基于R1234yf制冷剂的二次回路汽车空调系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于R1234yf制冷剂的二次回路汽车空调系统，包括压缩式制冷子系统、乘员舱换热子系统、前端散热子系统和安全子系统；压缩式制冷子系统是制冷剂回路，乘员舱换热子系统和前端散热子系统是二次回路；压缩式制冷子系统中增加中间换热器，提高压缩式制冷子系统的过冷度和过热度；带有制冷剂的压缩式制冷子系统中部件和管道置于安全壳内，通过二次回路与制冷环境和外界进行热交换。能够提高系统性能系数COP，达到与原先制冷剂R134a近乎一样的制冷效果，使带有安全隐患的制冷剂R1234yf能够应用于汽车空调系统中。

Two cycle automotive air conditioning system based on R1234yf refrigerant

The invention relates to a secondary circuit automotive air conditioning system based on R1234yf refrigerant, which comprises a compression refrigeration subsystem, a passenger compartment heat exchange subsystem, a front-end heat dissipation subsystem and a safety subsystem. Intermediate heat exchanger is added in the refrigeration subsystem to improve the supercooling and superheating of the compression refrigeration subsystem. The components and pipes of the compression refrigeration subsystem with refrigerant are placed in the containment and heat exchanged with the refrigeration environment and the outside through the secondary circuit. The system performance coefficient COP can be improved to achieve the same refrigeration effect as the original refrigerant R134a, so that the refrigerant R1234yf with potential safety hazards can be applied to the automotive air conditioning system.

【技术实现步骤摘要】
基于R1234yf制冷剂的二次回路汽车空调系统
本专利技术涉及一种汽车空调技术，特别涉及一种基于R1234yf制冷剂的二次回路汽车空调系统。
技术介绍
由于全球温室效应不断加剧，迫使制冷与空调行业面临着新型制冷剂的替代问题。在新型制冷剂中，除了二氧化碳无可燃性之外，R1234yf和R152a等制冷剂都具有轻度或者重度的可燃性。但因R1234yf的可燃性程度为轻度，且温室效应潜能值(GWP)＜1，欧盟和美国环保署都批准了可使用在汽车空调系统中。在现有的制冷剂为R134a的汽车空调系统中，R134a不能被制冷剂R1234yf直接替代，因为压缩机所用的冷冻油可能需要更换，还有就是直接替代会使系统循环性能降低，达不到原来的制冷效果，再者就是如果直接替代发生泄漏，达到可燃浓度，遇有明火容易引发安全问题。所以需要设计一套新型汽车空调系统来使用制冷剂R1234yf。
技术实现思路
本专利技术是针对现在新型制冷剂R1234yf运用存在的问题，提出了一种基于R1234yf制冷剂的二次回路汽车空调系统，能够有效防止制冷剂泄露到乘客舱，提高系统安全性。本专利技术的技术方案为：一种基于R1234yf制冷剂的二次回路汽车空调系统，包括压缩式制冷子系统、乘员舱换热子系统、前端散热子系统和安全子系统；压缩式制冷子系统是制冷剂回路，乘员舱换热子系统和前端散热子系统是二次回路；压缩式制冷子系统包括压缩机、冷凝器、中间换热器、膨胀阀、蒸发器和储液器；制冷剂从压缩机出通过制冷剂管路进入冷凝器进行冷凝换热，制冷剂液体从冷凝器出进入中间换热器，经过中间换热器进行过冷，过冷后的液体经过膨胀阀进行节流，然后进入蒸发器，蒸发后的制冷剂蒸汽进入中间换热器过热，换热后制冷剂进入储液器，储液器出的气体进入压缩机压缩完成一个制冷循环；前端散热子系统包括冷凝器、第一循环泵和前端散热器；冷却液在冷凝器中吸收制冷剂在冷凝器中冷凝放出的热量后，从冷凝器流出，进入前端散热器将热量散到空气中，冷却液从前端散热器出经过第一循环泵进入冷凝器完成一个循环；乘员舱换热子系统包括蒸发器、第二循环泵和乘员舱换热器；冷却液在乘员舱换热器吸热后从乘员舱换热器出进入蒸发器，冷却后的冷却液从蒸发器出进入第二循环泵，经第二泵循环进入乘员舱换热器完成一个循环；安全子系统包括压力传感器、温度传感器、制冷剂浓度检测仪、安全阀和密闭的安全壳；压缩式制冷子系统中部件和管道置于安全壳内，压力传感器和温度传感器测量安全壳里的压力和温度，用于安全阀进行调节；浓度检测仪检查系统制冷剂的泄漏；安全壳内还充注有N2。所述中间换热器选用板式换热器，提高压缩式制冷子系统的过冷度和过热度。所述安全壳将整个压缩式制冷子系统密封，只通过循环水管与乘员舱换热子系统和前端散热子系统相连接。本专利技术的有益效果在于：本专利技术基于R1234yf制冷剂的二次回路空调系统，一方面使用GWP值很小的制冷剂R1234yf，能够满足法规的要求，而且能够以很小的代价替代原来汽车空调使用的制冷剂。再一方面，在系统中使用中间换热器，能够提高系统性能系数COP，达到与原先制冷剂近乎一样的制冷效果。还有就是增加二次回路与安全系统，使带有安全隐患的制冷剂R1234yf能够应用于汽车空调系统中。附图说明图1为本专利技术基于R1234yf制冷剂的二次回路空调系统结构示意图。具体实施方式如图1所示基于R1234yf制冷剂的二次回路空调系统结构示意图，系统包括压缩式制冷子系统、乘员舱换热子系统、前端散热子系统和安全子系统。压缩式制冷子系统是制冷剂回路，乘员舱换热子系统和前端散热子系统是二次回路。压缩式制冷子系统包括压缩机1、冷凝器2、中间换热器3、膨胀阀4、蒸发器5和储液器6。制冷剂从压缩机出口15通过制冷剂管路16从冷凝器入口17进入冷凝器冷凝换热，制冷剂液体从出口18进入中间换热器3，经过中间换热器的进、出口19、20进行过冷，过冷后的液体经过膨胀阀4的进、出口21、22进行节流，然后从蒸发器5的入口23进入蒸发器5，蒸发后的制冷剂蒸汽从蒸发器5出口24进入中间换热器3过热，进口是25，换热后从出口26进入储液器6，从而进入压缩机1压缩完成一个制冷循环。乘员舱换热子系统包括蒸发器5、循环泵9和乘员舱换热器10。冷却液在乘员舱换热器10吸热后从乘员舱换热器出口27流出，从蒸发器5进口28进入蒸发器5将热量传给制冷剂，然后从蒸发器5出口29进入循环泵9，经泵循环9从乘员舱换热器10进口30进入完成一个循环。前端散热子系统包括冷凝器2、循环泵8和前端散热器7。冷却液在冷凝器2中吸收制冷剂在冷凝器2中冷凝放出的热量，从冷凝器出口31流出，然后从前端散热器7进口32进入前端散热器7将热量散到空气中，冷却液从前端散热器7出口33流进循环泵8进而从冷凝器2入口34进入冷凝器完成一个循环。安全子系统包括压力传感器11、温度传感器12、制冷剂浓度检测仪13、安全阀14和密闭的安全壳35。压缩式制冷子系统中部件和管道置于安全壳35内，压力传感器11用于测量安全壳里的压力大小，当压力过大时通过安全阀14进行调节。温度传感器12用于测量安全壳35里的温度，也用安全阀14进行调节。浓度检测仪13用于检查系统制冷剂的泄漏情况。当制冷剂泄漏并且压力、温度、浓度达到一定限值时会产生报警提示，然后立即将压缩机1停转，驾驶员根据报警提示将车辆送达专门的汽修店，由专门汽修人员将安全壳35内的泄漏制冷剂排出并且完全排出，并对汽车空调系统进行检修和加制冷剂。安全壳35内还充注有N2，目的是当R1234yf产生泄漏且安全壳35内温度较高时，不会发生燃烧爆炸。安全阀14的作用则是当安全壳内超压时自动泄压。这种制冷系统用于电动汽车，所选用的压缩机1为涡旋式压缩机，在一定程度上也可使用发动机驱动的压缩机1用于传统汽车上，压缩机1的出口与冷凝器2的一个入口连接。连接各部件的制冷剂流通管路需外包一定的保温材料，保温材料为无机纤维。冷凝器2选用微通道换热器，能够强化传热，提高换热效率，扩大能源利用率。中间换热器3选用板式换热器共有四个出入口，分别设置在冷凝器2出口与膨胀阀4入口之间和蒸发器5出口与储液器6入口之间。可以提高制冷子系统的过冷度和过热度。膨胀阀4选用H型热力膨胀阀可靠性高，便于装配，且能满足此空调系统的要求。蒸发器5选用两流程的板式换热器能够减少占用汽车空间。储液器6设置在中间换热器3与压缩机1之间用于储存制冷剂气体中的小液滴防止其进入压缩机1。乘员舱换热子系统的作用就是吸收乘员舱空气中的热量，并将热量传递给蒸发器5，乘员舱换热器选用层叠式换热器。前端散热子系统的作用就是吸收冷凝器2放出的热量，并将吸收的热量在前端散热器7中传递给空气，前端散热器选用百叶窗翅片的平行流换热器。二次回路所用的冷却液为乙二醇。前端散热循环泵选用与乘员舱散热器循环泵一样的型号。安全子系统将制冷剂流过的部件与管路全都密封在安全壳35内，增加了整个系统的安全性。安全壳35具有很高的密封性，安全壳35将整个压缩式制冷子系统密封起来，只通过循环水管与乘员舱换热子系统和前端散热子系统相连接，也就是所有流过制冷剂的部件都被密封在安全壳35内。根据以上实施方式的描述，带有二次回路的汽车空调系统，一方面使用GWP值很小的制冷剂R1234yf，能够满本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于R1234yf制冷剂的二次回路汽车空调系统，其特征在于，包括压缩式制冷子系统、乘员舱换热子系统、前端散热子系统和安全子系统；压缩式制冷子系统是制冷剂回路，乘员舱换热子系统和前端散热子系统是二次回路；压缩式制冷子系统包括压缩机、冷凝器、中间换热器、膨胀阀、蒸发器和储液器；制冷剂从压缩机出通过制冷剂管路进入冷凝器进行冷凝换热，制冷剂液体从冷凝器出进入中间换热器，经过中间换热器进行过冷，过冷后的液体经过膨胀阀进行节流，然后进入蒸发器，蒸发后的制冷剂蒸汽进入中间换热器过热，换热后制冷剂进入储液器，储液器出的气体进入压缩机压缩完成一个制冷循环；前端散热子系统包括冷凝器、第一循环泵和前端散热器；冷却液在冷凝器中吸收制冷剂在冷凝器中冷凝放出的热量后，从冷凝器流出，进入前端散热器将热量散到空气中，冷却液从前端散热器出经过第一循环泵进入冷凝器完成一个循环；乘员舱换热子系统包括蒸发器、第二循环泵和乘员舱换热器；冷却液在乘员舱换热器吸热后从乘员舱换热器出进入蒸发器，冷却后的冷却液从蒸发器出进入第二循环泵，经第二泵循环进入乘员舱换热器完成一个循环；安全子系统包括压力传感器、温度传感器、制冷剂浓度检测仪、安全阀和密闭的安全壳；压缩式制冷子系统中部件和管道置于安全壳内，压力传感器和温度传感器测量安全壳里的压力和温度，用于安全阀进行调节；浓度检测仪检查系统制冷剂的泄漏；安全壳内还充注有 N2。...

【技术特征摘要】
1.一种基于R1234yf制冷剂的二次回路汽车空调系统，其特征在于，包括压缩式制冷子系统、乘员舱换热子系统、前端散热子系统和安全子系统；压缩式制冷子系统是制冷剂回路，乘员舱换热子系统和前端散热子系统是二次回路；压缩式制冷子系统包括压缩机、冷凝器、中间换热器、膨胀阀、蒸发器和储液器；制冷剂从压缩机出通过制冷剂管路进入冷凝器进行冷凝换热，制冷剂液体从冷凝器出进入中间换热器，经过中间换热器进行过冷，过冷后的液体经过膨胀阀进行节流，然后进入蒸发器，蒸发后的制冷剂蒸汽进入中间换热器过热，换热后制冷剂进入储液器，储液器出的气体进入压缩机压缩完成一个制冷循环；前端散热子系统包括冷凝器、第一循环泵和前端散热器；冷却液在冷凝器中吸收制冷剂在冷凝器中冷凝放出的热量后，从冷凝器流出，进入前端散热器将热量散到空气中，冷却液从前端散热器出经过第一循环泵进入冷凝器完成一个循...

【专利技术属性】
技术研发人员：于荣，李康，方奕栋，苏林，兰娇，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31