[实用新型]车辆空调系统、空调系统

说明书

技术领域

本实用新型通常涉及包括选择性地连接至散热器和包含相变材料的空调器芯的一对吸附/脱附热交换器的空调系统以及用于其的对应的方法。

背景技术

在一些机动车辆气候控制系统中，热吸附式热泵可用于代替压缩机驱动式热泵。热吸附式热泵使用吸附式化学制品(例如沸石、硅胶、活性炭)而非机械压缩机，并且热吸附式热泵由热能(诸如废热)而不是机械作用来驱动。

热吸附式热泵的一个操作周期包括诸如水的制冷剂在诸如沸石的吸附材料上的吸附(在此期间的操作称为“吸附模式”)，以及随后制冷剂从吸附模式中的解吸(在此期间的操作称为“解吸模式”)。在吸附模式期间，吸附剂主动地冷却以产生吸附效果，例如经由在与吸附剂热耦合的管道中循环的冷却剂。吸附剂的冷却引起抽吸，这会将蒸发的制冷剂引导至吸附剂上。

典型地，热吸附式热泵包括在吸附和解吸之间交替的两个吸附室，并且这两个吸附室与专用的冷凝器和蒸发器热耦合。例如，第2008/0066473号美国专利描述了一种用于对机动车辆提供空气调节的吸附式热泵，该吸附式热泵具有两个吸附室，这两个吸附室连接至冷凝器和蒸发器。这两个吸附室均涂覆有吸附剂。吸附室、冷凝器以及蒸发器由真空壳封闭。该系统通过以下操作来实现半连续的空气调节：使得第一吸附室交替地吸附或解吸，并且同时第二吸附室分别解吸或吸附。在吸附室吸附期间，吸附室与蒸发器连通而非冷凝器；然而在吸附室解吸期间，吸附室与冷凝器连通而非蒸发器。吸附式热泵由发动机废热来驱动，并且基于实施例，其与一个或多个空气冷却器、二次冷却单元以及热管协助操作以对乘客舱提供冷却。

在其他传统的空调系统中，可使用两对热交换器，其中一对热交换器以解吸模式操作同时另一对以吸附模式操作。在吸附模式下操作的该对热交换器以指定的时间来提供冷却。

实用新型内容

与以上所描述的系统相比，本发明人在此已经确定一种结合热吸附式热泵的空调系统，其并不需要专用的蒸发器和冷凝器，并且不需要两对热交换器。也就是说，本发明人在此已经认识到在真空外壳内包括吸附材料的第一热交换器可与未包括吸附材料的第二热交换器流体连通，并且当与散热器和包括相变材料的空调器芯协助使用时，第二热交换器可执行与专用的蒸发器和冷凝器相同的功能。在一个示例中，一种用于空调系统的方法包括，在发动机操作期间，在解吸/冷凝模式与吸附/蒸发模式之间交替。解吸/冷凝模式(为了简洁起见本文可替代性地简单称为解吸模式)包括使冷却剂在发动机废热回收系统与第一热交换器之间循环同时使冷却剂在散热器与第二热交换器之间循环；反之，吸附/蒸发模式(为了简洁起见本文可替代性地简单称为吸附模式)包括使冷却剂在散热器与第一热交换器之间循环同时使冷却剂在包括相变材料的空调器芯与第二热交换器之间循环。因此，在吸附模式期间，散热器将周围环境温度冷却剂供给至第一热交换器，该冷却剂在第一热交换器的吸附材料处影响蒸气的吸附并且影响相应的由第二热交换器至第一热交换器的蒸气的抽吸。在第二热交换器处的蒸气的抽吸使在第二热交换器与空调器芯之间循环的冷却剂冷却，以使得鼓风机可推动周围环境或再循环空气穿过空调器芯到达座舱以冷却座舱。同时，在空调器芯中的相变材料凝固。相反地，在解吸模式期间，废热将热冷却剂提供至第一热交换器，这引起吸附材料释放(解吸)蒸气，然后蒸气冷凝在第二热交换器中。冷凝的热量经由冷却剂从第二热交换器传递至散热器并且排放至环境中。在空调器芯中，融化的相变材料与周围环境或再循环空气交换热量，并且已冷却的空气被引导至座舱。因此，在此所描述的空调系统的特定的技术效果为将一对单一的热驱动的热交换器与结合有相变材料的空调器芯协助使用且无需专用的蒸发器和冷凝器从而来提供冷却的能力。

除了结合非压缩机驱动的空调系统的益处(例如，减少空调系统的附件负荷)之外，以上述所描述的方式提供空气调节还可通过降低空调系统的尺寸来减少成本(例如，由于该系统未包括专用的蒸发器和冷凝器或者第二对热交换器)。进一步地，相对于需要两对热交换器的系统而言简化了控制。

本实用新型一方面提供一种车辆空调系统，其包括：

由发动机废热回收系统驱动的吸附式热泵，所述热泵包括第一热交换器、第二热交换器、散热器、以及芯，所述第一热交换器和第二热交换器布置在真空外壳内并且经由蒸气热耦合。

优选地，每一个热交换器包括管-板式组件，所述管-板式组件包括一个或更多个管道以及与所述管道热耦合的多个吸附剂涂层板，并且其中基于所述车辆空调系统的模式，所述第一热交换器的管道与所述废热回收系统或所述散热器流体结合，并且所述第二热交换器的管道与所述散热器或所述芯流体结合。