CN105004087A - 制冷剂回路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种双级制冷剂回路，所述制冷剂回路包括形成冷凝器的第一热交换器(1)、形成蒸发器的第二热交换器(2)、第一压缩机(C1)、第二压缩机(C2)、第一膨胀阀(D1)、第二膨胀阀(D2)、能够将制冷剂的液相和气相分开的柱形部(B)，其特征在于，所示制冷剂回路包括形成蒸发器的第三热交换器(3)。

Description

制冷剂回路
技术领域
本发明涉及一种制冷剂回路，其意图例如形成热调节装置的一部分。本发明更特别地，但不排他地，涉及机动车辆内部的热调节。
这样的热调节装置可尤其是执行加热空气流的功能。
存在改进这样的制冷剂回路的效率的需要。
特别地，本发明的目标是对该问题提供一种简单、有效且经济的方案。
为此，本发明提出一种制冷剂回路，所述制冷剂回路包括形成冷凝器的第一热交换器、形成蒸发器的第二热交换器、第一压缩机、第二压缩机、第一膨胀阀、第二膨胀阀、能够将制冷剂的液相和气相分开的柱形部，其特征在于，所示制冷剂回路包括形成蒸发器的第三热交换器和改道器件，所述改道器件用于使制冷剂流改道且能够使制冷剂在环路中循环，所述环路顺序地通过第一压缩机、第一热交换器、第一膨胀阀、柱形部，来自柱形部的制冷剂的气相与来自柱形部的制冷剂的液相的第一部分在通过第三热交换器之前混合，随后再次通过第一压缩机，而来自柱形部的制冷剂的液相的第二部分在再次通过第一压缩机之前通过第二膨胀阀、第二热交换器和第二压缩机。
本发明因此允许通过使得来自柱形部的双相制冷剂通过第三热交换器而将回路的中间阶段置于有利使用，其随后可将元件冷却至中等温度水平，例如，可冷却车辆的电池或一些功率电子器件。
在第一实施例中，例如，第一热交换器可能够在意图敞开到车辆内部中的空气和制冷剂之间交换热量，第二热交换器能够与车辆外部的空气交换热量，第三热交换器能够与车辆元件交换热量，所述车辆元件譬如电池或一些功率电子器件。
在该第一实施例中，热能可使用第二热交换器从外部空气吸入，且在前述元件处使用第三热交换器吸入，随后被采集热能可经由第一热交换器被传递至意图用于内部的空气流。
在第二实施例中，例如，第一热交换器可能够在车辆外部的空气和制冷剂之间交换热量，第二热交换器能够与敞开到车辆内部中的空气交换热量，第三热交换器能够与车辆元件交换热量，所述车辆元件譬如电池或一些功率电子器件。
在该第二实施例中，使用第一热交换器，热能可从意图用于内部以冷却所述内部或对所述内部进行空气调节的空气吸取，热能还可以使用第三热交换器从前述元件吸取，随后采集的热能可以经由第二热交换器被移出到外部空气中。
根据本发明的一个可行特征，回路可包括流动控制构件，来自柱形部的制冷剂的液相的第一部分在与来自柱形部的制冷剂的气相混合之前通过流动控制构件。
在该情况下，流动控制构件可以是阀或被校准的孔。
此外，回路可包括：
-第一部分，该第一部分形成环路，所述环路从第一压缩机的出口延伸至第一压缩机的入口，且顺序地包括第一热交换器、第一膨胀阀、柱形部、第一分支、第二膨胀阀、第二热交换器、第二压缩机和第二分支，
-第二部分，从柱形部延伸至第二分支，并从柱形部至第二分支顺序地包括第三分支和第三热交换器，
-第三部分，从第一分支延伸至第三分支。
此外，所述第三部分可包括所述流动控制构件。
本发明还涉及一种用于空间的热调节的装置，包括前述类型的制冷剂回路，其特征在于，第一热交换器能够在意图敞开到所述空间中的空气和制冷剂之间交换热量，第二热交换器能够与所述空间中外部的空气交换热量，第三热交换器能够与元件交换热量，所述车辆元件譬如电池或一些功率电子器件。
在该情况下，第一热交换器1例如布置在供暖、通风和/或空调设备(也称为H.V.A.C.设备)的空气流通管道中，所述管道例如意图敞开到车辆内部中，前述空间则由所述内部形成。还在该情况下，第二热交换器可布置在车辆的前部面上。第三热交换器则可直接地或间接地(即，例如经由热传递回路)与电池和/或与一些功率电子器件交换热量。
作为替代，第一热交换器能够在所述空间外部的空气和制冷剂之间交换热量，第二热交换器能够与意图敞开到所述空间中的空气交换热量，第三热交换器能够与元件交换热量，所述元件譬如电池或一些功率电子器件。
在该情况下，第二热交换器例如布置在供暖、通风和/或空调(H.V.A.C.)设备的空气流通管道中，所述管道意图敞开到车辆内部中，前述空间则由所述内部形成。还在该情况下，第一热交换器可布置在车辆的前部面上。第三热交换器可与车辆的所述元件直接地或间接地(即，经由热传递流体回路)交换热量。
本发明还涉及一种机动车辆，包括前述类型的热调节装置，所述空间是机动车辆的内部。
本发明最后涉及一种操作制冷剂回路的方法，所述制冷剂回路包括形成冷凝器的第一热交换器、形成蒸发器的第二热交换器、形成蒸发器的第三热交换器、第一压缩机、第二压缩机、第一膨胀阀、第二膨胀阀、能够将制冷剂的液相和气相分开的柱形部，和使制冷剂流改道的改道器件，所述方法至少包括以下步骤：使制冷剂至少顺序地循环通过第一压缩机、第一热交换器、第一膨胀阀、柱形部，来自柱形部的制冷剂的气相与来自柱形部B的液相的第一部分在通过第三热交换器之前混合，随后再次通过第一压缩机，而来自柱形部的制冷剂的液相的第二部分在再次通过第一压缩机之前通过第二膨胀阀、第二热交换器和第二压缩机。
在阅读借助非限制性示例进行并参考附图的以下描述时，将更好地理解本发明，且本发明的其他细节、特征和优势将显而易见，在附图中：
图1是示出根据本发明的热调节装置的示意图；
图2是示出图1的装置的操作的莫里尔图(Mollier diagram)。
图1示出用于热调节机动车辆内部的装置，包括制冷剂回路，所述制冷剂回路包括形成冷凝器的第一热交换器1、形成蒸发器的第二热交换器2、形成蒸发器的第三热交换器3、第一压缩机C1、第二压缩机C2、第一膨胀阀D1、第二膨胀阀D2、能够将制冷剂的液相和气相分开的柱形部B、以及能够控制制冷剂流的阀V。阀V可被控制。
更具体地，制冷剂回路包括第一部分P1，该第一部分P1形成环路，所述环路从第一压缩机C1的出口延伸至第一压缩机C1的入口，且顺序地包括第一热交换器1、第一膨胀阀D1、柱形部B、第一分支E1、第二膨胀阀D2、第二热交换器2、第二压缩机C2和第二分支E2；
-第二部分P2，从柱形部B延伸至第二分支E2，并从柱形部B至第二分支E2顺序地包括第三分支E3和第三热交换器3；
-第三部分P3，从第一分支E1延伸至第三分支E3，所述第三部分P3包括阀V。
操作中，制冷剂在环路中循环，通过第一压缩机C1、第一热交换器1、第一膨胀阀D1、柱形部B，来自柱形部B的制冷剂的气相与来自柱形部B的液相的第一部分在通过第三热交换器3之前混合，随后再次通过第一压缩机C1，而来自柱形部B的制冷剂的液相的第二部分在再次通过第一压缩机C1之前通过第二膨胀阀D2、第二热交换器2和第二压缩机C2。
本发明因此使得能够通过使来自柱形部B的双相制冷剂(液相的第一部分和气相的混合物)通过第三热交换器3而将装置的中间阶段置于有利使用，以例如将车辆的元件冷却至中等蒸发温度水平，所述中等蒸发温度水平高于第二热交换器2中的蒸发温度。
在本发明的第一实施例中，第一热交换器1在意图敞开到车辆内部中的空气和制冷剂之间交换热量，第二热交换器2与车辆外部的空气交换热量，第三热交换器3与车辆元件交换热量，所述车辆元件譬如电池或一些功率电子器件。
在该实施例中，第一热交换器1例如布置在供暖、通风和/或空调设备(也称为H.V.A.C.设备)的空气流通管道中，所述管道意图敞开到车辆内部中。还在该情况下，第二热交换器2可布置在车辆的前部面上。
因此，在第一实施例中，热能可使用第二热交换器2从外部空气吸入，且在车辆的所述元件处使用第三热交换器3吸入，随后该热能可经由第一热交换器1被传递至意图用于内部的空气流。
在第二实施例中，第一热交换器1在车辆外部的空气和制冷剂之间交换热量，第二热交换器2与意图敞开到车辆内部中的空气交换热量，第三热交换器3与车辆元件交换热量，所述车辆元件譬如电池或一些功率电子器件。
在该实施例中，第二热交换器2例如布置在供暖、通风和/或空调(H.V.A.C.)设备的空气流通管道中，所述管道意图敞开到车辆内部中。还在该情况下，第一热交换器1可布置在车辆的前部面上。
在该第二实施例中，热能可使用第一热交换器1从外部空气吸入，且从车辆的元件使用第三热交换器3吸入，随后该热能可通过第二热交换器2被传递至意图用于内部的空气流。
与前述两个实施例对应的热动力学循环在图2的莫里尔图上示出。在该图以及接下来的图中，焓h形成横坐标轴，制冷剂的压力p形成纵坐标轴。
此外，在该图中，标记为i1至i10的点已经既绘制在莫里尔图上，也绘制在图1中所示的制冷剂回路上，为了便于理解起见。制冷剂的相态(液体；双相，即液体和蒸气；蒸气)也在图上指出，如同各循环阶段(蒸发，冷凝，压缩，膨胀)。

Claims (9)

1.一种制冷剂回路，所述制冷剂回路包括形成冷凝器的第一热交换器(1)、形成蒸发器的第二热交换器(2)、第一压缩机(C1)、第二压缩机(C2)、第一膨胀阀(D1)、第二膨胀阀(D2)、能够将制冷剂的液相和气相分开的柱形部(B)，其特征在于，所述制冷剂回路包括形成蒸发器的第三热交换器(3)和改道器件，所述改道器件用于使制冷剂流改道且能够使制冷剂在环路中循环，所述环路至少顺序地通过第一压缩机(C1)、第一热交换器(1)、第一膨胀阀(D1)、柱形部(B)，来自柱形部(B)的制冷剂的气相与来自柱形部(B)的液相的第一部分在通过第三热交换器(3)之前混合，随后再次通过第一压缩机(C1)，而来自柱形部(B)的制冷剂的液相的第二部分在再次通过第一压缩机(C1)之前通过第二膨胀阀(D2)、第二热交换器(2)和第二压缩机(C2)。
2.根据权利要求1所述的回路，其特征在于，其包括控制制冷剂流的流动控制构件(V)，来自柱形部(B)的制冷剂的液相的第一部分在与来自柱形部(B)的制冷剂的气相混合之前通过流动控制构件(V)。
3.根据权利要求2所述的回路，其特征在于，所述流动控制构件(V)是阀(V)或被校准的孔。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的回路，其特征在于，其包括：
-第一部分(P1)，该第一部分(P1)形成环路，所述环路从第一压缩机(C1)的出口延伸至第一压缩机(C1)的入口，且顺序地包括第一热交换器(1)、第一膨胀阀(D1)、柱形部(B)、第一分支(E1)、第二膨胀阀(D2)、第二热交换器(2)、第二压缩机(C2)和第二分支(E2)，
-第二部分(P2)，从柱形部(B)延伸至第二分支(E2)，并从柱形部(B)至第二分支(E2)顺序地包括第三分支(E3)和第三热交换器(3)，
-第三部分(P3)，从第一分支(E1)延伸至第三分支(E3)。
5.根据权利要求2和4所述的擦拭器，其特征在于，所述第三部分(P3)包括所述流动控制构件(V)。
6.一种用于空间的热调节的装置，包括根据权利要求1至5中任一项所述的制冷剂回路，其特征在于，第一热交换器(1)能够在意图敞开到所述空间中的空气和制冷剂之间交换热量，第二热交换器(2)能够与所述空间外部的空气交换热量，第三热交换器(3)能够与元件交换热量。
7.一种用于空间的热调节的装置，包括根据权利要求1至5中任一项所述的制冷剂回路，其特征在于，第一热交换器(1)能够在所述空间外部的空气和制冷剂之间交换热量，第二热交换器(2)能够与意图敞开到所述空间中的空气交换热量，第三热交换器(3)能够与元件交换热量。
8.一种机动车辆，包括根据权利要求6或7所述的热调节装置，所述空间是机动车辆的内部。
9.一种操作制冷剂回路的方法，所述制冷剂回路包括形成冷凝器的第一热交换器(1)、形成蒸发器的第二热交换器(2)、形成蒸发器的第三热交换器(3)、第一压缩机(C1)、第二压缩机(C2)、第一膨胀阀(D1)、第二膨胀阀(D2)、能够将制冷剂的液相和气相分开的柱形部(B)，和使制冷剂流改道的改道器件，所述方法至少包括以下步骤：使制冷剂至少顺序地循环通过第一压缩机(C1)、第一热交换器(1)、第一膨胀阀(D1)、柱形部(B)，来自柱形部(B)的制冷剂的气相与来自柱形部(B)的液相的第一部分在通过第三热交换器(3)之前混合，随后再次通过第一压缩机(C1)，而来自柱形部(B)的制冷剂的液相的第二部分在再次通过第一压缩机(C1)之前通过第二膨胀阀(D2)、第二热交换器(2)和第二压缩机(C2)。
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