CN105143795A - 有压缩蒸汽分流回路的整体式热泵空调 - Google Patents

有压缩蒸汽分流回路的整体式热泵空调 Download PDF

Info

Publication number
CN105143795A
CN105143795A CN201480011334.7A CN201480011334A CN105143795A CN 105143795 A CN105143795 A CN 105143795A CN 201480011334 A CN201480011334 A CN 201480011334A CN 105143795 A CN105143795 A CN 105143795A
Authority
CN
China
Prior art keywords
refrigerant
heat
cold
evaporimeter
heat exchanger
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201480011334.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105143795B (zh
Inventor
卡里·M.·科瓦斯基
普拉萨德·S.·卡德莱
弗雷德里克·V.·奥迪
林赛·L.·莱茨尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle International GmbH
Original Assignee
Delphi Technologies Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US14/203,903 external-priority patent/US9879891B2/en
Application filed by Delphi Technologies Inc filed Critical Delphi Technologies Inc
Publication of CN105143795A publication Critical patent/CN105143795A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105143795B publication Critical patent/CN105143795B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H1/00899—Controlling the flow of liquid in a heat pump system
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00271—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
    • B60H1/00278—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit for the battery
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H1/3204—Cooling devices using compression
    • B60H1/3228—Cooling devices using compression characterised by refrigerant circuit configurations
    • B60H1/32284—Cooling devices using compression characterised by refrigerant circuit configurations comprising two or more secondary circuits, e.g. at evaporator and condenser side
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H1/3204—Cooling devices using compression
    • B60H1/3229—Cooling devices using compression characterised by constructional features, e.g. housings, mountings, conversion systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B29/00—Combined heating and refrigeration systems, e.g. operating alternately or simultaneously
    • F25B29/003—Combined heating and refrigeration systems, e.g. operating alternately or simultaneously of the compression type system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B47/00—Arrangements for preventing or removing deposits or corrosion, not provided for in another subclass
    • F25B47/02—Defrosting cycles
    • F25B47/022—Defrosting cycles hot gas defrosting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00271—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
    • B60H2001/00307—Component temperature regulation using a liquid flow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H2001/00928—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices comprising a secondary circuit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H2001/00961—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices comprising means for defrosting outside heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2339/00—Details of evaporators; Details of condensers
    • F25B2339/04—Details of condensers
    • F25B2339/047—Water-cooled condensers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/04—Refrigeration circuit bypassing means
    • F25B2400/0411—Refrigeration circuit bypassing means for the expansion valve or capillary tube

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
  • Other Air-Conditioning Systems (AREA)

Abstract

本发明公开了一种整体式热泵空调(HPAC)系统(10)，包括制冷剂分流回路(49)，设定为供应足够的热以解冻外部热交换器(44)但是不十分影响供热至车辆的乘客舱。HPAC系统(10)包括制冷剂回路(12)，设定为从冷的冷却剂回路(14)泵送热至热的冷却剂回路(16)，冷的冷却剂回路从外部热交换器(44)搜集热，热的冷却剂回路(16)供热至乘客舱。制冷剂回路(12)包括冷凝器(18)，该冷凝器与热的冷却剂回路(16)热连接，蒸发器(22)，该蒸发器与冷的冷却剂回路(14)热连接，和压缩器(24)，该压缩器使制冷剂循环通过制冷剂回路(12)。制冷剂回路(12)进一步包括方法，该方法选择性的将至少一部分热的压缩制冷剂分流出压缩器(24)直接进入蒸发器(22)，加热冷的冷却剂回路(14)直至足够解冻外部热交换器(44)。

Description

有压缩蒸汽分流回路的整体式热泵空调
对相关申请的交叉引用
本申请要求2013年3月12日递交的美国临时申请No.61/777,677的优先权，内容整体合并于此。
本申请同样为2012年2月16日递交的国际申请No.PCT/US2012/025419的部分继续申请，要求2011年2月17日递交的美国临时申请No.61/443,774的优先权。
本申请同样为2012年2月14日递交的美国专利申请No.13/396,211的部分继续申请，要求2011年2月17日递交的美国临时申请No.61/443,774的优先权。
国际申请No.PCT/US2012/025419，美国专利申请No.13/396,211，和美国临时申请No.61/443,774整体参照合并于此。
技术领域
本公开涉及用于机动车辆的加热和空气调节系统；特别涉及热泵空气调节系统。
背景技术
典型的车辆空气调节系统包括蒸发器和冷凝器，蒸发器位于邻近乘客舱的HVAC模块，冷凝器位于暴露在外部周围空气的前发动机舱。压缩器使两相制冷剂循环通过蒸发器，该两相制冷剂在蒸发器中通过从乘客舱吸收热膨胀为低压的蒸汽制冷剂，因此向乘客提供冷却的空气。低压蒸汽通过压缩器压缩为高压蒸汽并且接着传递至冷凝器，高压蒸汽在冷凝器通过向周围空气释放热冷凝为高压的液相制冷剂。液相通过膨胀装置回到蒸发器，该膨胀装置将高温的液相制冷剂转化为液相和蒸汽制冷剂的低压混合物来继续循环。
对于有较小内燃机的车辆和电动车辆来说，已知要通过逆转制冷剂流来运转热泵模式下的空气调节系统，向乘客舱提供补充热。当制冷剂流逆转后，冷凝器通过蒸发液相制冷剂从外部周围空气吸收热，而蒸发器通过冷凝蒸汽相制冷剂向乘客舱释放热。
由于系统在空气调节模式下使用时的低压端在热泵模式下使用时会变成高压端，在热泵模式下运转空气调节系统的一个缺点是增加系统复杂性，因为要求通过使用更厚的计量管和配件来加固整个系统的制冷剂管道设施。在热泵模式下运转系统的另一个已知缺点是在温度较低时，像冷凝器的表面温度降至32℉以下，任何冷凝在冷凝器表面的水汽将会结冰，因此导致系统效力较小并且甚至可能损坏冷凝器。
基于前面所述，需要加热系统提供补充热至汽车的乘客舱，不要求逆转空气调节系统中的制冷剂循环或对电动驱动范围产生有害影响。
发明内容
本发明公开涉及包括制冷剂分流回路的整体式热泵空调(整体式HPAC)系统，制冷剂分流回路设定为供应足够的热来解冻外部热交换器，同时不十分影响给车辆乘客舱的供热。所述HPAC系统包括制冷剂回路，该制冷剂回路设定为将冷的冷却剂回路中的热泵至热的冷却剂回路，冷的冷却剂回路从外部热交换器收集热，热的冷却剂回路供热至乘客舱。所述制冷剂回路包括与热的冷却剂回路热连接的冷凝器，与冷的冷却剂回路热连接的蒸发器，和使制冷剂循环通过所述制冷剂回路的压缩器。所述制冷剂回路进一步包括方法，该方法选择性的将至少一部分从所述压缩器离开的热的压缩制冷剂直接分流至所述蒸发器，以加热冷的冷却剂回路直至足够解冻所述外部热交换器。
本发明公开同样进一步涉及用于解冻HPAC系统中外部热交换器的办法，该办法包括所述步骤：提供制冷剂回路，该制冷剂回路包括冷凝器，设定为冷凝热的压缩制冷剂为液相制冷剂，膨胀装置，设定为接收并且部分膨胀所述冷凝器中的热的液相制冷剂为蒸汽-液相制冷剂，蒸发器，位于所述膨胀装置下游并且设定为蒸发所述蒸汽-液相制冷剂为冷的蒸汽制冷剂，和压缩器，设定为接收和压缩所述蒸发器中的冷的蒸汽制冷剂为所述冷凝器中的热的压缩制冷剂；提供冷的冷却剂回路，该冷的冷却剂回路与所述蒸发器和所述外部热交换器热连接；并且分流至少一部分从所述压缩器离开的热的压缩制冷剂至所述蒸发器，以从所述热的压缩制冷剂传递足够的热至所述冷的冷却剂回路来解冻所述外部热交换器。
所述HPAC和办法提供的优点是能解冻所述外部热交换器，而不用显著影响HPAC系统中乘客舱的供热。由于所述压缩蒸汽分流回路独立于所述热的冷却剂流过所述舒适热交换器，通过分流所有或一部分热的制冷剂以加热所述冷的冷却剂回路并且不分流所述热的冷却剂以防十分影响乘客的舒适。
本发明进一步的特点和优点将会更清楚的出现在接下来对本发明优选实施方式的详细描述的阅读中，该详细描述仅借助于不限制的示例并且参照所述附图给出。
附图说明
本发明将参照附图进一步得到描述，其中：
图1示出整体式热泵空调(整体式HPAC)系统的示意图。
图2示出在冷却模式下运转的汽车整体式HPAC系统的示意图。
图3示出在加热模式下运转的汽车整体式HPAC系统的示意图。
图4示出在加热模式下运转的汽车整体式HPAC系统的示意图，其中整体式HPAC包括压缩蒸汽分流回路。
图5示出有压缩蒸汽分流回路的整体式HPAC的实施方式。
图6示出有压缩蒸汽分流回路的整体式HPAC的实施方式。
图7示出没有压缩蒸汽分流时整体式HPAC系统运转的制冷剂循环图。
图8示出有压缩蒸汽分流时整体式HPAC系统运转的制冷剂循环。
具体实施方式
图1中示出整体式HPAC系统10的流程示意图，该整体式HPAC系统设定为从汽车的一部分捕获废弃的热能，并且将其在车辆另一部分内有利使用。整体式HPAC系统10包括制冷剂回路12，该制冷剂与冷的冷却剂回路14和热的冷却剂回路16热连接。制冷剂回路12的主要部件包括一系列闭合环状液压连接的冷凝器18，制冷剂膨胀装置20，和蒸发器22。位于制冷剂回路12中心的是制冷剂压缩器24，该制冷剂压缩器相对于制冷剂流的方向位于蒸发器22的下游和冷凝器18的上游。压缩器24负责压缩并且使两相制冷剂，例如R-134a或R-1234yf，循环通过整体式HPAC系统10的制冷剂回路12。
热的冷却剂回路16包括热的热交换器26和热的冷却剂泵28，热的热交换器与冷凝器18热连接，热的冷却剂泵使热的冷却剂循环通过热的热交换器26。相似地，冷的冷却剂回路14包括冷的热交换器30和冷的冷却剂泵32，该冷的热交换器与蒸发器22热连接，冷的冷却剂泵使冷的冷却剂循环通过冷的热交换器30。冷的冷却剂回路14可从各种车辆热源收集废热，例如混合驱动车辆的电动驱动电机，功率电子器件，和内燃机，由此冷却各种热源。制冷剂回路12传递或抽运冷的冷却剂回路14的热至热的冷却剂回路16，该热的冷却剂回路相应地传递热至全车的各种部件有利使用，例如提供补充热至乘客舱的舒适热交换器42。
谈到图2和3，全车冷的和热的冷却剂回路14,16的流动路径可基于车辆的冷却和加热需要重新设置。冷的和热的冷却剂回路14,16可包括大量互相连接的分支，并在关键节点都有远程驱动阀40，该远程驱动阀可重新设置以重新限定各个冷却回路14,16的流动路径，来选择性的提供冷的或热的冷却剂流至指定的热交换器。制冷剂回路12传递冷的冷却剂回路14中的热能至热的冷却剂回路16。
例如谈及图2，在冷却模式下，用单虚线示出的冷的冷却剂回路14设定为允许冷的冷却剂流过舒适热交换器42冷却流向乘客舱的空气，并且如果需要的话，流到电池热交换器46冷却电池，然而用三重虚线示出的热的冷却剂回路16设定为允许热的冷却剂流过外部热交换器44散热，例如低温散热器44。谈到图3，在热泵模式下，用单虚线示出的冷的冷却剂回路14可指示至内部辅助热交换器48收集车辆内部的热和至外部热交换器44从周围空气收集热。用三重虚线示出的热的冷却剂回路16可改变方向通过舒适热交换器42加热流向乘客舱的空气，并且如果需要的话，到电池热交换器46以保持电池在最佳运转温度。
流过制冷剂回路12的制冷剂不需要逆转；冷的和热的冷却剂回路14,16的重新设置决定系统是在冷却还是热泵模式下工作。换句话说，与已知在热泵模式下空气调节系统的运转办法不同，本发明的制冷剂回路12不会逆转。这样的一个益处是不需要加强整个制冷剂回路12的制冷剂管道和配件，因为制冷剂回路12的低压端不受高压制冷剂影响。
和大多数热泵系统一样，如果不是全部的话，在外部热交换器44的核心部分结冰或结霜是有条件的。不管流过外部热交换器44的冷的冷却剂的温度正好是还是低于水的凝固点，都会有结霜的风险存在，并且外部热交换器44的外表面上会出现冷凝液。一种从外部热交换器44的核心部分除冰或解冻的办法，就是重新设定一部分或整个热的冷却剂回路16的路线使其直接至外部热交换器44。但是，为此重新设定热的冷却剂回路16的路线也有一些不利。一个不利就是当热的冷却剂流过外部热交换器44时该热的冷却剂温度急速降低。解冻费时30秒而且在热的冷却剂流至低温的热交换器44时，该热交换器通常位于汽车的前端，热的冷却剂因为前方的高气流急速冷却下来，导致舒适热交换器42的供热损失。这样降低了整体式HPAC系统10的加热能力，降低提供至乘客舱的冷气的温度，由此导致乘客不舒适。
本发明提供一种给低温热交换器44解冻的独特系统和办法，通过在整体式HPAC系统10，或更加明确的在整体式HPAC100提供压缩蒸汽分流回路49。整体式HPAC100的部件在下面详细描述并且示例性示例在图5和6中示出。谈到图4，在热泵和解冻模式下，所有从压缩器离开的热的压缩制冷剂可分流至蒸发器22来让冷的冷却剂回路14快速热起来解冻低温散热器44，蒸发器与冷的热交换器30热连接。在解冻低温散热器44时，在热的冷却剂回路16流动的热的冷却剂的热惯性继续给舒适热交换器42供热。在热的压缩制冷剂的分流停止后并且系统回复至正常的热泵模式，如图3所示，冷的冷却剂回路14中的热抽运回热的冷却剂回路16，通过舒适热交换器42继续给乘客舱供热；因此在这个过程中没有能量浪费。或者，从压缩器离开的一部分，而不是所有，热的压缩制冷剂可分流至蒸发器22，由此仅提供需要的热来快速升高在冷的冷却剂回路14内流动的冷的冷却剂的温度，以解冻外部热交换器44而不会显著影响乘客舱的供热。由于压缩蒸汽分流回路独立于热的冷却剂流过舒适热交换器42，通过分流所有或仅一部分热的压缩制冷剂以加热冷的冷却剂回路14并且不分流热的冷却剂回路16以防十分影响乘客的舒适。
压缩蒸汽分流回路49可提供在压缩器24的排出物和蒸发器22的入口，蒸发器位于膨胀装置20的下游。如上所述，蒸发器22与冷的热交换器30热连接，通过该冷的热交换器冷的冷却剂流动时从外部热交换器44收集热。可提供比例阀50，来选择性的从压缩器24分流所有或一部分热的压缩制冷剂直接至蒸发器22而不是冷凝器18，该冷凝器与热的热交换器26热连接，热的冷却剂通过该热的热交换器流动。可在膨胀装置20的上游提供旁通阀52，用来在热的压缩制冷剂部分分流至蒸发器22时绕过膨胀装置20。旁通阀52防止热的压缩制冷剂部分膨胀以确保热最大程度的传递至冷的冷却剂回路14。比例阀50与旁通阀52协作，使从压缩器24离开的热的压缩制冷剂中最大程度的热能成比例的传至热的冷却剂回路16以允许继续供热至乘客舱，和冷的冷却剂回路14以允许解冻外部热交换器44。
流过蒸发器22的分流的热压缩制冷剂提供足够的热至冷的冷却剂回路14，以解冻任何在外部热交换器44上形成的冰。这样允许热的冷却剂回路16继续用于座舱加热。由于解冻循环大约要求不足1或2分钟，热的冷却剂的热惯性能在解冻循环期间继续向乘客舱供热。压缩蒸汽分流循环结束后，冷的冷却剂回路14仍然温热并且允许这种热抽运回循环中的热的冷却剂回路16，由此不损失用于解冻外部热交换器44的所有热。这样有助于获得尽可能高的性能系数(COP)并且令热的冷却剂相对较快的达到需要的温度。
图5示出紧凑型整体式HPAC100的示例性实施方式，该整体式HPAC包括一体式冷凝器热的热交换器组件102，接收器104，再冷却器106，热膨胀阀(TXV)108，和一体式蒸发器/冷的热交换器组件110。整体式HPAC100同样包括电动压缩器112，用于使典型的两相制冷剂循环通过一系列制冷剂管113，和电动热的和冷的冷却剂泵114,116，分别设定为液压连接至热的冷却剂回路和冷的冷却剂回路。压缩器可为由永磁电动机驱动的紧凑型涡旋式压缩器，该永磁电动机有钕或其他稀土磁体。用于热的和冷的冷却剂回路中的液相冷却剂一般为70％的乙二醇和30％的水的混合物，该混合物避免冷却剂在低温时结霜或变得过于粘滞，一体式蒸发器/冷的热交换器组件110需要该低温。
一体式冷凝器/热的热交换器组件102可为板式热交换器组件，该板式热交换器组件在上游端板126和下游端板128之间堆有和焊有大量冲压金属板120。冲压金属板包括有领域中普通技术人员已知的特点，例如开口，选择的开口的轮毂，和法兰，该法兰在堆叠时为高压制冷剂流限定冷凝器制冷剂通道并且为热的冷却剂流限定单独的热的冷却剂通道。板可包括建立在相邻板之间的众多接触点，致使流过的流体成湍流以提供高传热系数。
通过一体式冷凝器/热的热交换器组件102的热的制冷剂流和热的冷却剂流为非接触式热连接；换句话说，该两流体不混杂，但是彼此热连接，并且可并发或逆流。温度较高的制冷剂传递热能至温度较低的热的冷却剂；由此在热的冷却剂离开一体式冷凝器/热的热交换器组件102时升高其温度并且回到热的冷却剂回路(未示出)。上游端板126包括制冷剂入口130和热的冷却剂入口134，制冷剂入口与电动压缩器112的排出侧118流体连接，热的冷却剂入口与热的冷却剂泵114流体连接。下游端板128包括制冷剂出口132和热的冷却剂出口136，制冷剂出口和接收器104流体连接，热的冷却剂出口设定为液压连接至热的冷却剂回路。
类似地，下游再冷却器106和一体式蒸发器/冷的热交换器组件110同样可为板式热交换器。一体式蒸发器/冷的热交换器组件110包括冷的冷却剂入口138和出口140，其中冷的冷却剂出口140适应于液压连接至冷的冷却剂回路(未示出)，用于低压制冷剂流的蒸发器制冷剂通道，和用于冷的冷却剂流单独的冷的冷却剂通道。通过一体式蒸发器/冷的热交换器组件110的低温制冷剂流和冷的冷却剂彼此同样为非接触式热连接，并且可并发或逆流。较高的冷的冷却剂传递热能至温度较低的蒸发的制冷剂，由此在冷的冷却剂离开一体式蒸发器/冷的热交换器组件110时降低其温度并且回到冷的冷却剂回路(未示出)。
图6示出整体式HPAC100可供选择的实施方式，其中在图5示出的整体式HPAC100中的一体式冷凝器/热的热交换器组件102，接收器104，再冷却器106，热膨胀阀(TXV)108和一体式蒸发器/冷的热交换器组件由单个紧凑型板式HPAC热交换器201替代，该单个紧凑型板式HPAC热交换器由大量堆叠和焊接的金属板组装。相对于制冷剂流，可提供累加器294在板式HPAC热交换器201的下游和压缩器212的上游。板式HPAC热交换器201基本上包括三个连接的热交换器部分，该三个部分作为一个一体式单元一同作用，其中制冷剂用于传递冷的冷却剂回路中的热能至热的冷却剂回路，由此冷却冷的冷却剂回路并且加热热的冷却剂回路。
对于图5示出的第一实施方式，在压缩器112排出线添加比例分流阀150来控制压缩蒸汽分流的持续时间。制冷剂线152从比例分流阀150添加至TXV108下游的一体式蒸发器/冷的热交换器组件110入口。对于图6示出的可供选择的实施方式，比例分流阀250添加在压缩器212下游的压缩器排出线。接着制冷剂线252连接至板式HPAC热交换器201的入口侧。热的压缩制冷剂流向板式HPAC热交换器201。
图7以压力-焓线图示出现有系统的制冷循环。压缩器投入该系统的工作由线1-2示出。制冷剂流过冷凝器时，见线2-3，制冷剂中的热排斥出来传递至冷却剂。在该过程中，制冷剂从蒸汽变为液相。离开冷凝器后，制冷剂流过膨胀装置，见线3-4。该过程降低了制冷剂的温度和压力并且导致一些液相闪回蒸汽。当液相-蒸汽制冷剂混合物流过冷的热交换器时，从冷却剂中吸热。这种热导致制冷剂沸腾，在回到压缩器之前变回蒸汽，见点1。
压缩蒸汽分流的循环在图8示出。压缩器投入系统的工作由线1’-2’示出。在这种情况下，压缩器中热的压缩制冷剂不会导向至冷凝器。相反，分流阀将其导向至蒸发器，见2’-3’。制冷剂流过蒸发器，将热从压缩器传递至流过冷的热交换器的冷却剂，接着回到压缩器，线3’-1’示出。由冷的热交换器加热的冷却剂送往低温散热器解冻。
虽然本发明已经参照示例性实施方式进行描述，需要本领域技术人员理解的是在不离开本发明的范围时，本发明可有各种变化并且可用对等物替代其元件。此外，在不离开本发明的基本范围时，可作出许多修改来使本发明的教导适用于特点的情况或材料。因此其意图是，本发明不限于预期用于执行本发明作为最佳模式公开的特定实施方式，而是包括所有落入所附权利要求书范围内的实施方式。

Claims (14)

1.一种整体式热泵空调(HPAC)系统(10)，包括：
制冷剂回路(12)，该制冷剂回路包括：
冷凝器(18)，设定为将热的压缩制冷剂冷凝为液相制冷剂，
膨胀装置(20)，设定为接受并且将所述冷凝器(18)中的所述液相制冷剂部分膨胀为蒸汽-液相制冷剂，
蒸发器(22)，位于所述膨胀装置(20)下游，设定为将所述蒸汽-液相制冷剂蒸发为冷的蒸汽制冷剂，并且与包括外部热交换器(44)的冷的冷却剂回路(14)热连接，和
压缩器(24)，设定为接收并且压缩所述蒸发器(22)中冷的蒸汽制冷剂为热的压缩制冷剂进入所述冷凝器(18)，
其中所述制冷剂回路(12)包括方法，该方法选择性的将至少一部分所述热的压缩制冷剂从所述压缩器(24)分流至所述蒸发器(22)。
2.根据权利要求1所述的整体式HPAC系统(10)，其中所述方法选择性的分流至少一部分所述热的压缩制冷剂，在所述压缩器(24)和所述冷凝器(18)之间的所述制冷剂回路(12)包括比例阀(50)，其中所述比例阀(50)运行将从所述压缩器(24)离开至所述蒸发器(22)的所述热的压缩制冷剂在0至100％之间分流。
3.根据权利要求2所述的整体式HPAC系统(10)，其中所述方法选择性的分流至少一部分所述热的压缩制冷剂，包括制冷剂分流回路(49)，该制冷剂分流回路将所述比例阀(50)液压连接至所述蒸发器(22)的入口。
4.根据权利要求2所述的整体式HPAC系统(10)，其中：
所述外部热交换器(44)易受结霜影响，并且
所述比例阀(50)运转以分流至少一部分所述热的压缩制冷剂至所述蒸发器(22)，来为所述冷的冷却剂回路(14)提供足够的热以解冻所述外部热交换器(44)。
5.根据权利要求3所述的整体式HPAC系统(10)，其中所述制冷剂回路(12)包括旁通阀(52)，该旁通阀位于所述冷凝器(18)下游和所述膨胀装置(20)上游。
6.根据权利要求5所述的整体式HPAC系统(10)，其中所述旁通阀(52)运转避免液相制冷剂从所述冷凝器(18)离开直接至所述蒸发器(22)。
7.根据权利要求5所述的整体式HPAC系统(10)，其中所述旁通阀(52)在所述比例阀(50)从所述压缩器(24)分流的热的压缩制冷剂少于100％时，避免液相制冷剂从所述冷凝器(18)离开至所述分流回路。
8.根据权利要求1所述的整体式HPAC系统(10)，其中：
所述外部热交换器(44)易受结霜影响，并且
运行所述方法，选择性的将从所述压缩器(24)离开的所述热的压缩制冷剂直接分流至所述蒸发器(22)，来提供足够的热能至所述冷的冷却剂回路(14)以解冻所述外部热交换器(44)。
9.根据权利要求1所述的整体式HPAC系统(10)，其中所述方法选择性的分流至少一部分所述热的压缩制冷剂，包括：
比例阀(50)，设定为选择性的将至少一部分从所述压缩器(24)离开的热的压缩制冷剂分流至所述蒸发器(22)，
制冷剂分流回路(49)，该制冷剂分流回路液压连接所述比例阀(50)至所述蒸发器(22)的入口；和
旁通阀(52)，在所述比例阀(50)从所述压缩器(24)分流的热的压缩制冷剂少于100％时，该旁通阀避免液相制冷剂从所述冷凝器(18)离开至所述制冷剂分流回路(49)。
10.一种方法，用于解冻整体式热泵空调(HPAC)系统(10)的外部热交换器(44)，包括所述步骤：
提供制冷剂回路(12)，包括：
冷凝器(18)，设定为将热的压缩制冷剂冷凝为液相制冷剂，
膨胀装置(20)，设定为接收并且部分膨胀所述冷凝器(18)中的液相制冷剂为蒸汽-液相制冷剂，
蒸发器(22)，位于所述膨胀装置(20)的下游，设定为将蒸汽-液相制冷剂蒸发为冷的蒸汽制冷剂，和
压缩器(24)，设定为接收并且压缩所述蒸发器(22)中的冷的蒸汽制冷剂为热的压缩制冷剂至所述冷凝器(18)；
提供冷的冷却剂回路(14)，该冷的冷却剂回路与所述蒸发器(22)和所述外部热交换器(44)热连接；
分流至少一部分从所述压缩器(24)离开的所述热的压缩制冷剂至所述蒸发器(22)，以从所述热的压缩制冷剂转移足够的热至所述冷的冷却剂回路(14)来解冻所述外部热交换器(44)。
11.根据权利要求10所述的方法，用于解冻整体式热泵空调(HPAC)系统(10)的外部热交换器(44)，进一步包括所述步骤：
提供制冷剂分流回路(49)，该制冷剂分流回路将压缩器(24)的出口液压连接至蒸发器(22)的入口；
提供制冷剂比例阀，设定为选择性的分流至少一部分从所述压缩器(24)离开的所述热的压缩冷却剂至所述蒸发器(22)的所述入口；
侦测所述外部热交换器(44)的所述结霜；并且
分流足够部分用于辅助的热的压缩制冷剂至所述蒸发器(22)，以提供足够的热来解冻所述外部热交换器(44)。
12.一种整体式热泵空调(整体式HPAC(100))，包括：
制冷剂回路(12)，包括用于冷凝高压蒸汽的冷凝器(18)，
蒸发器(22)，位于所述冷凝器(18)下游用于蒸发低压的液相制冷剂，和
压缩器(24)，用于从所述蒸发器(22)接收低压的蒸汽制冷剂并且释放高压的蒸汽制冷剂至所述冷凝器(18)；
冷端热交换器，设定为液压连接至冷端冷却剂回路，其中所述冷端热交换器与所述蒸发器(22)热连接；
热的热交换器(26)，设定为液压连接至热端冷却剂回路，其中所述热的热交换器(26)与所述冷凝器(18)热连接；和
制冷剂分流回路(49)，该制冷剂分流回路液压连接从所述压缩器(24)离开的热的压缩制冷剂至所述蒸发器(22)。
13.根据权利要求12所述的整体式热泵空调(整体式HPAC(100))，其中所述制冷剂分流回路(49)包括比例阀(50)，该比例阀设定为选择性的分流至少一部分从所述压缩器(24)离开的热的压缩制冷剂至所述蒸发器(22)。
14.根据权利要求12所述的整体式热泵空调(整体式HPAC(100))，其中所述制冷剂回路(12)包括旁通阀(52)，在所述比例阀(50)从所述压缩器(24)分流的热的压缩制冷剂少于100％时，该旁通阀运转以避免液相制冷剂从所述冷凝器(18)离开至所述分流回路。
CN201480011334.7A 2013-03-12 2014-03-12 有压缩蒸汽分流回路的整体式热泵空调 Expired - Fee Related CN105143795B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361777677P 2013-03-12 2013-03-12
US61/777,677 2013-03-12
US14/203,903 2014-03-11
US14/203,903 US9879891B2 (en) 2011-02-17 2014-03-11 Unitary heat pump air conditioner having a compressed vapor diversion loop
PCT/US2014/024043 WO2014143621A1 (en) 2013-03-12 2014-03-12 A unitary heat pump air conditioner having a compressed vapor diversion loop

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105143795A true CN105143795A (zh) 2015-12-09
CN105143795B CN105143795B (zh) 2017-05-24

Family

ID=51537503

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480011334.7A Expired - Fee Related CN105143795B (zh) 2013-03-12 2014-03-12 有压缩蒸汽分流回路的整体式热泵空调

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2972019B1 (zh)
CN (1) CN105143795B (zh)
WO (1) WO2014143621A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108312866A (zh) * 2018-01-30 2018-07-24 宁波国创机车装备有限公司 一种动力电池冷却加热管理系统及动力电池

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2529162B (en) * 2014-08-11 2017-11-08 Jaguar Land Rover Ltd A vehicle arrangement
US10638648B2 (en) 2016-04-28 2020-04-28 Ge Energy Power Conversion Technology Ltd. Cooling system with pressure regulation
DE102017100653B4 (de) 2017-01-13 2023-08-24 Denso Automotive Deutschland Gmbh Wärmepumpeneinrichtung mit Enteisungsfunktion
GB2558914B (en) 2017-01-19 2021-03-31 Arrival Ltd Thermal management unit and system
CN112406494B (zh) * 2019-08-23 2022-08-09 华为技术有限公司 用于汽车的热管理系统以及基于该系统的热管理方法
IT201900015376A1 (it) * 2019-09-02 2021-03-02 Denso Thermal Systems Spa Sistema per il controllo della temperatura di una batteria in un veicolo e per lo sbrinamento di un radiatore associato a tale sistema.
KR20210088192A (ko) 2020-01-06 2021-07-14 엘지전자 주식회사 전기자동차의 히트펌프장치
EP3984793B1 (en) 2020-10-16 2023-11-22 Volvo Car Corporation Temperature control system for electric vehicles
CN113212105B (zh) * 2021-06-16 2022-03-18 广州小鹏汽车科技有限公司 热管理系统及其控制方法和车辆
CN114523819B (zh) * 2022-03-30 2024-01-19 广东美的白色家电技术创新中心有限公司 热管理系统、控制方法及装置、计算机程序产品和车辆
DE102022206698B4 (de) * 2022-06-30 2024-02-22 Zf Friedrichshafen Ag Wärmeenergiesystem zum Regulieren von Temperaturen eines Fahrzeugs und Fahrzeug mit einem solchen

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2456110Y (zh) * 2000-12-30 2001-10-24 广东科龙电器股份有限公司 可连续制热的热泵空调器
US20060010887A1 (en) * 2004-07-13 2006-01-19 Byeong-Seung Lee Plate heat exchanger with condensed fluid separating functions and its manufacturing method
US20100281901A1 (en) * 2009-05-07 2010-11-11 Nippon Soken, Inc. Air conditioner for vehicle

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3237187B2 (ja) * 1991-06-24 2001-12-10 株式会社デンソー 空調装置
EP2110274B1 (en) * 2008-04-18 2012-04-11 Valeo Systemes Thermiques Improved heating and air conditioning unit for an automotive vehicle

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2456110Y (zh) * 2000-12-30 2001-10-24 广东科龙电器股份有限公司 可连续制热的热泵空调器
US20060010887A1 (en) * 2004-07-13 2006-01-19 Byeong-Seung Lee Plate heat exchanger with condensed fluid separating functions and its manufacturing method
US20100281901A1 (en) * 2009-05-07 2010-11-11 Nippon Soken, Inc. Air conditioner for vehicle

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108312866A (zh) * 2018-01-30 2018-07-24 宁波国创机车装备有限公司 一种动力电池冷却加热管理系统及动力电池

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014143621A1 (en) 2014-09-18
CN105143795B (zh) 2017-05-24
EP2972019A1 (en) 2016-01-20
EP2972019A4 (en) 2017-03-15
EP2972019B1 (en) 2018-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105143795B (zh) 有压缩蒸汽分流回路的整体式热泵空调
US9879891B2 (en) Unitary heat pump air conditioner having a compressed vapor diversion loop
US9494350B2 (en) Plate-type heat pump air conditioner heat exchanger for a unitary heat pump air conditioner
US9239193B2 (en) Unitary heat pump air conditioner having a heat exchanger with an integral receiver and sub-cooler
US7063137B2 (en) Heat pump with secondary loop air-conditioning system
US11117444B2 (en) Heat pump system for vehicle
CN109501552B (zh) 用于车辆的热泵系统
CN102563943B (zh) 汽车空调设备的制冷剂循环回路
US6931880B2 (en) Method and arrangement for defrosting a vapor compression system
JP6047314B2 (ja) 車両用空調装置
CN108973587B (zh) 一种汽车热泵空调系统和控制方法
EP2629040B1 (en) A unitary heat pump air conditioner having a heat exchanger with an integral receiver and sub-cooler.
CN113454407B (zh) 用于电动或混合动力机动车辆的热管理的装置
JP2018058573A (ja) 車両用空調装置
CN113710519A (zh) 制冷循环装置
JP2020192965A (ja) 熱交換システム
WO2018066276A1 (ja) 車両用空調装置
CN113330259B (zh) 机动车辆空调回路
CN112140829B (zh) 车辆热管理系统和车辆
CN220923751U (zh) 一种集成化纯电汽车热泵空调系统及纯电汽车
JP2013212820A (ja) 車両用空気調和装置
CN116951750A (zh) 热泵系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20170120

Address after: Stuttgart, Germany

Applicant after: MAHLE INTERNATIONAL GmbH

Address before: Michigan state

Applicant before: DELPHI TECHNOLOGIES, INC.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20170524