CN204895033U - 液化天然气车辆冷能回收空调系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液化天然气车辆冷能回收空调系统，它包括气瓶、冷能回收交换器、水泵、暖风机总成、蓄冷装置、加热器和发动机；气瓶连接冷能回收交换器的进气端；水泵连接冷能回收交换器的进水端；蓄冷装置连接冷能回收交换器的出水端，加热器连接冷能回收交换器的出气端；暖风机总成一端接口与水泵连接，暖风机总成另一端接口与蓄冷装置连接；加热器与发动机的燃料进气口连接。本实用新型利用LNG冷能的空调系统，兼备智能温控系统，实时监控循环冷能的工作情况，通过对LNG冷能的回收与利用，不仅防止了冷能造成的环境污染，还能将其能量进行二次利用，在不使用汽车空调时，对车内空间进行制冷，填补了市场上的空白。

Description

液化天然气车辆冷能回收空调系统

技术领域

本实用新型涉及商用车技术领域，具体涉及一种液化天然气车辆冷能回收空调系统。

背景技术

我国是一个“富气少油”的国家，为调整我国的能源危机，未来15年，中国天然气的年增长率将达到10.8％，2011年底，我国LNG产能将达79.3亿m³，LNG作为汽车燃料具有排放污染小、燃烧热值高、能量存储密度大、汽车负载轻、连续行驶里程长、安全性能高等特点，天然气已经成为一种极具优势的“绿色”汽车燃料，但是对于LNG冷能的回收利用应用的很少，造成冷能白白的浪费到大气、海水中去，造成一定的冷污染。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术的不足，提供一种液化天然气车辆冷能回收空调系统。

为解决上述的技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种液化天然气车辆冷能回收空调系统，它包括气瓶、冷能回收交换器、水泵、暖风机总成、蓄冷装置、加热器和发动机；所述气瓶连接所述冷能回收交换器的进气端；所述水泵连接所述冷能回收交换器的进水端；所述蓄冷装置连接所述冷能回收交换器的出水端，所述加热器连接所述冷能回收交换器的出气端；所述暖风机总成一端接口与所述水泵连接，所述暖风机总成另一端接口与所述蓄冷装置连接；所述加热器与所述发动机的燃料进气口连接。

更进一步的技术方案是加热器包一个加热输入口和一个加热输出口，所述发动机包括一热水出水端和冷水回水端；所述热水出水端连接所述加热输入口，所述加热输出口与所述冷水回水端连接。

更进一步的技术方案是热水出水端连接在所述暖风机总成与所述水泵之间的管路上；所述冷水回水端连接在所述暖风机总成与所述蓄冷装置之间的管路上。

更进一步的技术方案是冷能回收交换器的出气端与所述加热器之间设置有一个气路电磁阀。

更进一步的技术方案是热水出水端与所述加热输入口之间设置有一个设置有一个热水控制电磁阀。

更进一步的技术方案是热水出水端通过一加热器电磁阀连接在所述暖风机总成与所述水泵之间的管路上。

更进一步的技术方案是冷水回水端通过一回水控制电磁阀连接在所述暖风机总成与所述蓄冷装置之间的管路上。

更进一步的技术方案是还包括温度控制器；所述冷能回收交换器、发动机的燃料进气管道以及暖风机总成的接口处均设置有温度传感器，所述温度传感器以及所述气路电磁阀、热水控制电磁阀、加热器电磁阀和回水控制电磁阀均与所述温度控制器连接。

更进一步的技术方案是温度控制器连接有温度调节显示器。

更进一步的技术方案是冷能回收交换器内部具有密封腔室，所述进气端与出气端之间的管路为盘形结构；所述盘形结构的管路设置在所述密封腔室内。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型利用LNG冷能的空调系统，兼备智能温控系统，实时监控循环冷能的工作情况，通过对LNG冷能的回收与利用，不仅防止了冷能造成的环境污染，还能将其能量进行二次利用，在不使用汽车空调时，对车内空间进行制冷，填补了市场上的空白。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的结构示意图。

附图标记说明：1－气瓶，2－冷能回收交换器，21-进气端，22-出气端，23-进水端，24-出水端，3－水泵，4－温度控制器，5－暖风机总成，6－加热器，61-加热输入口，62-加热输出口，71－气路电磁阀，72-热水控制电磁阀，73-加热器电磁阀，74-回水控制电磁阀，8－蓄冷装置，9－发动机，91-热水出水端，92-冷水回水端，10-温度调节显示器。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

下面结合附图及实施例对本实用新型的具体实施方式进行详细描述。

如图1所示，根据本实用新型的一个实施例，本实施例公开一种液化天然气车辆冷能回收空调系统，它包括气瓶1、冷能回收交换器2、水泵3、暖风机总成5、蓄冷装置8、加热器6和发动机9；还包括温度控制器4以及气路电磁阀71，热水控制电磁阀72，加热器电磁阀73，回水控制电磁阀74，温度控制器4连接有温度调节显示器。

具体的，发动机9具有热水出水端91与冷水回水端92，气瓶1的出气口连接有内部具有密封腔室的冷能回收交换器2，其冷能回收交换器2的两侧具有进气端21，出气端22，进水端23和出水端24，进气端21和进水端23位于冷能回收交换器2的一侧，出气端22和出水端24位于冷能回收交换器2的另一侧，进气端21与气瓶1的出气口相连，进水端23连接有水泵3，出水端24连接有蓄冷装置8，暖风机总成5的接口两端分别与蓄冷装置8和水泵3连接，其冷能回收交换器2的出气端22通过连接一个气路电磁阀71后与一个加热器6相连，进气端21与出气端22之间的管路为盘形形状设置在冷能回收交换器2的密封腔室内。

气瓶1中的气体通过加热器6后输入至发动机9的燃料进气口中，加热器6通过发动机9的循环水进行加热的，其加热器6上具有一个加热输入口61与加热输出口62，发动机9的热水出水端91通过一个热水控制电磁阀72连接到加热输入口61，热水出水端91还通过一个加热器电磁阀73连接到暖风机总成5与水泵3之间的管路上，发动机9的冷水回水端92通过回水控制电磁阀74连接到暖风机总成5与蓄冷装置8之间的管路上，加热输出口62与发动机9的冷水回水端92相连。

冷能回收交换器2、发动机9的燃料进气管道、暖风机总成5的两个接口处均设置有温度传感器，气路电磁阀71、热水控制电磁阀72、加热器电磁阀73、回水控制电磁阀74和温度传感器均连接到温度控制器4上，温度控制器4通过一个温度调节显示器10对暖风机总成5输出的温度进行调节与控制。

在具体实施中，在发动机工作状态下，气路电磁阀71打开进行发动燃料供给，气瓶1中的气体通过冷能回收交换器2的盘状管路后，将冷能传递给冷能回收交换器2内部腔室的水溶液中，其水溶液为具有热量交换功能的乙二醇水溶液，然后气体流经气路电磁阀71，再经过加热器6后输送给发动机9，为发动机提供燃料，而在冷能回收交换器2得到了LNG气体的冷能的乙二醇水溶液通过水泵3的作用，将制冷后的水输送至蓄冷装置8进行存储，然后多余的冷能再继续输送至暖风机总成5中的散热片上，使暖风机总成5输出冷风，使驾驶室内空气制冷，在制冷状态工作正常时，热水控制电磁阀72和回水控制电磁阀74为关闭状态，经过冷能回收交换器2的制冷的水流就在暖风机总成5，水泵，冷能回收交换器2和蓄冷装置8之间循环流动，当需要暖风机总机5输出暖风时，则将热水控制电磁阀72和回水控制电磁阀74打开，由于发动机的热水的压力大于大泵的输出压力，发动机9的热水就通过热水控制电磁阀72流至暖风机总成5和水泵3中，冷却的水不再经过暖风机总成5，暖风机总成5此时则输出为热风，并且加热冷却水路，防止连接制冷引起管路结冰，经过暖风机总成5和经过冷能回收交换器2的水在控制电磁阀74处混合，然后流回至发动机，而气路电磁阀71、热水控制电磁阀72、加热器电磁阀73、回水控制电磁阀74均由温度控制器4通过温度传感器得到得温度传感数据进行调节，同时温度调节显示器10也可以进行手工调节暖风机总机5输出的温度的高低，而整个系统是通过电磁阀的控制来控制温度的变化的，当系统温度过低时，热水控制电磁阀72就提高输出流量，补充热水升温，而系统的变高时，则降低热水控制电磁阀72的输出流量来实现。

冷能回收交换器2是采用φ10紫铜盘管固定在不锈钢壳体中，该装置的热交换能力直接影响到回收系统的效率，低温的LNG与乙二醇水溶液进行大量的热交换，保证LNG释放的冷能充分的回收和利用，冷能回收热交换器2采用保温材料包裹减少与周围环境进行热交换，保证乙二醇水溶液有一个较大的温差和比较低的出水温度，其次空调系统的循环水管外表面必须采用保温隔热材料包裹，避免在循环过程中冷能的过大损耗、降低冷能的利用效率。

蓄冷装置8用于在车辆运行状况复杂，不稳定，需要在发动机9大功率、耗气量大的工况下，存储大量冷能，用于在发动机9怠速或者其耗气量小的工况下使用，另外蓄冷装置8还起到一个膨胀水箱的作用，存储或补偿空调循环系统中的乙二醇水溶液，暖风机总成5在使用时，利用低温的乙二醇水溶液通过暖风机总成5散热片，与空气形成热交换，冷却空气，达到送出冷风的效果，水泵3提供动力让空调系统循环水路循环，并控制乙二醇水溶液的循环流速，电磁阀7根据温度控制器4指令，打开或关闭电磁阀7，达到调整进入暖风机总成5水溶液的温度，进而调整空调出风口的温度。避免因使用空调造成乙二醇温度过低，甚至结冰的危险，当系统监测到温度传感器的温度低于-20摄氏度时，打开电磁阀7添加发动机9热循环水，提高空调系统乙二醇水溶液温度，避免因乙二醇结冰，造成冷能回收交换器2的损坏。

另外深冷液体具有饱和特性，深冷液体(≤‐150℃的液体，LNG的临界温度是‐162℃)贮存在一个容器中，当与外界环境达到相对的热平衡后，容器中液相与其上部的气相之间达到相对稳定的平衡状态，这时液相物质挥发成气态，与气相物质凝聚为液态的量达到相对平衡。此时，该容器中深冷液体的液相(饱和液体)与气相(饱和气体)的温度(饱和温度)与压力(饱和压力)达到相对稳定的对应关系。

通常，可以从深冷液体物性参数表中查得各种饱和状态下饱和压力与饱和温度对应的参数关系，车用LNG发动机9进气系统压力一般大于0.4MPa，在一个标准大气压下,LNG汽化潜热为515.43KJ/kg,假设汽化后复温到20℃,则回收的冷量又可以分为潜热和显热两部分，LNG空调冷能回收率约为50％左右，该液化天然气冷能回收空调系统回收率最高可达为50％,则实际可供回收的冷量约等于空调压缩机功率，可以满足驾驶室空调使用。

以发动机9的冷却水—乙二醇水溶液(防冻液)作为中间载体将LNG的冷能转移到乙二醇水溶液上，然后通过循环将冷能传递给空气，实现对驾驶室的降温作用，因发动机9运行工况不稳定，造成LNG汽化量不稳定、不连续，势必造成冷量的释放不稳定，所以需要在该系统加上蓄冷装置8，将LNG的冷能储存起来，在发动机9耗气量小的工况下，再释放出冷能，保证空调制冷的连续性、稳定性。

加热器6保证在使用空调或环境温度较低状态下，LNG汽化后温度达不到20—40℃，避免因温度过低气体进入发动机9，造成发动机9混合气体过浓，造成发动机9的磨损、爆震，严重时会造成发动机9拉缸、冲汽缸垫、水温高等情况。

通过发动机9进气温度传感器，控制天然气温度在20-40℃，如温度低于该温度，则启动天然气加热系统为天然气再次加热，保证发动机9正常运行拥有较好的经济性和动力性。如天然气温度继续下降，甚至到0℃，系统判定有故障需停机检查，关闭电磁阀4，发动机9停止运转，保护发动机9避免低温气体造成发动机9损坏，并在显示器上提示系燃气加热故障，请排查检修。

当空调系统工作时，实时监测冷能回收交换器内冷媒的压力和温度，若温度过低，指令电磁阀2打开，让发动机9热循环水提高空调系统中乙二醇水溶液温度，避免因乙二醇结冰，造成冷能回收交换器的损坏。若冷媒压力过高，指令电磁阀1打开，释放空调系统中冷媒压力，回流到发动机9热循环水中。监测热交换器后燃气温度传感器处燃气温度，若温度过低，则启动天然气加热系统为天然气加热。

温度控制器4控制空调出风口温度，当空调出风口温度过低时，温度控制器4指令使热水出水端91连接到暖风机总成5与水泵3之间的管路上的电磁阀打开，用发动机9热循环水调节进入暖风机总成的冷媒温度，达到设定的温度输出，而温度调节显示器10上面会实进显示系统中各个部份的温度，可以通过改变温度来调节暖风机总成5的冷风的温度，从而达到致冷可调的目的。

在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一个实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本实用新型的范围内。

尽管这里参照实用新型的多个解释性实施例对本实用新型进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (10)

1.一种液化天然气车辆冷能回收空调系统，其特征在于：它包括气瓶、冷能回收交换器、水泵、暖风机总成、蓄冷装置、加热器和发动机；所述气瓶连接所述冷能回收交换器的进气端；所述水泵连接所述冷能回收交换器的进水端；所述蓄冷装置连接所述冷能回收交换器的出水端，所述加热器连接所述冷能回收交换器的出气端；所述暖风机总成一端接口与所述水泵连接，所述暖风机总成另一端接口与所述蓄冷装置连接；所述加热器与所述发动机的燃料进气口连接。

2.根据权利要求1所述的液化天然气车辆冷能回收空调系统，其特征在于所述的加热器包一个加热输入口和一个加热输出口，所述发动机包括一热水出水端和冷水回水端；所述热水出水端连接所述加热输入口，所述加热输出口与所述冷水回水端连接。

3.根据权利要求2所述的液化天然气车辆冷能回收空调系统，其特征在于所述热水出水端连接在所述暖风机总成与所述水泵之间的管路上；所述冷水回水端连接在所述暖风机总成与所述蓄冷装置之间的管路上。

4.根据权利要求3所述的液化天然气车辆冷能回收空调系统，其特征在于所述的冷能回收交换器的出气端与所述加热器之间设置有一个气路电磁阀。

5.根据权利要求4所述的液化天然气车辆冷能回收空调系统，其特征在于所述的热水出水端与所述加热输入口之间设置有一个热水控制电磁阀。

6.根据权利要求5所述的液化天然气车辆冷能回收空调系统，其特征在于所述的热水出水端通过一加热器电磁阀连接在所述暖风机总成与所述水泵之间的管路上。

7.根据权利要求6所述的液化天然气车辆冷能回收空调系统，其特征在于所述的冷水回水端通过一回水控制电磁阀连接在所述暖风机总成与所述蓄冷装置之间的管路上。

8.根据权利要求7所述的液化天然气车辆冷能回收空调系统，其特征在于还包括温度控制器；所述冷能回收交换器、发动机的燃料进气管道以及暖风机总成的接口处均设置有温度传感器，所述温度传感器以及所述气路电磁阀、热水控制电磁阀、加热器电磁阀和回水控制电磁阀均与所述温度控制器连接。

9.根据权利要求8所述的液化天然气车辆冷能回收空调系统，其特征在于所述的温度控制器连接有温度调节显示器。

10.根据权利要求1所述的液化天然气车辆冷能回收空调系统，其特征在于所述的冷能回收交换器内部具有密封腔室，所述进气端与出气端之间的管路为盘形结构；所述盘形结构的管路设置在所述密封腔室内。