[发明专利]氢内燃机汽车高压氢气制冷装置

说明书

技术领域

本发明涉及氢能源车用制冷装置，特别涉及一种高压氢气制冷装置。

背景技术

如图1、2所示，传统氢内燃机汽车采用蒸汽压缩式制冷循环。制冷剂 经过压缩机(5)压缩，由状态点1升压升温至状态点2，然后流经冷凝器(6) 放热，由状态点2等压降温至状态点4，经节流阀(3)膨胀，由状态点4降压 降温至状态点5，最终流入蒸发器(13)吸收车内热量，完成制冷。传统蒸汽压 缩式制冷循环，不仅压缩机需要消耗发动机的机械功，影响车辆运行，而且冷凝 器和蒸发器等设备庞大需占用大量空间。为此，本发明专利提出回收利用高压氢 气罐中的压力能，同时对车内进行制冷。如图2所示，高压氢气由状态点4经过 膨胀机膨胀降压降温至状态点5，流经换热器吸收车内热量，实现车内制冷。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种高压氢气制冷装置， 提高氢内燃机汽车的整车能量利用效率。

本发明的技术方案为，一种氢内燃机汽车高压氢气制冷装置，包括：高 压氢气罐(1)和制冷系统(2)，所述制冷系统(2)包括一级或多级膨胀系统， 每级膨胀系统包括一个膨胀机(3)和一个换热器(4)。高压氢气从高压氢气罐 (1)流出，依次流入各级膨胀系统；在各级膨胀机中，先经过膨胀机(3)降温 降压，对外输出功，然后进入换热器(4)，当车内需要制冷时，为车内提供冷量， 当车内不需要制冷时，与环境或燃料电池冷却循环水进行热交换。

所述膨胀机为轴流式膨胀机、径流式膨胀机、径轴流式膨胀机、涡旋式 膨胀机、螺杆式膨胀机或活塞式膨胀机。膨胀机起到降低氢气压力和温度的作用， 不仅能回收高压氢气的压力能而且回收高压氢气的冷量，对外输出功的同时完成 车内制冷。

所述的制冷方式，采用强制对流风冷式换热器或者水冷式换热器。采用 强制对流风冷式换热器，不需要增设管道，节省车内空间；采用水冷式换热器， 可用于车内降温，还可作为车内冰箱冷量的来源，优化车内设施；如若车内不需 要制冷，冷量可由发动机冷却水系统或空气带走。

所述膨胀系统可以为一级、二级或三级。可根据客户的不同需求及选择 不同设计型式，应用范围广，能确保上述制冷系统的可靠实施，有效提高氢内燃 机汽车能量利用率。

所述膨胀机输出功可以直接驱动汽车前进，还可以驱动空气涡轮增压机 工作，还可以进一步转换为电能储存在蓄电池中。

附图说明

图1为氢内燃机汽车高压氢气制冷装置。

图2为蒸汽压缩制冷循环装置流程图。

图3为蒸汽压缩制冷循环状态参数图。

图4为高压氢气制冷流程图。

图5为车用冰箱流程图，图6为氢内燃机汽车供气流程图。

具体实施方案

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

实施案例1

如图3所示，一种氢内燃机汽车高压氢气制冷装置，包括：高压氢气 罐(1)、制冷系统(2)，所述制冷系统(2)包括膨胀机(3)和换热器(4)。此 案例采用一级膨胀系统，在制冷模式下：高压氢气从高压氢气罐(1)流出，先 经过活塞式膨胀机(3)降温降压，对外输出功，然后流入风冷式换热器(4)释 放冷量，对车内进行降温。

实施案例2

如图4所示，一种氢内燃机汽车高压氢气制冷装置，包括：高压氢气罐 (1)、制冷系统(2)，所述制冷系统(2)包括螺杆式膨胀机(3)和水冷式换热 器(4)，车内冰箱(7)。此案例采用三级膨胀系统，高压氢气从高压氢气罐(1) 流出，依次流入各级膨胀系统；在各级膨胀系统中，氢气流入一级涡旋式膨胀机 (3)降温降压，对外输出功，然后流入一级水冷式换热器(4)吸收热量；再流 入二级涡旋式膨胀机(3)膨胀降压，对外做功，流入二级水冷式换热器(4)吸 收热量；最后流入三级涡旋式膨胀机(3)膨胀降压，对外做功，流入三级水冷 式换热器(4)吸收热量，最终完成氢气的降压。管道1中充满蓄冷材料，回收 高压氢气的冷量，通过车内冰箱(7)释放冷量，优化车内设施。

实施案例3