用于车辆的空调的制作方法

文档序号:4802699
用于车辆的空调的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种用于车辆的空调,包括:冷却装置,该冷却装置包括:散热器、将风送至散热器的冷却风扇、与散热器连接以储存冷却液的贮液箱、以及使冷却液循环的水泵。水冷式冷凝器与冷却管路连接以通过与冷却液的热交换来冷凝混合有过热的蒸汽制冷剂、气体以及液体的两相制冷剂。空冷式冷凝器通过制冷剂管路与水冷式冷凝器串联连接以通过与行驶时流入的外部空气进行热交换来冷凝制冷剂,并且将所冷凝的制冷剂排出至接收器干燥器。
【专利说明】用于车辆的空调
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2012年11月8日提交给韩国知识产权局的韩国专利申请第10-2013-0126238号的优先权及权益,通过引用将其全部内容结合在此。
【技术领域】
[0003]本公开涉及一种用于车辆的空调,并且更具体地,涉及当制冷剂被冷凝时通过同时应用使用冷却液的水冷式冷凝器和使用外部空气的空冷(或空气冷却)式冷凝器来提高制冷剂的冷凝率从而提高总体冷却性能的一种用于车辆的空调。
【背景技术】
[0004]通常,不考虑室外温度,车辆空调通过将车辆室温维持在适当温度下来维持宜人的室内环境。
[0005]车辆空调包括:用于压缩制冷剂的压缩机;用于冷凝和液化由压缩机所压缩的制冷剂的冷凝器;以及,用于迅速膨胀由冷凝器所冷凝和液化的制冷剂的膨胀阀。蒸发器设置成在蒸发由膨胀阀所膨胀的制冷剂时通过使用制冷剂的蒸发潜热(evaporation latentheat)将吹入安装有空调的车辆的空气冷却。
[0006]根据相关技术,当水冷式冷凝器应用于通过冷却来冷凝制冷剂时,在冷凝器中,冷却剂与制冷剂交换热量。然而,由于在冷凝器出口处制冷剂的温度升高,因而能耗增加。
[0007]因为水冷式冷凝器的冷却剂的热容量比空冷式冷凝器的冷却剂的热容量大,所以其冷凝压力低。然而,冷却剂和制冷剂之间的温度差小,而冷却剂的温度高于外部空气的温度,使得低温冷却(sub cool)难以形成,由此使空调的总体冷却性能降低。
[0008]进一步,在应用电机、电力部件、管组(stack)等的环境友好型(environmentally-friendly,环保型)车辆中的冷却剂的冷凝量减少,这是因为冷却剂冷却各个组成元件并流入冷凝器,由此提高冷却温度。
[0009]为了克服上述缺点,存在对具有大容量的冷却风扇(cooling pan)和散热器的需要,但这造成发动机室狭窄并增加了车辆的重量及制造成本。
[0010]在本【背景技术】部分中公开的上述信息仅用于增强对本公开的【背景技术】的理解,并且因此,上述信息可能包含没有构成已为本国的本领域的普通技术人员所知的现有技术的信息。

【发明内容】

[0011]本公开提供一种用于车辆的空调,以在制冷剂被冷凝时通过同时采用使用冷却剂的水冷式冷凝器和使用外部空气的空冷式冷凝器来减小冷凝压力并提高制冷剂的冷凝性能,从而改善冷却性能。
[0012]根据本发明的示例性实施方式的用于车辆的空调系统包括:冷却装置,该冷却装置包括:散热器,设置在车辆前侧;冷却风扇,构造成将风送至散热器;贮液箱,通过冷却管路与散热器相连以储存冷却液;以及水泵,设置在冷却管路上以使冷却液循环。水冷式冷凝器与在散热器和贮液箱之间的冷却管路连接以供冷却液流入,且被构造成通过与冷却液进行热交换来冷凝混合有来自空调装置的压缩机的过热的蒸汽制冷剂、气体及液体的两相制冷剂。空冷式冷凝器通过制冷剂管路与水冷式冷凝器串联连接,冷凝的制冷剂从水冷式冷凝器流入空冷式冷凝器,空冷式冷凝器被设置在散热器的前侧以通过与行驶时流入的外部空气进行热交换来冷凝制冷剂,并将所冷凝的制冷剂排出至接收器干燥器。空冷式冷凝器仅接收经过接收器干燥器时气体制冷剂从中被分离的液体制冷剂,以另外通过与外部空气的热交换来冷凝所接收的液体制冷剂,并将所冷凝的制冷剂排放至膨胀阀。
[0013]空调装置可以包括:膨胀阀,用于使所冷凝的制冷剂膨胀;蒸发器,用于通过与空气热交换来蒸发所膨胀的制冷剂;以及压缩机,用于压缩蒸发的气态制冷剂,该膨胀阀、蒸发器及压缩机通过制冷剂管路彼此连接。该空调装置可以通过使排出的制冷剂顺序地经过通过制冷剂管路彼此相连的水冷式冷凝器和空冷式冷凝器来冷凝从压缩机排出的压缩过的制冷剂。
[0014]接收器干燥器可以通过制冷剂管路与空冷式冷凝器相连并且可以单独地设置。
[0015]通过冷却管路连接的发热体可被设置在水冷式冷凝器和散热器之间,其中,流经水冷式冷凝器的冷却液流入发热体。
[0016]发热体可包括:环境友好型车辆的电力部件、电机或管组以及内燃机车辆的水冷式中冷器。
[0017]内燃机车辆中用于冷却内燃机的内燃机散热器可以设置在散热器与冷却风扇之间。
[0018]根据本发明的另一示例性实施方式的用于车辆的空调包括:膨胀阀,用于使液体制冷剂膨胀;蒸发器,用于通过与空气进行热交换来蒸发由膨胀阀所膨胀的制冷剂;以及压缩机,用于接收来自蒸发器的气态制冷剂并压缩该气态制冷剂,膨胀阀、蒸发器和压缩机通过制冷剂管路彼此连接。
[0019]空调包括冷却装置,该冷却装置包括:散热器,设置在车辆前侧;冷却风扇,构造成将风送至散热器;以及水泵,通过冷却管路连接并被构造成使冷却液循环。水冷式冷凝器与在散热器和贮液箱之间的冷却管路连接以供冷却液流入,且被构造成通过与冷却液进行热交换来冷凝混合有来自压缩机的过热的蒸汽制冷剂、气体及液体的两相制冷剂;并且,水冷式冷凝器沿车辆的宽度方向被设置在散热器的一侧处。空冷式冷凝器通过制冷剂管路与水冷式冷凝器串联连接,冷凝的制冷剂从水冷式冷凝器流入空冷式冷凝器,空冷式冷凝器被设置在散热器的前侧以通过与行驶时流入的外部空气进行热交换来冷凝制冷剂并将所冷凝的制冷剂排出至接收器干燥器。该空冷式冷凝器被构造成仅接收经过接收器干燥器时气体制冷剂从中被分离的液体制冷剂,以另外通过与外部空气热交换来冷凝所接收的液体制冷剂,并将所冷凝的制冷剂排放至膨胀阀。
[0020]通过冷却管路连接的发热体可以设置在水冷式冷凝器和水泵之间,其中,流经水冷式冷凝器的冷却液流入发热体。
[0021]发热体可以包括环境友好型车辆的电力部件、电机或管组以及内燃机车辆的水冷式中冷器。
[0022]接收器干燥器可以单独地设置在水冷式冷凝器处并且通过制冷剂管路与空冷式冷凝器连接。
[0023]冷凝制冷剂的冷凝器分别以水冷式和空冷式形成以同时应用,使得水冷式冷凝器冷凝过热的蒸汽制冷剂和两相区域制冷剂(气体和液体的混合制冷剂)。此外,在两相区域制冷剂另外再次被冷凝的状态下,空冷式冷凝器二次冷凝流经接收器干燥器的液体制冷齐U,从而提高制冷剂的冷凝性能并改善总体冷却性能。
[0024]通过减小制冷剂的冷凝压力可以减小压缩机的工作负荷,从而提高工作燃料效率。
[0025]通过采用水冷式冷凝器,可以减小空冷式冷凝器的尺寸,以便通过增加散热器的气体通过量和扩大外部气体与液体制冷剂之间的差异来改善冷却性能,从而有利于形成制冷剂的低温冷却。
[0026]散热器的冷却性能的改善减少了冷却管路的传热量,并且因此,可以降低循环的冷却剂的水温,使得可以有效地冷却冷却剂而不增加散热器和冷却风扇的容量(capacity)。狭窄的发动机室内部的布局得到简化,从而提高空间利用率,并改善了重量和制造成本。
[0027]进一步,当本公开应用于诸如燃料电池车辆和电动车的环境友好型车辆时,可以通过使用一体化的散热器冷却发热体(例如:电力部件、电机和管组或者内燃机车辆的中冷器)和空调制冷剂,从而改善冷却性能并简化构造。
【专利附图】

【附图说明】
[0028]参考附图描述本公开的示例性实施方式,并且应理解本公开的技术精神不限于该附图。
[0029]图1是根据本公开的第一示例性实施方式的用于车辆的空调的框图。
[0030]图2是根据本公开的第二示例性实施方式的用于车辆的空调的框图。
[0031]图3是根据本公开的第三示例性实施方式的用于车辆的空调的框图。
[0032]图4是根据本公开的第四示例性实施方式的用于车辆的空调的框图。
【具体实施方式】
[0033]在下文中将参照示出了示例性实施方式的附图更全面地描述本公开。
[0034]在说明书中描述的示例性实施方式和在附图中示出的构造仅仅是本公开的示例性实施方式,并不表示本公开的全部技术精神,因此,在提交本公开时,存在可替换在说明书中描述的示例性实施方式和在附图中示出的构造的各种等价物和变形实例。
[0035]此外,贯穿整个说明书,除非明确说明与之相反,否则单词“包括(comprise)”及其变形如“包含(comprises)”或者“含有(comprising)”将理解为包含所述元件但不排除任何其它元件。
[0036]图1是根据本公开的第一示例性实施方式的用于车辆的空调的框图。
[0037]参照图1,当制冷剂被冷凝时,用于车辆的空调100通过减小冷凝压力来改善冷却性能并且通过同时应用使用冷却液的水冷式冷凝器和使用外部空气的空冷式冷凝器来提高制冷剂的冷凝性能。
[0038]为此,用于车辆的空调100包括冷却装置、水冷式冷凝器110及空冷式冷凝器120,并且将在下文中更详细地描述各个组成元件。
[0039]冷却装置包括设置在车辆前侧的散热器102和用于将风送至散热器102的冷却风扇 104。
[0040]冷却风扇104与控制器(在此未示出)相连,使得可以根据车辆的状态和冷却剂或冷却液的温度调整空气量。
[0041]冷却装置进一步包括冷却管路101 (冷却液通过该管路流动)与散热器102连接以储存冷却液的贮液箱106,以及设置在冷却管路101上使冷却液循环的水泵108。
[0042]冷却液可包含冷却剂。
[0043]用于冷却车辆内燃机的散热器103可进一步设置在散热器102和冷却风扇104之间。
[0044]用于内燃机的散热器103通过冷却管路与内燃机连接,该冷却管路与包含在冷却装置中的冷却管路102分离。散热器103冷却内燃机中产生的热并通过外部空气和通过冷却风扇104的操作冷却所加热的冷却液,并且再次提供冷却的冷却液。
[0045]水冷式冷凝器110与位于散热器102与贮液箱106之间的冷却管路101连接以便冷却液流入。在其中混合有过热的蒸汽制冷剂、气体以及液体的两相制冷剂通过制冷剂管路111而流入,制冷剂从压缩机116流动通过该管路。水冷式冷凝器110通过冷却剂和制冷剂之间的热交换来冷凝制冷剂。
[0046]空调装置包括:膨胀阀112,用于膨胀所冷凝的制冷剂;蒸发器114,用于通过所膨胀的制冷剂和空气之间的热交换蒸发所膨胀的制冷剂;以及压缩机116,用于压缩蒸发的气态制冷剂,膨胀阀、蒸发器和压缩机通过制冷剂管路111彼此连接。
[0047]空调装置通过使制冷剂顺序地经过水冷式冷凝器110和空冷式冷凝器120冷凝从压缩机116排出的压缩制冷剂,水冷式冷凝器和空冷式冷凝器通过制冷剂管路111彼此相连。
[0048]空冷式冷凝器120通过制冷剂管路111与水冷式冷凝器110串联连接,使得所冷凝的液体制冷剂从水冷式冷凝器110流入空冷式冷凝器120。
[0049]空冷式冷凝器120设置在散热器102的前侧以通过与行驶时流入的外部空气热交换来冷凝制冷剂并将所冷凝的制冷剂排出至接收器干燥器130。
[0050]空冷式冷凝器120只接收液体制冷剂(经过接收器干燥器130时气体制冷剂从液体制冷剂中分离),并且另外通过与外部空气热交换来冷凝所接收的液体制冷剂以将制冷剂排出至膨胀阀112。
[0051]分离留在冷凝的制冷剂中的气态制冷剂的接收器干燥器130可以通过制冷剂管路111与空冷式冷凝器120连接并且可以单独地设置。
[0052]接收器干燥器130将包含在空冷式冷凝器120所冷凝的制冷剂中且未能发生相变的非冷凝的气体制冷剂从液体制冷剂中分离并且再次将所分离的制冷剂提供至空冷式冷凝器120。
[0053]空冷式冷凝器120接收由水冷式冷凝器110首次冷凝的两相制冷剂(液体和气体的混合制冷剂),通过与外部空气热交换来冷凝所接收的两相制冷剂,并且将所冷凝的制冷剂排出至接收器干燥器130。
[0054]也即,接收器干燥器130将包含在所引入的制冷剂中的非冷凝状态的气体制冷剂从液体制冷剂中分离,并且仅使液态制冷剂通过制冷剂管路111流入空冷式冷凝器120。在这种情况下,接收器干燥器130同样可以过滤包含在制冷剂中的外来物质。
[0055]然后,通过再次与外部空气热交换,空冷式冷凝器120冷凝其中未发生相变的气态制冷剂被接收器干燥器130分离的液态制冷剂,从而提高制冷剂的冷凝效率。
[0056]水冷式冷凝器110通过使用传热系数大于外部空气的传热系数的冷却剂冷却制冷剂,从而减小水冷式冷凝器110内部的冷凝压力。
[0057]通过与外部空气热交换,空冷式冷凝器120首次冷凝经过水冷式冷凝器110所冷凝的制冷剂,使所冷凝的制冷剂流入接收器干燥器130,并且再次只接收液态制冷剂。然后,在包含在液体制冷剂中的非冷凝的气体制冷剂被分离的状态下,空冷式冷凝器120再次通过使用外部空气冷却所接收的液态制冷剂,使得外部空气和制冷剂之间的温度差增加,从而有利于形成低温冷却并且减少冷却管路101的传热量。
[0058]也即,用于车辆的空调100同时采用水冷式冷凝器110和空冷式冷凝器120,以通过有效率地使用冷凝压力减小这一水冷式的优势以及有利地形成低温冷却这一空冷式的优势来弥补每种类型相应的缺点,从而提高空调100的总体冷却性能。
[0059]冷凝制冷剂的冷凝器110及120分别以水冷式和空冷式的方式形成以同时被应用,使得水冷式冷凝器110冷凝过热的蒸汽制冷剂和两相区域制冷剂(气体和液体的混合制冷剂)。在两相区域制冷剂另外再次被冷凝的状态下,空冷式冷凝器120对经过接收器干燥器130的液体制冷剂进行二次冷凝,从而提高制冷剂的冷凝性能并改善总体的冷却性倉泛。
[0060]通过减小制冷剂的冷凝压力减小压缩机的工作负荷,从而提高工作燃料效率。
[0061]可以通过采用水冷式冷凝器110减小空冷式冷凝器120的尺寸。可以通过增加散热器102的空气通过量改善冷却性能,并且可以同时扩大外部空气和液体制冷剂之间的温度差,从而有利于形成制冷剂的低温冷却。
[0062]此外,散热器102的冷却性能的提高降低了冷却管路101的传热量,并且可以降低循环的冷却剂的水温,从而冷却冷却剂而不增大散热器102和冷却风扇104的容量。简化了狭窄的发动机室内部的布局,从而优化空间利用率、重量以及制造成本。
[0063]图2是根据本公开的第二示例性实施方式的用于车辆的空调的框图。
[0064]参照图2,当冷凝制冷剂时,用于车辆的空调200 (适用于诸如燃料电池车辆、电动车辆等环境友好型车辆)通过减小冷凝压力改善冷却性能,并且通过同时采用使用冷却剂的水冷式冷凝器和使用外部空气的空冷式冷凝器提高制冷剂的冷凝性能。
[0065]根据本公开的第二示例性实施方式的用于车辆的空调200包括冷却装置、第一冷凝器210、以及第二冷凝器220。
[0066]冷却装置包括:散热器202,设置在车辆的前侧;冷却风扇204,用于将风送到散热器202 ;贮液箱206,通过冷却液流经的冷却管路201与散热器202相连以储存冷却液:以及水泵208,布置在冷却管路201上以使冷却液循环。
[0067]在此,冷却风扇204与控制器(在此未示出)连接,以可以根据车辆的状态和制冷剂或冷却液的温度调整空气量。冷却液可以包含冷却剂。
[0068]水冷式冷凝器210与散热器202和贮液箱206之间的冷却管路201相连以便冷却液流入。其中混合有过热的蒸汽制冷剂和气体、液体的两相制冷剂流入制冷剂管路211 (制冷剂从压缩机216流动通过该管路),使得水冷式冷凝器210通过冷却剂和制冷剂之间的热交换首次冷凝制冷剂。
[0069]空调装置包括:膨胀阀212,用于膨胀所冷凝的制冷剂;蒸发器214,用于通过所膨胀的制冷剂和空气之间的热交换蒸发所膨胀的制冷剂;以及压缩机216,用于压缩蒸发的气态制冷剂,膨胀阀、蒸发器和压缩机通过制冷剂管路211彼此连接。
[0070]空调装置通过使制冷剂顺序地经过经由制冷剂管路211彼此相连的水冷式冷凝器210和空冷式冷凝器220来冷凝从压缩机216排出的压缩过的制冷剂。
[0071]空冷式冷凝器220通过制冷剂管路211与水冷式冷凝器210串联连接,使得所冷凝的液体制冷剂从水冷式冷凝器210流入。空冷式冷凝器220设置在散热器202的前侧,以通过与行驶时流入的外部空气热交换来冷凝制冷剂并将所冷凝的制冷剂排出至接收器干燥器230。
[0072]空冷式冷凝器220仅接收经过接收器干燥器230时气体制冷剂从其中分离的液体制冷剂,并且另外通过与外部空气热交换来冷凝所接收的液体制冷剂以将制冷剂排出至膨胀阀212。
[0073]在此,分离所冷凝的制冷剂中留下的气态制冷剂的接收器干燥器230可以通过制冷剂管路211与空冷式冷凝器220连接并且可以单独地设置。接收器干燥器230将包含在空冷式冷凝器220所冷凝的制冷剂中且未能发生相变的非冷凝的气体制冷剂从液体制冷剂分离,并且再次将所分离的制冷剂供应至空冷式冷凝器220。
[0074]通过冷却管路201连接的发热体240可以设置在水冷式冷凝器210和散热器202之间,流经水冷式冷凝器210的冷却剂流入冷却管路。发热体240可以包括适用于诸如燃料电池车辆和电动车辆的环境友好型车辆的电力部件、电机或管组以及适用于内燃机车辆的水冷式中冷器。
[0075]也即,从发热体240生成的热量通过与冷却剂热交换冷却,该冷却剂通过水泵208的操作在冷却管路201中循环并从水冷式冷凝器210中被排出。
[0076]因此,冷却剂冷却发热体240,再次流入散热器202,并且在加热状态下通过水泵208的操作在冷却管路201循环时被冷却。冷却剂通过水泵208的操作而被储存在贮液箱206中,并且流入待与制冷剂进行热交换的水冷式冷凝器210,并且重复该操作。
[0077]空冷式冷凝器220接收由水冷式冷凝器210首次冷凝的两相制冷剂(液体和气体的混合制冷剂),通过与外部空气热交换冷凝两相制冷剂,并且将所冷凝的制冷剂排出至接收器干燥器230。
[0078]接收器干燥器230将包含在流入的制冷剂中的非冷凝状态的气体制冷剂从液体制冷剂分离,并且仅使液态制冷剂通过制冷剂管路211再次流入空冷式冷凝器220。在这种情况下,接收器干燥器230也可以过滤包含在制冷剂中的外来物质。
[0079]然后,通过与外部空气再次热交换,空冷式冷凝器220冷凝液态制冷剂(未能相变的气态制冷剂被接收器干燥器230从液态制冷剂中分离出),从而提高制冷剂的冷凝效率。
[0080]在空调200中,水冷式冷凝器210通过使用传热系数大于外部空气的传热系数的冷却剂冷却制冷剂,从而减小水冷式冷凝器210内部的冷凝压力。
[0081]进一步,空冷式冷凝器220通过与外部空气热交换冷凝经过水冷式冷凝器210时所冷凝的制冷剂,使所冷凝的制冷剂流入接收器干燥器230,仅接收液态制冷剂,并且,在包含在液体制冷剂中的非冷凝的气体制冷剂被分离的状态下,通过再次使用外部空气冷却所接收的液态制冷剂。可以增加外部空气和制冷剂之间的温度差,从而有利于形成低温冷却并且减少冷却管路201的传热量。
[0082]用于车辆的空调200同时采用水冷式冷凝器210和空冷式冷凝器220,以通过有效率地使用冷凝压力减小这一水冷式的优势以及形成低温冷却这一空冷式的优势来弥补每种类型相应的缺点,从而改善空调200的总体冷却性能。
[0083]冷凝制冷剂的冷凝器210和220分别形成为水冷式和空冷式以同时应用。水冷式冷凝器210冷凝过热的蒸汽制冷剂和两相区域制冷剂(气体和液体的混合制冷剂)。此外,在两相区域制冷剂另外再次被冷凝状态下,空冷式冷凝器220 二次冷凝流经接收器干燥器230的液体制冷剂,从而提高制冷剂的冷凝性能并且改善总体的冷却性能。
[0084]通过减小制冷剂的冷凝压力减小压缩机的工作负荷,从而提高工作燃料效率。
[0085]空冷式冷凝器220可以通过采用水冷式冷凝器210减小尺寸,使得通过增加散热器202的空气量改善冷却性能。可以同时增加外部空气和液体制冷剂之间的温度差,从而有利于形成制冷剂的低温冷却。
[0086]散热器202的冷却性能的改善减少冷却管路201的传热量。可以降低循环的冷却剂的水温,以有效率地冷却冷却剂而不增加散热器202和冷却风扇204的容量,简化狭窄的发动机室内部的布局以提高空间的利用率,并降低重量和制造成本。
[0087]此外,当本公开应用于诸如燃料电池车辆和电动车的环境友好型车辆时,可以通过使用一个一体化的(或集成的)散热器202冷却发热体240 (例如:电力部件、电机和管路或者内燃机车辆的中冷器)及空调制冷剂,从而提高冷却性能并且简化该构造。
[0088]图3是根据本公开的第三示例性实施方式的用于车辆的空调系统的框图。
[0089]参照图3,当制冷剂被冷凝时,根据本公开的第三示例性实施方式的用于车辆的空调300通过减小冷凝压力来改善冷却性能并且通过同时应用使用冷却剂的水冷式冷凝器和使用外部空气的空冷式冷凝器来提高制冷剂的冷凝性能。
[0090]用于车辆的空调300包括:膨胀阀312,用于使液体制冷剂膨胀;蒸发器314,用于通过所膨胀的制冷剂和空气之间的热交换来蒸发由膨胀阀312所膨胀的制冷剂;以及压缩机316,用于从蒸发器312接收气态制冷剂并且压缩所接收的制冷剂,膨胀阀、蒸发器和压缩机通过制冷剂管路311彼此相连。
[0091]用于车辆的空调300进一步包括冷却装置、水冷式冷凝器310和空冷式冷凝器320,并且将在下文中更详细地描述各个组成元件。
[0092]冷却装置包括:散热器302,设置在车辆前侧;冷却风扇304,用于将风送至散热器302 ;以及水泵306,通过冷却管路301与散热器302连接以使冷却液循环。
[0093]在此,冷却风扇304与控制器(在此未示出)相连,使得可以根据车辆的状态和制冷剂或冷却液的温度调整空气量。冷却液可以包含冷却剂。
[0094]水冷式冷凝器310与散热器302和水泵306之间的冷却管路301相连以便冷却液流入。其中混合有过热的蒸汽制冷剂、气体及液体的两相制冷剂通过来自冷凝器316的制冷剂流经的制冷剂管路311流入,使得水冷式冷凝器310通过冷却剂和制冷剂之间的热交换来冷凝制冷剂。
[0095]水冷式冷凝器310沿车辆宽度方向设置在散热器302的一侧上。[0096]空冷式冷凝器320通过制冷剂管路311与水冷式冷凝器310串联连接,以使所冷凝的液体制冷剂从水冷式冷凝器310流入。
[0097]空冷式冷凝器320被设置在散热器302的前侧以通过与行驶时流入的外部空气热交换来冷凝制冷剂并将所冷凝的制冷剂排出至接收器干燥器330。
[0098]空冷式冷凝器320仅接收经过接收器干燥器330时气体制冷剂被从其中分离的液体制冷剂,并且另外通过与外部空气的热交换来冷凝所接收的液体制冷剂,以将制冷剂排出至膨胀阀312。
[0099]分离所冷凝的制冷剂中留下的气态制冷剂的接收器干燥器330可以通过制冷剂管路311与空冷式冷凝器320连接并且可以单独设置。接收器干燥器330将包含在由空冷式冷凝器320所冷凝的制冷剂中且未能相变的非冷凝的气体制冷剂从液体制冷剂中分离,并且将所分离的制冷剂再次供应至空冷式冷凝器320。
[0100]也即,接收器干燥器330将包含在由空冷式冷凝器320所冷凝的制冷剂中且未能发生相变的非冷凝的气体制冷剂从液体制冷剂中分离,并且将所分离的制冷剂再次供应至空冷式冷凝器320。
[0101]进一步,空冷式冷凝器320接收由水冷式冷凝器310首次冷凝的两相制冷剂(液体和气体的混合制冷剂),通过与外部空气进行热交换来冷凝所接收的两相制冷剂,并且将所冷凝的制冷剂排出至接收器干燥器330。
[0102]接收器干燥器330将包含在所引入的制冷剂中的非冷凝状态的气体制冷剂从液体制冷剂中分离,并且仅使液态制冷剂通过制冷剂管路311再次流入空冷式冷凝器320。
[0103]在这种情况下,接收器干燥器330同样可以过滤包含在制冷剂中的外来物质。
[0104]然后,通过与外部空气再次热交换,空冷式冷凝器320冷凝液态制冷剂,其中,未能发生相变的气态制冷剂被接收器干燥器330从该液态制冷剂中分离,从而提高制冷剂的冷凝效率。
[0105]水冷式冷凝器310通过使用传热系数大于外部空气的传热系数的冷却剂来冷却制冷剂,从而减小水冷式冷凝器310内部的冷凝压力。
[0106]此外,空冷式冷凝器320通过与外部空气热交换冷凝经过水冷式冷凝器310时所冷凝的制冷剂,使所冷凝的制冷剂流入接收器干燥器330,并且再次仅接收液态制冷剂,并在包含在液体制冷剂中的非冷凝的气体制冷剂被分离的状态下,通过再次使用外部空气冷却所接收的液态制冷剂。可以增加外部空气和制冷剂之间的温度差,从而有利于形成低温冷却并且减少冷却管路301的传热量。
[0107]空调300同时采用水冷式冷凝器310和空冷式冷凝器320,以通过有效地利用冷凝压力减小这一水冷式的优势以及有利地形成低温冷却这一空冷式的优势来弥补每种类型相应的缺点,从而改善空调300的总体冷却性能。
[0108]冷凝制冷剂的冷凝器310和320分别以水冷式和空冷式形成以同时应用。水冷式冷凝器310冷凝过热的蒸汽制冷剂和两相区域制冷剂(气体和液体的混合制冷剂),并且空冷式冷凝器320在两相区域制冷剂另外再次被冷凝的状态下二次冷凝流经接收器干燥器330的液体制冷剂,从而提高制冷剂的冷凝性能并且改善总体的冷却性能。
[0109]通过减小制冷剂的冷凝压力可以减小压缩机的工作负荷,从而提高工作燃料效率。[0110]空冷式冷凝器320可以通过采用水冷式冷凝器310减小尺寸,使得可以通过增加散热器302的空气通过量提高冷却性能,并且同时,可以增加外部空气和液体制冷剂之间的温度差,从而有利于形成制冷剂的低温冷却。
[0111]散热器302的冷却性能的改善减少了冷却管路301的传热量。可以降低循环的冷却剂的水温以有效率地冷却冷却剂而不增加散热器302和冷却风扇304的容量,简化狭窄的发动机室内部的布局以提高空间利用率,并降低重量和制造成本。
[0112]图4是根据本公开的第四示例性实施方式的用于车辆的空调的框图。
[0113]参照图4,当冷凝制冷剂时,用于车辆的空调400 (适用于诸如燃料电池车辆、电动车辆等环境友好型车辆)通过减小冷凝压力改善冷却性能,并且通过同时采用使用冷却剂的水冷式冷凝器和使用外部空气的空冷式冷凝器提高制冷剂的冷凝性能。
[0114]用于车辆的空调400包括:膨胀阀412,用于使液体制冷剂膨胀;蒸发器414,用于通过所膨胀的制冷剂和空气之间的热交换来蒸发由膨胀阀412所膨胀的制冷剂;以及压缩机416,用于从蒸发器412接收气态制冷剂并且压缩所接收的制冷剂,膨胀阀、蒸发器和压缩机通过制冷剂管路311彼此相连。
[0115]在此,用于车辆的空调400进一步包括冷却装置、水冷式冷凝器410及空冷式冷凝器420,并且将在下文更详细地描述各个组成元件。
[0116]冷却装置包括:散热器402,设置在车辆前侧;冷却风扇404,用于将风送至散热器402 ;以及水泵406,通过冷却管路401与散热器402连接以使冷却液循环。
[0117]这里,冷却风扇404与控制器(在此未示出)相连,使得可以根据车辆的状态和制冷剂或冷却液的温度来调整空气量。冷却液可以包含冷却剂。
[0118]水冷式冷凝器410和在散热器402与水泵406之间的冷却管路401相连以便冷却液流入。其中混合有过热的蒸汽制冷剂、气体及液体的两相制冷剂通过制冷剂管路411 (制冷剂从空调装置的压缩机416流动通过该制冷剂管路)流入,使得水冷式冷凝器410通过冷却剂和制冷剂之间的热交换首次冷凝制冷剂。
[0119]水冷式冷凝器410沿车辆宽度方向定位在散热器402的一侧上。
[0120]空冷式冷凝器420通过制冷剂管路411与水冷式冷凝器410串联连接,使得所冷凝的液体制冷剂从水冷式冷凝器410流入。
[0121 ] 空冷式冷凝器420设置在散热器402的前侧以通过与行驶时流入的外部空气进行热交换来冷凝制冷剂并将所冷凝的制冷剂排出至接收器干燥器430。
[0122]进一步,空冷式冷凝器420仅接收在经过接收器干燥器430时气体制冷剂从其中分离的液体制冷剂,并且另外通过与外部空气的热交换来冷凝所接收的液体制冷剂以将制冷剂排出至膨胀阀412。
[0123]这里,分离所冷凝的制冷剂中留下的气态制冷剂的接收器干燥器430可以通过制冷剂管路411与空冷式冷凝器420连接并且可以单独设置。接收器干燥器430将包含在空冷式冷凝器420所冷凝的制冷剂中且未能相变的非冷凝的气体制冷剂从液体制冷剂中分离,并且将所分离的制冷剂供应至空冷式冷凝器420。
[0124]通过冷却管路401连接的发热体440可以被设置在水冷式冷凝器410与散热器402之间,流经水冷式冷凝器410的冷却剂流入冷却管路。
[0125]发热体440可以包括适用于诸如燃料电池车辆和电动车辆的环境友好型车辆的电力部件、电机或管组以及适用于内燃机车辆的水冷式中冷器。
[0126]从发热体440生成的热量通过与冷却剂热交换来冷却,该冷却剂通过水泵406的操作在冷却管路401中循环并从水冷式冷凝器410中被排出。
[0127]因此,冷却剂冷却发热体440,在加热的状态下通过水泵406的操作在冷却管路401中循环时再次流入散热器402,并且通过水泵406的操作流入水冷式冷凝器410以与制冷剂热交换,并且重复该操作。
[0128]空冷式冷凝器420接收通过水冷式冷凝器410首次冷凝的两相制冷剂(液体和气体的混合制冷剂),通过与外部空气热交换冷凝两相制冷剂,并且将所冷凝的制冷剂排出至接收器干燥器430。
[0129]接收器干燥器430将包含在流入的制冷剂中的非冷凝状态的气体制冷剂从液体制冷剂中分离,并且仅使液态制冷剂通过制冷剂管路411再次流入空冷式冷凝器420。
[0130]在这种情况下,接收器干燥器430也可以过滤包含在制冷剂中的外来物质。
[0131]然后,通过与外部空气再次热交换,空冷式冷凝器420冷凝液态制冷剂(其中,未能相变的气态制冷剂通过接收器干燥器430从该液态制冷剂中被分离),从而提高制冷剂的冷凝效率。
[0132]水冷式冷凝器410通过使用传热系数大于外部空气的传热系数的冷却剂冷却制冷剂,从而减小水冷式冷凝器410内部的冷凝压力。
[0133]进一步,空冷式冷凝器420通过与外部空气进行热交换来冷凝经过水冷式冷凝器410所冷凝的制冷剂,使所冷凝的制冷剂流入接收器干燥器430,再次仅接收液态制冷剂,并且在包含在液体制冷剂中的非冷凝的气体制冷剂被分离的状态下通过使用外部空气冷却所接收的液态制冷剂。可以增加外部空气和制冷剂之间的温度差,从而有利于形成低温冷却并且减少冷却管路401的传热量。
[0134]也即,空调400同时采用水冷式冷凝器410和空冷式冷凝器420,以通过有效地利用冷凝压力减小这一水冷式的优势以及有利地形成低温冷却这一空冷式的优势来弥补每种类型相应的缺点,从而改善空调400的总体冷却性能。
[0135]冷凝制冷剂的冷凝器410和420分别以水冷式和空冷式形成以同时应用。水冷式冷凝器410冷凝过热的蒸汽制冷剂和两相区域制冷剂(气体和液体的混合制冷剂),并且空冷式冷凝器420在两相区域制冷剂另外再次被冷凝的状态下对经过接收器干燥器430的液体制冷剂进行二次冷凝,从而提高制冷剂的冷凝性能并且改善总体的冷却性能。
[0136]通过减小制冷剂的冷凝压力可以减小压缩机的工作负荷,从而提高工作燃料效率。
[0137]空冷式冷凝器420可以通过采用水冷式冷凝器410减小尺寸,以通过增加散热器402的空气通过量改善冷却性能,并且同时增加外部空气和液体制冷剂之间的温度差,从而有利于形成制冷剂的低温冷却。
[0138]散热器402的冷却性能的改善减少了冷却管路401的传热量。可以降低循环的冷却剂的水温,以有效地冷却冷却剂而不增加散热器402和冷却风扇404的容量,简化狭窄的发动机室内部的布局以提高空间利用率,并降低重量和制造成本。
[0139]进一步,当本公开应用于诸如燃料电池车辆和电动车的环境友好型车辆时,可以通过使用一个一体化散热器402冷却发热体440 (例如:电力部件、电机和管组或者内燃机车辆的中冷器)及空调制冷剂,从而提高冷却性能并且简化构造。
[0140]尽管已经结合目前视为实用的示列性实施方式来描述本公开,然而,本发明构思并不局限于所公开的实施方式,相反,而是旨在覆盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。
【权利要求】
1.一种用于车辆的空调,所述空调包括: 冷却装置,包括:散热器,设置在车辆前侧;冷却风扇,构造成将风送至所述散热器;贮液箱,通过冷却管路与所述散热器连接以储存冷却液;以及水泵,设置在所述冷却管路上以使所述冷却液循环; 水冷式冷凝器,所述水冷式冷凝器与所述散热器和所述贮液箱之间的所述冷却管路连接以供所述冷却液流入,且所述水冷式冷凝器被构造成通过与所述冷却液进行热交换来冷凝混合有来自空调装置的过热的蒸汽制冷剂、气体及液体的两相制冷剂;以及 空冷式冷凝器,所述空冷式冷凝器通过制冷剂管路与所述水冷式冷凝器串联连接,冷凝的制冷剂从所述水冷式冷凝器流入所述空冷式冷凝器,所述空冷式冷凝器被设置在所述散热器的前侧以通过与行驶时流入的外部空气进行热交换来冷凝所述制冷剂并将冷凝的制冷剂排出至接收器干燥器,并且,所述空冷式冷凝器被构造成仅接收经过所述接收器干燥器时气体制冷剂被从中被分离的液体制冷剂,以另外通过与外部空气进行热交换来冷凝所接收的液体制冷剂,并将所冷凝的制冷剂排放至膨胀阀。
2.根据权利要求1所述的空调,其中: 所述空调装置包括: 膨胀阀,用于使所冷凝的制冷剂膨胀;蒸发器,用于通过与空气进行热交换来蒸发所膨胀的制冷剂;以及压缩机,用于压缩所蒸发的气态制冷剂,其中,所述膨胀阀、所述蒸发器及所述压缩机通过所述制冷剂管路彼此连接,并且 其中,所述空调装置通过使排出的制冷剂顺序地经过所述水冷式冷凝器和所述空冷式冷凝器来冷凝从所述压缩机排出的压缩的制冷剂,所述水冷式冷凝器与所述空冷式冷凝器通过所述制冷剂管路彼此相连。
3.根据权利要求1所述的空 调,其中: 所述接收器干燥器通过所述制冷剂管路与所述空冷式冷凝器连接。
4.根据权利要求1所述的空调,其中: 通过所述冷却管路连接的发热体设置在所述水冷式冷凝器和所述散热器之间,流经所述水冷式冷凝器的所述冷却液流入所述发热体。
5.根据权利要求4所述的空调,其中: 所述发热体包括环境友好型车辆的电力部件、电机或管组以及内燃机车辆的水冷式中冷器。
6.根据权利要求1所述的空调,其中: 在内燃机车辆中用于冷却内燃机的内燃机散热器被设置在所述散热器与所述冷却风扇之间。
7.一种用于车辆的空调,所述空调包括: 膨胀阀,用于使液体制冷剂膨胀; 蒸发器,用于通过与空气进行热交换来蒸发由所述膨胀阀所膨胀的制冷剂; 压缩机,用于接收来自于所述蒸发器的气态制冷剂并且压缩所述气态制冷剂,所述膨胀阀、所述蒸发器及所述压缩机通过所述制冷剂管路彼此连接; 冷却装置包括:散热器,设置在车辆前侧;冷却风扇,构造成将风送至所述散热器;以及水泵,通过所述冷却管路连接并且构造成使冷却液循环;水冷式冷凝器,所述水冷式冷凝器与在所述散热器和所述水泵之间的所述冷却管路连接以供所述冷却液流入,且所述水冷式冷凝器被构造成通过与所述冷却液进行热交换来冷凝混合有来自空调装置的压缩机的过热的蒸汽制冷剂、气体及液体的两相制冷剂,并且,所述水冷式冷凝器沿所述车辆的宽度方向设置在所述散热器的一侧处;以及 空冷式冷凝器,所述空冷式冷凝器通过制冷剂管路与所述水冷式冷凝器串联连接,冷凝的制冷剂从所述水冷式冷凝器流入所述空冷式冷凝器,所述空冷式冷凝器被设置在所述散热器的前侧以通过与行驶时流入的外部空气进行热交换来冷凝所述制冷剂,并将所冷凝的制冷剂排出至接收器干燥器,并且,所述空冷式冷凝器被构造成仅接收经过所述接收器干燥器时气体制冷剂从中被分离的液体制冷剂,以另外通过与外部空气进行热交换来冷凝所接收的液体制冷剂并将所冷凝的制冷剂排放至膨胀阀。
8.根据权利要求7所述的空调,其中: 通过所述冷却管路连接的发热体被设置在所述水冷式冷凝器和所述水泵之间,流经所述水冷式冷凝器的冷却液流入所述发热体。
9.根据权利要求8所述的空调,其中: 所述发热体包括环境友好型车辆的电力部件、电机或管组以及内燃机车辆的水冷式中冷器。
10.根据权利要求7所述的空调,其中: 所述接收器干燥器单独地设置在所述水冷式冷凝器的侧边并且通过所述制冷剂管路与所述空冷式冷凝器连接。
【文档编号】F25B6/02GK103808055SQ201310526466
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年10月30日 优先权日:2012年11月8日
【发明者】金载然 申请人:现代自动车株式会社
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