CN104930736A - 具有冷媒循环回路的汽车空调设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种汽车空调设备，其具有冷媒循环回路(1)，冷媒循环回路至少具有蒸发器(2)、冷媒压缩机(3)、冷媒冷凝器(4)、配设给蒸发器(2)的膨胀阀(5)和至少一个用于与热源的冷却剂循环回路(6)相耦联的、具有相配设的膨胀阀(8)的传热器(7)，它们利用冷媒管道(9)相连接。根据本发明，设有在冷媒压缩机(3)高压侧上与冷媒管道(9)相连接的冷媒容器(10)，冷媒容器具有容纳冷媒的、具有可控容积的腔室(10.1)，以及设有控制单元(11)，通过控制单元根据冷媒循环回路(1)的运行参数控制冷媒容器(10)的腔室(10.1)的容积。

Description

具有冷媒循环回路的汽车空调设备
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的具有冷媒/制冷剂循环回路的汽车空调设备。
背景技术
冷媒循环回路在汽车空调设备中的使用是已知的，其中某些变型使用双蒸发器设备，即一个前蒸发器和一个尾部蒸发器。视各传热装置的布线和主动运行而定，对在冷媒循环回路中所需的主动冷媒的需求发生改变。
电动车除了用于对通常实现为高伏电池的蓄能器进行调湿调温的内室蒸发器或前蒸发器以外，还需要独立的冷却剂循环回路。这种冷却剂循环回路利用传热器与冷媒循环回路连接，其中，这种传热器本身同样被构造成用于空气流冷却的蒸发器或者被构造成所谓的用于水冷却的冷却器。
汽车空调设备的冷媒循环回路在用于加热客舱的热泵运行中的使用也是已知的。在其作为热泵的功能中冷媒循环回路能够加热空气流或者也包括水流并且将这个热量输出到客舱的空气。视汽车空调设备的运行方式即是加热还是冷却或多少数量的传热器主动运行而定，在这种情况下对于最佳的运行方式所需的在冷媒循环回路中的主动冷媒的量也发生改变。
因此这种空调设备的不同运行方式能够视部件的布线而定需要不同的冷媒填充量作为最佳值。
在按照DE 10 2011 118 162 A1的这类汽车空调设备中，这个问题由下述方式解决，即：从被动区域吸出冷媒并通过使被动区域与主动的低压侧相连的线路馈送到冷媒循环回路的主动区域中。另选地建议，为了从冷媒循环回路的被动区域排出冷媒，设有使被动区域与高压侧相连的线路。尤其在冷媒过多时的特定运行模式中，冷媒从冷媒循环回路的主动区域转移到被动区域。由此通过从冷媒循环回路或其部件的被动区域吸出和转移冷媒能够调节主动的冷媒的量。
为了防止在汽车空调设备的冷媒循环回路中存在过高的冷媒压力，文献DE 37 01 086 A1建议，从冷媒循环回路中取出冷媒并且短期内储存在设置在冷媒循环回路的冷媒压缩机的高压侧上的冷媒容器里面。为此设有由压力传感器控制的电磁阀，通过该电磁阀在存在不允许的高压时使冷媒流到冷媒容器里面。这个冷媒容器被构造成缸-活塞单元，在其内部设有作为蓄压器作用于其活塞上的弹簧。
此外，DE 37 21 388 C1也描述了一种具有冷媒循环回路的汽车空调设备，该冷媒循环回路具有作为部件的蒸发器、冷媒压缩机、冷媒冷凝器、收集容器和配设给蒸发器的膨胀阀。为了在环境温度高时限制冷媒压缩机高压侧上的压力，设有中间储存器，该中间储存器与冷媒压缩机的高压侧通过过压安全阀连接。在超过给定最大压力时这个过压安全阀建立与中间储存器的连接，由此可以使冷媒流出到这个中间储存器里面。为了可以再排空这个中间储存器，设有卸荷阀，该卸荷阀使中间储存器与冷媒压缩机的低压侧连接。
为了全面起见也可以参阅DE 10 2009 035 329 A1，该文献公开了一种汽车空调设备，该汽车空调设备具有作为部件的蒸发器、冷媒压缩机、冷媒冷凝器、配设给蒸发器的膨胀阀和用于与电池的冷却剂循环回路连接的、具有配属的膨胀阀的传热器。
发明内容
本发明的目的在于，给出可替代现有技术的技术方案，通过该技术方案尤其对于汽车空调设备的每种运行模式都可以提供所需的冷媒量供使用。
这个目的通过具有权利要求1特征的汽车空调设备得以实现。
这种汽车空调设备具有冷媒循环回路，该冷媒循环回路具有作为部件的至少一蒸发器、一冷媒压缩机、一冷媒冷凝器、一配设给蒸发器的膨胀阀和至少一被设置用于与热源的冷却剂循环回路相耦联的、具有所配设的膨胀阀的传热器，其中，这些部件利用冷媒管道相连接，其特征在于，
-设有在冷媒压缩机高压侧上与冷媒管道相连接的冷媒容器，该冷媒容器具有容纳冷媒的、具有可控容积的腔室，并且
-设有控制单元，通过该控制单元根据冷媒循环回路的运行参数控制冷媒容器的所述腔室的容积。
在这种按照本发明的汽车空调设备中，在冷媒管道的高压侧的管段中实现冷媒循环回路中的可控的附加容积，其中，在所有运行方式中都利用这个管段。这个可控的附加容积利用冷媒容器的具有可控容积的腔室来实现。视需要而定，所述容积可以变化并且可以调节出最佳的汽车空调设备运行点并由此调节出最佳的系统填充度。
按照根据第一技术方案的本发明的一有利扩展结构，冷媒容器的所述腔室被设计成冷媒管道的管段。由此使这个具有可控容积的腔室持久地被冷媒通流。
按照根据第一技术方案的本发明的另一有利扩展结构，冷媒容器的所述腔室通过分支管与冷媒管道相连。由此可以从冷媒循环回路中取出冷媒并且以相应于所调节的容积改变的容积储藏到所述腔室中。
按照根据第一技术方案的本发明的另一扩展结构，特别有利的是，所述冷媒容器被设计成缸-活塞结构，并且所述腔室通过缸-活塞结构的活塞来界定，其中，要争取达到在这个缸-活塞结构的活塞与缸之间的不容许的密封。否则优选规定，缸-活塞结构的由活塞界定的另一腔室通过抽吸管与冷媒压缩机的低压侧相连接。由此使聚集在活塞的活塞背面上的冷媒重新回输到冷媒循环回路里面，其中优选利用设置在抽吸管中的抽吸阀实现这一点，该抽吸阀为了控制而与控制单元连接。
最后，按照本发明的最后的有利扩展结构设有传感器机构，所述传感器机构为了确定作为运行参数的冷媒压力和冷媒温度而设置在冷媒冷凝器的沿冷媒流动方向的输出端上。这些压力和温度的测量值由控制单元、通常是控制器处理并且相应地产生控制信号，用于控制冷媒容器的腔室的容积或者用于控制分支阀。
附图说明
下面借助于实施例参照附图详细解释本发明。附图示出：
图1示出按照本发明第一实施例的汽车空调设备的冷媒循环回路的原理线路图，
图2示出按照本发明第二实施例的汽车空调设备的冷媒循环回路的原理线路图。
附图标记列表：
1    冷媒循环回路
2    蒸发器
3    冷媒压缩机
4    冷媒冷凝器
5    膨胀阀
6    冷却剂循环回路
7    传热器
8    膨胀阀
9    冷媒管道
9.1  冷媒管道9的管段
9.2  冷媒管道9的分支管
9.3  冷媒管道9的抽吸管
9.4  冷媒管道9的管段
9.5  冷媒管道9的管段
9.6  冷媒管道9的管段
9.7  冷媒管道9的管段
10   冷媒容器，缸-活塞结构
10.1 缸-活塞结构10的腔室
10.2 缸-活塞结构10的另一腔室
10.3 缸-活塞结构10的活塞
10.4 缸-活塞结构10的缸
11   控制单元
12   抽吸阀
14   传感器机构，pT传感器
15   冷媒容器10的调节装置
具体实施方式
图1和2分别示出汽车(未示出)的汽车空调设备，其具有基本结构一致的冷媒循环回路1。
图1和2的冷媒循环回路1包括作为内部热交换器的蒸发器2、冷媒压缩机3、作为外部热交换器的冷媒冷凝器4和在冷媒流动方向上前置于蒸发器2的膨胀阀5作为其部件。此外，冷媒循环回路1还包括由作为另一蒸发器的传热器7和配属于传热器7的膨胀阀8组成的串联线路，该传热器和配属于传热器的膨胀阀与由膨胀阀5和蒸发器2组成的串联线路并联地设置在冷媒循环回路1中。这个传热器7与热源(未示出)的冷却剂循环回路6连接，该热源例如可以是高伏电池或电马达。这个传热器7同样作为蒸发器工作，用以冷却作为冷却剂的空气流，或者作为冷却器工作，用以冷却作为冷却剂的水。上述的部件为了形成冷媒循环回路1通过冷媒管道9相互连接。
冷媒压缩机3在其高压侧的输出端上通过冷媒管道9的管段9.4与冷媒冷凝器4连接，而蒸发器2通过冷媒管道9的管段9.5与冷媒压缩机3的低压侧的输入端连接，传热器7通过冷媒管道9的管段9.6与冷媒压缩机3的低压侧的输入端连接。
在冷媒的流动方向上冷媒冷凝器4的输出端通过冷媒管道9的管段9.7与配属于压缩机2的膨胀阀5或与配属于传热器7的膨胀阀8连接。
下面，详细解释按照图1和2的冷媒循环回路1。
按照图1，设有冷媒容器10，该冷媒容器被构造成缸-活塞结构。在这个缸-活塞结构中以可移动的方式支承的活塞10.3将这个缸-活塞结构10的缸10.4的内部容积分成腔室10.1和另一腔室10.2，其中，根据活塞10.3的位置可以控制腔室10.1的容积。
具有可控容积的腔室10.1通过分支管9.2与冷媒管道9的管段9.7连接并因此是用于冷媒循环回路1的可控的附加容积。通过移动冷媒容器10的活塞10.3，可以要么加大腔室10.1的容积并由此从冷媒循环回路1中吸出冷媒并且储藏到这个腔室10.1中，要么减小腔室10.1的容积并由此使冷媒再回输到冷媒循环回路1里面。
利用冷媒容器10的调节装置15根据控制信号调节冷媒容器10的活塞10.3的位置，该控制信号由被设计成控制器的控制单元11根据运行参数产生。这些运行参数作为冷媒冷凝器4的输出端上的压力和温度通过传感器机构14、例如通过pT传感器检测并且输入控制器11以进行分析处理。调节装置15根据测得的传感器值控制可移动的活塞10.3。
根据测得的、冷媒在冷媒冷凝器4的出口上的过冷度而进行活塞10.3的移动。在过高的、例如大于15K的过冷度时，冷媒循环回路1过充满，从而必须通过相应地移动活塞10.3由腔室10.1提供更大的容积，冷媒储藏入这个容积中。反之，在过冷度过小时减小该容积，并由此使移出的冷媒重新移回到冷媒循环回路1里面。根据pT传感器14测得的值，调节装置15控制活塞10.3，并且能够使这个活塞移动到直到调节出可接受的过冷度。
由此可以根据冷媒循环回路1的运行状态、即视需要而定改变腔室10.1的容积，并由此调节出最佳的运行点，其具有用冷媒对冷媒循环回路的最佳填充度。
有利地要使缸-活塞结构10的活塞10.3相对于缸10.4密封。但是，在特定的缺少密封性的情况下，附加地能够使积聚在另一腔室10.2里面的冷媒再回输到冷媒循环回路1里面。这一点按照图1利用抽吸管9.3实现，该抽吸管使另一腔室10.2通过抽吸阀12与冷媒循环回路1的低压侧、即与冷媒压缩机3的低压侧输入端相连接。在此，抽吸管9.3在另一腔室10.2上的接头位于该另一腔室的最深点上。
图2示出汽车空调设备的冷媒循环回路1，其与图1相比通过相同的部件、尤其同样通过作为冷媒容器10的缸-活塞结构实现。唯一的差别是，缸-活塞结构10不是通过分支管与冷媒循环回路1的管段9.7连接，而是腔室10.1以其可控容积形成管段9.7的管段9.1，由此管段9.71建立冷媒冷凝器4输出端与腔室10.1沿冷媒流动方向的连接，并且另一管段9.72使腔室10.1沿冷媒流动方向与膨胀阀5和8连接，其中，在腔室10.1的最深点上设有腔室10.1的出口。由此使腔室10.1持久地被冷媒通流。
在按照图2的这个冷媒循环回路1中，以与图1中所示相同的方式实现缸-活塞结构10的控制。这个冷媒循环回路1的特性也与按照图1的冷媒循环回路1的特性相同。
在按照图1和2的冷媒循环回路1中合适的是，冷媒容器10定位在汽车发动机舱里的“冷”位置上，用以避免所储藏的冷媒再蒸发。冷媒容器10最佳地在冷媒循环回路1的这样一个位置上连入，该位置就压力位置(Drucklage)而言位于冷媒输入冷媒容器10的那个位置的水平以下，这是因为压力降支持从冷媒循环回路1到冷媒容器10中的转移。
按照图1和2的利用冷媒容器10提供用于冷媒循环回路1的可变的附加容积的方案当然也可以在也配备有热泵功能、必要时配备有另一热泵冷凝器的冷媒循环回路中使用。

Claims (7)

1.一种具有冷媒循环回路(1)的汽车空调设备，该冷媒循环回路的部件至少包括一蒸发器(2)、一冷媒压缩机(3)、一冷媒冷凝器(4)、一配设给蒸发器(2)的膨胀阀(5)和至少一个用于与热源的冷却剂循环回路(6)相耦联的、具有相配设的膨胀阀(8)的传热器(7)，其中，这些部件利用冷媒管道(9)相连接，其特征在于，
-设有在冷媒压缩机(3)高压侧上与冷媒管道(9)相连接的冷媒容器(10)，该冷媒容器具有容纳冷媒的、具有可控容积的腔室(10.1)，并且
-设有控制单元(11)，通过该控制单元根据冷媒循环回路(1)的运行参数控制冷媒容器(10)的所述腔室(10.1)的容积。
2.根据权利要求1所述的汽车空调设备，其特征在于，所述冷媒容器(10)的所述腔室(10.1)被设计成冷媒管道(9)的管段(9.1)。
3.根据权利要求1所述的汽车空调设备，其特征在于，所述冷媒容器(10)的所述腔室(10.1)通过分支管(9.2)与冷媒管道(9)相连。
4.根据上述权利要求中任一项所述的汽车空调设备，其特征在于，所述冷媒容器(10)被设计成缸-活塞结构，其中，所述腔室(10.1)通过缸-活塞结构(10)的活塞(10.3)来界定。
5.根据权利要求3和4所述的汽车空调设备，其特征在于，缸-活塞结构(10)的由活塞(10.3)界定的另一腔室(10.2)通过抽吸管(9.3)与冷媒压缩机(3)的低压侧相连。
6.根据权利要求5所述的汽车空调设备，其特征在于，在抽吸管(9.3)中设置有抽吸阀(12)，该抽吸阀为了控制而与控制单元(11)相连接。
7.根据上述权利要求中任一项所述的汽车空调设备，其特征在于，设有传感器机构(14)，该传感器机构为了确定作为运行参数的冷媒的压力和温度设置在冷媒冷凝器(4)的沿冷媒流动方向的输出端上。
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