气废热为补充热源，以喷射式制冷为基础，以R600a为工质的汽车空调装置，可有效利用发动机冷却废热和排气废热，降低冷却水排热温度以及发动机排气温度，完全不消耗电能，为大、中巴汽车夏季空调、冬季供暖提供舒适的车内环境，同时具有绿色环保的特点。
为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：
一种喷射式汽车空调装置，包括蒸气发生器、冷凝器和蒸发器，其特征在于，所述蒸气发生器的进口连接一个气-液喷射器的出口，蒸气发生器的出口通过一个以汽车发动机高温排气为热源的辅助加热器后分两路，一路与气-液喷射器的工作蒸气入口连接，另一路通过一个气-气喷射器的入口阀与气-气喷射器的工作蒸气入口连接；所述气-气喷射器的出口连接冷凝器的入口，冷凝器的出口通过一个冷凝器出口阀一路通过节流阀与蒸发器的入口相连接，另一路与气-液喷射器的液体入口相连接，再一路通过一个第二旁通管路阀与蒸发器的出口连接；所述蒸发器的入口通过一个第一旁通管路阀与辅助加热器的出口及气-液喷射器的工作蒸气入口连接；所述蒸发器的出口通过一个蒸发器出口阀连接气-气喷射器的制冷剂蒸气入口，构成一个密闭系统。
上述方案中，所述辅助加热器为一组套筒式肋片管换热器。所述蒸气发生器为一组以汽车发动机冷却废水为加热热源的螺旋套管式换热器。所述气-气喷射器的蒸气喷管为渐缩渐扩型喷管；所述气-液喷射器的蒸气喷管为收缩型喷管。所述密闭系统中采用R600a工质。
蒸气发生器中的工质与汽车发动机冷却废水进行热量交换产生的高温高压工作蒸气，通过与汽车发动机排气废热进行热量交换的辅助加热器，一部分进入气-气喷射器，另一部分进入气-液喷射器。进入气-气喷射器的工作蒸气通过渐缩渐扩型蒸气喷管进行绝热膨胀，形成一股低压、高速气流，从而将蒸发器中闪发的制冷剂蒸气吸入到喷射器内，在混合室与之充分混合，在扩压器内增压后，进入冷凝器，被冷却介质冷凝为液体。一部分冷凝液作为制冷剂，经过节流阀降压后进入蒸发器，在蒸发器中吸热气化产生制冷效应；另一部分冷凝液在气-液喷射器的抽吸作用下进入其喷射器混合室，与来自渐缩型蒸气喷管的工作蒸气进行混合凝结，凝结后的混合液体在扩压室内通过绝热压缩，压力提高后返回到蒸气发生器，再次与发动机冷却废水进行热量交换，产生工作蒸气，进入下一个循环。
与现有汽车空调装置相比，本发明喷射式汽车空调装置的优点在于：
1、以气-气喷射器代替压缩机，以汽车发动机冷却系统废热为动力驱动的新型汽车空调器，与传统的汽车空调系统相比，结构简单，运动部件少，抗震性能好，噪声低，而且可以大大地减轻汽车发动机的负载，增加燃料的利用率，降低发动机冷却系统向周围环境排热温度，保护大气环境。
2、以气-液喷射器代替循环泵，与传统的蒸气喷射式制冷相比，完全不消耗电能。
3、气-气喷射器选用渐缩渐扩型蒸气喷管，气-液喷射器选用收缩型蒸气喷管，有利于提高喷射器的引射系数，增加喷射式制冷循环的经济性。
4、系统设置的辅助加热器，所用热源为汽车发动机高温排气，热源温度高，热惰性小，既可以满足快速向系统补充热量的需要，又可以降低发动机排气温度，减少热污染。
5、以喷射式制冷为基础的新型汽车空调器，选用常温下沸点比较低、蒸发压力比较高、热力性能优良、无环境公害的R600a工质，与传统的蒸汽喷射式制冷系统相比较，系统内不需要设置抽真空装置，结构简单，耗功量少，性能系数高，有利于低品位热能的应用。
附图说明
图1为本发明汽车空调装置结构原理图。
图2为图1中的气-气喷射器结构图。
图3为图1中的气-液喷射器结构图。
在图1到图3中，1.蒸气发生器；2.气-气喷射器；3.冷凝器；4.蒸发器；5.节流阀；6.气-液喷射器；7-辅助加热器；8.渐缩渐扩型蒸气喷管；9.工作蒸气入口；10.制冷剂蒸气入口；11.气-气喷射器吸入室；12.气-气喷射器混合室；13.气-气喷射器扩压室；14.收缩型蒸气喷管；15.制冷剂液体入口；16.气-液喷射器吸入室；17.气-液喷射器混合室；18.气-液喷射器扩压室。19.气-气喷射器入口阀；20.蒸发器出口阀；21.第一旁通管路阀；22.冷凝器出口阀；23.第二旁通管路阀门。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
如图1至图3所示，本发明一种喷射式汽车空调装置，由蒸气发生器1、气-气喷射器2、冷凝器3、蒸发器4、节流阀5、气-液喷射器6以及辅助加热器7等组成，并由管道连接成一个密闭系统，系统内充注R600a工质。
如图1所示，夏季制冷时，打开阀门19、20、22，关闭阀门21、23。来自气-液喷射器6的液态工质，在蒸气发生器1中与汽车发动机冷却废热进行热量交换产生高温高压工作蒸气，通过辅助加热器7，一部分工作蒸气进入气-气喷射器2，另一部分进入气-液喷射器6。进入气-气喷射器2的工作蒸气通过渐缩渐扩型蒸气喷管8进行绝热膨胀，形成一股低压、高速气流，从而将蒸发器4中闪发的低温低压制冷剂蒸气吸入到气-气喷射器吸入室11内，在混合室12与之充分混合，在扩压室13内增压后，进入冷凝器3，被冷却介质冷凝为液体。一部分冷凝液体作为制冷剂，经过节流阀5降压后进入蒸发器4，在蒸发器4中吸热气化产生制冷效应；另一部分冷凝液体在气-液喷射器6的抽吸作用下进入气-液喷射器吸入室16，在混合室17内与来自收缩型蒸气喷管14的工作蒸气进行混合凝结，凝结后的混合液体在扩压室18内通过绝热压缩，压力提高返回到蒸气发生器1，再次与发动机冷却废水进行热量交换，产生工作蒸气，进入下一个循环。
冬季制热时，关闭阀19、20、22，打开阀21、23。使辅助加热器7出来的部分高温蒸气通过旁通管路阀21直接进入蒸发器4，在蒸发器4中与车厢内的空气进行热量交换，放热冷凝后，通过旁通管路阀23在气-液喷射器6的抽吸作用下，进入气-液喷射器，经过混合凝结、绝热压缩后返回到蒸气发生器1，开始下一个循环。
蒸气发生器1是一组螺旋套管式换热器，设置在汽车发动机散热器附近合适的位置上，散热器循环冷却水与R600a液体在套管内呈逆向流动，通过管壁进行热量传递。辅助加热器7是一组套筒式肋片管换热器，设置在汽车发动机舱内蒸气发生器1出口段，R600a蒸气在管内流动，通过管壁和肋片与在套筒内流动的发动机高温排气进行热量交换。气-气喷射器2设置在汽车顶部，通过管道和阀门分别与蒸气发生器1、辅助加热器7、蒸发器4、冷凝器3相联接。气-液喷射器6也设置在汽车顶部，通过管道和阀门分别与辅助加热器7、冷凝器3、蒸气发生器1联接成密闭系统，气-液喷射器6是用来代替传统的喷射式制冷系统的循环泵的节电设备。
冷凝器3为翅片管式风冷式冷凝器，设置在汽车顶部，利用车辆高速行驶时便于散热的有利条件，不需设置冷却风机，因此，具有结构简单、不消耗电能、制作成本低的优点。
蒸发器4采用传统的汽车空调用翅片管式间壁式换热器，设置在汽车顶部与空调送风管道相联结。
节流阀5采用传统的汽车空调用热力膨胀阀。
本发明以汽车发动机冷却系统废热为动力，以发动机排气废热为辅助热源，以喷射式制冷为基础，通过阀门和旁通管路改变工质流向的方法，达到夏季送冷风，冬季送热风的目的，为客车车厢提供一种实用、舒适的空调环境，而完全不需要消耗电能，既达到了汽车空调的目的，又降低了发动机冷却系统排热温度，符合节能环保，建设节约型社会的宗旨。

Claims (5)

1、一种喷射式汽车空调装置，包括蒸气发生器、冷凝器和蒸发器，其特征在于，所述蒸气发生器的进口连接一个气-液喷射器的出口，蒸气发生器的出口通过一个以汽车发动机高温排气为热源的辅助加热器后分两路，一路与气-液喷射器的工作蒸气入口连接，另一路通过一个气-气喷射器的入口阀与气-气喷射器的工作蒸气入口连接；所述气-气喷射器的出口连接冷凝器的入口，冷凝器的出口通过一个冷凝器出口阀一路通过节流阀与蒸发器的入口相连接，另一路与气-液喷射器的液体入口相连接，再一路通过一个第二旁通管路阀与蒸发器的出口连接；所述蒸发器的入口通过一个第一旁通管路阀与辅助加热器的出口及气-液喷射器的工作蒸气入口连接；所述蒸发器的出口通过一个蒸发器出口阀连接气-气喷射器的制冷剂蒸气入口，构成一个密闭系统。
2、如权利要求1所述的喷射式汽车空调装置，其特征在于，所述辅助加热器为一组套筒式肋片管换热器。
3、如权利要求1所述的喷射式汽车空调装置，其特征在于，所述蒸气发生器为一组以汽车发动机冷却废水为加热热源的螺旋套管式换热器。
4、如权利要求1所述的喷射式汽车空调装置，其特征在于，所述气-气喷射器的蒸气喷管为渐缩渐扩型喷管；所述气-液喷射器的蒸气喷管为收缩型喷管。
5、如权利要求1所述的喷射式汽车空调装置，其特征在于，所述密闭系统中采用R600a工质。
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