CN1180626A - 利用汽车发动机尾气热量的空调机 - Google Patents

Abstract

本发明为一种利用汽车发动机尾气热量作制冷动力的空调机。它是在汽车发动机的排气歧管上接有一个热交换器,利用排气歧管所排废气的热量对空调器中的工质进行加热,工质在分解过程中实现冷调或暖调。该空调机不消耗发动机动力,并且使用了非氟利昂工质,减少环境污染,节省了油耗,成本低，寿命长。

Description

利用汽车发动机尾气热量的空调机

本发明属于汽车空调机领域，特别是涉及一种利用汽车发动机尾气热量驱动的空调机。

现有的汽车空调机，发动机驱动压缩机压缩制冷剂来完成冷调。但是，压缩机的运转增加了发动机的负荷。据测定，工作中的压缩机平均消耗发动机有用功的10-12％，使发动机耗油量增加10-20％。此外，在现有的空调机中，氟利昂作为制冷工质，破坏大气臭氧层。

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种利用发动机尾气的热量，不需消耗发动机有用功的汽车空调机。

本发明的再一目的在于提出一种利用高效的热交换器对尾气的热量进行吸收的汽车空调机。

本发明的又一个目的在于提出一种不使用氟利昂作为工质的汽车空调机。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：其制冷动力为通过与汽车发动机的排气歧管相通的热交换器，利用排气歧管中所排废气中的热量对空调部分所使用的工质进行加热，工质在分解、溶解过程中实现冷调或暖调。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。

图1是根据本发明的实施例一的结构示意图，其中详细示出了一种尾气热交换器的结构，并且在该实施例中所使用的工质为溴化锂或溴化钠溶液。

图2是根据本发明的实施例二的结构示意图，其中使用的工质为酒精、环戊烯、异丙基氯、异丁胺、偶氮二异丙脂、丙烯醛等的水溶液。

图3是根据本发明的实施例三的结构示意图，其中使用的工质为氨水。

图4A、4B、4C、4D示出了本发明的另外一种尾气热交换器的结构，其中图4A为热交换器的外观示意图，图4B为内部芯件的外观图，而图4C是沿图4B中C-C线的剖视图，图4D为热交换管的立体示意图。

本发明的汽车空调机，具有用于吸收汽车发动机尾气热量的尾气热交换器部分，和与该尾气热交换器连接在一起的空调部分。

本发明的尾气热交换器部分，如图1所示，由标号12指出，包括一个空腔121和位于空腔中的蛇形管或涡旋形管122，空腔121上设有尾气进口112和尾气出口113，汽车发动机的排气歧管与尾气进口112相连通，尾气进口112和出口113之间的距离应尽可能大，以使尾气中的热量能被充分吸收。蛇形管122上设有用于制冷介质进入其中的入口123，和用于当其中的制冷介质与尾气进行热交换后流出的出口116、117。

如图4A、4B、4C和4D所示，为本发明空调机所使用的尾气热交换器的另外一种结构的示意图，该热交换器也包括一个空腔和位于该空腔中的芯体415。在空腔上设有尾气入口411、尾气出口412、工质入口413和工质出口414。芯体415由多根沿热交换器的纵向延伸的热交换件构成，件415每根的两端部分的截面为六角形而中部分的截面形状为圆形。两端的六角边相互焊接塞封，焊缝为418，多个周向槽416形成在件415的中间部分上，这些槽可以是多个彼此平行的槽416，也可以是沿整个中间部分的一个螺旋槽416。件415的内部沿纵向具有通孔417，分别与尾气入口411和尾气出口412相通。

工作时，来自发动机排气歧管尾气，通过入口411进入每一个热交换件415的通孔中，经过整个热交换件415后，从出口412排出。工质从入口413进入，沿件415之间的间隙和槽416运动，从出口414流出。在该热交换器中，工质能在充分大的面积上与尾气进行充分热交换。

需要说明的是，这种热交换器的总体形状即可以是如图所示的柱形，也可以是根据实际需要而成弯曲的形状，这将在下面的实施例三中提到。

图1示出了本发明的第一个实施例，在该实施例中的空调机包括：液泵11、与液泵11相通的尾气热交换器12、与热交换器12相通的发生器13、在阀113的控制下与发生器13连通的冷凝器14和冷却器15、空调器110、蒸发器18、装于蒸发器18上方与冷凝器14相通的喷嘴16、装于蒸发器18下方并与冷却器15相通的喷嘴19，在该实施例中使用的工质为溴化锂或者溴化钠。

当液泵11启动时，稀溴化锂溶液A被送入热交换器12的蛇形管122内，而发动机排出的尾气进入蛇形管122四周的空腔121中，把热量传给蛇形管内稀溴化锂溶液A后从出口113排出，蛇形管122内的稀溴化锂溶液A不断吸收发动机尾气的热量，直至分解为水蒸汽和浓溴化锂溶液B，蛇形管122分别通过出口116和出口117与发生器13连通，水蒸汽由出口116进入发生器13并不断积聚，直至达到一定的压力而把发生器13内的阀114打开，这样，水蒸气在发生器13上部进入冷凝器14。浓溴化锂溶液B则由发生器13下部进入冷却器15。水蒸汽在冷凝器14中冷凝成液态的水C，并经管道到达位于蒸发器18上方的喷嘴16，通过喷嘴16喷淋于蒸发器18的换热器115上，冷却换热器115内的介质，实现制冷。尽管这里热交换器12通过二个出口116、117与发生器13相通，事实上，仅仅使用一个出口116也是可以的。

水C在蒸发器18上吸热再次蒸发成水蒸汽，并且被通过喷咀9喷出的浓溴化锂溶液B吸收。吸收了水蒸气的浓溴化锂溶再次变成为稀溴化锂溶液A，进入液泵11，再由液泵11送至热交换器12，从而循环制冷。

在上述的结构中，利用浓溴化锂或溴化钠溶液的强吸湿性，造成一个水蒸汽分压600＿800PA的低压环境，使水在0-5℃时便蒸发，而在蒸发时，需要大量的热量，从而进行制冷。

另外，在本实施例中，发生器13的上部经控制阀111通过管道可以直接与一个位于换热器115上方的喷嘴17相连通。

当要实现暖调时，只须开启控制阀111，发生器13内部受到发动机尾气加热但未分解的稀溴化锂溶液A可以直接经喷咀17淋于换热器115，使换热器内部介质升温，从而经过空调器110，将热量释放出来，完成暖调。

图1示出了本发明的第二个实施例，在该实施例中，以低沸点的水作为工作介质，而且这里使用的水就是发动机的冷却液。

该实施例中的汽车空调机包括：发动机冷动液容器25、通过阀21与容器25相通的泵22、与泵22相通的尾气热交换器23、分别与热交换器23和容器25相通的喷射器24、与喷射器24相连通的蒸发器27、与容器25相连通的冷却器26，该冷却器26通过减压阀28与蒸发器27相通、与蒸发器27相通的泵210、用于将冷气或者热气送至汽车内的风口29以及耐压管道。

当发动机容器25的阀21被打开后，作为发动机冷却液的水进入泵22，经泵22加压后进入尾气热交换器23，该热交换器的结构可以与前述的相同，有关描述不再重复。水在热交换器23中吸收热量后，形成具有一定压力的蒸汽，该蒸汽经由管道被送至喷射器24，并由喷射器24喷回容器25，由于喷射器24所产生的射流作用，使与喷射器24相通的蒸发器27内形成负压，此外，容器25中的水经冷却器26散热后，经减压阀28减压后进入蒸发器27，由于上文中提到的负压而迅速蒸发，在其蒸发过程中，吸收大量热量，而使大量的水冷却，这些冷却水在泵210的作用下循环至风口29将冷量放出，实现冷调。

另外，容器25在阀211的控制下，通过管道通至风口29。

当要实现暖调时，只需将阀门211打开，将含有大量热的蒸汽直接进入风口29，通过风口29将热量散出，即可实现暖调。

图3示出了本发明的第三个实施例，在该实施例中，以氨水作为工质。

一个贮液筒31用于储存浓氨水的贮液筒，一个尾气热交换器32与贮液筒31相通，交换器32的一端321高于另一端322，一个蒸馏管33与热交换器的较高端321相通，该蒸馏管33内部的下部设有用于促进气体和液体分离的V形分离网，一个冷凝器35通过缓压管34与蒸馏管33上部相通，一个蒸发器37在上游通过过滤器36与冷凝器35相通，蒸发器37在下游通至贮液筒31，一个回流冷却器38与蒸馏管33的底部相连通，而回流冷却器38通过一个吸收器39通至贮筒31。在蒸发器37和吸收器39中装有氢气或者氦气。为了补充氨的损失，在冷凝器35和蒸发器37之间可以增加一个储存液态氨的筒310。

贮液筒31里的浓氨水，流到尾气热交换器322中加热，氨水初步受热分解，产生一些汽泡，在这些气泡的带动下，氨水到达尾气热交换器的较高端321，该较高端321与汽车发动机的排气歧管直接相通，因此在换热器中是温度最高的区域。浓氨水在此直接受到发动机所排高温达400-800度的废气的急剧加热，使氨水中的氨以气态分离出来，大量的氨气气泡一起进入蒸馏管33，由于氨气的比重小于水及水蒸汽的比重，所以氨气一直上升进入冷凝器35，在冷凝器35散热降温而液化，然后经过扩散器进入蒸发器37中，在蒸发器中蒸发，氨蒸发成气体并同时大量吸热。在蒸发器37和吸收器39中装有氢气或者氦气。在本实施例中为氢气，因此氨气与氢气混合。由于氨气与氢气混合而构成的混合汽体的比重大于氢气的比重。因此混合气体从蒸发器37向下流入贮液筒31，在贮液筒31中再次溶解为氨水。含少许氨气的氨气和氢气的混合物由于比重变小，沿吸收器39上升，在上升过程中，氨气遇到从蒸馏管33流入回流冷却器38冷却的水，并且溶解于其中，这样产生的氨水通过吸收器39流入贮液筒39。而混合气体中的氢气则继续上升到扩散器，并再次进入蒸发器37以重复使用。贮筒39中的氨水则继续循环，进行制冷。

工业实用性

综上所述，本发明具有如下优点：

1、节能：  不消耗发动机的有用功，可节省油耗10-20％；

2、环保：  降低了发动机尾气中的热量，制冷剂无损臭氧层；

3、安全：  所用工质化学性能稳定，在回路内负压运转，无任何危险；

4、价低：  制造简单、成本低，仅为现有汽车空调造价的20-50％；

5、寿命长：由于活动零件少，使用寿命可以达到现有空调器的3-5倍。

Claims (12)

1、一种汽车空调机包括动力系统和通过动力系统驱动的空调部分，其特征在于，所述的动力系统为与汽车发动机的排气歧管相通的热交换器，选用所述排气歧管中所排出的废气中的热量对空调部分所使用的工质进行加热。

2、如权利要求1所述的汽车空调机，其特征在于，所述热交换器部分，包括一个空腔(121)和位于空腔中的蛇形管(122)，空腔(121)上设有尾气进口(112)和尾气出口(113)；蛇形管(122)上设有用于工质进入其中的入口(123)，和用于当其中的制冷介质与尾气进行热交换后流出的出口(116、117)。

3、如权利要求1所述的汽车空调机，其特征在于，所述热交换器部分包括一个空腔和位于该空腔中的芯体(415)，在空腔上设有尾气入口(411)、尾气出口(412)、工质入口(413)和工质出口(414)，芯体(415)由多根沿所述热交换器的纵向延伸的热交换件(415)构成，热交换件(415)的两端部分的截面形状为六角形而中间部分的截面形状为圆形，一个或多个周向槽(416)形成在热交换件(415)的中间部分上，在热交换件(415)的内部沿纵向具有通孔(417)，分别与尾气入口(411)和尾气出口(412)相通。

4、如权利要求3所述的汽车空调机，其特征在于，所述中间部分的外周面上具有多个平行的槽(416)。

5、如权利要求3所述的汽车空调机，其特征在于，所述槽(416)是沿每个所述换热件中间部分的外周面螺旋槽。

6、如权利要求1到5中任一所述的汽车空调机，其特征在于，所述空调部分使用的工质为溴化锂或者溴化钠。

7、如权利要求1到5中任一所述的汽车空调机，其特征在于，所述空调部分使用的工质为酒精、环戊烯、异丙基氯、异丁胺、偶氮二异丙脂、丙烯醛等的水溶液。

8、如权利要求1到5中任一所述的汽车空调机，其特征在于，所述空调部分使用的工质为氨水。

9、如权利要求6所述的汽车空调机，其特征在于，所述空调机包括：

液泵(11)；

热交换器(12)，与液泵(11)相通，用于对来自泵(11)的工质进行加热；

发生器(13)，与热交换器12相通；

冷凝器(14)，在阀(114)的控制下与发生器(13)相通；

冷却器(15)，在阀(114)的控制下与发生器(13)相通；

空调器(110)；

蒸发器(18)，包括一个换热器(115)，用于与空调器(110)配合；

喷嘴(16)，装于换热器(115)上方并与冷凝器(14)相通；

喷嘴(19)，装于换热器(115)下方并与冷却器(15)相通；

喷嘴(17)，位于换热器(115)的上方，并且经过控制阀(111)与发生器(13)相连通和连接管道。

10、如权利要求9所述的汽车空调机，特征在于，所述热交换器通过二个出口(116、117)分别与发生器(113)的上部和下部相通。

11、如权利要求7所述的汽车空调机，其特征在于，所述汽车空调机包括：

容器(25)，用于容纳工质；

泵(22)，通过一个阀(21)与容器(25)相通；

热交换器(23)，与泵(22)相通，用于对泵(22)从容器(25)所泵出的工质加热；

喷射器(24)，分别与热交换器(23)和容器(25)相通，用于将从热交换器(23)来的工质加速射入容器(25)；

发生器(27)，与喷射器(24)相连通，经射器(24)的射流作用可使其中产生负压；

冷却器(26)，与容器(25)相连通，并且通过减压阀(28)与发生器(27)相通用于将容器(25)中工质散热后送入发生器(27)；

风口(29)，容器(25)在阀(211)的控制下，可以将工质直接通至风口(29)；

泵(210)，用于发生器(27)产生的冷却水通过风口(29)送出和连接管道。

12、如权利要求8所述的汽车空调机，其特征在于，所述汽车空调机包括：

一个贮液筒(31)，用于储存浓氨水；

一个尾气热交换器(32)与贮液筒(31)相通，交换器(32)的一端(321)高于另一端(322)；

一个蒸馏管(33)与热交换器较高端(321)相通；

一个冷凝器(35)通过一个缓压管(34)与蒸馏管(33)上部相通；

一个蒸发器(37)，在上游通过滤器(36)与冷凝器(35)相通，在下游通至贮液筒(31)；

一个回流冷却器(38)，与蒸馏管(33)的底部相连通，并且通过一个吸收器(39)通至贮液筒(31)，在蒸发器(37)和吸收器(39)中装有氢气或者氦气和连接管道。

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