ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО Российский патент 1995 года по МПК B60H1/04 

Изобретение относится к транспортным средствам, конкретнее к системам, обеспечивающим поддержание температурного режима в салоне транспортного средства.

В качестве прототипа выбирается конструкция транспортного средства (автомобиль), которая содержит двигатель с системой охлаждения, включающей соединенные трубопроводами насос и радиатор, систему отопления салона транспортного средства, соединенную с системой охлаждения двигателя и включающую крановый блок (кран), радиатор отопителя и вентилятор, установленные около патрубка подачи воздуха в салон.

Известное устройство обеспечивает нагрев поступающего в салон воздуха в холодное зимнее время, но не обеспечивает достижения технического результата, заключающегося в подаче в салон прохладного воздуха в жаркое время года (кондиционирования).

Описываемое транспортное средство, содержащее двигатель с системой охлаждения, включающей соединенные трубопроводами насос и радиатор, систему отопления салона транспортного средства, соединенную с системой охлаждения двигателя и включающую крановый блок, радиатор отопителя с каналами, через которые прокачивается теплоноситель, и вентилятор, установленные около патрубка подачи воздуха в салон, снабжено дополнительной магистралью, соединяющей через крановый блок систему охлаждения с радиатором отопителя, радиатор отопителя снабжен термоэлектрической батареей, спаи одной полярности которой взаимодействуют с наружными стенками каналов теплоносителя, а спаи противоположной полярности взаимодействуют с потоком воздуха от вентилятора.

Термоэлектрическая батарея включена в систему электропитания транспортного средства, снабжена переключателем полярности тока и выполнена в виде кольцевых термоэлектрических элементов, одетых по плотной посадке на трубки радиатора отопителя.

Дополнительная магистраль снабжена радиатором, установленным около радиатора системы охлаждения, и насосом, при этом она автономна от системы охлаждения двигателя и соединена с отопителем через крановый блок.

Радиатор дополнительной магистрали соединен с всасом насоса системы охлаждения двигателя, а напор этого насоса соединен с радиатором отопителя через крановый блок.

Описываемое решение обеспечивает кондиционирование салона путем незначительных дополнений, вносимых в конструкцию системы охлаждения двигателя и системы отопления салона. Функция уже существующего элемента - радиатора отопителя становится обратимой.

На фиг.1 изображен общий вид передней части транспортного средства; на фиг. 2 - схема системы охлаждения двигателя с системами отопления и кондиционирования салона, вариант 1 (п.п. 1, 5, 6 формулы); на фиг.3 - то же, вариант 2 (п. п. 1, 5, 7 формулы); на фиг.4 - то же, вариант 3 без собственного радиатора системы кондиционирования; на фиг.5 - сечение А-А на фиг. 1 по радиатору отопителя; на фиг.6 - сечение Б-Б на фиг.5, трубки радиатора отопителя с кольцевыми термоэлементами.

Транспортное средство включает следующие элементы.

В передней части кузова 1 транспортного средства (например, легкового автомобиля) размещены двигатель 2 с системой его охлаждения, включающей насос 3, радиатор 4, соединенные трубопроводами 5, 6, 7.

Система охлаждения двигателя трубопроводами 8, 9 через крановый блок 10 соединена с радиатором отопителя 11 (Крановый блок может представлять собой многопозиционный кран, а также быть выполненным в виде отдельных кранов, устанавливаемых каждый на своем трубопроводе. На существо изобретения это не влияет. Для простоты описания здесь блок представлен в виде отдельных кранов).

Рядом с радиатором 11 установлен вентилятор 12 с электродвигателем 13. Воздуховоды (или патрубки подачи воздуха в салон) 14 связывают отсек, в котором расположен отопитель с салоном (кабиной).

На трубопроводах 8, 9 в блоке кранов 10 установлены краны 15, 16 соответственно.

В первом варианте исполнения (фиг.1 и 2) транспортное средство снабжено радиатором 17 системы кондиционирования, связанным трубопроводами 18, 19 через блок кранов 10 (краны 20 и 21 соответственно) с радиатором отопителя 11. На трубопроводе 18 установлен насос 22. Трубопроводы 18 и 19 представляют собой дополнительную магистраль.

Во втором варианте (фиг.3) радиатор 17 соединен трубопроводом 19 через кран 21 с радиатором 11, трубопроводом 18 с всасом насоса 3. При этом напор насоса 3 соединен трубопроводом 23 через кран 20 с радиатором 11.

В третьем варианте (фиг.4) имеется дополнительный трубопровод (магистраль) 23, соединяющий выход насоса 3 через кран 20 с радиатором 11.

Радиатор 11 включает трубки 24, по которым прокачивается жидкость. На трубки плотно (для обеспечения теплового контакта) установлены кольцевые термоэлектрические элементы 25, соединенные в термоэлектрическую батарею. Батарея термоэлементов через клеммы 26 соединена с генератором транспортного средства.

В корпусе радиатора 11 выполнены отверстия 27 для прокачки воздуха. Снаружи термоэлектрической батареи выполнено оребрение 28. Для лучшего охлаждения воздухом поверхность охлаждения может быть развита в пластинчатый радиатор.

Кроме показанной на чертеже формы радиатора отопителя и термоэлектрической батареи, радиатор может быть выполнен в виде плоских каналов, а батарея набрана из прижатых к ним плоских термоэлементов.

Работает устройство следующим образом.

В холодное время года при посадке водителя и пассажиров в салон заводят двигатель, открывают краны 15, 16. Насос 3 прокачивает охлаждающую жидкость по системе охлаждения через рубашку двигателя и радиатор. По трубопроводу 9 горячая вода через открытый кран 16 поступает в радиатор 11, где отдает тепло воздуху, прокачиваемому вентилятором 12, затем через кран 15 и трубопровод 8 подается на всас насоса 3 и возвращается в систему охлаждения. Воздух по трубам 14 подается в салон.

Термоэлектрические элементы 25 батареи при запуске двигателя запитываются постоянным током с полярностью, при которой за счет эффекта Пельтье тепло отбирается от трубки 24 и через ребра 28 передается воздуху, т.е. холодный спай термоэлемента взаимодействует с трубой, а горячий - с ребрами.

В данном случае термоэлектрические батареи обеспечивают более быстрый прогрев салона по сравнению с обычной системой отопления салона. Это важно при посадке водителя и пассажиров после длительной стоянки на холоде, когда необходимо прогреть салон быстро.

По достижении необходимой температуры в салоне батарея термоэлементов может быть обесточена и температура может поддерживаться только за счет отопителя.

В жаркое время года изменяют полярность клемм термоэлектрической батареи. Холодный спай термоэлемента при этом взаимодействует с ребром 28, а горячий - с трубкой 24.

В первом варианте закрывают краны 15, 16, открывают краны 20 и 21. В этом случае система кондиционирования салона теоретически может работать и при выключенном двигателе (автомобиль на стоянке). При этом питание термоэлектрической батареи и вентилятора должно осуществляться от аккумулятора, но основной режим - работа батареи от генератора.

Насос 22 прокачивает теплоноситель через кран 20, трубки 24 радиатора 11, где термоэлементы 25 за счет эффекта Пельтье отбирают тепло от прокачиваемого вентилятором 12 воздуха и отдают его теплоносителю. Далее теплоноситель через кран 21, трубопровод 19 поступает в радиатор 17, где отдает тепло охлаждающему воздуху окружающей среды.

В варианте 2 (фиг.3) в режиме кондиционирования краны 15, 16 закрыты, краны 20, 21 открыты. Теплоноситель циркулирует по тракту от напора насоса 3 по трубопроводу 23 через радиатор 11, трубопровод 19, радиатор 17 на всас насоса 3.

В варианте 3 (фиг.4) в режиме кондиционирования кран 15 закрыт, краны 16 и 20 открыты. Теплоноситель с напора насоса 3 по магистрали 23 через радиатор 11, трубопроводы 9, 7 поступает в основной радиатор 4 системы охлаждения двигателя, где отдает тепло воздуху.

Необходимые соотношения расходов в трубопроводах обеспечиваются гидравлическим расчетом, а также установкой дроссельных и регулирующих клапанов.

Таким образом, указанная система обеспечивает кондиционирование салона летом и отопление зимой. Достигается это без существенных переделок существующих серийно выпускаемых конструкций автомобилей.

Использование: в устройствах для отопления и кондиционирования салонов транспортных средств, преимущественно легковых автомобилей. Транспортное средство содержит двигатель (Д) 2 с системой охлаждения, включающей соединенные трубопроводами 5, 6, 7 насос (Н) 3 и радиатор (Р) 4. Система отопления салона включает соединенный с системой охлаждения трубопроводами 8 и 9 через крановый блок (КБ) 10 радиатора (Р) 11. Вместе с вентилятором (В) 12 он установлен у воздуховода (ВХ) (патрубка) 14. Изобретение обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в кондиционировании салона. Для этого около Р 4 установлен Р 17 (не могут быть варианты без дополнительного радиатора), соединенный трубопроводами 18, 19 с Н 22 и КБ 10. Эти элементы образуют дополнительную магистраль. Р 11 снабжен термоэлектрической батарей (ТЭБ), одни спаи которой взаимодействуют с теплообменной поверхностью Р 11, другие спаи - с охлаждающим воздухом. В холодное время горячий теплоноситель от Д 2 по трубопроводу 9 через КБ 10 подается в Р 11, где отдает тепло воздуху, подаваемому В 12. Воздух по воздуховоду 14 поступает в салон. Теплоноситель возвращается в систему охлаждения. В жаркое время КБ 10 переключается на магистраль трубопроводов 18, 19. Насос прокачивает теплоноситель через КБ 10 и Р 11, где ТЭБ за счет эффекта Пельтье отбирает тепло от подаваемого в салон воздуха и отдает его тенлоносителю, который охлаждается воздухом в Р 17. 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО, содержащее двигатель с системой охлаждения, включающей в себя соединенные трубопроводами насос и радиатор, систему отопления салона транспортного средства, соединенную с системой охлаждения двигателя и содержащую крановый блок, радиатор отопителя с трубками, в которых выполнены каналы для прохождения теплоносителя, и вентилятор, установленные около патрубка для подачи воздуха в салон, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительной магистралью, сообщающей через крановый блок систему охлаждения с радиатором отопителя, при этом последний снабжен термоэлектрической батареей, взаимодействующей одними из своих спаев с наружными стенками каналов трубок радиатора отопителя, а другие спаи батареи размещены внутри каналов для прохождения потока воздуха от вентилятора. 2. Транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что термоэлектрическая батарея включена в систему электропитания транспортного средства. 3. Транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что термоэлектрическая батарея снабжена переключателем полярности тока. 4. Транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что термоэлектрическая батарея выполнена из электрически соединенных между собой кольцевых термоэлектрических элементов, плотно насаженных на трубки радиатора. 5. Транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что дополнительная магистраль снабжена дополнительным радиатором, установленным рядом с радиатором системы охлаждения. 6. Транспортное средство по пп.1 и 5, отличающееся тем, что дополнительная магистраль снабжена насосом и соединена непосредственно с радиатором отопителя через крановый блок. 7. Транспортное средство по пп.1 и 5, отличающееся тем, что дополнительный радиатор соединен с всасывающим отверстием насоса системы охлаждения двигателя, а нагнетающее отверстие насоса соединено с радиатором отопителя через крановый блок.