用于作为热泵运行冷却剂循环的方法以及能作为热泵运行的冷却剂循环的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于作为热泵运行冷却剂循环的方法以及一种根据权利要求13的特征的能运行作为热泵运行的冷却剂循环。
【背景技术】
[0002]在电动车辆和混合动力车辆中，为了给乘客车厢和/或各个汽车组件调温，越来越多地考虑能作为热泵运行的冷却剂循环。在低的外部温度的情况下(如温度低于o°c时)，具有在至今的空调设备中常见的组件规格(亦即常见的蒸发器或者冷凝器规格)的热泵循环仅仅产生相对而言低的热功率，该热功率低于现今车辆的要求。至今已知的用于车辆的热泵概念因此通常具有附加的电气加热装置，所述电气加热装置在低的外部温度的情况下能实现电气“加热(Zuheizung) ”。
【发明内容】
[0003]本发明的任务在于，说明一种用于运行冷却剂循环的方法，所述方法即使在低的外部温度的情况下也能实现足够高的热功率，以及创造了一种相应合适的冷却剂循环。
[0004]该任务通过权利要求1或13得以解决。有利的实施和进一步扩展方案由从属权利要求得出。
[0005]本发明的出发点在于如下的想法，通过冷却剂循环的构思并且通过合适的运行策略来确保，被冷却剂压缩机吸入和压缩的冷却剂质量流或者由冷却剂压缩机输送的冷却剂密度(尤其是在低的外部温度的情况下)是尽可能高的。
[0006]原则上可以考虑，通过冷却剂压缩机的转速匹配来调节冷却剂体积流。不过，冷却剂质量流不仅取决于压缩机的冷却剂体积流，而且取决于冷却剂在冷却剂压缩机的进入口处的密度。此外，冷却剂流通常不能任意提高，因为否则在蒸发器上或者说在冷却剂循环的蒸发器上的温度将会过于剧烈地下降。
[0007]两个问题能够通过本发明得以解决。
[0008]根据本发明的冷却剂循环具有冷却剂压缩机，所述冷却剂压缩机吸入、压缩冷却剂并且通过“冷却剂/加热热交换器装置”或者在空调器中的附加的冷凝器/气体冷却器泵送冷却剂。“冷却剂/加热热交换装置”例如可以是“冷却剂/液体热交换器装置”或者“冷却剂/空气热交换器装置”，热量通过所述冷却剂/液体热交换器装置由冷却剂传输到在热循环中用泵唧送的液体上，热量通过所述冷却剂/空气热交换器装置由冷却剂(在没有中间连接被液体穿流的热循环的情况下)传输到流入到乘客车厢中的空气上。
[0009]来自冷却剂/加热热交换装置的冷却剂在至少一个第一膨胀机构中卸压。经卸压的冷却剂穿流冷却剂循环的至少一个蒸发器并从那里朝向压缩机的抽吸入口方向回流。
[0010]所述至少一个蒸发器例如是涉及环境热交换器，环境热交换器从环境空气吸收热量。特别是也可以设有多个蒸发器，例如冷却车辆组件、例如高压蓄能器或类似物的蒸发器。
[0011]本发明的核心在于，在冷却剂/加热热交换器装置的分岔位置(该分岔位置处于冷却剂/加热热交换器装置的冷却剂入口和冷却剂出口之间)处，使冷却剂分岔并且通过第二膨胀机构将冷却剂朝向抽吸入口引导。冷却剂/加热热交换器装置可以是冷却剂/液体热交换器装置，该冷却剂/液体热交换器装置使冷却剂冷却并且也可能使之冷凝，其中，所传输的热量在空调器中被用于通过具有加热热量传输器的热循环来加热内部空间。备选于此地，冷却剂/加热热交换器装置可以是冷却剂/空气热交换器装置，该冷却剂/空气热交换器装置使冷却剂冷却并且也可能使之冷凝，其中，该热量在空调中被直接用于加热内部空间。根据冷却剂，冷却剂/加热热交换器装置中仅进行冷却剂的冷却或也附加地进行冷凝。
[0012]来自所述至少一个蒸发器的冷却剂质量流因此可以与由冷却剂/加热热交换器装置的分岔位置所分岔出的冷却剂质量流相混合。由此可以这样调整或调节被冷却剂压缩机抽吸的冷却剂的密度或者冷却剂质量流，使得即使在低的外部温度的情况下也产生尽可能高的热功率。
[0013]根据本发明的一种进一步扩展方案，位于在冷却剂/加热热交换器装置的分岔位置和冷却剂压缩机的抽吸入口之间的冷却剂循环的区段中设有第二膨胀机构。
[0014]以想象的方式，冷却剂/加热热交换器装置可以被分成一个“第一区段”，所述第一区段从冷却剂入口延伸至分岔位置。在该第一区段中，通过冷却剂压缩机所压缩和变热的冷却剂得以冷却，其中，可以规定，在整个第一区段上保持气态、即保持过热。于此相应地，冷却剂/加热热交换器装置的第一区段可以被称为“减温器(Enthitzer) ”，气态冷却剂通过所述减温器得以冷却。
[0015]冷却剂/加热热交换器装置的“第二区段”通过位于分岔位置和冷却剂出口之间的区段形成。根据冷却剂，在该区段上冷却剂进一步放出热量并冷凝，或者得以进一步超临界地(Uberkritisch)冷却。第二区段可被称成“冷凝器或气体冷却器”，其方式为，来自第一区段的气态冷却剂得以被完全或部分冷凝或者超临界冷却。
[0016]根据本发明的一种进一步扩展方案，冷却剂循环通过冷却剂/加热热交换器装置(就此而言为冷却剂/液体热交换器装置)与由液体穿流的热循环热耦合。冷却剂/液体热交换器装置可以涉及如下的热交换装置，该热交换装置由冷却剂和液体以逆流穿流(逆流热交换器)。上文提到的减温器区段和冷凝器或气体冷却器区段可以通过一个唯一的逆流热交换器的两个区段形成。备选于此地，减温器和冷凝器或者气体冷却器也可以通过两个单独的、串联的逆流热交换器形成。
[0017]热循环具有冷却剂泵或水泵、冷却剂/液体热交换器装置的所述两个区段(减温器区段和冷凝器或气体冷却器区段)和加热热交换器。通常位于空调器中的加热热交换器是液体/空气热交换器，气体和水的热量通过所述液体/空气热交换器可以由液体或者水放出到流入到车辆的乘客车厢内的空气中。
[0018]根据本发明的另一种进一步扩展方案，冷却剂/加热热交换器装置构成为冷却剂/空气热交换器装置。冷却剂循环在此通过通常位于空调中的冷却剂/空气热交换器装置直接将热量放出到流入到车辆的乘客车厢内的空气中。在此，冷却剂/空气热交换器装置的所述两个部分可以在空气侧串联，其中优选地，第一部分在第二部分之后在空气侧被穿流。
[0019]根据本发明的一种进一步扩展方案，在冷却剂/加热热交换器装置的冷却剂出口之后，亦即在冷却剂/加热热交换器装置和所述至少一个第一膨胀机构之间设有另一个分岔位置，所述另一个分岔位置通过第三膨胀机构与冷却剂压缩机的抽吸入口流体连接。
[0020]优选地，第二和/或第三膨胀机构可以是可调节的膨胀机构。备选于此地，可以涉及具有固定的流动横截面的简单的膨胀机构，所述膨胀机构可以分别打开或者关闭。
【附图说明】
[0021]以下与附图相联系地更详细地阐述本发明。图中:
[0022]图1示出根据本发明的冷却剂循环的第一实施例；
[0023]图2示出简化的log(p)_h图表以用于阐述冷却剂的各个状态点；
[0024]图3示出简化的log(p)_h图表以用于阐述冷却剂以超临界运行方式的各个状态占.V，
[0025]图4、5示出根据本发明的冷却剂循环的另一实施例。
【具体实施方式】
[0026]图1示出一个冷却剂循环10，该冷却剂循环具有一个冷却剂压缩机11。冷却剂压缩机11通过抽吸入口 12吸入冷却剂，将该冷却剂压缩并且将所压缩的冷却剂通过压力出口 13泵送至冷却剂/液体热交换器装置14。
[0027]在此示出的实施例中，冷却剂/液体热交换器装置14通过两个串联的逆流热交换器15、16形成。通过冷却剂/液体热交换器装置14，冷却剂循环10和热循环17得以热耦合。热循环17具有水泵18，所述水泵将热液体或水逆着冷却剂流动方向首先泵送通过热交换器16并且然后泵送通过热交换器15并且最后泵送通过加热热交换器19。通过冷却剂/液体热交换器装置14可以将热量由通过冷却剂压缩机11压缩的冷却剂放出到在热循环17中用泵唧送的液体中。通过加热热交换器19可以将热量从在热循环17中用泵唧送的液体放出到吹入到车辆的乘客车厢内的空气中，该空气穿流和/或环流加热热交换器19。
[0028]热交换器15作为减温器起作用，与其串联的热交换器16作为冷凝器起作用或者在以过临界运行方式的冷却剂的情况下作为气体冷却器起作用。通过冷却剂压缩机11压缩和加热的冷却剂首先通过热交换器15放出热量。在此，该冷却剂保持气体形态并且冷却。在热交换器16中使冷却剂继续冷却，并且在此根据冷却剂使冷却剂部分或全部冷凝或者超临界冷却。
[0029]冷却剂/液体热交换器装置14具有一个冷却剂入口 21、一个冷却剂出口 22和一个分岔位置23。分岔位置23沿冷却剂流动方向观察位于冷却剂入口 21和冷却剂出口 22之间。在此示出的实施例中，冷却剂/液体热交换器装置14通过两个单独的热交换器15、16形成，分岔位置23位于所述两个热交换器15、16之间。
[0030]备选于在此示出的实施例地，“减温器区段15”和“冷凝器区段16”也可以综合在一个唯一的热交换器中。在该情况下，分岔位置23将位于热交换器中。
[0031]来自冷却剂出口 22的冷却剂流向一个第一膨胀机构23，该第一膨胀机构在此构成为电气的或电子的可控制或者可调节的膨胀机构。在膨胀机构23中，冷却剂卸压，由此冷却剂得以冷却。经卸压的冷却剂接着穿流蒸发器或者环境热交换器24。代替一个唯一的蒸发器，也可以设有多个蒸发器并且例如也可以并联有多个蒸发器。在蒸发器24中，冷却剂吸收来自环境空气或者来自要冷却的汽车组件的热量。在穿流蒸发器24之后，冷却剂通过收集器25回流至压缩机11的抽吸入口 12。
[0032]如由图1可看出的那样，冷却剂/液体热交换器装置14的分岔位置23通过可控制或可调节的膨胀机构26与收集器的一个入口 27流动连接，该膨胀机构以下被称为第二膨胀机构。
[0033]一个设在出口 22和第一膨胀机构23之间的分岔位置28通过第三膨胀机构29与收集器25的入口 27流动连接，该第三膨胀机构在此同样构成为可控制或可调节的膨胀机构。
[0034]在收集器入