CN102059930A - 热回收汽车空调 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种热回收汽车空调，包括由压缩机、两位四通阀、冷凝器、节流元件、热交换设备构成的循环回路，以及与汽车发动机构成流体回路的暖风芯子，暖风芯子与发动机构成的流体回路中包括流体泵，且暖风芯子的流入侧和流出侧都设置有截止阀。本发明的热回收汽车空调在短暂停车时，可通过关闭暖风芯子两侧的截止阀，断开与发动机的连接，防止发动机的热量进入暖风芯子，同时防止暖风芯子的冷量进入发动机。另外，暖风芯子连接蓄能器，在空调运行时，将多余热量或冷量储存在蓄能器中，空调停止时，关闭蓄能器的截止阀，防止蓄能器与暖风芯子之间热交换，空调再次启动时，蓄能器与暖风芯子热交换，将蓄能器中的热量或者冷量释放到暖风芯子中。

Description

热回收汽车空调

技术领域

本发明涉及汽车空调技术，跟具体地说，涉及一种热回收汽车空调。

背景技术

目前的热泵型汽车空调系统，通过电磁阀可实现制冷制热转换，当电磁阀处于第一位置时，汽车空调将压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器顺序连成循环回路，制冷剂在回路中依次流过上述部件，实现制冷。当电磁阀处于第二位置时，循环回路的变成压缩机、蒸发器、膨胀阀、冷凝器顺序连接，实现制热。

为了调节过冷和过热的情况，美国专利US 5,899,086采用了在回路中设置暖风芯子的结构。图1揭示了US 5,899,086的汽车空调系统的循环回路。如图1所示，两位四通阀4处于制冷的位置，压缩机2、主冷凝器3、第一膨胀阀15、前蒸发器13依次连成回路，其中主冷凝器3下游还并联有副冷凝器22、第二膨胀阀25，后蒸发器23。

在制冷模式下，参考图1，图1是制冷模式的回路状态。压缩机排出气体经过主冷凝器3、以及并联的前单元10和后单元20。前单元10包括第一膨胀阀15、前蒸发器13。后单元20包括副冷凝器22、第二膨胀阀25、后蒸发器23。气体最后回到压缩机2，完成排气、冷凝、膨胀、蒸发、吸气的过程。

在制热模式下，参考图2所示，图2是制热模式下US 5,899,086的汽车空调系统的循环回路的回路状态。两位四通阀4变换至图2所示位置，压缩机2排出气体不经过主冷凝器3和前单元10，而是仅仅进入后单元20，从而完成压缩机排气、冷凝、膨胀、蒸发、吸气的过程。暖风芯子12设在前单元10中，第一风道11的风向如F将前蒸发器13的冷量吹向暖风芯子12，经暖风芯子12加热后达到适宜的温度，吹向车厢。暖风芯子与12发动机相连，暖风芯子12的温度高于前蒸发器13，对冷却气体起到加热调节的作用。

汽车在城市中行驶，遇交通拥堵或间隔较长红绿灯常常需熄火等待，如制冷空调运行时遇停车，则发动机与暖风芯子之间仍可发生热量传递，等汽车再次发动之初，暖风芯子温度过高，蒸发器吹出常温气体经过暖风芯子后，向车厢吹出的气体温度会偏高，造成出风温度的不稳定。

由于城市中行使出现停车的可能性比较大，因此经常出现暖风芯子温度不稳定的状态，使得汽车重新启动时，出风的温度偏热或者偏冷。

发明内容

本发明旨在提出一种汽车空调，能在汽车的短暂停车再次发动时仍能向车厢送出与停车前温度相近的冷气或热气，达到稳定的出风温度。

根据本发明的实施例，提出一种热回收汽车空调，包括由压缩机、两位四通阀、冷凝器、节流元件、热交换设备构成的循环回路，以及与汽车发动机构成流体回路的暖风芯子，暖风芯子与发动机构成的流体回路中包括一流体泵，且暖风芯子的流入侧和流出侧都设置有截止阀。

在一个实施例中，暖风芯子与一蓄能器形成蓄能材料的流体回路，该流体回路中包括截止阀。流体回路中的蓄能材料是水；暖风芯子设置在风道中。

在一个实施例中，循环回路包括压缩机、两位四通阀、外部冷凝器、内部冷凝器、膨胀阀、蒸发器，其中外部冷凝器由车外风冷却，内部冷凝器设置在风道中，内部冷凝器设有风门；两位四通阀位于第一位置，循环回路中的制冷剂经过外部冷凝器、内部冷凝器、膨胀阀和蒸发器；两位四通阀位于第二位置，循环回路中的制冷剂不经过外部冷凝器，直接经过内部冷凝器、膨胀阀和蒸发器；暖风芯子设置在临近蒸发器的位置，暖风芯子具有风门。暖风芯子流入侧和流出侧的截止阀均打开时，在流体泵的作用下，发动机的热量经由流体回路带到暖风芯子上，暖风芯子的温度高于蒸发器，暖风芯子释放出热量提高风道中的气流温度；再打开蓄能材料的流体回路中的截止阀，流体泵热量经由回路带到蓄能器中。暖风芯子流入侧和流出侧的截止阀均关闭时，打开蓄能材料的流体回路中的截止阀，蓄能材料在暖风芯子和蓄能器形成的流体回路间流动，蓄能材料吸收来自蒸发器的冷量而降温，蓄能材料温度降低后关闭蓄能材料的流体回路中的截止阀，冷量储存在蓄能器中；暖风芯子流入侧和流出侧的截止阀均关闭而蓄能材料的流体回路中的截止阀打开时，蓄冷器中的冷量或者热量进入暖风芯子，降低或者升高风道中的气流温度。

在一个实施例中，循环回路包括压缩机、两位四通阀、外部热交换器、第一膨胀阀、中间冷凝器、第二膨胀阀、内部热交换器；内部热交换器和中间冷凝器设置在风道中，中间冷凝器具有风门；两位四通阀位于第一位置，外部热交换器作为冷凝器，而内部热交换器作为蒸发器，两位四通阀位于第二位置，外部热交换器作为蒸发器，而内部热交换器作为冷凝器；暖风芯子流入侧和流出侧的截止阀均关闭时，打开蓄能材料的流体回路中的截止阀，蓄能材料在暖风芯子和蓄能器形成的流体回路间流动，蓄能材料吸收来自中间冷凝器的冷量而降温，或者吸收来自中间冷凝器的热量而加温，蓄能材料温度降低或者升高后关闭蓄能材料的流体回路中的截止阀，冷量或者热量储存在蓄能器中；暖风芯子流入侧和流出侧的截止阀均关闭而蓄能材料的流体回路中的截止阀打开时，蓄冷器中的冷量或者热量进入暖风芯子，降低或者升高风道中的气流温度。

采用本发明的技术方案，在短暂停车时，可通过关闭暖风芯子两侧的截止阀，断开与发动机的连接，防止发动机的热量进入暖风芯子，同时防止暖风芯子的冷量进入发动机，因此再次启动汽车时，暖风芯子温度不会受发动机影响。另外，暖风芯子连接一蓄能器，在空调运行时，打开蓄能器的截止阀，可将多余冷量储存在蓄能器中，空调停止时，关闭蓄能器的截止阀，防止蓄能器与暖风芯子之间热交换，空调再次启动时，打开蓄能器的截止阀，蓄能器与暖风芯子热交换，将蓄能器中的冷量释放到暖风芯子中，使空调启动时立即吹出冷风。汽车空调在制热模式下，热量主要来自暖风芯子，空调运行过程中，可将多余热量储存在蓄能器中，短暂停车时，关闭蓄能器的截止阀，而暖风芯子两侧的截止阀可仍设置在开启的位置，空调再次启动时，打开蓄能器的截止阀，蓄能器与暖风芯子热交换，将蓄能器中的热量释放到暖风芯子中，使空调启动时立即吹出暖风。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，在附图中，相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1揭示了US 5,899,086的汽车空调系统的循环回路在制冷模式下的回路状态。

图2揭示了US 5,899,086的汽车空调系统的循环回路在制热模式下的回路状态。

图3揭示了根据本发明的一实施例的热回收汽车空调循环回路。

图4揭示了根据本发明的另一实施例的热回收汽车空调的循环回路。

具体实施方式

本发明揭示了一种热回收汽车空调，包括由压缩机、两位四通阀、冷凝器、节流元件、热交换设备构成的循环回路，以及与汽车发动机构成流体回路的暖风芯子，暖风芯子与发动机构成的流体回路中包括一流体泵，且暖风芯子的流入侧和流出侧都设置有截止阀。

暖风芯子与一蓄能器形成蓄能材料的流体回路，该流体回路中包括截止阀。在一个实施例中，流体回路中的蓄能材料是水而暖风芯子设置在风道中。

参考图3所示，揭示了根据本发明的一实施例的热回收汽车空调循环回路。该循环回路包括压缩机、两位四通阀、外部冷凝器、内部冷凝器、膨胀阀、蒸发器，其中外部冷凝器由车外风冷却，内部冷凝器设置在风道中，内部冷凝器设有风门；两位四通阀位于第一位置，循环回路中的制冷剂经过外部冷凝器、内部冷凝器、膨胀阀和蒸发器；两位四通阀位于第二位置，循环回路中的制冷剂不经过外部冷凝器，直接经过内部冷凝器、膨胀阀和蒸发器；暖风芯子设置在临近蒸发器的位置，暖风芯子具有风门。

暖风芯子流入侧和流出侧的截止阀均打开时，在流体泵的作用下，发动机的热量经由流体回路带到暖风芯子上，暖风芯子的温度高于蒸发器，暖风芯子释放出热量提高风道中的气流温度；再打开蓄能材料的流体回路中的截止阀，流体泵热量经由回路带到蓄能器中。暖风芯子流入侧和流出侧的截止阀均关闭时，打开蓄能材料的流体回路中的截止阀，蓄能材料在暖风芯子和蓄能器形成的流体回路间流动，蓄能材料吸收来自蒸发器的冷量而降温，蓄能材料温度降低后关闭蓄能材料的流体回路中的截止阀，冷量储存在蓄能器中；暖风芯子流入侧和流出侧的截止阀均关闭而蓄能材料的流体回路中的截止阀打开时，蓄冷器中的冷量或者热量进入暖风芯子，降低或者升高风道中的气流温度。

参考图3，该循环回路包括：压缩机50、两位四通阀71、外部冷凝器52、内部冷凝器54、膨胀阀53、蒸发器55。当两位四通阀71处于第一位置P1时，压缩机50排出的高温高压气体先经过直接由车外风F1冷却的外部冷凝器52，再经过设于空调风道70中的内部冷凝器54。内部冷凝器54设有风门54a，高温高压气体在内部冷凝器54内冷却成中温高压的液体，经节流元件，如膨胀阀53或毛细管节流转化成低温低压的气体。继续经蒸发器55吸热转化中温低压的气体，进而吸进压缩机50进行下一轮循环。该位置P1实现在汽车正常运行情况下的制冷。当两位四通阀处第二位置P2时，压缩机排出的气体不经过外部冷凝器52以实现节能，实现汽车热负荷较小的情况下的运行。

在空调风道70中，邻近蒸发器55设置有暖风芯子56，暖风芯子56具有风门56a，暖风芯子56与水泵P连接，暖风芯子56的两侧，即流入侧和流出侧分别设有截止阀63、64。此时两侧的截止阀63、64均打开，在水泵P的作用下，发动机E的热量经由连通发动机E与暖风芯子56的流体回路带动到暖风芯子上，因此暖风芯子56的温度高于蒸发器55，当风机65吹过蒸发器55表面时，风道70中气流温度降为T1，暖风芯子56释放出热量，提高气流温度至T2，吹向车厢。

暖风芯子56还连接一蓄能器62，其中的蓄能材料为水，蓄能器62与暖风芯子56之间设截止阀67，在蒸发器55冷量过剩时，截止阀67打开，蓄能材料可在暖风芯子56和蓄能器62之间流动，需要储蓄冷量时，可将截止阀63、64关闭，则蓄能材料在暖风芯子56与蓄能器62之间流动，使蓄能材料吸收来自蒸发器55的冷量而降温，温度降低后关闭截止阀67，使冷量储存在蓄冷器62中。

当汽车短暂停止后再启动，压缩机不工作，截止阀63、64均关闭，截止阀67打开，使蓄冷器62中的冷量进入暖风芯子56，风机65打开，将暖风芯子56得到的冷量吹向车厢。

在汽车正常运行的制热模式下，压缩机不工作，暖风芯子56为热源，当热量过剩时，可通过打开截止阀67实现在蓄能器62上储存热量，汽车停止前关闭截止阀67；当汽车暂停后再启动时，再打开截止阀67以通过蓄能器62储存的热量实现短时间送热。

图4揭示了根据本发明的另一实施例的热回收汽车空调的循环回路。该循环回路包括压缩机、两位四通阀、外部热交换器、第一膨胀阀、中间冷凝器、第二膨胀阀、内部热交换器；内部热交换器和中间冷凝器设置在风道中，中间冷凝器具有风门；两位四通阀位于第一位置，外部热交换器作为冷凝器，而内部热交换器作为蒸发器，两位四通阀位于第二位置，外部热交换器作为蒸发器，而内部热交换器作为冷凝器。

暖风芯子流入侧和流出侧的截止阀均关闭时，打开蓄能材料的流体回路中的截止阀，蓄能材料在暖风芯子和蓄能器形成的流体回路间流动，蓄能材料吸收来自中间冷凝器的冷量而降温，或者吸收来自中间冷凝器的热量而加温，蓄能材料温度降低或者升高后关闭蓄能材料的流体回路中的截止阀，冷量或者热量储存在蓄能器中；暖风芯子流入侧和流出侧的截止阀均关闭而蓄能材料的流体回路中的截止阀打开时，蓄冷器中的冷量或者热量进入暖风芯子，降低或者升高风道中的气流温度。

在热泵型汽车空调中，制冷和制热模式是通过蒸发器和冷凝器接口对调实现的。如图4所示，该循环回路包括：压缩机50、两位四通阀72、外部热交换器57、第一膨胀阀58、中间冷凝器51、第二膨胀阀59、内部热交换器60。内部热交换器60、中间冷凝器51、暖风芯子56位于风道70中，中间冷凝器51具有风门51a。当两位四通阀72处于第一位置N1时，汽车空调实现制冷，制冷剂流向如实线箭头所示，此模式下外部热交换器57实现冷凝器功能，内部热交换器60实现蒸发器的功能。当两位四通阀处于第二位置N2时，汽车空调实现制热，制冷剂箭头如虚线所示，此模式下外部热交换器57实现蒸发器的功能，内部热交换器60实现冷凝器的功能。内部热交换器60、中间冷凝器51设置在风道70中，风机65在制冷、制热模式下分别将内部热交换器60上的冷量、热量散出。风道70中还设有暖风芯子56，暖风芯子56接有蓄能器62，还与发动机E以及流体阀P连接形成流体回路。暖风芯子56与发动机E、流体阀P、蓄能器62形成的流体回路，以及设置的截止阀63、64、67都与图3所示的实施例类似。在正常制冷工况下暖风芯子56能加热冷风，增加舒适性，并将多余冷量储存在蓄能器62内；在暂停后再启动制冷空调时，从蓄能器62释放冷量，及时制冷。在正常的制热模式下提高吹过内部热交器60后暖风的温度，节约能源，同时将多余热量储存在蓄能器62中；在暂停后重新启动制热空调时，利用蓄能器62中的热能使空调能迅速制热。

采用本发明的技术方案，在短暂停车时，可通过关闭暖风芯子两侧的截止阀，断开与发动机的连接，防止发动机的热量进入暖风芯子，同时防止暖风芯子的冷量进入发动机，因此再次启动汽车时，暖风芯子温度不会受发动机影响。另外，暖风芯子连接一蓄能器，在空调运行时，打开蓄能器的截止阀，可将多余冷量储存在蓄能器中，空调停止时，关闭蓄能器的截止阀，防止蓄能器与暖风芯子之间热交换，空调再次启动时，打开蓄能器的截止阀，蓄能器与暖风芯子热交换，将蓄能器中的冷量释放到暖风芯子中，使空调启动时立即吹出冷风。汽车空调在制热模式下，热量主要来自暖风芯子，空调运行过程中，可将多余热量储存在蓄能器中，短暂停车时，关闭蓄能器的截止阀，而暖风芯子两侧的截止阀可仍设置在开启的位置，空调再次启动时，打开蓄能器的截止阀，蓄能器与暖风芯子热交换，将蓄能器中的热量释放到暖风芯子中，使空调启动时立即吹出暖风。

上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (7)

1.一种热回收汽车空调，包括由压缩机、两位四通阀、冷凝器、节流元件、热交换设备构成的循环回路，以及与汽车发动机构成流体回路的暖风芯子，

其特征在于，暖风芯子与发动机构成的流体回路中包括一流体泵，且暖风芯子的流入侧和流出侧都设置有截止阀。

2.如权利要求1所述的热回收汽车空调，其特征在于，

所述暖风芯子与一蓄能器形成蓄能材料的流体回路，该流体回路中包括截止阀。

3.如权利要求2所述的热回收汽车空调，其特征在于，

所述流体回路中的蓄能材料是水；

所述暖风芯子设置在风道中。

4.如权利要求3所述的热回收汽车空调，其特征在于，所述循环回路包括压缩机、两位四通阀、外部冷凝器、内部冷凝器、膨胀阀、蒸发器，其中外部冷凝器由车外风冷却，内部冷凝器设置在风道中，内部冷凝器设有风门；

两位四通阀位于第一位置，循环回路中的制冷剂经过外部冷凝器、内部冷凝器、膨胀阀和蒸发器；两位四通阀位于第二位置，循环回路中的制冷剂不经过外部冷凝器，直接经过内部冷凝器、膨胀阀和蒸发器；

暖风芯子设置在临近蒸发器的位置，暖风芯子具有风门。

5.如权利要求4所述的热回收汽车空调，其特征在于，

暖风芯子流入侧和流出侧的截止阀均打开时，在流体泵的作用下，发动机的热量经由流体回路带到暖风芯子上，暖风芯子的温度高于蒸发器，暖风芯子释放出热量提高风道中的气流温度；再打开蓄能材料的流体回路中的截止阀，流体泵热量经由回路带到蓄能器中；

暖风芯子流入侧和流出侧的截止阀均关闭时，打开蓄能材料的流体回路中的截止阀，蓄能材料在暖风芯子和蓄能器形成的流体回路间流动，蓄能材料吸收来自蒸发器的冷量而降温，蓄能材料温度降低后关闭蓄能材料的流体回路中的截止阀，冷量储存在蓄能器中；

暖风芯子流入侧和流出侧的截止阀均关闭而蓄能材料的流体回路中的截止阀打开时，蓄冷器中的冷量或者热量进入暖风芯子，降低或者升高风道中的气流温度。

6.如权利要求2或3所述的热回收汽车空调，其特征在于，所述循环回路包括压缩机、两位四通阀、外部热交换器、第一膨胀阀、中间冷凝器、第二膨胀阀、内部热交换器；

内部热交换器和中间冷凝器设置在风道中，中间冷凝器具有风门；

两位四通阀位于第一位置，外部热交换器作为冷凝器，而内部热交换器作为蒸发器，两位四通阀位于第二位置，外部热交换器作为蒸发器，而内部热交换器作为冷凝器。

7.如权利要求6所述的热回收汽车空调，其特征在于，

暖风芯子流入侧和流出侧的截止阀均关闭时，打开蓄能材料的流体回路中的截止阀，蓄能材料在暖风芯子和蓄能器形成的流体回路间流动，蓄能材料吸收来自中间冷凝器的冷量而降温，或者吸收来自中间冷凝器的热量而加温，蓄能材料温度降低或者升高后关闭蓄能材料的流体回路中的截止阀，冷量或者热量储存在蓄能器中；

暖风芯子流入侧和流出侧的截止阀均关闭而蓄能材料的流体回路中的截止阀打开时，蓄冷器中的冷量或者热量进入暖风芯子，降低或者升高风道中的气流温度。

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