具有真空外壳的空调系统的利记博彩app
【专利摘要】提供一种用于机动车辆的空调系统。该系统包括具有制冷剂、第一部分和第二部分的真空外壳。系统进一步包括散热器、芯以及在芯的下游的相变材料容器。管道和阀系统以两种操作模式操作空调系统。
【专利说明】
具有真空外壳的空调系统
技术领域
[0001]本公开总体涉及机动车辆领域，并且更具体地，涉及用于机动车辆的空调系统，该空调系统包含具有单个吸附床的真空外壳。
【背景技术】
[0002]本公开涉及新的、改进的空调系统，该空调系统在其使用时允许改善的驾驶员舒适度以及改善的燃油经济性。空调系统实现这些是通过降低或消除由传统压缩机驱动的AC(空调)系统产生的AC附加负载，以及通过允许在发动机启动时或启动前为了乘客舒适而使用可用的远程激活的舱内空气预调节立即输送冷空气。
【发明内容】
[0003]依据本文所描述的目的和优点，提供一种用于机动车辆的空调系统。该空调系统包含真空外壳，该真空外壳包括制冷剂、第一部分和第二部分。空调系统还包括散热器、芯以及在该芯下游的包括相变材料的容器。进一步地，空调系统包括管道和阀系统，借此(a)在第一操作模式下使第一热交换流体循环通过散热器和第一部分，并使第二热交换流体循环通第二部分、芯和容器；以及(b)在第二操作模式下使第一热交换流体循环通过散热器和第二部分，并使第二热交换流体循环通过芯和容器。
[0004]更具体地，第一部分包括用于吸附制冷剂蒸汽的吸附床和用于在第一操作模式下使第一热交换流体循环通过吸附床的热交换管道。
[0005]在一个可能的实施例中，吸附床包括多个干燥剂涂层板。进一步地，热交换管道包括入口端和出口端，并且管道和阀系统包括在入口端的第一阀和在出口端的第二阀。
[0006]第二部分包括制冷剂蒸发器/冷凝器和热交换流体管道，该热交换流体管道用于在第一操作模式下使第二热交换流体循环通过蒸发器/冷凝器，以及在第二操作模式下使第一热交换流体循环通过蒸发器/冷凝器。热交换流体管道进一步包括入口和出口，并且管道和阀系统包括在入口的第三阀和在出口的第四阀。
[0007]另外，管道和阀系统包括在芯上游的第五阀和在容器下游的第六阀。在散热器和真空外壳之间设置有第一热交换流体栗，以及在第五阀和芯之间设置有第二热交换流体栗O
[0008]另外，空调系统包括热回收管路。该热回收管路包括排气热交换器、第三热交换流体栗以及循环通过排气热交换器以获取热量的第三热交换流体。管道和阀系统在第二操作模式中使第三热交换流体从排气热回收管路循环通过第一部分的热交换管道，以便加热制冷剂并且使吸附器脱附。在一个可能的实施例中，排气热回收管路进一步包括第二容器，该第二容器含有用于储存热量的第二相变材料。
[0009]依据另一方面，提供一种用于车辆气候控制系统的方法。该方法可以概括描述为包含以下步骤:(a)在第一操作模式下使第一热交换流体循环通过散热器和真空外壳的吸附器部分，并使第二热交换流体循环通过真空外壳的蒸发器/冷凝器部分、芯和相变材料容器；以及(b)在第二操作模式下使第一热交换流体循环通过散热器和蒸发器/冷凝器，并且使第二热交换流体循环通过芯和相变材料容器。
[0010]方法可以进一步包括在第二操作模式下使第三热交换流体从排气热回收管路循环通过真空外壳的吸附器部分，以加热制冷剂并使吸附器部分脱附的步骤。进一步地，方法可以包括使第三热交换流体循环通过排气热交换器和第二相变材料容器。
[0011]另外，方法可以包括使将要调节的空气循环通过与第二热交换流体有热交换关系的芯。进一步地，方法包括为空调系统设置仅单个吸附器部分。仍然进一步地，方法包括为单个真空外壳设置向蒸发器/冷凝器部分开放的吸附器部分，其中吸附器部分储存在第一操作模式期间从蒸发器/冷凝器部分去除的制冷剂蒸汽，并且蒸发器/冷凝器部分储存在第二操作模式期间从吸附器部分释放的制冷剂液体。在一个可能的实施例中，方法包括每3至12分钟在第一操作模式和第二操作模式之间循环。进一步地，方法包括在第一操作模式期间冷却吸附器部分，以便在真空外壳内提供大约0.5至1.0kPa的绝对压强。进一步地，方法包括在第二操作模式期间加热吸附器部分，以便在真空外壳内提供大约10至14kPa的绝对压强。
[0012]在下面的描述中示出并描述了用于车辆气候控制系统的空调系统及其相关方法的一些优选实施例。应当意识到的是，空调系统及方法能够具有其它的、不同的实施例，并且它门的一些具体细节能够在各种各样的、明显的方面进行修改而完全不脱离如以下的权利要求中所阐明和描述的空调系统及方法。相应地，附图和说明书本质上应当被视为说明性的而不是限制性的。
【附图说明】
[0013]包含于本文中并形成说明书的一部分的附图，示出了空调系统的一些方面，并连同说明书一起用于解释它们的某些原理。在附图中:
[0014]图1是空调系统的示意性框图；
[0015]图2是说明在第一或吸附/蒸发操作模式下操作的空调系统的示意性框图；
[0016]图3是说明在第二或脱附/冷凝操作模式下操作的空调系统的示意性框图。
[0017]现在将详细地参照呈现的空调系统及相关方法的优选实施例，其示例在附图中进行说明。
【具体实施方式】
[0018]现在参照图1，示意性地说明了作为本文主题的空调系统10。该空调系统10包括真空外壳12、第一部分14、第二部分16以及制冷剂18。第一部分14、第二部分16、以及制冷剂18全都保持在真空外壳12中。
[0019]更具体地，第一部分14包含用于吸附并储存制冷剂蒸汽的吸附床。该吸附床14可以包含，例如多个干燥剂涂层板22(见图2和3)。干燥剂类型可以是沸石或金属有机骨架(M0F)。当然，如果需要，也可以使用适于该目的的其它干燥剂类型。
[0020]第二部分16包含制冷剂蒸发器/冷凝器，该制冷剂蒸发器/冷凝器用作液体制冷剂储存装置，并且基于外壳压强和温度来冷凝蒸汽或蒸发液体。正如将从如下描述中显而易见的那样，制冷剂18作为蒸汽和液体在第一部分或吸附床14和第二部分或蒸发器/冷凝器16之间往返。真空外壳12内的第一和第二部分14、16未由任何隔壁分隔，以最小化蒸汽流动阻力。在一个可能的实施例中，制冷剂18是具有高蒸发潜热的水。然而，应当领会的是，也可以使用其它制冷剂。那些其它制冷剂包括但不必限于，氨、甲醇/水、或像R1234yf这样的常用汽车制冷剂。
[0021]进一步如图1所述，空调系统10包括散热器24和芯26，其中散热器24有效替代了最先进的车辆空调系统中的冷凝器，以及芯26有效替代了现有技术水平下车辆空调系统中的冷凝器。进一步如图所述，在芯26的下游设置有相变材料(PCM)容器28。仍然进一步地，空调系统10包括总体由附图标记30来指示的热回收管路，其将在下文中详细描述。
[0022]空调系统10包括两种操作模式。在图2示出的第一或吸附/蒸发操作模式中，第一热交换流体通过栗23从使其冷却的散热器24循环通过与第一部分/吸附器14有热交换关系的热交换管道32，借此冷却吸附器以去除吸附的热量(注意行动箭头A)。第一部分/吸附器14的冷却使真空外壳12内的绝对压强降低至大约0.5-1.0kPa的范围。这使得吸附床14的干燥剂涂层板22能够吸引并储存制冷剂蒸汽。
[0023]真空外壳12内压强降低至液体制冷剂18的饱和压强水平和由吸附床吸收蒸汽，使第二部分或蒸发器/冷凝器16的板表面上的液体制冷剂18薄膜产生强烈的蒸发(沸腾)。在真空外壳12内生成的制冷剂蒸汽被输送至并储存于板22。
[0024]在此第一操作模式期间，第二热交换流体通过栗42循环通过第二部分或蒸发器/冷凝器16的热交换管路34、芯26和PCM容器28(注意行动箭头B)。其结果是，芯26被冷却至大约5-7°C温度范围，用于与正通过鼓风机35循环通过机动车辆乘客舱C的空气(注意行动箭头D)进行热交换。因此该空气被冷却并除湿。随后第二热交换流体向PCM容器循环，在那里第二热交换流体用于冻结该容器中的相变材料。容器28可以例如由相变材料填充到管中并且制冷剂在壳侧流动的管壳式结构构成。热绝缘可以是双层壁真空间隙类型，作为选择地，或另外地，PCM容器28可以由真空绝热板(VIP)材料包裹。PCM容器28通常包含2-4kg相变材料，该相变材料的潜热在150-350kJ/kg范围内，并且熔点在8-10°C温度范围内。
[0025]在所述实施例中，PCM容器28定位于芯26的下游。应当领会的是，作为选择地，PCM容器28可以基于特定的热管理需求而选择性地定位于芯26的上游。当定位于上游时，由于进入芯的热交换流体已经从相变材料接收到一些热量而更暖，因此较少需要空气再加热或不再需要空气再加热。
[0026]在冬天或其它适当的时间，来自芯26的空气可以在其进入客舱前被引导向单独的加热器芯(未示出)，以便将空气温度升高至乘员所需的舒适水平。
[0027]芯26可以构造成类似于通常用于客舱加热的汽车加热器芯。HVAC(暖通空调)鼓风机35推动空气穿过与循环的第二制冷剂有热交换关系的芯26，并随后进入车辆客舱C，以为车辆乘员提供冷却。
[0028]在第一操作模式期间，栗36使第三制冷剂在排气热交换器38和PCM容器40之间的封闭的排气热回收管路30中循环，以便将热量储存于在该容器内保持的相变材料中(注意行动箭头E )。
[0029]在图3所述的第二或脱附/冷凝操作模式中，加热的第三制冷剂在第一部分/吸附器14的热交换管道32和热回收管路30之间循环(见行动箭头F)。来自第三交换流体的热量使得真空外壳12内的绝对压强上升至10-14kPa，并使得吸附床14排出冷凝于第二部分或蒸发器/冷凝器16的板表面的制冷剂蒸汽。同时，冷凝的热量通过第一热交换流体在第二部分16的热交换管道34和散热器24之间的循环(注意行动箭头G)而从第二部分或蒸发器/冷凝器16去除，在散热器24处，热量由通过散热器的环境空气而排入到环境中。
[0030]进一步如图3所述，在该第二操作模式中，第二热交换流体通过栗42循环至芯26和PCM容器(注意行动箭头J)。更具体地，冻结的PCM容器28中的相变材料使随后传送至芯26的制冷剂冷却。鼓风机35推动空气(注意行动箭头D)穿过与制冷剂有热交换关系的芯26，借此冷却随后将要传送至车辆客舱C的空气。应当领会的是，这允许冷空气不间断地传送至客舱，同时将吸附床14再生以为下个吸附/蒸发操作模式周期做准备。在一个可能的实施例中，空调系统10每3至12分钟在操作模式之间循环，时间范围基于各种需求特性来调整，以用于冷却客舱并最大化冻结的相变材料部分。这对于使在下次车辆起动时可使用“快速冷却”的车辆停车时间最大化是必须的。当然，还应当领会的是，可使用“快速冷却”的时间可以通过增加保持于容器28内的相变材料的量、使用更高潜热的相变材料类型或改善容器绝缘性来延长。
[0031]管道和阀系统包括六个阀50、52、54、56、58、60，以便随着空调系统10通过第一和第二操作模式循环而控制三种不同制冷剂液体的流动。在第一部分热交换管道32的入口端设置有第一阀50，而在该管道的出口端设置有第二阀52。在第二部分热交换管道34的入口端设置有第三阀54，而在该管道的出口端设置有第四阀56。最后在芯26的上游设置有第五阀58，而在PCM容器28的下游设置有第六阀60。
[0032]总之，通过空调系统10提供了许多益处。应当领会的是，散热器24有效取代了在现有技术水平下的压缩机驱动的车辆空调系统中使用的空调冷凝器，而芯26有效取代了现有技术水平下的蒸发器。这消除了由传统的压缩机驱动的AC系统产生的AC附加载荷，借此增加了发动机功率和燃油经济性。进一步地，通过在PCM容器40中的相变材料中储热和在PCM容器28中的相变材料中储冷，空调系统10按照需求持续提供快速加热或冷却，以便在发动机启动之前远程预调节乘客舱C内的空气。
[0033]空调系统10用于提供简单高效的用于车辆气候控制的方法，该方法可以概括的描述为包含以下步骤:在第一操作模式下使第一热交换流体循环通过散热器24和真空外壳12的第一或吸附器部分14，并使第二热交换流体循环通过第二或蒸发器/冷凝器部分16(在相同的真空外壳12中)、芯26和相变材料容器28。相比之下，在第二操作模式下，方法包括使第一热交换流体循环通过散热器24和第二或蒸发器/冷凝器部分16，并使第二热交换流体循环通过芯26和相变材料容器28。
[0034]方法进一步包括在第二操作模式下使第三热交换流体从排气热回收管路30循环通过真空外壳12的第一或吸附器部分14，以便加热制冷剂18并使吸附器部分脱附。正如所描述的那样，第三热交换流体通过栗36持续地循环通过排气热交换器38和第二相变材料容器40，以便将热量储存在容器40中的相变材料内。
[0035]同样如前所述，方法包括使将要调节的空气循环通过与第二热交换流体有热交换关系的芯26。
[0036]有利地，空调系统10具有仅单个的吸附器部分14，该吸附器部分14比现有的包括多个吸附器部分的基于吸附器的空调系统节省了大量的重量和空间。同样正如描述的那样，空调系统10包括仅仅单个真空外壳12，其中吸附器部分14向蒸发器/冷凝器部分16开放，以便始终以最高效率操作。作为结果，空调系统10可以在允许车辆以更大的燃油经济性操作的同时更有效并高效地为车辆乘员冷却机动车辆客舱C。
[0037]以上呈现的内容目的在于说明和描述。并非旨在穷举或将实施例限制到所公开的精确形式。根据上述教导，明显的修改和变化是有可能的。当根据所附权利要求公平、合法以及合理地享有的广度来解释时，所有这些修改和变化都在所附权利要求的范围之内。
【主权项】
1.一种用于机动车辆的空调系统，包含: 真空外壳，所述真空外壳包括制冷剂、第一部分和第二部分； 散热器； 芯； 在所述芯下游的容器，所述容器包括相变材料；以及 管道和阀系统，借助于所述管道和阀系统以(a)在第一操作模式下，使第一热交换流体循环通过所述散热器和所述第一部分，并使第二热交换流体循环通过所述第二部分、所述芯和所述容器，以及(b)在第二操作模式下，使所述第一热交换流体循环通过所述散热器和所述第二部分，并使所述第二热交换流体循环通过所述芯和所述容器。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一部分包括用于吸附制冷剂蒸汽的吸附床和用于在所述第一操作模式下使所述第一热交换流体循环通过所述吸附床的热交换管道。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述吸附床包括多个干燥剂涂层板。4.根据权利要求3所述的系统，其中所述热交换管道包括入口端和出口端，并且所述管道和阀系统包括在所述入口端的第一阀和在所述出口端的第二阀。5.根据权利要求4所述的系统，其中所述第二部分包括制冷剂蒸发器/冷凝器和热交换流体管道，所述热交换流体管道用于在所述第一操作模式下使所述第二热交换流体循环通过所述蒸发器/冷凝器，以及在所述第二操作模式下使所述第一热交换流体循环通过所述蒸发器/冷凝器。6.根据权利要求5所述的系统，其中所述热交换流体管道包括入口和出口，并且所述管道和阀系统包括在所述入口的第三阀和在所述出口的第四阀。7.根据权利要求6所述的系统，其中所述管道和阀系统包括在所述芯上游的第五阀和在所述容器下游的第六阀。8.根据权利要求7所述的系统，包括在所述散热器和所述真空外壳之间的第一热交换流体栗和在所述第五阀和所述芯之间的第二热交换流体栗。9.根据权利要求7所述的系统，进一步包括热回收管路，所述热回收管路包括排气热交换器、第三热交换流体栗，以及循环通过所述排气热交换器以获取热量的第三热交换流体。10.根据权利要求9所述的系统，其中所述管道和阀系统在所述第二操作模式下使所述第三热交换流体从所述排气热回收管路循环通过所述第一部分的所述热交换管道，以便加热所述制冷剂并使所述吸附器脱附。11.根据权利要求10所述的系统，其中所述排气热回收管路包括第二容器，所述第二容器包含用于储存热量的第二相变材料。12.—种用于车辆气候控制系统的方法，包含: 在第一操作模式下，使第一热交换流体循环通过散热器和真空外壳的吸附器部分，并使第二热交换流体循环通过所述真空外壳的蒸发器/冷凝器部分、芯和相变材料容器;以及 在第二操作模式下，使所述第一热交换流体循环通过所述散热器和所述蒸发器/冷凝器，并使所述第二热交换流体循环通过所述芯和所述相变材料容器。13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括在所述第二操作模式下使第三热交换流体从排气热回收管路循环通过所述真空外壳的所述吸附器部分，以便加热制冷剂并使所述吸附器部分脱附。14.根据权利要求13所述的方法，包括在所述第一操作模式下使所述第三热交换流体循环通过排气热交换器和第二相变材料容器，以便在所述第二相变材料容器内所保持的相变材料中储存热量。15.根据权利要求14所述的方法，包括使将要被调节的空气循环通过与所述第二热交换流体有热交换关系的所述芯。16.根据权利要求15所述的方法，包括为空调系统设置仅单个吸附器部分。17.根据权利要求15所述的方法，包括为单个真空外壳设置向所述蒸发器/冷凝器部分开放的吸附器部分，其中所述吸附器部分储存在所述第一操作模式期间从所述蒸发器/冷凝器部分去除的制冷剂蒸汽，并且所述蒸发器/冷凝器部分储存在所述第二操作模式期间从所述吸附器部分释放的制冷剂液体。18.根据权利要求17所述的方法，包括每3至12分钟在所述第一操作模式和所述第二操作模式之间循环。19.根据权利要求12所述的方法，包括在所述第一操作模式期间冷却所述吸附器部分，以便在所述真空外壳内提供大约0.5至大约1.0kPa之间的绝对压强。20.根据权利要求19所述的方法，包括在所述第二操作模式期间加热所述吸附器部分，以便在所述真空外壳内提供大约10至大约14kPa之间的绝对压强。
【文档编号】B60H1/00GK106042821SQ201610165879
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年3月22日 公开号201610165879.4, CN 106042821 A, CN 106042821A, CN 201610165879, CN-A-106042821, CN106042821 A, CN106042821A, CN201610165879, CN201610165879.4
【发明人】迈克尔·莱文, F·扎法尔·沙伊克, 丹里克·亨利·德米特罗夫
【申请人】福特全球技术公司