專利名稱：用于冷卻和加溫的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般地涉及壓縮機系統(tǒng)，其具有用于冷卻和加溫目的的閉合制冷劑回路并且至少包括冷凝器和蒸發(fā)器。本發(fā)明更特別地涉及一種用于對交通工具的內(nèi)部以及特別是商用車輛的駕駛空間進行冷卻或加溫的方法和系統(tǒng)，所述商用車輛例如是帶有可傾斜座艙的交通工具。本發(fā)明特別地涉及壓縮機系統(tǒng)，其包括液體冷卻的冷凝器和蒸發(fā)器，并且具有用于將熱的或冷的液體傳輸?shù)今{駛空間的低壓回路。
背景技術：
已知的交通工具(或車輛)中的空調(diào)系統(tǒng)通常包括壓縮機、位于或靠近交通工具的前部的空冷式冷凝器、位于交通工具座艙中的一定位置處的蒸發(fā)器、以及管道或軟管，所述交通工具座艙中的一定位置例如為在儀表盤中或在儀表盤下，所述管道或軟管將這些構件連接在一起以形成氣密的和加壓的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)通常還包括膨脹裝置和干燥過濾器或蓄壓器。多種不同的氣體可以用作制冷劑，但通常用于交通工具應用中。帶有可傾斜座艙的交通工具需要較長的軟管/管線和/或更多的連接件，從而能夠將座艙中的冷卻裝置連接到冷卻系統(tǒng)的其它必需的部分，所述冷卻系統(tǒng)通常位于交通工具的發(fā)動機空間中。在這樣的AC系統(tǒng)(空調(diào)系統(tǒng))中，有利的并且并不少見的是，另一個冷卻回路、即所謂的第二環(huán)路被使用，S卩，帶有作為傳熱介質(zhì)的液體的另一個低壓冷卻回路經(jīng)由基于液體的熱交換器與壓縮機系統(tǒng)的蒸發(fā)器連接。通常為水或水與乙二醇的混合物的液體由此在制冷劑回路的蒸發(fā)器中被冷卻，并且被泵取到座艙和位于其中的冷卻元件上， 其借助于風扇冷卻座艙的空氣。當然還可以使用其它基于液體的冷卻劑。一種所述類型的AC系統(tǒng)因此通常被用于冷卻座艙中的空氣，同時一個獨立的水式加熱系統(tǒng)被用于根據(jù)需要對座艙空氣進行加溫。所述獨立的系統(tǒng)通常被供給來自交通工具發(fā)動機的熱水/冷卻水。然而，當發(fā)動機已經(jīng)被切斷一段時間時，所述冷卻水將已經(jīng)冷卻到使得任何熱水都不再可能被泵送到座艙元件的程度，結果是座艙空氣不再能夠被保持溫暖。重型車輛中的發(fā)動機具有需要加溫的大的質(zhì)量，并且僅僅是冷卻水的體積就可能高達 100升。因此，甚至在發(fā)動機已經(jīng)起動之后，在其冷卻水達到使其能夠有效地用于對座艙空氣加溫的這樣的溫度之前，需要花費相當長的一段時間。當發(fā)動機空載運行時，冷卻水的溫度很可能下降到使得水變得不適用于加溫目的的程度。為此有利的是改為使用熱泵，其可以在出現(xiàn)需要時迅速地產(chǎn)生熱量。壓縮機系統(tǒng)中的制冷劑回路通常幾乎緊接著起動之后產(chǎn)生冷和熱，并且利用包含只有少數(shù)公升的液體的外部冷卻回路，可以迅速地在大約幾分鐘內(nèi)產(chǎn)生熱/冷。因為出于經(jīng)濟和空間的原因希望控制交通工具中構件的數(shù)量，因此如果現(xiàn)有的AC 系統(tǒng)還可以被用作熱泵則是有利的。這例如可以通過逆轉制冷劑回路中的流動來實現(xiàn)。由于冷凝器作為蒸發(fā)器起作用時表現(xiàn)得較差并且蒸發(fā)器作為冷凝器起作用時表現(xiàn)得較差，因此這樣做的問題是，逆轉制冷劑回路、即改變制冷劑的流動方向將不會充分地有效。系統(tǒng)的總效率將受損害。
用于通過也可以作為熱泵運行的AC系統(tǒng)對例如可傾斜的駕駛座艙進行加溫的多種系統(tǒng)和方案是現(xiàn)有技術。文獻WO 2007/107535涉及一種帶有裝配在交通工具座艙中的兩個蒸發(fā)器或冷凝器的系統(tǒng)?？梢赃x擇零個、一個或多個來起冷凝器的作用并且其它的起蒸發(fā)器的作用。由此AC系統(tǒng)可以使座艙中的空氣冷卻、加溫或干燥。所述裝置將會相對復雜，并且在制冷劑側、即在加壓的制冷劑回路中流動將會是交替變換的。US 6928831描述了一種AC系統(tǒng)，其帶有組合的冷凝器/氣體冷卻器和蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器可被用作交通工具中的冷卻系統(tǒng)和熱泵。定向閥“118”將單元“141”和“142”連接在一起。發(fā)動機的冷卻水被用作熱泵的熱源，并且流動在制冷劑側交替變換。所述發(fā)明表現(xiàn)出較前述WO 2007/107535的相似性。因此現(xiàn)有技術沒有示出交通工具中的壓縮機系統(tǒng)如何能夠被有效地用于例如駕駛艙室的冷卻和加溫。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決所述問題并且提供方法和系統(tǒng)，以用于利用用于兩者的相同的制冷劑和在不交替變換或逆轉制冷劑回路中的流動的情況下，對例如交通工具座艙進行有效冷卻和/或加溫。本發(fā)明的另一個目的是控制冷卻/加溫系統(tǒng)中的構件的數(shù)量并且提供一種容易適應于交通工具的簡單緊湊的方案。根據(jù)本發(fā)明這些所述的和其它的優(yōu)點通過具有如權利要求1和6中的特征的方法和系統(tǒng)而實現(xiàn)。本發(fā)明主要通過以下方式被實現(xiàn)將系統(tǒng)的外部低壓回路連接在一起以使得制冷劑回路的冷凝器對被供給至交通工具的駕駛空間中的元件的液體加溫，并且制冷劑回路的蒸發(fā)器冷卻從所述元件釋放的液體。本發(fā)明具有這樣的制冷劑回路，S卩，不管冷還是熱將從系統(tǒng)被供給以及例如被轉到交通工具的駕駛空間，所述制冷劑回路都被允許以常規(guī)的方式運行，由此冷凝器和蒸發(fā)器僅僅作為冷凝器和蒸發(fā)器被使用，而不管將產(chǎn)生熱水還是冷水。實際上，冷凝器被配置為在作為冷凝器時最有效地起作用，并且蒸發(fā)器作為蒸發(fā)器時最有效地起作用。本發(fā)明還具有這樣的可能性，S卩，系統(tǒng)的第二回路中的流動在AC運行和熱泵運行之間被切換，以使得通過制冷劑回路的冷凝器加熱的液體，而不是制冷劑回路的蒸發(fā)器中冷卻的液體，可以被泵送到座艙元件。本發(fā)明通過以下方式被實現(xiàn)在沒有改變?nèi)魏位芈分械牧鲃臃较虻那闆r下，所述兩個第二回路經(jīng)由流動轉換開關被結合用于熱泵運行以形成共同的單個回路。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點通過以下闡述的本發(fā)明的更詳細說明、附圖以及其它權利要求指出。


下面參考所附附圖，以一些優(yōu)選實施方式的示例的形式更詳細地描述本發(fā)明。圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的壓縮機系統(tǒng)，其帶有兩個外部閉合的和獨立的
4基于液體的回路，以分別用于冷卻和釋放剩余熱量。圖2示意性地示出了根據(jù)圖1的根據(jù)本發(fā)明的壓縮機系統(tǒng)，但是其帶有彼此串聯(lián)地重新連接的外部第二回路，以用于能夠將熱而不是冷傳輸至駕駛空間。圖3示意性地示出了用于熱泵運行的根據(jù)圖2的根據(jù)本發(fā)明的壓縮機系統(tǒng)，由此低壓散熱器借助于一個備選地配置的閥而被繞過。
具體實施例方式圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的壓縮機系統(tǒng)1，其被連接以用于AC運行。在這種情況下壓縮機系統(tǒng)1包括三個獨立的和不同的閉合回路，即第一制冷劑回路2、元件回路3和散熱器回路4。第一制冷劑回路2是氣密的回路并且在壓力下運行制冷劑、氣體。制冷劑回路2 包括壓縮機5、冷凝器6、蒸發(fā)器7、干燥過濾器8和膨脹裝置9，并且所述構件通過軟管系統(tǒng)或管線系統(tǒng)彼此連接。熱量在冷凝器6中被釋放，并且熱量在蒸發(fā)器7中被吸收。蒸發(fā)器7和冷凝器6兩者中的每一個都被結合組裝有它們各自的基于液體的熱交換器10、11，因此蒸發(fā)器7通過元件回路3中的液體被加熱，冷凝器6通過散熱器回路4中的液體被冷卻。元件回路3不僅包括結合組裝有蒸發(fā)器7的熱交換器10，而且包括第一低壓泵12 和元件13，并且運行處于相對低壓的液體。元件13位于被加溫或冷卻的空間中，例如位于交通工具的內(nèi)部或座艙中?？諝馔ㄟ^未示出的風扇被吹動穿過元件13，并且經(jīng)過的空氣取決于液體的溫度而被加溫或冷卻。因此座艙中的空氣例如被保持在預定溫度。散熱器回路4包括低壓泵14、結合組裝有制冷劑回路的冷凝器6的熱交換器11和低溫散熱器15。散熱器15通常是空氣冷卻的并且定位為靠近交通工具的前部，在該處由交通工具運動所引起的氣流可以幫助建立通過散熱器15的空氣流，以使得到環(huán)境的熱交換可以在交通工具運行時發(fā)生。發(fā)動機的風扇系統(tǒng)還可以用于吹動空氣通過散熱器15。例如為二位四通閥16a的流動轉換開關16適于控制壓縮機系統(tǒng)1中的冷卻劑流動。在該實施方式的示例中，閥16a可以抵抗彈簧17的作用物理地/手動地在其兩個位置之間切換，或者經(jīng)由例如位于交通工具儀表盤上的未示出的電路斷路器機電地切換。閥16a在此被示出為處于第一功能位置，在其中所有的回路2、3、4互相獨立、不同，并且在各自回路2、3、4中的流動沿箭頭的方向通過各自的壓縮機或泵5、12、14被提供。制冷劑回路2中的流動通過壓縮機5被提供，并且經(jīng)由干燥過濾器8和膨脹裝置 9從壓縮機5經(jīng)過冷凝器6至蒸發(fā)器7，此后回到壓縮機5，在所述冷凝器6中熱量被釋放， 在所述蒸發(fā)器7中熱量被吸收。元件回路3中的流動通過泵12被提供，并且從泵12經(jīng)過例如可以位于交通工具座艙中的元件13，前進到與制冷劑回路的蒸發(fā)器7結合的熱交換器10，并且經(jīng)由閥16a回到泵12，其中熱量在所述交通工具的座艙中被吸收，熱量在所述熱交換器10中被釋放。散熱器回路4中的流動通過泵14被提供，并且經(jīng)由熱交換器11流動，并且經(jīng)由閥 16a前進至散熱器15，其中所述熱交換器11與制冷劑回路的冷凝器6結合并且熱量在其中被吸收，在所述散熱器15中剩余熱量被釋放到環(huán)境中。圖2示出了與圖1中相同的系統(tǒng)，但是帶有流動轉換開關、閥16a，其被示出為處于其第二功能位置以用于熱泵運行，由此通過閥16a的流動在此改為交叉。流動由此被改變以使得第二回路、即圖1中的元件回路3和散熱器回路4聯(lián)合以形成共同的單個回路。在初始的兩個回路中的構件在此關于流動彼此串聯(lián)運行，并且泵12、14在單個流動中彼此協(xié)同工作。然而，第一制冷劑回路2完全不受影響，其中的流動以通常的/常規(guī)的方式前進。在 AC運行過程中，相對于回路3、4的初始流動，在結合的回路中流動的方向也沒有任何改變。 在閥16a的第二功能位置中形成的回路輸送流動，從泵14通過熱交換器11、通過閥16a至泵12、元件13、熱交換器10并且再次通過閥16a至散熱器15，并且回到泵14。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的壓縮機系統(tǒng)1的另一個備選實施方式。如果當壓縮機系統(tǒng)1作為熱泵運行時大量的功率從蒸發(fā)器7被提取，則冷卻劑將變得更冷而制冷劑回路2 中的低壓將變低。在所述情形下，散熱器15中的冷卻劑將被加溫，因為其將比散熱器15的環(huán)境溫度更冷。低的溫度導致制冷劑回路2中的低壓和低質(zhì)量流量，這不好。只要少量的功率從蒸發(fā)器7被提取，則低壓可以上升，制冷劑回路中的高壓有相應的上升。這將導致更暖的冷凝器6和離開熱交換器11的更暖的液體，如果交通工具座艙需要加溫則這是好的。 如果相反離開蒸發(fā)器7的熱交換器10的液體比周圍環(huán)境更暖，則能量將在散熱器15中被冷卻掉。通過繞過散熱器15，部分系統(tǒng)能量由此被保持并且壓力可以逐漸上升。利用另一個流動轉換開關，例如包括另一個連接路徑的閥16b，使得可以將散熱器15從回路上斷開。 在這種情況下，軟管或管道從閥16b直接連接到散熱器回路的泵14的抽吸側。繞過散熱器 15使得液體可以逐漸變暖以便于在冷凝器6的熱交換器11之后提高溫度，由此獲得系統(tǒng)中的更大的功率。止回閥17可以用于防止液體以返回方式到達散熱器15。當?shù)蛪夯芈?、4中的液體變暖時，其膨脹并且因此必須將某種形式的膨脹箱與系統(tǒng)連接。來自回路的空氣或氣體還可能需要通風。因此兩個回路3、4可以有利地通過小直徑的軟管或管道與膨脹箱連接。完全可以使用共用的單個的膨脹箱以用于兩個回路3、4。 這是現(xiàn)有技術因而在此沒有更詳細地涉及或描述。在上面關于各個優(yōu)選實施方式描述了本發(fā)明。本發(fā)明當然不限于所述實施方式， 所述實施方式只應被認為是示例。因此本發(fā)明的其它變化形式也完全可以處于所附權利要求書限定下的保護范圍內(nèi)。由此可行的是，制冷劑回路還可以包括一個或多個內(nèi)部熱交換器。蒸發(fā)器和冷凝器還可以互相結合組裝有建立緊湊單元的物體，所述緊湊單元可以出于冷卻和加熱的目的既提供暖的液體又提供冷的液體。流動轉換開關當然可以以多種方式配置以用于控制回路的流動。例如可以設想的是，閥具有三個位置以使得流動可以被控制為使得在一個位置每一個回路都獨立，在第二位置回路串聯(lián)連接在一起并且散熱器是回路的一部分，在第三位置回路串聯(lián)連接在一起但散熱器被繞過。
權利要求
1.一種結合了冷卻和加溫的系統(tǒng)，其包括制冷劑回路(2)和兩個外部第二回路(3、4)、 即元件回路和散熱器回路G)，所述制冷劑回路( 至少帶有壓縮機(5)、液體冷卻的冷凝器(6)、液體加熱的蒸發(fā)器(7)，所述元件回路(3)包括位于將被冷卻或加溫的空間中的元件(13)，由此在AC運行過程中元件回路(3)和散熱器回路(4)構成流動彼此分離的互相分離回路，其特征在于，-流動轉換開關(16)適于使所述元件回路C3)和所述散熱器回路(4)連接在一起以用于熱泵運行，以使得所述制冷劑回路( 的所述冷凝器(6)對被供給至所述元件(1 的液體進行加溫，所述制冷劑回路( 的所述蒸發(fā)器(7)對從所述元件(1 釋放的液體進行冷卻，所述流動轉換開關(16)呈閥(16a、16b)的形式，并且所述閥(16b)適于使所述散熱器 (4b)中的流動繞過所述散熱器(15)。
2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，-所述流動轉換開關(16)適于使所述元件回路(1 和所述散熱器回路(4)連接在一起以用于熱泵運行，以使得它們形成帶有共同的流動的單個回路。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，-所述元件(1 適于在熱泵運行過程中釋放熱量，所述制冷劑回路O)中的流動的方向沒有改變。
4.根據(jù)權利要求1-3中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，-所述元件(1 適于在熱泵運行過程中釋放熱量，通過所述壓縮機( 和泵(12、14) 的流動的方向沒有改變。
5.根據(jù)權利要求1-4中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，-所述流動轉換開關(16)適于在熱泵運行過程中使所述元件回路C3)和所述散熱器回路⑷串聯(lián)連接。
6.根據(jù)權利要求1-5中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，-所述閥(16a)屬于二位四通類型。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于冷卻和加溫目的的系統(tǒng)，其包括制冷劑回路(2)和兩個基于液體的外部第二回路(3、4)，所述制冷劑回路(2)至少帶有壓縮機(5)、液體冷卻的冷凝器(6)、液體加熱的蒸發(fā)器(7)，其元件回路(3)包括位于將被冷卻或加溫的空間中的元件(13)。本發(fā)明通過以下方式被實現(xiàn)在制冷劑回路(2)中、在元件回路(3)中或在散熱器回路(4)中的流動不被交替變換/逆轉的情況下，兩個第二回路(3、4)在熱泵運行過程中結合以形成共同的單個回路，從而冷凝器(6)對被供給至元件(13)的液體加熱，結果元件(13)釋放熱。
文檔編號B60H1/32GK102196931SQ200980141967
公開日2011年9月21日 申請日期2009年10月19日 優(yōu)先權日2008年10月21日
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