用于控制冷卻劑流的裝置，和包括這樣的裝置的回路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種裝置(1)，用于控制冷卻劑在回路(20)中的流動，且能夠暴露于在車輛(21)前表面處的外部空氣流(26)，包括用于控制冷卻劑的流動的器件(2)，其至少一個開口布置在恒溫檢測器件(7)的控制下，其特征在于，恒溫檢測器件包括暴露于所述外部空氣流(26)的導熱表面(9)。本發(fā)明還涉及包括所述控制裝置(1)的冷卻劑回路(20)，且涉及設置有這樣的回路的車輛(21)。本發(fā)明可用于機動車輛。
【專利說明】用于控制冷卻劑流的裝置，和包括這樣的裝置的回路
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及意圖控制回路中的冷卻劑的循環(huán)的裝置或構件的領域。這樣的回路形成空調環(huán)路，其與機動車輛的通風、供暖和/或空調設備相互作用。其目的是這樣的控制裝置，包括該裝置的回路以及接收該回路和該控制裝置的車輛。
【背景技術】
[0002]油資源稀有性的增加導致汽車構造者開發(fā)由新能源操作的車輛。電能推進車輛是一種方案，其具有有令人感興趣的替代方案，且要求嵌入各種部件，這些部件鏈接至電牽引鏈，諸如用于存儲該電能的電池、確保車輛推進的電馬達和使電信號適于馬達的逆變器。
[0003]這些電動車輛的車廂內部的熱調節(jié)保持必須被管理的功能。由此，盡管車輛中沒有內燃機，必須找到用于加熱和冷卻電動車輛的車廂內部的技術方案。
[0004]現(xiàn)有技術中已知的一個方案包括使電動車輛裝備有冷卻劑回路，該冷卻劑回路與熱傳遞流體環(huán)路組合。在入門級范圍的電動車輛的情況下，該方案必須盡可能簡單，以便減小其成本。冷卻劑回路由此限于壓縮機、熱傳遞流體和冷卻劑之間的熱交換器、膨脹構件、蒸發(fā)器和冷卻劑存儲器件。
[0005]取決于車廂內部的需求，該回路用于冷卻模式或加熱模式。在這兩種模式中，冷卻劑在同一個方向上循環(huán)且通過相同的部件。在加熱模式中，當空氣流經過蒸發(fā)器時，回路從來自車廂內部的空氣流吸取熱量，且將它們存儲至熱傳遞流體環(huán)路，用于加熱散熱器，所述散熱器被發(fā)送至車廂內部的空氣流經過。
[0006]在冷卻模式中，回路還從發(fā)送至車廂內部的空氣流(在其通過蒸發(fā)器時)吸取熱量。這些熱量經由熱傳遞流體和冷卻劑之間的熱交換器傳遞至熱傳遞流體，熱傳遞流體用于將這些熱量傳送至安裝在車輛前部面上的散熱器。該散熱器則將這些熱量散發(fā)至經過車輛前部面的外部空氣流。
[0007]這樣的構造是令人滿意的，因為內其操作被簡化。例如應該理解，冷卻劑沒有經歷循環(huán)方向的逆轉，且沒有基于當前操作模式從一些部件轉移。于是，該回路不包括任何閥、逆變器或容易增加該回路的構造的復雜性的任何其他元件。
[0008]盡管該構造實現(xiàn)其簡化目的，但其還具有在當前為冷卻模式時熱效率方面受限的缺點。這是在用于該目的的交換器中的冷卻劑和熱傳遞流體之間產生的熱交換的結果。

【發(fā)明內容】

[0009]本發(fā)明的目的因此是解決上述缺點，主要通過當回路用于冷卻模式時增加該回路的熱效率，而沒有增加冷卻劑回路的復雜性。
[0010]本發(fā)明的主題因此是一種裝置，用于控制冷卻劑在回路中的循環(huán)，且能夠暴露于在車輛前部面上的外部空氣流，該裝置包括用于控制冷卻劑的循環(huán)的器件，其具有至少一個開口，布置在恒溫檢測器件的控制下，其中，恒溫檢測器件包括暴露于所述外部空氣流的導熱表面。這樣的裝置使得可以允許或防止冷卻劑朝向回路的附加部件的循環(huán)，這改善當促動車廂內部冷卻模式時回路中發(fā)生的熱動力循環(huán)的性能系數(shù)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的第一特征，恒溫檢測器件是容納控制流體的腔室，其一側通過導熱表面界定，另一側通過可變形膜界定。控制流體例如且優(yōu)選地為在回路中使用的冷卻劑。應從此理解，所謂的“靈敏”表面感測外部空氣流的溫度，且沒有被穿過根據(jù)本發(fā)明的控制裝置的冷卻劑的溫度影響。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的第二特征，導熱表面由導熱率至少等于30W.HT1.1T1的材料制成。其例如是鋼或鋁合金。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一個特征，用于控制冷卻劑的循環(huán)的器件包括座，其接收通過桿鏈接至恒溫檢測器件的止檔塞。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的又一特征，裝置包括本體，導熱表面從其露出。由此確保，導電表面容易地暴露于外部空氣流。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的又一特征，本體包括至少一個第一入口，其經由第一導管連接至第一出口，冷卻劑在導管中的循環(huán)布置在控制器件的控制下。
[0016]在該結構中，本體包括第二入口，其經由第二導管連接至第二出口，第一入口和第二出口通過用于旁通控制器件的器件連接。這樣的結構確保，當控制器件由于外部空氣流的溫度降到被確定的臨界值(例如20°C)之下而關閉時，冷卻劑回到回路的其余部分?；芈穭t在加熱模式中操作。
[0017]根據(jù)示例性實施例，用于旁通控制器件的器件包括導管和壓頭損失裝置。
[0018]本發(fā)明還涵蓋一種冷卻劑回路，包括壓縮機、冷卻劑和熱傳遞液體流體之間的第一交換器、適于降低冷卻劑壓力的膨脹器件以及意圖通過與冷卻劑熱交換而冷卻通過其的空氣流的蒸發(fā)器，其特征在于，其包括第二交換器，設置為產生在車輛前部面上的外部空氣流和冷卻劑之間的熱交換，還包括根據(jù)上述特征中的任一項的用于控制冷卻劑循環(huán)的裝置。有利地，冷卻劑在第二熱交換器中的循環(huán)布置在控制裝置的控制下。
[0019]本發(fā)明還設置為保護一種車輛，其包括如上所述的回路和能夠被車輛外部的空氣流通過的前部面，所述前部面包括第二交換器，所述控制裝置設置在前部面上，從而導熱表面暴露于外部空氣流。
[0020]有利地，這樣的車輛包括發(fā)動機艙，其中安裝有車輛的至少一個動力傳動系，其特征在于，其包括用于將導熱表面相對于發(fā)動機艙熱絕緣的器件。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的主要優(yōu)點在于，當回路以冷卻模式操作時，增加回路的熱效率。
[0022]另一優(yōu)點在于添加到回路以改善該效率的部件的簡化。
[0023]另一不可忽略的優(yōu)點在于，裝置自動地且獨立地作用，而不需要電驅動。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]本發(fā)明的其他特征、細節(jié)和優(yōu)勢在閱讀以下給出的作為表示相對于附圖的描述而更加顯而易見。
[0025]-圖1是根據(jù)本發(fā)明的控制裝置的示意圖，
[0026]-圖2是車輛的前部部分的平面視圖，示出根據(jù)本發(fā)明的回路及其控制裝置?！揪唧w實施方式】[0027]應注意到，附圖以詳細方式顯示本發(fā)明，以便實施本發(fā)明，所述附圖顯然能夠用于在適當?shù)臅r候更好地限定本發(fā)明。
[0028]圖1示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的控制裝置I的結構。該裝置意圖安裝在冷卻劑回路的重要部分，以便管理該流體至少在回路的一部分中的循環(huán)。該回路安裝在機動車輛上，以便產生或吸取熱量，該熱量通過由冷卻劑(或稱為制冷劑)進行的熱動力循環(huán)而發(fā)送至車輛的車廂內部。
[0029]從控制裝置I在車輛上的位置的觀點看，該控制裝置I安裝為使得，其暴露于將要穿過車輛前部面的外部空氣流。
[0030]該控制裝置I包括控制器件2，控制器件2的功能是允許或防止冷卻劑在接收該控制器件2的導管中循環(huán)。該控制器件2是雙穩(wěn)態(tài)的，因為其可以占據(jù)兩個極端位置，對應于完全打開的第一位置，和對應于關閉或完全阻擋的第二位置。
[0031]作為示例性實施例，控制器件2包括座3，座3接收止檔塞4。座3是控制器件的區(qū)域，止檔塞4以密封方式擱置在其上。這樣的止檔塞特別地具有球的形式，但其還可以是柱形或錐形阻擋件。根據(jù)圖1的例子，止檔塞4通過彈簧5保持壓靠座3，彈簧在一側撐靠構成控制裝置I的本體6，在另一側直接或間接地撐靠止檔塞4。
[0032]控制裝置1還包括恒溫檢測器件7。恒溫檢測器件7通過桿8鏈接至止檔塞4，以便對該止檔塞的移位起作用，由此打開或關閉控制器件2。
[0033]恒溫檢測器件7的功能是將由該器件檢測的溫度差轉換為為機械運動，例如旋轉，或甚至平移，如在圖1所示的方案的情況下，特別地通過桿8轉換。
[0034]恒溫檢測器件7包括導熱表面9，其在外部空氣流穿過車輛的前部面的時刻暴露于外部空氣流。該導熱表面9形成本體6的外壁的一個。作為例子，導熱表面9從本體露出或延伸，這使得可以確保導熱表面在足夠寬的區(qū)域上延伸，以檢測溫度。
[0035]恒溫檢測器件7例如通過包含控制流體的腔室10形成。該流體特別地與在回路中循環(huán)的冷卻劑相同，從而其熱性能引起控制器件2的促動，其與回路的操作相符。不用說，該控制流體可還從以下的已知首字母縮寫為R134a或HF01234yf的流體選擇。
[0036]腔室10通過兩個部件界定。第一部件是導熱表面9。該表面對撞擊到其的空氣流的溫度有反應，并將該溫度直接傳送至腔室10中存在的控制流體。作為例子，該導熱表面由金屬材料制成，諸如鋼或鋁合金。在任何情況下，且為了允許控制裝置I的快速反應，導熱表面由導熱率至少等于30W.m-1.K—1的材料制成。
[0037]界定腔室10的第二部件是可變形膜11。由此將理解，控制流體被包封在由可變形膜11和導熱表面9封閉的體積內。該膜11在控制流體的膨脹的作用下變形，以便導致桿8的移位。由此，車輛外部的空氣流將其熱量傳送至導熱表面9，其由此對控制流體有熱作用，控制流體的膨脹導致可變形膜移位，以便打開或關閉控制器件2。
[0038] 控制裝置的本體6是塊體，例如為金屬的，在其中，在控制器件2所位于的路徑上形成第一導管12。該第一導管12包括第一入口 13和第一出口 14，來自回路的冷卻劑可通過它們進入或離開。
[0039]在控制裝置I的增強版本中，本體6還包括第二入口 15，其經由第二導管17連接至第二出口 16。應指出，第一入口 13和第二出口 16通過旁通器件彼此連接，旁通器件的功能是當控制器件2關閉時允許冷卻劑通過，以及當控制器件2打開時防止其通過。[0040]該旁通器件特別地包括在壓頭損失裝置19所在的路徑上的導管18。這樣的結構確保，當控制器件2打開時，冷卻劑從第一入口 13被引導到第一出口 14。相關地，該導管18和該壓頭損失裝置19允許，當外界溫度條件需要控制器件2關閉時，根據(jù)本發(fā)明的控制裝置I的旁通，使冷卻劑能夠返回到回路中。作為例子，壓頭損失裝置是設定至被確定壓力的閥。根據(jù)另外的例子，壓頭損失裝置是具有固定截面的孔，其內直徑特別地等于4_。導管18和壓頭損失裝置19構成用于旁通第二交換器的器件，其將關于圖2詳細描述。在另外的替換例中，旁通器件可與控制器件I分立，這使得可以簡化控制器件的結構。在任何情況下，旁通器件具有的壓頭損失比包括控制器件2和第二交換器的回路的部分的壓頭損失大。
[0041]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的冷卻劑回路20。該圖還示出車輛21的前部部分。該車輛在平面圖中示出，且具有發(fā)動機艙22、車廂內部23和車輛的兩個前輪27，該車廂內部僅部分地示出，且通過擋板與發(fā)動機艙分開。它是具有電推進的車輛，因為驅動其運動的發(fā)動機是電馬達。
[0042]車輛的前部面包括兩個車頭燈24，和例如橫向地設置在兩個車頭燈之間的引擎罩
25。前部面是當車輛運動時車輛的被外部空氣流26通過的區(qū)域。
[0043]冷卻劑回路20包括壓縮機28，特別地是電的，其功能是將冷卻劑在回路內循環(huán)。壓縮機的出口連接至第一交換器29的入口，第一交換器的功能是產生通過其的冷卻劑和熱傳遞流體之間的熱交換，該熱傳遞流體特別是液體，在熱傳遞流體環(huán)路30中循環(huán)。第一交換器29由此是流體/流體熱交換器，而沒有與任何空氣流交換的區(qū)域。
[0044]第一交換器29的出口連接至根據(jù)本發(fā)明的控制裝置I的第一入口 13。該裝置的第一出口 14連接至第二熱交換器31的入口。第二熱交換器31的功能是產生通過其的外部空氣流26和在第二交換器31中循環(huán)的冷卻劑之間的熱交換。該冷卻劑的冷卻由此被確保。
[0045]該第二熱交換器31設置在車輛上，例如在其前部面處。
[0046]該第二熱交換器31的出口連接至控制裝置I的第二入口 15。就其而言，控制裝置的第二出口 16與膨脹器件32連接。
[0047]控制裝置I關于車輛的設置將特別指出。實際上，控制裝置I安裝在前部面處，從而導熱表面9暴露于外部空氣流26。
[0048]膨脹器件的功能是在發(fā)生在回路中的熱動力循環(huán)的應用期間降低冷卻劑的壓力。該膨脹器件例如是具有固定截面的孔、恒溫控制膨脹閥或甚至電子控制膨脹閥。
[0049]膨脹器件32的出口連接至蒸發(fā)器33，蒸發(fā)器33意圖通過與冷卻劑熱交換而冷卻穿過其的內部空氣流34。內部空氣流34被發(fā)送到車廂內部23，以便加熱或冷卻車廂內部。蒸發(fā)器33安裝在通風、供暖和/或空調設備(通過附圖標記35表示)中。
[0050]蒸發(fā)器33的出口可直接連接到壓縮機28的入口。但是，圖2顯示出冷卻劑存儲裝置的存在，其插入在蒸發(fā)器33的出口和壓縮機28的入口之間。在該構造中，其是蓄積器26。
[0051]根據(jù)變化實施例，存儲裝置布置在控制裝置I的第一入口 13和第一交換器29的出口之間的回路上。在該構造中，其是柱體，其提供將液相冷卻劑供應給控制裝置I的優(yōu)點。由此，第二交換器31被液態(tài)冷卻劑通過，其在該狀態(tài)下的冷卻有助于改善制冷劑回路的效率系數(shù)。
[0052]車輛21還裝備有熱傳遞流體環(huán)路30，其與回路20相互作用，用于車廂內部的熱調節(jié)。
[0053]該熱傳遞流體環(huán)路30包括泵37，該泵確保熱傳遞流體在環(huán)路30中的循環(huán)。該泵37的出口連接至單元加熱器38的入口，單元加熱器38的功能是加熱內部空氣流34。為此，該單元加熱器38安裝在通風、供暖和/或空調裝備35中，特別是沿內部空氣流34的移動方向在蒸發(fā)器33的下游。
[0054]該單元加熱器38的出口連接至分叉構件39，分叉構件39例如具有三通閥的形式。該分叉構件39的一個孔連接至安裝在車輛21的前部面上的散熱器40，而三通閥的另一孔連接至第一熱交換器29，經由熱傳遞流體入口孔。
[0055]散熱器40的功能是將熱傳遞流體中存在的熱量散發(fā)到通過其的外部空氣流26中。根據(jù)示例性實施例，散熱器40和第二交換器31布置為緊鄰彼此。有利地，散熱器40的前部面沿與第二交換器31的前部面相同的平面延伸。根據(jù)一個實施例，散熱器40和第二交換器31形成為整體組件。
[0056]散熱器40的出口連接至連接點41，連接點41連接至泵37的入口和第一交換器29的熱傳遞流體出口孔。
[0057]接下來是回路20的操作和其與熱傳遞流體環(huán)路30的相互作用的描述。
[0058]通風、供暖和/或空調裝備根據(jù)加熱模式和/或冷卻模式操作。在另一方面，回路在這兩個模式中以相同的方式操作，除了根據(jù)本發(fā)明的控制裝置。換句話說，冷卻劑在這兩個模式的應用期間沿相同方向在回路中循環(huán)。
[0059]在冷卻模式中，外部空氣流的溫度大于或等于確定臨界值，例如20°C。壓縮機28壓縮冷卻劑和提高冷卻劑的溫度。冷卻劑通過與第一交換器29中的熱傳遞流體熱交換而經歷第一冷卻步驟。控制裝置I檢測外部空氣流的溫度并考慮被確定的臨界值是否被達到或超過，該控制裝置I允許冷卻劑在第二交換器31中的循環(huán)，在那里，冷卻劑(特別是液相)的第二冷卻步驟提高回路的熱效率。
[0060]膨脹器件32則降低冷卻劑的壓力，蒸發(fā)器33吸取內部空氣流34中存在的熱量。
[0061]在加熱模式中，外部空氣流的溫度小于被確定的臨界值。回路的操作除了以下之外是相同的。
[0062]控制裝置I阻擋第二交換器31的進入，因為由導熱表面檢測到的外部空氣流的溫度小于被確定的臨界值。冷卻劑則被迫旁通該第二交換器，特別地通過穿過旁通器件。在旁通器件的變化實施例中，旁通器件包括導管和壓頭損失裝置，這些元件能夠并入在根據(jù)本發(fā)明的控制裝置I中。根據(jù)另外的變體，這些元件與控制裝置I分開。重要的是，在所有情況下，這些元件形成用于旁通控制器件和相關地旁通第二交換器31的器件，其輸出沿冷卻劑循環(huán)的方向在膨脹器件32的上游。
[0063]在該模式下，熱量由于內部空氣流34全部從車廂內部帶走而在蒸發(fā)器33中被吸取。這些熱量經由發(fā)生在第一交換器29中的熱傳遞流體和冷卻劑之間的熱交換而分配到熱傳遞流體。分叉構件39放置在其強制熱傳遞流體在單元加熱器38中的循環(huán)的位置處，由此阻擋散熱器40中的任何循環(huán)。內部空氣流34的溫度的增加由此產生，以便確保車輛21的車廂內部的供暖功能。[0064]關于回路20，將更特別指出，通過導熱表面9檢測外部空氣流26的溫度而單獨管理從加熱模式到冷卻模式的過渡。
[0065]在本發(fā)明的增強版本中，控制裝置I與發(fā)動機艙22熱絕緣。實際上，在此存在的空氣溫度與外部空氣流26的溫度不同，其自然地影響控制裝置I的操作。本發(fā)明由此提供將導熱表面9相對于發(fā)動機艙22的熱絕緣的器件42。作為示例性實施例，該絕緣器件是暖氣流42，其由插入在控制裝置I和發(fā)動機艙22之間的熱屏形成。
【權利要求】
1.一種裝置(I)，用于控制冷卻劑在回路(20)中的循環(huán)，且能夠暴露于在車輛(21)前部面的外部空氣流(26)，該裝置包括用于控制冷卻劑的循環(huán)的器件(2)，該器件(2)具有至少一個開口，布置在恒溫檢測器件(7)的控制下，其中，恒溫檢測器件(7)包括暴露于所述外部空氣流(26)的導熱表面(9)。
2.如權利要求1所述的裝置，其中，恒溫檢測器件(7)是容納控制流體的腔室(10)，該腔室一側通過導熱表面(9)界定，另一側通過可變形膜(11)界定。
3.如權利要求1或2中的任一項所述的裝置，其中，導熱表面(9)由導熱率至少等于30W.π1.1的材料制成。
4.如權利要求1至3中的任一項所述的裝置，其中，用于控制冷卻劑的循環(huán)的器件(2)包括座(3)，所述座接收通過桿(8)鏈接至恒溫檢測器件(7)的止檔塞(4)。
5.如前述權利要求中的任一項所述的裝置，包括本體(6)，導熱表面(9)從所述本體露出。
6.如權利 要求5所述的裝置，其中，本體(6)包括至少一個第一入口(13)，該第一入口經由第一導管(12)連接至第一出口(14)，冷卻劑在導管中的循環(huán)受控制器件(2)的控制。
7.如權利要求6所述的裝置，其中，本體(6)包括第二入口(15)，該第二入口經由第二導管(17)連接至第二出口(16)，第一入口(13)和第二出口(16)通過用于旁通控制器件(2)的器件連接。
8.如權利要求7所述的裝 置，其中，用于旁通控制器件(2)的器件包括導管(18)和壓頭損失裝置(19)。
9.一種冷卻劑回路(20),包括壓縮機(28)、冷卻劑和熱傳遞液體之間的第一交換器(29)、膨脹器件(32)和蒸發(fā)器(33)，該蒸發(fā)器意圖通過與冷卻劑熱交換而冷卻通過其的內部空氣流(34)，其特征在于，其包括第二交換器(31)，設置為產生在車輛(21)前部面上的外部空氣流(26)和冷卻劑之間的熱交換，還包括如前述權利要求中任一項所述的用于控制冷卻劑循環(huán)的裝置(I)。
10.一種車輛，其包括如權利要求9所述的回路和能夠被車輛(21)外部的空氣流(26)通過的前部面，所述前部面包括第二交換器(31)，所述控制裝置(I)設置在前部面上，從而導熱表面(9)暴露于外部空氣流(26)。
11.如權利要求10所述的車輛，包括發(fā)動機艙(22)，所述發(fā)動機艙中安裝有車輛的至少一個動力傳動系，其特征在于 ，其包括用于將導熱表面(9)相對于發(fā)動機艙(22)熱絕緣的器件(42)。
【文檔編號】B60H1/00GK103889750SQ201280052801
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年8月9日 優(yōu)先權日:2011年8月25日
【發(fā)明者】M.亞希亞 申請人:法雷奧熱系統(tǒng)公司