一种汽车空调蓄冷节能系统

技术领域

本发明涉及制冷系统技术领域，特别涉及一种汽车空调蓄冷节能系统。

背景技术

随着汽车工业迅速发展，对汽车空调市场需求日趋增长，汽车空调行业发展也取得显著进步；目前，作为提高车辆舒适性的重要零部件，汽车空调已被广大汽车制造商和用户认可，成为汽车市场竞争的重要手段，高性能的汽车空调安装率日益提高。

传统汽车空调行业包含HVAC空调箱、发动机冷却系统(PTC)、压缩机、流体传输及控制等，主要存在如下缺陷：

(1)汽车不同转速下燃油效率差异巨大，在汽车怠速、爬坡工况下效率较低，油耗高；

(2)导致车辆排放性能差，污染大；

(3)由于汽车具有不同的行驶状态，尤其在城市道路上行驶时对压缩机的损害较大，同时也会损害汽车动力总成；冷凝器散热差、压力飙升，发动机低速输出扭矩损害发动机；

因此针对上述问题，本发明研制了一种空调蓄冷节能系统，以解决现有技术中存在的问题，经检索，未发现与本发明相同或相似的技术方案。

发明内容

本发明目的是：提供一种汽车空调蓄冷节能系统，以解决现有技术中空调系统效率低、油耗高、且易造成排放污染及发动机本身损害的问题。

本发明的技术方案是：一种汽车空调蓄冷节能系统，包括主流道、沿主流道内部的流体运动方向依次设置的压缩机、冷凝器、膨胀阀、储冰桶及蒸发换热模块、设置在压缩机与储冰桶之间的旁路流道；所述储冰桶内部设置有熔点低于0℃的载冷剂、若干受载冷剂作用能够结冰的冰袋以及循环泵；所述蒸发换热模块包括换热器以及与循环泵连接的制冷蒸发器；所述储冰桶沿流体运动方向设置有进口端及出口端，所述进口端与出口端之间设置有外置于储冰桶的直通流道以及内置于储冰桶的制冰蒸发器；所述主流道及旁路流道上设置有阀体组件。

优选的，所述阀体组件包括设置在主流道上靠近冷凝器的单向阀、设置在旁路流道上靠近压缩机的第一电磁阀、以及设置在直通流道上的第二电磁阀；所述单向阀设置在冷凝器沿流体运动方向入口端的一侧。

优选的，所述阀体组件包括设置在主流道上靠近冷凝器的单向阀、设置在旁路流道上靠近压缩机的第一电磁阀、以及设置在储冰桶进口端一侧用于单独连通直通流道或制冰蒸发器的换向阀；所述单向阀设置在冷凝器沿流体运动方向入口端的一侧。

优选的，所述储冰桶上端设置有用于检测载冷剂受冰袋结冰状态不同而发生液位变化的液位传感器、以及用于检测储冰桶内部温度的温度传感器。

优选的，所述制冰蒸发器呈螺旋形设置，并连通进口端与出口端。

优选的，所述旁路流道处在第二换向阀与储冰桶之间的位置处设置有缓冲罐。

优选的，所述压缩机连接有电子离合器。

优选的，所述储冰桶上端设置有防止冰袋上浮超出载冷剂液面以上的限位网板。

与现有技术相比，本发明的优点是：

(1)本发明在传统的汽车空调系统中增设了储冰桶，从而实现整个系统具有多种工作状态，可通过储冰桶实现短时间内替代压缩制冷，尤其在汽车低转速下采用储冰桶蓄冰制冷，能够降低汽车空调油耗30％以上，系统可靠性明显提升。

(2)汽车在怠速、爬坡工况下时通过蓄冰制冷，此时压缩机可实现空转，过程中对压缩机的损害小，油耗小、且车辆的排放污染性也会降低。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明所述的一种汽车空调蓄冷节能系统的前视结构示意图；

图2为本发明所述的一种汽车空调蓄冷节能系统的后视结构示意图；

图3为本发明所述的一种汽车空调蓄冷节能系统的局部放大图；

图4为本发明所述直通流道及制冰蒸发器的结构示意图；

图5为本发明所述储冰桶的剖视图；

图6为本发明所述的一种汽车空调蓄冷节能系统的简图及在制冰制冷状态下的内部流通线路图；

图7为本发明所述的一种汽车空调蓄冷节能系统的简图及在蓄冰制冷状态下的内部流通线路图；

图8为本发明所述的一种汽车空调蓄冷节能系统的简图及在压缩制冷状态下的内部流通线路图。

其中：1、主流道，2、压缩机，3、冷凝器，4、膨胀阀，5、储冰桶，6、蒸发换热模块，61、换热器，62、制冷蒸发器，7、旁路流道，8、缓冲罐，9、直通流道，10、制冰蒸发器，11、冰袋，12、循环泵，14、液位传感器，15、单向阀，16、第一电磁阀，17、第二电磁阀，18、电子离合器，19、限位网板。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明的内容做进一步的详细说明：

如图1、图2所示，一种汽车空调蓄冷节能系统，包括主流道1、沿主流道1内部的流体运动方向依次设置的压缩机2、冷凝器3、膨胀阀4、储冰桶5及蒸发换热模块6、设置在压缩机2与储冰桶5之间的旁路流道7；主流道1内的流体为制冷剂，其中氟利昂属于制冷剂中的一种；压缩机2连接有电子离合器18，主流道1及旁路流道7上设置有阀体组件。

如图3、图4所示，储冰桶5沿流体运动方向设置有进口端及出口端，进口端与出口端之间设置有外置于储冰桶5的直通流道9以及内置于储冰桶5的并呈螺旋形设置的制冰蒸发器10。

阀体组件包括设置在主流道1上靠近冷凝器3的单向阀15、设置在旁路流道7上靠近压缩机2的第一电磁阀16、以及设置在直通流道9上的第二电磁阀17；单向阀15设置在冷凝器3沿流体运动方向入口端的一侧；第二换向阀与储冰桶5之间的位置处设置有缓冲罐8。

本实施例中，作为阀体组件的另一种设计变形，阀体组件中的第二电磁阀17可替换呈换向阀，该换向阀设置在储冰桶5进口端一侧用于单独连通直通流道9或制冰蒸发器10。

如图5所示，储冰桶5内部设置有熔点低于0℃的载冷剂、若干受载冷剂作用能够结冰的冰袋11以及循环泵12；蒸发换热模块6包括换热器61以及与循环泵12连接的制冷蒸发器62；冰袋11内为纯水，通过温度的变化能够呈现液态状或固态状；储冰桶5上端设置有用于检测载冷剂受冰袋11结冰状态不同而发生液位变化的液位传感器14、以及用于检测储冰桶5内部温度的温度传感器(图中未示出)；本实施例中，载冷剂选用乙二醇，其温度可降低至0℃以下，并仍呈液态状，此时可使冰袋11结冰，冰袋的具体形状不作详细限定。

液位传感器14与温度传感器用于检测储冰桶5内部的工作环境，由于冰的密度比水的密度低，当冰袋11内部由融化的水转化为冰之后，冰袋11的体积会相对增大，从而使得储冰桶5内的乙二醇液面会上升，即可通过液位传感器14检测到的液位换算出储冰桶5内的蓄冰量；同时通过温度传感器检测储冰桶5的的温度低于0℃(如：-5℃)时，判定冰袋11内的水全部变成冰；此时，为了保证液位传感器14的检测精度，储冰桶5上端设置有防止冰袋11上浮超出载冷剂液面以上的限位网板19，该限位网板19用于保证冰袋全部没入载冷剂内，从而更精确的检测到载冷剂液位变化，进而判断出储冰桶5内的蓄冰量。

本发明的一种汽车空调蓄冷节能系统具有以下工作状态(将单向阀15示为V1，第一电磁阀16示为V2，第二电磁阀17示为V3，循环泵12示为B)：

其一，制冰制冷(通过压缩机2为汽车内部进行制冷，同时对储冰桶5内进行制冰，使冰袋11内部由融化状态变化为结冰状态)

如图6所示，系统内部制冷剂的循环路线如虚线所示，此时V1打开、V2关闭、V3关闭、B关闭，压缩机2处于正常工作状态，制冷剂沿主流道1经过膨胀阀4后，沿制冰蒸发器10流通，在制冰蒸发器10内蒸发并吸热冷却载冷剂，当载冷剂温度降低到0℃以下时，冰袋11会实现结冰；同时，制冷剂继续流通进入制冷蒸发器62，在制冷蒸发器62内蒸发并吸收循环空气的热量给车内空气制冷，从而实现了制冰制冷的工作状态。

其二，蓄冰制冷(通过储冰桶5为汽车内部进行制冷)

如图7所示，系统内部制冷剂的循环路线如虚线所示，此时V1关闭、V2打开、V3关闭、B打开，载冷剂通过在换热器61制冷的同时，压缩机2处于空转状态，在空转压缩机2的推动下，制冷剂沿旁路流道7、制冰蒸发器10、以及制冷蒸发器62循环流通，制冷剂的这一循环也可以在一定程度上起到载冷剂的作用，并将储冰桶5中的制冷量传递到蒸发换热模块6，实现对汽车内部的制冷；工作一段时间后，储冰桶5内的温度会上升，从而使冰袋11逐渐融化。

本实施例中，采用2L容量的储冰桶，内部放置400个左右的直径为2cm的冰袋，其制冷时间能够达到13min～18min。

其三，压缩制冷(通过压缩机2为汽车内部进行制冷)

如图8所示，系统内部制冷剂的循环路线如虚线所示，此时V1打开、V2关闭、V3打开、B关闭，压缩机2处于正常工作状态，制冰蒸发器10不工作，制冷剂沿主流道1、直通流道9、以及制冷蒸发器62流通，实现对汽车内部的制冷。

同时，针对上述三种工作状态，各状态下的开启、关闭条件如下：(其中c(％)：蓄冰量、n(r/min):发动机转速)

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明，因此无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。