CN113183998A - 热舒适及呼吸分供的轨道车辆空调装置 - Google Patents

Abstract

热舒适及呼吸分供的轨道车辆空调装置，包括底部带有液囊35的新风处理器36，新风处理器36中装有冷凝器7，冷凝器7上方装有喷水用的喷嘴组件6，新风处理器36一端为新鲜空气进风口，另一端为出风口，出风口接新风送风管9，新风送风管9末端设有呼吸鼻罩15。新风处理器36进风口端设有过虑网401，出风口端设有挡水板8。喷嘴组件6与诱导式雾化器5相连通，诱导式雾化器5通过管道与新风处理器36的液囊35连通，在液囊35与诱导式雾化器5之间的管道上装有循环水泵3。

Description

热舒适及呼吸分供的轨道车辆空调装置

技术领域

本发明涉及一种采用制冷系统的放热端【以下简称冷凝器】加热加湿新鲜空气，采用吸热端【以下简称蒸发器】降温降湿车厢回风的轨道车辆空调装置【以下简称空调系统】。

背景技术

地铁车厢大致属于密闭型的环境，人员密度非常大，致使车厢内产生了各种各样的污染物，特别是在疫情期间，病菌容易在车厢内交叉传播，使人们的健康面临着较大的风险。根据车厢的实际情况，合理设计具有冷暖调节功能，又能防止病菌交叉传播，并且节能的轨道车辆空调系统，符合我国实行的可持续发展战略，解决能源消耗制约的技术瓶颈，有助于各种疫情期间的疫情防控。

根据发明人长年持续针对人体热舒适性及人体健康的研究，传统车辆空调系统将车厢外的新鲜空气与车厢内的回风进行混合，经过一系列热湿处理过程后，混合空气被再次送入车厢内，来调节车厢内的温度、湿度(空气的潮湿程度)以及污染物的浓度(以CO2作为主要指标)，这种传统的空调方式考虑了人体的冷热感觉，也就是热舒适性，但是对人体呼吸所需要的温度及湿度未加以考虑，同时也不能防止病菌的交叉传播，不利于人体的健康。以夏季的空调季为例，温度在22-28℃之间时人体的热感觉会感到舒适，对应的相对湿度在40-65％之间的范围，但是，人体呼吸适合的温度在30-35℃之间，相对湿度接近饱和程度(95％以上)，传统车辆空调系统采用送一个状态参数的空气，主要用于满足人体的热感觉(冷热感觉)，不能在满足热舒适需求的同时满足呼吸健康需求，因此，在空调车厢，容易导致人体健康的各种不适，比如头闷、头晕、眼胀、鼻干、打喷嚏、喉咙干、咳嗽、乏力等症状。如果车厢内有呼吸传染病病菌，极容易在车厢内相互传播，交叉感染。中国专利申请2020111076419号公开了一种采用新风管道与回风管道彼此隔离的新风空调技术，该专利可有效解决传统空调器加装新风系统，以提高室内的空气质量，并采用了全热回收的节能措施，但是该专利依然采用了传统的新回风混合出风方式，未能解决人体热舒适和呼吸所需的空气参数不同而需要分别供应的技术问题。同时，该专利没能利用空调器放热端的热量，形成了一定的能量浪费。

发明内容

针对现有的车辆空调技术在解决人体热舒适和呼吸所需的空气参数领域存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种既满足车厢热舒适性又节能，既极大地提高车厢呼吸用空气品质，又防止病菌相互传播传染的车辆空调装置。

本发明的基本思路是：在冷凝器上部设置带诱导气流雾化功能的喷淋组件，利用诱导气流对水流进行离散，使水流形成较小的水滴并被喷嘴喷洒到冷凝器上；在冷凝器的前端通入新鲜空气，新鲜空气掠过冷凝器表面，冷凝器的放热量被用来加温新鲜空气，新鲜空气在被加热的同时与雾化后喷淋在冷凝器上的小液滴及水蒸气混合，从而变成高温高湿的新鲜空气，高温高湿的新鲜空气经新风送风管由呼吸鼻罩送到鼻腔。使车辆空调不再承担新风负荷，提高了空调系统的节能效率。人体呼出的气体由呼吸鼻罩经新风排风管排到环境中去。车厢里的回风在蒸发器端放出热量，回风的温度降低并除湿，低温干燥的回风经回风送风管再次送到车厢里，用来调节车厢的温度及相对湿度。

本发明的技术方案是：

热舒适及呼吸分供的轨道车辆空调装置，包括底部带有液囊的新风处理器，新风处理器中装有冷凝器，冷凝器上方装有喷水用的喷嘴组件，新风处理器一端设有新鲜空气进风口，另一端为出风口，出风口接新风送风管，新风送风管末端设有呼吸鼻罩。

新风处理器进风口端设有过虑网，出风口端设有挡水板。

喷嘴组件与诱导式雾化器相连通，循环水泵为诱导式雾化器及喷嘴组件提供循环动力和压头。

设置有车厢回风处理循环。

其中：

A、压缩机通过制冷剂管道与冷凝器连通，冷凝器通过制冷剂管道与热力膨胀阀连通，热力膨胀阀通过制冷剂管道与蒸发器连通，蒸发器通过制冷剂管道与压缩机连通；

B、喷嘴组件通过管道与诱导式雾化器连通，诱导式雾化器通过管道与新风处理器的液囊连通，在液囊与诱导式雾化器之间的管道上装有循环水泵；

C、回风口与车厢回风管连通，车厢回风管内装有过滤器，过滤器之后的风管中安装有蒸发器，蒸发器与车厢送风管连通，车厢送风管与送风口连通；

D、呼吸鼻罩通过呼气管与新风排风管连通，之间通过呼气接口进行连接。

进一步方案是：诱导式雾化器包括高速喷嘴，与高速喷嘴相连通的诱导混合箱，高速喷嘴由固定架固定在诱导混合箱上。

进一步方案是：高速喷嘴与诱导混合箱之间形成的环形空腔与大气相通。

进一步方案是：诱导混合箱与大气相通一端的内壁设有导流槽，室外新鲜空气可以通过导流槽进入诱导混合箱。

进一步方案是：呼吸鼻罩包括吸气组件，吸气组件内设有吸气阀芯和限位板，吸气阀芯上部与吸气口相通，吸气阀芯下部与鼻罩空腔相通，吸气阀芯可以在压力作用自由地下上下移动。

进一步方案是：吸气组件外测设吸气旁通管，吸气旁通管上部与吸气口相通，吸气管下部与鼻罩空腔相通。

进一步方案是：呼吸鼻罩包括呼气组件，呼气组件内设有呼气阀芯和限位板，呼气阀芯上部与呼气口相通，呼气阀芯下部与鼻罩空腔相通，呼气阀芯可以在压力作用自由地下上下移动。

进一步方案是：呼气组件外测设呼气旁通管，呼气旁通管上部与呼气口相通，呼气管下部与鼻罩空腔相通。

进一步方案是：新风处理器底部具有一定的坡度，液囊设置于新风处理器的底部。

进一步方案是：新风送风管及新风排风管底部设置有积液槽，安装时具有一定的坡度。

进一步方案是：吸气接口设置在新风送风管的侧面【不是在底部】，呼气接口设置在新风排风管的侧面【不是在底部】。

本发明的优点是：同一个装置同时实现不同状态参数的送风，其中低温干燥的回风用于调节车厢里的温度和湿度，高温高湿的新鲜空气用于人体呼吸；与传统的空调系统只利用了蒸发器的吸热量相比，该发明充分利用制冷系统冷凝器的放热量和蒸发器的吸热量，极大地提高了能量利用效率，其中放热量用于加热呼吸用的新鲜空气，蒸发器的吸热量用于车厢回风的降温除湿；该发明新风专门用于人体呼吸，并独立设置了一个循环系统，极大地提高了人体所需的新鲜空气量的同时，使新风不成为车厢的基础负荷，减少了空调系统的运行能耗；通过设计诱导式雾化器，增强了空气的加湿效果，同时，空气和水混合可有效降低水滴雾化的压头。

在新风进行溶液除湿前设置预处理箱，对新风进行冷却减湿预处理，可以减少除湿器的尺寸和溶液循环的流量，从而减少输配费用和对太阳能等热源的依赖程度；在除湿器中设置水冷装置，可以带走溶液产生的混合热，提高溶液的吸湿效率。

附图说明

图1为本发明的系统流程图；

图2为本发明的雾化器放大图；

图3为图2的A-A视剖图；

图4为图2的B-B视剖图；

图5为新风排气管的C-C视剖图；

图6为本发明的呼吸鼻罩放大图；

图7为图6的D-D视剖图。

附图标记说明：

1、压缩机，2、热力膨胀阀，3、循环水泵，401、过虑网，402、过虑网，5、诱导式雾化器，6、喷嘴组件，7、冷凝器，8、挡水板，9、新风送风管，10、新风排风管，11、呼气接口，12、呼气管，13、吸气接口，14、吸气管，15、呼吸鼻罩，16、车厢送风管，17、送风口，18、车厢回风管，19、回风口，20、蒸发器，21、高速喷嘴，22、诱导混合箱，23、导流槽，24、固定架，25、积液槽，26、吸气旁通管，27、呼气旁通管，28、呼气组件，29、吸气组件，30、呼气口，31、吸气阀芯，32、吸气口，33、呼气阀芯，3401、限位板，3402、限位板，35、液囊，36、新风处理器，37、鼻罩空腔。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明做进一步的描述：

如图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7，热舒适及呼吸分供的轨道车辆空调装置，包括底部带有液囊35的新风处理器36，新风处理器36中装有冷凝器7，冷凝器7上方装有喷水用的喷嘴组件6，新风处理器36一端为新鲜空气进风口，另一端为出风口，出风口接新风送风管9，新风送风管9末端设有呼吸鼻罩15。

新风处理器36进风口端设有过虑网401，出风口端设有挡水板8。

喷嘴组件6与诱导式雾化器5相连通，循环水泵3为诱导式雾化器5及喷嘴组件6提供循环动力和压头。

设置有车厢回风处理循环。

其中：

A、压缩机1通过制冷剂管道与冷凝器7连通，冷凝器7通过制冷剂管道与热力膨胀阀2连通，热力膨胀阀2通过制冷剂管道与蒸发器20连通，蒸发器20通过制冷剂管道与压缩机1连通；

B、喷嘴组件6通过管道与诱导式雾化器5连通，诱导式雾化器5通过管道与新风处理器36的液囊35连通，在液囊35与诱导式雾化器5之间的管道上装有循环水泵3；

C、回风口19与车厢回风管18连通，车厢回风管18内装有过滤器402，过滤器402之后的风管中安装有蒸发器20，蒸发器20与车厢送风管16连通，车厢送风管16与送风口17连通；

D、呼吸鼻罩15通过呼气管12与新风排风管10连通，之间通过呼气接口11进行连接。

诱导式雾化器5包括高速喷嘴21，与高速喷嘴21相连通的诱导混合箱22，高速喷嘴21由固定架24固定在诱导混合箱22上。高速喷嘴21与诱导混合箱22之间形成的环形空腔与大气相通。诱导混合箱22与大气相通一端的内壁设有导流槽23，室外新鲜空气可以通过导流槽23进入诱导混合箱22。

高速喷嘴21喷出高速的水流，在高速喷嘴21与诱导混合箱22之间形成的环形空腔中形成负压区，新鲜空气沿着导流槽23进入诱导混合箱22，在诱导混合箱22中，新鲜空气与水充分混合，水-气混合后的两相流进入喷嘴组件6，喷嘴组件6很容易将水-气两相流雾化为小液滴。

呼吸鼻罩5包括吸气组件29，吸气组件29内设有吸气阀芯31和限位板3401，吸气阀芯31上部与吸气口32相通，吸气阀芯31下部与鼻罩空腔37相通，吸气阀芯31可以在压力作用自由地下上下移动。吸气组件29外测设吸气旁通管26，吸气旁通管26上部与吸气口32相通，吸气旁通管26下部与鼻罩空腔37相通。呼吸鼻罩5包括呼气组件28，呼气组件28内设有呼气阀芯33和限位板3402，呼气阀芯33上部与呼气口30相通，呼气阀芯33下部与鼻罩空腔37相通，呼气阀芯33可以在压力作用自由地下上下移动。呼气组件28外测设呼气旁通管27，呼气旁通管27上部与呼气口30相通，呼气旁通管27下部与鼻罩空腔37相通。

当吸气时，鼻罩空腔37内为负压，吸气阀芯31在压差作用下下降，直至限位板3401处，吸气旁通管26上部与吸气口32连通，使加热加湿后新鲜空气通过吸气旁通管26进入鼻罩空腔37，供人体吸气；此过程中，呼气阀芯33下降，并堵住呼气旁通管27下部的出口，阻断呼气通道。当呼气时，鼻罩空腔37内为正压，呼气阀芯33在压差作用下上升，直至限位板3402处，呼气旁通管27上部与呼气口30连通，使人体呼出的气体通过鼻罩空腔37进入呼气旁通管27，然后通过呼气管12进入新风排风管10中，供人体呼气；此过程中，吸气阀芯31上升，并堵住吸气旁通管26上部的出口，阻断吸气通道。依次循环。

新风处理器36底部具有一定的坡度，液囊35设置于新风处理器36的底部。

新风送风管9及新风排风管10底部设置有积液槽25，安装时具有一定的坡度。

吸气接口13设置在新风送风管9的侧面【不是在底部】，呼气接口11设置在新风排风管10的侧面【不是在底部】。

在车厢空调启动时，压缩机1出口的高温高压的过热制冷剂蒸汽进入冷凝器7，高温的制冷剂蒸汽在冷凝器7中冷凝放热，变为高温高压的制冷剂液体，高温高压的制冷剂液体经过热力膨胀阀2的降温降压后，变为低温低压的制冷剂两相流，低温低压的制冷剂在蒸发器20中蒸发吸热，变为低温低压的制冷剂蒸汽后进入压缩机1，依次循环。在新风处理器36中，喷嘴组件6向冷凝器7喷淋雾化后的小液滴，同时，经过过滤器401的新鲜空气掠过冷凝器7的表面，这个过程中，新鲜空气被加热到30-35℃，相对湿度变为95％以上，成为高温高湿的新鲜空气，高温高湿的新鲜空气在新风处理器36中的挡水板8挡掉空气中的液态水，高温高湿的新鲜空气经新风送风管9到达呼吸鼻罩15，呼吸鼻罩戴在鼻子上，使高温高湿的新鲜空气吸入肺中。人体呼出的气体经过呼吸鼻罩15进入新风排风管10，随后排到大气环境中。在新风送风管9及新风排风管10的底部设有积液槽25，结露的冷凝水聚集到积液槽25中，由于风管安装有一定的坡度，结露的冷凝水经过积液槽25流回新风处理器36中的液囊35。车厢内的空气经过回风口19进入新风回风管18中，并经过过滤器3402过虑，然后由蒸发器20降温除湿变为低温干燥的空气，低温干燥的空气经车厢送风管16输送，并通过送风口17送入车厢内，调节车厢里的温度和相对湿度，以此满足车厢的热舒适性要求。

Claims (4)

1.热舒适及呼吸分供的轨道车辆空调装置，其特征在于该装置包括：

底部带有液囊35的新风处理器36，新风处理器36中装有冷凝器7，冷凝器7上方装有喷水用的喷嘴组件6，新风处理器36一端为新鲜空气进风口，另一端为出风口，出风口接新风送风管9，新风送风管9末端设有呼吸鼻罩15。

新风处理器36进风口端设有过虑网401，出风口端设有挡水板8。

喷嘴组件6与诱导式雾化器5相连通，循环水泵3为诱导式雾化器5及喷嘴组件6提供循环动力和压头。

设置有车厢回风处理循环。

其中：

A、压缩机1通过制冷剂管道与冷凝器7连通，冷凝器7通过制冷剂管道与热力膨胀阀2连通，热力膨胀阀2通过制冷剂管道与蒸发器20连通，蒸发器20通过制冷剂管道与压缩机1连通；

B、喷嘴组件6通过管道与诱导式雾化器5连通，诱导式雾化器5通过管道与新风处理器36的液囊35连通，在液囊35与诱导式雾化器5之间的管道上装有循环水泵3；

C、回风口19与车厢回风管18连通，车厢回风管18内装有过滤器402，过滤器402之后的风管中安装有蒸发器20，蒸发器20与车厢送风管16连通，车厢送风管16与送风口17连通；

D、呼吸鼻罩15通过呼气管12与新风排风管10连通，之间通过呼气接口11进行连接。

2.根据权利要求1所述的热舒适及呼吸分供的轨道车辆空调装置，其特征在于诱导式雾化器5包括高速喷嘴21，与高速喷嘴21相连通的诱导混合箱22，高速喷嘴21由固定架24固定在诱导混合箱22上。高速喷嘴21与诱导混合箱22之间形成的环形空腔与大气相通。诱导混合箱22与大气相通一端的内壁设有导流槽23，室外新鲜空气可以通过导流槽23进入诱导混合箱22。

3.根据权利要求1所述的热舒适及呼吸分供的轨道车辆空调装置，其特征在于呼吸鼻罩5包括吸气组件29，吸气组件29内设有吸气阀芯31和限位板3401，吸气阀芯31上部与吸气口32相通，吸气阀芯31下部与鼻罩空腔37相通，吸气阀芯31可以在压力作用自由地下上下移动。吸气组件29外测设吸气旁通管26，吸气旁通管26上部与吸气口32相通，吸气旁通管26下部与鼻罩空腔37相通。呼吸鼻罩5包括呼气组件28，呼气组件28内设有呼气阀芯33和限位板3402，呼气阀芯33上部与呼气口30相通，呼气阀芯33下部与鼻罩空腔37相通，呼气阀芯33可以在压力作用自由地下上下移动。呼气组件28外测设呼气旁通管27，呼气旁通管27上部与呼气口30相通，呼气旁通管27下部与鼻罩空腔37相通。

4.根据权利要求1所述的热舒适及呼吸分供的轨道车辆空调装置，其特征在于新风送风管9及新风排风管10底部设置有积液槽25，安装时具有一定的坡度。

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