一种基于余热过冷的CO2汽车空调系统
阅读：1073发布：2020-07-23
专利汇可以提供一种基于余热过冷的CO2汽车空调系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种基于余热 过冷 的CO2 汽车 空调 系统。本实用新型CO2汽车空调系统包括 压缩机 、 蒸发 器 、气体冷却器、节流 阀 、温差发 电机 、热电过冷器、温差发电机和 发动机 ； 蒸发器 出口连接压缩机入口，压缩机出口连接气体冷却器入口，气体冷却器出口连接热电过冷器入口，热电过冷器出口连接 节流阀 入口，节流阀出口连接蒸发器入口；发动机气管出口连接温差发电机，电源管理器分别连接热电过冷器和温差发电机。本实用新型利用高温尾气与环境空气的温差输出 电能 ，用来驱动热电过冷器，提高了 能量 的利用率。(ESM)同样的 发明 创造已同日 申请 发明 专利，下面是一种基于余热过冷的CO2汽车空调系统专利的具体信息内容。
一种基于余热过冷的CO2汽车空调系统
技术领域
背景技术
[0002] 随着当代社会的发展和人民生活水平的提高，家用汽车的数量与日俱增。汽车尾气的排放也越来越多。汽车尾气中的一氧化碳、二氧化碳、氮氧化合物等对环境造成很大破坏，产生温室效应，破坏臭氧层。此外，汽车发动机排放的废气的温度高达600-700℃，发动机燃料中30％～45％的能量随着尾气排放到大气中，造成了能量的浪费。所以说，对汽车尾气余热的回收利用，在很大程度上提高了能量的利用。
[0003] 现阶段汽车空调的制冷系统采用蒸汽压缩制冷循环，充注的制冷剂大多数为R134a，R134a虽然ODP为0，但是GWP却高达1430，汽车空调系统制冷剂不可避免的会发生泄漏和定期更换，加剧温室效应，现全球各国都在加速推进环保制冷剂替代高GWP制冷剂的进程。2014年4月欧盟推出了更严格的F-gas条例限制高GWP制冷剂在制冷空调设备的使用，现《京都议定书》将HFCs列入温室气体名单。CO2作为一种环境友好型工质，以其诸多优点再次受到了人们关注。
[0004] 1)、CO2对环境无破坏作用(ODP＝0、GWP＝1)。2)单位体积制冷量大，与普通工质相比，CO2设备体积小。3)、二氧化碳粘度低，其流动损失小、传热效果好，与润滑油具有很好的相容性。4)安全系数高，无毒不可燃，化学性质稳定。5)廉价易获取。
[0005] 但是，CO2作为新型制冷剂仍存在一些问题。CO2的临界温度为31.1℃，临界压力高达7.38MPa，系统的工作压力很高。由于室外温度条件的限制，气体冷却器出口温度比较高，略高于环境温度，节流损失比较大，导致整个系统的效率不高。实用新型内容
[0007] 本实用新型一种基于余热过冷的CO2汽车空调系统，CO2汽车空调系统包括压缩机、蒸发器、气体冷却器、节流阀、温差发电机、热电过冷器、温差发电机和发动机；蒸发器出口连接压缩机入口，压缩机出口连接气体冷却器入口，气体冷却器出口连接热电过冷器入口，热电过冷器出口连接节流阀入口，节流阀出口连接蒸发器入口；发动机气管出口连接温差发电机，电源管理器分别连接热电过冷器和温差发电机。
[0008] 在CO2制冷系统中，气液两相的CO2流体从蒸发器吸收热量，进入压缩机压缩为高温高压超临界流体，进入气体冷却器向周围环境放热，此时CO2流体的放热温度高于环境温度，然后CO2流体进入热电过冷器进一步过冷，经节流后变为低温低压的气液两相流体，进入蒸发器完成整个制冷循环。
[0009] 由发动机排气气管出来的高温尾气进入温差发电机，温差发电机是基于Seebeck原理的发电装置，利用尾气与周围环境的温差对外输出电能，用于驱动热电过冷器实现CO2过冷，多余的电能储存于电源管理器供给其他用电设备使用。
[0010] 本实用新型具有的优点和积极效果是：
[0011] 1)、此套系统所使用工质为CO2，无毒无害不可燃，安全系数高，廉价易获取，单位容积制冷量大，使得CO2设备体积小，不占用车内空间。更重要的是它的ODP＝0，GWP＝1，减缓温室效应进程，是一种节能环保的工质。
[0012] 2)、通过热电过冷器降低气冷器出口的CO2流体的温度，甚至可以低于环境温度，减少节流损失，提高制冷量。
[0013] 3)、通过温差发电机对发动机排放的尾气余热进行有效利用。利用高温尾气与环境空气的温差输出电能，用来驱动热电过冷器，提高了能量的利用率。
[0015] 图1是本实用新型系统原理框图。
[0016] 图中：1、压缩机；2、气体冷却器；3、蒸发器；4、节流阀；5、热电过冷器；6、温差发电机；7、发动机；8、电源管理器。
具体实施方式
[0017] 为能进一步了解本实用新型的内容、特点及作用，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
[0018] 图1为一种基于余热过冷的CO2汽车空调系统，CO2汽车空调系统包括压缩机1、蒸发器3、气体冷却器2、节流阀4、温差发电机6、热电过冷器5、温差发电机6和发动机7；蒸发器3出口连接压缩机1入口，压缩机1出口连接气体冷却器2入口，气体冷却器2出口连接热电过冷器5入口，热电过冷器5出口连接节流阀4入口，节流阀4出口连接蒸发器3入口；发动机7气管出口连接温差发电机6，电源管理器8分别连接热电过冷器5和温差发电机6。其中电源管理器8可以采用STC12C5410AD系列集成电路。
[0019] 本实施例关于基于余热过冷的CO2汽车空调系统的工作原理是：
[0020] 第一阶段：气液两相CO2流体从蒸发器3吸热后进入压缩机1压缩为高温高压流体，然后进入气体冷却器2向周围环境放热，此时CO2流体的温度略高于环境温度。
[0021] 第二阶段：热电过冷器5从气体冷却器2出口的CO2流体中吸收热量，实现对CO2的过冷，此时CO2为低温高压的气体。
[0022] 第三阶段：低温高压的气体进入到节流阀4，经过节流变为低温低压两相流体再次进入蒸发器3从而完成整个系统的循环。
[0023] 第四阶段：发动机7气管出来的高温尾气进入温差发电机6，利用尾气与周围环境温差发电对外输出电能，由电源管理器协调电能的分配，用于驱动热电过冷器5或者供给其他设备使用。
[0024] 尽管上面结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护范围之内。
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