具有吸收式熱泵的汽車空調設備的製作方法

2023-06-02 10:25:16 2

專利名稱：具有吸收式熱泵的汽車空調設備的製作方法
具有吸收式熱泵的汽車空調設備 本發明涉及具有吸收式熱泵的汽車用空調設備。
現今汽車用空調設備被設置為通過發動機^^昔助三角皮帶驅動的壓縮式制
冷機。 一般是R134a用作製冷介質。其中的缺陷是，R134a和另外的HFKW 具有一種較髙的溫室效應潛能。由於在汽車空調設備中存在高的洩漏率，所以 發展應用了^^、令AM疑的製冷介質，如<302。但是大約ll/100km/h的並非不 重要的附加麵消耗去咽此不育g減少。壓縮式制冷機一般在汽車的驅動發動機 被關斷的情況下不能運行。這則導致不舒適的較高的持續溫度。所述較高的持 繳，還要求壓縮式制冷機的一種功率有效的設計，以便在驅動發動機啟動之 後於可接受的短時間內達到汽車車廂內舒適的溫度。
由於，的缺陷提出了不同的努力方案，以便為了對於汽車進行空氣調節 而應用熱力驅動的熱泵、特別是吸收式熱泵。但是這些迄今為止還未能在市場 上出現，因為它們要求過多的空間位置。
由此本發明的任務是，提供一種具有緊湊結構形式並適合於在汽車中運行 的吸附式熱泵。另外本發明還具有的任務是，提供一種利用吸收式熱，續進 行空氣調節的方法。此外給出吸收式熱泵在車輛空調技術中適宜的應用。
該任務ffiil^^權利要求解決。優選的^iS方案表明^M^l利要求中。
按照本發明認識到， 一種用於對汽車進行空氣調節的吸收式熱泵具有兩個 吸附腔，它們分別與一冷凝器及一蒸發器相連接，若將載體材料用吸附劑進行 塗層，那麼就是特別緊湊和牢固的。藉助適宜的載體材料的塗層就可以在小的 空間上創建巨大的用於吸附與解析的表面。首先通過塗層可實現一種明顯改進 的相對吸附材料的供熱和散熱，因為在載體材料和吸附齊U之間的熱傳導被明顯 地改善了。載體材料， 一般是具有良好導熱性能的金屬，可以用一熱交換器良 好iftia行^4卩並進行加熱。所述載體材料可以例如是一種多^Ng板的系統，該 鋁板M冷卻水被冷卻。在傳統的吸收式熱泵中，該吸附劑作為散料存在。在 這種情況下，相對於一種可能的熱交換器來說，所述熱傳導是較差的。此外該 吸附腔、冷凝器和蒸發器被一非自支承式的真空外殼所包圍。依此能實現一種 節省位置的、並首先節省重量的真空外殼的實施方案。在汽車中一種節省重量 的實施方案對於節省燃油並且在相同的發動機設置的情況下獲得一種改善的加 速性育諫說是有重要意義的。因為真空外殼被結構件支承，所以可以應用一種 自支承式的真空外殼。
另外一種將一吸收式熱泵特別節省位置地實施的可能方案產生於，所述蒸 發器和冷凝器布置^^述兩個吸附腔之間。為了使得在解析時釋放的工作介質 ——雜冷凝器中冷凝^回送到蒸發器中，在冷凝器和蒸發器之間設置一冷 疑液回送機構。為了使在冷凝器中維持較高的壓力並在蒸發器中維持較低的壓 力，貝IJ在冷凝液回送機構中設置一可1軀力減小的連接元件， 一般被體為節 流閥。對於在吸附腔和蒸發器及冷凝器之間設置的連接元件可以規定為閥門。
上述的結構方案還特別適^T這樣的吸收式熱泵，其中載體材料被塗覆以 吸附劑，並且設置一自支承式的真空外殼。
i^方式是應用熱力液壓閥門作為在吸附腔和冷凝器或蒸發器之間的連接
元件。依此可以實現，在一為了解析已被加熱的吸附腔中所M向冷凝器的閥 門通過高的 鵬被打開，並且通向蒸發器的閥門被關閉。同樣可能的是，在吸 附期間通過冷卻而將通向蒸發器的閥門打開並且將通向冷凝器的閥門關閉。
吸收式熱泵的節能運行方式可被實現的條件是，設置一種這樣的熱交換 器，其中可由驅動發動機所獲取的熱量可被輸送給要被解析的吸附材料。在驅 動發動機的短的運行時間以後已經提供足夠的散熱，以使吸附材料得以解析。 在驅動發動機中伴隨產生的熱量可以通過^i卩器和/或通過一熱効奐器被從排氣 中提取出來。為了能使得吸收式熱泵的運行與驅動發動機的運行無關，作為選
擇，或另外地規定，ffiM^加熱來製備所必需的熱量。
為了能實現一種緊湊並節省重量的結構方案，如此設置所述熱^^^^
藉助於該熱交換器在解析時輸供熱量所述在吸附時伴隨形成的熱量可以被排 出。為此在熱交換器上可以設置一閥門，該閥門允許一次級介質或者可以流向 驅動發動機的冷卻器或者可以流向一外部冷卻器，以便排出吸附時散出的熱
可在蒸發器中產生的製冷可以M—熱傳輸介質和/或一熱管被傳輸到一空 氣冷卻器中。在這個空氣冷卻器中可以將所述已被泵送到一要被冷卻的區域中 的空氣進行冷卻。 一般所述空氣適合於冷卻該乘客轎廂。但也可以想到的是冷
卻一運送易腐敗貨物的載重汽車的載貨空間。通過一種熱傳輸介質或一熱管使 製冷的傳輸具有如下優點該蒸發器可以被設置為較小的結構，因為使製冷從 蒸發制專輸到一液體的熱傳輸介質中或一熱管中需要一相對小的表面。
但也可能的是，使要被冷卻的空氣直接在蒸發器上進行冷卻。這所具有的 優點是，該蒸發器可以具有一種比在前,擇方案中較髙的溫度，以便獲得一 種足夠冷去啲空氣。在蒸發器中的一種較高糹鵬的情況下，可以基於熱力學原 理實現吸收式熱泵的一種較高的效率。
冷凝器的一種緊湊的結構方案也可如此實現，即所述在吸附腔中禾卩/或在冷 凝器中伴隨生成的熱量可M31—液體熱傳輸介質和/或一熱管而傳輸到一循環冷 卻器去，其中所述熱量可以被傳輸到外部空氣中。由此可以想到一種在驅動發 動機的冷去係統中的集成體。
如果育,將所述在吸附腔和/^冷凝器中伴隨產生的熱量直接傳輸到外部 空氣中，貝贓外界^jg和冷凝器驗之間的、鵬差可以是較低的，因為所述用 於使熱量傳輸到一中間冷卻循環中所必需的溫度差省去了。這特別在外界空氣 的高的,情況下可允許吸收式熱泵的一種有效的運行。
用於對於汽車進行空氣調節的吸收式熱泵所適宜的吸附材料是沸石。而且 其它的晶格矽酸鹽和非晶敞孔的矽酸鹽例如矽膠或者活化碳都是適宜的。原則 上說所有的在吸收式熱泵技術中公知的吸附材料都可以考慮。
作為工作介質適宜的是水，因為它在有禾啲熱力學特性的同時還是便宜的 和優惠的。而且甲醇或甲醇-7K-混合物也是適宜的。原則上說可以應用所有公 知的工作介質。
當設置了吸收式熱泵的一種控制裝置時，就可以實現一種明顯提高的舒適 性，該控制體能在一 跌確定的時間和/離接收到在群外部可觸發的一信 號以後進行一種空氣調節工作。有時一汽車的乘客轎廂在停^態於相應的天 氣情況下會明顯升溫。本身功率強大的空調設備也需要較長的時間，才在乘客 轎廂內提供舒適的溫度。空調設備的必需的功率強大的設置方案貝U導致一種提 高的位置需求、 一種增大的重量和一種提高的運行能量消耗。這個問題則當在 預計的行駛開始之前在一預先確定的時間啟動該空調工作時就可以避免了 。因 為重新的行駛開始通常在離開汽車時並非是確定的，故有利的方式是，空調工 作可以由使用者通過一種在汽車外部可觸發的信號被啟動。這可以例如利用無
線設備、移動手機或另外的用於無線信號傳輸的^S來實現。停車時空調設備 的運行則在例如通常用於汽車空調所使用的壓縮式製冷裝置的情況下是不可能 的。吸收式熱泵卻與之相反例如利用一種持續加熱^S就可以運行。
另外一種用於吸收式熱泵的緊湊結構的可能方案如此實現，即，為了使熱 量從吸附材料傳輸到一種在一熱交換器中流動的次級介質中，設置了一種金屬 泡沫。該金屬泡沫可以用作吸附劑的載體介質。因此，吸附腔具有自由的成型 特性。它們可以被構造為柔性的，並且可以利用發動機空間中或汽車的其它區 域中的自由健。 一種具有傳熱用和/或作為吸附齊啲載體材料的金屬泡沫的熱 泵則一般在所有吸收式熱泵中可提供所提到的優點。由此在所有吸收式熱泵的 情況下，原則上說吸收式熱泵的下面描述的結構方案都是可能的。
為此可能的是，將吸附腔如此配置，以便該金屬泡沫在一事故時可以用於 吸收動能。依此該吸收式熱泵同時用作安^置。這樣在同一重量下就提髙了 安全性，或者在節省了重量盼瞎況下實現相同的安全性。
因此特別有禾啲方式是將所述吸收式熱泵設置為汽車的推桿。依此吸收式
熱泵可以節省位置並節省重量i，行安裝。此外，冷卻工作可以通過外部空氣 容易地實現。 為了倉,實現汽tt,運行中的一種幾乎連續的空調工作，則一種具有
一第一吸附腔和一第二吸附腔的吸收式熱泵應該如此ifeii行，艮p，交變地^m
一吸附腔吸附，析並且同時使第二吸附腔解析或吸附。這種運行方式則以簡 單方式實現一種幾乎連續的空調工作。為了一吸附腔的吸附過程，則在該相關 吸附腔和蒸發器之間存在一種開啟的連接，並且在該相關吸附腔和冷凝器之間 不存在開啟的連接。為了與之相反ittt，析，則該相關吸附腔至冷凝M在 一種開啟的連接，並且到蒸發器則不^開啟的連接。
該方法的一種改進方案在於，在汽車驅動發動機關閉以後，使該吸附腔在 沒有同時吸附的情況下進fil科斤。在驅動發動機關閉以後， 一般省去了汽車進 行空氣調節的必要性。當然乘客轎廂則經常會強烈變熱，因此應該預見，需要 一種空氣調節作用，而不能從驅動發動機的排熱中獲取為了解析所需的熱量。 因此有利的是，在驅動發動機關閉以後將尚且存在的排熱用於使吸附腔進行解 析，即4吏瞬間不發生吸附。
一種吸收式熱泵可以如此來用作蓄^令器和/或蓄熱器使吸附材料被保持在
一種已被解析的狀態中。作為蓄冷器的應用則如此來實現採用通過吸附材料 的吸附作用而在蒸發器中產生製冷的可能方案。在作為蓄熱器的應用時被利用 的情況是，在吸附時將會散發熱量。這些熱量可以例如應用於預先加熱驅動發 動機。因此可以降低燃油消耗和磨損。而且也能實現節能地對於乘客轎廂進行 加熱。
下麵糊昔助附圖詳細地描述具體細節。其中表明


圖1是根據本發明的吸收式熱泵的一種基本結構方案，
圖2a是被構造為推桿的吸收式熱泵的一俯視亂而圖2b是其一側視圖， 圖3a和3b是吸收式熱泵安裝到一具有分開的熱交換器的汽車的空調設備 中的安裝，
圖4a和4b是帶有集成的循環7舛卩機構的實施方案， 圖5a和5b表明了具有由循環空氣直接加熱的蒸發器的實施方案。 在圖1中可看出根據本發明的吸收式熱泵的基本結構形式。第一吸附腔l、 第二吸附腔2、冷凝器3和蒸發器4由一非自支承式的真空外殼5包圍。吸附 腔l、 2是用閥門6、 7、 8、 9分別與冷凝器3和蒸發器4連接的。冷凝器3和 蒸發器4被配置在吸附腔之間。冷凝器3和蒸發器4通過一具有一節流閥11 的7令 疑液回:i^n構10連接。
在圖2a中表明了一種吸收式熱泵的俯視圖，該吸收式熱泵被設置為推桿 的結構。在吸附腔中安置了作為熱載體的金屬泡沫。這使得所描述的作為推桿 的吸收式熱泵的結構方案成為可能。在圖2b中表明了設計為推桿的吸收式熱 泵的一側視圖。
圖3a表明了吸收式熱泵安裝到汽車的空調系統中的安裝。源於驅動發動 機12的廢熱被輸送到吸收式熱泵13中。作為熱傳輸介質應用了一種zK-乙二醇 -混合物。依此可以輸送為了解析所必需的熱量。該熱量對於一種具有吸附劑-沸石和工作介質-水的吸收式熱泵來說必須在一種至少為70°C的溫度時進行輸 送。
在吸收式熱泵13的蒸發器4中產生的製冷則禾,一種7JC-乙二酉I4昆合物傳 輸到空氣冷卻器14中。在空氣冷卻器14中該製冷通過一熱交換器被傳輸到要 被冷卻的空氣中。被冷卻了的空氣被泵送到乘客轎廂中。在吸附和冷凝時散發 的熱量則由水-乙二醇-混合物被傳送到循環^4卩器15去。
圖3b表明了一種實施方案，其中在吸收式熱泵和循環冷卻器以及空氣冷
卻器之間的熱傳輸分別M:—熱管實現。
圖4a表明了一種沒有外部循環Jt4卩器的結構方案。在這個瞎況中，在吸 收式熱泵13中伴隨產生的熱iE^[專輸到外部空氣中。在圖4b中表明了一變 型方案，其中從吸收式熱泵13到空氣冷卻器14的製冷傳輸M—熱管來實現。 對於解析必需的熱量則由驅動發動機12藉助於一種7K-乙二酉I"混合物傳輸到吸 收式熱泵13去。
圖5a表明了一種實施方案，其中在蒸發器4中產生的製冷直接被傳輸到 空氣中，該空氣被泵送到乘客轎廂中。在吸附時以及在冷凝器中散發的熱量被 用一種7jC-乙二,混合物傳超U循環^4口器15去。作為選擇方案，可以如圖5b 表示的那樣，該熱量利用一熱管傳輸到循環冷卻器15去。對於解析所必需的 熱量則由驅動發動機12利用一種zK-乙二陣混合物傳輸到吸收式熱泵13去。
附圖iH己列表
1第一吸附腔 2第二吸附腔 3冷凝器 4蒸發器 5真空外殼
6在第一吸附腔和冷凝器之間的閥門
7在第一吸附腔和蒸發器之間的閥門
8在第二吸附腔和冷凝器之間的閥門
9在第二吸附腔和蒸發器之間的閥門
10冷凝液回送機構
11節流閥
12驅動發動機
13吸收式熱泵
14空氣糊器
15循環冷卻器。
權利要求
1、用於對於一汽車進行空氣調節的吸收式熱泵，它具有一第一吸收式熱泵(1)，該第一吸收式熱泵通過一第一連接元件(6)與一冷凝器(3)連接，並且通過一第二連接元件(7)與一蒸發器(4)連接；一第二吸附腔(2)，該第二吸附腔(2)通過一第三連接元件(8)與冷凝器(3)連接，並且通過一第四連接元件(9)與蒸發器(4)連接，其特徵在於，吸附腔(1，2)、冷凝器(3)和蒸發器(4)被一非自支承式的真空外殼(5)包圍，其中吸附腔包含吸附器，它包含一種載體材料，該載體材料被用一種吸附劑進行塗層。
8、 按前述權利要求1至7之一所述的吸收式熱泵，其特徵在於，所述在 吸附腔(1， 2)中和/或在冷凝器(3)中伴隨產生的熱量可以ffi31—熱傳輸介 質和/或一熱管傳輸到一循環^4卩器(15)中，在其中該熱量可以被排放到外界 空氣中。
9、 按前述權利要求1至7之一所述的吸收式熱泵，其特徵在於，所述在 吸附腔(1,2)中和/或在冷凝器(3)中伴隨產生的熱量可以直接地排放到外 部空氣中。
10、 按前述權利要求之一所述的吸收式熱泵，其特徵在於，吸附材料是一 種沸石。
11、 按前述權利要求之一所述的吸收式熱泵，其特徵在於，工作介質是水。
12、 按前述權利要求之一所述的吸收式熱泵，其特徵在於，設置吸收式熱 泵的一控制裝置，該控制裝置肖辦在一預先設定的時間和/或在接收到一於車輛 外部可觸發的信號以後進行一種空氣調節工作。
13、 特別是按前述權利要&一所述的吸收式熱泵，其特徵在於，為了使 熱量從吸附材料傳輸到一在一熱交換器中流動的次級介質中，設置一種金屬泡 沫。
14、 按權利要求13所述的吸收式熱泵，其特徵在於，吸附腔(1， 2)被 如]IW置在一汽車中，以便^^f^^屬泡沫在一事故中可以用於吸收動能。
15、 按前述權利要求之一所述的吸收式熱泵，其特徵在於，吸收式熱泵構 造為汽車的推桿或被布置在推桿的一部分區域中。
16、 用於利用一種吸收式熱泵、特別是利用按照I51利要求1至15之一所 述的吸收式熱泵 於汽車進行空氣調節的方法，所述吸收式熱泵具有一第一 吸附腔(1)和具有一第二吸附腔(2)，其中交變地使第一吸附腔(1)吸附或 解析並且同時使第二吸附腔(2)在第一吸附腔(1)吸附時進fi^科斤，或者在 第一吸附腔(1)解析時進行吸附。
17、 按權利要求16所述的方法，其特徵在於，在汽車的驅動發動機02) 關閉以後使至少一個吸附腔(1， 2)在沒有同時吸附的情況下進行解析。
18、 對於一種吸收式熱泵、特別是根據權利要求1至15之一所述的吸收 式熱泵的應用，用於作為蓄冷器和/或作為蓄熱器，此時該吸附材料被保持在一 被解析的狀態中。
19、對於一種吸收式熱泵、特別是按照權利要求1至15之一所述的吸收 式熱泵的應用，其中在吸附時散發的熱量被應用於發動機預熱。
全文摘要
本發明建議一種用於汽車空調的吸收式熱泵，該吸收式熱泵具有一第一吸附腔，該第一吸附腔通過一第一連接元件與一冷凝器連接，並且通過一第二連接元件與一蒸發器連接；該吸收式熱泵還具有一第二吸附腔，該第二吸附腔通過一第三連接元件與冷凝器連接，並且通過一第四連接元件與蒸發器連接，其中蒸發器以及冷凝器設置在第一吸附腔和第二吸附腔之間，並且通過一具有一可使壓力減小的連接元件的冷凝液回送機構相互連接，其中吸附腔、冷凝器和蒸發器被一非自支承式的真空外殼包圍，此外，吸附劑作為層被覆置在一載體材料上。另外，還建議一種使吸收式熱泵幾乎連續運行的方法，以及其作為蓄冷器和蓄熱器的應用。
文檔編號B60H1/32GK101098794SQ200580037667
公開日2008年1月2日 申請日期2005年11月2日 優先權日2004年11月5日
發明者H·-M·亨寧, W·米特爾巴克 申請人:弗勞恩霍弗實用研究促進協會;索爾技術股份公司