专利名称：包括空调环路和与空调环路协作的副环路的空调系统，特别是用于机动车辆的制作方法
技术领域：
本发明涉及机动车辆供暖、通风和/或空调设备的领域。本发明的主题是ー种用于使用副环路的方法，所述副环路设置有热存储模块，所述副环路并入到机动车辆配备的空调系统中。本发明的其他主题是这样的副环路和这样的空调系统。
背景技术：
机动车辆配备有空调系统，以便改变车辆内部内的气动热參数。这样的改变经由空气流在内部的分布而获得。为此，空调系统包括供暖、通风和/或空调设备，其主要包括壳体，在空气流扩散到车辆内部之前，空气流在所述壳体中循环。空调系统还包括空调环路，冷却剂在空调环路中循环。空调环路包括蒸发器，蒸发器布置在供暖、通风和/或空调设备的壳体内部，以便在空气流分配到机动车辆内部之前冷却空气流。根据实施例的ー种形式，空调环路还包括冷却剂/热传递流体热交換器，以允许冷却剂和循环通过副环路的热传递流体之间的热交換。副环路包括热存储模块，所述热存储模块设置有热存储材料，特别是相变材料，能够存储热并将其与热传递流体进行交換。热存储模块特别是意图用于存储热，并因此冷却热传递流体。空调环路包括上游点和下游点，在上游点和下游点之间形成有设置有热存储模块的主管和绕过热存储模块的管。上游点设置有三通阀，所述三通阀能够允许热传递流体循环或通过主管或通过旁通管。三通阀操作为使得其允许热传递流体循环或通过主管或通过旁通管，阻止循环通过这些管中的另ー个。这样的空调系统特别在文档FR2937588中进行了描述。但是，电动车辆或混合动カ车辆配备的空调系统具有的特有特征是:不总是可具有操作空调环路的压缩机的器件或热源，因为车辆燃烧发动机或者不存在或者已经关棹。需要改进这样的空调系统，以便提高它们的性能，尤其是在装配到电动车辆或混合动カ车辆的空调系统的情况下。更特别地，期望有能够使空调环路的外部热交換器除霜的空调系统可用。通常沿车辆的前部面定位的外部热交換器设计为允许外部空气流和冷却剂之间的热交換。在ー些操作条件下，外部热交換器具有被霜覆盖的趋势，且这扰乱或甚至阻止了冷却剂和外部空气流之间的热传递。因此可期望具有能够快速为外部热交換器除霜(如果需要)的空调系统，而不会过度有损于空调环路的性能系数。通常，可希望改进这样的空调系统，使得热能或冷能可以以受控方式被储存在热存储模块中并且随后释放，而同时优化空调环路的与设置有热存储模块的副环路相关的性能系数。
发明内容
本发明的目的是提出ー种空调系统，其包括副环路，所述副环路使得热能或冷能以受控和有效的方式同样很好地被存储在副环路的热存储模块中和/或释放，而这不会过度有损于空调系统的空调环路(其经由冷却剤/热传递流体热交換器与副环路相关)的性能系数。更具体地，本发明的目的是允许空调环路的外部热交換器的快速和有效除霜。根据本发明，ー种空调系统，尤其是用于机动车辆的空调系统，包括空调环路和副环路，热传递流体循环通过所述副环路，且所述副环路与空调环路协作，副环路包括上游点和下游点，在所述上游点和下游点之间形成有包括热存储模块的主管道和绕过热存储模块的旁通管道。根据本发明，热传递流体同时循环通过主管道和旁通管道。根据第一替换形式，循环通过主管道的热传递流体的第一量不同于循环通过旁通管道的热传递流体的第二量。有利地，循环通过主管道的热传递流体的第一量少于循环通过旁通管道的热传递流体的第二量。更具体地，循环通过旁通管道的热传递流体的第二量大于循环通过主管道的热传递流体的第一量的五倍。根据第二替换形式，循环通过主管道的热传递流体的第一量等于循环通过旁通管道的热传递流体的第二量。根据第一替换形式，主管道的第一横截面不同于旁通管道的第二横截面。更具体地，主管道的第一横截面小于旁通管道的第二横截面。特别地，旁通管道的第二横截面大于主管道的第一横截面的五倍。根据第二替换形式，主管道和旁通管道具有相同的横截面。本发明的空调系统使得空调环路和副环路共有地包括热传递流体/冷却剂热交换器。
本发明的其他特征和优势将从參考附图研究通过非限制性示例给出的以下描述而显现，所述示例可用于补充对本发明的理解以及其如何被实现的解释，而且，在适当之处有助于其限定，在附图中:图1是根据本发明的空调系统的概要图，和图2至4是图1中所示的空调系统的实施例的替换形式。
具体实施例方式在图中，空调系统I包括空调环路2和与空调环路2协作的副环路3。空调系统I意图被装配到机动车辆，以便改变意图被分配到机动车辆的内部中的空气流的气动热參数。机动车辆特别地是混合动カ车辆或电动车辆，其如果不是全部也至少部分地由电源提供动力。气动热參数通过将主空气流4分配到内部中而被改变。主空气流4在扩散到车辆内部中之前循环通过壳体5，该壳体5例如由塑料制成。为了在主空气流4分配在车辆内部中之前改变主空气流4的温度，壳体5容置至少ー个内部热交換器6。
根据空调环路2的实施例的各个替换形式，内部热交換器6能够冷却或加热通过其的主空气流4。空调环路2特别地包括冷却剂/热传递流体热交換器7，以允许热在循环通过空调环路2的冷却剂和循环通过副环路3的热传递流体之间进行传递。以常规方式，空调环路还包括压缩机、至少ー个膨胀构件和外部热交換器。冷却剂可以(并不暗示偏好)是亚临界流体，诸如已知名字为R134a的ー种等；或超临界流体，诸如名称为R744的流体中的一种等。热传递流体包括，例如，水和こ_■醇的混合物。副环路2包括热存储模块8，所述热存储模块8包括热存储材料，特别是相变材料，诸如石蜡等。热存储模块8意图存储热或冷能，用于之后释放。根据图1中所示的实施例的替换形式，其显示了本发明的空调系统I的示意性概要图，热存储模块8能够存储热，以便之后将热释放至热传递流体，热传递流体将热传递至冷却剤，以便为空调环路2的外部热交換器9除霜。外部热交換器9特别地定位在车辆的前部面上，以允许热在冷却剂和通过其的外部空气流10之间的传递。根据空调环路2的操作模式和外部气候条件，在外部空气流10通过外部热交換器9时,外部热交换器9易于结霜。在一定操作条件下，可期望释放存储在热存储模块8内的热，以便为外部热交换器9除霜。副环路3包括沿热传递流体在副环路3内循环所沿的方向13定位在热存储模块8的上游的上游点11和定位 在热存储模块8的下游的下游点12。限定了主管道14，其在上游点11和下游点12之间延伸，且热存储模块8定位在该主管道14中。副环路3还包括旁通管道15，旁通管道15旁通而绕过热存储模块8。旁通管道15在上游点11和下游点12之间延伸，以形成相对于主管道14的旁通部。为了补充此情况，副环路3包括泵16，以使热传递流体循环。本发明有利地提出允许各个确定的量Ql和Q2的热传递流体同时循环通过主管道14和通过旁通管道15。这样的同时循环是稳定状态下的循环，这种循环不是从热传递流体循环通过主管道14所处的状态切换至热传递流体循环通过旁通管道15所处的另一状态的过渡时期。因此，热传递流体同时流动通过主管道14和旁通管道15。換言之，同时，第一量Ql的热传递流体流动通过主管道14，而第二量Q2的热传递流体循环通过旁通管道15。这导致热存储模块8的优化使用和使空调环路2的性能系数COP保持较高的能力之间的有利构造。根据实施例的第一形式，量Ql和Q2相等。因此，量Ql和Q2满足公式[I]:Q1=Q2[1]在该情况下，热传递流体在上游点11处以相等比例被分流到主管道14和旁通管道15。这样的方法优选地使用具有相同横截面S的主管道14和旁通管道15实施。根据图1中示意性地描绘的实施例的第二形式，量Ql和Q2不同于彼此。因此，量Ql和Q2满足公式[2]:Ql 尹 Q2[2]这样的方法例如由具有横截面SI的主管道14和具有横截面S2的旁通管道15得至IJ，横截面SI和S2不同于彼此并满足公式[3]:SI ^ S2[3]更特别地，本发明目标是提出ー种方法，其中第一量Ql严格地小于第二量Q2，量Ql和Q2满足公式[4]: Q1<Q2[4]这样的方法例如由具有横截面SI的主管道14小于具有横截面S2的旁通管道15得到，它们满足公式[5]:S1<S2[5]作为例子，主管道是，例如，具有横截面严格小于75mm2的主管道14，而旁通管道15具有严格大于75_2的横截面。优选地，主管道14具有等于6_的第一直径Dl，而旁通管道15具有严格大于6mm的第二直径D2。仍更优选地，本发明目标是提出ー种方法，其中第二量Q2严格地大于第一量Ql的五倍，量Ql和Q2满足公式[6]:5XQ1〈Q2[6]这样的方法例如由具有横截面SI的主管道14和具有横截面S2的旁通管道15得至IJ，满足公式[7]:5XS1<S2[7]例如，主管道14具有小于2.6mm的第一直径Dl，而旁通管道15具有等于6mm的第
ニ直径D2。对于进一歩的示例，主管道14具有小于1.26mm的第一直径D1，而旁通管道15具有等于4mm的第二直径D2。本发明在空调系统I中找到有利应用，就副环路3的布局而言，以及尤其是就空调环路2的布局而言，空调系统I较非特定。但是，本发明对于在图2至4中描述的空调系统I特别有利，图2至4陈述了图1中所示的空调系统的实施例的替换形式。在图2中，空调系统I包括空调环路2、副环路3和热传递流体通过的第三环路126。空调环路2包括压缩机104，第三冷却剂/热传递流体热交換器106、第一膨胀装置108、第一热交換器110、第二膨胀装置112和内部热交換器6。有利地，压缩机104由车辆的电池提供电カ和电驱动。第一膨胀装置108和第二膨胀装置112是电子膨胀器，或替换地，恒温膨胀装置。根据冷却剂流动通过空调环路2的方向，第一膨胀装置108定位在第一热交換器110的上游，以及第ニ膨胀装置112定位在第一热交換器110的下游。換言之，第一膨胀装置108位于第一热交換器110的入口侧，而第二膨胀装置112位于第一热交換器110的出ロ侧。第三环路126包括第三泵118、第三阀120、散热器122、空气/热传递流体热交换器124和第三冷却剤/热传递流体热交換器106。散热器122位于壳体5内，并允许主空气流4被加热。空气/热传递流体热交換器124位于前部面的区域中，且因此外部空气流10通过该热交換器124。循环通过第三环路126的热传递流体例如是こニ醇水。第三阀120是三通阀，允许热传递流体从第三环路126被引导至散热器122或空气/热传递流体热交換器124。具体地，散热器122和空气/热传递流体热交換器124相对于第三泵118和第三冷却剂/热传递流体热交換器106并行地定位。副环路2 (热传递流体循环通过其)包括泵16、副阀134、第二热交換器136和外部热交換器9。副环路2还可以包括第一辅助热交換器130和/或第二辅助热交換器132，它们位于泵16和副阀134之间。副阀134是三通阀，允许热传递流体从副环路2被引导至第二热交換器136或外部热交換器9。具体地，第二热交換器136和外部热交換器9相对于泵16和副阀134并行地定位。副环路3和第三环路126独立于彼此。更具体地，副环路3和第三环路126在流体上是独立的，其意思是说，循环通过副环路2的热传递流体不循环通过第三环路126。副环路3和第三环路126还在流体上独立于冷却剂循环通过的空调环路2。因此，循环通过副环路3的热传递流体、循环通过第三环路126的热传递流体和循环通过空调环路2的冷却剂不能混合。畐Ij环路3经由热交換器装置140与空调回路2换热。根据所述实施例，热交换装置140包括空调环路2的第一热交換器110、副环路3的第二热交換器136和热存储模块8。热交换装置140还包括封闭腔室142。因此，空调环路2的第一热交換器110、副环路3的第二热交換器136和热存储模块8被容置在腔室142内。热交换装置140的两个热交換器，即，空调环路2的第一热交換器110和副环路3的第二热交換器136，不同于彼此。具体地，第一热交換器110和第二热交換器136分别属于空调环路2和副环路3。热交换装置140连接至空调环路2和副环路3两者。为此，其包括连接至第一热交換器110和至空调环路2的第一入口 144和第一出ロ 146。热交换装置140还包括连接至第二热交換器136和副环路3的第二入ロ 148和第ニ出口 150。在图3中，沿冷却剂在封闭回路中循环的方向，空调环路2特别地包括能够使冷却剂在空调环路2内部循环的压缩机214、作为冷凝器216操作井能够加热主空气流4的第一热交換器216、第一膨胀构件218 (譬如，电子膨胀器或恒温膨胀装置)、外部热交換器9、第ニ膨胀构件222、作为蒸发器操作井能够为主空气流4除湿和/或冷却主空气流4的内部热交換器6、以及蓄积器226。在出ロ侧，蓄积器226连接至压缩机214的入ロ。第一热交换器216和内部热交换器6定位在壳体5内，该壳体通向车辆内部的不同区域。第一热交换器216和内部热交换器6能够加热和/或冷却通向车辆内部的主空气流4，特别是在设计为用于为风挡玻璃除雾的区域、中央风机区域和指向脚部的区域。因此，主空气流4交替地或连续地通过第一热交換器216和/或内部热交換器6。特别地，根据实施例的ー种形式，混合瓣(未示出)布置在壳体5内，以允许主空气流4在第一热交换器216和内部热交换器6之间分开。有利地，内部热交换器6沿主空气流4循环通过壳体5的方向布置在第一热交换器216的上游。优选地，所有主空气流4在通过和/或绕过第一热交換器216之前通过内部热交換器6。空调环路2包括第一旁通分支236，与第一膨胀构件218并行地布置。第一膨胀分支236和第一膨胀构件218有利地插置在空调环路2的第一连接点252和第二连接点254之间。第一连接点252和第二连接点254沿冷却剂在封闭回路中循环的方向相继地插置在第一热交换器216和外部热交换器9之间。优选地，第一旁通分支236包括第一控制阀230，该第一控制阀230能够采取打开位置或关闭位置，所述位置分别允许或阻止冷却剂循环通过第一旁通路径236。空调环路2包括第二旁通分支242，其与第二膨胀构件222和与内部热交換器6并行地布置。第二旁通分支242布置在一方面定位在第二膨胀构件222上游的第三连接点258和另一方面定位在内部热交換器6下游的第四连接点260之间。有利地，第四连接点260布置在蓄积器226的上游。优选地，第二旁通分支242包括第二控制阀240，该第二控制阀240能够采取打开位置或关闭位置，所述位置分别允许或阻止冷却剂循环通过第二旁通分支242。在空调环路2的各种构造中，优选地，第一膨胀构件218和第二膨胀构件222能够当第一控制阀230和第二控制阀240分别处于打开位置时采取关闭位置。冷却剂/热传递流体热交換器7在空调环路2上布置在第一热交換器216和第一连接点252之间。辅助冷却剂/热传递流体热交換器246插置在外部热交換器9和第三连接点258之间。这些布置目的在于允许能量被存储在安装在副环路3上的热存储模块8中。在图4中，空调环路2包括压缩机304、第一膨胀装置306、外部热交換器9、控制阀310、第二膨胀装置312和内部热交換器6以及瓶子316。压缩机304有利地是电压缩机，并由车辆的电池供电。第一膨胀装置306和第二膨胀装置312布置为关于外部热交換器9串联。更具体地，第一膨胀装置306位于外部热交換器9的入口侧，而第二膨胀装置312位于外部热交換器9的出口侧。副环路3包括泵16、调节阀324、辅助热交換器326的辅助件(诸如车辆的电池)、车辆推进或牵引系统或放热的任何其他电气装置、热存储模块8、冷却剂/热传递流体热交换器7、附加冷却剂/热传递流体热交換器332、可选地电加热装置334、控制阀336、散热器338和附加空气/热传递流体热交換器340。冷却剂/热传递流体热交換器7沿冷却剂循环的方向在压缩机304的下游连接至空调环路2。換言之，至冷却剂/热传递流体热交換器7的入口连接至压缩机304的出口。附加冷却剂/热传递流体热交換器332连接至空调环路2并允许热传递流体和冷却剂之间的热(冷能或热能)交換。附加冷却剂/热传递流体热交換器332沿冷却剂循环的方向在压缩机304的上游连接至空调环路。換言之，附加冷却剂/热传递流体热交換器332的出口连接至压缩机304的入口。电加热装置334是可选的装置，并包括电阻元件(未示出)，诸如正温度系数岩石，允许电能从车辆电池转换为热能。这些电阻元件可因此用于加热热传递流体。散热器338位于壳体5内，并允许通过散热器338的主空气流4和热传递流体之间的热交換。附加空气/热传递流体热交換器340位于车辆的前部面上，并允许外部空气流10和热传递流体之间的热交换。在上文中陈述的各实施例提出，热传递流体同时循环通过主管道14和通过旁通管道15。取决于构造，循环通过主管道14的热传递流体的第一量Ql不同于(特别地少子)循环通过旁通管道15的热传递流体的第二量Q2。特别地，循环通过旁通管道15的热传递流体的第二量Q2大于循环通过主管道14的热传递流体的第一量Ql的五倍。特别地，循环通过旁通管道15的热传递流体的第二量Q2大于循环通过主管道14的热传递流体的第一量Ql的二十倍。取决于空调系统I的规格，热存储能力具有350W的量级，尤其是对于小于或等于15千克每小时的热传递流体流动速率。非常清楚的是，本发明不限于上文中描述的和仅作为示例提供的实施例。其涵盖本领域技术人员可在本发明的范围内设想的各种改动、替换形式和其他变化例，尤其是上述各实施例的任何组合。
权利要求
1.ー种空调系统(1)，特别是用于机动车辆的空调系统，包括空调环路(2)和副环路(3)，热传递流体循环通过所述副环路(3)，且所述副环路(3)与空调环路(2)协作，副环路(3)包括上游点(11)和下游点(12)，在所述上游点(11)和下游点(12)之间形成有包括热存储模块(8)的主管道(14)和绕过热存储模块(8)的旁通管道(15)。
其特征在干，热传递流体同时循环通过主管道(14)和旁通管道(15)。
2.如权利要求1所述的空调系统(I)，其特征在于，循环通过第一管道(14)的热传递流体的第一量(Ql)不同于循环通过旁通管道(15)的热传递流体的第二量(Q2)。
3.如权利要求2所述的空调系统(I)，其特征在于，循环通过主管道(14)的热传递流体的第一量(Ql)少于循环通过旁通管道(15)的热传递流体的第二量(Q2)。
4.如权利要求3所述的空调系统(I)，其特征在于，循环通过旁通管道(15)的热传递流体的第二量(Q2)大于循环通过主管道(14)的热传递流体的第一量(Ql)的五倍。
5.如权利要求1所述的空调系统(I)，其特征在于，循环通过主管道(14)的热传递流体的第一量(Ql)等于循环通过旁通管道(15)的热传递流体的第二量(Q2)。
6.如权利要求2至4中的任一项所述的空调系统(I)，其特征在干，主管道(14)的第一横截面(SI)不同于旁通管道(15)的第二横截面(S2)。
7.如权利要求6所述的空调系统(1)，其特征在于，主管道(14)的第一横截面(SI)小于旁通管道(15)的第二横截面(S2)。
8.如权利要求6和7中的任一项所述的空调系统(I)，其特征在干，旁通管道(15)的第ニ横截面(S2)大于主管道(14)的第一横截面(SI)的五倍。
9.如权利要求5所述的空调系统(I)，其特征在干，主管道(14)和旁通管道(15)具有相同的横截面(S)。
10.如前述权利要求中的任一项所述的空调系统(1)，其特征在于，空调环路(2)和副环路(3)共有地包括热传递流体/冷却剂热交換器(7)。
全文摘要
本发明的主题是一种空调系统(1)，尤其是用于机动车辆的空调系统，包括空调环路(2)和副环路(3)，热传递流体循环通过所述副环路(3)，且所述副环路(3)与空调环路(2)协作，副环路(3)包括上游点(11)和下游点(12)，在所述点之间形成有包括热存储模块(8)的主管线(14)和绕过热存储模块(8)的旁通管线(15)。热传递流体同时循环通过主管道(14)和旁通管道(15)。
文档编号B60H1/00GK103140364SQ201180047887
公开日2013年6月5日 申请日期2011年7月22日 优先权日2010年8月2日
发明者M.亚希亚 申请人:法雷奥热系统公司