一种空调系统及一种热交换器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种空调系统及一种热交换器，空调系统包括压缩机、室外热交换器、第一换热器、第二换热器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、第二进口、出口、分配管、集流管、扁管、翅片、位于所述分配管内用于分配介质的分配器，分配器上均匀分布有分配小孔；第一进口直接与分配管的分配腔连通，而第二进口通过所述分配器上的分配小孔与分配腔连通；在制冷模式时，气态介质通过第一进口进入分配管，而在制热模式时，介质通过所述第二进口进入分配管，使制冷模式下介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。
【专利说明】一种空调系统及一种热交换器
【技术领域】
[0001] 本发明涉及空调【技术领域】，特别涉及一种汽车空调系统，及该空调系统所用的一 种热交换器。
【背景技术】
[0002] 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面之一。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。
[0003] 另外，在传统汽车中，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就不仅仅是鼓风机和冷凝电机，这一矛盾将更加突出： 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这一矛盾尤为突出。
[0004] 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。在进行制冷循环时，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。
[0005] 而在制热循环时，其工作过程2000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。
[0006] 然而，在上述系统中，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。
[0007] 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%。这样该系统除了制冷循环外，还有循环2000中工质的加热循环系统，即系统相 对较为复杂。
[0008] 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。
[0009] 4)另外在加热时，因循环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。
[0010] 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)。
[0011] 6)再加上该系统同时存在工质的制冷循环和加热循环2000工质的加热循环，系 统的零件较多，相对较为复杂，在车上布置困难，制造成本较高。
[0012] 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】
[0013] 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，并且在制冷时介质直接进入分配管，可以减小制冷时介质进入室 外热交换器的压力损失，并提高空调系统在制冷时的效率。
[0014] 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，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：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、扁管之间固定的翅片、位于所述分配管 内用于分配介质的分配器，所述分配器上均匀分布有分配小孔；所述分配小孔与分配管的 分配腔连通；所述第一进口直接与分配管的分配腔连通，而所述第二进口通过所述分配器 上的分配小孔与分配腔连通；在制冷模式时，气态介质通过所述第一进口进入所述室外热 交换器的分配管，而在制热模式时，介质通过所述第二进口进入所述室外热交换器的分配 管。
[0015] 所述第一节流装置设置于所述室外热交换器之前，所述第二节流装置设置于所述 第一换热器之前，第一节流装置通过管路与所述室外热交换器的第二进口连接；所述压缩 机的出口通过管路与所述第二换热器的进口、或所述室外热交换器的第一进口、或先通过 所述第二换热器再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。
[0016] 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；第二路通过第二节流装置、或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；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 交换器在具体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。
[0017] 所述空调系统还包括中间换热器，中间换热器为双流道换热器：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，第一换热单元的进口与所述第二换热器 的出口管路连接，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压缩机的进口；在制热模式下，第一换热单元通过与经第三 节流装置节流后的第二换热单元的介质进行热交换以降低通过所述第一换热单元的介质 的温度。
[0018] 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另一节流装置；该节流装置的另一 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。
[0019] 所述空调系统在制冷模式时，高温高压的介质经过室外热交换器冷却后，从室外 热交换器的出口出来的介质，分成两路分别流动：其中一路介质经过第二节流装置节流，降 压降温后流向第一换热器；另一路介质经电池换热器之前设置的节流装置节流后流向电池 换热器，对电池进行冷却；所述第一换热器与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连接。
[0020] 所述空调系统在制热模式时，低温低压的介质经过室外热交换器后，从室外热交 换器的出口出来的介质，一部份可通过管路或气液分离器及管路回到压缩机，另一部份可 选择性地与电池换热器连通，以对电池提供冷量。
[0021] 所述空调系统还包括除霜模式及除湿模式，在除霜模式时，室外热交换器的第一 进口与从压缩机出口过来的管路连接，室外热交换器的出口通过管路与压缩机的进口连 接，高温高压的气态介质从室外热交换器的第一进口进入室外热交换器，放出热量以实现 除霜；在除湿模式时，从压缩机出口过来的介质先经过第二换热器、然后再到室外热交换 器，然后经第二节流装置节流后再到第一换热器，而吹向室内的空气是先经过第一换热器 进行降温降湿、再经过第二换热器升温降湿的。
[0022] 此外，为解决上述技术问题，本发明还提供一种热交换器，用于空调系统中与 室外进行了热交换，所述热交换器为微通道热交换器，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、扁管之间固定的翅片、位于所述分配管 内用于分配介质的分配器，所述分配器上均匀分布有分配小孔；所述分配小孔与分配管的 分配腔连通；所述第一进口直接与分配管的分配腔连通，而所述第二进口通过所述分配器 上的分配小孔与分配腔连通；在空调系统运行在制冷模式时，气态介质通过所述第一进口 进入所述室外热交换器的分配管，而空调系统运行在制热模式时，介质通过所述第二进口 进入所述室外热交换器的分配管。
[0023] 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， 且热交换器在具体安装时其分配管所处的高度高于所述集流管所处的高度。
[0024] 相对于现有技术，上述两种技术方案均采用了一个微通道热交换器作为室外热交 换器，且在制冷时直接进入第一集流管的分配腔中，而不再进入第一集流管内的分配器中， 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。
【专利附图】
【附图说明】
[0025] 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】
[0026] 本发明的核心是提供一种空调系统，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、制热时通过室外热交换器时进入热交换器的 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。
[0027] 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。
[0028] 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指的是 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侧进行换热的热交换器。
[0029] 在第一种实施例中，空调系统的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：第一节流装置4、第二节流装置7 ;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。
[0030] 室外热交换器3为具体为微通道热交换器，室外热交换器3还包括分配管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内用于分配介质的分配器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，扁管与分配管36与集流管37通过焊接保证密封，分配器34上 均匀分布有若干分配小孔35。并且室外热交换器3在具体安装时其分配管36略高于集流 管37布置，如可以是分配管36在上方的垂直方向或斜向布置。第一进口 31、第二进口 32 可以如图所示设置在分配管的一端的端盖部，另外也可以连接到分配管的中部区域。
[0031] 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，使空气流与第二换 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出来后经第二截止阀6、第二节 流装置7进行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。
[0032] 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。
[0033] 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,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出来后经第三截止阀14、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。
[0034] 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再到分配腔30， 这样可以保证分配到扁管38的介质的均匀，使室外热交换器换热相对均匀，从而提高换热 效率。
[0035] 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。
[0036] 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，介质通过第二换热器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出来后介质分成两路，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、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,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的介质的温度降低，这 样可以进一步降低节流后到达室外热交换器时的温度，增大与环境的温度差，从而提高在 室外热交换器的交换效率。从而提高相对低温下的制热效率。
[0037] 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一 种实施例的管路连接示意图。本实施例具体为一种电动汽车或混合动力的汽车空调系统， 本电动汽车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用于对电池300进行热管理。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与车厢外侧相连，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。
[0038] 制冷模式时参图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，将低温低压的气态介质压缩成高温高压的 气态介质，介质流经第六截止阀2从室外热交换器3的第一进口 31进入室外热交换器3。 高温高压介质在室外热交换器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。冷却后的介质从室外热交换 器3的出口 33出来后，可分成两路。一路介质经过第二支路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介质，此介质在第一换热器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；另一路液态介质经 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 介质，低温低压的介质在电池换热器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中出来的气态介质汇合，经气液分离器9的分离，液态介质储 藏在气液分离器9内，低温低压的气态介质再被压缩机1压缩成高温高压的气态介质，如此 循环工作。
[0039] 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截止阀即可，即通过对第二截止阀6和第五截止阀12的控 制得以现，从而单独为乘客舱或电池提供冷源。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，则第二截止阀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。
[0040] 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。
[0041] 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。
[0042] 电池箱内循环模式时，当外界环境的温度高于电池的出风温度G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，介质通 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中， 对电池进行降温，使其维持在合适的工作范围内。此时风门405把出风风道402和第二风 道404全部或部分隔断，使得引入电池的出风G经过出风风道402全部或部分通过第一风 道403回到内循环进风口 206,再被鼓风机203输送出空气流E，从而起到节省能源的作用。
[0043] 电池箱外循环模式：当外界环境的温度低于电池的出风温度G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E。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把出风风道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，介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。
[0044] 制热模式请参图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，将低温低压的气态介质压缩成高温高压的气态介质，流经第二换热器102,与低温空 气流B进行热交换。冷却后的介质进入中间换热器5的第一换热单元51，从第一换热单元 51出来的介质分成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 压的介质进入中间换热器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 入第一换热单兀51的介质，同时自身被加热；从第一换热单兀51出来的另外一路介质经过 第一节流装置4进行节流后成为低温低压的介质。此低温低压的两相介质从室外热交换器 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，介质从室外热交换器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出来的介质汇合，汇合后的介质进入气液分离器9。介质经气液分 离器9分离，低压的液态介质储藏在气液分离器12内，低压的气态介质再被压缩机1压缩 成高温高压的气态介质，如此循环工作。此时，第五截止阀12可以处于关闭状态，介质不通 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。
[0045] 中间换热器5具体是通过第四截止阀10控制是否有介质流过中间换热器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。
[0046] 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。
[0047] 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。
[0048] 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。
[0049] 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和第一风道403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。
[0050] 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，将低温低压的气态介质压缩成高温高压的气态介质，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 后介质从室外热交换器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把介质中的液态介质分离，气态介质回到压缩机1，如此循环工作，直至 室外热交换器3的霜被有效去除。
[0051] 当乘客舱内相对湿度较大时，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，因此需要对乘客舱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，将低温低压的气态介质 压缩成高温高压的气态介质，介质进入第二换热器102，对气流B进行加热，气流B经过加热 后成为气流C。介质在第二换热器102中被冷却，冷却后的介质流经第一截止阀8从室外热 交换器3的第一进口 31进入室外热交换器3。高压介质在室外热交换器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。液态介质从室外 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，变成低温低压的介质，此介质在第一换热器101中，吸收空气流A中的热量，本身发生相 变而蒸发成气态，低温低压的气态介质再被压缩机1压缩成高温高压的气态介质，如此循 环工作。
[0052] 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B。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。
[0053] 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，但优选考虑采用电子膨胀阀。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 在管中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采用微通道的蒸发器，这样可以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。
[0054] 以上对本发明所提供的空调系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发 明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其 核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰如进行相应组合及更替，这些改进和修饰也应落 入本发明权利要求的保护范围内。
【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：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、扁管之间固定的翅片、位于所述分配管内用于分配介质的分配器，所述分配 器上均匀分布有分配小孔；所述分配小孔与分配管的分配腔连通；所述第一进口直接与分 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分配腔连通；在制冷 模式时，气态介质通过所述第一进口进入所述室外热交换器的分配管，而在制热模式时，介 质通过所述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 热交换器之前，所述第二节流装置设置于所述第一换热器之前，第一节流装置通过管路与 所述室外热交换器的第二进口连接；所述压缩机的出口通过管路与所述第二换热器的进 口、或所述室外热交换器的第一进口、或先通过所述第二换热器再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；第二路通过第二节 流装置、或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；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，且室外热交换器在具体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，中间换热器为双流道换热器：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，第一换热单元的进口与所述第二换热器的出口管路连接，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 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压缩 机的进口；在制热模式下，第一换热单元通过与经第三节流装置节流后的第二换热单元的 介质进行热交换以降低通过所述第一换热单元的介质的温度。
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另一节流装置；该节流装置的另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 压的介质经过室外热交换器冷却后，从室外热交换器的出口出来的介质，分成两路分别流 动：其中一路介质经过第二节流装置节流，降压降温后流向第一换热器；另一路介质经电 池换热器之前设置的节流装置节流后流向电池换热器，对电池进行冷却；所述第一换热器 与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 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 压的介质经过室外热交换器后，从室外热交换器的出口出来的介质，一部份可通过管路或 气液分离器及管路回到压缩机，另一部份可选择性地与电池换热器连通，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，室外热交换器的第一进口与从压缩机出口过来的管路连接，室外热 交换器的出口通过管路与压缩机的进口连接，高温高压的气态介质从室外热交换器的第一 进口进入室外热交换器，放出热量以实现除霜；在除湿模式时，从压缩机出口过来的介质先 经过第二换热器、然后再到室外热交换器，然后经第二节流装置节流后再到第一换热器，而 吹向室内的空气是先经过第一换热器进行降温降湿、再经过第二换热器升温降湿的。
9. 一种热交换器，用于空调系统中与室外进行了热交换，所述热交换器为微通道热交 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、扁管之间固定的翅片、位于所述分配管内用于分配介质的分配器，所述分配器上均匀分 布有分配小孔；所述分配小孔与分配管的分配腔连通；所述第一进口直接与分配管的分配 腔连通，而所述第二进口通过所述分配器上的分配小孔与分配腔连通；在空调系统运行在 制冷模式时，气态介质通过所述第一进口进入所述室外热交换器的分配管，而空调系统运 行在制热模式时，介质通过所述第二进口进入所述室外热交换器的分配管。
10. 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，且热交换器在具体安装时其分配管所处的高 度高于所述集流管所处的高度。
【文档编号】F25B30/02GK104121724SQ201310151328
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2013年4月27日 优先权日:2013年4月27日
【发明者】陈绍龙, 谭永翔, 刘伟华, 黄宁杰 申请人:杭州三花研究院有限公司