CN108583218A - 具有余热回收功能的运载工具空调系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属汽车空调领域，尤其涉及一种具有余热回收功能的运载工具空调系统，包括双向通风模块及余热回收模块；双向通风模块包括车体外部风道（1）、车内换风通道（2）、单向进风风机（3）、单向出风风机（4）、出风载入通道（401）及出风送入通道（402）；余热回收模块包括冷媒换热组件（5）、液压泵（6）、换热组件（7）及动力透平机（8）；冷媒换热组件（5）的液体分配器的端口经液压泵（6）与换热组件（7）的换热输入端口相接；换热组件（7）的换热输出端口与动力透平机（8）的入口相接。本发明热转换效率高，制造成本及能耗低，热交换速度快，可实现既能从车厢外向车厢内送气又能从车厢内向车厢外排气。

Description

具有余热回收功能的运载工具空调系统
技术领域
本发明属汽车空调领域，尤其涉及一种具有余热回收功能的运载工具空调系统。
背景技术
运载工具空调系统是实现对车厢内空气进行制冷、加热、换气和空气净化的装置。它可以为乘车人员提供舒适的乘车环境，降低驾驶员的疲劳强度，提高行车安全。
运载工具空调系统具有如下4种类型：
1、按驱动方式分为：独立式（专用一台发动机驱动压缩机，制冷量大，工作稳定，但成本高，体积及重量大，多用于大、中型客车）和非独立式。
2、按空调性能分为：单一功能型和冷暖一体式（制冷、供暖、通风共用鼓风机和风道，在同一控制板上进行控制，工作时可分为冷暖风分别工作的组合式和冷暖风可同时工作的混合调温式。轿车多用混合调温式）。
3、按控制方式分为手动式（拨动控制板上的功能键对温度、风速、风向进行控制）和电控气动调节（利用真空控制机构，当选好空调功能键时，就能在预定温度内自动控制温度和风量）。
4、按控制方式分为：全自动调节（利用计算比较电路，通过传感器信号及预调信号控制调节机构工作，自动调节温度和风量）和微机控制的全自动调节。
上述空调系统普遍存在热转换效率低，制造成本及能耗高，热交换速度慢等问题。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种热转换效率高，制造成本及能耗低，热交换速度快，净化效果理想，风道进口风压大，边界阻力小，可实现既能从车厢外向车厢内送气又能从车厢内向车厢外排气的具有余热回收功能的运载工具空调系统。
为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：
一种具有余热回收功能的运载工具空调系统，包括双向通风模块及余热回收模块；所述双向通风模块包括车体外部风道、车内换风通道、单向进风风机、单向出风风机、出风载入通道及出风送入通道；所述车体外部风道的出风端口与单向进风风机的入风端口相通；所述单向进风风机的出风端口与车内换风通道的入风端口相通；所述单向出风风机的入风端口经出风载入通道与车内换风通道相通；所述单向出风风机的出风端口经出风送入通道与车体外部风道相通；所述出风载入通道与车内换风通道之间设有出风气流调节阀门；所述出风送入通道与车体外部风道之间设有出风调节阀门；所述余热回收模块包括冷媒换热组件、液压泵、换热组件及动力透平机；所述冷媒换热组件的液体分配器的一管路端口经液压泵与换热组件的换热输入端口相接；所述换热组件的换热输出端口与动力透平机的入口相接；所述动力透平机的出口与换热组件的气体分配器相接；所述动力透平机的透平输出轴与车体动力输入端相接。
作为一种优选方案，本发明所述冷媒换热组件可采用汽车外铝板微孔管换热组件或碳纤维微孔布。
进一步地，本发明所述换热组件可采用冷媒传热毛细管盘绕缸套结构。
进一步地，本发明所在所述车体外部风道内固定设有过滤器；所述过滤器包括依次相接的前置过滤网、HEPA过滤层、活性炭过滤层及冷触媒催化剂层。
进一步地，本发明在所述车体外部风道入风口处设有异型风道口；所述异型风道口表面X,Y,Z三个方向的剖面闭合曲线采用高斯拟合构建数学模型，并通过SOLIDWORKS构建出3D模型，在通过CFD计算后，通过FLUENT模拟出相关测试参数；闭合曲线高斯拟合函数：
进一步地，本发明在所述过滤器后部，于车体外部风道的侧壁固定设有辅助排气通道；所述辅助排气通道的入气口经辅助调节阀门与车体外部风道相通。
本发明热转换效率高，制造成本及能耗低，热交换速度快，可实现既能从车厢外向车厢内送气又能从车厢内向车厢外排气。本发明通过调整进风结构，使进来的风可以最大截面积和均匀分布通过过滤。在这个风道中可以达到调整进风结构和附面层，进一步调整进风风向和均态分布，使其能以最小的阻力更大的面积与后面的过滤器交接。在同样的进气速度下，增加异型风道口，处理气量增大到0.19kg/s，质量流量增加119％。
附图说明
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。本发明的保护范围不仅局限于下列内容的表述。
图1为本发明双向通风模块处于进风状态时整体结构示意图；
图2为本发明双向通风模块处于排风状态时整体结构示意图；
图3为本发明余热回收模块整体结构示意图。
具体实施方式
如图所示，具有余热回收功能的运载工具空调系统，包括双向通风模块及余热回收模块；所述双向通风模块包括车体外部风道1、车内换风通道2、单向进风风机3、单向出风风机4、出风载入通道401及出风送入通道402；所述车体外部风道1的出风端口与单向进风风机3的入风端口相通；所述单向进风风机3的出风端口与车内换风通道2的入风端口相通；所述单向出风风机4的入风端口经出风载入通道401与车内换风通道2相通；所述单向出风风机4的出风端口经出风送入通道402与车体外部风道1相通；所述出风载入通道401与车内换风通道2之间设有出风气流调节阀门403；所述出风送入通道402与车体外部风道1之间设有出风调节阀门404；所述余热回收模块包括冷媒换热组件5、液压泵6、换热组件7及动力透平机8；所述冷媒换热组件5的液体分配器501的一管路端口经液压泵6与换热组件7的换热输入端口相接；所述换热组件7的换热输出端口与动力透平机8的入口相接；所述动力透平机8的出口与换热组件7的气体分配器3相接；所述动力透平机8的透平输出轴801与车体动力输入端相接。
本发明所述冷媒换热组件5采用汽车外铝板微孔管换热组件或碳纤维微孔布。本发明所述换热组件7采用冷媒传热毛细管盘绕缸套结构。
根据实际设计需要，本发明在所述车体外部风道1内固定设有过滤器9；所述过滤器9包括依次相接的前置过滤网901、HEPA过滤层902、活性炭过滤层903及冷触媒催化剂层904。
本发明在所述车体外部风道1入风口处设有异型风道口10；所述异型风道口10表面X,Y,Z三个方向的剖面闭合曲线采用高斯拟合构建数学模型，并通过SOLIDWORKS构建出3D模型，在通过CFD计算后，通过FLUENT模拟出相关测试参数；闭合曲线高斯拟合函数：
。
本发明在所述过滤器9后部，于车体外部风道1的侧壁固定设有辅助排气通道11；所述辅助排气通道11的入气口经辅助调节阀门1101与车体外部风道1相通。
如图1所示，图1为本发明双向通风模块处于进风状态时整体结构示意图；此时，单向进风风机3启动，同时出风气流调节阀门403及出风调节阀门404分别关闭出风载入通道401及出风送入通道402与车内换风通道2及车体外部风道1的通道口；换风通道2及车体外部风道1畅通。车体外部的空气经异型风道口10及过滤器9进入车体外部风道1，再由车内换风通道2进入车体内。此时，辅助调节阀门1101处于关闭状态。参见图2所示，图2为本发明双向通风模块处于排风状态时整体结构示意图；此时，单向出风风机4启动，同时出风气流调节阀门403及出风调节阀门404分别关闭车内换风通道2及车体外部风道1的通道口，从而使车厢中的空气沿着出风载入通道401及出风送入通道402，并通过辅助排气通道11及异型风道口10排除车体外。此时，辅助调节阀门1101处于开启状态。
对于余热回收模块，在具体设计时可将汽车外铝板复合制造成微孔管换热器，也可作为余热动力辅助换热器，迎风前侧连接液管，背风后侧连接气管。冷媒换热组件（带散热片毛细管网）敷设在汽车室内，用做冬季加热、夏季制冷辐射换热器，该毛细管适合采用钛合金，铝合金，铜，不锈钢，碳纤维等耐蚀、耐高温、导热材料。透平机适合采用自润滑轴承或磁浮轴承机组，各分支岐阀、液压泵、压力传感器、温度传感器、液位计通过控制电路连接电脑。透平动力机8与发电电动机同轴，与汽车蓄电瓶结合，合成为汽车启动动力。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
可以理解地是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种具有余热回收功能的运载工具空调系统，其特征在于，包括双向通风模块及余热回收模块；所述双向通风模块包括车体外部风道（1）、车内换风通道（2）、单向进风风机（3）、单向出风风机（4）、出风载入通道（401）及出风送入通道（402）；所述车体外部风道（1）的出风端口与单向进风风机（3）的入风端口相通；所述单向进风风机（3）的出风端口与车内换风通道（2）的入风端口相通；所述单向出风风机（4）的入风端口经出风载入通道（401）与车内换风通道（2）相通；所述单向出风风机（4）的出风端口经出风送入通道（402）与车体外部风道（1）相通；所述出风载入通道（401）与车内换风通道（2）之间设有出风气流调节阀门（403）；所述出风送入通道（402）与车体外部风道（1）之间设有出风调节阀门（404）；所述余热回收模块包括冷媒换热组件（5）、液压泵（6）、换热组件（7）及动力透平机（8）；所述冷媒换热组件（5）的液体分配器（501）的一管路端口经液压泵（6）与换热组件（7）的换热输入端口相接；所述换热组件（7）的换热输出端口与动力透平机（8）的入口相接；所述动力透平机（8）的出口与换热组件（7）的气体分配器（3）相接；所述动力透平机（8）的透平输出轴（801）与车体动力输入端相接。
2.根据权利要求1所述的具有余热回收功能的运载工具空调系统，其特征在于：所述冷媒换热组件（5）采用汽车外铝板微孔管换热组件或碳纤维微孔布。
3.根据权利要求2所述的具有余热回收功能的运载工具空调系统，其特征在于：所述换热组件（7）采用冷媒传热毛细管盘绕缸套结构。
4.根据权利要求3所述的具有余热回收功能的运载工具空调系统，其特征在于：在所述车体外部风道（1）内固定设有过滤器（9）；所述过滤器（9）包括依次相接的前置过滤网（901）、HEPA过滤层（902）、活性炭过滤层（903）及冷触媒催化剂层（904）。
5.根据权利要求4所述的具有余热回收功能的运载工具空调系统，其特征在于：在所述车体外部风道（1）入风口处设有异型风道口（10）；所述异型风道口（10）表面X,Y,Z三个方向的剖面闭合曲线采用高斯拟合构建数学模型，并通过SOLIDWORKS构建出3D模型，在通过CFD计算后，通过FLUENT模拟出相关测试参数；闭合曲线高斯拟合函数：
。
6.根据权利要求5所述的具有余热回收功能的运载工具空调系统，其特征在于：在所述过滤器（9）后部，于车体外部风道（1）的侧壁固定设有辅助排气通道（11）；所述辅助排气通道（11）的入气口经辅助调节阀门（1101）与车体外部风道（1）相通。
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