Способ работы кондиционера транспортного средства Российский патент 2017 года по МПК B60H1/00 

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности к способам искусственного климата, а именно к кондиционерам салона(кабины) транспортного средства, обладающих двигателем внутреннего сгорания с жидкостной системой охлаждения и обеспечивающих оптимальный микроклимат в салонах(кабинах) транспортных средств.

Известен «Кондиционер транспортного средства» авторов Ласточкина С.А., Альтгаузена А.Л. и др., Патент на полезную модель РФ №50126, кл. В60Н 1/32, опубл. 27.12.2005 г., содержащий испаритель с терморегулирующим вентилем, размещенный в корпусе, сообщающемся окном с воздухозаборником и выходом) с отопителем, и снабженным патрубком для удаления конденсата, размещенным в нижней части корпуса. Корпус соединен трубопроводами высокого давления через ресивер-осушитель с конденсатором, с одной стороны, и трубопроводом, шлангами низкого и шлангом высокого давлений через компрессор, с другой, образуя замкнутый контур.

В кондиционере реализован способ работы парокомпрессорной холодильной машины с обратным циклом Карно с приводом компрессора кондиционера от выходного вала ДВС. Газообразный хладагент сжимается с нагревом в компрессоре и подается в конденсатор, где охлаждается при интенсивном обдуве вентилятором наружным воздухом. При высоком давлении в конденсаторе и интенсивном отводе тепла в окружающую среду, хладагент из газообразного состояния переходит в жидкое состояние, заполняет ресивер-осушитель, где очищается от механических примесей и влаги, затем хладагент поступает в испаритель с понижением давления через дросселирующее устройство (не показано) терморегулирующего вентиля, расширяется и испаряется с поглощением тепла, поступающего из воздуха нагнетаемого вентилятором воздухозаборника в окно, превращается в газообразное состояние. Находящийся в салоне автомобиля испаритель постоянно снижает температуру воздуха. Охлажденный воздух поступает через выход в отопитель и затем в салон транспортного средства.

Недостатком данного способа работы автомобильного кондиционера является сложный процесс и низкая эффективность его из-за большого потребления мощности двигателя (до 8 кВт), что для автомобилей может составлять более 10% мощности двигателя, влияет на динамику автомобиля и соответственно существенно увеличивает расход топлива. Кроме того, в таких кондиционерах до сих пор используются фреоны, разрушающие озоновый слой земли.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению и взятому в качестве прототипа является «СИСТЕМА КЛИМАТ-КОНТРОЛЯ АВТОМОБИЛЯ И СПОСОБ ЕЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ» (Патент РФ №2562003, авторы ЧЖУН Юнфан (US), ЛЕВИН Майкл (US), ШАЙХ Фуркан Зафар (US), ДЕМИТРОФФ Данрич Хенри (US), МЭШ Дон (US), опубл. 10.09.2015 г. с конвенционным приоритетом от 16.08.2012 US 61/684,080, 24.01.2013 US 13/566,593, МПК В60Н 1/32 (2006.01), в котором система климат-контроля, включающая кондиционер и отопитель автомобиля, содержит адсорбционный тепловой насос, приводимый в действие от тепловой энергии выхлопных газов двигателя и содержащий два адсорбера, асинхронно переключающиеся между режимами адсорбции и десорбции. Каждый насос соединен с соответствующим баком антифриза через несколько содержащих хладагент камер с фитилем. Холодная теплообменная среда протекает через адсорбер в режиме адсорбции, что приводит к испарению хладагента из камер с фитилем, тем самым охлаждая антифриз, в то время как горячая теплообменная среда протекает через адсорбер в режиме десорбции, что приводит к конденсации хладагента в камерах с фитилем, тем самым нагревая антифриз.

Недостатком такого способа работы является низкая эффективность кондиционирования, во-первых, из-за большой массы кондиционера и сложности процесса охлаждения в нем, связанная с использованием хладагента двигателя, ведущего к нагрузке на двигатель, т.к. в каждый момент времени на охлаждение работает только половина устройства, в то время как вторая половина работает на нагрев.

Решаемой задачей предлагаемого способа работы кондиционера является повышение эффективности работы кондиционера, позволяющего поддерживать оптимальный климат путем охлаждения воздуха в салоне (кабине) транспортного средства за счет использования бросовой энергии от выхлопной системы двигателя или за счет тепла от охлаждающей жидкости, циркулирующей в системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания.

Техническим результатом от использования предлагаемого способа является повышение эффективности кондиционера транспортного средства, позволяющего поддерживать оптимальный климат в салоне(кабине) транспортного средства путем охлаждения салона за счет использования бросовой энергии от выхлопной системы двигателя транспортного средства или за счет тепла от охлаждающей жидкости, циркулирующей в системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания и, как следствие, снижение потребления топлива и увеличение мощностных характеристик всего транспортного средства

Технический результат достигается тем, что в способе работы кондиционера транспортного средства, заключающемся в подаче смеси органических жидкостей в генератор для выпаривания, в камеры для конденсации легкокипящей и высококипящей жидкостей, в теплообменник, связанный с камерами двумя потоками гидравлически, охлаждении за счет эндотермического охлаждения органических жидкостей при смешивании (сорбции), согласно изобретению для охлаждения салона(кабины) транспортного средства и подачи в него вырабатываемого холода вводят радиатор салона, трехпоточный теплообменник, насосы для подачи жидкости, при этом смесь органических жидкостей разделяют на компоненты легкокипящей и высококипящей жидкости в генераторе, где производят выпаривание при кипении, с помощью нагрева, с использованием бросовой энергии от выхлопной системы двигателя внутреннего сгорания или тепла, от охлаждающей жидкости, циркулирующей в системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания, с последующей конденсацией и охлаждением наружным воздухом легкокипящей жидкости в камере легкокипящей жидкости, и охлаждении высококипящей жидкости в камере высококипящей жидкости также наружным воздухом, а затем производят выравнивание температур обеих жидкостей перед смешиванием при предварительном охлаждении во внутреннем контуре трехпоточного теплообменника, в котором жидкости охлаждают, нагревая идущую противотоком из радиатора салона смесь легкокипящей и высококипящей жидкости, причем после предварительного охлаждения в трехпоточном теплообменнике компоненты подают в смеситель, где легкокипящую и высококипящую жидкости смешивают, производя эндотермическое охлаждение смеси, которую и подают в радиатор салона для охлаждения воздуха в салоне(кабине) транспортного средства, а далее смесь подают вспомогательным насосом во внешний контур трехпоточного теплообменника для охлаждения компонентов и подачи их в генератор, причем каждую из компонент легкокипящей и высококипящей жидкости подают по своему контуру своим насосом.

Для интенсификации процесса кипения смеси путем регулирования температуры кипения создают пониженное давление в генераторе, для чего на его выходе устанавливают вентилятор.

Для пояснения технической сущности способа рассмотрим фиг. 1, где обозначено:

1 - Генератор кондиционера

2 - Дефлегматор

3 - Вентилятор

4 - Радиатор легкокипящей жидкости (ЛЖ)

5 - Радиатор высококипящей жидкости (ВЖ)

6 - Насос легкокипящей жидкости (ЛЖ)

7 - Насос высококипящей жидкости (ЛЖ)

8 - Трехпоточный теплообменник

9 - Смеситель

10 - Радиатор салона

11. Вспомогательный насос смеси

Заявляемый способ осуществляют, следующим путем (Фиг. 1)

В кондиционере транспортного средства охлаждающую жидкость двигателя (тосол) или горячие выхлопные газы подают в генератор кондиционера 1, где смесь компонентов нагревается выше температуры кипения. За счет большой разности температуры кипения составных частей смеси происходит выпаривание легкокипящей жидкости (ЛЖ), которая вентилятором 3 через дефлегматор 2 отсасывается в радиатор ЛЖ 4, где она конденсируется и охлаждается до температуры окружающей среды с отводом тепла. В дефлегматоре 2 испарившиеся части высококипящей жидкости (ВЖ) 5 конденсируются и стекают назад в генератор. Оставшаяся после выпаривания часть смеси, состоящая в основном из ВЖ 5, подается в радиатор ВЖ 5, где также с отводом тепла охлаждается до температуры окружающей среды. А затем производят выравнивание температур обеих жидкостей перед смешиванием при предварительном охлаждении, с помощью насосов 6, 7, находящихся после радиаторов жидкостей, подают компоненты во внутренний контур трехпоточного теплообменника 8, в котором жидкости охлаждают, нагревая идущую противотоком из радиатора салона 10 смесь легкокипящей и высококипящей жидкостей, причем после предварительного охлаждения во внутреннем контуре трехпоточного теплообменника компоненты подают в смеситель, где легкокипящую и высококипящую жидкости смешивают. Смешивание жидкостей происходит с большим эндотермическим эффектом, в результате чего смесь охлаждают. В смесителе 9 жидкости, охлажденные до одинаковой (выравненной) температуры, смешиваются и подаются в радиатор салона 10, где и охлаждают салон автомобиля. Из радиатора салона 10 холодная смесь поступает в трехпоточный теплообменник 8, откуда вспомогательным насосом 11 смеси подают опять в генератор 1.

В качестве компоненты легкокипящей жидкости рабочей смеси использованы, например, ацетон, а в качестве компоненты высококипящей жидкости использован, например, изопропиловый или бутиловый спирт.

Новизной данного изобретения является использование теплового эффекта эндотермического смешения жидкостей, не применявшегося ранее в кондиционерах транспортных средств.

Основными достоинствами предлагаемого способа являются:

1. Высокая эффективность способа работы кондиционера благодаря энергоэффективности и экономичности. Использование тепла охлаждающей жидкости или горячих выхлопных газов двигателя позволяет применять вместо компрессора, потребляющего 4-8 кВт мощности, с вала двигателя электронасосы мощностью 3-7 Вт.

2. Дополнительное охлаждение жидкости позволяет снизить площадь, а следовательно, вес и стоимость радиаторов транспортного средства и повысить эффективность работы кондиционера.

3. Экологичность. Уменьшается потребление топлива и, следовательно, уменьшается и количество выхлопных газов. В качестве рабочих жидкостей используются вещества, не разрушающие озоновый слой земли.

По своим технико-экономическим преимуществам заявляемый способ работы кондиционера транспортного средства, по сравнению с известными аналогами машин, работающих на фреонах, является высокоэкономичным и энергоэффективным за счет использования «бросовой» энергии от выхлопной системы двигателя или тепла от охлаждающей жидкости, циркулирующей в системе охлаждения двигателя, и эндотермического охлаждения смеси, а также экологичным, благодаря выбору рабочих жидкостей, использующих вещества, не разрушающие озоновый слой земли, а в целом - высокоэффективным.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности к способам искусственного климата. Для работы кондиционера транспортного средства подают смеси органических жидкостей в генератор для выпаривания, в камеры для конденсации жидкостей, в теплообменник, связанный с камерами двумя потоками гидравлически, охлаждении за счет эндотермического охлаждения органических жидкостей при смешивании/сорбции. Для охлаждения салона/кабины транспортного средства и подачи в него вырабатываемого холода вводят радиатор салона, трехпоточный теплообменник, насосы для подачи жидкости. Смесь органических жидкостей разделяют на компоненты легкокипящей и высококипящей жидкости в генераторе, где производят выпаривание при кипении, с помощью нагрева, с использованием бросовой энергии от выхлопной системы двигателя внутреннего сгорания или тепла, от охлаждающей жидкости, циркулирующей в системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания, с последующей конденсацией и охлаждением наружным воздухом легкокипящей жидкости в камере легкокипящей жидкости, и охлаждении высококипящей жидкости в камере высококипящей жидкости также наружным воздухом. Производят выравнивание температур обеих жидкостей перед смешиванием при предварительном охлаждении во внутреннем контуре трехпоточного теплообменника, в котором жидкости охлаждают, нагревая идущую противотоком из радиатора салона смесь легкокипящей и высококипящей жидкости. После предварительного охлаждения в трехпоточном теплообменнике компоненты подают в смеситель, где легкокипящую и высококипящую жидкости смешивают, производя эндотермическое охлаждение смеси, которую и подают в радиатор салона для охлаждения воздуха в салоне/кабине транспортного средства. Смесь подают вспомогательным насосом во внешний контур трехпоточного теплообменника для охлаждения компонентов и подачи их в генератор. Достигается повышение эффективности кондиционера транспортного средства. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ работы кондиционера транспортного средства, заключающийся в подаче смеси органических жидкостей в генератор для выпаривания, в камеры для конденсации легкокипящей и высококипящей жидкостей, в теплообменник, связанный с камерами двумя потоками гидравлически, охлаждении за счет эндотермического охлаждения органических жидкостей при смешивании/сорбции, отличающийся тем, что для охлаждения салона/кабины транспортного средства и подачи в него вырабатываемого холода вводят радиатор салона, трехпоточный теплообменник, насосы для подачи жидкости, при этом смесь органических жидкостей разделяют на компоненты легкокипящей и высококипящей жидкости в генераторе, где производят выпаривание при кипении, с помощью нагрева, с использованием бросовой энергии от выхлопной системы двигателя внутреннего сгорания или тепла, от охлаждающей жидкости, циркулирующей в системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания, с последующей конденсацией и охлаждением наружным воздухом легкокипящей жидкости в камере легкокипящей жидкости, и охлаждении высококипящей жидкости в камере высококипящей жидкости также наружным воздухом, а затем производят выравнивание температур обеих жидкостей перед смешиванием при предварительном охлаждении во внутреннем контуре трехпоточного теплообменника, в котором жидкости охлаждают, нагревая идущую противотоком из радиатора салона смесь легкокипящей и высококипящей жидкости, причем после предварительного охлаждения в трехпоточном теплообменнике компоненты подают в смеситель, где легкокипящую и высококипящую жидкости смешивают, производя эндотермическое охлаждение смеси, которую и подают в радиатор салона для охлаждения воздуха в салоне/кабине транспортного средства, а далее смесь подают вспомогательным насосом во внешний контур трехпоточного теплообменника для охлаждения компонентов и подачи их в генератор, причем каждую из компонент легкокипящей и высококипящей жидкости подают по своему контуру своим насосом.

2. Способ работы кондиционера транспортного средства по п.1, отличающийся тем, что для интенсификации процесса кипения смеси путем регулирования температуры кипения создают пониженное давление в генераторе, для чего на его выходе устанавливают вентилятор.