具有真空外壳的空调系统技术方案

提供一种用于机动车辆的空调系统。该系统包括具有制冷剂、第一部分和第二部分的真空外壳。系统进一步包括散热器、芯以及在芯的下游的相变材料容器。管道和阀系统以两种操作模式操作空调系统。

【技术实现步骤摘要】

本公开总体涉及机动车辆领域，并且更具体地，涉及用于机动车辆的空调系统，该空调系统包含具有单个吸附床的真空外壳。
技术介绍
本公开涉及新的、改进的空调系统，该空调系统在其使用时允许改善的驾驶员舒适度以及改善的燃油经济性。空调系统实现这些是通过降低或消除由传统压缩机驱动的AC(空调)系统产生的AC附加负载，以及通过允许在发动机启动时或启动前为了乘客舒适而使用可用的远程激活的舱内空气预调节立即输送冷空气。
技术实现思路
依据本文所描述的目的和优点，提供一种用于机动车辆的空调系统。该空调系统包含真空外壳，该真空外壳包括制冷剂、第一部分和第二部分。空调系统还包括散热器、芯以及在该芯下游的包括相变材料的容器。进一步地，空调系统包括管道和阀系统，借此(a)在第一操作模式下使第一热交换流体循环通过散热器和第一部分，并使第二热交换流体循环通第二部分、芯和容器；以及(b)在第二操作模式下使第一热交换流体循环通过散热器和第二部分，并使第二热交换流体循环通过芯和容器。更具体地，第一部分包括用于吸附制冷剂蒸汽的吸附床和用于在第一操作模式下使第一热交换流体循环通过吸附床的热交换管道。在一个可能的实施例中，吸附床包括多个干燥剂涂层板。进一步地，热交换管道包括入口端和出口端，并且管道和阀系统包括在入口端的第一阀和在出口端的第二阀。第二部分包括制冷剂蒸发器/冷凝器和热交换流体管道，该热交换流体管道用于在第一操作模式下使第二热交换流体循环通过蒸发器/冷凝器，以及在第二操作模式下使第一热交换流体循环通过蒸发器/冷凝器。热交换流体管道进一步包括入口和出口，并且管道和阀系统包括在入口的第三阀和在出口的第四阀。另外，管道和阀系统包括在芯上游的第五阀和在容器下游的第六阀。在散热器和真空外壳之间设置有第一热交换流体泵，以及在第五阀和芯之间设置有第二热交换流体泵。另外，空调系统包括热回收管路。该热回收管路包括排气热交换器、第三热交换流体泵以及循环通过排气热交换器以获取热量的第三热交换流体。管道和阀系统在第二操作模式中使第三热交换流体从排气热回收管路循环通过第一部分的热交换管道，以便加热制冷剂并且使吸附器脱附。在一个可能的实施例中，排气热回收管路进一步包括第二容器，该第二容器含有用于储存热量的第二相变材料。依据另一方面，提供一种用于车辆气候控制系统的方法。该方法可以概括描述为包含以下步骤：(a)在第一操作模式下使第一热交换流体循环通过散热器和真空外壳的吸附器部分，并使第二热交换流体循环通过真空外壳的蒸发器/冷凝器部分、芯和相变材料容器；以及(b)在第二操作模式下使第一热交换流体循环通过散热器和蒸发器/冷凝器，并且使第二热交换流体循环通过芯和相变材料容器。方法可以进一步包括在第二操作模式下使第三热交换流体从排气热回收管路循环通过真空外壳的吸附器部分，以加热制冷剂并使吸附器部分脱附的步骤。进一步地，方法可以包括使第三热交换流体循环通过排气热交换器和第二相变材料容器。另外，方法可以包括使将要调节的空气循环通过与第二热交换流体有热交换关系的芯。进一步地，方法包括为空调系统设置仅单个吸附器部分。仍然进一步地，方法包括为单个真空外壳设置向蒸发器/冷凝器部分开放的吸附器部分，其中吸附器部分储存在第一操作模式期间从蒸发器/冷凝器部
分去除的制冷剂蒸汽，并且蒸发器/冷凝器部分储存在第二操作模式期间从吸附器部分释放的制冷剂液体。在一个可能的实施例中，方法包括每3至12分钟在第一操作模式和第二操作模式之间循环。进一步地，方法包括在第一操作模式期间冷却吸附器部分，以便在真空外壳内提供大约0.5至1.0kPa的绝对压强。进一步地，方法包括在第二操作模式期间加热吸附器部分，以便在真空外壳内提供大约10至14kPa的绝对压强。在下面的描述中示出并描述了用于车辆气候控制系统的空调系统及其相关方法的一些优选实施例。应当意识到的是，空调系统及方法能够具有其它的、不同的实施例，并且它门的一些具体细节能够在各种各样的、明显的方面进行修改而完全不脱离如以下的权利要求中所阐明和描述的空调系统及方法。相应地，附图和说明书本质上应当被视为说明性的而不是限制性的。附图说明包含于本文中并形成说明书的一部分的附图，示出了空调系统的一些方面，并连同说明书一起用于解释它们的某些原理。在附图中：图1是空调系统的示意性框图；图2是说明在第一或吸附/蒸发操作模式下操作的空调系统的示意性框图；图3是说明在第二或脱附/冷凝操作模式下操作的空调系统的示意性框图。现在将详细地参照呈现的空调系统及相关方法的优选实施例，其示例在附图中进行说明。具体实施方式现在参照图1，示意性地说明了作为本文主题的空调系统10。该空调系统10包括真空外壳12、第一部分14、第二部分16以及制冷剂18。第一部分14、第二部分16、以及制冷剂18全都保持在真空外壳12中。更具体地，第一部分14包含用于吸附并储存制冷剂蒸汽的吸附床。该吸附床14可以包含，例如多个干燥剂涂层板22(见图2和3)。干燥剂类型可以是沸石或金属有机骨架(MOF)。当然，如果需要，也可以使用适于该目的的其它干燥剂类型。第二部分16包含制冷剂蒸发器/冷凝器，该制冷剂蒸发器/冷凝器用作液体制冷剂储存装置，并且基于外壳压强和温度来冷凝蒸汽或蒸发液体。正如将从如下描述中显而易见的那样，制冷剂18作为蒸汽和液体在第一部分或吸附床14和第二部分或蒸发器/冷凝器16之间往返。真空外壳12内的第一和第二部分14、16未由任何隔壁分隔，以最小化蒸汽流动阻力。在一个可能的实施例中，制冷剂18是具有高蒸发潜热的水。然而，应当领会的是，也可以使用其它制冷剂。那些其它制冷剂包括但不必限于，氨、甲醇/水、或像R1234yf这样的常用汽车制冷剂。进一步如图1所述，空调系统10包括散热器24和芯26，其中散热器24有效替代了最先进的车辆空调系统中的冷凝器，以及芯26有效替代了现有技术水平下车辆空调系统中的冷凝器。进一步如图所述，在芯26的下游设置有相变材料(PCM)容器28。仍然进一步地，空调系统10包括总体由附图标记30来指示的热回收管路，其将在下文中详细描述。空调系统10包括两种操作模式。在图2示出的第一或吸附/蒸发操作模式中，第一热交换流体通过泵23从使其冷却的散热器24循环通过与第一部分/吸附器14有热交换关系的热交换管道32，借此冷却吸附器以去除吸附的热量(注意行动箭头A)。第一部分/吸附器14的冷却使真空外壳12内的绝对压强降低至大约0.5-1.0kPa的范围。这使得吸附床14的干燥剂涂层板22能够吸引并储存制冷剂蒸汽。真空外壳12内压强降低至液体制冷剂18的饱和压强水平和由吸附床吸收蒸汽，使第二部分或蒸发器/冷凝器16的板表面上的液体制冷剂18薄膜产生强烈的蒸发(沸腾)。在真空外壳12内生成的制冷剂蒸汽被输送至并储存于板22。在此第一操作模式期间，第二热交换流体通过泵42循环通过第二部分
或蒸发器/冷凝器16的热交换管路34、芯26和PCM容器28(注意行动箭头B)。其结果是，芯26被冷却至大约5-7℃温度范围，用于与正通过鼓风机35循环通过机动车辆乘客舱C的空气(注意行动箭头D)进行热交换。因此该空气被冷却并除湿。随后第二热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于机动车辆的空调系统，包含：真空外壳，所述真空外壳包括制冷剂、第一部分和第二部分；散热器；芯；在所述芯下游的容器，所述容器包括相变材料；以及管道和阀系统，借助于所述管道和阀系统以(a)在第一操作模式下，使第一热交换流体循环通过所述散热器和所述第一部分，并使第二热交换流体循环通过所述第二部分、所述芯和所述容器，以及(b)在第二操作模式下，使所述第一热交换流体循环通过所述散热器和所述第二部分，并使所述第二热交换流体循环通过所述芯和所述容器。

【技术特征摘要】
2015.04.10 US 14/683,6271.一种用于机动车辆的空调系统，包含：真空外壳，所述真空外壳包括制冷剂、第一部分和第二部分；散热器；芯；在所述芯下游的容器，所述容器包括相变材料；以及管道和阀系统，借助于所述管道和阀系统以(a)在第一操作模式下，使第一热交换流体循环通过所述散热器和所述第一部分，并使第二热交换流体循环通过所述第二部分、所述芯和所述容器，以及(b)在第二操作模式下，使所述第一热交换流体循环通过所述散热器和所述第二部分，并使所述第二热交换流体循环通过所述芯和所述容器。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一部分包括用于吸附制冷剂蒸汽的吸附床和用于在所述第一操作模式下使所述第一热交换流体循环通过所述吸附床的热交换管道。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述吸附床包括多个干燥剂涂层板。4.根据权利要求3所述的系统，其中所述热交换管道包括入口端和出口端，并且所述管道和阀系统包括在所述入口端的第一阀和在所述出口端的第二阀。5.根据权利要求4所述的系统，其中所述第二部分包括制冷剂蒸发器/冷凝器和热交换流体管道，所述热交换流体管道用于在所述第一操作模式下使所述第二热交换流体循环通过所述蒸发器/冷凝器，以及在所述第二操作模式下使所述第一热交换流体循环通过所述蒸发器/冷凝器。6.根据权利要求5所述的系统，其中所述热交换流体管道包括入口和出口，并且所述管道和阀系统包括在所述入口的第三阀和在所述出口的第四阀。7.根据权利要求6所述的系统，其中所述管道和阀系统包括在所述芯上游的第五阀和在所述容器下游的第六阀。8.根据权利要求7所述的系统，包括在所述散热器和所述真空外壳之间的第一热交换流体泵和在所述第五阀和所述芯之间的第二热交换流体泵。9.根据权利要求7所述的系统，进一步包括热回收管路，所述热回收管路包括排气热交换器、第三热交换流体泵，以及循环通过所述排气热交换器以获取热量的第三热交换流体。10.根据权利要求9所述的系统，其中所述管道和阀系统在所述第二操作模式下使所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·莱文，F·扎法尔·沙伊克，丹里克·亨利·德米特罗夫，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US