用于作為熱泵運(yùn)行冷卻劑循環(huán)的方法以及能作為熱泵運(yùn)行的冷卻劑循環(huán)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的用于作為熱泵運(yùn)行冷卻劑循環(huán)的方法以及一種根據(jù)權(quán)利要求13的特征的能運(yùn)行作為熱泵運(yùn)行的冷卻劑循環(huán)。
【背景技術(shù)】
[0002]在電動(dòng)車(chē)輛和混合動(dòng)力車(chē)輛中，為了給乘客車(chē)廂和/或各個(gè)汽車(chē)組件調(diào)溫，越來(lái)越多地考慮能作為熱泵運(yùn)行的冷卻劑循環(huán)。在低的外部溫度的情況下(如溫度低于o°c時(shí))，具有在至今的空調(diào)設(shè)備中常見(jiàn)的組件規(guī)格(亦即常見(jiàn)的蒸發(fā)器或者冷凝器規(guī)格)的熱泵循環(huán)僅僅產(chǎn)生相對(duì)而言低的熱功率，該熱功率低于現(xiàn)今車(chē)輛的要求。至今已知的用于車(chē)輛的熱泵概念因此通常具有附加的電氣加熱裝置，所述電氣加熱裝置在低的外部溫度的情況下能實(shí)現(xiàn)電氣“加熱(Zuheizung) ”。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的任務(wù)在于，說(shuō)明一種用于運(yùn)行冷卻劑循環(huán)的方法，所述方法即使在低的外部溫度的情況下也能實(shí)現(xiàn)足夠高的熱功率，以及創(chuàng)造了一種相應(yīng)合適的冷卻劑循環(huán)。
[0004]該任務(wù)通過(guò)權(quán)利要求1或13得以解決。有利的實(shí)施和進(jìn)一步擴(kuò)展方案由從屬權(quán)利要求得出。
[0005]本發(fā)明的出發(fā)點(diǎn)在于如下的想法，通過(guò)冷卻劑循環(huán)的構(gòu)思并且通過(guò)合適的運(yùn)行策略來(lái)確保，被冷卻劑壓縮機(jī)吸入和壓縮的冷卻劑質(zhì)量流或者由冷卻劑壓縮機(jī)輸送的冷卻劑密度(尤其是在低的外部溫度的情況下)是盡可能高的。
[0006]原則上可以考慮，通過(guò)冷卻劑壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速匹配來(lái)調(diào)節(jié)冷卻劑體積流。不過(guò)，冷卻劑質(zhì)量流不僅取決于壓縮機(jī)的冷卻劑體積流，而且取決于冷卻劑在冷卻劑壓縮機(jī)的進(jìn)入口處的密度。此外，冷卻劑流通常不能任意提高，因?yàn)榉駝t在蒸發(fā)器上或者說(shuō)在冷卻劑循環(huán)的蒸發(fā)器上的溫度將會(huì)過(guò)于劇烈地下降。
[0007]兩個(gè)問(wèn)題能夠通過(guò)本發(fā)明得以解決。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的冷卻劑循環(huán)具有冷卻劑壓縮機(jī)，所述冷卻劑壓縮機(jī)吸入、壓縮冷卻劑并且通過(guò)“冷卻劑/加熱熱交換器裝置”或者在空調(diào)器中的附加的冷凝器/氣體冷卻器泵送冷卻劑。“冷卻劑/加熱熱交換裝置”例如可以是“冷卻劑/液體熱交換器裝置”或者“冷卻劑/空氣熱交換器裝置”，熱量通過(guò)所述冷卻劑/液體熱交換器裝置由冷卻劑傳輸?shù)皆跓嵫h(huán)中用泵唧送的液體上，熱量通過(guò)所述冷卻劑/空氣熱交換器裝置由冷卻劑(在沒(méi)有中間連接被液體穿流的熱循環(huán)的情況下)傳輸?shù)搅魅氲匠丝蛙?chē)廂中的空氣上。
[0009]來(lái)自冷卻劑/加熱熱交換裝置的冷卻劑在至少一個(gè)第一膨脹機(jī)構(gòu)中卸壓。經(jīng)卸壓的冷卻劑穿流冷卻劑循環(huán)的至少一個(gè)蒸發(fā)器并從那里朝向壓縮機(jī)的抽吸入口方向回流。
[0010]所述至少一個(gè)蒸發(fā)器例如是涉及環(huán)境熱交換器，環(huán)境熱交換器從環(huán)境空氣吸收熱量。特別是也可以設(shè)有多個(gè)蒸發(fā)器，例如冷卻車(chē)輛組件、例如高壓蓄能器或類(lèi)似物的蒸發(fā)器。
[0011]本發(fā)明的核心在于，在冷卻劑/加熱熱交換器裝置的分岔位置(該分岔位置處于冷卻劑/加熱熱交換器裝置的冷卻劑入口和冷卻劑出口之間)處，使冷卻劑分岔并且通過(guò)第二膨脹機(jī)構(gòu)將冷卻劑朝向抽吸入口引導(dǎo)。冷卻劑/加熱熱交換器裝置可以是冷卻劑/液體熱交換器裝置，該冷卻劑/液體熱交換器裝置使冷卻劑冷卻并且也可能使之冷凝，其中，所傳輸?shù)臒崃吭诳照{(diào)器中被用于通過(guò)具有加熱熱量傳輸器的熱循環(huán)來(lái)加熱內(nèi)部空間。備選于此地，冷卻劑/加熱熱交換器裝置可以是冷卻劑/空氣熱交換器裝置，該冷卻劑/空氣熱交換器裝置使冷卻劑冷卻并且也可能使之冷凝，其中，該熱量在空調(diào)中被直接用于加熱內(nèi)部空間。根據(jù)冷卻劑，冷卻劑/加熱熱交換器裝置中僅進(jìn)行冷卻劑的冷卻或也附加地進(jìn)行冷凝。
[0012]來(lái)自所述至少一個(gè)蒸發(fā)器的冷卻劑質(zhì)量流因此可以與由冷卻劑/加熱熱交換器裝置的分岔位置所分岔出的冷卻劑質(zhì)量流相混合。由此可以這樣調(diào)整或調(diào)節(jié)被冷卻劑壓縮機(jī)抽吸的冷卻劑的密度或者冷卻劑質(zhì)量流，使得即使在低的外部溫度的情況下也產(chǎn)生盡可能高的熱功率。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一種進(jìn)一步擴(kuò)展方案，位于在冷卻劑/加熱熱交換器裝置的分岔位置和冷卻劑壓縮機(jī)的抽吸入口之間的冷卻劑循環(huán)的區(qū)段中設(shè)有第二膨脹機(jī)構(gòu)。
[0014]以想象的方式，冷卻劑/加熱熱交換器裝置可以被分成一個(gè)“第一區(qū)段”，所述第一區(qū)段從冷卻劑入口延伸至分岔位置。在該第一區(qū)段中，通過(guò)冷卻劑壓縮機(jī)所壓縮和變熱的冷卻劑得以冷卻，其中，可以規(guī)定，在整個(gè)第一區(qū)段上保持氣態(tài)、即保持過(guò)熱。于此相應(yīng)地，冷卻劑/加熱熱交換器裝置的第一區(qū)段可以被稱為“減溫器(Enthitzer) ”，氣態(tài)冷卻劑通過(guò)所述減溫器得以冷卻。
[0015]冷卻劑/加熱熱交換器裝置的“第二區(qū)段”通過(guò)位于分岔位置和冷卻劑出口之間的區(qū)段形成。根據(jù)冷卻劑，在該區(qū)段上冷卻劑進(jìn)一步放出熱量并冷凝，或者得以進(jìn)一步超臨界地(Uberkritisch)冷卻。第二區(qū)段可被稱成“冷凝器或氣體冷卻器”，其方式為，來(lái)自第一區(qū)段的氣態(tài)冷卻劑得以被完全或部分冷凝或者超臨界冷卻。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一種進(jìn)一步擴(kuò)展方案，冷卻劑循環(huán)通過(guò)冷卻劑/加熱熱交換器裝置(就此而言為冷卻劑/液體熱交換器裝置)與由液體穿流的熱循環(huán)熱耦合。冷卻劑/液體熱交換器裝置可以涉及如下的熱交換裝置，該熱交換裝置由冷卻劑和液體以逆流穿流(逆流熱交換器)。上文提到的減溫器區(qū)段和冷凝器或氣體冷卻器區(qū)段可以通過(guò)一個(gè)唯一的逆流熱交換器的兩個(gè)區(qū)段形成。備選于此地，減溫器和冷凝器或者氣體冷卻器也可以通過(guò)兩個(gè)單獨(dú)的、串聯(lián)的逆流熱交換器形成。
[0017]熱循環(huán)具有冷卻劑泵或水泵、冷卻劑/液體熱交換器裝置的所述兩個(gè)區(qū)段(減溫器區(qū)段和冷凝器或氣體冷卻器區(qū)段)和加熱熱交換器。通常位于空調(diào)器中的加熱熱交換器是液體/空氣熱交換器，氣體和水的熱量通過(guò)所述液體/空氣熱交換器可以由液體或者水放出到流入到車(chē)輛的乘客車(chē)廂內(nèi)的空氣中。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一種進(jìn)一步擴(kuò)展方案，冷卻劑/加熱熱交換器裝置構(gòu)成為冷卻劑/空氣熱交換器裝置。冷卻劑循環(huán)在此通過(guò)通常位于空調(diào)中的冷卻劑/空氣熱交換器裝置直接將熱量放出到流入到車(chē)輛的乘客車(chē)廂內(nèi)的空氣中。在此，冷卻劑/空氣熱交換器裝置的所述兩個(gè)部分可以在空氣側(cè)串聯(lián)，其中優(yōu)選地，第一部分在第二部分之后在空氣側(cè)被穿流。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一種進(jìn)一步擴(kuò)展方案，在冷卻劑/加熱熱交換器裝置的冷卻劑出口之后，亦即在冷卻劑/加熱熱交換器裝置和所述至少一個(gè)第一膨脹機(jī)構(gòu)之間設(shè)有另一個(gè)分岔位置，所述另一個(gè)分岔位置通過(guò)第三膨脹機(jī)構(gòu)與冷卻劑壓縮機(jī)的抽吸入口流體連接。
[0020]優(yōu)選地，第二和/或第三膨脹機(jī)構(gòu)可以是可調(diào)節(jié)的膨脹機(jī)構(gòu)。備選于此地，可以涉及具有固定的流動(dòng)橫截面的簡(jiǎn)單的膨脹機(jī)構(gòu)，所述膨脹機(jī)構(gòu)可以分別打開(kāi)或者關(guān)閉。
【附圖說(shuō)明】
[0021]以下與附圖相聯(lián)系地更詳細(xì)地闡述本發(fā)明。圖中:
[0022]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的冷卻劑循環(huán)的第一實(shí)施例；
[0023]圖2示出簡(jiǎn)化的log(p)_h圖表以用于闡述冷卻劑的各個(gè)狀態(tài)點(diǎn)；
[0024]圖3示出簡(jiǎn)化的log(p)_h圖表以用于闡述冷卻劑以超臨界運(yùn)行方式的各個(gè)狀態(tài)占.V，
[0025]圖4、5示出根據(jù)本發(fā)明的冷卻劑循環(huán)的另一實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0026]圖1示出一個(gè)冷卻劑循環(huán)10，該冷卻劑循環(huán)具有一個(gè)冷卻劑壓縮機(jī)11。冷卻劑壓縮機(jī)11通過(guò)抽吸入口 12吸入冷卻劑，將該冷卻劑壓縮并且將所壓縮的冷卻劑通過(guò)壓力出口 13泵送至冷卻劑/液體熱交換器裝置14。
[0027]在此示出的實(shí)施例中，冷卻劑/液體熱交換器裝置14通過(guò)兩個(gè)串聯(lián)的逆流熱交換器15、16形成。通過(guò)冷卻劑/液體熱交換器裝置14，冷卻劑循環(huán)10和熱循環(huán)17得以熱耦合。熱循環(huán)17具有水泵18，所述水泵將熱液體或水逆著冷卻劑流動(dòng)方向首先泵送通過(guò)熱交換器16并且然后泵送通過(guò)熱交換器15并且最后泵送通過(guò)加熱熱交換器19。通過(guò)冷卻劑/液體熱交換器裝置14可以將熱量由通過(guò)冷卻劑壓縮機(jī)11壓縮的冷卻劑放出到在熱循環(huán)17中用泵唧送的液體中。通過(guò)加熱熱交換器19可以將熱量從在熱循環(huán)17中用泵唧送的液體放出到吹入到車(chē)輛的乘客車(chē)廂內(nèi)的空氣中，該空氣穿流和/或環(huán)流加熱熱交換器19。
[0028]熱交換器15作為減溫器起作用，與其串聯(lián)的熱交換器16作為冷凝器起作用或者在以過(guò)臨界運(yùn)行方式的冷卻劑的情況下作為氣體冷卻器起作用。通過(guò)冷卻劑壓縮機(jī)11壓縮和加熱的冷卻劑首先通過(guò)熱交換器15放出熱量。在此，該冷卻劑保持氣體形態(tài)并且冷卻。在熱交換器16中使冷卻劑繼續(xù)冷卻，并且在此根據(jù)冷卻劑使冷卻劑部分或全部冷凝或者超臨界冷卻。
[0029]冷卻劑/液體熱交換器裝置14具有一個(gè)冷卻劑入口 21、一個(gè)冷卻劑出口 22和一個(gè)分岔位置23。分岔位置23沿冷卻劑流動(dòng)方向觀察位于冷卻劑入口 21和冷卻劑出口 22之間。在此示出的實(shí)施例中，冷卻劑/液體熱交換器裝置14通過(guò)兩個(gè)單獨(dú)的熱交換器15、16形成，分岔位置23位于所述兩個(gè)熱交換器15、16之間。
[0030]備選于在此示出的實(shí)施例地，“減溫器區(qū)段15”和“冷凝器區(qū)段16”也可以綜合在一個(gè)唯一的熱交換器中。在該情況下，分岔位置23將位于熱交換器中。
[0031]來(lái)自冷卻劑出口 22的冷卻劑流向一個(gè)第一膨脹機(jī)構(gòu)23，該第一膨脹機(jī)構(gòu)在此構(gòu)成為電氣的或電子的可控制或者可調(diào)節(jié)的膨脹機(jī)構(gòu)。在膨脹機(jī)構(gòu)23中，冷卻劑卸壓，由此冷卻劑得以冷卻。經(jīng)卸壓的冷卻劑接著穿流蒸發(fā)器或者環(huán)境熱交換器24。代替一個(gè)唯一的蒸發(fā)器，也可以設(shè)有多個(gè)蒸發(fā)器并且例如也可以并聯(lián)有多個(gè)蒸發(fā)器。在蒸發(fā)器24中，冷卻劑吸收來(lái)自環(huán)境空氣或者來(lái)自要冷卻的汽車(chē)組件的熱量。在穿流蒸發(fā)器24之后，冷卻劑通過(guò)收集器25回流至壓縮機(jī)11的抽吸入口 12。
[0032]如由圖1可看出的那樣，冷卻劑/液體熱交換器裝置14的分岔位置23通過(guò)可控制或可調(diào)節(jié)的膨脹機(jī)構(gòu)26與收集器的一個(gè)入口 27流動(dòng)連接，該膨脹機(jī)構(gòu)以下被稱為第二膨脹機(jī)構(gòu)。
[0033]一個(gè)設(shè)在出口 22和第一膨脹機(jī)構(gòu)23之間的分岔位置28通過(guò)第三膨脹機(jī)構(gòu)29與收集器25的入口 27流動(dòng)連接，該第三膨脹機(jī)構(gòu)在此同樣構(gòu)成為可控制或可調(diào)節(jié)的膨脹機(jī)構(gòu)。
[0034]在收集器入