CN106197116A - 一种新型汽车温度阶梯调节系统 - Google Patents

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吴学红
高茂条
朱有建
张军
王春煦
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Abstract

本发明公开了一种新型汽车温度阶梯调节系统。要解决的技术问题是常规情况下停放的汽车并没有可以工作的有效的温度调节系统，车内温度过高，本发明包括设置在汽车内的相变蓄冷系统，所述的相变蓄冷系统包括蓄冷空腔和设置在蓄冷空腔内的复合相变蓄冷材料。采用这样的技术方案后的本发明，在汽车停放后温度上升的过程中，在车内空间中不同位置填充不同相变温度的相变材料，分别在车内温度达到其相变温度后发生相变吸收相变潜热，使车内温度降低。相变材料温度的阶梯分布可以使相变过程维持在停车的过程中，有效的控制车内温度，并且在夏季不同环境温度下对露天停放车辆的室温均有一定调节作用。

Description

一种新型汽车温度阶梯调节系统
技术领域
本发明涉及复合相变材料以及制冷领域，具体涉及一种利用相变潜热来对车内温度进行阶梯调控的新型汽车温度阶梯调节系统。
背景技术
随着科学技术的发展以及国民经济的持续增长，汽车现在已经普遍于每个家庭。由于城市规划以及停车紧张，大部分车辆都是露天停放。夏季的高温天气使露天停放的汽车，由于易吸热难放热而造成车内温度大大高于环境温度，这对汽车安全存在很大的隐患。但由于常规情况下停放的汽车并没有可以工作的有效的温度调节系统,无法有效地解决车内温度过高问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是常规情况下停放的汽车并没有可以工作的有效的温度调节系统，车内温度过高，提供一种新型的简单、高效、节能、环保、安全、低成本、对车体及人体无危害的新型汽车温度阶梯调节系统。
为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：一种新型汽车温度阶梯调节系统，包括设置在汽车内的相变蓄冷系统，所述的相变蓄冷系统包括蓄冷空腔和设置在蓄冷空腔内的复合相变蓄冷材料。
所述的相变蓄冷系统包括设置在汽车顶部空腔的第一相变蓄冷系统、设置在汽车座椅靠背内的第二相变蓄冷系统和设置在汽车车门空腔中的第三相变蓄冷系统；所述的第一相变蓄冷系统蓄冷空腔内的复合相变蓄冷材料为第一类复合相变蓄冷材料，第二相变蓄冷系统蓄冷空腔内的复合相变蓄冷材料为第二类复合相变蓄冷材料，第三相变蓄冷系统蓄冷空腔内的复合相变蓄冷材料为第三类复合相变蓄冷材料。
所述的第一相变蓄冷系统的蓄冷空腔与汽车顶部空腔之间、第三相变蓄冷系统的蓄冷空腔与汽车车门空腔之间均设有绝热保温材料。
所述的第一相变蓄冷系统的蓄冷空腔的底面与汽车顶部空腔底面直接接触。
所述的绝热保温材料为聚乙烯发泡塑料。
所述复合相变蓄冷材料由以下物料制成：纳米石墨烯片94-97份，石蜡1.5-2.5份，聚酯型超分散剂1.5-2.5份。
所述复合相变蓄冷材料由以下物料制成：纳米石墨烯片96份，石蜡2份，聚酯型超分散剂2份。
所述的第一类复合相变蓄冷材料是相变温度为46-51℃的复合相变蓄冷材料；所述的第二类复合相变蓄冷材料是相变温度为38-43℃的复合相变蓄冷材料；所述的第三类复合相变蓄冷材料是相变温度为41-44℃的复合相变蓄冷材料。
所述相变温度为46-51℃的复合相变蓄冷材料所用的石蜡是50度石蜡；相变温度为38-43℃的复合相变蓄冷材料所用的石蜡是42度石蜡；相变温度为41-44℃的复合相变蓄冷材料是所用的石蜡是44度石蜡。
采用上述结构的本发明，在汽车停放后温度上升的过程中，在车内空间中不同位置填充不同相变温度的相变材料，分别在车内温度达到其相变温度后发生相变吸收相变潜热，使车内温度降低。相变材料温度的阶梯分布可以使相变过程维持在停车的过程中，有效的控制车内温度，并且在夏季不同环境温度下对露天停放车辆的室温均有一定调节作用。在汽车室内空间的上、中、下位置分别设置了相变温度不同的相变材料可以在汽车停放期间温度升高过程中有效降低汽车升高温度和汽车升温速率。
装置简单，无其他管路、线路及附件。选择放置蓄冷系统的位置不增加车内空间使用负荷。装置轻便，不增加汽车的载重负荷。蓄冷放冷系统简单，具有对汽车内热环境持续冷却的能力。一部分相变蓄冷系统对车内空调所消耗的能量“移峰填谷”，有效的提高了能源利用率。另一部分蓄冷装置直接利用白天和晚上车内温差来进行蓄冷放冷，体现了装置的节能环保性。可以通用适用于各种车型。
附图说明
图1是本发明相变蓄冷系统在汽车上的位置关系分布图；
图2是本发明第一相变蓄冷系统结构示意图；
图3是本发明第二相变蓄冷系统结构示意图；
图4是本发明第三相变蓄冷系统结构示意图。
具体实施方式
如图1至图4所示，本发明包括设置在汽车1内的相变蓄冷系统2，所述的相变蓄冷系统2包括蓄冷空腔5和设置在蓄冷空腔5内的复合相变蓄冷材料6。
所述的相变蓄冷系统2包括设置在汽车顶部空腔11的第一相变蓄冷系统21、设置在汽车座椅靠背12内的第二相变蓄冷系统22和设置在汽车车门空腔13中的第三相变蓄冷系统23；所述的第一相变蓄冷系统21蓄冷空腔5内的复合相变蓄冷材料6为第一类复合相变蓄冷材料61，第二相变蓄冷系统22蓄冷空腔5内的复合相变蓄冷材料6为第二类复合相变蓄冷材料62，第三相变蓄冷系统23蓄冷空腔5内的复合相变蓄冷材料6为第三类复合相变蓄冷材料63。第一相变蓄冷系统、第二相变蓄冷系统、第三相变蓄冷系统位于汽车内部结构中可以直接对车内热环境发生反应，位于汽车内部结构原有的空腔中，不增加车内空间使用负担。如第一种相变蓄冷系统放置在汽车顶部空腔内不占用汽车空间位置，可以对汽车室内上层空气中的热量进行吸收。第二相变蓄冷系统位于汽车座椅靠背内，当车内温度达到其相变温度后，开始吸收车内热量发生相变。第三相变蓄冷系统放置在汽车车门空腔13内，不占用车内空间，当车内温度达到其相变温度时，发生相变，吸收车内底部空气中的热量。这些相变蓄冷系统在汽车启动空调制冷系统或夜间车内温度低于其相变蓄冷材料的相变温度时发生液-固的蓄冷相变过程。在夏季白天汽车停放在露天停车场时，汽车内部空气温度升高的过程中填充的不同相变温度的相变蓄冷材料逐步发生固-液的放冷即吸热相变过程，以此来吸收车内的热量。
所述的第一相变蓄冷系统21的蓄冷空腔5与汽车顶部空腔11之间、第三相变蓄冷系统23的蓄冷空腔5与汽车车门空腔13之间均设有绝热保温材料3。在保温材料靠近车内部环境面设置相变蓄冷系统可以阻隔复合相变蓄冷材料与车外热环境的热量交换，使相变蓄冷系统的工作只针对于车内热空气。相变蓄冷系统是由容纳相变蓄冷材料的蓄冷空腔和复合相变蓄冷材料组成。
所述的第一相变蓄冷系统21的蓄冷空腔5的底面与汽车顶部空腔11底面直接接触。蓄冷空腔5的高度小于汽车顶部空腔11的高度，便于绝热保温材料的填充。绝热保温材料与蓄冷空腔5应是无空隙的粘接。蓄冷空腔5下表面与汽车顶部空腔11的下表面接触紧密。
所述的绝热保温材料3为聚乙烯发泡塑料。绝热保温材料选用导热系数较低，材料内部有大量封闭孔，表观密度较小的材料，还可以选用岩棉保温板、聚苯乙烯发泡塑料、玻璃棉、聚氨酯等较为适用的绝热保温材料。填充的绝热材料的尺寸及厚度根据车体结构以及导热率的计算得出。
所述复合相变蓄冷材料6由以下物料制成：纳米石墨烯片94-97份，石蜡1.5-2.5份，聚酯型超分散剂1.5-2.5份。
所述复合相变蓄冷材料6由以下物料制成：纳米石墨烯片96份，石蜡2份，聚酯型超分散剂2份。聚酯型超分散剂是一种非极性超分散剂，适用于固体颗粒在有机溶剂及非水介质中的分散。在纳米石墨烯片-石蜡复合相变蓄冷材料的制备过程中，聚酯型超分散剂在纳米石墨烯片的表面包裹形成多个锚固点，使超分散剂自身的亲油性长链与溶剂接触使复合相变蓄冷材料更具有空间稳定性从而达到稳定均匀分散。复合相变蓄冷材料的稳定分散液制备步骤如下：将配好的96g纳米石墨烯片和2g石蜡的样品中均添加2g聚酯型超分散剂。使用磁力搅拌器在恒温20℃下搅拌1h，再使用超声波清洗机恒温20℃超声1h。静置观察5天分离出底部沉淀，取上层分散液，再观察3天上层分散液的底部无沉淀即制得所选取的复合相变蓄冷材料。
所述的第一类复合相变蓄冷材料61是相变温度为46-51℃的复合相变蓄冷材料；所述的第二类复合相变蓄冷材料62是相变温度为38-43℃的复合相变蓄冷材料；所述的第三类复合相变蓄冷材料63是相变温度为41-44℃的复合相变蓄冷材料。相变蓄冷材料的蓄冷空腔的材质一般选用导热性能好，密封性能好，质量轻便的材料。各个部位填充的蓄冷空腔的大小尺寸根据车型车体内部结构以及座椅的尺寸具体设置。
所述相变温度为46-51℃的复合相变蓄冷材料6所用的石蜡是50度石蜡；相变温度为38-43℃的复合相变蓄冷材料6所用的石蜡是42度石蜡；相变温度为41-44℃的复合相变蓄冷材料6是所用的石蜡是44度石蜡。所述的50度石蜡采用的是杭州鲁尔能源科技有限公司生产的型号为OP50E的石蜡，42度石蜡是杭州鲁尔能源科技有限公司生产的型号为OP42E的石蜡，44度石蜡是杭州鲁尔能源科技有限公司生产的型号为OP44E的石蜡。
本发明相变蓄冷材料选用复合型相变蓄冷材料，使所述的相变蓄冷系统对于环境的蓄冷放冷更加迅速。复合相变蓄冷材料选用相变潜热高、热稳定性好、无毒、无味、无腐蚀性、无相分离的相变材料石蜡和导热性能好的纳米石墨烯片复合而成。相变材料石蜡用于蓄冷放冷，纳米石墨烯则作为传热载体以及导热通道。
复合相变蓄冷材料是由不同类型的石蜡材料和纳米石墨烯片按照一定的比例复合，并使用合适的分散方法制得稳定均匀分散复合相变蓄冷材料。制得的复合相变蓄冷材料在具备高能量存储密度的同时,由于纳米石墨烯的独特的结构特征以及片于片之间互相连通的导热通道的存在, 复合相变蓄冷材料也具有高的导热性能,有效地提高了该蓄冷系统的相变速率和换热效率,且石蜡与纳米石墨烯片在相变过程中无新物质生成,添加分散剂后两者相容性良好,因此纳米石墨烯片-石蜡是优选的复合相变蓄冷材料。其它合适的复合蓄冷材料也在本发明的可选择范围之内。
本发明中，放置在汽车顶部，车门内部以及座椅中相变温度不同的相变蓄冷系统，选用性能较好的复合相变蓄冷材料，在汽车内部温度的上升过程中可根据温度变化有效地吸收车内的热量，达到对车内的温度进行阶梯调控的目的。
在汽车空调制冷启动或夜间停放过程中，当温度达到各个相变蓄冷系统的相变温度时，位于汽车各部位的相变蓄冷系统进行液-固的相变蓄冷过程。当夏季汽车白天停放在露天停车厂时，车内温度由于环境温度不断升高，位于汽车顶部的第一相变蓄冷系统首先达到相变温度后发生固-液相变吸收车内热量；其次填充在汽车四侧汽车车门空腔内的第二相变蓄冷系统在温度达到其相变温度时发生固-液相变吸收车内热量；最后填充在汽车座椅靠背中的第三相变蓄冷系统在温度达到其相变温度后发生固-液相变继续吸收车内热量；这是一种方便，高效，低能耗的车内温度的阶梯调控方法。

Claims (9)

1.一种新型汽车温度阶梯调节系统，其特征在于：包括设置在汽车（1）内的相变蓄冷系统（2），所述的相变蓄冷系统（2）包括蓄冷空腔（5）和设置在蓄冷空腔（5）内的复合相变蓄冷材料（6）。
2.根据权利要求1所述的新型汽车温度阶梯调节系统，其特征在于：所述的相变蓄冷系统（2）包括设置在汽车顶部空腔（11）的第一相变蓄冷系统（21）、设置在汽车座椅靠背（12）内的第二相变蓄冷系统（22）和设置在汽车车门空腔（13）中的第三相变蓄冷系统（23）；所述的第一相变蓄冷系统（21）蓄冷空腔（5）内的复合相变蓄冷材料（6）为第一类复合相变蓄冷材料（61），第二相变蓄冷系统（22）蓄冷空腔（5）内的复合相变蓄冷材料（6）为第二类复合相变蓄冷材料（62），第三相变蓄冷系统（23）蓄冷空腔（5）内的复合相变蓄冷材料（6）为第三类复合相变蓄冷材料（63）。
3.根据权利要求2所述的新型汽车温度阶梯调节系统，其特征在于：所述的第一相变蓄冷系统（21）的蓄冷空腔（5）与汽车顶部空腔（11）之间、第三相变蓄冷系统（23）的蓄冷空腔（5）与汽车车门空腔（13）之间均设有绝热保温材料（3）。
4.根据权利要求3所述的新型汽车温度阶梯调节系统，其特征在于：所述的第一相变蓄冷系统（21）的蓄冷空腔（5）的底面与汽车顶部空腔（11）底面直接接触。
5.根据权利要求3所述的新型汽车温度阶梯调节系统，其特征在于：所述的绝热保温材料（3）为聚乙烯发泡塑料。
6.根据权利要求2所述的新型汽车温度阶梯调节系统，其特征在于：所述复合相变蓄冷材料（6）由以下物料制成：纳米石墨烯片94-97份，石蜡1.5-2.5份，聚酯型超分散剂1.5-2.5份。
7.根据权利要求6所述的新型汽车温度阶梯调节系统，其特征在于：所述复合相变蓄冷材料（6）由以下物料制成：纳米石墨烯片96份，石蜡2份，聚酯型超分散剂2份。
8.根据权利要求7所述的新型汽车温度阶梯调节系统，其特征在于：所述的第一类复合相变蓄冷材料（61）是相变温度为46-51℃的复合相变蓄冷材料；所述的第二类复合相变蓄冷材料（62）是相变温度为38-43℃的复合相变蓄冷材料；所述的第三类复合相变蓄冷材料（63）是相变温度为41-44℃的复合相变蓄冷材料。
9.根据权利要求8所述的新型汽车温度阶梯调节系统，其特征在于：所述相变温度为46-51℃的复合相变蓄冷材料（6）所用的石蜡是50度石蜡；相变温度为38-43℃的复合相变蓄冷材料（6）所用的石蜡是42度石蜡；相变温度为41-44℃的复合相变蓄冷材料（6）是所用的石蜡是44度石蜡。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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