WO2014173201A1

WO2014173201A1 - 空调系统及热交换器

Info

Publication number: WO2014173201A1
Application number: PCT/CN2014/072550
Authority: WO
Inventors: 陈绍龙; 谭永翔; 刘维华; 黄宁杰
Original assignee: 杭州三花研究院有限公司
Priority date: 2013-04-27
Filing date: 2014-02-26
Publication date: 2014-10-30
Also published as: CN104121724A; EP2990740B1; US20160059666A1; CN104121724B; US9751378B2; EP2990740A1; EP2990740A4

Abstract

一种空调系统及一种热交换器，空调系统包括压缩机（1）、室外热交换器（3）、第一换热器（101）、第二换热器（102）和至少二个节流装置，室外热交换器为微通道热交换器，包括第一进口（31）、第二进口（32）、出口（33）、分配管（36）、集流管（37）、扁管（38）、翅片（39）、位于分配管（36）内用于分配工质的分配器（34），分配器（34）上设有分配小孔（35）；第一进口（31）直接与分配管（36）的分配腔（30）连通，而第二进口（32）通过分配器（34）上的分配小孔（35）与分配腔（30）连通；在制冷模式时，气态工质通过第一进口（31）或同时通过第一进口（31）和第二进口（32）进入分配管（36），而在制热模式时，工质通过第二进口（33）进入分配管（36）；使制冷模式下工质流经室外热交换器的压力损失明显降低，从而提高系统效率。

Description

空调系统及热交换器本申请要求于 2013 年 4 月 27 日提交中国专利局、申请号为 201310151328.9、发明名称为 "一种空调系统及一种热交换器" 的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。技术领域

本发明涉及空调技术领域，特别涉及一种汽车空调系统，及应用于该空调系统的一种热交换器。背景技术

随着低碳经济的发展，对节能减排提出了更加严格的要求，世界各国都把新能源汽车作为汽车工业发展的战略方向，而电动汽车或混合动力汽车由于有节能环保的特点，成为今后汽车发展方向之一。但电动汽车由于使用电池作为动力来源，电池作为核心部件，其成本和容量重量比制约着新能源汽车的发展；其空调系统同样也不同于原有的汽车空调系统。传统的内燃机式汽车，可以利用内燃机的余热和发动机排气的热量来加热车厢，而电动汽车的动力主要来自于电机，缺少了发动机的热量可以利用。

另外，在传统的内燃机式汽车中，鼓风机和冷凝电机是汽车空调主要的用电源，而在电动汽车 /混合动力汽车上用电的部件就不仅仅是鼓风机和冷凝电机，如：

首先，压缩机没有发动机的驱动，完全依靠电能；

其二，同样因为没有了发动机，在制热时没有发动机的余热可用，也要完全依靠电能。这样如何提高电能的利用率，成为电动汽车或混合动力汽车空调的主要问题；

第三，对于环境比较恶劣的地区，如夏季高温或冬季高寒的地区，提高电能的利用率尤为关键。如图 8所示的电动汽车空调系统中，该系统有两个主要循环：制冷循环 1000和加热循环 2000。汽车空调系统包括两个空调箱总成：车厢空调箱 1010和电池模块空调箱 1020:车厢空调箱 1010中包括车厢蒸发器 1011和车厢加热器 1012, 电池模块空调箱 1020中包括电池模块蒸发器 1021和电池模块加热器 1022。在进 ^"制冷循环 1000时，其工作过程为：在夏季工况时，开启空调，压缩机 1001开始工作，消耗一定的电能，将低温低压的气态工质压缩成高温高压的气态工质，在流过冷凝器 1002 时放出热量，工质放出的热量被环境空气吸收，本身发生相变而冷凝成液态，液态工质在流过膨胀阀 1003和 /或 1005时，使工质降压降温，然后流经车厢蒸发器 1011和 /或电池模块蒸发器 1021 时吸收车内和 /或电池内空气中的热量，本身发生相变而蒸发成气态，低温低压的气态工质再被压缩机 1001压缩成高温高压的气态工质，如此循环工作。系统中的两个蒸发器 1011和 1021可单独工作，具体通过两个电磁阀 1004和 1006 的通断来实现流路的控制。

而在制热循环 2000 时，其工作过程为：在冬季工况时，电加热器

2003通电，给循环 2000中的工质进行加热，同时，水泵 2001启动，把加热后的工质送至加热器 1012和 /或 1022,对车内和 /或电池内空气中进行加热，具体通过两个电磁阀 2004和 2005的通断来实现流路的控制从而提供热源。加热器 1012和 1022可单独工作，通过电磁阀 2004和 2005的通断来实现。

然而，上述空调系统还存在以下缺陷：

1 )制冷循环时，压缩机的吸气温度大体等于蒸发器 1011 和 1021 出口端的蒸发温度，压缩机的吸气压力大体等于蒸发器 1011和 1021出口端的蒸发压力，因而当该系统处于高温极热地区时，压缩机的吸气温度和吸气压力相对比较低，因而降低了压缩的效率，同时也不能保证足够冷量需求。

2 )制冷采用传统车上的空调系统，同时或单独对车厢或电池进行冷却；而制热则采用高压 PTC, 即电加热的方式，同时或单独对车厢或电池进行加热。采用电加热，其效率最高为 100%。这样该空调系统除了包括制冷循环外，还包括制热循环 2000中工质的加热循环系统，即该空调系统结构相对较为复杂。

3 )并且其在制热时，是完全靠消耗整车的电能系统中的电能来对工质加热，车厢和 /或电池中的空气再在散热器中与较热的工质进行热交换，加热后的空气再送至车厢和 /或电池中。在这些热交换过程中，肯定会有热量的损失，所以效率肯定小于 1。

4 ) 另外在加热时，因制热循环 2000中的工质的比热相对较大，而电加热器的功率有限，导致制热循环 2000中的工质的升温相对较慢，进而空气的升温也较慢，这样要影响乘客的舒适性。

5 ) 由于刚启动时电池等发热部件温度相对较低，而温度升高较慢，从而会影响到电池等发热部件的使用性能（如行驶里程缩短，使用寿命缩短）。

6 )再加上该空调系统同时包括工质的制冷循环和加热循环 2000工质的加热循环，因此零件较多，结构相对较为复杂，在车上布置困难，制造成本较高。

因此，汽车空调也需要改为热泵式的空调系统，而现有的热泵式空调一般都不使用微通道热交换器作为室外热交换器。发明内容

本发明要解决的技术问题为提供一种空调系统，该空调系统能够使用微通道热交换器作为室外热交换器，并且在制冷时工质直接进入分配管，可以减小制冷时工质进入室外热交换器的压力损失，并提高空调系统在制冷时的效率。

为解决上述技术问题，本发明提供一种空调系统，包括制冷模式和制热模式；所述空调系统包括压缩机、与外部环境进行热交换的室外热交换器，所述空调系统还包括第一换热器、第二换热器和至少二个节流装置，所述节流装置包括第一节流装置、第二节流装置；所述室外热交换器为微通道热交换器，所述室外热交换器包括第一进口、第二进口、出口、分配管、集流管、连通所述分配管与集流管的若干扁管、固定在所述扁管之间的翅片、位于所述分配管内用于分配工质的分配器，所述分配器上设置有分配小孔，所述分配小孔与所述分配管的分配腔连通；所述室外热交换器的第一进口直接与所述分配管的分配腔连通，而所述室外热交换器的第二进口通过所述分配器上的分配小孔与所述分配腔连通；所述室外热交换器的出口与所述集流管连通；在制冷模式时，气态工质通过所述室外热交换器的第一进口或同时通过所述室外热交换器的第一进口和第二进口进入所述室外热交换器的分配管，而在制热模式时，工质通过所述室外热交换器的第二进口进入所述室外热交换器的分配管。

所述第一节流装置设置于所述室外热交换器的第二进口与所述第二换热器之间，所述第二节流装置设置于所述第一换热器之前，所述第一节流装置与所述室外热交换器的第二进口通过管路连接或直接连接；所述压缩机的出口通过管路与所述第二换热器的进口连接、或与所述室外热交换器的第一进口连接、或通过所述第二换热器与所述室外热交换器的第一进口连接；所述压缩机的进口通过管路与所述第一换热器的出口或所述室外热交换器的出口连接。

所述室外热交换器的出口出来的管路至少分成两路：其中第一路通过控制阀门管路连接到压缩机的进口；第二路通过所述第二节流装置、或所述第二节流装置及控制阀门管路连接到所述第一换热器的进口；所述第一换热器的出口通过管路连接到所述压缩机的进口；且所述室外热交换器的第一进口、第二进口的位置高于所述室外热交换器出口的位置，且室外热交换器在安装时其分配管所处的高度高于所述集流管所处的高度。需要说明的是，本说明书中提到的管路连接，并不单独指只有管路，在管路中也还可以设置一些控制阀门或其它所需要的空调部件，如单向阀、气液分离器、贮液器、及电磁阀等，这些应该是可以理解的。

所述空调系统还包括中间换热器，中间换热器为汉流道换热器，包括相互隔离但可以进行热交换的第一换热单元、第二换热单元，所述第一换热单元的进口与所述第二换热器的出口管路连接，所述第一换热单元的出口通过所述第一节流装置管路连接到所述室外热交换器的第二进口；所述第二换热单元的进口通过第三节流装置连接到第一换热单元的出口，第二换热单元的出口通过管路连接到所述压缩机的进口；在制热模式下，所述第二换热单元的工质经所述第三节流装置节流，所述第一换热单元与节流后的工质进行热交换以降低通过所述第一换热单元的工质的温度。

所述空调系统为电动汽车或混合动力的汽车空调系统，所述空调系统还包括对电池提供冷量的电池换热器、及设置在电池换热器之前的第四节流装置；所述第四节流装置的一端与所述室外热交换器的出口通过管路连接，所述电池换热器的出口通过管路连接所述压缩机的进口。

所述空调系统在制冷模式时，高温高压的工质经过所述室外热交换器冷却后，从所述室外热交换器的出口出来的工质，分成两路分别流动：其中一路工质经过所述第二节流装置节流，降压降温后流向所述第一换热器；另一路工质经所述第四节流装置节流后流向所述电池换热器，对电池进行冷却；所述第一换热器与所述电池换热器的出口管路连接汇合后再与所述压缩机管路连接，或通过气液分离器及管路与所述压缩机连接。

所述空调系统在制热模式时，低温低压的工质经过所述室外热交换器后，从所述室外热交换器的出口出来的工质，一部份可通过管路或气液分离器及管路回到所述压缩机，另一部份可选择性地与所述电池换热器连通，以对电池提供冷量。

所述空调系统还包括除霜模式及除湿模式，在除霜模式时，所述室外热交换器的第一进口与从所述压缩机的出口过来的管路连接，所述室外热交换器的出口通过管路与所述压缩机的进口连接，高温高压的气态工质从所述室外热交换器的第一进口进入所述室外热交换器，放出热量以实现除霜；在除湿模式时，从所述压缩机的出口过来的工质先经过所述第二换热器、然后再到所述室外热交换器，然后经所述第二节流装置节流后再到所述第一换热器，而吹向室内的空气是先经过所述第一换热器进行降温降湿、再经过所述第二换热器升温降湿的。

此外，本发明还提供一种用于上述热泵系统的热交换器，用于空调系统中与室外进行热交换，所述热交换器为微通道热交换器，包括分配管、集流管、连通所述分配管与集流管的若干扁管、固定于所述扁管之间的翅片、位于所述分配管内用于分配工质的分配器、与所述分配管连通的第一进口和第二进口、与所述集流管连通的出口，所述分配器上设置有分配小孔；所述分配小孔与所述分配管的分配腔连通；所述第一进口直接与所述分配管的分配腔连通，而所述第二进口通过所述分配器上的分配小孔与所述分配腔连通；所述分配管在与所述第一进口和第二进口连通的分配腔内没有设置隔板以隔断所述分配腔，与所述出口连通的集流管内也没有设置隔板以隔断所述集流管内腔。

所述分配管包括管体、端部的端盖，管体与所述端盖通过焊接固定；所述第二进口设置在第二连接管上，所述第二连接管与所述端盖通过焊接固定；所述第一进口所在的连接管与所述端盖、或与所述管体、或与所述分配管另一端的端部通过焊接固定；且所述第一进口的流通面积大于等于所述第二进口的流通面积，所述第二进口所在的连接管伸入所述分配腔的长度大于第一进口所在的连接管伸入所述分配腔的长度。

所述热交换器为用于热泵型空调系统中的室外热交换器；空调系统运行在制冷模式时，工质通过所述第一进口或同时通过所述第一进口和所述第二进口进入所述室外热交换器的分配管的分配腔，而空调系统运行在制热模式时，工质通过所述第二进口进入所述室外热交换器的分配管的分配腔；且所述热交换器的第一进口、第二进口的位置高于所述室外热交换器出口的位置，且所述热交换器在安装时所述分配管所处的高度高于所述集流管所处的高度。由于分配管的位置高于集流管的位置，不管在制冷或制热模式时，工质始终从分配管的分配腔通过扁管向集流管的内腔流通，从而有助于工质中的油的回流，从而保证系统运行的稳定性。

相对于现有技术,上述技术方案均釆用了微通道热交换器作为室外热交换器，且在制冷、制热时采用同一流动方向，且工质在制冷时大部分或全部直接进入分配管的分配腔中，而不再通过分配器进入分配管的内腔中，这样减小了制冷时工质流经室外热交换器的压力损失，提高了系统效率。且由于采用微通道热交换器作为室外换热器，可以使室外机相对体积减小，也使系统的换热效果更好。附图说明

图 1为本发明空调系统第一种实施例的管路连接示意图；图 2为图 1所示空调系统中室外热交换器的局部结构示意图；图 2a为图 1所示空调系统中室外热交换器的分配器的另一实施方式的局部结构示意图；

图 2b为图 1所示空调系统中室外热交换器的分配器的又一实施方式的局部结构示意图；

图 3为本发明空调系统第二种实施例的管路连接示意图；图 4为本发明汽车空调系统的一种实施例的管路连接示意图；图 5为图 4所示汽车空调系统在制冷模式下的流动方式示意图：其中实线部份一般表示为流通，虚线部份一般表示工质不流通；

图 6为图 4所示汽车空调系统在制热模式下的流动方式示意图：其中实线部份一般表示为流通，虚线部份表示一般情况下工质不流通；图 7为本发明汽车空调系统又一种实施例的管路连接示意图；图 8为一种典型的汽车空调系统的管路连接示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种空调系统，能够不再需要四通换向阀，而只是通过流路的简单切换实现制冷、制热功能；并且在制冷、制热时使工质通过室外热交换器进入热交换器的方式不同，使工质在气态方式进入热交换器时的压力损失明显降低，从而提高系统效率。同时提供一种实现上述空调系统的热交换器。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图 1及图 2, 图 1为本发明空调系统第一种实施例的管路连接示意图，图 2为图 1所示空调系统中室外热交换器的局部结构示意图；本说明书中室外热交换器是相对室内热交换器而言的，具体的如家用空调中与外界环境进行换热的室外侧热交换器或汽车空调中与车厢外部进行换热的热交换器。

在第一种实施例中，空调系统具体为汽车空调系统，工作模式包括制冷模式、制热模式、除湿模式；汽车空调系统包括压缩机 1、与外部环境进行热交换的室外热交换器 3、第一空调箱 100和至少二个节流装置，节流装置包括第一节流装置 4、第二节流装置 7, 空调系统没有设置四通换向阀；第一空调箱 100用于调节室内的温度和 /或湿度，第一空调箱 100包括第一换热器 101、第二换热器 102; 空调系统还包括连接于第一换热器 101前、第二节流装置 7之前或之后的第二截止阀 6。压缩机 1 的出口管路连接到第二换热器 102, 第二换热器 102的出口连接到室外热交换器 3; 室外热交换器 3包括与系统进行连接的第一进口 31、第二进口 32及出口 33，第二进口 32通过第一节流装置 4及管路连接到第二换热器 102，第一进口 31通过第一截止阀 8及管路连接到第二换热器 102,或者第二进口 32与第一节流装置 4连接的管路、第一进口 31与第一截止阀 8连接的管路并联后汇总并与第二换热器 102的出口连接；室外热交换器 3的出口 33出来的管路分成两路：第一路 331通过第三截止阀 14、气液分离器 9连接到压缩机的进口；第二路 332通过第二截止阀 6、第二节流装置 7连接到第一换热器 101的进口；第一换热器 101的出口通过气液分离器 9管路连接到压缩机 1的进口。

室外热交换器 3具体为微通道热交换器，包括分配管 36、集流管 37、连通分配管 36与集流管 37的若干平行的扁管 38、扁管 38之间通过焊接固定的翅片 39、位于所述分配管 36内用于分配工质的分配器 34, 分配管 36与集流管 37分别设有多个扁管插槽用于扁管的固定，扁管分别与分配管 36与集流管 37通过悍接保证密封，分配器 34上分布有若干分配小孔 35 , 分配小孔 35可均匀设置。且分配管 36与集流管 37内部均没有设置将流体隔开的隔板，即该微通道热交换器为从分配管向集流管的单向流动结构，而不是往复式流动结构或制冷、制热时流动方向相反的结构；并且室外热交换器 3在具体安装时，分配管 36略高于集流管 37布置，如分配管 36在集流管 37的上方的垂直方向或斜向布置。分配管具体可以包括位于中间的筒状的管体、位于端部的端盖，管体与端部的端盖通过焊接固定；第一进口 31、第二进口 32可以如图 2所示，通过其所在的连接管与分配管的一端的端盖通过焊接固定设置，另外也可以如图 2a所示使第一接口 31 a通过其连接管与分配管的管体的中部区域通过焊接固定；或者可以如图 2b所示，使第一接口 31b通过连接管与分配管的另一端的端盖通过焊接固定。其中第一进口 31直接连通分配管的内腔即分配腔 30，而第二进口 32通过分配器 34上设置的分配小孔 35 连通分配腔 30。

在制冷模式时，第一截止阀 8开启、第二截止阀 6开启、第三截止阀 14关闭，压缩机 1消耗一定的电能，将低温低压的气态制冷剂压缩成高温高压的气态制冷剂，工质由压缩机 1出口出来通过管路到达第二换热器 102, 这时温度风门 105关闭，即空气流与第二换热器 102基本不进行热交换，工质流经第二换热器 102后经第一支路 111通过第一截止阀 8、第一进口 31流入室外热交换器 3放出热量，高温高压的制冷剂工质在室外热交换器 3中被室外空气流 D冷却，发生相变而冷凝或部份冷凝，同时释放热量，释放的热量被空气流 D带到环境空气中去，然后工质从室外热交换器 3的出口 33出来后通过第二截止阀 6,并经第二节流装置 7节流后流入第一换热器 101 , 低温低压的工质在第一换热器 101 中，吸收空气流 A中的热量，本身发生相变而部分蒸发成气态，出来后经气液分离器 9的分离，液态制冷剂储藏在气液分离器 9内，低温低压的气态工质再被压缩机 1压缩成高温高压的气态制冷剂，如此循环工作。

由于此时气态工质是经第一进口 31流入室外热交换器 3，而第一进口 31是与分配管 36的分配腔 30直接连通，而不是通过分配器 34的分配小孔 35再到分配腔 30的，这样就明显减小了工质流动的阻力，提高了系统的效率。

另外在制冷模式时，也可以将第一节流装置开到最大，使工质同时通过第一进口和第二进口进入室外热交换器的分配管，以进一步减少工质的流动阻力。

在制热模式时，第一截止阀 8关闭、第二截止阀 6关闭、第三截止阀 14开启，压缩机 1消耗一定的电能，将低温低压的气态制冷剂压缩成高温高压的气态制冷剂，工质由压缩机 1出口出来通过管路到达第二换热器 102, 这时温度风门 105打开，使空气流 B与第二换热器 102进行热交换，空气流 B吸收高温工质中的热量并升温后吹向室内，提高室内的环境温度；工质流经第二换热器 102后经第二支路 112，经第一节流装置 4节流并降温降压后通过第二进口 32流入室外热交换器 3的分配器 34，再通过分配器 34的分配小孔 35分配到分配腔 30，低温低压的制冷剂工质在室外热交换器 3中与室外空气流 D进行热交换，吸收空气流 D 的热量，释放的冷量被空气流 D带到环境空气中去；然后工质从室外热交换器 3的出口 33出来后通过第三截止阀 14，并经气液分离器 9分离，液态制冷剂储藏在气液分离器 9内，低温低压的气态工质再被压缩机 1 压缩成高温高压的气态制冷剂，如此循环工作。

由于此时液态或气液两相的工质是经第二进口 32 流入室外热交换器 3 , 而第二进口 32是与分配管 36的分配器 34连通，然后通过分配器 34的分配小孔 35再与分配腔 30连通，这样可以保证分配到扁管 38的工质的均匀，使室外热交换器换热相对均匀，从而提高换热效率。

除湿模式基本与制冷模式相同，只是此时可以打开温度风门 105 , 在空气流 B流经第二换热器 102时，可以使空气流 B升温，这样空气流 A首先经第一换热器 101冷却降湿，然后再经第二换热器升温，并进一步降低湿度，可以降低吹向室内的空气的湿度，达到除湿的目的。具体这里不再详细介绍。

下面介绍本发明的第二种具体实施例，如图 3所示，图 3为本发明空调系统第二种实施例的管路连接示意图。本实施例与上面介绍的第一实施例的主要区别是空调系统还包括有中间换热器 5。中间换热器 5为双流道换热器，包括相互隔离但可以相互进行热交换的第一换热单元 51、第二换热单元 52。具体地，第一换热单元 51的进口与第二换热器的出口管路连接，第一换热单元 51的出口与第一节流装置 4管路连接；第二换热单元 52的进口通过第三节流装置 11、第四截止阀 10连接到第一换热单元 51的出口，第二换热单元 52的出口通过管路连接到压缩机 1的进口。这样，在制热模式时，工质通过第二换热器 102后，先到达中间换热器 5的第一换热单元 51 , 从第一换热单元 51 出来后工质分成两路，一路仍然通过第一节流装置 4通向室外热交换器 3 , 另一路则通过第四截止阀 10并经第三节流装置 11节流降温后通向中间换热器 5的第二换热单元 52，这样在中间换热器 5中，低温的第二换热单元 52与相对高温的第一换热单元 51进行热交换，使经过第一换热单元 51的工质的温度降低，这样可以进一步降低节流后的工质到达室外热交换器时的温度，增大工质与环境的温度差，从而提高室外热交换器的交换效率，并提高相对低温下的制热效率。

下面结合图 4介绍本发明的另外一种实施方式，图 4为本发明汽车空调系统的又一种实施例的管路连接示意图，具体为一种电动汽车或混合动力的汽车空调系统，热泵空调系统除了上面介绍的部件外，还包括：第五截止阀 12、第四节流装置 13、第二空调箱 200等，第二空调箱 200 用于对发热元件进行热管理，本实施例中发热元件具体为电池 300。空调箱 200包括第二循环风门 204、外循环进风口 205、内循环进风口 206、电池换热器 201、电池用加热器 202、第二鼓风机 203等。另外 401为电池 300的进风风道，与第二空调箱 200的出风口相连； 402为电池的出风风道，连接第一风道 403和第二风道 404,第一风道 403与空调箱 200 的内循环风口 206相连，第二风道 404与车厢外部相连，通过风门 405 控制来自电池出风风道 402的电池出风分配至第一风道 403回到内循环风口 206还是分配至第二风道 404排出车厢外。

制冷模式参考图 5 , 图 5为图 4所示汽车空调系统在制冷模式下的流动方式示意图，其中实线部份一般表示为流通，虚线部份一般表示工质不流通。此时第六截止阀 2开启，第一截止阀 8关闭，第三截止阀 14 关闭，第五截止阀 12与第二截止阀 6可以选择开启一个或两个都开启；压缩机 1消耗一定的电能，将低温低压的气态工质压缩成高温高压的气态工质，工质流经第六截止阀 2从室外热交换器 3的第一进口 31进入室外热交换器 3。高温高压工质在室外热交换器 3中被室外空气流 D冷却，发生相变而冷凝成液态或部份冷凝，同时释放热量，释放的热量被空气流 D带到环境空气中去。冷却后的工质从室外热交换器 3的出口 33出来后，可分成两路，一路工质经过第二支路 332经第二截止阀 6、通过第二节流装置 7节流，降压降温后变成低温低压的工质，此路工质在第一换热器 101中，吸收空气流 A中的热量，本身发生相变而蒸发成气态，使车厢内的空气得以冷却；另一路液态工质经第三支路 333通过第五截止阀 12, 并经第四节流装置 13节流后降压降温，变成低温低压的工质，低温低压的工质在电池换热器 201中，吸收空气流 E中的热量，本身发生相变而蒸发成气态，与从第一换热器 101中出来的气态工质汇合，经气液分离器 9的分离，液态工质储藏在气液分离器 9内，低温低压的气态工质再被压缩机 1压缩成高温高压的气态工质，如此循环工作。

其中电池换热器 201与第一换热器 101是否进行冷却，可根据系统情况进行选择，只需要通过控制相应的流路的通断即可，如通过对第二截止阀 6和第五截止阀 12的导通与否进行控制得以实现，从而单独为乘客抢或电池提供冷源。当外界环境温度不是很高时，第一换热器 101不需要工作，则第二截止阀 6关闭；当外界环境温度或车内热负荷高，车内蒸发器需要工作，则第二截止阔 6开启。当外界环境温度不是很高且 / 或电池箱 200热负荷不是太高，电池换热器 201不需要工作，第五截止阀 12关闭；当外界环境温度或电池箱 200热负荷高，电池换热器 201 需要工作，第五截止阀 12开启。

当需要第一换热器 101对车厢内进行冷却时，鼓风机 104对空气流 A起输送作用。空气流 A通过第一换热器 101被降温除湿，成为空气流 B。此时温度风门 105处于把第二换热器 102完全遮挡的位置，空气流 B 从第二换热器 102旁边旁通而过，即空气流 B和第二换热器 102不进行热交换，成为空气流 C, 可以认为空气流 C和空气流 B的状态基本是一样的，空气流 C经格栅与风道 109送入车室内，降低车室内的温度，提供舒适的乘车环境。空气流 A为流经内循环风口 107和外循环风口 108 的混合风，混合比例可由系统根据舒适性要求，由循环风门 106进行控制。而引入内循环风可以进一步的节省功耗。

鼓风机 203对空气流 E起输送作用。根据外界环境温度，可有 2种工作模式：电池箱内循环模式与电池箱外循环模式。

电池箱内循环模式时，当外界环境的温度高于电池的出风 G的温度时，循环风门 204拨至外循环进风口 205的位置，把外循环进风口 205 关闭，此时第五截止阀 12开启，工质通过第四节流装置 13膨胀成低温低压两相流体，进入电池换热器 201吸收空气流 E的热量蒸发成低温气体，空气流 E被降温除湿成为气流 F, 气流 F通过进风风道 401送至电池 300所在位置，对电池进行降温，使其维持在合适的工作温度范围内。此时风门 405 4巴出风风道 402和第二风道 404全部或部分隔断，使得引循环进风口 206, 再被鼓风机 203输送为空气流 E, 从而起到节省能源的作用。

电池箱外循环模式：当外界环境的温度低于电池的出风 G的温度时，循环风门 204可以拨至内循环进风口 206的位置，即关闭内循环进风口 206,使外界空气可以从外循环进风口 205进入鼓风机 203 ,成为气流£。鼓风机 203把气流 E送至电池换热器 201 , 气流 E经过电池换热器 201 降温成为气流 F , 气流 F通过风道 401送至电池 300中，对电池进行降温，同时风门 405 ^»出风风道 402和第一风道 403隔断，电池的出风 G 经过出风风道 402从第二风道 404排到外界环境中。在电池箱外循环模式下，根据电池的温度可以决定电池换热器 201是否工作：若电池需要进一步冷却，则第五截止阀 12开启，工质通过第四节流装置 13节流后成低温低压两相流体，进入电池换热器 201吸收空气流 E的热量，使空气流 E成为低温气体，空气流 E被降温除湿成为气流 F , 气流 F通过风道 401送至电池 300中，对电池进行降温，使其维持在合适温度范围内；若电池已经能工作在合适温度范围内，则第五截止阀 12可以关闭，电池换热器 201不工作，进一步节约能源。

制热模式请参考图 6, 图 6为图 4所示汽车空调系统在制热模式下的流动方式示意图，其中实线部份一般表示为流通，虚线部份表示一般情况下工质不流通。此时第六截止阀 2关闭、第一截止阀 8关闭、第二截止阀 6关闭，第三截止阀 14开启。压缩机 1消耗一定的电能，将低温低压的气态工质压缩成高温高压的气态工质，流经第二换热器 102，与低温空气流 B进行热交换。冷却后的工质进入中间换热器 5的第一换热单元 51 , 从第一换热单元 51 出来的工质分成 2路：一路经过第四截止阀 10进入第三节流装置 11 , 经节流变成低温低压的工质进入中间换热器 5的第二换热单元 52, 与第一换热单元 51进行热交换，而冷却进入第一换热单元 51的工质，同时自身^口热；从第一换热单元 51出来的另外一路工质经过第一节流装置 4进行节流后成为低温低压的工质。此低温低压的两相工质从室外热交换器 3的第二进口 32进入室外热交换器 3和室外空气流 D进行热交换，从室外空气中吸收热量，实现热泵功能，工质从室外热交换器 3的出口 33出来后，经过第三截止阀 14与从中间换热器 5的第二换热单元 52出来的工质汇合，汇合后的工质进入气液分离器 9。工质经气液分离器 9分离，低压的液态工质储藏在气液分离器 9 内，低压的气态工质再被压缩机 1压缩成高温高压的气态工质，如此循环工作。此时，第五截止阀 12可以处于关闭状态，工质不通过电池换热器 201 , 仅使用外界空气对电池进行热交换，也可以使第五截止阀 12打开，使电池换热器 201冷却外界空气，并对电池进行冷却。

中间换热器 5具体是通过第四截止阀 10控制是否有工质流过中间换热器 5的第二换热单元 52。在第四截止阀 10开启的情况下，中间换热器 5的第一换热单元 51和 52进行换热，使热泵的工作范围增大，效率提高，特别是制热时提高低温环境下的出风温度，进而提高整个系统的效率及使用环境范围。另外，本实施例也可以不设置中间换热器，只是这样，相对低温的制热效率可能会差一些。

同样地，鼓风机 104对空气流 A起输送作用。第一换热器 101不工作，空气流 A通过第一换热器 101成为状态基本不变的气流 B，此时温度风门 105打开使得气流 B能完全通过第二换热器 102从而被加热，气流 B加热后成为高温气流 C经格栅与风道 109, 送入车室内，增加车室内的温度，提供舒适的乘车环境。其中，空气流 A为流经内循环风口 107 和外循环风口 108的混合风，混合比例可系统根据舒适性要求，由循环风门 106进行控制，内循环风的比例以不引起车窗结雾为目标。引入内循环风可以进一步的节省能源。如果环境温度太低，热泵的加热性能不足，或导致热泵效率较低，或甚至导致热泵无法工作时，可使用电加热器 103来辅助加热，与热泵系统一起实现加热功能。这样，该系统的工作范围进一步加大，从而扩大了电动汽车的使用范围，特别是在低温寒冷区域。

鼓风机 203对空气流 E起输送作用。根据外界环境温度，电池空调箱可以有以下工作方式：电池加热模式、电池冷却模式。

当外界环境温度很低，电池需要加热时，电加热器 202通电，空气流 E通过电加热器 202被加热成为气流 F, 气流 F通过风道 401送至电池 300中，对电池进行升温。风门 405切断第二风道 404并连接出风风道 402和第一风道 403 , 同时循环风门 204切断外循环进风口 205使电池出风 G通过第一风道 403从内循环进风口 206进入鼓风机，起到节省能源的作用。当外界环境温度较低但当电池自身发热需要冷却时，由于外界环境较低，可以利用外界空气对电池进行冷却。此时循环风门 204打开外循环进风口 205关闭内循环进风口 206, 同时风门 405切断第一风道 403 接通出风风道 402和第二风道 404。空气流 E穿过电池换热器 201和电加热器 202, 电池换热器 201和电加热器 202均不工作，空气流 F和空气流 E状态一样，空气流 F对电池 300进行冷却并通过出风风道 402和第二风道 404排到外界环境。另外还可以打开第五截止阀 12, 通过电池换热器 201对空气进行冷却后，再对电池进行冷却。

低温环境下，在制热模式工作时间过长后，室外热交换器 3的表面易结霜，这样会降低甚至丧失换热性能，使系统的效率降低或失去制热功能。所以，需要给室外热交换器 3进行除霜。在除霜模式下，第六截止阀 2和第三截止阀 14开启，其他截止阀关闭。压缩机 1消耗一定的电能，将低温低压的气态工质压缩成高温高压的气态工质，流经第六截止阀 2, 从室外热交换器 3的第一进口 31进入，放出热量，使室外热交换器 3表面的霜迅速除去，然后工质从室外热交换器 3的出口 33离开室外热交换器 3 , 经过第三截止阀 14进入气液分离器 9，气液分离器 9把工质中的液态工质分离，气态工质回到压缩机 1 , 如此循环工作，直至室外热交换器 3的霜被有效去除。

当乘客抢内相对湿度较大时，空气中的水蒸气容易在车窗玻璃上冷凝影响视野，形成安全隐患，因此需要对乘客枪内空气进行除湿即除湿模式。此时，第六截止阀 2关闭，第一截止阀 8开启，第二截止阀 6开启，压缩机 1消耗一定的电能，将低温低压的气态工质压缩成高温高压的气态工质，工质进入第二换热器 102, 对气流 B进行加热，气流 B经过加热后成为气流 C。工质在第二换热器 102中被冷却，冷却后的工质流经第一截止阀 8从室外热交换器 3的第一进口 31进入室外热交换器 3。高压工质在室外热交换器 3中被室外空气流 D进一步冷却，同时释放热量，释放的热量被空气流 D带到环境空气中去。液态工质从室外热交换器 3的出口 33出来后，经过第二截止阀 6, 通过第二节流装置 7进行节流后降压降温，变成低温低压的工质，此工质在第一换热器 101中，吸收空气流 A中的热量，本身发生相变而蒸发成气态，低温低压的气态工质再被压缩机 1压缩成高温高压的气态工质，如此循环工作。

鼓风机 104对空气流 A起输送作用。空气流 A通过第一换热器 101 被降温除湿，成为低温低湿的空气流此时温度风门 105处于适当的位置使得第二换热器 102完全或部分被空气流 B穿过，空气流 B被第二换热器 102加热成为低湿的舒适气流 C, 空气流 C经格栅与风道 109送入车室内，降低车室内的湿度并提高舒适的温度，提供舒适的乘车环境。空气流 A为流经内循环风口 107和外循环风口 108的混合风，混合比例可由系统根据舒适性要求，由循环风门 106进行控制。

上面几个实施例中介绍的节流装置具体可以使用热力膨胀阀、电子膨胀阀、或相对小口径的开关式电磁阀或节流管，但优选考虑釆用电子膨胀阀。如下面介绍的汽车空调系统的又一种实施例，具体请参图 7, 图 7为本发明汽车空调系统又一种实施例的管路连接示意图。该实施例与图 4、图 5、图 6所示实施例的主要区别是，其中的第二节流装置 7、第三节流装置 11、第四节流装置 13可以选用具有关闭功能的电子膨胀阀，这样就可以减少其所在管路上的相应的第二截止阀 6、第四截止阀 10、第五截止阀 12。这样就减少了截止阀的数量，使系统结构更简单。另外上面介绍的截止阀具体可选用机械方式的截止阀，也可以选用电动方式的截止阀如电动阀，这些不作限制。另外，控制流路变化的截止阀也可以用其他三通控制阀替代。本发明中，除了室外热交换器以外，其他的换热器也可以使用微通道换热器，如第一换热器与电池换热器就可以釆用微通道的蒸发器，这样可以减小空调系统的体积，并进一步提高换热效率。上面说明书中的顺序编号是为了说明时清楚，易于区分，这些不应视作对本发明的限制。另外，上面的实施方式中室外热交换器可以釆用单独的微通道换热器的结构，另外也可以釆用两个微通道换热器并联的结构，如将管路分成两路，分别通向两个上面所述的微通道换热器，两个微通道换热器还可以共用一个分配管、集流管，将分配管、集流管用隔板隔开即可，这样只是结构相对更加复杂。

以上所述仅是本发明的示例性的实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰。本发明的保护范围以后附的权利要求为准。

Claims

权利要求

1、一种空调系统，包括制冷模式和制热模式；所述空调系统包括压缩机、与外部环境进行热交换的室外热交换器，其特征在于所述空调系统还包括第一换热器、第二换热器和至少二个节流装置，所述节流装置包括第一节流装置、第二节流装置；所述室外热交换器为微通道热交换器，所述室外热交换器包括第一进口、第二进口、出口、分配管、集流管、连通所述分配管与集流管的若干扁管、固定在所述扁管之间的翅片、位于所述分配管内用于分配工质的分配器，所述分配器上设置有分配小孔，所述分配小孔与所述分配管的分配腔连通；所述室外热交换器的第一进口直接与所述分配管的分配腔连通，而所述室外热交换器的第二进口通过所述分配器上的分配小孔与所述分配腔连通；所述室外热交换器的出口与所述集流管连通；在制冷模式时，气态工质通过所述室外热交换器的第一进口或同时通过所述室外热交换器的第一进口和第二进口进入所述室外热交换器的分配管，而在制热模式时，工质通过所述室外热交换器的第二进口进入所述室外热交换器的分配管。

2、根据权利要求 1所述的空调系统，其特征在于，所述第一节流装置设置于所述室外热交换器的第二进口与所述第二换热器之间，所述第二节流装置设置于所述第一换热器之前，所述第一节流装置与所述室外热交换器的第二进口通过管路连接或直接连接；所述压缩机的出口通过管路与所述第二换热器的进口连接、或与所述室外热交换器的第一进口连接、或通过所述第二换热器与所述室外热交换器的第一进口连接；所述压缩机的进口通过管路与所述第一换热器的出口或所述室外热交换器的出口连接。

3、根据权利要求 2所述的空调系统，其特征在于，所述室外热交换器的出口出来的管路至少分成两路：其中第一路通过控制阀门管路连接到压缩机的进口；第二路通过所述第二节流装置、或所述第二节流装置及控制阀门管路连接到所述第一换热器的进口；所述第一换热器的出口通过管路连接到所述压缩机的进口；且所述室外热交换器的第一进口、第二进口的位置高于所述室外热交换器出口的位置，且室外热交换器在安装时其分配管所处的高度高于所述集流管所处的高度。

4、根据权利要求 1-3其中任一所述的空调系统，其特征在于，所述空调系统还包括中间换热器，中间换热器为流道换热器，包括相互隔离但可以进行热交换的第一换热单元、第二换热单元，所述第一换热单元的进口与所述第二换热器的出口管路连接，所述第一换热单元的出口通过所述第一节流装置管路连接到所述室外热交换器的第二进口；所述第二换热单元的进口通过第三节流装置连接到第一换热单元的出口，第二换热单元的出口通过管路连接到所述压缩机的进口；在制热模式下，所述第二换热单元的工质经所述第三节流装置节流，所述第一换热单元与节流后的工质进行热交换以降低通过所述第一换热单元的工质的温度。

5、根据权利要求 1-4其中任一所述的空调系统，其特征在于，所述空调系统为电动汽车或混合动力的汽车空调系统，所述空调系统还包括对电池提供冷量的电池换热器、及设置在电池换热器之前的第四节流装置；所述第四节流装置的一端与所述室外热交换器的出口通过管路连接，所述电池换热器的出口通过管路连接所述压缩机的进口。

6、根据权利要求 5所述的空调系统，其特征在于，所述空调系统在制冷模式时，高温高压的工质经过所述室外热交换器冷却后，从所述室外热交换器的出口出来的工质，分成两路分别流动：其中一路工质经过所述第二节流装置节流，降压降温后流向所述第一换热器；另一路工质经所述第四节流装置节流后流向所述电池换热器，对电池进行冷却；所述第一换热器与所述电池换热器的出口管路连接汇合后再与所述压缩机管路连接，或通过气液分离器及管路与所述压缩机连接。

7、根据权利要求 5所述的空调系统，其特征在于，所述空调系统在制热模式时，低温低压的工质经过所述室外热交换器后，从所述室外热交换器的出口出来的工质，一部份可通过管路或气液分离器及管路回到所述压缩机，另一部份可选择性地与所述电池换热器连通，以对电池提供冷量。

8、根据权利要求 5所述的空调系统，其特征在于，所述空调系统还包括除霜模式及除湿模式，在除霜模式时，所述室外热交换器的第一进口与从所述压缩机的出口过来的管路连接，所述室外热交换器的出口通过管路与所述压缩机的进口连接，高温高压的气态工质从所述室外热交换器的第一进口进入所述室外热交换器，放出热量以实现除霜；在除湿模式时，从所述压缩机的出口过来的工质先经过所述第二换热器、然后再到所述室外热交换器，然后经所述第二节流装置节流后再到所述第一换热器，而吹向室内的空气是先经过所述第一换热器进行降温降湿、再经过所述第二换热器升温降湿的。

9、一种热交换器，所述热交换器为微通道热交换器，包括分配管、集流管、连通所述分配管与集流管的若干扁管、固定于所述扁管之间的翅片、位于所述分配管内用于分配工质的分配器、与所述分配管连通的第一进口和第二进口、与所述集流管连通的出口，所述分配器上设置有分配小孔；所述分配小孔与所述分配管的分配腔连通；所述第一进口直接与所述分配管的分配腔连通，而所述第二进口通过所述分配器上的分配小孔与所述分配腔连通；所述分配管在与所述第一进口和第二进口连通的分配腔内没有设置隔板以隔断所述分配腔，与所述出口连通的集流管内也没有设置隔板以隔断所述集流管内腔。

10、根据权利要求 9所述的热交换器，其特征在于，所述分配管包括管体、端部的端盖，管体与所述端盖通过悍接固定；所述第二进口设置在第二连接管上，所述第二连接管与所述端盖通过焊接固定；所述第一进口所在的连接管与所述端盖、或与所述管体、或与所述分配管另一端的端部通过焊接固定；且所述第一进口的流通面积大于等于所述第二进口的流通面积，所述第二进口所在的连接管伸入所述分配腔的长度大于第一进口所在的连接管伸入所述分配腔的长度。

11、根据权利要求 9所述的热交换器，其特征在于，所述热交换器为用于热泵型空调系统中的室外热交换器；空调系统运行在制冷模式时，工质通过所述第一进口或同时通过所述第一进口和所述第二进口进入所述室外热交换器的分配管的分配腔，而空调系统运行在制热模式时，工质通过所述第二进口进入所述室外热交换器的分配管的分配腔；且所述热交换器的第一进口、第二进口的位置高于所述室外热交换器出口的位置，且所述热交换器在安装时所述分配管所处的高度高于所述集流管所处的高度。