一种基于涡流管的汽车空气调节系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于涡流管的汽车空气调节系统，包括：气体供应单元；设置于所述汽车内部的换热器；入口与所述气体供应单元连接的涡流管；所述涡流管的热端出口和冷端出口中一个出口与所述换热器的换热介质管路入口相连，另一个出口与周围环境导通。在夏天时，冷流体通过车体内部的换热器或者被直接的引入到车厢内部降温，冬天时热流体也可以通过车体内部的换热器或者被直接的引入到车厢内部升温。该发明专利技术具有装置简单，可靠性高，占地空间小，能量利用效率高等突出的优势，在汽车空气调节领域具有非常好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及涡流管能量分离和汽车空气品质调节领域，具体是涉及一种利用涡流管实现汽车厢体内的空气调节系统。
技术介绍
当今社会汽车已经成为人们出行不可或缺的工具之一，在日常生活中扮演着越来越重要的角色。目前我国的汽车拥有量和年产量均居于世界前列，据中国汽车工业协会统计数据显示，在未来几年，我国汽车产量仍将保持较快的发展速度。与此同时，技术的发展也使得人们追求更好的生活工作环境，作为都市生活中的重要使用工具，汽车车厢内空气品质的改善也逐步成为人们关注的热点，因此汽车空调技术应运而生。汽车空调系统主要用于把汽车车厢内的温度、湿度、空气清洁度及空气流动调整和控制在最佳状态，为乘员提供舒适的乘坐环境，减少司机驾驶过程中的疲劳，并为驾驶员创造良好的工作条件，已经成为衡量汽车功能是否齐全的重要标志之一。汽车空调系统的组成与常规的空调系统大体相同，即包括压缩机、冷凝器、贮液干燥器、膨胀阀、蒸发器和鼓风机等部件，各部件通过铜管等相互连接在一起构成密闭的系统。以汽车空调的制冷工况为例：从蒸发器出口进入到空调压缩机的制冷剂蒸汽被压缩机压缩后，变为高温高压的制冷剂气体，然后制冷剂在冷凝器中被逐步冷凝，其温度较低，压力不变。随后制冷剂蒸汽经过节流阀后节流降温降压，并进入蒸发器与载冷剂换热以后变为低压的蒸汽从而被压缩机重新吸入，进入下一个制冷循环。汽车空调按照驱动方式来分，可以分为独立式和非独立式空调。其中独立式的汽车空调配有一台专用的驱动装置来驱动空调的压缩机，在其工作过程中，性能稳定不会受到车行驶状况的影响。而非独立式的汽车空调是通过链接机构与汽车的发动机相链接，其性能受到发动机的工作影响较大，稳定性相对较差。截止目前，国产轿车的空调装置安装率已经接近100％，而在其他车型中的应用率也在逐年的提高。汽车空调作为汽车行业的重要辅助产业，也随着汽车的发展而快速的发展起来。虽然汽车空调行业近几年的发展非常的迅速，但是也面临着很大的问题。第一，汽车空调行业作为制冷行业和汽车行业的交叉领域，同样也受到制冷剂替代问题的困扰。目前在汽车空调领域主要使用的制冷剂是R134a，虽然该制冷剂对臭氧没有破坏作用(ODP＝0)，但是其仍然会导致一定的温室效应(GWP＝1300)，考虑到当前汽车的保有量以数十亿计，汽车空调在生产和使用过程中排放到大气中的制冷剂造成的气候变暖效应就显得非常明显，目前各国已经开始限制汽车空调中制冷剂的GWP值。第二，目前的汽车大量的使用化石能源作为主要的动力来源，对于非独立式的汽车空调系统而言，空调系统的压缩机是通过汽车发动机来驱动的，因此汽车空调的使用会直接导致汽车耗能的增加，从而加剧环境问题。而对于近年来逐步推广使用的新能源汽车，其驱动方式多为电力或者混合动力。由于电池容量的限制，将有限的电能应用来驱动汽车空调系统将大大牺牲其行驶的里程。因此无论是对于传统的以燃油为主要动力的汽车，还是对于新型的新能源汽车而言，对于汽车空调的技术创新都将具有很大的市场价值。实际上，作为一种高效的能量分离装置，涡流管能够实现较好的制冷效果，且整个系统不需要任何的运动部件。涡流管技术的发展为汽车空调行业的技术创新提供了一个全新的解决问题的思路。涡流管又称为兰克-威尔逊管，于1930年由工程师兰克所提出，一经提出，涡流管就以其结构轻便，造价低廉，性能稳定的优势受到学者们的广泛关注。常规的涡流管由喷嘴、涡流室、冷端出口和热端出口组成。涡流管在工作时，高压的入口气体在喷嘴附近膨胀，以很高的速度沿着管道的切线方向流入到涡流室中，由于孔板的作用和与内外流体之间的动量交换，流体高速的流向热端出口，而与此同时，流体分离成温度不同的两股流体，中心部分流体的温度低，而外层流体部分的温度高。从而最终冷流体从冷端出口被排出，热流体在热端流体出口被排出。通过调节热端阀的开度，可控制冷热流体的质量比，从而优化涡流管的性能。经过几十年的发展，目前涡流管已经逐步应用于机械工业、温度控制、生物医学、航空技术、石油产业等领域。经文献调研发现，已有专利文献将涡流管引入到汽车空气调节领域，如专利文献CN201410558771.7提出了一种利用压缩天然气作为工资的车用空调系统，该系统利用涡流管将高压的天然气进行能量的分离，然后热端出口的热蒸汽和冷端出口的冷蒸汽分别流经两个换热器以后混合排出，两个换热器均采用水作为载冷剂，制成的热水和冷水输送到车厢内部进行厢体内的空气调节。该专利技术能够很好的利用涡流管分理出的冷量和热量，但是该系统过于复杂，不仅采用了涡流管制冷系统，同时还采用了包含两个换热器的水循环系统，从而使得该系统在小型车辆，如轿车、轻卡车上不便于使用。再则，由于该系统中在使用涡流管的同时，仍然需要使用常规汽车空调中的泵，风机等，该装置的相对常规汽车空调的优势并不明显。专利文献CN201110192389.0提出了一种基于涡流管的太阳能热管车载热泵型空调系统，该系统包括制冷制热装置、太阳能电池板、进气装置等。通过回收汽车在刹车、启动等过程中的能量来获得高压气体，然后引入涡流管实现制冷与制热的效果。同时，系统中使用的泵、风机等均由太阳能装置来驱动。该专利文献报道的方案能够很好的实现太阳能的利用，节省汽车的耗能，但是该专利文献利用汽车刹车过程中产生的能量来压缩气体，该过程中的能量较少，压缩获得的气体流量不稳定等。同时，系统也较为复杂，需要泵、风机、换热器等的结合。汽车行业的快速发展也带动了汽车空调的快速发展，目前在小型车辆中汽车空调的安装率已经接近100％。作为空调行业和汽车行业的交叉学科，该行业也面临着一些发展难题。如制冷剂的替代，驱动燃油的消耗等，对其进行技术上的创新能够很好的促进该行业的发展。涡流管作为一种高效的能量分离装置，为汽车空气调节技术的创新提供了很好的思路。
技术实现思路
本专利技术将涡流管引入到汽车空气调节领域，提出了一种基于涡流管的汽车空气调节系统，该系统大大降低了汽车能耗，且能够提供稳定的气体来源和稳定的制冷效应，同时系统较为简单，控制调节也较为简便。一种基于涡流管的汽车空气调节系统，包括：气体供应单元；设置于所述汽车内部的换热器；入口与所述气体供应单元连接的涡流管；所述涡流管的热端出口和冷端出口中一个出口与所述换热器的换热介质管路入口相连，另一个出口与周围环境导通。采用该技术方案，通过气体功能单元对涡流管提供气源，通过涡流管产生温度较低的气体和温度较高的气体，可分别实现对汽车内部环境夏天的制冷和冬天的制热效果，不会对汽车增加能耗，且不受汽车运行状态的影响。作为优选，所述涡流管的热端出口分别通过：带有阀门的第一管路与换热器的换热介质管路入口相连、带有阀门的第二管路与周围环境相连；所述涡流管的冷端出口分别通过：带有阀门的第三管路与换热器的换热介质管路入口相连、带有阀门的第四管路与周围环境相连。作为优选，本专利技术采用涡流管作为产生冷量和热量的关键部件。该涡流管应由高强度的不锈钢材料制成，也可以由强度较高的塑料、铜等材质制作。具体的选择可有涡流管的工作压力和工作介质而定。当储罐内部的工质与塑料、铜不相容时，应采用不锈钢材质。当涡流管的工作压力较高时，应采用铜、不锈钢等材质制作。作为优选，本专利技术使用的涡流管包括喷嘴，涡流室，孔板和控制阀等结构。其中控制阀用来调节本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于涡流管的汽车空气调节系统，其特征在于：包括：气体供应单元；设置于所述汽车内部的换热器；入口与所述气体供应单元连接的涡流管；所述涡流管的热端出口和冷端出口中一个出口与所述换热器的换热介质管路入口相连，另一个出口与周围环境导通。

【技术特征摘要】
1.一种基于涡流管的汽车空气调节系统，其特征在于：包括：气体供应单元；设置于所述汽车内部的换热器；入口与所述气体供应单元连接的涡流管；所述涡流管的热端出口和冷端出口中一个出口与所述换热器的换热介质管路入口相连，另一个出口与周围环境导通。2.根据权利要求1所述的基于涡流管的汽车空气调节系统，其特征在于：所述涡流管的热端出口分别通过：带有阀门的第一管路与换热器的换热介质管路入口相连、带有阀门的第二管路与周围环境相连；所述涡流管的冷端出口分别通过：带有阀门的第三管路与换热器的换热介质管路入口相连、带有阀门的第四管路与周围环境相连。3.根据权利要求2所述的基于涡流管的汽车空气调节系统，其特征在于：还包括一四通阀；所述四通阀一个端口与所述周围环境导通，另外一个端口与汽车内部空气导通，其他两个端口分别与第二管路、第四管路的出口端相连。4.根据权利要求3所述的基于涡流管的汽车空气调节系统，其特征在于：所述四通阀与所述周围环境导通的管路上设有热量或者冷量回收单元。5.根据权利要求4所述的基于涡流管的汽车空气调节系统，其特征在于：所述热...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩晓红，王学会，华超，杨璋璋，方一波，王征，乔晓刚，陈光明，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33