专利名称：涡轮制冷增压供暖无氟空调装置的制作方法
技术领域：
涡轮制冷增压供暖无氟空调装置本实用新型属空调器及涡轮增压内燃机双重技术领域，特别适用于汽车。
自汽车空调问世以来，前期主要采用氟利昂为制冷剂。由于其对臭氧层的强烈破坏作用，正逐步被淘汰而代以HFC-134a。但HFC-134a不仅价格贵，更重要的是其属温室效应气体。1997年12月在日本京都召开的联合国气候变化框架条约第三次缔约方会议上，明确规定了限制排放的六种气体中，就有HFC。为了给“京都议定书”建立行动机制，1998年在布宜诺斯艾利斯、1999年在波恩、2000年11月在海牙先后召开了联合国气候变化框架第四次、第五次、第六次缔约方大会，力求达成具体协议。尽管海牙谈判未获成果，但与会各国决定将于2001年初复会，表明了各图对削减温室气体排放以阻止全球变暖的决心。由此可见，在汽车空调中代用HFC-134a替代氟利昂并不是个好办法，传统的汽车空调装置正面临着危机。
本实用新型的目的在于提供一种涡轮制冷增压供暖无氟空调装置，它既可以有效地防止和避免氟利昂的排放对大气臭氧层的破坏，也可以有效地防止和避免HFC-134a的排放所产生的温室效应，还可以明显降低汽车内燃机的排污量。
本实用新型的涡轮制冷增压供暖无氟空调装置，包括分别由涡轮、压气机构成的两只涡轮增压器、热交换器、风扇、阀及联接管路，其特征是A)一只涡轮增压器的涡轮进口端联接内燃机的排气歧管；其压气机的进、出口端皆设有三通管；进口端的三通管一端与阀联接后通大气，一端经阀联接在热交换器右侧的出气端；压气机出口端的三通管一端与阀联接后通大气，一端经阀联接在热交换器左侧的进气端；B)另一只涡轮增压器的涡轮进口端通大气，出口端经阀与前一只涡轮增压器的气压机的出口端管路汇合，联接在热交换器左侧的进气端；其压气机的进口端通大气，出口端经阀、喷管与内燃机的进气管联接；C)热交换器右侧出气端还设有经阀与内燃机进气管的斜管相联接的支路管道；内燃机的进气管与斜管的相交处设有二位阀；D)热交换器内设有互为垂直方向且互不掺混的两股气流的通道；该热交换器的上、下两侧分别设有进风管路和出风管路，其进风管路中装有吸气风扇，其出风管路分别联接有经阀控制的冷气、暖气和通往大气的管路。
本实用新型的优点是作为空调装置，它既不使用破坏大气臭氧层的氟利昂，也不使用属于温室气体的HFC-134a域其它化学替代品，仅仅利用空气，从而彻底地满足了环境保护的要求，且易于使用及管理，在制热及非制冷制热工况下，不仅内燃机功率不降低，而且使内燃机排污量明显减少。由于是以内燃机废气能量作为动力源，故适用于以内燃机为动力的场合，特别是汽车。
以下结合附图和实施例对本实用新型加以进一步说明。
图1为本实用新型结构示意图；图2为喷水器的结构示意图；图3为图2的M-M剖视图。
如附
图1所示，本实用新型的涡轮增压供暖无氟空调装置，包括由涡轮1、8和压气机2、9构成的两只涡轮增压器A、B、热交换器3、风扇12、阀及联接管路。涡轮增压器A的涡轮1进口端联接内燃机的排气歧管，其压气机2的进、出口端皆设有三通管进口端的三通管一端与阀4-1联接后通大气，一端经阀5-2联接在热交换器3右侧的出气端。该压气机2出口端的三通管一端与阀5-3联接后通大气，一端经阀4-2联接在热交换器3左侧的进气端。涡轮增压器B的涡轮8的进口通大气，出口端经阀5-1与前一只涡轮增压器A的压气机2的出口端管路汇合，联接在热交换器3的左侧的进气端。其压气机9的进口端通大气，压气机9进口管内可装可控予旋片(图中未示出)。出口端经阀5-5、喷管6与内燃机的进气管7联接。热交换器3右侧的出气端还设有经阀4-3与内燃机进气管7的斜管10相联接的支路管道，内燃机的进气管7与斜管10的相交处设有二位阀11。热交换器3内设有互为垂直方向且互不掺混的两股气流的通路，该通路为扳翅式空一空中冷器结构。该热交换器3的上、下两侧分别装有进风管路和出风管路，其进风管路中安装有吸气风扇12、其出风管路中分别联接有经阀4-4、5-4控制的冷气、暖气管路及经阀4-5控制的通往大气的管路。
在压气机9的进口端和压气机2的进口端经阀4-1的进口端之前及在涡轮8的进口端之前的管路上均安装有空气滤清器(图中未示出)。
其工作原理由内燃机排气歧管排出的高温废气以压强PT进入涡轮增压器A的涡轮1，膨胀作功后排出，涡轮1发出功率带动压气机2高速旋转。当制冷时，阀5-1、2、3、4、5全部开启，阀4-1、2、3、4、5全部关闭，阀11位于图示中的铅垂位，由于压气机2的出口为大气压Pa，而在压气机2的进口端形成低压区，使涡轮增压器B的涡轮8由大气吸入压强为Pa的空气，膨胀降温后形成冷气流经热交换器3而流至涡轮增压器A的压气机2的进口端，由压气机2对其增压后通过阀5-3排向大气。由风扇12将吸自大气空气吹向热交换3，以与冷气流相垂直方向且互不掺混地流过，其部分热量被冷气流带走后经阀5-4流入空调管路，供车厢降温。涡轮增压器B的涡轮8发出功率带动压气机9自大气吸入空气，经压气机9增压后经阀5-5、喷管6而流入内燃机进气管7，由于这股气流的引射作用，可增加内燃机的空气流量(制冷工况下的气流方向见附
图1中实线箭头所示)。当制热时，阀4-1、2、3、4均开启，阀5-1、2、3、4均关闭，阀11位于图示中的水平位，由于阀5-1关闭，涡轮8中无气流通过，阀5-5关闭，压气机9中无气流通过，故涡轮增压器B无任何动作，成为虚设。此时，涡轮增压器A中由涡轮1带动而高速旋转的压气机2，经阀4-1而自大气吸入空气，气流经压气机2增压后成为热气流，经阀4-2流入热交换器3，流出后经阀4-3进入斜管10而流入内燃机，由于阀11为水平位，故气流不会经进气管7而反流向大气。此时，由风扇12吹过热交换器3的空气流从上述热气流中得到热量，成为暖气，自热交换器3流出后，经阀4-4流入空调暖气管，供车厢升温用。在非制冷制热工况时，其与制热工况的区别仅在于此时将阀4-4关闭，阀4-5打开，流出热交换器3的暖气流经阀4-5而流入大气，其它方面均与制热工况相同(制热工况及非制冷制热工况下的气流走向见附
图1中虚箭头所示)。实际上阀4-4和4-5、阀5-1和4-3、阀5-2和4-1、阀5-3和4-2可分别制成二位阀形式，采用电控或机械联动予以控制。
在制热及非制冷制热工况的情况下，内燃机此时成为增压中冷内燃机，可在不降低发动机输出功率的前提下，对内燃机进行调整，以大幅度减少内燃机的排污。
为适于干热地区降温使用，本装置在涡轮增压器B的涡轮8的出口管路与阀5-1之间还设有喷水器14。该喷水器14(见图2、图3)由喷水管段、径向管、环管、管嘴、水管、水阀和盛水器构成。在喷水管段14-3中部截面沿周向均布有四个相同的经向小孔，各小孔上焊接有同样径向管14-2，各经向管的外端与环管14-1焊接并连通，环管上焊接有管嘴14-4，管嘴与水管、水阀和盛水器连通，盛水器中的水面高度应低于环管14-1的最低点。喷水器14的作用是向流向热交换器3左侧的冷气流喷水，水汽化使冷气流进一步降温。
权利要求1.一种涡轮制冷增压供暖无氟空调装置，包括分别由涡轮、压气机构成的两只涡轮增压器、热交换器、风扇、阀及联接管路，其特征是A)一只涡轮增压器的涡轮(1)进口端联接内燃机的排气歧管；其压气机(2)的进、出口端皆设有三通管；进口端的三通管一端与阀(4-1)联接后通大气，一端经阀(5-2)联接在热交换器(3)右侧的出气端；压气机出口端的三通管一端与阀(5-3)联接后通大气，一端经阀(4-2)联接在热交换器(3)左侧的进气端；B)另一只涡轮增压器(B)的涡轮(8)进口端通大气，出口端经阀(5-1)与前一只涡轮增压器(A)的压气机(2)的出口端管路汇合，联接在热交换器(3)左侧的进气端；其压气机(9)的进口端通大气，出口端经阀(5-5)、喷管(6)与内燃机的进气管(7)联接；C)热交换器(3)右侧出气端还设有经阀(4-3)与内燃机进气管(7)的斜管(10)相联接的支路管道；内燃机的进气管(7)与斜管(10)的相交处设有二位阀(11)；D)热交换器(3)内设有互为垂直方向且互不掺混的两股气流的通道；该热交换器(3)的上、下两侧分别设有进风管路和出风管路，其进风管路中装有吸气风扇(12)，其出风管路分别联接有经阀(4-4、5-4、4-5)控制的暖气、冷气和通往大气的管路。
2.根据权利要求1所述的一种空调装置，其特征是所述的压气机(9)的进口端管路中安装有可控予旋片。
3.根据权利要求1所述的一种空调装置，其特征是所述的热交换器(3)内设有互为垂直方向且互不掺混的两股气流的通路，该通路为板翘式空一空中冷器结构。
4.根据权利要求1所述的一种空调装置，其特征是所述的压气机(9)的进口端和压气机(2)的进口端经阀(4-1)的进口端之前及在涡轮(8)的进口端之前的管路上均安装有空气滤清器。
5.根据权利要求1所述的一种空调装置，其特征是所述的阀(4-4和4-5、5-1和4-3、5-2和4-1、5-3和4-2)分别可制成二位阀形式，采用电控或机械联动予以控制。
6.根据权利要求1所述的一种空调装置，其特征是在所述的涡轮增压器(B)的涡轮(8)的进出口管路与阀(5-1)之间设有喷水器(14)。
7.根据权利要求6所述的一种空调装置，其特征是所述的喷水器(14)由喷水管段、径向管、环管、管嘴、水管、水阀和盛水器组成，喷水管段(14-3)中部截面沿周向均布有四个相同的径向小孔，各径向小孔由径向管(14-2)与环管(14-1)连通，环管(14-1)上联接有管嘴(14-4)，管嘴与水阀、盛水器相联，盛水器的水面高度应低于环管(14-1)的最低点。
专利摘要本实用新型属空调器及涡轮增压内燃机双重技术领域,它由两只涡轮增压器、热交换器、风扇、阀及管路组成,在一只涡轮增压器的压气机进、出口处装有三通管及阀,制冷时,该压气机出口通大气,进口为低压区,使另一只涡轮增压器的涡轮自进口吸入空气后流经该涡轮膨胀降温成冷气,经热交换器使风扇吹来的另一股气流冷却成为空调冷气,制热时,前一只涡轮增压器的压气机进口通大气,增压后的热空气流入内燃机,经热交换器使风扇吹来的另一股气流被加热成为空调暖气。
文档编号F25B19/02GK2469385SQ0121762
公开日2002年1月2日 申请日期2001年2月27日 优先权日2001年2月27日
发明者郑北生 申请人:合肥工业大学