CN114072298A - 压缩机模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于机动车辆空调系统的制冷剂回路的压缩机模块(33)，该压缩机模块具有模块化的多部件壳体，该多部件壳体具有低压制冷剂入口、高压制冷剂出口和压缩机(34)，其特征在于，制冷剂回路的内部热交换器(1)被制造成使得该内部热交换器被结合到压缩机模块(33)中，其中，压缩机模块(33)的壳体完全封围内部热交换器(1)。

Description

压缩机模块
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆空调系统的制冷剂回路的压缩机模块。该压缩机模块在模块化部件内实现了制冷剂回路的各种部件和功能的一体的设计。
该压缩机模块特别优选地用于在采用二氧化碳作为制冷剂的R744制冷剂回路中使用。
背景技术
制冷剂回路由各种技术部件构成。在对这些部件进行改进时，期望将这些部件设计成使得它们尽可能是成本有效的，并且例如也要尽可能地节省空间。结合到热交换器或制冷剂压缩机中的收集器因此在现有技术中是已知的。
例如，以及从US 2004/0141859 A1中已知了一种具有一体的收集器的制冷剂压缩机。然而，在此可以实现的空间节省是有限的。用于制冷剂回路的优点和通过将收集器结合到压缩机壳体中可以获得的部件的稳定性也不明显。
发明内容
技术问题
本发明的目的特别地在于降低用于采用R744作为制冷剂的制冷剂回路一体的模块化部件的复杂性。除此之外，目标是减少制冷剂回路所需的各个部件和零件的数量以及实现各个部件之间的协同作用，以实现对确保这样的部件的必要的耐压性通常所需的成本的节约。
技术方案
该目的通过使用呈现出按照专利权利要求1所述的特征的设备来解决。在从属专利权利要求中提供了其他实施方式。
本发明的目的特别地通过一种用于机动车辆空调系统的制冷剂回路的压缩机模块来解决，该压缩机模块具有可以被组装的模块化多部件壳体并且示出了一个低压制冷剂入口和一个高压制冷剂出口以及一个制冷剂压缩机。压缩机模块的特征还特别地在于，制冷剂回路的内部热交换器被制造成使得该内部热交换器结合到压缩机模块中，其中，压缩机模块的壳体完全封围内部热交换器并且由此容纳该压缩机模块和内部热交换器以及实际的压缩机。
因此，本发明的概念设计在于将压缩机的部件和内部热交换器的部件相互组合地制造在压缩机模块中或者制造为压缩机模块。这不仅以特别有益的方式利用了模块在制冷剂回路中的简化安装的优点，而且还以模块化的方式用容纳了内部热交换器的壳体或壳体部件来扩展压缩机的壳体，使得这样的内部热交换器不再需要单独的、专用的、其自身耐压的壳体。
压缩机模块优选地包括至少一个制冷剂传感器，所述至少一个制冷剂传感器被制造成使得所述至少一个制冷剂传感器被结合到压缩机模块的壳体中。除了优选地结合到壳体中的各种制冷剂管线外，在回路中的对应的点处所需的制冷剂传感器因此也布置在满足R744制冷剂要求的压力密封壳体中或者被壳体封围。
除了内部热交换器外，制冷剂回路的制冷剂收集器也优选地被制造成使得该制冷剂收集器被结合到压缩机模块的壳体中。
将制冷剂收集器容纳在压缩机模块中也减少了制冷剂回路所需的单独的部件和连接元件的数量，这具有简化组装的作用，并且确保了用于压缩机模块的整体壳体的有益的压力密封设计，这进而促进了具有成本有效的制造。
在优选的实施方式中，制冷剂回路的另一热交换器结合到压缩机模块的壳体中。
该另一热交换器优选地是冷却器以及配装在冷却器的上游的膨胀元件，冷却器和膨胀元件一起结合到压缩机模块的壳体中并且被该壳体封围并被容纳在该壳体中，其中，该壳体确保向外的压力密封性。
用于压缩机模块的壳体的设计原理以如下示例性的方式描述：压缩机模块的壳体部件被制造成使得这些壳体部件被组装为盘状元件并且因此也可以以模块化的方式扩展。
在有利的实施方式中，压缩机模块的壳体由逆变器壳体、马达壳体、中央壳体和高压壳体制成，其中，制冷剂从低压下的制冷剂入口、经由逆变器壳体、马达壳体和中央壳体被定路径至高压壳体。该内部热交换器在此布置在中央壳体中。
在特别优选的实施方式中，压缩机模块的壳体由用于制冷剂收集器的壳体、用于内部热交换器的壳体、马达壳体、中央壳体和高压壳体制成。在这样的布置中，制冷剂从低压下的制冷剂入口、经由制冷剂收集器、内部热交换器、马达壳体和中央壳体连续地流动至高压壳体。该内部热交换器布置在制冷剂收集器与马达壳体之间。
在压缩机模块的替代的实施方式中，压缩机模块的壳体由用于冷却器和膨胀元件的壳体、用于制冷剂收集器的壳体、用于内部热交换器的壳体、马达壳体、中央壳体和高压壳体制成。在这样的布置中，制冷剂从低压下的制冷剂入口、经由膨胀元件和随后的冷却器、制冷剂收集器、内部热交换器、马达壳体和中央壳体流动至高压壳体。该内部热交换器在此布置在制冷剂收集器与马达壳体之间。
通过由逆变器壳体、马达壳体、用于内部热交换器的壳体、中央壳体和高压壳体制成的压缩机模块的壳体实现了有利地改进的压缩机模块。在此，制冷剂从低压下的制冷剂入口、经由马达壳体和中央壳体流动至高压壳体。该内部热交换器布置在中央壳体中并且在马达壳体与高压壳体之间。
压缩机模块的壳体有利地由逆变器壳体、用于内部热交换器的壳体、马达壳体、中央壳体和高压壳体制成。制冷剂从低压下的制冷剂入口、经由逆变器壳体、用于内部热交换器的壳体、马达壳体和中央壳体定路径至高压壳体。该内部热交换器在此布置在逆变器壳体与马达壳体之间。
另一替代方案是压缩机模块的壳体有利地由逆变器壳体、马达壳体、中央壳体和高压壳体制成，其中，制冷剂从低压下的制冷剂入口、经由逆变器壳体、内部热交换器、马达壳体和中央壳体定路径至高压壳体，或者经由逆变器壳体、马达壳体、内部热交换器和高压壳体，或者经由逆变器壳体并且并联地经由内部热交换器和马达壳体、且随后经由中央壳体定路径至高压壳体。该内部热交换器在此布置在马达壳体中并且在逆变器壳体与中央壳体之间。
根据另一实施方式，压缩机模块的壳体有利地由用于制冷剂收集器的壳体、用于内部热交换器的壳体、马达壳体、中央壳体和高压壳体制成。在此，制冷剂从低压下的制冷剂入口、经由用于制冷剂收集器的壳体、用于内部热交换器的壳体、马达壳体和中央壳体定路径至高压壳体。该内部热交换器在此布置在制冷剂收集器与马达壳体之间。
根据另一替代的实施方式，压缩机模块的壳体有利地由用于制冷剂收集器的壳体、用于内部热交换器的壳体、逆变器壳体、马达壳体、中央壳体和高压壳体制成，其中，制冷剂从低压下的制冷剂入口、经由用于制冷剂收集器的壳体、用于内部热交换器的壳体、逆变器壳体、马达壳体和中央壳体定路径至高压壳体。该内部热交换器然后布置在制冷剂收集器与逆变器壳体之间。
在有益的和替代的实施方式中，压缩机模块的壳体由用于制冷剂收集器的壳体、用于内部热交换器的壳体、马达壳体、中央壳体和高压壳体制成。制冷剂从低压下的制冷剂入口、经由用于制冷剂收集器的壳体、内部热交换器、马达壳体和中央壳体定路径至高压壳体。该内部热交换器布置在马达壳体与中央壳体之间。
在另一有益的和替代的实施方式中，压缩机模块的壳体由用于制冷剂收集器的壳体、马达壳体、中央壳体和高压壳体制成，其中，制冷剂从低压下的制冷剂入口、经由制冷剂收集器、内部热交换器、马达壳体和中央壳体定路径至高压壳体，或者经由制冷剂收集器、马达壳体、内部热交换器和高压壳体，或者经由制冷剂收集器并且并联地经由内部热交换器和马达壳体、且随后经由中央壳体定路径至高压壳体。该内部热交换器布置在马达壳体中并且在制冷剂收集器与中央壳体之间。
另一有利的实施方式在于，压缩机模块的壳体由用于冷却器和膨胀元件的壳体、用于制冷剂收集器的壳体、用于内部热交换器的壳体、逆变器壳体、马达壳体、中央壳体和高压壳体制成。制冷剂然后从低压下的制冷剂入口、经由膨胀元件、冷却器、制冷剂收集器、内部热交换器、逆变器壳体、马达壳体和中央壳体定路径至高压壳体。该内部热交换器布置在制冷剂收集器与逆变器壳体之间。
替代性地，压缩机模块的壳体由用于冷却器和膨胀元件的壳体、用于制冷剂收集器的壳体、马达壳体、用于内部热交换器的壳体、中央壳体和高压壳体制成。制冷剂然后从低压下的制冷剂入口、经由膨胀元件、冷却器、制冷剂收集器、马达壳体、内部热交换器和中央壳体定路径至高压壳体。该内部热交换器布置在马达壳体与中央壳体之间。
替代性地，压缩机模块的壳体由用于冷却器和上游的膨胀元件的壳体、用于制冷剂收集器的壳体、马达壳体、中央壳体和高压壳体制成。制冷剂从低压下的制冷剂入口、经由膨胀元件、冷却器、制冷剂收集器、内部热交换器、马达壳体和中央壳体定路径至高压壳体，或者经由膨胀元件、冷却器、制冷剂收集器、马达壳体、内部热交换器和高压壳体，或者经由膨胀元件、冷却器、制冷剂收集器、并且并联地经由内部热交换器和马达壳体、且随后经由中央壳体定路径至高压壳体。马达壳体中的内部热交换器布置在马达壳体中并且在制冷剂收集器与中央壳体之间。
优选的实施方式是内部热交换器被制造为与压缩机模块的轴同轴地布置的筒形的盘绕的管。该筒形的盘绕的管为高压下的制冷剂质量流定路径，并且被低压制冷剂质量流、压缩机的吸入压力包围。
根据有利的实施方式，内部热交换器在轴向方向上部分地被马达壳体容纳且部分地被中央壳体容纳，并且在径向方向上由马达壳体和由中央壳体封围。
内部热交换器在径向方向上同轴地布置在外部导引壳体与内部导引壳体之间。
制冷剂收集器优选地布置于中央壳体和在端部处轴向地限制壳体的壳体覆盖物中，其中，制冷剂收集器具有液体分离器、杯形形状的分离元件和用于内部热交换器低压侧的进气管道，液体分离器、杯形形状的分离元件和进气管道用于捕获来自制冷剂气体流的制冷剂液体。
内部热交换器有利地沿径向方向同轴地布置在内部导引壳体与壳体覆盖物的筒形部段之间，其中，盘式分隔元件在轴向方向上布置为制冷剂收集器的边界。
内部热交换器有利地沿径向方向同轴地布置于外部导引壳体与内部导引壳体之间，其中，外部导引壳体具有盘式分隔元件，该盘式分隔元件在轴向方向上作为制冷剂收集器的边界。
内部导引壳体优选地被制造成用于保持过滤材料并且具有用于制冷剂的过滤器。
压缩机优选地制造为电动压缩机，特别优选地制造为涡旋压缩机。
有益效果
综上所述，本发明的益处可以被描述如下：
通过将制冷剂回路的零件或部件结合到压缩机中，这直接降低了整个系统的复杂性。
将PT传感器结合到压缩机中可以省去连接器、壳体、线缆束以及车辆组装期间所需的安装工作，进而使得时间、成本和安装空间减少。
内部热交换器的结合也导致压力壳体中的协同作用。然后可以省去至少一个制冷剂管线并且实现车辆中的部件的螺纹连接点的数量的减少。车辆制造期间所需的安装工作量的减少也可以被视为由部件的结合所产生的有利的效果。
制冷剂收集器的结合意味着可以在低压侧于制冷剂收集器中实现带有储油功能的回油，而无需让油通过整个系统循环。在制冷剂收集器中，温度从热的气体温度降低到吸入气体温度，这增加了油的粘度。这种增加的粘度有利于压缩机的运行，因为它增加了轴承和其他部件的润滑能力。
冷却器的结合还导致压力壳体中的协同作用，特别是因为不再需要制冷剂管线并且由于车辆组装期间的安装成本较低。
附图说明
本发明的各实施方式的其他细节、特征和益处由参照附图的实施方式示例的以下描述而得出。附图示出的内容如下：
图1：具有压缩机模块和一体的内部热交换器的制冷剂回路的回路图，
图2：具有多部件壳体的压缩机模块的示意图，
图3：具有压缩机模块和一体的热交换器以及制冷剂收集器的制冷剂回路的回路图，
图4：具有多部件壳体的压缩机模块的示意图，
图5：具有压缩机模块、内部热交换器、制冷剂收集器和冷却器的制冷剂回路的回路图，
图6：具有多部件壳体的压缩机模块的示意图，
图7：具有压缩机模块的示意图的制冷剂回路的回路图，
图8：具有多部件壳体的压缩机模块的示意图，
图9：具有多部件壳体的压缩机模块的示意图，
图10：具有压缩机模块的示意图的制冷剂回路的回路图，
图11：具有多部件壳体的压缩机模块的示意图，
图12：具有多部件壳体的压缩机模块的示意图，
图13：具有压缩机模块的示意图的制冷剂回路的回路图，
图14：具有多部件壳体的压缩机模块的示意图，
图15：具有多部件壳体的压缩机模块的示意图，
图16：具有一体的内部热交换器的压缩机模块的纵向横截面，
图17：具有一体的制冷剂收集器和内部热交换器的压缩机模块的局部视图的纵向横截面，
图18：具有定位在端部处的内部热交换器的压缩机模块的纵向横截面，
图19：具有位于马达壳体中的内部热交换器的压缩机模块。
具体实施方式
图1示出了用于具有压缩机模块33的R744制冷剂回路的回路图。压缩机模块33由多个部件组装而成。除了主要部件、即用于制冷剂的电动压缩机34和内部热交换器1外，压缩机模块还包括各种制冷剂传感器，特别是压力传感器/温度传感器40。在此，用于压力和温度的制冷剂传感器布置于压缩机出口处，而另一制冷剂传感器40在制冷剂进入压缩机模块33的入口处、气体冷却器35的下游和内部热交换器1的上游布置于压缩机模块33的内部。在内部热交换器1的高压侧的下游，制冷剂经由蒸发器36和冷却器38定路径，该蒸发器与指定的膨胀元件37在回路中并联布置，该冷却器与指定的膨胀元件39并联或者相互交替，这取决于未示出的阀的操作和定位模式。制冷剂蒸汽在进入压缩机模块33之后，在制冷剂蒸汽被定路径至布置于压缩机模块外部的制冷剂收集器15之前由低压侧的制冷剂传感器40测量，并且随后进入压缩机模块33的内部热交换器1。来自内部热交换器1的制冷剂蒸汽最终被定路径至压缩机34的吸入侧。该回路由温度传感器41完成，温度传感器41例如被用于测量蒸发器36处的空气温度、以及用于测量冷却器38处的制冷剂的温度。压缩机34的各部件、内部热交换器1和制冷剂传感器40到压缩机模块33中的结合由于高度的一体化而降低了系统的总成本。由于部件的高度一体化，这是通过减少在用于R744制冷剂的冷却系统中的单独的部件的数量来实现的。内部热交换器1通过将其容纳在压缩机的壳体中而被结合，然后该压缩机的壳体被指定为压缩机模块33的壳体。在此，利用了压缩机34的现有压力壳体结构的益处，并且内部热交换器1可以在低压侧低成本地结合到壳体中。所有必要的制冷剂传感器40也结合到该壳体中，以便不需要在回路中的其他位置处定位其他制冷剂传感器。制冷剂传感器在压缩机模块33内部的集中布置可以在逆变器板的一部分中执行。这使得既减少了泄漏，又降低了部件的复杂的电连接。此外，不需要特殊的传感器壳体用于传感器。传感器信号经由已经就位的数据网络、例如经由CAN/CAN_FD或_LIN传输以用于压缩机。除此之外，由于低温水平，一体化使得电动压缩机34的逆变器和/或马达效率得到改进，因为由于一体化实现了压缩机马达的更好冷却。
图2示出了由盘式壳体模块制成的压缩机模块33的示意图。盘式壳体模块使用密封件相互连接并且形成了紧凑的整体的压缩机模块壳体。在下文的各实施方式中描述了壳体模块的各种变型和组合。
根据按照图2的实施方式，逆变器壳体23在此布置于压缩机模块33内部的一个端部处。马达壳体20在低压下连接至制冷剂入口42。中央壳体22然后容纳内部热交换器1，而高压壳体27与压缩机的机械操作元件布置在一个端部处。
在示出为涡旋压缩机的实施方式中，压缩机的操作元件被制造为固定涡旋件和绕动涡旋件。除此之外，制冷剂传感器40结合到壳体中。
高压制冷剂出口43径向地布置在高压壳体27上。内部热交换器1定位在中央壳体22中，并且低压侧的制冷剂从低压下的制冷剂入口42、经由逆变器壳体23和马达壳体20中的电动马达、经由中央壳体22的内部热交换器1流动至高压壳体27，在高压壳体处，制冷剂蒸汽被压缩，并且最终经由高压下的制冷剂出口43离开压缩机模块33。制冷剂通过所列出的部件的流动从入口到出口发生，其中，这些部件串联连接并且用箭头标示。
图3示出了具有与图1中所示的结构相同的结构的制冷剂回路的回路图。然而，与按照图1所描绘的回路相比较，图3示出了通过将制冷剂收集器15结合到压缩机模块33中而已经被扩展的压缩机模块33。所有其他部件和制冷剂回路本身在其他方面保持不变。由于结合了制冷剂收集器15使得压缩机模块33的一体化的水平进一步提高，系统的总成本进一步降低。
图4示出了在图3中作为示意图示意性地建议的压缩机模块33，其设计包括盘式壳体模块。压缩机模块33在一个端部由制冷剂收集器15限制。内部热交换器1、马达壳体20、中央壳体22和最终的高压壳体27然后沿轴向方向布置。制冷剂传感器40在示意性地示出和标记的对应的点处结合到压缩机模块33的壳体中。也被称为积聚器的制冷剂收集器15布置在制冷剂入口处，而内部热交换器1位于制冷剂收集器15与压缩机的电动马达及其马达壳体20之间。在低压侧，制冷剂从制冷剂入口流动、经由制冷剂收集器15、低压侧的内部热交换器1以及马达壳体20中的电动马达而至具有涡旋压缩机的高压壳体27，并且从高压壳体以高压流动至制冷剂出口43。
另一方面，图5示出了类似于图1和图3中的回路的制冷剂回路的回路图。根据图5的制冷剂回路示出了具有添加的附加的部件的压缩机模块33。所讨论的部件是也结合到压缩机模块33中的热交换器。在所示的实施方式中，热交换器被制造为具有指定的膨胀元件39的冷却器38。
图6示出了根据图5中所示的回路的压缩机模块33的示例。制冷剂收集器15、冷却器38和相关的膨胀元件39也都结合到压缩机模块33中。此外，内部热交换器1布置于制冷剂收集器15与马达壳体20之间。中央壳体22和高压壳体27连接。制冷剂收集器15在此可以呈现出多于一个的制冷剂入口，同时制冷剂收集器15、内部热交换器1和冷却器38以及膨胀元件39都结合到压缩机模块33的壳体中。制冷剂收集器15、冷却器39和内部热交换器1可以因此利用低压侧的压缩机壳体的压力容器结构，这导致成本降低。除此之外，所有必要的制冷剂传感器都结合到压缩机模块33的壳体中，这产生直接的益处，并且产生与中央控制和逆变器板的一部分上的布置相关的益处。
特别地，这会使得泄漏减少并且使得复杂的电路较少，这意味着不需要特殊的传感器壳体，进而显著降低了成本。除了压缩机信号之外，如已经描述的，还可以经由已经就位以用于压缩机控制的对应的网络进行信号传输。由于压缩机模块33内部的因为吸入气体冷却而导致的较低温度，这获得了改进的逆变器和改善的电动马达效率。
制冷剂的流动开始于制冷剂在膨胀元件39处以高压流动。膨胀的低压制冷剂然后经由冷却器38并且经由制冷剂收集器15、内部热交换器1和马达壳体20中的电动马达而定路径至高压壳体27中的涡旋压缩机单元，并且然后在高压下到达制冷剂出口43。
图7示出了具有压缩机模块33的制冷剂回路，该压缩机模块结合到回路中，其中，制冷剂收集器15布置在蒸发器36下游的低压部段中或者布置在蒸发器36的膨胀元件37上游的高压部段中。在此，压缩机模块33包括逆变器壳体23、马达壳体20、具有内部热交换器1的中央壳体22以及高压壳体27。制冷剂回路由气体冷却器35实现。
在该实施方式中，制冷剂回路可以被用于多蒸发器系统。制冷剂在低压侧沿箭头方向流动、经由逆变器壳体23中的逆变器、马达壳体20中的电动马达以及中央壳体22中的内部热交换器1而至高压壳体27并且到达制冷剂的出口。
图8示出了就内部热交换器1的布置而言与按照图7所示的布置相比的差异。在此，内部热交换器1和马达壳体20的位置已经被调换。根据未示出的另一替代方案，内部热交换器1与逆变器壳体23调换，使得低压侧的制冷剂流动经过内部热交换器1和逆变器壳体23，并且随后经由马达壳体20和中央壳体22而定路径至高压壳体27。
图9示出了以不同设计结合内部热交换器1的压缩机模块33。内部热交换器1平行于压缩机的电动马达布置。制冷剂可以然后在低压侧以各种方式流动。这些方式中的一种方式是从低压下的制冷剂入口42开始、经由逆变器壳体23中的逆变器而至马达壳体20中的电动马达、最终经由内部热交换器1和中央壳体22而至具有螺旋压缩机单元的高压壳体27。制冷剂在高压下离开制冷剂出口43和压缩机模块33。
替代性地，低压侧的制冷剂可以从低压制冷剂入口42流动、经由逆变器壳体23中的逆变器而至内部热交换器1，并且然后到达马达壳体20中的电动马达、最后经由中央壳体而至高压壳体27。在另一替代方案中，制冷剂可以从低压下的制冷剂入口42流动、在低压下经由逆变器壳体23中的逆变器、并且然后经由并联的内部热交换器1和马达壳体20中的电动马达而至高压壳体27。
图10示出了具有压缩机模块33的制冷剂回路，该制冷剂回路类似于在图7中描绘的回路。在此，压缩机模块33的特征在于制冷剂收集器15结合到压缩机模块33的壳体中的事实。除此之外，内部热交换器1结合到压缩机模块33的壳体中，其中，这种设计还利用了将压缩机壳体的现有压力壳体用于制冷剂收集器15和低压侧的内部热交换器1的益处，这使得成本降低。再次，所需要的全部制冷剂传感器也结合到压缩机模块33的壳体中。上文已经提到了与下述方面相关的益处：减少泄漏、复杂的布线较少和无需特殊传感器壳体的能力、以及选择经由压缩机的信号系统传输传感器信号的能力、以及由于温度较低而可以实现的对逆变器的改进并且对马达效率的提高。
在低压侧，制冷剂从制冷剂收集器15流动、经由内部热交换器1、逆变器壳体23和马达壳体20中的电动马达和中央壳体22而至高压壳体27。
图11示出了具有进入压缩机模块33的制冷剂入口的制冷剂收集器15，其中，内部热交换器1布置在电动马达与螺旋压缩机单元之间，并且从而布置在马达壳体20与中央壳体22和高压壳体27之间。在低压侧，制冷剂从低压制冷剂入口流动、经由制冷剂收集器15、马达壳体20中的电动马达和内部热交换器1而至高压壳体27，并且然后以高压流动至压缩机出口、制冷剂出口43。除此之外，制冷剂传感器40结合到壳体中。
图12是具有与图9中所示的连接类似连接的压缩机模块33的示意图，其中，来自图9中的具有逆变器壳体23的逆变器被图12中的制冷剂收集器15代替。低压侧的制冷剂再次以三种不同的方式(不同变型)流动。首先，经由制冷剂收集器15而到达马达壳体20中的电动马达、经由内部热交换器1而到达具有涡旋压缩机单元的高压壳体27。在低压侧的制冷剂流动的随后的变型中，内部热交换器1和电动马达的位置已经被调换，并且在另一变型中，低压侧的制冷剂经由并联的电动马达和内部热交换器1流动。
图13示出了具有压缩机模块33的制冷剂回路，该制冷剂回路类似于来自图10和图7的描绘。与前述实施方式相比较，低压侧的制冷剂经由压缩机模块33的入口端口流动至制冷剂收集器15、并且随后经由逆变器壳体23中的逆变器而至马达壳体20中的电动马达、以及经由中央壳体22而至高压壳体27。
图14中更详细地示出了图13的压缩机模块33。冷却器38及其随附的膨胀元件39结合到压缩机模块33中。随后，制冷剂收集器15、马达壳体20、内部热交换器1、中央壳体22以及高压壳体27一个接一个地串联布置。低压侧的制冷剂的流动开始于制冷剂在冷却器38的膨胀元件39处以高压流动、并且经由制冷剂收集器15定路径至马达壳体20中的电动马达、经由内部热交换器1而至中央壳体22、并且到达高压壳体27、以高压一直到达制冷剂出口43。
然后图15主要地示出了采用与图12和图9的模块类似的设计的压缩机模块33，其中，布置了具有膨胀元件39的冷却器38、随后布置了制冷剂收集器15、并且在马达壳体20中布置了内部热交换器1、并且然后布置了中央壳体22和高压壳体27。另一方面，低压侧的制冷剂的流动开始于制冷剂在冷却器38的膨胀元件39处以高压流动。内部热交换器与马达壳体20中的电动马达平行布置。在另外三种操作模式中，在替代的变型中，在流动穿过马达壳体20中的电动马达之前流动穿过膨胀元件39、冷却器38和制冷剂收集器15、随后流动穿过内部热交换器1、最后流动穿过高压壳体27中的涡旋压缩机单元。
在一种变型中，在流动穿过制冷剂收集器15之后流动穿过内部热交换器1和马达壳体20中的电动马达、随后流动穿过涡旋压缩机单元。在另一替代方案中，在制冷剂被定路径至具有涡旋压缩机单元的高压壳体27之前并联地流动穿过电动马达和内部热交换器1。
图16示出了压缩机模块33的纵向横截面。在此，沿着压缩机的轴4a的中心线示出了压缩机模块33的各个部件。压缩机模块33包括作为其主要部件的用于制冷剂的压缩机以及内部热交换器1。内部热交换器具有作为高压管线的盘绕的管13，该盘绕的管具有内部热交换器1的入口8和内部热交换器的出口7以用于高压下的制冷剂。压缩机模块33内部的低压流动路径在制冷剂的压缩之后从低压下的制冷剂入口42到高压下的制冷剂出口43形成。
在从制冷剂入口42到制冷剂出口43的路径上，制冷剂气体与内部热交换器1的制冷剂在高压下一起通过盘绕的管13并且从中吸收热。
制造为涡旋压缩机的电动制冷压缩机的电子部件布置于逆变器壳体23中。逆变器壳体23过渡到其中的马达壳体20在轴向方向上定位在逆变器壳体23的紧下游。压缩机的轴4a安装在马达壳体20中的马达轴承4中。
电动压缩机的电动马达的转子25围绕轴4a布置，而定子24与转子同轴地径向间隔开。在马达壳体20中，轴4a在一个端部处被保持在马达轴承4中，而在另一侧，主轴承31布置在中央壳体22中。安装在绕动涡旋件的轴承30中的轴4a使绕动涡旋件29运动。固定涡旋件28附接在高压壳体27中。中央壳体22布置在马达壳体20与高压壳体27之间。该中央壳体容纳主轴承31、绕动涡旋件的轴承30和配重部26。气态制冷剂的流动路径在低压下从制冷剂入口42开始行进、穿过马达的各部件至其冷却、经过内部热交换器1的盘绕的管13并最终定路径在涡旋件28与涡旋件29之间，在涡旋件28和涡旋件29处发生制冷剂的压缩。压缩的制冷剂然后在高压下经由制冷剂出口43离开壳体27，、从而也离开压缩机模块33。
图17示出了压缩器模块33的取出，其中，描述限于实际压缩过程上游的部段。在该实施方式中，压缩机模块33的设计包括壳体覆盖物18、中央壳体19和马达壳体20。壳体密封件12布置在单独的壳体模块之间，这些壳体模块以段和盘的形式一起创建了用于整个压缩机模块33的壳体并使壳体向外压力密封。
壳体覆盖物18和中央壳体19封围了制冷剂收集器15的下述部段：在该部段中，液体制冷剂与低压下的制冷剂蒸汽流分离并从中被收集。在制冷剂收集器15中制成杯形形状的分离元件16，内部热交换器1的进气管道17突出到该杯形形状的分离元件中。液体分离器14像漏斗一样向外跨过分离元件16，其中，可能呈现液滴形式的制冷剂液体的制冷剂蒸汽在经由低压下的制冷剂入口42和液体分离器14定路径到制冷剂收集器15中。粘附的制冷剂液体然后在液体分离器14的壁处滴下并且被收集在制冷剂收集器15的基部上。制冷剂蒸汽然后经由进气管道17定路径到内部热交换器1中并且流过盘绕的管13。在盘绕的管13中以高压流动的暖的制冷剂被流过内部热交换器1的盘绕的管13中的冷的制冷剂气体冷却。高压制冷剂从入口8流动到内部热交换器1中，并且在通过盘绕的管13之后在出口7处离开压缩机模块33。
盘绕的管13用密封件10固定在压缩机模块33的出口7处，并且在入口8处还设置有对应的密封件9。
内部热交换器1由外部导引壳体2和内部导引壳体3形成并且向外限定，其中，所示实施方式中的内部导引壳体3在轴向方向上被制成为中空的筒状件并且具有基部32。作为轴向限制的基部32和作为径向限制的中空的筒形壁一起创建了用于内部导引壳体3的罐形形状的设计。
外部导引壳体2以类似的方式设计成具有中空的筒形壁并且还具有基部44，这又产生罐形形状的设计。这两个罐形形状的壳体与马达壳体20中的轴4a同轴地布置并且将盘绕的管13容纳在沿轴向方向延伸的筒形壁之间。来自进气管道17的制冷剂气体流动到罐形形状的外部导引壳体2与罐形形状的内部导引壳体3之间的中间空间中，并且随后沿轴向方向流过盘绕的管13，从而在制冷剂蒸汽然后在内部导引壳体3内部被定路径之前转移热。过滤材料21布置于此并且潜在地结合制冷剂蒸汽中的水分。内部导引壳体3插入到外部导引壳体2中，并且基部32与基部44接触。外部导引壳体2和内部导引壳体3的两个基部32和44用螺杆11以机械的方式相互连接。在流动穿过内部热交换器1的内部导引壳体3之后，制冷剂气体经由吸入压力通道6定路径至压缩机。
在按照图17所示的描绘中，暗示了轴4a及其马达轴承4在一个端部处。
该系统由过滤器5来补充，该过滤器通常作为100％微粒过滤器配装在制冷剂回路中。过滤器5可以被安置在多个位置、例如被安置在内部热交换器1与马达壳体20之间、被安置在压缩机入口部段或制冷剂在有限的安装空间中流动穿过部件的其他位置中。
图18示出了压缩机模块33的不同的实施方式。在此的一个关键区别在于下述事实：制冷剂收集器15现在已经被移出壳体覆盖物18并且移入到马达壳体20中，而内部热交换器1已经被移出马达壳体20并且移入到壳体覆盖物18中。制冷剂收集器15与液体分离器14、分离元件16和进气管道17的设计基本上对应于在图17中已经描述的制冷剂收集器15。
另一方面，内部热交换器1设计为盘绕的管13，该盘绕的管布置在壳体覆盖物18的筒形部段与内部热交换器1的内部导引壳体3之间。为了限制过滤材料21的空间，盘形形状的分隔元件45被制作为限制板。分隔元件具有用于内部导引壳体3的对应的安装固定件。内部导引壳体3的基部32用螺钉11在壳体覆盖物18中固定就位。这种设计的一个特殊特征在于，盘绕的管13从内部热交换器18沿径向方向定路径至壳体覆盖物的入口8和出口7。盘绕的管13的端部使用密封件9和密封件10密封。低压制冷剂入口42也位于壳体覆盖物18上。吸入压力通道6将制冷剂气体定路径至压缩机，压缩机仅由轴4a和马达轴承4暗示。基部44然后被简化以仅成为用于进气管道17的支架。
壳体密封件12布置在壳体覆盖物18与马达壳体20之间。过滤器5对系统进行补充以保护部件免受微粒的影响。
图19示出了压缩机模块33的另一替代性的实施方式。在此，内部热交换器1布置在马达壳体20中，而制冷剂收集器15布置于壳体覆盖物18中。制冷剂收集器15及其部件、即杯形形状的分离元件16、进气管道17和具有用于低压制冷剂入口42的连接件的液体分离器14的设计对应于图17和图18中所描绘的设计。
内部热交换器1设计成具有带有基部44的筒形外部导引壳体2和带有底部32的筒形内部导引壳体3，以及布置于筒形部段之间的用于高压制冷剂的盘绕的管13。在该实施方式中，罐形形状的内部导引壳体3的基部32与外部导引壳体2的基部44相对地布置。过滤材料布置在中间空间中并且被示意性地示出。壳体密封件12制造于壳体覆盖物18与马达壳体20之间。通向压缩机的吸入压力通道6被设计成类似于图17和图18中所示的描绘。盘绕的管13在端部处使用密封件9和密封件10被结合作为内部热交换器1的入口8和出口7，使得该盘绕的管在轴向方向上突出穿过基部32且对应的连接件从外部被引入到压缩机模块33中。类似于图18和图17，尽管没有明确示出，但压缩机本身由轴4a和马达轴承4暗示。
然而，存在过滤器5以保护制冷剂回路的各部件免受微粒的影响。
工业实用性
本发明涉及一种用于机动车辆空调系统的制冷剂回路的压缩机模块。该压缩机模块在模块化部件内实现了制冷剂回路的各种部件和功能的一体的设计。

Claims (28)

1.一种用于机动车辆空调系统的制冷剂回路的压缩机模块(33)，所述压缩机模块(33)具有模块化的多部件壳体，所述多部件壳体具有低压制冷剂入口、高压制冷剂出口和压缩机(34)，其特征在于，所述制冷剂回路的内部热交换器(1)被制造成使得所述内部热交换器(1)被结合到所述压缩机模块(33)中，其中，所述压缩机模块(33)的壳体完全封围所述内部热交换器(1)。
2.根据权利要求1所述的压缩机模块(33)，其特征在于，至少一个制冷剂传感器(40)被制造成使得所述至少一个制冷剂传感器(40)被结合到所述压缩机模块(33)的壳体中。
3.根据权利要求1或2所述的压缩机模块(33)，其特征在于，所述制冷剂回路的制冷剂收集器(15)被制造成使得所述制冷剂收集器(15)被结合到所述压缩机模块(33)的壳体中。
4.根据权利要求1至3中的一项所述的压缩机模块(33)，其特征在于，所述制冷剂回路的另一热交换器被制造成使得所述另一热交换器被结合到所述压缩机模块(33)的壳体中。
5.根据权利要求4所述的压缩机模块(33)，其特征在于，所述热交换器被制造为冷却器(38)，并且定位在所述冷却器(38)上游的膨胀元件(39)被制造成使得所述膨胀元件(39)被结合到所述压缩机模块(33)的壳体中。
6.根据权利要求1至5中的一项所述的压缩机模块(33)，其特征在于，所述压缩机模块(33)的壳体由盘式壳体部件制成。
7.根据权利要求1至6中的一项所述的压缩机模块(33)，其特征在于，所述压缩机模块(33)的壳体由逆变器壳体(23)、马达壳体(20)、中央壳体(22)和高压壳体(27)制成，制冷剂从所述低压制冷剂入口、经由所述逆变器壳体(23)、所述马达壳体(20)和所述中央壳体(22)定路径至所述高压壳体(27)，并且所述内部热交换器(1)布置在所述中央壳体(22)中。
8.根据权利要求1至6中的一项所述的压缩机模块(33)，其特征在于，所述压缩机模块(33)的壳体由用于所述制冷剂收集器(15)的壳体、用于所述内部热交换器(1)的壳体、马达壳体(20)、中央壳体(22)和高压壳体(27)制成，制冷剂从所述低压制冷剂入口、经由所述制冷剂收集器(15)、所述内部热交换器(1)、所述马达壳体(20)和所述中央壳体(22)定路径至所述高压壳体(27)，并且所述内部热交换器(1)布置在所述制冷剂收集器(15)与所述马达壳体(20)之间。
9.根据权利要求1至6中的一项所述的压缩机模块(33)，其特征在于，所述压缩机模块(33)的壳体由用于所述冷却器(38)和所述膨胀元件(39)的壳体、用于所述制冷剂收集器(15)的壳体、用于所述内部热交换器(1)的壳体、马达壳体(20)、中央壳体(22)和高压壳体(27)制成，制冷剂从所述低压制冷剂入口、经由所述膨胀元件(39)、所述冷却器(38)、所述制冷剂收集器(15)、所述内部热交换器(1)、所述马达壳体(20)和所述中央壳体(22)定路径至所述高压壳体(27)，并且所述内部热交换器(1)布置在所述制冷剂收集器(15)与所述马达壳体(20)之间。
10.根据权利要求1至6中的一项所述的压缩机模块(33)，其特征在于，所述压缩机模块(33)的壳体由逆变器壳体(23)、马达壳体(20)、用于所述内部热交换器(1)的壳体、中央壳体(22)和高压壳体(27)制成，制冷剂从所述低压制冷剂入口、经由所述马达壳体(20)和所述中央壳体(22)定路径至所述高压壳体(27)，并且所述内部热交换器(1)布置在所述中央壳体(22)中且在所述马达壳体(20)与所述高压壳体(27)之间。
11.根据权利要求1至6中的一项所述的压缩机模块(33)，其特征在于，所述压缩机模块(33)的壳体由逆变器壳体(23)、用于所述内部热交换器(1)的壳体、马达壳体(20)、中央壳体(22)和高压壳体(27)制成，制冷剂从所述低压制冷剂入口、经由所述逆变器壳体(23)、用于所述内部热交换器(1)的壳体、所述马达壳体(20)和所述中央壳体(22)定路径至所述高压壳体(27)，并且所述内部热交换器(1)布置在所述逆变器壳体(23)与所述马达壳体(20)之间。
12.根据权利要求1至6中的一项所述的压缩机模块(33)，其特征在于，所述压缩机模块(33)的壳体由逆变器壳体(23)、马达壳体(20)、中央壳体(22)和高压壳体(27)制成，制冷剂从所述低压制冷剂入口、经由所述逆变器壳体(23)、所述内部热交换器(1)、所述马达壳体(20)和所述中央壳体(22)定路径至所述高压壳体(27)，或者经由所述逆变器壳体(23)、所述马达壳体(20)、所述内部热交换器(1)和所述高压壳体(27)，或者经由所述逆变器壳体(23)、并且并联地经由所述内部热交换器(1)和所述马达壳体(20)、且随后经由所述中央壳体(22)定路径至所述高压壳体(27)，并且所述内部热交换器(1)布置在所述马达壳体(20)中且在所述逆变器壳体(23)与所述中央壳体(22)之间。
13.根据权利要求1至6中的一项所述的压缩机模块(33)，其特征在于，所述压缩机模块(33)的壳体由用于制冷剂收集器(15)的壳体、用于所述内部热交换器(1)的壳体、马达壳体(20)、中央壳体(22)和高压壳体(27)制成，制冷剂从所述低压制冷剂入口、经由用于所述制冷剂收集器(15)的壳体、用于所述内部热交换器(1)的壳体、所述马达壳体(20)和所述中央壳体(22)定路径至所述高压壳体(27)，并且所述内部热交换器(1)布置在所述制冷剂收集器(15)与所述马达壳体(20)之间。
14.根据权利要求1至6中的一项所述的压缩机模块(33)，其特征在于，所述压缩机模块(33)的壳体由用于制冷剂收集器(15)的壳体、用于所述内部热交换器(1)的壳体、逆变器壳体(23)、马达壳体(20)、中央壳体(22)和高压壳体(27)制成，制冷剂从所述低压制冷剂入口、经由用于所述制冷剂收集器(15)的壳体、用于所述内部热交换器(1)的壳体、所述逆变器壳体(23)、所述马达壳体(20)和所述中央壳体(22)定路径至所述高压壳体(27)，并且所述内部热交换器(1)布置在所述制冷剂收集器(15)与所述逆变器壳体(23)之间。
15.根据权利要求1至6中的一项所述的压缩机模块(33)，其特征在于，所述压缩机模块(33)的壳体由用于制冷剂收集器(15)的壳体、马达壳体(20)、用于所述内部热交换器(1)的壳体、中央壳体(22)和高压壳体(27)制成，制冷剂从所述低压制冷剂入口、经由用于所述制冷剂收集器(15)的壳体、所述马达壳体(20)、所述内部热交换器(1)和所述中央壳体(22)定路径至所述高压壳体(27)，并且所述内部热交换器(1)布置在所述马达壳体(20)与所述中央壳体(22)之间。
16.根据权利要求1至6中的一项所述的压缩机模块(33)，其特征在于，所述压缩机模块(33)的壳体由用于所述制冷剂收集器(15)的壳体、马达壳体(20)、中央壳体(22)和高压壳体(27)制成，制冷剂从所述低压制冷剂入口、经由所述制冷剂收集器(15)、所述内部热交换器(1)、所述马达壳体(20)和所述中央壳体(22)定路径至所述高压壳体(27)，或者经由所述制冷剂收集器(15)、所述马达壳体(20)、所述内部热交换器(1)和所述高压壳体(27)，或者经由所述制冷剂收集器(15)、并且并联地经由所述内部热交换器(1)和所述马达壳体(20)、且随后经由所述中央壳体(22)定路径至所述高压壳体(27)，并且所述内部热交换器(1)布置在所述马达壳体(20)中且在所述制冷剂收集器(15)与所述中央壳体(22)之间。
17.根据权利要求1至6中的一项所述的压缩机模块(33)，其特征在于，所述压缩机模块(33)的壳体由用于所述冷却器(38)和所述膨胀元件(39)的壳体、用于所述制冷剂收集器(15)的壳体、用于所述内部热交换器(1)的壳体、逆变器壳体(23)、马达壳体(20)、中央壳体(22)和高压壳体(27)制成，制冷剂从所述低压制冷剂入口、经由所述膨胀元件(39)、所述冷却器(38)、所述制冷剂收集器(15)、所述内部热交换器(1)、所述逆变器壳体(23)、所述马达壳体(20)和所述中央壳体(22)定路径至所述高压壳体(27)，并且所述内部热交换器(1)布置在所述制冷剂收集器(15)与所述逆变器壳体(23)之间。
18.根据权利要求1至6中的一项所述的压缩机模块(33)，其特征在于，所述压缩机模块(33)的壳体由用于所述冷却器(38)和所述膨胀元件(39)的壳体、用于所述制冷剂收集器(15)的壳体、马达壳体(20)、用于所述内部热交换器(1)的壳体、中央壳体(22)和高压壳体(27)制成，制冷剂从所述低压制冷剂入口、经由所述膨胀元件(39)、所述冷却器(38)、所述制冷剂收集器(15)、所述马达壳体(20)、所述内部热交换器(1)和所述中央壳体(22)定路径至所述高压壳体(27)，并且所述内部热交换器(1)布置在所述马达壳体(20)与所述中央壳体(22)之间。
19.根据权利要求1至6中的一项所述的压缩机模块(33)，其特征在于，所述压缩机模块(33)的壳体由用于所述冷却器(38)和所述膨胀元件(39)的壳体、用于所述制冷剂收集器(15)的壳体、马达壳体(20)、中央壳体(22)和高压壳体(27)制成，制冷剂从所述低压制冷剂入口、经由所述膨胀元件(39)、所述冷却器(38)、所述制冷剂收集器(15)、所述内部热交换器(1)、所述马达壳体(20)和所述中央壳体(22)定路径至所述高压壳体(27)，或者经由所述膨胀元件(39)、所述冷却器(38)、所述制冷剂收集器(15)、所述马达壳体(20)、所述内部热交换器(1)和所述高压壳体(27)，或者经由所述膨胀元件(39)、所述冷却器(38)、所述制冷剂收集器(15)、并且并联地经由所述内部热交换器(1)和所述马达壳体(20)、且随后经由所述中央壳体(22)定路径至所述高压壳体(27)，并且所述内部热交换器(1)布置在所述马达壳体(20)中且在所述制冷剂收集器(15)与所述中央壳体(22)之间。
20.根据权利要求1至19中的一项所述的压缩机模块(33)，其特征在于，所述内部热交换器(1)被制造为与所述压缩机的轴(4a)同轴地布置的筒形的盘绕的管(13)。
21.根据权利要求20所述的压缩机模块(33)，其特征在于，所述内部热交换器(1)在轴向方向上部分地被所述马达壳体(20)容纳且部分地被所述中央壳体(22)容纳，并且在径向方向上由所述马达壳体(20)和由所述中央壳体(22)封围。
22.根据权利要求1至21中的一项所述的压缩机模块(33)，其特征在于，所述内部热交换器(1)在所述径向方向上同轴地布置在外部导引壳体(2)与内部导引壳体(3)之间。
23.根据权利要求1至22中的一项所述的压缩机模块(33)，其特征在于，所述制冷剂收集器(15)布置在中央壳体(19)和轴向地限制所述壳体的一个端部的壳体覆盖物(18)中，并且所述制冷剂收集器(15)具有液体分离器(14)、杯形形状的分离元件(16)和用于所述内部热交换器(1)的进气管道(17)，以捕获来自制冷剂气体流的制冷剂液体。
24.根据权利要求1至23中的一项所述的压缩机模块(33)，其特征在于，所述内部热交换器(1)在所述径向方向上同轴地布置在所述内部导引壳体(3)与所述壳体覆盖物(18)的筒形部段之间，其中，盘式分隔元件(45)在所述轴向方向上被布置为朝向所述制冷剂收集器(15)的限制件。
25.根据权利要求1至24中的一项所述的压缩机模块(33)，其特征在于，所述内部热交换器(1)在所述径向方向上同轴地布置在所述外部导引壳体(2)与内部导引壳体(3)之间，其中，所述外部导引壳体(2)具有在所述轴向方向上作为朝向所述制冷剂收集器(15)的限制件的盘式分隔元件(45)。
26.根据权利要求1至25中的一项所述的压缩机模块(33)，其特征在于，所述内部导引壳体(3)被制造成使得所述内部导引壳体能够保持过滤材料(21)并且具有过滤器(5)。
27.根据权利要求1至26中的一项所述的压缩机模块(33)，其特征在于，所述压缩机(34)被制造为电动压缩机。
28.根据权利要求1至27中的一项所述的压缩机模块(33)，其特征在于，所述压缩机(34)被制造为涡旋压缩机。
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