車用空調系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種車用空調系統，其結構如下：高溫蒸發器的第一流體入口連接儲水箱、水泵的出口和低溫蒸發器的第一流體入口，高溫蒸發器的第一流體出口連接蒸汽噴射器的高壓入口，低溫蒸發器的第一流體出口連接蒸汽噴射器的低壓入口，蒸汽噴射器的出口連接冷凝器的第一流體入口，冷凝器的第一流體出口連接凝結水泵入口；除氣裝置與高溫蒸發器的第一流體出口連接；高溫蒸發器的第二流體出入口串聯在汽車尾氣排放通道中；低溫蒸發器的第二流體出入口串聯在車內空氣循環通道中。本方案利用汽車尾氣加熱高溫蒸發器的水，通過蒸汽噴射器使低溫蒸發器中的水蒸發吸熱制冷。本實用新型適用于所有汽車上。
【專利說明】車用空調系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及汽車車內溫度調節領域，尤其是涉及一種能源消耗極小的車用空調系統。
【背景技術】
[0002]汽車空調是保障車內乘員舒適性的重要設備，一個溫度合適的環境也可以使駕駛員的注意力不會被高溫或嚴寒而分散，為良好的駕車體驗提供了基礎。
[0003]現有的汽車空調一般制熱是通過發動機熱量轉移，所需要的額外能量較小。而汽車空調制冷系統由壓縮機、冷凝器、貯液干燥器、膨脹閥、蒸發器和鼓風機等組成。各部件之間采用銅管(或鋁管)和高壓橡膠管連接成一個密閉系統。制冷系統工作時，制冷劑以不同的狀態在這個密閉系統內循環流動，每個循環有四個基本過程:1、壓縮過程:壓縮機吸入蒸發器出口處的低溫低壓的制冷劑氣體，把它壓縮成高溫高壓的氣體排出壓縮機。2、散熱過程:高溫高壓的過熱制冷劑氣體進入冷凝器，由于壓力及溫度的降低，制冷劑氣體冷凝成液體，并排出大量的熱量。3、節流過程:溫度和壓力較高的制冷劑液體通過膨脹裝置后體積變大，壓力和溫度急劇下降，以霧狀(細小液滴)排出膨脹裝置。4、吸熱過程:霧狀制冷劑液體進入蒸發器，因此時制冷劑沸點遠低于蒸發器內溫度，故制冷劑液體蒸發成氣體。在蒸發過程中大量吸收周圍的熱量，而后低溫低壓的制冷劑蒸氣又進入壓縮機。上述過程周而復始的進行，達到降低蒸發器周圍空氣溫度的目的。
[0004]中華人民共和國國家知識產權局預2013年01月30日公開了申請公布號為CN102897000A的專利文獻，名稱是一種空調系統以及汽車，其空調系統包括冷凝器、蒸發器、壓縮機、膨脹閥，其中，冷凝器和膨脹閥通過冷凝器-膨脹閥管路連通，壓縮機和蒸發器通過蒸發器-壓縮機管路連通，冷凝器-膨脹閥管路與蒸發器-壓縮機管路套裝在一起。此系統在進行制冷時，壓縮機消耗的能量非常巨大，成本較高。
【發明內容】
[0005]本實用新型主要是解決現有技術所存在的汽車空調制冷時動力消耗大、不夠環保等的技術問題，提供一種利用汽車尾氣熱量來制冷、能耗極小、綠色環保的車用空調系統。
[0006]本實用新型針對上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的:一種車用空調系統，包括高溫蒸發器、蒸汽噴射器、低溫蒸發器、冷凝器、凝結水泵、儲水箱和除氣裝置，所述高溫蒸發器的第一流體入口連接儲水箱的出水口和水泵的出口，所述高溫蒸發器的第一流體出口連接蒸汽噴射器的高壓入口，所述低溫蒸發器的第一流體入口連接凝結水泵出口，所述低溫蒸發器的第一流體出口連接蒸汽噴射器的低壓入口，所述蒸汽噴射器的出口連接冷凝器的第一流體入口，所述冷凝器的第一流體出口連接凝結水泵入口 ；所述除氣裝置與高溫蒸發器的第一流體出口連接；高溫蒸發器的第二流體入口和第二流體出口串聯在汽車尾氣排放通道中；低溫蒸發器的第二流體入口和第二流體出口串聯在車內空氣循環通道中；冷凝器的第二流體入口和第二流體出口串聯在外部空氣循環通道中。[0007]高溫蒸發器、低溫蒸發器和冷凝器都是管殼式換熱器，能夠實現兩種流體之間的熱交換。蒸汽噴射器是利用流體來傳遞能量和質量的真空獲得裝置，采用有一定壓力的水流通過對稱均布成一定側斜度的噴咀噴出，聚合在一個焦點上。由于噴射水流速特別高，將壓力能轉變為速度能，使吸氣區壓力降低產生真空。數條高速水流將被抽吸的氣體攫走，經過文氏管收縮段與喉徑充分混合壓縮，進行分子擴散能量交換，速度均衡。
[0008]汽車高溫尾氣流過高溫蒸發器的殼側，并將其所攜熱量通過傳熱管傳遞至管側，使得管側的水在合適的壓力下汽化為飽和蒸汽，蒸汽通過管路進入蒸汽噴射器。蒸汽噴射器利用高溫蒸發器產生的高壓飽和蒸汽，抽取低溫蒸發器內的低壓蒸氣并排向冷凝器。低溫蒸發器利用噴射器產生的低溫真空使其水側低溫水蒸發，并通過其傳熱管吸收汽車室內空氣的熱量。冷凝器將噴射器排出的蒸汽在稍高于車外環境溫度條件下冷凝成液態水，并向車外環境排熱。凝結水泵將冷凝器底部的冷凝水泵回高溫蒸發器和低溫蒸發器，并在系統正常運行時控制高溫蒸發器液位。儲水箱用于調節高溫蒸發器/低溫蒸發器/冷凝器總的水裝量。除氣裝置除去系統中的不凝結氣體。
[0009]作為優選，所述除氣裝置包括一個容器，容器內水平設置若干層棉布層，各棉布層之間的間隔大約控制在棉布層直徑的1/3左右，容器外壁包覆有保溫層，容器底部通過管道連接高溫蒸發器的第一流體入口，容器壁上開有一個低于所有棉布層的通孔，高溫蒸發器的第一流體出口通過限流孔板連接通孔，容器頂部依次通過限流孔板和放氣閥連接外部環境。為加強除氣效果，棉布層可以選用帶有拉毛的棉布，以增加向上流動的蒸汽與向下流動的液態水的接觸面積。
[0010]系統運行時，除氣裝置內部保持與系統壓力平衡。由于容器頂部的散熱，各棉布層之間將形成逐級的溫差，進而導致逐級的水的飽和壓力逐級減小。由于壓力的平衡，導致逐級的不凝結氣體的壓差。打開頂部放氣閥，則能去除汽水循環系統的不凝結氣體。為保證除氣效果能滿足要求，棉布層數一般不應少于3層。
[0011]作為優選，車用空調系統還包括蒸汽隔離閥和液位控制閥，所述蒸汽隔離閥串聯在蒸汽噴射器的入口上，所述液位控制閥串聯在低溫蒸發器第一流體入口和凝結水泵出口之間的管路上。
[0012]液位控制閥用于控制低溫蒸發器的液位；蒸汽隔離閥用于隔離高溫蒸發器蒸汽出口與噴射器的連接管線。
[0013]作為優選，車用空調系統還包括三個裝量控制閥，第一裝量控制閥串聯在凝結水泵出口和高溫蒸發器第一流體入口之間的管路上，第三裝量控制閥串聯在儲水箱出水口與高溫蒸發器第一流體入口之間的管路上，儲水箱出口還通過第二裝量控制閥連接凝結水泵入口。
[0014]裝量控制閥在正常運行時，用于控制冷凝器液位，在系統啟動階段，用于控制高溫蒸發器/低溫蒸發器/冷凝器以及它們相互聯結的管路中的總的水裝量。
[0015]作為優選，所述儲水箱內設置有橡膠或帆布制成的密封充氣氣囊。氣囊內充以空氣或氮氣或其他種類常溫下性質接近理想氣體的物質。密封充氣氣囊的作用是補償系統長時間運行所造成的水裝量損失，并調整系統不同運行狀態下系統壓力。
[0016]另一種方案如下:一種車用空調系統，包括高溫蒸發器、蒸汽噴射器、低溫蒸發器、冷凝器、凝結水泵、儲水箱和除氣裝置，所述高溫蒸發器的第一流體入口連接儲水箱的出水口和水泵的出口，所述高溫蒸發器的第一流體出口連接蒸汽噴射器的高壓入口，所述低溫蒸發器的第一流體入口連接冷凝器第一流體出口，所述低溫蒸發器的第一流體出口連接蒸汽噴射器的低壓入口，所述蒸汽噴射器的出口連接冷凝器的第一流體入口，所述冷凝器的第一流體出口還連接凝結水泵入口 ；所述除氣裝置與高溫蒸發器的第一流體出口連接；高溫蒸發器的第二流體入口和第二流體出口串聯在汽車尾氣排放通道中；低溫蒸發器的第二流體入口和第二流體出口串聯在車內空氣循環通道中；冷凝器的第二流體入口和第二流體出口串聯在外部空氣循環通道中。低溫蒸發器的頂部低于冷凝器的頂部。此系統運行時，低溫蒸發器管側壓力略低于冷凝器管側壓力，故低溫蒸發器的供水可以靠壓差自流。此方案的優勢在于對凝結水泵的功率要求低一些，但是安裝靈活度不如前一個方案。
[0017]此方案下，除氣裝置的結構和安裝方式與前一種方案相同，裝量控制閥、蒸汽隔離閥以及儲水箱也和前一個方案相同。
[0018]本方案中，液位控制閥串聯在低溫蒸發器第一流體入口和冷凝器第一流體出口之間的管路上。液位控制閥用于控制低溫蒸發器的液位。
[0019]如果以其他工質如佛里昂等代替水，也可以應用與本系統同樣的原理實現制冷功能。
[0020]本實用新型帶來的有益效果是，不需要壓縮機的參與，運行中只需要幾個功率很小的直流電機帶動三個換熱器的風機和一個很小的水泵，可以大量節省能源，綠色環保，并且整個系統結構簡單，工作可靠，造價低；通過除氣裝置可以除去系統中的不凝結氣體，保證系統正常循環；除氣裝置也不需要額外的能量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1是本實用新型的一種結構示意圖；
[0022]圖2是本實用新型的另一種結構示意圖；
[0023]圖中:HX-1為高溫蒸發器，EJ-1為蒸汽噴射器，HX-2為冷凝器，HX-3為低溫蒸發器，P-ι為凝結水泵，T-1為儲水箱，LCV-1為液位控制閥，SIV-2為蒸汽隔離閥，WIV-3、ICV-4和ICV-5全部為裝量控制閥，S-1為密封充氣氣囊，T-2為容器，L-1和L-2為限流孔板，HV-1為放氣閥，M為棉布層。
【具體實施方式】
[0024]下面通過實施例，并結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步具體的說明。
[0025]實施例1:本實施例的一種車用空調系統，如圖1所示，包括:
[0026]高溫蒸發器HX-1，為一管殼式熱交換器.汽車高溫尾氣流過殼側，并將其所攜熱量通過傳熱管傳遞至管側，使得管側的水在合適的壓力下汽化為飽和蒸汽；
[0027]蒸汽噴射器EJ-1，利用高溫蒸發器產生的高壓飽和蒸汽，抽取低溫蒸發器內的低壓蒸氣并排向冷凝器；
[0028]低溫蒸發器HX-3，也是一個管殼式換熱器，利用噴射器產生的低溫真空使其水側低溫水蒸發，并通過其傳熱管吸收汽車室內空氣的熱量；
[0029]冷凝器HX-2,同樣也是一個管殼式換熱器,將噴射器排出的蒸汽在稍高于車外環境溫度條件下冷凝成液態水，并向車外環境排熱；[0030]凝結水泵Ρ-l，將冷凝器底部的冷凝水泵回高溫蒸發器和低溫蒸發器，并在系統正常運行時控制高溫蒸發器液位；
[0031 ] 內置密封充氣氣囊S-1的儲水箱T-1，調節高溫蒸發器/低溫蒸發器/冷凝器總的水裝量；
[0032]低溫蒸發器液位控制閥LCV-1，用于控制低溫蒸發器的液位；
[0033]蒸汽隔離閥SIV-2，用于隔離高溫蒸發器蒸汽出口與噴射器的連接管線；
[0034]裝量控制閥WIV-3、ICV-4和ICV-5，在正常運行時，用于控制冷凝器液位，在系統啟動階段，用于控制高溫蒸發器/低溫蒸發器/冷凝器以及它們相互聯結的管路中的總的水裝量；
[0035]為了控制上的簡便和自動化，本實施例還包括一個控制系統，所有各個控制閥、隔離閥和水泵的開啟和關閉都受控制系統的控制。控制系統用于維持系統穩定運行時各換熱器水側液位，并完成系統啟動停止等瞬態運行過程。為了應付汽車發動機可能的短時停止，本空調系統的停運應分為熱備用冷備用兩種狀態。系統停運時，首先進入熱備用狀態，發動機停運足夠時間后，高溫蒸發器由于自然散熱而降溫至某一預先設定的溫度點后，或駕駛人員長時間關閉制冷功能后，系統進入冷備用。
[0036]系統工作時，高溫蒸發器產生的高壓蒸汽通過噴射器降壓至冷凝器壓力，在噴射器喉部以后的一個部位，蒸汽流速足夠高，導致此部位的壓力足夠低，足以使低溫蒸發器內壓力和溫度滿足空調制冷的需要。
[0037]系統運行中，系統各容器及管路中不凝結氣體的分壓須保持在足夠低的水平，以維持冷凝器的換熱效率，所以本實施例還包括一個除氣裝置。除氣裝置主要組成包括一個容器T-2，內置數層薄棉布層M。除頂部外，容器外壁包覆保溫層。容器底部通過管道連接汽水循環系統的液體部分，容器桶身位于棉布層以下的一個位置通過管路和一個限流孔板L-2連接汽水循環系統的汽相部分。容器頂部通過一個放氣閥HV-1和一個限流孔板L-1與環境相連接。汽水循環系統運行時，除氣裝置內部保持與汽水循環系統壓力平衡。由于容器頂部的散熱，各棉布層之間將形成逐級的溫差，進而導致逐級的水的飽和壓力逐級減小。由于壓力的平衡，導致逐級的不凝結氣體的壓差。打開頂部放氣閥，則能去除汽水循環系統的不凝結氣體。
[0038]實施例2:本實施例的一種車用空調系統，如圖2所示，低溫蒸發器HX-3的第一流體入口連接冷凝器HX-2的第一流體出口，液位控制閥串聯在低溫蒸發器第一流體入口和冷凝器第一流體出口之間的管路上，低溫蒸發器的頂部低于冷凝器的頂部，其余部分與實施例I相同。
[0039]本實施例在運行時，低溫蒸發器管側壓力略低于冷凝器管側壓力，故低溫蒸發器的供水可以靠壓差自流。
[0040]本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型精神作舉例說明。本實用新型所屬【技術領域】的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。
[0041 ] 盡管本文較多地使用了高溫蒸發器、蒸汽噴射器、隔離閥、除氣裝置等術語，但并不排除使用其它術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了更方便地描述和解釋本實用新型的本質；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本實用新型精神相違背的。
【權利要求】
1.一種車用空調系統，其特征在于，包括高溫蒸發器、蒸汽噴射器、低溫蒸發器、冷凝器、凝結水泵、儲水箱和除氣裝置，所述高溫蒸發器的第一流體入口連接儲水箱的出水口和水泵的出口，所述高溫蒸發器的第一流體出口連接蒸汽噴射器的高壓入口，所述低溫蒸發器的第一流體入口連接凝結水泵出口，所述低溫蒸發器的第一流體出口連接蒸汽噴射器的低壓入口，所述蒸汽噴射器的出口連接冷凝器的第一流體入口，所述冷凝器的第一流體出口連接凝結水泵入口 ；所述除氣裝置與高溫蒸發器的第一流體出口連接；高溫蒸發器的第二流體入口和第二流體出口串聯在汽車尾氣排放通道中；低溫蒸發器的第二流體入口和第二流體出口串聯在車內空氣循環通道中；冷凝器的第二流體入口和第二流體出口串聯在外部空氣循環通道中。
2.根據權利要求1所述的車用空調系統，其特征在于，所述除氣裝置包括一個容器，容器內水平設置若干層棉布層，容器外壁包覆有保溫層，容器底部通過管道連接高溫蒸發器的第一流體入口，容器壁上開有一個低于所有棉布層的通孔，高溫蒸發器的第一流體出口通過限流孔板連接通孔，容器頂部依次通過限流孔板和放氣閥連接外部環境。
3.根據權利要求1或2所述的車用空調系統，其特征在于，還包括蒸汽隔離閥和液位控制閥，所述蒸汽隔離閥串聯在蒸汽噴射器的入口上，所述液位控制閥串聯在低溫蒸發器第一流體入口和凝結水泵出口之間的管路上。
4.根據權利要求3所述的車用空調系統，其特征在于，還包括三個裝量控制閥，第一裝量控制閥串聯在凝結水泵出口和高溫蒸發器第一流體入口之間的管路上，第三裝量控制閥串聯在儲水箱出水口與高溫蒸發器第一流體入口之間的管路上，儲水箱出口還通過第二裝量控制閥連接凝結水泵入口。
5.根據權利要求4所述的車用空調系統，其特征在于，所述儲水箱內設置有密封充氣氣囊。
6.一種車用空調系統，其特征在于，包括高溫蒸發器、蒸汽噴射器、低溫蒸發器、冷凝器、凝結水泵、儲水箱和除氣裝置，所述高溫蒸發器的第一流體入口連接儲水箱的出水口和水泵的出口，所述高溫蒸發器的第一流體出口連接蒸汽噴射器的高壓入口，所述低溫蒸發器的第一流體入口連接冷凝器第一流體出口，所述低溫蒸發器的第一流體出口連接蒸汽噴射器的低壓入口，所述蒸汽噴射器的出口連接冷凝器的第一流體入口，所述冷凝器的第一流體出口還連接凝結水泵入口 ；所述除氣裝置與高溫蒸發器的第一流體出口連接；高溫蒸發器的第二流體入口和第二流體出口串聯在汽車尾氣排放通道中；低溫蒸發器的第二流體入口和第二流體出口串聯在車內空氣循環通道中；冷凝器的第二流體入口和第二流體出口串聯在外部空氣循環通道中。
7.根據權利要求6所述的車用空調系統，其特征在于，所述除氣裝置包括一個容器，容器內水平設置若干層棉布層，容器外壁包覆有保溫層，容器底部通過管道連接高溫蒸發器的第一流體入口，容器壁上開有一個低于所有棉布層的通孔，高溫蒸發器的第一流體出口通過限流孔板連接通孔，容器頂部依次通過限流孔板和放氣閥連接外部環境。
8.根據權利要求6或7所述的車用空調系統，其特征在于，還包括蒸汽隔離閥和液位控制閥，所述蒸汽隔離閥串聯在蒸汽噴射器的入口上，所述液位控制閥串聯在低溫蒸發器第一流體入口和冷凝器第一流體出口之間的管路上。
9.根據權利要求8所述的車用空調系統，其特征在于，還包括三個裝量控制閥，第一裝量控制閥串聯在凝結水泵出口和高溫蒸發器第一流體入口之間的管路上，第三裝量控制閥串聯在儲水箱出水口與高溫蒸發器第一流體入口之間的管路上，儲水箱出口還通過第二裝量控制閥連接凝結水泵入口。
10.根據權利要求9所述的車用空調系統，其特征在于，所述儲水箱內設置有密封充氣氣囊。
【文檔編號】F24F5/00GK203757929SQ201420115825
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年3月14日 優先權日:2014年3月14日
【發明者】楊伯雍, 楊子路 申請人:王娟