CN100384651C - 车用空调*** - Google Patents

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Abstract

一种车用空调***，具有冷却吹入到车辆内部的空气的冷却器，制冷剂循环回路包括用于压缩制冷剂的压缩机，和循环发动机冷却水于其中的加热器，在加热器中循环的发动机冷却水和循环到冷却器的制冷剂之间进行热交换。利用该***，能够有效地使用制冷剂循环回路中的制冷剂在发动机冷却水中储存冷量和热量，当在怠速止动等缺少冷源或热源时，能够通过释放在发动机冷却水中储存的冷量或热量为空气调节提供冷源或热源。

Description

车用空调***
技术领域
本发明涉及一种车用空调***，尤其是涉及，当车辆处于适当状态时能在空调***中储存冷量/热量，且当需要时恢复所储存的能量的一种车用空调***，从而节约了能量。
背景技术
目前，随着降低车辆燃料消耗的发展，已经提出需要在车辆的空调***中节约能量。此外在混合型汽车或电动汽车中，由于发动机在怠速运转时止动(以下称为“怠速止动”)，要求空调***能够在这种条件下工作。由于这些需求，公知的技术是在其中单独提供一冷量储存介质的循环***，当车辆运行时冷量被储存在冷量储存介质中，并且空调制冷模式所需要的冷量由怠速止动时储存的冷量提供。此外，另一公知的技术是在其中通过使用冷空气冷却安置在下游侧的加热器核心进行冷量储存，其中的冷空气来自设置在下游侧的蒸发器，并适当地放出储存的冷量(例如JP-A-2001-1750)。
但是，在上述单独提供冷量储存介质的循环***的方法中，有必要提供一散冷器，用于在冷量储存介质和进行空气调节的空气之间进行热交换，因此，存在这样一个问题即，其容积和质量会比常规的空调装置大。此外在JP-A-2001-1750中公开的上述方法中，由于仅通过来自蒸发器的冷空气进行冷量储存，所以能够储存的冷量很少，实用性很低。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种车用空调***，它能够释放储存在使用发动机冷却水的加热器中的冷量或热量，所述加热器利用空调***中制冷剂的冷量和热量而不必新添加散冷器，其中散冷器用于在冷量储存介质和进行空气调节的空气之间进行热交换，从而有效地利用制动能量于空气调节，确保在怠速止动时的冷却能力，并节省用于空气调节消耗的能量。
根据本发明的车用空调***，其具有冷却器，用于冷却吹入到车辆内部的空气，制冷剂循环回路包括用于压缩冷却冷却器的制冷剂的压缩机，以及使发动机冷却水循环的加热器，其特征在于在加热器中循环的发动机冷却水和在冷却器中循环的制冷剂之间进行热交换。换句话说，它不必使用来自蒸发器的冷空气，而是利用制冷剂循环回路中的制冷剂来进行冷量储存和热量储存。
在车用空调***中，提供一个冷却水热交换器，作为发动机冷却水和制冷剂之间进行热交换的装置，所述制冷剂位于加热器中，或者位于循环到加热器的发动机冷却水的回路中。此外，冷却水热交换器的结构可以是加热器的入口部分和出口部分彼此连通，提供一个可在加热器中使发动机冷却水循环的介质循环回路，作为冷量储存介质或热量储存介质，并在介质循环回路上设置一个用于循环介质的泵。
此外，车用空调***可以这样构造，在制冷剂循环回路上设置一个循环到冷却水热交换器的制冷剂回路、一个旁通于冷却水热交换器的制冷剂回路，和在冷却水热交换器循环回路和旁通回路之间切换一个制冷剂流动通路的装置。这样，如果需要通过循环制冷剂回路的制冷剂到冷却水热交换器进行冷量储存和热量储存，当不需要时，不必将制冷剂循环到冷却水热交换器。
此外，车用空调***可以这样构造，使得空调***具有一个能够使用冷却器作为一个加热装置的热泵，通过使由压缩机压缩的高温高压制冷剂流动到冷却器中，在加热器中循环的发动机冷却水和制冷剂之间进行热交换将热量储存在加热器中，且如此构造空调***使得在怠速止动等情况下缺少用于加热的热源时放出储存的热量。
此外，车用空调***可以这样构造，使得空调***具有一个减速测定装置，用于测定或检测车辆是否处于减速状态，并且当车辆处于减速状态时，运行上述泵，增加用于在发动机冷却水和制冷剂之间进行热交换的量以用于冷量储存或热量储存。
此外，车用空调***可以这样构造，使得空调***具有一个怠速测定装置，用于测定或检测一个车辆处于怠速状态或怠速止动状态，并且当车辆处于怠速状态或怠速止动状态时，运行上述泵，从加热器中放出冷量或热量。
此外，车用空调***可以这样构造，使得空调***具有一个冷却水切断机构，用于切断冷却水通路，使被发动机暖热的发动机冷却水不会流入加热器，并且在最强的冷却模式下不必加热流通过冷却器的空气，使用冷却水切断机构切断冷去水通路，并将冷量储存在加热器中的发动机冷却水中。
此外，车用空调***可以这样构造，通过控制制冷剂流动通路切换装置的切换，使得在通常的制冷剂循环中，制冷剂仅在最强的冷却模式流入冷却水热交换器，在热泵循环中，当冷却水热交换器的温度不高于预设值时，制冷剂常常流入冷却水热交换器，并且在其他的情况制冷剂不会流入冷却水热交换器。
在根据本发明的车用空调***中，由于利用了制冷剂循环回路中的制冷剂在使用发动机冷却水的加热器中进行冷量储存或热量储存，使得快速储存大量的能量并在需要时从加热器放出冷量或热量成为可能。因此不需要在单一的结构中添加新的散冷器以在冷量储存介质和用于空气调节的空气之间进行热交换，并能够在空调***中利用制冷剂自身的冷量和热量进行有效地冷量储存和热量储存。通过这种冷量储存和热量储存，使得有效地将车辆的制动能量利用于空气调节成为可能，并确保在怠速止动时足够的冷却能力，节约在怠速时空调消耗的能量。
因此，在根据本发明的车用空调***中，能够有效地使用制冷剂循环回路中的制冷剂在发动机冷却水中储存冷量和热量，当在怠速止动缺少冷源或热源时，能够通过释放在发动机冷却水中储存的冷量或热量为空调提供冷源或热源。此外，因为有效地利用了热能，总体上可以在空调***中节约能量。
附图说明
本发明进一步的特征和优点可以参考附图从下面对本发明优选实施例的详细说明中理解，其中：
图1是根据本发明实施例的车用空调***的示意图。
图2是在图1中的加热器的示意性透视图，并示出了围绕加热器的回路。
图3是根据本发明另一实施例的车用空调***的示意图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明实施例的车用空调***的示意性结构。图2示出了围绕图1中的加热器的回路的实例。在图1示出的车用空调***中，提供一冷却器6(制冷剂的蒸发器)用于冷却吹入车辆内部的空气，且作为冷却回路的制冷剂循环回路1中的制冷剂被循环到冷却器6，从而冷却冷却器6。在制冷剂循环回路1中设置一个用于压缩制冷剂的压缩机2、一个冷凝器3、一个储气罐干燥器4，和包括膨胀阀等的节流机构5。在空气管道14(一个空气调节单元)的入口处设置一送风机15，吸入的空气被吹入车辆内部，经过冷却器6和设置在冷却器6下游处的加热器8之后，作为温度受控的空气通过空气出口例如被调节处于各自开度的DEF-模式、VENT-模式和FOOT-模式。一空气混合风门16设置在加热器8的前面，加热器8与旁通于加热器8的空气的比率可通过调节空气混合风门16进行控制。冷却器出口空气温度传感器21设置在冷却器6的出口侧。
如图2所示，发动机冷却水可经过冷却水循环回路11循环到加热器8，供给发动机冷却水的量可由设置在加热器8的入口侧的水压阀7进行控制。
此外，第一切断机构12包括一个设置在加热器进口侧冷却水循环回路11上的打开/关闭阀门，第二切断机构13设置在加热器8的出口处，通过这些装置，如果需要可以切断从发动机侧到加热器8的发动机冷却水循环。
在本实施例中，一个冷却水热交换器25设置在加热器8的出口侧，与加热器8一体，这样构造冷却水热交换器25使得能够在其中储存预定量的冷却水。此外，在该实施例中，加热器8的入口和出口，以及加热器8的入口和设置在加热器8出口侧的冷却水热交换器25彼此相通，并提供能够循环用作冷量储存介质或热量储存介质的发动机冷却水的介质循环回路10。循环介质的泵9设置在介质循环回路10上。
根据本发明的***可以这样构造，使得能够在加热器8中循环的发动机冷却水和循环通过冷却器6的制冷剂之间进行热交换。在该实施例中，如图1和2所示，制冷剂循环回路1延伸通过冷却水热交换器25，并能够在制冷剂和冷却水热交换器25中的冷却水之间进行热交换。此外，使制冷剂的流动旁通于冷却水热交换器25的旁通回路17也设置在制冷剂循环回路1上。进入冷却水热交换器25的制冷剂循环和进入旁通回路1 7的制冷剂循环由制冷剂流动通路切换装置进行切换，该切换装置由第三切断机构18和第四切断机构19构成，其中每个切断机构都包括打开/关闭阀门或节流阀。能够冷却或加热在冷却水热交换器25中循环的冷却水，同时利用循环到冷却水热交换器25中的制冷剂储存能量，因此冷量储存和热量储存变得可能。温度传感器22设置在冷却水热交换器25中，以便能够检测冷量储存或热量储存的温度。
尽管在上述实施例中冷却水热交换器25与加热器8做成一体，如图3所示，冷却水热交换器25也可以与加热器8分开，设置在空气管14的出口侧和靠近冷却器6的位置。
在如此构造的车用空调***中，当用于冷量储存时，通过切断第一切断机构12和第二切断机构13在发动机冷却水中储存冷量。这时，流经冷却器6的制冷剂可被引入冷却水热交换器25中如图1所示，制冷剂在流过节流机构5之后可以被引入如图3所示。在冷却水和制冷剂之间进行热交换，且在冷却水热交换器25中的冷却水被冷却。
在最强的冷却模式，打开第三切断机构18，关闭第四切断机构19，制冷剂被引入冷却水热交换器25。除了最强冷却模式和将已经冷却过发动机的热水引入加热器8这种情况以外，第三切断机构18为关闭状态，第四切断机构19为打开状态，制冷剂不会被引入冷却水热交换器25。这样，可以防止制冷剂被冷却水加热，除非在冷量储存时。
用作冷量储存介质的发动机冷却水可循环到介质循环回路10。通过切断第一切断机构12和第二切断机构13，切断了来自发动机侧的热水(发动机冷却水)，通过在加热器8和介质循环回路10之间循环冷却水，能够进行冷量储存和冷量释放(或热量储存和热量释放)。
当车辆处于减速状态，通过运行泵9来增加在制冷剂和冷却水热交换器25中的冷却水之间热交换的量。而且，通过增加压缩机2的工作速度或其排放量，也可以利用车辆的制动能量来冷却冷却水。
当冷却器6的冷却能力在怠速止动等情况降低时，能够通过运行泵9来释放储存在冷却水热交换器25中的冷量。在车辆怠速没有进行怠速止动时，通过降低压缩机2的工作速度或其排放量，可以降低压缩机消耗的能量，并通过运行泵9释放储存的冷量。
当由温度传感器22检测到的温度高于预设值时，其中温度传感器用于检测用作冷量储存介质的冷却水的温度，从冷量释放操作切换到常规操作(这种情况下压缩机的工作速度很大，或压缩家的工作容积剂很大)。此外，如果在怠速止动过程，能够运行发动机和确保冷却能力。
此外，本发明可以应用于一个热泵***。也就是说，本发明可以应用于在其中冷却器6用作加热装置的热泵***。在这种情况下，能进行热量储存和热量释放。当温度传感其22的温度低于预设值时，最好是使制冷剂流入冷却水热交换器25。
在热泵***中，如图1所示，最好是在接近与压缩机2和冷却器6相连接的制冷剂循环回路1上设置冷却水热交换器25。如果冷却水热交换器25被设置在与冷却器6和膨胀阀5(节流机构)相连接的制冷剂循环回路1中如图3所示，在冷却器6中冷凝和液化的制冷剂会被再次加热，制冷剂再次被气化，因此，这对热泵***来说是不可取的。
因此，通过在制冷剂循环回路侧的制冷剂和加热器侧的冷却水之间的热交换进行冷量储存或热量储存，来储存大量的冷量或热量，并且当需要时通过放出储存的冷量或热量，能够有效地利用加热器进行高效的空气调节并节约能量。

Claims (9)

1.一种车用空调***，具有一个用于冷却吹入到车辆内部的空气的冷却器，一个制冷剂循环回路包括一个用于压缩冷却所述冷却器的制冷剂的压缩机，以及一个加热器，发动机冷却水循环到所述加热器中，其特征在于，在所述加热器中循环的所述发动机冷却水和循环到所述冷却器的所述制冷剂之间进行热交换。
2.根据权利要求1所述的空调***，其特征在于，提供一个冷却水热交换器，作为在所述发动机冷却水和所述制冷剂之间进行热交换的装置，所述制冷剂在所述加热器中的一个位置上，或者在循环到所述加热器的所述发动机冷却水的回路的一个位置上。
3.根据权利要求1或2所述的空调***，其特征在于，所述加热器的一个入口和一个出口彼此相通，提供一个在所述加热器中使所述发动机冷却水循环的介质循环回路，作为冷量储存介质或热量储存介质，并且在所述介质循环回路上设置一个用于循环介质的泵。
4.根据权利要求2所述的空调***，其特征在于，在所述制冷剂循环回路上设置一个循环到所述冷却水热交换器的制冷剂回路、一个旁通于所述冷却水热交换器的制冷剂回路，和在所述冷却水热交换器循环回路和所述旁通回路之间切换一个制冷剂流动通路的装置。
5.根据权利要求1或2所述的空调***，其特征在于，所述空调***具有能够使用所述冷却器作为加热装置的热泵，通过使由所述压缩机压缩的高温高压制冷剂流动到所述冷却器中，通过在所述加热器中循环的所述发动机冷却水和所述制冷剂之间进行热交换，将热量储存在所述加热器中，所述空调***的构成使得在怠速止动情况下缺少用于加热的热源时释放所述储存的热量。
6.根据权利要求3所述的空调***，其特征在于，所述空调***具有一个减速测定装置，用于测定或检测一个车辆是否处于减速状态，并且当车辆处于减速状态时，运行所述泵，增加用于在所述发动机冷却水和所述制冷剂之间进行热交换的量以用于冷量储存或热量储存。
7.根据权利要求3所述的空调***，其特征在于，所述空调***具有一个怠速测定装置，用于测定或检测车辆处于怠速状态或怠速止动状态，并且当车辆处于怠速状态或怠速止动状态时，运行所述泵，从所述加热器中放出冷量或热量。
8.根据权利要求1或2所述的空调***，其特征在于，所述空调***具有一个冷却水切断机构，用于切断一个冷却水通路，使被发动机暖热的发动机冷却水不会流入所述加热器，并且在最强的冷却模式下不必加热流通过所述冷却器的空气，使用所述冷却水切断机构切断所述冷却水通路，并将冷量储存在所述加热器中的发动机冷却水中。
9.根据权利要求4所述的空调***，其特征在于，通过控制所述制冷剂流动通路切换装置的切换，使得在通常的制冷剂循环中，制冷剂仅在最强的冷却模式流入所述冷却水热交换器，在热泵循环中，当所述冷却水热交换器的温度不高于预设值时，制冷剂常常流入所述冷却水热交换器，并且在其他的情况制冷剂不会流入所述冷却水热交换器。
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