CN207716675U - 一种车载热泵空调 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种车载热泵空调，包括压缩机(1)、气液分离器(12)、四通阀(3)、蒸发器(11)、补气电子膨胀阀(10)、经济器(6)、主路电子膨胀阀(5)、冷凝器(4)和单向阀(8)；四通阀的E口接蒸发器的入口，蒸发器的出口依次经经济器的第一条换热通道、主路电子膨胀阀和冷凝器接四通阀的C口；蒸发器的输出端还依次通过补气电子膨胀阀、经济器的第二条换热通道和单向阀接压缩机的中间压缩腔；四通阀的D口接压缩机的排气口；气液分离器的两端分别接压缩机的吸气口和四通阀的S口。该车载热泵空调特别适合在低温环境运行，可靠性高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种车载热泵空调。
背景技术
目前国内车载热泵空调在制热时存在两个难以解决的技术问题，一是在低环境温度下运行时，压缩机的吸气比容增大、压比较大，引起制热能效比下降明显，制热量衰减厉害；二是当环境温度低于-15℃时，由于压缩机的压比较大，导致压缩机排气温度太高而容易引起润滑油碳化失效，压缩机得不到有效润滑而损毁，热泵很难长期可靠稳定运行。因此，有必要设计一种车载热泵空调。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种车载热泵空调，该车载热泵空调是一种带补气增焓的车载热泵空调，易于实施，能保证空调机组在低温(如零下 25℃)的环境气温下稳定制热运行。
实用新型的技术解决方案如下：
一种车载热泵空调，其特征在于，包括压缩机(1)、气液分离器(12)、四通阀(3)、蒸发器(11)、补气电子膨胀阀(10)、经济器(6)、主路电子膨胀阀 (5)、冷凝器(4)和单向阀(8)；
四通阀具有D、E、S和C四个口；其中E、S和C口在同一侧且S口在E 口和C口之间(逻辑上是在中间，因为3个口可能不是并排排布)；
四通阀的E口接蒸发器的入口，蒸发器的出口依次经经济器的第一条换热通道、主路电子膨胀阀和冷凝器接四通阀的C口；
蒸发器的输出端还依次通过补气电子膨胀阀、经济器的第二条换热通道和单向阀接压缩机的中间压缩腔；
四通阀的D口接压缩机的排气口；气液分离器的两端分别接压缩机的吸气口和四通阀的S口。
经济器为板式换热器。还可以是套管式换热器、列管式换热器等。且板式换热器的高度不超过170mm。
板式换热器为并联的两个或多个。多个板式换热器的第一换热通道并联，多个第二换热通道并联，以提高换热效率，优选2个。
蒸发器设置在车内，冷凝器设置在车外。
还包括控制器、室外温度传感器、回气压力传感器和回气温度传感器，室外温度传感器、回气压力传感器和回气温度传感器均与控制器相连。控制器为模拟控制器或数字控制器，数字控制器为PLC或单片机或DSP等集成器件。
回气压力传感器和回气温度传感器就是图中的P和T2。
主路电子膨胀阀和补气电子膨胀阀均与控制器连接，主路电子膨胀阀和补气电子膨胀阀均受控于控制器。
控制器通过能调节阀门开度的驱动电路与主路电子膨胀阀相连。(所述驱动电路为现有技术)。
经济器的第二条换热通道的入口处设有与控制器相连的第三温度传感器 (9)。
经济器的第二条换热通道的出口处设有与控制器相连的第四温度传感器 (7)。
压缩机的排气口处设有与控制器相连的第一温度传感器(2)。
车载热泵空调机组中设有控制器、室外温度传感器、回气压力传感器和回气温度传感器，室外温度传感器、回气压力传感器和回气温度传感器均与控制器相连。
主路电子膨胀阀和补气电子膨胀阀均与控制器连接，主路电子膨胀阀和补气电子膨胀阀均受控于控制器；
控制器通过能调节阀门开度的驱动电路与主路电子膨胀阀相连；
有益效果：
本实用新型公开了一种车载热泵空调，本实用新型首次将补气增焓技术应用在车载空调上，通过采用具有补气增焓压缩机、双板换结构的经济器、双电子膨胀阀节流机构、独特结构的翅片式冷凝器，以及先进的控制技术等独有结构和技术，在低环境温度下有效提升热泵制热能效比20％～30％，提升制热量30～50％；同时也解决了空调不能在-15℃以下环境气温下稳定运行的问题。该类型机组可在-25℃的环境气温下稳定运行，彻底解决车载热泵空调在我国北方地域不能很好应用的问题。
附图说明
图1为热泵***压焓图；
图2为车载热泵空调的总体结构示意图；
图3为冷凝器结构示意图；
图4为主路电子膨胀阀控制框图。
标号说明：1-压缩机，2-第一温度传感器，3-四通阀，4-冷凝器，5-主路电子膨胀阀，6-经济器，7-第四温度传感器，8-单向阀，9-第三温度传感器，10-补气电子膨胀阀，11-压缩机，12-气液分离器，13-压力计，14-第二温度传感器，15- 车外温度传感器。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明：
实施例1：如图1～4，一种车载热泵空调，其特征在于，包括压缩机1、气液分离器12、四通阀3、蒸发器11、补气电子膨胀阀10、经济器6、主路电子膨胀阀5、冷凝器4和单向阀8；
四通阀具有D、E、S和C四个口；其中E、S和C口在同一侧且S口在E 口和C口之间；
四通阀的E口接蒸发器的入口，蒸发器的出口依次经经济器的第一条换热通道、主路电子膨胀阀和冷凝器接四通阀的C口；
蒸发器的输出端还依次通过补气电子膨胀阀、经济器的第二条换热通道和单向阀接压缩机的中间压缩腔；
四通阀的D口接压缩机的排气口；气液分离器的两端分别接压缩机的吸气口和四通阀的S口。
经济器为板式换热器。
板式换热器为并联的两个或多个。多个板式换热器的第一换热通道并联，多个第二换热通道并联，以提高换热效率，优选2个。
蒸发器设置在车内，冷凝器设置在车外。
还包括控制器、室外温度传感器、回气压力传感器和回气温度传感器，室外温度传感器、回气压力传感器和回气温度传感器均与控制器相连。控制器为模拟控制器或数字控制器，数字控制器为PLC或单片机或DSP等集成器件。
主路电子膨胀阀和补气电子膨胀阀均与控制器连接，主路电子膨胀阀和补气电子膨胀阀均受控于控制器。
控制器通过能调节阀门开度的驱动电路与主路电子膨胀阀相连。(所述驱动电路为现有技术，驱动程序为独创的控制程序)。
经济器的第二条换热通道的入口处设有与控制器相连的第三温度传感器9。
经济器的第二条换热通道的出口处设有与控制器相连的第四温度传感器7。
压缩机的排气口处设有与控制器相连的第一温度传感器2。
车载热泵空调机组中设有括控制器、室外温度传感器、回气压力传感器和回气温度传感器，室外温度传感器、回气压力传感器和回气温度传感器均与控制器相连。
主路电子膨胀阀和补气电子膨胀阀均与控制器连接，主路电子膨胀阀和补气电子膨胀阀均受控于控制器；
控制器通过能调节阀门开度的驱动电路与主路电子膨胀阀相连；
参见图1，普通热泵***循环：A-B-D＇-E-H＇-A；
补气增焓热泵***循环：主回路A-B-C-D-E-F-G-A，补气回路E-H-C。
补气增焓原理简介：在图2中，从车内换热器(蒸发器11)(制热运行时为冷凝器)出来的高温高压液体分两路进入经济器6(又称主支路换热器)，其中补气路液体经补气电子膨胀阀10节流降压后变成低温低压的液体进入经济器吸收主路中制冷剂的热量而蒸发成气体，气体出经济器后经单向阀8回压缩机1 的中间压缩腔；另一方面，主路的液体制冷剂在经济器中被进一步冷却，变成更低温度的液体(比普通热泵的低15℃以上)经主路电子膨胀阀5节流降压后进入车外换热器4(制热运行时为蒸发器)吸收大气中的热量而蒸发成气体，再通过四通阀3和气液分离器12后回压缩机的吸气口。
补气增焓解决的技术问题
补气增焓技术原理上与一级节流中间不完全冷却两级压缩循环***完全一致，与不补气的单级压缩循环(现有的车载空调热泵应用的原理)相比，可以解决单级压缩循环随着压比的增大，引起的制冷(热)量下降、功耗增加、性能系数(COP)下降和排气温度升高等问题，与此有关的详细论述可参见西安交大吴业正、朱瑞琪等编写的《制冷原理及设备》的“第4章两级压缩和复叠式制冷”，这里不再累赘。而由此导出的补气增焓解决的技术问题主要体现在以下两点。
补气增焓技术提高制热量和能效比
在图2中，补气增焓技术的应用使得流经蒸发器的主路制冷剂在经济器6 内受到进一步冷却再进入主路电子膨胀阀5，由于主路制冷剂进入蒸发器时的温度比普通热泵要低15℃以上，从而明显增大了制冷剂在车外换热器4中与空气换热的传热温差，从而可以吸收更多的热量Qe，这样车内换热器11(制热时为冷凝器)也需要交换更多的热量，引起冷凝温度提升，从而压缩机1也需要消耗更多的功率P，机组也就会产生更多的制热量(制热量＝Qe+P)。
补气增焓技术解决机组低温不能长期可靠运行的问题
当冷凝温度一定时，压缩机的排气温度随着蒸发温度的降低而升高，在相同的工况下，有补气的热泵***排气温度低于没有补气的***的排气温度，且补气越多，排气温度降低得越明显。
本实用新型的特点是：
(1)双板换结构的经济器在车载空调上的应用
在图2中，经济器是个换热器，通过制冷剂自身节流蒸发吸收热量从而使另一部分制冷剂得到过冷。
所述经济器主要特征：1)采用高效传热的板式换热器；2)两个板式换热器并联设计；3)补气回路采用上进下出的流程设计；4)所用板式换热器具有两个特征：a.全铝整体钎焊成型；b.板式换热器高度不高于170mm，适用于车载空调。
解决的问题：在满足经济器换热要求的情况下，减少了经济器的换热面积和经济器的自身重量，同时满足了车载空调扁平化外形设计(空调的高度不能太高，这样可降低车辆行驶时的风阻)的结构要求。
(2)双电子膨胀阀在车载空调上的应用
在图2中，所述双电子膨胀阀是指主路电子膨胀阀和补气电子膨胀阀，其主要特征是：1)双电子膨胀阀首次应用在车载空调上，两个电子膨胀阀分为主路电子膨胀阀和补气电子膨胀阀。
解决的问题：现有的大巴热泵空调采用热力膨胀阀进行制冷剂的流量调节，热力膨胀阀的流量调节范围小，且过热度不可调节，不能很好地满足低环境温度下机组对制冷剂流量精确控制的要求。采用双电子膨胀阀进行流量控制，能够实现流量的大范围精准控制，也可以根据环境气温的不同通过控制程序自动调节过热度的设定值，从而很好地实现蒸发器、经济器与各自的制冷剂流量之间的最佳匹配，提高***蒸发器和经济器的换热效率，也就增加的机组的制热量和提升了机组的能效比。
(3)独特结构的车外换热器(冷凝器)
在图3中，所述车外换热器(冷凝器)的主要特征：1)翅片排数为五排半，即左边5排管、右边6排管设计，降低了冷凝器的安装高度，充分利用产品空间，减少整机高度尺寸和重量；2)中间出液结构设计，即冷凝器从中间排管(第3排管)出液；3)液管三通合流设计，即在冷凝器流路的中后段，当制冷剂基本冷却成液体后，通过一个三通将两个回路合并为一个回路，从而减少液体流态的管路数，增强换热能力；4)冷凝器进出管抗震设计，即采用一个角钢型的铜质固定板，固定板与冷凝器的进出铜管均钎焊在一起，再通过铆钉铆接在冷凝器的端板上，有效减少冷凝器进出管的振动，更适用于车载振动环境。
解决的问题：五排半结构设计在不增加机组外形尺寸的条件下最大限度地增加冷凝器的换热面积；中间出液结构设计兼顾制冷运行和制热运行的换热效果，解决了现有热泵有些制冷效果好而制热不行，有些热泵制热效果好而制冷不行的问题；液管三通合流设计最大限度地减少制冷剂液体占用冷凝器的换热面积，提升冷凝器的换热能力；冷凝器进出管抗震设计避免了由于车体振动而引起管道振动而引起破损。
Claims (10)
1.一种车载热泵空调，其特征在于，包括压缩机(1)、气液分离器(12)、四通阀(3)、蒸发器(11)、补气电子膨胀阀(10)、经济器(6)、主路电子膨胀阀(5)、冷凝器(4)和单向阀(8)；
四通阀具有D、E、S和C四个口；其中E、S和C口在同一侧且S口在E口和C口之间；
四通阀的E口接蒸发器的入口，蒸发器的出口依次经经济器的第一条换热通道、主路电子膨胀阀和冷凝器接四通阀的C口；
蒸发器的输出端还依次通过补气电子膨胀阀、经济器的第二条换热通道和单向阀接压缩机的中间压缩腔；
四通阀的D口接压缩机的排气口；气液分离器的两端分别接压缩机的吸气口和四通阀的S口。
2.根据权利要求1所述的车载热泵空调，其特征在于，经济器为板式换热器、套管式换热器或列管式换热器。
3.根据权利要求2所述的车载热泵空调，其特征在于，板式换热器为并联的多个。
4.根据权利要求1所述的车载热泵空调，其特征在于，蒸发器设置在车内，冷凝器设置在车外。
5.根据权利要求1-4任一项所述的车载热泵空调，其特征在于，
还包括控制器、室外温度传感器、回气压力传感器和回气温度传感器，室外温度传感器、回气压力传感器和回气温度传感器均与控制器相连。
6.根据权利要求5所述的车载热泵空调，其特征在于，主路电子膨胀阀和补气电子膨胀阀均与控制器连接，主路电子膨胀阀和补气电子膨胀阀均受控于控制器。
7.根据权利要求6所述的车载热泵空调，其特征在于，控制器通过能调节阀门开度的驱动电路与主路电子膨胀阀相连。
8.根据权利要求5所述的车载热泵空调，其特征在于，经济器的第二条换热通道的入口处设有与控制器相连的第三温度传感器(9)。
9.根据权利要求5所述的车载热泵空调，其特征在于，经济器的第二条换热通道的出口处设有与控制器相连的第四温度传感器(7)。
10.根据权利要求5所述的车载热泵空调，其特征在于，压缩机的排气口处设有与控制器相连的第一温度传感器(2)。
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| CN201721692508.8U CN207716675U (zh) | 2017-12-07 | 2017-12-07 | 一种车载热泵空调 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108106041A (zh) * | 2017-12-07 | 2018-06-01 | 湖南华强电气股份有限公司 | 一种带补气增焓的车载热泵空调 |
| CN111503940A (zh) * | 2020-04-17 | 2020-08-07 | 太原理工大学 | 一种两级补气低温空气源热泵*** |
-
2017
- 2017-12-07 CN CN201721692508.8U patent/CN207716675U/zh active Active
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