風能驅動的熱聲汽車空調的製作方法

2023-05-01 04:11:36 4

專利名稱：風能驅動的熱聲汽車空調的製作方法
技術領域：
本發明涉及熱聲汽車空調，尤其涉及一種風能驅動的熱聲熱泵。
背景技術：
熱聲效應是熱與聲之間相互轉換的現象，即聲場中的時均熱力學效應。熱聲熱機 本質上是一種通過熱聲效應實現熱能與聲能之間相互轉化或傳輸的裝置。熱聲熱機不需要 外部的機械手段就可以使振蕩流體的速度和壓力之間建立起合理的相位關係，因此，不需 要機械傳動部件，大大簡化了系統的結構。按能量轉換方向的不同，熱聲效應可分為兩類 一是用熱來產生聲，即熱驅動的聲振蕩，為熱聲發動機的工作機理；二是用聲來產生熱，即 聲驅動的熱量傳輸，為熱聲熱泵的工作原理。只要具備一定的條件，熱聲效應在行波聲場、 駐波聲場以及兩者結合的聲場中都能發生。 從上世紀七十年代開始，關於熱聲熱機的研究開始迅速發展。1969-1980年瑞士 蘇黎士聯邦技術研究所的Rott提出了熱聲振蕩定量理論，奠定了現代線性熱聲理論的基 礎。1979年，C印erley提出在具有溫度梯度的回熱器中傳輸的聲波使氣體工質經歷著與 Stirling熱機相同的熱力過程，當聲波沿一個方向傳輸時會得到強化，而沿相反的方向傳 輸時會被消弱，其思想成為高效行波熱聲熱機研究的起點。受這一思想的影響，1999年美 國LANL的Backhaus和Swift設計製作了一臺新型行波熱聲發動機，該熱聲發動機實現了 30%的熱功轉換效率，相對卡諾效率約為42%，這一結果可以同內燃機(30-40%)相媲美。 Backhaus等人的研究成果表明，熱聲熱機不但結構簡單、工質環保，而且可以達到很高的熱 力學效率。此後，熱聲發動機和熱泵的研究進展更加迅猛，取得了一系列重要研究成果。目 前行波熱聲發動機的壓比已經達到1.30以上，熱聲發動機驅動的脈管熱泵也已相繼達到 液氮和液氫溫區。 迄今為止，幾乎所有的熱聲熱機研究中都採用熱能(大多通過電能轉換產生)對 熱聲發動機供能，產生的聲能用來驅動熱泵獲得冷量。為獲得強聲場和大功率聲功輸出，目 前熱聲發動機加熱器的工作溫度一般在50(TC以上。對中溫熱源的依賴不利於提高系統的 熱效率，並限制了熱聲熱機的實用化。為彌補這一弱點，越來越多的研究者開始把注意力轉 向低溫位熱能，如採用外加壓力擾動、混合工質和結構改進等手段降低熱聲發動機的起振 溫度和工作溫度，以期利用太陽能、工業廢熱等驅動。 事實上，自然風等時均流(或平均流，Mean Flow)具有數量可觀的可利用動能，如 能結合熱聲效應加以利用對於利用可再生能源和提高能源利用率具有重要意義，這也將大 大拓展熱聲熱機的應用空間。熱聲熱泵內是交變流場，而自然風和管道內的氣流是時均流， 要實現二者的結合，就必須通過特殊設計的聲學管道把自然風等時均流的能量轉換成聲場 能。時均流流過這個特殊設計的流道時，會誘導出一個駐波聲場，而熱聲熱泵就可以利用這 個駐波聲場工作，產生製冷效應。 在日常生活中就有不少時均流動引起聲振蕩的例子，如當對著豎直放置的瓶口 水平吹氣時，可以聽到瓶內傳出的嗡嗡聲，這說明口中吹出的氣流(時均流)在瓶內引起了聲振蕩(聲場)。瓶內氣體由靜止轉為振蕩必然吸收了外界的能量，由於瓶壁靜止，所以能 量只能來自於從瓶口掠過的氣流。類似的例子，還有吹口琴和笛子。事實上，這些日常現 象的背後有著複雜的物理過程發生，首先，當氣流掠過時，受瓶內靜止氣體的影響粘性邊界 層在瓶口脫離；其次，脫離的邊界層以漩渦的形式巻起形成渦結構，並向瓶內的聲場傳遞能 量；再次，能量的傳遞和聲場的存在又反過來影響了隨後的漩渦的形成。整個過程形成一個 能量反饋迴路，具有高度共振特性。如果把口中吹出的氣流換成高速的自然風，瓶子換成特 制的單端開口密閉腔體，高速空氣流會向腔體內傳遞大的多的能量，從而誘導出一個具有 大聲能密度的駐波聲場；另一方面，如果此時聲場中存在熱聲回熱器(或其它固體多孔介 質)，這個聲振蕩就可以驅動沿回熱器軸向的熱量傳輸，從而產生泵熱效應，這是熱聲效應 的一種形式——聲振蕩驅動的熱量傳輸。把上述兩個過程結合在一起，就構成自然風驅動 的熱聲振蕩系統。這個系統以風能為驅動源，以聲振蕩作為能量轉換的橋梁，最終在熱聲系 統的回熱器上產生一個顯著的軸向溫度梯度(或可用溫差)。 關於時均流誘導聲振蕩的研究開始於上世紀五十年代，此類研究的聲場內不設有 多孔介質，因而不發生顯著的熱效應，為純聲振蕩，研究的目的是消除流體輸送管道中自激 強振蕩弓I起的結構震動、疲勞破壞和噪音。德國Kar 1 sru大學的Naudascher和美國Lehigh 大學的Rockwell根據形成機理把時均流誘導聲振蕩分成三大類1)流體-動力振蕩型，特 徵是振蕩源於流體流動的固有不穩定性，純的流體-動力振蕩只發生於腔體深度與振蕩波 長相比很小的情況；2)流體-共振振蕩型，特徵是流體振蕩受共振波動(駐波聲場)效應 影響顯著，頻率較高，腔體的深度與波長處於同一量級；3)流體-彈性振蕩型，特徵是流體 振蕩與固體邊界的運動耦合在一起，此類振蕩發生於當腔體的一個或多個壁面經歷較大位 移，且足夠對時均流的剪切邊界層擾動施加反作用時。上世紀七十年代以來，針對流體-共 振振蕩的研究逐漸增多，流場以不穩定的時均流剪切邊界層、漩渦的產生和脫落以及強駐 波聲場為主要特徵。這類研究的對象都可以抽象成一個主流管道和一截面尺寸相當的單端 開口密閉支路，二者內的流體相互連通，主流管道內是時均流場，密閉支路內建立的是駐波 聲場。圖l給出了一個典型的時均、交變流場的十字型連接(雙對稱T型連接)示意圖， 兩對稱支路腔體自然耦合成1/2波長諧振器(A = 4L)，曲線表示駐波聲場的壓力振幅分 布。當然，兩支路腔體亦可單側布置，也可以只設置一個腔體，前者依然是l/2波長諧振器， 而後者則變為1/4波長諧振器。基於漩渦聲學理論，Bruggeman對發生於具有旁支路的管 路內的空氣聲學現象進行了系統的研究。他認為在T型連接處-主管道與旁支路的結合 處-將主流體與封閉支路內的滯止流體分離的不穩定剪切邊界層是驅動管路子系統內共 振聲場的能量源，聲場建立後又反作用於主流的水力擾動。他通過實驗研究發現T型連接 處的流動特徵強依賴於非穩態(聲場)和穩態(時均流)流速比P' /pcU。，其中p'為密 閉腔體封閉端的壓力振幅，P、c、U。分別為流體密度、聲速和時均流速。對於時均流誘導單 端開口密閉腔體內的振蕩來說，該比值通常大於10—3。當10—3<p' /pcU。< 10—工時，剪切 邊界層的上遊特徵尚能用線性穩定理論描述，而當formula see original document page 5時，流動已經本質上 非線性了。 實驗研究證明自然風等時均流能夠在密閉腔體內誘導出具有高聲能密度的駐波 聲場，其壓力振幅可以達到平均壓力的20%以上，在此基礎上能夠實現高效的熱聲轉換過 程，從而為有效利用風能提供了一種簡單、可靠的方法。

發明內容
本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種風能驅動的熱聲汽車空調。 風能驅動的熱聲汽車空調是在汽車空調風道上依次設有新風口過濾網、新迴風比
例調節板、迴風口過濾網、前端風量分配調節板、低溫熱管、中隔板、中溫熱管、後端風量分
配調節板、風機、送風口百葉，低溫熱管具有低溫熱管蒸發段、低溫熱管過渡段、低溫熱管冷
凝段，中溫熱管具有中溫熱管冷凝段、中溫熱管過渡段、中溫熱管蒸發段，低溫熱管蒸發段、
中溫熱管冷凝段置於風道內，低溫熱管冷凝段、中溫熱管蒸發段與風能驅動的熱聲熱泵相連。 所述的風能驅動的熱聲熱泵為風能驅動的駐波熱聲熱泵、風能驅動的行波熱聲熱 泵或風能驅動的帶環路的行波熱聲熱泵。 所述的風能驅動的駐波熱聲熱泵具有風能驅動裝置和熱聲製冷裝置，風能驅動裝 置包括相連接的收縮風管、中央柱管和擴散風管，熱聲製冷裝置具有第一駐波熱聲熱泵單 元、第二駐波熱聲熱泵單元、第三駐波熱聲熱泵單元和第四駐波熱聲熱泵單元，每個熱泵單 元包括相連接的諧振管、冷端換熱器、熱聲回熱器和熱端換熱器，冷端換熱器與低溫熱管冷 凝段相連，熱端換熱器與中溫熱管蒸發段相連，諧振管另一端與中央柱管出風口相連接。
所述的風能驅動的行波熱聲熱泵具有具有風能驅動裝置和熱聲製冷裝置，風能驅 動裝置包括相連接的收縮風管、中央柱管和擴散風管，熱聲製冷裝置具有第一行波熱聲熱 泵單元、第二行波熱聲熱泵單元、第三行波熱聲熱泵單元和第四行波熱聲熱泵單元，每個熱 泵單元都具有諧振管、慣性管、聲容、熱端換熱器、熱聲回熱器、冷端換熱器和熱緩衝管，冷
端換熱器與低溫熱管冷凝段相連，熱端換熱器與中溫熱管蒸發段相連，諧振管另一端與中 央柱管出風口相連接。 所述的風能驅動的帶環路的行波熱聲熱泵具有具有風能驅動裝置和熱聲製冷裝 置，風能驅動裝置包括相連接的收縮風管、中央柱管和擴散風管，熱聲製冷裝置具有第一行 波熱聲熱泵單元、第二行波熱聲熱泵單元、第三行波熱聲熱泵單元和第四行波熱聲熱泵單 元，每個熱泵單元都具有諧振管、慣性管、聲容、熱端換熱器、熱聲回熱器、冷端換熱器和熱 緩衝管，冷端換熱器與低溫熱管冷凝段相連，熱端換熱器與中溫熱管蒸發段相連，諧振管另 一端與中央柱管出風口相連接。 所述的收縮風管、中央柱管和擴散風管的截面為多邊形或圓形，每個熱聲熱泵單 元的截面為多邊形或圓形；所述的中溫熱管工質為水或萘，低溫熱管工質為氨、甲醇、丙酮 或氮氣，低溫熱管蒸發段、低溫熱管冷凝段、中溫熱管蒸發段和中溫熱管冷凝段管壁外為翅 片，低溫熱管過渡段和中溫熱管過渡段外側具有保溫層；所述的風能驅動的熱聲熱泵安裝 於汽車頂部或底部，也可根據實際情況安裝於側面，中央柱管軸線與汽車行駛方向平行時 有利於風能的利用。 本發明通過特殊設計的風能驅動裝置，把自然風首先進行濃縮，增強了中央柱管 的風壓和流速，從而提高了風能的品位。在中央柱管處引出數個熱聲熱泵單元的諧振管，諧 振管是單端開口密閉腔體，其與中央柱管的連接處將發生顯著的空氣聲學現象，在不穩定 邊界層的作用下，熱聲熱泵的諧振腔內將建立穩定的駐波聲場。通過在諧振腔內設置換熱 器和熱聲回熱器，可以獲得熱聲製冷效應。通過利用該熱泵的製冷效應，以熱管工質為載體，將汽車車廂內的冷負荷帶至車廂外，並通過通風管道引進車廂外新風，創造汽車車廂內 的舒適型環境。風能驅動的熱聲熱泵改變了以往熱聲熱泵的驅動型式，不需要熱聲發動機 或其他形式的壓力波發生器驅動，消除了所有機械運動部件，通過特殊設計的管道，把自然 風進行濃縮後進行有效利用，為可再生能源的利用提供了一種解決方案。


圖1是風能驅動的駐波熱聲汽車空調圖； 圖2是風能驅動的行波熱聲汽車空調圖； 圖3是風能驅動的帶環路的行波熱聲汽車空調圖； 圖4(a)是風能驅動的駐波熱聲熱泵結構主視圖； 圖4(b)是風能驅動的駐波熱聲熱泵結構側視圖； 圖4 (C)是風能驅動的駐波熱聲熱泵結構俯視圖； 圖5 (a)是風能驅動的行波熱聲熱泵結構主視圖； 圖5 (b)是風能驅動的行波熱聲熱泵結構側視圖； 圖5 (C)是風能驅動的行波熱聲熱泵結構俯視圖； 圖6 (a)是風能驅動的帶環路結構的行波熱聲熱泵結構主視圖； 圖6 (b)是風能驅動的帶環路結構的行波熱聲熱泵結構側視圖； 圖6 (C)是風能驅動的帶環路結構的行波熱聲熱泵結構俯視圖； 圖中第一駐波熱聲熱泵單元1、第二駐波熱聲熱泵單元2、第三駐波熱聲熱泵單 元3、第四駐波熱聲熱泵單元4、風能驅動裝置具有收縮風管5、中央柱管6、擴散風管7、諧 振管8、冷端換熱器9、熱聲回熱器10、熱端換熱器11、第一行波熱聲製冷劑單元12、第二行 波熱聲熱泵單元13、第三行波熱聲熱泵單元14、第四行波熱聲熱泵單元15、慣性管16、聲容 17、熱緩衝管18、第一帶環路的行波熱聲熱泵單元19、第二帶環路的行波熱聲熱泵單元20、 第三帶環路的行波熱聲熱泵單元21、第四帶環路的行波熱聲熱泵單元22、慣性管23、聲容 24、熱緩衝管25、新風口過濾網26、新迴風比例調節板27、迴風口過濾網28、低溫熱管蒸發 段29、低溫熱管過渡段30、低溫熱管冷凝段31、中溫熱管冷凝段32、中溫熱管過渡段33、中 溫熱管蒸發段34、前端風量分配調節板35、中隔板36、後端風量分配調節板37、風機38、送 風口百葉39。
具體實施例方式
如圖1，4所示，風能驅動的熱聲汽車空調是在汽車空調風道上依次設有新風口過 濾網26、新迴風比例調節板27、迴風口過濾網28、前端風量分配調節板35、低溫熱管、中隔 板36、中溫熱管、後端風量分配調節板37、風機38、送風口百葉39，低溫熱管具有低溫熱管 蒸發段29、低溫熱管過渡段30、低溫熱管冷凝段31，中溫熱管具有中溫熱管冷凝段32、中溫 熱管過渡段33、中溫熱管蒸發段34，低溫熱管蒸發段29、中溫熱管冷凝段32置於風道內，低 溫熱管冷凝段31、中溫熱管蒸發段34與風能驅動的熱聲熱泵相連。 風能驅動的熱聲熱泵為風能驅動的駐波熱聲熱泵，風能驅動的駐波熱聲熱泵具有 風能驅動裝置和熱聲製冷裝置。風能驅動裝置包括相連接的收縮風管5、中央柱管6和擴散 風管7，熱聲製冷裝置具有第一駐波熱聲熱泵單元1、第二駐波熱聲熱泵單元2、第三駐波熱聲熱泵單元3、第四駐波熱聲熱泵單元4，每個熱泵單元包括相連接的諧振管8、冷端換熱器 9、熱聲回熱器IO和熱端換熱器11，諧振管8前端依次設有冷端換熱器9、熱聲回熱器10和 熱端換熱器11，諧振管8後端與中央柱管6出風口相連接。所述的四個熱泵單元分別通過 載冷裝置與四套通風裝置相連。所述的風能驅動裝置的收縮風管5、中央柱管6和擴散風管 7的截面為圓形或多邊形，每個熱聲熱泵單元的截面為多邊形或圓形。 風向如圖4中的箭頭所指方向。自然風吹過時，首先經過收縮風管5加速，經過濃 縮的風具有更多的動能，流動更加均勻和穩定。當空氣流掠過中央柱管6和熱泵諧振管8的 連接處時，剪切邊界層會失穩，形成渦結構並脫離，不穩定的邊界層作用於熱泵內的滯止氣 體，滯止氣體又給它施加了一個反作用，於是在熱泵的聲學管道內建立了一個駐波聲場。聲 場驅動了沿熱聲回熱器10軸向方向的熱量傳輸，熱量被從冷端換熱器9傳輸到熱端換熱器 11，從而在冷端換熱器9得到製冷效應。空氣流向如圖l箭頭所指方向，空氣流通過新風口 過濾網26後的室外新風與通過新風口過濾網28的室內迴風在新迴風比例調節板27下遊 混合，空氣流在前端風量分配調節板35處分為兩股， 一股流經低溫熱管蒸發段29並在此與 低溫熱管工質換熱，溫度降低，一股流經中溫熱管冷凝段32並在此與中溫熱管工質換熱， 溫度升高，兩股空氣流在後端風量分配調節板37的下遊混合，最後經過動力裝置風機38和 風向及風量調節裝置送風口百葉39到達車內空調區域。新迴風比例調節板27的作用為調 節新風所佔送風量比例及新風量，滿足人體舒適性要求；前端風量分配調節板35和後端風 量調節板37的作用是通過控制空氣流經過被低溫熱管蒸發段冷卻和被中溫熱管冷凝段加 熱的風量比例來調節送風溫度，滿足人體舒適性要求。 如圖2，5所示，風能驅動的熱聲汽車空調是在汽車空調風道上依次設有新風口過 濾網26、新迴風比例調節板27、迴風口過濾網28、前端風量分配調節板35、低溫熱管、中隔 板36、中溫熱管、後端風量分配調節板37、風機38、送風口百葉39，低溫熱管具有低溫熱管 蒸發段29、低溫熱管過渡段30、低溫熱管冷凝段31，中溫熱管具有中溫熱管冷凝段32、中溫 熱管過渡段33、中溫熱管蒸發段34，低溫熱管蒸發段29、中溫熱管冷凝段32置於風道內，低 溫熱管冷凝段31、中溫熱管蒸發段34與風能驅動的熱聲熱泵相連。 風能驅動的熱聲熱泵為風能驅動的行波熱聲熱泵，風能驅動的行波熱聲熱泵具有 風能驅動裝置和熱聲製冷裝置。風能驅動裝置包括相連接的收縮風管5、中央柱管6和擴 散風管7，熱聲製冷裝置具有第一行波熱聲熱泵單元12、第二行波熱聲熱泵單元13、第三行 波熱聲熱泵單元14、第四行波熱聲熱泵單元15，每個熱泵單元包括相連接的諧振管8、慣性 管16、聲容17、室溫換熱器11、熱聲回熱器10、冷端換熱器9和熱緩衝管18，在諧振管8前 端依次設有熱緩衝管18、冷端換熱器9、熱聲回熱器10、室溫換熱器11、聲容17，諧振管8後 端與中央柱管6出風口相連接。所述的四個熱泵單元分別通過載冷裝置與四套通風裝置相 連。所述的風能驅動裝置的收縮風管5、中央柱管6和擴散風管7的截面為圓形或多邊形， 每個熱聲熱泵單元的截面為圓形或多邊形。 風向如圖5中的箭頭所指方向。自然風吹過時，首先經過收縮風管5加速，經過濃 縮的風具有更多的動能，流動更加均勻和穩定。當空氣流掠過中央柱管6和熱泵諧振管8的 連接處時，剪切邊界層會失穩，形成渦結構並脫離，不穩定的邊界層作用於熱泵內的滯止氣 體，滯止氣體又給它施加了一個反作用，於是在熱泵的聲學管道內建立了一個聲場。聲場驅 動了沿熱聲回熱器10軸向方向的熱量傳輸，熱量被從冷端換熱器9傳輸到熱端換熱器11，從而在冷端換熱器9得到製冷效應。慣性管16，聲容17在熱泵中起到調節壓力波動和速度 波動相位的作用，使二者之間的相位在熱聲回熱器10的軸向中點處相同或接近相同。空氣 流向如圖2箭頭所指方向，空氣流通過新風口過濾網26後的室外新風與通過新風口過濾網 28的室內迴風在新迴風比例調節板27下遊混合，空氣流在前端風量分配調節板35處分為 兩股，一股流經低溫熱管蒸發段29並在此與低溫熱管工質換熱，溫度降低，一股流經中溫 熱管冷凝段32並在此與中溫熱管工質換熱，溫度升高，兩股空氣流在後端風量分配調節板 37的下遊混合，最後經過動力裝置風機38和風向及風量調節裝置送風口百葉39到達車內 空調區域。新迴風比例調節板27的作用為調節新風所佔送風量比例及新風量，滿足人體舒 適性要求；前端風量分配調節板35和後端風量調節板37的作用是通過控制空氣流經過被 低溫熱管蒸發段冷卻和被中溫熱管冷凝段加熱的風量比例來調節送風溫度，滿足人體舒適 性要求。 如圖3，6所示，風能驅動的熱聲汽車空調是在汽車空調風道上依次設有新風口過 濾網26、新迴風比例調節板27、迴風口過濾網28、前端風量分配調節板35、低溫熱管、中隔 板36、中溫熱管、後端風量分配調節板37、風機38、送風口百葉39，低溫熱管具有低溫熱管 蒸發段29、低溫熱管過渡段30、低溫熱管冷凝段31，中溫熱管具有中溫熱管冷凝段32、中溫 熱管過渡段33、中溫熱管蒸發段34，低溫熱管蒸發段29、中溫熱管冷凝段32置於風道內，低 溫熱管冷凝段31、中溫熱管蒸發段34與風能驅動的熱聲熱泵相連。 風能驅動的熱聲熱泵為風能驅動的帶環路的行波熱聲熱泵，風能驅動的帶環路的 行波熱聲熱泵具有風能驅動裝置和熱聲製冷裝置。風能驅動裝置包括相連接的收縮風管5、 中央柱管6和擴散風管7，熱聲製冷裝置具有第一帶環路的行波熱聲熱泵單元19、第二帶環 路的行波熱聲熱泵單元20、第三帶環路的行波熱聲熱泵單元21、第四帶環路的行波熱聲熱 泵單元22，每個熱泵單元包括相連接的諧振管8、慣性管23、聲容24、室溫換熱器11、熱聲回 熱器10、冷端換熱器9和熱緩衝管25，在諧振管8前端依次設有行波環路，行波環路依次設 有熱緩衝管25、冷端換熱器9、熱聲回熱器10、室溫換熱器11、聲容24、慣性管23，諧振管8 後端與中央柱管6出風口相連接。所述的四個熱泵單元分別通過載冷裝置與四套通風裝置 相連。所述的風能驅動裝置的收縮風管5、中央柱管6和擴散風管7的截面為圓形或多邊 形，每個熱聲熱泵單元的截面為圓形或多邊形。 風向如圖6中的箭頭所指方向。自然風吹過時，首先經過收縮風管5加速，經過濃 縮的風具有更多的動能，流動更加均勻和穩定。當空氣流掠過中央柱管6和熱泵諧振管8的 連接處時，剪切邊界層會失穩，形成渦結構並脫離，不穩定的邊界層作用於熱泵內的滯止氣 體，滯止氣體又給它施加了一個反作用，於是在熱泵的聲學管道內建立了一個駐波聲場。聲 場驅動了沿熱聲回熱器10軸向方向的熱量傳輸，熱量被從冷端換熱器9傳輸到熱端換熱器 11，從而在冷端換熱器9得到製冷效應。慣性管23，聲容24在熱泵中起到調節壓力波動和 速度波動相位的作用，使二者之間的相位在熱聲回熱器10的軸向中點處相同或接近相同。 空氣流向如圖3箭頭所指方向，空氣流通過新風口過濾網26後的室外新風與通過新風口過 濾網28的室內迴風在新迴風比例調節板27下遊混合，空氣流在前端風量分配調節板35處 分為兩股， 一股流經低溫熱管蒸發段29並在此與低溫熱管工質換熱，溫度降低， 一股流經 中溫熱管冷凝段32並在此與中溫熱管工質換熱，溫度升高，兩股空氣流在後端風量分配調 節板37的下遊混合，最後經過動力裝置風機38和風向及風量調節裝置送風口百葉39到達車內空調區域。新迴風比例調節板27的作用為調節新風所佔送風量比例及新風量，滿足人 體舒適性要求；前端風量分配調節板35和後端風量調節板37的作用是通過控制空氣流經 過被低溫熱管蒸發段冷卻和被中溫熱管冷凝段加熱的風量比例來調節送風溫度，滿足人體 舒適性要求。 每種風能驅動的熱聲熱泵中所設置的熱泵單元數是可以根據實際情況變化的。每 種風能驅動的熱聲熱泵中也可以採用混合的熱泵單元，即一種風能驅動的熱聲熱泵上可以 同時具有駐波熱聲熱泵單元和行波熱聲熱泵單元。中溫熱管工質為水或萘，低溫熱管工質 為氨、甲醇或丙酮，低溫熱管蒸發段、低溫熱管冷凝段、中溫熱管蒸發段和中溫熱管冷凝段 管壁外為翅片管，低溫熱管過渡段和中溫熱管過渡段具有保溫層。 需要說明的是，所述的載冷裝置為熱管換熱器，也可根據實際情況設計為載冷劑 循環換熱裝置。所述的風能驅動的熱聲熱泵可用於製冰蓄冷，以滿足汽車靜止且無風的天 氣情況下人體對空調的需求。所述的風能驅動的熱聲熱泵安裝於汽車頂部或底部，也可根 據實際情況安裝在側面，中央柱管軸線與汽車行駛方向平行，也可根據實際情況設計為其 他方向。所述的風能驅動的熱聲熱泵可用於製冷，也可用於制熱，滿足全年空調需求。
權利要求
一種風能驅動的熱聲汽車空調，其特徵在於在汽車空調風道上依次設有新風口過濾網(26)、新迴風比例調節板(27)、迴風口過濾網(28)、前端風量分配調節板(35)、低溫熱管、中隔板(36)、中溫熱管、後端風量分配調節板(37)、風機(38)、送風口百葉(39)，低溫熱管具有低溫熱管蒸發段(29)、低溫熱管過渡段(30)、低溫熱管冷凝段(31)，中溫熱管具有中溫熱管冷凝段(32)、中溫熱管過渡段(33)、中溫熱管蒸發段(34)，低溫熱管蒸發段(29)、中溫熱管冷凝段(32)置於風道內，低溫熱管冷凝段(31)、中溫熱管蒸發段(34)與風能驅動的熱聲熱泵相連。
2. 根據權利要求1所述的一種風能驅動的熱聲汽車空調，其特徵在於所述的風能驅 動的熱聲熱泵為風能驅動的駐波熱聲熱泵、風能驅動的行波熱聲熱泵或風能驅動的帶環路 的行波熱聲熱泵。
3. 根據權利要求2所述的一種風能驅動的熱聲汽車空調，其特徵在於所述的風能驅 動的駐波熱聲熱泵具有風能驅動裝置和熱聲製冷裝置，風能驅動裝置包括相連接的收縮風 管(5)、中央柱管(6)和擴散風管(7)，熱聲製冷裝置具有第一駐波熱聲熱泵單元(1)、第二 駐波熱聲熱泵單元(2)、第三駐波熱聲熱泵單元(3)和第四駐波熱聲熱泵單元(4)，每個熱 泵單元包括相連接的諧振管(8)、冷端換熱器(9)、熱聲回熱器(10)和熱端換熱器(11)，冷 端換熱器(9)與低溫熱管冷凝段(31)相連，熱端換熱器(11)與中溫熱管蒸發段(34)相連， 諧振管(8)另一端與中央柱管(6)出風口相連接。
4. 根據權利要求2所述的一種風能驅動的熱聲汽車空調，其特徵在於所述的風能驅 動的行波熱聲熱泵具有具有風能驅動裝置和熱聲製冷裝置，風能驅動裝置包括相連接的收 縮風管(5)、中央柱管(6)和擴散風管(7)，熱聲製冷裝置具有第一行波熱聲熱泵單元(12)、 第二行波熱聲熱泵單元(13)、第三行波熱聲熱泵單元(14)和第四行波熱聲熱泵單元(15)， 每個熱泵單元都具有諧振管(8)、慣性管(16)、聲容(17)、熱端換熱器(11)、熱聲回熱器 (10)、冷端換熱器(9)和熱緩衝管(18)，冷端換熱器(9)與低溫熱管冷凝段(31)相連，熱端 換熱器(11)與中溫熱管蒸發段(34)相連，諧振管(8)另一端與中央柱管(6)出風口相連 接。
5. 根據權利要求2所述的一種風能驅動的熱聲汽車空調，其特徵在於所述的風能驅 動的帶環路的帶環路的行波熱聲熱泵具有具有風能驅動裝置和熱聲製冷裝置，風能驅動裝 置包括相連接的收縮風管(5)、中央柱管(6)和擴散風管(7)，熱聲製冷裝置具有第一帶環 路的行波熱聲熱泵單元(19)、第二帶環路的行波熱聲熱泵單元(20)、第三帶環路的行波 熱聲熱泵單元(21)和第四帶環路的行波熱聲熱泵單元(22)，每個熱泵單元都具有諧振管 (8)、慣性管(23)、聲容(24)、熱端換熱器(11)、熱聲回熱器(10)、冷端換熱器(9)和熱緩衝 管(25)，冷端換熱器(9)與低溫熱管冷凝段(31)相連，熱端換熱器(11)與中溫熱管蒸發段 (34)相連，諧振管(8)另一端與中央柱管(6)出風口相連接。
6. 根據權利要求3、4或5所述的一種風能驅動的熱聲熱泵，其特徵在於所述的收縮 風管(5)、中央柱管(6)和擴散風管(7)的截面為多邊形或圓形，每個熱聲熱泵單元的截面 為多邊形或圓形。
7. 根據權利要求1所述的一種風能驅動的熱聲汽車空調，其特徵在於所述的中溫熱 管工質為水或萘，低溫熱管工質為氨、甲醇、丙酮或氮氣，低溫熱管蒸發段(29)、低溫熱管冷 凝段(31)、中溫熱管蒸發段(34)和中溫熱管冷凝段(32)管壁外為翅片，低溫熱管過渡段(30)和中溫熱管過渡段(33)外側具有保溫層。
8.根據權利要求1所述的一種風能驅動的熱聲汽車空調，其特徵在於所述的風能驅 動的熱聲制冷機安裝於汽車頂部或底部，中央柱管(6)軸線與汽車行駛方向平行。
全文摘要
本發明公開了一種風能驅動的熱聲汽車空調。在汽車空調風道上依次設有新風口過濾網、新迴風比例調節板、迴風口過濾網、前端風量分配調節板、低溫熱管、中隔板、中溫熱管、後端風量分配調節板、風機、送風口百葉，低溫熱管具有低溫熱管蒸發段、低溫熱管過渡段、低溫熱管冷凝段，中溫熱管具有中溫熱管冷凝段、中溫熱管過渡段、中溫熱管蒸發段，低溫熱管蒸發段、中溫熱管冷凝段置於風道內，低溫熱管冷凝段、中溫熱管蒸發段與風能驅動的熱聲熱泵相連。本發明以可再生能源-風能驅動，不需要消耗電能和熱能，大大降低了運行成本；熱泵單元沒有運動部件，製造和維護成本低；熱泵單元採用完全無公害的空氣作為製冷工質。
文檔編號F24F13/28GK101713577SQ20091015294
公開日2010年5月26日 申請日期2009年9月21日 優先權日2009年9月21日
發明者餘炎, 孫大明, 敖文, 王凱, 邱利民 申請人:浙江大學