车辆用空调装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种车辆用空调装置。


背景技术：

2.近年来，在所有国家加强建设安全的城市和人类住区，以加强所有国家的包容和可持续的城市建设、可持续的人类住区规划和管理能力。因此，在所有国家需要加强向所有人提供安全、负担得起的、易于利用、可持续的交通运输系统，改善道路安全，特别是扩大公共交通，要特别关注处境脆弱者、妇女、儿童、残疾人和老年人的需要。在交通领域，迫切需要采取措施应对环境问题，以开发能够提高交通工具的便利性和舒适性的技术。
3.在现有技术中，记载有一种具备能够实施车室空间的加热/冷却/除霜等的空调用制冷循环的空调装置，亦即暖通空调系统(heating ventilation and airconditioning(hvac)system)。空调装置通常设置有压缩机、室外热交换器、冷凝器和蒸发器等，通过空气调节装置来控制吹出空气的温度，在供暖时能够将在高压侧热交换器中被加热后的空气取入到车室空间中，在制冷时能够将在低压侧热交换器和蒸发器中被冷却后的空气取入到车室空间中，在除霜时能够将在低压侧热交换器中被冷却后的空气取入到车室空间中。
4.在现有技术中，记载有一种具备能够实施车室空间的加热/冷却/除霜等的空调用制冷循环的空调装置。空调装置通过对多个风挡控制开闭位置来切换空气流动，在供暖时能够将在高压侧热交换器中被加热后的空气取入到车室空间中，在制冷时能够将在低压侧热交换器中被冷却后的空气取入到车室空间中，在除霜时能够将在低压侧热交换器中被冷却后的空气取入到车室空间中。
5.现有技术中，电动车的空调系统虽然与引擎车中将引擎的排热作为热源使用的供暖机制不同，但电动车的空调系统(亦即热泵空调系统(heatpump air conditioning system))中，热源也是不可或缺的部分。此外，电动车中，与车辆的行驶能量(moving energy)相比，对车辆供暖视为必要的供暖所需的能量(energy)是不可忽视的，并且热泵空调系统的供暖效率也会影响车辆行驶距离，因此对车辆的性能来说供暖所需的能量也是很重要的。


技术实现要素：

6.[实用新型所要解决的问题]
[0007]
现有技术中，在车辆的空调装置中，若是采用热泵式的热泵空调系统的情况，在系统运作时，是将外部的空气中的热能作为能量而通过热交换器(heatexchanger)进行热交换介质(heat exchange medium)(或者为制冷剂 (refrigerant))的吸热放热功能。其中，在发挥放热功能时流进热交换器的热交换介质是气体的状态，而在发挥吸热功能时流进热交换器的热交换介质是气液混合的状态。因此，热交换器的内部的通道需要应付不同相状态(气相、液相、气液混合相)的热交换介质，于是热交换器在现有技术中会设置成使内部的流路具有不同的分配，来提高系统的效率。
[0008]
现有技术中，热交换器的内部的流路设计成在发挥放热功能时的流路和在发挥吸热功能时的流路有不同的配置，使得热交换器的设计和流路配置变得很复杂。
[0009]
本实用新型是鉴于所述方面而成，提供一种车辆用空调装置，通过设置四通阀来切换热交换介质在室外热交换器内流通的方向，以使室外热交换器在发挥吸热功能和放热功能时使热交换介质以最佳化的流量进入室外热交换器，来确保室外热交换器能够与该对应的功能具有最适合的流路截面积，能够使热交换介质通过时的压力损失最小化，从而能够提升空调装置的整体效率。
[0010]
[解决问题的技术手段]
[0011]
为了达成所述目的，依据本实用新型的一实施方式的技术方案所述，本实用新型提供一种车辆用空调装置，经由通风管道的空气导入口将空气导入至所述车辆用空调装置并经由所述通风管道的空气吹出口将空调空气送出至车室内的方式设置在车辆，所述车辆用空调装置包括：压缩机，用于压缩热交换介质；室内热交换器，设置在所述通风管道内，且进行从所述压缩机排出的热交换介质与被导入的空气的热交换，且设置成将产生的空调空气从所述通风管道的所述空气吹出口朝向车室内吹出；室外热交换器，设置在所述室内热交换器的下游侧，且进行从所述室内热交换器排出的热交换介质与车室外的外部空气的热交换；接收罐，设置在所述室外热交换器的一侧，且接收从所述室外热交换器排出的所述热交换介质；蒸发器，设置在所述通风管道的内部且设置成从所述接收罐排出的且被减压而膨胀后的热交换介质进入所述蒸发器，被所述蒸发器除热后的空调空气从所述通风管道的所述空气吹出口朝向车室内被吹出；储液器，设置在所述压缩机和所述室外热交换器之间且用于回收热交换介质，且设置成从所述压缩机排出的热交换介质流入所述室内热交换器进行热交换，进行热交换后的热交换介质通过所述室外热交换器而流入所述储液器之后再返回所述压缩机；膨胀阀，设置在所述室内热交换器和所述室外热交换器之间；以及四通阀，设置在所述膨胀阀和所述室外热交换器之间，且所述四通阀设置成当所述车辆用空调装置进行制暖运转模式时，经由所述四通阀的切换，热交换介质从所述室外热交换器的设置有所述接收罐的接收罐侧进入并从与所述接收罐侧相对的压缩机侧排出，形成空调制暖回路的一部分，当所述车辆用空调装置进行制冷运转模式时，经由所述四通阀的切换，热交换介质从所述室外热交换器的所述压缩机侧进入并从所述接收罐侧排出，形成空调制冷回路的一部分。
[0012]
如此，车辆用空调装置中，通过将流四通阀设置在膨胀阀和室外热交换器之间，来切换热交换介质在室外热交换器内流通的方向，以使室外热交换器在发挥吸热和放热功能时使热交换介质以最佳化的流量进入室外热交换器，来确保室外热交换器能够与该对应的功能具有最适合的流路截面积，能够使热交换介质通过时的压力损失最小化。
[0013]
在本实用新型的一实施方式中，所述四通阀具有热交换介质能够流入且与所述膨胀阀连接的第1开口、热交换介质能够流入/流出且与所述室外热交换器的所述压缩机侧连接的第2开口、热交换介质能够流入/流出且与所述室外热交换器的所述接收罐侧连接的第3开口、热交换介质能够流出的第4开口，所述第1开口与所述第3开口连通且所述第2开口与所述第4开口连通，形成所述空调制暖回路的所述一部分，所述第1开口与所述第2开口连通且所述第3开口与所述第4开口连通，形成所述空调制冷回路的所述一部分。
[0014]
如此，车辆用空调装置中，通过四通阀的切换，使热交换介质在制暖运转模式时的
在室外热交换器内流通的方向切换成与在制冷运转模式时的流通的方向相反，能够使热交换介质通过时的压力损失最小化。
[0015]
在本实用新型的一实施方式中，所述四通阀由具备上本体部和下本体部的阀座构成，所述第1开口、所述第2开口和所述第3开口形成在所述上本体部，所述第4开口形成在所述下本体部，所述上本体部和所述下本体部之间设置有分隔壁，所述分隔壁形成有将所述上本体部和所述下本体部连通的连通孔。
[0016]
如此，车辆用空调装置中，仅在既有的制冷系统专用的室外热交换器和既有的膨胀阀之间设置四通阀，能够使热交换介质通过时的压力损失最小化，从而能够提升车辆用空调装置的整体效率。
[0017]
在本实用新型的一实施方式中，所述室外热交换器的连通于所述接收罐侧和所述压缩机侧之间的热交换介质通道设置成位在所述接收罐侧的所述热交换介质通道的流路截面积小于位在所述压缩机侧的所述热交换介质通道的流路截面积。
[0018]
如此，车辆用空调装置中，仅在既有的制冷系统专用的室外热交换器和膨胀阀之间设置四通阀，能够使热交换介质通过时的压力损失最小化，从而能够提升车辆用空调装置的整体效率。
[0019]
[实用新型的效果]
[0020]
基于上述，本实用新型的车辆用空调装置，通过将四通阀设置在膨胀阀和室外热交换器之间，来切换热交换介质在室外热交换器内流通的方向，使热交换介质在制暖运转模式时的在室外热交换器内流通的方向切换成与在制冷运转模式时的流通的方向相反，以使热交换介质入口在不同的运转模式(制暖运转模式和制冷运转模式)中具有不同的流路截面积。能够使热交换介质通过时的压力损失最小化，从而能够提升车辆用空调装置的整体效率。
[0021]
为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施方式，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
[0022]
图1是本实用新型的一种实施方式的车辆用空调装置的示意图。
[0023]
图2是图1的车辆用空调装置的室外热交换器的示意图。
[0024]
图3是图1的四通阀的示意图。
[0025]
图4a和图4b是示出图3的四通阀在作动时的内部流路的示意图。图 4a是在制暖运转模式中四通阀作动时形成的空调制暖回路的示意图，图4b 是在制冷运转模式中四通阀作动时形成的空调制冷回路的示意图。
[0026]
附图标记说明：
[0027]
100：车辆用空调装置
[0028]
110：通风管道
[0029]
102：膨胀阀
[0030]
104：四通阀
[0031]
104a：第1开口
[0032]
104b：第2开口
[0033]
104c：第3开口
[0034]
1104d：第4开口
[0035]
106：阀体
[0036]
106a：上本体部
[0037]
106b：下本体部
[0038]
106c：分隔壁
[0039]
106h：连通孔
[0040]
accu：储液器
[0041]
com：压缩机
[0042]
cs：压缩机侧
[0043]
rs：接收罐侧
[0044]
eva：蒸发器
[0045]
inhx：室内热交换器
[0046]
inlet：空气导入口
[0047]
outhx：室外热交换器
[0048]
outlet：空气吹出口
[0049]
retank：接收罐
具体实施方式
[0050]
以下，基于附图来说明本实用新型的实施方式。需要说明的是，在以下说明的各实施方式中，对于共同部分标注同一附图标记，省略重复的说明。以下，参照附图，对本实用新型的实施方式进行说明。在以下说明的实施方式中，当提及个数、量等时，除了有特殊的记载以外，本实用新型的范围不一限于该个数、量等。另外，在以下的实施方式中，各构成要素除了有特殊的记载以外，对本实用新型来说不一定是必须的。另外，以下当存在多个实施方式时，除了有特殊的记载以外，能够适当地组合各实施方式的特征部分从最初就是预先确定的。
[0051]
以下，参照附图，对本实用新型的实施方式进行说明，利用附图描述本实施方式的车辆用空调装置。
[0052]
本实用新型提出一种车辆用空调装置，适用于将电动机(motor)作为驱动源的电动车(electric vehicle)，且也适用于将发动机和电动机作为驱动源的双动力型车辆，亦即装有内燃机(internal combustion engine)(或其他热机) 和电动机，两者以不同方式相互配合联合驱动的汽车混合动力汽车(hybridelectric vehicle)。本实施方式中，以将本实用新型的车辆用空调装置适用在电动车作为举例说明。然而，本实用新型并不限于此。
[0053]
图1是本实用新型的一种实施方式的车辆用空调装置的示意图。本实用新型提出的车辆用空调装置具备进行制冷运转模式的空调制冷回路、进行制暖运转模式的空调暖气回路、进行除霜运转模式的除霜回路。
[0054]
如图1所示，车辆用空调装置100具备通风管道110，经由通风管道110 的空气导入口inlet将空气导入至车辆用空调装置100并经由通风管道110 的空气吹出口outlet将空调空气送出至车室内的方式设置在车辆。亦即，通风管道110具备用于将空气导入到通风管
道110内的空气导入口inlet和用于将经过蒸发器eva除热的空调空气(亦即冷空气)或经过室内热交换器 inhx的空调空气(亦即热空气)朝向车室内送出的空气吹出口outlet。
[0055]
如图1所示，车辆用空调装置100包括用于压缩热交换介质的压缩机 (compressor)com、进行从压缩机com排出的热交换介质与被导入的空气热交换的室内热交换器(inside heat exchanger)inhx、进行从室内热交换器 inhx排出的热交换介质与车室外的外部空气的热交换的室外热交换器(outside heat exchanger)outhx、接收从室外热交换器outhx流出的热交换介质的接收罐(receiver tank)retank、将从接收罐retank流出的且被减压而且被膨胀后的热交换介质的蒸发器(evaporator)eva、用于回收来自室外热交换器outhx的热交换介质和来自蒸发器eva的热交换介质的储液器(accumulator)accu。
[0056]
其中，如图1所示，在室内热交换器inhx和室外热交换器outhx之间，设置膨胀阀102，该膨胀阀102例如是电子膨胀阀(electrical expansionvalve)，用于使热交换介质进入室外热交换器outhx之前膨胀。此外，在膨胀阀102和室外热交换器outhx之间，设置四通阀104。该四通阀104例如是具有热交换介质能够流入/流出的四个开口(如后述的第1开口104a、第2开口104b、第3开口104c和第4开口104d)且以可将四个开口中的任意的两个开口相互连通的方式构成。
[0057]
如图1所示，车辆用空调装置100在进行制冷运转模式的空调制冷回路如下形成。首先，经由压缩机com压缩后的热交换介质流入设置在通风管道 110的内部的室内热交换器inhx后与被导入的空气进行热交换，从室内热交换器inhx排出的热交换介质经由第1支管b1流入室外热交换器outhx，且在第1支管b1和室外热交换器outhx之间(亦即室外热交换器outhx 的用于导入热交换介质的热交换介质入口(压缩机侧cs)的附近)设置膨胀阀102，膨胀阀102用于使热交换介质进入室外热交换器outhx之前膨胀。膨胀后的热交换介质经由四通阀104并从室外热交换器outhx的压缩机侧 cs进入室外热交换器，从室外热交换器outhx排出的热交换介质流入设置在室外热交换器outhx的热交换介质出口(接收罐侧rs)的下游侧的接收罐retank，热交换介质将流入设置在接收罐retank的下游侧的过冷式冷凝器(sub cooling condenser)sc，以使对热交换介质进行冷却。冷却后的热交换介质再经由制冷运转模式用电磁阀(electromagnetic valve(solenoidvalve))mv1的控制，经由第2支管b2被导入到设置在蒸发器eva的上游侧的制冷用辅助热交换器(cooling supplementary heat exchanger)shx进行热交换之后，流入设置在通风管道110的内部的蒸发器eva。其中，在第2 支管b2和蒸发器eva之间(亦即室蒸发器eva的用于导入热交换介质的流入口(未图示)的附近)设置蒸发器侧膨胀阀ev2，蒸发器侧膨胀阀ev2 用于使热交换介质进入蒸发器eva之前膨胀。在通风管道110的内部，亦即在空气导入口inlet和空气吹出口outlet之间，蒸发器eva的上游侧设置有用于将空气吹向蒸发器eva的鼓风机(blower)bl，通过鼓风机bl将被蒸发器eva除热后的空调空气(亦即冷空气)吹向空气吹出口outlet。如此，车辆用空调装置进行制冷运转模式。此外，从蒸发器eva排出的热交换介质将会经过第3支管b3后被导入用于回收热交换介质的储液器accu 中，被回收的热交换介质再次被导入压缩机com，以进行下次的循环。
[0058]
如图1所示，在本实施方式中，车辆用空调装置100在进行制暖运转模式的空调制暖回路的形成如下。与空调制冷回路类似，在空调制暖回路中，从压缩机com排出的热交换介质流入室内热交换器inhx，并通过鼓风机 bl将被室内热交换器inhx进行热交换后的空
调空气(亦即热空气)吹向空气吹出口outlet。从室内热交换器inhx排出的热交换介质经由膨胀阀102，并且经由四通阀104，流入室外热交换器outhx。此处，从四通阀104流出的热交换介质是从接收罐侧rs流入室外热交换器outhx，再从压缩机侧 cs将热交换介质从室外热交换器outhx排出。然而，与空调制冷回路不同，在空调制暖回路中，从室外热交换器outhx的压缩机侧cs的热交换介质出口排出的热交换介质将经由第3支管b3被导入到用来回收热交换介质的储液器accu中，从被回收的热交换介质再次被导入压缩机com。如此，形成空调制暖回路。换句话说，在空调制暖回路中，从室外热交换器outhx的压缩机侧cs排出的热交换介质是流入储液器accu而被回收，并不经过过冷式冷凝器sc、制冷用辅助热交换器shx和蒸发器eva。
[0059]
如图1所示，在本实施方式中，车辆用空调装置100在进行除霜运转模式的空调除霜回路的形成如下。与空调制冷回路类似，在空调除霜回路中，从压缩机com排出的热交换介质流入室内热交换器inhx，再从室内热交换器inhx排出的热交换介质经由第1支管b1流经过连接于第1支管b1和第 2支管b2之间的管路之后，再经由除霜运转模式用电磁阀mv2的控制，热交换介质经由第2支管b2被导入到设置在蒸发器eva的上游侧的制冷用辅助热交换器shx进行热交换之后，流入设置在通风管道110的内部的蒸发器 eva。如此，形成空调除霜回路。在空调除霜回路中，热交换介质不经过室外热交换器outhx和过冷式冷凝器sc，而是经过连接于第1支管b1和第2支管b2之间的管路之后从第3支管b3流入蒸发器eva。
[0060]
图2是图1的车辆用空调装置的室外热交换器的示意图。如图2所示，本实施方式中，室外热交换器outhx具有热交换介质能够流入/流出的热交换介质流通口设置在压缩机侧cs和接收罐侧rs。其中连通于接收罐侧rs 和压缩机侧cs之间的热交换介质通道设置成位在接收罐侧rs的热交换介质通道(亦即位在接收罐侧rs的热交换介质流通口)的流路截面积小于位在压缩机侧cs的热交换介质通道(亦即位在压缩机侧cs的热交换介质流通口) 的流路截面积。
[0061]
通过将流四通阀104设置在膨胀阀102和室外热交换器outhx之间，来切换热交换介质在室外热交换器outhx内流通的方向。亦即，仅在既有的制冷系统专用的室外热交换器和膨胀阀之间设置四通阀104，以使室外热交换器在发挥吸热和放热功能时使热交换介质以最佳化的流量进入室外热交换器，来确保室外热交换器能够与该对应的功能具有最适合的流路截面积，能够使热交换介质通过时的压力损失最小化。
[0062]
图3是图1的四通阀的示意图。图4a和图4b是示出图3的四通阀在作动时的内部流路的示意图。图4a是在制暖运转模式中四通阀作动时形成的空调制暖回路的示意图，图4b是在制冷运转模式中四通阀作动时形成的空调制冷回路的示意图。
[0063]
如图1、图3、图4a和图4b所示，四通阀104设置成当车辆用空调装置进行制暖运转模式时，经由四通阀104的切换，热交换介质从室外热交换器的设置有接收罐的接收罐侧rs进入并从与接收罐侧相对的压缩机侧cs排出，形成空调制暖回路的一部分。当车辆用空调装置进行制冷运转模式时，经由四通阀104的切换，热交换介质从室外热交换器的压缩机侧cs进入并从接收罐侧rs排出，形成空调制冷回路的一部分。
[0064]
如图3、图4a和图4b所示，四通阀104具有热交换介质能够流入且与膨胀阀102连接的第1开口104a、热交换介质能够流入/流出且与室外热交换器的所述压缩机侧cs连接的第2开口104b、热交换介质能够流入/流出且与室外热交换器的接收罐侧rs连接的第3开口
104c、热交换介质能够流出的第4开口104d。
[0065]
如图4a所示，在制暖运转模式中，经由切换四通阀104，第1开口104a 与第3开口104c连通且第2开口104b与第4开口104d连通，形成空调制暖回路的一部分。换句话说，当车辆用空调装置100进行制暖运转模式时，热交换介质从膨胀阀102流入四通阀104的第1开口104a，此时在四通阀 104的内部第1开口104a与第3开口104c是连通的状态，热交换介质从四通阀104的第3开口104c流出后从室外热交换器outhx的接收罐侧rs进入室外热交换器outhx(本实施方式中是以会先流经过过冷式冷凝器sc和接收罐retank后再进入室外热交换器为举例)，流入室外热交换器outhx 的热交换介质流经过热交换介质通道后将会从压缩机侧cs排出并再次经由第2开口104b进入四通阀104，此时在四通阀104的内部第2开口104b与第4开口104d是连通的状态，故最后热交换介质经由第4开口104d排出后，经由第3支管b3流入储液器accu被回收。
[0066]
如图4b所示，在制冷运转模式中，经由切换四通阀104，第1开口104a 与第2开口104b连通且第3开口104c与第4开口104d连通，形成空调制冷回路的一部分。换句话说，当车辆用空调装置100进行制冷运转模式时，热交换介质从膨胀阀102流入四通阀104的第1开口104a，此时在四通阀 104的内部第1开口104a与第2开口104b是连通的状态，热交换介质从四通阀104的第2开口104b流出后从室外热交换器outhx的压缩机侧cs进入室外热交换器outhx，流入室外热交换器outhx的热交换介质流经过热交换介质通道后将会从接收罐侧rs排出并再次经由第3开口104c进入四通阀104，此时在四通阀104的内部第3开口104c与第4开口104d是连通的状态，故最后热交换介质经由第4开口104d排出后，经由制冷运转模式用电磁阀mv1的控制，流向蒸发器eva。
[0067]
据此，通过设置四通阀104，在发挥吸热功能时(例如制暖运转模式)，为了应付此时流入的热交换介质处于气体和液体混合的状态而比容量 (specific volume)是呈现较小的情况，通过四通阀104，使热交换介质从流路截面积比较窄的接收罐侧rs进入，能够防止热交换介质通过时的压力损失。另一方面，通过四通阀104的切换，在发挥放热功能时(例如制冷运转模式)，为了应付此时流入的热交换介质处于气体的状态而比容量是呈现较大的情况，通过四通阀104，使热交换介质从流路截面积比较宽的压缩机侧 cs进入，能够防止热交换介质通过时的压力损失。
[0068]
除此之外，如图3、图4a和图4b所示，本实施方式中，四通阀104例如由具备上本体部106a和下本体部106b的阀座106构成。第1开口104a、第2开口104b和第3开口104c形成在上本体部106a。而第4开口104d形成在下本体部106b，且上本体部106a和下本体部106b之间设置有分隔壁 106c。分隔壁106c形成有将上本体部106a和下本体部106b连通的连通孔 106h。
[0069]
如此，本实施方式的车辆用空调装置100中，通过将四通阀104设置在室外热交换器outhx和膨胀阀102之间，来切换热交换介质在室外热交换器outhx内流通的方向，以使室外热交换器outhx在发挥吸热和放热功能时使热交换介质以最佳化的流量进入室外热交换器outhx，来确保室外热交换器outhx能够与该对应的功能具有最适合的流路截面积，能够使热交换介质通过时的压力损失最小化。
[0070]
综合上述，本实用新型的车辆用空调装置，通过将四通阀设置在膨胀阀和室外热交换器之间，来切换热交换介质在室外热交换器内流通的方向，使热交换介质在制暖运转
模式时的在室外热交换器内流通的方向切换成与在制冷运转模式时的流通的方向相反，以使热交换介质入口在不同的运转模式(制暖运转模式和制冷运转模式)中具有不同的流路截面积。如此，仅在既有的室外热交换器和既有的膨胀阀之间设置四通阀，以使室外热交换器在发挥吸热和放热功能时使热交换介质以最佳化的流量进入室外热交换器，来确保室外热交换器能够与该对应的功能具有最适合的流路截面积，能够使热交换介质通过时的压力损失最小化，从而能够提升车辆用空调装置的整体效率。
[0071]
最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型的实施方式的技术方案的范围。