CN106461289A - 制冷装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及制冷装置（22）和具有用于制冷装置（22）的所述类型的可切换式换热器（10，10a，10b）的制冷装置系统（100），其中加热管（12）和冷却管（14）集成在单个壳体（16）中，使得热量在加热管（12）和冷却管（14）之间传递。本发明还涉及制冷装置（22）以及具有所述类型的换热器（10，10a，10b）的制冷装置系统（100）。

Description

制冷装置

技术领域

本发明涉及可切换式换热器和具有至少一个压缩机、至少一个膨胀元件和在制冷剂回路中彼此连接的至少一个可切换式换热器的制冷装置。本发明还涉及具有所述类型的制冷装置的制冷装置系统，还涉及具有所述类型的制冷装置或所述类型的制冷装置系统的车辆。

背景技术

用于例如制冷车辆或公共汽车中的制冷装置通常具有多个控制空气温度的换热器，例如用于冷却冷却室或用于驾驶室的空气调节或加热的目的。为了这个目的，换热器或在冷却操作模式下操作或在加热操作模式下操作。在冷却操作模式下，换热器相应的是蒸发器，而在加热操作模式下，所述换热器用作冷凝器。特别是在冷却操作模式下，该换热器可达到的温度导致形成冰层。该冰层具有的作用是减少了从换热器传递到周围的热量。为了解冻的目的，向加热操作模式的转换是必要的。

DE10 2008 047 753A1描述了具有至少两种可使用的温度水平的制冷装置，该制冷装置包括至少一个第一制冷剂回路和由此独立的第二制冷剂回路。所述第一和第二制冷剂回路进一步通过阶梯式换热器来彼此耦合，使得热量可从一个制冷剂回路传递到另一制冷剂回路，或者热量可由换热器周围的介质吸收或可释放到换热器周围的介质中。特别的，为了能够解冻换热器用于在过冷的范围内控制温度的目的，该制冷装置包括开关配置，其中已在电动压缩机中压缩的制冷剂直接通过待解冻的换热器，而不会预先在膨胀元件中膨胀。

DE10 2011 107 081A1公开了一种屋顶安装的空调装置，其包括压缩机、蒸发器和冷凝器。该蒸发器包括第一换热器，其在冷却操作模式下操作为蒸发器。此外，提供了除湿操作模式，其中连接在所述第一换热器上游的另一换热器操作为蒸发器，并且所述第一换热器操作为冷凝器。两个换热器不以热传导的方式彼此连接。

DE102 54 109A1描述了具有通常使用的冷却器的组合冷却加热装置，通过它在空气调节操作模式下，制冷剂的热量释放到周围环境中，并且在热泵运行模式下，由制冷剂从周围环境中吸收热量。为了除冰，换热器相对于制冷剂通流与气体冷却器并联连接。开关装置以依赖于检测的环境参数的方式影响通过各换热器的通流。两个换热器不以热传导的方式彼此连接。

US 2009/0320504A1涉及一种用于在冷却回路中解冻蒸发器的方法。制冷剂在冷却回路内以预定的流动方向循环。该冷却回路包括位于流动方向上的压缩机、热排斥换热器、膨胀装置和蒸发器。该蒸发器包括至少两个冷却回路，并且该方法包括以下方法步骤：

a)在正常冷却模式下操作该冷却回路，其中所述制冷剂离开热排斥换热器并流经膨胀装置和蒸发器到达压缩机；

b)通过中断制冷剂的流动而结束该冷却模式，该制冷剂在蒸发器的方向上离开热排斥换热器，以及

c)为了解冻蒸发器的目的，只引导气态制冷剂通过蒸发器的冷却回路的一部分。

用于在制冷装置的换热器中除冰的已知措施需要将换热器从冷却操作模式切换到加热操作模式。然而，温度的变化使组件遭受强烈的负荷，并可能导致损坏。为了防止这种情况，对于换热器能够彼此分开地设置用于冷却操作模式和加热操作模式。然而，这会导致更大的结构空间需求，并且使系统的构造更加困难。因此，有持续的兴趣来提供简单耐用的构造用于所述类型的制冷装置。

发明内容

根据本发明，提出了用于制冷装置的可切换式换热器，其中加热管和冷却管集成在单个壳体中，使得热量在加热管和冷却管之间通过热传导来传递，例如经由薄片(精铝板)。

此外，根据本发明，提出了用于控制空气温度并具有至少一个制冷剂回路的制冷装置，该制冷装置包括以下组件：

-用于制冷剂压缩的至少一个压缩机，

-用于制冷剂膨胀的至少一个膨胀元件，

-至少一个可切换式换热器，其中加热管和冷却管集成在单个壳体中，使得热量在加热管和冷却管之间传递，以及

-至少一个阀，用于在可切换式换热器的加热操作模式和冷却操作模式之间切换。

因为加热管和冷却管集成在可切换式换热器的单个壳体中，大大简化了可切换式换热器在加热操作模式和冷却操作模式之间的切换。

因此，可切换式换热器的管仅用于冷却或仅用于加热，从而避免了从加热操作模式切换到冷却操作模式的情况下的大温差，反之亦然。以这种方式，单个组件不经受温度的大阶跃变化，并且能够避免损坏。由于加热管不用作冷却管，加热管可设计为优化加热情况的流动状态和压力。类似地，对于冷却管来说，用于在比加热管大大降低的压力下蒸发制冷剂的最优化是可能的，使得冷却管可形成有更薄的壁厚。压缩机的出口因此仅连接或可连接到加热管的入口侧。与此相反，压缩机的入口因此仅连接或可连接到冷却管的出口侧，并只能吸入蒸发的制冷剂。在冷却管和加热管混合利用的情况下，这将不总是得到保证。另外，流动方向不会反转，这促进了油输送回到压缩机。这整体上导致压缩机运行可靠性的相当大的改进，即使在可切换阀可能的故障情况下。通过由加热管和冷却管薄片的常见利用，在空气侧的热交换表面积在加热情况和冷却情况下相对于单独薄片的实施方式大大地扩大。此外，因为热量经由常见薄片从加热管传导至冷却管，更快的解冻是可能的。

集成到制冷装置中，所提出的可切换式换热器还提供了功能扩展的优点。因此，能够实现不同的运行状态，其允许纯冷却或加热以及纯冷却和加热之间的调节。冷却和加热因而可能同时进行。这允许最大冷却功率和最大加热功率之间的功率不断适应。加热装置的构造也大大简化，因为需要相当少的可切换阀。在最低限度，仅需要一个三通阀，或者仅使用两个阀，其也可设计为可关闭的膨胀阀。

在一个实施方式中，可切换式换热器包括至少两个制冷剂入口和至少两个制冷剂出口。因此，对于加热管和冷却管来说，在每种情况下有可能提供一个制冷剂入口和一个冷却剂出口，从而在每种情况下分别引导制冷剂流通过加热管以及引导制冷剂流通过冷却管。

在进一步的实施方式中，可切换式换热器设计为层状换热器。特别的，加热管和冷却管可至少部分地以交替顺序设置在可切换式换热器的薄片中。因此，加热管和冷却管能够完全以交替的顺序设置。在可切换式换热器用作外空气换热器的情况下是特别有利的，例如在车辆的空调系统中，例如公共汽车，因为可容易地实现除冰操作模式。可替代地，可切换式换热器可提供第一区域，其中加热管和冷却管完全以交替的顺序设置，以及第二区域，其中仅设置加热管或仅设置冷却管。这种混合设置在可切换式换热器用作入口空气换热器的情况下是特别有利的，例如在车辆的空调系统中，例如公共汽车，因为可容易地实现再加热操作模式，其中空气通过同时加热和冷却来干燥。

在该制冷装置的一个变型中，设计了用于在加热工作模式和冷却操作模式之间切换的至少一个阀，使得在用于加热操作模式的第一切换位置时，制冷剂基本上流通过加热管，在用于冷却操作模式的第二切换位置时，制冷剂基本上流通过冷却管，并且在用于位于所述第一和第二开关位置之间的再加热操作模式的切换位置时，制冷剂流通过加热管和冷却管。

在制冷装置的进一步变型中，设计用于在加热操作模式和冷却操作模式之间切换的至少一个第一阀，以便调节制冷剂流经所述加热管，以及设计至少一个用于在加热操作模式和冷却操作模式之间切换的第二阀，以便调节制冷剂流经冷却管。特别的，在制冷剂通流方向上观察，第一阀可连接在加热管的下游，并且在制冷剂通流方向上观察，第二阀可连接在冷却管的上游。所述阀优选地具有开放的切换位置和关闭的切换位置。

在制冷装置的进一步变型中，压缩机连接在换热器的加热管的上游，使得压缩的制冷剂可流入可切换式换热器的加热管中，并且膨胀元件连接到可切换式换热器的冷却管的上游，使得膨胀的制冷剂可流入可切换式换热器的冷却管中。该膨胀元件例如可设计为电驱动膨胀阀，特别是设计为步进电机阀或脉冲电磁阀。

在进一步的变型中，该制冷装置包括至少一个第一和第二具有集成的加热管和冷却管的可切换式换热器，其彼此互连使得在所述第一可切换式换热器的冷却操作模式中，第二可切换式换热器赋予加热作用，反之亦然。以这种方式设计的制冷装置可包括一个压缩机、两个在冷却操作模式和加热操作模式之间切换的阀以及两个膨胀元件。在每种情况下，一个膨胀元件可连接在第一和第二可切换式换热器的冷却管的上游，使得膨胀的制冷剂可流入所述第一或第二可切换式换热器的冷却管中。此外，用于在冷却操作和加热操作之间切换的所述阀控制制冷剂流经第一和第二可切换式换热器的冷却管和加热管。在这里，设计所述第一和第二可切换式换热器的冷却管和加热管的制冷剂回路使得当第一可切换式换热器的加热管填充时，第二可切换式换热器的冷却管道是填充的，反之亦然。

在进一步的变型中，该制冷装置包括至少一个内部换热器，其例如可设计为板式换热器或双管换热器。如果在制冷装置中设置两个可切换式换热器，两个内部换热器能够以逆流配置操作，其中在逆流配置中相对于已经流经所述第二可切换式换热器的冷却管的制冷剂来引导已经流经所述第一可切换式换热器的加热管的制冷剂。相反地，两个内部换热器可以逆流配置来操作，使得在逆流配置中相对于已经流经所述第二可切换式换热器的冷却管的制冷剂来引导已经流经所述第二可切换式换热器的加热管的制冷剂。

本发明还涉及具有上述制冷装置的制冷装置系统，在该制冷装置上耦合有带至少一个另外的换热器的扩展制冷剂回路。合适的另外换热器例如是用于传递热量到热载体流体，例如水乙二醇的板式换热器或双管换热器。在这里，可提供至少两个另外的换热器，其中一个设计用于冷却和/或一个设计用于加热。在这种方式中，制冷装置的功能扩展到另外的系统，例如在车辆中，特别是在公共汽车中。因此，另外的换热器能够用作用于驱动系统的冷水或热水换热器，或用作冷却或加热驾驶室的入口空气换热器。

在制冷装置系统的一个实施中，所述耦合包括第一分支，其连接在制冷装置的可切换式换热器的加热管的下游，和/或第二分支，其连接在制冷装置的可切换式换热器的冷却管的上游。

在制冷装置系统的进一步实施中，所述扩展制冷剂回路包括至少一个用于加热的另外换热器和至少一个用于冷却的另外换热器。在制冷装置系统的进一步实施中，至少一个另外的换热器分配至少一个阀，用于调节制冷剂的流动。特别的，在制冷剂流通方向上，一个阀连接在用于加热的另外换热器的下游，并且在制冷剂流通方向上，一个阀连接在用于冷却的另外换热器的上游。所述阀可设计为可致动的截止阀，从而可调节另外换热器的加热和冷却功率。

在制冷装置系统的进一步实施中，具有止回阀的线路系统连接在第一和/或第二分支的下游，并且该止回阀以依赖于制冷装置的操作模式的方式切换，使得至少一个另外的换热器耦合到具有加热管的制冷剂回路上，和/或耦合具有制冷装置的换热器的冷却管的制冷剂回路上。通过止回阀，在扩展制冷剂回路中的制冷剂流可相应地根据制冷装置的操作模式来控制，即，加热或冷却的操作模式。借助于用于控制在扩展制冷剂回路中的制冷剂流的阀设计为止回阀，在扩展制冷剂回路中的制冷剂流的高度可靠、价格低廉和易于控制是可能的。

在制冷装置系统的进一步实施中，电驱动阀，例如电磁阀连接在第一和/或第二分支的上游，并且电驱动阀以依赖于制冷装置的操作模式切换，使得至少一个另外换热器的制冷剂流耦合到包括制冷装置的可切换式换热器的加热管的制冷剂回路，和/或耦合到包括制冷装置的可切换式换热器的冷却管的制冷剂回路。借助于用于控制扩展制冷剂回路的阀设计为电驱动阀的事实，所述线路系统可相对于止回阀的实施方式简化，并使用较少的阀门。以这种方式设计的制冷装置系统更容易在构造方面来实现，并节省结构空间。

在制冷装置系统的进一步实施中，用于在制冷装置的加热操作模式和冷却操作模式之间切换的阀和用于调节在扩展制冷剂回路中的制冷剂流的阀设计为电驱动阀。因此，能够实现换热器的中枢调节。例如，压缩机上游的总体积流量的过热、制冷剂的个体体积流量可为每个蒸发器换热器并根据当前所需的功率水平来单独调节。同样地，总体积流量的过冷或最佳高压以及个体体积流量可为每个气体冷却器换热器并根据当前所需的功率水平来单独调节。

例如，这可配置为使得调节阀开放的单个程度由各个换热器的各自功率需求来确定，并且对于过热或过冷的上级监管目标来说要确定因子，所涉及的单个调节阀开放的所述单个程度应乘以它。这可有利地还具有的效果是可操作具有高功率需求的单个蒸发器而不会过热，即，完全蒸发制冷剂。在这里，特殊的情况是外部空气换热器，其功率需求从属于所有其它的。在系统中的其它换热器的情况下，例如可以是该驱动组件冷却或加热的情况，例如电池电气、发动机和制动器等具有优先权。此外，例如驾驶室的空调系统能够具有在乘客车厢之上的空调优先权。可替代地，冷藏运输车的货物车厢或多个货物车厢的冷却有可能优先于驾驶室的空调。

如果至少两个蒸发器在正常情况下并行操作，可能的是根据本发明提出的实施方式对于这些也可交替地解冻，而不会中断操作模式。以下情况提及作为这方面的实施例：例如，两个蒸发器能够在冷藏运输车的货物车厢中并联操作，其中所述第一蒸发器由加热管解冻，而第二蒸发器通过蒸发器管继续维持冷却作用。此外，两个蒸发器能够在外部换热器中并联操作。通常，公共汽车的空调装置以这种方式设计有热泵。在此实施例的情况下，例如热泵的第一外侧换热器能够通过加热管来解冻，而另一外换热器继续执行蒸发，不会中断入口空气换热器的加热操作模式。

进一步的实施例是外部蒸发器和冷水换热器，在该情况下热量通过来自电池/发动机的冷却水蒸发而吸取，并且操作为热泵的空调装置并联操作。外部蒸发器可通过加热管解冻，而电池继续被冷却，并且热泵通过入口空气换热器的加热管进一步加热。

本发明还涉及一种车辆，尤其是公共汽车、铁路车辆或冷藏运输车，配备有上述制冷装置或配备有上述制冷装置系统。

附图说明

基于附图，将更详细地讨论本发明的示例性实施方式。

在附图中：

图1a以透视图示出了层状管管束的可切换式换热器设计有加热管和冷却管；

图1b以剖视图示出了按照图1a的可切换式换热器具有交替设置的加热管和冷却管；

图1c以截视图示出了按照图1a的可切换式换热器具有局部设置的加热和冷却管；

图2示出了具有来自第一实施方式中的图1a、1b和1c的可切换式换热器的制冷装置；

图3示出了在第一可切换式换热器的加热操作模式中的图2的制冷装置；

图4示出了在第一可切换式换热器的冷却操作模式中的图2的制冷装置；

图5示出了在再加热操作模式中的图2的制冷装置；

图6示出了制冷装置系统的实施方式，具有来自图2的制冷装置并具有带热水换热器和冷水换热器的示例性扩展制冷剂回路；

图7示出了制冷装置系统的另一个实施方式，具有制冷装置并具有示例性扩展制冷剂回路；

图8示出了制冷装置系统的另一个实施方式，具有制冷装置并具有示例性扩展制冷剂回路；

图9示出了制冷装置系统的另一个实施方式，具有制冷装置并具有示例性扩展制冷剂回路；

图10示出了扁平管设计的可切换式换热器的平面图；

图11是按照图10的具有交替设置的加热和冷却管的可切换式扁平管换热器的截面示意图；

图12是通过按照图10的扁平管换热器的加热歧管的截面示意图；

图13是通过按照图10的扁平管换热器的加热歧管的截面示意图，具有冷却管的通流图。

所述附图仅示意性地举例说明了本发明。相同或相似的参考标号用于相同或类似的组件，除非另有说明。

具体实施方式

图1a以透视图示出了具有加热管12和冷却管14的可切换式换热器10。图1b以剖视图示出了具有加热管12和冷却管14的可切换式换热器10。

换热器10设计为层状换热器，其在单个壳体16中集成有加热管12和冷却管14。由于相对高的操作压力，该加热管12是厚壁形式的。此外，在每种情况下，壳体16还具有用于加热管12和冷却管14的制冷剂入口和制冷剂出口。该加热管12和冷却管14通过薄片18彼此连接并连接在壳体16中，如图1b的剖视图所示。

在图1b中，加热管12和冷却管以交替的方式设置。这意味着，加热管12和冷却管14以交替的方式彼此相邻设置。在这里也可想到其它的设置。

图1c是具有交替的冷却/加热管配置的可切换式换热器的截面图。

在图1c中，加热管12和冷却管14设置在薄片18的不同区域中。在该实施方式中，再加热操作模式可以特别有利的方式来实现。在再加热操作模式的过程中，入口空气首先流经冷却管14的区域并冷却到低于露点温度，使得包含在入口空气中的湿气可冷凝出来。接着，冷的入口空气流经加热管12的区域并再次加热，使得暖干空气最终流出。

另外，在每种情况下，加热管12和冷却管14经由可切换式制冷剂回路20连接以形成制冷装置22，其可切换式换热器10可在冷却操作模式和加热操作模式之间切换。

加热管12和冷却管14包含的制冷剂，例如R134a、R1234yf、R1234ze、R152a、R161、R170、R290、R600、R600a、跨临界R744、二氧化碳(R744)、一氧化二氮(R744jA)、R23、R32或混合物，例如：R410A、R404A、R407A、R407C和R407F。二氧化碳或R134a是特别优选的。

因为加热管12和冷却管14连接到薄片18，可切换式换热器10能将热量传递到周围环境或从周围环境吸收热量。因此，可切换式换热器10能够实现加热操作模式，其中仅在加热管12中流过制冷剂，以及冷却操作模式，其中仅在冷却管14中流过制冷剂。可切换式换热器10因此能够以简单的方式从冷却操作模式切换到加热操作模式，反之亦然，可切换式换热器10的组件，特别是制冷剂引导管不会因为温度变化受到加载。

图2示出了具有来自第一实施方式中图1的可切换式换热器10的制冷装置22。

制冷装置22包括第一可切换式换热器10a，它例如可用作入口空气换热器或冷却室换热器，以及第二可切换式换热器10b，它例如可用作外部空气换热器。两个可切换式换热器10a，10b包括加热管12和冷却管14，其通过可切换式制冷剂回路20连接以形成制冷装置22。为了这个目的，可切换式制冷剂回路20包括压缩机24，用于压缩制冷剂，膨胀元件26a，26b，例如膨胀阀，用于制冷剂的膨胀，以及阀28a，28b，例如电磁阀，用于在加热操作模式和制冷操作模式之间切换。

另外，在图示的实施方式中，可切换式制冷剂回路20具有内部换热器30a，30b。内部换热器30a，30b仅是可选的，并且可设计为板式换热器或双管换热器。通过内部换热器30a，30b，制冷剂的蒸发变得更加有效，使得没有液体制冷剂进入到压缩机24中。具有过热制冷剂的区域从蒸发器分别重新定位-10a或10b的冷却管-到内部换热器30b或30a中，这增加了蒸发器的功率。同时，从换热器10a和10b的加热管中显露出来的制冷剂分别进一步在换热器30b和30a中冷却。

图3示出了图2的在第一可切换式换热器10a的加热操作模式中的制冷装置22。

在第一可切换式换热器10a的加热操作模式中，连接在第一可切换式换热器10a的冷却管14上游的阀28a关闭。制冷剂在压缩机24中压缩，并通过管道32引导至第一可切换式换热器10a的加热管12。随后，制冷剂经由管道34、下游连接的第一内部换热器30a、开放阀28b和下游膨胀元件26b引导进入第二可切换式换热器10b的冷却管14中。在第二可切换式换热器10b的出口处，以逆流配置引导制冷剂经由第一内部换热器30a和管道36返回到压缩机24。

在该配置中，切换制冷装置22使得第一可切换式换热器10a释放热量到周围环境(入口空气)，并且第二可切换式换热器10b从周围环境(外部空气)吸收热量。第二可切换式换热器10b相应地充当蒸发器，并且第一可切换式换热器10a充当气体冷却器。

图4示出了图2的在第一可切换式换热器10a的冷却操作模式中的制冷装置22。

在第一可切换式换热器10a的冷却操作模式中，连接在第一可切换式换热器10a的加热管12下游和连接在第二可切换式换热器10b的冷却管14上游的阀28b关闭。制冷剂在压缩机24中压缩，并通过管道38引导至第二可切换式换热器10b的加热管12。随后，制冷剂经由管道40、下游第一内部换热器30b、开放阀28a和下游连接的膨胀元件26a引导至第一可切换式换热器10a的冷却管14中。在第一可切换式换热器10a的出口处，以逆流配置引导制冷剂经由第二内部换热器30b和管道42返回到压缩机24。

在该配置中，切换制冷装置22使得第二可切换式换热器10b释放热量到周围环境(外部空气)，并且第一可切换式换热器10a从周围环境(入口空气)吸收热量。第一可切换式换热器10a相应地充当蒸发器，并且第二可切换式换热器10b充当气体冷却器。

按照图4的说明，外部空气换热器10b也可因此在结冰后解冻，以便此后根据按照图3的操作模式再次操作为热泵蒸发器。按照图3，冷却室换热器10a也可因此在已发生结冰后解冻，以便此后按照图4所示的操作模式再次操作为蒸发器。

图5示出了在再加热操作模式中的图2的制冷装置22。

在再加热操作模式中，在第一和第二可切换式换热器10a，10b的周围环境中的空气进行除湿。为了这个目的，两个阀28a，28b打开并调节制冷剂流。因此，第一和第二可切换式换热器10a，10b能够以依赖于制冷剂流的方式在加热操作模式和冷却操作模式中操作，如上所述。在这里，冷却操作模式用于湿气的冷凝，而加热操作模式允许空气的加热。在此操作模式中，加热功率和冷却功率可以几乎连续可变的方式适应需求。为了这个目的，该调节阀28a和28b打开至比相应其它阀相应较小的程度，即调节阀28a和28b。通过由调节阀28a和28b对体积流的计量，可调节在入口空气换热器10a的期望的冷却功率和期望的加热功率。

图6示出了制冷装置系统100的实施方式，具有图2的制冷装置22和具有示例性扩展制冷剂回路25，其具有热水换热器44和冷水换热器46。

制冷装置22的结构对应于图2-5的结构。然而，在图6的实施方式中，进一步的分支25a，25b耦合到可切换式制冷剂回路20，该分支包括热水换热器44和冷水换热器46。在非可切换式设计的这种情况下，该热水换热器44和冷水换热器46可设计为板式换热器或双管换热器。

为了热水换热器44和冷水换热器46的耦合，提供了具有止回阀50a和50b的进一步分支线路系统50，该线路系统连接到可切换式制冷剂回路20的分支62和63。因此，情况是在第一可切换式换热器10a的冷却操作模式和加热操作模式中，当阀52a打开时，制冷剂从压缩机24流到分支25a的热水换热器44。此外，制冷剂可经由阀门50b和52b或经由膨胀元件26b和可切换式第二换热器10b的冷却管14流到分支25b的冷水换热器46。止回阀50a防止了经由膨胀元件26a和第一可切换式换热器10a的冷却管14的流出，使得不会中断换热器10a的加热操作模式。此外，连接分支25b的冷水换热器46使得止回阀50a在换热器10a的冷却操作模式中打开，并且止回阀50b在换热器10a的加热操作模式中打开。进一步的膨胀元件56，其连接在冷水换热器46的上游，并且其连接在阀52b的下游，其在所述制冷剂进入冷水换热器46之前膨胀了制冷剂。随后，制冷剂从冷水换热器46返回至压缩机24。电磁阀52a和52b用于调节制冷剂流通过热水换热器44和冷水换热器46，并且在每一种情况下连接在这些的上游或下游。

通过扩展制冷剂回路25，不同的功能能够集成在单一的制冷装置系统100中，由此例如制冷装置系统100在车辆例如公共汽车中的构造大大简化，并且制冷装置系统100可制造得更紧凑。

图7示出了具有制冷装置22和具有示例性扩展制冷剂回路25的制冷装置系统100的另一个实施方式。

制冷装置22的结构对应于图2-5的结构，特别是图6的结构。然而，在图7的实施方式中，进一步的分支25a，25b，25c，25d，25e，25f耦合到可切换式制冷剂回路20，该进一步的分支包括进一步的换热器44a，44b，44c，46a，46b，46c。为了换热器44a，44b，44c，46a，46b，46c的耦合，提供了具有止回阀50a和50b的分支线路系统，如已经参照图6描述的。此外，连接到换热器44a，44b，44c，46a，46b，46c的上游或下游的电磁阀52a，52b，52c，52d，52e，52f调节该制冷剂流。

在图7的实施方式中，进一步的换热器44a，44b，44c，46a，46b，46c可执行各种功能。例如，如参照图6所描述的，换热器44a和46a可设计为冷水和热水换热器。进一步的换热器44b和46b例如可用作用于车辆的驾驶室空气的加热器44b和冷却器46b。相应地，制冷装置系统100可以几乎任何期望的方式扩展，以包括用于冷却或加热的进一步换热器44c，46c。

图8示出了具有制冷装置22和具有示例性扩展制冷剂回路25的制冷装置系统100的另一实施方式。

制冷装置系统100的结构对应于图7的结构。然而，在图8的实施方式中，不是具有止回阀50a和50b的线路系统50，而是可控电磁阀58a，58b设置在管道60a，60b中。相应地，管道60a中分配给第一可切换式换热器10a的电磁阀58a连接在阀28a和膨胀元件26a之间。与扩展制冷剂回路25的耦合通过连接线63实现，其在电磁阀28a和58a之间分支。管道60b中分配给第二可切换式换热器10b的电磁阀58b连接在阀28b和膨胀元件26b之间。与扩展制冷剂回路25的耦合通过连接线62实现，其在电磁阀28b和58b之间分支。借助于电磁阀58a，58b，制冷装置22和扩展制冷剂回路25之间的耦合能够更简单和更灵活。在按照图8的设计变型中，由按图6和7的制冷装置的设计变型相反，因此该可切换式第二换热器10b也能够以非常简单和有效的方式在换热器10b的制冷操作模式期间已经发生结冰之后解冻，而不中断所述第一可切换式换热器10a的加热操作模式。为了这个目的，制冷剂从压缩机24经由第一和第二可切换式换热器10a，10b的加热管12中引导。电磁阀28a和28b打开。由于电磁阀58a和58b是关闭的，这两个可切换式换热器10a，10b的冷却管14是关掉的。制冷剂通过主动蒸发器46a，46b或46c可再次返回到压缩机24。尤其适合于此目的的是冷水换热器46，这使得来自其它工艺，例如来自电池冷却或来自发动机冷却的废热是可用的。这在按照图7的设计变型中是不可能的，因为制冷剂从换热器10b的加热管12经由两个换热器10b的冷却管14流出，并且会扰乱换热器10a的加热操作模式。

图9示出了具有制冷装置22和具有示例性扩展制冷剂回路25的制冷装置系统100的另一实施方式。

制冷装置系统100的结构对应于图8的结构。然而，在图9的实施方式中，提供了进一步的简化。阀28a，28b，58a，58b和52a-52f设计为电子可致动调节阀，从而可调节在制冷装置系统100的各个分支中的制冷剂流。可省略膨胀元件26a，26b和56a-56c。以这种方式，能够实现中枢调节，其根据所需的功率水平调节压缩机24的上游过热，以及因此在蒸发器换热器的各个分支中的总体积流和独立流。同样能够根据所需的功率水平调节制冷装置系统100内的过冷或最佳高压，以及因此在气体冷却器换热器的各个分支中的总体积流和独立流。

此外，图9的制冷装置22只提供了单一的内部换热器70，其直接连接在压缩机24的上游。该内部换热器70因此设置在公用管线中，并以逆流配置引导制冷剂的总体积流。因此，在压缩机入口轻微过热的情况下，能够操作各个蒸发器换热器，而不会有液体制冷剂过热，即没有过热。此外，过冷以及因此最佳高压可根据在内部换热器70的高压入口处的压力和温度调节。过热可根据在内部换热器70的低压出口处的压力和温度调节。

图10-13示出了具有加热管和冷却管的扁平管换热器。

可从图11的图示看出，在其中所示的扁平管换热器80具有交替顺序的加热管12和冷却管14。由于相对高的压力水平，加热管12形成有更大的壁厚，如也可从图11的图示看出。加热管12的入口在图10中的左手侧通过歧管90。图12示出了通过加热歧管90的一部分。在本示例性实施方式中进入的制冷剂在三个平行的加热管12之间分布。在一侧上，在每种情况下加热管12通过小连接管88连接，使得改道是可能的。制冷剂通过三个加热管12再次流到左手侧，在那里再次集中到加热管12中，经由连接管88再次流向右侧，并通过加热管12再次流向左侧返回到加热歧管90，通过加热管12经由连接管88再次流向右侧，并通过加热管12流向左侧，再次流向加热歧管90，其中制冷剂最后出现。

冷却管14的入口在图10中是在右手侧通过歧管92。在本示例性实施方式中，进入的制冷剂在两个平行的冷却管14之间分布。在左手侧，在每一种情况下该冷却管14通过小连接管88彼此连接，使得改道是可能的。制冷剂通过两个冷却管14再次流向右手侧，在这里再次分布在四个冷却管14之间，经由连接管88再次流向左侧，并通过四个冷却管14再次流向右侧并返回冷却歧管92，其中所述制冷剂最后出现。在蒸发器歧管的中间分隔中提供了孔86，其通过产生湍流促进了两相制冷剂的蒸气体和液体的均匀分布。

图10的图示示出了扁平管换热器。图11示出了按照图13的扁平管换热器的部分中的加热扁平管和冷却扁平管的布置。图12示出了按照图13的具有加热歧管90和流动方向的扁平管换热器的截面示意图。入口82在顶部连接到第一歧管90a，且出口84在底部连接到所述第一歧管。经由加热管12和连接管88，制冷剂流至第二加热歧管90b，并再流回到第一加热歧管90a，流至第二加热歧管90b，最后再次流至第一加热歧管90a并流至出口84。图13是按照图10的扁平管换热器的截面示意图，其中冷却歧管92连接至入口82。经由冷却管14和连接管88，制冷剂通过孔86流至第二冷却歧管92b，并再返回到第一歧管92a且最后流至出口84。

在图3-5中部分地已示出按照图2的制冷装置22的调节。图3示出了最大加热。流量通过该入口空气换热器10a的加热管12，并通过外部空气换热器10b的冷却管14，因为阀28b完全打开且阀28a完全关闭。与此相反，图4示出了最大冷却。流量通过入口空气换热器10a的冷却管14，并通过外部空气换热器10b的加热管12，因为阀28a完全打开且阀28b完全关闭。图5示出了中间阶段，其中流量通过入口空气换热器10a和外部空气换热器10b的加热管12和冷却管14。在这里，必须确保绝没有这种情况：两个阀28a和28b完全关闭而压缩机24在运行。多级调节出现在以下列表中：

模式

28a

28b

加热4

0％

100％

加热3

25％

100％

加热2

50％

100％

加热1

75％

100％

中性

100％

100％

冷却1

100％

75％

冷却2

100％

50％

冷却3

100％

25％

冷却4

100％

0％

可替代地，中性模式也可利用压缩机24失效并且阀28a和28b可能关闭来实现。外部空气换热器10b的解冻在冷却模式4中进行(图4)，但在换热器10a和10b的风扇是失效的。外部空气换热器10b的风扇失效在这种情况下是势在必行的。

阀28a和28b也能够交替地致动，使得始终是这样的情况：一个打开，而相应的另一个关闭。根据下面的列表进行调节则将是可能的：

在该系统按照图6和7扩展的情况下，可切换式换热器10a和10b的调节可实现为如上述所示的表中。附加的换热器44(a，b，c，...)也可通过它们分别相关联的阀52a(c，e，...)以多阶段或连续可变的方式通过打开为x％(0％-100％)来调节。类似地，附加的冷却换热器46(a，b，c，...)也可通过所述分别相关联的阀52b(d，f，...)以多阶段或连续可变的方式通过打开为x％(0％-100％)来调节。在外部空气换热器10b解冻的情况下，重要的是阀28a是打开的，而加热换热器44(a，b，c，...)的所有其它阀门28b，52a，52c，52e，......是关闭的。冷却阀52b，52d，52f，...不会受此影响。

如果至少一个附加的加热阀52a，52c，52e，......是打开的，可减小阀28a和28b的打开，如从以下列表中出现：

图8示出了制冷装置22扩展到包括阀58a和58b。在这里，止回阀是能够省去的。凭借换热器10a和10b中的冷却管14通过阀58a和58b来关掉，进一步冷却换热器46的优先冷却是可能的。例如，如果用于电池冷却的冷水换热器旨在具有最高优先级是特别有利的。在这种情况下，外部空气换热器10b也能解冻而不中断加热操作模式：

实现按照图9的制冷装置系统100的调节类似于结合了图8的调节。然而，电子膨胀阀的打开可以连续的方式适于需求。阀28a，28b和52a，52c和52e打开的程度总和确定了制冷装置系统100中的高压，其可以适合于换热器70的高压入口处的温度的方式进行调节。如果该压力大于预定压力，打开的程度按比例增加。在过低压力的情况下，阀28a，28b和52a，52c和52e打开的程度按比例减少。因此，最佳高压能够调整至例如5K过冷。阀58a，58b和52b，52d和52f打开的程度总和确定了制冷装置系统100的低压，其可以适合于换热器70的低压出口处的温度的方式进行调节。如果压力大于预定压力，打开的程度按比例减少。在过低压力的情况下，打开的程度按比例增加。因此，压缩机24上游的最佳过热能够调整至例如5K过热。该过热调节优先于高压调节。

附图标记列表

10 可切换式换热器

10a 第一可切换式换热器

10b 第二可切换式换热器

12 加热管

14 冷却管

16 壳体

18 薄片

20 制冷剂回路

22 制冷剂装置

24 压缩机

25a 第一分支

25b 第二分支

25c 第三分支

25d 第四分支

25e 第五分支

25f 第六分支

26a 第一膨胀元件

26b 第二膨胀元件

28a (第一)电磁阀

28b (第二)电磁阀

30a (第一)内部换热器

30b (第二)内部换热器

32 管道

34 管道

36 管道

38 管道

40 管道

42 管道

44 热水换热器

44a 第一热水换热器

44b 第二热水换热器

44c 第三热水换热器

46 冷水换热器

46a 第一冷水换热器

46b 第二冷水换热器

46c 第三冷水换热器

48

50 线路系统

50a 止回阀

50b 止回阀

52a 第一阀

52b 第二阀

52c 第三阀

52d 第四阀

52e 第五阀

52f 第六阀

54

56 进一步膨胀元件

58a (第一)电磁阀

58b (第二)电磁阀

60a,b 管道

62 分支，连接线

63 分支

70 内部换热器

80 扁平管换热器

82 入口侧

84 出口侧

85 通过流路

86 孔

88 连接管

90 加热歧管

92 冷却歧管

94 薄片布置

96

98

100 制冷装置系统

Claims (25)

1.用于制冷装置（22）的可切换式换热器（10，10a，10b），其特征在于单独的加热管（12）和冷却管（14）集成在单个壳体（16）中，使得为了冷却或加热空气流的目的，热量在加热管（12）和冷却管（14）之间传递。

2.根据权利要求1所述的可切换式换热器（10），其中可切换式换热器（10）包括至少两个制冷剂入口和至少两个制冷剂出口。

3.根据权利要求1或2所述的可切换式换热器（10），其中可切换式换热器（10）设计为层状换热器，并且薄片（18）通过加热管（12）和冷却管（14）之间的热传导来传热。

4.根据权利要求1-3中之一所述的可切换式换热器（10），其中加热管（12）和冷却管（14）至少部分地以交替的顺序设置在可切换式换热器（10）的薄片（18）中。

5.根据权利要求1-4中之一所述的可切换式换热器（10），其中加热管（12）和冷却管（14）完全以交替的顺序设置。

6.根据前述权利要求之一所述的可切换式换热器（10），特征在于可切换式换热器（10）提供了第一区域，其中加热管（12）和冷却管（14）完全以交替的顺序设置，以及第二区域，其中仅设置加热管（12）或仅设置冷却管（14）。

7.根据前述权利要求之一所述的可切换式换热器（10），特征在于所述可切换式换热器是扁平管换热器（80）的形式，并且加热管（12）具有比冷却管（14）或冷却管道更大的壁厚。

8.用于控制空气温度的制冷装置（22），具有至少一个制冷剂回路，包括：

- 至少一个压缩机（24），用于制冷剂的压缩，

- 至少一个膨胀元件（26a，26b），用于制冷剂的膨胀，

- 至少一个根据权利要求1-7中之一所述的可切换式换热器（10，10a，10b），以及

- 至少一个阀（28a，28b），用于在可切换式换热器（10，10a，10b）的加热操作模式和冷却操作模式之间切换。

9.根据权利要求8所述的制冷装置（22），其中设计用于在加热操作模式和冷却操作模式之间切换的至少一个阀（28a，28b）使得在用于加热操作模式的第一切换位置，制冷剂基本上流过加热管（12），在用于冷却操作模式的第二切换位置，制冷剂基本上流过冷却管（14），并且在用于位于所述第一切换位置和第二切换位置之间的再加热操作模式的切换位置，制冷剂流过加热管（12）和冷却管（14）。

10.根据权利要求8或9所述的制冷装置（22），其中设计用于在加热操作模式和冷却操作模式之间切换的至少一个第一阀（28a）以便调节制冷剂流通过加热管（12），以及设计用于在加热操作模式和冷却操作模式之间切换的至少一个第二阀（28b）以便调节制冷剂流通过冷却管（14）。

11.根据权利要求8-10中之一所述的制冷装置（22），其中压缩机（22）连接在可切换式换热器（10，10a，10b）的加热管（12）的上游，使得压缩的制冷剂流入可切换式换热器（10，10a，10b）的加热管（12）中，以及膨胀元件（26a，26b）连接在可切换式换热器（10，10a，10b）的冷却管（14）的上游，使得膨胀的制冷剂流入到可切换式换热器（10，10a，10b）的冷却管（14）中。

12.根据权利要求8-11中之一所述的制冷装置（22），其中所述制冷装置（22）包括至少一个第一和第二具有集成的加热管（12）和冷却管（14）的可切换式换热器（10，10a，10b），加热管（12）和冷却管（14）彼此互连，使得在所述第一可切换式换热器（10a）的冷却操作模式中，所述第二可切换式换热器（10b）处于加热操作模式中，反之亦然。

13.具有根据权利要求8-12中之一所述的制冷装置（22）的制冷装置系统（100），利用至少一个另外的换热器（44，44a，44b，44c，46，46a，46b，46c）与该制冷装置耦合有扩展制冷剂回路（25）。

14. 根据权利要求13所述的制冷装置系统（100），其中扩展制冷剂回路（25）包括用于加热的至少一个另外的换热器（44，44a，44b，44c），经由线路（62，63）和膨胀元件（26a，26b）连接在该压缩机（24）的上游以及连接在可切换式换热器（10，10a，10b）的冷却管（14）的下游，和/或用于冷却的至少一个另外的换热器（46，46a，46b，46c），连接在压缩机（24）的下游以及连接在可切换式换热器（10，10a，10b）的加热管（12）的上游，并且其中所述用于加热或冷却的至少一个另外的换热器（44，44a，44b，44c，46，46a，46b，46c）分配给至少一个用于调节制冷剂流的阀（52a ... 52f）。

15.根据权利要求13和14任一项所述的制冷装置系统（100），其中具有止回阀（50a，50b）的线路系统（50）连接在第一和/或第二分支（62，63）的下游，并且止回阀（50a，50b）以依赖于制冷装置（22）的操作模式的方式可切换，使得所述至少一个另外的换热器（44，44a，44b，44c，46，46a，46b，46c）利用制冷装置（22）的可切换式换热器（10，10a，10b）的加热管（12）和/或冷却管（14）耦合到制冷剂回路，或

其中电磁阀（58a，58b）连接在第一和/或第二分支的上游，并且电磁阀（58a，58b）以依赖于制冷装置（22）的操作模式的方式可切换，使得至少一个另外的换热器（44，44a，44b，44c，46，46a，46b，46c）的制冷剂流利用制冷装置（22）的可切换式换热器（10，10a，10b）的加热管（12）和/或冷却管（14）耦合到制冷剂回路。

16. 根据权利要求13-15中之一所述的制冷装置系统（100），其中用于制冷装置（22）的可切换式换热器（10，10a，10b）的加热工作模式和冷却操作模式之间切换的阀（28a，28b）以及设计用于调节在扩展制冷剂回路（25）中的制冷剂流的阀（52a ... 52f）为电动阀。

17.车辆，配备有根据权利要求8-12中之一所述的制冷装置（22），或配备有根据权利要求13-16中之一所述的制冷装置系统（100）。

18.用于操作根据权利要求8-12中之一所述的制冷装置（22）或根据权利要求13-16中之一所述的制冷装置系统（100）的方法，在该方法中，入口空气换热器（10a）的加热功率或冷却功率借助于加热阀（28b）和/或冷却阀（28a，58a）来调节，其以连续可变或阶梯状方式在0％和100％的开口之间进行操作。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述加热阀（28b）和冷却阀（28a，58a）相对于彼此反向操作，当冷却阀（28a，58a）打开时加热阀（28b）是关闭的，反之亦然。

20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于换热器的加热功率的优先级顺序是附加换热器（44，44a，44b，44c）、可切换式入口空气换热器（10a）和外部空气换热器（10b）。

21.根据权利要求18所述的方法，其特征在于换热器的冷却功率的优先级顺序是附加冷却换热器（46，46a，46b，46c）、可切换式入口空气换热器（10a）和外部空气换热器（10b）。

22.根据权利要求18所述的方法，其中如果没有发生热传递，外部空气换热器（10b）中没有空气流通过，为了除冰，有或只有加热管（12）流通过。

23.根据权利要求18所述的方法，其中制冷装置（22）包括多个平行的外部空气换热器（10b），它们交替地除冰而不中断入口空气换热器（10a）的加热操作模式。

24.根据权利要求18所述的方法，其中所述制冷装置（22）包括多个平行冷却室换热器（10a），其交替地除冰而不中断相应其它冷却室换热器（10a）的冷却操作模式。

25.根据权利要求18所述的方法，其中共同调节器通过阀（28a，28b，52a，52b，52c，52d，52e，52f，58a，58b）的致动来调节在换热器（70）的低压侧出口处和/或在压缩机（24）的入口处的制冷剂的预定过热，或在换热器（70）的高压侧入口处的制冷剂的预定最佳高压或预定过冷。