CN111873754A - 用于乘用车中的空调系统 - Google Patents

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施骏业
张耘
李万勇
陈江平
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Shanghai Jiaotong University
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00321—Heat exchangers for air-conditioning devices
    • B60H1/00328—Heat exchangers for air-conditioning devices of the liquid-air type
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
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Abstract

一种用于乘用车中的空调系统，包括：作为换热末端的平板热管组和空调主体，其中：平板热管组中用于制冷的上平板热管与空调主体中的蒸发器并联并设置于车内顶部作为辅助蒸发器，平板热管组中用于加热的下平板热管组作为热管独立使用，平板热管组内部密封填充制冷剂并通过循环泵驱动制冷剂的流动。本发明将平板热管作为换热末端加入到传统的汽车空调系统之中，本发明结构紧凑、易于安装，表面温度均匀，传热效率较高且制冷与制热模块位置布置符合空气流动模型，与车内环境间采用自然对流与辐射换热的方式，具有舒适、节能的特点。

Description

用于乘用车中的空调系统
技术领域
本发明涉及的是一种汽车空调领域的技术，具体是一种用于乘用车中的空调系统。
背景技术
汽车空调系统是整个汽车中重要的组成部分，综合性能优异的汽车空调系统不但可以提升乘务人员驾乘的舒适感，也能大幅减少汽车的排放和能耗。在能源环境日趋严峻的环境之下，对汽车空调进行低能耗、高舒适度的结构改进也就显得尤为重要。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种用于乘用车中的空调系统，将平板热管作为换热末端加入到传统的汽车空调系统之中，本发明结构紧凑、易于安装，表面温度均匀，传热效率较高且制冷与制热模块位置布置符合空气流动模型，与车内环境间采用自然对流与辐射换热的方式，具有舒适、节能的特点。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明包括：作为换热末端的平板热管组和空调主体，其中：平板热管组中用于制冷的上平板热管与空调主体中的蒸发器并联并设置于车内顶部作为辅助蒸发器，平板热管组中用于加热的下平板热管组作为热管独立使用，平板热管组内部密封填充制冷剂并通过循环泵驱动制冷剂的流动。
所述的上平板热管包括：入口管、出口管、平板热管、设置于车内顶部。
所述的下平板热管组包括：三个并联的平板热管，其分别设置于主副驾驶座底部以及后排座位底部。
所述的下平板热管组的底部依次设有导热硅胶和电加热器。
所述的平板热管包括：铝制平板与吹胀管道，其中：吹胀通道位于铝制平板的一侧，在热管工作时制冷剂流经其中的通道并于外界进行换热。
所述的空调主体包括：依次串联构成回路的压缩机、冷凝器、储液罐、三通阀、膨胀阀和蒸发器，其中：制冷剂通过压缩机压缩为高温高压的气态，在通过冷凝器后冷凝为液态并通过储液罐进行中间储存。根据工作模式的不同，液态制冷剂可通过三通阀分别流经膨胀阀后在蒸发器或者平板热管中蒸发为气态后流回压缩机，完成制冷工作循环。
技术效果
本发明利用平板热管本身换热系数高，温度分布均匀的特点，通过自然对流与辐射的换热方式，将其作为车内制冷、制热的换热末端，通过建立的工质循环系统能有效利用发动机余热进行车内采暖。
附图说明
图1为平板热管的结构示意图；
图2为平板热管作为车内换热末端的布置示意图；
图3为平板热管作为车内制热末端的布置示意图；
图4为平板热管在汽车空调系统中的布置示意图；
图5为平板热管利用发动机余热加热的示意图；
图6为平板热管利用电加热片加热的布置示意图；
图中：压缩机1、冷凝器2、储液罐3、三通阀4、蒸发器5、平板热管组6、膨胀阀7、循环水泵8、下平板热管9a、9b、9c、铝制平板10、吹胀管道11、导热硅胶12、电加热器13、换热器14。
具体实施方式
如图2所示，本实施例包括：设置于车厢内部的具有平板热管的制冷模块C与制热模块H。
如图4所示，所述的制冷模块C包括：依次串联构成回路的压缩机1、冷凝器2、储液罐3、三通阀4和蒸发器5以及通过三通阀4与蒸发器5并联的上平板热管6，其中：上平板热管6设置于车厢内顶部。
所述的三通阀4与蒸发器5之间以及三通阀4与平板热管组6之间均设有膨胀阀7。
如图5所示，所述的制热模块H包括：依次串联构成回路的循环水泵8、换热器14以及并联的下平板热管组9，其中：下平板热管组9由下平板热管9a、9b、9c组成且分别设置于车厢内前、后座位的底部，循环水泵8、换热器14设置于发动机舱内。
所述的下平板热管9a、9b、9c的底部依次设有导热硅胶12和电加热器13。
本实施例涉及上述空调系统的控制方法，包括：制冷模式和制热模式，其中：
制冷模式通过将上平板热管6作为辅助蒸发器并联加入空调主体并与制冷剂管道相连接，蒸发器5与上平板热管6同时起到降低车内温度的作用。当温度降低到目标值时，蒸发器5前阀门可关闭，制冷剂将全部流经平板热管并作为空调系统中的唯一蒸发机构；
制热模式通过将下平板热管9a，9b，9c分别与换热器14并联，通过发动机余热对平板进行加热或利用导热硅胶12和电加热器13进行供热。
由于平板热管具有温度均匀性好，传热性能优秀的特点，该新型制冷方式不仅能快速降低车内温度且能以较高的舒适性与节能性保持车内的温度。
对于传统汽车，可在发动机与车内热板之间建立水循环系统，发动机侧利用汽车发动机余热加热循环水，车内侧利用循环水对热板进行加热以达到加热车内空气的效果。对于没有内燃机的新能源汽车，可在平板热管下方放置电加热片，二者之间利用导热硅胶进行填涂，工作时利用平板热管下方布置的电加热片对其进行加热以达到制热目的。车内的加热热管布置可以考虑正副驾驶位各布置一块，后部布置一块，可以达到加热均匀舒适的效果。
本发明与现有技术相比，采用换热系数大，热均匀性良好的平板热管，与车内采用自然对流与辐射的方式换热，相较于传统空调的强制对流换热而言具有无风感的优势，其热舒适性更高的同时，由于平板热管所需的换热面积小，结构紧凑，所以可将平板热管集成安装与车内，在外观上能与整个车内环境融为一体。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (7)

1.一种用于乘用车中的空调系统，其特征在于，包括：作为换热末端的平板热管组和空调主体，其中：平板热管组中用于制冷的上平板热管与空调主体中的蒸发器并联并设置于车内顶部作为辅助蒸发器，平板热管组中用于加热的下平板热管组作为热管独立使用，平板热管组内部密封填充制冷剂并通过循环泵驱动制冷剂的流动。
2.根据权利要求1所述的用于乘用车中的空调系统，其特征是，所述的上平板热管包括：入口管、出口管、平板热管、设置于车内顶部。
3.根据权利要求1所述的用于乘用车中的空调系统，其特征是，所述的下平板热管组包括：三个并联的平板热管，其分别设置于主副驾驶座底部以及后排座位底部。
4.根据权利要求3所述的用于乘用车中的空调系统，其特征是，所述的下平板热管组的底部依次设有导热硅胶和电加热器。
5.根据上述任一权利要求所述的用于乘用车中的空调系统，其特征是，所述的平板热管包括：铝制平板与吹胀管道，其中：吹胀通道位于铝制平板的一侧，在热管工作时制冷剂流经其中的通道并于外界进行换热。
6.根据权利要求1～5中任一所述的用于乘用车中的空调系统，其特征是，所述的空调主体包括：依次串联构成回路的压缩机、冷凝器、储液罐、三通阀、膨胀阀和蒸发器，其中：制冷剂通过压缩机压缩为高温高压的气态，在通过冷凝器后冷凝为液态并通过储液罐进行中间储存，根据工作模式的不同，液态制冷剂可通过三通阀分别流经膨胀阀后在蒸发器或者平板热管中蒸发为气态后流回压缩机，完成制冷工作循环。
7.根据上述任一权利要求所述空调系统的控制方法，其特征在于，包括：制冷模式和制热模式，其中：
制冷模式通过将上平板热管作为辅助蒸发器并联加入空调主体并与制冷剂管道相连接，蒸发器与上平板热管同时起到降低车内温度的作用，当温度降低到目标值时，蒸发器前阀门可关闭，制冷剂将全部流经平板热管并作为空调系统中的唯一蒸发机构；
制热模式通过将下平板热管分别与换热器并联，通过发动机余热对平板进行加热或利用导热硅胶和电加热器进行供热。
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