CN107116992A - 一种具有快速梯级降温的高效车载空调系统 - Google Patents

一种具有快速梯级降温的高效车载空调系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及车载空调技术领域，具体说是涉及一种具有快速梯级降温的高效车载空调系统。包括用压缩机、油分离器、车外冷凝器、车外风机、再冷器、干燥过滤器、观察镜、电动液位调节阀、液位传感器、车内高温级蒸发器、车内低温级蒸发器、车内风机、中压气液分离器、电子膨胀阀、蒸发压力调节阀、低压气液分离器以及连接管道。本发明的一种具有快速梯级降温的高效车载空调系统，其制冷量大、降温除湿迅速，高温工况下安全、可靠、高效运行，因此可以广泛应用于汽车、客车或货车等所有采用空调器的场所。

Description

一种具有快速梯级降温的高效车载空调系统
技术领域
本发明涉及车载空调技术领域，具体说是涉及一种具有快速梯级降温的高效车载空调系统。
背景技术
车载空调系统是装备在汽车、客车或货车上的空调器，其作用是调节车内的温度、湿度和空气清新度，用以提高车内驾乘人员的舒适性。与家用空调相比，车载空调工作环境具有一定的特殊性，如：车内的空间狭小，人员相对密集，人体散发的热量相对较多；车身的隔热差，加之车门窗玻璃和前后风窗玻璃的面积较大，接受太阳辐射时间长，车外的热量容易通过导热、热对流和热辐射的传热方式进入室内；为了车内环境的舒适性，提高行驶安全性，车内经常要换气，引入车外含氧量高的新风；车子启动后，车内的高温要快速降低，高温容易引起司机头昏脑涨、精神不集中、思维迟钝的情况发生，造成行车事故。因此，在这样的环境工况下决定了车载空调应具有制冷量足够大、降低车内温度要迅速等特点。
目前，车载空调系统常采用变频压缩机满足车内快速降温的目的，但是由于车内空间结构有限，常采用体积小、重量轻的单一全铝制蒸发器，当压缩机高频率运行时，蒸发温度往往较低，机组主要用于消除湿负荷,导致车内温度降低较慢。另外，在炎热的夏季，车载空调器经常工作在温度较高的环境中，由于空调器蒸发温度和冷凝温度都比较高，将会导致压缩机的排气温度、排气压力过高，空调器系统性能下降，润滑油的粘度降低，压缩机因过热保护而频繁停机，严重影响车载空调器的正常运行。因此，高温工况下车载空调器如何高效运行成了一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的为了提供一种具有快速梯级降温的高效车载空调系统，以解决现有车载空调器在高温工况下存在的压缩机压缩比过大、排气温度过高、系统制冷量和能效比急剧下降、车内降温速度较慢等突出技术问题。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种具有快速梯级降温的高效车载空调系统，包括用压缩机、油分离器、车外冷凝器、车外风机、再冷器、干燥过滤器、观察镜、电动液位调节阀、液位传感器、车内高温级蒸发器、车内低温级蒸发器、车内风机、中压气液分离器、电子膨胀阀、蒸发压力调节阀、低压气液分离器以及连接管道，所述车用压缩机的排气口与油分离器相连，油分离器与车外冷凝器的进口相连接，车外冷凝器的出口与再冷器的主路进口相连接，再冷器的主路出口与车内高温级蒸发器的进口相连接、二者之间的连接管道上依次设有干燥过滤器、观察镜、电动液位调节阀，车内高温级蒸发器的出口与中压气液分离器的进口相连接，中压气液分离器的两个出口分别与再冷器的辅路进口、电子膨胀阀的进口相连接；所述再冷器的辅路出口与蒸发压力调节阀的进口相连接，电子膨胀阀的出口与车内低温级蒸发器的进口相连接，车内低温级蒸发器的出口分别与蒸发压力调节阀的出口和低压气液分离器的进口相连接；所述的低压气液分离器的出口与压缩机的吸气口相连接；所述的车内高温级蒸发器、车内低温级蒸发器和车内风机先后并排安装在车内进风风道内；所述的电动液位调节阀的液位传感器安装在中压气液分离器的内部。
本发明所述的车用压缩机为定频涡旋式压缩机、定频滚动转子式压缩机、斜盘式压缩机、变频涡旋式压缩机、变频滚动转子式压缩机中的任意一种形式。所述的车外冷凝器、车内高温级蒸发器，车内低温级蒸发器为翅片管式换热器、层叠式换热器、平行流式换热器中的任意一种结构形式。所述的车外风机、车内风机为变频风机、定频风机、调挡风机中的任意一种形式。所述再冷器为板式换热器、套管换热器、闪发器中的任意一种结构形式。所述的液位传感器为浮筒式液位传感器、浮球式液位传感器、静压式液位传感器、投入式液位变送器的任意一种形式。所述的蒸发压力调节阀为一种受阀前压力（即蒸发压力）控制的比例调节阀、比例积分调节阀、比例微分调节阀、比例积分微分调节阀中的任意一种调节器形式。
本发明的有益效果如下：
本发明提供一种具有快速梯级降温的高效车载空调系统，其构思新颖，机组设计优化巧妙，具有以下主要优点：
（1）通过电动液位调节阀一级节流、车内高温级蒸发器初级蒸发、中压气液分离器闪发分离、电子膨胀阀二级节流和车内低温级蒸发器二级蒸发，该车载空调器可实现车内空气或引入车外新风的快速梯级降温和除湿，同时显著降低了系统的节流损失，提高了空调器的制冷系数。
（2）通过再冷器和蒸发压力调节阀的辅助调节，该车载空调器增加了电动液位调节阀节流前的过冷度，降低了车用压缩机的吸气过热度，解决了高温工况下冷凝压力过高、压缩机压缩比过大、排气温度过高、制冷能力和能效比急剧下降的突出问题，拓宽了车载空调器的工作范围。
（3）本发明的一种具有快速梯级降温的高效车载空调系统，其制冷量大、降温除湿迅速，高温工况下安全、可靠、高效运行，因此可以广泛应用于汽车、客车或货车等所有采用空调器的场所。
附图说明
图1为本发明的结构原理图。
图2为双蒸发器工作模式流程图。
图3为单一蒸发器工作模式流程图。
图中：各部件的序号和名称如下：
1-车用压缩机；2-油分离器；3-车外冷凝器；4-车外风机；5-再冷器；6-干燥过滤器；7-观察镜；8-电动液位调节阀；9-液位传感器；10-车内高温级蒸发器；11-车内低温级蒸发器；12-车内风机；13-中压气液分离器；14-电子膨胀阀；15-蒸发压力调节阀；16-低压气液分离器。
具体实施方式
本发明一下将结合实施例（附图）做进一步描述，但并不限制本发明。
实施例1
如图1所示，本发明提供一种具有快速梯级降温的高效车载空调系统，该系统由车用压缩机1、油分离器2、车外冷凝器3、车外风机4、再冷器5、干燥过滤器6、观察镜7、电动液位调节阀8、液位传感器9、车内高温级蒸发器10、车内低温级蒸发器11、车内风机12、中压气液分离器13、电子膨胀阀14、蒸发压力调节阀15、低压气液分离器16以及连接管道组成。其中所述的车用压缩机1的排气口通过油分离器2与车外冷凝器3的进口相连接；所述的车外冷凝器3的出口与再冷器5的主路进口相连接，所述的再冷器5的主路出口依次通过干燥过滤器6、观察镜7、电动液位调节阀8与车内高温级蒸发器10的进口相连接；所述的车内高温级蒸发器10的出口与中压气液分离器13的进口相连接；所述的中压气液分离器13的两个出口分别与再冷器5的辅路进口、电子膨胀阀14的进口相连接；所述的再冷器5的辅路出口与蒸发压力调节阀15的进口相连接；所述的电子膨胀阀14的出口与车内低温级蒸发器11的进口相连接；所述的车内低温级蒸发器11的出口，分别与蒸发压力调节阀15的出口和低压气液分离器16的进口相连接；所述的低压气液分离器16的出口与压缩机1的吸气口相连接；所述的车内高温级蒸发器10、车内低温级蒸发器11和车内风机12先后并排安装在车内进风风道内；所述的电动液位调节阀8的液位传感器9安装在中压气液分离器13的内部。
本发明所述的车用压缩机1为定频涡旋式压缩机，所述的车外冷凝器3为翅片管式换热器、车内高温级蒸发器10为层叠式换热器，车内低温级蒸发器11为平行流式换热器，所述的车外风机4为变频风机、车内风机12为定频风机，所述再冷器5为板式换热器，所述的液位传感器9为浮筒式液位传感器，所述的蒸发压力调节阀15为一种受阀前压力（即蒸发压力）控制的比例调节阀。
实施例2
本发明所述的车用压缩机1为定频滚动转子式压缩机，所述的车外冷凝器3为平行流式换热器、车内高温级蒸发器10为层叠式换热器，车内低温级蒸发器11为翅片管式换热器，所述的车外风机4为调挡风机、车内风机12为定频风机。所述再冷器5为套管换热器，所述的液位传感器9为浮球式液位传感器，所述的蒸发压力调节阀15为一种受阀前压力（即蒸发压力）控制的比例积分调节阀。其他结构与实施例1相同。
实施例3
本发明所述的车用压缩机1为斜盘式压缩机，所述的车外冷凝器3为平行流式换热器、车内高温级蒸发器10为翅片管式换热器，车内低温级蒸发器11为层叠式换热器，所述的车外风机4为调挡风机、车内风机12为变频风机，所述再冷器5为闪发器，所述的液位传感器9为投入式液位变送器，所述的蒸发压力调节阀15为一种受阀前压力（即蒸发压力）控制的比例微分调节阀。其它结构与实施例1相同。
实施例4
本发明所述的车用压缩机1为变频涡旋式压缩机，所述的车外冷凝器3为层叠式换热器、车内高温级蒸发器10为平行流式换热器，所述的车外风机4为变频风机、车内风机12为定频风机，所述再冷器5为板式换热器，所述的液位传感器9为浮球式液位传感器，所述的蒸发压力调节阀15为一种受阀前压力（即蒸发压力）控制的比例积分微分调节阀。其它结构与实施例1相同。
实施例5
本发明所述的车用压缩机1为定频涡旋式压缩机变频滚动转子式压缩机中，所述的车外冷凝器3为平行流式换热器、车内高温级蒸发器10为翅片管式换热器，车内低温级蒸发器11为层叠式换热器。所述的车外风机4为定频风机、车内风机12为变频风机，所述再冷器5为闪发器，所述的液位传感器9为投入式液位变送器，所述的蒸发压力调节阀15为一种受阀前压力（即蒸发压力）控制的比例微分调节阀。其他结构与实施例1相同。
实施例6
本发明所述的车用压缩机1为定频滚动转子式压缩机，所述的车外冷凝器3为平行流式换热器、车内高温级蒸发器10为翅片管式换热器，车内低温级蒸发器11为平行流式换热器，所述的车外风机4为调挡风机、车内风机12为变频风机，所述再冷器5为套管换热器，所述的液位传感器9为浮球式液位传感器，所述的蒸发压力调节阀15为一种受阀前压力（即蒸发压力）控制的比例微分调节阀。
本发明的原理为：通过两个膨胀阀、两个蒸发器及一个中压气液分离器的巧妙匹配组合，以及再冷器和蒸发压力调节阀的辅助优化调节，该车载空调器可实现三种工作模式：
（1）双蒸发器工作模式
图2为双蒸发器工作模式流程图，当夏季车内空气温度35℃以上或者引入车外新风时，可采用此工作模式。此时车用压缩机1、车外风机4、电动液位调节阀8、车内风机12、电子膨胀阀14启动。系统的工作流程：车用压缩机1排出的高温高压气态制冷剂通过油分离器2进入车外冷凝器3，释放热量加热经车外风机4引入的室外空气，冷凝为过冷或饱和液态制冷剂，然后进入再冷器5的主路侧释放热量加热经再冷器5辅路侧的中压中温的饱和气态制冷剂，进一步过冷变为过冷度较大的液态制冷剂，再依次通过干燥过滤器6、观察镜7进入电动液位调节阀8，经过电动液位调节阀8的节流调节后变为中温中压的气液两相制冷剂，进入车内高温级蒸发器10吸收车内风机12引入的车内回风的热量或车外新风的热量，一部分液体制冷剂汽化蒸发，仍为中温中压的气液两相制冷剂，然后进入中压气液分离器13进行气液闪发分离后分为两路，其中一路为分离出的中压中温的饱和液态制冷剂，经中压气液分离器13下部排出，再经过电子膨胀阀14的节流调节后变为低温低压的气液两相制冷剂，进入车内低温级蒸发器11 二次吸收车内风机12引入的车内回风的热量或车外新风的热量，蒸发变为低压过热的制冷剂蒸汽，进入低压气液分离器16，另一路为分离出的中压中温的饱和气态制冷剂，经中压气液分离器13上部排出，进入再冷器5的辅路侧吸收经再冷器5主路侧的过冷或饱和液态制冷剂的热量，变为中压过热的气态制冷剂，再经过蒸发压力调节阀15节流调压后变为低压过热的气态制冷剂，也进入低压气液分离器16，两路低压过热的制冷剂蒸汽在低压气液分离器16内混合分离后，低压气态制冷剂进入车用压缩机1的吸气口，经过车用压缩机1的压缩后，排出高温高压气态制冷剂，开始进入下一循环。车内风机12引入的车内回风或车外新风先后经过车内高温级蒸发器10、车内低温级蒸发器11，释放热量逐步梯级降温去湿，然后送入车内快速降低车内温度和湿度。
（2）单一蒸发器工作模式
图3为单一蒸发器工作模式流程图，当夏季车内空气温度位于20℃~34℃之间时，可采用此工作模式。此时车用压缩机1、车外风机4、电动液位调节阀8、车内风机12启动，电子膨胀阀14关闭。系统的工作流程：车用压缩机1排出的高温高压气态制冷剂通过油分离器2进入车外冷凝器3，释放热量加热经车外风机4引入的室外空气，冷凝为过冷或饱和液态制冷剂，然后进入再冷器5的主路侧释放热量加热经再冷器5辅路侧的中压中温的饱和气态制冷剂，进一步过冷变为过冷度较大的液态制冷剂，再依次通过干燥过滤器6、观察镜7进入电动液位调节阀8，经过电动液位调节阀8的节流调节后变为中温中压的气液两相制冷剂，进入车内高温级蒸发器10吸收车内风机12引入的车内回风的热量或车外新风的热量，蒸发变为过热制冷剂蒸汽，然后进入中压气液分离器13进行气液闪发分离，分离出的中压中温的饱和气态制冷剂，经中压气液分离器13上部排出，进入再冷器5的辅路侧吸收经再冷器5主路侧的过冷或饱和液态制冷剂的热量，变为中压过热的气态制冷剂，然后再经过蒸发压力调节阀15节流调压变为低压过热的气态制冷剂，进入低压气液分离器16进行气液分离，分离后的低压气态制冷剂进入车用压缩机1的吸气口，经过车用压缩机1的压缩后，排出高温高压气态制冷剂，开始进入下一循环。车内风机12引入的车内回风经过车内高温级蒸发器10释放热量降温去湿，然后送入车内快速降低车内温度和湿度。
（3）快速除湿工作模式
当夏季车内相对湿度在70%以上时，可采用此工作模式。此时车用压缩机1、车外风机4、电动液位调节阀8、车内风机12、电子膨胀阀14启动。系统的工作流程与双蒸发器工作模式相同。

Claims (8)

1.一种具有快速梯级降温的高效车载空调系统，其特征在于：包括车用压缩机（1）、再冷器（5）、干燥过滤器（6）、观察镜（7）、电动液位调节阀（8）、液位传感器（9）、车内高温级蒸发器（10）、车内低温级蒸发器（11）、车内风机（12）、中压气液分离器（13）、电子膨胀阀（14）、蒸发压力调节阀（15）、低压气液分离器（16），所述车用压缩机（1）的排气口与再冷器（5）的主路进口相连接，再冷器（5）的主路出口与车内高温级蒸发器（10）的进口相连接、二者之间的连接管道上依次设有干燥过滤器（6）、观察镜（7）、电动液位调节阀（8），车内高温级蒸发器（10）的出口与中压气液分离器（13）的进口相连接，中压气液分离器（13）的两个出口分别与再冷器（5）的辅路进口、电子膨胀阀（14）的进口相连接；所述再冷器（5）的辅路出口与蒸发压力调节阀（15）的进口相连接，电子膨胀阀（14）的出口与车内低温级蒸发器（11）的进口相连接，车内低温级蒸发器（11）的出口分别与蒸发压力调节阀（15）的出口和低压气液分离器（16）的进口相连接；所述的低压气液分离器（16）的出口与车用压缩机（1）的吸气口相连接。
2.根据权利要求1所述的具有快速梯级降温的高效车载空调系统，其特征在于：还包括油分离器（2）、车外冷凝器（3）、车外风机（4）以及连接管道，压缩机（1）的排气口与再冷器（5）的主路进口之间，依次连接有油分离器（2）和车外冷凝器（3），车外冷凝器（3）与车外风机（4）相连。
3.根据权利要求1所述的具有快速梯级降温的高效车载空调系统，其特征在于：所述的车内高温级蒸发器（10）、车内低温级蒸发器（11）和车内风机（12）先后并排安装在车内进风风道内；电动液位调节阀（8）的液位传感器（9）安装在中压气液分离器（13）的内部。
4.根据权利要求1所述的具有快速梯级降温的高效车载空调系统，其特征在于：所述的车用压缩机（1）为定频涡旋式压缩机、定频滚动转子式压缩机、斜盘式压缩机、变频涡旋式压缩机、变频滚动转子式压缩机中的任意一种形式；所述的车外冷凝器（3）、车内高温级蒸发器（10），车内低温级蒸发器（11）为翅片管式、层叠式或平行流式换热器中的任意一种结构形式。
5.根据权利要求1或2所述的具有快速梯级降温的高效车载空调系统，其特征在于：所述的车外风机（4）、车内风机（12）为变频风机、定频风机、调挡风机中的任意一种形式。
6.根据权利要求1所述的具有快速梯级降温的高效车载空调系统，其特征在于：所述再冷器（5）为板式换热器、套管换热器、闪发器中的任意一种结构形式。
7.根据权利要求1所述的一种具有快速梯级降温的高效车载空调系统，其特征在于：所述的液位传感器（9）为浮筒式液位传感器、浮球式液位传感器、静压式液位传感器、投入式液位变送器的任意一种形式。
8.根据权利要求1所述的一种具有快速梯级降温的高效车载空调系统，其特征在于：所述的蒸发压力调节阀（15）为一种受阀前压力控制的比例调节阀、比例积分调节阀、比例微分调节阀、比例积分微分调节阀中的任意一种调节器形式。
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