RU2700324C2 - Система кондиционирования воздуха для транспортного средства - Google Patents

Система кондиционирования воздуха для транспортного средства Download PDF

Info

Publication number
RU2700324C2
RU2700324C2 RU2016112445A RU2016112445A RU2700324C2 RU 2700324 C2 RU2700324 C2 RU 2700324C2 RU 2016112445 A RU2016112445 A RU 2016112445A RU 2016112445 A RU2016112445 A RU 2016112445A RU 2700324 C2 RU2700324 C2 RU 2700324C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
section
valve
mode
heat exchange
Prior art date
Application number
RU2016112445A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2016112445A3 (ru
RU2016112445A (ru
Inventor
Майкл ЛЕВИН
Фуркан Зафар ШАИКХ
Дэнрик Генри ДЕМИТРОФФ
Original Assignee
ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи filed Critical ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи
Publication of RU2016112445A publication Critical patent/RU2016112445A/ru
Publication of RU2016112445A3 publication Critical patent/RU2016112445A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2700324C2 publication Critical patent/RU2700324C2/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00007—Combined heating, ventilating, or cooling devices
    • B60H1/00021—Air flow details of HVAC devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H1/3201—Cooling devices using absorption or adsorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H1/3201—Cooling devices using absorption or adsorption
    • B60H1/32014—Cooling devices using absorption or adsorption using adsorption, e.g. using Zeolite and water
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H3/00—Other air-treating devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00492—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices comprising regenerative heating or cooling means, e.g. heat accumulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00492—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices comprising regenerative heating or cooling means, e.g. heat accumulators
    • B60H1/005—Regenerative cooling means, e.g. cold accumulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00007—Combined heating, ventilating, or cooling devices
    • B60H1/00021—Air flow details of HVAC devices
    • B60H2001/00078—Assembling, manufacturing or layout details
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00007—Combined heating, ventilating, or cooling devices
    • B60H1/00021—Air flow details of HVAC devices
    • B60H2001/00114—Heating or cooling details
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B17/00—Sorption machines, plants or systems, operating intermittently, e.g. absorption or adsorption type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B29/00—Combined heating and refrigeration systems, e.g. operating alternately or simultaneously
    • F25B29/006—Combined heating and refrigeration systems, e.g. operating alternately or simultaneously of the sorption type system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00—Heat pumps
    • F25B30/04—Heat pumps of the sorption type

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Abstract

Система кондиционирования воздуха для моторного транспортного средства согласно изобретению включает вакуумный кожух, имеющий хладагент, первую секцию и вторую секцию. Система дополнительно включает в себя радиатор, активную зону и резервуар с материалом с легким переходом из одной фазы в другую ниже по потоку от активной зоны. Система трубопроводов и клапанов приводит в действие систему кондиционирования воздуха в двух режимах работы. Достигается усовершенствование системы кондиционирования. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Настоящее изобретение, в целом, относится к области моторных транспортных средств и, в частности, к системе кондиционирования воздуха для моторного транспортного средства, которая включает в себя вакуумный кожух с единым адсорбционным слоем.
Настоящее изобретение также относится к новой и улучшенной системе кондиционирования воздуха, которая обеспечивает возможность для улучшенного комфорта водителя, а также улучшенной экономии топлива, когда система кондиционирования воздуха находится в использовании. Система кондиционирования воздуха добивается этого посредством снижения или устранения нагрузок вспомогательных агрегатов AC, создаваемых традиционными системами AC с компрессорным приводом, и посредством предоставления возможности незамедлительной подачи холодного воздуха ради комфорта пассажиров при или до запуска двигателя с помощью имеющегося в распоряжении предварительного кондиционирования воздуха в кабине с дистанционным вводом в действие.
В соответствии с задачами и преимуществами, описанными в материалах настоящей заявки, создана система кондиционирования воздуха для моторного транспортного средства. Такая система кондиционирования воздуха содержит вакуумный кожух, включающий в себя хладагент, первую секцию и вторую секцию. Система кондиционирования воздуха также включает в себя радиатор, активную зону и резервуар, включающий в себя материал с легким переходом из одной фазы в другую, ниже по потоку от активной зоны. Кроме того, система кондиционирования воздуха включает в себя систему трубопроводов и клапанов, посредством которой (a) первая теплообменная текучая среда подвергается циркуляции через радиатор и первую секцию, а вторая теплообменная текучая среда подвергается циркуляции через вторую секцию, активную зону и резервуар в первом режиме работы, и (b) первая теплообменная текучая среда подвергается циркуляции через радиатор и вторую секцию, а вторая теплообменная текучая среда подвергается циркуляции через активную зону и резервуар во втором режиме работы.
В частности, первая секция включает в себя адсорбционный слой для адсорбирования паров хладагента и теплообменный трубопровод для циркуляции первой теплообменной текучей среды через адсорбционный слой в первом режиме работы.
В одном из возможных вариантов осуществления, адсорбционный слой включает в себя множество покрытых осушителем пластин. Кроме того, теплообменный трубопровод включает в себя впускной конец и выпускной конец, и система клапанов и трубопроводов включает в себя первый клапан на впускном конце и второй клапан на выпускном конце.
Вторая секция включает в себя испаритель/конденсатор хладагента и трубопровод теплообменной текучей среды для осуществления циркуляции второй теплообменной текучей среды через испаритель/конденсатор в первом режиме работы и первой теплообменной текучей среды через испаритель/конденсатор во втором режиме работы. Трубопровод теплообменной текучей среды дополнительно включает в себя впуск и выпуск, а система трубопроводов и клапанов включает в себя третий клапан на впуске и четвертый клапан на выпуске.
В дополнение, система трубопроводов и клапанов включает в себя пятый клапан выше по потоку от активной зоны и шестой клапан ниже по потоку от резервуара. Первый насос теплообменной текучей среды предусмотрен между радиатором и вакуумным кожухом, и второй насос теплообменной среды предусмотрен между пятым клапаном и активной зоной.
В дополнение, система кондиционирования воздуха включает в себя контур рекуперации тепла. Контур рекуперации тепла включает в себя теплообменник для отработавших газов, третий насос теплообменной текучей среды и третью теплообменную текучую среду, циркулируемую через теплообменник для отработавших газов, чтобы поглощать тепло. Система трубопроводов и клапанов осуществляет циркуляцию третьей теплообменной текучей среды из контура рекуперации тепла отработавших газов через теплообменный трубопровод первой секции во втором режиме работы, для того чтобы нагревать хладагент и десорбировать адсорбер. В одном из возможных вариантов осуществления, контур рекуперации тепла отработавших газов дополнительно включает в себя второй резервуар, содержащий в себе второй материал с легким переходом из одной фазы в другую для накопления тепла.
В соответствии с дополнительным аспектом, предусмотрен способ для системы управления микроклиматом транспортного средства. Такой способ может быть в общих чертах описан в качестве содержащего этапы (a) циркуляции первой теплообменной текучей среды через радиатор и секцию адсорбера вакуумного кожуха и второй теплообменной текучей среды через секцию испарителя/конденсатора вакуумного кожуха, активную зону и резервуар с материалом с легким переходом из одной фазы в другую в первом режиме работы, и (b) циркуляции первой теплообменной текучей среды через радиатор и испаритель/конденсатора и второй теплообменной текучей среды через активную зону и резервуар с материалом с легким переходом из одной фазы в другую во втором режиме работы.
Способ дополнительно может включать в себя этап циркуляции третьей теплообменной текучей среды из контура рекуперации тепла отработавших газов через секцию адсорбента вакуумного кожуха во втором режиме работы, для того чтобы нагревать хладагент и десорбировать секцию адсорбента. Кроме того, способ может включать в себя циркуляцию третьей теплообменной текучей среды через теплообменник для отработавших газов и второй резервуар с материалом с легким переходом из одной фазы в другую.
В дополнение, способ может включать в себя циркуляцию воздуха, который должен быть кондиционирован, во взаимосвязи по теплообмену с второй теплообменной текучей средой. Кроме того, способ включает в себя снабжение системы кондиционирования воздуха одной единственной секцией адсорбера. Кроме того дополнительно, способ включает в себя снабжение единственного вакуумного кожуха секцией адсорбера, открытой в секцию испарителя/конденсатора, при этом, секция адсорбера накапливает пары хладагента, удаленные из секции испарителя/конденсатора во время первого режима работы, и секция испарителя/адсорбера накапливает текучую среду хладагента, выпущенную из секции адсорбера, во время второго режима работы. В одном из возможных вариантов осуществления, способ включает в себя прохождение цикла между первым режимом работы и вторым режимом работы каждые от 3 до 12 минут. Кроме того, способ включает в себя охлаждение секции адсорбера во время первого режима работы, чтобы обеспечивать абсолютное давление внутри вакуумного кожуха между от приблизительно 0,5 до приблизительно 1,0 кПа. Кроме того, способ включает в себя нагревание секции адсорбера во время второго режима работы, чтобы обеспечивать абсолютное давление внутри вакуумного кожуха между от приблизительно 10 до приблизительно 14 кПа.
Таким образом, согласно первому объекту изобретения создана система кондиционирования воздуха для моторного транспортного средства, содержащая: вакуумный кожух, включающий в себя хладагент, первую секцию и вторую секцию; радиатор; активную зону; резервуар, включающий в себя материал с легким переходом из одной фазы в другу и расположенный ниже по потоку от активной зоны; и систему трубопроводов и клапанов, посредством которой (a) первая теплообменная текучая среда подвергается циркуляции через радиатор и первую секцию, а вторая теплообменная текучая среда подвергается циркуляции через вторую секцию, активную зону и резервуар в первом режиме работы, и (b) первая теплообменная текучая среда подвергается циркуляции через радиатор и вторую секцию, а вторая теплообменная текучая среда подвергается циркуляции через активную зону и резервуар во втором режиме работы.
Предпочтительно, первая секция включает в себя адсорбционный слой для адсорбирования паров хладагента и теплообменный трубопровод для циркуляции первой теплообменной текучей среды через адсорбционный слой в первом режиме работы.
Предпочтительно, адсорбционный слой включает в себя множество покрытых осушителем пластин.
Предпочтительно, теплообменный трубопровод включает в себя впускной конец и выпускной конец, и система клапанов и трубопроводов включает в себя первый клапан на впускном конце и второй клапан на выпускном конце.
Предпочтительно, вторая секция включает в себя испаритель/конденсатор хладагента и трубопровод теплообменной текучей среды для осуществления циркуляции второй теплообменной текучей среды через испаритель/конденсатор в первом режиме работы и первой теплообменной текучей среды через испаритель/конденсатор во втором режиме работы.
Предпочтительно, трубопровод теплообменной текучей среды включает в себя впуск и выпуск, и система трубопроводов и клапанов включает в себя третий клапан на впуске и четвертый клапан на выпуске.
Предпочтительно, система трубопроводов и клапанов включает в себя пятый клапан выше по потоку от активной зоны и шестой клапан ниже по потоку от резервуара.
Предпочтительно, система включает в себя первый насос теплообменной текучей среды между радиатором и вакуумным кожухом и второй насос теплообменной текучей среды между пятым клапаном и активной зоной.
Предпочтительно, система дополнительно включает в себя контур рекуперации тепла, включающий в себя теплообменник для отработавших газов, третий насос теплообменной текучей среды и третью теплообменную текучую среду, циркулируемую через теплообменник для отработавших газов, чтобы поглощать тепло.
Предпочтительно, система трубопроводов и клапанов осуществляет циркуляцию третьей теплообменной текучей среды из контура рекуперации тепла отработавших газов через теплообменный трубопровод первой секции во втором режиме работы, чтобы нагревать хладагент и десорбировать адсорбер.
Предпочтительно, контур рекуперации тепла отработавших газов включает в себя второй резервуар, содержащий второй материал с легким переходом из одной фазы в другую для накопления тепла.
Согласно второму объекту изобретения создан способ для системы управления микроклиматом транспортного средства, при котором: осуществляют циркуляцию первой теплообменной текучей среды через радиатор и секцию адсорбера вакуумного кожуха и второй теплообменной текучей среды через секцию испарителя/конденсатора вакуумного кожуха, активную зону и резервуар с материалом с легким переходом из одной фазы в другую в первом режиме работы; и осуществляют циркуляцию указанной первой теплообменной текучей среды через радиатор и испаритель/конденсатор и указанной второй теплообменной текучей среды через активную зону и резервуар с материалом с легким переходом из одной фазы в другую во втором режиме работы.
Предпочтительно, дополнительно осуществляют циркуляцию третьей теплообменной текучей среды из контура рекуперации тепла отработавших газов через секцию адсорбера вакуумного кожуха во втором режиме работы, чтобы нагревать хладагент и десорбировать секцию адсорбера.
Предпочтительно, осуществляют циркуляцию третьей теплообменной текучей среды через теплообменник для отработавших газов и второй резервуар с материалом с легким переходом из одной фазы в другую в первом режиме работы, чтобы накапливать тепло в материале с легким переходом из одной фазы в другую, удерживаемом во втором резервуаре с материалом с легким переходом из одной фазы в другую.
Предпочтительно, осуществляют циркуляцию воздуха, подлежащего кондиционированию, через активную зону во взаимосвязи по теплообмену со второй теплообменной текучей средой.
Предпочтительно, снабжают систему кондиционирования воздуха одной единственной секцией адсорбера.
Предпочтительно, снабжают единственный вакуумный кожух секцией адсорбера, открытой в секцию испарителя/конденсатора, при этом секция адсорбера накапливает пары хладагента, удаленные из секции испарителя/конденсатора, во время первого режима работы, и секция испарителя/адсорбера накапливает текучую среду хладагента, выпущенную из секции адсорбера, во время второго режима работы.
Предпочтительно, проходят цикл между первым режимом работы и вторым режимом работы каждые от 3 до 12 минут.
Предпочтительно, охлаждают секцию адсорбера во время первого режима работы, чтобы обеспечивать абсолютное давление внутри вакуумного кожуха от приблизительно 0,5 до приблизительно 1,0 кПа.
Предпочтительно, нагревают секцию адсорбера во время второго режима работы, чтобы обеспечивать абсолютное давление внутри вакуумного кожуха от приблизительно 10 до приблизительно 14 кПа.
В последующем описании, показаны и описаны несколько предпочтительных вариантов осуществления системы кондиционирования воздуха и связанного способа для системы управления микроклиматом транспортного средства. Как должно быть осознано, система и способ кондиционирования воздуха являются допускающими другие, иные варианты осуществления, и некоторые их детали допускают модификацию в различных очевидных аспектах, все не отходя от системы и способа кондиционирования воздуха, как изложенные и описанные в последующей формуле изобретения. Соответственно, чертежи и описание должны рассматриваться по природе в качестве иллюстративных, а не в качестве ограничивающих.
Прилагаемые чертежи, включенные в материалы настоящей заявки и формирующие часть описания изобретения, иллюстрируют несколько аспектов системы кондиционирования воздуха и, вместе с описанием, служат для пояснения некоторых ее принципов. На чертежах:
фиг. 1 - принципиальная структурная схема системы кондиционирования воздуха;
фиг. 2 - принципиальная структурная схема, иллюстрирующая систему кондиционирования воздуха, работающую в первом режиме работы или с адсорбцией/испарением; и
фиг. 3 - принципиальная структурная схема, иллюстрирующая систему кондиционирования воздуха, работающую во втором режиме работы или с десорбцией/конденсацией.
Далее будет сделана подробная ссылка на современные предпочтительные варианты осуществления системы кондиционирования воздуха и связанного способа, примеры которых проиллюстрированы на прилагаемых чертежах.
На фиг. 1 схематически проиллюстрирована система 10 кондиционирования воздуха, которая является объектом настоящего изобретения. Такая система 10 кондиционирования воздуха включает в себя вакуумный кожух 12, первую секцию 14, вторую секцию 16 и хладагент 18. Первая секция 14, вторая секция 16 и хладагент 18 все удерживаются в вакуумном кожухе 12.
В частности, первая секция 14 содержит адсорбционный слой для адсорбции и накопления паров хладагента. Такой адсорбционный слой 14, например, может содержать множество покрытых осушителем пластин 22 (см. фиг. 2 и 3). Типом осушителя может быть цеолит или металл-органическая структура (MOF). Конечно, если желательно, могли бы использоваться другие типы осушителя, подходящие для этой цели.
Вторая секция 16 содержит испаритель/конденсатор хладагента, который функционирует в качестве устройства накопления жидкого хладагента и, в зависимости от давления и температуры в кожухе, конденсирует или испаряет жидкость. Как будет очевидно из последующего описания, хладагент 18 ходит туда и сюда в виде пара и жидкости между первой секцией или адсорбционным слоем 14 и второй секцией или испарителем/конденсатором 16. Первая и вторая секции 14, 16 в вакуумном кожухе 12 не разделены никакой разделительной перегородкой, для того чтобы минимизировать сопротивление потоку пара. В одном из возможных вариантов осуществления, хладагентом является вода, которая имеет высокую скрытую теплоту испарения. Однако, следует принять во внимание, что также могли бы использоваться другие хладагенты. Такие другие хладагенты включают в себя, но не обязательно в качестве ограничения, аммиак, метиловый спирт/воду или обычно используемые автомобильные хладагенты, подобные R1234yf.
Как дополнительно проиллюстрировано на фиг. 1, система 10 кондиционирования воздуха включает в себя радиатор 24, который эффективно заменяет конденсатор в системе кондиционирования воздуха транспортного средства современного уровня техники, и активную зону, которая эффективно заменяет испаритель в системе кондиционирования воздуха транспортного средства современного уровня техники. Как дополнительно проиллюстрировано, резервуар 28 с материалом с легким переходом из одной фазы в другую (PCM) предусмотрен ниже по потоку от активной зоны 26. Кроме того, система 10 кондиционирования воздуха включает в себя контур рекуперации тепла, в целом обозначенный ссылочной позицией 30, который будет подробнее описан далее.
Система 10 кондиционирования воздуха включает в себя два режима работы. В первом режиме работы или с адсорбцией/испарением, проиллюстрированном на фиг. 2, первая теплообменная текучая среда подвергается циркуляции насосом 23 из радиатора 24, где она охлаждается, через теплообменный трубопровод 32 во взаимосвязи по теплообмену с первой секцией/адсорбером 14, тем самым, охлаждая адсорбер, чтобы отводить тепло адсорбции (обратите внимание на стрелки A действия). Охлаждение первой секции/адсорбера 14 снижает абсолютное давление внутри вакуумного кожуха 12 до диапазона приблизительно 0,5-1,0 кПа. Это дает покрытым осушителем пластинам 22 адсорбционного слоя 14 возможность втягивать и накапливать пары хладагента.
Снижение давления внутри вакуумного кожуха 12 до уровня давления насыщения жидкого хладагента 14 и пара, всосанного адсорбционным слоем 14, создает интенсивное испарение (кипение) пленки жидкого хладагента 18 на поверхностях пластин второй секции или испарителя/конденсатора 16. Пары хладагента, сформированные в вакуумном кожухе 12, транспортируются в пластины 22 и накапливаются на них.
Во время этого первого режима работы, вторая теплообменная текучая среда подвергается циркуляции насосом 42 через теплообменный трубопровод 34 второй секции или испарителя/конденсатора 16, активную зону 26 и резервуар 28 с PCM (обратите внимание на стрелки B действия). Как результат, активная зона 26 охлаждается до температурного диапазона приблизительно 5–7°C для теплообмена с воздухом, подвергаемым циркуляции через пассажирскую кабину C моторного транспортного средства нагнетателем 35 (обратите внимание на стрелки D действия). Как результат, такой воздух охлаждается и обезвоживается. Вторая теплообменная текучая среда затем подвергается циркуляции в резервуар 28 с PCM, где она служит для застывания материала с легким переходом из одной фазы в другую в таком резервуаре. Такой резервуар 28, например, может быть сделан из обшивочно-трубчатой конструкции с материалом с легким переходом из одной фазы в другую, заполняющим трубки и хладагентом, текущим на стороне обшивки. Теплоизоляция могла бы иметь тип вакуумного промежутка между двумя стенками. В качестве альтернативы или в дополнение, резервуар 23 с PCM мог бы быть обернут материалом панели вакуумной изоляции (VIP). Резервуар 28 с PCM типично содержал бы в себе 2–4 кг материала с легким переходом из одной фазы в другую со скрытой теплотой в диапазоне 150–350 кДж/кг и точкой плавления в температурном диапазоне 8–10°C.
В проиллюстрированном варианте осуществления, резервуар 28 с PCM расположен ниже по потоку от активной зоны 26. Должно быть принято во внимание, что резервуар 28 с PCM, в качестве альтернативы, мог бы быть расположен выше по потоку от активной зоны 26 в зависимости от конкретных требований управления тепловым режимом. При размещении выше по потоку, может требоваться меньшее или нулевое количество воздуха, так как теплообменная текучая среда, попадающая в активную зону, была бы более теплой, приняв некоторое количество тепла из материала с легким переходом из одной фазы в другую.
Зимой или в другие подходящие моменты времени, воздух, поступающий из активной зоны 26, мог бы направляться в отдельную активную зону отопителя (не показана) перед тем, как он попадает в кабину, для того чтобы повышать температуру воздуха до уровня комфорта, требуемого пассажирами.
Активная зона 26 может быть сконструирована аналогично автомобильным активным зона отопителя, обычно используемым для отапливания кабины. Нагнетательный вентилятор 35 HVAC прогоняет воздух через активную зону 26 во взаимосвязи по теплообмену с циркулирующим вторым хладагентом, а затем, в кабину C транспортного средства, чтобы обеспечивать охлаждение для пассажиров и водителя транспортного средства.
Во время первого режима работы, насос 36 осуществляет циркуляцию третьей текучей среды хладагента в замкнутом контуре 30 рекуперации тепла отработавших газов между теплообменником 38 для отработавших газов и резервуаром 40 с PCM, для того чтобы накапливать тепло в материале с легким переходом из одной фазы в другую, удерживаемом в таком резервуаре (обратите внимание на стрелки E действия).
Во втором режиме работы или с десорбцией/конденсацией, проиллюстрированном на фиг. 3, нагретый третий хладагент подвергается циркуляции между теплообменным трубопроводом 32 первой секции/адсорбера 14 и контуром 30 рекуперации тепла (см. стрелки F действия). Тепло из третьей обменной текучей среды заставляет абсолютное давление в вакуумном кожухе 12 подниматься до приблизительно 10-12 кПа, а адсорбционный слой 14 выгонять пары хладагента, которые конденсируются на поверхностях пластин второй секции или испарителя/конденсатора 16. Одновременно, теплота конденсации отводится из второй секции или испарителя/конденсатора 16 посредством циркуляции первой теплообменной текучей среды между теплообменным трубопроводом 34 второй секции 16 и радиатором 24 (обратите внимание на стрелки G действия), где такое тепло сбрасывается в окружающую среду окружающим воздухом (обратите внимание на стрелку H действия) через радиатор.
Как дополнительно проиллюстрировано на фиг. 3, в этом втором режиме работы, вторая теплообменная текучая среда подвергается циркуляции насосом 42 в активную зону 26 и резервуар 28 с PCM (обратите внимание на стрелки J действия). Точнее, застывший материал с легким переходом из одной фазы в другую в резервуаре 28 с PCM охлаждает хладагент, который затем подается в активную зону 26. Там нагнетательный вентилятор 35 проталкивает воздух (обратите внимание на стрелки D действия) через активную зону 26 во взаимосвязи по теплообмену с хладагентом, тем самым, охлаждая воздух, который затем подается в кабину C транспортного средства. Как должно быть принято во внимание, это предоставляет возможность непрерывной подачи холодного воздуха в кабину наряду с тем, что адсорбционный слой 14 восстанавливается, чтобы быть готовым для следующего режима с адсорбцией/испарением рабочего цикла. В одном из возможных вариантов осуществления, система 100 кондиционирования воздуха циклически переходит между режимами работы каждые от 3 до 12 минут, причем, временной диапазон настраивается на основании различных потребных профилей для охлаждения кабины, и чтобы доводить до максимума долю застывшего материала с легким переходом из одной фазы в другую. Это необходимо для доведения до максимума времени стоянки транспортного средства с возможностью использования «мгновенного холода» при следующем запуске транспортного средства. Конечно, также следует принимать во внимание, что время возможности использования «мгновенного холода» может быть продлено посредством увеличения количества материала с легким переходом из одной фазы в другую, удерживаемого в резервуаре 28, использования типа материала с легким переходом из одной фазы в другую более высокой скрытой теплоты и/или улучшения изоляции резервуара.
Система трубопроводов и клапанов включает в себя шесть клапанов 50, 52, 54, 56, 58, 60 для управления потоком трех разных текучих сред хладагента по мере того, как система 10 кондиционирования циклически проходит через первый и второй режимы работы. Первый клапан 50 предусмотрен на входном конце теплообменного трубопровода 32 первой секции наряду с тем, что второй клапан 52 предусмотрен на выпускном конце такого трубопровода. Третий клапан 54 предусмотрен на входном конце теплообменного трубопровода 34 второй секции наряду с тем, что четвертый клапан 56 предусмотрен на выпускном конце такого трубопровода. В заключение, пятый клапан 58 предусмотрен выше по потоку от активной зоны 26 наряду с тем, что шестой клапан 50 предусмотрен ниже по потоку от резервуара 28 с PCM.
Подводя итог вышесказанному, многочисленные выгоды обеспечиваются системой 10 кондиционирования воздуха. Как должно быть принято во внимание, радиатор 24 эффективно заменяет конденсатор кондиционирования воздуха, используемый в системе кондиционирования воздуха транспортного средства с компрессорным приводом современного уровня техники, наряду с тем, что активная зона 26 эффективно заменяет испаритель современного уровня техники. Это устраняет нагрузки вспомогательных агрегатов AC, создаваемые традиционными системами AC с компрессорным приводом, тем самым, повышая мощность и экономию топлива двигателя. Кроме того, посредством накопления тепла в материале с легким переходом из одной фазы в другую в резервуаре 40 с PCM и холода в материале с легким переходом из одной фазы в другую в резервуаре 28 с PCM, система 10 кондиционирования воздуха обеспечивает незамедлительное нагревание или охлаждение, как желательно для дистанционного предварительного кондиционирования воздуха в пассажирской кабине C до запуска двигателя.
Система 10 кондиционирования воздуха функционирует, чтобы предоставлять простой и эффективный способ для управления микроклиматом транспортного средства, который может быть описан в общих чертах в качестве содержащего этапы осуществления циркуляции первой теплообменной текучей среды через радиатор 24 и первую или секцию 14 адсорбера вакуумного кожуха 12, а второй теплообменной текучей среды через вторую или секцию 16 испарителя/конденсатора (в том же самом вакуумном кожухе 12), активную зону 26 и резервуар 28 с материалом с легким переходом из одной фазы в другую в первом режиме работы. В противоположность, во втором режиме работы, способ включает в себя осуществление циркуляции первой теплообменной текучей среды через радиатор 24 и вторую или секцию 16 испарителя/конденсатора, а второй теплообменной текучей среды через активную зону 26 и резервуар 28 с материалом с легким переходом из одной фазы в другую.
Способ дополнительно включает в себя осуществление циркуляции третьей текучей среды теплообмена из контура 30 рекуперации тепла отработавших газов через первую секцию или секцию 14 адсорбера вакуумного кожуха 12 во втором режиме работы, для того чтобы нагревать хладагент 18 и десорбировать секцию адсорбера. Как описано, такая третья теплообменная среда подвергается непрерывной циркуляции через теплообменник 38 для отработавших газов и второй резервуар 40 с материалом с легким переходом из одной фазы в другую посредством насоса 36, для того чтобы сохранять тепло в материале с легким переходом из одной фазы в другую внутри резервуара 40.
Как также описано ранее, способ включает в себя осуществление циркуляции воздуха, который должен быть кондиционирован, через активную зону 26 во взаимосвязи по теплообмену со второй теплообменной текучей средой.
Преимущественно, система 10 кондиционирования воздуха имеет одну единственную секцию 14 адсорбера, чтоб обеспечивает существенные экономии веса и пространства сверх основанных на адсорбере систем кондиционирования воздуха предшествующего уровня техники, которые включают в себя многочисленные секции адсорбера. Как также раскрыто, система 10 кондиционирования воздуха включает в себя один единственный вакуумный кожух 12, при этом, секция 14 адсорбера открыта в секцию 16 испарителя/конденсатора, чтобы всегда работать с максимальной производительностью. Как результат, система 10 кондиционирования воздуха может эффективнее и действеннее охлаждать кабину C моторного транспортного средства для пассажиров и водителя транспортного средства наряду с одновременным предоставлением транспортному средству возможности эксплуатироваться с большей экономией топлива.
Вышеизложенное было представлено в целях иллюстрации и описания. Оно не предназначено для того, чтобы быть полным или чтобы ограничивать варианты осуществления точной раскрытой формой. Очевидные модификации и варианты возможны в свете вышеприведенных доктрин. Все такие модификации и варианты находятся в пределах объема прилагаемой формулы изобретения, когда интерпретируются в соответствии с объемом притязаний, на который ей дано право объективно, по закону и по справедливости.

Claims (12)

1. Система кондиционирования воздуха для моторного транспортного средства, содержащая:
вакуумный кожух, включающий в себя хладагент, первую секцию и вторую секцию;
радиатор;
активную зону;
резервуар, включающий в себя материал с легким переходом из одной фазы в другую и расположенный ниже по потоку от активной зоны; и
систему трубопроводов и клапанов, посредством которой (a) в первом режиме работы первая теплообменная текучая среда подвергается циркуляции через радиатор и первую секцию, а вторая теплообменная текучая среда подвергается циркуляции через вторую секцию, активную зону и резервуар, и (b) во втором режиме работы первая теплообменная текучая среда подвергается циркуляции через радиатор и вторую секцию, а вторая теплообменная текучая среда подвергается циркуляции через активную зону и резервуар;
при этом первая секция включает в себя адсорбционный слой, имеющий множество покрытых осушителем пластин, для адсорбирования паров хладагента и теплообменный трубопровод для циркуляции первой теплообменной текучей среды через адсорбционный слой в первом режиме работы, причем теплообменный трубопровод включает в себя впускной конец и выпускной конец, и система клапанов и трубопроводов включает в себя первый клапан на впускном конце и второй клапан на выпускном конце;
при этом вторая секция включает в себя испаритель/конденсатор хладагента и второй трубопровод теплообменной текучей среды для осуществления циркуляции второй теплообменной текучей среды через испаритель/конденсатор в первом режиме работы и первой теплообменной текучей среды через испаритель/конденсатор во втором режиме работы, причем второй трубопровод теплообменной текучей среды включает в себя второй впуск и второй выпуск, и система трубопроводов и клапанов включает в себя третий клапан на втором впуске и четвертый клапан на втором выпуске, при этом система трубопроводов и клапанов включает в себя пятый клапан выше по потоку от активной зоны и шестой клапан ниже по потоку от резервуара.
2. Система по п. 1, включающая в себя первый насос теплообменной текучей среды между радиатором и вакуумным кожухом и второй насос теплообменной текучей среды между пятым клапаном и активной зоной.
3. Система по п. 1, дополнительно включающая в себя контур рекуперации тепла, включающий в себя теплообменник для отработавших газов, третий насос теплообменной текучей среды и третью теплообменную текучую среду, циркулируемую через теплообменник для отработавших газов, чтобы поглощать тепло.
4. Система по п. 3, в которой система трубопроводов и клапанов осуществляет циркуляцию третьей теплообменной текучей среды из контура рекуперации тепла через теплообменный трубопровод первой секции во втором режиме работы, чтобы нагревать хладагент и десорбировать адсорбер.
5. Система по п. 4, в которой контур рекуперации тепла включает в себя второй резервуар, содержащий второй материал с легким переходом из одной фазы в другую для накопления тепла.
RU2016112445A 2015-04-10 2016-04-04 Система кондиционирования воздуха для транспортного средства RU2700324C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/683,627 US10226984B2 (en) 2015-04-10 2015-04-10 Air-conditioning system with vacuum enclosure
US14/683,627 2015-04-10

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2016112445A RU2016112445A (ru) 2017-10-09
RU2016112445A3 RU2016112445A3 (ru) 2019-08-01
RU2700324C2 true RU2700324C2 (ru) 2019-09-16

Family

ID=56986605

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016112445A RU2700324C2 (ru) 2015-04-10 2016-04-04 Система кондиционирования воздуха для транспортного средства

Country Status (6)

Country Link
US (2) US10226984B2 (ru)
CN (1) CN106042821B (ru)
DE (1) DE102016106091A1 (ru)
MX (1) MX2016004526A (ru)
RU (1) RU2700324C2 (ru)
TR (1) TR201604457A2 (ru)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10458682B2 (en) * 2017-10-17 2019-10-29 Ford Global Technologies, Llc Air-conditioning system
US10987994B2 (en) * 2017-10-17 2021-04-27 Ford Global Technologies, Llc Air-conditioning system and climate control method for a fuel cell vehicle

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU740541A1 (ru) * 1978-01-20 1980-06-15 Ташкентский Политехнический Институт Им. Беруни Система кондиционировани воздуха дл транспортного средства
WO2004094928A1 (en) * 2003-04-21 2004-11-04 Alexandros Papadopoulos Adsorption chiller for the production of cooling power from low temperature hot water
JP2014001876A (ja) * 2012-06-18 2014-01-09 Sanden Corp 吸着式冷凍装置及びエンジン駆動式空調装置
US20140047853A1 (en) * 2012-08-16 2014-02-20 Ford Global Technologies, Llc Motor vehicle climate control system

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5802870A (en) * 1997-05-02 1998-09-08 Uop Llc Sorption cooling process and system
DE50111403D1 (de) * 2001-01-05 2006-12-21 Behr Gmbh & Co Kg Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug
US6434970B1 (en) 2001-01-10 2002-08-20 Hiroshi Hasegawa Plate
DE10217443B4 (de) * 2002-04-18 2004-07-08 Sortech Ag Feststoff-Sorptionswärmepumpe
US7143589B2 (en) * 2004-06-08 2006-12-05 Nanopore, Inc. Sorption cooling systems, their use in automotive cooling applications and methods relating to the same
DE102004053436A1 (de) 2004-11-05 2006-05-11 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. PKW-Klimaanlagen mit Adsorptionswärmepumpen
US8511111B2 (en) 2005-06-10 2013-08-20 Michael A. Lambert Automotive adsorption heat pump
WO2012003895A1 (de) * 2010-07-06 2012-01-12 Sam Technologies Gmbh System und verfahren zur kühlung einer rechenanlage
JP2013096586A (ja) * 2011-10-28 2013-05-20 Sanden Corp 吸着式冷凍装置
US9080796B2 (en) 2012-08-27 2015-07-14 Ford Global Technologies, Llc Motor vehicle climate control system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU740541A1 (ru) * 1978-01-20 1980-06-15 Ташкентский Политехнический Институт Им. Беруни Система кондиционировани воздуха дл транспортного средства
WO2004094928A1 (en) * 2003-04-21 2004-11-04 Alexandros Papadopoulos Adsorption chiller for the production of cooling power from low temperature hot water
JP2014001876A (ja) * 2012-06-18 2014-01-09 Sanden Corp 吸着式冷凍装置及びエンジン駆動式空調装置
US20140047853A1 (en) * 2012-08-16 2014-02-20 Ford Global Technologies, Llc Motor vehicle climate control system

Also Published As

Publication number Publication date
MX2016004526A (es) 2016-10-10
RU2016112445A3 (ru) 2019-08-01
CN106042821B (zh) 2021-06-04
DE102016106091A1 (de) 2016-10-13
RU2016112445A (ru) 2017-10-09
US10864800B2 (en) 2020-12-15
US20190160916A1 (en) 2019-05-30
CN106042821A (zh) 2016-10-26
US10226984B2 (en) 2019-03-12
TR201604457A2 (tr) 2016-10-21
US20160297281A1 (en) 2016-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20120000220A1 (en) Adsorption Cooling System And Adsorption Cooling Method For An Aircraft
JP5391379B2 (ja) 自動車の空気調和装置の冷媒サイクル
US7891575B2 (en) Method and apparatus for thermal storage using heat pipes
US9783025B2 (en) Method for cooling and/or heating media, preferably in a motor vehicle, and a sorptive heat and cold storage system
JP2008201409A (ja) 高圧ユニット付き電動コンプレッサを利用するバス用の冷暖房システム
CN105682955A (zh) 用于车辆的热泵***
JP2007263401A (ja) 蓄熱装置
JP2009286388A (ja) 加熱回路に結合可能な空気冷却２次回路を有する自動車用空調システム
US20130283842A1 (en) Climate-control device for a vehicle, and method for regulating a climate in a passenger compartment of a vehicle
JP2010001013A (ja) 自動車用加熱、換気、および／または空調装置
US20140208794A1 (en) Thermal energy exchanger with heat pipe
JPH11316061A (ja) エアコンシステム及びその運転制御方法
US10987994B2 (en) Air-conditioning system and climate control method for a fuel cell vehicle
JP5991965B2 (ja) 外部エバポレータを加熱するために、外部の隣接するコンデンサおよびエバポレータを備える暖房／空調設備
CN101576326A (zh) 包括干燥剂的制冷***
RU2700324C2 (ru) Система кондиционирования воздуха для транспортного средства
US11780298B2 (en) Heat utilisation in an environmental control system
US10830505B2 (en) Thermochemical boosted refrigeration system
WO2017154569A1 (ja) 吸着式冷凍システム、および車両用の空調装置
RU2562003C2 (ru) Система климат-контроля автомобиля и способ ее эксплуатации
US10458682B2 (en) Air-conditioning system
JPH0616031A (ja) ヒートポンプ式エアコンシステム
JP2018070038A (ja) 吸着式ヒートポンプを備えた車両用エアコン装置
US20230302875A1 (en) Heat storage heat pump heater
JP2018118562A (ja) 吸着式ヒートポンプを備えた車両用エアコン装置

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20210405