CN103528260B - 一种利用汽车尾气余热的汽车空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明所述的一种利用汽车尾气余热的汽车空调系统属于汽车空调技术领域，包括但不限于反应器、冷凝器、节流限压阀、蒸发器、吸收器、浓溶液流量控制器、汽液分离装置和蒸汽调压器，反应器是收集尾气热量产生蒸汽、冷凝器将高压蒸汽产生的液化物降温、节流限压阀控制液化物汽化速度，保持液化物压力、蒸发器将液化物二次汽化并吸收热量，转变为常温蒸汽和水、吸收器将常温蒸汽和水吸收，保持蒸发器真空。本发明的优点是：1、制冷、制热双效调节可控；2、制冷剂无毒，即使发生渗漏对环境无不良影响；3、不增加发动机能耗，最大限度节省能源；造价低，有利于大量推广；4、适用范围更广，所有内燃机车均可使用。

Description

一种利用汽车尾气余热的汽车空调系统

技术领域

本发明属于汽车空调技术领域，尤其涉及一种利用汽车尾气余热的汽车空调系统。

背景技术

汽车尾气造成了环境污染，令人头昏、恶心，影响人的身体健康，随着汽车数量的急剧增加，交通拥堵成了家常便饭，治理汽车尾气已经迫在眉睫，虽然技术上已不存在多少问题，但因其涉及面大、汽车运行严重的分散性和流动性，成本投入较高，因而也给净化处理技术带来一定的限制，对相关主体特别是车主会造成一定的经济压力。汽车工作过程中排放的尾气由于燃烧不充分含有大量一氧化碳和尚未燃烧的燃料，并带有大量的余热能，而汽车发动机由于自身的特点，无法将这些排放的能量回收利用，这既浪费，也污染环境。

发明内容

本发明提供一种利用汽车尾气余热的汽车空调系统，本发明完全利用汽车尾气热能，无论制冷还是制热，均不增加车辆能耗，而且对废气中颗粒物的沉降有明显的促进作用，减少尾气对环境的污染。

为了实现上述目的本发明采用的技术方案是：一种利用汽车尾气余热的汽车空调系统，包括但不限于反应器、冷凝器、节流限压阀、蒸发器、吸收器、浓溶液流量控制器、汽液分离装置和蒸汽调压器，反应器是收集尾气热量产生蒸汽、冷凝器将高压蒸汽产生的液化物降温、节流限压阀控制液化物汽化速度，保持液化物压力、蒸发器将液化物二次汽化并吸收热量，转变为常温蒸汽和水、吸收器将常温蒸汽和水吸收，保持蒸发器真空；通过溴化锂对水及水蒸汽的强烈溶解力，利用余热将水蒸发，然后在压力下将蒸汽降温变成低温高压冷凝水，通过节流限压阀控制将冷凝水二次蒸发汽化，在汽化过程中吸收周围热量，达到制冷的目的，二次蒸发后产生的水蒸汽，在溴化锂溶液的吸收作用下，蒸发器保持真空度，吸收水蒸气的溴化锂溶液重新进行再循环。

所述的反应器由双层多通道密封管路构成，尾气从管路内部空腔通过，空腔的截面积保持原车管路截面积，保持车辆尾气排放顺畅，多通路结构有利于最大限度吸收尾气余热，充分考虑尾气的高温腐蚀性，材料选用耐高温的碳钢和不锈钢组成，各个通路的外表有扇形散热片，溴化锂稀溶液从上部注入，经散热片加热，将水部分蒸发，形成浓溶液从底部排出，多通道管路组合的外部用碳钢做的密封外壳，上部安装汽液分离装置，下部安装浓溶液分离装置，反应器的上部有多层扇片组成的汽液分离装置，蒸汽中夹带未完全蒸发的液体在扇片的冷却作用下冷凝为液体直接回流反应器，汽液分离装置连接蒸汽调压器，蒸汽调压器为二次增压结构，能将产生的蒸汽不断地从低压区向高压区输送提高蒸汽压力。

所述冷凝器被不断输入反应器产生的蒸汽，其内部压力达到0.8个压力时，通过冷凝器的降温作用将蒸汽变成40度冷凝水，当冷凝器及其管路中液体压力达到0.8个压力时，节流限压阀打开，高压水在压力骤然变小的环境中吸收周围热量再次汽化，汽化后的蒸汽通过气体泵输送到吸收器中被溴化锂浓溶液吸收，从而保持蒸发器中的真空度，吸收水蒸气的溴化锂浓溶液变成稀溶液，再进入反应器进行蒸发去完成下一个制冷循环。

所述节流限压阀的阀体采用双层控压结构，前段液体压力越大，阀体开度越大，反之则越小，限压弹簧预先设定标准压力值，当第一次蒸发量增大时，冷凝液体压力增大，当超过设定值时，在液体压力作用下，活塞向上运动，带动针阀开启，压力越大，针阀开启角度越大，直到液体压力与限压弹簧7压力相同；从而保证阀体蒸发的速度与反应器蒸发的速度一致，保持冷凝器中液体的压力；节流限压阀控制液体蒸发的速度与反应器液体蒸发的速度相同，整套系统才能平稳运行，才能达到最佳制冷效果。

所述蒸发器采用汽车空调中原车蒸发器。

所述吸收器中设有叶片泵，在浓溶液流动的作用下，叶片带动气体泵片旋转，强力吸取蒸发器中汽化物与液化物，保证蒸发器真空度，吸收器吸收蒸汽的速度大于蒸发速度，保证蒸发器中的真空度，当空调不使用时开启装在节流限压阀前的三通阀和吸收器前的三通阀，蒸汽绕过节流限压阀和蒸发器直接回流到吸收器中，液体保持流动，防止溴化锂结晶。

所述浓溶液流量控制器由固定密度的浮力球和壳体组成，当反应器中压力增大到比浮力球产生的压力大时，浮力球被抬起，流量增大，浓溶液从常通口流出，当稀溶液注入量与蒸发量增大时或浓溶液浓度过大时浮力球在浮力和压力的作用下向上运动，浓溶液流出速度增大，直到浮力和压力等于浮力球的重力。

所述汽液分离装置由多层环形回流板构成，顶部设置多孔回流板，防止汽车在行驶过程中反应器中液体飞溅，将未汽化的液滴聚集回流，使汽化完全的汽态物顺利通过。

所述蒸汽调压器是提高蒸汽压力的装置，左右两侧各设有一个驱动蒸汽入口，上面设有驱动蒸汽出口，右下角设有低压蒸汽入口，左下角设有高压蒸汽出口，低压蒸汽进入蒸汽调压器，在增压叶片作用下，产生高压蒸汽，驱动蒸汽进入蒸汽调压器后在气动叶片作用下产生高压驱动蒸汽。

本发明的优点是：1、制冷、制热双效调节可控；2、制冷剂无毒，即使发生渗漏对环境无不良影响；3、不增加发动机能耗，最大限度节省能源；造价低，有利于大量推广；4、适用范围更广，所有内燃机车均可使用。

附图说明

下面结合附图进一步对本发明加以说明；

图1是本发明的结构示意意图；

图2是反应器结构示意图；

图3是节流限压阀的结构示意图；

图4是汽液分离装置的结构示意图；

图5是浓溶液流量控制器的结构示意图；

图6是蒸汽调压器的结构示意图；

图7是吸收器的结构示意图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式进一步对本发明加以说明；

实施例1、如图1、2、3、4、5、6、7所示，一种利用汽车尾气余热的汽车空调系统，包括但不限于反应器1、冷凝器3、节流限压阀4、蒸发器5、吸收器6、浓溶液流量控制器、汽液分离装置和蒸汽调压器2，反应器1是收集尾气热量产生蒸汽、冷凝器3将高压蒸汽产生的液化物降温、节流限压阀4控制液化物汽化速度，保持液化物压力、蒸发器5将液化物二次汽化并吸收热量，转变为常温蒸汽和水、吸收器6将常温蒸汽和水吸收，保持蒸发器真空；通过溴化锂对水及水蒸汽的强烈溶解力，利用余热将水蒸发，然后在压力下将蒸汽降温变成低温高压冷凝水，通过节流限压阀4控制将冷凝水二次蒸发汽化，在汽化过程中吸收周围热量，达到制冷的目的，二次蒸发后产生的水蒸汽，在溴化锂溶液的吸收作用下，蒸发器保持真空度，吸收水蒸气的溴化锂溶液重新进行再循环。系统初始状态为第一截止阀A常开，第二截止阀B为常闭，第一截止阀A选用常开电磁阀，第二截止阀B选用常闭电磁阀，此状态为系统不制冷也不制热，制冷控制为启动第一截止阀A，制热控制为启动第二截止阀B。当空调由制热转换为制冷时，需要系统运行一段时间，由吸收器6中叶片泵将蒸发器5中抽取真空状态方可制冷，不需要人为干预即可达到制冷效果。当空调不使用时开启装在节流限压阀4前的三通阀和吸收器6前的三通阀，蒸汽绕过节流限压阀4和蒸发器5直接回流到吸收器6中，液体保持流动，防止溴化锂结晶。反应器1由双层多通道密封管路构成，尾气从管路内部空腔通过，空腔的截面积保持原车管路截面积，保持车辆尾气排放顺畅，多通路结构有利于最大限度吸收尾气余热，充分考虑尾气的高温腐蚀性，材料选用耐高温的碳钢和不锈钢组成，各个通路的外表有扇形散热片，溴化锂稀溶液从上部注入，经散热片加热，将水部分蒸发，形成浓溶液从底部排出，多通道管路组合的外部用碳钢做的密封外壳，上部安装汽液分离装置，下部安装浓溶液分离装置，反应器1的上部有多层扇片组成的汽液分离装置，蒸汽中夹带未完全蒸发的液体在扇片的冷却作用下冷凝为液体直接回流反应器，汽液分离装置连接蒸汽调压器，蒸汽调压器为二次增压结构，能将产生的蒸汽不断地从低压区向高压区输送提高蒸汽压力。冷凝器被不断输入反应器产生的蒸汽，其内部压力达到0.8个压力时，通过冷凝器的降温作用将蒸汽变成40度冷凝水，当冷凝器及其管路中液体压力达到0.8个压力时，节流限压阀4打开，高压水在压力骤然变小的环境中吸收周围热量再次汽化，汽化后的蒸汽通过气体泵输送到吸收器6中被溴化锂浓溶液吸收，从而保持蒸发器中的真空度，吸收水蒸气的溴化锂浓溶液变成稀溶液，再进入反应器进行蒸发去完成下一个制冷循环。节流限压阀4的阀体采用双层控压结构，前段液体压力越大，阀体开度越大，反之则越小，限压弹簧7预先设定标准压力值，当第一次蒸发量增大时，冷凝液体压力增大，当超过设定值时，在液体压力作用下，活塞8向上运动，带动针阀9开启，压力越大，针阀9开启角度越大，直到液体压力与限压弹簧7压力相同；从而保证阀体蒸发的速度与反应器蒸发的速度一致，保持冷凝器3中液体的压力；节流限压阀4控制液体蒸发的速度与反应器液体蒸发的速度相同，整套系统才能平稳运行，才能达到最佳制冷效果。蒸发器5采用汽车空调中原车蒸发器。吸收器中设有叶片泵，在吸收器的上面左边设有蒸汽入口18，右边设有浓溶液入口19，右下角设有稀溶液出口20。在浓溶液流动的作用下，叶片带动气体泵片旋转，强力吸取蒸发器中汽化物与液化物，保证蒸发器真空度，吸收器吸收蒸汽的速度大于蒸发速度，保证蒸发器中的真空度，当空调不使用时开启装在节流限压阀前的三通阀和吸收器前的三通阀，蒸汽绕过节流限压阀4和蒸发器5直接回流到吸收器中，液体保持流动，防止溴化锂结晶。浓溶液流量控制器由固定密度的浮力球13和壳体组成，当反应器中压力增大到比浮力球13产生的压力大时，浮力球13被抬起，流量增大。浓溶液从常通口12流出，当稀溶液注入量与蒸发量增大时或浓溶液浓度过大时浮力球在浮力和压力的作用下向上运动，浓溶液流出速度增大，直到浮力和压力等于浮力球13的重力。汽液分离装置由多层环形回流板11构成，顶部设置多孔回流板10，防止汽车在行驶过程中反应器中液体飞溅，将未汽化的液滴聚集回流，使汽化完全的汽态物顺利通过。蒸汽调压器是提高蒸汽压力的装置，左右两侧各设有一个驱动蒸汽入口14，上面设有驱动蒸汽出口15，右下角设有低压蒸汽入口17，左下角设有高压蒸汽出口16，低压蒸汽进入蒸汽调压器，在增压叶片作用下，产生高压蒸汽，驱动蒸汽进入蒸汽调压器后在气动叶片作用下产生高压驱动蒸汽。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种利用汽车尾气余热的汽车空调系统，包括但不限于反应器、冷凝器、节流限压阀、蒸发器、吸收器、浓溶液流量控制器、汽液分离装置和蒸汽调压器，反应器是收集尾气热量产生蒸汽、冷凝器将高压蒸汽产生的液化物降温、节流限压阀控制液化物汽化速度，保持液化物压力、蒸发器将液化物二次汽化并吸收热量，转变为常温蒸汽和水、吸收器将常温蒸汽和水吸收，保持蒸发器真空；通过溴化锂对水及水蒸汽的强烈溶解力，利用余热将水蒸发，然后在压力下将蒸汽降温变成低温高压冷凝水，通过节流限压阀控制将冷凝水二次蒸发汽化，在汽化过程中吸收周围热量，达到制冷的目的，二次蒸发后产生的水蒸汽，在溴化锂溶液的吸收作用下，蒸发器保持真空度，吸收水蒸气的溴化锂溶液重新进行再循环；其特征是所述反应器由双层多通道密封管路构成，尾气从管路内部空腔通过，空腔的截面积保持原车管路截面积，保持车辆尾气排放顺畅，多通路结构有利于最大限度吸收尾气余热，充分考虑尾气的高温腐蚀性，材料选用耐高温的碳钢和不锈钢组成，各个通路的外表有扇形散热片，溴化锂稀溶液从上部注入，经散热片加热，将水部分蒸发，形成浓溶液从底部排出，多通道管路组合的外部用碳钢做的密封外壳，上部安装汽液分离装置，下部安装浓溶液分离装置，反应器的上部有多层扇片组成的汽液分离装置，蒸汽中夹带未完全蒸发的液体在扇片的冷却作用下冷凝为液体直接回流反应器，汽液分离装置连接蒸汽调压器，蒸汽调压器为二次增压结构，能将产生的蒸汽不断地从低压区向高压区输送提高蒸汽压力。

2.根据权利要求1所述的一种利用汽车尾气余热的汽车空调系统，其特征是所述冷凝器被不断输入反应器产生的蒸汽，其内部压力达到0.8个压力时，通过冷凝器的降温作用将蒸汽变成40度冷凝水，当冷凝器及其管路中液体压力达到0.8个压力时，节流限压阀打开，高压水在压力骤然变小的环境中吸收周围热量再次汽化，汽化后的蒸汽通过气体泵输送到吸收器中被溴化锂浓溶液吸收，从而保持蒸发器中的真空度，吸收水蒸气的溴化锂浓溶液变成稀溶液，再进入反应器进行蒸发去完成下一个制冷循环。

3.根据权利要求1所述的一种利用汽车尾气余热的汽车空调系统，其特征是所述节流限压阀的阀体采用双层控压结构，前段液体压力越大，阀体开度越大，反之则越小，限压弹簧预先设定标准压力值，当第一次蒸发量增大时，冷凝液体压力增大，当超过设定值时，在液体压力作用下，活塞向上运动，带动针阀开启，压力越大，针阀开启角度越大，直到液体压力与限压弹簧压力相同；从而保证阀体蒸发的速度与反应器蒸发的速度一致，保持冷凝器中液体的压力；节流限压阀控制液体蒸发的速度与反应器液体蒸发的速度相同，整套系统才能平稳运行，才能达到最佳制冷效果。

4.根据权利要求1所述的一种利用汽车尾气余热的汽车空调系统，其特征是所述吸收器中设有叶片泵，在浓溶液流动的作用下，叶片带动气体泵片旋转，强力吸取蒸发器中汽化物与液化物，保证蒸发器真空度，吸收器吸收蒸汽的速度大于蒸发速度，保证蒸发器中的真空度，当空调不使用时开启装在节流限压阀前的三通阀和吸收器前的三通阀，蒸汽绕过节流限压阀和蒸发器直接回流到吸收器中，液体保持流动，防止溴化锂结晶。

5.根据权利要求1所述的一种利用汽车尾气余热的汽车空调系统，其特征是所述浓溶液流量控制器由固定密度的浮力球和壳体组成，当反应器中压力增大到比浮力球产生的压力大时，浮力球被抬起，流量增大，浓溶液从常通口流出，当稀溶液注入量与蒸发量增大时或浓溶液浓度过大时浮力球在浮力和压力的作用下向上运动，浓溶液流出速度增大，直到浮力和压力等于浮力球的重力。