CN103604181A - 一种新型车载节能装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及温度调节装置领域，具体地说是一种新型车载节能装置及方法，由壳体、太阳能电池板、电池组、电路控制器和相变材料容器组成，其特征在于所述的壳体顶部设有太阳能电池板，壳体周边设有进风口和出风口，壳体内设有相变材料容器，相变材料容器为封闭容器，相变材料容器内设通风管道，通风管道外部设有相变材料并充满相变材料容器，进风口和出风口处分别设有风扇，通过太阳能发电以及在设定温度下发生相变的材料吸收/释放大量潜热，从而在一定时间一定程度上改变该装置所在空间的温度，本发明在全封闭环境使用，没有安全顾虑，一次性放置，无需经常移动，便捷，提供高热量贮存，系统效率更高，具有很好的调节温度效果。
Description
[技术领域]
本发明涉及温度调节装置领域，具体地说是一种新型车载节能装置及方法，通过太阳能发电以及在设定温度下发生相变的材料吸收/释放大量潜热，从而在一定时间一定程度上改变该装置所在空间的温度，汽车是该装置适用的一种环境。
[背景技术]
目前市面上的车载温度调节装置有以下几种：
1.车载风扇：该技术的使用前提是车窗不能完全关闭，存在安全隐患；
2.车载半导体/压缩机制冷：该技术存在的问题是如果不对车体进行改造，难以将产生的热量排出车厢外，即使有技术可以将热量贮存，制冷装置的电能消耗当中一部分必然以热量的形式释放在整个系统中，导致效率下降；
3.遮阳板和隔热膜：这两类产品也不能完全有效降低车内温度，且遮阳板需要手动放置，不方便。
相变材料在中央空调温度调节和坐垫类降温设备中已有应用，其原理是利用相变材料在从固体相变为液体时吸收大量的热能而自身温度不升高，而从液体相变为固体时释放大量的热能而自身温度不降低的特性，在环境温度升高高过相变温度时，相变材料吸收热能使自身液化，降低环境温度，又在环境温度降低低于相变温度时，相变材料放出热能使自身固话，升高环境温度，此类相变材料可以通过技术手段人为设定所需要其发生相变的温度点，但暂时没有用于车载温度调节装置上。
[发明内容]
本发明的目的在于依靠太阳能和相变材料结合使用，通过热能吸收/释放的方法，有效利用昼夜温差和车辆使用时间差，在车内的封闭空间达到有效调节温度的效果，克服现有技术的不足，提供一种新型车载节能装置及方法。
为实现上述目的，设计一种新型车载节能装置，包括壳体、太阳能电池板、电池组、电路控制器和相变材料容器，其特征在于所述的壳体顶部设有太阳能电池板，壳体周边设有进风口和出风口，壳体内设有相变材料容器，相变材料容器为封闭容器，相变材料容器内设通风管道，通风管道外部设有相变材料并充满相变材料容器，进风口和出风口处分别设有风扇，通过管道内强制对流换热实现热交换。
所述的相变材料容器内的通风管道呈蛇形往复排列，通风管外壁设有翅片。
所述的相变材料采用比潜热值≥150KJ/Kg的相变材料。
所述的相变材料通过微胶囊或者包覆处理设置于相变材料容器内，所述的相变材料容器采用金属网格非封闭容器。
所述的电路控制器内设有电量感测器、定时器、遥控接收器、无线移动网络传感接收器或信号控制系统。
一种新型车载节能装置的节能方法如下：
在车辆正常行驶和临时停靠的时候，风扇以低功率运作，增加车内空气流动；在车辆停止熄火后，当车内温度升高且开始高于相变材料设定的相变温度时，温度传感器传导信号增大通风设备功率，电能被通风设备转化为空气动能，使车内的空气被吹入贯穿于容器内部通风管道，通风管道内的空气被相变材料完全包裹，空气在通风管道内流动时与通风管道内壁发生表面接触，空气高于相变材料相变温度的那部分显热，将通过通风管道直接均匀地传导给容器中的相变材料，空气中的部分显热被相变材料吸收为相变潜热后，就以低于原始温度而高于相变温度的温度传回到车内，循环往复，降低空气温度或减缓空气温度上升速度，这种热交换将持续到单位相变材料吸收不小于其相变潜热的热能而从固相完全变为液相为止；
当相变结束后，汽车内部的空气温度仍然高于相变材料，通风设备继续工作，相变材料和车内空气的热交换将从空气显热传导为相变潜热的过程向空气显热传导入相变材料显热转变，由于相变材料的比热容大于空气的比热容，所以两者显热之间的热传导依然能够降低空气温度或减慢空气温度上升的速度；
当汽车空调重新开启，或者入夜车内温度降低，车内空气通过通风导热管与相变材料发生逆向热传导，即相变材料显热传导入空气显热而降低相变材料的温度；
当相变材料的温度降低到接近相变温度的时候，相变材料就将开始逆相变，此时相变材料的相变潜热通过通风导热管释放到空气中成为显热，转而提高空气温度或减缓气温下降的速度，直到相变材料释放了足够的热能而从液相完全变回固相；
相变结束后，相变材料的温度开始低于相变温度，感温传导装置将此信号传送给控制器，控制器自动降低通风设备的功率，减少电池组能量消耗。如此时汽车内部的空气温度仍然低于相变温度，相变材料和车内空气的热交换将从相变潜热传导为空气显热向从相变材料显热传导为空气显热转变。
所述的设定的相变温度不能低于空调开制冷时的车内温度，且高于夜间平均最低温度。
本发明将光伏电能主要转化为空气动能，通过流动的空气直接与相变材料进行热能传导，没有额外电子、机械构造参与热能的传导，结构十分简单，不额外消耗电能，不产生多余热量，减少了能量多次转换所产生的损耗；通过容器和通风导热管的分布结构，提高了在有限空间结构下相变材料的吸收/释放热能的效率；通过温度传感器实现通风设备功率的自动调节，进而提高空气和相变材料热交换速率，依靠太阳能和相变材料结合使用，通过热能贮存/释放的办法，有效利用昼夜温差和车辆使用时间差，结合类似电力削峰填谷的原理，在车内的封闭空间达到有效调节温度的效果。
较车载风扇本发明在全封闭环境使用，没有安全顾虑，可以替代；较车载半导体/压缩机制冷本发明提供高热量贮存，且系统效率更高，可以替代；较遮阳板和隔热膜本发明一次性放置，无需经常移动，便捷，也可以和这两类产品搭配使用可以达到很好的调节温度效果。
[附图说明]
图1是本发明的结构示意图；
如图所示，图中：1 为太阳能电池板，2和7 为控制器，3 为电池组，4 为相变材料容器，5 为壳体，6 为通风设备；
指定图1为本发明的摘要附图。
[具体实施方式]
下面结合附图对本发明作进一步说明，这种装置的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，发明的一种新型车载节能装置，包括壳体、太阳能电池板、电池组、电路控制器和相变材料容器，壳体顶部设有太阳能电池板，壳体周边设有进风口和出风口，壳体内设有相变材料容器，相变材料容器为封闭容器，相变材料容器内设通风管道，通风管道外部设有相变材料并充满相变材料容器，进风口和出风口处分别设有风扇，通过管道内强制对流换热实现热交换。
太阳能电池板通过电线连接控制器，控制器通过电线连接电池组，电池组通过电线连接风扇控制器，风扇控制器通过信号线连接进风口和出风口处的风扇；相变材料容器内的通风管道呈蛇形往复排列，所述的相变材料采用比潜热值≥150KJ/Kg的相变材料，相变材料为结晶水合盐、熔融盐等无机化合相变材料，相变石蜡或脂肪酸类及聚乙二醇系；相变材料通过微胶囊或者包覆处理设置于相变材料容器内，相变材料容器采用金属网格非封闭容器；控制器内设有电量感测器、定时器、遥控接收器、无线移动网络传感接收器或信号控制系统。
太阳能电池板在车辆日常日光照射下累计发电，通过稳压稳流电路控制器充入有过充保护的电池组内，以供应整个装置运作。
本装置适合放置在车辆前后挡风玻璃下方的隔板平台上，在驾驶员离开车辆，空调关闭后，因日照等原因导致车内温度上升的环境下发挥作用。在车辆正常行驶和停靠的时候，通风设备以较低功率运作，增加车内空气流动，提高车内乘客的舒适度；当车内温度升高且开始高于相变材料设定的相变温度（相变温度通常设置为高于空调制冷温度）时，温度传感器传导信号增大通风设备功率，电能被通风设备转化为空气动能，使车内的空气被吹入贯穿于容器内部、成蛇形往复排列、被相变材料完全包裹且将其在管外壁与容器内表面之间塑造出均匀质量分布的通风导热管；空气在通风导热管内流动时有较长的时间和较大的表面积与之发生表面接触，通过空气与通风导热管的表面流动接触，空气高于相变材料相变温度的那部分显热，将通过通风导热管直接均匀地传导给容器中的相变材料；空气中的一部分显热被相变材料吸收为相变潜热后，就以低于原始温度而略微高于相变温度的温度回到车内，循环往复，可降低空气温度或减缓空气温度上升速度；由于相变材料的特性，这种热交换将持续到单位相变材料吸收不小于其相变潜热的热能而从固相完全变为液相。
如果相变结束后汽车内部的空气温度仍然高于相变材料，因为通风设备继续工作，相变材料和车内空气的热交换将从空气显热传导为相变潜热的过程向空气显热传导入相变材料显热转变；由于相变材料的比热容大于空气的比热容，所以两者显热之间的热传导依然能够降低空气温度或减慢空气温度上升的速度；当汽车空调重新开启，或者入夜车内温度降低，车内空气通过通风导热管与相变材料发生逆向热传导，即相变材料显热传导入空气显热而降低相变材料的温度。
当相变材料的温度降低到十分接近相变温度的时候，相变材料就将开始逆相变，此时相变材料的相变潜热通过通风导热管释放到空气中成为显热，转而提高空气温度或减缓气温下降的速度，直到相变材料释放了足够的热能而从液相完全变回固相。
相变结束后，相变材料的温度开始低于相变温度，感温传导装置将此信号传送给控制器，控制器自动降低通风设备的功率，减少电池组能量消耗；若此时汽车内部的空气温度仍然低于相变温度，相变材料和车内空气的热交换将从相变潜热传导为空气显热向从相变材料显热传导为空气显热转变。
第二天相同情形周而复始以实现长期循环使用。
Claims (7)
1.一种新型车载节能装置，包括壳体、太阳能电池板、电池组、电路控制器和相变材料容器，其特征在于所述的壳体顶部设有太阳能电池板，壳体周边设有进风口和出风口，壳体内设有相变材料容器，相变材料容器为封闭容器，相变材料容器内设通风管道，通风管道外部设有相变材料并充满相变材料容器，进风口和出风口处分别设有风扇，通过管道内强制对流换热实现热交换。
2.如权利要求1所述的一种新型车载节能装置，其特征在于所述的相变材料容器内的通风管道呈蛇形往复排列，通风管外壁设有翅片。
3.如权利要求1所述的一种新型车载节能装置，其特征在于所述的相变材料采用比潜热值≥150KJ/Kg的相变材料。
4.如权利要求1所述的一种新型车载节能装置，其特征在于所述的相变材料通过微胶囊或者包覆处理设置于相变材料容器内，所述的相变材料容器采用金属网格非封闭容器。
5.如权利要求1所述的一种新型车载节能装置，其特征在于所述的电路控制器内设有电量感测器、定时器、遥控接收器、无线移动网络传感接收器或信号控制系统。
6.一种采用如权利要求1所述的新型车载节能装置的节能方法，其特征在于所述的节能方法如下：
在车辆正常行驶和临时停靠的时候，风扇以低功率运作，增加车内空气流动；在车辆停止熄火后，当车内温度升高且开始高于相变材料设定的相变温度时，温度传感器传导信号增大通风设备功率，电能被通风设备转化为空气动能，使车内的空气被吹入贯穿于容器内部通风管道，通风管道内的空气被相变材料完全包裹，空气在通风管道内流动时与通风管道内壁发生表面接触，空气高于相变材料相变温度的那部分显热，将通过通风管道直接均匀地传导给容器中的相变材料，空气中的部分显热被相变材料吸收为相变潜热后，就以低于原始温度而高于相变温度的温度传回到车内，循环往复，降低空气温度或减缓空气温度上升速度，这种热交换将持续到单位相变材料吸收不小于其相变潜热的热能而从固相完全变为液相为止；
当相变结束后，汽车内部的空气温度仍然高于相变材料，通风设备继续工作，相变材料和车内空气的热交换将从空气显热传导为相变潜热的过程向空气显热传导入相变材料显热转变，由于相变材料的比热容大于空气的比热容，所以两者显热之间的热传导依然能够降低空气温度或减慢空气温度上升的速度；
当汽车空调重新开启，或者入夜车内温度降低，车内空气通过通风导热管与相变材料发生逆向热传导，即相变材料显热传导入空气显热而降低相变材料的温度；
当相变材料的温度降低到接近相变温度的时候，相变材料就将开始逆相变，此时相变材料的相变潜热通过通风导热管释放到空气中成为显热，转而提高空气温度或减缓气温下降的速度，直到相变材料释放了足够的热能而从液相完全变回固相；
相变结束后，相变材料的温度开始低于相变温度，感温传导装置将此信号传送给控制器，控制器自动降低通风设备的功率，减少电池组能量消耗。如此时汽车内部的空气温度仍然低于相变温度，相变材料和车内空气的热交换将从相变潜热传导为空气显热向从相变材料显热传导为空气显热转变。
7.如权利要求6所述的一种温度调节方法，其特征在于所述的设定的相变温度不能低于空调开制冷时的车内温度，且高于夜间平均最低温度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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Effective date of registration: 20180102 Address after: 401220 Chongqing City longevity district peach blossom Avenue Apart Hotel Central 4 17-7 Patentee after: Gai Nannan Address before: 200063 room 439A, Zhongshan North Road, Putuo District, Putuo District, Shanghai Patentee before: SHANGHAI JINGSHENG INTERNATIONAL TRADE CO., LTD. |
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| CP02 | Change in the address of a patent holder | ||
| CP02 | Change in the address of a patent holder |
Address after: 210024 1 Xikang Road, Gulou District, Nanjing, Jiangsu Patentee after: Gai Nannan Address before: 401220 Chongqing Changshou District Peach Blossom Avenue Apart Hotel Central 4 17-7 Patentee before: Gai Nannan |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20191206 Address after: 314000 west half of the ground floor, building 3, east area, Haiyan science and Technology Venture Park, No.211, Yanbei Road, Wuyuan street, Haiyan County, Jiaxing City, Zhejiang Province Patentee after: Zhejiang Wenshan Electric Technology Co., Ltd Address before: Xikang Road, Gulou District of Nanjing city of Jiangsu Province, No. 1 210024 Patentee before: Gai Nannan |
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Effective date of registration: 20201103 Address after: Jiangdong Road, Shuichang Road, Gulou District, Nanjing City, Jiangsu Province, 210000 Patentee after: Li Wenkang Address before: 314000 west half of the ground floor, building 3, east area, Haiyan science and Technology Venture Park, No.211, Yanbei Road, Wuyuan street, Haiyan County, Jiaxing City, Zhejiang Province Patentee before: Zhejiang Wenshan Electric Technology Co.,Ltd. |