воздушный кондиционер для транспортного средства

Формула изобретения

1. Воздушный кондиционер для транспортного средства, содержащий теплообменник с патрубками входа и выхода основного и вспомогательного потоков, компрессор, вихревую трубу, установленную на входе во вспомогательный поток и подключенную холодным концом к входному патрубку теплообменника, отличающийся тем, что вход в вихревую трубу соединен с выходом из компрессора через охладитель воздуха с патрубками входа и выхода основного и вспомогательного потоков, горячий конец вихревой трубы и выход из теплообменника подключены к входному патрубку компрессора, а основной поток за счет продувки вентиляторами состоит из холодного потока воздуха, направляемого в салон транспортного средства, и горячего потока воздуха, направляемого в салон транспортного средства или в атмосферу в зависимости от температуры окружающей среды.

2. Воздушный кондиционер для транспортного средства по п.1, отличающийся тем, что объемный расход вспомогательного потока через вихревую трубу составляет от 10 до 30% от расхода воздуха, поступающего на вход в компрессор.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области техники, создающей комфортные условия в салоне транспортного средства, а именно температуру.

Известен воздушный кондиционер для автомобиля, расположенный в его салоне, содержащий воздухораспределительную камеру с теплообменником и распределительную заслонку, при этом воздухораспределительная камера выполнена отдельным блоком и снабжена обтекателем, в основании которого расположен теплообменник, а в вершине - ось распределительной заслонки, а во внутреннем объеме обтекателя расположены впускные и выпускные патрубки теплообменника (Патент РФ №2096194, МКИ кл. В 60 Н 1/00 от 18.05.95 г.).

Недостатком указанного устройства является то, что воздушный кондиционер расположен непосредственно в салоне, что уменьшает объем салона и увеличивает травмоопасность в нем, а наличие фреонового теплообменника способствует исчезновению озонового слоя в атмосфере земли, а также приводит к увеличению габаритов теплообменника и его массы, тем самым уменьшая грузоподъемность транспортного средства.

Наиболее близким к заявленному является кондиционер для транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания (ДВС), содержащий теплообменник с патрубками входа и выхода основного и вспомогательного потоков, источник воздуха, вихревую трубу, установленную на входе во вспомогательный поток и подключенную холодным концом к входному патрубку теплообменника перед увлажнительным устройством с последующим подключением к сепаратору влаги, соединенному с насосом, и воздухозаборнику двигателя, имеющему на горячем конце регулируемый дроссель, автоматически связанный с блоком управления, имеющим импульсные связи с запорно-регулирующей арматурой, ДВС, насосом, баком для воды (Патент РФ №2065126, МКИ кл. F 24 F 3/04, 5/00, В 60 Н 1/00 от 22.06.94 г.).

Недостатком прототипа является то, что конструкция сильно усложнена, имеет большое количество комплектующих, подвижных частей и, работая на низких давлениях, создаваемых воздухозаборником и ДВС, не может обеспечить необходимую холодопроизводительность в вихревой трубе при движении транспортного средства и при его остановке.

Сущность изобретения связана с устранением отмеченных недостатков, а также созданием устройства, которое позволяет обеспечить комфортную температуру в транспортном средстве как зимой, так и летом при его движении или остановке, например в случае затора на дороге, и достигается тем, что вход в вихревую трубу соединен с выходом из компрессора через охладитель воздуха с патрубками входа и выхода основного и вспомогательного потоков, горячий конец вихревой трубы и выход из теплообменника подключены к входному патрубку компрессора, а основной поток за счет продувки вентиляторами состоит из холодного потока воздуха, направляемого в салон транспортного средства, и горячего потока воздуха, направляемого в салон транспортного средства или в атмосферу, в зависимости от температуры окружающей среды, а вспомогательный поток через вихревую трубу составляет от 10 до 30% расхода воздуха, поступающего на вход в компрессор.

Технический результат обеспечивается тем, что часть потока воздуха (вспомогательный поток), составляющая от 10 до 30% расхода воздуха на входе в компрессор, используется для подачи сжатого до 0,15-0,3 МПа воздуха на вход в вихревую трубу, которая холодным и горячим концами подключена к входному патрубку компрессора, имеющего отрицательное давление (вакуум) на входе - 0,05 МПа. При этом сжатый воздух после компрессора с температурой +100°С перед подачей в вихревую трубу проходит охладитель, где за счет продувки вентилятором (основной поток) температура вспомогательного потока понижается до 40-50°С и может подаваться в салон транспортного средства, а затем, пройдя вихревую трубу, воздух охлаждается до температуры ниже 0°С и подается на вход в компрессор через теплообменник, в котором происходит охлаждение основного потока воздуха, создаваемого вторым вентилятором, и этот холодный поток также может подаваться в салон транспортного средства с температурой на 10-20°С ниже температуры окружающей среды.

На чертеже приведена принципиальная схема кондиционера.

Кондиционер содержит вихревую трубу 1 с регулировочным дросселем 2 на горячем конце; охладитель 3 и теплообменник 4 с патрубками входа и выхода основного и вспомогательного потоков; вентиляторы 5 и 6; воздушный компрессор 7 с фильтром воздухозаборника 8; двигатель внутреннего сгорания 9; подводящий 10 и отводящие трубопроводы0 11, 12; регулируемая заслонка 13.

Кондиционер работает следующим образом.

После включения воздушного компрессора 7 и двигателя внутреннего сгорания 9 транспортного средства на вход в вихревую трубу 1 подается сжатый воздух (вспомогательный поток), который охлаждается в охладителе 3 путем продувки вентилятором 5, создающим основной поток, и по подводящему трубопроводу 10 поступает на сопловой тангенциальный вход вихревой трубы, где происходит его энергоразделение на горячий и холодный. Так как на воздухозаборнике 8 перед входом в компрессор 7 образуется вакуум, то холодный поток воздуха из вихревой трубы 1 направляется в теплообменник 4, в котором происходит охлаждение основного потока, создаваемого вентилятором 6, и по отводящему трубопроводу 11 поступает на вход в воздушный компрессор 7, куда также поступает горячий поток воздуха из вихревой трубы 1 по отводящему трубопроводу 12. При этом в зависимости от времени года основной горячий поток, продуваемый через охладитель 3 вентилятором 5, может за счет применения регулируемой заслонки 13 подаваться непосредственно в салон транспортного средства, и тогда вентилятор 6 не включается, или в атмосферу, и тогда основной холодный поток, продуваемый через теплообменник 4 вентилятором 6, поступает непосредственно в салон транспортного средства. Расход горячего потока регулируется дросселем 2 и может составлять 30% от общего расхода вспомогательного потока, проходящего через вихревую трубу 1.

Климатические системы на базе вихревой трубы, где сжатый воздух, поступая на вход вихревой трубы в камеру по касательной, образует вихрь с температурным расслоением в ядре и по периферии (эффект Ранке), а затем холодный и горячий воздух отводятся в разные стороны, широко известны и применяются в холодильной технике.

Отличие заключается в том, что устойчивая работа вихревой трубы 1 достигается также за счет создания отрицательного давления на выходе горячего и холодного потоков при отборе воздуха в ДВС на входе воздушного потока в компрессор, который также позволяет за счет наддува увеличить мощность ДВС и улучшить степень сгорания топлива в нем. При этом температура основного холодного потока воздуха, поступающего в салон транспортного средства, может изменяться по сравнению с температурой окружающей среды на 10-20°С.