CN111225810A - 用于运行制冷介质循环回路的方法及车辆制冷设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于使车辆制冷设备(1)的制冷介质循环回路(2)在AC运行模式中和借助于热泵功能实现的加热运行模式中运行的方法，制冷介质循环回路具有：具有蒸发器(3)和第一膨胀机构(6.1)的蒸发器支路(2.1)；制冷介质压缩机(4)；具有外部的冷凝器或气体冷却器(5)和作为热泵蒸发器时的第二膨胀机构(6.2)的AC和热泵支路(2.2)，其中，AC和热泵支路(2.2)通过第一闭锁机构(A1)与制冷介质压缩机(4)相连接并且通过第二膨胀机构(6.2)与蒸发器支路(2.1)相连接；具有内部的热冷凝器或热气冷却器(7)和在下游连接在热冷凝器或热气冷却器之后的第二闭锁机构(A2)的加热支路(2.3)，其中，加热支路(2.3)通过第三闭锁机构(A3)与制冷介质压缩机(4)的高压输出部相连接并且通过第二闭锁机构(A2)与蒸发器支路(2.1)相连接；第三膨胀机构(6.3)，加热支路(2.3)利用第三膨胀机构(6.3)与AC和热泵支路(2.2)相连接；以及用于确定在内部的热冷凝器或热气冷却器(7)的入口(E)处的制冷介质温度的温度测量装置(T、pT1)，其中，在加热运行模式中，将在内部的热冷凝器或热气冷却器(7)的入口(E)处的制冷介质温度限制在最大温度值以内。

Description

用于运行制冷介质循环回路的方法及车辆制冷设备
技术领域
本发明涉及一种用于使车辆制冷设备的制冷介质循环回路在AC运行模式中和借助于热泵功能的加热运行模式中运行的方法。
背景技术
从专利文献DE 10 2013 021 360 A1中已知一种用于使车辆空调设备的制冷介质循环回路在AC运行模式中和借助于水热泵功能的加热运行模式中运行的方法，其中，借助于冷水机实现水热泵功能。制冷介质循环回路包括具有蒸发器和从属的膨胀机构的蒸发器支路、具有外部的冷凝器的AC支路，AC支路一方面通过闭锁机构与制冷介质压缩机相连接并且另一方面通过分支部与蒸发器支路相连接，其中，至少一个由冷水机和相关联的膨胀机构组成的冷水机支路与蒸发器支路并联。此外，具有内部的热冷凝器(也称为换热器)的加热支路借助于另一闭锁机构将制冷介质压缩机的高压输出部与分支部相连接，其中，分别利用另一闭锁机构在分支部的方向上阻断加热支路和AC支路。由此实现，通过相应地控制这两个闭锁机构，或者在AC运行模式中使AC支路通过分支部与蒸发器支路和/或冷水机支路相连接，或者在加热运行模式中使加热支路通过分支部联接到冷水机支路上或者不仅联接到冷水机支路上而且联接到蒸发器支路上。从该专利文献DE 10 2013 021 360 A1中已知的方法规定，在与冷水机热连接的车辆电池的纯冷却模式中，通过分配给冷水机的膨胀机构的位置，以接近所使用的制冷介质的冷凝曲线的方式，调整在冷水机的出口处的制冷介质温度，以在压缩机的最小功率消耗时实现最大制冷功率。
专利文献DE 10 2006 024 796 A1描述了一种车辆空调设备的具有冷却功能和加热功能的制冷介质循环回路，该制冷介质循环回路具有制冷介质压缩机、外部的冷凝器和具有相关联的膨胀机构的内部的热交换器，其中，内部的热交换器在被引导到车辆客舱中的输入空气流的流动方向上被分割成两个部分热交换器。为了实现不同的运行模式，借助于连接在制冷介质压缩机之后的闭锁机构，可将被压缩的制冷介质或者输送给外部的冷凝器，第一部分热交换器，或者以分配的方式不仅输送给外部的冷凝器而且输送给第一部分热交换器。优选地，第一部分热交换器用于冷却输入空气流，即，用作制冷介质蒸发器，并且第二在输入空气流的流动方向上连接在之后的第二部分热交换器优选地用于加热输入空气流，即用作内部的热冷凝器或换热器。此外也可行的是，在最大冷却要求时两个部分热交换器用作用于冷却的制冷介质蒸发器，或者在最大加热要求时用于加热。最终，通过第一部分热交换器作为制冷介质蒸发器并且同时第二部分热交换器作为热冷凝器工作，并且由此在第二阶段中通过对输入空气流除湿将在第一阶段中出现的冷凝热与压缩机余热一起用于加热输入空气流，也设置再加热运行。
在从现有技术中已知的制冷介质循环中，在加热运行模式中、尤其是在使用制冷介质R744(CO2)时，由具有高的温度的制冷介质穿流相应的换热器。由于换热器布置在空调设备中，制冷介质的高温尤其是在空调设备的壳体上导致高的材料应力。这要求高成本的措施来使换热器和管路与空调设备的壳体断开联接。
此外，在已知的制冷介质循环回路中也需要用于从在AC运行模式中或加热运行模式中产生的死区体积中抽出制冷介质的措施，然而在构件需求方面不能最优地实现这些措施。
因此，根据专利文献DE 10 2013 021 360 A1，通过外部的冷凝器在上游侧或者备选地也在下游侧通过闭锁机构和止回阀与制冷介质压缩机的低压侧或者至少与低压侧可相连接，尤其是对于水热泵运行从AC支路中抽出制冷介质。这具有的优点是，尽管打开了闭锁机构，在压力升高并且与其相关的流动反转时，还是阻止通过止回阀回流到死区体积中。在这种情况中，不利的是引起附加成本的组件，例如止回阀，以及可能的具有阻断阀的整个管路。
在根据专利文献DE 10 2006 024 796 A1的制冷介质循环回路中，未设置用于在AC运行或加热运行模式中从死区体积中抽出制冷介质的措施。这具有的缺点是，不确定的制冷介质量在死区体积中消失或保留在死区体积中，并且不再能供主动的过程使用，并且由此在最不利的情况中设备以不充分的方式且低效率地运行。
发明内容
从现有技术出发，本发明的目的是，给出一种用于使车辆制冷设备的制冷介质循环回路在AC运行模式/空调运行模式中和借助于热泵功能在加热运行模式中运行的方法，利用该方法，尤其是在使用R744作为制冷介质时，避免内部的热冷凝器(换热器)的壳体的高的材料应力。此外，本发明的目的是，给出用于实施根据本发明的方法的制冷介质循环回路。
所述第一目的通过具有权利要求1所述的特征的用于使车辆空调设备的制冷介质循环回路运行的方法实现。
这种用于使车辆制冷设备的制冷介质循环回路在AC运行模式中和借助于热泵功能实现的加热运行模式中运行的方法，制冷介质循环回路具有：
–具有蒸发器和分配给蒸发器的第一膨胀机构的蒸发器支路，
–制冷介质压缩机，
–具有外部的冷凝器或气体冷却器和在冷凝器或气体冷却器作为用于加热运行的热泵蒸发器的功能中分配给冷凝器或气体冷却器的第二膨胀机构的AC和热泵支路，其中，AC和热泵支路通过第一闭锁机构与制冷介质压缩机的高压输出部相连接并且通过第二膨胀机构与蒸发器支路相连接，
–具有内部的热冷凝器或热气冷却器和在下游连接在热冷凝器或热气冷却器之后的第二闭锁机构的加热支路，其中，加热支路通过第三闭锁机构与制冷介质压缩机的高压输出部相连接并且通过第二闭锁机构与蒸发器支路相连接，
–第三膨胀机构，加热支路利用第三膨胀机构与AC和热泵支路相连接，以及
–用于确定在热冷凝器或热气冷却器的入口处的制冷介质温度的温度测量装置，该方法的特征在于，
–在加热运行模式中，将在内部的热冷凝器或热气冷却器的入口处的制冷介质温度限制在最大温度值以内。
在根据本发明的方法中，通过将在内部的热冷凝器的入口处的制冷介质温度限制在加热运行模式中的最大温度值以内，防止了损坏内部的热冷凝器，然而主要是防止损坏空调设备，所谓的HVAC单元的塑料壳体。可根据空调设备的壳体材料的允许的且可承受的最高材料温度确定最大温度值。在AC运行模式中，通过借助于第二闭锁机构阻断加热支路，防止穿流内部的热冷凝器，并且进而在AC运行模式中保护内部的热冷凝器、确切地说空调设备不受损坏。
推荐的是，将温度测量装置与压力测量装置组合，以监控在制冷介质压缩机的输出部上的高压并且将其限制在最大允许的高压值以内。
优选地，为了确定在内部的热冷凝器或热气冷却器的入口处的制冷介质温度，在制冷介质压缩机的高压输出部上布置温度测量装置，其中，借助于由温度测量装置产生的传感器值从特性曲线中获得在热冷凝器或热气冷却器的入口处的制冷介质温度。备选地或附加地，借助于布置在热冷凝器或热气冷却器的入口处的温度测量装置确定制冷介质温度。如果附加地使用了这种温度测量装置，例如温度传感器，其可实现形成保护功能的监控功能。
本发明的一种尤其有利的改进方案规定，在AC运行模式的运行开始时执行以下方法步骤：
–通过打开第二闭锁机构并且关闭不仅第三闭锁机构而且第三膨胀机构，从加热支路中抽出制冷介质，并且
–或者在第二闭锁机构下游的制冷介质压力升高时或者在规定的时间段之后关闭第二闭锁机构。
针对这种用于实现对于AC运行从内部的热冷凝器或热气冷却器的死区体积中抽出制冷介质的方法，使用已有的制冷介质循环回路管路，即，不需要附加的管路区段或阀组件。根据在第二闭锁机构下游的制冷介质压力或者在规定的时间段之后，关闭第二闭锁机构。
通过以下方式确定该规定的时间段，即，在例如限制在5分钟上的时间窗中，在该***中要求比与在正常运行时的情况更低的空气侧的蒸发器离开温度(例如1℃而不是3℃)。由此，出现更低的***侧的低压，并且抽取潜力增大。随着该限定的且预设的时间段结束，将***回调到标准参数上，其中，在此直接事先关闭第二阻断阀，以避免制冷介质回流到加热支路中。
如果使用制冷介质压力作为信号和参考值来关闭第二闭锁机构，可间接或直接确定制冷介质压力。
为了间接确定制冷介质压力，获取空调设备的鼓风机的鼓风机负载和/或由制冷介质循环回路的控制器设定的在蒸发器上的空气温度的额定值和/或在制冷介质循环回路的低压侧上的制冷介质的压力曲线，并且在鼓风机负载下降时和/或额定值升高时和/或在低压侧上的制冷介质压力升高时，直接在出现变化之前关闭第二闭锁机构。预示变化来临的信号可通过相应的(空调)控制器获取并且评估，从而直接在事件出现之前关闭第二闭锁机构。
为了直接确定制冷介质压力，借助于在下游连接在第二闭锁机构之后的压力传感器，直接确定在第二闭锁机构下游的制冷介质压力。
本发明的另一尤其优选的改进方案规定，在借助于水热泵功能或三角过程的加热运行模式的运行开始时，执行如下方法步骤：
–提供具有冷水机和分配给冷水机的第四膨胀机构的冷水机支路以实现水热泵功能，其中，冷水机支路与蒸发器支路并联，
–通过打开使AC和热泵支路与制冷介质循环回路的低压侧相连接的第四闭锁机构，并且关闭不仅第三和第二膨胀机构而且第一闭锁机构，从AC和热泵支路中抽出制冷介质，并且
–或者在第四闭锁机构下游的制冷介质压力升高时或者在规定的时间段之后，关闭第四闭锁机构。
针对这种用于实现对于借助于水热泵功能或三角过程的加热运行从外部的冷凝器或气体冷却器的死区体积中抽出制冷介质的方法，使用已有的制冷介质循环回路的管路，即，不需要附加的管路区段或阀组件。根据在第四闭锁机构下游的制冷介质压力或者在规定的时间段之后关闭第四闭锁机构。
通过以下方式确定该规定的时间段，即，在控制器方面，将待在***中调整的抽出压力在限制在例如5分钟上的时间段上调整到允许的最小值，并且在***侧有目的地开始该抽出压力，随后随着时间段结束关闭第四阻断阀，并且根据在该时刻可用的自身影响低压水平的水温度，可产生或出现在较高水平上的低压。
如果使用制冷介质压力来关闭第四闭锁机构，可间接或直接确定制冷介质压力。
为了间接确定制冷介质压力，探测冷水机的制冷介质温度，并且在制冷介质温度升高时关闭第四闭锁机构。
为了直接确定制冷介质压力，借助于在下游连接在第四闭锁机构之后的压力传感器直接确定在第四闭锁机构下游的制冷介质压力。
在用于实现对于AC运行从内部的热冷凝器或热气冷却器的死区体积中抽出制冷介质的备选的方法中，以改进的方式执行以下方法步骤：
–提供连接在第二闭锁机构之后的止回阀以阻止制冷介质回流到死区体积中，
–通过打开第二闭锁机构并且关闭不仅第三闭锁机构而且第三膨胀机构从加热支路中抽出制冷介质，并且
–在同时最大地打开第一和/或第四膨胀机构时借助于第二膨胀机构使在第二闭锁机构下游的制冷介质膨胀到低压水平。
在该方法中，也使用制冷介质循环回路的已经存在的现有管路。为了保证从加热支路中吸出所需的低压，第二膨胀机构承担直接在第二闭锁机构下游的区段之内的制冷介质的膨胀功能，该区段通过所述第二阻断阀以及通过第一、第二和第四膨胀机构限制。
在用于实现对于AC运行从内部的热冷凝器或热气冷却器的死区体积中抽出制冷介质的另一备选的方法中，以改进的方式执行以下方法步骤：
–提供具有第四闭锁机构和止回阀的热泵回引支路，其中，AC和热泵支路通过热泵回引支路与在蒸发器下游的蒸发器支路相连接，
–提供具有第五膨胀机构的抽出支路，其中，热泵回引支路利用抽出支路与在内部的热冷凝器或热气冷却器下游的加热支路相连接，并且
–通过打开第五膨胀机构并且关闭不仅第二、第三和第四闭锁机构而且第三膨胀机构，从加热支路中抽出制冷介质。
通过以该方法为基础的制冷介质循环回路，然而尤其是通过引入第五膨胀机构，通过热泵回引支路和抽出支路以有利的方式实施具有尽可能短的管路长度的直接的三角过程。
所述第二目的通过具有权利要求12所述的特征的车辆制冷设备实现。
这种具有用于AC运行模式和借助于热泵功能进行的加热运行模式的制冷介质循环回路的用于进行根据本发明的方法的车辆制冷设备包括以下组件：
–具有蒸发器和分配给蒸发器的第一膨胀机构的蒸发器支路，
–制冷介质压缩机，
–具有外部的冷凝器或气体冷却器的和在冷凝器或气体冷却器作为用于加热运行的热泵蒸发器的功能中分配给冷凝器或气体冷却器的第二膨胀机构的AC和热泵支路，其中，AC和热泵支路通过第一闭锁机构与制冷介质压缩机的高压输出部相连接并且可通过第二膨胀机构与蒸发器支路相连接，
–具有内部的热冷凝器或热气冷却器和在下游连接在热冷凝器或热气冷却器之后的第二闭锁机构的加热支路，其中，加热支路通过第三闭锁机构与制冷介质压缩机的高压输出部相连接并且通过第二闭锁机构与蒸发器支路相连接，
–第三膨胀机构，加热支路可利用第三膨胀机构与AC和热泵支路相连接，以及
–用于确定在热冷凝器或热气冷却器的入口处的制冷介质温度的温度测量装置。
这种用于实施根据本发明的方法的制冷介质循环回路具有简单的结构，通过该结构也可对于AC运行和加热运行实现抽出过程。从从属权利要求中得到该制冷介质循环回路的其它有利的设计方案。
附图说明
从以下对优选的实施方式的描述中并且根据附图得到本发明的其它优点、特征和细节。其中：
图1示出了作为第一实施例的用于进行根据本发明的方法的车辆制冷设备的制冷介质循环回路，
图2示出了作为第二实施例的用于进行根据本发明的方法的车辆制冷设备的制冷介质循环回路，
图3示出了作为第三实施例的用于进行根据本发明的方法的车辆制冷设备的制冷介质循环回路，以及
图4示出了作为第四实施例的用于进行根据本发明的方法的车辆制冷设备的制冷介质循环回路。
具体实施方式
在图1至4中分别示出的车辆制冷设备1的制冷介质循环回路2具有相同的基础结构，首先描述该基础结构，以紧接着解释在制冷介质循环回路2之间的区别。制冷介质循环回路2可在AC运行模式中和借助于热泵功能实现的加热运行模式中运行。
这种制冷介质循环回路2包括布置在蒸发器支路2.1中的蒸发器3以及分配给蒸发器的第一膨胀机构6.1，制冷介质压缩机4，布置在AC和热泵支路2.2中的外部的冷凝器5或气体冷却器5组成，冷凝器5或气体冷却器5具有在冷凝器5或气体冷却器5作为用于加热运行的热泵蒸发器的功能中分配给冷凝器5或气体冷却器5的第二膨胀机构6.2，其中，AC和热泵支路2.2一方面通过实施成阻断阀的第一闭锁机构A1与制冷介质压缩机4的高压输出部相连接，并且另一方面在形成分支点Ab1的情况下通过第二膨胀机构6.2与蒸发器分支2.1相连接。在第二膨胀机构6.2和外部的冷凝器5或气体冷却器5之间布置内部的热交换器9的高压侧，在内部的热交换器的低压侧的区段(布置在蒸发器2和制冷介质压缩机4之间)之前，在上游侧连接制冷介质收集器10。
此外，制冷介质循环回路2包括加热支路2.3，加热支路具有内部的热冷凝器7或热气冷却器7(也被称为换热器)和在下游连接在热冷凝器7或热气冷却器7之后的第二实施成阻断阀的第二闭锁机构A2组成。从制冷介质压缩机4的高压侧出发，加热支路2.3借助于构造成阻断阀的第三闭锁机构A3与制冷介质压缩机4相连接，而在加热支路2.3下游在内部的热冷凝器7或热气冷却器7之后一方面通过第二闭锁机构A2和分支点Ab1与蒸发器支路2.1相连接，并且另一方面在形成分支点Ab2的情况下通过第三膨胀机构6.3与外部的冷凝器5或气体冷却器5相连接。
分支点Ab2将第一闭锁机构A1与外部的冷凝器5或气体冷却器5相连接，并且在形成分支点Ab3的情况下通过具有实施成阻断阀的第四闭锁机构A4的热泵回引支路2.5与制冷介质压缩机4的低压侧相连接。在上游侧，分支点Ab3通过止回阀R3与蒸发器支路2.1相连接并且在下游侧与制冷介质收集器10相连接，从而通过制冷介质收集器10和内部的热交换器7的低压侧将制冷介质从该热泵回引支路2.5中引导回制冷介质压缩机4。
最终，制冷介质循环回路2具有布置在冷水机支路2.4中的冷水机8，冷水机8具有配设的第四膨胀机构6.4。冷水机支路2.4与蒸发器支路2.1并联，即，将分支点Ab1与在止回阀R3和制冷介质收集器10之间的管路区段相连接。冷水机8是具有例如水作为制冷介质的制冷介质循环8.1的制冷介质-制冷介质-热交换器并且用于冷却例如电驱动机、功率电子装置和/或电池。此外，通过使用电子的和/或电的组件的余热，这种冷水机8用于实现水-热泵功能。
蒸发器3以及内部的热冷凝器7或热气冷却器7与电加热元件11一起作为用于被引导到车辆内部空间中的输入空气流的加热器布置在空调设备1.1中。电加热元件11例如可实施成高电压PTC加热元件。
利用两个闭锁机构A1和A3，根据两个闭锁机构A1和A3的状态，或者在打开闭锁机构A1且关闭闭锁机构A3时将制冷介质流从制冷介质压缩机4的高压侧引导到AC和热泵支路2.2中，或者在打开闭锁机构A3并且关闭闭锁机构A1时，制冷介质流入加热支路2.3中。两个闭锁机构A1和A3也可实施成作为切换阀的三位二通阀。
在另一实施变型方案中，至少三个阻断阀A1、A3和A4可结合成多路阀。
在制冷介质循环回路1.1的AC运行模式中，在打开闭锁机构A1时，被压缩到高压上的制冷介质从制冷介质压缩机2开始流入AC和热泵支路2.2中，并且通过外部的冷凝器5或气体冷却器5、内部的热交换器9的高压区段、完全打开的第二膨胀机构6.2以及分支点Ab1借助于第一膨胀机构6.1膨胀到蒸发器3中，或者借助于第四膨胀机构6.4膨胀到冷水机8中，必要时也同时膨胀到蒸发器8和冷水机8中。从蒸发器3中，制冷介质通过止回阀R3，通过制冷介质收集器10和内部的热交换器9的低压侧被引导回制冷介质压缩机4。相应地，制冷介质8也从冷水机8中通过制冷介质收集器10和内部的热交换器9的低压侧流回制冷介质压缩机4。
在AC运行模式中，借助于第三闭锁机构A3阻断加热支路2.3，从而热的制冷介质(例如R744)由于其高的温度不能流过热气冷却器7并且由此防止了空调设备1.1的损坏。
在使用冷水机8用于实现水热泵的情况下或者在使用外部的冷凝器5或气体冷却器5作为热泵蒸发器用于实现空气热泵的情况下的加热运行模式中，关闭第一闭锁机构A1并且打开第三闭锁机构A3，从而热的制冷介质(例如R744)可流入加热支路2.3中。为了防止通过热的制冷介质损坏空调设备1.1的构件，尤其是在使用R744作为制冷介质时，在内部的热冷凝器7或热气冷却器7的入口E处，将热气温度限制在最大温度值以内。根据用于空调设备1.1的材料的最高可承受的材料温度确定该温度值。
为了确定在内部的热冷凝器7或热气冷却器7的入口E处的制冷介质温度，在制冷介质压缩机4的高压输出部上布置实施成压力和温度传感器的温度测量装置pT1。从该温度测量装置pT1的温度值中，借助于例如储存在空调控制器中的特性曲线或特性曲线确定在热冷凝器7或热气冷却器7的入口E处的温度值。代替在制冷介质压缩机4的高压输出部上的温度测量装置pT1，也可直接在内部的热冷凝器7或热气冷却器7的入口E处布置构造成温度传感器的温度测量装置T，利用该温度测量装置直接确定制冷介质的温度。备选地，可使用两个温度测量装置pT1和T，其中，在这种情况中，温度测量装置T也用作保护功能。
利用在制冷介质压缩机4的高压输出部上的实施成压力和温度传感器的温度测量装置pT1的压力值，监控制冷介质的高压值并且将其限制在最大允许的高压值以内。
为了借助于冷水机8实现加热功能，借助于制冷介质压缩机4压缩的制冷介质通过打开的第三闭锁机构A3流入内部的热冷凝器7或热气冷却器7中以将热给出到引导到车辆内部空间中的输入空气流上，并且紧接着通过打开的第二闭锁机构A2和分支点Ab1借助于第四膨胀机构6.4膨胀到冷水机8中以吸收布置在制冷介质循环回路8.1中的电的和/或电子的组件的余热。在该加热功能时，关闭第二和第三膨胀机构6.2和6.3。
为了借助于作为热泵蒸发器的外部的冷凝器5或气体冷却器5实施加热功能，借助于制冷介质压缩机4压缩的制冷介质通过打开的第三闭锁机构A3流入内部的热冷凝器7或热气冷却器7中以将热给出到引导到车辆内部空间中的输入空气流上，并且紧接着通过打开的第二闭锁机构A2借助于第二膨胀机构6.2膨胀到外部的冷凝器5或气体冷却器5中以吸收环境空气中的热，并且紧接着通过热泵回引支路2.5流回制冷介质压缩机4。
通过以下方式实现间接的三角回路，即，在打开第二闭锁机构A2时，由制冷介质压缩机2压缩的制冷介质借助于第四膨胀机构6.4膨胀到冷水机8中，其中，同时在制冷介质侧，即，在制冷介质循环8.1中不产生质量流，即，例如用作制冷介质的水静止地保持在冷水机8的制冷介质侧上，确切的说冷水机8不主动被制冷介质穿流。
在再加热运行模式中，输送到车辆内部空间中的输入空气流首先借助于蒸发器3冷却并且由此除湿，以便紧接着利用借助于内部的热冷凝器7或热气冷却器7从该输入空气流中提取的热再次加热该输入空气流。根据热平衡，以不同方式进行制冷介质循环回路2的再加热运行。
由此，通过内部的热冷凝器7或热气冷却器7在下游侧借助于打开的第二闭锁机构A2通过第一膨胀机构6.1与蒸发器3流连接，在制冷介质循环回路2中的加热功率充分时利用制冷介质仅仅穿流蒸发器3，其中，阻断与冷水机8相关联的第四膨胀机构6.4以及同样引导到冷凝器5或气体冷却器5的膨胀机构6.2和6.3。从蒸发器3中，制冷介质通过止回阀R3，制冷介质收集器10和内部的热交换器9再次流回制冷介质压缩机4，其中，在蒸发器3中被吸收的热与通过制冷介质压缩机4引入的热流一起通过内部的热冷凝器7或热气冷却器7再次给出到引导到车辆内部中的输入空气流上。
在制冷介质循环回路2中缺少热时，为了吸收热，作为蒸发器3的附加，通过打开第四膨胀机构6.4和/或外部的冷凝器5或气体冷却器5借助于第二膨胀机构6.2与冷水机8并联。
在并行地使用冷水机8的余热以及借助于外部的冷凝器5或气体冷却器5的环境热时，在打开第二闭锁机构A2在关闭第三膨胀机构6.3时，由制冷介质压缩机4压缩的制冷介质通过内部的热冷凝器7或热气冷却器7在分支点Ab1上分成三个部分流，即，通过第二闭锁机构6.2膨胀到外部的冷凝器5或气体冷却器5中的部分流，通过第四膨胀机构6.4膨胀到冷水机8中的部分流，和通过第一膨胀机构6.1流过蒸发器3的部分流。蒸发器3代表用于出现的抽出压力的引导参数，并且由此预设用于冷水机8和用作热泵蒸发器的外部的冷凝器5或气体冷却器5的最小压力位置。通过在蒸发器3下游集成另一第六膨胀机构，可避开这种情况，从而在为冷水机8和外部的冷凝器5或气体冷却器5进行进一步的压力下降之前，可将压力调整到任意平均压力水平上。
在再加热运行模式中的热过量时，在制冷介质通过蒸发器3再次流回制冷介质压缩机4之前，除了内部的热冷凝器或者热气冷却器7之外，附加地通过外部的冷凝器5或气体冷却器5将热给出到车辆的环境中。为此，为了冷凝，借助于第三膨胀机构6.3将制冷介质膨胀到高于蒸气压力的中间压力上，并且紧接着借助于第一膨胀机构6.1在蒸发器3中膨胀到低压上。
为了控制这些不同的运行模式，除了实施成压力温度传感器的温度测量装置pT1，在制冷介质循环回路2中布置其它压力温度传感器pT2、pT3和pT4。压力温度传感器pT2位于制冷介质收集器10和内部的热交换器9的低压侧之间，压力温度传感器pT3位于外部的冷凝器5或气体冷却器5和内部的热交换器9的高压侧之间，压力温度传感器pT4在下游连接在另一热冷凝器或者热气冷却器7之后。
接下来，根据图1至3分别详细解释车辆制冷设备1的制冷介质循环回路2的区别。
在根据图1的车辆制冷设备1中，制冷介质循环回路2的现有管路用于实现对于AC运行模式和加热运行模式从死区体积中抽出制冷介质。
在AC运行模式中的运行开始时，执行以下方法步骤：
–打开第二闭锁机构A2并且关闭不仅第三闭锁机构A3而且第三膨胀机构6.3，由此将加热支路2.3与剩余的制冷介质循环回路2隔绝，
–从加热支路2.3中抽出制冷介质，并且
–或者在第二闭锁机构A2下游的制冷介质压力升高时或者在规定的时间段之后关闭第二闭锁机构A2，以防止制冷介质回移到加热支路2.3中。
然而必须保证，在阻断阀A2下游出现通过第二膨胀机构6.2调整的低压。
针对这种用于实现对于AC运行从内部的热冷凝器7或热气冷却器7的死区体积中抽出制冷介质的方法，使用已有的制冷介质循环回路2的管路，即，不需要附加的管路区段或阀组件。省去了已知的使用止回阀。
如果使用制冷介质压力来关闭第二闭锁机构A2，可间接或直接确定制冷介质压力。
为了间接确定制冷介质压力，获取空调设备1.1的鼓风机的鼓风机负载和/或由制冷介质循环回路2的控制器设定的在蒸发器3上的空气温度的额定值和/或在制冷介质循环回路2的低压侧上的制冷介质的压力曲线，并且在鼓风机负载下降时和/或额定值升高时和/或在低压侧上的制冷介质压力升高时，关闭第二闭锁机构A2。
为了直接确定制冷介质压力，借助于在下游连接在第二闭锁机构之后的压力传感器p1(参见图1)，直接确定在第二闭锁机构A2下游的制冷介质压力。
在使用在规定的时间段之后关闭第二闭锁机构A2的备选措施时，通过以下方式确定该时间段，即，在例如限制在5分钟上的时间窗中，在该***中要求比与在正常运行时的情况更低的空气侧的蒸发器离开温度(例如1℃而不是3℃)。由此，出现更低的***侧的低压，并且抽取潜力增大。随着该限定的且预设的时间段结束，将***回调到标准参数上，其中，在此直接事先关闭第二阻断阀A2，以避免制冷介质回流到加热支路中。
在每次重新起动车辆制冷设备1之后，可重复这种抽出过程，然而不需要事前进行100％的AC运行。如果机构A3和6.3未实施成100％密封，在每次重新起动车辆制冷设备1时，以例如大于1小时的停止时间重新进行这种抽出过程。
在借助于水热泵功能的加热运行模式中的运行开始时，执行以下方法步骤：
–打开热泵回引支路2.5的第四闭锁机构A4并且关闭不仅第二和第三膨胀机构6.2和6.3而且第一闭锁机构A1，
–通过热泵回引支路2.5从AC和热泵支路2.2中抽出制冷介质，并且
–或者在第四闭锁机构A4下游的制冷介质压力升高时或者在规定的时间段之后关闭第四闭锁机构A4，以防止制冷介质回移到AC和热泵支路2.2中。
针对这种用于实现对于借助于水热泵功能的加热运行从外部的冷凝器5或气体冷却器5的死区体积中抽出制冷介质的方法，使用已有的制冷介质循环回路2的管路，即，不需要附加的管路区段或阀组件。省去了已知的使用止回阀。根据在第四闭锁机构下游的制冷介质压力或者在规定的时间段之后，关闭第四闭锁机构A4。
如果使用制冷介质压力来关闭第四闭锁机构A4，可间接或直接确定制冷介质压力。
为了间接确定制冷介质压力，探测冷水机8的制冷介质温度，并且在制冷介质温度升高时关闭第四闭锁机构A4。
为了直接确定制冷介质压力，借助于在下游连接在第四闭锁机构之后的压力传感器p2直接确定在第四闭锁机构A4下游的制冷介质压力。
在使用在规定的时间段之后关闭第四闭锁机构A4的备选措施时，通过以下方式确定该时间段，即，在车辆制冷设备1的控制器方面，将待在***中调整的抽出压力在限制在例如5分钟上的时间段上调整到允许的最小值，并且在***侧有目的地开始该抽出压力，随后随着时间段结束关闭第四阻断阀，并且根据在该时刻可用的自身影响低压水平的水温度，可产生或出现在较高水平上的低压。
在每次重新起动车辆制冷设备1之后，可重复这种抽出过程，然而不需要事前进行100％的加热运行。如果机构A1、6.2和6.3未实施成100％密封，在每次重新起动车辆制冷设备1时，以例如大于1小时的停止时间重新进行这种抽出过程。
根据图2的车辆制冷设备1的制冷介质循环回路2与根据图1的制冷介质循环回路的区别仅仅在于，在第二闭锁机构A2和分支点Ab1之间布置第一止回阀R1，并且在第四闭锁机构A4和分支点Ab3之间布置第二止回阀R2。
利用根据图2的制冷介质循环回路2，与结合图1描述的同样的抽出过程相比，可实现用于AC运行的备选的抽出过程。
在该抽出过程中，制冷介质循环回路2的现有管路也用于实现从加热支路2.3中尤其是从内部的热冷凝器7或热气冷却器7中抽出制冷介质。
在AC运行模式中的运行开始时，执行以下方法步骤：
–打开第二闭锁机构A2并且关闭不仅第三闭锁机构A3而且第三膨胀机构6.3，
–从加热支路(2.3)中抽出制冷介质，并且
–借助于第二膨胀机构6.2使在第二闭锁机构A2下游的制冷介质膨胀到低压水平。
为了实现通过第二闭锁机构A2抽出制冷介质，借助于第二膨胀机构6.2将制冷介质膨胀到在第二闭锁机构下游的低压水平上。第一止回阀R1防止制冷介质回移到加热支路2.3中。第二止回阀R2用于，在主动的抽出过程期间低压水平升高时，自动阻止制冷介质从低压区间中回流到AC和热泵支路2.2中并且由此不需要进行特殊的抽出过程。
在抽出过程期间，借助于制冷介质循环回路2为蒸发器3和冷水机8的运行实现不同的运行方式。
在借助于蒸发器3进行内部空间冷却或者在通过冷水机8进行冷却功能时，借助于第二膨胀机构6.2相应于由空调控制器产生的预设值调整制冷介质质量流。
在不仅蒸发器3而且冷水机8同时运行时，也实现，蒸发器3由第二膨胀机构6.2调节并且冷水机8借助于第四膨胀机构6.4调节，其中，与蒸发器3相关联的第一膨胀机构6.1完全打开。备选地，冷水机8可借助于第二膨胀机构6.2调节，并且蒸发器3借助于分配给蒸发器的第一膨胀机构6.1调节，其中，在这种情况中，膨胀机构6.4完全打开。
如果结束了抽出，两个膨胀机构6.1和6.2接替由空调控制器预设的调节，其中，完全打开第二膨胀机构6.2。连续地且无级地将膨胀机构6.2的初级调节任务交回到膨胀机构6.1和/或膨胀机构6.4上，以避免在设备运行中的功能干扰。
根据图3的车辆制冷设备1的制冷介质循环回路2与根据图1的制冷介质循环回路的区别在于，在热泵回引支路2.5中的止回阀R2布置在闭锁机构A4和分支点Ab3之间，并且抽出支路2.6利用第五膨胀机构6.5将热泵回引支路2.5、即在第四闭锁机构A4和止回阀R2之间的管路区段与内部的热冷凝器7或热气冷却器7的出口A相连接。
由此，在AC运行模式中，在打开膨胀机构6.5并且关闭机构6.3和A3时，通过抽出支路2.6从加热支路2.3中抽出制冷介质。
代替构造成阻断阀的闭锁机构使用膨胀机构6.5，实现进行直接的三角过程。尽管如此，在用作车辆中的热源的组件缺少余热时并且在用作热泵蒸发器的外部的冷凝器5或气体冷却器5结冰的情况中，这种热泵功能借助于抽出支路2.6将热通过内部的热冷凝器7或热气冷却器7传递给输送给车辆内部空间的输入空气流。在此，在蒸气借助于蒸发器3、冷水机8或用作热泵蒸发器的冷凝器5或气体冷却器5离开的情况下，仅仅压缩制冷介质，并且在内部的热冷凝器7或热气冷却器7上给出压缩机热。
根据图4的车辆制冷设备1的制冷介质循环回路2与根据图3的制冷介质循环回路的区别仅仅在于，一方面，抽出支路2.6不是在内部的热冷凝器7或热气冷却器7的出口处，而是在该组件的上游侧，即，在第三闭锁机构A3和内部的热冷凝器7或热气冷却器7之间与加热支路2.3相连接，并且代替膨胀机构，抽出支路2.6具有第五阻断阀A5。
由此，在根据图4的制冷介质循环回路2的AC运行模式中，在打开第五阻断阀A5并且关闭机构6.3和A3时，通过抽出支路2.6从加热支路2.3中抽出制冷介质。
与在取消方面对根据图1的制冷介质循环回路2的描述相似地，确切地说与用于实现节省止回阀R1和R2的方法相似地，该措施也可用于根据图2至4的***配置。
在图1至4中描述的制冷介质循环回路2中，在热过量时如此实施再加热运行，使得通过外部的冷凝器5或气体冷却器5将热给出到车辆的环境中，随后制冷介质通过蒸发器3再次流回制冷介质压缩机4。为此，加热支路2.3通过第三膨胀机构6.3与AC和热泵支路2.2相连接，从而制冷介质在外部的冷凝器5或气体冷却器5中膨胀到中间压力上，并且紧接着借助于第一膨胀机构6.1在蒸发器3中膨胀到低压。
除了所描述的水热泵和空气热泵的功能，也实现两种连接的组合运行，也就是说，并行地从水循环和环境中吸收热。然而在此，不使用所示出的用于制冷介质的抽出功能。
此外可设想的是，代替直接的或内部的热冷凝器7或热气冷却器7，使用间接的、水冷却的冷凝器或气体冷却器，随后通过连接在其后的制冷介质空气热交换器加热客舱的输入空气流。通过以上描述的方式进行抽出功能。
附图标记清单
1车辆制冷设备
1.1车辆制冷设备1的空调设备
2车辆制冷设备1的制冷介质循环回路
2.1制冷介质循环回路2的蒸发器支路
2.2制冷介质循环回路2的AC和热泵支路
2.3制冷介质循环回路2的加热支路
2.4制冷介质循环回路2的水冷机支路
2.5制冷介质循环回路2的热泵回引支路
2.6制冷介质循环回路2的抽出支路
3蒸发器
4制冷介质压缩机
5外部的冷凝器，气体冷却器
6.1第一膨胀机构
6.2第二膨胀机构
6.3第三膨胀机构
6.4第四膨胀机构
6.5第五膨胀机构
7内部的热冷凝器或者热气冷却器7
8冷水机
8.3冷水机8的制冷介质循环
9内部的热交换器
10制冷介质收集器
11电加热元件
A热冷凝器7者热气冷却器7的出口
Ab1制冷介质循环回路2的分支点
Ab2制冷介质循环回路2的分支点
Ab3制冷介质循环回路2的分支点
A1第一闭锁机构
A2第二闭锁机构
A3第三闭锁机构
A4第四闭锁机构
A5第五闭锁机构
E热冷凝器或者热气冷却器7的入口
p1压力传感器
p2压力传感器
pT1温度测量装置
R1止回阀
R2止回阀
S制冷介质的流动方向
T温度测量装置

Claims (16)

1.一种用于使车辆制冷设备(1)的制冷介质循环回路(2)在AC运行模式中和借助于热泵功能实现的加热运行模式中运行的方法，所述制冷介质循环回路具有：
–具有蒸发器(3)和分配给该蒸发器(3)的第一膨胀机构(6.1)的蒸发器支路(2.1)，
–制冷介质压缩机(4)，
–AC和热泵支路(2.2)，该AC和热泵支路具有外部的冷凝器或气体冷却器(5)和在该冷凝器或气体冷却器作为用于加热运行的热泵蒸发器的功能中分配给冷凝器或气体冷却器的第二膨胀机构(6.2)，其中，所述AC和热泵支路(2.2)通过第一闭锁机构(A1)与制冷介质压缩机(4)的高压输出部相连接以及通过第二膨胀机构(6.2)与蒸发器支路(2.1)相连接，
–加热支路(2.3)，该加热支路具有内部的热冷凝器或热气冷却器(7)和在下游连接在热冷凝器或热气冷却器之后的第二闭锁机构(A2)，其中，所述加热支路(2.3)通过第三闭锁机构(A3)与制冷介质压缩机(4)的高压输出部相连接以及通过第二闭锁机构(A2)与蒸发器支路(2.1)相连接，
–第三膨胀机构(6.3)，所述加热支路(2.3)利用第三膨胀机构(6.3)与AC和热泵支路(2.2)相连接，以及
–用于确定在内部的热冷凝器或热气冷却器(7)的入口(E)处的制冷介质温度的温度测量装置(T、pT1)，其中，
–在加热运行模式中，将在内部的热冷凝器或热气冷却器(7)的入口(E)处的制冷介质温度限制在最大温度值以内。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，
-将温度测量装置(pT1)设置在制冷介质压缩机(4)的高压输出部处，
-借助于由所述温度测量装置产生的传感器值从特性曲线中获得在热冷凝器或热气冷却器(7)的入口(E)处的制冷介质温度。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，借助于布置在热冷凝器或热气冷却器(7)的入口处的温度测量装置(T)确定制冷介质温度。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，在AC运行模式的运行开始时执行以下方法步骤：
–通过打开第二闭锁机构(A2)并且关闭第三闭锁机构(A3)和第三膨胀机构(6.3)，从加热支路(2.3)中抽出制冷介质，
–或者在第二闭锁机构(A2)下游的制冷介质压力升高时或者在规定的时间段之后关闭第二闭锁机构(A2)。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，通过获取空调设备的鼓风机的鼓风机负载和/或由控制器设定的在蒸发器上的空气温度的额定值和/或在制冷介质循环回路的低压侧上的制冷介质的压力曲线，间接地确定在第二闭锁机构(A2)下游的制冷介质压力，并且在鼓风机负载下降时和/或在额定值升高时和/或在低压侧上的制冷介质压力升高时，关闭第二闭锁机构(A2)。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，借助于在下游连接在第二闭锁机构之后的压力传感器(p1)直接确定在第二闭锁机构(A2)下游的制冷介质压力。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，在借助于水热泵功能或三角过程的加热运行模式的运行开始时，执行如下方法步骤：
–提供具有冷水机(8)和分配给冷水机的第四膨胀机构(6.4)的冷水机支路(2.4)以实现水热泵功能，其中，冷水机支路(2.4)与蒸发器支路(2.1)并联，
–通过打开使AC和热泵支路(2.2)与制冷介质循环回路(2)的低压侧相连接的第四闭锁机构(A4)，并且关闭第三膨胀机构(6.3)和第二膨胀机构(6.2)以及第一闭锁机构(A1)，从AC和热泵支路(2.2)中抽出制冷介质，
–或者在第四闭锁机构(A4)下游的制冷介质压力升高时或者在规定的时间段之后，关闭第四闭锁机构(A4)。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，通过探测冷水机(8)的制冷介质温度，间接地探测在第四闭锁机构(A4)下游的制冷介质压力，并且在制冷介质温度升高时关闭第四闭锁机构(A4)。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，借助于在下游连接在第四闭锁机构之后的压力传感器(p2)直接确定在第四闭锁机构(A4)下游的制冷介质压力。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，在AC运行模式的运行开始时执行以下方法步骤：
–提供连接在第二闭锁机构(A2)之后的止回阀(R1)以阻止制冷介质回流到加热支路(2.3)中，
–通过打开第二闭锁机构(A2)并且关闭第三闭锁机构(A3)和第三膨胀机构(6.3)从加热支路(2.3)中抽出制冷介质，并且
–在同时最大地打开第一膨胀机构(6.1)和/或第四膨胀机构(6.4)时，借助于第二膨胀机构(6.2)使在第二闭锁机构(A2)下游的制冷介质膨胀到低压水平。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，在AC运行模式的运行开始时，执行以下方法步骤：
–提供具有第四闭锁机构(A4)和止回阀(R2)的热泵回引支路(2.5)，其中，所述AC和热泵支路(2.2)通过热泵回引支路(2.5)与在蒸发器(3)下游的蒸发器支路(2.1)相连接，
–提供具有第五膨胀机构(6.5)的抽出支路(2.6)，其中，所述热泵回引支路(2.5)利用抽出支路(2.6)与在内部的热冷凝器或热气冷却器(7)下游的加热支路(2.3)相连接，并且
–通过打开第五膨胀机构(6.5)并且关闭不仅第二、第三和第四闭锁机构(A2、A3、A4)而且关闭第三膨胀机构(6.3)，从加热支路(2.3)中抽出制冷介质。
12.一种用于实施根据上述权利要求中任一项所述的方法的车辆制冷设备(1)，具有用于AC运行模式和借助于热泵功能进行的加热运行模式的制冷介质循环回路(2)，车辆制冷设备包括以下组件：
–具有蒸发器(3)和分配给蒸发器的第一膨胀机构(6.1)的蒸发器支路(2.1)，
–制冷介质压缩机(4)，
–AC和热泵支路(2.2)，该AC和热泵支路具有外部的冷凝器或气体冷却器(5)和在冷凝器或气体冷却器作为用于加热运行的热泵蒸发器的功能中分配给所述冷凝器或气体冷却器的第二膨胀机构(6.2)，其中，所述AC和热泵支路(2.2)能通过第一闭锁机构(A1)与制冷介质压缩机(4)的高压输出部相连接并且能通过第二膨胀机构(6.2)与蒸发器支路(2.1)相连接，
–加热支路(2.3)，该加热支路具有内部的热冷凝器或热气冷却器(7)和在下游连接在热冷凝器或热气冷却器之后的第二闭锁机构(A2)，其中，所述加热支路(2.3)能通过第三闭锁机构(A3)与制冷介质压缩机(4)的高压输出部相连接并且通过第二闭锁机构(A2)与蒸发器支路(2.1)相连接，
–第三膨胀机构(6.3)，所述加热支路(2.3)能利用该第三膨胀机构与AC和热泵支路(2.2)相连接，以及
–用于确定在热冷凝器或热气冷却器(7)的入口(E)处的制冷介质温度的温度测量装置(T、pT1)。
13.根据权利要求12所述的车辆制冷设备(1)，其中，在下游在所述第二闭锁机构(A2)之后连接有压力传感器(p1)。
14.根据权利要求12或13所述的车辆制冷设备(1)，其中，
–设置具有冷水机(8)和分配给冷水机的第四膨胀机构(6.4)的冷水机支路(2.4)以实现水热泵功能，
–冷水机支路(2.4)与蒸发器支路(2.1)并联，并且
–设置第四闭锁机构(A4)，所述AC和热泵支路(2.2)通过所述第四闭锁机构与制冷介质循环回路(2)的低压侧相连接，并且
–在下游在第四闭锁机构(A4)之后连接有压力传感器(p2)。
15.根据权利要求12所述的车辆制冷设备(1)，其中，在第二闭锁机构(A2)之后连接有止回阀(R1)。
16.根据权利要求12所述的车辆制冷设备(1)，其中，
-设置具有第四闭锁机构(A4)和止回阀(R2)的热泵回引支路(2.5)，其中，所述AC和热泵支路(2.2)能通过热泵回引支路(2.5)与在蒸发器(3)下游的蒸发器支路(2.1)相连接，
–设置具有第五膨胀机构(6.5)的抽出支路(2.6)，其中，所述热泵回引支路(2.5)利用抽出支路(2.6)能与在内部的热冷凝器或热气冷却器(7)下游的加热支路(2.3)相连接。
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