CN108001166A - 一种水冷式汽车空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明适用于汽车空调技术领域，提供了一种水冷式汽车空调系统，该系统包括：制冷系统及冷水系统，制冷系统包括通过制冷管路依次连接构成回路的压缩机、冷凝器、膨胀阀、以及板式换热器，膨胀阀装配于板式换热器，板式换热器布置在整车的前舱区域；冷水系统包括通过水管路依次连接构成回路的板式换热器、水泵及蒸发器，冷水系统与制冷系统在板式换热器处进行热交换。本发明实施例的板式换热器布置在前舱，冷‑板和板‑压间的制冷管路长度缩短，简化制冷管路设计，同时减少制冷剂的流动阻力及热损，提高整个制冷系统的工作效率；另外本系统的膨胀阀安装位置从车室内仪表台下方改到了前舱，远离驾驶舱，减弱了制冷剂噪音对驾驶室人员的影响。

Description

一种水冷式汽车空调系统

技术领域

本发明属于汽车空调技术领域，提供了一种水冷式汽车空调系统。

背景技术

在空调系统中，随着目前我国汽车行业的不断高速发展，在达到了整车的实用性，安全性和可靠耐久性等基本要求以后，现在的汽车行业正向着更加高效节能，绿色环保，更加智能化，人性化和舒适化方向发展，所以整车的各零部件系统也要配合这个大趋势，不断改进提升，推陈出新，以此满足整车的发展需求。

传统的汽车空调系统采用蒸汽压缩制冷法进行温度调节工作，其制冷系统主要零部件有：压缩机、冷凝器(带贮液罐)、膨胀阀和蒸发器，以及他们之间的连接管路和一些附属感应器等，其中压缩机和冷凝器布置在整车的前舱区域，蒸发器布置在车室内仪表台下方，膨胀阀大多安装在蒸发器进出口管上，位于防火墙开孔处，由于这种布置，蒸发器远离压缩机和冷凝器，导致冷凝器-蒸发器间制冷管路及蒸发器-压缩机间制冷管路布置麻烦，走向复杂，一般都需要沿着前舱侧围钣金布置，弯折较多，流阻和热损较大；此外，由于蒸发器布置在仪表台下方，膨胀阀一般也在钣金开孔处，当压缩机吸合瞬间，膨胀阀处制冷剂流量急剧变化，制冷剂流速突然加快，容易产生啸叫和异响问题。

发明内容

本发明实施例提供一种水冷式汽车空调系统，该系统可以解决传统空调的冷凝器-蒸发器间制冷管路及蒸发器-压缩机间制冷管路长且复杂致使的流阻及热损较大，且出现膨胀阀异响的问题。

本发明是这样实现的，一种水冷式汽车空调系统，所述系统包括制冷系统、及冷水系统，其中，

所述制冷系统包括通过制冷管路依次连接构成回路的压缩机、冷凝器、膨胀阀、以及板式换热器，所述膨胀阀装配于所述板式换热器上，所述板式换热器布置在整车的前舱区域；

所述冷水系统包括通过水管路依次连接构成回路的板式换热器、及蒸发器，所述板式换热器与所述蒸发器间通过水泵进行循环，且所述冷水系统与所述制冷系统在所述板式换热器处进行热交换。

进一步的，在所述板式换热器的冷水通道内设有第一温度传感器，所述第一温度传感器与车载ECU通讯连接，所述车载ECU与所述压缩机通讯连接，所述温度传感器用于感应所述冷水通道内冷却水的温度，并将感应到的冷却水温度发送至所述车载ECU，当冷却水的温度达到零摄氏度时，所述车载ECU控制所述压缩机停止工作。

进一步的，其特征在于，所述蒸发器为制冷剂型蒸发器、或者是水冷型蒸发器。

进一步的，所述水泵为机械式水泵、或者是电子水泵。

进一步的，所述冷水系统中设置有至少一个注水壶，所述注水壶内盛放有冷却水，所述注水壶的出水口位于所述水管路的上方，且与所述水管路连通。

进一步的，所述冷水系统设置有至少一个蓄能罐，所述蓄能罐的入水口位于第一水管路的下方，且与所述第一水管路连通，所述蓄能罐用于存储所述第一水管路中的冷却水，所述第一水管路是指冷却水从所述板式换热器泵入所述蒸发器流经的水管路。

进一步的，所述蓄能罐通过三通电磁阀与所述第一水管路连通，所述三通电磁阀与所述车载ECU通讯，所述车载ECU与设于驾驶室的第二温度传感器通讯连接，所述第二温度传感器用于感应驾驶室内的气温，并将感应到的驾驶室温度值发送至所述车载ECU,所述车载ECU判断该驾驶室温度值达到设定温度时，控制所述第一水管路至所述蓄能罐入水口通道处于打开状态，将所述第一水管路内的冷却水存储至所述储能罐。

进一步的，所述板式换热器临近所述压缩机和所述冷凝器设置。

本发明实施例的板式换热器布置在前舱，且靠近冷凝器和压缩机附近，冷凝器-板式换热器间的制冷管路及板式换热器-压缩机间的制冷管路长度缩短，简化制冷管路设计，同时减少制冷剂的流动阻力及热损，提高整个制冷系统的工作效率，节能降耗；

另外本系统的膨胀阀安装位置从蒸发器改到板式换热器上，即从车室内仪表台下方改到了前舱区域，远离驾驶舱，大大减弱了制冷剂噪音对驾驶室人员的影响；

此外，在板式换热器降温后的冷却水是经水泵送入前端的蒸发器进行制冷，即使压缩机的转速发生变化，通过水泵的调控，不会出现出风温度大幅度波动的问题。

附图说明

图1是本发明实施例提供的水冷式汽车空调系统的结构示意图；

1.制冷系统、11.压缩机、12.冷凝器、13.膨胀阀、14.板式换热器、2.冷水系统、21.蒸发器、22.水泵、23.注水壶、24.储能罐。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。

本发明实施例通过板式换热器进行制冷系统1和冷水系统2的热交换，制冷系统中1的制冷剂在板式换热器14中蒸发吸热，吸收了冷水系统1中冷却水的热量，以降低冷水系统1中冷却水的温度，通过水泵22的泵送作用，送入到蒸发器21里，车内的空气通过蒸发器外翅片时，被蒸发器内的冷却水吸热降温，从而降低驾驶室内的温度，起到空调的作用。

图1为本发明提供的水冷式汽车空调系统的结构示意图，为了便于说明，仅示出与本发明相关的部分。

该水冷式汽车空调系统包括制冷系统1、及冷水系统2，该制冷系统1包括：通过制冷管路依次连接构成回路的压缩机11、冷凝器12、膨胀阀13、以及板式换热器14，膨胀阀13装配于该板式换热器14上，该板式换热器14布置在整车的前舱区域，且邻近压缩机11和冷凝器12布置；

该冷水系统2包括通过水管路依次连接构成回路的板式换热器14、及蒸发器21，该板式换热器14与蒸发器21总成间通过水泵22进行循环，且该冷水系统2与制冷系统1在板式换热器14处进行热交换。

进入压缩机11的制冷剂被压缩成高温高压的制冷剂气体，送入冷凝器12；在冷凝器中12，高温高压的制冷剂气体通过壁面换热，将热量传递给流过冷凝器12的空气，自身的温度下降，达到露点后冷凝成中温高压的液体，通过膨胀阀13流入板式换热器14中，中温高压的制冷剂液体在通过膨胀阀13的小孔后，被节流降压，变成中温低压的过热制冷剂液体，进入板式换热器14；在板式换热器14中，制冷剂大量汽化蒸发，吸收了板式换热器14中冷却水的热量，使冷却水降温，随后，低温低压的制冷气体再吸回到压缩机11里，进行下一个循环；

板式换热器14中的冷却水被制冷剂冷却后，变成低温的冷却水，通过水泵22泵送到蒸发器21内，车内的空气流经蒸发器的外翅片时，被蒸发器内的冷却水吸热降温，从而降低驾驶室内的温度，起到调节温度的作用，换热后的冷却水的温度升高，温度升高后的冷却水再经水泵22泵入板式换热器14中，进行冷却循环。

本发明实施例的板式换热器14布置在前舱，最好靠近冷凝器12和压缩机11附近，冷凝器-板式换热器间的制冷管路及板式换热器-压缩机间的制冷管路长度缩短，简化制冷管路设计，同时减少制冷剂的流动阻力及热损，提高整个制冷系统的工作效率，节能降耗；

另外本系统的膨胀阀13安装位置从蒸发器21改到板式换热器14上，即从车室内仪表台下方改到了前舱区域，远离驾驶舱，大大减弱了制冷剂噪音对驾驶室人员的影响；

此外，在板式换热器14降温后的冷却水是经水泵22送入前端的蒸发器21进行制冷，即使压缩机11的转速发生变化，通过水泵22的调控，不会出现出风温度大幅度波动的问题。

在本发明实施例中，在板式换热器14的冷水通道内设有第一温度传感器(图中未示出)，冷水通道是指冷却水流经的通道，第一温度传感器与车载ECU(车载电脑)通讯连接，车载ECU(图中未示出)与压缩机11的控制开关通讯连接，该第一温度传感器用于感应冷水通道内冷却水的温度，并将感应到的冷却水温度发送至车载ECU,当车载ECU判断冷却水的温度达到零摄氏度时，车载ECU控制压缩机11停止工作，这样可以精确控制蒸发器21的冷却水温度在零摄氏度以上，防止蒸发器21结霜。

在本发明实施例中，该蒸发器21可以沿用制冷剂型蒸发器，也可用流阻小的水冷型蒸发器替代。

在本发明实施例，水泵22可以采用机械式水泵，通过发动机轮系传动，或者是采用电子水泵，直接通电即可工作。

在本发明实施例中，该冷水系统还设置有至少一个注水壶23，该注水壶内盛放有冷却水，其出水口位于水管路的上方，且与水管路连通，当水管路内的水位降低时，注水壶23内的冷却水会自动流入水管路中，进行冷却水的补给。

在本发明实施例中，冷水系统设置有至少一个蓄能罐24，该蓄能罐24的入水口位于第一水管路的下方，且与第一水管路连通，该蓄能罐24用于存储第一水管路中的冷却水的制冷能量，第一水管路是指冷却水从板式换热器14泵入蒸发器21流经的水管路，第二水管路是指将冷却水从蒸发器21泵入板式换热器14流经的水管路。

蓄能罐24可以对制冷能量进行存储，这样可以降低压缩机11频繁吸合，延长压缩机寿命；也可以稳定蒸发器21表面温度，减小吹风温度波动；并且当发动机或压缩机11停机后，也有持续制冷的功能，提高了空调的舒适性和稳定性。

作为本发明的另一个实施例，该蓄能罐24通过三通电磁阀与第一水管路连接，该三通电磁阀与车载ECU通讯连接，车载ECU与设于驾驶室的第二温度传感器通讯连接，第二温度传感器(图中未示出)用于感应驾驶室内的气温，并将感应到的驾驶室温度值发送至车载ECU,车载ECU判断该驾驶室温度值达到设定温度时，控制第一水管路至蓄能罐入水口通道处于打开状态，将第一水管路内的冷却水制冷能量存储至储能罐24；

蓄能罐24可以对剩余的制冷能量进行存储，这样可以降低压缩机11频繁吸合，延长压缩机11寿命；也可以稳定蒸发器21表面温度，减小吹风温度波动；并且当发动机或压缩机11停机后，也有持续制冷的功能，提高了空调的舒适性和稳定性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种水冷式汽车空调系统，其特征在于，所述系统包括：制冷系统、及冷水系统，其中，

所述制冷系统包括通过制冷管路依次连接构成回路的压缩机、冷凝器、膨胀阀、以及板式换热器，所述膨胀阀装配于所述板式换热器上，所述板式换热器布置在整车的前舱区域；

所述冷水系统包括通过水管路依次连接构成回路的板式换热器、及蒸发器，所述板式换热器与所述蒸发器间通过水泵进行循环，且所述冷水系统与所述制冷系统在所述板式换热器处进行热交换。

2.如权利要求1所述的水冷式汽车空调系统，其特征在于，在所述板式换热器的冷水通道内设有第一温度传感器，所述第一温度传感器与车载ECU通讯连接，所述车载ECU与所述压缩机通讯连接，所述温度传感器用于感应所述冷水通道内冷却水的温度，并将感应到的冷却水温度发送至所述车载ECU，当冷却水的温度达到零摄氏度时，所述车载ECU控制所述压缩机停止工作。

3.如权利要求1所述的水冷式汽车空调系统，其特征在于，所述蒸发器为制冷剂型蒸发器、或者是水冷型蒸发器。

4.如权利要求1所述的水冷式汽车空调系统，其特征在于，所述水泵为机械式水泵、或者是电子水泵。

5.如权利要求1所述的水冷式汽车空调系统，其特征在于，所述冷水系统中设置有至少一个注水壶，所述注水壶内盛放有冷却水，所述注水壶的出水口位于所述水管路的上方，且与所述水管路连通。

6.如权利要求1所述的水冷式汽车空调系统，其特征在于，所述冷水系统设置有至少一个蓄能罐，所述蓄能罐的入水口位于第一水管路的下方，且与所述第一水管路连通，所述蓄能罐用于存储所述第一水管路中的冷却水，所述第一水管路是指冷却水从所述板式换热器泵入所述蒸发器流经的水管路。

7.如权利要求6所述的水冷式汽车空调系统，其特征在于，所述蓄能罐的通过三通电磁阀与所述第一水管路连通，所述三通电磁阀与所述车载ECU通讯，所述车载ECU与设于驾驶室的第二温度传感器通讯连接，所述第二温度传感器用于感应驾驶室内的气温，并将感应到的驾驶室温度值发送至所述车载ECU,所述车载ECU判断该驾驶室温度值达到设定温度时，控制所述第一水管路至所述蓄能冰袋入水口通道处于打开状态，将所述第一水管路内的冷却水存储至所述储能罐。

8.如权利要求1所述的水冷式汽车空调系统，其特征在于，所述板式换热器临近所述压缩机和所述冷凝器设置。