專利名稱：在吸收式空氣調(diào)節(jié)裝置中計(jì)算和調(diào)節(jié)流體吸收劑濃度的方法以及用于實(shí)現(xiàn)此方法的吸收 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在吸收式空氣調(diào)節(jié)裝置中計(jì)算和調(diào)節(jié)流體吸收劑(如溴化鋰)濃度的 方法一在本文中也稱“控制方法”。本發(fā)明也涉及用于實(shí)現(xiàn)此方法的吸收式空氣調(diào)節(jié)裝置。最終，本發(fā)明涉及一種運(yùn)輸工具，特別是配備了此類吸收式空氣調(diào)節(jié)裝置的機(jī)動(dòng) 車。技術(shù)領(lǐng)域吸收式空氣調(diào)節(jié)裝置概括起來包括一個(gè)在其中進(jìn)行解吸作用的器件，本文稱之為 “解吸器”，一個(gè)吸收器，一個(gè)冷凝器，和一個(gè)蒸發(fā)器。工作時(shí)，解吸器和吸收器盛裝由流體制 冷劑和流體吸收劑形成的至少兩種互溶物質(zhì)的混合物。將此混合物結(jié)合到吸收器中，在所 述吸收器中進(jìn)行流體吸收劑吸收流體制冷劑的作用。流體制冷劑和流體吸收劑的蒸氣壓差 別足夠大，使得二者中揮發(fā)性更強(qiáng)的流體制冷劑在解吸器受熱時(shí)蒸發(fā)并在冷凝器中變成液 體。解吸器接收熱量，這一外部供熱使混合物中液態(tài)流體制冷劑蒸發(fā)。之后所述流體 制冷劑靠冷卻在冷凝器中凝結(jié)。所獲液體在蒸發(fā)器中被減壓并蒸發(fā)，這就產(chǎn)生了空氣調(diào)節(jié) 裝置制冷作用。吸收器使溶液穩(wěn)定流體制冷劑分子并以這種方式保持低壓，因而保持較低 的蒸發(fā)溫度。溶液/流體制冷劑的反應(yīng)是放熱的。因此為了使吸收劑保持吸收能力，應(yīng)該 冷卻吸收器里的溶液。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種計(jì)算和調(diào)節(jié)所述溶劑濃度的方法，也就是流體吸 收劑的濃度，所述方法在空氣調(diào)節(jié)的整個(gè)循環(huán)過程中確保良好地控制所述溶液結(jié)晶的風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明的另一目的是提供一種比先前工藝公知的調(diào)劑方法更快更精確的方法。本法明的又一目的是提供一種比現(xiàn)存技術(shù)手段給空氣調(diào)節(jié)裝置帶來更高反應(yīng)率 的方法。本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供用于實(shí)現(xiàn)此方法的吸收式空氣調(diào)節(jié)裝置，在所述裝置 中溶液結(jié)晶的風(fēng)險(xiǎn)在空氣調(diào)節(jié)的整個(gè)循環(huán)過程中被極好的處理。本發(fā)明還有最后一個(gè)目的是提供一種運(yùn)輸工具，特別是配備了此類吸收式空氣調(diào) 節(jié)裝置的機(jī)動(dòng)車，所述裝置可以調(diào)節(jié)流體吸收劑濃度。為達(dá)到這些目的，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種控制吸收式空氣調(diào)節(jié)裝置流體吸收劑濃度的 新方法，其包括一個(gè)解吸器、一個(gè)冷凝器、一個(gè)蒸發(fā)器和一個(gè)吸收器，所述新方法包括以下 幾步，它們組合使用-計(jì)算解吸器出口處流體吸收劑溶液的濃度，以及-將計(jì)算的濃度和一個(gè)事先確定的臨界值作比較，如果計(jì)算的濃度接近事先確定
4的臨界值，就增加連接解吸器和冷凝器的導(dǎo)管中的阻尼，這使得冷凝器內(nèi)停止凝結(jié)并使解 吸器中的壓強(qiáng)增加，壓強(qiáng)的增加阻止解吸作用并阻止溶液濃度增加；當(dāng)計(jì)算的濃度遠(yuǎn)離事 先確定的臨界值時(shí)，就減少阻尼以便再開始解吸作用。根據(jù)本發(fā)明最優(yōu)的實(shí)現(xiàn)方式，計(jì)算解吸器出口處流體吸收劑溶液的濃度，同時(shí)，一 方面測(cè)量解吸器中制冷劑蒸汽的壓強(qiáng)，另一方面測(cè)量解吸器出口處流體吸收劑溶液的溫度。仍然根據(jù)本發(fā)明最優(yōu)的實(shí)現(xiàn)方式，使用時(shí)刻t_l的濃度來獲得在時(shí)刻t對(duì)濃度的 計(jì)算，同時(shí)計(jì)算一個(gè)決定t-ι和t之間濃度變化的濃度修正因子，計(jì)算所述修正因子時(shí)使用 在時(shí)刻t制冷劑壓強(qiáng)和溶液溫度的測(cè)量值。
于所述導(dǎo)管內(nèi)部的一個(gè)閥門來實(shí)現(xiàn)，例如一個(gè)蝶形閥。最佳地，流體吸收劑為溴化鋰，并且常量A” Bi (i取0至3的整數(shù))是經(jīng)實(shí)驗(yàn)獲得 的此流體吸收劑的本征值，但本發(fā)明的目的并不局限于此。流體制冷劑最好是水。本發(fā)明還提供一種用于實(shí)現(xiàn)此方法的吸收式空氣調(diào)節(jié)裝置，所述裝置在干線上符 合上述描述。經(jīng)典的此裝置包括一個(gè)解吸器、一個(gè)冷凝器、一個(gè)蒸發(fā)器和一個(gè)吸收器。但是， 所述新裝置的解吸器包含一個(gè)用于測(cè)量所述解吸器內(nèi)部制冷劑蒸汽壓強(qiáng)的壓力傳感器，和 一個(gè)在解吸器出口處測(cè)量流體吸收劑溶液溫度的溫度傳感器。此外，這一新裝置具有改變 導(dǎo)管內(nèi)阻尼的設(shè)備，所述導(dǎo)管將流體冷凝劑蒸汽引向冷凝器。最佳地，改變將流體冷凝劑蒸汽引向冷凝器的導(dǎo)管內(nèi)阻尼的設(shè)備是一個(gè)蝶形閥類 型的調(diào)節(jié)閥門。根據(jù)本發(fā)明最優(yōu)的實(shí)現(xiàn)方式，所述裝置的解吸器具有板塊系統(tǒng)類型的主要熱交換
根據(jù)權(quán)利要求3的方法的特點(diǎn)是在時(shí)刻t對(duì)濃度的計(jì)算符合如下公式其中.
而且ApBi (i取0至3的整數(shù))是所使用流體吸收劑(例如溴化鋰)的本征常量。 最優(yōu)地，增加或減少連接解吸器和冷凝器的導(dǎo)管中的阻尼，這可以通過操作安裝
5系統(tǒng)，其位于流體吸收劑溶液的儲(chǔ)藏容器之上，并且有一個(gè)用于加熱溶液的板塊交換器，所 述溶液進(jìn)入主要熱交換系統(tǒng)并與來自溶液儲(chǔ)藏容器的向下流的溶液一起被加熱。此外，一個(gè)附加的電阻式溶液加熱系統(tǒng)，它可以被浸入溶液儲(chǔ)藏容器中。最終，本發(fā)明提供一種運(yùn)輸工具，特別是一種機(jī)動(dòng)車，其特點(diǎn)是在干線上具有符合 上述描述的吸收式空氣調(diào)節(jié)裝置。


本發(fā)明其他的目的、優(yōu)點(diǎn)和特征將出現(xiàn)在最優(yōu)實(shí)現(xiàn)方法之后的描述中，所述方法 不局限于其目的和本專利要求的范圍，并配有附圖，其中-圖1用示意圖示出工作原理和吸收式空氣調(diào)節(jié)裝置的組成器件，-圖2也用示意圖示出圖1中的吸收式空氣調(diào)節(jié)裝置的解吸器，-圖3用示意圖表示了解吸器總的設(shè)計(jì)原理，以及-圖4用示意圖示出了根據(jù)本發(fā)明的解吸器總的設(shè)計(jì)原理。
具體實(shí)施例方式參考圖1，圖中示意地示出了組成器件和吸收式空氣調(diào)節(jié)裝置的工作原理。經(jīng)典的 裝置包括一個(gè)解吸器100、一個(gè)冷凝器200、一個(gè)蒸發(fā)器300和一個(gè)吸收器400。運(yùn)輸工具 發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻液提供(以箭頭A示意地表示)熱量，所述熱量是分離流體制冷劑(如水蒸 汽)和流體吸收劑或鹽溶液(如溴化鋰(LiBr)溶液)所必需的。氣態(tài)水就通過導(dǎo)管20的引導(dǎo)進(jìn)入冷凝器200，其在外部空氣的冷卻作用(冷卻以 箭頭B示意地表示)下凝結(jié)。液相水通過導(dǎo)管10的引導(dǎo)進(jìn)入蒸發(fā)器300。如箭頭C示意地 表示，蒸發(fā)作用產(chǎn)生的冷被傳遞到運(yùn)輸工具的駕駛艙(未示出)。在這一端設(shè)有一個(gè)泵310 和一個(gè)氣態(tài)加熱器320，它們通過導(dǎo)管11、12和13被連接到蒸發(fā)器300上。導(dǎo)管10至13 一起形成液相水的循環(huán)。從蒸發(fā)器300出來的水蒸汽通過導(dǎo)管21的引導(dǎo)進(jìn)入吸收器400。 溶液被外部的空氣冷卻來吸收水蒸汽(冷卻以箭頭D示意地示出)。在這一端設(shè)有一個(gè)泵 410和一個(gè)散熱器420，它們通過導(dǎo)管16、17、18和19連接到吸收器400上。吸收器400通 過導(dǎo)管14、15和16連接到解吸器100上。導(dǎo)管14至19 一起形成鹽溶液的循環(huán)。圖2以示意圖示出解吸器100，其入口 14和出口 15用于鹽溶液，其排泄氣相制冷 劑的導(dǎo)管20引導(dǎo)至冷凝器200。解吸器100出口處的溶液S的濃度是空氣調(diào)節(jié)裝置整個(gè)循環(huán)中最高的。由溶液的濃度，用X表示，可以得到流體吸收劑(如溴化鋰)質(zhì)量對(duì)流體吸收劑和 制冷劑混合物總質(zhì)量的比值。根據(jù)本發(fā)明的方法，流體吸收劑的濃度由如下兩個(gè)物理測(cè)量決定-利用壓力傳感器102測(cè)量解吸器100里制冷劑蒸汽的壓強(qiáng)P，以及-利用溫度探測(cè)器101測(cè)量解吸器100出口15溶液S的溫度(ts)。濃度的計(jì)算濃度X與制冷劑(水)的溫度、及溶液的溫度ts有關(guān)，其關(guān)系如下，用R1表示
其中，常量取如下值 從解吸器100中提取出的制冷劑蒸汽處于飽和狀態(tài)。因此，可以將測(cè)量的壓強(qiáng)P 和制冷劑的溫度、聯(lián)系起來。例如，可以使用如下公式 P以kPa(千帕)表示，te以！表示，可以得到如下關(guān)系，用R2表示 其中常量取如下值 在上面的關(guān)系表達(dá)式R1中，可以提出 方稈的解溫度te可以借助壓強(qiáng)的測(cè)量和上面的關(guān)系表達(dá)式R2計(jì)算。溫度ts是解吸器100出口 15溶液S的溫度。方程R1的解通常通過迭代法進(jìn)行。通常，為使方程的解收斂到所求的解，需要進(jìn)行 3次迭代。本方法的好處是把時(shí)刻t-Ι確定的濃度作為初始濃度，這樣只需進(jìn)行一次迭代。因此，只需解一個(gè)如下類型的方程
例如，如果使用牛頓公式，可以獲得和下式等價(jià)的公式R1 和A (X) = A3 · X3+A2 · X2+Ai · X+A0 B (X) = B3 · X3+B2 · X2+Bi · X+B0 以及 Xt-!是獲取時(shí)刻t-Ι的濃度。

可以注意到f (X)和f ‘ (X)的計(jì)算使用時(shí)刻t-Ι的濃度以及時(shí)刻t制冷劑壓強(qiáng)P 和溶液溫度ts的測(cè)量值。事實(shí)上，只要計(jì)算一個(gè)濃度的修正因子，所述因子根據(jù)壓強(qiáng)和溫度的新測(cè)量值決 定濃度的變化。在任一時(shí)刻t = 0固定溶液的濃度。例如，可以固定Xt = (1 = 60%。在時(shí)刻t = 0溶液的濃度也可以根據(jù)使用的停止策略固定。例如，如果在最后一 次停止時(shí)，為了達(dá)到目標(biāo)濃度58%，t = 0的濃度將被固定為58%。濃度的調(diào)節(jié)濃度的計(jì)算，如上文所述，可以控制鹽溶液(LiBr)結(jié)晶的風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)本發(fā)明，濃度的調(diào)節(jié)基于對(duì)冷凝的控制。如果計(jì)算的濃度接近事先確定的臨 界值，就通過操作如蝶形閥103來增加通向冷凝器200的導(dǎo)管中的阻尼，在圖2中在最大關(guān) 閉的位置以示意圖示出。冷凝作用的停止使解吸器中的壓強(qiáng)增加，壓強(qiáng)的增加阻止解吸作 用并阻止溶液濃度增加。相反地，當(dāng)計(jì)算的濃度遠(yuǎn)離事先確定的臨界值時(shí)，就減少阻尼以便 再開始解吸作用。
解吸器的設(shè)計(jì)參考圖3，解吸器100在用ZET表示的熱交換區(qū)下方具有一個(gè)最低儲(chǔ)藏水平。當(dāng)裝 置停止工作時(shí)，解吸器的儲(chǔ)量達(dá)到這一最低水平。這樣可以降低加熱系統(tǒng)的熱滯作用，并且 可以在裝置重啟時(shí)改善整個(gè)循環(huán)的升溫?？梢允褂谜{(diào)節(jié)解吸器性能的閥門，前面已經(jīng)提及，以103表示，它位于解吸器100 和冷凝器200之間的導(dǎo)管20內(nèi)。更優(yōu)地，參考圖4，使用一個(gè)致密解吸器100來保證三個(gè)功能。一個(gè)板塊交換器160被插在解吸器100的內(nèi)部。交換器160的功能是加熱進(jìn)入主 要熱交換區(qū)ZET的溶液和來自溶液儲(chǔ)藏容器140的向下流的溶液。溶液儲(chǔ)藏容器140與主 要加熱系統(tǒng)之間被發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻液完全隔離。因此可以解除一個(gè)為迅速增加發(fā)動(dòng)機(jī)溫度所 必需的熱水“旁通路”。溶液的循環(huán)以從溶液入口 110到出口 111的箭頭線表示。一個(gè)附加的電阻式溶液加熱系統(tǒng)，可以被浸入溶液儲(chǔ)藏容器140中，它沒有在圖4 中表示出。主要熱交換系統(tǒng)ZET是板塊型系統(tǒng)，使得裝置達(dá)到足夠壓縮。位于引向冷凝器的導(dǎo)管20內(nèi)部的閥門103可以比帶給解吸器的功率調(diào)節(jié)更快地 調(diào)節(jié)濃度。閥門103還可以解除對(duì)冷凝器200熱交換容量的控制。如果冷凝器200內(nèi)的壓強(qiáng)太低，會(huì)有制冷劑不能從冷凝器200循環(huán)到吸收器400 的制冷劑儲(chǔ)存容器中。事實(shí)上，在機(jī)動(dòng)車上不能在所有工作情況下保證和在冷凝區(qū)與蒸發(fā) 區(qū)之間自由流動(dòng)相兼容的差值。用本發(fā)明的溶液，可以簡(jiǎn)單地開動(dòng)閥門103來增加冷凝器 中的壓強(qiáng)，并以這種方法將制冷劑“推”入吸收器循環(huán)。上文描述的發(fā)明具有許多優(yōu)點(diǎn)，其中有以下幾點(diǎn)上文列出的計(jì)算吸收劑溶液濃度的方法比先前工藝公知的計(jì)算溶液濃度的方法 更快且更精確。本發(fā)明的計(jì)算方法可以在整個(gè)空氣調(diào)節(jié)循環(huán)過程中處理流體吸收劑(如溴化鋰) 結(jié)晶的風(fēng)險(xiǎn)。通過控制冷凝過程來調(diào)節(jié)濃度為系統(tǒng)帶來了更高的反應(yīng)率。事實(shí)上，先前工藝公 知的技術(shù)方法通常在于通過開關(guān)一個(gè)調(diào)節(jié)流入熱水的流量的閥門來減小給解吸器的熱量 供應(yīng)。由于熱滯作用的影響，這些方法遠(yuǎn)不如本發(fā)明的方法有效，本發(fā)明建議停止?jié)舛茸?化，該停止作用是幾乎瞬時(shí)的。此外，對(duì)于機(jī)動(dòng)車的應(yīng)用，前方表面的性能(結(jié)果就是冷凝 器的性能)可以有很大變化。根據(jù)本發(fā)明，在解吸器和冷凝器之間安裝一個(gè)調(diào)節(jié)閥門可以 將冷凝器與空氣調(diào)節(jié)循環(huán)過程的其他器件隔離開。當(dāng)然，本發(fā)明不局限于上文引例中描述的實(shí)現(xiàn)方式；專家可以在不超出本發(fā)明框 架和范圍的情況下設(shè)計(jì)出其他的實(shí)現(xiàn)方式。
權(quán)利要求
控制吸收式空氣調(diào)節(jié)裝置流體吸收劑濃度的方法，其包括一個(gè)解吸器(100)、一個(gè)冷凝器(200)、一個(gè)蒸發(fā)器(300)和一個(gè)吸收器(400)，所述方法包括以下幾步，它們組合使用 計(jì)算解吸器(100)出口處流體吸收劑溶液的濃度，以及 將計(jì)算的濃度和一個(gè)事先確定的臨界值作比較，如果計(jì)算的濃度接近事先確定的臨界值，就增加連接解吸器(100)和冷凝器(200)的導(dǎo)管(20)中的阻尼，這使得冷凝器(200)內(nèi)停止凝結(jié)并使解吸器(100)中的壓強(qiáng)增加，壓強(qiáng)的增加阻止解吸作用并阻止溶液濃度增加，當(dāng)計(jì)算的濃度遠(yuǎn)離事先確定的臨界值時(shí)，就減少阻尼以便再開始解吸作用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，計(jì)算解吸器(100)出口處流體吸收劑溶液的 濃度，同時(shí)，一方面測(cè)量解吸器(100)中制冷劑蒸汽的壓強(qiáng)(P)，另一方面測(cè)量解吸器(100) 出口處流體吸收劑溶液的溫度(ts)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于，使用時(shí)刻t-1的濃度來獲得在時(shí)刻t對(duì)濃度的 計(jì)算，同時(shí)計(jì)算一個(gè)決定t-Ι和t之間濃度變化的濃度修正因子，計(jì)算所述修正因子時(shí)使用 在時(shí)刻t制冷劑壓強(qiáng)⑵和溶液溫度(ts)的測(cè)量值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于，在時(shí)刻t對(duì)濃度的計(jì)算符合如下公式其中， 而且Ap Bi (i取0至3的整數(shù))是所使用流體吸收劑(例如溴化鋰)的本征常量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一一項(xiàng)的方法，其特征在于，增加或減少連接解吸器(100)和 冷凝器(200)的導(dǎo)管(20)中的阻尼，這可以通過操作安裝于所述導(dǎo)管(20)內(nèi)部的一個(gè)閥 門(103)來實(shí)現(xiàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一一項(xiàng)的方法，其特征在于，流體吸收劑為溴化鋰，并且常量 Ap Bi (i取0至3的整數(shù))取如下值
7.一種用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1至6任一一項(xiàng)的方法的吸收式空氣調(diào)節(jié)裝置，包括一 個(gè)解吸器(100)、一個(gè)冷凝器(200)、一個(gè)蒸發(fā)器(300)和一個(gè)吸收器(400)，其特征在于， 解吸器(100)包含一個(gè)用于測(cè)量所述解吸器(100)內(nèi)部制冷劑蒸汽壓強(qiáng)(P)的壓力傳感 器(102)，和一個(gè)在解吸器(100)出口(15)處測(cè)量流體吸收劑溶液溫度(ts)的溫度傳感器 (101)，此外，該裝置具有改變導(dǎo)管(20)內(nèi)阻尼的設(shè)備，所述導(dǎo)管將流體冷凝劑蒸汽引向冷 凝器(200)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其特征在于，改變將流體冷凝劑蒸汽引向冷凝器(200)的導(dǎo) 管(20)內(nèi)阻尼的設(shè)備是一個(gè)蝶形閥類型的調(diào)節(jié)閥門(103)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7和8任意一項(xiàng)的裝置，其特征在于，解吸器(100)具有一個(gè)主要熱交 換系統(tǒng)(ZET)，其位于流體吸收劑溶液的儲(chǔ)藏容器(140)之上，并且有一個(gè)用于加熱溶液的 板塊交換器(160)，所述溶液進(jìn)入主要熱交換系統(tǒng)(ZET)并與來自溶液儲(chǔ)藏容器(140)的向 下流的溶液一起被加熱。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，其特征在于，一個(gè)附加的電阻式溶液加熱系統(tǒng)，它浸入在 溶液儲(chǔ)藏容器(140)中。
11.運(yùn)輸工具，特別是機(jī)動(dòng)車，其特征在于，具有符合權(quán)利要求7至10任一一項(xiàng)的吸收 式空氣調(diào)節(jié)裝置。
全文摘要
本方法應(yīng)用在吸收式空氣調(diào)節(jié)裝置，所述裝置包括一個(gè)解吸器(100)、一個(gè)冷凝器、一個(gè)蒸發(fā)器和一個(gè)吸收器，流體吸收劑可為溴化鋰。包括以下幾步計(jì)算解吸器(100)出口處流體吸收劑溶液的濃度，以及將計(jì)算的濃度和一個(gè)事先確定的臨界值作比較，如果計(jì)算的濃度接近事先確定的臨界值，就增加連接解吸器(100)和冷凝器的導(dǎo)管(20)中的阻尼，這使得冷凝器內(nèi)停止凝結(jié)并使解吸器中的壓強(qiáng)增加，壓強(qiáng)的增加阻止解吸作用并阻止溶液濃度增加，當(dāng)計(jì)算的濃度遠(yuǎn)離事先確定的臨界值時(shí)，就減少阻尼以便再開始解吸作用。本發(fā)明適用于機(jī)動(dòng)車輛和吸收式空氣調(diào)節(jié)器。
文檔編號(hào)F25B49/04GK101903717SQ200880108598
公開日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2008年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月25日
發(fā)明者E·布達(dá)爾, J·貝爾熱, P·馬爾賽, V·布魯佐 申請(qǐng)人:標(biāo)致·雪鐵龍汽車公司