本申請(代理人參照編號為No.P218435pct)要求2014年3月10日提交的序列號為No.61/950,719的美國臨時(shí)申請的權(quán)益，其內(nèi)容通過援引并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及用于加熱和冷卻交通工具內(nèi)部的系統(tǒng)和方法，并且特別地，涉及使用熱泵的交通工具加熱和冷卻系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

公用電力通?？捎米鲝囊粋€(gè)或多個(gè)集中源通過配電網(wǎng)絡(luò)分配至終端用戶的交流電力信號。然而，公用電力對于某些結(jié)構(gòu)來說不可用。例如，可移動結(jié)構(gòu)(比如交通工具)在運(yùn)動時(shí)無法獲得公用電力，并且僅可以在停車時(shí)困難地連接至配電網(wǎng)絡(luò)。類似地，不在公用配電網(wǎng)絡(luò)附近的偏遠(yuǎn)結(jié)構(gòu)(比如小屋和軍事設(shè)施)通常不能使用公用電力來實(shí)際供電。

在公用電力不可用時(shí)，經(jīng)常采用包含電池的直流電力系統(tǒng)來提供電力。例如，貨車和船通常采用包含電池陣列的直流電力系統(tǒng)，以將電力至少提供至輔助交通工具電子系統(tǒng)，比如通信系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、加熱和冷卻系統(tǒng)等。使用交流主電源(比如太陽能面板或發(fā)電機(jī))進(jìn)行操作的航運(yùn)集裝箱和偏遠(yuǎn)小屋也可以具有包含電池或電池陣列的直流電力系統(tǒng)，以便在主電源不可用時(shí)操作電子系統(tǒng)。因此，大部分現(xiàn)代交通工具和偏遠(yuǎn)結(jié)構(gòu)使用電池電源足以至少在有限的時(shí)期內(nèi)操作電子系統(tǒng)，比如輔助交通工具電子系統(tǒng)。

交通工具或偏遠(yuǎn)結(jié)構(gòu)所使用的電池系統(tǒng)的容量通常受到比如大小、重量和成本這些參數(shù)的限制。例如，具有內(nèi)燃機(jī)的交通工具可以包括相對較小的電池，以便在發(fā)動機(jī)不工作時(shí)使用；對于具有內(nèi)燃機(jī)的交通工具來說，大的電池陣列是不實(shí)際的，這是因?yàn)殡姵氐拇笮≌紦?jù)相當(dāng)大的空間，并且在交通工具通過發(fā)動機(jī)移動時(shí)電池的重量降低了交通工具的效率。所有的電動交通工具具有明顯更大的電池容量，但是該電池容量通常首要考慮用于移動交通工具這一主要目的，因此能夠用于交通工具的輔助電子系統(tǒng)的電池容量的量是受限的。偏遠(yuǎn)結(jié)構(gòu)所采用的電池系統(tǒng)必須能夠在交流電源不可用時(shí)提供電力，但是比如成本、大小和重量的因素降低了這種系統(tǒng)的總體儲電容量。

加熱和冷卻系統(tǒng)具有顯著的能量需求。交通工具(比如貨車或船)在需要加熱或冷卻時(shí)通常依賴于內(nèi)燃機(jī)的可用性。在當(dāng)交通工具停車或船停泊超過幾分鐘而需要加熱或冷卻時(shí)，內(nèi)燃機(jī)將僅以空轉(zhuǎn)模式運(yùn)行，以將動力提供至加熱和冷卻系統(tǒng)。發(fā)動機(jī)空轉(zhuǎn)是低效的并且產(chǎn)生不必要的污染，而且正在制定反空轉(zhuǎn)規(guī)定以避免使用空轉(zhuǎn)的發(fā)動機(jī)，特別是在城市、貨車停車場和港口這樣的擁擠環(huán)境中使用空轉(zhuǎn)的發(fā)動機(jī)。對于比如小屋或航運(yùn)集裝箱這樣的偏遠(yuǎn)結(jié)構(gòu)來說，加熱和冷卻系統(tǒng)可以主要使用電池電力。典型地，使用替代的或次要的加熱或冷卻源(比如木頭燃燒爐、風(fēng)扇等)來替代直流供電的加熱和冷卻系統(tǒng)。

因此，需要一種使用電池電力的加熱和冷卻系統(tǒng)，所述加熱和冷卻系統(tǒng)具有提高的效率以優(yōu)化電池電力的使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明可以實(shí)施為一種交通工具加熱和冷卻系統(tǒng)，包括：內(nèi)部系統(tǒng)，所述內(nèi)部系統(tǒng)包括蒸發(fā)器；壓縮機(jī)系統(tǒng)，所述壓縮機(jī)系統(tǒng)包括壓縮機(jī)和冷凝器；輔助加熱系統(tǒng)；主工作流體；和至少一個(gè)閥組件。主工作流體構(gòu)造成在內(nèi)部換熱器和壓縮機(jī)之間流動。所述至少一個(gè)閥組件構(gòu)造成在以下模式中操作：冷卻模式，在所述冷卻模式中，所述主工作流體將熱量從內(nèi)部系統(tǒng)傳遞至壓縮機(jī)系統(tǒng)；標(biāo)準(zhǔn)加熱模式，在所述標(biāo)準(zhǔn)加熱模式中，主工作流體將熱量從壓縮機(jī)系統(tǒng)傳遞至內(nèi)部系統(tǒng)，并且輔助加熱系統(tǒng)不將熱量傳遞至主工作流體；和增強(qiáng)加熱模式，在所述增強(qiáng)加熱模式中，輔助加熱系統(tǒng)將熱量傳遞至主工作流體。

本發(fā)明還可以實(shí)施為一種包括以下步驟的加熱和冷卻交通工具的方法。提供包括蒸發(fā)器的內(nèi)部系統(tǒng)和包括壓縮機(jī)和冷凝器的壓縮機(jī)系統(tǒng)。主工作流體被布置成在內(nèi)部換熱器和壓縮機(jī)之間流動。在冷卻模式中，主工作流體將熱量從內(nèi)部系統(tǒng)傳遞至壓縮機(jī)系統(tǒng)。在標(biāo)準(zhǔn)加熱模式中，主工作流體將熱量從壓縮機(jī)系統(tǒng)傳遞至內(nèi)部系統(tǒng)，并且輔助加熱系統(tǒng)不將熱量傳遞至主工作流體。在增強(qiáng)加熱模式中，輔助加熱系統(tǒng)構(gòu)造成將熱量傳遞至主工作流體。

本發(fā)明還可以實(shí)施為一種交通工具加熱和冷卻系統(tǒng)，包括具有蒸發(fā)器的內(nèi)部系統(tǒng)、壓縮機(jī)系統(tǒng)、輔助加熱系統(tǒng)、第一主線路、和第二主線路。

壓縮機(jī)布置成引起主工作流體流動通過冷凝器。第一主線路構(gòu)造成允許主工作流體從蒸發(fā)器流動至壓縮機(jī)。第二主線路構(gòu)造成允許主工作流體從冷凝器流動至蒸發(fā)器。至少一個(gè)閥組件構(gòu)造成在以下模式中操作：冷卻模式，在所述冷卻模式中，主工作流體將熱量從內(nèi)部系統(tǒng)傳遞至壓縮機(jī)系統(tǒng)；標(biāo)準(zhǔn)加熱模式，在所述標(biāo)準(zhǔn)加熱模式中，主工作流體將熱量從壓縮機(jī)系統(tǒng)傳遞至內(nèi)部系統(tǒng)，并且輔助加熱系統(tǒng)不將熱量傳遞至主工作流體；和增強(qiáng)加熱模式，在所述增強(qiáng)加熱模式中，輔助加熱系統(tǒng)將熱量傳遞至主工作流體。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的第一示例的交通工具加熱和冷卻系統(tǒng)的示意圖；

圖1A是示出了將第一示例的加熱和冷卻系統(tǒng)的主要部分互連至電池的框圖；

圖2是本發(fā)明的第二示例的交通工具加熱和冷卻系統(tǒng)的示意圖；

圖3A是處于第一模式中的本發(fā)明的第三示例的交通工具加熱和冷卻系統(tǒng)的示意圖；

圖3B是處于第二模式中的本發(fā)明的第三示例的交通工具加熱和冷卻系統(tǒng)的示意圖；

圖4A是處于第一模式中的本發(fā)明的第四示例的交通工具加熱和冷卻系統(tǒng)的示意圖；

圖4B是處于第二模式中的本發(fā)明的第四示例的交通工具加熱和冷卻系統(tǒng)的示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明能夠以數(shù)個(gè)不同示例的構(gòu)型來實(shí)施，并且將在下文分別描述根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)造并實(shí)施的交通工具加熱和冷卻系統(tǒng)的幾個(gè)示例。

I、第一示例的加熱和冷卻系統(tǒng)

首先參照附圖的圖1，圖1描繪的是本發(fā)明的第一示例的交通工具加熱和冷卻系統(tǒng)20。第一示例的交通工具加熱和冷卻系統(tǒng)20能夠以冷卻模式和加熱模式操作。在冷卻模式中，熱量從第一示例的加熱系統(tǒng)20安裝于其上的交通工具(未示出)的內(nèi)部A傳遞至外部B。在加熱模式中，熱量從第一示例的加熱系統(tǒng)20安裝于其上的交通工具的外部B傳遞至內(nèi)部A。

在本申請中，術(shù)語“交通工具”指的是一種可移動結(jié)構(gòu)，該可移動結(jié)構(gòu)是在移動時(shí)或者在靜止時(shí)沒有被連接至的公用電力并且具有以交通工具直流(DC)電源工作的電子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。交通工具的示例包括貨車、汽車、航運(yùn)集裝箱和船。本發(fā)明在應(yīng)用至交通工具時(shí)尤為重要，但是也可以應(yīng)用至在至少一部分時(shí)間內(nèi)不通有公用電力并且設(shè)計(jì)成主要在DC電源上操作的固定或可動的任何結(jié)構(gòu)。在本文，術(shù)語“偏遠(yuǎn)結(jié)構(gòu)”將用于指此類結(jié)構(gòu)。

第一示例的交通工具加熱和冷卻系統(tǒng)20包括如圖1所示的壓縮機(jī)系統(tǒng)22、內(nèi)部系統(tǒng)24、和輔助系統(tǒng)26，并且如圖1A總體所示的那樣被連接至安裝在交通工具內(nèi)的電池28。壓縮機(jī)系統(tǒng)22和內(nèi)部系統(tǒng)24通過第一主線30和第二主線32連接在一起。第一主線30和第二主線32允許主工作流體在壓縮機(jī)系統(tǒng)22和內(nèi)部系統(tǒng)24之間循環(huán)。壓縮機(jī)系統(tǒng)22和輔助加熱系統(tǒng)26通過輔助換熱器34連接在一起，所述輔助換熱器34允許由輔助加熱系統(tǒng)26產(chǎn)生的熱量被傳遞至主工作流體。

壓縮機(jī)系統(tǒng)22包括壓縮機(jī)40、壓縮機(jī)側(cè)換熱器或冷凝器42、壓縮機(jī)熱膨脹閥44、和蓄能器46。示例性冷凝器42包括多個(gè)換熱器部分42a和42b。換向閥50和壓縮機(jī)止回閥52允許第一示例的交通工具加熱和冷卻系統(tǒng)20以冷卻模式和加熱模式操作。壓縮機(jī)系統(tǒng)22還包括壓縮機(jī)分配器60、壓縮機(jī)風(fēng)扇62、風(fēng)扇馬達(dá)64、壓縮機(jī)流體溫度傳感器66、和馬達(dá)開關(guān)68。壓縮機(jī)分配器60允許流體平行地流動通過換熱器部分42a和42b。壓縮機(jī)風(fēng)扇62、風(fēng)扇馬達(dá)64、溫度傳感器66、馬達(dá)開關(guān)68根據(jù)在壓縮機(jī)系統(tǒng)22和內(nèi)部系統(tǒng)24之間流動的主工作流體的溫度來操作風(fēng)扇62。

內(nèi)部系統(tǒng)24包括內(nèi)部換熱器或蒸發(fā)器70、內(nèi)部熱膨脹閥72、和干燥器74。示例性內(nèi)部系統(tǒng)24還包括內(nèi)部鼓風(fēng)機(jī)80、內(nèi)部分配器82、和內(nèi)部止回閥84。示例性蒸發(fā)器70包括多個(gè)內(nèi)部換熱器部分70a和70b。內(nèi)部鼓風(fēng)機(jī)80將熱量從蒸發(fā)器70帶到內(nèi)部A中。與換向閥50和壓縮機(jī)止回閥52結(jié)合，內(nèi)部分配器82和內(nèi)部止回閥84允許第一示例的交通工具加熱和冷卻系統(tǒng)20以冷卻模式和加熱模式操作。內(nèi)部分配器82允許流體平行地流動通過內(nèi)部換熱器部分70a和70b。

在冷卻模式中，壓縮機(jī)系統(tǒng)22和內(nèi)部系統(tǒng)24以像在Wilkinson的美國專利No.6,615,602中大體描述的傳統(tǒng)方式操作，該專利通過援引并入本文。因此，在這里將不再詳細(xì)描述第一示例的加熱和冷卻系統(tǒng)20以冷卻模式的操作。

在加熱模式中，第一示例的加熱和冷卻系統(tǒng)20可以以標(biāo)準(zhǔn)加熱模式和增強(qiáng)加熱模式兩種模式操作。在標(biāo)準(zhǔn)加熱模式中，壓縮機(jī)系統(tǒng)22和內(nèi)部系統(tǒng)24以像在專利6,615,602中大體描述的傳統(tǒng)方式操作。在增強(qiáng)加熱模式中，正如現(xiàn)在將詳細(xì)描述的，通過輔助加熱系統(tǒng)26來增強(qiáng)由壓縮機(jī)系統(tǒng)22產(chǎn)生并被傳遞至內(nèi)部系統(tǒng)24的熱量。

特別地，示例性輔助加熱系統(tǒng)26包括燃料箱90、燃料控制閥92、鍋爐94、輔助燃料泵96、和輔助流體線路98。輔助流體線路98包括鍋爐區(qū)段98a和換熱器區(qū)段98b。鍋爐區(qū)段98a位于鍋爐94內(nèi)，換熱器區(qū)段98b位于輔助換熱器34內(nèi)。

燃料箱90可以是第一示例的加熱和冷卻系統(tǒng)20安裝于其上的交通工具的主燃料箱(例如，柴油、汽油)，或者可以是包含相同或另一類燃料(例如，丙烷)的分離的、輔助燃料箱。燃料控制閥92控制從燃料箱90至鍋爐94的燃料流。鍋爐94燃燒燃料以產(chǎn)生熱量。輔助燃料泵96使輔助流體(例如水)循環(huán)通過輔助流體線路98的鍋爐區(qū)段98a和換熱器區(qū)段98b。來自鍋爐94的熱量被傳遞至鍋爐區(qū)段98a中的輔助流體。來自輔助流體的熱量被傳遞至輔助換熱器34中的主流體。因此，輔助加熱系統(tǒng)26可以用于在環(huán)境和交通工具操作條件不允許壓縮機(jī)系統(tǒng)22從流經(jīng)壓縮機(jī)換熱器42的周圍空氣中充足地抽取足夠的熱量時(shí)將熱量傳遞至主流體。

II.第二示例的加熱和冷卻系統(tǒng)

現(xiàn)在參照附圖的圖2，圖2描繪的是本發(fā)明的第二示例的交通工具加熱和冷卻系統(tǒng)120。第二示例的交通工具加熱和冷卻系統(tǒng)120能夠以冷卻模式和加熱模式操作。在冷卻模式中，熱量從第二示例的加熱系統(tǒng)120安裝于其上的交通工具(未示出)的內(nèi)部A傳遞至外部B。在加熱模式中，熱量從第二示例的加熱系統(tǒng)120安裝于其上的交通工具的外部B傳遞至內(nèi)部A。像參照圖1在上文描述的第一示例的加熱和冷卻系統(tǒng)20那樣，至少一部分由交通工具系統(tǒng)的電池(未示出)消耗的電力與第二示例的加熱和冷卻系統(tǒng)120相關(guān)。

第二示例的交通工具加熱和冷卻系統(tǒng)120包括壓縮機(jī)系統(tǒng)122、內(nèi)部系統(tǒng)124、和輔助系統(tǒng)126。壓縮機(jī)系統(tǒng)122和內(nèi)部系統(tǒng)124通過第一主線130和第二主線132連接在一起。第一主線130和第二主線132允許主工作流體在壓縮機(jī)系統(tǒng)122和內(nèi)部系統(tǒng)124之間循環(huán)。壓縮機(jī)系統(tǒng)122和輔助加熱系統(tǒng)126通過輔助換熱器134連接在一起，所述輔助換熱器134允許由輔助加熱系統(tǒng)126產(chǎn)生的熱量被傳遞至主工作流體。

壓縮機(jī)系統(tǒng)122包括壓縮機(jī)140、壓縮機(jī)換熱器142、壓縮機(jī)熱膨脹閥144、和蓄能器146。示例性壓縮機(jī)換熱器142包括多個(gè)換熱器部分142a和142b。換向閥150和壓縮機(jī)止回閥152允許第二示例的交通工具加熱和冷卻系統(tǒng)120以冷卻模式和加熱模式操作。壓縮機(jī)系統(tǒng)122還包括壓縮機(jī)分配器160、壓縮機(jī)風(fēng)扇162、風(fēng)扇馬達(dá)164、壓縮機(jī)流體溫度傳感器166、和馬達(dá)開關(guān)168。壓縮機(jī)分配器160允許流體平行地流動通過換熱器部分142a和142b。壓縮機(jī)風(fēng)扇162、風(fēng)扇馬達(dá)164、溫度傳感器166、馬達(dá)開關(guān)168根據(jù)在壓縮機(jī)系統(tǒng)122和內(nèi)部系統(tǒng)124之間流動的主工作流體的溫度來操作風(fēng)扇162。

內(nèi)部系統(tǒng)124包括內(nèi)部換熱器170、內(nèi)部熱膨脹閥172、和干燥器174。示例性內(nèi)部系統(tǒng)124還包括內(nèi)部鼓風(fēng)機(jī)180、內(nèi)部分配器182、和內(nèi)部止回閥184。示例性內(nèi)部換熱器170包括多個(gè)內(nèi)部換熱器部分170a和170b。內(nèi)部鼓風(fēng)機(jī)180將熱量從內(nèi)部換熱器170帶到內(nèi)部A中。與換向閥150和壓縮機(jī)止回閥152結(jié)合，內(nèi)部分配器182和內(nèi)部止回閥184允許第二示例的交通工具加熱和冷卻系統(tǒng)120以冷卻模式和加熱模式操作。內(nèi)部分配器182允許流體平行地流動通過內(nèi)部換熱器部分170a和170b。

在冷卻模式中，壓縮機(jī)系統(tǒng)122和內(nèi)部系統(tǒng)124以像在專利6,615,602中大體描述的傳統(tǒng)方式操作，該專利通過援引并入本文。因此，在這里將不再詳細(xì)描述第二示例的加熱和冷卻系統(tǒng)120以冷卻模式的操作。

在加熱模式中，第二示例的加熱和冷卻系統(tǒng)120可以以標(biāo)準(zhǔn)加熱模式和增強(qiáng)加熱模式兩種模式操作。在標(biāo)準(zhǔn)加熱模式中，壓縮機(jī)系統(tǒng)122和內(nèi)部系統(tǒng)124以像在專利6,615,602中大體描述的傳統(tǒng)方式操作。在增強(qiáng)加熱模式中，正如現(xiàn)在將詳細(xì)描述的，通過輔助加熱系統(tǒng)126來增強(qiáng)由壓縮機(jī)系統(tǒng)122產(chǎn)生并被傳遞至內(nèi)部系統(tǒng)124的熱量。

特別地，示例性輔助加熱系統(tǒng)126包括電池190、電壓控制器192、和加熱元件194。加熱元件194布置在輔助換熱器134內(nèi)。電池190可以是第二示例的加熱和冷卻系統(tǒng)120安裝于其上的交通工具的主電池(例如，柴油、汽油)或者可以是專門用于與輔助加熱系統(tǒng)126一起使用的分離的、輔助電池。

電壓控制器192控制從電池190至加熱元件194的電流。加熱元件194是將電轉(zhuǎn)化成熱量的電阻元件。來自加熱元件194的熱量被傳遞至輔助換熱器134中的主流體。因此，輔助加熱系統(tǒng)126可以被用于在環(huán)境和交通工具操作條件不允許壓縮機(jī)系統(tǒng)122從流經(jīng)壓縮機(jī)換熱器142的周圍空氣中充足地抽取足夠的熱量時(shí)將熱量傳遞至主流體。

III.第三示例的加熱和冷卻系統(tǒng)

現(xiàn)在參照附圖的圖3A和3B，圖3A和3B描繪的是本發(fā)明的第三示例的交通工具加熱和冷卻系統(tǒng)220。第三示例的交通工具加熱和冷卻系統(tǒng)220能夠以冷卻模式和加熱模式操作。在冷卻模式中，熱量從第三示例的加熱系統(tǒng)220安裝于其上的交通工具(未示出)的內(nèi)部A傳遞至外部B。在加熱模式中，熱量從第三示例的加熱系統(tǒng)220安裝于其上的交通工具的外部B傳遞至內(nèi)部A。像參照圖1A在上文描述的第一示例的加熱和冷卻系統(tǒng)20那樣，至少一部分由交通工具系統(tǒng)的電池(未示出)消耗的電力與第三示例的加熱和冷卻系統(tǒng)220相關(guān)。

第三示例的交通工具加熱和冷卻系統(tǒng)220包括壓縮機(jī)系統(tǒng)222、內(nèi)部系統(tǒng)224、和輔助系統(tǒng)226。壓縮機(jī)系統(tǒng)222和內(nèi)部系統(tǒng)224通過第一主線230和第二主線232連接在一起。第一主線230和第二主線232允許主工作流體在壓縮機(jī)系統(tǒng)222和內(nèi)部系統(tǒng)224之間循環(huán)。壓縮機(jī)系統(tǒng)222和輔助加熱系統(tǒng)226通過輔助換熱器234連接在一起，所述輔助換熱器234允許由輔助加熱系統(tǒng)226產(chǎn)生的熱量被傳遞至主工作流體。控制閥236和止回閥238允許第三示例的加熱和冷卻系統(tǒng)220處于主加熱模式或輔助加熱模式中，如將在下文進(jìn)一步詳細(xì)描述的那樣。

壓縮機(jī)系統(tǒng)222包括壓縮機(jī)240、壓縮機(jī)換熱器242、壓縮機(jī)熱膨脹閥244、和蓄能器246。示例性壓縮機(jī)換熱器242包括多個(gè)換熱器部分242a和242b。換向閥250和壓縮機(jī)止回閥252允許第三示例的交通工具加熱和冷卻系統(tǒng)220以冷卻模式和加熱模式操作。壓縮機(jī)系統(tǒng)222還包括壓縮機(jī)分配器260、壓縮機(jī)風(fēng)扇262、風(fēng)扇馬達(dá)264、壓縮機(jī)流體溫度傳感器266、和馬達(dá)開關(guān)268。壓縮機(jī)分配器260允許流體平行地流動通過換熱器部分242a和242b。壓縮機(jī)風(fēng)扇262、風(fēng)扇馬達(dá)264、溫度傳感器266、馬達(dá)開關(guān)268根據(jù)在壓縮機(jī)系統(tǒng)222和內(nèi)部系統(tǒng)224之間流動的主工作流體的溫度來操作風(fēng)扇262。

內(nèi)部系統(tǒng)224包括內(nèi)部換熱器270、內(nèi)部熱膨脹閥272、和干燥器274。示例性內(nèi)部系統(tǒng)224還包括內(nèi)部鼓風(fēng)機(jī)280、內(nèi)部分配器282、和內(nèi)部止回閥284。示例性內(nèi)部換熱器270包括多個(gè)內(nèi)部換熱器部分270a和270b。內(nèi)部鼓風(fēng)機(jī)280將熱量從內(nèi)部換熱器270帶到內(nèi)部A中。與換向閥250和壓縮機(jī)止回閥252結(jié)合，內(nèi)部分配器282和內(nèi)部止回閥284允許第三示例的交通工具加熱和冷卻系統(tǒng)220以冷卻模式和加熱模式操作。內(nèi)部分配器282允許流體平行地流動通過內(nèi)部換熱器部分270a和270b。

在冷卻模式中，壓縮機(jī)系統(tǒng)222和內(nèi)部系統(tǒng)224以像在專利6,615,602中大體描述的傳統(tǒng)方式操作。因此，在這里將不再詳細(xì)描述第三示例的加熱和冷卻系統(tǒng)220以冷卻模式的操作。

在加熱模式中，第三示例的加熱和冷卻系統(tǒng)220可以以標(biāo)準(zhǔn)加熱模式和輔助加熱模式兩種模式操作。在標(biāo)準(zhǔn)加熱模式中，壓縮機(jī)系統(tǒng)222和內(nèi)部系統(tǒng)224以像在專利6,615,602中大體描述的傳統(tǒng)方式操作。在增強(qiáng)加熱模式中，正如現(xiàn)在將詳細(xì)描述的，使用輔助加熱系統(tǒng)226替代壓縮機(jī)系統(tǒng)222來將熱量傳遞至內(nèi)部系統(tǒng)224。

特別地，示例性輔助加熱系統(tǒng)226包括燃料箱290、燃料控制閥292、鍋爐294、輔助燃料泵296、和輔助流體線路298。輔助流體線路298包括鍋爐區(qū)段298a和換熱器區(qū)段298b。鍋爐區(qū)段298a位于鍋爐294內(nèi)，換熱器區(qū)段298b位于輔助換熱器234內(nèi)。

燃料箱290可以是第三示例的加熱和冷卻系統(tǒng)220安裝于其上的交通工具的主燃料箱(例如，柴油、汽油)或者可以是包含相同或另一類燃料(例如，丙烷)的分離的、輔助燃料箱。燃料控制閥292控制從燃料箱290至鍋爐294的燃料流。鍋爐294燃燒燃料以產(chǎn)生熱量。

輔助燃料泵296使輔助流體(例如水)循環(huán)通過輔助流體線路298的燃燒器區(qū)段298a和換熱器區(qū)段298b。來自鍋爐294的熱量被傳遞至鍋爐區(qū)段298a中的輔助流體。來自輔助流體的熱量被傳遞至輔助換熱器234中的主流體。控制閥236和止回閥238允許輔助加熱系統(tǒng)226布置成與壓縮機(jī)系統(tǒng)222平行并且因此可以替代壓縮機(jī)系統(tǒng)222使用。因此，輔助加熱系統(tǒng)226可以用于在環(huán)境和交通工具操作條件不允許壓縮機(jī)系統(tǒng)222從流經(jīng)壓縮機(jī)換熱器242的周圍空氣中充足地抽取足夠的熱量時(shí)將熱量傳遞至主流體。

IV.第四示例的加熱和冷卻系統(tǒng)

現(xiàn)在參照附圖的圖4A和4B，圖4A和4B描繪的是本發(fā)明的第四示例的交通工具加熱和冷卻系統(tǒng)320。第四示例的交通工具加熱和冷卻系統(tǒng)320能夠以冷卻模式和加熱模式操作。在冷卻模式中，熱量從第四示例的加熱系統(tǒng)320安裝于其上的交通工具(未示出)的內(nèi)部A傳遞至外部B。在加熱模式中，熱量從第四示例的加熱系統(tǒng)320安裝于其上的交通工具的外部B傳遞至內(nèi)部A。像參照圖1A在上文描述的第一示例的加熱和冷卻系統(tǒng)20那樣，至少一部分由交通工具系統(tǒng)的電池(未示出)消耗的電力與第四示例的加熱和冷卻系統(tǒng)320相關(guān)。

第四示例的交通工具加熱和冷卻系統(tǒng)320包括壓縮機(jī)系統(tǒng)322、內(nèi)部系統(tǒng)324、和輔助系統(tǒng)326。壓縮機(jī)系統(tǒng)322和內(nèi)部系統(tǒng)324通過第一主線330和第二主線332連接在一起。第一主線330和第二主線332允許主工作流體在壓縮機(jī)系統(tǒng)322和內(nèi)部系統(tǒng)324之間循環(huán)。壓縮機(jī)系統(tǒng)322和輔助加熱系統(tǒng)326通過輔助換熱器334連接在一起，所述輔助換熱器334允許由輔助加熱系統(tǒng)326產(chǎn)生的熱量被傳遞至主工作流體?？刂崎y336和止回閥338允許第四示例的加熱和冷卻系統(tǒng)320處于主加熱模式或輔助加熱模式中，如將在下文進(jìn)一步詳細(xì)描述的那樣。

壓縮機(jī)系統(tǒng)322包括壓縮機(jī)340、壓縮機(jī)換熱器342、壓縮機(jī)熱膨脹閥344、和蓄能器346。示例性壓縮機(jī)換熱器342包括多個(gè)換熱器部分342a和342b。換向閥350和壓縮機(jī)止回閥352允許第四示例的交通工具加熱和冷卻系統(tǒng)320以冷卻模式和加熱模式操作。壓縮機(jī)系統(tǒng)322還包括壓縮機(jī)分配器360、壓縮機(jī)風(fēng)扇362、風(fēng)扇馬達(dá)364、壓縮機(jī)流體溫度傳感器366、和馬達(dá)開關(guān)368。壓縮機(jī)分配器360允許流體平行地流動通過換熱器部分342a和342b。壓縮機(jī)風(fēng)扇362、風(fēng)扇馬達(dá)364、溫度傳感器366、馬達(dá)開關(guān)368根據(jù)在壓縮機(jī)系統(tǒng)322和內(nèi)部系統(tǒng)324之間流動的主工作流體的溫度來操作風(fēng)扇362。

內(nèi)部系統(tǒng)324包括內(nèi)部換熱器370、內(nèi)部熱膨脹閥372、和干燥器374。示例性內(nèi)部系統(tǒng)324還包括內(nèi)部鼓風(fēng)機(jī)380、內(nèi)部分配器382、和內(nèi)部止回閥384。示例性內(nèi)部換熱器370包括多個(gè)內(nèi)部換熱器部分370a和370b。內(nèi)部鼓風(fēng)機(jī)380將熱量從內(nèi)部換熱器370帶到內(nèi)部A中。與換向閥350和壓縮機(jī)止回閥352結(jié)合，內(nèi)部分配器382和內(nèi)部止回閥384允許第四示例的交通工具加熱和冷卻系統(tǒng)320以冷卻模式和加熱模式操作。內(nèi)部分配器382允許流體平行地流動通過內(nèi)部換熱器部分370a和370b。

在冷卻模式中，壓縮機(jī)系統(tǒng)322和內(nèi)部系統(tǒng)324以像在專利6,615,602中大體描述的傳統(tǒng)方式操作，該專利通過援引并入本文。因此，在這里將不再詳細(xì)描述第四示例的加熱和冷卻系統(tǒng)320以冷卻模式的操作。

在加熱模式中，第四示例的加熱和冷卻系統(tǒng)320可以以標(biāo)準(zhǔn)加熱模式和輔助加熱模式兩種模式操作。在標(biāo)準(zhǔn)加熱模式中，壓縮機(jī)系統(tǒng)322和內(nèi)部系統(tǒng)324以像在專利6,615,602中大體描述的傳統(tǒng)方式操作。在增強(qiáng)加熱模式中，正如現(xiàn)在將詳細(xì)描述的，使用輔助加熱系統(tǒng)326替代壓縮機(jī)系統(tǒng)322來將熱量傳遞至內(nèi)部系統(tǒng)324。

特別地，示例性輔助加熱系統(tǒng)326包括電池390、電壓控制器392、和加熱元件394。加熱元件394布置在輔助換熱器334內(nèi)。

電池390可以是第四示例的加熱和冷卻系統(tǒng)320安裝于其上的交通工具的主電池或者可以是專門用于與輔助加熱系統(tǒng)326一起使用的分離的、輔助電池。

電壓控制器392控制從電池390至加熱元件394的電流。加熱元件394是將電轉(zhuǎn)化成熱量的電阻元件。來自加熱元件394的熱量被傳遞至輔助換熱器334中的主流體?？刂崎y336和止回閥338允許輔助加熱系統(tǒng)326被布置成與壓縮機(jī)系統(tǒng)322平行，因此，可以使用輔助加熱系統(tǒng)來替代壓縮機(jī)系統(tǒng)322。因此，輔助加熱系統(tǒng)326可以被用于在環(huán)境和交通工具操作條件不允許壓縮機(jī)系統(tǒng)322從流經(jīng)壓縮機(jī)換熱器342的周圍空氣中充足地抽取足夠的熱量時(shí)將熱量傳遞至主流體。