CN107428222A - 车辆热泵*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车辆热泵***，更具体地，涉及这样一种车辆热泵***，其具有用于在循环通过车辆电装置(200)的冷却水、从室外热交换器排出以流动通过第一旁通线路(R1)的制冷剂以及从室内热交换器排出的制冷剂之间进行换热的冷却器，从而：在空调模式中，在从室内热交换器排出的制冷剂在冷却器处被第一次冷却然后在室外热交换器处被第二次冷却时增加过冷却，使得制冷剂的流量增加并使冷却性能提高；在热泵模式中，允许从室内热交换器排出的制冷剂确保在冷却器中过冷却以增加制冷剂的流量，并允许从室外热交换器排出的制冷剂从冷却器接收额外的热源以提高加热性能；以及，即使在因室外热交换器上结霜而执行的除霜模式中，也能在冷却器中确保额外的热源，以使因缺少热源而引起的室内排气温度的变化最小化。

Description

车辆热泵***
技术领域
本发明涉及一种车辆热泵***，更具体地，涉及这样一种车辆热泵***，其包括用于在循环通过车辆的电子单元200的冷却剂、从室外热交换器排出并在第一旁通线路R1中流动的制冷剂以及从室内热交换器排出的制冷剂之间进行换热的冷却器。
背景技术
通常，车用空调包括用于冷却车辆的内部的冷却***和用于加热车辆的内部的加热***。
在制冷剂循环的蒸发器侧，冷却***通过在蒸发器外部流过的空气与在蒸发器内部流动的制冷剂之间进行换热来将空气转换为冷空气，以冷却车辆的内部。在冷却剂循环的加热器芯侧，加热***通过在加热器芯外部流过的空气与在加热器芯内部流动的冷却剂之间进行换热来将空气转换为热空气，以加热车辆的内部。
同时，不同于车辆空调，已经应用了能够通过使用一个制冷剂循环来转换制冷剂流动方向而选择性地执行冷却和加热的车辆热泵***。例如，热泵***包括两个热交换器(一个是安装在空调箱体内部用于与吹送到车辆内部的空气进行换热的室内热交换器，另一个是用于在空调箱体外部进行换热的室外热交换器)和用于改变制冷剂流动方向的换向阀。因此，根据由换向阀实现的制冷剂的流动方向，室内热交换器在运行冷却模式时用作用于冷却的热交换器，并在运行加热模式时用作用于加热的热交换器。
已提出多种类型的车辆热泵***，图1示出了车辆热泵***的代表性示例。
如图1所示，车辆热泵***包括：压缩机30，用于压缩和排出制冷剂；室内热交换器32，用于散去从压缩机30排出的制冷剂的热；第一膨胀阀34和第一旁通阀36，并行地安装用于使经过室内热交换器32的制冷剂选择性地流过；室外热交换器48，用于在室外与经过第一膨胀阀34或第一旁通阀36的制冷剂进行换热；蒸发器60，用于蒸发经过室外热交换器48的制冷剂；储存器62，用于将经过蒸发器60的制冷剂分成气相制冷剂和液相制冷剂；内部热交换器50，用于在供应至蒸发器60的制冷剂和返回到压缩机30的制冷剂之间进行换热；第二膨胀阀56，用于使供应至蒸发器60的制冷剂选择性地膨胀；第二旁通阀58，与第二膨胀阀56并行地安装，用于选择性地连接室外热交换器48的出口侧与储存器62的入口侧。
在图1中，标号10表示空调箱体，室内热交换器32和蒸发器60嵌入在空调箱体中，标号12表示用于调节冷空气和暖空气的混合的量的温度调节门，标号20表示安装在空调箱体的入口处的鼓风机。
根据具有以上结构的热泵***，在运行热泵模式(加热模式)时，第一旁通阀36和第二膨胀阀56关闭，第一膨胀阀34和第二旁通阀58打开。另外，温度调节门12如图1所示的那样操作。因此，从压缩机30排出的制冷剂按顺序经过室内热交换器32、第一膨胀阀34、室外热交换器48、内部热交换器50的高压部分52、第二旁通阀58、储存器62以及内部热交换器50的低压部分54，然后返回到压缩机30。即，室内热交换器32用作加热器，室外热交换器48用作蒸发器。
在运行空调模式(冷却模式)时，第一旁通阀36和第二膨胀阀56打开，第一膨胀阀34和第二旁通阀58关闭。另外，温度调节门12关闭室内热交换器32的路径。因此，从压缩机30排出的制冷剂按顺序经过室内热交换器32、第一旁通阀36、室外热交换器48、内部热交换器50的高压部分52、第二膨胀阀56、蒸发器60、储存器62以及内部热交换器50的低压部分54，然后返回到压缩机30。即，由温度调节门12关闭的室内热交换器32用作加热器(与热泵模式相同)。
然而，在传统的车辆热泵***的情况下，在热泵模式中，安装在空调箱体10内部的室内热交换器32用作执行加热的加热器，安装在空调箱体10外部(即，在车辆的发动机舱的前面)的室外热交换器48用作与室外空气进行换热的蒸发器。
在这种情况下，当在引入到室外热交换器48的制冷剂流与室外空气进行换热的同时室外热交换器48的表面的温度降至冰点以下时，室外热交换器48的表面上会结霜。
在室外热交换器48的表面上的霜持续扩增时，由于室外热交换器48不能吸热，所以***内部的制冷剂的温度和压力降低，并且从车辆的内部排出的空气的温度也降低，从而使***的加热性能显著降低，并且液相制冷剂会被引入到压缩机中，使得***的稳定性恶化。
因此，传统的车辆热泵***在室外热交换器48的表面上结霜时停止热泵***的运行，然后在霜消除时控制重新运行***。如上所述，由于在产生霜时热泵***停止运行，所以使加热性能恶化。在这种情况下，当操作电加热器以进行加热时，电力的消耗增大，并使电动车辆或混合动力车辆的里程减小。
为了解决上述问题，由与本发明相同的发明人提交的第1342931号韩国专利公开了“车用热泵***(heat pump system for vehicle)”。在第1342931号韩国专利中，当室外热交换器的表面上结霜时，热泵***以使得制冷剂绕过室外热交换器以通过供热装置(即，冷却器)回收车辆的电子单元的废热的方式来执行除霜模式，使得即使在室外热交换器的表面上结霜时热泵***也能够保持加热。
然而，传统的热泵***具有以下缺点：由于在室外热交换器的表面上结霜时热泵***仅使用车辆的电子单元的废热作为热源，所以室内排气温度降低大约5℃到10℃，并且为了保持室内温度必须额外的运行PTC加热器。
另外，传统的热泵***具有其它缺点：由于从室内热交换器排出的制冷剂没有充分冷凝，所以制冷剂流量减小，从而使加热性能和冷却性能恶化。
发明内容
技术问题
因此，鉴于在现有技术中出现的上述问题而做出本发明，本发明的目的在于提供一种车辆热泵***，其包括用于在循环通过车辆的电子单元(200)的冷却剂、从室外热交换器排出并在第一旁通线路(R1)中流动的制冷剂以及从室内热交换器排出的制冷剂之间进行换热的冷却器，从而：在空调模式中，由于在从室内热交换器排出的制冷剂在冷却器中第一次冷却之后在室外热交换器中第二次冷却时增大过冷却而增大制冷剂流量并提高冷却性能；在热泵模式中，由于从室内热交换器排出的制冷剂在冷却器中得到过冷却，所以增大制冷剂流量；并且由于从室外热交换器排出的制冷剂从冷却器接收额外的热源，所以提高加热性能。本发明的另一目的是提供一种车辆热泵***，其即使在由于室外热交换器结霜而进行的结霜模式中，也能通过从冷却器得到额外的热源而使由于缺少热源引起的室内排气温度的变化最小化。
技术方案
为了实现以上目的，根据本发明，提供一种车辆热泵***，该车辆热泵***包括：压缩机，安装在制冷剂循环线路上，用于压缩和排出制冷剂；室内热交换器，安装在空调箱体内部，用于在空调箱体内部的空气与从压缩机排出的制冷剂之间进行换热；蒸发器，安装在空调箱体内部，用于在空调箱体内部的空气与供应至压缩机的制冷剂之间进行换热；室外热交换器，安装在空调箱体外部，用于在循环通过制冷剂循环线路的制冷剂与室外空气之间进行换热；第一膨胀装置，安装在室内热交换器与室外热交换器之间的制冷剂循环线路上，以使制冷剂膨胀；第二膨胀装置，安装在蒸发器的入口侧的制冷剂循环线路(R)上，以使制冷剂膨胀；第一旁通线路，安装在制冷剂循环线路上，以使第二膨胀装置的入口侧的制冷剂循环线路与蒸发器的出口侧的制冷剂循环线路连接，使得循环通过制冷剂循环线路的制冷剂绕过第二膨胀装置和蒸发器；冷却器，用于在循环通过车辆电子单元的冷却剂、从室外热交换器排出并流动通过第一旁通线路的制冷剂以及从室内热交换器排出的制冷剂之间进行换热。在空调模式中，从室内热交换器排出的制冷剂在冷却器中被第一次冷却，并在室外热交换器中被第二次冷却。另外，从室内热交换器排出的制冷剂在冷却器中得到过冷却，并且从室外热交换器排出的制冷剂从冷却器接收额外的热源。
有益效果
根据本发明的实施例，由于车辆热泵***包括用于在循环通过车辆的电子单元(200)的冷却剂、从室外热交换器排出并在第一旁通线路(R1)中流动的制冷剂以及从室内热交换器排出的制冷剂之间进行换热的冷却器，所以该热泵***可以：在空调模式中，由于在从室内热交换器排出的制冷器在冷却器中被第一次冷却之后在室外热交换器中被第二次冷却的同时而增大过冷却而增大制冷剂流量并提高冷却性能，在热泵模式中，由于从室内热交换器排出的制冷剂在冷却器中得到过冷却，所以增大制冷剂流量，并且由于从室外热交换器排出的制冷剂从冷却器接收额外的热源，所以提高加热性能。
另外，即使在由于室外热交换器结霜而进行的除霜模式中，根据本发明的车辆热泵***也可通过从冷却器得到额外的热源而使由于缺少热源引起的室内排气温度的变化最小化。
附图说明
图1是传统的车辆热泵***的构造图。
图2是根据本发明的优选实施例的车辆热泵***的空调模式的构造图。
图3是根据本发明的优选实施例的车辆热泵***的热泵模式的构造图。
图4是根据本发明的优选实施例的在执行车辆热泵***的热泵模式时的除湿模式的构造图。
图5是根据本发明的优选实施例的在执行车辆热泵***的热泵模式时的除霜模式的构造图。
图6示出了传统的车辆热泵***的空调模式下和根据本发明的优选实施例的车辆热泵***的空调模式下的压焓图的曲线图。
图7示出了传统的车辆热泵***的热泵模式下和根据本发明的优选实施例的车辆热泵***的热泵模式下的压焓图的曲线图。
图8是示出根据本发明的优选实施例的车辆热泵***中的第一膨胀装置的操作状态的示意图。
具体实施方式
现在将参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明。
首先，根据本发明的车辆热泵***包括按顺序连接在制冷剂循环线路R上的压缩机100、室内热交换器110、第一膨胀装置120、室外热交换器130、第二膨胀装置140以及蒸发器160，并且根据本发明的车辆热泵***优选地应用于电动车辆或混合动力车辆。
另外，在制冷剂循环线路R上，绕过第二膨胀装置140和蒸发器160的第一旁通线路R1与绕过室外热交换器130的第二旁通线路R2并行地连接和安装。第一换向阀191安装在第一旁通线路R1的分支点处，第二换向阀192安装在第二旁通线路R2的分支点处，冷却器180安装在第一旁通线路R1上。
因此，如图2所示，在空调模式中，以使得从压缩机100排出的制冷剂按顺序循环通过室内热交换器110、冷却器180、室外热交换器130、第二膨胀装置140、蒸发器160以及压缩机100的方式控制制冷剂流动。在这种情况下，室内热交换器110用作冷凝器，蒸发器160用作蒸发器。
另外，冷却器180和室外热交换器130用作类似于室内热交换器110的冷凝器。
同时，在空调模式中，从冷却器180排出的制冷剂通过绕过孔128而以非膨胀的状态经过第一膨胀装置120。
如图3所示，在热泵模式中，以使得从压缩机100排出的制冷剂按顺序循环通过室内热交换器110、冷却器180、第一膨胀装置120的孔128、室外热交换器130、第一旁通线路R1上的冷却器180以及压缩机100的方式控制制冷剂流动。在这种情况下，室内热交换器110用作冷凝器，室外热交换器130用作蒸发器。制冷剂不被供应至第二膨胀装置140和蒸发器160。
此外，冷却器180不仅用作冷凝器，还用作蒸发器。即，对于从室内热交换器110排出的制冷剂，冷却器180用作冷凝器，对于从室外热交换器130排出的制冷剂，冷却器180用作蒸发器。
同时，在热泵模式下对车辆的内部进行除湿期间，由于循环通过制冷剂循环线路R的制冷剂中的一些通过除湿线路R3(将在之后描述)被供应至蒸发器160，所以热泵***能够在车辆内部执行除湿。
在下文中，将详细地描述根据本发明的车辆热泵***的部件。
首先，安装在制冷剂循环线路R上的压缩机100在通过接收来自发动机(内燃发动机)或马达的驱动力而运行的同时吸入并压缩制冷剂，然后排出高温高压的气相制冷剂。
在空调模式中，压缩机100吸入并压缩从蒸发器160排出的制冷剂并将其供应至室内热交换器110，在热泵模式中，压缩机100吸入并压缩从室外热交换器130排出并经过第一旁通线路R1的制冷剂，并将其供应至室内热交换器110。
另外，在热泵模式的除湿模式中，由于制冷剂同时通过第一旁通线路R1和除湿线路R3供应至蒸发器160，因此压缩机100吸入并压缩在经过第一旁通线路R1和蒸发器160之后汇合的制冷剂并将吸入的制冷剂供应至室内热交换器110。
室内热交换器110安装在空调箱体150内部并与压缩机100的出口侧的制冷剂循环线路R连接，以在空调箱体150内部流动的空气与从压缩机100中排出的制冷剂之间进行换热。
另外，蒸发器160安装在空调箱体150内部并与压缩机100的入口侧的制冷剂循环线路R连接，以在空调箱体150内部流动的空气与供应至压缩机100的制冷剂之间进行换热。
室内热交换器110在空调模式和热泵模式中都用作冷凝器。
蒸发器160在空调模式中用作蒸发器，而在热泵模式中由于不供应制冷剂而停用，在除湿模式中由于供应一些制冷剂而用作蒸发器。
另外，室内热交换器110和蒸发器160在空调箱体150内部以预定的间距彼此间隔开，并且在这种情况下，室内热交换器110和蒸发器160在空调箱体150内从气流方向的上游侧按顺序地安装。
因此，如图2所示，在蒸发器160用作蒸发器的空调模式中，从第二膨胀装置140排出的低温低压的制冷剂被供应至蒸发器160，并且在这种情况中，通过鼓风机(未示出)在空调箱体150内部流动的空气通过在经过蒸发器160的同时与蒸发器160中的低温低压的制冷剂进行换热而转换成冷空气，然后被排放到车辆的内部，从而冷却车辆的内部。
如图3所示，在室内热交换器110用作冷凝器的热泵模式中，从压缩机100排出的高温高压的制冷剂被供应至室内热交换器110，并且在这种情况下，通过鼓风机(未示出)在空调箱体150内部流动的空气通过在经过室内热交换器110的同时与室内热交换器110中的高温高压的制冷剂进行换热而转换成暖空气，然后被排放到车辆的内部，从而加热车辆的内部。
另外，用于调节绕过室内热交换器110的空气的量和经过室内热交换器110的空气的量的温度调节门151在空调箱体150内部安装在蒸发器160与室内热交换器110之间。
温度调节门151调节绕过室内热交换器110的空气的量和经过室内热交换器110的空气的量，从而精确地控制从空调箱体150排出的空气的温度。
在这种情况下，如图2所示，在空调模式中，如果室内热交换器110的前侧通道被温度调节门151完全关闭，则经过蒸发器160的冷空气绕过室内热交换器110并被供应至车辆的内部。如图3所示，在热泵模式中，当绕过室内热交换器110的通道被温度调节门151完全关闭时，由于全部空气在经过用作冷凝器的室内热交换器110的同时转换为暖空气并且暖空气被供应至车辆的内部，所以执行最大化的加热。
另外，室外热交换器130安装在空调箱体150外部并与制冷剂循环线路R连接，以在循环通过制冷剂循环线路R的制冷剂与室外空气之间进行换热。
这里，室外热交换器130安装在车辆的发动机舱的前侧，以在室外热交换器130内部流动的制冷剂与室外空气之间进行换热。
在空调模式中，室外热交换器130用作类似于室内热交换器110和冷却器180的冷凝器。在这种情况下，在室外热交换器130内部流动的高温的制冷剂在与室外空气换热的同时冷凝。在热泵模式中，室外热交换器130用作蒸发器，并且在这种情况下，在室外热交换器130内部流动的低温的制冷剂在与室外空气换热的同时蒸发。
此外，强制性地向室外热交换器130吹送室外空气的风扇135安装在室外热交换器130的一侧。
此外，第一膨胀装置120安装在位于室内热交换器110和室外热交换器之间的制冷剂循环线路R上，以根据空调模式或热泵模式来使供应至室外热交换器130的制冷剂选择性地膨胀。
更详细地，在本发明中，由于从室内热交换器110排出的制冷剂在经过冷却器180之后流动到第一膨胀装置120中，因此第一膨胀装置120安装在位于冷却器180和室外热交换器130之间的制冷剂循环线路R上。
安装在制冷剂循环线路R上的第一膨胀装置120包括用于控制制冷剂的流动的开关阀125和设置在开关阀125上以使制冷剂膨胀的孔128。当开关阀125打开时，制冷剂以非膨胀的状态流动，而当开关阀125关闭时，制冷剂通过孔128以膨胀的状态流动。
换言之，第一膨胀装置120具有提供节流(膨胀)作用的孔128与开关阀125成一体的结构。
图8是第一膨胀装置120的示意图。第一膨胀装置120包括流动通道126和阀构件127，流动通道126形成在开关阀125内部且制冷剂在流动通道126中流动，阀构件127用于打开和关闭流动通道126。
在这种情况下，用于使制冷剂膨胀的孔128形成在阀构件127上。
另外，用于操作阀构件127(打开和关闭流动通道126)的螺线管129安装在开关阀125的一侧。
因此，在第一膨胀装置120的阀构件127打开流动通道126时制冷剂以非膨胀的状态流动通过流动通道126(开关阀作用)，在第一膨胀装置120的阀构件127关闭流动通道126时制冷剂通过孔128以膨胀的状态流动(孔作用)。
另外，第一旁通线路R1安装为使位于第二膨胀装置140的入口侧的制冷剂循环线路R与位于蒸发器160的出口侧的制冷剂循环线路R连接，使得循环通过制冷剂循环线路R的制冷剂选择性地绕过第二膨胀装置140和蒸发器160。
如图所示，第一旁通线路R1安装成与第二膨胀装置140和蒸发器160并行。即，第一旁通线路R1的入口与将室外热交换器130和第二膨胀装置140连接的制冷剂循环线路R连接，第一旁通线路R1的出口与将蒸发器160和压缩机100连接的制冷剂循环线路R连接。
因此，在空调模式中，经过室外热交换器130的制冷剂朝向第二膨胀装置140和蒸发器160流动，而在热泵模式中，经过室外热交换器130的制冷剂通过第一旁通线路R1而直接地朝向压缩机100流动而绕过第二膨胀装置140和蒸发器160。
这里，第一换向阀191用于根据空调模式和热泵模式来改变制冷剂的流动方向。
当然，控制单元190控制的部件不仅包括第一换向阀191还包括第二换向阀192、第一膨胀装置120、第二膨胀装置140以及开关阀195(这些将在之后描述)，以根据空调模式和热泵模式来控制循环通过热泵***的制冷剂的流动。
第一换向阀191安装在第一旁通线路R1和制冷剂循环线路R的分支点处，使得经过室外热交换器130的制冷剂根据空调模式或热泵模式来改变流动方向，以朝向第一旁通线路R1流动或朝向第二膨胀装置140流动。
在空调模式中，第一换向阀191将在从压缩机100排出之后经过室内热交换器110、冷却器180和室外热交换器130的制冷剂流动方向改变为朝向第二膨胀装置140和蒸发器160。此外，在热泵模式中，第一换向阀191将在从压缩机100排出之后经过室内热交换器110、冷却器180、第一膨胀装置120以及室外热交换器130的制冷剂流动方向改变为朝向第一旁通线路R1。
同时，第一换向阀191安装在位于第一旁通线路R1的入口侧的分支点处。
另外，安装了用于在循环通过车辆的电子单元200的冷却剂、流动通过第一旁通线路R1的制冷剂以及从室内热交换器110排出的制冷剂之间进行换热的冷却器180。
在这种情况下，冷却器180被安装为位于第一旁通线路R1上，使得流动通过第一旁通线路R1的制冷剂与车辆的电子单元200的废热以及从室内热交换器110排出的高温高压的制冷剂进行换热。
冷却器180包括：冷却剂热交换单元181b，通过制冷剂循环线路R与车辆电子单元200连接；第一制冷剂热交换单元181a，与第一旁通线路R1连接；第二制冷剂热交换单元181c，与位于室内热交换器110的出口侧的制冷剂循环线路R连接。
换言之，冷却器180是用于在冷却剂和制冷剂之间进行换热的三重(triple)热交换器。
在这种情况下，冷却器180以使得第一制冷剂热交换单元181a被布置在冷却剂热交换单元181b和第二制冷剂热交换单元181c之间的方式构造。
即，在热泵模式中，从室外热交换器130排出的制冷剂在经过布置在冷却器180中间的第一制冷剂热交换单元181a的同时与冷却剂热交换单元181b的冷却剂和第二制冷剂热交换单元181c的制冷剂顺利地进行换热，其中，冷却剂热交换单元181b和第二制冷剂热交换单元181c布置在第一制冷剂热交换单元181a的两侧。
因此，在空调模式中，从室内热交换器110排出的高温高压的制冷剂在冷却器180中被第一次冷却，然后在室外热交换器130中被第二次冷却，以提高过冷却并扩增制冷剂流量，从而提高冷却性能并减少功率消耗。
同时，在空调模式中，不向第一旁通线路R1供应任何制冷剂，但是可使用填充在冷却器180中的制冷剂或冷却剂来冷却从室内热交换器110排出的制冷剂。当然，若有必要，循环通过车辆电子单元200的冷却剂可循环到冷却器180的冷却剂热交换单元181b。
图6示出了传统的热泵***和根据本发明的优选实施例的热泵***的空调模式下的压焓图。如图6所示，从室内热交换器110排出的制冷剂通过经由冷却器180的第一次冷却和室外热交换器130的第二次冷却而充分地冷凝以增大过冷却。
另外，在热泵模式中，从室内热交换器110排出的高温高压的制冷剂通过在冷却器180中与从室外热交换器130排出的制冷剂进行换热来确保过冷却，以增大制冷剂流量。从室外热交换器130排出的低温低压的制冷剂接收来自冷却器180的车辆电子单元(冷却剂)的废热和从室内热交换器110排出的制冷剂的额外的热源，从而增加加热性能，这归因于制冷剂的温度和压力的增加以及热源的增加。
此外，如图5所示，即使在制冷剂因室外热交换器130的结霜而绕过室外热交换器130的除霜模式中，由于可以得到额外的热源(电子单元的废热和从室内热交换器110排出的制冷剂)，所以可以使由于缺乏热源而引起的室内排气温度的变化最小化，从而通过减小电加热器115的使用频率而减少功率消耗和增加电动车辆或混合动力车辆的里程。
图7示出了传统的车辆热泵***和根据本发明的优选实施例的热泵***的热泵模式下的压焓图的曲线图。如图7所示，从室内热交换器110排出的制冷剂在冷却器180中通过与从室外热交换器130排出的制冷剂进行换热而被充分地冷凝以增大过冷却。
同时，设有马达、逆变器以及作为车辆的电子单元200的其它部件。
另外，储存器170安装在位于压缩机100的入口侧的制冷剂循环线路R上。
储存器170将供应至压缩机100的制冷剂分开成液相制冷剂和气相制冷剂，然后，仅将气相制冷剂供应至压缩机100。
此外，电加热器115在空调箱体150内部被安装成邻近室内热交换器110的下游侧，以增强加热性能。
即，根据本发明的优选实施例的热泵***可通过在发动机启动的早期阶段使电加热器115作为辅助热源操作来增强加热性能，并且在即使缺少用于加热的热源时也可以使电加热器115运行。
优选地，电加热器115为PTC加热器。
另外，第二旁通线路R2与制冷剂循环线路R并行设置，使得选择性地经过第一膨胀装置120的制冷剂绕过室外热交换器130。即，第二旁通线路R2通过将位于室外热交换器130的入口侧的制冷剂循环线路R和位于室外热交换器130的出口侧的制冷剂循环线路R彼此连接而被安装成与室外热交换器130并行，使得循环通过制冷剂循环线路R的制冷剂绕过室外热交换器130。
另外，用于改变制冷剂流动方向的第二换向阀192以使得循环通过制冷剂循环线路R的制冷剂选择性地流动到第二旁通线路R2的方式安装。第二换向阀192安装在第二旁通线路R2与制冷剂循环线路R之间的分支点处，以改变制冷剂流动方向，使得制冷剂流动到室外热交换器130或第二旁通线路R2。
此外，在制冷剂循环线路R上，除湿线路R3被安装成朝向蒸发器160供应循环通过制冷剂循环线路R的制冷剂中的一些，以在热泵模式中在车辆内部执行除湿。
除湿线路R3被安装成朝向蒸发器160供应经过第一膨胀装置120的低温的制冷剂中的一些。
即，除湿线路R3被安装成将位于第一膨胀装置120的出口侧的制冷剂循环线路R与位于蒸发器160的入口侧的制冷剂循环线路R连接。
在附图中，除湿线路R3的入口连接到位于第一膨胀装置120与室外热交换器130之间的制冷剂循环线路R，使得在经过第一膨胀装置120之后且在被引入室外热交换器130之前的制冷剂中的一些在流入除湿线路R3之后被供应至蒸发器160。
换言之，在热泵模式运行期间的除湿线路中，经过压缩机100、室内热交换器110、冷却器180以及第一膨胀装置120的制冷剂被分成两部分。分开的制冷剂中的一些朝向室外热交换器130和第一旁通线路R1循环，制冷剂中的一些朝向除湿线路R3和蒸发器160循环，然后，分开的制冷剂在压缩机100的入口侧汇合。
另外，在除湿线路R3上，开关阀195被安装成以使得经过第一膨胀装置120的制冷剂中的一些仅在除湿模式中才流动到除湿线路R3的方式打开和关闭除湿线路R3。
开关阀195仅在除湿模式中打开除湿线路R3，并且不在除湿模式中时关闭除湿线路R3。
同时，除湿线路R3的出口与在蒸发器160的入口侧的制冷剂循环线路R连接，使得经过除湿线路R3的制冷剂直接被引入到蒸发器160中。
另外，在热泵模式中，在检测到室外热交换器130上结霜时，控制单元190以使得经过第一膨胀装置120的制冷剂流动至第二旁通线路R2以绕过室外热交换器130的方式来控制制冷剂流动。即，如图5所示，控制单元190通过以使得循环通过制冷剂循环线路R的制冷剂按顺序循环通过压缩机100、室内热交换器110、冷却器180、第一膨胀装置120、第二旁通线路R2、第一旁通线路R1以及冷却器180的方式控制制冷剂流动来控制执行除霜模式。
在制冷剂绕过室外热交换器130时，可以使室外热交换器130的结霜延迟或去除室外热交换器130上的霜。
同时，室外热交换器130上的结霜可通过多种方法来检测，例如，当室外热交换器130的出口侧的制冷剂的温度低于零度时，控制单元可识别出室外热交换器130上结霜。
当然，控制单元可通过单独的传感器来识别室外热交换器130的结霜。
在下文中，将描述根据本发明的优选实施例的车辆热泵***的作用。
A.空调模式(冷却模式)(见图2)
在空调模式(冷却模式)中，如图2所示，第二旁通线路R2由第二换向阀192关闭，第一旁通线路R1也由第一换向阀191关闭，第一膨胀装置120的阀构件127打开通道126，使得制冷剂以非膨胀的状态流动。
另外，循环通过电子单元200的冷却剂不被供应至冷却器180。
同时，在最大化的冷却下，空调箱体内部的温度调节门151关闭经过室内热交换器110的通道，使得由鼓风机吹送到空调箱体150中的空气在经过蒸发器160的同时冷却，并绕过室内热交换器11而供应至车辆的内部，从而冷却车辆的内部。
接着，将描述制冷剂循环过程。
在压缩机100中被压缩之后排出的高温高压的气相制冷剂被供应至安装在空调箱体150内部的室内热交换器110。
如图2所示，由于温度调节门151关闭室内热交换器110的通道，所以供应至室内热交换器110的制冷剂不与空气进行换热而直接被供应至冷却器180的第二制冷剂热交换单元181c。
供应至冷却器180的第二制冷剂热交换单元181c的制冷剂通过与填充冷却器180的制冷剂和冷却剂进行换热而被第一次冷却和冷凝，然后，以非膨胀的状态经过第一膨胀装置120并朝向室外热交换器130流动。
流动到室外热交换器130的制冷剂在与室外空气进行换热的同时被第二次冷却和冷凝。
接着，经过室外热交换器130的制冷剂在经过第二膨胀装置的同时减压并膨胀，以变成低温低压的液相制冷剂，然后被引入到蒸发器160中。
引入到蒸发器160中的制冷剂通过与由鼓风机吹送到空调箱体150中的空气进行换热而蒸发，与此同时，由于制冷剂的蒸发潜热引起的吸热而使空气冷却，然后，冷却后的空气被供应至车辆的内部以冷却车辆的内部。
在那之后，从蒸发器160排出的制冷剂被引入到压缩机100中并再次循环上述循环。
B.热泵模式(见图3)
在热泵模式中，如图3所示，第二旁通线路R2被第二换向阀192关闭，第一旁通线路R1被第一换向阀191打开，使得制冷剂不被供应至第二膨胀装置140和蒸发器160。
另外，第一膨胀装置120的阀构件127关闭通道126，以使制冷剂在通过孔128的同时膨胀。
同时，由车辆电子单元200加热的冷却剂被供应至冷却器180的冷却剂热交换单元181b。
此外，在第一加热模式中，空调箱体150内部的温度调节门151***作为关闭绕过室内热交换器110的通道，以使由鼓风机吹送到空调箱体150中的空气在经过蒸发器160(停止运行)之后经过室内热交换器110的同时变成暖空气，然后被供应至车辆的内部以加热车辆的内部。
接着，将描述制冷剂循环过程。
在压缩机100中被压缩之后排出的高温高压的气相制冷剂被引入到安装在空调箱体150内部的室内热交换器110中。
被引入到室内热交换器110中的高温高压的气相制冷剂在与由鼓风机吹送到空调箱体150中的空气进行换热的同时被冷却和冷凝，并且在这种情况下，经过室内热交换器110的空气转换为暖空气并被供应至车辆的内部，以加热车辆的内部。
接着，从室内热交换器110排出的制冷剂被供应至冷却器180的第二制冷剂热交换单元181c，并且被供应至冷却器180的第二制冷剂热交换单元181c的制冷剂在与从室外热交换器130排出并流动通过第一制冷剂热交换单元181a的低温低压的制冷剂进行换热的同时被额外地冷却和冷凝，然后流动至第一膨胀装置120。
流动至第一膨胀装置120的制冷剂在经过孔128的同时减压并膨胀，而变成低温低压的液相制冷剂，然后，被供应至用作蒸发器的室外热交换器130。
供应至室外热交换器130的制冷剂在与室外空气进行换热的同时蒸发，然后，通过第一换向阀191而经过第一旁通线路R1。在这种情况下，经过第一旁通线路R1的制冷剂通过在经过冷却器180的第一制冷剂热交换单元181a的同时与经过冷却剂热交换单元181b的冷却剂和经过第二制冷剂热交换单元181c的制冷剂进行换热来接收热源，然后，制冷剂被引入压缩机100，使得上述循环再循环。
C.热泵模式的除湿模式(见图4)
热泵模式的除湿模式仅在***以图3的热泵模式运行的同时需要对车辆的内部进行除湿的情况下才运行。
因此，将仅描述与第一加热模式不同的部件。
在除湿模式中，在运行第一加热模式的情况下，除湿线路R3通过开关阀195而被额外地打开。
另外，空调箱体150内部的温度调节门151关闭绕过室内热交换器110的通道。因此，由鼓风机吹送到空调箱体150中的空气在经过蒸发器160的同时被冷却，然后，在经过室内热交换器110的同时变成暖空气并被供应至车辆的内部，使得热泵***能加热车辆的内部。
在这种情况下，由于供应至蒸发器160的制冷剂的量小并且空气冷却性能低，所以这使室内温度的变化最小化，使得热泵***能对通过蒸发器160的空气平稳地除湿。
接着，将描述制冷剂循环过程。
通过压缩机100、室内热交换器110、冷却器180以及第一膨胀装置120的孔128的制冷剂中的一些通过室外热交换器130，并且制冷剂中的一些通过除湿线路R3。
通过室外热交换器130的制冷剂在与室外空气进行换热的同时蒸发，然后，通过第一换向阀191经过第一旁通线路R1。在这种情况下，经过第一旁通线路R1的制冷剂通过在经过冷却器180的第一制冷剂热交换单元181a的同时与经过冷却剂热交换单元181b的冷却剂和经过第二制冷剂热交换单元181c的制冷剂进行换热来接收热源并蒸发。
通过除湿线路R3的制冷剂被供应至蒸发器160，并在与空调箱体150内部流动的空气进行换热的同时蒸发。
在以上过程中，通过蒸发器160的空气被除湿，并且除湿后的空气在经过室内热交换器110的同时变成暖空气，然后，被供应至车辆的内部以执行除湿。
在那之后，分别经过冷却器180和蒸发器160的制冷剂汇合在一起并被引入到压缩机100中，然后上述循环再次循环。
D.在热泵模式期间的除霜模式(见图5)
热泵模式的除霜模式在室外热交换器130上结霜和必须执行除霜的情况下运行。如图5所示，第二旁通线路R2被第二换向阀192打开并且第一旁通线路R1被第一换向阀191打开。
此外，除湿线路R3被开关阀195关闭并且制冷剂通过第一膨胀装置120的孔128而膨胀，使得热泵***转换为室内空气流入模式，从而将室内空气引入到空调箱体150中。
同时，由车辆电子单元200加热的冷却剂被供应至冷却器180的冷却剂热交换单元180b。
另外，在除霜模式中，空调箱体150内部的温度调节门151关闭绕过室内热交换器110的通道，以使由鼓风机吹送到空调箱体150中的空气在经过蒸发器160(停止运行)之后在经过室内热交换器110的同时变成暖空气，然后被供应至车辆的内部以加热车辆的内部。
接着，将描述制冷剂循环过程。
在压缩机100中压缩之后排出的高温高压的气相制冷剂被引入安装在空调箱体150内部的室内热交换器110。
被引入到室内热交换器110中的高温高压的气相制冷剂在与由鼓风机吹送到空调箱体150中的空气进行换热的同时被冷却和冷凝，并且在这种情况下，经过室内热交换器110的空气转换为暖空气并被供应至车辆的内部，从而加热车辆的内部。
接着，从室内热交换器110中排出的制冷剂被供应至冷却器180的第二制冷剂热交换单元181c，并且供应至冷却器180的第二制冷剂热交换单元181c的制冷剂在与绕过室外热交换器130并流动通过第一制冷剂热交换单元181a的低温低压的制冷剂进行换热的同时被额外地冷却和冷凝，然后流动至第一膨胀装置120。
流动至第一膨胀装置120的制冷剂在经过孔128的同时减压并膨胀，以变成低温低压的液相制冷剂，然后，在流动到第二旁通线路R2的同时绕过室外热交换器130。
在那之后，通过第二旁通线路R2的制冷剂通过第一换向阀191而经过第一旁通线路R1。在这种情况下，经过第一旁通线路R1的制冷剂通过在经过冷却器180的第一制冷剂热交换单元181a的同时与经过冷却剂热交换单元181b的冷却剂和经过第二制冷剂热交换单元181c的制冷剂进行换热来接收热源以进行蒸发，然后，被引入到压缩机100中，以再循环上述循环。

Claims (11)

1.一种车辆热泵***，包括：压缩机(100)，安装在制冷剂循环线路(R)上，用于压缩和排出制冷剂；室内热交换器(110)，安装在空调箱体(150)内部，用于在空调箱体(150)内部的空气和从压缩机(100)排出的制冷剂之间进行换热；蒸发器(160)，安装在空调箱体(150)内部，用于在空调箱体(150)内部的空气和被供应至压缩机(100)的制冷剂之间进行换热；室外热交换器(130)，安装在空调箱体(150)外部，用于在循环通过制冷剂循环线路(R)的制冷剂和室外空气之间进行热交换；第一膨胀装置(120)，在室内热交换器(110)与室外热交换器(130)之间安装在制冷剂循环线路(R)上，以使制冷剂膨胀；第二膨胀装置(140)，在蒸发器(160)的入口侧安装在制冷剂循环线路(R)上，以使制冷剂膨胀，所述车辆热泵***进一步包括：
第一旁通线路(R1)，安装在制冷剂循环线路(R)上，以使第二膨胀装置(140)的入口侧的制冷剂循环线路(R)与蒸发器(160)的出口侧的制冷剂循环线路(R)连接，使得循环通过制冷剂循环线路(R)的制冷剂绕过第二膨胀装置(140)和蒸发器(160)；
冷却器(180)，用于在循环通过车辆电子单元(200)的冷却剂、从室外热交换器(130)排出并流动通过第一旁通线路(R1)的制冷剂和从室内热交换器(110)排出的制冷剂之间进行热交换，
其中，在空调模式中，从室内热交换器(110)排出的制冷剂在冷却器(180)中被第一次冷却，然后在室外热交换器(130)中被第二次冷却，
其中，在热泵模式中，从室内热交换器(110)排出的制冷剂确保在冷却器(180)中过冷却，并且从室外热交换器(130)排出的制冷剂从冷却器(180)获得额外的热源。
2.根据权利要求1所述的车辆热泵***，其中，冷却器(180)包括：冷却剂热交换单元(181b)，通过制冷剂循环线路(R)与车辆电子单元(200)连接；第一制冷剂热交换单元(181a)，与第一旁通线路(R1)连接；第二制冷剂热交换单元(181c)，与室内热交换器(110)的出口侧的制冷剂循环线路(R)连接。
3.根据权利要求2所述的车辆热泵***，其中，冷却器(180)以使得第一制冷剂热交换单元(181a)布置在冷却剂热交换单元(181b)和第二制冷剂热交换单元(181c)之间的方式构造，
其中，从室外热交换器(130)排出并流动通过第一制冷剂热交换单元(181a)的制冷剂在冷却剂热交换单元(181b)的冷却剂和第二制冷剂热交换单元(181c)的制冷剂之间进行热交换。
4.根据权利要求1所述的车辆热泵***，其中，在制冷剂循环线路(R)上安装有第二旁通线路(R2)，以使室外热交换器(130)的入口侧和出口侧的制冷剂循环线路(R)连接，使得循环通过制冷剂循环线路(R)的制冷剂绕过室外热交换器(130)，
其中，第一旁通线路(R1)和第二旁通线路(R2)并行地安装在制冷剂循环线路(R)上。
5.根据权利要求4所述的车辆热泵***，其中，在制冷剂循环线路(R)上，在分支出第一旁通线路(R1)的位置处安装有第一换向阀(191)，在分支出第二旁通线路(R2)的位置处安装有第二换向阀(192)，
其中，控制单元(190)被设置为根据空调模式和热泵模式来控制循环通过热泵***的制冷剂流。
6.根据权利要求5所述的车辆热泵***，其中，在空调模式中，控制单元(190)以使得从压缩机(100)排出的制冷剂按顺序循环通过室内热交换器(110)、冷却器(180)、室外热交换器(130)、第二膨胀装置(140)以及蒸发器(160)的方式来控制制冷剂流，
其中，在热泵模式中，控制单元(190)以使得从压缩机(100)排出的制冷剂按顺序循环通过室内热交换器(130)、冷却器(180)、第一膨胀装置(120)、室外热交换器(130)以及冷却器(180)的方式来控制制冷剂流。
7.根据权利要求6所述的车辆热泵***，其中，在热泵模式中，当检测到室外热交换器(130)上出现结霜时，控制单元(190)以使得经过第一膨胀装置(120)的制冷剂流动到第二旁通线路(R2)从而绕过室外热交换器(130)的方式来控制制冷剂流。
8.根据权利要求1所述的车辆热泵***，进一步包括：
除湿线路(R3)，用于使位于蒸发器(160)的入口侧的制冷剂循环线路(R)与位于第一膨胀装置(120)的出口侧的制冷剂循环线路(R)连接。
9.根据权利要求8所述的车辆热泵***，其中，在除湿线路(R3)上安装有开关阀(195)。
10.根据权利要求9所述的车辆热泵***，其中，在热泵模式运行期间的除湿模式中，经过压缩机(100)、室内热交换器(110)、冷却器(180)以及第一膨胀装置(120)的制冷剂被分成两部分，被分开的制冷剂中的一些朝向室外热交换器(130)和第一旁通线路(R1)循环，并且制冷剂中的一些朝向除湿线路(R3)和蒸发器(160)循环，然后，被分开的制冷剂在压缩机(100)的入口侧处汇合在一起。
11.根据权利要求1所述的车辆热泵***，其中，第一膨胀装置(120)包括开关阀(125)和孔(128)，开关阀(125)通过经由螺线管(129)操作阀构件(127)来使制冷剂通道(126)打开或关闭，孔(128)形成在阀构件(127)上，
其中，第一膨胀装置(120)在阀构件(127)打开制冷剂通道(126)时使制冷剂以非膨胀的状态流动通过制冷剂通道(126)，并在阀构件(127)关闭制冷剂通道(126)时使制冷剂以膨胀的状态流动通过制冷剂通道(126)。
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