用于作為熱泵運行冷卻劑循環(huán)的方法以及能作為熱泵運行的冷卻劑循環(huán)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的用于作為熱泵運行冷卻劑循環(huán)的方法以及一種根據(jù)權(quán)利要求13的特征的能運行作為熱泵運行的冷卻劑循環(huán)。
【背景技術(shù)】
[0002]在電動車輛和混合動力車輛中，為了給乘客車廂和/或各個汽車組件調(diào)溫，越來越多地考慮能作為熱泵運行的冷卻劑循環(huán)。在低的外部溫度的情況下(如溫度低于o°c時)，具有在至今的空調(diào)設(shè)備中常見的組件規(guī)格(亦即常見的蒸發(fā)器或者冷凝器規(guī)格)的熱泵循環(huán)僅僅產(chǎn)生相對而言低的熱功率，該熱功率低于現(xiàn)今車輛的要求。至今已知的用于車輛的熱泵概念因此通常具有附加的電氣加熱裝置，所述電氣加熱裝置在低的外部溫度的情況下能實現(xiàn)電氣“加熱(Zuheizung) ”。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的任務(wù)在于，說明一種用于運行冷卻劑循環(huán)的方法，所述方法即使在低的外部溫度的情況下也能實現(xiàn)足夠高的熱功率，以及創(chuàng)造了一種相應(yīng)合適的冷卻劑循環(huán)。
[0004]該任務(wù)通過權(quán)利要求1或13得以解決。有利的實施和進一步擴展方案由從屬權(quán)利要求得出。
[0005]本發(fā)明的出發(fā)點在于如下的想法，通過冷卻劑循環(huán)的構(gòu)思并且通過合適的運行策略來確保，被冷卻劑壓縮機吸入和壓縮的冷卻劑質(zhì)量流或者由冷卻劑壓縮機輸送的冷卻劑密度(尤其是在低的外部溫度的情況下)是盡可能高的。
[0006]原則上可以考慮，通過冷卻劑壓縮機的轉(zhuǎn)速匹配來調(diào)節(jié)冷卻劑體積流。不過，冷卻劑質(zhì)量流不僅取決于壓縮機的冷卻劑體積流，而且取決于冷卻劑在冷卻劑壓縮機的進入口處的密度。此外，冷卻劑流通常不能任意提高，因為否則在蒸發(fā)器上或者說在冷卻劑循環(huán)的蒸發(fā)器上的溫度將會過于劇烈地下降。
[0007]兩個問題能夠通過本發(fā)明得以解決。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的冷卻劑循環(huán)具有冷卻劑壓縮機，所述冷卻劑壓縮機吸入、壓縮冷卻劑并且通過“冷卻劑/加熱熱交換器裝置”或者在空調(diào)器中的附加的冷凝器/氣體冷卻器泵送冷卻劑。“冷卻劑/加熱熱交換裝置”例如可以是“冷卻劑/液體熱交換器裝置”或者“冷卻劑/空氣熱交換器裝置”，熱量通過所述冷卻劑/液體熱交換器裝置由冷卻劑傳輸?shù)皆跓嵫h(huán)中用泵唧送的液體上，熱量通過所述冷卻劑/空氣熱交換器裝置由冷卻劑(在沒有中間連接被液體穿流的熱循環(huán)的情況下)傳輸?shù)搅魅氲匠丝蛙噹械目諝馍稀?br>[0009]來自冷卻劑/加熱熱交換裝置的冷卻劑在至少一個第一膨脹機構(gòu)中卸壓。經(jīng)卸壓的冷卻劑穿流冷卻劑循環(huán)的至少一個蒸發(fā)器并從那里朝向壓縮機的抽吸入口方向回流。
[0010]所述至少一個蒸發(fā)器例如是涉及環(huán)境熱交換器，環(huán)境熱交換器從環(huán)境空氣吸收熱量。特別是也可以設(shè)有多個蒸發(fā)器，例如冷卻車輛組件、例如高壓蓄能器或類似物的蒸發(fā)器。
[0011]本發(fā)明的核心在于，在冷卻劑/加熱熱交換器裝置的分岔位置(該分岔位置處于冷卻劑/加熱熱交換器裝置的冷卻劑入口和冷卻劑出口之間)處，使冷卻劑分岔并且通過第二膨脹機構(gòu)將冷卻劑朝向抽吸入口引導(dǎo)。冷卻劑/加熱熱交換器裝置可以是冷卻劑/液體熱交換器裝置，該冷卻劑/液體熱交換器裝置使冷卻劑冷卻并且也可能使之冷凝，其中，所傳輸?shù)臒崃吭诳照{(diào)器中被用于通過具有加熱熱量傳輸器的熱循環(huán)來加熱內(nèi)部空間。備選于此地，冷卻劑/加熱熱交換器裝置可以是冷卻劑/空氣熱交換器裝置，該冷卻劑/空氣熱交換器裝置使冷卻劑冷卻并且也可能使之冷凝，其中，該熱量在空調(diào)中被直接用于加熱內(nèi)部空間。根據(jù)冷卻劑，冷卻劑/加熱熱交換器裝置中僅進行冷卻劑的冷卻或也附加地進行冷凝。
[0012]來自所述至少一個蒸發(fā)器的冷卻劑質(zhì)量流因此可以與由冷卻劑/加熱熱交換器裝置的分岔位置所分岔出的冷卻劑質(zhì)量流相混合。由此可以這樣調(diào)整或調(diào)節(jié)被冷卻劑壓縮機抽吸的冷卻劑的密度或者冷卻劑質(zhì)量流，使得即使在低的外部溫度的情況下也產(chǎn)生盡可能高的熱功率。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一種進一步擴展方案，位于在冷卻劑/加熱熱交換器裝置的分岔位置和冷卻劑壓縮機的抽吸入口之間的冷卻劑循環(huán)的區(qū)段中設(shè)有第二膨脹機構(gòu)。
[0014]以想象的方式，冷卻劑/加熱熱交換器裝置可以被分成一個“第一區(qū)段”，所述第一區(qū)段從冷卻劑入口延伸至分岔位置。在該第一區(qū)段中，通過冷卻劑壓縮機所壓縮和變熱的冷卻劑得以冷卻，其中，可以規(guī)定，在整個第一區(qū)段上保持氣態(tài)、即保持過熱。于此相應(yīng)地，冷卻劑/加熱熱交換器裝置的第一區(qū)段可以被稱為“減溫器(Enthitzer) ”，氣態(tài)冷卻劑通過所述減溫器得以冷卻。
[0015]冷卻劑/加熱熱交換器裝置的“第二區(qū)段”通過位于分岔位置和冷卻劑出口之間的區(qū)段形成。根據(jù)冷卻劑，在該區(qū)段上冷卻劑進一步放出熱量并冷凝，或者得以進一步超臨界地(Uberkritisch)冷卻。第二區(qū)段可被稱成“冷凝器或氣體冷卻器”，其方式為，來自第一區(qū)段的氣態(tài)冷卻劑得以被完全或部分冷凝或者超臨界冷卻。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一種進一步擴展方案，冷卻劑循環(huán)通過冷卻劑/加熱熱交換器裝置(就此而言為冷卻劑/液體熱交換器裝置)與由液體穿流的熱循環(huán)熱耦合。冷卻劑/液體熱交換器裝置可以涉及如下的熱交換裝置，該熱交換裝置由冷卻劑和液體以逆流穿流(逆流熱交換器)。上文提到的減溫器區(qū)段和冷凝器或氣體冷卻器區(qū)段可以通過一個唯一的逆流熱交換器的兩個區(qū)段形成。備選于此地，減溫器和冷凝器或者氣體冷卻器也可以通過兩個單獨的、串聯(lián)的逆流熱交換器形成。
[0017]熱循環(huán)具有冷卻劑泵或水泵、冷卻劑/液體熱交換器裝置的所述兩個區(qū)段(減溫器區(qū)段和冷凝器或氣體冷卻器區(qū)段)和加熱熱交換器。通常位于空調(diào)器中的加熱熱交換器是液體/空氣熱交換器，氣體和水的熱量通過所述液體/空氣熱交換器可以由液體或者水放出到流入到車輛的乘客車廂內(nèi)的空氣中。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一種進一步擴展方案，冷卻劑/加熱熱交換器裝置構(gòu)成為冷卻劑/空氣熱交換器裝置。冷卻劑循環(huán)在此通過通常位于空調(diào)中的冷卻劑/空氣熱交換器裝置直接將熱量放出到流入到車輛的乘客車廂內(nèi)的空氣中。在此，冷卻劑/空氣熱交換器裝置的所述兩個部分可以在空氣側(cè)串聯(lián)，其中優(yōu)選地，第一部分在第二部分之后在空氣側(cè)被穿流。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一種進一步擴展方案，在冷卻劑/加熱熱交換器裝置的冷卻劑出口之后，亦即在冷卻劑/加熱熱交換器裝置和所述至少一個第一膨脹機構(gòu)之間設(shè)有另一個分岔位置，所述另一個分岔位置通過第三膨脹機構(gòu)與冷卻劑壓縮機的抽吸入口流體連接。
[0020]優(yōu)選地，第二和/或第三膨脹機構(gòu)可以是可調(diào)節(jié)的膨脹機構(gòu)。備選于此地，可以涉及具有固定的流動橫截面的簡單的膨脹機構(gòu)，所述膨脹機構(gòu)可以分別打開或者關(guān)閉。
【附圖說明】
[0021]以下與附圖相聯(lián)系地更詳細地闡述本發(fā)明。圖中:
[0022]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的冷卻劑循環(huán)的第一實施例；
[0023]圖2示出簡化的log(p)_h圖表以用于闡述冷卻劑的各個狀態(tài)點；
[0024]圖3示出簡化的log(p)_h圖表以用于闡述冷卻劑以超臨界運行方式的各個狀態(tài)占.V，
[0025]圖4、5示出根據(jù)本發(fā)明的冷卻劑循環(huán)的另一實施例。
【具體實施方式】
[0026]圖1示出一個冷卻劑循環(huán)10，該冷卻劑循環(huán)具有一個冷卻劑壓縮機11。冷卻劑壓縮機11通過抽吸入口 12吸入冷卻劑，將該冷卻劑壓縮并且將所壓縮的冷卻劑通過壓力出口 13泵送至冷卻劑/液體熱交換器裝置14。
[0027]在此示出的實施例中，冷卻劑/液體熱交換器裝置14通過兩個串聯(lián)的逆流熱交換器15、16形成。通過冷卻劑/液體熱交換器裝置14，冷卻劑循環(huán)10和熱循環(huán)17得以熱耦合。熱循環(huán)17具有水泵18，所述水泵將熱液體或水逆著冷卻劑流動方向首先泵送通過熱交換器16并且然后泵送通過熱交換器15并且最后泵送通過加熱熱交換器19。通過冷卻劑/液體熱交換器裝置14可以將熱量由通過冷卻劑壓縮機11壓縮的冷卻劑放出到在熱循環(huán)17中用泵唧送的液體中。通過加熱熱交換器19可以將熱量從在熱循環(huán)17中用泵唧送的液體放出到吹入到車輛的乘客車廂內(nèi)的空氣中，該空氣穿流和/或環(huán)流加熱熱交換器19。
[0028]熱交換器15作為減溫器起作用，與其串聯(lián)的熱交換器16作為冷凝器起作用或者在以過臨界運行方式的冷卻劑的情況下作為氣體冷卻器起作用。通過冷卻劑壓縮機11壓縮和加熱的冷卻劑首先通過熱交換器15放出熱量。在此，該冷卻劑保持氣體形態(tài)并且冷卻。在熱交換器16中使冷卻劑繼續(xù)冷卻，并且在此根據(jù)冷卻劑使冷卻劑部分或全部冷凝或者超臨界冷卻。
[0029]冷卻劑/液體熱交換器裝置14具有一個冷卻劑入口 21、一個冷卻劑出口 22和一個分岔位置23。分岔位置23沿冷卻劑流動方向觀察位于冷卻劑入口 21和冷卻劑出口 22之間。在此示出的實施例中，冷卻劑/液體熱交換器裝置14通過兩個單獨的熱交換器15、16形成，分岔位置23位于所述兩個熱交換器15、16之間。
[0030]備選于在此示出的實施例地，“減溫器區(qū)段15”和“冷凝器區(qū)段16”也可以綜合在一個唯一的熱交換器中。在該情況下，分岔位置23將位于熱交換器中。
[0031]來自冷卻劑出口 22的冷卻劑流向一個第一膨脹機構(gòu)23，該第一膨脹機構(gòu)在此構(gòu)成為電氣的或電子的可控制或者可調(diào)節(jié)的膨脹機構(gòu)。在膨脹機構(gòu)23中，冷卻劑卸壓，由此冷卻劑得以冷卻。經(jīng)卸壓的冷卻劑接著穿流蒸發(fā)器或者環(huán)境熱交換器24。代替一個唯一的蒸發(fā)器，也可以設(shè)有多個蒸發(fā)器并且例如也可以并聯(lián)有多個蒸發(fā)器。在蒸發(fā)器24中，冷卻劑吸收來自環(huán)境空氣或者來自要冷卻的汽車組件的熱量。在穿流蒸發(fā)器24之后，冷卻劑通過收集器25回流至壓縮機11的抽吸入口 12。
[0032]如由圖1可看出的那樣，冷卻劑/液體熱交換器裝置14的分岔位置23通過可控制或可調(diào)節(jié)的膨脹機構(gòu)26與收集器的一個入口 27流動連接，該膨脹機構(gòu)以下被稱為第二膨脹機構(gòu)。
[0033]一個設(shè)在出口 22和第一膨脹機構(gòu)23之間的分岔位置28通過第三膨脹機構(gòu)29與收集器25的入口 27流動連接，該第三膨脹機構(gòu)在此同樣構(gòu)成為可控制或可調(diào)節(jié)的膨脹機構(gòu)。
[0034]在收集器入