DE112021004718T5 - Dampfeinspritzmodul und wärmepumpensystem mit diesem modul - Google Patents

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Seong Hun KIM
Sung Je Lee
Hae Jun Lee
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Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt ein Dampfeinspritzmodul und ein Wärmepumpensystem, das dieses verwendet, zur Verfügung, wobei das Dampfeinspritzmodul ein Expansionsventil, das so konfiguriert ist, dass es ein kondensiertes Kältemittel durchlässt oder ein kondensiertes Kältemittel in Übereinstimmung mit einem Klimatisierungsmodus expandiert, und einen Gas-Flüssigkeits-Abscheider enthält, der so konfiguriert ist, dass er das Kältemittel vom Expansionsventil aufnimmt und das Kältemittel in ein gasförmiges Kältemittel und ein flüssiges Kältemittel trennt, wobei das Expansionsventil eine Vielzahl von Expansionsbereichen aufweist und Vorgänge durchführt, die darin bestehen, das Kältemittel hindurchzulassen, eine Expansion der ersten Stufe an dem Kältemittel durchzuführen oder eine Expansion der zweiten Stufe an dem Kältemittel in Übereinstimmung mit den Anordnungspositionen der Expansionsbereiche durchzuführen.

Description

  • [Gebiet der Technik]
  • Die hier offengelegten Ausführungsformen betreffen ein Dampfeinspritzmodul und ein Wärmepumpensystem, das dieses Modul verwendet. Die Ausführungsformen beziehen sich auf ein Dampfeinspritzmodul, das in der Lage ist, ein Kältemittel zu expandieren, einen Bypass-Betrieb durchzuführen und ein Gas und eine Flüssigkeit in Abhängigkeit von einem Klimatisierungsmodus zu trennen, indem ein einziges Kugelventil verwendet wird, sowie auf ein Wärmepumpensystem, das dieses verwendet.
  • [Technischer Hintergrund]
  • Die Entwicklung und Erforschung umweltfreundlicher Technologien und alternativer Energiequellen als Ersatz für fossile Rohstoffe hat dazu geführt, dass Elektro- und Hybridfahrzeuge in den letzten Jahren zu den attraktivsten Bereichen der Fahrzeugindustrie zählen. In den Elektro- und Hybridfahrzeugen werden Batterien eingebaut, um die Antriebskraft zu liefern. Die Energie der Batterie wird nicht nur für den Antrieb des Fahrzeugs genutzt, sondern auch zum Kühlen oder Heizen des Fahrzeuginnenraums.
  • Wenn die Batterie als Wärmequelle zum Kühlen oder Heizen des Innenraums des Fahrzeugs verwendet wird, das die Antriebskraft über die Batterie bereitstellt, verringert sich die Fahrstrecke in diesem Umfang. Um dieses Problem zu lösen, wurde ein Verfahren zur Anwendung eines Wärmepumpensystems, das in der verwandten Technik weithin als Kühl- oder Heizgerät für den Haushalt verwendet wird, auf das Fahrzeug vorgeschlagen.
  • Der Begriff „Wärmepumpe“ bezieht sich auf einen Prozess, bei dem Wärme mit niedriger Temperatur absorbiert und an einen Ort mit hoher Temperatur übertragen wird. Die Wärmepumpe führt beispielsweise einen Kreislauf durch, bei dem ein flüssiges Kältemittel durch Verdampfen in einem Verdampfer und Aufnahme von Wärme aus der Umgebung in ein gasförmiges Kältemittel umgewandelt wird und das gasförmige Kältemittel durch Abgabe von Wärme an die Umgebung mittels eines Kondensators in ein flüssiges Kältemittel umgewandelt wird. Die Anwendung der Wärmepumpe auf das Elektro- oder Hybridfahrzeug kann vorteilhaft eine unzureichende Wärmequelle in einem allgemeinen Klimaanlagengehäuse im verwandten Stand der Technik sicherstellen.
  • Wenn die Außenlufttemperatur während der Beheizung des Fahrzeuginnenraums durch das Wärmepumpensystem zu niedrig ist, verschlechtert sich die Heizleistung erheblich. Dies wird durch eine unzureichende Wärmeabsorptionsquelle verursacht. Wenn die Menge des gasförmigen Kältemittels, die an einen Kompressor weitergeleitet wird, nicht ausreicht, verschlechtert sich die Heizleistung.
  • In vielen Ländern haben die Fahrzeughersteller verschiedene Studien durchgeführt, um die oben genannten Probleme zu lösen. So wurden beispielsweise eine Methode zur Verbesserung der Heizleistung durch Verwendung eines PTC-Heizers und eine Methode zur Verbesserung der Heizleistung durch Nutzung der Abwärme elektrischer Komponenten in einigen Fällen angewandt.
  • Aber auch die Methoden aus dem Stand der Technik sind nicht wirksam bei der Lösung des Problems der Verschlechterung der Heizleistung während des Abtauvorgangs einer Wärmepumpe. Darüber hinaus wird eine Methode, die einseitig eine Batterie verbraucht, hauptsächlich zur Verbesserung der Heizleistung verwendet, aber diese Methode verursacht das Problem einer erheblichen Verschlechterung der Fahrbarkeit der Batterie.
  • [Offenlegung]
  • [Technisches Problem]
  • Ziel einer Ausführungsform ist es, ein Dampfeinspritzmodul bereitzustellen, das in der Lage ist, die Heizeffizienz auch in einem kryogenen Zustand mit einer niedrigen Außenlufttemperatur zu verbessern.
  • Ein weiteres Ziel der Ausführungsform ist es, ein Dampfeinspritzmodul bereitzustellen, in dem ein Kältemittel einen Gas-Flüssigkeits-Abscheider (LGS) in einem Innenkühlungs- und Nicht-Dampfeinspritzungsmodus umgeht, wodurch eine ausgezeichnete Heizeffizienz ohne einen unnötigen Druckabfall erreicht wird.
  • Ein weiteres Ziel der Ausführungsform ist die Reduzierung der Kosten und die Vereinfachung eines Moduls durch die Durchführung einer zweistufigen Expansion unter Verwendung eines einzigen Kugelhahns und eines Stellantriebs.
  • Technische Probleme, die durch die vorliegende Erfindung gelöst werden sollen, sind nicht auf die oben genannten technischen Probleme beschränkt, und andere technische Probleme, die oben nicht erwähnt sind, können von den Fachleuten aus den folgenden Beschreibungen klar verstanden werden.
  • [Technische Lösung]
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt ein Dampfeinspritzmodul bereit, das Folgendes umfasst: ein Expansionsventil, das so konfiguriert ist, dass es ein kondensiertes Kältemittel durchlässt oder ein kondensiertes Kältemittel in Übereinstimmung mit einem Klimatisierungsmodus expandiert; und einen Gas-Flüssigkeits-Abscheider, der so konfiguriert ist, dass er das Kältemittel von dem Expansionsventil aufnimmt und das Kältemittel in ein gasförmiges Kältemittel und ein flüssiges Kältemittel trennt, wobei das Expansionsventil eine Vielzahl von Expansionsbereichen aufweist und Vorgänge durchführt, die darin bestehen, das Kältemittel durchzulassen, eine Expansion erster Stufe an dem Kältemittel durchzuführen oder eine Expansion zweiter Stufe an dem Kältemittel in Übereinstimmung mit den Anordnungspositionen der Expansionsbereiche durchzuführen.
  • Insbesondere kann das Dampfeinspritzmodul ferner Folgendes umfassen: ein Stellglied, das mit dem Expansionsventil verbunden und so konfiguriert ist, dass es eine Position des Expansionsventils steuert.
  • Insbesondere im Kühlbetrieb kann das Expansionsventil verhindern, dass das kondensierte Kältemittel in den Gas-Flüssigkeits-Abscheider fließt, und das kondensierte Kältemittel durch den Abscheider hindurchlassen.
  • Insbesondere kann das Expansionsventil in einem allgemeinen Heizmodus (ohne Dampfeinspritzung) unter den Klimatisierungsmodi verhindern, dass das kondensierte Kältemittel zum Gas-Flüssigkeits-Abscheider fließt und das kondensierte Kältemittel expandiert.
  • Insbesondere kann das Expansionsventil in einem Dampfeinspritzheizungsmodus unter den Klimatisierungsmodi in erster Linie das kondensierte Kältemittel expandieren und das Kältemittel zum Gas-Flüssigkeits-Abscheider befördern, und das vom Gas-Flüssigkeits-Abscheider abgeschiedene flüssige Kältemittel kann in zweiter Linie expandiert werden, während es das Expansionsventil passiert.
  • Insbesondere kann der Gas-Flüssigkeits-Abscheider das Kältemittel nur in einem Heizmodus mit Dampfeinspritzung in das gasförmige Kältemittel und das flüssige Kältemittel trennen, wobei die Klimatisierungsmodi einen Kühlmodus, einen allgemeinen Heizmodus und den Heizmodus mit Dampfeinspritzung umfassen.
  • Insbesondere kann das Expansionsventil ein Kugelventil umfassen, das mit einer Einlassöffnung verbunden und so konfiguriert ist, dass es sich dreht, und die mehreren Expansionsbereiche können in dem Kugelventil ausgebildet sein.
  • Das Kugelventil kann insbesondere Folgendes umfassen: eine mit der Einlassöffnung verbundene Anschlussöffnung; einen ersten Expansionsbereich, der mit der Anschlussöffnung verbunden und so konfiguriert ist, dass er das Kältemittel expandiert; und einen zweiten Expansionsbereich, der an einer Seite des Kugelventils angeordnet ist.
  • Der zweite Expansionsbereich kann als Durchgangsbohrung im Kugelhahn ausgebildet sein.
  • Insbesondere kann der erste Expansionsbereich ein Paar von Rillenstrukturen aufweisen, die an einem Ende des Verbindungslochs so angeordnet sind, dass sie einander gegenüberliegen.
  • Insbesondere kann das Expansionsventil eine Auslassöffnung aufweisen, und in einem Kühlmodus und einem allgemeinen Heizmodus unter den Klimatisierungsmodi kann das Kugelventil so gedreht werden, dass der zweite Expansionsbereich nicht auf die Auslassöffnung gerichtet ist.
  • Insbesondere kann das Expansionsventil eine Auslassöffnung aufweisen, der Gas-Flüssigkeits-Abscheider und das Expansionsventil können durch einen Bewegungsdurchgang verbunden sein, und in einem Dampfeinspritzheizungsmodus unter den Klimatisierungsmodi kann der zweite Expansionsbereich des Kugelventils gedreht werden, um die Auslassöffnung und den Bewegungsdurchgang zu verbinden.
  • Insbesondere kann der Gas-Flüssigkeits-Abscheider Folgendes umfassen: ein Gehäuse mit einem Innenraum, in dem ein Kältemittel strömt; einen Abflussdurchgang, der an einer Oberseite des Gehäuses angeordnet und so konfiguriert ist, dass er das gasförmige Kältemittel ableitet, wobei der Abflussdurchgang in Form eines Rohrs vorgesehen ist, um ein Einströmen des flüssigen Kältemittels zu verhindern; und einen Bewegungsdurchgang, der an einer Unterseite des Gehäuses angeordnet und so konfiguriert ist, dass er das flüssige Kältemittel zu dem Kugelventil ableitet.
  • Insbesondere kann ein mit dem Gehäuse verbundener Anschlusskanal so angeordnet sein, dass das durch das Kugelventil eingeleitete Kältemittel in Richtung einer Seitenwand des Gehäuses abfließt.
  • An einer Seite des Gehäuses kann ein Trennwandteil angeordnet sein, das so gestaltet ist, dass es eine Streuung des Kältemittels verhindert.
  • Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht ein Dampfeinspritz-Wärmepumpensystem vor, das Folgendes umfasst: einen Kompressor, der so konfiguriert ist, dass er ein Kältemittel komprimiert und ausstößt; einen Kondensator, der so konfiguriert ist, dass er das komprimierte Kältemittel kondensiert; ein Expansionsventil, das so konfiguriert ist, dass es einen Fluss des kondensierten Kältemittels blockiert oder das kondensierte Kältemittel expandiert und das Kältemittel zu einem Gas-Flüssigkeits-Abscheider in Übereinstimmung mit einem Klimatisierungsmodus überträgt; wobei der Gas-Flüssigkeits-Abscheider so konfiguriert ist, dass er das Kältemittel von dem Expansionsventil empfängt und das Kältemittel in ein gasförmiges Kältemittel und ein flüssiges Kältemittel trennt; einen externen Wärmetauscher, der so konfiguriert ist, dass er das von dem Expansionsventil übertragene Kältemittel kondensiert oder verdampft; ein zweites Expansionsventil, das so konfiguriert ist, dass es eine Bewegungsrichtung des von dem externen Wärmetauscher übertragenen Kältemittels in Übereinstimmung mit dem Klimatisierungsmodus steuert und festlegt, ob es expandiert; und einen Verdampfer, der so konfiguriert ist, dass er einen Innenraum unter Verwendung des von dem zweiten Expansionsventil übertragenen Kältemittels kühlt, wobei das Expansionsventil eine Vielzahl von Expansionsbereichen verwendet, um Vorgänge auszuführen, bei denen das Kältemittel hindurchgelassen wird, eine Expansion der ersten Stufe des Kältemittels durchgeführt wird oder eine Expansion der zweiten Stufe des Kältemittels in Übereinstimmung mit dem Klimatisierungsmodus durchgeführt wird.
  • Insbesondere kann das Expansionsventil ein Kugelventil umfassen, das mit einer Einlassöffnung verbunden und so konfiguriert ist, dass es sich dreht, und die mehreren Expansionsbereiche können in dem Kugelventil ausgebildet sein.
  • Insbesondere kann das Kugelventil Folgendes umfassen: eine mit der Einlassöffnung verbundene Verbindungsöffnung; einen ersten Ausdehnungsbereich, der an einem Ende der Verbindungsöffnung angeordnet ist; und einen zweiten Ausdehnungsbereich, der an einer Seite des Kugelventils angeordnet ist.
  • Insbesondere kann der erste Expansionsbereich ein Paar von Rillenstrukturen aufweisen, die an einem Ende des Verbindungslochs so angeordnet sind, dass sie einander gegenüberliegen.
  • Der zweite Expansionsbereich kann als Durchgangsbohrung im Kugelhahn ausgebildet sein.
  • Insbesondere im Kühlbetrieb kann das Expansionsventil verhindern, dass das kondensierte Kältemittel zum Gas-Flüssigkeits-Abscheider fließt, und das kondensierte Kältemittel hindurchlassen.
  • Insbesondere dann, wenn es sich bei dem Klimatisierungsmodus um einen allgemeinen Heizmodus (ohne Dampfeinspritzung) handelt, kann das Expansionsventil verhindern, dass das kondensierte Kältemittel zum Gas-Flüssigkeits-Abscheider fließt, und das kondensierte Kältemittel expandieren.
  • Insbesondere kann das Expansionsventil in einem Dampfeinspritzheizungsmodus unter den Klimatisierungsmodi primär das kondensierte Kältemittel unter Verwendung des ersten Expansionsbereichs expandieren und das Kältemittel zum Gas-Flüssigkeits-Abscheider befördern, und das durch den Gas-Flüssigkeits-Abscheider abgeschiedene flüssige Kältemittel kann sekundär durch den zweiten Expansionsbereich expandiert werden, während es durch das Expansionsventil läuft.
  • Insbesondere kann das Dampfeinspritzungs-Wärmepumpensystem ferner umfassen: ein drittes Expansionsventil, das mit dem zweiten Expansionsventil parallel geschaltet ist; und einen Kühler, der mit dem dritten Expansionsventil verbunden und so konfiguriert ist, dass das Kältemittel und ein Kühlmittel miteinander Wärme austauschen können.
  • Insbesondere kann das Dampfeinspritz-Wärmepumpensystem außerdem einen internen Wärmetauscher umfassen, der so konfiguriert ist, dass er den Innenraum unter Verwendung des vom Kompressor komprimierten Kältemittels erwärmt.
  • Insbesondere können der Verdampfer und der interne Wärmetauscher in einem Klimaanlagengehäuse angeordnet sein.
  • Insbesondere kann das Kältemittel im internen Wärmetauscher Wärme mit der Luft austauschen, und die Luft, die Wärme mit dem Kältemittel ausgetauscht hat, kann in den Innenraum eingeführt werden und den Innenraum erwärmen.
  • Insbesondere kann das Kältemittel im internen Wärmetauscher Wärme mit einem Kühlmittel austauschen, und das Kühlmittel, das Wärme mit dem Kältemittel ausgetauscht hat, kann Wärme mit der Luft austauschen, um den Innenraum zu heizen.
  • Insbesondere kann das Dampfeinspritzungs-Wärmepumpensystem ferner umfassen: einen wassergekühlten Kondensator, der so konfiguriert ist, dass das Kühlmittel und das aus dem internen Wärmetauscher austretende Kältemittel miteinander Wärme austauschen können.
  • [Vorteilhafte Wirkungen]
  • Gemäß der Ausführungsform ist es möglich, die Heizungseffizienz auch im kryogenen Zustand mit einer niedrigen Außenlufttemperatur zu verbessern.
  • Insbesondere umgeht das Kältemittel den Gas-Flüssigkeits-Abscheider bei der Innenkühlung und der Nicht-Dampfeinspritzung, wodurch die Heizleistung ohne unnötigen Druckabfall verbessert werden kann.
  • Darüber hinaus ist es möglich, die Kosten zu senken und das Modul zu vereinfachen, indem die Struktur in der verwandten Technik verbessert wird.
  • Die verschiedenen, vorteilhaften Vorteile und Wirkungen der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die oben genannten Inhalte beschränkt und können im Verlauf der Beschreibung der spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung leichter verstanden werden.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Dampfeinspritzmoduls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 2 ist eine Ansicht, die die innere Struktur von 1 zeigt.
    • 3 ist eine Ansicht, die einen inneren Querschnitt von 1 zeigt.
    • 4 ist eine Ansicht, die den Aufbau eines Kugelhahns zeigt, der ein Bestandteil von 1 ist.
    • 5 ist eine Ansicht, die eine seitliche Seite von 4 zeigt.
    • 6 ist eine Ansicht, die einen Kältemittelfluss für den Fall zeigt, dass ein Klimatisierungsmodus ein allgemeiner Heizmodus in 3 ist.
    • 7 ist eine Ansicht, die einen Kältemittelfluss für den Fall zeigt, dass der Klimatisierungsmodus in 3 ein Dampfeinspritzheizungsmodus ist.
    • 8 ist eine Ansicht, die den Fluss des Kältemittels für den Fall zeigt, dass der Klimatisierungsmodus in 3 ein Kühlmodus ist.
    • 9 ist eine Strukturansicht eines Dampfeinspritz-Wärmepumpensystems gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 10 ist eine Ansicht, die einen Betriebszustand des Systems in einem Kühlmodus in 9 zeigt.
    • 11 ist eine Ansicht, die einen Betriebszustand des Systems in einem Dampfeinspritzheizungsmodus in 9 zeigt.
    • 12 ist eine Ansicht, die einen Betriebszustand des Systems in einem allgemeinen Heizmodus in 9 zeigt.
  • [Modus für Erfindungen]
  • Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen im Detail beschrieben.
  • Der technische Geist der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf einige hierin beschriebene Ausführungsformen beschränkt, sondern kann in verschiedenen unterschiedlichen Formen umgesetzt werden. Ein oder mehrere der Bestandteile der Ausführungsformen können selektiv kombiniert und im Rahmen des technischen Geistes der vorliegenden Erfindung ersetzt werden.
  • Darüber hinaus können die in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendeten Begriffe (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe), sofern sie nicht ausdrücklich anders definiert und angegeben sind, so ausgelegt werden, wie sie von einer Person mit normaler Fachkenntnis auf dem Gebiet, auf das sich die vorliegende Erfindung bezieht, gemeinhin verstanden werden können. Die Bedeutung der allgemein gebräuchlichen Begriffe, wie z. B. die in Wörterbüchern definierten Begriffe, kann unter Berücksichtigung der kontextuellen Bedeutung der zugehörigen Technologie interpretiert werden.
  • Darüber hinaus dienen die in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendeten Begriffe der Erläuterung der Ausführungsformen und nicht der Einschränkung der vorliegenden Erfindung.
  • In der vorliegenden Beschreibung kann, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, eine Singularform auch eine Pluralform umfassen. Der Ausdruck „mindestens eine (oder eine oder mehrere) von A, B und C“ kann eine oder mehrere aller Kombinationen umfassen, die durch die Kombination von A, B und C gebildet werden können.
  • Darüber hinaus können die Begriffe erste, zweite, A, B, (a) und (b) zur Beschreibung von Bestandteilen der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
  • Diese Begriffe werden nur zur Unterscheidung eines Bestandteils von einem anderen Bestandteil verwendet, und die Art, die Reihenfolge oder die Ordnungen der Bestandteile werden durch diese Begriffe nicht eingeschränkt.
  • Wenn ein Bestandteil als mit einem anderen Bestandteil „verbunden“, „gekoppelt“ oder „angebracht“ bezeichnet wird, kann ein Bestandteil direkt mit einem anderen Bestandteil verbunden, gekoppelt oder angebracht sein oder mit einem anderen Bestandteil über einen weiteren, dazwischen liegenden Bestandteil verbunden, gekoppelt oder angebracht sein.
  • Darüber hinaus schließt die Erläuterung „ein konstituierendes Element ist über (auf) oder unter (unter) einem anderen konstituierenden Element gebildet oder angeordnet“ nicht nur einen Fall ein, in dem die beiden konstituierenden Elemente in direktem Kontakt miteinander stehen, sondern auch einen Fall, in dem ein oder mehrere zusätzliche konstituierende Elemente zwischen den beiden konstituierenden Elementen gebildet oder angeordnet sind. Darüber hinaus kann der Ausdruck „oberhalb (auf) oder unterhalb (unter)“ sowohl eine Richtung nach unten als auch eine Richtung nach oben in Bezug auf ein Bauelement bedeuten.
  • Nachfolgend werden die Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben. Gleiche oder korrespondierende Bestandteile werden unabhängig von den Bezugsziffern mit den gleichen Bezugsziffern versehen, und eine wiederholte Beschreibung entfällt.
  • In den bis sind nur die wichtigsten Merkmale deutlich dargestellt, um die vorliegende Erfindung konzeptionell und klar zu verstehen. Infolgedessen sind verschiedene Modifikationen der Zeichnungen zu erwarten, und der Umfang der vorliegenden Erfindung muss nicht auf bestimmte, in den Zeichnungen dargestellte Formen beschränkt werden.
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Dampfeinspritzmoduls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 2 ist eine Ansicht, die eine innere Struktur von 1 veranschaulicht, 3 ist eine Ansicht, die einen inneren Querschnitt von 1 veranschaulicht, 4 ist eine Ansicht, die eine Struktur eines Kugelventils veranschaulicht, das ein konstituierendes Element von 1 ist, 5 ist eine Ansicht, die eine seitliche Seite von 4, 6 ist eine Ansicht, die einen Fluss eines Kältemittels für den Fall darstellt, dass ein Klimatisierungsmodus ein allgemeiner Heizmodus in 3 ist, 7 ist eine Ansicht, die einen Fluss des Kältemittels für den Fall darstellt, dass der Klimatisierungsmodus ein Dampfeinspritzheizmodus in 3 ist, und 8 ist eine Ansicht, die einen Fluss des Kältemittels für den Fall darstellt, dass der Klimatisierungsmodus ein Kühlmodus in 3 ist.
  • Wie in den bis dargestellt, kann ein Dampfeinspritzmodul 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Expansionsventil 30, einen Gas-Flüssigkeits-Abscheider 10 und einen Aktuator 50 umfassen.
  • Das Dampfeinspritzmodul 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet durch das Einstellen von Anordnungspositionen einer Vielzahl von Expansionsbereichen, die in dem Expansionsventil 30 vorgesehen sind, in Übereinstimmung mit einem Klimatisierungsmodus unter Verwendung des einzelnen Aktuators 50, und das Ausführen von Vorgängen, bei denen das Kältemittel durchgelassen wird, das Ausführen einer ersten Stufe der Expansion an dem Kältemittel oder das Ausführen einer zweiten Stufe der Expansion an dem Kältemittel in Übereinstimmung mit den Anordnungspositionen der Expansionsbereiche.
  • Das Expansionsventil 30 kann das kondensierte Kältemittel durchlassen oder das kondensierte Kältemittel in Abhängigkeit vom Klimatisierungsmodus expandieren.
  • Das Expansionsventil 30 kann Folgendes umfassen: eine Einlassöffnung 32, in die das Kältemittel eingeleitet wird; ein im Expansionsventil 30 angeordnetes Kugelventil 31; eine Auslassöffnung 33, durch die das Kältemittel, das das Kugelventil 31 passiert hat, ausgestoßen wird; einen Verbindungsdurchgang 34, durch den das durch die Einlassöffnung 32 eingeleitete Kältemittel zum Gas-Flüssigkeits-Abscheider 10 strömt; und einen Bewegungsdurchgang 35, durch den ein im Gas-Flüssigkeits-Abscheider 10 abgeschiedenes flüssiges Kältemittel in das Kugelventil 31 strömt.
  • Das Kugelventil 31 kann eine Vielzahl von Expansionsbereichen aufweisen. Das Kugelventil 31 kann das durch die Einlassöffnung 32 eingeleitete Kältemittel hindurchlassen (Bypass) oder das durch die Einlassöffnung 32 eingeleitete Kältemittel expandieren. Das Kugelventil 31 kann eine Bewegungsrichtung des Kältemittels einstellen.
  • In einer Ausführungsform kann das Kugelventil 31 Folgendes umfassen: eine Verbindungsbohrung 31a, die mit der Einlassöffnung 32 verbunden und so konfiguriert ist, dass sie als Durchgang dient, durch den das Kältemittel fließt; einen ersten Expansionsbereich 31b, der an einem Ende der Verbindungsbohrung 31a angeordnet ist; und einen zweiten Expansionsbereich 31c, der an einer Seite des Kugelventils 31 angeordnet ist.
  • Die Anschlussöffnung 31a bildet einen Durchgang, durch den das von außen eingeleitete kondensierte Kältemittel fließt. In einer Ausführungsform kann die Anschlussöffnung 31a eine um 90 Grad gekrümmte Form haben, aber die vorliegende Erfindung ist darauf nicht beschränkt. Je nach Anordnung des Anschlusskanals 34 und der Auslassöffnung 33 können verschiedene Modifikationen vorgenommen werden.
  • Ein erster Expansionsbereich 31b und ein zweiter Expansionsbereich 31c, die im Kugelventil 31 definiert sind, dienen der Expansion des Kältemittels.
  • Der erste Expansionsbereich 31b kann mit der Anschlussöffnung 31a verbunden werden. Der erste Expansionsbereich 31b kann das durch die Einlassöffnung 32 eingeleitete Kältemittel expandieren und das Kältemittel in den Gas-Flüssigkeits-Abscheider 10 oder in eine Abflussöffnung ableiten.
  • In einer Ausführungsform kann der erste Expansionsbereich 31b eine Rillenstruktur aufweisen. Der erste Ausdehnungsbereich 31b mit der Rillenstruktur kann einen Durchgang und eine Innenwand definieren, die das Kugelventil 31 umgibt und das Kältemittel durch eine Druckänderung ausdehnt, wenn das Kältemittel fließt.
  • Darüber hinaus kann der erste Expansionsbereich 31b als ein Paar von ersten Expansionsbereichen 31b vorgesehen sein, die einem Ende der Anschlussbohrung 31a gegenüberliegen. Die ersten Ausdehnungsbereiche 31b, die so angeordnet sind, dass sie dem Ende der Anschlussbohrung 31a zugewandt sind, können das Kältemittel ausdehnen, wenn sich das Kugelventil 31 dreht, und die ersten Ausdehnungsbereiche 31b können das Kältemittel in den Anschlusskanal 34 oder die Auslassöffnung 33 ablassen. Die ersten Expansionsbereiche 31b, die an zwei gegenüberliegenden Seiten ausgebildet sind, können die Bewegung des Kugelventils 31 reduzieren.
  • Die Rillenstruktur ist in der vorliegenden Erfindung dargestellt, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Eine Lochstruktur kann durch eine Seite des Verbindungslochs 31a gebildet werden.
  • Der zweite Expansionsbereich 31c kann an einer Seite des Kugelhahns 31 angeordnet sein. In einer Ausführungsform kann der zweite Expansionsbereich 31c als Durchgangsbohrung durch das Kugelventil 31 ausgebildet sein. Der zweite Expansionsbereich 31c kann so angeordnet sein, dass er exzentrisch zur Mitte des Kugelventils 31 liegt und eine gerade Struktur aufweist, um den Durchfluss des Kältemittels nicht zu behindern. Darüber hinaus ist der zweite Expansionsbereich 31c mit der Durchgangslochstruktur kleiner als der Durchmesser des Bewegungsdurchgangs 35, so dass das Kältemittel durch den Druck expandiert werden kann, während es den Bewegungsdurchgang 35 passiert.
  • Wenn sich der Kugelhahn 31 in einem bestimmten Winkel dreht, kann der zweite Expansionsbereich 31c die Auslassöffnung 33 und den Bewegungsdurchgang 35, durch den das im Gas-Flüssigkeits-Abscheider 10 abgeschiedene flüssige Kältemittel strömt, miteinander verbinden, so dass das Kältemittel expandieren und zur Auslassöffnung 33 abgelassen werden kann.
  • Die Strukturen oder Formen des Verbindungsdurchgangs 34 und des Bewegungsdurchgangs 35 sind nicht begrenzt. Der Verbindungskanal 34 kann als Durchgang dienen, durch den das vom Kugelventil 31 entspannte Kältemittel zum Gas-Flüssigkeits-Abscheider 10 fließt. Der Bewegungsdurchgang 35 kann als Durchgang fungieren, durch den das im Gas-Flüssigkeits-Abscheider 10 abgeschiedene flüssige Kältemittel zum Kugelventil strömt.
  • Wenn ein Einlass der Verbindungsbohrung 31a des Kugelventils 31 in Richtung der Einlassöffnung 32 gerichtet ist, kann ein Auslass der Verbindungsbohrung 31a in einer um 90 Grad gebogenen Position angeordnet sein (siehe 4 und 5). Die ersten Ausdehnungsbereiche 31b können an einem Ende des Auslasses der Verbindungsbohrung 31a so angeordnet sein, dass sie einander gegenüberliegen.
  • Darüber hinaus kann der zweite Expansionsbereich 31c so angeordnet sein, dass er einem Auslass des Verbindungslochs 31a gegenüberliegt. Der zweite Expansionsbereich 31c kann eine Durchgangslochstruktur aufweisen, die durch eine Seite des Kugelventils 31 gebildet wird.
  • Der Gas-Flüssigkeits-Abscheider 10 kann das Kältemittel aus dem Expansionsventil 30 aufnehmen und das Kältemittel in ein gasförmiges und ein flüssiges Kältemittel trennen. Der Gas-Flüssigkeits-Abscheider 10 kann das abgetrennte gasförmige Kältemittel zu einem Kompressor 100 und das flüssige Kältemittel zum Kugelventil 31 leiten.
  • Der Gas-Flüssigkeits-Abscheider 10 kann ein Gehäuse 11, einen Abflusskanal 12 und den Bewegungsdurchgang 35 umfassen.
  • Das Gehäuse 11 bietet einen Innenraum, in dem das Kältemittel fließt. Das Gehäuse 11 hat eine zylindrische Struktur, und eine Innenwand des Gehäuses 11 kann eine Neigung aufweisen. Die Neigung kann den Radius des Gehäuses in Richtung einer unteren Seite des Gehäuses verringern, wodurch eine Korrektur der Strömungsgeschwindigkeit bewirkt wird.
  • An der Oberseite des Gehäuses 11 kann eine Abflussöffnung und an der Unterseite des Gehäuses 11 kann der Bewegungsdurchgang 35 ausgebildet sein.
  • Der Ausflusskanal 12 kann mit der Ausflussöffnung verbunden sein, und das gasförmige Kältemittel kann durch den Ausflusskanal 12 zur Ausflussöffnung fließen.
  • Der Anschlusskanal 34 kann mit einem Bereich der Oberseite des Gehäuses 11 verbunden sein. Der Anschlusskanal 34 kann so angeordnet sein, dass das Kältemittel in Richtung einer Seitenwand des Gehäuses 11 austritt, wodurch eine Zirkulation des Kältemittels definiert wird. Das aus dem Verbindungskanal 34 austretende Kältemittel fließt nach unten, während es spiralförmig entlang einer Seitenwand des Abflusskanals 12 strömt.
  • Der Bewegungsdurchgang 35 kann einen Durchgang bilden, durch den das im Gehäuse 11 verflüssigte Kältemittel zum zweiten Expansionsbereich 31c im Kugelventil 31 strömt.
  • Das Trennwandteil 13 kann an einer Seite des Bewegungsdurchgangs 35, d. h. an einer Seite des Gehäuses 11, angeordnet werden und die Streuung des Kältemittels verhindern.
  • Das Trennwandteil 13 kann an einem zentralen Abschnitt des Gehäuses 11, d.h. an einer Unterseite des Ausströmkanals 12, positioniert werden und verhindern, dass das durch den Bewegungsdurchgang strömende Kältemittel gestreut und in den Ausströmkanal 12 eingeführt wird. In einer Ausführungsform kann das Trennwandteil 13 die Struktur einer kreisförmigen Platte aufweisen und einen Durchmesser haben, der größer ist als der Durchmesser des Ausströmkanals 12. Die Form des Trennwandteils 13 ist nicht begrenzt, aber der Querschnitt des Trennwandteils 13 kann größer sein als der des Abflusskanals 12. Das Trennwandteil 13 kann in Abhängigkeit von der Querschnittsform des Abflusskanals 12 unterschiedlich modifiziert werden.
  • Darüber hinaus kann ein Befestigungsteil mit dem Trennwandteil 13 verbunden sein, so dass das Trennwandteil 13 am Gehäuse 11 befestigt werden kann. In einer Ausführungsform kann das Befestigungsteil eine Stabstruktur aufweisen. Das Befestigungsteil kann durch eine Struktur befestigt werden, bei der eine Seite mit dem Trennwandteil 13 verbunden ist und die andere Seite am Gehäuse 11 befestigt ist.
  • Das Stellglied 50 kann mit dem Expansionsventil 30 verbunden sein und die Position des Expansionsventils 30 steuern. In einer Ausführungsform kann das Stellglied 50 die Position des ersten Expansionsbereichs 31b und die Position des zweiten Expansionsbereichs 31c durch Drehen des im Expansionsventil 30 angeordneten Kugelventils 31 steuern.
  • Der Aufbau oder die Funktionsweise des Aktuators 50 ist nicht begrenzt, und der Aufbau oder die Funktionsweise des Aktuators 50 kann auf verschiedene Weise modifiziert werden.
  • Nachfolgend wird der Betrieb des Dampfeinspritzmoduls 1 im Klimatisierungsmodus beschrieben.
  • 6 ist eine Ansicht, die einen Kältemittelfluss für den Fall zeigt, dass der Klimatisierungsmodus in 3 ein allgemeiner Heizmodus ist.
  • Wie in 6 dargestellt, kann das Expansionsventil 30 im Fall, dass der Klimatisierungsmodus ein allgemeiner Heizmodus (ohne Dampfeinspritzung) ist, verhindern, dass das kondensierte Kältemittel zum Gas-Flüssigkeits-Abscheider 10 fließt, das kondensierte Kältemittel expandieren und das kondensierte Kältemittel ablassen.
  • Ein detaillierter Vorgang wird beschrieben. Das Kältemittel wird durch die Einlassöffnung 32 eingeleitet, und das in den Einlass der Verbindungsöffnung 31a eingeleitete Kältemittel fließt zum Auslass der Verbindungsöffnung 31a. Der Aktuator 50 kann die Anordnungsposition des ersten Expansionsbereichs 31b, der am Ende der Auslassöffnung 33 ausgebildet ist, durch Drehen des Kugelventils 31 einstellen und so arbeiten, dass das Kältemittel durch den ersten Expansionsbereich 31b in Richtung der Auslassöffnung 33 abgegeben wird.
  • In diesem Fall kann die Position des zweiten Expansionsbereichs 31c so gesteuert werden, dass der Einlass oder der Auslass des zweiten Expansionsbereichs 31c nicht auf die Auslassöffnung 33 gerichtet ist. In einer Ausführungsform können der Einlass und der Auslass des zweiten Expansionsbereichs 31c so angeordnet sein, dass sie auf den Verbindungsdurchgang 34 und den Bewegungsdurchgang 35 gerichtet sind, in denen das Einströmen und Ausströmen von Kältemittel nicht stattfindet.
  • 7 ist eine Ansicht, die einen Kältemittelfluss für den Fall zeigt, dass der Klimatisierungsmodus in 3 ein Dampfeinspritzheizungsmodus ist.
  • Bezugnehmend auf 7 kann das Expansionsventil 30 in dem Fall, dass der Klimatisierungsmodus der Dampfeinspritzheizungsmodus ist, in erster Linie das kondensierte Kältemittel expandieren und das Kältemittel zu dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider 10 befördern, und das flüssige Kältemittel, das durch den Gas-Flüssigkeits-Abscheider 10 abgeschieden wird, kann in zweiter Linie expandiert werden, während es das Expansionsventil 30 passiert.
  • Ein detaillierter Vorgang wird beschrieben. Das Kältemittel wird durch die Einlassöffnung 32 eingeleitet, und das in den Einlass der Anschlussöffnung 31a eingeleitete Kältemittel fließt zum Auslass der Anschlussöffnung 31a. Der Aktuator 50 kann die Anordnungsposition des ersten Expansionsbereichs 31b, der am Ende der Auslassöffnung 33 ausgebildet ist, durch Drehen des Kugelventils 31 einstellen und es dem Kältemittel ermöglichen, durch den ersten Expansionsbereich 31b zum Anschlusskanal 34 zu fließen. Das durch den Verbindungskanal 34 strömende Kältemittel wird beim Durchströmen des ersten Expansionsbereichs 31b auf einen mittleren Druck expandiert und in den Gas-Flüssigkeits-Abscheider 10 eingeleitet. Der erste Expansionsbereich 31b kann das eingeleitete Kältemittel auf einen mittleren Druck ausdehnen und die auf den Kompressor 100 ausgeübte Last verringern, wodurch die Effizienz des Wärmeaustauschs in einem Verdampfer 600 verbessert wird.
  • Das in den Gas-Flüssigkeits-Abscheider 10 eingeleitete Kältemittel kann nach unten fließen, während es entlang der Seitenwand des Gehäuses 11 des Gas-Flüssigkeits-Abscheiders 10 zirkuliert. Das im Gas-Flüssigkeits-Abscheider 10 abgeschiedene flüssige Kältemittel kann in Richtung des Bewegungsdurchlasses 35 fließen, und das abgeschiedene gasförmige Kältemittel kann durch den Abflussdurchlass 12 abgeleitet werden.
  • Das flüssige Kältemittel, das durch den Bewegungsdurchgang 35 fließt, wird beim Durchgang durch den zweiten Expansionsbereich 31c des Kugelventils 31 sekundär entspannt. Das durch den zweiten Expansionsbereich 31c fließende Kältemittel kann auf einen niedrigen Druck entspannt werden und zum Auslassanschluss 33 abgelassen werden.
  • Bei der vorliegenden Erfindung sind der erste Expansionsbereich 31b und der zweite Expansionsbereich 31c in dem einzigen Kugelhahn 31 angeordnet, und die Position des Kugelhahns 31 wird durch den Aktuator 50 gesteuert, so dass die zweite Expansionsstufe durch den einzigen Kugelhahn 31 durchgeführt wird, was es ermöglicht, die Kosten zu reduzieren.
  • Darüber hinaus werden zur Durchführung der zweistufigen Expansion ein einziges Expansionsventil 30 und ein einziges Stellglied verwendet, um die zweite Expansionsstufe in der Struktur durchzuführen, in der mehrere Expansionsventile 30 und mehrere Stellglieder 50 zur Betätigung der Expansionsventile 30 verwendet werden, was eine Kostenreduzierung ermöglicht.
  • 8 ist eine Ansicht, die den Fluss des Kältemittels für den Fall zeigt, dass der Klimatisierungsmodus in 3 ein Kühlmodus ist.
  • Wenn der Klimatisierungsmodus der Kühlmodus ist, kann das Expansionsventil 30 verhindern, dass das kondensierte Kältemittel zum Gas-Flüssigkeits-Abscheider 10 fließt, und das kondensierte Kältemittel hindurchlassen.
  • Ein detaillierter Vorgang wird beschrieben. Das Kältemittel wird durch die Einlassöffnung 32 eingeleitet, und das in den Einlass der Anschlussöffnung 31a eingeleitete Kältemittel fließt zum Auslass der Anschlussöffnung 31a. Der Aktuator 50 dreht den Kugelhahn 31 so, dass der Auslass der Anschlussbohrung 31a in Richtung der Auslassöffnung 33 gerichtet ist, so dass der Bypass-Betrieb mit dem eingeleiteten Kältemittel durchgeführt werden kann.
  • In diesem Fall kann die Position des zweiten Expansionsbereichs 31c so gesteuert werden, dass der Einlass oder der Auslass des zweiten Expansionsbereichs 31c nicht auf die Auslassöffnung 33 gerichtet ist. In einer Ausführungsform können der Einlass und der Auslass des zweiten Expansionsbereichs 31c so angeordnet sein, dass sie auf die Seitenwand gerichtet sind, an der das Kugelventil 31 angeordnet ist.
  • In der Zwischenzeit wird ein Dampfeinspritz-Wärmepumpensystem mit einem Dampfeinspritzmodul 1 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Eine Beschreibung der Konfiguration, die mit der Konfiguration des Dampfeinspritzmoduls 1 gemäß der oben erwähnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung identisch ist, wird weggelassen.
  • 9 ist eine Strukturansicht eines Wärmepumpensystems unter Verwendung des Dampfeinspritzmoduls 1 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 10 ist eine Ansicht, die einen Betriebszustand des Systems in einem Kühlmodus in 9 illustriert, 11 ist eine Ansicht, die einen Betriebszustand des Systems in einem Dampfeinspritzheizmodus in 9 illustriert, und 12 ist eine Ansicht, die einen Betriebszustand des Systems in einem allgemeinen Heizmodus in 9 illustriert. Die in den 1 bis 8 angegebenen gleichen Bezugsziffern beziehen sich auf gleiche Teile in der Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die 9 bis 12 beschrieben wird, und die detaillierte Beschreibung der gleichen Teile wird weggelassen.
  • Ein Dampfeinspritzungs-Wärmepumpensystem gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann den Kompressor 100, einen Kondensator 300, einen internen Wärmetauscher 200, ein Expansionsventil 30, den Gas-Flüssigkeits-Abscheider 10, einen externen Wärmetauscher 400, ein zweites Expansionsventil 500, einen Verdampfer 600, ein drittes Expansionsventil 700, einen Kühler 800 und einen Akkumulator 900 umfassen (siehe 9).
  • Der Kompressor 100 wird von einem Motor (Verbrennungsmotor) oder einem Motor angetrieben. Der Kompressor saugt das Kältemittel an, komprimiert das Kältemittel zu einem gasförmigen Kältemittel mit hoher Temperatur und hohem Druck und gibt das Kältemittel dann an den Kondensator 300 ab.
  • Der interne Wärmetauscher 200 kann den Innenraum erwärmen, indem er dem vom Kompressor 100 eingeleiteten Kältemittel ermöglicht, Wärme mit der Klimaanlagenluft auszutauschen. Der interne Wärmetauscher 200 kann zusammen mit dem weiter unten zu beschreibenden Verdampfer 600 in einem Klimagehäuse des Fahrzeugs angeordnet sein und den Innenraum des Fahrzeugs beheizen.
  • In einer Ausführungsform kann der interne Wärmetauscher 200 den Kondensator 300 als Wärmetauscher für die Beheizung des Innenraums nutzen.
  • Das durch den internen Wärmetauscher 200 strömende Kältemittel kann mit der Luft Wärme austauschen, und die Luft, die mit dem Kältemittel Wärme ausgetauscht hat, kann in den Innenraum eingeleitet werden und den Innenraum erwärmen.
  • Darüber hinaus kann das Kältemittel im internen Wärmetauscher 200 Wärme mit einem Kühlmittel austauschen, und das Kühlmittel, das Wärme mit dem Kältemittel ausgetauscht hat, kann Wärme mit der Luft austauschen, um den Innenraum zu heizen.
  • Wie oben beschrieben, kann ein luftgekühlter Wärmetauscher oder ein wassergekühlter Wärmetauscher als interner Wärmetauscher 200 verwendet werden.
  • In einer Ausführungsform kann der interne Wärmetauscher 200 außerdem einen wassergekühlten Verflüssiger 300 enthalten, der so konfiguriert ist, dass das abgeleitete Kältemittel und das Kühlmittel miteinander Wärme austauschen können. Der wassergekühlte Verflüssiger 300 im internen Wärmetauscher 200 kann mit dem durch die Kühlmittelleitung fließenden Kühlmittel Wärme austauschen, und das Kühlmittel, das mit dem wassergekühlten Verflüssiger Wärme ausgetauscht hat, kann den Innenraum erwärmen.
  • Der Verflüssiger 300 dient sowohl im Kühlbetrieb als auch im Heizbetrieb als Verflüssiger 300. Der Verflüssiger 300 kann das komprimierte Kältemittel kondensieren. Das vom Verflüssiger 300 kondensierte Kältemittel fließt entlang einer Leitung und wird dem Dampfeinspritzmodul 1 zugeführt. In einer Ausführungsform kann der wassergekühlte Verflüssiger 300 als Verflüssiger 300 verwendet werden.
  • Das Dampfeinspritzmodul 1 kann das Expansionsventil 30 und den Gas-Flüssigkeits-Abscheider 10 enthalten.
  • Das Expansionsventil 30 kann einen Fluss des kondensierten Kältemittels blockieren oder das kondensierte Kältemittel expandieren und das expandierte Kältemittel an den Gas-Flüssigkeits-Abscheider 10 in Übereinstimmung mit dem Klimatisierungsmodus weiterleiten. Das Expansionsventil 30 kann mit dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider 10 verbunden sein und über das im Expansionsventil 30 angeordnete Kugelventil 31 die Bewegungsrichtung des Kältemittels bestimmen und entscheiden, ob es expandiert werden soll.
  • Das Expansionsventil 30 kann die Strömungsrichtung des eingeleiteten Kältemittels bestimmen, festlegen, ob das Kältemittel expandiert werden soll, und die Durchflussmenge regeln.
  • Der Gas-Flüssigkeits-Abscheider 10 kann das durch das Expansionsventil 30 geleitete Kältemittel in ein gasförmiges und ein flüssiges Kältemittel trennen, das abgetrennte flüssige Kältemittel zurück zum Expansionsventil 30 und das gasförmige Kältemittel zurück zum Verdichter 100 leiten.
  • Der Gas-Flüssigkeits-Abscheider 10 kann dazu dienen, das Kältemittel in das gasförmige Kältemittel und das flüssige Kältemittel zu trennen, bevor das Kältemittel durch die Kältemittelleitung zirkuliert und in den Verdichter 100 gelangt. Der Unterschied besteht jedoch darin, dass der Druckspeicher 900 das gasförmige Kältemittel dem Verdichter 100 zuführt, während der Gas-Flüssigkeits-Abscheider 10 das abgetrennte flüssige Kältemittel unverändert fließen lässt.
  • Das durch den Gas-Flüssigkeits-Abscheider 10 abgeschiedene flüssige Kältemittel kann dem Kugelventil 31 im Expansionsventil 30 wieder zugeführt werden, und das Kugelventil 31 kann das durch den Gas-Flüssigkeits-Abscheider 10 abgeschiedene flüssige Kältemittel zusätzlich dekomprimieren.
  • Der externe Wärmetauscher 400 ist ein luftgekühlter Wärmetauscher und wird an der Vorderseite des Motorraums des Fahrzeugs installiert. Der externe Wärmetauscher 400 ist zusammen mit einem Kühler in einer geraden Linie in einer Strömungsrichtung der von einem Gebläse eingeblasenen Luft angeordnet. Darüber hinaus kann der externe Wärmetauscher 400 Wärme mit dem vom Kühler abgegebenen Niedertemperatur-Kühlmittel austauschen.
  • Darüber hinaus kann der externe Wärmetauscher 400 je nach Klimatisierungsmodus unterschiedliche Funktionen erfüllen. Im Kühlbetrieb dient der externe Wärmetauscher 400 als Verflüssiger 300, der mit dem wassergekühlten Verflüssiger 300 identisch ist. Im Heizbetrieb dient der externe Wärmetauscher 400 als Verdampfer 600, der eine andere Funktion als der wassergekühlte Verflüssiger 300 hat.
  • Das zweite Expansionsventil 500 kann an einer Seite neben dem Einlass des Verdampfers 600 angeordnet sein und die Funktionen der Expansion des Kältemittels, der Steuerung der Durchflussmenge und der Steuerung der Öffnungs- und Schließvorgänge übernehmen.
  • Der Verdampfer 600 ist in das Klimaanlagengehäuse eingebaut und in der Kältemittelzirkulationsleitung angeordnet. Während eines Prozesses, bei dem das vom zweiten Expansionsventil 500 abgegebene Niedertemperatur-Niederdruck-Kältemittel dem Verdampfer 600 zugeführt wird und die durch das Gebläse in das Klimaanlagengehäuse strömende Luft den Verdampfer 600 durchströmt, tauscht die Luft Wärme mit dem Niedertemperatur-Niederdruck-Kältemittel im Verdampfer 600 aus und wird in kalte Luft umgewandelt. Die kalte Luft wird dann in den Innenraum des Fahrzeugs abgegeben und kühlt den Insassenraum. Das heißt, der Verdampfer 600 dient als Verdampfer 600 in einer Kältemittelkreislaufleitung.
  • Das dritte Expansionsventil 700 kann mit dem zweiten Expansionsventil 500 parallel geschaltet werden und die Funktionen des Expandierens des zirkulierenden Kältemittels, der Regelung der Durchflussmenge und der Steuerung der Öffnungs- und Schließvorgänge übernehmen.
  • Das aus dem dritten Expansionsventil 700 austretende Niedertemperatur-Niederdruck-Kältemittel kann der Kältemaschine 800 zugeführt werden und mit dem in einer Kühlmittelkreislaufleitung fließenden Kühlmittel Wärme austauschen.
  • In der Zwischenzeit kann das kalte Kühlmittel, das durch Wärmeaustausch in der Kältemaschine 800 erzeugt wird, durch die Kühlmittelzirkulationsleitung zirkulieren und Wärme mit einer Hochtemperaturbatterie austauschen.
  • Der Druckspeicher 900 ist in der Kältemittelzirkulationsleitung auf einer Seite neben dem Einlass des Verdichters 100 installiert. Das Kältemittel, das den Verdampfer 600 und/oder die Kältemaschine 800 durchlaufen hat, wird in den Speicher 900 geleitet. Der Speicher 900 kann das Kältemittel in flüssiges und gasförmiges Kältemittel trennen, nur das gasförmige Kältemittel dem Verdichter 100 zuführen und das überschüssige Kältemittel speichern.
  • Eine Ansaugöffnung des Verdichters 100 kann mit einem Auslass für gasförmiges Kältemittel des Speichers 900 verbunden werden. Dadurch kann verhindert werden, dass das flüssige Kältemittel in den Verdichter 100 gesaugt wird.
  • In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können das Expansionsventil 30, das zweite Expansionsventil 500 und das dritte Expansionsventil 700 Expansions-, Kommunikations- und Blockierfunktionen entsprechend den jeweiligen Modi ausführen. Mit anderen Worten, die jeweiligen Expansionsventile 30 können drei Funktionen des Expandierens des Kältemittels, des Durchlassens des Kältemittels, ohne expandiert zu werden, und des Absperrens des Kältemittels ausführen.
  • 10 ist eine Ansicht, die einen Betriebszustand des Systems in einem Kühlmodus in 9 zeigt.
  • Wie in 10 dargestellt, ist der Kompressor 100 im Kühlbetrieb in Betrieb, und das Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittel wird aus dem Kompressor 100 ausgestoßen. Das komprimierte Kältemittel strömt zum internen Wärmetauscher 200 und wird unter Umgehung des internen Wärmetauschers 200, der nicht in Betrieb ist, in den wassergekühlten Verflüssiger 300 eingeleitet.
  • Das in den wassergekühlten Verflüssiger 300 eingeleitete Kältemittel wird durch Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel gekühlt, und das gekühlte Kältemittel wird entlang der Leitung in das Dampfeinspritzmodul 1 eingeleitet.
  • Das komprimierte Kältemittel strömt zum internen Wärmetauscher 200 und wird unter Umgehung des internen Wärmetauschers 200, der nicht in Betrieb ist, in den wassergekühlten Verflüssiger 300 geleitet. Das heißt, dass sowohl der wassergekühlte Verflüssiger 300 als auch der externe Wärmetauscher 400 als Verflüssiger 300 dienen und das Kältemittel kondensieren.
  • Im Folgenden wird die Funktionsweise des Expansionsventils 30 im Detail beschrieben. Das Kältemittel wird durch die im Expansionsventil 30 angeordnete Einlassöffnung 32 eingeleitet, und das in den Einlass der Anschlussöffnung 31a eingeleitete Kältemittel fließt zum Auslass der Anschlussöffnung 31a. Der Aktuator 50 dreht den Kugelhahn 31 so, dass der Auslass der Anschlussbohrung 31a so angeordnet ist, dass er auf die Auslassöffnung 33 gerichtet ist, so dass der Bypass-Betrieb mit dem eingeleiteten Kältemittel durchgeführt werden kann.
  • In diesem Fall kann die Position des zweiten Expansionsbereichs 31c so gesteuert werden, dass der Einlass oder der Auslass des zweiten Expansionsbereichs 31c nicht auf die Auslassöffnung 33 gerichtet ist. In einer Ausführungsform können der Einlass und der Auslass des zweiten Expansionsbereichs 31c so angeordnet sein, dass sie auf die Seitenwand gerichtet sind, an der das Kugelventil 31 angeordnet ist.
  • Danach wird das kondensierte Kältemittel gedrosselt, während es durch das zweite Expansionsventil 500 fließt, so dass das Kältemittel expandiert wird.
  • Danach durchläuft das expandierte Kältemittel den Verdampfer 600 und tauscht dabei Wärme mit der vom Luftgebläse (nicht abgebildet) des Klimagehäuses eingeblasenen Luft aus, so dass das Kältemittel verdampft und die Luft abgekühlt wird. Die gekühlte Luft wird dem Fahrzeuginnenraum zugeführt und zur Kühlung des Fahrzeuginnenraums verwendet. Außerdem fließt das vom Verdampfer 600 verdampfte Kältemittel über den Druckspeicher 900 (90) in den Kompressor 100 zurück.
  • Der restliche Teil des Kältemittels, der von einem Kältemittelabzweig abzweigt, fließt durch das dritte Expansionsventil 700.
  • In diesem Fall ist das dritte Expansionsventil 700 geschlossen, so dass das Kältemittel in den Verdampfer 600 eingeleitet werden kann und sich ausdehnen und in die Kältemaschine 800 gelangen kann.
  • Nachdem das Kältemittel durch das dritte Expansionsventil 700 gedrosselt und entspannt wurde, kann das entspannte Kältemittel beim Durchströmen des Kühlers 800 Wärme mit dem Kühlmittel austauschen, so dass das Kältemittel verdampft und das Kühlmittel gekühlt wird. Außerdem fließt das im Kühler 800 verdampfte Kältemittel über den Speicher 900 zurück in den Kompressor 100. Wie oben beschrieben, vereinigen sich das Kältemittel, das den Verdampfer 600 durchlaufen hat, und das Kältemittel, das den Kühler 800 durchlaufen hat, im Speicher 900 und strömen in den Verdichter 100. Das Kältemittel zirkuliert, während sich der oben beschriebene Vorgang wiederholt.
  • 11 ist eine Ansicht, die einen Betriebszustand des Systems in einem Dampfeinspritzheizungsmodus in 9 zeigt.
  • Wie in 11 dargestellt, ist der Verdichter 100 im Modus der Dampfeinspritzung in Betrieb, und das Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittel wird aus dem Verdichter 100 ausgestoßen. Das komprimierte Kältemittel strömt zum internen Wärmetauscher und wird unter Umgehung des internen Wärmetauschers 200, der nicht in Betrieb ist, in den wassergekühlten Verflüssiger 300 eingeleitet.
  • Das in den wassergekühlten Verflüssiger 300 eingeleitete Kältemittel wird durch Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel gekühlt, und das gekühlte Kältemittel wird entlang der Leitung in das Dampfeinspritzmodul 1 eingeleitet.
  • Das in das Dampfeinspritzmodul 1 eingeleitete Kältemittel wird durch die Einlassöffnung 32 in das Expansionsventil 30 eingeleitet und durch den im Kugelventil 31 gebildeten ersten Expansionsbereich 31b auf einen mittleren Druck entspannt.
  • Das expandierte Kältemittel fließt zum Gas-Flüssigkeits-Abscheider 10. Das im Gas-Flüssigkeits-Abscheider 10 abgeschiedene flüssige Kältemittel fließt zum Expansionsventil 30 zurück. Das flüssige Kältemittel wird zusätzlich auf einen niedrigen Druck dekomprimiert und dann in den externen Wärmetauscher 400 eingeleitet.
  • Im Modus der Dampfeinspritzheizung wird der Expansionsdruck des Kältemittels eingestellt, da das Expansionsventil 30 schrittweise die zweite Stufe der Expansion des in das Dampfeinspritzmodul 1 eingeleiteten Kältemittels durchführt, was eine Verbesserung des Wirkungsgrads ermöglicht.
  • In Bezug auf den Betrieb des Expansionsventils 30 im Dampfeinspritzmodul 1 kann das Expansionsventil 30 in erster Linie das kondensierte Kältemittel expandieren und das Kältemittel zum Gas-Flüssigkeits-Abscheider 10 befördern, und das vom Gas-Flüssigkeits-Abscheider 10 abgeschiedene flüssige Kältemittel kann in zweiter Linie expandiert werden, während es das Expansionsventil 30 passiert.
  • Ein detaillierter Vorgang wird beschrieben. Das Kältemittel wird durch die Einlassöffnung 32 eingeleitet, und das in den Einlass der Anschlussöffnung 31a eingeleitete Kältemittel fließt zum Auslass der Anschlussöffnung 31a. Der Aktuator 50 kann die Anordnungsposition des ersten Expansionsbereichs 31b, der am Ende der Auslassöffnung 33 ausgebildet ist, durch Drehen des Kugelventils 31 einstellen und es dem Kältemittel ermöglichen, durch den ersten Expansionsbereich 31b zum Anschlusskanal 34 zu fließen. Das durch den Verbindungskanal 34 strömende Kältemittel wird beim Durchströmen des ersten Expansionsbereichs 31b auf einen mittleren Druck expandiert und in den Gas-Flüssigkeits-Abscheider 10 eingeleitet. Der erste Expansionsbereich 31b kann das eingeleitete Kältemittel auf einen mittleren Druck ausdehnen und die auf den Kompressor 100 ausgeübte Last verringern, wodurch die Effizienz des Wärmeaustauschs in einem Verdampfer 600 verbessert wird.
  • Das in den Gas-Flüssigkeits-Abscheider 10 eingeleitete Kältemittel kann nach unten fließen, während es entlang der Seitenwand des Gehäuses 11 des Gas-Flüssigkeits-Abscheiders 10 zirkuliert. Das im Gas-Flüssigkeits-Abscheider 10 abgeschiedene flüssige Kältemittel kann in Richtung des Bewegungsdurchlasses 35 fließen, und das abgeschiedene gasförmige Kältemittel kann durch den Abflussdurchlass 12 abgeleitet werden.
  • Das flüssige Kältemittel, das durch den Bewegungsdurchgang 35 fließt, wird beim Durchströmen des zweiten Expansionsbereichs 31c des Kugelventils 31 sekundär entspannt. Das durch den zweiten Expansionsbereich 31c fließende Kältemittel kann auf einen niedrigen Druck entspannt werden, zum Auslassanschluss 33 abgelassen und dem externen Wärmetauscher 400 zugeführt werden.
  • Das im Gas-Flüssigkeits-Abscheider 10 abgeschiedene gasförmige Kältemittel kann in den Verdichter 100 zurückfließen. Daher kann das Kältemittel mit einer höheren Temperatur als das aus dem Speicher 900 eingeleitete Kältemittel in den Kompressor 100 zurückströmen, wodurch die Heizleistung verbessert wird.
  • Nachdem das Kältemittel den externen Wärmetauscher 400 passiert hat, nimmt es die Wärme der Außenluft auf, während es durch Wärmeaustausch mit der Außenluft verdampft. Danach strömt das Kältemittel durch die Kältemittelverzweigung und das vollständig geöffnete dritte Expansionsventil 700 und fließt in den Kühler 800. In der Kältemaschine 800 kann das Kältemittel durch Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel erwärmt werden. Nachdem das Kältemittel den Kühler 800 passiert hat, strömt es über den Druckspeicher 900 zurück in den Kompressor 100. In diesem Fall ist das zweite Expansionsventil 500 geschlossen, so dass das Kältemittel nicht zum Verdampfer 600 fließen kann. Daher zirkuliert das Kältemittel, während der oben beschriebene Prozess wiederholt wird.
  • 12 ist eine Ansicht, die einen Betriebszustand des Systems in einem allgemeinen Heizmodus in 9 zeigt.
  • Wie in 12 dargestellt, ist der Kompressor 100 im allgemeinen Heizbetrieb (ohne Dampfeinspritzung) in Betrieb, und das Kältemittel mit hoher Temperatur und hohem Druck wird aus dem Kompressor 100 ausgestoßen. Das komprimierte Kältemittel strömt zum internen Wärmetauscher 200 und wird unter Umgehung des internen Wärmetauschers 200, der nicht in Betrieb ist, in den wassergekühlten Verflüssiger 300 eingeleitet.
  • Das in den wassergekühlten Verflüssiger 300 eingeleitete Kältemittel wird durch Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel gekühlt, und das gekühlte Kältemittel wird in das Dampfeinspritzmodul 1 eingeleitet, während es durch die Leitung fließt.
  • Das im Dampfeinspritzmodul 1 angeordnete Expansionsventil 30 kann verhindern, dass das kondensierte Kältemittel zum Gas-Flüssigkeits-Abscheider 10 fließt, das kondensierte Kältemittel expandieren und das Kältemittel ablassen.
  • Ein detaillierter Vorgang wird beschrieben. Das Kältemittel wird durch die Einlassöffnung 32 eingeleitet, und das in den Einlass der Verbindungsöffnung 31a eingeleitete Kältemittel fließt zum Auslass der Verbindungsöffnung 31a. Der Aktuator 50 kann die Anordnungsposition des ersten Expansionsbereichs 31b, der am Ende der Auslassöffnung 33 ausgebildet ist, durch Drehen des Kugelventils 31 einstellen und so arbeiten, dass das Kältemittel durch den ersten Expansionsbereich 31b in Richtung der Auslassöffnung 33 abgegeben wird.
  • In diesem Fall kann die Position des zweiten Expansionsbereichs 31c so gesteuert werden, dass der Einlass oder der Auslass des zweiten Expansionsbereichs 31c nicht auf die Auslassöffnung 33 gerichtet ist. In einer Ausführungsform können der Einlass und der Auslass des zweiten Expansionsbereichs 31c so angeordnet sein, dass sie auf den Verbindungsdurchgang 34 und den Bewegungsdurchgang 35 gerichtet sind, in denen das Einströmen und Ausströmen von Kältemittel nicht stattfindet.
  • Das Expansionsventil 30 entspannt das eingeleitete Kältemittel auf einen niedrigen Druck und leitet das Kältemittel in den externen Wärmetauscher 400 ein, und das Kältemittel wird durch Wärmeaustausch mit der Außenluft im externen Wärmetauscher 400 abgekühlt. Das heißt, dass sowohl der wassergekühlte Verflüssiger 300 als auch der externe Wärmetauscher 400 als Verflüssiger 300 dienen und das Kältemittel kondensieren.
  • Nachdem das Kältemittel den externen Wärmetauscher 400 passiert hat, nimmt es die Wärme der Außenluft auf, während es durch Wärmeaustausch mit der Außenluft verdampft. Danach strömt das Kältemittel durch die Kältemittelverzweigung und das vollständig geöffnete dritte Expansionsventil 700 und fließt in den Kühler 800. In der Kältemaschine 800 kann das Kältemittel durch Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel erwärmt werden. Nachdem das Kältemittel den Kühler 800 passiert hat, strömt es über den Druckspeicher 900 zurück in den Kompressor 100. In diesem Fall ist das zweite Expansionsventil 500 geschlossen, so dass das Kältemittel nicht zum Verdampfer 600 fließen kann. Daher zirkuliert das Kältemittel, während der oben beschriebene Prozess wiederholt wird.
  • Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde vorstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
  • Die obige Beschreibung dient lediglich der Veranschaulichung des technischen Geistes der vorliegenden Erfindung, und die Fachleute auf dem Gebiet, zu dem die vorliegende Erfindung gehört, werden verstehen, dass verschiedene Modifikationen, Änderungen und Ersetzungen möglich sind, ohne von dem wesentlichen Merkmal der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Dementsprechend sollen die in der vorliegenden Erfindung offenbarten Ausführungsformen und die beigefügten Zeichnungen den technischen Geist der vorliegenden Erfindung nicht einschränken, sondern beschreiben, und der Umfang des technischen Geistes der vorliegenden Erfindung wird durch die Ausführungsformen und die beigefügten Zeichnungen nicht eingeschränkt. Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung sollte auf der Grundlage der folgenden Ansprüche ausgelegt werden, und der gesamte technische Geist im äquivalenten Bereich dazu sollte als in den Bereich der vorliegenden Erfindung fallend ausgelegt werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Dampfeinspritzmodul
    10
    Gas-Flüssigkeits-Abscheider
    11
    Gehäuse
    12
    Abflusskanal
    13
    Trennwandteil
    30
    Expansionsventil
    31
    Kugelhahn
    31a
    Anschlussloch
    31b
    Erster Expansionsbereich
    32c
    Zweiter Expansionsbereich
    32
    Einlassöffnung
    33
    Auslassöffnung
    34
    Verbindungsdurchgang
    35
    Passage der Bewegung
    50
    Betätigungselement
    100
    Kompressor
    200
    Interner Wärmetauscher
    300
    Verflüssiger
    400
    Externer Wärmetauscher
    500
    Zweites Expansionsventil
    600
    Verdampfer
    700
    Drittes Expansionsventil
    800
    Kühler
    900
    Akkumulator

Claims (19)

  1. Dampfeinspritzmodul, umfassend: ein Expansionsventil, das so konfiguriert ist, dass es ein kondensiertes Kältemittel durchlässt oder ein kondensiertes Kältemittel in Übereinstimmung mit einem Klimatisierungsmodus expandiert; und einen Gas-Flüssigkeits-Abscheider, der so konfiguriert ist, dass er das Kältemittel aus dem Expansionsventil aufnimmt und das Kältemittel in ein gasförmiges und ein flüssiges Kältemittel trennt, wobei das Expansionsventil eine Vielzahl von Expansionsbereichen aufweist und Vorgänge durchführt, die darin bestehen, das Kältemittel hindurchzulassen, eine Expansion der ersten Stufe an dem Kältemittel durchzuführen oder eine Expansion der zweiten Stufe an dem Kältemittel in Übereinstimmung mit den Anordnungspositionen der Expansionsbereiche durchzuführen.
  2. Dampfeinspritzmodul nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein Stellglied, das mit dem Expansionsventil verbunden und so konfiguriert ist, dass es eine Position des Expansionsventils steuert.
  3. Dampfeinspritzmodul nach Anspruch 1, bei dem in einem Dampfeinspritzheizmodus unter den Klimatisierungsmodi das Expansionsventil primär das kondensierte Kältemittel expandiert und das Kältemittel zum Gas-Flüssigkeits-Abscheider bewegt, und das durch den Gas-Flüssigkeits-Abscheider abgeschiedene flüssige Kältemittel sekundär expandiert wird, während es das Expansionsventil passiert.
  4. Dampfeinspritzmodul nach Anspruch 1, bei dem der Gas-Flüssigkeits-Abscheider das Kältemittel nur in einem Dampfeinspritzheizmodus unter den Klimatisierungsmodi, die einen Kühlmodus, einen allgemeinen Heizmodus und den Dampfeinspritzheizmodus umfassen, in das gasförmige Kältemittel und das flüssige Kältemittel trennt.
  5. Dampfeinspritzmodul nach Anspruch 1, bei dem das Expansionsventil ein Kugelventil umfasst, das mit einer Einlassöffnung verbunden und so konfiguriert ist, dass es sich dreht, und wobei die Mehrzahl von Expansionsbereichen in dem Kugelventil ausgebildet ist.
  6. Dampfeinspritzmodul nach Anspruch 5, bei dem das Kugelventil umfasst: eine mit der Einlassöffnung verbundene Anschlussöffnung; einen ersten Expansionsbereich, der mit dem Verbindungsloch verbunden und so konfiguriert ist, dass er das Kältemittel expandiert; und einen zweiten Expansionsbereich, der auf einer Seite des Kugelhahns angeordnet ist.
  7. Dampfeinspritzmodul nach Anspruch 6, bei dem der zweite Expansionsbereich als Durchgangsbohrung durch das Kugelventil ausgebildet ist.
  8. Dampfeinspritzmodul nach Anspruch 6, bei dem der erste Expansionsbereich ein Paar von Rillenstrukturen aufweist, die an einem Ende des Verbindungslochs so angeordnet sind, dass sie einander gegenüberliegen.
  9. Dampfeinspritzmodul nach Anspruch 6, bei dem das Expansionsventil eine Auslassöffnung umfasst, und wobei in einem Kühlmodus und einem allgemeinen Heizmodus unter den Klimatisierungsmodi das Kugelventil so gedreht wird, dass der zweite Expansionsbereich nicht auf die Auslassöffnung gerichtet ist.
  10. Dampfeinspritzmodul nach Anspruch 6, bei dem das Expansionsventil eine Auslassöffnung aufweist, wobei der Gas-Flüssigkeits-Abscheider und das Expansionsventil durch einen Bewegungsdurchgang verbunden sind, und wobei in einem Dampfeinspritzheizungsmodus unter den Klimatisierungsmodi der zweite Expansionsbereich des Kugelventils gedreht wird, um die Auslassöffnung und den Bewegungsdurchgang zu verbinden.
  11. Das Dampfeinspritzmodul nach Anspruch 6, bei dem der Gas-Flüssigkeits-Abscheider umfasst: ein Gehäuse mit einem Innenraum, in dem ein Kältemittel fließt, einen Ausflussdurchgang, der an einer Oberseite des Gehäuses angeordnet und so konfiguriert ist, dass er das gasförmige Kältemittel ausstößt, wobei der Ausflussdurchgang in Form eines Rohres vorgesehen ist, um ein Einströmen des flüssigen Kältemittels zu verhindern; und einen Bewegungsdurchgang, der an einer Unterseite des Gehäuses angeordnet und so konfiguriert ist, dass er das flüssige Kältemittel zum Kugelventil abgibt.
  12. Dampfeinspritzmodul nach Anspruch 11, bei dem ein mit dem Gehäuse verbundener Anschlusskanal so angeordnet ist, dass das durch das Kugelventil eingeleitete Kältemittel in Richtung einer Seitenwand des Gehäuses austritt.
  13. Dampfeinspritzmodul nach Anspruch 11, bei dem ein Trennwandteil an einer Seite des Gehäuses angeordnet ist und so konfiguriert ist, dass es die Streuung des Kältemittels verhindert.
  14. Wärmepumpensystem mit Dampfeinspritzung, umfassend: einen Kompressor, der so konfiguriert ist, dass er ein Kältemittel verdichtet und abgibt; einen Verflüssiger, der so konfiguriert ist, dass er das komprimierte Kältemittel kondensiert; ein Expansionsventil, das so konfiguriert ist, dass es einen Fluss des kondensierten Kältemittels blockiert oder das kondensierte Kältemittel expandiert und das Kältemittel zu einem Gas-Flüssigkeits-Abscheider in Übereinstimmung mit einem Klimatisierungsmodus leitet; der Gas-Flüssigkeits-Abscheider ist so konfiguriert, dass er das Kältemittel aus dem Expansionsventil aufnimmt und das Kältemittel in ein gasförmiges und ein flüssiges Kältemittel trennt; einen externen Wärmetauscher, der so konfiguriert ist, dass er das vom Expansionsventil übertragene Kältemittel kondensiert oder verdampft; ein zweites Expansionsventil, das so konfiguriert ist, dass es die Bewegungsrichtung des vom externen Wärmetauscher übertragenen Kältemittels und die Frage, ob es expandiert werden soll, in Übereinstimmung mit dem Klimatisierungsmodus steuert; und einen Verdampfer, der so konfiguriert ist, dass er einen Innenraum unter Verwendung des vom zweiten Expansionsventil übertragenen Kältemittels kühlt, wobei das Expansionsventil eine Vielzahl von Expansionsbereichen verwendet, um Vorgänge auszuführen, bei denen das Kältemittel hindurchgelassen wird, eine erste Stufe der Expansion des Kältemittels durchgeführt wird oder eine zweite Stufe der Expansion des Kältemittels in Übereinstimmung mit dem Klimatisierungsmodus durchgeführt wird.
  15. Wärmepumpensystem mit Dampfeinspritzung nach Anspruch 14, bei dem das Expansionsventil ein Kugelventil umfasst, das mit einer Einlassöffnung verbunden und so konfiguriert ist, dass es sich dreht, und wobei die Mehrzahl von Expansionsbereichen in dem Kugelventil ausgebildet ist.
  16. Wärmepumpensystem mit Dampfeinspritzung nach Anspruch 15, bei dem das Kugelventil umfasst: eine mit der Einlassöffnung verbundene Anschlussöffnung; einen ersten Ausdehnungsbereich, der an einem Ende des Verbindungslochs angeordnet ist; und einen zweiten Expansionsbereich, der auf einer Seite des Kugelhahns angeordnet ist.
  17. Wärmepumpensystem mit Dampfeinspritzung nach Anspruch 16, bei dem der erste Expansionsbereich ein Paar von Rillenstrukturen aufweist, die an einem Ende des Verbindungslochs so angeordnet sind, dass sie einander gegenüberliegen.
  18. Wärmepumpensystem mit Dampfeinspritzung nach Anspruch 16, bei dem der zweite Expansionsbereich als ein durch das Kugelventil hindurchgehendes Loch ausgebildet ist.
  19. Wärmepumpensystem mit Dampfeinspritzung nach Anspruch 16, bei dem in einem Dampfeinspritzungs-Heizmodus unter den Klimatisierungsmodi das Expansionsventil primär das kondensierte Kältemittel unter Verwendung des ersten Expansionsbereichs expandiert und das Kältemittel zu dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider bewegt, und das durch den Gas-Flüssigkeits-Abscheider abgeschiedene flüssige Kältemittel sekundär durch den zweiten Expansionsbereich expandiert wird, während es durch das Expansionsventil läuft.
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