CN101898498B

CN101898498B - 一种水蒸发式汽车驻车时通风及降温系统

Info

Publication number: CN101898498B
Application number: CN2010102257695A
Authority: CN
Inventors: 孟忠伟; 黄海波
Original assignee: Xihua University
Current assignee: Xihua University
Priority date: 2010-07-14
Filing date: 2010-07-14
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2030-07-14
Also published as: CN101898498A

Abstract

一种水蒸发式汽车驻车时通风及降温系统，包括工作电源，隔板设在壳体内，而将壳体内腔分隔为上、下两个腔室，热管换热器的蒸发段和冷凝段分别设置在该上、下两个腔室内；上腔室内蒸发段的左、右两侧分别设置有一个循环风机，壳体的左、右侧板上、位于隔板上方分别设有一个用作循环风机抽气的车内干热空气进口，壳体的顶板上开有车内干冷空气出风口；下腔室内冷凝段左侧的进气通道上有吸水性多孔蜂窝陶瓷体，该陶瓷体设置在水箱内，下腔室内冷凝段右侧设置有排气风机；壳体的左侧板上、位于隔板下方设有车内干热空气第一进口，壳体的右侧板上、位于隔板下方设有车内湿热空气出口。本发明兼具通风制冷功能，具有结构简单、安装方便、能耗低的特点。

Description

一种水蒸发式汽车驻车时通风及降温系统

技术领域

本发明属于汽车用空调器技术领域，具体涉及一种水蒸发式汽车驻车时通风及降温系统。

背景技术

根据中国室内装饰协会室内空气监测中心的检测，如果参照室内空气质量标准，93.5％的汽车都存在车内空气甲醛或者苯含量超标的问题，其中新车车内的空气质量最差。主要是车内装饰所用的材料本身还有有害物质。如地胶、座套垫、皮革、胶粘剂，这些装饰材料中还有的苯、甲醛、丙酮、二甲苯等。当汽车在烈日下暴晒半小时以上时，车内的温度会上升至65℃以上，加速车内甲醛、苯等有害污染物的释放，严重的会使人致癌；此外由于车内温度过高，进到车里就像进到狭小的桑拿房一样，让人大汗淋漓，造成驾乘人的不舒适性，甚至导致热伤风。

实用新型专利《车用通风降温器》(申请号：200420093683.1)，《分体式太阳能轿车室内温度调节器》(申请号：2006162526.0)，《一种用于轿车的通风降温装置》(申请号：200820028299.1)和《车载太阳能排风降温器》(申请号：200920184878.X)。上述专利都利用太阳能板和电池作为系统能源，第一项利用原车风扇及过滤通风装置进行通风，第二项专利将排风装置安装于车窗进行通风，第三项专利将排风装置安装于行李箱后部的排放口并增加了定时和定温的自动控制系统，第四项专利利用鼓风机并在车体开孔进行通风降温。但由于车外温度较高，仅靠通风来降低车内温度的能力有限，且系统无制冷能力，难以满足车内降温的目的。实用新型专利《一种车载太阳能空调器》(申请号：200620079788.0)利用太阳能板及电池作为系统能源，并利用半导体制冷元件和风机进行制冷，但半导体制冷元件的制冷效率小于1，要实现车内空间的制冷降温需消耗大量的能源，应用受到一定的限制。发明专利《轿车蓄能快速降温器》(申请号：200910179271.7)利用太阳能板和电池作为系统能源，并利用压缩机压缩并储存低温气体，并在驾乘人员进入车内后由电磁阀控制快速释放低温气体，排出车内热空气。该专利系统复杂，能耗高，且低温气体的实现较为困难，应用将受到一定的限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种能耗低、兼具通风、制冷功能的一种水蒸发式汽车驻车时通风及降温系统。

本发明的目的是这样是实现的：一种水蒸发式汽车驻车时通风及降温系统，包括工作电源，隔板设置在壳体内，而将壳体内腔分隔为上、下两个腔室，热管换热器的蒸发段和冷凝段分别设置在该上、下两个腔室内；上腔室内蒸发段的左、右两侧分别设置有一个循环风机，壳体的左、右侧板上、位于隔板上方分别设有一个用作循环风机抽气的车内干热空气进口，壳体的顶板上开有车内干冷空气出风口；下腔室内冷凝段左侧的进气通道上有吸水性多孔蜂窝陶瓷体，该陶瓷体设置在水箱内，下腔室内冷凝段右侧设置有排气风机；壳体的左侧板上、位于隔板下方设有车内干热空气第一进口，壳体的右侧板上、位于隔板下方设有车内湿热空气出口。

上述工作电源为蓄电池。

上述工作电源由蓄电池和光伏太阳能板组成。

还具有通过通、断电控制所述两个循环风机以及排气风机的启动和停止的温度控制器。

还具有连接在光伏太阳能板与蓄电池之间的充放电控制器。

上述吸水性多孔蜂窝陶瓷体每平方厘米的孔数为8～93个，吸水率为10％～50％，该陶瓷体为圆柱体形，圆柱体的长度为30～200mm。

上述吸水性多孔蜂窝陶瓷体每平方厘米的孔数为93个，吸水率50％，陶瓷体长度为53mm。

上述两个循环风机均为功率2W的12V散热风扇，排气风机为12V直流离心鼓风机；蓄电池的容量为18Ah，光伏太阳能板的功率为30W。

上述车内湿热空气出口上连接有一用作伸出车外的排气管。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、构思巧妙、结构新颖、体积小、重量轻，特别适用于家用轿车安装使用。

2、兼具汽车驻车时通风及降温功能

本发明特别将先进的热管技术(全封闭真空管壳内工质的蒸发与冷凝来传递热量：热管一端受热时管内工质汽化，从热源吸收汽化热，汽化后蒸汽向另一端流出，并经冷凝而向散热区放出潜热，冷凝液借毛细力和重力回流，继续受热汽化，这样，往复循环将大量热量从加热区传递到散热区)与吸水性多孔蜂窝陶瓷体相结合，实现车内空间的降温作用，具有制冷效率高、安全可靠、耗能低的特点。

系统在无水条件下也能运行，此时系统仅起到车内通风作用而不产生危险。利用水蒸发吸热原理降低车内空间温度，利用高比表面积的吸水性多孔蜂窝陶瓷体作为载体，为水份蒸发提供较大的面积，满足水蒸发的需求并提供制冷量。

3、能耗低

本系统采用光伏太阳能板和蓄电池为该系统提供12V直流电源，不用车载蓄电池，不消耗车用能源。

4、安装、使用方便

本系统属于汽车空调的附加装置，放置于车内，各部件均有电线和管道接口，安装和拆卸方便，不对汽车结构进行改动。

本系统能有效防止汽车在暴晒条件下，因车内温度过高加速车内甲醛、苯等有害污染物的释放，造成驾驶人的身体伤害；同时，车内温度过高也会造成驾乘人员的不舒适性，甚至导致热伤风。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

图中：1、光伏太阳能板；2、充放电控制器；3、蓄电池；4、温度控制器；5、吸水性多孔蜂窝陶瓷体；6、隔板；7、热管换热器；8、排气风机；9、(车内空气)循环风机；10、(车内空气)循环风机；11、车内干热空气第二进口；12、车内干热空气第三进口；13、车内干冷空气出风口；14、车内干热空气第一进口；15、车内湿热空气出口；16、(车内湿热空气)排气管；17、(通风降温器)壳体。

参见图1，隔板6设置在壳体17内，而将壳体内腔分隔为上、下两个腔室17a、17b，热管换热器7的蒸发段7b和冷凝段7a分别设置在该上、下两个腔室17a、17b内；上腔室17a内蒸发段7b的左、右两侧分别设置有一个循环风机，壳体17的左、右侧板上、位于隔板上方分别设有一个用作循环风机抽气的车内干热空气进口，壳体17的顶板上开有车内干冷空气出风口13；下腔室17b内冷凝段7a左侧的进气通道上有吸水性多孔蜂窝陶瓷体5，该陶瓷体设置在水箱内，下腔室内冷凝段7a右侧设置有排气风机8；壳体17的左侧板上、位于隔板下方设有车内干热空气第一进口14，壳体的右侧板上、位于隔板下方设有车内湿热空气出口15。车内湿热空气出口15上连接有一用作伸出车外的排气管16。

参见图1，光伏太阳能板1与充放电控制器2由电线连接，为蓄电池3进行充放电控制，为系统提供12V直流电源。

温度控制器4与充放电控制器2由电线连接，由温度控制器4控制系统的起停。温度控制器4附带温度传感器检测车内空间温度，当车内温度高于设定值，温度控制器4开启系统进行通风降温；当车内温度低于设定值，温度控制器4停止系统工作，将光伏太阳能板产生的电量存储于蓄电池内。

温度控制器4与(通风降温器)壳体17由电线连接，由温度控制器4控制并为系统提供12V电源。各部件电线连接处均为插口式连接，方便安装与拆卸，各部件可独立摆放于车内相应位置。

光伏太阳能板1可安置于汽车车顶及后挡风玻璃处；充放电控制器2和蓄电池3安置于车后备箱内；温度控制器4和(通风降温器)壳体17可安置于汽车后排座椅后行李板上。

当驻车时车内温度高于设定值(用户可自行设定)时，温度控制器4开启(通风降温系统)排气风机8以及两个循环风机工作。车内干热空气由排气风机8抽气通过车内干热空气第一进口进入吸水性多孔蜂窝陶瓷体5，吸水性多孔蜂窝陶瓷体5上的水进行蒸发，吸收干热空气热量，变成湿冷空气。湿冷空气流过热管换热器7的冷凝段进行换热。换热后湿冷空气变成湿热空气经排气风机8和排气管16排出车外。同时，排气风机以及两个循环风机将车内干热空气鼓入热管换热器7的蒸发段进行换热，车内干热空气变成干冷空气进入车内循环进行降温。吸水性多孔蜂窝陶瓷体5周围配置水箱并成为一个整体，采用水泵循环注水或采用陶瓷体自然吸收两种方式对载体进行注水并分布到陶瓷体的各个蜂窝孔道内。由于吸水性多孔蜂窝陶瓷体具有吸水性和较高的强度，长时间在水浸泡下也不会产生破坏。

吸水性多孔蜂窝陶瓷体5的尺寸选择与车内空间大小成正比，热管换热器7的大小也根据陶瓷体的大小进行匹配。

下面以家用轿车为例，对系统各部件的要求为：

以家用轿车为例，经车身传热和太阳辐射的总热量一般在200W以上。由于车在驻车时不考虑人体散热(25℃下极度疲劳的人体散热为130W左右)，因而车内的冷量需求设计为300W。1g水蒸发变成气体所需吸收的热量约为2.4kJ，若蒸发速度为1g/s，则制冷功率可达2.4kW，即系统设计水蒸发速度为0.125g/s就可满足制冷要求。假设驻车后车内温度达到30℃后开启系统，车内空气温度为30℃，相对湿度为60％，吸水性多孔蜂窝陶瓷体5上水温为25℃(水箱中水加热较车内空气加热滞后)，流经水面的风速为1m/s，则水的蒸发速度为0.05g/(s.m²)。因此，为了满足300W的制冷需求，需要的水面面积为2.5m²。若选用600cpsi(即每平方厘米93个孔)蜂窝陶瓷体(吸水率50％)，表面积为2.7m²/L(陶瓷体孔道壁厚为0.3mm)，则需要的陶瓷体体积为0.93L；若选用的陶瓷体为圆柱体形，圆柱体的直径为150mm，则陶瓷体长度选择为53mm即可满足系统要求。热管换热器7的尺寸依据陶瓷体(一般地采用圆柱体形，其长度在30～200mm之间，50～600cpsi(即每平方厘米8～93个孔)，吸水率10％～50％)的尺寸进行选择，并满足换热要求。

用水量选择：按照平均每天驻车时系统启动时间5h，以及水用量0.125g/s计算，平均每天的水消耗量为2kg。系统配置10L的水箱与通风降温器作为一个整体，则可满足一周的使用。

采用水泵循环或陶瓷体自然吸收两种注水方式。

风机功率选择：按照风速为1m/s，陶瓷体直径为150mm，陶瓷体孔目数600cpsi，则排气风机8的风量要求为41m³/h，选择功率为11W，12V直流离心鼓风机。对于两个循环风机均选择功率为2W左右的12V散热风扇。风机总耗电功率为16W左右。

光伏太阳能板和蓄电池选择：按照风机功率为16W计算，考虑驻车时太阳能电池板朝向位置及采光角固定，以及天气等因素，太阳能电池板发电功率可选择大些，选择30W的太阳能电池板，面积0.3m²，尺寸约0.7m×0.43m。日照时间按平均每天6小时计算，蓄电池的容量选择为18Ah。

此外，可根据车型具体情况，以及地区天气情况，根据制冷量需求改变吸水性多孔蜂窝陶瓷体5的尺寸，水箱大小，热管换热器尺寸，风机功率及风机压头，以及光伏太阳能板和蓄电池的尺寸及规格。

当驻车时车内温度低于设定值(用户可自行设定)时，温度控制器4断电而停止排气风机8以及两个循环风机工作，并将光伏太阳能板1的电能存储于蓄电池3内。

该系统在无水条件下也能运行，此时系统仅起到车内通风作用，由于系统采用水作为制冷工质，因而不存在危险隐患和对人体健康的侵害。

该系统属于汽车空调的附加装置，放置于车内，各部件均有电线和管道接口，安装和拆卸方便，不对汽车结构进行修改。

本系统利用水蒸发吸热原理降低车内空间温度，能耗低，安全可靠不产生污染；利用吸水性多孔蜂窝陶瓷体5作为载体，陶瓷体孔目数为50～600cpsi(即每平方厘米8～93个孔)，吸水率为10％～50％，陶瓷体长度30～150mm；利用热管换热器7吸收冷量，同时将经过热管换热器后的湿热控制通过排气风机和管道排出车外，避免增加车内空气湿度；本系统配置温度控制器，可在车内温度较低时停止系统工作，节约能源并将电能存储于蓄电池内；利用光伏太阳能板和蓄电池为该系统提供能源而不消耗车用能源。

Claims

1.一种水蒸发式汽车驻车时通风及降温系统，包括，工作电源，其特征是：隔板(6)设置在壳体(17)内，而将壳体内腔分隔为上、下两个腔室(17a、17b)，热管换热器(7)的蒸发段(7b)和冷凝段(7a)分别设置在该上、下两个腔室 (17a、17b)内；上腔室(17a)内蒸发段(7b)的左、右两侧分别设置有一个循环风机，壳体(17)的左、右侧板上、位于隔板上方分别设有一个用作循环风机抽气的车内干热空气进口，壳体(17)的顶板上开有车内干冷空气出风口(13)；下腔室(17b)内冷凝段(7a)左侧的进气通道上有吸水性多孔蜂窝陶瓷体(5)，该陶瓷体设置在水箱内，下腔室内冷凝段(7a)右侧设置有排气风机(8)；壳体(17)的左侧板上、位于隔板下方设有车内干热空气第一进口(14)，壳体的右侧板上、位于隔板下方设有车内湿热空气出口(15)。

2.根据权利要求1所述一种水蒸发式汽车驻车时通风及降温系统，其特征是：所述工作电源由蓄电池和光伏太阳能板(1)组成。

3.根据权利要求2所述一种水蒸发式汽车驻车时通风及降温系统，其特征是：还具有通过通、断电控制所述两个循环风机以及排气风机(8)的启动和停止的温度控制器(4)。

4.根据权利要求3所述一种水蒸发式汽车驻车时通风及降温系统，其特征是：还具有连接在光伏太阳能板(1)与蓄电池(3)之间的充放电控制器(2)。

5.根据权利要求4所述一种水蒸发式汽车驻车时通风及降温系统，其特征是：所述吸水性多孔蜂窝陶瓷体(5)每平方厘米的孔数为8～93个，吸水率为10％～50％，该陶瓷体为圆柱体形，圆柱体的长度为30～200mm。

6.根据权利要求5所述一种水蒸发式汽车驻车时通风及降温系统，其特征是：所述吸水性多孔蜂窝陶瓷体(5)每平方厘米的孔数为93个，吸水率50％，陶瓷体长度为53mm。

7.根据权利要求6所述一种水蒸发式汽车驻车时通风及降温系统，其特征是：所述两个循环风机均为功率2W的12V散热风扇，排气风机(8)为12V直流离心鼓风机；蓄电池(3)的容量为18Ah，光伏太阳能板(1)的功率为30W。

8.根据权利要求1～7任一权利要求所述一种水蒸发式汽车驻车时通风及降温系统，其特征是：所述车内湿热空气出口(15)上连接有一用作伸出车外的排气管(16)。