[發明專利]單體熱泵式空氣調節器及板型熱交換器

有效

• 申請號: 201310097712.5
• 申請日: 2013-03-25
• 公開（公告）號: CN103375863B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: P·S·卡德爾;G·S·弗里蘭;F·V·奧蒂
• 申請（專利權）人: 馬勒國際有限公司
• 主分類號: F24F5/00
• 分類號: F24F5/00;F25B39/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 浦易文

技術領域

本申請是2012年2月16日提交的國際申請PCT/US2012/025419的部分繼續申請，該申請PCT/US2012/025419要求2011年2月17日提交的美國臨時專利申請61/443,774的優先權。

本申請也是2012年2月14日提交的美國專利申請13/396,211的部分繼續申請，該申請13/396,211要求2011年2月17日提交的美國臨時專利申請61/443,774的優先權。

國際申請PCT/US2012/025419、美國專利申請13/396,211以及美國臨時專利申請61/443,774的全文都以參見的方式納入本文。

本發明涉及一種用于機動車輛的供暖和空氣調節系統；具體涉及一種熱泵式空氣調節系統；更具體地涉及一種用于熱泵式空氣調節系統的熱交換器。

背景技術

為了使車廂中的乘客感到舒適，機動車輛通常包括專用的空調系統和供暖系統。供暖系統包括加熱器芯部，該加熱器芯部位于車輛的供暖、通風以及空氣調節(HVAC)模塊內部。加熱器芯部通常是液體對空氣的熱交換器，該熱交換器將熱能供給至車廂以實現舒適地供暖。諸如基于乙二醇的冷卻劑之類傳熱液體將來自內燃機的廢熱傳送至加熱器芯部，在此來自傳熱液體的熱能傳遞至通過加熱器芯部流至車廂的周圍空氣。隨著更大效率內燃機、具有較小內燃機的混合車輛以及尤其是電動車輛的出現，可用于為車廂中的乘客提供舒適性的熱能會不夠。

為了向具有較小內燃機的車輛的車廂提供補充熱量，已知在熱泵模式操作空調系統。典型的機動車輛空調系統包括位于HVAC模塊中的蒸發器和位于暴露于外部環境空氣的前部機艙中的冷凝器。壓縮機使兩相制冷劑循環通過蒸發器，在此該制冷劑通過吸收來自車廂的熱量而膨脹成低壓蒸氣制冷劑。在低壓蒸氣被壓縮機壓縮成高壓蒸氣之后，蒸氣相制冷劑傳遞至冷凝器，在此高壓蒸氣通過將熱量釋放到環境大體中而冷凝成高壓液體制冷劑。液相制冷劑通過膨脹裝置返回至蒸發器，該膨脹裝置使高壓液體制冷劑轉化成液態和蒸氣態制冷劑的低壓混合物以持續循環。通過在熱泵模式操作空調系統，制冷劑流逆流，在該情形中，冷凝器通過蒸發液態制冷劑而吸收來自外部環境空氣中的熱量，且蒸發器通過冷凝蒸氣態制冷劑而將熱量釋放至車廂。由于空調系統用于空氣調節模式時的低壓側會變為用于熱泵模式時的高壓側，因而在熱泵模式中操作空調系統的一個缺點是由于需要不得不通過使用較厚規格的管件和配件來強化整個系統的制冷劑管路而增大系統的復雜度。此外，需要對蒸發器進行強化以承受高壓制冷劑，并且連同附加的相關管路一起安裝附加的膨脹裝置和接納器。在熱泵模式中操作空調系統的另一已知缺點是在較寒冷的氣候下，由于冷凝器的表面溫度下降到32°F以下，使得冷凝在冷凝器表面上的任何濕氣會凍結，由此會降低系統的效率并且甚至會損壞冷凝器。

已知電加熱器用于向使用空調系統作為熱泵的車輛的車廂提供補充熱量。在最寒冷的氣候下，已知在熱泵模式中操作空調系統是無效的；因此，需要附加的電加熱器。然而，對于混合和電動車輛來說，電加熱器代表著會增大電流提取，而這會顯著地減小電力驅動范圍。

綜上所述，需要一種向機動車輛的車廂提供補充熱量的供暖系統，該供暖系統無需使空調系統的制冷劑循環逆轉或者不利地影響電力驅動范圍。

發明內容

本發明涉及一種單體熱泵式空氣調節器(單體HPAC)，該單體熱泵式空氣調節器具有板型熱交換組件、電力驅動的壓縮機以及電力驅動的冷卻劑泵。該板型熱交換組件包括多個板，該多個板堆疊并且氣密地密封在上游端板和下游端板之間。堆疊板限定了冷凝/激冷部分、積存部分以及蒸發/激冷部分，該冷凝/激冷部分鄰近于上游端板，該積存部分鄰近于下游端板，而蒸發/激冷部分夾在冷凝/激冷部分和積存部分之間。

上游端板包括制冷劑進口、吸熱冷卻劑進口以及吸熱冷卻劑出口。下游端板包括制冷劑出口、放熱冷卻劑進口以及放熱冷卻劑出口。制冷劑通道延伸穿過板型熱交換組件并且與制冷劑進口和制冷劑出口液壓連通，吸熱冷卻劑通道延伸穿過冷凝/激冷部分并且與吸熱冷卻劑進口和吸熱冷卻劑出口液壓連通，而放熱冷卻劑通道延伸穿過蒸發/激冷部分并且與放熱冷卻劑進口和放熱冷卻劑出口液壓連通。放熱冷卻劑通道和吸熱冷卻劑通道與制冷劑通道非接觸地熱連通。

板型熱交換組件可包括制冷劑膨脹裝置，該制冷劑膨脹裝置具有進入端和離開端，該進入端和離開端設置在蒸發/激冷部分的制冷劑膨脹腔室內。制冷劑膨脹裝置的進入端與冷凝/激冷部分內的制冷劑通道液壓連通，而離開端與制冷劑膨脹腔室液壓連通。