專利名稱：一種車載蓄冷式的制冷循環(huán)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種制冷循環(huán)裝置，尤其涉及一種車載蓄冷式的制冷循環(huán)裝置，屬于化學(xué)工程及制冷工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中專利號(hào)為200410018309. X名稱為《城市公交車冰蓄冷空調(diào)供冷裝置》的專利中，公開(kāi)了一種具有蓄冷功能的空調(diào)供冷裝置，該裝置沒(méi)有壓縮機(jī)，采用小功率的循環(huán)水泵，以克服載冷劑在循環(huán)水管和盤管換熱器中的流動(dòng)阻力，循環(huán)水泵中的載冷劑在循環(huán)水泵的帶動(dòng)下，將蓄冰槽內(nèi)的冰塊冷量源源不斷的輸送到管盤換熱器中，管盤換熱器再與外界換熱達(dá)到降溫效果，其供冷所需的冰塊由集中制冰站提供，但是缺點(diǎn)是汽車需定期前往集中制冰站為空調(diào)供冷裝置添加冰塊；另外專利號(hào)為03131503. 8名稱為《汽車空調(diào)器》的專利中，也公開(kāi)了一種具有儲(chǔ)冷功能的汽車空調(diào)器，其系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、冷凝器和·蒸發(fā)器三者串聯(lián)連接，它還包括儲(chǔ)冷器，該儲(chǔ)冷器與蒸發(fā)器并聯(lián)連接。當(dāng)汽車怠速或停止行駛時(shí)，可以停止空調(diào)壓縮機(jī)工作，啟動(dòng)儲(chǔ)冷系統(tǒng)向車室內(nèi)供冷，當(dāng)汽車正常行駛，而車室內(nèi)的需冷量大于空調(diào)系統(tǒng)額定供冷量時(shí)，可以啟動(dòng)儲(chǔ)冷系統(tǒng)向車室內(nèi)補(bǔ)充供冷，以彌補(bǔ)空調(diào)系統(tǒng)額定供冷量的不足。但是，該空調(diào)裝置在高速運(yùn)行即儲(chǔ)冷狀態(tài)時(shí)蒸發(fā)器和儲(chǔ)冷器同時(shí)工作，這在增加壓縮機(jī)功率和冷凝器的負(fù)荷的同時(shí)也會(huì)使壓縮機(jī)和冷凝器的尺寸增大，對(duì)于汽車內(nèi)有限的安裝空間來(lái)說(shuō)該儲(chǔ)冷空調(diào)不易實(shí)現(xiàn)。由于振動(dòng)等惡劣的工作環(huán)境，汽車空調(diào)的制冷劑極容易泄漏，且回收非常困難。目前汽車空調(diào)中主要采用的循環(huán)工質(zhì)為R134a，R134a雖然不破壞臭氧層,但其溫室效應(yīng)指數(shù)GWP (Global Warning Potential)值為1430,仍然較高。1997年底在日本簽署的“京都議定書”中明確指出R134a也是即將被淘汰的工質(zhì)。因此，尋找新型的且更加環(huán)保的汽車空調(diào)制冷劑成為當(dāng)今科研領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。從可持續(xù)發(fā)展的長(zhǎng)遠(yuǎn)眼光考慮，天然工質(zhì)替代合成工質(zhì)已經(jīng)成為必然。為此，CO2受到了重視，成為10多年來(lái)替代工質(zhì)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。在常溫、常壓下，CO2是無(wú)色無(wú)味的氣體。其三相點(diǎn)的壓力為O. 518MPa、三相點(diǎn)的溫度為-56. 6°C，臨界溫度為31. 1°C，臨界壓力為7. 38MPa，由于其臨界溫度低，所以用于夏季制冷工況時(shí)，宜采用跨臨界循環(huán)的方式，排熱過(guò)程在超臨界工況下進(jìn)行，且整個(gè)放熱過(guò)程沒(méi)有相變的產(chǎn)生。由于CO2跨臨界循環(huán)排熱溫度高、氣體冷卻器的換熱效果好，因此比較適合汽車空調(diào)這種惡劣的工作環(huán)境。同時(shí)，CO2制冷循環(huán)的壓縮比要比常規(guī)工質(zhì)制冷循環(huán)的低，其容積效率可維持在較高的水平，高的容積制冷量使設(shè)備更緊湊；高的流體密度使壓縮機(jī)進(jìn)一步小型化，連接管道變細(xì)。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種車載蓄冷式的制冷循環(huán)裝置，包括壓縮機(jī)5，采用CO2作為冷媒，壓縮機(jī)5排氣口與冷卻器I入口連通，冷卻器I出口與節(jié)流閥3連通，其特征在于所述節(jié)流閥3出口并聯(lián)連接反應(yīng)槽a和反應(yīng)槽b，即分兩路分別經(jīng)第一控制閥8和第二控制閥9再分別與反應(yīng)槽a的入口和反應(yīng)槽b的入口連通，所述反應(yīng)槽a和反應(yīng)槽b內(nèi)均裝有水，所述反應(yīng)槽a，反應(yīng)槽b還各有一氣體出口，兩氣體出口管路交匯合并成一路后與壓縮機(jī)吸氣口連通；所述反應(yīng)槽a和反應(yīng)槽b內(nèi)部還各自布有釋冷盤管14，置于槽內(nèi)水中，所述釋冷盤管14內(nèi)部裝滿載冷劑，所述反應(yīng)槽a、反應(yīng)槽b內(nèi)部的釋冷盤管各自的出口分別經(jīng)第五控制閥11及第六控制閥13匯合成一路后與風(fēng)機(jī)盤管7入口連通，風(fēng)機(jī)盤管7出口連通循環(huán)泵6后再分為兩路，分別經(jīng)第三控制閥10和第四控制閥12再分別與反應(yīng)槽a內(nèi)部的釋冷盤管入口和反應(yīng)槽b內(nèi)部的釋冷盤管的入口連通。所述反應(yīng)槽a的入口位于反應(yīng)槽a的的底部，所述反應(yīng)槽b的入口位于反應(yīng)槽b的底部。 還包括回?zé)崞?，所述回?zé)崞?覆蓋冷卻器I和節(jié)流閥3管路之間的一段管路，及反應(yīng)槽a氣體出口與反應(yīng)槽b氣體出口匯合成一路后與壓縮機(jī)5吸氣口之間的一段管路。還包括干燥過(guò)濾器4，所述干燥過(guò)濾器安裝在壓縮機(jī)5吸氣口之前。所述載冷劑為水。本實(shí)用新型的有益效果在于采用CO2作為冷媒，CO2制冷循環(huán)的壓縮比要比常規(guī)工質(zhì)制冷循環(huán)的低，其容積效率可維持在較高的水平，高的容積制冷量使設(shè)備更緊湊，高的流體密度使壓縮機(jī)進(jìn)一步小型化，連接管道變細(xì)。由于采用氣體水合物作為相變蓄放冷介質(zhì)時(shí)其相變溫度為5-14°C，該溫度區(qū)間與空調(diào)運(yùn)行工況相接近，因此可以克服傳統(tǒng)冰蓄冷機(jī)組凝固溫度((TC)低的缺點(diǎn)。同時(shí)，分蓄冷和放冷兩路循環(huán)運(yùn)行，取代傳統(tǒng)的蒸發(fā)器，兩路循環(huán)不同時(shí)開(kāi)啟，相比蒸發(fā)器和儲(chǔ)藏冷器同時(shí)運(yùn)行，壓縮機(jī)及換熱器結(jié)構(gòu)可以小型化，容易安裝進(jìn)空間狹小的車內(nèi)，比較容易實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。同時(shí)，由于反應(yīng)槽具有儲(chǔ)液空間故可替代傳統(tǒng)CO2跨臨界循環(huán)空調(diào)當(dāng)中與蒸發(fā)器出口相連的儲(chǔ)液器的作用，用以防止壓縮機(jī)的液擊，同時(shí)增大了制冷系統(tǒng)內(nèi)部容積，避免在高溫環(huán)境溫度下怠速時(shí)系統(tǒng)內(nèi)的壓力過(guò)高，同時(shí)，采用液體作為載冷劑，避免水合物漿進(jìn)入風(fēng)機(jī)盤管，提高裝置的可靠性。

圖I是本實(shí)用新型的車載蓄冷式的制冷循環(huán)裝置的循環(huán)示意圖。其中，I冷卻器，2回?zé)崞鳎?節(jié)流閥，4干燥過(guò)濾器，5壓縮機(jī)，6循環(huán)泵、7是風(fēng)機(jī)盤管，8第一控制閥，9第二控制閥，10第三控制閥，11第五控制閥、12第四控制閥，13第六控制閥，14釋冷盤管。
具體實(shí)施方式
步驟一，當(dāng)汽車剛開(kāi)啟所述制冷循環(huán)裝置時(shí)，第一控制閥(8)開(kāi)啟，第二、三、四、五、六控制閥關(guān)閉，壓縮機(jī)(5)啟動(dòng)，冷卻器冷卻后的CO2氣體經(jīng)節(jié)流閥降壓、降溫后以氣液兩相混合流體從水合反應(yīng)槽a的底部進(jìn)入，氣態(tài)CO2流體從底部進(jìn)入水合反應(yīng)槽a中會(huì)以鼓泡的形式形成擾動(dòng)從而使其與水合反應(yīng)槽a中預(yù)先充入的液態(tài)水迅速反應(yīng)形成一種漿狀的包絡(luò)化合物，又稱CO2氣體水合物，其反應(yīng)過(guò)程為5. 75 C02+H20 — 5. 75 CO2 · H2O,反應(yīng)過(guò)程放出的熱量使液態(tài)CO2蒸發(fā)，蒸發(fā)產(chǎn)生的CO2經(jīng)反應(yīng)槽a的氣體出口出來(lái)，流經(jīng)回?zé)崞?，干燥過(guò)濾器4，進(jìn)入壓縮機(jī)5繼續(xù)循環(huán)，此時(shí)反應(yīng)槽a完成了蓄冷。步驟二，當(dāng)汽車啟動(dòng)后處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，此時(shí)反應(yīng)槽a中已經(jīng)生成了一部分漿狀的0)2水合物。當(dāng)車室內(nèi)需要空調(diào)降溫時(shí)，第一控制閥(8)，第四控制閥(12)，第六控制閥(13)關(guān)閉，第二控制閥(9)，第三控制閥(10)，第五控制閥(11)開(kāi)啟，一方面反應(yīng)槽a中已經(jīng)生成的CO2氣體水合物分解，其分解過(guò)程為5. 75 CO2 -H2O — 5. 75 C02+H20,分解吸收釋冷盤管中的載冷劑(水)的熱量，使水溫降低，降溫后的冷媒水經(jīng)循環(huán)泵6循環(huán)送入風(fēng)機(jī)盤管14與車室內(nèi)的空氣進(jìn)行熱交換從而使車室內(nèi)的空氣降溫，達(dá)到制冷效果，此時(shí)水合反應(yīng)槽a起放冷作用。另一方面，壓縮機(jī)排氣口排出的高溫高壓CO2流經(jīng)冷卻器I、節(jié)流閥3溫度和壓力降低后以氣液兩相進(jìn)入水合反應(yīng)槽b的入口中進(jìn)行水合物合成反應(yīng)，重復(fù)上述反應(yīng)槽a此前經(jīng)歷的蓄冷的過(guò)程，此時(shí)反應(yīng)槽b起蓄冷作用。步驟三，第一控制閥(8)，第四控制閥(12)，第六控制閥(13)開(kāi)啟，第二控制閥
(9)，第三控制閥(10)，第五控制閥(11)關(guān)閉，所述反應(yīng)槽a進(jìn)入蓄冷過(guò)程，反應(yīng)槽b進(jìn)入放冷過(guò)程；步驟二和步驟三交替執(zhí)行。如此，兩個(gè)反應(yīng)槽在蓄冷、放冷模式間交替轉(zhuǎn)換，從而達(dá)到為車室內(nèi)持續(xù)供冷的效果。當(dāng)汽車處于爬坡、加速狀態(tài)對(duì)主發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力要求高或者處于停駛狀態(tài)下時(shí)，壓縮機(jī)5停止工作，水合物漿循環(huán)泵6開(kāi)啟，只由放冷循環(huán)系統(tǒng)工作。CO2水合物被循環(huán)泵送入位于車室內(nèi)的風(fēng)機(jī)盤管時(shí)吸收車室內(nèi)空氣的熱量后發(fā)生分解，分解過(guò)程為5. 75CO2 -H2O-5. 75 C02+H20，車室內(nèi)的空氣失去熱量后溫度降低，從而保證了汽車處于爬坡、力口速或者怠速、停駛狀態(tài)空調(diào)壓縮機(jī)停止工作時(shí)仍可向車室內(nèi)供冷。當(dāng)汽車以正常速度行駛時(shí)，壓縮機(jī)再次工作，壓縮機(jī)啟動(dòng)后將水合物分解產(chǎn)生的CO2蒸汽吸入壓縮后排出經(jīng)氣體冷卻器I、節(jié)流閥3后溫度和壓力降低再進(jìn)入蓄冷模式的水合反應(yīng)槽中進(jìn)行水合物合成反應(yīng)以維持整個(gè)系統(tǒng)持續(xù)、正常的運(yùn)行。當(dāng)汽車剛從車庫(kù)啟動(dòng)，環(huán)境溫度不高，不需要立即使用空調(diào)制冷，此時(shí)可以將第一控制閥8，第二控制閥9同時(shí)打開(kāi)，第三到第六控制閥全關(guān)閉，壓縮機(jī)5啟動(dòng)，槽a和槽b同時(shí)蓄冷，當(dāng)感覺(jué)氣溫很高，急需立即制冷的時(shí)候，將第三到第六控制閥同時(shí)打開(kāi)，槽a和槽b同時(shí)實(shí)施放冷,以達(dá)到迅速制冷的效果。
權(quán)利要求1.一種車載蓄冷式的制冷循環(huán)裝置，包括壓縮機(jī)(5)，采用C02作為冷媒，壓縮機(jī)(5)排氣口與冷卻器(I)入口連通，冷卻器(I)出口與節(jié)流閥(3)連通，其特征在于所述節(jié)流閥(3)出口并聯(lián)連接反應(yīng)槽a和反應(yīng)槽b，即分兩路分別經(jīng)第一控制閥(8)和第二控制閥(9) 再分別與反應(yīng)槽a的入口和反應(yīng)槽b的入口連通，所述反應(yīng)槽a和反應(yīng)槽b內(nèi)均裝有水，所述反應(yīng)槽a，反應(yīng)槽b還各有一氣體出口，兩氣體出口管路交匯合并成一路后與壓縮機(jī)吸氣口連通；所述反應(yīng)槽a和反應(yīng)槽b內(nèi)部還各自布有釋冷盤管(14)，置于槽內(nèi)水中，所述釋冷盤管(14)內(nèi)部裝滿載冷劑，所述反應(yīng)槽a、反應(yīng)槽b內(nèi)部的釋冷盤管各自的出口分別經(jīng)第五控制閥(11)及第六控制閥(13 )匯合成一路后與風(fēng)機(jī)盤管(7 )入口連通，風(fēng)機(jī)盤管(7 )出口連通循環(huán)泵(6)后再分為兩路，分別經(jīng)第三控制閥(10)和第四控制閥(12)再分別與反應(yīng)槽 a內(nèi)部的釋冷盤管入口和反應(yīng)槽b內(nèi)部的釋冷盤管的入口連通。
2.如權(quán)利要求I所述的制冷循環(huán)裝置，其特征在于所述反應(yīng)槽a的入口位于反應(yīng)槽a 的的底部，所述反應(yīng)槽b的入口位于反應(yīng)槽b的底部。
3.如權(quán)利要求I所述的車載蓄冷式制冷循環(huán)裝置，其特征在于還包括回?zé)崞?2)，所述回?zé)崞?2)覆蓋冷卻器(I)和節(jié)流閥(3)管路之間的一段管路，及反應(yīng)槽a氣體出口與反應(yīng)槽b氣體出口匯合成一路后與壓縮機(jī)(5)吸氣口之間的一段管路。
4.如權(quán)利要求I所述的制冷循環(huán)裝置，其特征在于還包括干燥過(guò)濾器(4)，所述干燥過(guò)濾器安裝在壓縮機(jī)(5 )吸氣口之前。
5.如權(quán)利要求I所述的制冷循環(huán)裝置，其特征在于所述載冷劑為水。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種車載蓄冷式的制冷循環(huán)裝置，屬于制冷工程及化學(xué)工程技術(shù)領(lǐng)域。利用反應(yīng)槽a、b及置于其中的釋冷盤管回路替代傳統(tǒng)的蒸發(fā)器，釋冷盤管中裝滿水，利用CO2與反應(yīng)槽a中的水進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行蓄冷，同時(shí)已完成蓄冷的反應(yīng)槽b對(duì)釋冷盤管進(jìn)行放冷，釋冷盤管中的水在循環(huán)泵的帶動(dòng)下與車內(nèi)空氣進(jìn)行換熱，達(dá)到制冷的效果，通過(guò)控制閥的作用，反應(yīng)槽a、b交替進(jìn)行蓄冷和放冷，從而達(dá)到持續(xù)制冷的效果。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于CO2作為冷媒，其容積效率可維持在較高的水平，從而使制冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)小型化，由于采用氣體水合物相變溫度為5-14℃，該溫度區(qū)間與空調(diào)運(yùn)行工況相接近，因此可以克服傳統(tǒng)冰蓄冷機(jī)組凝固溫度低的缺點(diǎn)。
文檔編號(hào)F25B41/06GK202675756SQ20122019968
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月4日
發(fā)明者謝應(yīng)明, 舒歡, 陳練, 李佳, 劉京鵬, 劉銀燕, 楊蓓 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)