具有整体式接收器/干燥器和热力膨胀阀的内部换热器的制作方法

本发明涉及用于车辆的暖通空调(HVAC)系统。

背景技术：

由于需要在确保可接受的整车性能的同时提高燃料经济性，提高车辆的能源效率日益受到关注。车辆中的HVAC系统使用了影响燃料经济性的大量能量。

内部换热器(IHX)可包括在HVAC系统中，从而将来自热的液态制冷剂(从冷凝器流动至蒸发器)的热量传递至冷的气态制冷剂(从蒸发器流动至压缩机)。在HVAC系统中于压缩机之前包括内部换热器可导致另外的问题，这是因为由于内部换热器所增添的热量而有可能在压缩机入口处产生较高制冷剂温度。压缩机入口处的较高制冷剂温度可对压缩机耐久性产生消极影响。

接收器/干燥器可包括在HVAC系统中以在制冷剂离开冷凝器之后从其中去除水分和碎屑。该接收器/干燥器还可贮存制冷剂以确保液态制冷剂可用于热力膨胀阀。

热力膨胀阀(TXV)可包括在HVAC系统中以基于冷的气态制冷剂离开蒸发器时的温度和压力来控制制冷剂从冷凝器向蒸发器的流动。

将IHX、TXV和接收器/干燥器设置在车辆的发动机部件中可能会产生管件铺设和管件连接泄漏的潜在问题。增添接收器/干燥器需要在发动机舱的有限可用空间内增加空间。

上述问题和其他问题可通过如下综述的本发明来解决。

技术实现要素：

本发明意在将接收器/干燥器与内部换热器组件整合，如此允许在液体之间换热并同时去除水分和碎屑。单个壳体可配置用于接收器/干燥器和内部换热器组件。

计划将内部换热器整合到HVAC系统的制冷剂回路中。内部换热器实现了从进入热力膨胀阀的热的液态制冷剂向离开蒸发器而流入压缩机的冷蒸气的热传递。这种布局允许降低液体温度并提高能量效率。两种常见类型的内部换热器为同轴管件设计和板件设计。接收器/干燥器通常位于冷凝器与内部换热器之间的制冷剂回路中。

通过将接收器/干燥器整合到内部换热器组件中，液态制冷剂进入接收器/干燥器并经过过滤器和干燥剂以去除碎屑和水分。来自接收器/干燥器的液态制冷剂还在进入热力膨胀阀之前穿过热交换器的第一部分。离开蒸发器的蒸气经过换热器的第二部分，如此冷却液体。该整合的组件减少了通过车辆的发动机部件连接和铺设的管路的数目并减少了封装HVAC系统所需的空间量。通过使用内部换热器，提高了蒸发器性能并降低了发动机能耗。

在另一实施例中，热力膨胀阀可连接至具有整体式接收器/干燥器的内部换热器。在该布局中，从蒸发器流动至内部换热器的低压制冷剂随后流过热力膨胀阀的热量和压力感测部分。提供至压缩机入口的制冷剂的温度由控制制冷剂向蒸发器的流动的热力膨胀阀来控制，如此降低了对压缩机耐久性的消极影响的可能。

根据本发明的一方面，提供了一种用于车辆HVAC系统的整体式接收器/干燥器和内部换热器组件，该HVAC系统包括压缩机、冷凝器和蒸发器。该整体式接收器/干燥器和内部换热器组件包括封装接收器/干燥器和内部换热器的壳体。通向该壳体的第一入口从冷凝器接收液态制冷剂。液态制冷剂流过过滤器和干燥剂。液态制冷剂被供给至换热器的第一部分并随后被供给穿过第一出口到达蒸发器。通向壳体中的接收器/干燥器的第二入口从蒸发器接收气态制冷剂并将气态制冷剂供给至换热器的第二部分。该气态制冷剂随后被供给至压缩机。热量在内部换热器中从液态制冷剂传递至气态制冷剂。蒸发器所提供的制冷剂的第二部分流过该整合的换热器而到达压缩机，并随后返回冷凝器而完成制冷剂循环。

根据本发明，提供了一种用于车辆的暖通空调系统的整体式接收器/干燥器和内部换热器组件，暖通空调系统包括压缩机、冷凝器和蒸发器，其中，整体式接收器/干燥器和内部换热器组件包括：壳体，封装接收器/干燥器和内部换热器；通向壳体中的接收器/干燥器的第一入口，第一入口从冷凝器接收液态制冷剂并将液态制冷剂供给至内部换热器的第一部分，液态制冷剂随后穿过第一出口被供给至蒸发器；以及通向壳体中的接收器/干燥器的第二入口，第二入口从蒸发器接收气态制冷剂并将气态制冷剂供给至内部换热器的第二部分，气态制冷剂随后被供给至压缩机，其中，热量在内部换热器中从液态制冷剂传递至气态制冷剂，其中，由蒸发器提供的气态制冷剂的第二部分流过内部换热器和热力膨胀阀的感测侧到达压缩机，并进而回到冷凝器。

根据本发明的一个实施例，还包括基于从内部换热器流动至压缩机的气态制冷剂的温度和压力控制制冷剂向蒸发器的流动的热力膨胀阀。

根据本发明的一个实施例，热力膨胀阀设置在壳体中。

根据本发明的一个实施例，内部换热器的第一部分和换热器的第二部分提供穿过内部换热器的独立流路。

根据本发明的一个实施例，内部换热器的第一部分和换热器的第二部分由多个板分隔开，热量在内部换热器中通过多个板从液态制冷剂传递至气态制冷剂。

根据本发明的一个实施例，内部换热器的第一部分和内部换热器的第二部分包括在同轴管中，热量在内部换热器中通过同轴管从液态制冷剂传递至气态制冷剂。

根据本发明的另一方面，热力膨胀阀基于从内部换热器流动至压缩机的气态制冷剂的温度和压力控制制冷剂向蒸发器的流动。

根据本发明的另一方面，热力膨胀阀设置在壳体中。

根据本发明的另一方面，换热器的第一部分和换热器的第二部分提供穿过换热器的独立的流路。

根据本发明的另一方面，换热器的第一部分和换热器的第二部分由多个板分隔开，热量通过多个板在内部换热器中从液态制冷剂传递至气态制冷剂。

根据本发明的另一方面，换热器的第一部分和换热器的第二部分包括在同轴管件中，热量在内部换热器中通过同轴管件从液态制冷剂传递至气态制冷剂。

根据本发明的另一实施例，提供了一种用于车辆的HVAC系统，其包括压缩机、从压缩机接收制冷剂的冷凝器和从热力膨胀阀接收制冷剂的蒸发器。该系统还包括封装从冷凝器接收制冷剂的接收器和干燥器的组合体的壳体，制冷剂流过干燥器并积聚在接收器中。内部换热器也设置在该壳体中，内部换热器将热量由从冷凝器流动至蒸发器的制冷剂传递至从蒸发器流动至压缩机的制冷剂。

根据本发明，提供了一种用于车辆的暖通空调系统，其中，包括：压缩机；从压缩机接收制冷剂的冷凝器；从热力膨胀阀接收制冷剂的蒸发器以及壳体。该壳体封装：接收器及干燥器组合体，从冷凝器接收制冷剂，制冷剂流过干燥器并积聚在接收器中；以及位于壳体中并将热量由从冷凝器流动至蒸发器的制冷剂传递至从蒸发器流动至压缩机的制冷剂的内部换热器。

根据本发明的一个实施例，还包括：布置在壳体中并基于从内部换热器流动至压缩机的气态制冷剂的温度和压力控制制冷剂向蒸发器的流动的热力膨胀阀。

根据本发明的一个实施例，热力膨胀阀包括感测侧和阀门侧，并且，从蒸发器接收的气态制冷剂流过感测侧且来自冷凝器的液态制冷剂流过阀门侧到达蒸发器。

根据本发明的一个实施例，通过感测流向压缩机的制冷剂的温度，热力膨胀阀进行校准以使来自蒸发器的气态制冷剂的过热度最小化。

根据本发明的一个实施例，内部换热器利用从蒸发器向压缩机流动的制冷剂冷却从冷凝器向蒸发器流动的制冷剂。

根据本发明的另一方面，HVAC系统还可包括设置在壳体中的热力膨胀阀，其基于从内部换热器流动至压缩机的气态制冷剂的温度和压力来控制制冷剂向蒸发器的流动。

根据本发明的另一方面，热力膨胀阀包括感测侧和阀门侧，并且，从蒸发器接收的气态制冷剂流过感测侧且来自冷凝器的液态制冷剂流过阀门侧而到达蒸发器。

根据本发明的另一方面，通过感测流向压缩机的制冷剂的温度，热力膨胀阀进行校准以使来自蒸发器的气态制冷剂的过热度最小化。

根据本发明的另一方面，内部换热器利用从蒸发器至压缩机的制冷剂冷却从冷凝器至蒸发器的制冷剂。

根据本发明的另一实施例，提供了一种运行车辆HVAC系统的方法，包括在压缩机中压缩制冷剂蒸气并将制冷剂蒸气提供至冷凝器。制冷剂液体和一些制冷剂蒸气被从冷凝器供给至接收器/干燥器，接收器/干燥器将制冷剂的气相部分与制冷剂的液相部分分隔开并干燥制冷剂。液态制冷剂被供给至内部换热器的第一侧。制冷剂液体被从换热器的第一侧供给至膨胀阀，该阀向蒸发器提供双相混合物。来自蒸发器的制冷剂蒸气被供给至内部换热器的第二侧。内部换热器中的制冷剂液体通过从蒸发器返回的制冷剂蒸气进行冷却。从内部换热器流动至压缩机的制冷剂蒸气的压力和温度被监控以控制两相混合物向蒸发器的供给。

根据本发明，提供了一种运行车辆HVAC系统的方法，包括：在压缩机中压缩制冷剂蒸气；将制冷剂蒸气提供至冷凝器；将制冷剂液体和制冷剂蒸气从冷凝器供给至接收器/干燥器，接收器/干燥器将制冷剂中的气相部分与制冷剂中的液相部分分离并干燥制冷剂；将液态制冷剂供给至内部换热器的第一侧；将以两相混合物形式存在的制冷剂液体和制冷剂蒸气从换热器的第一侧提供至蒸发器；将制冷剂蒸气从蒸发器提供至内部换热器的第二侧；利用从蒸发器返回的制冷剂蒸气冷却内部换热器中的制冷剂液体；以及监控从内部换热器流动至压缩机的制冷剂蒸气的温度和压力以控制两相混合物向蒸发器的供给。

根据本发明的一个实施例，监控制冷剂蒸气的温度和压力的步骤还包括：在制冷剂蒸气流过内部换热器到达压缩机后，将制冷剂蒸气提供至热力膨胀阀。

根据本发明的一个实施例，热力膨胀阀包括感测侧和阀门侧，并且从蒸发器接收的气态制冷剂流过内部换热器，并且气态制冷剂从内部换热器流动至感测侧且来自内部换热器的液态制冷剂流过阀门侧到达蒸发器。

根据本发明所涉及的方法的另一方面，监控制冷剂蒸气的温度和压力的步骤还可包括：在制冷剂蒸气流过内部换热器到达压缩机后，将制冷剂蒸气提供至热力膨胀阀。

根据本发明所涉及的方法的另一方面，热力膨胀阀可包括感测侧和阀门侧。如若这样，该方法还可包括从蒸发器接收气态制冷剂，气态制冷剂随后流过内部换热器并从内部换热器流动至热力膨胀阀的感测侧。来自内部换热器的液态制冷剂流过热力膨胀阀的阀门侧到达蒸发器。

下面参照附图更为详细地描述本发明的上述方面和其它方面。

附图说明

图1是包括用于控制和调节流过HVAC系统的制冷剂的多功能单元的HVAC系统的一个实施例的示意图；以及

图2是多功能单元的一个实施例的示意图。

具体实施方式

下面提供对本发明的所示实施例的详细说明。所公开的实施例为本发明的实例，其可以多种替代方式实施。附图不一定按比例绘制。一些特征可被放大或缩小来显示特定部件的细节。该申请中所公开的具体结构和功能性细节并不被认定是限制，而仅作为教导本领域技术人员如何实施本发明的代表性基础。

参照图1，暖通空调(HVAC)系统10被示出为包括多功能单元12，其用于调节和控制循环穿过系统10的制冷剂14。

HVAC系统10包括压缩机16，其压缩供给至冷凝器18的制冷剂14。冷凝器18使得从压缩机16接收的热的制冷剂蒸气液化。冷凝器18提供的冷却的液态制冷剂在经过多功能单元12后到达蒸发器20。蒸发器20向车辆的客厢(未示出)提供冷气。来自蒸发器20的制冷剂14再次循环穿过多功能单元12并返回到压缩机16。

参照图1和图2，多功能单元12包括接收器/干燥器22，其从冷凝器接收制冷剂。接收器/干燥器22包括用于干燥制冷剂的干燥剂和在制冷剂干燥之后收集液态制冷剂的储液室。在被供给至蒸发器20之前，来自接收器/干燥器22的制冷剂14被引导穿过内部换热器24而后到达热力膨胀阀26。蒸发器20将主要以蒸气形式的制冷剂提供至内部换热器24。在由蒸发器20所提供的穿过接收器/干燥器22的制冷剂蒸气被提供至压缩机16之前，该制冷剂蒸气会冷却从冷凝器18流过接收器/干燥器22的制冷剂。壳体30封装接收器/干燥器、整体式内部换热器24和热力膨胀阀26，以减少所需空间并简化HVAC系统在车辆内的封装。为这三个部件提供单个壳体还减少了系统所需的管件和连接器的数量。

制冷剂穿过该系统的流动被描述为开始于压缩机16。压缩机16所提供的热的制冷剂蒸气穿过管路32到达冷凝器18。冷凝器18由从车辆前部穿过发动机舱的空气冷却，从而冷却经由管路34提供至接收器/干燥器22的入口36的制冷剂。出口管38从接收器/干燥器收集液态制冷剂并引导其穿过整体式内部换热器24到达TXV出口40，TXV出口40经由管路42向蒸发器20提供低压两相制冷剂。当空气吹过蒸发器20时，两相制冷剂在蒸发器20中蒸发以冷却车辆的客厢。在制冷剂经过蒸发器20后，其经由管路44提供至IHX入口46而到达内部换热器24。如前所述，通过IHX入口46接收的制冷剂冷却从接收器/干燥器22流动至蒸发器20的制冷剂。该制冷剂从IHX入口46穿过内部换热器24流动至TXV并穿过TXV出口50经由管路52流动至压缩机16。

该TXV26包括阀门部分56，其由TXV开启和关闭以控制制冷剂向蒸发器20的流动。该TXV还包括感测部分58。从蒸发器20经由管路44流过换热器24的液体经过充满液体的穹顶部60附近的感测部分58，其中通过TXV26输出制冷剂14的温度和压力。穹顶部60内的液体的膨胀和收缩致动TXV26以开启和关闭TXV26的阀门部分56。

在操作中，多功能单元12通过收集经过干燥以去除水分和碎屑之后的制冷剂14来执行接收器/干燥器22的功能。接收器/干燥器22向整体式内部换热器24提供制冷剂，内部换热器24用以冷却从冷凝器18流过整体式内部换热器24和TXV26而到达蒸发器20的制冷剂。从内部换热器24接收的冷却后的制冷剂通过TXV26被扩大，如此提高蒸发器20的性能。

该TXV26测量温度和压力以确定提供至压缩机16的制冷剂14的过热程度。如果提供至压缩机的制冷剂的过热度太高，则TXV阀门26通过开启TXV26的阀门部分56来增加制冷剂向蒸发器20的流动。如果提供至压缩机16的制冷剂的过热度太低，则TXV26的感测部分58关闭TXV的阀门部分56以减少制冷剂向蒸发器20的流动。

前述详细描述包括作为多功能单元12的一部分的热力膨胀阀。在简化的实施例中，热力膨胀阀可从系统10中省去。独立的TXV(未示出)可整合到系统10中，而接收器/干燥器和整体式换热器可布置在单个壳体30中。

尽管上文描述了示例性实施例，但并不意味着这些实施例描述了所公开装置和方法的所有可能形式。相反，本说明书里的词语仅仅是描述性词语而非限制性词语，并且应当理解，可进行多种变化而不背离所要求保护的本发明的精神和范围。可将不同可执行实施例的特征组合在一起来形成所公开概念的其他实施例。