кондиционер для автомобиля

Формула изобретения

Кондиционер для автомобиля, содержащий соединенные трубопроводами компрессор, конденсатор, осушитель, расширительный клапан и испаритель, соединенный первым входом с расширительным клапаном, а первый выход испарителя соединен с компрессором, а также вентилятор для подачи воздуха в салон автомобиля, отличающийся тем, что кондиционер содержит жидкостный насос и теплообменник отопителя для теплообмена между жидким холодоносителем и воздухом, установленный с возможностью подсоединения к системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания, вход теплообменника отопителя соединен трубопроводом с жидкостным насосом, а выход теплообменника отопителя соединен со вторым входом испарителя, выполненного в виде устройства для теплообмена между хладагентом и жидким холодоносителем, второй выход испарителя соединен со входом жидкостного насоса, вентилятор для подачи воздуха в салон автомобиля размещен перед теплообменником отопителя, также кондиционер содержит установленный на трубопроводе с возможностью подсоединения к системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания кран, выход которого соединен с входом теплообменника отопителя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к отопительным, холодильным или вентиляционным устройствам, а более точно касается кондиционера для автомобиля.

Данное устройство может быть использовано для кондиционирования воздуха в кабинах и салонах транспортных средств, например легковых автомобилей.

Известны системы отопления и кондиционирования воздуха для автомобиля (FORD SCORPIO, "Руководство по ремонту, техническому обслуживанию и эксплуатации автомобиля", под редакцией С.В.Афонина, "ПОНЧиК", 1998 г., с. 255), в которых отопление осуществляется отопителем, использующим тепло, вырабатываемое двигателем внутреннего сгорания, путем передачи тепла от горячего жидкого холодоносителя, охлаждающего двигатель, к воздуху, поступающему в салон автомобиля через теплообменник отопителя. Охлаждение воздуха производится кондиционером, состоящим из соединенных трубопроводами в замкнутый контур компрессора, конденсатора, осушителя, расширительного клапана и испарителя. Охлаждение воздуха, подаваемого через испаритель в салон автомобиля, осуществляется вследствие того, что хладагент переходит в испарителе в газообразное состояние, охлаждая поверхности, разделяющие испаряющийся хладагент и воздух.

Однако при аварии или утечках в испарителе пары хладагента (в автомобильных кондиционерах в основном применяются фреоны марки R12 и R134a), попав в салон автомобиля, могут вытеснить кислород воздуха и вызвать удушье. Кроме того, жидкий хладагент, попав на кожу, вызывает обмораживание. Хотя хладагент сам по себе не токсичен, при контакте с зажженной сигаретой или открытым огнем его пары, разлагаясь, образуют сильный токсичный газ. Кроме того, в панелях салона автомобиля устанавливаются два теплообменника с вентиляторами (теплообменник отопителя и испаритель со своими воздуховодами), а при монтаже кондиционера как дополнительного оборудования в дополнение к отопителю требуется переделка панелей салона автомобиля и воздуховодов.

Известен также кондиционер для автомобиля (DЕ 19725978 А1), содержащий компрессор, трехходовой кран, конденсатор, осушитель, расширительный клапан, испаритель, которые соединены трубопроводами таким образом, что испаритель может служить как охладителем воздуха, так и нагревателем. Первый вход испарителя соединен с расширительным клапаном и предназначен для подачи хладагента. Первый выход испарителя соединен с компрессором и предназначен для выхода из испарителя хладагента. Второй вход и второй выход испарителя служат для подачи и выпуска воздуха. Охлаждение воздуха, подаваемого вентилятором через испаритель в салон автомобиля, осуществляется вследствие того, что хладагент переходит в испарителе в газообразное состояние, охлаждая поверхности, разделяющие испаряющийся хладагент и воздух. Для нагревания воздуха трехходовой кран, расположенный между компрессором и конденсатором, устанавливается в положение, при котором компрессор подает сжатый и нагретый хладагент, минуя конденсатор через расширительный клапан в испаритель. Причем как вариант нагретый хладагент подается через обводной трубопровод и дроссель в испаритель, минуя конденсатор и расширительный клапан.

Однако при утечках в испарителе или при аварии пары хладагента (в автомобильных кондиционерах в основном применяются фреоны марки R12 и R134a), попав в салон автомобиля, вытесняют воздух и могут вызвать нехватку кислорода в салоне и, как следствие, удушье. Кроме того, жидкий хладагент, попав на кожу, вызывает обмораживание. Хотя хладагенты, и в частности фреоны, сами по себе нетоксичны, фреоны при контакте с зажженной сигаретой или открытым огнем, разлагаясь, образуют сильный токсичный газ.

Таким образом, в данном кондиционере имеет место недостаточный уровень безопасности пассажиров и недостаточно высокие экологические показатели при возможных утечках хладагента в испарителе.

В основу изобретения положена задача создания кондиционера для автомобиля с таким его конструктивным выполнением, которое позволило бы за счет использования жидкого холодоносителя улучшить экологические показатели кондиционера и повысить безопасность пассажиров в автомобиле.

Поставленная задача решается тем, что в кондиционере для автомобиля, содержащем соединенные трубопроводами компрессор, конденсатор, осушитель, расширительный клапан и испаритель, соединенный первым входом с расширительным клапаном, а первый выход испарителя соединен с компрессором, а так же вентилятор для подачи воздуха в салон автомобиля, согласно изобретению испаритель выполнен в виде устройства для теплообмена между хладагентом и жидким холодоносителем, кондиционер содержит так же жидкостной насос и теплообменник отопителя для теплообмена между жидким холодоносителем и воздухом, установленный с возможностью подсоединения его выхода к системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания, вход теплообменника отопителя соединен трубопроводом с жидкостным насосом, а выход теплообменника отопителя соединен со вторым входом испарителя, второй выход испарителя соединен со входом жидкостного насоса, вентилятор для подачи воздуха в салон автомобиля размещен перед теплообменником отопителя, также кондиционер содержит установленный на трубопроводе с возможностью подсоединения к системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания кран, выход которого соединен с входом теплообменника отопителя.

Данное изобретение позволяет улучшить экологические показатели кондиционера для автомобиля и повысить безопасность пассажиров в автомобиле за счет исключения попадания фреона в салон при утечке в испарителе и исключении удушья пассажиров при аварии. Также в данном кондиционере для автомобиля не нужны дополнительные воздуховоды, испаритель имеет меньшие габариты, чем стандартный испаритель и он может находиться в любой части машины. Жидкостной насос меньше, чем вентилятор, работает бесшумно и потребляет меньше электроэнергии. Также данное изобретение позволяет упростить монтаж кондиционера, в случае его установки как дополнительного оборудования на автомобиль, при этом не требуется переделок салона, воздуховодов и панели приборов.

В дальнейшем изобретение поясняется конкретным примером выполнения и сопроводительным чертежом, на котором изображено схемное выполнение кондиционера для автомобиля.

Кондиционер для автомобиля содержит компрессор 1, выход которого соединен трубопроводом 2 с входом конденсатора 3. Выход конденсатора соединен трубопроводом 2 с входом осушителя 4. Выход осушителя 4 соединен с входом расширительного клапана 5, выход которого соединен трубопроводом 2 с первым входом 6 испарителя 7, а первый выход 8 испарителя 7 соединен трубопроводом 2 с входом компрессора 1. Таким образом обеспечивается замкнутое движение хладагента по контуру в направлении, указанном стрелками А. Испаритель 7 выполнен в виде устройства для теплообмена между хладагентом и жидким холодоносителем. Второй выход 9 испарителя 7 трубопроводом 10 соединен со входом жидкостного насоса 11. Выход жидкостного насоса 11 трубопроводом 10 соединен со входом теплообменника 12 отопителя. Выход теплообменника 12 отопителя соединен трубопроводами 10 со вторым входом 13 испарителя 7. Причем с помощью крана 15 через трубопроводы 14 и 16 теплообменник 12 отопителя может быть соединен с системой охлаждения двигателя внутреннего сгорания (не показан). Кондиционер содержит также вентилятор 17, расположенный перед теплообменником 12 отопителя с целью подачи охлаждаемого воздуха через теплообменник 12 и воздухопроводы (не показаны) отопителя в салон автомобиля. На чертеже по направлению стрелки В показано направление движения холодоносителя.

Испаритель 8 выполнен по общеизвестной схеме (см., например, "Холодильная техника: Энциклопедический справочник, т. 3: Проектирование и эксплуатация холодильников. Холод в торговле и быту, М., Госторгиздат, 1962 г., с. 353, 354).

Теплообменник отопителя и кран также являются общеизвестными (см., например, Круглов С.М. "Устройство, техническое обслуживание и ремонт легковых автомобилей". Практ. пособие, М., Высш. шк., 1991, с. 161-162).

Жидкостной насос выполнен по общеизвестной схеме (см. например, "VW PASSAT/VARIANT с 4/88 по 9/96, ремонт и обслуживание, H.R. Etzolol, Алфамер, Хельсинки, Финляндия, 1997, с. 57).

В качестве хладагента применен фреон марки R134a. В качестве холодоносителя применен тосол. Возможно применение в качестве холодоносителя воды или этиленгликоля. Возможно применение в качестве хладагента фреона марки R12.

Кондиционер для автомобиля работает следующим образом.

Компрессор 1 всасывает и сжимает находящийся в газообразном состоянии хладагент. Хладагент, выпущенный из компрессора 1, попадает в конденсатор 3, в котором охлаждается и переходит в жидкое состояние. После удаления влаги в осушителе 4 хладагент поступает в расширительный клапан 5, расширяясь в котором, переходит в туманообразное состояние, а затем, войдя через первый вход 6 в испаритель 7, переходит в газообразное состояние. При испарении хладагент через поверхности, разделяющие жидкий холодоноситель и испаряющийся хладагент охлаждает жидкий холодоноситель. Через первый выход 8 испарителя 7 хладагент поступает в компрессор 1, совершая таким образом кругооборот по циклу и охлаждая жидкий холодоноситель в испарителе 7.

Жидкий холодоноситель через второй выход 9 испарителя 7 поступает в жидкостной насос 11, который нагнетает жидкий холодоноситель через теплообменник 12 отопителя и трубопроводы 10 на второй вход 13 испарителя 7. При этом кран 15 находится в закрытом состоянии, обеспечивая кругооборот жидкого холодоносителя по циклу. Причем соединение контура, по которому движется жидкий холодоноситель, с системой охлаждения двигателя внутреннего сгорания через трубопровод 16 позволяет вытеснять в систему охлаждения двигателя внутреннего сгорания жидкий холодоноситель при его расширении при повышении температуры в контуре или всасывать из системы охлаждения жидкий холодоноситель при снижении его температуры в контуре. Воздух, подаваемый вентилятором 17 через теплообменник 12 и воздуховоды отопителя (не показаны) в салон автомобиля, охлаждает внутреннее пространство автомобиля. При отсутствии необходимости охлаждения салона автомобиля компрессор 1 и жидкостной насос 11 выключаются, а для обеспечения подогрева салона от системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания кран 15 открывается и горячий холодоноситель подается от системы охлаждения через трубопроводы 14 и 10, теплообменник 12 и трубопроводы 10 и 16.

Таким образом, данное изобретение позволяет улучшить экологические показатели кондиционера и повысить безопасность пассажиров, находящихся в автомобиле за счет того, что воздух, подаваемый в салон автомобиля, охлаждается не хладагентом, а жидким холодоносителем, который при аварии или утечках в испарителе не вытесняет воздух из салона автомобиля.