[發明專利]利用液化天然氣汽化改進冷凝效果的汽車的空調系統

有效

• 申請號: 201110275467.3
• 申請日: 2011-09-16
• 公開（公告）號: CN102398496A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 陳江平;梁媛媛
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B60H1/32
• 分類號: B60H1/32;F25D3/10
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

技術領域

本發明涉及一種利用液化天然氣作為動力的汽車的空調系統，尤其涉及一種利用液化天然氣汽化改進冷凝效果的汽車的空調系統。

背景技術

近年，我國開始發展液化天然氣工業，以期充分回收利用邊遠地區散放的天然氣。2007年初，長慶靖邊液化天然氣工程投入生產運營，用于將不宜管道輸送的天然氣液化作為汽車燃料。隨著汽車工業的不斷發展，液化天然氣作為一種清潔能源在汽車上應用。天然氣作為汽車燃料，是由于它對大氣的污染少，是一種潔凈燃料，是汽車的優質代用燃料。將天然氣燃料以壓縮天然氣(CNG)的形態應用于汽車，存在一個突出的問題，就是燃料能量儲存密度小，汽車續駛里程短。液化天然氣應用于汽車將使這一問題得到解決。LNG工業的發展為天然氣汽車的推廣應用提供了新的思路。

天然氣的主要成分是甲烷，甲烷的常壓沸點是-162℃，臨界溫度為-84℃，臨界壓力為4.1MPa。車用液化天然氣的儲存溫度范圍為-130℃～-160℃，其儲存壓力低于0.6MPa。液化天然氣簡稱LNG，是指在常壓下、溫度為-162℃的液體天然氣，儲存于車載絕熱氣瓶中。液化天然氣燃點高、安全性能強，適于長途運輸和儲存。LNG進入汽車發動機燃燒時必須在常溫狀態，在氣化過程中會放出大量的冷量。使用時，從罐內流出的液化天然氣經過與外界環境的換熱而汽化，并使其溫度升高，然后通過兩級減壓器減壓由管路送到混合器與空氣混合進人發動機。

現有技術的汽車空調系統一般包括用管道串接在一起的壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發器，管道內有制冷劑流通。其中冷凝器一般采用高效的層疊式或平行流換熱器，采用空冷的方式來冷卻壓縮機出口的過熱制冷劑，即，制冷劑在冷凝器處與外部的空氣進行換熱，從而制冷劑被冷卻為兩相流或過冷液體。在冷凝器中，制冷機與空氣的換熱溫差受環境和氣候的限制，換熱效果也受到限制，一般可以通過增加流程數或在流道間加入翅片來提高換熱效果。當制冷劑冷卻不充分時，冷凝器出口的制冷劑過冷度過小或制冷劑處于兩相流時，經膨脹閥節流后的制冷劑往往干度較大，這樣就降低了制冷量。

現有技術中，儲液瓶中的液態天然氣在輸送至發動機的管路中與空氣換熱，提高溫度后，將其送入發動機，這就造成了冷量的浪費。若將該部分冷量合理利用，提高車載空調的制冷量和效率，可以降低壓縮機耗功，提高制冷系統的能效比(COP)，有著利國利民的重要的意義。

目前車用液化天然氣汽車應用趨勢十分明顯，我國尚在起步階段，對于LNG汽車冷量的回收技術國際上也剛剛起步。因此，本領域的技術人員致力于開發一種利用回收的液化天然氣冷量的車載空調系統，降低能量的消耗。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種汽車的空調系統，利用液化天然氣汽化改進冷凝效果，提高車用空調系統性能。

為實現上述目的，本發明提供了一種利用液化天然氣汽化改進冷凝效果的汽車的空調系統，所述汽車利用液化天然氣為能源，所述空調系統包括串聯在一起的壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發器，還包括液化天然氣預冷器；所述液化天然氣預冷器靠近所述冷凝器設置，并且，在所述空調系統的風道中，所述液化天然氣預冷器位于所述冷凝器的上游；其中，串聯的管路中充注有制冷劑；從所述蒸發器出來的所述制冷劑形成過熱氣體，經過所述壓縮機后成為高溫高壓的氣體，再進入所述冷凝器，與外界空氣換熱進行冷卻；其中，低溫的液化天然氣流經所述液化天然氣預冷器，與將要通過所述冷凝器的空氣進行熱交換，所述空氣經過冷卻后再通過所述冷凝器冷卻所述制冷劑，同時，所述液化天然氣吸熱后成為常溫的氣態進入所述汽車的發動機燃燒室；從所述冷凝器的出口流出的冷凝后的所述制冷劑通過所述膨脹閥節流后得到低溫的流體，在所述蒸發器內與汽車內的空氣換熱。

較佳地，所述空調系統為對現有的汽車空調系統進行改裝而成，所述改裝為在現有的汽車空調系統的冷凝器前，加上至少一個換熱器作為所述液化天然氣預冷器，利用液化天然氣冷卻即將通過所述現有的汽車空調系統的冷凝器的空氣。

較佳地，所述制冷劑的充注量低于所述現有的汽車空調系統。