專利名稱：車用熱泵系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種車用熱泵系統，更具體地說，涉及這樣一種車用熱泵系統，該車用熱泵系統包括水冷式熱交換器，作為供熱裝置，安裝在從第二室內熱交換器(蒸發器)的旁邊通過的第一旁路管線上，用于收集車輛電裝置的余熱；分支管線，用于將第二室內熱交換器的制冷劑循環管線與第一旁路管線彼此連接；第二旁路管線，從室外熱交換器的旁邊 通過。
背景技術：
車用空調通常包括用于冷卻車輛的內部的冷卻系統以及用于加熱車輛的內部的加熱系統。冷卻系統在制冷劑循環的蒸發器附近通過蒸發器的外部的空氣與蒸發器內流動的制冷劑之間交換熱，從而使空氣變成冷空氣，以使冷卻系統可冷卻車輛的內部。加熱系統在冷卻水循環的加熱器芯的外部附近通過的空氣與加熱器芯內流動的冷卻水之間交換熱，從而使空氣變成暖空氣，以使加熱系統可加熱車輛的內部。同時，與車用空調不同，而是將通過利用一個制冷劑循環來轉變制冷劑的流動方向而選擇性地執行冷卻和加熱的熱泵系統應用于車輛。例如，熱泵系統包括兩個熱交換器，這兩個熱交換器中一個是室內熱交換器，另一個是室外熱交換器，室內熱交換器安裝在空調殼的內部，以執行與被吹送到車內的空氣的熱交換，室外熱交換器安裝在空調殼的外部，以執行熱交換；換向閥，可轉變制冷劑的流動方向。因此，在根據換向閥決定的制冷劑的流動方向使冷卻模式起作用的情況下，室內熱交換器用作用于制冷的熱交換器，但是在加熱模式起作用的情況下，室內熱交換器用作用于加熱的熱交換器。存在各種車用熱泵系統，圖I示出了熱泵系統的示例。圖I中示出的車用熱泵系統包括壓縮機30，用于壓縮和排放制冷劑；高壓熱交換器32，用于輻射從壓縮機30排放的制冷劑的熱；第一膨脹閥34和第一旁通閥36，第一膨脹閥34和第一旁通閥36并行地安裝并使通過高壓熱交換器32的制冷劑選擇性地通過；室外單元48，位于室外，用于與通過第一膨脹閥34或第一旁通閥36的制冷劑進行熱交換；低壓熱交換器60，用于蒸發通過室外單元48的制冷劑；蓄能器62，用于將通過低壓熱交換器60的制冷劑分開成氣相和液相；室內熱交換器50，用于在供應到低壓熱交換器60的制冷劑與回到壓縮機30的制冷劑之間交換熱；第二膨脹閥56，用于選擇性地膨脹被供應到低壓熱交換器60的制冷劑；第二旁通閥58，與第二膨脹閥56并行地安裝，用于將室外單元48的出口與蓄能器62的入口選擇性地連接。在圖I中，標號10表示空調殼，在該空調殼中具有高壓熱交換器32和低壓熱交換器60,標號12表不溫度控制門，用于控制冷空氣和暖空氣之間的混合量,標號20表不鼓風機，安裝在空調殼的入口處。在具有上述結構的傳統車用熱泵系統中，當熱泵模式(加熱模式)起作用時，第一旁通閥36和第二膨脹閥56關閉，而第一膨脹閥34和第二旁通閥58打開。
此外，如圖I所示，溫度控制門12被致動。因此，從壓縮機30排放的制冷劑按順序通過高壓熱交換器32、第一膨脹閥34、室外單元48、室內熱交換器50的高壓部分52、第二旁通閥58、蓄能器62、室內熱交換器50的低壓部分54，然后回到壓縮機30。S卩，高壓熱交換器32用作加熱器，室外單元48用作蒸發器。當空調模式(冷卻模式)起作用時，第一旁通閥36和第二膨脹閥56打開，而第一膨脹閥34和第二旁通閥58關閉。此外，溫度控制門12關閉高壓熱交換器32的通道。因此，從壓縮機30排放的制冷劑按順序通過高壓熱交換器32、第一旁通閥36、室外單元48、室內熱交換器50的高壓部分52、第二膨脹閥56、低壓熱交換器60、蓄能器62、 室內熱交換器50的低壓部分54，然后回到壓縮機30。S卩，低壓熱交換器60用作蒸發器，被溫度控制門12關閉的高壓熱交換器32用作加熱器，與熱泵模式類似。然而，在傳統車用熱泵系統的熱泵模式(加熱模式)中，安裝在空調殼10的內部的高壓熱交換器32作為加熱器執行加熱，安裝在空調殼10的外部(即，安裝在車輛的發動機室的前方)的室外單兀48用作蒸發器，以與室外空氣交換熱。在這種情況下，當室外溫度低時，用作蒸發器的室外單元48不能向用作加熱器的高壓熱交換器32供應充足的余熱，這是因為室外單元48與室外冷空氣交換熱。如果不確保熱源處于室外溫度低的情況下，則加熱性能會劣化，具體地說，由于室外單元48堆積有霜導致制冷劑與室外空氣之間的熱交換效率降低，從而降低加熱性能和熱泵系統的效率。此外，為了解決在室外溫度低的情況下性能劣化的問題，嘗試在空調殼10的內部安裝電加熱器(未示出)作為主加熱裝置或輔助加熱裝置，但是在電加熱器用作加熱裝置的情況下，因為供應到電動車輛或燃料電池車輛的電能有限，所以傳統車用熱泵系統具有這樣的問題由于電加熱器的操作消耗過多電力而導致由電池驅動的車輛的里程急劇下降。
發明內容
因此，提出本發明以解決現有技術中出現的上述問題，本發明的目的在于提供一種車用熱泵系統，該車用熱泵系統包括水冷式熱交換器，作為供熱裝置，安裝在從第二室內熱交換器(蒸發器)的旁邊通過的第一旁路管線上，以收集車輛電裝置的余熱，從而提高熱泵系統的加熱效率。本發明的另一目的在于提供一種車用熱泵系統，該車用熱泵系統還包括分支管線，用于將第二室內熱交換器的制冷劑循環管線與第一旁路管線彼此連接；第二旁路管線，從室外熱交換器的旁邊通過；控制部分，控制將被引入到空調殼中的室內空氣的流動，從而即使當室外溫度低于零度時，也使低溫的室外空氣的影響最小化，通過收集車輛電裝置的余熱和室內空氣的熱源來提高熱泵系統的加熱性能和操作，通過使電加熱器的操作最小化來增加車輛的里程。為了實現上述目的，根據本發明，提供一種車用熱泵系統，該車用熱泵系統包括壓縮機，安裝在制冷劑循環管線上，用于壓縮和排放制冷劑；第一室內熱交換器，安裝在空調殼的內部，與壓縮機的出口側的制冷劑循環管線連接，從而在空調殼內流動的空氣與從壓縮機排放的制冷劑之間交換熱；第二室內熱交換器，安裝在空調殼的內部，與壓縮機的入口側的制冷劑循環管線連接，從而在空調殼內流動的空氣與被供應到壓縮機的制冷劑之間交換熱；室外熱交換器，安裝在空調殼的外部，用于在沿著制冷劑循環管線循環的制冷劑與室外空氣之間交換熱；第一膨脹裝置，安裝在第二室內熱交換器的入口側的制冷劑循環管線上，以膨脹被供應到第二室內熱交換器的制冷劑；第一旁路管線，被安裝為將第一膨脹裝置的入口側的制冷劑循環管線與第二室內熱交換器的出口側的制冷劑循環管線連接，以使制冷劑從第一膨脹裝置和第二室內熱交換器的旁邊通過；第一換向閥，安裝在第一旁路管線與制冷劑循環管線之間的分支點處，從而轉變制冷劑的流動方向，以使通過室外熱交換器的制冷劑朝著第一旁路管線和第一膨脹裝置流動；供熱裝置，安裝在第一旁路管線上，用于將熱供應到沿著第一旁路管線流動的制冷劑；第二膨脹裝置，安裝在室外熱交換器的入口側的制冷劑循環管線上，以根據空調模式或者熱泵模式選擇性地膨脹被供應到室外熱交 換器的制冷劑。在本發明的另一方面中，提供一種車用熱泵系統，該車用熱泵系統包括壓縮機，安裝在制冷劑循環管線上，用于壓縮和排放制冷劑；第一室內熱交換器，安裝在空調殼的內部，與壓縮機的出口側的制冷劑循環管線連接，從而在空調殼內流動的空氣與從壓縮機排放的制冷劑之間交換熱；第二室內熱交換器，安裝在空調殼的內部，與壓縮機的入口側的制冷劑循環管線連接，從而在空調殼內流動的空氣與被供應到壓縮機的制冷劑之間交換熱；室外熱交換器，安裝在空調殼的外部，用于在沿著制冷劑循環管線循環的制冷劑與室外空氣之間交換熱；第一膨脹裝置，安裝在第二室內熱交換器的入口側的制冷劑循環管線上，以膨脹被供應到第二室內熱交換器的制冷劑；第一旁路管線，被安裝為將第一膨脹裝置的入口側的制冷劑循環管線與第二室內熱交換器的出口側的制冷劑循環管線連接，以使制冷劑從第一膨脹裝置和第二室內熱交換器的旁邊通過；第一換向閥，安裝在第一旁路管線與制冷劑循環管線之間的分支點處，從而轉變制冷劑的流動方向，以使通過室外熱交換器的制冷劑朝著第一旁路管線和第一膨脹裝置流動；分支管線，被安裝為將第二室內熱交換器的入口側的制冷劑循環管線與第一旁路管線彼此連接，以使流動到第一旁路管線的一些制冷劑朝著第二室內熱交換器流動，或者使被供應到第二室內熱交換器的一些制冷劑朝著第一旁路管線流動；流動控制閥，安裝在分支管線上，以控制流入分支管線的制冷劑的量；第二膨脹裝置，安裝在室外熱交換器的入口側的制冷劑循環管線上，以根據空調模式或者熱泵模式選擇性地膨脹被供應到室外熱交換器的制冷劑；第二旁路管線，并行地連接在室外熱交換器的入口側和出口側的制冷劑循環管線上，以使通過第二膨脹裝置的制冷劑從室外熱交換器的旁邊通過；第二換向閥，安裝在第二旁路管線與制冷劑循環管線之間的分支點處，以這樣的方式轉變制冷劑的流動方向根據室外溫度使通過第二膨脹裝置的制冷劑流動到室外熱交換器或者第二旁路管線。根據本發明的車用熱泵系統包括水冷式熱交換器，作為供熱裝置，安裝在從第二室內熱交換器(蒸發器)的旁邊通過的第一旁路管線上，以收集車輛電裝置的余熱，使得該熱泵系統可提高熱泵系統的加熱效率。此外，該熱泵系統還包括分支管線，用于將第二室內熱交換器的制冷劑循環管線與第一旁路管線彼此連接；第二旁路管線，從室外熱交換器的旁邊通過；控制部分，控制將被引入到空調殼中的室內空氣的流動，從而即使當室外溫度低于零度時，熱泵系統也可使低溫的室外空氣的影響最小化，通過收集車輛電裝置的余熱和室內空氣的熱源來提高熱泵系統的加熱性能和操作，通過使電加熱器的操作最小化來增加車輛的里程。此外，當室外溫度高于零度時，熱泵系統收集車輛電裝置的余熱和室外空氣的熱源，當室外溫度低于零度時，熱泵系統收集車輛電裝置的余熱和室內空氣的熱源，在以熱泵模式操作期間，熱泵系統可根據熱負荷和目的提供各種模式(例如，最大加熱模式、加熱模式、除濕模式以及除霜模式)，以使熱泵系統可提高并保持其效率和加熱性能，并使電加熱器的操作最小化，從而增加車輛的里程。另外，在以熱泵模式操作期間的除濕模式或除霜模式下，制冷劑通過分支管線朝 著水冷式熱交換器和第二室內熱交換器被分支，從而在執行除濕模式和除霜模式時使車輛的室內溫度的變化最小化。另外，根據本發明的熱泵系統可向乘客提供舒適的環境，這是因為即使在熱泵模式下該熱泵系統也可對車輛的內部除濕。此外，當室外溫度低于零度時，由于形成在開口部分的制冷劑流動部分用作開口(所述開口部分形成在安裝在第二室內熱交換器的入口側的第一膨脹裝置(膨脹閥)的第一流動通道上)，所以即使在由于過度冷卻而導致不可能控制第一膨脹裝置的情況下，熱泵系統也可執行熱泵模式并收集余熱，從而提高加熱性能。此外，在空調模式和熱泵模式下，根據本發明的熱泵系統具有相同的制冷劑循環方向，制冷劑循環管線除了第一旁路管線、第二旁路管線以及膨脹管線之外的所有區域共用，從而可防止當制冷劑不流動時發生制冷劑的停滯且簡化整個制冷劑循環管線。
通過下面結合附圖對本發明的優選實施例進行的詳細描述，本發明的上述和其他目的、特點和優點將會變得清楚，附圖中圖I是根據現有技術的車用熱泵系統的構造圖；圖2是示出車用熱泵系統的空調模式的構造圖；圖3是示出在以熱泵系統的熱泵模式操作期間第一加熱模式的構造圖；圖4是示出在以熱泵系統的熱泵模式操作期間第二加熱模式的構造圖；圖5是示出在以熱泵系統的熱泵模式操作期間除濕模式的構造圖；圖6是示出在以熱泵系統的熱泵模式操作期間除霜模式的構造圖；圖7a和圖7b分別是示出根據現有技術的熱泵系統和根據本發明的熱泵系統的加熱性能關于室外溫度的曲線圖；圖8是車用熱泵系統的第一膨脹裝置的截面圖。
具體實施例方式現在，將參照附圖對本發明的優選實施例做出詳細說明。首先，根據本發明的車用熱泵系統包括壓縮機100，安裝在空調系統的制冷劑循環管線R上；第一室內熱交換器110、第二膨脹裝置120、室外熱交換器130、第一膨脹裝置140、第二室內熱交換器160，彼此按順序連接。根據本發明的車用熱泵系統優選地應用于電動車輛或混合動力車輛。此外，從第二室內熱交換器160的旁邊通過的第一旁路管線R1、從室外熱交換器130的旁邊通過的第二旁路管線R2、構成第二膨脹裝置120的膨脹管線R3并行地安裝在制冷劑循環管線R上。另外，第一換向閥191安裝在第一旁路管線Rl的分支點處，第二換向閥192安裝在第二旁路管線R2的分支點處，第三換向閥193安裝在膨脹管線R3的分支點處。根據本發明的熱泵系統還包括分支管線R4，用于將第一旁路管線Rl與第二室內 熱交換器160的入口側的制冷劑循環管線R連接，流動控制閥195安裝在分支管線R4上。因此，如圖2所示，在空調模式下，從壓縮機100排放的制冷劑按順序循環通過第一室內熱交換器110、室外熱交換器130、第一膨脹裝置140、第二室內熱交換器160、壓縮機100，在這種情況下，第一室內熱交換器110用作冷凝器(加熱器)，第二室內熱交換器160用作蒸發器。同時，室外熱交換器130也用作冷凝器，與第一室內熱交換器110類似。如圖3所示，在熱泵模式(第一加熱模式)下，從壓縮機100排放的制冷劑按順序循環通過第一室內熱交換器110、第二膨脹裝置120的開口 121、室外熱交換器130、第一旁路管線R1、壓縮機100，在這種情況下，第一室內熱交換器110用作冷凝器(加熱器)，室外熱交換器130用作蒸發器，但是制冷劑不供應到第二室內熱交換器160。如上所述，根據本發明的熱泵系統在空調模式下和在熱泵模式下具有相同的制冷劑循環方向，制冷劑循環管線R除了第一旁路管線Rl、第二旁路管線R2和膨脹管線R3之外的所有區域共用，從而可防止當制冷劑不流動時發生制冷劑的滯留，且簡化整個制冷劑循環管線R。另外，根據室外溫度、熱負荷和目的將本發明中的熱泵模式分成第一加熱模式、第二加熱模式、除濕模式、除霜模式。在這種情況下，當室外溫度高于參考溫度時，控制部分(未在附圖中示出)在以熱泵模式工作期間執行第一加熱模式、除濕模式或者除霜模式，但是當室外溫度低于參考溫度時，控制部分在以熱泵模式工作期間執行第二加熱模式。這里，在以熱泵模式操作期間，用于執行第一加熱模式、除濕模式或者除霜模式的標準室外溫度應該高于o°c (零度以上)，在以熱泵模式操作期間，用于執行第二加熱模式的標準室外溫度應該低于o°c (零度以下)。當然，室外溫度的參考溫度不限于0°C，而是可根據目的改變。同時，下面將簡要地描述根據各個模式的制冷劑循環路線。如圖3所示，第一加熱模式具有這樣的循環路線從壓縮機100排放的制冷劑通過第一室內熱交換器110、第二膨脹裝置120、室外熱交換器130，流入第一旁路管線Rl中，被引入到第一旁路管線Rl中的制冷劑在通過供熱裝置180之后回到壓縮機100。如圖5所示，除濕模式具有這樣的循環路線從壓縮機100排放的制冷劑通過第一室內熱交換器110、第二膨脹裝置120、室外熱交換器130，流入第一旁路管線Rl中，被引入到第一旁路管線Rl中的一些制冷劑在通過供熱裝置180之后回到壓縮機100，被引入到第一旁路管線Rl中的其余制冷劑通過分支管線R4從第一膨脹裝置140的旁邊通過，在通過第二室內熱交換器160之后回到壓縮機100。如圖6所示，除霜模式具有這樣的循環路線從壓縮機100排放的制冷劑通過第一室內熱交換器110、室外熱交換器130，流入第一膨脹裝置140中且被膨脹，在第一膨脹裝置140中膨脹的一些制冷劑在通過第二室內熱交換器160之后回到壓縮機100，在第一膨脹裝置140中膨脹的其余制冷劑在通過分支管線R4通過供熱裝置180之后回到壓縮機100。如圖4所示，第二加熱模式具有這樣的循環路線從壓縮機100排放的制冷劑通過第一室內熱交換器110、第二膨脹裝置120，在流入第二旁路管線R2中之后從室外熱交換器130的旁邊通過，通過第二旁路管線R2的一些制冷劑流入第一旁路管線Rl中，在通過供熱裝置180之后回到壓縮機100，通過第二旁路管線R2的其余制冷劑通過分支管線R4從第一膨脹裝置140的旁邊通過，在通過第二室內熱交換器160之后回到壓縮機100。此外，安裝在制冷劑循環管線R上的壓縮機100通過從發動機(內燃發動機或電 機)接收動力而被致動，以吸入并壓縮制冷劑，并排放呈高溫高壓的氣相的制冷劑。在空調模式下，壓縮機100吸入并壓縮從第二室內熱交換器160排放的制冷劑，并將壓縮的制冷劑供應到第一室內熱交換器110。在熱泵模式下，壓縮機100吸入并壓縮從室外熱交換器130排放且通過第一旁路管線Rl的制冷劑，并將壓縮的制冷劑供應到第一室內熱交換器110。此外，在以熱泵模式操作期間的第二加熱模式、除濕模式或者除霜模式下，將制冷劑供應到第一旁路管線Rl并同時通過分支管線R4供應到第二室內熱交換器160 (稍后將描述)，因此，壓縮機100吸入并壓縮在通過第一旁路管線Rl和第二室內熱交換器160之后匯合的制冷劑，然后將壓縮的制冷劑供應到第一室內熱交換器110。作為參照，在以熱泵模式操作期間，當室外溫度低于零度時，第二加熱模式被啟用，且第二加熱模式與第一加熱模式相比顯示出低的加熱性能。第一室內熱交換器110安裝在空調殼150的內部，并與壓縮機100的出口側的制冷劑循環管線R連接，從而在空調殼150內流動的空氣與從壓縮機100排放的制冷劑之間交換熱。另外，第二室內熱交換器160安裝在空調殼150的內部，并與壓縮機100的入口側的制冷劑循環管線R連接，從而在空調殼150內流動的空氣與被供應到壓縮機100的制冷劑之間交換熱。在空調模式和熱泵模式下，第一室內熱交換器110用作冷凝器(加熱器)。在空調模式下，第二室內熱交換器160用作蒸發器，但是在以熱泵模式操作期間的第一加熱模式下，第二室內熱交換器160停止,這是因為制冷劑未被供應到第二室內熱交換器160，但是在第二加熱模式、除濕模式和除霜模式下，第二室內熱交換器160用作蒸發器，這是因為一些制冷劑被供應到第二室內熱交換器160。在這種情況下，在以熱泵模式操作期間的第二加熱模式、除濕模式和除霜模式下，第二室內熱交換器160的蒸發器性能不如第二室內熱交換器160在空調模式下的蒸發器性倉泛。此外,第一室內熱交換器110和第二室內熱交換器160在空調殼150內彼此隔開預定的間隔。在這種情況下，在空調殼150的內部從空氣流動方向的上游側按順序安裝第二室內熱交換器160和第一室內熱交換器110。因此，如圖2所示，在空調模式(此時，第二室內熱交換器160用作蒸發器)下，從第一膨脹裝置140排放的低溫低壓的制冷劑被供應到第二室內熱交換器160，在這種情況下，通過鼓風機(未示出)而在空調殼150內流動的空氣與在第二室內熱交換器160內流動同時通過第二室內熱交換器160的低溫低壓的制冷劑交換熱，從而使所述空氣變成冷空氣，然后，冷空氣被排放到車內，以冷卻車輛的內部。如圖3所示，在熱泵模式(第一加熱模式)(此時，第一室內熱交換器110用作冷凝器(加熱器))下，從壓縮機100排放的高溫高壓的制冷劑被供應到第一室內熱交換器110，在這種情況下，通過鼓風機(未示出)而在空調殼150內流動的空氣與在第一室內熱交換器110內流動同時通過第一室內熱交換器110的高溫高壓的制冷劑交換熱，從而使所述空氣變成暖空氣，然后，暖空氣被排放到車內，以加熱車輛的內部。同時，優選的是，第二室內熱交換器160大于第一室內熱交換器110。此外，電加熱器115安裝在空調殼150的內部、位于第一室內熱交換器110的下游 偵!|，以提聞加熱性能。換句話說，在車輛啟動的早期階段，電加熱器115作為輔助熱源起作用，以提高加熱性能。當然，電加熱器115不僅可用在車輛啟動的早期階段，而且在以熱泵模式操作期間用于輔助加熱性能。優選的是，電加熱器115是PTC加熱器。此外，溫度控制門151安裝在空調殼150的內部、位于第二室內熱交換器160和第一室內熱交換器110之間，以控制從第一室內熱交換器110的旁邊通過的空氣的量以及通過第一室內熱交換器110的空氣的量。在這種情況下，如圖2所示，在空調模式下，當通過溫度控制門151完全關閉第一室內熱交換器110的前方通道時，通過用作蒸發器的第二室內熱交換器160的冷空氣從第一室內熱交換器110的旁邊通過，并被供應到車內，從而可提供最大的冷卻效率。如圖3所示，在熱泵模式(第一加熱模式)下，通過溫度控制門151完全關閉從第一室內熱交換器110的旁邊通過的通道，所有的空氣在通過用作冷凝器(加熱器)的第一室內熱交換器110的同時變成暖空氣，暖空氣被供應到車內，從而可提供最大的加熱效率。同時，當調節溫度控制門151的位置時，可適當地控制被排放到車內的空氣的溫度。例如，在空調模式下，當溫度控制門151被致動，以打開從第一室內熱交換器110的旁邊通過以及通過第一室內熱交換器110的所有通道時，通過第二室內熱交換器160的一些冷空氣從第一室內熱交換器110的旁邊通過，通過第二室內熱交換器160的其余冷空氣在通過第一室內熱交換器110的同時變成暖空氣。之后，冷空氣和暖空氣混合在一起，以適當地控制車輛的室內溫度。另外，空氣在通過用作蒸發器的第二室內熱交換器160的同時執行除濕操作。此外，不僅在空調模式下而且在以熱泵模式操作期間的第二加熱模式、除濕模式和除霜模式(此時，一些制冷劑被供應到第二室內熱交換器160)下，第二室內熱交換器160用作蒸發器，以對車輛的內部除濕。如上所述，不僅在空調模式下而且在熱泵模式下，根據本發明的熱泵系統可執行車內的除濕功能。此外，室外熱交換器130安裝在空調殼150的外部，并與制冷劑循環管線R連接，以在沿著制冷劑循環管線R循環的制冷劑與室外空氣之間交換熱。這里，室外熱交換器130安裝在車輛的發動機室的前方，以在室外熱交換器130內流動的制冷劑與室外空氣之間交換熱。
在空調模式下，室外熱交換器130用作冷凝器，與第一室內熱交換器110類似，在這種情況下，在室外熱交換器130內流動的高溫的制冷劑與室外空氣交換熱，然后被冷凝。另外，在熱泵模式(第一加熱模式)下，室外熱交換器130用作蒸發器,與第一室內熱交換器110相反，在這種情況下，在室外熱交換器130內流動的低溫的制冷劑與室外空氣交換熱，以被蒸發。此外，第一膨脹裝置140安裝在第二室內熱交換器160的入口側的制冷劑循環管線R上，以膨脹被供應到第二室內熱交換器160的制冷劑。S卩，第一膨脹裝置140膨脹從室外熱交換器130排放的制冷劑，以使制冷劑成為低 溫低壓的液相(濕飽和)，然后將液相的制冷劑供應到第二室內熱交換器160。同時，在以熱泵模式操作期間的除霜模式下或者在零度以下，因為安裝在用作蒸發器的第二室內熱交換器160的入口側的第一膨脹裝置140可能由于過度冷卻而不受控制，所以優選的是，第一膨脹裝置140是可用作開口的膨脹閥。作為第一膨脹裝置140的膨脹閥包括主體141，具有第一流動通道142和第二流動通道143，第一流動通道142具有開口部分142a，以膨脹被供應到第二室內熱交換器160的制冷劑，從第二室內熱交換器160排放的制冷劑在第二流動通道143內流動；閥主體144，被安放在開口部分142a的一側，以控制開口部分142a的開口度；制冷劑流動部分142b,形成在開口部分142a的安放面上，從而即使在閥主體144被安放在開口部分142a的安放面上的狀態下也流過預定量的制冷劑。在這種情況下，因為制冷劑流動部分142b用作開口，閥主體144被安放在第一流動通道142的開口部分142a上，所以即使開口部分142a被關閉，制冷劑也可流過制冷劑流動部分142b，在上述過程期間，制冷劑被膨脹。如上所述，在除霜模式下或者在零度以下，即使膨脹閥140由于過度冷卻而失去控制，也會因為制冷劑流動部分142b用作開口(以使制冷劑可一直流動并被膨脹)，而使得熱泵模式可平穩地運行且可收集余熱，從而可提高加熱性能。同時，根據在第二流動通道143內流動的制冷劑的溫度變化而移動的分隔件145安裝在主體141的上端部，根據分隔件145的位移而致動閥主體144的桿146安裝在分隔件145下方。此外，安裝第一旁路管線Rl，以將第一膨脹裝置140的入口側的制冷劑循環管線R與第二室內熱交換器160的出口側的制冷劑循環管線R連接，以使循環的制冷劑從第一膨脹裝置140和第二室內熱交換器160的旁邊通過。如附圖所示，第一旁路管線Rl與第一膨脹裝置140和第二室內熱交換器160并行地布置，即，第一旁路管線Rl的入口側與將室外熱交換器130與第一膨脹裝置140彼此連接的制冷劑循環管線R連接，第一旁路管線Rl的出口側與將第二室內熱交換器160與壓縮機100彼此連接的制冷劑循環管線R連接。因此，在空調模式下，通過室外熱交換器130的制冷劑朝著第一膨脹裝置140和第二室內熱交換器160流動，但是在熱泵模式(第一加熱模式)下，通過室外熱交換器130的制冷劑直接通過第一旁路管線Rl朝著壓縮機100流動，即，從第一膨脹裝置140和第二室內熱交換器160的旁邊通過。這里，通過第一換向閥191執行制冷劑的流動方向根據空調模式和熱泵模式的轉變。第一換向閥191安裝在第一旁路管線Rl與制冷劑循環管線R之間的分支點處，從而轉變制冷劑的流動方向，以使通過室外熱交換器130的制冷劑朝著第一旁路管線R I和第一膨脹裝置140流動。在這種情況下，在空調模式下，第一換向閥191以這樣的方式轉變制冷劑的流動方向從壓縮機100排放并通過第一室內熱交換器110和室外熱交換器130的制冷劑朝著第一膨脹裝置140和第二室內熱交換器160流動。但是，在熱泵模式(第一加熱模式)下，第一換向閥191以這樣的方式轉變制冷劑的流動方向從壓縮機100排放并通過第一室內熱交換器110、第二膨脹裝置120、室外熱交換器130的制冷劑朝著第一旁路管線Rl流動。 同時，優選的是，第一換向閥191安裝在第一旁路管線Rl的入口側的分支點處，且第一換向閥191是二通閥。此外，第二膨脹裝置120安裝在室外熱交換器130的入口側的制冷劑循環管線R上，以根據空調模式或熱泵模式選擇性地膨脹被供應到室外熱交換器130的制冷劑。第二膨脹裝置120包括膨脹管線R3，并行地連接在室外熱交換器130的入口側的制冷劑循環管線R上；開口 121，安裝在膨脹管線R3上，用于膨脹制冷劑；第三換向閥193，安裝在膨脹管線R3與制冷劑循環管線R之間的分支點處，以轉變制冷劑的流動方向，從而通過第一室內熱交換器110的制冷劑根據空調模式或熱泵模式通過開口 121或者從開口 121的旁邊通過。這里，開口 121可以是膨脹閥，與第一膨脹裝置140類似。因此，在空調模式下，從壓縮機100排放并通過第一室內熱交換器110的制冷劑通過第三換向閥193而從開口 121的旁邊通過，然后被供應到室外熱交換器130。在熱泵模式(第一加熱模式)下，從壓縮機100排放并通過第一室內熱交換器110的制冷劑通過第三換向閥193而在通過開口 121的同時被膨脹，然后被供應到室外熱交換器 130。此外，供熱裝置180安裝在第一旁路管線Rl上，以將熱供應到沿著第一旁路管線Rl流動的制冷劑。供熱裝置180包括水冷式熱交換器181，水冷式熱交換器181包括制冷劑熱交換部分181a，允許沿著第一旁路管線Rl流動的制冷劑流入制冷劑熱交換部分181a中，以將車輛電裝置200的余熱供應到沿著第一旁路管線Rl流動的制冷劑；冷卻水熱交換部分181b，以可交換熱的方式設置在制冷劑熱交換部分181a的一側，允許循環通過車輛電裝置200的冷卻水流入冷卻水熱交換部分181b中。因此，在熱泵模式下，根據本發明的熱泵系統可通過收集來自車輛電裝置200的余熱來提高加熱性能。同時，對于車輛電裝置200，存在電機、逆變器以及其他設備。這里，將更加詳細地描述供熱裝置180。供熱裝置180包括冷卻水循環管線W、水冷式散熱器210、冷卻水旁路管線Wl、冷卻水換向閥230。冷卻水循環管線W將車輛電裝置200與水冷式散熱器210彼此連接，以使冷卻水循環到車輛電裝置200。在這種情況下，用于使冷卻水循環的水泵220設置在冷卻水循環管線W上。
在附圖中，兩個電裝置200連接在冷卻水循環管線W上，但是電裝置200的數量可變。水冷式散熱器210安裝在冷卻水循環管線W上，以在室外空氣與沿著冷卻水循環管線W循環的冷卻水之間交換熱，從而通過冷卻沿著冷卻水循環管線W循環的冷卻水來冷卻車輛電裝置200。在這種情況下，鼓風機215安裝在水冷式散熱器210的一側，以朝著水冷式散熱器210吹送室外空氣，從而提高沿著冷卻水循環管線W循環的冷卻水的冷卻性能。
冷卻水旁路管線Wl將冷卻水循環管線W與水冷式熱交換器181的冷卻水熱交換部分181b彼此并行地連接，從而通過水泵220使通過電裝置200的冷卻水從水冷式散熱器210的旁邊通過、流到冷卻水熱交換部分181b。此外，冷卻水換向閥230安裝在冷卻水旁路管線Wl與冷卻水循環管線W之間的分支點處，以根據空調模式或熱泵模式轉變冷卻水的流動方向。因此，在熱泵模式下，通過水泵220的操作使通過電裝置200的冷卻水通過冷卻水換向閥230從水冷式散熱器210的旁邊通過，流入水冷式熱交換器181的冷卻水交換部分181b中，在該過程中，流入冷卻水熱交換部分181b中的冷卻水與沿著第一旁路管線Rl流入制冷劑熱交換部分181a中的制冷劑彼此交換熱，從而可收集車輛電裝置200的余熱。在空調模式下，通過水泵220的操作使通過電裝置200的冷卻水通過冷卻水換向閥230而循環通過水冷式散熱器210，在該過程中，循環的冷卻水通過與室外空氣熱交換而被冷卻，從而可冷卻電裝置200。同時，附圖示出了冷卻水換向閥230沿著冷卻水的流動方向安裝在兩個電裝置200之間，以收集第一電裝置200的余熱，但是如果冷卻水換向閥230安裝在第二電裝置200的出口側，則可收集這兩個電裝置200的余熱。此外，為了使被供應到第一旁路管線Rl的供熱裝置180的一些制冷劑朝著第二室內熱交換器160流動或者使被供應到第二室內熱交換器160的一些制冷劑朝著第一旁路管線Rl的供熱裝置180流動，安裝用于將第二室內熱交換器160的入口側的制冷劑循環管線R與供熱裝置180的水冷式熱交換器181的入口側的第一旁路管線Rl連接的分支管線R4，用于控制制冷劑的量的流動控制閥195安裝在分支管線R4上。更具體地說，安裝分支管線R4，以將位于第一膨脹裝置140和第二室內熱交換器160之間的制冷劑循環管線R與供熱裝置180的入口側的第一旁路管線Rl連接。現在，將描述在以熱泵模式操作期間使用分支管線R4和流動控制閥195的第二加熱模式、除濕模式以及除霜模式。首先，如圖4所示，在以熱泵模式操作期間的第二加熱模式下，通過第一換向閥191而朝著第一旁路管線Rl流動的一些制冷劑在通過水冷式熱交換器181的同時收集車輛電裝置200的余熱，朝著第一旁路管線Rl流動的其余制冷劑通過用作蒸發器的第二室內熱交換器160。在室外溫度低于零度時執行圖4中示出的第二加熱模式。在該模式下，為了使低溫的室外空氣的影響最小化，制冷劑通過第二旁路管線R2從室外熱交換器130的旁邊通過(稍后將描述)。在這種情況下，為了通過收集車輛電裝置200的余熱和室內空氣的熱源來提高加熱效率，在第一旁路管線Rl中流動的制冷劑通過分支管線R4被分支，然后，被分支的制冷劑同時被供應到水冷式熱交換器181和第二室內熱交換器160。這里，第二加熱模式被控制為室內空氣流入模式，此時，室內空氣被引入到空調殼150中并與第二室內熱交換器160交換熱。此外，如圖5所示，在熱泵模式的操作期間的除濕模式下，通過第一換向閥191而朝著第一旁路管線Rl流動的一些制冷劑在通過水冷式熱交換器181的同時收集車輛電裝置200的余熱，朝著第一旁路管線Rl流動的其余制冷劑通過用作蒸發器的第二室內熱交換器 160。在室外溫度高于零度時執行圖5中示出的除濕模式。通過室外熱交換器130以收集室外空氣的熱源和車輛電裝置200的余熱的制冷劑在沿著第一旁路管線Rl流動的同時 通過水冷式熱交換器181，在這種情況下，沿著第一旁路管線Rl流動的一些制冷劑通過分支管線R4被分支，被供應到第二室內熱交換器160，從而對在空調殼150內流動的空氣除濕。此外，如圖6所示，在以熱泵模式操作期間的除霜模式下，制冷劑通過第一換向閥191而朝著第一膨脹裝置140流動，在這種情況下，通過第一膨脹裝置140的一些制冷劑通過用作蒸發器的第二室內熱交換器160，通過第一膨脹裝置140的其余制冷劑通過水冷式熱交換器181，以收集車輛電裝置200的余熱。執行圖6中示出的除霜模式，以去除室外熱交換器130的霜(在圖3中示出的第一加熱模式下，室外熱交換器130用作蒸發器)。與圖2中示出的空調模式類似的是，高溫的制冷劑被供應到室外熱交換器130，從而去除霜，在這種情況下，在通過室外熱交換器130之后通過第一膨脹裝置140的一些制冷劑通過分支管線R4被分支，并被供應到水冷式熱交換器181，從而消弱用作蒸發器的第二室內熱交換器160的性能，從而可在以除霜模式操作期間使室內空氣的溫度的變化最小化。另外，在以熱泵模式操作期間的除濕模式和除霜模式下，可通過流動控制閥195適當地控制被供應到用作蒸發器的第二室內熱交換器160的制冷劑的量，以使室內空氣的溫度的變化最小化。同時，安裝在第一旁路管線Rl上的水冷式熱交換器181相對于分支管線R4安裝在第一旁路管線Rl的制冷劑流動方向的下游。這里，將通過各個模式來描述在第一管線旁路管線Rl上水冷式熱交換器181相對于分支管線R4安裝在下游的原因。首先，在空調模式下，當水冷式熱交換器181安裝在制冷劑循環管線R上時，由于制冷劑的加熱導致冷卻效率降低，因此水冷式熱交換器181必須安裝在第一旁路管線Rl上(在空調模式下，制冷劑不流入第一旁路管線Rl中)。在第二加熱模式和除濕模式下，當被引入到第一旁路管線Rl中的制冷劑通過分支管線R4被分支且被分支的制冷劑分別被供應到水冷式熱交換器181和第二室內熱交換器160時，可增加余熱的收集。如果在制冷劑被供應到第二室內熱交換器160之前水冷式熱交換器181首先收集熱，則第二室內熱交換器160和空氣之間的熱交換效率降低，因此，在第一旁路管線Rl上，水冷式熱交換器181相對于分支管線R4必須安裝在下游。在除霜模式下，由于制冷劑與在空調模式下類似地工作，所以在第一旁路管線Rl上，水冷式熱交換器181相對于分支管線R4必須安裝在下游(通過第一膨脹閥140的低溫低壓的制冷劑位于第一旁路管線Rl中)，在這種情況下，在除霜模式下，當大量制冷劑朝著第二室內熱交換器160流動時，由于室內溫度可能發生大的變化，所以固定量的制冷劑必須通過分支管線R4朝著水冷式熱交換器181從旁邊通過。此外，第二旁路管線R2并行地安裝在制冷劑循環管線R上，以使通過第二膨脹裝置120的制冷劑從室外熱交換器130的旁邊通過，第二換向閥192安裝在第二旁路管線R2和制冷劑循環管線R之間的分支點處，以轉變制冷劑的流動方向，從而根據室外溫度使通過第二膨脹裝置120的制冷劑流動到室外熱交換器130或第二旁路管線R2。換句話說，如果室外溫度高于零度，則通過第二換向閥192控制制冷劑朝著室外熱交換器130流動，如果室外溫度低于零度，則通過第二換向閥192控制制冷劑從室外熱交換器130的旁邊通過，朝著第二旁路管線R2流動。這里，在室外溫度低于零度的情況下，為了使低溫的室外空氣的影響最小化，與圖4中示出的第二加熱模式類似，通過第二膨脹裝置120的制冷劑從室外熱交換器130的旁邊通過，朝著第二旁路管線R2流動，通過第二旁路管線R2的一些制冷劑在流入第一旁路管線Rl的同時被供應到水冷式熱交換器181，以收集車輛電裝置200的余熱，通過第二旁路管線R2的其余制冷劑通過分支管線R4被供應到用作蒸發器的第二室內熱交換器160。在這種情況下，第二加熱模式被控制為室內空氣流入模式(此時，室內空氣被引入到空調殼150中，與第二室內熱交換器160交換熱)，以使被供應到第二室內熱交換器160的制冷劑可收集室內空氣的熱源。如上所述，在室外溫度低于零度的低熱源情況下，制冷劑通過第二旁路管線R2從室外熱交換器130的旁邊通過，從而使低溫的室外空氣的影響最小化，沿著第一旁路管線RI流動的制冷劑通過分支管線R4被分支，以使一些制冷劑通過水冷式熱交換器181收集車輛電裝置200的余熱，其余制冷劑通過第二室內熱交換器160收集室內空氣的熱源(即，與室內空氣交換熱)，由此可提高加熱效率。同時，當室外溫度和室內溫度均低于參考溫度((TC )時，在車輛啟動之后，控制部分致動電加熱器115以執行初始加熱，然后，當室內溫度高于參考溫度((TC )時，控制部分以室內空氣可被引入到空調殼150中這樣的方式將空氣流入模式控制為室內空氣流入模式，并使第二加熱模式起作用(如圖4所示)。如上所述，當室外溫度高于零度時，根據本發明的熱泵系統收集車輛電裝置200的余熱和室外空氣的熱源，當室外溫度低于零度時，熱泵系統收集車輛電裝置200的余熱和室內空氣的熱源，熱泵系統可根據熱負荷和目的實現各種熱泵模式(例如，第一加熱模式(在圖3中)、第二加熱模式(在圖4中)、除濕模式(在圖5中)、除霜模式(在圖6中))，從而可通過提高熱泵系統的效率使熱泵系統保持先進的加熱性能，可通過使電加熱器115的操作最小化來增加車輛(電動車輛或混合動力車輛)的里程。圖7a和圖7b分別是示出根據現有技術的熱泵系統和根據本發明的熱泵系統的加熱性能關于室外溫度的曲線圖。如附圖所示，室外溫度越高，要求冷卻性能越好，室外溫度 越低，要求加熱性能越好。這里，由于當室外溫度低于零度時，根據現有技術的熱泵系統沒有操作在熱泵模式下，所以當室外溫度低于零度時，用作輔助加熱器的PTC加熱器執行功耗達100%的加熱。所以，根據現有技術的熱泵系統具有多種問題當室外溫度高于零度時，熱泵系統可僅在熱泵模式下執行加熱，從而劣化熱泵系統的效率；當室外溫度低于零度時，由于熱泵系統可僅通過PTC加熱器執行加熱，所以功耗迅速增加且車輛的里程減小。另一方面，由于即使室外溫度低于零度，根據本發明的熱泵系統也可工作在熱泵模式下，所以當室外溫度低于零度時，熱泵模式可代替部分區域(“改進的效果”部分)(所述部分區域是根據現有技術的PTC加熱器已執行功耗達100%的加熱的那部分中的一部分)，從而根據本發明的熱泵系統可減少與改進的效果部分相當的PTC加熱器的功耗且增加車輛的里程。同時，蓄能器170安裝在壓縮機100的入口側的制冷劑循環管線R上。
蓄能器170將被供應到壓縮機100的制冷劑分成液相制冷劑和氣相制冷劑，然后，僅將氣相制冷劑供應到壓縮機100。在下文中，將描述根據本發明的車用熱泵系統的作用。空調模式(冷卻模式)如圖2所示，在空調模式(冷卻模式)下，通過第一換向閥191關閉第一旁路管線R1，通過第二換向閥192關閉第二旁路管線R2，然后，第三換向閥193關閉膨脹管線R3。此外，冷卻水換向閥230關閉冷卻水旁路管線Wl，以使通過水泵220循環的冷卻水在循環通過車輛電裝置200和水冷式散熱器210的同時冷卻車輛電裝置200。同時，在最大加熱時，空調殼150內的溫度控制門151關閉通過第一室內熱交換器110(冷凝器)的通道，然后，通過鼓風機吹入空調殼150中的空氣在通過第二室內熱交換器160(蒸發器)時被冷卻。之后，冷卻的空氣從第一室內熱交換器110的旁邊通過，并被供應到車內，以冷卻車輛的內部。接下來，將描述制冷劑循環過程。在壓縮機100中被壓縮并從壓縮機100排放的高溫高壓的氣相制冷劑被供應到安裝在空調殼150內的第一室內熱交換器110 (冷凝器)。如圖2所示，被供應到第一室內熱交換器110中的制冷劑直接流動到室外熱交換器130(冷凝器)，而不與空氣進行任何熱交換，這是因為溫度控制門151關閉第一室內熱交換器110的通道。流動到室外熱交換器130的制冷劑在與室外空氣交換熱時被冷凝，因此，氣相制冷劑變成液相制冷劑。同時，第一室內熱交換器110和室外熱交換器130均用作冷凝器,但是與室外空氣交換熱的室外熱交換器130主要冷凝制冷劑。接下來，通過室外熱交換器130的制冷劑在通過第一膨脹裝置140時通過降壓而被膨脹，從而變成低溫低壓的液相制冷劑，然后，液相制冷劑被引入到第二室內熱交換器160 (蒸發器)中。被引入到第二室內熱交換器160中的制冷劑通過與通過鼓風機吹入空調殼150中的空氣進行熱交換而被蒸發，同時，通過制冷劑的蒸發的潛熱引起的熱吸收作用來冷卻空氣，然后，冷卻的空氣被供應到車內，以冷卻車輛的內部。之后，從第二室內熱交換器160排放的制冷劑被引入到壓縮機100中，然后，按照上述路線再循環。在以熱泵模式操作期間的第一加熱模式
在以熱泵模式操作期間，在室外溫度高于零度的情況下，執行第一加熱模式，第一加熱模式利用車輛電裝置200的余熱作為熱源。如圖3所示，通過第一換向閥191打開第一旁路管線Rl，制冷劑不被供應到第一膨脹裝置140和第二室內熱交換器160。此外，通過第二換向閥192關閉第二旁路管線R2，通過第三換向閥193打開膨脹管線R3。同時，當冷卻水換向閥230打開冷卻水旁路管線Wl時，通過水泵220循環的冷卻水通過車輛電裝置200并流動到水冷式熱交換器181的冷卻水熱交換部分181b，然后，繼續循環。在這種情況下，通過車輛電裝置200加熱的冷卻水流動到水冷式熱交換器181的冷 卻水熱交換部分181b。此外,在第一加熱模式下,空調殼150內的溫度控制門151關閉從第一室內熱交換器110 (冷凝器)的旁邊通過的通道，因此，通過鼓風機吹入空調殼150中的空氣在通過第二室內熱交換器160 (停止工作)之后在通過第一室內熱交換器110時變成暖空氣，然后，暖空氣被供應到車內，以加熱車輛的內部。接下來，將描述制冷劑循環過程。在壓縮機100中被壓縮并從壓縮機100排放的高溫高壓的氣相制冷劑被引入到安裝在空調殼150內的第一室內熱交換器110(冷凝器)中。被引入到第一室內熱交換器110中的高溫高壓的氣相制冷劑在與通過鼓風機吹入空調殼150中的空氣交換熱時被冷凝，在這種情況下，通過第一室內熱交換器110的空氣變成暖空氣，然后，暖空氣被供應到車內，以加熱車輛的內部。接下來，從第一室內熱交換器110排放的制冷劑通過第三換向閥193而流動到膨脹管線R3，流動到膨脹管線R3的制冷劑在通過開口 121 (作為第二膨脹裝置120)時通過降壓而被膨脹，從而變成低溫低壓的液相制冷劑，然后，液相制冷劑被供應到室外熱交換器130 (蒸發器)。被供應到室外熱交換器130的制冷劑通過與室外空氣進行熱交換而被蒸發，然后，制冷劑通過第一換向閥191而通過第一旁路管線R1。在這種情況下，通過第一旁路管線Rl的制冷劑在通過水冷式熱交換器181的制冷劑熱交換部分181a時與通過冷卻水熱交換部分181b的冷卻水交換熱，從而收集車輛電裝置200的余熱。之后，制冷劑被引入到壓縮機100中，然后，按照上述路線再循環。在以熱泵模式操作期間的第二加熱模式在以熱泵模式操作期間，當室外溫度低于零度時，執行第二加熱模式，第二加熱模式利用室內空氣和車輛電裝置200的余熱作為熱源。如圖4所示，通過第一換向閥191打開第一旁路管線R1，通過流動控制閥195打開分支管線R4。此外，通過第二換向閥192打開第二旁路管線R2，通過第三換向閥193打開膨脹管線R3。另外，當冷卻水換向閥230打開冷卻水旁路管線Wl時，通過水泵220循環的冷卻水通過車輛電裝置200，然后，流動到水冷式熱交換器181的冷卻水熱交換部分181b。之后，冷卻水繼續循環。在這種情況下，通過車輛電裝置200加熱的冷卻水流動到水冷式熱交換器181的冷卻水熱交換部分181b。同時，當車輛的室內溫度高于零度時，空調殼150的空氣流入模式被控制為室內空氣流入模式，從而將室內空氣引入到空調殼150中。此外,在第二加熱模式下,空調殼150內的溫度控制門151關閉從第一室內熱交換器110 (冷凝器)的旁邊通過的通道，因此，通過鼓風機吹入空調殼150中的空氣在通過第二室內熱交換器160 (停止工作)之后在通過第一室內熱交換器110時變成暖空氣，然后，暖空氣被供應到車內，以加熱車輛的內部。接下來，將描述制冷劑循環過程。在壓縮機100中被壓縮并從壓縮機100排放的高溫高壓的氣相制冷劑被引入到安裝在空調殼150內的第一室內熱交換器110(冷凝器)中。 被引入到第一室內熱交換器110中的高溫高壓的氣相制冷劑在與通過鼓風機吹入空調殼150中的空氣交換熱時被冷凝，在這種情況下，通過第一室內熱交換器110的空氣變成暖空氣，然后，暖空氣被供應到車內，以加熱車輛的內部。接下來，從第一室內熱交換器110排放的制冷劑通過第三換向閥193而流動到膨脹管線R3，流動到膨脹管線R3的制冷劑在通過開口 121 (作為第二膨脹裝置120)時通過降壓而被膨脹，從而變成低溫低壓的液相制冷劑，然后，液相制冷劑在流動到第二旁路管線R2時從室外熱交換器130的旁邊通過。在這種情況下，由于制冷劑從室外熱交換器130的旁邊通過，所以使低溫的室外空氣的影響最小化。之后，通過第二旁路管線R2的制冷劑通過第一換向閥191而通過第一旁路管線R1，在這種情況下，通過第一旁路管線Rl的一些制冷劑在通過水冷式熱交換器181的制冷劑熱交換部分181a時與通過冷卻水熱交換部分181b的冷卻水交換熱，且在收集車輛電裝置200的余熱時被蒸發，通過第一旁路管線Rl的其余制冷劑通過分支管線R4被供應到第二室內熱交換器160，且在與在空調殼150內流動的室內空氣交換熱時被蒸發。分別通過水冷式熱交換器181和第二室內熱交換器160的制冷劑接合在一起，且被引入到壓縮機100中，然后，按照上述路線再循環。在以熱泵模式操作期間的除濕模式在以熱泵模式操作期間，當室外溫度高于零度時，執行除濕模式，除濕模式利用室外空氣和車輛電裝置200的余熱作為熱源。如圖5所示，在以圖3中示出的第一加熱模式操作期間，在需要對車輛的內部除濕的情況下，執行除濕模式。因此，將僅描述除濕模式與圖3的第一加熱模式不同的部分。在除濕模式下，在第一加熱模式的狀態下，通過流動控制閥195另外地打開分支管線R4。此外，在除濕模式下，當空調殼150內的溫度控制門151關閉從第一室內熱交換器110(冷凝器)的旁邊通過的通道時，通過鼓風機吹入空調殼150中的空氣在通過第二室內熱交換器160 (蒸發器)時被冷卻,然后,冷卻的空氣在通過第一室內熱交換器110時變成暖空氣。暖空氣被供應到車內，以加熱車輛的內部。在這種情況下，由于被供應到第二室內熱交換器160的制冷劑的量小，空氣冷卻效率變低，所以根據本發明的熱泵系統可使室內溫度的變化最小化，且對通過第二室內熱交換器160的空氣平穩地除濕。接下來，將描述制冷劑循環過程。
通過壓縮機100、第一室內熱交換器110、第二膨脹裝置120的開口 121、室外熱交換器130的制冷劑通過第一換向閥191而通過第一旁路管線Rl，在這種情況下，通過第一旁路管線Rl的一些制冷劑在通過水冷式熱交換器181的制冷劑熱交換部分181a時與通過冷卻水熱交換部分181b的冷卻水交換熱，且在收集車輛電裝置200的余熱時被蒸發，通過第一旁路管線Rl的其余制冷劑通過分支管線R4被供應到第二室內熱交換器160，且在與在空調殼150內流動的空氣交換熱時被蒸發。在上述過程期間，通過第二室內熱交換器160的空氣可被除濕，通過第二室內熱交換器160的除濕空氣在通過第一室內熱交換器110 (冷凝器)時變成暖空氣，然后，暖空氣被供應到車內，從而對車輛的內部除濕并加熱車輛的內部。
之后，分別通過水冷式熱交換器181和第二室內熱交換器160的制冷劑接合在一起，且被引入到壓縮機100中，然后，按照上述路線再循環。在以熱泵模式操作期間的除霜模式在以熱泵模式操作期間，當室外溫度高于零度時，執行除霜模式，除霜模式利用室外空氣和車輛電裝置200的余熱作為熱源。如圖2所示，當由于室外熱交換器130的凍結而導致需要去除霜時，執行除霜模式。在圖3的第一加熱模式的操作期間，如果有必要去除室外熱交換器130的霜，則制冷劑工作在圖2的空調模式下，以使高溫的制冷劑被供應到室外熱交換器130，從而去除室外熱交換器130的霜。此外，在除霜模式下，用于收集車輛電裝置200的余熱的冷卻水的循環方向與圖3相同，僅僅制冷劑工作在圖2的空調模式下，通過流動控制閥195另外地打開分支管線R4。另外，在除濕模式下，當空調殼150內的溫度控制門151關閉從第一室內熱交換器110(冷凝器)的旁邊通過的通道時，通過鼓風機吹入空調殼150中的空氣在通過第二室內熱交換器160(蒸發器)時被冷卻,然后,空氣在通過第一室內熱交換器110時變成暖空氣。暖空氣被供應到車內，以加熱車輛的內部。在這種情況下，由于被供應到第二室內熱交換器160的制冷劑的量小，空氣冷卻效率變低，所以根據本發明的熱泵系統可使室內溫度的變化最小化。接下來，將描述制冷劑循環過程。在壓縮機100中被壓縮并從壓縮機100排放的高溫高壓的氣相制冷劑被引入到安裝在空調殼150內的第一室內熱交換器110(冷凝器)中。被引入到第一室內熱交換器110中的高溫高壓的氣相制冷劑在與通過鼓風機吹入空調殼150中的空氣交換熱時被冷凝，在這種情況下，通過第一室內熱交換器110的空氣變成暖空氣，然后，暖空氣被供應到車內，以加熱車輛的內部。接下來，從第一室內熱交換器110排放的高溫的制冷劑流動到室外熱交換器130 (冷凝器)，以去除室外熱交換器130的霜。接下來，通過室外熱交換器130的制冷劑在通過第一膨脹裝置140時通過降壓而被膨脹，從而變成低溫低壓的液相制冷劑，然后，朝著第二室內熱交換器160 (蒸發器)供應液相制冷劑。在這種情況下，被供應到第二室內熱交換器160的一些制冷劑通過分支管線R4而朝著第一旁路管線Rl流動。被供應到第二室內熱交換器160的制冷劑通過與通過鼓風機吹入空調殼150中的空氣進行熱交換而被蒸發，朝著第一旁路管線Rl供應的制冷劑在通過水冷式熱交換器181的制冷劑熱交換部分181a時與通過冷卻水熱交換部分181b的冷卻水交換熱，從而通過收集車輛電裝置200的余熱而被蒸發。
之后，分別通過水冷式熱交換器181和第二室內熱交換器160的制冷劑接合在一起，且被引入到壓縮機100中，然后，按照上述路線再循環。
權利要求
1.ー種車用熱泵系統，包括 壓縮機(100)，安裝在制冷劑循環管線(R)上，用于壓縮和排放制冷劑； 第一室內熱交換器(110)，安裝在空調殼(150)的內部，與壓縮機(100)的出口側的制冷劑循環管線(R)連接，從而在空調殼(150)內流動的空氣與從壓縮機(100)排放的制冷劑之間交換熱； 第二室內熱交換器(160)，安裝在空調殼(150)的內部，與壓縮機(100)的入口側的制冷劑循環管線(R)連接，從而在空調殼(150)內流動的空氣與被供應到壓縮機(100)的制冷劑之間交換熱； 室外熱交換器(130)，安裝在空調殼(150)的外部，用于在沿著制冷劑循環管線(R)循環的制冷劑與室外空氣之間交換熱； 第一膨脹裝置(140)，安裝在第二室內熱交換器(160)的入口側的制冷劑循環管線(R)上，以膨脹被供應到第二室內熱交換器(160)的制冷劑； 第一旁路管線(Rl)，被安裝為將第一膨脹裝置(140)的入口側的制冷劑循環管線(R)與第二室內熱交換器(160)的出口側的制冷劑循環管線(R)連接，以使制冷劑從第一膨脹裝置(140)和第二室內熱交換器(160)的旁邊通過； 第一換向閥(191)，安裝在第一旁路管線(Rl)與制冷劑循環管線(R)之間的分支點處，從而轉變制冷劑的流動方向，以使通過室外熱交換器(130)的制冷劑朝著第一旁路管線(RI)和第一膨脹裝置(140)流動； 供熱裝置(180)，安裝在第一旁路管線(Rl)上，用于將熱供應到沿著第一旁路管線(Rl)流動的制冷劑； 第二膨脹裝置(120)，安裝在室外熱交換器(130)的入口側的制冷劑循環管線(R)上，以根據空調模式或者熱泵模式選擇性地膨脹被供應到室外熱交換器(130)的制冷劑。
2.根據權利要求I所述的熱泵系統，其中，供熱裝置(180)包括水冷式熱交換器(181)，水冷式熱交換器(181)包括制冷劑熱交換部分(181a)，允許沿著第一旁路管線(Rl)流動的制冷劑流入制冷劑熱交換部分(181a)，以將車輛電裝置(200)的余熱供應到沿著第一旁路管線(Rl)流動的制冷劑；冷卻水熱交換部分(181b)，以能夠進行熱交換的方式設置在制冷劑熱交換部分(181a)的ー側，并允許循環通過車輛電裝置(200)的冷卻水流入冷卻水熱交換部分(181b)。
3.根據權利要求2所述的熱泵系統，其中，供熱裝置(180)還包括 冷卻水循環管線(W)，具有水泵(220)，以使冷卻水循環到車輛電裝置(200)； 水冷式散熱器(210)，安裝在冷卻水循環管線(W)上，以在室外空氣與沿著冷卻水循環管線(W)循環的冷卻水之間交換熱； 冷卻水旁路管線(Wl)，用于將冷卻水循環管線(W)與水冷式熱交換器(181)的冷卻水熱交換部分(181b)彼此并行地連接，以使通過水泵(220)而通過電裝置(200)的冷卻水從水冷式散熱器(210)的旁邊通過，并流動到冷卻水熱交換部分(181b)； 冷卻水換向閥(230)，安裝在冷卻水旁路管線(Wl)與冷卻水循環管線(W)之間的分支點處，以根據空調模式或熱泵模式轉變冷卻水的流動方向。
4.根據權利要求I所述的熱泵系統，還包括 分支管線(R4)，用于將第二室內熱交換器(160)的入口側的制冷劑循環管線(R)與供熱裝置(180)的入口側的第一旁路管線(Rl)連接，以使被供應到第一旁路管線(Rl)的供熱裝置(180)的一些制冷劑朝著第二室內熱交換器(160)流動，或者使被供應到第二室內熱交換器(160)的一些制冷劑朝著第一旁路管線(Rl)的供熱裝置(180)流動； 流動控制閥(195)，安裝在分支管線(R4)上，以控制制冷劑的量。
5.根據權利要求4所述的熱泵系統，其中，分支管線(R4)被安裝為將位于第一膨脹裝置(140)和第二室內熱交換器(160)之間的制冷劑循環管線(R)與供熱裝置(180)的入口側的第一旁路管線(Rl)連接。
6.根據權利要求4所述的熱泵系統，其中，供熱裝置(180)相對于分支管線(R4)安裝在沿著第一旁路管線(Rl)的制冷劑流動方向的下游。
7.根據權利要求4所述的熱泵系統，其中，第二旁路管線(R2)并行地安裝在制冷劑循環管線(R)上，以使通過第二膨脹裝置(120)的制冷劑從室外熱交換器(130)的旁邊通過，第二換向閥(192)安裝在第二旁路管線(R2)與制冷劑循環管線(R)之間的分支點處，以轉變制冷劑的流動方向，從而根據室外溫度使通過第二膨脹裝置(120)的制冷劑流動到室外熱交換器(130)或者第二旁路管線(R2)。
8.根據權利要求7所述的熱泵系統，還包括 控制部分，在以熱泵模式操作期間，當室外溫度高于參考溫度時，執行第一加熱模式、除濕模式或者除霜模式，但是在以熱泵模式操作期間，當室外溫度低于參考溫度時，執行第ニ加熱模式。
9.根據權利要求8所述的熱泵系統，其中，第一加熱模式具有這樣的循環路線從壓縮機(100)排放的制冷劑通過第一室內熱交換器(110)、第二膨脹裝置(120)、室外熱交換器(130)，流入第一旁路管線(Rl)中，被引入到第一旁路管線(Rl)中的制冷劑在通過供熱裝置(180)之后回到壓縮機(100)。
10.根據權利要求8所述的熱泵系統，其中，除濕模式具有這樣的循環路線從壓縮機(100)排放的制冷劑通過第一室內熱交換器(110)、第二膨脹裝置(120)、室外熱交換器(130)，流入第一旁路管線(Rl)中，被引入到第一旁路管線(Rl)中的ー些制冷劑在通過供熱裝置(180)之后回到壓縮機(100)，被引入到第一旁路管線(Rl)中的其余制冷劑通過分支管線(R4)從第一膨脹裝置(140)的旁邊通過，且在通過第二室內熱交換器(160)之后回到壓縮機(100)。
11.根據權利要求8所述的熱泵系統，其中，除霜模式具有這樣的循環路線從壓縮機(100)排放的制冷劑通過第一室內熱交換器(110)、室外熱交換器(130)，流入第一膨脹裝置(140)中且在第一膨脹裝置(140)中被膨脹，在第一膨脹裝置(140)中膨脹的一些制冷劑在通過第二室內熱交換器(160)之后回到壓縮機(100)，在第一膨脹裝置(140)中膨脹的其余制冷劑在通過分支管線(R4)通過供熱裝置(180)之后回到壓縮機(100)。
12.根據權利要求8所述的熱泵系統，其中，第二加熱模式具有這樣的循環路線從壓縮機(100)排放的制冷劑通過第一室內熱交換器(110)、第二膨脹裝置(120)，在流入第二旁路管線(R2)中之后從室外熱交換器(130)的旁邊通過，通過第二旁路管線(R2)的ー些制冷劑流入第一旁路管線(Rl)中，且在通過供熱裝置(180)之后回到壓縮機(100)，通過第ニ旁路管線(R2)的其余制冷劑通過分支管線(R4)從第一膨脹裝置(140)的旁邊通過，且在通過第二室內熱交換器(160)之后回到壓縮機(100)。
13.根據權利要求12所述的熱泵系統，其中，當室外溫度低于參考溫度時以及當室內溫度高于參考溫度時，控制部分以室內空氣能夠被引入到空調殼(150)中這樣的方式將空氣流動模式控制成室內空氣流入模式。
14.根據權利要求I所述的熱泵系統，其中，第二膨脹裝置(120)包括 膨脹管線(R3)，并行地連接在室外熱交換器(130)的入口側的制冷劑循環管線(R)上； 開ロ(121)，安裝在用于膨脹制冷劑的膨脹管線(R3)上； 第三換向閥(193)，安裝在膨脹管線(R3)與制冷劑循環管線(R)之間的分支點處，以轉變制冷劑的流動方向，從而根據空調模式或熱泵模式使通過第一室內熱交換器(110)的制冷劑通過開ロ(121)或者從開ロ(121)的旁邊通過。
15.根據權利要求I所述的熱泵系統，其中，在空調殼(150)內，第一室內熱交換器(110)和第二室內熱交換器(160)彼此隔開預定的間隔，在空調殼(150)內，從空氣流動方向的上游側按順序安裝第二室內熱交換器(160)和第一室內熱交換器(110)。
16.根據權利要求I所述的熱泵系統，其中，第一膨脹裝置(140)包括 主體(141)，包括第一流動通道(142)和第二流動通道(143)，第一流動通道(142)具有開ロ部分(142a)，以膨脹被供應到第二室內熱交換器(160)的制冷劑，從第二室內熱交換器(160)排放的制冷劑流入第二流動通道(143)； 閥主體(144)，被安放在開ロ部分(142a)的ー側，以控制開ロ部分(142a)的開ロ度；制冷劑流動部分(142b)，形成在開ロ部分(142a)的安放面上，從而即使在閥主體(144)被安放在開ロ部分(142a)的安放面上的狀態下也使預定量的制冷劑流動。
17.—種車用熱泵系統,包括 壓縮機(100)，安裝在制冷劑循環管線(R)上，用于壓縮和排放制冷劑； 第一室內熱交換器(110)，安裝在空調殼(150)的內部，與壓縮機(100)的出口側的制冷劑循環管線(R)連接，從而在空調殼(150)內流動的空氣與從壓縮機(100)排放的制冷劑之間交換熱； 第二室內熱交換器(160)，安裝在空調殼(150)的內部，與壓縮機(100)的入口側的制冷劑循環管線(R)連接，從而在空調殼(150)內流動的空氣與被供應到壓縮機(100)的制冷劑之間交換熱； 室外熱交換器(130)，安裝在空調殼(150)的外部，用于在沿著制冷劑循環管線(R)循環的制冷劑與室外空氣之間交換熱； 第一膨脹裝置(140)，安裝在第二室內熱交換器(160)的入口側的制冷劑循環管線(R)上，以膨脹被供應到第二室內熱交換器(160)的制冷劑； 第一旁路管線(Rl)，被安裝為將第一膨脹裝置(140)的入口側的制冷劑循環管線(R)與第二室內熱交換器(160)的出口側的制冷劑循環管線(R)連接，以使制冷劑從第一膨脹裝置(140)和第二室內熱交換器(160)的旁邊通過； 第一換向閥(191)，安裝在第一旁路管線(Rl)與制冷劑循環管線(R)之間的分支點處，從而轉變制冷劑的流動方向，以使通過室外熱交換器(130)的制冷劑朝著第一旁路管線(Rl)和第一膨脹裝置(140)流動； 分支管線(R4)，被安裝為將第二室內熱交換器(160)的入口側的制冷劑循環管線(R)與第一旁路管線(Rl)彼此連接，以使流動到第一旁路管線(Rl)的一些制冷劑朝著第二室內熱交換器(160)流動,或者使被供應到第二室內熱交換器(160)的一些制冷劑朝著第一旁路管線(Rl)流動；流動控制閥(195)，安裝在分支管線(R4)上，以控制流入分支管線(R4)的制冷劑的量; 第二膨脹裝置(120)，安裝在室外熱交換器(130)的入口側的制冷劑循環管線(R)上，以根據空調模式或者熱泵模式選擇性地膨脹被供應到室外熱交換器(130)的制冷劑；第二旁路管線(R2)，并行地連接在室外熱交換器(130)的入口側和出口側的制冷劑循環管線(R)上，以使通過第二膨脹裝置(120)的制冷劑從室外熱交換器(130)的旁邊通過；第二換向閥(192)，安裝在第二旁路管線(R2)與制冷劑循環管線(R)之間的分支點處，以這樣的方式轉變制冷劑的流動方向根據室外溫度使通過第二膨脹裝置(120)的制冷劑 流動到室外熱交換器(130)或者第二旁路管線(R2)。
全文摘要
本發明涉及一種車用熱泵系統。該熱泵系統包括水冷式熱交換器，為供熱裝置，安裝在從第二室內熱交換器(蒸發器)的旁邊通過的第一旁路管線上，以收集車輛電裝置的余熱，從而提高熱泵系統的加熱效率。該車用熱泵系統包括分支管線，用于將第二室內熱交換器的制冷劑循環管線與第一旁路管線彼此連接；第二旁路管線，從室外熱交換器的旁邊通過；控制部分，控制將被引入到空調殼中的室內空氣的流動，由此即使當室外溫度低于零度時，熱泵系統也可使低溫的室外空氣的影響最小化，通過收集車輛電裝置的余熱和室內空氣的熱源來提高熱泵系統的加熱性能和操作，通過使電加熱器的操作最小化來增加車輛的里程。
文檔編號F25B41/04GK102679477SQ201110404848
公開日2012年9月19日 申請日期2011年12月1日 優先權日2011年3月9日
發明者姜成鎬, 徐正勛, 林然佑, 王潤澔, 金學圭 申請人:漢拏空調株式會社