RU2142371C1 - Automobile interior local air conditioning system - Google Patents

Automobile interior local air conditioning system Download PDF

Info

Publication number
RU2142371C1
RU2142371C1 RU98123239A RU98123239A RU2142371C1 RU 2142371 C1 RU2142371 C1 RU 2142371C1 RU 98123239 A RU98123239 A RU 98123239A RU 98123239 A RU98123239 A RU 98123239A RU 2142371 C1 RU2142371 C1 RU 2142371C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
heat exchanger
air conditioning
thermoelectric converter
conditioning system
Prior art date
Application number
RU98123239A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.И. Костенко
Л.М. Гладких
Э.А. Изупак
В.Е. Никифоров
А.И. Пащин
И.Ф. Прокопенко
Б.И. Рыбкин
В.Н. Саутов
И.В. Сперанская
В.М. Чмырев
Original Assignee
Костенко Валерий Иванович
Гладких Леонид Михайлович
Изупак Эдуард Анатольевич
Никифоров Виктор Евгеньевич
Пащин Александр Иванович
Прокопенко Игорь Филиппович
Рыбкин Борис Иванович
Саутов Владимир Нилович
Сперанская Ирина Владимировна
Чмырев Виталий Михайлович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Костенко Валерий Иванович, Гладких Леонид Михайлович, Изупак Эдуард Анатольевич, Никифоров Виктор Евгеньевич, Пащин Александр Иванович, Прокопенко Игорь Филиппович, Рыбкин Борис Иванович, Саутов Владимир Нилович, Сперанская Ирина Владимировна, Чмырев Виталий Михайлович filed Critical Костенко Валерий Иванович
Priority to RU98123239A priority Critical patent/RU2142371C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2142371C1 publication Critical patent/RU2142371C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: transport engineering; vehicle air conditioning. SUBSTANCE: proposed air conditioning system has thermoelectric converter employing for its operation Peltier effect. Thermoelectric converter has two heat exchange surfaces and two air ducts of system external part. Rotary flap, first heat exchanger, first forced draught fan and deflector are installed in first air duct. Second heat exchanger and second forced draught fan are installed in second air duct. First heat exchange surface of thermoelectric converter is in heat contact with first heat exchanger, and second heat exchange surface is in heat contact with first end of heat tube. Second of heat tube is in heat contact with second heat exchanger. Thermoelectric converter is connected to storage battery through supply voltage polarity change-over switch and distributing and supply control unit. Solar battery arranged on automobile is used as voltage supply source when automobile is at parking. System is furnished with temperature controller. Design versions of heat exchangers make it possible to use air conditioning system under various climatic conditions. EFFECT: reduced power consumption, mass-and-dimension characteristics and noise level in zone of operation, enhanced efficiency and riding comfort under various climatic conditions. 8 cl, 3 dwg

Description

Предлагаемое техническое решение относится к средствам кондиционирования воздуха, преимущественно к кондиционерам для салонов транспортных средств. The proposed solution relates to air conditioning, mainly to air conditioners for vehicle interiors.

Известен кондиционер, установленный на транспортном средстве (см. патент US N 4440212 НКИ 165-12, опублик. 1984, патентовладелец - Nissan Motor Company, Limited), содержащий воздуховод, с одной стороны которого находится отверстие для впуска воздуха; вентиляционное и нижнее выпускные отверстия, расположенные вверху и внизу с другой стороны воздуховода; вентилятор, предназначенный для нагнетания воздуха от впускного отверстия; испаритель, расположенный за вентилятором, предназначенный для охлаждения воздуха, нагнетаемого вентилятором; обогреватель, расположенный за испарителем, имеющий обводной канал, находящийся над обогревателем, необходимый для байпасирования части воздуха, прошедшего через испаритель; воздухосмесительную заслонку, установленную перед обогревателем, которая в полностью закрытом положении закрывает обогреватель и предназначена для регулирования расхода воздуха, проходящего через обогреватель; воздухосмесительную камеру, расположенную за обогревателем и обводным каналом, в которой происходит смешивание воздуха, охлаждаемого испарителем, прошедший через обводной канал к заслонке с воздухом, нагретым обогревателем, в соотношении, соответствующим углу установки, с тем, чтобы через вентиляционное отверстие выходила большая часть охлажденного воздуха, а большая часть теплового воздуха выходила через нижнее выпускное отверстие дефростера, которое соединено с нижним выпускным отверстием. A known air conditioner mounted on a vehicle (see US patent N 4440212 NKI 165-12, published. 1984, patent holder is Nissan Motor Company, Limited), comprising an air duct, on one side of which there is an air inlet opening; ventilation and lower outlet openings located at the top and bottom on the other side of the duct; a fan for blowing air from the inlet; an evaporator located behind the fan, designed to cool the air pumped by the fan; a heater located behind the evaporator, having a bypass channel located above the heater, necessary for bypassing part of the air passing through the evaporator; an air mixing valve installed in front of the heater, which in the fully closed position closes the heater and is designed to control the flow of air passing through the heater; an air mixing chamber located behind the heater and the bypass channel, in which the air cooled by the evaporator is mixed, passed through the bypass channel to the damper with the air heated by the heater, in the ratio corresponding to the installation angle, so that most of the cooled air exits through the ventilation hole , and most of the thermal air exited through the lower outlet of the defroster, which is connected to the lower outlet.

Известен автомобильный кондиционер (см. патент US 5333679 НКИ 165-43, опублик. 1994, патентовладелец - Kabushiki Kaisha Toyoda Iidishokki Seisakusho, Aichi, Japan), содержащий компрессор перекачки хладагента, приводимый гидромотором, причем горячая вода поступает в теплообменник из системы охлаждения двигателя автомобиля, а холодная вода движется последовательно в конденсатор и дальше в испаритель, мотор компрессора связан с гидронасосом, приводимый от двигателя автомобиля, причем потоки жидкости регулируются клапанами. A well-known automobile air conditioning (see patent US 5333679 NKI 165-43, published. 1994, patent owner - Kabushiki Kaisha Toyoda Iidishokki Seisakusho, Aichi, Japan), containing a refrigerant pump compressor driven by a hydraulic motor, and hot water enters the heat exchanger from the car engine cooling system and cold water moves sequentially to the condenser and further to the evaporator, the compressor motor is connected to the hydraulic pump driven by the car engine, and the fluid flows are regulated by valves.

2/3 легковых автомобилей в мире выпускаются с системой кондиционирования воздуха, причем в US и IP каждый легковой автомобиль работает с системой кондиционирования. С 1995 г. применение вредного хладагента типа FCKW в новых разработках систем кондиционирования запрещено, однако хладагенты типа R12, R134 и R134a продолжают использоваться, которые оказывают разрушающее действие на озоновый слой Земли, так как потеря хлора составляет выше 40%, что обусловлено не только конструктивными дефектами, но и повреждениями, а также работами по ремонту и обслуживанию. 2/3 of cars in the world are produced with an air conditioning system, and in US and IP, each passenger car works with an air conditioning system. Since 1995, the use of harmful refrigerant type FCKW in new developments in air conditioning systems has been prohibited, but refrigerants such as R12, R134 and R134a continue to be used, which have a destructive effect on the ozone layer of the Earth, since chlorine loss is above 40%, which is due not only to structural defects, but also damage, as well as repair and maintenance work.

Кроме того, работа кондиционера взаимосвязана с работой двигателя транспортного средства, что обусловлено дополнительным потреблением горючего, нарушением экологии в районе автотрассы или при парковке транспортного средства. In addition, the operation of the air conditioner is interconnected with the operation of the vehicle’s engine, which is caused by additional fuel consumption, environmental damage in the area of the highway or when parking the vehicle.

Наиболее перспективное применение находят кондиционеры на основе термоэлектрических преобразователей, основанные на эффекте Пельтье (I. Peltier). Air conditioners based on thermoelectric converters based on the Peltier effect (I. Peltier) find the most promising application.

Известна система охлаждения и нагрева текучей среды в пассажирском помещении транспортного средства (см. патент US N 4280330 НКИ 62-3, опублик. 1981, патентовладелец - Verdell Hearris Brooklyn, NY), содержащая электрический источник напряжения, подключаемый к нему по меньшей мере один термоэлектрический элемент, имеющий охлаждающую и нагреваемую первую поверхность, находящуюся в тепловом контакте обрабатываемой текучей средой, и соответственно нагреваемую и охлаждаемую вторую поверхность, и устройство для подвода обрабатываемой среды к первой поверхности и отвода обработанной текучей среды от нее. A known system for cooling and heating a fluid in a passenger compartment of a vehicle (see US Pat. No. 4,280,330 NKI 62-3, published 1981, patent owner Verdell Hearris Brooklyn, NY), comprising an electrical voltage source connected to at least one thermoelectric an element having a cooling and heated first surface in thermal contact with the processed fluid, and respectively a heated and cooled second surface, and a device for supplying the treated medium to the first surface and diverting the treated fluid from it.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является система охлаждения и нагрева текучей среды (см. патент RU N 2078697 МПК B 60 H 03/00, опублик. 1997, патентовладелец - В.И. Миронов и группа авторов) преимущественно воздуха, в помещении транспортного средства, содержащая электрический источник напряжения, подключенный к термоэлектрическому преобразователю на основе эффекта Пельтье с переключателем полярности питающего напряжения для двух режимов работы (штатный и реверсный) и имеющий первую и вторую теплообменные поверхности, а также средство для подвода текучей среды к первой теплообменной поверхности, находящуюся в тепловом контакте с текучей средой и отвода обработанной текучей среды от нее, и средство для отвода тепла от второй поверхности при штатном режиме работы и подвода тепла к ней при реверсном режиме работы, выполненного в виде теплового аккумулятора, находящего в тепловом контакте с второй поверхностью термоэлектрического преобразователя на основе эффекта Пельтье. The closest in technical essence and the achieved result is a system for cooling and heating a fluid (see patent RU N 2078697 IPC B 60 H 03/00, published. 1997, patent holder - V.I. Mironov and a group of authors) mainly air, indoors a vehicle containing an electric voltage source connected to a Peltier-based thermoelectric converter with a polarity switch for the supply voltage for two operating modes (standard and reverse) and having a first and second heat exchange surface tee, as well as means for supplying fluid to the first heat exchange surface in thermal contact with the fluid and for removing the treated fluid from it, and means for removing heat from the second surface during normal operation and supplying heat to it during reverse operation made in the form of a heat accumulator that is in thermal contact with the second surface of the thermoelectric converter based on the Peltier effect.

Недостатком известного технического решения является недостаточная теплопроводность теплового аккумулятора. A disadvantage of the known technical solution is the insufficient thermal conductivity of the heat accumulator.

Технический результат предлагаемого решения заключается в повышении эффективности работы и расширении функциональных возможностей за счет снижения общего энергопотребления и массогабаритных характеристик путем применения оптимальной комбинации термоэлектрического преобразователя на основе эффекта Пельтье, тепловой трубы и радиаторов теплообмеников и с функционированием системы при парковке автомобиля за счет применения солнечной батареи для подзарядки аккумулятора автомобиля, обеспечения работоспособности водителя в различных климатических условиях, а также повышения уровня комфорта, как водителю так и пассажирам с уменьшением уровня шума в зоне потребления. The technical result of the proposed solution is to increase work efficiency and expand functionality by reducing overall energy consumption and weight and size characteristics by using the optimal combination of a thermoelectric converter based on the Peltier effect, a heat pipe and heat exchangers and with the functioning of the system when parking a car through the use of a solar battery for recharging the battery of the car, ensuring the health of the driver in various climatic conditions, as well as increasing the level of comfort for both the driver and passengers with a decrease in the noise level in the consumption zone.

Широкие функциональные возможности достигаются тем, что система локального кондиционирования салона автомобиля содержит электрический источник напряжения, подключенный к термоэлектрическому преобразователю на основе эффекта Пельтье, с переключателем полярности питающего напряжения для штатного и реверсных режимов работы и имеющий первую и вторую теплообменные поверхности, а также средство для повода текучей среды к первой теплообменной поверхности, находящуюся в тепловом контакте с текучей средой и отвода обработанной текучей среды от нее, и средство для отвода тепла от второй теплообменной поверхности при штатном режиме работы и подвода тепла к ней при реверсном режиме работы, причем средство для подвода текучей среды к первой теплообменной поверхности термоэлектрического преобразователя на основе эффекта Пельтье и отвода обработанной текучей среды от нее, выполненное в виде первого оптимальной конфигурации воздуховода внешней части системы с первым теплообменником, нагнетающего первого вентилятора и выходного патрубка с салоном автомобиля, реализованного в виде регулируемого воздушного потока дефлектора для подачи воздуха в зону лица водителя и каждого пассажира автомобиля, а также поворотная заслонка для изменения направления воздухозабора к термоэлектрическому преобразователю на основе эффекта Пельтье как из окружающей среды, так и из салона автомобиля и средство для отвода тепла от второй теплообменной поверхности при штатном режиме работы и подвода тепла к ней при реверсном режиме работы, выполненное в виде первой тепловой трубы, каждый конец которой соответственно находится в тепловом контакте со второй поверхностью термоэлектрического преобразователя на основе эффекта Пельтье и со вторым теплообменником, причем второй воздуховод внешней части системы связан через нагнетающий второй вентилятор со вторым теплообменником и выходным патрубком в окружающую среду, кроме того, первый теплообменник выполнен в виде набора n тонких дисков толщиной h с m радиально расположенных отверстий, с шагом l и диаметром d = 1,5 h, причем по радиальным направлениям диски смещены на угол α/2 относительно друг друга и установлены через кольцевые шайбы толщиной h, обеспечивающие тепловой контакт с первым теплообменником и первой теплообменной поверхностью термоэлектрического преобразователя на основе эффекта Пельтье, причем первый теплообменник для природных зон с высокой влажностью выполнен в виде, как минимум, либо двухзаходного винтовой поверхности радиатора, либо спиральных пластин, один конец которых находится в тепловом контакте с первой теплообменной поверхностью термоэлектрического преобразователя на основе эффекта Пельтье, а второй теплообменник выполнен либо в виде стандартного профиля радиаторного сегмента, либо из двух тепловых труб с оребрением, причем пластины оребрения радиаторов первого и второго теплообменников выполнены из сетки высокотеплопроводного материала, в качестве электрического источника напряжения при парковке автомобиля используется солнечная батарея, расположенная на автомобиле и подключенная через преобразователь к аккумуляторной батарее автомобиля и связанная с первым и вторым вентилятором и термоэлектрическим преобразователем на основе эффекта Пельтье. Wide functionality is achieved by the fact that the local air conditioning system of the car interior contains an electric voltage source connected to a Peltier-based thermoelectric converter, with a polarity switch for the supply voltage for normal and reverse modes of operation and having the first and second heat-exchange surfaces, as well as a means for driving fluid to the first heat exchange surface in thermal contact with the fluid and the outlet of the treated fluid food from it, and a means for removing heat from the second heat transfer surface during normal operation and supplying heat to it during reverse operation, the means for supplying fluid to the first heat transfer surface of the thermoelectric converter based on the Peltier effect and removal of the treated fluid from it made in the form of the first optimal configuration of the duct of the external part of the system with the first heat exchanger, forcing the first fan and the outlet pipe with the passenger compartment, implemented in the form of an adjustable airflow of the deflector for supplying air to the face of the driver and each passenger of the car, as well as a rotary damper for changing the direction of the air intake to the thermoelectric converter based on the Peltier effect both from the environment and from the passenger compartment and a means for removing heat from the second heat exchange surface during normal operation and heat supply to it during reverse operation, made in the form of a first heat pipe, each end of which is respectively in t contact with the second surface of the Peltier-based thermoelectric converter and with the second heat exchanger, the second duct of the external part of the system being connected through the blowing second fan with the second heat exchanger and the outlet pipe to the environment, in addition, the first heat exchanger is made in the form of a set of n thin disks with a thickness h with m radially spaced holes, with a step l and a diameter d = 1,5 h, and in the radial directions, the disks are offset by an angle α / 2 relative to each other and installed through ring washers of thickness h, which provide thermal contact with the first heat exchanger and the first heat exchange surface of the Peltier thermoelectric converter, the first heat exchanger for natural areas with high humidity made in the form of at least either a two-way helical surface of the radiator or spiral plates, one end which is in thermal contact with the first heat exchange surface of the thermoelectric converter based on the Peltier effect, and the second heat exchanger is made either in the form of a standard profile of the radiator segment, or of two heat pipes with fins, moreover, the fins of the radiators of the first and second heat exchangers are made of a network of highly heat-conducting material, a solar battery located on the vehicle and connected through a converter to car battery and associated with the first and second fan and thermoelectric converter based on the Peltier effect.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в использовании оптимальной эффективной теплопроводности тепловой трубы, что позволяет использовать ее функции в режиме охлаждения (штатный режим) при незначительном температурном напоре и как теплопровода (по утолщенным стенкам трубы) в режиме нагрева (реверсный режим) с пониженным вдвое относительно штатного режима энергопотреблением термоэлектрического преобразователя; использование оптимальной конфигурации внешнего и внутреннего теплообменников и воздухопроводов к ним. Кроме того, предлагаемая система позволяет осуществить создание искусственного климата (системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха) одновременно в едином циркуляционном цикле с улучшенными факторами комфортабельности, при численных значениях, равных 5, обусловленных тепловым состоянием организма человека при определенном содержании и распространении теплоты в поверхностных и глубоких тканях тела человека (зона головы), находящегося в салоне автомобиля с резкими изменениями климатических условий в окружающей среде, при минимальной функциональной нагрузке на систему терморегулирования. The essence of the proposed technical solution is to use the optimal effective thermal conductivity of the heat pipe, which allows you to use its functions in cooling mode (normal mode) with a slight temperature difference and as a heat pipe (along the thickened pipe walls) in heating mode (reverse mode) with half that reduced power consumption mode of the thermoelectric converter; the use of the optimal configuration of the external and internal heat exchangers and air ducts to them. In addition, the proposed system allows the creation of an artificial climate (heating, ventilation and air conditioning systems) simultaneously in a single circulation cycle with improved comfort factors, with numerical values equal to 5, due to the thermal state of the human body with a certain content and distribution of heat in the surface and deep tissues of the human body (head area) located in the car with sharp changes in climatic conditions in the environment, and the minimum functional load on the thermal control system.

Сравнение предлагаемого решения с известными техническими решениями показывает, что оно обладает новой совокупностью существенных признаков, которые совместно с известными признаками позволяют успешно реализовать поставленную цель. Comparison of the proposed solution with well-known technical solutions shows that it has a new set of essential features that, together with the known features, can successfully achieve the goal.

Конструкция системы кондиционирования салона автомобиля пояснена чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид системы, а на фиг. 2 - схема теплообменников, на фиг. 3 - электрическая схема системы. The design of the air conditioning system of the vehicle interior is illustrated by the drawings, where in FIG. 1 shows a general view of the system, and FIG. 2 is a diagram of heat exchangers, in FIG. 3 - electrical diagram of the system.

Система локального кондиционирования салона автомобиля содержит электрический источник напряжения (аккумуляторная батарея) 1, термоэлектрический преобразователь на основе эффекта Пельтье 2, первая и вторая поверхности термоэлектрического преобразователя 3 и 4, переключатель полярности питающего напряжения для штатного и реверсного режимов работы 5, первый воздуховод 6, первый вентилятор 7, первый теплообменник 8, диски 9, кольцевые шайбы 10, дефлектор 11, поворотная заслонка 12, первая тепловая труба 13, второй воздуховод 14, второй вентилятор 15, второй теплообменник 16, выходной патрубок 17, стандартный Ж-образный профиль теплообменника 18, вторая и третья тепловые трубы с оребрением 19, 20, солнечная батарея 21, блок распределения и управления питанием 22, регулятор температуры 23, двухзаходная винтовая поверхность 24, спиральная пластина 25. The local air conditioning system of the vehicle interior contains an electric voltage source (battery) 1, a Peltier-based thermoelectric converter 2, the first and second surfaces of the thermoelectric converter 3 and 4, a supply voltage polarity switch for regular and reverse operation 5, the first duct 6, the first fan 7, first heat exchanger 8, discs 9, ring washers 10, deflector 11, rotary damper 12, first heat pipe 13, second duct 14, second fan 1 5, the second heat exchanger 16, the outlet pipe 17, the standard L-shaped profile of the heat exchanger 18, the second and third heat pipes with fins 19, 20, the solar battery 21, power distribution and control unit 22, temperature controller 23, two-way screw surface 24, spiral plate 25.

Термоэлектрический преобразователь 2 обеспечивает эффективное теплопоглощение и теплорассеивание на первой и второй теплообменных поверхностях 3 и 4, причем предусмотрена электрическая изоляция между ними в виде изолирующей мембраны. Металлические поверхности 3, 4 выполнены с высоким коэффициентом теплопроводности и заданной механической прочностью. The thermoelectric converter 2 provides effective heat absorption and heat dissipation on the first and second heat exchange surfaces 3 and 4, and electrical isolation between them in the form of an insulating membrane is provided. Metal surfaces 3, 4 are made with a high coefficient of thermal conductivity and a given mechanical strength.

Управление режимами работы термоэлектрического преобразователя 2 осуществляется с помощью переключателя полярности питающего напряжения 5. The control modes of the thermoelectric converter 2 is carried out using the polarity switch of the supply voltage 5.

Температурный градиент термоэлектрического преобразователя 2 предлагаемого технического решения составляет порядка 30K, причем температурный градиент между вторым теплообменником 16 и окружающей средой - порядка 10K. The temperature gradient of the thermoelectric converter 2 of the proposed technical solution is about 30 K, and the temperature gradient between the second heat exchanger 16 and the environment is about 10 K.

Первая теплообменная поверхность 3 термоэлектрического преобразователя 2 находится в тепловом контакте с первым теплообменником 8, выполненным в виде набора n тонких дисков 9 толщиной h с m радиально расположенных отверстий, с шагом l и диаметром d = 1,5 h, причем по радиальным направлениям диски смещены на угол α/2 относительно друг друга и установлены через кольцевые шайбы 10 толщиной h, обеспечивающие тепловой контакт с первым теплообменником 8 и поверхностью термоэлектрического преобразователя 2. The first heat exchange surface 3 of the thermoelectric converter 2 is in thermal contact with the first heat exchanger 8, made in the form of a set of n thin disks 9 of thickness h with m radially spaced holes, with a step l and diameter d = 1,5 h, and the disks are displaced in radial directions at an angle α / 2 relative to each other and installed through ring washers 10 of thickness h, providing thermal contact with the first heat exchanger 8 and the surface of the thermoelectric transducer 2.

Вторая теплообменная поверхность 4 термоэлектрического преобразователя 2 находится в тепловом контакте с первой тепловой трубой 13, реализованной в виде тепловой трубы из сплава алюминия АМг6, имеющей длину, равную 250 м, при внутреннем диаметре 16 мм и толщине стенок 1,5 мм, с внутренней трубой диаметром 6 мм, выполняющей роль капиллярной структуры с длиной зоны испарения и конденсации по 60 мм, рабочая жидкость - аммиак. The second heat exchange surface 4 of the thermoelectric converter 2 is in thermal contact with the first heat pipe 13, implemented in the form of a heat pipe of aluminum alloy AMg6, having a length of 250 m, with an inner diameter of 16 mm and a wall thickness of 1.5 mm, with an inner pipe 6 mm in diameter, playing the role of a capillary structure with a length of the evaporation and condensation zone of 60 mm, the working fluid is ammonia.

Термическое сопротивление первой тепловой трубы 13 составляет порядка 0,05 K/Вт, а тепловая мощность, передаваемая первой тепловой трубой 13, - порядка 250 Вт. The thermal resistance of the first heat pipe 13 is about 0.05 K / W, and the heat power transmitted by the first heat pipe 13 is about 250 W.

В зоне испарения первая тепловая труба 13 имеет специальную площадку размером 30х60 мм для крепления со второй теплообменной поверхностью термоэлектрического преобразователя 2. In the evaporation zone, the first heat pipe 13 has a special area 30x60 mm in size for fastening with the second heat-exchange surface of the thermoelectric converter 2.

В зоне конденсации первая тепловая труба 13 соединяется с вторым теплообменником 16 длиной 250 мм, имеющим специальный профиль оребрения, общей площадью 0,11 мм2.In the condensation zone, the first heat pipe 13 is connected to the second heat exchanger 16 with a length of 250 mm having a special finning profile with a total area of 0.11 mm 2 .

Для повышения эффективности теплообмена для различных режимов движения автомобиля, снижения массогабаритных параметров второго теплообменника 16 он может быть выполнен в виде двух тепловых труб 19, 20, конструкция которых аналогична первой тепловой трубе 13, с оребрением в виде спиральной сетчатой поверхности. To increase the heat transfer efficiency for various modes of vehicle movement, to reduce the weight and size parameters of the second heat exchanger 16, it can be made in the form of two heat pipes 19, 20, the design of which is similar to the first heat pipe 13, with ribbing in the form of a spiral mesh surface.

Конструкция дефлектора 11 должна иметь минимальное аэродинамическое сопротивление и соответствовать по форме и цвету конкретного транспортного средства, причем он может быть выполнен из неметаллических материалов. The design of the deflector 11 should have a minimum aerodynamic drag and match the shape and color of a particular vehicle, and it can be made of non-metallic materials.

Термоэлектрический преобразователь 2 через переключатель полярности питающего напряжения для штатного и реверсного режимов работы 5 подключается к блоку распределения и управления питанием 22, который обеспечивает питание либо от аккумуляторной батареи 1 автомобиля, либо от солнечных батарей 21, подачу напряжения на первый и второй вентиляторы 7, 15, а также управляет температурой воздуха на выходе дефлектора 11 регулятором температуры 23. The thermoelectric converter 2 through the switch of the polarity of the supply voltage for normal and reverse modes of operation 5 is connected to the power distribution and control unit 22, which provides power from either the vehicle’s battery 1 or solar panels 21, supplying voltage to the first and second fans 7, 15 , and also controls the temperature of the air at the outlet of the deflector 11 by the temperature controller 23.

Габаритные размеры предлагаемого технического решения в салоне автомобиля составляют в диаметре порядка 150 мм, длиной порядка 160 мм, а радиатор второго теплообменника 250х80х90 мм. The overall dimensions of the proposed technical solution in the car interior are about 150 mm in diameter, about 160 mm long, and the radiator of the second heat exchanger is 250x80x90 mm.

Система функционирует в следующих режимах:
- обдув охлажденным воздухом - штатный режим;
- обдув теплым воздухом - реверсный режим;
- работа системы на стоянке автомобиля при выключенном двигателе - дежурный режим с электропитанием системы от панелей солнечных батарей, для поддержания комфортной температуры в салоне автомобиля.
The system operates in the following modes:
- blowing with cooled air - normal mode;
- blowing with warm air - reverse mode;
- operation of the system in the car parking with the engine turned off - standby mode with the system powered by solar panels to maintain a comfortable temperature in the passenger compartment.

Штатный режим работы. Normal operating mode.

Забор атмосферного воздуха осуществляется через первый воздуховод 6 путем всасывания первым вентилятором 7 и направления воздуха через первый теплообменник 8, находящийся в тепловом контакте с первой поверхностью термоэлектрического преобразователя (холодная пластина) 3 и далее через дефлектор 11, регулирующий поток воздуха в зону потребления (зона лица водителя и пассажиров). Салон наполняется охлажденным воздухом. Atmospheric air is taken through the first duct 6 by suction by the first fan 7 and air direction through the first heat exchanger 8, which is in thermal contact with the first surface of the thermoelectric converter (cold plate) 3 and then through the deflector 11, which regulates the air flow into the consumption zone (face zone driver and passengers). The interior is filled with chilled air.

Вторая поверхность термоэлектрического преобразователя (горячая пластина) 4 находится в тепловом контакте первым концом с первой тепловой трубой 13, а вторым концом со вторым теплообменником 16. The second surface of the thermoelectric converter (hot plate) 4 is in thermal contact with the first end with the first heat pipe 13, and the second end with the second heat exchanger 16.

Забор атмосферного воздуха осуществляется через второй воздуховод 14 путем всасывания вторым вентилятором 15 и направления воздуха через второй теплообменник 16 в выходной патрубок 17. The intake of atmospheric air is carried out through the second duct 14 by suction by the second fan 15 and directing air through the second heat exchanger 16 into the outlet pipe 17.

Для снижения электропитания системы при движении транспортного средства первый и второй вентиляторы 7, 15 могут выключаться. To reduce the power supply of the system when the vehicle is moving, the first and second fans 7, 15 can be turned off.

Реверсный режим работы. Reverse operation mode.

Забор атмосферного воздуха осуществляется через первый и второй воздуховоды 6, 14 также, как и в штатном режиме, однако первая поверхность термоэлектрического преобразователя 3 при изменении полярности напряжения переключателя 5 становится горячей пластиной и салон наполняется горячим воздухом. The intake of atmospheric air is carried out through the first and second ducts 6, 14 as well as in the normal mode, however, when the polarity of the voltage of the switch 5 changes, the first surface of the thermoelectric converter 3 becomes a hot plate and the interior is filled with hot air.

Вторая поверхность термоэлектрического преобразователя (холодная пластина) 4 находится в тепловом контакте первым концом с первой тепловой трубой 13, а вторым концом со вторым теплообменником 16, причем тепловая труба 13, выполненная с утолщенными стенками, обеспечивает теплообмен между второй поверхностью 4 термоэлектрического преобразователя 2 с внешней средой. The second surface of the thermoelectric converter (cold plate) 4 is in thermal contact with the first end with the first heat pipe 13, and the second end with the second heat exchanger 16, and the heat pipe 13, made with thickened walls, provides heat exchange between the second surface 4 of the thermoelectric converter 2 with external Wednesday.

Дежурный режим работы. Standby mode.

При парковке автомобиля, при неработающем двигателе, панель солнечных батарей 21 подключена согласно электрической схемы на фиг. 3 для подзарядки аккумуляторной батареи автомобиля, что обеспечивает возможность функционирования системы и поддержания комфортной температуры в салоне автомобиля. Дополнительно в системе предусмотрена возможность осуществить подачу воздуха, вместо наружного с температурой Tнар, из салона с температурой Tвнут с помощью поворотной заслонки 12.When parking the car with the engine off, the solar panel 21 is connected according to the circuit diagram of FIG. 3 to recharge the battery of the car, which makes it possible to operate the system and maintain a comfortable temperature in the car. Additionally, the system provides the ability to supply air, instead of the outside with a temperature of T NAR , from the passenger compartment with a temperature of T inside using a rotary damper 12.

Предлагаемое техническое решение по сравнению с прототипом позволяет повысить эффективность работы, расширить функциональные возможности системы за счет снижения общего энергопотребления и уменьшения массогабаритных характеристик и осуществить индивидуальный подвод и регулирование воздушного потока, обеспечивающий необходимые параметры микроклимата внутри салона для повышения работоспособности, хорошего самочувствия, минимальной утомляемости, быстрого восстановления сил. The proposed technical solution, in comparison with the prototype, allows to increase the work efficiency, expand the system’s functionality by reducing the overall energy consumption and reducing the weight and size characteristics, and individually supply and regulate the air flow, providing the necessary microclimate parameters inside the cabin to increase performance, well-being, minimal fatigue, quick recovery.

Claims (8)

1. Система локального кондиционирования салона автомобиля, содержащая электрический источник напряжения, подключенный к термоэлектрическому преобразователю на основе эффекта Пельтье с переключателем полярности питающего напряжения для штатного и реверсного режимов работы и имеющий первую и вторую теплообменные поверхности, а также средство для подвода текучей среды к первой теплообменной поверхности, находящейся в тепловом контакте с текучей средой, и отвода обработанной текучей среды от нее, и средство для отвода тепла от второй теплообменной поверхности при штатном режиме работы и подвода тепла к ней при реверсном режиме работы, а также регулятор температуры, отличающаяся тем, что средство для подвода текучей среды к первой теплообменной поверхности термоэлектрического преобразователя на основе эффекта Пельтье и отвода обработанной текучей среды от нее выполнено в виде первого воздуховода внешней части системы с первым теплообменником, нагнетающего первого вентилятора и выходного патрубка в салоне автомобиля, реализованного в виде дефлектора для подачи воздуха в зону лица водителя и каждого пассажира автомобиля, и поворотной заслонки для изменения направления воздухозабора к термоэлектрическому преобразователю на основе эффекта Пельтье как из окружающей среды, так и из салона автомобиля, а средство для отвода тепла от второй теплообменной поверхности при штатном режиме работы и подвода тепла к ней при реверсном режиме работы выполнено в виде первой тепловой трубы, каждый конец которой соответственно находится в тепловом контакте со второй поверхностью термоэлектрического преобразователя на основе эффекта Пельтье и со вторым теплообменником, причем второй воздуховод внешней части системы связан через нагнетающий второй вентилятор со вторым теплообменником и выходным патрубком в атмосферу окружающей среды. 1. The system of local air conditioning of the passenger compartment of the vehicle, comprising an electric voltage source connected to a Peltier thermoelectric converter with a polarity switch for supply voltage for normal and reverse operation and having first and second heat exchange surfaces, as well as a means for supplying fluid to the first heat exchange surface in thermal contact with the fluid, and removal of the treated fluid from it, and means for removing heat from the second of the exchange surface during normal operation and heat supply to it during reverse operation, as well as a temperature controller, characterized in that the means for supplying fluid to the first heat exchange surface of the thermoelectric converter based on the Peltier effect and removal of the treated fluid from it is made in the form the first duct of the external part of the system with the first heat exchanger, forcing the first fan and outlet pipe in the passenger compartment, implemented as a deflector for supplying air ha into the face area of the driver and each passenger of the car, and the rotary damper for changing the direction of the intake to the thermoelectric converter based on the Peltier effect both from the environment and from the passenger compartment, and a means for removing heat from the second heat exchange surface during normal operation and supply heat to it during reverse operation is made in the form of a first heat pipe, each end of which is respectively in thermal contact with the second surface of the thermoelectric converter I based on the Peltier effect and the second heat exchanger, wherein the second duct portion external system is connected via a second blast fan to the second heat exchanger and an outlet nozzle into the ambient atmosphere. 2. Система локального кондиционирования салона автомобиля по п.1, отличающаяся тем, что первый теплообменник выполнен в виде набора n тонких дисков толщиной h с m радиально расположенными отверстиями, с шагом l и диаметром d = 1,5h, причем по радиальным направлениям диски смещены на угол α/2 относительно друг друга и установлены через кольцевые шайбы толщиной h, обеспечивающие тепловой контакт с первым теплообменником и поверхностью термоэлектрического преобразователя на основе эффекта Пельтье. 2. The local air conditioning system of the car interior according to claim 1, characterized in that the first heat exchanger is made in the form of a set of n thin disks with a thickness h with m radially spaced openings, with a pitch l and a diameter d = 1,5h, with the disks displaced in radial directions at an angle α / 2 relative to each other and installed through ring washers of thickness h, which provide thermal contact with the first heat exchanger and the surface of the thermoelectric converter based on the Peltier effect. 3. Система локального кондиционирования салона автомобиля по п.1, отличающаяся тем, что первый теплообменник для природных зон с высокой влажностью выполнен в виде, как минимум, двухзаходной винтовой поверхности радиатора. 3. The local air conditioning system of the car interior according to claim 1, characterized in that the first heat exchanger for natural areas with high humidity is made in the form of at least a two-way helical surface of the radiator. 4. Система локального кондиционирования салона автомобиля по п.1, отличающаяся тем, что первый теплообменник выполнен в виде спиральных пластин, один конец которых находится в тепловом контакте с первой поверхностью термоэлектрического преобразователя на основе эффекта Пельтье. 4. The local air conditioning system of the car interior according to claim 1, characterized in that the first heat exchanger is made in the form of spiral plates, one end of which is in thermal contact with the first surface of the thermoelectric converter based on the Peltier effect. 5. Система локального кондиционирования салона автомобиля по п.1, отличающаяся тем, что второй теплообменник выполнен в виде стандартного профиля радиаторного сегмента. 5. The local air conditioning system of the car interior according to claim 1, characterized in that the second heat exchanger is made in the form of a standard profile of the radiator segment. 6. Система локального кондиционирования салона автомобиля по п.1, отличающаяся тем, что второй теплообменник выполнен, как минимум, из двух тепловых труб с оребрением. 6. The local air conditioning system of the car interior according to claim 1, characterized in that the second heat exchanger is made of at least two heat pipes with fins. 7. Система локального кондиционирования салона автомобиля по п.4, отличающаяся тем, что пластины теплообменника выполнены из сетки высокотеплопроводного материала. 7. The local air conditioning system of the car interior according to claim 4, characterized in that the heat exchanger plates are made of a mesh of highly heat-conducting material. 8. Система локального кондиционирования салона автомобиля по п.1, отличающаяся тем, что в качестве электрического источника напряжения при парковке автомобиля используется солнечная батарея, расположенная на автомобиле и подключенная через преобразователь к аккумуляторной батарее автомобиля и связанная с первым и вторым вентиляторами и термоэлектрическим преобразователем на основе эффекта Пельтье. 8. The local air conditioning system of the car interior according to claim 1, characterized in that a solar battery is used as the electric voltage source when parking the car, located on the car and connected through the converter to the car battery and connected to the first and second fans and thermoelectric converter based on the Peltier effect.
RU98123239A 1998-12-29 1998-12-29 Automobile interior local air conditioning system RU2142371C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98123239A RU2142371C1 (en) 1998-12-29 1998-12-29 Automobile interior local air conditioning system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98123239A RU2142371C1 (en) 1998-12-29 1998-12-29 Automobile interior local air conditioning system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2142371C1 true RU2142371C1 (en) 1999-12-10

Family

ID=20213752

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98123239A RU2142371C1 (en) 1998-12-29 1998-12-29 Automobile interior local air conditioning system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2142371C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2482396C2 (en) * 2011-07-08 2013-05-20 Общество с ограниченной ответственностью "Системы связи и технического контроля" (ООО "Системы СТК") Thermoelectric climate control system
CN104175848A (en) * 2014-08-04 2014-12-03 河南科技大学 Heat-pipe car sunshade for cooling down
US9341395B2 (en) 2011-02-14 2016-05-17 Mentus Holding Ag Room air conditioner having a liquid-to-air heat exchanging device with peltier elements
RU187505U1 (en) * 2017-06-29 2019-03-11 Алексей Игоревич Салмин Space or ground vehicle cooling system
RU203704U1 (en) * 2020-01-09 2021-04-16 Государственное Научное Учреждение Институт Порошковой Металлургии Имени Академика О.В. Романа A device for obtaining water from air

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9341395B2 (en) 2011-02-14 2016-05-17 Mentus Holding Ag Room air conditioner having a liquid-to-air heat exchanging device with peltier elements
RU2589642C2 (en) * 2011-02-14 2016-07-10 Ментус Холдинг Аг Air conditioning device comprising liquid-air heat exchanger with peltier elements
RU2482396C2 (en) * 2011-07-08 2013-05-20 Общество с ограниченной ответственностью "Системы связи и технического контроля" (ООО "Системы СТК") Thermoelectric climate control system
CN104175848A (en) * 2014-08-04 2014-12-03 河南科技大学 Heat-pipe car sunshade for cooling down
RU187505U1 (en) * 2017-06-29 2019-03-11 Алексей Игоревич Салмин Space or ground vehicle cooling system
RU203704U1 (en) * 2020-01-09 2021-04-16 Государственное Научное Учреждение Институт Порошковой Металлургии Имени Академика О.В. Романа A device for obtaining water from air

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100457487C (en) On-vehicle air conditioner for air conditioning
EP2497662B1 (en) Heat pump system for vehicle
US7181918B2 (en) Vehicle cooler
KR101225660B1 (en) An auxiliary cooling and heating device for automobile using thermo element module and its controlling method thereof
US20220097478A1 (en) Thermal management system
CN105848937A (en) Vehicle air-conditioning device
JP2007069733A (en) Heating element cooling system using air conditioner for vehicle
JP2008308080A (en) Heat absorption and radiation system for automobile, and control method thereof
CN106440499A (en) Blade electric vehicle air conditioner system utilizing battery for heat dissipation and refrigerating and heating method of blade electric vehicle air conditioner system
CN111546851A (en) Heat pump auxiliary coolant loop heat exchanger defrost system for motor vehicle
CN109455059B (en) Heat pump air conditioner and heat management system integrating water-cooled condenser and water-cooled evaporator
CN101549627A (en) Air-conditioning system of electric automobile
CN114475152B (en) Heat pump air conditioner and heat management system capable of being integrated and control method thereof
KR101753004B1 (en) A air-conditioning system for vehicle
JP2011143911A (en) Vehicular air-conditioning unit and vehicular air-conditioning system
RU2142371C1 (en) Automobile interior local air conditioning system
JPS63203411A (en) Air conditioner for vehicle
CN207523396U (en) A kind of automobile and air conditioning system for vehicle
EP3982054A1 (en) Heat exchanger and heat exchange system
CN201124749Y (en) Air-conditioning and cooling system of automobile
CN102358144A (en) Water circulation type vehicle radiant panel air conditioning system
KR101634502B1 (en) A air-conditioning system for vehicle
CN109159637B (en) Vehicle-mounted refrigeration semiconductor air blowing system, control method thereof and vehicle-mounted refrigeration semiconductor device
CN112248758A (en) Vehicle heat exchange system
CN206160549U (en) Utilize radiating pure electric vehicles air conditioning system of battery