專利名稱：一種車用二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車用空調(diào)系統(tǒng)，具體是一種車用二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)，屬于汽 車空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前車用空調(diào)系統(tǒng)主要使用R134a工質(zhì)。隨著全世界對環(huán)境保護(hù)問題的重 視，R134a被新型制冷工質(zhì)替代是潮流所向。歐盟已經(jīng)明確2011年1月1日后 禁止生產(chǎn)R134a新車型，并且要求制造商回收系統(tǒng)制冷劑。2007年9月6日， 德國汽車工業(yè)協(xié)會(VDA)明確選定二氧化碳(R744)作為R134a的替代物。
二氧化碳對環(huán)境非常友好，然而由于二氧化碳制冷循環(huán)的壓縮比較高，而且 其高壓側(cè)一般都為超臨界狀態(tài)，壓縮機(jī)出口的高溫高壓制冷劑氣體不能被冷凝為 液態(tài)，因此整個循環(huán)的制冷效率較低。為了使二氧化碳制冷循環(huán)得到廣泛地推廣， 相關(guān)專家學(xué)者通過不斷地研究已找到提高二氧化碳制冷循環(huán)冷卻效率的途徑，例 如在系統(tǒng)中增設(shè)中間熱交換器、跳高壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速、優(yōu)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等。
限制二氧化碳制冷循環(huán)的發(fā)展的另一個原因是其系統(tǒng)運(yùn)行壓力較高，正常運(yùn) 行壓力達(dá)到12MPa左右，這對系統(tǒng)零部件的耐壓性及其他性能的要求較高。對于 采用定排量壓縮機(jī)的汽車空調(diào)系統(tǒng)來說，由于汽車空調(diào)系統(tǒng)的壓縮機(jī)是由汽車發(fā) 動機(jī)帶動的，因此發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速會影響空調(diào)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而使得整個系統(tǒng)的 運(yùn)行壓力波動較大，特別當(dāng)汽車發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速突然提高，使壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速升至3000 轉(zhuǎn)左右時，節(jié)流閥前壓力將達(dá)到30MPa，如果此時發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速繼續(xù)提高，空調(diào)系 統(tǒng)將面臨爆破的危險(xiǎn)。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利公開號為CN101012979A，發(fā)明專 利名稱為冷卻設(shè)備，該技術(shù)提出一種使用二氧化碳作為制冷劑的冷卻設(shè)備，為 了在防止系統(tǒng)高壓側(cè)壓力異常升高的同時提高系統(tǒng)效率，該技術(shù)中的控制裝置可 根據(jù)由傳感器檢測到的用于冷卻氣體冷卻器的空氣的溫度來控制壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速， 當(dāng)冷卻空氣溫度較高時，控制裝置就提高壓縮機(jī)的最高轉(zhuǎn)速，以增加系統(tǒng)中的制
冷劑流量，從而避免高壓側(cè)壓力異常升高；當(dāng)冷卻空氣溫度較低時，控制裝置就 降低壓縮機(jī)的最高轉(zhuǎn)速，以保證系統(tǒng)的冷卻效率。該技術(shù)在避免制冷系統(tǒng)高壓側(cè) 壓力異常升高的同時，保證系統(tǒng)一直處在較高效率運(yùn)行的狀態(tài)，但是該系統(tǒng)的控 制裝置較為復(fù)雜，而且對溫度傳感器的靈敏度要求較高。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種車用二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)，在現(xiàn)有的 二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，使整個系統(tǒng)的制冷效率得到進(jìn)一步提高， 同時也能夠解決系統(tǒng)運(yùn)行壓力突然升高所造成的安全隱患。
本發(fā)明是通過下述的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明包括蒸發(fā)器、氣液分離器、 中間熱交換器、壓縮機(jī)、氣體冷卻器、節(jié)流閥和小型氣液分離器。小型氣液分離 器設(shè)置在節(jié)流閥的出口和蒸發(fā)器的進(jìn)口之間，并且節(jié)流閥旁邊并聯(lián)旁通安全閥。
所述的氣液分離器設(shè)置在蒸發(fā)器出口和中間熱交換器的一側(cè)進(jìn)口之間，氣 液分離器的作用是將蒸發(fā)器出口制冷劑中的少量液體分離出來積存在其底部空 間內(nèi)，以避免因制冷劑液體進(jìn)入壓縮機(jī)而造成的液擊現(xiàn)象；另外氣液分離器還具 有調(diào)節(jié)制冷劑流量的作用，當(dāng)制冷負(fù)荷增大時，從蒸發(fā)器出口進(jìn)入氣液分離器的 制冷劑壓力降低，積存在其底部的制冷劑就會蒸發(fā)，以增大進(jìn)入壓縮機(jī)的制冷劑 氣體的流量，從而起到調(diào)節(jié)制冷劑流量的目的。
所述的中間換熱器的一側(cè)進(jìn)口與氣液分離器的出口相連，同側(cè)的出口與壓 縮機(jī)進(jìn)口連接，其另一側(cè)的進(jìn)出口分別與氣體冷卻器出口和節(jié)流閥進(jìn)口相連，中 間熱交換器的作用是使氣體冷卻器出口的高溫高壓制冷劑與氣液分離器出口的 低溫低壓制冷劑進(jìn)行熱量交換，從而達(dá)到增加進(jìn)入節(jié)流閥的制冷劑液體的過冷 度，同時提高進(jìn)入壓縮機(jī)的制冷劑氣體的過熱度的目的。
所述的小型氣液分離器有液體出口和氣體出口，其進(jìn)口與節(jié)流閥出口相連， 液體出口端與蒸發(fā)器進(jìn)口連通，氣體出口端與氣液分離器進(jìn)口端連通。小型氣液
分離器的作用是將進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑中的少量氣體分離出來，僅使液態(tài)制冷劑 進(jìn)入蒸發(fā)器，這就使蒸發(fā)器的傳熱面積得到更加有效的利用，而分離出來的氣體 與蒸發(fā)器出口的制冷劑一起進(jìn)入氣液分離器。
所述的節(jié)流閥旁邊并聯(lián)有旁通安全閥，其作用是當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行壓力高于安全 值時處于開啟狀態(tài)，以使氣體冷卻器出口的制冷劑液體不經(jīng)過節(jié)流閥節(jié)流，而是 直接通過小型氣液分離器進(jìn)入蒸發(fā)器，從而使系統(tǒng)的運(yùn)行壓力降低，當(dāng)運(yùn)行壓力
降低到安全值以下時，該旁通安全閥關(guān)閉，此時氣體冷卻器出口的制冷劑液體經(jīng) 過節(jié)流閥節(jié)流后再進(jìn)入小型氣液分離器。
所述的旁通安全閥和節(jié)流閥也可以用一個自帶旁通流道的節(jié)流閥代替，在 系統(tǒng)正常運(yùn)行時，該節(jié)流閥在節(jié)流流道的旁邊并聯(lián)一個旁通流道，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行壓 力低于安全值時，其旁通流道關(guān)閉，即對制冷劑進(jìn)行節(jié)流降壓；而當(dāng)其進(jìn)口側(cè)壓 力高于安全值時，它的旁通流道打開，以對制冷劑起旁通的作用，直到其進(jìn)口側(cè) 壓力降到正常值時，其旁通流道才會關(guān)閉。
本發(fā)明的有益效果是 一是通過在節(jié)流閥出口和蒸發(fā)器進(jìn)口之間設(shè)置小型 氣液分離器，使得進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑均為液體，從而使蒸發(fā)器的傳熱面積得到 更加有效的利用；二是本發(fā)明中的制冷循環(huán)采用旁通安全閥或自帶旁通流道的節(jié) 流閥，它在系統(tǒng)壓力高于安全值時處于開啟狀態(tài)，以對流經(jīng)節(jié)流閥的制冷劑進(jìn)行 旁通，從而降低系統(tǒng)的運(yùn)行壓力，保證安全運(yùn)行。


圖l為本發(fā)明結(jié)構(gòu)以及制冷循環(huán)過程示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施作進(jìn)一步的描述。
如圖1所示，本發(fā)明包括蒸發(fā)器l、氣液分離器2、中間熱交換器3、壓縮 機(jī)4、氣體冷卻器5、節(jié)流閥6、小型氣液分離器7。氣液分離器2設(shè)置在蒸發(fā)器 1出口和中間熱交換器3的一側(cè)進(jìn)口之間；中間換熱器3的兩側(cè)進(jìn)口分別與氣液 分離器2的出口和氣體冷卻器5出口相連，其兩側(cè)的出口分別與壓縮機(jī)4進(jìn)口和 節(jié)流閥6進(jìn)口相連；小型氣液分離器7的進(jìn)口與節(jié)流閥6出口相連，其制冷劑液 體出口端與蒸發(fā)器1進(jìn)口連通，其制冷劑氣體出口端與氣液分離器2進(jìn)口端連通。 節(jié)流閥6旁邊并聯(lián)有旁通安全閥8。
本發(fā)明中所述的車用二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的制冷循環(huán)過程如圖1所示， 蒸發(fā)器1是輸出冷量的設(shè)備，其管內(nèi)制冷劑吸收在其管外流動的車廂內(nèi)空氣的熱 量，使車廂內(nèi)空氣溫度降低，而管內(nèi)制冷劑吸熱蒸發(fā)后進(jìn)入氣液分離器2;氣液 分離器2的作用是將蒸發(fā)器出口的制冷劑中的少量液滴分離出來儲存在其底部， 而氣態(tài)制冷劑進(jìn)入中間熱交換器3的一側(cè)進(jìn)口，進(jìn)行熱量交換后從同側(cè)出口排出 后進(jìn)入壓縮機(jī)4中被壓縮；壓縮機(jī)4出口的高壓氣態(tài)制冷劑進(jìn)入氣體冷卻器5被 冷卻降壓后進(jìn)入中間熱交換器3的另一側(cè)進(jìn)口，進(jìn)行熱量交換后從同側(cè)出口排出
后進(jìn)入節(jié)流閥6進(jìn)行節(jié)流降壓；經(jīng)節(jié)流降壓的制冷劑進(jìn)入小型氣液分離器7，其 作用是將節(jié)流后的制冷劑中的少量氣態(tài)制冷劑分離出來，分離出來的氣態(tài)制冷劑
通過連接管路進(jìn)入氣液分離器2的進(jìn)口管路中，而液態(tài)制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器1中吸 收管外流動的車廂內(nèi)空氣的熱量而蒸發(fā)；這樣就完成了整個制冷循環(huán)過程。
本發(fā)明中所述的中間換熱器3使氣體冷卻器5出口的高溫高壓制冷劑與氣液 分離器2出口的低溫低壓制冷劑進(jìn)行熱量交換，從而達(dá)到增加進(jìn)入節(jié)流閥6的制 冷劑液體的過冷度，同時提高進(jìn)入壓縮機(jī)4的制冷劑氣體的過熱度的目的，這樣 就使制冷循環(huán)的效率得到提高。
本發(fā)明中所述的設(shè)在節(jié)流閥6出口和蒸發(fā)器1進(jìn)口之間的小型氣液分離器7， 能夠?qū)⑦M(jìn)入蒸發(fā)器1的制冷劑中的少量氣體分離出來，僅使液態(tài)制冷劑進(jìn)入蒸發(fā) 器l，從而使得蒸發(fā)器l的傳熱面積得到更加有效的利用，使制冷循環(huán)的效率得 到提高。
本發(fā)明中所述的旁通安全閥8能夠在系統(tǒng)運(yùn)行壓力高于安全值時處于開啟 狀態(tài)，使氣體冷卻器5出口的制冷劑不經(jīng)過節(jié)流閥6節(jié)流，而是直接'通過小型氣 液分離器7進(jìn)入蒸發(fā)器1，從而使系統(tǒng)的運(yùn)行壓力降低，當(dāng)運(yùn)行壓力降低到安全 值以下時，該旁通安全閥8關(guān)閉，此時氣體冷卻器5出口的制冷劑液體經(jīng)過節(jié)流 閥6節(jié)流后進(jìn)入小型氣液分離器7進(jìn)行正常的循環(huán)。
本發(fā)明中所述的旁通安全闊8和節(jié)流閥6也可以用一個自帶旁通流道的節(jié) 流閥代替，該節(jié)流閥在節(jié)流流道的旁邊并聯(lián)一個旁通流道，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行壓力低于 安全值時，其旁通流道關(guān)閉；而當(dāng)其進(jìn)口側(cè)壓力高于安全值時，它的旁通流道打 開，以對制冷劑起旁通作用，直到其進(jìn)口側(cè)壓力降到正常值時，其旁通流道才會 關(guān)閉。
權(quán)利要求
1.一種車用二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)，包括蒸發(fā)器(1)、氣液分離器(2)、中間熱交換器(3)、壓縮機(jī)(4)、氣體冷卻器(5)、節(jié)流閥(6)，其特征在于還包括小型氣液分離器(7)，所述小型氣液分離器(7)設(shè)置在節(jié)流閥(6)的出口和蒸發(fā)器(1)的進(jìn)口之間，氣液分離器(2)設(shè)置在蒸發(fā)器(1)出口和中間熱交換器(3)的一側(cè)進(jìn)口之間，中間換熱器(3)的兩側(cè)進(jìn)口分別與氣液分離器(2)的出口和氣體冷卻器(5)出口相連，中間換熱器(3)兩側(cè)的出口分別與壓縮機(jī)(4)進(jìn)口和節(jié)流閥(6)進(jìn)口相連，節(jié)流閥(6)旁邊并聯(lián)有旁通安全閥(8)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車用二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)，其特征是所述的旁 通安全閥(8)在系統(tǒng)運(yùn)行壓力高于安全值時處于開啟狀態(tài)，從而使氣體冷卻器(5) 出口的制冷劑不經(jīng)過節(jié)流閥(6)節(jié)流，而是直接通過小型氣液分離器進(jìn)入 蒸發(fā)器(1)，從而使系統(tǒng)的運(yùn)行壓力降低；當(dāng)運(yùn)行壓力降低到安全值以下時，該 旁通安全閥(8)關(guān)閉，此時氣體冷卻器(5)出口的制冷劑經(jīng)過節(jié)流閥(6)節(jié) 流后再進(jìn)入小型氣液分離器(7)進(jìn)行正常的循環(huán)過程。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車用二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)，其特征是所述的節(jié) 流閥(6)和旁通安全閥(8)用一個自帶旁通流道的節(jié)流閥代替，該節(jié)流閥的內(nèi) 部在節(jié)流流道的旁邊并聯(lián)一個旁通流道，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行壓力低于安全值時，其旁通 流道關(guān)閉，此時該節(jié)流閥對制冷劑進(jìn)行節(jié)流降壓；而當(dāng)其進(jìn)口側(cè)壓力高于安全值 時，它的旁通流道打開，以對制冷劑起旁通作用，直到其進(jìn)口側(cè)壓力降到正常值 時，其旁通流道才會關(guān)閉。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車用二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)，其特征是所述的小 型氣液分離器(7)有一個進(jìn)口和兩個出口，其進(jìn)口與節(jié)流闊(6)出口相連，其 制冷劑液體出口端與蒸發(fā)器(1)進(jìn)口連通，其制冷劑氣體出口端與氣液分離器(2)進(jìn)口端連通。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種車用二氧化碳空調(diào)系統(tǒng)，屬于汽車空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域。包括蒸發(fā)器、氣液分離器、中間熱交換器、壓縮機(jī)、氣體冷卻器、節(jié)流閥。小型氣液分離器設(shè)置在節(jié)流閥的出口和蒸發(fā)器的進(jìn)口之間，它能夠?qū)⑦M(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑中的少量氣體分離出來，僅使液態(tài)制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器，從而使得蒸發(fā)器的傳熱面積得到更加有效的利用，使系統(tǒng)的制冷效率得到提高；另外本發(fā)明在節(jié)流閥旁邊并聯(lián)旁通安全閥，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行壓力高于安全值時，該旁通安全閥開啟，從而使制冷劑液體不經(jīng)過節(jié)流閥節(jié)流，而是直接通過小型氣液分離器進(jìn)入蒸發(fā)器，從而使系統(tǒng)的運(yùn)行壓力降低，以保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
文檔編號F25B43/00GK101358779SQ20081020043
公開日2009年2月4日 申請日期2008年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月25日
發(fā)明者劉婷婷, 施駿業(yè), 陳江平 申請人:上海交通大學(xué)