CN104949385A - 车用热泵系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车用热泵系统，所述车用热泵系统包括：除湿线，用于在制冷剂循环线中循环的制冷剂流经第一膨胀装置之后在被引入到外部换热器之前将其中的一部分制冷剂供应至蒸发器，以在热泵模式下对车辆的内部进行除湿，从而当对车辆的内部进行除湿时，在制冷剂被引入到与蒸发器相比具有较高压力的外部换热器之前，允许制冷剂通过除湿线平稳地流动至低压的蒸发器，并平稳地对车辆的内部进行除湿。

Description

车用热泵系统

技术领域

本发明涉及一种车用热泵系统，更具体地讲，涉及这样一种车用热泵系统，该车用热泵系统包括：除湿线，用于在制冷剂循环线中循环的制冷剂流经第一膨胀装置之后在被引入到外部换热器之前将其中的一部分制冷剂供应至蒸发器，以在热泵模式下对车辆的内部进行除湿，从而当对车辆的内部进行除湿时，在制冷剂被引入到与蒸发器相比具有较高压力的外部换热器之前，允许制冷剂通过除湿线平稳地流动至低压的蒸发器，并平稳地对车辆的内部进行除湿。

背景技术

一般来说，车用空调包括用于使车辆的内部冷却的冷却系统和用于对车辆的内部进行加热的加热系统。在制冷剂循环的蒸发器侧，冷却系统通过使流经蒸发器外部的空气与在蒸发器内部流动的制冷剂进行热交换来将空气转换为冷空气，以使车辆的内部冷却。在冷却水循环的加热器芯侧，加热系统通过使流经加热器芯外部的空气与在加热器芯内部流动的冷却水进行热交换来将空气转换为暖空气，以加热车辆的内部。

同时，与车用空调不同的热泵系统已被应用，该热泵系统能够使用一个制冷剂循环通过改变制冷剂的流动方向来选择性地执行冷却和加热。例如，热泵系统包括两个换热器（一个是安装在空调壳内部用于与吹送到车辆的内部的空气进行热交换的内部换热器；另一个是用于与空调壳外部的环境进行热交换的外部换热器）和用于使制冷剂的流动方向改变的方向调节阀。因此，根据由方向调节阀调节的制冷剂的流动方向，当运转在冷却模式时内部换热器用作用于冷却的换热器，并且当运转在加热模式时内部换热器用作用于加热的换热器。

已经提出了多种类型的车用热泵系统，并且图1示出了车用热泵系统的代表性示例。

如图1所示，车用热泵系统包括：压缩机30，用于压缩和排放制冷剂；内部换热器32，用于使从压缩机30排放的制冷剂的热进行辐射；第一膨胀阀34和第一旁路阀36，并联地安装，用于选择性地使流经内部换热器32的制冷剂通过；外部换热器48，用于使流经第一膨胀阀34或第一旁路阀36的制冷剂与室外环境进行热交换；蒸发器60，用于使流经外部换热器48的制冷剂蒸发；储罐（accumulator）62，用于将流经蒸发器60的制冷剂分成气相制冷剂和液相制冷剂；内侧换热器50，用于使供应至蒸发器60的制冷剂与返回到压缩机30的制冷剂进行热交换；第二膨胀阀56，用于选择性地使供应至蒸发器60的制冷剂膨胀；第二旁路阀58，与第二膨胀阀56并联地安装，用于选择性地使外部换热器48的出口侧与储罐62的入口侧连接。

在图1中，标号10指示空调壳，内部换热器32和蒸发器60嵌入在空调壳10中，标号12指示温度调节门，用于控制冷空气和暖空气的混合量，并且标号20指示安装在空调壳的入口处的鼓风机。

根据具有上述结构的热泵系统，当运转在热泵模式（加热模式）时，第一旁路阀36和第二膨胀阀56关闭，并且第一膨胀阀34和第二旁路阀58打开。此外，温度调节门12按照如图1所示运转。因此，从压缩机30排放的制冷剂依次流经内部换热器32、第一膨胀阀34、外部换热器48、内侧换热器50的高压侧52、第二旁路阀58、储罐62以及内侧换热器50的低压侧54，然后返回至压缩机30。也就是说，内部换热器32用作加热器并且外部换热器48用作蒸发器。

当运转在空调模式（冷却模式）时，第一旁路阀36和第二膨胀阀56打开，并且第一膨胀阀34和第二旁路阀58关闭。另外，温度调节门12关闭内部换热器32的通道。因此，从压缩机30排放的制冷剂依次流经内部换热器32、第一旁路阀36、外部换热器48、内侧换热器50的高压侧52、第二膨胀阀56、蒸发器60、储罐62以及内侧换热器50的低压侧54，然后返回至压缩机30。也就是说，蒸发器60用作蒸发器并且通过温度调节门12关闭的内部换热器32用作加热器（与热泵模式相同）。

然而，在传统的车用热泵的情况下，在热泵模式（加热模式）下，安装在空调壳10内部的内部换热器32用作加热器来执行加热，安装在空调壳10外部（即，安装在车辆的发动机舱的前侧处）的外部换热器48用作与室外空气进行热交换的蒸发器。

在该示例中，如果引入到外部换热器48中的制冷剂的温度高于室外空气的温度，换句话说，如果制冷剂的温度高，那么由于在外部换热器48上结霜导致外部换热器48不能从室外空气中吸收热并且热交换效率降低，因此，热泵系统的加热性能和效率降低。

为了解决上述问题，参照图2，将简单地描述已由本发明的同一发明人提交的第10-2012-0103054号韩国专利公布中公开的一种车用热泵系统。车用热泵系统包括：压缩机70，安装在制冷剂循环线91上，用于压缩和排放制冷剂；内部换热器71，安装在空调壳80内部并与压缩机70的出口侧的制冷剂循环线91连接，用于使在空调壳80内部流动的空气和从压缩机70排放的制冷剂之间进行热交换；蒸发器75，安装在空调壳80内部并与压缩机70的入口侧的制冷剂循环线91连接，用于使在空调壳80内部流动的空气与供应至压缩机70的制冷剂之间进行热交换；外部换热器73，安装在空调壳80的外部，用于使循环经过制冷剂循环线91的制冷剂和室外空气之间进行热交换；第一膨胀装置72，安装在外部换热器73的入口侧的制冷剂循环线91上，用于根据空调模式或热泵模式选择性地使供应至外部换热器73的制冷剂膨胀；第二膨胀装置74，安装在蒸发器75的入口侧的制冷剂循环线91上，用于使供应至蒸发器75的制冷剂膨胀；第一旁路线92，安装用于使第二膨胀装置74的入口侧的制冷剂循环线91和蒸发器75的出口侧的制冷剂循环线91彼此连接，以使制冷剂绕过第二膨胀装置74和蒸发器75；第一换向阀90，安装在第一旁路线92和制冷剂循环线91的分叉点处，用于改变制冷剂的流向，从而根据空调模式或热泵模式使得流经外部换热器73的制冷剂流动到第一旁路线92或第二膨胀装置74。

此外，为了在热泵模式下对车辆的内部进行除湿，除湿线94安装用于使蒸发器75的入口侧的制冷剂循环线91和第一旁路线92彼此连接，以使流经第一旁路线92的制冷剂中的一部分朝向蒸发器75流动，并且开-关阀94a安装在除湿线94上。

此外，第二旁路线93按照使流经第一膨胀装置72的制冷剂绕过外部换热器73的方式安装。

因此，在室外温度低于零度或者在外部换热器73上结霜的情况下，由于制冷剂通过第二旁路线93绕过外部换热器73，因此使低温的室外空气的影响最小化，另外，由于通过供热装置76回收电子单元的废热（waste heat），因此热泵系统能够平稳地运转并提高加热性能。

另外，在热泵模式下，如果需要对车辆的内部进行除湿，则打开除湿线94的开-关阀94a，然后在第一膨胀装置72中膨胀的制冷剂通过外部换热器73流动到第一旁路线92。在该示例中，流动到第一旁路线92的制冷剂中的一部分分叉流动到除湿线94并供应至蒸发器75，以对车辆的内部执行除湿。

然而，在第一膨胀装置72中膨胀的制冷剂在流经外部换热器73的同时与室外冷空气进行热交换并降低压力。由于在热泵模式下在蒸发器75中几乎没有制冷剂，最后，基于图2的除湿线94的开-关阀94a，A侧的压力变得低于B侧（蒸发器）的压力，因此，在除湿模式下在第一旁路线92中流动的制冷剂不会流动到蒸发器75而是反向流动。因此，不能对车辆的内部进行除湿。

发明内容

因此，提出本发明以解决在现有技术中出现的上述问题，本发明的目的在于提供一种车用热泵系统，所述车用热泵系统包括：除湿线，用于在制冷剂循环线中循环的制冷剂流经第一膨胀装置之后在被引入到外部换热器之前将其中的一部分制冷剂供应至蒸发器，以在热泵模式下对车辆的内部进行除湿，从而当对车辆的内部进行除湿时，在制冷剂被引入到与蒸发器相比具有较高压力的外部换热器之前，允许制冷剂通过除湿线平稳地流动至低压的蒸发器，并平稳地对车辆的内部进行除湿。

为了实现上述目的，本发明提供一种车用热泵系统，所述车用热泵系统包括：压缩机，安装在制冷剂循环线上，用于压缩并排放制冷剂；内部换热器，安装在空调壳内部，用于使空调壳内部的空气与从压缩机排放的制冷剂之间进行热交换；蒸发器，安装在空调壳内部，用于使空调壳内部的空气与供应至压缩机的制冷剂之间进行热交换；外部换热器，安装在空调壳外部，用于使循环通过制冷剂循环线的制冷剂和室外空气之间进行热交换；第一膨胀装置，安装在位于内部换热器和外部换热器之间的制冷剂循环线上，用于使制冷剂膨胀；第二膨胀装置，安装在蒸发器的入口侧的制冷剂循环线上，用于使制冷剂膨胀；旁路线，按照使第二膨胀装置的入口侧的制冷剂循环线与蒸发器的出口侧的制冷剂循环线连接这样的方式安装，以在热泵模式下使制冷剂绕过第二膨胀装置和蒸发器；除湿线，安装在制冷剂循环线上，用于将在制冷剂循环线中循环的制冷剂中的一部分供应至蒸发器，以在热泵模式下对车辆的内部进行除湿，其中，除湿线将流经第一膨胀装置的制冷剂中的一部分供应至蒸发器。

根据本发明的优选实施例，车用热泵系统包括：除湿线，用于在制冷剂循环线中循环的制冷剂流经第一膨胀装置之后在被引入到外部换热器之前将其中的一部分制冷剂供应至蒸发器，以在热泵模式下对车辆的内部进行除湿，从而当对车辆的内部进行除湿时，在制冷剂被引入到与蒸发器相比具有较高压力的外部换热器之前，允许制冷剂通过除湿线平稳地流动至低压的蒸发器，并平稳地对车辆的内部进行除湿。

此外，膨胀阀的旁路流道与第一流道的出口共线地形成，以使制冷剂的流动噪声和压力损失最小化，其中，除湿线连接到膨胀阀的旁路流道。

另外，用于控制除湿线的开-关阀的控制器被安装为，在除湿模式下判断蒸发器是否结霜或当感测到结霜时关闭开-关阀，以使热泵系统能够防止蒸发器结霜。

另外，除湿线的管直径小于第一膨胀装置的出口侧的制冷剂循环线的管直径，或者除湿线的管按照在制冷剂循环线的管上方分叉这样的方式连接，以使从制冷剂循环线分叉流动到除湿线的制冷剂的量相对少，从而确保加热性能。

附图说明

通过下面结合附图对本发明的优选实施例进行的详细描述，本发明的上述和其他目的、特点和优点将是明显的，其中：

图1是传统的车用热泵系统的结构图；

图2是另一传统的车用热泵系统的结构图；

图3是根据本发明的优选实施例的车用热泵系统的空调模式的结构图；

图4是根据本发明的优选实施例的车用热泵系统的热泵模式的第一加热模式的结构图；

图5是根据本发明的优选实施例的车用热泵系统在执行热泵模式的第一加热模式的同时执行除湿模式的结构图；

图6是根据本发明的优选实施例的车用热泵系统的热泵模式的第二加热模式的结构图；

图7是根据本发明的优选实施例的车用热泵系统在执行热泵模式的第二加热模式的同时执行除湿模式的结构图；

图8是示出图5的除湿线的出口连接到第二膨胀装置的旁路线的结构图；

图9是图8的膨胀阀的透视图。

具体实施方式

现在，将参照附图对本发明的优选实施例进行详细的描述。

首先，根据本发明的车用热泵系统包括在制冷剂循环线（R）上依次连接的压缩机100、内部换热器110、第一膨胀装置120、外部换热器130、第二膨胀装置140、蒸发器160，并且优选地，车用热泵系统应用到电动车辆或混合动力车辆。

此外，在制冷剂循环线（R）上，绕过第二膨胀装置140和蒸发器160的旁路线（R1）、绕过外部换热器130的辅助旁路线（R2）、膨胀线（R3）（第一膨胀装置120安装在膨胀线（R3）上）分别并联地连接。

此外，第一换向阀191安装在旁路线（R1）的分叉点处，第二换向阀192安装在辅助旁路线（R2）的分叉点处，并且二通阀122安装在膨胀线（R3）的分叉点处。

因此，在空调模式下，如图3所示，从压缩机100排放的制冷剂依次循环通过内部换热器110、外部换热器130、第二膨胀装置140、蒸发器160以及压缩机100。

在该示例中，内部换热器110用作冷凝器并且蒸发器160用作蒸发器。

同时，与内部换热器110相同，外部换热器130也用作冷凝器。

在热泵模式（第一加热模式）下，如图4所示，从压缩机100排放的制冷剂依次循环通过内部换热器110、第一膨胀装置120的孔口（orifice）121、外部换热器130、旁路线（R1）以及压缩机100。

在该示例中，内部换热器110用作冷凝器并且外部换热器130用作蒸发器。制冷剂不供应至第二膨胀装置140和蒸发器160。

同时，当在热泵模式下对车辆的内部进行除湿时，在制冷剂循环线（R）中循环的制冷剂中的一部分通过除湿线（R4）（稍后将对其进行描述）被供应至蒸发器160，以对车辆的内部进行除湿。

如上所述，根据本发明的优选实施例的热泵系统，由于空调模式和热泵模式具有相同的制冷剂循环方向而使得制冷剂循环线（R）能够共用，防止制冷剂的停滞、并简化制冷剂循环线（R）。

以下，将详细地描述根据本发明的车用热泵系统的部件。

首先，安装在制冷剂循环线（R）上的压缩机100在通过接收来自发动机（内燃发动机）或电动机的驱动力而运转的同时吸入并压缩制冷剂，然后，排放高温高压的气相制冷剂。

压缩机100在空调模式下吸入并压缩从蒸发器160排放的制冷剂并将制冷剂供应至内部换热器110，并且压缩机100在热泵模式下吸入并压缩从外部换热器130排放并流经旁路线（R1）的制冷剂并将制冷剂供应至内部换热器110。

此外，在热泵模式的除湿模式下，由于制冷剂被供应以同时通过旁路线（R1）和除湿线（R4）上的蒸发器160，因此压缩机100吸入并压缩在流经旁路线（R1）和除湿线（R4）上的蒸发器160之后汇合的制冷剂并将制冷剂供应至内部换热器110。

内部换热器110安装在空调壳150内部并与压缩机100的出口侧的制冷剂循环线（R）连接，以使在空调壳150内部流动的空气与从压缩机100排放的制冷剂进行热交换。

此外，蒸发器160安装在空调壳150的内部并与压缩机100的入口侧的制冷剂循环线（R）连接，以使在空调壳150内部流动的空气与供应至压缩机100的制冷剂进行热交换。

内部换热器110在空调模式和热泵模式下均用作冷凝器。

蒸发器160在空调模式下用作蒸发器，但是蒸发器160在热泵模式的第一加热模式和第二加热模式下停止用作蒸发器，其原因是在热泵模式的第一加热模式和第二加热模式下不向蒸发器160供应制冷剂，并且蒸发器160在除湿模式下用作蒸发器，其原因是在除湿模式下将制冷剂中的一部分供应至蒸发器160。

此外，内部换热器110和蒸发器160在空调壳150内部按照预定间隔彼此分开，并且在该示例中，内部换热器110和蒸发器160从空调壳150内部的空气流动方向的上游侧依次安装。

因此，如图3所示，在蒸发器160用作蒸发器的空调模式下，从第二膨胀装置140排放的低温低压的制冷剂被供应至蒸发器160，并且在该示例中，通过鼓风机（未示出）在空调壳150内部流动的空气在流经蒸发器160的同时通过与蒸发器160中的低温低压的制冷剂进行热交换而转换为冷空气，然后被排放至车辆的内部，从而使车辆的内部冷却。

如图4所示，在内部换热器110用作冷凝器的热泵模式（第一加热模式）下，从压缩机100排放的高温高压的制冷剂被供应至内部换热器110，并且在该示例中，通过鼓风机（未示出）在空调壳150内部流动的空气在流经内部换热器110的同时与内部换热器110中的高温高压的制冷剂进行热交换而被转换为暖空气，然后被排放至车辆的内部，从而加热车辆的内部。

同时，就尺寸来说，优选地，蒸发器160大于内部换热器110。

此外，用于调节绕过内部换热器110的空气量和流经内部换热器110的空气量的温度调节门151安装在空调壳150内部的蒸发器160和内部换热器110之间。

温度调节门151调节绕过内部换热器110的空气量以及流经内部换热器110的空气量，从而适当地控制从空调壳150排放的空气的温度。

在该示例中，在空调模式下，如图3所示，当内部换热器110的前侧通道通过温度调节门151完全关闭时，由于流经蒸发器160的冷空气绕过内部换热器110并被供应至车辆的内部，因此最大程度地执行冷却。

在热泵模式（第一加热模式）下，如图4所示，当绕过内部换热器110的通道通过温度调节门151完全关闭时，由于全部空气在流经内部换热器110（用作冷凝器）的同时被转换为暖空气并且暖空气被供应至车辆的内部，因此最大程度地执行加热。

此外，外部换热器130安装在空调壳150的外部并与制冷剂循环线（R）连接，以使在制冷剂循环线（R）中循环的制冷剂和室外空气之间进行热交换。

这里，外部换热器130安装在车辆的发动机舱的前侧处，以使在外部换热器130内部流动的制冷剂与室外空气之间进行热交换。

在空调模式下，与内部换热器110相同，外部换热器130用作冷凝器，并且在该示例中，在外部换热器130内部流动的高温高压的制冷剂在与室外空气进行热交换的同时被冷凝。在热泵模式（第一加热模式）下，与内部换热器110不同，外部换热器130用作蒸发器，并且在该示例中，在外部换热器130内部流动的低温的制冷剂在与室外空气进行热交换的同时被蒸发。

此外，第一膨胀装置120安装在内部换热器110和外部换热器130之间的制冷剂循环线（R）上，以根据空调模式或热泵模式选择性地使供应至外部换热器130的制冷剂膨胀。

也就是说，膨胀线（R3）与内部换热器110和外部换热器130之间的制冷剂循环线（R）并联地安装，并且在该示例中，第一膨胀装置120具有安装在膨胀线（R3）上的孔口121。

此外，二通阀122安装在膨胀线（R3）和制冷剂循环线（R）的分叉点处，二通阀122用于根据空调模式或热泵模式改变制冷剂的流动方向，以使流经内部换热器110的制冷剂通过膨胀线（R3）经过孔口121或绕过孔口121。

因此，在空调模式下，从压缩机100排放并流经内部换热器110的制冷剂通过二通阀122绕过孔口121并被供应至外部换热器130。在热泵模式（第一加热模式）下，从压缩机100排放并流经内部换热器110的制冷剂在通过二通阀122流经孔口121的同时进行膨胀并被供应至外部换热器130。

同时，第一膨胀装置120的二通阀122和孔口121可按照分离方式或一体方式形成。

另外，旁路线（R1）按照这种方式安装：使第二膨胀装置140的入口侧的制冷剂循环线（R）和蒸发器160的出口侧的制冷剂循环线（R）彼此连接，以使循环通过制冷剂循环线（R）的制冷剂选择性地绕过第二膨胀装置140和蒸发器160。

如附图中所示，旁路线（R1）与第二膨胀装置140和蒸发器160并联地布置。也就是说，旁路线（R1）的入口侧连接到使外部换热器130和第二膨胀装置140彼此连接的制冷剂循环线（R），并且旁路线（R1）的出口侧连接到使蒸发器160和压缩机100彼此连接的制冷剂循环线（R）。

结果，在空调模式下，流经外部换热器130的制冷剂朝向第二膨胀装置140和蒸发器160流动，但是，在热泵模式（第一加热模式）下，流经外部换热器130的制冷剂通过旁路线（R1）直接朝向压缩机100流动并绕过第二膨胀装置140和蒸发器160。

这里，根据空调模式和热泵模式改变制冷剂的流动方向通过第一换向阀191来实现。

第一换向阀191安装在旁路线（R1）和制冷剂循环线（R）的分叉点处，以按照这种方式改变制冷剂的流动方向：流经外部换热器130的制冷剂根据空调模式或热泵模式朝向旁路线（R1）或第二膨胀装置140流动。

在该示例中，在空调模式下，第一换向阀191按照这种方式改变制冷剂的流动方向：从压缩机100排放并流经内部换热器110和外部换热器130的制冷剂朝向第二膨胀装置140和蒸发器160流动，并且，在热泵模式（第一加热模式）下，第一换向阀191按照这种方式改变制冷剂的流动方向：从压缩机100排放并流经内部换热器110、第一膨胀装置120和外部换热器130的制冷剂朝向旁路线（R1）流动。

同时，优选地，使第一换向阀191安装在旁路线（R1）的入口侧的分叉点处并使用三通阀。

除了第一换向阀191使用三通阀外，优选地，第二换向阀192优选地使用三通阀。

用于将热供应至沿着旁路线（R1）流动的制冷剂的供热装置180安装在旁路线（R1）上。

供热装置180具有水冷型换热器181，水冷型换热器181包括：制冷剂换热部181a，在旁路线（R1）中流动的制冷剂流动到制冷剂换热部181a中，以将车辆的电子单元200的废热供应至在旁路线（R1）中流动的制冷剂；冷却水换热部181b，在电子单元200中循环的冷却水流动到冷却水换热器181b，冷却水换热部181b设置在制冷剂换热部181a的一侧处。

因此，在热泵模式下，热泵系统能够通过回收来自车辆的电子单元200的废热而提高加热性能。

同时，存在电动机、逆变器及其他部件作为车辆的电子单元200。

此外，储罐170安装在压缩机100的入口侧的制冷剂循环线（R）上。

储罐170将供应至压缩机100的制冷剂分成液相制冷剂和气相制冷剂并仅将气相制冷剂供应至压缩机100。

此外，用于提高加热效率的电加热器115也在空调壳150内部安装在内部换热器110的下游侧。

也就是说，热泵系统能够通过在开始起动车辆时使电加热器115作为辅助热源运转而提高加热性能，并且当热泵系统缺少热源时也能够使电加热器115运转。

优选地，电加热器115是PTC加热器。

另外，辅助旁路线（R2）按照这种方式与制冷剂循环线（R）并联地安装：使流经第一膨胀装置120的制冷剂选择性地绕过外部换热器130。

换句话说，辅助旁路线（R2）被安装为连接外部换热器130的出口侧和入口侧的制冷剂循环线（R），以使循环通过制冷剂循环线（R）的制冷剂绕过外部换热器130。

此外，用于改变制冷剂的流动方向的第二换向阀192按照这种方式安装：使在制冷剂循环线（R）中循环的制冷剂选择性地流动到辅助旁路线（R2）。

第二换向阀192安装在辅助旁路线（R2）和制冷剂循环线（R）的分叉点处，以改变制冷剂的流动方向，从而使得制冷剂朝向外部换热器130或辅助旁路线（R2）流动。

在该示例中，当在外部换热器130上结霜或当室外温度低于零度时，由于外部换热器130不能平稳地从室外空气吸入热，因此第二换向阀192使得在制冷剂循环线（R）中循环的制冷剂绕过外部换热器130。

同时，无需使室外温度基本为0℃。仅当室外空气和在外部换热器130中流动的制冷剂之间的换热效率好时，热泵系统才使制冷剂流经外部换热器130，而当换热效率不好时热泵系统使制冷剂绕行通过，从而提高加热性能和效率。

此外，在外部换热器130上结霜的情况下，当制冷剂流动到辅助旁路线（R2）并绕过外部换热器130时，可使结霜延迟或移除结霜。

另外，除湿线（R4）安装在制冷剂循环线（R）上，用于将在制冷剂循环线（R）中循环的制冷剂中的一部分供应至蒸发器160，以对车辆的内部执行除湿。

在该示例中，为了对车辆的内部进行除湿，由于低温的制冷剂必须供应至蒸发器160，因此除湿线（R4）连接到低温的制冷剂在制冷剂循环线（R）中循环的那部分。

更具体地讲，除湿线（R4）将流经第一膨胀装置120的制冷剂中的一部分供应至蒸发器160。

换句话说，除湿线（R4）使第一膨胀装置120的出口侧的制冷剂循环线（R）和蒸发器160的入口侧的制冷剂循环线（R）彼此连接。

在附图中，除湿线（R4）的入口连接到第一膨胀装置120和外部换热器130之间的制冷剂循环线（R），以使制冷剂中的一部分在流经第一膨胀装置120之后在被引入到外部换热器130之前流动到除湿线（R4）并被供应至蒸发器160。

此外，在除湿模式下，在制冷剂循环线（R）中循环的制冷剂中的一部分通过除湿线（R4）供应至蒸发器160，并且在该示例中，为了确保加热性能，从制冷剂循环线（R）分叉流动到除湿线（R4）的制冷剂的量必须相对较少。

因此，为了使分叉流动到除湿线（R4）的制冷剂的量少于在制冷剂循环线（R）中循环的制冷剂的流量，可使用接下来的两种方法。

第一种：除湿线（R4）的管直径小于第一膨胀装置120的出口侧的制冷剂循环线（R）的管直径，以使分叉流动到除湿线（R4）的制冷剂的量变少。

第二种：除湿线（R4）的管按照在制冷剂循环线（R）的管上方分叉的方式连接，使得分叉流动到除湿线（R4）的制冷剂的量变少。

也就是说，如果除湿线（R4）的管按照在制冷剂循环线（R）的管上方分叉的方式连接，那么当在制冷剂循环线（R）中循环的制冷剂朝向位于上方的除湿线（R4）分叉时，分叉流动到除湿线（R4）的制冷剂的量由于重力（自身重量）而变少。

此外，打开和关闭除湿线（R4）的开-关阀195安装在除湿线（R4）上，以仅在除湿模式下使流经第一膨胀装置120的制冷剂中的一部分能够流动到除湿线（R4）。

此外，热泵系统还包括用于控制开-关阀195的控制器（未示出）。

控制器仅在除湿模式下通过打开开-关阀195来打开除湿线（R4），并且在不是除湿模式的模式下通过关闭开-关阀195来关闭除湿线（R4）。

此外，在除湿模式下，当确定蒸发器160结霜或感测到结霜时，控制器关闭开-关阀195，从而阻止供应至蒸发器160的制冷剂通过除湿线（R4），以防止在除湿模式下使蒸发器160结霜。

如上所述，在除湿模式下，在制冷剂流经第一膨胀装置120之后在被引入到外部换热器130之前制冷剂中的一部分通过除湿线（R4）供应至蒸发器160。在这种情况下，由于在除湿线（R4）中流动的制冷剂是被引入到外部换热器130之前的制冷剂，换句话说，由于在除湿线（R4）中流动的制冷剂还未与外部换热器130中的室外冷空气进行热交换，因此，在除湿线（R4）中流动的制冷剂的压力高于蒸发器160的压力。

也就是说，参照图5，基于除湿线（R4）的开-关阀195，由于在除湿模式下，当开-关阀195打开时，C侧的压力高于D侧（蒸发器侧）的压力，因此流经第一膨胀装置120的制冷剂中的一部分通过除湿线（R4）平稳地流动到低压的蒸发器160，因此，热泵系统能够平稳地对车辆的内部执行除湿。

另外，如图3至图7所示，除湿线（R4）的出口连接到蒸发器160的入口侧的制冷剂循环线（R），或者如图8所示，除湿线（R4）的出口连接到第二膨胀装置140。

在图3至图7中，除湿线（R4）的出口与第二膨胀装置140和蒸发器160之间的制冷剂循环线（R）连接。因此，流经除湿线（R4）的制冷剂直接被引入到蒸发器160中。

在图8中，除湿线（R4）的出口与第二膨胀装置140连接，但是在该示例中，流经除湿线（R4）的制冷剂在第二膨胀装置140中不膨胀，而是被引入到蒸发器160中。

也就是说，如图9所示，第二膨胀装置140包括膨胀阀140a，膨胀阀140a具有用于使制冷剂膨胀的膨胀流道144和用于使制冷剂绕过膨胀流道144的旁路流道147。

在该示例中，除湿线（R4）的出口与膨胀阀140a的旁路流道147连接，并且流经除湿线（R4）的制冷剂通过旁路流道147绕过膨胀流道144并被供应至蒸发器160。

参照图9，将简要地描述第二膨胀装置140的膨胀阀140a。膨胀阀140a包括：主体141，具有第一流道142和第二流道143，而第一流道142具有用于使供应至蒸发器160的制冷剂膨胀的膨胀流道144，从蒸发器160排放的制冷剂流动到第二流道143中；阀体145，安装在主体141内部，用于通过控制膨胀流道144的打开程度来调节流经膨胀流道144的制冷剂的量；杆146，可升降地安装在主体141内部，用于根据来自蒸发器160的出口侧并在第二流道143内流动的制冷剂的温度变化而使阀体145升降。

这里，膨胀阀140a的主体141包括：入口142a，用于将制冷剂引入到膨胀流道144；出口142b，用于将流经膨胀流道144的制冷剂排出。

在主体141内部，入口142a和出口142b以呈90度的角度布置，并且在该示例中，入口142a和出口142b沿着竖直方向按照预定间隔彼此分开，并且膨胀流道144形成在入口142a和出口142b之间。

此外，根据在第二流道143中流动的制冷剂的温度变化而设置的隔板（diaphragm，未示出）安装在主体141的上端处。因此，在杆146根据隔板的位移而上升和下降的同时使阀体145运转。

此外，旁路流道147（除湿线（R4）连接到旁路流道147）形成在主体141中，并与第一流道142的出口142b（沿着制冷剂的流动方向设置在膨胀流道144的下游侧）连通。

在该示例中，旁路流道147的入口147a与第一流道142的出口142b共线地布置。

换句话说，旁路流道147的入口147a和第一流道142的出口142b按照直线形成。

因此，流经除湿线（R4）的制冷剂通过旁路流道147绕过第二膨胀装置140的膨胀流道144并被直接供应至蒸发器160。

此外，由于旁路流道147与第一流道142的出口142b按照直线形成，因此热泵系统能够使制冷剂的流动噪声和压力损失最小化。

同时，由于除湿线（R4）的出口插入到第二膨胀装置140的旁路流道147中，因此除湿线（R4）能够简单地组装，并且由于简单的连接结构而能够使部件的数量减少以及系统的重量降低。

下面，将描述根据本发明的优选实施例的车用热泵系统的操作（action）。

A空调模式（冷却模式）（见图3）

在空调模式（冷却模式）下，如图3所示，通过第二换向阀192关闭辅助旁路线（R2），并且也通过第一换向阀191关闭旁路线（R1），并且二通阀122关闭孔口121。

此外，循环经过电子单元200的冷却水不供应至供热装置180的水冷型换热器181。

同时，为了实现最大程度的冷却，空调壳150内部的温度调节门151关闭流经内部换热器110的通道，以使由鼓风机吹送到空调壳150中的空气在流经蒸发器160的同时被冷却并通过绕过内部换热器110而供应至车辆的内部，从而使车辆的内部冷却。

接下来，将描述制冷剂循环过程。

在压缩机100中压缩之后排放的高温高压的气相制冷剂被供应至安装在空调壳150内部的内部换热器110。

如图3所示，由于温度调节门151关闭了内部换热器110的通道，因此供应至内部换热器110的制冷剂在不与空气进行热交换的情况下直接流动到外部换热器130。

流动到外部换热器130的制冷剂在与室外空气进行热交换的同时被冷凝，因此，气相制冷剂转换为液相制冷剂。

同时，内部换热器110和外部换热器130均用作冷凝器，但是制冷剂主要在与室外空气进行热交换的外部换热器130中冷凝。

然后，流经外部换热器130的制冷剂在流经第二膨胀装置140的同时减压并膨胀，从而变为低温低压的液相制冷剂，然后被引入到蒸发器160中。

引入到蒸发器160中的制冷剂通过与由鼓风机吹送到空调壳150中的空气进行热交换而蒸发，并且同时，由于通过制冷剂的蒸发潜热进行热吸收而使得空气冷却，然后，冷却的空气被供应至车辆的内部，以使车辆的内部冷却。

然后，从蒸发器160排放的制冷剂被引入到压缩机100中并重复上述循环。

B热泵模式的第一加热模式（见图4）

热泵模式的第一加热模式运转在外部换热器130上不存在结霜或者室外温度高于零度的情况下。如图4所示，通过第二换向阀192关闭辅助旁路线（R2）并通过第一换向阀191打开旁路线（R1），使得制冷剂不被供应至第二膨胀装置140和蒸发器160。

此外，通过二通阀122打开孔口121。

同时，通过车辆的电子单元200加热的冷却水供应至供热装置180的水冷型换热器181的冷却水换热部181b。

此外，在第一加热模式下，空调壳150内部的温度调节门151关闭绕过内部换热器110的通道，以使由鼓风机吹送到空调壳150中的空气在流经蒸发器160（停止运转）之后流经内部换热器110的同时变为暖空气，然后供应至车辆的内部，以加热车辆的内部。

接下来，将描述制冷剂循环过程。

在压缩机100中压缩之后排放的高温高压的气相制冷剂被引入到安装在空调壳150内部的内部换热器110中。

引入到内部换热器110中的高温高压的气相制冷剂在与由鼓风机吹送到空调壳150中的空气进行热交换的同时被冷凝，并且在该示例中，流经内部换热器110的空气被转换为暖空气并供应至车辆的内部，从而加热车辆的内部。

然后，从内部换热器110排放的制冷剂在通过二通阀122流经孔口121的同时减压并膨胀，从而变为低温低压的液相制冷剂，然后，被供应至用作蒸发器的外部换热器130。

供应至外部换热器130的制冷剂在与室外空气进行热交换的同时被蒸发并通过第一换向阀191流经旁路线（R1）。在该示例中，流经旁路线（R1）的制冷剂在流经水冷型换热器181的制冷剂换热部181a的同时与流经冷却水换热部181b的冷却水进行热交换，以回收车辆的电子单元200的废热，然后，制冷剂被引入到压缩机100中，以重复上述循环。

C热泵模式的第一加热模式的除湿模式（见图5）

热泵模式的第一加热模式的除湿模式仅在系统运转在图4的第一加热模式下的同时需要对车辆的内部进行除湿的情况下运转。

因此，将仅描述与图4的第一加热模式不同的部分。

在除湿模式下，在第一加热模式运转的状态下通过开-关阀195另外打开除湿线（R4）。

此外，空调壳150内部的温度调节门151关闭绕过内部换热器110的通道。因此，由鼓风机吹送到空调壳150中的空气在流经蒸发器160的同时被冷却，然后，在流经内部换热器110的同时变为暖空气并被供应至车辆的内部，以使热泵系统能够对车辆的内部进行加热。

在该示例中，由于供应至蒸发器160的制冷剂的量少并且空气冷却性能低，因此使室内温度的变化最小化，以使热泵系统能够平稳地对流经蒸发器160的空气进行除湿。

接下来，将描述制冷剂的循环过程。

流经压缩机100、内部换热器110和第一膨胀装置120的孔口121的制冷剂中的一部分流经外部换热器130，并且制冷剂中的其余部分流经除湿线（R4）。

流经外部换热器130的制冷剂在与室外空气进行热交换的同时被蒸发，然后，通过第一换向阀191流经旁路线（R1）。在该示例中，流经旁路线（R1）的制冷剂在流经水冷型换热器181的制冷剂换热部181a的同时与流经冷却水换热部181b的冷却水进行热交换，以在回收车辆的电子单元200的废热的同时使制冷剂蒸发。

流经除湿线（R4）的制冷剂供应至蒸发器160，并在与在空调壳150内部流动的空气进行热交换的同时被蒸发。

在上述过程中，流经蒸发器160的空气被除湿，并且被除湿的空气在流经内部换热器110的同时变为暖空气，然后，供应至车辆的内部以执行加热。

然后，分别流经水冷型换热器181和蒸发器160的制冷剂汇合到一起并被引入到压缩机100中，然后，重复上述循环。

D热泵模式的第二加热模式（见图6）

热泵模式的第二加热模式运转在外部换热器130上结霜或者室外温度低于零度的情况下。如图6所示，通过第二换向阀192打开辅助旁路线（R2）并通过第一换向阀191打开旁路线（R1）。

此外，通过开-关阀195关闭除湿线（R4），通过二通阀122打开孔口121，并且模式转换为室内空气流入模式，用于将室内空气引入到空调壳150中。

同时，由车辆的电子单元200加热的冷却水供应至供热装置180的水冷型换热器181的冷却水换热部181b。

此外，在第二加热模式下，空调壳150内部的温度调节门151关闭绕过内部换热器110的通道，以使由鼓风机吹送到空调壳150中的空气在流经蒸发器160（停止运转）之后流经内部换热器110的同时变为暖空气，然后供应至车辆的内部，以加热车辆的内部。

接下来，将描述制冷剂循环过程。

在压缩机100中压缩之后排放的高温高压的气相制冷剂被引入到安装在空调壳150内部的内部换热器110中。

引入到内部换热器110中的高温高压的气相制冷剂在与由鼓风机吹送到空调壳150中的空气进行热交换的同时被冷凝，并且在该示例中，流经内部换热器110的空气转换为暖空气并被供应至车辆的内部，从而对车辆的内部进行加热。

然后，从内部换热器110排放的制冷剂在通过二通阀122流经孔口121的同时减压并膨胀，从而变为低温低压的液相制冷剂。然后，制冷剂流动到辅助旁路线（R2）并绕过外部换热器130。

然后，流经辅助旁路线（R2）的制冷剂通过第一换向阀191流经旁路线（R1）。在该示例中，流经旁路线（R1）的制冷剂在流经水冷型换热器181的制冷剂换热部181a的同时与流经冷却水换热部181b的冷却水进行热交换，以回收车辆的电子单元200的废热，然后，将制冷剂引入到压缩机100中，以重复上述循环。

E热泵模式的第二加热模式的除湿模式（见图7）

热泵模式的第二加热模式的除湿模式仅在系统运转在图6的第二加热模式下的同时需要对车辆的内部进行除湿的情况下运转。

因此，将仅描述与图6的第二加热模式不同的部分。

在除湿模式下，在第二加热模式运转的状态下另外通过开-关阀195打开除湿线（R4）。

此外，空调壳150内部的温度调节门151关闭绕过内部换热器110的通道。因此，由鼓风机吹送到空调壳150中的空气在流经蒸发器160的同时被冷却，然后在流经内部换热器110的同时变为暖空气并被供应至车辆的内部，以使热泵系统能够对车辆的内部进行加热。

在该示例中，由于供应至蒸发器160的制冷剂的量少并且空气冷却性能低，因此使室内温度的变化最小化，从而热泵系统能够平稳地对流经蒸发器160的空气进行除湿。

接下来，将描述制冷剂循环过程。

流经压缩机100、内部换热器110和第一膨胀装置120的孔口121的制冷剂中的一部分通过辅助旁路线（R2）绕过外部换热器130，并且制冷剂的其余部分流经除湿线（R4）。

流经辅助旁路线（R2）的制冷剂通过第一换向阀191流经旁路线（R1）。在该示例中，流经旁路线（R1）的制冷剂在流经水冷型换热器181的制冷剂换热部181a的同时与流经冷却水换热部181b的冷却水进行热交换，以在回收车辆的电子单元200的废热的同时使制冷剂蒸发。

流经除湿线（R4）的制冷剂供应至蒸发器160，并在与在空调壳150内部流动的空气进行热交换的同时被蒸发。

在上述过程中，流经蒸发器160的空气被除湿，并且被除湿的空气在流经内部换热器110的同时变为暖空气，然后，被供应至车辆的内部，以执行加热。

然后，分别流经水冷型换热器181和蒸发器160的制冷剂汇合到一起并引入到压缩机100中，然后，重复上述循环。

Claims (10)

1.一种车用热泵系统，包括：

压缩机（100），安装在制冷剂循环线（R）上，用于压缩和排放制冷剂；

内部换热器（110），安装在空调壳（150）内部，用于使空调壳（150）内部的空气和从压缩机（100）排放的制冷剂之间进行热交换；

蒸发器（160），安装在空调壳（150）内部，用于使空调壳（150）内部的空气和供应至压缩机（100）的制冷剂之间进行热交换；

外部换热器（130），安装在空调壳（150）的外部，用于使循环经过制冷剂循环线（R）的制冷剂和室外空气之间进行热交换；

第一膨胀装置（120），安装在位于内部换热器（110）和外部换热器（130）之间的制冷剂循环线（R）上，用于使制冷剂膨胀；

第二膨胀装置（140），安装在蒸发器（160）的入口侧的制冷剂循环线（R）上，用于使制冷剂膨胀；

旁路线（R1），按照使第二膨胀装置（140）的入口侧的制冷剂循环线（R）和蒸发器（160）的出口侧的制冷剂循环线（R）连接这样的方式安装，以在热泵模式下使制冷剂绕过第二膨胀装置（140）和蒸发器（160）；

除湿线（R4），安装在制冷剂循环线（R）上，用于将在制冷剂循环线（R）中循环的制冷剂中的一部分供应至蒸发器（160），以在热泵模式下对车辆的内部进行除湿，

其中，除湿线（R4）将流经第一膨胀装置（120）的制冷剂中的一部分供应至蒸发器（160）。

2.根据权利要求1所述的热泵系统，其中，除湿线（R4）使第一膨胀装置（120）的出口侧的制冷剂循环线（R）和蒸发器（160）的入口侧的制冷剂循环线（R）彼此连接。

3.根据权利要求1所述的热泵系统，其中，第二膨胀装置（140）包括：膨胀阀（140a），膨胀阀（140a）具有用于使制冷剂膨胀的膨胀流道（144）和用于使制冷剂绕过膨胀流道（144）的旁路流道（147），

其中，除湿线（R4）使第一膨胀装置（120）的出口侧的制冷剂循环线（R）与膨胀阀（140a）的旁路流道（147）彼此连接，以使流经除湿线（R4）的制冷剂通过旁路流道（147）绕过膨胀流道（144）并被供应至蒸发器（160）。

4.根据权利要求3所述的热泵系统，其中，膨胀阀（140a）包括：入口（142a），用于将制冷剂引入到膨胀流道（144）中；出口（142b），用于将流经膨胀流道（144）的制冷剂排放，

其中，旁路流道（147）的入口与所述出口（142b）共线地布置，其中，除湿线（R4）连接到旁路流道（147）的入口。

5.根据权利要求1所述的热泵系统，其中，用于打开和关闭除湿线（R4）的开-关阀（195）安装在除湿线（R4）上，使得流经第一膨胀装置（120）的制冷剂中的一部分仅在除湿模式下流动到除湿线（R4）。

6.根据权利要求5所述的热泵系统，所述热泵系统还包括：

控制器，用于控制开-关阀（195），并且在除湿模式下，当确定或感测到蒸发器（160）结霜时，控制器控制使开-关阀（195）关闭，以防止制冷剂通过除湿线（R4）供应至蒸发器（160）。

7.根据权利要求1所述的热泵系统，其中，除湿线（R4）的管直径小于第一膨胀装置（120）的出口侧的制冷剂循环线（R）的管直径。

8.根据权利要求1所述的热泵系统，其中，除湿线（R4）的管按照在第一膨胀装置（120）的出口侧的制冷剂循环线（R）的管上方分叉这样的方式连接。

9.根据权利要求1所述的热泵系统，其中，供热装置（180）安装在旁路线（R1）上，以将车辆的电子单元（200）的废热供应给沿着旁路线（R1）流动的制冷剂。

10.根据权利要求1所述的热泵系统，其中，辅助旁路线（R2）安装在制冷剂循环线（R）上，以当外部换热器（130）上结霜时使流经第一膨胀装置（120）的制冷剂绕过外部换热器（130）。