CN113330259B - 机动车辆空调回路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可逆空调回路(1)，包括：主回路(A)，包括共同连接到辅助回路的压缩机(3)和水冷凝器(5)、第一膨胀装置(7)、外部蒸发器‑冷凝器(9)、第二膨胀装置(15)以及蒸发器(17)；第一分流支路(B)，包括内部冷凝器(13)，第一分流支路(B)将布置在水冷凝器(5)下游的第一接合点(31)连接到布置在第二膨胀装置(15)上游的第二接合点(32)；第二分流支路(C)，将布置在外部蒸发器‑冷凝器(9)下游的第三接合点(33)连接到布置在蒸发器(17)下游的第四接合点(34)；以及第三分流支路(D)，将布置在第三接合点(33)下游的第五接合点(35)连接到布置在第一接合点(31)下游的第六接合点(36)。

Description

机动车辆空调回路
技术领域
本发明涉及机动车辆领域，更具体地，涉及机动车辆空调回路及其管理方法。
背景技术
当今的机动车辆越来越多地包括空调回路。一般来说，在“传统”空调回路中，制冷剂依次通过压缩机、与机动车辆外部的空气流接触放置以释放热量的第一热交换器(称为冷凝器)、膨胀装置、以及与机动车辆内部的空气流接触放置以冷却空气流的第二热交换器(称为蒸发器)。
还有更复杂的空调回路结构，使得有可能获得可逆的空调回路，即：能够使用热泵操作模式的空调回路，在该模式中，空调回路能够在第一热交换器(因此被称为蒸发器-冷凝器)处从外部空气中吸收热能，并将热能释放到乘客舱中，特别是通过专用的第三热交换器释放。
这尤其可以使用布置在内部空气流中的专用内部冷凝器，其允许加热所述内部空气流。
空调回路因此包括特定的架构，该架构使得可以选择使制冷剂通过哪个热交换器，从而限定其操作模式。
空调回路也可以连接到辅助回路(传热流体在该辅助回路中流通)。该辅助回路可以，例如，允许电池和/或电动机的热管理，特别是在混合动力或电动车辆中。因此，空调回路可用于，例如，经由被称为水冷凝器的专用双流体热交换器来加热传热流体，或者经由也被称为冷却器的另一双流体热交换器来冷却传热流体。
然而，这种架构并不总是令人满意的，因为它们不允许在制造商要求的所有操作模式下操作。
发明内容
因此，本发明的目的之一是至少部分克服现有技术的缺点，并提出一种允许多种操作模式的架构，以满足制造商的要求和用户的需求。
本发明涉及一种可逆空调回路，制冷剂在该可逆空调回路中流通，该可逆空调回路包括：
主回路，在制冷剂的流通方向上包括：共同连接到辅助回路的压缩机和水冷凝器、第一膨胀装置、适于供外部空气流通过的外部蒸发器-冷凝器、第二膨胀装置以及适于供内部空气流通过的蒸发器，传热流体在辅助回路中流通，
第一分流支路，包括适于供内部空气流通过的内部冷凝器，所述第一分流支路将布置在水冷凝器下游、位于所述冷凝器和所述第一膨胀装置之间的第一接合点连接到布置在第二膨胀装置上游、位于所述外部蒸发器-冷凝器和所述第二膨胀装置之间的第二接合点，
第二分流支路，将布置在外部蒸发器-冷凝器下游、位于所述外部蒸发器-冷凝器和所述第二接合点之间的第三接合点连接到布置在蒸发器下游、位于所述蒸发器和所述压缩机之间的第四接合点，以及
第三分流支路，将布置在第三接合点下游、位于所述第三接合点和所述第二接合点之间的第五接合点连接到布置在第一接合点下游、位于所述第一接合点和所述第一膨胀装置之间的第六接合点。
根据本发明的一个方面，主回路包括内部热交换器，该内部热交换器被配置为允许制冷剂之间在不同压力下进行热交换，所述内部热交换器布置在第五接合点和第二接合点之间以及第四接合点和压缩机之间。
根据本发明的另一方面，可逆空调回路被配置为在第一冷却模式下运行，在该第一冷却模式下，制冷剂依次在压缩机、水冷凝器、使制冷剂无压降地通过的第一膨胀装置、使制冷剂将热能传递给外部空气流的外部蒸发器-冷凝器、使制冷剂经历压降的第二膨胀装置以及使制冷剂在返回压缩机之前从内部空气流吸收热能的蒸发器中流通。
根据本发明的另一方面，可逆空调回路被配置为在第一热泵模式下运行，在该第一热泵模式下，制冷剂依次在压缩机、水冷凝器和使制冷剂经由内部冷凝器将热能传递给内部空气流的第一分流支路中流通；然后，制冷剂通过第三分流支路、使制冷剂经历压降的第一膨胀装置和使制冷剂从外部空气流中吸收热能的外部蒸发器-冷凝器；然后，制冷剂在返回压缩机之前通过第二分流支路。
根据本发明的另一方面，可逆空调回路被配置为在第二热泵模式下运行，在该第二热泵模式下，制冷剂依次在压缩机、使制冷剂将热能传递给辅助回路中传热流体的水冷凝器、使制冷剂经历压降的第一膨胀装置和使制冷剂从外部空气流吸收热能的外部蒸发器-冷凝器中流通；然后，制冷剂在返回压缩机之前通过第二分流支路。
根据本发明的另一方面，可逆空调回路被配置为在除湿模式下运行，在该除湿模式下，制冷剂依次在压缩机、水冷凝器和使制冷剂经由内部冷凝器将热能传递给内部空气流的第一分流支路中流通；然后，制冷剂在第二接合点处分流：
制冷剂的第一部分通过第三分流支路、使制冷剂经历压降的第一膨胀装置、从外部空气流吸收热能的外部蒸发器-冷凝器以及第二分流支路，并且
制冷剂的第二部分通过使制冷剂经历压降的第二膨胀装置，并通过使制冷剂从内部空气流吸收热能的蒸发器，
制冷剂的这两个部分在返回压缩机之前在第四接合点处汇合。
根据本发明的另一方面，可逆空调回路还包括第四分流支路，该第四分流支路在制冷剂的流通方向上包括共同连接到传热流体回路的第三膨胀装置和冷却器，所述第四分流支路将布置在所述第二接合点下游、位于所述第二接合点和第二膨胀装置之间的第七接合点连接到布置在蒸发器下游、位于所述蒸发器和第四接合点之间的第八接合点。
根据本发明的另一方面，可逆空调回路被配置为在第二冷却模式下运行，在该第二冷却模式下，制冷剂依次在压缩机、水冷凝器、使制冷剂无压降地通过的第一膨胀装置以及使制冷剂将热能传递给外部空气流的外部蒸发器-冷凝器中流通，该制冷剂在第七接合点处分流:
制冷剂的第一部分通过使制冷剂经历压降的第二膨胀装置和使制冷剂从内部空气流吸收热能的蒸发器，以及
制冷剂的第二部分通过使制冷剂经历压降的第三膨胀装置和使制冷剂从辅助回路的传热流体吸收热能的冷却器，
制冷剂的这两个部分在返回压缩机之前在第八接合点处汇合。
根据本发明的另一方面，可逆空调回路被配置为在除冰模式下运行，在该除冰模式下，制冷剂依次在压缩机、使制冷剂将热能传递给辅助回路中传热流体的水冷凝器、使制冷剂经历压降的第一膨胀装置以及使制冷剂传递热能以用于除冰的外部蒸发器-冷凝器中流通；在离开外部蒸发器-冷凝器时，制冷剂通过第七接合点，然后根据需要流向第二膨胀装置和/或第四分流支路：
通过使制冷剂经历第二压降的第二膨胀装置和使制冷剂从内部空气流吸收热能的蒸发器，以及
通过使制冷剂经历第二压降的第三膨胀装置和使制冷剂从辅助回路的传热流体吸收热能的冷却器，然后，制冷剂返回压缩机。
根据本发明的另一方面，可逆空调回路被配置为在冷启动模式下运行，在该冷启动模式下，制冷剂依次在压缩机、使制冷剂将热能传递给辅助回路中传热流体的水冷凝器、使制冷剂经历压降的第一膨胀装置以及使制冷剂以很少或无热能损失的方式通过的外部蒸发器-冷凝器中流通；然后，制冷剂流入使制冷剂无压降地通过的第三膨胀装置和使制冷剂从辅助回路的传热流体中吸收热能的冷却器；然后，制冷剂返回压缩机。
附图说明
通过阅读下面以非限制性的描述性示例给出的说明和附图，本发明的进一步的特征和优点将变得更加明显，附图中：
图1是可逆空调回路的示意图；
图2a是根据第一操作模式的可逆空调回路的示意图；
图2b是图2a中第一操作模式的压焓图的示意图；
图3a是根据第二操作模式的可逆空调回路的示意图；
图3b是图3a中第二操作模式的压焓图的示意图；
图4a是根据第三操作模式的可逆空调回路的示意图；
图4b是图4a中第三操作模式的压焓图的示意图；
图5a是根据第四操作模式的可逆空调回路的示意图；
图5b是图5a中第四操作模式的压焓图的示意图；
图6a是根据第五操作模式的可逆空调回路的示意图；
图6b是图6a中第五操作模式的压焓图的示意图；
图7a是根据第六操作模式的可逆空调回路的示意图；
图7b是图7a中第六操作模式的压焓图的示意图；
图8a是根据第七操作模式的可逆空调回路的示意图；并且
图8b是图8a中第七操作模式的压焓图的示意图。
在不同的附图中，相同的元件具有相同的附图标记。
具体实施方式
以下实施例是示例。尽管说明书涉及一个或多个实施例，但这不一定意味着每个参考涉及相同的实施例，或者该特征仅应用于一个实施例。不同实施例的单个特征也可以组合和/或互换，以便创建其他实施例。
在本说明书中，一些元素或参数可以被索引，例如第一元素或第二元素，以及第一参数和第二参数或者甚至第一标准和第二标准等。在这种情况下，这是用于区分和表示相似但不相同的元素或参数或标准的简单索引。这种索引并不意味着一个元素、参数或标准优先于另一个元素、参数或标准，并且在不脱离本说明书的范围的情况下，这种命名可以容易地互换。此外，这种索引并不意味着任何时间顺序，例如，在评估任何给定的标准时。
在本说明书中，“位于上游”是指相对于流体流通的方向，一个元件位于另一个元件之前。与之相反，“位于下游”是指相对于流体流通的方向，一个元件位于另一个元件之后。
图1示出了可逆空调回路1，制冷剂在该回路中流通，并且该回路包括主回路A以及三个分流支路B、C和D。
在制冷剂的流通方向上，主回路A包括：
压缩机3，
共同连接到辅助回路的水冷凝器5，传热流体在该辅助回路中流通，
第一膨胀装置7，
适于供外部空气流100通过的外部蒸发器-冷凝器9，
第二膨胀装置15，以及
适于供内部空气流200通过的蒸发器17。
该主回路A是为了便于描述而任意选择的回路。该主回路对应于下文描述的参考冷却模式中的制冷剂路径。
第一膨胀装置7和第二膨胀装置15更具体地可以是能够允许制冷剂在没有压降的情况下通过的膨胀装置。第二膨胀装置15也可以具有停止功能，并且可以防止制冷剂的流通。
外部空气流100更具体地表示源自车辆外部的空气流。因此，外部蒸发器-冷凝器9可以例如布置在机动车辆的前表面上的散热器格栅中。
内部空气流200更具体地表示用于机动车辆乘客舱的空气流。蒸发器17例如可以布置在加热、通风和空调(HVAC)设备内。
辅助回路是指供传热流体(例如水或乙二醇水)在其中流通的流通回路。该回路例如可以包括不同的热交换器，以便允许例如电池和/或电动机的热管理，特别是在混合动力或电动车辆中。
第一分流支路B将第一接合点31连接到第二接合点32。第一接合点31布置在水冷凝器5的下游，位于冷凝器5和第一膨胀装置7之间。第二接合点32布置在第二膨胀装置15的上游，位于外部蒸发器-冷凝器9和第二膨胀装置15之间。
第一分流支路B特别包括内部冷凝器13，其适于供内部空气流200通过。该内部冷凝器13尤其可以位于内部空气流200中、蒸发器17的下游。
第二分流支路C将第三接合点33连接到第四接合点34。第三接合点33布置在外部蒸发器-冷凝器9的下游，位于所述外部蒸发器-冷凝器9和第二接合点32之间。第四接合点34位于蒸发器 17的下游，位于所述蒸发器17和压缩机3之间。
第三分流支路D将第五接合点35连接到第六接合点36。第五接合点35布置在第三接合点33的下游，位于所述第三接合点33和第二接合点32之间。第六接合点36位于第一接合点31的下游，在所述第一接合点31和第一膨胀装置7之间。
为了控制和确定制冷剂的路径，可逆空调回路1包括用于控制制冷剂流量的不同装置。
为了确定制冷剂是否在第一分流支路B中流通，可逆空调回路1因此可以包括布置在所述第一分流支路B上的第一截止阀41，以及布置在主回路A上所述第一接合点31和第六接合点36之间、所述第一接合点31下游的第二截止阀42。
第一分流支路B还可以包括布置在第一截止阀31和第二接合点34之间的止回阀44，以防止制冷剂从第二接合点32返回到第一接合点31。
第二分流支路C还可以包括第三截止阀43，以便允许来自外部蒸发器-冷凝器9的制冷剂通过该第二分流支路C或者防止其通过。
主回路A还可以包括止回阀45，止回阀45布置在外部蒸发器-冷凝器9的下游，位于第三接合点 33和第五接合点35之间，以防止制冷剂从第五接合点35返回到第三接合点33。
第三分流支路D还可以包括止回阀46，以防止制冷剂从第六接合点36返回到第五接合点35。
可逆空调回路1还可以在主回路A上包括内部热交换器19。该内部热交换器19特别构造成允许制冷剂在下文描述的不同操作模式下、在不同压力下进行热交换。该内部热交换器19更具体地布置在第五接合点35和第二接合点32之间以及第四接合点34和压缩机3之间。
可逆空调回路1还可以包括例如布置在压缩机3上游的制冷剂储存器11。更具体地，该储存器 11可以布置在所述第四接合点34和内部热交换器19之间的第四接合点34的下游。
可逆空调回路1还可以包括第四分流支路E。该第四分流支路E并联连接到第二膨胀装置15和蒸发器17，并将第七接合点37连接到第八接合点38。第七接合点37布置在第二接合点32的下游，位于所述第二接合点32和第二膨胀装置15之间。第八接合点38位于蒸发器17的下游，在所述蒸发器17和第四接合点34之间。
在制冷剂的流通方向上，第四分流支路E包括共同连接到传热流体回路的第三膨胀装置21和冷却器23。第三膨胀装置21更具体地可以是能够允许制冷剂在没有压降的情况下通过的膨胀装置。第三膨胀装置21也可以具有停止功能，并且可以防止制冷剂的流通。
可逆空调回路1尤其可以在图2a、3a、4a、5a、6a、7a和8a所示的不同运行模式下运行。在这些图中，仅描绘了供传热流体流通通过的元件。此外，箭头指示了传热流体流通的方向。
a)第一冷却模式:
可逆空调回路1可以被配置为在图2a所示的第一冷却模式下运行。图2b示出了制冷剂在流通和通过不同元件时压力和焓的变化的压(以帕斯卡、Pa表示)/焓(以千焦/千克表示)图。
在该第一冷却模式中，制冷剂首先流入压缩机3。在压缩机3中，制冷剂经历压力和焓的增加，如图2b的图表中的曲线300所示。
然后，制冷剂进入水冷凝器5。如果水冷凝器5正在运行，也就是说，如果辅助回路的传热流体也通过水冷凝器5，则制冷剂可以将热能传递给传热流体，如图2b中的曲线500所示。这使得例如可以加热电池和/或电动机并且加热辅助回路，使得它们达到最佳操作温度。如果水冷凝器5关闭，也就是说，如果辅助回路的传热流体没有通过水冷凝器5，则制冷剂通过该水冷凝器5而不会将热能传递给传热流体。
然后，制冷剂进入第一膨胀装置7，制冷剂在没有压降的情况下通过该第一膨胀装置7。
然后，制冷剂进入外部蒸发器-冷凝器9。在外部蒸发器-冷凝器9中，制冷剂将热能传递给外部空气流100，如图2b中的曲线900所示。
然后，制冷剂进入第二膨胀装置15，在该第二膨胀装置15中制冷剂经历压降，如图2b中的曲线 150所示。
然后，制冷剂进入蒸发器17。在蒸发器17中，制冷剂从内部空气流200中吸收热能，如图2b中的曲线170所示。
然后，制冷剂返回到压缩机3，特别是通过储存器11。
在该第一冷却模式中，内部热交换器19的存在使得可以增加可逆空调回路1的性能系数。如图 2a和图2b图表中的曲线190a和190b所示，离开外部蒸发器-冷凝器9的制冷剂将其部分焓、并且因此将其部分热能传递给压缩机3上游的制冷剂。
为了允许该第一冷却模式，第一截止阀41和第三截止阀43关闭。第二截止阀42打开。
如果可逆空调回路1包括第四分流支路E，则第三膨胀装置21关闭以防止制冷剂在其中流通。
该第一冷却模式使得可以通过在蒸发器17中吸收热能来冷却内部空气流200。该热能被传递给外部蒸发器-冷凝器9中的外部空气流100。
b)第二冷却模式:
可逆空调回路1可以被配置成在图3a所示的第二冷却模式下运行。图3b示出了制冷剂在流通和通过不同元件时压力和焓的变化的压(以帕斯卡、Pa表示)/焓(以千焦/千克表示)图。
该第二冷却模式与第一冷却模式相同，不同之处在于可逆空调回路1包括第四分流支路E，制冷剂在第四分流支路E内平行于蒸发器17而流通。
因此，在离开外部蒸发器-冷凝器9时，制冷剂在第七接合点37处分流。
然后，制冷剂的第一部分通过第二膨胀装置15，在第二膨胀装置15中制冷剂经历压降，如图3b 中的曲线150所示。然后，制冷剂的第一部分通过蒸发器17，在蒸发器17中制冷剂从内部空气流200中吸收热能，如图3b中的曲线170所示。
制冷剂的第二部分通过第三膨胀装置21，在第三膨胀装置21中制冷剂经历压降，如图3b中的曲线210所示。然后，制冷剂的第二部分通过冷却器23，在冷却器23中制冷剂从辅助回路的传热流体中吸收热能，如图3b中的曲线230所示。
然后，制冷剂的这两个部分在返回压缩机3之前在第八接合点38处汇合。
为了允许该第二冷却模式，第一截止阀41和第三截止阀43关闭。第二截止阀42打开。
该第二冷却模式使得可以冷却蒸发器17中的内部空气流200，并且还可以冷却冷却器23中的传热流体。冷却辅助回路的传热流体使得可以例如冷却混合动力或电动车辆的电池和/或电动机。
c)第一热泵模式:
可逆空调回路1可以被配置为在图4a所示的第一热泵模式下运行。图4b示出了制冷剂在流通和通过不同元件时压力和焓的变化的压(以帕斯卡、Pa表示)/焓(以千焦/千克表示)图。
在该第一热泵模式中，制冷剂首先进入压缩机3。在压缩机3中，制冷剂经历压力和焓的增加，如图4b的图表中的曲线300所示。
然后，制冷剂进入水冷凝器5。如果水冷凝器5正在运行，也就是说，如果辅助回路的传热流体也通过该水冷凝器5，则制冷剂可以将热能传递给传热流体，如图4b中的曲线500所示。这使得可以例如加热电池和/或电动机并且加热辅助回路，使得它们达到最佳操作温度。如果水冷凝器5 关闭，也就是说，如果辅助回路的传热流体没有通过该水冷凝器5，则制冷剂通过该水冷凝器5 而不会将热能传递给传热流体。
然后，传热流体进入第一分流支路B，在第一分流支路B中制冷剂经由内部冷凝器13将热能传递给内部空气流200，如图4b中的曲线130所示。
然后，制冷剂通过第三分流支路D，以到达第一膨胀装置7。在第一膨胀装置7中，制冷剂经历压降，如图4b中的曲线700所示。
然后，制冷剂进入外部蒸发器-冷凝器9。在外部蒸发器-冷凝器9中，制冷剂从外部空气流100中吸收热能，如图4b中的曲线900所示。
然后，制冷剂在返回压缩机3之前通过第二分流支路C，特别是通过储存器11。
在该第一热泵模式中，内部热交换器19的存在使得可以增加可逆空调回路1的性能系数。如图 4a和图4b图表中的曲线190a和190b所示，离开内部冷凝器13的制冷剂将其部分焓、并因此将其部分热能传递给外部蒸发器-冷凝器9下游的制冷剂。
为了允许该第一热泵模式，第一截止阀41和第三截止阀43打开。第二截止阀42关闭。
第二膨胀装置15关闭，以防止制冷剂在蒸发器13中流通。
如果可逆空调回路1包括第四分流支路E，则第三膨胀装置21也关闭以防止制冷剂在其中流通。
该第一热泵模式使得可以加热内部冷凝器13中的内部空气流200，并且可选地通过从蒸发器-冷凝器9中的外部空气流100吸取热能来加热水冷凝器5中的传热流体。
d)第二热泵模式:
可逆空调回路1可以被配置成在图5a所示的第二热泵模式下运行。图5b示出了制冷剂在流通和通过不同元件时压力和焓的变化的压(以帕斯卡、Pa表示)/焓(以千焦/千克表示)图。
在该第二热泵模式中，制冷剂首先流入压缩机3。在压缩机3中，制冷剂经历压力和焓的增加，如图5b中图表中的曲线300所示。
然后，制冷剂进入正在运行的水冷凝器5，也就是说，辅助回路的传热流体也通过该水冷凝器5。然后，制冷剂将热能传递给传热流体，如图5b中的曲线500所示。
然后，制冷剂通过第一膨胀装置7。在第一膨胀装置7中，制冷剂经历压降，如图5b的图表中的曲线700所示。
然后，制冷剂进入外部蒸发器-冷凝器9。在外部蒸发器-冷凝器9中，制冷剂从外部空气流100中吸收热能，如图5b中的曲线900所示。
然后，制冷剂在返回压缩机3之前通过第二分流支路C，特别是通过储存器11。
在该第二热泵模式中，内部热交换器19的存在没有影响，因为只有来自外部蒸发器-冷凝器9的制冷剂通过该内部热交换器19。
为了允许该第二热泵模式，第二截止阀42和第三截止阀43打开。第一截止阀41关闭。
第二膨胀装置15关闭，以防止制冷剂在蒸发器13中流通。
如果可逆空调回路1包括第四分流支路E，则第三膨胀装置21也关闭以防止制冷剂在其中流通。
该第二热泵模式通过从蒸发器-冷凝器9中的外部空气流100吸取热能，使得仅在水冷凝器5中加热传热流体成为可能。
e)除湿模式:
可逆空调回路1可以被配置成在图6a所示的除湿模式下运行。图6b示出了制冷剂在流通和通过不同元件时压力和焓的变化的压(以帕斯卡、Pa表示)/焓(以千焦/千克表示)图。
在这种除湿模式下，制冷剂首先进入压缩机3。在压缩机3中，制冷剂经历压力和焓的增加，如图6b中图表中的曲线300所示。
然后，制冷剂进入水冷凝器5。如果水冷凝器5正在运行，也就是说，如果辅助回路的传热流体也通过该水冷凝器5，则制冷剂可以将热能传递给传热流体，如图6b中的曲线500所示。这使得可以例如加热电池和/或电动机并且加热辅助回路，使得它们达到最佳操作温度。如果水冷凝器5 关闭，也就是说，如果辅助回路的传热流体没有通过该水冷凝器5，则制冷剂通过该水冷凝器5 而不会将热能传递给传热流体。
然后，传热流体进入第一分流支路B，在第一分流支路B中制冷剂经由内部冷凝器13将热能传递给内部空气流200，如图6b中的曲线130所示。
然后，制冷剂在第二接合点32处分流。
制冷剂的第一部分通过第三分流支路D，以到达第一膨胀装置7。在第一膨胀装置7中，制冷剂经历压降，如图6b 的图表中的曲线700所示。
然后，制冷剂进入外部蒸发器-冷凝器9，在外部蒸发器-冷凝器9中从外部空气流100吸收热能，如图6b中的曲线900所示。
然后，制冷剂进入第二分流支路C。
制冷剂的第二部分通过第二膨胀装置15，在第二膨胀装置15中制冷剂经历压降，如图6b中的曲线150所示。
然后，制冷剂通过蒸发器17，在蒸发器17中制冷剂从内部空气流200中吸收热能，如图6b中的曲线170所示。
制冷剂的这两个部分在返回压缩机3之前在第四接合点34处汇合，特别是通过储存器11。
在这种除湿模式下，内部热交换器19的存在可以增加可逆空调回路1的性能系数。如图6a和图 6b图表中的曲线190a和190b所示，离开第二接合点32的制冷剂的第一部分将其部分焓、并且因此将其部分热能传递给第四接合点34下游的制冷剂。
为了允许这种除湿模式，第一截止阀41和第三截止阀43打开。第二截止阀42关闭。如果可逆空调回路1包括第四分流支路E，则第三膨胀装置21也关闭以防止制冷剂在其中流通。
这种除湿模式尤其可以通过在蒸发器17中冷却内部空气流200、然后在内部压缩机13中加热内部空气流200来对内部空气流200除湿。这种除湿模式对于高于0℃的外部空气温度特别有用和有效。
f)除冰模式:
可逆空调回路1可以被配置成在图7a所示的除冰模式下运行。图7b示出了制冷剂在流通和通过不同元件时压力和焓的变化的压(以帕斯卡、Pa表示)/焓(以千焦/千克表示)图。
在这种除冰模式下，制冷剂首先进入压缩机3。在压缩机3中，制冷剂经历压力和焓的增加，如图7b中图表中的曲线300所示。
然后，制冷剂进入正在运行的水冷凝器5，也就是说，辅助回路的传热流体也通过该水冷凝器5。然后，制冷剂将热能传递给传热流体，如图7b中的曲线500所示。
然后，制冷剂通过第一膨胀装置7。在第一膨胀装置7中，制冷剂经历第一压降，如图7b中图表中的曲线700所示。
然后，制冷剂进入外部蒸发器-冷凝器9。在外部蒸发器-冷凝器9中，制冷剂将热能传递给外部空气流100，如图7b中的曲线900所示。在外部蒸发器-冷凝器9中，外部空气流100更具体地被停止，也就是说，它不通过所述外部蒸发器-冷凝器9，例如借助于正面封闭装置。因此，在外部蒸发器-冷凝器9中传递的热能用于融化存在于所述热交换器上的冰。
在离开外部蒸发器-冷凝器9时，制冷剂通过第七接合点37，然后根据需要流向第二膨胀装置15 和/或第四分流支路E。
当制冷剂通过第二膨胀装置15时，制冷剂经历第二压降，如图7b中的曲线150所示。然后，制冷剂通过蒸发器17，在蒸发器17中制冷剂从内部空气流200中吸收热能，如图7b中的曲线170 所示。
当制冷剂通过第三膨胀装置21时，制冷剂也经历第二压降，如图7b中的曲线210所示。然后，制冷剂通过冷却器23，在冷却器23中制冷剂从辅助回路的传热流体中吸收热能，如图7b中的曲线230所示。
然后，制冷剂返回到压缩机3，特别是通过储存器11。
在这种除冰模式下，内部热交换器19的存在可以增加可逆空调回路1的性能系数。如图7a和图 7b中图表的曲线190a和190b所示，离开外部蒸发器-冷凝器9的制冷剂将其部分焓、并且因此将其部分热能传递给压缩机3上游的制冷剂。
为了允许这种除冰模式，第一截止阀41和第三截止阀43关闭。第二截止阀42打开。
为了使制冷剂仅通过蒸发器17，第三膨胀装置21关闭。
为了使制冷剂仅通过第四分流支路E，第二膨胀装置15关闭。
该第一除冰模式使得例如在热泵模式操作期间，通过从蒸发器17中的内部空气流100吸收热能和/或从冷却器23中的辅助回路的传热流体吸收热能，能够对在外部蒸发器-冷凝器9上形成的冰进行除霜。
g)冷启动模式:
可逆空调回路1可以被配置为在图8a所示的冷启动模式下运行。图8b示出了制冷剂在流通和通过不同元件时压力和焓的变化的压(以帕斯卡、Pa表示)/焓(以千焦/千克表示)图。
在这种冷启动模式下，制冷剂首先进入压缩机3。在压缩机3中，制冷剂经历压力和焓的增加，如图8b中图表中的曲线300所示。
然后，制冷剂进入正在运行的水冷凝器5，也就是说，辅助回路的传热流体也通过该水冷凝器5。然后，制冷剂将热能传递给传热流体，如图8b中图表中的曲线500所示。
然后，制冷剂通过第一膨胀装置7。在第一膨胀装置7中，制冷剂经历压降，如图8b中图表中的曲线700所示。
然后，制冷剂进入外部蒸发器-冷凝器9。在外部蒸发器-冷凝器9中，制冷剂向外部空气流100传递极少热能或不传递热能，如图8b中图表中的曲线900所示。外部空气流100被停止，也就是说，它不通过外部蒸发器-冷凝器9，例如借助于正面封闭装置。
然后，制冷剂进入第四分流支路E，并通过第三膨胀装置21，制冷剂在通过第三膨胀装置21时没有压降。
然后，制冷剂通过冷却器23。在冷却器23中，制冷剂从辅助回路的传热流体中吸收热能，如图 8b中图表中的曲线230所示。
然后，制冷剂返回压缩机3。
在该冷启动模式中，内部热交换器19的存在没有影响，因为在离开外部蒸发器-冷凝器9时，通过所述内部热交换器19的制冷剂和到达压缩机3的制冷剂处于基本相同的压力，防止了它们之间的焓交换。
为了允许这种冷启动模式，第一截止阀41和第三截止阀43关闭。第二截止阀42打开。
为了使制冷剂通过第四分流支路E，第二膨胀装置15关闭。
这种冷启动模式使得在机动车辆冷启动时，即：在机动车辆的所有元件和流体处于接近或等于环境温度的温度时，可以快速增加制冷剂的压力，目的是随后切换到冷却模式。
这种冷启动模式还可以通过图8a中箭头所示的制冷剂吸入现象来限制内部冷凝器13内的压力。因此，这使得有可能在所述冷启动模式之后的冷却模式中限制所述内部冷凝器13内的压力。
对于化学或有机制冷剂，如R134a，在冷却模式下，高压约为5至26巴。这里，高压是指在压缩机3下游、所述压缩机3和第二膨胀装置15和/或第三膨胀装置21之间的制冷剂的压力，制冷剂在其间经历压降。低压约为3至4巴。这里，低压是指在压缩机3上游、第二膨胀装置15和/或第三膨胀装置21与所述压缩机3之间的压力。内部冷凝器13内的压力被限制在2至5巴之间。
对于像R744这样的无机制冷剂，在冷却模式下，高压大约为50至130巴。低压约为35至55巴。内部冷凝器13内的压力被限制在25至35巴之间。
因此，很明显，根据本发明的可逆空调回路1的架构允许在能够满足制造商要求和用户需求的多种运行模式下运行。

Claims (10)

1.一种可逆空调回路(1)，制冷剂在所述可逆空调回路(1)中流通，所述可逆空调回路(1)包括：
主回路(A)，在制冷剂的流通方向上包括：共同连接到辅助回路的压缩机(3)和水冷凝器(5)、第一膨胀装置(7)、适于供外部空气流(100)通过的外部蒸发器-冷凝器(9)、第二膨胀装置(15)以及适于供内部空气流(200)通过的蒸发器(17)，传热流体在所述辅助回路中流通，
第一分流支路(B)，包括适于供内部空气流(200)通过的内部冷凝器(13)，所述第一分流支路(B)将布置在水冷凝器(5)下游、位于所述水冷凝器(5)和所述第一膨胀装置(7)之间的第一接合点(31)连接到布置在第二膨胀装置(15)上游、位于所述外部蒸发器-冷凝器(9)和所述第二膨胀装置(15)之间的第二接合点(32)，
第二分流支路(C)，将布置在外部蒸发器-冷凝器(9)下游、位于所述外部蒸发器-冷凝器(9)和所述第二接合点(32)之间的第三接合点(33)连接到布置在蒸发器(17)下游、位于所述蒸发器(17)和所述压缩机(3)之间的第四接合点(34)，以及
第三分流支路(D)，将布置在第三接合点(33)下游、位于所述第三接合点(33)和所述第二接合点(32)之间的第五接合点(35)连接到布置在第一接合点(31)下游、位于所述第一接合点(31)和所述第一膨胀装置(7)之间的第六接合点(36)。
2.如权利要求1所述的可逆空调回路(1)，其特征在于，所述主回路(A)包括内部热交换器(19)，所述内部热交换器(19)被配置为允许制冷剂之间在不同压力下进行热交换，所述内部热交换器(19)布置在所述第五接合点(35)和所述第二接合点(32)之间以及布置在所述第四接合点(34)和所述压缩机(3)之间。
3.如权利要求1或2所述的可逆空调回路(1)，其特征在于，所述可逆空调回路(1)被配置为在第一冷却模式下运行，在所述第一冷却模式下，制冷剂依次在所述压缩机(3)、所述水冷凝器(5)、使制冷剂无压降地通过的所述第一膨胀装置(7)、使制冷剂将热能传递给所述外部空气流(100)的所述外部蒸发器-冷凝器(9)、使制冷剂经历压降的所述第二膨胀装置(15)以及使制冷剂在返回所述压缩机(3)之前从所述内部空气流(200)吸收热能的所述蒸发器(17)中流通。
4.如权利要求1或2所述的可逆空调回路(1)，其特征在于，所述可逆空调回路(1)被配置为在第一热泵模式下运行，在所述第一热泵模式下，制冷剂依次在所述压缩机(3)、所述水冷凝器(5)以及使制冷剂经由所述内部冷凝器(13)将热能传递给所述内部空气流(200)的所述第一分流支路(B)中流通；然后，制冷剂通过所述第三分流支路(D)、使制冷剂经历压降的所述第一膨胀装置(7)以及使制冷剂从所述外部空气流(100)中吸收热能的所述外部蒸发器-冷凝器(9)；然后，制冷剂在返回所述压缩机(3)之前通过所述第二分流支路(C)。
5.如权利要求1或2所述的可逆空调回路(1)，其特征在于，所述可逆空调回路(1)被配置为在第二热泵模式下运行，在所述第二热泵模式下，制冷剂依次在所述压缩机(3)、使制冷剂将热能传递给所述辅助回路中传热流体的所述水冷凝器(5)、使制冷剂经历压降的所述第一膨胀装置(7)以及使制冷剂从所述外部空气流(100)吸收热能的所述外部蒸发器-冷凝器(9)中流通；然后，制冷剂在返回所述压缩机(3)之前通过所述第二分流支路(C)。
6.如权利要求1或2所述的可逆空调回路(1)，其特征在于，所述可逆空调回路(1)被配置为在除湿模式下运行，在所述除湿模式下，制冷剂依次在所述压缩机(3)、所述水冷凝器(5)以及使制冷剂经由所述内部冷凝器(13)将热能传递给所述内部空气流(200)的所述第一分流支路(B)中流通；然后，
制冷剂在所述第二接合点(32)处分流：
制冷剂的第一部分通过所述第三分流支路(D)、使制冷剂经历压降的所述第一膨胀装置(7)、从所述外部空气流(100)吸收热能的所述外部蒸发器-冷凝器(9)以及所述第二分流支路(C)，并且制冷剂的第二部分通过使制冷剂经历压降的所述第二膨胀装置(15)，并通过使制冷剂从所述内部空气流(200)吸收热能的所述蒸发器(17)，
制冷剂的这两个部分在返回所述压缩机(3)之前在所述第四接合点(34)处汇合。
7.如前述权利要求中任一项所述的可逆空调回路(1)，其特征在于，所述可逆空调回路(1)还包括第四分流支路(E)，所述第四分流支路(E)在制冷剂的流通方向上包括共同连接到传热流体回路的第三膨胀装置(21)和冷却器(23)，所述第四分流支路(E)将布置在所述第二接合点(32)下游、位于所述第二接合点(32)和第二膨胀装置(15)之间的第七接合点(37)连接到布置在所述蒸发器(17)下游、位于所述蒸发器(17)和所述第四接合点(34)之间的第八接合点(38)。
8.如权利要求7所述的可逆空调回路(1)，其特征在于，所述可逆空调回路(1)被配置为在第二冷却模式下运行，在所述第二冷却模式下，制冷剂依次在所述压缩机(3)、所述水冷凝器(5)、使制冷剂无压降地通过的所述第一膨胀装置(7)以及使制冷剂将热能传递给所述外部空气流(100)的所述外部蒸发器-冷凝器(9)中流通，制冷剂在所述第七接合点(37)处分流:
制冷剂的第一部分通过使制冷剂经历压降的所述第二膨胀装置(15)和使制冷剂从所述内部空气流(200)吸收热能的所述蒸发器(17)，以及
制冷剂的第二部分通过使制冷剂经历压降的所述第三膨胀装置(21)和使制冷剂从所述辅助回路的传热流体吸收热能的所述冷却器(23)，
制冷剂的这两个部分在返回所述压缩机(3)之前在所述第八接合点(38)处汇合。
9.如权利要求7所述的可逆空调回路(1)，其特征在于，所述可逆空调回路(1)被配置为在除冰模式下运行，在所述除冰模式下，所述制冷剂依次在所述压缩机(3)、使制冷剂将热能传递给所述辅助回路中传热流体的所述水冷凝器(5)、使制冷剂经历压降的所述第一膨胀装置(7)以及使制冷剂传递热能以用于除冰的所述外部蒸发器-冷凝器(9)中流通；在离开所述外部蒸发器-冷凝器(9)时，制冷剂通过所述第七接合点(37)，然后根据需要流向所述第二膨胀装置(15)和/或所述第四分流支路(E)：通过使制冷剂经历第二压降的所述第二膨胀装置(15)和使制冷剂从所述内部空气流(200)吸收热能的所述蒸发器(17)，以及
通过使制冷剂经历第二压降的所述第三膨胀装置(21)和使制冷剂从所述辅助回路的传热流体吸收热能的所述冷却器(23)，
然后，制冷剂返回所述压缩机(3)。
10.如权利要求7所述的可逆空调回路(1)，其特征在于，所述可逆空调回路(1)被配置为在冷启动模式下运行，在所述冷启动模式下，制冷剂依次在所述压缩机(3)、使制冷剂将热能传递给所述辅助回路中传热流体的所述水冷凝器(5)、使制冷剂经历压降的所述第一膨胀装置(7)以及使制冷剂以很少或无热能损失的方式通过的所述外部蒸发器-冷凝器(9)中流通；然后，制冷剂流入使制冷剂无压降地通过的所述第三膨胀装置(21)以及使制冷剂从所述辅助回路的传热流体中吸收热能的所述冷却器(23)；然后，制冷剂返回所述压缩机(3)。
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