CN110239305A - 车辆用热循环*** - Google Patents

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Abstract

一种能够进行车室的空调、电池的加热及冷却、温水及冷水中的至少一方的供给的车辆用热循环***。车辆用热循环***具备：能量供给回路(C1)，能够将从热源(11)供给的热能至少向车室制热部(13)或电池加热冷却部(15)供给；能量吸收回路(C2)，能够将从热泵机构(21)供给的冷能至少向车室制冷部(29)或电池加热冷却部(15)供给。而且，车辆用热循环***具备水循环回路(C3)，水循环回路(C3)具备在与制热用及电池加热用的能量供给回路(C1)之间进行热交换而生成温水的第一热交换器(17)和在与制冷用及电池冷却用的能量吸收回路(C2)之间进行热交换而生成冷水的第二热交换器(33)中的至少任一方。

Description

车辆用热循环***
技术领域
本发明涉及能够利用机动车所具备的空调装置及电池加热冷却装置来生成温水及冷水的车辆用热循环***。
背景技术
根据下述专利文献1，利用对机动车的车室进行制热或制冷的空调装置，在制热时使用由空调装置生成的热媒来对电池进行加热，并且在制冷时使用由空调装置生成的冷媒来对电池进行冷却是公知的。
另外，根据下述专利文献2，利用对空气进行加热而生成制热用的温风的空气加热装置的热量来对贮水箱的水进行加热从而生成温水，将该温水从水栓向车室的内外供给的制热/供给热水复合***是公知的。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-254725号公报
专利文献2：日本特表2009-527395号公报
发明要解决的课题
在利用机动车进行户外的休闲的情况下，若能够轻易地利用温水及冷水，则舒适性显著提高，但是，上述专利文献1中记载的方案，尽管能够利用车室的空调装置来进行电池的加热及冷却，却存在无法进行温水及冷水的供给这一问题。
另外，上述专利文献2中记载的方案，虽然能够利用机动车的制热装置来供给温水，但是，无法供给冷水，而且，由于利用空气加热装置对空气及水进行直接加热来生成温风及温水，所以，存在热效率低而不经济这一问题。
发明内容
本发明是鉴于前述的事态而完成的，其目的在于，提供一种能够进行车室的空调、电池的加热及冷却、温水及冷水中的至少任一方的供给的车辆用热循环***。
用于解决课题的方案
为了达到上述目的，根据技术方案1记载的发明，提出一种车辆用热循环***，其具备：能量供给回路，其能够将从热源供给的热能至少向车室制热部或电池加热冷却部供给；以及能量吸收回路，其能够将从热泵机构供给的冷能至少向车室制冷部或所述电池加热冷却部供给，其特征在于，所述车辆用热循环***具备水循环回路，该水循环回路至少在与所述能量供给回路和所述能量吸收回路中的任一方之间进行热交换，所述水循环回路具备第一热交换器及第二热交换器中的至少任一方，所述第一热交换器在与所述能量供给回路之间进行热交换而生成温水，所述第二热交换器在与所述能量吸收回路之间进行热交换而生成冷水。
另外，根据技术方案2记载的发明，提出一种车辆用热循环***，在技术方案1的结构的基础上，其特征在于，所述热源连接于所述车室制热部及所述电池加热冷却部这双方。
另外，根据技术方案3记载的发明，是一种车辆用热循环***，在技术方案1或技术方案2的结构的基础上，其特征在于，所述热泵机构连接于所述车室制冷部及所述电池加热冷却部这双方。
另外，根据技术方案4记载的发明，提出一种车辆用热循环***，在技术方案1～技术方案3中任一项的结构的基础上，其特征在于，所述能量供给回路具备第一旁通路，该第一旁通路使由所述热源加热后的热媒绕过所述车室制热部而向所述第一热交换器供给。
另外，根据技术方案5记载的发明，提出一种车辆用热循环***，在技术方案1～技术方案4中任一项的结构的基础上，其特征在于，所述能量供给回路具备第二旁通路，该第二旁通路使由所述热源加热后的热媒绕过所述电池加热冷却部而向所述第一热交换器供给。
另外，根据技术方案6记载的发明，提出一种车辆用热循环***，在技术方案1～技术方案5中任一项的结构的基础上，其特征在于，所述能量供给回路及所述能量吸收回路具备切换阀，该切换阀将通过所述电池加热冷却部后的热媒或冷媒选择性地向所述第一热交换器或所述第二热交换器供给。
另外，根据技术方案7记载的发明，提出一种车辆用热循环***，在技术方案1～技术方案6中任一项的结构的基础上，其特征在于，所述能量吸收回路具备第三旁通路，该第三旁通路使通过所述热泵机构的冷能冷却后的冷媒绕过所述电池加热冷却部而向所述第二热交换器供给。
另外，根据技术方案8记载的发明，提出一种车辆用热循环***，在技术方案1～技术方案7中任一项的结构的基础上，其特征在于，所述水循环回路串联地具有所述第一热交换器及所述第二热交换器。
另外，根据技术方案9记载的发明，提出一种车辆用热循环***，在技术方案8的结构的基础上，其特征在于，所述水循环回路具备：第四旁通路，其绕过所述第一热交换器；以及第五旁通路，其绕过所述第二热交换器。
另外，根据技术方案10记载的发明，提出一种车辆用热循环***，在技术方案1～技术方案7中任一项的结构的基础上，其特征在于，所述水循环回路包括：第一水循环回路，其在与所述能量供给回路之间进行热交换而生成温水；以及第二水循环回路，其在与所述能量吸收回路之间进行热交换而生成冷水。
需要说明的是，实施方式的电热加热器11对应于本发明的热源，实施方式的加热芯13对应于本发明的车室制热部，实施方式的第三通路切换阀16对应于本发明的切换阀，实施方式的蒸发器26对应于本发明的车室制冷部。
发明效果
根据技术方案1的结构，车辆用热循环***具备：能量供给回路，其能够将从热源供给的热能至少向车室制热部或电池加热冷却部供给；以及能量吸收回路，其能够将从热泵机构供给的冷能至少向车室制冷部或电池加热冷却部供给。而且，车辆用热循环***具备至少在与能量供给回路和能量吸收回路中的任一方之间进行热交换的水循环回路，水循环回路具备在与能量供给回路之间进行热交换而生成温水的第一热交换器和在与能量吸收回路之间进行热交换而生成冷水的第二热交换器中的至少任一方，所以，不仅能够利用制热用及电池加热用的热媒以低成本生成温水，并且利用制冷用及电池冷却用的冷媒以低成本生成冷水，还能够通过经由热媒、冷媒进行热交换来确保高的能量效率。
另外，根据技术方案2的结构，热源连接于车室制热部及电池加热冷却部这双方，所以，通过利用由热源生成的热媒进行车室的制热及电池的加热这双方，能够削减成本。
另外，根据技术方案3的结构，热泵机构连接于车室制冷部及电池加热冷却部这双方，所以，通过利用由热泵机构生成的冷媒进行车室的制冷及电池的冷却这双方，能够削减成本。
另外，根据技术方案4的结构，能量供给回路具备第一旁通路，该第一旁通路使由热源加热后的热媒绕过车室制热部而向第一热交换器供给，所以，能够与对车室的制热同时地，或者不进行车室的制热地，利用第一热交换器生成温水。
另外，根据技术方案5的结构，能量供给回路具备第二旁通路，该第二旁通路使由热源加热后的热媒绕过电池加热冷却部而向第一热交换器供给，所以，能够与对电池的加热同时地，或者不进行电池的加热地，利用第一热交换器生成温水。
另外，根据技术方案6的结构，能量供给回路及能量吸收回路具备切换阀，该切换阀将通过电池加热冷却部后的热媒或冷媒选择性地向第一热交换器或第二热交换器供给，所以，能够防止冷媒被向生成温水的第一热交换器供给，或者热媒被向生成冷水的第二热交换器供给。
另外，根据技术方案7的结构，能量吸收回路具备第三旁通路，该第三旁通路使通过热泵机构的冷能冷却后的冷媒绕过电池加热冷却部而向第二热交换器供给，所以，能够与对电池的冷却同时地，或者不进行电池的冷却地，生成冷水。
另外，根据技术方案8的结构，水循环回路串联地具有第一热交换器及第二热交换器，所以，能够利用一个水循环回路生成温水及冷水这双方。
另外，根据技术方案9的结构，水循环回路具备：第四旁通路，其绕过第一热交换器；以及第五旁通路，其绕过第二热交换器，所以，能够使得温水及冷水不混合，高效地生成温水或冷水。
另外，根据技术方案10的结构，水循环回路包括：第一水循环回路，其在与能量供给回路之间进行热交换而生成温水；以及第二水循环回路，其在与能量吸收回路之间进行热交换而生成冷水，所以，能够同时地进行温水的贮存及供给和冷水的贮存及供给，便利性进一步提高。
附图说明
图1是车辆用热循环***的回路图。(第一实施方式)
图2是与图1对应的制热时的作用说明图。(第一实施方式)
图3是与图1对应的制冷时的作用说明图。(第一实施方式)
图4是车辆用热循环***的回路图。(第二实施方式)
附图标记说明：
11 电热加热器(热源)
13 加热芯(车室制热部)
15 电池加热冷却部
16 第三切换阀(切换阀)
17 第一热交换器
19 第一旁通路
20 第二旁通路
21 热泵机构
26 蒸发器(车室制冷部)
33 第二热交换器
34 第三旁通路
39 第四旁通路
40 第五旁通路
C1 能量供给回路
C2 能量吸收回路
C3 水循环回路
C3A 第一水循环回路
C3B 第二水循环回路。
具体实施方式
【第一实施方式】
以下，基于图1～图3说明本发明的第一实施方式。
在图1中，示出掌管电动机动车和/或混合动力机动车的车室的空调、电池的温度调整、温水的供给及冷水的供给的车辆用热循环***的回路图。车辆用热循环***具备能量供给回路C1、能量吸收回路C2及水循环回路C3。
关于能量供给回路C1，电热加热器11、由三通阀构成的第一通路切换阀12、作为对车室内进行制热的热交换器的加热芯13、由三通阀构成的第二通路切换阀14、对成为行驶用的动力源的电池进行温度调节的电池加热冷却部15、由三通阀构成的第三通路切换阀16、第一热交换器17、以及第一水泵18在构成闭合回路的通路上串联地配置。第一通路切换阀12和加热芯13与第二通路切换阀14的中间部之间由第一旁通路19连接，第二通路切换阀14和第三通路切换阀16与第一热交换器17的中间部之间由第二旁通路20连接。
能量吸收回路C2所具备的热泵机构21供碳氟化合物那样的冷媒循环，具备：压缩机22，其将气化后的冷媒压缩而使其成为高温高压；冷凝器23，使流出压缩机22的高温高压的冷媒与外部气体之间进行热交换而冷却从而液化；第一膨胀阀25，其经由由开闭阀构成的第一切断阀24而连接于冷凝器23的下游侧，使液化后的冷媒膨胀而使其成为低温低压；以及作为热交换器的蒸发器26，其使流出第一膨胀阀25的低温低压的冷媒与车室内的空气进行热交换，将冷却后的空气作为冷风向车室内供给，通过蒸发器26而气化后的冷媒被再次向压缩机22供给。
另外，关于热泵机构21，在将冷凝器23与第一切断阀24的中间部和蒸发器26与压缩机22的中间部之间连接的通路，串联地配置由开闭阀构成的第二切断阀27、第二膨胀阀28及作为热交换器的冷机29。
而且，关于能量吸收回路C2，第二水泵30、所述冷机29、由三通阀构成的第四通路切换阀31、由开闭阀构成的第三切断阀32、所述电池加热冷却部15、所述第三通路切换阀16、以及第二热交换器33在构成闭合回路的通路上串联地配置。第四通路切换阀31和第三通路切换阀16与第二热交换器33的中间部之间由第三旁通路34连接。
关于水循环回路C3，第三水泵35、水箱36、由三通阀构成的第五通路切换阀37、所述第一热交换器17、由三通阀构成的第六通路切换阀38、以及所述第二热交换器33在构成闭合回路的通路上串联地配置。第五通路切换阀37和第一热交换器17与第六通路切换阀38的中间部之间由第四旁通路39连接，第六通路切换阀38和第二热交换器33与第三水泵35的中间部之间由第五旁通路40连接。
在贮存温水或冷水的水箱36设置有将该温水或冷水向车室内或车室外供给的水供给阀41。
接着，说明具备上述结构的本发明的实施方式的作用。
如图2所示，为了对车室内进行制热，在利用第一通路切换阀12封闭第一旁通路19、利用第二通路切换阀14开放第二旁通路20、且使水循环回路C3的第三水泵35停止了的状态下，使第一水泵18及电热加热器11运转。其结果是，利用电热加热器11加热后的水在通过第一通路切换阀12、加热芯13、第二通路切换阀14、第二旁通路20、第一热交换器17及第一水泵18的闭合回路中循环，通过加热后的水在加热芯13中与车室内的空气进行热交换，向车室内供给温风而进行制热。此时，水循环回路C3的第三水泵35处于停止，所以，第一热交换器17不发挥功能。
在与车室的制热同时地对电池进行加热的情况下，将第三通路切换阀16切换为能量供给回路C1侧，并且使第三切断阀32闭阀而切断与能量吸收回路C2的连通，且利用第二通路切换阀14封闭第二旁通路20。其结果是，利用电热加热器11加热后的水在通过第一通路切换阀12、加热芯13、第二通路切换阀14、电池加热冷却部15、第三通路切换阀16、第一热交换器17及第一水泵18的闭合回路中循环，与车室的制热同时地进行电池的加热。
另外，在不进行车室的制热而仅进行电池的加热的情况下，通过利用第一通路切换阀12开放第一旁通路19，利用第二通路切换阀14封闭第二旁通路20，由此使利用电热加热器11加热后的水在通过第一通路切换阀12、第一旁通路19、第二通路切换阀14、电池加热冷却部15、第三通路切换阀16、第一热交换器17及第一水泵18的闭合回路中循环即可。
如图3所示，在对车室内进行制冷的情况下，使能量吸收回路C2的热泵机构21的第一切断阀24开阀并使第二切断阀27闭阀，将通过第一膨胀阀25后的低温低压的冷媒向蒸发器26供给，使车室内的空气在蒸发器26中与低温低压的冷媒进行热交换，由此，向车室内供给冷风而进行制冷。
若需要与车室的制冷同时地对电池进行冷却，则在使热泵机构21的第二切断阀27开阀、将通过第二膨胀阀28后的低温低压的冷媒向冷机29供给、并且利用能量吸收回路C2的第四通路切换阀31封闭第三旁通路34、使第三切断阀32开阀、将第三通路切换阀16切换为能量吸收回路C2侧、且使水循环回路C3的第三水泵35停止了的状态下，使第二水泵30运转。其结果是，通过冷机29而冷却后的水在通过第四通路切换阀31、第三切断阀32、电池加热冷却部15、第三通路切换阀16、第二热交换器33及第二水泵30的闭合回路中循环，利用电池加热冷却部15进行电池的冷却。
需要说明的是，在不进行车室的制冷而进行电池的冷却的情况下，使第一切断阀24闭阀并使第二切断阀27开阀即可。另外，在电池的冷却中冷水通过第二热交换器33，但是，由于水循环回路C3的第三水泵35处于停止，所以，第二热交换器33不发挥功能。
如图2所示，在能量供给回路C1中循环有温水时，若在利用第五通路切换阀37封闭第四旁通路39并利用第六通路切换阀38开放第五旁通路40的状态下使第三水泵35运转，则水箱36的水在第一热交换器17中与能量供给回路C1的温水进行热交换而成为温水，并经由第五旁通路40、第三水泵35、水箱36及第一热交换器17进行循环，由此，温水贮存于水箱36。因此，能够通过打开水供给阀41而在车室内或车室外利用温水。
需要说明的是，在既不进行车室的制热也不进行电池的加热而利用水循环回路C3仅进行温水的生成的情况下，利用第一通路切换阀12开放第一旁通路19而使得温水绕过加热芯13，且利用第二通路切换阀14开放第二旁通路20而使得温水绕过电池加热冷却部15即可。
另一方面，如图3所示，在能量吸收回路C2中循环有冷水时，若在利用第五通路切换阀37开放第四旁通路39并利用第六通路切换阀38封闭第五旁通路40的状态下使第三水泵35运转，则水箱36的水在第二热交换器33中与能量吸收回路C2的冷水进行热交换而成为冷水，并经由第三水泵35、水箱36、第四旁通路39及第二热交换器33进行循环，由此，冷水贮存于水箱36。因此，能够通过打开水供给阀41而在车室内或车室外利用冷水。
需要说明的是，在既不进行车室的制冷也不进行电池的冷却而利用水循环回路C3仅进行冷水的生成的情况下，使第一切断阀24闭阀而切断向蒸发器26的冷媒的供给，利用第四通路切换阀31开放第三旁通路34而使得冷水绕过电池加热冷却部15即可。
如以上那样，根据本实施方式，将能量供给回路C1的电热加热器11作为共用的热源而进行车室的制热及电池这双方，所以能够削减成本，另外，将能量吸收回路C2的蒸发器26作为共用的冷热源而进行车室的制冷及电池的冷却这双方，所以能够削减成本。
而且，将水循环回路C3连接于作为车室的制热用或电池的加热用而设置的现存的能量供给回路C1和作为车室的制冷用或电池的冷却用而设置的现存的能量吸收回路C2，所以，能够利用能量供给回路C1的热媒及能量吸收回路C2的冷媒而以低成本生成温水及冷水。
另外，能量供给回路C1具备绕过加热芯13的第一旁通路19和绕过电池加热冷却部15的第二旁通路20，所以，能够任意地切换为执行车室的制热和电池的加热这双方的运转模式、执行车室的制热而使电池的加热停止的运转模式、以及使车室的制热停止而执行电池的加热的运转模式，而且，在上述任一运转模式中均能够向水循环回路C3的第一热交换器17供给热媒而生成温水。
另外，能量吸收回路C2具备切断向蒸发器26的冷媒的供给的第一切断阀24和绕过电池加热冷却部15的第三旁通路34，所以，能够任意地切换为执行车室的制冷和电池的冷却这双方的运转模式、执行车室的制冷而使电池的冷却停止的运转模式、以及使车室的制冷停止而执行电池的冷却的运转模式，而且，在上述任一运转模式中均能够向水循环回路C3的第二热交换器33供给冷媒而生成冷水。
另外，电池加热冷却部15的下游侧的通路利用第三通路切换阀16选择性地连接于能量供给回路C1侧或能量吸收回路C2侧，所以，能够防止冷媒被向生成温水的第一热交换器17供给、或者热媒被向生成冷水的第二热交换器33供给。
而且，在水循环回路C3串联地配置第一热交换器17及第二热交换器33，所以，在使得能够利用一个水循环回路C3来生成温水及冷水这双方的同时，通过设置绕过第一热交换器17的第四旁通路39及绕过第二热交换器33的第五旁通路40，避免温水与冷水混合，能够高效地生成温水或冷水。
【第二实施方式】
接着，基于图4说明本发明的第二实施方式。
第一实施方式中，一个水循环回路C3具备第一热交换器17及第二热交换器33这双方，但是，第二实施方式具备相互分离的第一水循环回路C3A及第二水循环回路C3B。第一水循环回路C3A在闭合回路上具备第四水泵35A、温水箱36A及温水供给阀41A，第二水循环回路C3B在闭合回路上具备第五水泵35B、冷水箱36B及冷水供给阀41B。
根据本实施方式，能够向第一水循环回路C3A的温水箱36A贮存温水，向第二水循环回路C3B的冷水箱36B贮存冷水，所以，能够同时地利用温水及冷水而便利性进一步提高。
以上，说明了本发明的实施方式，但是，本发明能够在不脱离其主旨的范围内进行各种设计变更。
例如，实施方式的水循环回路C3具备第一热交换器17及第二热交换器33这双方，但是，也可以仅具备它们中的一方。
另外，制热、电池加热及温水生成用的热源不限定于实施方式的电热加热器11，也可以是发动机的高温的冷却水等其他的热源。

Claims (10)

1.一种车辆用热循环***，其具备：能量供给回路，其能够将从热源供给的热能至少向车室制热部或电池加热冷却部供给；以及能量吸收回路，其能够将从热泵机构供给的冷能至少向车室制冷部或所述电池加热冷却部供给，
其特征在于，
所述车辆用热循环***具备水循环回路，该水循环回路至少在与所述能量供给回路和所述能量吸收回路中的任一方之间进行热交换，
所述水循环回路具备第一热交换器和第二热交换器中的至少任一方，所述第一热交换器在与所述能量供给回路之间进行热交换而生成温水，所述第二热交换器在与所述能量吸收回路之间进行热交换而生成冷水。
2.根据权利要求1所述的车辆用热循环***，其特征在于，
所述热源连接于所述车室制热部及所述电池加热冷却部这双方。
3.根据权利要求1或2所述的车辆用热循环***，其特征在于，
所述热泵机构连接于所述车室制冷部及所述电池加热冷却部这双方。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的车辆用热循环***，其特征在于，
所述能量供给回路具备第一旁通路，该第一旁通路使由所述热源加热后的热媒绕过所述车室制热部而向所述第一热交换器供给。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的车辆用热循环***，其特征在于，
所述能量供给回路具备第二旁通路，该第二旁通路使由所述热源加热后的热媒绕过所述电池加热冷却部而向所述第一热交换器供给。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的车辆用热循环***，其特征在于，
所述能量供给回路及所述能量吸收回路具备切换阀，该切换阀将通过所述电池加热冷却部后的热媒或冷媒选择性地向所述第一热交换器或所述第二热交换器供给。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的车辆用热循环***，其特征在于，
所述能量吸收回路具备第三旁通路，该第三旁通路使通过所述热泵机构的冷能冷却后的冷媒绕过所述电池加热冷却部而向所述第二热交换器供给。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的车辆用热循环***，其特征在于，
所述水循环回路串联地具有所述第一热交换器及所述第二热交换器。
9.根据权利要求8所述的车辆用热循环***，其特征在于，
所述水循环回路具备：第四旁通路，其绕过所述第一热交换器；以及第五旁通路，其绕过所述第二热交换器。
10.根据权利要求1～7中任一项所述的车辆用热循环***，其特征在于，
所述水循环回路包括：第一水循环回路，其在与所述能量供给回路之间进行热交换而生成温水；以及第二水循环回路，其在与所述能量吸收回路之间进行热交换而生成冷水。
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