專(zhuān)利名稱(chēng)：一種回收液化天然氣冷能用于低溫送風(fēng)的汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種回收利用液化天然氣氣化冷量的汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)。具體是利用同軸套管式換熱器和LNG汽車(chē)氣化器串聯(lián)、在閉式循環(huán)中通過(guò)醇類(lèi)溶液吸收LNG氣化的冷量用于汽車(chē)空調(diào)。更加具體的是汽車(chē)空調(diào)為低溫送風(fēng)。
背景技術(shù)：
受能源緊張和環(huán)境保護(hù)的影響，天然氣汽車(chē)已經(jīng)在城市交通運(yùn)輸車(chē)輛中占據(jù)了重要的位置。而液化天然氣(Liquefied Natural Gas)相對(duì)于壓縮天然氣(CompressedNatural Gas)來(lái)講，作為車(chē)用燃料具有能量密度大、存儲(chǔ)壓カ低、不含水分和其他可凝性雜質(zhì)等諸多優(yōu)良特性，因此被公認(rèn)為是ー種更加經(jīng)濟(jì)、安全和清潔的汽車(chē)新能源。目前液化天然氣汽車(chē)已經(jīng)在重型卡車(chē)、城市公交車(chē)和長(zhǎng)途運(yùn)輸客車(chē)等運(yùn)營(yíng)車(chē)輛上被較多應(yīng)用，而LNG作為汽車(chē)燃料使用時(shí)，需要從-160°C的低溫液體膨脹氣化到常溫氣體，在氣化過(guò)程中會(huì)釋 放較大的冷量，如果能將這部分冷量供給汽車(chē)空調(diào)，不僅能降低傳統(tǒng)汽車(chē)空調(diào)的冷負(fù)荷、減少CFCs制冷劑的使用和泄漏，還能減少燃料消耗，實(shí)現(xiàn)能量的綜合利用。但檢索結(jié)果表明，目前尚未看到可直接應(yīng)用于LNG汽車(chē)上的液化天然氣冷回收汽車(chē)空調(diào)產(chǎn)品。目前現(xiàn)有的LNG冷回收方案大致可分為兩大類(lèi)直接換熱和利用二次冷媒間接換熱。前者例如2009年12月授予東風(fēng)汽車(chē)公司的實(shí)用新型專(zhuān)利，其中描述了ー種利用散熱片使LNG與空氣進(jìn)行直接熱交換的液化天然氣汽車(chē)空調(diào)裝置。后者例如2004年9月授予謝鴻飛的發(fā)明專(zhuān)利，其中描述了ー種以水作為二次冷媒，在ー個(gè)開(kāi)式循環(huán)系統(tǒng)中吸收LNG氣化時(shí)的冷量供給中央空調(diào)的方法；2008年8月授予福斯特惠勒(美國(guó))公司的國(guó)際專(zhuān)利，其中描述了ー種以醇類(lèi)為介質(zhì)，在閉路循環(huán)系統(tǒng)中利用廢熱和空氣加熱器中環(huán)境空氣的熱量對(duì)LNG進(jìn)行氣化的方法；2008年11月授予西安交通大學(xué)的發(fā)明專(zhuān)利，其中描述了ー種利用LNG與こニ醇水溶液和LNG自身進(jìn)行多次熱交換,從而實(shí)現(xiàn)小溫差換熱的汽車(chē)空調(diào)器。但是，上述LNG冷回收方案如果直接用于汽車(chē)空調(diào)時(shí)都存在不同程度的問(wèn)題。如果是采取直接換熱的冷回收方式，必然會(huì)因?yàn)榇鬁夭顡Q熱導(dǎo)致空氣中的水蒸氣等在換熱器表面出現(xiàn)凍結(jié)現(xiàn)象，影響換熱的可靠性。如果是采用間接換熱的冷回收方式，則大都存在設(shè)備體積龐大、系統(tǒng)管路復(fù)雜、汽車(chē)空調(diào)所需熱負(fù)荷與發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際用氣量、空調(diào)實(shí)際回收冷量不匹配等問(wèn)題，難以滿(mǎn)足汽車(chē)空調(diào)熱濕負(fù)荷大、布置空間有限、抗振性能要求高以及汽車(chē)空調(diào)必須要與整車(chē)內(nèi)飾協(xié)調(diào)統(tǒng)一等客觀要求。因此，提供一種能夠在各種エ況下滿(mǎn)足發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供給量、最大限度地回收LNG氣化時(shí)的冷量、能夠調(diào)節(jié)車(chē)內(nèi)溫濕度、結(jié)構(gòu)緊湊、安全可靠的液化天然氣汽車(chē)?yán)浠厥湛照{(diào)系統(tǒng)是本發(fā)明的技術(shù)背景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)重型卡車(chē)、城市公交車(chē)及長(zhǎng)途客運(yùn)等大中型客貨運(yùn)輸車(chē)輛，提供了ー種利用液化天然氣冷量的實(shí)用汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)，它主要滿(mǎn)足駕駛室等重點(diǎn)部位的夏季溫濕度調(diào)節(jié)要求。本發(fā)明是申請(qǐng)人首次利用LNG為實(shí)驗(yàn)介質(zhì)，設(shè)計(jì)了 LNG汽車(chē)?yán)淠芑厥掌?chē)空調(diào)系統(tǒng)，歷時(shí)一年多的模擬試驗(yàn)、裝車(chē)試驗(yàn)，證實(shí)了該系統(tǒng)的可行性。本發(fā)明的設(shè)計(jì)思想在于I.設(shè)計(jì)了ー個(gè)低溫?fù)Q熱器。它既能高效回收LNG氣化的冷量并用于汽車(chē)空調(diào)快速供冷，而且結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行可靠，通過(guò)將殼層內(nèi)的冰充填率與管道阻カ控制在ー個(gè)合理范圍內(nèi)，避免管道凍結(jié)造成循環(huán)系統(tǒng)及設(shè)備的損壞。2.為保證各種エ況下發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)，設(shè)計(jì)的冷回收系統(tǒng)應(yīng)與現(xiàn)有的LNG汽車(chē)燃料供氣系統(tǒng)相匹配，冷回收系統(tǒng)的安裝位置基本不改變?cè)蠰NG汽車(chē)燃料供氣系統(tǒng)的布局。3.由于汽車(chē)正常行駛時(shí)所能回收的最大冷能尚不能完全滿(mǎn)足載客公交車(chē)對(duì)空調(diào) 的熱負(fù)荷需求。因此，本冷回收汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則是部分負(fù)荷時(shí)回收的冷能將首先面向駕駛室等局部重點(diǎn)區(qū)域供冷；而大負(fù)荷時(shí)隨著回收的冷能增多，逐步向整個(gè)公交車(chē)內(nèi)低溫送風(fēng)，做到合理規(guī)劃冷量的分配和利用。4.提出了冷回收裝置與LNG氣化器串聯(lián)布置，最大程度減少冷回收系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給系統(tǒng)的連接點(diǎn)數(shù)量；當(dāng)冷回收系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，保證不會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)的供氣。整個(gè)冷回收系統(tǒng)考慮汽車(chē)減振的要求，采用軟連接方式，且選用的保溫材料都滿(mǎn)足車(chē)用空調(diào)防火阻燃的要求。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了 ー種回收液化天然氣冷能用于低溫送風(fēng)的汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)，采用的裝置包括冷回收裝置(即同軸套管式換熱器)、空氣換熱器(包含變風(fēng)量風(fēng)機(jī)和冷卻盤(pán)管)、直流水泵、壓カ安全閥、溫度傳感器及液位傳感器、控制器(包括溫度繼電器和液位繼電器)、直流電磁閥等。
具體的技術(shù)方案是同軸套管式換熱器包裹在聚氨酯泡沫塑料保溫材料內(nèi)，殼層內(nèi)循環(huán)20% 40%的こニ醇水溶液，管層內(nèi)通過(guò)天然氣低溫氣液兩相流體，兩種流體逆流換熱。帶走LNG氣化冷量的こニ醇水溶液直接送到汽車(chē)內(nèi)的空氣換熱器，根據(jù)冷卻盤(pán)管進(jìn)出口水溫自動(dòng)選擇風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)常規(guī)13°C送風(fēng)和低溫9°C送風(fēng)的自動(dòng)切換，以達(dá)到利用有限的冷量獲得最佳熱舒適性的目的。こニ醇水溶液在閉式空調(diào)管路中通過(guò)直流水泵強(qiáng)制循環(huán)，利用高位水箱補(bǔ)水和平衡壓カ。本發(fā)明的其他ー些特點(diǎn)是公交車(chē)在變エ況運(yùn)行吋，LNG氣化時(shí)釋放的冷量是不同的，即使在夏季的空調(diào)運(yùn)行季節(jié)，個(gè)別陰雨天氣、發(fā)動(dòng)機(jī)大負(fù)荷エ況時(shí)也可能會(huì)因?yàn)槔浠厥昭b置換熱能力不足造成低溫燃料進(jìn)入減壓器，造成減壓器內(nèi)的密封元件損毀。所以設(shè)計(jì)了冷回收裝置和現(xiàn)用的LNG汽車(chē)氣化器串聯(lián)布置的方案，從而避免了潛在故障的發(fā)生。另外，目前大量應(yīng)用的混合器式天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣溫度較高是引起爆震燃燒的主要因素之一。因此，串聯(lián)布置方案中設(shè)計(jì)了通過(guò)高溫電磁閥來(lái)控制從發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水套進(jìn)入氣化器的熱水量。在夏季前后的空調(diào)運(yùn)行季節(jié)，LNG首先進(jìn)入冷回收裝置迅速完成冷量交換，離開(kāi)氣化器后一般無(wú)需再被氣化器二次加熱。此時(shí)，控制氣化器中發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水流動(dòng)的電磁閥一般處于關(guān)閉狀態(tài)，從而能有效降低發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣溫度；在冬季或其他不需要空調(diào)運(yùn)行的季節(jié)，只需放掉冷回收空調(diào)系統(tǒng)中的こニ醇水溶液，并將其儲(chǔ)存起來(lái)，留待來(lái)年繼續(xù)使用。這時(shí)，冷回收裝置只相當(dāng)于一條低溫燃料通路，不再承擔(dān)低溫燃料的氣化負(fù)荷，LNG由氣化器氣化，電磁閥處于常開(kāi)狀態(tài)。此外，還設(shè)計(jì)了防凍、防超壓及恒溫供氣的三重安全保護(hù)裝置I)防凍設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)了水泵電源開(kāi)關(guān)與汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電路相連，當(dāng)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)處于“0N”位置，汽車(chē)電源接通水泵使其提前運(yùn)轉(zhuǎn)，避免供氣開(kāi)始時(shí)，冷回收裝置內(nèi)的こニ醇水溶液因不流動(dòng)而造成管路凍結(jié)現(xiàn)象。2)防超壓設(shè)計(jì)。冷回收裝置中的低溫兩相流體與こニ醇水溶液之間的熱交換屬于大溫差換熱，換熱過(guò)程受到發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、車(chē)內(nèi)環(huán)境狀況等諸多因素的影響。而且，雖然在設(shè)計(jì)冷回收裝置時(shí)，已經(jīng)根據(jù)額定用氣量，通過(guò)設(shè)計(jì)將冷回收裝置殼層中的冰填充率控制在一定范圍以?xún)?nèi)。但是，為了防止實(shí)際運(yùn)行時(shí)殼層內(nèi)的冰填充率超過(guò)限定值，造成空調(diào)系統(tǒng)循環(huán)壓力升高進(jìn)而影響水泵的使用壽命，在水泵出口設(shè)計(jì)引出了一條旁通管路，旁通管路通過(guò)壓カ安全閥與高位水箱連接。這樣，當(dāng)泵出ロ壓カ升高到一定值時(shí)，壓カ安全閥自動(dòng)打開(kāi)，こニ醇水溶液進(jìn)入水箱，水泵出ロ壓カ降低。當(dāng)水箱內(nèi)的液位超過(guò)設(shè)定值時(shí)，液位傳感器發(fā)出開(kāi)關(guān)信號(hào)，由液位繼電器控制直流水泵停轉(zhuǎn)。待故障排除后，打開(kāi)水箱出口的截止閥即可重新工作。3)恒溫供氣設(shè)計(jì)。根據(jù)對(duì)近年來(lái)我國(guó)各地LNG公交客車(chē)的使用和維修情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果表明進(jìn)氣溫度較高是引起天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)爆震燃燒的主要因素之一。目前現(xiàn)有的LNG汽車(chē)的氣化器都是使用發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水作為熱源，工作水溫通常高達(dá)75°C 90°C，極易造成發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度過(guò)高從而引起發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生爆震等不良后果。因此在氣化器的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水進(jìn)ロ處設(shè)置了ー個(gè)耐高溫電磁閥，由溫度繼電器控制電磁閥的啟閉。只有當(dāng)溫度傳感器檢測(cè)到氣化器前的燃?xì)夤鼙跍囟鹊陀谠O(shè)定溫度時(shí)，才由溫度繼電器控制電磁閥打開(kāi)，高溫?zé)崴M(jìn)入氣化器二次加熱燃?xì)?。反之電磁閥關(guān)閉。從而使得進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)鉁囟缺３衷谠O(shè)定溫度到環(huán)境溫度之間，有效降低了夏季天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生爆震的風(fēng)險(xiǎn)。


在附圖中示例性地示出了本發(fā)明，其中附圖是液化天然氣冷回收汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)的工作流程示意圖，圖中的符號(hào)表示ULNG車(chē)用燃料罐，2、冷回收裝置(即同軸套管式換熱器)，3、冷卻盤(pán)管，4、變風(fēng)量風(fēng)機(jī)，5、高位水箱，6、大流量24V直流循環(huán)水泵，7、氣化器(即水浴式螺旋管換熱器)，8、大流量壓カ安全閥，9、耐高溫24V常開(kāi)式直流電磁閥，10、截止閥，11、貼片式溫度傳感器，12、浮球式液位傳感器，13、繼電器，14、自動(dòng)排氣閥，15、低溫高壓液體燃料管路(銅管)，16、低溫高壓氣體燃料管路(銅管)，17、常溫高壓氣體燃?xì)夤苈?銅管)，18、低溫空調(diào)管路(汽車(chē)空調(diào)橡膠軟管)，19、常溫空調(diào)管路(汽車(chē)空調(diào)橡膠軟管)，20、空調(diào)補(bǔ)水管路(金屬軟管)，21、冷回收裝置空調(diào)回水管路(橡膠軟管)，22、空調(diào)防超壓安全旁路(金屬軟管)，23、空調(diào)送風(fēng)管，24、發(fā)動(dòng)機(jī)高溫冷卻水進(jìn)水管(耐高溫橡膠軟管)，25發(fā)動(dòng)機(jī)高溫冷卻水出水管 (耐高溫橡膠軟管)，26、溫度檢測(cè)線，27、直流風(fēng)機(jī)控制線，28、液位檢測(cè)線，29、直流水泵控制線，30、空氣換熱器冷凝水托盤(pán)，31、空氣換熱器冷凝水排水管，32、冷風(fēng)分布散流器，33、送風(fēng)穩(wěn)壓箱，34、空氣過(guò)濾網(wǎng)，35、整流柵
具體實(shí)施方式
本發(fā)明描述了ー種回收液化天然氣冷能用于低溫送風(fēng)的汽車(chē)空調(diào)裝置。為了更清楚的解釋本發(fā)明，在下面的說(shuō)明書(shū)中結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)ー步的詳細(xì)說(shuō)明。說(shuō)明書(shū)附圖是本發(fā)明的工作流程示意圖。低溫液態(tài)天然氣(約110K，0.4 I. 59MPa)在壓差作用下從LNG車(chē)用燃料罐I進(jìn)入冷回收裝置2的管層內(nèi)，與冷回收裝置2殼層中的こニ醇水溶液進(jìn)行逆流熱交換。管層內(nèi)的天然氣為氣液兩相流體，殼層內(nèi)的乙ニ醇水溶液在冰層和殼層的內(nèi)壁面之間 流動(dòng)。離開(kāi)冷回收裝置2的天然氣進(jìn)入LNG汽車(chē)氣化器7中，進(jìn)ー步升溫至環(huán)境溫度后進(jìn)入汽車(chē)燃料供給系統(tǒng)管路17.こニ醇水溶液為體積分?jǐn)?shù)20% 40%的醇類(lèi)和軟水混合物，水溶液的最低凝固點(diǎn)溫度要低于-20°C，且空調(diào)系統(tǒng)的管路壓降滿(mǎn)足水泵6的實(shí)際揚(yáng)程和設(shè)計(jì)流量要求。冷卻后的こニ醇水溶液直接送入汽車(chē)駕駛室內(nèi)的空氣換熱器，在空氣換熱器內(nèi)的冷卻盤(pán)管3中與變風(fēng)量風(fēng)機(jī)4吸入的回風(fēng)進(jìn)行強(qiáng)制熱交換。冷卻盤(pán)管3除了管片式結(jié)構(gòu)外，還可以是管帶或?qū)盈B式結(jié)構(gòu)。變風(fēng)量風(fēng)機(jī)4按吹壓式布置，即風(fēng)機(jī)4位于冷卻盤(pán)管3上游，從而可以在低溫送風(fēng)時(shí)獲得更低的送風(fēng)溫度。進(jìn)入冷回收裝置2內(nèi)的天然氣為氣液兩相流體或液態(tài)單相流體。根據(jù)發(fā)明人所做的大量基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析表明對(duì)于氣液兩相流形態(tài)，適于采用常規(guī)13°C的空調(diào)送風(fēng)方式，該方式側(cè)重于降低回風(fēng)的溫度，變風(fēng)量風(fēng)機(jī)4送風(fēng)的風(fēng)速設(shè)定為500m3/h。而對(duì)于液態(tài)天然氣單相流形態(tài)，適于采用低溫9°C的空調(diào)送風(fēng)方式，該方式側(cè)重于降低車(chē)內(nèi)的相対濕度，變風(fēng)量風(fēng)機(jī)4送風(fēng)的風(fēng)速設(shè)定為200m3/h。變風(fēng)量風(fēng)機(jī)4轉(zhuǎn)速的切換由溫度繼電器13控制，溫度繼電器13根據(jù)安裝在冷卻盤(pán)管外壁上的溫度傳感器11提供的控制信號(hào)自動(dòng)切換風(fēng)機(jī)4的轉(zhuǎn)速?？紤]到低溫送風(fēng)時(shí)，在冷卻盤(pán)管3上會(huì)出現(xiàn)大量的冷凝水，為防止因冷卻盤(pán)管3過(guò)流斷面上的氣流分布不均造成送風(fēng)氣流帶水，在冷卻盤(pán)管3和變風(fēng)量風(fēng)機(jī)4之間設(shè)置了整流柵35，并在空氣換熱器的下方設(shè)置了冷凝水托盤(pán)30和排水管31，直接將冷凝水排往車(chē)外?？照{(diào)系統(tǒng)采用體積分?jǐn)?shù)為20% 40%的こニ醇水溶液為循環(huán)エ質(zhì)，以保證在-20°C時(shí)不凍結(jié)。こニ醇水溶液在冷回收空調(diào)系統(tǒng)中作閉式循環(huán)，將LNG氣化所釋放的冷量傳遞給空氣換熱器的冷卻盤(pán)管3，こニ醇水溶液由大流量的24V直流隔膜泵6驅(qū)動(dòng)。為了便于加注溶液和平衡系統(tǒng)內(nèi)的壓力，還在空調(diào)系統(tǒng)的高位設(shè)置了水箱5，水箱5的入水ロ通過(guò)大流量壓カ安全閥8與水泵6的出口相連，水箱5的出水ロ通過(guò)截止閥10與水泵6的入口相連，空調(diào)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，截止閥10為關(guān)閉狀態(tài)。另外，為了保持水箱5內(nèi)的壓カ恒定，在水箱5的上方設(shè)置了自動(dòng)排氣閥14。本發(fā)明的特點(diǎn)(I)選用同軸套管式換熱器作為冷回收裝置2作為冷回收裝置，同軸套管式換熱器2相對(duì)于水浴式螺旋管式換熱器7而言，其優(yōu)點(diǎn)是空調(diào)水溶液的降溫速率大，而且換熱器的管接頭布置方式靈活。另外，根據(jù)發(fā)明人在實(shí)驗(yàn)室和實(shí)際裝車(chē)得到的LNG冷回收實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)果表明只要合理選擇こニ醇水溶液的配比濃度，同時(shí)控制空調(diào)系統(tǒng)工作介質(zhì)的流速，就可以避免所設(shè)計(jì)的同軸套管式換熱器7殼層內(nèi)的こニ醇水溶液完全凍結(jié)。為此，發(fā)明人提出了こニ醇水溶液通過(guò)冰層與LNG進(jìn)行間接換熱的構(gòu)想與方案設(shè)計(jì)，在一定程度上避免了こニ醇水溶液與LNG之間的直接進(jìn)行大溫差換熱。
(2)冷回收裝置2與LNG汽車(chē)氣化器7串聯(lián)布置提出串聯(lián)布置方案的優(yōu)點(diǎn)在于兩種換熱器的用途和工作介質(zhì)完全不同，可以分別進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)。冷回收裝置2カ圖盡可能降低殼層內(nèi)こニ醇水溶液的溫度，從而為汽車(chē)空調(diào)快速提供更多的冷量。而水浴式螺旋管式換熱器7則是目前LNG汽車(chē)上應(yīng)用最廣泛的氣化器，其作用是利用流過(guò)氣化器7的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水氣化并加熱LNG，以避免過(guò)低的進(jìn)氣溫度對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行所造成的影響。采用本發(fā)明提出的串聯(lián)布置，在夏季前后的空調(diào)運(yùn)行季節(jié)，LNG首先進(jìn)入同軸套管式換熱器2迅速完成冷量交換，而后進(jìn)入螺旋管式換熱器7?？刂扑∈铰菪苁綋Q熱器7發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水管路的電磁閥9，可以根據(jù)進(jìn)入氣化器的燃?xì)鉁囟葋?lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)入氣化器的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的流量，以防止個(gè)別極端エ況下LNG未完全氣化；一般情況下電磁閥9則處于關(guān)閉狀態(tài)，從而保證燃?xì)鉁囟炔粫?huì)超過(guò)環(huán)境溫度(一般約為20°C 30°C )，所以能有效降低了夏季天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣溫度。在冬季或其他不需要空調(diào)制冷的季節(jié)，只須中斷冷回收裝置的介質(zhì)循環(huán)。這時(shí)的冷回收裝置只相當(dāng)于一條低溫燃料通路，此時(shí)還是采用原有的氣化器負(fù)責(zé)氣化全部的LNG，這里的氣化器仍采用目前LNG汽車(chē)上應(yīng)用最廣泛的換熱器，以增加本發(fā)明的通用性。(3)采用低溫送風(fēng)與常規(guī)送風(fēng)的雙重空調(diào)送風(fēng)方式采用低溫9°C的送風(fēng)方式，側(cè)重于降低車(chē)內(nèi)的相対濕度，當(dāng)LNG以液態(tài)単相流體的形式進(jìn)入冷回收裝置2時(shí)，能更輕易的獲得溫度更低的制冷エ質(zhì)循環(huán)。這時(shí)，采用9°C送風(fēng)的低溫的送風(fēng)方式通過(guò)降低車(chē)內(nèi)環(huán)境的相対濕度，以達(dá)到使用較少冷量就可實(shí)現(xiàn)令人滿(mǎn)意的人體熱舒適性的目的，是本發(fā)明提出的緩解發(fā)動(dòng)機(jī)部分符合エ況時(shí)釋放的冷量不足與駕乘人員對(duì)車(chē)內(nèi)空氣品質(zhì)要求矛盾的解決方案。該方式適用于密閉空間、人員濕負(fù)荷較大的長(zhǎng)途客運(yùn)汽車(chē)、公交車(chē)空調(diào)；而對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常工作在大負(fù)荷エ況、燃料消耗較多、駕乘人員少的重型卡車(chē)來(lái)講，采用常規(guī)13°C的送風(fēng)方式完全可滿(mǎn)足空氣調(diào)節(jié)要求。(4)在冷回收汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)中設(shè)置了防凍、防超壓和恒溫供氣的三重安全保護(hù)裝置防凍保護(hù)將空調(diào)循環(huán)水泵的啟動(dòng)電路與汽車(chē)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)相連，當(dāng)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)處于“0N”位置而發(fā)動(dòng)機(jī)尚未啟動(dòng)時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)空調(diào)循環(huán)水泵6。使空調(diào)系統(tǒng)中的循環(huán)エ質(zhì)流速達(dá)到所需的設(shè)計(jì)流速，避免出現(xiàn)空調(diào)循環(huán)エ質(zhì)完全凍結(jié)的危險(xiǎn)。防超壓保護(hù)采用大流量壓カ安全閥8、高位水箱5、手動(dòng)截止閥10、自動(dòng)排氣閥14和液位傳感器12 —體設(shè)計(jì)的安全保護(hù)裝置，避免冷回收裝置出現(xiàn)故障吋，由于水泵出ロ管路21壓カ升高導(dǎo)致空調(diào)管路損毀，保證閉式空調(diào)循環(huán)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。恒溫供氣設(shè)計(jì)采用溫度傳感器11、耐高溫電磁閥9和溫度繼電器13的保護(hù)設(shè)計(jì)，確保夏季天然氣的出口溫度保持在(TC 40°C之間。當(dāng)冷回收裝置2出氣溫度低于(TC時(shí)，繼電器13根據(jù)溫度傳感器11的開(kāi)關(guān)信號(hào)，控制直流電磁閥9開(kāi)啟，供給氣化器熱水；當(dāng)氣化器7出來(lái)的天然氣溫度超過(guò)40°C時(shí)，繼電器13根據(jù)溫度傳感器11的開(kāi)關(guān)信號(hào)，控制直立電磁閥9關(guān)閉，切斷氣化器7的熱源。
權(quán)利要求
1.一種回收液化天然氣(LNG)冷能的汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)，具體如下 1)冷回收裝置，所述冷回收裝置具體為同軸套管式換熱器； 2)傳熱介質(zhì),所述傳熱介質(zhì)主要包括體積分?jǐn)?shù)20% 40%的こニ醇水溶液； 3)用于補(bǔ)充并實(shí)現(xiàn)傳熱介質(zhì)壓カ恒定的高位水箱； 4)用于實(shí)現(xiàn)傳熱介質(zhì)強(qiáng)制循環(huán)的至少ー個(gè)直流水泵； 5)用于實(shí)現(xiàn)汽車(chē)空調(diào)制冷送風(fēng)的空氣換熱器、送風(fēng)風(fēng)道、穩(wěn)壓箱及冷風(fēng)分部散流器； 6)用于安全保護(hù)的液位傳感器、繼電器及水泵電源接線方式； 其特征為冷回收裝置為同軸套管式結(jié)構(gòu)，LNG和空調(diào)傳熱介質(zhì)分別在換熱器的管層和殼層內(nèi)逆流換熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的冷回收裝置，其特征為換熱器和外層保護(hù)鋼罩之間采用硬質(zhì)聚氨酯泡沫作保溫隔熱和固定支撐材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高位水箱，其特征為水箱集成了以下部件壓カ安全閥、截止閥、液位傳感器、加液口和自動(dòng)排氣閥，且水箱內(nèi)的最低水位必須高于空調(diào)系統(tǒng)其他裝置的最聞水位。
4.ー種利用冷回收裝置和氣化器串聯(lián)布置以實(shí)現(xiàn)LNG汽車(chē)恒溫供氣的方法，所述方法包括 1)使用同軸套管式換熱器作為冷回收裝置； 2)使用水浴式螺旋管式換熱器作為氣化器； 3)冷回收裝置和氣化器串聯(lián)布置，LNG先進(jìn)入冷回收裝置，后進(jìn)氣化器。
4)天然氣溫度傳感器布置于冷回收裝置出氣ロ之后、氣化器進(jìn)氣ロ之前的供氣管路外壁，和氣化器出氣ロ之后的供氣管壁，溫度傳感器反饋的溫度信號(hào)通過(guò)繼電器控制氣化器中熱水管路循環(huán)的啟閉； 5)耐高溫、常開(kāi)直流電磁閥布置于氣化器的熱水進(jìn)ロ； 其特征為氣化器中的高溫冷卻水可根據(jù)供氣溫度變化通過(guò)電磁閥自動(dòng)切斷或恢復(fù)供S ロ
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的溫度傳感器、繼電器的控制方式，其特征為當(dāng)冷回收裝置出氣溫度低于0°C時(shí)，繼電器根據(jù)溫度傳感器的開(kāi)關(guān)信號(hào)，控制直流電磁閥開(kāi)啟，供給氣化器熱水；當(dāng)氣化器出來(lái)的天然氣溫度超過(guò)40°C時(shí)，繼電器根據(jù)溫度傳感器的開(kāi)關(guān)信號(hào)，控制直立電磁閥關(guān)閉，切斷氣化器的熱源。
6.ー種利用與液化天然氣換熱后的空調(diào)循環(huán)換熱介質(zhì)用于汽車(chē)空調(diào)低溫送風(fēng)的方法，所述方法包括 1)使用體積分?jǐn)?shù)為20% 40%的こニ醇水溶液作為空調(diào)循環(huán)的換熱介質(zhì)； 2)空氣換熱器可以采用管翅式結(jié)構(gòu)，也可以采用管帶式或?qū)盈B式結(jié)構(gòu)； 3)使用可變風(fēng)量的風(fēng)機(jī)使空氣換熱器內(nèi)的空氣強(qiáng)制流動(dòng)； 4)使用吹壓式的風(fēng)機(jī)布置方式，在風(fēng)機(jī)和換熱器之間設(shè)置整流柵； 5)風(fēng)道和穩(wěn)壓箱內(nèi)部采用橡塑板或聚氨酯泡沫作為保溫材料； 6)使用兩個(gè)或以上冷風(fēng)分布散流器在穩(wěn)壓箱上； 其特征為使用溫度傳感器檢測(cè)空氣換熱器的傳熱介質(zhì)入口溫度，然后通過(guò)繼電器控制變風(fēng)量風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可變風(fēng)量風(fēng)機(jī)，其特征為至少有高、低兩檔風(fēng)速可調(diào)，而且最低風(fēng)速不低于200m3/h,最高風(fēng)速不超過(guò)500m3/h。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的繼電器，其特征為工作電壓為24V，且當(dāng)換熱器的換熱介質(zhì)入ロ溫度低于5°C時(shí)，根據(jù)溫度繼電器的開(kāi)關(guān)信號(hào)，控制變風(fēng)量風(fēng)機(jī)低轉(zhuǎn)速運(yùn)行，否則風(fēng)機(jī)高轉(zhuǎn)速運(yùn)行。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種回收液化天然氣(LNG)冷能的汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)。它主要由三部分構(gòu)成與氣化器串聯(lián)布置的LNG冷能回收換熱器、用于低溫送風(fēng)的空氣換熱器和安全保護(hù)裝置，見(jiàn)附圖。本裝置在現(xiàn)有LNG汽車(chē)燃?xì)夤┙o系統(tǒng)中串聯(lián)一個(gè)同軸套管式換熱器，回收LNG氣化的冷量供給汽車(chē)空調(diào)，供冷、供氣互不影響；自動(dòng)控制空氣換熱器風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)常規(guī)空調(diào)送風(fēng)與低溫送風(fēng)的自動(dòng)切換，實(shí)現(xiàn)用有限的冷量獲取最佳的熱舒適性；采用防凍、防超壓、恒溫供氣三重安全保護(hù)裝置，確?？煽恐评?、安全供氣；本空調(diào)系統(tǒng)緊湊實(shí)用、安全可靠，不但適用于以LNG為單一燃料的城市公交車(chē)、長(zhǎng)途運(yùn)輸客車(chē)，其原理也完全適用于以LNG為單一燃料的重型卡車(chē)和一般汽車(chē)。
文檔編號(hào)F28D7/10GK102679474SQ20111006011
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2011年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月14日
發(fā)明者王公義, 王強(qiáng), 薛興海, 許伯彥, 郎峰, 高新傳 申請(qǐng)人:許伯彥, 郎峰