CN114556034A - 具有热泵和再加热功能的制冷设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆的、具有热泵和再加热功能的模块化制冷设备(1)，其具有：基础模块(2)，其具有制冷介质压缩机(2.1)、高压区段(2.2)和低压区段(2.4)，高压区段具有直接或间接的冷凝器或气体冷却器(2.3)，低压区段具有蒸发器(2.5)和冷冻机(2.6)，冷冻机具有连接在冷冻机上游的冷冻机膨胀机构(AE1)，低压区段通过热泵膨胀机构(AE3)与高压区段(2.2)相连接；第一扩展模块(3)，其具有加热支路(3.1)，加热支路具有热泵热交换器(3.2)，加热支路可通过具有阀机构(A6)的第一再加热支路(3.3)与直接或间接的冷凝器或气体冷却器(2.3)相连接，第一扩展模块还具有用于将直接或间接的冷凝器或气体冷却器(2.3)与低压区段(2.4)相连接的热泵再循环支路(3.4)，热泵再循环支路具有能关断的阀机构(A2)；第二扩展模块(4)，其具有包括预热膨胀机构(AE5)的预热支路(4.1)以及与蒸发器(2.5)的输出端相连接的能关断的阀机构(A5)，预热支路(4.1)将热泵热交换器(3.2)的输出侧与蒸发器(2.5)的输入侧相连接。

Description

具有热泵和再加热功能的制冷设备
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的模块化的制冷设备。
背景技术
车辆空调设备可具有不同的功能，从而除了基础功能，例如为输送到车辆内部空间中的输送空气进行加热、冷却和除湿之外，也可实现热泵功能和再加热功能。
从专利文献DE 10 2011 118 162 A1中已知一种具有热泵功能的组合的制冷设备，在该制冷设备中，加热线圈在第一运行模式中用于加热车辆内部空间，其中，在另一模式中，通过蒸发器辅助加热线圈。可双向穿流的热交换器在制冷模式中作为冷凝器工作，并且在热泵模式中作为热泵蒸发器吸收来自环境中的热。
根据专利文献DE 10 2015 121 185 A1，具有热泵功能的车辆空调设备的突出之处在于，制冷介质循环具有可双向穿流的蒸发器以用于辅助借助于加热线圈对输送到车辆内部空间中的输送空气的加热。加热线圈持续地被制冷介质穿流，其中，在制冷模式中，环境热交换器连接在加热线圈下游，并且在热泵模式中，作为热源的附加热交换器或环境热交换器被穿流。
最后，专利文献DE 10 2017 208 228 A1也描述了一种具有多个双向的热交换器的车辆空调设备，通过使在热交换器之内的流体的流动方向的反转切换其工作模式。
通过已知的车辆空调设备可实现不同的功能，其中，为此使用不同的排布方案。为了满足特定的顾客需求，通常必须相应地匹配制冷介质循环，由此，用于研发和生产特殊的制冷介质循环的复杂度增加并且由此成本也增加。
发明内容
因此，本发明的目的是，提供一种用于车辆的模块化的制冷设备，利用该制冷设备可在实现具有不同功能的***方面实现高的灵活性。
该目的通过具有权利要求1所述的特征的用于车辆的模块化的制冷设备实现。
这种用于车辆的模块化制冷设备包括以下组件：
a)基础模块，基础模块具有：
a1)制冷介质压缩机，
a2)可借助于关断机构/截止机构(Absperrorgan)与制冷介质压缩机的高压输出部相连接的高压区段，高压区段具有直接或间接的冷凝器或气体冷却器，其中，直接或间接的冷凝器或气体冷却器可在制冷模式中和热泵模式中操作，以及
a3)与制冷介质压缩机的低压输入部相连接的低压区段，低压区段具有至少一个蒸发器和冷冻机/制冷机(Chiller)，该冷冻机具有连接在该冷冻机上游的冷冻机膨胀机构，其中，低压区段在上游通过热泵膨胀机构与高压区段相连接，热泵膨胀机构在制冷模式中用作蒸发器的蒸发器膨胀机构，
b)第一扩展模块，其具有：
b1)可借助于关断机构与制冷介质压缩机的高压输出部相连接的加热支路，加热支路具有热泵热交换器，加热支路可通过具有可关断的阀机构的第一再加热支路与直接或间接的冷凝器或气体冷却器相连接，以及
b2)用于将直接或间接的冷凝器或气体冷却器与低压区段相连接的热泵再循环支路/热泵反馈支路，该热泵再循环支路具有能关断的阀机构，以及
c)第二扩展模块，其具有
c1)具有预热膨胀机构的预热支路，其中，预热支路将热泵热交换器的输出侧与蒸发器的输入侧相连接，以及
c2)与蒸发器的输出端相连接的能关断的阀机构。
根据本发明，用于车辆的制冷设备包括多个模块，即，用于实现基础功能“冷却”的基础模块以及至少两个扩展模块，其中，第一扩展模块承担借助于热泵功能加热的功能以及用于为输送给车辆内部空间的输送空气除湿的再加热功能。利用第二扩展模块实现，除了热泵热交换器之外，将蒸发器用作用于加热的空气预热器。
利用根据本发明的模块化制冷设备，可实现大量排布变型方案，从而针对制冷设备的每个运行点或运行情况，存在对于主动的组件的选择和理想的排布方案的最多选择和最大可能性。
模块化的制冷设备的另一优点在于，通过取消第二扩展模块和/或第一扩展模块以及进而取消了多个构件，减少了功能数量，直至最终利用基础模块仅仅提供基础制冷设备***。
现在，通过本发明提供模块化的制冷设备，利用该模块化的制冷设备可以灵活的方式构造个性化的制冷设备并且给出不同的功能性。
本发明的一种有利的改进方案规定，通过膨胀机构替代第二扩展模块的能关断的阀机构。由此，可使蒸发器在中间压力上运行，实现在环境温度低于0℃时的除湿运行。
本发明的一种优选的改进方案设有第三扩展模块，第三扩展模块具有第二再加热支路，该第二再加热支路具有能关断的阀机构，其中，第二再加热支路将热泵热交换器的输出侧与热泵膨胀机构相连接。由此，通过热泵热交换器实现与冷凝器或气体冷却器、与冷冻机并且尤其是与蒸发器直接连接，以用于进行再加热运行。
此外，根据本发明设有第四扩展模块，在该第四扩展模块中，蒸发器在输入侧与蒸发器膨胀机构相连接。由此，实现了在冷却运行中将制冷介质灵活地分配在蒸发器和冷冻机上。
最终，根据本发明的最后一优选的设计方案，设有第五扩展模块，在该第五扩展模块中，第一再加热支路的能关断的阀机构构造成再加热膨胀机构。由此，在再加热运行中，除了低压水平和高压水平之外，还实现了第三压力水平。
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示出了根据本发明的、具有基础模块以及第一扩展模块、第二扩展模块、第三扩展模块、第四扩展模块和第五扩展模块的模块化制冷设备，
图2示出了根据本发明的、具有基础模块和第一扩展模块、第三扩展模块、第四扩展模块和第五扩展模块、但不具有第二扩展模块的模块化制冷设备，以及
图3示出了根据本发明的、具有基础模块以及第一扩展模块和第二扩展模块的模块化制冷设备。
具体实施方式
根据图1的模块化制冷设备1包括基础模块2以及多个扩展模块，即，第一扩展模块3、第二扩展模块4、第三扩展模块5、第四扩展模块6和第五扩展模块7，这些扩展模块以编号3、4、5、6和7示出并且不仅可在制冷模式(简称为AC模式)中运行，而且也可在热泵模式(简称为WP模式)中运行，其中，借助于热泵功能进行加热运行。
基础模块2包括具有以下组件的线路部分的制冷介质循环：
-制冷介质压缩机2.1，
-可借助于关断机构A4与制冷介质压缩机2.1的高压输出部相连接的高压区段2.2，高压区段具有直接或间接的冷凝器或气体冷却器2.3，其中，直接或间接的冷凝器或气体冷却器2.3可在制冷模式中以及在热泵模式中运行，以及
-与制冷介质压缩机2.1的低压输入部相连接的低压区段2.4，低压区段具有蒸发器2.5和冷冻机2.6，该冷冻机具有连接在该冷冻机上游的冷冻机膨胀机构AE1，其中，低压区段2.4在上游通过热泵膨胀机构AE3与高压区段2.2相连接。
直接或间接的冷凝器或气体冷却器2.3用于与车辆的环境进行热交换。
与冷却介质循环2.60热连接的冷冻机2.6，以用于冷却车辆的电组件，确切的说是高压电池。
利用基础模块2可实施冷却功能，即AC模式。在此，可省去能关断的阀机构A4，并且被如下的线路部分替代，该线路部分将制冷介质压缩机2.1的高压输出部与直接或间接的冷凝器或气体冷却器2.3相连接。热泵膨胀机构AE3作为蒸发器膨胀机构直接连接在蒸发器2.5上游，从而由冷冻机2.6和为冷冻机配设的冷冻机膨胀机构AE1形成的冷冻机支路与由蒸发器2.5和为蒸发器配设的蒸发器膨胀机构形成的蒸发器支路并联。
根据图1，基础模块2也具有布置在低压区段2.4中的低压蓄压器2.7以及具有高压区段和低压区段的内部热交换器9。
第一扩展模块3包括以下组件和线路部分：
-可借助于关断机构A3与制冷介质压缩机2.1的高压输出部相连接的加热支路3.1，该加热支路具有直接或间接的热泵热交换器3.2(也称为加热线圈)，直接或间接的热泵热交换器3.2可通过具有能关断的阀机构A6的第一再加热支路3.3与直接或间接的冷凝器或气体冷却器2.3相连接，以及
-具有能关断的阀机构A2的热泵再循环支路3.4，该热泵再循环支路用于将直接或间接的冷凝器或气体冷却器2.3与低压区段2.4相连接。
热泵再循环支路3.4也包括止回阀R2，利用止回阀防止制冷介质从冷冻机2.6和/或蒸发器2.5中流回热泵再循环支路3.4中。
通过第一扩展模块3，不仅可借助于空气和/或水热泵功能而且可借助于不同的再加热功能实施加热功能。
在此示出的直接的热泵热交换器3.2与蒸发器2.5一起安装在空调设备1.1中，其中，为了调节被引导到车辆内部空间中的输送空气流L，首先通过蒸发器2.5并且紧接着通过热泵热交换器3.2并且必要时通过电加热元件9引导该输送空气流。加热元件9例如实施成高压PTC加热元件。
第二扩展模块4包括以下组件和线路部分：
-具有预加热膨胀机构AE5的预加热支路4.1，其中，预加热支路4.1将热泵热交换器3.2的输出侧与蒸发器2.5的输入侧相连接，以及
-能关断的阀机构A5，该能关断的阀机构与蒸发器2.5的输出端相连接。
通过第二扩展模块4，蒸发器2.5可用作预热器，其中，在这种情况中，与AC模式相比，制冷介质以相反的方向穿流蒸发器2.5。
第三扩展模块5包括第二再加热支路5.1，该第二再加热支路具有能关断的阀机构A1，其中，第二再加热支路5.1将热泵热交换器3.2的输出侧与热泵膨胀机构AE3相连接。由此，通过热泵热交换器3.2实现通过热泵膨胀机构AE3与直接或间接的冷凝器或气体冷却器2.3的直接连接，以及实现与冷冻机2.6和蒸发器2.5的直接连接，以进行再加热运行。
利用第四扩展模块6，蒸发器膨胀机构AE2连接在蒸发器2.5输入侧的上游。由此，实现了在制冷设备1的冷却运行中制冷介质灵活地被分配在蒸发器2.5和冷冻机2.6上。
利用第五扩展模块7，通过再加热膨胀机构AE4替代第一再加热支路3.3的能关断的阀机构A6。由此，在再加热运行中，除了低压水平和高压水平之外，可实现第三压力水平，即，所谓的中间压力水平。
为了控制和调节***，制冷设备1具有多个压力温度传感器作为传感器。
因此，优选地为制冷介质压缩机5在高压输出部处分配第一压力温度传感器pT1，此外，第二压力温度传感器pT2布置在低压蓄压器2.7的输出部处，第三压力温度传感器pT3布置在直接或间接的冷凝器或气体冷却器2.3的输出端处，第四压力温度传感器pT4布置在冷冻机2.6的输出端处，第五压力温度传感器pT5布置在蒸发器2.5的输出端处，并且第六压力温度传感器pT6布置在热泵热交换器3.2的输出端处。
接下来解释制冷设备1的AC模式和加热模式。
利用布置在制冷介质压缩机2.1的高压输出部处的关断机构A3和A4，根据这两个关断机构A3和A4的状态，或者说在关断机构A4打开以及关断机构A3关断时，从制冷介质压缩机2.1的高压侧开始，将制冷介质流引导到高压区段2.2中，以进行AC模式，或者在关断机构A3打开以及关断机构A4关闭时，借助于热泵功能将制冷介质流引导到加热支路3.1中以进行加热运行或再加热运行。
在制冷设备1的AC模式中，在关断机构A4打开时，被压缩成高压的制冷介质从制冷介质压缩机2.1开始流入直接或间接的冷凝器或气体冷却器2.3中，内部的热交换器8的高压区段中，通过完全打开的热泵膨胀机构AE3借助于蒸发器膨胀机构AE2流入蒸发器2.5中和/或借助于冷冻机膨胀机构AE1流入冷冻机2.6中。从冷冻机2.6中，制冷介质通过止回阀R3、低压蓄压器2.7和内部的热交换器8的低压区段流回制冷介质压缩机2.1，而制冷介质通过第二扩展模块4的关断机构A5从蒸发器2.5中流出，并且紧接着通过低压蓄压器2.7和内部的热交换器8的低压区段同样流回制冷介质压缩机2.1。
接下来，描述制冷设备1的加热运行。为此，借助于至少一个热源进行热泵模式运行。在热泵模式中，输送给车辆内部空间的客舱输送空气流L借助于第一扩展模块3的热泵热交换器3.2加热，并且必要时在输送空气流L流入车辆内部空间中之前被引导通过加热元件9。
在使用冷冻机2.6来实现水热泵的情况下或在使用直接或间接的冷凝器或气体冷却器2.3作为用于实现空气热泵的热泵蒸发器的情况下，在制冷设备1的加热运行中，关断机构A4关闭并且关断机构A3打开，从而热的制冷介质可流入加热支路3.1中。
为了借助于冷冻机2.6进行水热泵运行，借助于制冷介质压缩机2.1压缩的制冷介质通过加热支路3.1流入热泵热交换器3.2中，以用于将热输送给输送空气流L，紧接着通过打开的关断机构A1借助于冷冻机膨胀机构AE1减压到冷冻机2.6中，以用于吸收布置在冷却介质循环2.60中的电组件和/或电子组件的余热。在该加热功能中，热泵膨胀机构AE3和再加热膨胀机构AE4都关闭。通过使热泵再循环支路3.4的关断机构A2打开，从高压区段2.2中抽吸在水热泵运行中转移的制冷介质并且通过止回阀R2将该制冷介质输送给制冷介质压缩机2.1。
除了直接的冷凝器或气体冷却器之外，热泵热交换器3.2也可实施成间接地加热空气流的制冷介质-散热流体-热交换器，其中，散热流体例如为水乙二醇混合物。
为了借助于直接或间接的冷凝器或气体冷却器2.3作为热泵蒸发器进行空气热泵运行，制冷介质从热泵热交换器3.2中通过打开的关断机构A1流入高压区段2.2中，并且借助于热泵膨胀机构AE3减压到直接或间接的冷凝器或气体冷却器2.3中，以用于从环境空气中吸收热，紧接着通过热泵再循环支路3.4流回制冷介质压缩机2.1。在此，膨胀机构AE1、AE2和AE4保持关闭。
如果实现水热泵和空气热泵的组合运行，则除了冷冻机膨胀机构AE1之外，热泵膨胀机构AE3也通过控制器主动地接入，并且这两者都相应地***控以用于调整并达到目标参数。
在再加热运行中，首先借助于蒸发器2.5冷却被输送到车辆内部空间中的输送空气流L并且由此为其除湿，以便随后利用从输送空气流L中吸收的热以及通过制冷介质压缩机2.1输送给制冷介质的热借助于热泵热交换器3.2至少部分地再次为输送空气流L加热。
根据热平衡以不同的方式进行制冷设备1的再加热运行。
在再加热运行中热过剩时，除了通过热泵热交换器3.2将热输出给车辆内部空间的输送空气流L，还在制冷介质通过蒸发器2.5再次流回制冷介质压缩机2.1之前，附加地通过直接或间接的冷凝器或气体冷却器2.3将热输出给车辆的环境。为此，在第二再加热支路5.1的关断机构A1关闭时，制冷介质从热泵热交换器3.2中流入第一再加热支路3.3中。在该第一再加热支路中，借助于再加热膨胀机构AE4，使制冷介质减压到直接或间接的冷凝器或气体冷却器2.3中的中间压力水平上。紧接着，制冷介质通过内部的热交换器8流入蒸发器2.5中，在该处，事先借助于蒸发器膨胀机构AE2使制冷介质膨胀到低压水平上。
备选地，在热泵热交换器3.2处提供了充分的加热功率时，如此程度地打开再加热膨胀机构AE4，使得理想地在热泵热交换器3.2中和在直接或间接的冷凝器或气体冷却器2.3中出现同样的高压水平。如果除了低压水平和高压水平之外不期望这种中间压力水平，则可由关断机构A6代替再加热膨胀机构AE4。
在热量缺乏，也就是说在热泵热交换器3.2处提供的加热功率不足时，除了蒸发器2.5之外，也将冷冻机2.6用作热源。
在该再加热运行中，首先在关断机构A3打开时，利用制冷介质穿流加热支路3.1并进而也穿流热泵热交换器3.2，紧接着，在关断机构A1打开时，制冷介质不仅借助于对应的膨胀机构AE2减压到蒸发器2.5中，而且也借助于对应的膨胀机构AE1减压到冷冻机2.6中。在该再加热运行中，热泵膨胀机构AE3和再加热膨胀机构AE4关闭。
制冷介质从蒸发器2.5通过关断机构A5、低压蓄压器2.7和内部的热交换器8重新流回到制冷介质压缩机2.1。与回到制冷介质压缩机2.1同样地，制冷介质也从蒸发器2.5中通过关断机构A5、低压蓄压器2.7和内部的热交换器8流出。来自冷冻机2.6的制冷介质通过止回阀R3、低压蓄压器2.7和内部的热交换器8也再次流回制冷介质压缩机2.1。在蒸发器2.5中以及在冷冻机2.6中吸收的热与通过制冷介质压缩机2.1引入的热流共同地通过热泵热交换器3.2再次输出给引入车辆内部中的输送空气流L。
备选地，在热量缺乏时，直接和间接的冷凝器或气体冷却器2.3或者代替冷冻机2.6用作热源，或者作为附加的热源与冷冻机2.6并联。
在制冷介质循环2中的加热功率充分时，仅仅利用制冷介质穿流蒸发器2.5。
通过操控构造成关断阀或者膨胀阀的各个关断机构实现在以上描述的运行模式之间的切换。
利用第二扩展模块4，蒸发器2.5可在与热泵热交换器3.2相连接的不同的热泵排布方案中用作预热器。
为此，设置具有预热膨胀机构AE5的预热支路4.1，预热膨胀机构将热泵热交换器3.2的出口3.20与蒸发器2.5的出口2.50相连接，其中，出口2.50涉及AC模式。在预热支路4.1中，在预热膨胀机构AE5和蒸发器2.5的出口2.50之间布置止回阀R1，从而防止制冷介质流在AC模式中从蒸发器2.5中流到预热支路4.1中。备选地，也可取消止回阀，然而在这种情况中，必须准确地检测在蒸发器2.5处和在加热线圈3.5处的压力水平变化，以用于通过控制器符合需求地/根据情况正确地打开和关闭预热膨胀机构AE5。第二扩展模块4的关断机构A5布置在蒸发器2.5和预热支路4.1下游，从而由于从非主动的***区段中已经成功地抽吸制冷介质，因此制冷介质从蒸发器2.5中并且可能情况下也从预热支路4.1中首先通过关断机构A5并且紧接着通过低压蓄压器2.7和内部的热交换器8的低压区段被引导回制冷介质压缩机2.1。
由制冷介质压缩机2.1压缩到高压上的制冷介质通过实施成加热线圈的热泵热交换器3.2直接流入预热支路4.1中，并且借助于预热膨胀机构AE5在将热输出给车辆内部空间中的输送空气流L的情况下中间膨胀到蒸发器2.5中，并且在保持许可的压力值的情况下以不膨胀的方式引导到蒸发器中。同样与蒸发器2.5的出口2.50相连接的关断机构A5关断，从而防止制冷介质直接回流制冷介质压缩机2.1。引导到蒸发器2.5中的制冷介质紧接着通过完全打开的蒸发器膨胀机构AE2，并且紧接着通过冷冻机膨胀机构AE1减压到冷冻机2.6中，而在冷却介质侧不产生体积流。以这种方式，实现了作为热泵过程的间接三角过程。随后，制冷介质通过低压蓄压器2.7和内部的热交换器8引导回制冷介质压缩机2.1。
尤其是在环境温度低于0℃的情况下进行再加热运行，并且在用于车辆内部空间的输送空气流L中的循环空气比例提高，由此可能存在干燥需求时，利用扩展模块4可借助于蒸发器2.5进行另外的除湿过程。
针对在再加热运行框架内的除湿过程，关断机构A5实施成膨胀机构AE6，从而制冷介质通过热泵热交换器3.2在关断机构A1打开的情况下借助于蒸发器膨胀机构AE2减压到具有大于0℃的蒸发温度的蒸发器2.5中的中间压力水平上。紧接着，制冷介质借助于实施成膨胀机构AE6的关断机构A5减压到低压水平上并且通过低压蓄压器2.7和内部的热交换器8引导回制冷介质压缩机2.1。
针对在再加热运行框架内的另外的除湿过程，在相对于AC模式相反的方向上，制冷介质通过预热支路4.1借助于预热膨胀机构AE5膨胀到蒸发器2.5中的中间压力水平上，其中，也借助于蒸发器膨胀机构AE2附加地调整中间压力水平。紧接着，制冷介质在借助于冷冻机膨胀机构AE1和/或借助于热泵膨胀机构AE3膨胀的情况下流入直接或间接的冷凝器或气体冷却器2.3中，以便将该组件用作另外的热源。
归纳而言，在根据图1的制冷设备1方面，给出大量的排布变型方案进而多种用于***运行的可能性。
从根据图1的制冷设备1出发，通过减少附加模块并且通过合适地更换组件，可减少功能的数量并且由此实现更简单的进而成本更适宜的排布变型方案。
因此，图2示出了制冷设备1，与根据图1的制冷设备1相比，没有第二扩展模块4。代替阀机构A5(见图1)设置止回阀R4，止回阀布置成，防止制冷介质从冷冻机2.6中流回蒸发器2.5中。由于现在未设置预热支路，因此仅仅单向地穿流蒸发器2.5。
此外，根据图2的制冷设备1具有抽吸支路2.8，抽吸支路具有关断机构A7。抽吸支路2.8将在关断机构A3与热泵热交换器3.2之间的加热支路3.1与热泵再循环支路3.4的止回阀R2和关断机构A2相连接。
热泵热交换器3.2用于加热车辆内部空间，必要时与高压加热器9相连接。
利用根据图2的制冷设备1，也可实现结合根据图1的制冷设备1描述的再加热功能。
根据图3的制冷设备1同样基于图1的制冷设备1进行设计。制冷设备1包括基础模块2以及第一扩展模块3和第二扩展模块4。
在根据图3的制冷设备1中，使用热泵热交换器3.2作为加热器并且使用蒸发器2.5作为空气预热器，其中，蒸发器2.5可双向被穿流。利用过剩热进行的再加热功能可通过具有关断机构A6的再加热支路3.3实现。
附图标记列表
1 制冷设备
1.1 空调设备
2 基础模块
2.1 制冷介质压缩机
2.2 高压区段
2.3 直接或间接的冷凝器或气体冷却器
2.4 低压区段
2.5 蒸发器
2.50 在AC模式中的蒸发器2.5的出口
2.6 冷冻机
2.7 低压蓄压器
2.8 抽吸支路
3 第一扩展模块
3.1 加热支路
3.2 热泵热交换器
3.20 热泵热交换器3.2的出口
3.3 第一再加热支路
3.4 热泵再循环支路
4 第二扩展模块
4.1 预热支路
5 第三扩展模块
5.1 第二再加热支路
6 第四扩展模块
7 第五扩展模块
8 内部的热交换器
9 电的高压加热器
A1 关断机构
A2 关断机构
A3 关断机构
A4 关断机构
A5 关断机构
A6 关断机构
A7 关断机构
AE1 冷冻机膨胀机构
AE2 蒸发器膨胀机构
AE3 热泵膨胀机构
AE4 再加热膨胀机构
AE5 预热膨胀机构
AE6 膨胀机构
L 输送空气流
R1 止回阀
R2 止回阀
R3 止回阀
R4 止回阀
pT1 压力温度传感器
pT2 压力温度传感器
pT3 压力温度传感器
pT4 压力温度传感器
pT5 压力温度传感器
pT6 压力温度传感器。

Claims (5)

1.一种用于车辆的模块化的制冷设备(1)，其具有：
a)基础模块(2)，基础模块具有：
a1)制冷介质压缩机(2.1)，
a2)能借助于关断机构(A4)与制冷介质压缩机(2.1)的高压输出部相连接的高压区段(2.2)，高压区段具有直接或间接的冷凝器或气体冷却器(2.3)，其中，直接或间接的冷凝器或气体冷却器(2.3)能在制冷模式中和热泵模式中运行，
a3)与制冷介质压缩机(2.1)的低压输入部相连接的低压区段(2.4)，低压区段具有至少一个蒸发器(2.5)和冷冻机(2.6)，该冷冻机具有连接在冷冻机上游的冷冻机膨胀机构(AE1)，其中，低压区段(2.4)在上游通过热泵膨胀机构(AE3)与高压区段(2.2)相连接，
b)第一扩展模块(3)，其具有：
b1)能借助于关断机构(A3)与制冷介质压缩机(2.1)的高压输出部相连接的加热支路(3.1)，加热支路具有热泵热交换器(3.2)，加热支路能通过具有能关断的阀机构(A6)的第一再加热支路(3.3)与直接或间接的冷凝器或气体冷却器(2.3)相连接，
b2)用于将直接或间接的冷凝器或气体冷却器(2.3)与低压区段(2.4)相连接的热泵再循环支路(3.4)，热泵再循环支路具有能关断的阀机构(A2)，以及
c)第二扩展模块(4)，其具有：
c1)具有预热膨胀机构(AE5)的预热支路(4.1)，其中，预热支路(4.1)将热泵热交换器(3.2)的输出侧与蒸发器(2.5)的输入侧相连接，
c2)与蒸发器(2.5)的输出端相连接的能关断的阀机构(A5)。
2.根据权利要求1所述的模块化的制冷设备(1)，其特征在于，由膨胀机构(AE6)替代第二扩展模块(4)的能关断的阀机构(A5)。
3.根据权利要求1或2所述的模块化的制冷设备(1)，其具有：
d)第三扩展模块(5)，第三扩展模块具有第二再加热支路(5.1)，第二再加热支路具有能关断的阀机构(A1)，其中，第二再加热支路(5.1)将热泵热交换器(3.2)的输出侧与热泵膨胀机构(AE3)相连接。
4.根据权利要求1、2或3所述的模块化的制冷设备(1)，其具有：
e)第四扩展模块(6)，在该第四扩展模块中，蒸发器膨胀机构(AE2)与蒸发器(2.5)的输入侧相连接。
5.根据上述权利要求中任一项所述的模块化的制冷设备(1)，其具有：
f)第五扩展模块(7)，在该第五扩展模块中，第一再加热支路(3.3)的能关断的阀机构(A6)构造成再加热膨胀机构(AE4)。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220150737A (ko) * 2021-05-04 2022-11-11 현대자동차주식회사 차량의 냉난방 시스템

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102563943A (zh) * 2010-10-07 2012-07-11 威斯通全球技术公司 汽车空调设备的制冷剂循环回路
WO2012120843A1 (ja) * 2011-03-04 2012-09-13 株式会社テージーケー 車両用冷暖房装置
CN104457004A (zh) * 2014-04-18 2015-03-25 株式会社富成Engineering 具有通过两段蒸发器回收废热结构的热泵***
WO2018002464A1 (fr) * 2016-06-30 2018-01-04 Valeo Systemes Thermiques Systeme et procede de conditionnement d'air pour un compartiment, notamment un habitacle de vehicule automobile
WO2019007558A1 (de) * 2017-07-03 2019-01-10 Audi Ag Kälteanlage für ein fahrzeug mit einem einen wärmeübertrager aufweisenden kältemittelkreislauf sowie wärmeübertrager für eine solche kälteanlage
DE102018201165B3 (de) * 2018-01-25 2019-05-29 Audi Ag Verfahren zum Betreiben einer einen Kältemittelkreislauf aufweisenden Kälteanlage eines Fahrzeugs im Kältebetrieb

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012100525A1 (de) * 2011-07-28 2013-01-31 Visteon Global Technologies Inc. Kraftfahrzeugkältemittelkreislauf mit einer Kälteanlagen- und einer Wärmepumpenschaltung
DE102011118162C5 (de) * 2011-11-10 2020-03-26 Audi Ag Kombinierte Kälteanlage und Wärmepumpe und Verfahren zum Betreiben der Anlage mit funktionsabhängiger Kältemittelverlagerung innerhalb des Kältemittelkreislaufes
US9656535B2 (en) * 2012-09-17 2017-05-23 Hanon Systems Method for operating an air conditioner for a motor vehicle
DE102015121185A1 (de) * 2015-12-04 2017-06-08 Valeo Klimasysteme Gmbh Fahrzeug-Heizungs-, -Lüftungs- und -Klimasystem und Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeug-Heizungs-, -Lüftungs-, und -Klimasystems
DE102015122721B4 (de) * 2015-12-23 2019-09-05 Hanon Systems Klimatisierungssystem eines Kraftfahrzeugs und Verfahren zum Betreiben des Klimatisierungssystems
DE102017208228A1 (de) * 2017-05-16 2018-11-22 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Klimatisieren eines Fahrzeuges
DE102017216778B4 (de) * 2017-09-22 2020-07-16 Audi Ag Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem Kältemittelkreislauf
DE102017218424A1 (de) * 2017-10-16 2019-04-18 Audi Ag Verfahren zum Betreiben eines Kältemittelkreislaufs sowie Fahrzeugkälteanlage

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102563943A (zh) * 2010-10-07 2012-07-11 威斯通全球技术公司 汽车空调设备的制冷剂循环回路
WO2012120843A1 (ja) * 2011-03-04 2012-09-13 株式会社テージーケー 車両用冷暖房装置
CN104457004A (zh) * 2014-04-18 2015-03-25 株式会社富成Engineering 具有通过两段蒸发器回收废热结构的热泵***
WO2018002464A1 (fr) * 2016-06-30 2018-01-04 Valeo Systemes Thermiques Systeme et procede de conditionnement d'air pour un compartiment, notamment un habitacle de vehicule automobile
WO2019007558A1 (de) * 2017-07-03 2019-01-10 Audi Ag Kälteanlage für ein fahrzeug mit einem einen wärmeübertrager aufweisenden kältemittelkreislauf sowie wärmeübertrager für eine solche kälteanlage
DE102018201165B3 (de) * 2018-01-25 2019-05-29 Audi Ag Verfahren zum Betreiben einer einen Kältemittelkreislauf aufweisenden Kälteanlage eines Fahrzeugs im Kältebetrieb

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