CN109501552A - 用于车辆的热泵*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆的热泵***，所述热泵***包括制冷剂‑冷却液换热器，所述制冷剂‑冷却液换热器安装在外部换热器的入口侧的制冷剂循环线路上，以在被引入到外部换热器中的冷却液和循环通过车辆的电子单元的冷却液之间进行换热，从而在空调模式中通过因制冷剂在经过制冷剂‑冷却液换热器和外部换热器的同时进行散热而增加冷凝量来强化冷却性能并降低功耗，而不增大外部换热器的尺寸，并且在热泵模式中通过因制冷剂在经过制冷剂‑冷却液换热器、外部换热器和冷却器的同时进行吸热而增加蒸发量来强化加热性能并降低功耗，并且增大被引入到外部换热器中的制冷剂的温度以延迟外部换热器的结霜。

Description

用于车辆的热泵***
本申请是申请日为2015年3月19日、申请号为201580001576.2、题为“用于车辆的热泵***”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的热泵***，更具体地，涉及这样一种用于车辆的热泵***，其包括制冷剂-冷却液换热器，所述制冷剂-冷却液换热器安装在外部换热器的入口侧的制冷剂循环线路上，以在引入到外部换热器中的冷却液和循环通过车辆的电子单元的冷却液之间进行换热。
背景技术
通常，用于车辆的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***通过在经过蒸发器外部的空气与在蒸发器内部流动的制冷剂进行换热而将空气转换成冷空气，以冷却车辆的内部。在冷却液循环的加热器芯侧，加热***通过在经过加热器芯外部的空气与在加热器芯内部流动的冷却液进行换热而将空气转换成热空气，以加热车辆的内部。
与此同时，与用于车辆的空调不同，已经应用一种能通过使用一个制冷剂循环改变制冷剂的流动方向而选择性地执行冷却和加热的热泵***。例如，热泵***包括：两个换热器，一个换热器是安装在空调壳体内部用于与吹入到车辆的内部的空气进行换热的内部换热器，另一个是用于与空调壳体的外部进行换热的外部换热器；换向阀，用于改变制冷剂的流动方向。
因此，根据通过换向阀的制冷剂的流动方向，在运行冷却模式时内部热交换器用作用于冷却的换热器，在运行加热模式时内部换热器用作用于加热的换热器。
已经提出多种类型的用于车辆的热泵***，图1示出用于车辆的热泵***的代表性示例。
如图1所示，用于车辆的热泵***包括：压缩机30，用于压缩和排出制冷剂；内部热交换器32，用于从压缩机30排出的制冷剂的散热；第一膨胀阀34和第一旁通阀36，并联地安装，以使经过内部换热器32的制冷剂选择性地经过；外部换热器48，用于使经过第一膨胀阀34或第一旁通阀36的制冷剂与室外空气进行换热；蒸发器60，用于使经过外部换热器48的制冷剂蒸发；储液器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；第二膨胀阀56，用于使被供应到蒸发器60的制冷剂选择性地膨胀；第二旁通阀58，与第二膨胀阀56并联地安装，以选择性地连接外部换热器48的出口侧和储液器62的入口侧。
在图1中，标号10指示内置有内部换热器32和蒸发器60的空调壳体，标号12指示用于控制冷空气和热空气的混合量的温度调节活门，标号20指示安装在空调壳体的入口处的鼓风机。
根据具有以上结构的热泵***，当运行热泵模式(加热模式)时，关闭第一旁通阀36和第二膨胀阀56，并打开第一膨胀阀34和第二旁通阀58。此外，如图1所示操作温度调节活门12。因此，从压缩机30排出的制冷剂依次经过内部换热器32、第一膨胀阀34、外部换热器48、第二旁通阀58以及储液器62，然后回流到压缩机30。即，内部换热器32用作加热器，外部换热器48用作蒸发器。
当运行空调模式(冷却模式)时，打开第一旁通阀36和第二膨胀阀56，并关闭第一膨胀阀34和第二旁通阀58。此外，温度调节活门12关闭内部换热器32的通道。因此，从压缩机30排出的制冷剂依次经过内部换热器32、第一旁通阀36、外部换热器48、第二膨胀阀56、蒸发器60和储液器62，然后回流到压缩机30。即，蒸发器60用作蒸发器，通过温度调节活门12关闭的内部换热器32用作加热器(与热泵模式相同)。
与此同时，用于车辆的热泵***仅通过在空调模式(冷却模式)下作为空气冷却式换热器的外部换热器48执行冷凝，并在热泵模式(加热模式)下在外部换热器中执行蒸发。
然而，在传统的用于车辆的热泵***的情况下，在空调模式(冷却模式)下，为了强化冷却性能并降低功耗，必须增大内部换热器48的尺寸(厚度或有效的换热面积)，但是发动机室的小空间限制尺寸的增大和性能的强化。
此外，在热泵模式(加热模式)下，当室外空气温度低时为了保护组件并确保耐久性，传统的热泵***限制外部换热器48的蒸发量，并且当室外空气温度小于引入到外部换热器48中的制冷剂的温度时，不能从室外空气吸热并在外部换热器48上形成霜，从而恶化热泵***的加热性能，并且由于外部换热器48的换热效率的恶化而增大功耗。
发明内容
技术问题
因此，本发明已致力于解决在现有技术中出现的上述问题，并且本发明的目的在于提供这样一种用于车辆的热泵***：包括制冷剂-冷却液换热器，所述制冷剂-冷却液换热器安装在外部换热器的入口侧的制冷剂循环线路上，以在被引入到外部换热器中的冷却液和循环通过车辆的电子单元的冷却液之间进行换热，从而在空调模式中通过因制冷剂在经过制冷剂-冷却液换热器和外部换热器的同时进行散热而增加冷凝量来强化冷却性能并降低功耗，而不增大外部换热器的尺寸，并且在热泵模式中通过因制冷剂在经过制冷剂-冷却液换热器、外部换热器和冷却器的同时进行吸热而增加蒸发量来强化加热性能并降低功耗，并且增大引入到外部换热器中的制冷剂的温度以延迟外部换热器的结霜。
技术方案
为了达到以上目的，本发明提供一种用于车辆的热泵***，所述热泵***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；内部换热器，安装在空调壳体的内部，用于在空调壳体内部的空气和从压缩机排出的制冷剂之间进行换热；蒸发器，安装在空调壳体的内部，用于在空调壳体内部的空气和被供应到压缩机的制冷剂之间进行换热；外部换热器，安装在空调壳体的外部，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，安装在位于内部换热器与外部换热器之间的制冷剂循环线路上，以使从内部换热器排出的制冷剂选择性地膨胀；第二膨胀装置，安装在蒸发器的入口侧的制冷剂循环线路上，以使被供应到蒸发器的制冷剂膨胀；冷却液循环线路，被配置为使冷却液朝向车辆的电子单元循环，以冷却电子单元；以及制冷剂-冷却液换热器，被配置为在流经第一膨胀装置和外部换热器之间的制冷剂循环线路的制冷剂和循环通过冷却液循环线路的冷却液之间进行换热，其中，在空调模式中，循环通过制冷剂循环线路的制冷剂在经过制冷剂-冷却液换热器和外部换热器的同时进行散热，在热泵模式中，循环通过制冷剂循环线路的制冷剂在经过制冷剂-冷却液换热器和外部换热器的同时进行吸热。
在本发明的另一个方案中，本发明提供用于车辆的热泵***，所述热泵***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；内部换热器，安装在空调壳体的内部，用于在空调壳体内部的空气和从压缩机排出的制冷剂之间进行换热；蒸发器，安装在空调壳体的内部，用于在空调壳体内部的空气和被供应到压缩机的制冷剂之间进行换热；外部换热器，安装在空调壳体的外部，用于在循环通过制冷剂循环线路的制冷剂和室外空气之间进行换热；第一膨胀装置，安装在位于内部换热器和外部换热器之间的制冷剂循环线路上，以使从内部换热器排出的制冷剂选择性地膨胀；第二膨胀装置，安装在蒸发器的入口侧的制冷剂循环线路上，以使被供应到蒸发器的制冷剂膨胀；第一旁通线路，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彼此连接，以在热泵模式中使制冷剂绕过第二膨胀装置和蒸发器；冷却器，安装在第一旁通线路上，以在沿着第一旁通线路流动的制冷剂和循环通过车辆的电子单元的冷却液之间进行换热；制冷剂-冷却液换热器，被配置为在流经第一膨胀装置和外部换热器之间的制冷剂循环线路的制冷剂与循环通过车辆的电子单元的冷却液之间进行换热；冷却液循环线路，被配置为在空调模式中使车辆的电子单元的冷却液朝向制冷剂-冷却液换热器循环，并在热泵模式中使电子单元的冷却液朝向冷却装置循环。
有益效果
如上所述，由于用于车辆的热泵***包括制冷剂-冷却液换热器，所述制冷剂-冷却液换热器安装在外部换热器的入口侧的制冷剂循环线路上，以在被引入到外部换热器中的冷却液和循环通过车辆的电子单元的冷却液之间进行换热，因此在空调模式中所述热能***能够通过因制冷剂在经过制冷剂-冷却液换热器和外部换热器的同时进行两次散热而增加冷凝量来强化冷却性能并降低功耗，而不增大外部换热器的尺寸，并且在热泵模式中能够通过因制冷剂在经过制冷剂-冷却液换热器、外部换热器和冷却器的同时进行三次吸热而增加蒸发量来强化加热性能并降低功耗。
此外，由于经过制冷剂-冷却液换热器的制冷剂在与冷却液进行换热之后被引入到外部换热器，因此所述热泵***能够增大被引入到外部换热器中的制冷剂的温度以延迟或去除外部换热器的结霜。
附图说明
图1是传统的用于车辆的热泵***的构造示意图；
图2是根据本发明的优选实施例的用于车辆的热泵***的空调模式的构造示意图；
图3是根据本发明的优选实施例的用于车辆的热泵***的热泵模式的构造示意图；
图4是根据本发明的优选实施例的在执行用于车辆的热泵***的热泵模式的同时的除湿模式的构造示意图；
图5是根据本发明的优选实施例的在执行用于车辆的热泵***的热泵模式的同时的除霜模式的构造示意图；
图6是示出在根据本发明的优选实施例的用于车辆的热泵***中的第一膨胀装置的运行状态的示意图。
图7是示出在根据本发明的优选实施例的用于车辆的热泵***中的电子散热器和制冷剂-冷却液换热器的视图。
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，根据本发明的用于车辆的热泵***包括在制冷剂循环线路(R)上依次连接的压缩机100、内部换热器110、第一膨胀装置或阀120、制冷剂-冷却液换热器220、外部换热器130、第二膨胀装置140以及蒸发器160，并且该热泵***可优选地应用于电动车辆或混合动力车辆。
制冷剂循环线路(R)以如下方式配置，在空调模式中，制冷剂循环通过压缩机100、内部换热器110、制冷剂-冷却液换热器220、外部换热器130、第二膨胀装置140、蒸发器160以及压缩机100，并以如下方式配置，在热泵模式中，制冷剂循环通过压缩机100、内部换热器110、第一膨胀装置120、制冷剂-冷却液换热器220、外部换热器130以及压缩机100。
在这种情况下，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)与绕过外部热交换器130的第二旁通线路(R2)并联连接。第一换向阀191安装在第一旁通线路(R1)的分叉点处，第二换向阀192安装在第二旁通线路(R2)的分叉点处。
因此，在空调模式中，如图2所示，从压缩机100排出的制冷剂依次循环通过内部换热器110、制冷剂-冷却液换热器220、外部换热器130、第二膨胀装置140、蒸发器160和压缩机100。在这种情况下，蒸发器160用作蒸发器，制冷剂-冷却液换热器220和外部换热器130用作冷凝器。
如上所述，在空调模式中，由于循环通过制冷剂循环线路(R)的制冷剂在经过制冷剂-冷却液换热器220和外部换热器130的同时进行散热以增加制冷剂的冷凝量，因此根据本发明的优选实施例的热泵***能够强化冷却性能并降低***的功耗，而不增加外部换热器130的尺寸。
在热泵模式中，如图3所示，从压缩机100排出的制冷剂依次循环通过内部换热器110、第一膨胀装置120的孔128、制冷剂-冷却液换热器220、外部换热器130、第一旁通线路(R1)和压缩机100。在这种情况下，内部换热器110用作冷凝器，制冷剂-冷却液换热器220和外部换热器130用作蒸发器。制冷剂不被供应到第二膨胀装置140和蒸发器160。
如上所述，在热泵模式中，由于循环通过制冷剂循环线路(R)的制冷剂在经过制冷剂-冷却液换热器220和外部换热器130的同时从冷却液和室外空气吸热，因此根据本发明的优选实施例的热泵***增加制冷剂的蒸发量，以强化加热性能并降低***的功耗。
与此同时，在热泵模式中，由于制冷剂不仅在经过制冷剂-冷却液换热器220和外部换热器130的同时吸热而且在经过冷却器180的同时也吸热，所以更大程度地增加了制冷剂的蒸发量，因此，所述热泵***能够更大程度地强化加热性能并更大程度地降低***的功耗。
在热泵模式中，车辆的电子单元的冷却液不朝向制冷剂-冷却液换热器220循环，而从集聚在电子散热器210内部的冷却液吸热。
同时，在热泵模式中对车辆内部进行除湿期间，由于循环通过制冷剂循环线路(R)的制冷剂中的一些制冷剂通过除湿线路(R3)(将在下文描述)被供应到蒸发器160，因此所述热泵***能够对车辆内部执行除湿。
以下，将对根据本发明的用于车辆的热泵***的组件进行详细地描述。
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)或电动马达的驱动力而运转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，并将制冷剂供应到内部换热器110，在热泵模式中，压缩机100吸入并压缩从外部换热器130排出并经过第一旁通线路(R1)的制冷剂，并将制冷剂供应到内部换热器110。
此外，在热泵模式的除湿模式下，因为制冷剂通过第一旁通线路(R1)和除湿线路(R3)同时被供应到蒸发器160，所以压缩机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，并将被吸入的制冷剂供应到内部换热器110。
内部热交换器110安装在空调壳体150的内部并与压缩机100的出口侧的制冷剂循环线路(R)连接，以使在空调壳体150内部流动的空气和从压缩机100排出的制冷剂进行换热。
此外，蒸发器160安装在空调壳体150的内部并与压缩机100的入口侧的制冷剂循环线路(R)连接，以使在空调壳体150内部流动的空气和被供应到压缩机100的制冷剂进行换热。
在空调模式和热泵模式中内部换热器110都用作冷凝器。
蒸发器160在空调模式中用作蒸发器，而在热泵模式下因为制冷剂不被供应，所以蒸发器160停止，在除湿模式下因为制冷剂中的一些制冷剂被供应，所以蒸发器160用作蒸发器。
此外，内部换热器110和蒸发器160在空调壳体150的内部以预定的间隔彼此分开，并且在这种情况下，在空调壳体150的内部，内部换热器110和蒸发器160从空气流动方向的上游侧依次安装。
因此，在蒸发器160用作蒸发器的空调模式中，如图2所示，从第二膨胀装置140排出的低温低压的制冷剂被供应到蒸发器160，并且在这种情况下，通过鼓风机(未示出)在空调壳体150内部流动的空气在经过蒸发器160的同时通过与蒸发器160的低温低压的制冷剂进行换热而转换成冷空气，然后，所述冷空气被排出到车辆的内部，从而冷却车辆的内部。
在内部换热器110用作冷凝器的热泵模式中，如图3所示，从压缩机100排出的高温高压的制冷剂被供应到内部换热器110，并且在这种情况下，通过鼓风机(未示出)在空调壳体150内部流动的空气在经过内部换热器110的同时通过与内部换热器110的高温高压的制冷剂进行换热而被转换成热空气，然后，所述热空气被排出到车辆的内部，从而加热车辆的内部。
此外，用于调节绕过内部换热器110和空气量和经过内部换热器110的空气量的温度调节活门151安装在空调壳体150内部的蒸发器160与内部换热器110之间。
温度调节活门151调节绕过内部换热器110的空气量和经过内部换热器110的空气量，从而适当地控制从空调壳体150排出的空气的温度。
在这种情况下，在空调模式中，如图2所示，当通过温度调节活门151将内部换热器110的前侧通道完全关闭时，因为经过蒸发器160的冷空气绕过内部换热器110并被供应到车辆的内部，所以执行最大冷却。在热泵模式下，如图3所示，当通过调温门151将绕过内部换热器110的通道完全关闭时，因为全部的空气在经过用作冷凝器的内部换热器110的同时被转换成热空气，并且所述热空气被供应到车辆的内部，所以执行最大加热。
此外，外部换热器130安装在空调壳体150的外部，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)的制冷剂和室外空气之间进行换热。
这里，外部换热器130安装在车辆的发动机室的前侧处，以在流动在外部换热器130的内部的制冷剂和室外空气之间进行换热。
在空调模式中，外部换热器130类似于冷凝器进行散热，并且在这种情况下，在外部换热器130的内部流动的高温高压的制冷剂在与室外空气进行换热的同时进行散热并被冷却(冷凝)。在热泵模式中，外部换热器130类似于蒸发器进行吸热，并且在这种情况下，在外部换热器130的内部流动的低温的制冷剂在与室外空气进行换热的同时进行吸热并被加热(蒸发)。
此外，朝向外部换热器130强制地输送室外空气的风扇(未示出)安装在外部换热器130的一侧处。
与此同时，外部换热器130安装在车辆的发动机室的前侧处，电子散热器210(将在下文描述)也安装在发动机室内部的前侧处。在这种情况下，电子散热器(210)与外部换热器(130)安装在沿着空气穿过外部换热器(130)的流动方向的同一条线上。
另外，第一膨胀装置120根据空调模式或热泵模式使从内部换热器110排出的制冷剂选择性地膨胀，并且所述第一膨胀装置120包括：双向阀125，安装在内部换热器110和外部换热器130之间的制冷剂循环线路(R)上，以允许或截止制冷剂的流动；孔128，与双向阀125一体地设置，以使制冷剂膨胀。
即，第一膨胀装置120具有一体地形成的双向阀125和孔128。
图6示出了第一膨胀装置的运行状态。在图6中，双向阀125包括：路径126，形成在双向阀125中用于允许制冷剂流动；阀构件127，用于打开和关闭路径126。
在这种情况下，孔128形成在阀构件127上以使制冷剂膨胀。
此外，驱动装置129是螺线管或步进马达，所述驱动装置129使阀构件127执行直线往复运动以打开或关闭所述路径。
因此，当双向阀125的阀构件127打开路径126时，制冷剂在不被膨胀的情况下经过双向阀125，而当双向阀125的阀构件127关闭路径126时，制冷剂在经过阀构件127的孔128的同时被膨胀之后经过双向阀125。
如上所述，在空调模式中关闭双向阀125使制冷剂膨胀并流动通过孔128，
而在热泵模式中打开双向阀125以使制冷剂以非膨胀的状态流动。
同时，因为第一膨胀装置120具有一体地形成的双向阀125和孔128，所述第一膨胀装置120能够降低重量并确保安装空间。
此外，为了使从外部换热器130排出的制冷剂膨胀并使所述制冷剂流入到蒸发器160中，使被供应到蒸发器160的制冷剂膨胀的第二膨胀装置140安装在蒸发器160的入口侧的制冷剂循环线路(R)上。
第二膨胀装置140可以是膨胀阀或孔。
此外，第一旁通线路(R1)以如下方式安装：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)彼此连接，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)与第二膨胀装置140和蒸发器160并联布置。即，第一旁通线路(R1)的入口侧与使外部换热器130和第二膨胀装置140彼此连接的制冷剂循环线路(R)连接，第一旁通线路(R1)的出口侧与使蒸发器160和压缩机100彼此连接的制冷剂循环线路(R)连接。
因此，在空调模式中，经过外部换热器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，经过外部换热器130的制冷剂通过第一旁通线路(R1)直接地朝向压缩机100流动并绕过第二膨胀装置140和蒸发器160。
这里，通过第一换向阀191实现根据空调模式和热泵模式而改变制冷剂的流动方向。
第一换向阀191安装在第一旁通线路(R1)与制冷剂循环线路(R)的分叉点处，以根据空调模式或热泵模式使经过外部换热器130的制冷剂朝向第一旁通线路(R1)或第二膨胀装置140流动的方式来改变制冷剂的流动方向。
在这种情况下，在空调模式下，第一换向阀191以使经过外部换热器130的制冷剂朝向第二膨胀装置140和蒸发器160流动的方式来改变制冷剂的流动方向，并且在热泵模式下，以使经过外部换热器130的制冷剂朝向第一旁通线路(R1)流动的方式来改变制冷剂的流动方向。
与此同时，优选的是，第一换向阀191安装在第一旁通线路(R1)的入口侧的分叉点处。
此外，在沿着第一旁通线路(R1)流动的制冷剂和循环通过车辆的电子单元200的冷却液(废热)之间进行换热的冷却器180安装在第一旁通线路(R1)上。
冷却器180是水冷式换热器181，用于将车辆的电子单元200的废热供应到流动通过第一旁通线路R1的冷却液，所述冷却器180包括：制冷剂换热部181a，在第一旁通线路(R1)中流动的制冷剂在制冷剂换热部181a中流动；冷却液换热部181b，循环通过车辆的电子单元200的冷却液在冷却液换热部181b中流动。
因此，在热泵模式中，由于因循环通过制冷剂循环线路(R)的制冷剂在经过制冷剂-冷却液换热器220、外部换热器130和冷却器180的同时从冷却液、室外空气和电子单元200的废热中吸热而增加蒸发量，因此热泵***能够更大程度地强化加热性能并更大程度地降低***的功耗。
与此同时，存在用作车辆的电子单元200的电机、逆变器和其它装置。
此外，使冷却液朝向车辆的电子单元200循环以冷却电子单元200的冷却液循环线路(W)安装在车辆的电子单元200上。
在从第一膨胀装置120流到外部换热器130的制冷剂和循环通过冷却液循环线路(W)的冷却液之间进行换热的制冷剂-冷却液换热器220安装在第一膨胀装置120和外部换热器130之间的制冷剂循环线路(R)上。
冷却液循环线路(W)包括：第一冷却液循环线路(W1)，使电子单元200的冷却液朝向制冷剂-冷却液换热器220循环；第二冷却液循环线路(W2)，使电子单元200的冷却液朝向冷却器180循环。因此，在空调模式中，冷却液循环线路(W)使冷却液循环到第一冷却液循环线路(W1)，在热泵模式中，使冷却液循环到第二冷却液循环线路(W2)。
即，如图2所示，在空调模式中，冷却液循环线路(W)使冷却液朝向电子单元200和制冷剂-冷却液换热器220循环通过第一冷却液循环线路(W1)，以将车辆的电子单元200的废热供应到制冷剂-冷却液换热器220。另外，如图3所示，在热泵模式中，冷却液循环线路(W)使冷却液朝向电子单元200和冷却器180循环通过第二冷却液循环线路(W2)，以将车辆的电子单元200的废热供应到冷却器180。
换向阀230安装在位于第一冷却液循环线路(W1)和第二冷却液循环线路(W2)之间的分叉点处，以改变冷却液的流动方向，并且还安装了用于循环冷却液的水泵(未示出)。
此外，空气冷却式电子散热器210安装在第一冷却液循环线路(W1)上，以冷却循环通过第一冷却液循环线路(W1)的冷却液，并且制冷剂-冷却液换热器220安装在电子散热器210的内部。
因此，流动在制冷剂-冷却液换热器220内部的制冷剂与流动在电子散热器210内部的冷却液进行换热。
电子散热器210包括：一对集水箱211和212，所述一对集水箱211和212分别具有与第一冷却液循环线路(W1)连接并以预定的间隔彼此分开的入口管213和出口管214；多个管216，所述管216的两个端部与集水箱211和212连通，以与集水箱211和212彼此连通；散热翅片217，插在管216之间。
在这种情况下，制冷剂-冷却液换热器220嵌入并安装到集水箱211和212中的一个中。
因此，流动在制冷剂-冷却液换热器220中的制冷剂在空调模式中进行散热并在与流动在电子散热器210中的冷却液进行换热之后被冷凝，并在热泵模式中进行吸热并在与聚集在电子散热器210中的冷却液进行换热之后被蒸发。
这里，因为在热泵模式中冷却液不朝向电子散热器210循环，所以电子散热器210内部的冷却液处于聚集状态，并且在电子散热器210内部聚集的冷却液的温度等于室外空气的温度，因此，在热泵模式中，在制冷剂-冷却液换热器220中流动的制冷剂能够持续地从电子散热器210内部的挤塞的冷却液吸热。
如上所述，制冷剂-冷却液换热器220安装在外部换热器130的入口侧的制冷剂循环线路(R)上，以在流动到外部外热器130的制冷剂和循环通过车辆的电子单元200的冷却液之间进行换热。因此，在空调模式中，由于因制冷剂在经过制冷剂-冷却液换热器220和外部换热器130的同时进行散热而增加了冷凝量，因此根据本发明的热泵***能够强化冷却性能并降低功耗，而不增加外部换热器130的尺寸，并且在热泵模式中，由于因制冷剂在经过制冷剂-冷却液换热器220、外部换热器130和冷却器180的同时进行吸热而增加了蒸发量，因此根据本发明的热泵***能够强化冷却性能并降低功耗。
此外，在热泵模式中，因为经过制冷剂-冷却液换热器220的制冷剂在与电子散热器210内部的冷却液进行换热之后被吸入到外部换热器130中，因此根据本发明的热泵***能够增加吸入到外部换热器130中的制冷剂的温度，从而延迟或去除外部换热器130的结霜。
另外，由于安装了使制冷剂-冷却液换热器220的入口侧的制冷剂循环线路(R)和外部换热器130的出口侧的制冷剂循环线路(R)彼此连接的第二旁通线路(R2)，因此循环通过制冷剂循环线路(R)的制冷剂绕过制冷剂-冷却液换热器220和外部换热器130。
因此，当在外部换热器130上形成霜时，循环通过制冷剂循环线路(R)的制冷剂被引入到第二旁通线路(R2)并绕过制冷剂-冷却液换热器220和外部换热器130，从而防止结霜对电子散热器210的损坏，并延迟或去除外部换热器130的结霜。
与此同时，在第二旁通线路(R2)和制冷剂循环线路(R)之间的分叉点处安装了用于改变制冷剂的流动方向的第二换向阀192，以在空调模式和热泵模式中使经过第一膨胀装置120的制冷剂朝向制冷剂-冷却液换热器220流动，并且当在外部换热器130上形成结霜时使制冷剂朝向第二旁通线路(R2)流动。
当然，即使外部换热器130上没有形成结霜，如果室外空气温度低，则制冷剂朝向第二旁通线路(R2)流动并绕过制冷剂-冷却液换热器220和外部换热器130。
此外，除湿线路(R3)安装在制冷剂循环线路(R)中，用于将循环通过制冷剂循环线路(R)的制冷剂中的一些制冷剂供应到蒸发器160，以对车辆的内部执行除湿。
除湿线路(R3)将经过第一膨胀装置120的制冷剂中的一些制冷剂供应到蒸发器160。
换言之，除湿线路(R3)使第一膨胀装置120的出口侧的制冷剂循环线路(R)和蒸发器160的入口侧的制冷剂循环线路(R)彼此连接。
在附图中，除湿线路(R3)的入口连接到位于第一膨胀装置120与外部换热器130之间的制冷剂循环线路(R)，使得制冷剂中的一些制冷剂在经过第一膨胀装置120之后且被引入到外部换热器130中之前流动到除湿线路(R3)并被供应到蒸发器160。
此外，打开和关闭除湿线路(R3)的开关阀195安装在除湿线路(R3)上，使得经过第一膨胀装置120的制冷剂中的一些制冷剂可仅在除湿模式中流到除湿线路(R3)。
开关阀195仅在除湿模式中打开除湿线路(R3)，而在离开除湿模式时关闭除湿线路(R3)。
与此同时，除湿线路(R3)的出口与蒸发器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)的制冷剂被直接地引入到蒸发器160中。
此外，储液器170安装在压缩机100的入口侧的制冷剂循环线路(R)上。
储液器170将被供应到压缩机100的制冷剂分成液相制冷剂和气相制冷剂，并仅将气相制冷剂供应到压缩机100。
此外，用于强化加热性能的电加热器115还安装在空调壳体150内部的内部换热器110的下游侧处。
即，热泵***能够通过在启动车辆的开始时运转电加热器115以辅助热源来强化加热性能，并且当热泵***缺少热源时也可运转电加热器115。
优选的是，电加热器115是PTC加热器。
以下，将描述根据本发明的优选实施例的用于车辆的热泵***的操作。
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)通过第二换向阀192而被关闭，第一旁通线路(R1)通过第一换向阀191也被关闭，并且第一膨胀装置120的阀构件127打开路径126，使得制冷剂以非膨胀状态流动。
此外，冷却液通过第一冷却液循环线路(W1)循环通过电子单元200和电子散热器210。
同时，为了获得最大冷却，空调壳体150内部的温度调节活门151关闭经过内部换热器110的路径，以使通过鼓风机吹入到空调壳体150中的空气在经过蒸发器160的同时被冷却，并绕过内部换热器110而被供应到车辆的内部，从而冷却车辆的内部。
接下来，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到安装在空调壳体150内部的内部换热器110。
如图2所示，因为温度调节活门151关闭了内部换热器110的通道，所以被供应到内部换热器110的制冷剂在不与空气进行热交换的情况下，直接以非膨胀状态经过第一膨胀装置120，并依次经过制冷剂-冷却液换热器220和外部热交换器130。
在这种情况下，经过制冷剂-冷却液换热器220的制冷剂在与电子散热210内部的冷却液进行换热的同时被第一次冷凝(散热)，接着，被引入到外部换热器130中，并在与经过外部换热器130的室外空气进行换热的同时被第二次冷凝(散热)，使得气相制冷剂被转化成液相制冷剂。
然后，经过外部换热器130的制冷剂在经过第二膨胀装置140的同时被减压并被膨胀，以变成低温低压的液相制冷剂，然后，所述液相制冷剂被引入到蒸发器160中。
被引入到蒸发器160中的制冷剂通过与经由鼓风机吹入到空调壳体150中的空气进行换热而被蒸发，同时，由于通过制冷剂的蒸发潜热导致的吸热而冷却空气，然后，被冷却的空气被供应到车辆的内部以冷却所述内部。
在那之后，从蒸发器160排出的制冷剂被引入到压缩机100中并使上述循环再循环。
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)通过第二换向阀192而被关闭，并且第一旁通线路(R1)通过第一换向阀191而被打开，从而制冷剂不被供应到第二膨胀装置140和蒸发器160。
此外，第一膨胀装置120的阀构件127关闭路径126，使得制冷剂在经过孔128的同时被膨胀。
另外，冷却液通过第二冷却液循环线路(W2)循环通过电子单元200和冷却器180。
此外，在第一加热模式中，空调壳体150内部的温度调节活门151关闭绕过内部换热器110的路径，以使通过鼓风机被吹入到空调壳体150中的空气在经过停止运行的蒸发器160之后在经过内部换热器110的同时变为热空气，然后，所述热空气被供应到车辆的内部以加热车辆的内部。
接下来，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壳体150内部的内部换热器110中。
被引入到内部热交换器110中的高温高压的气相制冷剂在与通过鼓风机被吹入到空调壳体150中的空气进行换热的同时被冷凝，在这种情况下，经过内部换热器110的空气转换成热空气并被供应到车辆的内部以加热车辆的内部。
然后，从内部换热器110排出的制冷剂在经过第一膨胀装置120的孔128的同时被减压并被膨胀，以变成低温低压的液相制冷剂，然后，所述液相制冷剂依次经过制冷剂-冷却液换热器220和用作蒸发器的外部换热器130。
在这种情况下，经过制冷剂-冷却液换热器220的制冷剂在与集聚在电子散热器210中的冷却液进行换热的同时被第一次蒸发(吸热)，然后，被引入到外部换热器130中，并且在与经过外部换热器130的室外空气进行换热的同时被第二次蒸发(吸热)。
然后，经过外部换热器130的制冷剂通过第一换向阀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)的制冷剂在经过水冷式热交换器181的制冷剂换热部181a的同时与经过冷却液热交换部181b的电子单元200的冷却液(废热)进行换热，以被第三次蒸发(吸热)，然后，所述制冷剂被引入到压缩机100中以使上述循环再循环。
C.热泵模式的除湿模式(见图4)
在所述***在图3的热泵模式中运行的同时，热泵模式的除湿模式仅在需要对车辆的内部进行除湿的情况下运行。
因此，将仅描述与图3的第一加热模式不同的部分。
在除湿模式中，在运行第一加热模式的状态下通过开关阀195另外地打开除湿线路(R3)。
此外，空调壳体150内部的温度调节活门151关闭绕过内部换热器110的通道。因此，通过鼓风机吹入到空调壳体150中的空气在经过蒸发器160的同时被冷却，然后，被冷却的空气在经过内部换热器110的同时变为热空气并被供应到车辆的内部，使得热泵***可加热车辆的内部。
在这种情况下，因为供应到蒸发器160的制冷剂的量少并且空气冷却性能低，所以它使室内温度的变化最小化，使得热泵***可对经过蒸发器160的空气进行平稳地除湿。
接下来，将描述制冷剂循环过程。
经过压缩机100、内部换热器110和第一膨胀装置120的孔128的制冷剂中的一些制冷剂经过制冷剂-冷却液换热器220和外部换热器130，并且所述制冷剂中的一些制冷剂经过除湿线路(R3)。
经过制冷剂-冷却液换热器220和外部换热器130的制冷剂在与冷却液和室外空气进行换热的同时被蒸发，然后，制冷剂通过第一换向阀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)的制冷剂在经过水冷式热交换器181的制冷剂热交换部181a的同时与经过冷却液换热部181b的电子单元200的冷却液(废热)进行换热，以被蒸发。
经过除湿线路(R3)的制冷剂被供应到蒸发器160，并且所述制冷剂在与流动在空调壳体150内部的空气进行换热的同时被蒸发。
在上述过程中，经过蒸发器160的空气被除湿，并且被除湿的空气在经过内部换热器110的同时变为热空气，然后，所述热空气被供应到车辆的内部以执行除湿。
在那之后，分别经过水冷式换热器181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，使上述的循环再循环。
D.在热泵模式期间的除霜模式(见图5)
在外部换热器130上形成结霜的情况下或者在室外空气的温度小于设定温度的情况下，运行热泵模式的除霜模式。如图5所示，通过第二换向阀192打开第二旁通线路(R2)，并且通过第一换向阀191打开第一旁通线路(R1)。
此外，通过开关阀195关闭除湿线路(R3)，并且制冷剂通过第一膨胀装置120的孔128而被膨胀，使得热泵***被转换成室内空气流入模式，以将室内空气引入到空调壳体150中。
此外，冷却液通过第二冷却液循环线路(W2)循环通过电子单元200和冷却器180。
另外，在除霜模式中，空调壳体150内部的温度调节活门151关闭绕过内部换热器110的路径，以使通过鼓风机吹入到空调壳体150中的空气在经过停止运行的蒸发器160之后在经过内部换热器110的同时变为热空气，然后，所述热空气被供应到车辆的内部以加热车辆的内部。
接下来，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壳体150内部的内部换热器110。
被引入到内部换热器110中的高温高压的气相制冷剂在与通过鼓风机吹入到空调壳体150中的空气进行换热的同时被冷凝，在这种情况下，经过内部换热器110的空气转换成热空气并被供应到车辆的内部，从而加热车辆的内部。
然后，从内部换热器110排出的制冷剂在流过第一膨胀装置120的孔128的同时被减压并被膨胀，以变成低温低压的液相制冷剂，然后所述液相制冷剂流入到第二旁通线路(R2)中以绕过制冷剂-冷却液换热器220和外部换热器130。
在那之后，经过第二旁通线路(R2)的制冷剂通过第一换向阀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)的制冷剂在经过水冷式换热器181的制冷剂换热部181a的同时与经过冷却液换热部181b的电子单元的冷却液(废热)进行换热，以被蒸发，然后，所述被蒸发的制冷剂被引入到压缩机100中，以使上述循环再循环。

Claims (15)

1.一种用于车辆的热泵***，其特征在于，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；
内部换热器(110)，安装在空调壳体(150)的内部，用于在空调壳体(150)内部的空气和从所述压缩机(100)排出的制冷剂之间进行换热；
蒸发器(160)，安装在所述空调壳体(150)的内部，用于在空调壳体(150)内部的空气和被供应到所述压缩机(100)的制冷剂之间进行换热；
外部换热器(130)，安装在所述空调壳体(150)的外部，用于在循环通过所述制冷剂循环线路(R)的制冷剂和室外空气之间进行换热；
第一膨胀装置(120)，安装在位于所述内部换热器(110)和所述外部热交换器(130)之间的制冷剂循环线路(R)上，以使从所述内部换热器(110)排出的制冷剂选择性地膨胀；以及
第二膨胀装置(140)，安装在所述蒸发器(160)的入口侧的制冷剂循环线路(R)上，以使被供应到所述蒸发器(160)的制冷剂膨胀，
所述用于车辆的热泵***还包括：
冷却液循环线路(W)，被配置为使冷却液朝向车辆的电子单元(200)循环，以冷却所述电子单元(200)；
制冷剂-冷却液换热器(220)，被配置为在流经所述内部换热器(110)和所述外部换热器(130)之间的制冷剂循环线路(R)的制冷剂与循环通过冷却液循环线路(W)的冷却液之间进行换热。
2.根据权利要求1所述的热泵***，其特征在于，
在空调模式中，循环通过制冷剂循环线路(R)的制冷剂通过冷却液换热器(220)和外部换热器(130)而向冷却液和室外空气散热。
3.根据权利要求2所述的热泵***，其特征在于，
制冷剂循环线路(R)以如下方式配置，在空调模式中，制冷剂循环通过所述压缩机(100)、内部换热器(110)、制冷剂-冷却液换热器(220)、外部换热器(130)、第二膨胀装置(140)、蒸发器(160)以及压缩机(100)。
4.根据权利要求1所述的热泵***，其特征在于，
在热泵模式中，循环通过所述制冷剂循环线路(R)的制冷剂通过制冷剂-冷却液换热器(220)和外部换热器(130)而从冷却液和室外空气吸热。
5.根据权利要求4所述的热泵***，其特征在于，
在热泵模式中，制冷剂循环通过所述压缩机(100)、内部换热器(110)、第一膨胀装置(120)、制冷剂-冷却液换热器(220)、外部换热器(130)以及压缩机(100)。
6.根据权利要求1所述的热泵***，其特征在于，具有：
第一旁通线路(R1)，安装成使所述第二膨胀装置(140)的入口侧的制冷剂循环线路(R)与所述蒸发器(160)的出口侧的制冷剂循环线路(R)彼此连接，以使循环通过所述制冷剂循环线路(R)的制冷剂绕过第二膨胀装置(140)和蒸发器(160)。
7.根据权利要求1所述的热泵***，其特征在于，具有：
第二旁通线路(R2)，安装成使所述制冷剂-冷却液换热器(220)的入口侧的制冷剂循环线路(R)与所述外部换热器(130)的出口侧的制冷剂循环线路(R)彼此连接，以使循环通过所述制冷剂循环线路(R)的制冷剂绕过所述制冷剂-冷却液换热器(220)和外部换热器(130)。
8.根据权利要求6所述的热泵***，其特征在于，
用于在沿着所述第一旁通线路(R1)流动的制冷剂和循环通过所述冷却液循环线路(W)的冷却液之间进行换热的冷却器(180)安装在第一旁通线路(R1)上，使得在热泵模式中循环通过所述制冷剂循环线路(R)的制冷剂通过所述制冷剂-冷却液换热器(220)、外部换热器(130)和冷却器(180)进行吸热。
9.根据权利要求1所述的热泵***，其特征在于，
所述冷却液循环线路(W)包括使所述电子单元(200)的冷却液朝向所述制冷剂-冷却液换热器(220)循环的第一冷却液循环线路(W1)和使所述电子单元(200)的冷却液朝向所述冷却器(180)循环的第二冷却液循环线路(W2)，以在空调模式中使冷却液循环到所述第一冷却液循环线路(W1)，在热泵模式中使冷却液循环到所述第二循环线路(W2)。
10.根据权利要求9所述的热泵***，其特征在于，
电子散热器(210)安装在所述第一冷却液循环线路(W1)上，以冷却循环通过所述第一冷却液循环线路(W1)的冷却液，
其中，所述制冷剂-冷却液换热器(220)安装在所述电子散热器(210)的内部。
11.根据权利要求1所述的热泵***，其特征在于，
供应循环通过所述制冷剂循环线路(R)的制冷剂中的一些制冷剂的除湿线路(R4)安装在所述制冷剂循环线路(R)上，以在空调模式中对车辆的内部执行除湿，
其中，所述除湿线路(R4)将经过所述第一膨胀装置(120)的所述制冷剂中的一些制冷剂朝所述蒸发器(160)供应。
12.根据权利要求10所述的热泵***，其中，所述电子散热器(210)与所述外部换热器(130)安装在沿着空气穿过所述外部换热器(130)的流动方向的同一条线上。
13.根据权利要求1所述的热泵***，其特征在于，
冷却器(180)安装在所述冷却液循环线路(W)中。
14.根据权利要求13所述的热泵***，其特征在于，
在室外温度一直低的地区的加热模式中，制冷剂循环通过所述压缩机(100)、第一膨胀装置(120)、冷却器(180)以及压缩机(100)。
15.一种用于车辆的热泵***，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器；
内部换热器(110)，安装在空调壳体(150)的内部，用于在空调壳体(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)，安装在所述空调壳体(150)的内部，用于在空调壳体(150)内部的空气和被供应到所述压缩机(100)的制冷剂之间进行换热；
外部换热器(130)，安装在所述空调壳体(150)的外部，用于在循环通过所述制冷剂循环线路(R)的制冷剂和室外空气之间进行换热；
第一膨胀装置(120)，安装在位于所述内部换热器(110)和外部换热器(130)之间的制冷剂循环线路(R)上，以使从所述内部换热器(110)排出的制冷剂选择性地膨胀；
第二膨胀装置(140)，安装在所述蒸发器(160)的入口侧的制冷剂循环线路(R)上，以使被供应到蒸发器(160)的制冷剂膨胀，
所述用于车辆的热泵***包括：
制冷剂-冷却液换热器(220)，被配置为在流经第一膨胀装置(120)和外部换热器(130)之间的制冷剂循环线路(R)的制冷剂与循环通过车辆的电子单元(200)的冷却液之间进行换热，
并且在所述用于车辆的热泵***中形成有使冷却液循环通过以使电子单元(200)冷却的冷却液循环线路(W)，所述冷却液循环线路(W)包括冷却器(180)，
所述用于车辆的热泵***还包括：被配置为在空调模式中使所述车辆的电子单元(200)的冷却液朝向所述制冷剂-冷却液换热器(220)循环，并在热泵模式中使所述电子单元(200)的冷却液朝向所述冷却装置(180)循环的冷却液循环线路(W)。
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