一種空調系統(tǒng)及一種熱交換器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種空調系統(tǒng)及一種熱交換器，空調系統(tǒng)包括壓縮機、室外熱交換器、第一換熱器、第二換熱器和至少二個節(jié)流裝置，室外熱交換器為微通道熱交換器，包括第一進口、第二進口、出口、分配管、集流管、扁管、翅片、位于所述分配管內用于分配介質的分配器，分配器上均勻分布有分配小孔；第一進口直接與分配管的分配腔連通，而第二進口通過所述分配器上的分配小孔與分配腔連通；在制冷模式時，氣態(tài)介質通過第一進口進入分配管，而在制熱模式時，介質通過所述第二進口進入分配管，使制冷模式下介質流經室外熱交換器的壓力損失明顯降低，從而提高系統(tǒng)效率。
【專利說明】一種空調系統(tǒng)及一種熱交換器

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及空調【技術領域】，特別涉及一種汽車空調系統(tǒng)，及該空調系統(tǒng)所用的一 種熱交換器。

【背景技術】
[0002] 隨著低碳經濟的發(fā)展，對節(jié)能減排提出了更加嚴格的要求，世界各國都把新能源 汽車作為汽車工業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略方向，而電動汽車或混合動力汽車由于有節(jié)能環(huán)保的特點， 成為今后汽車發(fā)展方面之一。但電動汽車由于使用電池作為動力來源，電池作為核心部件， 其成本和容量/重量制約著新能源汽車的發(fā)展；其空調系統(tǒng)同樣也不同于原有的汽車空調 系統(tǒng)。傳統(tǒng)的內燃機式汽車，可以利用內燃機的余熱和發(fā)動機排氣的熱量來加熱車廂，而電 動汽車的動力主要來自于電機，缺少了發(fā)動機的熱量可以利用。
[0003] 另外，在傳統(tǒng)汽車中，鼓風機和冷凝電機是汽車空調主要的用電源，而在電動汽車 /混合動力汽車上用電的就不僅僅是鼓風機和冷凝電機，這一矛盾將更加突出： 首先，壓縮機沒有發(fā)動機的驅動，完全依靠電能； 其二，同樣因為沒有了發(fā)動機，在制熱時沒有發(fā)動機的余熱可用，也要完全依靠電能。 這樣如何提高電能的利用率，成為電動汽車或混合動力汽車空調的主要問題； 第三，對于環(huán)境比較惡劣的地區(qū)，如夏季高溫或冬季高寒的地區(qū)這一矛盾尤為突出。
[0004] 如圖8所示的電動汽車空調系統(tǒng)中，該系統(tǒng)有兩個主要循環(huán)：制冷循環(huán)1000和 加熱循環(huán)2000。汽車空調系統(tǒng)包括兩個空調箱總成：車廂空調箱1010和電池模塊空調箱 1020 :車廂空調箱1010中包括車廂蒸發(fā)器1011和車廂加熱器1012,電池模塊空調箱1020 中包括電池模塊蒸發(fā)器1021和電池模塊加熱器1022。在進行制冷循環(huán)時，其工作過程為： 在夏季工況時，開啟空調，壓縮機1001開始工作，消耗一定的電能，將低溫低壓的氣態(tài)工質 壓縮成高溫高壓的氣態(tài)工質，在流過冷凝器1002時放出熱量，工質放出的熱量被環(huán)境空氣 吸收，本身發(fā)生相變而冷凝成液態(tài)，液態(tài)工質在流過膨脹閥1003和/或1005時，使工質降 壓降溫，然后流經車廂蒸發(fā)器1011和/或電池模塊蒸發(fā)器1021時吸收車內和/或電池內 空氣中的熱量，本身發(fā)生相變而蒸發(fā)成氣態(tài)，低溫低壓的氣態(tài)工質再被壓縮機1001壓縮成 高溫高壓的氣態(tài)工質，如此循環(huán)工作。系統(tǒng)中的兩個蒸發(fā)器1011和1021可單獨工作，具體 通過兩個電磁閥1004和1006的通斷來實現(xiàn)流路的控制。
[0005] 而在制熱循環(huán)時，其工作過程2000為：在冬季工況時，電加熱器2003通電，給循環(huán) 2000中的工質進行加熱，同時，水泵2001啟動，把加熱后的工質送至加熱器1012和/或 1022,對車內和/或電池內空氣中進行加熱，具體通過兩個電磁閥2004和2005的通斷來實 現(xiàn)流路的控制從而提供熱源。加熱器1012和1022可單獨工作，通過電磁閥2004和2005 的通斷來實現(xiàn)。
[0006] 然而，在上述系統(tǒng)中，還存在以下缺陷： 1)制冷循環(huán)時，壓縮機的吸氣溫度大體等于蒸發(fā)器1011和1021出口端的蒸發(fā)溫度，壓 縮機的吸氣壓力大體等于蒸發(fā)器1011和1021出口端的蒸發(fā)壓力，因而當該系統(tǒng)處于高溫 極熱地區(qū)時，壓縮機的吸氣溫度和吸氣壓力相對比較低，因而降低了壓縮的效率，同時也不 能保證足夠冷量需求。
[0007] 2)制冷采用傳統(tǒng)車上的空調系統(tǒng)，同時或單獨對車廂或電池進行冷卻；而制熱則 采用高壓PTC，即電加熱的方式，同時或單獨對車廂或電池進行加熱。采用電加熱，其效率最 高為100%。這樣該系統(tǒng)除了制冷循環(huán)外，還有循環(huán)2000中工質的加熱循環(huán)系統(tǒng)，即系統(tǒng)相 對較為復雜。
[0008] 3)并且其在制熱時，是完全靠消耗整車的電能系統(tǒng)中的電能來對工質加熱，車廂 和/或電池中的空氣再在散熱器中與較熱的工質進行熱交換，加熱后的空氣再送至車廂和 /或電池中。在這些熱交換過程中，肯定會有熱量的損失，所以效率肯定小于1。
[0009] 4)另外在加熱時，因循環(huán)2000中的工質的比熱相對較大，而電加熱器的功率有 限，導致循環(huán)2000中的工質的升溫相對較慢，進而空氣的升溫也較慢，這樣要影響乘客的 舒適性。
[0010] 5)由于剛啟動時電池等發(fā)熱部件溫度相對較低，而溫度升高較慢，從而會影響到 電池等發(fā)熱部件的使用性能(如行駛里程縮短，使用壽命縮短)。
[0011] 6)再加上該系統(tǒng)同時存在工質的制冷循環(huán)和加熱循環(huán)2000工質的加熱循環(huán)，系 統(tǒng)的零件較多，相對較為復雜，在車上布置困難，制造成本較高。
[0012] 因此，汽車空調也需要改為熱泵式的空調系統(tǒng)，而現(xiàn)有的熱泵式空調一般都不使 用微通道熱交換器作為室外熱交換器。


【發(fā)明內容】

[0013] 本發(fā)明要解決的技術問題為提供一種空調系統(tǒng)，該空調系統(tǒng)能夠使用微通道熱交 換器作為室外熱交換器，并且在制冷時介質直接進入分配管，可以減小制冷時介質進入室 外熱交換器的壓力損失，并提高空調系統(tǒng)在制冷時的效率。
[0014] 為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種空調系統(tǒng)，包括制冷模式和制熱模式；所述 空調系統(tǒng)包括壓縮機、與外部環(huán)境進行熱交換的室外熱交換器，其特征在于所述空調系統(tǒng) 還包括第一換熱器、第二換熱器和至少二個節(jié)流裝置：第一節(jié)流裝置、第二節(jié)流裝置；所述 室外熱交換器為微通道熱交換器，所述室外熱交換器包括第一進口、第二進口、出口、分配 管、集流管、連通所述分配管與集流管的若干扁管、扁管之間固定的翅片、位于所述分配管 內用于分配介質的分配器，所述分配器上均勻分布有分配小孔；所述分配小孔與分配管的 分配腔連通；所述第一進口直接與分配管的分配腔連通，而所述第二進口通過所述分配器 上的分配小孔與分配腔連通；在制冷模式時，氣態(tài)介質通過所述第一進口進入所述室外熱 交換器的分配管，而在制熱模式時，介質通過所述第二進口進入所述室外熱交換器的分配 管。
[0015] 所述第一節(jié)流裝置設置于所述室外熱交換器之前，所述第二節(jié)流裝置設置于所述 第一換熱器之前，第一節(jié)流裝置通過管路與所述室外熱交換器的第二進口連接；所述壓縮 機的出口通過管路與所述第二換熱器的進口、或所述室外熱交換器的第一進口、或先通過 所述第二換熱器再與所述室外熱交換器的第一進口連接；所述壓縮機的進口通過管路與所 述第一換熱器的出口或所述室外熱交換器的出口連接。
[0016] 所述室外熱交換器的出口出來的管路至少分成兩路：其中第一路通過控制閥門管 路連接到壓縮機的進口；第二路通過第二節(jié)流裝置、或第二節(jié)流裝置及控制閥門管路連接 到所述第一換熱器的進口；第一換熱器的出口通過管路連接到所述壓縮機的進口；且所述 室外熱交換器的第一進口、第二進口的位置高于所述室外熱交換器出口的位置，且室外熱 交換器在具體安裝時其分配管所處的高度高于所述集流管所處的高度。需要說明的是，本 說明書中提到的管路連接，并不單獨指只有管路，在管路中也還可以設置一些控制閥門或 其它所需要的空調部件如單向閥、氣液分離器、貯液器、及電磁閥等，這些應該是可以理解 的。
[0017] 所述空調系統(tǒng)還包括中間換熱器，中間換熱器為雙流道換熱器：包括相互隔離但 可以進行熱交換的第一換熱單元、第二換熱單元，第一換熱單元的進口與所述第二換熱器 的出口管路連接，第一換熱單元的出口通過所述第一節(jié)流裝置管路連接到所述室外熱交換 器的第二進口；所述第二換熱單元通過第三節(jié)流裝置連接到第一換熱單元的出口，第二換 熱單元的出口通過管路連接到壓縮機的進口；在制熱模式下，第一換熱單元通過與經第三 節(jié)流裝置節(jié)流后的第二換熱單元的介質進行熱交換以降低通過所述第一換熱單元的介質 的溫度。
[0018] 所述空調系統(tǒng)為電動汽車或混合動力的汽車空調系統(tǒng)，所述空調系統(tǒng)還包括對電 池提供冷量的電池換熱器、及設置在電池換熱器之前的另一節(jié)流裝置；該節(jié)流裝置的另一 端與所述室外熱交換器的出口通過管路連接，所述電池換熱器的出口通過管路連接所述壓 縮機的進口。
[0019] 所述空調系統(tǒng)在制冷模式時，高溫高壓的介質經過室外熱交換器冷卻后，從室外 熱交換器的出口出來的介質，分成兩路分別流動：其中一路介質經過第二節(jié)流裝置節(jié)流，降 壓降溫后流向第一換熱器；另一路介質經電池換熱器之前設置的節(jié)流裝置節(jié)流后流向電池 換熱器，對電池進行冷卻；所述第一換熱器與電池換熱器的出口管路連接匯合后再與所述 壓縮機管路連接或通過氣液分離器及管路連接。
[0020] 所述空調系統(tǒng)在制熱模式時，低溫低壓的介質經過室外熱交換器后，從室外熱交 換器的出口出來的介質，一部份可通過管路或氣液分離器及管路回到壓縮機，另一部份可 選擇性地與電池換熱器連通，以對電池提供冷量。
[0021] 所述空調系統(tǒng)還包括除霜模式及除濕模式，在除霜模式時，室外熱交換器的第一 進口與從壓縮機出口過來的管路連接，室外熱交換器的出口通過管路與壓縮機的進口連 接，高溫高壓的氣態(tài)介質從室外熱交換器的第一進口進入室外熱交換器，放出熱量以實現(xiàn) 除霜；在除濕模式時，從壓縮機出口過來的介質先經過第二換熱器、然后再到室外熱交換 器，然后經第二節(jié)流裝置節(jié)流后再到第一換熱器，而吹向室內的空氣是先經過第一換熱器 進行降溫降濕、再經過第二換熱器升溫降濕的。
[0022] 此外，為解決上述技術問題，本發(fā)明還提供一種熱交換器，用于空調系統(tǒng)中與 室外進行了熱交換，所述熱交換器為微通道熱交換器，包括第一進口、第二進口、出口、分配 管、集流管、連通所述分配管與集流管的若干扁管、扁管之間固定的翅片、位于所述分配管 內用于分配介質的分配器，所述分配器上均勻分布有分配小孔；所述分配小孔與分配管的 分配腔連通；所述第一進口直接與分配管的分配腔連通，而所述第二進口通過所述分配器 上的分配小孔與分配腔連通；在空調系統(tǒng)運行在制冷模式時，氣態(tài)介質通過所述第一進口 進入所述室外熱交換器的分配管，而空調系統(tǒng)運行在制熱模式時，介質通過所述第二進口 進入所述室外熱交換器的分配管。
[0023] 所述熱交換器的第一進口、第二進口的位置高于所述室外熱交換器出口的位置， 且熱交換器在具體安裝時其分配管所處的高度高于所述集流管所處的高度。
[0024] 相對于現(xiàn)有技術，上述兩種技術方案均采用了一個微通道熱交換器作為室外熱交 換器，且在制冷時直接進入第一集流管的分配腔中，而不再進入第一集流管內的分配器中， 這樣減小了制冷時工質流經室外熱交換器的壓力損失，提高了系統(tǒng)效率。且由于采用微通 道熱交換器作為室外換熱器，可以使室外機相對體積減小，也使系統(tǒng)的換熱效果更好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025] 圖1為本發(fā)明空調系統(tǒng)第一種實施例的管路連接示意圖； 圖2為圖1所示空調系統(tǒng)中室外熱交換器的局部結構示意圖； 圖3為本發(fā)明空調系統(tǒng)第二種實施例的管路連接示意圖； 圖4為本發(fā)明汽車空調系統(tǒng)的一種實施例的管路連接示意圖； 圖5為圖4所示汽車空調系統(tǒng)在制冷模式下的流動方式示意圖：其中實線部份一般表 示為流通，虛線部份一般表示工質不流通； 圖6為圖4所示汽車空調系統(tǒng)在制熱模式下的流動方式示意圖：其中實線部份一般表 示為流通，虛線部份表示一般情況下工質不流通； 圖7為本發(fā)明汽車空調系統(tǒng)又一種實施例的管路連接示意圖； 圖8為一種典型的汽車空調系統(tǒng)的管路連接示意圖。

【具體實施方式】
[0026] 本發(fā)明的核心是提供一種空調系統(tǒng)，能夠不再需要四通換向閥，而只是通過流路 的簡單切換實現(xiàn)制冷、制熱功能；并且在制冷、制熱時通過室外熱交換器時進入熱交換器的 方式不同，使工質在氣態(tài)方式進入熱交換器時的壓力損失明顯降低，從而提高系統(tǒng)效率。
[0027] 為了使本領域的技術人員更好地理解本發(fā)明的技術方案，下面結合附圖和具體實 施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0028] 請參考圖1及圖2,圖1為本發(fā)明空調系統(tǒng)第一種實施例的管路連接示意圖，圖2 為圖1所示空調系統(tǒng)中室外熱交換器的局部結構示意圖；本說明書中室外熱交換器指的是 相對室內熱交換器而言的，具體的如家用空調中與外界環(huán)境進行換熱的室外側熱交換器或 汽車空調中與車廂外側進行換熱的熱交換器。
[0029] 在第一種實施例中，空調系統(tǒng)的工作模式包括制冷模式、制熱模式、除濕模式；汽 車空調系統(tǒng)包括壓縮機1、與外部環(huán)境進行熱交換的室外熱交換器3、第一空調箱100和至 少二個節(jié)流裝置：第一節(jié)流裝置4、第二節(jié)流裝置7 ;第一空調箱100用于調節(jié)室內的溫度 和/或濕度，第一空調箱100包括第一換熱器101、第二換熱器102 ;空調系統(tǒng)還包括連接于 第一換熱器101前、第二節(jié)流裝置7之前或之后的第二截止閥6。壓縮機1的出口管路連接 到第二換熱器102,第二換熱器102的出口連接到室外熱交換器3 ;室外熱交換器3包括與 系統(tǒng)進行連接的第一進口 31、第二進口 32及出口 33,第二進口 32通過第一節(jié)流裝置4及 管路連接到第二換熱器102,第一進口 31通過第一截止閥8及管路連接到第二換熱器102， 或者第二進口 32與第一節(jié)流裝置4連接的管路、第一進口 31與第一截止閥8連接的管路 并聯(lián)后匯總并與第二換熱器102的出口連接；室外熱交換器3的出口 33出來的管路分成兩 路：第一路331通過第三截止閥14、氣液分離器9連接到壓縮機的進口；第二路332通過第 二截止閥6、第二節(jié)流裝置7連接到第一換熱器101的進口；第一換熱器101的出口通過氣 液分離器9管路連接到壓縮機1的進口。
[0030] 室外熱交換器3為具體為微通道熱交換器，室外熱交換器3還包括分配管36、集流 管37、連通分配管36與集流管37的若干平行的扁管38、扁管38之間通過焊接固定的翅片 39、位于所述分配管36內用于分配介質的分配器34,分配管36與集流管37分別設有多個 扁管插槽用于扁管的固定，扁管與分配管36與集流管37通過焊接保證密封，分配器34上 均勻分布有若干分配小孔35。并且室外熱交換器3在具體安裝時其分配管36略高于集流 管37布置，如可以是分配管36在上方的垂直方向或斜向布置。第一進口 31、第二進口 32 可以如圖所示設置在分配管的一端的端蓋部，另外也可以連接到分配管的中部區(qū)域。
[0031] 在制冷模式時，第一截止閥8開啟、第二截止閥6開啟、第三截止閥14關閉，壓縮 機1消耗一定的電能，將低溫低壓的氣態(tài)制冷劑壓縮成高溫高壓的氣態(tài)制冷劑，工質由壓 縮機1出口出來通過管路到達第二換熱器102,這時溫度風門105關閉，使空氣流與第二換 熱器102基本不進行熱交換，工質流經第二換熱器102后經第一支路111通過第一截止閥 8、第一進口 31流入室外熱交換器3放出熱量，高溫高壓的制冷劑工質在室外熱交換器3中 被室外空氣流D冷卻，發(fā)生相變而冷凝或部份冷凝，同時釋放熱量，釋放的熱量被空氣流D 帶到環(huán)境空氣中去，然后工質從室外熱交換器3的出口 33出來后經第二截止閥6、第二節(jié) 流裝置7進行節(jié)流后流入第一換熱器101，低溫低壓的工質在第一換熱器101中，吸收空氣 流A中的熱量，本身發(fā)生相變而蒸發(fā)成氣態(tài)，出來后經氣液分離器9的分離，液態(tài)制冷劑儲 藏在氣液分離器9內，低溫低壓的氣態(tài)工質再被壓縮機1壓縮成高溫高壓的氣態(tài)制冷劑，如 此循環(huán)工作。
[0032] 由于此時氣態(tài)工質是經第一進口 31流入室外熱交換器3,而第一進口 31是與分配 管36的分配腔30直接連通，而不是通過分配器34的分配小孔35再到分配腔30的，這樣 就明顯減小了工質流動的阻力，提高了系統(tǒng)的效率。
[0033] 在制熱模式時，第一截止閥8關閉、第二截止閥6關閉、第三截止閥14開啟，壓縮 機1消耗一定的電能，將低溫低壓的氣態(tài)制冷劑壓縮成高溫高壓的氣態(tài)制冷劑，工質由壓 縮機1出口出來通過管路到達第二換熱器102,這時溫度風門105打開，使空氣流B與第二 換熱器102進行熱交換，空氣流B吸收高溫工質中的熱量并升溫后吹向室內，提高室內的環(huán) 境溫度；工質流經第二換熱器102后經第二支路112,經第一節(jié)流裝置4節(jié)流并降溫降壓后 通過第二進口 32流入室外熱交換器3,低溫低壓的制冷劑工質在室外熱交換器3中與室外 空氣流D進行熱交換，吸收空氣流D的熱量，釋放的冷量被空氣流D帶到環(huán)境空氣中去；然 后工質從室外熱交換器3的出口 33出來后經第三截止閥14、經氣液分離器9的分離，液態(tài) 制冷劑儲藏在氣液分離器9內，低溫低壓的氣態(tài)工質再被壓縮機1壓縮成高溫高壓的氣態(tài) 制冷劑，如此循環(huán)工作。
[0034] 由于此時液態(tài)或氣液兩相的工質是經第二進口 32流入室外熱交換器3,而第二進 口 32是與分配管36的分配器34連通，然后通過分配器34的分配小孔35再到分配腔30， 這樣可以保證分配到扁管38的介質的均勻，使室外熱交換器換熱相對均勻，從而提高換熱 效率。
[0035] 除濕模式基本與制冷模式相同，只是此時可以打開溫度風門105,在空氣流B流經 第二換熱器102時，可以使空氣流B升溫，這樣空氣流A首先經第一換熱器101冷卻降濕， 然后再經第二換熱器升溫，并進一步降低濕度，可以降低吹向室內的空氣的濕度，達到除濕 的目的。具體這里不再詳細介紹。
[0036] 下面介紹本發(fā)明的第二種具體實施例，如圖3所示，圖3為本發(fā)明空調系統(tǒng)第二種 實施例的管路連接示意圖。本實施例與上面介紹的第一實施例的主要區(qū)別是空調系統(tǒng)還包 括有中間換熱器5,中間換熱器5為雙流道換熱器：包括相互隔離但可以相互進行熱交換的 第一換熱單元51、第二換熱單元52,具體地，第一換熱單元51的進口與第二換熱器的出口 管路連接，第一換熱單元51的出口與第一節(jié)流裝置4管路連接；第二換熱單元52通過第三 節(jié)流裝置11、第四截止閥10連接到第一換熱單元51的出口，第二換熱單元52的出口通過 管路連接到壓縮機1的進口。這樣，在制熱模式時，介質通過第二換熱器102后，先到達中 間換熱器5的第一換熱單元51，從第一換熱單元51出來后介質分成兩路，一路仍然通過第 一節(jié)流裝置4通向室外熱交換器3,另一路則通過第四截止閥10、第三節(jié)流裝置11節(jié)流降 溫后通向中間換熱器5的第二換熱單元52,這樣在中間換熱器5,低溫的第二換熱單元52 與相對高溫的第一換熱單元51進行熱交換，使經過第一換熱單元51的介質的溫度降低，這 樣可以進一步降低節(jié)流后到達室外熱交換器時的溫度，增大與環(huán)境的溫度差，從而提高在 室外熱交換器的交換效率。從而提高相對低溫下的制熱效率。
[0037] 下面結合圖4介紹本發(fā)明的另外一種實施方式，圖4為本發(fā)明汽車空調系統(tǒng)的一 種實施例的管路連接示意圖。本實施例具體為一種電動汽車或混合動力的汽車空調系統(tǒng)， 本電動汽車熱泵空調系統(tǒng)除了上面介紹的部件外，還包括：第五截止閥12、第四節(jié)流裝置 13、第二空調箱200等，第二空調箱200用于對電池300進行熱管理?？照{箱200包括第二 循環(huán)風門204、外循環(huán)進風口 205、內循環(huán)進風口 206、電池換熱器201、電池用加熱器202、第 二鼓風機203等。另外401為電池300的進風風道，與第二空調箱200的出風口相連；402 為電池的出風風道，連接第一風道403和第二風道404,第一風道403與空調箱200的內循 環(huán)風口 206相連，第二風道404與車廂外側相連，通過風門405控制來自電池出風風道402 的電池出風分配至第一風道403回到內循環(huán)風口 206還是分配至第二風道404排出車廂 外。
[0038] 制冷模式時參圖5,圖5為圖4所示汽車空調系統(tǒng)在制冷模式下的流動方式示意 圖，其中實線部份一般表示為流通，虛線部份一般表示工質不流通。此時第六截止閥2開 啟，第一截止閥8關閉，第三截止閥14關閉，第五截止閥12與第二截止閥6可以選擇開啟 一個或兩個都開啟；壓縮機1消耗一定的電能，將低溫低壓的氣態(tài)介質壓縮成高溫高壓的 氣態(tài)介質，介質流經第六截止閥2從室外熱交換器3的第一進口 31進入室外熱交換器3。 高溫高壓介質在室外熱交換器3中被室外空氣流D冷卻，發(fā)生相變而冷凝成液態(tài)或部份冷 凝，同時釋放熱量，釋放的熱量被空氣流D帶到環(huán)境空氣中去。冷卻后的介質從室外熱交換 器3的出口 33出來后，可分成兩路。一路介質經過第二支路332經第二截止閥6、通過第二 節(jié)流裝置7節(jié)流，降壓降溫后變成低溫低壓的介質，此介質在第一換熱器101中，吸收空氣 流A中的熱量，本身發(fā)生相變而蒸發(fā)成氣態(tài)，使車廂內的空氣得以冷卻；另一路液態(tài)介質經 第三支路333通過第五截止閥12,并經第四節(jié)流裝置13節(jié)流后降壓降溫，變成低溫低壓的 介質，低溫低壓的介質在電池換熱器201中，吸收空氣流E中的熱量，本身發(fā)生相變而蒸發(fā) 成氣態(tài)，與從第一換熱器101中出來的氣態(tài)介質匯合，經氣液分離器9的分離，液態(tài)介質儲 藏在氣液分離器9內，低溫低壓的氣態(tài)介質再被壓縮機1壓縮成高溫高壓的氣態(tài)介質，如此 循環(huán)工作。
[0039] 其中電池換熱器201與第一換熱器101是否進行冷卻，可根據系統(tǒng)情況進行選擇， 只需要通過控制相應的流路的截止閥即可，即通過對第二截止閥6和第五截止閥12的控 制得以現(xiàn)，從而單獨為乘客艙或電池提供冷源。當外界環(huán)境溫度不是很高時，第一換熱器 101不需要工作，則第二截止閥6關閉；當外界環(huán)境溫度或車內熱負荷高，車內蒸發(fā)器需要 工作，則第二截止閥6開啟。當外界環(huán)境溫度不是很高且/或電池箱200熱負荷不是太高， 電池換熱器201不需要工作，第五截止閥12關閉；當外界環(huán)境溫度或電池箱200熱負荷高， 電池換熱器201需要工作，第五截止閥12開啟。
[0040] 當需要第一換熱器101對車廂內進行冷卻時，鼓風機104對空氣流A起輸送作用。 空氣流A通過第一換熱器101被降溫除濕，成為空氣流B。此時溫度風門105處于把第二 換熱器102完全遮擋的位置，空氣流B從第二換熱器102旁邊旁通而過，即空氣流B和第二 換熱器102不進行熱交換，成為空氣流C，可以認為空氣流C和空氣流B的狀態(tài)基本是一樣 的，空氣流C經格柵與風道109送入車室內，降低車室內的溫度，提供舒適的乘車環(huán)境?？?氣流A為流經內循環(huán)風口 107和外循環(huán)風口 108的混合風，混合比例可由系統(tǒng)根據舒適性 要求，由循環(huán)風門106進行控制。而引入內循環(huán)風可以進一步的節(jié)省功耗。
[0041] 鼓風機203對空氣流E起輸送作用。根據外界環(huán)境溫度，可有2種工作模式：電池 箱內循環(huán)模式與電池箱外循環(huán)模式。
[0042] 電池箱內循環(huán)模式時，當外界環(huán)境的溫度高于電池的出風溫度G時，循環(huán)風門204 撥至外循環(huán)進風口 205的位置，把外循環(huán)進風口 205關閉，此時第五截止閥12開啟，介質通 過第四節(jié)流裝置13膨脹成低溫低壓兩相流體，進入電池換熱器201吸收空氣流E的熱量蒸 發(fā)成低溫氣體，空氣流E被降溫除濕成為氣流F，氣流F通過進風風道401送至電池300中， 對電池進行降溫，使其維持在合適的工作范圍內。此時風門405把出風風道402和第二風 道404全部或部分隔斷，使得引入電池的出風G經過出風風道402全部或部分通過第一風 道403回到內循環(huán)進風口 206,再被鼓風機203輸送出空氣流E，從而起到節(jié)省能源的作用。
[0043] 電池箱外循環(huán)模式：當外界環(huán)境的溫度低于電池的出風溫度G時，循環(huán)風門204可 以撥至內循環(huán)進風口 206的位置，即關閉內循環(huán)進風口 206,使外界空氣可以從外循環(huán)進風 口 205進入鼓風機203,成為氣流E。鼓風機203把氣流E送至電池換熱器201，氣流E經 過電池換熱器201成為氣流F，氣流F通過風道401送至電池300中，對電池進行降溫，同 時風門405把出風風道402和第一風道403隔斷，電池的出風G經過出風風道402從第二 風道404排到外界環(huán)境中。在電池箱外循環(huán)模式下，根據電池的溫度可以決定電池換熱器 201是否工作：若電池需要進一步冷卻，則第五截止閥12開啟，介質通過第四節(jié)流裝置13 節(jié)流后成低溫低壓兩相流體，進入電池換熱器201吸收空氣流E的熱量，使空氣流E成為低 溫氣體，空氣流E被降溫除濕成為氣流F，氣流F通過風道401送至電池300中，對電池進 行降溫，使其維持在合適溫度范圍內；若電池已經能工作在合適溫度范圍內，則第五截止閥 12可以關閉，電池換熱器201不工作，進一步節(jié)約能源。
[0044] 制熱模式請參圖6,圖6為圖4所示汽車空調系統(tǒng)在制熱模式下的流動方式示意 圖，其中實線部份一般表示為流通，虛線部份表示一般情況下工質不流通。此時第六截止閥 2關閉、第一截止閥8關閉、第二截止閥6關閉，第三截止閥14開啟。壓縮機1消耗一定的 電能，將低溫低壓的氣態(tài)介質壓縮成高溫高壓的氣態(tài)介質，流經第二換熱器102,與低溫空 氣流B進行熱交換。冷卻后的介質進入中間換熱器5的第一換熱單元51，從第一換熱單元 51出來的介質分成2路：一路經過第四截止閥10進入第三節(jié)流裝置11，經節(jié)流變成低溫低 壓的介質進入中間換熱器5的第二換熱單元52,與第一換熱單元51進行熱交換，而冷卻進 入第一換熱單兀51的介質，同時自身被加熱；從第一換熱單兀51出來的另外一路介質經過 第一節(jié)流裝置4進行節(jié)流后成為低溫低壓的介質。此低溫低壓的兩相介質從室外熱交換器 3的第二進口 32進入室外熱交換器3和室外空氣流D進行熱交換，從室外空氣中吸收熱量， 實現(xiàn)熱泵功能，介質從室外熱交換器3的出口 33出來后，經過第三截止閥14與從中間換熱 器5的第二換熱單元52出來的介質匯合，匯合后的介質進入氣液分離器9。介質經氣液分 離器9分離，低壓的液態(tài)介質儲藏在氣液分離器12內，低壓的氣態(tài)介質再被壓縮機1壓縮 成高溫高壓的氣態(tài)介質，如此循環(huán)工作。此時，第五截止閥12可以處于關閉狀態(tài)，介質不通 過電池換熱器201，僅使用外界空氣對電池進行熱交換，也可以使第五截止閥12打開，使電 池換熱器201冷卻外界空氣，并對電池進行冷卻。
[0045] 中間換熱器5具體是通過第四截止閥10控制是否有介質流過中間換熱器5的第 二換熱單元52。在第四截止閥10開啟的情況下，中間換熱器5的第一換熱單元51和52進 行換熱，使熱泵的工作范圍增大，效率提高，特別是制熱時提高低溫環(huán)境下的出風溫度，進 而提高整個系統(tǒng)的效率及使用環(huán)境范圍。另外，本實施例也可以不設置中間換熱器，只是這 樣，相對低溫的制熱效率可能會差一些。
[0046] 同樣地，鼓風機104對空氣流A起輸送作用。第一換熱器101不工作，空氣流A通 過第一換熱器101成為狀態(tài)基本不變的氣流B，此時溫度風門105打開使得氣流B能完全通 過第二換熱器102從而被加熱，氣流B加熱后成為高溫氣流C經格柵與風道109,送入車室 內，增加車室內的溫度，提供舒適的乘車環(huán)境。其中，空氣流A為流經內循環(huán)風口 107和外 循環(huán)風口 108的混合風，混合比例可系統(tǒng)根據舒適性要求，由循環(huán)風門106進行控制，內循 環(huán)風的比例以不引起車窗結霧為目標。引入內循環(huán)風可以進一步的節(jié)省能源。如果環(huán)境溫 度太低，熱泵的加熱性能不足，或導致熱泵效率較低，或甚至導致熱泵無法工作時，可使用 電加熱器103來輔助加熱，與熱泵系統(tǒng)一起實現(xiàn)加熱功能。這樣，該系統(tǒng)的工作范圍進一步 加大，從而擴大了電動汽車的使用范圍，特別是在低溫寒冷區(qū)域。
[0047] 鼓風機203對空氣流E起輸送作用。根據外界環(huán)境溫度，電池空調箱可以有以下 工作方式：電池加熱模式、電池冷卻模式。
[0048] 當外界環(huán)境溫度很低，電池需要加熱時，電加熱器202通電，空氣流E通過電加熱 器202被加熱成為氣流F，氣流F通過風道401送至電池300中，對電池進行升溫。風門405 切斷第二風道404并連接出風風道402和第一風道403,同時循環(huán)風門204切斷外循環(huán)進風 口 205使電池出風G通過第一風道403從內循環(huán)進風口 206進入鼓風機，起到節(jié)省能源的 作用。
[0049] 當外界環(huán)境溫度較低但當電池自身發(fā)熱需要冷卻時，由于外界環(huán)境較低，可以利 用外界空氣對電池進行冷卻。此時循環(huán)風門204打開外循環(huán)進風口 205關閉內循環(huán)進風口 206,同時風門405切斷第一風道403接通出風風道402和第二風道404?？諝饬鱁穿過電 池換熱器201和電加熱器202,電池換熱器201和電加熱器202均不工作，空氣流F和空氣 流E狀態(tài)一樣，空氣流F對電池300進行冷卻并通過出風風道402和第一風道403排到外 界環(huán)境。另外還可以打開第五截止閥12,通過電池換熱器201對空氣進行冷卻后，再對電池 進行冷卻。
[0050] 低溫環(huán)境下，在制熱模式工作時間過長后，室外熱交換器3的表面易結霜，這樣會 降低甚至喪失換熱性能，使系統(tǒng)的效率降低或失去制熱功能。所以，需要給室外熱交換器3 進行除霜。在除霜模式下，第六截止閥2和第三截止閥14開啟，其他截止閥關閉。壓縮機1 消耗一定的電能，將低溫低壓的氣態(tài)介質壓縮成高溫高壓的氣態(tài)介質，流經第六截止閥2， 從室外熱交換器3的第一進口 31進入，放出熱量，使室外熱交換器3表面的霜迅速除去，然 后介質從室外熱交換器3的出口 33離開室外熱交換器3,經過第三截止閥14進入氣液分離 器9,氣液分離器9把介質中的液態(tài)介質分離，氣態(tài)介質回到壓縮機1，如此循環(huán)工作，直至 室外熱交換器3的霜被有效去除。
[0051] 當乘客艙內相對濕度較大時，空氣中的水蒸氣容易在車窗玻璃上冷凝影響視野， 形成安全隱患，因此需要對乘客艙內空氣進行除濕即除濕模式。此時，第六截止閥2關閉， 第一截止閥8開啟，第二截止閥6開啟，壓縮機1消耗一定的電能，將低溫低壓的氣態(tài)介質 壓縮成高溫高壓的氣態(tài)介質，介質進入第二換熱器102，對氣流B進行加熱，氣流B經過加熱 后成為氣流C。介質在第二換熱器102中被冷卻，冷卻后的介質流經第一截止閥8從室外熱 交換器3的第一進口 31進入室外熱交換器3。高壓介質在室外熱交換器3中被室外空氣流 D進一步冷卻，同時釋放熱量，釋放的熱量被空氣流D帶到環(huán)境空氣中去。液態(tài)介質從室外 熱交換器3的出口 33出來后，經過第二截止閥6,通過第二節(jié)流裝置7進行節(jié)流后降壓降 溫，變成低溫低壓的介質，此介質在第一換熱器101中，吸收空氣流A中的熱量，本身發(fā)生相 變而蒸發(fā)成氣態(tài)，低溫低壓的氣態(tài)介質再被壓縮機1壓縮成高溫高壓的氣態(tài)介質，如此循 環(huán)工作。
[0052] 鼓風機104對空氣流A起輸送作用?？諝饬鰽通過第一換熱器101被降溫除濕， 成為低溫低濕的空氣流B。此時溫度風門105處于適當的位置使得第二換熱器102完全或 部分被空氣流B穿過，空氣流B被第二換熱器102加熱成為低濕的舒適氣流C，空氣流C經 格柵與風道109送入車室內，降低車室內的濕度并提高舒適的溫度，提供舒適的乘車環(huán)境。 空氣流A為流經內循環(huán)風口 107和外循環(huán)風口 108的混合風，混合比例可由系統(tǒng)根據舒適 性要求，由循環(huán)風門106進行控制。
[0053] 上面幾個實施例中介紹的節(jié)流裝置具體可以使用熱力膨脹閥、電子膨脹閥、或相 對小口徑的開關式電磁閥或節(jié)流管，但優(yōu)選考慮采用電子膨脹閥。如下面介紹的汽車空調 系統(tǒng)的又一種實施例，具體請參圖7,圖7為本發(fā)明汽車空調系統(tǒng)又一種實施例的管路連接 示意圖。該實施例與圖4、圖5、圖6所示實施例的主要區(qū)別是，其中的第二節(jié)流裝置7、第三 節(jié)流裝置11、第四節(jié)流裝置13可以選用具有關閉功能的電子膨脹閥，這樣就可以減少其所 在管中路上的相應的第二截止閥6、第四截止閥10、第五截止閥12。這樣就減少了截止閥的 數量，使系統(tǒng)更簡單。另外上面介紹的截止閥具體可選用機械方式的截止閥，也可以選用電 動方式的截止閥如電動閥，這些不作限制。另外，控制流路變化的截止閥也可以用其他三通 控制閥替代。本發(fā)明中，除了室外熱交換器以外，其他的換熱器也可以使用微通道換熱器， 如第一換熱器與電池換熱器就可以采用微通道的蒸發(fā)器，這樣可以進一步提高換熱效率。 上面說明書中的順序編號是為了說明時清楚，易于區(qū)分，這些不應視作對本發(fā)明的限制。
[0054] 以上對本發(fā)明所提供的空調系統(tǒng)進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發(fā) 明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其 核心思想。應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提 下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾如進行相應組合及更替，這些改進和修飾也應落 入本發(fā)明權利要求的保護范圍內。
【權利要求】
1. 一種空調系統(tǒng)，包括制冷模式和制熱模式；所述空調系統(tǒng)包括壓縮機、與外部環(huán)境 進行熱交換的室外熱交換器，其特征在于所述空調系統(tǒng)還包括第一換熱器、第二換熱器和 至少二個節(jié)流裝置：第一節(jié)流裝置、第二節(jié)流裝置；所述室外熱交換器為微通道熱交換器， 所述室外熱交換器包括第一進口、第二進口、出口、分配管、集流管、連通所述分配管與集流 管的若干扁管、扁管之間固定的翅片、位于所述分配管內用于分配介質的分配器，所述分配 器上均勻分布有分配小孔；所述分配小孔與分配管的分配腔連通；所述第一進口直接與分 配管的分配腔連通，而所述第二進口通過所述分配器上的分配小孔與分配腔連通；在制冷 模式時，氣態(tài)介質通過所述第一進口進入所述室外熱交換器的分配管，而在制熱模式時，介 質通過所述第二進口進入所述室外熱交換器的分配管。
2. 根據權利要求1所述的空調系統(tǒng)，其特征在于，所述第一節(jié)流裝置設置于所述室外 熱交換器之前，所述第二節(jié)流裝置設置于所述第一換熱器之前，第一節(jié)流裝置通過管路與 所述室外熱交換器的第二進口連接；所述壓縮機的出口通過管路與所述第二換熱器的進 口、或所述室外熱交換器的第一進口、或先通過所述第二換熱器再與所述室外熱交換器的 第一進口連接；所述壓縮機的進口通過管路與所述第一換熱器的出口或所述室外熱交換器 的出口連接。
3. 根據權利要求2所述的空調系統(tǒng)，其特征在于，所述室外熱交換器的出口出來的管 路至少分成兩路：其中第一路通過控制閥門管路連接到壓縮機的進口；第二路通過第二節(jié) 流裝置、或第二節(jié)流裝置及控制閥門管路連接到所述第一換熱器的進口；第一換熱器的出 口通過管路連接到所述壓縮機的進口；且所述室外熱交換器的第一進口、第二進口的位置 高于所述室外熱交換器出口的位置，且室外熱交換器在具體安裝時其分配管所處的高度高 于所述集流管所處的高度。
4. 根據權利要求1-3其中任一所述的空調系統(tǒng)，其特征在于，所述空調系統(tǒng)還包括中 間換熱器，中間換熱器為雙流道換熱器：包括相互隔離但可以進行熱交換的第一換熱單元、 第二換熱單元，第一換熱單元的進口與所述第二換熱器的出口管路連接，第一換熱單元的 出口通過所述第一節(jié)流裝置管路連接到所述室外熱交換器的第二進口；所述第二換熱單元 通過第三節(jié)流裝置連接到第一換熱單元的出口，第二換熱單元的出口通過管路連接到壓縮 機的進口；在制熱模式下，第一換熱單元通過與經第三節(jié)流裝置節(jié)流后的第二換熱單元的 介質進行熱交換以降低通過所述第一換熱單元的介質的溫度。
5. 根據權利要求1-4其中任一所述的空調系統(tǒng)，其特征在于，所述空調系統(tǒng)為電動汽 車或混合動力的汽車空調系統(tǒng)，所述空調系統(tǒng)還包括對電池提供冷量的電池換熱器、及設 置在電池換熱器之前的另一節(jié)流裝置；該節(jié)流裝置的另一端與所述室外熱交換器的出口通 過管路連接，所述電池換熱器的出口通過管路連接所述壓縮機的進口。
6. 根據權利要求5所述的空調系統(tǒng)，其特征在于，所述空調系統(tǒng)在制冷模式時，高溫高 壓的介質經過室外熱交換器冷卻后，從室外熱交換器的出口出來的介質，分成兩路分別流 動：其中一路介質經過第二節(jié)流裝置節(jié)流，降壓降溫后流向第一換熱器；另一路介質經電 池換熱器之前設置的節(jié)流裝置節(jié)流后流向電池換熱器，對電池進行冷卻；所述第一換熱器 與電池換熱器的出口管路連接匯合后再與所述壓縮機管路連接或通過氣液分離器及管路 連接。
7. 根據權利要求5所述的空調系統(tǒng)，其特征在于，所述空調系統(tǒng)在制熱模式時，低溫低 壓的介質經過室外熱交換器后，從室外熱交換器的出口出來的介質，一部份可通過管路或 氣液分離器及管路回到壓縮機，另一部份可選擇性地與電池換熱器連通，以對電池提供冷 量。
8. 根據權利要求5所述的空調系統(tǒng)，其特征在于，所述空調系統(tǒng)還包括除霜模式及除 濕模式，在除霜模式時，室外熱交換器的第一進口與從壓縮機出口過來的管路連接，室外熱 交換器的出口通過管路與壓縮機的進口連接，高溫高壓的氣態(tài)介質從室外熱交換器的第一 進口進入室外熱交換器，放出熱量以實現(xiàn)除霜；在除濕模式時，從壓縮機出口過來的介質先 經過第二換熱器、然后再到室外熱交換器，然后經第二節(jié)流裝置節(jié)流后再到第一換熱器，而 吹向室內的空氣是先經過第一換熱器進行降溫降濕、再經過第二換熱器升溫降濕的。
9. 一種熱交換器，用于空調系統(tǒng)中與室外進行了熱交換，所述熱交換器為微通道熱交 換器，包括第一進口、第二進口、出口、分配管、集流管、連通所述分配管與集流管的若干扁 管、扁管之間固定的翅片、位于所述分配管內用于分配介質的分配器，所述分配器上均勻分 布有分配小孔；所述分配小孔與分配管的分配腔連通；所述第一進口直接與分配管的分配 腔連通，而所述第二進口通過所述分配器上的分配小孔與分配腔連通；在空調系統(tǒng)運行在 制冷模式時，氣態(tài)介質通過所述第一進口進入所述室外熱交換器的分配管，而空調系統(tǒng)運 行在制熱模式時，介質通過所述第二進口進入所述室外熱交換器的分配管。
10. 根據權利要求9所述的熱交換器，其特征在于，所述熱交換器的第一進口、第二進 口的位置高于所述室外熱交換器出口的位置，且熱交換器在具體安裝時其分配管所處的高 度高于所述集流管所處的高度。
【文檔編號】F25B30/02GK104121724SQ201310151328
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2013年4月27日 優(yōu)先權日:2013年4月27日
【發(fā)明者】陳紹龍, 譚永翔, 劉偉華, 黃寧杰 申請人:杭州三花研究院有限公司