CN201402002Y - 车载吸收式冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车载吸收式冷却系统，其承载于一车辆上，包括：一气体产生器、一纯化器、一冷凝器、一蒸发器、一制冷器、一吸收器、及一储液器。其中，气体产生器内部容装有一吸收式冷媒混合液，且气体产生器包括有一入口、一出口、及一加热气管。其加热气管连通至车辆的排气管，用以将车辆排出废气的热能提供给气体产生器。而加热气管穿经气体产生器并容浸在吸收式冷媒混合液中，直接通过加热气管管壁热传导接触进行热交换以沸腾吸收式冷媒混合液的冷媒。抑或，另以加热气管缠绕气体产生器外壁来进行热交换亦可。本实用新型节省能源，并可加速氨气于吸收器内进行吸收作用，进而提高冷却效率。

Description

车载吸收式冷却系统

技术领域

本实用新型涉及车载吸收式冷却系统，尤指一种适用于车辆的吸收式冷却系统。

背景技术

随着温室效应的日趋严重，对于环境保护的要求也日亦重视。再加上能源取得越来越困难，导致能源价格不断攀升。人类无时无刻地都在寻求各式各样减少能源消耗的替代方案。其中，冷冻设备长久以来皆以压缩机循环为主要应用技术。然而，压缩机的使用固然效率高，但其也伴随能源消耗大、以及产生噪音。再者，现有压缩机常用的传统冷媒容易造成臭氧层破坏，加速地球温室效应。

早在公元1860年法国人Carre发明以氨为冷媒、水为吸收剂的吸收式冷冻机，其特点在于仅需消耗极少的能源、无动件元件故完全不会产生震动噪音、又制冷系统在室外运作，氨冷媒不会对人体或环境造成影响，且完全焊管密封，氨冷媒损耗小，故寿命较长，维护容易。然而，其亦有缺点在于初期设备成本高、体积大、及性能系数COP较低，且氨冷媒降压控制不易。因此，吸收式冷冻技术并未受青睐，始终未被广泛的发展。1990年氢气被利用后，今日吸收式冷冻机的应用范围不仅限于家庭冰箱，其已扩及化学制备工业的大型装置。

然而，吸收式冷冻原理如下所述，请参阅图1现有基本吸收式冷冻循环示意图。基本吸收式系统由蒸发器、吸收器、发生器、冷凝器四个基本元件组成。其使用三种工作流体(氨作冷煤，水作做吸收剂，氢作压力降压平衡用)，冷煤的循环由发生器→冷凝器→蒸发器→吸收器→发生器，循环不已。其中，高压液态冷媒从冷凝器经膨胀阀或节流阀使冷媒压力下降至蒸发器的低压而流至蒸发器。液态冷媒在蒸发器中通过吸收被冷却物的潜热而汽化，汽化的低压蒸气从蒸发器流经一通道至吸收器，在吸收器中被吸收剂吸收。

接着，因吸收器在系统低压侧，发生器在系统高压侧，浓的溶液须从吸收器泵至发生器，且稀的溶液(强吸收剂)由膨胀阀或节流阀回至吸收器。但当溶液从吸收器泵至发生器时，吸收剂溶液的压力从低压侧到高压侧是增加的，此过程无发生冷媒压缩，因冷媒压缩功能已在吸收器完成，故溶液泵所需的动力是很小的。在发生器中，通过加热溶液使冷媒沸腾并把冷媒从吸收剂中分离出来，所产生的高压冷媒蒸气流至冷凝器，在冷凝器中通过释放潜热至冷却媒介而冷凝，之后再准备循环至蒸发器。

由此可知，如何达成一种耗能极小、安全、无运转噪音、使用寿命长的车载吸收式冷却系统，实在是产业上的一种迫切需要。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种车载吸收式冷却系统，以克服现有技术的车载吸收式冷却系统的耗能大、不安全、运转噪音大、使用寿命短的缺陷。

本实用新型一种车载吸收式冷却系统，承载于一车辆上，包括：一气体产生器、一纯化器、一冷凝器、一蒸发器、一制冷器、一吸收器、及一储液器。其中，气体产生器内部容装有一吸收式冷媒混合液，且气体产生器包括有一入口、一出口、及一加热气管。其加热气管连通至车辆的排气管，用以将车辆排出废气的热能提供给气体产生器。而加热气管穿经气体产生器并容浸在吸收式冷媒混合液中，直接通过加热气管管壁热传导接触进行热交换以沸腾吸收式冷媒混合液的冷媒。抑或，另以加热气管缠绕气体产生器外壁来进行热交换亦可。

此外，纯化器包括有一入口端、一出口端、及一穿经纯化器内部但不相连通的纯化管。其中，入口端连通至气体产生器的出口。纯化管包括有一第一端、及一第二端。而冷凝器亦包括有一入口端、及一出口端，入口端连通至纯化器的出口端。另外，蒸发器内容装有一循环液(卤水)。蒸发器包括有一入口端、一出口端、及一穿经蒸发器内部但不相连通的蒸发管。而蒸发管包括有一第一端、一第二端、及一旁通气管。其中，第一端连通至冷凝器的出口端，第二端连通至纯化管的第一端。

再者，制冷器设置于车辆的冷却室内。制冷器包括有一循环管，循环管包括有一入口端其连通至蒸发器的出口端。循环管又包括有一出口端其连通至蒸发器的入口端，以提供循环液的循环回路。又，吸收器包括有一入口端、及一出口端。其中，入口端连通至纯化管的第二端。以及，储液器充填有氢气，储液器包括有一入口端、一出口端、及一输气孔。其中，入口端连通至吸收器的出口端。而其出口端连通至气体产生器的入口，输气孔连通至蒸发器的蒸发管的旁通气管。

因此，于储液器充填的氢气通过蒸发器的旁通气管连通至蒸发管内，促使冷媒降压吸热蒸发，进而提高冷却效率。因而，本实用新型还可通过所充填的氢气的压力来进行平衡控制冷媒的饱合蒸发压力，进而控制冷媒的蒸发温度。据此，本实用新型只需利用引擎排气管的废热与重力循环，即能达到冷房效果，故可节省能源、又永续利用。

其中，本实用新型的制冷器还包括有一风扇，而风扇主要辅助循环管进行强制冷却。亦即，通过风扇所产生的冷气对流以提高制冷器以至整个循环系统的冷却效率。当然，其亦可将制冷器设置于车辆前方的迎风面，利用车辆前进时的风力直接流经循环管而灌入形成对流，以取代风扇亦可。再者，本实用新型的纯化器还包括有一排液孔，其通过一排液管连通至吸收器，其主要用以排出纯化器内冷凝的水，使其流入吸收器内继续参与循环。

另外，本实用新型的车辆的冷却室是一冷冻货柜。此外，车辆的冷却室亦可以是乘员室、或车内小冰箱、或车上其它欲冷却的空间。亦即，本实用新型的车载吸收式冷却系统可进行冷却的对象可以是车辆上任何物体或空间，甚至可外接至车辆外部欲冷却的物体或空间。

再且，本实用新型可更包括有另一制冷器设置于车辆的一乘员室内。亦即，本实用新型可用以提供乘员室内的空调。其中，另一制冷器包括有另一循环管，而另一循环管包括有一入口端其连通至蒸发器的出口端，又另一循环管包括有一出口端其连通至蒸发器的入口端。据此，另一制冷器与前述的制冷器以并联连接方式连通循环。当然，亦可以串联连接方式连通循环。另外，本实用新型可更包括有一循环泵，设置于蒸发器的出口端，其通过循环泵产生强制流动循环，以提高冷却效率。

较佳的是，本实用新型的吸收式冷媒混合液是吸收式冷媒与其对应的吸收剂的混合溶液。其中，吸收式冷媒可以是氨，而其对应的吸收剂是水，因氨与水容易取得，其成本低、冷冻效果佳，且系统运作在室外，无毒害的顾虑。此外，吸收式冷媒当然亦可为酒精，而其对应的吸收剂为水，其特点安全但效果稍差，多用于冰箱。抑或，吸收式冷媒可为氯化银，而其对应的吸收剂为氨，其昂贵但效果极佳。再者，吸收式冷媒也可为溴化锂或氯化锂，而其对应的吸收剂为水，其效果虽稍差但安全，多用于空调系统。另外，本实用新型也可通过吸收式冷媒与其对应的吸收剂的混合比例来进行冷冻能力的调配。

此外，本实用新型的循环液可为乙二醇溶液，主要因其价廉易取得、化学稳定性好、不易燃、低毒、不易产生泡沫、无臭且粘度较小易流动，更重要是凝固点低不易因低温而凝固造成阻塞。当然，本实用新型的循环液亦可采用其它低凝固点且稳定的溶液，如甲醇、乙醇、氯化钙、盐水等。

本实用新型的有益效果是，所提供的车载吸收式冷却系统，耗能极小、安全、无运转噪音、使用寿命长。

附图说明

图1为本实用新型一现有的吸收式循环示意图；

图2为本实用新型一较佳实施例的系统架构图；

图3为本实用新型一较佳实施例的示意图；

图4为本实用新型另一较佳实施例的示意图。

【主要元件符号说明】

1    气体产生器                         101       入口

102  出口                               11        加热气管

12   吸收式冷媒混合液                   2         纯化器

21，31，41，51，601，631，71  入口端    23        纯化管

22，32，42，52，602，632，72  出口端    231，431  第一端

232，432   第二端                       24        排液管

241  排液孔                             3         冷凝器

4    蒸发器                             43        蒸发管

433  旁通气管                           44        循环液

45       循环泵        46      调节阀

47       释压阀        5       吸收器

6，60，64制冷器        63，630 循环管

633，634 风扇          7       储液器

73       输气孔        90      排气管

91       冷却室        92      乘员室

E        引擎          M       车辆

M1       自小客车

具体实施方式

请同时参阅图2、及图3，图2是本实用新型车载吸收式冷却系统一较佳实施例的系统架构图，图3是本实用新型一较佳实施例的示意图。图中显示有一车辆M，虽图中为一冷冻货柜车，但本实用新型并不限于任何车种，其亦可为一般小客车、或任何形式具备排气废热的车辆。图中显示有一引擎E，其连通有一排气管90。一气体产生器1(Desorber)，其内部容装有一吸收式冷媒混合液12，其为吸收式冷媒与其对应的吸收剂的混合溶液。在本实施例中吸收式冷媒为氨，而其对应的吸收剂为水，主要因氨与水成本低廉、效果佳、系统运作在室外安全无毒性。当然，吸收式冷媒与其对应的吸收剂并非以氨与水为限，其亦可为其它如酒精与水、氯化银与氨、溴化锂或氯化锂与水、或其它等效的混合液。

其中，气体产生器1具有一入口101、一出口102、及一加热气管11。其加热气管11连通至车辆M的排气管90中段或尾段，因排气管90前段近引擎E处的温度高达700℃左右，而本实施例仅需过量温度100℃至200℃左右，故连通排气管90中段或尾段即可。然而，加热气管11通过引擎E排出废气的热能来提供给气体产生器1。其中加热气管11穿经气体产生器1并将容浸在氨水混合液中的氨沸腾，其直接通过加热气管11的管壁热传导接触而进行热交换。

再者，图中另显示一纯化器2(Rectifier)，其主要用以精馏及纯化，而将氨气与水蒸气冷凝分离。纯化器2包括有一入口端21、一出口端22、及一穿经纯化器2内部但不相连通的纯化管23。其中，入口端21连通至气体产生器1的出口102，而纯化管23包括有一第一端231、及一第二端232。因此，前述经气体产生器1蒸发后氨与水的混合蒸气便由纯化器2的入口端21进入纯化器2内部再通过纯化管23进行热交换，以冷凝水蒸气成为液体，如此便能纯化氨气。然而，经纯化后的氨气便经由出口端22流出，而进入冷凝器3(Condenser)。

至于，本实施例的冷凝器3设置于车辆M的乘员室92上方。当然，视冷却能力的大小而冷凝器3的体积亦会随之变更，如需较大型的冷凝器3时亦可直接设置于冷冻货柜上方。然而，本实施例的冷凝器3完全以自然气冷而无须耗费任何其它外部能源，亦即通过车辆M前行时的空气流动来达成冷凝功效。冷凝器3包括有一入口端31、及一出口端32，而入口端21连通至纯化器2的出口端22，亦即经纯化后的氨气经由入口端21进入冷凝器3，经冷凝成氨液，再依靠液体本身的重力以及冷凝器3的高度及倾斜度由出口端22流出。

此外，图中另显示一蒸发器4(Evaporator)，其主要通过吸热来蒸发由冷凝器3流入的氨液，而其中吸热便是用来达成冷却的功效。蒸发器4内容装有循环液44，在本实施例中循环液44为乙二醇(Ethylene Glycol)，主要因乙二醇价廉易取得、化学稳定性好、不易燃、低毒、不易产生泡沫、无臭且粘度较小易流动，更重要是凝固点低不易因低温而凝固造成阻塞，例如：乙二醇含量为40％(质量)的水溶液，凝固点为-24℃；而含乙二醇58％(质量)的水溶液，其凝固点为-48℃。

又，蒸发器4包括有一入口端41、一出口端42、及一穿经蒸发器4内部但不相连通的蒸发管43。蒸发管43包括有一第一端431、一第二端432、及一旁通气管433。其中，第一端431连通至冷凝器3的出口端32，而第二端432连通至纯化管23的第一端231。亦即，经冷凝器3冷凝后的氨液由第一端431进入蒸发器4，随即与旁通气管433流出的氢气相遇混合。依据道耳吞分压定律(Dalton’s law of partial pressures)，由于氢气分压高，氨气分压低，因而液体的氨分子迅速向氢气中扩散。在液氨蒸发扩散过程中所需的热量由循环液44提供。

再且，图中显示有二个制冷器6，60(Cryostat)，系分别设置于车辆M的冷却室91也就是冷冻货柜、及乘员室92内。制冷器6，60包括有循环管63，630、及风扇633，634。其中，风扇633，634辅助循环管63，630进行强制冷却，亦即通过风扇633于冷却室91及乘员室92所产生的气体对流以提高制冷器6，60的效率。而循环管63，630分别包括有一入口端631，601，其分别连通至蒸发器4的出口端42，循环管63，630又分别包括有一出口端632，602，其分别连通至另一制冷器60的入口端601。惟于另一循环管630的入口端601与出口端602分别配置有一调节阀46、及一释压阀47。其中，通过调节阀46来控制流经另一循环管630的流量，以调节乘员室92的冷冻能力。另释压阀47则用以调节管路内的压力。

据此，通过循环液44乙二醇于上述循环回路内不断循环，而于冷冻货柜91、及乘员室92内吸热，达到冷却的主要功效。在本实施例中，于蒸发器4的该出口端42设置有一循环泵45，其通过循环泵45产生强制流动循环，以提高冷却效率。值得注意的是，循环泵45是本实用新型车载吸收式冷却系统中唯一需消耗外部能源、及产生噪音的元件，惟其消耗的电能、及产生的噪音甚微。

然而，由蒸发管43的第二端432流出的氨与氢混合气再由纯化管23的第一端231流入纯化器2内进行热交换。其中，因氨与氢混合气的温度较低进而冷凝纯化器2内的水蒸气，并通过以纯化原纯化器2内的氨气而提高氨气的浓度。再由于由于含氨较多的低温氢氨混合气密度较大，故无须任何外力辅助，直接由靠重力由蒸发器4流经纯化管23再流至吸收器5内。

此外，图中显示的吸收器5(Absorber)，其主要用以使氨气由稀氨水混合液(强吸收剂)吸收，而氢气不溶解于水，故通过此将氨气与氢气分离。吸收器5包括有一入口端51、及一出口端52，入口端51连通至纯化管23的第二端232。据此，流经纯化管23的氨氢混合气由入口端51进入吸收器5，其中氨气被吸收入氨水混合液以提高其浓度，而分离后的氢气与氨水混合液分别流入储液器7。

另外，储液器7(Reservoir)主要用以储存氨水混合液用以提供气体产生器1。储液器7包括有一入口端71、一出口端72、及一输气孔73。其中，入口端71连通至吸收器5的出口端52，出口端72连通至气体产生器1的入口101，输气孔73连通至蒸发器4的旁通气管433。亦即，由吸收器5的出口端52流出的氢气与氨水混合液由入口端71进入储液器7，其中氢气因密度较小会由输气孔73排出，并通过旁通气管433进入蒸发器4的蒸发管43继续循环。而氨水混合液则流入气体产生器1中由车辆M的排气管90加热蒸发持续循环。

请参阅图4，图4是本实用新型车载吸收式冷却系统另一较佳实施例的示意图。图中显示一自小客车M1，其亦搭载本实用新型的吸收式冷却系统，其中更包括有一制冷器64配置于迎风处。据此，本实用新型的车载吸收式冷却系统并不局限于冷冻货柜车，其可适用于任何车辆或车种。

上述实施例仅为了方便说明而举例而已，本实用新型所主张的权利范围自应以申请专利范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (7)

1、一种车载吸收式冷却系统，承载于一车辆上，其特征在于包括：

一气体产生器，其内部容装有一吸收式冷媒混合液，该气体产生器包括有一入口、一出口、及一加热气管，该加热气管连通至该车辆的排气管；

一纯化器，包括有一入口端、一出口端、及一穿经该纯化器内部但不相连通的纯化管，该入口端连通至该气体产生器的该出口，该纯化管包括有一第一端、及一第二端；

一冷凝器，包括有一入口端、及一出口端，该入口端连通至该纯化器的该出口端；

一蒸发器，其内容装有一循环液，该蒸发器包括有一入口端、一出口端、及一穿经该蒸发器内部但不相连通的蒸发管，该蒸发管包括有一第一端、一第二端、及一旁通气管，该第一端连通至该冷凝器的该出口端，该第二端连通至该纯化管的该第一端；

一制冷器，设置于该车辆的冷却室内，该制冷器包括有一循环管，该循环管包括有一入口端其连通至该蒸发器的该出口端，该循环管包括有一出口端其连通至该蒸发器的该入口端；

一吸收器，包括有一入口端、及一出口端，该入口端连通至该纯化管的该第二端；以及

一储液器，充填有氢气，该储液器包括有一入口端、一出口端、及一输气孔，该入口端连通至该吸收器的该出口端，该出口端连通至该气体产生器的该入口，该输气孔连通至该蒸发器的该蒸发管的该旁通气管。

2、如权利要求1所述的车载吸收式冷却系统，其特征在于，该循环液是乙二醇溶液。

3、如权利要求1所述的车载吸收式冷却系统，其特征在于，该纯化器还包括有一排液孔，其通过一排液管连通至该吸收器。

4、如权利要求1所述的车载吸收式冷却系统，其特征在于，该制冷器还包括有一风扇。

5、如权利要求1所述的车载吸收式冷却系统，其特征在于，该车辆的该冷却室是冷冻货柜。

6、如权利要求1所述的车载吸收式冷却系统，其特征在于，包括有另一制冷器设置于该车辆的一乘员室内，该另一制冷器包括有另一循环管，该另一循环管包括有一入口端其连通至该蒸发器的该出口端，该另一循环管包括有一出口端其连通至该蒸发器的该入口端。

7、如权利要求1所述的车载吸收式冷却系统，其特征在于，包括有一循环泵，设置于该蒸发器的该出口端。

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