車(chē)輛空調(diào)系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型通常涉及包括選擇性地連接至散熱器和包含相變材料的空調(diào)器芯的一對(duì)吸附/脫附熱交換器的空調(diào)系統(tǒng)以及用于其的對(duì)應(yīng)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在一些機(jī)動(dòng)車(chē)輛氣候控制系統(tǒng)中，熱吸附式熱栗可用于代替壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)式熱栗。熱吸附式熱栗使用吸附式化學(xué)制品(例如沸石、硅膠、活性炭)而非機(jī)械壓縮機(jī)，并且熱吸附式熱栗由熱能(諸如廢熱)而不是機(jī)械作用來(lái)驅(qū)動(dòng)。
[0003]熱吸附式熱栗的一個(gè)操作周期包括諸如水的制冷劑在諸如沸石的吸附材料上的吸附(在此期間的操作稱(chēng)為“吸附模式”)，以及隨后制冷劑從吸附模式中的解吸(在此期間的操作稱(chēng)為“解吸模式”)。在吸附模式期間，吸附劑主動(dòng)地冷卻以產(chǎn)生吸附效果，例如經(jīng)由在與吸附劑熱耦合的管道中循環(huán)的冷卻劑。吸附劑的冷卻引起抽吸，這會(huì)將蒸發(fā)的制冷劑引導(dǎo)至吸附劑上。
[0004]典型地，熱吸附式熱栗包括在吸附和解吸之間交替的兩個(gè)吸附室，并且這兩個(gè)吸附室與專(zhuān)用的冷凝器和蒸發(fā)器熱耦合。例如，第2008/0066473號(hào)美國(guó)專(zhuān)利描述了一種用于對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)輛提供空氣調(diào)節(jié)的吸附式熱栗，該吸附式熱栗具有兩個(gè)吸附室，這兩個(gè)吸附室連接至冷凝器和蒸發(fā)器。這兩個(gè)吸附室均涂覆有吸附劑。吸附室、冷凝器以及蒸發(fā)器由真空殼封閉。該系統(tǒng)通過(guò)以下操作來(lái)實(shí)現(xiàn)半連續(xù)的空氣調(diào)節(jié):使得第一吸附室交替地吸附或解吸，并且同時(shí)第二吸附室分別解吸或吸附。在吸附室吸附期間，吸附室與蒸發(fā)器連通而非冷凝器；然而在吸附室解吸期間，吸附室與冷凝器連通而非蒸發(fā)器。吸附式熱栗由發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱來(lái)驅(qū)動(dòng)，并且基于實(shí)施例，其與一個(gè)或多個(gè)空氣冷卻器、二次冷卻單元以及熱管協(xié)助操作以對(duì)乘客艙提供冷卻。
[0005]在其他傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)中，可使用兩對(duì)熱交換器，其中一對(duì)熱交換器以解吸模式操作同時(shí)另一對(duì)以吸附模式操作。在吸附模式下操作的該對(duì)熱交換器以指定的時(shí)間來(lái)提供冷卻。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]與以上所描述的系統(tǒng)相比，本發(fā)明人在此已經(jīng)確定一種結(jié)合熱吸附式熱栗的空調(diào)系統(tǒng)，其并不需要專(zhuān)用的蒸發(fā)器和冷凝器，并且不需要兩對(duì)熱交換器。也就是說(shuō)，本發(fā)明人在此已經(jīng)認(rèn)識(shí)到在真空外殼內(nèi)包括吸附材料的第一熱交換器可與未包括吸附材料的第二熱交換器流體連通，并且當(dāng)與散熱器和包括相變材料的空調(diào)器芯協(xié)助使用時(shí)，第二熱交換器可執(zhí)行與專(zhuān)用的蒸發(fā)器和冷凝器相同的功能。在一個(gè)示例中，一種用于空調(diào)系統(tǒng)的方法包括，在發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間，在解吸/冷凝模式與吸附/蒸發(fā)模式之間交替。解吸/冷凝模式(為了簡(jiǎn)潔起見(jiàn)本文可替代性地簡(jiǎn)單稱(chēng)為解吸模式)包括使冷卻劑在發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱回收系統(tǒng)與第一熱交換器之間循環(huán)同時(shí)使冷卻劑在散熱器與第二熱交換器之間循環(huán)；反之，吸附/蒸發(fā)模式(為了簡(jiǎn)潔起見(jiàn)本文可替代性地簡(jiǎn)單稱(chēng)為吸附模式)包括使冷卻劑在散熱器與第一熱交換器之間循環(huán)同時(shí)使冷卻劑在包括相變材料的空調(diào)器芯與第二熱交換器之間循環(huán)。因此，在吸附模式期間，散熱器將周?chē)h(huán)境溫度冷卻劑供給至第一熱交換器，該冷卻劑在第一熱交換器的吸附材料處影響蒸氣的吸附并且影響相應(yīng)的由第二熱交換器至第一熱交換器的蒸氣的抽吸。在第二熱交換器處的蒸氣的抽吸使在第二熱交換器與空調(diào)器芯之間循環(huán)的冷卻劑冷卻，以使得鼓風(fēng)機(jī)可推動(dòng)周?chē)h(huán)境或再循環(huán)空氣穿過(guò)空調(diào)器芯到達(dá)座艙以冷卻座艙。同時(shí)，在空調(diào)器芯中的相變材料凝固。相反地，在解吸模式期間，廢熱將熱冷卻劑提供至第一熱交換器，這引起吸附材料釋放(解吸)蒸氣，然后蒸氣冷凝在第二熱交換器中。冷凝的熱量經(jīng)由冷卻劑從第二熱交換器傳遞至散熱器并且排放至環(huán)境中。在空調(diào)器芯中，融化的相變材料與周?chē)h(huán)境或再循環(huán)空氣交換熱量，并且已冷卻的空氣被引導(dǎo)至座艙。因此，在此所描述的空調(diào)系統(tǒng)的特定的技術(shù)效果為將一對(duì)單一的熱驅(qū)動(dòng)的熱交換器與結(jié)合有相變材料的空調(diào)器芯協(xié)助使用且無(wú)需專(zhuān)用的蒸發(fā)器和冷凝器從而來(lái)提供冷卻的能力。
[0007]除了結(jié)合非壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)的空調(diào)系統(tǒng)的益處(例如，減少空調(diào)系統(tǒng)的附件負(fù)荷)之夕卜，以上述所描述的方式提供空氣調(diào)節(jié)還可通過(guò)降低空調(diào)系統(tǒng)的尺寸來(lái)減少成本(例如，由于該系統(tǒng)未包括專(zhuān)用的蒸發(fā)器和冷凝器或者第二對(duì)熱交換器)。進(jìn)一步地，相對(duì)于需要兩對(duì)熱交換器的系統(tǒng)而言簡(jiǎn)化了控制。
[0008]本實(shí)用新型一方面提供一種車(chē)輛空調(diào)系統(tǒng)，其包括:
[0009]由發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱回收系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的吸附式熱栗，所述熱栗包括第一熱交換器、第二熱交換器、散熱器、以及芯，所述第一熱交換器和第二熱交換器布置在真空外殼內(nèi)并且經(jīng)由蒸氣熱耦合。
[0010]優(yōu)選地，每一個(gè)熱交換器包括管-板式組件，所述管-板式組件包括一個(gè)或更多個(gè)管道以及與所述管道熱耦合的多個(gè)吸附劑涂層板，并且其中基于所述車(chē)輛空調(diào)系統(tǒng)的模式，所述第一熱交換器的管道與所述廢熱回收系統(tǒng)或所述散熱器流體結(jié)合，并且所述第二熱交換器的管道與所述散熱器或所述芯流體結(jié)合。
[0011]優(yōu)選地，所述車(chē)輛空調(diào)系統(tǒng)并未包括發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)。
[0012]優(yōu)選地，所述第一和第二熱交換器為在所述車(chē)輛空調(diào)系統(tǒng)中僅有的一對(duì)熱交換器。
[0013]優(yōu)選地，所述第一熱交換器和所述第二熱交換器在所述外殼內(nèi)豎直地堆放。
[0014]優(yōu)選地，所述第一熱交換器和所述第二熱交換器在所述外殼內(nèi)并排地布置。
[0015]優(yōu)選地，所述芯包含多個(gè)雙管板，每個(gè)雙管板包括布置在外管道內(nèi)的內(nèi)管道，所述芯具有包圍所述外管道內(nèi)的內(nèi)管道的相變材料，其中，基于所述車(chē)輛空調(diào)系統(tǒng)的模式，每個(gè)雙管板的內(nèi)管道選擇性地與所述第二熱交換器的管-板式組件的一個(gè)或更多個(gè)管道流體連通。
[0016]優(yōu)選地，在吸附/蒸發(fā)模式期間，所述第一熱交換器的管道與所述散熱器流體連通同時(shí)所述第二熱交換器的管道與所述芯的內(nèi)管道流體連通，并且其中在解吸/冷凝模式期間，所述第一熱交換器的管道與所述熱源流體連通，同時(shí)所述第二熱交換器的管道與所述散熱器流體連通并且所述芯的內(nèi)管道與所述車(chē)輛空調(diào)系統(tǒng)流體解耦。
[0017]優(yōu)選地，所述芯進(jìn)一步包括包含有空氣冷卻片的區(qū)段，每個(gè)區(qū)段布置在兩個(gè)所述雙管板的之間并且與兩個(gè)所述雙管板熱耦合。
[0018]本實(shí)用新型另一方面提供一種空調(diào)系統(tǒng)，其包括:
[0019]通過(guò)在真空外殼內(nèi)的蒸氣而熱耦合的第一和第二管-板式熱交換器；
[0020]第一冷卻劑回路，所述第一冷卻劑回路基于所述空調(diào)系統(tǒng)的操作模式包括所述第一熱交換器的吸附劑涂層板以及熱源或散熱器；
[0021]第二冷卻劑回路，所述第二冷卻劑回路基于所述模式包括所述第二熱交換器的非吸附劑涂層板以及散熱器或包含有相變材料的芯。
[0022]優(yōu)選地，在解吸/冷凝模式期間，所述第一冷卻劑回路包括所述熱源并且所述第二冷卻劑回路包括所述散熱器，以及其中在吸附/蒸發(fā)模式期間，所述第一冷卻劑回路包括所述散熱器并且所述第二冷卻劑回路包括所述芯。
[0023]優(yōu)選地，所述空調(diào)系統(tǒng)并未包括壓縮機(jī)。
[0024]優(yōu)選地，所述第一和第二熱交換器為所述空調(diào)系統(tǒng)中的僅有的一對(duì)的熱交換器。
[0025]優(yōu)選地，基于所述模式，冷卻劑板與所述第二熱交換器的一個(gè)或多個(gè)管道選擇性地流體連通。
[0026]本實(shí)用新型又一方面提供一種用于車(chē)輛空調(diào)系統(tǒng)的方法，包括:
[0027]在發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間，在解吸/冷凝模式與吸附/蒸發(fā)模式之間交替，所述解吸/冷凝模式包括使冷卻劑在廢熱回收系統(tǒng)與第一熱交換器之間循環(huán)同時(shí)使冷卻劑在散熱器與第二熱交換器之間循環(huán)，所述吸附/蒸發(fā)模式包括使冷卻劑在所述散熱器與所述第一熱交換器之間循環(huán)同時(shí)使冷卻劑在包含有相變材料的空調(diào)器芯與所述第二熱交換器之間循環(huán)。
[0028]優(yōu)選地，所述第一和第二熱交換器為布置在常見(jiàn)真空外殼中的管-板式熱交換器并且通過(guò)蒸氣熱耦合，其中，使冷卻劑在所述第一熱交換器中循環(huán)包括使冷卻劑在所述第一熱交換器的一個(gè)或多個(gè)管道中循環(huán)，所述第一熱交換器的所述一個(gè)或多個(gè)管道與所述第一熱交換器的吸附劑涂層板熱耦合，其中，使冷卻劑在所述第二熱交換器中循環(huán)包括使冷卻劑在所述第二熱交換器的一個(gè)或多個(gè)管道中循環(huán)，所述第二熱交換器的所述一個(gè)或多個(gè)管道與所述第二熱交換器的非吸附劑涂層板熱耦合。
[0029]優(yōu)選地，在所述解吸模式期間，來(lái)自所述第一熱交換器的吸附劑涂層板的蒸氣解吸并且冷凝在所述第二熱交換器的非吸附劑涂層板上同時(shí)所述空調(diào)器芯中的相變材料釋放熱能，并且其中在所述吸附模式期間，來(lái)自所述第二熱交換器的非吸附劑涂層板的蒸氣蒸發(fā)并且吸附在所述第一熱交換器的吸附劑涂層板處同時(shí)所述空調(diào)器芯中的相變材料存儲(chǔ)熱能。
[0030]優(yōu)選地，所述方法進(jìn)一步包括:
[0031]在所述解吸模式期間，控制所述第一熱交換器的入口和出口閥以將所述第一熱交換器與所述廢熱回收系統(tǒng)流體耦合同時(shí)使所述第一熱交換器與所述散熱器流體解耦，并且控制所述第二熱交換器的入口和出口閥以將所述第二熱交換器與所述散熱器流體耦合同時(shí)使所述第二熱交換器與所述芯流體解耦；
[0032]在所述吸附模式期間，控制所述第一熱交換器的入口和出口閥以將所述第一熱交換器與所述散熱器流體耦合同時(shí)使所述第一熱交換器與所述廢熱回收系統(tǒng)流體解耦，并且控制所述第二熱交換器的入口和出口閥以使所述第二熱交換器與所述芯流體耦合同時(shí)使所述第二熱交換器與所述散熱器流體解耦。
[0033]優(yōu)選地，所述的方法進(jìn)一步包括:
[0034]在所述解吸模式期間，激活與散熱器的出口串聯(lián)設(shè)置的第一栗，同時(shí)使與所述芯的入口串聯(lián)設(shè)置的第二栗停用；以及
[0035]在所述吸附模式期間，激活所述第一栗和所述第二栗。
[0036]優(yōu)選地，所述的方法進(jìn)一步包括:
[0037]在所述解吸模式期間，當(dāng)在所述芯中的相變材料熔化時(shí)則通過(guò)吹動(dòng)空氣通過(guò)所述芯至座艙中而冷卻乘客艙；以及
[0038]在所述吸附模式期間，當(dāng)通過(guò)冷凝在所述第二熱交換器的管-板式組件的板上的蒸氣的蒸發(fā)而冷卻的冷卻劑在所述第二熱交換器與所述芯之間循環(huán)時(shí)，通過(guò)吹動(dòng)空氣穿過(guò)所述芯而對(duì)所述座艙進(jìn)行冷卻。
[0039]應(yīng)當(dāng)理解，提供上面的綜述是為了以簡(jiǎn)化的形式引入將在下面的詳細(xì)說(shuō)明書(shū)中進(jìn)一步描述的概念的集合。這并不意味著識(shí)別要求保護(hù)主題的關(guān)鍵或必要特征，其范圍由所附權(quán)利要求來(lái)唯一地限定。另外，所要求保護(hù)的主題不限于解決上面提到的或在本公開(kāi)的任何部分中提到的任何缺點(diǎn)的實(shí)施方式。
【附圖說(shuō)明】
[0040]圖1示意性地示出了結(jié)合有本文所描述的空調(diào)系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)車(chē)輛。
[0041]圖2A示意性地示出了可包括在圖1的機(jī)動(dòng)車(chē)輛中的示例性空調(diào)系統(tǒng)，其包括熱交換器對(duì)、散熱器以及空調(diào)器芯。
[0042]圖2B示出了圖2A的熱交換器對(duì)的第一熱交換器的管_板式組件的管道和板的詳細(xì)的局部截面視圖。
[0043]圖2C示出了圖2A的熱交換器對(duì)的第二熱交換器的管-板式組件的管道和板的詳細(xì)的局部截面視圖。
[0044]圖3A示意性地示出了布置于可包括在圖2A中的空調(diào)系統(tǒng)中的外殼中的熱交換器對(duì)的一個(gè)實(shí)施例。
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