專利名稱：一種頂置式車載空調(diào)系統(tǒng)的制作方法
一種頂置式車載空調(diào)系統(tǒng)本申請是發(fā)明分案申請，本分案申請原案的申請?zhí)枮?01110044758. 1，申請日為2011年2月M日，發(fā)明名稱為《一種頂置式車載空調(diào)系統(tǒng)》。本發(fā)明涉及車用空調(diào)，尤其涉及一種頂置式車載空調(diào)系統(tǒng)。[背景技術(shù)]目前汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)所使用的制冷劑R12，由于其ODP值和GWP值過大，已被國際上列為禁用的CFC物質(zhì)，R22作為短期替代工質(zhì)很快也將被禁用。隨著近幾年混合工質(zhì)研究的深入，出現(xiàn)了多種適合作為替代制冷劑的混合工質(zhì)。其中R407C、R410A分別是三種及兩種純HFC工質(zhì)按一定比例配制而成的ODP為零的混合工質(zhì)。作為一種較為理想的長期替代工質(zhì)，已在很多制冷設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。但是的標(biāo)準沸點僅為-26. 7°C，限制了其在低溫下的應(yīng)用。R407C的單位容積制冷量和壓力都和R22比較接近。因此，只要簡單調(diào)整系統(tǒng)設(shè)計就能使原R22系統(tǒng)也適用于R407C系統(tǒng)。不過，系統(tǒng)能效比(COP)會較原系統(tǒng)降低約5%。這是由于相對于其他制冷劑，R407C會有高達6°C的溫度漂移。因此R407c系統(tǒng)在同樣大小的冷凝器和蒸發(fā)器時會減少熱傳遞，并影響系統(tǒng)能效比。R410A是由R32與R125按1 1的比例混合而成的二元準共沸制冷劑。與R22相比，R410A有著顯著優(yōu)勢的熱傳遞與流動特性，但是，在相同溫度條件下，R410A的壓力約為R22的1. 5倍，比R22更容易泄漏，限制了 R410A在車載空調(diào)上的使用。傳統(tǒng)的車載空調(diào)系統(tǒng)的冷凝進風(fēng)采用的是從冷凝腔兩側(cè)進風(fēng)，經(jīng)過左右冷凝器后，由中間的冷凝風(fēng)機吹出，這種結(jié)構(gòu)無法利用車輛行駛的迎面來風(fēng)，功耗較高，而且結(jié)構(gòu)不夠緊湊。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、能效比較高的頂置式車載空調(diào)系統(tǒng)。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，一種頂置式車載空調(diào)系統(tǒng)，包括空調(diào)機殼、冷凝器、冷凝風(fēng)機、壓縮機、蒸發(fā)器、蒸發(fā)風(fēng)機、膨脹閥、制冷劑循環(huán)管路、控制電路、壓縮機供電電路和制冷劑，所述的制冷劑是R410A制冷劑。所述的壓縮機布置在機殼內(nèi)，是電驅(qū)動全封閉的臥式壓縮機；所述的制冷劑循環(huán)管路與同循環(huán)管路連接的部件之間的連接結(jié)構(gòu)采用焊接結(jié)構(gòu)，壓縮機與冷凝器之間的高壓管路、冷凝器與膨脹閥之間的高壓管路采用厚壁管；在壓縮機與冷凝器之間的高壓管路上包括高壓保護開關(guān)，壓縮機輸出端輸出的壓力過高時，高壓保護開關(guān)向控制電路發(fā)出保護信號，控制電路切斷壓縮機的供電電路。以上所述的頂置式車載空調(diào)系統(tǒng)，所述厚壁管的壁厚不小于1. 2毫米。
以上所述的頂置式車載空調(diào)系統(tǒng)，所述的空調(diào)機殼分為前腔、中腔和后腔，前腔與中腔之間、中腔與后腔之間用隔板隔開；所述的冷凝器、冷凝風(fēng)機、壓縮機布置在前腔中，所述的蒸發(fā)器和蒸發(fā)風(fēng)機布置在后腔中，所述的控制電路和壓縮機供電電路的主體部分布置在中腔中。以上所述的頂置式車載空調(diào)系統(tǒng)，所述的冷凝器布置在空調(diào)機殼前腔的前端，所述的冷凝風(fēng)機為2至4個，橫向布置在前腔的中部、冷凝器的后面，所述的壓縮機布置在前腔的后部；空調(diào)機殼的前端包括冷凝器的進風(fēng)口，空調(diào)機殼的頂部包括冷凝風(fēng)機的出風(fēng)口。以上所述的頂置式車載空調(diào)系統(tǒng)，所述的冷凝器為平行流換熱器，所述的平行流換熱器包括分流管、匯流管和復(fù)數(shù)根扁管，每根扁管包括復(fù)數(shù)個平行的微孔通道，所述的扁管連接分流管與匯流管；所述的分流管包括入口和出口，分流管中有隔板將分流管分成第一部分和第二部分，所述的入口與第一部分連通，所述的出口與第二部分連通；與分流管第一部分直接連通的扁管的數(shù)量大于與分流管第二部分直接連通的扁管的數(shù)量。以上所述的頂置式車載空調(diào)系統(tǒng)，空調(diào)機殼的前端面為后傾的斜面，所述的冷凝器后傾布置，后傾角為70°至78°。以上所述的頂置式車載空調(diào)系統(tǒng)，所述的扁管橫剖面長軸的軸線與空調(diào)機殼下平面的夾角為15°至25°。以上至9中任一權(quán)利要求所述的頂置式車載空調(diào)系統(tǒng)，冷凝器換熱面積與蒸發(fā)器換熱面積之比為0.31至0. 35。本發(fā)明頂置式車載空調(diào)系統(tǒng)采用R410A作為制冷劑，R410A單位質(zhì)量的制冷量比R134a高11. 2 %，單位制冷量的氣體容積比小132% ；R410A的壓力比R407C的高50%,但單位質(zhì)量制冷量比R407C高6. 2%，單位制冷量的氣體容積比R407C小60%。因此，使用R410A作為制冷劑可以減小系統(tǒng)體積，提高能效比。[


]下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明。圖1是本發(fā)明頂置式車載空調(diào)系統(tǒng)實施例的外形圖。圖2是本發(fā)明頂置式車載空調(diào)結(jié)構(gòu)實施例內(nèi)部結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖3是圖2的A向剖視圖。圖4是圖3中B部位的局部放大圖。圖5是本發(fā)明頂置式車載空調(diào)系統(tǒng)實施例冷凝器的結(jié)構(gòu)原理圖[具體實施方式
]在圖1至圖5所示的頂置式車載空調(diào)系統(tǒng)實施例中，頂置式車載空調(diào)系統(tǒng)包括空調(diào)機殼10、冷凝器1、冷凝風(fēng)機2、壓縮機3、蒸發(fā)器4、蒸發(fā)風(fēng)機5、膨脹閥6、制冷劑循環(huán)管路、控制電路和壓縮機供電電路。系統(tǒng)所用的制冷劑是R410A制冷劑。空調(diào)機殼10分為前腔、中腔和后腔，前腔為冷凝腔，中腔為電氣布置腔，后腔為蒸發(fā)腔。冷凝腔與電氣布置腔之間、電氣布置腔與蒸發(fā)腔之間都有隔板1001將相鄰的兩個腔隔開。冷凝器1、冷凝風(fēng)機2、壓縮機3布置在冷凝腔中，蒸發(fā)器和蒸發(fā)風(fēng)機布置在蒸發(fā)腔中。電氣布置腔中主要布置控制電路的主體部分和壓縮機3供電電路的主體部分，如變頻器，PLC可編程控制器、溫度模塊、快速熔斷器、熱繼電器等。將大部分電氣零部件布置在該中腔，既有利于防水和電氣絕緣，也便于日后的維修。
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壓縮機3是電驅(qū)動全封閉的臥式壓縮機，由機車提供的電力驅(qū)動，布置在空調(diào)機殼10的冷凝腔中，可以有效地減小制冷劑循環(huán)管路的長度；制冷劑循環(huán)管路與同循環(huán)管路連接的部件之間的連接結(jié)構(gòu)全部采用焊接結(jié)構(gòu)；壓縮機3與冷凝器1之間的高壓管路、冷凝器1與膨脹閥之間的高壓管路都采用壁厚不小于1. 2毫米厚壁管。以上措施，可以使系統(tǒng)適應(yīng)R410A制冷劑較高的壓力，減少R410A制冷劑泄漏的隱患在壓縮機3與冷凝器1之間的高壓管路上裝有高壓保護開關(guān)。在壓縮機3與冷凝器1之間的高壓管路上裝有高壓保護開關(guān)。壓縮機輸出端輸出的壓力過高時，高壓保護開關(guān)斷開，向控制電路中的控制器發(fā)出壓縮機排氣壓力過高的保護信號，控制器切斷壓縮機的供電電路，有效消除系統(tǒng)冷凝高壓帶來的隱患，保證了系統(tǒng)使用R410A制冷劑的安全性?？照{(diào)機殼10的前端面1002為后傾的斜面，冷凝器1布置在冷凝腔的前端，冷凝器1后傾布置，后傾角為76°。冷凝風(fēng)機2共3個，3個冷凝風(fēng)機2橫向布置在冷凝腔的中部、冷凝器1的后面。壓縮機3布置在前腔的后部。空調(diào)機殼10的前端面1002有冷凝器的進風(fēng)口 1003，空調(diào)機殼10的頂部1004有冷凝風(fēng)機2的出風(fēng)口。如圖5所示，冷凝器1為平行流換熱器，有利于改善冷凝器的耐壓水平。平行流換熱器包括分流管11、匯流管12和復(fù)數(shù)根扁管13，每根扁管13有多個平行的微孔通道1301，扁管13連接分流管與匯流管；分流管11上部有與壓縮機3連接的入口 1101，下部有與膨脹閥6連接的出口 1102，分流管11中有隔板將分流管分成第一部分和第二部分，入口 1101與第一部分連通，出口 1102與第二部分連通；制冷劑在冷凝器中逐漸冷卻，體積流量減小，與分流管第一部分直接連通的扁管多于與分流管第二部分直接連通的扁管。如圖4所示，為了減小進風(fēng)阻力，扁管13橫剖面長軸的軸線并不與冷凝器3的主平面垂直，而是傾斜一個角度，這樣，本實施例中，扁管13橫剖面長軸的軸線與空調(diào)機殼10下平面的夾角為19°。相比其他的換熱器，本實施例中的平行流換熱器具有的優(yōu)點如下空氣側(cè)迎風(fēng)面積小，增加了空氣側(cè)的傳熱面積；內(nèi)部體積小，冷媒充注量??；重量輕；傳熱系數(shù)高；風(fēng)阻小，從而噪音低。通過換熱器的風(fēng)量越大，則換熱器所獲得的換熱量就越大。但是想要獲得越大的風(fēng)量，就必須消耗越多的風(fēng)機功率，從而不利于節(jié)能。本實施例冷凝器1布置在空調(diào)機殼10的前端、冷凝器1后傾布置，主要考慮到車輛高速向前行駛，環(huán)境中的空氣相對的形成迎向車輛的風(fēng)，利用迎面風(fēng)的和風(fēng)機葉片導(dǎo)向，在消耗相同風(fēng)機功率的情況下，冷凝器1可獲得較大的風(fēng)量。在一定程度上獲得了節(jié)能的效果，同時風(fēng)機也可獲得較好的性能曲線，從而實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的高效節(jié)能。本發(fā)明以上實施例采用R410A作為制冷劑，R410A的氣體密度和壓力高于R22，運行壓力高出50% -60%。高壓力和高氣體密度帶來的結(jié)果是，不但可以用更小排氣量的壓縮機，還可以用更小直徑的管路和閥門。高壓保護開關(guān)的使用消除了系統(tǒng)冷凝高壓帶來的隱患。厚壓縮機殼體使系統(tǒng)經(jīng)受更高的運行壓力。壓縮機造得厚重一些還有一個好處，即R410A壓縮機的運行噪聲比R22壓縮機明顯地低2-4個分貝。與R22系統(tǒng)相比，R410A系統(tǒng)有個顯著的熱傳遞優(yōu)勢一蒸發(fā)器的熱傳遞高35 %，冷凝器高5%。而和R407c的系統(tǒng)熱傳遞系數(shù)均低于R22。同等質(zhì)量流量下，R410A的壓降較小，使其可以使用比R22或其他制冷劑更小的管路和閥門。這將為制造R410A系統(tǒng)降低更多的材料成本，并且在長配管家用機和多聯(lián)機系統(tǒng)中更有優(yōu)勢。當(dāng)然，只有重新設(shè)計系統(tǒng)，才能充分發(fā)揮R410A的熱傳遞和壓降小的優(yōu)勢——例如可以考慮采取以下優(yōu)化技術(shù)使用較小直徑的盤管；不同的翅片結(jié)構(gòu)和增加循環(huán)回路長度；減少制冷回路的數(shù)量等。最終我們可以看到，針對R410A制冷劑重新設(shè)計后的系統(tǒng)中，采用較小體積的蒸發(fā)器和冷凝器，成本更低，而且最高可達30%的制冷劑充注減小量。制冷劑充注量的減少，除了成本降低外，還能提升整個系統(tǒng)的可靠性。在相同制冷量，相同冷凝溫度的系統(tǒng)中，采用R410A的系統(tǒng)能效比可以比R22高出6 %。這是由于壓縮機在壓縮過程中的損耗更低，蒸發(fā)器和冷凝器具有更強的熱傳遞性，整個系統(tǒng)內(nèi)的壓降更小。高效的熱傳遞和更小的壓降使其在相同運行條件下，冷凝溫度更低，蒸發(fā)溫度更高，這使壓縮機在耗電更少，效率比更高的情況下，獲得一個更好的運行范圍。冷凝器1換熱面積與蒸發(fā)器換熱面積之比為0. 31至0. 35。本發(fā)明以上的實施例采用厚壁管和微通道換熱器，提高了系統(tǒng)耐壓，通過采用全封閉壓縮機和焊接管路，解決系統(tǒng)泄漏問題。在將冷凝器1換熱面積與蒸發(fā)器換熱面積之比確定為0. 33的條件下，在吸氣過熱度4. 2°C、排氣過熱度25°C、過冷度11. 5°C、蒸發(fā)溫度7°C、冷凝溫度55°C的工況時，可以獲得頂置式車載空調(diào)系統(tǒng)2. 65的能效比，明顯高于傳統(tǒng)頂置式車載空調(diào)系統(tǒng)不足2. 5的能效比。
權(quán)利要求
1.一種頂置式車載空調(diào)系統(tǒng)，包括空調(diào)機殼、冷凝器、冷凝風(fēng)機、壓縮機、蒸發(fā)器、蒸發(fā)風(fēng)機、膨脹閥、制冷劑循環(huán)管路、控制電路、壓縮機供電電路和制冷劑，其特征在于，所述的制冷劑是R410A制冷劑；所述的壓縮機布置在機殼內(nèi)，是電驅(qū)動全封閉的臥式壓縮機；所述的制冷劑循環(huán)管路與同循環(huán)管路連接的部件之間的連接結(jié)構(gòu)采用焊接結(jié)構(gòu)，壓縮機與冷凝器之間的高壓管路、冷凝器與膨脹閥之間的高壓管路采用厚壁管；在壓縮機與冷凝器之間的高壓管路上包括高壓保護開關(guān)，壓縮機輸出端輸出的壓力過高時，高壓保護開關(guān)向控制電路發(fā)出保護信號，控制電路切斷壓縮機的供電電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頂置式車載空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述厚壁管的壁厚不小于1. 2毫米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頂置式車載空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述的空調(diào)機殼分為前腔、中腔和后腔，前腔與中腔之間、中腔與后腔之間用隔板隔開；所述的冷凝器、冷凝風(fēng)機、壓縮機布置在前腔中，所述的蒸發(fā)器和蒸發(fā)風(fēng)機布置在后腔中，所述的控制電路和壓縮機供電電路的主體部分布置在中腔中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的頂置式車載空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述的冷凝器布置在空調(diào)機殼前腔的前端，所述的冷凝風(fēng)機為2至4個，橫向布置在前腔的中部、冷凝器的后面，所述的壓縮機布置在前腔的后部；空調(diào)機殼的前端包括冷凝器的進風(fēng)口，空調(diào)機殼的頂部包括冷凝風(fēng)機的出風(fēng)口。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的頂置式車載空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述的冷凝器為平行流換熱器，所述的平行流換熱器包括分流管、匯流管和復(fù)數(shù)根扁管，每根扁管包括復(fù)數(shù)個平行的微孔通道，所述的扁管連接分流管與匯流管；所述的分流管包括入口和出口，分流管中有隔板將分流管分成第一部分和第二部分，所述的入口與第一部分連通，所述的出口與第二部分連通；與分流管第一部分直接連通的扁管的數(shù)量大于與分流管第二部分直接連通的扁管的數(shù)量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的頂置式車載空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，空調(diào)機殼的前端面為后傾的斜面，所述的冷凝器后傾布置，后傾角為70°至78°。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的頂置式車載空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述的扁管橫剖面長軸的軸線與空調(diào)機殼下平面的夾角為15°至25°。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一權(quán)利要求所述的頂置式車載空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，冷凝器換熱面積與蒸發(fā)器換熱面積之比為0. 31至0. 35。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種頂置式車載空調(diào)系統(tǒng)，包括空調(diào)機殼、冷凝器、冷凝風(fēng)機、壓縮機、蒸發(fā)器、蒸發(fā)風(fēng)機、膨脹閥、制冷劑循環(huán)管路、控制電路、壓縮機供電電路和制冷劑，所述的制冷劑是R410A制冷劑。所述的壓縮機布置在機殼內(nèi)，是電驅(qū)動全封閉的臥式壓縮機；所述的制冷劑循環(huán)管路與同循環(huán)管路連接的部件之間的連接結(jié)構(gòu)采用焊接結(jié)構(gòu)，壓縮機與冷凝器之間的高壓管路、冷凝器與膨脹閥之間的高壓管路采用厚壁管。R410A單位質(zhì)量的制冷量比R134a高11.2％，單位制冷量的氣體容積比R134a小132％；R410A的壓力比R407C的高50％，單位質(zhì)量制冷量比R407C高6.2％，單位制冷量的氣體容積比R407C小60％。因此，使用R410A作為頂置式車載空調(diào)系統(tǒng)的制冷劑可以減小系統(tǒng)體積，提高能效比。
文檔編號F24F13/20GK102367975SQ201110272990
公開日2012年3月7日 申請日期2011年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月24日
發(fā)明者羅岳華 申請人:湖南華強電氣有限公司