CN201476390U - 车载快速制冷装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车载快速制冷装置，包括系统控制器、冷风风扇、制冷蒸发器、空气压缩机、冷凝器、冷凝风扇、电磁阀，单向阀、气体制冷剂收集缸、液态制冷剂存储缸；气态制冷剂收集缸与液态制冷剂存储缸是同轴对顶活塞联动结构，冷凝器的出液口分成两条支路，一条连接单向阀后再连接液态制冷剂存储缸的进液口，另一条连接蒸发器进液口，液态制冷剂存储缸的出液口连接一个电磁阀，接着再连接蒸发器的进液口。本实用新型利用液态制冷剂存储缸收集液态制冷剂，待需要时，系统控制板启动电磁阀和冷风风扇，以三十秒至一分钟的时间内让液态制冷剂存储缸的液态制冷剂在蒸发器中蒸发，经热交换，吹出冷风，使车内迅速降温。

Description

车载快速制冷装置

技术领域

本实用新型涉及一种车辆客室或货室专用冷却设备，具体的说是一种车载快速制冷装置。

背景技术

汽车空调装置本来已经是汽车不可或缺的重要组成部分，它不但是人们出游时的一种享受，更是汽车主动安全的重要组成部分。高温环境会让人感觉非常不舒适，而且会导致人们对交通状况的判断反应速度变慢。而反应能力的变差必然导致事故率的上升。

汽车暴晒在太阳下，车内温度会迅速上升。研究表明，当环境温度达到35℃以上时，封闭的轿车内部就象一个密闭的温室，温度可以在15分钟内达到65℃！即使是环境温度在较为宜人的25℃左右时，暴露在阳光下的汽车其内部温度在一个小时以内也可以上升到50℃左右。这样，车主在阳光下停车一段时间后都将不可避免地面对车内的高温。车内人员要忍受长达数分钟的高温，不到几分钟就已大汗淋漓。

现在市面上已有的快速制冷喷剂，是用二氧化碳固体俗称干冰制成，在高温的车内喷撒，虽然也可以起到一定的快速降温效果，但会造成异味，而二氧化碳会让人感到不舒服，并且，由于容量限制，以瓶用一两次就没了，长期使用成本很高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用存储冷量的方式实现瞬间大功率制冷即可对车内进行快速制冷的车载快速制冷装置，它是利用小功率长时间收集，存储制冷量，在需要制冷时迅速释放冷量制冷，具有瞬间制冷功率大，连续驱动功率小，高效节能，制冷速度快，可无限制重复使用，使用成本低等优点，弥补现有技术的缺点。

车载快速制冷装置，包括系统控制器、冷风风扇、制冷蒸发器、空气压缩机、冷凝器、冷凝风扇、电磁阀，单向阀、气体制冷剂收集缸、液态制冷剂存储缸；系统控制器分别与电磁阀、冷风风扇电连接；蒸发器对应的布置在冷风风扇的一旁，蒸发器出气口与气态制冷剂收集缸进气口连接，气态制冷剂收集缸与液态制冷剂存储缸是同轴对顶活塞联动结构，在气态制冷剂存集缸的出气口与冷凝器进气口连接的管道上设置有制冷压缩机，该压缩机与汽车发动机连接，冷凝风扇对应的设置在冷凝器的一旁，冷凝器的出液口分成两条支路，一条连接单向阀后再连接液态制冷剂存储缸的进液口，另一条连接蒸发器进液口，液态制冷剂存储缸的出液口连接一个电磁阀，接着再连接蒸发器的进液口。

所述气体制冷剂收集缸的容积是液态制冷剂存储器容积的2.8到8倍。

所述气态制冷剂收集缸上设置有一个活塞到位检测8。

所述单向阀与液态制冷剂存储缸连接的管道上设置有液压探测探头。

所述系统控制器10上设置有温度探测探头。

所述系统控制器10上设置遥控接收天线。

车载快速制冷装置，包括系统控制器、冷风风扇、制冷蒸发器、空气压缩机、冷凝器、冷凝风扇、电磁阀，单向阀、气体制冷剂收集缸、液态制冷剂存储缸、太阳能电池板、可充电电池、空气动力缸、排气电磁阀；系统控制器分别与电磁阀、冷风风扇、空气压缩机、排气电磁阀、可充电电池电连接；蒸发器对应的布置在冷风风扇的一旁，蒸发器出气口与气态制冷剂收集缸进气口连接，气态制冷剂收集缸、液态制冷剂存储缸、空气动力缸是活塞共轴连在一起，液态制冷剂存储缸、空气动力缸设置在气态制冷剂收集缸内，气态制冷剂收集缸出气口与冷凝器进气口连接，液态制冷剂存储缸进液口与冷凝器出液口连接，液态制冷剂存储缸出液口与电磁阀连接后再连接蒸发器液体流入口，空气动力缸进气口与空气压缩机连接，出气口与排气电磁阀连接；冷凝风扇对应的设置在冷凝器的一旁。

所述气态制冷剂收集缸上设置有一个活塞到位检测。

所述单向阀与液态制冷剂存储缸连接的管道上设置有液压探测探头。

所述系统控制器上设置有温度探测探头及遥控接收天线。

本实用新型的有益效果是，本实用新型采用互顶双缸结构存储液态制冷剂和制冷后的气态制冷剂，具有节能和更好的制冷效果。互顶双缸可以抵消很大一部分制冷剂压力，在完成相同冷媒液体压缩的工作中，压缩机只需要克服两缸压力差做功，而不需要对整个制冷剂压缩做功，这样，在产生相同的液态制冷剂时，消耗的能量远小于普通压缩机所需要的能量。在制冷过程中，由于制冷剂蒸发制冷后产生的制冷剂气体存储在大的气缸中，在压强基本相同的情况下，大缸的压力大于小缸的压力，使制液态冷剂能够很彻底的发挥制冷作用并且在整过快速制冷过程中的速度和均匀性也得到了保证。

附图说明

图1是实施例1的结构示意图；

图2是实施例2的结构示意图；

图中1.电磁阀，2.节流阀，3.单向阀，4.温度探测探头，5.遥控接受天线，6.液压探测探头，7.气态制冷剂收集缸，71，气态制冷剂收集缸进气口，72.气态制冷剂收集缸出气口，8.活塞到位检测，9.液态制冷剂存储缸，91.液态制冷剂存储缸进液口，92.液态制冷剂存储缸出液口，10.系统控制板，11.蒸发器，111.蒸发器出气口，112.蒸发器进液口，12.冷风风扇，13.冷凝风扇，14.冷凝器，141.冷凝器进气口，142.冷凝器出液口，15.制冷压缩机，16.汽车电瓶，17.汽车发动机，18.太阳能电池板，19.可充电电池，20.空气动力缸，201.空气动力缸进气口，202.空气动力缸出气口，21.排气电磁阀，22空气压缩机。

具体实施方式

本实用新型的最主要创新点有三点，创新点之一是利用液态制冷剂存储缸9存储从冷凝器14流出的液态制冷剂，待需要时将该液态制冷剂输送至蒸发器11中从而达到用存储冷量的方式实现瞬间大功率制冷的目的；创新点之二是本实用新型可附属于原汽车空调系统上，即液态制冷剂存储缸9存储液态制冷剂是在原汽车空调系统运行时同时进行的，本实用新型也可脱离原汽车空调系统同样达到快速制冷的效果，即液态制冷剂存储缸9可选择在原空调系统不工作时存储液态制冷剂，即可根据需要利用空气动力缸20、排气电磁阀21、空气压缩机22随时存储制冷剂；创新点之三是利用两缸同轴对顶结构特点保证能量节省和制冷量的充分利用。

请参考图1，本实施例主要包括系统控制板10、冷风风扇12、制冷蒸发器11、气体制冷剂收集缸7、空气压缩机15、冷凝器14、冷凝风扇13、液态制冷剂存储缸9、电磁阀1，同时也包括一些检测设备及辅助设备，如气压检测探头8、汽车发动机17、汽车电瓶16、活塞到位检测8、单向阀3、节流阀2、液压探测探头6、温度探测探头4、遥控接收天线5。

系统控制板10分别与电磁阀1、温度探测探头4、冷风风扇12、活塞到位检测8、汽车电瓶16、液压探测探头6电连接从而控制这些部件，它是整个快速制冷的中心控制系统，其接受用户信息，启动快速制冷，调节制冷量。其中，电磁阀1是在快速制冷时，控制液态制冷剂流向蒸发器的阀门，它的流量要求在30-60秒内全部泻放液态制冷剂存储汽缸里的制冷剂。温度探测探头4用于检测快速制冷后车内的温度，以此作为系统控制是否关闭制冷工作的依据。冷风风扇12是汽车空调的重要组成部分，也是快速制冷的重要组成部分；完成空气对流，循环车内空气。活塞到位检测8用于检测液态制冷剂是否已经装满完全释放。汽车电瓶16是汽车启动，各控制仪表的供电电源，也是快速制冷系统的供电电源，但快速制冷是并不工作。液压探测探头6用于检测液态制冷剂储存气缸的压力。

蒸发器11对应的布置在冷风风扇12的一旁，冷风风扇12在系统控制板10的控制下将汽车内的热风送入蒸发器11中与制冷剂进行热交换，使车内变得凉爽。蒸发器11是汽车空调的重要组成部分，也是快速制冷的重要组成部分；作为热交换器件，它把液态制冷剂蒸发吸收的冷量转换给周围空气，由循环风带走冷量，通过循环制冷车内空气，蒸发器11中蒸发的气体最后从蒸发器出气口流入到气态制冷剂收集缸7的进气口71内。

气态制冷剂收集缸7用于收集已经蒸发制冷后的制冷剂气体，有利于后续制冷剂的蒸发制冷，在整个系统中起缓冲，蒸发降压，液态制冷剂流出动力。它的容积应该是液态制冷剂存储器9容积的2.8到8倍。它与液态制冷剂存储缸9是同轴对顶活塞联动结构。在该气态制冷剂收集缸7上安装有一个活塞到位检测8，其用于检测液态制冷剂是否已经装满完全释放。液态制冷剂存储缸9存储一定量的液态制冷剂，满足快速制冷的冷媒需求。实际上是存储一定冷量的冷量存储器，制冷剂的蒸发热：(R123)170KJ/kg，汽车的车内容积：2-2。5M3，空气的比热容：1.008KJ/kg，标压下空气的密度：1.29kg/M3，液态制冷剂的密度：1.401kg/dm3，以制冷剂R123为例，1Kg R123可使车内降温：170/(2.5*1.008*1.29)＝52.29度，再高温下，要使车内温度降到可以接受的25度左右，我们需要降温40度，考虑管道损失约两度左右，液态制冷剂存储器需要40/50＝0.8Kg左右，而此液态存储器的容积应该在：0.8/1.401＝0.57dm3。它与气态制冷剂存储缸7是同轴对顶活塞联动结构，其容积应大于0.57*2.8＝1.6dm3。

在气态制冷剂存集缸7的出气口72与冷凝器进气口141连接的管道中间串接有一个制冷压缩机15，该压缩机15由汽车发动机17带动，该压缩机15将气态制冷剂存储缸7中的制冷剂从而出气口72导入到冷凝器进气口141中。

冷凝风扇13对应的也安装在冷凝器14的一旁对冷凝器14进行作用；该冷凝风扇13是汽车空调的重要组成部分，但在快速制冷时不起作用。

冷凝器出液口141同样分成两条支路，一条连接单向阀3后再连接液态制冷剂存储缸进液口91，另一条连接节流阀2后再连接蒸发器进液口111。该冷凝器14也是汽车空调的重要组成部分，但在快速制冷时不起作用。单向阀3是液态制冷剂存储在液态制冷剂存储缸中的控制闸门，使得制冷剂单向流动，保证在压缩机不工作时，存储的制冷剂不会反向流出。在单向阀3与液态制冷剂存储缸9连接的管道上安装一个液压探测探头6。节流阀2用于控制制冷剂的流量。

为了达到对汽车进行快速降温，特在液态制冷剂存储缸出液口92连接一个电磁阀1，接着再连接到蒸发器进液口11；为了检测快速制冷后车内的温度是否达到要求，特在系统控制板10上连接一个温度探测探头4，该探头探测车内的温度数值，并根据探测的数值发出指令给系统控制板10是否关闭电磁阀1。为了方便用户对系统控制板10进行遥控控制，特在系统控制板10上连接一个遥控接收天线5，该天线用于接收用户遥控指令，以便启动快速制冷。

本实施例对原有汽车制冷系统进行改进，使原来在关闭发动机状态下不具备快速制冷功能的汽车具备停机快速制冷能力。它所需要的动力来源于汽车电池，附属于原来的汽车空调系统；工作原理与汽车空调本身的制冷系统没有本质的区别，只是在冷凝器14后面加一个存储液态制冷剂的容器即液态制冷剂存储缸9，它的作用是在汽车空调开启时缓慢收集冷凝的制冷剂。在该气缸的出口加一控制阀1，阀的开口与蒸发器11连接，蒸发器11后加一个较大的制冷剂缓冲收集气缸7，收集瞬间蒸发的制冷剂，另加一个瞬间制冷的系统控制板10，用于瞬间制冷时启动控制阀1和空调风扇。

本实施例的工作原理是：在汽车制冷系统正常工作时，本快速制冷不工作，只是液态制冷剂慢慢收集并在液态制冷剂存储缸9存储起来，当车载制冷系统没有工作时，由于有单向阀3和关闭的电磁阀1，液态制冷剂存储缸9中保存着相当的液态制冷剂。随着汽车制冷系统的关闭，汽车发动机和阳光直射的温室效应，会让车内温度迅速上升，十几分钟后，车内温度会达到平衡，但这时，温度已经高到很难忍受的地步；当人们要进入车内前，可按快速制冷遥控器，这时，系统控制板10启动电磁阀1和冷风风扇12，以三十秒至一分钟的时间内让液态制冷剂存储缸9的液态制冷剂在蒸发器11中蒸发，经热交换，吹出冷风，使车内迅速降温，当系统控制板10通过温度探头4检测到车内温度达降到设定的温度时，关闭电磁阀1和冷风风扇12，从而达到快速制冷的目的。使乘车人不必受高温“桑拿”之苦。本系统工作模式为间歇式：即在汽车发动机启动前和关闭发动机之后的一段时间；工作的时间长度为几十秒钟，间歇时间为十到三十分钟。

请参考图2，该车载快速制冷装置包括系统控制板10、冷风风扇12、制冷蒸发器11、气体制冷剂收集缸7、空气压缩机22、冷凝器14、冷凝风扇13、液态制冷剂存储缸9、电磁阀1，单向阀2、太阳能电池板18、可充电电池19、空气动力缸20、排气电磁阀21；系统控制板10分别与电磁阀1、冷风风扇12、空气压缩机22、排气电磁阀21、可充电电池19电连接；蒸发器11对应的布置在冷风风扇12的一旁，蒸发器出气口111与气态制冷剂收集缸进气口7连接，气态制冷剂收集缸7、液态制冷剂存储缸9、空气动力缸20是活塞共轴连在一起，液态制冷剂存储缸9、空气动力缸20设置在气态制冷剂收集缸7内，

气态制冷剂收集缸出气口72与冷凝器进气口141连接，液态制冷剂存储缸进液口91与冷凝器出液口142连接，液态制冷剂存储缸出液口92与电磁阀1连接后再连接蒸发器进液口112，空气动力缸进气口201与空气压缩机22连接，出气口202与排气电磁阀21连接；冷凝风扇13对应的设置在冷凝器14的一旁。同样为了达到更好的效果，在气态制冷剂收集缸7上安装有一个活塞到位检测8，单向阀2与液态制冷剂存储缸7连接的管道上安装有液压探测探头6，系统控制板10上安装有温度探测探头4，系统控制板10上安装遥控接收天线5。

本实施例与上一实施例不同的是，本实施例是独立的瞬间制冷系统，它的动力来源于太阳能电池板18，电能存储于可充电电池19中，整个系统与原汽车空调系统类似，只是连续制冷功率很小，在冷凝器14后面接液态制冷剂存储缸9，在蒸发器后面有较大的气态制冷剂回收缸7，两缸是体积可变的可压缩缸，它们的活塞共轴连在一起，压缩动力来源于两侧的空压气缸，空压气缸的高压气体来源于一个微型空气压缩机。在电池电量较高，液态制冷剂收集未满时工作，系统不能连续制冷，制冷时间只有几十秒钟，且是在摇控操作下进行。其工作原理与A基本相同，所不同的是：这个系统是独立工作的，不依赖于汽车空调系统。它的压缩机是压缩空气，为内循环的冷媒压缩做动力，在空气压缩机工作时，冷凝风扇也必须工作，在该系统中，去掉了与汽车空调相衔接的部分，增加了太阳能电池板。

本系统的工作原理是：存储制冷量时，空气压缩机22工作，它的高压气体通过气管输送到空气动力气缸20，电磁阀1和21关闭，空气动力缸20通过联体的活塞克服缸7和9的压力差推动缸7和9的活塞上行，这样，缸7的容积减小，其内的气态制冷剂受压缩体积缩小并排出气缸，经冷凝气在冷凝风扇13的风力作用下在冷凝器14中进行热交换，变成液态制冷剂经单向阀3流入容积增大的液态制冷剂存储缸9存储起来以备制冷之用。在释放制冷量快速制冷时，系统控制板把接收到的用户指令，启动电磁阀1和21，这时，空气动力缸20失压，缸7的压力大于缸9的压力，本系统的四缸行程相等，但缸7的容积大于缸9的容积，这样，再整个系统中，就可以调整制冷剂压力，使它在制冷剂的临界压力上下变化。并且，两缸的容积不同也使的它们的活塞面积不同，从而产生不同的压力，在内部压强基本相等的情况下，有利于更有效的利用存储的制冷量，缸7的活塞通过联轴推动缸9的活塞下行，这样，缸7的容积增大，缸9的容积减小，且增大的容积大于减小的容积，缸9里的液态制冷剂，通过蒸发气11增大容积而蒸发制冷完成热交换，并通过冷风风扇将冷气吹入车箱中，达到制冷的目的。由于在制冷过程中，只要热交换迅速，不存在冷量来源速度限制，所以可以达到很快的制冷速度。在该系统中，制冷蒸发器必须满足热交换速度快，30-60秒钟内完成150Kj的冷量交换，相当于冷功率2.5-5KW的要求；冷风风扇必须满足功率为20-30W换气量应为：0.5-2M3/10秒；冷凝器必须满足热交换功率为80-100W；空气压缩机是快速制冷的动力部分，空气压缩机22压缩空气通过空气动力缸20，推动缸7的活塞压缩气态制冷剂，它工作于当电池电量充足，液态制冷剂存储器9未满时；太阳能电池板是本快速制冷系统的能源，它取至阳光照射，无污染，不枯竭，无需使用费.功率必须满足在太阳直射时，电流2-4A以上电压10-14V；可充电电池是本系统的电能储备装置，其容量不小于12V，5-7A；空气动力缸是本系统的压缩动力执行部件，空气压缩机通过它完成对气态制冷剂的压缩.同时保证本系统的内循环和外循环的绝对分开；排气电磁阀是本快速制冷的动力控制部件，在它关闭时，可完成气态制冷剂的压缩，在它开启时，释放动力，使液态制冷剂在压力差的作用下流动并蒸发制冷。

上述两种方案中的气态制冷剂收集缸和液态制冷剂收集缸都是采用同轴互顶双缸结构存储液态制冷剂和制冷后的气态制冷剂，具有节能和更好的制冷效果。互顶双缸可以抵消很大一部分制冷剂压力，在完成相同冷媒液体压缩的工作中，压缩机只需要克服两缸压力差做功，而不需要对整个制冷剂压缩做功，这样，在产生相同的液态制冷剂时，消耗的能量远小于普通压缩机缩需要的能量。在制冷过程中，由于制冷剂蒸发制冷后产生的制冷剂气体存储在大的气缸中，在压强基本相同的情况下，大缸的压力大于小缸的压力，使制液态冷剂能够很彻底的发挥制冷作用并且在整过快速制冷过程中的速度和均匀性也得到了保证。

以上通过具体实施方式描述本发明的原理，很显然，本领域的普通技术人员可以在以上教导的基础上，对本发明做各种改进、变形、等同替换而不脱离本发明的保护范围。

Claims (10)

1.车载快速制冷装置，包括系统控制器、冷风风扇、制冷蒸发器、空气压缩机、冷凝器、冷凝风扇、电磁阀，单向阀；其特征在于，还包括气体制冷剂收集缸、液态制冷剂存储缸；系统控制器分别与电磁阀、冷风风扇电连接；蒸发器对应的布置在冷风风扇的一旁，蒸发器出气口与气态制冷剂收集缸进气口连接，气态制冷剂收集缸与液态制冷剂存储缸是同轴对顶活塞联动结构，在气态制冷剂存集缸的出气口与冷凝器进气口连接的管道上设置有制冷压缩机，该压缩机与汽车发动机连接，冷凝风扇对应的设置在冷凝器的一旁，冷凝器的出液口分成两条支路，一条连接单向阀后再连接液态制冷剂存储缸的进液口，另一条连接蒸发器进液口，液态制冷剂存储缸的出液口连接一个电磁阀，接着再连接蒸发器的进液口。

2.依据权利要求1所述的车载快速制冷装置，其特征在于，所述气体制冷剂收集缸的容积是液态制冷剂存储器容积的2.8到8倍。

3.依据权利要求1所述的车载快速制冷装置，其特征在于，所述气态制冷剂收集缸上设置有一个活塞到位检测8。

4.依据权利要求1所述的车载快速制冷装置，其特征在于，所述单向阀与液态制冷剂存储缸连接的管道上设置有液压探测探头。

5.依据权利要求1所述的车载快速制冷装置，其特征在于，所述系统控制器10上设置有温度探测探头。

6.依据权利要求1所述的车载快速制冷装置，其特征在于，所述系统控制器10上设置遥控接收天线。

7.车载快速制冷装置，包括系统控制器、冷风风扇、制冷蒸发器、空气压缩机、冷凝器、冷凝风扇、电磁阀，单向阀，其特征在于，还包括气体制冷剂收集缸、液态制冷剂存储缸、太阳能电池板、可充电电池、空气动力缸、排气电磁阀；系统控制器分别与电磁阀、冷风风扇、空气压缩机、排气电磁阀、可充电电池电连接；蒸发器对应的布置在冷风风扇的一旁，蒸发器出气口与气态制冷剂收集缸进气口连接，气态制冷剂收集缸、液态制冷剂存储缸、空气动力缸是活塞共轴连在一起，液态制冷剂存储缸、空气动力缸设置在气态制冷剂收集缸内，气态制冷剂收集缸出气口与冷凝器进气口连接，液态制冷剂存储缸进液口与冷凝器出液口连接，液态制冷剂存储缸出液口与电磁阀连接后再连接蒸发器液体流入口，空气动力缸进气口与空气压缩机连接，出气口与排气电磁阀连接；冷凝风扇对应的设置在冷凝器的一旁。

8.依据权利要求7所述的车载快速制冷装置，其特征在于，所述气态制冷剂收集缸上设置有一个活塞到位检测。

9.依据权利要求7所述的车载快速制冷装置，其特征在于，所述单向阀与液态制冷剂存储缸连接的管道上设置有液压探测探头。

10.依据权利要求7所述的车载快速制冷装置，其特征在于，所述系统控制器上设置有温度探测探头及遥控接收天线。

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