[发明专利]一种利用汽车发动机余热制冷的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及机电设备领域，具体说是一种制冷方法及实现该方法的装置，更具体说是一种用于汽车上的利用汽车余热制冷的方法及装置。

背景技术

随着汽车的广泛使用，汽车消耗的能源及所造成的污染是目前社会急需解决的问题。目前市场上销售汽车的发动机，是烧油的内燃机，燃油的热能最多利用40％，其余的60％通过汽车的冷却及排烟系统排到大气中，造成了能源浪费及环境污染。而汽车的空调系统制冷还需要再增加燃油以提供能量。目前汽车制冷用压缩机是由发动机直接带动，或用电机带动。根据计算，汽车空调系统增加汽车燃油量10-20％，发动机输出功率减少10-12％。利用发动机余热制冷还没有成熟技术，有些高校和科研单位开展了利用余热的吸收式或吸附式制冷以及喷射式制冷都还处于研究之中。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种可工业化的用汽车发动机余热制冷的方法及实现该方法的装置，内容如下：

一种利用汽车余热制冷的方法，通过换热器吸收汽车余热加热低沸点介质，通过膨胀机驱动制冷压缩机，实现蒸汽压缩式制冷；

本发明还公开一种实现所述利用汽车发动机余热制冷的方法的装置，包括驱动系统和制冷循环系统，所述驱动系统包括换热器、膨胀机、冷凝器、储液器、工质泵及低沸点的动力工质；所述换热器、膨胀机、冷凝器、储液器、工质泵依次连接；所述制冷循环系统包括制冷压缩机、蒸发器，冷凝器，膨胀阀及制冷工质；所述换热器吸收汽车余热加热低沸点的动力介质，通过膨胀机驱动制冷压缩机，所述压缩机驱动所述制冷循环系统；

根据不同情况，所述动力工质和制冷工质相同；所述动力工质和制冷工质也可不同，相应地，所述驱动系统和制冷循环系统各自设置一套冷凝器，储液器；

所述膨胀机为活塞式，也可为旋转式。

本发明的优点是：利用汽车余热实现了新型制冷循环，在膨胀机工质进口温度为90℃时，其热力系数可达1.0左右，高于吸收式制冷和喷射式制冷。使用低沸点工质的膨胀机，体积小，机体坚固，完全适合安装在汽车上并且实现了节能减排的功效。

附图说明

图1为本发明的原理图。

具体实施方式

下面结合附图具体说明本发明，如图1所示，本发明包括驱动系统和制冷循环系统，所述驱动系统包括换热器、膨胀机、冷凝器、储液器、工质泵及低沸点的动力工质；所述换热器、膨胀机、冷凝器、储液器、工质泵依次连接；所述制冷循环系统包括制冷压缩机、蒸发器，冷凝器，膨胀阀及制冷工质；所述换热器吸收汽车余热加热低沸点的动力介质，通过膨胀机驱动制冷压缩机，所述压缩机驱动所述制冷循环系统；

根据不同情况，所述动力工质和制冷工质相同；所述动力工质和制冷工质也可不同，相应地，所述驱动系统和制冷循环系统各自设置一套冷凝器，储液器；

所述膨胀机为活塞式，也可为旋转式。

本发明利用发动机余热加热低沸点工质，使其压力温度升高，其升高的压力温度值随工质的不同有所不同。利用高压力的动力工质作动力源，通过膨胀机膨胀作功，驱动压缩机工作。

本发明利用低沸点动力介质驱动，膨胀机驱动压缩机的制冷系统，其制冷循环系统的主要部件，如蒸发器，冷凝器，膨胀阀等和传统制冷系统相同。低沸点介质膨胀机可以是往复式的，也可以是旋转式的。往复式的有活塞式蒸汽机，旋转式的有刮片式膨胀机，蜗旋式膨胀机等。这些设备的结构都是成熟的。

上述新型制冷循环，在膨胀机工质进口温度为90℃时，其热力系数可达1.0左右，高于吸收式制冷和喷射式制冷。使用低沸点工质的膨胀机，体积小，机体坚固，完全适合安装在汽车上。

本发明的制冷系统动力工质和制冷工质可以用同一种工质，也可以用不同的工质。图1所示的实施例中用的是同一种工质，如果用不同的工质，工质的冷凝器，储液器应为两套。本发明的动力工质可采用R134a、R152a等。

本发明实施例中的膨胀机和压缩机可以是往复式或旋转式的。采用往复式膨胀机可采用活塞式膨胀机，旋转式膨胀机有滑片式膨胀机、蜗杆式膨胀机等；这些膨胀机，压缩机均可以市场采购。

在本实例中的膨胀机和压缩机及换热器，需根据汽车排气量及制冷工质选择。

可以利用的发动机余热有冷却系统冷却液的热量，有燃烧系统排出的热量。根据排气量和车辆的大小，可以分别利用冷却系统的热量，燃烧系统排出的热量，或者同时利用二者的热量。对于有独立空调系统的大型车辆，余热利用系统可以作为独立空调系统的补充，以减小独立空调系统的容量。

对于非独立的空调系统，考虑到启动及滞速时余热量的不足，可通过电磁离合器和发动机或电机合闸，到余热充分时，电磁离合器断开。