[实用新型]车用余热空调装置

说明书

本实用新型属于利用发动机排气余热做能源的车用蒸汽喷射式空调装置。

目前，汽车用空调装置一般都采用一套利用车用发动机驱动的压缩机式致冷机，供夏季致冷用，还有一套利用发动机冷却水通过散热器的暖风机，供冬季采暖用，这样的装置结构复杂，维护保养困难，造价高，压缩式致冷机需要消耗发动机的有效动力，加重了发动机的负担，浪费能源。

本实用新型的目的是利用发动机的排气余热做能源，采用一种蒸汽喷射式空调装置来满足汽车致冷和采暖的需要，它无需消耗发动机的有效功率。

本实用新型的上述目的是通过以下技术方案实现的：车用余热空调装置，主要是由蒸汽发生器，汽水分离器、蒸汽压缩装置，冷凝器，蒸发器，节流装置，以及三通阀、截止阀、管路组成，其特殊之处是蒸汽压缩装置采用蒸汽喷射器(8)替代，蒸汽发生器(5)的排气入口端(20)通过排气入口管(3)与接在发动机排气管(1)上的三通阀(2)相接，其排气出口端(24)与发动机排气管(1＇)相接，三通阀(2)的另一个通路通过旁通管路(4)与发动机排气管(1＇)相接，蒸汽发生器(5)的蒸汽出口端(23)通过管路依次与汽水分离器(6)，三通阀(7)、蒸汽喷射器(8)、截止阀(12)，冷凝器(13)，截止阀(15)、循环泵(19)、以及其上的水入口端(27)相接，构成循环回路，蒸发器(17)的出口端分别与蒸汽喷射器(8)和三通阀(7)相接，其入口端通过节流装置(16)与循环泵(19)和截止阀(15)之间的连接管路相通。

以上所说的蒸汽发生器(5)可以是由翅片管和管板组成的管板式气—汽型换热器，在其上管箱内有网状的汽水分离器(6)，翅片管(25)的两端由上管板(21)、下管板(26)固定并装于管箱内。

以上所说的蒸汽喷射器(8)可以由缩放形喷嘴(9)，混合室(10)和缩放形扩压管(11)组成，混合室(10)的侧面装有与蒸发器(17)相通的接管(28)。

以上的说的冷凝器(13)和蒸发器(17)可以由金属管(30)胀接并焊在管板(29)上，其整体矩形翅片(31)套在金属管(30)外，外罩有箱体(32)。

本实用新型所述的空调装置的致冷是以消耗发动机的排气余热为代价的，它以水做为制冷剂。汽车在典型工况下行驶时，其排气温度在300℃～400℃，其排气热量损失占燃料发热量的30％～40％，来自发动机排气管路(1)的发动机废气通过三通阀(2)，部分通过旁通管路(4)返回排气管。三通阀(2)可调节进入蒸汽发生器(5)的发动机排气量，改变蒸汽发生器(5)的换热量，从而达到调节车内温度的目的。在蒸汽发生器(5)中，排气的热量传给来自水泵(19)的工质水，使之转变为具有一定压力的工作蒸汽。经过汽水分离器(6)将蒸汽中挟带的水分离出来送回蒸发生器(5)，其工作蒸汽通过三通阀(7)进入蒸汽喷射器(8)中的喷嘴(9)，喷射器(8)是蒸汽喷射式致冷装置的主要部件之一。它以简单而无运动件的结构替代了压缩式致冷装置的压缩机。它由喷嘴(9)、混合室(10)和扩压管(11)所组成。工作蒸汽经过缩放形喷嘴(9)进行绝热膨胀，在喷嘴(9)的出口处达到很高流速，所以喷嘴(9)的出口处及其附近的混合室(10)中压力很低，把蒸发器(17)里已经蒸发吸热的蒸汽抽吸到混合室(10)中。于是喷嘴(9)出口的工作蒸汽带着来自蒸发器(17)的致冷工质蒸汽共同进入扩压管(11)中、降低流速、升高压力，然后通过一截止阀(12)进入冷凝器(13)进行冷凝。从冷凝器(13)出来的饱和水经过截止阀(15)后分为两路，一部分进入制冷回路，即进入节流阀(16)减压形成干度很低的水蒸汽进入安放在汽车车内的蒸发器(17)，把车内的热量吸收达到车内致冷的目的。在蒸发器(17)内的水蒸汽吸热汽化成为干饱和蒸汽，被喷射器(8)抽入混合室(10)，从截止阀(15)出来的饱和水还有一部分进入水泵(19)升压后送到蒸汽发生器(5)中吸取来自发动机废气的热量成为工作蒸汽。这样完成了一个闭合的致冷循环。

在冬季时，汽车内需要采暖，可利用此套装置致热。其工作过程为：把截止阀(12)和(15)关闭，调节三通阀(7)如附图中虚线所示使来自蒸汽发生器(5)的高温水蒸汽不进入喷射器(8)和冷凝器(13)而进入蒸发器(17)，此时蒸发器(17)逆向工作成为一个冷凝式散热器，把水蒸汽冷凝成为水，同时把蒸汽热量传给送入车内的空气使之成为热风，达到车内采暖的目的。此过程的工作循环也是靠水泵(19)来完成的。