CN100498140C - 具有制冷剂回收容器的车辆空调系统以及该系统的操作方法 - Google Patents

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Abstract

一种车辆空调系统，该车辆包括一使用可燃性制冷剂的蒸汽压缩式制冷循环系统，该系统包括一与气液分离器相连通的制冷剂回收容器，并且通过与该气液分离器相连来回收可燃性制冷剂，和一个阀，其响应外部信号来控制所述制冷剂回收容器与所述气液分离器之间的连通。当可燃性制冷剂用作一蒸汽压缩式制冷循环系统中的制冷剂时，可以减少、最小化或者消除制冷剂的泄漏，并且可以方便地并有效地进行制冷剂回收，而无需明显改动系统结构。

Description

具有制冷剂回收容器的车辆空调系统以及该系统的操作方法
技术领域
本发明涉及带有蒸汽压缩式制冷循环系统以及使用可燃性制冷剂的车辆空调系统，更具体地说，涉及一种车辆空调系统，其具有一个需要时能从制冷循环装置中将制冷剂回收到一个制冷剂回收容器中的机构。
背景技术
公知的，车辆空调系统使用例如美国特拉华州威名顿(wilmington)的E.I.Dupont De Nemours and Co.公司发售的
Figure C200510121740D00051
制冷剂，例如HFC134a型制冷剂来作为蒸汽压缩式制冷循环装置的制冷剂，即使制冷剂泄漏，由于其是不可燃的，所以很少或没有爆炸或起火的危险。通常，不认为这种泄漏会产生很大的危险。
近来，考虑到全球环境问题，使用低换热系数制冷剂的蒸汽压缩式制冷循环系统引起了越来越多的关注。作为一种可能的低换热系数制冷剂，提出了自然系统(natural system)制冷剂例如CO2和可燃性制冷剂。然而，在已知的车辆空调系统中将蒸汽压缩式制冷循环系统中的制冷剂换成可燃性制冷剂，如果制冷剂泄漏的话，则由于制冷剂可燃而具有爆炸或起火的危险，因此，优选考虑设法减小、最小化或消除引起这种危险的可能条件。
已经知道一种通过打开和关闭使用可燃性制冷剂的蒸汽压缩式制冷循环系统中的电磁阀来回收可燃性制冷剂的容器，尽管这种结构与车辆空调系统无关。参见日本专利申请JP-A-2000-171130(“JP’130”)。在JP’130描述的结构中，由于一个管子从制冷管在膨胀阀与蒸发器之间进行分支，并且由于在该分支管上连有一个制冷剂回收容器，所以即便将该系统应用到车辆空调系统上，仍需要改变或更换系统设计并且也不便于应用。另外，通过将可燃性制冷剂从设在膨胀阀与蒸发器之间的管子中提取出来也并不是总能有效地回收制冷剂。
发明内容
因此，需要一种车辆空调系统，当可燃性制冷剂用作一蒸汽压缩式制冷循环系统中的制冷剂时，该系统可以回收制冷剂，同时可以减少、最小化或者消除制冷剂的泄漏，并且无需明显改动系统结构就可以方便并有效地进行制冷剂回收。
为了实现前述以及其它目的，提出了一种车辆空调系统，包括一蒸汽压缩式制冷循环系统，其使用可燃性制冷剂并具有一气液分离器，根据本发明，还包括一与所述气液分离器相连通的制冷剂回收容器，并且通过与所述气液分离器相连来回收在所述制冷循环系统中的所述可燃性制冷剂。另外，该系统还包括一个阀，其响应外部信号来控制所述制冷剂回收容器与所述气液分离器之间的连通。
在该空调系统中，优选该气液分离器和制冷剂回收容器相互形成一个整体。另外，该阀可与气液分离器和制冷剂回收容器形成整体。可选地，制冷剂回收容器与气液分离器之间的连通通路设置在一个位于所述气液分离器和制冷剂回收容器之外的一个位置上，且该阀设置在该连通通路上。
可以采用各种结构来控制制冷剂回收。例如，可以采用这样一种结构：通过开启阀来回收制冷剂的时间被设置成一个预定的时间段，且在经过所述预定时间段之后，关闭所述阀来停止制冷剂回收。另外，可以采用这样一种结构：其中一个压力检测装置来检测所述制冷剂回收容器或者所述气液分离器中的压力，且当开启阀来回收制冷剂时，根据所述压力检测装置检测到的压力来关闭所述阀。在这种结构中，在开启阀来回收制冷剂时，当所述压力检测装置检测到的压力等于或超过一预定压力时关闭所述阀。另外，还可以采用这样一种结构：一车辆碰撞检测装置检测或评估车辆碰撞，当所述车辆碰撞检测装置检测到或估计到车辆碰撞时，开启阀来将所述气液分离器中的制冷剂回收到所述制冷剂回收容器中。另外，还可以采用这样一种结构：一制冷剂泄漏检测装置检测在所述制冷循环系统中制冷剂的泄漏，当所述制冷剂泄漏检测装置检测到了制冷剂泄漏时，开启阀来将所述气液分离器中的制冷剂回收到所述制冷剂回收容器中。
另外，优选地，当开启阀将所述气液分离器中的制冷剂回收到所述制冷剂回收容器中时，停止设置在所述制冷循环中的压缩机。
此外，优选该阀是一个由电磁螺线管驱动的阀，且当所述电磁螺线管通电时该常闭阀打开。
在另一实施例中，提供了一种在车辆空调系统中控制制冷剂泄漏的方法，其中该车辆空调系统包括一气液分离器、一制冷剂回收容器和一在二者之间选择性打开的连通通路。该方法包括以下步骤：预先选定一个终止制冷剂回收的预定参数；在所述空调系统的制冷回路中检测制冷剂的泄漏；打开所述气液分离器和所述制冷剂回收容器之间的连通通路；当所述测量参数等于或超过所述预定参数时，闭合所述连通通路。
在另一实施例中，提供了一种在车辆空调系统中控制制冷剂泄漏的方法，其中该车辆空调系统包括一气液分离器、一制冷剂回收容器和一在二者之间选择性打开的连通通路。该方法包括以下步骤：预先选定一个终止制冷剂回收的预定参数；检测或预估车辆碰撞情况；打开所述气液分离器和所述制冷剂回收容器之间的连通通路；当所述测量参数等于或超过所述预定参数时，闭合所述连通通路。在这些方法中，预定参数可以是在所述连通通路打开期间的一段预定时间，或者是制冷剂回收容器中的预定压力，从而当检测到的所述制冷剂回收容器的压力小于所述预定压力时所述连通通路打开。另外，该空调系统可包括一压缩机，且这些方法还包括当所述连通通路打开时停止所述压缩机的步骤。
在根据本发明的车辆空调系统中，该空调系统将可燃性制冷剂用作蒸汽压缩式制冷循环系统中的制冷剂，可以方便并有效地进行制冷剂回收而无需明显改动系统结构，且在说明书的本系统中可以减少、最小化或者消除可燃性制冷剂的泄漏。因此，可以降低、最小化或者消除由于可燃性制冷剂泄漏引起的起火或爆炸的危险。
通过下文结合附图对本发明优选实施例的详细说明，本发明的其它目的、特征和优点对于本领域技术人员来说是显而易见的。
附图说明
现结合附图参考下述说明来更完整的理解本发明、其所满足的需要、以及其目的、特征和优点。
图1是根据本发明一实施例的车辆空调系统的示意图。
图2是图1所示系统中整体形成在气液分离器上的制冷剂回收容器的垂直剖面图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明一实施例的车辆空调系统100。图2示出了用在图1所示系统100中的、整体形成在气液分离器7上的制冷剂回收容器8。在图1中，空调系统100包括一使用可燃性制冷剂的蒸汽压缩式制冷循环1。在蒸汽压缩式制冷循环1中，压缩机3由车辆发动机(或电机)2驱动，该压缩机是一种可以改变或调节排量的变容量压缩机或者是一种固定容量压缩机。发动机2的驱动力通过例如电磁离合器(未示出)来进行传递，该电磁离合器的开/关操作通过一离合器控制器4来进行控制。不管有没有这种离合器，压缩机3都可以构成制冷循环中的一部分，另外容量的控制方法(例如调节斜盘的角度或者改变压缩机速度)都不进行特别限定。被压缩机3压缩到一相对高的温度及压力的制冷剂在带有一风扇5的冷凝器6中通过与外界空气进行换热来冷却，且制冷剂被冷凝并基本被液化。冷凝器6中的制冷剂被气液分离器7分离成气相部分和液相部分，在该实施例中，如下文所述，气液分离器7与制冷剂回收容器8形成整体。一个电螺线管10和一压力传感器11设置在一体的制冷剂回收容器及气液分离器装置9上。被气液分离器7分离出来的液体制冷剂压力降低，并通过膨胀阀12进行膨胀，随后作为一种冷却介质输送给蒸发器13，并与从风道14输送进来的空气进行热交换。蒸发器13中蒸发的制冷剂被吸入压缩机3，并被再次压缩。蒸发器的出口温度由发给压缩机3的容量控制信号控制，或者通过离合器控制器4对电磁离合器的开/关控制来控制。
鼓风机15设置在风道14内，空气穿过风道14来为汽车内部制冷。内部空气进口16和一外部空气进口17设置在风道14的入口处，一个开关风门18控制进口16、17的吸气量，然后将吸入的空气通过鼓风机15输送给蒸发器13。这些吸入的空气中穿过蒸发器13的一部分再输送给设置在蒸发器13下游的加热器19。穿过蒸发器13和加热器19的空气量可以通过一空气混合风门20来进行调节，以改变穿过蒸发器13和加热器19的空气量。空气混合风门20的打开程度可以由空气混合风门致动器21来调节。在该实施例中，在蒸发器13的出口侧，具有一蒸发器出口空气温度传感器22，用于检测穿过蒸发器13的空气温度，以及一制冷剂泄漏检测传感器23，用于检测制冷循环1在此处的制冷剂泄漏。制冷剂泄漏检测传感器23可以设置在另一个所需位置上，另外，可以在另一个适当位置上增加另一个制冷剂泄漏检测传感器。空调系统100在风道14内蒸发器13下游还分别包括排气口24、25、26，例如用于DEFROST模式、VENT模式以及FOOT模式下的排气口。排气口24、25、26可以通过风门27、28、29分别进行选择以及控制开合。
空调系统100还可以包括一个主控制器30。将来自上述蒸发器出口空气温度传感器22和制冷剂泄漏检测传感器23的信号发送给主控制器30。另外，在该实施例中，表示发动机转速的信号31、表示车辆行驶速度的信号32、表示上述压力传感器11检测的压力的信号、表示车辆内部温度传感器33所检测到的内部温度信号、表示外部温度传感器34所检测到的外部温度信号、来自日照传感器35的表示日照整体强度的信号、以及来自检测或估计车辆碰撞情况的作为车辆碰撞检测装置的碰撞传感器36的信号都发送给主控制器30。另外，从主控制器30分别向离合器控制器4发送一个离合器信号37，向压缩机3发送一个容量控制信号38，向电磁螺线管10发送一个电磁阀控制信号39。
图2示出了制冷剂回收容器及气液分离器装置9的整体结构的实例。干燥剂40和过滤器41设置在气液分离器7的上部，液体制冷剂43储存在过滤器41下方的空间42中。制冷剂通过一进口管51导入上部，液体制冷剂43通过一出口管52从液体制冷剂存储空间42排出。尽管在该实施例中这种结构与已知的气液分离器没有显著的区别，但是在该整体装置9中气液分离器7的下方(在液体制冷剂存储空间42下方的位置上)增加制冷剂回收容器8。由电磁螺线管10操作一个阀44的电磁阀45设置在液体制冷剂存储空间42与制冷剂回收容器8之间，并且液体制冷剂存储空间42和制冷剂回收容器8之间的连通由阀44来进行控制，阀44是响应主控制器30发给电磁螺线管10的电磁阀控制信号39来进行操作的。特别地，当阀44开启时，液体制冷剂存储空间42中的液体制冷剂43被吸入制冷剂回收容器8中，当阀44闭合时，液体制冷剂43不再被吸入制冷剂回收容器8中。阀44是一常闭阀(例如电磁阀)，其只在电磁螺线管10通电时开启。
关于在这种构造的空调系统中回收可燃性制冷剂的方法，下面将介绍两个实施例。
在第一实施例中，当作为车辆碰撞检测装置的碰撞传感器36检测到或预估到车辆碰撞时，电磁螺线管10通电，且气液分离器7中的可燃性制冷剂被吸入到制冷剂回收容器8中。另外，在该回收过程中，当压力传感器11检测到的压力等于或超过一预定值时，或者当超过了一段预定时间时，电磁螺线管10断电，从而终止该制冷剂回收过程。
在第二实施例中，当设置在空调系统100中的制冷剂泄漏检测传感器23检测到了制冷剂泄漏时，电磁阀10被通电，气液分离器7中的可燃性制冷剂被吸入到制冷剂回收容器8中。另外，在该回收过程中，当压力传感器11检测到的压力等于或超过一预定值时，或者当超过了一段预定时间时，电磁螺线管10断电，从而终止该制冷剂回收过程。
当进行上述实施例的回收操作时，优选停止驱动压缩机3。
这样，当存在可燃性制冷剂泄漏到制冷循环外部的危险时，或者已经实际发生泄漏时，为了防止制冷剂的大量泄漏，该可燃性制冷剂被快速回收到制冷剂回收容器8中。因此，可以减少、最小化或者消除制冷剂的泄漏量，从而显著增强系统降低起火或爆炸危险的能力。在这种结构中，如上文所述，由于该一体的制冷剂回收容器及气液分离器装置9可以设置在类似于现有的气液分离器设置的位置上，所以可以方便地并有效地进行制冷剂回收，而无需明显改动系统结构。
尽管在上述实施例中制冷剂回收容器8与气液分离器7是形成一体的，但是这些组件可以是分开的单独部件。另外，也可以采用这种结构：气液分离器7和制冷剂回收容器8之间的连通结构不是封闭在该整体的制冷剂回收容器及气液分离器装置9内。可以设置一外部连通通路，并且在该外部连通通路路上设置一个阀，例如一电磁阀。
本发明可以应用到任意的包含一蒸汽压缩式制冷循环系统且使用可燃性制冷剂的车辆空调系统中，从而实现即便使用可燃性制冷剂也可以显著降低车辆空调系统起火或爆炸的可能性。
尽管本发明是结合优选实施例进行描述的，但是可以理解本领域技术人员在不偏离本发明保护范围的基础上可对上述优选实施例作出改型和变形。其它实施例在理解说明书或者实施这里公开的发明的基础上对于本领域技术人员来说也是显而易见的。说明书以及所描述的实例只用来举例说明，本发明的保护范围由所附权利要求限定。

Claims (19)

1.一种车辆空调系统，包括一蒸汽压缩式制冷循环系统，其使用可燃性制冷剂并具有一气液分离器，还包括：
一制冷剂回收容器，与所述气液分离器相连通，并且通过与所述气液分离器连通来回收在所述制冷循环系统中的所述可燃性制冷剂，
一个阀，其响应外部信号来控制所述制冷剂回收容器与所述气液分离器之间的连通。
2.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于所述气液分离器和所述制冷剂回收容器相互形成一个整体。
3.根据权利要求2所述的空调系统，其特征在于所述阀与所述气液分离器和所述制冷剂回收容器形成整体。
4.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于所述制冷剂回收容器与所述气液分离器之间的连通通路设置在一个位于所述气液分离器和所述制冷剂回收容器之外的位置上，且所述阀设置在所述连通通路上。
5.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于通过开启所述阀来回收制冷剂的时间段被设置成一个预定的时间段，且在经过所述预定时间段之后，关闭所述阀来停止制冷剂回收。
6.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于还包括一个压力检测装置，其检测所述制冷剂回收容器或者所述气液分离器中的压力，且当开启阀来回收制冷剂时，根据所述压力检测装置检测到的压力来关闭所述阀。
7.根据权利要求6所述的空调系统，其特征在于当所述压力检测装置检测到的压力等于一预定压力时关闭所述阀。
8.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于还包括一车辆碰撞检测装置，用于检测或评估车辆碰撞，且当所述车辆碰撞检测装置检测到或估计到车辆碰撞时，开启所述阀来将所述气液分离器中的制冷剂回收到所述制冷剂回收容器中。
9.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于还包括一制冷剂泄漏检测装置，用于检测在所述制冷循环系统中制冷剂的泄漏，且当所述制冷剂泄漏检测装置检测到了制冷剂泄漏时，开启所述阀来将所述气液分离器中的制冷剂回收到所述制冷剂回收容器中。
10.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于当通过开启所述阀，所述气液分离器中的制冷剂回收到所述制冷剂回收容器中时，一主控制器停止设置在所述制冷循环中的压缩机。
11.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于所述阀是一个由电磁螺线管驱动的阀，且当所述电磁螺线管励磁时一常闭阀打开。
12.一种在车辆空调系统中控制制冷剂泄漏的方法，其中该车辆空调系统包括一气液分离器、一制冷剂回收容器和一在二者之间选择性打开的连通通路，所述方法包括以下步骤：
预先选定一个终止制冷剂回收的预定参数；
在所述空调系统的制冷回路中检测制冷剂的泄漏；
打开所述气液分离器和所述制冷剂回收容器之间的连通通路；
当所述测量参数等于或超过所述预定参数时，闭合所述连通通路。
13.根据权利要求12的方法，其特征在于所述预定参数是在所述连通通路打开期间的一段预定时间。
14.根据权利要求12的方法，其特征在于所述预定参数是所述制冷剂回收容器中的预定压力，从而当检测到的所述制冷剂回收容器的压力小于所述预定压力时所述连通通路打开。
15.根据权利要求12的方法，其特征在于所述空调系统包括一压缩机，且该方法还包括当所述连通通路打开时停止所述压缩机的步骤。
16.一种在车辆空调系统中控制可燃性制冷剂泄漏的方法，其中该车辆空调系统包括一气液分离器、一制冷剂回收容器和一在二者之间选择性打开的连通通路，所述方法包括以下步骤：
预先选定一个终止制冷剂回收的预定参数；
检测或预估车辆碰撞情况；
打开所述气液分离器和所述制冷剂回收容器之间的连通通路；以及
当所述测量参数等于或超过所述预定参数时，闭合所述连通通路。
17.根据权利要求16的方法，其特征在于所述预定参数是在所述连通通路打开期间的一段预定时间。
18.根据权利要求16的方法，其特征在于所述预定参数是所述制冷剂回收容器中的预定压力，从而当检测到的所述制冷剂回收容器的压力小于所述预定压力时所述连通通路打开。
19.根据权利要求16的方法，其特征在于所述空调系统包括一压缩机，且该方法还包括当所述连通通路打开时停止所述压缩机的步骤。
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