可瞬間製冷的車輛用製冷裝置、包括該裝置的車輛以及車輛的瞬間製冷方法與流程

2023-06-21 00:16:42

本發明涉及一種可瞬間製冷的車輛用製冷裝置、包括該裝置的車輛以及車輛的瞬間製冷方法。

背景技術：

夏季長時間停車時，車輛內部暴露於外界高溫和太陽光的直射光線中，從而在駕駛之前就已經達到高溫狀態，此時一般車輛的內部溫度上升至50℃以上。因此，啟動車輛並行駛以後，直到製冷裝置達到正常狀態之前，車輛內部暴露於極高的溫度中，使車輛的駕駛者和乘坐者感到極為不適。這是因為，現有的自動製冷裝置即空調達到正常狀態之前，獲得製冷效果需要花約3～5分鐘的時間，所以在這段時間內因車輛內部的高溫而感到不適。

另外，通常的車輛空調在行駛之前通過引擎的空轉來運行，因此不必要地消耗燃料，並且排放廢氣而汙染環境。

為了解決這些問題，提出了在先技術文獻專利文獻1中記載的現有車輛啟動前製冷制熱裝置，所述現有車輛啟動前製冷制熱裝置實現可在乘坐前或者啟動前進行車輛的製冷制熱的目的上與本發明存在相似點，但是僅在這種目的上相似，而用於達到所述目的的結構是在車輛上設置供電部、控制單元以及電子冷卻器，從而能夠進行輔助製冷，因此這種現有車輛啟動前製冷制熱裝置的結構以及功能與本發明的結構以及功能存在區別。

技術實現要素：

技術問題

本發明提供一種可瞬間製冷的車輛用製冷裝置、包括該裝置的車輛以及車輛的瞬間製冷方法。為了在車輛熄火的狀態下運行，以對車內進行瞬間製冷，所述可瞬間製冷的車輛用製冷裝置通過在車輛用製冷裝置的蒸發器出口與壓縮器入口之間連接由填充並貯藏有吸附劑的吸附罐形成的預冷單元，在車輛的初期啟動前或者停車狀態下預先提供製冷，從而提高駕駛者的舒適感，減少不必要的空轉帶來的燃料浪費，並降低二氧化碳排放量以防止汙染環境。但是，這些技術問題是示例性的，並不由此限定本發明的範圍。

技術方案

根據本發明的一觀點，提供一種可瞬間製冷的車輛用製冷裝置，該製冷裝置包括主製冷系統和瞬間製冷系統，所述主製冷系統包括相連接的壓縮器、冷凝器、貯液器、膨脹閥以及蒸發器，以使製冷劑循環，所述瞬間製冷系統能夠使製冷劑流向所述貯液器、所述膨脹閥、所述蒸發器以及配置在所述蒸發器與壓縮器之間的預冷單元，在所述瞬間製冷系統運行時，所述製冷劑不在所述主製冷系統的管路中循環，貯藏在所述貯液器內的製冷劑由於所述貯液器與所述預冷單元之間的壓力差而經由所述蒸發器流向所述預冷單元，從而實現車輛內部的瞬間製冷。

可以進一步包括設置在所述冷凝器與所述貯液器之間的第一閥、設置在所述貯液器與所述膨脹閥之間的第二閥、設置在所述蒸發器與所述壓縮器之間的第三閥以及設置在所述蒸發器與所述壓縮器之間的製冷劑流動管路上的第四閥，所述預冷單元與所述製冷劑流動管路相連接，當所述主製冷系統停止運行時，所述第一閥至第三閥被關閉，當所述瞬間製冷系統運行時，所述第二閥以及所述第四閥被打開。

所述預冷單元可以包括貯藏有吸附劑的吸附罐，所述吸附劑可以是矽膠、活性炭、石墨以及它們的組合中的任意一種。

可以在車輛的散熱器與引擎之間或者散熱器與電池組之間的冷卻水流動管路與所述預冷單元之間通過三通閥連接冷卻水供給管路，以便接收高溫的冷卻水，冷卻水排出管路連接所述預冷單元和冷卻水流動管路，以便排出接收的冷卻水。

可以進一步包括操作單元，用於操作所述瞬間製冷系統以進行瞬間製冷，所述操作單元可以是操作按鈕、操作開關或是遙控器。

所述貯液器內可以填充有多於車輛空調的適宜填充量的製冷劑，以便在運行瞬間製冷系統時能夠製冷規定時間。

所述瞬間製冷系統可以進一步包括用於加熱所述吸附器的加熱器。

另一方面，根據本發明的另一觀點，提供一種車輛，該車輛包括車體以及設置在所述車體上的車輛用製冷裝置。

另一方面，根據本發明的又一觀點，提供一種車輛的瞬間製冷方法，該車輛連接設置有車輛用製冷裝置，該車輛用製冷裝置包括壓縮器、冷凝器、貯液器、膨脹閥、蒸發器以及位於所述冷凝器與所述貯液器之間的第一閥、位於所述貯液器與所述膨脹閥之間的第二閥、位於所述蒸發器與所述壓縮器之間的第三閥，所述車輛的瞬間製冷方法包括以下步驟：在車輛熄火而所述第一閥以及第三閥被關閉的狀態下，運行瞬間製冷裝置的操作單元；隨著運行所述操作單元，通過位於所述蒸發器與所述壓縮器之間並被打開的第四閥相連接的吸附罐與所述貯液器之間出現壓力差，使貯藏在所述貯液器內的製冷劑經由蒸發器流向吸附罐，從而實現瞬間製冷。

可以進一步包括以下步驟：當所述瞬間製冷已進行規定時間而消除了製冷劑的壓力差時，在經過規定的時間後，吸附罐的第四閥被關閉，連接在車輛製冷裝置的壓縮器至蒸發器之間的第一至第三閥被打開，從而能夠啟動通常的車輛的製冷裝置。

可以進一步包括以下步驟：當運行所述車輛的製冷裝置時，向所述吸附罐供給車輛引擎或電池組的高溫冷卻水，以通過貯藏在吸附罐內的矽膠的再生來解吸製冷劑；當完成所述製冷劑的解吸時，吸附罐的第四閥被關閉，流向所述吸附罐的高溫冷卻水被供給至車輛的散熱器。

有益效果

根據本發明的多個實施例涉及的可瞬間製冷的車輛用製冷裝置、包括該裝置的車輛以及車輛的瞬間製冷方法，在啟動車輛之前，直到製冷裝置正常運行為止，實現瞬間製冷，以消除車內高溫引起的駕駛者和乘坐者的不適感，從而能夠提高舒適感。

而且，無需在啟動車輛之前運行製冷裝置，因此能夠減少因不必要的空轉而浪費的燃料，從而能夠減少二氧化碳排放量，防止汙染環境。

附圖說明

圖1是本發明涉及的車輛用瞬間製冷裝置的概略概念圖。

10：輔助製冷系統 20：主製冷系統

110：吸附器 111：吸附罐

112：吸附劑 120：加熱管

130：三通閥 210：壓縮器

220：冷凝器 230：貯液器

240：膨脹閥

250：蒸發器

具體實施方式

下面將參照附圖詳細說明本發明的多個實施例涉及的可瞬間製冷的車輛用製冷裝置、包括該裝置的車輛以及車輛的瞬間製冷方法的優選實施例。本發明並不局限於以下公開的實施例，而是能夠以各種不同的實施方式實現，本實施例只是為了使本發明公開完整並且向普通技術人員完整地傳達發明的範疇而被提供。

圖1是示出本發明涉及的可瞬間製冷的車輛用製冷裝置的概略概念圖。可瞬間製冷的車輛用製冷裝置包括主製冷系統和瞬間製冷系統。

如圖1所示，主製冷系統包括相連接的蒸發器250、壓縮器210、冷凝器220、貯液器230以及膨脹閥240，以使製冷劑循環。

瞬間製冷系統10包括貯液器230、膨脹閥240、蒸發器250以及配置在蒸發器與壓縮器之間的預冷單元110，製冷劑可以流向貯液器230、膨脹閥240、蒸發器250以及配置在蒸發器與壓縮器之間的預冷單元110。

具體而言，瞬間製冷系統10是在主製冷系統20的所述蒸發器250與壓縮器210之間的製冷劑流動管路265上通過閥門340連接諸如吸附罐111的預冷單元110而成。

即，瞬間製冷系統10可以與主製冷系統20共享貯液器230、膨脹閥240、蒸發器250。瞬間製冷系統10還可以與主製冷系統20共享製冷劑流動管路的一部分。

即，在主製冷系統20中，蒸發器250、壓縮器210、冷凝器220、貯液器230以及膨脹閥240通過供製冷劑流動的製冷劑流動管路261、262、263、264、265、266依次相互連接，在所述冷凝器220的出口與貯液器230的入口之間的製冷劑流動管路262上設置有第一閥310，在所述貯液器230的出口與膨脹閥240的入口之間的製冷劑流動管路263上設置有第二閥320，在所述蒸發器250的出口與壓縮器210的入口之間的製冷劑流動管路265上設置有第三閥330。

在這種主製冷系統20的蒸發器250的出口與第三閥330之間的製冷劑流動管路265上連接有額外的製冷劑流動管路266，在該製冷劑流動管路266上連接設置內部填充並貯藏有多孔性矽膠(Silica Gel)等吸附劑112的吸附罐111，從而形成瞬間製冷系統10，在所述製冷劑流動管路265上設置有第四閥340。

其中，所述多孔性矽膠作為吸附劑112，當從貯液器230流經膨脹閥240的蒸發的製冷劑貯藏於吸附罐111內時，發揮吸附蒸發的氣體製冷劑的作用。所述吸附劑不限於矽膠，作為多孔性物質，還可以採用活性炭、石墨(Graphite)。

另外，本發明的一實施例涉及的瞬間製冷系統需要在正常的車輛用製冷裝置的製冷劑循環中從吸附罐111的吸附劑(多孔性矽膠)中解吸被其吸附的氣體製冷劑，再向壓縮器210輸送，即需要通過解吸製冷劑使矽膠再生，並通過所述矽膠的再生引導下一次瞬間製冷。即，作為吸附劑的矽膠在其內部受熱時解吸被吸附的氣體製冷劑，因此，如圖1所示，在引擎使用化石燃料的車輛中，利用引擎40的廢熱以及散熱器30，而在採用諸如氫燃料電池的燃料電池車中則利用用於發電的電池組(stack)和散熱器。

當為了解吸被吸附罐111的吸附劑吸附的氣體製冷劑而利用引擎40的廢熱時，連接引擎40與所述吸附罐111之間，以將高溫的冷卻水供給至吸附罐111內。即，用於冷卻引擎的冷卻水經過所述引擎變成高溫的冷卻水以後，所述高溫的冷卻水通過連接在所述引擎40與散熱器30之間的波紋管閥45和冷卻水流動管路41進入散熱器30內並被冷卻，進入所述吸附罐111內的冷卻水供給管路121通過三通閥(3-Way Valve)130連接在該冷卻水流動管路41與吸附罐111之間，從所述吸附罐111出來的冷卻水排出管路42連接在冷卻水移動管路41上。當然，在採用諸如氫燃料電池等電池的車輛中，所述引擎會被通過電池發電的電池組所替代。

利用如上構成的本發明的可瞬間製冷的車輛用製冷裝置的車輛的瞬間製冷方法如下。

當啟動主製冷系統20時，運行壓縮器210，以向冷凝器220輸送高溫/高壓的氣體，在該冷凝器220內將從壓縮器210供給的高溫/高壓的製冷劑氣體製成高溫/高壓的液態製冷劑，高溫/高壓的液態製冷劑聚集在貯液器230內，並通過膨脹閥240的節流效應變成低溫/低壓的液態製冷劑後被供給至蒸發器250，在該蒸發器250內降低車輛內部的溫度，由此進行製冷運行。這就是正常的車輛的製冷運行。

瞬間製冷系統10可以在車輛停止運行的狀態，或停止運行的停車狀態下運行。即，當車輛停止運行時，第一至第四閥310～340被關閉。然後包括在製冷劑流動管路262與製冷劑流動管路265之間標記的虛線P上面的冷凝器220、壓縮器210以及膨脹閥240的部分變成高壓狀態，而虛線P下端部變成低壓狀態。此時，在製冷裝置的運行過程中從冷凝器220供給的液態製冷劑貯藏在貯液器230內。

瞬間製冷系統10利用的是貯藏在貯液器230內的液態製冷劑，當駕駛者在車輛啟動前利用諸如操作按鈕、操作開關或遙控器的操作單元啟動瞬間製冷系統10時，第二閥320和第四閥會被打開。

然後在貯液器230與作為預冷單元110的吸附罐111之間出現壓力差，以使製冷劑從所述貯液器230移向吸附罐111側。此時，從貯液器230吐出的液態製冷劑流經膨脹閥240，在該膨脹閥240內將高壓的液態製冷劑製成低溫的液態製冷劑後，供給至蒸發器250，在該蒸發器250內通過空氣與製冷劑的熱交換能夠對車輛內部進行瞬間製冷，因熱交換而蒸發的氣體製冷劑貯藏在吸附罐111內，該吸附罐111內貯藏有由多孔性矽膠形成的吸附劑。

在本發明中，由於初期的高壓和低壓的壓力梯度，製冷劑從貯液器230流向蒸發器250，但是在高壓與低壓變得相同之後，由於虹吸現象，製冷劑繼續流動，向蒸發器250流動後，通過所述蒸發器250排出的氣體製冷劑由於吸附罐111的製冷劑吸附效果而被吸附於多孔性矽膠的吸附劑112上。

例如，當在車輛運行時啟動主製冷系統20時，如上所述，製冷劑以高壓狀態貯藏於貯液器230內。然後，隨著時間經過，由於車輛從外部受熱，可能變成令駕駛者感到不適的高溫狀態。

此時，駕駛者在開車前利用操作單元啟動瞬間製冷系統10。當啟動瞬間製冷系統10時，第二閥320和第四閥340被打開，使製冷劑從貯液器230流向作為預冷單元110的吸附罐111。製冷劑經過蒸發器250並吸收車輛內部的熱量。

其中，操作單元可以是操作按鈕、操作開關或遙控器。例如，操作開關可以是用於啟動瞬間製冷系統10的位於車內的額外的按鈕。操作開關可以是位於車輛遙控鑰匙上的開關。並且，遙控器可以是不同於遙控器鑰匙的遙控裝置。

與一般車輛用空調的製冷劑適宜填充量相比，本發明附加填充瞬間製冷所需的製冷劑，因此與正常填充量相比，多填充能夠在啟動瞬間製冷裝置時製冷5～10分鐘的製冷劑。因此，車輛的一般空調的貯液器230也要增加能夠填充瞬間製冷所需的製冷劑的容量，因而可以比正常填充量填充得更多。

啟動瞬間製冷系統20以後，經過5～10分鐘，高壓與低壓變得相同，使得吸附罐111的吸附劑112無法進一步吸附製冷劑時，與所述吸附罐111相連接的第四閥340被關閉，第一至第三閥310～330被打開，從而可以轉為運行現有的一般製冷裝置，即運行主製冷系統20。

或者，即使已經在運行瞬間製冷系統20，但是只要啟動車輛，或者駕駛者啟動主製冷系統20，就可以停止運行瞬間製冷系統20。

在主製冷系統20持續運行期間內，為了使吸附罐的製冷劑在下一次停車後引導瞬間製冷，需要作為吸附劑的矽膠再生，即需要從所述矽膠解吸製冷劑。矽膠在其內部受熱時解吸製冷劑。因此，可瞬間製冷的車輛用製冷裝置還可以包括製冷劑解吸結構。下面將對製冷劑解吸結構進行說明。

此時所需的熱量利用的是引擎的冷卻水，當引擎40的冷卻水使所述引擎40冷卻後達到規定溫度以上的高溫時，設置在冷卻水流動管路41上的波紋管閥45被打開，從而通過所述冷卻水流動管路41供給至散熱器30，被外界空氣冷卻以後，低溫的冷卻水再次供給至引擎40。在瞬間製冷系統20中，打開波紋管閥45後利用三通閥130將供給至散熱器30的高溫的冷卻水優先供給至吸附罐111，以向矽膠傳熱，從而使吸附在矽膠上的製冷劑解吸，完成解吸後，第四閥340被關閉，三通閥130將高溫的冷卻水供給至車輛的散熱器30，返回通常的引擎40的冷卻系統。在解吸過程中，壓縮器210同時吸入來自蒸發器250的製冷劑和吸附罐111的製冷劑，通過膨脹閥240控制製冷劑循環量，質量與從吸附罐111解吸的製冷劑量相同的製冷劑以液態貯藏於貯液器230內，只有主製冷系統20的運行所需的製冷劑通過膨脹閥240在蒸發器250、壓縮器210以及冷凝器220中循環。

在此，還可以設置泵，該泵位於製冷劑流動管路266上，使製冷劑從吸附罐111流向壓縮器210。

此時，從吸附罐111向壓縮器210輸送氣體製冷劑的第四閥340的操作是通過吸附罐111的壓力來實現的，當吸附罐111的壓力達到一定程度以上時，判斷為製冷劑已被全部解吸，關閉與所述吸附罐111相連接的第四閥340，從而繼續運行通常的車輛的製冷。

另一方面，根據本發明的又一實施例，車輛可以包括車體、設置在車體上的上述多個實施例涉及的可瞬間製冷的車輛用製冷裝置。

如上，對於本發明的多個實施例涉及的可瞬間製冷的車輛用製冷裝置、包括該裝置的車輛以及車輛的瞬間製冷方法，參照示例性附圖進行了說明，但是本發明並非限定於本說明書所公開的實施例和附圖，在本發明的技術思想範圍內，本領域的技術人員可以進行各種變型。