本發(fā)明涉及汽車空調(diào)領(lǐng)域，特別是指一種蓄冷型lng重卡冷能利用空調(diào)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

液化天然氣（liquefiednaturalgas，簡稱lng），主要成分是甲烷，被公認(rèn)為是地球上最干凈的化石能源，無色無味，無毒且沒有腐蝕性。液化天然氣是天然氣經(jīng)過壓縮，冷卻至其沸點（-161.5℃）溫度后變成液體，通常儲存在-161.5℃、0.1mpa左右的低溫存儲罐內(nèi)，由專用船或罐車運(yùn)輸，使用時需重新汽化。由于液化天然氣清潔、高效、無污染、安全和便于運(yùn)輸?shù)忍匦?，使其廣泛應(yīng)用于各個產(chǎn)業(yè)中。

液化天然氣作為汽車燃料僅僅是其眾多應(yīng)用領(lǐng)域的一個重要方面，因其具有很好的社會效益、經(jīng)濟(jì)效益，所以具有很好的發(fā)展前景。原因之一是價格低廉，成本較低；原因之二lng是綠色能源，能夠很好地緩解我國的環(huán)境壓力，比如霧霾問題和pm2.5的問題；原因之三是保證汽車正常使用的情況下，安全有保障。首先天然氣的燃點一般在650℃以上（汽油是427℃），并不像汽油那樣容易燃、易爆，而且密度（0.45kg/m³），比空氣密度（0.55kg/m³）低，泄漏到空氣里也會向空中擴(kuò)散，不影響人身安全，其次lng車型采用低溫液體儲存方式，而不是高壓儲存，并且低溫儲存氣瓶經(jīng)過10m高空跌落試驗、火燒試驗、震動試驗，可以保證設(shè)備的安全性能；原因之四是國家政策的鼓勵。綜上所述，lng汽車的發(fā)展是符合時代潮流，是大勢所趨，一定會為大多數(shù)人所接受，前景廣闊。

液化天然氣，顧名思義是液態(tài)的天然氣，而在使用的時候汽車發(fā)動機(jī)需要的是氣態(tài)的天然氣，從液態(tài)到氣態(tài)的過程必然伴隨著熱量的交換過程。據(jù)相關(guān)資料顯示生產(chǎn)1噸液化天然氣的設(shè)施及動力耗電量約850kw·h，而在lng接收站，lng汽化時放出的大量冷量，其值約為830-860kj/kg，lng汽化過程伴隨大量可用冷能的釋放，1噸lng經(jīng)換熱汽化在理論上可利用的冷量約為230kw·h，數(shù)量非常可觀。但正常情況下，這部分冷量通常在lng汽化器中是被舍棄的，不僅造成了大量的能源浪費(fèi)，還會造成冷污染?；厥者@部分冷能，有效利用能源同時，還減少了大量電能消耗，具有可觀的經(jīng)濟(jì)與社會效益。因此，汽車領(lǐng)域lng冷能利用應(yīng)該引起大家廣泛的關(guān)注和研究。

lng冷能在重卡領(lǐng)域的使用是其在汽車領(lǐng)域應(yīng)用的一個重要方面，目前國內(nèi)市場已有的lng重卡冷能利用系統(tǒng)只能實現(xiàn)利用lng冷能為重卡空調(diào)供冷，但是由于lng重卡輸出功率的不穩(wěn)定導(dǎo)致lng提供的冷量不穩(wěn)定，不能保證空調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和舒適性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出一種蓄冷型lng重卡冷能利用空調(diào)系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中由于lng重卡輸出功率的不穩(wěn)定導(dǎo)致lng提供的冷量不穩(wěn)定，不能保證空調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和舒適性的問題。本發(fā)明可以在保證汽車正常工作的情況下，利用lng汽化和無相變冷媒進(jìn)行熱交換，所得冷量為汽車駕駛空間提供冷量。在汽車停止或lng流量不足的情況下可以啟動電輔助制冷模塊或蓄冷器模塊對空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行冷量補(bǔ)償，提高了汽車空調(diào)的運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：一種蓄冷型lng重卡冷能利用空調(diào)系統(tǒng)，包括lng鋼瓶，所述的lng鋼瓶與氣動閥連接，氣動閥與氣化器的天然氣進(jìn)口連接，氣化器的天然氣出口與換熱器連接，換熱器與減壓閥連接，減壓閥與過濾器連接，過濾器與發(fā)動機(jī)連接，發(fā)動機(jī)與換熱器之間設(shè)有二次換熱回路；氣化器上設(shè)有載冷劑儲液罐，氣化器的載冷劑出口分為蓄冷管路和蒸發(fā)管路，蓄冷管路和蒸發(fā)管路合并后與氣化器的載冷劑進(jìn)口連接；蓄冷管路上依次設(shè)有第一循環(huán)泵、第一電磁閥和蓄冷器，蒸發(fā)管路上依次設(shè)有第二循環(huán)泵、第二電磁閥和蒸發(fā)器，第一循環(huán)泵、第一電磁閥、第二循環(huán)泵和第二電磁閥均與控制器連接。

所述的蓄冷器與蒸發(fā)器之間設(shè)有補(bǔ)冷回路，蒸發(fā)器與輔助制冷模塊之間設(shè)有輔助制冷回路，蓄冷器內(nèi)部設(shè)有蓄冷材料，蓄冷材料外部設(shè)有保溫材料，蓄冷器內(nèi)部設(shè)有第一溫度傳感器，補(bǔ)冷回路中蓄冷器進(jìn)入蒸發(fā)器的進(jìn)口處設(shè)有第二溫度傳感器，蒸發(fā)器的出風(fēng)口處設(shè)有第三溫度傳感器，第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第三溫度傳感器和輔助制冷模塊均與控制器連接。

所述的輔助制冷回路包括節(jié)流閥、冷凝器和壓縮機(jī)，節(jié)流閥與冷凝器連接，冷凝器與壓縮機(jī)連接，壓縮機(jī)與節(jié)流閥連接，節(jié)流閥設(shè)在蒸發(fā)器內(nèi)，冷凝器和壓縮機(jī)設(shè)在輔助制冷模塊內(nèi)。

氣化器中的載冷劑為無相變載冷劑。

所述的輔助制冷模塊采用24v或12v供電系統(tǒng)。

本發(fā)明在利用lng釋放的冷量為lng重卡供冷的同時，利用其蓄冷功能解決實際情況下lng釋放冷量和重卡空調(diào)需要的冷量的不同步的問題，提高了空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和舒適性。系統(tǒng)對lng進(jìn)行了綜合應(yīng)用，節(jié)能環(huán)保，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

本發(fā)明特點在于具有蓄冷功能，可增強(qiáng)lng重卡汽車空調(diào)系統(tǒng)的舒適性和可控性，同時還會提高能源利用率。lng重卡在工作過程中，lng流量不會一直均勻輸出，當(dāng)重卡lng流量較大，輸出的冷量一時難以用完，會造成冷量浪費(fèi)、氣化器損害、換熱效率下降和空調(diào)區(qū)舒適性下降等問題，蓄冷器的存在就很好的解決了這個問題，當(dāng)lng流量較大時，多余的冷量會儲存在蓄冷器中，當(dāng)lng流量變小時，蓄冷器再釋放出冷量，實現(xiàn)系統(tǒng)冷量補(bǔ)償。同時系統(tǒng)還設(shè)置有電輔助制冷模塊，當(dāng)lng流量過小時，蓄冷器進(jìn)行冷量補(bǔ)償也不能滿足要求，系統(tǒng)會啟動電輔助制冷模塊對蒸發(fā)器進(jìn)行二次冷量補(bǔ)償，確保系統(tǒng)滿足要求。同時系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，幾乎只是在原來的系統(tǒng)上加上一個換熱器和汽化器及控制系統(tǒng)，易于實現(xiàn)，并且穩(wěn)定性和可靠性大大增加。采用無相變冷媒提取lng中的冷量，節(jié)省了傳統(tǒng)空調(diào)制冷時消耗的電能；而控制系統(tǒng)保證了空調(diào)系統(tǒng)調(diào)控的靈敏性和運(yùn)行的穩(wěn)定性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明的原理圖。

圖2為lng重卡24v供電電壓空調(diào)電源轉(zhuǎn)換原理框圖。

圖3為蓄冷模塊剖面圖。

圖4為蒸發(fā)器和輔助制冷模塊連接示意圖。

圖中：1-lng鋼瓶，2-氣動閥，3-載冷劑儲液罐，4-氣化器，5-第一循環(huán)泵，6-第二循環(huán)泵，7-第一電磁閥，8-第二電磁閥，9-控制器，10-蓄冷器，11-第一溫度傳感器，12-蒸發(fā)器，13-第二溫度傳感器，14-第三溫度傳感器，15-輔助制冷模塊，16-換熱器，17-減壓閥，18-過濾器，19-發(fā)動機(jī)，20-保溫材料，21-蓄冷器第一出口，23-蓄冷器第二進(jìn)口，24-蓄冷器第二出口，25-蓄冷材料，26-蓄冷器第一進(jìn)口，27-蒸發(fā)器進(jìn)口，28-節(jié)流閥，29-蒸發(fā)器出口，30-壓縮機(jī)，31-冷凝器，33-輔助制冷回路。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1-4所示，一種蓄冷型lng重卡冷能利用空調(diào)系統(tǒng)，包括lng鋼瓶1，所述的lng鋼瓶1與氣動閥2連接，氣動閥2與氣化器4的天然氣進(jìn)口連接，氣化器4的天然氣出口與換熱器16連接，換熱器16與減壓閥17連接，減壓閥17與過濾器18連接，過濾器18與發(fā)動機(jī)19連接，發(fā)動機(jī)19與換熱器16之間設(shè)有二次換熱回路；氣化器4上設(shè)有載冷劑儲液罐3，氣化器4的載冷劑出口分為蓄冷管路和蒸發(fā)管路，蓄冷管路和蒸發(fā)管路合并后與氣化器4的載冷劑進(jìn)口連接；蓄冷管路上依次設(shè)有第一循環(huán)泵5、第一電磁閥7和蓄冷器10，蒸發(fā)管路上依次設(shè)有第二循環(huán)泵6、第二電磁閥8和蒸發(fā)器12，第一循環(huán)泵5、第一電磁閥7、第二循環(huán)泵6和第二電磁閥8均與控制器9連接。

所述的蓄冷器10與蒸發(fā)器12之間設(shè)有補(bǔ)冷回路，蒸發(fā)器12與輔助制冷模塊15之間設(shè)有輔助制冷回路33，蓄冷器10內(nèi)部設(shè)有蓄冷材料25，蓄冷材料25外部設(shè)有保溫材料20，蓄冷器10內(nèi)部設(shè)有第一溫度傳感器11，補(bǔ)冷回路中蓄冷器10進(jìn)入蒸發(fā)器12的進(jìn)口處設(shè)有第二溫度傳感器13，蒸發(fā)器12的出風(fēng)口處設(shè)有第三溫度傳感器14，第一溫度傳感器11、第二溫度傳感器13、第三溫度傳感器14和輔助制冷模塊15均與控制器9連接。

所述的輔助制冷回路33包括節(jié)流閥28、冷凝器31和壓縮機(jī)30，節(jié)流閥28與冷凝器31連接，冷凝器31與壓縮機(jī)30連接，壓縮機(jī)30與節(jié)流閥28連接，節(jié)流閥28設(shè)在蒸發(fā)器12內(nèi)，冷凝器31和壓縮機(jī)30設(shè)在輔助制冷模塊15內(nèi)。

氣化器4中的載冷劑為無相變載冷劑。

所述的輔助制冷模塊15采用24v或12v供電系統(tǒng)。

所述的氣動閥2為lng汽車空調(diào)專用氣動閥。

一種蓄冷型lng重卡冷能利用空調(diào)系統(tǒng)，如圖1所示。lng鋼瓶1通過管路與氣動閥2相連接，此氣動閥2為lng汽車空調(diào)專用閥，在滿足使用精度的要求的同時還具有很好的防爆功能，lng經(jīng)過氣動閥2后進(jìn)入氣化器4和無相變載冷劑進(jìn)行逆流換熱，進(jìn)行初步換熱，然后lng通過換熱器16之后沿管路經(jīng)過減壓閥17，經(jīng)過過濾器18進(jìn)入發(fā)動機(jī)工作，在換熱器16中l(wèi)ng和發(fā)動機(jī)冷卻液進(jìn)行二次換熱，實現(xiàn)了lng冷能的多級利用。經(jīng)過初步換熱后，無相變載冷劑分兩路，一路經(jīng)過溶液泵沿管路流經(jīng)電磁閥進(jìn)入蓄冷器10，在蓄冷器中換熱蓄冷后的載冷劑沿管路流回氣化器進(jìn)行循環(huán)，一路進(jìn)入空調(diào)蒸發(fā)器12，為空調(diào)區(qū)提供冷量。lng重卡大功率運(yùn)行，此時lng輸出的冷量一時不能完全被消耗，當(dāng)空調(diào)的出風(fēng)口的溫度等于或者低于設(shè)定溫度時，控制器9會根據(jù)系統(tǒng)的反饋信息，對載冷劑的流量進(jìn)行二次分配，在保證汽車空調(diào)正常制冷的前提下把多余的冷量蓄存在蓄冷器中；反之，當(dāng)lng重卡下坡或者停車的時候，此時lng輸出冷量會短時間不能滿足空調(diào)需求，此時蓄冷器就會釋放之前蓄存的冷量，如果這時還不能滿足空調(diào)的制冷需要，則控制器會啟動電輔助制冷模塊，在蓄冷器和電輔助制冷模塊的雙重保護(hù)下，確?？照{(diào)系統(tǒng)在非極端條件下都能滿足制冷要求。

第一溫度傳感器11設(shè)在蓄冷器10內(nèi)，第二溫度傳感器13設(shè)置蒸發(fā)器內(nèi)，同時設(shè)置在蓄冷器進(jìn)入蒸發(fā)器的進(jìn)口側(cè)，第三溫度傳感器14設(shè)置在蒸發(fā)器出風(fēng)口側(cè)。當(dāng)lng重卡大功率運(yùn)行的時候，lng流量偏大，提供冷量過剩，蒸發(fā)器出風(fēng)口的溫度會相對偏低，第三溫度傳感器14把溫度信息反饋到控制器9，進(jìn)而做出決策對lng流量進(jìn)行分配，蓄冷器10開始蓄冷；在lng蓄冷的過程中，第一溫度傳感器11對蓄冷器10的蓄冷過程進(jìn)行溫度監(jiān)控，以控制其溫度在一個安全高效區(qū)域；當(dāng)lng重卡小功率運(yùn)行的時候，lng流量不足以滿足lng駕駛區(qū)的基本要求的時候，第三溫度傳感器14反饋信息到控制器9，控制器9做出蓄冷器10釋放冷量的決策，蓄冷器10開始釋放其蓄冷量，同時第二溫度傳感器13監(jiān)控載冷劑的進(jìn)口溫度，控制器9通過比較第二溫度傳感器和第三溫度傳感器的監(jiān)控溫度，確保載冷劑的換熱溫度在一個安全有效的區(qū)域，不做無用功，提高其換熱效率和整個空調(diào)系統(tǒng)的能效比。

如圖3所示，空調(diào)系統(tǒng)的蒸發(fā)器12與蓄冷器10相連，在重卡大功率運(yùn)行時，會有一部分載冷劑流量經(jīng)過蓄冷器第一進(jìn)口26流進(jìn)，和蓄冷材料25進(jìn)行換熱，然后經(jīng)過蓄冷器第一出口21流出，在重卡小功率運(yùn)行時，空調(diào)冷量不足，經(jīng)蒸發(fā)器流出的載冷劑會有一部分由蓄冷器第二進(jìn)口23流入蓄冷器換熱，再經(jīng)蓄冷器第二出口24流出蓄冷器，進(jìn)入蒸發(fā)器，其中保溫材料20對蓄存冷量進(jìn)行保溫。

如圖4所示，空調(diào)系統(tǒng)的蒸發(fā)器12與輔助制冷模塊15相連，在少數(shù)情況下聯(lián)合lng蓄冷器也不能保證駕駛區(qū)域的冷量需求，控制器9會根據(jù)第二溫度傳感器13和第三溫度傳感器14的反饋信息，做出啟動輔助制冷模塊15的指令，輔助制冷模塊開始工作，保證空調(diào)制冷要求。在蒸發(fā)器中，載冷劑由蒸發(fā)器進(jìn)口27進(jìn)入，和輔助制冷模塊的制冷劑進(jìn)行換熱，再由蒸發(fā)器出口29流出蒸發(fā)器；制冷劑在蒸發(fā)器中換熱后，沿輔助制冷回路33進(jìn)入冷凝器31，在冷凝器中換熱后溫度降低，進(jìn)入壓縮機(jī)30，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后變?yōu)楦邷馗邏旱闹评鋭┱羝M(jìn)入節(jié)流閥28，并再次與蒸發(fā)器內(nèi)的載冷劑進(jìn)行換熱，如此循環(huán)。

第一循環(huán)泵5、第一電磁閥7、第二循環(huán)泵6和第二電磁閥8、第一溫度傳感器11、第二溫度傳感器13、第三溫度傳感器14和輔助制冷模塊15均與控制器9連接，確保在可控范圍內(nèi)保證整個系統(tǒng)的安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

所述汽車供電系統(tǒng)為24v或12v的供電系統(tǒng)，不同的供電電壓涉及到不同的空調(diào)供電框架，但無論是哪種架構(gòu)，都會用低壓降（ldo）穩(wěn)壓器將24v或12v電壓轉(zhuǎn)換為5v。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。