專利名稱：空調系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在多種加熱介質之間執(zhí)行熱交換的空調系統(tǒng)，從而基于熱交換控制空氣溫度。
背景技術：
通常車輛的空調系統(tǒng)構造為通過循環(huán)一種制冷劑的制冷循環(huán)來調節(jié)室溫。在日本待決專利No.2000-142078中披露了這樣一種空調系統(tǒng)。根據(jù)在待決專利中披露的空調系統(tǒng)，壓縮機、冷凝器、接收器、膨脹閥、蒸發(fā)器等布置在制冷劑的循環(huán)回路中。在空調系統(tǒng)的外殼中，布置著吹風風扇和蒸發(fā)器。另外，在外殼上形成了空氣進口和空氣出口。
這里根據(jù)前述的空調系統(tǒng)解釋操作示例。首先，當驅動吹風風扇時，空氣從空氣進口吸入外殼。另一方面，當發(fā)動機動力驅動壓縮機時，壓縮機壓縮制冷劑并且使之成為高壓制冷劑。然后冷凝器冷凝壓縮的高壓制冷劑并且制冷劑通過接收器。由此制冷劑成為高溫高壓液體制冷劑。液體制冷劑利用膨脹閥膨脹，并且以低溫低壓的液體制冷劑形式輸送到蒸發(fā)器。在蒸發(fā)器中，由于外殼中空氣和制冷劑之間的溫差，空氣中的熱量傳遞給制冷劑，從而蒸發(fā)液體制冷劑。然后低溫(冷卻)的空氣從排出口饋送到車廂。穿過蒸發(fā)器的制冷劑再次流入壓縮機。因此就調節(jié)了車廂內的溫度。
“制冷劑流率”是影響回路中制冷劑傳熱能力的一個條件。根據(jù)前述待決專利中披露的空調系統(tǒng)，由于驅動壓縮機來傳輸制冷劑，空調系統(tǒng)的空氣調節(jié)功能就很容易受到壓縮機運行狀況的影響。這樣就可能導致不能得到所需的空氣調節(jié)功能。

發(fā)明內容
基于前述背景提出本發(fā)明，本發(fā)明的目的是提供一種空調系統(tǒng)，其中空氣調節(jié)功能較少受到在第一回路中循環(huán)第一加熱介質的壓縮機的運行狀況的影響。
更具體地說，本發(fā)明的一個目的是提供一種空調系統(tǒng)，在車輛上安裝該空調系統(tǒng)的情況下，空調系統(tǒng)能夠通過減輕由于空氣調節(jié)的需求對發(fā)動機負載的影響來改善耗油率。
為了實現(xiàn)上述的目的，根據(jù)本發(fā)明的空調系統(tǒng)，彼此分開布置用于循環(huán)第一加熱介質的第一回路和用于循環(huán)第二加熱介質的第二回路。在第一熱交換器中執(zhí)行第一和第二加熱介質之間的熱交換，在第二熱交換器中執(zhí)行第二加熱介質和空氣之間的熱交換。
使用發(fā)動機、馬達等動力單元加熱或冷卻第一加熱介質，并且第一加熱介質不與空氣熱交換。因此，可以獨立于空氣調節(jié)需求來加熱或冷卻第一加熱介質。這樣就減輕了空氣調節(jié)需求對動力單元的負載的直接影響。
根據(jù)本發(fā)明，在第一加熱介質流過的回路中還布置著一個第三熱交換器，它在熱交換特性上與第一熱交換器不同。因此，能夠使得第二加熱介質有選擇地流經第一熱交換器或第三熱交換器，從而與第一加熱介質實現(xiàn)熱交換。用控制器操作選擇器來實現(xiàn)流動通道的該選擇。更具體地說，在空氣調節(jié)的需求較高的情況下，第二加熱介質流過熱交換性能比其它熱交換器好的熱交換器。
因此，能夠改變第二加熱介質的冷卻或加熱性能，從而能夠根據(jù)需要執(zhí)行空氣調節(jié)。
在第一熱交換器中，第一加熱介質流過的流動通道和第二加熱介質流過的流動通道彼此相鄰形成并且彼此平行，而且能夠使得每種加熱介質的流動方向彼此相對。利用這種結構，能夠提高加熱介質之間的熱傳遞效率。
第三熱交換器可以由一個蓄熱裝置構成，該蓄熱裝置中具有通過第一加熱介質加熱或冷卻的蓄熱材料。在這種情況下，第三熱交換器的熱容量比第一熱交換器的熱容量大。因此，為了有效地使用存儲的熱量，響應于快速冷卻需求，第二加熱介質流到第一熱交換器中進行冷卻，并且響應于正常冷卻需求，第二加熱介質流到第三熱交換器中進行冷卻。
根據(jù)本發(fā)明，能夠進一步布置第二蓄熱裝置，利用接收第一加熱介質的熱量來加熱第二蓄熱裝置，并且把熱量存儲在第二蓄熱裝置中。例如，可以采用一種流體作為第一加熱介質，從而通過增壓壓縮和隨后的絕熱膨脹來降低它的溫度。在這種情況下，由于增壓壓縮，第一加熱介質的熱量增加了，這些熱量沒有排出到外部而是通過第二蓄熱裝置回收。
在本發(fā)明中，第一蓄熱裝置能夠儲存用來冷卻的熱量，而第二蓄熱裝置能夠儲存用來加熱的熱量。因此，能夠根據(jù)存儲在一個或兩個蓄熱裝置中的熱量降低的實際情況來布置控制單元來驅動熱源機構進行冷卻或加熱第一加熱介質。
如上所述，第一回路作為給空氣調節(jié)產生熱量的回路，第二回路作為冷卻或加熱空氣的回路。因此根據(jù)本發(fā)明，能夠布置一個控制單元，它根據(jù)第一蓄熱裝置的溫度來操作第一回路，根據(jù)空氣的溫度來操作第二回路。
在這種情況下，可以根據(jù)第二熱交換器出口側的空氣溫度和目標溫度之間的偏差對用于第二加熱介質流動的泵的輸出進行控制。
在根據(jù)本發(fā)明的蓄熱裝置中，很多散熱片與加熱介質流過的管整體形成，并且管和散熱片嵌入蓄熱材料中。
通過第一加熱介質加熱第二蓄熱裝置并且增加它的溫度。根據(jù)本發(fā)明，能夠布置第三回路在第二蓄熱裝置和第四熱交換器之間循環(huán)第三加熱介質，從而傳送存儲在第二蓄熱裝置中的熱量。
為了加熱或冷卻本發(fā)明的第一加熱介質，能夠使用一個機構，該機構包括一個壓縮機來壓縮第一加熱介質，一個散熱器把壓縮的高溫第一加熱介質中的熱量散出，和一個膨脹器來絕熱膨脹第一加熱介質。壓縮機、散熱器和膨脹器可以與第一熱交換器和第一蓄熱裝置串聯(lián)在一起。優(yōu)選第二蓄熱裝置正好連接在壓縮機的排出口的后面。從而通過第二蓄熱裝置回收更多第一加熱介質的熱量。這樣就減少了散熱器的負載從而散熱器的尺寸可以較小。另外，在進行強制冷卻的情況下，能夠節(jié)省吹風風扇消耗的能量。
由于采用各個蓄熱裝置存儲用于冷卻或加熱的熱能，所以可以根據(jù)它們的溫度來決定允許/不允許操作壓縮機。在這種情況下，把滯后作用設定在允許溫度和不允許溫度。
壓縮第一加熱介質來升高它的溫度，并且絕熱膨脹它以降低它的溫度。第二蓄熱裝置存儲高溫第一加熱介質的熱量。第一蓄熱裝置用絕熱膨脹的低溫第一加熱介質來冷卻，并且存儲用于冷卻的能量。因此，在第一蓄熱裝置的蓄熱能力飽和的情況下，即使第二蓄熱裝置的蓄熱能力還沒有飽和，也不允許操作壓縮機。根據(jù)本發(fā)明，能夠布置融解操作裝置來暫時加熱第一蓄熱裝置。
可以根據(jù)路況或其上安裝了空調系統(tǒng)的車輛的運行狀況來設定融解操作的持續(xù)時間。
可以使用運行車輛的原動機來驅動壓縮機。在這種情況下，如果行進的慣性力強制驅動原動機，就能夠選擇預熱存儲模式，在該模式下，能夠使用行進的慣性力來驅動壓縮機存儲熱量。
存儲在本發(fā)明第二蓄熱裝置中的熱量能夠用于多種應用場合。例如為了調節(jié)空氣溫度，可以使用那些熱量進行混氣，即把熱量傳遞給第二熱交換器以前冷卻的空氣。另一方面，可以使用那些熱量加熱內燃機和油，或者保持它們的溫度。在使用那些熱量使得內燃機變暖或者保持它們的溫度的情況下，在內燃機停止運行的同時把熱量從第二蓄熱裝置提供給內燃機。


圖1是示出本發(fā)明的一個空調系統(tǒng)的例子的概念圖。
圖2是剖視圖，示出了示于圖1的蓄熱裝置的結構。
圖3是分解透視圖，示出了圖1的熱交換器的結構。
圖4是概念圖，示出了在圖3中的熱交換器中，鹽水和制冷劑的流動方向。
圖5是結構圖，示出了示于圖1的空調系統(tǒng)的控制線路。
圖6示出了應用到圖1示出的空調系統(tǒng)上的控制流程圖的主要部分。
圖7示出了繼續(xù)圖6中流程圖的部分。
圖8示出了用在圖6和7中示出的控制范例中的一個圖的例子。
圖9示出了用在圖6和7中示出的控制范例中的溫度判斷的閾值。
圖10示出了用在圖6和7中示出的控制范例中的溫度判斷的另一個閾值。
圖11示出了用在圖6和7中示出的控制范例中的溫度判斷的另一個閾值。
圖12示出了用在圖6和7中示出的控制范例中的另一個圖的例子。
圖13示出了用在圖6和7中示出的控制范例中的溫度的另一個閾值。
圖14示出了用在圖6和7中示出的控制范例中的溫度的另一個閾值。
圖15示出了用在圖6和7中示出的控制范例中的溫度的另一個閾值。
圖16示出了用在圖6和7中示出的控制范例中的溫度的另一個閾值。
具體實施例方式
下面參考附圖描述本發(fā)明。圖1是示出車輛空調系統(tǒng)A1結構的概念圖?？照{系統(tǒng)A1具有第一循環(huán)回路B1、第二循環(huán)回路C1和第三循環(huán)回路D1。具體地說每個循環(huán)回路都是管道形式的流體流動通道。一種制冷劑(如氯氟烴或無氯制冷劑氣體)流經第一循環(huán)回路B1，而鹽水(如水或鹽水)則流經第二循環(huán)回路C1和第三循環(huán)回路D1。
首先描述第一循環(huán)回路B1的結構。壓縮機1布置在第一循環(huán)回路B 1中，它具有吸入口2和排出口3。(后述的)發(fā)動機或(后述的)電動馬達驅動壓縮機1。另一方面，車廂外的熱交換器4布置在第一循環(huán)回路B1中。該車廂外的熱交換器4例如可以是安裝在發(fā)動機室前面的冷凝器。車廂外的熱交換器4具有第一流動口4A和第二流動口4B。
給車廂外的熱交換器4提供了風扇5。發(fā)動機或電動馬達驅動該風扇5。減壓單元6和蓄壓器7布置在第一循環(huán)回路B1中。減壓單元6絕熱地膨脹壓縮的制冷劑，減壓單元6的具體形式可以采用例如膨脹閥。減壓單元6具有第一流動口6A和第二流動口6B。第一流動口6A與車廂外的熱交換器4的第二流動口4B連通。另外，蓄壓器7具有進口7A和出口7B。
另一方面，提供了構成一部分第一循環(huán)回路B1和一部分第二循環(huán)回路C1的第一蓄熱裝置8，和構成一部分第一循環(huán)回路B1和一部分第三循環(huán)回路D1的第二蓄熱裝置9。第一蓄熱裝置8和第二蓄熱裝置9的結構示例在圖2中完整地示出。
第一蓄熱裝置8具有外殼10，并且設有穿過外殼10內部的管11和12。管11構成了一部分第一循環(huán)回路B1，管12構成了一部分第二循環(huán)回路C1。管11和12束在一起或者彼此緊密接觸，并且布置在外殼10中。因此，每種制冷劑的流動通道彼此相鄰并且平行。
管11具有作為外殼10的進口和出口的第一流動口8A和第二流動口8B。另一方面，管12具有作為外殼10的進口和出口的第一流動口8C和第二流動口8D。這些管11和12用具有優(yōu)異導熱性質的金屬制成，如鋁、銅等。
在管11和12的外表面上形成了板狀散熱片13。蓄熱材料14容納在外殼10中。例如可以使用水等作為蓄熱材料14。蓄熱材料14與管11、12和每個散熱片13接觸。熱絕緣材料15覆蓋外殼10的外表面。
由于第二蓄熱裝置9的結構與第一蓄熱裝置8的結構幾乎一樣，將使用共同的參考標號描述類似的部件。第二蓄熱裝置9具有穿過外殼10內部的管11和16。管11構成了一部分第一循環(huán)回路B1，管16構成了一部分第三循環(huán)回路D1。管16用具有優(yōu)異導熱性質的金屬制成，如鋁、銅等，并且具有作為外殼10的進口和出口的進口9A和出口9B。第二蓄熱裝置9的進口9A與壓縮機1的排出口3連通。另外，管11具有作為外殼10的進口和出口的進口9C和出口9D。
四通閥17布置在第一循環(huán)回路B1中。四通閥17有選擇地連通或關閉第一蓄熱裝置8的第一流動口8A或車廂外的熱交換器4的第一流動口4A和蓄壓器7的進口7A或第二蓄熱裝置9的第二流動口9B之間的通路。
另外，設有構成了一部分第一循環(huán)回路B1和一部分第二循環(huán)回路C1的熱交換器18。具體地說在第一循環(huán)回路B1中熱交換器18布置在減壓單元6和第一蓄熱裝置8之間。圖3和4示出了熱交換器18的結構示例。通過在它們的厚度方向上布置多個傳熱板19，熱交換器18在彼此相鄰的傳熱板19之間構成了一部分第一循環(huán)回路B1和一部分第二循環(huán)回路C1。
另外在熱交換器18中形成有第一循環(huán)回路B1的第一流動口18A和第二流動口18B，并且這些流動口彼此連通。第二流動口18B與減壓單元6的第二流動口6B連通，第一流動口18A與第一蓄熱裝置8的第一流動口8B連通。在熱交換器18中，還形成有第二循環(huán)回路C1的第一流動口18C和第二流動口18D。
空調單元20布置在第二循環(huán)回路C1和第三循環(huán)回路D1上。空調單元20配備了具有空氣吸入口21和空氣排出口22的管23。在管23中放置了風扇24、車廂內的熱交換器(或蒸發(fā)器)25和加熱器26。加熱器26具有加熱器芯35和擋板36。擋板36的打開程度是可調節(jié)的。車廂內的熱交換器25布置在管23中的風扇24和加熱器26之間。
風扇24布置在比車廂內的熱交換器25和加熱器26更靠近空氣吸入口21的部分，而加熱器26布置在比風扇24和車廂內的熱交換器25更靠近空氣排出口22的部分。車廂內的熱交換器25構成了一部分第二循環(huán)回路C1，并且具有進口25A和出口25B。熱交換器18的第一流動口18C和第一蓄熱裝置8的第一流動口8C并聯(lián)連接進口25A。另一方面，熱交換器18的第二流動口18D和第一蓄熱裝置8的第二流動口8D并聯(lián)連接出口25B。加熱器26構成了一部分第三循環(huán)回路D1，并且具有進口26A和出口26B。加熱器26的進口26A連通第二蓄熱裝置9的出口9D。
另外三通閥27布置在第二循環(huán)回路C1中，它向熱交換器18的第二流動口18D和第一蓄熱裝置8的第二流動口8D分出流動通道。三通閥27有選擇地連通或關閉車廂內的熱交換器25的出口25B和第一蓄熱裝置8的第二流動口8D或熱交換器18的第二流動口18D之間的通路。另外在第二循環(huán)回路C1中第一泵28布置在車廂內的熱交換器25的出口25B和三通閥27之間。該第一泵28具有吸入口28A和排出口28B。吸入口28A連接出口25B，排出口28B連通三通閥27。
在第三循環(huán)回路D1中，第二泵29布置在加熱器26的出口26B和第二蓄熱裝置9的進口9C之間。第一泵28和第二泵29都是容量可變的泵。第二泵29具有吸入口29A和排出口29B。吸入口29A與加熱器26的出口26B連通，排出口29B與第二蓄熱裝置9的進口9C連通。另外，還設有用來探測第一蓄熱裝置8內部溫度的溫度傳感器30、探測第二蓄熱裝置9內部溫度的溫度傳感器31和布置在管23內部的溫度傳感器32。
其上安裝了上述空調系統(tǒng)的車輛的例子可以是包括以內燃機作為原動機的車輛；包括多個原動機的車輛(即混合動力式車輛)，這些原動機具有不同的動力產生原理；和包括以電動馬達作為動力源的車輛(即電動車輛)。舉例來講，在具有內燃機的車輛中，或更具體地說，當具有發(fā)動機作為動力源時，發(fā)動機的動力通過變速箱傳遞給車輪。圖5示出的控制線路控制這種車輛。簡言之，作為控制器的電子控制單元33控制整個車輛，它由微機構成，而微機則主要由中央處理器(CPU或MPU)、存儲器單元(RAM或ROM)和輸入/輸出接口構成。溫度傳感器30、31和32探測到的信息輸入到電子控制單元33中，同時多種傳感器34探測如下信息加速器開口、發(fā)動機速度、燃料噴射、吸入管負壓、外部空氣溫度、車輛速度、空調開關的操作狀況、日射量、換檔位置、點火開關的操作狀況等。傳感器34所探測到的各種信號輸入到電子控制單元33中。
另一方面，從電子控制單元33輸出各種控制信號，包括控制發(fā)動機51和三通閥27的信號、控制擋板36打開程度的信號、控制第一泵28和第二泵29輸出的信號等等。如果用電動馬達50代替發(fā)動機51驅動壓縮機1、風扇5和24，從電子控制單元33還輸出控制電動馬達50驅動/停止、壓縮機1、風扇5和24的信號。
根據(jù)上述的空調系統(tǒng)A1，能夠在三種操作模式中選擇一種操作模式快速冷卻模式、正常冷卻模式(包括預冷存儲模式)和加熱模式。下面描述在每個所選擇的模式下對空調系統(tǒng)A1的控制以及其運行情況。
(快速冷卻模式)當由于室內溫度過高需要快速冷卻時或存儲在第一蓄熱裝置8中的熱量小于預定量時選擇快速冷卻模式。在選擇快速冷卻模式的情況下，控制四通閥17使得第一蓄熱裝置8的第一流動口8A和蓄壓器7的進口7A保持連通，并且第二蓄熱裝置9的第二流動口9B和車廂外的熱交換器4的第一流動口4A之間的通路斷開。
當驅動壓縮機1時，壓縮第一循環(huán)回路B1中的制冷劑并且把它以高溫、高壓氣體的形式從排出口3排出。加壓的壓縮制冷劑流入第二蓄熱裝置9，制冷劑的熱量儲存在第二蓄熱裝置9中，從而降低了制冷劑的溫度。具體地說制冷劑的熱量通過管11和散熱片13傳遞給蓄熱材料14并且存儲在那里。另外，驅動第二泵29使得鹽水在循環(huán)方向G1流經第三循環(huán)回路D1。
另一方面，把從第二蓄熱裝置9的第二流動口9B中排出的制冷劑輸送到車廂外的熱交換器4。由于風扇5產生了空氣流動，在車廂外的熱交換器4中熱量由于強迫對流散出并由此降低了制冷劑的溫度，而且使得制冷劑液化。在車廂外的熱交換器4中這樣冷卻下來的制冷劑從第二流動口4B排出并且輸送到減壓單元6。制冷劑在通過減壓單元6時實現(xiàn)絕熱膨脹并且隨后輸送到熱交換器18。
下面描述制冷劑和鹽水在熱交換器18中的熱交換行為。制冷劑在第一循環(huán)回路B1中的減壓單元6中膨脹并且它的溫度降低。在第二循環(huán)回路C1中，由于板19把制冷劑和鹽水的流動分開，制冷劑吸收鹽水的熱量并且鹽水充分冷卻。具體地說，熱交換器8由以預定間隔布置在底盤中多個板19構成，并且使得板19之間的間隔起到流動通道的作用。連接這些流動通道使得制冷劑流經任何跨過板19的彼此相鄰流動通道中的一個，而鹽水則流經另一個。因此流動通道彼此平行地相鄰。在底盤中，形成了和制冷劑流動通道連通的流動進口和流動出口，以及和鹽水流動通道連通的流動進口和流動出口。
熱交換器18使得制冷劑和鹽水的流動方向彼此相反。也就是說，制冷劑在第一循環(huán)回路B1中的循環(huán)方向和鹽水在第二循環(huán)回路C1中的循環(huán)方向彼此相反。這種結構是為了增強鹽水的冷卻效果，在考慮到當制冷劑從第二流動入口18B向第一流動入口18A的流動過程中，制冷劑在熱交換器18中的冷卻作用逐漸減低并且發(fā)生了熱損失，把制冷劑在流動方向上能夠施加最有效冷卻作用的位置設定在鹽水流出熱交換器18的位置。
如上所述，經過熱交換器18的制冷劑通過第一蓄熱裝置8引入到壓縮機1中。因此，制冷劑在第一循環(huán)回路B1中循環(huán)。在選擇快速冷卻模式的情況下，制冷劑在第一循環(huán)回路B1中的循環(huán)方向F1上流動。
另一方面，控制三通閥27使之連接第一泵28的出口28B和熱交換器18的第二流動口18D。通過驅動第一泵28，在鹽水流經熱交換器18時制冷劑冷卻第二循環(huán)回路C1中的鹽水。這之后，把第二循環(huán)回路C1中的鹽水輸送到空調單元20的車廂內的熱交換器25中。因此，如果選擇了快速冷卻模式，制冷劑在第二循環(huán)回路C1中的循環(huán)方向E1上流動。
另一方面，在空調單元20中，驅動風扇24，并且把來自空氣吸入口21的空氣經過管23從空氣排出口22饋送到車廂X1。當管23內部的空氣穿過車廂內的熱交換器25時，空氣的熱量傳遞給鹽水，這樣就冷卻了空氣，并且鹽水的溫度升高。因此，車廂X1內的溫度降低。在快速冷卻模式下，鹽水也流過第三循環(huán)回路D1；但是，由于加熱器26的擋板36是關閉的，第三循環(huán)回路D1中的鹽水和管23中流動的空氣之間不進行熱交換。
(正常冷卻模式)在第一蓄熱裝置8中儲存的熱量已經超過預定量的情況下，就選擇這種正常冷卻模式來進行冷卻。在選擇正常冷卻模式的情況下，第一循環(huán)回路B1和第三循環(huán)回路D1處于和快速冷卻模式相同的情況。另一方面，在第二循環(huán)回路C1中，控制三通閥27使得第一泵28的出口28B和第一蓄熱裝置8的第二流動口8D保持連通，并且關閉第一泵28的出口28B和熱交換器18的第二流動口18D之間的通路。這樣，第一泵28排出的鹽水通過三通閥27輸送到第一蓄熱裝置8。在第一蓄熱裝置8中，第一循環(huán)回路B1中的低溫制冷劑和第二循環(huán)回路C1中流動的鹽水進行熱交換。
如圖2所示，第一蓄熱裝置8設有蓄熱材料14。蓄熱材料14吸取鹽水的熱量并且由此鹽水充分冷卻。此外，如圖2所示，制冷劑和鹽水在彼此相反的方向上流動。也就是說，使得制冷劑在第一循環(huán)回路B1中的循環(huán)方向F1和鹽水在第二循環(huán)回路C1中的循環(huán)方向H1彼此相反。這種結構是為了增強鹽水的冷卻效果，在考慮到當制冷劑從第二流動出口8B向第一流動出口8A的流動過程中，制冷劑在第一蓄熱裝置8中的冷卻作用逐漸減低并且發(fā)生了熱損失，把制冷劑在流動方向上能夠施加最有效冷卻作用的位置設定在鹽水流出熱交換器18的位置。
在該實施例中，即使在正常冷卻模式中，也通過熱交換器18把第一循環(huán)回路B1中的制冷劑引入到第一蓄熱裝置8中。但是，在正常冷卻模式中，第一循環(huán)回路B1中的制冷劑無需通過熱交換器18(即繞過熱交換器18)也能夠進入第一蓄熱裝置8。利用這種結構，就縮短了輸送制冷劑的通路從而能夠節(jié)省驅動壓縮機1來產生輸送制冷劑的力所需的能量，從而改善了發(fā)動機的耗油率。
因此，第一蓄熱裝置8所冷卻的鹽水從第一蓄熱裝置8的第一流動口8C排出，然后輸送到空調單元20。余下沒有描述的行為和控制與快速冷卻模式中的一樣。因此，在選擇正常冷卻模式的情況下，鹽水在循環(huán)方向H1上流經第二循環(huán)回路C1。略去了對預冷存儲模式的描述。
(加熱模式)在選擇加熱模式的情況下，控制四通閥使得第一蓄熱裝置8的第一流動口8A與第二蓄熱裝置9的第二流動口9B保持連通，蓄壓器7的進口7A與車廂外的熱交換器4的第二流動口4A保持連通。控制三通閥27使得第一泵28的排出口28B與第一蓄熱裝置8的第二流動口8D連通，并且切斷第一泵28的排出口28B和熱交換器18的第二流動口18D之間的聯(lián)通。驅動第一泵28和第二泵29，并且加熱器26的擋板36打開。
在選擇加熱模式的情況下，壓縮機1壓縮第一循環(huán)回路B1中的制冷劑并且使之成為高溫高壓氣體。然后把制冷劑輸送到第二蓄熱裝置9。當把制冷劑輸送到第二蓄熱裝置9時，制冷劑的熱量傳遞給第三循環(huán)回路D1中的鹽水。具體地說，制冷劑的熱量通過管11、散熱片13、蓄熱材料14和管16傳遞給鹽水。另外，壓縮機1通過熱交換器18、減壓單元6、車廂外的熱交換器4和蓄壓器7吸入制冷劑。在選擇加熱模式的情況下，如上所述，制冷劑在循環(huán)方向J1上流過第一循環(huán)回路B1。
另一方面，在第二循環(huán)回路C1中，通過驅動第一泵28使得鹽水從第一泵28的排出口28B流向第一蓄熱裝置8。然后，在第一蓄熱裝置8中，制冷劑的熱量傳遞給第二循環(huán)回路C1中的鹽水并且由此加熱鹽水。具體地說，制冷劑的熱量通過管11和12、散熱片13和蓄熱材料14傳遞給鹽水。該高溫鹽水從第一蓄熱裝置8的第一流動口8C排出并且傳遞到空調單元20的車廂內的熱交換器25。當在管23中流動的空氣經過車廂內的熱交換器25時，鹽水的熱量傳遞給管23內部的空氣，并且加熱的空氣從空氣排出口22饋送到車廂X1中。因此就加熱了車廂X1。然后第一泵28的吸入口28A把從車廂內的熱交換器25的出口25B排出的熱量吸入。
在選擇加熱模式的情況下，在第三循環(huán)回路D1中驅動第二泵29，并且鹽水在循環(huán)方向G1上流經第三循環(huán)回路D1。因此，就把在第二蓄熱裝置9中溫度升高的鹽水輸送到加熱器26。在加熱器26中，鹽水的熱量傳遞給管23中的空氣，并且進一步加熱管23中的空氣。第二泵29的吸入口29A吸入加熱器26的出口26B排出的熱量。
下面參考示于圖6和7的流程圖描述包括在前述三種操作模式內選擇的整體控制示例。在圖6示出的流程圖中用圓圈圍繞起來的數(shù)字所表示的每個部分繼續(xù)圖7中相應圓圈圍繞起來的數(shù)字所表示的控制程序。參考示于圖6的流程圖，通過(在步驟S601)判斷是否有啟動空調系統(tǒng)A1的需求來開始控制程序。例如如果打開了空調開關，即步驟S601的答案為是，那么就(在步驟S602)判斷是否有快速冷卻需求。
在步驟S602根據(jù)例如示于圖8和圖9的圖做出判斷。圖8示出了第一蓄熱裝置8的蓄熱材料14的溫度和蓄熱材料14的冷卻/加熱狀況之間的對應關系。根據(jù)圖8所示，當蓄熱材料14的溫度小于或等于T2時，蓄熱材料14是固態(tài)，當蓄熱材料14的溫度是T2時，蓄熱材料14處于固態(tài)和液態(tài)的混合態(tài)；當蓄熱材料14的溫度大于T2時，蓄熱材料14處于液態(tài)或處于液態(tài)和氣態(tài)的混合態(tài)。
如圖9所示，在第一蓄熱裝置8的蓄熱材料14的溫度正在升高的情況下，如果蓄熱材料14的溫度小于或等于T6，快速冷卻的需求是OFF。在第一蓄熱裝置8的蓄熱材料14的溫度到達T6或者更高的情況下，快速冷卻的需求是ON。另一方面，在第一蓄熱裝置8的蓄熱材料14的溫度正在降低的情況下，如果蓄熱材料14的溫度超過T2，快速冷卻的需求是ON，當蓄熱材料14的溫度等于或小于T2時，快速冷卻的需求是OFF。因此，滯后作用的閾值設定在溫度T2和T6。還能夠通過測量車輛周圍或車廂內的環(huán)境溫度并且根據(jù)測量的溫度是否比預定值高來判斷是否有快速冷卻需求。
如果步驟S602的答案為是，就選擇快速冷卻模式。然后控制四通閥17和三通閥27使它們進入與快速冷卻模式對應的狀態(tài)，并且也驅動第一泵28和第二泵29(在步驟S604)，隨后程序前進到步驟S605。
在步驟S605，根據(jù)圖8和10判斷第一蓄熱裝置8的冷藏不足判斷是否為ON?！袄洳夭蛔恪钡囊馑际恰靶顭岵牧?4的溫度還沒有降低到預定值或更低”。例如如圖10所示，在蓄熱材料14的溫度正在上升的情況下，如果蓄熱材料14的溫度等于或小于T5，那么冷藏不足的判斷是OFF，如果蓄熱材料14的溫度高于T5，那么冷藏不足的判斷是ON。另一方面，當蓄熱材料14的溫度正在下降時，如果蓄熱材料14的溫度超過T2，那么冷藏不足的判斷是ON，如果蓄熱材料14的溫度等于或小于T2，那么冷藏不足判斷結果是OFF。
如果步驟S605的答案為是，那么存儲在蓄熱材料14中的熱量就不足。在步驟S606空調的優(yōu)先需求是ON，并且程序前進到步驟S608。另一方面，如果步驟S605的答案為否，那么存儲在蓄熱材料14中的熱量就足夠了。在步驟S607空調的優(yōu)先需求是OFF，并且程序前進到步驟S608?！翱照{的優(yōu)先需求”的意思是“對于每個空氣調節(jié)需求來講，如果在使用第一蓄熱裝置8作為熱源執(zhí)行冷卻操作的情況下存儲在第一蓄熱裝置8中的熱量不足，或如果在使用第二蓄熱裝置9作為熱源執(zhí)行加熱操作的情況下存儲在第二蓄熱裝置9中的熱量不足，并且不足以執(zhí)行空氣調節(jié)操作時，那么不管發(fā)動機的負載狀況怎樣都允許驅動壓縮機1?！痹诓襟ES608，根據(jù)圖8和圖11判斷第一蓄熱裝置8的冷藏是否已經完成?！袄洳赝瓿伞钡囊馑际恰靶顭岵牧?4的溫度已經降低到預定溫度或更低”。例如，在蓄熱材料14的溫度正在升高的情況下，如果蓄熱材料14的溫度是T2或更低，冷藏完成的判斷是ON，當蓄熱材料14的溫度超過T2時，冷藏完成的判斷是OFF。另一方面，在蓄熱材料14的溫度正在降低時，如果蓄熱材料14的溫度超過T1，冷藏完成的判斷是OFF，當蓄熱材料14的溫度是T1或更低時，冷藏完成的判斷結果是ON。因此，滯后作用的閾值設定在溫度T1和T2。
如果步驟S608的答案為是，那么就根據(jù)圖12和圖13判斷(在步驟S609)第二蓄熱裝置9的蓄熱完成判斷是否為ON?！靶顭嵬瓿伞币馕吨靶顭岵牧?4的溫度是否升高到超過預定溫度”。圖12示出了在應用液相顯熱的情況下蓄熱材料14的溫度和冷卻/加熱狀況。具體地說，冷藏的目標溫度設定在T8和T9之間，即在蓄熱材料14的熔點和沸點之間。
在蓄熱材料14的溫度升高的情況下，如果蓄熱材料14的溫度等于或小于T9，那么蓄熱完成的判斷是OFF，如果蓄熱材料14的溫度超過T9，那么蓄熱完成的判斷是ON。另一方面，當蓄熱材料14的溫度降低時，如果蓄熱材料14的溫度超過T8，蓄熱完成的判斷是ON，如果蓄熱材料14的溫度等于或小于T8，蓄熱完成的判斷是OFF。因此，滯后作用的閾值設定在溫度T8和T9。
如果步驟S609的答案為是，那么壓縮機1的操作許可就為OFF(在步驟S610)，并且程序前進到步驟S618。另一方面，如果步驟S608的答案為否，那么壓縮機1的操作許可就為ON(在步驟S611)，并且程序前進到步驟S618。
另一方面，如果步驟S609的答案為否，在步驟S612壓縮機1的操作許可就為ON，并且在步驟S613判斷第二蓄熱裝置9的蓄熱材料14是否正在融解(即在進行融解操作)。如果步驟S613的答案是否，在步驟S616開始融解操作，并且在步驟S617啟動定時器1。如圖1所示，在開始融解操作的情況下，在冷卻負載較低的狀況下，通過暫時把第一循環(huán)回路B1中制冷劑的循環(huán)方向轉換到與加熱模式相同的循環(huán)方向(即圖1的循環(huán)方向J1)來融解蓄熱材料14，并且當制冷劑在循環(huán)方向F1上流經第一循環(huán)回路B1執(zhí)行冷卻操作時，第一蓄熱裝置8的蓄熱材料14完全固化并且完成冷藏。
如果步驟S613的答案為是，那么就(在步驟S614)判斷定時器1的時間是否已到。例如，根據(jù)第二蓄熱裝置9中的蓄熱材料14的溫度確定直到蓄熱材料14液化所需的時間，并且根據(jù)確定的結果設定定時器1。
如果步驟S614的答案為是，在步驟S615的融解操作為OFF。另外，第一循環(huán)回路B1中制冷劑的循環(huán)方向返回到與冷卻模式對應的循環(huán)方向(即圖1的循環(huán)方向F1)，并且程序前進到步驟S618。另一方面，如果步驟S614的答案為否，程序就前進到步驟S618。
如果步驟S618的答案為是，程序前進到步驟S619。第一泵28停止并且程序返回到步驟S601。反之，如果步驟S618的答案為否，在對第一泵28的輸出作出下述設定后驅動第一泵28。首先，對第一泵28進行開/關控制，并且通過調節(jié)加熱器芯35的擋板36的打開程度來控制加熱能力?？刂频谝槐?8的輸出使得在空氣流動方向上空氣排出口22下游側處的空氣溫度TE達到目標溫度TEO。因此，在冷卻操作中，當車廂X1中的實際空氣溫度大于目標溫度時，進行增大第一泵28流率的控制。另一方面，當車廂X1中實際空氣溫度等于或小于目標溫度時，進行減少第一泵28流率的控制。反之，在加熱操作中，當車廂X1中的實際空氣溫度大于目標溫度時，進行減少第一泵28流率的控制。另一方面，當車廂X1中實際空氣溫度等于或小于目標溫度時，進行增大第一泵28流率的控制。
因此，當執(zhí)行對第一泵28流率的控制時，可以進行PI控制以便把車廂X1內的實際空氣溫度反饋給目標溫度。下面是計算用于PI控制的每個泵的流率計算公式的一個例子。
(在冷卻操作過程中)En＝TE-TEOP1out＝P1out(n-1)+Kp((E(n)-E(n-1))+(T/Ti*E(n))(在加熱操作過程中)En＝TE-TEOP1out＝P1out(n-1)-Kp((E(n)-E(n-1))+(T/Ti*E(n))在上述公式中，P1out是第一泵28的輸出；TE是實際空氣溫度；TEO是目標溫度；E是空氣溫度和目標溫度之間的偏差；KP是比例常數(shù)；Ti是積分常數(shù)；T是取樣時間。
另一方面，如果在圖6的步驟S601進行判斷時空調開關已經關閉，那么步驟S601的答案為否并且程序前進到圖7。然后(在步驟S621)確定加熱需求是否為ON。根據(jù)圖14在步驟S621作出判斷。例如，在從空調單元20的空氣排出口22吹出的空氣目標溫度(即所需的吹氣溫度TAO)正在升高的情況下，如果所需吹氣溫度等于或小于T45，加熱需求為OFF。另一方面，當所需吹氣溫度超過T45時，加熱需求為ON。反之，如果所需吹氣溫度正在下降，當所需吹氣溫度超過T45時，加熱需求為ON。另一方面，當所需吹氣溫度等于或小于T35時，加熱需求為OFF。因此，滯后作用的閾值設定在溫度T35和T45。
如果步驟S621的答案為是，就選擇加熱模式，并且(在步驟S622)驅動第一泵28和第二泵29。然后根據(jù)圖8和圖10(在步驟S624)判斷第一蓄熱裝置8的蓄熱不足判斷是否為ON?！靶顭岵蛔恪钡囊馑际恰靶顭岵牧?4的溫度還沒有升高到比預定溫度高的溫度”。例如如圖15所示，在蓄熱材料14的溫度正在升高的情況下，如果蓄熱材料14的溫度等于或小于T4，那么蓄熱不足的判斷為ON，而如果蓄熱材料14的溫度超過T4，那么蓄熱不足的判斷為OFF。另一方面，在蓄熱材料14的溫度正在降低的情況下，如果蓄熱材料14的溫度超過T7，那么蓄熱不足的判斷為OFF，如果蓄熱材料14的溫度等于或小于T7，那么蓄熱不足的判斷結果為ON。因此，滯后作用的閾值設定在溫度T4和T7。
如果步驟S624的答案為是，那么空調優(yōu)先需求是ON(在步驟S625)，并且程序前進到步驟S627。反之，如果步驟S624的答案為否，那么空調優(yōu)先需求是OFF(在步驟S626)，并且程序前進到步驟S627。在步驟S627，根據(jù)圖8和圖16判斷對第一蓄熱裝置的蓄熱完成的判斷是否是ON。
例如如圖16所示，在蓄熱材料14的溫度正在升高的情況下，如果蓄熱材料14的溫度等于或小于T4，那么蓄熱完成的判斷是OFF，而如果蓄熱材料14的溫度超過T4，那么蓄熱完成的判斷是ON。另一方面，在蓄熱材料14的溫度正在降低的情況下，如果蓄熱材料14的溫度超過T3，那么蓄熱完成的判斷結果是ON，而如果蓄熱材料14的溫度等于或小于T3，那么蓄熱完成的判斷結果是OFF。
如果步驟S627的答案為是，那么壓縮機的操作許可就為OFF(在步驟S628)，并且程序前進到步驟S630。反之，如果步驟S627的答案為否，那么壓縮機的操作許可就為ON(在步驟S629)，并且程序前進到步驟S630。
在步驟S630設定下述公式。
TEO＝TAOTAO是從空氣排出口22正在排出的空氣目標(所需)溫度。在步驟S630后面，計算第一泵28和第二泵29的輸出(在步驟S631)，并且程序返回圖6的步驟S601。如果步驟S621的答案為否，就意味著在該狀況下既不需要冷卻也不需要加熱。
在這種情況下，(在步驟S623)選擇預冷存儲模式，并且程序前進到圖6的步驟S607。如果選擇了預冷存儲模式，就進行控制從而利用空轉發(fā)動機51的一部分扭矩驅動壓縮機1來實現(xiàn)把熱量存儲在蓄熱裝置中或把熱量從蓄熱裝置中散出，在這種狀況下發(fā)動機51的耗油率幾乎不受影響；例如，當車輛利用慣性力行進并且進行控制從而暫緩供給燃料時，車輛的慣性行駛所產生的動能傳遞給發(fā)動機51并且由此空轉發(fā)動機51。
通過執(zhí)行這樣的控制，第一蓄熱裝置8的熱量散發(fā)出去而不會損耗發(fā)動機51的耗油率，并且熱量存儲在第二蓄熱裝置9中。因此，不僅能夠為下次空氣調節(jié)功能的需要做準備，還能夠為下次加熱操作的需要做準備。
在每個步驟中，當通過附件位置打開點火開關時，即啟動系統(tǒng)時，無論各個圖的溫度是多少都進行各種判斷。例如在圖9的圖中，當啟動系統(tǒng)時，快速冷卻需求的判斷是ON。另一方面，在圖10的圖中，當啟動系統(tǒng)時，第一蓄熱裝置8的冷藏不足判斷為ON。在圖11的圖中，當啟動系統(tǒng)時，第一蓄熱裝置8的冷藏不足判斷為OFF。在圖13的圖中，當啟動系統(tǒng)時，第二蓄熱裝置9的蓄熱完成判斷為OFF。在圖14的圖中，當啟動系統(tǒng)時，加熱需求的判斷是ON。在圖15的圖中，當啟動系統(tǒng)時，第一蓄熱裝置8的蓄熱不足判斷為ON。在圖16的圖中，當啟動系統(tǒng)時，第一蓄熱裝置8的蓄熱完成的判斷為OFF。在圖6的步驟S601，還能夠根據(jù)外部空氣溫度判斷是否有啟動空調系統(tǒng)A1的需求。
因此，在圖1示出的空調系統(tǒng)A1中，在流過第一循環(huán)回路B1的制冷劑和流過第二循環(huán)回路C1的鹽水之間進行熱交換，從而加熱或冷卻空氣。在該實施例中，熱交換器18和第一蓄熱裝置8之間在熱交換功能上還存在差別，例如傳熱系數(shù)、熱通量、熱傳遞系數(shù)和熱阻等。具體地說，在熱交換器18中制冷劑和鹽水之間的熱交換功能比在第一蓄熱裝置8中高。這是由于在熱交換器18中沒有容納蓄熱材料14，因此第一蓄熱裝置8的熱容量比容納了蓄熱材料14的熱交換器18的熱容量高。
所以在圖1示出的空調系統(tǒng)A1中，無須改變壓縮機1的制冷劑傳輸功能，通過選擇第一蓄熱裝置8或熱交換器18就能夠改變第一循環(huán)回路B1中的制冷劑和第二循環(huán)回路C1中的鹽水之間的熱交換功能(或熱交換特性)。因此，無論壓縮機1的操作狀況是什么都能夠得到所需的空氣調節(jié)功能，從而任意控制車內溫度。
另外，根據(jù)所需的吹風溫度來控制壓縮機1的驅動狀況就不是那么必要了。換言之，就減少了空氣調節(jié)需求對發(fā)動機負載的影響。因此如果用發(fā)動機51驅動壓縮機1，那么就可以改善發(fā)動機51的耗油率。另一方面，如果用發(fā)電機驅動發(fā)動機51，并且電動馬達50提供有驅動壓縮機1的電能，減少電動馬達50中的電能消耗從而能夠改善發(fā)動機51的耗油率。也就是說，不論所需吹風溫度怎樣改變都能均衡發(fā)動機負載。另外，當發(fā)動機扭矩較低時，能夠減少驅動壓縮機1的那部分動力的消耗，從而避免降低車輛的操縱性能。
另外在第一蓄熱裝置8或熱交換器18中，在第一蓄熱裝置8的諸如溫度、熱量等蓄熱特性已經準備好響應所需的吹風溫度時，通過第一蓄熱裝置8在鹽水和制冷劑之間進行熱交換。因此，就一定避免了所需吹風溫度和蓄熱特性之間的不匹配，從而能夠進一步改善空調系統(tǒng)A1的空氣調節(jié)功能。
另外，流經第一循環(huán)回路B1的制冷劑的熱量能夠存儲在第二蓄熱裝置9中，并且熱量能夠傳遞給流經管23的空氣。因此，能夠增強壓縮機1在壓縮過程中產生的、沒有傳遞給熱交換器18和第一蓄熱裝置8的多余熱能的可用性，從而能夠進一步改善空調系統(tǒng)A1的空氣調節(jié)功能。
在傳統(tǒng)上，冷凝器4的熱量輻射到周圍的空氣中。根據(jù)該實施例，冷凝器4的熱量儲存在第二蓄熱裝置9中，并且熱能在冷卻操作過程中能夠用來混氣，在加熱操作中能夠用作熱源，并且還能作為使發(fā)動機51變暖或加熱油等的熱源。“混氣”是指為了把車廂X1的溫度保持在目標溫度，通過加熱器26的熱量加熱車廂內的熱交換器25所冷卻的空氣。在使用熱量作為使發(fā)動機51變暖或加熱油等的熱源的情況下，舉例說明該情況的具體實施例如下①滿足預設條件(如車輛停止、加速器的開口是零和剎車踏板為ON)并且進行“空轉停止控制”來停止發(fā)動機51。
②利用電動馬達的扭矩來運行具有發(fā)動機51和電動馬達作為原動機的混合動力式車輛，并且發(fā)動機51處于停轉狀態(tài)。
另外，第二蓄熱裝置9抽出壓縮機1壓縮的高壓、高溫制冷劑氣體的熱量，然后把制冷劑饋送到冷凝器，從而減少冷凝器輻射出去的制冷劑的熱量。這樣就能夠降低風扇5的運行率，從而減少運行風扇5所需的電力。另外，還能夠改善發(fā)動機51驅動發(fā)電機來產生電力的耗油率。
而且，根據(jù)示于圖1的空調系統(tǒng)，在選擇快速冷卻模式或冷卻模式的情況下，制冷劑在第一循環(huán)回路B1中的流動方向和鹽水在第二循環(huán)回路C1中的流動方向彼此相反。具體地說，如果選擇快速冷卻模式，制冷劑和鹽水的移動方向在熱交換器18中彼此相反，并且如果選擇冷卻模式，制冷劑和鹽水在第一蓄熱裝置8中的移動方向彼此相反。所以制冷劑和鹽水的溫差能夠在制冷劑和鹽水流動方向上的整個范圍內保持得盡可能大。這就增強了熱交換器18和第一蓄熱裝置8中的傳熱效率。
在第一蓄熱裝置8和第二蓄熱裝置9中布置著散熱片13。因此，能夠使得在整個蓄熱材料14中傳熱狀況均勻。這樣就能夠消除蓄熱材料14上的應力，從而增強蓄熱裝置的耐用性。另外，提供散熱片13增加了制冷劑和鹽水之間的傳熱面積，從而增強了傳熱效率。
此外，在選擇快速冷卻模式或冷卻模式的情況下，能夠在把制冷劑輸送到車廂外的熱交換器4之前把制冷劑的熱量存儲在第二蓄熱裝置9中。因此，可以降低用來冷卻制冷劑的風扇5的運行率。在圖1的例子中，第二蓄熱裝置9中的熱量傳遞給空調單元20。但是，如果第二蓄熱裝置9的熱量在發(fā)動機51啟動時用于使得發(fā)動機51變暖，就可以改善對發(fā)動機的排氣控制。該例子可以應用在各種車輛中，如只使用發(fā)動機作為原動機的車輛，使用發(fā)動機和電動馬達作為原動機的混合動力式車輛，和能夠根據(jù)點火開關的操作狀態(tài)以外的預定條件控制發(fā)動機的啟動和停止的運行起來較經濟的車輛等。
另外根據(jù)圖1的實施例，還能夠在第一蓄熱裝置8中蓄冷，同時在第二蓄熱裝置9中蓄熱。因此，在既可能使用冷卻又可能使用加熱的條件下(即春秋兩季)，當需要加熱操作時能夠使用預存儲在第二蓄熱裝置9中的熱量，當需要冷卻操作時能夠使用預存儲在第一蓄熱裝置8中的熱量。這樣就能夠避免熱損失。
另外，如果驅動壓縮機1把熱量預存儲在第二蓄熱裝置9和第一蓄熱裝置8中，能夠驅動空調系統(tǒng)A1。在這種情況下，無需驅動壓縮機1，只要操作第一泵28和第二泵29就能夠使用存儲的熱量。因此能夠改善發(fā)動機51的耗油率和操縱性能。
由于存儲在第二蓄熱裝置9中的熱可以用來在冷卻時混氣、去濕和加熱等，優(yōu)選第二蓄熱裝置9在最大蓄熱狀態(tài)。例如，在前述圖6的流程圖中，如果程序經過步驟S608和步驟S609前進到步驟S612，優(yōu)選把熱量存儲到能夠存儲更多熱量的第二蓄熱裝置9中。但是，如果第一蓄熱裝置8中的冷藏已經完成，就不能把第一蓄熱裝置8中的熱量傳遞給壓縮機1在第一循環(huán)回路B1中輸送的制冷劑。
在這種情況下，在步驟S616使得第一蓄熱裝置8的蓄熱材料14暫時處于融解操作中從而把第一蓄熱裝置8的熱量傳遞給第一循環(huán)回路B1中的制冷劑。另外，優(yōu)選在步驟S617確定定時器1的預設時間從而實現(xiàn)預期的這種熱容量。
可以通過道路梯度信息、內部結構信息(交通信息、天氣信息等)、車速、發(fā)動機速度、外部溫度、車廂空氣調節(jié)所需的熱量等確定預期的熱容量。另外，可以根據(jù)存儲在第二蓄熱裝置9中的熱量設定預期的熱容量。
下面描述實施例的結構和本發(fā)明之間的對應關系。制冷劑對應本發(fā)明的第一加熱介質；鹽水對應根據(jù)本發(fā)明的第二加熱介質；電子控制單元33對應本發(fā)明的控制單元；“蓄熱材料14的溫度超過預定溫度的情況”對應于“預定的熱量存儲在第一蓄熱裝置的情況”；制冷劑在第一循環(huán)回路B1中的循環(huán)方向F1對應于“第一加熱介質在第一循環(huán)回路中的循環(huán)方向”，鹽水在第二循環(huán)回路C1中的循環(huán)方向H1和E1對應于“第二加熱介質在第二循環(huán)回路中的循環(huán)方向”。
下面舉例說明實施例中描述的特征結構；具體地說，通過用傳遞單元或壓力單元移動加熱介質，空調系統(tǒng)在加熱介質和第一傳熱目標之間進行熱交換，空調系統(tǒng)的控制單元的特征在于包括一個溫度控制需求判斷裝置和一個選擇裝置，溫度控制需求判斷裝置判斷將要進行空氣調節(jié)的目標的溫度控制需求，當在加熱介質和第一傳熱目標之間執(zhí)行熱交換時，選擇裝置從多個熱交換器中選擇將要使用的熱交換器，這多個熱交換器分別具有不同的熱交換功能并且布置在加熱介質的移動方向上的不同位置。
另外，為了提高加熱介質和第一傳熱目標之間的熱交換功能，選擇裝置進一步包括一個從多個熱交換器中選擇任何一個熱交換器的功能以在不只一個預定值改變第一傳熱目標的溫度。另外，選擇裝置包括從多個已經具有預定功能的熱交換器中選擇任意一個熱交換器的功能，使得能夠把第一傳熱目標的溫度設定在預定溫度。
另外還布置了一個熱交換器，如果機械能利用傳遞單元或壓力單元施加到加熱介質上從而改變了加熱介質的溫度，該熱交換器用來執(zhí)行加熱介質和第二傳熱目標之間的熱交換。另外，加熱介質的移動方向和第一加熱目標的移動方向彼此相反。另外，從加熱介質傳遞到第一傳熱目標的熱量和從加熱介質傳遞到第二傳熱目標的熱量傳遞到相同溫度控制目標部分。這里，示于圖6和7的步驟S601、步驟S602和步驟S621對應于溫度控制需求判斷裝置，步驟S603、步驟S604、步驟S622和步驟S623對應于選擇裝置。
在特征部分中描述的溫度控制需求判斷裝置可以當作是溫度控制需求判斷器或溫度控制需求判斷的控制器，并且選擇裝置可以當作是選擇器或用來選擇的控制器。在這種情況下，示于圖5的電子控制單元33對應于溫度控制需求判斷器，用作溫度控制需求判斷的控制器、選擇器或用來選擇的控制器。另外，在特征部分中描述的溫度控制需求判斷裝置可以當作是溫度控制需求決定步驟，選擇裝置可以當作是選擇步驟，并且空調系統(tǒng)的控制單元可以當作是空調系統(tǒng)的控制步驟。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的空調系統(tǒng)，使用發(fā)動機和馬達等動力單元加熱或冷卻第一加熱介質，但是第一加熱介質不直接與空氣進行熱交換。這樣就能夠獨立于空氣調節(jié)需求加熱或冷卻第一加熱介質，從而能夠減輕空氣調節(jié)需求對動力單元負載的直接影響。這樣就能夠改善安裝了發(fā)動機的車輛的耗油率。
另外，分別具有不同熱交換特性的多個熱交換器布置在第一加熱介質流過的回路中。第二加熱介質有選擇地流入那些熱交換器中的任何一個，并且與第一加熱介質進行熱交換。利用這種結構，能夠轉換冷卻或加熱第二加熱介質的能力并且由此根據(jù)需要執(zhí)行空氣調節(jié)。
如果使得第一加熱介質和第二加熱介質在熱交換器中的流動方向彼此相反，就能夠使得加熱介質之間的溫差在第二加熱介質出口側處較大，因此有效地加熱或冷卻第二加熱介質。也就是說，能夠改善每種加熱介質之間的傳熱效率。
根據(jù)本發(fā)明，可以把具有蓄熱功能的熱交換器或蓄熱裝置布置在第一回路中來取代熱交換器。換言之，可以用一個具有這種蓄熱功能的裝置來取代上述的第三熱交換器。利用這種結構，由于第一熱交換器的熱交換效率較高，完全滿足快速冷卻需求。另外，由于冷卻用熱量能夠存儲在第三熱交換器中，能夠提高能量利用效率。
另外，根據(jù)本發(fā)明，可以布置一個第二蓄熱裝置。通過接收第一加熱介質的熱量來加熱第二蓄熱裝置并且把熱量存儲在其中。例如，第一加熱介質可以是一種液體，它在受到壓縮后絕熱膨脹，并且它的溫度降低。在這種情況下，第一加熱介質由于受到增壓壓縮其熱量增加，這些熱量不是排出到外部而是利用第二蓄熱裝置來回收。所以能夠提高能量利用效率并且由此提高車輛的耗油率。
根據(jù)本發(fā)明的蓄熱裝置所具有的結構使得多個散熱片與加熱介質從中流過的管整體形成，并且管和散熱片埋在蓄熱材料中。因此，能夠增加蓄熱材料和每種加熱介質之間的熱交換效率，并且防止或減輕蓄熱裝置中熱應力的集中。
根據(jù)本發(fā)明，通過利用第三回路，第二蓄熱裝置的熱量能夠傳遞給空氣，所以能夠提高加熱操作過程中的加熱效率，并且能夠簡單有效地執(zhí)行所謂的混氣。
第二蓄熱裝置正好定位在增壓和壓縮第一加熱介質的壓縮機后面。因此，增加了第二蓄熱裝置所能回收的第一加熱介質的熱量。這樣，減少了散熱裝置的負荷從而能夠減小散熱裝置的尺寸，并且在執(zhí)行強制冷卻的情況下能夠減少能量消耗。
用于運行車輛的原動機可以用來驅動壓縮機。在這種情況下，如果用運行的慣性力強制驅動原動機，能夠選擇預熱儲存模式，其中利用運行的慣性力驅動壓縮機來執(zhí)行蓄熱。這樣就進一步增加了再生能源量從而能夠改善車輛的耗油率。
存儲在本發(fā)明的第二蓄熱裝置中的熱量能夠用在各種應用中。例如為了調節(jié)空氣溫度，能夠使用熱量來混氣從而給先前在第二熱交換器中冷卻的空氣提供熱量。另一方面，這些熱量可以用作加熱或保持油或內燃機的溫度。因此，能夠有效地應用回收的熱量，這樣就改善了車輛的耗油率，并且減少了排氣。
工業(yè)實用性本發(fā)明可以應用在需要對房間、工作場所等執(zhí)行空氣調節(jié)并且由此需要制造一個系統(tǒng)的工業(yè)領域中。另外，本發(fā)明能夠應用在需要使用或制造靜止空調系統(tǒng)或安裝在車輛上的移動空調系統(tǒng)的工業(yè)領域中。
權利要求
1.一種空調系統(tǒng)(A1)，用來冷卻或加熱空氣，并且把加熱或冷卻的空氣饋送到預定部分，其特征在于包括一個循環(huán)第一加熱介質的第一循環(huán)回路(B1)；一個循環(huán)第二加熱介質的第二循環(huán)回路(C1)；一個第一熱交換器(18)，用來進行第一和第二加熱介質之間的熱交換；和一個第二熱交換器(25)，用來進行第二加熱介質和空氣之間的熱交換。
2.如權利要求1所述的空調系統(tǒng)(A1)，其特征在于進一步包括一個第三熱交換器(8)，它在第一和第二加熱介質之間的熱交換特性上與第一熱交換器不同，并且它與第一熱交換器串聯(lián)；一個選擇器(27)，它用來有選擇地使第二加熱介質流經第一熱交換器(18)或第三熱交換器(8)；和一個控制器(33)，它根據(jù)空氣調節(jié)需求執(zhí)行選擇器(27)的轉換操作。
3.如權利要求2所述的空調系統(tǒng)(A1)，其特征在于控制器(33)包括一個執(zhí)行選擇器(27)轉換操作的裝置，從而在空氣調節(jié)需求高的情況下，使得第二加熱介質流經第一熱交換器(18)和第三熱交換器(8)中的任意一個，第二加熱介質流經的那個熱交換器在熱交換特性上比另一個熱交換器優(yōu)異。
4.如權利要求2所述的空調系統(tǒng)(A1)，其特征在于第一熱交換器(18)包括流動第一加熱介質的第一流動通道，和與第一流動通道相鄰并且平行的第二流動通道，第二流動通道用來流動第二加熱介質；并且第一加熱介質在第一流動通道中的流動方向與第二加熱介質在第二流動通道中的流動方向彼此相反。
5.如權利要求1所述的空調系統(tǒng)(A1)，其特征在于進一步包括一個第一蓄熱裝置(8)，第一蓄熱裝置具有由第一加熱介質加熱或冷卻的蓄熱材料(14)，第一蓄熱裝置用來執(zhí)行第一加熱介質、第二加熱介質和蓄熱材料(14)之間的熱交換；和第二循環(huán)回路(C1)包括使第二加熱介質流經第一熱交換器(18)的第一回路；使第二加熱介質流經第一蓄熱裝置(8)的第二回路；和把第二熱交換器(25)有選擇地和第一回路及第二回路連通的選擇器(27)。
6.如權利要求5所述的空調系統(tǒng)(A1)，其特征在于第一熱交換器(18)布置在第一蓄熱裝置(8)在低溫第一加熱介質流動方向上的上游側；并且選擇器(27)在需要快速冷卻的情況下執(zhí)行轉換操作，，使得第二加熱介質經過第一回路流進第一熱交換器(18)，選擇器(27)在需要正常冷卻的情況下執(zhí)行轉換操作，，使得第二加熱介質經過第二回路流進第一蓄熱裝置(8)。
7.如權利要求5所述的空調系統(tǒng)(A1)，其特征在于在第一循環(huán)回路中布置一個第二蓄熱裝置(9)，它具有蓄熱材料(14)，蓄熱材料從加熱的高溫第一加熱介質吸收熱量并且在其中存儲這些熱量。
8.如權利要求7所述的空調系統(tǒng)(A1)，其特征在于進一步包括一個熱源機構(1，4，6)，用來加熱和冷卻第一加熱介質；和一個控制器(33)，在至少任何一個蓄熱裝置(8，9)中的蓄熱材料(14)的溫度處于預定值或更低和需要進行空氣調節(jié)的情況下，控制器用來操作熱源機構。
9.如權利要求7所述的空調系統(tǒng)(A1)，其特征在于進一步包括一個控制器(33)，它根據(jù)至少任何一個蓄熱裝置(8，9)的溫度操作第一循環(huán)回路(B1)，并且根據(jù)空氣溫度操作第二循環(huán)回路(C1)。
10.如權利要求9所述的空調系統(tǒng)(A1)，其特征在于進一步包括一個用于壓縮和流動第二加熱介質的泵(28)；并且控制器(33)包括一個根據(jù)空氣溫度和在第二熱交換器(25)的出口側預定位置處的目標溫度之間的偏差來控制泵(28)的輸出的裝置。
11.如權利要求5或7所述的空調系統(tǒng)(A1)，其特征在于第一蓄熱裝置(8)和第二蓄熱裝置(9)中的任何一個都包括穿過蓄熱材料(14)的管，該管用于使第一加熱介質或第二加熱介質從其中流過，還包括多個埋置在蓄熱材料(14)中并和管(28)整體形成的散熱片(13)。
12.如權利要求7所述的空調系統(tǒng)(A1)，其特征在于第二蓄熱裝置(9)布置在第一蓄熱裝置(8)在加熱的高溫第一加熱介質流動方向上的上游側。
13.如權利要求7或12所述的空調系統(tǒng)(A1)，其特征在于進一步包括一個第四熱交換器(26)，用來有選擇地執(zhí)行與空氣的熱交換；和一個第三循環(huán)回路(D1)，用來在第二蓄熱裝置(9)和第四熱交換器(26)之間循環(huán)第三加熱介質，并且給第二蓄熱裝置(9)中的第三加熱介質提供熱量。
14.如權利要求7所述的空調系統(tǒng)(A1)，其特征在于一個用來壓縮第一加熱介質的壓縮機(1)、一個用來散發(fā)第一加熱介質的熱量的散熱器(4)、一個用來絕熱地膨脹壓縮的第一加熱介質的膨脹器(6)與第一熱交換器(18)和第一蓄熱裝置(8)串聯(lián)連接。
15.如權利要求14所述的空調系統(tǒng)(A1)，其特征在于進一步包括一個確定裝置(33)，用于根據(jù)在任何一個蓄熱裝置(8，9)中的蓄熱材料(14)的溫度來確定允許還是不允許操作壓縮機(1)；并且把滯后作用設定在操作壓縮機(1)的允許溫度和不允許溫度。
16.如權利要求14所述的空調系統(tǒng)(A1)，其特征在于進一步包括一個融解裝置(33，步驟S616)，用于暫時加熱第一蓄熱裝置(8)；并且第一蓄熱裝置(8)存儲用于冷卻的能量，第二蓄熱裝置(9)存儲用于加熱的熱量。
17.如權利要求16所述的空調系統(tǒng)(A1)，其特征在于進一步包括其上安裝了該空調系統(tǒng)的車輛；并且其中融解裝置(33，步驟S616)包括一個根據(jù)以下至少一項內容設定用于加熱第一蓄熱裝置(8)的熱量的裝置，這些內容包括車輛在其上運行的道路信息、車輛周圍的天氣、車速、發(fā)動機速度、外部溫度、對車廂進行空氣調節(jié)所需的熱量。
18.如權利要求14所述的空調系統(tǒng)(A1)，其特征在于進一步包括一個原動機(51)，用來輸出運行車輛和驅動壓縮機(1)的動力；和一個控制器(33，步驟S618)，用來選擇預熱存儲模式，其中當通過運轉的慣性力強制驅動原動機(51)時，利用運轉的慣性力驅動壓縮機(1)把熱量存儲在蓄熱裝置中或者散出。
19.如權利要求14所述的空調系統(tǒng)(A1)，其特征在于進一步包括一個選擇閥(17)，用來轉換第一加熱介質的流動方向到以下兩個方向，一個方向是從壓縮機(1)經過散熱器(4)和膨脹器(6)到第一蓄熱裝置(8)，另一個方向是從加熱器(1)經過第一蓄熱裝置(8)和膨脹器(6)到散熱器(4)。
20.如權利要求19所述的空調系統(tǒng)(A1)，其特征在于第二蓄熱裝置(9)布置在壓縮機(1)的排出口和選擇閥(17)之間，第二蓄熱裝置(9)接收來自第一加熱介質的熱并且把熱存儲在其中。
21.如權利要求20所述的空調系統(tǒng)(A1)，其特征在于進一步包括一個第四熱交換器(26)，用來有選擇地和空氣進行熱交換；和一個第三循環(huán)回路(D1)，用來在第二蓄熱裝置(9)和第四熱交換器(26)之間循環(huán)第三加熱介質，并且給第二蓄熱裝置(9)中的第三加熱介質提供熱量。
22.如權利要求7所述的空調系統(tǒng)(A1)，其特征在于進一步包括一種混氣執(zhí)行裝置(D1，26)，用來把第二蓄熱裝置(9)的熱量提供給通過第二熱交換器(25)冷卻的空氣，從而加熱空氣。
23.如權利要求7所述的空調系統(tǒng)(A1)，其特征在于進一步包括內燃機(51)或具有油的驅動單元中的任何一個；和一個控制器(33)，用來把存儲在第二蓄熱裝置(9)中的熱量提供給內燃機(51)或驅動單元中的任何一個，從而使得內燃機(51)變暖或者加熱油。
24.如權利要求23所述的空調系統(tǒng)(A1)，其特征在于包括在內燃機(51)停止運行的同時，利用第二蓄熱裝置(9)的熱量使得內燃機(51)變暖的裝置。
全文摘要
一種空調系統(tǒng)，用來冷卻或加熱空氣，并且把加熱或冷卻后的空氣饋送到預定部分，其特征在于包括一個用來循環(huán)第一加熱介質的第一循環(huán)回路；一個用來循環(huán)第二加熱介質的第二循環(huán)回路；一個控制單元，用來控制當?shù)谝患訜峤橘|和第二加熱介質在流經熱交換器或第一蓄熱裝置時進行熱交換的熱量。另外，利用第二加熱介質的熱量控制空氣溫度。
文檔編號F28D7/00GK1738727SQ0381705
公開日2006年2月22日 申請日期2003年7月1日 優(yōu)先權日2002年7月16日
發(fā)明者坪根賢二, 相川泰一, 土方康種 申請人:豐田自動車株式會社