CN220397886U - 制冷装置和车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种制冷装置和车辆，一种制冷装置，用于车辆，制冷装置包括声能采集组件、热声转换组件以及热声制冷组件。声能采集组件用于采集车辆的噪声。热声转换组件用于采集车辆的加热源的热量。热声转换组件连接至声能采集组件。热声转换组件配置为将采集到的热量和接收到的噪声耦合为耦合声能。热声制冷组件连接至热声转换组件并连接至待制冷负载。热声制冷组件配置为由耦合声能驱动而对待制冷负载进行制冷。根据本实用新型的制冷装置综合利用了车辆的损失能量，并且结构简单，故障率低，易于维护保养。

Description

制冷装置和车辆

技术领域

本实用新型总地涉及制冷技术领域，更具体地涉及一种制冷装置和车辆。

背景技术

目前，汽车设备(如车载VOBC设备机柜)的制冷散热一般采用风冷、液冷、散热片、半导体制冷片以及空调等手段进行散热。但是，现有的高效制冷散热手段大多仍需要占用机载设备的动力电能进行驱动，且结构较为复杂，故障率较高，不易维护保养。

实用新型内容

在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为至少部分地解决上述问题，本实用新型第一方面提供一种制冷装置，用于车辆，所述制冷装置包括：

声能采集组件，所述声能采集组件用于采集所述车辆的噪声；

热声转换组件，所述热声转换组件用于采集所述车辆的加热源的热量，所述热声转换组件连接至所述声能采集组件，所述热声转换组件配置为将采集到的热量和接收到的噪声耦合为耦合声能；以及

热声制冷组件，所述热声制冷组件连接至所述热声转换组件并连接至待制冷负载，所述热声制冷组件配置为由所述耦合声能驱动而对所述待制冷负载进行制冷。

根据本实用新型第一方面的制冷装置，制冷装置采集车辆的加热源的热量和车辆的噪声，并耦合为耦合声能，然后通过耦合声能驱动热声制冷组件，用于为待制冷负载进行制冷；与现有的制冷技术相比，综合利用了车辆的损失能量，并且结构简单，故障率低，易于维护保养。

可选地，所述热声转换组件包括：

第一叠层回热器，所述第一叠层回热器的两端分别设置有第一冷端和第一热端；

第一加热器，所述第一加热器设置于所述第一冷端；

第一冷凝器，所述第一冷凝器设置于所述第一热端；以及

第一声谐振管，所述第一叠层回热器设置于所述第一声谐振管，所述第一声谐振管的第一端连接至所述声能采集组件，所述第一声谐振管的第二端用于输出所述耦合声能；

其中，所述第一加热器连接至所述加热源，所述第一冷凝器与所述第一加热器连接，且所述第一冷凝器连接至所述加热源。

可选地，所述第一加热器、所述第一冷凝器以及所述加热源之间通过第一管道连接，所述第一管道内设置有加热介质，且所述第一管道设置有用于驱动所述加热介质的驱动元件；并且/或者

所述第一声谐振管设置有第一声谐振腔。

可选地，所述热声制冷组件包括：

第二叠层回热器，所述第二叠层回热器的两端分别设置有第二冷端和第二热端；

第二冷凝器，所述第二冷凝器设置于所述第二热端；

深度冷凝器，所述深度冷凝器设置于所述第二冷端；以及

第二声谐振管，所述第二叠层回热器设置于所述第二声谐振管，所述第二声谐振管的第一端连接至所述第一声谐振管的第二端；

其中，所述深度冷凝器连接至所述待制冷负载，所述第二冷凝器与所述深度冷凝器连接，且所述第二冷凝器连接至所述待制冷负载。

可选地，所述深度冷凝器、所述第二冷凝器以及所述待制冷负载之间通过第二管道连接，所述第二管道内设置有冷却介质，且所述第二管道设置有用于驱动所述冷却介质的驱动元件；并且/或者

所述第二声谐振管设置有第二声谐振腔。

可选地，包括多个热声转换组件，多个所述热声转换组件分别用于采集所述车辆的不同的所述加热源的热量；多个所述热声转换组件通过所述第一声谐振管串联连接在一起。

可选地，包括第一热声转换组件和第二热声转换组件；

所述第一热声转换组件的所述第一声谐振管的第一端连接至所述声能采集组件，所述第一热声转换组件的所述第一声谐振管的第二端连接至所述第二热声转换组件的所述第一声谐振管的第一端，所述第二热声转换组件的所述第一声谐振管的第二端连接至所述热声制冷组件。

可选地，所述第一热声转换组件的所述第一加热器和所述第一冷凝器均连接至所述车辆的发动机；并且/或者

所述第二热声转换组件的所述第一加热器和所述第一冷凝器均连接至所述车辆的太阳能热水器。

可选地，所述加热源包括发动机、太阳能热水器以及排气管尾气。

可选地，所述声能采集组件包括：

音叉，所述音叉用于采集所述车辆的空间噪声；

第三管道，所述第三管道内设置有传声介质，且所述第三管道连接至所述热声转换组件；以及

第一活塞，所述第一活塞设置于所述第三管道并连接至所述音叉，以将所述音叉的声能通过震动传递至第三管道内的所述传声介质。

可选地，所述声能采集组件还包括：

收容声音喇叭，所述收容声音喇叭用于采集所述车辆的动力装置的噪声；

转换线路，所述转换线路与所述收容声音喇叭连接，所述转换线路配置为：将所述收容声音喇叭的声信号转换为电信号再转换为声信号；

高音喇叭，所述高音喇叭与所述转换线路连接；以及

第二活塞，所述第二活塞设置于所述第三管道并连接至所述高音喇叭，以将所述高音喇叭的声能通过震动传递至第三管道内的所述传声介质。

可选地，所述声能采集组件还包括密封罩，所述收容声音喇叭和所述车辆的所述动力装置均设置于所述密封罩；并且/或者

所述动力装置包括发动机、电动机以及发电机。

本实用新型第二方面提供一种车辆，包括上述的制冷装置。

根据本实用新型第二方面的车辆，采用制冷装置，综合利用车辆的损失能量对车辆的待制冷负载进行制冷，结构简单，故障率低，且易于维护保养。

附图说明

本实用新型实施方式的下列附图在此作为本实用新型的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施方式及其描述，用来解释本实用新型的原理。在附图中，

图1为本实用新型的一种优选实施方式的制冷装置的结构示意图；

图2为图1中的热声转换组件的结构示意图；以及

图3为图1中的热声制冷组件的结构示意图。

附图标记说明

100：加热源 101：待制冷负载

102：发动机 103：太阳能热水器

110：声能采集组件 111：音叉

112：第三管道 113：第一活塞

114：收容声音喇叭 115：转换线路

116：高音喇叭 117：第二活塞

118：密封罩 120：第一热声转换组件

121：第一叠层回热器 122：第一冷端

123：第一热端 124：第一加热器

125：第一冷凝器 126：第一声谐振管

127：第一管道 128：第一声谐振腔

130：热声制冷组件 131：第二叠层回热器

132：第二冷端 133：第二热端

134：第二冷凝器 135：深度冷凝器

136：第二声谐振管 137：第二管道

129：第二热声转换组件 D1：加热介质的输送方向

D2：冷却介质的输送方向 D3：声能在传声介质中的传播方向

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本实用新型实施方式可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型实施方式发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

在本文中，本实用新型中所引用的诸如“第一”和“第二”的序数词仅仅是标识，而不具有任何其它含义，例如特定的顺序等。而且，例如，术语“第一部件”其本身不暗示“第二部件”的存在，术语“第二部件”本身不暗示“第一部件”的存在。

在本文中，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等仅用于表示相关部分之间的相对位置关系，而非限定这些相关部分的绝对位置。

在本文中，“相等”、“相同”等并非严格的数学和/或几何学意义上的限制，还包含本领域技术人员可以理解的且制造或使用等允许的误差。

除非另有说明，本文中的数值范围不仅包括其两个端点内的整个范围，也包括含于其中的若干子范围。

图1至3示出了根据本实用新型的一种制冷装置，用于车辆，制冷装置包括声能采集组件110、热声转换组件以及热声制冷组件130。声能采集组件110用于采集车辆的噪声。热声转换组件用于采集车辆的加热源100的热量。热声转换组件连接至声能采集组件110。热声转换组件配置为将采集到的热量和接收到的噪声耦合为耦合声能。热声制冷组件130连接至热声转换组件并连接至待制冷负载101。热声制冷组件130配置为由耦合声能驱动而对待制冷负载101进行制冷。

根据本实用新型的制冷装置，制冷装置采集车辆的加热源100的热量和车辆的噪声，并耦合为耦合声能，然后通过耦合声能驱动热声制冷组件130，用于为待制冷负载101进行制冷。与现有的制冷技术相比，综合利用了车辆的损失能量，并且结构简单，故障率低，易于维护保养。

参照图1和图2，热声转换组件包括第一叠层回热器121、第一加热器124、第一冷凝器125以及第一声谐振管126。第一叠层回热器121的两端分别设置有第一冷端122和第一热端123。第一加热器124设置于第一冷端122。第一冷凝器125设置于第一热端123。第一叠层回热器121设置于第一声谐振管126。第一声谐振管126的第一端连接至声能采集组件110，用于接收声能采集组件110采集到的声能。第一声谐振管126的第二端用于输出热声转换组件耦合的耦合声能。

可选地，第一叠层回热器121包括多个板叠(图中未示出)，多个板叠平行设置并叠加在一起。

其中，第一加热器124连接至加热源100，第一冷凝器125与第一加热器124连接，且第一冷凝器125连接至加热源100。加热源100的热量传输至第一加热器124，使得第一冷端122被加热，从而使得第一叠层回热器121产生温度梯度。在第一叠层回热器121的温度梯度达到一定的阈值时，板叠内自激振荡而产生谐振声波。此时，板叠内的气体微团的热力学循环相反。如图2所示，气体微团在压缩时向第一冷端122运动并从板叠吸热，气体微团在扩张时向第一热端123运动并对板叠放热。而在宏观上，第一声谐振管126内的声波增强，加热源100的热能被转换为声能。

作为替代方案，第一叠层回热器121也可以是多孔介质材料，也能够产生热声效应。

进一步的，第一加热器124、第一冷凝器125以及加热源100之间通过第一管道127连接。第一管道127内设置有加热介质，且第一管道127设置有用于驱动加热介质的驱动元件(图中未示出)。详细地说，加热介质可以是水，而驱动元件可以是水泵。在驱动元件的驱动作用下，加热介质由加热源100升温后通过第一管道127进入第一加热器124，从而对第一冷端122加热。然后，加热介质通过第一管道127进入第一冷凝器125，对第一热端123降温。最后加热介质通过第一管道127回到加热源100，通过加热介质的循环流动，使得加热源100的热量不断传递至第一加热器124。

参照图1，第一声谐振管126设置有第一声谐振腔128，第一声谐振腔128用于与声能相匹配而在第一声谐振管126内形成稳定的声波，维持第一叠层回热器121内的自激振荡。

可选地，加热源100可以是发动机102、太阳能热水器103以及排气管尾气。

进一步的，参照图1，声能采集组件110包括音叉111、第三管道112以及第一活塞113。音叉111用于采集车辆的空间噪声，如车辆的底盘噪声、车外风噪或排气管噪声等。第三管道112内设置有传声介质，且第三管道112连接至热声转换组件。第一活塞113设置于第三管道112并连接至音叉111，以将音叉111的声能通过震动传递至第三管道112内的传声介质。详细地说，传声介质可以是氮气，性能稳定，传声效果好。进一步的，传声介质的气压可以为0.3至0.8MPa，传声效率高。音叉111将车辆的空间声源的噪声震动通过第一活塞113的活动部分传递至第三管道112的传声介质内，这部分声能通过第三管道112传递至热声转换组件。

车辆的噪声很大一部分来源于动力装置，如发动机102的噪声、电动机的噪声和发电机的噪声。本具体实施方式以发动机102噪声为例。

进一步的，参照图1，声能采集组件110还包括收容声音喇叭114、转换线路115、高音喇叭116以及第二活塞117。收容声音喇叭114用于采集车辆的动力装置(发动机102)的噪声。高音喇叭116与转换线路115连接。转换线路115与收容声音喇叭114连接。转换线路115配置为：将收容声音喇叭114的声信号转换为电信号再转换为声信号。具体而言，收容声音喇叭114的线圈与高音喇叭116的线圈通过转换线路115相连，从而通过转换线路115将收容声音喇叭114采集的声能传递至高音喇叭116。第二活塞117设置于第三管道112并连接至高音喇叭116。具体为，高音喇叭116连接至第二活塞117的活动部分，以将高音喇叭116的声能通过震动传递至第三管道112内的传声介质。

进一步的，声能采集组件110还包括密封罩118，收容声音喇叭114和车辆的动力装置均设置于密封罩118。密封罩118的设置，既可以将发动机102产生的噪声隔绝，又提升了收容声音喇叭114对发动机102的噪声采集效率。

声能采集组件110的设置，使得车辆各处的噪声耦合并传输至第三管道112内，可以综合利用车辆各处的噪声。

参照图1，根据本实用新型的制冷装置包括多个热声转换组件，多个热声转换组件分别用于采集车辆的不同的加热源100的热量(如发动机102的冷却液的热量和太阳能热水器103的热量)。多个热声转换组件通过第一声谐振管126串联连接在一起。故而，通过多个热声转换组件的设置，可以将车辆各处的加热源100的热量耦合在一起，综合利用车辆各处的加热源100的热量。

具体来说，热声转换组件设置为两个。参照图1，根据本实用新型的制冷装置包括第一热声转换组件120和第二热声转换组件129。

第一热声转换组件120的第一加热器124和第一冷凝器125均连接至车辆的发动机102，以利用发动机102的热能。第二热声转换组件129的第一加热器124和第一冷凝器125均连接至车辆的太阳能热水器103，以利用太阳能热水器103的热能。

第一热声转换组件120的第一声谐振管126的第一端连接至第三管路。第一热声转换组件120的第一声谐振管126的第二端连接至第二热声转换组件129的第一声谐振管126的第一端。第二热声转换组件129的第一声谐振管126的第二端连接至热声制冷组件130。第三管路内的声能依次通过第一热声转换组件120和第二热声转换组件129的增强后(即，发动机102的热能和太阳能热水器103的热能转换并耦合至第一声谐振管126内的声能)进入热声制冷组件130，从而为热声制冷组件130提供驱动。

参照图3，热声制冷组件130包括第二叠层回热器131、第二冷凝器134、深度冷凝器135以及第二声谐振管136。第二叠层回热器131的两端分别设置有第二冷端132和第二热端133。可选地，第一叠层回热器121包括多个板叠(图中未示出)，多个板叠平行设置并叠加在一起。第二冷凝器134设置于第二热端133。深度冷凝器135设置于第二冷端132。第二叠层回热器131设置于第二声谐振管136，第二声谐振管136的第一端连接至第一声谐振管126(第二热声转换组件129的第一声谐振管126)的第二端。

其中，深度冷凝器135连接至待制冷负载101，第二冷凝器134与深度冷凝器135连接，且第二冷凝器134连接至待制冷负载101。当第二热声转换组件129传输的声能进入第二声谐振管136内并通过第二叠层回热器131时，板叠内的气体微团在声波作用下左右移动，气体微团同时被压缩或扩张。在合适的相位下，板叠内的气体微团在压缩时向右运动并从板叠吸热，板叠内的气体微团在扩张时向左运动并对板叠放热。从微观上来看，大量的气体微团协调一致的周期性运动不断将热量从第二冷端132泵向第二热端133，从宏观上来看，使得板叠产生温度梯度，形成泵热效应，同时也在不断地消耗声能。

可选地，第二声谐振管136设置有第二声谐振腔，第二声谐振腔用于与声能相匹配而产生并稳定谐振声波，维持第二叠层回热器131内的自激振荡。

深度冷凝器135、第二冷凝器134以及待制冷负载101之间通过第二管道137连接，第二管道137内设置有冷却介质，且第二管道137设置有用于驱动冷却介质的驱动元件(图中未示出)。详细地说，冷却介质可以是空气，驱动元件可以是风扇。驱动元件驱动冷却介质依次通过深度冷凝器135和第二冷凝器134后回到待冷却负载，使得待冷却负载的热量随冷却介质在通过深度冷凝器135时被吸收，从而对待冷却负载进行散热。

作为替代方案，第二管道137的冷却介质也可选为水，驱动元件也可选为水泵，从而对待冷却负载进行液冷降温。

待冷却负载可以是VOBC机柜，当第二管道137的驱动元件启动时，冷却介质通过待冷却负载并不断循环，从而通过深度冷凝器135降温的冷却介质可以不断地吸收待冷却负载的热量，给机载设备降温。可选的，驱动元件连接至VOBC机柜的控制器，VOBC机柜设置与控制器相连接的温度传感器。控制器根据温度传感器传递的VOBC机柜的温度信号以控制驱动元件的功率，从而调节冷却介质的流动速率，以保障VOBC机柜的温度在工作温度范围内。

作为替代方案，第一叠层回热器121也可以是多孔介质材料，也能够产生热声效应。

综上，由图1至图3可知，声能采集组件110采集并耦合的声能通过在第三管道112内沿声能在传声介质中的传播方向D3依次通过第一热声转换组件120和第二热声转换组件129。在第一热声转换组件120和第二热声转换组件129中，加热介质沿加热介质的输送方向D1循环，不断对第一冷端122加热，从而将声能增强(即将加热源100的热能耦合至声能)，然后耦合声能进入第二声谐振管136，驱动第二叠层回热器131对第二管道137内的冷却介质进行冷却，与此同时，冷却介质沿冷却介质的输送方向循环通过待制冷负载，从而对待冷却负载进行制冷。

本实用新型还提供一种车辆，包括上述的制冷装置。根据本实用新型的车辆，采用上述的制冷装置，可以综合利用车辆的损失能量对车辆的待制冷负载101进行制冷，结构简单，故障率低，且易于维护保养。此外，由于冷却介质、加热介质以及传声介质均为无害介质，利于环保。

除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本实用新型。本文中出现的诸如“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。

本实用新型已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施方式范围内。本领域技术人员可以理解的是，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。

Claims (13)

1.一种制冷装置，用于车辆，其特征在于，所述制冷装置包括：

声能采集组件，所述声能采集组件用于采集所述车辆的噪声；

热声转换组件，所述热声转换组件用于采集所述车辆的加热源的热量，所述热声转换组件连接至所述声能采集组件，所述热声转换组件配置为将采集到的热量和接收到的噪声耦合为耦合声能；以及

热声制冷组件，所述热声制冷组件连接至所述热声转换组件并连接至待制冷负载，所述热声制冷组件配置为由所述耦合声能驱动而对所述待制冷负载进行制冷。

2.根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于，所述热声转换组件包括：

第一叠层回热器，所述第一叠层回热器的两端分别设置有第一冷端和第一热端；

第一加热器，所述第一加热器设置于所述第一冷端；

第一冷凝器，所述第一冷凝器设置于所述第一热端；以及

第一声谐振管，所述第一叠层回热器设置于所述第一声谐振管，所述第一声谐振管的第一端连接至所述声能采集组件，所述第一声谐振管的第二端用于输出所述耦合声能；

其中，所述第一加热器连接至所述加热源，所述第一冷凝器与所述第一加热器连接，且所述第一冷凝器连接至所述加热源。

3.根据权利要求2所述的制冷装置，其特征在于，所述第一加热器、所述第一冷凝器以及所述加热源之间通过第一管道连接，所述第一管道内设置有加热介质，且所述第一管道设置有用于驱动所述加热介质的驱动元件；并且/或者

所述第一声谐振管设置有第一声谐振腔。

4.根据权利要求2所述的制冷装置，其特征在于，所述热声制冷组件包括：

第二叠层回热器，所述第二叠层回热器的两端分别设置有第二冷端和第二热端；

第二冷凝器，所述第二冷凝器设置于所述第二热端；

深度冷凝器，所述深度冷凝器设置于所述第二冷端；以及

第二声谐振管，所述第二叠层回热器设置于所述第二声谐振管，所述第二声谐振管的第一端连接至所述第一声谐振管的第二端；

其中，所述深度冷凝器连接至所述待制冷负载，所述第二冷凝器与所述深度冷凝器连接，且所述第二冷凝器连接至所述待制冷负载。

5.根据权利要求4所述的制冷装置，其特征在于，所述深度冷凝器、所述第二冷凝器以及所述待制冷负载之间通过第二管道连接，所述第二管道内设置有冷却介质，且所述第二管道设置有用于驱动所述冷却介质的驱动元件；并且/或者

所述第二声谐振管设置有第二声谐振腔。

6.根据权利要求2所述的制冷装置，其特征在于，包括多个热声转换组件，多个所述热声转换组件分别用于采集所述车辆的不同的所述加热源的热量；多个所述热声转换组件通过所述第一声谐振管串联连接在一起。

7.根据权利要求6所述的制冷装置，其特征在于，包括第一热声转换组件和第二热声转换组件；

所述第一热声转换组件的所述第一声谐振管的第一端连接至所述声能采集组件，所述第一热声转换组件的所述第一声谐振管的第二端连接至所述第二热声转换组件的所述第一声谐振管的第一端，所述第二热声转换组件的所述第一声谐振管的第二端连接至所述热声制冷组件。

8.根据权利要求7所述的制冷装置，其特征在于，所述第一热声转换组件的所述第一加热器和所述第一冷凝器均连接至所述车辆的发动机；并且/或者

所述第二热声转换组件的所述第一加热器和所述第一冷凝器均连接至所述车辆的太阳能热水器。

9.根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于，所述加热源包括发动机、太阳能热水器以及排气管尾气。

10.根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于，所述声能采集组件包括：

音叉，所述音叉用于采集所述车辆的空间噪声；

第三管道，所述第三管道内设置有传声介质，且所述第三管道连接至所述热声转换组件；以及

第一活塞，所述第一活塞设置于所述第三管道并连接至所述音叉，以将所述音叉的声能通过震动传递至第三管道内的所述传声介质。

11.根据权利要求10所述的制冷装置，其特征在于，所述声能采集组件还包括：

收容声音喇叭，所述收容声音喇叭用于采集所述车辆的动力装置的噪声；

转换线路，所述转换线路与所述收容声音喇叭连接，所述转换线路配置为：将所述收容声音喇叭的声信号转换为电信号再转换为声信号；

高音喇叭，所述高音喇叭与所述转换线路连接；以及

第二活塞，所述第二活塞设置于所述第三管道并连接至所述高音喇叭，以将所述高音喇叭的声能通过震动传递至第三管道内的所述传声介质。

12.根据权利要求11所述的制冷装置，其特征在于，所述声能采集组件还包括密封罩，所述收容声音喇叭和所述车辆的所述动力装置均设置于所述密封罩；并且/或者

所述动力装置包括发动机、电动机以及发电机。

13.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1至12中任一项所述的制冷装置。