CN109641504A - 用于机动车的空调设备和运行空调设备的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的空调设备，其具有制冷剂回路(100)，该制冷剂回路包括压缩机(34)、与该压缩机的出口连接的内部换热器装置(换热器)、第二膨胀阀(42)和与热源或冷源热学地连接的耦合换热器(23)，该耦合换热器(23)的出口与压缩机(34)的入口连接，所述内部换热器装置包括第一和第二空气/制冷剂换热器区段(21、22)、布置在其间的第一膨胀阀(膨胀阀)(41)，其中，第一和第二制冷剂管道段(I/II)经由第四制冷剂管道段(IV)彼此连接，第二空气/制冷剂换热器区段(22)的入口与耦合换热器的出口通过第五制冷剂管道段(V)彼此连接，第五制冷剂管道段(V)包含第三膨胀阀(43)，并且第一空气/制冷剂换热器区段(21)的出口与压缩机(34)的入口通过第六制冷剂管道段(VI)彼此连接。

Description

用于机动车的空调设备和运行空调设备的方法
本发明涉及一种用于机动车的空调设备，其具有制冷剂回路，所述制冷剂回路包括：
-压缩机；
-内部换热器装置，所述内部换热器装置在入口侧通过第一制冷剂管道段与所述压缩机的出口相连，可引入机动车的乘员舱中的空气流的份额能够穿流所述内部换热器装置，所述内部换热器装置包括：
·能够作为制冷剂回路的蒸发器运行的第一空气/制冷剂换热器区段、
·沿制冷剂的流动方向连接在第一空气/制冷剂换热器区段前方的第一膨胀阀和
·沿制冷剂的流动方向连接在第一膨胀阀前方的第二空气/制冷剂换热器区段，所述第二空气/制冷剂换热器区段能够作为制冷剂回路的冷凝器运行；
-沿制冷剂的流动方向连接在内部换热器装置后方的第二膨胀阀；和
-耦合换热器，所述耦合换热器在入口侧通过第二制冷剂管道段与所述第二膨胀阀相连，所述耦合换热器还与热源或冷源热学地连接，所述耦合换热器的出口通过第三制冷剂管道段与所述压缩机的入口相连。
此外，本发明还涉及两种不同的用于运行这种空调设备的方法。
这种空调设备和用于运行这种空调设备的方法由专利文献WO 2012/028307 A1已知。
该专利文献公开一种用于机动车的空调设备，该空调设备的制冷剂回路既能在热泵模式中也能在冷却模式中运行。如同在制冷剂回路中常见的那样，制冷剂回路包括用于压缩制冷剂的压缩机。在压缩机的制冷剂侧在后方连接有具有两个空气/制冷剂换热器区段的内部换热器装置，其中的制冷剂入口侧的空气/制冷剂换热器区段在所有的运行模式中始终作为冷凝器运行，并且制冷剂出口侧的空气/制冷剂换热器区段可以根据需要或者作为冷凝器或者作为蒸发器运行。在此，术语冷凝器应当广义地理解并且也包括这样的装置，这种装置在使用不能冷凝的制冷剂的制冷剂回路中作为气体冷却器起作用。内部换热器区段可被空气流穿流，该空气流可以经由分配通道被引入机动车的内部空间。在内部换热器装置的两个换热器区段之间布置有第一膨胀阀，用第一膨胀阀能调节两个换热器区段之间的压差。另外，已知的制冷剂回路包括外部换热器，该外部换热器构造为空气/制冷剂换热器并且将制冷回路与外部空气热学地耦连。此外设有第二膨胀阀，第二膨胀阀布置在制冷剂下游的换热器区段的与第一膨胀阀相对置的一侧上。
在热泵模式下，被压缩的制冷剂首先流过始终作为冷凝器运行的换热器区段，在那里，冷凝器将热量释放到通流该冷凝器的空气流。随后，冷却后的制冷剂流过第一膨胀阀，其中，如果连接在后方的换热器区段要在较低的温度水平运行，则可以调节压降。但该换热器区段也被用作另外的冷凝器，另外的冷凝器将热量释放到穿流该冷凝器的空气流，因此，该空气流在通过内部换热器装置时经历两次加热。随后，制冷剂的明显的降压借助第二膨胀阀进行，从而外部换热器可以作为蒸发器运行并且从穿流它的周围空气吸收热量。随后，制冷剂返回至压缩机中。
在冷却模式下，被压缩机压缩的制冷剂同样首先流过始终用作冷凝器的换热器区段，在那里，冷凝器将热量释放到穿流该冷凝器的空气流。但由于该空气流被引入乘员舱并且在冷却模式中希望并不明显的升温，因此，空气流的主要份额可以借助旁路活门绕开该换热器区段。该区段中的空气冷却或者说冷凝因而尽可能是无效率的。在冷却模式中，第一膨胀阀关闭，从而制冷剂从提到的换热器区段的出口直接流向外部换热器，该外部换热器在该模式中作为真正的冷凝器起作用并且将热量释放穿流它的外部空气。在此注意，外部换热器在冷却模式中沿与在前述的热泵模式中相反的方向被制冷剂流过。在外部换热器后方，制冷剂通过第二膨胀阀流向另外的内部换热器区段，该内部换热器区段在冷却模式中作为蒸发器运行。制冷剂的为蒸发需要的降压在第二膨胀阀中进行。随后，制冷剂从蒸发器返回至压缩机。
在已知的空调设备中不利的是，空调设备在冷却模式下的效率较低。
本发明所要解决的技术问题在于，如此改善这种空调设备，使得该空调设备尤其在冷却模式下能够更有效率地运行。
所述技术问题结合权利要求1的前序部分的特征通过如下方式解决，即：
-所述第一和第二制冷剂管道段通过第四制冷剂管道段彼此连接；
-所述第二空气/制冷剂换热器区段的入口与所述耦合换热器的出口通过第五制冷剂管道段彼此连接，所述第五制冷剂管道段包含第三膨胀阀；并且
-所述第一空气/制冷剂换热器区段的出口与所述压缩机的入口通过第六制冷剂管道段彼此连接，
其中，可调节的阀门分布地布置在所述制冷剂回路中，从而根据这些阀门的接通位置，或者在热泵模式下第一、第二和第三制冷剂管道段能够被制冷剂通流，同时在第四、第五和第六制冷剂管道段中阻止制冷剂的通流，或者在冷却模式下第四、第五和第六制冷剂管道段能够被制冷剂通流，同时在第一、第二和第三制冷剂管道段中阻止制冷剂的通流。
本发明的优选的实施方式是从属权利要求的技术方案。
发明人已经认识到，冷却模式中的效率损失应当尤其归咎于将冷凝器功能永久地赋予制冷剂入口侧的内部换热器区段，制冷剂入口侧的内部换热器区段在此被称作第二空气/制冷剂换热器区段。因此，发明人用第四制冷剂管道段实现第一制冷剂管道段的入口与第二制冷剂管道段的出口之间的直接连接并且绕开第二空气/制冷剂换热器区段。此外提供阀门，借助这些阀门能够将被压缩机压缩的制冷剂或者(在热泵模式中)经由第一制冷剂管道段或者(在冷却模式中)经由第四制冷剂管道段输送。
因此在冷却模式下，被压缩的制冷剂首先流过耦合换热器，在此，耦合换热器作为冷凝器起作用并且将制冷剂回路与冷源热学地耦连。这在耦合换热器设计为外部换热器的情况下可以是外部空气。在耦合换热器设计为冷却剂/制冷剂换热器的情况下，这可以是热学地耦连的冷却剂回路、例如发动机冷却回路或电子设备冷却回路。在耦合换热器后方，制冷剂经过第五制冷剂管道段并且在第五制冷剂管道段中经过按照本发明设置的第三膨胀阀，在第三膨胀阀中制冷剂被降压。在第三膨胀阀之后，被冷却且降压后的制冷剂才流入内部换热器装置的第二空气/制冷剂换热器区段，因此第二空气/制冷剂换热器区段可以作为蒸发器运行。
基于本发明，可以将两个内部换热器区段都作为蒸发器运行，从而可以在内部换热器装置中仅进行冷却并且消除了在那里用作冷凝器的区段的降低效率的、在现有技术中不可避免的加热效应。但也可以将第二空气/制冷剂换热器区段自身在冷却模式中以加热的方式运行。为此仅需要减小第三膨胀阀中的压降。在极端情况下甚至可以在第三膨胀阀中舍弃降低压力并且在最大温度下运行第二内部换热器区段，同时用第一膨胀阀来实现压降，以便将第一内部换热器区段作为(唯一的)蒸发器运行。因此，除了提高冷却模式下的效率以外，本发明也能够实现制冷剂回路控制中更高的灵活性。
在热泵模式下，按照本发明的空调设备与前述的、如此构造的设备类似地工作。被压缩的制冷剂在此经由第一制冷剂管道段直接流入作为冷凝器起作用的第二内部换热器区段。连接在后方的第一内部换热器区段分别根据第一膨胀阀的设置或者同样作为冷凝器工作或者作为蒸发器工作，其中，两个区段的希望的温度差能以较高的灵活度被调节。随后，制冷剂经过第二膨胀阀，以便在那里至少一定程度地被降压，使得连接的耦合换热器至少作为蒸发器起作用，以便从热学耦连的热源吸收热量。
由此产生两种特别优选的用于运行按照本发明的空调设备的方法。一方面是按照权利要求8所述的方法、即一种运行按照本发明的空调设备的方法，其中，
-将可调节的阀门切换至热泵模式的接通位置中；
-调节第一膨胀阀，以便调节作为冷凝器运行的第二空气/制冷剂换热器区段与作为冷凝器或蒸发器运行的第一空气/制冷剂换热器区段之间的温度差；并且
-调节第二膨胀阀，以便调节第一空气/制冷剂换热器区段与作为蒸发器运行的耦合换热器之间的压差。
另一方面，这是按照权利要求9所述的方法、即一种运行按照本发明的空调设备的方法，其中，
-将可调节的阀门切换至冷却模式的接通位置中；
-调节第三膨胀阀，以便调节作为冷凝器运行的耦合换热器与作为蒸发器或冷凝器运行的第二空气/制冷剂换热器区段之间的压差；并且
-调节第一膨胀阀，以便调节第二空气/制冷剂换热器区段与作为蒸发器运行的第一空气/制冷剂换热器区段之间的温度差。
如同所阐述的那样，本发明的要素是，制冷剂分别根据想要的模式备选地或者流过第一制冷剂管道段或者流过第四制冷剂管道段。为了实现这点，尤其两种变型是特别有利的。在第一种变型方案中规定，在第一和第四制冷剂管道段的分支点处布置有可切换的二通阀。与此相反，在第二种变型方案中规定，在第一和第四制冷剂管道段的分支点的下游分别布置有可开关的截止阀。在第一种情况中，二通阀的构造和控制较复杂，但节省构件则可以被视为有利。在第二种情况中，虽然构件的数量增加，但这些构件的构造和控制特别简单，该变型的优点正在于此。
本发明的重要特征同样在于，制冷剂分别根据希望的运行模式备选地流动通过第三或第六制冷剂管道段。为了实现该可控性，又有两种变型方案被视为特别有利。在第一种变型方案中规定，在第三和第六制冷剂管道段的汇合点处布置有可切换的二通阀。与此相反，在第二种变型方案中规定，在第三和第六制冷剂管道段的汇合点的上游分别布置有可开关的截止阀。关于两种变型方案的优缺点类似地参照前述内容。
分别根据制冷剂的选择，有意义或甚至于需要的是，为制冷剂回路配设附加的内部换热器、也就是制冷剂/制冷剂换热器，该制冷剂/制冷剂换热器将制冷剂回路的不同区段彼此热学地耦连。因此，在这种设计方案中可以规定，在所述压缩机的上游布置有构造为制冷剂/制冷剂换热器的内部换热器的低压出口，所述内部换热器的低压入口位于第三和第六制冷剂管道段的汇合点的下游，并且所述内部换热器的高压入口和高压出口位于所述耦合换热器的出口与第三和第五制冷剂管道段的分支点之间。换言之，该内部换热器在低压侧紧邻在压缩机的入口的前方并且在高压侧紧邻在耦合换热器的出口的后方。
本发明的其它特征和优点由以下的特定说明和附图得出。
在附图中：
图1示出内部换热器装置的第一实施方式，
图2示出内部换热器装置的第二实施方式，
图3示出内部换热器装置的第三实施方式，
图4示出内部换热器装置的第四实施方式，
图5示出在使用按照图2的内部换热器装置的情况下的制冷剂回路，
图6示出图5的处于热泵模式下的制冷剂回路，
图7示出图5的处于冷却模式下的制冷剂回路，
图8示出在使用按照图3的内部换热器装置的情况下的制冷剂回路，
图9示出在使用按照图4的内部换热器装置的情况下的制冷剂回路。
附图中相同的附图标记表示相同或相似的元件。
图1至图4示出不同的内部换热器装置，其中，图2至图4的内部换热器装置能够特别有利地结合以下还会阐述的、例如在图5至图9中绘示的制冷剂回路连接方式使用。分图1a至4a在此分别示出平行于导气通道延伸方向的竖直的纵剖面图。分图1b至4b分别示出沿空气流的方向观察的换热器的局部剖视图。
在未详细示出的壳体10中构造有导气通道12。导气通道12能被空气流14穿流，该空气流14典型地由位于之前的风扇产生并且被引入位于后方的混合室中，从混合室出来该空气流经由另外的分配通道被引向进入乘员舱的出口。在图1至图4中纯示例性地示出朝向乘员舱的脚部空间的部分流16a和朝向乘员舱的头部空间的部分流16b。
关于图1至图4的实施方式共同地，覆盖导气通道的、可选的过滤器18阻止灰层、花粉和其它污染与连接在后面的内部换热器或乘员舱接触。术语内部换热器应当应理解为，在该部件中被调温的空气可以流入乘员舱的内部。另外，图1至图4的实施方式具有由电阻元件构造的电气的换热器区段20，该换热器区段20优选由所谓的PTC电阻元件(PTC：正温度系数)构成。在图1至图4的所有的实施方式中，在可选的过滤器18与电气的换热器区段20之间、也就是在电气的换热器区段20的上游布置有第一空气/制冷剂换热器区段21。图2至图4的实施方式附加地具有第二空气/制冷剂换热器区段22，其分别根据实施方式与第一空气/制冷剂换热器区段21共同构成第一换热器(图2)、与电气的换热器区段20共同构成第二换热器(图3)或者独立构成第三换热器(图4)。
针对图1至图4的所有实施方式特有的是旁路活门30，该旁路活门30分别根据接通位置关闭或打开导气通道12的绕开换热器区段20、21、22的旁路12'，关闭的活门位置在图1至图4中用实线示出。在分图1a-4a中，打开的活门位置附加地用虚线示出。在关闭的活门位置中，总空气流14被强制通过换热器区段20、21、22，从而实现制冷剂与空气或电阻元件与空气之间的热传递。与此相反，在打开的活门位置中，大部分空气流14由于较低的流动阻力经由旁路12'流动，从而基本上不发生热传递。
以下会讨论图1至图4的实施方式的不同之处。
图1示出最简单的实施方式。在此，电气的换热器区段20和第一空气/制冷剂换热器区段21基本上占据导气通道12的横截面的相同的区域。电气的换热器区段20沿空气流动方向位于第一空气/制冷剂换热器区段21的后方。旁路活门30布置在导气通道12的上部区域中，从而导气通道12的旁路12'在导气通道12的上部的边缘区域中延伸。在旁路活门30的一些活门位置中，这些活门位置既允许大量的流动份额通过换热器区段20、21也允许大量的流动份额经过旁路12'，这引起位于后方的混合室的温度分层。温度分层可以尤其用于，让较热的部分流16a流入乘员舱的脚部区域中并且让较冷的部分流16b流入乘员舱的头部区域。如分图1b中所示，此外还规定换热器区段20、21的横向分区，其中，各横向区段优选能单独控制。如果位于后方的混合室具备相应的横向分支，则以此方式可以对驾驶室和副驾驶室不同地进行空气调节。旁路活门30优选能自动地控制，为此可利用在分图1b中示出的伺服驱动32。
除了通过旁路活门30的调节和换热器区段20、21的横向分区，在特别有利的实施方式中可以实现更小区段的温度差异。这尤其通过如下方式实现，即，在这样的实施方式中，电气的换热器区段20由许多可独立控制的电阻元件构造。
在图2的实施方式中附加地设有第二空气/制冷剂换热器区段22，该空气/制冷剂换热器区段布置在第一空气/制冷剂换热器区段21的竖直下方。尤其结合下文还要描述的制冷剂回路接通方式，可以以加热方式运行第二空气/制冷剂换热器区段22并且以冷却方式运行第一空气/制冷剂换热器区段21，这实现位于后方的混合室中的改善的温度分层。另一方面，第一和第二换热器区段21、22也可以以相同的温度运行，或者虽然共同地在冷却或加热模式中运行但以不同的温度运行。电气的换热器区段20可以用作附加加热器或对应加热器。本领域技术人员认识到，以此方式能够实现混合室中的温度分层的最灵活的设计。此外类似地参照上文关于图1所述。
在图3的实施方式中，第二空气/制冷剂换热器区段22布置在电气的换热器区段20的竖直下方并且沿流动方向布置在第一空气/制冷剂换热器区段21后方。在此也产生混合室中的温度分层的非常灵活的设计，其中，但第一空气/制冷剂换热器区段21的影响对电气的换热器区段20的影响不利地增大。此外类似地参照上文关于图1所述。
图4最后示出这样的变型方案，在该变型方案中，电气的换热器区段20、第一空气/制冷剂换热器区段21和第二空气/制冷剂换热器区段22全部基本上占据导气通道横截面的相同的区域。与在图1的实施方式中类似地，混合室中的温度分层在此基本上通过旁路活门30和必要时附加地通过电气的换热器区段20的小区段的可控制性调节。但在此由于更多的可控制的换热器区段20、21、22提供调温时的更大的灵活性。
图5示出制冷剂回路100的特别有利的连接方式，在该制冷剂回路100中使用图2的内部换热器装置(没有当然也可以在此使用的、可选的过滤器18)。如同在图8和图9中所示的那样，在使用图3和图4的内部换热器装置的情况下基本上也可以实现相同的接通方式。因此，后续的、针对图5的制冷剂回路100的描述在考虑针对图3和图4的说明的前提下也全面地适用于图8和图9的制冷剂回路100。
制冷剂回路100包括压缩机34，通过该压缩机34能够压缩制冷剂。压缩机34的出口通过制冷剂管道与第一分支点或者说汇合点101连接。在此，术语分支点和汇合点可替换地使用。从第一分支点101分出两个制冷剂管道段、即第一制冷剂管道段I和第四制冷剂管道段IV。第一制冷剂管道段I包含第一截止阀51并且在第二分支点或者说汇合点102处终止。第四制冷剂管道段IV包含第二截止阀52并且在第三分支点或者说汇合点103处终止。第二汇合点102与第二空气/制冷剂换热器区段22的入口连接。第二空气/制冷剂换热器区段22的出口通过第一膨胀阀41与第一空气/制冷剂换热器区段21的入口连接。第一空气/制冷剂换热器区段21的出口与第四分支点或者说汇合点104连接，第四分支点或者说汇合点104在它那侧通过包含第二膨胀阀42的第二制冷剂管道段II与第三汇合点103连接。
第二汇合点102另外通过包含第三膨胀阀43的第五制冷剂管道段V与第五分支点或者说汇合点105连接。第五分支点或者说汇合点105一方面与构造为制冷剂/制冷剂换热器的内部换热器24的高压出口连接，并且另一方面通过包含第三截止阀53的第三制冷剂管道段III与第六分支点或者说汇合点106连接，第六分支点或者说汇合点106在它那侧通过蓄集器36与内部换热器24的低压入口连接，内部换热器24的低压出口与压缩机34的入口连接。
内部换热器24的低压入口与构造为冷却剂/制冷剂换热器的耦合换热器23的出口连接，该耦合换热器23在冷却剂侧是未详细示出的冷却剂回路的构件，该冷却剂回路例如可以用于电气的驱动机组和/或该驱动机组的电子设备。可以考虑是用于冷却内燃机的冷却剂回路。该冷却剂回路同样可以用于冷却电气的驱动机组和/或其电子设备、尤其功率电子设备和牵引蓄电池。也可以考虑将耦合换热器设计为外部换热器，该外部换热器构造为空气/制冷剂换热器。但这在能量方面较为不利。
耦合换热器23在入口侧与第三汇合点103连接。
最后，第四分支点104通过包含第四截止阀54的第六制冷剂管道段VI与第六汇合点106连接。
以下会结合图6和图7阐述图5的制冷剂回路100的优选的运行模式。图6和图7用实线表示制冷剂管道的分别被激活的、也就是说被制冷剂通流的区段。那些在相应的模式中被关闭的、也就是不被制冷剂通流的区段用虚线表示。
图6示出处于热泵模式中的制冷剂回路100。为此，第一截止阀51打开并且第二截止阀52关闭。因此，被压缩机34压缩的制冷剂流通第一制冷剂管道段I，与此相反，第四制冷剂管道段IV保持不被通流。作为在第一或第四制冷剂管道段I、IV中布置截止阀51、52的备选，也可以在第一分支点101处安装可切换的二通阀。此外，在热泵模式中，第三截止阀53打开并且第四截止阀54关闭。由此，第三制冷剂管道段III可以被制冷剂通流，同时第六制冷剂管道段VI被截止。作为在第三或第六制冷剂管道段III、VI中布置第三和第四截止阀53、54的备选，也可以在第六汇合点106处使用二通阀。
此外，热泵模式的特征附加地在于，第五制冷剂管道段I同样被关闭。为此，在所示实施方式中使用第三膨胀阀43。备选地也可以为此在第五制冷剂管道段V中使用附加的截止阀。
因此，在压缩机34中被压缩的制冷剂通过第一制冷剂管道段I流入第二空气/制冷剂换热器区段22。第二空气/制冷剂换热器区段22在该模式中作为冷凝器运行并且将热量从制冷剂传递至空气流14。制冷剂从第二空气/制冷剂换热器区段22的出口经由第一膨胀阀41到达第一空气/制冷剂换热器区段21。分别根据第一膨胀阀41的位置可以在此如此调节压降，使得第一空气/制冷剂换热器区段21或者同样作为冷凝器以大致与第二空气/制冷剂换热器区段22相同的温度水平运行、或者作为冷凝器但以低于第二空气/制冷剂换热器区段22的温度水平运行、或者作为蒸发器运行，该蒸发器从穿流它的空气流14吸收热量。对第一膨胀阀41的调节通常在用于实现位于后方的、未单独示出的混合室的希望的温度分层的调节的范畴内进行。在所示实施方式中，空气流14在第一和第二空气/制冷剂换热器区段21、22的后方还流过电气的换热器区段20，在那里可以进行附加加热或对应加热。但关于制冷剂回路100的连接方式，电气的换热器区段20可以视为可选。
在第一空气/制冷剂换热器区段21之后，制冷剂在第四分支点104处流入第二制冷剂管道段II，因为由于第四截止阀54的截止位置，同样从第四分支点104分出的第六制冷剂管道段VI被关闭。在包含在第二制冷剂管道段II中的第二膨胀阀42中进行制冷剂的进一步降压，该制冷剂的压力应当至少如此低，使得后接的耦合换热器23作为蒸发器运行，该蒸发器从连接的冷却剂回路吸收热量。
在耦合换热器23之后，制冷剂流过内部换热器24的高压部分。但该高压部分如同本领域技术人员会认识到的那样也像蓄集器36一样纯粹是可选的并且基本上取决于制冷剂的选择。也可以考虑将耦合换热器23的出口与第五汇合点105直接连接，在所示实施方式中，内部换热器24的高压出口与第五汇合点105连接。
从此处离开，制冷剂流过打开的第三截止阀53和第三制冷剂管道段III并且经由第六汇合点106、内部换热器24的低压部分返回至压缩机34。
图7示出处于冷却模式中的制冷剂回路100。在此，第一截止阀51关闭并且第二截止阀52打开。此外，第三截止阀53关闭并且第四截止阀54打开。第三膨胀阀53在该模式中被调节地运行。与此相反，第二膨胀阀52关闭并且阻断第二制冷剂管道段II，为此，在备选的实施方式中也可以在第二制冷剂管道段II中使用附加的截止阀。
被压缩机34压缩的制冷剂在第一分支点101处拐入第四制冷剂管道段IV并且经由第三汇合点103到达耦合换热器23的入口，耦合换热器23在该模式中作为冷凝器运行并且将热量释放到连接的冷却剂回路。在通过可选的内部换热器24的高压部分后，该制冷剂在第五分支点105处由于关闭的第三截止阀53流入第五制冷剂管道段V，在那里制冷剂借助第三膨胀阀43被降压。
由于第一截止阀51关闭，降压后的制冷剂从第二汇合点102流入第二空气/制冷剂换热器区段22。分别根据第三膨胀阀43的设置，第二空气/制冷剂换热器区段22在此可以用作另外的冷凝器，以便将热量释放到空气流14的穿流该冷凝器的份额中。但是，第二空气/制冷剂换热器区段22也可以作为蒸发器运行并且从空气流14的穿流该蒸发器的份额中吸收热量。所述设置在实践中分别根据未示出的混合室中的希望的温度分层被调节。在制冷剂侧、在第二空气/制冷剂换热器区段22的后方，制冷剂在第一膨胀阀41中经历进一步降压并且随后通流第一空气/制冷剂换热器区段21，第一空气/制冷剂换热器区段21在该模式中至少作为蒸发器运行，以便从空气流14的通流该蒸发器的份额中吸收热量。
在制冷剂侧设在第一空气/制冷剂换热器区段21后方的第四分支点104处，该制冷剂由于关闭的第二膨胀阀42流入第六制冷剂管道段VI并且通过打开的第四截止阀54流向蓄集器36并且通过可选的内部换热器24的低压部分返回至压缩机34。
本领域技术人员会认识到，所述制冷剂回路100中的三个非可选的换热器或换热器区段、即第一空气/制冷剂换热器区段21、第二空气/制冷剂换热器区段22和耦合换热器23分别既可以作为冷凝器又可以作为蒸发器运行。通过对较少的接通和调节元件合适地设置，在制冷剂回路100中可以实现两种基本模式、即热泵模式和冷却模式下的运行，其中，在两种模式的每一种模式中分别根据需求可以实现在空气侧连接在内部换热器之后的混合室中的不同的温度分层。以此方式可以很灵活并且单独地调节乘员舱中的温度分布。
当然，在此特定的说明中讨论并且在附图中示出的实施例仅是本发明的用作说明的实施例。对本领域技术人员而言，根据本公开容易想到各种各样的变型方案。
附图标记列表
10 壳体
12 导气通道
12' 12的旁路
14 空气流
16a 朝向脚部空间的空气流份额
16b 朝向头部空间的空气流份额
18 过滤器
20 电气的换热器区段
21 第一空气/制冷剂换热器区段
22 第二空气/制冷剂换热器区段
23 耦合换热器
24 内部换热器
30 旁路活门
32 伺服驱动
34 压缩机
36 蓄集器
41 第一膨胀阀
42 第二膨胀阀
43 第三膨胀阀
51 第一截止阀
52 第二截止阀
53 第三截止阀
54 第四截止阀
100 制冷剂回路
101 第一分支/汇合点
102 第二分支/汇合点
103 第三分支/汇合点
104 第四分支/汇合点
105 第五分支/汇合点
106 第六分支/汇合点
I 第一制冷剂管道段
II 第二制冷剂管道段
III 第三制冷剂管道段
IV 第四制冷剂管道段
V 第五制冷剂管道段
VI 第六制冷剂管道段

Claims (9)

1.一种用于机动车的空调设备，其具有制冷剂回路(100)，所述制冷剂回路(100)包括：
-压缩机(34)；
-内部换热器装置，所述内部换热器装置在入口侧通过第一制冷剂管道段与所述压缩机的出口相连，可引入机动车的乘员舱中的空气流的份额能够穿流所述内部换热器装置，所述内部换热器装置包括：
·能够作为制冷剂回路(100)的蒸发器运行的第一空气/制冷剂换热器区段(21)、
·沿制冷剂的流动方向连接在第一空气/制冷剂换热器区段(21)前方的第一膨胀阀(41)和
·沿制冷剂的流动方向连接在第一膨胀阀(41)前方的第二空气/制冷剂换热器区段(22)，所述第二空气/制冷剂换热器区段(22)能够作为制冷剂回路(100)的冷凝器运行；
-沿制冷剂的流动方向连接在内部换热器装置后方的第二膨胀阀(42)；和
-耦合换热器(23)，所述耦合换热器在入口侧通过第二制冷剂管道段(II)与所述第二膨胀阀(42)相连，所述耦合换热器(23)还与热源或冷源热学地连接，所述耦合换热器(23)的出口通过第三制冷剂管道段(III)与所述压缩机(34)的入口相连，
其特征在于，
-所述第一和第二制冷剂管道段(I/II)通过第四制冷剂管道段(IV)彼此连接；
-所述第二空气/制冷剂换热器区段(22)的入口与所述耦合换热器的出口通过第五制冷剂管道段(V)彼此连接，所述第五制冷剂管道段(V)包含第三膨胀阀(43)；并且
-所述第一空气/制冷剂换热器区段(21)的出口与所述压缩机(34)的入口通过第六制冷剂管道段(VI)彼此连接，
其中，可调节的阀门(42、43、51、52、52、53、54)分布地布置在所述制冷剂回路(100)中，从而根据这些阀门的接通位置，或者在热泵模式下第一、第二和第三制冷剂管道段(I/II/III)能够被制冷剂通流，同时在第四、第五和第六制冷剂管道段(IV/V/VI)中阻止制冷剂的通流，或者在冷却模式下第四、第五和第六制冷剂管道段(IV/V/VI)能够被制冷剂通流，同时在第一、第二和第三制冷剂管道段(I/II/III)中阻止制冷剂的通流。
2.按照权利要求1所述的空调设备，其特征在于，在第一和第四制冷剂管道段的分支点处布置有可切换的二通阀。
3.按照权利要求1所述的空调设备，其特征在于，在第一和第四制冷剂管道段(I/IV)的分支点(101)的下游分别布置有可开关的截止阀(51、52)。
4.按照前述权利要求之一所述的空调设备，其特征在于，在第三和第六制冷剂管道段的汇合点处布置有可切换的二通阀。
5.按照权利要求1至3之一所述的空调设备，其特征在于，在第三和第六制冷剂管道段(I/VI)的汇合点(106)的上游分别布置有可开关的截止阀(53、54)。
6.按照前述权利要求之一所述的空调设备，其特征在于，在所述压缩机(34)的上游布置有构造为制冷剂/制冷剂换热器的内部换热器(24)的低压出口，所述内部换热器的低压入口位于第三和第六制冷剂管道段(III/VI)的汇合点(106)的下游，并且所述内部换热器的高压入口和高压出口位于所述耦合换热器(23)的出口与第三和第五制冷剂管道段(III/IV)的分支点(105)之间。
7.按照前述权利要求之一所述的空调设备，其特征在于，所述耦合换热器(23)构造为冷却剂/制冷剂换热器，其在冷却剂侧与驱动机组和/或该驱动机组的电气部件热学地连接。
8.一种运行按照前述权利要求之一所述的空调设备的方法，其中，
-将可调节的阀门(43、51、52、52、53、54)切换至热泵模式的接通位置中；
-调节第一膨胀阀(41)，以便调节作为冷凝器运行的第二空气/制冷剂换热器区段(22)与作为冷凝器或蒸发器运行的第一空气/制冷剂换热器区段(21)之间的温度差；并且
-调节第二膨胀阀(42)，以便调节第一空气/制冷剂换热器区段(21)与作为蒸发器运行的耦合换热器(23)之间的压差。
9.一种运行按照权利要求1至7之一所述的空调设备的方法，其中，
-将可调节的阀门(42、51、52、52、53、54)切换至冷却模式的接通位置中；
-调节第三膨胀阀(43)，以便调节作为冷凝器运行的耦合换热器(23)与作为蒸发器或冷凝器运行的第二空气/制冷剂换热器区段(22)之间的压差；并且
-调节第一膨胀阀(41)，以便调节第二空气/制冷剂换热器区段(22)与作为蒸发器运行的第一空气/制冷剂换热器区段(21)之间的温度差。
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