[发明专利]具有制冷系统回路和热泵回路的机动车辆制冷剂回路

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有用于机动车辆的空气调节和加热的制冷系统回路和热泵回路的机动车辆制冷剂回路。

背景技术

由于在现代机动车辆中来自驱动引擎的废热的量不再充足，所以这些车辆需要用于在相对低的环境温度下调节车辆车厢的补充热源。

现有技术中已知解决这个问题的各种方法，所述方法涉及用于供热的系统并且还涉及用于车辆的空气调节的制冷系统的热泵回路，所述系统和热泵回路通常存在于所述车辆中。

例如，从DE10200900A1已知实现与热泵互连的车辆的空气调节系统。引擎的冷却回路经由补充的热交换器而耦合到制冷系统的热泵回路，以使来自所述引擎的冷却回路的废热可用于通过热泵来加热车辆车厢。因此，废弃的引擎热经由整合到所述引擎的冷却水回路中的补充热交换器而馈送到热泵回路的制冷剂回路中。

此外，从EP1623857B1已知可在空气调节模式中和在热泵模式中选择性操作的车辆的空气调节系统。在热泵模式中，热交换器作为热泵蒸发器整合到冷却水回路中，因此废弃的引擎热在所述热泵模式中被吸收并且可用于加热车辆车厢。

从DE102006026359B4已知也可在制冷系统模式中和在热泵模式中选择性操作的车辆的空气调节系统。在此，通过将制冷系统冷凝器用作热泵蒸发器而从环境空气汲取热，其因在热泵操作中的过高压力损失而导致在热泵蒸发器/制冷系统冷凝器中结冰的风险升高。

还不利的是空气热泵的输出随着环境温度下降而减小，然而在低温下适当加热车辆车厢的热需求自然而然地增大。不可频繁地再在小于-10℃的环境温度下用纯粹的空气热泵来实现所要的加热输出。

发明内容

本发明处理的问题在于增大空气热泵的加热输出和在于最大化使用来自环境空气的可用输出以及在于最佳化热泵的总性能数。

本发明的问题是通过权利要求1的特征来解决。在从属权利要求中指示进一步进展。

具体地说，本发明所处理的问题是通过一种具有制冷系统回路和热泵回路的机动车辆制冷剂回路来解决，其中热泵冷凝器、制冷系统和热泵蒸发器和冷却剂回路的冷却器被配置成作为所述热泵回路中的补充热泵蒸发器串行地连接。膨胀构件与制冷剂侧上的冷却器相连，并且用于加热冷却剂的构件被设置在冷却剂回路中。

从广义上讲，术语“冷却器”表示在一侧上结合到冷却剂回路或热交换器回路（例如，乙二醇回路或类似物）中且在另一侧上结合到制冷剂回路中的热交换器。冷却器的主要任务是将热从冷却剂回路或热交换器回路传输到制冷剂回路，其中在热泵模式中，所述制冷剂回路被切换来加热车辆车厢。

根据本发明的优选实施方案，冷却剂回路设计为机动车辆的加热水回路。因此，加热水回路设置为热泵回路中的补充热源，所述加热水回路具备用于加热所述加热水回路的构件。

根据本发明的优选实施方案，用于加热冷却剂回路和/或加热水回路的构件在所述冷却剂回路中配置为电阻加热器、电热塞或PTC加热元件。

根据发明人的一个实施方案，与冷却器相连的膨胀构件在制冷剂的流动方向上被配置在所述冷却器的上游。

作为替代地，与冷却器相连的膨胀构件优选地在制冷剂的流动方向上被配置在所述冷却器的下游。

这个配置的优点在于冷却器中的制冷剂可在不同温度水平下蒸发。这个温度水平高于环境温度水平。因此，冷却水回路也在较高温度水平下操作。这减少了冷却水循环泵的所要泵性能。

机动车辆的制冷剂回路经特别优选地构造使得在热泵操作期间冷却器与热泵空气蒸发器并联连接，且因此空气的环境热和来自冷却剂回路的热两者可用来通过所述热泵加热车辆的乘客车厢。

在这个实施方案中，与没有冷却器的操作相比，蒸发压力可稍微升高。这最小化在热泵操作期间在制冷系统冷凝器上结冰的风险并且抽吸密度以及接着制冷剂的质量流和热泵的性能升高。

根据本发明的一个有利的结构实施方案，对于制冷剂回路，在制冷系统操作期间制冷剂的分叉点在流动方向上在配置在第一膨胀阀的下游。

在现有技术中，第二蒸发器操作为与乘客车厢蒸发器并联的电池冷却装置。在这种情况下，分叉点通常配置在乘客车厢蒸发器的膨胀阀的上游。因此，乘客车厢蒸发器和电池冷却装置每个与其自身的膨胀阀相连。