CN1451916A - 汽车空调器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有储冷功能的汽车空调器，它包括压缩机(1)、冷凝器(2)和蒸发器(3)三者串联连接，其特征在于它还包括储冷器，该储冷器与蒸发器并联连接。利用本发明的汽车空调器，当汽车怠速或停止行驶时，可以停止空调压缩机工作，启动储冷系统向车室内供冷，当汽车正常行驶，而车室内的需冷量大于空调系统额定供冷量时，可以启动储冷系统向车室内补充供冷，以弥补空调系统额定供冷量的不足。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种空调器，更具体地说是涉及一种具有储冷功能的汽车空调器。
二、背景技术
据《汽车空调技术》(机械工业出版社，2002年1月)介绍，汽车空调根据驱动方式不同可分为独立式空调和非独立式空调。独立式空调就是配备专门的副发动机作为压缩机的动力源(如大客车空调)，而非独立式空调是由汽车主发动机直接驱动压缩机(如轿车、小型客车空调以及货车空调等)。
独立式汽车空调单独用一个发动机带动空调压缩机，其制冷系统不受主发动机的影响。只有大型客车才有足够的空间安装独立式空调，在独立式空调系统中，压缩机转速基本不变，并可将压缩机与冷凝器做成一个通用性较好的机组，以便于设计选用。其优点是制冷量不受主发动机转速的影响，制冷系统对汽车的行驶也无影响，而且在汽车怠速行驶或停车时，其制冷系统照样正常运行。缺点是结构复杂，增加了整车的重量和布置难度。
非独立式汽车空调由主发动机带动压缩机运转，并由电磁离合器进行控制。当接通电源时，电磁离合器吸合，压缩机开始运转制冷；当断开电源时，电磁离合器脱开，压缩机停止工作，实现了压缩机开停控制，从而调节冷气的供给，达到控制车室内温度的目的。其优点是结构简单、便于安装布置、噪音小。缺点是需要消耗主发动机10-15％的动力，直接影响汽车的加速性能和爬坡能力，同时其制冷量受汽车行驶速度影响，如果汽车停止运行，其空调系统也停止运行。
在非独立式汽车空调上，都安装有车速控制器，其目的是当汽车主发动机转速过低时(怠速)，为保证发动机正常运转，防止发动机过热而采取的一种控制措施。其控制方法是当汽车在启动、爬坡和慢速行驶时，发动机的转速低于一个预调值，车速控制器就切断电磁离合器电源，使电磁离合器脱开，制冷系统即停止工作以减少发动机的负荷并保证安全。当发动机转速高于预调值时，车速控制器接通电磁离合器电源，压缩机电磁离合器吸合，制冷系统才开始工作。其不足之处是空调系统在此时不能向车室内供冷。
汽车空调器都是按额定工况进行设计和匹配的，实际工作时其运行工况受汽车行驶速度影响，当汽车高速行驶时，空调压缩机的转速随主发动机转速的升高而升高，压缩机的排气量也随之增加，空调系统的制冷量将增加，并大于车室内实际所需的制冷量，这时控制系统就切断电磁离合器电源，使电磁离合器脱开，制冷系统停止工作，待车室内温度上升到调定值时，控制系统重新接通电磁离合器电源，制冷系统投入工作，所以，汽车空调在高速行驶时，制冷系统经常进行开、停控制，车室内温度波动较大，同时电磁离合器频繁进行脱开、接合，严重影响了其使用寿命。另外，当汽车高速行驶时，压缩机的排气量增加，而空调系统中的节流阀和蒸发器大小是按额定容量进行设计和布置的，通过节流阀和蒸发器的制冷剂流量不能满足压缩机排气量增加的需要，这就势必造成压缩机的吸气压力下降，引起压缩机的吸、排气压力比升高，压缩机功耗增加。由于压缩机吸气压力下降，其蒸发压力和蒸发温度也随之下降，在蒸发器翅片表面将产生结霜，引起蒸发器送风量和制冷量下降，严重情况将使制冷系统不能正常工作。
非独立式汽车空调系统的冷凝器一般都设置在发动机水箱散热器之前，当汽车行驶运行时，其产生的行驶风有利于冷凝器散热，使其冷凝压力和冷凝温度处在正常的工作范围内。当汽车停止行驶时，若启动发动机工作，驱动空调压缩机运转，这时冷凝器的散热条件较差，其冷凝压力和冷凝温度异常升高，使空调压缩机的负荷加大、功耗增加，同时还会使发动机散热水箱造成“开锅”现象(发动机水箱内的水开始沸腾)，使汽车发动机不能正常工作。因此，当汽车停驶时，不能开启空调系统，这是非独立式汽车空调另一不足之处。
三、发明内容
1、发明目的：本发明的目的是提供了一种具有储冷功能的汽车空调器，当汽车怠速或停止行驶时，可以停止空调压缩机工作，启动储冷系统向车室内供冷；当汽车正常行驶、而车室内的需冷量大于空调系统额定供冷量时，可以启动储冷系统向车室内补充供冷，以弥补空调系统额定供冷量的不足。
2、技术方案
一种具有储冷功能的汽车空调器，包括压缩机、冷凝器和蒸发器，三者串联连接；其特征在于它还包括储冷器，该储冷器与蒸发器并联连接。
本发明所述的储冷器可以包括储冷盘管、释冷盘管和储冷材料，储冷盘管和释冷盘管置于储冷材料中，其中储冷盘管的两端分别与压缩机和冷凝器连接，用于汽车高速行驶时，将空调系统的多余冷量储存起来；释冷盘管在储冷器与蒸发器总成之间形成一个循环释放回路，用于汽车怠速或停车时，启动储冷系统向车室内补充供冷。
本发明所述的冷凝器与储冷盘管之间还依次连接有储液干燥器、电磁阀和节流阀，构成储冷循环系统，并控制储冷循环系统工作；在释冷盘管循环回路中还串联有风冷换热器和循环泵，构成释冷系统，并控制释冷循环系统工作。
所述的压缩机是活塞式、旋转叶片式、滚动转子式、三角转子式、螺杆式或涡旋式。
所述的冷凝器是管片式、管带式或平行流式。
所述的蒸发器是管片式、管带式或层叠式。
所述的节流阀是热力膨胀阀或电子膨胀阀。
所述的风冷换热器是管片式或管带式。
所述的储冷盘管、释冷盘管采用螺旋盘管、蛇形盘管或“U”形盘管。
所述的储冷盘管、释冷盘管为光管、螺纹管或翅片管。
所述的储冷器为长方体或圆柱体，并采用保温材料隔热；冷凝器风扇为轴流风扇；蒸发器风机为贯流式或离心式风机。
所述的储冷材料为高温复合相变材料，其相变温度范围为4-10℃。
3、有益效果
本发明与现有技术相比，其显著优点是：(1)将汽车高速行驶时空调系统的多余冷量储存起来，用于汽车怠速行驶或停车时向车室内供冷。(2)解决汽车空调高速行驶时，制冷系统频繁开停，电磁离合器频繁脱开、接合，吸气压力过低、压缩机功耗增加，蒸发器翅片表面结霜、制冷量下降等弊端。(3)解决汽车怠速行驶时或停车时启动空调系统、造成发动机过热等难题。(4)当环境条件恶劣、车室内的需求供冷量大于汽车空调系统额定供冷量时，可以启动储冷器向车室内补充供冷，以增加车室内的供冷量，满足乘客舒适性要求。(5)应用储冷技术，还可以减少空调机组装机容量。
四、附图说明
附图是本发明所述的具有储冷功能的汽车空调器系统结构示意图。
五、最佳实施方式
本发明制作的具有储冷功能的汽车空调器，包括压缩机1、冷凝器2、蒸发器3、储冷盘管4、释冷盘管5、储冷材料6、储液干燥器7、电磁阀8、节流阀9、风冷换热器10、循环泵11、电磁阀12、节流阀13、蒸发压力调节阀14、气液分离器15、吸气压力调节阀16、蒸发器总成17、蒸发器风机18。其工作原理叙述如下：
如图所示，图中省略了视液镜及电子控制部分，蒸发器机组可以根据需要多组并联，图中只画出一组蒸发器机组予以示意。在制冷和储冷循环系统内充入制冷剂(R12、R134a等)，在释冷循环系统内充入载冷剂(水或乙二醇溶液等)。
当汽车以正常速度行驶、空调压缩机转速处在正常范围内(2000-3000转/分)时，电磁阀8关闭、电磁阀12开启。制冷剂由压缩机1压缩后排出，流入冷凝器2放出热量，冷凝后的制冷剂液体流入储液干燥器7内进行干燥和贮存，被干燥后的液体制冷剂流出储液干燥器7，经电磁阀12流经节流阀13进行节流降压，降压后的制冷剂在蒸发器3内蒸发吸热而产生制冷效应，蒸发气化后的制冷剂经蒸发压力调节阀14流入气液分离器15内进行气液分离，分离后的制冷剂气体经吸气压力调节阀16被吸入压缩机1。
当汽车高速行驶、压缩机转速在3000-6000转/分时，电磁阀8、12开启。制冷剂由压缩机1压缩后排出，流入冷凝器2放出热量，冷凝后的制冷剂液体流入储液干燥器7内进行干燥和贮存，被干燥后的液体制冷剂流出储液干燥器7后分成两路，一路经电磁阀8流经节流阀9进行节流降压，降压后的制冷剂在储冷盘管4内蒸发吸热而产生制冷效应，而储冷器内储冷盘管4外的储冷材料6因放热而凝固成固态，将冷量以相变潜热和显热的形式贮存在相变材料内，储冷盘管4内蒸发气化后的制冷剂流入气液分离器15内，另一路经电磁阀12流经节流阀13进行节流降压，降压后的制冷剂在蒸发器3内蒸发吸热而产生制冷效应，蒸发气化后的制冷剂经蒸发压力调节阀14流入气液分离器15内，与前一路的制冷剂在气液分离器15内汇合，分离后的制冷剂气体经吸气压力调节阀16被吸入压缩机1。由于压缩机高速运转时制冷剂流量大，为了防止压缩机吸入液态制冷剂，在蒸发器到压缩机低压蒸气入口处，设立了一个气液分离器15，用于制冷剂气液分离，防止压缩机产生“液击”现象。
在冷凝器2出口安装了一个储液干燥器7，用于除去制冷剂中含有的少量水分，防止在节流阀处发生“冰堵”现象，同时贮存系统中多余的制冷剂，根据压缩机转速的高低自动调节系统中循环的制冷剂量的多少。
在蒸发器出口安装了一个蒸发压力调节阀14，用来控制蒸发器温度，使蒸发温度稳定在空调工况(5℃)，防止蒸发器翅片表面结霜。
在蒸发器和压缩机吸入口之间，还装有一个吸气压力调节阀16，其作用是限制压缩机吸入制冷剂蒸气的量，以防止压缩机工作时吸入过量的制冷剂蒸气而引起压缩机超负荷工作，使电磁离合器打滑或者传动带打滑，增大压缩机功率消耗、损坏电磁离合器。吸气压力调节阀的调节压力值最大不超过0.18MPa。当蒸发压力大时，节流阀13的开度加大，使更多的制冷剂流入蒸发器，从而流出量增多，这时容易引起压缩机的吸入流量增大而超负荷。此时，可通过减少吸气压力调节阀的开度，使压缩机吸入的制冷剂不会因蒸发压力增大而吸入流量过多，保护压缩机不超负荷工作。
当汽车怠速行驶或停车时，压缩机电磁离合器脱开，电磁阀8、12关闭，制冷循环系统不工作，循环泵11开启，释冷循环系统开始工作，释冷盘管5内的载冷剂通过释冷盘管管壁吸收储冷器内的储冷材料6贮存的冷量，由循环泵11送入蒸发器总成17内的风冷换热器10，风冷换热器10内的载冷剂将冷量通过换热器管壁传至风冷换热器10外侧的空气，而风冷换热器10外侧的冷空气则由蒸发器风机18送入车室内，供车室内降温需要，保证汽车怠速或停车时仍可向车室内供冷。
当汽车以正常速度行驶、而车室内的需冷量大于汽车空调系统额定供冷量时，这时除了制冷循环系统正常工作以外(制冷循环过程与上述的制冷循环过程相同)，释冷循环系统还可投入工作，以弥补车室内供冷量的不足(释冷循环过程与上述的释冷循环过程相同)，保证车室内乘客的舒适性不受影响。
Claims (5)
1、一种具有储冷功能的汽车空调器，包括压缩机(1)、冷凝器(2)和蒸发器(3)，三者串联连接；其特征在于它还包括储冷器，该储冷器与蒸发器(3)并联连接。
2、根据权利要求1所述的汽车空调器，其特征在于所述的储冷器包括储冷盘管(4)、释冷盘管(5)和储冷材料(6)，储冷盘管(4)和释冷盘管(5)置于储冷材料(6)中，其中储冷盘管(4)的两端分别与压缩机(1)和冷凝器(2)连接，释冷盘管(5)在储冷器与蒸发器总成(17)之间形成一个循环释放回路。
3、根据权利要求2所述的汽车空调器，其特征在于所述的储冷盘管(4)和释冷盘管(5)采用光管、螺纹管或翅片管，形状是螺纹盘管、蛇形盘管或“U”形盘管。
4、根据权利要求2或3所述的汽车空调器，其特征在于在冷凝器(2)与储冷盘管(4)之间还依次连接有储液干燥器(7)、电磁阀(8)和节流阀(9)，在释冷盘管(5)循环回路中还串联有风冷换热器(10)和循环泵(11)。
5、根据权利要求2所述的汽车空调器，其特征在于其中的储冷材料(6)为高温复合相变材料，其相变温度范围为4-10℃。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |