CN104057804B - 汽车空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明为解决工程车辆空调系统运行不稳定、能耗高、制冷剂污染环境的问题，提供一种汽车空调系统，其特征在于，包括：冷冻水循环装置，用于对车内空间进行制冷；和吸附式制冷循环装置，与冷冻水循环装置相连，对冷冻水循环装置制冷。根据本发明所涉及的汽车空调系统，不仅可以稳定地为车内空间提供舒适环境，还可以充分利用汽车尾气这样的低品位能源，提高能源利用率，减少汽车尾气的排放，保护大气环境。另外，该汽车空调系统采用吸附式制冷，通过热交换对冷冻水降温，因此该空调系统运行稳定，不会受到汽车振动和外界环境的影响，适合应用于工程车辆。

Description

汽车空调系统

技术领域

本发明涉及空调系统，具体涉及一种应用于工程车辆的辐射式吸附制冷的汽车空调系统。

背景技术

目前，汽车空调大都采用机械压缩式制冷或制热，这种空调设备技术成熟，易于实现，但应用于工程车辆时，由于路况较差，车辆振动强烈，会导致机械压缩式空调运行不稳定。而且，机械压缩式空调的驱动能来源于汽车发动机轴功，占汽车发动机总功率的10～20％，不但影响汽车性能，还会增加汽车油耗和尾气排放量，影响空气质量。

另外，机械压缩式汽车空调采用的制冷剂是氟利昂类合成有机物，容易诱发臭氧层孔洞而造成温室效应。随着汽车的大量普及，由汽车尾气导致的雾霾、温室效应等环境污染问题也不断困扰着人们。因此，工程车辆所使用的汽车空调的改进是亟需解决的问题。

发明内容

本发明是针对上述问题进行的，目的在于提供一种适用于工程车辆，且运行稳定、节约能源、对环境无危害的汽车空调系统。

本发明为实现上述目的，采用了以下的技术方案：

本发明提供一种汽车空调系统，其特征在于，包括：冷冻水循环装置，用于对车内空间进行制冷；和吸附式制冷循环装置，与冷冻水循环装置相连，对冷冻水循环装置制冷，其中，冷冻水循环装置包括：用于储存水的水箱；入口端与该水箱相连，出口端与吸附式制冷循环装置相连，使水在吸附式制冷循环装置中冷却成冷冻水的第一导管；设置在车内，使冷却水吸热对车内空间制冷的辐射板；入口端与吸附式制冷循环装置相连，出口端与辐射板的入口端相连，将冷却水从吸附式制冷循环装置输送至辐射板的第二导管；连接在该第二导管上，用于抽吸冷却水的水泵；入口端与辐射板的出口端相连，出口端与水箱的入口端相连，将吸热后的冷却水送回水箱的第三导管，

吸附式制冷循环装置包括：用于存放吸附有甲醇的活性炭的存放桶；外套在该存放桶外侧，利用汽车尾气对存放桶加热，使甲醇挥发的余热收集器；分别与汽车尾气排放装置和余热收集器相连，将汽车尾气输送至余热收集器的第四导管；连接在该第四导管上的第一截止阀；入口端与存放桶的出口端相连，使挥发的甲醇蒸汽冷凝成低温的甲醇液体的冷凝器；连接在该冷凝器和存放桶之间的第二截止阀；与冷凝器相连，使低温的甲醇液体吸热蒸发，将冷冻水循环装置中的水冷却成冷冻水的换热器；连接在该换热器和冷凝器之间的第三截止阀；入口端与该换热器相连，出口端与存放桶的入口端相连，将蒸发得到的甲醇蒸汽送回存放桶的第五导管；以及连接在该第五导管上的第四截止阀。换热器具有入口端、出口端以及螺旋导管，入口端与冷凝器的出口端相连通，出口端与存放桶的入口端相连通，螺旋导管的入口端与第一导管的出口端相连通，螺旋导管的出口端与第二导管的入口端相连通。

根据本发明所涉及的汽车空调系统，还可以具有这样的特征：其中，吸附式制冷循环装置还包括：连接在存放桶上的第一温度感应器；连接在冷凝器的出口端的第二温度感应器；以及连接在储液器上的第三温度感应器。

根据本发明所涉及的汽车空调系统，还可以具有这样的特征：其中，余热收集器和存放桶之间的缝隙充满导热硅胶、导热硅脂和导热金属中的任意一种。

根据本发明所涉及的汽车空调系统，还可以具有这样的特征，还包括：制热装置，其中，该制热装置具有：第六导管，该第六导管的入口端与汽车尾气排放装置相连，出口端与辐射板的入口端相连，将汽车尾气输送至辐射板，使汽车尾气对车内空间制热；第五截止阀，连接在第六导管上；以及排气管，该排气管的入口端与辐射板的出口端相连，将汽车尾气排出的排气管。

根据本发明所涉及的汽车空调系统，还可以具有这样的特征：其中，辐射板具有蛇形套管，该蛇形套管包括用于输送汽车尾气的内层套管和围绕在该内层套管外侧，用于输送冷却水的外层套管，内层套管的入口端与第二导管的出口端相连通，出口端与第三导管的入口端相连通，外层套管的入口端与第六导管的出口端相连通，出口端与排气管的入口端相连通。

发明的作用与效果

根据本发明所涉及的汽车空调系统，因为利用汽车尾气作为热能，在吸附式制冷循环装置中做功，用甲醇作为冷媒，对冷冻水循环装置中的冷冻水进行制冷，因此该汽车空调系统不仅可以稳定地为车内空间提供舒适环境，还可以充分利用汽车尾气这样的低品位能源，提高能源利用率，减少汽车尾气的排放，保护大气环境。

另外，该汽车空调系统采用吸附式制冷，通过热交换对冷冻水降温，因此该空调系统运行稳定，不会受到汽车振动和外界环境的影响，适合应用于工程车辆。

附图说明

图1是汽车空调系统的结构示意图；和

图2是辐射板的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明所涉及的汽车空调系统作详细阐述。

<实施例>

图1是汽车空调系统的结构示意图。

如图1所示，汽车空调系统10包括冷冻水循环装置11、吸附式制冷循环装置12以及制热装置13。

冷冻水循环装置11用于对车内进行制冷。如图1所示，冷冻水循环装置11包括水箱14、第一导管15、第二导管16、辐射板17、水泵18以及第三导管19。

水箱14用于储存水。第一导管15的入口端与水箱14的出口端相连，第一导管15的出口端与吸附式制冷循环装置12相连通。第二导管16的入口端与吸附式制冷循环装置12相连通，出口端与辐射板17相连。辐射板17设置在车内。水泵18连接在第二导管16上。第三导管19的入口端与辐射板17相连，出口端与水箱14的入口端相连。

图2是辐射板的结构示意图。

如图2所示，辐射板17包括本体20和蛇形套管21。本体20安装在车内。蛇形套管21设置在本体20上。如图2A-A剖面图所示，蛇形套管21包括内层套管22和外层套管23。

外层套管23的入口端与第二导管16的出口端相连，外层套管23的出口端与第三导管19的入口端相连。

如图1所示，吸附式制冷循环装置12与冷冻水循环装置11相连，用于对冷冻水循环装置11制冷。吸附式制冷循环装置12包括存放桶24、余热收集器25、第四导管26、第一截止阀27、冷凝器28、第二截止阀29、换热器30、第三截止阀31、第五导管32、第四截止阀33、第一温度感应器34、第二温度感应器35、第三温度感应器36以及控制器(图中未示出)。

存放桶24用于存放吸附有甲醇的活性炭。余热收集器25外套在存放桶24外侧，余热收集器25和存放桶24之间的间隙填满导热硅胶。第四导管26的入口端与汽车尾气排放装置(图中未示出)相连，出口端与余热收集器25相连。第一截止阀27连接在第四导管26上。冷凝器28的入口端与存放桶24的出口端相连通，冷凝器28与存放桶24之间连接有第二截止阀29。换热器30的入口端与冷凝器28的出口端相连，换热器30与冷凝器28之间连接有第三截止阀31。第五导管32的入口端与换热器30的出口端相连，第五导管32的出口端与存放桶24的入口端相连。第四截止阀33连接在第五导管32上。第一温度感应器34连接在存放桶24上。第二温度感应器35连接在冷凝器28上。第三温度感应器连接在换热器30上。控制器(图中未示出)分别与第一截止阀27、第二截止阀29、第三截止阀31、第四截止阀33、第一温度感应器34、第二温度感应器35以及第三温度感应器36相连。

换热器30具有螺旋导管37。螺旋导管37的入口端与第一导管15的出口端相连通，螺旋导管37的出口端与第二导管16的入口端相连通。

如图1所示，在汽车空调系统10中，制热装置13与冷冻水循环装置11相连，用于对车内制热。制热装置13包括第六导管38、第五截止阀39以及排气管40。

第六导管38的入口端与汽车尾气排放装置(图中未示出)相连，出口端与蛇形套管21的内层套管22的入口端相连。第五截止阀39连接在第六套管38上。排气管40的入口端与内层套管22的出口端相连，排气管40的出口端通向车外。

在夏季使用汽车空调系统10对车内制冷时，打开控制部(图中未示出)，在控制部(图中未示出)的控制下首先打开第一截止阀27和第二截止阀29，使汽车尾气通过第四导管26进入余热收集器25，余热收集器25收集汽车尾气余热，对存放桶24进行加热，存放桶24内的活性炭吸附的甲醇解吸，挥发出甲醇蒸汽，甲醇蒸气通过第二截止阀29进入冷凝器28，冷凝成低温的甲醇液体。

当第二温度感应器35检测到冷凝器28内的温度降低到冷凝温度时，控制部(图中未示出)关闭第一截止阀27和第二截止阀29。待第一温度感应器34检测到存放桶24内的温度降低到设定值后，控制部(图中未示出)打开第三截止阀31，使冷凝器28内的甲醇液体流入换热器30。

当换热器30中的液面高度传感器(图中未示出)测得换热器30内的液面升高到设定值后，控制部(图中未示出)关闭第三截止阀31，打开第四截止阀33，换热器30内的低温甲醇液体在低压状态下吸热蒸发，蒸发出的甲醇蒸汽通过第四截止阀33流回存放桶24，重新被活性炭所吸附。当第三温度感应器36感应到的换热器30内的温度升高到预定值时关闭第四截止阀33，打开第一截止阀27和第二截止阀29，使汽车尾气余热将存放桶24加热，甲醇再一次解吸，进行再一次地制冷循环。

在甲醇液体在换热器30内吸热蒸发后，打开水泵18，将螺旋导管37中与甲醇液体换热而冷却形成的冷冻水抽出，通过第二导管16送入辐射板17，冷冻水进入辐射板17中的外层套管23，与车内热环境进行换热，对车内进行冷辐射，从而实现车内空间的制冷。冷冻水换热后温度升高，通过第三导管19流入水箱14。在水泵18的抽吸作用下，水箱14中的水通过第一导管15流入螺旋导管37，再一次与甲醇液体换热后冷却成冷冻水，完成冷冻水的循环。

在冬季使用汽车空调系统10对车内进行制热时，关闭水泵18，并关闭吸附式制冷循环装置12，打开第五截止阀39，使汽车尾气通过第六导管38进入辐射板17中的内层套管22，内层套管22内的汽车尾气与外层套管23内的水进行换热，将外层套管23内的水加热。加热后的水对车内空间进行热辐射，从而实现对车内空间制热。换热后的低温汽车尾气通过排气管40排放至车外环境。

实施例的作用与效果

根据本实施例所涉及的汽车空调系统10，因为在夏季利用汽车尾气作为热能，使活性炭吸附的甲醇解吸，使用甲醇蒸气冷凝得到的低温甲醇液体对冷冻水循环装置11中的水进行制冷获得冷冻水，从而对车内空间制冷；在冬季直接利用汽车尾气余热对车内空间制热，因此该汽车空调系统10不仅可以稳定地对车内空间进行制冷或制热，还可以充分利用汽车尾气这样的低品位能源，提高能源利用率，并且能够减少汽车尾气的排放，保护环境。同时，采用甲醇取代氟利昂作为吸附式制冷循环装置12中的制冷剂，使用过程中不会产生污染环境的有害物质。

另外，该汽车空调系统10采用吸附式制冷，通过热交换对冷冻水降温，因此该汽车空调系统10运行稳定，不会受到汽车振动和外界环境的影响，适合应用于工程车辆。

以上实施例仅为本发明的优选方案，并不用来限制本发明的保护范围。

在本实施例中，在吸附式制冷循环装置12中设置控制部，在收到三个温度感应器传递的温度信号后分别控制第一～第四截止阀的开启与关闭，使该汽车空调系统10使用非常方便。另外，还可以手动控制第一～第四截止阀的开启与关闭，虽然操作比较繁琐，但仍可以实现吸附式制冷循环装置12的运作，使汽车空调系统10对车内制冷。

在本实施例中，余热收集器25和存放桶24之间的缝隙填满导热硅胶，来增大汽车尾气余热对存放桶24加热的换热效率，另外还可以在余热收集器25和存放桶24之间的缝隙中填满导热硅脂或固态金属，可以更大程度地增大换热效率，但导热硅脂或固态金属不具有导热硅胶的固化性能，因而无法具有导热硅胶的粘结性。

Claims (4)

1.一种汽车空调系统，其特征在于，包括：

冷冻水循环装置，用于对车内空间进行制冷；和

吸附式制冷循环装置，与所述冷冻水循环装置相连，对所述冷冻水循环装置制冷，

其中，所述冷冻水循环装置包括：用于储存水的水箱；入口端与该水箱相连，出口端与所述吸附式制冷循环装置相连，使所述水在所述吸附式制冷循环装置中冷却成冷冻水的第一导管；设置在所述车内，使所述冷冻水吸热对所述车内空间制冷的辐射板；入口端与所述吸附式制冷循环装置相连，出口端与所述辐射板的入口端相连，将所述冷冻水从所述吸附式制冷循环装置输送至所述辐射板的第二导管；连接在该第二导管上，用于抽吸所述冷冻水的水泵；入口端与所述辐射板的出口端相连，出口端与所述水箱的入口端相连，将吸热后的冷冻水送回所述水箱的第三导管，

所述吸附式制冷循环装置包括：用于存放吸附有甲醇的活性炭的存放桶；外套在该存放桶外侧，利用汽车尾气对所述存放桶加热，使甲醇挥发的余热收集器；分别与汽车尾气排放装置和所述余热收集器相连，将所述汽车尾气输送至所述余热收集器的第四导管；连接在该第四导管上的第一截止阀；入口端与所述存放桶的出口端相连，使挥发的甲醇蒸汽冷凝成低温的甲醇液体的冷凝器；连接在该冷凝器和所述存放桶之间的第二截止阀；与所述冷凝器相连，使所述低温的甲醇液体吸热蒸发，将所述冷冻水循环装置中的所述水冷却成冷冻水的换热器；连接在该换热器和所述冷凝器之间的第三截止阀；入口端与该换热器相连，出口端与所述存放桶的入口端相连，将所述蒸发得到的甲醇蒸汽送回所述存放桶的第五导管；以及连接在该第五导管上的第四截止阀，

所述换热器具有入口端、出口端以及螺旋导管，所述入口端与所述冷凝器的所述出口端相连通，所述出口端与所述存放桶的所述入口端相连通，所述螺旋导管的入口端与所述第一导管的所述出口端相连通，所述螺旋导管的出口端与所述第二导管的所述入口端相连通；

还包括制热装置，该制热装置具有：入口端与所述汽车尾气排放装置相连，出口端与所述辐射板的所述入口端相连，将汽车尾气输送至所述辐射板，使所述汽车尾气对所述车内空间制热的第六导管；连接在所述第六导管上的第五截止阀；以及入口端与所述辐射板的出口端相连，将所述汽车尾气排出的排气管。

2.根据权利要求1所述的汽车空调系统，其特征在于：

其中，所述吸附式制冷循环装置还包括：连接在所述存放桶上的第一温度感应器；连接在所述冷凝器的所述出口端的第二温度感应器；以及连接在所述换热器上的第三温度感应器。

3.根据权利要求1所述的汽车空调系统，其特征在于：

其中，所述余热收集器和所述存放桶之间的缝隙充满导热硅胶、导热硅脂和导热金属中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的汽车空调系统，其特征在于：

其中，所述辐射板具有蛇形套管，该蛇形套管包括用于输送汽车尾气的内层套管和围绕在该内层套管外侧，用于输送所述冷冻水的外层套管，

所述内层套管的入口端与所述第二导管的所述出口端相连通，出口端与所述第三导管的所述入口端相连通，所述外层套管的入口端与所述第六导管的所述出口端相连通，出口端与所述排气管的所述入口端相连通。