用于汽车的空调装置和其运行方法
【专利说明】用于汽车的空调装置和其运行方法
[0001]本发明涉及一种用于汽车的空调装置，其包含制冷剂回路，该制冷剂回路包含至少一个设计为制冷剂/空气热交换器的蒸发器，冷风通过该蒸发器借助气流生成单元吹入汽车的内部空间中。
[0002]本发明还涉及一种用于运行这种空调装置的方法。
[0003]用于汽车的空调装置在现代汽车中是常见的，借助其被冷却的气流被吹入汽车的内部空间中。该装置通常包括制冷剂回路，其中制冷剂循环地顺序经过压缩机、热交换器、膨胀阀和蒸发器。在压缩机中制冷剂被压缩。在流体技术上后接的热交换器中由于压缩而被加热的制冷剂被冷却并且借助流体技术上后接的膨胀阀降压，所述热交换器通常涉及为制冷剂/空气热交换器或者制冷剂/水热交换器。之后，冷却的和降压的制冷剂经过蒸发器，其中其从液态转化成气态物态。蒸发器在此典型地设计为制冷剂/空气热交换器，其以热交换方式与空气路径交互作用。所述空气路径通常包括通风机，其将冷风经过蒸发器-热交换器的薄片和通过通道系统吹入汽车内部空间。所述空气尤其在经过蒸发器-热交换器时通过已蒸发的制冷剂的蒸发冷量被冷却。
[0004]用于汽车内部空间形成的冷却功率在冷却空气的预设温度下基本上取决于冷却空气体积流量，其自身取决于通道横截面和流体速度。由于结构空间，通道横截面大多被限制，因此通常通过加强的用于提高流体速度的通风机运行来实现高的冷却功率。但是这又导致在汽车内部空间更高的噪音负载。这必然被视作是不利的。
[0005]本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于汽车的空调装置，以及其运行方法，使得在不增大对于汽车内舱噪音负担的情况下有更大的冷却功率或者在冷却功率相同的情况下能提高低噪舒适度。
[0006]上述技术问题通过具有权利要求1前序部分所述特征的用于汽车的空调装置这样来解决，即，蒸发器能够在低于0°C的工作温度时运行。
[0007]其他特征和优点体现为从属权利要求的技术方案。
[0008]本发明的发明构思在于，冷却功率并非或者至少不仅仅通过冷却空气体积流量的改变而改变，而是首先通过选择冷却空气的温度。本发明尤其规定，使得蒸发器在特别低的工作温度下运行，用于将冷却空气相应更低地冷却，尤其冷却到低于0°C。被这样低温地冷却的冷却空气必然(比传统的空调装置)明显更少地吹入汽车内部空间以实现期望的冷却功率。传统的空调装置避免了蒸发器在低于冰点的工作温度中运行，因为在低于冰点的工作温度运行蒸发器时，包含在空气中的湿气会在蒸发器交换器上结冰并且渗入其通流薄片中和/或负面地影响在金属的热交换器薄片和冷却空气之间的热的交互作用。在此论及的是蒸发器热交换器的结冰。本发明不顾专业领域中的这种偏见，而是完全有意地提供可在冰点以下工作的蒸发器。这对于技术人员而言通过选择适用的冷却剂可以简单实现。例如为了实现低至_15°C的工作温度而使用具有类似R134a的热力学属性的制冷剂。为了实现更低的温度，例如低至-30°C，可以使用具有类似R744的热力学属性的制冷剂。
[0009]按照本发明的空调装置当然也可以面对上述的结冰问题。本发明优选的实施形式在此提供了不同的解决方案。
[0010]在第一优选实施形式中规定，蒸发器具有两个可相互独立运行的、可相互平行地被冷却空气流过的蒸发器区段。以下在这种背景下论述被划分的蒸发器。这种被划分的蒸发器优选这样运行，使得在运行阶段仅蒸发器区段中的第一蒸发器区段在工作温度低于0°c时的蒸发器运行中运行，而蒸发器区段中的第二蒸发器区段以融霜运行来运行，其在之前的运行阶段中已在工作温度低于o°c时的蒸发器运行中运行。换句话说，在需要高的冷却功率的情况中，仅蒸发器的一部分在蒸发器运行中用于将冷却空气直接冷却到冰点以下。而这种蒸发器运行随着时间推移会产生上述的结冰，其会负面地影响在汽车内部空间中有效的冷却功率。通过其他以下描述的、适用的控制，则蒸发器运行在已结冰的蒸发器部分中被关闭，并且转移至其他的、未结冰的蒸发器部分中。若该蒸发器部分负责了汽车内部空间中足够的冷却功率，则已结冰的蒸发器部分在融霜运行中运行并融霜。
[0011]这可以以不同方式进行。通常只要在待融霜的蒸发器部分中不发生蒸发并且已结冰的热交换器部分同样被冷却空气流过就能进行。作为备选，已结冰的热交换器部分也可以利用加热的空气或发动机冷却水喷洒或者电加热，用于产生主动的融霜过程。在这种情况中有利的是，沿冷却空气流动方向在蒸发器之前设置可调节的空气引导器件，借助其可以阻止冷却空气流过各个已结冰的热交换器部分。否则可能会有变热的冷却空气吹入汽车内部空间中。
[0012]在另一种同样优选的变型中规定，沿冷却空气的流动方向在蒸发器之前流体技术地连接同样设计为制冷剂/空气热交换器的并且在大于o°c以上工作的除湿蒸发器。在原本的蒸发器和被称为除湿蒸发器的蒸发器之间不存在原理上的差异；不同的称谓仅用于在其优先的功能方面改进元件的可区别性。借助除湿蒸发器可将冷却空气预冷却，这同时导致其除湿。因为除湿蒸发器在冰点以上的工作温度时工作，因此不存在结冰的危险。
[0013]通过低温蒸发器现在被已除湿的空气流过，由此明显降低其结冰的危险，在此至少直至明显负面影响冷却功率的结冰的时间区间被明显延长了。所述两个蒸发器可以是单独的设备或者同一设备的不同构造的组成器件。
[0014]尽管由于前置的除湿蒸发器导致直至危险的结冰的时间区间被延长，但并不能完全排除结冰。在一种前述发明变型的有利的扩展设计中规定，所述蒸发器这样构造，使得空气湿汽以雪花的形式形成结冰。同样合理的是，这样优化蒸发器，使得在结冰时空气侧的压力损失尽可能慢地形成。这一点同样如雪花状地结冰，例如通过合适的选择片组(Fin)间距和定向、百叶间距和长度和/或表面涂层实现。在此技术人员通过考虑结构空间状况和待实现的运行状态的规定可以得到合适的调节。雪花状结冰的优点在于这种结冰形式相对于实体的固态冰由于较大的表面积而具有明显更简单的可融霜性。相应地融霜时间更短。这提高了汽车内部空间中的气温舒适性。
[0015]本发明的第三同样优选的实施形式具有相似的构思，其中沿冷却空气的流动方向在蒸发器之前流体技术地连接被冷却空气流过的吸附剂单元。在此吸附剂理解成一种物质，其能够将使湿汽从包围其的空气中抽出。在此例如其可以是硅胶干燥剂。按照具体使用的吸附剂的特性和稠度对于技术人员容易的是，设计相应的被冷却空气流过的单元，其一方面引起冷却空气明显的除湿并且另一方面不会显著阻碍冷却气流。关于除湿的效果可以引用以上阐述。
[0016]两个或更多的上述变型可以共同地在本发明组合的实施形式中使用。
[0017]作为上述的、专属划分的蒸发器的运行方法的备选或补充可以提供一种用于运行全部前述变型的方法，使得蒸发器交替地在蒸发器的工作温度低于0°C时