CN204774485U - 车辆空调系统、空调系统 - Google Patents

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Abstract

一种车辆空调系统，包括：由发动机废热回收系统驱动的吸附式热泵，所述热泵包括第一热交换器、第二热交换器、散热器、以及芯，所述第一热交换器和第二热交换器布置在真空外壳内并且经由蒸气热耦合。还提供一种空调系统，包括：通过在真空外壳内的蒸气而热耦合的第一和第二管-板式热交换器；第一冷却剂回路，所述第一冷却剂回路基于所述空调系统的操作模式包括所述第一热交换器的吸附剂涂层板以及热源或散热器；第二冷却剂回路，所述第二冷却剂回路基于所述模式包括所述第二热交换器的非吸附剂涂层板以及散热器或包含有相变材料的芯。本实用新型无需专用的蒸发器和冷凝器从而来提供冷却的能力。

Description

车辆空调系统、空调系统
技术领域
本实用新型通常涉及包括选择性地连接至散热器和包含相变材料的空调器芯的一对吸附/脱附热交换器的空调系统以及用于其的对应的方法。
背景技术
在一些机动车辆气候控制系统中，热吸附式热泵可用于代替压缩机驱动式热泵。热吸附式热泵使用吸附式化学制品(例如沸石、硅胶、活性炭)而非机械压缩机，并且热吸附式热泵由热能(诸如废热)而不是机械作用来驱动。
热吸附式热泵的一个操作周期包括诸如水的制冷剂在诸如沸石的吸附材料上的吸附(在此期间的操作称为“吸附模式”)，以及随后制冷剂从吸附模式中的解吸(在此期间的操作称为“解吸模式”)。在吸附模式期间，吸附剂主动地冷却以产生吸附效果，例如经由在与吸附剂热耦合的管道中循环的冷却剂。吸附剂的冷却引起抽吸，这会将蒸发的制冷剂引导至吸附剂上。
典型地，热吸附式热泵包括在吸附和解吸之间交替的两个吸附室，并且这两个吸附室与专用的冷凝器和蒸发器热耦合。例如，第2008/0066473号美国专利描述了一种用于对机动车辆提供空气调节的吸附式热泵，该吸附式热泵具有两个吸附室，这两个吸附室连接至冷凝器和蒸发器。这两个吸附室均涂覆有吸附剂。吸附室、冷凝器以及蒸发器由真空壳封闭。该系统通过以下操作来实现半连续的空气调节：使得第一吸附室交替地吸附或解吸，并且同时第二吸附室分别解吸或吸附。在吸附室吸附期间，吸附室与蒸发器连通而非冷凝器；然而在吸附室解吸期间，吸附室与冷凝器连通而非蒸发器。吸附式热泵由发动机废热来驱动，并且基于实施例，其与一个或多个空气冷却器、二次冷却单元以及热管协助操作以对乘客舱提供冷却。
在其他传统的空调系统中，可使用两对热交换器，其中一对热交换器以解吸模式操作同时另一对以吸附模式操作。在吸附模式下操作的该对热交换器以指定的时间来提供冷却。
实用新型内容
与以上所描述的系统相比，本发明人在此已经确定一种结合热吸附式热泵的空调系统，其并不需要专用的蒸发器和冷凝器，并且不需要两对热交换器。也就是说，本发明人在此已经认识到在真空外壳内包括吸附材料的第一热交换器可与未包括吸附材料的第二热交换器流体连通，并且当与散热器和包括相变材料的空调器芯协助使用时，第二热交换器可执行与专用的蒸发器和冷凝器相同的功能。在一个示例中，一种用于空调系统的方法包括，在发动机操作期间，在解吸/冷凝模式与吸附/蒸发模式之间交替。解吸/冷凝模式(为了简洁起见本文可替代性地简单称为解吸模式)包括使冷却剂在发动机废热回收系统与第一热交换器之间循环同时使冷却剂在散热器与第二热交换器之间循环；反之，吸附/蒸发模式(为了简洁起见本文可替代性地简单称为吸附模式)包括使冷却剂在散热器与第一热交换器之间循环同时使冷却剂在包括相变材料的空调器芯与第二热交换器之间循环。因此，在吸附模式期间，散热器将周围环境温度冷却剂供给至第一热交换器，该冷却剂在第一热交换器的吸附材料处影响蒸气的吸附并且影响相应的由第二热交换器至第一热交换器的蒸气的抽吸。在第二热交换器处的蒸气的抽吸使在第二热交换器与空调器芯之间循环的冷却剂冷却，以使得鼓风机可推动周围环境或再循环空气穿过空调器芯到达座舱以冷却座舱。同时，在空调器芯中的相变材料凝固。相反地，在解吸模式期间，废热将热冷却剂提供至第一热交换器，这引起吸附材料释放(解吸)蒸气，然后蒸气冷凝在第二热交换器中。冷凝的热量经由冷却剂从第二热交换器传递至散热器并且排放至环境中。在空调器芯中，融化的相变材料与周围环境或再循环空气交换热量，并且已冷却的空气被引导至座舱。因此，在此所描述的空调系统的特定的技术效果为将一对单一的热驱动的热交换器与结合有相变材料的空调器芯协助使用且无需专用的蒸发器和冷凝器从而来提供冷却的能力。
除了结合非压缩机驱动的空调系统的益处(例如，减少空调系统的附件负荷)之外，以上述所描述的方式提供空气调节还可通过降低空调系统的尺寸来减少成本(例如，由于该系统未包括专用的蒸发器和冷凝器或者第二对热交换器)。进一步地，相对于需要两对热交换器的系统而言简化了控制。
本实用新型一方面提供一种车辆空调系统，其包括：
由发动机废热回收系统驱动的吸附式热泵，所述热泵包括第一热交换器、第二热交换器、散热器、以及芯，所述第一热交换器和第二热交换器布置在真空外壳内并且经由蒸气热耦合。
优选地，每一个热交换器包括管-板式组件，所述管-板式组件包括一个或更多个管道以及与所述管道热耦合的多个吸附剂涂层板，并且其中基于所述车辆空调系统的模式，所述第一热交换器的管道与所述废热回收系统或所述散热器流体结合，并且所述第二热交换器的管道与所述散热器或所述芯流体结合。
优选地，所述车辆空调系统并未包括发动机驱动的压缩机。
优选地，所述第一和第二热交换器为在所述车辆空调系统中仅有的一对热交换器。
优选地，所述第一热交换器和所述第二热交换器在所述外壳内竖直地堆放。
优选地，所述第一热交换器和所述第二热交换器在所述外壳内并排地布置。
优选地，所述芯包含多个双管板，每个双管板包括布置在外管道内的内管道，所述芯具有包围所述外管道内的内管道的相变材料，其中，基于所述车辆空调系统的模式，每个双管板的内管道选择性地与所述第二热交换器的管-板式组件的一个或更多个管道流体连通。
优选地，在吸附/蒸发模式期间，所述第一热交换器的管道与所述散热器流体连通同时所述第二热交换器的管道与所述芯的内管道流体连通，并且其中在解吸/冷凝模式期间，所述第一热交换器的管道与所述热源流体连通，同时所述第二热交换器的管道与所述散热器流体连通并且所述芯的内管道与所述车辆空调系统流体解耦。
优选地，所述芯进一步包括包含有空气冷却片的区段，每个区段布置在两个所述双管板的之间并且与两个所述双管板热耦合。
本实用新型另一方面提供一种空调系统，其包括：
通过在真空外壳内的蒸气而热耦合的第一和第二管-板式热交换器；
第一冷却剂回路，所述第一冷却剂回路基于所述空调系统的操作模式包括所述第一热交换器的吸附剂涂层板以及热源或散热器；
第二冷却剂回路，所述第二冷却剂回路基于所述模式包括所述第二热交换器的非吸附剂涂层板以及散热器或包含有相变材料的芯。
优选地，在解吸/冷凝模式期间，所述第一冷却剂回路包括所述热源并且所述第二冷却剂回路包括所述散热器，以及其中在吸附/蒸发模式期间，所述第一冷却剂回路包括所述散热器并且所述第二冷却剂回路包括所述芯。
优选地，所述空调系统并未包括压缩机。
优选地，所述第一和第二热交换器为所述空调系统中的仅有的一对的热交换器。
优选地，基于所述模式，冷却剂板与所述第二热交换器的一个或多个管道选择性地流体连通。
本实用新型又一方面提供一种用于车辆空调系统的方法，包括：
在发动机操作期间，在解吸/冷凝模式与吸附/蒸发模式之间交替，所述解吸/冷凝模式包括使冷却剂在废热回收系统与第一热交换器之间循环同时使冷却剂在散热器与第二热交换器之间循环，所述吸附/蒸发模式包括使冷却剂在所述散热器与所述第一热交换器之间循环同时使冷却剂在包含有相变材料的空调器芯与所述第二热交换器之间循环。
优选地，所述第一和第二热交换器为布置在常见真空外壳中的管-板式热交换器并且通过蒸气热耦合，其中，使冷却剂在所述第一热交换器中循环包括使冷却剂在所述第一热交换器的一个或多个管道中循环，所述第一热交换器的所述一个或多个管道与所述第一热交换器的吸附剂涂层板热耦合，其中，使冷却剂在所述第二热交换器中循环包括使冷却剂在所述第二热交换器的一个或多个管道中循环，所述第二热交换器的所述一个或多个管道与所述第二热交换器的非吸附剂涂层板热耦合。
优选地，在所述解吸模式期间，来自所述第一热交换器的吸附剂涂层板的蒸气解吸并且冷凝在所述第二热交换器的非吸附剂涂层板上同时所述空调器芯中的相变材料释放热能，并且其中在所述吸附模式期间，来自所述第二热交换器的非吸附剂涂层板的蒸气蒸发并且吸附在所述第一热交换器的吸附剂涂层板处同时所述空调器芯中的相变材料存储热能。
优选地，所述方法进一步包括:
在所述解吸模式期间，控制所述第一热交换器的入口和出口阀以将所述第一热交换器与所述废热回收系统流体耦合同时使所述第一热交换器与所述散热器流体解耦，并且控制所述第二热交换器的入口和出口阀以将所述第二热交换器与所述散热器流体耦合同时使所述第二热交换器与所述芯流体解耦；
在所述吸附模式期间，控制所述第一热交换器的入口和出口阀以将所述第一热交换器与所述散热器流体耦合同时使所述第一热交换器与所述废热回收系统流体解耦，并且控制所述第二热交换器的入口和出口阀以使所述第二热交换器与所述芯流体耦合同时使所述第二热交换器与所述散热器流体解耦。
优选地，所述的方法进一步包括:
在所述解吸模式期间，激活与散热器的出口串联设置的第一泵，同时使与所述芯的入口串联设置的第二泵停用；以及
在所述吸附模式期间，激活所述第一泵和所述第二泵。
优选地，所述的方法进一步包括：
在所述解吸模式期间，当在所述芯中的相变材料熔化时则通过吹动空气通过所述芯至座舱中而冷却乘客舱；以及
在所述吸附模式期间，当通过冷凝在所述第二热交换器的管-板式组件的板上的蒸气的蒸发而冷却的冷却剂在所述第二热交换器与所述芯之间循环时，通过吹动空气穿过所述芯而对所述座舱进行冷却。
应当理解，提供上面的综述是为了以简化的形式引入将在下面的详细说明书中进一步描述的概念的集合。这并不意味着识别要求保护主题的关键或必要特征，其范围由所附权利要求来唯一地限定。另外，所要求保护的主题不限于解决上面提到的或在本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示意性地示出了结合有本文所描述的空调系统的机动车辆。
图2A示意性地示出了可包括在图1的机动车辆中的示例性空调系统，其包括热交换器对、散热器以及空调器芯。
图2B示出了图2A的热交换器对的第一热交换器的管-板式组件的管道和板的详细的局部截面视图。
图2C示出了图2A的热交换器对的第二热交换器的管-板式组件的管道和板的详细的局部截面视图。
图3A示意性地示出了布置于可包括在图2A中的空调系统中的外壳中的热交换器对的一个实施例。
图3B示意性地示出了布置于可包括在图2A中的空调系统中的外壳中的热交换器对的另一个实施例。
图4示意性地示出了可包括在图2A的空调系统中的空调器芯的一个实施例。
图5A示意性地示出了图2A的在吸附/蒸发模式中的空调系统。
图5B示意性地示出了图2A的在解吸/冷凝模式中的空调系统。
图6示出了用于操作图2A的空调系统的示例性方法。
图7示出了用于操作图2A的在吸附/蒸发模式中的空调系统的示例性方法。
图8示出了用于操作图2A的在解吸/冷凝模式中的空调系统的示例性方法。
具体实施方式
以下描述涉及一种用于对例如机动车辆乘客舱提供空气调节的系统和方法。
如图1所示，当结合至发动机驱动的车辆中时，空调系统可与发动机废热回收系统热耦合，但是空调系统可不与车辆的发动机连通或者负载于车辆的发动机。空调系统可包括布置在如在图3A至图3B示出的真空外壳中的两个热交换器、散热器以及空调器芯。如在图2A至图2C所示，这两个热交换器可包括第一热交换器和第二热交换器。第一热交换器可包括管-板式组件，其包括与板热耦合的管道，该板涂覆有吸附材料，并且基于其在吸附模式或者解吸模式第一热交换器与热源或散热器连通；反之，第二热交换器可包括管-板式组件，其包括与板热耦合的管道，该板不具有吸附剂涂层并且没有涂覆材料包括在第二热交换器中，基于第一热交换器为吸附或者解吸第二热交换器可与散热器或空调器芯连通。如图4所示，空调器芯可包括相变材料(PCM)；在解吸模式期间，吹过空调器芯的周围环境或再循环空气与融化的PCM可经由热交换而被冷却。
空调系统可在吸附/蒸发模式与解吸/冷凝模式之间转换，在吸附/蒸发模式中，在第一热交换器发生吸附，在第二热交换器发生蒸发，并且在空调器芯中的PCM凝固；在解吸/冷凝模式中，在第一热交换器发生解吸，在第二热交换器发生冷凝，并且在空调器芯中的PCM融化。在图5A处示出了吸附模式的操作并且图5B示出了解吸模式的操作。在图6处示出了用于操作图1的空调系统的示例性方法。在图7处示出了用于操作图1的在吸附模式中的空调系统的示例性方法，并且图8处示出了用于操作图1的在解吸模式中的空调系统的示例性方法。
现参照图1，示意性地示出了在机动车辆102中的车辆气候控制系统100的示例性实施例。车辆102包括驱动轮106、乘客舱104以及内燃机108。内燃机108包括可经由进气通道(未示出)接收进气流并且可经由排气通道110排出燃烧气体的燃烧室(未示出)。机动车辆102可为道路车辆以及其他类型的车辆。
与一些可使冷却剂循环通过发动机以吸收发动机废热并且经由冷却线路将已加热的冷却剂分配至散热器和/或加热器芯的车辆气候控制系统不同，气候控制系统100可不与发动机108流体连通。进一步地，气候控制系统100可包括热吸附式空调(A/C)系统124(将在下文中进一步详细地描述)，该热吸附式空调系统可通过由发动机排出的热能驱动而不是通过发动机曲轴或电机驱动。因此，在发动机108与气候控制系统100之间仅有的协调可为通过气候控制系统100的废热回收系统111在排气通道110中的发动机排气装置的规定路线，在下文中将详细地描述。通过这种方式，发动机108可在很大程度上摆脱提供车辆中的气候控制，并且气候控制系统100可未在发动机108上施加负荷。进一步地，由于发动机冷却剂可不循环通过气候控制系统100，则可减少发动机中的冷却剂的量。减少发动机冷却剂的量的一些益处例如包括使发动机更快地预热并且因此减少了冷启动排放。
图1进一步示出了车辆102的控制系统114。控制系统114可通信地连接至发动机108和气候控制系统100的不同部件以实现在此所描述的控制程序和动作。如图1所示，控制系统114可包括电子数字控制器112。控制器112可为微型计算机，其包括微处理单元、输入/输出端口、用于可执行程序和校准值的电子存储媒介、随机存取存储器、保活存储器以及数据总线。
如图所示，控制器112可接收来自多个传感器116的输入，该传感器可包括用户输入和/或传感器(诸如传动齿轮位置、传动离合位置、油门输入、制动输入、传动选速杆位置、车辆速度、发动机速度、通过发动机的空气流量、周围温度、进气温度等)、气候控制系统传感器(诸如冷却剂温度、吸附剂温度、风扇速度、乘客室温度、期望的乘客室温度、周围湿度等)及其他。如图1所示，传感器116可包括被构造为接收来自电子锁环(fob)122的输入的锁环传感器120。具体地，锁环传感器120可将车辆120远程地连接至电动锁环122，因此能够实现车辆102的特定功能的远程控制。在一个示例中，电子锁环122可远程地激活气候控制系统100以预先调节座舱空气。基于周围环境(例如由一个或多个传感器116所感应)和/或用户输入，则电子锁环112可远程地驱动气候控制系统100以在发动机启动之前预先调节座舱空气。因此，将到来的车辆操作者或乘客可使用电子锁环122以确保当他们进入车辆内时能出现期望的座舱温度。
除了能够远程驱动气候控制系统100之外，电子锁环122还能够遥控无钥匙进入至车辆102中。在这种情况下，锁环传感器120可进一步被构造为以对控制器112提供关于车辆门锁定或解锁位置的指示。
进一步地，控制器112可与不同的驱动器118连通，这可包括发动机驱动器(诸如燃料喷射器、电控进气节流阀板、火花塞、传动离合器等)、气候控制系统驱动器(诸如空气处理通风孔和/或转向阀、控制冷却剂流的阀、鼓风机驱动器、风扇驱动器等)以及其他。在一些示例中，存储媒介可通过表示可由处理器执行的指示的计算机可读数据进行编程，以用于执行在以下所描述的方法以及期望的然而未具体列出的其它变型。
如上所述，气候控制系统100包括热吸附式A/C系统124。A/C系统124可由热能驱动而非机械压缩机驱动。A/C系统124可包括一对热交换器，热交换器可布置为在真空外壳内彼此流体连通。热交换器对可与散热器和空调(A/C)芯协助操作，该A/C芯包含相变材料。在给定的时间中，热交换器对的第一热交换器可操作为吸附器/解吸器同时热交换器对的第二热交换器可操作为蒸发器/冷凝器。A/C系统124的操作可在吸附模式与解吸模式之间周期性地转换。A/C系统的结构和功能细节将参考图2至图8进行进一步地描述。
图2A示意性地示出了A/C系统200的示例。如图所示，A/C系统200包括热交换器对，其包括第一热交换器202和第二热交换器204；在此将参考图3A至图3B对热交换器对的示例性实施例进行描述。A/C系统200还包括散热器206、A/C芯208以及热源219。在此将参考图4对A/C芯208进行进一步详细地描述。在A/C系统200结合至发动机驱动车辆的实例中，热源219可为排气废热回收系统。可替代地，如果A/C系统200为标准A/C系统(例如，未结合至车辆中的A/C系统)，另一种合适的热源可用作热源219。A/C系统200可为图1的A/C系统124的一个示例性实施例。
虽然图2中热交换器对的示意图示出了在分别容纳第一和第二热交换器的外壳之间提供流体连通的管道217，在其他示例中，热交换器可容纳在常见的外壳中，例如真空外壳。该常见的外壳可填充有导热流体(诸如水)，基于操作条件，导热流体可在第一热交换器的管-板式组件的板处吸附/解吸并且在第二热交换器的管-板式组件的板蒸发或冷凝。热交换器对的示例性结构将参考图3A和3B进行描述。虽然为了方便起见，包含在热交换器中的导热流体(诸如水、氨水、R1234f、或其他合适制冷剂)将在此被称为“蒸气”，然而将意识到的是，该导热流体不局限于蒸气状态的流体，并且基于操作条件该导热流体可为另一种状态(例如，冷凝/液化)。
除了包含在容纳热交换器202和204的外壳内的蒸气之外，另一种导热流体可流动通过每个热交换器的管-板式组件的一个或更多个管道。这种其他的导热流体(在此被称为“冷却剂”以将其与包含在热交换器外壳内的蒸气区分)例如可为乙二醇、乙二醇和水的混合物、或其他适合的冷却剂。在热交换器外壳内的蒸气和流动通过管道的冷却剂可彼此热耦合，然而彼此并未流体耦合。在此将参考图5A和5B对蒸气和冷却剂的热耦合进行进一步详细的描述。
第一热交换器202可包括管-板式组件225，其包括一个或多个管道210和与管道热耦合的多个板212。板212可为金属板、或者由另一种导热材料制成的板。虽然为了简单起见在此称为复数个管道210，将意识到的是，第一热交换器可包括如在图2A中所示出的呈蛇形布置的单个管道210而非多个单独的管道。冷却剂可在管-板式组件的管道中流动；例如，如将在以下进行描述的，当冷却剂在第一热交换器与散热器或热源之间循环时，其可在第一热交换器的管-板式组件的管道中循环。管道和板可由不同类型的金属或者相同类型的金属制成，或者管道和/或板可由不同的导热材料(非金属)制成，而不背离本公开的范围。如在图2B中所详细地示出的，第一热交换器的板212可涂覆有吸附剂215，并且涂覆在板上的吸附剂可与在管道中流动的冷却剂热耦合。例如，吸附剂215可随粘合剂一起喷射至板上。吸附剂215可为化学吸附剂，例如沸石、硅胶、或活性炭。可替代性地，另一种合适的吸附式热交换器可使用于在此所描述的气候控制系统中。例如，吸附剂215可为泡沫金属，或者另一种合适类型的高孔隙度的金属有机框架(MOF)，而非涂层。
与第一热交换器202相同，第二热交换器204可包括管-板式组件227，其包括一个或更多个管道211以及多个与管道热耦合的板213，冷却剂可流动通过该管道。板213可为金属板、或者由另一种导热材料制成的板。虽然为了简单起见在此称为复数个管道211，然而将意识到的是，第一热交换器可包括如在图2A中所示出的呈蛇形布置的单个管道211，而非多个单独的管道。管道和板可由不同类型的金属或者相同类型的金属制成，或者管道和/板可由不同的导热材料(非金属)制成而不背离本公开的范围。然而，与第一热交换器不同，板213可以不涂覆有吸附剂，并且第二热交换器可以不包括任何吸附材料，如可在图2C的详细视图中所看到的。替代性地，基于热交换器对的操作模式，自第一热交换器的吸附剂所解吸的蒸气可冷凝在板213上或自板213蒸发。
如在此将参考图5A和图5B进行的详细描述，由于流动在管道内的冷却剂和吸附剂之间的热交换，第一热交换器202可起到吸附器或者解吸器的作用。基于是否热交换器当前处于吸附或解吸模式，第一热交换器入口阀214和第一热交换器出口阀216可被控制使得冷却剂在热源219或散热器206与热交换器202的管道210之间循环。管道230可将散热器的出口248连接至第一热交换器的入口端240；基于第一热交换器入口阀214和第二热交换器入口阀220的位置，泵222可包含在管道230中以将冷却剂自散热器206泵送至第一热交换器202或第二热交换器204。进一步地，基于第一热交换器入口阀214和第一热交换器出口阀216的位置，则管道234可将热源219热耦合至第一热交换器的入口端240和出口端242。
进一步地，第二热交换器204可操作为蒸气器/冷凝器。正如上面所提到的，虽然第一和第二热交换202和204可与管道的类似布置结构上类似，第二热交换器204的板可以不涂覆有吸附剂。替代性地，由于自第一热交换器的吸附剂所解吸的蒸气在板上冷凝，在热交换器对的解吸/冷凝模式期间可出现流体蒸气的薄层(例如，具有0.2毫米的深的层)。
基于是否第二热交换器当前处于蒸发或冷凝模式，第二热交换器出口阀218以及第二热交换器入口阀220可被控制为使得冷却剂在第二热交换器204的管道211与A/C芯208或散热器206之间循环。第二热交换器的出口端244可经由管道241而连接至A/C芯的入口254，或者经由管道238和232而连接至散热器206的入口250。管道241可包括可引导冷却剂在A/C芯208与第二热交换器204之间循环的泵224。
在所描绘的示例中，基于第一热交换器出口阀216和第二热交换器出口阀218的位置，管道238可将第二热交换器的出口端244流体地连通至第一热交换器出口阀216，并且管道232可将第一热交换器出口阀216流体地连通至散热器206的入口250。因而，基于第一热交换器出口阀216的位置，管道232可将第一热交换器的出口端242与散热器的入口250连接。进一步地，如所示出的，管道228可将第二热交换器的入口端246与A/C芯的出口252或者散热器的出口248连接(经由第一热交换器入口阀214)。
如所示出的，鼓风机282可包含在A/C系统中以推动周围空气、再循环的车辆座舱空气、或者通过A/C芯208的另一个源头的待冷却的空气。进一步的，风扇280可包含在A/C系统中以推动周围空气、再循环的车辆座舱空气、或者通过散热器206的来自另一个源头的与流动通过该散热器的冷却剂交换热量的空气，因而冷却该冷却剂。
转向图3A，其示出了热交换器对300A的对应的横截面视图，该热交换器对包括可包含在图2A的A/C系统中的第一和第二热交换器302和304。图3A的很多元件对应于上述已经用于描述图2A的编号类似的元件；为了简洁起见将不对这种元件进行再次描述。
热交换器对300的第一热交换器302和第二热交换器304可在外壳305内竖向地布置(即，一个热交换器位于另一个热交换器之上)。外壳305可为真空外壳。虽然在所描述的实例中第一热交换器竖直地定位在第二热交换器上方，然而第二热交换器可替代性地竖直定位在第一热交换器上方，而不背离本公开的范围。
对于图3B，其示出了另一个示例性热交换器对300B的对应的横截面视图，该热交换器对包括可包含在图2A的A/C系统200中的第一和第二热交换器302和304。与图3A相同，图3B的很多元件对应于上述已经用于描述图2A的标号类似的元件；为了简洁起见将不对这种元件进行再次描述。
热交换器对300的第一热交换器302和第二热交换器304可在外壳305内水平地布置(即，一个热交换器的一侧与另一个热交换器的一侧相邻使得热交换器并排布置)。例如，在A/C系统包含在机动车中的情况下，由于热交换器对的几何尺寸可非常适合地布置在车辆底部中，其可有益地将热交换器并排布置。
现参考图3A和图3B的实施例，如所示出的，第一和第二热交换器可安装在外壳内，在外壳的侧面、顶部以及底部与热交换器之间留有间隙，使得蒸气可在热交换器中以及其周围自由地流动(例如，使得蒸气可在第一热交换器的吸附涂层处吸附并且冷凝在第二热交换器的板上)。然而，在其他示例中，可能具有将外壳分成两部分的隔墙，每一部分容纳一个热交换器，并且蒸气可基于阀(诸如蝶阀)的位置而在该部分之间移动。
虽然未在示例性热交换器对的对应的横截面视图中示出，然而将意识到的是，热交换器对可包括用于每个热交换器的入口和出口端(例如，对应于图2A的入口端240和246以及出口端242和244)。冷却剂可通过对应的入口和出口而进入和离开每个热交换器的管-板式组件的管道。然而，基于不同阀的位置(例如散热器和A/C芯)，热交换器的管道可流体地连接至A/C系统的其他部件，在外壳内的蒸气可保持在外壳内并且可以不循环至A/C系统的其他部件。换句话说，在外壳内的蒸气保持于在外壳内的两个热交换器之间的闭合回路(closedloop)中并且与其他的导热流体隔离。然而，所上面所看到的，蒸气与在两个热交换器中移动的冷却剂热耦合。
基于包含在每个热交换器中的管道的数量，给定的热交换器的管道可在两端处彼此连接，使得管道形成蛇形图形。在一个示例中，该管道可竖直地连接。例如，管道可连接至定位在上方的管道和/或连接至定位在下方的管道。在另一个示例中，管道可水平连接。例如，管道可连接至定位在右侧和/或左侧的管道。在再一个示例中，管道可呈对角线地结合。板可堆叠成中间具有空间，使得蒸气可在外壳内在板之间和管道的周围自由地流动。
图4示意性地示出了A/C芯400。例如，A/C芯400可为图2A的A/C芯208的非限制性示例。将意识到的是，在未背离本公开的范围的情况下，可使用其他A/C芯设计。A/C芯400可在结构上在某些方面与自动加热器芯体类似。然而，与自动加热器芯体不同，A/C芯400使用单相却冷剂操作，而非两相冷却剂。然而，自动加热器芯体可包括在扁平管道中的两相制冷剂，A/C芯400包括单相冷却剂，该冷却剂非常冷(例如，大约5℃)并且基于A/C系统的操作模式而没有循环通过A/C芯400的管道的相变化，或者保持停滞在A/C芯400的管道中。进一步地，与自动加热器芯体不同，A/C芯400包含与单相冷却剂热连通的PCM。
如所示出的，A/C芯400包括多个区段408，每个区段408包含空气冷却片410。区段408各自通过双管板404而彼此间隔开。每个板404包括在外管道416内的由PCM隔室412包围的内管道414。内管道414和外管道416可例如为扁平管道。内管道414可与A/C系统的热交换器对流体连通，使得在第二热交换器与A/C芯流体连通的操作条件期间(例如，在将参考图5A进行详细描述的吸附模式期间)冷却剂在第二热交换器与A/C芯的板之间循环。例如，A/C芯400的入口454可对应于图2A的A/C芯208的入口254，A/C芯400的出口452可对应于图2A的A/C芯208的出口252。如所示出的，在进入入口454之后，冷却剂可在与板404的每个内管道414的顶端流体连接的管道450内流动。在穿过内管道414之后，冷却剂可进入管道460，该管道通向A/C芯的出口452并且连接至每个内管道414的底端。如所示出的，管道450和460可与每个板404流体连接，使得冷却剂可在A/C芯的第二热交换器与A/C芯的板之间循环。将意识到的是，所描绘的冷却剂管道450和460的结构及其相关特征为非限制性的，并且可使用其他可能的结构来将冷却剂引导通过A/C芯，而不背离本公开的范围。
在所描绘的示例中，PCM隔室412包围每个板404的内管道414，并且由板的外管道416包围。在内管道414和外管道416为扁平管道的示例中，每个PCM隔室可为具有中空的矩形长方体部的矩形长方体形状，其中内管道414布置在该中空的矩形长方体部中。然而，内管道、外管道、以及PCM隔室可具有其他形状或者以其他的方式布置在A/C芯400中，而不背离本公开的范围。
在A/C系统的操作期间，鼓风机可推动外部空气或者再循环的座舱空气穿过A/C芯，例如以冷却车辆座舱。在A/C系统的吸附模式期间，由于自第二热交换器的管-板式组件的板中的蒸气的蒸发而冷却的冷却剂在第二热交换器与A/C芯之间循环，具体地在管道450和460以及A/C芯的内管道414中循环。在一个非限制性示例中，冷却的冷却剂可具有在5-8℃的范围内的温度。因而，在这种模式期间，在板的内管道中的已冷却的冷却剂对通过鼓风机推动通过A/C芯的空气进行冷却，并且同时，已冷却的冷却剂使在A/C芯的与在板内的内管道热耦合的PCM隔室中的PCM凝固。
相反地，在A/C系统的解吸模式期间，第二热交换器并未与A/C芯流体连通，并且已经在内管道414内部的冷却剂保持停滞并且在PCM隔室中的PCM不再主动冷却。因而，在这种模式期间PCM开始熔化，在一个非限制性示例中，在PCM隔室内PCM的熔点可为5-7℃的范围内。同时，由于鼓风机(例如，图2A的鼓风机282)推动暖空气(例如，外部空气或者再循环的座舱空气)通过A/C芯的区段，因此暖空气与在PCM隔室中的PCM交换热量并且因而被冷却。因此，即使在已冷却的冷却剂未通过热交换器对而提供至A/C芯的解吸模式期间，A/C芯仍然可以通过热交换器利用熔化PCM对推动通过A/C芯的空气提供冷却。
因此，如在图1-4中所示出的，空气调节系统可包括通过在真空外壳内的蒸气而热耦合的第一和第二管-板式热交换器，基于空气调节系统的操作模式，第一冷却剂回路包括第一热交换器的吸附剂涂层板和热源或者散热器，基于该模式，第二冷却剂回路包括第二热交换器的非吸附剂涂层板和包含有相变材料的散热器或者芯。如下文将参考图5A和图5B进行描述的，在解吸/冷凝模式期间，第一冷却剂回路可包括热源并且第二冷却剂回路可包括散热器，然而在吸附/蒸发模式期间，第一冷却剂回路可包括散热器并且第二冷却回路可包括芯。
图5A和图5B分别描绘了在吸附/蒸发以及解吸/冷凝操作模式期间的在对应于图2A的A/C系统200的A/C系统中的冷却剂流。如所描绘的，系统500A和500B对应于图2的系统200A，系统200A的以上说明还应用于系统500A和500B。
如在图5A中所示出的，在吸附/蒸发模式期间，控制器可控制第一热交换器入口阀214和第一热交换器出口阀216以将第一热交换器与散热器结合，并且可控制泵222以在由在泵222上的箭头所指示的方向上引起在散热器和第一热交换器之间冷却剂循环。冷却剂可流动通过第一热交换器的蛇形管道。如所指出的，在散热器与第一热交换器之间循环的冷却剂可为大约45℃的温度。在这种温度的冷却剂流可在第一热交换器的板的吸附剂涂层处引起蒸气的吸附。然后在第一热交换器中蒸气的吸附的热量可传递至流动通过第一热交换器的管道的冷却剂；因此，在第一热交换器中的冷却剂可被加热，例如加热至大约50℃。已加热的冷却剂可循环回散热器，由于风扇推动空气通过散热器，在散热器中通过将热量排出至外界而使冷却剂冷却。例如，散热器可使冷却剂冷却回至大约45℃。如在图例所指出的，在吸附/解吸模式中，在第一热交换器与散热器之间循环的冷却剂由在图5A中的虚线示出。
进一步地，在吸附模式期间，冷却剂还在第二热交换器与A/C芯之间的单独的线路中(例如，与在第一热交换器与散热器之间循环的冷却剂隔离的线路)循环。例如，在该模式期间，控制器可控制第二热交换器出口阀218以及第二热交换器入口阀220以将第二热交换器结合至A/C芯，并且可操作泵224以在泵224上箭头所指出的方向上引起在第二热交换器与A/C芯之间的冷却剂的流动。在第一热交换器处的蒸气的吸附可使容纳热交换器的外壳内的绝对压力降低以在大约0.5至1.0kpa的范围内。在外壳中的压力减少可利于冷凝在第二热交换器的板的表面上的蒸气的蒸发。蒸气的蒸发使得流动通过第二热交换器的管道的冷却剂冷却。例如，由于来自第二热交换器的管道中的制冷剂当其吸附在第一热交换器的板的吸附剂涂层处时被蒸发，因而在第二热交换器中的冷却剂可被冷却至大约5℃至7℃的范围。然后已冷却的冷却剂在第二热交换器的管道与A/C芯之间循环。当来自第二热交换器的已冷却的冷却剂流动通过A/C芯时，已冷却的冷却剂可通过热传递而使A/C芯的空气冷却片冷却。然后周围环境空气或者再循环空气可通过鼓风机而吹动通过A/C芯并且由空气冷却片冷却。进一步地，通过A/C芯的已冷却的冷却剂流可使存储在A/C芯的PCM隔室中的PCM凝固。因此，由于在冷却剂与空气冷却片之间的热传递，以及在冷却剂与PCM之间的热传递，流动通过A/C芯的已冷却的冷却剂可被加热。例如，进入A/C芯的冷却剂的温度可大约为5℃以及排出A/C芯的冷却剂的温度可大于大约5℃。已加热的冷却剂可再循环至第二热交换器中，用于冷却。
通过这种方式，在第一热交换器处的制冷剂蒸气的吸附可利于来自第二热交换器表面的制冷剂的蒸发，强烈的蒸发使流动通过第二热交换器管道的冷却剂冷却。然后已冷却的冷却剂可用于冷却A/C芯的空气冷却片，当周围环境或再循环空气通过鼓风机而被吹动通过A/C芯的已冷却的空气冷却片时，其可提供冷却(例如，冷却车辆座舱)。
相反地，如在图5B中所描绘的A/C系统的解吸/冷凝模式期间，制冷剂蒸气可自第一热交换器的板的吸附剂涂层被解吸。在该模式期间，控制器可控制第一热交换器入口和出口阀以使冷却剂在第一热交换器与热源之间循环。这种冷却回路由虚线描绘，如在图例中所指出的。热源可为稳定热源，诸如排气回收系统，并且其可使冷却剂例如加热至大约130℃。当已加热的冷却剂循环入第一热交换器中时，第一热交换器的吸附剂涂层板可释放或解吸制冷剂蒸气至容纳热交换器的外壳中。因此，在外壳中的绝对压力可增加使得其在大约12-20kPa的范围内。
在外壳中绝对压力的增加可使得制冷剂冷凝在第二热交换器的板上。这种冷凝可在板处产生热量，该热量可传递至流动通过与板热耦合的管道的冷却剂。因此，流动通过第二热交换器的管道的冷却剂的温度可增加。在该模式期间，控制器可控制第二热交换器入口和出口阀并且激活泵222，以使得冷却剂可在第二热交换器的管道与散热器之间循环(在由泵222上的箭头所指出的方向上)。因此，在解吸/冷凝模式期间，第二热交换器与A/C芯解耦并且未与A/C芯流体连通，并且替代地与散热器耦合并且与散热器流体连通。在第二热交换器与散热器之间循环的冷却剂由实线示出，并且在该回路循环的冷却剂可为大约45℃的温度，如在图例中所指出的。应意识到的是，此时在A/C芯中的冷却剂(以及保留在通向A/C芯的管路中的任何冷却剂)可保持为停滞。
在散热器处，当风扇推动空气通过散热器时，来自第二热交换器的已加热的冷却剂(由于冷凝的热量而被加热)可通过将热量排出至外界而被冷却。因此，离开散热器的冷却剂(经由散热器出口)可相对于进入散热器的冷却剂具有较低的温度。
在解吸模式期间，可通过吹动再循环或周围环境空气通过A/C芯而冷却车辆座舱。在A/C芯处的空气冷却可经由在熔融PCM和被吹动通过A/C芯的空气之间的热交换来实现，如上述参考图4所讨论的。
通过这种方式，在解吸/冷凝模式期间，具有PCM的A/C芯可用于提供冷却。例如，鉴于包括在吸附和解吸模式之间交替的两对热交换器的传统系统可经由吸附式热交换器对(同时另一热交换器对在解吸模式下操作)而冷却车辆座舱或其他空间，在此所描述的A/C系统可在不需要第二热交换器对的情况下经由在被吹动通过A/C芯的空气与熔融PCM之间的热交换而在A/C系统的热交换器对的解吸模式期间提供冷却。
图6示出了用于操作A/C系统(例如，图2的A/C系统200)的示例性方法600。在一个示例中，方法600可当A/C系统打开时开始并且当A/C系统关闭时结束。A/C系统可基于用户输入(例如，当A/C系统被使用在机动车中时，车辆操作者或者乘客的输入)而打开或关闭，或者例如基于发动机操作条件和周围环境条件等因素而通过车辆控制系统自动打开和关闭。
在步骤602中，方法600包括确定期望的A/C系统模式。例如，如上述所描述的，A/C系统可在吸附模式或解吸模式下操作，并且因此确定期望的A/C系统模式可包括确定是否在吸附模式或解吸模式下操作。在一个示例中，该确定可基于A/C系统的当前状态，该当前状态可基于A/C系统的在先操作(例如，A/C系统最近的操作模式)和/或基于自传感器所接收的信号(例如，指示吸附在第一热交换器的吸附剂涂层板处的蒸气的估计量和/或冷凝在第二热交换器的非吸附剂涂层板处的蒸气的估计量的信号)由控制系统来确定。
在步骤602之后，方法600进行至步骤604。在步骤604中，方法600包括确定吸附和解吸模式完成参数。吸附和解吸模式完成参数可包括用于每个模式的预定持续时间。例如，每个模式的预定持续时间可为5-10分钟。预定持续时间对于两个模式可相同，或者每个模式可具有不同的预定持续时间。基于发动机操作参数和/或自传感器所接收的信号，控制系统可确定用于每个模式的预定持续时间。替代性地或另外地，除了持续时间之外还可确定吸附和解吸模式完成参数。例如，基于来自布置在A/C系统中的一个或更多个传感器来确定吸附或解吸模式的完成。
在步骤604之后，方法600进行至步骤606。在步骤606中，方法600包括根据图7和图8中所示出的方法而在期望模式中(例如，在步骤602中所确定的期望的模式)操作A/C系统。例如，如果期望的模式为吸附模式，则在期望的模式中操作A/C系统可包括执行图7的方法。可替代性地，如果期望的模式为解吸模式，则在期望的模式中操作A/C系统可包括执行图8的方法。
在步骤606之后，方法600进行至步骤608。在步骤608中，方法600包括确定是否A/C系统已经关闭(例如，经由用户输入而关闭或者由控制系统自动地关闭)。
如果在步骤608中答案为“是”，则表示A/C系统已经关闭，方法600进行至步骤614。在步骤614中，方法600包括执行A/C系统的停止程序。在一个非限制性示例中，停止程序可包括从吸附模式转换至解吸模式，或者如果该系统已经操作在解吸模式中则保持在解吸模式，以便于解吸来自吸附材料的所有蒸气从而在A/C系统的随后的驱动中开始A/C系统在吸附模式中的操作。在步骤614之后，方法600结束。
返回至步骤608，如果答案为“否”，则表示A/C系统还未关闭，方法600进行至步骤610以确定是否当前模式(例如，如在步骤602中所确定的吸附或解吸)已经完成。可基于在步骤604中所确定的模式完成参数来确定是否该模式完成。例如，在模式完成参数为预定持续时间的示例中，当用于该模式的预定持续时间过去时，则控制系统可确定当前模式完成。
如果在步骤610中的答案为“否”，方法600返回至步骤608。另外，如果在步骤610中的答案为“是”，方法600进行至步骤612。在步骤612中，方法600包括将预期的模式从吸附转换至解吸，或从解吸转换至吸附。在步骤612之后，方法600返回至步骤606。因此，根据方法600，A/C系统在吸附和解吸模式之间循环直到A/C系统关闭，这时可执行停止程序。
图7示出了用于在吸附模式中操作A/C系统(例如图1中示出的系统124)的示例性方法700。例如当期望的模式为吸附模式时，方法700可在方法600的步骤606处执行。
在步骤702中，方法700包括控制第一热交换器入口阀(例如图2的阀214)以将第一热交换器入口与散热器出口结合，并且控制第一热交换器出口阀(例如，图2的阀216)以将第一热交换器出口与散热器入口结合。第一热交换器的入口和出口分别与散热器的出口和入口的结合可允许冷却剂在第一热交换器与散热器之间循环。
在步骤702中，方法700进行至步骤704。在步骤704中，方法700包括控制第二热交换器入口阀(例如，图2的阀220)以将第二热交换器入口与A/C芯出口结合，并且控制第二热交换器出口阀(例如，图2的阀218)以将第二热交换器出口与A/C芯入口结合。第二热交换器的入口和出口分别与A/C芯出口和入口的结合可允许冷却剂在第二热交换器与A/C芯之间循环。
在步骤704之后，方法700进行至步骤706。在步骤706中，方法700包括激活第一泵(例如，图2的泵222)以使冷却剂在第一热交换器与散热器之间的有效循环。如果第一泵已经激活，则激活第一泵可不采取任何行动，相反地，如果第一泵当前停用，则激活第一泵可包括如果第一泵当前被停用则控制系统控制驱动器以激活第一泵。在激活状态中，第一泵可包括产生在散热器和第一热交换器的吸附剂涂层板内的一个或更多个冷却剂通道之间的冷却剂流。
在步骤706之后，方法700进行至步骤708。在步骤708中，方法700包括激活散热器风扇。进一步地，方法700包括将周围环境或再循环空气引导至散热器并且通过风扇吹动空气通过散热器，以将来自第一热交换器的冷却剂冷却至低于第一阈值的阈值。在散热器将冷却剂冷却至低于第一阈值之后，已冷却的冷却剂被泵回至第一热交换器，其中冷却剂在第一热交换器的吸附剂涂层板处产生蒸气的吸附。例如，第一阈值可对应于一个温度，小于该温度时可在第一热交换器的板的吸附剂涂层处产生蒸气的吸附。例如在吸附剂涂层包括沸石颗粒的实施例中，第一阈值可以是对应于夏天的周围环境温度的温度，例如在30-45℃的范围中的温度。板的吸附剂涂层中蒸气的吸附产生热量，该热量传递至流动通过管道的冷却剂，加热冷却剂。例如，冷却剂可被加热约5℃；因此，在冷却剂以35℃进入第一热交换器的实例中，冷却剂在被再循环至散热器之前会被加热了几度。在散热器处，由于散热器风扇吹动空气通过散热器，因此已加热的冷却剂经由将热量排出至外界而被冷却例如大约5℃，以便于以会产生吸附的温度重新进入第一热交换器。
在步骤708中，方法700进行至步骤710。在步骤710中，方法700包括激活第二泵(例如，图2的第二泵224)以产生在第二热交换器与A/C芯之间的冷却剂的循环。此时，由第一热交换器蒸气的吸附材料所产生的抽吸作用使得冷凝在第二热交换器的非吸附剂涂层板上蒸气的蒸发，已蒸发的蒸气吸附在第一热交换器的板的吸附剂涂层处。冷凝的蒸气的蒸发对在第二热交换器的管道中循环的冷却剂具有冷却效果，使得来自A/C芯的冷却剂当其穿过第二热交换器的管道时被冷却。例如，离开第二热交换器的已冷却的冷却剂可为大约5℃的温度。已冷却的冷却剂当流动通过A/C芯时可使在A/C芯中的相变材料凝固(例如，固化)。在冷却剂与相变材料之间的热量传递可加热冷却剂，使得当冷却剂离开A/C芯时更加热(例如，大约7℃)。
在步骤710之后，方法700进行至步骤712。在步骤712中，方法700包括激活A/C芯鼓风机，将周围环境或再循环空气引导至A/C芯，并且通过鼓风机而吹动空气通过A/C芯。如上述所描述的，在吸附模式期间，通过来自第二热交换器的非吸附剂涂层板的蒸气的蒸发使得在第二热交换器与A/C芯之间循环的冷却剂在第二热交换器中被冷却。在已冷却的冷却剂与被吹动通过A/C芯的空气之间的热传递使空气冷却(例如，当A/C系统结合在机动车内时，该冷却的空气然后被引导至乘客座舱)。因而，除了在冷却剂与在A/C芯中相变材料之间的热传递之外，流动通过A/C芯的冷却剂与被吹动通过A/C芯的空气之间的热传递也可有利于出现在A/C芯中冷却剂的加热。在步骤712之后，方法700结束。
图8示出了用于在解吸模式中操作A/C系统(例如，在图1中所示出的A/C系统124)的示例性方法800。例如当期望的模式为解吸模式时，方法800可在方法600的步骤606处执行。
在步骤802中，方法800包括控制第一热交换器入口阀(例如，图2的阀214)以将第一热交换器入口与热源的出口结合，并且控制第一热交换器出口阀(例如，图2的阀216)以将第一热交换器出口与热源入口结合。例如，在A/C系统被用于冷却机动车的乘客座舱的示例中，热源可为发动机废热回收系统。第一热交换器与热源的结合可能够使得在第一热交换器与热源之间的冷却剂循环。热源可加热冷却剂超过第二阈值，第二阈值可对应于一个温度，超过该温度则来自第一热交换器中吸附材料的蒸气会解吸。在一个非限制性示例中，基于热源的设计和容量，第二阈值可为130至170℃的范围中。因而，被加热超过第二阈值的冷却剂流动至第一热交换器内可使来自第一热交换器的板的吸附剂涂层的蒸气的解吸。
在步骤802之后，方法800进行至步骤804。在步骤804中，方法800包括控制第二热交换器入口阀(例如，图2的阀220)以将第二热交换器入口与散热器出口结合，并且控制第二热交换器出口阀(例如，图2的阀218)以将第二热交换器出口与散热器入口结合。第二热交换器的入口和出口分别与散热器出口和入口的结合可允许冷却剂在第二热交换器与散热器之间循环。
在步骤804之后，方法800进行至步骤806。在步骤806中，方法800包括使第二泵停用并且激活第一泵。如果第二泵已经停用，则使第二泵停用可包括不采取任何行动，或者如果第二泵目前为激活，则使第二泵停用可包括控制系统控制驱动器以使第二泵停用。类似地，如果第一泵已经激活，则激活第一泵可包括不采取任何行动，或者如果第一泵目前为停用，则激活第一泵可包括控制系统控制驱动器以使第一泵激活。第一泵的激活可产生使冷却剂在散热器与第二热交换器之间循环，在如参考上述步骤802所描述的解吸模式期间第一泵结合至散热器和第二热交换器。当第二热交换器与A/C芯在解吸模式期间解耦并且未连通时第二泵的停用是适当的；替代性地，在解吸模式期间在将第二热交换器出口和入口分别与A/C芯入口和出口连接的通道中的冷却剂以及在吸附模式期间在A/C芯本身中的冷却剂保持停滞。同时，在热源与第一热交换器之间的冷却剂的循环导致来自第一热交换器中的吸附材料的蒸气的解吸。已解吸的蒸气冷凝在第二热交换器的非吸附剂涂层板的板上；这种冷凝在第二热交换器的非吸附剂涂层板的板处产生热量，该热量与流通通过第二热交换器的冷却剂进行交换。热交换可加热流动通过第二热交换器的冷却剂，并且因此冷却剂以相对于自散热器进入第二热交换器的冷却剂的温度较热的温度而自第二热交换器流回至散热器。
在步骤806之后，方法800进行至步骤808。在步骤808中，方法800包括激活散热器风扇。进一步地，方法800包括将周围环境或再循环空气引导至散热器并且使用风扇吹动空气通过散热器从而冷却来自第二热交换器的已加热的冷却剂。因而，当已加热的冷却剂经由与被吹动通过散热器的空气热交换而被循环回至散热器时，由在第二热交换器中冷凝所产生的热量(该热量随后被传递至流动通过热交换器的冷却剂)可被分散。
在步骤808之后，方法800进行至步骤810。在步骤810中，方法800包括激活A/C芯鼓风机，将周围环境或再循环空气引导至A/C芯，以及使用鼓风机吹动空气通过A/C芯。如上述所描述的，在解吸模式期间，保留在通向A/C芯的通道中的以及在A/C芯本身中的任何冷却剂保持停滞并且未循环。如上述所描述的，在解吸模式期间，被吹动通过A/C芯的周围环境或再循环空气与在PCM隔室中熔融PCM交换热量，使得可在解吸模式期间通过A/C系统来提供冷却空气。在步骤812之后，方法800结束。
在另一个陈述中，一种用于控制A/C系统的方法可包括：选择性地控制包含有吸附剂的第一热交换器以及包含非吸附剂的第二热交换器的对应的入口和出口阀以及第一和第一泵，以使冷却剂在第一热交换器与热源之间以及在第二热交换器与散热器之间循环同时含有相变材料的芯与第二热交换器流体地解耦，或者使冷却剂在第一热交换器与散热器之间以及在第二热交换器与芯之间循环。
注意的是，在此所包含的示例性控制和估计例程可与各种发动机和/或车辆系统构造一起使用。在此所描述的特定例程可表示一个或更多个任意数量的处理策略，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所示出的各种动作、操作和/或功能可以以已示出的顺序执行、并行执行或者在一些情况下被省略。同样地，处理的次序不必是实现在此所描述的示例性实施例的特征和益处所必需的，但是是为了便于示出和描述而提供的。已示出的一个或多个动作或功能可基于所使用的具体策略来重复地执行。进一步地，所描述的动作可图形表示要被编程入发动机控制系统的电脑可读存储媒介中的代码。
应理解的是，在此所披露的构造和例程本质上为示例性的，并且由于可具有多种变型，因此这些特定实施例并不被认为是限定性的。例如，上述技术方案可应用至V-6，I-4，I-6,V-12，对置式4以及其他的发动机类型。本实用新型的主旨包括各种系统和结构以及在此所公开的其他特征、功能、和/或特性的所有的新颖和非明显的结合以及子结合。
以下权利要求具体地指出了新颖和非明显的特定结合和子结合。这些权利要求可涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。这种权利要求应当理解为包括一个或更多个这种元件的结合，即不要求也不排除两个或更多个这种元件。所公开的部件、功能、元件和/或特性的其他结合和子结合可通过本权利要求的修改来要求或者通过在本申请或相关申请中的新权利要求来要求。
这种权利要求，不论相比于原始权利要求保护范围较宽、较窄、相等或者的不同均被认为是包含在本实用新型的主旨内。

Claims (10)

1.一种车辆空调系统，其特征在于，包括：
由发动机废热回收系统驱动的吸附式热泵，所述热泵包括第一热交换器、第二热交换器、散热器、以及芯，所述第一热交换器和第二热交换器布置在真空外壳内并且经由蒸气热耦合。
2.根据权利要求1所述的车辆空调系统，其特征在于，每一个热交换器包括管-板式组件，所述管-板式组件包括一个或更多个管道以及与所述管道热耦合的多个吸附剂涂层板，并且其中基于所述车辆空调系统的模式，所述第一热交换器的管道与所述废热回收系统或所述散热器流体结合，并且所述第二热交换器的管道与所述散热器或所述芯流体结合。
3.根据权利要求1所述的车辆空调系统，其特征在于，所述车辆空调系统并未包括发动机驱动的压缩机。
4.根据权利要求1所述的车辆空调系统，其特征在于，所述第一和第二热交换器为在所述车辆空调系统中仅有的一对热交换器。
5.根据权利要求1所述的车辆空调系统，其特征在于，所述第一热交换器和所述第二热交换器在所述外壳内竖直地堆放。
6.根据权利要求1所述的车辆空调系统，其特征在于，所述第一热交换器和所述第二热交换器在所述外壳内并排地布置。
7.根据权利要求1所述的车辆空调系统，其特征在于，所述芯包含多个双管板，每个双管板包括布置在外管道内的内管道，所述芯具有包围所述外管道内的内管道的相变材料，其中，基于所述车辆空调系统的模式，每个双管板的内管道选择性地与所述第二热交换器的管-板式组件的一个或更多个管道流体连通。
8.根据权利要求7所述的车辆空调系统，其特征在于，在吸附/蒸发模式期间，所述第一热交换器的管道与所述散热器流体连通同时所述第二热交换器的管道与所述芯的内管道流体连通，并且其中在解吸/冷凝模式期间，所述第一热交换器的管道与热源流体连通，同时所述第二热交换器的管道与所述散热器流体连通并且所述芯的内管道与所述车辆空调系统流体解耦。
9.根据权利要求8所述的车辆空调系统，其特征在于，所述芯进一步包括包含有空气冷却片的区段，每个区段布置在两个所述双管板的之间并且与两个所述双管板热耦合。
10.一种空调系统，其特征在于，包括：
通过在真空外壳内的蒸气而热耦合的第一和第二管-板式热交换器；
第一冷却剂回路，所述第一冷却剂回路基于所述空调系统的操作模式包括所述第一热交换器的吸附剂涂层板以及热源或散热器；
第二冷却剂回路，所述第二冷却剂回路基于所述模式包括所述第二热交换器的非吸附剂涂层板以及散热器或包含有相变材料的芯。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10996000B2 (en) * 2015-11-04 2021-05-04 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Absorption-based system for automotive waste heat recovery
AT518924A1 (de) * 2016-08-09 2018-02-15 Rep Ip Ag Transportbehälter
AT518923A1 (de) 2016-08-09 2018-02-15 Rep Ip Ag Transportbehälter
JP6562004B2 (ja) * 2017-01-16 2019-08-21 トヨタ自動車株式会社 吸着式ヒートポンプを備えた車両用エアコン装置
US10428713B2 (en) 2017-09-07 2019-10-01 Denso International America, Inc. Systems and methods for exhaust heat recovery and heat storage
US10458682B2 (en) * 2017-10-17 2019-10-29 Ford Global Technologies, Llc Air-conditioning system
JP7138578B2 (ja) * 2019-01-16 2022-09-16 本田技研工業株式会社 車両の空気浄化装置
CN111791670B (zh) * 2020-07-31 2023-03-17 郑州轻工业大学 基于逆向循环的相变蓄冷汽车空调系统及其控制方法
US11970044B2 (en) 2020-10-30 2024-04-30 Ford Global Technologies, Llc Heating and cooling system for a vehicle
CN112977003B (zh) * 2021-02-24 2024-03-19 江苏大学 一种燃料电池汽车冷却水余热利用系统
WO2023073409A1 (ru) * 2021-10-29 2023-05-04 Святослав ПОТОПАХИН Тепловой двигатель с регенерацией тепла тепловым насосом

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0391660A (ja) * 1989-09-04 1991-04-17 Nishiyodo Kuuchiyouki Kk 吸着式蓄熱装置及び該装置を利用した吸着式蓄熱システム
JP3591164B2 (ja) * 1996-03-14 2004-11-17 株式会社デンソー 吸着式冷凍装置
DE10156944A1 (de) * 2001-01-05 2002-07-11 Behr Gmbh & Co Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug
WO2002066910A1 (fr) 2001-02-21 2002-08-29 Mitsubishi Chemical Corporation Pompe a chaleur d'adsorption et utilisation d'un materiau d'adsorption pour ladite pompe
DE10217443B4 (de) * 2002-04-18 2004-07-08 Sortech Ag Feststoff-Sorptionswärmepumpe
DE102004053436A1 (de) * 2004-11-05 2006-05-11 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. PKW-Klimaanlagen mit Adsorptionswärmepumpen
JP5444782B2 (ja) * 2008-09-12 2014-03-19 株式会社デンソー 蓄冷熱交換器
WO2012085605A1 (en) 2010-12-23 2012-06-28 JAKAB, Tamás Adsorption thermal compressor technology and apparatuses
US10139169B2 (en) 2011-10-21 2018-11-27 Massachusetts Institute Of Technology Adsorption system
DE102013216462A1 (de) * 2012-08-27 2014-02-27 Ford Global Technologies, Llc Kraftfahrzeug-klimaregelungssystem

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RU2015110502A (ru) 2016-10-20
DE202015101481U1 (de) 2015-08-17
US20150273974A1 (en) 2015-10-01

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