专利名称：空调设备和用于运行空调设备的方法
技术领域：
本发明涉及一种尤其用于汽车的空调设备。此外本发明还涉及一种用于运行这种空调设备的方法。
背景技术：
由DE 603 03 056 T2已知一种带有冷却回路的汽车空调设备，该冷却回路包括用于冷却汽车内室的蒸发器、压缩机以及冷凝器。此外，还设置用于降低制冷剂压力的膨胀阀。之前很多年在这种空调设备中用作制冷剂的氟利昂由于它分解臭氧的潜能而在当时被一些不含氟的制冷剂所替代。但这些可替代使用的制冷剂中部分也会因产生强烈的温室气体效应而有问题，例如广泛使用的制冷剂R134a。因此，还要寻求温室潜能小的备选方案，其中制冷剂R1234yf由于它与的热动力特性非常相似并且温室潜能非常低，所以被视为是大有可为的。然而，现在已经部分使用的和将来要使用的更环保的制冷剂一般不如之前使用的氟利昂有效率。因此，已经部分地使用内部的换热器(热交换器)作为一种功率放大器，其将热量从高压侧传递到低压侧并由此使制冷剂的温度在进入膨胀阀之前降低。此处的问题是，同时必须忍受在压缩机之前在低压侧温度上升的缺点。在系统高负载工作时额外的热量注入会使压缩机达到临界的工作温度。这会降低压缩机和必要时其他相关部件的寿命。
发明内容
因此，本发明所要解决的技术问题是，提供一种空调设备，其虽然使用环保的制冷剂但效率也很高，同时还具有很长的寿命。按本发明该技术问题通过一种具有在冷却回路中导引的制冷剂的空调设备和这种空调设备的运行方法解决。按本发明的一方面，冷却回路包括至少一个布置在低压侧的蒸发器、一个布置在高压侧的冷凝器、一个连接在低压侧和高压侧之间的压缩机以及一个连接在高压侧和低压侧之间的热力膨胀阀。此外，还设有一个用于将来自高压侧制冷剂的热量传递到低压侧制冷剂的内部换热器。热力膨胀阀具有一个带有控制充注物(Meuerfuelhmg)的阀头，其中，控制充注物的特性曲线的斜率s为 0. 75bar/10°C彡 s 彡 1. 05bar/10°C。在此，该特性曲线给出的斜率是指热力膨胀阀在典型工作领域在静态过热范围内的一条近似直线。热力膨胀阀使用在空调设备中，以便按本身已知的方式根据冷却回路中在蒸发器之后的制冷剂温度来调节进入蒸发器中的制冷剂的量。热力膨胀阀具有一个带有腔室的阀头，该腔室填充有作为控制充注物的流体。该腔室以一个测量高压侧制冷剂的温度的膜片为边界。在膨胀阀的作用面的一侧作用有控制充注物与温度有关的压力，另一侧则作用有尚压。从由此产生的压力差中获得一个调节力，这个调节力移动阀元件并且根据阀座的节流特性释放一个用于制冷剂流至蒸发器的流动横截面。此外，在此阀特性由控制充注物的膨胀特性，S卩，蒸气压力曲线确定。传统上使用特性曲线的斜率为0. 7bar/10°C的控制充注物。而按本发明提供的空调设备以一个更大的特性曲线斜率工作，因此热力膨胀阀灵敏地对低压侧温度的上升作出反应。若低压侧的温度上升，则因此在热力膨胀阀中打开更大的流动横截面，以便更多的制冷剂流至蒸发器中。由此在负载保持相同的情况下又降低了低压侧的温度。空调设备的优点是，温度较低的制冷剂进入压缩机中，从而降低了压缩机的工作温度。由此，压缩机的负载也在高负载工作时保持很小并因此延长了其寿命。业已表明，斜率调节到O.^bar/KTC的特性曲线非常适合于压缩机的卸载，而不必由此忍受一些缺点。在一种实施形式中，控制充注物的特性曲线斜率为 0. 8bar/10°C 彡 s 彡 1. 0bar/10°C，优选 0. 8bar/10°C 彡 s 彡 0. 9bar/10°C。在一种实施形式中，冷却回路附加地具有一个设置在低压侧的第二蒸发器，其中， 第二蒸发器可以设计用于冷却蓄电池。该实施形式例如可以使用在混合动力车中，其中，蓄电池有强烈的冷却需求。第二蒸发器也可以用于额外地冷却汽车舱室。在此在第二蒸发器之前也可以设置一个热力膨胀阀，其中，热力膨胀阀具有一个带有控制充注物的阀头，其中，控制充注物的特性曲线的斜率为
0.75bar/10 °C 彡 s 彡 1. 05bar/10 "C,优选 0. 9bar/10 °C 彡 s 彡 1. 05bar/10 °C，更优选
1.Obar/10°C^ s 彡 1. 05bar/10°C。在此可以选择第二热力膨胀阀的特性曲线的斜率大于第一热力膨胀阀的特性曲线的斜率，以稳定冷却回路。因此冷却回路包括一个或多个热力膨胀阀，其中，在冷却回路中各个热力膨胀阀的斜率s都适用0. 75bar/10°C^ s ^ 1. (^bar/10°C。冷却回路中导引的制冷剂例如设计成或R1234yf，其中，制冷剂一般依照德国工业标准DIN8960命名。按本发明的一方面，提供一种带有所述空调设备的汽车。按本发明的另一方面，提供一种用于运行空调设备的方法，其中，在冷却回路中制冷剂在蒸发器中通过吸收周围热量蒸发，随后借助压缩机压缩并且在冷凝器中冷凝。在此， 在蒸发之前从已冷凝的制冷剂中抽出热量，其中，抽出的热量在蒸发器和压缩机之间注入冷却回路中，并且随后制冷剂通过一个热力膨胀阀降低压力，其中，为热力膨胀阀的阀头使用一种具有斜率为0. 75bar/10°C^ s ( 1. (^bar/10°C的特性曲线的控制充注物。
以下根据附图进一步阐述本发明的实施例。在附图中图1是按本发明第一种实施形式的空调设备的冷却回路示意图；图2是按本发明第二实施形式的空调设备的冷却回路示意图；图3是按本发明一种实施形式的热力膨胀阀的控制充注物的特性曲线示意图。
具体实施例方式在所有附图中，相同的部件具有相同附图标记。按第一种实施形式的在图1中所示的空调设备1具有一条由制冷剂沿用箭头3表示的流动方向流经的冷却回路2。在蒸发器4中制冷剂通过吸收来自汽车舱室的周围热量蒸发，随后由压缩机5压缩并在冷凝器6中冷凝。热力膨胀阀9根据冷却回路2中位于蒸发器4之后的制冷剂温度调节流入蒸发器 4的制冷剂量。为此，设置一个未详细示出的控制管道15。作为备选，冷却回路2本身也可以在蒸发器4之后导引通过膨胀阀9。此外，冷却回路2具有一个内部换热器10，该内部换热器10例如可以设计成管中管系统，并且将热量从高压侧8传递到低压侧7上并且由此使制冷剂的温度在进入膨胀阀 9之前降低。由此可在蒸发器4中吸收更多的热量，以便加大空调设备1的功率。图2示出按本发明第二种实施形式的空调设备1。按第二种实施形式的空调设备 1与图1中所示的空调设备不同在于，它具有一条带有另一个蒸发器12的分支回路11，该分支回路11同样可以用于冷却汽车舱室或也用于冷却蓄电池或其他需要冷却的部件。制冷剂进入另一个蒸发器12也可以借助一个热力膨胀阀调节，在图2中该热力膨胀阀以另一个带有控制管道16的热力膨胀阀13示出。按第二种实施形式，选择热力膨胀阀9的特性曲线的斜率大约为0. 85bar/10°C, 另一个热力膨胀阀13的特性曲线的斜率大约为1. 05bar/10°C。以这种方式，既避免了压缩机5过热，又实现了冷却回路2中较大的稳定度。在图1的空调设备1和图2的空调设备1中，在热力膨胀阀9、13的阀头中均使用控制充注物，该控制充注物的特性曲线14选择为，使得即便在高负载工作时能够避免压缩机5热负载过大。为此，控制充注物的组成选择为，如图3所示，特性曲线14的斜率例如为 0. ^bar/KTC。在此斜率可以在至少+/-0. (^bar/10°C至例如+/-0. lbar/10°C的公差范围内移动，而不会明显影响有效性。附图标记清单1空调设备2冷却回路3 箭头4蒸发器5压缩机6冷凝器7低压侧8高压侧9热力膨胀阀10内部的换热器11分支回路12另一个蒸发器13另一个热力膨胀阀
14特性曲线15控制导管 16控制导管
权利要求
1.一种空调设备(1)，带有在冷却回路( 中流动的制冷剂，所述冷却回路( 包括至少一个布置在低压侧上的蒸发器G)、一个布置在高压侧上的冷凝器(6)、一个连接在低压侧和高压侧之间的压缩机(5)以及一个连接在高压侧和低压侧之间的热力膨胀阀(9)，其中，还设有一个用于将来自所述高压侧制冷剂的热量传递到所述低压侧制冷剂的内部换热器(10)，并且其中，所述热力膨胀阀(9)具有一个带有控制充注物的阀头，其中，控制充注物的特性曲线的斜率s为0. 75bar/10°C^ s彡1. 05bar/10°C。
2.如权利要求1空调设备(1)，其特征在于，所述控制充注物的特性曲线斜率s为 0. 8bar/10°C彡 s 彡 1. 0bar/10°C。
3.如权利要求1或2空调设备(1)，其特征在于，所述控制充注物的特性曲线斜率s为 0. 8bar/10°C彡 s 彡 0. 9bar/10°C。
4.如权利要求1至3之一所述的空调设备(1)，其特征在于，所述冷却回路O)附加地具有一个设置在所述低压侧上的第二蒸发器(12)。
5.如权利要求4所述的空调设备(1)，其特征在于，在所述第二蒸发器(12)之前也设置一个热力膨胀阀(13)，其中，所述热力膨胀阀(1 具有一个带有控制充注物的阀头， 其中，所述控制充注物的特性曲线的斜率s为0. 75bar/10°C^ s ( 1. (^bar/10°C，优选 0. 9bar/10°C 彡 s 彡 1. 05bar/10°C，更加优选 1. Obar/10°C ^ s 彡 1. 05bar/10°C。
6.如权利要求1至5之一所述的空调设备(1)，其特征在于，在所述冷却回路O)中导引的制冷剂设计成R134a。
7.如权利要求1至5之一所述的空调设备(1)，其特征在于，所述冷却回路(2)中导引的制冷剂设计成R1234yf。
8.一种带有如权利要求1至7之一所述的空调设备(1)的汽车。
9.一种用于运行空调设备(1)的方法，其中，在冷却回路O)中，制冷剂在蒸发器中通过吸收周围热量蒸发，随后借助压缩机(5)压缩并且在冷凝器(6)中冷凝， 其中，在所述蒸发之前从已冷凝的制冷剂中抽出热量，其中，所抽出的热量在所述蒸发器(4)和所述压缩机( 之间注入所述冷却回路O)中，并且随后所述制冷剂通过一个热力膨胀阀(7)降低压力，其中，为所述热力膨胀阀(9)的阀头使用一种具有斜率s为 0. 75bar/10°C^ s ^ 1. 05bar/10°C的特性曲线的控制充注物。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述控制充注物的特性曲线的斜率s为 0. 8bar/10°C彡 s 彡 1. 0bar/10°C。
11.如权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述控制充注物的特性曲线的斜率S 为 0. 8bar/10°C彡 s 彡 0. 9bar/10°C。
12.如权利要求9至11之一所述的方法，其特征在于，所述冷却回路(2)附加地具有布置在所述低压侧上的第二蒸发器(12)。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，在所述第二蒸发器(12)之前也设置一个热力膨胀阀(13)，其中，所述热力膨胀阀(1 具有一个带有控制充注物的阀头，其中，所述控制充注物的特性曲线的斜率s为0. 75bar/10°C^ s ( 1. (^bar/10°C，优选 0. 9bar/10°C 彡 s 彡 1. 05bar/10°C，更优选 1. Obar/10°C ^ s 彡 1. 05bar/10°C。
14.如权利要求9至13之一所述的方法，其特征在于，用作所述冷却回路O)中导引的制冷剂。
15.如权利要求9至13之一所述的方法，其特征在于，R1234yf用作所述冷却回路(2) 中导引的制冷剂。
全文摘要
本发明涉及一种空调设备(1)，带有在冷却回路(2)中流动的制冷剂，所述冷却回路(2)包括至少一个布置在低压侧上的蒸发器(4)、一个布置在高压侧上的冷凝器(6)、一个连接在低压侧和高压侧之间的压缩机(5)以及一个连接在高压侧和低压侧之间的热力膨胀阀(9)，其中，还设有一个用于将来自所述高压侧制冷剂的热量传递到所述低压侧制冷剂的内部换热器(10)，并且其中，所述热力膨胀阀(9)具有一个带有控制充注物的阀头，其中，控制充注物的特性曲线的斜率s为0.75bar/10℃≤s≤1.05bar/10℃。
文档编号F25B1/00GK102425871SQ20111022464
公开日2012年4月25日 申请日期2011年8月4日 优先权日2010年8月5日
发明者I.拉扎里迪斯, L.塞波尔德 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司