專利名稱：汽車的熱聲制冷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種熱聲制冷裝置，尤其涉及一種使用斯特林型發(fā)動(dòng)機(jī)汽車中的熱 聲制冷裝置。
背景技術(shù)：
隨著近幾年汽車業(yè)的發(fā)展，尤其是轎車的產(chǎn)量得到快速增長，使得汽車零部件行 業(yè)也得到了飛速發(fā)展，汽車空調(diào)作為提高汽車乘坐舒適性的一種重要部件已被廣大汽車制 造企業(yè)及消費(fèi)者所認(rèn)可，目前在國內(nèi)，國產(chǎn)轎車空調(diào)裝置率已接近100 %，在其它車型上的 裝置率也在逐年提高，汽車空調(diào)裝置已成為汽車中具有舉足輕重的功能部件。隨之而來，國 內(nèi)汽車空調(diào)生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)銷量也在快速增長，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在2003年時(shí)，全國就年生產(chǎn) 汽車空調(diào)610萬套，銷售255萬套。汽車在使用過程中會(huì)有大量的尾氣排出，巨大的汽車尾 氣排放量意味著巨大的能量浪費(fèi)，因?yàn)槠嚺欧诺奈矚鉁囟茸罡呖梢赃_(dá)到500°C 600°C， 因此，排入大氣中的尾氣廢熱是十分驚人的。如何回收汽車尾氣中的巨大能量是一個(gè)十分 值得研究的課題。眾所周知，一般汽車都需要安裝制冷系統(tǒng)，尤其在夏季，需要對(duì)車內(nèi)的空氣進(jìn)行制 冷。目前，現(xiàn)有的汽車空調(diào)都是使用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)或者輔助發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力的蒸汽壓縮式制 冷系統(tǒng)，這種制冷系統(tǒng)存在以下幾個(gè)方面的問題1、由于把發(fā)動(dòng)機(jī)的部分動(dòng)力用于空調(diào)壓縮機(jī)，使的油耗平均增加16% 20%。2、由于發(fā)動(dòng)機(jī)的部分動(dòng)力用于了壓縮機(jī)，使的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率減少10% 12%， 因而造成動(dòng)力源的配置方面的一些問題，在一些小排量汽車中尤為明顯。3、汽車空調(diào)的工質(zhì)對(duì)環(huán)境的破壞。早期汽車空調(diào)的工質(zhì)常用CFC12，這種工質(zhì)不僅 會(huì)破壞臭氧層，而且能引起溫室效應(yīng)，根據(jù)《關(guān)于破壞臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾協(xié)議》已經(jīng)逐 步減少和禁止其使用。其替代產(chǎn)品HFC134a也是一種能導(dǎo)致溫室效應(yīng)氣體，且價(jià)格比CFC12 貴3 5倍，在全球變暖的威脅下，其使用范圍在未來必將受到限制。根據(jù)以上分析，如果能利用廢熱作為動(dòng)力進(jìn)行汽車空調(diào)制冷，具有十分積極的作 用，也是實(shí)現(xiàn)汽車節(jié)能的一個(gè)有益的途徑。目前廢熱回收型的制冷方法一般有吸收式制 冷和吸附式制冷兩種方法。吸收式制冷盡管擁有無0DP和GWP問題的困擾、機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)部件 少、消耗電力少、自平衡能力強(qiáng)、噪聲頻譜可接受以及機(jī)械加工量少，難度小等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí) 也存在操作維護(hù)比較復(fù)雜、對(duì)真空度要求十分嚴(yán)格，易出現(xiàn)冷量衰減、停機(jī)和啟動(dòng)時(shí)間長、 有結(jié)晶危險(xiǎn)、相同容量下機(jī)組重量和尺寸較大、只能是單蒸發(fā)溫度、變工況特性較差等缺 點(diǎn)；吸附式制冷盡管擁有采用非氟氯烴類物質(zhì)作為制冷劑、系統(tǒng)中很少使用運(yùn)動(dòng)部件、具有 節(jié)能、環(huán)保、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無噪音、運(yùn)行穩(wěn)定可靠等突出優(yōu)點(diǎn)，但吸附式制冷系統(tǒng)暫時(shí)尚無法很 好的克服COP值偏低、制冷量相對(duì)較小、體積較大等固有的缺點(diǎn)，此外其冷量冷輸出的連續(xù) 性、穩(wěn)定性和可控性較差也使其目前不能滿足空調(diào)用冷的要求。由上述分析可知，這兩種制 冷方式存在體積大、制冷效率低等問題，因而影響其在汽車空調(diào)領(lǐng)域的應(yīng)用。由于汽車尾氣 的溫度最高可以達(dá)到500°C 600°C，這個(gè)溫度區(qū)域正好為斯特林型熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)的工作溫度區(qū)。因此可以利用斯特林型熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)來吸收汽車尾氣的余熱來產(chǎn)生動(dòng)力。然后推動(dòng)斯 特林型的脈管制冷機(jī)來制冷，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)車內(nèi)的空氣進(jìn)行調(diào)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種利用汽車的高溫尾氣對(duì)熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)的工 質(zhì)進(jìn)行加熱，然后使其周期性壓縮和膨脹對(duì)外輸出動(dòng)力的熱聲制冷裝置。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是汽車的熱聲制冷裝置，包括 與汽車排氣管相連接的汽車尾氣余熱加熱器，在汽車尾氣余熱加熱器的兩端兩側(cè)上分別設(shè) 置有聲容管和熱緩沖管，在聲容管的一端與汽車尾氣余熱加熱器之間依次設(shè)置有噴射泵、 熱生回?zé)岫死鋮s器和熱聲回?zé)崞?，在熱緩沖管上設(shè)置有導(dǎo)流冷卻器，聲容管的另一端與反 饋管的一端相連接，在聲容管與反饋管之間設(shè)置有防直流彈性隔膜，反饋管的另一端與諧 振腔相連接，在反饋管與諧振腔之間設(shè)置有諧振腔隔膜，諧振腔與脈管相連接，在諧振腔與 脈管之間依次設(shè)置有預(yù)冷器、制冷回?zé)崞骱兔}管冷端換熱器，在脈管的下端設(shè)置有脈管熱 端換熱器，脈管熱端換熱器通過氣管與氣庫相連接，在氣管上設(shè)置有調(diào)節(jié)閥。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是上述結(jié)構(gòu)的汽車的熱聲制冷裝置，是利用汽車的高溫尾氣對(duì)熱 聲發(fā)動(dòng)機(jī)的工質(zhì)進(jìn)行加熱，然后使其周期性壓縮和膨脹對(duì)外輸出動(dòng)力，空調(diào)系統(tǒng)的制冷機(jī) 采用斯特林型的脈管制冷機(jī)與其相互配合，上述熱聲制冷裝置的應(yīng)用不僅可以降低排入大 氣中的尾氣溫度，而且避免現(xiàn)有汽車制冷劑泄露引起的溫室效應(yīng)以及對(duì)臭氧層的破壞，對(duì) 環(huán)境起到更有效地保護(hù)作用，可以大大節(jié)約汽車的能耗，避免了小排量汽車由于開汽車空 調(diào)而出現(xiàn)的動(dòng)力不足等問題。


圖1為本發(fā)明汽車的熱聲制冷裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、汽車排氣管，2、汽車尾氣余熱加熱器，3、聲容管，4、熱緩沖管，5、噴射泵， 6、熱生回?zé)岫死鋮s器，7、熱聲回?zé)崞鳎?、導(dǎo)流冷卻器，9、反饋管，10、防直流彈性隔膜，11、諧 振腔，12、諧振腔隔膜，13、脈管，14、預(yù)冷器，15、制冷回?zé)崞鳎?6、脈管冷端換熱器，17、脈管 熱端換熱器，18、氣管，19、氣庫，20、調(diào)節(jié)閥。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例詳細(xì)描述一下本發(fā)明的具體內(nèi)容。如圖1所示，汽車的熱聲制冷裝置，包括與汽車排氣管1相連接的汽車尾氣余熱 加熱器2，在汽車尾氣余熱加熱器2的兩端兩側(cè)上分別設(shè)置有聲容管3和熱緩沖管4，在聲 容管3的一端與汽車尾氣余熱加熱器2之間依次設(shè)置有噴射泵5、熱生回?zé)岫死鋮s器6和 熱聲回?zé)崞?，在熱緩沖管4上設(shè)置有導(dǎo)流冷卻器8，聲容管3的另一端與反饋管9的一端 相連接，在聲容管3與反饋管9之間設(shè)置有防直流彈性隔膜10，反饋管9的另一端與諧振 腔11相連接，在反饋管9與諧振腔11之間設(shè)置有諧振腔隔膜12，諧振腔11與脈管13相 連接，在諧振腔11與脈管13之間依次設(shè)置有預(yù)冷器14、制冷回?zé)崞?5和脈管冷端換熱器 16，在脈管13的下端設(shè)置有脈管熱端換熱器17，脈管熱端換熱器17通過氣管18與氣庫19 相連接，在氣管18上設(shè)置有調(diào)節(jié)閥20。
如圖1所示，上述汽車的熱聲制冷裝置的工作原理如下高溫汽車尾氣在汽車尾 氣余熱加熱器2中與系統(tǒng)中的氣體工質(zhì)進(jìn)行熱交換，將氣體工質(zhì)溫度升高，由于熱聲回?zé)?器7中填充徑向?qū)嵯禂?shù)較大而軸向熱阻較大的絲網(wǎng)等材料。因此可以在熱聲回?zé)崞?中 建立起相應(yīng)的溫度梯度，與此同時(shí)熱聲回?zé)岫死鋮s器6能不斷將從熱聲回?zé)崞?熱端傳導(dǎo) 過來熱量帶走，因此有利熱聲回?zé)崞?中溫度梯度建立和增強(qiáng)，也正因?yàn)闊崧暬責(zé)崞?中的 溫度梯度的存在，導(dǎo)致系統(tǒng)氣體工質(zhì)產(chǎn)生網(wǎng)交運(yùn)動(dòng)，并對(duì)外輸出聲功，傳統(tǒng)的行波熱聲發(fā)動(dòng) 機(jī)必須有一個(gè)尺寸較長的諧振直管和一個(gè)容積較大的諧振腔，其目的是為了在行波環(huán)路上 耦合一個(gè)駐波分量以控制系統(tǒng)的頻率和調(diào)相，本發(fā)明通過兩側(cè)對(duì)稱環(huán)路來實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)頻率 的控制以及調(diào)相，這樣可以得到更大的轉(zhuǎn)化效率和聲功輸出。兩端不同相位的氣體工質(zhì)通 過諧振腔隔膜12傳遞到諧振腔11，兩行振動(dòng)動(dòng)波在諧振腔11中發(fā)生迭加和諧振，產(chǎn)生更強(qiáng) 烈的振蕩，振蕩的氣體工質(zhì)分別在脈管13的冷端和熱端產(chǎn)生冷量和熱量，這樣就可以根據(jù) 具體的需要將冷端的冷量或熱端的熱量引入車內(nèi)，實(shí)現(xiàn)車內(nèi)的氣體調(diào)節(jié)。上述實(shí)施例僅供說明本發(fā)明之用，而并非是對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，還可以作出各種變化和變型，因此所有 等同的技術(shù)方案也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范疇。
權(quán)利要求
汽車的熱聲制冷裝置，其特征在于包括與汽車排氣管(1)相連接的汽車尾氣余熱加熱器(2)，在汽車尾氣余熱加熱器(2)的兩端兩側(cè)上分別設(shè)置有聲容管(3)和熱緩沖管(4)，在聲容管(3)的一端與汽車尾氣余熱加熱器(2)之間依次設(shè)置有噴射泵(5)、熱生回?zé)岫死鋮s器(6)和熱聲回?zé)崞?7)，在熱緩沖管(4)上設(shè)置有導(dǎo)流冷卻器(8)，聲容管(3)的另一端與反饋管(9)的一端相連接，在聲容管(3)與反饋管(9)之間設(shè)置有防直流彈性隔膜(10)，反饋管(9)的另一端與諧振腔(11)相連接，在反饋管(9)與諧振腔(11)之間設(shè)置有諧振腔隔膜(12)，諧振腔(11)與脈管(13)相連接，在諧振腔(11)與脈管(13)之間依次設(shè)置有預(yù)冷器(14)、制冷回?zé)崞?15)和脈管冷端換熱器(16)，在脈管(13)的下端設(shè)置有脈管熱端換熱器(17)，脈管熱端換熱器(17)通過氣管(18)與氣庫(19)相連接，在氣管(18)上設(shè)置有調(diào)節(jié)閥(20)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種汽車的熱聲制冷裝置，包括汽車尾氣余熱加熱器、聲容管、熱緩沖管、噴射泵、熱生回?zé)岫死鋮s器、熱聲回?zé)崞鳌?dǎo)流冷卻器、反饋管、防直流彈性隔膜、諧振腔、諧振腔隔膜，諧振腔、脈管、預(yù)冷器、制冷回?zé)崞?、脈管冷端換熱器、脈管熱端換熱器、氣管、氣庫和調(diào)節(jié)閥。其優(yōu)點(diǎn)是上述熱聲制冷裝置的應(yīng)用不僅可以降低排入大氣中的尾氣溫度，而且避免現(xiàn)有汽車制冷劑泄露引起的溫室效應(yīng)以及對(duì)臭氧層的破壞，對(duì)環(huán)境起到更有效地保護(hù)作用，可以大大節(jié)約汽車的能耗，避免了小排量汽車由于開汽車空調(diào)而出現(xiàn)的動(dòng)力不足等問題。
文檔編號(hào)F25B27/02GK101852513SQ20101017389
公開日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2010年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月17日
發(fā)明者黃偉 申請(qǐng)人:蘇州賽爾科凌空調(diào)有限公司