CN106163842B - 车用热泵系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车用热泵系统，更具体地，涉及一种进行冷却和加热的车用热泵系统，该热泵系统包括压缩机、风冷式冷凝器、膨胀装置和蒸发器，蒸发器被安装在空调箱体的冷空气通道上，并且风冷式冷凝器被安装在空调箱体的暖空气通道上，其中使制冷剂与冷却剂进行热交换的水冷式冷凝器被安装在压缩机与风冷式冷凝器之间的制冷剂循环线路上，从而此使暖空气通道中的风冷式冷凝器的尺寸能够降低，从而使鼓风机的数量或尺寸能够降低以及使系统的尺寸能够降低，并且鼓风机的马达容量可减小，进而能够降低消耗的功率和噪音。

Description

车用热泵系统
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的热泵系统，更具体地，涉及一种用于车辆的热泵系统，该热泵系统包括压缩机、安装到暖空气通道上的风冷式冷凝器、安装到空调箱体的冷空气通道上的膨胀装置和蒸发器以进行加热和冷却，并进一步包括水冷式冷凝器，该水冷式冷凝器被安装到压缩机与风冷式冷凝器之间的制冷剂循环线路上以在制冷剂与冷却剂之间进行热交换。
背景技术
通常，如图1所示，用于车辆的空调系统具有冷却循环，该冷却循环包括：压缩机1，用于压缩和排出制冷剂；冷凝器2，用于使从压缩机1排出的高压制冷剂冷凝；膨胀阀3，用于对在冷凝器2中冷凝并液化的制冷剂进行节流；以及蒸发器4，用于在由膨胀阀3节流的低压的液化制冷剂与吹送到车辆内部的空气之间进行热交换，并蒸发制冷剂，以便由于通过蒸发潜热进行的吸热而冷却排放到车辆内部的空气，并且压缩机1、冷凝器2、膨胀阀3 以及蒸发器4通过制冷管路彼此连接。空调系统通过以下制冷剂循环过程冷却车辆的内部。
当空调系统的冷却开关(未示出)接通时，首先，当通过发动机或马达的驱动功率驱动时，压缩机1吸入并压缩低温低压的气相制冷剂，然后使高温高压的气相制冷剂进入冷凝器2。然后，冷凝器2通过与室外空气进行热交换将气相制冷剂冷凝为高温高压的液相制冷剂。此后，从冷凝器2流出的高温高压的液相制冷剂通过膨胀阀3的节流作用迅速膨胀并且以低温低压的湿饱和状态被输送到蒸发器4。蒸发器4在制冷剂和通过鼓风机(未示出)吹送到车辆内部的空气之间进行热交换。然后，制冷剂在蒸发器4内被蒸发并以低温低压的气相被排出。此后，气相制冷剂被吸入到压缩机1中，然后，再循环如上所述的制冷循环。
蒸发器被安装在安装于车辆内部的空调箱体内以冷却车辆的内部。也就是说，通过鼓风机(未示出)吹送的空气通过蒸发器4内循环的液相制冷剂的蒸发潜热(evaporativelatent heat)冷却，并且以冷却状态被排放到车辆的内部以冷却车辆的内部。
此外，车辆的内部由安装在空调箱体内的加热器芯(未示出)或者安装在空调箱体内的电加热器(未示出)加热，发动机的冷却剂循环通过所述加热器芯。
与此同时，冷凝器2被安装在车辆的前部，以在与空气进行热交换时散热。
近来，已经开发了一种仅使用制冷循环进行加热和冷却的热泵系统。如图2所示，这种热泵系统包括：分别在一个空调箱体10内的左侧和右侧形成的冷空气通道11和暖空气通道12；安装在冷空气通道11上用于冷却的蒸发器4；以及安装在暖空气通道12上用于加热的风冷式冷凝器2。
在这种情况下，空气流出口15形成在空调箱体10的出口处，用于向车辆的内部提供空气，并且排气口16也形成在空调箱体10的出口处，用于将空气排放到车辆的外部。
此外，鼓风机20被分别安装在冷空气通道11的入口处以及暖空气通道 12的入口处。
因此，在冷却模式中，在流过冷空气通道11的蒸发器4时被冷却的冷空气通过空气流出口15排放到车辆的内部以冷却车辆的内部，并且在这种情况下，在流过暖空气通道12的风冷式冷凝器2时被加热的暖空气通过排气口 16排放到车辆的外部。
在加热模式中，流过暖空气通道12的风冷式冷凝器2时被加热的暖空气通过空气流出口15排放到车辆的内部以加热车辆的内部，并且在这种情况下，流过冷空气通道11的蒸发器4时被冷却的冷空气通过排气口16排放到车辆的外部。
然而，在现有技术的情况下，为了构造需要许多散热值(radiant value) 的空冷冷凝器2，必须增加风冷式冷凝器2的尺寸或厚度，并且也必须增加鼓风机20的尺寸及鼓风机20的马达容量，以提供很多风量到风冷式冷凝器 2。在此之后，系统的整体尺寸增大。
此外，为了风冷式冷凝器2的散热在尺寸上增加，系统需要大容量的鼓风机20和大容量的马达，并导致功率消耗的增加以及噪音的增加(由于许多风量)。
发明内容
技术问题
因此，本发明致力于解决出现在现有技术中的上述问题，本发明的目的是提供一种用于车辆的热泵系统，所述热泵系统包括：压缩机、被安装在暖空气通道的风冷式冷凝器、被安装在空调箱体的冷空气通道上的膨胀装置和蒸发器，以进行加热和冷却，并进一步包括水冷式冷凝器，该水冷式冷凝器被安装到压缩机与风冷式冷凝器之间的制冷剂循环线路上以在制冷剂和冷却剂之间进行热交换，从而由于暖空气通道内部的风冷式冷凝器的尺寸降低而降低鼓风机的数量和尺寸以及整个系统的尺寸，并通过降低鼓风机马达的容量而降低功率消耗和噪音。
技术方案
为了达到以上目的，本发明提供了一种用于车辆的热泵系统，所述热泵系统包括：通过制冷剂循环线路彼此连接的压缩机、风冷式冷凝器、膨胀装置和蒸发器，该热泵系统包括：空调箱体，具有冷空气通道和暖空气通道，在冷空气通道上安装蒸发器，在该暖空气通道上安装风冷式冷凝器；鼓风机，被安装到空调箱体以吹送空气到冷空气通道以及暖空气通道；水冷式冷凝器，被安装到压缩机与风冷式冷凝器之间的制冷剂循环线路，以在从压缩机排出的制冷剂与冷却剂之间进行热交换，以冷凝制冷剂。
有益效果
如上所述，根据本发明的用于车辆的热泵系统包括：压缩机、被安装到暖空气通道上的风冷式冷凝器、被安装到空调箱体的冷空气通道上的膨胀装置和蒸发器，以进行加热和冷却，并进一步包括水冷式冷凝器，该水冷式冷凝器被安装到压缩机与风冷式冷凝器之间的制冷剂循环线路上以在制冷剂与冷却剂之间进行热交换，从而由于暖空气通道内部的风冷式冷凝器的尺寸降低而降低鼓风机的数量和尺寸以及整个系统的尺寸，并通过降低鼓风机的马达的容量而降低功率消耗和噪音。
此外，根据本发明的用于车辆的热泵系统还包括控制装置，用于根据加热模式和冷却模式来控制从压缩机排出的制冷剂与冷却剂之间的热量交换，以根据加热模式和冷却模式控制是否使用水冷式冷凝器。
此外，根据本发明的用于车辆的热泵系统还包括储液干燥器，该储液干燥器是用于升高制冷剂的压力的压力升高装置并被安装到风冷式冷凝器的出口侧的制冷剂循环线路上，从而通过系统的制冷剂的压力升高而增强加热性能。
附图说明
图1是示出了用于车辆的普通空调系统的制冷循环的配置图。
图2是示出了根据现有技术的用于车辆的热泵系统的视图。
图3是示出了根据本发明的用于车辆的热泵系统的视图。
图4是示出了水冷式冷凝器被安装在图3的热泵系统的空调箱体内侧的情况的视图。
图5是示出了将内部换热器加入到图3的热泵系统的情况的视图。
图6是示出了根据本发明的单个鼓风机被安装到用于车辆的热泵系统的状态的视图。
图7是示出了根据本发明的用于车辆的热泵系统的冷却模式的视图。
图8是示出了根据本发明的用于车辆的热泵系统的加热模式的视图。
图9是示出了根据本发明的第一优选实施例的用于车辆的热泵系统的控制方式的视图。
图10是示出了辅助储液干燥器连接到图9中的风冷式冷凝器的一侧的状态的视图。
图11是示出了通过图9的控制方式的冷却模式的视图。
图12是示出了通过图9的控制方式的加热模式的视图。
图13是示出了根据本发明的第二优选实施例的通过用于车辆的热泵系统的控制方式的冷却模式的视图。
图14是示出了根据本发明的第二优选实施例的通过用于车辆的热泵系统的控制方式的加热模式的视图。
图15是示出了根据本发明的安装在用于车辆的热泵系统中的压力升高装置的状态的视图。
图16是示出了图15的水冷式冷凝器被省略的状态的视图。
图17是根据本发明的热泵系统的以及根据现有技术的热泵系统的P-H 图。
具体实施方式
现在将参照附图详细描述本发明的优选实施例。
如附图所示，根据本发明的用于车辆的热泵系统包括：压缩机100；风冷式冷凝器101；膨胀装置103和蒸发器104，通过制冷剂循环线路(R)互相连接，以通过蒸发器104进行冷却并通过风冷式冷凝器101进行加热，热泵系统进一步包括水冷式冷凝器106。
首先，当通过从功率源(比如发动机或马达)接收驱动力运转时，压缩机100吸入并压缩从蒸发器104排出的低温低压的气相制冷剂，并且随后排出高温高压的气相制冷剂。
风冷式冷凝器101在从压缩机100排出并在冷凝器101内流动的高温高压的气相制冷剂与流经空冷冷凝器101的空气之间进行热交换，并且在这种情况下，制冷剂被冷凝并且空气被加热而变成暖空气。
这种风冷式冷凝器101可具有这样的结构：制冷剂循环线路(R)以锯齿状形式布置并且安装有散热翅片(未示出)，或者具有这样的结构：在一对集水箱之间连接多个管(未示出)并且在管之间安装有散热翅片。
因此，从压缩机100排出的高温高压的气相制冷剂在沿锯齿形制冷剂循环线路或管流动时与空气进行热交换以被冷凝，并且在这种情况下，流经风冷式冷凝器101的空气被加热而变成暖空气。
此外，膨胀装置103通过节流效应使从风冷式冷凝器101排出后流动的液相制冷剂迅速膨胀，并将处于低温低压的饱和状态的膨胀后的制冷剂输送到蒸发器104。
膨胀装置103可以是膨胀阀或孔口结构。
蒸发器104通过在液相制冷剂和空调箱体110的内部空气之间进行热交换而使从膨胀装置103排出后流动的低压的液相制冷剂蒸发，从而由于通过制冷剂的蒸发潜热进行的吸热而冷却空气。
连续地，被蒸发的并且从蒸发器104排出的低温低压的气相制冷剂被再次吸入到压缩机100，然后再循环上述循环。
此外，在上述的制冷循环过程中，由鼓风机130吹送的空气被引入到空调箱体110，通过在蒸发器104内循环的液相制冷剂的蒸发潜热冷却，然后，以冷却的状态排放到车辆的内部，从而加热车辆的内部。
由鼓风机130吹送的空气被引入到空调箱体110，当流经风冷式冷凝器 101时，通过在风冷式冷凝器101内部循环的高温高压的气相制冷剂的热辐射加热，然后，以热的状态排放到车辆的内部，从而冷却车辆的内部。
此外，空调箱体110包括由分隔壁113分隔开的冷空气通道111和暖空气通道112，其中分隔壁113位于空调箱体110的入口与出口之间并分隔空调箱体110的内部。
在这种情况下，空调箱体110被分为第一箱体和第二箱体，第一箱体在分隔壁113的一侧形成并具有用于排出冷空气的冷空气通道111，第二箱体在分隔壁113的另一侧形成并具有用于排出暖空气的暖空气通道112，并且第一箱体和第二箱体一体地形成。
如图3所示，由于分隔壁113将空调箱体110的内部通道分为左右两个，冷空气通道111和暖空气通道112形成在空调箱体110的内部的左侧和右侧。当然，未在图中示出，但空调箱体110的内部可被分隔为上部和下部，使得冷空气通道111和暖空气通道112形成在空调箱体110的内部的上部和下部。
此外，蒸发器104被安装在冷空气通道111中并且风冷式冷凝器101被安装在暖空气通道112中，并且在这种情况下，蒸发器104和风冷式冷凝器 101在空气流动的方向上以预定的间距互相隔开。
此外，旁通通道114形成在分隔壁113中以使暖空气通道112与冷空气通道111互相连通，并且旁通门115被分别安装在旁通通道114上，以打开和关闭旁通通道114。
在这种情况下，根据蒸发器104和风冷式冷凝器101的位置以及旁通通道114的位置，在暖空气通道112内部流动的暖空气可以绕道而流向冷空气通道111或者在冷空气通道111内部流动的冷空气可以绕道而流向暖空气通道112。
在附图中，作为示例，旁通通道114分别在风冷式冷凝器101的上游侧和下游侧形成在分隔壁113中。在这种情况下，当调节分别安装在旁通通道 114上的旁通门115时，冷空气通道111的冷空气绕道而流向暖空气通道112 或者暖空气通道112的暖空气绕道而流向冷空气通道111。
换句话说，在旁通门115关闭旁通通道114的状态下，在冷却模式中，将在冷空气通道111内部流动时被冷却的冷空气提供到车辆内内部以进行冷却，并且在加热模式的情况下，将在暖空气通道112内部流动时被加热的暖空气提供到车辆内部以进行加热。
在这种情况下，在冷却模式中，如果仅形成在风冷式冷凝器101空气流动方向的下游侧的旁通通道114打开，则在暖空气通道112内部流动的一些暖空气流向冷空气通道111并且与冷空气混合，从而可以控制温度并且增加风量。
在加热模式中，如果仅形成在风冷式冷凝器101空气流动方向的上游侧的旁通通道114打开，在冷空气通道111内部流动的一些冷空气流向暖空气通道112并且与暖空气混合，从而可以控制温度并且增加风量。
与此同时，在冷却模式中，当旁通门115打开旁通通道114时，在冷空气通道111内部流动时被蒸发器104冷却的一些冷空气通过旁通通道114绕道而流向暖空气通道112并且向风冷式冷凝器101提供，使得风冷式冷凝器 101平稳的散发热量，以降低制冷剂的温度并增强冷却性能。
此外，蒸发器104在冷空气通道111内部沿空气流动方向安装在旁通通道114上游侧。
此外，用于吹送空气到冷空气通路111和暖空气通路112的鼓风机130 被安装在空调箱体110的入口处。
可安装两个鼓风机130，如图3所示，或者可安装单个鼓风机130，如图 6所示。
首先，将描述安装两个鼓风机130的情况。鼓风机130包括：安装在空调箱体110的冷空气通道111的入口侧以向冷空气通道111送气的第一鼓风机103a；安装在空调箱体110的暖空气通道112的入口侧以向暖空气通道112 送气的第二鼓风机103b。
第一鼓风机103a和第二鼓风机103b中的每一个具有马达(未示出)和风扇(未示出)，并可具有用于引入内部空气和外部空气的吸气管(未示出)。
当然，吸气管可以安装为由第一鼓风机103a和第二鼓风机103b共用。
因此，当第一鼓风机103a运转时空气被吹送进冷空气通道111，并且在第二鼓风机103b运转时空气被吹送进暖空气通道112。在这种情况下，由于第一鼓风机103a可以独立地运转，因而能够独立地控制通过冷空气通道111 和暖空气通道112排到车辆内部的风量。
此外，如图6所示，在单个鼓风机130的情况下，鼓风机130被安装在冷空气通道111以及暖空气通道112的入口侧，以送气到冷空气通道111和暖空气通道112。
即，单个鼓风机130的出口连接到冷空气通道111以及暖空气通道112 的入口侧，以与冷空气通道111和暖空气通道112连通。
在这种情况下，风量控制门135被安装在鼓风机130的出口侧，以控制吹送到冷空气通道111和暖空气通道112的风量。因此，尽管使用单个鼓风机130，风量控制门135仍可以控制吹送到冷空气通道111和暖空气通道112 的风量。
此外，空调箱体110的冷空气通道111的出口包括：冷空气流出口111a，用于将流过蒸发器104的冷空气排到车辆内部；冷空气排出口111b，用于将流过蒸发器104的冷空气排到车辆外部。
空调箱体110的暖空气通道112的出口包括：暖空气流出口112a，用于将流过风冷式冷凝器101的暖空气排到车辆内部；暖空气排出口112b，用于将流过风冷式冷凝器101的暖空气排到车辆外部。
在这种情况下，空调箱体110的冷空气流出口111a和暖空气流出口112a 互相邻近。即，如果冷空气流出口111a和暖空气流出口112a互相靠近，则可以将冷空气和暖空气以混合的状态提供到车辆内部，从而能够将车辆的内部控制在适宜的温度。
此外，冷空气模式门120被分别放置在冷空气流出口111a和冷空气排出口111b处以调节开口的角度，并且暖空气模式门121被分别放置在暖空气流出口112a和暖空气排出口112b处以调节开口的角度。
因此，如图7所示，在冷却模式中，当冷空气流出口111a和暖空气排出口112b打开时，在冷空气通道111内部流动的空气在流经蒸发器104之后被冷却，随后通过冷空气流出口111a排到车辆内部以进行冷却。在这种情况下，暖空气通道112内部流动的空气在流经风冷式冷凝器101时被加热，随后通过暖空气排出口112b排到车辆外部。
如图8所示，在加热模式中，当暖空气流出口112a和冷空气排出口112b 打开，暖空气通道112内部流动的空气在流经风冷式冷凝器101后被加热，随后通过暖空气流出口112a排到车辆内部以进行加热。在这种情况下，冷空气通道111内部流动的空气在流经蒸发器104时被冷却，随后通过冷空气排出口111b排到车辆外部。
与此同时，用于调节冷空气流出口的开度的冷空气模式门120与风冷式冷凝器101共线地布置。
此外，通过在制冷剂与冷却剂之间进行热交换而冷凝从压缩机100排出之后流动的制冷剂的水冷式冷凝器106被连接并安装在压缩机100与风冷式冷凝器101之间的制冷剂循环线路(R)上。
通过在制冷剂与冷却剂之间进行热交换，水冷式冷凝器106将从压缩机 100排出之后流动的高温和高压的气相制冷剂冷凝为液相制冷剂，随后排出制冷剂。
这种水冷式冷凝器106包括：制冷剂通道106a，从压缩机100排出的制冷剂流经该制冷剂通道106a；冷却剂通道106b，循环通过安装在车辆的发动机室内部或循环通过车辆的电子单元的冷却剂流经该冷却剂通道106b，并且制冷剂通道106a和冷却剂通道106b被构造为能够互相进行热交换，以在制冷剂和冷却剂之间进行热交换。
水冷式冷凝器106可以是制冷剂通道106a与冷却剂通道106b轮流分层的板式换热器。
此外，水冷式冷凝器106优选地安装在空调箱体110外部，但如图4所示，水冷式冷凝器106可被安装在空调箱体110内部。在这种情况下，水冷式冷凝器106在暖空气通道112内部沿空气流动方向安装在风冷式冷凝器101 的上游侧。即，由于暖空气流经风冷式冷凝器101的空气流动方向的下游侧，因此将水冷式冷凝器106安装在不受暖空气影响的风冷式冷凝器101的上游侧。
水冷式散热器210通过冷却剂循环线路(W)与水冷式冷凝器106的冷却剂通道106b连接，并且水泵200被安装在冷却剂循环线路(W)上以循环冷却剂。
如上所述，用于循环冷却剂的水泵200以及用于通过与空气进行热交换来冷却冷却剂的水冷式散热器210被安装在冷却剂循环线路(W)上。
水冷式散热器210主要用于冷却车辆的电子单元。
与此同时，图3到图8简要示出了冷却剂循环线路(W)。更具体地，如图9到图15所示，用于使冷却剂绕道(该冷却剂循环通过水泵200、水冷式散热器210、车辆的电子单元220以及冷却剂循环线路(W))的冷却剂旁通线路(W1)被进一步安装在冷却剂循环线路(W)上。
相应地，循环通过水冷式散热器210以及车辆的电子单元220冷却剂循环到水冷式冷凝器106。
安装冷却剂旁通线路(W1)以将电子单元220的入口侧的冷却剂循环线路(W)与电子单元220的出口侧的冷却剂循环线路(W)连接，并且冷却剂换向阀230被安装在冷却剂旁通线路(W1)和冷却剂循环线路(W)的分支点处。
如果有必要冷却电子单元220，则冷却剂换向阀230向电子单元220循环冷却剂，但如果没有必要冷却电子单元220，则冷却剂换向阀230向冷却剂旁通线路(W1)循环冷却剂。
因此，在水泵200运转时，循环通过冷却剂循环线路(W)的冷却剂在流经水冷式冷凝器106的冷却剂通道106b时与流经水冷式冷凝器106的制冷剂通道106a的制冷剂进行热交换，并且在这个过程中，流经水冷式冷凝器106 的制冷剂被冷却并冷凝。
在水冷式冷凝器106中冷凝的制冷剂流到风冷式冷凝器101，随后在与流经空调箱体110的暖空气通道112的空气进行热交换时再次被冷却。
如上所述，由于根据本发明的用于车辆的热泵系统不仅包括风冷式冷凝器101，还包括水冷式冷凝器106，因此热泵系统可以使用许多辐射热源以降低风冷式冷凝器101的热辐射性能，可以通过降低风冷式冷凝器101的尺寸以及降低风量、鼓风机130的数量和尺寸来降低系统的整体尺寸。
此外，由于风冷式冷凝器101可因水冷式冷凝器106而减小尺寸并降低热辐射性能，因此根据本发明的用于车辆的热泵系统可降低鼓风机130的马达的容量并且还可以降低马达的功率消耗和噪音。
此外，如图5和图6所示，在从风冷式冷凝器101排出的制冷剂与从蒸发器104排出的制冷剂之间进行热交换的内部换热器109被安装在制冷剂循环线路上(R)。
内部换热器109是用于在制冷剂之间进行热交换的换热器。在附图中简要示出了内部换热器109，但内部换热器109可以被构造为板式换热器或双管式换热器。
因此，在流经内部换热器109时，流过风冷式冷凝器101的制冷剂与在蒸发器104排出后流经内部换热器109的低温制冷剂进行热交换，以被过冷，并且随后被引入膨胀阀103。这样，在制冷剂的温度下降地更多时，可因蒸发器104的焓升高而在空调性能方面增强热泵系统。
此外，由于在从蒸发器104排出后通过内部换热器109引入压缩机100 的制冷剂的温度也降低，因此从压缩机100排出的制冷剂的温度不超过上限。
与此同时，内部换热器109可安装在空调箱体110的外部或可在暖空气通道112内部沿空气流动方向安装在风冷式冷凝器101的上游侧。
此外，如图9到14所示，安装控制装置(controlling means)250和251 以根据冷却模式和加热模式控制从压缩机100排出的制冷剂与冷却剂之间的热交换。
将参照两个优选实施例来描述控制装置250和251。
首先，如图9到12所示，根据第一优选实施例的控制装置250包括：第一旁通线路(R1)，使水冷式冷凝器106的入口侧的制冷剂循环线路(R) 与水冷式冷凝器106的出口侧的制冷剂循环线路(R)彼此连接；第一换向阀 107，被安装在第一旁通线路(R1)与制冷剂循环线路(R)之间的分支点处以改变制冷剂的流向；控制部件260，用于根据冷却模式和加热模式控制第一换向阀107。
第一换向阀107被安装在水冷式冷凝器106的入口侧的制冷剂循环线路 (R)与第一旁通线路(R1)之间的分支点处。
在冷却模式中，如图11所示，控制部件260控制第一换向阀107以使从压缩机100排出的制冷剂流向水冷式冷凝器106，并且在加热模式中，如图 12所示，控制第一换向阀107以使从压缩机100排出的制冷剂流向第一旁通线路(R1)并绕过水冷式冷凝器106。
换句话说，在冷却模式中，由于使用水冷式冷凝器106以及风冷式冷凝器101以使用大量辐射热源，因此根据本发明的热泵系统可以进一步降低制冷剂的温度并增强冷却性能。
在这种情况下，循环通过冷却剂循环线路(W)以及电子单元220的冷却剂循环到水冷式冷凝器106，并且随后与制冷剂进行热交换。
在加热模式中，由于制冷剂循环到第一旁通线路(R1)，因此制冷剂不流到水冷式冷凝器106，并且热泵系统仅使用风冷式冷凝器101的热源来实现加热性能，以增强加热性能。
如果在加热模式中制冷剂流到水冷式冷凝器106，制冷剂的温度因制冷剂和冷却剂之间的热交换所产生的热辐射而降低，这引起加热性能的劣化。
与此同时，即使在加热模式中，循环通过冷却剂循环线路(W)的水冷式散热器210和电子单元220的冷却剂也循环到水冷式冷凝器106，但由于制冷剂不流到水冷式冷凝器106，在制冷剂与冷却剂之间不存在热交换。
接下来，如图13和14所示，根据第二优选实施例的控制装置251控制冷却剂循环线路(W)的冷却剂的流动而不利用第一旁通线路(R1)和第一换向阀107，以控制从压缩机100排出的制冷剂与冷却剂之间的热交换。
即，根据第一优选实施例的控制装置250控制制冷剂的流动以控制制冷剂与冷却剂之间的热交换，但根据第二优选实施例的控制装置251控制冷却剂的流动以控制制冷剂与冷却剂之间的热交换。
根据第二优选实施例的控制装置251包括根据冷却模式和加热模式控制冷却剂循环线路(W)的水泵200以控制循环到水冷式冷凝器106的冷却剂的流率的控制部件270。
在如图13的冷却模式中，控制部件270控制打开水泵200以使冷却剂朝水冷式冷凝器106循环，并且在如图14的加热模式中，控制部件270控制关闭水泵200以使冷却剂不朝水冷式冷凝器106循环。
换句话说，在冷却模式和加热模式中，从压缩机100排出的制冷剂通过所有水冷式冷凝器106和风冷式冷凝器101，但根据第二优选实施例的控制装置251根据冷却模式和加热模式控制循环到水冷式冷凝器106的冷却剂的流动，以控制流经水冷式冷凝器106的冷却剂与制冷剂之间的热交换。
因此，在冷却模式中，如图13所示，由于水泵200被打开以使冷却剂循环到水冷式冷凝器106，从压缩机100排出的制冷剂与水冷式冷凝器106中的冷却剂进行热交换，以被冷却或辐射热，并且随后与流经空调箱体110的暖空气通道112的空气在风冷式冷凝器101中进行热交换，以被过冷或辐射热。相应地，由于使用水冷式冷凝器106以及风冷式冷凝器101以使用大量辐射源，因此用于车辆的热泵系统可增强冷却性能。
在加热模式中，如图14所示，由于热泵200关闭并且冷却剂不循环到水冷式冷凝器106，从压缩机100排出的制冷剂通过水冷式冷凝器106，并且随后与流经空调箱体110的暖空气通道112的空气在风冷式冷凝器101中进行热交换，以被冷却或辐射热。相应地，由于仅使用风冷式冷凝器101的热源提供加热性能，因此用于车辆的热泵系统可增强加热性能。
此外，如图15和16所示，用于升高系统的制冷剂压力的压力升高装置 140被安装在风冷式冷凝器101的出口侧的制冷剂循环线路(R)上。
压力升高装置140包括储液干燥器141，该储液干燥器141将在制冷剂循环线路(R)中循环的制冷剂分离成气相制冷剂和液相制冷剂并进行储存，并排出液相制冷剂。
储液干燥器141被安装在风冷式冷凝器101与膨胀装置103之间的制冷剂循环线路(R)上并用于储存液相制冷剂并为制冷剂流经制冷剂循环线路(R) 提供阻力，从而升高系统的制冷剂压力并增强加热性能。
图17示出了根据本发明的热泵系统和根据现有技术的热泵系统的P-H 图。正如你从图17中所见，根据本发明的热泵系统(压力升高装置140的储液干燥器141被安装在风冷式冷凝器101的出口侧的制冷剂循环线路(R)上) 在P-H图上比根据现有技术的不具有压力升高装置的热泵系统向上移动得更高，从而通过系统的制冷剂压力升高而增强加热性能。
此外，如图15所示，第二旁通线路(R2)被安装在制冷剂循环线路(R) 上，以将压力升高装置140的储液干燥器141入口侧的制冷剂循环线路(R) 和出口侧的制冷剂循环线路(R)彼此连接，使得制冷剂绕过储液干燥器141。
第二换向阀145被安装在制冷剂循环线路(R)与第二旁通线路(R2) 之间的分支点处，以改变制冷剂的流向。
即，第二旁通线路(R2)和第二换向阀145使循环通过制冷剂循环线路 (R)的制冷剂选择性地通过储液干燥器141，从而增强系统的冷却和加热性能。
与此同时，如图16所示，在压力升高装置140被安装在制冷剂循环线路 (R)上的情况下，水冷式冷凝器106可以省略。如果水冷式冷凝器106被省略，最好将辅助储液干燥器102安装在风冷式冷凝器101的一侧。
此外，如图9和图11到15所示，辅助储液干燥器108被安装在水冷式冷凝器106与风冷式冷凝器101之间的制冷剂循环线路(R)上，以将从水冷式冷凝器106排出后流动的制冷剂分离成气相制冷剂和液相制冷剂并进行储存，并排出液相制冷剂。
因此，在辅助储液干燥器108被安装在水冷式冷凝器106与风冷式冷凝器101之间时，安装在辅助储液干燥器108上游侧处的整个水冷式冷凝器106 被设置为冷凝区域，并且安装在辅助储液干燥器108下游侧处的整个风冷式冷凝器101被设置为过冷区域。
如上所述，由于安装在辅助储液干燥器108下游侧处的风冷式冷凝器101 可作为过冷区域使用，因此热泵系统可通过进一步降低制冷剂的温度来增强冷却性能，并通过降低引入到压缩机100中的制冷剂的温度来阻止从压缩机 100排出的制冷剂的温度的过度升高，从而增强热泵系统的持续性和稳定性。
与此同时，在加热模式中，制冷剂在流向第一旁通线路(R1)的同时绕过水冷式冷凝器106和辅助储液干燥器108。
此外，辅助储液干燥器102可被安装在另一位置处。如图10和图16所示，辅助储液干燥器102被连接和安装到风冷式冷凝器101的一侧，以将流向风冷式冷凝器101的制冷剂分离成气相制冷剂和液相制冷剂并进行储存，并排出液相制冷剂。
换句话说，风冷式冷凝器101被分成两个热交换区，并且辅助储液干燥器102随后连接到制冷剂循环线路(R)，该制冷剂循环线路(R)将两个热交换区彼此连接。在这种情况下，辅助储液干燥器102的上游区域被设置为冷凝区域，并且辅助储液干燥器102的下游区域被设置为过冷区域。
此外，如图15和图16所示，储液器105被安装在压缩机100的入口侧的制冷剂循环线路(R)上。
储液器105将在制冷剂循环线路(R)中循环的制冷剂分离为气相制冷剂和液相制冷剂并进行储存，并向压缩机100排出气相制冷剂。
如上所述，储液器105仅将气相制冷剂提供到压缩机100，但阻止液相制冷剂的供应，以防止压缩机100的损坏。
下文中，将描述根据本发明的用于车辆的热泵系统的制冷剂循环过程，并且为了您的方便，将作为示例描述图11的冷却模式。
首先，在压缩机100中压缩并排出的高温和高压的气相制冷剂被引导至水冷式冷凝器106的制冷剂通道106a。
引导至水冷式冷凝器106的制冷剂通道106a的气相制冷剂与在水冷式散热器210和电子单元220中循环时被引导至水冷式冷凝器106的冷却剂通道 106b的冷却剂进行热交换，并且在这个过程中，制冷剂在被冷却的同时被液化。
从水冷式冷凝器106排出的制冷剂被引导至辅助储液干燥器108并被分成气相制冷剂和液相制冷剂，并且液相制冷剂随后被引导到风冷式冷凝器101 中。
被引导到风冷式冷凝器101中的制冷剂与在空调箱体110的暖空气通道 112中流动的空气进行热交换以被再次冷却，并且随后被引导到膨胀装置103 中以解压缩和膨胀。
在膨胀装置103中解压缩和膨胀的制冷剂变为低温和低压的雾化状态，并被引导到蒸发器104中。被引导到蒸发器104中的制冷剂与在空调箱体的冷空气通道111中流动的空气进行热交换以被蒸发。
在此之后，从蒸发器104排出的低温和低压的制冷剂被引导到压缩机100 中，并且随后使上述制冷循环进行再循环。
与此同时，在加热模式中，从压缩机100排出的制冷剂通过第一旁通线路(R1)绕过水冷式冷凝器106以及辅助储液干燥器108，并且随后直接流到风冷式冷凝器101。
在此之后，将描述冷却模式中和加热模式中的空气流动过程。
A.冷却模式
在冷却模式中，如图7和图11所示，冷空气模式门120打开冷空气流出口111a，并且暖空气模式门121打开暖空气排出口112b。
此外，空气通过鼓风机130吹送到空调箱体110的冷空气通道111以及暖空气通道112。
被吹送到空调箱体110的冷空气通道111的空气持续不断地与蒸发器104 进行热交换而变为冷空气，并且随后通过冷空气流出口111a被排到车辆的内部，以冷却车辆的内部。
此外，被吹送到空调箱体110的暖空气通道112的空气在流经风冷式冷凝器101时被加热，从而变为暖空气，并且暖空气随后被通过暖空气排出口 112b排到车辆的外部。
B.加热模式
在加热模式中，如图8和图12所示，冷空气模式门120打开冷空气排出口111b，并且暖空气模式门121打开暖空气流出口112a。
此外，空气通过鼓风机130吹送到空调箱体110的冷空气通道111以及暖空气通道112。
被吹送到空调箱体110的冷空气通道111的空气持续不断地与蒸发器104 进行热交换而变为冷空气，并且随后通过冷空气排出口111b被排到车辆的外部。
此外，被吹送到空调箱体110的暖空气通道112的空气在流经风冷式冷凝器101时被加热，从而变为暖空气，并且暖空气随后通过暖空气流出口112a 排到车辆的内部，以冷却车辆的内部。

Claims (19)

1.一种车用热泵系统，包括通过制冷剂循环线路(R)彼此连接的压缩机(100)、风冷式冷凝器(101)、膨胀装置(103)和蒸发器(104)，所述热泵系统包括：
空调箱体(110)，具有冷空气通道(111)和暖空气通道(112)，蒸发器(104)被安装在冷空气通道(111)上并且风冷式冷凝器(101)被安装在暖空气通道(112)上；
鼓风机(130)，被安装在空调箱体(110)上，以将空气吹送到冷空气通道(111)和暖空气通道(112)；
水冷式冷凝器(106)，被安装在压缩机(100)与风冷式冷凝器(101)之间的制冷剂循环线路(R)上，以使从压缩机(100)排出的制冷剂与冷却剂进行热交换而被冷凝后传递至所述风冷式冷凝器(101)；
第一旁通线路(R1)，连接所述压缩机(100)与所述风冷式冷凝器(101)的制冷剂循环线路，以绕道所述水冷式冷凝器(106)；
第一换向阀(107)，选择所述制冷剂循环线路(R)与所述第一旁通线路(R1)而改变所述制冷剂的流向；
控制部件(260)，用于根据冷却模式和加热模式控制第一换向阀(107)而控制制冷剂的流向，
其中，在冷却模式中，控制部件(260)将所述压缩机(100)排出的制冷剂的流动以水冷式冷凝器(106)、风冷式冷凝器(101)的顺序连接，并且在加热模式中，控制部件(260)连接所述压缩机、所述风冷式冷凝器(101)的制冷剂流动以从所述压缩机(100)将高温的排出的制冷剂直接传递给风冷式冷凝器(101)而将加热用空气加热。
2.根据权利要求1所述的车用热泵系统，其中，在空调箱体(110)的内部形成有分隔壁(113)，以将空调箱体(110)的内部分隔为冷空气通道(111)和暖空气通道(112)。
3.根据权利要求1所述的车用热泵系统，其中，鼓风机(130)包括：第一鼓风机(130a)，被安装在空调箱体(110)的冷空气通道(111)的入口侧，以向冷空气通道(111)吹送空气；第二鼓风机(130b)，被安装在空调箱体(110)的暖空气通道(112)的入口侧，以向暖空气通道(112)吹送空气。
4.根据权利要求1所述的车用热泵系统，其中，鼓风机(130)是分别向冷空气通道(111)和暖空气通道(112)吹送空气的单个鼓风机。
5.根据权利要求4所述的车用热泵系统，其中，在鼓风机(130)的出口侧安装有风量控制门(135)，以控制吹送到冷空气通道(111)和暖空气通道(112)的风量。
6.根据权利要求1所述的车用热泵系统，其中，空调箱体(110)的冷空气通道(111)的出口包括：冷空气流出口(111a)，用于将流过蒸发器(104)的冷空气排到车辆的内部；冷空气排出口(111b)，用于将流过蒸发器(104)的冷空气排到车辆的外部，
其中，空调箱体(110)的暖空气通道(112)的出口包括：暖空气流出口(112a)，用于将流过风冷式冷凝器(101)的暖空气排到车辆的内部；暖空气排出口(112b)，用于将流过风冷式冷凝器(101)的暖空气排到车辆的外部。
7.根据权利要求6所述的车用热泵系统，其中，空调箱体(110)的冷空气流出口(111a)和暖空气流出口(112a)彼此相邻。
8.根据权利要求6所述的车用热泵系统，其中，在冷空气流出口(111a)和冷空气排出口(111b)处分别形成有冷空气模式门(120)，以调节开度，并且在暖空气流出口(112a)和暖空气排出口(112b)处分别设置有暖空气模式门(121)，以调节开度。
9.根据权利要求2所述的车用热泵系统，其中，在分隔壁(113)中形成有旁通通道(114)，以使暖空气通道(112)与冷空气通道(111)彼此连通，并且在旁通通道(114)上分别安装有旁通门(115)，以打开和关闭旁通通道(114)。
10.根据权利要求9所述的车用热泵系统，其中，旁通通道(114)分别形成在风冷式冷凝器(101)的上游侧和下游侧的分隔壁(113)中。
11.根据权利要求1所述的车用热泵系统，其中，水冷式冷凝器(106)在暖空气通道(112)内部沿空气流动方向安装在风冷式冷凝器(101)的上游侧。
12.根据权利要求1所述的车用热泵系统，其中，在制冷剂循环线路(R)上安装有内部换热器(109)，内部换热器(109)使从风冷式冷凝器(101)排出的制冷剂与从蒸发器(104)排出的制冷剂之间进行热交换。
13.根据权利要求12所述的车用热泵系统，其中，内部换热器(109)在暖空气通道(112)内部沿空气流动方向安装在风冷式冷凝器(101)的上游侧。
14.一种车用热泵系统，包括通过制冷剂循环线路(R)彼此连接的压缩机(100)、风冷式冷凝器(101)、膨胀装置(103)和蒸发器(104)，所述热泵系统包括：
空调箱体(110)，具有冷空气通道(111)和暖空气通道(112)，蒸发器(104)被安装在冷空气通道(111)上并且风冷式冷凝器(101)被安装在暖空气通道(112)上；
鼓风机(130)，被安装在空调箱体(110)上，以将空气吹送到冷空气通道(111)和暖空气通道(112)；
水冷式冷凝器(106)，被安装在压缩机(100)与风冷式冷凝器(101)之间的制冷剂循环线路(R)上，以使从压缩机(100)排出的制冷剂与冷却剂进行热交换而被冷凝后传递至所述风冷式冷凝器(101)；
冷却剂循环线路(W)，被安装成使水冷式冷凝器(106)和车辆的电子单元(220)彼此连接以使在车辆的电子单元(220)循环的冷却剂循环到水冷式冷凝器(106)；
水泵(200)，被安装在冷却剂循环线路(W)上以使冷却剂循环；
控制部件(270)，根据冷却模式和加热模式控制水泵(200)，以控制循环到水冷式冷凝器(106)的所述冷却剂的流量，
其中，在冷却剂循环线路(W)上安装有冷却剂旁通线路(W1)，以将电子单元(220)的入口侧的冷却剂循环线路(W)与出口侧的冷却剂循环线路(W)连接，
在冷却剂旁通线路(W1)与冷却剂循环线路(W)之间的分支点处安装有冷却剂换向阀(230)，
在冷却模式中，控制部件(270)控制水泵(200)打开，使得冷却剂向水冷式冷凝器(106)侧循环，并且在加热模式中，控制部件(270)控制水泵(200)关闭，使得冷却剂不向水冷式冷凝器(106)侧循环。
15.根据权利要求1或14所述的车用热泵系统，其中，在水冷式冷凝器(106)与风冷式冷凝器(101)之间的制冷剂循环线路(R)上安装有辅助储液干燥器(108)，以将从水冷式冷凝器(106)排出后流动的制冷剂分离为气相制冷剂和液相制冷剂且进行储存，并排出液相制冷剂。
16.根据权利要求1或14所述的车用热泵系统，其中，在风冷式冷凝器(101)的一侧连接且安装有辅助储液干燥器(102)，以将流过风冷式冷凝器(101)的制冷剂分离为气相制冷剂和液相制冷剂且进行储存，并排出液相制冷剂。
17.根据权利要求1或14所述的车用热泵系统，其中，在风冷式冷凝器(101)出口侧的制冷剂循环线路(R)上安装有用于升高制冷剂压力的压力升高装置(140)。
18.根据权利要求17所述的车用热泵系统，其中，压力升高装置(140)是储液干燥器(141)，储液干燥器(141)将在制冷剂循环线路(R)中循环的制冷剂分离为气相制冷剂和液相制冷剂且进行储存，并排出液相制冷剂。
19.根据权利要求18所述的车用热泵系统，其中，在制冷剂循环线路(R)上安装有第二旁通线路(R2)，以将储液干燥器(141)入口侧的制冷剂循环线路(R)和出口侧的制冷剂循环线路(R)彼此连接，使得制冷剂绕过储液干燥器(141)，
其中，在制冷剂循环线路(R)与第二旁通线路(R2)的分支点处安装有第二换向阀(145)，以改变制冷剂的流向。
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