CN109203917A - 一种乘用车用热循环系统及乘用车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种乘用车用热循环系统，包括制冷循环系统，所述制冷循环系统包括压缩机、组合冷凝器、节流装置以及空气调节蒸发器，所述压缩机、组合冷凝器、节流装置和空气调节蒸发器通过管道依次连接形成回路，所述热循环系统还包括朗肯循环系统，所述朗肯循环系统包括朗肯泵、朗肯蒸发器、膨胀装置和所述组合冷凝器，所述朗肯泵、朗肯蒸发器、膨胀装置和组合冷凝器通过管道依次连接形成回路。本发明还涉及一种乘用车，所述乘用车包括所述热循环系统。实施本发明的一种乘用车用热循环系统，可减小朗肯循环系统在乘用车内的装配占用空间。实施本发明的一种乘用车，可实现节能降耗。

Description

一种乘用车用热循环系统及乘用车

技术领域

本发明涉及朗肯循环系统，特别涉及一种乘用车用热循环系统。

背景技术

为了改善燃料经济性同时降低二氧化碳的排放，一般在装配有内燃机的大型卡车、船舶上装有朗肯循环系统。

朗肯循环系统包括：蒸发器，其通过作为工作流体的液态流体的等压加热来产生过热蒸汽；膨胀装置，其用于过热蒸汽的绝热膨胀，从而产生动力；冷凝器，其用于通过等压冷却使膨胀装置中膨胀的蒸汽液化；以及泵，其用于抽吸液化流体并将液化流体供给到蒸发器。朗肯循环系统利用从内燃机排出的诸如冷却水热和废气热之类的废热给蒸发器内的工作流体加热，蒸发器内的工作流体加热后形成过热蒸汽来推动膨胀装置膨胀做功产生动力，例如用于电动机的动力，从而能够实现有效利用废热以改善油耗的目的。

但由于搭载朗肯循环系统需要非常大的装配空间，而乘用车的装配空间有限，所以目前乘用车尚未采用朗肯循环系统，也无法达到通过采用朗肯循环系统以实现降油耗的目的。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明的目的在于提供一种乘用车用热循环系统，该朗肯循环系统占用较小的装配空间，从而可以实现在乘用车上的应用。

本发明第一方面提供一种乘用车用热循环系统，包括制冷循环系统，所述制冷循环系统包括压缩机、组合冷凝器、节流装置以及空气调节蒸发器，所述压缩机、组合冷凝器、节流装置和空气调节蒸发器通过管道依次连接形成回路，所述热循环系统还包括朗肯循环系统，所述朗肯循环系统包括朗肯泵、朗肯蒸发器、膨胀装置和所述组合冷凝器，所述朗肯泵、朗肯蒸发器、膨胀装置和组合冷凝器通过管道依次连接形成回路。

进一步地，所述组合冷凝器包括朗肯冷凝器和空气调节冷凝器，所述朗肯冷凝器与所述空气调节冷凝器呈上下布置或左右并列布置，所述朗肯泵、朗肯蒸发器、膨胀装置和朗肯冷凝器通过管道依次连接形成回路，所述空气调节冷凝器形成制冷循环系统的一部分。

进一步地，所述组合冷凝器的入口为合流结构，所述组合冷凝器的出口为分流结构，所述合流结构用于使所述朗肯循环系统的制冷剂和制冷循环系统的制冷剂共同流入所述组合冷凝器，所述分流结构用于使混合后的制冷剂分别流入所述朗肯循环系统和制冷循环系统。

进一步地，所述合流结构为合流型三通阀，所述分流结构为分流型三通阀。

进一步地，所述朗肯循环系统的制冷剂与所述制冷循环系统的制冷剂相同。

进一步地，还包括开闭阀，所述朗肯泵、朗肯蒸发器、膨胀装置、开闭阀和组合冷凝器依次连接形成回路。

进一步地，还包括流量控制阀，所述朗肯泵、朗肯蒸发器、膨胀装置、流量控制阀和组合冷凝器依次连接形成回路。

进一步地，所述组合冷凝器的集液管在宽度方向通过隔板分为第一腔体和第二腔体，所述组合冷凝器的扁管在宽度方向设有第一流道和第二流道，所述第一腔体与所述第一流道连通，所述第二腔体与所述第二流道连通。

进一步地，所述组合冷凝器的集液管在长度方向通过隔板分为第三腔体和第四腔体，所述组合冷凝器的一部分扁管与所述第三腔体连通，所述组合冷凝器的另一部分扁管与所述第四腔体连通。

本发明第二方面提供一种乘用车，包括上述任一热循环系统。

由于上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明的乘用车用热循环系统包括朗肯循环系统和制冷循环系统，所述朗肯循环系统的冷凝器和所述制冷循环系统的冷凝器左右并列设置或上下设置，节约了朗肯循环系统在乘用车内的装配占用空间，从而实现了在乘用车有限空间内搭载朗肯循环系统；

本发明的乘用车用热循环系统包括朗肯循环系统和制冷循环系统，所述朗肯循环系统和制冷循环系统共用冷凝器，实现了冷凝器降重和降本，最终达到了乘用车节能降耗的目的。

本发明的乘用车，配置有朗肯循环系统和制冷循环系统，可保证乘用车在制冷的同时实现节能降耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本发明实施例一提供的一种乘用车用热循环系统的结构示意图；

图2是本发明实施例二提供的一种乘用车用热循环系统的结构示意图；

图3是本发明实施例三提供的一种乘用车用热循环系统的结构示意图；

图4是本发明实施例四提供的一种乘用车用热循环系统的结构示意图。

附图中：

1-朗肯泵 2-朗肯蒸发器 3-膨胀装置

4-组合冷凝器 41-朗肯冷凝器 42-空气调节冷凝器

5-压缩机 6-储液罐 7-节流装置

8-空气调节蒸发器 9-开闭阀 10-流量控制阀

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

实施例一

参照附图1，为本发明实施例一提供的一种乘用车用热循环系统，包括用于朗肯循环的泵(以下称为朗肯泵1)、用于朗肯循环的蒸发器(以下称为朗肯蒸发器2)、膨胀装置3和用于朗肯循环的冷凝器(以下称为朗肯冷凝器41)，所述朗肯泵1、朗肯蒸发器2、膨胀装置3和朗肯冷凝器41通过管道依次连接形成回路，用于朗肯循环系统的朗肯制冷剂在朗肯循环系统回路中流通。

所述朗肯泵1将朗肯制冷剂泵出，从朗肯制冷剂的流动方向上看，所述朗肯蒸发器2设置在朗肯循环系统中所述朗肯泵1的下游，所述朗肯泵1泵出的朗肯制冷剂流过所述朗肯蒸发器2。在所述朗肯蒸发器2中，朗肯制冷剂与流过发动机冷却回路的发动机冷却水之间进行热交换，此时，朗肯制冷剂加热转化成高温高压多的过热蒸汽。

所述膨胀装置3设置在所述朗肯蒸发器2的下游，处于过热蒸汽状态的朗肯制冷剂流到所述膨胀装置3中，所述膨胀装置3允许朗肯制冷剂膨胀并降低朗肯制冷剂的压力。由朗肯制冷剂的膨胀产生的动能使诸如涡轮的旋转体(未示出)旋转，从而产生动力，作为旋转驱动力，用于产生电力。

所述朗肯冷凝器41设置在所述膨胀装置3的下游，在所述膨胀装置3中膨胀且压力降低的高温朗肯制冷剂流过朗肯冷凝器41，并在朗肯冷凝器41中与引入车辆的外部冷空气之间进行热交换，朗肯制冷剂因此冷却并凝结成低温液态制冷剂，低温液态的朗肯制冷剂由所述朗肯泵1泵入，再次重复上述循环过程。

所述乘用车用热循环系统还具有对车厢进行空气调节的制冷循环系统，所述制冷循环系统包括压缩机5、用于进行空气调节的冷凝器(以下称为空气调节冷凝器42)、储液罐6、节流装置7以及用于进行空气调节的蒸发器(以下称为空气调节蒸发器8)，所述压缩机5、空气调节冷凝器42、储液罐6、节流装置7和空气调节蒸发器8通过管道依次连接形成回路，用于制冷循环系统的制冷剂在制冷循环系统回路中流通。

所述压缩机5由发动机驱动，将所述制冷剂压缩成高温高压气态制冷剂。

所述空气调节冷凝器42设置在所述压缩机5的下游，处于高温高压的气态制冷剂流过空气调节冷凝器42，并与引入车辆的外部冷空气进行热交换，使得制冷剂在空气调节冷凝器42中受到冷却并凝结。

所述储液罐6设置在所述空气调节冷凝器42的下游，主要用于储存制冷剂。

所述节流装置7设置在所述储液罐6的下游，凝结后的制冷剂流过所述节流装置7，在节流装置7处制冷剂膨胀并且压力降低。

所述节流装置7可以为膨胀阀、节流阀、热力膨胀阀或毛细管。

所述空气调节蒸发器8设置在所述节流装置7的下游，通过所述节流装置7膨胀并降低压力的制冷剂流过所述空气调节蒸发器8，在所述空气调节蒸发器8中，所述制冷剂吸收外部空气的热量而蒸发，外部被冷却的空气被引入车厢，实现车厢内的制冷。

所述压缩机5设置在所述空气调节蒸发器8的下游，蒸发后的制冷剂流入所述压缩机5，所述压缩机5对所述气态制冷剂进行压缩，形成高温高压的气态制冷剂，再次重复上述制冷循环过程。

为了使所述朗肯循环系统占用较少的装配空间，所述朗肯冷凝器41紧挨所述空气调节冷凝器42固定，所述朗肯冷凝器41和所述空气调节冷凝器42可以在竖直方向上布置，即所述朗肯冷凝器41固定在所述空气调节冷凝器42的上方或下方；所述朗肯冷凝器41和所述空气调节冷凝器42也可以在机舱的左右方向固定连接，即所述朗肯冷凝器41固定在所述空气调节冷凝器42的左侧或右侧，通过上述方式将所述朗肯冷凝器41和所述空气调节冷凝器42装配在一起，相比两者单独装配节省了的装配空间，而且增加了两种所述冷凝器与外部空气的迎风面，从而与外部空气进行更充分的热交换。

由于所述朗肯循环系统的朗肯冷凝器41和所述制冷循环系统的空气调节冷凝器42各自为独立的结构，所以所述朗肯循环系统和所述制冷循环系统也相互独立，所述朗肯制冷剂在所述朗肯循环系统回路中流动以使膨胀装置3产生动力，所述制冷循环回路中的制冷剂在制冷循环回路中流动以实现车厢的降温，各自的工作原理如上所述，此处不再赘述。

实施例二

参照附图2，为本发明实施例二提供的一种乘用车用热循环系统，包括朗肯泵1、朗肯蒸发器2、膨胀装置3和组合冷凝器4，所述朗肯泵1、朗肯蒸发器2、膨胀装置3和组合冷凝器4通过管道依次连接形成回路，用于朗肯循环系统的制冷剂在朗肯循环系统回路中流通。

所述乘用车用热循环系统还具有对车厢进行空气调节的制冷循环系统，所述制冷循环系统包括压缩机5、组合冷凝器4、储液罐6、节流装置7以及空气调节蒸发器8，所述压缩机5、组合冷凝器4、储液罐6、节流装置7和空气调节蒸发器8通过管道依次连接形成回路，用于制冷循环系统的制冷剂在制冷循环系统回路中流通，所述用于制冷循环的制冷剂与用于朗肯循环的制冷剂为同一种组成。

所述组合冷凝器4的入口为合流结构，所述组合冷凝器4的出口为分流结构，所述合流结构为合流型三通阀，所述分流结构为分流型三通阀，所述朗肯循环系统中膨胀装置3流出的制冷剂和制冷循环系统中压缩机5流出的制冷剂通过所述合流结构流入所述组合冷凝器4，两种所述制冷剂在所述组合冷凝器4内混合并放热冷凝，冷凝后的制冷剂通过所述组合冷凝器4的分流结构分别流向朗肯循环系统的朗肯泵1和制冷循环系统的储液罐6，流入朗肯泵1的一路制冷剂再依次流经朗肯蒸发器2及膨胀装置3，流入储液罐6的另一路制冷剂再依次流经节流装置7、空气调节蒸发器8及压缩机5，从所述膨胀装置3和所述压缩机5流出的两路制冷剂再次通过所述组合冷凝器4的合流结构进入组合冷凝器4，并重复上述工作过程。

通过将原有彼此独立的朗肯冷凝器41和空气调节冷凝器42有机组合在一起，可以有效地节省朗肯循环系统的装配占用空间，从而实现在乘用车内安装朗肯循环系统。

实施例三

参照附图3，为本发明实施例三提供的一种乘用车用热循环系统，包括朗肯泵1、朗肯蒸发器2、膨胀装置3、开闭阀9和组合冷凝器4，所述朗肯泵1、朗肯蒸发器2、膨胀装置3、开闭阀9和组合冷凝器4通过管道依次连接形成回路，用于朗肯循环系统的制冷剂在朗肯循环系统回路中流通。

所述乘用车用热循环系统还具有对车厢进行空气调节的制冷循环系统，所述制冷循环系统包括压缩机5、组合冷凝器4、储液罐6、节流装置7以及空气调节蒸发器8，所述压缩机5、组合冷凝器4、储液罐6、节流装置7和空气调节蒸发器8通过管道依次连接形成回路，用于制冷循环系统的制冷剂在制冷循环系统回路中流通，所述用于制冷循环的制冷剂与用于朗肯循环的制冷剂为同一种组成，所述组合冷凝器4的入口为合流结构，所述组合冷凝器4的出口为分流结构。

根据制冷循环系统的流量要求，可以选择打开或关闭所述朗肯循环系统中的开闭阀9，当所述开闭阀9处于打开的状态时，所述朗肯循环系统中开闭阀9流出的制冷剂和制冷循环系统中压缩机5流出的制冷剂通过所述合流结构流入所述组合冷凝器4，两种所述制冷剂在所述组合冷凝器4内混合并放热冷凝，冷凝后的制冷剂通过所述组合冷凝器4的分流结构分别流向朗肯循环系统的朗肯泵1和制冷循环系统的储液罐6，流出朗肯泵1的一路制冷剂再依次流经所述朗肯蒸发器2、膨胀装置3及开闭阀9，流出储液罐6的另一路制冷剂再依次流经所述节流装置7、空气调节蒸发器8及压缩机5，从所述开闭阀9和所述压缩机5流出的两路制冷剂再次通过所述组合冷凝器4的合流结构进入组合冷凝器4，并重复上述工作过程。

当制冷需求较大时，需要增加组合冷凝器4中制冷循环系统的制冷剂流量，此时，选择关闭朗肯循环系统中的开闭阀9，当所述开闭阀9处于关闭状态时，所述朗肯循环系统中的制冷剂停止流向所述组合冷凝器4，所述组合冷凝器4中制冷循环系统的制冷剂流量可以达到最大，从而可以与外部空气进行最大程度的热交换，以实现最大的制冷需求。

实施例四

参照附图4，为本实施例四提供的一种乘用车用热循环系统，所述朗肯循环系统与实施例三的区别在于，所述朗肯循环系统中的开闭阀9替换为流量控制阀10，所述流量控制阀10用于控制所述朗肯循环系统中制冷剂的流量，从而间接控制所述组合冷凝器4中制冷循环系统的制冷剂流量，以实现不同的制冷需求。

当制冷需求较大时，需要增加组合冷凝器4中制冷循环系统的制冷剂流量，此时，选择关小朗肯循环系统中的流量控制阀10，所述朗肯循环系统流向所述组合冷凝器4的制冷剂流量变小，所述制冷循环系统流向所述组合冷凝器4的制冷剂流量变大，从而可以与外部空气进行较大程度的热交换，以实现较大的制冷需求。

当制冷需求较小时，需要减少组合冷凝器4中制冷循环系统的制冷剂流量，此时，选择开大朗肯循环系统中的流量控制阀10，所述朗肯循环系统流向所述组合冷凝器4的制冷剂流量变大，所述制冷循环系统流向所述组合冷凝器4的制冷剂流量变小，从而与外部空气进行较少的热交换，以实现较小的制冷需求。

当制冷需求较大时，所述朗肯循环系统流向所述组合冷凝器4的制冷剂流量较小，此时朗肯循环系统中膨胀装置3通过膨胀做功输出的动力相应较小，节能降耗能力也较差；当制冷需求较小时，所述朗肯循环系统流向所述组合冷凝器4的制冷剂流量较大，此时朗肯循环系统中膨胀装置3通过膨胀做功输出的动力相应较大，节能降耗能力显著。

实施例五

本发明实施例提供的一种乘用车用热循环系统，与实施例二的区别在于，所述组合冷凝器的集液管在宽度方向通过隔板分为第一腔体和第二腔体，所述组合冷凝器的扁管在宽度方向设有第一流道和第二流道，所述第一腔体与所述第一流道连通，所述第二腔体与所述第二流道连通。

据此，所述朗肯循环系统的制冷剂依次流经朗肯泵、朗肯蒸发器、膨胀装置和组合冷凝器，具体地，流出膨胀装置的制冷剂流入所述组合冷凝器，并依次经过所述组合冷凝器一侧集流管的第一腔体、扁管的第一流道及另一侧集流管的第一腔体后流出所述组合冷凝器，再次流入所述朗肯循环系统的朗肯泵重复上述过程。

所述制冷循环系统的制冷剂依次流经压缩机、组合冷凝器、储液罐、节流装置以及空气调节蒸发器，具体地，流出压缩机的制冷剂流入所述组合冷凝器，并依次经过所述组合冷凝器一侧集流管的第二腔体、扁管的第二流道及另一侧集流管的第二腔体后流出所述组合冷凝器，再次流入所述制冷循环系统的储液罐重复上述过程。

实施例六

本发明实施例提供的一种乘用车用热循环系统，与实施例二的区别在于，所述组合冷凝器的集液管在其长度方向通过隔板分为第三腔体和第四腔体，所述组合冷凝器的一部分扁管与所述第三腔体连通，所述组合冷凝器的另一部分扁管与所述第四腔体连通。

据此，所述朗肯循环系统的制冷剂依次流经朗肯泵、朗肯蒸发器、膨胀装置和组合冷凝器，具体地，流出膨胀装置的制冷剂流入所述组合冷凝器，并依次经过所述组合冷凝器一侧集流管的第三腔体、与第三腔体连通的多根扁管及另一侧集流管的第三腔体后流出所述组合冷凝器，再次流入所述朗肯循环系统的朗肯泵重复上述过程。

所述制冷循环系统的制冷剂依次流经压缩机、组合冷凝器、储液罐、节流装置以及空气调节蒸发器，具体地，流出压缩机的制冷剂流入所述组合冷凝器，并依次经过所述组合冷凝器一侧集流管的第四腔体、与第四腔体连通的多根扁管及另一侧集流管的第四腔体后流出所述组合冷凝器，再次流入所述制冷循环系统的储液罐重复上述过程。

实施例七

本发明实施例第五方面还提供了一种乘用车，所述乘用车配置有上述实施例提供的乘用车用热循环系统，具体可以参阅上述实施例的描述，此处不再赘述。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种乘用车用热循环系统，包括制冷循环系统，所述制冷循环系统包括压缩机(5)、组合冷凝器(4)、节流装置(7)以及空气调节蒸发器(8)，所述压缩机(5)、组合冷凝器(4)、节流装置(7)和空气调节蒸发器(8)通过管道依次连接形成回路，其特征在于，

还包括朗肯循环系统，所述朗肯循环系统包括朗肯泵(1)、朗肯蒸发器(2)、膨胀装置(3)和所述组合冷凝器(4)，所述朗肯泵(1)、朗肯蒸发器(2)、膨胀装置(3)和组合冷凝器(4)通过管道依次连接形成回路。

2.根据权利要求1所述的一种乘用车用热循环系统，其特征在于，所述组合冷凝器(4)包括朗肯冷凝器(41)和空气调节冷凝器(42)，所述朗肯冷凝器(41)与所述空气调节冷凝器(42)呈上下布置或左右并列布置，所述朗肯泵(1)、朗肯蒸发器(2)、膨胀装置(3)和朗肯冷凝器(41)通过管道依次连接形成回路，所述空气调节冷凝器(42)形成制冷循环系统的一部分。

3.根据权利要求1所述的一种乘用车用热循环系统，其特征在于，所述组合冷凝器(4)的入口为合流结构，所述组合冷凝器(4)的出口为分流结构，所述合流结构用于使所述朗肯循环系统的制冷剂和制冷循环系统的制冷剂共同流入所述组合冷凝器(4)，所述分流结构用于使混合后的制冷剂分别流入所述朗肯循环系统和制冷循环系统。

4.根据权利要求3所述的一种乘用车用热循环系统，其特征在于，所述合流结构为合流型三通阀，所述分流结构为分流型三通阀。

5.根据权利要求4所述的一种乘用车用热循环系统，其特征在于，所述朗肯循环系统的制冷剂与所述制冷循环系统的制冷剂相同。

6.根据权利要求5所述的一种乘用车用热循环系统，其特征在于，还包括开闭阀(9)，所述朗肯泵(1)、朗肯蒸发器(2)、膨胀装置(3)、开闭阀(9)和组合冷凝器(4)依次连接形成回路。

7.根据权利要求5所述的一种乘用车用热循环系统，其特征在于，还包括流量控制阀(10)，所述朗肯泵(1)、朗肯蒸发器(2)、膨胀装置(3)、流量控制阀(10)和组合冷凝器(4)依次连接形成回路。

8.根据权利要求1所述的一种乘用车用热循环系统，其特征在于，所述组合冷凝器的集液管在宽度方向通过隔板分为第一腔体和第二腔体，所述组合冷凝器的扁管在宽度方向设有第一流道和第二流道，所述第一腔体与所述第一流道连通，所述第二腔体与所述第二流道连通。

9.根据权利要求1所述的一种乘用车用热循环系统，其特征在于，所述组合冷凝器的集液管在长度方向通过隔板分为第三腔体和第四腔体，所述组合冷凝器的一部分扁管与所述第三腔体连通，所述组合冷凝器的另一部分扁管与所述第四腔体连通。

10.一种乘用车，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的热循环系统。