CN106414123A - 可瞬间制冷的车辆用制冷装置、包括该装置的车辆以及车辆的瞬间制冷方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种车辆内的瞬间制冷装置以及利用该装置的制冷方法，提供一种可瞬间制冷的车辆用制冷装置、包括该装置的车辆以及车辆的瞬间制冷方法。所述可瞬间制冷的车辆用制冷装置包括主制冷系统和瞬间制冷系统，所述主制冷系统包括相连接以使制冷剂循环的压缩器、冷凝器、贮液器、膨胀阀以及蒸发器，所述瞬间制冷系统能够使制冷剂流向所述贮液器、所述膨胀阀、所述蒸发器以及配置在所述蒸发器与压缩器之间的预冷单元，在所述瞬间制冷系统运行时，所述制冷剂不在所述主制冷系统的管路中循环，贮藏在所述贮液器内的制冷剂由于所述贮液器与所述预冷单元之间的压力差而经由所述蒸发器流向所述预冷单元，从而实现车辆内部的瞬间制冷。
Description
技术领域
本发明涉及一种可瞬间制冷的车辆用制冷装置、包括该装置的车辆以及车辆的瞬间制冷方法。
背景技术
夏季长时间停车时，车辆内部暴露于外界高温和太阳光的直射光线中，从而在驾驶之前就已经达到高温状态，此时一般车辆的内部温度上升至50℃以上。因此，启动车辆并行驶以后，直到制冷装置达到正常状态之前，车辆内部暴露于极高的温度中，使车辆的驾驶者和乘坐者感到极为不适。这是因为，现有的自动制冷装置即空调达到正常状态之前，获得制冷效果需要花约3～5分钟的时间，所以在这段时间内因车辆内部的高温而感到不适。
另外，通常的车辆空调在行驶之前通过引擎的空转来运行，因此不必要地消耗燃料，并且排放废气而污染环境。
为了解决这些问题，提出了在先技术文献专利文献1中记载的现有车辆启动前制冷制热装置，所述现有车辆启动前制冷制热装置实现可在乘坐前或者启动前进行车辆的制冷制热的目的上与本发明存在相似点，但是仅在这种目的上相似，而用于达到所述目的的结构是在车辆上设置供电部、控制单元以及电子冷却器，从而能够进行辅助制冷，因此这种现有车辆启动前制冷制热装置的结构以及功能与本发明的结构以及功能存在区别。
发明内容
技术问题
本发明提供一种可瞬间制冷的车辆用制冷装置、包括该装置的车辆以及车辆的瞬间制冷方法。为了在车辆熄火的状态下运行，以对车内进行瞬间制冷，所述可瞬间制冷的车辆用制冷装置通过在车辆用制冷装置的蒸发器出口与压缩器入口之间连接由填充并贮藏有吸附剂的吸附罐形成的预冷单元，在车辆的初期启动前或者停车状态下预先提供制冷，从而提高驾驶者的舒适感，减少不必要的空转带来的燃料浪费，并降低二氧化碳排放量以防止污染环境。但是，这些技术问题是示例性的，并不由此限定本发明的范围。
技术方案
根据本发明的一观点，提供一种可瞬间制冷的车辆用制冷装置，该制冷装置包括主制冷系统和瞬间制冷系统，所述主制冷系统包括相连接的压缩器、冷凝器、贮液器、膨胀阀以及蒸发器，以使制冷剂循环，所述瞬间制冷系统能够使制冷剂流向所述贮液器、所述膨胀阀、所述蒸发器以及配置在所述蒸发器与压缩器之间的预冷单元，在所述瞬间制冷系统运行时，所述制冷剂不在所述主制冷系统的管路中循环，贮藏在所述贮液器内的制冷剂由于所述贮液器与所述预冷单元之间的压力差而经由所述蒸发器流向所述预冷单元，从而实现车辆内部的瞬间制冷。
可以进一步包括设置在所述冷凝器与所述贮液器之间的第一阀、设置在所述贮液器与所述膨胀阀之间的第二阀、设置在所述蒸发器与所述压缩器之间的第三阀以及设置在所述蒸发器与所述压缩器之间的制冷剂流动管路上的第四阀，所述预冷单元与所述制冷剂流动管路相连接，当所述主制冷系统停止运行时，所述第一阀至第三阀被关闭，当所述瞬间制冷系统运行时，所述第二阀以及所述第四阀被打开。
所述预冷单元可以包括贮藏有吸附剂的吸附罐，所述吸附剂可以是硅胶、活性炭、石墨以及它们的组合中的任意一种。
可以在车辆的散热器与引擎之间或者散热器与电池组之间的冷却水流动管路与所述预冷单元之间通过三通阀连接冷却水供给管路，以便接收高温的冷却水，冷却水排出管路连接所述预冷单元和冷却水流动管路，以便排出接收的冷却水。
可以进一步包括操作单元，用于操作所述瞬间制冷系统以进行瞬间制冷，所述操作单元可以是操作按钮、操作开关或是遥控器。
所述贮液器内可以填充有多于车辆空调的适宜填充量的制冷剂，以便在运行瞬间制冷系统时能够制冷规定时间。
所述瞬间制冷系统可以进一步包括用于加热所述吸附器的加热器。
另一方面，根据本发明的另一观点，提供一种车辆，该车辆包括车体以及设置在所述车体上的车辆用制冷装置。
另一方面，根据本发明的又一观点，提供一种车辆的瞬间制冷方法，该车辆连接设置有车辆用制冷装置，该车辆用制冷装置包括压缩器、冷凝器、贮液器、膨胀阀、蒸发器以及位于所述冷凝器与所述贮液器之间的第一阀、位于所述贮液器与所述膨胀阀之间的第二阀、位于所述蒸发器与所述压缩器之间的第三阀，所述车辆的瞬间制冷方法包括以下步骤：在车辆熄火而所述第一阀以及第三阀被关闭的状态下，运行瞬间制冷装置的操作单元；随着运行所述操作单元，通过位于所述蒸发器与所述压缩器之间并被打开的第四阀相连接的吸附罐与所述贮液器之间出现压力差，使贮藏在所述贮液器内的制冷剂经由蒸发器流向吸附罐，从而实现瞬间制冷。
可以进一步包括以下步骤：当所述瞬间制冷已进行规定时间而消除了制冷剂的压力差时，在经过规定的时间后，吸附罐的第四阀被关闭，连接在车辆制冷装置的压缩器至蒸发器之间的第一至第三阀被打开，从而能够启动通常的车辆的制冷装置。
可以进一步包括以下步骤：当运行所述车辆的制冷装置时，向所述吸附罐供给车辆引擎或电池组的高温冷却水，以通过贮藏在吸附罐内的硅胶的再生来解吸制冷剂；当完成所述制冷剂的解吸时，吸附罐的第四阀被关闭，流向所述吸附罐的高温冷却水被供给至车辆的散热器。
有益效果
根据本发明的多个实施例涉及的可瞬间制冷的车辆用制冷装置、包括该装置的车辆以及车辆的瞬间制冷方法，在启动车辆之前，直到制冷装置正常运行为止，实现瞬间制冷，以消除车内高温引起的驾驶者和乘坐者的不适感，从而能够提高舒适感。
而且，无需在启动车辆之前运行制冷装置，因此能够减少因不必要的空转而浪费的燃料，从而能够减少二氧化碳排放量，防止污染环境。
附图说明
图1是本发明涉及的车辆用瞬间制冷装置的概略概念图。
10：辅助制冷系统 20：主制冷系统
110：吸附器 111：吸附罐
112：吸附剂 120：加热管
130：三通阀 210：压缩器
220：冷凝器 230：贮液器
240：膨胀阀
250：蒸发器
具体实施方式
下面将参照附图详细说明本发明的多个实施例涉及的可瞬间制冷的车辆用制冷装置、包括该装置的车辆以及车辆的瞬间制冷方法的优选实施例。本发明并不局限于以下公开的实施例，而是能够以各种不同的实施方式实现，本实施例只是为了使本发明公开完整并且向普通技术人员完整地传达发明的范畴而被提供。
图1是示出本发明涉及的可瞬间制冷的车辆用制冷装置的概略概念图。可瞬间制冷的车辆用制冷装置包括主制冷系统和瞬间制冷系统。
如图1所示，主制冷系统包括相连接的蒸发器250、压缩器210、冷凝器220、贮液器230以及膨胀阀240，以使制冷剂循环。
瞬间制冷系统10包括贮液器230、膨胀阀240、蒸发器250以及配置在蒸发器与压缩器之间的预冷单元110，制冷剂可以流向贮液器230、膨胀阀240、蒸发器250以及配置在蒸发器与压缩器之间的预冷单元110。
具体而言，瞬间制冷系统10是在主制冷系统20的所述蒸发器250与压缩器210之间的制冷剂流动管路265上通过阀门340连接诸如吸附罐111的预冷单元110而成。
即，瞬间制冷系统10可以与主制冷系统20共享贮液器230、膨胀阀240、蒸发器250。瞬间制冷系统10还可以与主制冷系统20共享制冷剂流动管路的一部分。
即，在主制冷系统20中，蒸发器250、压缩器210、冷凝器220、贮液器230以及膨胀阀240通过供制冷剂流动的制冷剂流动管路261、262、263、264、265、266依次相互连接，在所述冷凝器220的出口与贮液器230的入口之间的制冷剂流动管路262上设置有第一阀310，在所述贮液器230的出口与膨胀阀240的入口之间的制冷剂流动管路263上设置有第二阀320，在所述蒸发器250的出口与压缩器210的入口之间的制冷剂流动管路265上设置有第三阀330。
在这种主制冷系统20的蒸发器250的出口与第三阀330之间的制冷剂流动管路265上连接有额外的制冷剂流动管路266，在该制冷剂流动管路266上连接设置内部填充并贮藏有多孔性硅胶(Silica Gel)等吸附剂112的吸附罐111，从而形成瞬间制冷系统10，在所述制冷剂流动管路265上设置有第四阀340。
其中，所述多孔性硅胶作为吸附剂112，当从贮液器230流经膨胀阀240的蒸发的制冷剂贮藏于吸附罐111内时，发挥吸附蒸发的气体制冷剂的作用。所述吸附剂不限于硅胶，作为多孔性物质，还可以采用活性炭、石墨(Graphite)。
另外，本发明的一实施例涉及的瞬间制冷系统需要在正常的车辆用制冷装置的制冷剂循环中从吸附罐111的吸附剂(多孔性硅胶)中解吸被其吸附的气体制冷剂，再向压缩器210输送，即需要通过解吸制冷剂使硅胶再生，并通过所述硅胶的再生引导下一次瞬间制冷。即，作为吸附剂的硅胶在其内部受热时解吸被吸附的气体制冷剂，因此，如图1所示，在引擎使用化石燃料的车辆中，利用引擎40的废热以及散热器30，而在采用诸如氢燃料电池的燃料电池车中则利用用于发电的电池组(stack)和散热器。
当为了解吸被吸附罐111的吸附剂吸附的气体制冷剂而利用引擎40的废热时，连接引擎40与所述吸附罐111之间，以将高温的冷却水供给至吸附罐111内。即，用于冷却引擎的冷却水经过所述引擎变成高温的冷却水以后，所述高温的冷却水通过连接在所述引擎40与散热器30之间的波纹管阀45和冷却水流动管路41进入散热器30内并被冷却，进入所述吸附罐111内的冷却水供给管路121通过三通阀(3-Way Valve)130连接在该冷却水流动管路41与吸附罐111之间，从所述吸附罐111出来的冷却水排出管路42连接在冷却水移动管路41上。当然，在采用诸如氢燃料电池等电池的车辆中，所述引擎会被通过电池发电的电池组所替代。
利用如上构成的本发明的可瞬间制冷的车辆用制冷装置的车辆的瞬间制冷方法如下。
当启动主制冷系统20时，运行压缩器210，以向冷凝器220输送高温/高压的气体，在该冷凝器220内将从压缩器210供给的高温/高压的制冷剂气体制成高温/高压的液态制冷剂，高温/高压的液态制冷剂聚集在贮液器230内，并通过膨胀阀240的节流效应变成低温/低压的液态制冷剂后被供给至蒸发器250，在该蒸发器250内降低车辆内部的温度，由此进行制冷运行。这就是正常的车辆的制冷运行。
瞬间制冷系统10可以在车辆停止运行的状态，或停止运行的停车状态下运行。即，当车辆停止运行时，第一至第四阀310～340被关闭。然后包括在制冷剂流动管路262与制冷剂流动管路265之间标记的虚线P上面的冷凝器220、压缩器210以及膨胀阀240的部分变成高压状态，而虚线P下端部变成低压状态。此时，在制冷装置的运行过程中从冷凝器220供给的液态制冷剂贮藏在贮液器230内。
瞬间制冷系统10利用的是贮藏在贮液器230内的液态制冷剂，当驾驶者在车辆启动前利用诸如操作按钮、操作开关或遥控器的操作单元启动瞬间制冷系统10时，第二阀320和第四阀会被打开。
然后在贮液器230与作为预冷单元110的吸附罐111之间出现压力差，以使制冷剂从所述贮液器230移向吸附罐111侧。此时，从贮液器230吐出的液态制冷剂流经膨胀阀240，在该膨胀阀240内将高压的液态制冷剂制成低温的液态制冷剂后，供给至蒸发器250，在该蒸发器250内通过空气与制冷剂的热交换能够对车辆内部进行瞬间制冷，因热交换而蒸发的气体制冷剂贮藏在吸附罐111内，该吸附罐111内贮藏有由多孔性硅胶形成的吸附剂。
在本发明中，由于初期的高压和低压的压力梯度，制冷剂从贮液器230流向蒸发器250，但是在高压与低压变得相同之后，由于虹吸现象，制冷剂继续流动，向蒸发器250流动后，通过所述蒸发器250排出的气体制冷剂由于吸附罐111的制冷剂吸附效果而被吸附于多孔性硅胶的吸附剂112上。
例如，当在车辆运行时启动主制冷系统20时，如上所述，制冷剂以高压状态贮藏于贮液器230内。然后，随着时间经过，由于车辆从外部受热，可能变成令驾驶者感到不适的高温状态。
此时，驾驶者在开车前利用操作单元启动瞬间制冷系统10。当启动瞬间制冷系统10时，第二阀320和第四阀340被打开，使制冷剂从贮液器230流向作为预冷单元110的吸附罐111。制冷剂经过蒸发器250并吸收车辆内部的热量。
其中，操作单元可以是操作按钮、操作开关或遥控器。例如，操作开关可以是用于启动瞬间制冷系统10的位于车内的额外的按钮。操作开关可以是位于车辆遥控钥匙上的开关。并且，遥控器可以是不同于遥控器钥匙的遥控装置。
与一般车辆用空调的制冷剂适宜填充量相比，本发明附加填充瞬间制冷所需的制冷剂，因此与正常填充量相比，多填充能够在启动瞬间制冷装置时制冷5～10分钟的制冷剂。因此，车辆的一般空调的贮液器230也要增加能够填充瞬间制冷所需的制冷剂的容量，因而可以比正常填充量填充得更多。
启动瞬间制冷系统20以后，经过5～10分钟，高压与低压变得相同，使得吸附罐111的吸附剂112无法进一步吸附制冷剂时，与所述吸附罐111相连接的第四阀340被关闭，第一至第三阀310～330被打开，从而可以转为运行现有的一般制冷装置，即运行主制冷系统20。
或者，即使已经在运行瞬间制冷系统20，但是只要启动车辆，或者驾驶者启动主制冷系统20，就可以停止运行瞬间制冷系统20。
在主制冷系统20持续运行期间内，为了使吸附罐的制冷剂在下一次停车后引导瞬间制冷，需要作为吸附剂的硅胶再生，即需要从所述硅胶解吸制冷剂。硅胶在其内部受热时解吸制冷剂。因此，可瞬间制冷的车辆用制冷装置还可以包括制冷剂解吸结构。下面将对制冷剂解吸结构进行说明。
此时所需的热量利用的是引擎的冷却水，当引擎40的冷却水使所述引擎40冷却后达到规定温度以上的高温时，设置在冷却水流动管路41上的波纹管阀45被打开，从而通过所述冷却水流动管路41供给至散热器30，被外界空气冷却以后，低温的冷却水再次供给至引擎40。在瞬间制冷系统20中，打开波纹管阀45后利用三通阀130将供给至散热器30的高温的冷却水优先供给至吸附罐111，以向硅胶传热，从而使吸附在硅胶上的制冷剂解吸，完成解吸后，第四阀340被关闭，三通阀130将高温的冷却水供给至车辆的散热器30，返回通常的引擎40的冷却系统。在解吸过程中，压缩器210同时吸入来自蒸发器250的制冷剂和吸附罐111的制冷剂，通过膨胀阀240控制制冷剂循环量，质量与从吸附罐111解吸的制冷剂量相同的制冷剂以液态贮藏于贮液器230内，只有主制冷系统20的运行所需的制冷剂通过膨胀阀240在蒸发器250、压缩器210以及冷凝器220中循环。
在此，还可以设置泵，该泵位于制冷剂流动管路266上，使制冷剂从吸附罐111流向压缩器210。
此时，从吸附罐111向压缩器210输送气体制冷剂的第四阀340的操作是通过吸附罐111的压力来实现的，当吸附罐111的压力达到一定程度以上时，判断为制冷剂已被全部解吸，关闭与所述吸附罐111相连接的第四阀340，从而继续运行通常的车辆的制冷。
另一方面，根据本发明的又一实施例，车辆可以包括车体、设置在车体上的上述多个实施例涉及的可瞬间制冷的车辆用制冷装置。
如上，对于本发明的多个实施例涉及的可瞬间制冷的车辆用制冷装置、包括该装置的车辆以及车辆的瞬间制冷方法，参照示例性附图进行了说明，但是本发明并非限定于本说明书所公开的实施例和附图，在本发明的技术思想范围内，本领域的技术人员可以进行各种变型。
Claims (11)
1.一种可瞬间制冷的车辆用制冷装置，其特征在于，包括：
主制冷系统，包括相连接以使制冷剂循环的压缩器、冷凝器、贮液器、膨胀阀以及蒸发器；以及，
瞬间制冷系统，能够使制冷剂向所述贮液器、所述膨胀阀、所述蒸发器以及配置在所述蒸发器与压缩器之间的预冷单元流动，
当所述瞬间制冷系统运行时，所述制冷剂不在所述主制冷系统的管路中循环，贮藏在所述贮液器内的制冷剂由于所述贮液器与所述预冷单元之间的压力差而经由所述蒸发器流向所述预冷单元，从而实现车辆内部的瞬间制冷。
2.根据权利要求1所述的可瞬间制冷的车辆用制冷装置，其特征在于，还包括：
第一阀，设置在所述冷凝器与所述贮液器之间；
第二阀，设置在所述贮液器与所述膨胀阀之间；
第三阀，设置在所述蒸发器与所述压缩器之间；以及
第四阀，设置在所述蒸发器与所述压缩器之间的制冷剂流动管路上，
所述预冷单元与所述制冷剂流动管路相连接，当所述主制冷系统停止运行时，所述第一阀至第三阀被关闭，当所述瞬间制冷系统运行时，所述第二阀以及所述第四阀被打开。
3.根据权利要求1所述的可瞬间制冷的车辆用制冷装置，其特征在于，
所述预冷单元包括贮藏有吸附剂的吸附罐，所述吸附剂是硅胶、活性炭、石墨以及它们的组合中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的可瞬间制冷的车辆用制冷装置，其特征在于，
在车辆的散热器与引擎之间或者散热器与电池组之间的冷却水流动管路与所述预冷单元之间通过三通阀连接冷却水供给管路，以便接收高温的冷却水，通过冷却水排出管路连接所述预冷单元和冷却水流动管路，以便排出接收的冷却水。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的可瞬间制冷的车辆用制冷装置，其特征在于，
还包括操作单元，用于操作所述瞬间制冷系统以进行瞬间制冷，所述操作单元是操作按钮、操作开关或是遥控器。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的可瞬间制冷的车辆用制冷装置，其特征在于，
所述贮液器内填充有多于车辆空调的适宜填充量的制冷剂，以便在运行瞬间制冷系统时能够制冷规定时间。
7.根据权利要求1所述的可瞬间制冷的车辆用制冷装置，其特征在于，
所述瞬间制冷系统还包括用于加热所述吸附器的加热器。
8.一种车辆，其特征在于，包括：
车体；以及
设置在所述车体上的如权利要求1至4、7中任一项所述的可瞬间制冷的车辆用制冷装置。
9.一种车辆的瞬间制冷方法，该车辆连接设置有车辆用制冷装置，该车辆用制冷装置包括压缩器、冷凝器、贮液器、膨胀阀、蒸发器以及位于所述冷凝器与所述贮液器之间的第一阀、位于所述贮液器与所述膨胀阀之间的第二阀、位于所述蒸发器与所述压缩器之间的第三阀，所述车辆的瞬间制冷方法包括以下步骤：
在车辆熄火而所述第一阀以及第三阀被关闭的状态下，运行瞬间制冷装置的操作单元；
随着运行所述操作单元，通过位于所述蒸发器与所述压缩器之间并被打开的第四阀相连接的吸附罐与所述贮液器之间出现压力差，使贮藏在所述贮液器内的制冷剂经由蒸发器流向吸附罐，从而实现瞬间制冷。
10.根据权利要求9所述的车辆的瞬间制冷方法，其特征在于，包括以下步骤：
当所述瞬间制冷已进行规定时间而消除了制冷剂的压力差时，在经过规定的时间后，吸附罐的第四阀被关闭，而连接在车辆制冷装置的压缩器至蒸发器之间的第一至第三阀被打开，从而能够启动车辆的制冷装置。
11.根据权利要求9所述的车辆的瞬间制冷方法，其特征在于，还包括以下步骤：
当启动所述车辆的制冷装置时，向所述吸附罐供给车辆引擎或电池组的高温冷却水，以通过贮藏在吸附罐内的硅胶的再生来解吸制冷剂；
当完成所述制冷剂的解吸时，吸附罐的第四阀被关闭，流向所述吸附罐的高温冷却水被供给至车辆的散热器。
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