CN203518359U - 一种汽车热泵空调*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种汽车热泵空调***，压缩机的出口与流向切换单元的进口连接，流向切换单元的第一出口分别与第一、第二开关阀的进口和第二膨胀阀的出口连接，流向切换单元的第二出口经内部第二换热器后与第二膨胀阀的进口连接，第一开关阀的出口与外部第一换热器的进口连接，第二开关阀的出口与外部第二换热器的进口连接，外部第一、第二换热器的出口分别与第一膨胀阀的进口和第三开关阀的进口连接，第一膨胀阀的出口与内部第一换热器的进口连接，内部第一换热器的出口和第三开关阀的出口与气液分离器的进口连接，气液分离器的出口与压缩机的进口连接。本实用新型可解决热泵空调***在低温制热工况时，外部换热器易结霜而不易除霜的问题。

Description

一种汽车热泵空调***

技术领域

本实用新型涉及汽车空调领域，尤其涉及一种汽车热泵空调***。

背景技术

热泵就是可以把热量由低温热源输送到高温热源的机械设备。比如在冬季，室外的空气、地面水、地下水等等就是低温热源，而室内空气就是高温热源。热泵式空调就是可以把室外环境的热量输送到室内环境里。

公开号为CN1709734A的中国专利申请，公开了一种电动汽车热泵空调***，属于热泵***构成领域。具体包括压缩机、四通阀、第一单向阀、内部冷凝器、F型热力膨胀阀、第二单向阀、外部冷凝器、第一截止阀、第二截止阀、H型热力膨胀阀、内部蒸发器、气液分离器。压缩机出口与四通阀进口相连，四通阀两个出口分别与第一单向阀进口和内部冷凝器进口相连，第一单向阀出口与外部冷凝器的进气口相连，内部冷凝器的出口与F型热力膨胀阀进口相连，F型热力膨胀阀出口与第二单向阀进口相连，第二单向阀出口与外部冷凝器进口相连，外部冷凝器出口分别与第一截止阀和第二截止阀进口相连，第一截止阀出口和内部蒸发器出口与气液分离器进口相连。该电动汽车热泵空调***结构简单，能够给电动汽车提供舒适的热环境。

本申请的发明人研究发现，该电动汽车热泵空调***工作在低温制热工况时，车外的外部冷凝器（或外部换热器）长期处于低温运行状态，极易在外部换热器表面形成厚厚的霜层，进而影响到外部换热器与车外空气的热交换过程。而现有清除外部换热器表面霜层的方法为将汽车热泵空调***调整为高温制冷工况，通过换向后的高温高压制冷剂流入外部换热器的方法来除霜。但是，该除霜方法实施时，必须停止车内的空调采暖，因为空调***由低温制热切换至高温制冷工作工况时必须先停机，待空调***内冷媒的压力趋于平衡时才能再开机，因此空调***换向的耗时也较长，这就导致了该汽车热泵空调***在进行除霜过程中，车内长期无空调使用，严重影响了车内空调的舒适性。

实用新型内容

针对前述现有汽车热泵空调***中外部换热器表面在除霜时，会导致车内长期无空调使用，严重影响车内空调舒适性的技术问题，本实用新型提供一种新型的汽车热泵空调***。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种汽车热泵空调***，包括压缩机、流向切换单元、第一开关阀、外部第一换热器、第二开关阀、外部第二换热器、第一膨胀阀、内部第一换热器、第二膨胀阀、内部第二换热器、气液分离器和第三开关阀；其中，

所述压缩机的出口与所述流向切换单元的进口连接；

所述流向切换单元的第一出口分别与所述第一开关阀的进口、第二开关阀的进口和第二膨胀阀的出口连接；所述流向切换单元的第二出口与所述内部第二换热器的进口连接；

所述内部第二换热器的出口与所述第二膨胀阀的进口连接；

所述第一开关阀的出口与所述外部第一换热器的进口连接；

所述第二开关阀的出口与所述外部第二换热器的进口连接；

所述外部第一换热器的出口和外部第二换热器的出口分别与所述第一膨胀阀的进口和第三开关阀的进口连接；

所述第一膨胀阀的出口与所述内部第一换热器的进口连接；

所述内部第一换热器的出口和第三开关阀的出口与所述气液分离器的进口连接；

所述气液分离器的出口与所述压缩机的进口连接。

本实用新型提供的汽车热泵空调***中，在车外并联设置有外部第一换热器和外部第二换热器，当所述汽车热泵空调***工作在低温制热工况时，只使用其中任意一个外部换热器进行工作，在该外部换热器运行结霜以后，可以通过电磁阀的开闭，直接切换到另一个表面无霜的外部换热器，继续进行车内的采暖过程，而结霜的外部换热器自动进行除霜过程，直到另一个外部换热器结霜时再切换回来，据此周而复始的轮流使用车外的两个外部换热器。因而，本实用新型提供的汽车热泵空调***在除霜时，无需停止车内的空调采暖，仅仅只切换两个外部换热器，因此切换快速，基本不影响该热泵空调***低温制热时的空调能效比和车内空调的舒适性。

进一步，所述流向切换单元为四通阀，所述四通阀的进口作为所述流向切换单元的进口，所述四通阀的第一出口作为所述流向切换单元的第一出口，所述四通阀的第二出口作为所述流向切换单元的第二出口。

进一步，所述流向切换单元包括第一两通开关阀和第二两通开关阀，所述压缩机的出口分别与所述第一两通开关阀的进口和第二两通开关阀的进口连接，所述第一两通开关阀的出口作为所述流向切换单元的第一出口，所述第二两通开关阀的出口作为所述流向切换单元的第二出口。

进一步，所述第一开关阀和第二开关阀为电动截止阀或电动开关阀或电磁阀。

进一步，所述第一膨胀阀和第二膨胀阀为电子膨胀阀或热力膨胀阀。

进一步，所述外部第一换热器和外部第二换热器的表面均设有温度传感器。

进一步，所述外部第一换热器和外部第二换热器设置于汽车前舱散热水箱的前面。

进一步，所述外部第一换热器和外部第二换热器采用水平并排或垂直并排或前后间隔的方式设置于汽车前舱散热水热的前面。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的第一种汽车热泵空调***的原理示意图；

图2是本实用新型实施例提供的第二种汽车热泵空调***的原理示意图；

图3是本实用新型实施例提供的第一种汽车热泵空调***高温制冷原理示意图；

图4是本实用新型实施例提供的第一种汽车热泵空调***低温制热原理示意图；

图5是本实用新型实施例提供的第一种汽车热泵空调***常温制冷制热原理示意图。

其中，1、压缩机；2、流向切换单元；20、四通阀；200、四通阀的进口；201、四通阀的第一出口；202、四通阀的第二出口；21、第一两通开关阀；210、第一两通开关阀的进口；211、第一两通开关阀的出口；22、第二两通开关阀；220、第二两通开关阀的进口；221、第二两通开关阀的出口；3、第一开关阀；4、外部第一换热器；5、第二开关阀；6、外部第二换热器；7、第一膨胀阀；8、内部第一换热器；9、第二膨胀阀；10、内部第二换热器；11、气液分离器；12、第三开关阀。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参考图1和图2所示，一种汽车热泵空调***，包括压缩机1、流向切换单元2、第一开关阀3、外部第一换热器4、第二开关阀5、外部第二换热器6、第一膨胀阀7、内部第一换热器8、第二膨胀阀9、内部第二换热器10、气液分离器11和第三开关阀12；其中，

所述压缩机1的出口与所述流向切换单元2的进口连接；

所述流向切换单元2的第一出口分别与所述第一开关阀3的进口、第二开关阀5的进口和第二膨胀阀9的出口连接；所述流向切换单元2的第二出口与所述内部第二换热器10的进口连接；

所述内部第二换热器10的出口与所述第二膨胀阀9的进口连接；

所述第一开关阀3的出口与所述外部第一换热器4的进口连接；

所述第二开关阀5的出口与所述外部第二换热器6的进口连接；

所述外部第一换热器4的出口和外部第二换热器6的出口分别与所述第一膨胀阀7的进口和第三开关阀12的进口连接；

所述第一膨胀阀7的出口与所述内部第一换热器8的进口连接；

所述内部第一换热器8的出口和第三开关阀12的出口与所述气液分离器11的进口连接；

所述气液分离器11的出口与所述压缩机1的进口连接。

本实用新型提供的汽车热泵空调***中，在车外并联设置有所述外部第一换热器和外部第二换热器，当所述汽车热泵空调***工作在低温制热工况时，只使用其中任意一个外部换热器进行工作，在该外部换热器运行结霜以后，可以通过电磁阀的开闭，直接切换到另一个表面无霜的外部换热器，继续进行车内的采暖过程，而结霜的外部换热器自动进行除霜过程，直到另一个外部换热器结霜时再切换回来，如此周而复始轮流使用车外的两个外部换热器。因此，本实用新型提供的汽车热泵空调***在除霜时，无需停止车内的空调采暖，仅仅只切换两个外部换热器，因此切换快速，基本不影响该热泵空调***低温制热时的空调能效比和车内空调的舒适性。

作为一种具体实施例，请参考图1所示，所述流向切换单元2用于控制空调制冷剂的流向，具体采用四通阀20，所述四通阀20的进口200作为所述流向切换单元2的进口，所述四通阀20的第一出口201作为所述流向切换单元2的第一出口，所述四通阀20的第二出口202作为所述流向切换单元2的第二出口。在本实施例中，所述流向切换单元采用四通阀，因此使用相对简单的结构，就能实现空调***制冷制热转换的功能。

作为另一种具体实施例，请参考图2所示，所述流向切换单元2用于控制空调制冷剂的流向，具体包括第一两通开关阀21和第二两通开关阀22，所述压缩机1的出口分别与所述第一两通开关阀21的进口210和第二两通开关阀22的进口220连接，所述第一两通开关阀21的出口211作为所述流向切换单元2的第一出口，所述第二两通开关阀22的出口221作为所述流向切换单元2的第二出口。在本实施例中，所述流向切换单元采用两个两通电磁阀，由此可以更好地控制制冷剂的流向，从而实现空调***制冷制热转换的功能。

作为具体实施例，所述第一开关阀3和第二开关阀5为电动截止阀或电动开关阀或电磁阀，在制冷、制热和除霜模式时，可以对所述第一开关阀3和第二开关阀5进行开关切换，进而对制冷剂的流向进行切换。当然，所述第一开关阀3和第二开关阀5也还可以选用其它的开关阀进行开关控制。

作为具体实施例，所述第一膨胀阀7和第二膨胀阀9为电子膨胀阀，在制冷、制热和除霜模式时，可通过由外部控制信号的步进电机对第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀的开度进行微调，进而对制冷剂流量进行控制，从而控制进入外部换热器和内部换热器的制冷剂的状态，最终控制进入车内出风口的温度。当然，在前述电子膨胀阀的基础上，本领域的技术人员应当明白，所述第一膨胀阀7和第二膨胀阀9还可以采用热力膨胀阀或其它的膨胀阀。

作为具体实施例，所述外部第一换热器4和外部第二换热器6的表面均设有温度传感器，所述温度传感器用于采集外部换热器表面的温度，并以此来判断霜层的厚度。具体地，假设低温制热工况下目前正使用的是外部第一换热器4，在低温制热工况下运行一段时间后，所述外部第一换热器4的表面渐渐结起了霜层，通过外部第一换热器4表面设置的温度传感器采集的温度来判断霜层的厚度，如果达到预定值，可通过切换第一开关阀3和第二开关阀5的开闭来切换使用外部第二换热器6，此时低温制热工况继续运行；而外部第一换热器4内不再有低温低压的冷媒经过，通过与车外空气进行热交换，所述外部第一换热器4表面的霜层逐渐被融化，直到外部第二换热器6表面也结起厚厚霜层时，再切换第一开关阀3和第二开关阀5的开闭来周而复始的轮流使用车外两个换热器，从而达到低温制热工况融霜但不停止车内空调采暖的目的。

作为具体实施例，所述外部第一换热器4和外部第二换热器6设置于汽车前舱散热水箱的前面（前格栅与散热水箱之间）。具体地，所述外部第一换热器4和外部第二换热器6可以采用前后间隔并排布置的方式，也可以采用水平并排的方式或垂直并排的方式布置在汽车前舱散热水箱前面的同一平面。

以下将对图1所示的汽车热泵空调***的具体运行工况进行详细说明。

一、高温制冷工况：

请参考图3所示，通过电控控制，让所述四通阀20的第一出口201打开，第二出口202关闭；第一开关阀3或第二开关阀5打开；第一膨胀阀7打开，第二膨胀阀9关闭。高温制冷工况具体运行原理：从压缩机1排出的高温高压气态制冷剂经过四通阀20的第一出口201及第一开关阀3（或第二开关阀5）进入外部第一换热器4（或外部第二换热器6），所述外部第一换热器4（或外部第二换热器6）与车外空气进行热交换降温为中温高压的液态制冷剂，经过第一膨胀阀7的节流降温为低温低压的液态制冷剂，再经过内部第一换热器8与车内空气进行热交换升温为低温低压的气态制冷剂，最后经过气液分离器11流回压缩机1，由此完成所述高温制冷工况空调***的制冷剂循环。

二、低温制热工况：

请参考图4所示，通过电控控制，让所述四通阀20的第一出口201关闭，第二出口202打开；第一开关阀3或第二开关阀5打开，第三开关阀12打开；第一膨胀阀7关闭，第二膨胀阀9打开。低温制热工况具体运行原理：从压缩机1排出的高温高压气态制冷剂经过四通阀20的第二出口202后进入内部第二换热器10，内部第二换热器10与车内空气进行热交换降温为中温高压的液态制冷剂，经过第二膨胀阀9的节流降温为低温低压的液态制冷剂，然后经过外部第一换热器4（或外部第二换热器6）与车外空气进行热交换升温为低温低压的气态制冷剂，再流经第三开关阀12进入气液分离器11，最后流回压缩机1，由此完成所述低温制热工况空调***的制冷剂循环。

三、常温制冷制热工况：

请参考图5所示，通过电控控制，让所述四通阀20的第一出口201关闭，第二出口202打开；第一开关阀3或第二开关阀5打开，第三开关阀12关闭；第一膨胀阀7和第二膨胀阀9打开。常温制冷制热工况具体运行原理：从压缩机1排出的高温高压气态制冷剂经过四通阀20的第二出口202后进入内部第二换热器10，内部第二换热器10与车内空气进行热交换降温为中温高压的液态制冷剂，经过第二膨胀阀9的节流降温为中温中压的气液混合制冷剂，然后经过外部第一换热器4（或外部第二换热器6）与车外空气进行热交换降温为中温中压的液态制冷剂，经过第一膨胀阀7的节流降温为低温低压的液态制冷剂，再经过内部第一换热器8与车内空气进行热交换升温为低温低压的气态制冷剂，最后经过气液分离器7流回压缩机1，由此完成所述常温制冷制热工况空调***的制冷剂循环。

相同地，图2所示的汽车热泵空调***的具体运行工况与图1类似，其各种工况的具体运行原理在此不再赘述，现只对各种工况下的电控控制进行说明。具体地：在高温制冷工况时，通过电控控制，让所述第一两通开关阀21、第一开关阀3或第二开关阀5打开，第二两通开关阀22和第三开关阀12关闭；第一膨胀阀7打开，第二膨胀阀9关闭。在低温制热工况时，通过电控控制，让所述第一两通开关阀21关闭，第二两通开关阀22、第一开关阀3或第二开关阀5、第三开关阀12打开；第一膨胀阀7关闭，第二膨胀阀9打开。在常温制冷制热工况时，通过电控控制，让所述第一两通开关阀21和第三开关阀12关闭，第二两通开关阀22、第一开关阀3或第二开关阀5打开；第一膨胀阀7和第二膨胀阀9打开。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种汽车热泵空调***，其特征在于，包括压缩机、流向切换单元、第一开关阀、外部第一换热器、第二开关阀、外部第二换热器、第一膨胀阀、内部第一换热器、第二膨胀阀、内部第二换热器、气液分离器和第三开关阀；其中，

所述压缩机的出口与所述流向切换单元的进口连接；

所述流向切换单元的第一出口分别与所述第一开关阀的进口、第二开关阀的进口和第二膨胀阀的出口连接；所述流向切换单元的第二出口与所述内部第二换热器的进口连接；

所述内部第二换热器的出口与所述第二膨胀阀的进口连接；

所述第一开关阀的出口与所述外部第一换热器的进口连接；

所述第二开关阀的出口与所述外部第二换热器的进口连接；

所述外部第一换热器的出口和外部第二换热器的出口分别与所述第一膨胀阀的进口和第三开关阀的进口连接；

所述第一膨胀阀的出口与所述内部第一换热器的进口连接；

所述内部第一换热器的出口和第三开关阀的出口与所述气液分离器的进口连接；

所述气液分离器的出口与所述压缩机的进口连接。

2.根据权利要求1所述的汽车热泵空调***，其特征在于，所述流向切换单元为四通阀，所述四通阀的进口作为所述流向切换单元的进口，所述四通阀的第一出口作为所述流向切换单元的第一出口，所述四通阀的第二出口作为所述流向切换单元的第二出口。

3.根据权利要求1所述的汽车热泵空调***，其特征在于，所述流向切换单元包括第一两通开关阀和第二两通开关阀，所述压缩机的出口分别与所述第一两通开关阀的进口和第二两通开关阀的进口连接，所述第一两通开关阀的出口作为所述流向切换单元的第一出口，所述第二两通开关阀的出口作为所述流向切换单元的第二出口。

4.根据权利要求1所述的汽车热泵空调***，其特征在于，所述第一开关阀和第二开关阀为电动截止阀或电动开关阀或电磁阀。

5.根据权利要求1所述的汽车热泵空调***，其特征在于，所述第一膨胀阀和第二膨胀阀为电子膨胀阀或热力膨胀阀。

6.根据权利要求1所述的汽车热泵空调***，其特征在于，所述外部第一换热器和外部第二换热器的表面均设有温度传感器。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的汽车热泵空调***，其特征在于，所述外部第一换热器和外部第二换热器设置于汽车前舱散热水箱的前面。

8.根据权利要求7所述的汽车热泵空调***，其特征在于，所述外部第一换热器和外部第二换热器采用水平并排或垂直并排或前后间隔的方式设置于汽车前舱散热水热的前面。

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